テトラジン-TCOライゲーション。血液循環を促進することで腫瘍の取り込みを改善する可能性のあるシンプルなアプローチ

Tetrazine-TCO Ligation: A Potential Simple Approach to Improve Tumor Uptake through Enhanced Blood Circulation.

• Mengzhe Wang
• Hui Wang
• Crystal Q Niu
• Tao Zhang
• Zhanhong Wu
• Zibo Li

抄録

ペプチドを用いた標的イメージングは、診断と治療の両方の用途で幅広く研究されている。しかし、ペプチドは血液循環から速やかに除去されるため、関心のある領域への蓄積は中程度から低レベルにとどまる。これまでに、F-sTCO-DiPhTz-RGDyKは、比較的高い血中滞留率を示し、遅い時間点での腫瘍取り込みが増加した（それぞれ、1時間p.i.で5.3±0.4、4時間p.i.で8.9±0.5%ID/gの腫瘍取り込み）。本研究では、PET用にF-18でペプチドを標識するだけでなく、標識されたペプチドの血行促進による腫瘍取り込みの増加または持続性をもたらす可能性のある、TCO/テトラジンライゲーションに基づく新規プラットフォームの開発を目指している。我々は最初にTCO/テトラジンの異なる組み合わせを含む系を構築し、テトラジンはTCOに比べて血行促進に重要な役割を果たしていることを発見した。次に、NT20.3、RGD、BBNおよびexendin-4を含む4つの臨床関連ペプチドを評価し、F-sTCO-DiPhTz系とNT20.3、RGDおよびexendin-4との組み合わせにより、遅い時点での腫瘍取り込みの増加を実証した。PET剤の血漿中の結合成分を電気泳動およびオートラジオグラフィーで調べたところ、トランスフェリンおよびヘモペキシンがF-sTCO-DiPhTzコンジュゲートとの結合のための血漿中の主要なタンパク質である可能性が示唆された。要約すると、我々は、PETプローブの構築に使用できるだけでなく、潜在的に腫瘍への取り込みとファストクリアーペプチドの保持を向上させることができるTCO/テトラジン系を発見した。いくつかの構築物については、追加の結合実験がまだ必要であるが、有望な予備的な結果は、この戦略は、イメージングまたは治療アプリケーションのいずれかのための腫瘍の取り込み/保持を向上させた比較的長く循環する薬剤に速乾性生物オリガンドを変換するために使用される可能性があることを示唆している。

Targeted imaging via peptides has been extensively investigated for both diagnostic and therapeutic applications. However, peptides can be cleared out from the blood circulation quickly, leading to only moderate to low accumulation in regions of interest. Previously, F-sTCO-DiPhTz-RGDyK demonstrated relatively high blood retention with increased tumor uptake at the late time point (5.3 ± 0.4 and 8.9 ± 0.5%ID/g tumor uptake at 1 h p.i. and 4 h p.i., respectively). In this study, we aim to develop a novel platform based on TCO/tetrazine ligation that could be used not only to label the peptides with F-18 for PET but also to lead to increased or persistent tumor uptake potentially due to enhanced blood circulation of the labeled peptides. We first constructed systems containing different combinations of TCOs/tetrazines and found that the tetrazine moiety played a more important role to facilitate the enhanced blood circulation compared with TCO moiety. Four clinically relevant peptides including NT20.3, RGD, BBN, and exendin-4 were then evaluated, and the increased tumor uptake at a late time point was demonstrated by the combination of F-sTCO-DiPhTz system to NT20.3, RGD, and exendin-4. The plasma binding components of the PET agents were investigated by electrophoresis and autoradiography and indicated that transferrin and hemopexin could be the major proteins in blood plasma for binding with F-sTCO-DiPhTz conjugates. In summary, we have discovered a TCO/tetrazine system that could not only be used for PET probe construction but also potentially improve the tumor uptake and retention of fast-clearing peptides. Although additional binding experiments are still needed for some of the constructs, the promising preliminary result suggested that this strategy may be used to convert fast-clearing bioligands into relatively long circulating agents with enhanced tumor uptake/retention for either imaging or therapy applications.