« Évaluation préclinique d’une sonde peptidique ciblant Trop2 pour l’imagerie TEP du cancer du sein triple négatif »
Nous partageons aujourd'hui un article de recherche mené par l'équipe de Zha Yuan et publié dans la revue Analytical Chemistry. Cette étude, grâce à une conception rationnelle basée sur la biologie computationnelle, a permis de développer une nouvelle sonde peptidique ciblant Trop2, le [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8. Elle a permis, pour la première fois, l'imagerie non invasive et dynamique par tomographie par émission de positons (TEP) de l'expression de Trop2 dans le cancer du sein triple négatif (CSTN). Cette sonde a également été appliquée avec succès au suivi en temps réel de la réponse au traitement par des conjugués anticorps-médicament (ADC) ciblant Trop2, offrant ainsi un nouvel outil d'imagerie moléculaire pour le diagnostic et le traitement de précision du cancer.
01 Contexte de la recherche
Le cancer du sein triple négatif (CSTN) est un sous-type de cancer du sein caractérisé par l'absence d'expression des récepteurs aux œstrogènes, à la progestérone et de HER2, représentant 15 à 20 % de tous les cancers du sein. Il se caractérise par une forte agressivité, une grande hétérogénéité et un mauvais pronostic. Les options thérapeutiques actuelles sont limitées et reposent principalement sur la chimiothérapie, qui induit souvent une résistance aux médicaments et des récidives. L'antigène 2 de surface des cellules trophoblastiques (Trop2) est une glycoprotéine transmembranaire fortement exprimée dans le CSTN (44 à 88,7 %). Sa surexpression est étroitement associée à la prolifération tumorale, à l'invasion et aux métastases, ce qui en fait une cible thérapeutique importante. Ces dernières années, des conjugués anticorps-médicament (ADC) ciblant Trop2, tels que le sacituzumab govitecan (SG) et le datopotamab deruxtecan (Dato-DXd), ont démontré une efficacité significative en clinique. Cependant, leur efficacité dépend fortement des niveaux d'expression de Trop2, et le traitement peut induire une diminution de l'expression de Trop2 ou une résistance.
Actuellement, le manque d'outils non invasifs pour le suivi dynamique de l'expression de Trop2 freine la stratification des patients et l'évaluation de la réponse au traitement. Les sondes d'imagerie existantes sont principalement basées sur des anticorps ou des nanocorps (par exemple, 89Zr-DFO-AF650), mais leur taille moléculaire importante entraîne une pharmacocinétique sous-optimale (élimination lente, faible pénétration), une forte immunogénicité et des coûts de production élevés. Les sondes peptidiques, grâce à leur petite taille, leur élimination rapide, leur faible toxicité et leur forte pénétration tissulaire, représentent une alternative idéale. Cette étude visait à concevoir un peptide ciblant Trop2 à haute affinité par simulation informatique et à développer une sonde TEP marquée au 68Ga afin de pallier les limitations actuelles de l'imagerie.
02 Points forts innovants
Conception rationnelle de peptides guidée par la biologie computationnellePour la première fois, la modélisation moléculaire par AlphaFold2 et les calculs d'énergie libre de liaison par FoldX ont été utilisés pour simuler l'interface de liaison entre Trop2 et son ligand naturel, la midkine (MDK), et identifier les résidus clés impliqués dans l'interaction (positions 40 à 47). Grâce à une optimisation par mutation à double saturation, le peptide à haute affinité WP8 (énergie libre de liaison : -9,3 kcal/mol) a été obtenu, démontrant une amélioration significative par rapport au peptide initial (-8,0 kcal/mol).
Développement de la première sonde PET Trop2 à base de petit peptideConstruction réussie du [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8, qui présente une affinité nanomolaire (KD mesuré par SPR = 153,3 nM), une pureté radiochimique élevée (>98 %) et une excellente stabilité (>95 % de pureté dans le PBS et le sérum après 120 minutes), comblant le vide pour les sondes d'imagerie Trop2 à base de peptides.
Percée dans le suivi dynamique de la réponse thérapeutique :La sonde permet de détecter avec précision la diminution de l'expression de Trop2 induite par un traitement par ADC ciblant Trop2 (SG et Dato-DXd). Grâce à des expériences cellulaires in vitro, à l'imagerie TEP chez le petit animal et à une validation ex vivo, elle permet une visualisation non invasive et en temps réel de la réponse au traitement, offrant ainsi un nouvel outil pour prédire l'efficacité des ADC.
03 Résultats et discussion
3.1 Simulation informatique et optimisation des peptides
L'interface de liaison entre MDK et Trop2 (PDB : 7PEE) a été simulée à l'aide d'AlphaFold2, identifiant le segment peptidique clé Lead-pep. FoldX a été utilisé pour le criblage de mutations par saturation simple et double, révélant que la substitution d'Ala41 et Cys45 par Tyr augmentait significativement l'affinité, aboutissant au peptide optimisé WP8. Les simulations de dynamique moléculaire ont montré que le complexe WP8-Trop2 présentait des fluctuations RMSD plus faibles (3,5-4,5 Å), indiquant une liaison plus stable. La résonance plasmonique de surface (SPR) a confirmé que la constante de dissociation (KD) de NOTA-PEG2-WP8 était de 153,3 nM (Fig. 1).
Figure 1. Criblage virtuel et validation in vitro des peptides candidats.
3.2 Préparation et caractérisation de la sonde
Après synthèse en phase solide et marquage au ⁶⁸Ga, le [⁶⁸Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8 a présenté une pureté radiochimique supérieure à 98 % (analyse HPLC). Après 120 minutes d'incubation dans du PBS et du sérum de veau fœtal (SVF), la pureté est restée supérieure à 95 %, démontrant une excellente stabilité. La valeur de log P était de -2,32 ± 0,12, indiquant une forte hydrophilie favorisant une clairance rénale rapide. Les expériences de stabilité sanguine in vivo ont montré une forte proportion de sonde intacte dans le sang 60 minutes après l'injection (Fig. 2B).
Figure 2. Structure chimique et contrôle de qualité du [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8.
3.3 Évaluation de la spécificité et de l'affinité in vitro
Les analyses Western blot et d'immunofluorescence ont confirmé des niveaux de protéine Trop2 significativement plus élevés dans les cellules MDA-MB-468 (Trop2-élevé) que dans les cellules MDA-MB-231 (Trop2-faible). Les expériences d'internalisation en fonction du temps ont montré que l'internalisation du [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8 par les cellules MDA-MB-468 atteignait un pic à 2,58 ± 0,13 % de la densité optique (DO) (120 minutes), et que cette internalisation pouvait être bloquée par un excès de peptide non marqué (réduite à 0,81 ± 0,06 % de la DO). Les tests de liaison compétitive ont permis d'obtenir une IC50 de 91,22 nM, confirmant une forte affinité et une grande spécificité (Fig. 3).
Figure 3. Test de spécificité in vitro du [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8.
3.4 Imagerie TEP in vivo et pharmacocinétique
L'imagerie TEP chez le petit animal a révélé une fixation du traceur significativement plus élevée dans les tumeurs MDA-MB-468 à forte expression de Trop2 (pic : 4,09 ± 0,38 % ID/g) que dans les tumeurs MDA-MB-231 à faible expression (2,50 ± 0,43 % ID/g). Des expériences de blocage ont confirmé la spécificité de la fixation (diminution à 2,00 ± 0,28 % ID/g). Le rapport tumeur/muscle (T/M) a atteint 4,93 ± 0,57 à 60 minutes, démontrant un bon rapport cible/bruit de fond. L'analyse pharmacocinétique a indiqué que le traceur était principalement éliminé par voie rénale (fixation rénale : 14,97 ± 3,26 % ID/g) avec une clairance sanguine rapide (demi-vie de distribution : 1,67 minute) (Fig. 4).
Figure 4. Imagerie MicroPET du [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8 chez des souris porteuses de tumeurs MDA-MB-468 et MDA-MB-231.
3.5 Surveillance de la réponse au traitement par ADC
Après traitement des cellules MDA-MB-468 avec SG et Dato-DXd, les analyses Western blot et immunofluorescence ont révélé une diminution dose-dépendante de l'expression de Trop2. Les expériences d'internalisation cellulaire ont confirmé la capacité de la sonde à détecter avec sensibilité ces variations d'expression. Chez les modèles animaux, les groupes traités par ADC (SG 10 mg/kg ou Dato-DXd 10 mg/kg) ont présenté une inhibition significative du volume tumoral. L'imagerie TEP a révélé une diminution de l'internalisation de la sonde au cours du traitement : le rapport T/M dans le groupe SG est passé de 5,23 ± 0,34 à l'inclusion à 1,55 ± 0,37 au jour 18. L'autoradiographie ex vivo, le Western blot et l'immunofluorescence ont tous confirmé la diminution de l'expression de Trop2 (Fig. 5).
Figure 5. Suivi thérapeutique de souris porteuses de tumeurs MDA-MB-468 traitées avec du PBS, du SG et du Dato-DXd.
3.6 Évaluation de la biodistribution et de la toxicité
Les études de biodistribution ont montré que la sonde s'accumulait principalement dans les reins et la vessie, indiquant une excrétion urinaire, avec une faible accumulation dans les autres organes. La coloration H&E a confirmé que le traitement par ADC n'entraînait aucune toxicité significative pour les principaux organes, tandis que la structure du tissu tumoral était altérée, attestant de l'innocuité du traitement.
04 Conclusion et perspectives d'avenir
Cette étude a permis de développer avec succès la première sonde PET peptidique ciblant Trop2, [68Ga]Ga-NOTA-PEG2-WP8. Grâce à une conception rationnelle assistée par modélisation informatique, le peptide WP8, à haute affinité, a été obtenu. La sonde présente une excellente spécificité, stabilité et propriétés pharmacocinétiques. Dans des modèles précliniques, elle a permis un suivi non invasif et dynamique de l'expression de Trop2 et de la réponse au traitement par ADC, offrant ainsi un outil puissant pour une stratification précise, l'évaluation de l'efficacité et la gestion de la résistance dans le cancer du sein triple négatif (TNBC). Les travaux futurs porteront sur le développement d'études de translation clinique afin de valider son utilité chez les patients et d'explorer son potentiel dans d'autres cancers Trop2-positifs (par exemple, le cancer du poumon et le cancer du pancréas). De plus, la structure de la sonde pourrait être optimisée pour améliorer sa durée de rétention tumorale, et des versions marquées avec des radionucléides thérapeutiques (par exemple, le 177Lu) pourraient être développées pour une thérapie par radionucléides ciblée.
Article original :
Zha Y, Zhu X, Xue Y, Huang Z, Wang S, Jiao Y, Chen Y, Yao Y, Wang K, Fang J. Évaluation préclinique d'une sonde peptidique ciblée sur Trop2 pour l'imagerie TEP du cancer du sein triple négatif. Chimie anale. 28 octobre 2025;97(42):23598-23608. est ce que je:10.1021/acs.analchem.5c05242. Publication en ligne le 17 octobre 2025. PMID : 41105928.