« Précision sur deux roues : optimisation structurale de peptides bicycliques marqués au 68Ga ciblant la nectine-4 pour une imagerie tumorale améliorée : du développement préclinique à la première application chez l’homme »
Aujourd'hui, nous partageons une étude de Tobias Kronke et al., publiée dans le Journal of Medicinal Chemistry. Ces travaux portent sur l'optimisation de la structure de peptides bicycliques ciblant la nectine-4 afin de développer des radioligands marqués au 68Ga pour l'imagerie tumorale. Grâce à des modifications structurales systématiques (telles que le remplacement bioisostérique de la méthionine), l'étude a non seulement amélioré la pureté radiochimique et la stabilité des ligands, mais a également validé leur efficacité de ciblage pour la première fois dans des modèles précliniques et lors d'une première application chez l'humain. Cette étude offre ainsi un nouvel outil moléculaire pour le diagnostic et le traitement précis des cancers liés à la nectine-4.
01 Contexte de la recherche
La nectine-4 est une protéine d'adhérence cellulaire fortement exprimée dans diverses tumeurs (comme le carcinome urothélial) mais faiblement exprimée dans les tissus adultes normaux (à l'exception des tissus embryonnaires et placentaires). Elle est devenue une cible importante pour les conjugués anticorps-médicament (par exemple, l'enfortumab vedotin) et les médicaments peptidiques (par exemple, le BT8009). Ces dernières années, des avancées significatives ont été réalisées dans le domaine des thérapies ciblant la nectine-4.
Succès clinique des conjugués anticorps-médicament (ADC) : L’enfortumab vedotin (Padcev®), premier ADC ciblant la nectine-4, a été approuvé pour le traitement du carcinome urothélial localement avancé ou métastatique, notamment en association avec l’inhibiteur de PD-1 pembrolizumab en première ligne. Il utilise un lieur clivable pour conjuguer un anticorps monoclonal anti-nectine-4 à l’inhibiteur de tubuline MMAE, permettant ainsi une cytotoxicité précise.
Émergence des conjugués peptide-médicament (CPM) : Le BT8009 (zélénectide védotine) est un nouveau conjugué peptide-médicament bicyclique qui utilise le même lieur clivable et la même charge utile cytotoxique (MMAE) que l’enfortumab védotine, mais qui emploie le peptide bicyclique BCY8126 comme module de ciblage (Figure 1). Les données précliniques montrent une excellente activité antitumorale, et il est actuellement en essais cliniques pour le carcinome urothélial et le cancer du sein (NCT06225596, NCT06840483).
Figure 1. Structures de BT8009 et BCY8126.
Cependant, l'hétérogénéité et la variabilité de l'expression de la nectine-4 constituent un défi majeur en pratique clinique. Kliumper et al. ont récemment constaté que les niveaux d'expression de la nectine-4 sont souvent significativement réduits, voire absents, dans les métastases par rapport aux tumeurs primaires, ce qui est associé à une diminution de l'efficacité de l'enfortumab vedotin. Par conséquent, la quantification non invasive et précise des niveaux d'expression de la nectine-4 dans l'organisme entier, avant et pendant le traitement, représente un besoin clinique urgent pour la stratification des patients, la prédiction de l'efficacité et le suivi de la résistance. Bien que des stratégies d'immunoTEP basées sur des anticorps aient été explorées, les propriétés pharmacocinétiques des grosses molécules – telles qu'une clairance sanguine lente, une faible pénétration tumorale et un bruit de fond élevé – limitent la qualité de l'imagerie et leur application. En revanche, les peptides bicycliques, une nouvelle classe moléculaire, offrent un équilibre optimal entre taille et fonction.
Poids moléculaire modéré (~2 kDa) : Combine une bonne pénétration tissulaire avec une élimination rénale rapide.
Haute affinité et spécificité : sélectionnées par des techniques comme le phage display, permettant une liaison à la cible de haute spécificité semblable à celle des anticorps.
Excellente stabilité : sa structure cyclique résiste efficacement à la dégradation par les protéases.
Grande capacité de modification : Se prête à l'optimisation structurale et à la conjugaison de radionucléides par synthèse chimique.
Cette étude vise à transformer le peptide bicyclique BCY8126, composant du médicament BT8009 (un PDC actuellement en phase clinique), en un radioligand performant. L'objectif principal est de résoudre un problème majeur d'instabilité chimique : le résidu de méthionine (Met) dans la séquence BCY8126 est très sensible à l'oxydation en sulfoxyde de méthionine lors de la synthèse peptidique et du radiomarquage, ce qui entraîne une diminution du rendement et de la pureté radiochimique, ainsi qu'une potentielle altération de l'activité de liaison. À cette fin, l'équipe a exploré de manière systématique des bioisostères de substitution pour la méthionine, dans le but de développer des sondes d'imagerie TEP à base de Nectin-4 plus stables et fiables, et de les faire passer de la recherche préclinique à la première application chez l'homme.
02 Points forts innovants
Première évaluation systématique de l'impact des bioisostères de la méthionine sur la stabilité et l'affinité de liaison des peptides bicycliques : des substituts innovants comme la norleucine (Nle), la méthoxinine (Mox) et la S-éthylcystéine ont été introduits pour traiter le risque d'oxydation de la méthionine (Met) pendant la synthèse et le marquage, améliorant significativement la pureté radiochimique tout en maintenant une affinité élevée pour la Nectine-4.
Les techniques de caractérisation multidimensionnelle des liaisons révèlent les relations structure-activité : grâce à des tests de liaison compétitive par anisotropie de fluorescence (AF) et à une analyse cinétique par résonance plasmonique de surface (RPS), cette étude a révélé pour la première fois que le remplacement de la 1-naphtylalanine (1NaI) par la 2-naphtylalanine (2NaI) entraînait une diminution de l’affinité d’un facteur 30, principalement due à une réduction de la constante d’association (ka).sur), fournissant une base essentielle pour l'optimisation ultérieure.
Validation complète, des études précliniques à la première application chez l'homme : comparaison systématique de la pharmacocinétique de 64Des ligands marqués au Cu/68Ga, issus de modèles cellulaires in vitro (HT-1376), ont été utilisés pour l'imagerie TEP in vivo. La première imagerie réussie du [68Ga]Ga-NECT-224 (ligand optimisé par remplacement du Mox) chez un patient atteint d'un cancer urothélial métastatique a été rapportée, confirmant ainsi son potentiel de translation clinique.
03 Résultats et discussion
3.1 Conception de la bibliothèque de peptides et caractérisation de l'affinité de liaison
L'étude a d'abord synthétisé une bibliothèque de peptides bicycliques à partir du modèle BCY8126 (Figure 2), en modifiant la position Met4 (par exemple, les composés 1e-Met, 3a-Nle, 4-Mox, etc.), puis a évalué leur capacité de liaison à la nectine-4 humaine recombinante par des tests de compétition avec l'acide folique. Les résultats ont montré que la constante d'affinité (Kd) était plus élevée que la constante de dissociation (Kd).dLes valeurs de Mox (4) et Nle (3a) (1,64 nM et 1,04 nM, respectivement) étaient comparables à celle de la Met native (1e, Kd=0,77 nM), tandis que la double substitution 2NaI/Arg5 (8a) a entraîné une diminution significative de l'affinité (Kd=21,0 nM). La cinétique SPR a en outre confirmé que les différences d'affinité provenaient principalement de changements dans le taux d'association (Figure 3).
Figure 2. Aperçu des structures des peptides bicycliques étudiés ici.
Figure 3. Liaison des peptides à la nectine-4 humaine recombinante.
3.2 Optimisation du radiomarquage et de la stabilité oxydative
Dans 64Avec/68Lors des expériences de marquage au gallium, le peptide contenant de la méthionine (1e) a été partiellement oxydé en sulfoxyde de méthionine (2) au cours du processus de marquage, entraînant la génération de sous-produits radioactifs (Figure 4). En revanche, les pics chromatographiques du Mox (4) et du Nle (3a) marqués étaient symétriques et uniques (Figure 4), démontrant leur meilleure résistance à l'oxydation. Des expériences de défi H2O2 ont en outre montré que la demi-vie de [64Cu]Cu-4 (Mox) (6,87 h) était significativement plus élevé que celui de [64Cu]Cu-1e (Met, 3,5 h) (Figure 5).
Figure 4. Analyse par radio-HPLC après 64Avec et 68Marquage au gallium de différents peptides.
Figure 5. Dégradation en fonction du temps de peptides radiomarqués sélectionnés en présence de H2LE2.
3.3 Mécanisme de liaison et d'internalisation cellulaire in vitro
Dans les cellules HT-1376 exprimant fortement la nectine-4, [64Le complexe Cu-4 a présenté une liaison rapide et une internalisation prolongée : après 60 minutes d’incubation, 70 % du ligand était résistant à l’acidité (c’est-à-dire internalisé), et ce processus pouvait encore se produire à 4 °C, suggérant une voie d’endocytose non classique potentielle. Des expériences de liaison à saturation ont permis de déterminer une constante d’affinité (Kd).dde 3,2 nM pour [64Cu]Cu-4, cohérent avec les données SPR (Figure 6).
Figure 6. Liaison cellulaire et internalisation des radioligands dirigés contre la nectine-4.
3.4 Imagerie TEP in vivo et pharmacocinétique
L'imagerie TEP animale a montré que [64Le composé Cu-4 a présenté la plus forte absorption dans les tumeurs HT-1376 (SUV moyen au pic : 1,0), et le rapport tumeur/muscle était supérieur à celui des autres ligands (figure 7). Bien que l’absorption initiale de [68Le Ga-4 était légèrement inférieur, mais il a montré une bonne rétention tumorale. Lors de la première application chez l'homme, [68Le Ga]Ga-NECT-224 a détecté avec succès des métastases cérébrales, des ganglions lymphatiques et la lésion primaire (Figure 8), avec un SUVmax atteignant 23,8 (tumeur du bassinet rénal), soulignant sa valeur clinique.
Figure 7. Images TEP et valeurs d'absorption dérivées de l'image 64Ligands de la nectine-4 marqués au cuivre.
Figure 8. Première application chez l'homme de [68Ga]Ga-4 ([68(Ga-NECT-224).
04 Conclusion
Cette étude a permis de développer avec succès de nouveaux radioligands peptidiques bicycliques ciblant la nectine-4 grâce à une optimisation structurale. La stratégie de remplacement de la méthoxinine (Mox) a considérablement amélioré la résistance à l'oxydation et la pureté radiochimique.64Cu]Cu-NECT-224 et [68Le Ga-NECT-224 a démontré une excellente capacité de ciblage tumoral dans des modèles précliniques, et sa première application chez l'homme a confirmé sa faisabilité clinique. Les travaux futurs devraient se concentrer sur la réduction de la constante de dissociation (kd).désactivé) pour prolonger la rétention tumorale et favoriser les études d'imagerie avec une demi-vie plus longue 64Version marquée au cuivre. Cette étude fait progresser le développement des sondes d'imagerie de la nectine-4 et propose un modèle pour la conception rationnelle de peptides bicycliques, présentant un large potentiel translationnel.
Article original :
Krönke T, Trommer J, Ullrich M, et al. « Précision sur deux roues » ─ Affinement structural de peptides bicycliques marqués au 64Cu et au 68Ga ciblant la nectine-4 pour une imagerie tumorale améliorée : du développement préclinique à la première application chez l’homme [J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2025.