Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Молекулярная медицина1728-29182499-9490Russkiy Vrach Publishing House11339210.29296/24999490-2021-02-06ArticlesСтатьиResearch ArticlePhase I clinical study of a new radiopharmaceutical based on recombinant target molecules DARPin9_29 labeled with technetium-99m for radionuclide diagnosis of the Her2/neu-positive breast cancerРезультаты I фазы клинического исследования нового радиофармпрепарата на основе меченных 99Мтехнецием рекомбинантных адресных молекул DARPin9_29 для радионуклидной диагностики рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neuBraginaOlga DmitrievnaБрагинаОльга Дмитриевна

Cancer Research Institute; PhD, MD, Senior Researcher in Nuclear Medicine Department

Национальный исследовательский институт онкологии; кандидат медицинских наук, врач-онколог, старший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики

rungis@mail.ruChernovVladimir IvanovichЧерновВладимир Иванович

Cancer Research Institute; Dr. Sc. Med., MD, Prof., Head of the Department of Nuclear Medicine

Национальный исследовательский институт онкологии; доктор медицинских наук, профессор, руководитель отделения радионуклидной диагностик

chernov@tnimc.ruLarkinaMaria SergeevnaЛарькинаМария Сергеевна

PhD, Associate Professor, Pharmaceutical Analysis Department

кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры

marialarkina@mail.ruStasyukElene SergeevnaСтасюкЕлена Сергеевна

PhD, researcher

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории №31 ЯР УНЦ«ИЯР» ФТИ

stasyuk@tpu.ruZelchanRoman VladimirovichЗельчанРоман Владимирович

Cancer Research Institute; PhD, MD, Senior Researcher in Nuclear Medicine Department

Национальный исследовательский институт онкологии; кандидат медицинских наук, врач-радиолог отделения радионуклидной диагностики

r.z.elchan@yandex.ruMedvedevaAnna AleksandrovnaМедведеваАнна Александровна

Cancer Research Institute; PhD, MD, Senior Researcher in Nuclear Medicine Department

Национальный исследовательский институт онкологии; кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики

medvedeva@tnimc.ruGarbukovEvgeny YurievichГарбуковЕвгений Юрьевич

Cancer Research Institute; Senior Researcher in General Oncology Department

Национальный исследовательский институт онкологии; кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отделения общей онкологии

jrmaximum9@gmail.comVernadskyiRoman YurievichВернадскийРоман Юрьевич

Cancer Research Institute; Junior Researcher in General Oncology Department

Национальный исследовательский институт онкологии; младший научный сотрудник отделения общей онкологии

vernadskyi@gmail.comDeevSergey MikhailovichДеевСергей Михайлович

Prof., Head of the Molecular Immunology Laboratory

доктор биологических наук, профессор, член-корр. РАН, руководитель лаборатории молекулярной иммунологии

biomem@mail.ruTolmachevVladimir MaximilianovichТолмачевВладимир Максимилианович

Prof., Head of the Department of Immunology, Genetics and Pathology

профессор, руководитель лаборатории иммунологии, генетики и патологи

vladimir.tolmachev@igp.uu.seTomsk National Research Medical CenterФГБУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»National Research Tomsk Polytechnic UniversityФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»Siberian State Medical UniversityФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет»Shemyakin & Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryФГБУ «Институт биоорганической химии. им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» Российской академии наукUppsala UniversityУппсальский университет15022021192VOL 19, NO2 (2021)ТОМ 19, №2 (2021)414818112022Copyright ©; 2021, Russkiy Vrach Publishing HouseCopyright ©; 2021, ИД "Русский врач"2021Russkiy Vrach Publishing HouseИД "Русский врач"https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/113392

Introduction. The main attention of researchers is paid to the study of one of the members of the EGFfamily - the receptor of epidermal growth factor 2 (Her2/neu), the overexpression of which is detected in 15-20% of cases of invasive breast cancer and had an unfavorable prognosis and an aggressive process. In recent years, alternative scaffold proteins are used for the targeted radionuclide imaging. Molecules of DARPin (Design Ankyrin Repeat Protein) are one of the representatives of scaffolds. The aim of the study. Assessment of the clinical use of a new radiopharmaceutical 99mTc-DARPin9_29 for the diagnosis of breast cancer with overexpression of Her2/neu in humans. Methods. The study included 12 breast cancer patients (T1-4N0-2M0): in 6 patients, Her2/neu overexpression was noted, in 6 patients - not detected. At the preclinical stage, all patients underwent morphological and immunohistochemical studies of the primary tumor biopsy material. 99mTc-DARPin9_29 was injected intravenously before therapy, WholeBody scintigraphy and SPECT were performed 2, 4, 6, and 24 hours after injection. Results. The distribution of radiopharmaceuticals in organs revealed the greatest accumulation in the liver and kidneys, adrenal glands, and spleen. The half-life elimination from blood was 2.51 hours. In studying tumor/background index, values of the studied parameter in patients with overexpression of Her2 receptors were revealed to be more than by 2.5 times higher than the values in the subgroup of patients with negative expression of this marker. Conclusion. The radiopharmaceutical 99mTc-DARPin9_29 may be considered as a new additional method for Her2-positive breast tumors diagnosis.

Введение. Основное внимание исследователей уделяется изучению одного из представителей семейства EGF - рецептору эпидермального фактора роста 2 (Her2/neu), гиперэкспрессия которого выявляется в 15-20% случаев инвазивного рака молочной железы (РМЖ) и характеризуется неблагоприятным прогнозом и агрессивным течением опухолевого процесса. В последние годы для радионуклидной диагностики данного типа опухоли используются меченные различными радионуклидами альтернативные каркасные белки, одним из представителей которых является рекомбинантный адресный протеин DARPin (Design Ankyrin Repeat Protein). Цель исследования. Изучение возможности клинического использования нового радиофармацевтического препарата (РФП) 99mTc-DARPin9_29 для диагностики РМЖ с гиперэкспрессией Her2/neu у человека. Материал и методы. В исследование включены 12 пациенток с диагнозом РМЖ (T1-4N0-2M0): у 6 больных отмечалась гиперэкспрессия her2/neu, у 6 экспрессии не выявлено. У всех больных проводилось морфологическое и иммуногистохимическое исследование биопсийного материала первичного опухолевого узла. До проведения системного лечения выполнялось внутривенное введение 99mТс-DARPin9_29 с последующим проведением планарной сцинтиграфии в режиме WholeBody и ОФЭКТ через 2, 4, 6 и 24 ч после введения. Результаты. При анализе распределения РФП в органах и тканях наибольшее накопление вещества определялось в почках, надпочечниках и селезенке. Период полувыведения из кровяного русла для исследуемого вещества составил 2,51 ч. При изучении показателя опухоль/фон показано, что значения изучаемого параметра у больных с позитивным статусом рецептора Her2 более чем в 2,5 раз превосходили значения в подгруппе больных с отрицательной экспрессией данного маркера (р<0,05). Заключение. РФП 99mTc-DARPin9_29 можно рассматривать в качестве нового дополнительного метода диагностики Her2-позитивных опухолей молочной железы.

DARPin9_29breast cancerDARPin9_29target radionuclide diagnosticsрак молочной железытаргетная радионуклидная диагностикаRomond 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.Zavyalova M., Vtorushin S., Krakhmal N., Savelieva O., Tashireva L., Kaigorodova E., Perelmuter V., Telegina N., Denisov E., Bragina O., Slonimskaya E., Choynzonov E. Clinicopathological features of nonspecific invasive breast cancer according to its molecular subtypes. Experimental Oncology. 2016; 38 (2): 122-7.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., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Синилкин И.Г., Медведева А.А., Ларькина M.С. Альтернативные каркасные белки в радионуклидной диагностике злокачественных образований. Бюллетень сибирской медицины. 2019; 18 (3): 125-33.Чернов 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): 42-9.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.Plückthun A. Designed ankyrin repeat proteins (DARPins): binding proteins for research, diagnostics, and therapy. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2015; 55: 489-511.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., Plückthun 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., Plückthun 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., Grütter 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- peptide-specific DARPins as a novel class of potential therapeutics for Alzheimer disease. J. Biol. Chem. 2014; 26: 27080-9.Брагина О.Д., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Чернов В.И., Юсубов М.С., Скуридин В.С., Деев С.М., Зельчан РВ., 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): 25-33.Vorobyeva A., Bragina O., Altai M., Mitran B., Orlova A., Shulga A., Proshkina G., Chernov V., Tolmachev V., S. Deyev Comparative Evaluation of Radioiodine and TechnetiumLabeled DARPin9_29 for Radionuclide Molecular Imaging of HER2 Expression in Malignant Tumors. Contrast Media & Molecular Imaging. 2018; 6930425.Vorobyeva A., Garousi J., Tolmachev V., Schulga A., Konovalova E., Deyev S.M., Güler R., Löfblom J., Sandström 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); 9405.Bragina O., Witting E., Garousi J., Zelchan R., Sandström M., Medvedeva A., Orlova A., Doroshenko A., Vorobyeva A., Lindbo S., Borin J., Tarabanovskaya N., Sorensen J., Hober S., Chernov V., Tolmachev V Phase I study of 99mTc-ADAPT6, a scaffold protein-based probe for visualization of HER2 expression in breast cancer. J. of nuclear medicine. 2020. In pressGarousi J., Honarvar H., Andersson K.G., Mitran B., Orlova A., Buijs J., Löfblom 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.