Contexte : Nous avons appliqué un modèle immunocinétique non linéaire pour comparer quantitativement l’absorption et le renouvellement absolus de l’anticorps dans des xénogreffes sous-cutanées de cancer de la prostate humain LNCaP (PCa) de deux formes radiomarquées de l’anticorps monoclonal humanisé J591 contre l’antigène de la membrane spécifique de la prostate (PSMA) ((124)I-J591 et (89)Zr-J591). À l’aide du modèle, nous avons examiné l’impact de la dose sur les courbes temps-activité dérivées de la tomographie par émission de positons (TEP) de la tumeur et du plasma. Nous avons également cherché à prédire l’indice de ciblage optimal (rapport entre les concentrations d’activité intégrée-tumorale et intégrée-plasma) pour la radio-immunothérapie.

Méthodes : Les taux d’équilibre d’internalisation et de renouvellement des anticorps dans les tumeurs ont été dérivés des images TEP jusqu’à 96 h après l’injection en utilisant une modélisation compartimentale avec un taux de transfert non linéaire. En outre, nous avons imagé en série des groupes de souris porteuses de tumeurs LNCaP injectées avec des doses d’anticorps (89)Zr-J591 allant de la sous-saturation en antigène à la saturation pour examiner la pertinence de l’utilisation d’une approche non linéaire et avons dérivé la concentration intégrée dans le temps (en μM∙heures) du traceur administré dans la tumeur en fonction de la dose administrée d’anticorps.

Résultats : La comparaison de (124)I-J591 et (89)Zr-J591 a donné des valeurs similaires dérivées du modèle de la concentration totale d’antigène et de la vitesse d’internalisation. La constante d’équilibre d’association (k a) était deux fois plus élevée pour le (124)I, mais le taux d’efflux tumoral du (124)I de la tumeur était environ dix fois plus élevé que celui du (89)Zr. Les tracés des radiotraceurs liés à la surface et internalisés indiquent un comportement similaire jusqu’à 24 h p.i. pour (124)I-J591 et (89)Zr-J591, l’effet des taux de clairance différentiels devenant apparent après environ 35 h p.i. Les estimations du renouvellement du complexe J591/PSMA étaient de 3,9 à 90,5 × 10(12) (pour des doses de 60 à 240 μg) molécules par heure et par gramme de tumeur (20 % des récepteurs internalisés par heure).

Conclusions : En utilisant des méthodes de modèle compartimental quantitatif, les taux de liaison à la surface et d’internalisation se sont avérés similaires pour les deux formes (124)I-J591 et (89)Zr-J591, comme prévu. La grande différence dans les taux de clairance de la radioactivité de la tumeur est probablement due au piégeage différentiel du zirconium résiduel par rapport à l’iode non résiduel. Notre modèle non linéaire s’est avéré supérieur à un modèle linéaire classique. Ce résultat et le temps de persistance de l’activité calculé dans la tumeur ont des implications importantes pour la radio-immunothérapie et d’autres thérapies à base d’anticorps chez les patients.