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Near-infrared photoimmunotherapy (NIR-PIT) of bone metastases - 26/02/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114390 
Fuyuki F. Inagaki, Hiroaki Wakiyama, Aki Furusawa, Ryuhei Okada, Takuya Kato, Daiki Fujimura, Shuhei Okuyama, Hiroshi Fukushima, Seiichiro Takao, Peter L. Choyke, Hisataka Kobayashi
 Molecular Imaging Branch, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, USA 

Correspondence to: Molecular Imaging Branch, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, NIH, 10 Center Drive, Bethesda, MD 20892, USA.Molecular Imaging Branch, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, NIH10 Center DriveBethesdaMD20892USA

Abstract

The bones are a common site for metastasis arising from solid tumors such as breast and prostate cancer. Chemotherapy, including immunotherapy, is rarely curative. Radiotherapy with pain palliation can temporize bone metastases but is generally considered a short-term solution and retreatment is difficult. Surgery is often necessary, yet recovery times might exceed life expectancy. Therefore, there is a need to develop new approaches to bone metastases that are effective but minimally invasive. Near-infrared photoimmunotherapy (NIR-PIT) uses antibodies labeled with IRDye700DX (IR700) which is activated by NIR light, resulting in rapid cell membrane damage and immunogenic cell death. NIR-PIT using an anti-epidermal growth factor receptor (EGFR) antibody-IR700 conjugate in patients with recurrent head and neck cancer received qualified approval in Japan in 2020 and is now widely used there. However, no bone metastases have yet been treated. In this study, the efficacy of NIR-PIT for bone metastases was investigated using a bone metastases mouse model successfully established by caudal artery injection of a human triple-negative breast cancer cell line, MDAMB468-GFP/luc. The bone metastatic lesions were treated with NIR-PIT using the anti-EGFR antibody, panitumumab-IR700 conjugate. Bioluminescence imaging and histological evaluation showed that EGFR-targeted NIR-PIT has a therapeutic effect on bone metastatic lesions in mice. In addition, micro-CT showed that repeated NIR-PIT led to repair of metastasis-induced bone destruction and restored bone cortex continuity consistent with healing. These data suggest that NIR-PIT has the potential for clinical application in the treatment of bone metastases.

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Graphical Abstract




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Highlights

NIR-PIT targeting EGFR has been approved for clinical use u in Japan.
EGFR is expressing on 50–70% of triple negative breast cancer.
Bone metastasis model of EGFR-positive, triple negative breast cancer is established.
NIR-PIT successfully treated bone metastasis with repairing bone cortex structure.
NIR-PIT has a potential for clinical application to the treatment of bone metastases.

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Keywords : Near-infrared, Photoimmunotherapy, IR700, Bone metastasis, Breast cancer

Abbreviations : NIR-PIT, IR700, EGFR, APC, BLI


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