«Точность на двух колёсах» — структурная оптимизация бициклических пептидов, нацеленных на Nectin-4 и меченных ⁶⁸Ga, для улучшения визуализации опухолей: от доклинической разработки до первого применения у человека
2026-08-29
Сегодня мы представляем исследование, выполненное Тобиасом Кронке и соавторами и опубликованное в «Journal of Medicinal Chemistry». Работа посвящена оптимизации структуры бициклических пептидов, нацеленных на Nectin-4, с целью создания радиоактивных лигандов, меченных ⁶⁸Ga, для визуализации опухолей. Благодаря систематической структурной модификации, включая биологическую изостерическую замену метионина, удалось не только повысить радиохимическую чистоту и стабильность лигандов, но и впервые подтвердить их таргетную эффективность на доклинических моделях и при первом применении у человека. Это открывает новый молекулярный инструмент для точной диагностики и терапии злокачественных новообразований, связанных с Nectin-4.
01 Предпосылки исследования
Nectin-4 представляет собой белок клеточной адгезии, который высоко экспрессируется во многих опухолях, например при уротелиальном раке, тогда как в нормальных тканях взрослого организма его экспрессия ограничена, за исключением эмбриональных тканей и плаценты. Благодаря этому Nectin-4 стал важной мишенью для конъюгатов антитело–лекарственное средство, таких как энфортумаб ведотин, и пептидных препаратов, таких как BT8009. В последние годы таргетная терапия против Nectin-4 достигла значительных прорывов.
Клинический успех конъюгатов антитело–лекарственное средство: энфортумаб ведотин (Padcev®) стал первым ADC-препаратом, нацеленным на Nectin-4, одобренным для лечения местнораспространённого или метастатического уротелиального рака, особенно в комбинации с PD-1-ингибитором пембролизумабом в качестве первой линии терапии. В нём антитело против Nectin-4 соединено с ингибитором тубулина MMAE через расщепляемый линкер, что обеспечивает избирательное уничтожение опухолевых клеток.
Подъём конъюгатов пептид–лекарственное средство: BT8009 (зеленектид ведотин) представляет собой новый бициклический конъюгат пептид–лекарственное средство. В нём используются тот же расщепляемый линкер и цитотоксическая нагрузка MMAE, что и в энфортумабе ведотине, однако в качестве таргетного модуля выступает бициклический пептид BCY8126. Доклинические данные показывают превосходную противоопухолевую активность, и в настоящее время препарат проходит клинические испытания при уротелиальном раке и раке молочной железы (NCT06225596, NCT06840483).
Рис. 1. Структуры BT8009 и BCY8126.
Однако современная клиническая практика сталкивается с ключевой проблемой — гетерогенностью и динамическими изменениями экспрессии Nectin-4. Недавно Климпер и соавторы обнаружили, что по сравнению с первичными опухолями в метастазах уровень экспрессии Nectin-4 часто значительно снижен или вообще отсутствует, что коррелирует со снижением эффективности энфортумаба ведотина. Поэтому возникает острая клиническая потребность в неинвазивной и точной количественной оценке экспрессии Nectin-4 во всём организме до начала и в процессе лечения — для стратификации пациентов, прогнозирования ответа на терапию и мониторинга резистентности. Хотя стратегии иммуно-ПЭТ на основе антител уже изучались, их крупные молекулы обусловливают медленное выведение из крови, плохое проникновение в опухоль и высокий фоновый сигнал, что ограничивает качество визуализации и практическое применение. В отличие от этого, бициклические пептиды как новый класс молекул оптимально сочетают размер и функциональность:
Умеренная молекулярная масса (около 2 кДа) обеспечивает одновременно хорошее проникновение в ткани и быстрое выведение почками;
Высокая аффинность и специфичность: пептиды получают с помощью таких технологий, как фаговый дисплей, и они могут столь же высокоспецифично связываться с мишенью, как антитела;
Превосходная стабильность: циклическая структура эффективно противостоит разрушению протеазами;
Высокая модифицируемость: химический синтез позволяет легко оптимизировать структуру и присоединять радионуклиды.
Целью данной работы было превращение бициклического пептидного таргетного модуля BCY8126, используемого в клиническом PDC-препарате BT8009, в эффективный радиолиганд. Основное внимание в исследовании было сосредоточено на решении ключевой проблемы химической нестабильности: остаток метионина в последовательности BCY8126 в процессе синтеза пептида и радиоактивного мечения чрезвычайно легко окисляется до сульфоксида, что приводит к снижению выхода, ухудшению радиохимической чистоты и возможному ослаблению связывающей активности. С этой целью коллектив систематически исследовал биологические изостерические замены метионина, стремясь разработать более стабильный и надёжный ПЭТ-зонд для визуализации Nectin-4 и продвинуть его от доклинических исследований к первому применению у человека.
02 Инновационные особенности исследования
Впервые систематически оценено влияние биоизостерических замен метионина на стабильность и аффинность бициклических пептидов: с учётом риска окисления метионина при синтезе и мечении были введены такие заменители, как норлейцин, метоксинин и S-этилцистеин, что значительно повысило радиохимическую чистоту при сохранении высокой аффинности к Nectin-4.
Многомерные методы характеризации связывания раскрыли зависимость «структура–активность»: с помощью конкурентного анализа флуоресцентной анизотропии и кинетических исследований методом поверхностного плазмонного резонанса впервые показано, что замена 1-нафтилаланина на 2-нафтилаланин приводит к снижению аффинности в 30 раз, причём главной причиной является уменьшение скорости ассоциации, что дало ключевую информацию для дальнейшей оптимизации.
Полная проверка от доклинических исследований до первого применения у человека: от клеточных моделей вне организма (HT-1376) до ПЭТ-визуализации в живом организме систематически сравнивались фармакокинетические характеристики лигандов, меченных ⁶⁴Cu и ⁶⁸Ga, и впервые сообщается об успешной визуализации с помощью [⁶⁸Ga]Ga-NECT-224 — оптимизированного лиганда на основе метоксининовой замены — у пациента с метастатическим уротелиальным раком, что подтверждает его потенциал клинической трансляции.
03 Результаты и обсуждение
3.1 Дизайн пептидной библиотеки и характеризация аффинности связывания
На первом этапе была синтезирована библиотека бициклических пептидов на основе шаблона BCY8126 (рис. 2). Основное внимание уделялось модификации положения Met4, включая соединения 1e-Met, 3a-Nle и 4-Mox. Аффинность связывания с рекомбинантным человеческим Nectin-4 оценивали с помощью конкурентного анализа флуоресцентной анизотропии. Результаты показали, что значения Kd для Mox (4) и Nle (3a) составили 1,64 нМ и 1,04 нМ соответственно, что сопоставимо с исходным Met-содержащим пептидом (1e, Kd = 0,77 нМ). В то же время двойная замена 2NaI/Arg5 (8a) приводила к значительному снижению аффинности (Kd = 21,0 нМ). Кинетические исследования методом поверхностного плазмонного резонанса дополнительно подтвердили, что различия в аффинности обусловлены главным образом изменением скорости ассоциации (рис. 3).
Рис. 2. Обзор структур бициклических пептидов, исследованных в данной работе.
Рис. 3. Связывание пептидов с рекомбинантным человеческим Nectin-4.
3.2 Радиоактивное мечение и оптимизация устойчивости к окислению
В экспериментах по мечению ⁶⁴Cu и ⁶⁸Ga пептид, содержащий метионин (1e), в процессе мечения частично окислялся до метионинсульфоксида (2), что приводило к образованию радиоактивных побочных продуктов (рис. 4). В то же время после мечения Mox-содержащего пептида (4) и Nle-содержащего пептида (3a) наблюдались одиночные симметричные хроматографические пики (рис. 4), что подтверждает повышенную устойчивость этих соединений к окислению. Эксперименты с провокацией перекисью водорода дополнительно показали, что период полувыведения [⁶⁴Cu]Cu-4 (Mox) составил 6,87 ч, что значительно выше, чем у [⁶⁴Cu]Cu-1e (Met, 3,5 ч) (рис. 5).
Рис. 4. Радио-ВЭЖХ-анализ после мечения различных пептидов ⁶⁴Cu и ⁶⁸Ga.
Рис. 5. Зависимая от времени деградация выбранных радиомеченых пептидов в присутствии H₂O₂.
3.3 Связывание с клетками и механизм интернализации вне организма
На клетках HT-1376 с высокой экспрессией Nectin-4 [⁶⁴Cu]Cu-4 продемонстрировал быстрое связывание и устойчивую интернализацию: после 60 минут инкубации 70 % лиганда находилось в кислотоустойчивой форме, то есть во внутриклеточном компартменте, причём этот процесс происходил и при 4 °C, что указывает на возможное участие неклассического пути эндоцитоза. В экспериментах по насыщающемуся связыванию Kd [⁶⁴Cu]Cu-4 составила 3,2 нМ, что согласуется с данными поверхностного плазмонного резонанса (рис. 6).
Рис. 6. Клеточное связывание и интернализация радиолигандов, нацеленных на Nectin-4.
3.4 ПЭТ-визуализация и фармакокинетика в живом организме
ПЭТ-исследования на животных показали, что [⁶⁴Cu]Cu-4 имеет наиболее высокое накопление в опухоли HT-1376 (пиковое значение SUVmean 1,0), а соотношение «опухоль/мышца» у него лучше, чем у других лигандов (рис. 7). Хотя начальное накопление [⁶⁸Ga]Ga-4 было несколько ниже, удержание в опухоли оставалось хорошим. При первом применении у человека с помощью [⁶⁸Ga]Ga-NECT-224 были успешно выявлены метастазы в головном мозге, поражённые лимфатические узлы и первичная опухоль (рис. 8), при этом SUVmax достигал 23,8 в опухоли почечной лоханки, что подчёркивает клиническую ценность метода.
Рис. 7. ПЭТ-изображения и значения накопления, полученные по изображениям, для лигандов Nectin-4, меченных ⁶⁴Cu.
Рис. 8. Первое применение [⁶⁸Ga]Ga-4 ([⁶⁸Ga]Ga-NECT-224) у человека.
04 Заключение
В данном исследовании путём структурной оптимизации были успешно разработаны новые радиолиганды на основе бициклических пептидов, нацеленные на Nectin-4. Стратегия замены метионина на метоксинин значительно повысила устойчивость к окислению и радиохимическую чистоту. [⁶⁴Cu]Cu-NECT-224 и [⁶⁸Ga]Ga-NECT-224 продемонстрировали превосходную способность к таргетному накоплению в опухоли на доклинических моделях, а первое применение у человека дополнительно подтвердило их клиническую применимость. В дальнейшем необходимо сосредоточиться на снижении скорости диссоциации, чтобы продлить удержание лиганда в опухоли, а также продолжить исследования с версией, меченной ⁶⁴Cu, использующей преимущества более длительного периода полураспада для визуализации. Данная работа не только продвигает разработку зондов для визуализации Nectin-4, но и предлагает парадигму рационального дизайна бициклических пептидов, обладающую широким трансляционным потенциалом.
-
-
-
-
-
-
-
WhatsApp
-
WhatsApp
