In vitro Untersuchungen des zytotoxischen Effekts der alpha-emittierenden Nuklide 213Bi, 149Tb und 225Ac gekoppelt an monoklonale Antikörper und Bewertung der physikalischen und biologischen Eigenschaften der Nuklide und Antikörper

Abtotung einzelner Tumorzellen ist eine grose therapeutische Herausforderung bei minimal residual disease und der disseminierten Ausbreitung von Tumorzellen in Korperhohlen z.B. im Peritonealraum oder auf den Leptomenigen. Ein erfolgversprechender Ansatz dafur ist die Radioimmuntherapie, bei der radioaktive Nuklide mittels monoklonaler Antikorper gezielt an Tumorgewebe transportiert werden. Fur die Radioimmuntherapie einsetzbar sind sowohl beta-Emitter als auch alpha-Emitter. Letztere haben sich als besonders effizient erwiesen, da bereits wenige Partikel ausreichen um Tumorzellen abzutoten. In dieser Arbeit wurden die alpha-Emitter 225Ac, 213Bi und 149Tb wahlweise an die monoklonalen Antikorper 6H8, HuM195 und 3F8 gekoppelt und die zytotoxische Wirkung der Radioimmunkonjugate an Zellkulturen quantifiziert und bewertet. 6H8 ist ein tumorspezifischer Antikorper, der an eine bestimmte Mutation des E-Cadherin (d9 E-Cad) bindet, die exklusiv beim diffusen Magenkarzinomen auftritt. HuM195 erkennt das tumorassoziierte Antigen CD33 auf Zellen der akuten myeloischen Leukamie. 3F8 ist ein Antigangliosid GD2 Antikorper, dessen Bindung an neuroektodermale Gewebe bei der Behandlung von Neuroblastomen zur Therapie genutzt wird. Die alpha-Partikel emittierenden Isotope 225Ac, 213Bi und 149Tb wurden mittels geeigneter Chelate an die Antikorper gekoppelt. Die Zytotoxizitat der Radioimmunkonjugate gegenuber Zellen in Suspension, Zellpellets und Spheroiden wurde mittels 3H-Thymidininkorporierung, Tunel Assay, klonogenem Assay und Chromosomenaberrationen evaluiert. Die experimentellen Resultate bezuglich der Zytotoxizitat von 213Bi-6H8 und 149Tb-6H8 gegenuber Zellsuspensionen wurde verglichen mit theoretisch ermittelten Ergebnissen, mit Hilfe eines Monte Carlo Algorithmus fur Mikrodosimetrie. Die untersuchten Zelllinien unterschieden sich in ihrer Sensibilitat gegenuber alpha-Partikeln sowie hinsichtlich des Auftretens von Apoptose. Um je 50% der Zellen einer Zelllinie mittels alpha-Emitter abzutoten (LD50) bedarf es fur MDA Zellen einer 4,5 fach hohen Anzahl an alpha-Partikeln verglichen zu NMB7 und HL60 Zellen. Ein positiver Apoptosenachweis mittels Tunel Assay konnte jedoch nur fur die HL60 Zellen gefuhrt werden. Die zytotoxische Wirkung der alpha-Immunkonjugate erwies sich als abhangig von der Expression des entsprechenden Antigens, der Antigendichte auf der Zelloberflache, der Affinitat der verwendeten Antikorper zu den Antigenen, sowie der Rate der Internalisierung. So andert sich der LD50-Wert der NMB7 Zellen durch die selektive Bindung des Radioimmunkonjugates 225Ac-3F8 an Zellen in Suspension von 30 Bq/ml auf 3,3 Bq/ml. Im Gegensatz dazu ist bei der Zelllinie MDA, die deutlich weniger Antigene exprimiert und diese auch fast nicht internalisieren, der LD50-Wert nach selektiver Bindung von 213Bi-6H8 an die Einzelzellen von 444 kBq/ml auf 130 kBq/ml gesunken. Nach Inkubation mit 740 kBq/ml 213Bi waren in 50% der MDA Zellen schwere Chromosomenaberrationen nachweisbar. Korrespondierend dazu lag bei 444 kBq/ml eine Verminderung der Proliferationsfahigkeit um 50% vor und bei 814 kBq eine Einschrankung der klonogenen Potenz der Zellen auf 50%. 149Tb-6H8 und 213Bi-6H8 zeigten trotz unterschiedlicher Partikelenergien (4 MeV versus 8 MeV) ahnliche Zytotoxizitat gegenuber Zellsuspensionen. Gegenuber Zellpellets und Spheroiden dagegen zeigte nur 213Bi-6H8 einen starken zytotoxischen Effekt, aufgrund eines ausgepragten Crossfire-Effekts. Die mikrodosimetrische Simulation der Experimente an Zellsuspension war in guter Ubereinstimmung mit der experimentell ermittelten Zytotoxizitat. Nur fur 213Bi wurde eine im Vergleich zum Experiment etwas hohere Zytotoxizitat berechnet. Die Erhohung der Zytotoxizitat der alpha-Immunkonjugate im Zellmodell durch selektive Bindung ist fur die therapeutische Anwendung ein sehr vielversprechendes Ergebnis. Vor einer klinischen Untersuchung konnen weitere Einflussgrosen, die die Auswahl der Nuklide und der Antikorper bestimmen im Tierexperiment evaluiert werden und an individuellen Tumorzellen Antigendichte, Internalisierung und Sensibilitat gegenuber alpha-Emittern bestimmt werden. Aber erst in klinischen Studien werden sich eventuelle Uberlegenheiten der alpha-Radioimmuntherapie gegenuber etablierten Therapien endgultig beweisen lassen.