W ostatnich latach celowanie w mikrośrodowisko guza (TME) wzbudziło znaczne zainteresowanie w zastosowaniach diagnostycznych i terapeutycznych1. Obfitość typów komórek, cząsteczek sygnałowych i makrocząsteczek macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) w obrębie TME oferuje szeroki wachlarz potencjalnych celów molekularnych2. Wśród rezydentnych i naciekających komórek gospodarza, fibroblasty związane z nowotworem (CAFs) tworzą odrębną podgrupę fibroblastów w TME, fenotypowo różniącą się od fibroblastów prawidłowych. CAFs odgrywają kluczową rolę w progresji guza, przerzutowaniu, ucieczce immunologicznej i oporności na terapię dzięki unikalnym charakterystykom komórkowym i molekularnym3. Te komórki mezenchymalne wykazują fenotyp aktywowany, charakteryzujący się ekspresją białka aktywacji fibroblastów (FAP). Na poziomie molekularnym CAFs wydzielają złożony zestaw cytokin, chemokin, czynników wzrostu (np. TGF-β, IL-6 i CXCL12) oraz białek ECM (np. kolagenu, fibronektyny), które przebudowują ECM i sprzyjają środowisku pro-tumorigenicznemu4.
Jako białko o wysokiej specyficzności, które ulega nadekspresji i lokalizuje się na powierzchni zewnątrzkomórkowej błony CAF, FAP wykazuje wszystkie cechy wiarygodnego celu molekularnego, szczególnie w zastosowaniach medycyny nuklearnej i radiofarmaceutyki5. W tym kontekście opracowano i szybko wprowadzono do użytku klinicznego chinolinowe małocząsteczkowe inhibitory FAP (FAPI), funkcjonalizowane grupą DOTA6,7,8. W szczególności FAPI-04 i FAPI-46 znakowane radiologicznie galem-68 (emiter β+, t1/2 = 68 min) do obrazowania pozytonową tomografią emisyjną (PET) wykazały znaczną wartość w chorobach włóknistych, kardiologii i onkologii8,9, zwłaszcza w przypadku nowotworów, w których [18F]fluorodeoksyglu koza ([18F]FDG) ma ograniczoną użyteczność10. Jednakże, mimo że ich wkład w obrazowanie onkologiczne i chorób niezłośliwych jest niezaprzeczalny, małocząsteczkowe FAPI wykazują pewne ograniczenia w zastosowaniach terapii celowanej radionuklidami (TRT), szczególnie ze względu na suboptymalny czas retencji wewnątrzguzowej, co może prowadzić do niezamierzonego napromieniowania zdrowych tkanek11. Aby rozwiązać ten problem, zbadano kilka strategii, takich jak projektowanie ligandów wielowartościowych11,12 lub stosowanie terapeutycznych radionuklidów o krótkich okresach półtrwania13,14,15. Opracowano również nowe rusztowania molekularne o wysokim powinowactwie do FAP, które wywołują wysoki stopień internalizacji komórkowej.
Jednym z nich jest pochodna pseudopeptydowa FAP-2286. Zawiera ona sekwencję 7 aminokwasów, w formie cyklicznej, połączoną z chelatorem DOTA za pomocą grupy 1,3,5-benzenotrimetanotiolu16. Wstępne badanie z udziałem ludzi wykazało, że [68Ga]Ga-FAP-2286 wykazuje profil biodystrybucji podobny do [68Ga]Ga-FAPI-46, z nieco wyższym fizjologicznym wychwytem w wątrobie, nerkach i sercu17. W niniejszym badaniu 64 pacjentów, głównie z nowotworami szyi, wątroby, żołądka, trzustki, jajników i przełyku, poddano obrazowaniu PET z użyciem [68Ga]Ga-FAP-2286 w celu oceny stopnia zaawansowania raka lub wykrycia nawrotu: wychwyt [68Ga]Ga-FAP-2286 był wyraźnie wyższy niż w przypadku [18F]FDG w guzach pierwotnych, przerzutach do węzłów chłonnych i przerzutach odległych, co poprawiło kontrast obrazu i wykrywalność zmian. Wszystkie guzy pierwotne były widoczne w badaniu [68Ga]Ga-FAP-2286 PET/CT, podczas gdy w [18F]FDG PET/CT pominięto prawie 20% zmian. W przypadku zajętych węzłów chłonnych, a także przerzutów do kości i narządów wewnętrznych, wskaźniki wykrywalności były wyższe dla [68Ga]Ga-FAP-2286. Inne badanie przeprowadzone na mniejszej grupie 21 pacjentów z różnymi rodzajami nowotworów również wykazało doskonałą czułość tego środka obrazującego, co odzwierciedla efektywność diagnostyczną [68Ga]Ga-FAP-228618. Bardziej specyficzne badania koncentrowały się na pojedynczym typie nowotworu, takim jak rak urothelialny lub rak płuca, ponownie podkreślając wysoki potencjał [68Ga]Ga-FAP-2286 w klinicznym obrazowaniu molekularnym4,5. W zakresie terapii, wstępne badanie analizowało zastosowanie FAP-2286 znakowanego lutetem-177 (emitery β-, t1/2 = 6.7 d) u 11 pacjentów z różnymi postępującymi nowotworami z przerzutami19. Większość pacjentów otrzymała dwa cykle leczenia w odstępach 8 tygodni, a średnia podana dawka na cykl wynosiła 5.8 ± 2.0 GBq [177Lu]Lu-FAP-2286. Lek wykazał przedłużoną retencję wewnątrzguźową, z efektywnym okresem półtrwania wynoszącym około 44 h w przerzutach do kości. Biorąc pod uwagę akceptowalne działania niepożądane, odkrycia te utorowały drogę do szeroko zakrojonych badań klinicznych: bezpieczeństwo i skuteczność [177Lu]Lu-FAP-2286 są obecnie oceniane w badaniu klinicznym fazy 1/2 LuMIERE, sponsorowanym przez Novartis (NCT04939610)7,8. W literaturze udokumentowano dalsze badania na mniejszą skalę9,20, a opublikowano wiele opisów przypadków21,22,23,24,25,26, wykazujących skuteczność i doskonałą tolerancję tej TRT.
Minimalne modyfikacje strukturalne wprowadzone w FAP-2286 doprowadziły do powstania zoptymalizowanego analogu 3BP-3940 (Rysunek 1)27. Choć literatura naukowa na temat tej cząsteczki wektora pozostaje ograniczona, przeprowadzono wczesne badania dotyczące zarówno zastosowań obrazowych, jak i terapeutycznych. Wstępny raport opisuje zastosowanie [68Ga]Ga-3BP-3940 u 18 pacjentów z różnymi stadium końcowymi przerzutowymi nowotworami złośliwymi i wyciąga wniosek, że radiofarmaceutyk ten jest odpowiednim środkiem do obrazowania PET, podkreślając jego doskonały stosunek sygnału z guza do tła oraz bardzo niski wychwyt przez nerki28. W innej pracy pojedynczy pacjent z rakiem trzustki z przerzutami do wątroby otrzymał 150 MBq [68Ga]Ga-3BP-3940 do obrazowania PET, co wykazało intensywny wychwyt w guzie pierwotnym i zmianach przerzutowych29. Ten sam pacjent otrzymał następnie pojedynczą dawkę 9,7 GBq [177Lu]Lu-3BP-3940 w ramach TRT. Leczenie było dobrze tolerowane, bez istotnych zmian w parametrach życiowych lub biologicznych. Inne badanie przedstawiło wstępne wyniki u ludzi w podejściu teranostycznym z wykorzystaniem 3BP-3940: pacjentów wyselekcjonowano za pomocą obrazowania PET z użyciem [68Ga]Ga-3BP-3940, a następnie podano im 3BP-3940 znakowany różnymi izotopami (177Lu, 90Y lub 225Ac), podawane pojedynczo lub w kombinacjach tandemowych (np. 177Lu + 225Ac) w 1–5 cyklach terapeutycznych30. Wyniki obejmowały jedną całkowitą remisję, cztery częściowe remisje, trzy przypadki stabilizacji choroby i 12 progresji choroby. Mediana przeżycia całkowitego w kohorcie (n = 28) wyniosła 9 miesięcy od rozpoczęcia TRT.

Rycina 1: Struktura chemiczna [68Ga]Ga-3BP-3940. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Proces znakowania radioizotopowego 68Ga dla eksperymentalnych radiofarmaceutyków, takich jak FAP-2286 i 3BP-3940, zazwyczaj obejmuje wykorzystanie modułu syntezy w celu zautomatyzowania etapu przygotowania. Warto zaznaczyć, że automatyzacja metody zapewnia powtarzalność procesu i zgodność z zasadami GMP oraz minimalizuje ekspozycję operatora na promieniowanie w porównaniu z metodami przygotowania manualnego31,32,33. W wielu przypadkach taki protokół jest wymagany przez organy regulacyjne jako część dokumentacji produktu leczniczego badanego (IMPD) przed wydaniem centrum zezwolenia na wytwarzanie odpowiedniego eksperymentalnego radiofarmaceutyku34. Do tej pory w literaturze dostępnych jest bardzo mało szczegółowych informacji na temat zautomatyzowanego znakowania 68Ga pseudopeptydów przeciw-FAP29,35,36,37,38. Co więcej, raportowane dane zazwyczaj odnoszą się jedynie do konkretnego modelu syntezatora. Rodzaj zastosowanego generatora 68Ga może również wprowadzać pewne specyficzne uwarunkowania, ponieważ różne dostępne komercyjnie rozwiązania charakteryzują się określonymi objętościami eluatu 68Ga3+ w HCl (zazwyczaj 0.1 M), co może mieć bezpośredni wpływ na warunki zautomatyzowanego znakowania radioizotopowego.
W związku z tym przedstawiamy szczegółowy protokół szybkiego i wydajnego zautomatyzowanego znakowania radiolitycznego pseudopeptydu 3BP-3940 izotopem 68Ga z wykorzystaniem modułu syntezy GAIA V2. Syntetyzator ten opiera się na zastosowaniu zestawu przewodów obejmującego trzy rampy po pięć kolektorów każda, połączonych z pompą perystaltyczną w celu kontrolowania przepływu cieczy. Posiada on również piecyk do fiolek do podgrzewania medium reakcyjnego, kilka sond radioaktywności oraz czujnik ciśnienia do monitorowania tych parametrów w systemie. Choć nie jest on tak powszechny jak niektóre inne modele, automat ten jest rutynowo używany w naszym ośrodku i jest instalowany w coraz większej liczbie placówek31,39,40,41,42,43,44. W niniejszej pracy zastosowano generator GALLIAD 68Ge/68Ga bez wstępnego oczyszczania eluatu 68Ga. Metoda ta została opracowana, aby zapewnić solidne, szybkie i wygodne rozwiązanie do produkcji [68Ga]Ga-3BP-3940, optymalizując jednocześnie ochronę radiologiczną operatorów podczas znakowania. Jest to również pierwszy opisany w tak szczegółowy sposób protokół przygotowania tego radiofarmaceutyku na tym konkretnym modelu syntetyzatora.