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[18F]KS1, a novel ascorbate-based ligand images ROS in tumor models of rodents and nonhuman primates - 15/11/22

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.113937 
Naresh Damuka a, Nagaraju Bashetti b, Akiva Mintz c, Avinash H. Bansode a, Mack Miller a, Ivan Krizan a, Cristina Furdui d, Bhuvanachandra Bhoopal a, Krishna Kumar Gollapelli a, JV Shanmukha Kumar b, Gagan Deep e, Greg Dugan f, Mark Cline f, Kiran Kumar Solingapuram Sai a,
a Department of Radiology, Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, NC, United States 
b Department of Chemistry, Koneru Lakshmaiah Education Foundation, Andhra Pradesh, India 
c Department of Radiology, Columbia University, New York, NY, United States 
d Department of Internal Medicine, Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, NC, United States 
e Department of Cancer Biology, Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, NC, United States 
f Department of Comparative Medicine, Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, NC, United States 

Correspondence to: Department of Radiology. Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, NC 27157, USA.Department of Radiology. Wake Forest School of MedicineWinston-SalemNC27157USA

Abstract

Over production of reactive oxygen species (ROS) caused by altered redox regulation of signaling pathways is common in many types of cancers. While PET imaging is recognized as the standard tool for cancer imaging, there are no clinically-approved PET radiotracers for ROS-imaging in cancer diagnosis and treatment. An ascorbate-based radio ligand promises to meet this urgent need. Our laboratory recently synthesized [18F] KS1, a fluoroethoxy furanose ring-containing ascorbate derivative, to track ROS in prostate tumor-bearing mice. Here we report cell uptake assays of [18F]KS1 with different ROS-regulating agents, PET imaging in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) mice, and doxorubicin-induced rats; PET imaging in healthy and irradiated hepatic tumor-bearing rhesus to demonstrate its translational potential. Our preliminary evaluations demonstrated that KS1 do not generate ROS in tumor cells at tracer-level concentrations and tumor-killing properties at pharmacologic doses. [18F]KS1 uptake was low in HNSCC pretreated with ROS blockers, and high with ROS inducers. Tumors in high ROS-expressing SCC-61 took up significantly more [18F]KS1 than rSCC-61 (low-ROS expressing HNSCC); high uptake in doxorubicin-treated rats compared to saline-treated controls. Rodent biodistribution and PET imaging of [18F]KS1 in healthy rhesus monkeys demonstrated its favorable safety, pharmacokinetic properties with excellent washout profile, within 3.0 h of radiotracer administration. High uptake of [18F]KS1 in liver tumor tissues of the irradiated hepatic tumor-bearing monkey showed target selectivity. Our strong data in vitro, in vivo, and ex vivo here supports the high translational utility of [18F]KS1 to image ROS.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Ascorbate-based PET radioligand, [18F]KS1 as potential ROS imaging agent in rodent models of tumor.
Dual action of KS1: at tracer concentrations, it tracks ROS and at pharmacologic concentrations, it kills tumor cells.
High correlation between test and retest whole-body PET scans in healthy, radiation-naïve NHPs.
High PET imaging uptake in tumor tissue of a hepatic tumor-bearing non-human primate.
Preliminary data supports the high translational utility of [18F]KS1 to image ROS.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Positron emission tomography imaging, Reactive oxygen species, Ascorbate, Biodistribution, Radioligands, Cancer

Abbreviations : PET, ROS, NSCLC, HNC, GBM, PCa, EOS, cpm, ROI, SUV, THBHP


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Vol 156

Article 113937- décembre 2022 Retour au numéro
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