Предварительный таргетинг (изображения)
Предварительное нацеливание (визуализация) — это инструмент ядерной медицины и лучевой терапии . Визуализирующие исследования требуют высокого контраста мишени и фона. Этого можно добиться с помощью биомаркера , который имеет высокое сродство и специфичность к своей мишени (например, антитела ).
История
[ редактировать ]Начало визуализации антител
[ редактировать ]Благодаря своему высокому сродству и специфичности антитела с начала 20-го века рассматривались как подходящие средства визуализации и терапии. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Первые меченные радиоактивным изотопом антитела были использованы в начале 1950-х годов для лечения рака. [ 4 ] [ 5 ] но потребовалось еще примерно два десятилетия, прежде чем было продемонстрировано, что они нацелены на антигены, связанные с опухолями человека, у онкологических больных. [ 6 ] Благодаря гибридомной технологии в 1975 году моноклональные ( мышиные ) антитела можно было легко производить в практических количествах. [ 7 ] следовательно, количество исследований резко возросло. Однако эти типы антител оказались весьма неприятными из-за запуска реакции человеческих антимышиных антител . [ 8 ] В результате химерные , гуманизированные и человеческие моноклональные антитела . в настоящее время созданы, производятся и применяются [ 9 ]
Благодаря высокой молекулярной массе антител и домену Fc антитела, [ 10 ] происходит медленное выведение из крови и нецелевых тканей, что приводит к низкому соотношению опухоли к крови и опухоли к мышцам. [ 11 ] [ 12 ] По этой причине антитела, которые будут использоваться для целей визуализации, должны быть помечены радионуклидами с длительным периодом полураспада . [ 13 ] что увеличивает дозу облучения пациента. Это, следовательно, способствовало разработке антител с более низкой молекулярной массой и привело к разработке мини-антител, диател, одноцепочечных вариабельных фрагментов (scFv) и однодоменных фрагментов (Fv). [ 14 ]
Разработка предварительной целевой визуализации
[ редактировать ]Чтобы обойти проблему, связанную с длительным временем циркуляции меченых радиоактивным изотопом антител, в середине 1980-х годов стратегия, названная предварительно таргетной радиоиммунотерапией . была разработана [ 15 ] [ 16 ] Короче говоря, этот подход включал два важных этапа: 1. введение макромолекулярного нацеливающего вектора (обычно на основе антител) и 2. небольшую меченную радиоактивным изотопом молекулу, которая взаимодействует с нацеливающим вектором. Самое главное, что небольшая молекула, меченная радиоактивным изотопом, вводится после заранее определенного периода задержки, после которого у макромолекулы было достаточно времени, чтобы связаться со своей мишенью, а остаточная несвязанная макромолекула должна быть выведена из системы. [ 14 ] Чтобы обеспечить достаточное взаимодействие между двумя компонентами, необходимы подходящие модификации с дополнительными видами (например, биоортогональные модификации). [ 17 ]
Стратегии предварительного нацеливания могут привести к улучшению контрастности изображений, поскольку они сочетают в себе высокую целевую специфичность и аффинность антитела с быстрыми фармакокинетическими свойствами небольшой молекулы. Концепция предварительного таргетинга, хотя и существовала уже несколько десятилетий, ограничивалась несколькими отдельными классами. Разработка химических реакций, которые быстро протекают внутри живых систем, не взаимодействуя с большим разнообразием существующих функциональных групп, раньше была неотъемлемой трудностью. Однако за последние несколько лет в этой области произошло несколько достижений. [ 14 ]
Обычные системы предварительного таргетинга
[ редактировать ]Биспецифические антитела и меченные радиоактивным изотопом гаптены
[ редактировать ]Начало концепции предварительного нацеливания было основано на биспецифических антителах , которые были способны связывать специфический антиген- мишень и меченный радиоактивным изотопом гаптен . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] Такой подход стал возможен благодаря разработке моноклональных антител, которые можно было связать с хелатами радиометаллов . [ 15 ] Кроме того, соединение двух гаптенов через линкер из двух аминокислот приводило к эффекту усиления сродства, что улучшало поглощение и удержание меченого радиоактивным изотопом соединения, не влияя на быстрый клиренс. [ 24 ]
Ограничивающим фактором этого подхода была константа медленного связывания , которая редко превышала 10. −10 М, среди других причин. [ 14 ]
Биотин-(стрепт)авидин
[ редактировать ]После открытия быстрого взаимодействия между биотином и (стрепт)авидином , которое демонстрирует высокую аффинность связывания , этот подход стал использоваться многими различными способами (например, для очистки белков, целей таких как Step-tag ). [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ву, Анна М.; Олафсен, Туве (май 2008 г.). «Антитела для молекулярной визуализации рака» . Раковый журнал . 14 (3): 191–197. дои : 10.1097/ppo.0b013e31817b07ae . ISSN 1528-9117 . ПМИД 18536559 . S2CID 36963226 .
- ^ Ноулз, Скотт М.; Ву, Анна М. (01 ноября 2012 г.). «Достижения в области иммуно-позитронно-эмиссионной томографии: антитела для молекулярной визуализации в онкологии» . Журнал клинической онкологии . 30 (31): 3884–3892. дои : 10.1200/JCO.2012.42.4887 . ISSN 0732-183X . ПМЦ 3478579 . ПМИД 22987087 .
- ^ Бурман, Отто К.; Ойен, Вим Дж.Г. (1 августа 2011 г.). «Иммуно-ПЭТ рака: возрождение визуализации антител» . Журнал ядерной медицины . 52 (8): 1171–1172. дои : 10.2967/jnumed.111.089771 . ISSN 0161-5505 . ПМИД 21764784 . S2CID 22588904 .
- ^ Прессман, Дэвид; Корнголд, Леонард (1953). «Локализация in vivo антител против Вагнера-остеогенной саркомы» . Рак . 6 (3): 619–623. doi : 10.1002/1097-0142(195305)6:3<619::aid-cncr2820060319>3.0.co;2-y . ISSN 1097-0142 . ПМИД 13042784 . S2CID 29001745 .
- ^ Виссер, RW (сентябрь 1956 г.). «Исследование получения, локализации и действия противоопухолевых антител, меченных I131» . Исследования рака . 16 (8): 761–773. ПМИД 13364902 .
- ^ Гольденберг, Дэвид М.; ДеЛанд, Фрэнк; Ким, Эйшин; Беннетт, Сидни; Примус, Ф. Джеймс; ван Нагель, Джон Р.; Эстес, Норман; Дезимоун, Филип; Рэйберн, Пэм (22 июня 1978 г.). «Использование меченных радиоактивным изотопом антител к карциноэмбриональному антигену для обнаружения и локализации различных видов рака путем внешнего фотосканирования» . Медицинский журнал Новой Англии . 298 (25): 1384–1388. дои : 10.1056/NEJM197806222982503 . ISSN 0028-4793 . ПМИД 349387 .
- ^ Келер, Г.; Мильштейн, К. (август 1975 г.). «Непрерывные культуры слитых клеток, секретирующих антитела заданной специфичности» . Природа . 256 (5517): 495–497. Бибкод : 1975Natur.256..495K . дои : 10.1038/256495a0 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 1172191 . S2CID 4161444 .
- ^ Тьяндра, Джей Джей; Рамади, Л.; Маккензи, IF (декабрь 1990 г.). «Развитие реакции человеческих антимышиных антител (HAMA) у пациентов» . Иммунология и клеточная биология . 68 (Часть 6) (6): 367–376. дои : 10.1038/icb.1990.50 . ISSN 0818-9641 . ПМИД 1711007 . S2CID 9138513 .
- ^ Чеймс, Патрик; Ван Регенмортель, Марк; Вайс, Этьен; Батый, Дэниел (май 2009 г.). «Терапевтические антитела: успехи, ограничения и надежды на будущее» . Британский журнал фармакологии . 157 (2): 220–233. дои : 10.1111/j.1476-5381.2009.00190.x . ISSN 0007-1188 . ПМК 2697811 . ПМИД 19459844 .
- ^ Ли, Чан-Хан; Кан, Тэ Хён; Годон, Офелия; Ватанабэ, Макико; Делидакис, Джордж; Гиллис, Кейтлин М.; Стерлин, Дельфина; Харди, Дэвид; Конье, Мишель; Макдональд, Линн Э.; Мерфи, Эндрю Дж. (декабрь 2019 г.). «Сконструированный человеческий Fc-домен, который ведет себя как тумблер pH, обеспечивая сверхдлительное сохранение циркуляции» . Природные коммуникации . 10 (1): 5031. Бибкод : 2019NatCo..10.5031L . дои : 10.1038/s41467-019-13108-2 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 6834678 . ПМИД 31695028 .
- ^ Роузбро, Сан-Франциско; Гроссман, З.Д.; Макафи, Дж. Г.; Кудрик, Б.Дж.; Субраманиан, Г.; Риттер-Хрнчирик, Калифорния; Витановски, Л.С.; Тиллапо-Фэй, Г.; Уррутия, Э.; Цапф-Лонго, К. (июль 1988 г.). «Визуализация тромбов с помощью фибриноспецифического моноклонального антитела, меченного индием-111 и йодом-131, и его F(ab')2 и Fab-фрагментов» . Журнал ядерной медицины . 29 (7): 1212–1222. ISSN 0161-5505 . ПМИД 3392581 .
- ^ Мюррей, Дж.Л.; Розенблюм, МГ; Ламки, Л.; Гленн, HJ; Крижан З.; Херш, Э.М.; Плагер, CE; Варфоломей, РМ; Унгер, М.В.; Карло, диджей (январь 1987 г.). «Клинические параметры, связанные с оптимальной локализацией опухоли меченного индием-111 мышиного моноклонального антитела ZME-018 против меланомы» . Журнал ядерной медицины . 28 (1): 25–33. ISSN 0161-5505 . ПМИД 3794809 .
- ^ Дери, Мелисса А.; Зеглис, Брайан М.; Франческони, Линн С.; Льюис, Джейсон С. (январь 2013 г.). «ПЭТ-визуализация с 89Zr: от радиохимии к клинике» . Ядерная медицина и биология . 40 (1): 3–14. doi : 10.1016/j.nucmedbio.2012.08.004 . ISSN 0969-8051 . ПМЦ 3517725 . ПМИД 22998840 .
- ^ Jump up to: а б с д Найт, Джеймс С.; Корнелиссен, Барт (20 марта 2014 г.). «Биоортогональная химия: значение для предварительной ядерной (ПЭТ/ОФЭКТ) визуализации и терапии» . Американский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 4 (2): 96–113. ISSN 2160-8407 . ПМК 3992206 . ПМИД 24753979 .
- ^ Jump up to: а б Рирдан, Дейтон Т.; Мирес, Клод Ф.; Гудвин, Дэвид А.; Мактиг, Морин; Дэвид, Гэри С.; Стоун, Мэри Р.; Люнг, Джулия П.; Варфоломей, Ричард М.; Фринк, Джеймс М. (июль 1985 г.). «Антитела против хелатов металлов» . Природа . 316 (6025): 265–268. Бибкод : 1985Natur.316..265R . дои : 10.1038/316265a0 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 3927170 . S2CID 4273142 .
- ^ Гудвин, Д.А.; Мерс, CF; Мактиг, М.; Дэвид, GS (август 1986 г.). «Доставка радиофармацевтических препаратов с помощью гаптенов моноклональных антител» . Коммуникации по ядерной медицине . 7 (8): 569–580. дои : 10.1097/00006231-198608000-00002 . ISSN 0143-3636 . ПМИД 3095721 . S2CID 31950034 .
- ^ Гудвин, Д.А.; Мирес, CF; МакКолл, MJ; Мактиг, М.; Чаовапонг, В. (февраль 1988 г.). «Предварительная таргетная иммуносцинтиграфия опухолей мышей с бифункциональными гаптенами, меченными индием-111» . Журнал ядерной медицины . 29 (2): 226–234. ISSN 0161-5505 . ПМИД 3346734 .
- ^ Шарки, Роберт М.; Росси, Эдмунд А.; Чанг, Цзянь-Синь; Гольденберг, Дэвид М. (февраль 2010 г.). «Улучшенная терапия рака и молекулярная визуализация с помощью мультивалентных мультиспецифических антител» . Биотерапия рака и радиофармацевтические препараты . 25 (1): 1–12. дои : 10.1089/cbr.2009.0690 . ISSN 1084-9785 . ПМЦ 2883519 . ПМИД 20187791 .
- ^ Гольденберг, Д.М.; Росси, Э.А.; Шарки, РМ; Макбрайд, WJ; Чанг, К.-Х. (12 декабря 2007 г.). «Многофункциональные антитела с помощью метода стыковки и блокировки для улучшения визуализации и терапии рака путем предварительного нацеливания» . Журнал ядерной медицины . 49 (1): 158–163. дои : 10.2967/jnumed.107.046185 . ISSN 0161-5505 . ПМИД 18077530 . S2CID 32847549 .
- ^ Гольденберг, Дэвид М.; Шаталь, Жан-Франсуа; Барбе, Жак; Бурман, Отто; Шарки, Роберт М. (март 2007 г.). «Визуализация рака и терапия с предварительным нацеливанием на биспецифические антитела» . Обновленная информация о лечении рака . 2 (1): 19–31. дои : 10.1016/j.uct.2007.04.003 . ПМК 2034280 . ПМИД 18311322 .
- ^ Шарки, Роберт М.; Карачай, Хабибе; Гольденберг, Дэвид М. (2010). «Улучшение лечения неходжкинской лимфомы радионуклидами, направленными на антитела» . Рак . 116 (С4): 1134–1145. дои : 10.1002/cncr.24802 . ISSN 1097-0142 . ПМК 2820147 . ПМИД 20127947 .
- ^ Шарки, Роберт М.; Росси, Эдмунд А.; Макбрайд, Уильям Дж.; Чанг, Цзянь-Синь; Гольденберг, Дэвид М. (май 2010 г.). «Рекомбинантные биспецифические моноклональные антитела, полученные с помощью стратегии стыковки и блокировки для предварительной радиоиммунотерапии» . Семинары по ядерной медицине . 40 (3): 190–203. doi : 10.1053/j.semnuclmed.2009.12.002 . ПМЦ 2855818 . ПМИД 20350628 .
- ^ Гольденберг, Дэвид М.; Чанг, Цзянь-Синь; Росси, Эдмунд А.; Дж, Уильям; Макбрайд, ноль; Шарки, Роберт М. (2012). «Претаргетинговая молекулярная визуализация и радиоиммунотерапия» . Тераностика . 2 (5): 523–540. дои : 10.7150/thno.3582 . ISSN 1838-7640 . ПМК 3364558 . ПМИД 22737190 .
- ^ Ле Дюсаль, Ж.М.; Мартин, М.; Готеро, Э.; Делааж, М.; Барбет, Дж. (август 1989 г.). «Нацеливание in vitro и in vivo на меченные радиоактивным изотопом моновалентные и двухвалентные гаптены с помощью конъюгатов моноклональных антител с двойной специфичностью: повышенное сродство двухвалентных гаптенов к конъюгату клеточно-связанных антител» . Журнал ядерной медицины . 30 (8): 1358–1366. ISSN 0161-5505 . ПМИД 2787847 .
- ^ Гнатович, диджей; Вирзи, Ф.; Русковски, М. (август 1987 г.). «Исследование авидина и биотина для целей визуализации» . Журнал ядерной медицины . 28 (8): 1294–1302. ISSN 0161-5505 . ПМИД 3612292 .
- ^ Майкл Грин, Н. (1990), «[5] Авидин и стрептавидин», Авидин-биотиновая технология , Методы энзимологии, том. 184, Elsevier, стр. 51–67, doi : 10.1016/0076-6879(90)84259-j , ISBN. 978-0-12-182085-5 , PMID 2388586 , получено 30 сентября 2020 г.
- ^ Бурман, Отто Дж.; ван Шайк, Фрэнк Г.; Ойен, Вим Дж.Г.; Корстенс, Ее Величество Франция (март 2003 г.). «Претаргетная радиоиммунотерапия рака: прогресс шаг за шагом» . Журнал ядерной медицины . 44 (3): 400–411. ISSN 0161-5505 . ПМИД 12621007 .
- ^ Лю, Гочжэн; Гнатович, Дональд Дж. (19 ноября 2008 г.). «Полуэмпирическая модель предварительного нацеливания на опухоль» . Биоконъюгатная химия . 19 (11): 2095–2104. дои : 10.1021/bc8002748 . ISSN 1043-1802 . ПМЦ 2645947 . ПМИД 18839978 .
- ^ Шарки, Роберт М.; Чанг, Цзянь-Синь; Росси, Эдмунд А.; Макбрайд, Уильям Дж.; Гольденберг, Дэвид М. (июнь 2012 г.). «Предварительное нацеливание: альтернативный маршрут локализации радионуклидов» . Биология опухолей . 33 (3): 591–600. дои : 10.1007/s13277-012-0367-6 . ISSN 1010-4283 . ПМИД 22396041 . S2CID 16162151 .
- ^ Шарки, Роберт М.; Гольденберг, Дэвид М. (1 января 2006 г.). «Достижения радиоиммунотерапии в эпоху молекулярной инженерии и предварительного нацеливания» . Исследование рака . 24 (1): 82–97. дои : 10.1080/07357900500449553 . ISSN 0735-7907 . ПМИД 16466997 . S2CID 38314674 .
- ^ Гольденберг, Дэвид М.; Шарки, Роберт М.; Паганелли, Джованни; Барбе, Жак; Шаталь, Жан-Франсуа (10 февраля 2006 г.). «Предварительное нацеливание на антитела способствует развитию радиоиммунодетекции и радиоиммунотерапии рака» . Журнал клинической онкологии . 24 (5): 823–834. дои : 10.1200/jco.2005.03.8471 . ISSN 0732-183X . ПМИД 16380412 .