[225Ac]Ac-和[111In]In-DOTA-曲妥珠单抗诊疗对：HER2阳性人乳腺癌异种移植NRG小鼠的体外细胞剂量测定和细胞毒性，以及体内肿瘤和正常组织摄取

Francesca Borgna, Luisa M. Deberle, Sarah D. Busslinger, Viviane J. Tschan, Laura M. Walde, Anna E. Becker, Roger Schibli, and Cristina Müller

Molecular Pharmaceutics, 2022

背景

曲妥珠单抗（赫赛汀）已改善了HER2阳性乳腺癌（BC）患者的预后，但由于曲妥珠单抗在脑内的摄取不佳，脑转移（BM）仍然是一个挑战。使用α粒子发射的225Ac标记的曲妥珠单抗进行放射免疫治疗（RIT）可能通过增强对HER2阳性BC细胞的细胞毒性作用来克服这一挑战。我们的第一个目标是合成并表征[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗和[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗，分别作为HER2阳性BC成像和RIT的诊疗一体化对。第二个目标是评估[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗的细胞剂量学，并确定其在体外对HER2阳性BC细胞的细胞毒性。第三个目标是使用[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗作为放射性示踪剂，在皮下注射164/8-1B/H2N.luc+人BC肿瘤并转移至脑部的NRG小鼠体内，研究[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗在肿瘤和正常组织中的摄取情况。

结果

曲妥珠单抗与12.7±1.2个DOTA螯合剂偶联，并用111In或225Ac进行标记。[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗对HER2阳性的SK-BR-3人乳腺癌细胞表现出高亲和力特异性结合（KD=1.2±0.3×10–8 mol/L）。用[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗处理后，SK-BR-3细胞的存活分数（SF）随比活度（SA）而降低，当SA=0.74 kBq/µg时，SF<0.001。当SA=1.10 kBq/µg或1.665 kBq/µg时，未观察到存活集落。通过γ-H2AX免疫荧光显微镜观察，发现暴露于[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗的SK-BR-3细胞中存在多个DNA双链断裂（DSBs）。测量了SK-BR-3细胞中[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗的时间积分活性，并使用蒙特卡洛N粒子模拟估算[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗的吸收剂量，以与SF相关联。将SK-BR-3细胞的SF降低至0.10（D10）所需的剂量为1.10 Gy。基于SK-BR-3细胞γ射线照射的D10报告，我们估算225Ac发射的α粒子的相对生物效应为4.4。在NRG小鼠皮下接种164/8-1B/H2N.luc+人乳腺癌肿瘤后48小时，同时注射[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗和[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗，生物分布研究表明存在HER2特异性肿瘤摄取（10.6±0.6% ID/g），但脾脏摄取较高（28.9±7.4% ID/g）。 使用[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗进行SPECT/CT成像，肿瘤得到了良好的可视化。

结论

我们得出结论，[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗在体外对SK-BR-3细胞表现出强效且具有HER2特异性的细胞毒性，并在NRG小鼠的皮下164/8-1B/H2N.luc+人乳腺癌肿瘤中表现出HER2特异性摄取，这些肿瘤通过SPECT/CT使用[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗进行成像。这些结果为将[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗和[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗作为一对诊疗组合，用于HER2阳性乳腺癌的成像和放射免疫治疗（RIT）提供了希望。

nanoScan SPECT/CT的结果

由于可安全注射的225Ac量非常低（4 kBq），且假设同时注射的¹¹¹In和²²⁵Ac标记的放射性免疫复合物（RICs）分布相当，因此使用¹¹¹In来测量RICs在肿瘤和正常组织中的摄取

[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗的肿瘤摄取量显著高于无关的[¹¹¹In]In-DOTA-IgG1，为后者的2.5倍（分别为10.6±0.6% ID/g和4.3±0.7% ID/g，P<0.0001）

在共注射[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗和[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗后48小时，SPECT/CT在小鼠体内能很好地显示肿瘤，但在共注射[¹¹¹In]In-DOTA-IgG1和[²²⁵Ac]Ac-DOTA-IgG1的小鼠体内则无法显示

图5 a 皮下注射HER2阳性164/8-1B/H2N.luc+人乳腺癌肿瘤的NRG小鼠在[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗（7–8 MBq）与[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗（4 kBq；总质量剂量=40 µg）共注射后48小时的肿瘤和正常组织摄取情况。B：血液，Br：脑，H：心脏，Lu：肺，K：肾，Pn：胰腺，Sp：脾，L：肝，S：胃，I：肠，Sk：皮肤，M：肌肉，Bo：骨。组织活性通过¹¹¹In的γ计数进行量化。所示值为平均值±标准差（n=4–5）。显著差异（*P<0.05）用星号表示。b 肿瘤携带NRG小鼠在[¹¹¹In]In-DOTA-曲妥珠单抗与[²²⁵Ac]Ac-DOTA-曲妥珠单抗共注射（左图）或[¹¹¹In]In-DOTA-IgG1与[²²⁵Ac]Ac-DOTA-IgG1共注射（右图）后48小时的代表性SPECT/CT图像。T：肿瘤，Sp：脾。SPECT/CT图像的刻度显示注射剂量/克百分比（%ID/g）。CT图像的刻度也以灰度显示

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