Ραδιοεπισημασμένα ανάλογα σωματοστατίνης με διευρυμένο φάσμα κλινικών ενδείξεων στην διαγνωστική ογκολογία
Authors: Τάτση Αικατερίνη 
Published: August 2021

Τα ραδιοπεπτίδια γνώρισαν μεγάλη εξέλιξη τα τελευταία 30 χρόνια και συνέβαλαν σημαντικά στην πειραματική και κλινική ογκολογία. Η στοχευμένη απεικονιστική διάγνωση και ραδιονουκλιδική θεραπεία του καρκίνου με διαμεσολάβηση υποδοχέων πεπτιδίων (Peptide Receptor Imaging and Radionuclide Therapy, PRΙ και PRRT) βρίσκει ολοένα μεγαλύτερη εφαρμογή. Βασική προϋπόθεση για την αποτελεσματικότητα της στρατηγικής αυτής είναι η υπερέκφραση των αντίστοιχων υποδοχέων στα καρκινικά κύτταρα-στόχους, σε σχέση με τους παρακείμενους υγιείς ιστούς.Η φυσική πεπτιδορμόνη σωματοστατίνη (SS14) ασκεί τη βιολογική της δράση μετά από αλληλεπίδραση με πέντε υποδοχείς, sst1-5. Λόγω ταχείας αποικοδόμησης της SS14 στο πλάσμα του αίματος, έχουν αναπτυχθεί μεταβολικά σταθεροποιημένα ανάλογα με στόχο την εφαρμογή στην κλινική πράξη.Το OctreoScan® είναι ένα μεταβολικά σταθεροποιημένο ραδιοπεπτίδιο της SS με υψηλή συγγένεια δέσμευσης για τον sst2, διαμέσου του οποίου και εσωτερικεύεται. Σήμερα αποτελεί το ραδιοφάρμακο επιλογής στη διάγνωση των NETs, οι οποίοι εκφράζουν τον sst2 σε υψηλή πυκνότητα. Όμως, δεδομένου ότι οι sst1-5 εκφράζονται συχνά μαζί και σε διάφορους συνδυασμούς σε πολλούς ανθρώπινους όγκους, αναμένεται ότι σταθεροποιημένα ανάλογα με ιδιότητες πανσωματοστατίνης (μιμητές σωματοστατίνης) θα απεικονίζουν ή θα θεραπεύουν μεγαλύτερο φάσμα ανθρώπινων όγκων. Επιπλέον, λόγω αλληλεπίδρασης με πολλαπλούς υποδοχείς (συνέκφραση των sst) θα επιτυγχάνεται αύξηση του διαγνωστικού σήματος και του θεραπευτικού αποτελέσματος.Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η ανάπτυξη ραδιοπεπτιδίων SS με υψηλή συγγένεια δέσμευσης για τους sst1-5 και υψηλή ικανότητα εσωτερίκευσης διαμέσου των υποτύπων αυτών, ώστε να στοχεύουν αποτελεσματικότερα διευρυμένο φάσμα όγκων με πολλαπλή έκφραση sst. Για το σκοπό αυτό αναπτύξαμε δώδεκα νέα πεπτιδικά ανάλογα (ΑΤΧΣ) στα οποία διατηρήθηκε ο αριθμός των αμινοξέων της SS14. Επιπλέον, σε όλα τα πεπτιδικά ανάλογα έχει προσδεθεί ομοιοπολικά στο Ν-τελικό άκρο ο καθολικός υποκαταστάτης DOTA για τη δέσμευση του 111In και άλλων δισθενών ή τρισθενών μεταλλικών ραδιονουκλιδίων με κλινική εφαρμογή, ενώ παράλληλα επιτυγχάνεται προστασία του Ν-τελικού άκρου. Για την αύξηση της μεταβολικής σταθερότητας των νέων αναλόγων πραγματοποιήθηκαν επιπλέον τροποποιήσεις, όπως σταδιακή μείωση του αριθμού αμινοξέων στο δακτύλιο, αντικατάσταση L-αμινοξέων από D- ή μη φυσικά αμινοξέα ή από κατάλοιπα PEGΧ και τέλος εισαγωγή δεύτερης δισουλφιδικής γέφυρας.Η σύνθεση των πεπτιδικών αναλόγων (ΑΤΧΣ) σε στερεή φάση ήταν επιτυχής καθώς παραλήφθηκαν υψηλής καθαρότητας (92-99%) τελικά προϊόντα με την αναμενόμενη δομή.Η ικανότητα δέσμευσης στους sst1-5 διατηρείται στα ανάλογα με δωδεκαμελή δακτύλιο. Όμως, όσο μειώνεται ο αριθμός των αμινοξέων του δακτυλίου (από δώδεκα σε έξι) μειώνεται και η συγγένεια δέσμευσης των αναλόγων στους περισσότερους sst1-5. Παρατηρείται ακόμα και πλήρης απώλεια δέσμευσης σε συγκεκριμένους υπότυπους και ιδιαίτερα στον sst1.Η επισήμανση των ATΧΣ με 111In πραγματοποιήθηκε με δέσμευση του στον υποκαταστάτη DOTA. Τα ραδιοπεπτίδια [111In]ΑΤΧΣ παρελήφθησαν με ειδική ραδιενέργεια 0.1-0.2 mCi/nmol (επαρκή για in vivo στόχευση υποδοχέων), με υψηλή απόδοση (> 94%) και ραδιοχημική καθαρότητα (> 95%), όπως καταδεικνύεται με ανάλυση RP-HPLC.Η ικανότητα των αναλόγων [111In]ΑΤΧΣ να εσωτερικεύονται διαμέσου του sst2 μειώνεται όσο μειώνεται και ο αριθμός των αμινοξέων στο δακτύλιο. Επιπλέον, τα [111In]ΑΤ1Σ και [111In]ΑΤ2Σ (δωδεκαμελής δακτύλιος) εσωτερικεύονται διαμέσου του sst3 και λιγότερο διαμέσου του sst5. Το δικυκλικό [111In]ΑΤ6Σ παρουσίασε υψηλότερη ικανότητα εσωτερίκευσης διαμέσου του sst3 σε σύγκριση με τον sst2.Η μελέτη της in vivo σταθερότητας των [111In]ΑΤΧΣ καταδεικνύει ότι η σταδιακή μείωση του αριθμού αμινοξέων από δώδεκα σε έξι στο δακτύλιο έχει σαν αποτέλεσμα την προστιθέμενη αύξηση της μεταβολικής σταθερότητας των νέων αναλόγων. Μερική αύξηση της μεταβολικής σταθερότητας των αναλόγων παρατηρήθηκε με αντικατάσταση επιλεγμένων L-αμινοξέων από D- αμινοξέα. Η εισαγωγή δεύτερης δισουλφιδικής γέφυρας στο [111In]ΑΤ6Σ προκάλεσε την πλήρη σταθεροποίηση του.Η φαρμακοκινητική συμπεριφορά των [111In]ΑΤΧΣ αξιολογήθηκε με μελέτες βιοκατανομής σε υγιή και παθολογικά πρότυπα πειραματοζώων.Η πρόσληψη των [111In]ΑΤΧΣ σε πειραματικούς όγκους AR4-2J ή/και HEK293-hsst2/ -hsst3/ -hsst5 αξιολογήθηκε με πειράματα βιοκατανομής σε ποντίκια SCID. Το μεταβολικά σταθερό δικυκλικό [111In]AT6Σ είχε την υψηλότερη πρόσληψη (1.9% ID/g) στους πειραματικούς όγκους AR4-2J, ενώ παρόμοια πρόσληψη (1.8% ID/g) είχε και το [111In]AT2Σ (δωδεκαμελής δακτύλιος). Για τα υπόλοιπα ανάλογα παρατηρήθηκε μείωση της πρόσληψης στους πειραματικούς όγκους AR4-2J με τη μείωση του αριθμού αμινοξέων στο δακτύλιο. Όπως αναλύθηκε πριν, η μείωση του δακτυλίου είχε σαν αποτέλεσμα την μειωμένη ικανότητα δέσμευσης των αναλόγων στους sst1-5 και στην μειωμένη ικανότητα εσωτερίκευσης διαμέσου του sst2 με την παρατηρούμενη άμεση επίπτωση στην πρόσληψη στους πειραματικούς όγκους AR4-2J.Βιοκατανομή των [111In]AT1Σ και [111In]AT2Σ σε ποντίκια με πειραματικούς όγκους HEK293-hsst2/ -hsst3/ -hsst5 έδειξε ότι το πιο σταθερό [111In]AT2Σ είχε υψηλότερη πρόσληψη στους όγκους απότι το [111In]AT1Σ. Το δικυκλικό [111In]AT6Σ έδειξε πολύ μεγαλύτερη πρόσληψη (3.7 % ID/g) στους πειραματικούς όγκους HEK293-hsst3 σε σχέση με το [111In]AT2Σ (1.2 % ID/g).Φαίνεται ότι στo [111In]AT6Σ η πρόσληψη στους πειραματικούς όγκους sst2+ και sst3+ ευνοείται λόγω της υψηλής μεταβολικής του σταθερότητας, ενώ στο [111In]AT2Σ, το οποίο έχει υψηλότερη συγγένεια δέσμευσης για τους sst1-5 και μεγαλύτερη ικανότητα εσωτερίκευσης διαμέσου των sst2 και sst3, η ικανότητα στόχευσης των πειραματικών όγκων sst2+ και sst3+ μετριάζεται λόγω της χαμηλής μεταβολικής σταθερότητας.Συμπερασματικά, για τη διατήρηση της συγγένειας δέσμευσης για τους πέντε sst1-5 αλλά και της πλήρους φαρμακολογικής δράσης της ενδογενούς SS14 σε ένα ανάλογο (ιδιαίτερα τη διατήρηση της εσωτερίκευσης διαμέσου του sst2) αναδεικνύεται ουσιαστική η ύπαρξη του δωδεκαμελή δακτυλίου της SS14. Δεδομένης όμως της χαμηλής μεταβολικής σταθερότητας των αναλόγων SS14 με δωδεκαμελή δακτύλιο συνεχίζονται οι προσπάθειες για περαιτέρω σταθεροποίηση τους.Η μελέτη αυτή κατέστησε επιπλέον σαφές ότι τα εξωκυκλικά αμινοξέα των αναλόγων και ιδιαίτερα αυτών με εξαμελή δακτύλιο επιδρούν δραματικά στην συγγένεια για τους sst1-5. Επομένως, καθίσταται σημαντική περαιτέρω αξιολόγηση τους με διαμορφωσιακές μελέτες, η οποία θα ενισχυθεί με τη σύνθεση και αξιολόγηση αναλόγων με σταδιακά μειούμενο αριθμό εξωκυκλικών αμινοξέων.