Complexe de gadolinium du conjugué 125I / 127I-RGD-DOTA en tant que sonde d’imagerie bimodale SPECT / RM ciblant les tumeurs

Accomplissement de la multimodalité

l’imagerie moléculaire est l’un des objectifs ultimes en préclinique et

médecine clinique. La combinaison de la radioimagerie et de la résonance magnétique

l’imagerie (IRM), entre autres, est la plus plausible à visualiser

événements moléculaires in vivo parce que la combinaison peut fournir simultanément

haute sensibilité et haute résolution, qui sont des conditions préalables pour

imagerie moléculaire efficace.1,2 En outre, contraire

à l’imagerie optique, ni la radioimagerie ni l’IRM ne souffrent pas de

le problème de la profondeur de pénétration, rendant ainsi possible d’image profonde

organes. La tomographie par émission monophotonique (SPECT) a largement

été utilisé en radioimagerie clinique. SPECT, bien qu’il fournisse moins

sensibilité et résolution que le PET, possède un avantage unique

de la disponibilité clinique de nombreux radioisotopes SPECT tels que 99mTc, 123I, 201Tl et 111In. En outre, il est économique et pratique de les utiliser dans les cliniques

par rapport aux isotopes de PET.3,4 Dans ce travail, nous avons

utilisé 125I comme une source de 123I depuis 125I (T1 / 2 = 59,4 jours, 35 KeV) peut facilement

se transformer en 123I (T1 / 2 = 13.2

h, 159 KeV) pour une meilleure imagerie SPECT.Pour le développement de

sondes SPECT / IRM bimodales, l’une des questions les plus importantes est de savoir comment

pour surmonter la différence de sensibilité entre SPECT et IRM, pas

pour mentionner leurs différences chimiques et structurelles. En général,

la sensibilité d’imagerie de SPECT est supérieure de 6 ordres de grandeur à

celle de l’IRM.4 Ainsi, par exemple, l’utilisation

d’une stoechiométrie 1: 1 entre les sondes SPECT et IRM conduit à la quantité

du radio-isotope SPECT loin de la limite de sécurité pour

usage. Plusieurs méthodes ont été proposées pour surmonter ces difficultés.5,6 Une telle tentative impliquerait l’incorporation de dendrimères de gadolinium.

ou des nanomatériaux dotés d’une forte capacité de chargement de l’agent IRM.7 Pourtant, même la plateforme IRM nanobasée

une différence de sensibilité supérieure à 3 ordres de grandeur. En outre,

un sérieux inconvénient dans l’utilisation de telles nanoplates réside dans le fait

qu’ils présentent une biodistribution in vivo limitée. A savoir, une étude

montre que moins de 5% d’une nanoplatforme modale double atteint la cible

site après l’injection intraveineuse, tandis que le reste est absorbé par le réticuloendothélial

système (RES) .8 Autres limitations pratiques

de nanoplatforms peuvent provenir de leur toxicité in vivo inhérente.9,10 Une approche alternative pour la conception d’une double modalité

agent d’imagerie consiste à utiliser un chélateur bifonctionnel à faible poids moléculaire

agent (BFCA) .11 Un avantage de Gd-BFCA

par rapport aux nanoparticules de gadolinium est que l’ancien présente

bonne biodistribution in vivo et par conséquent haute spécificité de la cible

sans une absorption significative de SER. Par exemple, Dirksen a récemment

ont rapporté la synthèse d’un complexe de gadolinium de conjugué DTPA-RGD

incorporant un colorant fluorescent à utiliser comme IRM / optique spécifique à une tumeur

sonde d’imagerie modale double.12 Un inconvénient majeur

de cette sonde est, comme prévu, l’énorme différence de sensibilité entre

IRM et images optiques résultant de la stoechiométrie 1: 1 du Gd-DTPA

et le colorant fluorescent dans la même molécule. Nous avons récemment

démontré que l’utilisation d’un mélange à cocktail “ ” de

deux sondes différentes seraient une seule alternative pour surmonter ces

une différence de sensibilité et en même temps préserver la même chose

La BFCA est une binucléation

DTPA-bis (histidylamide), et le mélange de cocktail est constitué de Gd {DTPA-bis (histidylamide)}

marqué avec du rhénium (Re) / technétium-99m (99mTc). Nous avons

montré que les deux complexes sont chimiquement équivalents et présentent la

même biodistribution ex / in vivo13.

étude de preuve de concept, le 99mTc radioactif a été substitué

par Re dans Gd {DTPA-bis (histidylamide)} pour minimiser la différence de sensibilité

entre SPECT et IRM. Un problème mineur inhérent à ce cocktail

mélange de Re / 99mTc n’a pas encore été reconnu,

deux isotopes ne sont pas identiques (bien que similaires). Ce serait donc

bénéfique d’utiliser les mêmes isotopes dans un mélange de cocktail.Pour

exemple, deux isotopes de l’iode tels que 125I radioactif et

127I non radioactifs forment une paire identique et répondent ainsi

l’exigence pour le mélange de cocktail. Dans notre effort continu

développer une sonde d’imagerie MR / SPECT bimodale plus sophistiquée

un ciblage tumoral, nous avons préparé un BFCA comprenant DOTA

et RGD cyclique (Arg-Gly-Asp), où cRGD est dérivé par 125I / 127I. cRGD est bien connu pour posséder haut et spécifique

affinité pour α ν β 3-intégrine

et a été largement utilisé comme marqueur moléculaire pour la tumeur.14 Pourtant, peu d’études sont disponibles sur la synthèse

et l’application de 125I / 127I-RGD-DOTA comme

un BFCA.127I-RGD, 127I-RGD-DOTA, et le

complexe de gadolinium correspondant (1a) ont été obtenus

rendements élevés (> 95%) après purification par HPLC. Leur formation était

confirmé par MALDI, et la pureté de chaque composé a été confirmée

par l’apparition d’un seul pic dans la HPLC en phase inverse. Le graphique 1 montre les structures de 1a, b. Le 1b radioactif correspondant a été obtenu avec un

rendement radiochimique (≥ 40%) et purifié par HPLC. Bien que radiochimique

la pureté atteint 99%, son utilisation dans les dosages in vivo et l’imagerie

est inapproprié en raison de la présence d’acétonitrile (5%), une

Éluant HPLC. Ainsi, une purification supplémentaire peut être réalisée en purgeant

une solution de 1b avec N2 après quoi le spécifique

l’activité du solide 1b atteint jusqu’à 2200 Ci / mmol après

séchage. Une solution de solution 1b stérilisée par un stérile

Le filtre (0,22 μ m) a été utilisé pour des études in vitro et in vivo.Chart 1Structure des complexes 1L’équivalence chimique de 1a et 1b peut être établie par chromatographie HPLC analytique comme

démontré dans la figure ​ Figure1.1. La figure montre

les mêmes temps de rétention (Rt) de 19,5

et 20,0 min pour 1a et 1b, respectivement.

Une légère différence dans les temps de rétention peut être justifiée par

arrangement en série différent des détecteurs avec radiométrique et

Détecteur UV.15Figure 1Caractogrammes HPLC analytiques

de 1a (bleu, 254 nm) et correspondant 1b (rouge, γ trace). Les deux 1a et 1b révèlent

haute stabilité dans le sérum de souris pendant 3 jours à 37 ° C, démontrant

inertie cinétique envers la dégradation par des enzymes endogènes. La figure 2a2a montre la stabilité sérique in vitro de 1a en fonction du temps, mesurée par absorption UV. Chromatogrammes HPLC

montrer des dissociations de RGD (Rt, 8,2 min),

I-RGD (Rt, 12,8 min), I-RGD-DOTA (Rt, 12,6 min) et / ou la. Affectation

de 1a éluée à 13,1 min a été faite par comparaison avec

une référence. Les profils radiochromatographiques pour les échantillons de sérum avec 1b à différents temps d’incubation sont montrés dans la figure ​ Figure2b.2b. La figure montre un seul pic majeur (Rt, 20 min) assignable à 1b indépendamment

du temps d’incubation. Aucun pic correspondant à 125I (Rt, 5 min) libre séparé de 1b n’a été observé dans 72 h d’incubation. Figure 2 Stabilité in vitro du sérum de 1a (a) par un détecteur UV à 254 nm et 1b (b) par γ

détecteur. Les composés ont été incubés dans du sérum humain à 37 °

et analysé par HPLC à différents intervalles de temps. La cytotoxicité de 1a reste très

faible lorsqu’il est incubé pendant 5 jours (figure S1 dans l’information de support) et comparable à celui de Dotarem.

Le tableau S1 de l’information de soutien résume

la relaxivité des protons r1 et r2 pour 1a, Dotarem et Omniscan. Les r1 et r2 de 1a sont les plus élevés à afficher 6.17 ± 0,13 et 6,37 ±

0,05 mM – 1 s – 1 à 298 K et 128

MHz, respectivement. Il est à noter que la valeur r1 de 1a est deux fois plus élevée que celle de Dotarem.

Un mouvement de culbutage plus lent en 1a à la suite d’une augmentation

en poids moléculaire obtenu par conjugaison avec RGD peut partiellement

expliquer ces augmentations de relaxivities par rapport à Dotarem et

Omniscan.16 De plus, la radioactivité

n’a eu aucun effet sur la relaxation magnétique. Pris ensemble, si

mesurés à la même concentration, trois complexes (1a, 1b et 1a / 1b) sont attendus

pour montrer le même comportement de relaxation.Figure ​ Figure 33 montre in vivo double images SPECT / MR de l’intégrine α ν β 3 tumeur U87MG positive visualisée

avec un mélange de 1a et 1b. Surpasser

la différence de sensibilité, les quantités relatives de 1a et 1b ont été ajustées comme suit: [1a]

pour l’IRM = 2,7 mg (0,1 mmol Gd / kg); [1b] pour SPECT = 1,5

× 10 – 5 mg (200 μ Ci). Il est à noter

que la tumeur U87MG est plus clairement visualisée avec un contraste élevé

en SPECT par un mélange de 1a et 1b. Similaire

des observations ont également été faites avec l’IRM: un signal fort

rehaussement avec un mélange de 1a et 1b,

alors qu’il reste minime avec 1b seul.Figure 3In vivo MR et SPECT / MR

des images de souris portant des tumeurs U87MG obtenues avec un mélange de la et lb (a – c) et 1b (d – f).

Les analyses quantitatives de l’imagerie SPECT des tumeurs étaient de 0,56 ±

0,05 et 0,24 ± 0,09 en c et f, respectivement. … Figure ​ Figure44 montre le tissu

profils de distribution de 1b chez les souris nude portant le

Tumeurs de glioblastome U87MG. La taille pondérée des tumeurs disséquées

varie de 5 à 7 mm. Dégagement rapide de la radioactivité du sang

la circulation est observée. Parmi les organes évalués, l’estomac et les reins

montrer l’absorption la plus élevée (estomac, 3,69 ± 0,29% ID / g;

2,79 ± 0,59% ID / g) 30 minutes après l’injection. L’absorption élevée par

l’estomac peut suggérer une désiodation partielle de 125I. Sodium

iodure symporter (NIS), qui est une protéine membranaire intégrale, est

connu pour transporter deux ions de sodium et un ion iodure dans des cellules dans

tissu thyroïdien, glandes salivaires, estomac et sein17,18. Par conséquent, l’absorption spécifique par l’estomac, un organe exprimant NIS, suggère

la décomposition possible du complexe marqué par 125I

en ion iode et ligand. C’est-à-dire que l’iodure est dissocié de 1b pour être absorbé par l’estomac. La tumeur montre également une absorption élevée

de 1b (1,12 ± 0,09% ID / g). Ici encore, le comportemental

la différence entre 1b et un mélange de 1a / 1b peut être reconnue. Par exemple, pour la raison

inconnus, les profils de biodistribution avec un mélange de 1a / 1b montrent une radioactivité deux fois plus élevée que celle montrée

par 1b seulement (Figure S2 dans le

Information). Figure 4Organ absorption (% ID / g) de (1b) par les souris (n = 4) en 30 min et 1, 3 et 24 h.L’imagerie tumorale moléculaire spécifique peut être plus loin

validée par imagerie IRM et expériences de blocage IRM. Bien que MR

images sont acquises 90 min après l’administration d’un mélange de 1a et 1b, la tumeur intégrine peut être encore améliorée par MR parce que

le signal pour 1a reste presque constant pendant 3 h (figure ​ (figure5) .5). Le profil CNR d’un mélange de 1a et 1b montre une augmentation significative du CNR aussi longtemps

jusqu’à 1 h après l’injection, et le signal persiste pendant 3 h. Dans

contraste, cependant, le profil CNR de Dotarem montre une augmentation rapide

dans les 30 min suivi d’une forte baisse depuis lors. Ici, signal constant

l’amélioration par un mélange de 1a et 1b indique

liaison spécifique moléculaire à l’intégrine ν β 3 dans la tumeur U87MG. La nature spécifique à l’intégrine d’un mélange

de 1a et 1b peut être confirmé par

les expériences de blocage, comme indiqué sur la figure ​ Figure55.Figure 5Contrast-to-noise

rapport (CNR) en fonction du temps mesuré à partir du ciblage, du blocage,

et expériences Dotarem par MRI. En résumé, nous avons synthétisé avec succès de petites molécules

les agents d’imagerie MR / SPECT modaux doubles 1a et 1b. Le BFCA consiste en un conjugué DOTA de RGD cyclique, où RGD incorpore

un fragment 125I / 127I au groupe amino de la chaîne latérale

du peptide pour accomplir vraiment l’équivalence chimique dans le

mélange de cocktail de 1a et 1b.