ES2929315T3 - Silica-based multimodal nanoparticles - Google Patents

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ES2929315T3
ES2929315T3 ES14763612T ES14763612T ES2929315T3 ES 2929315 T3 ES2929315 T3 ES 2929315T3 ES 14763612 T ES14763612 T ES 14763612T ES 14763612 T ES14763612 T ES 14763612T ES 2929315 T3 ES2929315 T3 ES 2929315T3
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Michelle Bradbury
Ulrich Wiesner
Medina Oula Penate
Andrew Burns
Jason Lewis
Steven Larson
Tom Quinn
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University of Missouri System
Memorial Sloan Kettering Cancer Center
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Cornell University
University of Missouri System
Memorial Sloan Kettering Cancer Center
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Abstract

La presente invención proporciona una nanopartícula fluorescente basada en sílice que permite la detección, caracterización, seguimiento y tratamiento precisos de una enfermedad como el cáncer. La nanopartícula tiene un rango de diámetros, tiene un compuesto fluorescente posicionado dentro de la nanopartícula y tiene mayor brillo y rendimiento cuántico fluorescente que el compuesto fluorescente libre, exhibe alta bioestabilidad y biocompatibilidad, puede estar recubierta con un polímero orgánico, como poli(etileno glicol) (PEG). El pequeño tamaño de la nanopartícula, la base de sílice y el recubrimiento de polímero orgánico minimizan la toxicidad de la nanopartícula cuando se administra in vivo. La nanopartícula puede conjugarse además con un ligando. Se puede unir un agente terapéutico a la nanopartícula. Además, pueden conjugarse con la nanopartícula imágenes por resonancia magnética (IRM), radionúclidos/radiometales o iones paramagnéticos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention provides a silica-based fluorescent nanoparticle that enables accurate detection, characterization, monitoring, and treatment of a disease such as cancer. The nanoparticle has a range of diameters, has a fluorescent compound positioned within the nanoparticle and has higher brightness and fluorescent quantum yield than the free fluorescent compound, exhibits high biostability and biocompatibility, can be coated with an organic polymer, such as polyethylene glycol ) (PEG). The small size of the nanoparticle, the silica base, and the organic polymer coating minimize the toxicity of the nanoparticle when administered in vivo. The nanoparticle can further be conjugated to a ligand. A therapeutic agent can be attached to the nanoparticle. In addition, magnetic resonance imaging (MRI), radionuclides/radiometals, or paramagnetic ions can be conjugated to the nanoparticle. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Nanopartículas multimodales a base de síliceSilica-based multimodal nanoparticles

Campo de la invenciónfield of invention

[0001] La presente invención se refiere a nanopartículas fluorescentes basadas en sílice y nanopartículas fluorescentes basadas en sílice para uso en métodos de detección de células tumorales. [0001] The present invention relates to silica-based fluorescent nanoparticles and silica-based fluorescent nanoparticles for use in tumor cell detection methods.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

[0002] La detección precoz del tumor y la selección del tratamiento son fundamentales para lograr el éxito terapéutico y las tasas de supervivencia a largo plazo. En su paso inicial, muchos cánceres están localizados y pueden tratarse quirúrgicamente. Sin embargo, los márgenes tumorales bien definidos a menudo son difíciles de visualizar con las técnicas de imagen actuales. Esto ha llevado a un número desproporcionado de biopsias invasivas. Se necesitan sondas dirigidas a moléculas altamente específicas para la detección temprana de diferencias moleculares entre células normales y tumorales, como alteraciones específicas del cáncer en los niveles de expresión del receptor. Cuando se combinan con técnicas de imagen de alta resolución, las sondas dirigidas a moléculas específicas mejorarán en gran medida la sensibilidad de detección, lo que facilitará la caracterización, el seguimiento y el tratamiento del cáncer. [0002] Early tumor detection and treatment selection are critical to achieving therapeutic success and long-term survival rates. In their initial stage, many cancers are localized and can be treated surgically. However, well-defined tumor margins are often difficult to visualize with current imaging techniques. This has led to a disproportionate number of invasive biopsies. Probes targeting highly specific molecules are needed for the early detection of molecular differences between normal and tumor cells, such as cancer-specific alterations in receptor expression levels. When combined with high-resolution imaging techniques, probes targeted to specific molecules will greatly improve detection sensitivity, facilitating cancer characterization, monitoring, and treatment.

[0003] Las sondas de formación de imágenes de fluorescencia actuales normalmente consisten en un solo fluoróforo convencional (p. ej., colorantes orgánicos, proteínas fluorescentes), proteínas fluorescentes (p. ej., GFP) y puntos cuánticos semiconductores (puntos Q). Los fluoróforos individuales generalmente no son estables y tienen un brillo limitado para la obtención de imágenes. Al igual que los colorantes, las proteínas fluorescentes tienden a exhibir interacciones de estado excitado que pueden provocar parpadeo, apagado y fotoblanqueo estocásticos. Los puntos Q generalmente están hechos de iones de metales pesados como Pb2+ o Cd2+ y, por lo tanto, son tóxicos. Burns et al. "Fluorescent core-shell silica nanoparticles: towards "Lab on a Particle" architectures for nanobiotechnology", Chem. Soc. Rev, 2006, 35, 1028-1042. [0003] Current fluorescence imaging probes typically consist of a single conventional fluorophore ( eg, organic dyes, fluorescent proteins), fluorescent proteins ( eg, GFP), and semiconductor quantum dots (Q-dots). . Individual fluorophores are generally not stable and have limited brightness for imaging. Like dyes, fluorescent proteins tend to exhibit excited-state interactions that can cause stochastic blinking, quenching, and photobleaching. Q spots are usually made of heavy metal ions like Pb2+ or Cd2+ and are therefore toxic. Burns et al. "Fluorescent core-shell silica nanoparticles: towards "Lab on a Particle" architectures for nanobiotechnology", Chem. Soc. Rev, 2006, 35, 1028-1042.

[0004] Las nanopartículas fluorescentes que tienen una cubierta eléctricamente conductora y un núcleo de sílice son conocidas y tienen utilidad en la administración modulada de un agente terapéutico. Patentes de EE. UU. números 6.344.272 y 6.428.811. Una deficiencia de las nanopartículas fluorescentes existentes es su brillo limitado y su baja detectabilidad como sondas fluorescentes en sistemas dispersos. [0004] Fluorescent nanoparticles having an electrically conductive shell and a silica core are known and have utility in the modulated delivery of a therapeutic agent. US Patent Numbers 6,344,272 and 6,428,811. A shortcoming of existing fluorescent nanoparticles is their limited brightness and low detectability as fluorescent probes in scattered systems.

[0005] El documento US2013/039848 A1 divulga nanopartículas fluorescentes basadas en sílice para la detección, caracterización, seguimiento y tratamiento de una enfermedad como el cáncer. [0005] Document US2013/039848 A1 discloses silica-based fluorescent nanoparticles for the detection, characterization, monitoring and treatment of a disease such as cancer.

[0006] Las presentes nanopartículas fluorescentes multifuncionales basadas en sílice ofrecen muchas ventajas sobre otras sondas fluorescentes. Las nanopartículas no son tóxicas y tienen excelentes propiedades fotofísicas (incluidas la eficiencia fluorescente y la fotoestabilidad), una alta biocompatibilidad y una farmacocinética única para el diagnóstico y la terapia molecular. Las nanopartículas son de tamaño relativamente pequeño y tienen un recubrimiento superficial de PEG que ofrece una excelente eliminación renal. Las nanopartículas fluorescentes de la presente invención contienen un núcleo fluorescente y una cubierta de sílice. Las arquitecturas núcleo-envoltura, la gran área de superficie y la química superficial diversa de la nanopartícula permiten múltiples funcionalidades entregadas simultáneamente a una célula objetivo. Por ejemplo, la nanopartícula se puede funcionalizar con restos de direccionamiento, agentes de contraste para formación de imágenes médicas, agentes terapéuticos u otros agentes. Los restos de direccionamiento en la superficie de la nanopartícula pueden ser ligandos tumorales que, cuando se combinan con agentes terapéuticos conjugados con nanopartículas, hacen de la nanopartícula un vehículo ideal para direccionar y potencialmente tratar el cáncer. Webster et al. Sensores ópticos de calcio: desarrollo de un método genérico para su introducción en la célula mediante péptidos penetrantes celulares conjugados. Analista, 2005; 130:163-70. La nanopartícula a base de sílice se puede marcar con agentes de contraste para TEP, SPECT, TC, IRM e imágenes ópticas. [0006] The present silica-based multifunctional fluorescent nanoparticles offer many advantages over other fluorescent probes. Nanoparticles are non-toxic and have excellent photophysical properties (including fluorescent efficiency and photostability), high biocompatibility, and unique pharmacokinetics for molecular diagnostics and therapy. The nanoparticles are relatively small in size and have a PEG surface coating that offers excellent renal clearance. The fluorescent nanoparticles of the present invention contain a fluorescent core and a silica shell. The core-shell architectures, large surface area, and diverse surface chemistry of the nanoparticle allow for multiple functionalities to be delivered simultaneously to a target cell. For example, the nanoparticle can be functionalized with targeting moieties, medical imaging contrast agents, therapeutic agents, or other agents. Targeting moieties on the nanoparticle surface may be tumor ligands which, when combined with nanoparticle-conjugated therapeutics, make the nanoparticle an ideal vehicle for targeting and potentially treating cancer. Webster et al. Optical calcium sensors: development of a generic method for its introduction into the cell by means of conjugated cell-penetrating peptides. Analyst, 2005; 130:163-70. The silica-based nanoparticle can be labeled with contrast agents for PET, SPECT, CT, MRI, and optical imaging.

ResumenResume

[0007] La invención se define en las reivindicaciones. La invención proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente que comprende: [0007] The invention is defined in the claims. The invention provides a fluorescent silica-based nanoparticle comprising:

un núcleo basado en sílice que comprende un compuesto fluorescente colocado dentro del núcleo basado en sílice;a silica-based core comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core;

una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo;a silica shell that surrounds at least a part of the core;

un polímero orgánico unido a la nanopartícula; yan organic polymer attached to the nanoparticle; Y

un ligando que tiene la estructura N-Ac-Cys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH unido a la nanopartícula, donde la nanopartícula tiene un diámetro entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 15 nm, y después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, el aclaramiento renal de la nanopartícula oscila entre aproximadamente el 80 % DI (dosis inicial) y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas. a ligand having the structure N-Ac-Cys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH attached to the nanoparticle, where the nanoparticle is between about 1 nm and about 15 nm in diameter, and after administration of the nanoparticle to a subject, the renal clearance of the nanoparticle ranges from about 80% ID (initial dose) to about 100% ID in about 24 hours.

[0008] La invención también proporciona una pluralidad de nanopartículas fluorescentes a base de sílice para su uso en un método para detectar células tumorales que comprende los pasos de: [0008] The invention also provides a plurality of silica-based fluorescent nanoparticles for use in a method for detecting tumor cells comprising the steps of:

(a) proporcionar una pluralidad de nanopartículas fluorescentes a base de sílice, habiéndose administrado dichas nanopartículas a un sujeto humano en una dosis que oscila entre aproximadamente 0,01 nanomol/kg de peso corporal y aproximadamente 1 nanomol/kg de peso corporal, comprendiendo cada una de las nanopartículas:(a) providing a plurality of silica-based fluorescent nanoparticles, said nanoparticles having been administered to a human subject at a dose ranging from about 0.01 nanomol/kg of body weight to about 1 nanomol/kg of body weight, each comprising one of the nanoparticles:

un núcleo a base de sílice;a silica-based core;

un compuesto fluorescente dentro del núcleo; ya fluorescent compound within the nucleus; Y

una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo;a silica shell that surrounds at least a part of the core;

donde la nanopartícula está recubierta con un polímero orgánico, donde de 1 a 20 ligandos están unidos a la nanopartícula recubierta con polímero para unirse a un marcador tumoral, donde los ligandos tienen la estructura N-AcCys-(Ahx)2-D-Lys- ReCCMSH, ywhere the nanoparticle is coated with an organic polymer, where 1 to 20 ligands are bound to the polymer-coated nanoparticle to bind to a tumor marker, where the ligands have the structure N-AcCys-(Ahx) 2 -D-Lys- ReCCMSH, and

donde cada una de las nanopartículas tiene un diámetro dentro de un rango de 1 nm a 15 nm; y where each of the nanoparticles has a diameter within a range of 1 nm to 15 nm; Y

(b) detectar las nanopartículas, donde las nanopartículas son excretadas por aclaramiento renal, por el sujeto humano, dentro de un rango de 90% de la dosis inicial (DI) a 100% DI en 24 horas después de la administración.(b) detecting the nanoparticles, where the nanoparticles are excreted by renal clearance, by the human subject, within a range of 90% of the initial dose (ID) to 100% ID within 24 hours after administration.

[0009] La nanopartícula se puede administrar por vía subdérmica, peritumoral, oral, intravenosa, nasal, subcutánea, intramuscular o transdérmica. [0009] The nanoparticle can be administered by subdermal, peritumoral, oral, intravenous, nasal, subcutaneous, intramuscular or transdermal route.

[0010] La presente invención también proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente como se describe en las reivindicaciones en las que, después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, el aclaramiento renal de la nanopartícula oscila entre aproximadamente el 90 % DI y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas. [0010] The present invention also provides a fluorescent silica-based nanoparticle as described in the claims wherein, after administration of the nanoparticle to a subject, renal clearance of the nanoparticle ranges from about 90% ID to about 100% DI in about 24 hours.

[0011] La presente invención proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente como se describe en las reivindicaciones que comprende además un agente de contraste o un quelato unido a la nanopartícula. [0011] The present invention provides a fluorescent silica-based nanoparticle as described in the claims further comprising a contrast agent or chelate attached to the nanoparticle.

[0012] En algunas formas de realización, el diámetro de la nanopartícula oscila entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 8 nm. [0012] In some embodiments, the diameter of the nanoparticle ranges from about 1 nm to about 8 nm.

[0013] Los polímeros orgánicos que se pueden unir a la nanopartícula incluyen poli(etilenglicol) (PEG), polilactato, ácidos polilácticos, azúcares, lípidos, ácido poliglutámico (PGA), ácido poliglicólico, ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), Acetato de polivinilo (PVA), o sus combinaciones. [0013] Organic polymers that can be attached to the nanoparticle include polyethylene glycol (PEG), polylactate, polylactic acids, sugars, lipids, polyglutamic acid (PGA), polyglycolic acid, poly(lactic-co-glycolic) acid ( PLGA), Polyvinyl Acetate (PVA), or combinations thereof.

[0014] Se puede unir a la nanopartícula un agente de contraste, tal como un radionúclido que incluye 89Zr, 64Cu, 68Ga, 86Y, 124I y 177Lu. La nanopartícula puede unirse a un quelato, por ejemplo, DFO, DOTA, TETA y DTPA, que está adaptado para unirse a un radionúclido. [0014] A contrast agent, such as a radionuclide including 89Zr, 64Cu, 68Ga, 86Y, 124I and 177Lu, can be attached to the nanoparticle. The nanoparticle can bind a chelate, eg, DFO, DOTA, TETA, and DTPA, which is adapted to bind a radionuclide.

[0015] La nanopartícula de la presente invención se puede detectar mediante tomografía por emisión de positrones (TEP), tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), tomografía computarizada (TC), formación de imágenes por resonancia magnética (IRM), formación de imágenes ópticas (como la formación de imágenes por fluorescencia que incluye imágenes de fluorescencia de infrarrojo cercano (NIRF), imágenes de bioluminiscencia o combinaciones de las mismas. Se puede unir un agente terapéutico a la nanopartícula. Los agentes terapéuticos incluyen antibióticos, antimicrobianos, antiproliferativos, antineoplásicos, antioxidantes, factores de crecimiento de células endoteliales, inhibidores de trombina, inmunosupresores, agentes antiagregantes plaquetarios, inhibidores de la síntesis de colágeno, anticuerpos terapéuticos, donantes de óxido nítrico, oligonucleótidos antisentido, agentes cicatrizantes, genes terapéuticos construcciones de transferencia, componentes de la matriz extracelular, vasodilatadores, trombolíticos, antimetabolitos, agonistas del factor de crecimiento, antimitóticos, estatinas, esteroides, agentes antiinflamatorios esteroideos y no esteroideos, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (ECA), captadores de radicales libres, agonistas de PPARgamma, ARN de interferencia pequeño (siARN), microARN y agentes quimioterapéuticos contra el cáncer. Los agentes terapéuticos abarcados por la presente invención también incluyen radionúclidos, por ejemplo, 90Y, 131I y 177Lu. El agente terapéutico puede estar radiomarcado, tal como marcado por unión a radioflúor 0178F. [0015] The nanoparticle of the present invention can be detected by positron emission tomography (PET), single photon emission computed tomography (SPECT), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), formation optical imaging (such as fluorescence imaging including near-infrared fluorescence (NIRF) imaging, bioluminescence imaging, or combinations thereof. A therapeutic agent may be attached to the nanoparticle. Therapeutic agents include antibiotics, antimicrobials, antiproliferatives, antineoplastics, antioxidants, endothelial cell growth factors, thrombin inhibitors, immunosuppressants, antiplatelet agents, collagen synthesis inhibitors, therapeutic antibodies, nitric oxide donors, antisense oligonucleotides, healing agents, therapeutic gene transfer constructs, former matrix components tracellular, vasodilators, thrombolytics, antimetabolites, growth factor agonists, antimitotics, statins, steroids, steroidal and non-steroidal anti-inflammatory agents, angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitors, free radical scavengers, PPARgamma agonists, RNA interference small (siRNA), microRNA and cancer chemotherapeutic agents. Therapeutic agents encompassed by the present invention also include radionuclides, for example, 90Y, 131I, and 177Lu. The therapeutic agent may be radiolabeled, such as labeled by binding to radiofluorine 0178F.

[0017] Después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de permanencia en sangre de la nanopartícula puede variar de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 25 horas, de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 15 horas, o de aproximadamente 4 horas a aproximadamente 10 horas. El tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede variar de aproximadamente 5 horas a aproximadamente 5 días, de aproximadamente 10 horas a aproximadamente 4 días o de aproximadamente 15 horas a aproximadamente 3,5 días. La relación entre el tiempo medio de residencia en el tumor y el tiempo medio de residencia en la sangre de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede oscilar entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 20, o entre aproximadamente 4 y aproximadamente 15 divulgadas en este documento (pero no reivindicadas) son nanopartículas fluorescentes a base de sílice en las que la eliminación renal de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede oscilar entre aproximadamente el 10 % DI (dosis inicial) y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas, desde aproximadamente 30% DI a aproximadamente 80% DI en aproximadamente 24 horas, o de aproximadamente 40% DI a aproximadamente 70% DI en aproximadamente 24 horas. En una forma de realización, después de administrar la nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de residencia de la nanopartícula en la sangre varía de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 25 horas, el tiempo medio de residencia de la nanopartícula en el tumor varía de aproximadamente 5 horas a aproximadamente 5 días, y el aclaramiento renal de la nanopartícula es de aproximadamente el 80% DI en aproximadamente 24 horas. [0017] Following administration of the nanoparticle to a subject, the mean residence time in the blood of the nanoparticle can range from about 2 hours to about 25 hours, from about 3 hours to about 15 hours, or from about 4 hours to about 10 hours. The median tumor residence time of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from about 5 hours to about 5 days, from about 10 hours to about 4 days, or from about 15 hours to about 3.5 days. The ratio of the mean residence time in the tumor to the mean residence time in the blood of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from about 2 to about 30, from about 3 to about 20, or Between about 4 and about 15 disclosed herein (but not claimed) are silica-based fluorescent nanoparticles in which renal clearance of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from approximately 10% ID (initial dose) to approximately 100% ID in approximately 24 hours, from approximately 30% ID to approximately 80% ID in approximately 24 hours, or from approximately 40% ID to approximately 70% ID in about 24 hours. In one embodiment, after administration of the nanoparticle to a subject, the mean residence time of the nanoparticle in the blood ranges from about 2 hours to about 25 hours, the mean residence time of the nanoparticle in the tumor ranges from about 5 hours to about 5 days, and the renal clearance of the nanoparticle is about 80% ID in about 24 hours.

[0018] Cuando las nanopartículas en una cantidad de aproximadamente 100 veces la dosis humana equivalente se administran a un sujeto, sustancialmente no hay anemia, pérdida de peso, agitación, aumento de la respiración, trastornos gastrointestinales, comportamiento anormal, disfunción neurológica, anomalías en hematología, anomalías en química clínica, se observan en el sujeto lesiones relacionadas con el fármaco en patología de órganos, mortalidad o combinaciones de las mismas, en aproximadamente 10 a aproximadamente 14 días. [0018] When nanoparticles in an amount of approximately 100 times the equivalent human dose are administered to a subject, there is substantially no anemia, weight loss, agitation, increased respiration, gastrointestinal disturbances, abnormal behavior, neurological dysfunction, abnormalities in hematology, clinical chemistry abnormalities, drug-related lesions in organ pathology, mortality, or combinations thereof, are observed in the subject in about 10 to about 14 days.

[0019] La presente invención también proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente según las reivindicaciones, en la que, después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de permanencia en sangre de la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 25 horas, o entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 15 horas; El tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 5 horas y aproximadamente 2 días, y el aclaramiento renal de la nanopartícula es de aproximadamente el 80% DI en aproximadamente 24 horas. El número de ligandos unidos a la nanopartícula puede oscilar entre 1 y 20, o entre 1 y 10. El diámetro de la nanopartícula puede estar entre 1 nm y 8 nm. Se puede unir a la nanopartícula un agente de contraste, como un radionúclido. Alternativamente, se puede unir un quelato a la nanopartícula. La nanopartícula puede detectarse mediante TEP, SPECT, TC, IRM, formación de imágenes ópticas, formación de imágenes por bioluminiscencia o combinaciones de las mismas. Se puede unir un agente terapéutico a la nanopartícula. Después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de permanencia en sangre de la nanopartícula también puede oscilar entre unas 3 horas y unas 15 horas, o entre unas 4 horas y unas 10 horas. El tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto también puede oscilar entre aproximadamente 10 horas y aproximadamente 4 días, o entre aproximadamente 15 horas y aproximadamente 3,5 días. La relación entre el tiempo medio de residencia en el tumor y el tiempo medio de residencia en la sangre de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede oscilar entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 20, o entre aproximadamente 4 y aproximadamente 15. Renal el aclaramiento de la nanopartícula también puede oscilar entre aproximadamente el 80% DI y aproximadamente el 90% DI en aproximadamente 24 horas después de la administración de la nanopartícula a un sujeto. [0019] The present invention also provides a fluorescent silica-based nanoparticle according to the claims, wherein, after administration of the nanoparticle to a subject, the mean residence time in the blood of the nanoparticle can range from about 2 hours to about 25 hours, or between about 2 hours and about 15 hours; The median tumor residence time of the nanoparticle can range from about 5 hours to about 2 days, and the renal clearance of the nanoparticle is about 80% ID in about 24 hours. The number of ligands attached to the nanoparticle can range from 1 to 20, or from 1 to 10. The diameter of the nanoparticle can be between 1 nm and 8 nm. A contrast agent, such as a radionuclide, can be attached to the nanoparticle. Alternatively, a chelate can be attached to the nanoparticle. The nanoparticle can be detected by PET, SPECT, CT, MRI, optical imaging, bioluminescence imaging, or combinations thereof. A therapeutic agent can be attached to the nanoparticle. Following administration of the nanoparticle to a subject, the mean residence time in the blood of the nanoparticle can also range from about 3 hours to about 15 hours, or from about 4 hours to about 10 hours. The median tumor residence time of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can also range from about 10 hours to about 4 days, or from about 15 hours to about 3.5 days. The ratio of the mean residence time in the tumor to the mean residence time in the blood of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from about 2 to about 30, from about 3 to about 20, or between about 4 and about 15. Renal clearance of the nanoparticle can also range from about 80% ID to about 90% ID in about 24 hours after administration of the nanoparticle to a subject.

[0020] En la presente invención también se proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente según las reivindicaciones, en la que, después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, la relación entre el tiempo medio de residencia en el tumor y el tiempo medio de residencia en la sangre de la nanopartícula oscila entre alrededor de 2 a alrededor de 30, y la eliminación renal de la nanopartícula es de alrededor del 80% DI en alrededor de 24 horas. [0020] In the present invention there is also provided a fluorescent silica-based nanoparticle according to the claims, wherein, after administration of the nanoparticle to a subject, the ratio between the mean residence time in the tumor and the mean residence time in the tumor The blood residence time of the nanoparticle ranges from about 2 to about 30, and the renal elimination of the nanoparticle is about 80% ID in about 24 hours.

[0021] La nanopartícula basada en sílice fluorescente descrita en el presente documento es útil en un método para detectar un componente de una célula que comprende los pasos de: (a) poner en contacto la célula con una nanopartícula basada en sílice fluorescente que comprende un núcleo basado en sílice que comprende un compuesto fluorescente posicionado dentro del núcleo a base de sílice; una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo; un polímero orgánico unido a la nanopartícula; de aproximadamente 1 a aproximadamente 30 ligandos unidos a la nanopartícula; y un agente de contraste o un quelato unido a la nanopartícula; y (b) monitorizar la unión de la nanopartícula a la célula o a un componente celular mediante al menos una técnica de formación de imágenes. [0021] The fluorescent silica-based nanoparticle described herein is useful in a method for detecting a component of a cell comprising the steps of: (a) contacting the cell with a fluorescent silica-based nanoparticle comprising a silica-based core comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core; a silica shell that surrounds at least a part of the core; an organic polymer attached to the nanoparticle; from about 1 to about 30 ligands attached to the nanoparticle; and a contrast agent or a chelate attached to the nanoparticle; and (b) monitoring the binding of the nanoparticle to the cell or to a cellular component by at least one imaging technique.

[0022] Las nanopartículas fluorescentes a base de sílice descritas en el presente documento se pueden usar en un método para dirigirse a una célula tumoral que comprende administrar a un paciente con cáncer una cantidad eficaz de una nanopartícula fluorescente a base de sílice que comprende un núcleo a base de sílice que comprende un compuesto fluorescente posicionado dentro del núcleo a base de sílice; una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo; un polímero orgánico unido a la nanopartícula; un ligando unido a la nanopartícula y capaz de unirse a un marcador tumoral; y al menos un agente terapéutico. La nanopartícula puede estar radiomarcada. [0022] The silica-based fluorescent nanoparticles described herein can be used in a method of targeting a tumor cell comprising administering to a cancer patient an effective amount of a silica-based fluorescent nanoparticle comprising a core silica-based comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core; a silica shell that surrounds at least a part of the core; an organic polymer attached to the nanoparticle; a ligand attached to the nanoparticle and capable of binding a tumor marker; and at least one therapeutic agent. The nanoparticle may be radiolabeled.

[0023] La nanopartícula se puede administrar al paciente por, pero sin limitarse a las siguientes vías: oral, intravenosa, nasal, subcutánea, local, intramuscular o transdérmica. [0023] The nanoparticle can be administered to the patient by, but not limited to, the following routes: oral, intravenous, nasal, subcutaneous, local, intramuscular, or transdermal.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

[0024] El expediente de patente o solicitud contiene al menos un dibujo ejecutado en color. La Oficina proporcionará copias de esta publicación de patente o solicitud de patente con dibujos en color previa solicitud y pago de la tasa necesaria. [0024] The patent file or application contains at least one drawing executed in color. The Office will provide copies of this patent publication or patent application with drawings in color upon request and payment of the necessary fee.

La Fig. 1a muestra una gráfica de dispersión de luz dinámica (DLS) (promedio numérico) del tamaño de partícula para nanopartículas de sílice que contienen CyS sin revestimiento (gris) y recubiertas con PEG (negras). Fig. 1a shows a dynamic light scattering (DLS) plot (numerical average) of particle size for uncoated (grey) and PEG-coated (black) CyS-containing silica nanoparticles.

La Fig. 1 b muestra imágenes in vivo de fluorescencia de partículas Cy5 separadas espectralmente (pseudocolor) superpuestas en imágenes de luz visible de ratones desnudos 45 minutos después de la inyección con nanopartículas de sílice desnuda.Fig. 1b shows in vivo images of spectrally separated Cy5 particle fluorescence (pseudocolor) overlaid on visible-light images of nude mice 45 min after injection with nude silica nanoparticles.

La Fig. 1c muestra imágenes in vivo de fluorescencia de partículas Cy5 separadas espectralmente (pseudocolor) superpuestas en imágenes de luz visible de ratones desnudos 45 minutos después de la inyección con nanopartículas Cy5 PEG-iladas.Fig. 1c shows in vivo images of spectrally separated Cy5 particle fluorescence (pseudocolor) overlaid on visible light images of nude mice 45 min after injection with PEG-ylated Cy5 nanoparticles.

La Fig. 1d muestra el estudio de biodistribución in vivo usando TEP-TC co-registrado. La fila superior es una imagen PETCT co-registrada en serie 24 horas después de la inyección de nanopartículas recubiertas con PEG marcadas con 124I, flanqueada por las exploraciones microTC y microTEP adquiridas de forma independiente. La fila inferior es una imagen microTEP en serie.Fig. 1d shows the in vivo biodistribution study using co-registered PET-CT. The top row is a serial co-registered PETCT image 24 hours after injection of 124I-labeled PEG-coated nanoparticles, flanked by the independently acquired microCT and microTEP scans. The bottom row is a serial microTEP image.

La Fig. 2a muestra datos de espectroscopia de correlación de fluorescencia (ECF) y ajustes exponenciales simples para el colorante Cy5 (gris claro), 3,3 -4-0,06 nm de diámetro (gris oscuro, desviación estándar media i, n = 9) y 6,0 0,1 nm de diámetro (negro, media desviación estándar, n=6) Nanopartículas recubiertas con PEG que contienen Cy5 que muestran las diferencias en el tiempo de difusión resultantes de los diferentes tamaños hidrodinámicos de las diferentes especies.Fig. 2a shows fluorescence correlation spectroscopy (ECF) data and simple exponential fits for dye Cy5 (light grey), 3.3 -4 -0.06 nm in diameter (dark grey, mean standard deviation i, n = 9) and 6.0 0.1 nm in diameter (black, mean standard deviation, n=6) Cy5-containing PEG-coated nanoparticles showing differences in diffusion time resulting from different hydrodynamic sizes of different species .

La Fig. 2b muestra los espectros de absorción y emisión del colorante Cy5 (gris claro), de 3,3 nm de diámetro (gris oscuro) y de 6,0 nm de diámetro (negro) de nanopartículas recubiertas con PEG.Fig. 2b shows the absorption and emission spectra of Cy5 dye (light grey), 3.3 nm diameter (dark grey) and 6.0 nm diameter (black) PEG-coated nanoparticles.

La Fig. 2c muestra la comparación del brillo relativo del tinte libre (gris claro) con nanopartículas de 3,3 nm (gris oscuro) y 6,0 nm de diámetro (negro), medida como tasa de recuento por molécula/partícula determinada a partir de las curvas ECF.Fig. 2c shows the comparison of the relative brightness of the free dye (light grey) with nanoparticles of 3.3 nm (dark grey) and 6.0 nm in diameter (black), measured as count rate per molecule/particle determined at from the ECF curves.

La Fig. 2d muestra los datos de fotoblanqueo para el tinte Cy5 (gris claro), 3,3 mn de diámetro (gris oscuro) y 6,0 nm de diámetro (negro) nanopartículas recubiertas con PEG bajo excitación láser de -3,5 mW.Fig. 2d shows the photobleaching data for Cy5 dye (light gray), 3.3 nm diameter (dark gray) and 6.0 nm diameter (black) PEG-coated nanoparticles under -3.5 laser excitation. mW.

La Fig. 3a muestra el porcentaje de la dosis inicial de la panícula (%DI) retenida por la sangre (negro) y los tejidos: hígado (gris claro), pulmón (gris medio-bajo), bazo (gris medio) y riñón (gris medio-alto) para 6.0 nanopartículas de diámetro nm en varios puntos de tiempo desde 10 min hasta 48 h después de la inyección (w = 3 ratones, media ± d.e.).Fig. 3a shows the percentage of the initial panicle dose (%ID) retained by blood (black) and tissues: liver (light grey), lung (low-medium grey), spleen (medium grey) and kidney. (medium-high grey) for 6.0 nm diameter nanoparticles at various time points from 10 min to 48 h post-injection (w = 3 mice, mean ± S.D.).

La Fig. 3b muestra el gráfico de la concentración de partículas retenidas para nanopartículas de 3,3 nm (gris claro) y 6,0 nm (negro) de diámetro y los ajustes de descomposición logarítmica asociados y las vidas medias. Fig. 3b shows the plot of the concentration of retained particles for nanoparticles of 3.3 nm (light gray) and 6.0 nm (black) in diameter and the associated log decay fits and half-lives.

La Fig. 3c muestra el gráfico de la excreción estimada de partículas para nanopartículas de 3,3 nm (gris claro) y 6,0 nm (negro) de diámetro y los ajustes logarítmicos asociados y las vidas medias (media desviación estándar, it = 9 (tres ratones por punto de tiempo)).Fig. 3c shows the plot of the estimated particle excretion for nanoparticles of 3.3 nm (light gray) and 6.0 nm (black) in diameter and the associated logarithmic fits and half-lives (mean standard deviation, it = 9 (three mice per time point)).

La Fig. 4 muestra la biodistribución in vivo de las nanopartículas en ratones con y sin tumores con xenoinjertos C6 subcutáneos. (A) Partículas de sílice desnuda; (B) Partículas RGD PEGiladas.Fig. 4 shows the in vivo biodistribution of the nanoparticles in mice with and without tumors with subcutaneous C6 xenografts. (A) Bare silica particles; (B) PEGylated RGD particles.

La Fig. 5 muestra los datos de unión específicos totales para puntos cRGD y PEG-ilados (es decir, nanopartículas) utilizando citometría de flujo en el canal Cy5 en función del tiempo (a) y la concentración de partículas (b).Fig. 5 shows the total specific binding data for cRGD and PEG-ylated dots (ie, nanoparticles) using flow cytometry in the Cy5 channel as a function of time (a) and particle concentration (b).

La Fig. 6 muestra el diseño de punto C multimodal para la identificación y caracterización de integrina avp3. Fig. 6 shows the multimodal C-point design for the identification and characterization of avp3 integrin.

La Fig. 6a. Representación esquemática de la nanopartícula de sílice de núcleo-envoltura 124I -cRGDY-PEG-ilada con radiomarcadores y péptidos en la superficie y moléculas de colorante reactivo que contienen el núcleo (recuadros).Fig. 6a. Schematic representation of 124I-cRGDY-PEG-ylated core-shell silica nanoparticle with radiolabels and peptides on the surface and core-containing reactive dye molecules (insets).

La Fig. 6b. Resultados de ECF y ajustes exponenciales simples para mediciones de colorantes Cy5 en solución (negro), recubiertos con PEG (punto PEG, rojo) y puntos recubiertos con PEG y etiquetados con cRGDY (azul, debajo del conjunto de datos rojo) que muestran diferencias en el tiempo de difusión como resultado de diferentes tamaños hidrodinámicos.Fig. 6b. ECF results and simple exponential fits for measurements of Cy5 dyes in solution (black), PEG-coated (PEG spot, red), and cRGDY-labeled PEG-coated spots (blue, below red dataset) showing differences in diffusion time as a result of different hydrodynamic sizes.

La Fig. 6c. Tamaños hidrodinámicos (media i d.e., n = 15) y comparaciones de brillo relativo del tinte libre con puntos recubiertos con PEG y puntos cRGDY-PEG derivados de las curvas ECF, junto con las concentraciones de partículas y tinte correspondientes.Fig. 6c. Hydrodynamic sizes (mean i s.d., n = 15) and relative brightness comparisons of free dye with PEG-coated dots and cRGDY-PEG dots derived from ECF curves, along with corresponding particle and dye concentrations.

La Fig. 7 muestra la purificación y el control de calidad de puntos de 124I -RGDY-PEG usando cromatografía en columna de exclusión por tamaño. Radiactividad (columna derecha) de puntos 124I -RGD y puntos 124I -PHG detectados por conteo-y y la correspondiente intensidad de señal de fluorescencia (Cy5, columna izquierda) de puntos 124I -RGDY-PEG y puntos 124I -PEG en cada fracción eluida.Fig. 7 shows purification and quality control of 124I-RGDY-PEG spots using size exclusion column chromatography. Radioactivity (right column) of 124I-RGD dots and 124I-PHG dots detected by y-counting and the corresponding fluorescence signal intensity (Cy5, left column) of 124I-RGDY-PEG dots and 124I-PEG dots in each eluted fraction.

La Fig. 8 muestra estudios competitivos de unión al receptor de integrina con puntos 124I-cRGDY-PEG, péptido cRGDY y anticuerpo anti-avp3 usando dos tipos de células.Fig. 8 shows competitive integrin receptor binding studies with 124I-cRGDY-PEG dots, cRGDY peptide and anti-avp3 antibody using two cell types.

La Fig. 8a. Alta afinidad y unión específica de puntos 124I -cRGDY-PEG a células M21 mediante recuento y. El recuadro muestra el análisis de Scatchard de los datos de unión que trazan la relación the de la concentración de the unido al receptor (B) con respecto al radioligando no unido (o libre, F), o la relación unido a libre, B/F, frente a la concentración del receptor unido al receptor, B; la pendiente corresponde a la constante de disociación, Kd. La Fig. 8b. Bloqueo del receptor de integrina avp3 de células M21 mediante citometría de flujo y exceso de cRGD no radiomarcado o anticuerpo anti-a$3 antes de la incubación con puntos cRGDY-PEG.Fig. 8a. High affinity and specific binding of 124I-cRGDY-PEG dots to M21 cells by y-counting. Inset shows Scatchard analysis of binding data plotting the ratio of the concentration of bound to receptor (B) to unbound (or free, F) radioligand, or bound to free ratio, B/ F, versus concentration of receptor bound to receptor, B; the slope corresponds to the dissociation constant, Kd. Fig. 8b. Blockade of the avp3 integrin receptor of M21 cells by flow cytometry and excess non-radiolabeled cRGD or anti-α3 antibody prior to incubation with cRGDY-PEG dots.

La Fig. 8c. Unión específica de puntos cRGDY-PEG a M21 frente a células M2iL que carecen de expresión de integrina de superficie usando citometría de flujo.Fig. 8c. Specific binding of cRGDY-PEG dots to M21 vs. M2iL cells lacking surface integrin expression using flow cytometry.

La Fig. 8d. Unión específica de puntos cRGDY-PEG a células HUVEC mediante citometría de flujo. Cada barra representa la media d.e. de tres repeticiones.Fig. 8d. Specific binding of cRGDY-PEG dots to HUVEC cells by flow cytometry. Each bar represents the mean s.d. of three repetitions.

La Fig.9 muestra la farmacocinética y los perfiles de excreción de las sondas de partículas dirigidas y no dirigidas. La Fig. 9a. Biodistribución de puntos de 124I-cRGDY-PEG en ratones portadores de tumores M21 en varios momentos de 4 a 168 h p.i. El recuadro muestra un gráfico representativo de estos datos para la sangre para determinar el tiempo medio de residencia (T1/2).Fig. 9 shows the pharmacokinetics and excretion profiles of the targeted and non-targeted particle probes. Fig. 9a. Biodistribution of 124I-cRGDY-PEG dots in mice bearing M21 tumors at various time points from 4 to 168 h pi. Inset shows a representative plot of these data for blood to determine median residence time (T 1/2 ).

La Fig. 9b. Biodistribución de puntos de 124I-PEG de 4 a 96 h después de la inyección.Fig. 9b. Biodistribution of 124I-PEG dots from 4 to 96 h after injection.

La Fig. 9c. Perfil de eliminación de muestras de orina recogidas hasta 168 h p.i. de puntos de cRGDY-PEG no radiomarcados (n=3 ratones, media d.e.).Fig. 9c. Elimination profile of urine samples collected up to 168 h p.i. of non-radiolabeled cRGDY-PEG spots (n=3 mice, mean s.d.).

La Fig. 9d. %DI!g acumulativo correspondiente para heces a intervalos de hasta 168 h p.i. (n=4 ratones). Para los estudios de biodistribución, las barras representan la media d.e.Fig. 9d. Corresponding cumulative %DI!g for feces at intervals up to 168 h p.i. (n=4 mice). For biodistribution studies, bars represent mean s.d.

La Fig. 10 muestra los resultados de las pruebas de toxicidad agudaFig. 10 shows the results of acute toxicity tests

La Fig. 10a. H&E representativo teñido de hígado a 400x (fotogramas superiores) y riñones teñidos a 200x (fotogramas inferiores). Los ratones se trataron con una dosis única de 127I-RGDY-PEG-dots no radiomarcados o 127I-PEG-dots (vehículo de control) mediante inyección intravenosa y se recogieron los órganos 14 días después.Fig. 10a. Representative H&E stained liver at 400x (upper frames) and kidneys stained at 200x (lower frames). Mice were treated with a single dose of non-radiolabeled 127I-RGDY-PEG-dots or 127I-PEG-dots (vehicle control) by intravenous injection and organs harvested 14 days later.

La Fig. 10b. Pesos medios diarios para cada grupo de tratamiento del estudio de toxicidad. La barra de escala en la Fig. 10a corresponde a 100pm.Fig. 10b. Mean daily weights for each treatment group of the toxicity study. The scale bar in Fig. 10a corresponds to 100pm.

La Fig. 11 muestra imágenes de TEP in vivo en serie de direccionamiento selectivo de tumoresFig. 11 shows tumor selective targeting serial in vivo PET images.

La Fig. 11a. Imágenes representativas de microTEP coronal de cuerpo entero a las 4 horas p.i. que demuestran captaciones tumorales M21 (izquierda, flecha) y M2IL (centro, flecha) de 3,6 y 0,7 % DI/g, respectivamente, y un mayor contraste tumoral M21 a las 24 horas (derecha)Fig. 11a. Representative whole-length coronal microTEP images at 4 hours p.i. demonstrating M21 (left, arrow) and M2IL (middle, arrow) tumor uptakes of 3.6 and 0.7% ID/g, respectively, and increased M21 tumor contrast at 24 hours (right)

La Fig. 11 b. Captación in mo de puntos de 124I-cRGDY-PEG en tumores M21 que sobre expresan integrina avp3 (negro, n = 7 ratones) y M21L que no expresan (gris apretado, n = 5 ratones) y puntos de 124I-PEG en tumores M2J (gris oscuro, n=5)Fig. 11b. In mo uptake of 124I-cRGDY-PEG dots in M21 tumors that overexpress avp3 integrin (black, n = 7 mice) and M21L non-expressing (tight grey, n = 5 mice) and 124I-PEG dots in M2J tumors (dark grey, n=5)

La Fig. 11c. Proporciones de tumor a músculo M21 para puntos 124I-cRGDY-PEG (negro) y puntos 124I-PEG (gris) La Fig. 11d. Correlación de captaciones tumorales M21 in vivo y ex vivo de sondas marcadas y no marcadas con cRGDY. Cada barra representa la media de ± d.e.Fig. 11c. Tumor to M21 muscle ratios for 124I-cRGDY-PEG dots (black) and 124I-PEG dots (grey) Fig. 11d. Correlation of in vivo and ex vivo M21 tumor uptake of cRGDY-labeled and unlabeled probes. Each bar represents the mean ± s.d.

La Fig. 12 muestra el mapeo de nodos utilizando imágenes de fluorescencia óptica de infrarrojo cercano de múltiples escalasFig. 12 shows node mapping using multi-scale near-infrared optical fluorescence imaging.

La Fig. 12a. Imágenes de fluorescencia de cuerpo entero del sitio del tumor (T) y drenaje de los ganglios inguinales (ILN) y axilares (ALN) y canales linfáticos comunicantes (barra, LC) 1 h p.i. en un animal vivo expuesto quirúrgicamente Fig. 12a. Whole-body fluorescence images of tumor site (T) and drainage of inguinal (ILN) and axillary (ALN) nodes and communicating lymphatic channels (bar, LC) 1 h pi in a surgically exposed live animal

La Fig. 12b. Imágenes de fluorescencia de alta resolución y luz blanca co-registradas correspondientes (fila superior) e imágenes de fluorescencia solamente (fila inferior) que revelan la infraestructura nodal de los nodos locales y distantes, incluidas las vénulas endoteliales altas (HEV). La barra de escala más grande en (b) corresponde a 500 pm.Fig. 12b. Corresponding co-registered white light and high-resolution fluorescence images (upper row) and fluorescence-only images (lower row) revealing the nodal infrastructure of local and distant nodes, including high endothelial venules (HEVs). The larger scale bar in (b) corresponds to 500 pm.

La Fig. 13a muestra la configuración experimental del uso de un modelo de melanoma espontáneo en miniatura porcina para cartografiar las cuencas de los ganglios linfáticos y los vasos linfáticos regionales que drenan el sitio de un tumor de melanoma primario conocido.Fig. 13a shows the experimental setup of using a porcine miniature spontaneous melanoma model to map the lymph node basins and regional lymphatic vessels draining the site of a known primary melanoma tumor.

La Fig. 13b muestra una imagen de TEP de campo de visión pequeño 5 minutos después de la inyección subdérmica de partículas multimodales (124IRGD-PEG-puntos) sobre el sitio del tumor.Fig. 13b shows a small field of view PET image 5 minutes after subdermal injection of multimodal particles (124IRGD-PEG-dots) over the tumor site.

La Fig. 14a muestra una exploración TEP con 18F-fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) dinámica de cuerpo entero que muestra imágenes sagitales, coronales y axiales a través del sitio de la enfermedad ganglionar en el cuello. La Fig. 14b muestra exploraciones TEP-TC con 18F-FDG fusionadas que muestran imágenes sagitales, coronales y axiales a través del sitio de la enfermedad ganglionar en el cuello.Fig. 14a shows a whole body dynamic 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) PET scan showing sagittal, coronal and axial images through the site of nodal disease in the neck. Fig. 14b shows fused 18F-FDG PET-CT scans showing sagittal, coronal and axial images through the site of nodal disease in the neck.

La Fig. 14c muestra la imagen de un minicerdo de cuerpo entero.Fig. 14c shows the image of a full-length minipig.

La Fig. 15 muestra los mismos conjuntos de imágenes que en la Fig. 14, pero al nivel de la lesión de melanoma primario, adyacente a la columna vertebral en la parte superior de la espalda.Fig. 15 shows the same image sets as Fig. 14, but at the level of the primary melanoma lesion, adjacent to the spine in the upper back.

La Fig. 16a muestra imágenes de TEP dinámicas de alta resolución después de la inyección subdérmica de 4 cuadrantes de puntos de 124I-RGD-PEG alrededor del sitio del tumor durante un período de tiempo de 1 hora. La Fig. 16b muestra imágenes de TEP-TC fusionadas después de la inyección subdérmica de 4 cuadrantes de '241-RGD-PF-, puntos G alrededor del sitio del tumor durante un período de tiempo de 1 hora.Fig. 16a shows high resolution dynamic PET images after subdermal injection of 4 quadrants of 124I-RGD-PEG dots around the tumor site over a 1 hour time period. Fig. 16b shows fused PET-CT images after 4-quadrant subdermal injection of '241-RGD-PF-, G-spots around the tumor site over a 1 hour time period.

La Fig. 16c muestra imágenes de Cy5 (imagen superior), el nódulo resecado (segunda imagen superior) y tinción con H&E (dos imágenes inferiores).Fig. 16c shows images of Cy5 (upper image), the resected nodule (upper second image) and H&E staining (lower two images).

La Fig. 17 muestra un esquema para una nanopartícula con un tinte fluorescente dentro del núcleo y un revestimiento superficial de PEG. La nanopartícula está decorada con triples enlaces para la posterior "química de clics" con DFO y Tyr3-octreotato funcionalizados con grupos azida.Fig. 17 shows a schematic for a nanoparticle with a fluorescent dye within the core and a PEG surface coating. The nanoparticle is decorated with triple bonds for subsequent "click chemistry" with DFO and Tyr3-octreotate functionalized with azide groups.

La Fig. 18 muestra estructuras del derivado de PEG. Se utilizan reacciones químicas estándar para la producción del PEG funcionalizado con enlaces triples, que luego se unirá covalentemente a la nanopartícula a través del grupo silano.Fig. 18 shows structures of the PEG derivative. Standard chemical reactions are used for the production of the triple bond functionalized PEG, which will then be covalently attached to the nanoparticle via the silane group.

La Fig. 19 muestra estructuras de derivados de DFO.Fig. 19 shows structures of DFO derivatives.

La Fig. 20a muestra estructuras de Tyr3-octreotato.Fig. 20a shows Tyr3-octreotate structures.

La Fig. 20b muestra la síntesis del ácido que contiene azida para su incorporación en Tyr3-octreotato.Fig. 20b shows the synthesis of the azide-containing acid for incorporation into Tyr3-octreotate.

La Fig. 21a muestra un esquema de la producción de nanopartículas funcionalizadas con un tinte fluorescente NIR dentro de su núcleo, un revestimiento superficial de PEG, quelatos de DFO y octreotato de Tyr3.Fig. 21a shows a schematic of the production of nanoparticles functionalized with a NIR fluorescent dye within their core, a PEG surface coating, DFO chelates and Tyr3 octreotate.

La Fig. 21b muestra un esquema de la producción de una nanopartícula marcada con 19Zr multimodal (TEP y fluorescencia) decorada con Tyr3-octreotato.Fig. 21b shows a schematic of the production of a multimodal (TEP and fluorescence) 19Zr-labeled nanoparticle decorated with Tyr3-octreotate.

La Fig. 21c muestra la ligadura de tetrazina-norborneno.Fig. 21c shows tetrazine-norbornene ligation.

La Fig. 21d muestra un esquema de la estrategia para la creación de nanopartículas de núcleo-envoltura radiomarcadas utilizando la ligadura de tetrazina-norborneno.Fig. 21d shows a schematic of the strategy for the creation of radiolabeled core-shell nanoparticles using tetrazine-norbornene ligation.

La Fig. 21e muestra un esquema de la estrategia para la creación de nanopartículas de núcleo-envoltura radiomarcadas dirigidas a péptidos utilizando la ligación de tetrazina-noroornene. Se muestran vías de un solo paso (en donde el complejo norborneno-quelante premetalizado reacciona con la partícula) y de dos pasos (en donde el quelante se metaliza después de la conjugación).Fig. 21e shows a schematic of the strategy for the creation of peptide-targeted radiolabeled core-shell nanoparticles using tetrazine-noroornene ligation. One-step (where the premetallized norbornene-chelator complex reacts with the particle) and two-step (where the chelator is metallized after conjugation) pathways are shown.

La Fig. 22 muestra imágenes microscópicas que demuestran la colocalización entre nanopartículas de cRGF-PEG y rojo lys en la ruta endocítica.Fig. 22 shows microscopic images demonstrating colocalization between cRGF-PEG nanoparticles and lys-red in the endocytic pathway.

Las Figs. 23a - 23i Mapeo de SLN (ganglio linfático centinela) guiado por imágenes: imágenes TEP preoperatorias. (a,b) Las imágenes axiales de TC revelan una masa de tejido blando pélvico izquierdo (a, flecha) y SLN en el flanco izquierdo (b, flecha). (c, d) Las imágenes axiales de TEP con 18F-FDG muestran actividad localizada dentro del tumor (c, flecha) y SLN en el flanco izquierdo (d, flecha) después de la inyección del marcador i.v., (e) 124I-cRGDY-PEG axial y (f) Las imágenes coronales de TEP-TC co-registradas con punto C muestran el sitio de la inyección local sobre la lesión pélvica (e, flecha), (g) Las imágenes TEP-TC co-registradas axiales y (h) coronales correspondientes localizan la actividad en el SLN (g, flecha), (i) Niveles de radiactividad del tumor primario, SLN (in vivo, ex vivo) y un sitio remoto del tumor primario (es decir, fondo), utilizando una sonda gamma portátil.The Figs. 23a - 23i Image-Guided SLN (Sentinel Lymph Node) Mapping: PET Imaging preoperative (a,b) Axial CT images reveal a left pelvic soft tissue mass (a, arrow) and SLN on the left flank (b, arrow). (c, d) Axial 18F-FDG PET images show localized activity within the tumor (c, arrow) and SLN in the left flank (d, arrow) after injection of the iv tracer, (e) 124I-cRGDY -Axial PEG and (f) Coronal PET-CT images co-registered with point C show the local injection site over the pelvic lesion (e, arrow), (g) Axial and PET-CT co-registered images (h) Coronal corresponding localize activity in the SLN (g, arrow), (i) Radioactivity levels of the primary tumor, SLN (in vivo, ex vivo) and a remote site of the primary tumor (ie, background), using a portable gamma probe.

Las Figs. 24a - 24q Mapeo de SLN guiado por imágenes: imágenes ópticas intraoperatorias en tiempo real con histología correlativa. El mapeo intraoperatorio de SLN se realizó en el animal que se muestra en las Figuras 23a - 23i. (a-i) Imágenes ópticas NIR de dos canales de la cuenca nodal expuesta. Inyección local de partículas incorporadas Cy5.5 mostradas en modelo de doble canal (a) color RGB y (b) canales fluorescentes NIR (blanco), (c-f) Drenaje 1).-linfáticos distales al sitio de inyección. Señal de fluorescencia dentro de los principales canales linfáticos de drenaje proximal (c, d), medio (e) y distal (f) (flechas) que se extienden hacia el SLN ('N'). También se muestran canales de menor calibre (puntas de flecha). Imágenes del SLN mostradas en los canales (g) color y (h) NIR. (i) Imagen del SLN expuesto. (j-m) Imágenes de SLN en los canales de color y NIR durante (j, k) y después de la escisión (l, m), respectivamente. (n) Vista de baja potencia de SLN teñidos con H&E muestra el grupo de células pigmentadas (recuadro negro) (barra = 1 mm), (o) Mayor aumento de (n) revela células de melanoma pigmentadas redondeadas y melanófagos (barra = 50 gm). (p) La vista de bajo aumento del SLN teñido con HMB45 confirma la presencia de metástasis (recuadro negro, barra: 500 gm). (q) Mayor aumento en (p) revela grupos de células de melanoma que expresan HMB45+ (\)ar:::100 gm).The Figs. 24a - 24q Image-guided SLN mapping: real-time intraoperative optical imaging with correlative histology. Intraoperative SLN mapping was performed in the animal shown in Figures 23a-23i. (a-i) NIR optical images of two channels of the exposed nodal basin. Local injection of Cy5.5 incorporated particles shown in dual channel model (a) RGB color and (b) NIR fluorescent channels (white), (c-f) Drainage 1).-lymphatics distal to the injection site. Fluorescence signal within the main proximal (c, d), middle (e), and distal (f) draining lymphatic channels (arrows) extending into the SLN ('N'). Smaller caliber channels (arrowheads) are also shown. Images of the SLN shown in the (g) color and (h) NIR channels. (i) Image of the exposed SLN. (j-m) Images of SLNs in the color and NIR channels during (j,k) and after cleavage (l,m), respectively. (n) Low power view of H&E-stained SLNs shows cluster of pigmented cells (black box) (bar = 1 mm), (o) Higher magnification of (n) reveals round pigmented melanoma cells and melanophages (bar = 50 gm). (p) Low-power view of HMB45-stained SLN confirms the presence of metastasis (black box, bar: 500 gm). (q) Higher magnification in (p) reveals clusters of melanoma cells expressing HMB45+ (\)ar:::100 gm).

Las Figs. 25a - 25k Discriminación de inflamación de enfermedad metastásica: Comparación de trazadores de puntos 18F-FDG y 124I-cRGDY-PEG C. (a-d) Imágenes de cambios inflamatorios usando 18F-FDG-TEP con correlación tisular. (a) Tomografía axial computarizada axial del estudio "F-FDG TEP que muestra calcificación dentro del cuello posterior izquierdo (flechas). (b) Fusionada 18F-FDG TEP-TC axial que revela actividad hipermetabólica en este mismo sitio (flechas). Señal TEP aumentada también se ve en estructuras óseas metabólicamente activas (asteriscos). (c) Vistas de bajo y (d) alto aumento de tejido calcificado teñido con H&E que demuestran una infiltración extensa de células inflamatorias. (e-k) Detección de enfermedad metastásica después de la inyección de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C alrededor del sitio del tumor. (e) La tomografía computarizada axial preinyección de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C muestra tejidos blandos calcificados dentro de la parte posterior del cuello (flechas), (f) La TEP-TC corregistrada no muestra actividad evidente correspondiente a áreas calcificadas (flecha), pero demuestra un ganglio hipermetabólico a la derecha (punta de flecha), (g) TC axial a un nivel más superior que muestra ganglios (puntas de flecha) bilateralmente y un foco calcificado (flecha), (h) TEP fusionado- La TC demuestra nódulos PETavid (N) y drenaje linfático (flecha curva). sin actividad (flecha), (i) las vistas de bajo aumento y (j) de alto aumento confirman la presencia de metástasis ganglionares. (k) Imagen única de una reconstrucción de imagen TEP tridimensional (3D) que muestra múltiples ganglios metastásicos bilaterales (puntas de flecha) y canales linfáticos (flecha). Se observa actividad de la vejiga sin una acumulación significativa del trazador en el hígado. Barras de escala: 500 urn (c, d); 100 gm (ij).The Figs. 25a - 25k Discrimination of inflammation from metastatic disease: Comparison of 18F-FDG and 124I-cRGDY-PEG C dot tracers. (a-d) Imaging of inflammatory changes using 18F-FDG-PET with tissue correlation. (a) Axial CT scan of the "F-FDG PET" study showing calcification within the left posterior neck (arrows). (b) Fused 18F-FDG PET-CT scan axial showing hypermetabolic activity at this same site (arrows). Signal PET magnification is also seen in metabolically active bone structures (asterisks).(c) Low and (d) high magnification views of H&E-stained calcified tissue demonstrating extensive inflammatory cell infiltration.(e-k) Detection of metastatic disease after injection of 124I-cRGDY-PEG-C dots around the tumor site.(e) Pre-injection axial computed tomography of 124I-cRGDY-PEG-C dots shows calcified soft tissues within the posterior neck (arrows). , (f) Core-registered PET-CT shows no obvious activity corresponding to calcified areas (arrow), but demonstrates a hypermetabolic node on the right (arrowhead), (g) Axial CT at a higher level shows nodes (arrowheads) bilaterally and a calcified focus (arrow), (h) Fused PET- CT demonstrates PETavid nodules (N) and lymphatic drainage (curved arrow). without activity (arrow), (i) low power and (j) high power views confirm the presence of nodal metastases. (k) Single image of a three-dimensional (3D) PET image reconstruction showing multiple bilateral metastatic nodes (arrowheads) and lymphatic channels (arrow). Bladder activity is observed without significant tracer accumulation in the liver. Scale bars: 500 urn (c, d); 100 gm (ij).

Las Figs. 26a - 26c muestran 18F-FDG y puntos 124I-cRGDY-PEG-C TEP-TC integrados en 3D. (a-c) Se generaron imágenes renderizadas de volumen 3D a partir de datos de imágenes de TC y TEP que se muestran en las Figuras 7a - 7k. (a) Imagen de fusión TEP-TC (vista coronal) que no muestra metástasis ganglionares evidentes (asteriscos). Se identifica una mayor actividad dentro de las estructuras óseas. (b, c) Imágenes de fusión de TEP-TC de alta resolución que muestran vistas coronal (b) y superior (c) de ganglios metastásicos bilaterales (flechas abiertas) y canales linfáticos (flechas curvas) dentro del cuello después de la inyección local del trazador de partículas.The Figs. 26a-26c show 18F-FDG and 124I-cRGDY-PEG-C PET-CT spots integrated in 3D. (a-c) 3D volume rendered images were generated from CT and PET imaging data shown in Figures 7a-7k. (a) PET-CT fusion image (coronal view) showing no obvious nodal metastases (asterisks). Increased activity is identified within bony structures. (b, c) High-resolution PET-CT fusion images showing coronal (b) and superior (c) views of bilateral metastatic nodes (open arrows) and lymphatic channels (curved arrows) within the neck after local injection of the particle tracer.

Las Figs. 27a - 27o Evaluación de la respuesta al tratamiento después de la ablación por radiofrecuencia (RFA) usando puntos 124I-cRGDY-PEG-C. (a-c) Localización del GC con radiotrazador de partículas de dosis única. (a) TC coronal basal (punta de flecha blanca), (b) TEP (punta de flecha negra) y (c) imágenes fusionadas de TEP-TC (punta de flecha blanca) después de una inyección peritumoral, (b-d) Actividad del trazador de partículas tumorales. (b) Masa pélvica izquierda exofítica ávida de TEP (flecha negra), (c, d) Imágenes combinadas de TEP-TC que muestran una lesión hipermetabólica (flecha blanca) y flujo de trazador de partículas dentro de un canal linfático de drenaje (asterisco) hacia el SLN (flecha curvada). (e,f) Las imágenes axiales de TC previas a la ablación ubican el SLN (e, punta de flecha blanca) antes de la colocación del electrodo RFA (f, flecha) en el nódulo (debajo de la cruz), (g) La TEP-TC fusionada previa a la ablación revela una actividad aumentada de SLN (posterior al retículo). (h) La exploración TEP-TC posterior a la ablación muestra una actividad levemente reducida en el sitio del SLN, anterior a la punta de la aguja. (i) La tinción H&E previa a la ablación correspondiente del tejido de biopsia central del SLN confirma la infiltración del tumor pigmentado (barra = 200 gm). (j) Gran aumento del área encuadrada en (i) revela grandes grupos pigmentados redondeados de células de melanoma (barra--50 gm). (k) La tinción con H&E posterior a la ablación muestra cambios necróticos dentro de un ganglio parcialmente infiltrado por el tumor (recuadro) y hemorragias multifocales (barra = 500 gm). (I) Un gran aumento de (k) revela una necrosis tisular significativa (puntas de flecha) dentro del ganglio metastásico, además del tejido linfoide (barra = 50 gm). (m) Tinción TUNEL de SLN metastásico antes de la ablación (barra = 20 gm). (n) Tinción TUNEL posterior a la ablación que demuestra áreas focales de necrosis con focos tumorales dispersos adyacentes y tejido ganglionar normal (NT) (barra = 500 pm). (o) Gran aumento del área encuadrada en (n) muestra tinción TUNEL positiva, compatible con necrosis (barra = 20 pm).The Figs. 27th - 27th Evaluation of response to treatment after radiofrequency ablation (RFA) using 124I-cRGDY-PEG-C dots. (ac) Localization of the SN with single-dose particle radiotracer. (a) Baseline coronal CT (white arrowhead), (b) PET (black arrowhead) and (c) fused PET-CT images (white arrowhead) after peritumoral injection, (bd) Activity of the tumor particle tracer. (b) PET-avid exophytic left pelvic mass (black arrow), (c, d) Combined PET-CT images showing a hypermetabolic lesion (white arrow) and particle tracer flow within a draining lymphatic channel (asterisk ) towards the SLN (curved arrow). (e,f) Axial pre-ablation CT images locate the SLN (e, white arrowhead) prior to placement of the RFA electrode (f, arrow) in the nodule (below the cross), (g) Fused PET-CT prior to ablation reveals increased SLN (post-reticulum) activity. (h) Post-ablation PET-CT scan shows slightly reduced activity at the SLN site, anterior to the needle tip. (i) Corresponding pre-ablation H&E staining of SLN core biopsy tissue confirms pigmented tumor infiltration (bar = 200 gm). (j) High magnification of the boxed area in (i) reveals large round pigmented clumps of melanoma cells (bar--50 gm). (k) Post-ablation H&E staining shows necrotic changes within a partially tumor-infiltrated node (inset) and multifocal hemorrhages (bar = 500 gm). (I) High magnification of (k) reveals significant tissue necrosis (arrowheads) within the metastatic node, in addition to lymphoid tissue (bar = 50 gm). (m) TUNEL staining of metastatic SLN before ablation (bar = 20 gm). (n) Staining Post-ablation TUNEL demonstrating focal areas of necrosis with adjacent scattered tumor foci and normal nodal tissue (NT) (bar = 500 pm). (o) High magnification of the boxed area in (n) shows positive TUNEL staining, consistent with necrosis (bar = 20 pm).

Las Figs. 28A - 28C. Plataforma de nanopartículas de sílice híbrida de núcleo y cubierta (puntos 124I-cRGDY-PEG-C) y descripción general del diseño del estudio. (A) Esquema de la sonda de formación de imágenes inorgánica híbrida (TEP-óptica) (derecha) que muestra el tinte rojo profundo que contiene el núcleo y las cadenas de polietilenglicol (PEG) unidas a la superficie que llevan ligandos peptídicos cRGDY y radiomarcadores para detectar la integrina avp3 humana -expresando tumores (izquierda). (B) Espectros de absorción coincidentes (izquierda: curvas rojas y negras) y espectros de emisión (derecha) para colorantes libres (curva azul) y encapsulados (curva verde) que revelan una mayor fluorescencia de los fluoróforos encapsulados. (C) Cronología de eventos de ensayos clínicos. Especificaciones biológicas, especímenes biológicos (sangre, orina). The Figs. 28A-28C. Core-shell hybrid silica nanoparticle platform (124I-cRGDY-PEG-C dots) and study design overview. (A) Schematic of hybrid inorganic imaging (PET-optical) probe (right) showing deep red dye containing core and surface-bound polyethylene glycol (PEG) chains carrying cRGDY peptide ligands and radiolabels to detect human avp3 integrin-expressing tumors (left). (B) Matching absorption spectra (left: red and black curves) and emission spectra (right) for free (blue curve) and encapsulated (green curve) dyes revealing increased fluorescence from encapsulated fluorophores. (C) Timeline of clinical trial events. Biological specifications, biological specimens (blood, urine).

Las Figs. 28D - 28E. Distribución en todo el cuerpo y farmacocinética de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C. (D) Imágenes TEP de proyección de intensidad máxima (MIP) a las 2 (izquierda), 24 (centro) y 72 (derecha) horas p.i. de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C que revelan actividad en la vejiga (*), el corazón (flecha amarilla) e intestino (punta de flecha blanca). (E) La dosis inyectada porcentual corregida por descomposición por gramo (%DI/g) de orina y plasma recolectada aproximadamente 30 min, 4 h, 24 h y 72 h después de la inyección de las partículas se determinó mediante recuento gamma; se generaron parcelas individuales para cada paciente. Se dibujaron ROls en los órganos principales para las exploraciones TEP de cada paciente para obtener valores de captación estandarizados y %DI/g.The Figs. 28D-28E. Whole-body distribution and point pharmacokinetics of 124I-cRGDY-PEG-C. (D) PET images of maximum intensity projection (MIP) at 2 (left), 24 (middle) and 72 (right) hours p.i. of 124I-cRGDY-PEG-C dots revealing activity in the bladder (*), heart (yellow arrow), and intestine (white arrowhead). (E) The decay-corrected percent injected dose per gram (%ID/g) of urine and plasma collected approximately 30 min, 4 h, 24 h, and 72 h after particle injection was determined by gamma counting; individual plots were generated for each patient. ROls were drawn on major organs for each patient's PET scans to obtain standardized uptake values and %ID/g.

La Fig. 29 Análisis metabólicos de especímenes biológicos. (A, B) Concentraciones de actividad dependientes del tiempo (% lD/gx 100) en plasma y orina, respectivamente, decaimiento corregido al momento de la inyección. (CH) RadioTLC (4:1 ácido acético:metanol como fase móvil) de muestras de plasma y orina (recuentos corregidos por descomposición por minuto, cpm). (CE) Los cromatogramas de plasma muestran un único pico a las 0,5-(C), 3- (D) y 24-(E) horas p.i. (FH). Los cromatogramas de las muestras de orina revelan dos picos a las 0,5-(F), 3-(G), 24- (H) horas p.i. Los recuadros (G, H) muestran los datos respectivos escalados a un máximo de 50 cpm. (IK) Cromatogramas de estándares: inyectado (I), péptido radioyodado (131I) (J) y 131I libre (K). Las líneas verticales discriminan los picos correspondientes al trazador de partículas (guiones largos; Rt = 0,04), 131I-cRGDY (guiones cortos; Rf- 02) y 131I (punteado; Rf = 0,7)Fig. 29 Metabolic analysis of biological specimens. (A, B) Time-dependent activity concentrations (% lD/gx 100) in plasma and urine, respectively, decay corrected for injection. (CH) RadioTLC (4:1 acetic acid:methanol as mobile phase) of plasma and urine samples (corrected decay counts per minute, cpm). (CE) Plasma chromatograms show a single peak at 0.5-(C), 3-(D) and 24-(E) hours p.i. (FH). Chromatograms of urine samples reveal two peaks at 0.5-(F), 3-(G), 24-(H) hours p.i. Boxes (G, H) show the respective data scaled to a maximum of 50 cpm. (IK) Chromatograms of standards: injected (I), radioiodinated peptide (131I) (J) and free 131I (K). The vertical lines discriminate the peaks corresponding to the particle tracer (long dashes; Rt = 0.04), 131I-cRGDY (short dashes; Rf-02) and 131I (dotted; Rf = 0.7).

La Fig. 30 Imágenes de TEP-TC de cuerpo entero de la biodistribución de partículas y la captación preferencial del tumor después de la inyección sistémica de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C (A) La TC coronal reformateada demuestra una metástasis hipodensa bien definida en el lóbulo hepático izquierdo (punta de flecha). (B) La imagen TEP coronal a las 4 horas p.i. demuestra un aumento de la actividad a lo largo del aspecto periférico del tumor (punta de flecha), además de la vejiga, el tracto gastrointestinal (estómago, intestinos), la vesícula biliar y el corazón. (C) La TEP-TC corregistrada localiza la actividad en el margen del tumor.Fig. 30 Whole-body PET-CT images of particle biodistribution and preferential tumor uptake after systemic dot injection of 124I-cRGDY-PEG-C (A) Reformatted coronal CT demonstrates well-dense hypodense metastasis defined in the left hepatic lobe (arrowhead). (B) Coronal PET image at 4 hours p.i. demonstrates increased activity along the peripheral aspect of the tumor (arrowhead), as well as the bladder, gastrointestinal tract (stomach, intestines), gallbladder, and heart. (C) Core-registered PET-CT localizes activity at the tumor margin.

La Fig. 31 Imágenes multimodales de captación de partículas en una lesión hipofisaria. (A-B) Imágenes axiales (A) y sagitales (B) de RM con contraste multiplanar a las 72 horas p.i. que muestran un foco quístico subcentimétrico (flechas) en el aspecto derecho de la hipófisis anterior. (C-D) Las imágenes IRM-TEP axiales (C) y sagitales (D) co-registradas revelan un aumento de la actividad focal (rojo) localizado en el sitio de la lesión. (EF) Las imágenes TEP-TC axial (E) y sagital (F) localizan la actividad en la cara derecha de la silla turca. (G-I) Las imágenes TEP axiales a las 3 horas (G), 24 horas (H) y 72 horas (I) p.i. demuestran una acumulación progresiva de actividad (SUVmax) dentro de la región selar junto con una disminución correspondiente en la actividad de fondo alrededor de la lesión. (J) Proporciones de actividad de tumor a cerebro (T/B) y de tumor a hígado (T/L) que aumentan en función de los tiempos posteriores a la inyecciónFig. 31 Multimodal images of particle uptake in a pituitary lesion. (A-B) Axial (A) and sagittal (B) MR images with multiplanar contrast at 72 hours p.i. showing a subcentimeter cystic focus (arrows) on the right aspect of the anterior pituitary. (C-D) Co-registered axial (C) and sagittal (D) MRI-PET images reveal localized increased focal activity (red) at the lesion site. (EF) Axial (E) and sagittal (F) PET-CT images localize activity on the right side of the sella turcica. (G-I) Axial PET images at 3 hours (G), 24 hours (H) and 72 hours (I) p.i. demonstrate a progressive accumulation of activity (SUVmax) within the sellar region along with a corresponding decrease in background activity around the lesion. (J) Ratios of tumor to brain (T/B) and tumor to liver (T/L) activity that increase as a function of post-injection times

La Fig. 32. Estructura del péptido N-Ac-Cys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH (o alfa MSH) utilizado para la conjugación de nanopartículasFig. 32. Structure of the peptide N-Ac-Cys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH (or alpha MSH) used for nanoparticle conjugation

La Fig. 33. Estructura de la molécula de direccionamiento ReCCMSH original.Fig. 33. Structure of the original ReCCMSH targeting molecule.

Las Figs. 34A y 34B. Estudios de unión competitiva utilizando un agonista del receptor de melanocortina-1 (125I-NDP). Las partículas conjugadas de N-AcCys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH (o alfa-MSH) (Fig. 34A) tenían una mayor afinidad por las células de melanoma B 16/FI cultivadas que una versión de secuencia codificada de la molécula (Fig. 34B).The Figs. 34A and 34B. Competitive binding studies using a melanocortin-1 receptor agonist (125I-NDP). N-AcCys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH (or alpha-MSH) conjugated particles (Fig. 34A) had a higher affinity for cultured B 16/FI melanoma cells than a coding sequence version of the molecule (Fig. 34B).

Las Figs. 35A y 35B. Los datos de dosis-respuesta se obtuvieron en función de las concentraciones de partículas objetivo (Fig. 35A) y los tiempos de incubación (Fig. 35B) para las líneas celulares de melanoma B16F10 y M21 The Figs. 35A and 35B. Dose-response data were obtained as a function of target particle concentrations (Fig. 35A) and incubation times (Fig. 35B) for the B16F10 and M21 melanoma cell lines.

La Fig. 36. Los estudios de supervivencia de células M21 humanas, realizados en un intervalo de concentraciones de partículas durante un tiempo de incubación fijo de 48 h, no demostraron una pérdida significativa de viabilidad celular. Figuras 37A y 37B. Las nanopartículas conjugadas con alfa-MSH radiomarcadas con 125I demostraron una excreción renal masiva durante un período de 24 horas en los modelos de xenoinjerto murino BI 6F 10 y M21.Fig. 36. Survival studies of human M21 cells, performed at a range of particle concentrations during a fixed incubation time of 48 h, did not demonstrate significant loss of cell viability. Figures 37A and 37B. 125I-radiolabeled alpha-MSH-conjugated nanoparticles demonstrated massive renal excretion over a 24-hour period in the BI 6F 10 and 10 murine xenograft models. M21.

Las Figs. 38A y 38B. Ni los modelos de xenoinjerto B16F10 ni M21 mostraron una acumulación significativa de la sonda de partículas diana en el sistema reticuloendotelial (es decir, no es un agente RES), ni en el riñón The Figs. 38A and 38B. Neither the B16F10 nor the M21 xenograft models showed significant accumulation of the target particle probe in the reticuloendothelial system (i.e., not a RES agent), nor in the kidney.

La Fig. 39. Unión competitiva del receptor de integrina y captación dependiente de la temperatura usando puntos cRGDY-PEG-C y anticuerpo anti-avp3 para 2 tipos de células. A. Unión específica y captación de puntos de cRGDY-PEG-C en células M21 en función de la temperatura (4 °C, 25 °C, 37 °C) y la concentración (25 iiM, 100 nM) usando anticuerpo anti-receptor de integrina avfJj y flujo citometría. Las concentraciones de anticuerpos anti­ receptor de integrina avp3 fueron 250 veces (es decir, 250x) la concentración de partículas. B. Captación de puntos de cRGDY-PEG-C en células M21, en comparación con células M2 JL que carecen de expresión de integrina de superficie normal por flujo C. Captación selectiva de partículas en HUVEC usando anticuerpo receptor de integrina anti-avp.A y citometría de flujo D. cRGDY-PEG-C punto (1 gM, rojo) ensayo de colocalización con endocítica (transferrina-Alexa-488, FITC-dextrano, verde) y marcadores lisosomales (LysoTracker Red) después de 4 h de incubación de partículas usando células M21. Vesículas colocadas (amarillas), contratinción de Hoechst (azul). Barra de escala = 15 pm. Cada punto de datos (A-C) representa la media de ± DE de 3 repeticiones.Fig. 39. Integrin receptor competitive binding and temperature-dependent uptake using cRGDY-PEG-C dots and anti-avp 3 antibody for 2 cell types. A. Specific binding and uptake of cRGDY-PEG-C spots in M21 cells as a function of temperature (4 °C, 25 °C, 37 °C) and concentration (25 iiM, 100 nM) using anti-receptor antibody for avfJj integrin and flow cytometry. Antibody concentrations against avp3 integrin receptor were 250 times (ie, 250x) the particle concentration. B. Uptake of cRGDY-PEG-C spots in M21 cells, compared to M2 JL cells lacking normal surface integrin expression by flow C. Selective uptake of particles in HUVEC using anti-avp.A integrin receptor antibody and D. cRGDY-PEG-C dot (1 gM, red) colocalization assay with flow cytometry with endocytic (transferrin-Alexa-488, FITC-dextran, green) and lysosomal markers (LysoTracker Red) after 4 h incubation of particles using M21 cells. Vesicles attached (yellow), Hoechst counterstain (blue). Scale bar = 15 pm. Each data point (AC) represents the mean ± SD of 3 replicates.

La Fig. 40. Niveles de expresión de FAK, Src, MEK, Erkl/2 y Akt fosforilados en células M21 A, complejo FAK/Src transduce señales de los receptores de la superficie celular de la integrina a través de la activación de las vías de señalización corriente abajo (PI3K-Akt, Ras-MAPK) para provocar una variedad de respuestas biológicas (los recuadros indican los intermedios de proteínas ensayados). B. Transferencias western de niveles de expresión de proteínas fosforiladas y totales de intermediarios clave de la vía después de la exposición (2 h, 37 °C) de células M21 sincronizadas en fase Go/Gi a puntos cRGDY-PEG-C 100 nM en relación con células en suero privado (0,2 % FBS) medio (es decir, control). Después de la tripsinización de las células y la resuspensión del sedimento en tampón de lisis, las proteínas se resolvieron mediante SDS-PAGE en gradiente al 4-12 % y se analizaron mediante anti-FAK 397, pFAK 576/577, p-Src, pMEK. pErkl/2 y anticuerpos pAkt. También se usaron anticuerpos contra FAK, Src, MEK, Erk y Akt para detectar la cantidad de proteína total. C. Resumen gráfico de los cambios de intensidad de señal porcentual en proteína fosforilada a total (Adobe Photoshop CS2; ver Métodos) para células expuestas a partículas frente a células privadas de suero. FC, factores de crecimiento; CE, célula endotelial; MEC, matriz extracelularFig. 40. Expression levels of phosphorylated FAK, Src, MEK, Erkl/2 and Akt in M21 cells A, FAK/Src complex transduces signals from integrin cell surface receptors through activation of pathways downstream signaling pathways (PI3K-Akt, Ras-MAPK) to elicit a variety of biological responses (boxes indicate protein intermediates tested). B. Western blots of phosphorylated and total protein expression levels of key pathway intermediates after exposure (2 h, 37 °C) of Go/Gi phase-gated M21 cells to 100 nM cRGDY-PEG-C dots in relative to cells in starved serum (0.2% FBS) medium (ie control). After trypsinization of the cells and resuspension of the pellet in lysis buffer, proteins were resolved by 4-12% gradient SDS-PAGE and analyzed by anti-FAK 397, pFAK 576/577, p-Src, pMEK. pErkl/2 and pAkt antibodies. Antibodies against FAK, Src, MEK, Erk and Akt were also used to detect the amount of total protein. C. Graphical summary of percent signal intensity changes in phosphorylated to total protein (Adobe Photoshop CS2; see Methods) for particle-exposed versus serum-deprived cells. CF, growth factors; EC, endothelial cell; ECM, extracellular matrix

La Fig. 41. Estudios de inducción e inhibición de señalización en células M2J usando PF-573228 (PF-228), un inhibidor de FAK. A. Transferencias Western de los niveles de expresión de proteínas fosforiladas y totales usando el proceso anterior de la Fig. 2 con la adición de PF-228 250 nM o 500 nM (0,5 h, 37 °C) a las células antes de la exposición a las partículas. B. Resumen de los cambios de intensidad porcentual de los niveles de expresión de proteína fosforilada a total en células expuestas a partículas frente a células de control con y sin PF-228.Fig. 41. Signaling induction and inhibition studies in M2J cells using PF-573228 (PF-228), an FAK inhibitor. A. Western blots of phosphorylated and total protein expression levels using the above procedure in Fig. 2 with the addition of either 250 nM or 500 nM PF-228 (0.5 h, 37 °C) to the cells prior to exposure to particles. B. Summary of percent intensity changes from phosphorylated to total protein expression levels in particle-exposed cells versus control cells with and without PF-228.

La Fig. 42. Efecto de los puntos de cRGDY-PEG-C en la migración celular M21 utilizando imágenes de lapso de tiempo. A. Cambios dependientes del tiempo en la migración celular utilizando placas recubiertas de colágeno ORlS™ para un rango de concentraciones de partículas (0 - 400 nM; 37 °C) en medios RPMI 1640 complementados con FBS al 0,2 %, en comparación con medios complementados solos (controles). Las imágenes se capturaron en el momento t=0 (antes de la migración) y en intervalos posteriores de 24 horas después de retirar el tapón con un microscopio invertido Zeiss Axiovert 200M (objetivo 5x/.25NA) y un módulo de diapositivas de escaneo (software de análisis de imágenes y automatización de microscopía Metamorph®) por un total de 96 h. B. Representación gráfica de los cambios en el área media de cierre (%) en función de la concentración utilizando el software ImageJ. El área media de cierre representa la diferencia en las áreas delimitadas por el borde de las celdas que avanzan (píxeles) en puntos de tiempo arbitrarios y después de retirar el tapón (t:::O), dividida por esta última área. Muestras por cuadruplicado fueron analizadas estadísticamente para cada grupo usando una prueba t de una cola: *, p=,01 1; **, p= 049; ***, p=,036. Barras de escala = 100 pm y 33 pm (imágenes ampliadas de x y xv).Fig. 42. Effect of cRGDY-PEG-C dots on M21 cell migration using time-lapse imaging. A. Time-dependent changes in cell migration using ORlS™ collagen-coated plates for a range of particle concentrations (0 - 400 nM; 37 °C) in RPMI 1640 media supplemented with 0.2% FBS, compared to supplemented means alone (controls). Images were captured at time t=0 (before migration) and at subsequent 24-h intervals after cap removal with a Zeiss Axiovert 200M inverted microscope (5x/.25NA objective) and scanning slide module ( Metamorph® microscopy automation and image analysis software) for a total of 96 h. B. Graphical representation of changes in mean area of closure (%) as a function of concentration using ImageJ software. The mean closure area represents the difference in the areas bounded by the border of the advancing cells (pixels) at arbitrary time points and after removing the plug (t:::O), divided by the latter area. Quadruplicate samples were statistically analyzed for each group using a one-tailed t-test: *, p=.01 1; **, p= 049; ***, p=.036. Scale bars = 100 pm and 33 pm (enlarged images of x and xv).

La Fig. 43. Efecto de los puntos cRGDY-PEG-C en la migración de células HUVEC. A. La migración de HUVEC en serie se analizó usando el mismo proceso en la Fig. 4 durante un intervalo de tiempo de 24 horas. Las imágenes mostradas y los valores del área de cierre indicados son representativos de un solo experimento. B. Se determinaron las áreas medias de cierre (%) durante este intervalo de tiempo para un rango de concentraciones de partículas (0 - 400 nM) utilizando el software ImageJ. Se realizaron ensayos por triplicado para cada concentración y punto de tiempo. Prueba t de una cola *, p<0,05. Barra de escala = 76 gm.Fig. 43. Effect of cRGDY-PEG-C dots on HUVEC cell migration. A. Serial HUVEC migration was analyzed using the same procedure in Fig. 4 over a 24 hour time interval. Images shown and closure area values indicated are representative of a single experiment. B. Mean areas of closure (%) during this time interval for a range of particle concentrations (0-400 nM) were determined using ImageJ software. Assays were performed in triplicate for each concentration and time point. One-tailed t-test *, p<0.05. Scale bar = 76 gm.

La Fig. 44. Inhibición de la migración de células HUVEC usando PF-228. A. El mismo proceso que en la Fig. 5, excepto que las células se expusieron a PF-228 250 nM y 500 nM (0,5 h, 37 °C) antes de la exposición a las partículas o la incubación en medio suplementado con ECF al 0,2 %. B. Área media de cierre (%) para células incubadas en las condiciones anteriores. C. Valores de p tabulados para cada condición de exposición utilizando una prueba t de una cola. Se analizaron muestras por cuadruplicado para cada concentración de inhibidor. Barra de escala = 50 gm. Fig. 44. Inhibition of HUVEC cell migration using PF-228. A. Same procedure as Fig. 5, except cells were exposed to 250 nM and 500 nM PF-228 (0.5 h, 37 °C) prior to particle exposure or incubation in supplemented medium with 0.2% ECF. B. Mean area of closure (%) for cells incubated under the above conditions. C. Tabulated p-values for each exposure condition using a one-tailed t-test. Samples were analyzed in quadruplicate for each concentration of inhibitor. Scale bar = 50 gm.

La Fig. 45. Modulación de la expansión y adhesión de células M21 usando puntos cRGDY-PEG-C. A. Imágenes de lapso de tiempo que muestran cambios en la unión y propagación celular. Las células se preincubaron en RPMI suplementado con FBS al 0,2 % (0,5 h, 25 °C), sin y con partículas (400 nM), seguido de siembra en placas de 96 pocillos recubiertas con fibronectina (5 pg/ml). Las imágenes se capturaron en t = 0, 0,5 h, 1 h y 2 h utilizando un microscopio invertido Zeiss Axiovert 200M (objetivo 20x/.4NA) y un módulo de diapositivas de exploración en Metamorph®. B. Gráfico que muestra el número medio de células redondeadas y alargadas dentro de dos grupos en función del tiempo: no expuestas a partículas (alargadas, gráfico n° 1) y expuestas a partículas (redondeadas, gráfico n° 2). Las células en cada uno de los tres pocillos de una placa de 96 pocillos se contaron manualmente en un mínimo de tres campos de alta potencia (x200 aumentos) y se promediaron. C. Valores de absorbancia (A=650 nm; lector de microplacas SpectroMax M5) para células fijadas con paraformaldehído al 4 %, expuestas a medios o puntos cRGDY-PEG-C 400 nM, y tratadas con reactivo azul de metileno (1 ml; lh, 37 °C), como una medida de unión celular. Barra de escala == 30 pm. Se corrieron muestras por cuadruplicado para cada grupoFig. 45. Modulation of M21 cell expansion and adhesion using cRGDY-PEG-C dots. A. Time-lapse images showing changes in cell attachment and spread. Cells were preincubated in RPMI supplemented with 0.2% FBS (0.5 h, 25 °C), without and with particles (400 nM), followed by seeding in fibronectin-coated 96-well plates (5 pg/ml ). Images were captured at t = 0, 0.5h, 1h and 2h using a Zeiss Axiovert 200M inverted microscope (20x/.4NA objective) and a Metamorph® scanning slide module. B. Graph showing the mean number of rounded and elongated cells within two groups as a function of time: not exposed to particles (elongated, graph #1) and exposed to particles (rounded, graph #2). Cells in each of three wells of a 96-well plate were manually counted in a minimum of three high power fields (x200 magnification) and averaged. C. Absorbance values (A=650 nm; SpectroMax M5 microplate reader) for cells fixed with 4% paraformaldehyde, exposed to 400 nM cRGDY-PEG-C media or spots, and treated with methylene blue reagent (1 mL; lh, 37 °C), as a measure of cell attachment. Scale bar == 30 pm. Samples were run in quadruplicate for each group.

La Fig. 46. Influencia de los puntos de cRGDY-PEG-C en el ciclo celular. A. Porcentaje (%) de células viables en las fases Gi, S y G2 del ciclo celular en función de la concentración de partículas (0, 100, 300 nM) añadidas a células M21 sincronizadas con fase Go/GI incubadas durante un total de 96 horas. Los números en cursiva encima de cada barra representan el porcentaje de células (partículas incubadas, control) en las fases S, G1 y G2, determinado por citometría de flujo. B. Se muestran histogramas de ciclo celular representativos para células en condiciones de control (es decir, sin partículas) y después de la incubación con partículas de 100 y 300 nM. ANOVA de una vía: *, p<.05; **, p<.005 relativo al control de fase S. Recuadros: Valores medios del grupo (n=3):t: DE para cada fase del ciclo celular. Los experimentos se realizaron por triplicado.Fig. 46. Influence of cRGDY-PEG-C spots on the cell cycle. A. Percentage (%) of viable cells in the Gi, S, and G 2 phases of the cell cycle as a function of the concentration of particles (0, 100, 300 nM) added to Go/GI phase synchronized M21 cells incubated for a total of of 96 hours. The numbers in italics above each bar represent the percentage of cells (incubated particles, control) in S, G 1 and G 2 phases, determined by flow cytometry. B. Representative cell cycle histograms are shown for cells under control conditions (ie, no particles) and after incubation with 100 and 300 nM particles. One-way ANOVA: *, p<.05; **, p<.005 relative to S phase control. Insets: Group mean values (n=3): t: SD for each cell cycle phase. The experiments were performed in triplicate.

La Fig. 47. Efectos dosis-respuesta y cinética de unión a saturación usando puntos cRGDY-PEG-C y células que expresan integrina cu-Ps. A, B. Unión/captación celular en función de la concentración de partículas (A) y el tiempo de incubación (B) por citometría de flujo. Se incubaron monocapas de células M21 y HUVEC (4 h, 25 °C) con concentraciones crecientes de partículas (5 - 600 nM), así como durante un intervalo de tiempos de incubación (0,5 - 4 h; 100 nM) y se analizaron mediante clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS) análisis. Se muestra el porcentaje del total de eventos detectados. Cada punto de datos representa la media DE de 3 repeticionesFig. 47. Dose-response effects and saturation binding kinetics using cRGDY-PEG-C dots and cells expressing cu-Ps integrin. A, B. Cell binding/uptake as a function of particle concentration (A) and incubation time (B) by flow cytometry. Monolayers of M21 cells and HUVEC were incubated (4 h, 25 °C) with increasing concentrations of particles (5 - 600 nM), as well as for a range of incubation times (0.5 - 4 h, 100 nM) and were analyzed using fluorescence activated cell sorting (FACS) analysis. The percentage of total events detected is displayed. Each data point represents the mean SD of 3 replicates

La Fig. 48. Unión competitiva del receptor de integrina con puntos 124I-cRGOY-PEG-C y péptido cRGDY en dos tipos de células. A. Unión específica de puntos 124I-cRGDY-PEG a células M21 y HUVEC después de la incubación con exceso de péptido cRGDY utilizando recuento gamma. Se incubaron monocapas de células M21 y HUVEC (4 h, 25 °C) con puntos 25 nM de 124I-cRGDY-PEG en presencia y ausencia de péptido cRGDY (85, 170 nM). La unión se expresa como un porcentaje del control (es decir, puntos de cRGDY-PEG radioyodados).Fig. 48. Competitive binding of integrin receptor with 124I-cRGOY-PEG-C dots and cRGDY peptide in two cell types. A. Specific binding of 124I-cRGDY-PEG dots to M21 and HUVEC cells after incubation with excess cRGDY peptide using gamma counting. Monolayers of M21 and HUVEC cells were incubated (4 h, 25 °C) with 25 nM 124 I-cRGDY-PEG dots in the presence and absence of cRGDY peptide (85, 170 nM). Binding is expressed as a percentage of control (ie, radioiodinated cRGDY-PEG spots).

B. Unión dirigida al tumor de puntos cRGDY-PEG-C no radiomarcados. Las células M21 y HUVEC se incubaron durante 4 h a 25 °C con dos concentraciones de partículas específicas (25 nM, 100 nM) o controles de partículas (puntos de PEG-C) y se analizaron mediante citometría de flujo B. Tumor-directed binding of non-radiolabeled cRGDY-PEG-C dots. M21 and HUVEC cells were incubated for 4 h at 25 °C with two concentrations of specific particles (25 nM, 100 nM) or particle controls (PEG-C spots) and analyzed by flow cytometry.

La Fig. 49. Viabilidad y proliferación de células M21 y HUVEC en función de la concentración de partículas y el tiempo de incubación. A, B. Absorbancia (Aex = 440 nm) como medida de viabilidad en células subconfluentes M21 sincronizadas en fase Go/Gi (A) y HUVEC (B) durante un período de 24 horas usando medios suplementados con 10% o 2 % FBS solo, respectivamente, o con adición de partículas (25 - 200 nM). C, D. Fig. 49. Viability and proliferation of M21 and HUVEC cells as a function of particle concentration and incubation time. A, B. Absorbance (Aex = 440 nm) as a measure of viability in subconfluent Go/Gi phase-gated M21 cells (A) and HUVEC (B) over a 24-h period using media supplemented with 10% or 2% FBS alone. , respectively, or with addition of particles (25-200 nM). C,D.

Actividad proliferativa celular en células M21 (C) y HUVEC (D) durante un intervalo de tiempo de 93 h utilizando medios solos o medios que contienen partículas, como se especifica en A, B.Cell proliferative activity in M21 (C) and HUVEC (D) cells over a 93-h time interval using media alone or media containing particles, as specified in A, B.

La Fig. 50. Cambios en la señalización celular en función de tiempo de incubación de partículas en células M21. Western blots de proteínas intermedias fosforiladas y totales seleccionadas durante un período de tiempo de 8 horas. Las relaciones de intensidad normalizadas (es decir, la diferencia de fosfoproteína y proteína total dividida por la última) se ilustran gráficamenteFig. 50. Changes in cell signaling as a function of particle incubation time in M21 cells. Western blots of selected total and phosphorylated intermediate proteins over a time period of 8 hours. The normalized intensity ratios (i.e., the difference of phosphoprotein and total protein divided by the latter) are illustrated graphically.

La Fig. 51. Modulación de la señalización celular en función de la concentración de partículas en células M21. Transferencias Western de proteínas intermedias totales y fosforiladas seleccionadas en un intervalo de concentraciones de partículas (es decir, 0.... 400 nM)Fig. 51. Modulation of cell signaling as a function of particle concentration in M21 cells. Western blots of selected total and phosphorylated intermediate proteins over a range of particle concentrations (ie, 0...400 nM).

La Fig. 52. Estudios de inhibición de la señalización celular en células M21. A. Transferencia Western de proteínas intermedias totales y fosforiladas seleccionadas (medios privados de suero, partículas 100 nM solas o partículas 100 nM después de la adición de inhibidor 250 nM o 500 nM). B. Intensidades relativas de transferencias de fosfoproteína y p - actina en A en relación con las células de control (0,2% FBS).Fig. 52. Cell signaling inhibition studies in M21 cells. A. Western blot of selected total and phosphorylated intermediate proteins (serum-starved media, 100 nM particles alone, or 100 nM particles after addition of 250 nM or 500 nM inhibitor). B. Relative intensities of phosphoprotein and p-actin transfers in A relative to control cells (0.2% FBS).

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

[0025] La presente invención proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente según las reivindicaciones que permite la detección, caracterización, seguimiento y tratamiento precisos de una enfermedad como el cáncer. La invención también proporciona una pluralidad de nanopartículas fluorescentes basadas en sílice según las reivindicaciones para su uso en un método para detectar células tumorales. El método puede contener los siguientes pasos: (a) administrar a un paciente una pluralidad de nanopartículas fluorescentes a base de sílice en una dosis que varía desde alrededor de 0,01 nanomol/kg de peso corporal hasta alrededor de 1 nanomol/kg de peso corporal, desde alrededor de 0,05 nanomol/kg peso corporal a aproximadamente 0,9 nanomoles/kg de peso corporal, de aproximadamente 0,1 nanomoles/kg de peso corporal a aproximadamente 0,9 nanomoles/kg de peso corporal, de aproximadamente 0,2 nanomoles/kg de peso corporal a aproximadamente 0,8 nanomoles/kg de peso corporal, de aproximadamente 0,3 nanomoles/kg de peso corporal kg de peso corporal hasta aproximadamente 0,7 nanomoles/kg de peso corporal, desde aproximadamente 0,04 nanomoles/kg de peso corporal hasta aproximadamente 0,6 nanomoles/kg de peso corporal, desde aproximadamente 0,2 nanomoles/kg de peso corporal hasta aproximadamente 0,5 nanomoles/kg de peso corporal, y (b) detección de nanopartículas. En una forma de realización, la nanopartícula comprende además al menos un agente terapéutico. [0025] The present invention provides a fluorescent silica-based nanoparticle according to the claims that enables accurate detection, characterization, monitoring and treatment of a disease such as cancer. The invention it also provides a plurality of silica-based fluorescent nanoparticles according to the claims for use in a method for detecting tumor cells. The method may contain the following steps: (a) administering to a patient a plurality of silica-based fluorescent nanoparticles in a dose ranging from about 0.01 nanomol/kg body weight to about 1 nanomol/kg body weight body weight, from about 0.05 nanomole/kg body weight to about 0.9 nanomole/kg body weight, from about 0.1 nanomole/kg body weight to about 0.9 nanomole/kg body weight, from about 0.2 nanomole/kg body weight to about 0.8 nanomole/kg body weight, from about 0.3 nanomole/kg body weight kg body weight to about 0.7 nanomole/kg body weight, from about 0.04 nanomole/kg body weight to about 0.6 nanomole/kg body weight, from about 0.2 nanomole/kg body weight to about 0.5 nanomole/kg body weight, and (b) detecting nanoparticles. In one embodiment, the nanoparticle further comprises at least one therapeutic agent.

[0026] La nanopartícula tiene un rango de diámetros que incluye entre alrededor de 1 nm y alrededor de 15 nm, o entre alrededor de 1 nm y alrededor de 8 nm. La nanopartícula tiene un compuesto fluorescente posicionado dentro de la nanopartícula y tiene mayor brillo y rendimiento cuántico fluorescente que el compuesto fluorescente libre. La nanopartícula también exhibe alta bioestabilidad y biocompatibilidad. Para facilitar la excreción urinaria eficiente de la nanopartícula, se puede recubrir con un polímero orgánico, como poli(etilenglicol) (PEG). El pequeño tamaño de la nanopartícula, la base de sílice y el recubrimiento de polímero orgánico minimizan la toxicidad de la nanopartícula cuando se administra in vivo. Para apuntar a un tipo de célula específico, la nanopartícula se conjuga con un ligando, que es capaz de unirse a un componente celular (p. ej., la membrana celular u otro componente intracelular) asociado con el tipo de célula específico, como un marcador tumoral o un intermediario de la vía de señalización. En una forma de realización, se puede unir un agente terapéutico a la nanopartícula. Permitir que la nanopartícula sea detectable no solo mediante imágenes ópticas (como imágenes de fluorescencia), sino también con otras técnicas de imágenes, como tomografía por emisión de positrones (TEP), tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), tomografía computarizada (TC) y resonancia magnética nuclear (RMN), la nanopartícula también puede conjugarse con un agente de contraste, como un radionúclido. [0026] The nanoparticle has a range of diameters including about 1 nm to about 15 nm, or about 1 nm to about 8 nm. The nanoparticle has a fluorescent compound positioned within the nanoparticle and has higher brightness and fluorescent quantum yield than the free fluorescent compound. The nanoparticle also exhibits high biostability and biocompatibility. To facilitate efficient urinary excretion of the nanoparticle, it can be coated with an organic polymer, such as polyethylene glycol (PEG). The small size of the nanoparticle, the silica base, and the organic polymer coating minimize the toxicity of the nanoparticle when administered in vivo. To target a specific cell type, the nanoparticle is conjugated to a ligand, which is capable of binding to a cellular component ( eg, the cell membrane or other intracellular component) associated with the specific cell type, such as a tumor marker or an intermediate of the signaling pathway. In one embodiment, a therapeutic agent can be attached to the nanoparticle. Allow the nanoparticle to be detectable not only by optical imaging (such as fluorescence imaging), but also by other imaging techniques, such as positron emission tomography (PET), single photon emission computed tomography (SPECT), computed tomography ( CT) and nuclear magnetic resonance (NMR), the nanoparticle can also be conjugated with a contrast agent, such as a radionuclide.

[0027] Las propiedades de las nanopartículas conducen a la excreción masiva a través de los riñones, mayor potencia en relación con un ligando peptídico nativo, captación mejorada y acumulación preferencial en tumores en comparación con los tejidos normales. Esto, junto con la falta de toxicidad in vivo, ha dado como resultado un producto único que se traslada a la clínica. [0027] The properties of nanoparticles lead to massive excretion via the kidneys, higher potency relative to a native peptide ligand, enhanced uptake, and preferential accumulation in tumors compared to normal tissues. This, along with the lack of toxicity in vivo, has resulted in a unique product that translates into the clinic.

[0028] Las presentes partículas pueden usarse para detectar y localizar preferentemente tumores. Por ejemplo, las dosis de trazadores de partículas nanomolares administradas en un régimen de microdosificación se acumulan y se localizan preferentemente en los sitios de la enfermedad, aunque no están optimizadas para la detección dirigida. [0028] The present particles can be used to preferentially detect and localize tumors. For example, doses of nanomolar particle tracers administered in a microdosing regimen accumulate and preferentially localize to disease sites, although they are not optimized for targeted detection.

[0029] Las presentes nanopartículas pueden exhibir firmas farmacocinéticas humanas distintas y reproducibles en las que predomina el aclaramiento renal (p. ej., el aclaramiento renal de la nanopartícula es mayor que aproximadamente el 90 % DI en aproximadamente 24 horas después de la administración de la nanopartícula a un sujeto) sin RES significativo absorción (por ejemplo, menos de aproximadamente 10%). [0029] The present nanoparticles may exhibit distinct and reproducible human pharmacokinetic signatures in which renal clearance predominates ( eg, renal clearance of the nanoparticle is greater than about 90% ID at about 24 hours after administration of the nanoparticle to a subject) without significant RES uptake (eg, less than about 10%).

[0030] Las presentes nanopartículas son excelentes sondas de diagnóstico, que exhiben propiedades fisicoquímicas óptimas en humanos que les permiten "apuntar y limpiar" el cuerpo en intervalos de tiempo relativamente cortos (por ejemplo, horas, días, etc.). [0030] The present nanoparticles are excellent diagnostic probes, exhibiting optimal physicochemical properties in humans that allow them to "target and clear" the body in relatively short time intervals (eg, hours, days, etc.).

[0031] Las presentes partículas que llevan múltiples ligandos dirigidos activamente (p. ej., cRGDY y alfa-MSH) demuestran una mayor afinidad de unión a los objetivos celulares en comparación con la afinidad de un ligando solo. En algunas formas de realización, las presentes partículas se unen a una diana celular de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 veces mayor, de aproximadamente 3 a aproximadamente 15 veces mayor, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 veces mayor que un ligando solo. [0031] The present particles carrying multiple actively targeted ligands ( eg, cRGDY and alpha-MSH) demonstrate higher binding affinity to cellular targets compared to the affinity of a single ligand. In some embodiments, the present particles bind to about 2 to about 20 times greater, about 3 to about 15 times greater, about 5 to about 10 times greater cellular target than a ligand alone.

[0032] En ciertas formas de realización, las partículas dirigidas de modalidad dual evalúan específicamente la carga tumoral y pueden discriminar el tumor metastásico de la enfermedad inflamatoria crónica en modelos animales grandes de melanoma metastásico. [0032] In certain embodiments, dual-modality targeting particles specifically assess tumor burden and can discriminate metastatic tumor from chronic inflammatory disease in large animal models of metastatic melanoma.

[0033] Las partículas dirigidas pueden potenciar la afinidad y avidez de unión al receptor, aumentar los tiempos de residencia en plasma, la biodisponibilidad y la retención del tumor y/o promover el suministro intracelular a través de la internalización. La utilización de dichas sondas dirigidas dentro de los entornos de oncología quirúrgica (o médica) puede permitir un tratamiento altamente selectivo de los tejidos cancerosos, lo que podría reducir las tasas de complicaciones concomitantes. Las presentes partículas pueden ser ventajosas sobre los nanoportadores dirigidos pasivamente, ya que estos últimos penetran y se acumulan de forma no específica dentro del intersticio del tumor mediante efectos de permeabilidad y retención mejoradas (EPR).034* [0033] Targeting particles can enhance receptor binding affinity and avidity, increase plasma residence times, bioavailability and tumor retention, and/or promote intracellular delivery through internalization. The use of such targeted probes within surgical (or medical) oncology settings may allow highly selective treatment of cancerous tissues, potentially reducing rates of concomitant complications. The present particles may be advantageous over passively targeted nanocarriers, as the latter non-specifically penetrate and accumulate within the tumor interstitium through enhanced permeability and retention (EPR) effects.034*

[0034] Los sistemas de formación de imágenes basados en partículas para el diagnóstico del cáncer deben ser no tóxicos y detectar selectivamente sitios de enfermedad primaria y metastásica mientras exhiben una eliminación renal relativamente rápida. En estas condiciones, la probabilidad de toxicidad potencial se reducirá dada la menor área bajo la curva de concentración plasmática-tiempo. En una forma de realización, estas propiedades de aclaramiento renal pueden lograrse mediante plataformas basadas en partículas ultrapequeñas o sistemas macromoleculares que cumplan con los límites de tamaño de filtración glomerular renal efectivos de 10 nm o menos. La ausencia de toxicidad aguda de dosis única y la minimización de dichos riesgos también serán importantes. El diseño de una plataforma debe maximizar la seguridad a través de una eliminación rápida de todo el cuerpo y la selección de perfiles biocinéticos que minimicen la captación no específica en el sistema reticuloendotelial (RES), reduciendo así el potencial exposiciones adversas. [0034] Particle-based imaging systems for cancer diagnosis must be non-toxic and selectively detect sites of primary and metastatic disease while exhibiting relatively rapid renal clearance. Under these conditions, the probability of potential toxicity will be reduced given the smaller area under the plasma concentration-time curve. In one embodiment, these renal clearance properties can be achieved by platforms based on ultrasmall particles or macromolecular systems that meet effective renal glomerular filtration size limits of 10 nm or less. The absence of acute single-dose toxicity and the minimization of such risks will also be important. The design of a platform should maximize safety through rapid whole-body clearance and selection of biokinetic profiles that minimize non-specific uptake into the reticuloendothelial system (RES), thereby reducing potential adverse exposures.

[0035] En una forma de realización, las presentes partículas son seguras y estables in vivo. Las partículas exhiben firmas farmacocinéticas distintivamente únicas y reproducibles definidas por la excreción renal. Junto con la captación preferencial y la localización de la sonda en los sitios de la enfermedad, estas partículas se pueden usar en el diagnóstico del cáncer. [0035] In one embodiment, the present particles are safe and stable in vivo. The particles exhibit distinctively unique and reproducible pharmacokinetic signatures defined by renal excretion. Together with the preferential uptake and localization of the probe at disease sites, these particles can be used in the diagnosis of cancer.

[0036] La nanopartícula puede tener tanto un ligando como un agente de contraste. El ligando permite que la nanopartícula se dirija a un tipo de célula específico mediante la unión específica entre el ligando y el componente celular. Esta focalización, combinada con imágenes multimodales, tiene múltiples usos. Por ejemplo, las nanopartículas se pueden usar para mapear enfermedades metastásicas, como el mapeo de ganglios linfáticos centinela (SLN), así como para identificar márgenes tumorales o estructuras neurales, lo que permite al cirujano resecar lesiones malignas bajo visualización directa y evitar complicaciones durante el procedimiento de cirugía. El ligando también puede facilitar la entrada de la nanopartícula en la célula o el transporte de barrera, por ejemplo, para analizar el entorno intracelular. [0036] The nanoparticle can have both a ligand and a contrast agent. The ligand allows the nanoparticle to target a specific cell type through specific binding between the ligand and the cellular component. This targeting, combined with multimodal imaging, has multiple uses. For example, nanoparticles can be used to map metastatic disease, such as sentinel lymph node (SLN) mapping, as well as to identify tumor margins or neural structures, allowing the surgeon to resect malignant lesions under direct visualization and avoid complications during surgery. surgery procedure. The ligand can also facilitate entry of the nanoparticle into the cell or barrier transport, for example, to analyze the intracellular environment.

[0037] La nanopartícula se puede acoplar con un ligando y un agente terapéutico con o sin radiomarcador. El radiomarcador puede servir adicionalmente como agente terapéutico para crear una plataforma teranóstica. Este acoplamiento permite que el agente terapéutico se suministre al tipo de célula específico a través de la unión específica entre el ligando y el componente celular. Este direccionamiento específico del agente terapéutico asegura el tratamiento selectivo del sitio de la enfermedad con efectos secundarios mínimos. [0037] The nanoparticle can be coupled with a ligand and a therapeutic agent with or without a radiolabel. The radiolabel can further serve as a therapeutic agent to create a theranostic platform. This coupling allows the therapeutic agent to be delivered to the specific cell type through specific binding between the ligand and the cellular component. This specific targeting of the therapeutic agent ensures selective treatment of the disease site with minimal side effects.

Estructura de nanopartículasNanoparticle structure

[0038] La nanopartícula fluorescente de la presente invención incluye un núcleo basado en sílice que comprende un compuesto fluorescente colocado dentro del núcleo y una cubierta de sílice en el núcleo. La capa de sílice rodea al menos una parte del núcleo. El núcleo de la nanopartícula puede contener el producto de reacción de un compuesto fluorescente reactivo y un compuesto organosilano correactivo. En otra realización, el núcleo de la nanopartícula puede contener el producto de reacción de un compuesto fluorescente reactivo y un compuesto organosilano co-reactivo, y sílice. La cubierta de la nanopartícula puede ser el producto de reacción de un compuesto formador de sílice. La cubierta de la nanopartícula puede tener una variedad de capas. Por ejemplo, la cubierta de sílice puede ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 capas, de aproximadamente 1 a aproximadamente 15 capas, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 capas, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 capas. [0038] The fluorescent nanoparticle of the present invention includes a silica-based core comprising a fluorescent compound positioned within the core and a silica shell on the core. The silica shell surrounds at least a part of the core. The core of the nanoparticle may contain the reaction product of a reactive fluorescent compound and a coreactive organosilane compound. In another embodiment, the core of the nanoparticle may contain the reaction product of a reactive fluorescent compound and a co-reactive organosilane compound, and silica. The nanoparticle shell may be the reaction product of a silica-forming compound. The nanoparticle shell can have a variety of layers. For example, the silica shell may be from about 1 to about 20 layers, from about 1 to about 15 layers, from about 1 to about 10 layers, or from about 1 to about 5 layers.

[0039] La cubierta de sílice de la nanopartícula puede cubrir solo una parte de la nanopartícula o la partícula completa. Por ejemplo, la cubierta de sílice puede cubrir del 1 al 100 por ciento, del 10 al 80 por ciento, del 20 al 60 por ciento, o del 30 al 50 por ciento de la nanopartícula. La cubierta de sílice puede ser sólida, es decir, sustancialmente no porosa, mesoporosa, como semiporosa o porosa. [0039] The silica shell of the nanoparticle can cover only a part of the nanoparticle or the entire particle. For example, the silica shell can cover 1 to 100 percent, 10 to 80 percent, 20 to 60 percent, or 30 to 50 percent of the nanoparticle. The silica shell can be solid, ie, substantially non-porous, mesoporous, such as semi-porous, or porous.

Síntesis de nanopartículasNanoparticle synthesis

[0040] La presente nanopartícula fluorescente puede sintetizarse mediante los pasos de: conjugar covalentemente un compuesto fluorescente, como un colorante fluorescente reactivo, con los restos reactivos que incluyen, entre otros, maleimida, yodoacetamida, tiosulfato, amina, Éster de N-hidroxisuccimida, éster de 4-sulfo-2,3,5,6-tetrafluorofenilo (STP), éster de sulfosuccinimidilo, ésteres de sulfodiclorofenol, cloruro de sulfonilo, hidroxilo, isotiocianato, carboxilo, hasta un compuesto organosilano, como un compuesto organosilano co-reactivo, para formar un precursor de sílice fluorescente, y hacer reaccionar el precursor de sílice fluorescente para formar un núcleo fluorescente; conjugar covalentemente un compuesto fluorescente, como un colorante fluorescente reactivo, con un compuesto de organosilano, como un compuesto de organosilano co-reactivo, para formar un precursor de sílice fluorescente, y hacer reaccionar el precursor de sílice fluorescente con un compuesto formador de sílice, como tetraalcoxisilano, para formar un núcleo fluorescente; y hacer reaccionar el núcleo resultante con un compuesto formador de sílice, como un tetraalcoxisilano, para formar una capa de sílice en el núcleo, para proporcionar la nanopartícula fluorescente.041* [0040] The present fluorescent nanoparticle can be synthesized by the steps of: covalently conjugating a fluorescent compound, such as a reactive fluorescent dye, with reactive moieties including, but not limited to, maleimide, iodoacetamide, thiosulfate, amine, N-hydroxysuccimide ester, 4-sulfo-2,3,5,6-tetrafluorophenyl ester (STP), sulfosuccinimidyl ester, sulfodichlorophenol esters, sulfonyl chloride, hydroxyl, isothiocyanate, carboxyl, to an organosilane compound, such as a co-reactive organosilane compound, to form a fluorescent silica precursor, and reacting the fluorescent silica precursor to form a fluorescent core; covalently conjugating a fluorescent compound, such as a reactive fluorescent dye, with an organosilane compound, such as a co-reactive organosilane compound, to form a fluorescent silica precursor, and reacting the fluorescent silica precursor with a silica-forming compound, as tetraalkoxysilane, to form a fluorescent core; and reacting the resulting core with a silica-forming compound, such as a tetraalkoxysilane, to form a silica layer on the core, to provide the fluorescent nanoparticle.041*

[0041] La síntesis de las nanopartículas de núcleo-envoltura monodispersas fluorescentes se basa en un proceso de dos pasos. En primer lugar, las moléculas de tinte orgánico del infrarrojo cercano (p. ej., isotiocianato de tetrametilrodamina (TRITC)) se conjugan covalentemente con un precursor de sílice y se condensan para formar un núcleo rico en tinte. En segundo lugar, los monómeros de gel de sílice se agregan para formar una red de sílice más densa alrededor del material del núcleo fluorescente, lo que brinda protección contra las interacciones de los solventes que pueden ser perjudiciales para la fotoestabilidad. La versatilidad de la ruta preparativa permite la incorporación de diferentes compuestos fluorescentes, como compuestos orgánicos fluorescentes o colorantes, según la aplicación prevista de las nanopartículas. Los compuestos fluorescentes que se pueden incorporar en el núcleo rico en colorantes pueden cubrir todo el espectro de absorción y emisión de UV-Vis a IR cercano. Solicitudes de Patentes de EE. UU. Nos 10/306,614, 10/536,569 y 11/119,969. Wiesner et al., Nanopartículas de sílice de núcleo y cubierta recubiertas con PEG y métodos de fabricación y uso, PCT/US2008/74894. [0041] The synthesis of the fluorescent monodisperse core-shell nanoparticles is based on a two-step process. First, organic near-infrared dye molecules ( eg, tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC)) are covalently conjugated to a silica precursor and condense to form a dye-rich core. Second, silica gel monomers aggregate to form a denser silica lattice around the fluorescent core material, providing protection against solvent interactions that can be detrimental to photostability. The versatility of the preparative route allows for the incorporation of different fluorescent compounds, such as fluorescent organic compounds or dyes, depending on the intended application of the nanoparticles. Fluorescent compounds that can be incorporated into the dye-rich core can cover the entire absorption and emission spectrum from UV-Vis to near-IR. US Patent Application Nos. 10/306,614, 10/536,569 & 11/119,969. Wiesner et al., PEG-coated core-shell silica nanoparticles and methods of manufacture and use, PCT/US2008/74894.

[0042] Para la síntesis de la nanopartícula compacta de núcleo-envoltura, el precursor del tinte se agrega a un recipiente de reacción que contiene cantidades apropiadas de amoníaco, agua y solvente y se deja reaccionar durante la noche. El precursor del tinte se sintetiza por reacción de adición entre un tinte de interés específico del infrarrojo cercano y 3-aminopropiltrietoxisilano en una proporción molar de 1:50, sin humedad. Una vez que se completa la síntesis del núcleo compacto rico en colorantes, se agrega ortosilicato de tetraetilo (TEOS) para hacer crecer la capa de sílice que rodea el núcleo. [0042] For synthesis of the compact core-shell nanoparticle, the dye precursor is added to a reaction vessel containing appropriate amounts of ammonia, water, and solvent and allowed to react overnight. The dye precursor is synthesized by addition reaction between a specific near-infrared dye of interest and 3-aminopropyltriethoxysilane in a 1:50 molar ratio, without moisture. Once the synthesis of the dye-rich compact core is complete, tetraethyl orthosilicate (TEOS) is added to grow the silica shell surrounding the core.

[0043] La síntesis de la nanopartícula de núcleo-envoltura expandida se logra co-condensando TEOS con el precursor del colorante y permitiendo que la mezcla reaccione durante la noche. Una vez completada la síntesis del núcleo expandido, se agrega TEOS adicional para hacer crecer la capa de sílice que rodea al núcleo. [0043] Synthesis of the expanded core-shell nanoparticle is achieved by co-condensing TEOS with the dye precursor and allowing the mixture to react overnight. After synthesis of the expanded core is complete, additional TEOS is added to grow the silica shell surrounding the core.

[0044] La síntesis de las nanopartículas homogéneas se logra condensando conjuntamente todos los reactivos, el precursor del colorante y TEOS y permitiendo que la mezcla reaccione durante la noche. [0044] The synthesis of the homogeneous nanoparticles is achieved by condensing together all the reagents, the dye precursor and TEOS and allowing the mixture to react overnight.

Compuesto fluorescentefluorescent compound

[0045] Las nanopartículas pueden incorporar cualquier compuesto fluorescente conocido, como un compuesto orgánico fluorescente, tintes, pigmentos o combinaciones de los mismos. Se conoce una amplia variedad de colorantes fluorescentes químicamente reactivos adecuados, véase, por ejemplo, MOLECULAR PROBES HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH CHEMICALS, 6a ed., R. P. Haugland, ed. (1996). Un fluoróforo típico es, por ejemplo, un compuesto aromático o heteroaromático fluorescente, como un pireno, un antraceno, un naftaleno, una acridina, un estilbeno, un indol o bencindol, un oxazol o benzoxazol, un tiazol o benzotiazol, un 4- amino-7-nitrobenz-2-oxa-l,3-diazol (NBD), una cianina, una carbocianina, un carboestirilo, una porfirina, un salicilato, un antranilato, un azuleno, un perileno, una piridina, una quinolina, un cumarina (incluidas hidroxicumarinas y aminocumarinas y derivados fluorados de las mismas), y compuestos similares, véanse, por ejemplo, las Patentes de Ee . UU. números 5.830.912, 4,774.339, 5.187.288, 5.248,782, 5.274.113, 5.433.896, 4.810.636 y 4.812.409. En una forma de realización, Cy5, un colorante fluorescente infrarrojo cercano (NIRF), se coloca dentro del núcleo de sílice de la presente nanopartícula. Las sondas emisoras de infrarrojo cercano muestran una disminución de la atenuación del tejido y de la autofluorescencia. Burns et al. "Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine", Nano Letters, 2009, 9 (1), 442-448. [0045] Nanoparticles can incorporate any known fluorescent compound, such as an organic fluorescent compound, dyes, pigments, or combinations thereof. A wide variety of suitable chemically reactive fluorescent dyes are known, see, for example, MOLECULAR PROBES HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH CHEMICALS, 6th ed., RP Haugland, ed. (nineteen ninety six). A typical fluorophore is, for example, a fluorescent aromatic or heteroaromatic compound, such as a pyrene, an anthracene, a naphthalene, an acridine, a stilbene, an indole or benzindole, an oxazole or benzoxazole, a thiazole or benzothiazole, a 4-amino -7-nitrobenz-2-oxa-l,3-diazole (NBD), a cyanine, a carbocyanine, a carbostyril, a porphyrin, a salicylate, an anthranilate, an azulene, a perylene, a pyridine, a quinoline, a coumarin (including hydroxycoumarins and aminocoumarins and fluorinated derivatives thereof), and similar compounds, see, for example, Ee Pat. US numbers 5,830,912, 4,774,339, 5,187,288, 5,248,782, 5,274,113, 5,433,896, 4,810,636, and 4,812,409. In one embodiment, Cy5, a near infrared fluorescent (NIRF) dye, is placed within the silica core of the present nanoparticle. Near-infrared emitting probes show decreased tissue attenuation and autofluorescence. Burns et al. "Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine", Nano Letters, 2009, 9 (1), 442-448.

[0046] Los compuestos fluorescentes no limitantes que pueden usarse en la presente invención incluyen Cy5, Cy5.5 (también conocido como Cy5++), Cy2, isotiocianato de fluoresceína (FITC), isotiocianato de tetrametilrodamina (TRlTC), ficoeritrina, Cy7, fluoresceína (FAM), Cy3, Cy3.5 (también conocido como Cy3++), Texas Red, LightCycler-Red 640, LightCycler Red 705, tetrametilrodamina (TMR), rodamina, derivado de rodamina (ROX), hexaclorofluoresceína (HEX), rodamina 6G (R6G), el derivado de rodamina JA133, Alexa Fluorescent Dyes (como Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 555 y Alexa Fluor 647), 4',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI), yoduro de propidio, AMCA, Spectrum Green, Spectrum Orange, Spectrum Aqua, Lisamine y complejos de metales de transición fluorescentes, como el europio. Los compuestos fluorescentes que se pueden usar también incluyen proteínas fluorescentes, como GFP (proteína fluorescente verde), GFP mejorada (EGFP), proteína fluorescente azul y derivados (BFP, EBFP, EBFP2, Azurite, mKalama1), proteína fluorescente cian y derivados (CFP, ECFP, Cerulean, CyPet) y proteína fluorescente amarilla y derivados (YFP, Citrine, Venus, YPet). WO2008142571, WO2009056282, WO9922026. [0046] Non-limiting fluorescent compounds that can be used in the present invention include Cy5, Cy5.5 (also known as Cy5++), Cy2, fluorescein isothiocyanate (FITC), tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRlTC), phycoerythrin, Cy7, fluorescein ( FAM), Cy3, Cy3.5 (also known as Cy3++), Texas Red, LightCycler-Red 640, LightCycler Red 705, tetramethylrhodamine (TMR), rhodamine, rhodamine derivative (ROX), hexachlorofluorescein (HEX), rhodamine 6G (R6G ), rhodamine derivative JA133, Alexa Fluorescent Dyes (as Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 555, and Alexa Fluor 647), 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), Propidium, AMCA, Spectrum Green, Spectrum Orange, Spectrum Aqua, Lisamine, and fluorescent transition metal complexes, such as Europium. Fluorescent compounds that can be used also include fluorescent proteins, such as GFP (green fluorescent protein), enhanced GFP (EGFP), blue fluorescent protein and derivatives (BFP, EBFP, EBFP2, Azurite, mKalama1), cyan fluorescent protein and derivatives (CFP , ECFP, Cerulean, CyPet) and yellow fluorescent protein and derivatives (YFP, Citrine, Venus, YPet). WO2008142571, WO2009056282, WO9922026.

[0047] La superficie de la cubierta de sílice de las nanopartículas se puede modificar utilizando agentes de reticulación conocidos para introducir grupos funcionales en la superficie. Los agentes de reticulación incluyen, entre otros, divinilbenceno, dimetacrilato de etilenglicol, trimetacrilato de trimetilolpropano, N,N'-metilen-bis-acrilamida, éteres de alquilo, azúcares, péptidos, fragmentos de ADN u otros agentes funcionalmente equivalentes conocidos. El ligando puede conjugarse con la nanopartícula de la presente invención, por ejemplo, mediante reacciones de acoplamiento utilizando carbodiimida, carboxilatos, ésteres, alcoholes, carbamidas, aldehídos, aminas, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, haluros o cualquier otro compuesto adecuado conocido en el arte. Patente de EE. UU. N° 6,268,222. [0047] The surface of the silica shell of nanoparticles can be modified using known crosslinking agents to introduce functional groups onto the surface. Crosslinking agents include, but are not limited to, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, N,N'-methylene-bis-acrylamide, alkyl ethers, sugars, peptides, DNA fragments, or other known functionally equivalent agents. The ligand can be conjugated with the nanoparticle of the present invention, for example, by coupling reactions using carbodiimide, carboxylates, esters, alcohols, carbamides, aldehydes, amines, sulfur oxides, nitrogen oxides, halides, or any other suitable compound known in the art. the art. US Patent No. 6,268,222.

Polímero orgánicoorganic polymer

[0048] Se une un polímero orgánico a la presente nanopartícula, por ejemplo, se une a la superficie de la nanopartícula. Se puede unir un polímero orgánico a la cubierta de sílice de la presente nanopartícula. El polímero orgánico que puede usarse en la presente invención incluye PEG, polilactato, ácidos polilácticos, azúcares, lípidos, ácido poliglutámico (PGA), ácido poliglicólico, ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), acetato de polivinilo (PVA), y las combinaciones de los mismos. La unión del polímero orgánico a la nanopartícula puede lograrse mediante un enlace covalente o un enlace no covalente, como por enlace iónico, enlace de hidrógeno, enlace hidrofóbico, coordinación, adhesivo y absorción física. En una forma de realización, la nanopartícula se conjuga covalentemente con PEG, lo que evita la adsorción de proteínas séricas, facilita la excreción urinaria eficaz y reduce la agregación de la nanopartícula. Burns et al. "Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine", Nano Letters. 2009, 9 (1), 442-448.049 [0048] An organic polymer is attached to the present nanoparticle, eg, attached to the surface of the nanoparticle. An organic polymer can be attached to the silica shell of the present nanoparticle. The organic polymer that can be used in the present invention includes PEG, polylactate, polylactic acids, sugars, lipids, polyglutamic acid (PGA), polyglycolic acid, poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA), polyvinyl acetate (PVA) , and combinations thereof. The attachment of the organic polymer to the nanoparticle can be achieved by covalent bonding or non-covalent bonding, such as ionic bonding, hydrogen bonding, hydrophobic bonding, coordination, adhesive, and physical absorption. In one embodiment, the nanoparticle is covalently conjugated to PEG, which prevents serum protein adsorption, facilitates efficient urinary excretion, and reduces aggregation of the nanoparticle. Burns et al. "Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine", Nano Letters. 2009, 9(1), 442-448049

[0049] La superficie de la nanopartícula puede modificarse para incorporar al menos un grupo funcional. El polímero orgánico (p. ej., PEG) unido a la nanopartícula puede modificarse para incorporar al menos un grupo funcional. Por ejemplo, el grupo funcional puede ser un éster de maleimida o n-hidroxisuccinimida (NHS). La incorporación del grupo funcional permite unir a la nanopartícula diversos ligandos, agentes de contraste y/o agentes terapéuticos. [0049] The surface of the nanoparticle can be modified to incorporate at least one functional group. the polymer organic ( eg, PEG) attached to the nanoparticle can be modified to incorporate at least one functional group. For example, the functional group may be a maleimide ester or n-hydroxysuccinimide (NHS). The incorporation of the functional group allows various ligands, contrast agents and/or therapeutic agents to be attached to the nanoparticle.

Ligandoligand

[0050] Un ligando de acuerdo con las reivindicaciones se une a la presente nanopartícula. El ligando es capaz de unirse a al menos un componente celular. El componente celular al que pueden unirse los ligandos unidos a las nanopartículas puede estar asociado con tipos de células específicos o tener niveles elevados en tipos de células específicos, como células cancerosas o células específicas de tejidos y órganos particulares. En consecuencia, la nanopartícula puede dirigirse a un tipo de célula específico y/o proporcionar un suministro dirigido para el tratamiento y diagnóstico de una enfermedad. Como se usa en el presente documento, el término "ligando" se refiere a una molécula o entidad que se puede usar para identificar, detectar, apuntar, monitorear o modificar un estado o condición física, tal como un estado o condición de enfermedad. Por ejemplo, se puede usar un ligando para detectar la presencia o ausencia de un receptor particular, el nivel de expresión de un receptor particular o los niveles metabólicos de un receptor particular. Un ligando puede ser, por ejemplo, un péptido, una proteína, un fragmento de proteína, una hormona peptídica, un azúcar (es decir, lectinas), un biopolímero, un polímero sintético, un antígeno, un anticuerpo, un fragmento de anticuerpo (por ejemplo, Fab, nanocuerpos), un aptámero, un virus o componente viral, un receptor, un hapteno, una enzima, una hormona, un compuesto químico, un patógeno, un microorganismo o un componente del mismo, una toxina, un modificador de superficie, como un tensioactivo para alterar las propiedades superficiales o la histocompatibilidad de la nanopartícula o de un analito cuando una nanopartícula se asocia con el mismo, y combinaciones de los mismos. En un aspecto divulgado aquí pero no reivindicado, los ligandos son anticuerpos tales como anticuerpos monoclonales o policlonales. En otro aspecto descrito en el presente documento, los ligandos son ligandos de receptores. En todavía otro aspecto descrito en el presente documento, el ligando es poli-L-lisina (pLysina) [0050] A ligand according to the claims is bound to the present nanoparticle. The ligand is capable of binding to at least one cellular component. The cellular component to which the ligands attached to the nanoparticles can bind can be associated with specific cell types or have elevated levels in specific cell types, such as cancer cells or specific cells of particular tissues and organs. Accordingly, the nanoparticle can be targeted to a specific cell type and/or provide targeted delivery for treatment and diagnosis of disease. As used herein, the term "ligand" refers to a molecule or entity that can be used to identify, detect, target, monitor, or modify a physical state or condition, such as a disease state or condition. For example, a ligand can be used to detect the presence or absence of a particular receptor, the expression level of a particular receptor, or the metabolic levels of a particular receptor. A ligand can be, for example, a peptide, a protein, a protein fragment, a peptide hormone, a sugar (i.e., lectins), a biopolymer, a synthetic polymer, an antigen, an antibody, an antibody fragment ( e.g., Fab, nanobodies), an aptamer, a virus or viral component, a receptor, a hapten, an enzyme, a hormone, a chemical compound, a pathogen, a microorganism or a component thereof, a toxin, a modifier of surface, such as a surfactant to alter the surface properties or histocompatibility of the nanoparticle or of an analyte when a nanoparticle is associated with it, and combinations thereof. In one aspect disclosed herein but not claimed, the ligands are antibodies such as monoclonal or polyclonal antibodies. In another aspect described herein, the ligands are receptor ligands. In yet another aspect described herein, the ligand is poly-L-lysine (pLysine).

[0051] Se puede unir un antígeno a la nanopartícula. La nanopartícula unida al antígeno puede usarse para la vacunación. [0051] An antigen can be attached to the nanoparticle. The antigen-bound nanoparticle can be used for vaccination.

[0052] Los términos "componente de una célula" o "componente celular" se refieren, por ejemplo, a un receptor, un anticuerpo, un hapteno, una enzima, una hormona, un biopolímero, un antígeno, un ácido nucleico (ADN o ARN), un microorganismo, un virus, un patógeno, una toxina, combinaciones de los mismos y componentes similares. El componente de una célula puede colocarse sobre la célula (p. ej., un receptor transmembrana) o dentro de la célula. En una forma de realización, el componente de una célula es un marcador tumoral. Como se usa en el presente documento, el término "marcador tumoral" se refiere a una molécula, entidad o sustancia que se expresa o se sobreexpresa en una célula cancerosa pero no en una célula normal. Por ejemplo, la sobreexpresión de ciertos receptores está asociada con muchos tipos de cáncer. Un ligando capaz de unirse a un marcador tumoral puede conjugarse con la superficie de la presente nanopartícula, de modo que la nanopartícula pueda dirigirse específicamente a la célula tumoral. [0052] The terms "component of a cell" or "cellular component" refer, for example, to a receptor, an antibody, a hapten, an enzyme, a hormone, a biopolymer, an antigen, a nucleic acid (DNA or RNA), a microorganism, a virus, a pathogen, a toxin, combinations thereof, and similar components. The component of a cell can be placed on the cell ( eg, a transmembrane receptor) or within the cell. In one embodiment, the component of a cell is a tumor marker. As used herein, the term "tumor marker" refers to a molecule, entity, or substance that is expressed or overexpressed in a cancer cell but not in a normal cell. For example, overexpression of certain receptors is associated with many types of cancer. A ligand capable of binding a tumor marker can be conjugated to the surface of the present nanoparticle so that the nanoparticle can be specifically targeted to the tumor cell.

[0053] Se puede unir un ligando a la presente nanopartícula directamente o a través de un conector. La unión del ligando a la nanopartícula puede lograrse mediante un enlace covalente o un enlace no covalente, como por ejemplo mediante enlace iónico, enlace de hidrógeno, enlace hidrofóbico, coordinación, adhesivo y absorción física. El ligando se puede recubrir sobre la superficie de la nanopartícula. El ligando puede embeberse en la superficie de la nanopartícula. El ligando se puede unir a la superficie de la nanopartícula fluorescente o se puede unir al núcleo cuando la cubierta es porosa o cubre una parte del núcleo. Cuando el ligando se une a la nanopartícula a través de un conector, el conector puede ser cualquier molécula adecuada, como un PEG funcionalizado. Los PEG pueden tener múltiples grupos funcionales para unirse a la nanopartícula y ligandos. La partícula puede tener diferentes tipos de PEG funcionalizados que portan diferentes grupos funcionales que se pueden unir a múltiples ligandos. Esto puede mejorar los efectos de multivalencia y/o el contraste en el sitio objetivo, lo que permite el diseño y la optimización de una plataforma multimodal compleja con detección, tratamiento y detección específicos mejorados in vivo. [0053] A ligand can be attached to the present nanoparticle directly or through a linker. Attachment of the ligand to the nanoparticle can be achieved by covalent bonding or non-covalent bonding, such as ionic bonding, hydrogen bonding, hydrophobic bonding, coordination, adhesive, and physical absorption. The ligand can be coated on the surface of the nanoparticle. The ligand can be embedded in the surface of the nanoparticle. The ligand can be attached to the surface of the fluorescent nanoparticle or can be attached to the core when the shell is porous or covers a part of the core. When the ligand is attached to the nanoparticle via a linker, the linker can be any suitable molecule, such as a functionalized PEG. PEGs can have multiple functional groups to bind to the nanoparticle and ligands. The particle can have different types of functionalized PEGs that carry different functional groups that can bind multiple ligands. This can enhance the effects of multivalence and/or contrast at the target site, allowing for the design and optimization of a complex multimodal platform with enhanced targeted screening, treatment, and detection in vivo.

[0054] Se puede unir una variedad de diferentes ligandos a la nanopanícula. Por ejemplo, el tripéptido Arg-Gly-Asp (RGD) se puede unir a la nanopartícula descrita en este documento pero no reivindicada. Alternativamente, el péptido cíclico cRGD (que puede contener otro(s) aminoácido(s), por ejemplo, cRGDY) puede unirse a la nanopartícula. Cualquier péptido lineal, cíclico o ramificado que contenga la secuencia RGD está dentro del alcance de la presente divulgación. RGD se une a la integrina avp3, que se sobreexpresa en la superficie de las células endoteliales activadas durante la angiogénesis y en varios tipos de células tumorales. Se ha demostrado que los niveles de expresión de la integrina avp3 se correlacionan bien con la agresividad de los tumores. Ruoslahti et al. New perspectives in cell adhesion: RGD and integrins. Science 1987;238,491. Gladson et al. Expresión de glioblastoma de vitronectina e integrina alfa v beta 3. Adhesion mechanism for transformed glial cells. J. Clin. Invest. 1991; 88:1924-1932. Seftor et al. Role of the alpha v beta 3 integrin in human melanoma cell invasion. Proc. Natl. Acad. Sci 1992; 89:1557-1561.05* [0054] A variety of different ligands can be attached to the nanopanicle. For example, the tripeptide Arg-Gly-Asp (RGD) can be attached to the nanoparticle described herein but not claimed. Alternatively, the cyclic peptide cRGD (which may contain other amino acid(s), eg, cRGDY) can be attached to the nanoparticle. Any linear, cyclic or branched peptide containing the RGD sequence is within the scope of the present disclosure. RGD binds to the avp3 integrin, which is overexpressed on the surface of activated endothelial cells during angiogenesis and in various types of tumor cells. Expression levels of avp3 integrin have been shown to correlate well with the aggressiveness of tumors. Ruoslahti et al. New perspectives in cell adhesion: RGD and integrins. Science 1987;238,491. Gladson et al. Glioblastoma expression of vitronectin and integrin alpha v beta 3. Adhesion mechanism for transformed glial cells. J.Clin. Invest. 1991; 88:1924-1932. Seftor et al. Role of the alpha v beta 3 integrin in human melanoma cell invasion. Proc. Natl. Acad. Sci 1992; 89:1557-1561.05*

[0055] El péptido sintético EPPT1 puede ser el ligando unido a la nanopartícula descrita en este documento pero no reivindicada. EPPT1, derivado del sitio de unión del anticuerpo monoclonal (ASM2), se dirige a la MUC1 subglucosilada (uMUC 1). MUC1, un receptor transmembrana, está fuertemente glicosilado en tejidos normales; sin embargo, se sobreexpresa y se subglucosila aberrantemente en casi todos los adenocarcinomas de células epiteliales humanas, y está implicado en la patogenia tumoral. Moore et al. In vivo targeting of underglycosylated MUC-1 tumor antigen using a multimodal imaging probe. Cancer Res. 2004; 64:1821-7. Patel et al. MUC 1 plays a role in tumor maintenance in aggressive thryroid carcinomas. Surgery. 2005; 138:994-1001. Los anticuerpos específicos, incluidos los anticuerpos monoclonales contra uMUC1, pueden conjugarse alternativamente con la nanopartícula descrita en el presente documento para dirigirse a uMUC1. [0055] The synthetic peptide EPPT1 may be the ligand attached to the nanoparticle described herein but not claimed. EPPT1, derived from the monoclonal antibody binding site (ASM2), targets subglycosylated MUC1 (uMUC 1). MUC1, a transmembrane receptor, is heavily glycosylated in normal tissues; however, it is aberrantly overexpressed and underglycosylated in nearly all human epithelial cell adenocarcinomas, and is implicated in tumor pathogenesis. Moore et al. In vivo targeting of underglycosylated MUC-1 tumor antigen using a multimodal imaging probe. Cancer Res. 2004; 64:1821-7. Patel et al. MUC 1 plays a role in tumor maintenance in aggressive thyroid carcinomas. Surgery. 2005; 138:994-1001. Specific antibodies, including monoclonal antibodies against uMUC1, can alternatively be conjugated to the nanoparticle described herein to target uMUC1.

[0056] En un aspecto descrito en el presente documento pero no reivindicado, los análogos peptídicos de la hormona estimulante de la a-melanotropina (aMSH) son los ligandos unidos a la nanopartícula. Los análogos peptídicos de a-MSH son capaces de unirse a los receptores de melanocortina-1 (MC1R), una familia de receptores acoplados a proteína G sobreexpresados en células de melanoma. Loire et al. Célula Mol.Biol. (Noisy-le-grand) 1999, 45:1083-1092. [0056] In one aspect described herein but not claimed, peptide analogs of a-melanotropin-stimulating hormone (aMSH) are the ligands attached to the nanoparticle. α-MSH peptide analogues are capable of binding to melanocortin-1 receptors (MC1R), a family of G protein-coupled receptors overexpressed in melanoma cells. Loire et al. Mol.Biol cell. (Noisy-le-grand) 1999, 45:1083-1092.

[0057] En otro aspecto descrito en el presente documento pero no reivindicado, el octreotato, un análogo peptídico de la somatostatina de 14 aminoácidos, es el ligando unido a la nanopartícula. Octreotide, que tiene una vida media más larga que la somatostatina, es capaz de unirse al receptor de somatostatina (SSTR). SSTR, un miembro de la familia de receptores acoplados a proteína G, se sobreexpresa en la superficie de varios tumores humanos. Reubi et al. Distribution of Somatostatin Receptors in Normal and Tumor-Tissue. Metab. Clin. Exp. 1990; 39:78-81. Reubi et al. Somatostatin receptors and their subtypes in human tumors and in peritumoral vessels. Metab. Clin. Exp. 1996:45:39-41. Otros análogos de somatostatina pueden conjugarse alternativamente a la nanopartícula descrita en este documento pero no reivindicada para apuntar a SSTR, como Tyr3-octreotida (Y3-OC), octreotato (TATE), Tyr3-octreotato (Y3-TATE) y 111In-DTPA-OC. Estos análogos de somatostatina se pueden utilizar tanto para la formación de imágenes de diagnóstico TEP como para la radioterapia dirigida del cáncer. de Jong et al. Internalization of radiolabelled [DTPA0]octreotide and [DOTA0, Tyr3]octreotide: peptides for somatostatin receptor targeted scintigraphy and radionuclide therapy. Nucl. Med. Commun. 1998; 19:283-8. de Jong et al. Comparison of 111In-Labeled Somatostatin Analogues for Tumor Scintigraphy and Radionuclide Therapy. Cancer Res. 1998;58:437-41. Lewis et al. Comparison of four 64Cu-labeled somatostatin analogs in vitro and in a tumor-bearing rat model: evaluation of new derivatives for PET imaging and targeted radiotherapy. J Med Chem 1999 ;42:1 341-7. Krenning et al. Somatostatin Receptor Scintigraphy with Indium-111-DTPA-D-Phe-1-Octreotide in Man: Metabolism, Dosimetry and Comparison with lodine-123-Tyr-3-Octreotide. J Nucl. Med. 1992;33:652-8. [0057] In another aspect described herein but not claimed, octreotate, a 14 amino acid peptide analogue of somatostatin, is the ligand bound to the nanoparticle. Octreotide, which has a longer half-life than somatostatin, is capable of binding to the somatostatin receptor (SSTR). SSTR, a member of the G protein-coupled receptor family, is overexpressed on the surface of various human tumors. Reubi et al. Distribution of Somatostatin Receptors in Normal and Tumor-Tissue. Metab. clin. File 1990; 39:78-81. Reubi et al. Somatostatin receptors and their subtypes in human tumors and in peritumoral vessels. Metab. clin. Exp. 1996:45:39-41. Other somatostatin analogs can alternatively be conjugated to the nanoparticle described herein but not claimed to target SSTR, such as Tyr3-octreotide (Y3-OC), octreotate (TATE), Tyr3-octreotate (Y3-TATE), and 111In-DTPA- OC. These somatostatin analogues can be used for both PET diagnostic imaging and targeted radiation therapy of cancer. de Jong et al. Internalization of radiolabelled [DTPA0]octreotide and [DOTA0, Tyr3]octreotide: peptides for somatostatin receptor targeted scintigraphy and radionuclide therapy. Nucl. Med. Comm. 1998; 19:283-8. de Jong et al. Comparison of 111 In-Labeled Somatostatin Analogues for Tumor Scintigraphy and Radionuclide Therapy. Cancer Res. 1998;58:437-41. Lewis et al. Comparison of four 64Cu-labeled somatostatin analogs in vitro and in a tumor-bearing rat model: evaluation of new derivatives for PET imaging and targeted radiotherapy. J Med Chem 1999;42:1 341-7. Krenning et al. Somatostatin Receptor Scintigraphy with Indium-111-DTPA-D-Phe-1-Octreotide in Man: Metabolism, Dosimetry and Comparison with lodine-123-Tyr-3-Octreotide. J Nucl. Med. 1992;33:652-8.

[0058] Se pueden usar varios ligandos para mapear los ganglios linfáticos centinela (SLN). El mapeo de SLN se puede usar para diagnosticar, estadificar y tratar el cáncer. J591 es un anticuerpo monoclonal anti-antígeno de membrana específico de la próstata (es decir, anti-PSMA). J591 se ha utilizado anteriormente para detectar y estadificar el cáncer de próstata. Tagawa et al., nti-prostate-specific membrane antigen-based radioimmunotherapy for prostate cancer, Cancer, 2010, 116(4 Supl): 1075-83. Bander et al., Targeting Metastatic Prostate Cancer with Radiolabeled Monoclonal Antibody J591 to the Extracellular Domain of Prostate Specific Membrane Antigen, The Journal of Urology 170(5), 1717-1721 (2003). Wernicke et al., (2011) Prostate-Specific Membrane Antigen as a Potential Novel Vascular Target for Treatment of Glioblastoma Multiforme, Arch Pathol Lab Med. 2011; 135:1486-1489. El fragmento F(ab')2 de J591 se puede usar como ligando unido a la nanopartícula descrita en este documento pero no reivindicada. La nanopartícula también se puede radiomarcar para crear una sonda de modalidad dual. En un aspecto descrito en el presente documento, las nanopartículas que llevan el fragmento F(ab')2 de J591 (p. ej., fragmentos HuJ591-F(ab')2 o fragmentos J591-F(ab')2 humanizados) se usan para diagnosticar cáncer de próstata o cáncer endometrial (p. ej., adenocarcinoma endometrioide endometrial). En otro aspecto descrito en el presente documento, las nanopartículas que portan el fragmento F(ab')2 de J591 se pueden usar para dirigirse a la neovasculatura de un tumor cerebral para el tratamiento, el seguimiento de la progresión de la enfermedad. Se ha encontrado que la neovasculatura del tumor cerebral sobreexpresa PSMA, como se muestra en evaluaciones inmunohistoquímicas previas de muestras extirpadas de glioma de alto grado. [0058] Various ligands can be used to map sentinel lymph nodes (SLNs). SLN mapping can be used to diagnose, stage, and treat cancer. J591 is an anti-prostate specific membrane antigen (ie, anti-PSMA) monoclonal antibody. J591 has previously been used to detect and stage prostate cancer. Tagawa et al., nti-prostate-specific membrane antigen-based radioimmunotherapy for prostate cancer, Cancer, 2010, 116(4 Suppl): 1075-83. Bander et al., Targeting Metastatic Prostate Cancer with Radiolabeled Monoclonal Antibody J591 to the Extracellular Domain of Prostate Specific Membrane Antigen, The Journal of Urology 170(5), 1717-1721 (2003). Wernicke et al., (2011) Prostate-Specific Membrane Antigen as a Potential Novel Vascular Target for Treatment of Glioblastoma Multiforme, Arch Pathol Lab Med. 2011; 135:1486-1489. The F(ab ')2 fragment of J591 can be used as a ligand attached to the nanoparticle described herein but not claimed. The nanoparticle can also be radiolabeled to create a dual-modality probe. In one aspect described herein, nanoparticles bearing the J591 F(ab') 2 fragment ( eg, HuJ591-F(ab')2 fragments or humanized J591-F(ab')2 fragments) they are used to diagnose prostate cancer or endometrial cancer ( eg, endometrial endometrioid adenocarcinoma). In another aspect described herein, nanoparticles carrying the F(ab ')2 fragment of J591 can be used to target the neovasculature of a brain tumor for treatment, monitoring disease progression. Brain tumor neovasculature has been found to overexpress PSMA, as shown in previous immunohistochemical evaluations of excised high-grade glioma specimens.

[0059] Los péptidos cíclicos que contienen la secuencia HWGF son inhibidores potentes y selectivos de MMP-2 y MMP-9 pero no de varios otros miembros de la familia MMP. El péptido CTTHWGFTLC inhibe la migración de células endoteliales humanas y células tumorales. Además, previene el crecimiento y la invasión de tumores en modelos animales y mejora la supervivencia de ratones con tumores humanos. El fago que muestra CTTHWGFTLC se dirige específicamente a los vasos sanguíneos angiogénicos in vivo. Este péptido y su extensión GRENYGHCTTHWGFTLC o GRENYGHCTTHWGFTLS pueden usarse como ligandos para unirse a la nanopartícula descrita en este documento pero no reivindicada. Los péptidos también pueden estar radiomarcados, por ejemplo, radioyodados. Koivunen y col., Tumor targeting with a selective gelatinase inhibitor, Nature Biotechnology 17, 768 - 774 (1999). Penate Medina et al., Liposomal tumor targeting in drug delivery utilizing MMP-2- and MMP-9-binding ligands, J. Drug Delivery, Volume 2011 (2011), Article ID 160515. Anticancer Research 21:4101-4106 (2005). En un aspecto descrito en el presente documento, las nanopartículas unidas al inhibidor del péptido de metaloproteinasa de matriz (MMPI) marcadas con 124I se usan para el mapeo de SLN para clasificar el cáncer endometrioide.06* [0059] Cyclic peptides containing the HWGF sequence are potent and selective inhibitors of MMP-2 and MMP-9 but not several other members of the MMP family. The CTTHWGFTLC peptide inhibits the migration of human endothelial cells and tumor cells. Furthermore, it prevents the growth and invasion of tumors in animal models and improves the survival of mice with human tumors. Phage displaying CTTHWGFTLC specifically target angiogenic blood vessels in vivo. This peptide and its extension GRENYGHCTTHWGFTLC or GRENYGHCTTHWGFTLS can be used as ligands to bind to the nanoparticle described in this document but not claimed. Peptides can also be radiolabeled, eg radioiodinated. Koivunen et al., Tumor targeting with a selective gelatinase inhibitor, Nature Biotechnology 17, 768-774 (1999). Penate Medina et al., Liposomal tumor targeting in drug delivery using MMP-2- and MMP-9-binding ligands, J. Drug Delivery, Volume 2011 (2011), Article ID 160515. Anticancer Research 21:4101-4106 (2005) . In one aspect described herein, 124I-labeled matrix metalloproteinase peptide inhibitor (MMPI)-bound nanoparticles are used for mapping SLNs to classify endometrioid cancer.06*

[0060] El número de ligandos unidos a la nanopartícula puede oscilar entre 1 y 20, entre 2 y 15, entre 3 y 10, entre 1 y 10, o entre 1 y 6. una pequeña cantidad de ligandos unidos a la nanopartícula ayuda a mantener el diámetro hidrodinámico de la presente nanopartícula que cumple con el rango de tamaño de corte de eliminación renal. Hilderbrand et al., Nearinfrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging, Curr. Opin. Chem. Biol, 14:71-9,2010. El número de ligandos medidos puede ser un número medio de ligandos unidos a más de una nanopartícula. Alternativamente, se puede medir una nanopartícula para determinar el número de ligandos unidos. El número de ligandos unidos a la nanopartícula se puede medir mediante cualquier método adecuado, que puede o no estar relacionado con las propiedades de los ligandos. Por ejemplo, el número de péptidos cRGD unidos a la partícula como se describe aquí pero no se reivindica puede estimarse usando mediciones basadas en ECF de concentraciones absolutas de partículas y la concentración inicial de los reactivos para el péptido cRGD. El número promedio de péptidos RGD por nanopartícula y la eficiencia de acoplamiento de RGD a grupos PEG funcionalizados se pueden evaluar colorimétricamente en condiciones alcalinas y métodos espectrofotométricos de Biuret. El número de ligandos unidos a la nanopartícula también puede medirse mediante otros métodos adecuados. [0060] The number of ligands bound to the nanoparticle can range from 1 to 20, 2 to 15, 3 to 10, 1 to 10, or 1 to 6. A small amount of ligands bound to the nanoparticle helps to maintain the hydrodynamic diameter of the present nanoparticle that meets the renal clearance cutoff size range. Hilderbrand et al., Nearinfrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging, Curr. Opinion. Chem Biol, 14:71-9,2010. The number of ligands measured can be an average number of ligands bound to more than one nanoparticle. Alternatively, a nanoparticle can be measured to determine the number of bound ligands. The number of ligands bound to the nanoparticle can be measured by any suitable method, which may or may not be related to the properties of the ligands. For example, the number of cRGD peptides bound to the particle as described herein but not claimed can be estimated using ECF-based measurements of absolute particle concentrations and the concentration starting point of reagents for cRGD peptide. The average number of RGD peptides per nanoparticle and the coupling efficiency of RGD to functionalized PEG groups can be evaluated colorimetrically under alkaline conditions and Biuret spectrophotometric methods. The number of ligands bound to the nanoparticle can also be measured by other suitable methods.

Agente de contrastecontrast agent

[0061] Se puede unir un agente de contraste a la presente nanopartícula para formación de imágenes médicas o biológicas. Como se usa aquí, el término "agente de contraste" se refiere a una sustancia, molécula o compuesto usado para mejorar la visibilidad de estructuras o fluidos en imágenes médicas o biológicas. El término "agente de contraste" también se refiere a una molécula productora de contraste. Las técnicas de formación de imágenes abarcadas por la presente invención incluyen tomografía por emisión de positrones (TEP), tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), tomografía computarizada (TC), formación de imágenes por resonancia magnética (IRM), formación de imágenes por bioluminiscencia óptica, formación de imágenes por fluorescencia óptica y combinaciones de las mismas. El agente de contraste abarcado por la presente invención puede ser cualquier molécula, sustancia o compuesto conocido en la técnica para TEP, SPECT, TC, IRM e imágenes ópticas. El agente de contraste puede ser radionúclidos, radiometales, emisores de positrones, emisores beta, emisores gamma, emisores alfa, iones metálicos paramagnéticos e iones metálicos supraparamagnéticos. Los agentes de contraste incluyen, entre otros, yodo, flúor, cobre, circonio, lutecio, astato, itrio, galio, indio, tecnecio, gadolinio, disprosio, hierro, manganeso, bario y sulfato de bario. Los radionúclidos que se pueden usar como agente de contraste unido a la nanopartícula de la presente invención incluyen, entre otros, 89Zr, 64Cu, 06 *8 *Ga, 86Y, 124I y 177Lu. [0061] A contrast agent may be attached to the present nanoparticle for biological or medical imaging. As used herein, the term "contrast agent" refers to a substance, molecule, or compound used to enhance the visibility of structures or fluids in medical or biological images. The term "contrast agent" also refers to a contrast-producing molecule. Imaging techniques encompassed by the present invention include positron emission tomography (PET), single photon emission computed tomography (SPECT), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), formation of optical bioluminescence imaging, optical fluorescence imaging, and combinations thereof. The contrast agent encompassed by the present invention can be any molecule, substance, or compound known in the art for PET, SPECT, CT, MRI, and optical imaging. The contrast agent can be radionuclides, radiometals, positron emitters, beta emitters, gamma emitters, alpha emitters, paramagnetic metal ions, and supraparamagnetic metal ions. Contrast agents include, but are not limited to, iodine, fluorine, copper, zirconium, lutetium, astatine, yttrium, gallium, indium, technetium, gadolinium, dysprosium, iron, manganese, barium, and barium sulfate. Radionuclides that can be used as a contrast agent attached to the nanoparticle of the present invention include, among others, 89Zr, 64Cu, 06*8*Ga, 86Y, 124I, and 177Lu.

[0062] El agente de contraste puede conjugarse directamente con la nanopartícula. Alternativamente, el agente de contraste puede conjugarse indirectamente con la nanopartícula uniéndose a enlazadores o quelatos. El quelato puede adaptarse para unirse a un radionúclido. Los quelatos que se pueden unir a la presente nanopartícula pueden incluir, entre otros, ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-tetraacérico (DOTA), dietilentriaminopentaacético (DTPA), deferoxamina (DFO) y trietilentetramina (TETA). [0062] The contrast agent can be directly conjugated to the nanoparticle. Alternatively, the contrast agent can be indirectly conjugated to the nanoparticle by binding to linkers or chelates. The chelate can be adapted to bind to a radionuclide. Chelates that can be attached to the present nanoparticle can include, among others, 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), deferoxamine (DFO), and triethylenetetramine (TETA).

[0063] Los medios adecuados para obtener imágenes, detectar, registrar o medir las presentes nanopartículas también pueden incluir, por ejemplo, un citómetro de flujo, un citómetro de barrido láser, un lector de microplacas de fluorescencia, un microscopio de fluorescencia, un microscopio confocal, un microscopio de luz brillante. Microscopio sostenido, un sistema de escaneo de alto contenido y dispositivos similares. Puede usarse más de una técnica de formación de imágenes al mismo tiempo o consecutivamente para detectar las presentes nanopartículas. En una forma de realización, la formación de imágenes ópticas se usa como una herramienta de exploración sensible y de alto rendimiento para adquirir múltiples puntos de tiempo en el mismo sujeto, lo que permite evaluaciones semicuantitativas de los niveles de marcadores tumorales. Esto compensa la resolución temporal relativamente reducida que se obtiene con TEP, aunque se necesita TEP para lograr una profundidad de penetración adecuada para adquirir datos volumétricos y para detectar, cuantificar y monitorear cambios en los niveles de receptores y/u otros marcadores celulares como medio para evaluar la progresión de la enfermedad. o mejora, así como estratificar a los pacientes en protocolos de tratamiento adecuados. [0063] Suitable means for imaging, detecting, recording, or measuring the present nanoparticles may also include, for example, a flow cytometer, a laser scanning cytometer, a fluorescence microplate reader, a fluorescence microscope, a microscope confocal, a bright light microscope. Holding microscope, a high-content scanning system, and similar devices. More than one imaging technique can be used at the same time or consecutively to detect the present nanoparticles. In one embodiment, optical imaging is used as a high-throughput, sensitive scanning tool to acquire multiple time points in the same subject, allowing semi-quantitative assessments of tumor marker levels. This compensates for the relatively low temporal resolution obtained with PET, although PET is needed to achieve adequate depth of penetration to acquire volumetric data and to detect, quantify, and monitor changes in receptor levels and/or other cellular markers as a means of assess disease progression. or improvement, as well as stratifying patients in appropriate treatment protocols.

Agente terapéuticotherapeutic agent

[0064] Se puede unir un agente terapéutico a la nanopartícula fluorescente, por ejemplo, para el tratamiento dirigido de una enfermedad. El agente terapéutico puede administrarse en un sitio enfermo de una manera altamente específica o localizada con liberación del agente terapéutico en el sitio de la enfermedad. Alternativamente, el agente terapéutico puede no liberarse. Las nanopartículas fluorescentes conjugadas con el ligando se pueden usar para la administración dirigida de un agente terapéutico a una ubicación deseada en una variedad de sistemas, como sobre o dentro de una célula o componente celular, dentro del cuerpo de un organismo, como un ser humano, o a través de la barrera hematoencefálica. [0064] A therapeutic agent can be attached to the fluorescent nanoparticle, eg, for targeted treatment of disease. The therapeutic agent can be administered to a diseased site in a highly specific or localized manner with delivery of the therapeutic agent to the disease site. Alternatively, the therapeutic agent may not be released. The ligand-conjugated fluorescent nanoparticles can be used for targeted delivery of a therapeutic agent to a desired location in a variety of systems, such as on or within a cell or cellular component, within the body of an organism, such as a human. , or through the blood-brain barrier.

[0065] El agente terapéutico puede unirse a la nanopartícula directa o indirectamente. El agente terapéutico puede absorberse en los intersticios o poros de la cubierta de sílice o recubrir la cubierta de sílice de la nanopartícula fluorescente. En otras formas de realización en las que la cubierta de sílice no cubre toda la superficie, el agente terapéutico se puede asociar con el núcleo fluorescente, como por absorción física o por interacción de unión. El agente terapéutico puede estar asociado con el ligando que está unido a la nanopartícula fluorescente. El agente terapéutico también puede estar asociado con el polímero orgánico o el agente de contraste. Por ejemplo, el agente terapéutico puede estar unido a la nanopartícula a través de PEG. Los PEG pueden tener múltiples grupos funcionales para unirse a la nanopartícula y al agente terapéutico. La partícula puede tener diferentes tipos de PEG funcionalizados que portan diferentes grupos funcionales que pueden unirse a múltiples agentes terapéuticos. El agente terapéutico puede unirse a la nanopartícula de forma covalente o no covalente. [0065] The therapeutic agent can be attached to the nanoparticle directly or indirectly. The therapeutic agent can be absorbed into the interstices or pores of the silica shell or coat the silica shell of the fluorescent nanoparticle. In other embodiments where the silica shell does not cover the entire surface, the therapeutic agent may associate with the fluorescent core, such as by physical absorption or binding interaction. The therapeutic agent can be associated with the ligand that is bound to the fluorescent nanoparticle. The therapeutic agent may also be associated with the organic polymer or contrast agent. For example, the therapeutic agent may be attached to the nanoparticle via PEG. PEGs can have multiple functional groups to be attached to the nanoparticle and therapeutic agent. The particle can have different types of functionalized PEGs that carry different functional groups that can bind multiple therapeutic agents. The therapeutic agent can be attached to the nanoparticle covalently or non-covalently.

[0066] Como se usa en este documento, el término "agente terapéutico" se refiere a una sustancia que se puede usar en el diagnóstico, cura, mitigación, tratamiento o prevención de enfermedades en un ser humano o en otro animal. Dichos agentes terapéuticos incluyen sustancias reconocidas en la Farmacopea oficial de los Estados Unidos, la Farmacopea homeopática oficial de los Estados Unidos, el Formulario nacional oficial o cualquier suplemento de los mismos. [0066] As used herein, the term "therapeutic agent" refers to a substance that can be used in the diagnosis, cure, mitigation, treatment, or prevention of disease in a human or other animal. Such therapeutic agents include substances recognized in the Official United States Pharmacopeia, the Official Homeopathic United States Pharmacopeia, the Official National Formulary, or any supplements thereto.

[0067] Los agentes terapéuticos que se pueden incorporar con las nanopartículas fluorescentes o las nanopartículas fluorescentes ligadas de la invención incluyen nucleósidos, análogos de nucleósidos, ARN de interferencia pequeño (siARN), microARN, oligopéptidos, polipéptidos, anticuerpos, inhibidores de COX-2, promotores de apoptosis, agentes del tracto urinario, agentes vaginales, vasodilatadores, agentes neurodegenerativos (p. ej., enfermedad de Parkinson), agentes para la obesidad, agentes oftálmicos, agentes para la osteoporosis, parasimpaticolíticos, parasimpatométicos, antianestésicos, prostaglandinas, agentes psicoterapéuticos, agentes respiratorios, sedantes, hipnóticos, cutáneos y mucosos agentes de membrana, antibacterianos, antifúngicos, antineoplásicos, agentes cardioprotectores, agentes cardiovasculares, antitrombóticos, estimulantes del sistema nervioso central, inhibidores de la colinesterasa, anticonceptivos, agonistas de los receptores de dopamina, agentes para la disfunción eréctil, agentes para la fertilidad, agentes gastrointestinales, agentes para la gota, hormonas, inmunomoduladores, analgésicos convenientemente funcionalizados o anestésicos generales o locales, anticonvulsivos, agentes antidiabéticos, agentes antifibróticos, antiinfecciosos, agentes para el mareo, relajantes musculares, agentes inmunosupresores, agentes para la migraña, fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINE), agentes para dejar de fumar, o simpaticolíticos (ver Physicians' Desk Reference, 55a ed., 2001, Medical Economics Company, Inc., Montvale, NJ, páginas 201-202). [0067] Therapeutic agents that can be incorporated with the fluorescent nanoparticles or ligated fluorescent nanoparticles of the invention include nucleosides, nucleoside analogs, small interfering RNA (siRNA), microRNA, oligopeptides, polypeptides, antibodies, COX-2 inhibitors , promoters of apoptosis, urinary tract agents, vaginal agents, vasodilators, neurodegenerative agents ( eg, Parkinson's disease), obesity agents, ophthalmic agents, osteoporosis agents, parasympatholytics, parasympathomitics, anti-anesthetics, prostaglandin agents, psychotherapeutics, respiratory agents, sedatives, hypnotics, cutaneous and mucosal membrane agents, antibacterials, antifungals, antineoplastics, cardioprotective agents, cardiovascular agents, antithrombotics, central nervous system stimulants, cholinesterase inhibitors, contraceptives, dopamine receptor agonists, agents for dis erectile function, fertility agents, gastrointestinal agents, gout agents, hormones, immunomodulators, suitably functionalized analgesics or general or local anesthetics, anticonvulsants, antidiabetic agents, antifibrotic agents, antiinfectives, motion sickness agents, muscle relaxants, immunosuppressive agents, migraine headache agents, nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), smoking cessation agents, or sympatholytics (see Physicians' Desk Reference, 55th ed., 2001, Medical Economics Company, Inc., Montvale, NJ, pages 201-202) .

[0068] Los agentes terapéuticos que pueden unirse a la presente nanopartícula incluyen, entre otros, agentes alquilantes de ADN, inhibidores de topoisomerasa, agentes inductores de estrés del retículo endoplásmico, un compuesto de platino, un antimetabolito, vincalcaloides, taxanos, epotilonas, inhibidores de enzimas, antagonistas de receptores, anticuerpos terapéuticos, inhibidores de tirosina quinasa, radiosensibilizadores de boro (es decir, velcade) y terapias de combinación quimioterapéuticas. [0068] Therapeutic agents that can be bound to the present nanoparticle include, but are not limited to, DNA alkylating agents, topoisomerase inhibitors, endoplasmic reticulum stress-inducing agents, a platinum compound, an antimetabolite, vincalkaloids, taxanes, epothilones, inhibitors enzyme agents, receptor antagonists, therapeutic antibodies, tyrosine kinase inhibitors, boron (ie, velcade) radiosensitizers, and chemotherapeutic combination therapies.

[0069] Los ejemplos no limitativos de agentes alquilantes de ADN son mostazas nitrogenadas, tales como mecloretamina, ciclofosfamida (ifosfamida, trofosfamida), clorambucilo (melfalán, prednimustina), bendamustina, uramustina y estramustina; nitrosoureas, tales como carmustina (BCNU), lomustina (Semustina), fotemustina, nimustina, ranimustina y estreptozocina; sulfonatos de alquilo, como Busulfan (Mannosulfan, Treosulfan); aziridinas, tales como carbocuona, tioTEPA, triazicuona, trietilenmelamina; hidrazinas (procarbazina); triacenos tales como dacarbazina y temozolomida; Altretamina y Mitobronitol. [0069] Non-limiting examples of DNA alkylating agents are nitrogen mustards, such as mechlorethamine, cyclophosphamide (ifosfamide, trofosphamide), chlorambucil (melphalan, prednimustine), bendamustine, uramustine, and estramustine; nitrosoureas, such as carmustine (BCNU), lomustine (Semustine), fotemustine, nimustine, ranimustine, and streptozocin; alkyl sulfonates, such as Busulfan (Mannosulfan, Treosulfan); aziridines, such as carboquone, thioTEPA, triaziquone, triethylenemelamine; hydrazines (procarbazine); triazenes such as dacarbazine and temozolomide; Altretamine and Mitobronitol.

[0070] Los ejemplos no limitantes de inhibidores de la topoisomerasa I incluyen derivados de campotecina que incluyen CPT-II (irinotecán), SN-38, APC, NPC, campotecina, topotecán, mesilato de exatecán, 9-nitrocamptotecina, 9-aminocamptotecina, lurtotecán, rubitecán, silatecán, gimatecan, diflomotecan, extatecan, BN-80927, DX-8951f y MAG-CPT como se describe en Pommier Y. (2006) Nat Rev. Cancer 6(10):789-802 y publicación de patente de Ee . UU. [0070] Non-limiting examples of topoisomerase I inhibitors include camptothecin derivatives including CPT-II (irinotecan), SN-38, APC, NPC, camptothecin, topotecan, exatecan mesylate, 9-nitrocamptothecin, 9-aminocamptothecin, lurtotecan, rubitecan, silatecan, gimatecan, diflomotecan, extatecan, BN-80927, DX-8951f and MAG-CPT as described in Pommier Y. (2006) Nat Rev. Cancer 6(10):789-802 and patent publication of ee . USA

200510250854; Protoberberine alkaloids and derivatives thereof including berberrubine and coralyne as described in Li et al. (2000) Biochemistry 39(24):7107-7116 y Gatto et al. (1996) Cancer Res. 15(12):2795-2800; Phenanthroline derivatives including Benzo[i]phenanthridine, Nitidine, and fagaronine as described in Makhey et al. (2003) Bioorg, Med. Chem. 11 (8): 1809-1820; Terbenzimidazole and derivatives thereof as described in Xu (1998) Biochemistry 37(10):3558-3566; y Anthracycline derivatives including Doxorubicin, Daunorubicin, and Mitoxantrone as described in Foglesong et al. (1992) Cancer Chemother. Pharmacol. 30(2):123-]25, Crow et al. (1994) J.Med. Chem. 37(19):31913194, and Crespi et al. (1986) Biochem. Biophys. Res. Commun. 136(2):521 -8. Los inhibidores de la topoisomerasa II incluyen, entre otros, etopósido y tenipósido. Los inhibidores duales de topoisomerasa I y II incluyen, entre otros, Saintopin y otras naftecenedionas, DACA y otras acridina-4-carboxaminas, Intoplicina y otras benzopiridoindoles, TAS-103 y otras 7hindeno[2,1-c]quinolina-7-pirazoloacridina, XR 11576 y otras benzofenazinas, XR 5944 y otros compuestos diméricos, 7-oxo-7H-dibenz[f,ij]lsoquinolinas y 7-oxo-7H-benzo[e]Perimidinas, y conjugados de antracenil-aminoácido como descrito en Denny y Baguley (2003) Curr. Top. Med. Chem 3(3):339-353. Algunos agentes inhiben la topoisomerasa II y tienen actividad de intercalación del ADN como, entre otros, antraciclinas (aclarubicina, daunorrubicina, doxorrubicina, epirrubicina, idarrubicina, amrubicina, pirarrubicina, valrubicina, zorrubicina) y antracenodionas (mitoxantrona y pixantrona).200510250854; Protoberberine alkaloids and derivatives thereof including berberrubine and coralyne as described in Li et al. (2000) Biochemistry 39(24):7107-7116 and Gatto et al. (1996) Cancer Res. 15(12):2795-2800; Phenanthroline derivatives including Benzo[i]phenanthridine, Nitidine, and fagaronine as described in Makhey et al. (2003) Bioorg, Med. Chem. 11(8): 1809-1820; Terbenzimidazole and derivatives thereof as described in Xu (1998) Biochemistry 37(10):3558-3566; and Anthracycline derivatives including Doxorubicin, Daunorubicin, and Mitoxantrone as described in Foglesong et al. (1992) Cancer Chemother. Pharmacol. 30(2):123-]25, Crow et al. (1994) J. Med. Chem. 37(19):31913194, and Crespi et al. (1986) Biochem. Biophys. Res. Comm. 136(2):521-8. Topoisomerase II inhibitors include, but are not limited to, etoposide and teniposide. Dual topoisomerase I and II inhibitors include, but are not limited to, Saintopin and other naphthecediones, DACA and other acridine-4-carboxamines, Intoplicin and other benzopyridoindoles, TAS-103 and other 7-hindeno[2,1-c]quinoline-7-pyrazoloacridine , XR 11576 and other benzophenazines, XR 5944 and other dimeric compounds, 7-oxo-7H-dibenz[f,ij]lsoquinolines and 7-oxo-7H-benzo[e]Perimidines, and anthracenyl-amino acid conjugates as described in Denny and Baguley (2003) Curr. Top. Med. Chem 3(3):339-353. Some agents inhibit topoisomerase II and have DNA intercalating activity, including but not limited to anthracyclines (aclarubicin, daunorubicin, doxorubicin, epirubicin, idarubicin, amrubicin, pirarubicin, valrubicin, zorubicin) and anthracenediones (mitoxantrone and pixantrone).

[0071] Los ejemplos de agentes inductores de estrés del retículo endoplásmico incluyen, pero no se limitan a dimetilcelecoxib (CDM), nelfinavir, celecoxib y radiosensibilizadores de boro (es decir, velcade (bortezomib)). [0071] Examples of endoplasmic reticulum stress inducing agents include, but are not limited to dimethylcelecoxib (CDM), nelfinavir, celecoxib, and boron radiosensitizers (ie, velcade (bortezomib)).

[0072] Los ejemplos no limitativos de compuestos basados en platino incluyen carboplatino, cisplatino, nedaplatino, oxaliplatino, tetranitrato de triplatino, satraplatino, aroplatino, lobaplatino y JM-216. (ver McKeage et al. (1997) J. Clin. Oncol. 201:1232-1237 y en general, CHEMOTHERAPY FOR GYNECOLOGICAL NEOPLASM, CURRENT THERAPY AND NOVEL APPROa Ch ES, en la serie Basic and Clinical Oncology, Angioli et al. Eds., 2004).073 [0072] Non-limiting examples of platinum-based compounds include carboplatin, cisplatin, nedaplatin, oxaliplatin, triplatin tetranitrate, satraplatin, aroplatin, lobaplatin, and JM-216. (see McKeage et al. (1997) J. Clin. Oncol. 201:1232-1237 and generally, CHEMOTHERAPY FOR GYNECOLOGICAL NEOPLASM, CURRENT THERAPY AND NOVEL APPROACHa Ch ES, in the Basic and Clinical Oncology series, Angioli et al. Eds ., 2004).073

[0073] Los ejemplos no limitantes de agentes antimetabolitos incluyen inhibidores basados en ácido fólico, es decir, dihidrofolato reductasa, tales como aminopterina, metotrexato y pemetrexed; inhibidores de timidilato sintasa, tales como Raltitrexed, Pemetrexed; a base de purina, es decir, un inhibidor de adenosina desaminasa, como pentostatina, una tiopurina, como tioguanina y mercaptopurina, un inhibidor de reductasa halogenado/ribonucleótido, como cladribina, clofarabina, fludarabina, o una guanina/guanosina: tiopurina, como tioguanina; o a base de pirimidina, es decir, citosina/citidina: agente hipometilante, como la azacitidina y la decitabina, un inhibidor de la polimerasa del ADN, como la citarabina, un inhibidor de la ribonucleótido reductasa, como la gemcitabina, o un inhibidor de la timina/timidina: timidilato sintasa, como el fluorouracilo (5-FU). Los equivalentes de 5-FU incluyen profármacos, análogos y derivados de los mismos, como 5'-desoxi-5-fluorouridina (doxifluroidina), 1-tetrahidrofuranil-5-fluorouracilo (ftorafur), capecitabina (Xeloda), S-1 (MBMS-247616, que consta de tegafur y dos moduladores, una 5-cloro-2,4dihidroxipiridina y oxonato de potasio), ralititrexed (tomudex), nolatrexed (Thymitaq, AG337), LY231514 y ZD9331, como se describe, por ejemplo, en Papamicheal (1999) The Oncologist 4:478-487. [0073] Non-limiting examples of antimetabolite agents include folic acid-based inhibitors, ie, dihydrofolate reductase, such as aminopterin, methotrexate and pemetrexed; thymidylate synthase inhibitors, such as Raltitrexed, Pemetrexed; purine-based, i.e., an adenosine deaminase inhibitor, such as pentostatin, a thiopurine, such as thioguanine and mercaptopurine, a halogenated reductase inhibitor/ribonucleotide, such as cladribine, clofarabine, fludarabine, or a guanine/guanosine:thiopurine, such as thioguanine ; or pyrimidine-based, i.e., cytosine/cytidine: hypomethylating agent, such as azacitidine and decitabine, a DNA polymerase inhibitor, such as cytarabine, a ribonucleotide reductase inhibitor, such as gemcitabine, or an inhibitor of thymine/thymidine: thymidylate synthase, such as fluorouracil (5-FU). 5-FU equivalents include prodrugs, analogs, and derivatives thereof, such as 5'-deoxy-5-fluorouridine (doxyfluroidine), 1-tetrahydrofuranyl-5-fluorouracil (ftorafur), capecitabine (Xeloda), S-1 (MBMS -247616, consisting of tegafur and two modulators, a 5-chloro-2,4-dihydroxypyridine and potassium oxonate), ralititrexed (tomudex), nolatrexed (Thymitaq, AG337), LY231514, and ZD9331, as described, for example, in Papamicheal (1999) The Oncologist 4:478-487.

[0074] Los ejemplos de vincalcaloides incluyen, entre otros, vinblastina, vincristina, vinflunina, vindesina y vinorelbina. [0074] Examples of vincalkaloids include, but are not limited to, vinblastine, vincristine, vinflunine, vindesine, and vinorelbine.

[0075] Los ejemplos de taxanos incluyen, entre otros, docetaxel, larotaxel, ortataxel, paclitaxel y tesetaxel. Un ejemplo de una epotilona es la iabepilona. [0075] Examples of taxanes include, but are not limited to, docetaxel, larotaxel, ortataxel, paclitaxel, and tesetaxel. An example of an epothilone is iabepilone.

[0076] Los ejemplos de inhibidores de enzimas incluyen, pero no se limitan a inhibidores de farnesiltransferasa (Tipifamib); inhibidor de CDK (Alvocidib, Seliciclib); inhibidor del proteosoma (bortezomib); inhibidor de la fosfodiesterasa (anagrelida; rolipram); inhibidor de la IMP deshidrogenasa (Tiazofiirina); e inhibidor de la lipoxigenasa (Masoprocol). Los ejemplos de antagonistas de los receptores incluyen, entre otros, ERA (Atrasentan); receptor de retinoide X (Bexaroteno); y un esteroide sexual (testolactona). [0076] Examples of enzyme inhibitors include, but are not limited to farnesyl transferase inhibitors (Tipifamib); CDK inhibitor (Alvocidib, Seliciclib); proteasome inhibitor (bortezomib); phosphodiesterase inhibitor (anagrelide; rolipram); IMP dehydrogenase inhibitor (Thiazophyirin); and lipoxygenase inhibitor (Masoprocol). Examples of receptor antagonists include, among others, ERA (Atrasentan); retinoid X receptor (Bexarotene); and a sex steroid (testolactone).

[0077] Los ejemplos de anticuerpos terapéuticos incluyen, pero no se limitan a anti-HER1/EGFR (Cetuximab, Panitumumab); Receptor anti-HER2/neu (erbB2) (Trastuzumab); Anti-EpCAM (Catumaxomab, Edrecolomab) Anti-VEGF-A (Bevacizumab); Anti-CD20 (Rituximab, Tositumomab, Ibritumomab); Anti-CD52 (Alemtuzumab); y Anti-CD33 (Gemtuzumab). Patentes de EE. UU. números 5,776.427 y 7.601.355. [0077] Examples of therapeutic antibodies include, but are not limited to anti-HER1/EGFR (Cetuximab, Panitumumab); Anti-HER2/neu receptor (erbB2) (Trastuzumab); Anti-EpCAM (Catumaxomab, Edrecolomab) Anti-VEGF-A (Bevacizumab); Anti-CD20 (Rituximab, Tositumomab, Ibritumomab); Anti-CD52 (Alemtuzumab); and Anti-CD33 (Gemtuzumab). US Patent Numbers 5,776,427 and 7,601,355.

[0078] Los ejemplos de inhibidores de tirosina quinasa incluyen, pero no se limitan a inhibidores de ErbB: HER1/EGFR (Erlotinib, Gefitinib, Lapatinib, Vandetanib, Sunitinib, Neratinib); HER2/neu (Lapatinib, Neratinib); RTK clase III: C-kit (Axitinib, Sunitinib, Sorafenib), FLT3 (Lestaurtinib), PDGFR (Axitinib, Sunitinib, Sorafenib); y VEGFR (vandetanib, semaxanib, cediranib, axitinib, sorafenib), bcr-abl (imatinib, nilotinib, dasatinib); Src (Bosutinib) y Janus quinasa 2 (Lestaurtinib). [0078] Examples of tyrosine kinase inhibitors include, but are not limited to, ErbB inhibitors: HER1/EGFR (Erlotinib, Gefitinib, Lapatinib, Vandetanib, Sunitinib, Neratinib); HER2/neu (Lapatinib, Neratinib); RTK class III: C-kit (Axitinib, Sunitinib, Sorafenib), FLT3 (Lestaurtinib), PDGFR (Axitinib, Sunitinib, Sorafenib); and VEGFR (vandetanib, semaxanib, cediranib, axitinib, sorafenib), bcr-abl (imatinib, nilotinib, dasatinib); Src (Bosutinib) and Janus kinase 2 (Lestaurtinib).

[0079] Los agentes quimioterapéuticos que se pueden unir a la presente nanopartícula también pueden incluir amsacrina, trabectedina, retinoides (alitretinoína, tretinoína), trióxido de arsénico, asparaginasa/pegaspargasa que reducen la asparagina), celecoxib, demecolcina, elesclomol, elsamitrucina, etoglucid, lonidamina, lucantona., Mitoguazona, Mitotano, Oblimersen, Temsirolimus y Vorinostat. [0079] Chemotherapeutic agents that can be attached to the present nanoparticle can also include amsacrine, trabectedin, retinoids (alitretinoin, tretinoin), arsenic trioxide, asparagine-reducing asparaginase/pegaspargase), celecoxib, demecolcine, elesclomol, elsamitrucine, etoglucid , lonidamina, lucantona., Mitoguazona, Mitotano, Oblimersen, Temsirolimus and Vorinostat.

[0080] Los ejemplos de agentes terapéuticos específicos que pueden unirse, ligarse o asociarse con las nanopartículas fluorescentes de la invención son flomoxef; fortimicina(s); gentamicina(s); glucosulfona solasulfona; gramicidina S; gramicidina(s); grepafloxacina; guamociclina; hetacilina; isepamicina; josamicina; kanamicina(s); flomoxef; fortimicina(s); gentamicina(s); glucosulfona solasulfona; gramicidina S; gramicidina(s); grepafloxacina; guameciclina; hetacilina; isepamicina; josamicina; kanamicina(s); bacitracina; bambermicina(s); biapenem; brodimoprima; butirosina; capreomicina; carbenicilina; carbomicina; carumonamón; cefadroxilo; cefamandol; cefatrizina; cefbuperazona; cefclidina; cefdinir; cefditoreno; cefepima; cefetamet; cefixima; cefinenoxima; cefininox; cladribina; apalcilina; apiciclina; apramicina; arbekacina; aspoxicilina; azidamfenicol; aztreonam; cefodizima; cefonicida; cefoperazona; ceforamida; cefotaxima; cefotetán; cefotiam; cefozopran; cefpimizol; cefipiramida; cefiroma; cefprozilo; cefroxadina; cefteram; ceftibuteno; cefuzonam; cefalexina; cefaloglicina; cefalosporina C; cefradina; cloranfenicol; clortetraciclina; clinafloxacina; clindamicina; clomociclina; colistina; ciclacilina; dapsona; demeclociclina; diatimosulfona; dibekacina; dihidroestreptomicina; 6-mercaptopurina; tioguanina; capecitabina; docetaxel; etopósido; gemcitabina; topotecán; vinorelbina; vincristina; vinblastina; tenipósido; melfalán; metotrexato; 2-p-sulfaniliananilinoetanol; 4,4'-sulfinildianilina; ácido 4-sulfanilamidosalicílico; butorfanol; nalbufina. estreptozocina; doxorrubicina; daunorrubicina; plicamicina; idarrubicina; mitomicina C; pentostatina; mitoxantrona; citarabina; fosfato de fludarabina; butorfanol; nalbufina. estreptozocina; doxorrubicina; daunorrubicina; plicamicina; idarrubicina; mitomicina C; pentostatina; mitoxantrona; citarabina; fosfato de fludarabina; acediasulfona; acetosulfona; amikacina; anfotericina B; ampicilina; atorvastatina; enalapril; ranitidina; ciprofloxacina; pravastatina; claritromicina; ciclosporina; famotidina; leuprolida; aciclovir; paclitaxel; azitromicina; lamivudina; budesonida; albuterol; indinavir; metformina; alendronato; nizatidina; zidovudina; carboplatino; metoprolol; amoxicilina; diclofenaco; lisinopril; ceftriaxona; captopril; salmeterol; xinafoato; imipenem; cilastatina; benazepril; cefaclor; ceftazidima; morfina; dopamina; bialamicol; fluvastatina; fenamidina; ácido podofilínico 2-etilhidrazina; acriflavina; cloroazodina; arsfenamina; amicarbilida; aminoquinurida; quinapril; oximorfona; buprenorfina; floxuridina; diritromicina; doxiciclina; enoxacina; enviomicina; epicillina; eritromicina; leucomicina(s); lincomicina; lomefloxacina; lucensomicina; limeciclina; meclociclina; meropenem; metaciclina; micronomicina; midecamicina(s); minociclina; moxalactama; mupirocina; nadifloxacina; natamicina; neomicina; netilmicina; norfloxacina; oleandomicina; oxitetraciclina; p-sulfanililbencilamina; panipenem; paromomicina; pazufloxacina; penicilina N; pipaciclina; ácido pipemídico; polimixina; primicina; quinacilina; ribostamicina; rifamida; rifampicina; rifamicina SV; rifapentina; rifaximina; ristocetina; ritipenem; rokitamicina; rolitetraciclina; rosaramicina; roxitromicina; salazosulfadimidina; sanciclina; sisomicina; esparfloxacina; espectinomicina; espiramicina; estreptomicina; succisulfona; sulfacrisoidina; ácido sulfalóxico; sulfamidocrisoidina; ácido sulfanílico; sulfoxona; teicoplanina; temaftoxacina; temocilina; tetroxoprima; tiamfenicol; tiazolsulfona; tioestreptón; ticarcilina; tigemonam; tobramicina; tosulfloxacina; trimetoprima; trospectomicina; trovafloxacina; tuberactinomicina; vancomicina; azaserina; candicidina(s); clorfenesina; dermatostatina(s); filipina; fungicromina; mepartricina; nistatina; oligomicina(s); perimicina A; tubercidina; 6-azauridina; 6-diazo-5-oxo-L-norleucina; aclacinomicina(s); ancitabina; antramicina; azacitadina; azaserina; bleomicina(s); biscumacetato de etilo; etilideno dicumarol; iloprost; lamifiban; taprosteno; tioclomarol; tirofibán; amiprilosa; bucilamina; gusperimus; ácido gentísico; glucametacina; salicilato de glicol; ácido medofenámico; Ácido mefenámico; mesalamina; ácido niflúmico; olsalazina; oxaceprol; S-enosilmetionina; ácido salicílico; salsalato; sulfasalazina; ácido tolfenámico; carubicina; carzinofilina A; clorozotocina; cromomicina(s); denopterina; doxifluridina; edatrexato; eflornitina; elliptinio; enocitabina; epirrubicina; manomustina; menogarilo; mitobronitol; mitolactol; mopidamol; ácido micofenólico; nogalamicina; olivomicina(s); peplomicina; pirarrubicina; piritrexim; prednimustina; procarbazina; pteropterina; puromicina; ranimustina; estreptongrina; tiamiprina; ácido micofenólico; procodazol; romurtida; sirolimus (rapamicina); tacrólimus; butetamina; fenalcomina; hidroxitetracaína; naepaína; ortocaína; piridocaína; alcohol salicílico; ácido 3-amino-4-hidroxibutírico; aceclofenaco; alminoprofeno; amfenaco; bromfenaco; broniosaligenina; bumadison; carprofeno; diclofenaco; diflunisal; ditazol; ácido enfenámico; etodolaco; etofenamato; fendosal; fepradinol; ácido flufenámico; Tomudex® (ácido N-[[5-ff(1,4-dihidro-2-metil-4-oxo-6-quinazolinil)metil]metilamino]-2-tienil]carbonil]-L-glutámico), trimetrexato, tubecidina, ubenimex, vindesina, zorrubicina; argatrobán; cumetarol o dicumarol. [0080] Examples of specific therapeutic agents that can bind, bind or associate with the fluorescent nanoparticles of the invention are flomoxef; fortimicin(s); gentamicin(s); glycosulfone solasulfone; gramicidin S; gramicidin(s); grepafloxacin; guamocycline; hetacillin; isepamycin; josamycin; kanamycin(s); flomoxef; fortimicin(s); gentamicin(s); glycosulfone solasulfone; gramicidin S; gramicidin(s); grepafloxacin; guamecycline; hetacillin; isepamycin; josamycin; kanamycin(s); bacitracin; bambermycin(s); biapenem; brodymoprim; butyrosine; capreomycin; carbenicillin; carbomycin; carumonamon; cefadroxil; cefamandole; cefatrizine; cefbuperazone; cefclidine; cefdinir; cefditoren; cefepime; cefetameth; cefixime; cefinenoxime; cefininox; cladribine; apalcillin; apicycline; apramycin; arbekacin; aspoxicillin; azidamphenicol; aztreonam; cefodizime; cefonicida; cefoperazone; ceforamide; cefotaxime; cefotetan; cefotiam; cefozopran; cefpimizole; cefipyramide; cephyroma; cefprozil; cephroxadine; cefteram; ceftibuten; cefuzonam; cephalexin; cephaloglycin; cephalosporin C; cephradine; chloramphenicol; chlortetracycline; clinafloxacin; clindamycin; clomocycline; colistin; cyclacillin; dapsone; demeclocycline; diathymosulfone; dibekacin; dihydrostreptomycin; 6-mercaptopurine; thioguanine; capecitabine; docetaxel; etoposide; gemcitabine; topotecan; vinorelbine; vincristine; vinblastine; teniposide; melphalan; methotrexate; 2-p-sulfaniliananilinoethanol; 4,4'-sulfinyldianiline; 4-sulfanylamidosalicylic acid; butorphanol; nalbuphine. streptozocin; doxorubicin; daunorubicin; plicamycin; idarubicin; mitomycin C; pentostatin; mitoxantrone; cytarabine; fludarabine phosphate; butorphanol; nalbuphine. streptozocin; doxorubicin; daunorubicin; plicamycin; idarubicin; mitomycin C; pentostatin; mitoxantrone; cytarabine; fludarabine phosphate; acediasulfone; acetosulfone; amikacin; amphotericin B; ampicillin; atorvastatin; enalapril; ranitidine; ciprofloxacin; pravastatin; clarithromycin; cyclosporine; famotidine; leuprolide; acyclovir; paclitaxel; azithromycin; lamivudine; budesonide; albuterol; indinavir; metformin; alendronate; nizatidine; zidovudine; carboplatin; metoprolol; amoxicillin; diclofenac; lisinopril; ceftriaxone; captopril; salmeterol; xinafoate; imipenem; cilastatin; benazepril; cefaclor; ceftazidime; morphine; dopamine; bialamicol; fluvastatin; phenamidine; 2-ethylhydrazine podophyllinic acid; acriflavine; chloroazodine; arsphenamine; amicarbilide; aminoquinuride; quinapril; oxymorphone; buprenorphine; floxuridine; dirithromycin; doxycycline; enoxacin; enviomycin; epicillin; erythromycin; leucomycin(s); lincomycin; lomefloxacin; lucensomycin; lymecycline; meclocycline; meropenem; metacycline; micronomycin; midecamycin(s); minocycline; moxalactam; mupirocin; nadifloxacin; natamycin; neomycin; netilmicin; norfloxacin; oleandomycin; oxytetracycline; p-sulfanylylbenzylamine; panipenem; paromomycin; pazufloxacin; penicillin N; pipacycline; pipemidic acid; polymyxin; primicin; quinacillin; ribostamycin; rifamide; rifampicin; rifamycin SV; rifapentine; rifaximin; ristocetin; ritipenem; rokitamycin; rolitetracycline; rosaramycin; roxithromycin; salazosulfadimidine; sancycline; sisomycin; sparfloxacin; spectinomycin; spiramycin; streptomycin; succisulfone; sulfacrysoidine; sulfaloxic acid; sulfamidochrysoidine; sulfanilic acid; sulfoxone; teicoplanin; temaftoxacin; Temocillin; tetroxoprim; thiamphenicol; thiazolesulfone; thiostrepton; ticarcillin; tigemonam; tobramycin; tosulfloxacin; trimethoprim; trospectomycin; trovafloxacin; tuberactinomycin; vancomycin; azaserin; candicidin(s); chlorphenesin; dermatostatin(s); Filipina; fungichromin; mepartricin; nystatin; oligomycin(s); perimycin A; tubercidin; 6-azauridine; 6-diazo-5-oxo-L-norleucine; aclacinomycin(s); ancitabine; anthramycin; azacitadine; azaserin; bleomycin(s); ethyl biscoumacetate; ethylidene dicoumarol; iloprost; lamifiban; taprostene; thioclomarol; tirofiban; amiprilose; bucillamine; gusperimus; gentisic acid; glucamethacin; glycol salicylate; medofenamic acid; Mefenamic acid; mesalamine; niflumic acid; olsalazine; oxaceprole; S-enosylmethionine; salicylic acid; salsalate; sulfasalazine; tolfenamic acid; carubicin; carzinophyllin A; chlorozotocin; chromomycin(s); denopterin; doxifluridine; edatrexate; eflornithine; elliptinium; enocitabine; epirubicin; mannomustine; menogaril; mitobronitol; mitolactol; mopidamol; mycophenolic acid; nogalamycin; Olivomycin(s); peplomycin; pyrarubicin; pyritrexim; prednimustine; procarbazine; pteropterin; puromycin; ranimustine; strepthongrin; thiamiprine; mycophenolic acid; procodazole; romurtida; sirolimus (rapamycin); tacrolimus; butetamine; phenalcomine; hydroxytetracaine; naepain; orthocaine; pyridocaine; salicylic alcohol; 3-amino-4-hydroxybutyric acid; aceclofenac; Alminoprofen; amfenac; bromfenac; broniosaligenin; bumadison; carprofen; diclofenac; diflunisal; ditazole; enfenamic acid; etodolac; etofenamate; fendosal; fepradinol; flufenamic acid; Tomudex® (N-[[5-ff(1,4-dihydro-2-methyl-4-oxo-6-quinazolinyl)methyl]methylamino]-2-thienyl]carbonyl]-L-glutamic acid), trimetrexate, tubecidine , ubenimex, vindesine, zorubicin; argatroban; coumetarol or dicumarol.

[0081] Se pueden encontrar listas de agentes terapéuticos adicionales, por ejemplo, en: Physicians' Desk. Referencia, 55.a ed., 2001, Medical Economics Company, Inc., Montvale, NJ; USPN Dictionary of USAN and International Drug Names, 2000, The United States Pharmacopeial Convention, Inc., Rockville, Md; y The Merck Index, 12a ed., 1996, Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, N.J. [0081] Lists of additional therapeutic agents can be found, for example, in: Physicians' Desk. Reference, 55th ed., 2001, Medical Economics Company, Inc., Montvale, NJ; USPN Dictionary of USAN and International Drug Names, 2000, The United States Pharmacopeial Convention, Inc., Rockville, Md; and The Merck Index, 12th ed., 1996, Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ

[0082] El agente terapéutico también puede incluir radionúclidos cuando la presente nanopartícula se usa en radioterapia dirigida. En una forma de realización, los radionúclidos emisores de beta de baja energía, tales como construcciones queladas con 177Lu, se asocian con la nanopartícula y se usan para tratar cargas tumorales relativamente pequeñas o enfermedad micrometastásica. En otra realización, pueden usarse emisores beta de mayor energía, como el itrio-90 (90Y), para tratar cargas tumorales más grandes. El yodo-131 (131I) también puede usarse para radioterapia. [0082] The therapeutic agent can also include radionuclides when the present nanoparticle is used in targeted radiotherapy. In one embodiment, low energy beta-emitting radionuclides, such as 177Lu chelated constructs, are associated with the nanoparticle and used to treat relatively small tumor burdens or micrometastatic disease. In another embodiment, higher energy beta emitters, such as yttrium-90 (90Y), can be used to treat larger tumor burdens. Iodine-131 (131I) can also be used for radiation therapy.

[0083] La superficie de la nanopartícula puede modificarse para incorporar al menos un grupo funcional. El polímero orgánico (p. ej., PEG) unido a la nanopartícula puede modificarse para incorporar al menos un grupo funcional. Por ejemplo, el grupo funcional puede ser un éster de maleimida o n-hidroxisuccinimida (NHS). La incorporación del grupo funcional permite unir a la nanopartícula diversos ligandos, agentes de contraste y/o agentes terapéuticos. [0083] The surface of the nanoparticle can be modified to incorporate at least one functional group. The organic polymer ( eg, PEG) attached to the nanoparticle can be modified to incorporate at least one functional group. For example, the functional group may be a maleimide ester or n-hydroxysuccinimide (NHS). The incorporation of the functional group allows various ligands, contrast agents and/or therapeutic agents to be attached to the nanoparticle.

[0084] En una forma de realización, un agente terapéutico se une a la nanopartícula (superficie o recubrimiento de polímero orgánico) a través de un grupo funcional éster de NHS. Por ejemplo, un inhibidor de tirosina quinasa como dasatinib (BMS) o un agente quimioterapéutico (p. ej., taxol) se puede acoplar mediante un enlace éster a la nanopartícula. Este enlace éster se puede escindir luego en un ambiente ácido o enzimáticamente in vivo. Este enfoque puede usarse para administrar un profármaco a un sujeto en donde el fármaco se libera de la partícula in vivo. [0084] In one embodiment, a therapeutic agent is attached to the nanoparticle (organic polymer surface or coating) through an NHS ester functional group. For example, a tyrosine kinase inhibitor such as dasatinib (BMS) or a chemotherapeutic agent ( eg, taxol) can be coupled via an ester bond to the nanoparticle. This ester bond can then be cleaved in an acidic environment or enzymatically in vivo. This approach can be used to administer a prodrug to a subject where the drug is released from the particle in vivo.

[0085] Hemos probado el enfoque de profármaco acoplando el inhibidor de molécula pequeña dasatinib con las moléculas de PEG de la nanopartícula. Sobre la base de los resultados de la biodistribución y los cálculos de la dosificación del fármaco humano, se ha descubierto que la nanopartícula tiene propiedades biológicas únicas, incluida la eliminación relativamente rápida de la sangre en comparación con los tumores y la posterior acumulación del agente terapéutico en el tejido tumoral, lo que sugiere que es factible un enfoque profármaco. La nanopartícula funcionalizada permite que los fármacos se dosifiquen varias veces, lo que garantiza que la concentración del fármaco en el tumor sea mayor que la especificada por el IC-50 en el tejido tumoral, pero que no limite la dosis en otros tejidos de órganos, como el corazón. hígado o riñón. El agente terapéutico y la nanopartícula se pueden radiomarcar o marcar ópticamente por separado, lo que permite un control independiente del agente terapéutico y la nanopartícula. En una forma de realización, el dasatinib radiofluorado (es decir, 18F) se acopla con fracciones de PEG-3400 unidas a la nanopartícula a través de enlaces éster NHS. El radioflúor es fundamental para poder controlar de forma independiente los cambios dependientes del tiempo en la distribución y liberación del fármaco de la nanopartícula fluorescente (Cy5) radioyodada (124I). De esta forma, podemos monitorear por separado el profármaco (dasatinib) y la nanopartícula. Esto permite la optimización del diseño del profármaco en comparación con los métodos de la técnica anterior en los que no se utiliza un enfoque de marcaje dual. En otra realización, las moléculas de yodo radioterapéutico (es decir, I-131), u otros emisores alfa o gamma terapéuticos, se conjugan con PEG a través de un grupo funcional maleimida, donde el agente terapéutico no puede disociarse del PEG in vivo. [0085] We have tested the prodrug approach by coupling the small molecule inhibitor dasatinib with the PEG molecules of the nanoparticle. Based on biodistribution results and human drug dosage calculations, the nanoparticle has been found to have unique biological properties, including relatively rapid clearance from the blood compared to tumors and subsequent accumulation of the therapeutic agent. in tumor tissue, suggesting that a prodrug approach is feasible. The functionalized nanoparticle allows drugs to be dosed multiple times, ensuring that the drug concentration in the tumor is greater than that specified by the IC-50 in tumor tissue, but not limiting the dose in other organ tissues, like the heart liver or kidney. The therapeutic agent and nanoparticle can be separately radiolabeled or optically labeled, allowing independent control of the therapeutic agent and nanoparticle. In one embodiment, radiofluorinated (ie, 18F) dasatinib is coupled with moieties of PEG-3400 attached to the nanoparticle through NHS ester linkages. Radiofluoride is critical to being able to independently control time-dependent changes in drug distribution and release from the radioiodinated (124I) fluorescent (Cy5) nanoparticle. In this way, we can separately monitor the prodrug (dasatinib) and the nanoparticle. This allows for optimization of prodrug design compared to prior art methods where a dual labeling approach is not used. In another embodiment, radiotherapeutic iodine (ie, I-131) molecules, or other therapeutic alpha or gamma emitters, are conjugated to PEG through a maleimide functional group, where the therapeutic agent cannot dissociate from PEG in vivo.

[0086] A continuación se describe un enfoque generalizable denominado en el presente documento "química de clics". Para que la presente nanopartícula se adapte fácilmente a una gran variedad de ligandos, agentes de contraste o quelatos, la superficie de la nanopartícula puede modificarse para incorporar un grupo funcional. La nanopartícula también puede modificarse con polímeros orgánicos (por ejemplo, PEGs) o quelatos que pueden incorporar un grupo funcional. Mientras tanto, el ligando, agente de contraste o agente terapéutico se modifica para incorporar un grupo funcional que sea capaz de reaccionar con el grupo funcional de la nanopartícula, o de los PEG o agentes quelantes unidos a la nanopartícula en condiciones adecuadas. En consecuencia, cualquier ligando, agente de contraste o agente terapéutico que tenga el grupo funcional reactivo puede conjugarse fácilmente con la nanopartícula. Este enfoque generalizable se denomina aquí "química de clics", lo que permitiría una gran versatilidad para explorar aplicaciones multimodales. En las reacciones químicas de "química de clics", dos componentes moleculares pueden unirse mediante una reacción selectiva, rápida, limpia, bioortogonal y/o biocompatible. Kolb et al., (2001) Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angewandte Chemie International Edition 40, 2004-2021. Lim et al., (2010) Bioorthogonal chemistry: recent progress and future directions. Chemical Communications 46, 1589-1600. Sletten et al., (2009) Bioorthogonal chemistry: fishing for selectivity in a sea of functionality. Angewandte Chemie International Edition 48, 6973-6998. [0086] A generalizable approach referred to herein as "click chemistry" is described below. In order for the present nanoparticle to be easily adapted to a wide variety of ligands, contrast agents or chelates, the surface of the nanoparticle can be modified to incorporate a functional group. The nanoparticle can also be modified with organic polymers (eg PEGs) or chelates that can incorporate a functional group. Meanwhile, the ligand, contrast agent or therapeutic agent is modified to incorporate a functional group that is capable of reacting with the functional group of the nanoparticle, or of the PEGs or chelating agents attached to the nanoparticle under suitable conditions. Consequently, any ligand, contrast agent, or therapeutic agent having the reactive functional group can be easily conjugated to the nanoparticle. This generalizable approach is referred to here as "click chemistry", which would allow for great versatility in exploring multimodal applications. In "click chemistry" chemical reactions, two molecular components can be brought together by a selective, rapid, clean, bioorthogonal, and/or biocompatible reaction. Kolb et al., (2001) Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angewandte Chemie International Edition 40, 2004-2021. Lim et al., (2010) Bioorthogonal chemistry: recent progress and future directions. Chemical Communications 46, 1589-1600. Sletten et al., (2009) Bioorthogonal chemistry: fishing for selectivity in a sea of functionality. Angewandte Chemie International Edition 48, 6973-6998.

[0087] Se puede adaptar cualquier mecanismo de reacción adecuado en la presente invención para la "química del clic", siempre que se pueda lograr una unión fácil y controlada del ligando, agente de contraste o quelato a la nanopartícula. En una forma de realización, se introduce un triple enlace libre en PEG, que ya está conjugado covalentemente con la cubierta de la nanopartícula. Mientras tanto, se introduce un enlace azida en el ligando deseado (o agente de contraste, quelato). Cuando la nanopartícula PEGilada y el ligando (o agente de contraste, quelato) se mezclan en presencia de un catalizador de cobre, se producirá la cicloadición de azida al triple enlace, lo que resultará en la conjugación del ligando con la nanopartícula. Un ejemplo de química clic es la cicloadición de Huisgen [3+2] catalizada por Cu(I) entre una azida y un alquino. Moses et al., (2007) The growing applications of click chemistry. Chemical Society Reviews 36, 1249-1262. Glaser et al., (2009) ’Click labelling’ in PET radiochemistry. Journal of Labelled Compounds & Radiopharmaceuticals 52,407-414. Mindt et al., (2009) A "Click Chemistry" Approach to the Efficient Synthesis of Multiple Imaging Probes Derived from a Single Precursor. Bioconjugate Chemistry 20, 1940-1949. New et al., (2009) Growing applications of "click chemistry" for bioconjugation in contemporary biomedical research. Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals 24, 289-301. Wang et al., (2010) Application of "Click Chemistry" in Synthesis of Radiopharmaceuticals. Progress in Chemistry 22, 1591-1602. Schultz et al., (2010) Synthesis of a DOTA-Biotin Conjugate for Radionuclide Chelation via Cu-Free Click Chemistry. Organic Letters 12,2398-2401. Martin et al., (2010) A DOTA-peptide conjugate by copper-free click chemistry. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 20,4805-4807. Lebedev et al., (2009) Clickable bifunctional radiometal chelates for peptide labeling. Chemical Communications 46, 1706-1708. Knor et al., (2007) Synthesis of novel 1,4,7,10-tetraazacyclodecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) derivatives for chemoselective attachment to unprotected polyfunctionalized compounds. Chemistry-a European Journal 13, 6082-609. En una segunda forma de realización, se puede introducir un grupo funcional maleimida y un grupo tiol en la nanopartícula y el ligando deseado (o agente de contraste, quelato), teniendo la nanopartícula el grupo funcional maleimida, el ligando (o agente de contraste, quelato) teniendo el grupo tiol, o viceversa. El doble enlace de la maleimida reacciona fácilmente con el grupo tiol para formar un enlace estable de carbono y azufre. En una tercera forma de realización, un grupo funcional éster activado, por ejemplo, un grupo éster de succinimidilo y un grupo amina pueden introducirse en la nanopartícula y el ligando, agente de contraste o quelato deseado. El grupo éster activado reacciona fácilmente con el grupo amina para formar un enlace amida de carbono-nitrógeno estable. En una cuarta forma de realización, la química del clic implica la reacción de Diels-Alder de demanda de electrones inversa entre un resto de tetrazina y un alqueno tenso (Figura 21c). Devaraj et al., (2009) Fast and Sensitive Pretargeted Labeling of Cancer Cells through a Tetrazine/trans-Cyclooctene Cycloaddition. Angewandte Chemie-International Edition 48, 7013-7016. Devaraj et al., (2008) Tetrazine-Based Cycloadditions: Application to Pretargeted Live Cell Imaging. Bioconjugate Chemistry 19,2297-2299. Blackman et al., (2008) Tetrazine ligation: fast bioconjugation based on inverse electron demand Diels-Alder reactivity. Journal of the American Chemical Society 130, 13518-13519. La ligadura puede ser selectiva, rápida, biocompatible y/o bioortogonal. A diferencia de muchas reacciones de Diels-Alder, el acoplamiento es irreversible, formando productos de piridazina estables después de la liberación retro-Diels-Alder de dinitrógeno del intermedio de reacción. Se puede introducir un resto de tetrazina y un alqueno tenso en la nanopartícula y el ligando deseado (o agente de contraste, quelato), teniendo la nanopartícula el resto de tetrazina, el ligando (o agente de contraste, quelato) teniendo el alqueno tenso, o viceversa. Se pueden usar varios pares de alquenos tensados con tetrazina diferentes para la reacción, incluida, por ejemplo, la combinación de derivados del 3-(4-bencilamino)-1,2,4,5-tetrazina (Tz) y norborneno- o trans-cicloocteno. Schoch et al., (2010) Post-Synthetic Modification of DNA by Inverse-Electron-Demand Diels-Alder Reaction. Journal of the American Chemical Society 132, 8846-8847. Devaraj et al., (2010) Bioorthogonal Turn-On Probes for Imaging Small Molecules Inside Living Cells. Angewandte Chemie International Edition 49. Haun et al., (2010) Bioorthogonal chemistry amplifies nanoparticle binding and enhances the sensitivity of cell detection. Nature Nanotechnology 5, 660-665. Rossin et al., (2010) In vivo chemisry for pretargeted tumor imaging in live mice. Angewandte Chemie International Edition 49,3375-3378. Li et al., (2010) Tetrazine-transcyclooctene ligation for the rapid construction of 18-F labeled probes. Chemical Communications 46, 8043-8045. Reiner et al., (2011) Synthesis and in vivo imaging of a 18F-labeled PARP1 inhibitor using a chemically orthogonal scavengerassisted highperformance method. Angewandte Chemie International Edition 50, 1922-1925. Por ejemplo, la superficie de las nanopartículas se puede decorar con fracciones de tetrazina, que posteriormente se pueden conjugar con el ligando modificado con norbomeno (o agente de contraste o quelato) (Figuras 21d y 21e). En un aspecto, las nanopartículas están recubiertas con tetrazina, que luego se puede modificar con los quelatos DOTA usando la ligadura de tetrazinanorborneno, y radiomarcarse con 64Cu. [0087] Any suitable reaction mechanism can be adapted in the present invention for "click chemistry", as long as easy and controlled binding of the ligand, contrast agent or chelate to the nanoparticle can be achieved. In one embodiment, a free triple bond is introduced into PEG, which is already covalently conjugated to the nanoparticle shell. Meanwhile, an azide bond is introduced into the desired ligand (or contrast agent, chelate). When the PEGylated nanoparticle and ligand (or contrast agent, chelate) are mixed in the presence of a copper catalyst, azide cycloaddition to the triple bond will occur, resulting in conjugation of the ligand to the nanoparticle. An example of click chemistry is the Cu(I)-catalyzed [3+2] Huisgen cycloaddition between an azide and an alkyne. Moses et al., (2007) The growing applications of click chemistry. Chemical Society Reviews 36, 1249-1262. Glaser et al., (2009) 'Click labelling' in PET radiochemistry. Journal of Labeled Compounds & Radiopharmaceuticals 52,407-414. Mindt et al., (2009) A "Click Chemistry" Approach to the Efficient Synthesis of Multiple Imaging Probes Derived from a Single Precursor. Bioconjugate Chemistry 20, 1940-1949. New et al., (2009) Growing applications of "click chemistry" for bioconjugation in contemporary biomedical research. Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals 24, 289-301. Wang et al., (2010) Application of "Click Chemistry" in Synthesis of Radiopharmaceuticals. Progress in Chemistry 22, 1591-1602. Schultz et al., (2010) Synthesis of a DOTA-Biotin Conjugate for Radionuclide Chelation via Cu-Free Click Chemistry. Organic Letters 12,2398-2401. Martin et al., (2010) A DOTA-peptide conjugate by copper-free click chemistry. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 20,4805-4807. Lebedev et al., (2009) Clickable bifunctional radiometal chelates for peptide labelling. Chemical Communications 46, 1706-1708. Knor et al., (2007) Synthesis of novel 1,4,7,10-tetraazacyclodecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) derivatives for chemoselective attachment to unprotected polyfunctionalized compounds. Chemistry-a European Journal 13, 6082-609. In a second embodiment, a maleimide functional group and a thiol group can be introduced into the nanoparticle and the desired ligand (or contrast agent, chelate), the nanoparticle having the maleimide functional group, the ligand (or contrast agent, chelate) having the thiol group, or vice versa. The maleimide double bond readily reacts with the thiol group to form a stable carbon-sulfur bond. In a third embodiment, an activated ester functional group, eg, a succinimidyl ester group and an amine group can be introduced into the nanoparticle and the desired ligand, contrast agent or chelate. The activated ester group readily reacts with the amine group to form a stable carbon-nitrogen amide bond. In a fourth embodiment, click chemistry involves the reverse electron demand Diels-Alder reaction between a tetrazine moiety and a strained alkene (Figure 21c). Devaraj et al., (2009) Fast and Sensitive Pretargeted Labeling of Cancer Cells through a Tetrazine/trans-Cyclooctene Cycloaddition. Angewandte Chemie-International Edition 48, 7013-7016. Devaraj et al., (2008) Tetrazine-Based Cycloadditions: Application to Pretargeted Live Cell Imaging. Bioconjugate Chemistry 19,2297-2299. Blackman et al., (2008) Tetrazine ligation: fast bioconjugation based on inverse electron demand Diels-Alder reactivity. Journal of the American Chemical Society 130, 13518-13519. Ligation can be selective, rapid, biocompatible, and/or bioorthogonal. Unlike many Diels-Alder reactions, the coupling is irreversible, forming stable pyridazine products after retro-Diels-Alder release of dinitrogen from the reaction intermediate. A tetrazine moiety and a stretched alkene can be introduced into the nanoparticle and the desired ligand (or contrast agent, chelate), the nanoparticle having the tetrazine moiety, the ligand (or contrast agent, chelate) having the stretched alkene, or vice versa. Several different tetrazine-stretched alkene pairs can be used for the reaction, including, for example, the combination of 3-(4-benzylamino)-1,2,4,5-tetrazine (Tz) derivatives and norbornene- or trans -cyclooctene. Schoch et al., (2010) Post-Synthetic Modification of DNA by Inverse-Electron-Demand Diels-Alder Reaction. Journal of the American Chemical Society 132, 8846-8847. Devaraj et al., (2010) Bioorthogonal Turn-On Probes for Imaging Small Molecules Inside Living Cells. Angewandte Chemie International Edition 49. Haun et al., (2010) Bioorthogonal chemistry amplifies nanoparticle binding and enhances the sensitivity of cell detection. Nature Nanotechnology 5, 660-665. Rossin et al., (2010) In vivo chemistry for pretargeted tumor imaging in live mice. Angewandte Chemie International Edition 49,3375-3378. Li et al., (2010) Tetrazine-transcyclooctene ligation for the rapid construction of 18-F labeled probes. Chemical Communications 46, 8043-8045. Reiner et al., (2011) Synthesis and in vivo imaging of a 18F-labeled PARP1 inhibitor using a chemically orthogonal scavenger-assisted high-performance method. Angewandte Chemie International Edition 50, 1922-1925. For example, the surface of the nanoparticles can be decorated with tetrazine moieties, which can subsequently be conjugated to the norbomene-modified ligand (or contrast agent or chelate) (Figures 21d and 21e). In one aspect, the nanoparticles are coated with tetrazine, which can then be modified with DOTA chelates using tetrazinenorbornene ligation, and radiolabeled with 64Cu.

Tiempo de residencia/aclaramiento in vivoResidence time/clearance in vivo

[0088] Después de la administración de la presente nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de residencia en sangre de las nanopartículas puede oscilar entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 25 horas, entre aproximadamente 3 horas y aproximadamente 20 horas, entre aproximadamente 3 horas a aproximadamente 15 horas, de aproximadamente 4 horas a aproximadamente 10 horas, o de aproximadamente 5 horas a aproximadamente 6 horas. Un tiempo medio de residencia en la sangre más prolongado significa una circulación más prolongada, lo que permite que se acumulen más nanopartículas en el sitio objetivo in vivo. El medio tiempo de residencia en sangre puede evaluarse de la siguiente manera. Las nanopartículas se administran primero a un sujeto (p. ej., un ratón, un minicerdo o un ser humano). En varios momentos posteriores a la administración, se toman muestras de sangre para medir las concentraciones de nanopartículas a través de métodos adecuados. [0088] After administration of the present nanoparticle to a subject, the mean residence time in blood of the nanoparticles can range from about 2 hours to about 25 hours, from about 3 hours to about 20 hours, from about 3 hours to about 15 hours, about 4 hours to about 10 hours, or about 5 hours to about 6 hours. A longer blood half-residence time means longer circulation, allowing more nanoparticles to accumulate at the target site in vivo. The half residence time in blood can be evaluated as follows. The nanoparticles are first administered to a subject ( eg, a mouse, mini-pig, or human). At various times after administration, blood samples are taken to measure nanoparticle concentrations by appropriate methods.

[0089] En una forma de realización, después de la administración de la nanopartícula PEGilada (o de control) a un sujeto, el tiempo medio de residencia en sangre de la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 15 horas, o entre aproximadamente 4 horas y aproximadamente 10 horas. El tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede variar desde alrededor de 5 horas hasta alrededor de 2 días, desde alrededor de 10 horas hasta alrededor de 4 días, o desde alrededor de 15 horas hasta alrededor de 3,5 días. La relación entre el tiempo medio de residencia en el tumor y el tiempo medio de residencia en la sangre de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede oscilar entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 20, o entre aproximadamente 4 y aproximadamente 15. Depuración renal de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto oscila entre aproximadamente el 80 % DI (dosis inicial) y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas. También se describen en este documento (pero no se reivindican) nanopartículas fluorescentes a base de sílice en las que la eliminación renal de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede oscilar entre aproximadamente el 10 % DI y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas, entre el 30 % DI y aproximadamente 80% DI en aproximadamente 24 horas, o desde aproximadamente 40% DI hasta aproximadamente 70% DI en aproximadamente 24 horas. En una forma de realización, después de administrar la nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de residencia de la nanopartícula en la sangre varía de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 25 horas, el tiempo medio de residencia de la nanopartícula en el tumor varía de aproximadamente 5 horas a aproximadamente 5 días, y el aclaramiento renal de la nanopartícula es de aproximadamente el 80% DI en aproximadamente 24 horas. [0089] In one embodiment, after administration of the PEGylated (or control) nanoparticle to a subject, the mean blood residence time of the nanoparticle can range from about 2 hours to about 15 hours, or from about 4 hours and approximately 10 hours. The median tumor residence time of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject may vary. from about 5 hours to about 2 days, from about 10 hours to about 4 days, or from about 15 hours to about 3.5 days. The ratio of the mean residence time in the tumor to the mean residence time in the blood of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from about 2 to about 30, from about 3 to about 20, or between about 4 and about 15. Renal clearance of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject ranges from about 80% ID (initial dose) to about 100% ID in about 24 hours. Also described herein (but not claimed) are silica-based fluorescent nanoparticles in which renal clearance of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from about 10% ID to about 100%. ID in about 24 hours, between 30% ID and about 80% ID in about 24 hours, or from about 40% ID to about 70% ID in about 24 hours. In one embodiment, after administration of the nanoparticle to a subject, the mean residence time of the nanoparticle in the blood ranges from about 2 hours to about 25 hours, the mean residence time of the nanoparticle in the tumor ranges from about 5 hours to about 5 days, and the renal clearance of the nanoparticle is about 80% ID in about 24 hours.

[0090] Después de la administración de la presente nanopartícula a un sujeto, el tiempo medio de residencia en el tumor de las presentes nanopartículas puede oscilar entre unas 5 horas y unos 5 días, entre unas 10 horas y unos 4 días, entre unas 15 horas y unos 3,5 días, de aproximadamente 20 horas a aproximadamente 3 días, de aproximadamente 2,5 días a aproximadamente 3,1 días, de aproximadamente 1 día a 3 días, o aproximadamente 73,5 horas. [0090] Following administration of the present nanoparticle to a subject, the mean residence time in the tumor of the present nanoparticles can range from about 5 hours to about 5 days, from about 10 hours to about 4 days, from about 15 hours to about 3.5 days, about 20 hours to about 3 days, about 2.5 days to about 3.1 days, about 1 day to 3 days, or about 73.5 hours.

[0091] La relación entre el tiempo medio de residencia en el tumor y el tiempo medio de residencia en la sangre de la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 20, entre aproximadamente 4 y aproximadamente 15, entre aproximadamente 4 y aproximadamente 10, de aproximadamente 10 a aproximadamente 15, o aproximadamente 13. [0091] The ratio of the mean residence time in the tumor to the mean residence time in the blood of the nanoparticle can range from about 2 to about 30, from about 3 to about 20, from about 4 to about 15, from about 4 and about 10, about 10 to about 15, or about 13.

[0092] En una forma de realización, la presente invención proporciona una nanopartícula basada en sílice fluorescente de acuerdo con las reivindicaciones que comprende un núcleo basado en sílice que comprende un compuesto fluorescente colocado dentro de la sílice- núcleo basado; una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo; un polímero orgánico unido a la nanopartícula; y un ligando unido a la nanopartícula, en donde la nanopartícula tiene un diámetro entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 15 nm. Después de la administración de la nanopartícula PEGilada (control) a un sujeto, el tiempo medio de residencia en sangre de la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 25 horas, o entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 15 horas; el tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 5 horas y aproximadamente 2 días; y el aclaramiento renal de la nanopartícula es de alrededor del 80% DI en alrededor de 24 horas. El número de ligandos unidos a la nanopartícula puede oscilar entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10. El diámetro de la nanopartícula puede estar entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 8 nm. Se puede unir a la nanopartícula un agente de contraste, como un radionúclido. Alternativamente, se puede unir un quelato a la nanopartícula. La nanopartícula puede detectarse mediante TEP, SPECT, TC, IRM, imagen óptica, formación de imágenes por bioluminiscencia o combinaciones de las mismas. Se puede unir un agente terapéutico a la nanopartícula. Después de la administración de la nanopartícula dirigida radiomarcada a un sujeto, el tiempo medio de permanencia en sangre de la nanopartícula también puede oscilar entre aproximadamente 3 horas y aproximadamente 15 horas, o entre aproximadamente 4 horas y aproximadamente 10 horas. El tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto también puede oscilar entre aproximadamente 10 horas y aproximadamente 4 días, o entre aproximadamente 15 horas y aproximadamente 3,5 días. La relación entre el tiempo medio de residencia en el tumor y el tiempo medio de residencia en la sangre de la nanopartícula después de la administración de la nanopartícula a un sujeto puede oscilar entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 20, o entre aproximadamente 4 y aproximadamente 15. [0092] In one embodiment, the present invention provides a fluorescent silica-based nanoparticle according to the claims comprising a silica-based core comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core; a silica shell that surrounds at least a part of the core; an organic polymer attached to the nanoparticle; and a ligand attached to the nanoparticle, wherein the nanoparticle has a diameter between about 1 nm and about 15 nm. Following administration of the PEGylated nanoparticle (control) to a subject, the mean blood residence time of the nanoparticle can range from about 2 hours to about 25 hours, or from about 2 hours to about 15 hours; the median tumor residence time of the nanoparticle can range from about 5 hours to about 2 days; and the renal clearance of the nanoparticle is about 80% ID in about 24 hours. The number of ligands attached to the nanoparticle can range from about 1 to about 10. The diameter of the nanoparticle can be between about 1 nm and about 8 nm. A contrast agent, such as a radionuclide, can be attached to the nanoparticle. Alternatively, a chelate can be attached to the nanoparticle. The nanoparticle can be detected by PET, SPECT, CT, MRI, optical imaging, bioluminescence imaging, or combinations thereof. A therapeutic agent can be attached to the nanoparticle. Following administration of the radiolabeled targeted nanoparticle to a subject, the mean residence time in the blood of the nanoparticle can also range from about 3 hours to about 15 hours, or from about 4 hours to about 10 hours. The median tumor residence time of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can also range from about 10 hours to about 4 days, or from about 15 hours to about 3.5 days. The ratio of the mean residence time in the tumor to the mean residence time in the blood of the nanoparticle after administration of the nanoparticle to a subject can range from about 2 to about 30, from about 3 to about 20, or between about 4 and about 15.

[0093] En una forma de realización, para estimar los valores de tiempo medio de residencia (o eliminación) de las nanopartículas radiomarcadas (T1/2) en sangre, tumor y otros órganos/tejidos principales, el porcentaje de los valores de la dosis inyectada por gramo (%DI/g) se miden sacrificando grupos de ratones en momentos específicos después de la administración de las nanopartículas. La sangre, el tumor y los órganos se recogen, pesan y cuentan en un contador y de centelleo. Los valores de %DI/g se corrigen para el decaimiento radiactivo en el momento de la inyección. Los datos de concentración de actividad-tiempo resultantes para cada tejido se ajustan a una función monoexponencial decreciente para estimar los valores T1/2 de tejido/órgano.094* [0093] In one embodiment, to estimate the mean residence time (or clearance) values of the radiolabeled nanoparticles (T 1 / 2 ) in blood, tumor and other major organs/tissues, the percentage of the values of the Injected doses per gram (%ID/g) are measured by sacrificing groups of mice at specific times after administration of the nanoparticles. Blood, tumor and organs are collected, weighed and counted in a scintillation counter. %DI/g values are corrected for radioactive decay at the time of injection. The resulting activity-time concentration data for each tissue are fitted to a monoexponential decreasing function to estimate tissue/organ T 1/2 values.094*

[0094] También se describen en este documento (pero no se reivindican) nanopartículas fluorescentes a base de sílice en las que la depuración renal puede oscilar entre aproximadamente el 45 % DI (dosis inicial) y más del 90 % DI en aproximadamente 24 horas, desde aproximadamente el 20 % DI hasta aproximadamente el 90% DI en aproximadamente 24 horas, de aproximadamente 30% DI a aproximadamente 80% DI en aproximadamente 24 horas, de aproximadamente 40% DI a aproximadamente 70% DI en unas 24 horas, de un 40 % de DI a un 60 % de DI en unas 24 horas, de un 40 % de DI a un 50 % de DI en unas 24 horas, o de un 43 % de DI en unas 24 horas, de un 10 % de DI a aproximadamente 100% DI en aproximadamente 24 horas, desde aproximadamente 40% DI a aproximadamente 100% DI en aproximadamente 24 horas. [0094] Also described herein (but not claimed) are silica-based fluorescent nanoparticles in which renal clearance can range from approximately 45% ID (initial dose) to greater than 90% ID in approximately 24 hours, from about 20% ID to about 90% ID in about 24 hours, from about 30% ID to about 80% ID in about 24 hours, from about 40% ID to about 70% ID in about 24 hours, from about 40 % ID to 60% ID in about 24 hours, 40% ID to 50% ID in about 24 hours, or 43% ID in about 24 hours, 10% ID to about 100% ID in about 24 hours, from about 40% ID to about 100% ID in about 24 hours.

[0095] Después de la administración de una nanopartícula basada en sílice fluorescente según las reivindicaciones, el aclaramiento renal oscila entre aproximadamente el 80 % DI y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas, desde aproximadamente el 90 % DI hasta aproximadamente el 95 % DI en aproximadamente 24 horas, desde aproximadamente el 90 % de DI hasta aproximadamente el 100 % de DI en aproximadamente 24 horas, o desde aproximadamente el 80 % de DI hasta aproximadamente el 95 % de DI en aproximadamente 24 horas. El aclaramiento renal se puede evaluar de la siguiente manera. Las nanopartículas se administran primero a un sujeto (p. ej., un ratón, un minicerdo o un ser humano). En varios momentos posteriores a la administración, se toman muestras de orina para medir las concentraciones de nanopartículas a través de métodos adecuados. [0095] Following administration of a fluorescent silica-based nanoparticle according to the claims, renal clearance ranges from about 80% ID to about 100% ID in about 24 hours, from about 90% ID to about 95% ID DI in about 24 hours, from about 90% DI to about 100% DI in about 24 hours, or from about 80% DI to about 95% DI in about 24 hours. Renal clearance can be assessed as follows. The nanoparticles are first administered to a subject ( eg, a mouse, mini-pig, or human). At various times after administration, urine samples are taken to measure nanoparticle concentrations by appropriate methods.

[0096] En una forma de realización, el aclaramiento renal (p. ej., la fracción de nanopartículas excretadas en la orina a lo largo del tiempo) se analiza como sigue. A un sujeto se le administran las presentes nanopartículas y se recogen muestras de orina durante un cierto período de tiempo (p. ej., 168 horas). Las concentraciones de partículas en cada punto de tiempo se determinan utilizando análisis fluorométricos y una curva de calibración de dilución en serie generada a partir de mediciones de señal de fluorescencia con corrección de fondo de muestras de orina mezcladas con concentraciones de partículas conocidas (% DI). Los valores de concentración, junto con las estimaciones de los volúmenes diarios promedio de orina de ratón, se utilizan para calcular el % DI/g acumulativo de orina excretada. En otra forma de realización, el aclaramiento renal de nanopartículas marcadas radiactivamente se analiza midiendo las actividades de muestras de orina (recuentos por minuto) durante intervalos de tiempo similares usando, por ejemplo, recuento de y y después de la administración de nanopartículas para calcular la excreción de orina acumulada. [0096] In one embodiment, renal clearance ( eg, fraction of nanoparticles excreted in urine over time) is analyzed as follows. A subject is administered the present nanoparticles and urine samples are collected over a certain period of time ( eg, 168 hours). Particle concentrations at each time point are determined using fluorometric assays and a serial dilution calibration curve generated from background-corrected fluorescence signal measurements of pooled urine samples with known particle concentrations (%ID). . The concentration values, together with estimates of the average daily mouse urine volumes, are used to calculate the cumulative %ID/g urine excreted. In another embodiment, renal clearance of radiolabeled nanoparticles is analyzed by measuring urine sample activities (counts per minute) over similar time intervals using, for example, counts after nanoparticle administration to calculate excretion. of accumulated urine.

[0097] En una tercera forma de realización, para evaluar la excreción fecal acumulada, las heces se recolectan en jaulas metabólicas durante intervalos de tiempo similares después de la administración de las nanopartículas y las actividades de las muestras determinadas usando un contador y. [0097] In a third embodiment, to assess cumulative fecal excretion, feces are collected in metabolic cages for similar time intervals after administration of the nanoparticles and sample activities determined using a y-counter.

[0098] Cuando las nanopartículas en una cantidad de aproximadamente 100 veces la dosis humana equivalente se administran a un sujeto, sustancialmente no hay anemia, pérdida de peso, agitación, aumento de la respiración, trastornos gastrointestinales, comportamiento anormal, disfunción neurológica, anomalías en hematología, anomalías en química clínica, las lesiones relacionadas con el fármaco en la patología de órganos, la mortalidad o una combinación de las mismas se observan en alrededor de 10 a alrededor de 14 días. [0098] When nanoparticles in an amount of approximately 100 times the equivalent human dose are administered to a subject, there is substantially no anemia, weight loss, agitation, increased respiration, gastrointestinal disturbances, abnormal behavior, neurological dysfunction, abnormalities in hematology, clinical chemistry abnormalities, drug-related lesions in organ pathology, mortality, or a combination thereof are seen in about 10 to about 14 days.

[0099] Cuando la presente nanopartícula contiene al menos un ligando unido, el aumento de multivalencia de la nanopartícula (p. ej., en comparación con el ligando solo) puede oscilar entre aproximadamente 1,5 veces y aproximadamente 10 veces, entre aproximadamente 2 y aproximadamente 8 veces, de aproximadamente 2 veces a aproximadamente 6 veces, de aproximadamente 2 veces a aproximadamente 4 veces, o aproximadamente 2 veces. [0099] When the present nanoparticle contains at least one bound ligand, the multivalency increase of the nanoparticle ( eg, compared to ligand alone) can range from about 1.5-fold to about 10-fold, from about 2-fold and about 8 times, about 2 times to about 6 times, about 2 times to about 4 times, or about 2 times.

[0100] Las nanopartículas de la presente invención muestran parámetros fisicoquímicos y biológicos in vitro e in vivo inesperados a la vista del estado de la técnica. Por ejemplo, el tiempo medio de residencia en la sangre estimado para las nanopartículas unidas al ligando (p. ej., alrededor de 5,5 horas para las nanopartículas unidas a cRGD no reivindicadas) es sustancialmente más largo que el del ligando correspondiente (p. ej., alrededor de 13 minutos para cRGD). Montet et al. Multivalent effects of Rg D peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). Los semitiempos de residencia en sangre extendidos pueden mejorar la biodisponibilidad de la sonda, facilitar la orientación del tumor y producir una mayor captación del tumor durante períodos de tiempo más largos. En una forma de realización, el tiempo medio de residencia en el tumor para las nanopartículas dirigidas (es decir, nanopartículas unidas a ligandos) es aproximadamente 13 veces mayor que el tiempo medio de residencia en la sangre, mientras que el tiempo medio de residencia en el tumor para las nanopartículas no dirigidas (es decir, las nanopartículas correspondientes no unidas con ligandos) es solo unas 5 veces mayor que el tiempo medio de residencia en la sangre. Esta diferencia sugiere una acumulación de tejido tumoral sustancialmente mayor de las nanopartículas dirigidas en comparación con las nanopartículas no dirigidas. En ciertas formas de realización, dada la cantidad de ligandos unidos a la nanopartícula, las presentes nanopartículas muestran una unión de alta afinidad inesperada (p. ej., Kd 0,51 nM e CI50 1,2 nM para la nanopartícula unida a cRGD no reivindicada), mejora de multivalencia (p. ej., más aumento de más de 2 veces para las nanopartículas adheridas a cRGD no reivindicadas en comparación con el péptido cRGD solo), captación tumoral diferencial significativa (p. nanopartículas recubiertas durante las 72 horas posteriores a la administración) y un contraste tumoral significativo en relación con el músculo normal (p. ej., alrededor de 3 a 5 veces durante las 72 horas posteriores a la administración) en función de las proporciones de captación de tumor a músculo. [0100] The nanoparticles of the present invention show physicochemical and biological parameters in vitro and in vivo that are unexpected in view of the state of the art. For example, the estimated median residence time in blood for ligand-bound nanoparticles ( eg, about 5.5 hours for the unclaimed cRGD-bound nanoparticles) is substantially longer than that of the corresponding ligand ( p eg, around 13 minutes for cRGD). Montet et al. Multivalent effects of R g D peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). Extended blood residence half-times can improve probe bioavailability, facilitate tumor targeting, and produce greater tumor uptake for longer periods of time. In one embodiment, the mean residence time in the tumor for targeted nanoparticles (i.e., ligand-bound nanoparticles) is approximately 13-fold greater than the mean residence time in blood, while the mean residence time in the tumor for untargeted nanoparticles (ie, the corresponding nanoparticles not bound with ligands) is only about 5 times longer than the mean residence time in blood. This difference suggests substantially greater tumor tissue accumulation of targeted nanoparticles compared to untargeted nanoparticles. In certain embodiments, given the number of ligands bound to the nanoparticle, the present nanoparticles show unexpected high-affinity binding ( eg, 0.51 nM Kd and 1.2 nM IC for the cRGD -bound nanoparticle not claimed), multivalence enhancement ( eg, plus more than 2-fold increase for unclaimed cRGD-adhered nanoparticles compared to cRGD peptide alone), significant differential tumor uptake (eg, nanoparticles coated over 72 hours post-dose) and significant tumor contrast relative to normal muscle ( eg, about 3 to 5 times during the 72 hours post-dose) based on tumor-to-muscle uptake ratios.

[0101] En una forma de realización, se encontraron aumentos de concentración de actividad de tres veces para nanopartículas unidas a ligando en tumores que expresan integrina sobre los controles (p. ej., nanopartículas unidas a ligando en tumores que no expresan integrina, o nanopartículas correspondientes no unidas con ligandos en tumores que expresan integrina) en el momento de máxima captación del tumor (alrededor de 4 horas después de la inyección de las nanopartículas). Además, las proporciones de captación de tumor a músculo para nanopartículas dirigidas (es decir, nanopartículas unidas a ligandos) revelan un mayor contraste de tejido tumoral en relación con el músculo normal, en comparación con una disminución del contraste de tejido tumoral en relación con el músculo normal para nanopartículas no dirigidas (es decir, nanopartículas correspondientes). nanopartículas no unidas con ligandos), lo que sugiere que las nanopartículas dirigidas son selectivas de tumores.012 [0101] In one embodiment, three-fold activity concentration increases were found for ligand-bound nanoparticles in integrin-expressing tumors over controls ( eg, ligand-bound nanoparticles in integrin-non-expressing tumors, or corresponding non-ligand-bound nanoparticles in integrin-expressing tumors) at the time of maximum tumor uptake (about 4 hours after injection of the nanoparticles). Furthermore, tumor-to-muscle uptake ratios for targeted nanoparticles (i.e., ligand-bound nanoparticles) reveal increased contrast of tumor tissue relative to normal muscle, compared to decreased contrast of tumor tissue relative to normal muscle. normal muscle for untargeted nanoparticles (ie, corresponding nanoparticles). non-ligand-bound nanoparticles), suggesting that targeted nanoparticles are selective for tumors.012

[0102] En otra forma de realización, las nanopartículas dirigidas y no dirigidas muestran excreción renal eficiente durante el mismo período de tiempo. Casi la mitad de la dosis inyectada se excreta durante las primeras 24 horas posteriores a la inyección y alrededor del 72 % a las 96 horas, lo que sugiere que la mayor parte de la excreción se produjo el primer día posterior a la inyección. Por el contrario, los perfiles de excreción fecal de las nanopartículas objetivo indican que, en promedio, el 7 % y el 15 % de la dosis inyectada se elimina en 24 y 96 horas, respectivamente. [0102] In another embodiment, targeted and untargeted nanoparticles show efficient renal excretion during the same time period. Almost half of the injected dose is excreted during the first 24 hours post-injection and about 72% at 96 hours, suggesting that most of the excretion occurred on the first day post-injection. In contrast, the fecal excretion profiles of the target nanoparticles indicate that, on average, 7% and 15% of the injected dose is eliminated in 24 and 96 hours, respectively.

[0103] Los parámetros fisicoquímicos y biológicos de las nanopartículas no tóxicas, junto con sus capacidades de formación de imágenes multimodales (p. ej., TEP e imágenes ópticas), amplían la gama de sus posibles aplicaciones biomédicas. Las aplicaciones incluyen (a) monitoreo a largo plazo: el tiempo prolongado de circulación sanguínea y la correspondiente biodisponibilidad de las nanopartículas destacan su versatilidad para la monitorización temprana y a largo plazo de varias etapas del tratamiento de la enfermedad (como la detección diagnóstica, la evaluación previa al tratamiento, la intervención terapéutica y la monitorización posterior al tratamiento) sin restricciones impuestas por consideraciones de toxicidad; (b) penetración tumoral mejorada: las propiedades de aclaramiento de las nanopartículas dirigidas (p. ej., su aclaramiento renal es más lento que el de las sondas moleculares del estado de la técnica) serán útiles para varios tipos de aplicaciones biológicas. Por ejemplo, las nanopartículas serían particularmente útiles en casos de tumores sólidos escasamente vascularizados y relativamente inaccesibles en los que la localización de los agentes suele ser lenta después de la administración sistémica; (c) capacidades de formación de imágenes multimodales: estas modalidades pueden combinarse a múltiples escalas (es decir, desde todo el cuerpo hasta niveles celulares) para adquirir información biológica complementaria sensible a la profundidad. Por ejemplo, en el mapeo de SLN, los ganglios profundos se pueden mapear mediante TEP en términos de su distribución y número, mientras que la localización más precisa y detallada de los ganglios superficiales se puede obtener mediante imágenes de fluorescencia; y (d) terapias dirigidas: la eliminación más prolongada de las nanopartículas dirigidas del tumor en comparación con la de la sangre puede aprovecharse para aplicaciones combinadas de diagnóstico/terapéuticas, en las que las nanopartículas pueden servir como un vehículo radioterapéutico o de administración de fármacos. [0103] The physicochemical and biological parameters of non-toxic nanoparticles, along with their multimodal imaging capabilities ( eg, PET and optical imaging), broaden the range of their potential biomedical applications. Applications include (a) long-term monitoring: the long blood circulation time and corresponding bioavailability of nanoparticles highlight their versatility for early and long-term monitoring of various stages of disease treatment (such as diagnostic screening, evaluation pre-treatment, therapeutic intervention and post-treatment monitoring) with no restrictions imposed by toxicity considerations; (b) Enhanced tumor penetration: The clearance properties of targeted nanoparticles ( eg, their renal clearance is slower than that of state-of-the-art molecular probes) will be useful for several types of biologic applications. For example, nanoparticles would be particularly useful in cases of poorly vascularized and relatively inaccessible solid tumors where localization of agents is often slow after systemic administration; (c) multimodal imaging capabilities: these modalities can be combined at multiple scales (ie, from whole body to cellular levels) to acquire complementary depth-sensitive biological information. For example, in SLN mapping, deep nodes can be mapped by PET in terms of their distribution and number, while more precise and detailed localization of superficial nodes can be obtained by fluorescence imaging; and (d) targeted therapies: the longer clearance of targeted nanoparticles from the tumor compared to that from the blood can be exploited for combined diagnostic/therapeutic applications, where the nanoparticles can serve as a radiotherapeutic or drug delivery vehicle. .

Composiciones farmacéuticaspharmaceutical compositions

[0104] Las nanopartículas reivindicadas se pueden proporcionar en una composición farmacéutica que comprende la presente nanopartícula. Las composiciones farmacéuticas de la invención se pueden administrar por vía oral en forma de una forma de dosificación unitaria farmacéutica adecuada. Las composiciones farmacéuticas de la invención se pueden preparar en muchas formas que incluyen comprimidos, cápsulas de gelatina dura o blanda, soluciones acuosas, suspensiones y liposomas y otras formulaciones de liberación lenta, como geles poliméricos conformados. [0104] The claimed nanoparticles can be provided in a pharmaceutical composition comprising the present nanoparticle. The pharmaceutical compositions of the invention may be administered orally in the form of a suitable pharmaceutical unit dosage form. The pharmaceutical compositions of the invention can be prepared in many forms including tablets, hard or soft gelatin capsules, aqueous solutions, suspensions, and liposomes and other slow release formulations, such as shaped polymer gels.

[0105] Los modos de administración adecuados para la presente nanopartícula o composición incluyen, pero no se limitan a oral, intravenosa, rectal, sublingual, mucosal, nasal, oftálmica, subcutánea, intramuscular, transdérmica, intradérmica, subdérmica, peritumoral, espinal, intratecal, administración intraarticular, intraarterial, subaracnoidea, bronquial y linfática, y otras formas de dosificación para la administración sistémica de ingredientes activos. La presente composición farmacéutica puede administrarse mediante cualquier método conocido en la técnica, incluidos, entre otros, transdérmico (pasivo mediante parche, gel, crema, ungüento o iontoforético); intravenoso (bolo, infusión); subcutáneo (infusión, depósito); transmucosal (bucal y sublingual, por ejemplo, comprimidos bucodispersables, obleas, películas y formulaciones efervescentes; conjuntival (gotas para los ojos); rectal (supositorio, enema)); o intradérmico (bolo, infusión, depósito). La composición puede administrarse por vía tópica. [0105] Suitable modes of administration for the present nanoparticle or composition include, but are not limited to oral, intravenous, rectal, sublingual, mucosal, nasal, ophthalmic, subcutaneous, intramuscular, transdermal, intradermal, subdermal, peritumoral, spinal, intrathecal , intra-articular, intra-arterial, subarachnoid, bronchial and lymphatic administration, and other dosage forms for systemic administration of active ingredients. The present pharmaceutical composition can be administered by any method known in the art, including, but not limited to, transdermal (passive via patch, gel, cream, ointment, or iontophoretic); intravenous (bolus, infusion); subcutaneous (infusion, depot); transmucosal (buccal and sublingual, eg, orodispersible tablets, wafers, films, and effervescent formulations; conjunctival (eye drops); rectal (suppository, enema)); or intradermal (bolus, infusion, depot). The composition can be administered topically.

[0106] Las composiciones farmacéuticas líquidas orales pueden estar en forma de, por ejemplo, suspensiones, soluciones, emulsiones, jarabes o elixires acuosos u oleosos, o pueden presentarse como un producto seco para reconstitución con agua u otro vehículo adecuado antes de su uso. Tales composiciones farmacéuticas líquidas pueden contener aditivos convencionales tales como agentes de suspensión, agentes emulsionantes, vehículos no acuosos (que pueden incluir aceites comestibles) o conservantes. [0106] Oral liquid pharmaceutical compositions may be in the form of, for example, aqueous or oily suspensions, solutions, emulsions, syrups or elixirs, or may be presented as a dry product for reconstitution with water or other suitable vehicle prior to use. Such liquid pharmaceutical compositions may contain conventional additives such as suspending agents, emulsifying agents, non-aqueous vehicles (which may include edible oils), or preservatives.

[0107] Las composiciones farmacéuticas de nanopartículas de la invención también se pueden formular para administración parenteral (por ejemplo, por inyección, por ejemplo, inyección en bolo o infusión continua) y se pueden presentar en forma de dosificación unitaria en ampollas, jeringas precargadas, envases de perfusión de pequeño volumen o envases multidosis con un conservante añadido. Las composiciones farmacéuticas pueden adoptar formas tales como suspensiones, soluciones o emulsiones en vehículos oleosos o acuosos, y pueden contener agentes de formulación tales como agentes de suspensión, estabilización y/o dispersión. Alternativamente, las composiciones farmacéuticas de la invención pueden estar en forma de polvo, obtenidas por aislamiento aséptico de un sólido estéril o por liofilización de la solución, para reconstitución con un vehículo adecuado, por ejemplo, agua estéril libre de pirógenos, antes de su uso.018* [0107] The nanoparticle pharmaceutical compositions of the invention may also be formulated for parenteral administration (eg, by injection, eg, bolus injection or continuous infusion) and may be presented in unit dosage form in ampoules, pre-filled syringes, small volume infusion containers or multidose containers with an added preservative. Pharmaceutical compositions may take such forms as suspensions, solutions, or emulsions in oily or aqueous vehicles, and may contain formulatory agents such as suspending, stabilizing, and/or dispersing agents. Alternatively, the pharmaceutical compositions of the invention may be in powder form, obtained by aseptic isolation of a sterile solid or by lyophilization of solution, for reconstitution with a suitable vehicle, e.g. sterile, pyrogen-free water, prior to use. .018*

[0108] Para la administración tópica en la epidermis, las composiciones farmacéuticas pueden formularse como ungüentos, cremas o lociones, o como ingrediente activo de un parche transdérmico. Los sistemas de suministro transdérmico adecuados se describen, por ejemplo, en A. Fisher et al. (Patente de EE. UU. N° 4,788.603), o R. Bawa et al. (Patentes de EE. UU. Nos 4.931.279; 4.668.506; y 4,713.224). Los ungüentos y cremas pueden, por ejemplo, formularse con una base acuosa u oleosa con la adición de agentes espesantes y/o gelificantes adecuados. Las lociones se pueden formular con una base acuosa u oleosa y, en general, también contendrán uno o más agentes emulsionantes, agentes estabilizantes, agentes dispersantes, agentes de suspensión, agentes espesantes o agentes colorantes. Las composiciones farmacéuticas también pueden administrarse mediante ionoforesis, por ejemplo, como se describe en la patente de EE. UU. números 4.140.122; 4.383.529; o 4.051.842. [0108] For topical administration to the epidermis, the pharmaceutical compositions can be formulated as ointments, creams or lotions, or as the active ingredient of a transdermal patch. Suitable transdermal delivery systems are described, for example, in A. Fisher et al. (US Patent No. 4,788,603), or R. Bawa et al. (US Patent Nos. 4,931,279; 4,668,506; and 4,713,224). Ointments and creams can, for example, be formulated with an aqueous or oily base with the addition of suitable thickening and/or gelling agents. Lotions may be formulated with an aqueous or oily base and will generally also contain one or more emulsifying agents, stabilizing agents, dispersing agents, suspending agents, thickening agents, or coloring agents. Pharmaceutical compositions can also be administered by ionophoresis, for example, as described in US Patent Numbers 4,140,122; 4,383,529; or 4,051,842.

[0109] Las composiciones farmacéuticas adecuadas para la administración tópica en la boca incluyen formas de dosificación unitaria tales como pastillas para chupar que comprenden una composición farmacéutica de la invención en una base aromatizada, normalmente sacarosa y acadia o tragacanto; pastillas que comprenden la composición farmacéutica en una base inerte tal como gelatina y glicerina o sacarosa y acacia; geles mucoadherentes y enjuagues bucales que comprenden la composición farmacéutica en un vehículo líquido adecuado. [0109] Pharmaceutical compositions suitable for topical administration in the mouth include unit dosage forms such as lozenges comprising a pharmaceutical composition of the invention in a flavored base, typically sucrose and acadia or tragacanth; tablets comprising the pharmaceutical composition in an inert base such as gelatin and glycerin or sucrose and acacia; mucoadherent gels and mouthwashes comprising the pharmaceutical composition in a suitable liquid vehicle.

[0110] Para la administración tópica en el ojo, las composiciones farmacéuticas pueden administrarse en forma de gotas, geles (S. Chrai et al., Patente de EE. UU. N° 4.255.415), gomas (SL Lin et al., Patente de EE. UU.) o a través de un inserto ocular de liberación prolongada (A. S. Michaels, Patente de EE. UU. N° 3.867.519 y H. M. Haddad et al., Patente de EE. UU. N23.870.791). [0110] For topical administration to the eye, the pharmaceutical compositions can be administered in the form of drops, gels (S. Chrai et al., US Patent No. 4,255,415), gums (SL Lin et al. , US Patent) or through an extended release ocular insert (AS Michaels, US Patent No. 3,867,519 and HM Haddad et al., US Patent No. 23,870,791).

[0111] Cuando se desee, las composiciones farmacéuticas descritas anteriormente se pueden adaptar para dar una liberación sostenida de un compuesto terapéutico empleado, por ejemplo, mediante combinación con ciertas matrices poliméricas hidrófilas, por ejemplo, que comprenden geles naturales, geles poliméricos sintéticos o mezclas de los mismos. [0111] When desired, the pharmaceutical compositions described above can be adapted to give a sustained release of an employed therapeutic compound, for example, by combination with certain hydrophilic polymeric matrices, for example, comprising natural gels, synthetic polymeric gels or mixtures. thereof.

[0112] Las composiciones farmacéuticas adecuadas para la administración rectal en las que el vehículo es un sólido se presentan más preferiblemente como supositorios de dosis unitaria. Los vehículos adecuados incluyen manteca de cacao y otros materiales comúnmente utilizados en la técnica, y los supositorios pueden formarse convenientemente mezclando la composición farmacéutica con el o los vehículos suavizados o derretidos seguido de enfriamiento y moldeado en moldes. [0112] Pharmaceutical compositions suitable for rectal administration in which the vehicle is a solid are most preferably presented as unit dose suppositories. Suitable vehicles include cocoa butter and other materials commonly used in the art, and suppositories may conveniently be formed by mixing the pharmaceutical composition with the softened or melted vehicle(s) followed by cooling and molding.

[0113] Las composiciones farmacéuticas adecuadas para administración vaginal pueden presentarse como pesarios, tampones, cremas, geles, pastas, espumas o aerosoles que contienen, además de las nanopartículas y el agente terapéutico, dichos vehículos bien conocidos en la técnica. [0113] Pharmaceutical compositions suitable for vaginal administration may be presented as pessaries, tampons, creams, gels, pastes, foams or aerosols containing, in addition to the nanoparticles and therapeutic agent, such carriers well known in the art.

[0114] Para la administración por inhalación, las composiciones farmacéuticas según la invención se administran convenientemente desde un insuflador, nebulizador o un paquete presurizado u otro medio conveniente para administrar un aerosol. Los paquetes presurizados pueden comprender un propelente adecuado tal como diclorodifluorometano, triclorofluorometano, diclorotetrafluoroetano, dióxido de carbono u otro gas adecuado. En el caso de un aerosol presurizado, la unidad de dosificación puede determinarse proporcionando una válvula para administrar una cantidad medida. [0114] For administration by inhalation, the pharmaceutical compositions according to the invention are conveniently administered from an insufflator, nebulizer or a pressurized pack or other convenient means for delivering an aerosol. Pressurized packs may comprise a suitable propellant such as dichlorodifluoromethane, trichlorofluoromethane, dichlorotetrafluoroethane, carbon dioxide or other suitable gas. In the case of a pressurized aerosol, the dosage unit can be determined by providing a valve to deliver a metered amount.

[0115] Alternativamente, para la administración por inhalación o insuflación, las composiciones farmacéuticas de la invención pueden adoptar la forma de una composición de polvo seco, por ejemplo, una mezcla de polvo de la composición farmacéutica y una base de polvo adecuada como lactosa o almidón. La composición en polvo se puede presentar en forma de dosificación unitaria, por ejemplo, en cápsulas o cartuchos o, por ejemplo, gelatina o envases tipo blíster a partir de los cuales se puede administrar el polvo con la ayuda de un inhalador o insuflador. [0115] Alternatively, for administration by inhalation or insufflation, the pharmaceutical compositions of the invention may take the form of a dry powder composition, for example, a powder mixture of the pharmaceutical composition and a suitable powder base such as lactose or starch. The powder composition may be presented in unit dosage form, for example, in capsules or cartridges or, for example, gelatin or blister packs from which the powder can be administered with the aid of an inhaler or insufflator.

[0116] Para la administración intranasal, las composiciones farmacéuticas de la invención se pueden administrar a través de un aerosol líquido, como a través de un atomizador de botella de plástico. Típicos de estos son el Mistometer® (inhalador de isoproterenol--Wintrop) y el Medihaler® (inhalador de isoproterenol--Riker). [0116] For intranasal administration, the pharmaceutical compositions of the invention may be administered via a liquid aerosol, such as through a plastic bottle spray. Typical of these are the Mistometer® (isoproterenol inhaler--Wintrop) and the Medihaler® (isoproterenol inhaler--Riker).

[0117] Las composiciones farmacéuticas de la invención también pueden contener otros adyuvantes tales como saborizantes, colorantes, agentes antimicrobianos o conservantes. [0117] The pharmaceutical compositions of the invention may also contain other adjuvants such as flavorings, colorants, antimicrobial agents or preservatives.

[0118] Se apreciará además que la cantidad de las composiciones farmacéuticas requeridas para usar en el tratamiento variará no solo con el agente terapéutico seleccionado sino también con la vía de administración, la naturaleza de la condición que se está tratando y la edad y condición del paciente y será, en última instancia, a discreción del médico o clínico tratante. Para evaluaciones de estos factores, véase J. F. Brien et al., Europ. J. Clin. Pharmacol., 14, 133 (1978); y Physicians' Desk Reference, Charles E. Baker, Jr., Pub., Medical Economics Co., Oradell, N.J. (41a ed., 1987). Generalmente, las dosis del agente terapéutico cuando se usa en combinación con las nanopartículas fluorescentes de la presente invención pueden ser más bajas que cuando el agente terapéutico se administra solo o en formas de dosificación farmacéuticas convencionales. La alta especificidad de la nanopartícula fluorescente para un sitio objetivo, como un receptor situado en la superficie de una célula, puede proporcionar una concentración relativamente localizada de un agente terapéutico o, alternativamente, una liberación sostenida de un agente terapéutico durante un período de tiempo prolongado.0192 [0118] It will further be appreciated that the amount of pharmaceutical compositions required for use in treatment will vary not only with the therapeutic agent selected but also with the route of administration, the nature of the condition being treated, and the age and condition of the patient. patient and will be, ultimately, at the discretion of the treating physician or clinician. For evaluations of these factors, see JF Brien et al., Europ. J.Clin. Pharmacol., 14, 133 (1978); and Physicians' Desk Reference, Charles E. Baker, Jr., Pub., Medical Economics Co., Oradell, NJ (41st ed., 1987). Generally, doses of the therapeutic agent when used in combination with the fluorescent nanoparticles of the present invention can be lower than when the therapeutic agent is administered alone or in conventional pharmaceutical dosage forms. The high specificity of the fluorescent nanoparticle for a target site, such as a receptor located on the surface of a cell, can provide a relatively localized concentration of a therapeutic agent or, alternatively, a sustained release of a therapeutic agent over a prolonged period of time. .0192

[0119] Las presentes nanopartículas o composiciones se pueden administrar a un sujeto. El sujeto puede ser un mamífero, preferiblemente un ser humano. Los mamíferos incluyen, entre otros, murinos, ratas, conejos, simios, bovinos, ovinos, porcinos, caninos, felinos, animales de granja, animales deportivos, mascotas, equinos y primates. [0119] The present nanoparticles or compositions can be administered to a subject. The subject can be a mammal, preferably a human. Mammals include, but are not limited to, murine, rat, rabbit, ape, bovine, ovine, porcine, canine, feline, farm animal, sporting animal, pet, equine, and primate.

Uso de nanopartículasUse of nanoparticles

[0120] La nanopartícula basada en sílice fluorescente descrita en el presente documento es útil en un método para detectar un componente de una célula que comprende los pasos de: (a) poner en contacto la célula con una nanopartícula basada en sílice fluorescente que comprende un núcleo basado en sílice que comprende un compuesto fluorescente colocado dentro del núcleo a base de sílice; una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo; un polímero orgánico unido a la nanopartícula; de alrededor de 1 a alrededor de 25 ligandos (de alrededor de 1 a alrededor de 20 ligandos, o de alrededor de 1 a alrededor de 10 ligandos, u otros intervalos; véanse las discusiones de este documento) unidos a la nanopartícula; y un agente de contraste o un quelato unido a la nanopartícula; y (b) monitorizar la unión de la nanopartícula a la célula o a un componente celular (y/o su captación intracelular potencial) mediante al menos una técnica de formación de imágenes. La técnica de formación de imágenes puede ser TEP, SPECT, TC, IRM, bioluminiscencia óptica o formación de imágenes por fluorescencia, y combinaciones de las mismas. [0120] The fluorescent silica-based nanoparticle described herein is useful in a method for detecting a component of a cell comprising the steps of: (a) contacting the cell with a fluorescent silica-based nanoparticle comprising a silica-based core comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core; a silica shell that surrounds at least a part of the core; an organic polymer attached to the nanoparticle; from about 1 to about 25 ligands (from about 1 to about 20 ligands, or from about 1 to about 10 ligands, or other ranges; see discussions herein) bound to the nanoparticle; and a contrast agent or a chelate attached to the nanoparticle; and (b) monitoring the binding of the nanoparticle to the cell or to a cellular component (and/or its potential intracellular uptake) by at least one imaging technique. The imaging technique can be PET, SPECT, CT, MRI, optical bioluminescence or fluorescence imaging, and combinations thereof.

[0121] La ubicación del componente celular se puede detectar y determinar dentro de una célula completa metabólicamente activa, en un lisado de células completas, en una célula permeabilizada, en una célula fijada o con un componente celular parcialmente purificado en un entorno libre de células. La cantidad y la duración del contacto pueden depender, por ejemplo, de los objetivos diagnósticos o terapéuticos del método de tratamiento, como la detección fluorescente o mediada por anticuerpos de intermediarios de vías de señalización reguladas al alza (es decir, Akt, NF-kB), estados o condiciones de enfermedad, la administración de un agente terapéutico, o ambos. La cantidad y la duración del contacto también pueden depender de la concentración relativa de la nanopartícula fluorescente con respecto al analito objetivo, el tiempo de incubación de la partícula y el estado de la célula para el tratamiento. [0121] The location of the cellular component can be detected and determined within a metabolically active whole cell, in a whole cell lysate, in a permeabilized cell, in a fixed cell, or with a partially purified cellular component in a cell-free environment. . The amount and duration of contact may depend, for example, on the diagnostic or therapeutic goals of the treatment method, such as antibody-mediated or fluorescent detection of upregulated signaling pathway intermediaries (i.e., Akt, NF-kB ), disease states or conditions, the administration of a therapeutic agent, or both. The amount and duration of contact may also depend on the relative concentration of the fluorescent nanoparticle with respect to the target analyte, the incubation time of the particle, and the condition of the cell for treatment.

[0122] Las nanopartículas fluorescentes a base de sílice descritas en el presente documento se pueden usar en un método para dirigirse a una célula tumoral que comprende administrar a un paciente con cáncer una cantidad eficaz de una nanopartícula fluorescente a base de sílice que comprende un núcleo a base de sílice que comprende un compuesto fluorescente colocado dentro del núcleo a base de sílice; una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo; un polímero orgánico unido a la nanopartícula; un ligando unido a la nanopartícula y capaces de unirse a un marcador tumoral; y al menos un agente terapéutico. La nanopartícula puede estar radiomarcada. La nanopartícula puede radiomarcarse usando cualquier técnica adecuada. El radiomarcaje puede estar automatizado. En una forma de realización, la nanopartícula se radiomarca usando la plataforma de síntesis de radioquímica FASTlab (GE Healthcare). Los parámetros de síntesis se pueden ajustar para lograr una alta reproducibilidad, rendimiento/pureza radioquímica, eficiencia de marcaje y tiempos de síntesis relativamente cortos. Se pueden acomodar nuevos trazadores de partículas en el mismo módulo FASTlab. [0122] The silica-based fluorescent nanoparticles described herein can be used in a method of targeting a tumor cell comprising administering to a cancer patient an effective amount of a silica-based fluorescent nanoparticle comprising a core silica-based comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core; a silica shell that surrounds at least a part of the core; an organic polymer attached to the nanoparticle; a ligand bound to the nanoparticle and capable of binding to a tumor marker; and at least one therapeutic agent. The nanoparticle may be radiolabeled. The nanoparticle can be radiolabeled using any suitable technique. Radiolabeling can be automated. In one embodiment, the nanoparticle is radiolabeled using the FASTlab radiochemistry synthesis platform (GE Healthcare). Synthesis parameters can be tuned to achieve high reproducibility, radiochemical yield/purity, labeling efficiency, and relatively short synthesis times. New particle tracers can be accommodated in the same FASTlab module.

[0123] La nanopartícula se puede administrar al paciente por, pero sin limitarse a las siguientes vías: oral, intravenosa, nasal, subcutánea, local, intramuscular o transdérmica. [0123] The nanoparticle can be administered to the patient by, but not limited to, the following routes: oral, intravenous, nasal, subcutaneous, local, intramuscular, or transdermal.

[0124] En ciertas formas de realización, puede ser deseable usar una mezcla de dos o más tipos de nanopartículas fluorescentes que tengan diferentes propiedades para evaluar diferentes tipos de tejido. La invención se puede utilizar para ayudar a un médico o cirujano a identificar y caracterizar áreas de enfermedad, como cánceres y procesos inflamatorios/infecciosos, incluidos, entre otros, cánceres de piel (melanoma), cabeza y cuello, próstata, cerebro, e intestinos, para distinguir el tejido enfermo del normal, como la detección de márgenes tumorales que son difíciles de detectar usando un microscopio quirúrgico ordinario, por ejemplo, en cirugía cerebral, para ayudar a dictar una intervención quirúrgica o terapéutica, por ejemplo, determinando si una lesión es cancerosos y deben extirparse o no cancerosos y dejarlos solos, o en la estadificación quirúrgica de una enfermedad, por ejemplo, estadificación de ganglios linfáticos intraoperatorios, mapeo de ganglios linfáticos centinela (SLN), por ejemplo, procedimientos de conservación de nervios para preservar estructuras neurales vitales (nervios intraparotídeos). [0124] In certain embodiments, it may be desirable to use a mixture of two or more types of fluorescent nanoparticles that have different properties to assess different types of tissue. The invention can be used to help a physician or surgeon identify and characterize areas of disease, such as cancers and inflammatory/infectious processes, including, but not limited to, cancers of the skin (melanoma), head and neck, prostate, brain, and intestines. , to distinguish diseased from normal tissue, such as detecting tumor margins that are difficult to detect using an ordinary surgical microscope, for example, in brain surgery, to help dictate surgical or therapeutic intervention, for example, determining whether a lesion is cancerous and should be removed or not cancerous and left alone, or in surgical staging of disease, eg, intraoperative lymph node staging, sentinel lymph node (SLN) mapping, eg, nerve-sparing procedures to preserve structures vital neural (intraparotid nerves).

[0125] La invención se puede usar en la detección de enfermedades metastásicas, monitoreo de la respuesta al tratamiento, mapeo/orientación de SLN, procedimientos de conservación de nervios, detección de enfermedades residuales, suministro dirigido de terapias (plataforma combinada de diagnóstico/terapéutica), suministro local de fármacos no dirigidos -que contienen nanopartículas (administración por catéter), terapias de barrera hematoencefálica, tratamiento de enfermedades inflamatorias/isquémicas (es decir, cerebro, corazón, tracto urinario, vejiga), tratamiento combinado y detección de enfermedades (p. ej., detección de pH radiométrico, detección de oxígeno), etc. [0125] The invention can be used in detection of metastatic disease, monitoring of response to treatment, mapping/targeting of SLNs, nerve-sparing procedures, detection of residual disease, targeted delivery of therapies (combined diagnostic/therapeutic platform ), local delivery of non-targeted drugs -containing nanoparticles (catheter delivery), blood-brain barrier therapies, treatment of inflammatory/ischemic diseases (i.e., brain, heart, urinary tract, bladder), combination therapy, and disease screening ( g., radiometric pH detection, oxygen detection), etc.

[0126] La invención también se puede usar en la detección, caracterización y/o determinación de la localización de una enfermedad, especialmente una enfermedad temprana, la gravedad de una enfermedad o una afección asociada a la enfermedad, la estadificación de una enfermedad y /o seguimiento de una enfermedad. La presencia, ausencia o nivel de una señal emitida puede ser indicativa de un estado de enfermedad. La invención también se puede usar para monitorear y/o guiar diversas intervenciones terapéuticas, tales como procedimientos quirúrgicos y basados en catéteres, y monitorear la terapia con medicamentos, incluidas las terapias basadas en células. La invención también se puede usar en el pronóstico de una enfermedad o condición de enfermedad. Las subpoblaciones celulares que residen dentro o que bordean el sitio de la enfermedad, tales como células similares a células madre ("células madre cancerosas") y/o células inflamatorias/fagocíticas, pueden identificarse y caracterizarse usando la invención. Con respecto a cada uno de los anteriores, los ejemplos de tales enfermedades o condiciones de enfermedad que pueden detectarse o monitorearse (antes, durante o después de la terapia) incluyen cáncer (por ejemplo, melanoma, tiroides, colorrectal, ovárico, pulmonar, mama, próstata, cervical, piel, cerebro, gastrointestinal, boca, riñón, esófago, cáncer de huesos), que pueden usarse para identificar sujetos que tienen una mayor susceptibilidad a desarrollar cáncer y/o malignidades, es decir, están predispuestos a desarrollar cáncer y/o malignidades, inflamación (por ejemplo, condiciones inflamatorias inducidas por la presencia de lesiones cancerosas), enfermedad cardiovascular (por ejemplo, aterosclerosis y condiciones inflamatorias de los vasos sanguíneos, isquemia, accidente cerebrovascular, trombosis), enfermedad dermatológica (por ejemplo, sarcoma de Kaposi, psoriasis), enfermedad oftálmica enfermedad (por ejemplo, degeneración macular, retinopatía diabética), enfermedad infecciosa (por ejemplo, infecciones bacterianas, virales, fúngicas y parasitarias, incluida la inmunodeficiencia adquirida), enfermedad inmunológica (por ejemplo, un trastorno autoinmune, linfoma, esclerosis múltiple, artritis reumatoide, diabetes mellitus), enfermedad del sistema nervioso central (por ejemplo, una enfermedad neurodegenerativa, como la enfermedad de Parkinson o la enfermedad de Alzheimer), enfermedades hereditarias, enfermedades metabólicas, enfermedades ambientales (por ejemplo, plomo, mercurio y envenenamiento radiactivo, cáncer de piel), enfermedades relacionadas con los huesos (por ejemplo, osteoporosis, tumores óseos primarios y metastásicos, osteoartritis) y una enfermedad neurodegenerativa. [0126] The invention can also be used in the detection, characterization and/or determination of the localization of a disease, especially an early disease, the severity of a disease or a condition associated with the disease, the staging of a disease and/or or monitoring of a disease. The presence, absence or level of an emitted signal may be indicative of a disease state. The invention can also be used to monitor and/or guide various therapeutic interventions, such as catheter-based and surgical procedures, and monitor drug therapy, including cell-based therapies. The invention may also be used in the prognosis of a disease or disease condition. Cellular subpopulations residing within or bordering the disease site, such as stem cell-like cells ("cancer stem cells") and/or inflammatory/phagocytic cells, can be identified and characterized using the invention. With respect to each of the foregoing, examples of such diseases or disease conditions that may be detected or monitored (before, during, or after therapy) include cancer (eg, melanoma, thyroid, colorectal, ovarian, lung, breast , prostate, cervical, skin, brain, gastrointestinal, mouth, kidney, esophagus, bone cancer), which can be used to identify subjects who have an increased susceptibility to developing cancer and/or malignancies, i.e., are predisposed to developing cancer and /or malignancies, inflammation (for example, inflammatory conditions induced by presence of cancerous lesions), cardiovascular disease (for example, atherosclerosis and inflammatory conditions of the blood vessels, ischemia, stroke, thrombosis), dermatological disease (for example, Kaposi's sarcoma, psoriasis), ophthalmic disease (for example, degenerative disease, diabetic retinopathy), infectious disease (for example, bacterial, viral, fungal, and parasitic infections, including acquired immunodeficiency), immunological disease (for example, an autoimmune disorder, lymphoma, multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes mellitus), of the central nervous system (for example, a neurodegenerative disease, such as Parkinson's disease or Alzheimer's disease), hereditary diseases, metabolic diseases, environmental diseases (for example, lead, mercury and radioactive poisoning, skin cancer), related diseases with the bones (for example, osteoporosis, t primary and metastatic bone tumors, osteoarthritis) and a neurodegenerative disease.

[0127] La invención, por lo tanto, se puede usar, por ejemplo, para determinar la presencia y/o localización de células similares a células tumorales y/o co-residentes ("células madre cancerosas"), la presencia y/o localización de células inflamatorias, incluyendo la presencia de macrófagos activados, por ejemplo en regiones peritumorales, la presencia y localización de enfermedad vascular incluyendo áreas en riesgo de oclusión aguda (es decir, placas vulnerables) en arterias coronarias y periféricas, regiones de aneurismas en expansión, placa inestable en arterias carótidas y áreas isquémicas. La invención también se puede usar en la identificación y evaluación de muerte celular, lesión, apoptosis, necrosis, hipoxia y angiogénesis. PCT/US2006/049222. [0127] The invention, therefore, can be used, for example, to determine the presence and/or location of co-resident and/or tumor cell-like cells ("cancer stem cells"), the presence and/or localization of inflammatory cells, including the presence of activated macrophages, for example in peritumoral regions, the presence and localization of vascular disease including areas at risk of acute occlusion (i.e., vulnerable plaques) in coronary and peripheral arteries, regions of expanding aneurysms , unstable plaque in carotid arteries and ischemic areas. The invention can also be used in the identification and assessment of cell death, injury, apoptosis, necrosis, hypoxia, and angiogenesis. PCT/US2006/049222.

[0128] Los siguientes ejemplos se presentan únicamente con fines ilustrativos y no limitan la invención. Los ejemplos que no están dentro del alcance de las reivindicaciones se proporcionan como referencia. [0128] The following examples are presented for illustrative purposes only and do not limit the invention. Examples not within the scope of the claims are provided for reference.

Ejemplo 1 Preparación y caracterización de nanopartículas recubiertas con PEGExample 1 Preparation and characterization of PEG-coated nanoparticles

[0129] Se sintetizaron y funcionalizaron nanopartículas que contenían un colorante emisor de NIR (Cy-5) mediante PEGilación de acuerdo con protocolos bien establecidos como se describe en PCT/US2008/074894 y Stober et al. Controlled growth of monodispersed silica spheres in the micron size range. Colloid Interface Sci, 1968; 26:62-69. Ohnishi et al. J. Mol. Imaging 2005, 4:172-181. La maleamida Cy5 se hizo reaccionar con un compuesto de organosilano coreactivo, (3-mercaptopropil)trometoxisilano para formar un precursor de sílice fluorescente. Este precursor de sílice fluorescente se cocondensó con tetraetilorto de silicato para formar un núcleo basado en sílice fluorescente. Se añadió un compuesto de PEG-silano, con cadenas de poli(etilenglicol) terminadas en metoxi (PEG, -0,5 kDa) metoxi(polietilenoxi)propil]-trimetoxisilano, al núcleo basado en sílice fluorescente para formar un revestimiento de PEG en el núcleo. Las nanopartículas recubiertas con PEG se dializaron a solución salina fisiológica (NaCl 0,15 M en H2O) a través de membranas de diálisis de piel de serpiente de 3500 MWCO y se esterilizaron por filtración. Todas las muestras se compararon en densidad óptica en su longitud de onda de absorción máxima (640 nm) antes de la inyección. Las mediciones de tamaño hidrodinámico se lograron mediante dispersión de luz dinámica (DLS) y espectroscopia de correlación de fluorescencia (ECF). Brevemente, las partículas dializadas en agua se midieron en un sistema estático/DLS 200SM de Brookhaven Instruments Company utilizando un láser HeNe (A = 632,8 nm). Debido a la superposición de la absorción del colorante con la fuente de excitación, se usaron tiempos de integración de 15 min para lograr relaciones señal/ruido aceptables. Para ECF, las partículas se dializaron en agua, se diluyeron en NaCl 0,15 M y se midieron en un Zeiss LSM 510 Confocar 2 ECF (excitación HeNe 633 nm). El instrumento se calibró para el tamaño antes de todas las mediciones. La comparación del brillo relativo de las nanopartículas PEGiladas con colorante libre se determinó a partir de las curvas ECF, medidas como tasa de recuento por molécula/partícula. [0129] Nanoparticles containing a NIR-emitting dye (Cy-5) were synthesized and functionalized by PEGylation according to well-established protocols as described in PCT/US2008/074894 and Stober et al. Controlled growth of monodispersed silica spheres in the micron size range. Colloid Interface Sci, 1968; 26:62-69. Ohnishi et al. J. Mol. Imaging 2005, 4:172-181. Maleamide Cy5 was reacted with a coreactive organosilane compound, (3-mercaptopropyl)tromethoxysilane to form a fluorescent silica precursor. This fluorescent silica precursor was co-fused with tetraethylortho silicate to form a fluorescent silica-based core. A PEG-silane compound, with methoxy-terminated polyethylene glycol (PEG, -0.5 kDa) methoxy(polyethyleneoxy)propyl]-trimethoxysilane chains, was added to the fluorescent silica-based core to form a PEG coating on the nucleus. PEG-coated nanoparticles were dialyzed to physiological saline (0.15 M NaCl in H2O) through 3500 MWCO snakeskin dialysis membranes and filter-sterilized. All samples were compared for optical density at their wavelength of maximum absorption (640 nm) prior to injection. Hydrodynamic size measurements were achieved by dynamic light scattering (DLS) and fluorescence correlation spectroscopy (ECF). Briefly, dialyzed particles in water were measured on a Brookhaven Instruments Company static/DLS 200SM system using a HeNe laser (A = 632.8 nm). Due to the overlap of dye absorption with the excitation source, integration times of 15 min were used to achieve acceptable signal/noise ratios. For ECF, the particles were dialyzed in water, diluted in 0.15 M NaCl and measured on a Zeiss LSM 510 Confocar 2 ECF (HeNe excitation 633 nm). The instrument was size calibrated prior to all measurements. Comparison of the relative brightness of the PEGylated nanoparticles with free dye was determined from the ECF curves, measured as count rate per molecule/particle.

Ejemplo 2 Aclaramiento renal de nanopartículas recubiertas con PEGExample 2 Renal clearance of PEG-coated nanoparticles

[0130] Se sintetizaron nanopartículas de sílice de núcleo-envoltura fluorescente, que tenían un radio hidrodinámico de aproximadamente 3 nm. Se encontró que estas nanopartículas estaban en el rango de 6 a 10 nm de diámetro, como lo muestran los resultados de dispersión dinámica de luz (DLS) (Figura la), imágenes de fluorescencia NIR de cuerpo entero in vivo de nanopartículas de sílice desnudas (sin capa de PEG), en el orden de 6 nm y 3,3 nm, en ratones desnudos mostró una eliminación renal considerable 45 minutos después de la inyección con una acumulación significativa restante en el hígado (Figura 1b). La excreción final a la circulación enterohepática se produjo durante las siguientes 24 h. Sobre la base de estos resultados, las partículas se recubrieron covalentemente con cadenas de poli(etilenglicol) terminadas en metoxi (PEG, -0,5 kDa), según los protocolos en PCT/US2008/074894, para evitar la opsonización y mejorar aún más la eliminación de partículas mientras se mantiene un pequeño tamaño hidrodinámico. Este tratamiento disminuyó la retención hepática y dio como resultado un aumento de la filtración renal en la vejiga a los 45 min después de la inyección mediante imágenes de fluorescencia NIR (Figura 1c), con fluorescencia de la vejiga visible hasta las 24 h. Las sondas fueron bien toleradas y no se observaron efectos adversos ni muertes de animales durante el transcurso del estudio. Las imágenes de TEP-TC co-registradas en serie 24 horas después de la inyección de nanopartículas recubiertas de PEG marcadas con 124I (Figura 1d, fila superior) demostraron una pequeña cantidad de actividad residual de la vejiga, así como actividad que recubre el hígado/tracto gastrointestinal (centro), flanqueado por exploraciones microTC y microTEP adquiridas de forma independiente. Las imágenes microTEP en serie confirmaron los resultados en las imágenes de fluorescencia NIR. Se encontró que el tiempo medio de residencia en la sangre de las nanopartículas PEGiladas marcadas con 124I en función de los cambios dependientes del tiempo en la actividad sanguínea durante un período de 96 horas era de 7,3 horas. Para las nanopartículas unidas a RGD marcadas con 124I, se encontró que el tiempo medio de residencia en la sangre era de 5,6 horas. [0130] Fluorescent core-shell silica nanoparticles were synthesized, which had a hydrodynamic radius of approximately 3 nm. These nanoparticles were found to be in the range of 6 to 10 nm in diameter, as shown by dynamic light scattering (DLS) results (Figure la), in vivo whole-body NIR fluorescence imaging of naked silica nanoparticles ( without PEG coating), on the order of 6 nm and 3.3 nm, in nude mice showed considerable renal clearance 45 min after injection with significant accumulation remaining in the liver (Figure 1b). Final excretion into the enterohepatic circulation occurred over the next 24 h. Based on these results, the particles were covalently coated with methoxy-terminated poly(ethylene glycol) chains (PEG, -0.5 kDa), according to the protocols in PCT/US2008/074894, to prevent opsonization and further improve the removal of particles while maintaining a small hydrodynamic size. This treatment decreased hepatic retention and resulted in increased renal bladder filtration at 45 min post-injection by NIR fluorescence imaging (Figure 1c), with bladder fluorescence visible up to 24 h. The probes were well tolerated and no adverse effects or animal deaths were observed during the course of the study. Serial co-registered PET-CT images 24 hours after injection of 124I-labeled PEG-coated nanoparticles (Figure 1d, top row) demonstrated a small amount of residual bladder activity as well as activity lining the liver. /GI tract (middle), flanked by independently acquired microCT and microTEP scans. Serial microTEP imaging confirmed the results on NIR fluorescence imaging. The mean residence time in blood of 124I-labeled PEGylated nanoparticles as a function of time-dependent changes in blood activity over a 96-hour period was found to be 7.3 hours. For 124I-labeled RGD-bound nanoparticles, the median residence time in blood was found to be 5.6 hours.

[0131] En base a estos datos in vivo, se llevó a cabo un estudio más detallado de biodistribución y eliminación de nanopartículas recubiertas en dos conjuntos de partículas que contienen Cy5 PEGilada para evaluar los efectos del tamaño de la sonda en la biodistribución. Se generaron nanopartículas con diámetros hidrodinámicos de 3,3 ± 0,06 y 6,0 ± 0,1 nm, medidos por espectroscopia de correlación de fluorescencia (ECF) (Figura 2a). Antes de los estudios in vivo, se investigaron las propiedades fotofísicas de las partículas para establecer sus niveles de rendimiento frente al colorante libre. A pesar del tamaño de partícula extremadamente pequeño, las moléculas de tinte encapsuladas en sílice exhibieron mejoras fotofísicas sobre el tinte libre que escalaba con el tamaño de partícula, incluidos aumentos significativos en el brillo, según lo determinado por espectroscopia de absorción y emisión (Figura 2b) y ECF (Figura 2c). En comparación con el tinte libre, las nanopartículas de 3,3 y 6,0 nm de diámetro exhibieron aumentos de 2 y 3 veces en la vida media del fotoblanqueo, respectivamente, cuando se irradiaron con un láser de 635 nm de alta potencia (Figura 2d). Por lo tanto, se descubrió que estas sondas de nanopartículas eran más brillantes y más fotoestables que sus contrapartes de colorante libre. [0131] Based on these in vivo data, a more detailed study of biodistribution and removal of coated nanoparticles was carried out on two sets of PEGylated Cy5-containing particles to assess the effects of probe size on biodistribution. Nanoparticles with hydrodynamic diameters of 3.3 ± 0.06 and 6.0 ± 0.1 nm, measured by fluorescence correlation spectroscopy (ECF) were generated (Figure 2a). Prior to the in vivo studies, the photophysical properties of the particles were investigated to establish their performance levels against the free dye. Despite the extremely small particle size, the silica-encapsulated dye molecules exhibited photophysical improvements over the free dye that scaled with particle size, including significant increases in brightness, as determined by absorption and emission spectroscopy (Figure 2b). ) and ECF (Figure 2c). Compared with the free dye, nanoparticles of 3.3 and 6.0 nm in diameter exhibited 2-fold and 3-fold increases in photobleaching half-life, respectively, when irradiated with a high-power 635-nm laser (Figure 2d). Therefore, these nanoparticle probes were found to be brighter and more photostable than their free-dye counterparts.

[0132] Además de la evaluación semicuantitativa del comportamiento de las nanopartículas in vivo a partir de imágenes de cuerpo completo, se realizó un análisis ex vivo de homogeneizados de tejido y fluidos usando un lector de placas de fluorescencia, que permitió la cuantificación calibrada de las variaciones observadas en las imágenes de fluorescencia NIR. Las muestras se agruparon como fuentes de fluorescencia de partículas "retenidas" (homogeneizados de hígado, riñón, pulmón, bazo y sangre) y "excretadas" (orina), se corrigieron de fondo y se convirtieron a porcentaje de la dosis inicial (% DI) por animal basado en curvas de calibración. El análisis de tejidos mostró una retención mínima de partículas en los órganos principales, y la mayor parte de la fluorescencia se atribuyó a la sangre circulante (Figura 3a). La retención neta de partículas, calculada como la suma de los componentes "retenidos", se ajustó a una curva de decaimiento exponencial para determinar la cinética de excreción (Figura 3b). Las partículas más grandes exhibieron una vida media tisular más prolongada (t1/2(3,3 nm)::: 190 min, t1/2(6,0 nm):::: 350 min) y una mayor retención inicial de órganos. Después de 48 h, la partícula de 6 nm exhibió una retención mínima en el cuerpo (Rtotal (6,0 nm) = 2,460,6 % DI). Se usaron muestras de orina recolectadas en el momento del sacrificio, junto con datos de calibración de dilución en serie, para estimar el aclaramiento renal total basado en una estimación conservadora del volumen de orina promedio excretado por unidad de tiempo. Mediante este método, se estimó el % DI excretado a lo largo del tiempo para ambos tamaños de partículas (Figura 3c). [0132] In addition to semi-quantitative assessment of nanoparticle behavior in vivo from whole-body images, ex vivo analysis of tissue and fluid homogenates was performed using a fluorescence plate reader, allowing calibrated quantification of nanoparticles. Variations observed in NIR fluorescence images. Samples were pooled as "retained" (liver, kidney, lung, spleen, and blood homogenates) and "excreted" (urine) particle fluorescence sources, background corrected, and converted to percentage starting dose (%ID). ) per animal based on calibration curves. Tissue analysis showed minimal particle retention in major organs, with most of the fluorescence attributed to circulating blood (Figure 3a). Net particle retention, calculated as the sum of the "retained" components, was fitted to an exponential decay curve to determine excretion kinetics (Figure 3b). Larger particles exhibited a longer tissue half-life (t1/2(3.3 nm)::: 190 min, t1/2(6.0 nm):::: 350 min) and greater initial organ retention . After 48 h, the 6 nm particle exhibited minimal retention in the body (Rtotal (6.0 nm) = 2460.6% ID). Urine samples collected at sacrifice, along with serial dilution calibration data, were used to estimate total renal clearance based on a conservative estimate of the average urine volume excreted per unit time. Using this method, the % ID excreted over time was estimated for both particle sizes (Figure 3c).

Ejemplo 3 Nanopartículas de sílice fluorescente conjugadas con péptido dirigido a integrina Ov03 (modelo de melanoma) Example 3 Integrin O v 0 3 Targeted Peptide-Conjugated Fluorescent Silica Nanoparticles (Melanoma Model)

[0133] Para sintetizar una nanopartícula multimodal (TEP óptica) con alta afinidad por el marcador tumoral integrina avp3, el pentapéptido RGD cíclico (RGDYC) se conjugó con la nanopartícula a través de un enlace Cys-maleimida. El enlazador de tirosina, Y, se usó para unir posteriormente un radiomarcador. A ratones desnudos atímicos macho se les inyectaron por vía subcutánea en sus flancos células de glioma de rata C6. A -0,5 cm de diámetro, a los ratones se les inyectaron por vía intravenosa nanopartículas de sílice desnuda (Fig. 4A) o nanopartículas RGD-pegiladas (Fig. 4B, ~500 nm/kg). la Fig. 4 muestra la biodistribución in vivo en ratones sin tumor y con tumor utilizando imágenes ópticas de cuerpo entero. [0133] To synthesize a multimodal nanoparticle (optical PET) with high affinity for the avp3 integrin tumor marker, cyclic RGD pentapeptide (RGDYC) was conjugated to the nanoparticle via a Cys-maleimide bond. The tyrosine linker, Y, was used to subsequently attach a radiolabel. Male athymic nude mice were injected subcutaneously into their flanks with C6 rat glioma cells. At -0.5 cm in diameter, mice were intravenously injected with bare silica nanoparticles (Fig. 4A) or RGD-pegylated nanoparticles (Fig. 4B, ~500 nm/kg). Fig. 4 shows in vivo biodistribution in tumor-free and tumor-bearing mice using whole-body optical imaging.

[0134] La unión in vitro de nanopartículas dirigidas (unidas a RGD) y no dirigidas (recubiertas con PEG) a líneas celulares de melanoma humano positivas para integrina avp (M21) se investigó como parte de un estudio de respuesta a la dosis usando citometría de flujo (Figuras 5A, 5B). La unión/captación de partículas se evaluó en función del tiempo (Fig. 5A) y la concentración (Fig. 5B). [0134] The in vitro binding of targeted (RGD-bound) and untargeted (PEG-coated) nanoparticles to avp integrin-positive human melanoma cell lines (M21) was investigated as part of a dose-response study using cytometry. of flow (Figures 5A, 5B). Particle binding/uptake was assessed as a function of time (Fig. 5A) and concentration (Fig. 5B).

Ejemplo 4 Nanopartículas de sílice fluorescente conjugadas con péptido dirigido a integrina 0 /03 y mapeo nodal (modelo de melanoma) Example 4 Fluorescent Silica Nanoparticles Conjugated with Peptide Targeting 0 /0 3 Integrin and Nodal Mapping (Melanoma Model)

[0135] Utilizamos un material biocompatible, sílice, que tiene una arquitectura que podría ajustarse con precisión a tamaños de partículas optimizados para eliminación renal. Adjuntamos pequeños péptidos dirigidos y una etiqueta radiactiva a la superficie de la partícula para mediciones de imágenes de TEP en serie en un modelo de melanoma humano in vivo bien caracterizado, y mapeamos los ganglios linfáticos y los canales linfáticos de drenaje usando un tinte de infrarrojo cercano (NIR) encapsulado y métodos de formación de imágenes de fluorescencia óptica multiescala. Ballou et al., Sentinel lymph node imaging using quantum dots in mouse tumor models. Bioconjugate Chem. 18, 389-396 (2007). Kim et al., Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping. Nat. Biotechnol. 22, 93-97 (2003). Tanaka et al, Image-guided oncologic surgery using invisible light: completed preclinical development for sentinel lymph node mapping. J Surg Oncol. 13, 1671-1681 (2006). También se realizaron pruebas de toxicidad y se derivaron las dosis de radiación de órganos normales humanos. Específicamente, sintetizamos nanopartículas de sílice de núcleo y cubierta de encapsulación de tinte de infrarrojo cercano (NIR) de aproximadamente 7 nm de diámetro, recubiertas con cadenas de PEG y funcionalizadas en la superficie con una pequeña cantidad (alrededor de 6-7) de péptidos de orientación y radiomarcadores. [0135] We used a biocompatible material, silica, which has an architecture that could be fine-tuned to optimized particle sizes for renal clearance. We attached small targeting peptides and a radioactive label to the particle surface for serial PET imaging measurements in a well-characterized in vivo human melanoma model, and mapped lymph nodes and lymphatic drainage channels using a near-infrared dye. (NIR) encapsulation and multiscale optical fluorescence imaging methods. Ballou et al., Sentinel lymph node imaging using quantum dots in mouse tumor models. Bioconjugate Chem. 18, 389-396 (2007). Kim et al., Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping. Nat. Biotechnol. 22, 93-97 (2003). Tanaka et al, Image-guided oncologic surgery using invisible light: completed preclinical development for sentinel lymph node mapping. J Surg Oncol. 13, 1671-1681 (2006). Toxicity tests were also performed and human normal organ radiation doses were derived. Specifically, we synthesized near-infrared (NIR) dye encapsulation shell-and-core silica nanoparticles of approximately 7 nm in diameter, coated with PEG chains, and surface-functionalized with a small amount (about 6-7) of peptides. guidance and radio markers.

[0136] Demostramos que estas sondas simultáneamente no son tóxicas, exhiben unión de alta afinidad/avidez, excreción eficiente y captación diferencial significativa y contraste entre el tumor y los tejidos normales utilizando enfoques de formación de imágenes moleculares multimodales. La detección, localización e interrogación sensibles de los ganglios linfáticos y los canales linfáticos, habilitada por la fluorescencia de colorante NIR, destaca la clara ventaja potencial de esta plataforma multimodal para detectar y estadificar la enfermedad metastásica en el entorno clínico, al tiempo que amplía el rango inferior de tamaños de ganglios que se puede detectar. [0136] We demonstrate that these probes are simultaneously non-toxic, exhibit high affinity/avidity binding, efficient excretion, and significant differential uptake and contrast between tumor and normal tissues using multimodality molecular imaging approaches. Sensitive detection, localization, and interrogation of lymph nodes and lymphatic channels, enabled by NIR dye fluorescence, highlights the clear potential advantage of this multimodal platform to detect and stage metastatic disease in the clinical setting, while expanding the lower range of node sizes that can be detected.

MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALS AND METHODS

Síntesis de nanopartículas de cRGDY-PEG y nanopartículas de PEGSynthesis of cRGDY-PEG nanoparticles and PEG nanoparticles

[0137] Las partículas se prepararon mediante una condensación de sílice de tipo Stober modificada como se describió anteriormente. Wiesner et al., PEG-coated Core-shell Silica Nanoparticles and Mathods of Manufactire and Use, PCT/US2008/74894. Larson, et al., Silica nanoparticle architecture determines radiative properties of encapsulated chromophores. Chem. Mater. 20,2677-2684 (2008). Bogush, et al., Preparation of Monodisperse Silica Particles: Control of Size and Mass Fraction J. Non-Cryst. Solids, 104, 95-106 (1988). Sadasivan, et al., Alcoholic Solvent Effect on Silica Synthesis- NMR and DLS Investigation. J. Sol-Gel Sci.Technol. 12, 5-14 (1998). Herz, et al., Large Stokes-Shift Fluorescent Silica Nanoparticles with Enhanced Emission over Free Dye for Single Excitation Multiplexing. Macromol Rapid Commun. 30, 1907-1910 (2009). Los residuos de tirosina se conjugaron con cadenas de PEG para la unión de restos de yodo radiactivo o yodo estable. Hermanson, Bioconjugate Techniques, (Academic Press, Londres, ed. 2, 2008). Todas las muestras se igualaron en densidad óptica en su longitud de onda de absorción máxima (640 nm) antes del radiomarcaje. Los péptidos cRGD se unieron a cadenas de PEG funcionalizadas a través de un enlace cisteína-maleimida, y la cantidad de péptidos cRGD unidos a la partícula se estimó utilizando mediciones basadas en ECF de concentraciones absolutas de partículas y la concentración inicial de los reactivos para el péptido cRGD. [0137] The particles were prepared by a modified Stober-type silica condensation as described above. Wiesner et al., PEG-coated Core-shell Silica Nanoparticles and Mathods of Manufacture and Use, PCT/US2008/74894. Larson, et al., Silica nanoparticle architecture determines radiative properties of encapsulated chromophores. Chem. Mater. 20,2677-2684 (2008). Bogush, et al., Preparation of Monodisperse Silica Particles: Control of Size and Mass Fraction J. Non-Cryst. Solids, 104, 95-106 (1988). Sadasivan, et al., Alcoholic Solvent Effect on Silica Synthesis-NMR and DLS Investigation. J. Sol-Gel Sci. Technol. 12, 5-14 (1998). Herz, et al., Large Stokes-Shift Fluorescent Silica Nanoparticles with Enhanced Emission over Free Dye for Single Excitation Multiplexing. Macromol Rapid Commun. 30, 1907-1910 (2009). Tyrosine residues were conjugated to PEG chains for attachment of radioactive iodine or stable iodine moieties. Hermanson, Bioconjugate Techniques, (Academic Press, London, ed. 2, 2008). All samples were equalized in optical density at their wavelength of maximum absorption (640 nm) prior to radiolabeling. The cRGD peptides were linked to functionalized PEG chains via a cysteine-maleimide bond, and the amount of cRGD peptides bound to the particle was estimated using ECF-based measurements of absolute particle concentrations and the initial concentration of the reagents for the analysis. cRGD peptide.

Mediciones de comparación de tamaño hidrodinámico y brillo relativo mediante espectroscopia de correlación de fluorescencia (ECF)Hydrodynamic Size and Relative Brightness Comparison Measurements Using Fluorescence Correlation Spectroscopy (ECF)

[0138] Las partículas dializadas en agua se diluyeron en solución salina fisiológica (0,15 M NaCl en H2O) y se midieron en un Zeiss LSM 510 Confocor 2 ECF usando excitación HeNe 633-nm. El instrumento se calibró para el tamaño antes de todas las mediciones. Se usaron las diferencias de tiempo de difusión para evaluar las variaciones en los tamaños hidrodinámicos de las especies de colorantes y partículas. Las comparaciones de brillo relativo del tinte libre y las nanopartículas de PEG y RGDY-PEG se realizaron utilizando tasas de recuento por molécula/partícula. [0138] Water dialyzed particles were diluted in physiological saline (0.15 M NaCl in H 2 O) and measured on a Zeiss LSM 510 Confocor 2 ECF using 633-nm HeNe excitation. The instrument was size calibrated prior to all measurements. Differences in diffusion time were used to assess variations in the hydrodynamic sizes of the dye species and particles. Comparisons of relative brightness of free dye and PEG and RGDY-PEG nanoparticles were performed using per molecule/particle count rates.

Marcaje radiactivo de conjugados puntos CRadioactive labeling of conjugate C-spots

[0139] El marcaje radiactivo de cRGDY-PEG y nanopartículas de PEG se realizó utilizando el método IODOGEN (Pierce, Rockford, IL). Piatyszek, et al., Radioyodación de ácidos nucleicos mediada por yodo. J.Anal. Bioquímica 172, 356-359 (1988). Las actividades se midieron mediante recuento gamma (y) y se midió la fluorescencia utilizando un fluorómetro Varian (excitación 650 nm/emisión 680). [0139] Radiolabeling of cRGDY-PEG and PEG nanoparticles was performed using the IODOGEN method (Pierce, Rockford, IL). Piatyszek, et al., Iodine-mediated radioiodination of nucleic acids. J.Anal. Biochemistry 172, 356-359 (1988). Activities were measured by gamma (y) counting and fluorescence was measured using a Varian fluorometer (excitation 650 nm/emission 680).

Células y cultivo celularCells and cell culture

[0140] Las líneas celulares de la variante M21 y M21 de melanoma humano (M21-L, a v negativo) se mantuvieron en medios RPMI 1640/BSA fetal al 10 %, L-glutamina penicilina 2 mM y estreptomicina (Core Media Preparation Facility)., Memorial Sloan Kettering Cancer Center, Nueva York). Se cultivaron células endoteliales de cordón venoso umbilical humano (HUVEC) en medio M199/suero bovino fetal al 10%, 20 mg/ml de factor de crecimiento de células endoteliales, 50 mg/ml de heparina, penicilina y estreptomicina. [0140] M21 and M21 variant human melanoma cell lines (M21-L, av negative) were maintained in RPMI 1640/10% fetal BSA media, 2 mM penicillin L-glutamine and streptomycin (Core Media Preparation Facility). ., Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York). Human umbilical venous cord endothelial cells (HUVEC) were cultured in M199 medium/10% fetal bovine serum, 20 mg/ml endothelial cell growth factor, 50 mg/ml heparin, penicillin and streptomycin.

Unión celular in vitro y especificidad molecular de nanopartículas de 124I-cRGD-PEG In vitro cell binding and molecular specificity of 124I-cRGD-PEG nanoparticles

[0141] Para ensayar la unión de partículas y la especificidad para células M21, se recubrieron placas de 24 pocillos con 10 mg/ml de colágeno tipo I (BD Biosciences, Bedford, MA) en solución salina tamponada con fosfato (PBS) e incubado (37 °C, 30 min). Se cultivaron células M21 (3,0 - 4,0 x 105 células/pocillo) hasta la confluencia y se lavaron con medio RPMI 1640/0,5% de albúmina de suero bovino (BSA). Se añadieron nanopartículas de 124I-cRGD-PEG (0 - 4,0 ng/ml) a los pocillos y las células se incubaron (25 °C, 4 horas), se lavaron con medio RPMI 1640/BSA al 0,5 % y se disolvieron en NaOH 0,2 M. La radiactividad se ensayó utilizando un contador gamma automático 1480 (Perkin Elmer) calibrado para yodo-124. La unión no específica se determinó en presencia de un exceso de 1000 veces de cRGD (Peptides International, Louisville, KY). Se generaron gráficos de Scatchard de los datos de unión y se analizaron mediante análisis de regresión lineal (Microsoft Excel 2007) para obtener parámetros de unión al receptor (Kd, Bmax, CI50). [0141] To test particle binding and specificity for M21 cells, 24-well plates were coated with 10 mg/ml type I collagen (BD Biosciences, Bedford, MA) in phosphate buffered saline (PBS) and incubated. (37 °C, 30 min). M21 cells (3.0-4.0 x 10 5 cells/well) were grown to confluence and washed with RPMI 1640/0.5% bovine serum albumin (BSA) medium. 124I-cRGD-PEG nanoparticles (0 - 4.0 ng/ml) were added to the wells and the cells were incubated (25 °C, 4 hours), washed with RPMI 1640 medium/0.5% BSA and they were dissolved in 0.2 M NaOH. Radioactivity was assayed using a 1480 automatic gamma counter (Perkin Elmer) calibrated for iodine-124. Nonspecific binding was determined in the presence of a 1000-fold excess of cRGD (Peptides International, Louisville, KY). Scatchard plots of the binding data were generated and analyzed by linear regression analysis (Microsoft Excel 2007) to obtain receptor binding parameters (Kd, Bmax, IC50).

Estudios de unión celular in vitro usando métodos de detección óptica In vitro cell attachment studies using optical detection methods

[0142] La unión diferencial máxima de nanopartículas de cRGDY-PEG y nanopartículas de PEG a células M21 se determinó para un rango de tiempos de incubación y concentraciones de partículas usando citometría de flujo, con valores óptimos usados en pruebas competitivas. Estudios de unión y especificidad. Las células (3,0 x 105 células/pocillo) se lavaron con medio RPMI 1640/BSA al 0,5 %, se separaron con tripsina al 0,25 %/EDTA y se sedimentaron en un tubo de microcentrífuga (5 min a 1400 rpm, 25 °C). Los sedimentos se resuspendieron en solución BD FACSFlow (BD Biosciences, San Jose, CA) y se analizaron en el canal Cy5 para determinar el porcentaje de sonda unida a partículas (FACSCalibur, Becton Dickinson, Mountain View, CA). Además, se realizaron estudios de unión competitiva después de la incubación de nanopartículas de cRGDY-PEG (2,5 ng/ml) con células M21, M21L y HUVEC en presencia de un exceso de cRGD y/o integrina avp3 antihumana monoclonal de ratón conjugada con fluoresceína. anticuerpo (Millipore, Temecula, CA) y analizado por citometría de flujo. Para evaluar la potencia de las nanopartículas RGDY-PEG en relación con el péptido cRGD, se realizaron ensayos antiadhesivos. Se recubrieron placas de microvaloración de noventa y seis pocillos con vitronectina en PBS (5 pg/ml), seguido de 200 pl de RPMI/Bs A al 0,5 % (1 h, 37 °C). Las células (3x104/100 pl/pocillo) se incubaron por cuadruplicado (30 min, 25 °C) con varias concentraciones de cRGDY-PEG-nanopartículas o péptido cRGD en RPMI/0,1 % BSA, y se añadieron a placas recubiertas de vitronectina (30 min, 37°C). Los pocillos se enjuagaron suavemente con RPMI/BSA al 0,1 % para eliminar las células no adherentes; las células adherentes se fijaron con PFA al 4 % (20 min, 25 °C) y se tiñeron con azul de metileno (1 h, 37 °C) para determinar las densidades ópticas, medidas con un lector de placas Tecan Safire (Aex = 650 nm, A em = 680 nm, ancho de banda de 12 nm). El factor de potenciación multivalente se calculó como la relación entre los valores de péptido cRGD y cRGDY-PEGdot CI50. Multivalent effects of RGD peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). [0142] The maximum differential binding of cRGDY-PEG nanoparticles and PEG nanoparticles to M21 cells was determined for a range of incubation times and particle concentrations using flow cytometry, with optimal values used in competitive assays. Binding and specificity studies. Cells (3.0 x 105 cells/well) were washed with RPMI 1640 medium/0.5% BSA, detached with 0.25% trypsin/EDTA, and pelleted in a microfuge tube (5 min at 1400 rpm, 25°C). Pellets were resuspended in BD FACSFlow solution (BD Biosciences, San Jose, CA) and analyzed in the Cy5 channel for percentage of particle-bound probe (FACSCalibur, Becton Dickinson, Mountain View, CA). In addition, competitive binding studies were performed after incubation. of cRGDY-PEG nanoparticles (2.5 ng/ml) with M21, M21L and HUVEC cells in the presence of excess cRGD and/or fluorescein-conjugated mouse monoclonal anti-human avp3 integrin. antibody (Millipore, Temecula, CA) and analyzed by flow cytometry. To assess the potency of the RGDY-PEG nanoparticles relative to the cRGD peptide, anti-adhesive assays were performed. Ninety-six well microtiter plates were coated with vitronectin in PBS (5 pg/ml), followed by 200 µl of 0.5% RPMI/B s A (1 hr, 37°C). Cells (3x104/100 µl/well) were incubated in quadruplicate (30 min, 25 °C) with various concentrations of cRGDY-PEG-nanoparticles or cRGD-peptide in RPMI/0.1% BSA, and added to glass-coated plates. vitronectin (30 min, 37°C). Wells were gently rinsed with RPMI/0.1% BSA to remove non-adherent cells; adherent cells were fixed with 4% PFA (20 min, 25 °C) and stained with methylene blue (1 h, 37 °C) for optical densities, measured with a Tecan Safire plate reader (Aex = 650 nm, A em = 680 nm, 12 nm bandwidth). Multivalent potentiation factor was calculated as the ratio between cRGD peptide and cRGDY-PEGdot IC50 values. Multivalent effects of RGD peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006).

Modelos animales e inoculación de tumoresAnimal models and tumor inoculation

[0143] Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con los protocolos aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Centro de Cáncer Memorial Sloan-Kettering y siguieron las pautas de los Institutos Nacionales de Salud para el bienestar animal. A ratones macho nu/nu atímicos (6-8 semanas de edad, Taconic Farms Inc, Hudson, NY) se les suministró agua que contenía una solución de yoduro de potasio para bloquear la absorción por la glándula tiroides de cualquier radioyodo libre in vivo, y se mantuvieron en un Harlan Teklad Global Dieta 2016, ad libitum, como se detalla en otra parte 10. Para generar xenoinjertos M21 o M21L, se coinyectaron subcutáneamente volúmenes iguales de células (~5x106/100 pl) y matrigel en la pata trasera en diferentes ratones. Los tamaños de los tumores se midieron regularmente con calibradores, dando como resultado volúmenes tumorales medios de 200 mm3. [0143] All animal experiments were performed in accordance with protocols approved by the Memorial Sloan-Kettering Cancer Center's Institutional Animal Care and Use Committee and followed the National Institutes of Health guidelines for animal welfare. Nu/nu athymic male mice (6-8 weeks old, Taconic Farms Inc, Hudson, NY) were given water containing potassium iodide solution to block uptake by the thyroid gland of any free radioiodine in vivo, and maintained on a Harlan Teklad Global Diet 2016, ad libitum, as detailed elsewhere 10 . To generate M21 or M21L xenografts, equal volumes of cells (~5x106/100 pl) and matrigel were co-injected subcutaneously into the hind paw in different mice. Tumor sizes were regularly measured with calipers, resulting in mean tumor volumes of 200 mm3.

Mediciones de tiempo medio de residencia y farmacocinética in vivo (TMeasurements of mean residence time and in vivo pharmacokinetics (T 11 // 22 ))

[0144] Las concentraciones de actividad dependientes del tiempo (%DI/g), corregidas por la desintegración radiactiva al momento de la inyección, se midieron sacrificando grupos de ratones en tiempos específicos después de la inyección i.v. de natiopartículas de 124l-cPGDY-PEG o nanopartículas de 124I-PEG (~20 pCi/ratón) y de la recolección, pesaje y recuento de sangre, tumores y órganos en un contador de centelleo calibrado para 124l. Los datos de concentración de tiempoactividad resultantes para cada tejido se ajustaron a una función monoexponencial decreciente para determinar los valores de T1/2 y A, el medio tiempo de residencia en tejido/órgano y la intercepción de tiempo cero, respectivamente, de la función. [0144] Time-dependent activity concentrations (%ID/g), corrected for radioactive decay at the time of injection, were measured by sacrificing groups of mice at specific times after iv injection of 124l-cPGDY-PEG natioparticles or 124I-PEG nanoparticles (~20 pCi/mouse) and from the collection, weighing, and counting of blood, tumors, and organs in a 124L calibrated scintillation counter. The resulting activity-time concentration data for each tissue were fitted to a monoexponential decreasing function to determine the T 1/2 and A values, the tissue/organ half-residence time, and the zero time intercept, respectively, of the function .

[0145] La fracción de partículas excretadas en la orina a lo largo del tiempo se estimó utilizando métodos descritos previamente. Burns, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine. Nano Letters 9, 442-8 (2009). Brevemente, a los ratones se les inyectaron i.v. 200 pl de nanopartículas de cRGDY-PEG o nanopartículas de PEG sin marcar, y se recolectaron muestras de orina durante un período de 168 h (n = 3 ratones por punto de tiempo). Las concentraciones de partículas en cada punto de tiempo se determinaron utilizando análisis fluorométricos y una curva de calibración de dilución en serie generada a partir de mediciones de señal de fluorescencia con corrección de fondo de muestras de orina mezcladas con concentraciones de partículas conocidas (% Dl). Los valores de concentración, junto con las estimaciones de los volúmenes diarios promedio de orina de ratón, se usaron luego para calcular el % Dl acumulativo/g de orina excretado a lo largo del tiempo. Para evaluar la excreción fecal acumulada, se usaron jaulas metabólicas para recolectar heces durante un intervalo de tiempo similar después de la inyección i.v. de 200 pl de nanopartículas de 124l-cRGDY-PEG (n=4 ratones por punto de tiempo). Las actividades de las muestras se midieron usando un contador y calibrado para 124l. [0145] The fraction of particles excreted in the urine over time was estimated using previously described methods. Burns, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine. Nano Letters 9, 442-8 (2009). Briefly, mice were injected iv with 200 µl of cRGDY-PEG nanoparticles or unlabeled PEG nanoparticles, and urine samples were collected over a period of 168 h (n = 3 mice per time point). Particle concentrations at each time point were determined using fluorometric assays and a serial dilution calibration curve generated from background-corrected fluorescence signal measurements of mixed urine samples with known particle concentrations (%Dl). . The concentration values, along with estimates of average daily mouse urine volumes, were then used to calculate the cumulative %Dl/g urine excreted over time. To assess cumulative fecal excretion, metabolic cages were used to collect feces for a similar time interval after iv injection of 200 µl of 124µl-cRGDY-PEG nanoparticles (n=4 mice per time point). The activities of the samples were measured using a counter and calibrated to 124l.

Dosimetríadosimetry

[0146] Las funciones de tiempo-actividad derivadas para cada tejido se integraron analíticamente (con inclusión del efecto de la desintegración radiactiva) para producir la actividad acumulada correspondiente (es decir, el número total de desintegraciones radiactivas). A continuación, se calcularon las dosis absorbidas en órganos de ratón de 124l multiplicando la actividad acumulada por la constante de dosis de equilibrio de 124l para radiaciones no penetrantes (positrones), suponiendo una absorción local completa de tales radiaciones e ignorando la contribución de las radiaciones penetrantes (es decir, los rayos y). Eckerman, et al., Radionuclide Data and Decay Schemes, 2a ed. Reston, VA: Society of Nuclear Medicine; 1989. Las actividades acumuladas de órganos normales de ratón se convirtieron en actividades acumuladas de órganos normales humanos ajustando las diferencias en las masas corporales totales y de órganos entre ratones y humanos (hombre estándar de 70 kg). Cristy, et al., Fracciones de energía absorbidas específicas a varias edades de fuentes internas de fotones (1-Vll). Informe del Laboratorio Nacional de Oak Ridge ORNL/TM-8381/V1-7 Springfield, VA: Servicio Nacional de Información Técnica, Departamento de Comercio; 1987. Las actividades acumuladas de órganos normales humanos calculadas se ingresaron en el programa informático de dosimetría OLINDA para calcular, usando el formalismo del Comité de Dosimetría Interna Médica (MIRD) de la Sociedad de Medicina Nuclear, las dosis absorbidas por órganos de Standard-Man. Loevinger, et al., MIRD Primer for Absorbed Dose Calculations (Sociedad de Medicina Nuclear, Nueva York, 1991). Stabin, et al., OLINDA/EXM: el software de computadora personal de segunda generación para la evaluación de dosis interna en medicina nuclear. J Nucl Med. 46, 1023-1027 (2005). [0146] The derived time-activity functions for each tissue were analytically integrated (including the effect of radioactive decay) to produce the corresponding cumulative activity (ie, the total number of radioactive decays). Absorbed doses in 124L mouse organs were then calculated by multiplying the cumulative activity by the 124L equilibrium dose constant for non-penetrating (positron) radiations, assuming complete local absorption of such radiations and ignoring the contribution of non-penetrating radiations. penetrating (i.e., rays and ). Eckerman, et al., Radionuclide Data and Decay Schemes, 2nd ed. Reston, VA: Society of Nuclear Medicine; 1989. Mouse normal organ cumulative activities were converted to human normal organ cumulative activities by adjusting for differences in total body and organ masses between mice and humans (70 kg standard man). Cristy, et al., Age-Specific Absorbed Energy Fractions of Internal Photon Sources (1-Vll). Oak Ridge National Laboratory Report ORNL/TM-8381/V1-7 Springfield, VA: National Technical Information Service, Department of Commerce; 1987. Calculated human normal organ cumulative activities were entered into the OLINDA dosimetry software to calculate, using the Society of Nuclear Medicine Medical Internal Dosimetry (MIRD) Committee formalism, absorbed doses to Standard-Man organs . Loevinger, et al., MIRD Primer for Absorbed Dose Calculations (Society of Nuclear Medicine, New York, 1991). Stabin, et al., OLINDA/EXM: The Second Generation Personal Computer Software for Internal Dose Assessment in Nuclear Medicine. J Nucl Med. 46, 1023-1027 (2005).

Estudios de toxicidad aguda e histopatologíaAcute toxicity studies and histopathology

[0147] Se realizaron pruebas de toxicidad aguda en seis grupos de ratones B6D2F1 macho y hembra (7 semanas de edad, Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME). El grupo de tratamiento (n=6 hombres, n=6 mujeres) recibió una sonda dirigida sin marcar (nanopartículas de 127IRGDY-PEG) y el grupo de control (n=6 hombres, n=6 mujeres) recibió nanopartículas de PEG yodadas sin marcar (vehículo, 127I- RGDY-PEG-nanopartículas) en una sola inyección i.v. (200 ml). Los controles no tratados (n=2 machos, n-2 hembras) se probaron adicionalmente. Los ratones se observaron diariamente durante 14 días p.i. en busca de signos de morbilidad/mortalidad y cambios de peso, y se realizaron necropsias macroscópicas, histopatología y muestras de sangre para la evaluación hematológica y química del suero a los 7 y 14 días p.i. (Fig. 10 y Tabla 3). [0147] Acute toxicity tests were performed on six groups of male and female B6D2F1 mice (7 weeks old, Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME). The treatment group (n=6 men, n=6 women) received an unlabeled targeted probe (127IRGDY-PEG nanoparticles) and the control group (n=6 men, n=6 women) received iodinated PEG nanoparticles without label (vehicle, 127I-RGDY-PEG-nanoparticles) in a single iv injection (200 mL). Untreated controls (n=2 males, n-2 females) were tested further. Mice were observed daily for 14 days pi for signs of morbidity/mortality and weight changes, and gross necropsies, histopathology, and blood samples for haematological and serum chemistry evaluation were performed at 7 and 14 days pi (Fig. 10 and Table 3).

Formación de imágenes de TEP en serie de direccionamiento específico del tumorTumor-specific targeting serial PET imaging

[0148] La formación de imágenes se realizó utilizando un escáner de TEP de animales pequeños dedicado (Focus 120 microTEP; Concorde Microsystems, Nashville, TN). Los ratones que tenían tumores en las patas traseras M21 o M21L se mantuvieron bajo anestesia con isoflurano al 2% en oxígeno a 2 l/min durante todo el período de exploración. Las adquisiciones en modo lista de una hora se iniciaron en el momento de la inyección i.v. de 200 pCi de nanopartículas de 121I-cRGDY-PEG o nanopartículas de 124I-PEG en todos los ratones, seguidas de imágenes estáticas en serie de 30 minutos durante un intervalo de 96 horas. Los datos de imagen se corrigieron por falta de uniformidad de la respuesta del escáner, pérdidas de conteo de tiempo muerto, conteos aleatorios y deterioro físico en el momento de la inyección. Las tasas de recuento de vóxeles en las imágenes reconstruidas se convirtieron en concentraciones de actividad (%DI/g) mediante el uso de un factor de calibración del sistema medido. El análisis tridimensional de la región de interés (ROI) de las imágenes reconstruidas se realizó mediante el uso del software ASIPro (Concorde Microsystems, Nashville, TN) para determinar la media, la máxima y la desviación estándar de la captación de la sonda en los tumores. Proporciones de concentración de tumor a músculo se obtuvieron de actividad dividiendo los valores de %DI/g del tumor derivados de la imagen por los valores de %DI/g del músculo del contador-y. [0148] Imaging was performed using a dedicated small animal PET scanner (Focus 120 microTEP; Concorde Microsystems, Nashville, TN). Mice bearing M21 or M21L hindlimb tumors were maintained under anesthesia with 2% isoflurane in oxygen at 2 L/min throughout the scan period. One-hour ready-mode acquisitions were initiated at the time of iv injection of 200 pCi of 121I-cRGDY-PEG nanoparticles or 124I-PEG nanoparticles into all mice, followed by 30-min serial static imaging for a 96 hour interval. Imaging data was corrected for inconsistent scanner response, dead-time count misses, random counts, and physical deterioration at the time of injection. Voxel count rates in the reconstructed images were converted to activity concentrations (%ID/g) by using a measured system calibration factor. Three-dimensional region-of-interest (ROI) analysis of the reconstructed images was performed using ASIPro software (Concorde Microsystems, Nashville, TN) to determine the mean, maximum, and standard deviation of probe uptake in the samples. tumors. Tumor to muscle concentration ratios were obtained from activity by dividing the image-derived tumor %ID/g values by the y-counter muscle %ID/g values.

Mapeo de ganglios utilizando imágenes de fluorescencia NIR combinadas y microscopíaNode mapping using combined NIR fluorescence imaging and microscopy

[0149] Se inyectaron ratones desnudos que portaban tumores en las patas traseras mediante administración peritumoral de 4 cuadrantes usando volúmenes iguales de una muestra de puntos cRGDY-PEG de 50 pl y se les permitió deambular libremente. Después de un intervalo de 30 min a 1 h, los ratones se anestesiaron con una mezcla de isofluorina al 2 % / oxígeno al 98 %, y se realizó una incisión de paramidlina superficial verticalmente a lo largo de la cara ventral del ratón para exponer quirúrgicamente la región desde la pata trasera hasta la axila. homolateral al tumor. Se realizaron imágenes ópticas in situ de los ganglios locorregionales (es decir, inguinales, axilares) y los vasos linfáticos de drenaje (incluida la región axilar) utilizando un microscopio macroscópico de fluorescencia equipado con excitación NIR de 650±20 nm y filtros de emisión de paso largo de 710 nm. Las imágenes ópticas de cuerpo entero (Cambridge Research Instruments Maestro imager) se adquirieron adicionalmente y se desconvolucionaron espectralmente como se informó anteriormente. Burns, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine, Nano Letters 9, 442-8 (2009). [0149] Nude mice bearing tumors in the hind paws were injected by 4-quadrant peritumoral administration using equal volumes of a 50 pl cRGDY-PEG dot sample and allowed to roam freely. After a 30 min to 1 h interval, mice were anesthetized with a 2% isofluorine/98% oxygen mixture, and a superficial paramidline incision was made vertically along the ventral aspect of the mouse to surgically expose the region from the hind leg to the armpit. homolateral to the tumor. In situ optical images of locoregional (ie, inguinal, axillary) nodes and draining lymphatics (including axillary region) were performed using a fluorescence macroscopic microscope equipped with 650±20 nm NIR excitation and emission filters. long step of 710 nm. Whole-body optical images (Cambridge Research Instruments Maestro imager) were additionally acquired and spectrally deconvoluted as previously reported. Burns, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine, Nano Letters 9, 442-8 (2009).

[0150] Análisis estadístico Se realizaron análisis estadísticos que compararon grupos de ratones tumorales que recibieron sondas dirigidas/no dirigidas o que portaban tumores M21/M21L usando una prueba U de Mann-Whitney de una cola, con P<0,05 considerado estadísticamente significativo. Para los estudios de biodistribución, los valores medios de % DI/g específicos de tejido de 124I-cRGDY-PEG- (n=7 ratones) y nanopanículas de 124I-PEG (control, n=5 ratones) se compararon en cada punto de tiempo, con resultados estadísticamente se observaron diferencias significativas en las actividades del trazador en sangre, tumor y órganos principales a las 4 y 96 h p.i., así como a las 24 h p.i. para el tumor y otros tejidos (Tabla 1). Para los estudios de orientación tumoral, se encontró que las diferencias en los valores medios de %DI/g entre los ratones tumorales M21 (n=7) y M21L (n=5), así como los ratones que recibieron sondas de control (n=5), eran máximas a los 4 h p.i. (p=0.0015 para ambos controles), manteniéndose significativamente elevado a las 24 hrs (p=0.0015 y p=0.004, respectivamente), 48 hrs (p=0.001 y p=0.003, respectivamente), 72 hrs (p=0.015 y 0,005, respectivamente) y 96 h (p=0,005 para M21-M21L). Se encontró que las proporciones de tumor a músculo para nanopartículas de 124IcRGDY-PEG (n = 7) versus nanopartículas de 124I-PEG (n = 5) eran estadísticamente significativas a las 24 horas p.i. (p = 0,001) y 72 horas p.i. (p = 0,006), pero no a las 4 h p.i. (p=35). Se determinaron los valores de bondad de ajuste (R2), junto con sus valores de p asociados, para la curva de calibración de orina (R2=0.973, p=0.01), así como para la orina (R2> 0.95, p=0.047) y fecal (R2> 0,995, p<0,002) curvas de excreción de % DI acumuladas usando análisis de regresión no lineal (SigmaPlot, Systat, v. 11.0). [0150] Statistical analysis Statistical analyzes comparing groups of tumor mice receiving targeted/non-targeted probes or bearing M21/M21L tumors were performed using a one-tailed Mann-Whitney U test, with P<0.05 considered statistically significant. . For biodistribution studies, the tissue-specific mean %ID/g values of 124I-cRGDY-PEG- (n=7 mice) and 124I-PEG nanopanicles (control, n=5 mice) were compared at each point of study. time, with results statistically significant differences were observed in the tracer activities in blood, tumor, and major organs at 4 and 96 h pi, as well as at 24 h pi for tumor and other tissues (Table 1). For tumor targeting studies, differences in mean %ID/g values were found between M21 (n=7) and M21L (n=5) tumor mice, as well as mice receiving control probes (n=5). =5), were maximum at 4 h pi (p=0.0015 for both controls), remaining significantly elevated at 24 hrs (p=0.0015 and p=0.004, respectively), 48 hrs (p=0.001 and p=0.003, respectively) , 72 hours (p=0.015 and 0.005, respectively) and 96 hours (p=0.005 for M21-M21L). Tumor to muscle ratios for 124IcRGDY-PEG nanoparticles (n = 7) versus 124I-PEG nanoparticles (n = 5) were found to be statistically significant at 24 hours pi (p = 0.001) and 72 hours pi (p = 0.001). = 0.006), but not at 4 h pi (p=35). Goodness-of-fit (R2) values were determined, along with their associated p-values, for the urine calibration curve (R2=0.973, p=0.01), as well as for urine (R2 > 0.95, p=0.047 ) and fecal (R2>0.995, p<0.002) cumulative % ID excretion curves using nonlinear regression analysis (SigmaPlot, Systat, v. 11.0).

RESULTADOSRESULTS

Diseño y caracterización de nanopartículasDesign and characterization of nanoparticles

[0151] Se prepararon nanopartículas de sílice de núcleo-envoltura que encapsulan colorante Cy5 (máximo de emisión>650 nm), recubiertas con cadenas de polietilenglicol (PEG) terminadas en metoxi (PEG -0,5 kDa), según protocolos publicados previamente. Burns, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine, Nano Letters, 9, 442-8 (2009). Ow, et al., Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles. Nano Lett, 5, 113-117 (2005). El revestimiento de PEG neutro impidió la captación no específica por parte del sistema reticuloendotelial (opsonización). El uso de PEG bifuncionales permitió la unión de pequeñas cantidades (~ 6-7 por partícula) de ligandos peptídicos de arginina-glicina-ácido aspártico cíclico (cRGDY) dirigidos a integrina avp3 para mantener un tamaño hidrodinámico pequeño que facilita la eliminación renal eficiente. Los ligandos peptídicos se marcaron adicionalmente con 124I mediante el uso de un conector de tirosina para proporcionar una señal de la que se puede obtener una imagen cuantitativa en tres dimensiones mediante TEP (124I-cRGDY-PEG-puntos, Fig. 6A); Una ventaja práctica importante del 124I de vida relativamente larga (vida media física: 4,2 días) es que la señal suficiente persiste el tiempo suficiente para permitir la detección por radio hasta al menos varios días después de la administración, cuando la actividad de fondo se ha aclarado en gran medida y el contraste entre el tumor y el fondo está maximizado. La pureza de la nanopartícula dirigida radiomarcada fue> 95 % mediante cromatografía de capa delgada por radio. La estabilidad de la nanopartícula dirigida no radiomarcada es de aproximadamente 1 año según las mediciones de ECF. La partícula se excreta intacta en la orina mediante análisis ECF. Como se usa aquí, "punto" y "nanopartícula" se usan indistintamente. Una partícula recubierta con PEG que contenía un residuo de tirosina para el marcaje con 124I sirvió como sonda de control (puntos de 124I-PEG). La purificación de las muestras radiomarcadas mediante cromatografía de exclusión por tamaño (Fig. 7) dio como resultado rendimientos radioquímicos de>95%. Se midieron diámetros hidrodinámicos de ~ 7 nm DI para puntos cRGDY-PEG y puntos PEG no radiactivos mediante espectroscopia de correlación de fluorescencia (ECF) (Fig. 6B y 6C). Se determinó que el brillo relativo de los puntos cRGDY-PEG era, en promedio, un 200 % mayor que el del tinte libre (Fig. 6C), de acuerdo con los resultados anteriores. Bums, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine, Nano Letters. 9, 442-8 (2009). Larson, et al., Silica nanoparticle architecture determines radiative properties of encapsulated chromophores. Chem. Mater. 20, 2677-2684 (2008). Sobre la base de estas propiedades fisicoquímicas, anticipamos lograr un equilibrio favorable entre la captación selectiva del tumor y la retención versus el aclaramiento renal de la partícula objetivo, lo que maximiza la localización del tejido objetivo y minimiza la toxicidad del tejido normal y las dosis de radiación. [0151] Core-shell silica nanoparticles encapsulating Cy5 dye (emission maxima >650 nm), coated with methoxy-terminated (PEG -0.5 kDa) polyethylene glycol (PEG) chains, were prepared according to previously published protocols. Burns, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine, Nano Letters, 9, 442-8 (2009). Ow, et al., Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles. Nano Lett, 5, 113-117 (2005). The neutral PEG coating prevented non-specific uptake by the reticuloendothelial system (opsonization). The use of bifunctional PEGs allowed the binding of small amounts (~6-7 per particle) of arginine-glycine-cyclic aspartic acid (cRGDY) peptide ligands targeting integrin avp3 to maintain a small hydrodynamic size that facilitates efficient renal clearance. Peptide ligands were further labeled with 124I using a tyrosine linker to provide a signal that can be quantitatively imaged in three dimensions by PET (124I-cRGDY-PEG-dots, Fig. 6A); An important practical advantage of the relatively long-lived 124I (physical half-life: 4.2 days) is that sufficient signal persists long enough to allow detection by radio until at least several days after administration, when background activity it has been greatly lightened and the contrast between the tumor and the background is maximized. The purity of the radiolabeled targeted nanoparticle was >95% by radio thin layer chromatography. The stability of the non-radiolabeled targeted nanoparticle is approximately 1 year based on ECF measurements. The particle is excreted intact in the urine by ECF analysis. As used herein, "dot" and "nanoparticle" are used interchangeably. A PEG-coated bead containing a tyrosine residue for 124I labeling served as a control probe (124I-PEG dots). Purification of the radiolabeled samples by size exclusion chromatography (Fig. 7) resulted in radiochemical yields of >95%. Hydrodynamic diameters of ~7 nm ID for cRGDY-PEG spots and non-radioactive PEG spots were measured by fluorescence correlation spectroscopy (FCS) (Fig. 6B and 6C). The relative brightness of the cRGDY-PEG dots was determined to be, on average, 200% greater than that of the free dye (Fig. 6C), consistent with previous results. Bums, et al., Fluorescent Silica Nanoparticles with Efficient Urinary Excretion for Nanomedicine, Nano Letters. 9, 442-8 (2009). Larson, et al., Silica nanoparticle architecture determines radiative properties of encapsulated chromophores. Chem. Mater. 20, 2677-2684 (2008). Based on these physicochemical properties, we anticipate achieving a favorable balance between selective tumor uptake and retention versus renal clearance of the target particle, thereby maximizing target tissue localization and minimizing normal tissue toxicity and doses of the target particle. radiation.

Estudios de unión a receptores in vitro In vitro receptor binding studies

[0152] Para examinar la afinidad y especificidad de unión in vitro de puntos 124I-cRGDY-PEG y puntos 124I-PEG a superficies tumorales y endoteliales vasculares, integrina avp3 que sobreexpresa (M21) y no expresa (M21L) se usaron líneas celulares de melanoma y de endotelio de vena umbilical humana (HUVEC). Se observó una unión saturable y lineal altamente específica de los puntos cRGDY-PEG en un rango de concentraciones de partículas (0 a 8 ng/ml) y tiempos de incubación (hasta 5 horas), con una unión diferencial máxima a las 4 horas y ~ 2,0 ng /ml de concentración de partículas (datos no mostrados) usando citometría de flujo. La especificidad de unión al receptor de los puntos de 124I -cRGDY-PEG se probó utilizando métodos de conteo de y después de incubar inicialmente células M21 con un exceso de cRGD no radiomarcado y luego agregar varias concentraciones de la sonda dirigida radiomarcada (Fig. 8A). El análisis Scatchard de los datos de unión produjo una constante de equilibrio de disociación, Kd, de 0,51 nM (Fig. 8A, recuadro) y una concentración de receptor, Bmax, de 2,5 pM. Basándose en el valor de Bmax, se estimó que la densidad del receptor de integrina avp3 era de 1,0x104 por célula M21, en acuerdo razonable con la estimación publicada anteriormente de 5,6 x 104 para esta línea celular. Cressman, et al., Binding and uptake of RGD-containing ligands to cellular avp3 integrins. Int J Pept Res Ther. 15, 49-59 (2009). También se observaron aumentos incrementales en la captación celular M2I específica de integrina en un rango de temperatura de 4 a 37 °C, lo que sugiere que la internalización celular mediada por receptor contribuyó a la captación general (datos no mostrados). Estudios adicionales de unión competitiva usando la sonda dirigida mostraron un bloqueo completo de la unión mediada por receptor con anticuerpo anti -integrina avp3 (Fig. 8B) mediante citometría de flujo. No se observó una reducción significativa en la magnitud de la unión del receptor (~10 % de M21) con células M21L (Fig. 8C) usando un exceso de cRGDY o anticuerpo anti -integrina avp3. Estos resultados se confirmaron mediante estudios adicionales de recuento de y y se determinó una concentración de inhibición de la unión del 50 %, CI50, de 1,2 nM para el punto 121I-cRGDY-PEG. Se encontró un factor de potenciación multivalente asociado de más de 2,0 para el punto cRGDY-PEG en relación con el péptido cRGD monomérico utilizando un ensayo de antiadhesión y células M21 (datos no mostrados). Montet, et al., Multivalent effects of RGD peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). Li, et al., 64Culabeled tetrameric and octomeric RGD peptides for small-animal PeT of tumor avp3 integrin expression. J. Nucl Med. 48, 1162-1171 (2007). De forma similar a las células M21, el exceso de anticuerpo bloqueó eficazmente la unión del receptor punto cRGDY-PEG a las células HUVEC mediante citometría de flujo (Fig. 8D). [0152] To examine the in vitro binding affinity and specificity of 124I-cRGDY-PEG dots and 124I-PEG dots to tumor and vascular endothelial surfaces, avp3 integrin overexpressing (M21) and non-expressing (M21L) cell lines were used. human umbilical vein endothelial and melanoma (HUVEC). Highly specific linear and saturable binding of cRGDY-PEG dots was observed over a range of particle concentrations (0 to 8 ng/mL) and incubation times (up to 5 hours), with peak differential binding at 4 hours and ~2.0 ng/ml particle concentration (data not shown) using flow cytometry. The receptor binding specificity of 124I-cRGDY-PEG dots was tested using y-counting methods after initially incubating M21 cells with excess non-radiolabeled cRGD and then adding various concentrations of the radiolabeled targeting probe (Fig. 8A). ). Scatchard analysis of the binding data produced a dissociation equilibrium constant, Kd, of 0.51 nM (Fig. 8A, inset) and a receptor concentration, Bmax, of 2.5 pM. Based on the Bmax value, the avp 3 integrin receptor density was estimated to be 1.0 x 10 4 per M21 cell, in reasonable agreement with the previously published estimate of 5.6 x 10 4 for this cell line. Cressman, et al., Binding and uptake of RGD-containing ligands to cellular avp3 integrins. Int J Pept Res Ther. 15, 49-59 (2009). Incremental increases in integrin-specific M2I cellular uptake were also observed over a temperature range of 4 to 37 °C, suggesting that receptor-mediated cellular internalization contributed to overall uptake (data not shown). Further studies of competitive binding using the targeted probe showed a complete block of receptor-mediated binding with anti-avp3 integrin antibody (Fig. 8B) by flow cytometry. No significant reduction in the magnitude of receptor binding (~10% of M21) was observed with M21L cells (Fig. 8C) using excess cRGDY or anti-avp3 integrin antibody. These results were confirmed by additional y-count studies and a 50% inhibition of binding concentration, IC50, of 1.2 nM was determined for the 121I-cRGDY-PEG site. An associated multivalent enhancement factor of greater than 2.0 was found for the cRGDY-PEG site relative to the monomeric cRGD peptide using an anti-adhesion assay and M21 cells (data not shown). Montet, et al., Multivalent effects of RGD peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). Li, et al., 64 Culabeled tetrameric and octomeric RGD peptides for small-animal P e T of tumor avp3 integrin expression. J. Nucl Med. 48, 1162-1171 (2007). Similar to M21 cells, excess antibody effectively blocked cRGDY-PEG dot receptor binding to HUVEC cells by flow cytometry (Fig. 8D).

Estudios de biodistribución y aclaramientoBiodistribution and clearance studies

[0153] La biodistribución dependiente del tiempo, así como el aclaramiento renal y hepatobiliar se evaluaron administrando por vía intravenosa dosis de trazador (~0,2 nanomoles) de puntos de 124I-cRGDY-PEG y puntos de 124I-PEG a modelos de ratón con xenoinjerto de tumor M21 (Figura 9). Aunque las concentraciones de actividad tisular (porcentaje de la dosis inyectada por gramo (% DI/g)) para la sonda objetivo se midieron durante un intervalo de tiempo posterior a la inyección (p.i.) de 196 horas, la comparación del punto 124I-cRGDY-PEG (Fig. 9A) y los trazadores de puntos de 124I-PEG (Fig. 9B) se restringieron a una ventana de 96 horas, ya que los datos para este último no se adquirieron en 1 semana. Se observaron diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) en las actividades del trazador para la sangre, el tumor y los órganos principales a las 4 y 96 horas p.i., así como a las 24 horas p.i. para el tumor y varios otros tejidos (Tabla 1). La sonda dirigida se eliminó casi por completo de la canal a la semana p.i. (~3 % DI). Los tiempos medios de residencia (T1/2) para sangre, tumor y órganos principales para estos trazadores se muestran en la Tabla 2 (columnas 2 y 5). Un conjunto de datos representativo (residencia de sangre) se muestra en el recuadro de la Fig. 9A. Se determinó un valor de T1/2 en sangre relativamente largo de 7,3 ± 1,2 horas para el punto de 124I-PEO. Tras la unión del péptido cRGDY para sintetizar el punto 124I-cRGDY-PEG, el valor de T1/2 disminuyó ligeramente a 5,6 ± 0,15 h, pero estuvo acompañado por una mayor biodisponibilidad de la sonda (Tabla 2, columna 3). Se encontró que el valor T1/2 del tumor para el punto 124IcRGDY-PEG era aproximadamente 13 veces mayor que el de la sangre, frente a una diferencia de solo 5 veces para el punto 124I-PEG (Tabla 2, columnas 2 y 5). [0153] Time-dependent biodistribution as well as renal and hepatobiliary clearance were assessed by intravenously administering tracer doses (~0.2 nanomoles) of 124I-cRGDY-PEG dots and 124I-PEG dots to mouse models with M21 tumor xenograft (Figure 9). Although tissue activity concentrations (percent injected dose per gram (% ID/g)) for the target probe were measured over a post-injection time interval (pi) of 196 hours, the 124I-cRGDY point comparison -PEG (Fig. 9A) and 124I-PEG dot tracers (Fig. 9B) were restricted to a 96 hour window, as data for the latter was not acquired within 1 week. Statistically significant differences (p<0.05) were observed in tracer activities for blood, tumor, and major organs at 4 and 96 hours pi, as well as at 24 hours pi for tumor and various other tissues ( Table 1). The targeted probe was almost completely removed from the carcass at week pi (~3% ID). The mean residence times (T 1 / 2 ) for blood, tumor and major organs for these tracers are shown in Table 2 (columns 2 and 5). A representative data set (blood residence) is shown in the inset of Fig. 9A. A relatively long blood T 1/2 value of 7.3 ± 1.2 hours was determined for the 124I-PEO point. After cRGDY peptide binding to synthesize the 124I-cRGDY-PEG dot, the T 1/2 value decreased slightly at 5.6 ± 0.15 h, but was accompanied by increased bioavailability of the probe (Table 2, column 3). The tumor T 1/2 value for the 124IcRGDY-PEG spot was found to be approximately 13-fold greater than that of blood, versus a difference of only 5-fold for the 124I-PEG spot (Table 2, columns 2 and 5). ).

Tabla 1Table 1

Valores p del estudio de biodistribución que compara puntos 124l-cRGDY-PEG y 124l-PEGp-values from the biodistribution study comparing 124l-cRGDY-PEG and 124l-PEG dots

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Tabla 2Table 2

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oss e ec va remm , , 70-kg Man. Estándar. U (superior), L (inferior), modelo de melanoma de ratón, actividad ósea mucho más baja que otros tejidos (no informados) oss e ec va remm , , 70-kg Man. Standard. U ( upper), L ( lower), mouse melanoma model, bone activity much lower than other tissues ( not reported)

[0154] Mediante la traducción ajustada por masa apropiada de los datos de biodistribución anteriores al hombre, se derivaron las dosis de radiación de órganos normales humanos y se encontró que eran comparables a las de otros radiotrazadores de diagnóstico comúnmente utilizados (Tabla 2, columnas 8, 9). Junto con el resultado de que la sonda dirigida no era tóxica y no produjo efectos patológicos específicos de tejido (es decir, sin toxicidad aguda) (Fig. 10 y Tabla 3), las primeras aplicaciones de imágenes moleculares dirigidas y no dirigidas en humanos con estos Los agentes están planificados. [0154] By appropriate mass-adjusted translation of pre-human biodistribution data, human normal organ radiation doses were derived and found to be comparable to other commonly used diagnostic radiotracers (Table 2, columns 8 , 9). Along with the result that the targeted probe was nontoxic and did not produce tissue-specific pathological effects (ie, no acute toxicity) (Fig. 10 and Table 3), the first applications of targeted and nontargeted molecular imaging in humans with these Agents are scheduled.

Tabla 3Table 3

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N: normal, U: no disponible, NP: no presente, 1: mínimo, 2: suave, F: focal, MF: multifocal N: normal, U: not available, NP: not present, 1: minimal, 2: soft, F: focal, MF: multifocal

[0155] En otro estudio para confirmar que los puntos de 127I-RGD-PEG no son tóxicos después de la administración intravenosa en ratones, se realizaron pruebas formales de toxicidad de dosis única en el transcurso de 2 semanas usando puntos de 127I-RGD-PEG aproximadamente 100 veces de la dosis humana equivalente de puntos de 127I-PEG sirvieron como partícula de control. En resumen, el procedimiento fue el siguiente. Se usaron veintiocho ratones B6D2F1 de 8 semanas de edad en el estudio de toxicidad aguda y se dividieron en un grupo de tratamiento y de control. El grupo de tratamiento (n= 6 machos 6 hembras) recibió una dosis de nanopartículas de sílice 127I-PEGiladas RGD a una dosis de 1 x 109 moles/ratón por vía intravenosa, y el grupo de control (n= 6 machos 6 hembras) recibió la misma cantidad de vehículo. Se sacrificaron dos ratones/grupo (un macho y una hembra/grupo) el día 7 después de la dosis y En la autopsia se realizaron estudios de química clínica, hematología e histopatología específica de tejido. Todos los animales restantes (n= 5 machos 5 hembras/grupo) se observaron durante 14 días después del tratamiento. Se utilizaron como referencia cuatro ratones no tratados (dos machos y dos hembras). La conclusión de los estudios fue que no se observaron eventos adversos durante la dosificación o el siguiente período de observación de 14 días. No se observó mortalidad ni morbilidad. Las observaciones clínicas incluyeron la ausencia de lo siguiente: anemia, pérdida de peso, agitación, aumento de la respiración, trastornos gastrointestinales, comportamiento anormal, disfunción neurológica, anomalías en hematología, anomalías en la química clínica o lesiones relacionadas con medicamentos en términos de patología orgánica. Por lo tanto, una sola inyección de nanopartículas de sílice RGD 127I-PEGiladas a 1x10-9 moles/ratón, una dosis equivalente a un exceso de 100 veces la dosis de nanopartículas de sílice RGD PEGiladas requerida para los estudios de imágenes de Fase 0, es segura y no tóxica en ratones B6D2F1. [0155] In another study to confirm that 127I-RGD-PEG dots are non-toxic after intravenous administration in mice, formal single-dose toxicity tests were performed over the course of 2 weeks using 127I-RGD-PEG dots. PEG approximately 100 times the equivalent human dose of 127I-PEG dots served as control particle. In summary, the procedure was as follows. Twenty-eight 8-week-old B6D2F1 mice were used in the acute toxicity study and divided into a treatment and control group. The treatment group (n= 6 males 6 females) received a dose of RGD 127I-PEGylated silica nanoparticles at a dose of 1 x 109 mol/mouse intravenously, and the control group (n= 6 males 6 females) received the same amount of vehicle. Two mice/group (one male and one female/group) were sacrificed on day 7 post-dose and tissue-specific clinical chemistry, hematology, and histopathology studies were performed at autopsy. All remaining animals (n=5 males 5 females/group) were observed for 14 days after treatment. Four untreated mice (two males and two females) were used as reference. The conclusion of the studies was that no adverse events were observed during dosing or the following 14-day observation period. No mortality or morbidity was observed. Clinical observations included the absence of the following: anemia, weight loss, agitation, increased respiration, gastrointestinal disturbances, abnormal behavior, neurologic dysfunction, hematology abnormalities, clinical chemistry abnormalities, or drug-related lesions in terms of pathology organic. Thus, a single injection of RGD 127I-PEGylated silica nanoparticles at 1x10-9 mol/mouse, a dose equivalent to a 100-fold excess of the dose of RGD PEGylated silica nanoparticles required for Phase 0 imaging studies, it is safe and non-toxic in B6D2F1 mice.

[0156] Se encontró excreción renal eficiente para las sondas dirigidas y no dirigidas de ~ 7 nm de diámetro durante un período de tiempo de 168 horas mediante análisis fluorométricos de muestras de orina. Las señales de fluorescencia se corrigieron en segundo plano y se convirtieron en concentraciones de partículas (% DI/pl) según un esquema de calibración de dilución en serie (Fig. 9C, recuadro; Tabla 4, columna 2). Burns, et al., Nanopartículas de sílice fluorescente con excreción urinaria eficiente para nanomedicina, Nano Letters. 9,442-8 (2009). Los valores de concentración, junto con las estimaciones conservadoras dependientes de la edad de la tasa promedio de excreción de orina, permitieron calcular el % DI acumulativo excretado (Tabla 4, columna 4). Drickarner, Tasas de excreción de orina por ratón doméstico (mus domesticus): diferencias por edad, sexo, estatus social y condición reproductiva. J. Chem. Ecol. 21, 1481-1493 (1995). Se observó que casi la mitad de la dosis inyectada (alrededor del 43 % DI) se excretaba durante las primeras 24 h p.i. y ~72 % DI a las 96 h, Fig. 9C), lo que sugiere que la mayor parte de la excreción se produjo en el primer día p.i. No se pudo detectar ninguna fluorescencia significativa de partículas en la orina 168 h p.i. Los perfiles de excreción fecal del 124I-cRGDY-PEG-dot indicaron que, en promedio, el 7 % DI y el 15 % DI de la dosis inyectada se eliminó durante 24 y 96 horas, respectivamente (Figura 9D). El análisis ECF de las muestras de orina obtenidas en múltiples momentos después de la inyección de la sonda dirigida reveló que la partícula se excretó intacta y sin liberación del colorante encapsulado (no se muestran los datos). [0156] Efficient renal excretion was found for the ~7 nm diameter targeting and non-targeting probes over a time period of 168 hours by fluorometric analysis of urine samples. Fluorescence signals were background corrected and converted to particle concentrations (% ID/pl) according to a serial dilution calibration scheme (Fig. 9C, inset; Table 4, column 2). Burns, et al., Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine, Nano Letters. 9,442-8 (2009). The concentration values, together with conservative age-dependent estimates of the average urinary excretion rate, allowed calculation of the cumulative %ID excreted (Table 4, column 4). Drickarner, Rates of urine excretion by house mouse (mus domesticus): differences by age, sex, social status and reproductive condition. J. Chem. Ecol. 21, 1481-1493 (1995). Almost half of the injected dose (about 43% ID) was observed to be excreted during the first 24 h pi and ~72% ID at 96 h, Fig. 9C), suggesting that most of the excretion occurred on the first day pi No significant particle fluorescence could be detected in the urine 168 h pi The fecal excretion profiles of the 124I-cRGDY-PEG-dot indicated that, on average, 7% ID and 15% ID of the injected dose was eliminated for 24 and 96 hours, respectively (Figure 9D). ECF analysis of urine samples obtained at multiple times after injection of the targeting probe revealed that the particle was excreted intact and without release of the encapsulated dye (data not shown).

Tabla 4Table 4

Datos de concentración urinaria y excreción cumulativaUrinary concentration data and cumulative excretion

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Estudios seriales de TEP de cuerpo enteroWhole-body serial PET studies

[0157] La formación de imágenes TEP de la expresión de integrina en modelos de ratón con xenoinjerto subcutáneo de pata trasera M21 y M21L se realizó en múltiples puntos de tiempo p.i. después de la inyección i.v. de puntos 124I-cRGDY-PEG- o puntos 124I-PEG (control). En la Fig. 11A se muestran imágenes representativas de microTEP coronal de cuerpo completo a las 4 horas (izquierda: tumor M21; centro: tumor M21L) y 24 horas (derecha: tumor M21) p.i. El direccionamiento específico del tumor M21 que sobreexpresa la integrina avp3 es claramente visible en estas imágenes. Se muestran el %DI/g tumoral promedio y las desviaciones estándar para los grupos de tumores M21 (n=7) y M21L (control) (n=5) que reciben los puntos de 124I-cRGDY-PEG dirigidos, así como para los ratones tumorales M21 (n = 5) que reciben un trazador de puntos 124I-PEG no dirigido (Fig. 11B). En el momento de máxima captación del tumor (~4 horas p.i.), se observaron aumentos de concentración de actividad tres veces (en % DI/g) en los tumores M21 sobre los controles. Las diferencias fueron estadísticamente significativas en todos los puntos de tiempo p.i. (p<0,05) excepto en 1 hora (p=0,27). [0157] PET imaging of integrin expression in M21 and M21L hind paw subcutaneous xenograft mouse models was performed at multiple time points pi after iv injection of 124I-cRGDY-PEG- dots or 124I dots -PEG (control). Representative whole-body coronal microTEP images at 4 hours (left: M21 tumor; center: M21L tumor) and 24 hours (right: M21 tumor) are shown in Fig. 11A pi Specific targeting of integrin-overexpressing M21 tumor avp3 is clearly visible in these images. Mean %ID/g tumor and standard deviations are shown for groups of M21 (n=7) and M21L (control) (n=5) tumors receiving the targeted 124I-cRGDY-PEG dots, as well as for M21 tumor mice (n=5) receiving an untargeted 124I-PEG dot tracer (Fig. 11B). At the time of maximum tumor uptake (~4 hours pi), three-fold increases in activity concentration (in %ID/g) were observed in M21 tumors over controls. The differences were statistically significant at all pi time points (p<0.05) except 1 hour (p=0.27).

[0158] Las proporciones de captación de tumor a músculo (% DI/g) derivadas de imágenes para los puntos de 124I-cRGDY-PEG revelaron un contraste tumoral mejorado en tiempos posteriores (~ 24-72 h p.i.), mientras que para 124I-PEG -puntos declinados (Fig. 11C). Este resultado sugirió que los puntos de 124I-cRGDY-PEG eran, de hecho, selectivos de tumores, lo que se hizo más evidente a medida que la actividad sanguínea se eliminó durante el período inicial de 24 horas (compárese la Fig. 11C con el recuadro de la Fig. 9A). Se encontró una correlación estadísticamente significativa entre los valores de % DI/g de tejido tumoral derivados de TEP para puntos de 124I-cRGDY-PEG y puntos de 124I-PEG, y los correspondientes valores de % DI/g de tumor y-contados ex-vivo (coeficiente de correlación r = 0,94, P <0,0016; Fig. 11D), lo que confirma la precisión de la TEP para obtener datos de biodistribución cuantitativa de forma no invasiva. [0158] Image-derived tumor-to-muscle uptake ratios (%ID/g) for 124I-cRGDY-PEG dots revealed enhanced tumor contrast at later times (~24-72 hr pi), whereas for 124I -peg -dots declined (Fig. 11C). This result suggested that the 124I-cRGDY-PEG spots were, in fact, tumor-selective, which became more apparent as blood activity abated during the initial 24-hour period (compare Fig. 11C with Fig. 11C). inset of Fig. 9A). A statistically significant correlation was found between the PET-derived %ID/g tumor tissue values for 124I-cRGDY-PEG dots and 124I-PEG dots, and the corresponding ex-counted y-tumor %ID/g values. -alive (correlation coefficient r = 0.94, P <0.0016; Fig. 11D), confirming the accuracy of PET for obtaining quantitative biodistribution data non-invasively.

Microscopía e imágenes de fluorescencia NIR in vivoIn vivo NIR fluorescence imaging and microscopy

[0159] Realizamos estudios de imágenes de fluorescencia in vivo usando nuestras pequeñas nanopartículas dirigidas para mapear nódulos locales/regionales y canales linfáticos, superando así la limitación anterior. Es importante destacar que la naturaleza multimodal y el pequeño tamaño de nuestra sonda de partículas específicas se pueden aprovechar para visualizar una variedad de tamaños de ganglios y ramas linfáticas en nuestro modelo de melanoma después de la administración peritumoral de 4 cuadrantes, simulando procedimientos de mapeo de ganglios linfáticos centinela humanos intraoperatorios. Inicialmente, la microscopía de fluorescencia NIR en serie se realizó en ratones intactos durante un período de tiempo de 4 horas utilizando las sondas de partículas dirigidas o no dirigidas. La administración peritumoral de la sonda dirigida reveló drenaje y visualización persistente de los ganglios inguinales y poplíteos adyacentes durante este intervalo, con ganglios linfáticos más pequeños y/o más distantes y más difíciles de visualizar. Por el contrario, la sonda no dirigida produjo una visualización a corto plazo (~ 1 hora) de los nódulos locales con una señal de fluorescencia progresivamente más débil observada (datos no mostrados). Tras la exposición quirúrgica, se descubrió que esta observación era el resultado de una difusión de partículas más rápida desde el sitio del tumor, en comparación con la retención prolongada observada con la sonda dirigida. [0159] We performed in vivo fluorescence imaging studies using our small targeted nanoparticles to map local/regional nodules and lymphatic channels, thereby overcoming the above limitation. Importantly, the multimodal nature and small size of our targeted particle probe can be exploited to visualize a variety of lymph node and branch sizes in our melanoma model after 4-quadrant peritumoral delivery, simulating cell mapping procedures. Intraoperative human sentinel lymph nodes. Initially, serial NIR fluorescence microscopy was performed on intact mice over a 4-h time period using either the targeted or untargeted particle probes. Peritumoral administration of the directed probe revealed drainage and persistent visualization of adjacent inguinal and popliteal nodes during this interval, with lymph nodes smaller and/or more distant and more difficult to visualize. In contrast, the untargeted probe produced short-term (~1 hour) visualization of local nodules with a progressively weaker fluorescence signal observed (data not shown). Following surgical exposure, this observation was found to be the result of more rapid particle diffusion from the tumor site, compared to the prolonged retention observed with the targeted probe.

[0160] A continuación, realizamos un mapeo representativo de los ganglios linfáticos en múltiples escalas espaciales utilizando imágenes ópticas de cuerpo entero de animales vivos (Fig. 12A) y técnicas de microscopía de fluorescencia NIR (Fig. 12B) para visualizar el drenaje linfático desde la región peritumoral hasta los ganglios inguinales y axilares. en animales vivos expuestos quirúrgicamente. Además, las imágenes de fluorescencia de mayor resolución (Fig. 12B, fila inferior) permitieron visualizar una arquitectura intraganglionar más detallada, incluidas las vénulas endoteliales altas, que facilitan el paso de los linfocitos vírgenes circulantes al ganglio, y que pueden tener implicaciones importantes para la estadificación ganglionar y la capacidad para detectar micrometástasis en etapas tempranas de la enfermedad. También se visualizaron ramas linfáticas más pequeñas y menos intensas mediante microscopía de fluorescencia en la región axilar (datos no mostrados). Por lo tanto, el pequeño tamaño de la sonda dirigida no solo permite visualizar el primer drenaje (o ganglio centinela), próximo al tumor, sino que también permite visualizar ganglios más distantes y visualizar el patrón de drenaje linfático. [0160] Next, we performed representative mapping of lymph nodes at multiple spatial scales using whole-body optical imaging of live animals (Fig. 12A) and NIR fluorescence microscopy techniques (Fig. 12B) to visualize lymphatic drainage from the peritumoral region to the inguinal and axillary lymph nodes. in live surgically exposed animals. In addition, higher-resolution fluorescence images (Fig. 12B, bottom row) allowed visualization of more detailed intranodal architecture, including tall endothelial venules, which facilitate passage of circulating naïve lymphocytes into the node, and which may have important implications for lymph node staging and the ability to detect micrometastases in early stages of the disease. Smaller and less intense lymphatic branches were also visualized by fluorescence microscopy in the axillary region (data not shown). Therefore, the small size of the targeted probe not only allows visualization of the first drainage (or sentinel node), close to the tumor, but also allows visualization of more distant nodes and visualization of the lymphatic drainage pattern.

DISCUSIÓNDISCUSSION

[0161] Informamos sobre nanopartículas de sílice no tóxicas, de alta afinidad y eficientemente aclaradas para el mapeo de nódulos y el direccionamiento selectivo de tumores, habiendo abordado con éxito una serie de desafíos actuales asociados con otras tecnologías de partículas. Esta es la primera nanopartícula dirigida que, sobre la base de sus propiedades favorables, se puede decir que es traducible clínicamente como una sonda combinada de TEP óptico. La naturaleza complementaria de esta sonda multimodal, junto con su pequeño tamaño (~7 nm de diámetro), puede facilitar la evaluación clínica al permitir la perfecta integración de los datos de imágenes adquiridos en diferentes escalas espaciales, temporales y de sensibilidad, lo que podría brindar nuevos conocimientos sobre los aspectos fundamentales. procesos moleculares que gobiernan la biología tumoral. [0161] We report non-toxic, high-affinity, and efficiently cleared silica nanoparticles for nodule mapping and selective tumor targeting, having successfully addressed a number of current challenges associated with other particle technologies. This is the first targeted nanoparticle that, on the basis of its favorable properties, can be said to be clinically translatable as a combined optical PET probe. The complementary nature of this multimodal probe, along with its small size (~7 nm in diameter), may facilitate clinical evaluation by allowing seamless integration of imaging data acquired at different spatial, temporal, and sensitivity scales, which could provide new insights into the fundamentals. molecular processes that govern tumor biology.

[0162] Nuestros resultados in vitro muestran la especificidad de unión al receptor de la sonda de partículas dirigidas de ~7 nm a células M21 y HUVEC. Se han informado resultados similares con ensayos de unión al receptor utilizando los mismos tipos de células, pero con la forma monovalente del péptido. Cressman, et al., Binding and uptake of RGD-containing ligands to cell (avp3 integrins. Int J Pept Res Ther. 15, 49-59 (2009). Es importante destacar que la mejora multivalente de la sonda de partículas unida a cRGDY, junto con los valores prolongados de tiempo de residencia en sangre y tumor T1/2, son propiedades clave asociadas con la plataforma de partículas que no se encuentran con la forma monovalente del péptido. [0162] Our in vitro results show the receptor binding specificity of the ~7 nm targeting particle probe to M21 and HUVEC cells. Similar results have been reported with receptor binding assays using the same cell types, but with the monovalent form of the peptide. Cressman, et al., Binding and uptake of RGD-containing ligands to cell (avp3 integrins. Int J Pept Res Ther. 15, 49-59 (2009). Importantly, multivalent enhancement of the cRGDY-bound particle probe , together with the prolonged blood and tumor T 1 / 2 residence time values, are key properties associated with the particle platform that are not found with the monovalent form of the peptide.

[0163] El valor de T1/2 en sangre relativamente largo de 7,3 ± 1,2 horas estimadas para el trazador de puntos de 124I-PEG pueden estar relacionadas con la superficie recubierta de PEG químicamente neutra, lo que hace que la sonda sea biológicamente inerte y significativamente menos susceptible a la fagocitosis por parte del sistema reticuloendotelial. Que se haya encontrado una reducción en el valor T1/2 a 5,6 ± 0,15 h para el trazador de puntos 124I-cRGDY-PEG probablemente sea el resultado del reconocimiento por parte de las integrinas objetivo y/o una actividad de macrófagos más activa (~13 minutos) y da como resultado una mayor biodisponibilidad de la sonda, lo que facilita la orientación del tumor y produce una mayor captación del tumor durante períodos de tiempo más prolongados. Montet, et al., Multivalent effects of RGD peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). Además, el valor T1/2 del tumor para el punto de 124I-cRGDY-PEG fue aproximadamente 13 veces mayor que el de la sangre, frente a una diferencia de solo cinco veces para el punto de 124I-PEG, lo que sugiere una localización sustancialmente mayor en el tejido diana del primero que este último. Estas interpretaciones mecanicistas de los datos in vivo se pueden aprovechar para perfeccionar los protocolos de diagnóstico clínico, planificación del tratamiento y seguimiento del tratamiento. [0163] The relatively long blood T 1/2 value of 7.3 ± 1.2 hours estimated for the 124I-PEG dot tracer may be related to the chemically neutral PEG coated surface, making the probe is biologically inert and significantly less susceptible to phagocytosis by the reticuloendothelial system. That a reduction in the T 1/2 value was found at 5.6 ± 0.15 h for the 124I-cRGDY-PEG dot tracer is probably the result of recognition by the target integrins and/or an activity of more active macrophages (~13 minutes) and results in greater bioavailability of the probe, which facilitates tumor targeting and results in greater tumor uptake for longer periods of time. Montet, et al., Multivalent effects of RGD peptides obtained by nanoparticle display. J Med Chem. 49, 6087-6093 (2006). In addition, the T 1/2 value of the tumor for the 124I-cRGDY-PEG spot was approximately 13-fold that of the blood, compared with only a five-fold difference for the 124I-PEG spot, suggesting a substantially greater localization in the target tissue of the former than the latter. These mechanistic interpretations of in vivo data can be harnessed to refine protocols for clinical diagnosis, treatment planning, and treatment monitoring.

[0164] Los resultados de este estudio subrayan las claras ventajas que ofrece TEP, una herramienta de formación de imágenes potente, cuantitativa y muy sensible para extraer de forma no invasiva información molecular relacionada con los niveles de expresión del receptor, la afinidad de unión y la especificidad. La mayor acumulación y la eliminación más lenta de los tumores M21, en relación con las estructuras normales circundantes, permite diferenciar los mecanismos específicos de captación tumoral de los mecanismos no específicos (es decir, perfusión tisular, fuga) en tejidos normales. Sin embargo, un pequeño componente de la captación del tumor M21 puede atribuirse presumiblemente a alteraciones de la permeabilidad vascular (es decir, permeabilidad mejorada y efectos de retención). Seymour, Passive tumor targeting of soluble macromolecules and drug conjugates. Crit, Rev. Ther. Drug Carrier Syst. 9, 135-187 (1992). Este modo de captación no específico refleja una porción relativamente pequeña de la captación total del tumor en puntos de tiempo p.i. más tempranos en función de los aumentos de % DI/g observados en ratones que recibieron el marcador de control (puntos de 124I-PEG, Fig. 11B). A la hora p.i., no se observaron aumentos significativos del % DI/g en los tumores M21 sobre los controles. Esta observación puede reflejar los efectos de la perfusión diferencial en la primera hora, con la acumulación y retención tumoral observadas principalmente en tiempos p.i. posteriores (es decir, 24 horas). Además, en comparación con el trazador peptídico clínicamente aprobado, 18F-galacto RGD, se encontró una captación casi dos veces mayor en tumores M21 para los puntos 124I-cRGDY-PEG-34, mientras que además ofrece ventajas de unión multivalente, tiempos prolongados de circulación sanguínea, y mayor aclaramiento renal. [0164] The results of this study underline the clear advantages offered by PET, a powerful, quantitative and highly sensitive imaging tool for non-invasively extracting molecular information related to receptor expression levels, binding affinity and the specificity. The greater accumulation and slower clearance of M21 tumors, relative to surrounding normal structures, allows one to differentiate specific mechanisms of tumor uptake from non-specific mechanisms (ie, tissue perfusion, leakage) in normal tissues. However, a small component of M21 tumor uptake can presumably be attributed to alterations in vascular permeability (ie, enhanced permeability and retention effects). Seymour, Passive tumor targeting of soluble macromolecules and drug conjugates. Crit, Rev. Ther. Drug Carrier Syst. 9, 135-187 (1992). This non-specific uptake mode reflects a relatively small portion of the total tumor uptake at earlier pi time points based on the %ID/g increases observed in mice receiving the control marker (124I-PEG points, Fig. 11B). At hour pi, no significant increases in %ID/g were observed in M21 tumors over controls. This observation may reflect the effects of differential perfusion in the first hour, with tumor accumulation and retention seen primarily at later pi times (ie, 24 hours). In addition, compared to the clinically approved peptide tracer, 18F-galacto RGD, almost two-fold increased uptake was found in M21 tumors for 124I-cRGDY-PEG-34 sites, while additionally offering advantages of multivalent binding, prolonged blood circulation, and increased renal clearance.

[0165] Una ventaja de una sonda óptica-TEP combinada es la capacidad de evaluar estructuras anatómicas que tienen tamaños en o muy por debajo del límite de resolución del escáner TEP (es decir, el llamado efecto de volumen parcial), que puede socavar la detección y cuantificación de la actividad en las lesiones. Por ejemplo, en modelos de animales pequeños, la evaluación de la enfermedad metastásica en ganglios locales/regionales pequeños, importante desde el punto de vista clínico para la estadificación y el tratamiento del melanoma, puede no resolverse adecuadamente mediante imágenes TEP, dado que el tamaño de los ganglios observados suele ser del orden de resolución espacial del sistema (1-2 mm). Al utilizar una segunda modalidad de imagen complementaria y sensible, la imagen de fluorescencia de infrarrojo cercano (NIR), se pueden obtener mapas funcionales que revelan la enfermedad ganglionar y los patrones de drenaje linfático. Ballou, et al., Imágenes de ganglios linfáticos centinela utilizando puntos cuánticos en modelos de tumores de ratón. Bioconjugate Chem. 18, 389-396 (2007). Si bien se necesitan más estudios que investiguen la distribución de la fluorescencia intranodal punto cRGDY-PEG en relación con los focos metastásicos para determinar si se puede lograr una localización sensible de dichos focos, estos resultados demuestran claramente las ventajas de trabajar con una sonda óptica-TEP combinada de este tipo. [0165] An advantage of a combined PET-optical probe is the ability to assess anatomical structures that have sizes at or well below the resolution limit of the PET scanner (i.e., the so-called partial volume effect), which can undermine the detection and quantification of activity in lesions. For example, in small animal models, the evaluation of metastatic disease in small local/regional nodes, clinically important for the staging and treatment of melanoma, may not be adequately resolved by PET imaging, since the size of the observed nodes is usually of the order of spatial resolution of the system (1-2 mm). By using a second complementary and sensitive imaging modality, near-infrared (NIR) fluorescence imaging, functional maps can be obtained that reveal nodal disease and lymphatic drainage patterns. Ballou, et al., Sentinel Lymph Node Imaging Using Quantum Dots in Mouse Tumor Models. Bioconjugate Chem. 18, 389-396 (2007). Although further studies investigating the distribution of cRGDY-PEG point intranodal fluorescence in relation to metastatic foci are needed to determine whether sensitive localization of such foci can be achieved, these results clearly demonstrate the advantages of working with an optical probe. Combined PET of this type.

[0166] En la clínica, los beneficios de una plataforma combinada de este tipo para la estadificación y el tratamiento de tumores no pueden subestimarse. El tiempo prolongado de circulación sanguínea y la biodisponibilidad resultante de esta nanosonda destacan su uso como una herramienta versátil para el control temprano y a largo plazo de las diversas etapas del control de la enfermedad (detección diagnóstica, evaluación previa al tratamiento, intervención terapéutica y control posterior al tratamiento) sin restricciones impuestas por consideraciones de toxicidad. Una ventaja importante adicional es que, si bien las sondas que se limpian rápidamente pueden ser útiles para ciertas aplicaciones en las que la localización del tejido diana es en sí misma rápida, la localización de muchos agentes en tumores sólidos a menudo mal vascularizados y relativamente inaccesibles probablemente será lenta después de la administración sistémica. Por lo tanto, la plataforma de nanopartículas actual amplía el rango de aplicaciones de dichos agentes, ya que la cinética de localización del tejido diana ya no es limitante. Además, los ganglios profundos se pueden mapear mediante TEP en términos de su distribución y número, mientras que la localización más precisa y detallada de los ganglios superficiales se puede obtener mediante imágenes de fluorescencia NIR. Finalmente, la residencia relativamente prolongada de la sonda dirigida del tumor en relación con la de la sangre, además de su potenciación multivalente, puede aprovecharse para futuras aplicaciones teranósticas como vehículo radioterapéutico o de administración de fármacos. [0166] In the clinic, the benefits of such a combined platform for tumor staging and treatment cannot be underestimated. The prolonged blood circulation time and resulting bioavailability of this nanoprobe highlight its use as a versatile tool for early and long-term monitoring of various stages of disease management (diagnostic screening, pretreatment assessment, therapeutic intervention, and post-monitoring). treatment) without restrictions imposed by toxicity considerations. An additional important advantage is that while rapidly clearing probes may be useful for certain applications where target tissue localization is itself rapid, localization of many agents in often poorly vascularized and relatively inaccessible solid tumors it will probably be slow after systemic administration. Therefore, the current nanoparticle platform expands the range of applications of such agents, since the localization kinetics of the target tissue is no longer limiting. Furthermore, deep nodes can be mapped by PET in terms of their distribution and number, whereas more precise and detailed localization of superficial nodes can be obtained by NIR fluorescence imaging. Finally, the relatively long residence of the targeted probe in the tumor relative to that in the blood, in addition to its multivalent potentiation, can be exploited for future theranostic applications as a radiotherapeutic or drug delivery vehicle.

Ejemplo 5 Nanopartículas de sílice fluorescente conjugadas con péptido dirigido a integrina Ov03 y/o péptido dirigido a uMUC1 (modelos de cáncer de tiroides y carcinoma de células escamosas (SCC)) Example 5 Fluorescent Silica Nanoparticles Conjugated with Ov03 Integrin Targeting Peptide and/or uMUC1 Targeting Peptide (Thyroid Cancer and Squamous Cell Carcinoma (SCC) Models )

[01687] Un péptido cRGD (Peptides International), que tiene una funcionalidad final de cisteína se unirá a la nanopartícula PEG-ilada a través de un enlace tiol-maleimida. Las nanopartículas se pueden funcionalizar adicionalmente opcionalmente mediante un ligando peptídico sintético. EPPT1. Las nanopartículas se caracterizarán en función del tamaño de las partículas, la distribución del tamaño y el fotoblanqueo. [01687] A cRGD peptide (Peptides International), having a cysteine end functionality will be attached to the PEG-ylated nanoparticle via a thiol-maleimide bond. The nanoparticles can optionally be further functionalized by a synthetic peptide ligand. EPPT1. Nanoparticles will be characterized based on particle size, size distribution, and photobleaching.

Caracterización de conjugados de nanopartícula-péptidoCharacterization of nanoparticle-peptide conjugates

[0168] Para evaluar las propiedades fotofísicas por partícula, se usarán espectrofotometría, espectrofluorometría y espectroscopia de correlación de fluorescencia multifotónica (ECF) para determinar el tamaño de partícula, el brillo y la distribución del tamaño. Los datos de tamaño se corroborarán mediante microscopía electrónica de barrido y mediciones de dispersión de luz dinámica (DLS). Ow et al. Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles. Nano Letters 2005; 5, 113; 5, 113. El número promedio de péptidos RGD por nanopartícula y la eficiencia de acoplamiento de RGD a grupos PEG funcionalizados se evaluarán colorimétricamente en condiciones alcalinas y métodos espectrofotométricos de Biuret (A = 450 nm, absorbancia máxima). [0168] To assess the photophysical properties per particle, spectrophotometry, spectrofluorometry, and multiphoton fluorescence (ECF) correlation spectroscopy will be used to determine particle size, brightness, and size distribution. The size data will be corroborated by scanning electron microscopy and dynamic light scattering (DLS) measurements. Ow et al. Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles. NanoLetters 2005; 5, 113; 5, 113. The average number of RGD peptides per nanoparticle and the coupling efficiency of RGD to functionalized PEG groups will be evaluated colorimetrically under alkaline conditions and Biuret spectrophotometric methods (A = 450 nm, maximum absorbance).

[0169] Los conjugados de nanopartículas se yodarán a través de conectores de tirosina para crear una forma radiomarcada (124I) (T1/2 -4 d) y estable (127I) usando lodogen (Pierce, Rockford, IL). El producto final se purificará mediante cromatografía de exclusión por tamaño. [0169] Nanoparticle conjugates will be iodinated through tyrosine linkers to create a form radiolabeled (124I) (T 1/2 -4 d) and stable (127I) using lodogen (Pierce, Rockford, IL). The final product will be purified by size exclusion chromatography.

Evaluación de la especificidad de direccionamiento in vitro y los patrones de biodistribución de las nanopartículas RGD y RGD-EPPT.Evaluation of the in vitro targeting specificity and biodistribution patterns of RGD and RGD-EPPT nanoparticles.

[0170] Los patrones de expresión de integrina avp3 y uMUC1 en líneas celulares de tiroides y carcinoma de células escamosas (SCC) se evaluarán frente a integrina avp3 negativa e integrina avp3 positiva (líneas celulares de melanoma humano M21-L y M21, respectivamente) y uMUC1-negativo y uMUC1-positivo (líneas celulares U8728, H-29, respectivamente) controles usando anticuerpos anti-integrina y anti-uMUC1. Las líneas celulares que expresan altamente la integrina avp3 y/o MUC1 se seleccionarán para estudios de unión diferencial con nanopartículas RGD y RGD-EPPT, así como para la obtención de imágenes in vivo. [0170] The expression patterns of avp3 and uMUC1 integrin in thyroid and squamous cell carcinoma (SCC) cell lines will be assessed against avp3 integrin negative and avp3 integrin positive (M21-L and M21 human melanoma cell lines, respectively). and uMUC1-negative and uMUC1-positive (U8728, H-29 cell lines, respectively) controls using anti-integrin and anti-uMUC1 antibodies. Cell lines that highly express the integrin avp3 and/or MUC1 will be selected for differential binding studies with RGD and RGD-EPPT nanoparticles, as well as for in vivo imaging.

[0171] Los ensayos cuantitativos de unión celular evaluarán la eficiencia de marcaje de las células tumorales y los estudios de biodistribución. Se realizarán ensayos de captación en tumores, órganos y fluidos utilizando conjugados de nanopartículas radioyodadas (nanopartículas 124I-RGD, nanopartículas 124I-RGD-EPPT). Para comparar los datos de captación de TEP de conjugados de nanopartículas con los observados inicialmente utilizando imágenes NIRF ópticas, cada conjugado de nanopartículas también se yodará para crear una forma radiomarcada (124I) y estable (127I). [0171] Quantitative cell binding assays will assess tumor cell labeling efficiency and biodistribution studies. Uptake assays will be performed in tumors, organs and fluids using radioiodinated nanoparticle conjugates (124I-RGD nanoparticles, 124I-RGD-EPPT nanoparticles). To compare the PET uptake data of nanoparticle conjugates with those initially observed using optical NIRF imaging, each nanoparticle conjugate will also be iodinated to create a radiolabeled (124I) and stable (127I) form.

[0172] Microscopía de fluorescencia con puntos RGD- y RGD-EPPT-C. La unión diferencial de nanopartículas RGD y nanopartículas RGD-EPPT a líneas celulares de carcinoma de tiroides/SCC que expresan altamente integrina avp3 y/o MUC1, frente a líneas de control, se visualizará mediante microscopía de fluorescencia. [0172] Fluorescence microscopy with RGD- and RGD-EPPT-C spots. Differential binding of RGD nanoparticles and RGD-EPPT nanoparticles to thyroid carcinoma/SCC cell lines that highly express integrin avp3 and/or MUC1, versus control lines, will be visualized by fluorescence microscopy.

[0173] Modelos animales. Todos los experimentos con animales se realizarán de acuerdo con los protocolos aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales y siguiendo las pautas del NIH para el bienestar animal. [0173] Animal models. All animal experiments will be conducted in accordance with protocols approved by the Institutional Animal Care and Use Committee and following NIH guidelines for animal welfare.

[0174] Biodistribución in vivo: Se inyectarán por vía subcutánea (sc) en ambos costados ratones desnudos atímicos machos (6-8 semanas de edad, n=5 por tumor) con tumores negativos/positivos para integrina o negativos/positivos para uMUC1 de tejidos de diferente origen (n=3/cada tumor). Con un diámetro de 0,5 cm (DI), los ratones recibirán una inyección intravenosa (I.V.) de conjugados de nanopartículas marcadas con 124I (~500 nm/kg). Los animales se sacrifican a los 0,5, 1 y 24 brs más tarde, con extracción de tumores, órganos y fluidos para pesarlos y contarlos (contador gamma). Los resultados de biodistribución se expresarán como el porcentaje de dosis inyectada por gramo de tejido. [0174] In Vivo Biodistribution: Male athymic nude mice (6-8 weeks old, n=5 per tumor) with integrin-negative/positive or uMUC1-negative/positive tumors will be injected subcutaneously (sc) on both flanks. tissues of different origin (n=3/each tumor). With a diameter of 0.5 cm (ID), mice will receive an intravenous (IV) injection of 124I-labeled nanoparticle conjugates (~500 nm/kg). Animals are sacrificed at 0.5, 1, and 24 brs later, with removal of tumors, organs, and fluids for weighing and counting (gamma counter). Biodistribution results will be expressed as the percentage of injected dose per gram of tissue.

[0175] Ensayo de unión celular cuantitativo. La eficacia del etiquetado se evaluará mediante la incubación de cantidades fijas de células de carcinoma que expresen una gran cantidad de integrina avp3 y/o MUC1, con concentraciones preseleccionadas de conjugados de nanopartículas marcadas con 124I durante 1 hora en una atmósfera de CO2 humidificada a 37 °C. Las células se lavan exhaustivamente, se lisan con Triton X al 0,1% y los lisados celulares se cuentan en un contador gamma. [0175] Quantitative cell binding assay. Labeling efficacy will be assessed by incubating fixed numbers of carcinoma cells expressing a high amount of avp3 integrin and/or MUC1, with preselected concentrations of 124I-labeled nanoparticle conjugates for 1 hour in a humidified CO 2 atmosphere at 37°C. Cells are washed extensively, lysed with 0.1% Triton X, and cell lysates are counted in a gamma counter.

Evaluación de las diferencias inquietas en la orientación específica del tumor utilizando imágenes multimodales in vivo (TEP-NIRP).Assessment of disturbing differences in tumor-specific targeting using multimodality in vivo imaging (TEP-NIRP).

[0176] Como herramienta de cribado de diagnóstico de alto rendimiento, la formación de imágenes ópticas NIRF se puede utilizar para evaluar las diferencias relativas en la biodistribución de conjugados de nanopartículas progresivamente funcionalizados in vivo con mayor sensibilidad y resolución temporal. También se pueden derivar datos semicuantitativos sobre la orientación específica del tumor. Estos estudios preliminares facilitan la selección de líneas celulares que expresan fuertemente marcadores de interés para una cuantificación más detallada de la biodistribtición y la orientación específica del tumor mediante TEP. [0176] As a high-throughput diagnostic screening tool, NIRF optical imaging can be used to assess relative differences in the biodistribution of progressively functionalized nanoparticle conjugates in vivo with increased sensitivity and temporal resolution. Semi-quantitative data on the specific targeting of the tumor can also be derived. These preliminary studies facilitate the selection of cell lines that strongly express markers of interest for more detailed quantification of biodistribution and tumor-specific targeting by PET.

[0177] Se realizarán imágenes ópticas microTEP™ y NIRF de cuerpo entero durante un período de una semana para evaluar la captación diferencial en tumores de flanco. Los resultados de estos estudios serán validados con microscopía de fluorescencia de tumores ex-vivo. [0177] Whole body microTEP™ and NIRF optical imaging will be performed over a one week period to assess differential uptake in flank tumors. The results of these studies will be validated with ex-vivo tumor fluorescence microscopy.

[0178] Formación de imágenes NIRF in vivo en serie. Los ratones se inyectarán bilateralmente con células negativas para integrina avp3 y positivas para integrina avp3 o con células negativas para uMUC1 y positivas para uMUC1 (n=5/tumor). Después de que los tumores alcancen ~0,5 cm de diámetro interior, se inyectarán por vía intravenosa conjugados de nanopartículas yodados y no yodados estables (RGD, 127I-RGD, RDG-EPPT, 127I-RGD-EPPT). Las imágenes en serie se realizarán utilizando el sistema de imágenes por fluorescencia Maestro™ In Vivo (CRI, Woburn, MA) a las 0, 0,5, 1,2,4, 6,12 y 24 horas. A las 24 h, los ratones se sacrifican y los principales tejidos/órganos se diseccionan, pesan y colocan en placas de 6 pocillos para obtener imágenes ex vivo. La emisión de fluorescencia se analizará utilizando regiones de interés (ROI) sobre tumores, tejidos seleccionados e inyectados de referencia, empleando algoritmos de desmezcla espectral para eliminar la autofluorescencia. La división de las intensidades de fluorescencia promedio de los tejidos por los valores inyectados permitirá realizar comparaciones entre los diversos tejidos/órganos para cada conjugado de nanopartícula inyectado. [0178] Serial in vivo NIRF imaging. Mice will be injected bilaterally with avp3 integrin negative and avp3 integrin positive cells or with uMUC1 negative and uMUC1 positive cells (n=5/tumor). After the tumors reach ~0.5 cm in inner diameter, stable iodinated and non-iodinated nanoparticle conjugates (RGD, 127I-RGD, RDG-EPPT, 127I-RGD-EPPT) will be injected intravenously. Serial images will be performed using the Maestro™ In Vivo Fluorescence Imaging System (CRI, Woburn, MA) at 0, 0.5, 1,2,4, 6,12, and 24 hours. At 24 h, mice are sacrificed and major tissues/organs are dissected, weighed, and plated in 6-well plates for ex vivo imaging. Fluorescence emission will be analyzed using regions of interest (ROI) on reference tumors, selected and injected tissues, employing spectral demixing algorithms to remove autofluorescence. Dividing the tissue average fluorescence intensities by the injected values will allow comparisons between the various tissues/organs for each injected nanoparticle conjugate.

[0179] Adquisición y análisis de imágenes dinámicas de MicroTEP. A dos grupos de ratones portadores de tumores (n=5/tumor) se les inyectarán conjugados de nanopartículas de 124I radiomarcados (radiotrazadores) y se realizarán imágenes TEP dinámicas durante 1 hora con un Focus 120 microTEP™ (Concorde Microsystems, TN). Las adquisiciones en modo de lista de una hora se inician en el momento de la inyección I.V. de ~25,9 MBq (700 mCi) de radiotrazadores. Los datos en modo lista resultantes se reconstruyen en una matriz 1283128396 mediante retroproyección filtrada. El análisis de ROI de las imágenes reconstruidas se realiza mediante el software ASIPro™ (Concorde Microsystems, TN) para determinar la media y la d.e. de la captación del radiotrazador (%DI/g) en tumores, otros órganos/tejidos y ventrículo izquierdo (VI). Se obtendrán datos adicionales de imágenes estáticas a las 24, 48 y 72 horas después de la inyección. Se utilizará un modelo cinético de cuatro parámetros y tres compartimentos para caracterizar el comportamiento del marcador in vivo. Para este análisis, la entrada arterial se mide utilizando un ROI colocado sobre el LV. [0179] Acquisition and analysis of dynamic MicroTEP images. Two groups of tumor-bearing mice (n=5/tumor) will be injected with radiolabeled 124I nanoparticle conjugates (radiotracers) and dynamic PET images will be performed for 1 hour with a Focus 120 microTEP™ (Concorde Microsystems, TN). One hour list mode acquisitions are initiated at the time of IV injection of ~25.9 MBq (700 mCi) of radiotracers. The resulting list-mode data is reconstructed into a 1283128396 matrix using filtered backprojection. ROI analysis of the reconstructed images is performed using ASIPro™ software (Concorde Microsystems, TN) to determine the mean and mean of radiotracer uptake (%ID/g) in tumors, other organs/tissues, and left ventricle ( SAW). Additional still image data will be obtained at 24, 48, and 72 hours post-injection. A four-parameter, three-compartment kinetic model will be used to characterize the behavior of the marker in vivo. For this analysis, arterial input is measured using an ROI placed over the LV.

Ejemplo 6 - Mapeo ganglionar en mini cerdoExample 6 - Lymph node mapping in mini pig

[0180] El escaneo intraoperatorio en tiempo real de la cuenca ganglionar no se puede lograr en la práctica en la actualidad, ya que estos sistemas son generalmente demasiado engorrosos y costosos para usar en el quirófano o pueden ser incapaces de proporcionar el campo de visión necesario o contraste tisular. Además, no existen agentes que contengan fluoróforos bioestables y clínicamente prometedores, que ofrezcan características fotofísicas mejoradas y tiempos de vida de circulación más largos que los tintes originales, disponibles para mejorar el contraste del tejido para procedimientos de resección/mapeo de ganglios extendidos. Con este estudio en animales, mostraremos que los avances tanto en las sondas de partículas multimodales como en las tecnologías de dispositivos de imágenes moleculares en tiempo real se pueden traducir fácilmente a una variedad de futuros ensayos clínicos en humanos. Estas tecnologías transformadoras pueden tener un impacto significativo en la atención estándar del cáncer intraoperatorio al proporcionar herramientas de visualización específicas de última generación para facilitar la detección del SLN metastásico y permitir delineación precisa de los ganglios de la anatomía contigua para minimizar el riesgo de lesiones en estructuras cruciales. Los beneficios incluyen un mapeo intraoperatorio in vivo en tiempo real extendido de la diseminación de la enfermedad ganglionar y la extensión del tumor en la cabeza y el cuello. Los ganglios profundos se pueden mapear mediante TEP, mientras que la localización precisa y detallada de los ganglios superficiales se puede obtener mediante imágenes de fluorescencia NIR. El pequeño tamaño de la sonda de partículas también puede extender el límite inferior de los tamaños nodales que pueden detectarse con sensibilidad. El efecto neto de la plataforma multimodal no tóxica propuesta, junto con la aplicación de procedimientos combinados de diagnóstico/tratamiento, tiene implicaciones importantes para la estadificación de la enfermedad, el pronóstico y el resultado clínico de esta enfermedad altamente letal. [0180] Real-time intraoperative scanning of the nodal basin cannot be achieved in practice at present, as these systems are generally too cumbersome and expensive to use in the operating room or may be unable to provide the necessary field of view or tissue contrast. Furthermore, there are no biostable and clinically promising fluorophor-containing agents, offering improved photophysical characteristics and longer circulation lifetimes than the parent dyes, available to enhance tissue contrast for extended node mapping/resection procedures. With this animal study, we will show that advances in both multimodal particle probes and real-time molecular imaging device technologies can be readily translated to a variety of future human clinical trials. These transformative technologies can have a significant impact on standard intraoperative cancer care by providing targeted, state-of-the-art visualization tools to facilitate detection of metastatic SLN and enable precise delineation of nodes from neighboring anatomy to minimize risk of injury to structures. crucial. Benefits include extended real-time in vivo intraoperative mapping of the spread of nodal disease and the extent of tumor in the head and neck. Deep nodes can be mapped by PET, while precise and detailed localization of superficial nodes can be obtained by NIR fluorescence imaging. The small size of the particle probe can also extend the lower limit of the nodal sizes that can be sensitively detected. The net effect of the proposed non-toxic multimodal platform, together with the application of combined diagnostic/treatment procedures, has important implications for disease staging, prognosis, and clinical outcome of this highly lethal disease.

[0181] Objetivo de la enfermedad . Además del melanoma, una serie de otros tumores (es decir, mama, pulmón y cerebro) sobreexpresan los receptores de integrina avp3 y podrían servir como objetivos de la enfermedad. El melanoma metastásico tiene un pronóstico muy pobre, con una mediana de supervivencia de menos de 1 año. El manejo exitoso se basa en la identificación temprana con una extirpación quirúrgica adecuada del cáncer. La extirpación quirúrgica de la enfermedad primaria, la detección y el tratamiento de la diseminación de los ganglios linfáticos regionales es el estándar de atención en los EE. UU. para clasificar con precisión la enfermedad y adaptar el tratamiento. Las pautas de estadificación revisadas recientemente reconocen la presencia de metástasis ganglionares microscópicas como un sello distintivo de la enfermedad en paso avanzada que conduce a una supervivencia dramáticamente reducida. El conocimiento del estado patológico de los ganglios es fundamental para la estratificación de riesgo temprano, mejores predicciones de resultados y selección de subgrupos de pacientes que probablemente se beneficiarán del tratamiento adyuvante (disección ganglionar terapéutica, quimioterapia) o ensayos clínicos. [0181] Disease target . In addition to melanoma, a number of other tumors (ie, breast, lung, and brain) overexpress avp3 integrin receptors and could serve as disease targets. Metastatic melanoma has a very poor prognosis, with a median survival of less than 1 year. Successful management relies on early identification with adequate surgical removal of the cancer. Surgical removal of the primary disease, detection, and treatment of regional lymph node spread is the standard of care in the US to accurately classify the disease and tailor treatment. Recently revised staging guidelines recognize the presence of microscopic nodal metastases as a hallmark of late-stage disease leading to dramatically reduced survival. Knowledge of the pathological status of the nodes is critical for early risk stratification, better outcome predictions, and selection of subgroups of patients likely to benefit from adjuvant therapy (therapeutic nodal dissection, chemotherapy) or clinical trials.

[0182] Mapeo del ganglio linfático centinela (SLN). Las técnicas de mapeo de SLN, que se utilizan de forma rutinaria en la estadificación del melanoma, identifican los ganglios específicos que tienen el mayor riesgo de metástasis tumorales. Este procedimiento identifica a los pacientes que albergan enfermedad metastásica para un tratamiento posterior. Las técnicas de atención estándar se basan en la inyección de colorante coloide de azufre de tecnecio radiactivo (99mTc) alrededor del tumor primario para la localización del SLN, seguido del uso intraoperatorio de una sonda gamma para medir la radiactividad en las estructuras linfáticas dentro de una cuenca ganglionar expuesta. El tinte azul inyectado sobre el tumor primario puede ayudar a delinear los SLN pequeños del tejido adyacente, pero la técnica no es confiable y es propensa a complicaciones. Las técnicas actuales de mapeo y biopsia de SLN tienen limitaciones y dan cuenta de tasas más altas de no localización de SLN(s) en la cabeza y el cuello en comparación con otros sitios anatómicos. La región de la cabeza y el cuello es notoria por sus patrones impredecibles de enfermedad metastásica. La proximidad de la enfermedad primaria a las metástasis ganglionares en esta región dificulta el uso intraoperatorio de la sonda gamma debido a la interferencia del sitio de inyección. Es importante señalar que la tecnología actual no permite que el cirujano visualice el ganglio centinela y lo diferencie de forma fiable de la grasa u otros tejidos adyacentes, lo que pone en riesgo de lesión a las estructuras vitales (es decir, los nervios) durante la disección para identificar y recolectar este ganglio. El tamaño pequeño de los nodos y la amplia variación en los patrones de drenaje presenta desafíos adicionales, lo que da como resultado una tasa de no localización de alrededor del 10 %. Nanopartículas . La mayoría de los estudios preclínicos han utilizado péptidos RGD o radiotrazadores conjugados de péptidos como ligandos dirigidos para obtener imágenes de la expresión de la integrina avp3. 18F-galacto-RGD y 99mTc-NC100692 son trazadores de péptidos que se han utilizado con éxito en pacientes para diagnosticar enfermedades. Los trazadores de péptidos se eliminan rápidamente, lo que puede resultar en una unión reducida del receptor y un aumento de la señal de fondo de la dispersión tisular no específica. Estas propiedades limitan el potencial de los trazadores de péptidos para el seguimiento a más largo plazo. Por el contrario, las sondas de nanopartículas (~10-100 nm), que también se han utilizado para obtener imágenes de la expresión de integrina a lo largo de la neovasculatura tumoral, han extendido la mitad de los tiempos de circulación para realizar un seguimiento a más largo plazo (es decir, días). Las nanopartículas suelen ser más grandes que los anticuerpos y los radiofármacos (<10 kDa) y se asocian con un transporte transmembrana más lento, una mayor captación del sistema reticuloendotelial (RES) y una mayor captación no específica debido a la alteración de la permeabilidad vascular del tumor. Las nanopartículas dirigidas de 7 nm de diámetro utilizadas para este estudio de mapeo de SLN son aproximadamente comparables al diámetro promedio de una molécula de albúmina y 2-3 veces más pequeñas que el diámetro promedio de un anticuerpo típico. En relación con los trazadores de péptidos, la sonda de partículas dirigidas es menos propensa a la extravasación y está asociada con tiempos de circulación prolongados que mejoran la orientación del tumor. Es importante destacar que los puntos de 124I-cRGDY-PEG demuestran propiedades clave in vitro e in vivo en los tumores M21 necesarios para la traducción clínica. [0182] Sentinel lymph node ( SLN) mapping. SLN mapping techniques, which are routinely used in melanoma staging, identify the specific nodes that have the highest risk of tumor metastasis. This procedure identifies patients harboring metastatic disease for further treatment. Standard care techniques rely on injection of radioactive technetium (99mTc) sulfur colloid dye around the primary tumor for localization of the SLN, followed by intraoperative use of a gamma probe to measure radioactivity in lymphatic structures within a exposed nodal basin. Blue dye injected into the primary tumor can help delineate small SLNs from adjacent tissue, but the technique is unreliable and prone to complications. Current SLN mapping and biopsy techniques have limitations and report higher rates of non-localization of SLN(s) in the head and neck compared to other anatomic sites. The head and neck region is notorious for its unpredictable patterns of metastatic disease. The proximity of the primary disease to nodal metastases in this region makes intraoperative use of the gamma probe difficult due to injection site interference. It is important to note that current technology does not allow the surgeon to visualize the sentinel node and reliably differentiate it from fat or other adjacent tissues, putting vital structures (i.e., nerves) at risk of injury during surgery. dissection to identify and collect this node. The small size of the nodes and the wide variation in drainage patterns present additional challenges, resulting in a non-localization rate of around 10%. Nanoparticles . Most preclinical studies have used RGD peptides or peptide-conjugated radiotracers as targeting ligands to image avp3 integrin expression. 18F-galacto-RGD and 99mTc-NC100692 are peptide tracers that have been used successfully in patients to diagnose disease. Peptide tracers are rapidly cleared, which can result in reduced receptor binding and increased background signal from non-specific tissue scattering. These properties limit the potential of peptide tracers for longer-term follow-up. In contrast, nanoparticle probes (~10-100 nm), which have also been used to image integrin expression throughout tumor neovasculature, have extended half the circulation times for monitoring. longer term (ie days). Nanoparticles are typically larger than antibodies and radiopharmaceuticals (<10 kDa) and are associated with slower transmembrane transport, increased reticuloendothelial system (RES) uptake, and increased non-specific uptake due to impaired vascular permeability. of the tumor. The 7 nm diameter targeted nanoparticles used for this SLN mapping study are roughly comparable to the average diameter of an albumin molecule and 2-3 times smaller than the average diameter of a typical antibody. Relative to peptide tracers, the targeted particle probe is less prone to extravasation and is associated with prolonged circulation times that improve tumor targeting. Importantly, 124I-cRGDY-PEG dots demonstrate key properties in vitro and in vivo in M21 tumors required for clinical translation.

Materiales y métodos.Materials and methods.

[0183] Se inyectaron por vía intravenosa 5 mCi de 18F-fluoro-desoxiglucosa (18F-FDG) a cerdos en miniatura Sinclair con melanoma espontáneo (10-12 kg, Sinclair Research Center, MO) para la detección de metástasis en ganglios y/u órganos en todo el cuerpo. El mini cerdo se sometió a una exploración TEP dinámica de cuerpo entero con 18F-FDG TEP de 1 hora utilizando un escáner TEP clínico 40 minutos después de la inyección para detectar la enfermedad metastásica, seguida de una adquisición de tomografía computarizada para la localización anatómica. Luego, se inyectó por vía subdérmica a mini cerdo en un patrón de 4 cuadrantes alrededor del sitio del tumor (sitio de la cabeza y el cuello preferentemente) con puntos multimodales de 124I-RGD-PEG 48 horas después de la TEP con 13F-FDG, y se realizó una segunda exploración TEP-TC dinámica para evaluar para metástasis ganglionares adicionales. [0183] Sinclair miniature pigs with spontaneous melanoma (10-12 kg, Sinclair Research Center, MO) were injected intravenously with 5 mCi of 18F-fluoro-deoxyglucose (18F-FDG) for detection of nodal metastases and/or or organs throughout the body. The mini pig underwent a 1-h dynamic whole-body 18F-FDG PET scan using a clinical PET scanner 40 min post-injection to detect metastatic disease, followed by CT acquisition for anatomic localization. Mini-pigs were then injected subdermally in a 4-quadrant pattern around the tumor site (preferably head and neck site) with multimodal 124I-RGD-PEG dots 48 hours after 13F-FDG PET , and a second dynamic PET-CT scan was performed to assess for additional nodal metastases.

[0184] Se llevaron mini cerdos al quirófano para la identificación de los nodos. Las imágenes de fluorescencia óptica se realizaron utilizando un sistema de cámara de fluorescencia infrarroja cercana de gran campo de visión, un endoscopio modificado de campo de visión más pequeño y un estereomacroscopio modificado para obtener imágenes de fluorescencia de mayor resolución dentro del lecho quirúrgico expuesto. [0184] Mini pigs were brought into the operating room for identification of nodes. Optical fluorescence imaging was performed using a large field of view near-infrared fluorescence camera system, a smaller field of view modified endoscope, and a modified stereomacroscope to obtain higher resolution fluorescence images within the exposed surgical bed.

[0185] La validación de la señal fluorescente se realizó intraoperatoriamente mediante recuento gamma con un dispositivo de TEP portátil clínicamente aprobado dentro del lecho quirúrgico para localizar transdérmicamente puntos específicos, adquiridos intraoperatoriamente de la piel y los ganglios dentro de la cuenca ganglionar. [0185] Validation of the fluorescent signal was performed intraoperatively by gamma counting with a clinically approved portable PET device within the surgical bed to transdermally localize specific, intraoperatively acquired points of the skin and nodes within the nodal basin.

[0186] Se extirpó la lesión primaria de la piel del melanoma y se hizo una incisión para permitir el acceso al o los ganglios centinela. La identidad de los ganglios se confirmó mediante TEP portátil y sistemas de imágenes ópticas multiescala, y se extirparon los ganglios en cuestión. Las muestras se enviaron para evaluación histológica de metástasis y microscopía confocal óptica para confirmar la presencia de malignidad y fluorescencia de nanopartículas. [0186] The primary skin lesion of the melanoma was excised and an incision was made to allow access to the sentinel node(s). Node identity was confirmed by portable PET and multiscale optical imaging systems, and the nodes in question were excised. Samples were sent for histological evaluation of metastases and optical confocal microscopy to confirm the presence of malignancy and nanoparticle fluorescence.

[0187] Después de la recolección de los ganglios centinela, se extirpó toda la cuenca del ganglio linfático y se evaluó adicionalmente usando métodos histológicos (con marcadores inmunohistoquímicos para melanoma según sea necesario), microscopía de fluorescencia y la sonda TEP portátil para fines correlativos. Este paso ayudó a identificar cualquier otro nódulo maligno dentro de la cuenca del nódulo y el número de puntos de 124I-RGD-PEG presentes en los nódulos adyacentes por su apariencia en las imágenes. [0187] After collection of the sentinel nodes, the entire lymph node basin was excised and further evaluated using histological methods (with immunohistochemical markers for melanoma as necessary), fluorescence microscopy, and the portable PET probe for correlative purposes. This step helped to identify any other malignant nodules within the nodule socket and the number of 124I-RGD-PEG dots present in adjacent nodules by their appearance on images.

[0188] Se administraron puntos de 124I-RGD-PEG por vía subcutánea en las extremidades del animal secuencialmente. Se siguió el tránsito de los puntos de 124I-RGD-PEG a los ganglios inguinales/axilares usando el sistema de imágenes ópticas y sondas TEP portátiles para confirmar la duración del tránsito a lo largo de las vías linfáticas. Las cuencas de los ganglios de drenaje se expusieron quirúrgicamente y se observó el patrón de drenaje de los ganglios linfáticos. El ganglio linfático centinela se extrajo de cada sitio para confirmar la naturaleza linfática del tejido. Los animales fueron sacrificados, y cualquier otra lesión observada en las imágenes fue extirpada en la sala de necropsias de las instalaciones para animales. [0188] 124I-RGD-PEG dots were administered subcutaneously to the limbs of the animal sequentially. The transit of the 124I-RGD-PEG dots to the inguinal/axillary nodes was followed using the optical imaging system and portable PET probes to confirm the duration of transit along the lymphatic pathways. The drainage node basins were surgically exposed and the drainage pattern of the lymph nodes was noted. Sentinel lymph nodes were removed from each site to confirm the lymphatic nature of the tissue. The animals were euthanized, and any other lesions seen on the images were excised in the necropsy room of the animal facility.

DiscusiónDiscussion

[0189] Una TEP-TC con 18F-fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) de cuerpo entero reveló una lesión melanomatosa primaria adyacente a la columna vertebral en la parte superior de la espalda, así como un único nódulo en el cuello, posteriormente en el lado derecho del animal, que eran tanto ávidos de FDG como sospechosos de enfermedad metastásica. Este resultado se confirmó después de la inyección subdérmica en 4 cuadrantes de puntos de 124I-RGD-PEG alrededor del sitio del tumor, que además identificó dos ganglios hipermetabólicos más, así como los vasos linfáticos de drenaje. La interpretación del escaneo final apuntó a 3 nódulos metastásicos potenciales. La extirpación quirúrgica de la lesión primaria, los ganglios hipermetabólicos y el tejido de otras cuencas ganglionares en el cuello se realizó de forma bilateral después de que las sondas de TEP portátiles identificaran y confirmaran tasas de recuento elevadas en la ubicación de los ganglios centinela. La señal de fluorescencia irregular medida en el tejido del ganglio centinela posterior derecho extirpado se correlacionó con sitios de metástasis de melanoma mediante análisis histológico. Todas las muestras de ganglios hipermetabólicos tenían pigmentación negra y se encontró que se correlacionaban con la presencia de distintos grupos de células de melanoma. Por lo tanto, los resultados del tejido resecado quirúrgicamente sometido a patología para H&E y la tinción para otros marcadores de melanoma conocidos confirmaron los resultados de imágenes multimodales. [0189] A whole-body 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) PET-CT revealed a primary melanomatous lesion adjacent to the spine in the upper back, as well as a single nodule in the neck, posteriorly on the left side. right side of the animal, which were both FDG avid and suspicious of metastatic disease. This result was confirmed after 4-quadrant subdermal injection of 124I-RGD-PEG points around the tumor site, which further identified two more hypermetabolic nodes as well as draining lymphatics. Final scan interpretation pointed to 3 potential metastatic nodules. Surgical removal of the primary lesion, hypermetabolic nodes, and tissue from other nodal basins in the neck was performed bilaterally after portable PET probes identified and confirmed elevated count rates at the sentinel node locations. The irregular fluorescence signal measured in the excised right posterior sentinel node tissue was correlated with melanoma metastasis sites by histological analysis. All hypermetabolic node samples had black pigmentation and were found to correlate with the presence of distinct groups of melanoma cells. Therefore, the results of surgically resected tissue subjected to pathology for H&E and staining for other known melanoma markers confirmed the multimodality imaging results.

[0190] La Fig. 13a muestra la configuración experimental del uso de un modelo de minimelanoma porcino espontáneo para cartografiar las cuencas de los ganglios linfáticos y los vasos linfáticos regionales que drenan el sitio de un tumor de melanoma primario conocido. Este modelo de mini cerdo de tamaño intermedio es necesario para simular la aplicación de procedimientos de biopsia de ganglio linfático centinela (SLN) en humanos y recapitular con mayor precisión la enfermedad humana. La Fig. 13b muestra una imagen de TEP de campo de visión pequeño 5 minutos después de la inyección subdérmica de partículas multimodales (124I-RGD-PEG-puntos) sobre el sitio del tumor. La región del tumor, los ganglios linfáticos y los vasos linfáticos que drenan el sitio del tumor se ven como áreas de mayor actividad (negro). [0190] Fig. 13a shows the experimental setup of using a spontaneous porcine minimelanoma model to map the lymph node basins and regional lymphatic vessels draining the site of a known primary melanoma tumor. This intermediate-sized mini-pig model is needed to simulate the application of sentinel lymph node (SLN) biopsy procedures in humans and more accurately recapitulate human disease. Fig. 13b shows a small field of view PET image 5 min after subdermal injection of multimodal particles (124I-RGD-PEG-dots) over the tumor site. The tumor region, lymph nodes, and lymphatic vessels draining the tumor site are seen as areas of increased activity (black).

[0191] La Fig. 14 muestra una exploración TEP dinámica con 18F-fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) de cuerpo entero (Figura 14a) y exploraciones TEP-TC con 18F-FDG fusionadas (Figura 14b) que muestran imágenes sagitales, coronales y axiales a través del sitio de la enfermedad ganglionar en el cuello. La exploración TEP con 18F-FDG se realizó para mapear los sitios de la enfermedad metastásica después de la administración intravenosa y antes de la administración de la sonda de nanopartículas radiomarcada. Se observa un solo nódulo hipermetabólico en la parte posterior del cuello en el lado derecho del animal (flechas, imágenes axiales, paneles superior/inferior), también identificado en la imagen de mini cerdo de cuerpo entero (Figura 14C). La Fig. 15 muestra los mismos conjuntos de imágenes que en la Fig. 14, pero al nivel de la lesión de melanoma primario, adyacente a la columna vertebral en la parte superior de la espalda. Se identifica la lesión ávida de TEP (flechas, imágenes axiales, paneles superior/inferior), así como en la imagen mini cerdo de cuerpo entero (Figura 15c). [0191] Fig. 14 shows whole body dynamic 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) PET scan (Figure 14a) and fused 18F-FDG PET-CT scans (Figure 14b) showing sagittal, coronal and axial images through the site of nodal disease in the neck. 18F-FDG PET scanning was performed to map sites of metastatic disease after intravenous administration and before administration of the radiolabeled nanoparticle probe. A single hypermetabolic nodule is seen at the back of the neck on the right side of the animal (arrows, axial images, upper/lower panels), also identified in the whole-body mini-pig image (Figure 14C). Fig. 15 shows the same image sets as Fig. 14, but at the level of the primary melanoma lesion, adjacent to the spine in the upper back. The PET avid lesion is identified (arrows, axial images, upper/lower panels), as well as in the whole-body mini-pig image (Figure 15c).

[0193] La Fig. 16 muestra imágenes TEP dinámicas de alta resolución (Figura 16a) y TEP-TC fusionadas (Figura 16b) después de la inyección subdérmica en 4 cuadrantes de puntos de 124I-RGD-PEG sobre el sitio del tumor, simulando un protocolo clínico, durante un Período de tiempo de 1 hora. Se encontraron tres ganglios linfáticos hipermetabólicos (flechas) en el cuello, lo que sugiere enfermedad metastásica. Se extirpó el SLN posterior derecho extirpado y se realizaron imágenes de fluorescencia de infrarrojo cercano (NIR) de todo el cuerpo. La señal de fluorescencia de Cy5 fue detectable dentro del nódulo resecado (Figura 16c, arriba, imágenes de Cy5) en imágenes ópticas de cuerpo entero. El análisis patológico de este nódulo pigmentado en negro (flecha, SLN) demostró grupos de células de melanoma invasoras en vistas transversales del nódulo de bajo (flechas) y alto aumento mediante tinción con H&E (dos imágenes inferiores), y esperamos especificidad de melanoma para ser confirmado adicionalmente usando tinciones especiales (Melan A, HMB45, PNL2, y "antígeno asociado a melanoma" biogenex clon NKI/C3). Además, esperamos la colocalización de la partícula con estos grupos metastásicos de células en microscopía de fluorescencia confocal y autorradiografía digital de alta resolución, lo que confirma la detección de enfermedad metastásica. [0193] Fig. 16 shows high-resolution dynamic PET (Figure 16a) and fused PET-CT (Figure 16b) images after 4-quadrant subdermal injection of 124I-RGD-PEG dots over the tumor site, simulating a clinical protocol, during a period of time of 1 hour. Three hypermetabolic lymph nodes (arrows) were found in the neck, suggesting metastatic disease. The excised right posterior SLN was excised and whole-body near-infrared fluorescence (NIR) imaging was performed. The Cy5 fluorescence signal was detectable within the resected nodule (Figure 16c, top, Cy5 images) on whole-body optical images. Pathologic analysis of this black-pigmented nodule (arrow, SLN) demonstrated clusters of invasive melanoma cells in low-magnification (arrows) and high-magnification cross-sectional views of the nodule using H&E staining (bottom two images), and we expect melanoma-specificity for be further confirmed using special stains (Melan A, HMB45, PNL2, and "melanoma-associated antigen" biogenex clone NKI/C3). Furthermore, we expect colocalization of the particle with these metastatic clusters of cells on confocal fluorescence microscopy and high-resolution digital autoradiography, confirming the detection of metastatic disease.

Ejemplo 7 Nanopartículas de sílice fluorescente conjugadas con péptido dirigido a MC1R (modelo de melanoma) Example 7 MC1R Targeted Peptide-Conjugated Fluorescent Silica Nanoparticles (Melanoma Model)

[0194] Para los experimentos de diagnóstico por imágenes de multimodalidad (TEP-NIRF), el péptido dirigido y el radiomarcador, la superficie de la nanopartícula se intercambiará para determinar la especificidad del objetivo, la afinidad/avidez de unión y la sensibilidad de detección. Las partículas terapéuticas subsiguientes también se sintetizarán utilizando radiomarcadores terapéuticos (lutecio-177, 177Lu, t1/2 = 6,65 d) para la destrucción dirigida de células de melanoma que expresan MCIR. Los resultados cuantitativos combinados de TEP y de imágenes ópticas se correlacionarán con la autorradiografía del tejido tumoral y las imágenes ópticas a través de escalas espaciales. Para la microscopía celular, se utilizará un escáner de fluorescencia confocal in vivo para obtener imágenes combinadas de reflectancia y fluorescencia. [0194] For multimodality imaging (TEP-NIRF) experiments, the targeting peptide and radiolabel, the nanoparticle surface will be swapped to determine target specificity, binding affinity/avidity, and detection sensitivity . Subsequent therapeutic particles will also be synthesized using therapeutic radiotracers (lutetium-177, 177Lu, t1/2 = 6.65 d) for the targeted killing of MCIR-expressing melanoma cells. Combined quantitative PET and optical imaging results will be correlated with tumor tissue autoradiography and optical imaging across spatial scales. For cell microscopy, an in vivo confocal fluorescence scanner will be used to obtain combined reflectance and fluorescence images.

Ejemplo 8 Nanopartículas fluorescentes para radioterapia dirigidaExample 8 Fluorescent Nanoparticles for Targeted Radiotherapy

[0195] Se realizarán estudios de aumento de dosis con nanopartículas de 131I-RGD y se controlará la respuesta al tratamiento semanalmente, durante el transcurso de seis semanas, utilizando 18F-FDg TEP. La captación tumoral dependiente del tiempo y la dosimetría de la plataforma de nanopartículas se realizarán utilizando imágenes de cámara gamma planar. Los datos de imágenes in vivo se correlacionarán con el recuento gamma de muestras de tumores extirpados. [0195] Dose escalation studies will be performed with 131I-RGD nanoparticles and treatment response will be monitored weekly, over the course of six weeks, using 18F-FDg PET. Time-dependent tumor uptake and dosimetry of the nanoparticle platform will be performed using planar gamma camera imaging. In vivo imaging data will be correlated with the gamma count of excised tumor samples.

[0196] Se utilizarán ratones desnudos macho (6-8 semanas, Charles River Labs, MA) para generar modelos de xenoinjerto de patas traseras después de la inyección de células de melanoma humano M21 (5x105 en PBS). Se permitirá que los tumores crezcan de 10 a 14 días hasta que tengan un tamaño de 0,5 a 0,9 cm3. [0196] Male nude mice (6-8 weeks old, Charles River Labs, MA) will be used to generate hindlimb xenograft models after injection of M21 human melanoma cells (5x105 in PBS). Tumors will be allowed to grow for 10 to 14 days until they are 0.5 to 0.9 cm3 in size.

[0197] Estudios de radioterapia dirigida basados en 131I. El radionúclido terapéutico 131I se utilizará como radiomarcador para radioterapia dirigida. Para estimar la dosis más alta posible de 131I que no produzca muertes de animales y menos del 20 % de pérdida de peso (MTD), se llevará a cabo un estudio de aumento de dosis en ratones desnudos con tumores. Para una dosis de 200 rad a la sangre54, se requiere una actividad administrada de 10 MBq, lo que proporcionaría una dosis de 270 rad al tumor. Se administrarán 4 dosis de 10 MBq cada una para lograr una dosis tumoral superior a 1000 rad con un fraccionamiento de la dosis diseñado para permitir la reparación y preservación de la médula ósea. 131I permite obtener imágenes de cámaras gamma planas utilizando un colimador estenopeico para medir la captación tumoral dependiente del tiempo y la dosimetría de las nanopartículas. La TEP con 18F-FDG permite la monitorización cuantitativa de la respuesta tumoral, proporcionando así información complementaria. [0197] 131I-based targeted radiotherapy studies. Therapeutic radionuclide 131I will be used as a radiolabel for targeted radiotherapy. To estimate the highest possible dose of 131I that produces no animal deaths and less than 20% weight loss (MTD), a dose escalation study will be performed in tumor-bearing nude mice. For a dose of 200 rad to the blood54, an administered activity of 10 MBq is required, which would provide a dose of 270 rad to the tumor. Four doses of 10 MBq each will be administered to achieve a tumor dose greater than 1000 rad with dose fractionation designed to allow bone marrow repair and preservation. 131I allows imaging of planar gamma cameras using a pinhole collimator to measure time-dependent tumor uptake and nanoparticle dosimetry. 18F-FDG PET allows quantitative monitoring of tumor response, thus providing complementary information.

[0198] Sobre la base de estos datos, y los datos in vivo sobre el efecto de las nanopartículas cargadas con paclitaxel, se llevará a cabo un estudio de terapia con el conjugado de nanopartículas 131I-RGD-. Dos grupos de ratones portadores de tumores (n = 10 por grupo) recibirán cuatro actividades de 10,4 MBq una vez por semana durante 4 semanas, de conjugados de nanopartículas de 131I-RGD administrados por vía intravenosa o vehículo salino (control, n = 10), y será monitoreado durante un período de 6 semanas. La respuesta/progresión al tratamiento se cuantificará sobre la base del volumen del tumor (a través de mediciones con calibrador). También se tomarán imágenes de todos los ratones de los grupos de tratamiento una vez por semana (sesiones de ~ 1 h) mediante imágenes SPECT (Gamma Medica) durante un período de 6 semanas. [0198] Based on these data, and in vivo data on the effect of paclitaxel-loaded nanoparticles, it is will carry out a therapy study with the 131I-RGD- nanoparticle conjugate. Two groups of tumor-bearing mice (n = 10 per group) will receive four doses of 10.4 MBq once a week for 4 weeks, of 131I-RGD nanoparticle conjugates administered intravenously or saline vehicle (control, n = 10), and will be monitored for a period of 6 weeks. Response/progression to treatment will be quantified on the basis of tumor volume (via caliper measurements). All mice in treatment groups will also be imaged once a week (~1h sessions) using SPECT imaging (Gamma Medica) for a period of 6 weeks.

[0199] Adquisición y análisis de imágenes de TEP con 18F-FDG. Dos grupos de ratones portadores de tumores (n = 10/grupo) se someterán a una exploración TEP inicial antes y luego, semanalmente después del tratamiento durante un intervalo de 6 semanas. Se inyectarán ratones por vía intravenosa (i.v.) con 500 pCi de 18F-FDG y se adquirirán imágenes TEP estáticas de 10 minutos utilizando un Focus 120 microTEP™ (Concorde Microsystems, TN) antes y después del tratamiento. Los datos adquiridos se reconstruirán en una matriz 128x1 28x96 mediante retroproyección filtrada. Los análisis de la región de interés (ROI) de las imágenes reconstruidas se realizarán utilizando el software ASIPro™ (Concorde Microsystems, TN) para determinar la media y la d.e. de la captación del radiotrazador (%DI/g) en los tumores. Los animales se sacrificarán al final del estudio y los tumores se extirparán para el recuento gamma. [0199] Acquisition and analysis of PET images with 18F-FDG. Two groups of tumor-bearing mice (n=10/group) will undergo an initial PET scan before and then weekly after treatment for a 6-week interval. Mice will be injected intravenously (iv) with 500 pCi of 18F-FDG and 10 min still PET images will be acquired using a Focus 120 microTEP™ (Concorde Microsystems, TN) before and after treatment. The acquired data will be reconstructed in a 128x1 28x96 matrix by filtered rear projection. Region of interest (ROI) analyzes of the reconstructed images will be performed using ASIPro™ software (Concorde Microsystems, TN) to determine the mean and OD of radiotracer uptake (%ID/g) in the tumors. Animals will be sacrificed at the end of the study and tumors will be excised for gamma counting.

Ejemplo 9 Nanopartículas fluorescentes conjugadas con quelato de radionúclido y péptido diana MCIR Example 9 Fluorescent Nanoparticles Conjugated to Radionuclide Chelate and MCIR Target Peptide

[0200] Las nanopartículas PEG-iladas se conjugarán con péptidos diana y quelatos macrocíclicos que se unen a radiomarcadores de alta actividad específica. [0200] PEG-ylated nanoparticles will be conjugated to target peptides and macrocyclic chelates that bind to high specific activity radiolabels.

[0201] Los PEG comercialmente disponibles activados de dos brazos de alta pureza, derivatizados con ésteres de NHS o maleimida, se unirán a la cubierta de sílice de la nanopartícula usando procedimientos estándar. Cualquiera de los dos grupos PEG funcionalizados (ésteres de NHS o maleimida) estará disponible para su posterior conjugación con la construcción de quelato peptídico, el péptido cíclico Re-[Cys3,4,10,D-Phe7]a-MSH3-13 (ReCCMSH(Arg11)), o ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-W,W',W'W-tetraacético (DOTA) linker quelantes. La unión covalente de PEG derivatizados a la superficie de la nanopartícula se realizará de tal manera como para exponer diferentes grupos funcionales para unir DOTA y construcciones de quelato peptídico, como se analiza a continuación. [0201] High purity two-armed activated commercially available PEGs, derivatized with NHS or maleimide esters, will be attached to the silica shell of the nanoparticle using standard procedures. Either of the two functionalized PEG groups (NHS or maleimide esters) will be available for further conjugation with the peptide chelate construct, the cyclic peptide Re-[Cys3,4,10,D-Phe7]a-MSH3-13 (ReCCMSH (Arg11)), or 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-W,W',W'W-tetraacetic acid (DOTA) chelating linker. Covalent attachment of derivatized PEGs to the nanoparticle surface will be performed in such a way as to expose different functional groups for binding DOTA and peptide chelate constructs, as discussed below.

Síntesis y caracterización fisicoquímica de nanopartículas funcionalizadas.Synthesis and physicochemical characterization of functionalized nanoparticles.

[0202] Las nanopartículas funcionalizadas se sintetizarán mediante el establecimiento de enlaces covalentes de los siguientes restos con los grupos PEG derivatizados: [0202] The functionalized nanoparticles will be synthesized by establishing covalent bonds of the following residues with the derivatized PEG groups:

(A) Quelatos de DOTA para el subsiguiente radiomarcaje de alta actividad específica con radiometales emisores de positrones (es decir, 64Cu) para permitir la detección diagnóstica con imágenes de TEP DOTA se conjugará con los PEG funcionalizados utilizando la química Fmoc estándar, y la purificación de las nanopartículas queladas se realizará por cromatografía. El 64Cu y el 177Lu se unirán a DOTA mediante la incubación de la mezcla de reacción a 60 °C durante 30 min, seguida de filtración en gel o cromatografía líquida de alta presión, purificación. Alternativamente, nucleidos de TEP, como 124I, 86Y. 68Ga y 89Zr, se pueden conjugar a la nanopartícula, ya sea a través de PEG funcionalizado con DOTA (radiometales) o PEG funcionalizado con tirosina (124I). El emisor de fotones individuales, 177Lu, obtenido en forma de 177LuCl3, se complejará con DOTA para radioterapia.(A) DOTA chelates for subsequent high-specific activity radiolabeling with positron-emitting radiometals (ie, 64Cu) to allow diagnostic detection with PET imaging DOTA will be conjugated to the functionalized PEGs using standard Fmoc chemistry, and purification of the chelated nanoparticles will be carried out by chromatography. 64Cu and 177Lu will bind to DOTA by incubating the reaction mixture at 60 °C for 30 min, followed by gel filtration or high pressure liquid chromatography, purification. Alternatively, TEP nuclides, such as 124I, 86Y. 68Ga and 89Zr, can be conjugated to the nanoparticle, either through DOTA-functionalized PEG (radiometals) or tyrosine-functionalized PEG (124I). The single photon emitter, 177Lu, obtained as 177LuCl 3 , will be complexed with DOTA for radiotherapy.

(B) El análogo del péptido dirigido al melanoma aMSH (ReCCMSH (Arg11)) se cicla con renio. Es necesario confirmar la proporción de quelatos DOTA a restos ReCCMSH (Arg11) en la superficie de nanopartículas pegiladas.(B) The aMSH melanoma-targeted peptide analogue (ReCCMSH(Arg11)) is cyclized with rhenium. It is necessary to confirm the ratio of DOTA chelates to ReCCMSH residues (Arg11) on the surface of pegylated nanoparticles.

[0203] La caracterización de las preparaciones de nanopartículas funcionalizadas se realizará de la siguiente manera: [0203] The characterization of the functionalized nanoparticle preparations will be carried out as follows:

(A) El número medio de quelatos de DOTA por nanopartícula se determinará mediante ensayos de dilución isotópica estándar con 64Cu. Brevemente, se agregará 64Cu a soluciones que contengan una cantidad conocida de nanopartículas ReCCMSH (Arg11). Las soluciones incubadas se colocarán en placas de vidrio recubiertas de gel de sílice, se revelarán en acetato de amonio al 10 %-tometanol 1:1 (con EDTA) y se analizarán por radio-TLC. Mientras que las nanopartículas ReCCMSH(Arg11) marcadas con 64Cu permanecerán en el origen, el 64Cu unido a EDTA migrará. El porcentaje de eficiencia de marcaje se representará frente a los nanomoles totales de 64Cu añadidos a la mezcla de reacción. El número de quelatos adheridos por nanopartícula puede determinarse a partir del punto de inflexión de esta curva.(A) The mean number of DOTA chelates per nanoparticle will be determined by standard isotope dilution assays with 64Cu. Briefly, 64Cu will be added to solutions containing a known amount of ReCCMSH (Arg11) nanoparticles. The incubated solutions will be plated on silica gel-coated glass plates, developed in 10% ammonium acetate-tomethanol 1:1 (with EDTA) and analyzed by radio-TLC. While the 64Cu-labeled ReCCMSH(Arg11) nanoparticles will remain at the origin, the EDTA-bound 64Cu will migrate. Percent labeling efficiency will be plotted against the total nanomoles of 64Cu added to the reaction mixture. The number of attached chelates per nanoparticle can be determined from the inflection point of this curve.

(B) El número promedio de péptidos ReCCMSH (Arg11) por nanopartícula y la eficiencia de acoplamiento de ReCCMSH (Arg11) a los grupos PEG funcionalizados se evaluarán mediante métodos espectrofotométricos (A = 435 nm, absorbancia máxima) y el coeficiente de extinción conocido de ReCCMSH (Arg 11). La incorporación de renio ofrece la ventaja de que se pueden realizar mediciones de absorbancia altamente sensibles de las concentraciones de renio en una pequeña muestra de producto.(B) The average number of ReCCMSH (Arg11) peptides per nanoparticle and the coupling efficiency of ReCCMSH (Arg11) to the functionalized PEG groups will be evaluated by spectrophotometric methods (A = 435 nm, maximum absorbance) and the known extinction coefficient of ReCCMSH (Arg 11). The incorporation of rhenium offers the advantage that highly sensitive absorbance measurements of rhenium concentrations can be made in a small sample of product.

Obtención de imágenes óptico-TEP in vitro e in vivo de nanopartículas de nanopartículas multifuncionales en modelos de melanoma para evaluar la orientación específica del tumor y la respuesta al tratamiento. In vitro and in vivo optical-PET imaging of multifunctional nanoparticles in melanoma models to assess tumor-specific targeting and response to treatment.

[0204] Las nanopartículas 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) se compararán con la construcción nativa 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) para probar las capacidades de direccionamiento de las nanopartículas. [0204] The 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) nanoparticles will be compared to the native 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) construct to test the targeting capabilities of the nanoparticles.

[0205] Ensayos de unión competitiva. Se utilizarán las líneas de melanoma murino B16/F1 con receptor MC1R positivo. Los valores CI50 del péptido ReCCMSH(Arg11), la concentración de péptido necesaria para inhibir el 50 % de la unión del radioligando, se determinarán utilizando 125I-(Tyr2)-NDP7, un análogo de a-MSH radioyodado con afinidad picomolar por el MCIR. Los pocillos individuales se incubarán a 25 °C durante 3 h con aproximadamente 50.000 cpm de 125I -(Tyr2)-NDP en 0,5 ml de medio de unión con 25 mmol/l de N-(2-hidroxietil)-piperazina-N-(ácido 2-etanosulfónico), 0,2% BSA y 0,3 mmol/l de 1,10-fenantrolina], con concentraciones de (Arg11)CCMSH que oscilan entre 10-13 y 10-5 mol/l. La radiactividad en las células y los medios se recopilará y medirá por separado, y los datos se procesarán para calcular el valor CI50 del péptido Re(Arg11)CCMSH con el paquete de software Kell (Biosoft, MO). [0205] Competitive binding assays. The B16/F1 murine melanoma lines with positive MC1R receptor will be used. ReCCMSH(Arg11) peptide IC 50 values, the concentration of peptide required to inhibit 50% of radioligand binding, will be determined using 125I-(Tyr2)-NDP7, a radioiodinated α-MSH analog with picomolar affinity for the peptide. MCIR. Individual wells will be incubated at 25 °C for 3 h with approximately 50,000 cpm 125I -(Tyr2)-NDP in 0.5 mL binding medium with 25 mmol/L N-(2-hydroxyethyl)-piperazine-N -(2-ethanesulfonic acid), 0.2% BSA and 0.3 mmol/l 1,10-phenanthroline], with concentrations of (Arg11)CCMSH ranging from 10-13 to 10-5 mol/l. Radioactivity in cells and media will be collected and measured separately, and the data will be processed to calculate the IC 50 value of the Re(Arg11)CCMSH peptide with the Kell software package (Biosoft, MO).

[0206] Ensayo de cuantificación de receptores. Se agregarán alícuotas de células 5x105 B16/F1 a los pocillos, se cultivarán en 200 pl de medio RPMI y se incubarán a 37 °C durante 1,5 h en presencia de concentraciones crecientes de 125I -(Tyr2)-NDP (de 2,5 a 100 nCi) en 0,5 ml de medio de unión (M EM con HEPES 25 mM, pH 7,4). Las células se lavarán dos veces con 0,5 ml de BSA al 0,2 %/PBS 0,01 M enfriado con hielo, pH 7,4, y se medirá el nivel de actividad asociado con la fracción celular en un contador y. La unión no específica se determinará incubando células y 125I-(Tyr2)-NDP con NDP no radiactiva a una concentración final de 10 pM. Los diagramas de Scatchard se obtendrán representando la proporción de unión específica a 125I-(Tyr2)-NDP libre frente a la concentración de unión específica (fmol/millón de células); fímax, el número máximo de sitios de unión, es la intersección X de la línea de regresión lineal. [0206] Receptor quantification assay. Aliquots of 5x105 B16/F1 cells will be added to the wells, grown in 200 µL RPMI medium, and incubated at 37 °C for 1.5 h in the presence of increasing concentrations of 125 I -(Tyr2)-NDP (from 2, 5 to 100 nCi) in 0.5 ml of binding medium (M EM with 25 mM HEPES, pH 7.4). Cells will be washed twice with 0.5 mL of ice-cold 0.2% BSA/0.01 M PBS, pH 7.4, and the level of activity associated with the cell fraction will be measured in a y-counter. Non-specific binding will be determined by incubating cells and 125 I-(Tyr2)-NDP with non-radioactive NDP at a final concentration of 10 pM. Scatchard plots will be obtained by plotting the ratio of specific binding to free 125I-(Tyr2)-NDP against the concentration of specific binding (fmol/million cells); fimax, the maximum number of binding sites, is the X intercept of the linear regression line.

[0207] Se inyectarán por vía subcutánea líneas de melanoma murino B16/F1 (5x105 en PBS) en las patas traseras de ratones desnudos macho (6-8 semanas de edad). Se permitirá que los tumores crezcan de 10 a 14 días hasta que tengan un tamaño de 0,5 a 0,9 cm3. [0207] B16/F1 murine melanoma lines (5x105 in PBS) will be injected subcutaneously into the hind paws of male nude mice (6-8 weeks old). Tumors will be allowed to grow for 10 to 14 days until they are 0.5 to 0.9 cm3 in size.

[0208] Biodistribución: una pequeña cantidad del conjugado de nanopartículas 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) (~10 pCi, 0,20 pg) se inyectará por vía intravenosa en cada uno de los ratones que tienen tumores B16/F1 palpables. Los animales se sacrificarán en puntos de tiempo seleccionados después de la inyección (2, 4, 24, 48, 72 horas; n = 4-5/punto de tiempo) y los tejidos deseados se retirarán, pesarán y contarán para determinar la radiactividad acumulada. Los ratones adicionales (n = 5) inyectados con la construcción radiomarcada nativa, 64CuDOTA-ReCCMSH (Arg11) (~ 10 pCi, 0,20 pg) servirán como grupo de control y se evaluarán 1 hora después de la inyección. Para examinar la especificidad de captación in vivo, se inyectará previamente a un grupo adicional de ratones (punto de tiempo de 2 h) con 20 pg de NDP para que actúe como un bloque receptor inmediatamente antes de la inyección de 64Cu-DOTA-ReCCMSH (Arg11). conjugado de nanopartículas. Los órganos y tejidos principales se pesarán y se realizarán recuentos gamma, y se determinará el porcentaje de dosis inyectada por gramo (%DI/g). [0208] Biodistribution: A small amount of the 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) nanoparticle conjugate (~10 pCi, 0.20 pg) will be injected intravenously into each of the mice bearing palpable B16/F1 tumors. Animals will be sacrificed at selected time points post-injection (2, 4, 24, 48, 72 hours; n = 4-5/time point) and the desired tissues will be removed, weighed and counted for accumulated radioactivity. . Additional mice (n=5) injected with the native radiolabeled construct, 64CuDOTA-ReCCMSH(Arg11) (~10 pCi, 0.20 pg) will serve as a control group and will be assessed 1 hour post-injection. To examine the in vivo uptake specificity, an additional group of mice will be pre-injected (2 h time point) with 20 pg NDP to act as a receptor block immediately prior to 64Cu-DOTA-ReCCMSH injection ( Arg11). nanoparticle conjugate. Major organs and tissues will be weighed and gamma counts performed, and the percent injected dose per gram (%ID/g) will be determined.

[0209] Formación de imágenes NIRF in vivo en serie. Paralelamente a los estudios TEP a continuación, se realizará NIR (imágenes tomográficas de fluorescencia, FMT 225, Visen, Woburn, MA) utilizando un rayo láser NIR sintonizable de exploración de 680 nm y CCD antes y después de la inyección i.v. de animales portadores de tumores (n= 10). Los ratones se mantendrán bajo anestesia continua con isoflurano y se colocarán en un casete de imágenes multimodal portátil (compatible con nuestro FMT 2500 y Focus 120 microTEP) para escanear FMT antes y después de la inyección (1,2, 4, 6, 12, 24, 48 y 72 horas). La imagen de fluorescencia NIR, medida durante un período de 1 a 10 minutos, se reconstruirá utilizando el software patentado Visen y se superpondrá a una fotografía normal del ratón. Los datos de imagen son cuantitativos, ya que la intensidad medida está directamente relacionada con la concentración de fluoróforo NIR, lo que permite generar mapas paramétricos de concentraciones absolutas de fluoróforo para el corregistro con los datos de imagen de TEP adquiridos. [0209] Serial in vivo NIRF imaging. In parallel with the PET studies below, NIR (fluorescence tomographic imaging, FMT 225, Visen, Woburn, MA) will be performed using a 680 nm scanning tunable NIR laser beam and CCD before and after iv injection of PET-bearing animals. tumors (n= 10). Mice will be maintained under continuous isoflurane anesthesia and placed in a portable multimodality imaging cassette (compatible with our FMT 2500 and Focus 120 microTEP) for pre- and post-injection FMT scanning (1,2,4,6,12, 24, 48 and 72 hours). The NIR fluorescence image, measured over a period of 1 to 10 minutes, will be reconstructed using the proprietary Visen software and overlaid on a normal photograph of the mouse. The imaging data is quantitative, as the measured intensity is directly related to the NIR fluorophore concentration, allowing parametric maps of absolute fluorophore concentrations to be generated for co-registration with the acquired PET imaging data.

[0210] Adquisición y análisis de imágenes TEP dinámicas. Se colocarán dos grupos de ratones portadores de tumores (n = 5/grupo) en el casete de imágenes para el registro conjunto de estudios ópticos TEP secuenciales. Los ratones se inyectarán por vía intravenosa (i.v.); uno con conjugados de nanopartículas 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) radiomarcados y el segundo con construcciones nativas de 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11). Después de la inyección, se adquirirán imágenes TEP dinámicas de 1 hora utilizando un Focus 120 microTEPTM (Concorde Microsystems, TN). Las adquisiciones en modo de lista de una hora se inician en el momento de la inyección I.V. de la sonda radiomarcada (~1 mCi). Los datos en modo lista resultantes se reconstruirán en una matriz 1283128396 mediante retroproyección filtrada. Los análisis de la región de interés (ROI) de las imágenes reconstruidas se realizan con el software ASIPro™ (Concorde Microsystems, TN) para determinar la media y la desviación estándar de la captación del radiotrazador (%DI/g) en tumores, otros órganos/tejidos y ventrículo izquierdo. (LV). El modelado cinético de trazadores de los datos permitirá la estimación de parámetros farmacocinéticos, incluidos el suministro, la depuración y el volumen de distribución. Como se indicó, la entrada de sangre arterial se mide utilizando un ROI colocado sobre el LV (como medida de la actividad sanguínea). Se obtendrán datos adicionales a partir de imágenes estáticas a las 24 h, 48 h, 72 h después de la inyección. [0210] Acquisition and analysis of dynamic PET images. Two groups of tumor-bearing mice (n=5/group) will be placed in the imaging cassette for co-registration of sequential PET optical studies. Mice will be injected intravenously (iv); one with radiolabeled 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) nanoparticle conjugates and the second with native 64Cu-DOTA-ReCCMSH(Arg11) constructs. After injection, 1-hour dynamic PET images will be acquired using a Focus 120 microTEPTM (Concorde Microsystems, TN). One hour list mode acquisitions are started at the time of IV injection of the radiolabeled probe (~1 mCi). The resulting list mode data will be reconstructed into a 1283128396 matrix using filtered backprojection. Region of interest (ROI) analyzes of the reconstructed images are performed with ASIPro™ software (Concorde Microsystems, TN) to determine the mean and standard deviation of radiotracer uptake (%ID/g) in tumors, other organs/tissues and left ventricle. (LV). Tracer kinetic modeling of the data will allow estimation of pharmacokinetic parameters, including delivery, clearance, and volume of distribution. As indicated, arterial blood inflow is measured using an ROI placed over the LV (as a measure of blood activity). Additional data will be obtained from still images at 24h, 48h, 72h post injection.

[0211] Microscopía de fluorescencia y autorradiografía de tejidos. Se utilizará una combinación de tecnologías de imágenes ópticas que exhiben escalas espaciales progresivamente más pequeñas (es decir, imágenes de fluorescencia de cuerpo entero, macroscopia de fluorescencia y microscopia de barrido láser confocal de fluorescencia in vivo) para obtener imágenes de tumores en animales intactos vivos a las 72 h después de la inyección. Los ratones se mantendrán bajo anestesia continua con isofluorano, lo que permitirá la detección y localización de la señal de fluorescencia desde el nivel de todo el animal/órgano hasta el nivel celular en un rango de aumentos. Las imágenes macroscópicas/de animales completos se realizarán con estereomicroscopio de fluorescencia (Visen; Nikon SMZ1500) equipado con juegos de filtros de fluorescencia Cy5 y cámaras CCD. Se desarrollarán capacidades de microscopía de barrido láser confocal de fluorescencia. Posteriormente, los ratones serán sacrificados para autorradiografía con el fin de mapear las biodistribuciones del marcador a alta resolución en todo el volumen del tumor. Los tumores se extirparán, se congelarán instantáneamente, se seccionarán en serie (secciones de 1D0p) y se montarán en portaobjetos, con cortes alternos colocados en contacto con una placa de fósforo en un casete hermético a la luz (hasta 1 semana). La tinción con H&E se realizará en las secciones consecutivas restantes. Los resultados autorradiográficos se correlacionarán con los datos de imágenes TEP y los resultados histológicos. [0211] Fluorescence microscopy and autoradiography of tissues. A combination of optical imaging technologies that exhibit progressively smaller spatial scales (ie, whole-body fluorescence imaging, fluorescence macroscopy, and in vivo fluorescence confocal laser scanning microscopy) will be used to image tumors in live intact animals. at 72 h after injection. Mice will be kept under continuous anesthesia with isoflurane, which will allow detection and localization of the fluorescence signal from the whole animal/organ level down to the cellular level at a range of magnifications. Macroscopic/whole animal images will be performed with fluorescence stereomicroscope (Visen; Nikon SMZ1500) equipped with Cy5 fluorescence filter sets and CCD cameras. Fluorescence confocal laser scanning microscopy capabilities will be developed. Subsequently, the mice will be sacrificed for autoradiography in order to map biodistributions of the marker at high resolution throughout the tumor volume. Tumors will be excised, snap frozen, serially sectioned (1D0p sections) and mounted on slides, with alternate sections placed in contact with a phosphor plate in a light-tight cassette (up to 1 week). H&E staining will be performed on the remaining consecutive sections. Autoradiographic results will be correlated with PET imaging data and histological results.

[0212] Los radionúclidos terapéuticos 177Lu o 90Y pueden usarse alternativamente para radioterapia dirigida. Para estimar la dosis más alta posible de 177Lu que no produzca muertes de animales y menos del 20 % de pérdida de peso (MTD), se llevará a cabo un estudio de aumento de la dosis en ratones desnudos con tumores. Se evaluarán las dosis de radiofármacos que se sospeche estén en (o cerca) de la MTD según los valores de la literatura para 177Lu. [0212] Therapeutic radionuclides 177Lu or 90Y may alternatively be used for targeted radiotherapy. To estimate the highest possible dose of 177Lu that produces no animal deaths and less than 20% weight loss (MTD), a dose escalation study will be performed in tumor-bearing nude mice. Doses of radiopharmaceuticals suspected to be at (or close to) the MTD will be evaluated based on literature values for 177Lu.

Ejemplo 10 Nanopartículas fluorescentes funcionalizadas para conjugar con ligando y agente de contraste mediante "química de clic"Example 10 Functionalized Fluorescent Nanoparticles for Conjugation with Ligand and Contrast Agent by "Click Chemistry"

Síntesis de nanopartículas que contienen grupos funcionales versátiles para la conjugación posterior de ligando (p. ej., péptidos) y agente de contraste (p. ej., radionúclidos).Synthesis of nanoparticles containing versatile functional groups for subsequent conjugation of ligand ( eg peptides) and contrast agent ( eg radionuclides).

[0213] Con el fin de sintetizar una matriz de construcciones de quelato peptídico de nanopartículas adecuadas para el marcaje radiactivo de alta actividad específica, se puede usar un enfoque de "química de clic" para funcionalizar la superficie de la nanopartícula (Figura 17). Este método se basa en la cicloadición catalizada por cobre de azida a un triple enlace. Tal enfoque permitiría una gran versatilidad para explorar aplicaciones multimodales. [0213] In order to synthesize a matrix of nanoparticle peptide chelate constructs suitable for high specific activity radiolabeling, a "click chemistry" approach can be used to functionalize the nanoparticle surface (Figure 17). This method is based on the copper-catalyzed cycloaddition of azide to a triple bond. Such an approach would allow for great versatility in exploring multimodal applications.

[0214] Síntesis y caracterización de nanopartículas. Los grupos PEG que se unirán covalentemente se producirán siguiendo el esquema de la Fig. 14. El PEG se unirá covalentemente a la nanopartícula a través del grupo silano. Se utilizarán rutas químicas estándar para la producción del PEG funcionalizado con enlaces triples. [0214] Synthesis and characterization of nanoparticles. The PEG groups that will be covalently attached will be produced following the scheme of Fig. 14. The PEG will be covalently attached to the nanoparticle through the silane group. Standard chemical pathways will be used for the production of the triple bond functionalized PEG.

[0215] Funcionalización de nanopartículas con triples enlaces. Para sintetizar los PEG bifuncionalizados, el primer paso empleará la reacción bien estudiada de éster carboxílico activado con amina alifática (Figura 18). Alternativamente, se puede usar otra amina que lleve un triple enlace adecuada, por ejemplo, p-aminofenilacetileno. El segundo paso de la síntesis también se basa en una conocida reacción de conjugación. [0215] Functionalization of nanoparticles with triple bonds. To synthesize the bifunctionalized PEGs, the first step will employ the well-studied reaction of activated carboxylic ester with aliphatic amine (Figure 18). Alternatively, another amine bearing a suitable triple bond may be used, for example p-aminophenylacetylene. The second step of the synthesis is also based on a known conjugation reaction.

Síntesis y caracterización fisicoquímica de nanopartículas funcionalizadas conjugadas con péptidos modelo y quelatos.Synthesis and physicochemical characterization of functionalized nanoparticles conjugated with model peptides and chelates.

[0216] La nanopartícula funcionalizada contiene (A) desferrioxamina B (DFO) para el posterior radiomarcaje de actividad altamente específica con el emisor de positrones zirconio-89 (89Zr) y (B) el péptido dirigido a SSTR, octreotato. [0216] The functionalized nanoparticle contains (A) desferrioxamine B (DFO) for subsequent radiolabeling of highly specific activity with the positron emitter zirconium-89 (89Zr) and (B) the SSTR-targeting peptide, octreotate.

[0217] Síntesis de DFO con un enlace azida. El DFO con un grupo azida se producirá por reacción del DFO-B con ácido benzoico pazido) (Figura 19) y se purificará. La reacción de "química del clic" es una cicloadición dipolar 1,3 a temperatura ambiente y las condiciones a menudo se denominan "condiciones de Huigsen". Aunque las reacciones generalmente se pueden completar a temperatura ambiente en etanol, puede ser apropiado calentar la reacción. El catalizador suele ser Cu(I)Br, pero las alternativas incluyen Cu(I)I o Cu(II)SO4 (con un reductor). Knor et al. Síntesis de nuevos derivados del ácido 1,4,7,10-tetraazaciclodecano-1,4,7,10-tetraacético (DOTA) para la unión quimioselectiva a compuestos polifuncionalizados desprotegidos. Química, 2007;13:6082-90. Las reacciones de clic también pueden llevarse a cabo en ausencia de cualquier catalizador. Alternativamente, el grupo NH3+ en DFO-B puede convertirse directamente en un grupo azida. [0217] Synthesis of DFO with an azide bond. DFO with an azide group will be produced by reacting DFO-B with pazido benzoic acid (Figure 19) and purified. The "click chemistry" reaction is a 1,3-dipolar cycloaddition at room temperature and the conditions are often referred to as "Huigsen conditions". Although the reactions can generally be completed at room temperature in ethanol, it may be appropriate to heat the reaction. The catalyst is usually Cu(I)Br, but alternatives include Cu(I)I or Cu(II)SO4 (with a reductant). Knor et al. Synthesis of new derivatives of 1,4,7,10-tetraazacyclodecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) for chemoselective binding to deprotected polyfunctionalized compounds. Chemistry, 2007;13:6082-90. Click reactions can also be carried out in the absence of any catalyst. Alternatively, the NH3+ group in DFO-B can be directly converted to an azide group.

[0218] Síntesis de Tyr3-octreotato con un azida. La síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS) de Tyr3-octreotato (Figura 20A) se realizará en un sintetizador de péptidos. Brevemente, la síntesis implicará el método Fmoc (9-fluorenilmetoxicarbonilo) como se describió anteriormente para este péptido. Brevemente, el protocolo del instrumento requiere 25 pmol de aminoácidos protegidos con Fmoc subsiguientes activados por una combinación de 1-hidroxibenzotriazol (HOBt) y 2-(1 Hbenzotriazol-1-il)-1,1,3,3-tetrametiluronio hexafluorofosfato (HBTU). Los aminoácidos protegidos con Fmoc se comprarán comercialmente a menos que se indique lo contrario; los aminoácidos preenvasados se obtendrán de Perkin-Elmer (Norwalk, TC), mientras que los que no están disponibles en forma preenvasada, como los Daminoácidos y Fmoc-Cys(Acm), serán suministrados por BACHEM Bioscience, Inc. (King of Prussia, PA) o Novabiochem (San Diego, CA). El grupo azida (para la química del "clic") se introducirá en el esqueleto del péptido mediante el acoplamiento de un ácido que contiene azida al extremo N del péptido, mientras que el péptido aún está protegido y unido a la resina (Figura 20B). [0218] Synthesis of Tyr3-octreotate with an azide. Solid phase peptide synthesis (SPPS) of Tyr3-octreotate (Figure 20A) will be performed on a peptide synthesizer. Briefly, the synthesis will involve the Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) method as described above for this peptide. Briefly, the instrument protocol calls for 25 pmol of subsequent Fmoc-protected amino acids activated by a combination of 1-hydroxybenzotriazole (HOBt) and 2-(1Hbenzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HBTU ). Fmoc-protected amino acids will be purchased commercially unless otherwise indicated; prepackaged amino acids will be obtained from Perkin-Elmer (Norwalk, TC), while those not available in prepackaged form, such as D-Amino Acids and Fmoc-Cys(Acm), will be supplied by BACHEM Bioscience, Inc. (King of Prussia, PA) or Novabiochem (San Diego, CA). The azide group (for "click" chemistry) will be introduced into the peptide backbone by coupling an azide-containing acid to the N-terminus of the peptide, while the peptide is still protected and bound to the resin (Figure 20B). .

[0219] Síntesis de nanopartículas funcionalizadas. El siguiente paso será conjugar tanto el DFO que tiene un enlace azida como el Tyr3-octreotato que tiene un enlace azida (Figuras 21A y B) con la nanopartícula. La "química de clics" es altamente selectiva, cuantitativa y se puede realizar muy rápido y en condiciones suaves. La cantidad de grupos de azida combinados de DFO y Tyr3-octreotato se controlará para que nunca supere la cantidad de enlaces triples disponibles; los triples enlaces siempre estarán en un exceso de <5%. [0219] Synthesis of functionalized nanoparticles. The next step will be to conjugate both the DFO that has an azide bond and the Tyr3-octreotate that has an azide bond (Figures 21A and B) with the nanoparticle. "Click chemistry" is highly selective, quantitative, and can be performed very quickly and under mild conditions. The number of combined azide groups of DFO and Tyr3-octreotate will be controlled to never exceed the number of triple bonds available; the triple bonds will always be in excess of <5%.

[0220] Caracterización de nanopartículas funcionalizadas. El número medio de péptidos quelados de DFO por nanopartícula se determinará realizando un ensayo de dilución isotópica estándar con 89Zr (o 68Ga). El 89Zr se producirá en un ciclotrón y se purificará. Brevemente, se agregarán 10 concentraciones de 89Zr-oxalato a soluciones que contengan una cantidad conocida de nanopartículas derivadas de DFO. Después de 30 min. de incubación a temperatura ambiente, las soluciones se colocarán en placas de vidrio recubiertas de gel de sílice, se revelarán en acetato de amonio al 10% a metanol 1:1 (con EDTA) y se analizarán por radio-TLC. Mientras que las nanopartículas derivadas de 89Zr-DFO permanecerán en el origen, el 89Zr unido de forma no específica al EDTA migrará. El porcentaje de eficiencia de marcaje se representará gráficamente en función de los nanomoles totales de 89Zr añadidos a la mezcla de reacción. El número de quelatos unidos a la nanopartícula se puede determinar a partir del punto de inflexión de esta curva. [0220] Characterization of functionalized nanoparticles. The mean number of DFO chelated peptides per nanoparticle will be determined by performing a standard isotope dilution assay with 89Zr (or 68Ga). 89Zr will be produced in a cyclotron and purified. Briefly, 10 concentrations of 89Zr-oxalate will be added to solutions containing a known amount of DFO-derived nanoparticles. After 30 min. After incubation at room temperature, solutions will be plated on silica gel-coated glass plates, developed in 10% ammonium acetate to methanol 1:1 (with EDTA) and analyzed by radio-TLC. While the 89Zr-DFO-derived nanoparticles will remain at the source, the 89Zr non-specifically bound to EDTA will migrate. The percentage of labeling efficiency will be plotted as a function of the total nanomoles of 89Zr added to the reaction mixture. The number of chelates bound to the nanoparticle can be determined from the inflection point of this curve.

[0221] El número medio de péptido Tyr3-octreotato por nanopartícula se determinará analizando el puente disulfuro de Tyr3-octreotato. Brevemente, los enlaces disulfuro del octreotato de Tyr3 se pueden escindir cuantitativamente con un exceso de sulfito de sodio a un pH de 9,5 ya temperatura ambiente. Se puede utilizar DTNB o el reactivo de Elman para cuantificar los tioles en proteínas mediante medidas de absorción. Forma fácilmente un disulfuro mixto con tioles, liberando el ácido cromóforo 5-merapto-2-nitrobenxoico (absorción máxima 410 nm). Solo se modifican los tioles de proteína que son accesibles a este reactivo soluble en agua. Como alternativa, se puede utilizar el kit de ensayo de tiol Measure-iT™ de Invitrogen. [0221] The average number of Tyr3-octreotate peptide per nanoparticle will be determined by analyzing the disulfide bridge of Tyr3-octreotate. Briefly, the disulfide bonds of Tyr3 octreotate can be cleaved quantitatively with excess sodium sulfite at pH 9.5 and at room temperature. DTNB or Elman's reagent can be used to quantify thiols in proteins by uptake measurements. It readily forms a mixed disulfide with thiols, releasing the chromophore 5-merapto-2-nitrobenxoic acid (maximum absorption 410 nm). Only protein thiols that are accessible to this water-soluble reagent are modified. Alternatively, Invitrogen's Measure-iT™ Thiol Assay Kit can be used.

Pruebas in vivo en modelos tumorales adecuados. In vivo tests in suitable tumor models.

[0222] Se generarán modelos de xenoinjertos subcutáneos utilizando ratones SCID hembra portadores de tumores AR42J. Brevemente, las células AR42J (13107) se inyectarán por vía subcutánea en los flancos de ratones SCID hembra. Se permitirá que los tumores crezcan de 10 a 12 días hasta que tengan un tamaño de 0,5 a 0,9 cm3. [0222] Subcutaneous xenograft models will be generated using female SCID mice bearing AR42J tumors. Briefly, AR42J (13107) cells will be injected subcutaneously into the flanks of female SCID mice. The tumors will be allowed to grow for 10 to 12 days until they are 0.5 to 0.9 cm3 in size.

[0223] Se espera que el radiomarcaje de la nanopartícula de DFO por 89Zr se lleve a cabo en <15 min. a temperatura ambiente. El 89Zr unido de forma no específica se eliminará mediante la adición de EDTA seguido de un paso de filtración en gel. [0223] Radiolabeling of the DFO nanoparticle by 89Zr is expected to take place in <15 min. at room temperature. Non-specifically bound 89Zr will be removed by addition of EDTA followed by a gel filtration step.

[0224] Ensayos de unión a receptores. Los ensayos de unión al receptor se realizarán utilizando nanopartículas de 89Zr-DFO en membranas obtenidas de tumores AR42J. Los ligandos competidores, natZr-DFO-Nanopartículas y natZr-DFO-octreotato se prepararán mediante la reacción de oxalato de circonio natural de alta pureza con DFO-octreotato y DFO-Nanopartículas, respectivamente. La pureza de los productos finales será confirmada por HPLC. Los valores de CI50 se determinarán de acuerdo con métodos publicados previamente, utilizando el sistema de ensayo Millipore MultiScreen (Bedford, MA). El análisis de datos se realizará utilizando los programas GraFit (Erithacus Software, Reino Unido), LIGAND (NIH, Bethesda, MD) y GraphPad PRISMTM (San Diego, CA). [0224] Receptor binding assays. Receptor binding assays will be performed using 89Zr-DFO nanoparticles on membranes obtained from AR42J tumors. The competing ligands, natZr-DFO-Nanoparticles and natZr-DFO-octreotate will be prepared by the reaction of high purity natural zirconium oxalate with DFO-octreotate and DFO-Nanoparticles, respectively. The purity of the final products will be confirmed by HPLC. IC 50 values will be determined according to previously published methods, using the Millipore MultiScreen Assay System (Bedford, MA). Data analysis will be performed using GraFit (Erithacus Software, UK), LIGAND (NIH, Bethesda, MD) and GraphPad PRISMTM (San Diego, CA) software.

[0225] Ensayos in vitro. Las células AR42J se recolectarán de monocapas con solución de disociación celular (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) y se resuspenderán en medio DMEM fresco a una concentración de 2 x 106 células/ml. Se añadirá una alícuota de aproximadamente 0,3 pmol de nanopartículas de 89Zr-DFO a 10 ml de células, incubadas a 37 °C con agitación continua. A los 1, 5, 15, 30, 45, 60 y 120 min se retirarán alícuotas de 200 pl por triplicado y se colocarán en hielo. Las células se aislarán inmediatamente mediante centrifugación y se calculará el % de absorción del compuesto en las células. [0225] In vitro assays. AR42J cells will be harvested from cell dissociation solution monolayers (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) and resuspended in fresh DMEM medium at a concentration of 2 x 106 cells/ml. An aliquot of approximately 0.3 pmol of 89Zr-DFO nanoparticles will be added to 10 mL of cells, incubated at 37°C with continuous shaking. At 1, 5, 15, 30, 45, 60 and 120 min, 200 pl aliquots will be withdrawn in triplicate and placed on ice. The cells will be immediately isolated by centrifugation and the % uptake of the compound into the cells will be calculated.

[0226] Biodistribución. Se inyectará una pequeña cantidad de nanopartículas de 89Zr-DFO (~10 pCi, 0,20 pg) por vía intravenosa en cada uno de los ratones que tengan tumores AR42J positivos palpables. Los animales serán sacrificados en puntos de tiempo seleccionados después de la inyección (1,4, 24, 48, 72 horas; n = 4-5) y los tejidos deseados serán removidos, pesados y contados por acumulación de radioactividad. Se estudiarán dos grupos de control adicionales 1 hora después de las inyecciones: (A) ratones inyectados con el péptido radiomarcado nativo 89Zr-DFO-octreotato (~10 pCi, 0,20 pg), y (B) ratones preinyectados con un bloqueo de Tyr3-octreotato (150 pg) para demostrar la acumulación mediada por receptor de las nanopartículas de 89Zr-DFO. Se contarán los tejidos que incluyen sangre, pulmón, hígado, bazo, riñón, glándulas suprarrenales (STTR positivo), músculo, piel, grasa, corazón, cerebro, hueso, páncreas (STTR positivo), intestino delgado, intestino grueso y tumor AR42J. El porcentaje de dosis inyectada por gramo (% Dl/g) y el porcentaje de dosis inyectada por órgano (% Dl/órgano) se calcularán en comparación con una solución estándar contada y pesada. [0226] Biodistribution. A small amount of 89Zr-DFO nanoparticles (~10 pCi, 0.20 pg) will be injected intravenously into each of the mice bearing palpable AR42J positive tumors. Animals will be sacrificed at selected time points after injection (1.4, 24, 48, 72 hours; n = 4-5) and desired tissues will be removed, weighed, and counted for accumulation of radioactivity. Two additional control groups will be studied 1 hour after the injections: (A) mice injected with the native radiolabeled peptide 89Zr-DFO-octreotate (~10 pCi, 0.20 pg), and (B) mice pre-injected with a block of Tyr3-octreotate (150 pg) to demonstrate receptor-mediated accumulation of 89Zr-DFO nanoparticles. Tissues including blood, lung, liver, spleen, kidney, adrenal glands (STTR positive), muscle, skin, fat, heart, brain, bone, pancreas (STTR positive), small intestine, large intestine, and AR42J tumor will be counted. The percentage injected dose per gram (%Dl/g) and the percentage injected dose per organ (%Dl/organ) will be calculated in comparison to a counted and weighed standard solution.

[0227] Formación de imágenes NIRF in vivo. Se realizarán imágenes en serie utilizando el sistema de imágenes por fluorescencia MaestroTM In Vivo (CRI, Woburn, MA) a las 0, 0,5, 1,2, 4, 6, 12, 24, 48 y 72 horas. A las 72 h, se sacrificará a los ratones y se disecarán, pesarán y colocarán los principales tejidos/órganos en placas de 6 pocillos para obtener imágenes ex vivo. La emisión de fluorescencia se analizará utilizando regiones de interés (ROI) sobre tumores, tejidos seleccionados e inyectados de referencia, empleando algoritmos de desmezcla espectral para eliminar la autofluorescencia. Las intensidades de fluorescencia y las desviaciones estándar (D.E.) se promediarán para grupos de 5 animales. La división de las intensidades de fluorescencia promedio de los tejidos por los valores inyectados permitirá realizar comparaciones entre los diversos tejidos/órganos para cada conjugado de nanopartícula inyectado. [0227] NIRF imaging in vivo. Serial images will be performed using the MaestroTM In Vivo Fluorescence Imaging System (CRI, Woburn, MA) at 0, 0.5, 1.2, 4, 6, 12, 24, 48, and 72 hours. At 72 h, mice will be sacrificed and major tissues/organs dissected, weighed, and plated in 6-well plates for ex vivo imaging. Fluorescence emission will be analyzed using regions of interest (ROI) on reference tumors, selected and injected tissues, employing spectral demixing algorithms to remove autofluorescence. Fluorescence intensities and standard deviations (SD) will be averaged for groups of 5 animals. Dividing the tissue average fluorescence intensities by the injected values will allow comparisons between the various tissues/organs for each injected nanoparticle conjugate.

[0228] Formación de imágenes de TEP de animales pequeños in vivo. Las imágenes TEP de animales pequeños se realizarán en un sistema microTEP®-FOCUS™ (Concorde Microsystems Inc, Knoxville TN). Los ratones con los tumores AR42J (n = 5 por grupo) se anestesiarán con isoflurano al 1-2 %, se colocarán en posición supina y se inmovilizarán en una cuna preparada a medida. Los ratones recibirán 200 pCi del complejo 89Zr-DFO-octreotato-nanopartícula a través de la vena de la cola y se tomarán imágenes uno al lado del otro. Inicialmente, se tomarán imágenes de los animales mediante la adquisición de múltiples escaneos sucesivos de 10 minutos de forma continua desde el momento de la inyección durante un período de tiempo de 1 hora, seguido de adquisiciones de datos estáticos de 10 minutos a las 2, 4, 24, 48 y 72 horas después de la inyección. Los valores de captación estándar (SUV) se generarán a partir de regiones de interés (ROI) dibujadas sobre el tumor y otros órganos de interés. El registro conjunto de las imágenes de TEP se logrará en combinación con una cámara microCAT-II (Imtek Inc., Knoxville, TN), que proporciona imágenes anatómicas de TC de rayos X de alta resolución. El registro de imágenes entre las imágenes microTC y TEP se logrará utilizando una técnica de registro histórica y el software de visualización de imágenes AMIRA (AMIRA, TGS Inc, San Diego, CA). El método de registro procede mediante la transformación rígida de las imágenes microTC a partir de puntos de referencia proporcionados por fiduciales directamente adheridos a la cama del animal. [0228] PET imaging of small animals in vivo. PET images of small animals will be performed on a microTEP®-FOCUS™ system (Concorde Microsystems Inc, Knoxville TN). Mice bearing AR42J tumors (n=5 per group) will be anesthetized with 1-2% isoflurane, placed supine, and immobilized in a custom-made cradle. Mice will receive 200 pCi of the 89Zr-DFO-octreotate-nanoparticle complex via the tail vein and will be imaged side by side. Initially, animals will be imaged by acquiring multiple successive 10-minute scans continuously from the time of injection over a 1-hour time period, followed by 10-minute static data acquisitions at 2, 4 , 24, 48 and 72 hours after injection. Standard uptake values (SUVs) will be generated from regions of interest (ROIs) drawn over the tumor and other organs of interest. Co-registration of the PET images will be accomplished in combination with a microCAT-II camera (Imtek Inc., Knoxville, TN), which provides high-resolution anatomical CT X-ray images. Image registration between microCT and PET images will be accomplished using a historical registration technique and AMIRA image viewing software (AMIRA, TGS Inc, San Diego, CA). The registration method proceeds by rigid transformation of microCT images from reference points provided by fiducials directly attached to the animal's bedding.

[0229] Medidas farmacocinéticas. Los datos de biodistribución y TEP dinámico proporcionarán la concentración temporal de 89Zr-DFO-octreotato-nanopartícula en el tejido que permitirá la caracterización de los parámetros farmacocinéticos del agente. [0229] Pharmacokinetic measurements. Biodistribution and dynamic PET data will provide the temporal concentration of 89Zr-DFO-octreotate-nanoparticle in the tissue that will allow characterization of the pharmacokinetic parameters of the agent.

[0230] Microscopía de fluorescencia y autorradiografía de tejidos ex vivo. La localización de conjugados de nanopartículas en tejidos se realizará en secciones congeladas. Las imágenes por microTEP nos permitirán evaluar completamente la distribución global en tumores y otros tejidos no diana. Después de la etapa aguda del ensayo de imágenes, también se realizará una autorradiografía en los tumores, y estos datos se correlacionarán con los resultados histológicos y de imágenes TEP. Se tomarán cortes consecutivos (~10 pm), alternando cortes para autorradiografía y análisis histológico. Estas secciones también serán analizadas por microscopía de fluorescencia multicanal en el canal NIR. [0230] Fluorescence microscopy and autoradiography of ex vivo tissues. Localization of nanoparticle conjugates in tissues will be performed on frozen sections. MicroTEP imaging will allow us to fully assess the global distribution in tumors and other non-target tissues. After the acute stage of the imaging trial, autoradiography will also be performed on the tumors, and these data will be correlated with histological and PET imaging results. Consecutive sections (~10 pm) will be taken, alternating sections for autoradiography and histological analysis. These sections will also be analyzed by multichannel fluorescence microscopy in the NIR channel.

Ejemplo 11 Estudios de internalización de partículasExample 11 Particle internalization studies

[0231] El objetivo de este estudio es evaluar la unión e internalización de las presentes nanopartículas para evaluar su localización en orgánulos subcelulares y exocitosis. Esto ayudará a estudiar el destino de las partículas funcionalizadas con diferentes fracciones de orientación y terapias adjuntas. Por ejemplo, tanto las nanopartículas de diagnóstico (p. ej., nanopartículas recubiertas con PEG no dirigidas versus cRGD-PEG) como las nanopartículas terapéuticas (p. ej., nanopartículas cRGD-PEG unidas a yodo para radioterapia, unidas a inhibidores de tirosina quinasa o unidas a fármacos quimioterapéuticos tales como Taxol.). [0231] The objective of this study is to evaluate the binding and internalization of the present nanoparticles to assess their localization in subcellular organelles and exocytosis. This will help to study the fate of particles functionalized with different targeting moieties and adjunct therapies. For example, both diagnostic nanoparticles ( eg, untargeted PEG-coated nanoparticles versus cRGD-PEG) and therapeutic nanoparticles ( eg, iodine-linked cRGD-PEG nanoparticles for radiotherapy, linked to tyrosine inhibitors kinase or linked to chemotherapeutic drugs such as Taxol.).

Materiales y métodosMaterials and methods

[0232] Estudios de interiorización/absorción. Se realizaron ensayos de internalización y estudios de colocalización para identificar vías de captación específicas. [0232] Internalization/absorption studies. Internalization assays and colocalization studies were performed to identify specific uptake pathways.

[0233] Las células de melanoma, incluidas las células M21 humanas y B16 de ratón (~2x105 células/pocillo), se sembraron en placas de portaobjetos de cámara de 8 pocillos (1,7 cm2/pocillo) o placas de 24 pocillos (1,9 cm2/pocillo) con un diámetro de un cubreobjetos redondeado de 12 mm. y se incuba a 37°C durante la noche. Para controlar la internalización de nanopartículas dirigidas, las células se incubaron con puntos de cRGD-PEG (0,075 mg/ml) durante 3 horas a 37 °C. Para eliminar las partículas no unidas en el medio, las células se enjuagaron dos veces con PBS. La microscopía confocal se realizó en un microscopio confocal invertido Leica (Leica TCS SP2 AOBS) equipado con un objetivo HCX PL APO: 63x 1.2NA Water DICD para evaluar la colocalización de puntos cRGD-PEG con tinciones o anticuerpos específicos de orgánulos. Las imágenes se analizaron utilizando el software ImageJ versión 1.37 (NIH Image; http://rsbweb.nih.gov/ij/). [0233] Melanoma cells, including human M21 and mouse B16 cells (~2x105 cells/well), were seeded in 8-well chamber slide plates (1.7 cm2/well) or 24-well plates ( 1.9 cm2/well) with a diameter of a rounded coverslip of 12 mm. and incubated at 37°C overnight. To monitor internalization of targeted nanoparticles, cells were incubated with cRGD-PEG dots (0.075 mg/ml) for 3 hours at 37°C. To remove unbound particles in the medium, cells were rinsed twice with PBS. Confocal microscopy was performed on a Leica inverted confocal microscope (Leica TCS SP2 AOBS) equipped with an HCX PL APO: 63x 1.2NA Water DICD objective to assess colocalization of cRGD-PEG dots with organelle-specific stains or antibodies. Images were analyzed using ImageJ software version 1.37 (NIH Image; http://rsbweb.nih.gov/ij/).

[0234] Ensayos de colocalización/marcadores unidos a tinte. Con el fin de identificar las vesículas endocíticas implicadas en la internalización del punto C, se realizaron ensayos de colocalización en células vivas utilizando marcadores unidos a tinte. Las células se coincubaron con nanopartículas y diferentes colorantes. Los tintes incluyen: rojo Lysotracker 100 nM durante 30 min para etiquetar orgánulos ácidos a lo largo de la vía endosomal; 2 pg/ml de transferrina Alexa 488 conjugado para etiquetar endosomas de reciclaje y clasificación (vía dependiente de clatrina); 1 mg/mL70kDa conjugado de dextrano-FITC a 37 °C durante 30 min para etiquetar macropinosomas. [0234] Dye-bound markers/colocalization assays. In order to identify endocytic vesicles involved in C-spot internalization, live cell colocalization assays were performed using dye-bound markers. The cells were coincubated with nanoparticles and different dyes. Stains include: 100 nM Lysotracker Red for 30 min to label acidic organelles along the endosomal pathway; 2 pg/ml transferrin Alexa 488 conjugate to label recycling and sorting endosomes (clathrin-dependent pathway); 1 mg/mL70kDa dextran-FITC conjugate at 37 °C for 30 min to label macropinosomes.

[0235] Co-localización/anticuerpos específicos de orgánulos. Se realizará inmunocitoquímica con marcadores conocidos de Golgi y lisosomas. Para Golgi, se utilizará Giantin (Abcam, rabbit polyclonal, I:2000) para células humanas; Se usará GM-130 (BD Pharmingen, 1 pg/ml) para células de ratón. Para Lisosomas, se utilizará LC3B (Señalización Celular, policlonal de conejo, 0,5 pg/ml). [0235] Co-localization/organelle-specific antibodies. Immunocytochemistry with known Golgi markers and lysosomes will be performed. For Golgi, Giantin (Abcam, rabbit polyclonal, I:2000) for human cells will be used; GM-130 (BD Pharmingen, 1 pg/ml) will be used for mouse cells. For Lysosomes, LC3B (Cell Signaling, rabbit polyclonal, 0.5 pg/ml) will be used.

[0236] Para la tinción con Giantin o LC3B, las células se bloquearán durante 30 minutos en suero de cabra normal al 10 %/BSA al 0,2 % en PBS. La incubación del anticuerpo primario (anticuerpo policlonal anti-Giantin de conejo (n.° de catálogo Abcam ab24586, dilución 1:2000) o LC3B (señalización celular, C#2775, 0,5 ug/ml) se realizará durante 3 horas, seguida de 60 minutos de incubación con biotinilado IgG anti-conejo de cabra (Vector labs, n° de cat: PK6101) en una dilución de 1:200. La detección se realizará con el bloqueador de anticuerpos secundario, el bloqueador D, la estreptavidina-HRP D (Ventana Medical Systems) y el kit de detección DAB (Ventana Medical Systems) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. [0236] For Giantin or LC3B staining, cells will be blocked for 30 minutes in 10% normal goat serum/0.2% BSA in PBS. Incubation of the primary antibody (rabbit anti-Giantin polyclonal antibody (Abcam catalog no. ab24586, 1:2000 dilution) or LC3B (cell signaling, C#2775, 0.5 ug/ml) will be performed for 3 hours, followed by 60 min incubation with biotinylated goat anti-rabbit IgG (Vector labs, cat no: PK6101) at a dilution of 1:200 Detection will be performed with the secondary antibody blocker, blocker D, streptavidin-HRP D (Ventana Medical Systems) and DAB detection kit (Ventana Medical Systems) according to the manufacturer's instructions.

[0237] Para la tinción de GM-130, las células se bloquearán durante 30 min en reactivo de bloqueo de IgG de ratón (Vector Labs, n° de cat: MKB-2213) en PBS. La incubación del anticuerpo primario (anti-GM130 monoclonal, de BD Pharmingen; Cat#610822, concentración 1ug/ml) se realizará durante 3 horas, seguido de 60 minutos de incubación de anticuerpo secundario de ratón biotinilado (Vector Labs, MOM Kit BMK-2202), en una dilución de 1:200. La detección será realizada con Bloqueador de Anticuerpos Secundario, Bloqueador D, Estreptavidina-HRP D (Ventana Me dical Systems) y el kit de detección de DAB (Ventana Medical Systems) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. [0237] For GM-130 staining, cells will be blocked for 30 min in Mouse IgG Blocking Reagent (Vector Labs, cat#: MKB-2213) in PBS. Incubation of the primary antibody (monoclonal anti-GM130, from BD Pharmingen; Cat#610822, concentration 1ug/ml) will be performed for 3 hours, followed by 60 minutes of incubation of biotinylated mouse secondary antibody (Vector Labs, MOM Kit BMK- 2202), in a dilution of 1:200. Detection will be performed with Secondary Antibody Blocker, D Blocker, Streptavidin-HRP D (Ventana Medical Systems) and the DAB detection kit (Ventana Medical Systems) according to the manufacturer's instructions.

[0238] Para estudios dependientes de la temperatura, las nanopartículas se incubarán con nanopartículas de cRGD-PEG a 4 °C, 25 °C y 37 °C para evaluar la fracción de partículas unidas a la superficie frente a partículas internalizadas. [0238] For temperature-dependent studies, nanoparticles will be incubated with cRGD-PEG nanoparticles at 4°C, 25°C, and 37°C to assess the fraction of surface-bound versus internalized particles.

[0239] Para los estudios de exocitosis, las nanopartículas (0,075 pg/ml) se incubarán durante 4 horas y los portaobjetos de la cámara se lavarán con PBS, seguido de la adición de medios frescos. A intervalos de tiempo de 0,5, 1,0, 1,5, 2,5, 4,5, 8,0 horas, las células se lavarán, tipinizarán y la señal de fluorescencia de las células y los medios se medirá mediante fluorimetría. En los estudios de dosis-respuesta, las células se incubarán en un rango de concentraciones y tiempos de incubación, y se analizarán mediante citometría de flujo. En los estudios de viabilidad, la viabilidad celular se medirá mediante un ensayo de exclusión con azul de tripano antes y después de la incubación para evaluar la toxicidad. En estudios de lapso de tiempo, se investigará el mecanismo de internalización de nanopartículas en células vivas después de incubar células con conjugados de nanopartículas a diferentes temperaturas de incubación (4 °C, 25 °C y 37 °C) usando un microscopio confocal invertido sobre un período de 12 h a intervalos de 20 min. [0239] For exocytosis studies, nanoparticles (0.075 pg/ml) will be incubated for 4 hours and chamber slides washed with PBS, followed by addition of fresh media. At time intervals of 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.5, 8.0 hours, cells will be washed, stained, and the fluorescence signal of cells and media will be measured by fluorimetry. In dose-response studies, cells will be incubated at a range of concentrations and incubation times, and analyzed by flow cytometry. In viability studies, cell viability will be measured by trypan blue exclusion assay before and after incubation to assess toxicity. In time-lapse studies, the mechanism of nanoparticle internalization into living cells will be investigated after incubating cells with nanoparticle conjugates at different incubation temperatures (4 °C, 25 °C and 37 °C) using an inverted confocal microscope on a period of 12 h at intervals of 20 min.

DiscusiónDiscussion

[0240] Se encontró que los puntos de cRGD-PEG y los puntos de PEG se co-localizaban con Lysotracker Red en células M21 y B16, lo que sugiere la captación en la vía endosomal (Figura 22). Los datos mostraron que estas partículas se colocalizan fuertemente con transferrina y dextrano. Independientemente de la funcionalidad de la superficie y la carga total, las nanopartículas (6-7 nm de diámetro hidrodinámico) estudiadas parecían seguir la misma ruta. Las imágenes de lapso de tiempo en ambos tipos de células demostraron la internalización de nanopartículas funcionalizadas dentro de una pequeña fracción de las células en placa. Finalmente, las partículas se entregaron a estructuras vesiculares en la región perinuclear. No se espera que los ensayos de colocalización con Giantin (o GM-130) muestren una señal fluorescente de nanopartículas en el aparato de Golgi. [0240] cRGD-PEG dots and PEG dots were found to co-localize with Lysotracker Red in M21 and B16 cells, suggesting uptake in the endosomal pathway (Figure 22). The data showed that these particles strongly colocalize with transferrin and dextran. Regardless of surface functionality and total charge, the nanoparticles (6-7 nm hydrodynamic diameter) studied seemed to follow the same route. Time-lapse imaging in both cell types demonstrated internalization of functionalized nanoparticles within a small fraction of the plated cells. Finally, the particles were delivered to vesicular structures in the perinuclear region. Colocalization assays with Giantin (or GM-130) are not expected to show fluorescent signal from nanoparticles in the Golgi apparatus.

Ejemplo 12 Nanopartículas de sílice de modalidad dual para mapeo de SLN intraoperatorio guiado por imágenes e intervencionesExample 12 Dual-Modality Silica Nanoparticles for Image-Guided Intraoperative SLN Mapping and Interventions

Nanopartículas de sílice de modalidad dual para mapeo de SLN intraoperatorio guiado por imágenesDual-Modality Silica Nanoparticles for Image-Guided Intraoperative SLN Mapping

[0241] Estos estudios se ampliaron para incluir imágenes ópticas utilizando la cámara portátil de fluorescencia ArteMIS™ sistema, junto conradiodetección usando la sonda gamma, para realizar evaluaciones en tiempo real de los linfáticos tumorales de drenaje y metástasis ganglionares, así como la evaluación de la carga tumoral. En un minicerdo representativo (Figuras 23a-23i), se realizó una exploración TEP-TC preoperatoria inicial usando puntos 18F-FDG y 124I-cRGDY-PEG-C usando el procedimiento de imagen anterior. Las imágenes axiales de TC revelaron un tumor pélvico primario (Figura 23a) y drenaje de SLN (Figura 23b), que se observaron como áreas de mayor actividad en la exploración TEP con 18F-FDG correspondiente (Figuras 23c, 23d). Estos resultados se confirmaron 2 días después mediante imágenes de TEP-TC dinámicas aproximadamente 5 minutos después de la inyección subdérmica en 4 cuadrantes del marcador de partículas alrededor del sitio del tumor; Las vistas axiales corregistradas (Figuras 23e, 23g) y coronales (flechas, 23f, 23h) demuestran estos resultados. Después del escaneo preoperatorio, se marcó la piel que recubre el sitio SLN para la localización intraoperatoria y se transportó el mini cerdo a la sala intraoperatoria. Las mediciones de la actividad inicial, realizadas sobre el tumor primario y los sitios del SLN utilizando la sonda gamma portátil (Figura 23i), mostraron un aumento de 20 veces en la actividad dentro del SLN en relación con la señal de fondo. [0241] These studies were expanded to include optical imaging using the portable ArteMIS™ fluorescence camera system, along with radiodetection using the gamma probe, to perform real-time assessments of tumor-draining lymphatics and nodal metastases, as well as assessment of the tumor burden. In a representative minipig (Figures 23a-23i), an initial preoperative PET-CT scan was performed using 18F-FDG and 124I-cRGDY-PEG-C dots using the above imaging procedure. Axial CT images revealed a primary pelvic tumor (Figure 23a) and SLN drainage (Figure 23b), which were seen as areas of increased activity on the corresponding 18F-FDG PET scan (Figures 23c, 23d). These results were confirmed 2 days later by dynamic PET-CT images approximately 5 minutes after 4-quadrant subdermal injection of the particle tracer around the tumor site; Coregistered axial (Figures 23e, 23g) and coronal (arrows, 23f, 23h) views demonstrate these results. After the preoperative scan, the skin overlying the SLN site was marked for intraoperative localization and the minipig was transported to the intraoperative room. Baseline activity measurements, performed on the primary tumor and SLN sites using the portable gamma probe (Figure 23i), showed a 20-fold increase in activity within the SLN relative to background signal.

[0242] Para obtener imágenes ópticas en tiempo real del sistema linfático, se administró una segunda inyección subdérmica de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C sobre el sitio del tumor con la piel intacta, y la señal se vio en color (Figura 24a) y Canales fluorescentes Cy5.5 (Figura 24b). Se expuso la cuenca ganglionar adyacente y se observó una señal fluorescente en el canal NIR que fluía desde el sitio de inyección (Figura 24c) hacia el proximal principal (Figuras 24c, 24d), medio (Figura 24e) y ramas linfáticas distales (Figura 24f), que drenaban hacia el GC (Figura 24f). También se visualizaron canales linfáticos de menor calibre (Figuras 24d, 24e). El SLN pigmentado de negro, visto en modo de doble canal (Figuras 24g, 24h), se expuso aún más (Figuras 24i) antes de la escisión ganglionar sucesiva (Figuras 24j - 24m). La señal de fluorescencia dentro del espécimen ganglionar in situ (Figura 24k) y ex vivo (Figura 24m) se confirmó mediante emisiones gamma utilizando la sonda gamma (Figura 24i), y se vio que correspondía a grupos dispersos de células tumorales a baja potencia (recuadro, Figura 24n) y vistas de alta potencia (Figura 24o) de secciones de tejido teñidas con H&E. La expresión positiva de HMB45 se identificó en vistas de bajo aumento (Figura 24p) y alto aumento (Figura 24q), consistente con melanoma metastásico. [0242] To obtain real-time optical imaging of the lymphatic system, a second subdermal injection of 124I-cRGDY-PEG-C dots was administered over the tumor site with intact skin, and the signal was viewed in color (Figure 24a ) and Cy5.5 fluorescent channels (Figure 24b). The adjacent nodal basin was exposed and a fluorescent signal was observed in the NIR channel flowing from the injection site (Figure 24c) into the main proximal (Figures 24c, 24d), middle (Figure 24e) and distal (Figure 24f) lymphatic branches. ), which drained towards the SN (Figure 24f). Smaller caliber lymphatic channels were also visualized (Figures 24d, 24e). The black-pigmented SLN, viewed in dual-channel mode (Figures 24g, 24h), was further exposed (Figures 24i) before successive nodal excision (Figures 24j-24m). The fluorescence signal within the nodal specimen in situ (Figure 24k) and ex vivo (Figure 24m) was confirmed by gamma emissions using the gamma probe (Figure 24i), and was found to correspond to scattered clusters of tumor cells at low power ( inset, Figure 24n) and high power views (Figure 24o) of H&E-stained tissue sections. Positive HMB45 expression was identified in low power (Figure 24p) and high power (Figure 24q) views, consistent with metastatic melanoma.

[0243] Sorprendentemente, y en contraste con los resultados de 18F-FDG observados, se encontró que los puntos de 124I_RGD_PEG_C discriminaban específicamente entre la infiltración de tumores metastásicos y los procesos inflamatorios en estos minicerdos. Las diferencias mecánicas en el comportamiento de estos agentes a nivel celular y subcelular, así como la presencia de un resto que se dirige a la integrina en la superficie de la partícula, pueden explicar los resultados de imagen observados. En varios minicerdos que albergaban cambios inflamatorios probados patológicamente debido a la enfermedad granulomatosa (n=3), la 18F-FDG no detectó la enfermedad metastásica, mientras que identificó sitios inflamatorios y metabólicamente activos. Estos resultados discrepantes destacaron la capacidad del marcador de partículas para apuntar, localizar y estadificar selectivamente la enfermedad metastásica, mientras que la 18F-FDG falló en muchos casos para estadificar con precisión la propagación del cáncer, en lugar de identificar los sitios de inflamación. [0243] Surprisingly, and in contrast to the observed 18F-FDG results, 124I_RGD_PEG_C dots were found to specifically discriminate between metastatic tumor infiltration and inflammatory processes in these minipigs. The mechanistic differences in the behavior of these agents at the cellular and subcellular level, as well as the presence of an integrin-targeting moiety on the particle surface, may explain the observed imaging results. In several minipigs harboring pathologically proven inflammatory changes due to granulomatous disease (n=3), 18F-FDG failed to detect metastatic disease, while identifying inflammatory and metabolically active sites. These conflicting results highlighted the ability of the marker particle to selectively target, localize, and stage metastatic disease, while 18F-FDG failed in many cases to accurately stage the spread of cancer, rather than identify sites of inflammation.

[0244] En un estudio representativo de mini cerdos que ilustra estos resultados, las exploraciones axiales TEP-TC con 18F-FDG iniciales mostraron calcificación dentro del cuello posterior izquierdo en la TC (Figura 25a), correspondiente a un área de actividad intensa en la TEP con 18FFDG (Figura 25b). Las vistas de bajo aumento (Figura 25c) y alto aumento (Figura 25d) de secciones de tejido teñidas con H&E revelaron cambios inflamatorios difusos, consistentes con enfermedad granulomatosa. Además, se observó una intensa actividad TEP con 18F-FDG dentro del compartimento metabólicamente activo de la médula ósea de estos minicerdos jóvenes (Figuras 25a, 25b). Por el contrario, el estudio de imágenes con trazador de partículas identificó ganglios metastásicos bilaterales en el cuello. Se observó que un ganglio del cuello derecho en la imagen de TC axial (Figura 25e) estaba ávido de TEP en TEP-TC corregistrado (Figura 25f); los ganglios bilaterales adicionales en una imagen de TC más superior (Figura 25g) también eran hipermetabólicos en la TEP-TC fusionada (Figura 25h). Además, las calcificaciones del cuello izquierdo (Figuras 25e, 25g) no mostraron actividad de TEP en exploraciones registradas conjuntamente (Figura 25f, 25h). Las secciones de tejido H&Estained SLN correspondientes revelaron grupos oscuros de melanoma en vistas de bajo aumento (recuadro, Figura 25i) y alto aumento (Figura 25j), que se vio que estaban compuestos por células de melanoma y melanófagos. Un solo cuadro (Figura 25k) seleccionado de imágenes reconstruidas de TEP 3D ilustró de nuevo múltiples ganglios del cuello ávidos de TEP bilaterales y canales linfáticos de drenaje asociados. Es importante destacar que se observó actividad a granel en la vejiga 1 h después de la inyección sin una acumulación significativa del marcador sobre la región del hígado. [0244] In a representative mini-pig study illustrating these results, initial 18F-FDG PET-CT axial scans showed calcification within the left posterior neck on CT (Figure 25a), corresponding to an area of intense activity in the left posterior neck. PET scan with 18FFDG (Figure 25b). Low power (Figure 25c) and high power (Figure 25d) views of H&E-stained tissue sections revealed diffuse inflammatory changes, consistent with granulomatous disease. In addition, intense 18F-FDG PET activity was observed within the metabolically active compartment of the bone marrow of these young minipigs (Figures 25a, 25b). In contrast, particle tracer imaging identified bilateral metastatic nodes in the neck. A right neck node on the axial CT image (Figure 25e) was observed to be PET-avid on co-registered PET-CT (Figure 25f); the additional bilateral nodes on a more superior CT image (Figure 25g) were also hypermetabolic on fused PET-CT (Figure 25h). In addition, the left neck calcifications (Figures 25e, 25g) did not show PET activity on co-registered scans (Figure 25f, 25h). The corresponding H&Stained SLN tissue sections revealed dark clumps of melanoma in low power (inset, Figure 25i) and high power (Figure 25j) views, which were seen to be composed of melanoma cells and melanophages. A single frame (Figure 25k) selected from reconstructed 3D PET images again illustrated multiple bilateral PET-avid neck nodes and associated draining lymphatic channels. Importantly, bulk activity was observed in the bladder 1 h after injection without significant accumulation of the marker over the liver region.

[0245] Los resultados anteriores se vieron mejor en imágenes MIP de fusión TEP-TC generadas a partir de conjuntos de datos de imágenes dinámicos adquiridos durante un período de 1 hora después de la administración de 18F-FDG (Figura 26a) o trazador de partículas local (Figuras 26b, 26c). Para la 18F-FDG, se observa una clara ausencia de metástasis ganglionares, y se observa un aumento difuso de la actividad dentro de las estructuras óseas metabólicamente activas. En contraste con estos resultados, los puntos de 124I-cRGDY-PEG-C detectaron ganglios metastásicos bilaterales en el cuello, junto con canales linfáticos de drenaje. [0245] The above results were best seen on PET-CT fusion MIP images generated from dynamic imaging data sets acquired over a 1 hour period after administration of 18F-FDG (Figure 26a) or particle tracer local (Figures 26b, 26c). For 18F-FDG, there is a clear absence of nodal metastases, and a diffuse increase in activity is seen within metabolically active bone structures. In contrast to these results, 124I-cRGDY-PEG-C dots detected bilateral metastatic nodes in the neck, along with draining lymphatic channels.

Nanopartículas de sílice de modalidad dual para intervenciones guiadas por imágenes: respuesta al tratamiento.Dual-modality silica nanoparticles for image-guided interventions: response to treatment.

[0246] La capacidad del marcador de partículas para discriminar la enfermedad metastásica de los cambios inflamatorios en los tejidos podría explotarse potencialmente en una variedad de entornos terapéuticos, ya sea quirúrgicos o impulsados por intervenciones, ya que las evaluaciones de la respuesta al tratamiento a menudo se confunden por la presencia de cambios inflamatorios, dificultando la interpretación. Las intervenciones guiadas por imágenes, como las ablaciones tumorales terapéuticas, pueden beneficiarse específicamente del acoplamiento innovador de la nueva plataforma de partículas y las tecnologías de dispositivos de imágenes para (1) permitir una evaluación de la respuesta posterior al procedimiento más temprana; (2) verificar la ablación completa o detectar un tumor residual que represente un fracaso del tratamiento, y (3) mejorar las estrategias de vigilancia del tumor. Las terapias de ablación local, que incluyen la ablación por microondas, la crioablación, la ablación por radiofrecuencia (RFA) y la terapia intersticial con láser, inducen lesiones térmicas locales a través de la inserción de un aplicador de energía en los tumores. Estos métodos generalmente se emplean como opciones alternativas en pacientes que se consideran no elegibles para la escisión quirúrgica. Además, los pacientes que se someten a terapias ablativas a menudo son malos candidatos quirúrgicos debido a las comorbilidades. Ampliamente utilizados en la práctica clínica, ofrecen una clara ventaja, ya que pueden realizarse por vía percutánea como procedimientos ambulatorios con una morbilidad significativamente menor y pueden mejorar la calidad de vida y la supervivencia en cohortes de pacientes seleccionadas. [0246] The ability of the particle marker to discriminate metastatic disease from inflammatory changes in tissues could potentially be exploited in a variety of therapeutic settings, whether surgical or interventional-driven, as assessments of response to treatment often they are confused by the presence of inflammatory changes, making interpretation difficult. Image-guided interventions, such as therapeutic tumor ablations, may specifically benefit from the innovative coupling of new particle platform and imaging device technologies to (1) enable earlier post-procedure response assessment; (2) verify complete ablation or detect residual tumor representing treatment failure, and (3) improve tumor surveillance strategies. Local ablation therapies, including microwave ablation, cryoablation, radiofrequency ablation (RFA), and interstitial laser therapy, induce local thermal lesions through the insertion of an energy applicator into tumors. These methods are generally employed as alternative options in patients deemed ineligible for surgical excision. Additionally, patients undergoing ablative therapies are often poor surgical candidates due to comorbidities. Widely used in clinical practice, they offer a clear advantage in that they can be performed percutaneously as outpatient procedures with significantly lower morbidity and can improve quality of life and survival in selected patient cohorts.

[0247] Imágenes precisas posteriores a la terapia, típicamente adquiridas 1-3 meses después de un procedimiento de ablación, tradicionalmente utilizaban imágenes volumétricas mejoradas con contraste, como TC o MRI. Estas técnicas adolecen de una serie de inconvenientes. Primero, se limitan a identificar la presencia de realce o crecimiento anormal en el tamaño del área del tumor, considerados indicadores primarios de tumor residual o enfermedad recurrente. El realce difuso del borde alrededor de la zona de ablación en las evaluaciones posteriores al procedimiento puede estar relacionado con la inflamación y la hiperemia en la zona de ablación y, a menudo, no representa necesariamente un tumor residual. El realce creciente, notablemente irregular o nodular, se considera sospechoso de tumor. Sin embargo, estas interpretaciones son controvertidas, ya que una zona de ablación puede parecer más grande de lo esperado durante varios meses después del procedimiento, y el realce también puede reflejar granulación o formación de tejido cicatricial. [0247] Accurate post-therapy images, typically acquired 1-3 months after an ablation procedure, traditionally used contrast-enhanced volumetric imaging, such as CT or MRI. These techniques suffer from a number of drawbacks. First, they are limited to identifying the presence of enhancement or abnormal growth in the size of the tumor area, considered primary indicators of residual tumor or recurrent disease. Diffuse border enhancement around the ablation site on postprocedure evaluations may be related to inflammation and hyperemia in the ablation site and often does not necessarily represent residual tumor. Increasing enhancement, markedly irregular or nodular, is considered suspicious for a tumor. However, these interpretations are controversial, as an ablated area may appear larger than expected for several months after the procedure, and enhancement may also reflect granulation or scar tissue formation.

[0248] También se han utilizado métodos funcionales, como 18F-FDG TEP, para evaluar la eficacia y los efectos de los procedimientos ablativos, pero puede sufrir de una incapacidad para discriminar con precisión el tumor de los cambios inflamatorios. Por lo tanto, la interpretación de los cambios de imagen (es decir, inflamación, tumor) a nivel de tejido en respuesta a procedimientos ablativos utilizando evaluaciones morfológicas o funcionales actuales, particularmente en intervalos de tiempo tempranos, es un desafío importante. Lo que se necesita son criterios de valoración fiables para el éxito de la ablación y la detección inequívoca de enfermedad residual en el período posterior a la ablación. [0248] Functional methods, such as 18F-FDG PET, have also been used to assess the efficacy and effects of ablative procedures, but may suffer from an inability to accurately discriminate tumor from inflammatory changes. Therefore, interpretation of imaging changes (ie, inflammation, tumor) at the tissue level in Response to ablative procedures using current morphological or functional assessments, particularly at early time intervals, is a significant challenge. What is needed are reliable endpoints for ablation success and unequivocal detection of residual disease in the postablation period.

[0249] Como precursor de la forma de realización de futuras ablaciones de lesiones hepáticas metastásicas, se realizó un estudio de ablación por radiofrecuencia (RFA) de prueba de concepto de un SLN más grande (es decir, 1 - 2 cm) en un minicerdo con melanoma metastásico para evaluar respuesta al tratamiento en presencia del trazador de partículas. Los resultados de las imágenes TEP-TC antes y después de la RFA se correlacionaron histológicamente. Después de la inyección subdérmica de puntos de 124I-cRGDY-PEG-C (~ 0,6 mCi) sobre el tumor pélvico primario izquierdo, una TC coronal inicial inicial mostró un SLN de 2,2 x 1,6 cm (Figura 27a) superior al sitio del tumor, que fue TEP ávido (Figuras 27b, 27c). También se muestra el tumor pélvico izquierdo hipermetabólico (Figura 27b), que observa un flujo de marcador de partículas adicional dentro de un canal linfático de drenaje en imágenes fusionadas de TEP-TC (Figura 27c, 27d). Se adquirieron tomografías computarizadas en serie adicionales para localizar el nódulo (Figura 27e) antes del procedimiento de ablación y guiar la inserción de la sonda RFA (Figura 27f) en el nódulo (por debajo del nivel de la cruz). En la exploración TEP-TC corregistrada previa a la ablación correspondiente, el SLN ávido de TEP se vio justo detrás de la cruz (Figura 27g). Se realizó una ablación parcial del ganglio durante 12 minutos utilizando una sonda RFA de punta activa de 2 cm (sistema de ablación Cool-tip, Covidien plc, Dublín, Irlanda). La PETCT posterior a la ablación mostró una actividad del trazador levemente reducida en la zona de ablación, anterior a la punta del electrodo (Figura 27h). Los resultados de imagen antes y después de la ablación se confirmaron histológicamente. La tinción con H&E del tejido de biopsia central previamente ablacionado del SLN confirmó la infiltración tumoral metastásica difusa en vistas de bajo aumento (Figura 27i) y alto aumento (Figura 27j). Después de la ablación, la extensión de la infiltración metastásica disminuyó en el tejido ganglionar teñido con H&E, visto en las vistas correspondientes de bajo aumento (Figura 27k) y alto (Figura 27l). También se identificaron necrosis coagulativa y tejido linfoide, junto con hemorragias multifocales (Figuras 27k, 27I, respectivamente). Las imágenes de alta resolución teñidas con TUNEL antes de la ablación revelan células neoplásicas dispersas (Figura 27m). En la tinción TUNEL posterior a la ablación, se observaron áreas focales de necrosis (rojas) en vistas de bajo (Figura 27n) y de alto aumento (Figura 27o). [0249] As a precursor to how to perform future ablations of metastatic liver lesions, a proof-of-concept radiofrequency ablation (RFA) study of a larger SLN (ie, 1-2 cm) was performed in a minipig. with metastatic melanoma to assess response to treatment in the presence of the particle tracer. The results of PET-CT images before and after RFA were histologically correlated. After subdermal injection of 124I-cRGDY-PEG-C dots (~0.6 mCi) over the left primary pelvic tumor, an initial baseline coronal CT showed an SLN of 2.2 x 1.6 cm (Figure 27a). superior to the tumor site, which was avid PET (Figures 27b, 27c). Also shown is the hypermetabolic left pelvic tumor (Figure 27b), which shows additional particle tracer flow into a draining lymphatic channel on fused PET-CT images (Figure 27c, 27d). Additional serial CT scans were acquired to locate the nodule (Figure 27e) prior to the ablation procedure and guide the insertion of the RFA probe (Figure 27f) into the nodule (below the level of the withers). On the corresponding pre-ablation coregistered PET-CT scan, the PET-avid SLN was seen just posterior to the withers (Figure 27g). Partial node ablation was performed for 12 minutes using a 2 cm active-tip RFA probe (Cool-tip ablation system, Covidien plc, Dublin, Ireland). Post-ablation PETCT showed slightly reduced tracer activity in the ablation zone, anterior to the electrode tip (Figure 27h). Imaging results before and after ablation were confirmed histologically. H&E staining of previously ablated core biopsy tissue from the SLN confirmed diffuse metastatic tumor infiltration in low magnification (Figure 27i) and high magnification (Figure 27j) views. After ablation, the extent of metastatic infiltration was decreased in H&E-stained nodal tissue, seen in the corresponding low (Figure 27k) and high (Figure 27l) magnification views. Coagulative necrosis and lymphoid tissue were also identified, along with multifocal hemorrhages (Figures 27k, 27I, respectively). High-resolution images stained with TUNEL before ablation reveal scattered neoplastic cells (Figure 27m). On post-ablation TUNEL staining, focal areas of necrosis (red) were observed in low (Figure 27n) and high magnification (Figure 27o) views.

Conclusionesconclusions

[0250] Las metástasis en los ganglios linfáticos son un predictor potente del resultado del melanoma. La detección temprana de micrometástasis en los ganglios linfáticos regionales mediante el mapeo SLN puede permitir la estratificación oportuna de los pacientes en los brazos de tratamiento apropiados y puede mejorar potencialmente los resultados de los pacientes. Aunque las técnicas actuales de mapeo y biopsia estándar de SLN se basan en el uso de la identificación de SLN basada en radiactividad, existen varias limitaciones de esta tecnología. Estos incluyen resolución espacial baja, precisión de estadificación reducida, ausencia de especificidad de objetivo, eliminación lenta del trazador que puede oscurecer el campo quirúrgico y falta de visualización intraoperatoria precisa para evitar lesiones en estructuras vitales que se encuentran muy cerca de los SLN. [0250] Lymph node metastases are a strong predictor of melanoma outcome. Early detection of regional lymph node micrometastases using SLN mapping may allow timely stratification of patients into appropriate treatment arms and potentially improve patient outcomes. Although current standard SLN biopsy and mapping techniques are based on the use of radioactivity-based identification of SLNs, there are several limitations of this technology. These include low spatial resolution, reduced staging accuracy, lack of target specificity, slow tracer clearance that can obscure the surgical field, and lack of accurate intraoperative visualization to avoid injury to vital structures in close proximity to the SLNs.

[0251] La reciente introducción de plataformas de partículas biocompatibles de última generación que se pueden adaptar y refinar activamente para superar estos inconvenientes de acuerdo con los criterios de diseño clave, al tiempo que permiten el sondeo selectivo de objetivos críticos del cáncer, puede ofrecer información importante sobre los procesos celulares y moleculares que rigen la metástasis. propagación de la enfermedad. La adaptación adicional de tales plataformas para imágenes multimodales podría ser aprovechada por el cirujano o el intervencionista para explorar estos procesos en una variedad de entornos de procedimientos guiados por imágenes. [0251] The recent introduction of next-generation biocompatible particle platforms that can be actively tailored and refined to overcome these drawbacks according to key design criteria, while enabling selective probing of critical cancer targets, may offer insights. important information on the cellular and molecular processes that govern metastasis. spread of the disease. The further adaptation of such platforms for multimodality imaging could be exploited by the surgeon or interventionalist to explore these processes in a variety of image-guided procedural settings.

[0252] Una plataforma de modalidad dual de este tipo, una nanopartícula de sílice dirigida a integrina traducida clínicamente desarrollada para imágenes tanto ópticas como de TEP, cumple una serie de criterios de diseño clave: tamaño pequeño, brillo superior, retención de tejido tumoral mejorada y señal de fondo baja - que lo convierten en un agente ideal para la localización y estadificación del SLN durante los procedimientos de biopsia del SLN cuando se combina con sistemas de cámaras ópticas portátiles en tiempo real. La capacidad de discriminar la enfermedad metastásica de los cambios inflamatorios tisulares en los modelos de melanoma, que a menudo son procesos coexistentes, puede proporcionar un marcador más preciso y fiable para la evaluación de la respuesta al tratamiento en el futuro. Se justifica una mayor investigación en un conjunto más amplio de tipos de cáncer y tratamientos utilizando terapias basadas en cirugía o impulsadas por intervenciones. [0252] One such dual-modality platform, a clinically-developed translated integrin-targeted silica nanoparticle for both optical and PET imaging, meets a number of key design criteria: small size, superior brightness, improved tumor tissue retention and low background signal - making it an ideal agent for SLN localization and staging during SLN biopsy procedures when combined with real-time handheld optical camera systems. The ability to discriminate metastatic disease from inflammatory tissue changes in melanoma models, which are often coexisting processes, may provide a more accurate and reliable marker for future treatment response assessment. Further research is warranted in a broader set of cancer types and treatments using surgical-based or intervention-driven therapies.

Ejemplo 13 Mapeo SLN del cáncer de próstataExample 13 SLN mapping of prostate cancer

[0253] Las nanopartículas multimodales que llevan fragmentos HuJ591-F(ab')2 son nuevas sondas de diagnóstico para unirse al antígeno prostático específico de membrana (PSMA). Al sintetizar partículas que contienen múltiples fragmentos F(ab')2, podemos (l) mejorar la afinidad/potencia de unión debido a los efectos de multivalencia y (2) alterar las distribuciones in vivo, ya que la eliminación y la absorción estarán dominadas por el comportamiento cinético de la partícula, en lugar del propio anticuerpo. Al mantener el tamaño de las partículas por debajo o justo en el límite renal de 10 nm de diámetro, se promueve la depuración renal. Además, las proporciones de objetivo a antecedentes aumentarán sobre la base de las mejoras en (1) y (2), mejorando potencialmente la especificidad diagnóstica y la estadificación de la enfermedad. [0253] Multimodal nanoparticles carrying HuJ591-F(ab')2 fragments are novel diagnostic probes for binding to prostate-specific membrane antigen (PSMA). By synthesizing particles containing multiple F(ab') 2 fragments, we can (1) improve binding affinity/potency due to multivalent effects and (2) alter in vivo distributions, as clearance and uptake will be dominated by the kinetic behavior of the particle, rather than the antibody itself. By keeping the particle size below or just at the renal limit of 10 nm in diameter, renal clearance is promoted. In addition, target-to-history ratios will increase based on the improvements in (1) and (2), potentially improving diagnostic specificity and disease staging.

Síntesis/caracterización de partículas unidas a 124I-J591 F(ab')?.Synthesis/characterization of particles bound to 124I-J591 F(ab')?.

[0254] Para generar construcciones F(ab')2 PEGiladas, se añadieron 100 ug de F(ab')2 a un tubo eppendorf en 100 gl de PBS, seguido de incubación con 4 gl de reactivo de Traut de 2 mg/ml durante 1 hora a temperatura ambiente. Luego se añadió maleimida-PEG (6 mg) disuelta en solución tampón. La solución se incubó durante la noche y se purificó con una columna PD-10 antes de la unión de las partículas. Los fragmentos F(ab')2 se marcan radiactivamente con yodo-124 (124I) para crear una plataforma de partículas de modalidad dual y se obtendrán la actividad específica, la pureza y el rendimiento radioquímico. ECF evaluará además el tamaño y la concentración de las partículas. [0254] To generate PEGylated F(ab ')2 constructs, 100 ug of F(ab ')2 was added to an eppendorf tube in 100 ml PBS, followed by incubation with 4 ml of 2 mg/ml Traut's reagent. for 1 hour at room temperature. Then maleimide-PEG (6 mg) dissolved in buffer was added. The solution was incubated overnight and purified with a PD-10 column prior to particle binding. F(ab ')2 fragments are radioactively labeled with 124-iodine (124I) to create a dual-modality particle platform and specific activity, purity, and radiochemical yield will be obtained. ECF will also assess the size and concentration of the particles.

Ejemplo 14 Nanopartículas de sílice de modalidad dual en humanos para la orientación de integrinas en melanoma Example 14 Human Dual-Modality Silica Nanoparticles for Integrin Targeting in Melanoma

[0255] Los nanomateriales, en particular las sondas de nanopartículas, poseen propiedades fisicoquímicas y biológicas únicas, así como versatilidad superficial. Al explotar la versatilidad de su superficie, las partículas biocompatibles y multifuncionales pueden modificarse selectivamente con marcadores moleculares que reconocen y localizan objetivos clave del cáncer. Cada vez es más importante en los entornos quirúrgicos la necesidad de sondas de partículas multifuncionales impulsadas ópticamente más sólidas que puedan mejorar la detección específica en tiempo real de la propagación local/regional de la enfermedad alrededor del sitio del tumor primario, lo que facilita el tratamiento. La delimitación en tiempo real de la enfermedad a partir de estructuras neurales y/o vasculares críticas en entornos intraoperatorios también será primordial. Duncan, R, The dawning era of polymer therapeutics, Nat Rev Drug Discov 2, 347-360 (2003). Wagner, et al., The emerging nanomedicine landscape, Nat Biotechnol 24, 1211-1217 (2006). Scheinberg, et al., Conscripts of the infinite armada: systemic cancer therapy using nanomaterials, Nat Rev Clin Oncol 7, 266-276 (2010). Miyata et al., Polymeric micelles for nano-scale drug delivery, React. Func. Polym. 71, 227-234 (2011). Lee et al., Multifunctional mesoporous silica nanocomposite nanoparticles for theranostic applications, Acc Chem Res 44,893-902 (2011). Schroeder et al., Treating metastatic cancer with nanotechnology, Nat Rev Cancer 12, 39-50 (2012). Rosenholm et al., Nanoparticles in targeted cancer therapy: mesoporous silica nanoparticles entering preclinical development stage, Nanomedicine (Lond) 7, 111-120 (2012). Ashley et al. The targeted delivery of multicomponent cargos to cancer cells by nanoporous particlesupported lipid bilayers, Nat Mater 10, 389-397 (2011). Vivero-Escoto et al., Silicabased nanoprobes for biomedical imaging and theranostic applications, Chem Soc Rev 41,2673-2685 (2012). Tada et al., In vivo real-time tracking of single quantum dots conjugated with monoclonal anti-HER2 antibody in tumors of mice, Cancer Res 67, 1138-1144 (2007). Sin embargo, a pesar de los extensos desarrollos de partículas hasta la fecha, ninguna sonda de imágenes de partículas fluorescentes inorgánicas ha hecho la transición sucesivamente a la clínica como una tecnología de plataforma multifuncional específica. Altinoglu et al., Near-infrared emitting fluorophore-doped calcium phosphate nanoparticles for in vivo imaging of human breast cancer, ACS Nano 2, 2075-2084 (2008). Hilderbrand et al., Near-infrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging, Curr Opin Chem Biol 14, 71-79 (2010). Choi et al., Design considerations for tumour-targeted nanoparticles, Nat Nanotechnol 5,42-47 (2010). He et al., Near-infrared fluorescent nanoprobes for cancer molecular imaging: status and challenges, Trends Mol Med 16, 574-583 (2010). [0255] Nanomaterials, particularly nanoparticle probes, possess unique physicochemical and biological properties, as well as surface versatility. Exploiting the versatility of their surface, the biocompatible and multifunctional particles can be selectively engineered with molecular markers that recognize and localize key cancer targets. Increasingly in surgical settings is the need for more robust optically driven multifunctional particle probes that can improve real-time targeted detection of local/regional spread of disease around the primary tumor site, thus facilitating treatment . Real-time delineation of disease from critical neural and/or vascular structures in intraoperative settings will also be paramount. Duncan, R, The dawning era of polymer therapeutics, Nat Rev Drug Discov 2, 347-360 (2003). Wagner, et al., The emerging nanomedicine landscape, Nat Biotechnol 24, 1211-1217 (2006). Scheinberg, et al., Conscripts of the infinite armada: systemic cancer therapy using nanomaterials, Nat Rev Clin Oncol 7, 266-276 (2010). Miyata et al., Polymeric micelles for nano-scale drug delivery, React. Func. Polym. 71, 227-234 (2011). Lee et al., Multifunctional mesoporous silica nanocomposite nanoparticles for theranostic applications, Acc Chem Res 44,893-902 (2011). Schroeder et al., Treating metastatic cancer with nanotechnology, Nat Rev Cancer 12, 39-50 (2012). Rosenholm et al., Nanoparticles in targeted cancer therapy: mesoporous silica nanoparticles entering preclinical development stage, Nanomedicine (Lond) 7, 111-120 (2012). Ashley et al. The targeted delivery of multicomponent charges to cancer cells by nanoporous particle-supported lipid bilayers, Nat Mater 10, 389-397 (2011). Vivero-Escoto et al., Silica-based nanoprobes for biomedical imaging and theranostic applications, Chem Soc Rev 41,2673-2685 (2012). Tada et al., In vivo real-time tracking of single quantum dots conjugated with monoclonal anti-HER2 antibody in tumors of mice, Cancer Res 67, 1138-1144 (2007). However, despite extensive particle developments to date, no inorganic fluorescent particle imaging probe has successively transitioned into the clinic as a specific multifunctional platform technology. Altinoglu et al., Near-infrared emitting fluorophore-doped calcium phosphate nanoparticles for in vivo imaging of human breast cancer, ACS Nano 2, 2075-2084 (2008). Hilderbrand et al., Near-infrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging, Curr Opin Chem Biol 14, 71-79 (2010). Choi et al., Design considerations for tumor-targeted nanoparticles, Nat Nanotechnol 5,42-47 (2010). He et al., Near-infrared fluorescent nanoprobes for cancer molecular imaging: status and challenges, Trends Mol Med 16, 574-583 (2010).

[0256] Aquí describimos que una primera nanopartícula de fluorescencia de -7 nm, modificada como una plataforma dirigida híbrida (óptica/TEP) mediante la unión de radiomarcadores y péptido cíclico de arginina-glicina-ácido aspárticotirosina (cRGDY), no es solo es bien tolerado en pacientes con melanoma metastásico, pero puede detectar y localizar preferentemente tumores que expresan integrina en un régimen de microdosificación con una alta relación señal-ruido. No se observa unión significativa a proteínas séricas y la integridad de la partícula y sus componentes superficiales se mantienen in vivo. Los resultados sobre seguridad, farmacocinética, dosimetría y focalización sugieren una utilidad general de esta partícula excretada por vía renal en el diagnóstico del cáncer y para orientar potencialmente la planificación del tratamiento. Esta sonda de modalidad dual constituye una plataforma que se puede adaptar a tipos de tumores específicos que pueden mejorar la detección de lesiones ópticas y/o basadas en TEP y la estadificación del cáncer en humanos, así como la administración de fármacos, lo que podría conducir a una atención del cáncer mejor y más personalizada. [0256] Here we describe that a first -7 nm fluorescence nanoparticle, modified as a hybrid targeting platform (optical/TEP) by binding radiolabels and cyclic arginine-glycine-aspartic-tyrosine acid (cRGDY) peptide, is not only well tolerated in patients with metastatic melanoma, but can preferentially detect and localize integrin-expressing tumors in a microdosing regimen with a high signal-to-noise ratio. No significant binding to serum proteins is observed and the integrity of the particle and its surface components are maintained in vivo. The results on safety, pharmacokinetics, dosimetry, and targeting suggest a general utility of this renally excreted particle in the diagnosis of cancer and to potentially guide treatment planning. This dual-modality probe provides a platform that can be tailored to specific tumor types that may improve PET-based and/or optical lesion detection and cancer staging in humans, as well as drug delivery, potentially leading to to better and more personalized cancer care.

[0257] Usamos una sonda de nanopartículas inorgánicas de modalidad dual (óptica/TEP) ultrapequeña (~7 nm de diámetro) para la formación de imágenes moleculares dirigidas de cánceres que expresan integrina avp3. Esta sonda de nanopartículas es el primer fármaco nuevo en investigación de la FDA de su clase y propiedades aprobadas para estudios por primera vez en humanos (Figura 28a). La nanopartícula de sílice fluorescente (Cornell o puntos C) secuestra covalentemente las moléculas de tinte en un núcleo encapsulado por una capa de sílice para evitar la lixiviación del tinte y mejorar el brillo y la fotoestabilidad. Ow, et al. Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles, Nano Lett 5, 113-117 (2005). Burns, et al. Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine, Nano Lett, 9, 442-448 (2009). Los espectros de absorción coincidente demuestran esta mejora del brillo por colorante como diferencias de intensidad entre las emisiones de los colorantes encapsulados y libres (Figura 28b). Una capa neutra de cadenas superficiales de poli(etilenglicol) (PEG) permite la unión de una pequeña cantidad de péptidos cíclicos de arginina-glicina-ácido aspártico-tirosina (cRGDY) para una unión potente y selectiva del receptor de integrina. Benezra, et al. Multimodal silica nanoparticles are effective cancer-targeted probes in a model of human melanoma, J Clin Invest, 121, 2768-2780 (2011). Las integrinas activadas inducen muchos cambios estructurales y de señalización dentro de la célula, además de regular las vías de diferenciación, mediar en las propiedades de adhesión y promover la migración celular, la supervivencia y la progresión del ciclo celular. Hood et al., Role of integrins in cell invasion and migration, Nat Rev Cancer, 2, 91 -100 (2002). La unión de etiquetas de imágenes nucleares, como 124I, a través de residuos de tirosina amplifican la sensibilidad de la señal para imágenes TEP en serie. El producto final, un trazador de partículas selectivo de tumores altamente biocompatible y bioestable (puntos de 121I-cRGDY-PEG-C), proporcionó previamente una lectura del estado del receptor de integrina mediante imágenes TEP en xenoinjertos de melanoma humano, definiendo así una clase distinta de plataformas teranósticas depuradas renalmente para nanomedicina. Jokerst et al., Molecular imaging with theranostic nanoparticles, Acc Chem Res, 44, 1050-1060 (2011). [0257] We used an ultra-small (~7 nm diameter) dual-modality inorganic nanoparticle (optical/TEP) probe for targeted molecular imaging of avp3 integrin-expressing cancers. This nanoparticle probe is the FDA's first investigational new drug of its class and properties approved for first-in-human studies (Figure 28a). Fluorescent silica nanoparticle (Cornell or C-dots) covalently sequesters dye molecules in a core encapsulated by a silica shell to prevent dye leaching and improve brightness and photostability. Ow, et al. Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles, Nano Lett 5, 113-117 (2005). Burns et al. Fluorescent silica nanoparticles with efficient urinary excretion for nanomedicine, Nano Lett, 9, 442-448 (2009). The coincident absorption spectra demonstrate this per-dye brightness enhancement as intensity differences between the emissions from the encapsulated and free dyes (Figure 28b). A neutral layer of poly(ethylene glycol) (PEG) surface chains allows the binding of a small amount of cyclic arginine-glycine-aspartic acid-tyrosine (cRGDY) peptides for potent and selective integrin receptor binding. Benezra et al. Multimodal silica nanoparticles are effective cancer-targeted probes in a model of human melanoma, J Clin Invest, 121, 2768-2780 (2011). Activated integrins induce many structural and signaling changes within the cell, in addition to regulating differentiation pathways, mediating adhesion properties, and promoting cell migration, survival, and cell cycle progression. Hood et al., Role of integrins in cell invasion and migration, Nat Rev Cancer, 2, 91-100 (2002). Binding of nuclear imaging tags, such as 124I, through tyrosine residues amplifies signal sensitivity for serial PET imaging. The final product, a highly biocompatible and biostable tumor-selective particle tracer (121I-cRGDY-PEG-C dots), previously provided a readout of the status of the integrin receptor by PET imaging in human melanoma xenografts, thus defining a distinct class of renally cleared theranostic platforms for nanomedicine. Jokerst et al., Molecular imaging with theranostic nanoparticles, Acc Chem Res, 44, 1050-1060 (2011).

[0258] Se inició un primer ensayo clínico en humanos, empleando TEP para evaluar cuantitativamente la absorción y biodistribución tumoral dependiente del tiempo, la dosimetría de radiación y la seguridad de este agente en una cohorte de cinco pacientes con melanoma metastásico. Implícita en la justificación del uso de imágenes TEP está la evidencia preclínica de que el radiotrazador de partículas no tiene ningún efecto farmacológico, radiogénico u otro efecto biológico demostrable. Collins, J.M. Phase 0 clinical studies in oncology, Clin Pharmacol Ther, 85, 204-207 (2009). Kummar et al., Phase 0 clinical trials: recommendations from the Task Force on Methodology for the Development of Innovative Cancer Therapies, Eur J Cancer, 45,741-746 (2009). Después de una inyección intravenosa (i.v.) de dosis única de aproximadamente 185 megabequerelios (MBq) (~3,4- 6,7 nanomoles, nmol) del marcador de partículas 124I-cRGDY-PEG (rango de actividad específico 27,8 - 57,4 GBq/pmol) en sujetos humanos (Figura 28a), se adquirieron tres TEP-TC de cuerpo entero durante un período de 72 horas para evaluar la farmacocinética, además de analizar los metabolitos en muestras de sangre y orina durante un intervalo de dos semanas mediante recuento gamma y cromatografía de capa fina de radio (radioTLC). [0258] A first human clinical trial was initiated using PET to quantitatively assess time-dependent tumor uptake and biodistribution, radiation dosimetry, and safety of this agent in a cohort of five patients with metastatic melanoma. Implicit in the rationale for the use of PET imaging is preclinical evidence that the particle radiotracer has no demonstrable pharmacological, radiogenic, or other biological effect. Collins, JM Phase 0 clinical studies in oncology, Clin Pharmacol Ther, 85, 204-207 (2009). Kummar et al., Phase 0 clinical trials: recommendations from the Task Force on Methodology for the Development of Innovative Cancer Therapies, Eur J Cancer, 45,741-746 (2009). Following a single dose intravenous (iv) injection of approximately 185 megabecquerels (MBq) (~3.4-6.7 nanomoles, nmol) of the 124I-cRGDY-PEG particle marker (specific activity range 27.8 - 57 0.4 GBq/pmol) in human subjects (Figure 28a), three whole-body PET-CTs were acquired over a 72-hour period to assess pharmacokinetics, in addition to analyzing blood and urine samples for metabolites over a two-hour interval. weeks by gamma counting and radium thin layer chromatography (radioTLC).

[0259] Cinco pacientes no tuvieron eventos adversos y el agente fue bien tolerado durante el período de estudio. El comportamiento farmacocinético, expresado como el porcentaje de la dosis inyectada por gramo de tejido (%DI/g), frente al tiempo posterior a la inyección y las correspondientes dosis medias absorbidas por los órganos (Figura 28d), fue comparable al encontrado para otros radiotrazadores de diagnóstico de uso común. Las imágenes de TEP en serie de este paciente representativo (Figura 28d) mostraron una pérdida progresiva de la supuesta actividad de la acumulación de sangre de los principales órganos y tejidos, sin actividad apreciable observada 72 horas después de la inyección (p.i.). Se estimó que los semitiempos de eliminación de todo el cuerpo en estos pacientes oscilaban entre 13 y 21 horas. Curiosamente, no hubo una localización notable en el hígado, el bazo o la médula ósea, en contraste con muchas moléculas hidrofóbicas, proteínas y plataformas de panículas más grandes (> 10 nm). Aunque los pacientes fueron tratados previamente con yoduro de potasio (K1) para bloquear la captación del tejido tiroideo, en este paciente se obtuvo una dosis tiroidea absorbida promedio más alta en relación con otros tejidos. Las partículas también se excretaron principalmente por los riñones, tanto con la pared del riñón como de la vejiga (después de la tiroides y el tumor, véase a continuación), demostrando uno de los valores de %DI/g más altos a las 72 horas p.i. (Figura 28d); como suele ser el caso de los radiofármacos excretados por vía renal, la pared de la vejiga recibió una dosis absorbida promedio más alta que otros órganos y tejidos principales. El protocolo clínico detallado (Fig. 28C) y la justificación de su diseño se describen con más detalle en Materiales y Métodos. [0259] Five patients had no adverse events and the agent was well tolerated during the study period. The pharmacokinetic behaviour, expressed as the percentage of the injected dose per gram of tissue (%ID/g), versus the time post-injection and the corresponding mean doses absorbed by the organs (Figure 28d), was comparable to that found for other commonly used diagnostic radiotracers. Serial PET images of this representative patient (Figure 28d) showed a progressive loss of putative blood pool activity from major organs and tissues, with no appreciable activity observed 72 hours post injection (pi). Whole body elimination half times in these patients were estimated to range from 13 to 21 hours. Interestingly, there was no notable localization to the liver, spleen, or bone marrow, in contrast to many hydrophobic molecules, proteins, and larger (>10 nm) panicle platforms. Although the patients were previously treated with potassium iodide (K1) to block thyroid tissue uptake, a higher mean absorbed thyroid dose relative to other tissues was obtained in this patient. Particles were also mainly excreted by the kidneys, with both the kidney and bladder wall (after thyroid and tumor, see below), demonstrating one of the highest %DI/g values at 72 hours. pi (Figure 28d); as is often the case with renally excreted radiopharmaceuticals, the bladder wall received a higher mean absorbed dose than other major organs and tissues. The detailed clinical protocol (Fig. 28C) and the rationale for its design are described in more detail in Materials and Methods.

[0260] Estos resultados resaltan el hecho de que la excreción renal, más que hepatobiliar, es la ruta predominante de eliminación del cuerpo. El aclaramiento renal eficaz dependerá del diseño de plataformas basadas en partículas ultrapequeñas o sistemas macromoleculares que estén en el orden de los límites de tamaño de filtración glomerular renal efectivos de aproximadamente 10 nm o menos. Choi, et al., Targeting kidney mesangium by nanoparticles of defined size, Proc Natl Acad Sci EE. UU., 108, 6656-6661 (2011). Una pequeña fracción de la actividad administrada (menos del 5 %) se observó como absorción en el estómago y las glándulas salivales de este paciente, lo que concuerda con el yodo libre, que se eliminó progresivamente durante el período de obtención de imágenes. La partícula no muestra las propiedades típicas de los agentes reticuloendoteliales (es decir, el coloide de azufre de tecnecio-99m), cuya absorción refleja la función de los macrófagos, principalmente en el hígado. Según los datos previos adquiridos para los radiotraz adores cRGD, no se observaron focos de actividad inesperados. Haubner, R. y col. Synthesis and biological evaluation of a (99m)Tc-labelled cyclic RGD peptide for imaging the alphavbeta3 expression, Nuklearmedizin, 43, 26-32 (2004). [0260] These results highlight the fact that renal, rather than hepatobiliary, excretion is the predominant route of elimination from the body. Efficient renal clearance will depend on the design of platforms based on ultrasmall particles or macromolecular systems that are on the order of effective renal glomerular filtration size limits of approximately 10 nm or less. Choi, et al., Targeting kidney mesangium by nanoparticles of defined size, Proc Natl Acad Sci USA, 108, 6656-6661 (2011). A small fraction of the administered activity (less than 5%) was observed as uptake in the stomach and salivary glands of this patient, consistent with free iodine, which was progressively removed over the imaging period. The particle does not display the typical properties of reticuloendothelial agents (ie technetium-99m sulfur colloid), the uptake of which reflects macrophage function, primarily in the liver. Based on previous data acquired for the cRGD radiotracers, no unexpected foci of activity were observed. Haubner, R. et al. Synthesis and biological evaluation of a (99m)Tc-labelled cyclic RGD peptide for imaging the alphavbeta3 expression, Nuklearmedizin, 43, 26-32 (2004).

[0261] Es importante destacar que estas propiedades apuntan al comportamiento farmacocinético bastante único exhibido por esta partícula inorgánica de formación de imágenes de modalidad dual como agente depurado renalmente. Los análisis metabólicos de especímenes de sangre (Figura 29a) y orina (Figura 29b) mediante recuento gamma revelaron una caída de al menos un orden de magnitud en la actividad del trazador durante un período de 72 horas, prácticamente sin actividad restante al final de este intervalo. La actividad de las partículas se limitó en gran medida a la fracción de plasma sanguíneo sin evidencia de unión significativa a proteínas séricas (datos no mostrados). Los análisis por radioTLC de las muestras de plasma revelaron un único pico a lo largo de 24 h p.i. (Figuras 29c - 29e), correspondiente a la nanopartícula radiomarcada intacta. En muestras de orina, se observaron dos picos, uno correspondiente a la nanopartícula intacta y el otro a una especie más móvil (identificada como yodo libre), durante un período de 24 horas (Figuras 29f - 29h). Los análisis de RadioTLC del trazador de partículas (Figura 29i), el péptido radioyodado (131I-cRGDY, Figura 29j) y el yodo radioactivo libre (131I, Figura 29k) confirmaron que el primer y segundo pico en los radiocromatogramas correspondían a la nanopartícula intacta y al yodo libre, respectivamente. Por lo tanto, estos resultados sugirieron que no se produjo una pérdida medible de la integridad de las partículas durante el transcurso del estudio, incluso después de la excreción a través de los riñones. [0261] Importantly, these properties point to the rather unique pharmacokinetic behavior exhibited by this dual-modality imaging inorganic particle as a renally cleared agent. Metabolic analyzes of blood (Figure 29a) and urine (Figure 29b) specimens by gamma counting revealed a drop of at least one order of magnitude in tracer activity over a 72-hour period, with virtually no activity remaining at the end of this period. interval. Particle activity was largely limited to the fraction of blood plasma without evidence of significant binding to serum proteins (data not shown). RadioTLC analyzes of the plasma samples revealed a single peak over 24 h pi (Figures 29c-29e), corresponding to the intact radiolabeled nanoparticle. In urine samples, two peaks, one corresponding to the intact nanoparticle and the other to a more mobile species (identified as free iodine), were observed over a period of 24 hours (Figures 29f-29h). RadioTLC analyzes of the particle tracer (Figure 29i), radioiodinated peptide (131I-cRGDY, Figure 29j), and free radioactive iodine (131I, Figure 29k) confirmed that the first and second peaks in the radiochromatograms corresponded to the intact nanoparticle. and free iodine, respectively. Therefore, these results suggested that no measurable loss of particle integrity occurred over the course of the study, even after excretion via the kidneys.

[0262] Aunque la detección de tumores no era el objetivo de este estudio de microdosificación de TEP, sorprendentemente, a pesar de la baja dosis inyectada, había evidencia de localización tumoral del trazador de partículas. En el primer caso, se adquirió un TEP-TC de cuerpo entero cuatro horas después de la administración i.v. de 124I-cRGDY-PEG-C-dots en un paciente con melanoma de la mucosa anorrectal. En las imágenes coronales de TC (Figura 30a), se observó una gran área redondeada de densidad disminuida (punta de flecha) en el lóbulo inferior izquierdo del hígado, el sitio de una lesión metastásica conocida por imágenes TEP/TC previas con fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) (datos no mostrados). En la TEP coronal (Figura 30b) y las exploraciones TEP y TC co-registradas (Figura 30c), un borde de mayor captación circunscribía esta lesión (Figura 30b punta de flecha; Figura 30c) y posteriormente se aclaraba en el momento de la exploración TEP de 24 horas, lo que sugiere alguna localización preferencial en esta supuesta metástasis que expresa integrina. actividad importante fue visto dentro de la vejiga, el tracto gastrointestinal (estómago, intestinos), el corazón y la vesícula biliar. En un segundo sujeto, se observó una lesión quística bien definida en el lóbulo anterior derecho de la glándula pituitaria mediante imágenes de resonancia magnética (MRI) axial (Figura 31 a) y sagital (Figura 31 b). [0262] Although tumor detection was not the goal of this PET microdosing study, surprisingly, despite the low injected dose, there was evidence of tumor localization of the particle tracer. In the first case, a whole-body PET-CT was acquired four hours after iv administration of 124I-cRGDY-PEG-C-dots in a patient with anorectal mucosal melanoma. On coronal CT images (Figure 30a), a large rounded area of decreased density (arrowhead) was seen in the left lower lobe of the liver, the site of a known metastatic lesion from previous fluorodeoxyglucose (18F-FDG) PET/CT imaging (data not shown). On coronal PET (Figure 30b) and co-recorded PET and CT scans (Figure 30c), an edge of increased uptake circumscribed this lesion (Figure 30b arrowhead; Figure 30c) and subsequently cleared at the time of the scan. 24-hour PET scan, suggesting some preferential localization in this putative integrin-expressing metastasis. Significant activity was seen within the bladder, gastrointestinal tract (stomach, intestines), heart, and gallbladder. In a second subject, a well-defined cystic lesion was observed in the right anterior lobe of the pituitary gland by axial (Figure 31 a) and sagittal (Figure 31 b) magnetic resonance imaging (MRI).

[0263] Se supuso que esta lesión, un resultado estable en exploraciones MRI anteriores, era un microadenoma hipofisario, una neoplasia intracraneal conocida por presentar propiedades malignas, tales como neoangiogénesis y progresión a tejidos peritumorales. El registro conjunto preciso de este foco ávido de trazador con imágenes de IRM multiplanar (Figuras 31c, 31d) y TC (Figura 31e, 31f) confirmó su ubicación dentro de la glándula pituitaria anterior. Inicialmente visto como un foco de intensa actividad, aumentó progresivamente en intensidad durante un intervalo de 72 horas (flecha, Figuras 31g-31 i), acompañado por una disminución correspondiente en la señal de la médula de fondo circundante, lo que produjo proporciones más altas de tumor a fondo (es decir, de tumor a cerebro (T/B) - 6) y de tumor a hígado (T/L) - 2)) (Figura 31j). Los resultados de las imágenes TEP pueden explicarse sobre la base de los resultados de un estudio anterior que mostró una mayor expresión de integrina avp3 en el parénquima de un subconjunto de adenomas, así como niveles de expresión de integrina mejorados en células estromales adenomatosas en relación con las células de tejido conectivo normal. Farnoud, et al., Adenomatous transformation of the human anterior pituitary is associated with alterations in integrin expression, Int J Cancer, 67, 45-53 (1996). [0263] This lesion, a stable finding on previous MRI scans, was presumed to be a pituitary microadenoma, an intracranial neoplasm known to exhibit malignant properties, such as neoangiogenesis and progression to peritumoral tissues. Accurate co-registration of this tracer-avid focus with multiplanar MRI (Figures 31c, 31d) and CT (Figure 31e, 31f) images confirmed its location within the anterior pituitary gland. Initially seen as a focus of intense activity, it progressively increased in intensity over a 72-h interval (arrow, Figures 31g-31i), accompanied by a corresponding decrease in surrounding background medulla signal, resulting in higher ratios from tumor to background (ie, from tumor to brain (T/B) - 6) and from tumor to liver (T/L) - 2)) (Figure 31j). The PET imaging results can be explained on the basis of the results of a previous study that showed increased avp3 integrin expression in the parenchyma of a subset of adenomas, as well as enhanced integrin expression levels in adenomatous stromal cells relative to normal connective tissue cells. Farnoud, et al., Adenomatous transformation of the human anterior pituitary is associated with alterations in integrin expression, Int J Cancer, 67, 45-53 (1996).

[0264] Nuestros datos iniciales respaldan la idea de que los estudios de TEP en humanos con este vehículo de formación de imágenes dirigido son un enfoque racional hacia la detección y localización de presuntos tumores que expresan integrina. Estamos planificando métodos de escalamiento de dosis para determinar un equilibrio óptimo entre seguridad, eliminación de todo el cuerpo y eficiencia de detección de tumores en ensayos clínicos más avanzados. Tales estudios dirigidos por TEP también pueden permitir la cuantificación precisa de los niveles de expresión del receptor de integrina para lograr la máxima eficiencia de orientación, así como la detección de alteraciones en estos niveles. Además, el uso de estas herramientas de imágenes moleculares cuantitativas puede proporcionar información sobre los cambios dependientes del tiempo en la captación y acumulación de partículas dentro de los tumores. Kelloff, GJ, et al., The progress and promise of molecular imaging probes in oncologic drug development, Clin Cancer Res, 11, 7967-7985 (2005). Para el caso del adenoma hipofisario, pudimos calcular la captación acumulada de partículas dentro de esta lesión. Específicamente, calculamos la fracción de la actividad inyectada total y la cantidad de partículas que se acumularon en este sitio durante un período de imágenes de 72 horas. Usando el valor de captación estandarizado máximo medido (SUVmax, ver Métodos) de la lesión (es decir, 46.5) a las 72 horas después de la inyección (casi un factor a menudo más alto que el del tejido pituitario normal), corregido por efectos de volumen parcial, así como la masa aproximada de la lesión (es decir, el producto del volumen de la lesión y una densidad supuesta de 1 g/cm3) y la masa corporal del paciente, encontramos que, en relación con una carga de partículas inyectada de 2 x 1015, aproximadamente 1,78x10” partículas (0,01 % de la dosis inyectada, %DI) o 1 parte por 10.000 acumulada en el sitio de la lesión. Los valores estándar de absorción (SUV) se definen como la actividad por gramo de tejido dividida por la actividad administrada por gramo de masa corporal. Los cambios dependientes del tiempo en el %DI/g y la dosimetría de esta lesión, en relación con los principales órganos y tejidos, se muestran en las Figuras 28c y 28d. [0264] Our initial data support the idea that human PET studies with this targeted imaging vehicle are a rational approach toward detection and localization of suspected integrin-expressing tumors. We are planning dose escalation methods to determine an optimal balance between safety, whole-body clearance, and tumor detection efficiency in more advanced clinical trials. Such PET-directed studies may also allow for the precise quantification of integrin receptor expression levels to achieve maximum targeting efficiency, as well as the detection of alterations in these levels. Furthermore, the use of these quantitative molecular imaging tools can provide insight into time-dependent changes in particle uptake and accumulation within tumors. Kelloff, GJ, et al., The progress and promise of molecular imaging probes in oncologic drug development, Clin Cancer Res, 11, 7967-7985 (2005). For the case of the pituitary adenoma, we were able to calculate the cumulative uptake of particles within this lesion. Specifically, we calculated the fraction of total injected activity and the number of particles that accumulated at this site over a 72-h imaging period. Using the maximum measured standardized uptake value (SUVmax, see Methods) of the lesion (ie, 46.5) at 72 hours post-injection (almost a factor often higher than that of normal pituitary tissue), corrected for effects of partial volume, as well as the approximate mass of the lesion (i.e., the product of the volume of the lesion and an assumed density of 1 g/cm3) and the patient's body mass, we found that, relative to a particle load injection of 2 x 1015, approximately 1.78 x 10” particles (0.01% of the injected dose, %ID) or 1 part per 10,000 accumulated at the lesion site. Standard Absorption Values (SUVs) are defined as the activity per gram of tissue divided by the activity delivered per gram of body mass. Time-dependent changes in %ID/g and dosimetry for this lesion, relative to major organs and tissues, are shown in Figures 28c and 28d.

[0265] Los resultados sugieren que el trazador de partículas inyectado sistémicamente fue bien tolerado y seguro. Las medidas de seguridad incluyeron el control de la captación en órganos normales, así como indicadores de toxicidad de laboratorio. Los objetivos secundarios fueron estimar las dosis de radiación y evaluar la actividad metabólica del plasma y la orina. Las evaluaciones de seguridad se basaron en la dosimetría, la falta de síntomas clínicos y la ausencia de indicaciones de laboratorio de toxicidad de partículas (fármacos). [0265] The results suggest that the systemically injected particle tracer was well tolerated and safe. Safety measures included control of uptake in normal organs, as well as laboratory indicators of toxicity. Secondary objectives were to estimate radiation doses and to assess the metabolic activity of plasma and urine. Safety assessments were based on dosimetry, lack of clinical symptoms, and absence of laboratory indications of particulate (drug) toxicity.

[0266] Los resultados obtenidos de este primer ensayo clínico en humanos apuntan a un trazador de partículas inyectado sistémicamente que exhibió firmas PK favorables y reproducibles definidas por excreción renal. A diferencia de los agentes reticuloendoteliales (es decir, el coloide de azufre de tecnecio-99m) y las macromoléculas, como los anticuerpos, no hubo una acumulación apreciable de trazadores de partículas en el hígado, el bazo o la médula ósea. Nuestros datos indican claramente que una gran proporción de la actividad administrada se eliminó a través del sistema urinario (Figs. 28E, 29B); las concentraciones de actividad en la vejiga urinaria eran hasta un orden de magnitud más altas que las del hígado, por ejemplo. Con base en la suposición conservadora de que toda la actividad hepática finalmente se excreta a través de la ruta hepatobiliar, estos datos son consistentes con que ~90 % de la actividad administrada se excreta a través del sistema urinario y solo ~10 % a través de la ruta hepatobiliar. En los órganos/tejidos restantes, especialmente en puntos de tiempo tempranos (2-4 horas), la actividad residual refleja en gran medida la del charco de sangre. [0266] The results obtained from this first human clinical trial point to a systemically injected particle tracer that exhibited favorable and reproducible PK signatures defined by renal excretion. Unlike reticuloendothelial agents (ie, technetium-99m sulfur colloid) and macromolecules such as antibodies, there was no appreciable accumulation of particle tracers in the liver, spleen, or bone marrow. Our data clearly indicate that a large proportion of the administered activity was eliminated via the urinary system (Figs. 28E, 29B); activity concentrations in the urinary bladder were up to an order of magnitude higher than those in the liver, for example. Based on the conservative assumption that all hepatic activity is ultimately excreted via the hepatobiliary route, these data are consistent with ~90% of administered activity being excreted via the urinary system and only ~10% via the urinary system. the hepatobiliary route. In the remaining organs/tissues, especially at early time points (2-4 hours), the residual activity largely reflects that of the blood pool.

[0267] La detección dirigida no sirvió como criterio de valoración del estudio y, por lo tanto, no se incorporaron en el diseño del ensayo procedimientos de escalado de dosis para lograr la captación máxima en los sitios de la enfermedad (es decir, no se intentó ajustar las dosis de partículas para optimizar la orientación al tumor). Sin embargo, a pesar de las bajas cantidades nanomolares utilizadas, la localización preferencial y la acumulación del trazador de partículas se produjeron en varios tumores. En uno de los pacientes con un presunto adenoma hipofisario, los resultados de las imágenes TEP mostraron una acumulación neta progresiva de la actividad del trazador de partículas en el sitio de la lesión. Los resultados de este estudio sugieren que nuestras partículas inyectadas sistémicamente son bien toleradas y exhiben una firma farmacocinética "maciomolecular" distintivamente única, donde predomina la depuración renal a granel sin una captación significativa de RES. Esto contrasta con muchas moléculas hidrofóbicas, proteínas y plataformas de partículas más grandes (> 10 nm). Esta característica es muy atípica para las nanopartículas (que generalmente exhiben diámetros mayores que los valores de corte renales estimados y, por lo tanto, poca excreción renal y eliminación más lenta) y justifica la evaluación clínica de nuestra plataforma de nanopartículas ultrapequeñas. [0267] Targeted detection did not serve as the study endpoint, and therefore dose escalation procedures to achieve maximum uptake at disease sites were not incorporated into the trial design (i.e., no attempted to adjust particle doses to optimize tumor targeting). However, despite the low nanomolar amounts used, preferential localization and accumulation of the particle tracer occurred in various tumors. In one of the patients with a suspected pituitary adenoma, PET imaging results showed a progressive net accumulation of particle tracer activity at the lesion site. The results of this study suggest that our systemically injected particles are well tolerated and exhibit a signature distinctively unique "maciomolecular" pharmacokinetics, where bulk renal clearance predominates without significant RES uptake. This is in contrast to many hydrophobic molecules, proteins, and larger particle platforms (>10 nm). This feature is highly atypical for nanoparticles (which generally exhibit diameters larger than estimated renal cut-off values and thus poor renal excretion and slower clearance) and warrants clinical evaluation of our ultrasmall nanoparticle platform.

[0268] Estos resultados, junto con los datos esenciales sobre seguridad, farmacocinética y dosimetría de la plataforma de formación de imágenes de punto C de modalidad dual, sugieren la utilidad general de esta técnica de microdosificación humana en términos de producir lecturas clave específicas del tumor para el diagnóstico del cáncer. Tales cargas (o concentraciones) estimadas de trazadores de partículas acumuladas en el tumor, junto con el conocimiento de la respuesta inhibitoria celular (es decir, CI50 o concentración inhibitoria del 50 %), se pueden usar potencialmente para predecir los requisitos de dosificación terapéutica para un fármaco determinado. [0268] These results, together with essential data on safety, pharmacokinetics, and dosimetry from the dual-modality C-spot imaging platform, suggest the general utility of this human microdosing technique in terms of producing key tumor-specific readouts. for the diagnosis of cancer. Such estimated burdens (or concentrations) of accumulated particle tracers in the tumor, together with knowledge of the cellular inhibitory response (i.e., IC 50 or 50% inhibitory concentration), can potentially be used to predict therapeutic dosage requirements. for a given drug.

Métodosmethods

[0269] Síntesis y caracterización de puntos cRGDY-PEG-C. Para obtener detalles sobre la síntesis y la caracterización de nanopartículas de sílice con núcleo y cubierta fluorescentes funcionalizadas en superficie PEGiladas y cRGDY (Peptides International, Louisville KY) (puntos cRGDY-PEG-C) que encapsulan el tinte orgánico, Cy5 (emisión máxima ~650 nm, 2 equivalentes de tinte dentro del núcleo de la partícula), véase una publicación anterior de este grupo y las referencias que contiene. Benezra, M., et al., Multimodal silica nanoparticles are effective cancer-targeted probes in a model of human melanoma, J Clin Invest, 121,2768-2780 (2011). En resumen, las partículas se prepararon mediante una condensación de sílice de tipo Stober modificada. Bogush, et al., Preparación de partículas de sílice monodispersas: Control de tamaño y fracción de masa, J Non-Cryst Solids, 104, 95-106 (1988). Herz, et al., Large stokes-shift fluorescent silica nanoparticles with enhanced emission over free dye for single excitation multiplexing, Macromol Rapid Commun, 30, 1907-1910 (2009). Sadasivan,et al., Alcoholic solvent effect on silica synthesis-NMR and DLS investigation, J Sol-Gel Sci Technol, 12, 5-14 (1998). Los PEG bifuncionales se derivatizaron con silanos para unirse a la superficie de sílice y para el acoplamiento de péptidos. Los péptidos cRGDY que contenían la secuencia ciclo-(Arg-Gly-AspTyr) y que portaban residuos de cisteína (Peptide International) se unieron a cadenas de PEG funcionalizadas a través de un enlace de cisteínamaleimida. El radio hidrodinámico, el brillo y las concentraciones de cRGDY-PEG-Cdots, en comparación con el colorante Cy5 libre, se analizaron en un Zeiss LSM 510 Confocor 2 ECF usando excitación HeNe de 633 nm. [0269] Synthesis and characterization of cRGDY-PEG-C spots. For details on the synthesis and characterization of PEGylated and cRGDY (Peptides International, Louisville KY) surface-functionalized fluorescent core and shell silica nanoparticles (cRGDY-PEG-C spots) encapsulating the organic dye, Cy5 (maximal emission ~ 650 nm, 2 dye equivalents within the particle core), see a previous publication in this group and the references it contains. Benezra, M., et al., Multimodal silica nanoparticles are effective cancer-targeted probes in a model of human melanoma, J Clin Invest, 121,2768-2780 (2011). Briefly, the particles were prepared by a modified Stober-type silica condensation. Bogush, et al., Preparation of Monodisperse Silica Particles: Control of Size and Mass Fraction, J Non-Cryst Solids, 104, 95-106 (1988). Herz, et al., Large stokes-shift fluorescent silica nanoparticles with enhanced emission over free dye for single excitation multiplexing, Macromol Rapid Commun, 30, 1907-1910 (2009). Sadasivan, et al., Alcoholic solvent effect on silica synthesis-NMR and DLS investigation, J Sol-Gel Sci Technol, 12, 5-14 (1998). Bifunctional PEGs were derivatized with silanes for binding to the silica surface and for peptide coupling. cRGDY peptides containing the cyclo-(Arg-Gly-AspTyr) sequence and carrying cysteine residues (Peptide International) were linked to functionalized PEG chains via a cysteine-maleimide bond. Hydrodynamic radius, brightness, and concentrations of cRGDY-PEG-Cdots, compared to free Cy5 dye, were analyzed on a Zeiss LSM 510 Confocor 2 ECF using 633 nm HeNe excitation.

[0270] Radiomarcaje de puntos cRGDY-PEG-C. Los residuos de tirosina se conjugaron con cadenas de PEG para la unión de restos de yodo radiactivo (es decir, 124I, 131I). Hermanson, G, Bioconjugate Techniques, (Academic Press, Londres, Reino Unido, 2008). Yoon, TJ, et al. Specific targeting, cell sorting, and bioimaging with smart magnetic silica core-shell nanomaterials. Small, 2, 209-215 (2006). Radiolabeling of cRGDY-PEG-C-dots was performed using the IODOGEN method (Pierce). Piatyszek, et al., lodo-Gen-mediated radioiodination of nucleic acids, Anal Biochem, 172, 356­ 359 (1988). El producto radiomarcado se eluyó de las columnas PD-10 y se analizó usando un calibrador de dosis (Capintec, Ramsey NJ) y radioTLC; las actividades específicas de las fracciones de partículas unidas a 124l fueron del orden de 1450 milicuries (mCi)/mmol y la pureza radioquímica fue superior al 95%. [0270] Radiolabeling of cRGDY-PEG-C points. Tyrosine residues were conjugated to PEG chains for attachment of radioactive iodine moieties (ie 124I, 131I). Hermanson, G, Bioconjugate Techniques, (Academic Press, London, UK, 2008). Yoon, TJ, et al. Specific targeting, cell sorting, and bioimaging with smart magnetic silica core-shell nanomaterials. Small, 2, 209-215 (2006). Radiolabeling of cRGDY-PEG-C-dots was performed using the IODOGEN method (Pierce). Piatyszek, et al., Mud-Gen-mediated radioiodination of nucleic acids, Anal Biochem, 172, 356-359 (1988). Radiolabeled product was eluted from PD-10 columns and analyzed using a dose calibrator (Capintec, Ramsey NJ) and radioTLC; the specific activities of the particulate fractions bound to 124l were of the order of 1450 millicuries (mCi)/mmol and the radiochemical purity was greater than 95%.

[0271] Selección de pacientes. Los sujetos con melanoma metastásico con confirmación histológica de la enfermedad y que albergaban un tumor recurrente o recién diagnosticado fueron elegibles para el ensayo. Se excluyó del estudio a las personas que tenían una enfermedad médica no relacionada con el melanoma, lo que impediría la administración del marcador de partículas. Se administró solución de yoduro de potasio (SSK1, 130 mg por día) 2 días antes y hasta 2 semanas después de la inyección intravenosa del marcador de partículas radioyodadas (124I-cRGDY-PEG-C-dots, 185 MBq/5 ml) para bloquear la tiroides. función. Este protocolo fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Centro de Cáncer Memorial Sloan Kettering. A los pacientes se les realizaron pruebas de función hematológica, renal y hepática antes y después de la TEP y firmaron el consentimiento informado. [0271] Selection of patients. Subjects with metastatic melanoma with histological confirmation of the disease and harboring a newly diagnosed or recurrent tumor were eligible for the trial. People who had a medical condition unrelated to melanoma, which would preclude administration of the particle marker, were excluded from the study. Potassium iodide solution (SSK1, 130 mg per day) was administered 2 days before and up to 2 weeks after intravenous injection of radioiodinated particle tracer (124I-cRGDY-PEG-C-dots, 185 MBq/5 mL) to block the thyroid function. This protocol was approved by the Institutional Review Board of Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Patients underwent haematological, renal, and hepatic function tests before and after PET, and signed informed consent.

[0272] Adquisición y procesamiento de imágenes. Se obtuvieron tomografías computarizadas espirales de dosis baja por procedimiento estándar, seguidas de la adquisición de tres tomografías TEP de cuerpo entero en un escáner GE Discovery STE TEP/TC dedicado 4, 24 y 72 horas después de la inyección del marcador de partículas. Los datos de emisión de positrones se reconstruyeron utilizando el algoritmo de maximización de expectativas de subconjuntos ordenados (OSEM). Las imágenes se corrigieron para la atenuación utilizando los datos de transmisión de TC recopilados en la misma región que para las imágenes de emisión, y el registro del conjunto de datos en serie se realizó utilizando conjuntos de datos de TC. [0272] Image acquisition and processing. Low-dose spiral CT scans were obtained by standard procedure, followed by the acquisition of three whole-body PET scans on a dedicated GE Discovery STE PET/CT scanner 4, 24, and 72 hours after particle tracer injection. Positron emission data were reconstructed using the ordered subset expectations maximization (OSEM) algorithm. Images were corrected for attenuation using CT transmission data collected in the same region as for emission images, and serial data set registration was performed using CT data sets.

[0273] Análisis de imágenes y metabólicos. Para los análisis farmacocinéticos y dosimétricos, se dibujaron regiones de interés (ROI) en datos de imágenes TEP (AW Workstation, GE Healthcare, Ridgewood, NJ) para extraer los valores de captación estándar (SUV) medios y máximos para todos los principales órganos y tejidos normales, incluyendo cerebro, pulmón, ventrículo izquierdo, hígado, bazo, intestino, riñones, vejiga, músculo, mama y tumor(es). Para la evaluación farmacocinética, los SUV se convirtieron a valores de %DI/g (es decir, SUV =% 1 D/g tejido x masa corporal del paciente/100). Los datos de captación de órganos/tejidos se complementaron con datos de tiempo-actividad de la sangre y la orina. Se recogieron muestras de orina y sangre venosa aproximadamente a los 30 min, 3 h, 24 h, 72 h y hasta 2 semanas p.i. de datos 124I-cRGDY-PEG-C. Después de la centrifugación de las muestras de sangre entera (4000 rpm, 10 min), el sobrenadante de plasma, junto con las muestras de orina, se analizaron en un contador de pocillos de centelleo (1480 Automatic Gamma Counter, Perkin Elmer, Shelton TC) calibrado para 124I. Los análisis de RadioTLC se realizaron adicionalmente en muestras biológicas. Los análisis por radioTLC del trazador de partículas, el péptido nativo (cRGDY) marcado con 131I y el yodo libre (131I) sirvieron como controles para facilitar la interpretación. Las actividades (recuentos por minuto, cpm) se convirtieron en microcurios, se corrigieron por desintegración y se ajustaron para los volúmenes en alícuotas. Los valores finales se expresaron como %DI/g. Se obtuvieron los valores del factor de retención (Rf) para el trazador y se usaron para identificar el compuesto original y los posibles metabolitos. [0273] Imaging and metabolic analysis. For pharmacokinetic and dosimetric analyses, regions of interest (ROI) were drawn on PET imaging data (AW Workstation, GE Healthcare, Ridgewood, NJ) to extract mean and maximum standard uptake (SUV) values for all major organs and normal tissues, including brain, lung, left ventricle, liver, spleen, intestine, kidney, bladder, muscle, breast, and tumor(s). For pharmacokinetic evaluation, SUVs were converted to %ID/g values (ie, SUV = %1 D/g tissue x patient body mass/100). Organ/tissue uptake data were supplemented with blood and urine time-activity data. Urine and venous blood samples were collected at approximately 30 min, 3 h, 24 h, 72 h, and up to 2 weeks pi of 124I-cRGDY-PEG-C data. After centrifugation of the whole blood samples (4000 rpm, 10 min), the plasma supernatant, together with the urine samples, were analyzed in a scintillation well counter. (1480 Automatic Gamma Counter, Perkin Elmer, Shelton TC) calibrated for 124I. RadioTLC analyzes were additionally performed on biological samples. RadioTLC analyzes of the particle tracer, 131I-labeled native peptide (cRGDY), and free iodine (131I) served as controls to facilitate interpretation. Activities (counts per minute, cpm) were converted to microcuries, decay corrected, and adjusted for aliquoted volumes. Final values were expressed as %DI/g. Retention factor (Rf) values for the tracer were obtained and used to identify the parent compound and potential metabolites.

[0274] Dosimetría de radiación. El método de dosimetría de radiación estándar es una adaptación del promulgado por el Comité MIRD (Medical Internal Radionuclide Dosimetry), que tiene en cuenta las propiedades físicas de los radionucleidos (124I) administrados, así como las propiedades biológicas (farmacocinética y biodistribución) del radiofármaco en pacientes individuales. Las emisiones de 124I y sus respectivas frecuencias y energías se obtienen de las publicaciones MIRD Radionuclide Data and Decay Scheme. Las exploraciones de TEP de cuerpo entero en serie permitieron la derivación de las estimaciones de la dosis absorbida por órganos normales (rad y rad/mCi) utilizando datos de tiempo-actividad derivados del ROI. Las exploraciones TEP se adquirieron con todos los parámetros idénticos, incluido el tiempo de exploración. Usando la masa corporal total del paciente (en kg) y el hombre estándar de 70 kg masas de órganos, los datos de ROI de todo el cuerpo y de órganos (es decir, los valores estándar medios de captación (SUV)) se convirtieron en actividades (es decir, fracción de la dosis inyectada). Los datos de tiempo-actividad derivados de imágenes anteriores se ajustaron a funciones exponenciales usando un algoritmo de ajuste de mínimos cuadrados y las funciones resultantes de tiempo-actividad integradas analíticamente, incorporando el efecto de la descomposición física del 124I para producir las actividades acumuladas (o tiempos de residencia) en pCi-hr/pCi en los órganos y el cuerpo total. se usaron para calcular las dosis medias absorbidas en los órganos (rad/mCi) y la dosis efectiva (rem/mCi) de partículas marcadas con 124I para el modelo anatómico Standard Man de 70 kg empleando el programa OLINDA EXM MIRD. Loevinger et al., MIRD Primer for Absorbed Pose Calculations, Society of Nuclear Medicine, Nueva York, NY, 1991. [0274] Radiation dosimetry. The standard radiation dosimetry method is an adaptation of the one promulgated by the MIRD Committee (Medical Internal Radionuclide Dosimetry), which takes into account the physical properties of the radionuclides (124I) administered, as well as the biological properties (pharmacokinetics and biodistribution) of the radiopharmaceutical. in individual patients. The 124I emissions and their respective frequencies and energies are obtained from the MIRD Radionuclide Data and Decay Scheme publications. Serial whole-body PET scans allowed the derivation of estimates of absorbed dose to normal organs (rad and rad/mCi) using ROI-derived time-activity data. PET scans were acquired with all parameters identical, including scan time. Using the patient's total body mass (in kg) and standard 70-kg male organ masses, the whole-body and organ ROI data (i.e., standard mean uptake (SUV) values) were converted into activities (ie, fraction of the injected dose). The time-activity data derived from previous images were fitted to exponential functions using a least-squares fitting algorithm and the resulting time-activity functions analytically integrated, incorporating the effect of the physical decay of 124I to produce the cumulative activities (or residence times) in pCi-hr/pCi in organs and total body. were used to calculate mean absorbed doses to organs (rad/mCi) and effective dose (rem/mCi) from 124I-labeled particles for the 70 kg Standard Man anatomical model using the OLINDA EXM MIRD program. Loevinger et al., MIRD Primer for Absorbed Pose Calculations, Society of Nuclear Medicine, New York, NY, 1991.

[0275] Ensayos de unión a proteínas séricas. Se recogieron muestras de sangre entera en tubos separadores de suero de un modelo de mini cerdo con melanoma metastásico (Sinclair Research Center, MO), seguido de centrifugación (4000 rpm, 10 min) para aislar la fracción de plasma. Se reservó una alícuota de suero para el recuento gamma; la tracción restante se trató con etanol (prueba 200, Decon Labs, King of Prussia, PA), se agitó hasta que se volvió turbia y se colocó en hielo seco (5 min) para promover la precipitación de proteínas séricas. Después de la centrifugación, se recogió el sobrenadante para el recuento gamma y el sedimento se lavó repetidamente con solución salina tamponada con fosfato y se centrifugó (4000 rpm, 10 min) para recoger alícuotas de 100 pL de sobrenadante para el recuento gamma (1480 Wizard 3"). [0275] Serum protein binding assays. Whole blood samples were collected in serum separator tubes from a metastatic melanoma minipig model (Sinclair Research Center, MO), followed by centrifugation (4000 rpm, 10 min) to isolate the plasma fraction. An aliquot of serum was reserved for gamma counting; the remaining traction was treated with ethanol (200 test, Decon Labs, King of Prussia, PA), shaken until cloudy, and placed on dry ice (5 min) to promote precipitation of serum proteins. After centrifugation, the supernatant for gamma counting was collected and the pellet was repeatedly washed with phosphate-buffered saline and centrifuged (4000 rpm, 10 min) to collect 100 pL aliquots of supernatant for gamma counting (1480 Wizard 3").

Ejemplo 15 Partículas de Alfa-MSH-PEG-Cy5 (partículas unidas al péptido MSH)Example 15 Alpha-MSH-PEG-Cy5 Particles (MSH Peptide Bound Particles)

[0276] El péptido N-Ac-Cys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH (o alfa MSH) utilizado para la conjugación de nanopartículas tiene la estructura que se muestra en la Fig. 32. Se une a la nanopartícula a través del tiol de cisteína terminal N. Un espaciador de dos unidades de ácido aminohexanoico separa el punto de unión de la nanopartícula de la molécula de orientación D-Lys-ReCCMSH. La molécula de orientación ReCCMSH original se muestra en la Fig. 33. Fue diseñado para dirigir radionúclidos a tumores de melanoma para formación de imágenes y terapia. El análogo peptídico de MSH podría radiomarcarse directamente con 99mTc o 188Re (en el sitio de Re) o a través de un quelante metálico adjunto al extremo amino. [0276] The peptide N-Ac-Cys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH (or alpha MSH) used for nanoparticle conjugation has the structure shown in Fig. 32. It binds to the nanoparticle at through the N-terminal cysteine thiol. A spacer of two aminohexanoic acid units separates the nanoparticle attachment point from the targeting molecule D-Lys-ReCCMSH. The original ReCCMSH targeting molecule is shown in Fig. 33. It was designed to target radionuclides to melanoma tumors for imaging and therapy. The MSH peptide analogue could be radiolabeled directly with 99mTc or 188Re (at the Re site) or through a metal chelator attached to the amino terminus.

[0277] El alfa MSH péptido análogo mostrado en la Fig. 32 es bastante diferente del análogo de MSH original que se muestra en la Fig. 33. La molécula de MSH original no se podía unir a una nanopartícula. El péptido MSH de nanopartículas contiene un grupo amino libre que contiene una cadena lateral para el marcaje radiactivo. Esta es actualmente una D-lisina, pero podría ser una cadena lateral terminada en un grupo amino de 1 a muchos carbonos de longitud. [0277] The alpha MSH peptide analog shown in Fig. 32 is quite different from the original MSH analog shown in Fig. 33. The original MSH molecule could not bind to a nanoparticle. The nanoparticle MSH peptide contains a free amino group containing a side chain for radiolabeling. This is actually a D-lysine, but could be a side chain terminated with an amino group from 1 to many carbons in length.

[0278] La conjugación de la N-Ac-Cys-(Abx)2-D-Lys-ReCCMSH (o alfa-MSH) con la nanopartícula permite que la nanopartícula se dirija y se una a células de melanoma y tumores. Las partículas resultantes, o puntos de alfa-MSH-PEG-Cy5-C, tenían un diámetro de aproximadamente 6 a 7 nm utilizando ECF y contenían, en promedio, aproximadamente 2,6 colorantes por panícula. El número de ligandos de alfa-MSH por partícula se estimó en <10. [0278] Conjugation of N-Ac-Cys-(Abx) 2 -D-Lys-ReCCMSH (or alpha-MSH) to the nanoparticle allows the nanoparticle to target and bind to melanoma and tumor cells. The resulting particles, or alpha-MSH-PEG-Cy5-C spots, were approximately 6-7 nm in diameter using ECF and contained, on average, approximately 2.6 dyes per panicle. The number of alpha-MSH ligands per particle was estimated to be <10.

[0279] Estudios de unión competitiva usando partículas conjugadas de N-Ac-Cys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH (o alfa-MSH): En un ensayo de unión competitiva con un agonista del receptor de melanocortina-1 (125I-NDP), las nanopartículas conjugadas con alfa MSH tenían una CI50 para células de melanoma B16/F1 cultivadas de 6,6x10-10 M (Fig. 34A), mientras que una versión de secuencia codificada de la molécula tenía una CI50 de 2,3x10-7 M (Fig. 34B). Además, hubo una diferencia de 3 órdenes de magnitud en la unión. Como referencia en el mismo tipo de ensayo de unión competitiva, el DOTA-ReCCMSH original tenía una CI50 de 2,1x10-9 M. [0279] Competitive binding studies using N-Ac-Cys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH (or alpha-MSH) conjugated particles: In a competitive binding assay with a melanocortin-1 receptor agonist ( 125I-NDP), alpha MSH-conjugated nanoparticles had an IC 50 for cultured B16/F1 melanoma cells of 6.6x10 -10 M (Fig. 34A), while a coded sequence version of the molecule had an IC 50 of 2.3x10-7 M (Fig. 34B). In addition, there was a 3-order-of-magnitude difference in binding. As a reference in the same type of competitive binding assay, the original DOTA-ReCCMSH had an IC 50 of 2.1x10 -9 M.

[0280] El N-Ac-Cys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH (o alfa-MSH) El conjugado de nanopartículas unidas a péptidos tenía una mejor afinidad por las células B16/F1 que el DOTA-ReCCMSH original y una afinidad mucho mayor que las nanopartículas peptídicas mezcladas. [0280] The N-Ac-Cys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH (or alpha-MSH) peptide-linked nanoparticle conjugate had better affinity for B16/F1 cells than the original DOTA-ReCCMSH and much higher affinity than mixed peptide nanoparticles.

[0281] Los datos de dosis-respuesta se obtuvieron adicionalmente en función de las concentraciones de partículas objetivo (Fig. 35A) y los tiempos de incubación (Fig. 35B) para las líneas celulares de melanoma B16F10 y M21. Se encontró que las concentraciones de saturación para estas líneas, basadas en estudios de citometría de flujo, eran del orden de ~ 100 nM para estos dos tipos de células, y se necesitaron tiempos de incubación de al menos 2 horas para maximizar la unión. [0281] Dose-response data were additionally obtained as a function of particle concentrations target (Fig. 35A) and incubation times (Fig. 35B) for the B16F10 and M21 melanoma cell lines. Saturation concentrations for these lines, based on flow cytometry studies, were found to be on the order of ~100 nM for these two cell types, and incubation times of at least 2 hours were needed to maximize binding.

[0282] Los estudios de supervivencia de células M21 humanas, realizados en un rango de concentraciones de panícula durante un tiempo de incubación fijo de 48 horas, no demostraron una pérdida significativa de viabilidad celular (Fig. 36). [0282] Survival studies of human M21 cells, performed at a range of panicle concentrations during a fixed incubation time of 48 hours, did not demonstrate significant loss of cell viability (Fig. 36).

[0283] Las nanopartículas conjugadas con alfa-MSH radiomarcadas con 125I demostraron excreción renal a granel durante un período de 24 h en modelos de xenoinjerto murino B16F10 y M21 (Figs. 37A, 37B); no se midió ningún trazador de partículas apreciable en puntos de tiempo posteriores (es decir, >24 horas). Además, ni los modelos de xenoinjerto B16F10 ni M21 mostraron una acumulación significativa de la sonda de partículas diana en el sistema reticuloendotelial (es decir, no es un agente RES), ni en el riñón (Figs. 38A, 38B), el último órgano típicamente un sitio que acumula alfa-MSH no específicamente dada su carga positiva neta. Por lo tanto, la unión de alfa-MSH a la sonda de partículas mejoró significativamente sus propiedades de eliminación renal y eliminó la acumulación dentro de los riñones. [0283] 125 I-radiolabeled alpha-MSH-conjugated nanoparticles demonstrated bulk renal excretion over a 24-h period in murine xenograft models B16F10 and M21 (Figs. 37A, 37B); no appreciable particle tracers were measured at later time points (ie, >24 hours). Furthermore, neither the B16F10 nor the M21 xenograft models showed significant accumulation of the target particle probe in the reticuloendothelial system (ie, not a RES agent), nor in the kidney (Figs. 38A, 38B), the last organ typically a site that accumulates alpha-MSH not specifically given its net positive charge. Therefore, the binding of alpha-MSH to the particle probe significantly improved its renal clearance properties and eliminated accumulation within the kidneys.

Ejemplo 16 Señalización mediada por integrina y modulación de la biología tumoralExample 16 Integrin-mediated signaling and modulation of tumor biology

[0284] La señalización de integrina regula diversas funciones en células tumorales, incluyendo adhesión/diseminación, migración, invasión, proliferación y supervivencia. En varios tipos de tumores, incluido el melanoma, la expresión de integrinas particulares se correlaciona con una mayor progresión de la enfermedad y una menor supervivencia del paciente. Las interacciones adhesivas mediadas por integrinas se han identificado nuevas funciones de integrina en los mecanismos de supervivencia celular y en la activación de vías de señalización divergentes. Es bien sabido que la unión de péptidos (o grupos de péptidos), que contienen la secuencia RGD, a los receptores de integrina conduce a la reticulación o agrupación de integrinas que, a su vez, modula los procesos anteriores. Sin embargo, no está claro si las nanopartículas que contienen múltiples ligandos peptídicos RGD pueden desencadenar adicionalmente tales eventos de señalización de integrinas, ya que esto reflejará una dependencia compleja de múltiples factores basados en partículas (tamaño, carga, composición, química superficial, número/tipo de ligando), tipo de célula tumoral (o endotelial), densidad de receptores celulares y dosificación de partículas. Nuestros estudios de dosis-respuesta demuestran una modesta activación de vías de señalización divergentes tras la exposición celular a concentraciones de partículas superiores a 100 nM que, a su vez, promueven la migración de células M21 y HUVEC, la actividad proliferativa y alteran las propiedades de adhesión. [0284] Integrin signaling regulates various functions in tumor cells, including adhesion/spreading, migration, invasion, proliferation, and survival. In several types of tumors, including melanoma, the expression of particular integrins is correlated with increased disease progression and decreased patient survival. Integrin-mediated adhesive interactions have identified new roles for integrin in cell survival mechanisms and in the activation of divergent signaling pathways. It is well known that binding of peptides (or groups of peptides), containing the RGD sequence, to integrin receptors leads to integrin cross-linking or clustering which, in turn, modulates the above processes. However, it is unclear whether nanoparticles containing multiple RGD peptide ligands can additionally trigger such integrin signaling events, as this will reflect a complex dependence on multiple particle-based factors (size, charge, composition, surface chemistry, number/ ligand type), tumor (or endothelial) cell type, cell receptor density, and particle dosage. Our dose-response studies demonstrate modest activation of divergent signaling pathways upon cell exposure to particle concentrations greater than 100 nM which, in turn, promote M21 and HUVEC cell migration, proliferative activity, and alter cell properties. accession.

Unión de puntos cRGDY-PEG-C a células M21 y HUVECBinding of cRGDY-PEG-C dots to M21 and HUVEC cells

[0285] El receptor de integrina avp3 juega un papel clave en la remodelación vascular y la angiogénesis, demostrando una mayor expresión en las superficies de células endoteliales y tumorales para una variedad de líneas de células tumorales. Esto conduce al uso de este receptor como diana con fines diagnósticos y terapéuticos. En nuestro caso, los puntos cRGDY-PEG-C se probaron para determinar su capacidad para unirse a células de melanoma (M21) o a células endoteliales vasculares umbilicales humanas (HUVEC) en función de la concentración y el tiempo. Los estudios iniciales de dosis-respuesta mostraron un aumento progresivo en la unión de puntos de cRGDY-PEG-C a células M21 y HUVEC en función de la concentración por citometría de flujo (Figura 39, Figura 47A). La unión de partículas demostró una saturación a alrededor de 100 nM para ambas líneas celulares, con valores de % dependiente medios de alrededor del 80 % para las células M2I y del 96 % para las células HUVEC. El comportamiento de respuesta a la dosis se investigó adicionalmente en función de los tiempos de incubación de partículas para ambos tipos de células después de incubar con puntos cRGDY-PEG-C 100 nM. La unión máxima se observó 2 horas después de la incubación, permaneciendo relativamente constante a partir de entonces (Figura 47B). [0285] The avp3 integrin receptor plays a key role in vascular remodeling and angiogenesis, demonstrating increased expression on endothelial and tumor cell surfaces for a variety of tumor cell lines. This leads to the use of this receptor as a target for diagnostic and therapeutic purposes. In our case, cRGDY-PEG-C dots were tested for their ability to bind to melanoma cells (M21) or to human umbilical vascular endothelial cells (HUVECs) as a function of concentration and time. Initial dose-response studies showed a progressive increase in cRGDY-PEG-C dot binding to M21 and HUVEC cells as a function of concentration by flow cytometry (Figure 39, Figure 47A). Particle binding demonstrated saturation at around 100 nM for both cell lines, with mean % dependent values of around 80% for M2I cells and 96% for HUVEC cells. Dose response behavior was further investigated as a function of particle incubation times for both cell types after incubation with 100 nM cRGDY-PEG-C dots. Maximum binding was observed 2 hours after incubation, remaining relatively constant thereafter (Figure 47B).

Endocitosis y tráfico intracelular de puntos cRGDY-PEG-CEndocytosis and intracellular trafficking of cRGDY-PEG-C dots

[0286] Para dilucidar la naturaleza de la(s) vía(s) utilizada(s) por puntos cRGDY-PEG-C después de su incubación en células M21, si se trata de una integrina avp3 mediada por el receptor y/o proceso de absorción inespecífico, examinamos la absorción dependiente de la temperatura de estas partículas durante un tiempo de incubación de 4 horas a tres temperaturas: 4°, 25°C y 37°C. Los resultados, resumidos en la Fig. 39A, C, indican un aumento en los puntos de cRGDY-PEG-C asociados a células a 37 °C en comparación con 25 °C o 4 °C en ambas líneas celulares analizadas. Además, la internalización de puntos cRGDY-PEG-C se bloqueó parcialmente en presencia de exceso (x250) de anticuerpos contra el receptor avp3 en células M21 y HUVEC (Figuras 39A, 39C), lo que sugiere un componente de unión mediada por receptor. Además, la captación en células M21L negativas para avp3 fue aproximadamente un factor de 4 a 8 veces menor que el observado con células que expresan avp3 a 37 °C y 25 °C (Figura 39B), respectivamente. [0286] To elucidate the nature of the pathway(s) used by cRGDY-PEG-C dots after their incubation in M21 cells, whether it is an avp3 integrin receptor-mediated process and/or of non-specific absorption, we examined the temperature-dependent absorption of these particles during an incubation time of 4 hours at three temperatures: 4°, 25°C and 37°C. The results, summarized in Fig. 39A,C, indicate an increase in cell-associated cRGDY-PEG-C spots at 37°C compared to 25°C or 4°C in both cell lines tested. Furthermore, the internalization of cRGDY-PEG-C dots was partially blocked in the presence of excess (x250) of antibodies against the avp3 receptor in M21 and HUVEC cells (Figures 39A, 39C), suggesting a receptor-mediated binding component. In addition, uptake in avp3-negative M21L cells was approximately a factor of 4 to 8 fold lower than that observed with avp3-expressing cells at 37°C and 25°C (Figure 39B), respectively.

[0287] Para caracterizar adicionalmente los compartimentos celulares involucrados en la internalización de puntos de cRGDY-PEG-C, realizamos ensayos de colocalización en células M21 con puntos de cRGDY-PEG-C y biomarcadores de diferentes vesículas endocíticas. La internalización de la partícula objetivo (~1 mM, rojo, incubación de 4 horas) se detectó con sensibilidad mediante un microscopio confocal invertido (Leica TCS SP2 AOBS) equipado con un objetivo HCX PL APO (633 1.2NA Water DIC D) (Figura 39D). Mediante el uso de marcadores endocíticos LysoTracker Red (100 nM, verde) (Figura 39D) y transferrina-Alexa488, se confirmó la captación en estructuras endocíticas ácidas, lo que sugiere actividad de vía dependiente de clatrina y acidificación gradual de las vesículas. La Fig. 39D muestra los datos de colocalización entre la partícula y las vesículas endocíticas 30 ácidas (puntos amarillos). También se observó captación en macropinocitos con dextrano-FITC de 70 kDa que co-localizó con puntos de cRGDY-PEG-C; este resultado sugirió una segunda vía de internalización. La contratinción nuclear (azul) se realizó con Hoechst. Ninguna partícula entró en el núcleo. Las imágenes de lapso de tiempo confirman la captación de partículas en las células M21 y la colocalización con el marcador lisosomal, Lamp1. [0287] To further characterize the cellular compartments involved in the internalization of cRGDY-PEG-C dots, we performed colocalization assays in M21 cells with cRGDY-PEG-C dots and biomarkers of different endocytic vesicles. Internalization of the target particle (~1 mM, red, 4 hour incubation) was sensitively detected using an inverted confocal microscope (Leica TCS SP2 AOBS) equipped with an HCX PL APO objective (633 1.2NA Water DIC D) (Figure 39D). Using the endocytic markers LysoTracker Red (100 nM, green) (Figure 39D) and transferrin-Alexa488, uptake into acidic endocytic structures was confirmed, suggesting clathrin-dependent pathway activity and gradual acidification of the vesicles. Fig. 39D shows the colocalization data between the particle and the acidic endocytic vesicles (yellow dots). Uptake was also observed in macropinocytes with 70 kDa dextran-FITC that co-localized with cRGDY-PEG-C dots; this result suggested a second pathway of internalization. Nuclear counterstaining (blue) was performed with Hoechst. No particle entered the nucleus. Time-lapse imaging confirms particle uptake in M21 cells and colocalization with the lysosomal marker, Lamp1.

Unión del receptor de integrina avP3 competitiva y especificidad molecular Competitive avP3 integrin receptor binding and molecular specificity

[0288] Los ensayos de unión competitiva mostraron el bloqueo de la unión de partículas mediada por receptor en células M21 y HUVEC (Figura 48A) en un 80 %-85 % en las primeras y en un 30-40 % en las este último usando exceso (350­ 3100) de péptido cRGDY y conteo gamma del trazador de partículas radiomarcado (puntos 1241-PEG-cRGDY-C). En contraste con los puntos de cRGDY-PEG-C, se observaron reducciones significativas en la magnitud de la unión del receptor en células M21 (~30 %-43 %) y HUVEC (~13 %-27 %) después de la incubación con células no dirigidas (es decir, puntos PEG-C) sondas de partículas por citometría de flujo (Figura 48B). [0288] Competitive binding assays showed blockage of receptor-mediated particle binding in M21 and HUVEC cells (Figure 48A) by 80-85% in the former and 30-40% in the latter using excess (350 3100) of cRGDY peptide and gamma count of radiolabeled particle tracer (spots 1241-PEG-cRGDY-C). In contrast to cRGDY-PEG-C spots, significant reductions in the magnitude of receptor binding were observed in M21 cells (~30-43%) and HUVEC (~13-27%) after incubation with untargeted cells (ie, PEG-C spots) particle probes by flow cytometry (Figure 48B).

Influencia de los puntos de cRGDY-PEG-C en la viabilidad y proliferación celularInfluence of cRGDY-PEG-C dots on cell viability and proliferation

[0289] Para demostrar que los puntos de cRGDY-PEG-C no afectaron negativamente a la supervivencia y proliferación celular, se expusieron células M21 y HUVEC sincronizadas en fase G0/G1 a un rango de concentraciones de partículas (25 - 200 nM puntos cRGDY-PEG-C; 15 min o 24 h) y tiempos de incubación (0 - 93 h) en medios suplementados con suero (2 %, 10 % FBS) a 37 °C, y cambios dependientes del tiempo en absorbancia se midieron utilizando un lector de placas ópticas (A = 440 nm). En relación con los controles (es decir, medios suplementados con suero), se observó que las mediciones de absorbancia eran relativamente constantes en el rango de concentraciones de partículas ensayadas, lo que sugiere que no hubo pérdida significativa de supervivencia celular (Figuras 49A, 49B). Además, no se encontraron disminuciones dependientes del tiempo en la absorbancia después de la adición de dosis múltiples (n = 5) de puntos cRGDY-PEG-C 100 nM a células M21 y HUVEC, lo que sugiere que no hay alteración en las propiedades proliferativas de las células (Figuras 49C, 49D). [0289] To demonstrate that cRGDY-PEG-C dots did not adversely affect cell survival and proliferation, G0/G1 phase-gated M21 cells and HUVECs were exposed to a range of particle concentrations (25-200 nM cRGDY dots). -PEG-C; 15 min or 24 h) and incubation times (0 - 93 h) in serum-supplemented media (2%, 10% FBS) at 37 °C, and time-dependent changes in absorbance were measured using a optical plate reader (A = 440 nm). Relative to controls (ie, serum-supplemented media), absorbance measurements were observed to be relatively constant over the range of particle concentrations tested, suggesting that there was no significant loss of cell survival (Figures 49A, 49B). ). Furthermore, no time-dependent decreases in absorbance were found after the addition of multiple doses (n = 5) of 100 nM cRGDY-PEG-C dots to M21 and HUVEC cells, suggesting no alteration in proliferative properties. of the cells (Figures 49C, 49D).

Activación de la vía FAKpor puntos cRGDY-PEG-CActivation of the FAK pathway by cRGDY-PEG-C points

[0290] Se sabe que la unión de un ligando al receptor de integrina avp3 inicia vías de transducción de señales. Tras la unión, se produce un agrupamiento de integrinas que conduce a la autofosforilación de la cinasa no receptora FAK en la tirosina 397, un sitio de unión para las cinasas de la familia Src. El reclutamiento de la quinasa Src da como resultado la fosforilación de FAK en la tirosina 576/577 y FAK en la tirosina 925 en la región carboxilo terminal. También se sabe que la fosforilación de FAK en la tirosina 397 activa numerosas cascadas de señalización e intermedios de la vía corriente abajo, como la señalización de la proteína activada por mitógeno Ras (MAPK), que induce la activación de Raf/MEK/Erk y fosfatidilinositol 3-quinasa (PI3K) Vías /AKT (AKT, mTOR, S6K) (Figura 40A). [0290] Binding of a ligand to the avp3 integrin receptor is known to initiate signal transduction pathways. Upon binding, integrin clustering occurs leading to autophosphorylation of the non-receptor FAK kinase at tyrosine 397, a binding site for Src-family kinases. Recruitment of Src kinase results in phosphorylation of FAK at tyrosine 576/577 and FAK at tyrosine 925 in the carboxyl-terminal region. FAK phosphorylation at tyrosine 397 is also known to activate numerous signaling cascades and downstream pathway intermediates, such as Ras mitogen-activated protein (MAPK) signaling, which induces Raf/MEK/Erk activation and Phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) /AKT pathways (AKT, mTOR, S6K) (Figure 40A).

[0291] Para determinar si los puntos cRGDY-PEG-C de unión a integrina avp3 modulan la actividad de estas vías, tratamos células M21 privadas de suero (ECF al 0,2 %) con 100 nM de puntos cRGDY-PEG-C durante 2 horas a 37°C; las células privadas de suero tratadas con ECF al 0,2% solo sirvieron como controles. Los análisis de transferencia Western de lisados de células expuestas a partículas revelaron una mejora de los niveles de fosforilación de múltiples proteínas intermedias: pFAK-397 y pFAK-576/577, Src, pMEK, pErk y AkT (Figura 40B), lo que sugirió la activación de las vías de señalización corriente abajo. Estos resultados, representados gráficamente como relaciones de intensidad normalizadas, se expresaron en relación con sus respectivos niveles de proteína total y se normalizaron a los valores correspondientes medidos en condiciones de control (Figura 40C). La incubación de células con puntos de PEGC no aumentó los niveles de fosforilación de las proteínas probadas (datos no mostrados). [0291] To determine whether avp3 integrin-binding cRGDY-PEG-C dots modulate the activity of these pathways, we treated serum-starved M21 cells (0.2% ECF) with 100 nM of cRGDY-PEG-C dots for 2 hours at 37°C; serum-starved cells treated with 0.2% ECF only served as controls. Western blot analysis of particle-exposed cell lysates revealed enhanced phosphorylation levels of multiple intermediate proteins: pFAK-397 and pFAK-576/577, Src, pMEK, pErk, and AkT (Figure 40B), suggesting activation of downstream signaling pathways. These results, plotted as normalized intensity ratios, were expressed relative to their respective total protein levels and normalized to the corresponding values measured under control conditions (Figure 40C). Incubation of cells with PEGC dots did not increase the phosphorylation levels of the proteins tested (data not shown).

[0292] Evaluamos si la activación observada de las vías de señalización corriente abajo dependía de la fosforilación de FAK en la tirosina 397 mediante el bloqueo de esta vía con un inhibidor de molécula pequeña, PF-573228. Este inhibidor interactúa con FAK en el bolsillo de unión de ATP y bloquea eficazmente tanto la actividad catalítica de la proteína FAK como la fosforilación posterior de FAK en Tyr397. Después de la adición de dos concentraciones de PF-573228 a células M21 privadas de suero previamente expuestas a puntos cRGDY-PEG-C 100 nM, los análisis de transferencia Western revelaron la inhibición de la fosforilación de FAK en Tyr397 y Src (Figura 41A), que se muestra gráficamente en Figura 41B. La inhibición de la fosforilación de MEK o Erk se observó solo a la concentración de inhibidor más alta (Figuras 41A, 41B). [0292] We evaluated whether the observed activation of downstream signaling pathways was dependent on FAK phosphorylation at tyrosine 397 by blocking this pathway with a small molecule inhibitor, PF-573228. This inhibitor interacts with FAK at the ATP-binding pocket and effectively blocks both the catalytic activity of the FAK protein and the subsequent phosphorylation of FAK on Tyr397. After the addition of two concentrations of PF-573228 to serum-starved M21 cells previously exposed to 100 nM cRGDY-PEG-C spots, Western blot analyzes revealed inhibition of FAK phosphorylation at Tyr397 and Src (Figure 41A). , which is shown graphically in Figure 41B. Inhibition of MEK or Erk phosphorylation was observed only at the highest inhibitor concentration (Figures 41A, 41B).

Efecto de los puntos cRGDY-PEG-C en la migración celularEffect of cRGDY-PEG-C dots on cell migration

[0293] Se sabe que el receptor de integrina avp3, que se expresa altamente en muchos tipos de células tumorales y angiogénicas, modula una serie de procesos biológicos corriente abajo, incluida la migración celular, adhesión, proliferación, invasión y angiogénesis. En los siguientes experimentos, buscamos determinar si los puntos cRGDY-PEG-C alteran la migración de células M21 y HUVEC. Un conjunto inicial de experimentos examinó los cambios dependientes del tiempo en la migración de células M21, como se refleja en las áreas medias de cierre, utilizando imágenes de lapso de tiempo en tres concentraciones de partículas sucesivamente más altas (0 nM - 400 nM; 37 °C) durante un período de 96 horas. periodo de tiempo (Figura 42A, i-xx). Se observaron aumentos estadísticamente significativos en el cierre del área media durante un período de 96 horas, como porcentaje de los valores de referencia (t=0), que fueron relativamente constantes para el rango de concentración de partículas utilizado (es decir, ~87 % - 92 %). en comparación con las muestras de control (73 %; p<0,05) (Figura 42A, B). No se observaron cambios significativos en intervalos de tiempo anteriores (Figura 42B). [0293] The avp3 integrin receptor, which is highly expressed on many types of tumor and angiogenic cells, is known to modulate a number of downstream biological processes, including cell migration, adhesion, proliferation, invasion, and angiogenesis. In the following experiments, we sought to determine whether cRGDY-PEG-C dots alter the migration of M21 and HUVEC cells. An initial set of experiments examined time-dependent changes in M21 cell migration, as reflected in mean closure areas, using time-lapse imaging at three successively higher particle concentrations (0 nM - 400 nM; 37 °C) for a period of 96 hours. period of time (Figure 42A, i-xx). Statistically significant increases in mid-area closure were observed over a 96-hour period, as a percentage of baseline values (t=0), which were relatively constant for the particle concentration range used (i.e., ~87% - 92%). compared to control samples (73%; p<0.05) (Figure 42A, B). No significant changes were observed at earlier time intervals (Figure 42B).

[0294] La incubación de células HUVEC (37 °C, 20 horas) con un rango de concentraciones de puntos de cRGDY-PEG-C de (100 - 400 nM) en presencia de ECF al 0,2 % mostró un aumento estadísticamente significativo en el cierre del área media para una concentración de 400 nM (es decir, 34 %) (Figuras 43A, 43B), en comparación con el 19 % (p<0,05) para células no expuestas a partículas. No se observó ningún cambio apreciable en la migración para las concentraciones de partículas más bajas utilizadas (Figuras 43A, 43B). Se observó que las células expuestas a partículas exhibían tasas de migración más altas en comparación con las células de control. [0294] Incubation of HUVEC cells (37°C, 20 hours) with a range of cRGDY-PEG-C spot concentrations of (100 - 400 nM) in the presence of 0.2% ECF showed a statistically significant increase in mid-area closure for a concentration of 400 nM (ie, 34%) (Figures 43A, 43B), compared to 19% (p<0.05) for cells not exposed to particles. No appreciable change in migration was observed for the lowest particle concentrations used (Figures 43A, 43B). Cells exposed to particles were observed to exhibit higher migration rates compared to control cells.

[0295] Mostramos además que los aumentos en las tasas de migración celular se atenuaron mediante la adición del inhibidor de FAK, PF-573228. Las imágenes de contraste de fase inicial se adquirieron después de incubar células HUVEC con partículas 400 nM durante un intervalo de tiempo de 24 horas (Figura 44A, i-viii), y se determinó el cierre del área media y se mostró gráficamente en relación con el suero solo (Figura 44B). Se observó que el cambio porcentual en las áreas medias de cierre en relación con los controles, y antes y después de la adición de un inhibidor, disminuyó de 34 % a 3 %. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los valores de las células expuestas a partículas sin inhibidor (p<0,03) y las partículas tratadas con diferentes concentraciones de inhibidor (250 nM, 500 nM; p<0,001) en relación con los controles privados de suero; las diferencias entre los dos primeros grupos también fueron estadísticamente significativas (Figura 44C). [0295] We further show that increases in cell migration rates were attenuated by the addition of the FAK inhibitor, PF-573228. Initial phase contrast images were acquired after incubating HUVEC cells with 400 nM particles for a 24-h time interval (Figure 44A, i-viii), and median area closure was determined and graphically displayed relative to serum alone (Figure 44B). The percentage change in mean areas of closure relative to controls, and before and after inhibitor addition, was observed to decrease from 34% to 3%. Statistically significant differences were found between the values of cells exposed to particles without inhibitor (p<0.03) and particles treated with different concentrations of inhibitor (250 nM, 500 nM; p<0.001) in relation to controls deprived of inhibitor. serum; the differences between the first two groups were also statistically significant (Figure 44C).

Efecto de los puntos de cRGDY-PEG-C sobre la adhesión y propagación celularEffect of cRGDY-PEG-C dots on cell adhesion and spread

[0296] Se sabe que el tripéptido RGD es un componente de los constituyentes de la matriz extracelular, fibronectina y vitronectina. Se realizó un ensayo de unión competitiva utilizando células M21 (104 células/pocillo) preincubadas (25 °C, 30 minutos) con o sin puntos cRGDY-PEG-C 400 nM y fibronectina, después de transferir las células a pocillos recubiertos con fibronectina. Aproximadamente ~60 % de las células que no se incubaron previamente con puntos cRGDY-PEG-C adheridas y esparcidas en placas recubiertas de fibronectina en los primeros 30 minutos. Por el contrario, un porcentaje muy bajo (15%) de células M21 preincubadas con puntos cRGDY-PEG-C 400 nM adheridos y esparcidos sobre el pocillo recubierto con fibronectina, incluso 120 minutos después de la siembra (Figuras 45A, 45B). Los recuentos celulares promedio de células 'alargadas' (células que se propagan) frente a células 'redondeadas' durante un período de 2 horas revelaron que, en ausencia de partículas (es decir, condición de control), se observó propagación celular (células 'alargadas') en la mayoría de las células, mientras que se observó una apariencia predominantemente "redondeada" en el caso de células expuestas a partículas (Figura 45A). Estos resultados se representan gráficamente en las Figuras 45B y 45C, respectivamente. La cuantificación de las densidades ópticas de las células después de la adición de azul de metileno (absorbancia) reveló que las células que se unían y se extendían sobre fibronectina (es decir, sin preincubación de partículas) absorbían dos veces más azul de metileno que las células expuestas a partículas (Figura 45D). Observamos los mismos fenómenos si se usaron pocillos recubiertos con vitronectina (datos no mostrados). En conjunto, estos datos demuestran que los puntos cRGDY-PEG-C mejoraron la migración y la propagación de las células a través de la unión al receptor de integrina avp3 que se encuentra en las células M21 y HUVEC. [0296] The RGD tripeptide is known to be a component of the extracellular matrix constituents fibronectin and vitronectin. A competitive binding assay was performed using M21 cells (104 cells/well) preincubated (25°C, 30 minutes) with or without 400 nM cRGDY-PEG-C spots and fibronectin, after transferring the cells to fibronectin-coated wells. Approximately ~60% of cells not previously incubated with cRGDY-PEG-C dots adhered and spread onto fibronectin-coated plates within the first 30 min. In contrast, a very low percentage (15%) of M21 cells preincubated with 400 nM cRGDY-PEG-C dots adhered and spread over the fibronectin-coated well, even 120 min after plating (Figures 45A, 45B). Average cell counts of 'elongated' cells (spreading cells) vs. 'rounded' cells over a 2 hour period revealed that, in the absence of particles (i.e., control condition), cell spread (cells 'spreading') was observed. elongated') in most cells, whereas a predominantly "rounded" appearance was observed in the case of cells exposed to particles (Figure 45A). These results are graphically represented in Figures 45B and 45C, respectively. Quantification of the optical densities of the cells after the addition of methylene blue (absorbance) revealed that cells that attached and were spread on fibronectin (ie, without particle preincubation) absorbed twice as much methylene blue as cells. cells exposed to particles (Figure 45D). We observed the same phenomena if vitronectin-coated wells were used (data not shown). Taken together, these data demonstrate that cRGDY-PEG-C dots enhanced cell migration and spread through binding to the avp3 integrin receptor found on M21 and HUVEC cells.

Influencia de los puntos cRGDY-PEG-C en el ciclo celular en células M21Influence of cRGDY-PEG-C points on the cell cycle in M21 cells

[0297] Dado que los receptores de integrina están implicados en la supervivencia y proliferación de las células, analizamos el efecto de los puntos cRGDY-PEG-C en el ciclo celular. Se incubaron células M21 sincronizadas con la fase G0/G1 durante 48 horas utilizando dos concentraciones de puntos cRGDY-PEG-C (100 nM, 300 nM) en medio suplementado con ECF al 0,2 %. Sobre este rango, el porcentaje de células en fase S aumentó un 11%, con significación estadística alcanzada a 100 nM (p<0,05) y 300 nM (p<0,005) en relación con los controles (Figuras 46A, 46B). Se observaron disminuciones correspondientes del 6 % y el 5 % en las fases G1 y G2 del ciclo celular, respectivamente. En conjunto, estos datos indican una mejora en la fase S en presencia de puntos de cRGDY-PEGC. [0297] Since integrin receptors are involved in cell survival and proliferation, we analyzed the effect of cRGDY-PEG-C dots on the cell cycle. G0/G1 synchronized M21 cells were incubated for 48 hours using two concentrations of cRGDY-PEG-C spots (100 nM, 300 nM) in medium supplemented with 0.2% ECF. Over this range, the percentage of cells in S phase increased by 11%, with statistical significance reached at 100 nM (p<0.05) and 300 nM (p<0.005) relative to controls (Figures 46A, 46B). Corresponding decreases of 6% and 5% were observed in the G1 and G2 phases of the cell cycle, respectively. Taken together, these data indicate an enhancement in S phase in the presence of cRGDY-PEGC dots.

MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALS AND METHODS

[0298] Reactivos, Anticuerpos y Productos Químicos. RPM1 1640, suero bovino fetal (FBS), penicilina, estreptomicina y HBSS (sin calcio y magnesio que contiene 0,25 % de tripsina y 0,05 % de EDTA) se obtuvieron de Core Media Preparation Facility, Memorial Sloan Kettering Cancer Center (Nueva York, NY). Conejo antipoliclonal: fosfo-Erk1/2 (pErk1/2Thr202/TyR204), fosfo-AKT (p-AktSeR473) fosfo-Src (p-SrcTyR419), fosfo-p70 S6 (p-p70S6ThR389), fosfo-MEK1 Se obtuvieron de Tecnología de señalización celular (Danvers, MA). Los conjugados de peroxidasa de rábano picante (HRP) de cabra anti-IgG de conejo y de cabra anti-ratón se adquirieron de Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA). El yoduro de propidio, la RNasa A, el conjugado T ransferrina-Alexa Fluor 488, FITC-Dextrano, Fluoresceína, LysoT racker Red DND-99, LysoTracker Green DND-26, pHrodo Red Dextran y Hoechst se obtuvieron de Invitrogen-Life Technologies (Carlsbad, CA). PF-573228 se obtuvo de TOCRIS bioscience (Ellisville, MO). Cyclo (Arg-Gly-Asp-D-TyrCys) era de Peptides International (Louisville, KY). [0298] Reagents, Antibodies and Chemical Products. RPM1 1640, fetal bovine serum (FBS), penicillin, streptomycin, and HBSS (without calcium and magnesium containing 0.25% trypsin and 0.05% EDTA) were obtained from the Core Media Preparation Facility, Memorial Sloan Kettering Cancer Center ( New York, NY). Anti-polyclonal rabbit: phospho-Erk1/2 (pErk1/2Thr202/TyR204), phospho-AKT (p-AktSeR473), phospho-Src (p-SrcTyR419), phospho-p70 S6 (p-p70S6ThR389), phospho-MEK1 Were obtained from Technology cell signaling (Danvers, MA). Goat anti-rabbit IgG and goat anti-mouse horseradish peroxidase (HRP) conjugates were purchased from Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA). Propidium iodide, RNase A, Transferrin-Alexa Fluor 488 conjugate, FITC-Dextran, Fluorescein, LysoTracker Red DND-99, LysoTracker Green DND-26, pHrodo Red Dextran, and Hoechst were obtained from Invitrogen-Life Technologies ( Carlsbad, CA). PF-573228 was obtained from TOCRIS bioscience (Ellisville, MO). Cyclo (Arg-Gly-Asp-D-TyrCys) was from Peptides International (Louisville, KY).

[0299] Síntesis de puntos cRGDY-PEG-C y puntos PEG. Las partículas fluorescentes, que contenían el colorante orgánico Cy5, se prepararon mediante una condensación de sílice de tipo Stober modificada, como se describió anteriormente. Los residuos de tirosina se conjugaron con cadenas de PEG para la unión de yodo radiactivo. Los péptidos cRGDY que contenían la secuencia ciclo-(Arg-Gly-Asp-Tyr) y que portaban residuos de cisteína (Peptide International), se unieron a cadenas de PEG funcionalizadas a través de un enlace cisteína-maleimida. El número de ligandos de cRGD por nanopartícula se calculó empíricamente. [0299] Synthesis of cRGDY-PEG-C dots and PEG dots . Fluorescent particles, containing the organic dye Cy5, were prepared by a modified Stober-type silica condensation, as described above. Tyrosine residues were conjugated to PEG chains for radioactive iodine binding. cRGDY peptides containing the cyclo-(Arg-Gly-Asp-Tyr) sequence and carrying cysteine residues (Peptide International) were linked to functionalized PEG chains through a cysteine-maleimide bond. The number of cRGD ligands per nanoparticle was calculated empirically.

[0300] Mecanismo de unión de PEG a la superficie del punto C. Los PEG bifuncionales, el éster MAL-dPEG®12-NHS (Quanta Biodesigns, Ltd) se derivatizaron con silanos, específicamente 3-aminopropiltrietoxisilano (Gelest), para unirlos a la superficie de sílice y para el acoplamiento de péptidos a través de reacciones entre los grupos sulfhidrilo y los restos de maleimida de los PEG derivatizados. Además, se agregaron cadenas de PEG cubiertas con metoxi a la superficie de la partícula usando compuestos de organosilicio funcionales (compuestos de Si), específicamente (MeO) 3Si-PEG (Gelest), según protocolos modificados. Brevemente, se añadió (MeO)3SiPEG, en un exceso de aproximadamente tres molares, a las partículas en una mezcla básica de agua/alcohol (~1:5 v/v), y la mezcla se agitó durante la noche a temperatura ambiente. [0300] Mechanism of binding of PEG to the surface of point C. Bifunctional PEGs, the MAL-dPEG®12-NHS ester (Quanta Biodesigns, Ltd) were derivatized with silanes, specifically 3-aminopropyltriethoxysilane (Gelest), to bind them to the silica surface and for peptide coupling via reactions between the sulfhydryl groups and the maleimide residues of the derivatized PEGs. In addition, methoxy-capped PEG chains were added to the particle surface using functional organosilicon compounds (Si compounds), specifically (MeO)3Si-PEG (Gelest), according to modified protocols. Briefly, (MeO)3SiPEG, in an approximately three molar excess, was added to the particles in a basic water/alcohol mixture (~1:5 v/v), and the mixture was stirred overnight at room temperature.

[0301] Medidas de comparación de tamaño hidrodinámico y brillo relativo por espectroscopia de correlación de fluorescencia (ECF). El radio hidrodinámico, el brillo y las concentraciones de puntos cRGDY-PEG y PEG, en comparación con el colorante Cy5 libre, se determinaron inicialmente dializando estas muestras de partículas en agua, diluyéndolas en solución salina fisiológica (0,15 M NaCl en H2O) y analizando especímenes resultantes en un Zeiss LSM 510 Confocor 2 ECF usando excitación HeNe de 633 nm. El instrumento se calibró con respecto al tamaño de partícula antes de todas las mediciones. Los tamaños hidrodinámicos promedio de las especies de colorantes y partículas se estimaron en función de las diferencias de tiempo de difusión, mientras que las diferencias relativas en el brillo se evaluaron utilizando tasas de recuento por molécula/partícula. [0301] Comparison measurements of hydrodynamic size and relative brightness by fluorescence correlation spectroscopy (ECF). The hydrodynamic radius, brightness, and concentrations of cRGDY-PEG and PEG spots, compared to free Cy5 dye, were initially determined by dialysing these particle samples in water, diluting them in physiological saline (0.15 M NaCl in H 2 O) and analyzing resulting specimens on a Zeiss LSM 510 Confocor 2 ECF using 633 nm HeNe excitation. The instrument was calibrated with respect to particle size before all measurements. Average hydrodynamic sizes of dye species and particles were estimated based on diffusion time differences, while relative differences in brightness were assessed using per molecule/particle count rates.

[0302] Células y cultivo celular: la línea celular M21 de melanoma humano y la variante M21L de M21 (av negativa) se obtuvieron de D.A. Cheresh (Universidad de California, San Diego, CA). Las células se mantuvieron en RPMI 1640 complementado con suero fetal bovino al 10%, L-glutamina 2 mM y penicilina estreptomicina. Células endoteliales de vena umbilical humana (HU-VEC) se obtuvieron de LONZA (Walkersville, MD) cultivadas en medio EGM-2 que contenía FBS al 2 % y factores de crecimiento LONZA. [0302] Cells and cell culture: The human melanoma cell line M21 and the M21 variant M21L (av negative) were obtained from DA Cheresh (University of California, San Diego, CA). Cells were maintained in RPMI 1640 supplemented with 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine and penicillin streptomycin. Human umbilical vein endothelial cells (HU-VEC) were obtained from LONZA (Walkersville, MD) cultured in EGM-2 medium containing 2% FBS and LONZA growth factors.

[0303] Estudios de unión celular in vitro usando métodos de detección óptica: Para ensayar la unión de partículas para células M21, M21-L o HUVEC, se recubrieron placas de 24 pocillos con 10 pg/ml de colágeno tipo I (BD Biosciences) en PBS, se incubaron a 37°C durante 30 minutos, y se lavó una vez con PBS. Las células (de 3,0 x 101 células/pocillo a 4,0 x 105 células/pocillo) se cultivaron hasta la confluencia. La unión diferencial de puntos eRGDY-PEG-C a células M21 o HUVEC se evaluó en un intervalo de tiempos de incubación (hasta 4 horas) y concentraciones de partículas (10-600 nM) mediante citometría de flujo. Después de la incubación, las células se lavaron con medio RPMI 1640/BSA al 0,5 %, se separaron con tripsina al 0,25 %/EDTA, se sedimentaron en un tubo de microcentrífuga (5 minutos a 153 g, 25 °C), se resuspendieron en solución BD FACSFlow (BD Biosciences), y se analizó en el canal Cy-5 para determinar el porcentaje de sonda unida a partículas (FACSCalibur, Becton Dickinson, Mountain View, CA).[0303] In vitro cell binding studies using optical detection methods: To assay particle binding to M21, M21-L or HUVEC cells, 24-well plates were coated with 10 pg/ml type I collagen (BD Biosciences). in PBS, incubated at 37°C for 30 min, and washed once with PBS. Cells (3.0 x 101 cells/well to 4.0 x 105 cells/well) were grown to confluence. Differential binding of eRGDY-PEG-C dots to M21 or HUVEC cells was assessed over a range of incubation times (up to 4 hours) and particle concentrations (10-600 nM) by flow cytometry. After incubation, cells were washed with RPMI 1640 medium/0.5% BSA, detached with 0.25% trypsin/EDTA, pelleted in a microfuge tube (5 min at 153 g, 25°C). ), were resuspended in BD FACSFlow solution (BD Biosciences), and analyzed in the Cy-5 channel for percentage of particle-bound probe (FACSCalibur, Becton Dickinson, Mountain View, CA).

[0304] Estudio de internalización: El experimento se realizó como anteriormente pero se incubó durante 4 horas a tres temperaturas diferentes: 4 °C, 25 °C y 37 °C. Se usó la incubación conjunta de un exceso (x250) de anticuerpo conjugado con fluoresceína cRGDY anti-integrina humana avp3 (Millipore, Billerica, MA) con puntos cRGDY-PEG-C para el bloqueo del receptor para evaluar la especificidad. Los ensayos se realizaron con células fijas y vivas. Para las células M21 fijas, se usó microscopía confocal invertida (Leica TCS SP2 AOBS) equipada con un objetivo HCX PL APO (63x 1.2NA Water DIC D) y se usaron imágenes de lapso de tiempo para rastrear células M21 vivas. Las imágenes se adquirieron después de la incubación conjunta de partículas específicas (o de control) en varias concentraciones con los siguientes marcadores de colorante) durante 4 horas: conjugado de dextrano-FITC de 70 kDa (1 mg/ml, 37 °C durante 30 min; Invitrogen) para etiquetar macropinosomas, Lysotracker Red (100 nM; Invitrogen) para etiquetar la vía endocítica (es decir, orgánulos ácidos) y transferrina Alexa488 (2 pg/ml). [0304] Internalization study: The experiment was performed as above but incubated for 4 hours at three different temperatures: 4°C, 25°C and 37°C. Co-incubation of an excess (x250) of cRGDY anti-human integrin avp3 fluorescein-conjugated antibody (Millipore, Billerica, MA) with cRGDY-PEG-C dots for receptor blocking was used to assess specificity. The assays were performed with fixed and live cells. For fixed M21 cells, inverted confocal microscopy (Leica TCS SP2 AOBS) equipped with an HCX PL APO objective (63x 1.2NA Water DIC D) was used and time-lapse imaging was used to track live M21 cells. Images were acquired after co-incubation of specific (or control) particles at various concentrations with the following dye markers) for 4 hours: 70 kDa FITC-dextran conjugate (1 mg/mL, 37 °C for 30 min; Invitrogen) to label macropinosomes, Lysotracker Red (100 nM; Invitrogen) to label the endocytic pathway (ie, acidic organelles), and Alexa488 transferrin (2 pg/ml).

[0305] Estudios de unión competitiva: Para ensayar la unión específica, se incubaron células M21 (25° C, 4 horas) con puntos 124IcRGDY-PEG-C (25 nM) y péptido cRGDY en exceso. A continuación, las células se lavaron con medio RPMI 1640/BSA al 0,5 % y se disolvieron en 0,5 ml de NaOH 0,2 M. La radioactividad se ensayó usando un 1480 Automatic Gamma Counter (Perkin Elmer) calibrado para yodo 124. [0305] Competitive binding studies: To test specific binding, M21 cells were incubated (25°C, 4 hours) with 124IcRGDY-PEG-C dots (25 nM) and excess cRGDY peptide. Cells were then washed with RPMI 1640 medium/0.5% BSA and dissolved in 0.5 mL 0.2 M NaOH. Radioactivity was assayed using a 1480 Automatic Gamma Counter (Perkin Elmer) calibrated for iodine. 124.

[0306] Transferencia Western (WB): se cultivaron células M21 (1x106 células/placa de seis pocillos) en seis pocillos recubiertos con colágeno (10 mg/ml), y se prepararon quiescente al crecer en condiciones de privación de suero. A continuación, se cambió el medio a ECF al 0,2 % y se añadieron diferentes concentraciones (25-400 nM) de puntos cRGDY-PEG-C (37 °C, 0,5-8 horas). Las células se enjuagaron dos veces en PBS enfriado con hielo, se recogieron mediante tripsinización y el sedimento se resuspendió en tampón de lisis (Tris 10 mM, pH 8,5, NaCl 150 mM, EDTA 1 mM, Triton X-100 al 1 %; ACROS organics, NJ), desoxicolato de Na al 1 %, SDS al 0,1 %, inhibidores de la proteasa Complete™ (Roche, Indianapolis, IN) y cóctel de inhibidores de la fosfatasa Tableta-PhosSTOP (Roche, Indianapolis, IN). Los lisados se centrifugaron (10 min, 4°C). Las concentraciones de proteína se determinaron mediante el ensayo de ácido bicinconínico (BCA, Thermo Scientific, Rockford, IL). Se separó una alícuota de proteína de 50 pg de cada fracción mediante electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecil sulfato de sodio en gradiente del 4 al 12 % (SDS-PAGE) y se transfirió a una membrana de PVDF (Invitrogen, Carlsbad, CA). Las membranas se bloquearon con leche descremada en polvo al 5% (Bio-Rad, Hercules, CA) en Tris Buffered Saline (TBS)-Tween al 0,1%, y la señal se visualizó mediante quimioluminiscencia ECL (Thermo Scientific, Rockford, IL) o Immobilon Western, (Millipore Billerica, MA) después de aplicar anticuerpos primarios (1:1000) y secundarios (1:2000 - 1:5000). [0306] Western blot (WB): M21 cells (1x10 6 cells/six-well plate) were cultured in six wells coated with collagen (10 mg/ml), and prepared quiescent by growing under serum-starved conditions. The medium was then changed to 0.2% ECF and different concentrations (25-400 nM) of cRGDY-PEG-C spots were added (37°C, 0.5-8 hours). Cells were rinsed twice in ice-cold PBS, collected by trypsinization, and the pellet resuspended in lysis buffer (10 mM Tris pH 8.5, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1% Triton X-100 ; ACROS organics, NJ), 1% Na deoxycholate, 0.1% SDS, Complete™ protease inhibitors (Roche, Indianapolis, IN), and Phosphatase inhibitor cocktail Tablet-PhosSTOP (Roche, Indianapolis, IN ). Lysates were centrifuged (10 min, 4°C). Protein concentrations were determined by the bicinchoninic acid assay (BCA, Thermo Scientific, Rockford, IL). A 50 pg protein aliquot was separated from each fraction. by 4 to 12% gradient sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and transferred to a PVDF membrane (Invitrogen, Carlsbad, CA). Membranes were blocked with 5% skim milk powder (Bio-Rad, Hercules, CA) in Tris Buffered Saline (TBS)-0.1% Tween, and the signal was visualized by ECL chemiluminescence (Thermo Scientific, Rockford, CA). IL) or Immobilon Western, (Millipore Billerica, MA) after applying primary (1:1000) and secondary (1:2000-1:5000) antibodies.

[0307] Análisis del ciclo celular: se incubaron células M21 sincronizadas con la fase G0/G1 durante 48 horas utilizando dos concentraciones (100 y 300 nM) de puntos cRGDY-PEG-C después de cambiar el medio a ECF al 0,2 %. Después de la tripsinización, las células se centrifugaron (1200 rpm, 5 min) y el sedimento se suspendió en PBS, seguido de fijación con etanol al 70 % (4 °C, 0,5-1 hora). Las células se resuspendieron sucesivamente en 1 ml de PBS que contenía 1 % de ECF y 0,1 % de Triton X-100, 200 gl de PBS que contenía 25 gg/ml de yoduro de propidio y 100 mg/ml de RNaseA (4 °C, 60 minutos). El análisis del ciclo celular se realizó mediante citometría de flujo, FACSCalibur, (Mountain View, CA) y el software Phoenix Flow MultiCycle (Phoenix Flow Systems, Inc., San Diego, CA). [0307] Cell cycle analysis: G0/G1 synchronized M21 cells were incubated for 48 hours using two concentrations (100 and 300 nM) of cRGDY-PEG-C spots after changing medium to 0.2% ECF . After trypsinization, the cells were centrifuged (1200 rpm, 5 min) and the pellet was suspended in PBS, followed by 70% ethanol fixation (4 °C, 0.5-1 hour). Cells were successively resuspended in 1 ml PBS containing 1% ECF and 0.1% Triton X-100, 200 ml PBS containing 25 gg/ml propidium iodide and 100 mg/ml RNaseA (4 °C, 60 minutes). Cell cycle analysis was performed using flow cytometry, FACSCalibur, (Mountain View, CA) and Phoenix Flow MultiCycle software (Phoenix Flow Systems, Inc., San Diego, CA).

[0308] Proliferación celular: las células se dividieron (1x104 células/pocillo) en una placa de 96 pocillos recubierta con colágeno como se describe en los estudios de unión celular in vitro. Se añadieron diferentes concentraciones de puntos cRGDY-PEG-C (25-200 nM) durante 24-48 horas a 37°C. Luego, se añadieron a la placa 20 ml del reactivo de proliferación WST-1 (Roche, Indianapolis, IN) (37°C, 1 hora). Para la determinación de las densidades ópticas, utilizamos un lector de microplacas SpectraMax5 (Molecular Devices, Sunnyvale, CA). La absorbancia se midió a 440 nm. [0308] Cell proliferation: cells were split (1x104 cells/well) in a collagen-coated 96-well plate as described for in vitro cell attachment studies. Different concentrations of cRGDY-PEG-C spots (25-200 nM) were added for 24-48 hours at 37°C. Then, 20 ml of WST-1 proliferation reagent (Roche, Indianapolis, IN) was added to the plate (37°C, 1 hour). For the determination of the optical densities, we used a SpectraMax5 microplate reader (Molecular Devices, Sunnyvale, CA). The absorbance was measured at 440 nm.

[0309] Ensayo de migración: Células M21: Se sembraron células M21 (6x104 células/pocillo) utilizando un kit de migración (placa recubierta con colágeno 1 Oris™, PLATYPUS TEC). Veinticuatro horas después de sembrar las células, se retiraron los tapones de la placa. Se introdujeron medios de cultivo frescos (100 ml) suplementados con FBS al 0,2 % y se añadieron puntos cRGDY-PEG-C en varias concentraciones: 25, 100 y 400 nM. A partir de entonces, cada 24 horas, se reemplazó el medio, junto con nuevas partículas, durante un intervalo de tiempo de 72 horas. Antes de incubar la placa a 37 °C durante la noche, se capturaron imágenes de tiempo cero con el microscopio Axiovert 200M (Carl Zeiss) usando un objetivo 5x (.15NA) y usando un módulo de diapositivas de escaneo en el software Metamorph (dispositivos moleculares, PA). Luego se realizó microscopía en serie y se capturaron imágenes cada 24 horas durante un total de 96 horas después de la incubación. Los datos se analizaron utilizando un software de imágenes. Células HUVEC: se sembraron adicionalmente células HUVEC (5x104 células/pocillo) y, 24 horas más tarde, se incubaron con varias concentraciones de partículas (100, 200 y 400 nM) después de reemplazar el medio. Se realizó un procedimiento de microscopía similar al de las células M21, adquiriéndose imágenes en serie 20 horas más tarde. [0309] Migration assay: M21 cells: M21 cells (6x10 4 cells/well) were seeded using a migration kit (Oris™ collagen-1 coated plate, PLATYPUS TEC). Twenty four hours after seeding the cells, the plugs were removed from the plate. Fresh culture media (100 mL) supplemented with 0.2% FBS was introduced and cRGDY-PEG-C spots were added at various concentrations: 25, 100, and 400 nM. Thereafter, every 24 hours, the medium was replaced, along with new particles, for a time interval of 72 hours. Before incubating the plate at 37 °C overnight, time zero images were captured with the Axiovert 200M microscope (Carl Zeiss) using a 5x (.15NA) objective and using a scanning slide module in Metamorph software (devices molecular, PA). Serial microscopy was then performed and images were captured every 24 hours for a total of 96 hours after incubation. Data was analyzed using imaging software. HUVEC cells: HUVEC cells were seeded further (5x10 4 cells/well) and, 24 hours later, incubated with various concentrations of particles (100, 200 and 400 nM) after replacing the medium. A microscopy procedure similar to that of M21 cells was performed, with serial images being acquired 20 hours later.

[0310] Ensayo de adhesión y dispersión: El efecto de puntos cRGDY-PEG-C en la unión de células M21 a placas recubiertas de fibronectina se evaluó recubriendo inicialmente placas de microtitulación de 96 pocillos con fibronectina en PBS (5 gg/ml), seguido de 200 gl de RPMI/BSA al 0,5 % (37 °C, 1 hora). Las células (1-3 x 104 células/100 gl/pocillo) se incubaron (25 °C, 30 minutos), con o sin puntos cRGDY-PEG-C 400 nM en RPMI/BSA al 0,1 %, y se añadieron a pocillos de fibronectina revestidos (37°C, 30-120 minutos). Para la cuantificación del número de células adheridas, los pocillos se enjuagaron con RPMI/BSA al 0,1 % para eliminar las células no adheridas. Las células adherentes se fijaron con PFA al 4 % (25 °C, 20 minutos) y se tiñeron con azul de metileno (37 °C, 1 hora). El azul de metileno se extrajo de las células mediante la adición de 200 gl de HCl 0,1 M (37°C, 1 hora). Para la determinación de las densidades ópticas se utilizó un lector de microplacas SpectraMax5 y se midió la absorbancia a 650 nm. Para el ensayo de dispersión: se realizó un lapso de tiempo (37 °C, 2 horas) y las imágenes se capturaron con un microscopio Axiovert 200M (Carl Zeiss) usando un objetivo de 20x (.15NA) y usando un módulo de diapositivas de escaneo en el software Metamorph (Molecular Devices). [0310] Adhesion and Spread Assay: The effect of cRGDY-PEG-C dots on the binding of M21 cells to fibronectin-coated plates was evaluated by initially coating 96-well microtiter plates with fibronectin in PBS (5 gg/ml), followed by 200 ml of RPMI/0.5% BSA (37°C, 1 hour). Cells (1-3 x 10 4 cells/100 ml/well) were incubated (25 °C, 30 min), with or without 400 nM cRGDY-PEG-C spots in RPMI/0.1% BSA, and added to fibronectin coated wells (37°C, 30-120 minutes). For quantification of the number of adhered cells, the wells were rinsed with RPMI/0.1% BSA to remove non-adhered cells. Adherent cells were fixed with 4% PFA (25°C, 20 minutes) and stained with methylene blue (37°C, 1 hour). Methylene blue was extracted from the cells by the addition of 200 ml of 0.1 M HCl (37°C, 1 hour). For the determination of the optical densities, a SpectraMax5 microplate reader was used and the absorbance at 650 nm was measured. For the dispersion assay: a time lapse (37 °C, 2 hours) was performed and images were captured with an Axiovert 200M microscope (Carl Zeiss) using a 20x objective (.15NA) and using a slide module of scan in Metamorph software (Molecular Devices).

[0311] Análisis cuantitativos: para cuantificar las diferencias en el tamaño y la intensidad entre las bandas de transferencia Western, realizamos una densitometría de los intermedios de proteínas fosforiladas y totales utilizando Photoshop CS2 (Adobe, San Jose, CA). Las bandas se escanearon a 300 ppp (Scanjet 7650, Hewlett Packard, Palo Alto, CA) y se convirtieron a escala de grises. Luego, se usó la herramienta Lazo para dibujar una región de interés (ROI) dentro de los límites de cada banda para obtener lo siguiente: área (número de píxeles), valor medio de escala de grises dentro del área seleccionada (0-255) y el valor asociado. Desviación Estándar. Se calculó el producto de los dos primeros valores para cada banda y se dividió por el producto de la banda inicial en cada conjunto (banda de control), dando un valor de intensidad para cada muestra en relación con el control. Finalmente, la proporción de proteína fosforilada a proteína total y el error de propagación (D.E.) correspondiente se calcularon para cada muestra usando las intensidades relativas. [0311] Quantitative analyses: To quantify the differences in size and intensity between Western blot bands, we performed densitometry of total and phosphorylated protein intermediates using Photoshop CS2 (Adobe, San Jose, CA). Bands were scanned at 300 dpi (Scanjet 7650, Hewlett Packard, Palo Alto, CA) and converted to grayscale. The Lasso tool was then used to draw a region of interest (ROI) within the boundaries of each band to obtain the following: area (number of pixels), mean grayscale value within the selected area (0-255) and the associated value. Standard deviation. The product of the first two values for each band was calculated and divided by the product of the initial band in each set (control band), giving an intensity value for each sample relative to the control. Finally, the ratio of phosphorylated protein to total protein and the corresponding propagation error (SD) were calculated for each sample using the relative intensities.

[0312] Las imágenes de contraste de fase capturadas para los estudios de migración se analizaron usando lmageJ 1.45s (Institutos Nacionales de Salud, rsbweb.nih.gov/ij/) para cuantificar la extensión de la migración celular (es decir, el cierre del área) para las células M21 y HUVEC. En vistas de alta potencia, se dibujó un área cerrada adyacente al borde de las celdas adjuntas que se ven en cada imagen después de retirar el tapón. Se midió el área encerrada para cada imagen (píxeles) y se usó para calcular el porcentaje de cierre en relación con el tiempo cero (después de la adición de partículas y el reemplazo del medio) de la siguiente manera: diferencia en el área en un punto de tiempo dado (24, 48, 72 o 96 h) y en el tiempo cero dividido por la misma área en el tiempo cero multiplicado por 100. Los valores resultantes se promediaron y se calculó un error estándar para cada grupo. [0312] Phase contrast images captured for migration studies were analyzed using lmageJ 1.45s (National Institutes of Health, rsbweb.nih.gov/ij/) to quantify the extent of cell migration (i.e., closure area) for M21 and HUVEC cells. In high power views, a closed area was drawn adjacent to the edge of the attached cells seen in each image after plug removal. The enclosed area for each image (pixels) was measured and used to calculate percentage closure relative to time zero (after particle addition and medium replacement) as follows: difference in area in a given time point (24, 48, 72, or 96 h) and at time zero divided by the same area at time zero multiplied by 100. The resulting values were averaged and a standard error was calculated for each group.

[0313] Estadísticas: todos los valores gráficos se trazan como media ± SE, excepto donde se indica. Se usó la prueba t de Student de una cola para probar la significación estadística de las diferencias en la migración celular entre HUVEC o células M21 incubadas con suero solo o puntos cRGDY-PEG-C. Se usó el análisis de varianza unidireccional (ANOVA) para realizar comparaciones estadísticas por pares entre el porcentaje de células M21 en fase S que se incubaron con suero solo, puntos de cRGDY-PEG-C 100 nM o 300 nM. Asignamos significación estadística para todas las pruebas a P <0,05. [0313] Statistics: All graphical values are plotted as mean ± SE, except where indicated. The t-test was used One-tailed Student's test to test the statistical significance of differences in cell migration between HUVEC or M21 cells incubated with serum alone or cRGDY-PEG-C dots. One-way analysis of variance (ANOVA) was used to perform pairwise statistical comparisons between the percentage of M21 cells in S phase that were incubated with serum alone, 100 nM or 300 nM cRGDY-PEG-C spots. We assigned statistical significance for all tests at P < 0.05.

Ejemplo 17 Liposomas de esfingomielina para la liberación mejorada de partículas terapéuticas/de diagnóstico de sílice en tumoresExample 17 Sphingomyelin Liposomes for Enhanced Release of Therapeutic/Diagnostic Silica Particles in Tumors

[0314] El potencial terapéutico de las partículas por debajo de 10 nm (p. ej., puntos C) como vehículos de liberación de fármacos está bajo investigación. Las partículas unidas a fármacos se han desarrollado uniendo fármacos a cadenas de PEG bifuncionalizado unidas a partículas. Los fármacos modelo utilizados para este trabajo de prueba de concepto son los inhibidores de la tirosina quinasa del receptor (RTK). El suministro y la acumulación de cargas útiles terapéuticas de partículas en el sitio de destino se pueden maximizar mediante el empleo de estrategias de escalada de dosis para evaluar la captación y distribución mejoradas de partículas dentro de los tumores mediante imágenes ópticas y/o TEP. Un enfoque alternativo para mejorar el suministro de carga de partículas utiliza formulaciones liposomales para encapsular sondas de partículas terapéuticas. Los liposomas se dirigen pasivamente a los tumores a través del efecto de retención y permeabilidad mejorada (EPR) mientras protegen las cargas útiles de la degradación en la circulación. Antes de la encapsulación de la partícula, se unirán cRGDY o conjugados de fármaco enlazador a la superficie de la partícula como un mecanismo de direccionamiento activo para maximizar la entrega al sitio objetivo. [0314] The therapeutic potential of particles below 10 nm ( eg, C spots) as drug delivery vehicles is under investigation. Drug-bound particles have been developed by binding drugs to particle-bound bifunctionalized PEG chains. The model drugs used for this proof-of-concept work are receptor tyrosine kinase (RTK) inhibitors. Delivery and accumulation of therapeutic particle payloads at the target site can be maximized by employing dose escalation strategies to assess enhanced particle uptake and distribution within tumors by optical and/or PET imaging. An alternative approach to improve particle charge delivery uses liposomal formulations to encapsulate therapeutic particle probes. Liposomes passively target tumors through enhanced permeability and retention (EPR) effect while protecting payloads from degradation in the circulation. Prior to particle encapsulation, cRGDY or linker-drug conjugates will bind to the particle surface as an active targeting mechanism to maximize delivery to the target site.

[0315] Una vez en el sitio objetivo, la liberación de partículas de formulaciones liposomales en el intersticio del tumor puede ocurrir como resultado de sistemas enzimáticos regulados al alza presentes en los tumores. La liberación extracelular de esfingomielinasa ácida (ASMasa, SMasa ácida o SMasa) de las células tumorales en respuesta al estrés celular, como la irradiación de rayos X y las toxinas, conduce a una lesión celular mediada por ceramida rápida y, posteriormente, a la apoptosis. La SMasa ácida hidroliza la esfingomielina, presente en las formulaciones liposomales, a ceramida. La ceramida tiene un papel en los sistemas biológicos como mensajero secundario en el proceso apoptótico. La ceramida tiene propiedades de membrana significativamente diferentes a las de la molécula original esfingomielina. Cuando los liposomas que contienen esfingomielina se escinden con SMasa, se produce un cambio drástico en la rigidez de la membrana. La esfingomielina es un lípido adecuado para la formulación de liposomas; esto no es cierto para la ceramida, ya que su incorporación como bloque de construcción de liposomas conduce a la fuga de liposomas. Esta fuga conducirá a la liberación del contenido liposomal. Esto abre la posibilidad para el direccionamiento intracelular de una gran carga útil de nanopanículas de sílice, funcionalizadas con fármacos y/o marcadores de internalización celular (es decir, péptido KLAKLAC e inhibidores de moléculas pequeñas) para monitorear y/o tratar enfermedades. [0315] Once at the target site, the release of particles from liposomal formulations into the tumor interstitium may occur as a result of upregulated enzyme systems present in tumors. Extracellular release of acid sphingomyelinase (ASMases, acid SMase, or SMase) from tumor cells in response to cellular stress, such as X-ray irradiation and toxins, leads to rapid ceramide-mediated cell injury and subsequently apoptosis . Acid SMase hydrolyzes sphingomyelin, present in liposomal formulations, to ceramide. Ceramide has a role in biological systems as a secondary messenger in the apoptotic process. Ceramide has significantly different membrane properties than the parent molecule sphingomyelin. When sphingomyelin-containing liposomes are cleaved with SMase, a dramatic change in membrane stiffness occurs. Sphingomyelin is a suitable lipid for liposome formulation; this is not true for ceramide, since its incorporation as a liposome building block leads to liposome leakage. This leakage will lead to the release of the liposomal content. This opens the possibility for intracellular targeting of a large payload of silica nanopanicles, functionalized with drugs and/or cell internalization markers (ie, KLAKLAC peptide and small molecule inhibitors) to monitor and/or treat diseases.

[0316] Para determinar si la encapsulación de liposomas aumenta significativamente el suministro de partículas al sitio del tumor en relación con las sondas de partículas no encapsuladas, utilizaremos enfoques ópticos y de formación de imágenes TEP para controlar la captación de lotes de partículas tanto encapsuladas como no encapsuladas en liposomas de esfingomielinasa en el cerebro que expresa EGFRmt+. los modelos de xenoinjerto tumoral (es decir, H1650, A431) tanto los liposomas como las sondas de partículas contendrán marcadores ópticos para la visualización. [0316] To determine if liposome encapsulation significantly increases particle delivery to the tumor site relative to non-encapsulated particle probes, we will use optical and PET imaging approaches to monitor the uptake of both encapsulated and particle batches. not encapsulated in sphingomyelinase liposomes in the brain expressing EGFRmt+. tumor xenograft templates (ie H1650, A431) both liposomes and particle probes will contain optical markers for visualization.

[0317] Ref: Sochanik A1, Mitrus I, Smolarczyk R, Cichon T, Snietura M, Czaja M, Szala S. Experimental anticancer therapy with vascular-disruptive peptide and liposome-entrapped chemotherapeutic agent. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2010 junio; 58(3):23545. [0317] Ref: Sochanik A1, Mitrus I, Smolarczyk R, Cichon T, Snietura M, Czaja M, Szala S. Experimental anticancer therapy with vascular-disruptive peptide and liposome-entrapped chemotherapeutic agent. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). June 2010; 58(3):23545.

[0318] Los métodos anteriores para detectar y dirigirse a células estresadas implican una formulación compuesta por liposomas bicapa, cada uno de los cuales tiene una capa externa inicial de lípidos formadores de liposomas, esfingomielina o una mezcla de los mismos; una segunda capa interna de lípidos formadores de liposomas, esfingomielina o una mezcla de los mismos; formando la primera y segunda capas un liposoma bicapa y definiendo un espacio interior en el mismo; en donde el espacio interior contiene una nanopartícula de sílice. La nanopartícula de sílice y/o el liposoma estarán comprometidos con marcadores ópticos y/o etiquetas de TEP (colorante, fluoróforo, radiomarcador, agente de contraste), un sustrato enzimático y/o agentes terapéuticos, incluidos fármacos citotóxicos, segmentos de ADN o un indicador de etiqueta de radiotrazador. Las partículas de sílice marcadas con marcador y/o fármaco, contenidas dentro de los liposomas de esfingomielina, entran en contacto con una muestra celular en condiciones en las que la esfingomielinasa está presente o es liberada por la célula. Este contacto enzimático, a su vez, hidrolizará la esfingomielina en el liposoma para liberar la nanopartícula de sílice y/o el marcador marcador y/o el fármaco de los compartimentos hidrofílicos (interior) o hidrofóbicos (bicapa) del liposoma. [0318] Previous methods for detecting and targeting stressed cells involve a formulation comprised of bilayer liposomes, each of which has an initial outer layer of liposome-forming lipids, sphingomyelin, or a mixture thereof; a second inner layer of liposome-forming lipids, sphingomyelin, or a mixture thereof; the first and second layers forming a bilayer liposome and defining an interior space therein; wherein the interior space contains a silica nanoparticle. The silica nanoparticle and/or liposome will be compromised with optical markers and/or PET tags (dye, fluorophore, radiolabel, contrast agent), an enzyme substrate, and/or therapeutic agents, including cytotoxic drugs, DNA segments, or a radiotracer label indicator. Labeler and/or drug-labeled silica particles contained within sphingomyelin liposomes are contacted with a cell sample under conditions where sphingomyelinase is present or released by the cell. This enzymatic contact, in turn, will hydrolyze the sphingomyelin in the liposome to release the silica nanoparticle and/or label marker and/or drug from the hydrophilic (interior) or hydrophobic (bilayer) compartments of the liposome.

[0319] El alcance de la presente invención está definido por las reivindicaciones y no está limitado por lo que se ha mostrado y descrito específicamente anteriormente. Los expertos en la técnica reconocerán que existen alternativas adecuadas a los ejemplos representados de materiales, configuraciones, construcciones y dimensiones. Numerosas referencias, incluidas patentes y diversas publicaciones, se citan y analizan en la descripción de esta invención. La cita y discusión de tales referencias se proporciona simplemente para aclarar la descripción de la presente invención y no es una admisión de que cualquier referencia sea técnica anterior a la invención descrita en este documento. El asunto expuesto en la descripción anterior y los dibujos adjuntos se ofrece únicamente a modo de ilustración y no como una limitación. [0319] The scope of the present invention is defined by the claims and is not limited by what has been specifically shown and described above. Those skilled in the art will recognize that suitable alternatives to the depicted examples of materials, configurations, constructions, and dimensions exist. Numerous references, including patents and various publications, are cited and discussed in the description of this invention. The citation and discussion of such references is provided merely to clarify the description of the present invention and is not an admission that any reference is prior art to the invention described herein. The matter set forth in the above description and accompanying drawings is offered by way of illustration only and not as a limitation.

Claims (20)

REIVINDICACIONES 1. Una pluralidad de nanopartículas fluorescentes a base de sílice para usar en un método para detectar células tumorales que comprende las etapas de:1. A plurality of silica-based fluorescent nanoparticles for use in a method for detecting tumor cells comprising the steps of: (a) proporcionar una pluralidad de nanopartículas fluorescentes a base de sílice, habiéndose administrado dichas nanopartículas a un sujeto humano en un rango de dosis desde alrededor de 0,01 nanomoles/kg de peso corporal hasta alrededor de 1 nanomoles/kg de peso corporal, comprendiendo cada una de las nanopartículas:(a) providing a plurality of silica-based fluorescent nanoparticles, said nanoparticles having been administered to a human subject at a dose range of from about 0.01 nanomoles/kg of body weight to about 1 nanomoles/kg of body weight, comprising each of the nanoparticles: un núcleo basado en sílice;a silica-based core; un compuesto fluorescente dentro del núcleo; ya fluorescent compound within the nucleus; Y una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo;a silica shell that surrounds at least a part of the core; donde la nanopartícula está recubierta con un polímero orgánico, donde de 1 a 20 ligandos están unidos a la nanopartícula recubierta con polímero para unirse a un marcador tumoral, donde los ligandos tienen la estructura NAc-Cys-(Ahx)2-D-Lys- ReCCMSH, ywhere the nanoparticle is coated with an organic polymer, where 1 to 20 ligands are bound to the polymer-coated nanoparticle to bind to a tumor marker, where the ligands have the structure NAc-Cys-(Ahx) 2 -D-Lys- ReCCMSH, and donde cada una de las nanopartículas tiene un diámetro dentro de un rango de 1 nm a 15 nm; y where each of the nanoparticles has a diameter within a range of 1 nm to 15 nm; Y (b) detectar las nanopartículas,(b) detecting the nanoparticles, donde las nanopartículas son excretadas por aclaramiento renal, por el sujeto humano, dentro de un rango dewhere the nanoparticles are excreted by renal clearance, by the human subject, within a range of 90% de la dosis inicial (DI) a 100% DI en 24 horas después de la administración.90% of the initial dose (ID) to 100% ID in 24 hours after administration. 2. Una nanopartícula basada en sílice fluorescente que comprende:2. A fluorescent silica-based nanoparticle comprising: un núcleo basado en sílice que comprende un compuesto fluorescente colocado dentro del núcleo basado en sílice;a silica-based core comprising a fluorescent compound positioned within the silica-based core; una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo;a silica shell that surrounds at least a part of the core; un polímero orgánico unido a la nanopartícula; yan organic polymer attached to the nanoparticle; Y un ligando que tiene la estructura N-AoCys-(Ahx)2-D-Lys-ReCCMSH unido a la nanopartícula,a ligand having the structure N-AoCys-(Ahx) 2 -D-Lys-ReCCMSH attached to the nanoparticle, donde la nanopartícula tiene un diámetro entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 15 nm, y después de la administración de la nanopartícula a un sujeto, el aclaramiento renal de la nanopartícula oscila entre aproximadamente el 80 % DI (dosis inicial) y aproximadamente el 100 % DI en aproximadamente 24 horas.where the nanoparticle has a diameter between about 1 nm and about 15 nm, and after administration of the nanoparticle to a subject, renal clearance of the nanoparticle ranges from about 80% ID (initial dose) to about 100% ID in approximately 24 hours. 3. La pluralidad de nanopartículas para uso según la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, donde la nanopartícula tiene un diámetro entre alrededor de 1 nm y alrededor de 8 nm.The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein the nanoparticle has a diameter between about 1 nm and about 8 nm. 4. La pluralidad de nanopartículas para su uso según la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, donde el polímero orgánico se selecciona del grupo que consiste en poli(etilenglicol) (PEG), polilactato, ácidos polilácticos, azúcares, lípidos, ácido poliglutámico (PGA), ácido poliglicólico, ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), acetato de polivinilo (PVA) y las combinaciones de los mismos.The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein the organic polymer is selected from the group consisting of poly(ethylene glycol) (PEG), polylactate, polylactic acids, sugars, lipids, acid polyglutamic acid (PGA), polyglycolic acid, poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA), polyvinyl acetate (PVA) and combinations thereof. 5. La pluralidad de nanopartículas para uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, en donde el número de ligandos unidos a la nanopartícula varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 10.The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein the number of ligands bound to the nanoparticle ranges from about 1 to about 10. 6. La pluralidad de nanopartículas para uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, en la que un agente de contraste o un quelato se une a la nanopartícula.The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein a contrast agent or chelate is attached to the nanoparticle. 7. La pluralidad de nanopartículas para uso según la reivindicación 6 o la nanopartícula de la reivindicación 6, donde el agente de contraste es un radionúclido.The plurality of nanoparticles for use according to claim 6 or the nanoparticle of claim 6, wherein the contrast agent is a radionuclide. 8. La pluralidad de nanopartículas para uso según la reivindicación 7 o la nanopartícula de la reivindicación 7, donde el radionúclido se selecciona8. The plurality of nanoparticles for use according to claim 7 or the nanoparticle of claim 7, wherein the radionuclide is selected del grupo que consiste en 89Zr, 64Cu, 68Ga, 86Y, 124I y 177Lu.from the group consisting of 89Zr, 64Cu, 68Ga, 86Y, 124I and 177Lu. 9. La pluralidad de nanopartículas para uso según la reivindicación 6 o la nanopartícula de la reivindicación 6, en la que el quelato está adaptado para unirse a un radionúclido.The plurality of nanoparticles for use according to claim 6 or the nanoparticle of claim 6, wherein the chelate is adapted to bind to a radionuclide. 10. La pluralidad de nanopartículas para uso de acuerdo con la reivindicación 6 o la nanopartícula de
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reivindicación 6, donde el quelato se selecciona del grupo que consiste en DFO, DOTA, TETA y DTPA.
10. The plurality of nanoparticles for use according to claim 6 or the nanoparticle of
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claim 6, wherein the chelate is selected from the group consisting of DFO, DOTA, TETA, and DTPA.
11. La pluralidad de nanopartículas para uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, donde la nanopartícula es detectable por TEP, SPECT, TC, MRI, formación de imágenes ópticas, formación de imágenes por bioluminiscencia o combinaciones de las mismas. The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein the nanoparticle is detectable by PET, SPECT, CT, MRI, optical imaging, bioluminescence imaging, or combinations thereof. same. 12. La pluralidad de nanopartículas para uso según la reivindicación 11 o la nanopartícula de la reivindicación 11, en la que la formación de imágenes ópticas es formación de imágenes por fluorescencia.The plurality of nanoparticles for use according to claim 11 or the nanoparticle of claim 11, wherein the optical imaging is fluorescence imaging. 13. Un agente terapéutico adherido a una nanopartícula fluorescente a base de sílice, para uso en medicina; en donde dicha nanopartícula comprende:13. A therapeutic agent attached to a silica-based fluorescent nanoparticle, for use in medicine; wherein said nanoparticle comprises: un núcleo a base de sílice;a silica-based core; un compuesto fluorescente dentro del núcleo; ya fluorescent compound within the nucleus; Y una cubierta de sílice que rodea al menos una parte del núcleo;a silica shell that surrounds at least a part of the core; donde la nanopartícula está recubierta con un polímero orgánico, donde de 1 a 20 ligandos están unidos a la nanopartícula recubierta con polímero para unirse a un marcador tumoral, donde los ligandos tienen la estructura N-Ac-Cys-(Ahx)2-D- Lys-ReCCMSH, y donde cada una de las nanopartículas tiene un diámetro dentro de un rango de 1 nm a 15 nm;where the nanoparticle is coated with an organic polymer, where 1 to 20 ligands are bound to the polymer-coated nanoparticle to bind to a tumor marker, where the ligands have the structure N-Ac-Cys-(Ahx) 2 -D- Lys-ReCCMSH, and where each of the nanoparticles has a diameter within a range of 1 nm to 15 nm; donde las nanopartículas se excretan por aclaramiento renal dentro de un rango de 90% de la dosis inicial (DI) a 100% DI en 24 horas después de la administración a un sujeto humano.wherein the nanoparticles are excreted by renal clearance within a range of 90% of the initial dose (ID) to 100% ID in 24 hours after administration to a human subject. 14. El agente terapéutico para su uso de acuerdo con la reivindicación 13, donde el agente terapéutico se selecciona del grupo que consiste en antibióticos, antimicrobianos, antiproliferativos, antineoplásicos, antioxidantes, factores de crecimiento de células endoteliales, inhibidores de trombina, inmunosupresores, agentes antiagregantes plaquetarios, colágeno inhibidores de la síntesis, anticuerpos terapéuticos, donantes de óxido nítrico, oligonucleótidos antisentido, agentes de cicatrización de heridas, construcciones terapéuticas de transferencia de genes, componentes de la matriz extracelular, vasodilatadores, trombolíticos, antimetabolitos, agonistas del factor de crecimiento, antimitóticos, estatinas, esteroides, anti esteroides y no esteroides -agentes inflamatorios, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (ECA), captadores de radicales libres, agonistas de PPAR-gamma, ARN de interferencia pequeño (siARN), microARN y agentes quimioterapéuticos contra el cáncer.The therapeutic agent for use according to claim 13, wherein the therapeutic agent is selected from the group consisting of antibiotics, antimicrobials, antiproliferatives, antineoplastics, antioxidants, endothelial cell growth factors, thrombin inhibitors, immunosuppressants, antiplatelet agents, collagen synthesis inhibitors, therapeutic antibodies, nitric oxide donors, antisense oligonucleotides, wound healing agents, therapeutic gene transfer constructs, extracellular matrix components, vasodilators, thrombolytics, antimetabolites, growth factor agonists , antimitotics, statins, steroids, anti-steroidal and non-steroidal -inflammatory agents, angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors, free radical scavengers, PPAR-gamma agonists, small interfering RNA (siRNA), microRNA, and chemotherapeutic agents against cancer. 15. El agente terapéutico para su uso según la reivindicación 13, en donde el agente terapéutico está radiomarcado. The therapeutic agent for use according to claim 13, wherein the therapeutic agent is radiolabeled. 16. El agente terapéutico para su uso según la reivindicación 15, en donde el agente terapéutico está unido a radioflúor 18F.The therapeutic agent for use according to claim 15, wherein the therapeutic agent is bound to radiofluorine 18F. 17. El agente terapéutico para uso según la reivindicación 13, en donde el agente terapéutico es un radionúclido.The therapeutic agent for use according to claim 13, wherein the therapeutic agent is a radionuclide. 18. El agente terapéutico para uso según la reivindicación 17, en donde el radionúclido se selecciona del grupo que consiste en 90Y, 131I y 177Lu.The therapeutic agent for use according to claim 17, wherein the radionuclide is selected from the group consisting of 90Y, 131I and 177Lu. 19. La pluralidad de nanopartículas para uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, donde el compuesto fluorescente es Cy5 o Cy5.5.The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein the fluorescent compound is Cy5 or Cy5.5. 20. La pluralidad de nanopartículas para uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la nanopartícula de la reivindicación 2, en donde el tiempo medio de residencia en sangre de la nanopartícula después de la administración es de 2 horas a 25 horas (por ejemplo, de 3 horas a 15 horas, por ejemplo, de 4 horas a 10 horas) o en donde el tiempo medio de residencia en el tumor de la nanopartícula después de la administración es de 5 horas a 5 días (p. ej., de 10 horas a 4 días, p. ej., de 15 horas a 3,5 días). 20. The plurality of nanoparticles for use according to claim 1 or the nanoparticle of claim 2, wherein the mean residence time in blood of the nanoparticle after administration is from 2 hours to 25 hours (for example, from 3 hours to 15 hours, eg, 4 hours to 10 hours) or where the median tumor residence time of the nanoparticle after administration is 5 hours to 5 days ( eg, 10 hours to 4 days, eg, 15 hours to 3.5 days).
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