Name: pretargeted radioimmunotherapy based on the inverse electron demand diels-alder reaction
Uploaded: 2019-01-29T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pretargeted Radioimmunotherapy Based on the Inverse Electron Demand Diels-Alder Reaction at JoVE.com

Forfatterne takke Dr. Jacob Houghton for nyttige samtaler. Forfatterne vil også gerne takke NIH for deres generøse støtte (R00CA178205 og U01CA221046).

Alle i vivo dyreforsøg beskrevet i dette arbejde blev udført efter godkendte protokoller og henrettet under de etiske retningslinjer Memorial Sloan Kettering Cancer Center, Weill Cornell Medical Center og Hunter College Institutionelle dyrs pleje og brug udvalg (IACUC).
1. forberedelse af huA33-TCO
Bemærk: Syntese af huA33-TCO har været tidligere rapporteret29. Men for at lette læseren, er den replikeret her med justeringer for op...

<ol>
	<li>Goldenberg, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+Therapy+of+Cancer+with+Radiolabeled+Antibodies.">Targeted Therapy of Cancer with Radiolabeled Antibodies.</a> Journal of Nuclear Medicine. 43 (5), 693-713 (2002).</li><li>Goldenberg, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radioimmunotherapy+of+B-cell+Lymphomas+with+Iodine-131-labeled+LL2+Monoclonal+Antibody.">Radioimmunotherapy of B-cell Lymphomas with Iodine-131-labeled LL2 Monoclonal Antibody.</a> Journal of Clinical Oncology. 9 (4), 548-564 (1991).</li><li>Kaminski, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radioimmunotherapy+with+131I-Tositumomab+for+Relapsed+or+Refractory+B-cell+non-Hodgkin+Lymphoma:+Updated+Results+and+Long-Term+Follow-Up+of+the+University+of+Michigan+Experience.">Radioimmunotherapy with 131I-Tositumomab for Relapsed or Refractory B-cell non-Hodgkin Lymphoma: Updated Results and Long-Term Follow-Up of the University of Michigan Experience.</a> Blood. 96 (4), 1259-1266 (2000).</li><li>Davies, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radioimmunotherapy+for+B-cell+Lymphoma:+Y90+Ibritumomab+Tiuxetan+and+I131+Tositumomab.">Radioimmunotherapy for B-cell Lymphoma: Y90 Ibritumomab Tiuxetan and I131 Tositumomab.</a> Oncogene. 26, 3614 (2007).</li><li>Rajendran, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Radiation+Dose+Estimation+for+Myeloablative+Radioimmunotherapy+for+Relapsed+or+Recurrent+Mantle+Cell+Lymphoma+Using+131I+Tositumomab+to+That+of+Other+Types+of+Non-Hodgkin's+Lymphoma.">Comparison of Radiation Dose Estimation for Myeloablative Radioimmunotherapy for Relapsed or Recurrent Mantle Cell Lymphoma Using 131I Tositumomab to That of Other Types of Non-Hodgkin's Lymphoma.</a> Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals. 19 (6), 738-745 (2004).</li><li>Rajendran, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Dose+131I-Tositumomab+(Anti-CD20)+Radioimmunotherapy+for+Non-Hodgkin's+Lymphoma:+Adjusting+Radiation+Absorbed+Dose+to+Actual+Organ+Volumes.">High-Dose 131I-Tositumomab (Anti-CD20) Radioimmunotherapy for Non-Hodgkin's Lymphoma: Adjusting Radiation Absorbed Dose to Actual Organ Volumes.</a> Journal of Nuclear Medicine. 45 (6), 1059-1064 (2004).</li><li>Larson, S. M., Carrasquillo, J. A., Cheung, N. -. K. V., Press, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radioimmunotherapy+of+Human+tumours.">Radioimmunotherapy of Human tumours.</a> Nature Reviews Cancer. 15 (6), 347-360 (2015).</li><li>Kelly, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+Targeting+by+a+Multivalent+Single-Chain+Fv+(scFv)+Anti-Lewis+Y+Antibody+Construct.">Tumor Targeting by a Multivalent Single-Chain Fv (scFv) Anti-Lewis Y Antibody Construct.</a> Cancer Biotherapy &#38; Radiopharmaceuticals. 23 (4), 411-423 (2008).</li><li>Yazaki, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+Targeting+of+Radiometal+Labeled+Anti-CEA+Recombinant+T84.66+Diabody+and+T84.66+Minibody:+Comparison+to+Radioiodinated+Fragments.">Tumor Targeting of Radiometal Labeled Anti-CEA Recombinant T84.66 Diabody and T84.66 Minibody: Comparison to Radioiodinated Fragments.</a> Bioconjugate Chemistry. 12 (2), 220-228 (2001).</li><li>van Duijnhoven, S. M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabody+Pretargeting+with+Click+Chemistry+In+Vivo.">Diabody Pretargeting with Click Chemistry In Vivo.</a> Journal of Nuclear Medicine. 56 (9), 1422-1428 (2015).</li><li>Altai, M., Membreno, R., Cook, B., Tolmachev, V., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pretargeted+Imaging+and+Therapy.">Pretargeted Imaging and Therapy.</a> Journal of Nuclear Medicine. 58 (10), 1553-1559 (2017).</li><li>Goldenberg, D. M., Chatal, J. -. F., Barbet, J., Boerman, O., Sharkey, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+Imaging+and+Therapy+with+Bispecific+Antibody+Pretargeting.">Cancer Imaging and Therapy with Bispecific Antibody Pretargeting.</a> Update on cancer therapeutics. 2 (1), 19-31 (2007).</li><li>Rossin, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-Vivo+Chemistry+for+Pretargeted+Tumor+Imaging+in+Live+Mice.">In-Vivo Chemistry for Pretargeted Tumor Imaging in Live Mice.</a> Angewandte Chemie International Edition. 49 (19), 3375-3378 (2010).</li><li>Gestin, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-Step+Targeting+of+Xenografted+Colon+Carcinoma+Using+a+Bispecific+Antibody+and+188Re-Labeled+Bivalent+Hapten:+Biodistribution+and+Dosimetry+Studies.">Two-Step Targeting of Xenografted Colon Carcinoma Using a Bispecific Antibody and 188Re-Labeled Bivalent Hapten: Biodistribution and Dosimetry Studies.</a> Journal of Nuclear Medicine. 42 (1), 146-153 (2001).</li><li>Green, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+Analysis+of+Bispecific+Antibody+and+Streptavidin-Targeted+Radioimmunotherapy+for+B-cell+Cancers.">Comparative Analysis of Bispecific Antibody and Streptavidin-Targeted Radioimmunotherapy for B-cell Cancers.</a> Cancer Research. 76 (22), 6669 (2016).</li><li>Sharkey, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+Streptavidin&#8722;Anti-Carcinoembryonic+Antigen+Antibody,+Radiolabeled+Biotin+Pretargeting+Method+for+Radioimmunotherapy+of+Colorectal+Cancer.+Studies+in+a+Human+Colon+Cancer+Xenograft+Model.">Development of a Streptavidin&#8722;Anti-Carcinoembryonic Antigen Antibody, Radiolabeled Biotin Pretargeting Method for Radioimmunotherapy of Colorectal Cancer. Studies in a Human Colon Cancer Xenograft Model.</a> Bioconjugate Chemistry. 8 (4), 595-604 (1997).</li><li>Knox, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+II+Trial+of+Yttrium-90-DOTA-Biotin+Pretargeted+by+NR-LU-10+Antibody/Streptavidin+in+Patients+with+Metastatic+Colon+Cancer.">Phase II Trial of Yttrium-90-DOTA-Biotin Pretargeted by NR-LU-10 Antibody/Streptavidin in Patients with Metastatic Colon Cancer.</a> Clinical Cancer Research. 6 (2), 406 (2000).</li><li>Schubert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Tumor+Pretargeting+System+Based+on+Complementary+L-Configured+Oligonucleotides.">Novel Tumor Pretargeting System Based on Complementary L-Configured Oligonucleotides.</a> Bioconjugate Chemistry. 28 (4), 1176-1188 (2017).</li><li>Forero, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+1+Trial+of+a+Novel+Anti-CD20+Fusion+Protein+in+Pretargeted+Radioimmunotherapy+for+B-cell+Non-Hodgkin+Lymphoma.">Phase 1 Trial of a Novel Anti-CD20 Fusion Protein in Pretargeted Radioimmunotherapy for B-cell Non-Hodgkin Lymphoma.</a> Blood. 104 (1), 227 (2004).</li><li>Kalofonos, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+of+Tumor+in+Patients+with+Indium-111-Labeled+Biotin+and+Streptavidin-Conjugated+Antibodies:+Preliminary+Communication.">Imaging of Tumor in Patients with Indium-111-Labeled Biotin and Streptavidin-Conjugated Antibodies: Preliminary Communication.</a> Journal of Nuclear Medicine. 31 (11), 1791-1796 (1990).</li><li>Zeglis, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Pretargeted+PET+Imaging+Strategy+Based+on+Bioorthogonal+Diels-Alder+Click+Chemistry.">A Pretargeted PET Imaging Strategy Based on Bioorthogonal Diels-Alder Click Chemistry.</a> Journal of Nuclear Medicine. 54 (8), 1389-1396 (2013).</li><li>Meyer, J. -. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=18F-Based+Pretargeted+PET+Imaging+Based+on+Bioorthogonal+Diels-Alder+Click+Chemistry.">18F-Based Pretargeted PET Imaging Based on Bioorthogonal Diels-Alder Click Chemistry.</a> Bioconjugate Chemistry. 27 (2), 298-301 (2016).</li><li>Rossin, R., L&#228;ppchen, T., vanden Bosch, S. M., Laforest, R., Robillard, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diels-Alder+Reaction+for+Tumor+Pretargeting:+In+Vivo+Chemistry+Can+Boost+Tumor+Radiation+Dose+Compared+with+Directly+Labeled+Antibody.">Diels-Alder Reaction for Tumor Pretargeting: In Vivo Chemistry Can Boost Tumor Radiation Dose Compared with Directly Labeled Antibody.</a> Journal of Nuclear Medicine. 54 (11), 1989-1995 (2013).</li><li>Zeglis, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+a+Pretargeted+Strategy+for+the+PET+Imaging+of+Colorectal+Carcinoma+via+the+Modulation+of+Radioligand+Pharmacokinetics.">Optimization of a Pretargeted Strategy for the PET Imaging of Colorectal Carcinoma via the Modulation of Radioligand Pharmacokinetics.</a> Molecular Pharmaceutics. 12 (10), 3575-3587 (2015).</li><li>Agard, N. J., Prescher, J. A., Bertozzi, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Strain-Promoted+[3+++2]+Azide&#8722;Alkyne+Cycloaddition+for+Covalent+Modification+of+Biomolecules+in+Living+Systems.">A Strain-Promoted [3 + 2] Azide&#8722;Alkyne Cycloaddition for Covalent Modification of Biomolecules in Living Systems.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (46), 15046-15047 (2004).</li><li>Blackman, M. L., Royzen, M., Fox, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tetrazine+Ligation:+Fast+Bioconjugation+Based+on+Inverse-Electron-Demand+Diels&#8722;Alder+Reactivity.">Tetrazine Ligation: Fast Bioconjugation Based on Inverse-Electron-Demand Diels&#8722;Alder Reactivity.</a> Journal of the American Chemical Society. 130 (41), 13518-13519 (2008).</li><li>Houghton, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishment+of+the+In+Vivo+Efficacy+of+Pretargeted+Radioimmunotherapy+Utilizing+Inverse+Electron+Demand+Diels-Alder+Click+Chemistry.">Establishment of the In Vivo Efficacy of Pretargeted Radioimmunotherapy Utilizing Inverse Electron Demand Diels-Alder Click Chemistry.</a> Molecular Cancer Therapeutics. 16 (1), 124-133 (2017).</li><li>Membreno, R., Cook, B. E., Fung, K., Lewis, J. S., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Click-Mediated+Pretargeted+Radioimmunotherapy+of+Colorectal+Carcinoma.">Click-Mediated Pretargeted Radioimmunotherapy of Colorectal Carcinoma.</a> Molecular Pharmaceutics. 15 (4), 1729-1734 (2018).</li><li>Reiner, T., Lewis, J. S., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harnessing+the+Bioorthogonal+Inverse+Electron+Demand+Diels-Alder+Cycloaddition+for+Pretargeted+PET+Imaging.">Harnessing the Bioorthogonal Inverse Electron Demand Diels-Alder Cycloaddition for Pretargeted PET Imaging.</a> Journal of Visualized Experiments. (96), e52335 (2015).</li><li>Cook, B. E., Membreno, R., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendrimer+Scaffold+for+the+Amplification+of+In+Vivo+Pretargeting+Ligations.">Dendrimer Scaffold for the Amplification of In Vivo Pretargeting Ligations.</a> Bioconjugate Chemistry. 29 (8), 2734-2740 (2018).</li><li>Cheal, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theranostic+Pretargeted+Radioimmunotherapy+of+Colorectal+Cancer+Xenografts+in+Mice+Using+Picomolar+Affinity+Y-86-+or+Lu-177-DOTA-Bn+Binding+scFv+C825/GPA33+IgG+Bispecific+Immunoconjugates.">Theranostic Pretargeted Radioimmunotherapy of Colorectal Cancer Xenografts in Mice Using Picomolar Affinity Y-86- or Lu-177-DOTA-Bn Binding scFv C825/GPA33 IgG Bispecific Immunoconjugates.</a> European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 43 (5), 925-937 (2016).</li><li>Meyer, J. -. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioorthogonal+Masking+of+Circulating+Antibody-TCO+Groups+Using+Tetrazine-Functionalized+Dextran+Polymers.">Bioorthogonal Masking of Circulating Antibody-TCO Groups Using Tetrazine-Functionalized Dextran Polymers.</a> Bioconjugate Chemistry. 29 (2), 538-545 (2018).</li><li>Houghton, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pretargeted+Immuno-PET+of+Pancreatic+Cancer:+Overcoming+Circulating+Antigen+and+Internalized+Antibody+to+Reduce+Radiation+Doses.">Pretargeted Immuno-PET of Pancreatic Cancer: Overcoming Circulating Antigen and Internalized Antibody to Reduce Radiation Doses.</a> Journal of Nuclear Medicine. 57 (3), 453-459 (2016).</li><li>Kein&#228;nen, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pretargeting+of+Internalizing+Trastuzumab+and+Cetuximab+with+a+(18)F-Tetrazine+Tracer+in+Xenograft+Models.">Pretargeting of Internalizing Trastuzumab and Cetuximab with a (18)F-Tetrazine Tracer in Xenograft Models.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Research. 7, 95 (2017).</li><li>Billaud, E. M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-flow+Photosynthesis+of+New+Dienophiles+for+Inverse-Electron-Demand+Diels-Alder+Reactions.+Potential+Applications+for+Pretargeted+In+Vivo+PET+Imaging.">Micro-flow Photosynthesis of New Dienophiles for Inverse-Electron-Demand Diels-Alder Reactions. Potential Applications for Pretargeted In Vivo PET Imaging.</a> Chemical Science. 8 (2), 1251-1258 (2017).</li></ol>

En af styrkerne ved denne tilgang til i vivo pretargeting — især i forhold til strategier baseret på bispecific antistoffer og radiolabeled habtener — er dens modularitet: trans- cyclooctene fraspaltning kan blive tilføjet til enhver antistof, og tetrazine radioligands kan være radiolabeled med en ekstraordinær bred vifte af radionuklider uden at forringe deres evne til at reagere med deres Klik partnere. Endnu er en tilpasning af denne tilgang til andre antistof/antigen system ikke så simpelt...

Radioimmunotherapy (RIT) — anvendelse af antistoffer til levering af terapeutiske radionuklider til tumorer – har længe været en lokkende tilgang til behandling af kræft1,2. Ja, dette løfte er blevet understreget af USA 's Food and Drug Administration godkendelse af to radioimmunoconjugates til behandling af Non-Hodgkins lymfom: 90Y-ibritumomab tiuxetan og 131-tositumomab3 , 4. men selv fra sine tidligste dage, kliniske udsigterne til RIT har været hæmmet af en kritisk komplikation: høj stråling dosishastigheder til sundt væv5,6. Generelt er radioimmunoconjugates til RIT er mærket med langlivede radionuklider (f.eks. 131jeg [t½ = 8,0 dage] og 90Y [t½ = 2,7 dage]) med fysiske halveringstid, som harmonerer godt med den længe farmakokinetiske halveringstid af immunoglobuliner. Det er afgørende, da det sikrer, at tilstrækkelige radioaktivitet er stadig når antistoffet har nået sin optimale biodistribution efter flere dage af omsætning. Men denne kombination af lang opholdstid i blod og længe fysiske halveringstid uundgåeligt resultater i bestråling af sunde væv, dermed reducere terapeutiske nøgletal og begrænse effekten af terapi7. Flere strategier har været undersøgt for at omgå dette problem, herunder afkortede antistof fragmenter såsom Fab, Fab', F(ab')2, minibodies og nanobodies8,9,10. En af de mest lovende og fascinerende, men unægtelig komplekse, alternative tilgange er i vivo pretargeting11.
In vivo pretargeting er en tilgang til nukleare billeddannelse og terapi, der søger at udnytte den udsøgte affinitet og selektivitet af antistoffer mens fodpaneler deres farmakokinetiske ulemper11,12,13. Med henblik herpå, den radiolabeled antistof anvendes i traditionelle radioimmunotherapy er dekonstrueret i to komponenter: en lille molekyle radioligand og en immunoconjugate, der kan binde både en tumor antigen og de ovennævnte radioligand. Immunoconjugate er indsprøjtet først og givet en 'head start', ofte i flere dage, hvor det ophobes i målvæv og rydder fra blodet. Efterfølgende, den lille molekyle radioligand administreres og kombinerer med immunoconjugate på tumor eller hurtigt rydder fra kroppen. I det væsentlige, i vivo pretargeting er afhængig af udfører radiokemi inden kroppen selv. Ved at reducere udbredelsen af radioaktivitet, denne tilgang samtidig reducerer stråledoser til sunde væv og letter brugen af radionuklider (f.eks. 68Ga, t½ = 68 min.211; Som t½ = 7,2 h) med halveringstider der er typisk betragtes som uforenelig med antistof-baserede vektorer.
Starter i slutningen af 1980 ' erne, en håndfuld forskellige tilgange til i vivo pretargeting er blevet udviklet, herunder strategier baseret på bispecific antistoffer, samspillet mellem streptavidin og biotin, og hybridisering af supplerende oligonukleotider14,15,16,17,18. Endnu har hver været holdt tilbage til varierende grader af komplikationer, mest berømt den potente immunogenicitet af streptavidin-ændret antistoffer19,20. I de sidste fem år, har vores gruppe og andre udviklet en tilgang til i vivo pretargeting baseret på den hurtige og bioorthogonal inverse elektron efterspørgsel Diels-elletræ ligatur mellem trans- cyclooctene (TCO) og tetrazine (Tz) 21,22,23,24. Den mest succesfulde af disse strategier har ansat en TCO-modificerede antistof og et Tz-bærende radioligand, som samlede ejeromkostninger er typisk mere stabil i vivo end dens Tz partner (figur 1)25,26. Som i andre pretargeting metoder, er mAb-TCO immunoconjugate administreres først og have tid til at rydde ud af cirkulation og ophobes i tumor væv. Derefter sprøjtes lille molekyle Tz radioligand, hvorefter det enten klikker med immunoconjugate i målvæv eller rydder hurtigt fra kroppen. Denne i vivo pretargeting strategien har vist sig meget effektiv til PET og SPECT imaging med flere forskellige antistof/antigen systemer, konsekvent producerer billeder med høj kontrast og at brugen af kortvarig radionuklider som 18 F (t½ = 109 min) og 64Cu (t1/2 = 12,7 h)21,22,24. Mere nylig, effekten af klik-baseret pretargeted radioimmunotherapy (ANNS) er blevet påvist i murine modeller af pancreas duktalt adenokarcinom (PDAC) og colorectal karcinom27,28. Til dette formål, terapeutiske radionuklid 177Lu (βmax = 498 keV, t1/2 = 6,7 dage) var ansat i forbindelse med to forskellige antistoffer: 5B1, som er rettet mod kulhydrater antigen 19,9 (CA19.9) allestedsnærværende udtrykt i PDAC , og huA33, som er rettet mod A33, en transmembrane glycoprotein udtrykt i > 95% af tyktarms-og endetarmskræft. I begge tilfælde, denne tilgang til 177Lu-ANNS givet høj aktivitetskoncentrationer i tumor væv, lavet en dosisafhængig terapeutisk virkning, og samtidig reduceret aktivitetskoncentrationer i sundt væv sammenlignet med traditionelle direkte-mærket radioimmunoconjugates.
I denne artikel vil vi beskrive protokoller for ANNS ved hjælp af en 177Lu-DOTA-mærket tetrazine radioligand ([177Lu] Lu-DOTA-PIND7- Tz) og en TCO-modificeret variant af huA33 antistof (huA33-TCO). Mere specifikt, vi beskrive opbygningen af huA33-TCO (figur 2), syntese og radiolabeling [177Lu] Lu-DOTA-PIND7- Tz (figur 3 og figur 4), og udførelsen af in vivo Biodistribution og langsgående terapi undersøgelser i murine modeller af colorectal karcinom. Endvidere i de repræsentative resultater og diskussion, vi præsentere en eksempeldatasæt, adresse mulige strategier for optimering af denne tilgang, og overveje denne strategi i en bredere kontekst i vivo pretargeting og CONNIES. Endelig er det vigtigt at bemærke, at mens vi har valgt at fokusere på pretargeting ved hjælp af huA33-TCO og [177Lu] Lu-DOTA-PIND7- Tz i denne protokol, denne strategi er yderst modulopbygget og kan tilpasses til en bred vifte af antistoffer og radionuklider.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>(E)-Cyclooct-4-enyl 2,5-dioxo-1-pyrrolidinyl carbonate (TCO-NHS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>764523</td>
			<td>Store at -80 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,5-Dioxo-1-pyrrolidinyl 5-[4-(1,2,4,5-tetrazin-3-yl)benzylamino]-5-oxopentanoate (Tz-NHS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>764701</td>
			<td>Store at -80 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile (MeCN)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A998-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Acetate (NH4OAc)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A639-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boc-PEG7-amine (O-(2-Aminoethyl)-O&#8242;-[2-(Boc-amino)ethyl]hexaethylene glycol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>70023</td>
			<td>Store at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane (DCM)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D143-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO), anhydrous</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D12345</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMD Millipore Amicon Ultra-2 Centrifugal Filter Unit</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>UFC205024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GE Healthcare Disposable PD-10 Desalting Columns</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>45-000-148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylformamide (DMF), anhydrous</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC610941000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>70-011-044</td>
			<td>10x Concentrated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-SCN-Bn-DOTA</td>
			<td>Macrocyclics</td>
			<td>B-205</td>
			<td>Store at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylamine (TEA)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC157911000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic Acid (TFA)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A116-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tumor measuring device</td>
			<td>Peira TM900</td>
			<td>Peira TM900</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pretargeted radioimmunotherapy based on the inverse electron demand diels-alder reaction

Mens radioimmunotherapy (RIT) er en lovende metode til behandling af kræft, kan den lange farmakokinetiske half-life af radiolabeled antistoffer resultere i høje strålingsdoser til sundt væv. Måske ikke overraskende, er flere forskellige strategier blevet udviklet for at omgå denne bekymrende begrænsning. En af de mest lovende af disse tilgange er pretargeted radioimmunotherapy (ANNS). CONNIES er baseret på afkobling radionuklid fra immunoglobulin, indsprøjte dem separat, og derefter giver dem mulighed for at kombinere i vivo på målvæv. Denne tilgang udnytter de ekstraordinære tumor-targeting egenskaber af antistoffer mens fodpaneler deres farmakokinetiske ulemper, derved sænke stråledoser til ikke-målarter væv og lette anvendelsen af radionuklider med halveringstider, der er anses for kort til brug i traditionelle radioimmunoconjugates. I de sidste fem år, har vores laboratorium og andre udviklet en tilgang til i vivo pretargeting baseret på inverse elektron-demand Diels-elletræ (IEDDA) reaktion mellem trans- cyclooctene (TCO) og tetrazine (Tz). Denne strategi har været anvendt med succes til pretargeted positron emission tomografi (PET) og single photon emission computertomografi (SPECT), imaging med en række forskellige antigen-antistof systemer. I et par af de seneste publikationer, har vi vist effekten af IEDDA-baseret ANNS i murine modeller af pancreas duktalt adenokarcinom og colorectal karcinom. I denne protokol, vi beskriver protokoller for ANNS ved hjælp af en 177Lu-DOTA-mærket tetrazine radioligand ([177Lu] Lu-DOTA-PIND7- Tz) og en TCO-modificeret variant af kolorektal kræft målretning huA33 antistof (huA33-TCO). Mere specifikt vil vi beskrive opbygningen af huA33-TCO, syntese og radiolabeling [177Lu] Lu-DOTA-PIND7- Tz, og ydeevne i vivo biodistribution og langsgående terapi undersøgelser i murine modeller af Colorectal karcinom.

Konjugation af TCO til huA33 er baseret på kobling mellem Amin-reaktiv TCO-NHS og lysin rester på overfladen af immunglobulin. Denne metode er meget robust og reproducerbare og giver pålideligt en grad af-mærkning af 2-4 TCO/mAb. I dette tilfælde var MALDI-ToF-massespektrometri ansat til at bekræfte en grad af mærkning af ca 4.0 TCO/mAb; en lignende værdi er opnået ved hjælp af en fluorophore-modificerede tetrazine som en reporter24. Syntesen af tetrazine...

Watch this Scientific Journal Video about Pretargeted Radioimmunotherapy Based on the Inverse Electron Demand Diels-Alder Reaction at JoVE.com

Pretargeted Radioimmunotherapy Based on the Inverse Electron Demand Diels-Alder Reaction

Denne protokol beskriver syntese og karakterisering af en trans- cyclooctene (TCO)-modificeret antistof og en 177Lu-mærket tetrazine (Tz) radioligand for pretargeted radioimmunotherapy (ANNS). Derudover detaljer det brugen af disse to konstruktioner til i vivo biodistribution og langsgående terapi undersøgelser i en murine model af kolorektal cancer.

Pretargeted Radioimmunotherapy baseret på Inverse elektron efterspørgsel Diels-elletræ reaktion

While radioimmunotherapy (RIT) is a promising approach for the treatment of cancer, the long pharmacokinetic half-life of radiolabeled antibodies can ...

Denne protokol beskriver, hvordan man anvender en pretarget metode til målrettet strålebehandling af kræft xenographs i musemodellen. Pretargeted radioimmunotherapy eller PRIT giver os mulighed for at injicere antistof og radioligand separat, og lad de to kombinere in vivo ved hjælp af klik kemi. Mens vi præsenterer PRIT ved hjælp af en xenograph model af kolorektal cancer, denne teknik kan anvendes på enhver overflade antigen rettet mod antistof.Det er vigtigt at vælge et antigen, der ikke internaliserer hurtigt eller kaste omfattende, da disse kan reducere effekten af tilgangen. At syntetisere huA33-TCO først forberede en 125 mikroliter opløsning af 40 milligram per milliliter TCO-NHS i tør methylformamid i en 1,7 milliliter mikrocentrifuge rør. Denne løsning kan aliquoted og frosset ved 80 grader celsius til brug i fremtidige eksperimenter.I et separat 1,7 milliliter mikrocentrifugerør tilberedes en fem milligram pr. milliliteropløsning af huA33 i en milliliter fosfatbufferet saltvand. Ved hjælp af små aliquots af 0,1 molar natriumcarbonat justeres antistofopløsningens pH-pH til mellem 8,8 og 9,0. Brug enten pH-papir eller en pH-måler med en mikroelektrode til at overvåge pH-apparatet, og vær forsigtig med, at pH-3'en ikke overstiger 9,0.Der tilsættes et volumen svarende til 40 molarækvivalens af TCO-NHS til antistofopløsningen. For at forhindre udfældning af den hydrofobiske TCO-NHS, tilsæt det langsomt og med agitation. Lad reaktionen inkubere ved 25 grader celsius på en termisk mixer i en time med mild omrøring.Før rensning af huA33-TCO immunkonjugaten ved hjælp af en færdigpakket engangsstørrelse ekskluderingssøjle skal størrelsen ekskluderingssøjlen som beskrevet af leverandøren for at fjerne alle konserveringsmidler, der er til stede i kolonnen under opbevaring, og som normalt indebærer, at kolonnen vaskes fem gange med et volumen PBS, der svarer til kolonnens volumen. Der tilsættes reaktionsblandingen til størrelsesudelukkelsessøjlen, og der skal noteres omfanget af reaktionsblandingen. Når reaktionsblandingen er indført i kolonnen, tilsættes en passende mængde PBS for at bringe det samlede opløsningsvolumen, der er tilsat kolonnen, op på 2,5 milliliter.Produktet opsamls med to milliliter PBS som elueringst. Koncentrationen af huA33-TCO måles ved hjælp af et UV vis spektrofotometer, der overvåger bølgelængden ved 280 nanometer. Hvis en opløsning med en højere koncentration af immunkonjugate ønskes koncentrat huA33-TCO opløsning ved hjælp af en centrifugalfilter enhed med en 50, 000 molekylvægt cutoff efter producentens anvisninger.Opbevar den færdige huA33-TCO immunkonjugate ved 4 grader celsius i mørke. Hvis det skal bruges mere end fire dage i fremtiden gemme det på 80 grader celsius i mørke. I et centrifugerør på 1,7 milliliter tilsættes 200 mikroliter på 0,25 molar ammoniumacetatbuffer justeret til pH 5,5.Tilsæt den ønskede mængde Lutetium-177 klorid til bufferopløsningen. Den tilsat mængde vil afhænge af antallet af forsøgspersoner i forsøget, og de radioaktive doser, der administreres. Tilsæt Tetrazine PEG7-DOTA i DMSO til den radioaktive blanding.Den tilsat mængde afhænger af antallet af forsøgspersoner, der testes. Lad opløsningen inkubere ved 37 grader celsius i 20 minutter. Kontroller, at radiolabelingen er færdig med radio-instant-thin-layer kromatografi med 50 millimolar EDTA pH 5,5 som den mobile fase.Den mærkede Lutetium-177-DOTA-PEG7-Tetrazine vil forblive ved baseline, mens frit Lutetium-177 vil blive koordineret af EDTA og rejse med opløsningsmiddelfronten. Det er afgørende, at placeringen af de subkutane tumorer ikke forstyrrer din fastholdelsesteknik. Jeg anbefaler at placere dem på flanken side, der er modsat din fastholdende hånd.Da jeg fastholder med min venstre hånd, har jeg valgt at placere tumorerne på højre flanke. Sort kvindelige athymic nøgen mus med kolorektal cancer xenograph, således at den gennemsnitlige tumor volumen i hver kohorte er nogenlunde lige. For at gøre dette, liste dyret identifikationsnumre, øre hak mønster og tumor volumen i tre separate kolonner i et regneark program.Sorter dataene fra mindste til største tumorvolumen. I en fjerde kolonne tildele hvert dyr et bur nummer. Cykle gennem burene i en slange-lignende mønster, indtil alle dyrene er tildelt et bur.Når burene er tildelt sortere data efter bur nummer. At indsprøjte immunkonjugatets trækningsdoser på 150 mikroliter huA33-TCO-opløsning i sprøjter, der er forbehandlet med 1 % kvægserumalbumin i PBS, og opbevare disse sprøjter på is. For at injicere radioligandet skal der først trækkes doser i 150 mikroliter på 0,9 % sterilt saltvand indeholdende 1,1 molarækvivalens af den radioaktivt mærkede Tetrazine-PEG7-DOTA i forhold til den administrerede huA33-TCO.s.Brug calipre til at måle den længste side af den aflange tumor samt bredden, som er vinkelret på længden. Vej hver mus på en balance for at spore vægtøgning eller vægttab over tid. Endelig beregnes volumen ved hjælp af formlen for volumen af en ellipseformet under forudsætning af, at højden er omtrent lig med bredden.Vist her er biodistribution af en in vivo pretargeting med huA33-TCO og Lutetium-177-DOTA-PEG7-Tetrazine i athymic nøgen mus forsynet med subkutan SW1222 humane kolorektal caner tumorer. Alle injektion intervaller producere høj aktivitet koncentrationer i tumorvæv samt lav aktivitet koncentrationer i sunde organer. Den 24 timers injektion interval giver den højeste tumoral optagelse på 120 timer efter injektion.Baseret på disse fund blev der valgt et 24-timers interval for det efterfølgende behandlingsstudie i længderetningen. Vist her er langsgående terapi undersøgelse af fem grupper af mus forsynet subkutane SW1222 tumorer afbildet i gennemsnitlig tumor volumen som en funktion af tid, og tumor volumen normaliseret til indledende volumen som en funktion af tid. Der er en skarp forskel i de eksperimentelle kohorters respons i forhold til kontrolgrupperne.Mens tumorer i mus, der modtager kun én komponent af den pretargeted radioimmunterapi strategi fortsatte med at vokse ukontrolleret, tumorer af mus, der modtager den fulde pretargeted radioimmunterapi regime stoppet voksende og i sidste ende skrumpede. Det er vigtigt, ingen giftige bivirkninger blev observeret, og alle dyr opretholdt en vægt inden for 20% af deres oprindelige masse. Påfaldende, musene af de eksperimentelle kohorter havde en perfekt registrering af overlevelse i slutningen af undersøgelsen.Når du forsøger denne procedure er det af allerstørste betydning at præcist og reproducerbart måle tumorer. Når du arbejder med radioaktivitet, skal du kontakte din institutions strålingssikkerhedsmedarbejder for at udvikle sikre protokoller og faciliteter. Hvis du har ordentlige sikkerhedskontroller på plads, vil det begrænse din eksponering og undgå forurening.Pretargeting giver en lavere strålingsdosis til baggrundsorganer end traditionel stråleimmunoterapi. Ved at dele denne protokol håber vi, at andre kan være i stand til at teste deres egne modeller og ideer, der vil føre til nye og spændende fremskridt for patientbehandling.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Mikrobølgeassisteret intramolekylære Dehydrogenative Diels-Alder reaktioner til syntese af Funktionaliserede naphthalener / Solvatochromic Farvestoffer

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Microfluidic On-chip Capture-cycloaddition Reaction to Reversibly Immobilize Small Molecules or Multi-component Structures for Biosensor Applications

Mikrofluid On-chip Capture-cycloadditionsreaktion reversibelt Immobilisere små molekyler eller Multikomponenttekstilprodukter strukturer biosensoranvendelser

Methods  for rapid surface immobilization of bioactive small molecules with control over  orientation and immobilization density are highly desirable for ...

Determining the Ice-binding Planes of Antifreeze Proteins by Fluorescence-based Ice Plane Affinity

Bestemmelse af isbindende fly af frostvæskeproteiner ved fluorescens-baserede Ice Plane Affinitet

Antifreeze proteins (AFPs) are expressed in a variety of cold-hardy organisms to prevent or slow internal ice growth. AFPs bind to specific planes of ice ...

Amide Coupling Reaction for the Synthesis of Bispyridine-based Ligands and Their Complexation to Platinum as Dinuclear Anticancer Agents

Amid Kobling Reaktion for syntesen af ​​bispyridin-baserede ligander og deres kompleksdannelse til Platinum som bicycliske anticancerlægemidler

Amide coupling reactions can be used to synthesize bispyridine-based ligands for use as bridging linkers in multinuclear platinum anticancer drugs. ...

An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints

En omvendt analyse tilgang til karakterisering af kemiske Transport i Maling

The ability to directly characterize chemical transport and interactions that occur within a material (i.e., subsurface dynamics) is a vital component in ...

1,3,5-Triphenylbenzene and Corannulene as Electron Receptors for Lithium Solvated Electron Solutions

1,3,5-triphenylbenzen og Corannulene som Electron receptorer for Lithium solvatiseret Electron Solutions

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using two types of polyaromatic ...

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

Fremstillingen og egenskaberne af Thermo-reversibelt Tværbundet Rubber Via Diels-Alder Kemi

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

En hurtig syntese metode til Au, Pd og Pt aerogeler Via direkte løsning-baseret reduktion

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Quantitative Atomic-Site Analysis of Functional Dopants/Point Defects in Crystalline Materials by Electron-Channeling-Enhanced Microanalysis

Kvantitativ atomanalyse af funktionelle dopants/punktfejl i krystallinske materialer ved elektronkanaliseringsforbedret mikroanalyse

A novel elemental and chemical analysis scheme based on electron-channeling phenomena in crystalline materials is introduced, where the incident ...

Picometer-Precision Atomic Position Tracking through Electron Microscopy

Picometer-Precision Atomic Position Tracking gennem elektronmikroskopi

The modern aberration-corrected scanning transmission electron microscopes (AC-STEM) have successfully achieved direct visualization of atomic columns ...