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.

[18F]Amylovis as a Potential PET Probe for ß-Amyloid Plaque: Synthesis, In Silico, In vitro and In vivo Evaluations.

BACKGROUND: Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia. Neuroimaging methods have widened the horizons for AD diagnosis and therapy. The goals of this work are the synthesis of 2-(3-fluoropropyl)-6-methoxynaphthalene (5) and its [18F]-radiolabeled counterpart ([18F]Amylovis), the in silico and in vitro comparative evaluations of [18F]Amylovis and [11C]Pittsburg compound B (PIB) and the in vivo preclinical evaluation of [18F]Amylovis in transgenic and wild mice. METHODS: Iron-catalysis cross coupling reaction, followed by fluorination and radiofluorination steps were carried out to obtain 5 and 18F-Amylovis. Protein/Aß plaques binding, biodistribution, PET/CT Imaging and immunohistochemical studies were conducted in healthy/transgenic mice. RESULTS: The synthesis of 5 was successful obtained. Comparative in silico studies predicting that 5 should have affinity to the Aß-peptide, mainly through π-π interactions. According to a dynamic simulation study the ligand-Aß peptide complexes are stable in simulation-time (ΔG = -5.31 kcal/mol). [18F]Amylovis was obtained with satisfactory yield, high radiochemical purity and specific activity. The [18F]Amylovis log Poct/PBS value suggests its potential ability for crossing the blood brain barrier (BBB). According to in vitro assays, [18F]Amylovis has an adequate stability in time. Higher affinity to Aß plaques were found for [18F]Amylovis (Kd 0.16 nmol/L) than PIB (Kd 8.86 nmol/L) in brain serial sections of 3xTg-AD mice. Biodistribution in healthy mice showed that [18F]Amylovis crosses the BBB with rapid uptake (7 %ID/g at 5 min) and good washout (0.11±0.03 %ID/g at 60 min). Comparative PET dynamic studies of [18F]Amylovis in healthy and transgenic APPSwe/PS1dE9 mice, revealed a significant high uptake in the mice model. CONCLUSION: The in silico, in vitro and in vivo results justify that [18F]Amylovis should be studied as a promissory PET imaging agent to detect the presence of Aß senile plaques.

In vitro and in vivo characterization of an interleukin-15 antagonist peptide by metabolic stability, 99m Tc-labeling, and biological activity assays.

Interleukin (IL)-15 is an inflammatory cytokine that constitutes a validated therapeutic target in some immunopathologies, including rheumatoid arthritis (RA). Previously, we identified an IL-15 antagonist peptide named [K6T]P8, with potential therapeutic application in RA. In the current work, the metabolic stability of this peptide in synovial fluids from RA patients was studied. Moreover, [K6T]P8 peptide was labeled with 99m Tc to investigate its stability in human plasma and its biodistribution pattern in healthy rats. The biological activity of [K6T]P8 peptide and its dimer was evaluated in CTLL-2 cells, using 3 different additives to improve the solubility of these peptides. The half-life of [K6T]P8 in human synovial fluid was 5.88 ± 1.73 minutes, and the major chemical modifications included peptide dimerization, cysteinylation, and methionine oxidation. Radiolabeling of [K6T]P8 with 99m Tc showed a yield of approximately 99.8%. The 99m Tc-labeled peptide was stable in a 30-fold molar excess of cysteine and in human plasma, displaying a low affinity to plasma proteins. Preliminary biodistribution studies in healthy Wistar rats suggested a slow elimination of the peptide through the renal and hepatic pathways. Although citric acid, sucrose, and Tween 80 enhanced the solubility of [K6T]P8 peptide and its dimer, only the sucrose did not interfere with the in vitro proliferation assay used to assess their biological activity. The results here presented, reinforce nonclinical characterization of the [K6T]P8 peptide, a potential agent for the treatment of RA and other diseases associated with IL-15 overexpression.

SPECT/CT: principales aplicaciones en la medicina nuclear / SPECT/CT: main applications in nuclear medicine

El SPECT/CT ha significado no solo la posibilidad de adquirir las imágenes anatómicas y funcionales en un único estudio, sino una verdadera revolución en el manejo de muchas enfermedades a partir de lo mejor que es capaz de aportar cada una de estas modalidades de imagen. El objetivo del presente trabajo es brindar una panorámica de las principales aplicaciones del SPECT/CT en el campo de la oncología, la cardiología y la neurología. Nuevos avances tecnológicos en el diseño de novedosos detectores de estado sólido y equipos dedicados han mejorado mucho las prestaciones de este tipo de modalidad dual. Esta técnica híbrida ha mostrado que mejora la sensibilidad y la especificidad de los estudios gammagráficos, a la vez que acorta los tiempos de adquisición y brinda imágenes corregistradas corregidas por atenuación que facilitan el mejor análisis de las mismas. Entre las principales aplicaciones en el estudio de las enfermedades oncológicas se pueden mencionar las siguientes: localización y seguimiento de diferentes tipos de tumores y sus metástasis, así como para la optimización de las dosis en los estudios de radioterapia. Esta técnica ha resultado muy útil en la valoración de la enfermedad de arterias coronarias al permitir una adecuada corrección de la atenuación, determinar el score de calcio y realizar estudios de angio-CT, en dependencia de la calidad de la CT. En el estudio de algunas enfermedades neurológicas también ha ido ganando terreno el SPECT-CT. La incorporación de nuevos avances tecnológicos, así como de novedosos radiofármacos augura un peso cada vez más relevante del SPECT/CT en la práctica clínica

SPECT/CT has represented not only the possibility of acquiring anatomical and functional images in one single study, but also a revolution for the clinical management of several diseases, taking the better of each one of these imaging modalities. The present work is aimed at presenting an overview of the most important applications of the SPECT/CT in the field of oncology, cardiology and neurology. New technological advances in the design of innovative solid state detectors and related equipment have had a positive effect on the performance of this kind of dual modality. This hybrid technique improves the sensitivity and the specificity of gammagraphic studies, as well as shortens the acquisition times and gives attenuation correction of co-registered images, which, in turn, makes their analysis easier. Some of the main applications for the study of oncological diseases are the following: localization and follow-up of different kinds of tumors, their metastasis and relapses, as well as the optimization of radiotherapy doses. This technique has been useful to evaluate the coronary artery disease allowing an adequate attenuation correction of images, the determination of calcium score, and performing angio-CT studies, according to the CT quality. SPECT/CT has also gained ground in the assessment of some neurological diseases. Conclusions: The introduction of new technological advances and radiopharmaceuticals thus predicting a more relevant place for SPECT/CT in clinical practice.

Utilidad de la gamagrafía con 99mTc-L-cisteína para la detección del cáncer de mama / Usefulness of 99mTc-L-cysteine in the detection of breast cancer

Para determinar la utilidad de los estudios gammagráficos con 99mTc-L-cisteína, en la detección del cáncer de mama, fueron estudiadas 100 pacientes mujeres mediante ultrasonido, mamografía y gamagrafía. Las imágenes gamagráficas fueron adquiridas a los 15 minutos y una hora después de la inyección del radiofármaco. Los resultados histopatológicos constituyeron la prueba de confirmación: 64 pacientes fueron concluidos como portadoras de carcinoma de mama y 36 con lesiones benignas. Los valores de sensibilidad, especificidad y exactitud diagnóstica de los estudios gamagráficos fueron: 98,4 por ciento, 94,4 por ciento y 97 por ciento, respectivamente. El valor predictivo positivo fue 96,9 por ciento y el valor predictivo negativo fue 97,1 por ciento. Existió infiltración metastásica de los ganglios axilares en 20 de las pacientes estudiadas; 70 por ciento fueron detectados por la gamagrafía con 99mTc-L cisteína. Conclusión: La gamagrafía con 99mTc-L-cisteína resultó útil para la detección del cáncer de mama.

To determine the usefulness of scintigraphic studies with 99mTc-L-cysteine in the detection of breast cancer, 100 female patients were studied by ultrasound, mammography and scintigraphy. The scintigraphic images were acquired at 15 minutes and one hour after injection of the radiopharmaceutical. Histopathologic results were the confirmation test: 64 patients were completed as having breast carcinoma and 36 benign lesions. The scintigraphic studies obtained value of sensitivity, specificity and diagnostic accuracy of: 98.4 percent, 94.4 percent and 97 percent respectively. The positive predictive value was 96.9 percent and the negative predictive value was 97.1 percent. There was infiltration of axillary lymph nodes in 20 of the patients studied, 70 percent were detected by 99mTc-L-cysteine. Conclusion: 99mTc-L-cysteine was useful for the detection of breast cancer.

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.

Marcaje indirecto de anticuerpos monoclonales empleando la N2-dietilentriamino-pentaacetil lisina amida como agente quelatante del 99mTc / Indirect labeling of monoclonal antibodies with 99mTc, using N2-diethylentriamine-pentaacetil lysine amide as chelating agent

Los anticuerpos monoclonales y sus fragmentos marcados se han empleado ampliamente en el diagnóstico y seguimiento de diferentes tipos de neoplasias. El objetivo del trabajo fue desarrollar una metodología para el marcaje indirecto de anticuerpos con 99mTc, partiendo de la N2-dietilentriamino-pentaacetil lisina amida como agente quelatante. Mediante reacción con un exceso molar de 2-iminotiolano (1:200) y reducción con un exceso de 2-mercaptoetanol (1:2000) se generaron en el anticuerpo 3.5 +/- 0.6 y 5.8 +/- 0.5 grupos –SH, respectivamente, por lo que se continuó el trabajo con la segunda metodología. Se incubó el h-R3 reducido durante 12 h con N6-ciclohexilmaleimido-N2-dietilentriaminopentaacetil lisina amida, obtenida previamente mediante la reacción de la N2-dietilentriamino-pentaacetil lisina amida con sulfosuccinimidil–4(N-maleimido-metil) ciclohexano-1-carboxilato de sodio. La eficiencia de marcaje con 99mTc del anticuerpo monoclonal h-R3 modificado según este método fue de (98.6 +/-1.4) por ciento, manteniendo una estabilidad satisfactoria hasta 24 h frente al exceso de L-cisteína (1:300). Conclusiones: La metodología desarrollada permitió el marcaje indirecto del anticuerpo monoclonal humanizado h-R3 con 99mTc de forma satisfactoria, empleando la N2- dietilentriaminopentaacetil lisina amida como agente quelatante bifuncional.

Labeled monoclonal antibodies and their fragments are been widely employed for the diagnosis and follow up of different kinds of neoplasm. The aim of the present work was to develop a method for indirect labeling of antibodies with 99mTc, using N2-diethylentriamine-pentaacetil lysine amide as chelating agent. By reactions with a 200-fold molar excess of 2-iminothiolane, and the reduction using a 2000-fold molar excess of 2-mercaptoethanol, 3.5 +/- 0.6 and 5.8 +/- 0.5 sulfhydril groups, respectively, were generated in the antibody. Thus, work was continued using the second procedure. Reduced h-R3 was incubated for 12 h with N6-cyclohexylmaleimide-N2-diethylentriamine-pentaacetil lysine amide, previously obtained by the reaction of N2-diethylentriamine-pentaacetil lysine amide with sodium sulfosuccinimidyl–4(N-maleimidomethyl)cyclohexane-1-carboxylate. Labeling efficiency of h-R3 monoclonal antibody, modified by this method with 99mTc, was (98.6 +/- 1.4) percent. A satisfactory stability of the label was observed up to 24 h in presence of a 300-fold molar excess of L-cysteine. Conclusions: Developed procedure allowed satisfactory indirect labeling of the humanized monoclonal antibody h-R3 with 99mTc, using N2-diethylentriamine-pentaacetil lysine amide as bifunctional chelating agent.

Utilidad del 99mTc-glutatión en la evaluación y estadiamiento de pacientes con linfoma / Utility of the scintigraphy with 99mTc-glutathione in the evaluation and to stage of patient with lymphomas

Para determinar la utilidad de la gammagrafía con 99mTc-glutatión en la evaluación y estadiamiento de pacientes con linfoma, estudiamos 38 pacientes (30 linfomas y 8 enfermedades benignas de los ganglios). La biopsia del ganglio constituyó el gold standard. Las variedades histológicas más frecuentes fueron la esclerosis nodular en los linfomas Hodking y el bajo grado de malignidad para el no Hoddking. Se adquirieron imágenes planas anteriores y posteriores de tórax, abdomen y pelvis tras la administración de 925-1110 MBq (20-30 mCi) de 99mTc-glutatión. La gammagrafía con 99mTc-glutatión mostró valores de sensibilidad, especificidad y exactitud de 93.3 por ciento, 87.5 por ciento y 92.1 por ciento, respectivamente. El valor predictivo positivo (VVP) fue 96.5 por ciento y el valor predictivo negativo (VPN) 77.7 por ciento. De un total de 89 regiones ganglionares estudiadas, el 99mTc-glutatión detectó el 94.3 por ciento. Conclusiones: La gammagrafía con 99mTc-glutatión pudiera resultar útil en la evaluación y estadiamiento de pacientes con linfoma.

To determine the utility of the scintigraphy with 99mTc-glutathione in the evaluation and to stage of patient with lymphomas, we studied 38 patients (30 lymphomas and 8 benign disease of the lymph node). The biopsy of the lymph node constituted the gold standard. Nodular sclerosis in the Hodking lymphomas and the low grade of malignancy for the non-Hoddking were the most frequent histology varieties. Static images of thorax, abdomen and pelvis were acquired after the administration of 925-1110 MBq (20-30 MCI) of 99mTc-glutathione. Scintigraphy with 99mTc-glutathione showed values of sensibility, specificity and accuracy of 93.3 percent, 87.5 percent y 92.1 percent, respectively. The predictive positive value was 96.5 percent and the predictive negative value was 77.7 percent. The 99mTc-glutathione detected 94.3 percent of the lymph node regions studied (89 regions in total with lymph node). Conclusions: The scintigraphy with 99mTc-glutathione could be useful in the evaluation and staging of patient with lymphoma.

Gammagrafía con -MIBI para evaluación y predicción de resistencia a la quimioterapia en linfomas / Scintigraphy with -MIBI in the assessment and the prediction of multidrug resistance in patients with lymphoma

El objetivo del trabajo fue determinar la utilidad la gammagrafía con -MIBI para evaluar y predecir de forma no invasiva una posible resistencia a la quimioterapia en pacientes con linfoma. Se evaluaron 152 pacientes (120 con linfomas y 32 con enfermedades benignas de los ganglios). La biopsia del ganglio constituyó el gold Standard. Se adquirieron imágenes estáticas de tórax, abdomen y pelvis, a los 20 min, 2h, 3h y 4h después de la administración intravenosa de 925-1110 MBq (20-30 mCi) de -MIBI. Se determinaron los índices de captación para cada tiempo y el índice de captación máxima (ICmax) del radiofármaco por paciente, el cual se comparó con la respuesta clínica y hematológica. Los estudios con -MIBI mostraron valores de sensibilidad, especificidad y exactitud diagnóstica de 96%, 75% y 92%. Concluida la quimioterapia de los 120 casos estudiados con linfoma, 48 pacientes mostraron remisión completa de la enfermedad, 32 remisión parcial y 40 no respondieron a la quimioterapia. El análisis de los índices de captación máxima revelaron que un índice de captación máxima elevado (ICmax ³6) es un indicador de buena respuesta a la quimioterapia, un índice de captación con valores medios (entre 3 y 6) se asocia a remisión completa o a remisión parcial y un índice de captación bajo (ICmax £3) es un indicador de no respuesta a la quimioterapia. La gammagrafía con -MIBI resultó útil para la evaluación y predicción de resistencia a la quimioterapia en pacientes con linfoma.

To determine the utility of scintigraphy with -MIBI for non-invasively assessment and prediction of multidrug resistance in patients with lymphoma. 152 patients were evaluated (120 with lymphoma and 32 with benign diseases of the lymph nodes). The biopsy of lymph nodes constituted the gold standard. Static images of thorax, abdomen and pelvis were acquired at 20 min, 2h, 3h and 4h after the intravenous administration of 925-1110 MBq (20-30 mCi) of -MIBI. The uptake indexes were determined for each time and the index of maximum uptake (ICmax) of the radiopharmaceutical for all patients was also calculated. The index of maximum uptake was compared with the clinical and hematological response to chemotherapy. The studies with -MIBI showed values of sensibility, specificity and diagnostic accuracy of 96%, 75% and 92%, respectively. Once chemotherapeutic treatment was concluded, 48 of the 120 studied patients with lymphoma showed complete remission of the disease, meanwhile 32 of them showed partial remission and non response to chemotherapy was observed in 40 cases. The outcomes of the present work revealed that a high index of maximum uptake (ICmax ³6) could be an indicator of good response to chemotherapy, values of ICmax in a range from 3 to 6 were associated to either complete or partial remission and a ICmax £3 could be an indicator of poor response to chemotherapy. The scintigraphy with -MIBI was a useful tool for the study of patients with lymphoma and the assessment of their response to chemotherapy.

Diferencias gammagráficas de los infartos miocárdicos Q y no-Q estimada por SPECT / Gammagraphic differences of miocardial infarcts Q and no-Q considered by SPECT

El SPECT de Perfusión Miocárdica con estudio de viabilidad permite con un solo procedimiento determinar área infartada e isquémica residualObjetivo: Conocer las diferencias entre los IM-Q y noQ en cuanto al área infartada e isquémica residual.Material y métodos: 166 pacientes que presentaban IM, se dividieron según la presencia (n =77) o no de onda Q característica de IM en el ECG, se realizo SPECT utilizando 201TL (n =83) o 99mTc-MIBI.Resultados: Los IM Q tienen mayor área infartada (14.7 por ciento / 6.8 por ciento, p=0.000) e isquémica residual (8.7 por ciento / 6.0 por ciento, p=0.002). Discusión: Es notable que la cuantificación fue realizada en la imagen polar y ser un estudio totalmente cuantificado con imágenes de estrés y viabilidad.Conclusiones: Los IM Q tienen mayor área infartada e isquémica residual, no obstante ambos tipos de IM deben ser siempre estudiados en busca de estas cuantificaciones, los cuales pueden ayudar a determinar la conducta medica a seguir.

Comparación entre 99m-TcMIBI y 99mTc-tetrofosmina en la detección de la enfermedad coronaria / Comparison between 99m-TcMIBI and 99mTc-tetrofosmina in the detection of the coronary disease

Introducción: Entre los fármacos marcados con 99mTc usados en la evaluación de la enfermedad coronaria, se encuentran el MIBI y la Tetrofosmina.Objetivo: Comparar las imágenes del SPECT de perfusión miocárdica, obtenidas con ambos radiofármacos, en similares condiciones.Material y Método: Se realizó SPECT de perfusión miocárdica con ambos radiofármacos a 58 pacientes, 37 masculinos, promedio de edad 50.8 ± 8.06 años, 16 infartos miocárdicos. La media del intervalo entre estudios fue 30.3 ± 31.04 días, la dosis inyectada en estrés fue de 266.4 ± 15.68 MBq y el por ciento de frecuencia cardiaca alcanzada fue de 87.2 ± 9.25 por ciento. Esta muestra, fue dividida en dos grupos de 58 estudios cada uno, Grupo I, realizados con 99mTc-tetrofosmina y Grupo II, con 99mTc-MIBI, en los mismos se determinó el por ciento de captación ≤ 30 por ciento y > 30 por ciento, por ciento de área con captación ≤ 30 por ciento y > 30 ≤ 60 por ciento , de área viable y reversible, y la relación corazón / fondo.Resultados: En el análisis de los parámetros estudiados, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre ambos productos excepto en el por ciento de área viable que fue mejor con el 99mTc-MIBI.Conclusiones: Ambos radiotrazadores tienen un comportamiento similar, por tanto es posible usarlos indistintamente.