[211At]MABG用于神经母细胞瘤α放射性疗法的临床前研究

 

文献速递

 

本期分享的文献于2022年7月21日online于Clinical Cancer Research（IF=10.107）。通讯作者是来自宾夕法尼亚大学放射学院和费城儿童医院肿瘤科的John M Maris教授，并由杜克大学医学中心放射科、洛杉矶儿童医院病理学和检验医学系等单位合作完成。该研究首先评估了与[¹³¹I]MIBG相比，[²¹¹At]MABG在免疫缺陷小鼠异种移植模型中的最大耐受剂量（MTD）、生物分布和毒性，接着比较了[²¹¹At]MABG与[¹³¹I]MIBG在3种小鼠异种移植模型中的抗肿瘤疗效，最后探讨了[²¹¹At]MABG在通过尾静脉注射接种形成全身性扩散肿瘤模型中的疗效。该研究验证了[²¹¹At]MABG在转移性神经母细胞瘤模型治疗中明显的生存福利，且发现该种药物有望治疗微小转移性疾病。

 

 

神经母细胞瘤是一种对放射线敏感的恶性肿瘤，通常高水平地表达去甲肾上腺素转运体（NET）。尽管采用了高强度的多模式疗法，目前神经母细胞瘤的治愈率仍停留在50%左右，因此迫切需要更有效的治疗方法。[¹³¹I]MIBG是一种NET配体，能够作为放射治疗剂有效地靶向神经母细胞瘤，然而，患者对[¹³¹I]MIBG治疗的反应往往是短暂的，疾病的复发很可能是由于小的转移群或骨髓中的单细胞无法被靶向杀伤造成的，因为¹³¹I作为长路径β粒子无法对它们造成致命性DNA损伤，对1毫米肿瘤辐射剂量吸收比，α/β>9。

砹-211（²¹¹At）是一种极具潜力的放射治疗方法。砹-211衰变过程不产生长寿命的α发射子体，并且比¹³¹I的细胞毒性更集中、效力更大。另一方面，²¹¹At和¹³¹I都是放射性卤素，因此可以使用类似的放射化学策略将这些同位素连接到苄胍基上。间砹苄基胍（[²¹¹At]MABG）显示出与间碘苄基胍（[¹³¹I]MIBG）相似的物理化学特性，并在体外显示出NET特异性的神经母细胞摄取。

使用JSW BC3015回旋加速器通过²⁰⁹Bi(α,2n)²¹¹At核反应，以90˚的光束入射角辐照固体铋(Bi)靶，生产出砹-211，并通过伽马和α光谱评估放射性核素的纯度。砹-211的总产量为37-370MBq（1-10mCi），优化蒸馏后产率为70%，放射性核素纯度高于99.9%，且²¹⁰At同位素杂质小于0.01%。

 [¹³¹I]MIBG和[²¹¹At]MABG的放射合成是通过结合聚合物的锡离去基团的亲电芳香脱锡化反应。本实验生产了高达111MBq（3mCi）的[²¹¹At]MABG，经高效液相色谱法测定，放射化学纯度大于95%。

使用GFP和荧光素酶感染原始神经母细胞瘤细胞系，产生同源细胞系对NB1691^NET/GFP/LUC，IMR-05^NET/GFP/LUC和SK-N-SH^NET/GFP/LUC。使用[¹³¹I]MIBG或[²¹¹At]MABG在NET转染的细胞系和原始细胞系中进行放射性核素内化研究。在五个神经母细胞瘤细胞系中过表达人SLC6A，以总结在患者样本中观察到的表达水平（图1A-B）。与各自的亲代品系相比，NET转染品系显示出更高的[¹³¹I]MIBG和[²¹¹At]MABG的内化，而使用脱甲丙咪嗪的竞争性抑制显示了这种强制过表达的特异性（图1D-E）。SPECT融合成像的闪烁扫描法证实了放射性标记的NET配体的肿瘤特异性定位（图1F）。

▴图1. 神经母细胞瘤细胞系中NET的表达和靶向放射治疗摄取

鉴于高于74MBq/kg（2mCi/kg）的[²¹¹At]MABG剂量会造成>20%的体重减轻或死亡，从而确定66.7MBq/kg（1.8mCi/kg）为CB-17SC^scid-/-小鼠的MTD。纵向毒性研究显示，除了一过性血小板减少，并在6周时达到最低点（图2A；分别为p=0.0023和p=0.0002），静脉注射16.3 MBq/kg 和 41.5 MBq/kg (0.44 mCi/kg和1.12 mCi/kg) 的[²¹¹At]MABG对非肿瘤小鼠的耐受性良好。在肝脏、肾脏、皮肤、肌肉、胃、大肠和小肠、脾脏、肺、心脏、甲状腺、大脑和股骨的组织病理学检查中，两种剂量下都没有器官毒性，也没有甲状腺或其他器官毒性的生化证据。一次性给药66.7MBq/kg（1.8mCi/kg）和分次给药16.6MBq/kg/次（0.45mCi/kg）x 4，共11天）的[²¹¹At]MABG都引起了短暂的体重下降（图2B）。

▴图2. [²¹¹At]MABG在小鼠模型中的毒性

在10个神经母细胞瘤细胞系中，[²¹¹At]MABG显示出强大的细胞毒性，而且在每种细胞系中，它的细胞毒性都明显高于[¹³¹I]MIBG（图2C）。

在CDX SK-N-SH^Net/LUC/GFP模型中，初步评估了[²¹¹At]MABG的疗效，选择了MTD剂量66.7MBq/kg（1.8mCi/kg），以及较低剂量51.8MBq/kg（1.4mCi/kg），并与MTD剂量为666MBq/kg（18mCi/kg）的[¹³¹I]MIBG进行了比较（图3A）。肿瘤的生长延迟在一次性给药[²¹¹At]MABG的不同剂量组之间没有明显区别。与[²¹¹At]MABG组相比，[¹³¹I]MIBG组的治疗相关死亡率更高。在SK-N-SH和COG-N-453x模型中，一次性给药和分次给药都出现了明显的肿瘤消退，[¹³¹I]MIBG的消退更持久（图3A和3B），可能是由于¹³¹I的半衰期更长，但所有的肿瘤最终都会重新生长。在Felix模型中，两种靶向放射疗法的疗效都很小（图3C）。在两个PDX模型中，分次给药的耐受性似乎更好。

▴图3. [²¹¹At]MABG在神经母细胞瘤的小鼠模型中显示出疗效

使用NSG小鼠的尾静脉肿瘤接种模型来模拟微小疾病，研究[²¹¹At]MABG对转移性神经母细胞瘤的影响。在[²¹¹At]MABG治疗的动物中，转移性疾病的发生明显推迟（中位数为40.15±11.5天，而对照组为15±16.4天；在第60天，9只[²¹¹At]MABG治疗的小鼠中有8只活着，而对照组仅为2/10（图4A）。通过IVIS软件分析对照组和治疗组的光子总流量，证实与对照组相比，治疗组的神经母细胞转移减少（P=0.0246；图4B）。42%的入组小鼠保持无病状态，并在本实验过程中存活超过150天（图4C），而对照组中只有一只小鼠存活，可能是因为没有成功移植肿瘤。除了治疗组的一只小鼠经历了20%的体重下降并被安乐死外，其他小鼠对治疗的耐受性都很好。没有其他明显的毒性迹象。

▴图4. [²¹¹At]MABG可延缓神经母细胞瘤最小残余疾病模型的肿瘤进展

作者团队首先放射合成了[¹³¹I]MIBG和[²¹¹At]MABG，并采用病毒转染建立NET表达神经母细胞瘤细胞系、通过腹部接种构建神经母细胞瘤动物模型，考察了[¹³¹I]MIBG和[²¹¹At]MABG的生物分布、毒性和疗效，并通过尾静脉注射接种的方式构建了转移性神经母细胞瘤动物模型，考察了[²¹¹At]MABG对转移微小疾病的疗效。研究结果表明[²¹¹At]MABG的抗肿瘤活性在短期内至少与[¹³¹I]MIBG相当；并且，[²¹¹At]MABG可以在模拟的微小转移性疾病模型中延长生存期。因此，[²¹¹At]MABG可以作为高危神经母细胞瘤患者的补充性靶向放射治疗，通过重复给药或与[¹³¹I]MIBG联合治疗可能实现更长期的疗效。

该团队计划开展一项1/2b期临床试验，考察 [²¹¹At]MABG和[¹³¹I]MIBG组合的疗效。这将是一个由研究者发起的、单一机构的、I期的、[²¹¹At]MABG对于复发或原发难治性神经母细胞瘤患者的剂量升级试验。

 

 

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