Développement de radiotraceurs originaux pour l'imagerie TEP des dérégulations du cycle de vie cellulaire en oncologie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Development of original PET radiotracers to image cell cycle deregulations in oncology

Développement de radiotraceurs originaux pour l'imagerie TEP des dérégulations du cycle de vie cellulaire en oncologie

Résumé

The life cycle of tumor cells is governed by deregulated proteins such as p53, the focal adhesion kinase (FAK), and the sphingosine kinase 1 (SK1), which are overexpressed or inactivated in many cancers and serve as poor prognostic factors. Positron emission tomography (PET) is an extremely sensitive molecular imaging technique that, through the development of specific radiotracers targeting these proteins, could enable both prognostic imaging of these deregulations and therapeutic monitoring of patients, towards personalized medicine approaches. The objectives of this doctoral project are to develop new specific radiotracers labeled with either carbon-11 or fluorine-18, two preferred radioisotopes for PET imaging, targeting these deregulated proteins based on therapeutic compounds from the literature. The therapeutic compound CP31398 targets the mutant p53 protein. During this doctoral project, three precursor/reference pairs inspired by this molecular motif were synthesized. Automated carbon-11 isotopic radiolabeling afforded the radiotracer [¹¹C]CP31398 without any structural modification, while two fluorinated derivatives, [¹⁸F]F-CP31398 and [18F]PEG-CP31398, were also obtained. Unfortunately, the in vitro evaluation of these radiotracers on tumor cells or cells transfected with a plasmid expressing p53 did not confirm the specific targeting of the protein. In collaboration with the Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques (LCBPT) at the Paris-Cité University , which possesses expertise in developing covalent inhibitors targeting FAK protein, a precursor/reference pair was synthesized for carbon-11 isotopic radiolabeling of a ligand identified by LCBPT, called 7f. The two steps carbon-11 radiolabeling process performed on a model compound analogue of 7f only resulted in low conversions, preventing further in vivo evaluation of this compound. Simultaneously, the synthesis of various fluorinated analogs was attempted. While the synthesis of functionalized pyridine moieties did not give successful results, an analogue of compound 7f containing a phenyl ring and a fluorinated aliphatic chain is still under development with promising results. Finally, inspired by the chemical structure of numerous inhibitors described to target SK1, which possesses a polar head and hydrophobic tail, a precursor/reference pair was developed. The structure of the designed FH-SK1 compound is analogue to compound PF-543, a potent sphingosine kinase 1 inhibitor. The developed molecule features a long aliphatic chain and a pyrrolidine methanol motif. The two-step fluorine-18 radiolabeling process of [¹⁸F]FH-SK1 has been optimized and automated and is now ready for injection. Affinity measurements of the tracer for SK1 are currently being conducted on tumor cells before in vivo evaluation.
Le cycle de vie des cellules tumorales est régi par des protéines dérégulées comme p53, la focal adhesion kinase (FAK) ou encore la sphingosine kinase 1 (SK1) qui sont surexprimées ou inactivées dans un grand nombre de cancers et qui sont facteurs de mauvais pronostic. La tomographie par émission de positrons (TEP) est une technique d'imagerie moléculaire extrêmement sensible qui permettrait, grâce au développement de radiotraceurs spécifiques de ces protéines, de réaliser à la fois une imagerie pronostique de ces dérégulations mais également un suivi thérapeutique des patients, s'inscrivant alors dans une démarche de médecine personnalisée. Ce projet doctoral a alors pour objectifs de développer de nouveaux radiotraceurs spécifiques ciblant ces protéines dérégulées en s'inspirant de composés thérapeutiques de la littérature. Ces radiotraceurs sont marqués au carbone-11 ou au fluor-18, deux radio-isotopes de choix pour l'imagerie TEP. Le composé CP31398 est une molécule thérapeutique ciblant la protéine mutante p53. Au cours de ce projet doctoral, trois couples précurseur/référence inspirés de ce motif moléculaire ont été synthétisés. Un radiomarquage isotopique au carbone-11 automatisé a permis d'obtenir le radiotraceur [¹¹C]CP31398 sans modification de structure alors que deux dérivés fluorés, [¹⁸F]F-CP31398 et [¹⁸F]PEG-CP3198, ont également été obtenus. L'évaluation in vitro de ces radiotraceurs sur cellules tumorales ou transfectées avec un plasmide permettant l'expression de p53 n'a malheureusement pas permis de confirmer le ciblage de la protéine. En collaboration avec le Laboratoire de Chimie et Biochimie Toxicologiques et Pharmacologiques (LCBPT) de l'Université Paris-Cité, qui possède une expertise dans le développement d'inhibiteurs covalents ciblant la protéine FAK, un couple précurseur/référence a été synthétisé pour le radiomarquage isotopique au carbone-11 d'un ligand de la protéine identifié par le LCBPT et nommé 7f. La mise au point du radiomarquage au carbone-11 en deux étapes de 7f, réalisée sur un composé modèle analogue de 7f, n'a permis d'obtenir que de faibles conversions, ne permettant pas de poursuivre l'évaluation in vivo de ce composé. En parallèle, la synthèse de différents analogues fluorés a été approchée. Si la synthèse de noyaux pyridines fonctionnalisés s'est avérée infructueuse et n'a pas permis d'obtenir les composés souhaités, un analogue du composé 7f comportant un noyau phényl et une chaine fluorée est toujours en développement avec des résultats prometteurs. Enfin, en s'inspirant de la structure chimique des nombreux inhibiteurs décrits pour cibler la protéine SK1 et possédant une tête polaire ainsi qu'une queue hydrophobe, un couple précurseur/référence a été développé. La structure du composé FH-SK1 développé est analogue au composé PF-543, un puissant inhibiteur de la kinase. La molécule développée présente une chaine aliphatique fluorée ainsi qu'un motif pyrrolidine méthanol. Le procédé de radiomarquage au fluor-18 en deux étapes de l'analogue [¹⁸F]FH-SK1 a été optimisé et automatisé et est prêt pour injection. Des mesures d'affinité du traceur pour SK1 sont en cours de réalisation sur cellules tumorales avant évaluation in vivo.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04426233 , version 1 (30-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04426233 , version 1

Citer

Sébastien Beuché. Développement de radiotraceurs originaux pour l'imagerie TEP des dérégulations du cycle de vie cellulaire en oncologie. Chimie organique. Université Paris-Saclay, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UPASF073⟩. ⟨tel-04426233⟩
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