Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Молекулярная медицина1728-29182499-9490Russkiy Vrach Publishing House11336410.29296/24999490-2021-01-06ArticlesСтатьиResearch ArticleSingle-photon emission computerized tomography with 99mTC-DARPIN9_29 in diagnostics of breast cancer with Her2/neu overexpression: first clinical experienceОднофатонная эмиссионная компьютерная томография с 99mTC-DARPIN9_29 для радионуклеидной диагностики рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu: первый опыт клинического примененияBraginaOlga D.БрагинаОльга Дмитриевна

Junior Researcher in Nuclear Medicine Department, Cancer Research Institute

врач-онколог, младший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики НИИ онкологии Томского НИМЦ, кандидат медицинских наук

rungis@mail.ruChernovVladimir I.ЧерновВладимир Иванович

Head of the Department of Nuclear Medicine, Cancer Research Institute

руководитель отделения радионуклидной диагностики НИИ Онкологии Томского НИМЦ, доктор медицинских наук, профессор

chernov@tnimc.ruZelchanRoman V.ЗельчанРоман Владимирович

Senior Researcher in Nuclear Medicine Department, Cancer Research Institute

врач-радиолог отделения радионуклидной диагностики НИИ онкологии Томского НИМЦ, кандидат медицинских наук

r.zelchan@yandex.ruMedvedevaAnna A.МедведеваАнна Александровна

Senior Researcher in Nuclear Medicine Department, Cancer Research Institute

старший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики НИИ онкологии Томского НИМЦ, кандидат медицинских наук

medvedeva@tnimc.ruGarbukovEvgeniy Yu.ГарбуковЕвгений Юрьевич

Senior Researcher in General Oncology Department, Cancer Research Institute

старший научный сотрудник отделения общей онкологии НИИ онкологии Томкого НИМЦ, кандидат медицинских наук

jrmaximum9@gmail.comDeevSergey M.ДеевСергей Михайлович

Head of the Molecular Immunology Laboratory

руководитель лаборатории молекулярной иммунологии ИБХ им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН.

biomem@mail.ruTolmachevVladimir M.ТолмачевВладимир Максимилианович

Head of the Department of Immunology, Genetics and Pathology

руководитель лаборатории иммунологии, генетики и патологи

vladimir.tolmachev@igp.uu.seTomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesФГБУ«Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»National Research Tomsk Polytechnic UniversityФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Т омский политехнический университет»National Research Tomsk Polytechnic UniversityФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»Shemyakin & Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesФГБУ Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наукUppsala UniversityУппсальский университет15012021191VOL 19, NO1 (2021)ТОМ 19, №1 (2021)414618112022Copyright ©; 2021, Russkiy Vrach Publishing HouseCopyright ©; 2021, ИД "Русский врач"2021Russkiy Vrach Publishing HouseИД "Русский врач"https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/113364

Introduction. In recent years, alternative framework proteins are used for the targeted radionuclide imaging. Molecules of DARPin (Design Ankyrin Repeat Protein) are one of the representatives of scaffolds. Despite the continued increase in the number of molecular targets in oncological practice, the epidermal growth receptor Her2/neu is still of great interest, the overexpression of which is most often observed in patients with breast cancer and accounts for 15-20% of cases. However, the methods of the determination of Her2/neu have many significant drawbacks. The aim of the study. Assessment of the 99mTc-DARPin9_29 diagnostic efficacy for the diagnosis of breast cancer (BC) with Her2/neu overexpression. Methods. The study included 8 BC cancer patients (TI4No-M) who were not receiving systemic therapy at the time of the study: in 4 patients, Her2/neu overexpression was noted, in 4 patients - not detected. At the preclinical stage, all patients underwent morphological and immunohistochemical studies of the primary tumor biopsy material. Radiopharmaceutical 99mTc-DARPin9_29 was injected intravenously, WholeBody scintigraphy and SPECT were performed 2 hours after injection. Results. The distribution of radiopharmaceuticals in organs 2 hours after injection revealed the greatest accumulation in the liver and kidneys (26.28 and 6.68% of the administered dose, respectively). In studying tumor/background indices there were revealed values of the studied parameter in patients with overexpression of Her2 receptors to be more than by 2.8 times higher than the values in the subgroup of patients with negative expression of this marker. Conclusion. According to the results obtained at the initial stages of the study, it can be said that the 99mTc-DARPin9_29 preparation can be considered as a promising additional method for the diagnosis of BC with overexpression of the Her2 / neu receptor in the future.

Введение. В последние годы актуальным для проведения таргетной (направленной) радионуклидной визуализации является применение альтернативных каркасных белков, к одному из представителей которых относится молекула DARPin (Design Ankyrin Repeat Protein). Несмотря на продолжающееся увеличение количества изучаемых молекулярных мишеней в онкологической практике, до сих пор большой интерес представляет рецептор эпидермального роста Her2/neu, гиперэкспрессия которого наиболее часто отмечается у больных раком молочной железы (РМЖ) и составляет 15-20% случаев. Однако методики для определения данного маркера имеют ряд существенных недостатков. Цель исследования. Проведение оценки диагностической эффективности радиофармацевтического препарата (РФП) 99mV:-DARPin9_29 для радионуклидной визуализации РМЖ с гиперэкспрессией Her2/neu. Материал и методы. В исследование были включены 8 пациенток с диагнозом РМЖ(T14No-№), не получавших на момент исследования системную терапию: у 4 больных отмечалась гиперэкспрессия Her2/neu, у 4 экспрессии не выявлено. На доклиническом этапе всем больным проводилось морфологическое и иммуногистохимическое исследование биопсийного материала первичного опухолевого узла. Проводилось внутривенное введение препарата 99mV:-DARPin9_29 с проведением сцинтиграфии в режиме WholeBody и ОФЭКТ через 2 ч после введения. Результаты. При анализе распределения РФП в органах через 2 ч после введения наибольшее накопление вещества определялось в печени и почках (соответственно 26,28 и 6,68% от введенной дозы). При изучении показателя опухоль/фон в обеих группах больных выявлено, что значения изучаемого параметра у больных с позитивным статусом рецептора Her2 более чем в 2,8раз превосходят значения в подгруппе больных с отрицательной экспрессией данного маркера. Заключение. По результатам, полученным на начальных этапах исследования, можно говорить о том, что в будущем препарат 99mTc-DARPin9_29 можно будет рассматривать в качестве перспективного дополнительного метода диагностики РМЖ с гиперэкспрессией рецептора Her2/neu.

DARPin9_29breast cancerDARPin9_29target radionuclide diagnosticsрак молочной железытаргетная радионуклидная диагностикаБрагина О.Д., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Синилкин И.Г., Медведева А.А., Ларькина М.С. Альтернативные каркасные белки в радионуклидной диагностике злокачественных образований. Бюллетень сибирской медицины. 2019; 18 (3): 125-33Чернов В.И., Брагина О.Д., Зельчан Р.В., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Нестеров Е.А., Скуридин В.С. Меченые аналоги соматостатина в тераностике нейроэндокринных опухолей. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017; 62 (3): 42-9Pluckthun A. Designed ankyrin repeat proteins (DARPins): binding proteins for research, diagnostics, and therapy. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2015; 55: 489-511.Garousi J., Honarvar H., Andersson K.G., Mitran B., Orlova A., Buijs J., Lofblom J., Frejd F.Y., Tolmachev V Comparative Evaluation of Affibody Molecules for Radionuclide Imaging of in Vivo Expression of Carbonic Anhydrase IX. Mol Pharm. 2016; 13 (11): 3676-87.Lindbo S., Garousi J., Mitran B., Altai M., Buijs J., Orlova A., Hober S., Tolmachev V Radionuclide Tumor Targeting Using ADAPT Scaffold Proteins: Aspects of Label Positioning and Residualizing Properties of the Label. J. Nucl Med. 2018; 59 (1): 93-9.Tolmachev V, Orlova A., Andersson K. Methods for radiolabelling of monoclonal antibodies. Methods Mol Biol. 2014; 1060: 309-30.Nicholes N., Date A., Beaujean P., Hauk P, Kanwar M, Ostermeier M. Modular protein switches derived from antibody mimetic proteins. Protein Engineering, Design and Selection. 2016; 29: 77-85.Stumpp M.T., Binz H.K., Amstutz P. DARPins: A new generation of protein therapeutics. Drug Discovery Today. 2008; 13 (15): 695-701.Tamaskovic R., Simon M., Stefan N., Schwill M., Pluckthun A. Designed ankyrin repeat proteins (DARPins) from research to therapy. Methods Enzymol. 2012; 503: 101-34.Boersma Y.L., Pluckthun A. DARPins and other repeat protein scaffolds: advances in engineering and applications. Curr. Opin. Biotechnol. 2011; 22: 849-57.Binz H.K., Stumpp M.T., Forrer P., Amstutz P., Pluckthun A. Designing repeat proteins: well-expressed, soluble and stable proteins from combinatorial libraries of consensus ankyrin repeat proteins. J. Mol. Biol. 2003; 332:489-503.Goldstein R., Sosabowski J., Livanos M., Leyton J., Vigor K., Bhavsar G., Nagy-Davidescu G., Rashid M., Miranda E., Yeung J., Tolner B., Pluckthun A., Mather S., Meyer T, Chester K. Development of the designed ankyrin repeat protein (DARPin) G3 for HER2 molecular imaging. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2015; 42 (2): 288-301.Hausammann S., Vogel M., Kremer J.A. Designed Ankyrin Repeat Proteins: A New Approach to Mimic Complex Antigens for Diagnostic Purposes? PLoS One. 2013; 8: 1-9.Moody P., Chudasama V, Nathani R. I., Maruani A., Martin S., Smith M.B., Caddick S. A rapid, site-selective and efficient route to the dual modification of DARPins. Chem Commun (Camb). 2014: 50 (38): 4898-900.Kramer L., Renko M., Zavrsnik J., Turk D., Seeger M.A., Vasiljeva O., Grutter M.G., Turk V, Turk B.Non-invasive in vivo imaging of tumour-associated cathepsin B by a highly selective inhibitory DARPin. Theranostics. 2017; 8: 2806-21.Houlihan G., Gatti-Lafranconi P., Lowe D., Hollfelder F. Directed evolution of anti-HER2 DARPins by SNAP display reveals stability/ function trade-offs in the selection process. Protein Eng Des Sel. 2015; 28 (9): 269-79.Hanenberg M., McAfoose J., Kulic L. Amyloid-p peptide-specific DARPins as a novel class of potential therapeutics for Alzheimer disease. J. Biol. Chem. 2014; 26: 27080-9.Romond E.H., Perez E.A., Bryant J., Suman V.J., Geyer C.E. Jr., Davidson N.E., Tan-Chiu E., Martino S., Paik S., Kaufman P.A., Swain S.M., Pisansky T.M., Fehrenbacher L., Kutteh L.A., Vogel V.G., Visscher D.W., Yothers G., Jenkins R.B., Brown A.M., Dakhil S.R., Mamounas E.P., Lingle W.L., Klein P.M., Ingle J.N., Wolmark N. Trastuzumab plus adjuvant chemotherapy for operable HER2-positive breast cancer. N. Engl. J. Med. 2005; 353: 1673-84.Zahid M., Khan S., Khan R. Detection of Her2/neu gene amplification by fluoro-scence in situ hybridization technique. Pathology 2016; 48 (1): 163-70.Orlando L., Viale G., Bria E. Lutrino E.S., Sperduti I., Carbognin L., Schiavone P., Quaranta A., Fedele P., Caliolo C., Calvani N., Criscuolo M., Cinieri S. Discordance in pathology report after central pathology review: Implications for breast cancer adjuvant treatment. Breast. 2016; 30: 151-5.Telugu R.B., Chowhan A.K., Rukmangadha N., Patnayak R., Phaneendra B.V, Prasad B.C., Reddy M.K. Human epidermal growth factor receptor 2/neu protein expression in meningiomas: An immunohistochemical study J. Neurosci Rural Pract. 2016; 7 (4): 526-31.Брагина О.Д., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Чернов В.И., Юсубов М.С., Скуридин В.С., Деев С.М., Зельчан Р.В., Булдаков М.А., Подрезова Е.В., Белоусов М.В. Разработка высокоспецифичного радиохимического соединения на основе меченых 99mTc рекомбинантных адресных молекул для визуализации клеток с гиперэкспрессией Her2/neu. Бюллетень сибирской медицины. 2017; 16 (3): 25-33Vorobyeva A., Garousi J., Tolmachev V, Schulga A., Konovalova E., Deyev S.M., Guler R., Lofblom J., Sandstrom M., Chernov V, Bragina O., Orlova A. Optimal composition and position of histidine-containing tags improves biodistribution of 99mTc-labeled DARPinG3. Scientific Reports. 2019: 9 (1); 9405Vorobyeva A., Bragina O., Altai M., Mitran B., Orlova A., Shulga A., Proshkina G., Chernov V, Tolmachev V, S. Deyev Comparative Evaluation of Radioiodine and Technetium-Labeled DARPin 9_29 for Radionuclide Molecular Imaging of HER2 Expression in Malignant Tumors. Contrast Media & Molecular Imaging. 2018; 6930425Брагина О.Д., Воробьева А.Г., Толмачев B.М., Орлова А.М., Чернов В.М., Деев C.М., Прошкина Г.М., Шульга А.А., Ларькина М.С., Зельчан Р.В., Синилкин И.Г., Медведева А.А. Доклинические исследования меченных 125I таргетных молекул DARPin9_29 для радионуклидной диагностики злокачественных опухолей с гиперэкспрессией Her2/neu. Молекулярная медицина. 2018; 16 (6): 41-5