このコンテンツを視聴するには、JoVE 購読が必要です。 サインイン又は無料トライアルを申し込む。
Method Article
本研究では、GAIA V2シンセサイザーを用いた[68Ga]Ga-3BP-3940作製の自動化プロセスについて、線維芽細胞活性化タンパク質のPETイメージングについて述べる。また、3つのテストバッチで実施された品質管理テストの結果も紹介します。
腫瘍微小環境の陽電子放出断層撮影イメージングのための線維芽細胞活性化タンパク質を標的とする分子イメージングプローブである3BP-3940の自動ガリウム68放射性標識のためのGAIA合成モジュールで、高速で効率的な方法が開発されました。反応条件は、アセテート緩衝液(最終濃度0.1 M)、放射線分解防止剤としてのメチオニン(最終濃度:5.4 mg/mL)、3BP-3940 30 μgを98°Cで8分間加熱しました。 C18 カートリッジの最終精製ステップは、高純度の放射性標識製品を得るために必要でした。対照的に、発電機で製造された 68Gaは、陽イオン交換カートリッジの濃縮ステップなしで直接使用されました。3つのバリデーションバッチを作製した結果、この分析法の信頼性が確認され、無線HPLC(99.1%±0.1%)と無線TLC(99.2%±0.1%)の両方で測定される高い放射性化学的純度(RCP)で[68Ga]Ga-3BP-3940±0.6分で合成することができました。ラジオHPLCで測定したRCP値に基づく平均放射性化学収量は、74.4%±3.3%でした。放射性標識産物の安定性は、調製後最大4時間実証されました。このプロトコールは、[68Ga]Ga-3BP-3940の調製のための信頼性、迅速性、効率的な方法論を提供し、臨床現場に容易に転置することができます。
近年、腫瘍微小環境(TME)を標的とすることは、診断および治療への応用において大きな関心を集めています1。TMEには、細胞の種類、シグナル伝達分子、細胞外マトリックス(ECM)高分子が豊富に存在するため、さまざまな潜在的な分子標的がもたらされます2。常在する宿主細胞と浸潤する宿主細胞の中で、がん関連線維芽細胞(CAF)はTME内の線維芽細胞の明確なサブセットを形成し、正常な線維芽細胞とは異なる表現型です。CAFは、独自の細胞および分子特性を通じて、腫瘍の進行、転移、免疫回避、および治療抵抗性に重要な役割を果たします3。これらの間葉系細胞は、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)の発現によって特徴付けられる活性化表現型を示します。分子的には、CAFはサイトカイン、ケモカイン、成長因子(TGF-β、IL-6、CXCL12など)、およびECMタンパク質(コラーゲン、フィブロネクチンなど)の複雑な配列を分泌し、ECMを再構築し、腫瘍形成促進環境を促進します4。
FAPは、CAF膜の細胞外表面に過剰発現し、局在する特異性の高いタンパク質として、特に核医学および放射性医薬品の用途において、信頼性の高い分子標的のすべての特性を示します5。これに関連して、DOTA基で官能化されたキノリンベースのFAPの低分子阻害剤(FAPI)が開発され、臨床使用に迅速に導入されました6,7,8。具体的には、陽電子放出断層撮影法(PET)イメージング用のガリウム-68(β+エミッター、t1/2 = 68分)で放射性標識されたFAPI-04およびFAPI-46は、線維性疾患、心臓病学、および腫瘍学8,9、特に[18F]フルオロデオキシグルコース([18F]FDG)の有用性が限られている癌に対して有意な価値を示しています10.しかし、腫瘍学および非悪性疾患のイメージングへの貢献は否定できない一方で、低分子FAPIは、特に腫瘍内滞留時間が最適ではないため、標的放射性核種療法(TRT)のアプリケーションに対して一定の制限を示し、健康な組織への意図しない照射につながる可能性があります11。この問題に対処するために、多価リガンドの設計11,12や半減期の短い治療用放射性核種の使用13,14,15など、いくつかの戦略が検討されてきた。FAPに対する親和性が高く、細胞内在化を高い割合で引き起こす新しい分子スキャフォールドも開発されています。
これらの1つは、偽ペプチド誘導体FAP-2286です。これは、1,3,5-ベンゼントリメタンチオール部分16によって環化され、DOTAキレート剤に結合された7-アミノ酸配列を含んでいます。ヒトでの最初の研究では、[68Ga]Ga-FAP-2286は[68Ga]Ga-FAPI-46と同様の生体内分布プロファイルを示し、肝臓、腎臓、および心臓での生理学的取り込みがわずかに高いことが実証されました17。この研究では、主に首、肝臓、胃、膵臓、卵巣、食道のがんを患っている64人の患者が、がんの病期分類または再発の検出のために[68Ga]Ga-FAP-2286によるPETイメージングを受けました。[68Ga]Ga-FAP-2286の取り込みは、原発腫瘍、リンパ節転移、および遠隔転移において[18F]FDGよりも著しく高く、画像のコントラストと病変の検出可能性が向上しました。[68Ga]Ga-FAP-2286 PET/CTではすべての原発腫瘍が認められたが、[18F]FDG PET/CTでは病変のほぼ20%が欠落していた。浸潤リンパ節の検出率は、[68Ga]Ga-FAP-2286、骨転移および内臓転移で高かった。さまざまながん疾患の患者21人の小規模なグループを対象とした別の研究でも、この造影剤の優れた感度が実証され、[68Ga]Ga-FAP-228618の診断効率を反映しています。より具体的な研究では、尿路上皮がんや肺がんなどの単一の種類のがんに焦点を当てており、[68Ga]Ga-FAP-2286の臨床分子イメージングにおける高い可能性が改めて強調されています4,5。治療に関しては、予備研究では、多様な進行性転移性癌の11人の患者11人を対象に、ルテチウム-177(β-エミッター、t1/2 = 6.7 d)で放射性標識されたFAP-2286の使用を調査しました19。ほとんどの患者は、8週間間隔で2つの治療サイクルを受け、サイクルあたりの平均投与量は[177Lu]Lu-FAP-2286の5.8±2.0GBqでした。この薬剤は、骨転移において約44時間の有効半減期で、腫瘍内保持が長期化することを示しました。[177Lu]Lu-FAP-2286の安全性と有効性は、現在、ノバルティス(NCT04939610)が後援する第1/2相LuMIERE臨床試験で評価されています7,8。さらに小規模な研究プロトコルが文献9,20に文書化されており、複数の症例報告が発表されています21,22,23,24,25,26、このTRTの有効性と優れた忍容性が実証されています。
FAP-2286で行われた最小限の構造変更が、最適化されたアナログ3BP-3940(図1)27につながった。このベクター分子に関する科学文献はまだ限られていますが、イメージングと治療の両方の応用について初期の研究が行われてきました。予備的な報告では、さまざまな末期転移性癌の18人の患者における[68Ga]Ga-3BP-3940の使用について説明し、この放射性医薬品は適切なPET造影剤であると結論付けており、その優れた腫瘍対バックグラウンド比と非常に低い腎臓の取り込みを強調しています28。別の研究では、肝転移を有する単一の膵臓癌患者がPETイメージングのために150MBqの[68Ga]Ga-3BP-3940を投与され、原発腫瘍および転移性病変における強い取り込みが示された29。その後、同じ患者がTRTに対して9.7GBqの[177Lu]Lu-3BP-3940を単回投与されました。治療の忍容性は良好で、バイタルサインや生物学的パラメータに大きな変化はありませんでした。別の研究では、3BP-3940を使用したセラノスティックアプローチの最初のヒト結果が示されました:患者は[68Ga]Ga-3BP-3940 PETイメージングで選択され、その後、異なる同位体(177Lu、 90Y、または 225Ac)で標識された3BP-3940を、単独またはタンデムの組み合わせ(例えば、 177Lu + 225Ac)で1〜5回の治療サイクルで投与されました30.アウトカムは、完全寛解1例、部分寛解4例、病勢安定3例、病勢進行12例であった。コホート(n = 28)の全生存期間中央値は、TRTの開始から9か月でした。
図1:[68Ga]Ga-3BP-3940の化学構造。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
FAP-2286や3BP-3940などの実験用放射性医薬品の68Ga放射性標識プロセスには、通常、調製ステップを自動化するための合成モジュールが含まれます。特に、メソッドの自動化により、プロセスの堅牢性とGMPコンプライアンスが確保され、手動の調製方法と比較してオペレーターの放射線被ばくが最小限に抑えられます31,32,33。多くの場合、このようなプロトコルは、対応する実験的放射性医薬品を製造するセンターを承認する前に、治験薬ドシエ(IMPD)の一部として規制当局によって期待されている34。今日まで、抗FAP偽ペプチドの自動68Ga放射性標識に関する詳細な情報は、文献29,35,36,37,38においてほとんど入手できない。さらに、報告されるデータは、通常、特定のシンセサイザーのモデルにのみ適用されます。また、市販されているさまざまな溶液は、HCl中の68Ga3+溶出液(通常は0.1 M)の比量によって特徴付けられるため、使用される68Ga発生器のタイプは、特定の特異性をもたらす可能性があり、これは自動放射性標識条件に直接影響を与える可能性があります。
これに関連して、GAIA V2合成モジュールを使用して、偽ペプチド3BP-3940を68Gaで迅速かつ効率的に自動放射性標識するための詳細なプロトコルを紹介します。このシンセサイザーは、流体の流れを制御するために蠕動ポンプに接続された、それぞれ5つのマニホールドの3つのランプで構成されるチューブセットの使用に依存しています。また、反応媒体加熱用のバイアルオーブン、複数の放射能プローブ、システム内のこれらのパラメータを監視するための圧力センサーも備えています。他のモデルほど普及していませんが、このオートマトンは私たちのセンターで日常的に使用されており、31,39,40,41,42,43,44の施設でますます多く設置されています。この作業では、GALLIAD 68Ge/68Gaジェネレーターを68Ga溶出液の事前精製なしで使用しました。この方法は、[68Ga]Ga-3BP-3940の製造に堅牢で高速かつ便利なソリューションを提供するように設計されており、放射性標識中のオペレーターの放射線防護も最適化します。これはまた、この特定のシンセサイザーモデルで報告されるこの放射性医薬品の最初の調製プロトコルであり、これほど詳細です。
注:このプロトコルには、放射性同位元素の使用が含まれます。この手順を実施する人は、密封されていない放射性物質の取り扱いについて適切な訓練を受け、所属機関の放射線安全責任者から承認を得る必要があります。自動シンセサイザーは、指定されたシールド付きホットセルに配置する必要があります。放射性物質を含む手動の手順は、シールドされたホットセル内または適切な放射線シールドの背後でも実行する必要があります。
1. 試薬の調製
注:[68Ga]Ga-3BP-3940( 材料表参照)の自動製造に必要な試薬は、放射性医薬品調製ユニット(GMPグレードCクリーンルーム)で調製しました。試薬は、任意の順序で、合成の2時間前まで調製できます。
2. 品質管理のための設備の整備
3. 合成モジュールの準備
4. 合成カセットの準備とカセットの取り付け
図2:合成モジュールの構成 (A) 合成モジュール上での[68Ga]Ga-3BP-3940の自動合成のセットアップ。(B)GAIA合成モジュールを用いた[68Ga]Ga-3BP-3940の自動作製における試薬ポジションの詳細。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5. 試薬の取り付け
図3:キットのセットアップ。 68Gaで3BP-3940のradiolabelingのためのシンセサイザー上のチューブセットと試薬の最終的なインストールこの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
6. [68Ga]Ga-3BP-3940製造のための自動放射性標識シーケンシング
図4:モジュール内の放射能の典型的な分布プロファイル(A)反応バイアル;(B)[68Ga]Ga-3BP-3940の合成中のC18カートリッジ。反応バイアルへの68Ga溶出液の流れは、6分で発生します。この活性は、放射性標識反応全体を通して反応バイアル内に留まります。16 分後、アクティビティーは SPE カートリッジに転送されます。カートリッジは 19.5 分後に溶出され、その後、約 150 MBq の残留活性が固定相に残ります。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
7. [68Ga]Ga-3BP-3940の分注と品質管理
8. [68Ga]Ga-3BP-3940調製物の安定性
GAIAモジュールで開発された合成プロセスにより、3BP-3940の高速68Ga放射性標識を21〜22分で行うことができます。このプロトコールは、0.1 M HCl中に1.1 mLの68Ga溶出液を生成する医薬品グレードの68Ge/68GaジェネレーターGALLEIADと併用するように設計されています。反応緩衝液の容量およびモル濃度は、最適な放射性標識45に...
この研究では、GAIAモジュールとGALLIADジェネレーターを使用した[68Ga]Ga-3BP-3940の合成のためのGMP準拠の自動調製プロトコルを示します。この方法は、PSMAリガンド44および他のFAP阻害剤43,46などのベクターのガリウム68放射性標識のために当センターで使用されているプロトコルから、わずかな変更を...
著者は、開示すべきこの作品に関連する実際のまたは認識された利益相反をもたらす可能性のある商業パートナーシップや資金源を持っていません。
著者らは、この原稿で提示された放射性標識反応の準備に協力してくれたYasmine Soualy、Stéphane Renaud、およびÉlodieGavenに感謝します。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2 µ filters | VWR | 514-0515 | For filtration of buffer and antioxidant solutions and final radiolabeling product |
Acetonitrile for HPLC | Sigma Aldrich | 34851-2.5L | For HPLC control of radiochemical purity |
Ammonium acetate | Sigma Aldrich | 238074 | For the preparation of one of the mobile phases for TLC control |
C18 column for HPLC | VWR | EQV-3C18-1503 | For HPLC control of radiochemical purity |
Calibrated dose calibrator (CRC25) | Capintec | - | For measuring the radioactivity of the final product and the various components of the module post-synthesis |
Citrate buffer solution, pH 4 | Thermofisher | 258585000 | Mobile phase for TLC controls |
Eppendorf tube 5 mL Biopur | Sigma Aldrich | EP0030119479 | For the preparation of buffer and antioxidant solutions |
Extension line (30 cm) | Vygon | 1159.03 | For the connection of the generator to the tubing set |
Gallium-68 generator | IRE Elit | - | For in situ generation of [68Ga]gallium chloride |
Gamma counter (Hidex AMG) | Hidex | - | For half-life and radiochemical purity assessment |
HPLC station | Shimadzu | - | For HPLC control of radiochemical purity |
iTLC-SG plates | Agilent | SGI0001 | For TLC control of radiochemical purity |
L-methionine | AppliChem | A1340 | For antioxidant solution preparation |
Male/male adapter | Vygon | 893.00 | For the connection of the generator to the tubing set |
Methanol | Sigma Aldrich | 320390-1L | For the preparation of one of the mobile phases for TLC control |
Needles (21G, Sterican) | B Braun | 4657543B | For solution transfers prior to radiolabeling |
pH paper | VWR | 85409.600 | To test the pH of the radiolabelling product |
Pipette 1000 µL (Gilson PIPETMAN) | Fisher Scientific | 12346132-1000 | For precise liquid measurement and transfer |
Pipette 200 µL (Gilson PIPETMAN) | Fisher Scientific | 12326132-200 | For precise liquid measurement and transfer |
Pipette Tips, 100-1000 μL | Charles River | D1000IW | For precise liquid measurement and transfer |
Pipette Tips, 2-200 μL | Charles River | D200IW | For precise liquid measurement and transfer |
Radiochromatograph | Elysia-Raytest | - | For TLC control of radiochemical purity |
Radiosensor for HPLC | Elysia-Raytest | - | For HPLC control of radiochemical purity |
Reagents kit | ABX | RT-101 | Provides ethanol 60%, NaCl 0.9%, WFI bag, C18 cartridge, 0.2 µ terminal filter, aeration needles, terminal needle and waste vial |
Shielded container | LemerPax | For radiation attenuation of the radiolabeling product | |
Single-use plastic spatula | Corning | 3005 | For the preparation of reagents |
Sodium acetate trihydrate EMPROVE | Sigma Aldrich | 1.28204 | For reaction buffer preparation |
Sterile sealed vials (glass type 1) | Curium | TC-ELU-5 | For final conditioning of buffer, antioxidant and radiolabeling solutions |
Sterile tubing set | ABX | RT-01-H | For automated synthesis of [68Ga]Ga-3BP-3940 |
Sterile water for irrigation | B Braun | 0082479E | For the preparation of one of the mobile phases for TLC control |
Synthesis module (GAIA) | Elysia-Raytest | - | For automated synthesis of [68Ga]Ga-3BP-3940 |
Syringe (1 mL, low dead-volume) | B Braun | 9166017V | For peptide in buffer conditionning and addition of methionine in NaCl 0.9% |
Syringes (10 mL) | Becton Dickinson | 309649 | For methionine in NaCl 0.9% and conditionning |
Syringes (3 mL) | Becton Dickinson | 309658 | For methionine and ethanol 60% conditionning |
TLC migration tanks | Fisher Scientific | 50-212-281 | For TLC control of radiochemical purity |
Trifluoroacetic acid (suitable for HPLC) | Sigma Aldrich | 302031-100ML | For HPLC control of radiochemical purity |
Tubes for gamma counter | - | - | For half-life and radiochemical purity assays preparation |
Ultrasonic bath | Selecta | 3000683 | For sonication of prepared solutions |
Vector molecule (3BP-3940) | MedChemExpress | HY-P10131 | Vector molecule to be radiolabeled |
Vial for HPLC with glass insert | Sigma Aldrich | 29385-U and SU860066 | For HPLC control of radiochemical purity |
Vortex mixer | VWR | 444-5900P | For stirring the prepared solutions |
Water for HPLC | Sigma Aldrich | 34877-2.5L-M | For HPLC control of radiochemical purity |
Water for injection, 10 mL flasks | Aguettan | 34009 370 641 0 1 | For solutions preparation |
このJoVE論文のテキスト又は図を再利用するための許可を申請します
許可を申請This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved