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Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Cette étude a développé une méthode non invasive et en temps réel pour évaluer la distribution du ligand de mort programmée 1 dans l’ensemble du corps, basée sur l’imagerie tomographique par émission de positons de l’antagoniste du D-dodécapeptide [68Ga]. Cette technique présente des avantages par rapport à l’immunohistochimie conventionnelle et améliore l’efficacité de l’identification des patients appropriés qui bénéficieront d’un traitement par blocage des points de contrôle immunitaires.
Le développement d’une thérapie par blocage des points de contrôle immunitaires basée sur la protéine de mort cellulaire programmée 1 (-1) et le ligand de mort programmée 1 (-L1) a révolutionné les thérapies contre le cancer au cours des dernières années. Cependant, seule une fraction des patients répond aux inhibiteurs de-1/-L1, en raison de l’expression hétérogène de-L1 dans les cellules tumorales. Cette hétérogénéité présente un défi dans la détection précise des cellules tumorales par l’approche couramment utilisée par l’immunohistochimie (IHC). Cette situation nécessite de meilleures méthodes pour stratifier les patients qui bénéficieront d’un traitement par blocage des points de contrôle immunitaires, afin d’améliorer l’efficacité du traitement. La tomographie par émission de positons (TEP) permet de visualiser en temps réel l’expression de-L1 dans l’ensemble du corps de manière non invasive. Par conséquent, il est nécessaire de développer des traceurs radiomarqués pour détecter la distribution de-L1 dans les tumeurs grâce à l’imagerie TEP.
Par rapport à leurs homologues L, les peptides dextrorotiques (D) ont des propriétés telles que la résistance protéolytique et des demi-vies métaboliques remarquablement prolongées. Cette étude a conçu une nouvelle méthode pour détecter l’expression de-L1 basée sur l’imagerie TEP de 68peptides D ciblés par-L1 marqués au Ga, un antagoniste du D-dodécapeptide (DPA), chez des souris porteuses de tumeurs. Les résultats ont montré que le [68Ga]DPA peut se lier spécifiquement aux tumeurs surexprimant-L1 in vivo, et ont montré une stabilité favorable ainsi qu’une excellente capacité d’imagerie, ce qui suggère que le [68Ga]DPA-PET est une approche prometteuse pour l’évaluation du statut-L1 dans les tumeurs.
La découverte des protéines de point de contrôle immunitaire a été une percée dans le traitement des tumeurs et a conduit à des avancées majeures dans le développement de la thérapie de blocage des points de contrôle immunitaires1. La protéine de mort cellulaire programmée 1 (-1) et le ligand de mort programmée 1 (-L1) sont des cibles médicamenteuses potentielles avec plusieurs anticorps approuvés par la Food and Drug Administration (FDA). -1 est exprimé par les cellules immunitaires infiltrant les tumeurs, telles que les lymphocytes T CD4+, CD8+ et les lymphocytes T régulateurs. -L1 est l’un des ligands-1, qui est surexprimé dans une variété de cellules tumorales 2,3. L’interaction entre-1 et-L1 inactive-1, supprimant ainsi la réponse immunitaire antitumorale4. Ces résultats suggèrent que l’inhibition de-L1 peut améliorer l’effet destructeur des cellules immunitaires et éliminer les cellules tumorales5. À l’heure actuelle, l’immunohistochimie chromogène (IHC) est l’approche la plus couramment utilisée pour identifier les patients les plus susceptibles de répondre à la thérapie par points de contrôle immunitaires 6,7. Cependant, en raison de l’expression hétérogène de-L1 dans les cellules tumorales, les résultats IHC des biopsies ne peuvent pas fournir d’informations précises sur l’expression de-L1 chez les patients8. Des études antérieures ont rapporté que seulement 20 à 40 % des patients bénéficient à long terme de la thérapie par blocage des points de contrôle immunitaires 1,9,10. Il est donc urgent de développer une nouvelle méthode pour contourner les résultats faussement négatifs causés par l’expression hétérogène de ces protéines de point de contrôle immunitaire.
La technologie d’imagerie moléculaire, telle que la tomographie par émission de positons (TEP), permet de visualiser en temps réel l’ensemble du corps de manière non invasive, et peut donc surpasser la méthode IHC conventionnelle 11,12,13. Les anticorps, les peptides et les petites molécules radiomarqués sont des traceurs prometteurs pour le suivi de l’expression de-L1 chez les patients atteints de cancer 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25. La FDA a approuvé trois anticorps monoclonaux thérapeutiques-L1 : l’avelumab, l’atezolizumab et le durvalumab26. Les traceurs immuno-TEP basés sur ces anticorps ont été bien documentés 27,28,29,30,31,32. Les essais cliniques de phase précoce ont révélé une valeur limitée pour l’application clinique, en raison de la pharmacocinétique défavorable30. Par rapport aux anticorps, les peptides présentent une élimination plus rapide du sang et des organes des organes sains, et peuvent être facilement modifiés chimiquement33. De multiples peptides ayant une forte affinité pour-1/-L1 ont été rapportés2 ; WL12 est un peptide signalé qui présente une liaison spécifique à-L134. Les traceurs radiomarqués, [64Cu]WL12, [68Ga]WL12 et [18F]FPyWL12, ont montré une grande capacité de ciblage tumoral spécifique in vivo, ce qui permet de récolter des images de haute qualité de l’expression de-L1 dans les tumeurs 26,35,36,37. De plus, la première évaluation chez l’homme de WL12 radiomarqué a démontré que le [68Ga]WL12 (chélaté par NOTA) a un potentiel sûr et efficace pour l’imagerie tumorale clinique38. En raison de sa forte hydrophobicité et de sa forte absorption dans le foie sain, WL12 a une utilisation clinique limitée. D’autres peptides de radiomarquage, tels que TPP1 et SETSKSF, qui se lient spécifiquement à-L1, ont également montré une stabilité et une spécificité potentielles pour visualiser l’expression de-L1 dans le corps entier39,40. Cependant, les peptides non modifiés sont facilement dégradés par les protéases et sont rapidement métabolisés par le rein. Les peptides dextrogyres (D) ont été largement utilisés comme médiateurs efficaces, en raison de la faible stabilité des peptides (L) gauchers 41,42,43. Les D-peptides sont hyper-résistants à la dégradation protéolytique et ont des demi-vies métaboliques remarquablement prolongées. Par rapport à leurs homologues L, les peptides D présentent principalement des capacités de liaison spécifiques 44,45,46.
Cette étude a conçu une nouvelle méthode pour détecter l’expression de-L1, basée sur l’imagerie TEP d’un antagoniste du D-dodécapeptide (DPA) du peptide D ciblé par-L1 marqué au 68Ga, dans un modèle de souris porteur de tumeurs47. La stabilité du [68Ga]DPA a d’abord été étudiée dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) et dans du sérum de souris, après quoi l’affinité de liaison du [68Ga]DPA dans les tumeurs surexprimant-L1 a été testée. Par la suite, l’imagerie TEP a été réalisée dans des modèles de xénogreffe de glioblastome pour confirmer si le [68Ga]DPA était un traceur TEP idéal pour surveiller l’expression de-L1 dans les tumeurs. La combinaison de l’imagerie TEP et de la DPA fournit non seulement une nouvelle approche pour surmonter les défis associés à l’expression hétérogène de-L1, mais jette également les bases du développement de radiotraceurs à base de peptide D.
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Les procédures expérimentales sur les animaux ont été approuvées par le Comité d’éthique animale de l’Université de médecine de Nanjing ou par les Instituts nationaux des sciences et technologies quantiques. Les expériences sur les souris ont été strictement réalisées dans le strict respect des directives institutionnelles du Comité pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire.
1. Synthèse peptidique
2. Radiomarquage 68Ga
NOTE 68Ga a été produit à l’interne au Nanjing First Hospital (Nanjing, Chine) à l’aide d’un générateur de 68Ge/68Ga.
3. Test de stabilité du traceur
4. Analyse de l’expression de-L1 par cytométrie en flux
5. Immunocytochimie
6. Expérience d’absorption et d’inhibition cellulaires
7. Imagerie TEP
REMARQUE : Effectuez une imagerie TEP des petits animaux à l’aide d’un micro-tomodensitomètre TEP qui fournit 159 sections axiales transversales espacées de 0,796 mm (centre à centre), avec un champ de vision horizontal de 10 cm et un champ de vision axial de 12,7 cm. Toutes les données collectées en mode liste sont organisées en sinogrammes tridimensionnels. Le Fourier est ensuite réassemblé en sinogrammes bidimensionnels (image × min : 4 × 1, 8 × 2, 8 × 5).
8. Biodistribution ex vivo
9. Immunohistochimie
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[68Ga]Radiomarquage et stabilité de l’APD
Le peptide modèle, le DPA, est un antagoniste efficace de-L1. DOTA-DPA a été obtenu avec une pureté de >95% et un rendement de 68%. La masse de DOTA-DPA est observée expérimentalement à 1 073,3 ([M+2H]2+). 68 ansLe gallium est considéré comme un radionucléide approprié pour marquer les peptides pour l’imagerie TEP, et a donc été choisi pour cette étude. Pour radiomarquer le D...
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Les étapes critiques décrites dans cette méthode comprennent le marquage efficace de 68Ga en DPA et le choix d’une fenêtre de temps appropriée pour l’imagerie TEP, qui doit correspondre parfaitement au schéma pharmacodynamique de DPA dans la tumeur.
Contrairement à l’IHC, l’imagerie TEP permet de détecter en temps réel l’expression de-L1 dans l’ensemble du corps de manière non invasive, ce qui permet de visualiser chaque zone positive d’une tumeur hétérogè...
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Aucun intérêt concurrent n’est déclaré.
Cette étude a été financée par le Fonds de l’Institut central de recherche à but non lucratif de l’Académie chinoise des sciences médicales (n° 2022-RC350-04) et le Fonds d’innovation CAMS pour les sciences médicales (n° 2021-I2M-1-026, 2022-I2M-1-026-1, 02120101, 02130101 et 2022-I2M-2-002).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) | Merck | 60239-18-1 | 68Ga chelation |
3,3-diaminobenzidine (DAB) Kit | Sigma-Aldrich | D7304-1SET | Immunohistochemistry |
anti-PD-L1 monoclonal antibody | Wuhan Proteintech | 17952-1-ap | Immunohistochemistry: primary antibody |
BMS202 | Selleck | 1675203-84-5 | Competitive binding assay: inhibitor |
BSA | Merck | V900933 | Immunofluorescent : blocking |
DAPI | Merck | D9542 | Immunofluorescent: staining of nucleus |
Dichloromethane (DCM) | Merck | 34856 | Solvent |
DIPEA | Merck | 3439 | Peptide coupling |
EDC·HCl | Merck | E6383 | Activation of DOTA |
FBS | Gibco | 10099 | Cell culture: supplement |
FITC-conjugated anti-human IgG Fc Antibody | Biolegend | 409310 | Immunofluorescent: secondary antibody |
FITC-conjugated anti PD-L1 antibody | Biolegend | 393606 | Flow cytometry: direct antibody |
HCTU | Energy Chemical | E070004-25g | Peptide coupling |
HRP labeled goat anti-rabbit antibody | Servicebio | GB23303 | Immunohistochemistry: secondary antibody |
Hydroxysuccinimide (NHS) | Merck | 130672 | Activation of DOTA |
MeCN | Merck | PHR1551 | Solvent |
Morpholine | Merck | 8.06127 | Fmoc- deprotection |
NMP | Merck | 8.06072 | Solevent |
Paraformaldehyde | Merck | 30525-89-4 | Fixation of tissues |
PBS | Gibco | 10010023 | Cell culture: buffer |
Penicillin-streptomycin | Gibco | 10378016 | Cell culture: supplement |
RIA tube | PolyLab | P10301A | As tissue sample container |
RPMI-1640 medium | Gibco | 11875093 | Cell culture: basic medium |
Sodium acetate | Merck | 1.06264 | Salt for buffer |
Trypsin-EDTA | Gibco | 25200056 | Cell culture: dissociation agent |
U87MG cell line | Procell Life Science & Technology Co | CL-0238 | Cell model |
Equipment | |||
68Ge/68Ga generator | Isotope Technologies Munich, ITM | Not applicable | Generation of [68Ga] |
Autogamma counter | Perkin Elmer | Wizard2 | Detection of radioactivity |
Confocal fluorescent microscopy | Keyence | Observation of immunofluorescent results | |
Flow cytometer | Becton Dickinson, BD | LSRII | Monitoring the PD-L1 positive cells |
High-performance liquid chromatography (HPLC) | SHIMAZU | LC-20AT | Purification of DPA peptide |
PET scanner | Siemens Medical Solutions | Inveon MultiModality System | PET imaging |
Optical microscopy | Nikon | Eclipse E100 | Observation of immunohistochemistry results |
Solid phase peptide synthesizer | Promega Vac-Man Laboratory Vacuum Manifold | LOT#11101 | Synthesis of DPA-DOTA peptide |
Software | |||
ASIPro | Siemens Medical Solutions | Not applicable | Analysis of PET-CT results |
FlowJo | Becton Dickinson, BD | FlowJo 7.6.1 | Analysis of the flow cytometer results |
Inveon Acquisition Workplace (IAW) | Siemens Medical Solutions | Not applicable | Management of PET mechine |
Prism | Graphpad | Prism 8.0 | Analysis of the data |
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