DE102010026061A1

DE102010026061A1 - 11C-markiertes Peptid zur Detektion eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert

Info

Publication number: DE102010026061A1
Application number: DE201010026061
Authority: DE
Inventors: Friedrich Herberg; Hartmuth C. Kolb; Ursus Krüger; Oliver Lade; Arno Steckenborn
Original assignee: Universitaet Kassel; Siemens AG
Current assignee: Universitaet Kassel; Siemens AG
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-05
Also published as: WO2012000865A1

Abstract

Es wird die Verwendung eines Peptids (1) zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines Tumors (18), der einen Her2/neu-Rezeptor (4) exprimiert, beschrieben. Das Peptid (1) bindet an den Her2/neu-Rezeptor (4) und weist ein 11C-Kohlenstoffatom auf. Ferner wird ein Radiopharmakon zur Lokalisation eines Tumors (18), der einen Her2/neu-Rezeptor (4) exprimiert, beschrieben. Dieses umfasst ein Peptid (1), das an den Her2/neu-Rezeptor (4) bindet und ein 11C-Kohlenstoffatom aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Peptids zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert. Sie betrifft ferner ein Radiopharmakon, das ein solches Peptid umfasst, zur Lokalisation eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert.
In der modernen Krebsdiagnostik werden sowohl biochemische Analysen von Blut und anderen Körperflüssigkeiten, als auch bildgebende Verfahren zum Nachweis von Tumoren eingesetzt. Traditionell werden Röntgen, Ultraschall und Kernspintomographie verwendet, um ektopische Zellansammlungen zu lokalisieren. Neuere Verfahren nutzen dazu die erhöhte Stoffwechselaktivität von Tumorzellen im Vergleich zu gesundem Gewebe. Dabei werden dem Patienten radioaktiv markierte Zuckermoleküle injiziert, die sich in den Tumorzellen ansammeln. Anschließend wird die radioaktive Strahlung dieser Moleküle, beispielsweise mit einer Gamma Kamera, zur sogenannten Szintigraphie, aufgenommen und die Position des Tumors festgestellt. Biochemisch werden Krebserkrankungen an Hand von Tumor spezifischen Molekülen nachgewiesen. Dabei wird die Anwesenheit und Menge dieser Stoffe in Blut- oder Gewebeproben des Patienten bestimmt. Neben löslichen Stoffen, die in die Körperflüssigkeiten abgegeben werden, produzieren Tumorzellen aber auch Moleküle, die an ihrer Zelloberfläche verankert bleiben. Dabei handelt es sich vor allem um Zellrezeptoren, wie beispielsweise Rezeptoren des Epidermalen Wachstumsfaktors, des Insulinähnlichen Wachstumsfaktors oder des Wachstumshormons. An Hand dieser Oberflächenmoleküle ist ein biochemischer Nachweis von Tumorzellen in vivo möglich, indem sie mit bildgebenden Verfahren sichtbar gemacht werden.
Der Her2/neu-Rezeptor, auch als ErbB2 bezeichnet, wird von einer großen Anzahl verschiedener Krebsarten exprimiert. Er gehört zur Familie der Epidermalen Wachstumsfaktoren (epidermal growthfactor, EGF)-Rezeptoren. Im Gegensatz zu anderen Rezeptoren dieser Familie bindet der Her2/neu-Rezeptor selbst keine Liganden, sondern bildet Heterodimere mit anderen EGF-Rezeptoren, nachdem diese durch Liganden gebunden wurden. Der Her2/neu-Rezeptor trägt dadurch zur Verstärkung des, über die Tyrosin-Kinase Funktion der EGF-Rezeptoren vermittelten, intrazellulären Signals bei, das durch die Bindung des Liganden ausgelöst wird. Um Her2/neu-Rezeptoren in vivo nachzuweisen, wurden geeignete Liganden radioaktiv markiert, so dass sie mittels Szintigraphie/Positronen-Emissions-Tomographie (PET) im Körper des Patienten detektiert werden konnten. Dazu wurden sie über große Chelatormoleküle, beispielsweise 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA), mit Radionukliden versehen (Smith-Jones PM et al., 2006). Die Herstellung solcher radioaktiv-markierter Moleküle ist jedoch sehr aufwendig, da die drei Komponenten, Ligand, Chelator und Radionuklid, erst individuell bereitgestellt und anschließend verbunden werden müssen. Darüber hinaus verursachen herkömmliche radioaktiv-markierte Her2/neu-Rezeptor-Liganden durch ihre körperfremden radioaktiven Elemente und chemischen Chelatormoleküle bei vielen Patienten Nebenwirkungen, wie Unwohlsein oder Allergien.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges und für den Patienten gut verträgliches Agens zur Detektion eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Peptids zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert, gelöst. Indem ein Peptid, das an den Her2/neu-Rezeptor bindet und ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist, verwendet wird, kann das Agens kostengünstig hergestellt und in dem Organismus, in dem der Tumor nachgewiesen wird, gut verstoffwechselt werden.
Der Begriff ”Peptid” bezeichnet eine organische Verbindung aus mindestens zwei, über eine Peptidbindung verknüpften, Aminosäuren. Er umfasst dabei sowohl Oligopeptide aus bis zu ca. zehn Aminosäuren, Polypeptide aus bis zu ca. 50 Aminosäuren als auch Proteine von bis zu 150 Aminosäuren, unabhängig von deren Primär-, Sekundär- oder Tertiärstruktur. Dabei sind sowohl natürlich vorkommende als auch biotechnologisch oder synthetisch hergestellte Verbindungen umfasst. Das erfindungsgemäß verwendete Peptid wird so gewählt, dass es an den Her2/neu-Rezeptor bindet. Geeignet sind dazu Antikörper und deren Fragmente, wie beispielsweise Trastuzumab, Affibodies ( US 2010/0048868 ), Nanobodies ( WO 2009/068625 ) und andere Polypeptide (wie in WO 2009/080810 beschrieben), die an den Her2/neu-Rezeptor binden. Durch ihre spezifische Bindung an den Her2/neu-Rezeptor können die Peptide zum Nachweis von Tumoren eingesetzt werden, die den Her2/neu-Rezeptor bilden. Vorzugsweise wird das Peptid dabei so gewählt, dass die Bindung zwischen dem Peptid und dem Her2/neu Rezeptor einen linearen Koeffizienten, sog. kD-Wert, von ≤ 100 nM, bevorzugt von ≤ 10 nM, am meisten bevorzugt von 7,5 nM aufweist. Das Peptid selbst ist aus Aminosäuren, das heißt aus körpereigenen bzw. körperähnlichen Molekülen aufgebaut, so dass es für den Patienten sehr gut verträglich ist. Es ist nicht toxisch und kann natürlich verstoffwechselt, abgebaut und ausgeschieden werden.
Der Begriff ”Tumor” bezeichnet eine örtliche Zunahme des Volumens eines Gewebes, etwa durch eine entzündliche Anschwellung oder eine spontane, ungehemmte Neubildung von Zellen. Tumorzellen exprimieren häufig bestimmte Rezeptormoleküle, die auf der Zelloberfläche sitzen und von spezifischen Liganden gebunden werden. Zu diesen Rezeptoren gehören auch Her2/neu-Rezeptoren, die unter anderem in Mammakarzinomen stark exprimiert werden. Viele der Tumore, die den Her2/neu-Rezeptor exprimieren, zeigen ein aggressiv invasives Verhalten, was zu einer entsprechend ungünstigen Krankheitsprognose führt. In den meisten Fällen geht die extrem erhöhte Expression des Her2/neu-Rezeptors auf eine Amplifikation des Her2/neu Gens (c-erbB2) in Tumorzellen zurück. Her2/neu-Rezeptor exprimierende Tumorzellen können daher, mittels des erfindungsgemäß verwendeten Peptids, gut von gesundem Gewebe unterschieden werden, da die Tumorzellen wesentlich größere Mengen an Her2/neu-Rezeptoren tragen und deshalb auch mehr Peptide an sie binden. Das ermöglicht eine zuverlässige Lokalisation des Tumors.
Die Detektion des Peptids und des daran gebundenen Her2/neu-Rezeptors erfolgt über ein integriertes ¹¹C-Kohlenstoffatom. Beim Zerfall des ¹¹C-Kohlenstoffisotops werden Positronen, die auch als β⁺-Strahlung bezeichnet werden, gebildet. Stoßen die Positronen auf ein Elektron, bilden sie zwei Photonen, die sich in einem Winkel von 180°, also genau in entgegen gesetzter Richtung, von einander entfernen. Die Photonen können detektiert und daraus die Position der Positronenemission, bzw. des ¹¹C-Kohlenstoffatoms, berechnet werden. Die Integration eines ¹¹C-Kohlenstoffatom in das erfindungsgemäß verwendete Peptid, ermöglicht es, die Verwendung chemischer, körperfremder Stoffe zu vermeiden. Durch den direkten Einbau des ¹¹C-Kohlenstoffisotops in das Peptid ist die radioaktive Markierung ohne Komplexbildner, wie Diethylentriaminpentaacetat (DTPA), 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) oder Ethylendiamintetraacetat (EDTA), möglich.
Außerdem kann vermieden werden, dass ein radioaktiver Fremdstoff, wie beispielsweise ¹⁸Fluor, ¹³³Xenon, oder ⁶⁸Gallium, in den Organismus eingebracht werden muss. Zur Herstellung eines erfindungsgemäß zu verwendenden Peptids sind insbesondere die Verfahren, die in den Patentanmeldungen DE 10 2009 035 648.7 und DE 10 2009 035 645.2 beschrieben werden, geeignet. Somit kann durch die erfindungsgemäße Verwendung des Peptids sowohl des Vorhandensein, als auch die Position des Her2/neu-Rezeptors nachgewiesen und abgebildet werden. Des Weiteren kann auch die Menge an Peptiden, die sich an einer bestimmten Stelle befindet, quantifiziert werden.
Ein weiterer Vorteil des direkt mit ¹¹C markierten Peptids liegt in dem günstigen Signal/Hintergrund Verhältnis während der Detektion. Das Peptid bindet spezifisch an den Her2/neu-Rezeptor und bildet mit diesem einen stabilen Komplex. Freie, ungebundene Peptide werden dagegen rasch verstoffwechselt und aus dem Organismus ausgeschieden, weil sie von endogenen Enzymen zügig abgebaut werden können. Dadurch entsteht ein starkes und spezifisches Signal an der Position des Her2/neu-Rezeptors, und das Hintergrundsignal wird minimiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Peptid mindestens eine D-Aminosäure auf. Mit Ausnahme des Glycins, besitzen Aminosäuren an ihrem alpha-C-Kohlenstoffatom ein chirales Zentrum und können daher als Konfigurationsisomere, nämlich als D- oder L-Aminosäure, vorliegen. Körpereigene Peptide und Proteine sind weitgehend aus Aminosäuren in L-Konfiguration aufgebaut. Zudem arbeiten die meisten natürlichen Proteasen und Peptidasen stereoselektiv und verstoffwechseln hauptsächlich L-Aminosäuren. Daher dauert der Abbau von D-Aminosäuren durch körpereigene Enzyme länger als der von L-Aminosäuren. Dieser Umstand kann verwendet werden, um die Halbwertszeit eines Proteins oder Peptids zu verlängern, indem neben L-Aminosäuren auch D-Aminosäuren verwendet werden (Neundorf I et al., 2008). Dadurch kann die pharmakologische Clearance, also die Zeit bis das Peptid aus dem Organismus ausgeschieden wird, positiv beeinflusst werden. Bei dem Austausch einzelner L-Aminosäuren gegen ihre D-Konfiguration ist jedoch darauf zu achten, dass die Bindungsspezifität des Peptids nicht verändert wird. Eine weitere Möglichkeit, die pharmakologische Clearance des Peptids zu beeinflussen, besteht darin einzelne der Aminosäuren des Peptids durch nicht natürliche Aminosäuren mit ähnlichen chemischen Eigenschaften zu ersetzen. Die nicht natürlichen Aminosäuren werden langsamer verstoffwechselt, weil die körpereigenen proteolytischen Enzyme speziell an den Abbau natürlicher Aminosäuren angepasst sind. Bei der Modifizierung des Peptids sollten die nicht natürlichen Aminosäuren jedoch so gewählt werden, dass die Bindungsaffinität des Peptids nicht verändert wird. Darüber hinaus sind auch andere chemische Modifikationen einzelner Aminosäuren des Peptids möglich, um die Halbwertszeit des Peptids gezielt zu beeinflussen. Beispielsweise kann die endständige Aminogruppe des Peptids durch eine Isonitrilgruppe ersetzt werden. Eine solche Modifikation reduziert die, von der Aminogruppe vermittelte, Interaktion mit proteolytischen Enzymen, ohne die Bindung zwischen dem erfindungsgemäß verwendeten Peptid und dem Her2/neu-Rezeptor zu verändern.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Agens ein Radiopharmakon. Der Begriff ”Radiopharmaka” bezeichnet Arzneimittel, die Radionuklide enthalten, deren Strahlung zur Diagnostik und Therapie verwendet wird. Die wichtigsten Anwendungsgebiete sind dabei die Onkologie, Kardiologie und Neurologie, aber auch die Arzneimittelforschung. Als Radionuklide werden Gamma- bzw. Beta-Strahlen emittierende Nuklide, zum Beispiel ¹³³Xenon, ^99mTechnetium, ⁶⁸Gallium, und ¹⁸Fluor, verwendet. Sie werden üblicherweise über Komplexbildner wie DOTA, DTPA oder EDTA an Mono- oder Polysaccharide gebunden. Die Nuklide werden, je nach der Art ihrer Strahlung, mittels Szintigraphie, Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) oder Positronen-Emissions-Tomographie (PET) detektiert. Aufgrund ihrer unphysiologischen Bestandteile können herkömmliche Radiopharmaka jedoch Nebenwirkungen, wie anaphylaktische oder allergische Reaktionen, im Körper eines Patienten verursachen. Die Verwendung eines Peptids aus körpereigenen Aminosäuren reduziert diese Gefahr deutlich, weil weder das Peptid selbst, noch seine Abbauprodukte toxisch sind. Zudem ist Kohlenstoff, im Gegensatz zu Technetium oder Xenon, ein im Körper vorkommendes Element, das natürlich verstoffwechselt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform exprimiert der Tumor erhöhte Mengen des Her2/neu-Rezeptors. Im Vergleich zu gesundem Gewebe tragen die Zellen verschiedener Tumore besonders hohe Mengen an Her2/neu-Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Zu diesen zählen zum Beispiel Lungen-, Brust-, und Ovarkrebs, Karzinome, wie beispielsweise das Mammakarzinom, sowie Tumore des Gastro-Intestinal-Trakts.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom einer Aminosäure. Die Carbonylgruppen sind Teil der Peptidbindungen zwischen den Aminosäuren und liegen im Inneren des Peptids. Dadurch ist gewährleistet, dass das ¹¹C-Kohlenstoffatom nicht vom Peptid abgespalten wird, wie es etwa bei einer Seitenkette einer der Aminosäuren möglich wäre.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom der N-terminalen Aminosäure des Peptids. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, weil das Peptid direkt nach dem Anbringen der ¹¹C-markierten Aminosäure verwendet werden kann. ¹¹C-Kohlenstoff hat eine Halbwertszeit von nur ca. 20 Minuten, so dass die Strahlungsdosis desto höher gewählt werden muss, je mehr Zeit zwischen der Synthese des Peptids und seiner Verwendung liegt. Wird die ¹¹C-Markierung mit der N-terminalen Aminosäure und damit im letzten Schritt der Synthese angebracht, kann das Peptid sofort nach seiner Synthese verwendet werden. Auf diese Weise wird die Zeitspanne zwischen der Verarbeitung des ¹¹C-Kohlenstoffs und dem Einsatz des Peptids reduziert, so dass der Strahlungsverlust während der Herstellung des Peptids minimiert wird. Deshalb kann die Strahlendosis, die bei der Verarbeitung des ¹¹C-Kohlenstoffs eingesetzt werden muss um eine bestimmte Strahlungsstärke des Produkts zu gewährleisten, entsprechend geringer sein. Die Herstellung wird dadurch kostengünstiger und die Strahlenbelastung für das technische Personal, welches das Peptid herstellt, verringert.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Radiopharmakon, das ein Peptid mit einem ¹¹C-Kohlenstoffatom umfasst, zur Lokalisation eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert. Indem ein Peptid, das an den Her2/neu-Rezeptor bindet und ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist, verwendet wird, ist das Radiopharmakon für den Patienten gut verträglich und kann kostengünstig produziert werden.
Das erfindungsgemäße Radiopharmakon bietet daher ein wirtschaftlich und medizinisch vorteilhaftes Agens, um die Position eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert, in vivo zu bestimmen. Nachdem das Radiopharmakon einem Patienten verabreicht wurde, verteilen sich die darin enthaltenen Peptide in dessen Körper und binden spezifisch an Her2/neu-Rezeptoren. Dadurch sammeln sie sich an den Zellen des Tumors wo sie durch das radioaktive Signal des ¹¹C-Kohlenstoffatoms nachgewiesen werden. Auf diese Weise wird die Position des Tumors im Körper des Patienten bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform exprimiert der Tumor, im Vergleich zu gesundem Gewebe, erhöhte Mengen des Her2/neu-Rezeptors, wie es für verschiedene Tumorarten beobachtet wurde.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das ¹¹C-Kohlenstoffatom ein Carbonylkohlenstoffatom einer Aminosäure, bevorzugt das Carbonylkohlenstoffatom der N-terminalen Aminosäure des Peptids.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Radiopharmakon ein PET Biomarker. Die PET ist ein etabliertes Verfahren um die Strahlung radioaktiver Elemente zu erfassen und ihre Position zu bestimmen (Massoud TF, Gambhir SS, 2003). Mit Hilfe von ringförmig um den Patienten angeordneten Detektorgeräten werden Schnittbilder erstellt, auf denen die Zerfallsereignisse in ihrer räumlichen Verteilung im Körperinneren dargestellt werden. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Szintigraphie-Verfahren ist durch die ringförmige Anordnung der PET-Detektoren eine exaktere räumliche Lokalisation der Positronenemission und damit eine wesentlich genauere und detaillierter Abbildung des Tumors möglich. Die PET ermöglicht es auch, die Menge an markierten Molekülen in einem Gewebe quantitativ zu bestimmen.
Außerdem wird ein Verfahren zur Lokalisation eines Tumors, der einen Her2/neu-Rezeptor exprimiert, in einem Organismus, offenbart, umfassend die Schritte, a) Bereitstellen eines Peptids, b) Verabreichen des Peptids an den Organismus und c) Detektieren des Peptids in dem Organismus mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Dabei bindet das Peptid an den Her2/neu-Rezeptor und weist ein ¹¹C-Kohlenstoffatom auf.
Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Peptid wird ein Her2/neu-Rezeptor im Inneren eines Organismus detektiert und lokalisiert, so dass die Verteilung des Her2/neu-Rezeptors im Körper eines Patienten beobachtet werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise die Größe oder Ausdehnung einer Infektion oder eines Tumors, der den Her2/neu-Rezeptor exprimiert, bestimmt werden. Das erfindungsgemäß verwendete Peptid ist daher hervorragend zur Beobachtung von Verlauf und Erfolg einer Behandlung, sog. Therapiemonitoring, geeignet.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.
1 zeigt schematisch die Bindung zwischen einem Peptid 1 und einem Her2/neu-Rezeptor 4.
Das Peptid 1 umfasst 19 Aminosäuren 2, von denen die N-terminale Aminosäure 3 mit einem ¹¹C-Kohlenstoffatom radioaktiv markiert ist. Die radioaktive Markierung ist durch einen Stern (*) dargestellt. Ein Teil des Peptids 1 ist an den Her2/neu-Rezeptor 4 angelagert, der sich auf der Oberfläche eines Tumors 18 befindet.
Das ¹¹C-markierte Peptid 1 bindet spezifisch an den Her2/neu-Rezeptor 4, nicht aber an andere Moleküle, Das Peptid 1 kann daher zur Detektion des Her2/neu-Rezeptors 4 verwendet werden. Die beim Zerfall des ¹¹C-Kohlenstoffatoms abgegebenen Positronen werden mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) nachgewiesen. Der Ort der Positronenemission entspricht dem Ort des Peptids 1 und des daran gebundenen Her2/neu-Rezeptors 4. Das Peptid 1 kann daher zur Bestimmung der Position eines Tumors 18 verwendet werden, der den Her2/neu-Rezeptor 4 bildet.
Zur Lokalisation eines Tumors 18 im Rahmen einer Krebsdiagnose wird einem Patienten ein Radiopharmakon verabreicht, welches das ¹¹C-markierte Peptid 1 enthält. Das Peptid 1 bindet spezifisch an den Her2/neu-Rezeptor 4 und sammelt sich so an dem Tumor 18, dessen Zellen den Her2/neu-Rezeptor 4 bilden. Diese Anhäufung wird durch PET abgebildet und die Verteilung des Her2/neu-Rezeptors 4 bzw. die Lokalisation des Tumors 18 im Körper des Patienten bestimmt. Auf diese Art lassen sich auch neu gebildete Metastasen, die den Her2/neu-Rezeptor tragen, mittels PET identifizieren. Außerdem kann die Medikation eines Tumortherapeutikums, zum Beispiel Wirkstoffmenge und Verabreichungsplan, entsprechend der Position, Größe und Verteilung des Tumors 18 angepasst werden.
2 zeigt eine Darstellung eines Peptids mit der Sequenz SEQ ID Nr.: 1 mittels chemischer Formel.
Das Peptid der SEQ ID Nr.: 1 umfasst 35 Aminosäuren 2 der folgenden Sequenz: Homocystein-Prolin-Asparaginsäure-Asparaginsäure-Tyrosin-Isoleucin-Serin-Arginin-Isoleucin-Lysin-Alanin-Arginin-Lysin-Glutamin-Glutamin-Asparagin-Asparagin-Leucin-Asparagin-Prolin-Asparaginsäure-Leucin-Alanin-Alanin-Glutaminsäure-Tryptophan-Tyrosin-Arginin-Asparagin-Arginin-Methionin-Glutaminsäure-Lysin-Asparagin-Homocystein.
Die N-terminalen Aminosäuren 2 Prolin und Homocystein sind mittels Strukturformel dargestellt, die folgenden Aminosäuren 2 durch ihren jeweiligen Drei-Buchstaben Code. Die Aminosäure Homocystein ist mit Cys_H bezeichnet. Die Sequenz des Peptids ist auch in SEQ ID Nr.: 1 angegeben. Das Carbonylkohlenstoffatom des N-terminalen Homocysteins ist ein ¹¹C-Kohlenstoffatom, dargestellt durch die Ziffer 11 oberhalb des Carbonylkohlenstoffatoms.
Das Peptid 1 wird mit herkömmlichen Proteinsyntheseverfahren hergestellt und die ¹¹C-markierte N-terminale Aminosäure 3 im letzten Schritt hinzu gefügt, weil die Halbwertszeit des ¹¹C-Kohlenstoffisotops bei nur ca. 20 Minuten liegt. Dadurch, dass die Peptidsynthese mit der ¹¹C-markierten Aminosäure abgeschlossen wird, kann das Peptid 1 nach der radioaktiven Markierung sofort verwendet werden.
Die SEQ ID Nr.: 1 entspricht dem Her2/neu-Rezeptor-bindenden 2-Helix Protein MUT-DS (Ren G et al., 2009). Das Peptid der Sequenz SEQ ID Nr.: 1 gehört zu den sogenannten Affibodies. Dabei handelt es sich um künstliche Peptide oder Proteine, die von einer der IgG bindenden Domänen des Proteins A des Bakteriums Staphylococcus aureus abgeleitet sind. Sie umfassen regelmäßig 3 alpha-Helices und sind ca. 7 kDa groß. Sie lösen keine immunologischen Reaktionen aus und sind deshalb als Biomoleküle zur Herstellung eines Radiopharmakons geeignet. Um einen Her2/neu-Rezeptor bindenden Affibody zu finden, werden entsprechende Bibliotheken mittels der Phagen-Display-Technologie gescreent (Wikman M et al., 2004). Für die Verwendung zur Herstellung eines Radiopharmakons werden kleine Moleküle, die eine bessere Verteilung und Clearance im Körper zeigen, bevorzugt. Daher umfasst das Peptid der Sequenz SEQ ID Nr.: 1 nur die zwei, an der Bindung an den Her2/neu-Rezeptor 4 tatsächlich beteiligten alpha-Helices (Ren G et al., 2009).
Das Peptid 1 bindet spezifisch an den Her2/neu-Rezeptor 4, der in große Mengen von einigen Tumorzellen gebildet wird, und es wird dazu verwendet, diese Tumorzellen zu lokalisieren. Eine Markierung mittels ¹¹C-Kohlenstoff ist dabei besonders geeignet, weil sie die physiologische Struktur des Peptids 1 nicht beeinflusst und weder die Verteilung im Gewebe noch die Verträglichkeit des Peptids 1 beeinträchtigt.
3 zeigt eine schematische Darstellung (stark vereinfacht nach Faller A, Schänke M, Der Körper des Menschen, Thieme, 2008) eines Blutkreislaufsystems 10 eines Organismus und die Verteilung eines Peptids 1 darin.
Das Blutkreislaufsystem 10 umfasst verschiedene schematisch dargestellte Organe, wie Lunge 12, Herz 13, Leber 14, Darm 15 und Niere 16 und die Hauptadern 11, welche diese Organe verbinden. Das Peptid 1 ist durch Dreiecke entlang der Adern 11 dargestellt. Die Abbauprodukte 17 des Peptids 1 sind durch einzelne Striche innerhalb der Umrisse der Niere 16 dargestellt. Links der Mitte des Blutkreislaufsystems 10 ist zusätzlich ein Tumor 18 dargestellt, an den vermehrt Her2/neu-Rezeptoren 4 und daran Peptide 1 angelagert sind.
Die Verteilung des Peptids 1 im Blutkreislaufsystem 10 umfasst vier Phasen, die entlang der Darstellung von oben nach unten aufgeführt sind.

Phase I: Das Peptid 1 wird in das Blutkreislaufsystem 10 des Organismus injiziert.
Phase II: Über das Blutkreislaufsystem 10 wird das Peptid 1 in die Organe 12, 13, 14, 15, und 16 des Organismus transportiert.
Phase III: Das zirkulierende Peptid 1 bindet spezifisch an den Her2/neu-Rezeptor 4 und sammelt sich an dem Tumor 18, weil dieser den Her2/neu-Rezeptor 4 produziert.
Phase IV: Nicht gebundenes Peptid 1 wird schnell verstoffwechselt und enzymatisch abgebaut. Der Organismus unterscheidet nicht zwischen eigenen Peptiden und dem Peptid 1, weil es aus Aminosäuren 2, 3 aufgebaut ist, die den körpereigenen Molekülen entsprechen. Die Abbauprodukte 17 des Peptids 1 und der Aminosäuren 2, 3 sammeln sich vorwiegend in der Niere 16 von wo aus sie über die Blase und den Harnleiter ausgeschieden werden.

Referenzen:

Cheng Z, De Jesus OP, Namavari M, De A, Levi J, Webster JM, Zhang R, Lee B, Syud FA, Gambhir SS Small-animal PET imaging of human epidermal growth factor receptor type 2 expression with site-specific 18F-labeled protein scaffold molecules; J Nucl Med. 2008 May; 49(5): 804–13.
Faller A, Schünke M; Der Körper des Menschen; Thieme-Verlag; 2008
Massoud TF, Gambhir SS; Molecular imaging in living subjects: seeing fundamental biological processes in a new light; Genes Dev. 2003 Mar 1; 17(5): 545–80.
Neundorf I, Rennert R, Franke J, Közle I, Bergmann R; Detailed analysis concerning the biodistribution and metabolism of human calcitonin-derived cell-penetrating peptides; Bioconjug Chem. 2008 Aug; 19(8): 1596–603.
Ren G, Zhang R, Liu Z, Webster JM, Miao Z, Gambhir SS, Syud FA, Cheng Z; A 2-helix small protein labeled with 68Ga for PET imaging of HER2 expression.; J Nucl Med. 2009 Sep; 50(9): 1492–9.
Smith-Jones PM, Solit D, Afroze F, Rosen N, Larson SM; Early tumor response to Hsp90 therapy using HER2 PET: comparison with 18F-FDG PET; J Nucl Med. 2006 May; 47(5): 793–6.
Wikman M, Steffen AC, Gunneriusson E, Tolmachev V, Adams GP, Carlsson J, Ståhl S; Selection and characterization of HER2/neu-binding affibody ligands; Protein Eng Des Sel. 2004 May; 17(5): 455–62.
US 2010/0048868
WO 2009/068625
WO 2009/080810

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0048868 [0005]
WO 2009/068625 [0005]
WO 2009/080810 [0005]
DE 102009035648 [0008]
DE 102009035645 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Smith-Jones PM et al., 2006 [0003]
Neundorf I et al., 2008 [0010]
Massoud TF, Gambhir SS, 2003 [0019]
Ren G et al., 2009 [0031]
Wikman M et al., 2004 [0031]
Ren G et al., 2009 [0031]
Faller A, Schänke M, Der Körper des Menschen, Thieme, 2008 [0033]

Claims

Verwendung eines Peptids (1) zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines Tumors (18), der einen Her2/neu-Rezeptor (4) exprimiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Peptid (1) an den Her2/neu-Rezeptor (4) bindet und ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Peptid (1) mindestens eine D-Aminosäure (2) aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Agens ein Radiopharmakon ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tumor (18), im Vergleich zu gesundem Gewebe, erhöhte Mengen des Her2/neu-Rezeptors (4) exprimiert.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom einer Aminosäure (2), vorzugsweise der N-terminalen Aminosäure (3) des Peptids (1) ist.
Radiopharmakon zur Lokalisation eines Tumors (18), der einen Her2/neu-Rezeptor (4) exprimiert, umfassend ein Peptid (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Peptid (1) an den Her2/neu-Rezeptor (4) bindet und ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist.
Radiopharmakon nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tumor (18), im Vergleich zu gesundem Gewebe, erhöhte Mengen des Her2/neu-Rezeptors (4) exprimiert.
Radiopharmakon nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom einer Aminosäure (2), vorzugsweise der N-terminalen Aminosäure (3) des Peptids (1) ist.
Radiopharmakon nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Biomarker ist.