Πεπτιδικά ανάλογα ραδιοεπισημασμένα με ισότοπα που εκπέμπουν β ακτινοβολία για ανάπτυξη θεραπευτικών ραδιοφαρμάκων

Abstract

Introduction: The aim of the study was to establish the labelling methods for two novel Bombesin (BN) derivatives with beta emitting radionuclides and to compare their in vitro and in vivo characteristics for potential use radiotherapy of tumours expressing Gastrin Releasing Peptide Receptors (GRP-R). The BN analogs under study are BN1.1 (Gly-Gly-Cys-Aca-QRLGNQWAVGHLM-CONH2) and DOTA-BN[2-14]NH2 (DOTA-QRLGNQWAVGHLM-CONH2). The radionuclides which were used for the radiolabelling of BN1.1 are 186Re (C.A.) and 188Re (N.C.A.). 90Y (N.C.A.) and 177Lu (C.A.), were used for the labelling of DOTA-BN[2-14]NH2. Methods: The labelling conditions were investigated and optimized to provide 186Re-BN1.1, 188Re-BN1.1, 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 and 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2 with high radiochemical purity and high specific activity. The labelled analogs were evaluated for their in vitro characteristics such as the stability in human serum and at the presence of cystein, binding affinity study in GRP-R, cytotoxicity, internalization and efflux study (PC-3 cell line). The in vivo study included biodistribution evaluation in normal and pathological models. Results-Discusion: All labelled derivatives were obtained with radiochemical yields >95%. High specific activities were achieved only for 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 and 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2. 186/188Re-BN1.1 labelled derivatives showed low in vitro and in vivo stability, findings which support previous results on the poor in vitro and in vivo complexation stability between 186/188Re(V) and the N3S chelator of the BN1.1 analog. On the contrary it was observed similar or improved in vitro and in vivo behaviour of 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 and 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2 in comparison to other labelled DOTA-BN analogs, reported in literature. Based on the fact that the binding affinity at the GRP-R can be influenced by the presence of the radiometal in the labelled complex, the in vitro and in vivo comparison between 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 and 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2 revealed the higher binding affinity of the later and thus the better biological behavior compared to that of the former.

Εισαγωγή: Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη επισήμανσης δύο νέων αναλόγων Μπομπεσίνης (ΒΝ) με ραδιονουκλίδια τα οποία εκπέμπουν σωματίδια β-, καθώς και η in vitro και in vivo αξιολόγηση των ραδιοεπισημασμένων αναλόγων τους, για πιθανή χρήση τους στην ραδιοθεραπεία μορφών καρκίνων που εκφράζουν υποδοχείς του πεπτιδίου απελευθέρωσης γαστρίνης (GRP). Τα υπό μελέτη πεπτιδικά ανάλογα είναι το BN1.1 (Gly-Gly-Cys-Aca-QRLGNQWAVGHLM-CONH2) και το DOTA-BN[2-14]NH2 (DOTA-QRLGNQWAVGHLM-CONH2). Τα ραδιονουκλίδια που χρησιμοποιήθηκαν για την επισήμανση του ΒΝ1.1 είναι το 186Re (C.A.) και το 188Re (N.C.A.). Το 90Y (N.C.A.) και το 177Lu (C.A.) χρησιμοποιήθηκαν για την επισήμανση του DOTA-BN[2-14]NH2. Μέθοδοι: Μελετήθηκαν οι συνθήκες επισήμανσης για όλα τα ανάλογα ώστε να παραχθούν 186Re-BN1.1, 188Re-BN1.1, 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 και 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2, υψηλής ραδιοχημικής καθαρότητας και ειδικής ραδιενέργειας. Τα επισημασμένα ανάλογα αξιολογήθηκαν ως προς τα in vitro χαρακτηριστικά τους, όπως σταθερότητα σε ανθρώπινο ορό αίματος, σε διάλυμα κυστεΐνης, συγγένεια σύνδεσης σε GRP-R, κυτταροτοξικότητα και μελέτη εσωτερικοποίησης και εξωτερικοποίησης (Κύτταρα PC-3). Η in vivo μελετη περιελάμβανε μελέτες βιοκατανομής σε φυσιολογικά και παθολογικά πρότυπα καθώς και σπινθηρογραφικής απεικόνισης παθολογικών προτύπων. Αποτελέσματα-Συμπεράσματα: Όλα τα επισημασμένα ανάλογα παρασκευάσθηκαν με απόδοση >95%. Υψηλές ειδικές ραδιενέργειες επιτεύχθηκαν μόνο για το 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 και το 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2. Τα επισημασμένα ανάλογα 186/188Re-BN1.1 έδειξαν χαμηλή in vitro και in vivo σταθερότητα, αποτελέσματα που μπορούν να προστεθούν σε προηγούμενα βιβλιογραφικά δεδομένα, σχετικά με την πολύ χαμηλή in vitro και in vivo σταθερότητα του συμπλόκου του 186/188Re(V), με τον τετρασχιδή υποκαταστάτη N3S, ο οποίος είναι συνδεδεμένος στο πεπτιδικό ανάλογο ΒΝ1.1. Αντίθετα παρατηρήθηκε παρόμοια ή και καλύτερη in vitro και in vivo συμπεριφορά των επισημασμένων αναλόγων 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 και 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2 σε σύγκριση με άλλα επισημασμένα ανάλογα DOTA-BN, τα οποία αναφέρονται στην βιβλιογραφία. Με βάση το γεγονός ότι η συγγένεια σύνδεσης στους υποδοχείς GRP επηρεάζεται από τη παρουσία του ραδιομετάλλου στο επισημασμένο σύμπλοκο, η in vitro και in vivo σύγκριση μεταξύ του 90Y-DOTA-BN[2-14]NH2 και του 177Lu-DOTA-BN[2-14]NH2, έδειξε ότι το δεύτερο παρουσιάζει υψηλότερη συγγένεια σύνδεσης καθώς και καλύτερη βιολογική συμπεριφορά από αυτήν του πρώτου.