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Gli anticorpi radiomarcati (rAb) hanno una varietà di usi in medicina. Mentre la maggior parte sono utilizzati in oncologia come agenti di imaging e terapeutici, ci sono applicazioni di imaging per l'infiammazione correlata alla reumatologia, la cardiologia e la neurologia1. Imaging rAbs ha un'alta sensibilità per rilevare le lesioni e ha il potenziale per aiutare nella selezione del paziente per il trattamento 2,3,4,5. Sono anche usati per la terapia a causa della loro specificità per i rispettivi antigeni. In una strategia nota come teranostica, lo stesso rAb viene utilizzato sia per l'imaging che per il trattamento6.
Idealmente, l'anticorpo scelto per la radioetichettatura è già dimostrato di avere un'elevata affinità e specificità di legame utilizzando metodi non radiomarcati. La radioelabazione degli anticorpi può essere ottenuta tramite modifica chimica diretta degli anticorpi con un radionuclide che forma legami covalenti stabili (es. radioiodio), o indirettamente tramite coniugazione con chelanti che successivamente si coordinano ai radiometalli 7,8. La radioetichettatura diretta, ad esempio con il radioiodio, modifica specificamente i residui di tirosina e istidina sull'anticorpo. Se questi residui sono importanti per il legame con l'antigene, allora questa radioconiugazione altererebbe l'affinità di legame. Al contrario, esistono molteplici protocolli stabiliti per la coniugazione e la radioetichettatura indiretta degli anticorpi. Ad esempio, un chelante comune utilizzato per legare lo zirconio-89 (89Zr) per l'imaging PET degli anticorpi è il p-isotiocianatobenzil-desferrioxamina (DFO), che viene coniugato casualmente ai residui di lisina dell'anticorpo 9,10. Se ci sono residui di lisina nella regione di legame con l'antigene, la coniugazione in questi siti potrebbe ostacolare stericamente il legame con l'antigene e quindi compromettere il legame anticorpo-antigene. Pertanto, i diversi metodi di radioconiugazione utilizzati per la radioetichettatura indiretta o diretta degli anticorpi possono potenzialmente influenzare l'immunoreattività, definita come la capacità del radioconiugato anticorpale di legarsi al suo antigene 7,11. I metodi di coniugazione sito-specifici possono aggirare questa limitazione, ma queste tecniche richiedono l'ingegneria anticorpale per incorporare ulteriori residui di cisteina o esperienza nelle reazioni enzimatiche sui residui di carboidrati 12,13,14,15,16. Una volta che un anticorpo è radiomarcato, è importante verificare se l'immunoreattività viene mantenuta come parte della caratterizzazione del rAb. Un modo per misurare l'immunoreattività è determinare l'affinità di legame del rAb.
Lo scopo di questo protocollo è quello di descrivere un processo per determinare l'affinità di legame per rAbs utilizzando un test di saturazione radioligante stabilito per quantificare il legame rAb-antigene. La tendenza vincolante è descritta nella Figura 1. La quantità di antigene legato aumenterà man mano che più rAb viene aggiunto a una quantità fissa di antigene immobilizzato. Una volta che tutti i siti di legame dell'antigene sono saturi, verrà raggiunto un plateau e l'aggiunta di più rAbs non avrà alcun effetto sulla quantità di antigene legato. In questo modello, la costante di dissociazione di equilibrio (KD) è la concentrazione di anticorpi che occupa la metà dei recettori dell'antigene17. Il KD rappresenta quanto bene un anticorpo si lega al suo bersaglio con un KD inferiore corrispondente a una maggiore affinità di legame. In precedenza è stato riportato che un rAb ideale dovrebbe avere un KD di 1 nanomolare o meno18. Tuttavia, rAbs più recenti sono stati sviluppati con KD nella gamma nanomolare bassa e sono considerati adatti per applicazioni di imaging non invasive 19,20,21,22. Un altro parametro che può essere determinato nel test di saturazione radioligidale di rAbs è Bmax, che corrisponde alla quantità massima di legame con l'antigene. Bmax può essere utilizzato per calcolare il numero di molecole di antigene, se necessario.

Figura 1: Curva di legame di saturazione rappresentativa. La percentuale di antigene legata è tracciata contro concentrazioni crescenti di anticorpi aggiunti a una quantità fissa di antigene. I pop-out dimostrano la rilegatura in vari punti. Vengono mostrate la concentrazione e il legame corrispondenti a KD e Bmax, rispettivamente. Questa figura è stata creata con BioRender.com. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Questo test è particolarmente importante per i costrutti anticorpali bispecifici radiomarcati per determinare il KD per ciascun braccio della regione legante l'antigene (Fab) del legame dell'anticorpo bispecifico radiomarcato con i rispettivi antigeni. Questo protocollo può essere utilizzato per determinare il KD di ciascun braccio Fab separatamente su antigeni immobilizzati per caratterizzare in modo indipendente se l'affinità di legame di ciascun braccio Fab per il rispettivo antigene è stata influenzata dopo la radioconiugazione. Questo protocollo è dimostrato dall'uso di amivantamab radiomarcato, un anticorpo bispecifico per il recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR) e le proteine di transizione mesenchimale-epiteliale citoplasmatica (cMET)19. Gli anticorpi a braccio singolo radiomarcati, in cui un braccio Fab si lega a EGFR (α-EGFR) o a cMET (α-cMET) e l'altro braccio Fab è un controllo isotipico, sono stati utilizzati anche come esempi19. Questo protocollo è anche appropriato per qualsiasi anticorpo radiomarcato con un antigene noto che può essere immobilizzato. In questo protocollo, una serie di diluizione del rAb viene aggiunta a una quantità fissa di antigene immobilizzato in pozzetti designati specifici per ciascun braccio Fab del rAb. Il rAb viene anche aggiunto a pozzetti che sono stati bloccati solo con albumina sierica bovina (BSA), senza antigene, per determinare il legame non specifico. Per determinare il legame specifico, il legame non specifico all'antigene immobilizzato viene sottratto dal legame totale rAb. La curva di legame di saturazione risultante viene quindi utilizzata per determinare KD, come descritto sopra.
Un vantaggio di questo metodo è una maggiore riproducibilità quando si utilizzano antigeni purificati rispetto all'utilizzo di linee cellulari come fonte di antigeni, dato che i livelli di espressione dell'antigene potrebbero essere influenzati durante la coltura cellulare e che diverse linee cellulari hanno livelli variabili di espressione dell'antigene. Nel caso di anticorpi bispecifici radiomarcati, le linee cellulari che esprimono solo uno degli antigeni senza l'altro potrebbero non essere disponibili, il che renderebbe molto impegnativa la caratterizzazione dell'affinità di legame dei singoli bracci Fab. In particolare, il vantaggio principale del metodo di saggio di saturazione radioligida rispetto ai metodi non radiomarcati è la caratterizzazione specifica dell'affinità di legame del rAb senza il contributo della frazione non coniugata del rAb. Per quanto a conoscenza degli autori, attualmente non esistono tecniche di purificazione per separare il rAb dal suo anticorpo genitore non coniugato. Date le dimensioni relativamente piccole del chelante e del radionuclide, il loro contributo al peso molecolare complessivo del rAb è insignificante nella cromatografia di esclusione dimensionale. Pertanto, il prodotto generato da qualsiasi tecnica di radioetichettatura è quasi sempre una miscela del rAb e del suo anticorpo genitore non coniugato. La caratterizzazione dell'affinità di legame utilizzando il test di saturazione radiomarcato garantisce che il prodotto da testare sia esclusivamente il rAb.