Optimierung der Pharmakokinetik radioaktiv markierbarer L-Oligonukleotide durch PEGylierung


Optimierung der Pharmakokinetik radioaktiv markierbarer L-Oligonukleotide durch PEGylierung

Pietzsch, H.-J.; Förster, C.; Schubert, M.; Bergmann, R.; Vonhoff, S.; Klussmann, S.; Steinbach, J.

Ziel/Aim:

Komplementäre L-Oligonukleotide (L-ON) stellen einen alternativen Ansatz zur Realisierung von Pretargeting-Technologien dar. Im Vergleich zu natürlichen D‑Oligonukleotiden besitzen L-Oligonukleotide eine sehr hohe metabolische Stabilität; allerdings werden sie sehr schnell aus der Blutbahn entfernt und in hohem Maße in den Nieren angereichert.Ziel des Forschungsvorhabens ist die gezielte Einflussnahme auf die Pharmakokinetik durch systematische PEGylierung einer L-ON-Leitstruktur. Schwerpunkte sind die Erhöhung der Bioverfügbarkeit durch Reduzierung der Blutclearance sowie die Verringerung der Nierenakkumulation.

Methodik/Methods:

Als Leitstruktur wurde das L-Oligonukleotid HO-C6H12-S-S-C6H12-5’GCG-GCT-GTG-CGG-TGC-GG3’ verwendet. Das 3’-Ende wurde mit PEG unterschiedlicher Größen (2, 5, 10, 20 kDa) derivatisiert. Nach Spaltung der Disulfidbindung und Funktionalisierung der PEG-L-ON-Konjugate mit maleinimidfunktionalisierten NOTA- bzw. DOTA-Chelatoren wurden die resultierenden Konstrukte mit Ga-68 bzw. Cu-64 markiert. Die Pharmakokinetik der Radiotracer wurde durch dynamische PET-Scans und simultane Organverteilungsstudien in Wistar-Ratten bestimmt.

Ergebnisse/Results:

Die Zunahme der PEG-Molmassen bewirkte eine stetige Reduzierung der Nierenaufnahme nach 60 min von 56,3 ± 4,1 %ID (Cu-64; 2 kDa PEG) und 52,4 ± 6,1 %ID (Ga-68; 2 kDa PEG) zu 6,5 ± 0,4 %ID (Cu-64; 20 kDa PEG) und 6,9 ± 0,6 % (Ga-68; 20 kDa PEG).Mit zunehmender PEG-Größe zeigte sich eine ansteigende Leberaufnahme nach 60 min p.i. von 4,8 ± 0,2 %ID (Cu-64; 2 kDa PEG) und 2,6 ± 0,4 %ID (Ga-68; 2 kDa PEG) zu 13,3 ± 2,1 %ID (Cu-64; 20 kDa PEG) und 10,7 ± 2,7 %ID (Ga-68; 20 kDa PEG). In den restlichen Organen, mit Ausnahme des Blutes, war die Radiotraceraufnahme nach 60 min p.i. sehr gering (<0,5 %ID/g bzw. <1 SUV). Aus den dynamischen PET-Untersuchungen wurden die Halbwertszeiten der einzelnen Radiotracer im Blutkreislauf bestimmt, diese betrugen 10,8 min (2 kDa PEG), 9,6 min (5 kDa PEG), 27,7 min (10 kDa PEG) und 39,4 min (20 kDa PEG).

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Die Modifikation des pharmakokinetischen Profils der L-ON-Leitstruktur ist durch sukzessive PEGylierung möglich. Im optimalen Fall verringerte sich die Nierenanreicherung der PEG-L-ON nach 60 min auf ein Neuntel des Wertes der nicht-PEGylierten L-ON, bei gleichzeitiger Erhöhung der Verweilzeiten im Blut. Weiterhin bewirkte die PEGylierung eine Erhöhung der Leberaufnahme, während alle anderen Gewebe und Organe auf sehr niedrigem Radioaktivitätsniveau blieben. Durch PEGylierung von L-ON ist eine gezielte Beeinflussung der Pharmakokinetik möglich, jedoch ergeben sich entgegengesetzte Effekte bezüglich der Nieren- und Leberaufnahme. Die absoluten Anreicherungen in den genannten Organen müssen noch weiter reduziert werden, um die L-ON in Pretargeting-Technologien für Diagnostik und Therapie anwenden zu können.

  • Lecture (Conference)
    Gemeinsame Jahrestagung der Deutschen, Österreichischen und Schweizerischen Gesellschaften für Nuklearmedizin 2011, 13.-16.04.2011, Bregenz, Österreich
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 50(2011), A74
    ISSN: 0029-5566

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-15541
Publ.-Id: 15541