Factors Affecting Chemistry of Reduction – Mediated 99mTc-Labelling of Monoclonal Antibodies and Polyclonal Human Immunoglobulins
Vipa Boonkitticharoen, Ph.D.*, Duangpen Puchinda, M.Sc.*,
Anna Ngonrath Na Ayudhya, B.Sc.*, Puangtong Kraiphibul, M.D.*
Abstract
In developing a new method for preparing a radiopharmaceutical for clinical investigation, a thorough understanding of reaction stoichiometry is crucial in optimizing the labelling chemistry. Factors determining labelling efficiency of the 2 – mercaptoethanol (2-ME) – mediated 99mTc-labelling of antibody molecules were elucidated using anti-tumor monoclonal antibodies of different IgG subclasses (i.e. IOR-CEA(IgG1), M170(IgG1), 3F8(IgG3) and EMD (IgG2a)) and polyclonal human immunoglobulins (Sandoglobulin). Antibodies which were sensitive to 2-ME reduction (i.e. required 500-1000 molar excess of 2-ME) could tag 99mTc with high efficiency since they possessed abundant reactive sites (i.e. sulfydryl groups) for 99mTc binding. Reduction sensitivity of antibodies was unlikely to be affected by IgG subclass and could be rated as follows : Sandoglobulin > IOR-CEA > 3F8 > M170 > EMD. Concentrations of the reduced antibodies for effective labelling appeared to be related to the reduction sensitivity, i.e. 0.2, 0.4 and 0.6 mg/ml were required for labelling of IOR-CEA, 3F8 and M170 respectively. In addition, susceptibility to 2-ME reduction seemed to reflect the rate of antibody labelling. For 2-ME resistant molecules, i.e. M170 and EMD, successful labelling could be achieved by using a slow 99mTc reducing agent such as SnCl2 instead of SnF2 which reacted more rapidly. Since 2-ME generates reactive sulfhydryl groups that are distal to antigen binding sites, the immunoreactivity of the modified antibody was not affected by the effect of reduction.
Key word : 99mTc-Labelling, Labelling Chemistry, Anti-Tumor Monoclonal Antibody, Human Immunoglobulin
Boonkitticharoen V, Puchinda D,
Ngonrath Na Ayudhya A, Kraiphibul P
J Med Assoc Thai 2001; 84: 545-553
* Division of Radiotherapy and Nuclear Medicine, Department of Radiology, Faculty of Medicine, Ramathibodi Hospital, Mahidol University, Bangkok 10400, Thailand.
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาการติดฉลากเทคนีเชียม-99เอ็ม แก่แอนติบอดีย์และอิมมูนโกลบุลิน ด้วยวิธีการรีดัคชั่น
วิภา บุญกิตติเจริญ, Ph.D.*, ดวงเพ็ญ ภู่จินดา, วท.ม.*,
อันนา งอนรถ ณ อยุธยา, ภบ.*, พวงทอง ไกรพิบูลย์, พ.บ.*
การเรียนรู้ถึงพฤติกรรมและปัจจัยที่มีผลต่อปฏิกิริยาการติดฉลาก มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพของการเตรียมเภสัชรังสีเพื่อการวินิจฉัยโรค งานวิจัยนี้ได้ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการติดฉลากแอนติบอดีย์ด้วย 99mTc โดยวิธีรีดัคชั่น ที่ใช้ 2-เมอร์แคบโตเอ็ททานอล (2-ME) แอนติบอดีย์ที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ แอนติบอดีย์ต่อมะเร็งที่เป็น IgG ต่างชนิดกัน (IOR-CEA(IgG1), M170(IgG1), 3F8(IgG3) และ EMD(IgG2a)) และอิมมูนโกลบุลิน (Sandoglobulin) พบว่าแอนติบอดีย์ที่ไวต่อรีดัคชั่น (นั่นคือต้องการ 2-ME 500-1000 เท่าของ IgG) จะได้ผลการติดฉลากที่ดีมีความบริสุทธิ์สูง ทั้งนี้เนื่องจาก 2-ME เหนี่ยวนำให้เกิดกลุ่ม sulfhydryl ที่ไวต่อการจับ 99mTc ได้มาก ความไวต่อ 2-ME ไม่ขึ้นกับ ชนิดของ IgG อันดับความไวต่อการเกิดรีดัคชั่นเป็นดังนี้ Sandoglobulin > IOR-CEA>3F8 > M170 > EMD นอกจากนี้ ความไวต่อ 2-ME ยังเป็นปัจจัยที่บ่งชี้ถึงความเร็วของแอนติบอดีย์ในการจับ 99mTc ได้อีกด้วย ทั้งนี้ ยืนยันได้จากการทดลองโดยใช้ M170 และ EMD ซึ่งค่อนข้างดื้อต่อ 2-ME แอนติบอดีย์ ดังกล่าวนี้จะจับกับ 99mTc ได้ดีต่อเมื่อใช้ SnCl2 ในการออกซิไดซ์ 99mTc ให้มี oxidation state ที่เหมาะต่อการติดฉลากได้อย่างช้าๆ หากใช้ SnF2 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาเร็วกว่าจะให้ผลไม่ดี การรีดิวซ์แอนติบอดีย์ด้วย 2-ME จะไม่ส่งผลเสียต่อคุณภาพของแอนติบอดีย์ เพราะ 2-ME เหนี่ยวนำให้เกิดกลุ่ม sulhydryl ในตำแหน่งที่ห่างไกลจากบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาทางอิมมูน
คำสำคัญ : การติดฉลากด้วยเทคนีเชียม-99เอ็ม, ปฏิกิริยาการติดฉลาก, แอนติบอดีย์ต่อมะเร็ง, อิมมูนโกลบุลิน
วิภา บุญกิตติเจริญ, ดวงเพ็ญ ภู่จินดา, อันนา งอนรถ ณ อยุธยา, พวงทอง ไกรพิบูลย์
จดหมายเหตุทางแพทย์ ฯ 2544; 84: 545-553
* หน่วยรังสีรักษาและเวชศาสตร์นิวเคลียร์, ภาควิชารังสีวิทยา, คณะแพทยศาสตร์ โรงพยาบาลรามาธิบดี, มหาวิทยาลัยมหิดล, กรุงเทพ ฯ 10400