Perspektiva zobrazování duktálního adenokarcinomu pankreatu pomocí 68Ga-analogů neurotenzinu

Souhrn

Buňky duktálního adenokarcinomu pankreatu (PDAC) exprimují neurotenzinové receptory. Preklinické testy úspěšně ukázaly, že analogy neurotenzinu značené radionuklidy mají potenciál pro PET zobrazování duktálního adenokarcinomu pankreatu. První in vivo vyšetření pacientů s užitím ⁶⁸Ga DOTA-NT-20.3 však na rozdíl od preklinických studií nezobrazily nádory PDAC ve všech případech s vysokým kontrastem vůči okolí. Pro praktické užití bude tedy nutno pokračovat v nadějném výzkumu na poli analogů neurotenzinu se snahou modifikovat postupy s cílem dále zvýšit afinitu peptidových radiofarmak k neurotenzinovým receptorům.

Klíčová slova:

PET/CT – adenokarcinom pankreatu – neurotenzin – in vivo studie

Úvod

Incidence rakoviny pankreatu vzrůstá ¹ a přitom pouze 5% pětileté přežívání ukazuje, že prognóza u pacientů s rakovinou pankreatu se za posledních 20 let významně nezlepšila. ² Většina pacientů s rakovinou pankreatu i v raně symptomatickém stadiu má neresekovatelné nádory a progreduje do metastatického nebo lokálně pokročilého onemocnění. Chirurgie může být nejlepší volbou s přibližně 20% přežitím po 5 letech. ²

Zcela základní roli v diagnostice karcinomu pankreatu má endoskopická sonografie (EUS) s biopsií s diagnostickou přesností 95 %. ² Potenciální účelem zobrazování u pacientů s rakovinou pankreatu je stážování nádoru, spoluúčast při plánování radioterapie nebo chirurgického výkonu, hodnocení odpovědi na léčbu a sledování recidivy. U pacientů s duktální dilatací nebo s podezřením na rakovinu pankreatu považuje doporučení NCCN vyšetření CT a MRI za zobrazovací metody první volby. ³

PET/CT je v onkologii široce používána kvůli své vysoké citlivosti pro detekci ¹⁸F-FDG avidních nádorových lézí. Diagnostická přesnost tohoto vyšetření je však omezena nespecifičností při rozlišování zánětlivých a maligních procesů. Současné pokyny Evropské společnosti pro lékařskou onkologii uvádějí, že ¹⁸F-FDG PET/CT v současné době nepřidává mnoho stagingových informací u většiny pacientů s resekovatelným onemocněním a nelze je doporučit. ² Novější PET radiofarmaka pro charakterizaci pankreatických lézí zahrnují inhibitor proteinu aktivujícího fibroblasty značený ⁶⁸Ga (⁶⁸Ga-FAPI).

V posledních desetiletích bylo identifikováno několik peptidových receptorů jako potenciální diagnostické a terapeutické cíle. Nadměrná exprese neurotenzinových receptorů na pankreatickém duktálním adenokarcinomu (PDAC) nabízí příležitosti pro zobrazovací a peptidově zaměřenou terapii.

Neurotenzin a neurotenzinové receptory u duktálního karcinomu prostaty

Peptid neurotenzin (NT) byl izolován z hovězího hypotalamu Carrawayem a kol. v roce 1973. Neurotenzin je distribuován v centrálním nervovém systému s nejvyššími hladinami v hypotalamu, amygdale a nucleus accumbens. Vyvolává řadu účinků, včetně analgezie, hypotermie a zvýšené pohybové aktivity. Podílí se také na regulaci dopaminových drah. Na periferii se neurotenzin nachází v enteroendokrinních buňkách tenkého střeva, kde vede k sekreci a kontrakci hladkého svalstva. ^4,5

NT je účinný také jako mitogen nejen u kolorektálního karcinomu, ale stimuluje růst i karcinomu prostaty, pankreatu, prsu, hepatocelulárního karcinomu, nemalobuněčného karcinomu plic a gliomů. ^6–12

Jako hormon se neurotenzin účastní každého kroku progrese rakoviny, od buněčné transformace, proliferace a přežití maligních buněk až po metastatické šíření. NT přitom působí prostřednictvím NT receptoru (NTR). Pomocí in vitro autoradiografie byl NTR poprvé popsán v roce 1998. Jak ukazuje buněčné barvení, NTR je přítomen hlavně na plazmatické membráně. Studie in vitro na buněčné linii duktálního adenokarcinomu pankreatu pak ukázaly, že NT indukuje syntézu DNA a buněčnou proliferaci prostřednictvím proteinkinázy C ¹³, která zprostředkovává mitogenní signalizaci. Komplex ligand-NTR je rychle internalizován a degradován na lysozomy prostřednictvím váčků potažených clathrinem. ¹⁴ Byly klonovány tři podtypy NTR: NTR-1 (vysoce afinitní NTR), NTR-2 (nízkoafinitní NTR) a NTR-3 (Sortilin 1), přičemž NTR-1 je nejčastěji exprimovaný NTR. NTR-2 je 64% homologní s NTR-1. NTR-3 není specifický pro NT a váže různé ligandy.

Vysoká exprese NTR-1 byla pozorována u různých nádorů. ^6–12 Imunohistochemicky byla potvrzena vysoká míra exprese NTR-1 v PDAC, NTR-1 je přítomen v 75 % až 90 % PDAC. ^14–16 Proměnlivá přítomnost NTR-1 je s největší pravděpodobností způsobena různým množstvím nenádorových NTR-1 negativních buněk v PDAC, včetně mezenchymálních buněk a stromatu. Abnormální exprese NTR-1 se objevuje již v raných stádiích transformace maligních buněk ¹⁷, ale neexistuje korelace mezi expresí NTR-1 a agresivitou nádoru. Nijak se neliší u dobře nebo středně diferencovaných (stupně 1 a 2) a špatně nebo nediferencovaných (stupně 3 a 4) PDAC. ⁵ Hladiny mRNA NTR-1 jsou však vyšší u pokročilých (stádia III a IV) než u časných nádorů PDAC. ¹⁸ Exprese NTR-1 v PDAC je mnohem vyšší než v neuroendokrinních pankreatických nádorech, normální slinivce břišní nebo chronické pankreatitidě. Normální pankreas neexprimuje NTR. Dle autoradiografie při pankreatitidě exprimuje 22,7 % vzorků tkáně NTR. ^19,22 Inzulinom exprimuje NTR-1 pouze v 33,3 % případů. ¹⁹ Uvedené skutečnosti mohou pomoci vyřešit nejčastější PET zobrazovací problém – tj. rozlišení benigních a maligních pankreatických lézí. Na základě relativní selektivity exprese NTR-1 v PDAC může být NTR použit jak pro diagnostiku, tak pro terapeutické cílení.

Diagnostika duktálního adenokarcinomu pankreatu radioaktivně značenými analogy neurotenzinu – preklinické údaje

NT je peptid o 13 aminokyselinách. Carboxy-konec NT (8-13) představuje zkrácenou sekvenci přirozeného agonisty NT. Úpravou této sekvence byla vyrobena celá řada zobrazovacích i teranostických látek s afinitou k NTR-1. ²⁰ Chemicky modifikované deriváty přirozeně se vyskytujícího NT lze značit radionuklidy emitujícími záření gama (¹¹¹In, ⁶⁷Ga) nebo pozitrony (⁶⁴Cu, ⁸⁹Zr, ⁴⁴Sc a ⁶⁸Ga) a účinně je používat v diagnostické nukleární medicíně, přitom stabilita analogu NT in vivo má zásadní vliv na absorpci nádorem.

Při preklinické studii byl použit NT peptidový fragment 6-13, Ac-Lys (DOTA)-Pro-Arg (NCH3)-Arg-Pro-Tyr-Tle-Leu, vhodně modifikovaný a chelatovaný pomocí DOTA (Obr. 1). Uvedená sloučenina, která dostala název DOTA-NT-20.3 (IASON GmbH, Graz, Rakousko), je označitelná pomocí ⁶⁸Ga.

Před použitím radioaktivně značených analogů NT u lidí byly provedeny experimenty s buněčnými liniemi a zvířaty. Byla přitom syntetizována řada NT analogů značených ¹⁸F a ⁶⁸Ga ^21–23, ale pouze některé z nich byly testovány v tkáňových kulturách PDAC a na zvířatech. Nejběžnějšími buňkami PDAC testovanými na expresi NTR jsou AsPC-1, Panc-1 a SW1990. Imunohistochemické barvení ukázalo silnou expresi NTR-1 jak na AsPC-1, tak na Panc-1 xenograftové nádorové tkáni, zatímco exprese na buňkách SW1990 je mnohem nižší. Proto byla studována absorpce analogu NT ⁶⁸Ga-DOTA-NT-20.3 na buňkách AsPC-1. ²⁴ AsPC-1 byl odvozen z nahých myších xenoštěpů založených na užití buněk z ascitu pacienta s PDAC. Křivka čas – aktivita ukázala rychlé vychytávání ⁶⁸Ga-NT-DOTA-20.3 buňkami AsPC-1 v čase od 40 minut do 60 minut (plató bylo dosaženo po 80 minutách). Tyto předběžné výsledky in vitro naznačovaly, že se jedná o radiofarmakum s potenciálem pro zobrazování rakoviny pankreatu in vivo.

Po prokázání vazebné afinity k buněčným liniím byla i na zvířecím modelu úspěšně použit NT analog značený ⁶⁸Ga. Skupina z Francie ukázala, že na rozdíl od ¹⁸F-FDG může ⁶⁸Ga-DOTA-NT-20.3 odlišit PDAC od pankreatitidy u myší ²³, což by mohlo řešit nespecificitu ¹⁸F-FDG PET – omezenou schopnost odlišit malignitu od zánětu. Navíc ⁶⁸Ga-DOTA-NT-20.3 poskytl vysoce kvalitní PET skeny s vysokou absorpcí radiofarmaka nádorem při nízké četnosti aktivity v pozadí a rychlé renální clearanci.

Na základě těchto údajů bylo možno uzavřít, že ⁶⁸Ga-DOTA -NT-20.3 vykazuje vysokou vazebnou afinitu k buňkám rakoviny pankreatu AsPC-1 ²⁴ a na myších modelech může rozlišovat PDAC od pankreatitidy. ²⁵

Diagnostika duktálního adenokarcinomu pankreatu radioaktivně značenými analogy neurotenzinu – in vivo klinické údaje

První humánní použití ⁶⁸Ga-DOTA-NT-20.3 ²⁶ bylo provedeno v souladu se zásadami Helsinské deklarace. Schválení bylo uděleno etickou komisí v Nanjing First Hospital v Číně dne 11. prosince 2019. Do pilotní studie byli zavzati tři pacienti s histologicky potvrzeným PDAC: jeden pacient měl nemetastatický PDAC a dva měli PDAC s jaterními metastázami. Přítomnost NTR ve vzorcích PDAC byla prokázána imunohistochemicky a všechny nádory exprimovaly NTR. Po aplikaci ⁶⁸Ga-DOTA-NT-20.3 nedošlo k žádným fyziologickým změnám (sledováno EKG, krevní tlak, srdeční frekvence, respirační frekvence a tělesná teplota), nevyskytly se žádné nežádoucí účinky.

U jednotlivých pacientů byla stanovena absorbovaná dávka v jednotlivých orgánech, celková efektivní dávka byla 2.2 mSv, 2.4 mSv a 3.5 mSv. Tato pilotní studie u pacientů s PDAC prokázala, že PET radiofarmakum ⁶⁸Ga-DOTA-NT-20.3 je bezpečné a dobře snášené a že jej lze použít ke zkoumání exprese NTR-1 u pacientů s pankreatickým duktálním adenokarcinomem a potenciálně i u jiných malignit exprimujících neurotenzinové receptory.

Bohužel ložiska nádoru se nezobrazila u všech 3 zkoumaných pacientů dostatečně kontrastně, aby byl ve všech případech dosažen předpoklad obecně dobré sensitivity PET/CT vyšetření (Obr. 2).

Závěr

Analogy neurotenzinu značené radionuklidy mají význam pro PET zobrazování duktálního adenokarcinomu pankreatu v případě exprese neurotenzinu v tomto tumoru. Významný potenciál mají tato radiofarmaka i pro oblast teranostiky. Na rozdíl od preklinických studií nebyla však při pilotní PET/CT in vivo studii prokázána u všech 3 zkoumaných pacientů zcela dostatečná, klinicky významná akumulace ⁶⁸Ga DOTA-NT-20.3 a k ověření tohoto diagnostického konceptu jsou nutné další studie.