Radiolabeling and preclinical theranostic study of anti TEM-1 scFv-Fc fusion proteins in a mouse neuroblastoma model

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ID Serval
serval:BIB_817B796FD18C
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Institution
Titre
Radiolabeling and preclinical theranostic study of anti TEM-1 scFv-Fc fusion proteins in a mouse neuroblastoma model
Auteur⸱e⸱s
DELAGE Judith
Directeur⸱rice⸱s
Prior John O.
Codirecteur⸱rice⸱s
Faivre-Chauvet Alain
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2021
Langue
anglais
Résumé
Antibodies recognizing specific tumor targets can be used to deliver therapeutic payloads with high degree of specificity. The simultaneous use of the same antibody, combined with different radionuclides for imaging and for therapy, an approach named “theranostics”, offers unique opportunities for personalizing therapy and rapidly assessing therapeutic response at a molecular level. Two major challenges in the field of theranostics have been the identification of suitable tumor-specific targets and the development of high-affinity antibodies.
For this project, we decided to target the tumor endothelial marker 1 (TEM-1), a type I single-pass transmembrane cell surface glycoprotein, described as an excellent therapeutic antigen, since it is tumor-specific and expressed in the neo-vasculature.
A panel of novel scFv-Fc fusion antibody constructs targeting murine and human TEM-1 have been developed by the LabCore laboratory (Ludwig Institute for Cancer Research, Lausanne). Among them, 1C1m-Fc was shown to be the best candidate and was selected to be extensively studied preclinically in this thesis work. 1C1m-Fc was conjugated to the chelator p-SCN-Bn-DOTA using different molar ratio and radiolabeled either with 64Cu or 177Lu. In vitro and in vivo characterization in xenograft models were performed to assess the immunoreactivity, the pharmacokinetic behavior and the dosimetry profile of our radiolabeled compound and to determine if this new radiolabeled probe is suitable for a theranostic application.
Our experimental results first highlighted the potential of [177Lu]Lu-1C1m-Fc to target TEM-1. Then, we have shown that the number of DOTA per antibody plays a determining role in tumor targeting and that a high DOTA ratio has an impact on the biodistribution, the immunoreactivity and the pharmacokinetic behavior of our radiolabeled compound. The number of chelators has to be as low as possible to maintain a balance between these parameters and the radiochemical yield. We also demonstrated that [64Cu]Cu-1C1m-Fc allows to visualize TEM-1 in positron emission tomography (PET-scan) with high quality images and could be an interesting companion of [177Lu]Lu-1C1m-Fc therapy to predict its efficacy and safety.
Our findings have shed some light on the role of the DOTA conjugation on the in vivo behavior of a radiolabeled compound. This finding is an opportunity to further improve the biodistribution and imaging contrast of radiopharmaceuticals. Furthermore, our study highlights the interest of a theranostic targeting of TEM-1 with a new radiolabeled antibody. The promising results appear as a prelude to a future translation in patients.
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La reconnaissance spécifique de cibles tumorales par les anticorps peut être utilisée en thérapie anticancéreuse. L'utilisation simultanée du même anticorps combiné à différents radionucléides pour l'imagerie et la thérapie, une approche appelée "théranostique", offre des possibilités uniques de personnaliser le traitement des patients et d'évaluer rapidement la réponse thérapeutique au niveau moléculaire. Deux défis majeurs pour cette approche ont émergé : l'identification de cibles spécifiques des tumeurs et le développement d'anticorps à haute affinité. Pour ce projet, nous avons décidé de cibler le marqueur tumoral endothélial (TEM-1), glycoprotéine transmembranaire de type I, décrite comme un excellent antigène thérapeutique en raison de sa spécificité tumorale et de son expression dans les néo-vaisseaux.
Un panel de nouvelle protéines de fusion, scFv-Fc, ciblant le TEM-1 murin et humain a été développé par le laboratoire LabCore (Ludwig Institute for Cancer Research, Lausanne). Parmi ces anticorps, le 1C1m-Fc s'est avéré être le meilleur candidat et a été sélectionné et étudié précliniquement dans ce travail de thèse. Le 1C1m-Fc a été conjugué au chélate p-SCN-Bn-DOTA en utilisant différents ratios moléculaires avant d’être radiomarqué avec du 64Cu ou du 177Lu. Une caractérisation in vitro et in vivo faisant appel à des modèles de xénogreffes ont été réalisées pour évaluer l'immunoréactivité, le profil pharmacocinétique et dosimétrique de notre anticorps radiomarqué et pour déterminer si ce dernier était adéquat pour un usage théranostique.
Nos résultats expérimentaux ont tout d’abord permis de mettre en évidence le potentiel du [177Lu]Lu-1C1m-Fc pour cibler TEM-1. Nous avons ensuite prouvé que le nombre de DOTA par anticorps joue un rôle déterminant dans le ciblage tumoral et qu'un nombre élevé de DOTA a un impact sur la biodistribution, l'immunoréactivité et le comportement pharmacocinétique de notre anticorps radiomarqué. Le nombre de chélateurs doit être aussi faible que possible pour maintenir un équilibre entre ces différents paramètres et le rendement radiochimique. Nous avons également démontré que le [64Cu]Cu-1C1m-Fc permet de cibler le TEM-1 en tomographie par émission de positons (TEP-scan) avec des images de haute qualité et que la dosimétrie résultante pourrait être un indicateur prédictif de l’efficacité et de la sécurité d’un traitement au [177Lu]Lu-1C1m-Fc.
Nos résultats ont mis en lumière le rôle de la conjugaison DOTA sur le comportement in vivo d'un composé radiomarqué. Cette découverte donne l’opportunité d’améliorer la biodistribution et le contraste en imagerie des radiopharmaceutiques. De plus, notre étude souligne l'intérêt d'un ciblage théranostique de TEM-1 avec un nouvel anticorps radiomarqué. Ces résultats prometteurs pourraient ouvrir la voie vers une future application chez les patients.
Création de la notice
01/03/2022 13:18
Dernière modification de la notice
04/03/2022 8:10
Données d'usage