Возможности радионуклидной визуализации HER2/neu-позитивного рака молочной железы с использованием радиофармпрепарата на основе рекомбинантных адресных молекул DARPin9_29

Авторы: Брагина О.Д.¹, Чернов В.И.², Медведева А.А.³, Зельчан Р.В.⁴, Ларькина М.С.⁵, Деев С.М.⁶, Толмачев В.М.⁷

¹Национальный исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5; Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30

²Национальный исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5; Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30

³Национальный исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

⁴Национальный исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5; Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30

⁵Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30; Сибирский государственный медицинский университет Минздрава России 634050, г. Томск, Московский тракт, 2

⁶Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30; Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

⁷Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30; Уппсальский университет Швеция, Уппсала, Segerstedthuset, Dag Hammarskjölds väg, 7

Реферат

До сих пор большой интерес представляет изучение рецептора эпидермального роста HER2/neu, гиперэкспрессия которого наиболее часто отмечается у больных раком молочной железы (РМЖ) (в 15–20 % случаев). Существующие методики для определения данного маркера имеют ряд существенных недостатков. В последние годы актуальным для проведения таргетной (направленной) радионуклидной визуализации является применение альтернативных каркасных белков, к одному из которых относится молекула DARPin (Design Ankyrin Repeat Protein). Материал и методы. В исследование были включены 4 пациентки с диагнозом РМЖ (T_1-2N_0-1M₀), не получавшие на момент исследования системную терапию: у двух больных отмечалась гиперэкспрессия HER2/neu, у двух экспрессии выявлено не было. Статус HER2/neu определялся с применением иммуногистохимического метода исследования и FISH-анализа. Всем больным на этапе диагностики проводились внутривенное введение препарата ^99mТс-DARPin9_29 с проведением сцинтиграфии в режиме «WholeBody» и однофотонная эмиссионная компьютерная томография через 2 ч после введения. Результаты. При анализе распределения радиофармацевтического препарата в органах через 2 ч после введения наибольшее накопление вещества определялось в печени и почках. Изучение показателя «опухоль/фон» в обеих группах больных показало, что его значения у больных с позитивным статусом рецептора HER2 более чем в 3 раза превосходят соответствующие величины в подгруппе больных с отрицательной экспрессией маркера. Заключение. По результатам предварительных исследований радиофармацевтический препарат ^99mTc-DARPin9_29 продемонстрировал существенные различия между больными с гиперэкспрессией и без экспрессии рецептора HER2/neu в опухолевой ткани.

Тэги

рак молочной железы, DARPin9_29, таргетная радионуклидная диагностика

Список литературы

1. Telugu R.B., Chowhan A.K., Rukmangadha N., Patnayak R., Phaneendra B.V., Prasad B.C., Reddy M.K. Human epidermal growth factor receptor 2/neu protein expression in meningiomas: An immunohistochemical study. J. Neurosci. Rural Pract. 2016; 7 (4): 526–531. doi: 10.4103/0976-3147.188640

2. Zavyalova M., Vtorushin S., Krakhmal N., Savelieva O., Tashireva L., Kaigorodova E., Perelmuter V., Telegina N., Denisov E., Bragina O., Slonimskaya E., Choynzonov E. Clinicopathological features of nonspecific invasive breast cancer according to its molecular subtypes. Exp. Oncol. 2016; 38 (2): 122–127. doi: 10.31768/2312-8852.2016.38(2):122-127

3. Romond E.H., Perez E.A., Bryant J., Suman V.J., Geyer C.E.Jr., Davidson N.E., Tan-Chiu E., Martino S., Paik S., Kaufman P.A., Swain S.M., Pisansky T.M., Fehrenbacher L., Kutteh L.A., Vogel V.G., Visscher D.W., Yothers G., Jenkins R.B., Brown A.M., Dakhil S.R., Mamounas E.P., Lingle W.L., Klein P.M., Ingle J.N., Wolmark N. Trastuzumab plus adjuvant chemotherapy for operable HER2-positive breast cancer. N. Engl. J. Med. 2005; 353: 1673–1684. doi: 10.1056/NEJMoa052122

4. Orlando L., Viale G., Bria E., Lutrino E.S., Sperduti I., Carbognin L., Schiavone P., Quaranta A., Fedele P., Caliolo C., Calvani N., Criscuolo M., Cinieri S. Discordance in pathology report after central pathology review: Implications for breast cancer adjuvant treatment. Breast. 2016; 30: 151–155. doi: 10.1016/j.breast.2016.09.015

5. Zahid M., Khan S., Khan R., Shireen A., Fatima S. Detection of Her2/neu gene amplification by fluorescence in situ hybridization technique. Pathology. 2016; 48 (1): 163–170. doi: 10.1016/j.pathol.2015.12.447

6. Чернов В.И., Брагина О.Д., Зельчан Р.В., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Нестеров Е.А., Скуридин В.С. Меченые аналоги соматостатина в тераностике нейроэндокринных опухолей. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017; 62 (3): 42–49.

Chernov V.I., Bragina O.D., Zel’chan R.V., Medvedeva A.A., Sinilkin I.G., Larkina M.S., Stasyuk E.S., Nesterov E.A., Skuridin V.S. Labeled somatostatin analogues in theranostics of neuroendocrine tumors. Meditsinskaya radiologiya i radiatsionnaya bezopasnost’ = Medical Radiology and Radiation Safety. 2017; 62 (3): 42–49. [In Russian].

7. Чернов В.И., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Зельчан Р.В., Брагина О.Д., Чойнзонов Е.Л. Ядерная медицина в диагностике и адресной терапии злокачественных новообразований. Бюл. сиб. мед. 2018; 17 (1): 220–231. doi: 1682-0363-2018-1-220-231

Chernov V.I., Medvedeva A.A., Sinilkin I.G., Zelchan R.V., Bragina O.D., Choinzonov E.L. Nuclear medicine as a tool for diagnosis and targeted cancer therapy. Byulleten’ sibirskoy meditsiny = Bulletin of Siberian Medicine. 2017; 16 (3): 25–33. [In Russian]. doi: 1682-0363-2018-1-220-231

8. Chernov V.I., Sinilkin I.G., Zelchan R.V., Medvedeva A.A., Lyapunov A.Yu., Bragina O.D., Varlamova N.V., Skuridin V.S. Experimental study of ^99mTc-aluminum oxide use for sentinel lymph nodes detection. Physics of Cancer: Interdisciplinary Problems and Clinical Applications, PC 2016: Proceedings of the International conference on physics of cancer: interdisciplinary problems and clinical applications. 2016; 1760: 020012. doi: 10.1063/1.4960231

9. Garousi J., Honarvar H., Andersson K.G., Mitran B., Orlova A., Buijs J., Löfblom J., Frejd F.Y., Tolmachev V. Comparative evaluation of affibody molecules for radionuclide imaging of in vivo expression of carbonic anhydrase IX. Mol Pharm. 2016; 13 (11): 3676–3687. doi: 10.1021/acs.molpharmaceut.6b00502

10. Брагина О.Д., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Синилкин И.Г., Медведева А.А., Ларькина М.С. Альтернативные каркасные белки в радионуклидной диагностике злокачественных образований. Бюл. сиб. мед. 2019; 18 (3): 125–133. doi: 1682-0363-2019-3-125-133

Bragina O.D., Chernov V.I., Zelchan R.V., Sinilkin I.G., Medvedeva A.A., Larkina M.S. Alternative scaffolds in radionuclide diagnosis of malignancies. Byulleten’ sibirskoy meditsiny = Bulletin of Siberian medicine. 2019; 18 (3): 125–133. [In Russian]. doi: 1682-0363-2019-3-125-133

11. Nicholes N., Date A., Beaujean P., Hauk P., Kanwar M., Ostermeier M. Modular protein switches derived from antibody mimetic proteins. Protein Eng. Des. Sel. 2016; 29: 77–85. doi: 10.1093/protein/gzv062

12. Tolmachev V., Orlova A., Andersson K. Methods for radiolabelling of monoclonal antibodies. Methods Mol. Biol. 2014; 1060: 309–330. doi: 10.1007/978-1-62703-586-6_16

13. Stumpp M.T., Binz H.K., Amstutz P. DARPins: A new generation of protein therapeutics. Drug Discov. Today. 2008; 13 (15): 695–701. doi: 10.1016/j.drudis.2008.04.013

14. Binz H.K., Stumpp M.T., Forrer P., Amstutz P., Pluckthun A. Designing repeat proteins: well-expressed, soluble and stable proteins from combinatorial libraries of consensus ankyrin repeat proteins. J. Mol. Biol. 2003; 332: 489–503. doi:10.1016/s0022-2836(03)00896-9

15. Goldstein R., Sosabowski J., Livanos M., Leyton J., Vigor K., Bhavsar G., Nagy-Davidescu G., Rashid M., Miranda E., Yeung J., Tolner B., Plückthun A., Mather S., Meyer T., Chester K. Development of the designed ankyrin repeat protein (DARPin) G3 for HER2 molecular imaging. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2015; 42 (2): 288–301. doi: 10.1007/s00259-014-2940-2

16. Boersma Y.L., Pluckthun A. DARPins and other repeat protein scaffolds: advances in engineering and applications. Curr. Opin. Biotechnol. 2011; 22: 849–857. doi: 10.1016/j.copbio.2011.06.004

17. Hanenberg M., McAfoose J., Kulic L., Welt T., Wirth F., Parizek P., Strobel L., Cattepoel S., Späni C., Derungs R., Maier M., Plückthun A., Nitsch R.M. Amyloid-β peptide-specific DARPins as a novel class of potential therapeutics for Alzheimer disease. J. Biol. Chem. 2014; 26: 27080–27089. doi: 10.1074/jbc.M114.564013

18. Hausammann S., Vogel M., Kremer J.A., Lacroix-Desmazes S., Stadler B.M., Horn M.P. Designed ankyrin repeat proteins: a new approach to mimic complex antigens for diagnostic purposes? PLoS One. 2013; 8: 1–9. doi: 10.1371/journal.pone.0060688

19. Houlihan G., Gatti-Lafranconi P., Lowe D., Hollfelder F. Directed evolution of anti-HER2 DARPins by SNAP display reveals stability/function trade-offs in the selection process. Protein Eng. Des. Sel. 2015; 28 (9): 269–279. doi: 10.1093/protein/gzv029

20. Kramer L., Renko M., Završnik J., Turk D., Seeger M.A., Vasiljeva O., Grütter M.G., Turk V., Turk B. Non-invasive in vivo imaging of tumour-associated cathepsin B by a highly selective inhibitory DARPin. Theranostics. 2017; 8: 2806–2821. doi: 10.7150/thno.19081

21. Moody P., Chudasama V., Nathani R.I., Maruani A., Martin S., Smith M.B., Caddick S. A rapid, site-selective and efficient route to the dual modification of DARPins. Chem. Commun. (Camb.). 2014: 50 (38): 4898–4900. doi: 10.1039/c4cc00053f

22. Plückthun A. Designed ankyrin repeat proteins (DARPins): binding proteins for research, diagnostics, and therapy. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2015; 55: 489–511. doi: 10.1146/annurev-pharmtox-010611-134654

23. Tamaskovic R., Simon M., Stefan N., Schwill M., Plückthun A. Designed ankyrin repeat proteins (DARPins) from research to therapy. Methods Enzymol. 2012; 503: 101–134. doi: 10.1146/annurev-pharmtox-010611-134654

24. Vorobyeva A., Schulga A., Konovalova E., Güler R., Löfblom J., Sandström M., Garousi J., Chernov V., Bragina O., Orlova A., Tolmachev V., Deyev S.M. Optimal composition and position of histidine-containing tags improves biodistribution of 99mTc-labeled DARPinG3. Sci. Rep. 2019: 9 (1); 9405. doi: 10.1038/s41598-019-45795-8

25. Брагина О.Д., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Чернов В.И., Юсубов М.С., Скуридин В.С., Деев С.М., Зельчан Р.В., Булдаков М.А., Подрезова Е.В., Белоусов М.В. Разработка высокоспецифичного радиохимического соединения на основе меченных ^99mTc рекомбинантных адресных молекул для визуализации клеток с гиперэкспрессией Her2/neu. Бюл. сиб. мед. 2017; 16 (3): 25–33. doi: 1682-0363-2017-3-25-33

Bragina O.D., Larkina M.S., Stasyuk E.S., Chernov V.I., Yusubov M.S., Skuridin V.S., Deyev S.M., Zel’chan R.V., Buldakov M.A., Podrezova E.V., Belousov M.V. The development of a highly specific radiochemical compound based on labeled 99mtc recombinant molecules for targeted imaging of cells with the overexpression of Her2/neu. Byulleten’ sibirskoy meditsiny = Bulletin of Siberian Medicine. 2017; 16 (3): 25–33. [In Russian]. doi: 1682-0363-2017-3-25-33

26. Vorobyeva A., Bragina O., Altai M., Mitran B., Orlova A., Shulga A., Proshkina G., Chernov V., Tolmachev V., Deyev S. Comparative evaluation of radioiodine and technetium-labeled DARPin 9_29 for radionuclide molecular imaging of HER2 expression in malignant tumors. Contrast Media Mol. Imaging. 2018; 2018: 6930425. doi: 10.1155/2018/6930425

27. Sandberg D., Tolmachev V., Velikyan I., Olofsson H., Wennborg A., Feldwisch J., Carlsson J., Lindman H., Sörensen J. Intra-image referencing for simplified assessment of HER2-expression in breast cancer metastases using the affibody molecule ABY-025 with PET and SPECT. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2017; 44 (8): 1337–1346. doi: 10.1007/s00259-017-3650-3

Об авторах (для корреспонденции):

Брагина О.Д., е-mail: rungis@mail.ru

Полный текст

snmzh_4-2020_bragina_i_dr.pdf

Поступило: 26/08/2020

Принято к печати: 26/08/2020