Improved Radioimmunoscintigraphy of Human Mammary Carcinoma Xenografts after Injection of an Anti-Antibody

The low tumor-to-background ratio obtained after administration of radiolabeled whole monoclonal antibodies (MAbs) is one of the major problems in immunoscintigraphy and -therapy. To reduce the blood pool label caused by the circulation of radiolabeled MAb we have investigated the advantage of injecting an anti-antibody after administration of a tumor-specific MAb in nude mice bearing human mammary carcinoma xenografts. The MAb MA10-11 of rat origin, used in these studies, had shown a high affinity to human mammary carcinoma tissue on frozen sections and low cross-reactivity with various normal human tissues. 24 h after injection of 1.5 MBq 131l-labeled MAb containing 10 ng lgG2a one group of mice received an additional injection of 100 ng anti-rat antibody. Blood taken 2 min after the second antibody injection showed nearly the whole activity bound to antibody aggregates, that cleared very rapidly from the circulation and accumulated in liver and spleen. The transitory high liver activity decreased within several hours because of rapid deiodination of the antibody-complex in this organ. The release of radioactivity from the spleen, however, was found to be much slower. The rapid excretion of the radioactivity from the blood pool combined with a nearly constant tumor activity allowed early tumor detection with tumor-to-blood ratios of 250:1 at 48 h after anti-antibody injection compared to 1.1:1 obtained for the control animals. In addition the results may explain the reported reduction of imaging quality and high uptake of radioactivity in the spleen of patients having repeated injections of mouse MAbs due to complex formation after development of human anti-mouse antibodies. Zusammenfassung Die lange biologische Halbwertszeit intakter monoklonaler Antikörper (MAK) und die damit verbundenen niedrigen Tumor-Background-Quotienten stellen eines der Hauptprobleme ihrer Anwendung sowohl für die Radioimmunszintigraphie als auch -therapie dar. In der vorliegenden Studie wurde an thymusaplastischen Nacktmäusen mit xenotransplantierten menschlichen Mammakarzinomen der Einfluß der Applikation eines Anti-Antikörpers auf die Reduktion der im Blut zirkulierenden Aktivität nach Injektion eines radioaktiv markierten MAK untersucht. Der für die experimentellen Studien herangezogene MAK MA 10-11, ein IgG2a der Ratte, wurde aufgrund seiner an Gefrierschnitten ermittelten hohen Affinität zum menschlichen Mammakarzinomgewebe und geringen Kreuzreaktivität mit menschlichem Normalgewebe ausgewählt. 24 h nach der Injektion von 1,5 MBq des 131J-markierten MAK mit einem Proteingehalt von 10 μg erhielt eine Gruppe von Nacktmäusen zusätzlich 100 μg eines Anti-Ratten- Antikörpers. Innerhalb weniger Minuten nach Verabreichung des AntiAntikörpers lag im Blut nahezu die gesamte Aktivität an Antikörperkomplexe gebunden vor, die rasch in Leber und Milz angereichert wurden. Die vorübergehend hohe Aktivitätskonzentration in der Leber fiel als Folge der schnellen Dejodierung in diesem Organ innerhalb weniger Stunden unter den für die Kontrollgruppe ermittelten Wert ab. Die Dejodierung in der Milz verlief dagegen deutlich langsamer. Die rasche Ausscheidung der Aktivität aus dem Blut und in der Folge aus dem Ganzkörper, verbunden mit einer nahezu konstanten Aktivität im Tumor, ergab innerhalb von 48 h nach Applikation des Anti-Antikörpers einen Tumor/Blut-Quotienten von 250:1 im Vergleich zu 1,1:1 für die Kontrollgruppe und ermöglicht somit eine gute szintigraphische Darstellung selbst sehr kleiner Tumoren. Die gewonnenen Ergebnisse können darüber hinaus eine Erklärung liefern für die beobachtete deutlich verringerte Qualität von Immunszintigrammen und die hohe Akkumulation der Aktivität in der Milz von Patienten, die bereits zuvor mit MAK der Maus injiziert worden waren und in der Folge menschliche Anti-Maus-Anti- körper entwickelt hatten.