сравнение Дота и нодаги как хелаторов для иммуноконюгатов, меченых 64 ку

DOTA (также известные как тетраксетан ) представляет собой органическое соединение формулы (CH 2CH2NCH 2CO2H)4. Молекула состоит из центрального 12-членного тетраазового (т.е. содержащего четыре атома азота) кольца. D OTA используется в качестве комплексообразователя, особенно для ионов лантаноидов. Его комплексы имеют медицинское применение в качестве контрастных агентов и лечения рака.

Терминология

Аббревиатура DOTA (додекантетрауксусная кислота) является сокращением как для тетракарбоновой кислоты, так и для ее различных сопряженных оснований. В области координационной химии тетракислота называется H 4 DOTA, а ее полностью депротонированное производное — DOTA. Многие родственные лиганды упоминаются с использованием аббревиатуры DOTA, хотя эти производные обычно не являются тетракарбоновыми кислотами или конъюгированными основаниями.

Структура

DOTA получена из макроцикла, известного как cyclen. Четыре вторичные аминогруппы модифицируют заменой центров N-H на группы N-CH 204 H. Образовавшаяся аминополикарбоновая кислота после ионизации групп карбоновой кислоты является хелатирующим агентом с высоким сродством к двух- и трехвалентным катионам. Впервые о тетракарбоновой кислоте сообщили в 1976 году. На момент своего открытия DOTA демонстрировала самую большую известную константу образования для комплексообразования (хелатирования ) Ca и Gd ионы. О модифицированных версиях DOTA впервые сообщалось в 1988 году, и с тех пор эта область расширилась.

Как полидентатный лиганд, DOTA обволакивает катионы металлов, но дентальность лиганда зависит от геометрических тенденций катиона металла. Основные области применения включают лантаноиды, и в таких комплексах DOTA действует как октадентатный лиганд, связывая металл через четыре аминовые и четыре карбоксилатные группы. Большинство таких комплексов содержат дополнительный водный лиганд, что дает общее координационное число, равное девяти.

Использует

DOTA может быть конъюгирован с моноклональными антителами присоединением одной из четырех карбоксильных групп в виде амида. Остальные три карбоксилатных аниона доступны для связывания с ионом иттрия. Модифицированное антитело накапливается в опухолевых клетках, концентрируя эффекты радиоактивности Y. Лекарства, содержащие этот модуль, получают Международное непатентованное название, оканчивающееся на тетраксет:

DOTA также может быть связан с молекулами, имеющими сродство к различным структурам. Полученные соединения используются с рядом радиоизотопов в терапии и диагностике рака (например, в позитронно-эмиссионной томографии ).

• DOTA, связанный с моноклональным антителом такатузумаб и хелатирующий иттрий-90
• DOTATOC хелатирующий иттрий-90

Контрастный агент

Комплекс Gd и DOTA используется в качестве контрастного вещества для МРТ на основе гадолиния под названием гадотерная кислота.

Синтез

DOTA была впервые синтезирована в 1976 г. из cyclen и бромуксусной кислоты. Этот простой метод до сих пор используется.

From Wikipedia, the free encyclopedia

Comparison of DOTA and NODAGA as chelators for (64)Cu-labeled immunoconjugates

Sukhen C Ghosh

Nucl Med Biol

Abstract

Introduction:

Bifunctional chelators have been shown to impact the biodistribution of monoclonal antibody (mAb)-based imaging agents. Recently, radiolabeled 1,4,7-triazacyclononane,1-glutaric acid-4,7-acetic acid (NODAGA)-peptide complexes have demonstrated improved in vivo stability and performance compared to their 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) counterparts. Here, we investigated if similar utility could be achieved with mAbs and compared (64)Cu-labeled DOTA and NODAGA-immunoconjugates for the detection of epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) in a prostate cancer model.

Methods:

DOTA and NODAGA-immunoconjugates of an EpCAM targeting mAb (mAb7) were synthesized and radiolabeled with (64)Cu (DOTA: 40°C for 1hr; NODAGA: 25°C for 1hr). The average number of chelators per mAb was quantified by isotopic dilution, and the biological activity of the immunoconjugates was evaluated by flow cytometry and ELISA. Radioligand assays were performed to compare cellular uptake and determine the dissociation constant (Kd) and maximum number of binding sites (Bmax) for the immunoconjugates using DsRed-transfected PC3-cells. A PC3-DsRed xenograft tumor model was established in nude mice and used to perform biodistribution studies to compare organ uptake and pharmacokinetics.

Выводы:

Насколько нам известно, это исследование представляет собой первое сравнение (64)Cu-меченых иммуноконъюгатов DOTA и NODAGA in vivo. Наши результаты показывают благоприятную эффективность in vivo для (64)Cu-NODAGA-mAb7, что основано на предыдущих данных о нашем гибридном агенте визуализации mAb7 за счет повышения чувствительности обнаружения метастатических опухолей простаты, а также других типов рака, экспрессирующих EpCAM.

Ключевые слова:

антитело; Медь-64; ДОТА; ЭпКАМ; НОДАГА; ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ.

Похожие статьи

ДОТАТАТ или ДОТА-октреотат представляет собой вещество, которое при связывании с различными радионуклидами было протестировано для лечения и диагностики некоторых видов рака, главным образом нейроэндокринных опухолей.

Химия и механизм действия

ДОТАТАТ — амид кислоты ДОТА (слева вверху на изображении), который действует как хелатор радионуклида, и (Tyr3)-октреотат — производное октреотида. Последний связывается с рецепторами соматостатина, которые находятся на поверхности клеток ряда нейроэндокринных опухолей, и таким образом направляет радиоактивность в опухоль.

Введение

Помимо МР-контрастных веществ, хелатор DOTA показал большую полезность для связывания радиометаллов, таких как In-111 и Cu-64, для визуализации и Lu-177 и Y-90 для терапии18, 19. Инертность комплекса по отношению к металлу релиз также является ключевой особенностью здесь. Кроме того, мягкие условия быстрого мечения являются необходимыми свойствами хелатора, особенно когда хелатор конъюгирован с термочувствительной биомолекулой.

Результаты

Были синтезированы пять хиральных DOTA (L1–L5) с различными хиральными группами (рис. 1, дополнительный рисунок 1). Мы предположили, что хиральные заместители предварительно организуют хелатор в конформацию, благоприятную для связывания ионов металлов, тем самым увеличивая кинетику хелатирования. Мы также предположили, что хиральные заместители будут блокировать конформацию хелатора, делая последующую дехелатацию очень медленной. Синтез двенадцатичленного цикла циклена (1,4,7,10-тетраазациклододекана) из азиридинового соединения и соответствующих хирально замещенных соединений изучается уже несколько десятилетий20. Однако литературные примеры хиральных цикленов редки. Две описанные основные цепи (с четырьмя метилами и четырьмя гидроксиметилами)21, 22 потребовали очень сложных процедур синтеза, что может быть основной причиной их очевидной непопулярности. Еще более сложным является метод полного синтеза хирального циклена с четырьмя 4-метоксибензильными группами23. Интересно, что у более изученного хирального циклена (с четырьмя этильными группами)20, 24 производные ДОТА не разработаны. В нашей работе мы усовершенствовали и использовали синтетические пути, упрощающие синтез и очистку хиральных цикленов.

Полноразмерное изображение

Хиральные циклены (2a – 2e) были синтезированы из хиральных азиридинов (синтезированных из природных аминокислот), катализируемых либо TsOH, либо диэтилэфиратом трифторида бора кислоты Льюиса20,21,22. Мы обнаружили, что при использовании TsOH замена растворителя с этанола на ацетонитрил приводит к более высокой конверсии и выходам выделений.

Структурная изомерия хиральных комплексов ДОТА

В водном растворе соотношение изомеров TSAP/SAP комплексов Eu(III) и Yb(III) в DOTA-подобных системах можно легко определить с помощью 1H ЯМР, поскольку наблюдаются два четко определенных набора из шести резонансов для диастереотопные протоны CH2CO и кольца NCH2CH2N25. Для комплексов Gd(III), хотя они и не могут быть проанализированы методом ЯМР, ожидается, что их соотношения изомеров будут аналогичны соотношениям изомеров Eu(III), поскольку ионный радиус Gd(III) очень похож на ионный радиус Eu(III). В спектрах ЯМР 1Н комплексов после хранения в течение 6 месяцев при комнатной температуре не наблюдалось заметного изменения соотношения изомеров. Спектры ЯМР 1Н пяти хиральных комплексов ДОТА Eu(III) сравниваются на рис. 3.

Исследования стабильности хиральных комплексов ДОТА

Очевидно, что наши хиральные DOTA можно избирательно контролировать с образованием изомеров TSAP/SAP. Это очень важно, поскольку известно, что изомеры TSAP/SAP могут демонстрировать очень разные кинетики водного обмена внутрисферной координированной воды. В таблице 1 приведены сводные данные о среднем времени пребывания водного ко-лиганда при 310 К и энтальпии активации водного обмена для комплексов Gd(III) L1–L5 и их подобных соединений.

Таблица 1 Координационные и подгоночные параметры Профили релаксации 17O

Полноразмерный стол

Исследования биораспределения и МРТ in vivo

Условия маркировки сначала оценивали с помощью нерадиоактивных ионов. L CMS показала, что мечение L2 Cu(II) происходит быстро при pH 6,0 и комнатной температуре. Комплексообразование L2 и соли Cu(II) завершилось почти сразу после добавления Cu(II) (дополнительный рисунок 21). Затем наш лиганд был протестирован с холодным Lu(III), поскольку 177Lu(III) является хорошим радиоизотопом для лучевой терапии. Мечение L2 Lu(III) происходило при pH 7,0 при комнатной температуре с соотношением металла к лиганду 1:1, тогда как для достижения более высокой конверсии необходима более высокая температура, что контролировалось с помощью ЖХМС (дополнительные рисунки 22 и 23).

Подобно холодному мечению, мгновенное образование 64CuL2 с радиоактивным изотопом 64Cu наблюдалось с помощью радио-ВЭЖХ (pH 6,1, комнатная температура) с почти количественным радиохимическим выходом. Радиохимический выход 100 % был достигнут после кратковременного нагревания при 40°C в течение 30 мин (дополнительный рисунок 24, дополнительная таблица 3). Для сравнения, радиохимический выход 64CuDOTA в тех же условиях составил 89% при смешивании при комнатной температуре и 95% после нагревания при 40 °C в течение 30 мин (дополнительный рисунок 25).

Выходы радиомечения комплексов 177Lu. График зависимости выхода радиоактивной метки L2 и DOTA с 177Lu(III) от времени при 95 °C в буфере с pH 5,0, показывающий, что L2 является лучшим хелатором для 177Lu(III)

Обсуждение

Таблица 2 Релаксационная способность комплексов Gd

Наши хиральные модификации кольца заставили четыре ацетатные группы образовать естественную полость, что обеспечивает лучшее хелатирование. Это контрастирует с обычным хелатом DOTA, в котором только с четырьмя ацетатными группами подвесные плечи образуют более неупорядоченную структуру, таким образом, имея более низкую энтропию в процессе связывания ионов металлов; следовательно, мы прогнозируем, что это приведет к гораздо более высокой скорости комплексообразования. Это согласуется с нашей гипотезой о том, что образование естественной полости в наших хиральных лигандах DOTA из-за наличия четырех дополнительных заместителей на одной стороне упрощает стадию структурной предварительной организации комплексообразования, ведущую к быстрому комплексообразованию.

Методы

Все соединения были полностью охарактеризованы. Подробности и характеристики эксперимента приведены в дополнительных методах (спектры ЯМР показаны на дополнительных рисунках 30–82, ESI-MS комплексов с высоким разрешением показаны на дополнительных рисунках 83–92).

Измерения релаксации и скорости водообмена

Концентрации Gd определяли с использованием системы ICP-MS Agilent 8800-QQQ. Все образцы были разбавлены 0,1% Тритоном Х-100 в 5% азотной кислоте. Внутренний стандарт лютеция постоянно вводился в ИСП-МС из внешнего источника во время анализа. Для количественного определения ежедневно строили линейную калибровочную кривую для каждого металла в диапазоне от 0,1 ppb до 200 ppb.

Связывание с белками

Измерения проводились на серии растворов с содержанием комплекса Gd в диапазоне от 15 до 400 мкМ либо в 4,5% мас./об. (HSA), либо в плазме крови человека. Объем 500 мкл каждого раствора помещали в сосуд для фильтрования с отсечкой Millipore Ultra Free MC 30 кДа и 20 мкл раствора пропускали через фильтр центрифугированием. Содержание Gd в каждом нефильтрованном растворе и фильтрате определяли количественно с помощью ICP-MS. Процент каждого комплекса, связанного с альбумином, определяли по разнице концентраций Gd в нефильтрованном растворе и фильтрате.

МРТ in vivo

Флаконы, содержащие 4 нмоль L2 (2 мкл 2 мМ раствора в воде) и 100 мкл 0,5 М буфера NH4OAc (диапазон pH от 4,0 до 7,0) смешивали с 0,2 мкл 177LuCl3 (в 0,1 М HCl); МУРР, Колумбия, Миссури). Реакционные смеси смешивали, кратковременно центрифугировали и оставляли реагировать при определенных температурах. В каждый момент времени отбирали небольшую аликвоту неочищенных смесей для мечения и анализировали с помощью радио-ВЭЖХ для количественного определения радиохимических выходов.

Доступность данных

Рентгеновские кристаллографические данные депонированы в Кембриджском центре структурных данных под номерами депонирования (CCDC 1517731), (CCDC 1517730), (CCDC 1517732), (CCDC 1517729), (CCDC 1445318) и (CCDC 1497014). ). Эти данные можно получить бесплатно через сайт www.ccdc.cam.ac.uk/conts/retieving. html. Все остальные данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны в статье и ее дополнительной информации, а также получены от авторов по обоснованному запросу.

Благодарности

Это исследование финансировалось Гонконгским политехническим университетом (4BCC8), Гонконгским советом по исследовательским грантам (GLL-PolyU 253002/14 P), (Совместные исследовательские гранты, CRF PolyU11/CRF/13E), Университетским исследовательским фондом Центр химического и экологического анализа (UCEA), гранты области передового опыта (1-ZVGG), Министерство энергетики США, DE-SC0008833 (для поддержки TP и XL) и Национальные институты здравоохранения (R01EB009062, S10OD010650 для ПК) .

Информация об авторе

Г. — Л. Л. задумал и контролировал проект, а также провел анализ данных. Л.Д. провел все синтетические и ЯМР-эксперименты, а также анализ данных. EMG и CMJ провели эксперименты и анализ данных для определения скорости водообмена и релаксации. Компания NJR провела МРТ-исследования и анализ данных in vivo. П.К. контролировал скорость обмена воды, эксперименты по релаксации и МРТ, а также курировал анализ данных. W.T.K.C. выполнил кристаллографическое исследование. В.К.-С. Т. провел эксперименты по биораспределению ex vivo и анализу ICP-MS. TAP и XL выполнили маркировку радиометаллов. CJA руководил исследованиями по радиоактивному мечению и анализом данных.

Авторы-корреспонденты

Переписка с
Кэролайн Дж. Андерсон, Питер Караван или Га-Лай Лоу.

Этические декларации

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Дай, Л., Джонс, К.М., Чан, В.Т.К. и др. Хиральные хелаторы DOTA как улучшенная платформа для биомедицинской визуализации и терапии.
Nat Commun 9, 857 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-03315-8

Epub, 21 мая 2019 г.

Влияние макроциклических бифункциональных хелаторов DOTA и NODAGA на радиоактивную метку и биораспределение in vivo циклического RGD-димера Ga-68

Рак Биотер Радиофарм

Ключевые слова:

ДОТА; Га-68; НОДАГА; РГД; ангиогенез; рак молочной железы; интегрин αvβ3.

8 января 2020 г.; 142

: 198-206.

Epub, 24 декабря 2019 г.

Разветвленные DOTA-органические структуры как гигантские и мощные хелаторы металлов

Дж Ам Хем Сок

Многоядерные комплексы как металлоагенты для клинического применения привлекли широкое внимание. В этой статье, используя 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусную кислоту (ДОТА) как функциональную единицу, так и строительное соединение, мы построили серию DOTA-разветвленных органических каркасов с множеством хелатирование дыр путем организации DOTA слой за слоем. Эти гигантские хелаторы хорошо охарактеризованы, что свидетельствует об их наноразмерной и мягкой структуре. Дальнейшие эксперименты показывают, что они могут эффективно удерживать большое количество ионов металлов с гораздо более высокой кинетической стабильностью, чем обычный небольшой хелатор DOTA. Соответствующие им полиядерные комплексы, содержащие Gd3+, Tb3+ или оба, демонстрируют превосходные свойства визуализации, отличную возможность периферической модификации и необычную кинетическую стабильность. Эту работу можно легко распространить на создание разнообразных гомомногоядерных комплексов и гетеромногоядерных комплексов ядро/оболочка с многофункциональными свойствами. Мы ожидаем, что этот новый тип гигантских молекул и стратегия разветвления лигандов откроют новые возможности для разработки и создания полиметаллических агентов следующего поколения с высокими характеристиками и стабильностью для биомедицинских применений.

ДОТА (также известный как тетраксетан) представляет собой органическое соединение формулы (CH2CH2NCH2CO2H)4. Молекула состоит из центрального 12-членного тетрааза-кольца (т.е. содержащего четыре атома азота). D OTA используется в качестве комплексообразователя, особенно для ионов лантаноидов. Его комплексы находят медицинское применение в качестве контрастных веществ и при лечении рака.

Лечение и диагностика рака

ДОТА также может быть связан с молекулами, имеющими сродство к различным структурам. Полученные соединения используются с рядом радиоизотопов в терапии и диагностике рака (например, в позитронно-эмиссионной томографии).

• ДОТА, связанный с моноклональным антителом такатузумаб и хелатирующим иттрий-90
• DOTATOC, хелатирующий иттрий-90

Чтобы узнать о других значениях, см. DOTA (значения).

1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота (также известная как ДОТА) представляет собой органическое соединение формулы (CH2CH2NCH2CO2H)4. Молекула состоит из центрального 12-членного тетрааза-кольца (т.е. содержащего четыре атома азота). D OTA используется в качестве комплексообразователя, особенно для ионов лантаноидов. Его комплексы находят медицинское применение в качестве контрастных веществ и при лечении рака.