Les molécules radiomarquées, appelées radiotraceurs, aident les médecins nucléaires à détecter et cibler précisément les tumeurs, qui se développent souvent en raison de changements pathologiques dans les processus métaboliques.
À l'aide de la tomographie par émission de positrons, une équipe de scientifiques de Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) a maintenant développé le premier radiotraceur marqué avec l'isotope du fluor 18F, qui peut visualiser des protéines de transport spéciales souvent présentes dans les membranes cellulaires des cellules cancéreuses.
Les chercheurs ont opté pour une approche de synthèse radiochimique inhabituelle, comme ils le décrivent dans la revue Rapports scientifiques.
Au cours du métabolisme, les tumeurs malignes génèrent des quantités accrues d'un certain type de protéine de transport, qui, par exemple, transporte le produit métabolique intermédiaire, le lactate, dans certaines cellules tumorales tout en l'exportant à l'écart des autres – une stratégie pour prévenir l'apoptose, une forme de mort cellulaire programmée qui tuerait la tumeur dans un métabolisme sain.
Cette corrélation a été observée dans divers types de tumeurs. Pour cette raison, les transporteurs dits monocarboxylates sont considérés comme des protéines clés pour traiter un large éventail de différents types de cancer. Les manipuler peut conduire à une thérapie réussie. «
Peter Brust, professeur, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Il est le chef du département des neuroradiopharmaceutiques sur le site de recherche HZDR à Leipzig et travaille sur des sujets radiopharmaceutiques actuels avec un accent sur la recherche sur le cerveau.
«Cela inclut le développement synthétique de radiotraceurs modernes, qui jouent un rôle spécial dans la lutte contre le cancer et, en particulier, les tumeurs cérébrales agressives», explique Peter Brust, décrivant la mission de son équipe.
Dans les études moléculaires biologiques et précliniques, les scientifiques avaient déjà tenté de bloquer l'activité des transporteurs de monocarboxylate (MCT) en utilisant certaines petites molécules organiques avec un effet inhibiteur prononcé (par exemple, α-CHC).
Les premiers résultats ont montré que l'interruption du flux de lactate peut être une stratégie thérapeutique très efficace pour freiner la croissance des tumeurs malignes.
Produits radiopharmaceutiques pour l'imagerie non invasive
En plus de son intérêt thérapeutique, la fonction métabolique du MCT ouvre également de nouvelles possibilités de diagnostic: ils peuvent être utilisés comme biomarqueurs précieux dans de nombreux types de cancer, par exemple en utilisant la tomographie par émission de positons (TEP).
Cette méthode utilise des radionucléides émettant des particules élémentaires chargées positivement, appelées positrons. Le patient reçoit d'abord un produit radiopharmaceutique, une molécule couplée à un atome radioactif tel que le 18F, qui émet des positrons.
Lorsqu'un positron interagit avec un électron dans le corps, un rayonnement est émis dans des directions diamétralement opposées sous la forme de deux photons à haute énergie, qui sont enregistrés par des détecteurs disposés en anneau autour du patient.
Cette image des processus métaboliques permet aux médecins de tirer des conclusions sur la distribution spatiale du produit radiopharmaceutique à l'intérieur du corps, et donc sur tout changement pathologique.
Objectif: Synthèse radiopharmaceutique rapide et automatisée pour une utilisation clinique quotidienne
Malgré leur potentiel en tant que structures cibles thérapeutiques dans la lutte contre le cancer, pratiquement aucun inhibiteur MCT radiomarqué n'a été récemment étudié pour évaluer leur pertinence dans les procédures d'imagerie diagnostique telles que la TEP.
« Nous avons maintenant développé un analogue structurel de l'inhibiteur connu du MCT α-CHC et l'avons couplé avec succès au radionucléide PET 18F dans une procédure complexe. Sa demi-vie relativement courte de 110 minutes garantit que le patient peut tolérer l'exposition aux radiations », dit le Dr Masoud Sadeghzadeh, qui a coordonné les expériences, décrivant l'approche utilisée par les chimistes de Leipzig.
Après avoir mené les premières études précliniques prometteuses de leur nouveau composé (18F) FACH, les scientifiques ont révisé leur voie de synthèse.
«Le défi consiste à produire le radiotraceur assez rapidement pour que nous puissions exploiter les propriétés rayonnantes du 18F dans des applications pratiques», explique la radiochimiste, le Dr Barbara Wenzel.
La durée d'utilisation du radiotraceur est déterminée par la demi-vie du radionucléide. Alors que les chimistes avaient initialement besoin de 160 minutes pour produire manuellement le nouveau radiotraceur, ils ont désormais pu réduire de moitié le temps de synthèse en modifiant leur approche.
« La caractéristique clé de notre synthèse est qu'elle ne nécessite pas l'ajout d'un groupe protecteur. Cette étape intermédiaire désormais obsolète était auparavant nécessaire pour protéger les parties réactives d'une molécule contre les réactions secondaires involontaires », ajoute Barbara Wenzel.
Les scientifiques ont ainsi considérablement simplifié la procédure et l'ont adaptée pour le transfert vers un module de synthèse automatisé – une condition indispensable pour les examens tumoraux qui sont maintenant prévus ainsi que pour une éventuelle utilisation future en médecine nucléaire.
La source:
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
