Precisión sobre dos ruedas: Refinamiento estructural de péptidos bicíclicos marcados con 68Ga dirigidos a la nectina-4 para mejorar la imagenología tumoral: Del desarrollo preclínico a la primera aplicación en humanos.
Hoy compartimos un estudio de Tobias Kronke et al., publicado en la revista Journal of Medicinal Chemistry. Esta investigación se centra en la optimización de la estructura de péptidos bicíclicos dirigidos a la nectina-4 para desarrollar radioligandos marcados con 68Ga para la imagenología tumoral. Mediante modificaciones estructurales sistemáticas (como la sustitución bioisostérmica de metionina), el estudio no solo mejoró la pureza radioquímica y la estabilidad de los ligandos, sino que también validó su eficacia como diana por primera vez en modelos preclínicos y en una aplicación en humanos, proporcionando una novedosa herramienta molecular para el diagnóstico y tratamiento precisos de los cánceres relacionados con la nectina-4.
01 Antecedentes de la investigación
La nectina-4 es una proteína de adhesión celular con alta expresión en diversos tumores (como el carcinoma urotelial), pero con expresión limitada en tejidos adultos normales (excepto en tejidos embrionarios y placentarios). Se ha convertido en una diana importante para conjugados anticuerpo-fármaco (p. ej., enfortumab vedotina) y fármacos peptídicos (p. ej., BT8009). En los últimos años, se han logrado avances significativos en la terapia dirigida a la nectina-4:
Éxito clínico de los conjugados anticuerpo-fármaco (ADC): Enfortumab vedotin (Padcev®), el primer ADC dirigido a Nectin-4, ha sido aprobado para el tratamiento del carcinoma urotelial localmente avanzado o metastásico, especialmente en combinación con el inhibidor de PD-1 pembrolizumab como régimen de primera línea. Emplea un ligador escindible para conjugar un anticuerpo monoclonal anti-Nectin-4 con el inhibidor de tubulina MMAE, logrando una citotoxicidad precisa.
Aparición de conjugados péptido-fármaco (PDC): BT8009 (zelenectida vedotina) es un novedoso conjugado péptido-fármaco bicíclico que utiliza el mismo enlazador escindible y carga citotóxica (MMAE) que enfortumab vedotina, pero utiliza el péptido bicíclico BCY8126 como módulo de diana (Figura 1). Los datos preclínicos muestran una excelente actividad antitumoral y actualmente se encuentra en ensayos clínicos para el carcinoma urotelial y el cáncer de mama (NCT06225596, NCT06840483).
Figura 1. Estructuras de BT8009 y BCY8126.
Sin embargo, un desafío clave en la práctica clínica actual es la heterogeneidad y los cambios dinámicos en la expresión de nectina-4. Kliumper et al. descubrieron recientemente que los niveles de expresión de nectina-4 suelen estar significativamente reducidos o incluso ausentes en las metástasis en comparación con los tumores primarios, lo que se asocia con una menor eficacia de enfortumab vedotin. Por lo tanto, la cuantificación no invasiva y precisa de los niveles de expresión de nectina-4 en todo el cuerpo antes y durante el tratamiento es una necesidad clínica urgente para la estratificación de pacientes, la predicción de la eficacia y la monitorización de la resistencia. Si bien se han explorado estrategias de inmunoPET basadas en anticuerpos, las propiedades farmacocinéticas de las moléculas grandes —como la lenta depuración sanguínea, la escasa penetración tumoral y el alto fondo— limitan su calidad de imagen y aplicación. Por el contrario, los péptidos bicíclicos, como tipo molecular emergente, ofrecen un equilibrio perfecto entre tamaño y función:
Peso molecular moderado (~2 kDa): combina una buena penetración tisular con una rápida depuración renal.
Alta afinidad y especificidad: Seleccionados a través de técnicas como la presentación de fagos, lo que permite una unión al objetivo de alta especificidad similar a la de los anticuerpos.
Excelente estabilidad: La estructura cíclica resiste eficazmente la degradación de la proteasa.
Alta modificabilidad: susceptible de optimización estructural y conjugación de radionúclidos mediante síntesis química.
Este estudio tiene como objetivo transformar la cabeza diana del péptido bicíclico (BCY8126) del fármaco PDC BT8009 en fase clínica en un radioligando excelente. El objetivo principal es abordar un problema clave de inestabilidad química: el residuo de metionina (Met) en la secuencia BCY8126 es altamente susceptible a la oxidación a sulfóxido de metionina durante la síntesis y el radiomarcaje de péptidos, lo que resulta en una reducción del rendimiento, una menor pureza radioquímica y una posible disminución de la actividad de unión. Para ello, el equipo exploró sistemáticamente sustitutos bioisostéricos para la metionina, con el objetivo de desarrollar sondas de imagen PET con nectina-4 más estables y fiables, y avanzarlas desde la investigación preclínica hasta su primera aplicación en humanos.
02 Aspectos innovadores destacados
Primera evaluación sistemática del impacto de los bioisósteros de metionina en la estabilidad de los péptidos bicíclicos y la afinidad de unión: se introdujeron sustitutos innovadores como la norleucina (Nle), la metoxinina (Mox) y la S-etilcisteína para abordar el riesgo de oxidación de la metionina (Met) durante la síntesis y el marcado, mejorando significativamente la pureza radioquímica y manteniendo al mismo tiempo una alta afinidad por la nectina-4.
Las técnicas de caracterización de la unión multidimensional revelan relaciones estructura-actividad: utilizando ensayos de unión competitiva de anisotropía de fluorescencia (FA) y análisis cinético de resonancia de plasmón superficial (SPR), el estudio reveló por primera vez que reemplazar 1-naftilalanina (1NaI) con 2-naftilalanina (2NaI) condujo a una disminución de 30 veces en la afinidad, principalmente debido a una tasa de asociación reducida (ken), proporcionando una base clave para la optimización posterior.
Validación integral desde la fase preclínica hasta la primera aplicación en humanos: Se comparó sistemáticamente la farmacocinética de 64Ligandos marcados con Cu/68Ga de modelos celulares in vitro (HT-1376) a imágenes PET in vivo. Se informó por primera vez la obtención exitosa de imágenes de [68Ga]Ga-NECT-224 (el ligando optimizado basado en la sustitución de Mox) en un paciente con cáncer urotelial metastásico, lo que confirma su potencial de aplicación clínica.
03 Resultados y discusión
3.1 Diseño de bibliotecas de péptidos y caracterización de la afinidad de unión
El estudio sintetizó primero una biblioteca de péptidos bicíclicos basada en la plantilla BCY8126 (Figura 2), centrándose en la modificación de la posición de Met4 (p. ej., compuestos 1e-Met, 3a-Nle, 4-Mox, etc.), y evaluó su capacidad de unión a la nectina-4 humana recombinante mediante ensayos de competencia de FA. Los resultados mostraron que la KdLos valores de Mox (4) y Nle (3a) (1,64 nM y 1,04 nM, respectivamente) fueron comparables a los de Met nativo (1e, Kd=0,77 nM), mientras que la doble sustitución 2NaI/Arg5 (8a) condujo a una disminución significativa de la afinidad (Kd=21,0 nM). La cinética de SPR confirmó además que las diferencias de afinidad se debieron principalmente a cambios en la tasa de asociación (Figura 3).
Figura 2. Resumen de las estructuras de los péptidos bicíclicos estudiados en este trabajo.
Figura 3. Unión de péptidos a nectina-4 humana recombinante.
3.2 Radiomarcaje y optimización de la estabilidad oxidativa
En 64Con/68En experimentos de marcaje con Ga, el péptido que contiene Met (1e) se oxidó parcialmente a sulfóxido de metionina (2) durante el proceso de marcaje, lo que generó subproductos radiactivos (Figura 4). Por el contrario, los picos cromatográficos de Mox (4) y Nle (3a) marcados fueron simétricos y únicos (Figura 4), lo que demuestra su mayor resistencia a la oxidación. Los experimentos de exposición a H₂O₂ mostraron además que la vida media de [64Cu]Cu-4 (Mox) (6,87 h) fue significativamente mayor que el de [64Cu]Cu-1e (Met, 3,5 h) (Figura 5).
Figura 4. Análisis por radio-HPLC después 64Con- y 68Marcaje con Ga de diferentes péptidos.
Figura 5. Degradación dependiente del tiempo de péptidos radiomarcados seleccionados en presencia de H2EL2.
3.3 Mecanismo de unión e internalización celular in vitro
En las células HT-1376 con alta expresión de Nectin-4, [64El Cu]Cu-4 mostró una unión rápida y características de internalización sostenida: tras 60 minutos de incubación, el 70 % del ligando era resistente al ácido (es decir, se internalizó), y este proceso aún podría ocurrir a 4 °C, lo que sugiere una posible vía endocítica no clásica. Los experimentos de unión por saturación determinaron una Kdde 3,2 nM para [64Cu]Cu-4, consistente con los datos de SPR (Figura 6).
Figura 6. Unión celular e internalización de los radioligandos dirigidos a Nectin-4.
3.4 Imágenes PET in vivo y farmacocinética
Las imágenes PET en animales mostraron que [64El Cu]Cu-4 presentó la mayor captación en los tumores HT-1376 (SUV medio máximo de 1,0), y la relación tumor-músculo fue superior a la de otros ligandos (Figura 7). Aunque la captación inicial de [68La concentración de Ga]Ga-4 fue ligeramente menor, lo que mostró una buena retención tumoral. En la primera aplicación en humanos, [68Ga]Ga-NECT-224 detectó con éxito metástasis cerebrales, ganglios linfáticos y la lesión primaria (Figura 8), con un SUVmax que alcanzó 23,8 (tumor de pelvis renal), lo que resalta su valor clínico.
Figura 7. Imágenes PET y valores de captación derivados de la imagen de la 64Ligandos de nectina-4 marcados con Cu.
Figura 8. Primera aplicación en humanos de [68Ga]Ga-4 ([68(Ga-NECT-224).
04 Conclusión
Este estudio desarrolló con éxito nuevos radioligandos peptídicos bicíclicos dirigidos a la nectina-4 mediante optimización estructural. La estrategia de reemplazo de metoxinina (Mox) mejoró significativamente la resistencia a la oxidación y la pureza radioquímica.64Cu]Cu-NECT-224 y [68Ga]Ga-NECT-224 demostró una excelente capacidad de focalización tumoral en modelos preclínicos, y su primera aplicación en humanos validó aún más su viabilidad clínica. Los trabajos futuros deberían centrarse en reducir la tasa de disociación (kapagado) para prolongar la retención del tumor y promover los estudios de imágenes con una vida media más larga 64Versión marcada con Cu. Este estudio no solo impulsa el desarrollo de sondas de imagenología de Nectin-4, sino que también proporciona un paradigma para el diseño racional de péptidos bicíclicos con un amplio potencial de traducción.
Artículo original:
Krönke T, Trommer J, Ullrich M, et al. “Precisión en dos ruedas”─ Refinamiento estructural de péptidos bicíclicos marcados con 64Cu y 68Ga dirigidos a la nectina-4 para mejorar la imagenología tumoral: Del desarrollo preclínico a la primera aplicación en humanos[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2025.