In de afgelopen jaren heeft het richten op de tumormicro-omgeving (TME) veel belangstelling gewekt voor diagnostische en therapeutische toepassingen1. De overvloed aan celtypen, signaalmoleculen en extracellulaire matrix (ECM) macromoleculen binnen de TME biedt een breed scala aan potentiële moleculaire doelen2. Onder de residente en infiltrerende gastheercellen vormen kanker-geassocieerde fibroblasten (CAF's) een aparte subset van fibroblasten binnen de TME, fenotypisch verschillend van normale fibroblasten. CAF's spelen een cruciale rol bij tumorprogressie, metastase, immuunontwijking en therapieresistentie door middel van unieke cellulaire en moleculaire kenmerken3. Deze mesenchymale cellen vertonen een geactiveerd fenotype dat wordt gekenmerkt door de expressie van fibroblastactiveringseiwit (FAP). Moleculair scheiden CAF's een complexe reeks cytokines, chemokinen, groeifactoren (bijv. TGF-β, IL-6 en CXCL12) en ECM-eiwitten (bijv. collageen, fibronectine) af, die de ECM hermodelleren en een pro-tumorigene omgeving bevorderen4.
Als een zeer specifiek eiwit dat tot overexpressie wordt gebracht en gelokaliseerd op het extracellulaire oppervlak van het CAF-membraan, vertoont FAP alle kenmerken van een betrouwbaar moleculair doelwit, vooral voor nucleaire geneeskunde en radiofarmaceutische toepassingen5. In deze context werden op chinoline gebaseerde kleine molecuulremmers van FAP (FAPI), gefunctionaliseerd met een DOTA-groep, ontwikkeld en snel geïntroduceerd in klinisch gebruik 6,7,8. In het bijzonder hebben FAPI-04 en FAPI-46 radioactief gelabeld met gallium-68 (β+ zender, t1/2 = 68 min) voor beeldvorming met positronemissietomografie (PET) een significante waarde aangetoond bij fibrotische ziekten, cardiologie en oncologie 8,9, met name voor kankers waarbij [18F]fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) beperkt nut heeft10. Hoewel hun bijdragen aan de beeldvorming van oncologie en niet-kwaadaardige ziekten onmiskenbaar zijn, vertonen FAPI's met kleine moleculen bepaalde beperkingen voor gerichte radionuclidetherapie (TRT)-toepassingen, met name vanwege hun suboptimale intratumorale verblijftijd, die kan leiden tot onbedoelde bestraling van gezond weefsel11. Om dit probleem aan te pakken, zijn verschillende strategieën onderzocht, zoals het ontwerp van multivalente liganden11,12 of het gebruik van therapeutische radionucliden met korte halfwaardetijden 13,14,15. Er zijn ook nieuwe moleculaire scaffolds ontwikkeld met een hoge affiniteit voor FAP en die een groot deel van de celinternalisatie teweegbrengen.
Een daarvan is het pseudopeptidederivaat FAP-2286. Het bevat een sequentie van 7 aminozuren, gecycliseerd en gekoppeld aan een DOTA-chelator door een 1,3,5-benzeentrimethaanthiolgroep16. Een eerste studie bij mensen toonde aan dat [68Ga]Ga-FAP-2286 een biodistributieprofiel vertoont dat vergelijkbaar is met [68Ga]Ga-FAPI-46, met een iets hogere fysiologische opname in de lever, de nieren en het hart17. In deze studie ondergingen 64 patiënten, voornamelijk met kanker van de nek, lever, maag, alvleesklier, eierstokken en slokdarm, PET-beeldvorming met [68Ga]Ga-FAP-2286 voor kankerstadiëring of detectie van recidief: de opname van [68Ga]Ga-FAP-2286 was opmerkelijk hoger dan [18F]FDG bij primaire tumoren, lymfekliermetastasen en metastasen op afstand, waardoor het beeldcontrast en de detecteerbaarheid van laesies werden verbeterd. Alle primaire tumoren waren zichtbaar met [68Ga]Ga-FAP-2286 PET/CT, terwijl [18F]FDG PET/CT bijna 20% van de laesies miste. Voor betrokken lymfeklieren waren de detectiepercentages hoger met [68Ga]Ga-FAP-2286, evenals voor bot- en viscerale metastasen. Een andere studie in een kleinere groep van 21 patiënten met een verscheidenheid aan kankerziekten toonde ook de uitstekende gevoeligheid van dit beeldvormende middel aan, wat de diagnostische efficiëntie van [68Ga]Ga-FAP-228618 weerspiegelt. Meer specifieke studies hebben zich gericht op een enkel type kanker, zoals urotheel- of longkanker, waarbij nogmaals het hoge potentieel van [68Ga]Ga-FAP-2286 voor klinische moleculaire beeldvorming 4,5 wordt benadrukt. Wat de therapie betreft, onderzocht een voorlopige studie het gebruik van FAP-2286 radioactief gelabeld met lutetium-177 (β-zender, t1/2 = 6,7 d) bij 11 patiënten met diverse progressieve, gemetastaseerde kankers19. De meeste patiënten kregen twee behandelingscycli met een tussenpoos van 8 weken, en de gemiddelde toegediende dosis per cyclus was 5,8 ± 2,0 GBq van [177Lu]Lu-FAP-2286. Het geneesmiddel vertoonde langdurige intratumorale retentie, met een effectieve halfwaardetijd van ongeveer 44 uur bij botmetastasen. Gezien de aanvaardbare bijwerkingen maakten deze bevindingen de weg vrij voor grootschalige klinische studies: de veiligheid en werkzaamheid van [177Lu]Lu-FAP-2286 worden momenteel beoordeeld in de fase 1/2 LuMIERE klinische studie, gesponsord door Novartis (NCT04939610)7,8. Verdere kleinschaligere onderzoeksprotocollen zijn gedocumenteerd in de literatuur 9,20, en er zijn meerdere casusrapporten gepubliceerd 21,22,23,24,25,26, die de werkzaamheid en uitstekende verdraagbaarheid van deze TRT aantonen.
Minimale structuurwijzigingen aan FAP-2286 leidden tot de geoptimaliseerde analoge 3BP-3940 (Figuur 1)27. Hoewel de wetenschappelijke literatuur over dit vectormolecuul beperkt blijft, zijn er vroege studies uitgevoerd voor zowel beeldvorming als therapeutische toepassingen. Een voorlopig rapport beschrijft het gebruik van [68Ga]Ga-3BP-3940 bij 18 patiënten met verschillende gemetastaseerde carcinomen in het eindstadium en concludeert dat dit radiofarmacon een geschikt PET-beeldvormingsmiddel is, met de nadruk op de uitstekende tumor-achtergrondverhouding en de zeer lage nieropname28. In een ander werk ontving een enkele patiënt met alvleesklierkanker met levermetastasen 150 MBq van [68Ga]Ga-3BP-3940 voor PET-beeldvorming, die intense opname in de primaire tumor en gemetastaseerde laesies aantoonde29. Dezelfde patiënt kreeg vervolgens een enkele dosis van 9,7 GBq van [177Lu]Lu-3BP-3940 voor TRT. De behandeling werd goed verdragen, zonder significante veranderingen in vitale functies of biologische parameters. Een andere studie presenteerde de eerste menselijke resultaten van een theranostische benadering met behulp van 3BP-3940: patiënten werden geselecteerd met [68Ga]Ga]3BP-3940 PET-beeldvorming en kregen vervolgens 3BP-3940 gelabeld met verschillende isotopen (177Lu, 90Y of 225Ac), alleen of in tandemcombinaties toegediend (bijv. 177Lu + 225Ac) in 1-5 behandelingscycli30. De resultaten omvatten één volledige remissie, vier gedeeltelijke remissies, drie stabiele ziekten en 12 ziekteprogressies. De mediane totale overleving van het cohort (n = 28) was 9 maanden vanaf de start van TRT.

Figuur 1: Chemische structuur van [68Ga]Ga-3BP-3940. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Het 68Ga radioactieve labelingproces voor experimentele radiofarmaceutica zoals FAP-2286 en 3BP-3940 omvat over het algemeen een synthesemodule om de bereidingsstap te automatiseren. Met name methodeautomatisering zorgt voor procesrobuustheid en GMP-conformiteit en minimaliseert de blootstelling van de operator aan straling in vergelijking met handmatige bereidingsmethoden 31,32,33. In veel gevallen verwachten regelgevende instanties een dergelijk protocol als onderdeel van een dossier betreffende geneesmiddelen voor onderzoek (IMPD) voordat een centrum toestemming krijgt om het overeenkomstige experimentele radiofarmaconte vervaardigen 34. Tot op heden is er zeer weinig gedetailleerde informatie beschikbaar over de geautomatiseerde 68Ga-radiolabeling van anti-FAP-pseudopeptiden in de literatuur 29,35,36,37,38. Bovendien zijn de gerapporteerde gegevens over het algemeen alleen van toepassing op een bepaald model synthesizer. Het type 68Ga-generator dat wordt gebruikt, kan ook bepaalde specifieke kenmerken met zich meebrengen, aangezien de verschillende in de handel verkrijgbare oplossingen worden gekenmerkt door specifieke volumes van 68Ga3+ eluate in HCl (meestal 0,1 M), wat een directe impact kan hebben op de geautomatiseerde radiolabeling.
In deze context presenteren we een gedetailleerd protocol voor de snelle en efficiënte geautomatiseerde radiolabeling van het pseudopeptide 3BP-3940 met 68Ga, met behulp van de GAIA V2-synthesemodule. Deze synthesizer is gebaseerd op het gebruik van een buizenset bestaande uit drie hellingen van elk vijf spruitstukken, verbonden met een peristaltische pomp om de vloeistofstroom te regelen. Het beschikt ook over een injectieflacon voor het verwarmen van reactiemediums, verschillende radioactiviteitssondes en een druksensor om deze parameters binnen het systeem te bewaken. Hoewel niet zo wijdverbreid als sommige andere modellen, wordt deze automaat routinematig gebruikt in ons centrum en is hij geïnstalleerd in een groeiend aantal faciliteiten 31,39,40,41,42,43,44. Bij dit werk werd een GALLIAD 68Ge/68Ga-generator gebruikt zonder voorzuivering van het 68Ga-eluaat. Deze methode is ontworpen om een robuuste, snelle en handige oplossing te bieden voor de productie van [68Ga]Ga-3BP-3940, waarbij ook de stralingsbescherming voor operators tijdens radiolabeling wordt geoptimaliseerd. Dit is ook het eerste bereidingsprotocol voor dit radiofarmacon dat zo gedetailleerd wordt gerapporteerd op dit specifieke synthesizermodel.