1radiofarMaki Radiofarmaki so radioaktivna zdravila. Poenostavljeno lahko rečemo, da so sestavljeni iz dveh delov. Prvi del pred- stavlja vektorski del oz. ligand, ki je odgovoren za vezavo radiofarmaka na specifično makromolekulsko tarčo, npr. receptor na membrani tumorske celice. Drugi del radiofar- maka predstavlja radioaktivna komponenta – radionuklid (radioaktivni izotop). Vektorski del v principu služi kot tran- sportni sistem za dostavo radionuklida na tarčno mesto. Množina vektorja je tipično v subterapevtskem območju, farmakološki učinek pa je praviloma posledica delovanja radioaktivne komponente. Glede na namen uporabe oz. tip sevanja delimo radiofarmake na radiodiagnostike, ki jih uporabljamo pri opredeljevanju bolezni, in radiotera- pevtike, ki jih uporabljamo v procesu zdravljenja (slika 1). Vektorski del molekule lahko predstavlja majhna organska ali anorganska molekula, peptid, protein, vključno s proti- 83 farm vestn 2024; 75 RADIOFARMAKI V TERANOSTIKI THERANOSTIC RADIOPHARMACEUTICALS AVTORJI / AUTHORS: doc. dr. Petra Kolenc, mag. farm., spec.1,2 asist. dr. Doroteja Novak, mag. farm.1,2 asist. dr. Marko Krošelj, mag. farm., spec.1,2 1 Univerzitetni klinični center Ljubljana, Klinika za nuklearno medicino, Zaloška 7, 1000 Ljubljana 2 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aškerčeva 7, 1000 Ljubljana NASLOV ZA DOPISOVANJE / CORRESPONDENCE: E-mail: petra.kolenc@kclj.si POVZETEK Radiofarmaki so radioaktivna zdravila, ki jih glede na namen uporabe oz. tip sevanja delimo na radio- diagnostike, ki jih uporabljamo pri opredeljevanju bolezni, in radioterapevtike, za uporabo v procesu zdravljenja. Izraz teranostika izhaja iz združitve be- sed »terapija« in »diagnostika«. Na področju nu- klearne medicine koncept teranostike implementi- ramo s povezovanjem slikovne diagnostike in ciljanega radionuklidnega zdravljenja. V prispevku se bomo seznanili s primeri povečane izraženosti molekularnih tarč na tumorskih celicah in radiofar- maki, ki se selektivno vežejo nanje. Kot primere predstavljamo uveljavljene teranostične pare radio- farmakov, ki jih uporabljamo pri obravnavi bolnikov z raki, ki imajo na površini celic izražene somato- statinske receptorje ali prostatični specifični mem- branski antigen. Pogledali si bomo primer transla- cijske raziskave razvoja potencialnih radiofarmakov, ki se selektivno vežejo na holecistokinin-2/gastrinski receptor. V zadnjem delu se bomo seznanili še s primerom z aktualnega področja, kjer je tarča za eventualno vezavo radiofarmaka, prisotna v tumor- skem mikrookolju in ne na sami rakavi celici, tj. fi- broblaste aktivirajoči protein. KLJUČNE BESEDE: ciljano radionuklidno zdravljenje, nuklearna medi- cina, radioaktivnost, radiofarmaki, teranostika ABSTRACT Radiopharmaceuticals are radioactive drugs that, based on their intended use or type of radiation, are categorized into radiodiagnostics, used in dis- ease identification, and radiotherapeutics, employed in the treatment process. The term “theranostics” stems from the combination of the words “therapy” and “diagnostics.” In the field of nuclear medicine, the concept of theranostics is implemented by in- tegrating molecular imaging technique and targeted radionuclide therapy. In the present work, we de- scribe examples of overexpression of molecular tar- gets on tumour cells and radiopharmaceuticals that selectively target them. We present established ther- anostic pairs of radiopharmaceuticals used in the treatment of patients with tumours expressing so- matostatin receptors or prostate-specific membrane P R E G LE D N I Z N A N S TV E N I Č LA N K I mer se pod kotom 180° izsevata dva fotona z energijo 511 keV. Vrsta radioaktivnega razpada diagnostičnega ra- dionuklida določa tudi način zaznavanja in prikaza poraz- delitve radioaktivnosti v telesu. Radiofarmake, označene s sevalci žarkov gama, uporabljamo pri enofotonski izsevni tomografiji oz. SPECT (single photon emission computed tomography). Zaznavanje sevanja β+ pa temelji na hkratnem zaznavanju obeh žarkov gama, ki nastaneta pri anihilaciji in ju zaznamo z obročem detektorjev v snemalniku pozi- tronske izsevne tomografije oz. PET (positron emission to- mography). Radionuklide, namenjene zdravljenju, delimo v tri pod- skupine: i) sevalci delcev β-, ki so elektroni, izsevani iz jedra, ii) sevalci delcev α, ki sestojijo iz dveh nevtronov in dveh protonov, in iii) sevalci Augerjevih elektronov (sekun- darni elektron). Njihova uporaba temelji na bioloških učinkih, ki so posledica velikega števila ionizacij, ki jih na svoji poti povzročijo izsevani delci. Visoka gostota poškodb v mole- kulah, ki so kritične za celično preživetje, vodi v celično okvaro in/ali smrt celice. Predvsem kritične so enojne ali dvojne prekinitve vijačnice DNK, ki so lahko posledica ne- posrednega učinka na nukleinske kisline ali pa gre za po- sredne učinke sevanja zaradi tvorbe radikalov, npr. hidrok- silnega radikala (OH●) ob interakciji z molekulami vode, ki nadalje reagirajo z DNK. Ključna je torej uporaba radionu- klidov, ki pri radioaktivnem razpadu izsevajo delce z visokim linearnim prenosom energije (LET, linear energy transfer), telesi in fragmenti protiteles, ali nanodelci. Radionuklid je nanj vezan kovalentno, če gre za radioaktivne nekovine (npr. fluor-18 (18F), jod-123 (123I)), v primeru radioaktivnih izotopov kovinskih elementov (npr. indij-111 (111In), galij- 68 (68Ga) ali tehnecij-99m (99mTc)) pa vektorsko molekulo ustrezno modificiramo z dodatkom bifunkcionalnega kela- torja oz. BFC (bifunctional chelator), ki ga kovalentno ve- žemo na vektorsko molekulo. V zadnjem koraku priprave radiofarmaka – v procesu radiooznačevanja – pa BFC veže radioaktivni izotop (slika 2, zgoraj levo). 1.1 RADIONUKLIDI Radioaktivni razpad je proces, pri katerem pride z oddaja- njem delcev in/ali fotonov do transformiranja nestabilnega jedra v stabilnejše jedro. V samem procesu razpada prihaja do sproščanja energije. V osnovi je radioaktivni razpad je- drski (nuklearni) proces, ki ga povzroča nestabilnost jedra. Pri prehodu sevanja (v obliki delcev ali elektromagnetnega valovanja) skozi snov prihaja do prenosa energije. Osnovna mehanizma prenosa energije sta ionizacija in vzbujanje atomov ter molekul v snovi. Večina energije se v končni fazi pretvori v toploto. Ker pa ima ionizacijski efekt ostale pomembne posledice, imenujemo sevanje, ki se sprošča pri radioaktivnem razpadu, ionizirajoče sevanje. Namen uporabe diagnostičnih radionuklidov je slikovni prikaz porazdelitve radioaktivnosti v telesu, do katere pride po aplikaciji radiofarmaka. Sevanje zaznavamo zunaj telesa, zato za diagnostične namene uporabljamo radionuklide, ki pri radioaktivnem razpadu izsevajo prodorne žarke gama, ali pa ti nastanejo v sekundarnem procesu po razpadu jedra (slika 1, levo). Takšna razpada sta razpad gama in razpad β+, pri katerem se v prvi stopnji izseva pozitron. Takšen pozitron tvori skupaj z elektronom pozitronij, ki ima življenjsko dobo nekaj milisekund, nato pa anihilira, pri če- antigen on cell surfaces. In the following we present a translational study employing potential radiophar- maceuticals that selectively target the cholecys- tokinin-2/gastrin receptor. In the final part, we will shift from molecular targets overexpressed on cell surface to the target expressed in the tumour mi- croenvironment, namely fibroblast-activating pro- tein. KEY WORDS: nuclear medicine, radioactivity, radiopharmaceuti- cals, targeted radionuclide therapy, theranostic 84 R A D IO FA R M A K I V T E R A N O S TI K I farm vestn 2024; 75 ALI STE VEDELI? • Izraz »teranostika« združuje »terapijo« in »diagno- stiko«, kar v nuklearni medicini predstavlja revolu- cionaren pristop, ki omogoča hkratno diagnostiko in zdravljenje rakavih bolezni. • Translacijske raziskave so raziskovalni pristopi, ki pretvarjajo znanstvena spoznanja, pridobljena na predkliničnem nivoju, v nove metode za prepreče- vanje, diagnozo in zdravljenje bolezni. Cilj translacij- skih raziskav je torej »prevesti« osnovne znanstvene raziskave v konkretne, uporabne zdravstvene rešitve za paciente. • Fibroblaste aktivirajoči protein (FAP), ki se preko- merno izraža pri več kot 90 % epitelijskih tumorjev, kot so rak dojk, debelega črevesa in trebušne sli- navke, je ključna tarča za slikovno diagnostiko in ci- ljano terapijo raka. Zaradi omejene izraženosti FAP v normalnih tkivih je bil prepoznan kot »pan-tumorska« tarča za molekularno slikanje in ciljano terapijo raka. 85 farm vestn 2024; 75 P R E G LE D N I Z N A N S TV E N I Č LA N K I ki zagotavljajo lokalno omejeno delovanje v obolelem or- ganu ali tumorju ter v čim manjšem obsegu poškodujejo netarčna tkiva (slika 1, desno). V preglednici 1 so navedeni najpogostejši radionuklidi, ki jih kot radioaktivno komponento uporabimo bodisi pri ra- diofarmakih za diagnostiko bodisi pri radiofarmakih, ki jih uporabljamo pri zdravljenju. 1.2 RADIOFARMAKI V DIAGNOSTIKI Radiofarmake v več kot 95 % uporabljamo v diagnostične namene. Za pripravo radiodiagnostikov so zaradi visoke prodornosti in majhne obremenitve z radioaktivnim seva- njem za preiskovanca primerni sevalci žarkov gama in po- zitronski sevalci. Po aplikaciji radiodiagnostika se le-ta po- razdeli po telesu. Fotone, ki pridejo iz preiskovančevega telesa, zaznavamo z ustreznimi detektorskimi sistemi, SPECT in PET, kot opisano zgoraj in prikazano na sliki 1. V diagnostične namene uporabljamo različne radioaktivne izotope. V klasični nuklearno-medicinski diagnostiki je daleč najpogosteje uporabljen izotop tehnecij-99m (99mTc). 99mTc pridobimo iz molibden-99 (99Mo)/99mTc radionuklidnega ge- neratorja. Takšen generator imamo ves čas na voljo v ra- diofarmacevtski lekarni, tako da je 99mTc ves čas dostopen in priprava radiofarmakov, označenih s 99mTc, lahko poteka praktično kadarkoli. Razpadni razpolovni čas 99mTc je 6 ur, Slika 1: Glede na izbrani radionuklid uporabljamo radiofarmak za diagnostične (uporaba sevalcev žarkov gama in delcev β+) ali terapevtske namene (uporaba sevalcev delcev β-, delcev α ali Augerjevih elektronov). Prodorno sevanje diagnostičnih radionuklidov v končni fazi zaznavamo zunaj telesa z uporabo različnih nuklearno-medicinskih modalitet (levo), kot sta enofotonska izsevna tomografija (SPECT, single photon emission computed tomography) ali pozitronska izsevna tomografija (PET, positron emission tomography). Učinek radioterapevtikov temelji na neposrednih ali posrednih učinkih ionizirajočega sevanja, ki povzroča nepopravljive poškodbe DNK v tumorskih celicah, kar lahko v končni fazi privede do celične smrti. Gostota poškodb in njihov doseg pa sta neposredno povezana z naravo in energijo sevanja, pri čemer imajo sevalci delcev β- najdaljši, Augerjevi elektroni pa najkrajši doseg. Figure 1: Depending on the radionuclide radiopharmaceuticals can be used either for diagnostic (use of gamma and β+ emitters) or therapeutic purposes (use of β-, α-particle, or Auger electron emitters). Penetrating radiation of diagnostic radionuclides is in the final stage detected outside the body using various nuclear medicine modalities (left), e.g. SPECT (single photon emission computed tomography) or PET (positron emission tomography). On the other hand, the effect of radiotherapeutics is based on the direct or indirect effects of ionizing radiation, which causes irreversible DNA damage in tumor cells, that can ultimately lead to cell death. The extent of damage and its range are directly related to the nature and energy of the radiation, with β- particle emitters having the longest and Auger electrons the shortest range. DNK Terapija terapevtski radionuklidradionuklid tumor Sevalci delcev β- Sevalci delcev α Sevalci Augerjevih elektronov poškodba DNK celična smrt ligand ligand 86 R A D IO FA R M A K I V T E R A N O S TI K I farm vestn 2024; 75 kar nam omogoča enostavno pripravo radiofarmaka, iz- vedbo kontrole kakovosti, aplikacijo radiofarmaka preisko- vancu in zajem podatkov za slikovno preiskavo ter hkrati nizko sevalno obremenitev. Po drugi strani pozitronske sevalce najpogosteje pridobi- vamo v ciklotronih, tako da proizvodnja radiofarmakov, označenih z različnimi pozitronskimi sevalci, kot so fluor-18 (18F), ogljik-11 (11C), dušik-13 (13N), in kisik-15 (15O) poteka v PET centrih v neposredni bližini ciklotrona. Izjema je galij- 68 (68Ga), ki ga podobno kot 99mTc, pridobimo iz radionu- klidnega germanij-68 (68Ge)/68Ga generatorja, kar nam omo- goča pripravo radiofarmakov označenih z 68Ga v okviru radiofarmacevtske lekarne. Kot radioaktivno komponento radiofarmakov za PET diagnostiko sicer največ uporabljamo 18F (razpolovni čas 108 min), saj imajo 11C, 13N in 15O pre- kratko razpolovno dobo (20 min, 10 min in 3 min), da bi bili primerni za uporabo na nuklearno-medicinskih oddelkih, kjer nimajo/mo lastnega ciklotrona in PET centra. 1.3 RADIOFARMAKI V TERAPIJI Radiofarmake za uporabo v terapiji imenujemo radiotera- pevtiki. V ta namen uporabljamo predvsem sevalce delcev β-. V dnevni klinični praksi kot radioaktivno komponento radioterapevtikov najpogosteje uporabljamo jod-131 (131I), lutecij-177 (177Lu) in itrij-90 (90Y). V zadnjih letih poteka veliko predkliničnih in kliničnih raziskav z radiofarmaki, označenimi s sevalci delcev alfa, npr. astatom-211 (211At) in aktinijem-225 (225Ac). Zaradi visoke gostote poškodb (visokega LET-a) je pri sled- njih pomembna dobra opredelitev ne samo kopičenja ra- dioaktivnosti v tarčnem tkivu ampak tudi porazdelitev ra- dioaktivnosti v netarčnih področjih. Tako poleg sistemske, intravenske aplikacije, uporabljamo tudi principe lokalne in lokoregionalne aplikacije radiofarmakov. Najpogosteje uporabljan radioterapevtik je [131I]I-natrijev jodid, ki se aktivno kopiči v celicah ščitnice. Zdravljenje z [131I]I-natrijevim jodidom je bilo prvič izvedeno že v 40-ih letih prejšnjega stoletja, ko je Saul Hertz na ta način zdravil hipertiroidizem, kasneje pa tudi rak ščitnice. To je bilo tudi prvo radioaktivno zdravilo, ki je s strani FDA prejelo dovo- ljenje za promet (1). 2teranoStika v nUklearni Medicini Teranostika se nanaša na področje medicine, ki združuje te- rapevtske in diagnostične tehnike. Izraz izhaja iz združitve besed »terapija« in »diagnostika«. Glavni cilj teranostike je razvijanje personaliziranih in usmerjenih pristopov k zdravljenju z integracijo diagnostičnih orodij s terapevtskimi posegi. Ter- min teranostika je sicer prvi uporabil John Funkhouser leta 1998 (2), vendar sami principi teranostike segajo v čas uvedbe diagnostike in terapije z 131I (glej zgoraj). Pri teranostiki diagnostične metode uporabljamo za oceno individualnih značilnosti pacientovega stanja, kot je npr. pri- sotnost specifičnih makromolekularnih tarč na celicah tu- morja. Te informacije nato izkoristimo za oblikovanje perso- nalizirane strategije zdravljenja. Ideja je optimizirati učinkovitost Radionuklid t1/2 Tip sevanja Pridobivanje D ia g no st ik a jod-123 (123I) 13,2 h γ ciklotron fluor-18 (18F) 110 min β+ (97 %) ciklotron tehnecij-99m (99mTc) 6,0 h γ generator indij-111 (111In) 67,9 h γ ciklotron galij-68 (68Ga) 67,6 min β+ (89 %) generator Te ra p ija jod-131 (131I) 8 dni β- fisija lutecij-177 (177Lu) 6,71 dni β- reaktor itrij-90 (90Y) 64,0 h β- generator astat-211 (211At) 7,2 h α ciklotron Preglednica 1: Primeri radionuklidov, ki jih v nuklearni medicini najpogosteje uporabljamo za namene diagnostike ali terapevtske namene oz. zdravljenje. Table 1: Examples of radionuclides most commonly used in nuclear medicine for diagnostic or therapeutic purposes. 87 farm vestn 2024; 75 P R E G LE D N I Z N A N S TV E N I Č LA N K I zdravljenja, hkrati pa zmanjšati neželene učinke s prilagaja- njem terapije na osnovi značilnosti posameznega pacienta. Eno izmed osrednjih vlog pri takšnem načinu obravnave pacienta ima tudi nuklearna medicina, ki je personalizirano medicino implementirala s povezovanjem slikovne diagno- stike (SPECT in PET) in ciljanega radionuklidnega zdravlje- nja. Ta v splošnem vključuje diagnostične metode, name- njene sprva napovedi odziva posameznika na terapijo, nato pa tudi oceni učinkovitosti zdravljenja. V ožjem smislu kon- cept teranostike v nuklearni medicini, t. i. radioteranostika, zajema uporabo iste ali zelo podobne vektorske molekule tako za diagnostiko kot tudi terapijo ter tako omogoča, da pred ciljanim radionuklidnim zdravljenjem natančno opre- delimo mesto delovanja terapevtskega radionuklida ter prejet odmerek sevanja v tumorskem tkivu in tudi netarčnih tkivih in organih. V idealnem primeru se radiofarmaka za diagnostiko in terapijo razlikujeta zgolj po radioaktivni kom- ponenti. Za radiooznačevanje lahko uporabimo radioaktivne izotope istega kemijskega elementa (npr. jod-123 ali jod- 124 (123,124I)/jod-131 (131I)), ali pa uporabimo tako imeno- vane teranostične pare radionuklidov, kot so galij-68 (68Ga)/lutecij-177 (177Lu), galij-68 (68Ga)/itrij-90 (90Y) ali in- dij-111 (111In)/lutecij-177 (177Lu), ki zaradi podobnih kemij- skih lastnosti minimalno spreminjajo strukturo uporablje- nega bifunkcionalnega kelatorja in posledično biološke lastnosti celotne molekule (3–5). Med najuspešnejše primere uporabe teranostičnega kon- cepta v nuklearni medicini spadata scintigrafija peptidnih receptorjev in peptidno-receptorska radionuklidna terapija (PRRT) za diagnostiko in zdravljenje nevroendokrinih tu- morjev v poznih 80. letih in zgodnjih 90. letih 20. stoletja. Osnova takšnega principa je povečano izražanje moleku- larne tarče na rakavih celicah in hkrati minimalno izražanje na zdravih celicah. V optimalnem primeru je takšna tarča enostavno dostopna na celični membrani oz. ima zunaj- celično enoto. Med takšne molekularne tarče spadajo npr. Preglednica 2: Izbrani primeri tarčnih tumorskih proteinov – receptorskih sistemov (SSTR 1–5, CCK2R in PSMA) ali proteinov, izraženih v tumorskem mikrookolju (FAP), skupaj s spojino vodnico, izraženostjo pri najpogostejših rakavih obolenjih in pripadajočim primerom teranostičnim parom radiofarmakov (8–10). Table 2: Selected examples of target tumor proteins – receptor systems (SSTR 1–5, CCK2R and PSMA) or proteins expressed in the tumor microenvironment (FAP), together with the lead compound, expression in the most common cancers and the example of corresponding theranostic pair of radiopharmaceuticals (8–10). a Incidenca se nanaša na izraženost podtipa 2 (SST2R) Tarča Spojina vodnica Tumorji (incidenca) Teranostični par SSTR 1–5 (somatostatin receptors) Somatostatinski receptorji podtipov 1–5 somatostatin-14 nevroendokrini tumorji (NET), gastroenteropankreatični tumorji (> 50 %), ne-Hodgkingov limfom, paragangliom (85 %), melanom (83 %), drobnocelični rak pljuč (71 %)a [68Ga]Ga- DOTATATE/[177Lu] Lu-DOTATATE PSMA (prostate-specific membrane antigen) Prostatični specifični membranski antigen spojine z motivom glutamat-sečnina- lizin rak prostate (>80 %) [68Ga]Ga- PSMA11/[177Lu]Lu- PSMA I&T CCK2R (cholecystokinin/gastrin-2 receptor) Receptor za holecistokinin 2 CCK/(mini)gastrin medularni karcinom ščitnice (92 %), drobnocelični rak pljuč (57 oz. 89 %), astrocitom (65 %), stromalni rak jajčnikov (100 %) [111In]In- CP04/[177Lu]Lu- PP-F11N FAP (fibroblast activation protein) Fibroblaste aktivirajoči protein zaviralci FAP z N- (4-kinolinoil)-Gly-(2- cianopirolidin)skim ogrodjem karcinomi (> 90 %): rak dojk, kolorektalni rak, rak pankreasa, rak pljuč, rak mehurja, rak jajčnikov [68Ga]-FAPI- 04/[90Y]Y-FAPI-46 88 R A D IO FA R M A K I V T E R A N O S TI K I farm vestn 2024; 75 antigenski transmembranski glikoproteini in receptorji, ki so izraženi na celični površini (6). V zadnjih dveh desetletjih se je naše razumevanje biologije raka znatno izboljšalo, tako da pristopamo k zdravljenju raka kot k izrazito hete- rogeni patologiji, z intra- in inter-tumorskimi razlikami. Do- jemanje raka se je torej spremenilo iz celično osredotoče- nega pogleda, kjer so tumorji sestavljeni le iz malignih celic, v bolj celovit, tkivno usmerjen pogled, ki vključuje tudi celice strome in sestavo zunajceličnega matriksa, ki predstavlja več kot 90 % mase tumorja in tvori t. i. tumorsko mikroo- kolje (TME) (7). V nadaljevanju prispevka se bomo seznanili s tremi primeri izražanja tarč na tumorskih celicah – soma- tostatinski receptor (SSTR), prostatični specifični mem- branski antigen (PSMA) in receptor za holecistokinin-2 (CCK2R), dotaknili pa se bomo tudi zelo aktualnega po- dročja, ki počasi prehaja v klinično okolje, kjer pa je tarča vezana na TME in ne na samo rakavo celico, tj. fibroblaste aktivirajoči protein (FAP) (preglednica 2). 2.1 SOMATOSTATINSKI RECEPTOR (SSTR) Somatostatin (SSA) je regulatorni peptidni hormon ne- vroendokrinega sistema z obsežno vlogo pri regulaciji ra- zličnih fizioloških procesov, kot so izločanje hormonov, pro- liferacija in rast celic. Svoje učinke poseduje preko vezave in aktivacije 5 različnih tipov somatostatinskih receptorjev (SSTR) (SSTR 1–5), ki se sicer fiziološko izražajo na celicah nevroendokrinega sistema, pogosto pa so (prekomerno) izraženi tudi na celicah nevroendokrinih tumorjev (NEN), adenoma hipofize in nekaterih drugih rakih, npr. hepato- celularni karcinom, limfomi, drobnocelični rak pljuč itd. (pre- glednica 2, slika 3). Četudi gre za heterogeno skupino ra- kavih obolenj, prav izražanje SSTR predstavlja dobro osnovo za razvoj radiooznačenih analogov SSA, ki se spe- cifično vežejo na te receptorje, kar lahko izkoristimo tako pri diagnozi kot tudi v terapiji teh tumorjev (11, 12). V farmakološkem zdravljenju lokalno napredovale ali meta- statske bolezni tako uporabljamo dolgodelujoče analoge SSA, kot sta denimo oktreotid in lanreotid, ki zavreta rast tumorjev in omilita simptome, pomembno vlogo pri obravnavi bolnikov z gastroenteropankreatičnimi NEN pa predstavljajo tudi radioaktivno označeni analogi SSA. Z indijem-111 (111In) radiooznačen oktreotid (111In-pentetreotid) je bil prvi regi- striran diagnostični radiofarmak za planarno scintigrafijo ali SPECT/CT SSTR, ki pa mu je zaradi slabih sevalnih lastnosti indija-111 (111In) in posledično suboptimalnih kakovosti slik, omejene dostopnosti in relativno visokih efektivnih doz, sledil razvoj s tehnecijem-99m (99mTc) označenih analogov, npr. [99mTc]Tc-EDDA/HYNIC-TOC (99mTc-etilendiamin-N,N’-dio- cetna kislina/hidrazinonikotinamid-Tyr3-oktreotid). Razvoj makrocikličnih kelatorskih sistemov, ki tvorijo stabilne kom- plekse z mnogimi kovinskimi ioni v oksidacijskem stanju +2 ali +3, kot je denimo DOTA (1,4,7,10-tetraazaciklododekan- 1,4,7,10-tetraacetna kislina), je nadalje omogočil radioozna- čevanje analogov SSA s sevalci PET in posledično izvedbo PET/CT, ki trenutno predstavlja funkcijsko molekularno sli- kovno modaliteto izbire v diagnostiki NEN. V klinični uporabi trenutno prevladujejo z galijem-68 označeni analogi SSA [68Ga]Ga-DOTA-Tyr3-oktreotid [68Ga]Ga-DOTA-Tyr3-oktreotid ([68Ga]Ga-DOTATOC), [68Ga]Ga-DOTA-Tyr3-oktreotat ([68Ga]Ga-DOTATATE) (slika 2) in [68Ga]Ga-DOTA-1-NaI3- oktreotid ([68Ga]Ga-DOTANOC) (11–14). Z uvedbo 111In-pentetreotida se je začel tudi hkraten razvoj terapevtskih radiooznačnih analogov SSA, ki je temeljil na visokem privzemu in zadrževanju v tumorskih tkivih in celicah. Že uporaba indija-111 (111In) – sevalca Augerjevih elektronov – je imela spodbudne učinke na omilitev kliničnih simptomov, izločanje hormonov in velikost tumorjev, a je bil omejujoč dejavnik pri doseganju izboljšanih kliničnih rezultatov omejen doseg Augerjevih elektronov. Druga generacija terapevtskih analogov SSA je tako temeljila na 90Y ([90Y]Y-DOTA-Tyr3- Oktreotid ([90Y]Y-DOTATOC)), sevalcu delcev β-, ki zaradi večjega dosega posredno in neposredno poškodujejo tarčne celične organele, predvsem jedro in jedrno DNK. Zaradi po- tencialne nefrotoksičnosti pri uporabi z 90Y označenih ana- logov SSA, je bila tretja generacija razvita na osnovi 177Lu, ki izkazuje ugodnejše sevalne lastnosti – predvsem nekoliko nižjo energijo delcev β- in delež sevanja žarkov gama, ki omogoča simultano izvedbo dozimetrije. [177Lu]Lu-DOTA- TATE (slika 2) pripravljamo kot magistralno zdravilo v radio- farmacevtki lekarni, na trg pa prihaja registrirano zdravilo, namenjeno za uporabo pri visoko diferenciranih, neopera- bilnih ali metastatskih, napredovalih NET (15, 16). Trenuten razvoj radiooznačenih spojin, ki se specifično ve- žejo na SSTR, je sicer usmerjen v področje antagonistov SSTR. Prehod z analogov SSA na antagoniste SSTR je osnovan na opažanju, da imajo antagonisti SSTR na voljo več vezavnih mest na receptorju, kar ima za posledico večji privzem v tumor. Trenutno najobetavnejši teranostični par antagonistov SSTR v razvoju je [68Ga]Ga-NODAGA- JR11/[177Lu]Lu-NODAGA-JR11 (17). 2.2 PROSTATIČNI SPECIFIČNI MEMBRANSKI ANTIGEN (PSMA) Rak prostate je najpogostejši rak pri moških v Evropi in tudi v Sloveniji (preglednica 2, slika 3). V Sloveniji je bilo 89 farm vestn 2024; 75 P R E G LE D N I Z N A N S TV E N I Č LA N K I leta 2020 na novo odkritih 1.460 bolnikov z rakom prostate. Za leto 2020 je bila ocenjena povprečna starostno stan- dardizirana incidenčna stopnja v Evropi 103 zboleli na 100.000 prebivalcev. Rak prostate spada med bolezni z dobrim preživetjem, pri čemer je najpomembnejši progno- stični dejavnik stadij ob odkritju bolezni. Petletno čisto pre- živetje bolnikov z omejenim stadijem je več kot 95 %, pri tistih z razsejano boleznijo pa komaj 29 % (18). V zadnjih letih v klinični obravnavi raka prostate vse bolj v ospredje vstopajo možnosti, ki jih ponuja nuklearna medi- cina, tako pri slikovni diagnostiki kot ciljanem radionuklid- nem zdravljenju. Pri tem pristopu uporabljamo radiofar- make, ki se vežejo na prostatični specifični membranski antigen (PSMA). PSMA je antigenski transmembranski gli- koprotein z veliko zunajcelično komponento. Zaradi pre- komerne izraženosti na celicah raka prostate ter relativno nizke izraženosti v netarčnih tkivih, je PSMA ustrezna tarča za radiofarmake. Večina danes najpogosteje uporabljenih radiofarmakov, npr. [68Ga]Ga-PSMA-11 (slika 2), v klinični obravnavi raka prostate so derivati sečnine, ki jih lahko ra- diooznačimo bodisi s sevalci žarkov gama ali β+ za slikovno diagnostiko (68Ga, 18F ter 99mTc) ali s sevalci delcev β-(177Lu, 90Y) oz. sevalci delcev alfa (225Ac, 213At) za ciljano radionu- klidno zdravljenje. Dva najpogosteje uporabljana radiofar- maka za ciljano radionuklidno terapijo bolnikov z rakom prostate sta [177Lu]Lu-PSMA-I&T (slika 2) ter [177Lu]Lu- PSMA-617 (19). [177Lu]Lu-PSMA-I&T (slika 2) v Sloveniji v klinični praksi pri- pravljamo kot magistralno zdravilo v radiofarmacevtski le- karni, [177Lu]Lu-PSMA-617 pa ima dovoljenje za promet z zdravilom ter bo dostopno na tržišču. 2.3 HOLECISTOKININ-2/GASTRINSKI RECEPTOR (CCK2/GASTRINSKI RECEPTOR) Kot naslednji primer tarčnega sistema, ki se izraža na sami celici, si poglejmo sistem, kjer kot tarčo ponovno definiramo s proteinom G sklopljeni receptor, in sicer holecistokinin- 2/gastrinski receptor (CCK2R). CCK2R izkazuje visoko izra- žanje in incidenco pri različnih rakih, vključno z medularnim rakom ščitnice (preglednica 2, slika 3). Radiofarmaki za ta tarčni sistem (še) niso na voljo v redni klinični praksi. Smo pa kot del raziskovalnega konzorcija povečano izražanje receptorjev izkoristili v okviru translacij- ske raziskave, kjer smo za selektivno ciljanje tarče/receptorja v okviru t. i. COST akcije Targeted Radionuclide Therapy (ciljana radionuklidna terapija), zasnovali razvoj novih, iz- boljšanih analogov (mini)gastrina. V primerjalni raziskavi, kjer smo sodelovali različnih evropski laboratoriji, smo na osnovi predkliničnih in vitro ter in vivo testiranj izbrali najpri- mernejšo spojino, kandidatko za nadaljnji razvoj in translacijo v kliniko. Predklinična testiranja so v prvi fazi zajemala in vitro preverjanja jakosti vezave, obsega internalizacije v iz- branih celičnih linijah AR4-2J in/ali A431-CCK2R ter razi- skavo in vivo optimalne biodistribucije na živalskem modelu miši BALB/c s subkutanim tumorjem, induciranim z inoku- lacijo celične linije A431-CCK2R. Na osnovi rezultatov testi- ranj smo kot najobetavnejši analog minigastrina izbrali ra- diopeptid [111In]In‐CP04 (CP04 = PP-F11 = DOTA-(DGlu)6-Ala-Tyr-Gly-Trp-Met-Asp-Phe-NH2) (slika 2). V nadaljevanju smo v okviru projekta »Prva faza klinične študije z uporabo novega radiooznačenega peptida za lociranje CCK2/gastrinskih receptorjev z namenom indivi- dulane diagnostike in terapije pri bolnikih s progresivnim ali metastatskim medularnim karcinomom ščitnice« z iz- branim radiopeptidom izvedli razširjeno raziskavo biodistri- bucije za namen ocene dozimetrije. S samo nosilno mole- kulo (CP04) smo v skladu s smernicami ICH M3 (R2) začrtali raziskavo toksičnosti na podganah. Na osnovi dobljenih rezultatov (NOAEL, no observed adverse effect level) in do- zimetrične ocene smo zasnovali in razvili ustrezno formula- cijo, primerno za uporabo v klinični raziskavi (20, 21). Rezultati vseh predkliničnih testiranj, vključno s podatki, ve- zanimi na razvoj formulacije, so nam služili za pripravo dos- jeja o zdravilu (IMPD). Ključni dokumenti, kot so klinični pro- tokol, IMPD, pozitivna ocena etičnosti raziskave posameznih držav, članic konzorcija, obrazec pisne privolitve preizku- šanca in nekatere drugi, so nam omogočili prijavo klinične raziskave na posamezne nacionalne agencije za zdravila, pod skupno EudraCT številko 2015-000805-38 (22). Po odobritvi raziskave in iniciaciji posameznih kliničnih centrov, smo akademsko klinično raziskavo faze I izvedli na Polj- skem, v Avstriji, na Nizozemskem in v Sloveniji in tako pri- spevali k razvoju področja nuklearno-medicinske teranostike (23). Trenutno poteka klinično preskušanje z naraščajočimi odmerki radioaktivnosti [177Lu]Lu‐PP-F11N (pod imenom Lumed), kjer ugotavljajo varnost in učinkovitost radionu- klidnega zdravljenja z izbranim analogom minigastrina (24) 2.4 FIBROBLASTE AKTIVIRAJOČI PROTEIN (FAP) Kot zadnji primer si poglejmo tarčo, katere izraženost ni vezana na rakavo celico, ampak na tumorsko mikrookolje. Fibroblasti se v zdravem tkivu nahajajo po celotnem telesu in so na splošno biološko neaktivni. Aktivirajo se pri celjenju 90 R A D IO FA R M A K I V T E R A N O S TI K I farm vestn 2024; 75 Slika 2: Shematski prikaz klasične strukture radiofarmaka in procesa radiooznačevanja (zgoraj, levo), ki navadno predstavlja zadnjo stopnjo v pripravi radiofarmakov. Na sliki so predstavljene strukturne formule neooznačenih molekul teranostičnih parov za izbrane tumorske tarče (somatostatinski receptor (SSTR), prostatični specifični membranski antigen (PSMA), holecistokinin-2/gastrinski receptor (CCK2R) in fibroblaste aktivirajoči protein (FAP)). Kot prikazano skrajno levo zgoraj, v procesu radiooznačevanja spojine označimo z ustreznimi radionuklidi: galijem-68 (68Ga), indijem-111 (111In) lutecijem-177 (177Lu) ali itrijem-90 (90Y). Figure 2: Schematic representation of the typical structure of a radiopharmaceutical and the radiolabeling process (above, left), which usually represents the last step in the preparation of radiopharmaceuticals. The figure shows the structural formulas of unlabeled molecules of the theranostic pairs for the selected tumor targets (somatostatin receptor (SSTR), prostate-specific membrane antigen (PSMA), cholecystokinin-2/gastrin receptor (CCK2R) and fibroblast-activating protein (FAP)). As shown in the top left, in the radiolabeling process, the compound is labeled with the appropriate radionuclides: gallium-68 (68Ga), indium-111 (111In), lutetium-177 (177Lu) or yttrium-90 (90Y). BFC distančnik vektorski del molekule DOTATATE PSMA-11 R= PSMA I&T FAPI-04 FAPI-46 R= R= CP04 PP-F11N radiooznačevanje 68Ga/177Lu/90Y/111In Sp lo šn a st ru kt ur a SS TR PS M A FA P CC K 2 R 91 farm vestn 2024; 75 P R E G LE D N I Z N A N S TV E N I Č LA N K I ran, vnetjih in tkivni fibrozi. Aktivirani fibroblasti izločajo iz- vencelični matriks (kolagenska, retikulinska in elastična vlakna ter proteoglikane) in spodbujajo celično proliferacijo. Prav tako pa se fibroblasti aktivirajo pri kancerogenezi, saj rast tumorskih celic predstavlja »ponavljajočo« po- škodbo tkiva. Ti, s tumorskimi celicami povezani aktivirani fibroblasti, so poznani tudi pod kratico CAF (cancer-as- sociated fibroblast) in so najpogostejše celice tumorskega mikrookolja pri zelo različnih vrstah tumorjev (preglednica 2, slika 3). Prav njihova številčnost v primerjavi z normalnim tkivom je z vidika razvoja novih radiofarmakov zelo zani- miva (8). Fibroblaste aktivirajoči protein (FAP oz. FAP alfa) je serinska proteaza, ki se nahaja na membrani CAF. Je ena trenutno Slika 3: Shematski prikaz prisotnosti opisanih tarčnih proteinov pri posameznih tumorjih . Za opisane receptorske sisteme – somatostatinski receptor (SST2R), prostatični specifični membranski antigen (PSMA) in receptor za holecistokinin-2 (CCK2R) je podana tudi pogostost izražanja oz. izraženosti tarče (8–10). Figure 3: Schematic representation of the presence of the described target proteins in different tumors. The incidence of expression is also given for the described receptor systems (SST2R, PSMA and CCK2R) (8–10). astrocitom: drobnocelični rak pljuč: kolorektalni rak: medularni karcinom ščitnice: rak mehurja: rak pankreasa: CCK2R (65 %) CCK2R (57 oz. 89 %) SST2R (71 %) FAP CCK 2 R (92 %) rak prostate: PSMA (>80 %) paragangliom: SST2R (85 %) CCK2R (33 %) hepatocelularni karcinom: CCK2R (80 %) FAP FAP rak jajčnikov: FAP SST2R (28 oz. 77 %) CCK2R (100 %) rak dojke: SST2R (34 oz. 79 %) FAP CCK2R (11 - 100 %) SST2R (54 %) CCK2R (57. oz. 100 %) FAP rak želodca: FAP SST2R (74 %) CCK2R (100 %) rak glave in vratu: melanom: FAP SST2R (83 %) 92 R A D IO FA R M A K I V T E R A N O S TI K I farm vestn 2024; 75 najbolj zanimivih tarč za razvoj novih učinkovin, saj je povi- šano izražena pri 90 % vseh človeških vrstah rakov (npr. rak jajčnikov, dojk, pankreasa, kolorektalnem itd.). Upo- rabnost zaviralcev FAP, radiooznačenih z 68Ga ([68Ga]Ga- FAPi-04) (slika 2), so raziskovalci prikazali kar pri 28 različnih vrstah raka (25). V primerjavi z zgoraj omenjenimi radiofar- maki, ki specifično ciljajo določen receptor/encim, imajo zaviralci FAP potencial, da postanejo prvi široko uporabljeni teranostični radiofarmaki za različne vrste rakov. Posledično je v zadnjih letih narastlo tudi število predkliničnih in kliničnih preskušanj, s katerimi raziskovalci preiskujejo možnosti uporabe teh radiofarmakov. V zgodnjih kliničnih preskuša- njih so za ciljano radionuklidno zdravljenje uporabili zaviralce FAP, radiooznačene z 90Y ter 177Lu ([90Y]Y-FAPi-46, [177Lu]Lu-FAPi-46) (slika 2), vendar zaenkrat še ni optimal- nega radiofarmaka, saj so rezultati kliničnih preskušanj še nejasni (19). Z napredkom pri razumevanju delovanja tumorskega mi- krookolja, bioloških značilnosti aktiviranih fibroblastov in optimizacijo radiofarmakov lahko v prihodnosti nedvomno pričakujemo klinično uporabo radiofarmakov, ki ciljajo te proteine, tako v slikovni diagnostiki kot ciljanem radionu- klidnem zdravljenju (26). 3Sklep V članku smo predstavili hitro razvijajoče se področje nu- klearno-medicinske teranostike, ki povezuje slikovno dia- gnostiko in ciljano radionuklidno zdravljenje različnih vrst rakov z uporabo radiofarmakov. Molekularno osnovo upo- rabe radiofarmakov predstavlja (prekomerna) izraženost tarč na površini rakavih celic ali v tumorskem mikrookolju, kamor se radioaktivno označene spojine vežejo ter nam tako omogočijo diagnostično opredelitev stanja posamez- nika z namenom optimalnega izbora nadaljnje terapije. Področje teranostike predstavlja inovativno ter personali- zirano orodje v boju proti raku. To potrjuje tudi aktualen hiter razvoj tega področja, kar omogoča poglobitev razu- mevanja molekularnih mehanizmov rakavih obolenj, izbolj- šanje in razširitev tako diagnostičnih kot tudi terapevtskih možnosti. Prenos znanja in prehod novih radiofarmakov iz predkliničnega okolja v klinično prakso v okviru translacijskih raziskav predstavlja ključni proces za učinkovito uporabo teranostike v korist bolnikov. Prav nenehno raziskovanje in sodelovanje med različnimi strokovnjaki bosta bistvenega pomena tudi za nadaljnji napredek in uresničevanje polnega potenciala (radio)teranostike v klinični praksi. 4literatUra 1. Hertz B. A tribute to Dr. Saul Hertz: The discovery of the medical uses of radioiodine. World J Nucl Med. 2019;18(1):8-12. 2. Kelkar SS, Reineke TM. Theranostics: Combining Imaging and Therapy. Bioconjugate Chem. 2011;22(10):1879-903. 3. Mikolajczak R, van der Meulen NP, Lapi SE. Radiometals for imaging and theranostics, current production, and future perspectives. J Label Compd Radiopharm. 2019;62(10):615-34. 4. Fani M, Peitl PK, Velikyan I. Current Status of Radiopharmaceuticals for the Theranostics of Neuroendocrine Neoplasms. Pharmaceuticals-Base. 2017;10(1). 5. Müller C, van der Meulen NP, Benesová M, Schibli R. Therapeutic Radiometals Beyond 177Lu and 90Y: Production and Application of Promising α-Particle, β-Particle, and Auger Electron Emitters. J Nucl Med. 2017;58:91s-6s. 6. Boonstra MC, de Geus SW, Prevoo HA, Hawinkels LJ, van de Velde CJ, Kuppen PJ, et al. Selecting Targets for Tumor Imaging: An Overview of Cancer-Associated Membrane Proteins. Biomark Cancer. 2016;8:119-33. 7. Henke E, Nandigama R, Ergun S. Extracellular Matrix in the Tumor Microenvironment and Its Impact on Cancer Therapy. Front Mol Biosci. 2019;6:160. 8. Kelly T, Huang Y, Simms AE, Mazur A. Fibroblast activation protein-alpha: a key modulator of the microenvironment in multiple pathologies. Int Rev Cell Mol Biol. 2012;297:83-116. 9. Roy J, Putt KS, Coppola D, Leon ME, Khalil FK, Centeno BA, et al. Assessment of cholecystokinin 2 receptor (CCK2R) in neoplastic tissue. Oncotarget. 2016;7(12):14605-15. 10. Priyadarshini S, Allison DB, Chauhan A. Comprehensive Assessment of Somatostatin Receptors in Various Neoplasms: A Systematic Review. Pharmaceutics. 2022;14(7). 11. Ambrosini V, Zanoni L, Filice A, Lamberti G, Argalia G, Fortunati E, et al. Radiolabeled Somatostatin Analogues for Diagnosis and Treatment of Neuroendocrine Tumors. Cancers. 2022;14(4). 12. Fani M, Mansi R, Nicolas GP, Wild D. Radiolabeled Somatostatin Analogs-A Continuously Evolving Class of Radiopharmaceuticals. Cancers (Basel). 2022;14(5). 13. Chin RI, Wu FS, Menda Y, Kim H. Radiopharmaceuticals for Neuroendocrine Tumors. Semin Radiat Oncol. 2021;31(1):60- 70. 14. Del Olmo-Garcia MI, Prado-Wohlwend S, Andres A, Soriano JM, Bello P, Merino-Torres JF. Somatostatin and Somatostatin Receptors: From Signaling to Clinical Applications in Neuroendocrine Neoplasms. Biomedicines. 2021;9(12). 15. Park S, Parihar AS, Bodei L, Hope TA, Mallak N, Millo C, et al. Somatostatin Receptor Imaging and Theranostics: Current Practice and Future Prospects. J Nucl Med. 2021;62(10):1323- 9. 16. Ahmadi Bidakhvidi N, Goffin K, Dekervel J, Baete K, Nackaerts K, Clement P, et al. Peptide Receptor Radionuclide Therapy Targeting the Somatostatin Receptor: Basic Principles, Clinical Applications and Optimization Strategies. Cancers. 2021;14(1). 17. Imperiale A, Jha A, Meuter L, Nicolas GP, Taieb D, Pacak K. The Emergence of Somatostatin Antagonist-Based Theranostics: 93 farm vestn 2024; 75 P R E G LE D N I Z N A N S TV E N I Č LA N K I Paving the Road Toward Another Success? J Nucl Med. 2023;64(5):682-4. 18. Mencinger M, Bokal U, Kovač A. Šola raka prostate:[strokovno srečanje]: Sekcija za internistično onkologijo SZD, Onkološki inštitut; 2023. 19. Lepareur N, Ramée B, Mougin-Degraef M, Bourgeois M. Clinical Advances and Perspectives in Targeted Radionuclide Therapy. Pharmaceutics. 2023;15(6):1733. 20. Maina T, Konijnenberg MW, KolencPeitl P, Garnuszek P, Nock BA, Kaloudi A, et al. Preclinical pharmacokinetics, biodistribution, radiation dosimetry and toxicity studies required for regulatory approval of a phase I clinical trial with (111)In- CP04 in medullary thyroid carcinoma patients. Eur J Pharm Sci. 2016;91:236-42. 21. Pawlak D, Rangger C, Kolenc Peitl P, Garnuszek P, Maurin M, Ihli L, et al. From preclinical development to clinical application: Kit formulation for radiolabelling the minigastrin analogue CP04 with In-111 for a first-in-human clinical trial. Eur J Pharm Sci. 2016;85:1-9. 22. Kolenc Peitl P, Rangger C, Garnuszek P, Mikolajczak R, Hubalewska-Dydejczyk A, Maina T, et al. Clinical translation of theranostic radiopharmaceuticals: Current regulatory status and recent examples. J Label Compd Radiopharm. 2019;62(10):673-83. 23. Lezaic L, Erba PA, Decristoforo C, Zaletel K, Mikolajczak R, Maecke H, et al. [111In]In-CP04 as a novel cholecystokinin-2 receptor ligand with theranostic potential in patients with progressive or metastatic medullary thyroid cancer: final results of a GRAN-T-MTC Phase I clinical trial. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2023;50(3):892-907. 24. Rottenburger C, Nicolas G, McDougall L, Fürstner M, Hentschel M, Kaul F, et al. The CCK-2 receptor agonist Lu-177-PP-F11N for PRRT of medullary thyroid cancer – Recent results of the phase 1 “LUMED” Study. Nuklearmedizin. 2021;60(02):L15. 25. Kratochwil C, Flechsig P, Lindner T, Abderrahim L, Altmann A, Mier W, et al. 68Ga-FAPI PET/CT: tracer uptake in 28 different kinds of cancer. J Nucl Med. 2019;60(6):801-5. 26. Chakravarty R, Song W, Chakraborty S, Cai W. Fibroblast activation protein (FAP)-targeted radionuclide therapy: which ligand is the best? Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2023;50(10):2935-9.