Ацидоз микроокружения опухоли (tumor microenvironment, TME) играет критическую роль в метастазировании, иммунорегуляции и клеточном метаболизме. Кислотность интерстициального пространства влияет на функции опухолевых и стромальных клеток, особенно на иммунный ответ. Изменение внутриопухолевого pH может стать потенциальной терапевтической мишенью, а визуализация pH — инструментом контроля эффективности. В данном исследовании описаны радиофармпрепараты для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), использующие pH-зависимый гидролиз гликозиламинных связей ([18F]FDG-4-метоксибензиламин ([18F]FDG-4MBA) и [18F]FDG-бензиламин ([18F]FDG-BA)) для высвобождения [18F]FDG в качестве функциональной группы с целью неинвазивной визуализации изменений pH.

Характеристики гидролиза in vitro

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) продемонстрировал гидролиз псевдо-первого порядка с pH-зависимым временем полураспада. Для [19F]FDG-4MBA время, за которое гидролизуется 50% препарата, составило:

• 3 часа при pH 7.4
• 60 минут при pH 6.9
• 45 минут при pH 6.5

Гидролиз [18F]FDG-4MBA в человеческой сыворотке при pH 7.6 был сопоставим с аналогичным pH без сыворотки (менее 10% высвобождения FDG через 2 часа). Гликозиламины [18F]FDG-BA и [18F]FDG-4MBA были относительно стабильны in vitro при pH 8.3: менее 15% высвобождения FDG из [18F]FDG-4MBA и менее 10% из [18F]FDG-BA за 60 минут.

При кислом pH гидролиз значительно усиливался: при pH 6.0 через 60 минут высвобождалось 71% [18F]FDG из [18F]FDG-4MBA и 40% из [18F]FDG-BA.

Поглощение клетками и визуализация in vivo

Поглощение клетками B16F10 и MC38 in vitro было pH-зависимым, в отличие от поглощения FDG. В доклинической модели с двумя различными подкожными опухолями (B16F10 и MC38) различия pH в кислом TME лучше выявлялись с [18F]FDG-4MBA, чем с [18F]FDG-BA.

Нейтрализация кислого внеклеточного pH опухоли in vivo предотвращала pH-зависимое расщепление [18F]FDG-4MBA, приводя к снижению ПЭТ-сигнала.

Определение pH-различий с помощью гликозиламинных радиотрейсеров и ПЭТ-визуализации в кислом TME может служить новым маркером для оценки взаимодействия pH-регуляции и ответа на иммунотерапию. Важно, что даже небольшие различия pH в кислом TME различных опухолей в одной и той же модели in vivo могли быть различены.

Разработанный подход открывает возможности для:

• Мониторинга эффектов терапии, направленной на нормализацию pH опухоли
• Прогнозирования ответа на иммунотерапию
• Стратификации пациентов для pH-модулирующих вмешательств
• Изучения гетерогенности TME и её влияния на прогрессирование опухоли