La imagen nuclear con anticuerpos monoclonales radiomarcados: viejas aplicaciones con nuevos enfoques / Nuclear imaging with radiolabeled monoclonal antibodies: old applications with new aproaches

Resumen Los anticuerpos monoclonales marcados con radionucleidos fueron en sus inicios ampliamente empleados para el estudio de diversas enfermedades, fundamentalmente oncológicas mediante la inmunogammagrafía. Estos fueron poco a poco sustituidos por moléculas con mejores prestaciones como los péptidos y la 18F-fluordesoxiglucosa (18F-FDG). No obstante, en el presente siglo, la amplia introducción de la inmunoterapia produjo un cambio de paradigma en cuanto al empleo de los anticuerpos monoclonales radiomarcados para la adecuada selección y seguimiento de los pacientes a ser tratados con inmunoterapia, resurgiendo la inmunotomografía por emisión de fótón único (inmuno-SPECT), la inmunotomografía por emisión de positrones (inmuno-PET) y la imagen corregistrada con la tomografía axial computarizada (TAC), como modalidades de gran valor en el manejo del cáncer. El objetivo del presente trabajo fue brindar una panorámica acerca de la evolución de la imagen nuclear con anticuerpos monoclonales radiomarcados y sus principales aplicaciones en el tiempo, fundamentalmente en el estudio de los pacientes con cáncer.

Abstract In the beginning, radionuclide-labeled monoclonal antibodies were widely employed for the study of various diseases, mainly oncological, by immunoscintigraphy. They were gradually replaced by molecules with better performance such as peptides and 18F-FDG. However, in the present century, the wide introduction of immunotherapy produced a paradigm shift in the use of radiolabeled monoclonal antibodies for the proper selection and follow-up of patients to be treated with immunotherapy, re-emerging of the immune-single photon emission tomography (immuno-SPECT), the immune-positron emission tomography (immuno-PET) and the co-registered image with computed tomography (CT) as imaging modalities of great value in the management of cancer. The aim of the present work was to provide an overview of the evolution of nuclear imaging with radiolabeled monoclonal antibodies and their main applications over the time, mainly in the study of patients with cancer.

Uso de solventes no acuosos en la síntesis del radioconjugado DOTA-1-Nal3-octreotida marcado con galio-68 / Use of non-aqueous solvents in the synthesis of radioconjugate DOTA-1-Nal3-octreotide labeled with gallium-68

Los tumores neuroendocrinos sobreexpresan receptores de somatostatina. Su diagnóstico se ha extendido debido al radiomarcaje de DOTA-péptidos como el análogo de somatostatina DOTA-1--octreotida (DOTA-NOC) conjugado con radionúclidos emisores ß+ como el , de propiedades físico-nucleares muy favorables. El presente trabajo describe los procedimientos para el radiomarcaje del DOTA-NOC con , en medio acuoso puro y en presencia de solventes no acuosos, así como los métodos usados para el control de calidad, donde se obtuvo una formulación con un rendimiento radioquímico superior al 95 %. La adición de etanol (30%- vol/vol) a la mezcla de reacción permitió incrementar la actividad específica del radioconjugado -DOTA-NOC, y se alcanzó un valor de 182 MBq/nmol, superior al reportado en la literatura (50 MBq/nmol) para el marcaje en medio acuoso puro. También se presentan los estudios de estabilidad (en presencia de solución salina y tampón fosfato salino), estudios de transmetalación en soluciones de , , y , competencia por retos contra los quelatos EDTA y DTPA y estabilidad in vitro en transferrina humana, realizados al radioconjugado -DOTA-NOC, del cual se mostró su elevada estabilidad (> 95 %). En comparación con el medio acuoso puro, el uso de solventes no acuosos en la síntesis del radioconjugado DOTA-1--octreotida marcado con galio-68, permite disminuir la masa de conjugado y los tiempos de reacción, incrementar significativamente los rendimientos y la actividad específica del compuesto marcado. Ello pudiera favorecer la obtención del producto con mejores características en sistemas modulares que se encuentran en fase de desarrollo.

Neuroendocrine tumors specifically over-express somatostatin receptors. Their diagnosis has expanded due to radiolabelling of DOTA-peptides such as somatostatin analogue DOTA-1--Octreotide (DOTA-NOC) conjugated to ß+ emitting radionuclides such as , with very favorable decay-properties. This paper describes the radiolabeling procedures of DOTA-NOC with , in a pure aqueous medium and in presence of non-aqueous solvents as well as the methods used for quality control where a formulation is obtained with a radiochemical yield exceeding 95%. Adding ethanol (30 % - v / v) to the reaction mixture allowed increasing the specific activity of -DOTA-NOC radioconjugated, reaching a value of 182 MBq / nmol, higher than reported in literature (50 MBq / nmol) for labeling in a pure aqueous medium. Stability studies are also presented (in presence of saline solution and saline phosphate buffer, transmetallation studies in , , and solutions, challenges competition against EDTA and DTPA chelators and in vitro stability in human transferrin) performed to -DOTA-NOC radioconjugated, showing its high stability (> 95 %). Compared with the aqueous medium, the use of non aqueous solvents in the synthesis of radioconjugate DOTA-1--octreotide labeled with gallium-68, helps reduce the mass of conjugate and the reaction time, significantly increase yields and specific activity of the labeled compound. This could facilitate obtaining the product with better characteristics in modular systems that are under development.

Radiofármacos en inmunocentelleografía y radioinmunoterapia / Radiopharmaceuticals in immunoscintigraphy and radioimmunotherapy

La alta morbilidad y letalidad del cáncer, hacen que esta enfermedad se considere, tanto en Cuba como en el mundo, un serio problema de salud. La radioimmunodiagnosis y la radioinmunoterapia, basadas en los crecientes avances en biotecnología y el conocimiento que hoy aportan la biología molecular y celular, devienen herramientas muy prometedoras en la lucha contra el cáncer. En este trabajo se hace una breve revisión de los radiofármacos desarrollados en Cuba, a partir de biomoléculas producidas y una panorámica de una serie de anticuerpos monoclonales y radionúclidos utilizados en aplicaciones clínicas. Las aplicaciones en radioimmunodiagnosis, se han basado en radiofármacos de 99mTc obtenidos a partir de kits liofilizados de anticuerpos monoclonales murinos. Se examinan también las perspectivas de la aplicación de radioinmunoterapia a partir de las experiencias internacionales, particularmente en el tratamiento del linfoma no Hodgkin, teniendo en cuenta la disponibilidad de diferentes anticuerpos monoclonales ya humanizados y de ? a partir de tecnologías existentes en centros cubanos de investigación-producción.

The high morbidity-mortality of cancer makes this condition in Cuba, and at international level, a serious health problem. Radioimmunodiagnosis and radioimmunotherapy based in the growing biotechnological advances, and the actual knowledge of molecular and cellular biology, become a highly promising tools in the fight against cancer. In this work we present a brief review of the radiopharmaceuticals developed in our country starting from biomolecules produced en Cuba, as well as a panoramic of several monoclonal antibodies and radionuclides used in clinical applications. Radioimmunodiagnosis applications are based on murine monoclonal antibodies, produced in form of lyophilized kits for ? labeling. We also examined the perspectives of the application of radioimmunotherapy in Cuba starting from the international experiences, particularly in non-Hodgkin’s lymphoma treatment, keeping in mind the availability of different monoclonal antibodies already humanized, as well as of ? from the existing technologies in Cuban research-production centers.

Modificación del hR3 con DOTA-NHS. Marcaje con 90Y y biodistribución / hR3 modification with DOTA-NHS. 90Y labeling and biodistribution

RESUMEN En el trabajo se reporta la conjugación y biodistribución del radioinmunoconjugado -DOTAhR3. Se empleó el ácido 1, 4, 7, 10 tetraazaciclododecano N, N’, N’’, N’’’ tetraacético (DOTA) como agente quelatante bifuncional (AQB) y se estudiaron las relaciones molares 320:1, 160:1 y 88:1 DOTA/anticuerpo monoclonal (hR3), evaluándose su influencia en la integridad del conjugado y la eficiencia de marcaje. La estabilidad in vivo de los radioinmunoconjugados -DOTAhR3 se determinó en ratas Wistar sanas a las 4, 24 y 48 horas. Los estudios de estabilidad realizados mediante reto versus ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA) demostraron que el compuesto es estable en un amplio intervalo de tiempo (hasta 216 h). Los estudios de estabilidad in vivo basados en la captación en hueso del radioinmunoconjugado demostraron que no es apreciable la pérdida del radiometal en el radioinmunoconjugado hasta las 48 horas.

ABSTRACT The conjugation, characterization and biodistribution of -DOTA-hR3 radioimmunoconjugate are reported in this work. DOTA was used as bifunctional chelating agent. Molar ratios 320:1, 160:1 and 88:1 DOTA/monoclonal antibody hR3 were studied in order to evaluate their influence on the integrity of conjugate and labeling efficiency. In vivo stability of -DOTA-hR3 radioimmunoconjugates was determined in healthy Wistar rats at 4, 24 and 48 h after the injection. Stability studies performed by means of DTPA challenge showed that the compound is stable in a wide period of time (up to 216 h). In vivo stability studies, based on the bone uptake, showed that the radiometal release from the radioimmunoconjugate is not significant in the first 48 hours.

Desarrollo de un péptido cíclico marcado con 99mTc dirigido contra el receptor de la vitronectina / Development of a 99mTc-labeled cyclic peptide with affinity for the vitronectine receptor

El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un péptido híbrido, que presente una secuencia capaz de quelatar al 99mTc y otra con afinidad por el receptor de la vitronectina, que permita la detección in vivo de tumores malignos. El marcaje del péptido PICIC3 con 99mTc se realizó de forma directa. Se estudió la estabilidad del complejo en exceso de L-cisteína y en plasma, la unión a proteínas plasmáticas, el coeficiente de partición en el sistema NaCl 0.9 por ciento:n-octanol, la carga del complejo mediante electroforesis y la afinidad por el receptor de la vitronectina se valoró a partir de un ensayo de saturación con membranas de células B16-F10. Se determinó la biodistribución en ratones C57BL/6 con injertos de melanoma B16-F10. Conclusiones: El péptido desarrollado mostró una afinidad satisfactoria por el receptor de la vitronectina y que permitió la detección in vivo de los melanomas múridos del tipo B16-F10 en los ratones injertados.

The aim of the present work was to develop a hybrid peptide, with a sequence for the chelation of 99mTc and other with affinity for the vitronectine receptor, to allow in vivo detection of malignant tumors. 99mTc-labeling of peptide PICIC3 was directly performed. The stability in presence of L-cysteine excess and plasma of the complex, its binding to plasma proteins, the partition coefficient in NaCl 0.9 percent:n-octanol, the charge of the chelate by electrophoresis and the peptide affinity for the vitronectine receptor by a saturation assay using membranes of B16-F10 cells, were studied. Biodistribution in C57BL/6 mice injerted with melanoma B16-F10 was assessed. Conclusions: Developed peptide showed a satisfactory affinity for the vitronectine receptor and allowed in vivo detection of murine melanomas in mice with allografts.

Nuevo radioinmunoconjugado -dota-h-r3: Sintesis y radiomarcaje / New radioimmunoconjugate -dota-h-r3: synthesis and radiolabeling

El marcaje de anticuerpos monoclonales con metales radiactivos para diagnóstico y terapia generalmente involucra el uso de agentes quelatantes bifuncionales que contienen una función reactiva para conjugarse con las proteínas y un grupo capaz de enlazar fuertemente al metal formando complejos fisiológicamente estables. El objetivo del trabajo fue modificar el anticuerpo monoclonal humanizado (h-R3) con el ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-N,N´,N´´,N´´´-tetraacético (DOTA) en solución acuosa, realizar el marcaje de los conjugados obtenidos con y estudiar algunas de las variables que influyen en la reacción, así como la estabilidad del radioinmunoconjugado en presencia de otros agentes quelatantes.

Labelling of monoclonal antibodies with radioactive metals for cancer diagnosis and therapy has usually been accomplished by the use of bifunctional chelating agents, which contain both a reactive functionality for covalent attachment to proteins and a strong metal-binding group capable of forming a physiologically stable complex with the radionuclide. The objective of the present work was to modify the humanized monoclonal antibody (h-R3) with the 1,4,7,10-tetraaza-cyclododecane N,N´,N´´,N´´´-tetraacetic acid (DOTA) in aqueous solution, achieve the labelling of the obtained conjugates with and study some of the variables that influence in the labelling reaction, as well as the stability of the radioimmunoconjugate in presence of other chelating agents.