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Entwicklung und Untersuchung U-230 markierter Antikörper

Sander, Anika

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PDF, German
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Abstract

Die vielversprechenden Ergebnisse von Alphastrahlern in der gezielten Alphatherapie (TAT) zur Behandlung von Krebs bereiten ein enormes Interesse für Fortschritte in der Forschung der Radionuklid-Produktion und in der Herstellung und Untersuchung von Radioimmunokonjugaten. Zum einen soll der hohe Bedarf therapiegeeigneter Radionuklide gedeckt sein, zum anderen ist es unabdingbar die Eigenschaften der Radioimmunokonjugate zu kennen, um ihr Verhalten in vivo einschätzen zu können. Ziel der vorgelegten Doktorarbeit war die Untersuchung von 2,9-Dicarboxy-1,10- phenanthrolin (DCP) bzw. seiner Derivate 4,7-Bisphenyl-2,9-dicarboxy-1,10-phenanthrolin (DPDCP) und 4,7-Bis(chlorosulfophenyl)-2,9-dicarboxy-1,10-phenanthrolin (BCPDA) hinsichtlich ihrer Komplexierungseigenschaften mit dem Uranyl-Kation.U-230 ist aufgrund seiner optimalen Zerfallseigenschaften im Blickpunkt des Interesses. Mit einer Halbwertszeit von 20.2 Tagen zerfällt es in einer Kaskade und generiert dabei fünf Alpha-Teilchen, die mit einer kumulativen Energie von 34.2 MeV eine hohe zytotoxische Wirkung verursachen können. Der Komplex UO2-DCP bzw. UO2-BCPDA sollte bezüglich seiner Eignung für den Einsatz in der TAT untersucht werden. Blickpunkt waren zunächst die thermodynamischen Eigenschaften des Komplexes, sowie seine analytische Charakterisierung und anschließend die Entwicklung eines effizienten und reproduzierbaren Protokolls für die Kopplung des monoklonalen Antikörpers MabThera® mit dem Liganden DCP, bzw. seiner Derivate BCPDA und 5-Isothiocyanato-2,9-dicarboxy-1,10-phenanthrolin (DCP-NCS) mit anschließender Evaluierung der Uran markierten Konjugate in vitro. Dabei wurde vor allem die zeitabhängige Stabilität unter dem Einfluss verschiedener potenzieller konkurrierender Liganden und im Blutserum untersucht. Außerdem wurde die Bindungsaffinität des schon etablierteren Komplexsystems Ac-225-DOTA-MabThera® an Zellen untersucht. Zunächst wurden die Protonierungskonstanten des Liganden BCPDA mittels der pH-abhängigen Änderung der Absorption mit der UV-Spektroskopie bestimmt. Die ermittelten pKs-Werte von 4.71 und 2.68 in 0.1 M NaClO4 stimmen mit den literaturbekannten Werten des unsubstituierten Liganden DCP überein, welche von Dean et al. untersucht worden waren. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Derivatisierung des DCP mit Chlorosulfophenylgruppen keinen Einfluss auf die komplexierenden Eigenschaften der Carboxylgruppen ausübt. Um eine quantitative Aussage über die Stabilität des Liganden mit dem Uranyl-Kation machen zu können, ist die Kenntnis der Stabilitätskonstante eine wichtige Voraussetzung. Diese wurde durch Verwendung der beiden Urantracer U-230 und U-237 und den unterschiedlichen analytischen Methoden Instant Thin Layer Chromatography (ITLC) und dem Kationenaustauscherharz AG MP-50 auf log K 7.4 ± 0.2 in 0.1 M NaClO4 bestimmt. Eine Ionenstärkekorrektur mit der Davies-Gleichung ergab log K 8.2 ± 0.2 bei der Ionenstärke 0. Um die thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften des Komplexes beurteilen zu können, wurde der Komplex unter dem Einfluss verschiedener potenzieller konkurrierender Liganden untersucht. Hierfür wurde die Bildung der ternären Komplexe UO2-BCPDA-OH− und UO2-BCPDA-CO2−3 in Abhängigkeit vom pH Wert mit UV-Spektroskopie untersucht. Für die Bildung des ternären Komplexes UO2-BCPDA-OH− konnte in Abhängigkeit vom pH-Wert eine Änderung der Absorption beobachtet werden. Durch Auswertung mit Hilfe einer Steigungsanalyse wurde mit steigendem pH-Wert die Anlagerung einer Hydroxogruppe an den binären UO2-BCPDA Komplex beobachtet. Es konnte unter Vorbehalt eine Bruttokomplexbildungskonstante von log K = 13.2 ± 0.2 in 0.1 M NaClO4 geschätzt werden. Die Bildung des ternären Carbonatokomplexes wurde mit einem erhöhten Partialdruck von CO2 und der damit verbundenen Gleichgewichtskonzentration in Lösung in Abhängigkeit vom pH-Wert untersucht. Hier kam es zunächst zur Bildung des ternären Komplexes. Bei höheren pH-Werten wurde die Dissoziation des UO2-BCPDA Komplexes zugunsten der Bildung des UO2(CO3)34−-Komplexes beobachtet. Zum besseren Verständnis der Komplexierungseigenschaften von UO2-DCP und UO2-DPDCP wurden unterschiedliche Addukte synthetisiert und mit Kristallstrukturanalyse, NMR, IR- und UV-Spektroskopie charakterisiert. Zunächst ist es gelungen das Polymer [UO2-DCP]n mit Hilfe einer einfachen Extraktion zu synthetisieren. Auf analoge Weise wurde mit dem Liganden DPDCP das Tetramer [UO2-DPDCP]4 hergestellt. Die Herstellung und Charakterisierung dieser und weiterer ternärer Kristalle gab ein tieferes Verständnis für das Verhalten des Komplexes unter dem Einfluss verschiedener Liganden, auch in Lösung, und dessen bemerkenswerte kinetische Stabilität. Die Komplexe UO2-DCP, UO2-DPDCP, UO2-BCPDA und die entsprechenden Konjugate UO2-DCP-MabThera® und UO2-BCPDA-MabThera® wurden in vitro untersucht. UO2-DCP und UO2-DPDCP zeigen im Blutserum keine Dissoziation. Eine suggerierte Dissoziation von UO2-BCPDA, UO2-DCP-MabThera® und UO2-BCPDA-MabThera® kann mit Schwierigkeiten der analytischen Methode und der dichten Matrix des Blutserums erklärt werden. Das durchgeführte Zellbindungsexperiment von Ac-225-DOTA-MabThera® an den Lymphomzellen K422 zeigte eine Bindungsaffinität im nanomolaren Bereich an die Zellen. Dieses Radioimmunokonjugat mit dem Antikörper MabThera®, welcher auch für das neue System UO2-DCP untersucht wird, hat somit eine starke Affinität zu den Zellen. Die Untersuchungen und durchgeführten Experimente zeigen, dass das untersuchte System UO2-DCP durchaus Potenzial für den Einsatz in der TAT besitzt, da der Komplex sich durch eine bemerkenswerte kinetische Stabilität auszeichnet. Es sollten jedoch noch weitere Experimente durchgeführt werden, um die Stabilität der Radioimmunokonjugate im Blutserum zu untermauern. Letztendlich muss auch die Immunoreaktivität der hergestellten Radioimmunokonjugate, die Affinität an Zellen, sowie die Zytotoxizität von U-230-DCP-MabThera® bzw. U-230-BCPDA-MabThera® untersucht werden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Fanghänel, Prof. Dr. Thomas
Date of thesis defense: 27 February 2015
Date Deposited: 17 Mar 2015 09:47
Date: 2015
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
600 Technology (Applied sciences)
Controlled Keywords: Uran, Targeted Alpha Therapy, Komplexbildung
Uncontrolled Keywords: U-230, DCP, ITLC, Radioimmunokonjugat
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