Cu-64標識属性分子によるHER2陽性腫瘍のPETイメージング

目的：以前の研究では、がん分子イメージングと治療の魅力的な標的としてのヒト表皮成長因子受容体2型（HER2）の有用性が実証されています。HER2、ZHER2：342に対する強力な結合親和性を持つ属性タンパク質が報告されています。放射線標識HER2属性分子のためのキレート装置の結合のさまざまな方法は、N末端の結合、C末端の結合、およびその他の方法を含む文献で説明されています。CU-64は最近、半減期、減衰特性、および可用性のために広範囲に評価されています。私たちの目標は、CU-64を使用したこの添加分子の放射標識法を最適化し、陽電子放出断層撮影（PET）プローブをin vivoのパフォーマンスとともにHER2陽性がんの臨床PETイメージングに翻訳することでした。 手順：私たちの研究では、3つの抗HER2フィボディンタンパク質ベースのPETプローブを調製し、HER2陽性の皮下SKOV3腫瘍を担うマウスでin vivoのパフォーマンスを評価しました。アフィボ類似体、Ac-Cys-Zher2：342、Ac-Zher2：342（Cys39）、およびAc-Zher2：342-Cysは、固相ペプチド合成法を使用して合成されました。精製された小さなタンパク質は、マレイミド官能化キレートル、1,4,7,10-テトラザシクロドデカン-4,7-トリス酸-10-マレイミデチルアセトアミド（マレイミドモノアミドドータ）と部位特異的に結合しました。得られたDOTA結合コンジュゲートをCu-64で放射標識しました。得られたPETプローブの細胞取り込みアッセイ、[64CU] DOTA-CYS-ZHER2：342、[64CU] DOTA-ZHER2：342（CYS39）、および[64CU] DOTA-ZHER2：342-CYSは、HER2陽性で行われました。4および37°Cでのヒト卵巣SKOV3癌細胞。放射標識ペプチドの結合親和性は、SkoV3細胞を使用した細胞飽和アッセイによってテストされました。PETイメージング、生体内分布、および代謝安定性の研究は、SKOV3腫瘍を持つマウスで実施されました。 結果：細胞の取り込みアッセイは、SKOV3細胞とのCu-64標識添付によるインキュベーションにより、高かつ特異的な取り込みを示しました。細胞飽和分析でテストされたPET無線プローブの親和性（KD）は、[64CU] Dota-Cys-Zher2：342（25.2±9.2 nm）≈[64Cu] Dota-Zher2のランキングとともに低ナノモル範囲でした。342-Cys（32.6±14.7 nm）> [64CU] Dota-Zher2：342（Cys39）（77.6±22.2 nm）。in vitroの安定性とin vivo代謝産物分析の研究により、3つのプローブはすべてin vivoイメージングアプリケーションに十分に安定していることが明らかになりましたが、[64CU] Dota-Cys-Zher2：342は最高の安定性を示しました。in vivoでは、小動物のペットはさらに、3つのプローブすべての正常な組織コントラストに対する迅速な腫瘍標的、良好な腫瘍の蓄積、および良好な腫瘍を実証しました。[64CU] Dota-Cys-Zher2：342、[64Cu] Dota-Zher2：342（Cys39）、および[64Cu] Dota-Zher2：342-Cys、24時間の腫瘍の取り込みは4.0±1.0％ID/gです。4.0±0.8％ID/g、およびそれぞれ4.3±0.7％ID/g（平均±SD、n = 4）。非適切な抗HER2属性タンパク質とのプローブの共噴射は、腫瘍の取り込み減少により化合物のin vivo特異性で確認されました。 結論：3つのCU-64標識ZHER2：342の類似体はすべて、優れたHER2ターゲティング能力と腫瘍ペットイメージングの品質を示しています。これら3つのCu-64標識ZHER2：342の類似体の放射線標識の位置は異なりますが、3つのプローブの間で腫瘍と正常な組織の取り込みに有意な差はありません。[64CU] Dota-Cys-Zher2：342は、その最高の親和性とin vivo安定性のために、最も優れたペットプローブとして際立っています。

PURPOSE: Previous studies has demonstrated the utility of human epidermal growth factor receptor type 2 (HER2) as an attractive target for cancer molecular imaging and therapy. An affibody protein with strong binding affinity for HER2, ZHER2:342, has been reported. Various methods of chelator conjugation for radiolabeling HER2 affibody molecules have been described in the literature including N-terminal conjugation, C-terminal conjugation, and other methods. Cu-64 has recently been extensively evaluated due to its half-life, decay properties, and availability. Our goal was to optimize the radiolabeling method of this affibody molecule with Cu-64, and translate a positron emission tomography (PET) probe with the best in vivo performance to clinical PET imaging of HER2-positive cancers. PROCEDURES: In our study, three anti-HER2 affibody proteins-based PET probes were prepared, and their in vivo performance was evaluated in mice bearing HER2-positive subcutaneous SKOV3 tumors. The affibody analogues, Ac-Cys-ZHER2:342, Ac-ZHER2:342(Cys39), and Ac-ZHER2:342-Cys, were synthesized using the solid phase peptide synthesis method. The purified small proteins were site-specifically conjugated with the maleimide-functionalized chelator, 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-tris- aceticacid-10-maleimidethylacetamide (maleimido-mono-amide-DOTA). The resulting DOTA-affibody conjugates were then radiolabeled with Cu-64. Cell uptake assay of the resulting PET probes, [64Cu]DOTA-Cys-ZHER2:342, [64Cu]DOTA-ZHER2:342(Cys39), and [64Cu]DOTA-ZHER2:342-Cys, was performed in HER2-positive human ovarian SKOV3 carcinoma cells at 4 and 37 °C. The binding affinities of the radiolabeled peptides were tested by cell saturation assay using SKOV3 cells. PET imaging, biodistribution, and metabolic stability studies were performed in mice bearing SKOV3 tumors. RESULTS: Cell uptake assays showed high and specific uptake by incubation of Cu-64-labeled affibodies with SKOV3 cells. The affinities (KD) of the PET radio probes as tested by cell saturation analysis were in the low nanomolar range with the ranking of [64Cu]DOTA-Cys-ZHER2:342 (25.2 ± 9.2 nM) ≈ [64Cu]DOTA-ZHER2:342-Cys (32.6 ± 14.7 nM) > [64Cu]DOTA-ZHER2:342(Cys39) (77.6 ± 22.2 nM). In vitro stability and in vivo metabolite analysis study revealed that all three probes were stable enough for in vivo imaging applications, while [64Cu]DOTA-Cys-ZHER2:342 showed the highest stability. In vivo small-animal PET further demonstrated fast tumor targeting, good tumor accumulation, and good tumor to normal tissue contrast of all three probes. For [64Cu]DOTA-Cys-ZHER2:342, [64Cu]DOTA-ZHER2:342(Cys39), and [64Cu]DOTA-ZHER2:342-Cys, tumor uptake at 24 h are 4.0 ± 1.0 % ID/g, 4.0 ± 0.8 %ID/g, and 4.3 ± 0.7 %ID/g, respectively (mean ± SD, n = 4). Co-injection of the probes with non-labeled anti-HER2 affibody proteins confirmed in vivo specificities of the compounds by tumor uptake reduction. CONCLUSIONS: The three Cu-64-labeled ZHER2:342 analogues all display excellent HER2 targeting ability and tumor PET imaging quality. Although varied in the position of the radiometal labeling of these three Cu-64-labeled ZHER2:342 analogues, there is no significant difference in tumor and normal tissue uptakes among the three probes. [64Cu]DOTA-Cys-ZHER2:342 stands out as the most superior PET probe because of its highest affinities and in vivo stability.