Preparatory Study on Pre-Targeted Radioimmunotherapy (PRIT) Using Click Chemistry in a Model of Dogs Spontaneously Affected by Triple-Negative Breast Cancer.
Étude préparatoire à la radioimmunothérapie pré-ciblée (PRIT) utilisant la chimie click sur le modèle de chiens spontanément atteints de cancer mammaire triple négatif.
Abstract
Unlike radioimmunotherapy (RIT), where radiolabeled vectors are directly injected into the patient, pretargeted radioimmunotherapy (PRIT) allows the decoupling of the vector distribution phase from the radiolabeling step. This is achieved by performing in vivo radiolabeling using a radiolabeled hapten capable of binding to the prelocalized vector at the moment when the vectors reach maximum tumor concentration and have been largely eliminated from the bloodstream. The click chemistry function Transcyclooctene (TCO) conjugated to the vector specific to the targeted antigen can bind very specifically and with rapid kinetics to the click chemistry function Tetrazine carried by a radiolabeled hapten injected subsequently in PRIT approaches. This thesis aimed to evaluate the relevance of a PRIT approach for the treatment of canine triple-negative mammary cancer (TNMC), used as a preclinical model for human triple-negative breast cancer (TNBC). The main objective of this study was to evaluate the efficacy of F(ab)’2 antibody fragments and IgG antibodies for PRIT using beta-emitting 177Lu and alpha-emitting 211At targeting canine CD138, on a xenograft model of canine triple-negative mammary cancer (TNMC), as well as to establish an enzymatic method for conjugating PRIT vectors to TCO. The biodistribution of IgG and F(ab)’2 8A1 on the murine TNMC model shows that PRIT with F(ab)’2 fragments allows for a more pronounced improvement in tumor-to-organ activity ratios compared to IgG. The doses delivered to the tumor for PRIT with 177Lu using F(ab)’2 fragments are significantly lower than those obtained with IgG. However, with 211At, the doses delivered are of the same order for both vectors. Thus, F(ab)’2 fragments present an advantage over IgG for PRIT using short-lived isotopes (on the order of hours). The observation of a loss of immunoreactivity following the chemical conjugation of the vectors to TCO led us to consider an enzymatic approach to oriented conjugation using sortase. Thisenzyme, produced in a bacterial system, enabled the efficient modification of recombinant antibody fragments bearing a sortase recognition site. This work validates the use of F(ab)’2 fragments in PRIT, which, to our knowledge, have not been evaluated in this therapeutic approach. It also shows that the efficacy of PRIT in the model used may be limited by the low tumor expression of CD138. The application of PRIT to dogs spontaneously affected by TNMC would therefore require a quantitative imaging study using SPECT-CT with the PRIT vectors and predictive dosimetry during diagnosis to recommend PRIT only to dogs whose tumor- to-blood ratios are compatible with a therapeutic response without toxic risk.
Contrairement à la radioimmunothérapie (RIT), où les vecteurs radiomarqués sont directement injectés au patient, la RIT préciblée (PRIT) permet de découpler la phase de distribution du vecteur de l’étape de radiomarquage. Cela est rendu possible en effectuant un radiomarquage in vivo à l’aide d’un haptène radiomarqué capable de se lier au vecteur prélocalisé, au moment où les vecteurs atteignent une concentration tumorale maximale et ont été largement éliminés de la circulation sanguine. La fonction de chimie click Transcyclooctène (TCO) conjuguée au vecteur spécifique de l’antigène ciblé est capable de se lier très spécifiquement et avec une cinétique rapide à la fonction de chimie click Tétrazine portée par un haptène radiomarqué injecté en seconde intention dans les approches de PRIT. Ce travail de thèse avait pour objectif d’évaluer la pertinence d’une approche de PRIT pour le traitement du cancer mammaire triple négatif canin, pris comme modèle préclinique du cancer du sein triple négatif humain (TNBC). L’objectif principal de cette étude était d’évaluer l’efficacité des fragments d’anticorps F(ab)’2 et des anticorps IgG pour une PRIT bêta au 177Lu et en PRIT alpha au 211At ciblant le CD138 canin, sur un modèle xénogénique de cancer mammaire triple négatif canin (TNMC), ainsi que de mettre en place une méthode enzymatique de conjugaison des vecteurs de la PRIT au TCO. La biodistribution des IgG et des fragments F(ab)’2 8A1 sur le modèle murin de TNMC montre que la PRIT avec les fragments F(ab)’2 permet d’améliorer les rapports d’activité tumeur sur organe de façon plus prononcée que les IgG. Les doses déposées à la tumeur pour une PRIT au 177Lu avec les fragments F(ab)’2 sont très inférieures à celles obtenues avec une IgG. En revanche, avec le 211At, les doses déposées sont du même ordre pour les deux vecteurs. Les fragments F(ab)’2 présentent donc un avantage sur les IgG pour une PRIT utilisant des isotopes de courte période (de l’ordre de l’heure). Le constat d’une perte d’immunoréactivité suite à la conjugaison des vecteurs au TCO par méthode chimique nous a amenés à envisager une approche enzymatique de conjugaison orientée à l’aide de la sortase. Cette enzyme, produite en système bactérien, a permis de modifier efficacement des fragments d’anticorps recombinants porteurs d’un site de reconnaissance à la sortase. Ce travail permet de valider l’utilisation en PRIT de fragments F(ab)’2 qui, à notre connaissance, n’ont pas été évalués dans cette approche thérapeutique. Il montre également que l’efficacité de la PRIT dans le modèle utilisé serait limitée par la faible expression tumorale du CD138. L’application de la PRIT à des chiens spontanément atteints de TNMC imposerait donc une étude d’imagerie quantitative en SPECT-CT avec les vecteurs de PRIT et une dosimétrie prédictive au cours du diagnostic pour indiquer une PRIT aux seuls chiens dont les rapports Tumeur sur sang sont compatibles avec une réponse thérapeutique sans risque toxique.
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