Comparison of ^(64)Cu-GUL and ^(64)Cu-Albumin-GUL by PET Image-based Biodistribution and Absorbed Dose Measurements

Abstract

전립선특이막항체 표적 핵종 치료가 전립선 암 치료의 최첨단 임상 분야에 도입되었다. 표적 핵종 치료의 효과는 주로 종양과 정상 조직의 총 흡수 선량에 달려 있다. 따라서, 종양 치사량 이상이고 최대 안전 선량 이하인 방사 선량의 범위가 최대한 정확하게 결정되어야 한다. 장기 수준의 선량 측정과 관련된 여러 가지 제한 때문에, 표적 핵종 치료 동안 보다 정확한 흡수 선량을 평가하기 위해서는 복셀 기반의 선량 측정법이 필수적이게 되었다. 본 연구의 주요 목적은 복셀 기반의 선량 측정법을 사용하여 전립선특이막항체 표적 펩타이드와 알부민 나노 입자의 정상조직에 대한 방사선량을 비교하는 것이다.

본 연구에서는 전립선특이막항체를 표적하는 방사선 표지 펩타이드 (^(64)Cu-GUL)와 알부민 나노 입자 (^(64)Cu-albumin-GUL)를 합성하고, 정상 쥐의 PET/CT 영상을 가지고 직접 GATE MC 시뮬레이션방법을 이용하여 복셀 기반 선량 측정을 수행하였다.

^(64)Cu-albumin-GUL이 ^(64)Cu-GUL과 비교하여 뇌, 심장벽, 폐, 간 그리고 신장의 흡수 선량이 모두 높았다. ^(64)Cu-GUL은 주로 신장에 축적되었으며, ^(64)Cu-albumin-GUL는 간에 축적되었다. 혈액 저류 시간 역시 ^(64)Cu-albumin-GUL 가 ^(64)Cu-GUL 보다 높았다.

단일 펩타이드 ^(64)Cu-GUL은 신장의 방사선량이 높고, 알부민 나노 입자 ^(64)Cu-albumin-GUL은 긴 혈액 순환으로 인해 정상조직에 대한 방사선량을 전반적으로 증가시키므로 최적의 표적 핵종 치료 계획을 위해서는 이를 고려해야 할 것이다.

Targeted radionuclide therapy (TRT) targeting prostate-specific membrane antigen (PMSA) has been introduced in the cutting-edge clinical field of prostate cancer therapy. The effectiveness of TRT depends primarily on the total absorbed dose of the tumor and normal tissues. Therefore, available range of radioactivity dose, above the tumor lethal dose and below the maximum safety dose, must be determined as accurately as possible. Due to the various limitations associated with organ level dosimetry, the voxel-based dosimetry has become essential for the assessment of more accurate absorbed dose during TRT. The main purpose of this study is to compare between radiation exposure of PSMA-targeting peptide and albumin-based nanoparticle to the normal tissue using voxel-based dosimetry method.

In this study, PSMA targeting radiolabeled peptide (^(64)Cu-GUL) and albumin-based nanoparticle (^(64)Cu-albumin-GUL) were synthesized and voxel-based dosimetry was performed with PET/CT images of normal mice using direct GATE MC simulation.

The absorbed doses are higher in mice treated with ^(64)Cu-albumin-GUL than in mice treated with ^(64)Cu-GUL in all of the brain, heart wall, lungs, liver and kidneys. ^(64)Cu-GUL was mainly accumulated in the kidneys and ^(64)Cu-albumin-GUL were accumulated in the liver. Residence time of ^(64)Cu-albumin-GUL in the blood was also higher than that of ^(64)Cu-GUL.

Single peptide ^(64)Cu-GUL leads higher radiation exposure to the kidneys and albumin-based nanoparticle ^(64)Cu-albumin-GUL increases overall radiation exposure to the normal tissue due to its long blood circulation, which should be taken into consideration for optimal TRT.