Projet ANR-11-BSV5-0016 – aRIT/ßPET : Haptènes radiomarqués à l’211At ou au 64Cu pour une approche de vectorisation en deux temps (Affinity Enhancement System)
Programme : Blanc - SVSE 5 - Physique, chimie du vivant et innovations biotechnologiques (Blanc SVSE 5)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-François GESTIN (INSERM DR GRAND OUEST)
Partenaires : Institut des Sciences et Technologies Moléculaires d'Angers; Chimie, Électrochimie Moléculaires et Chimie Analytique; Laboratoire public; Institut national de la santé et de la recherche médicale
Montant : 570000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Nouveaux outils vers la thérapie et l’imagerie ciblée du cancer.L’utilisation d’anticorps pour amener spécifiquement la radioactivité vers les cellules cancéreuses est un outil « magique » aussi bien pour la radiothérapie que pour l’imagerie du cancer. Son application clinique se heurte cependant à de nombreux verrous technologiques auquel nous souhaitons apporter des solutions.
Intérêt et enjeu du développement du système « Affinity Enhancement System »L’utilisation d’une protéine radiomarquée pour le ciblage de cellules cancéreuses se heurte à de nombreux écueils comme un temps d’accumulation ou une diffusion vers la cellule tumorale inadaptée, une instabilité de la liaison entre le radioélément et son vecteur ou  encore des moyens de production incompatibles avec la pureté requise pour des applications humaines. Le partenaire 1 (Inserm U 892) a précédemment développé une approche innovante pour le ciblage en deux temps de cellules cancéreuses appelée Affinity Enhancement System (AES). Le système AES requiert l’injection d’un anticorps bispécifique (car pouvant reconnaitre deux antigènes différents) suivie d’une petite molécule (haptène divalent) radiomarquée. Il permet l’accumulation de cette dernière spécifiquement au niveau des sites tumoraux. L’utilisation d’un haptène bivalent pour transporter la radioactivité permet de résoudre les problèmes de diffusion parfois liés à l’utilisation d’anticorps radiomarqués mais assure également une accumulation rapide et stable. Elle permet également une élimination rapide des molécules non fixés sur les cellules tumorales. Nous proposons d’utiliser le système AES pour la vectorisation du cuivre-64, un émetteur innovant pour l’imagerie par émission de positon et l’astate-211, un émetteur alpha particulièrement intéressant pour la thérapie. L’objectif du projet sera donc de produire un haptène bivalent, le Di-HSGL, radiomarqué avec ces deux radioélements
Synthèse de composés di-HSGL radiomarqués à l'astate-211 ou au cuivre-64Le travail à réaliser se divise en 3 parties : - développer des ligands macrocycliques C-fonctionnalisés aptes à chélate le cuivre-64 in vivo, - utiliser l’étain supporté sur liquide ionique pour une introduction facile et rapide de l’astate - modifier le Di-HSGL afin de le radiomarquer avec ces nouveaux ligands et l’évaluer in vitro
Résumé de la soumission : Les maladies du cancer représentent la première cause de mortalité en France pour la période 2003-2007 avec 146500 morts et 357700 nouveaux cas estimés en 2010 . La Médecine Nucléaire ouvre actuellement de nouvelles perspectives pour le diagnostic et l’imagerie fonctionnels des tumeurs, pour leur caractérisation et celle de leur environnement et pour la thérapie.Les agents d’imagerie à base d’anticorps ont été complètement remplacés par le 18F-FDG, un agent d’imagerie à large spectre, avec une spécificité raisonnable. Pour les applications thérapeutiques, les anticorps radiomarqués ont montré une efficacité limitée dans le cas des tumeurs solides qui sont moins accessibles et moins radiosensibles que les lymphomes. Différentes voies de recherche devraient permettre d’améliorer la puissance des anticorps en imagerie et en thérapie tel que le développement de nouveaux formats d’anticorps, l’utilisation de peptides…. Ces approches ne sont, peut être pas les meilleurs pour vectoriser des radionucléides. Les petites protéines (ou grands peptides) ne diffusent pas aussi rapidement que les médicaments ou petits peptides, elles ont un temps de résidence limité dans la circulation et une fixation hépatique élevée voir très élevée qui n’est pas rédhibitoire pour l’imagerie mais qui reste problématique en thérapie.« Partner 1 » a participé de manière forte au développement d’une nouvelle approche appelée « Affinity Enhancement System" (AES) », qui fait appel à l’utilisation d’anticorps bispécifiques anti-tumeur x anti haptène et d’haptènes radiomarqués.Cette technologie a démontré son efficacité dans l’imagerie du cancer (Barbet et al., 1998) et dans la radioimmunothérapie avec l’augmentation du taux de survie dans le cadre de patients atteints de cancer médullaire de la thyroïde traités avec la méthode A.E.S. (Chatal et al., 2006 ).Aujourd’hui cette technologie n’est pas optimisée du à la nature des radionucléides utilisés pour l’imagerie ou la thérapie. Le temps de demi-vie devrait être compris entre 2h et 24h, l’activité spécifique est trop faible, l’énergie associée aux radionucléides communément utilisés peut être critique en termes de radioprotection, sans oublier le traitement des déchets.Ainsi, notre projet repose sur l’utilisation réellement prometteuse d’une technologie innovante de vectorisation (A.E.S.) associée à l’utilisation du cuivre-64 (T1/2: 12,7h) pour des applications en imagerie TEP ou à l’astate-211 (T1/2: 7,2h) pour une application en alpha immunothérapie. Notre souhait est d’ouvrir de nouvelles perspectives pour le diagnostic et la validation de tumeurs, pour leur caractérisation, mais aussi pour la thérapie.La problématique d’utilisation de l’astate-211 et du cuivre-64 due à T1/2 court et à leur faible disponibilité vient d’être résolu par l’installation du cyclotron Arronax à Nantes. Ce cyclotron de haute énergie est dédié à la Médecine Nucléaire et produira ces radioéléments pour des applications précliniques et cliniquesL’objectif final de notre projet est de produire les composés di-HSGL-cuivre-64 et di-HSGL-Astate-211 avec une activité spécifique élevée sans contamination par l’étain, pour des applications précliniques et cliniques. Ainsi nous proposons d’associer expertises et innovations dans la chimie de chélation du cuivre (partner 2), dans l’utilisation des liquides ioniques (partner 3), dans la chimie des bioconjugués, du radiomarquage et des études in vitro (partner 1).Cet outil innovant jamais réalisé devrait permettre au consortium d’avoir un positionnement « leader » dans ce domaine d’activité de la Médecine Nucléaire au niveau International.Notre environnement académique et industriel (NUCSAN), favorise son transfert du laboratoire à la clinique. Ce projet participe au développement de la recherche biomédicale dans « la Région des pays de la Loire » et à l’essor du pôle de compétitivité « Atlanpôle Biothérapie » le seul en France dédié à la Radiopharmacie.
Résultats : Le travail du partenaire 2 a porté sur la synthèse de ligands bifonctionnels dérivés du cyclam via une C fonctionnalisation connu pour former des complexes extrêmement stables avec le cuivre. Le résultat de ce travail a actuellement permis d’accéder à 4 chélatants azamacrocycliques bifonctionnels novateurs. Une nouvelle famille de ligands du cuivre(II) a également été développée  en exploitant le fort pouvoir coordinant de bras picolinate. Les équivalents non fonctionalisés des ligands de type cyclam et picolinates ont été testés pour le radiomarquage avec le cuivre-64 par le partenaire 1. Par ailleurs, une nouvelle méthodologie de synthèse de l’haptène di-HSGL a pu être mise au point par le partenaire 2.
Le partenaire 3 s’est focalisé sur le développement de réactifs organostanniques supportés sur liquides ioniques pour un radiomarquage à l’astate rapide, exempt de contaminants et à haute activité spécifique. La méthodologie générale de synthèse a été développée avec succès et deux précurseurs stanniques supportés sur liquides ioniques ont d’ors et déjà été testés (également avec succès) pour le radiomarquage (partenaire 1).
Perspectives : La réussite de ce projet permettrait d’ouvrir des voies réellement innovantes pour la radioimmunothérapie alpha et l’imagerie par émission de positon des tumeurs cancéreuses.  Nos envisageons par la suite une étude préclinique avec les candidats les plus prometteurs pour le système « AES ».
Publications et brevets : Le travail commun des trois partenaires a donné lieu à 1 publication (1), 1 communication orale (2) et 1 poster (3). Un brevet sur l’utilisation de l’étain supporté sur liquide ionique est également en cours de dépôt.
(1) M. Roger, L. Lima, M.  Frindel, C. Platas-Iglesias, J .-F. Gestin, R. Delgado, V. Patinec, R. Tripier, 2013, Inorg. Chem., ID: ic-2013-00174r; (2) Synthèse et étude de nouveaux chélates bifonctionnels pour la vectorisation du 64Cu pour l’imagerie TEP. R. Marion, M. Frindel, N. Camus, N. Le Bris, J.F. Gestin, A. Faivre-Chauvet, R. Tripier. Groupe Polyamines GPOL 04, Juillet 2012, Toulouse ; (3) D. Faye, M. Vybornyi, N. Louaisil, F. Boeda, H. Rajerison H, J.-F. Gestin, S. Legoupy, Tin Reagents Supported on Liquid Ionic: Design and Applications, 13th Belgian Organic Synthesis Symposium, juillet 2012, Leuven, Belgium.