분자영상 및 방사화학

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  • [Mol Cancer Ther.] Improving Theranostic Gallium-68/Lutetium-177-Labeled PSMA Inhibitors with an Albumin Binder for Prostate Cancer

    2021년 12월호
    [Mol Cancer Ther.] Improving Theranostic Gallium-68/Lutetium-177-Labeled PSMA Inhibitors with an Albumin Binder for Prostate Cancer 전립선암 진단 및 치료 방사성의약품 (68Ga/177Lu-PSMA)의 품질 개선

    퓨쳐켐 / 이병세, 지대윤*

  • 출처
    Mol Cancer Ther.
  • 등재일
    2021 Nov 1.
  • 저널이슈번호
    doi: 10.1158/1535-7163.MCT-21-0251. ;
  • 내용

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    Abstract
    We developed a novel therapeutic radioligand, [177Lu]1h, with an albumin binding motif and evaluated it in a prostate-specific membrane antigen (PSMA)-expressing tumor xenograft mouse model. Fourteen PSMA target candidates were synthesized, and binding affinity was evaluated with an in vitro competitive binding assay. First, four compound candidates were selected depending on binding affinity results. Next, we selected four compounds ([68Ga]1e, [68Ga]1g, [68Ga]1h, and [68Ga]1k) were screened for tumor targeting efficiency by micro-positron emission tomography/computed tomography (micro-PET/CT) imaging. Finally, [177Lu]1h compound was evaluated the tumor targeting efficiency and therapeutic efficiency by micro-single-photon emission computed tomography/computed tomography (micro-SPECT/CT), biodistribution, and radiotherapy studies. Estimated human effective dose was calculated by biodistribution data. Compound 1h showed a high binding affinity (Ki value = 4.08 ± 0.08 nmol/L), and [177Lu]1h showed extended blood circulation (1 hour = 10.32 ± 0.31, 6 hours = 2.68 ± 1.07%ID/g) compared to [177Lu]PSMA-617 (1 h = 0.17 ± 0.10%ID/g). [177Lu]1h was excreted via the renal pathway and showed high tumor uptake (24.43 ± 3.36%ID/g) after 1 hour, which increased over 72 hours (72 hours = 51.39 ± 9.26%ID/g). Mice treated with 4 and 6 MBq of [177Lu]1h showed a median survival rate of >61 days. In particular, all mice treated with 6 MBq of [177Lu]1h survived for the entire monitoring period. The estimated human effective dose of [177Lu]1h was 0.07 ± 0.01 and 0.03 ± 0.00 mSv/MBq in total body and kidney, respectively. The current study indicates that [177Lu]1h has the potential for further investigation of metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) therapy in clinical trials.

     

    Ludotadipep의 구조

     

    그림 1. Micro SPECT/CT 영상과 ROI 값. 전립선암을 가지고 있는 마우스에 [177Lu]Ludotadipep 주사 후 2, 6, 24, 48, 72 시간에서의 micro SPECT/CT 영상 (A), 그리고 ROI 평균 값 (B) (n = 4/그룹).

     

    그림 2. PC3-PIP 전립선암을 가지고 있는 마우스에 대한 [177Lu]Ludotadipep의 치료 효과. [177Lu]Ludotadipep를 2, 4, 6 MBq 단일 투여한 경우와 처리하지 않은 마우스에 대한 암 부피의 변화 (A)와 survival rate (B).

     

    Affiliations

    Byoung Se Lee  1 , Min Hwan Kim  1 , So Young Chu  1 , Woon Jung Jung  1 , Hyeon Jin Jeong  1 , Kyongkyu Lee  1 , Hyeon Seok Kim  1 , Mi Hyun Kim  1 , Hee Seup Kil  1 , Sang Jin Han  2 , Yong Jin Lee  2 , Kyo Chul Lee  2 , Sang Moo Lim  3 , Dae Yoon Chi  4
    1 Research Institute of Labeling, FutureChem Co., Ltd., Seoul, Republic of Korea.
    2 Division of Applied RI, Korea Institute of Radiological & Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea.
    3 Department of Nuclear Medicine, Korea Institute of Radiological & Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea.
    4 Research Institute of Labeling, FutureChem Co., Ltd., Seoul, Republic of Korea. dychi001@gmail.com.

  • 연구소개
    전립선암은 진단도 치료도 모두 어려운 질병입니다. 치료제를 개발하는데 진단제가 있으면 더욱 치료제 개발이 쉬워집니다. 왜냐하면, 진단제 영상을 통해 어느 정도 치료되는지를 쉽게 추적할 수 있기 때문입니다. 퓨쳐켐은 진단제로 F-18 FC303을 임상3상을 한국에서 진행하고 있습니다. 또한, 치료제로 Lu-177 FC705 (Ludotadipep)을 임상1상 진행 중에 있습니다. 현재 Ludotadipep 치료제는 임상1상 중간 결과를 보면 치료 효과가 매우 우수하게 나타나고 있습니다. 어떻게 우수한 치료 효과를 보이는지를 알 수 있겠습니까? 이를 알기 위해 PET 영상으로 임상에서 Ga-68 FC705를 사용할 수도 있지만 Ga-68 FC705를 임상시험에서 사람에게 허가를 받지 않았기 때문에 임상에 사용하려면 Ga-68 FC705를 사용허가를 식약처로부터 받아야 합니다. 마침 F-18 FC303을 임상시험하고 있어 F-18 FC303의 모든 안정성, 유효성 자료를 제출하였기에 Ludotadipep의 임상시험에 F-18 FC303을 사용할 수 있게 된 것입니다. 물론 식약처로부터 임상시험에 사용할 수 있는 허가를 받았고 현재 Ludotadipep의 임상1상에 사용하고 있습니다. 그래서 Ludotadipep이 임상에서 치료에 F-18 FC303 PET 영상을 사용하여 암이 관해되는 정도를 4주 8주 추적함으로 Ludotadipep의 치료 효과가 우수함을 알 수 있게 된 것입니다. Ludotadipep의 임상시험에 진입하기 위해선 Ludotadipep의 안정성 및 유효성을 확보하여야 합니다. 위 논문은 Ludotadipep을 임상시험 하기 전에 필요한 전임상에 대한 연구결과 논문입니다. 전임상에서 우수한 결과를 보였고 이를 우수한 결과를 바탕으로 임상에 진입할 수 있었습니다.
  • 편집위원

    전립선암 임상에서 좋은 결과를 보여주고 있음에도 불구하고, prostate-specific membrane antigen(PSMA)은 체외 배출이 매우 빠르기 때문에 충분한 치료를 위해 여러 번 반복 주입이 불가피하다. 이러한 단점을 극복하고자 혈액내 존재하는 알부민 단백질과 결합하여 체내에 머무는 시간을 늘려줄 수 있는 PSMA 리간드 개발 연구가 진행중에 있다. 본 연구에서는 전립선암 치료효과를 극대화 할 수 있는 14개의 PSMA 타겟 구조를 합성하였고, Ga-68/Lu-177 표지 후 PET 및 SPECT을 이용한 동물 영상 및 치료효과를 연구하여 최종적으로 좋은 결과를 보여주는 알부민 결합 가능한 [Lu-177]Ludotadipep 개발을 보여주고있다.

    덧글달기2021-12-06 16:07:08

  • 편집위원2

    본 연구에서는 전립선 암의 바이오 마커인 PSMA를 표적함으로써 치료효과를 나타내는 것으로 알려진 [177Lu]PSMA-617 약물의 단점을 극복하는 새로운 리간드를 개발하고 항암 효과를 확인하였음. 기존 약물의 빠른 신장 배출로 인해 암조직의 약물 축적 기능이 떨어지는 단점을 보완하기 위해, 혈장내 알부민 단백질과의 상호작용(binding)이 가능한 약물을 디자인하여 체내 머무르는 시간을 증가시켰으며, 이로 인해 암 조직의 약물 축적 능력이 향상됨으로써 반복적인 고용량 약물을 투여해야하는 기존 약물의 한계를 극복하는 연구 결과를 보여주었음. PSMA 표적을 통해 전이성 전립선 암에서의 임상 활용이 기대되는 연구임.

    덧글달기2021-12-06 16:07:42

  • 편집위원3

    177Lu-PSMA targeting ligand에 대한 전임상연구임. 해당 ligand는 전이성 전립선암의 치료에 이용될 수 있음. 성공적인 임상연구로의 진행은 한국 핵의학의 성장에 기여를 할 것으로 보이며, 방사화학자, 전립선암 관련 비뇨기과 전문가 및 치료 핵의학 관심 연구자에게 관심을 끌 연구로 생각됨.

    덧글달기2022-01-14 15:47:24

  • 편집위원4

    최근 핵의학 분야의 화두이자 앞으로 나아가야 할 방향 중의 하나인 theranostics 분야와 개척해야 할 분야인 전립선암 분야에서 임상적으로 의미있는 결과가 나와 기대가 됩니다.

    덧글달기2022-01-14 15:49:00

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