Design and development of 6-hydrazinonicotinyl-fatty acid-mimetic 99mTc-complex as a potential myocardial imaging agent

Abstract The goal of this work is to identify new fatty acid-mimetic 99mTc-complexes to be used as myocardial imaging agents that allow studying heart abnormalities in high-risk patients. In this sense, we designed a fatty acid-mimetic substructure including an amide moiety that, among other properties, could improve myocardial residence time. A diamide with a chain length of 15 atoms and porting a 6-hydrazinonicotinyl (HYNIC) chelator, and an analog with a short carbon-chain, were prepared with convergent organic synthetic procedures and radiolabeled with 99mTc using tricine as the sole coligand. The in vivo proofs of concept were performed using healthy mice. The new 99mTc-complexes were obtained with adequate radiochemical purity. The lipophilicities were in agreement with the length of the chains. While both 99mTc-complexes showed uptake in the myocardial muscle, the designed radiopharmaceutical with the longest chain length had preferential target-uptake and target-retention compared to other complexes described in the bibliography. Further studies, involving imaging assays, synthetic modifications, and assay of new coligands for 99mTc-HYNIC complexes, are currently ongoing.

99mTc-HYNIC/Cy7-Fab(Bevacizumab): su empleo como agente de imagen en mieloma múltiple / 99mTc-HYNIC/Cy7-Fab(Bevacizumab): its use as an imaging agent in Multiple Myeloma / 99mTc-HYNIC/Cy7-Fab (Bevacizumab): seu uso como agente de imagem em mieloma múltiplo

Introducción: el mieloma múltiple es un trastorno hematológico maligno y el segundo cáncer de la sangre más frecuente. El proceso de la angiogénesis tumoral es fundamental para el crecimiento y metástasis de muchos tipos de tumores, incluido en mieloma múltiple. Se sabe que la sobreexpresión del factor de crecimiento endothelial vascular se encuentra asociado a un mal pronóstico en esta patología, representando un blanco clave para la terapia anti-angiogénica en mieloma múltiple. El anticuerpo monoclonal Bevacizumab es capaz de unirse con gran afinidad al factor de crecimiento endothelial vascular bloqueando su acción. Objetivo: evaluar el Fab(Bevacizumab) marcado con 99mTc o Cy7 como potenciales agentes de imagen moleculares de la expresión de factor de crecimiento endothelial vascular en mieloma múltiple. Material y métodos: la expresión de factor de crecimiento endothelial vascular fue analizada mediante citometría de flujo en la línea celular huaman de mieloma múltiple, la MM1S. Fab(Bevacizumab) fue producido mediante digestión de Bevacizumab con papaína, conjugado a NHS-HYNIC-Tfa y radiomarcado con 99mTc. Se realizaron estudios de biodistribución y de tomografía computarizada por emisión del fotón simple. A su vez, Fab(Bevacizumab) fue marcado con Cy7 para obtener imágenes de fluorescencia in vivo hasta 96 horas. Resultados: el análisis por citometría de flujo en la línea celular MM1S reveló que la expresión de factor de crecimiento endothelial vascular es predominantemente intracelular. Los estudios de biodistribución y SPECT/CT del complejo 99mTc-HYNIC-Fab(Bevacizumab) mostraron una rápida eliminación sanguínea y una significativa captación a nivel renal y tumoral. Las imágenes por fluorescencia empleando Cy7-Fab(Bevacizumab) permitieron la visualización tumoral hasta 96 h p.i. Conclusiones: logramos visualizar la expresión de factor de crecimiento endothelial vascular in vivo en mieloma múltiple mediante el empleo del fragmento Fab del anticuerpo anti-VEGF (Bevacizumab) marcado con 99mTc y Cy7. Estos nuevos agentes de imagen molecular podrían ser empleados potencialmente en el ámbito clínico para la estadificación y el seguimiento de pacientes con mieloma múltiple, mediante la visualización radioactiva in vivo de la expresión de factor de crecimiento endothelial vascular en todo el cuerpo. La imagen óptica de estos trazadores mejoraría el muestreo tumoral y podría guiar la extirpación quirúrgica.

Introduction: Multiple myeloma is a hematologic malignancy and the second most common blood cancer. The process of tumor angiogenesis is central to the growth and metastasis of many types of tumors, including multiple myeloma. Overexpression of vascular endothelial growth factor is known to be associated with poor prognosis in this pathology, representing a key target for anti-angiogenic therapy in multiple myeloma. The monoclonal antibody Bevacizumab is able to bind with high affinity to vascular endothelial growth factor blocking its action. Objective: to evaluate 99mTc- or Cy7-labeled Fab(Bevacizumab) as potential molecular imaging agents of vascular endothelial growth factor expression in multiple myeloma. Methods: Vascular endothelial growth factor expression was analyzed by flow cytometry in the multiple myeloma huaman cell line, MM1S. Fab(Bevacizumab) was produced by digestion of Bevacizumab with papain, conjugated to NHS-HYNIC-Tfa and radiolabeled with 99mTc. Biodistribution and single photon emission computed tomography studies were performed. In turn, Fab(Bevacizumab) was labeled with Cy7 to obtain in vivo fluorescence images up to 96 hours. Results: Flow cytometry analysis in the MM1S cell line revealed that vascular endothelial growth factor expression is predominantly intracellular. Biodistribution and SPECT/CT studies of the 99mTc-HYNIC-Fab(Bevacizumab) complex showed rapid blood clearance and significant renal and tumor uptake. Fluorescence imaging using Cy7-Fab(Bevacizumab) allowed tumor visualization up to 96 h p.i. Conclusions: we were able to visualize vascular endothelial growth factor expression in vivo in multiple myeloma using the Fab fragment of the anti-VEGF antibody (Bevacizumab) labeled with 99mTc and Cy7. These new molecular imaging agents could potentially be employed in the clinical setting for staging and monitoring of patients with multiple myeloma by in vivo radioactive visualization of vascular endothelial growth factor expression throughout the body. Optical imaging of these tracers would improve tumor sampling and could guide surgical excision.

Introdução: O mieloma múltiplo é uma malignidade hematológica e o segundo câncer de sangue mais comum. O processo de angiogênese tumoral é fundamental para o crescimento e a metástase de muitos tipos de tumores, incluindo o mieloma múltiplo. Sabe-se que a superexpressão do fator de crescimento endotelial vascular está associada a um prognóstico ruim no mieloma múltiplo, representando um alvo importante para a terapia antiangiogênica no mieloma múltiplo. O anticorpo monoclonal Bevacizumab é capaz de se ligar com alta afinidade ao fator de crescimento endotelial vascular e bloquear sua ação. Objetivo: avaliar o Fab(Bevacizumab) marcado com 99mTc ou Cy7 como possíveis agentes de imagem molecular da expressão do fator de crescimento endotelial vascular no mieloma múltiplo. Métodos: A expressão do fator de crescimento endotelial vascular foi analisada por citometria de fluxo na linha celular de mieloma múltiplo MM1S. O Fab(Bevacizumab) foi produzido pela digestão do Bevacizumab com papaína, conjugado com NHS-HYNIC-Tfa e radiomarcado com 99mTc. Foram realizados estudos de biodistribuição e tomografia computadorizada por emissão de fóton único. Por sua vez, o Fab(Bevacizumab) foi marcado com Cy7 para geração de imagens de fluorescência in vivo por até 96 horas. Resultados: A análise de citometria de fluxo na linha celular MM1S revelou que a expressão do fator de crescimento endotelial vascular é predominantemente intracelular. Os estudos de biodistribuição e SPECT/CT do complexo 99mTc-HYNIC-Fab(Bevacizumab) mostraram uma rápida depuração sanguínea e uma captação renal e tumoral significativa. A imagem de fluorescência usando Cy7-Fab(Bevacizumab) permitiu a visualização do tumor até 96 horas p.i. Conclusões: Conseguimos visualizar a expressão do fator de crescimento endotelial vascular in vivo no mieloma múltiplo usando o fragmento Fab do anticorpo anti-VEGF (Bevacizumab) marcado com 99mTc e Cy7. Esses novos agentes de imagem molecular poderiam ser usados no cenário clínico para o estadiamento e o monitoramento de pacientes com mieloma múltiplo, visualizando radioativamente a expressão do fator de crescimento endotelial vascular in vivo em todo o corpo. A geração de imagens ópticas desses traçadores melhoraria a amostragem do tumor e poderia orientar a excisão cirúrgica.

Development of fluorescent- and radio-traceable T1307-polymeric micelles as biomedical agents for cancer diagnosis: biodistribution on 4T1 tumor-bearing mice

Abstract In recent years, nanocarriers have been studied as promising pharmaceutical tools for controlled drug-delivery, treatment-efficacy follow-up and disease imaging. Among them, X-shaped amphiphilic polymeric micelles (Tetronic®, poloxamines) display great potential due to their biocompatibility and non-toxic effects, among others. In the present work, polymeric micelles based on the T1307 copolymer were initially decorated with a 4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene (BODIPY)-fluorophore in order to determinate its in vivo biodistribution on 4T1 tumor-bearing mice. However, unfavorable results with this probe led to two different strategies. On the one hand, the BODIPY-micelle-loaded, L-T1307-BODIPY, and on the other hand, the 99mTc-micelle-radiolabeled, L-T1307- 99m Tc, were analyzed separately in vivo. The results indicated that T1307 accumulates mainly in the stomach, the kidneys, the lungs and the tumor, reaching the maximum organ-accumulation 2 hours after intravenous injection. Additionally, and according to the results obtained for L-T1307- 99m Tc, the capture of the polymeric micelles in organs could be observed up to 24 hours after injection. The results obtained in this work were promising towards the development of new radiotracer agents for breast cancer based on X-shaped polymeric micelles.

Marcado con 99m de liposomas convencionales y su evaluación biológica / 99mTc-labeling and biological evaluation of conventional liposomes

Introducción. Los liposomas son sistemas supramoleculares autoensamblables preparados ad hoc, compuestos de fosfolípidos y colesterol, diseñados para transporte de fármacos o radionucleidos. El 99mTc es el radionucleido más empleado por sus propiedades físicas apropiadas para la adquisición de imágenes y estudios en pacientes en el área de medicina nuclear (emisor gamma puro con E = 140 KeV , t1/2 = 6 horas). Objetivo. Evaluar la potencialidad de liposomas convencionales marcados con 99mTc como agente de diagnóstico de procesos tumorales. Método. La composición estudiada es: fosfatidilcolina, dioleilfosfatidiletanolamina y colesterol (1.1:0.4:1 relación molar). Se utilizó como agente reductor SnF2, en diferentes cantidades para optimizar el marcado. La pureza radioquímica y eficiencia de marcado se evaluaron con sistemas cromatográficos ITLC-SG FM NaCl 0,9 por ciento, ITLC-SG FM Piridina:ácido acético:agua (3:5:1.5 v/v). Se adquirieron imágenes a 1 h post inyección de los liposomas en ratones sanos y portadores de tumor mamario espontáneo. Resultados. El liposoma marcado mostró estabilidad durante 24 h, siendo la cantidad óptima de reductor 138 ug. La mejor captación en tumor fue a 1 h post administración del radiofármaco en los estudios centellográficos. Conclusiones. El método optimizado permite obtener liposomas marcados con 99mTc en forma sencilla, eficiente y estable. Estos radiofármacos mostraron un comportamiento fiscoquímico y biológico adecuado como agentes de diagnóstico tumoral requiriéndose estudios posteriores para su confirmación.

Background. Liposomes are self-assembled supramolecular systems, composed by phospholipids and cholesterol, designed for the transportation of drugs or radionuclides. Physical properties of 99mTc (pure gamma emitter with E = 140 KeV, t1/2= 6 hours) makes it useful for scintigraphic imaging. Purpose. The goal of this study was to evaluate 99mTc labeled conventional liposomes as potential diagnostic agents for malignant lesions. Methods. The studied liposome composition was hosphatidylcholine: dioleilphosphatidylcholine: cholesterol (1.1:0.4:1molar rate). In order to optimize the labeling, SnF2 was used as reducing agent. Radiochemical purity and labeling efficiency were evaluated using ascending thin layer chromatography. Scintigraphy images were obtained at 1 hour post-injection of labeled liposomes to healthy mice and with spontaneous breast tumors. Results. Labeled liposomes showed stability during 24 hours, being 138 ug the optimal amount of reducing agent for the technique used. Conclusions. The described method allows the production of 99mTc labeled liposomes in a simple, efficient and stable way. The radiopharmaceutical showed a physicochemical and biological behavior that allows its potential use as a tumor imaging agent, although further studies are required to confirm this issue.

Aplicación de métodos modelo-dependiente y modelo-independiente en el desarrollo de una formulación de comprimidos de Captopril / Aplication of dependent and independent models for development of Captopril tablets

El objetivo de este trabajo es desarrollar una formulación tecnológicamente viable de comprimidos de Captopril 25 mg cuya liberación sea comparable con la del innovador(Capoten®). Para ello se utilizaron como herramientas los perfiles de disolución in vitro. Se diseñaron dos formulaciones (f1 y f2) que contenían dicho ingrediente activo para ser procesadas por el método de compresión directa. En cada caso se evaluaron las características de las mezclas obtenidas como modo de determinar su viabilidad tecnológica, resultando f1 y f2 aptas para la compresión. Para ambas formulaciones, los parámetros fisicoquímicos de los comprimidos se encontraron dentro de especificaciones. Se compararon los perfiles de disolución de f1 y f2con los del innovador en tres medios de diferente pH, aplicando métodos modelo-dependientes e independientes. Los perfiles de disolución in vitro de f2 fueron similares a los del innovador en los medios estudiados; por tanto, f2 presentó una liberación in vitro comparable con Capoten®.

The aim of this work is the development of a technologically viable tablet formulation of Captopril 25 mg tablets with a comparable release with the original (Capoten®). The used tools were in vitro dissolution profiles. Two formulations for direct compression (f1 and f2) containing the active ingredient were designed. The characteristics for both mixtures were studied and technological viability determinated, resulting f1 and f2 suitable for compression. Both tablets formulations presented physicochemical parameters within specifications. Dissolution profiles of f1 and f2 were compared with the original’s using three different pH, model-dependent and model-independent methods were applied for that. The in vitro dissolutionprofiles of f2 were similar to those of the innovator in the studied media, therefore f2 showed a comparable in vitro release with Capoten®.

Diseño de liposomas para el transporte de diclofenac sódico / Design of liposomes as carriers for sodium diclofenac

El objetivo de este trabajo es diseñar y preparar liposomas convencionales que contengan un fármaco anfifílico. Para ello, se diseñó una formulación de este tipo de liposomas preparados mediante el método de agitación manual. La optimización de la distribución de tamaño liposomal se realizó por dos métodos: sonicación y extrusión. Este último generó liposomas de menor diámetro medio y menor rango de diámetros, siendo el de elección para obtener liposomas de un fármaco anfifílico modelo (diclofenac sódico). Su incorporación se realizó en la membrana lipídica y en el volumen acuoso de los liposomas, y en cada caso se compararon los porcentajes de captura y distribución de tamaños. Ambas determinaciones resultaron similares para los dos tipos de liposomas. También se determinó la cesión de ambos tipos de diclofenac liposomal y se compararon entre ellas con una solución del fármaco libre. Las cesiones de los dos tipos de diclofenac liposomal fueron comparables mientras que ambas difirieron significativamente de la del fármaco libre.

The goal of this work is to design and prepare conventional liposomes containing an amphiphillic drug. Conventional liposomes were prepared by hand shaken method.The liposomal distribution size was optimized by sonication and extrusion. Extrusion produced the lower mean diameter and the lower diameter range, so it was chosen for the preparation of liposomes containing a model amphiphilic drug (sodium diclofenac). The drug encapsulation was performed in the liposomes lipidic bilayer and in the aqueous volume. The capture percentage and size distribution were compared for each case. Both determinations were similar for both kinds of liposomes. The cession was determined for each kind of liposomes containing diclofenac and compared between them and a solution of free drug. The cessions were similar for both liposomal formulation and they were very different from free drug cession.

Intracoronary radionuclide therapy with liquid 188Re-filled balloons; radiopharmaceutical and dosimetric studies

Percutaneous transluminal coronary angioplasty associated with radioactive liquid-filled balloons has demostrated to be useful to inhibit the growth of neointimal tissue. The present study pursued optimizing the relation risk/benefit during a procedure of brachytherapy with 188Re associated to angioplasty. Since the possibility of balloon rupture exists, to increase the security during the treatment different agents such as 188Re-DTPA, 188Re-Citrate and 188Re-EC vs 188ReO4 were evaluated. Dosimetric studies using Mirdose 3, after iv injection to Wistar rats, evaluation of a number of safety requirements in order to estimate radiation dose delivered to operating personnel and absorbed doses estimated by Monte Carlo method (PENELOPE). It is a safe procedure, both for the patient and the working staff; in case of ballon rupture the use of the above mentioned radiopharmaceuticals increases its security. 188Re beta emitor achieves a local dosis, diminishing the dose in healthy tissue.

99mTc-Glucarato como posible trazador de lesiones de cáncer broncopulmonar / 99mTc-Glucarate as a potential novel tracer of lung cancer lesions

El cáncer broncopulmonar (CBP) es la primera causa de muerte por cáncer en el mundo. El CBP a células no pequeñas (CBPCNP) representa el 80 por ciento de la patología neoplásica pulmonar, presentándose frecuentemente al diagnóstico como localmente avanzando o metastásico. Dos tercios se presentan en etapa avanzada, inoperable, integrando la quimioterapia (QT) el tratamiento. Responden favorablemente 30 por ciento de dichos pacientes; los restantes recibirán agentes antineoplásicos sin beneficio terapéutico pero con sus efectos adversos. Ante dicha situación sería de gran relevancia clínica poder contar con una técnica funcional que permitiera evaluar la respuesta a la terapia oncoespecífica. Por tal motivo, nuestro grupo ha desarrollado un protocolo clínico para investigar la capacidad del 99mTc-Glucarato en la evaluación precoz de la respuesta a la QT en este grupo de pacientes. Para ello, es necesario demostrar previamente que las lesiones primarias y secundarias del CBPCNP pueden acumular este trazador. La presente nota clínica describe por vez primera en la literatura indexada la capacidad del 99mTc-Glucarato como marcador funcional de lesiones primarias y metastásicas del CBPCNP.

Radiolabelled DOTA-TATE: its evaluation for targeted radiotherapy

La marcación de péptido análogo de somatostatina DOTA-TATE (DOTA-D-phe-cys-tyr-D-trp-lys-thr-cys-thr) con 125I y sus propiedades biológicas fueron investigadas. 125I-DOTA-TATE se marco por el método de cloramina-T y se purificó por RP-HPLC a fin de aumentar su actividad especifica. La estabilidad fue evaluada por HPLC, cromatografía y electroforesis. La interacción del péptido marcado con receptores de somatostatina fue investigada usando membranas obtenidas de tejidos o de células AR42J, y por unión e internalización en cultivos celulares. El rendimiento de marcado fue mayor de 90 por ciento, el perfil de HPLC reveló dos especies radioquímicas con tiempos de retención diferentes respecto del péptido no marcado, permitiendo la obtención de una mayor actividad especifica. La máxima capacidad de unión fue de 23 por ciento y la concentración inhibitoria 50 ppor ciento fue 9 µg/mL. Se internalizó el 73 por ciento de la actividad unida en 3-4 horas. El radioconjugado presenta la capacidad de unirse específicamente a los receptores de somatostatina expresados en células tumorales viables así como en preparaciones de membranas obtenidas de tejidos animales.