Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Production d’Isotopes et Séparation pour le Médical
                                                          Master projet PRISM

                                          § Contexte & motivations
                                          § Principes de la radiothérapie vectorisée
                                          § Grandes lignes du projet

Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri             PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical   1
Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Contexte scientifique - Motivations
                                                Une forte demande en radionucléides
                                                 Thyroïde: 131I                       Cerveau: 90Y- mab,131I-mab, 211At-mab, 213Bi-pept

                                                 Lymphome:
                                                 90Y-mab, 131I-mab,
                                                 131I/177Lu-mabs

                                                                                                                                                                      Personnaliser pour mieux cibler la thérapie
                                                                                                                                          Leucémie, myélome:

Diversité des radionucléides :                                                                                                            131I-mab, 213Bi/225Ac-mab

   → modes de décroissance                       Métastases de l’os
                                                 99SrCl , 153Sm-EDTMP,
                                                       2
                                                                                                                                           Thyroïde médullaire
                                                                                                                                           131I-mab, 177Lu-pept.        → Localiser les lésions
                                                                                                                                                                        → Dosimétrie: définir la bio-distribution de
                                                 223RaCl

  Imagerie/thérapie, LET, …
                                                         2

                                                                                                                                          Poitrine

  → propriétés chimiques                                                                                                                                                   l’agent thérapeutique
                                                                                                                                          90Y-mab, 131I, 212Pb-mab,
                                                      Neuro-blastome                                                                      177Lu-mab
                                                      131I-MIBG

  Cibler le bon organe                             Système endocrinien
                                                   177Lu-pept., 177Lu-pepEdes (III)
                                                                                                                                          Poumon: 177Lu-mab             → Anticiper ses effets
  →temps de vie (T1/2)                                                                                                                    Pancréas: 90Y-mab             → Sélection des patients
  Adapter au temps de distribution du vecteur    Foie:
                                                 90Y, 188Re-Lipiodol
                                                                                                                                          Ovaire:                       → Calculer l’activité optimale à injecter
Pureté appropriée
                                                 microsphères de 166Ho                                                                    212Pb-mab,
                                                 177Lu-vitamines B7
                                                                                                                                          90Y/177Lu-mab
                                                                                                                                                                        → Évaluer la réponse après traitement
                                                                                               Prostate:
                                                                       Colon et rectum:        177Lu-mab, 177Lu-PSMA
                                                                                                                                           Mélanome:
                                                                       131I-mab                                          Reins:            213Bi-mab
                                                                                               225Ac-PSMA                90Y/177Lu-mab

     Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                                             2
Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Contexte scientifique - Motivations
                                                 Une forte demande en radionucléides
                                                      Thyroïde: 131I                       Cerveau: 90Y- mab,131I-mab, 211At-mab, 213Bi-pept

                                                      Lymphome:
                                                      90Y-mab, 131I-mab,
                                                      131I/177Lu-mabs

                                                                                                                                                                           Personnaliser pour mieux cibler la thérapie
                                                                                                                                               Leucémie, myélome:

Diversité des radionucléides :                                                                                                                 131I-mab, 213Bi/225Ac-mab

   → modes de décroissance                            Métastases de l’os
                                                      99SrCl , 153Sm-EDTMP,
                                                            2
                                                                                                                                                Thyroïde médullaire
                                                                                                                                                131I-mab, 177Lu-pept.        → Localiser les lésions
                                                                                                                                                                             → Dosimétrie: définir la bio-distribution de
                                                      223RaCl

   Imagerie/thérapie, LET, …
                                                              2

                                                                                                                                               Poitrine

   → propriétés chimiques                                                                                                                                                       l’agent thérapeutique
                                                                                                                                               90Y-mab, 131I, 212Pb-mab,
                                                           Neuro-blastome                                                                      177Lu-mab
                                                           131I-MIBG

   Cibler le bon organe                                 Système endocrinien
                                                        177Lu-pept., 177Lu-pepEdes (III)
                                                                                                                                               Poumon: 177Lu-mab             → Anticiper ses effets
   →temps de vie (T1/2)                                                                                                                        Pancréas: 90Y-mab             → Sélection des patients
   Adapter au temps de distribution du vecteur        Foie:
                                                      90Y, 188Re-Lipiodol
                                                                                                                                               Ovaire:                       → Calculer l’activité optimale à injecter
Pureté appropriée
                                                      microsphères de 166Ho                                                                    212Pb-mab,
                                                      177Lu-vitamines B7
                                                                                                                                               90Y/177Lu-mab
                                                                                                                                                                             → Évaluer la réponse après traitement
                                                                                                    Prostate:
                                                                            Colon et rectum:        177Lu-mab, 177Lu-PSMA
                                                                                                                                                Mélanome:
                                                                            131I-mab                                          Reins:            213Bi-mab
                                                                                                    225Ac-PSMA                90Y/177Lu-mab

                                                        la théranostique: THÉRApie - diagNOSTIQUE
                                                                                                                          Données quantitatives de l’imagerie
                                                               Bio-cinétique et                                                               =
Sonde d’imagerie               Propriétés chimiques                                                                                                                                            Meilleure personnalisation des
                                                              pharmacocinétique                                       Estimation précise de la dose absorbée dans                          à
Sonde thérapeutique                  similaires                                                                                                                                                         traitements
                                                                  identiques                                            la lésion cible (effets thérapeutiques) et
                                                                                                                        les tissus non ciblés (effets secondaires)

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Comment ça marche …

                                        Radionuclide                             Vectorisation                       Organe à traiter

                                                                                                       Peptide,
                                                                  Chélateur                           anticorps, …        Cible

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Comment ça marche …

                                        Radionuclide                             Vectorisation                       Organe à traiter

                                                                                                       Peptide,
                                                                  Chélateur                           anticorps, …        Cible

Les méthodes habituelles de production de plusieurs isotopes
                 ne sont pas adaptées à
       une production régulière et à grande échelle
                                                           Le radiomarquage de bioconjugués (dérivés du DOTA ) avec des métaux
                                                     implique un chauffage à haute température (> 80°C) pour accélérer la complexation
                                                                ⇒ vectorisation par des protéines (dénaturation) « exclue »

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Comment ça marche …

                                        Radionuclide                             Vectorisation                       Organe à traiter

                                                                                                       Peptide,
                                                                  Chélateur                           anticorps, …        Cible

Les méthodes habituelles de production de plusieurs isotopes
                 ne sont pas adaptées à
       une production régulière et à grande échelle
                                                           Le radiomarquage de bioconjugués (dérivés du DOTA ) avec des métaux
                                                     implique un chauffage à haute température (> 80°C) pour accélérer la complexation
                                                                ⇒ vectorisation par des protéines (dénaturation) « exclue »

                                              Tools for Tb RadioIsotope Production for nuclear medicine
                                                                   ANR TTRIP (4 ans)
                                        “preuve de concept avec l’étude du 155Tb”, un exemple de Lanthanide (Ln)
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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Les 2 axes de l’ANR (et du projet)

                                                                    Famille des Terbiums:
                                                          le couteau suisse de la médecine nucléaire
                                               149Tb (T1/2 = 4.12 h, thérapie a - 3.97 MeV)
                                               152Tb (T1/2 = 17.5 h, PET 1140 keV)
                                               155Tb (T
                                                        1/2 = 5.32 d, SPECT et thérapie Auger)
                                                       1/2 = 6.9 d, thérapie b 154 keV et thérapie Auger)
                                               161Tb (T                       –

                          PRODUCTION DU RADIONUCLÉIDE                                                           CHÉLATION DU RADIONUCLÉIDE

                                                                                              Chimie pour explorer la chélation du Tb
 Production du 155Tb
                                                                                              § Conception et synthèse de
 § Production de 155Gd pur (séparateur SIDONIE)
                                                                                                 nouveaux chélateurs modèles du Tb3+
 § Mesure de la production du 155Tb par la réaction            155Gd(p,n)155Tb
                                                                                              § Étude structurelle, thermodynamique et cinétique
 § Collection des autres isotopes
                                                                                                 des chélateurs et des complexes métalliques
      (152Gd pour production du 152Tb et du 149Tb, 154Gd pour production du 152Tb)
                                                                                              § Bio-conjugaison des chélateurs fonctionnalisés

                      Radionuclide                                                                                            Vectorisation                  Organe à traiter

                                                                                                                                               Peptide,
                                                                                                                      Chélateur               anticorps, …        Cible

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Production des radionucléides: les méthodes (!)
Réacteurs - réaction (n,x) :
                            160Gd (n,g)161Gd à 161Tb
                          + purification (radiochimie)

       Requis pour une utilisation clinique:
          quantités suffisantes
          pureté isotopique et chimique

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Production des radionucléides: les méthodes (!)
Réacteurs - réaction (n,x) :
                            160Gd (n,g)161Gd à 161Tb
                          + purification (radiochimie)

                                                                                     Accélérateurs :

                                         Méthode utilisée à Cyrcé, ARRONAX, …

                                                              Accélérateur

                                                                                  cible
                                                                                   de
                                                                               production        purification
                                                                                                (radiochimie)

       Requis pour une utilisation clinique:
          quantités suffisantes
          pureté isotopique et chimique

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Production d'Isotopes et Séparation pour le Médical - Indico
Production des radionucléides: les méthodes (!)
Réacteurs - réaction (n,x) :
                            160Gd (n,g)161Gd à 161Tb
                          + purification (radiochimie)

                                                                                     Accélérateurs :

                                                                                                                                                         séparateur
                                         Méthode utilisée à Cyrcé, ARRONAX, …                                          Accélérateur                isotopique / isobarique

                                                                                                                                         cible
                                                                                                                                          de
                                                              Accélérateur
                                                                                                                                      production        cible
                                                                                                                                                     isotopique
                                                                                  cible
                                                                                                                                                           purification
                                                                                   de
                                                                                                 purification                                             (radiochimie)
                                                                               production
                                                                                                (radiochimie)

       Requis pour une utilisation clinique:
          quantités suffisantes
          pureté isotopique et chimique

     Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri               PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                         10
Production des radionucléides: les méthodes (!)
Réacteurs - réaction (n,x) :
                            160Gd (n,g)161Gd à 161Tb
                          + purification (radiochimie)

                                                                                     Accélérateurs :

                                                                                                                                                                            séparateur
                                         Méthode utilisée à Cyrcé, ARRONAX, …                                          Accélérateur                                   isotopique / isobarique

                                                                                                                                                cible
                                                                                                                                                 de
                                                              Accélérateur
                                                                                                                                             production                    cible
                                                                                                                                                                        isotopique
                                                                                  cible
                                                                                                                                                                              purification
                                                                                   de
                                                                                                 purification                                                                (radiochimie)
                                                                               production
                                                                                                (radiochimie)

                                                                                                                         tube de transfert                   source                      séparateur
       Requis pour une utilisation clinique:                                                                                                                 d’ions                isotopique / isobarique

          quantités suffisantes                                                                                  Accélérateur

          pureté isotopique et chimique                                                                                              cible épaisse, chaude
                                                                                                                                                                                      purification
                                                                                                               Méthode ISOL                                                          (radiochimie)
                                                                                                                 Spallation
                                                                                                         Ex: CERN-MEDICIS-Promed                             p+Ta-Re à 149,155Tb
                                                                                                                                                         + purification (radiochimie)

     Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri               PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                              11
Production des radionucléides: les méthodes (!!)
                                                                                                           155Gd   pur

                                                                                                                   cible isotopiquement pure

                                                                                       natGd
                                                                                                  source
                                                                                                  d’ions
                                                                                                           Accélérateur          155Gd   (p,n) 155Tb
                                                                                                                                    mesure de s(E)

                                                                                                                          ARRONAX @ Nantes

Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri    PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                             12
Production des radionucléides: les méthodes (!!)
                                                                                                                                                         155Gd   pur

                                                                                                                                                                 cible isotopiquement pure

                                                                                                                  natGd
                                                                                                                                source
                                                                                                                                d’ions
                                                                                                                                                         Accélérateur          155Gd   (p,n) 155Tb
                                                                                                                                                                                  mesure de s(E)
                                                                                                   GdNat --> Tb

                                        Cross section (mb)
                                                             1400

                                                             1200

                                                             1000

                                                              800               Gd-nat + p -> Tb
                                                                                 p + natGd àTb                                                                          ARRONAX @ Nantes
                                                              600

                                                              400

                                                              200                  Gd-nat + p -> Tb-155
                                                                                    p + natGd à155Tb
                                                                0
                                                                 0         10             20               30     40               50
                                                                                                                       Incident Energy (MeV)

                                                                                                                                simulations Talys-1.95

Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                        PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                       13
Production des radionucléides: les méthodes (!!)
                                                         Gd155 -->Tb

                   Cross section (mb)
                                        200
                                                                                                                                                                                      155Gd   pur
                                        180                                                   pGd-155
                                                                                                 + 155   Gd àTb
                                                                                                      + p -> Tb
                                        160

                                        140

                                        120                                                                                                                                                   cible isotopiquement pure
                                        100

                                         80
                                                                                                                                               natGd
                                                                                                                                                             source
                                         60                                                                                                                  d’ions
                                                                                                                                                                                      Accélérateur          155Gd   (p,n) 155Tb
                                         40
                                                    p Gd-155
                                                       + 155+Gd    à155Tb
                                         20                  p -> Tb-155
                                                                                                                                                                                                               mesure de s(E)
                                         0
                                          0    10   20                             30         40                    50
                                                                                                        Incident Energy (MeV)
                                                                                                                           GdNat      --> Tb

                                                             Cross section (mb)
                                                                                  1400

                                                                                  1200

                                                                                  1000

                                                                                   800                      Gd-nat + p -> Tb
                                                                                                             p + natGd àTb                                                                           ARRONAX @ Nantes
                                                                                   600

                                                                                   400

                                                                                   200                         Gd-nat + p -> Tb-155
                                                                                                                p + natGd à155Tb
                                                                                     0
                                                                                      0            10                 20               30      40               50
                                                                                                                                                    Incident Energy (MeV)

                                                                                                                                                             simulations Talys-1.95

Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                                             PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                               14
Production des radionucléides: les méthodes (!!)
                                                                                                                           155Gd   pur

                                                                                      séparateur SIDONIE
                                                                                           @ IJCLab                                cible isotopiquement pure
source d’ions
Bernas-Nier                                       aimant 135°
                                                                                                       natGd
                                                                                                                  source
                                                                                                                  d’ions
                                                                                                                           Accélérateur          155Gd   (p,n) 155Tb
                                                                                                                                                    mesure de s(E)

                                            plan focal

                  ralentissement (jusqu’à qq eV)                                                                                          ARRONAX @ Nantes
                  pour dépôt

    Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                             15
Production des radionucléides: les méthodes (!!)
                                                                                                                                        155Gd     pur

                                                                                      séparateur SIDONIE
                                                                                           @ IJCLab                                                cible isotopiquement pure
source d’ions
Bernas-Nier                                       aimant 135°
                                                                                                       natGd
                                                                                                                  source
                                                                                                                  d’ions
                                                                                                                                         Accélérateur                          155Gd      (p,n) 155Tb
                                                                                                                                                                                    mesure de s(E)

                                            plan focal

                  ralentissement (jusqu’à qq eV)                                                                                                              ARRONAX @ Nantes
                  pour dépôt

                               caractérisation des cibles:                                                     premières mesures (réacteur LVR-15, NPI-Rĕz)
§ pureté chimique, homogénéité: RBS, MEB                                                                       (9.6 ± 4.1 10-6) < 157Gd / 158Gd < (4.7 ± 0.5 10-4)
§ pureté isotopique : PAA sur Alto@Orsay (exp. test en cours d’analyse), ICPMS, SIMS, …                                              U. Köster et al.; Nucl. Inst. Meth. B 2020, 463, 111–114

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Production des radionucléides: les méthodes (!!)
                                                                                                                                        155Gd     pur

                                                                                      séparateur SIDONIE
                                                                                           @ IJCLab                                                cible isotopiquement pure
source d’ions
Bernas-Nier                                       aimant 135°
                                                                                                       natGd
                                                                                                                  source
                                                                                                                  d’ions
                                                                                                                                         Accélérateur                          155Gd      (p,n) 155Tb
                                                                                                                                                                                    mesure de s(E)

                                            plan focal

                  ralenUssement (jusqu’à qq eV)                                                                                                               ARRONAX @ Nantes
                  pour dépôt

                                                                                                          système de collection des autres isotopes (ex: 152Gd, 154Gd)
                                                                                                                              (Etude et prototypage en cours)

                               caractérisation des cibles:                                                     premières mesures (réacteur LVR-15, NPI-Rĕz)
§ pureté chimique, homogénéité: RBS, MEB                                                                       (9.6 ± 4.1 10-6) < 157Gd / 158Gd < (4.7 ± 0.5 10-4)
§ pureté isotopique : PAA sur Alto@Orsay (exp. test en cours d’analyse), ICPMS, SIMS, …                                              U. Köster et al.; Nucl. Inst. Meth. B 2020, 463, 111–114

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Production des radionucléides: un « défi » technologique

                                                    Les cibles: 3 défis à relever

                                           SYSTÈME DE BOITES DE COLLECTION AU PLAN FOCAL                     FABRICATION DES CIBLES DE GD
JOUVENCE DU SÉPARATEUR SIDONIE
                                                                    IJCLab                                        Subatech, GANIL, IJCLab

                                                                                    § pureté chimique et isotopique
                                                                                    § homogénéité
                                                                                    § minimiser les pertes (isotopes rares)

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Production des radionucléides: un « défi » technologique

 JOUVENCE DU SÉPARATEUR SIDONIE

exploité à IJCLab sous la responsabilité de SCALP
                       (resp. technique C.Bachelet)

                     nécessaire à PRISM, mais hors projet

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Produc7on des radionucléides: un « défi » technologique
                                                              SYSTÈME DE BOITES DE COLLECTION AU PLAN FOCAL
                                                                                       IJCLab

                                               à fonctionnalités des boites
                                                § isolation électrique : lecture du courant indépendante
                                                § récupérer les boites en évitant l’oxydation
                                                § positionnement et obstruction indépendants des
                                                  boites pour le réglage du faisceau

Maxime Lucas,
sous la responsabilité de Gilles Olivier, et Hervé Lefort

     Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                    PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical   20
Production des radionucléides: un « défi » technologique
                                                                SYSTÈME DE BOITES DE COLLECTION AU PLAN FOCAL
                                                                                        IJCLab

                                               à fonctionnalités des boites
                                                § isolation électrique : lecture du courant indépendante
                                                § récupérer les boites en évitant l’oxydation
                                                § positionnement et obstruction indépendants des
                                                  boites pour le réglage du faisceau
                                                            à scanner du plan focal

Maxime Lucas,
sous la responsabilité de Gilles Olivier, et Hervé Lefort

     Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                     PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical   21
Production des radionucléides: un « défi » technologique
                                                                SYSTÈME DE BOITES DE COLLECTION AU PLAN FOCAL
                                                                                        IJCLab

                                               à fonctionnalités des boites
                                                § isolation électrique : lecture du courant indépendante
                                                § récupérer les boites en évitant l’oxydation
                                                § positionnement et obstruction indépendants des
                                                  boites pour le réglage du faisceau
                                                            à scanner du plan focal

                                                                à système compact et sous vide
                                                                  encombrement des boites (9mm max par boite)

Maxime Lucas,
sous la responsabilité de Gilles Olivier, et Hervé Lefort

     Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                     PRISM : PRoducVon d'Isotopes et SéparaVon pour le Médical   22
Production des radionucléides: un « défi » technologique
                                                                SYSTÈME DE BOITES DE COLLECTION AU PLAN FOCAL
                                                                                        IJCLab

                                               à fonctionnalités des boites
                                                § isolation électrique : lecture du courant indépendante
                                                § récupérer les boites en évitant l’oxydation
                                                § positionnement et obstruction indépendants des
                                                  boites pour le réglage du faisceau
                                                            à scanner du plan focal

                                                                à système compact et sous vide                                     Étude n°2 : Faisceau sur sélecteur / Refroidissement par rayonnement

                                                                  encombrement des boites (9mm max par boite)

Maxime Lucas,
                                                                                                       à contraintes thermiques:
sous la responsabilité de Gilles Olivier, et Hervé Lefort
                                                                                                         faisceau ≲ 50 W; refroidissement par rayonnement ou conduction

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Production des radionucléides: un « défi » technologique

                                                                                                            Plusieurs techniques à développer
                                                                                                               à implantaUon à SIDONIE
                   § pureté chimique et isotopique                                                             à évaporaUon
                   § homogénéité                                                                               à électrodéposiUon
                   § minimiser les pertes (isotopes rares)                                                     à spu[ering
                                                                                                               à pasUllage
                                                                                                               à …

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Production des radionucléides: un « défi » technologique

                                                                                                                    Plusieurs techniques à développer
                                                                                                                       à implantaUon à SIDONIE
                   § pureté chimique et isotopique                                                                     à évaporaUon
                   § homogénéité                                                                                       à électrodéposiUon
                   § minimiser les pertes (isotopes rares)                                                             à spu[ering
                                                                                                                       à pasUllage
                                                                                                                       à …
                                                           EXPLORATION DE DIFFÉRENTES TECHNIQUES

  mesure de sections efficaces à couches minces (≃ µm)                                          producLon à couches épaisses (≳ mm)

                 électrodéposition
          (solution organique, sels fondus)                     implantation (SIDONIE)                               pastillage
      13 µm
      3%at Gd
      matrice de Ni
      support d’Au
      EMMC:
      electrodeposited metal matrix/metal parVcle composites            Gd, f = 10mm, e = 300 µm
                                                                      158
                                                                                                                       Gd2O3, f = 20mm, e = 1,07 mm

Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                 PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                       25
Vectorisation                  Organe à traiter

                                  Chélateur
                                                           Peptide,
                                                          anticorps, …        Cible         Chimie de chélation du 155Tb

  Efficacité du     favoriser la cinétique de complexation
radio-marquage      (rendement élevé)

                    complexe métal-chélateur insensible à l'hydrolyse
                    et à la transchélation dans des conditions
Stabilité in vivo   physiologiques.
                    avoir une plus grande affinité pour le métal cible que
                    pour les protéines concurrentes

 Sélectivité du     grande sélectivité envers le Tb3+
                    (ne pas complexer avec un autre métal coexistant dans les
   chélateur        conditions physiologiques)

      Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                                        PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical   26
Vectorisation                  Organe à traiter

                                  Chélateur
                                                           Peptide,
                                                          anticorps, …        Cible         Chimie de chélation du 155Tb
                                                                                                                    Dérivés du DOTA                         Dérivés du DTPA
                                                                                                                  (chélateur macrocyclique)                 (chélateur acyclique)

                                                                                                                         ⊖
                                                                                                                                                        ⊕ Ln-CHX-A’’-DTPA :
  Efficacité du     favoriser la cinétique de complexation                                          Complexation DOTA-Ln à chaud (> 80°C)
                                                                                                                                                ! complexation possible à basse T
radio-marquage      (rendement élevé)                                                               à dénaturation possible des protéines
                                                                                                                                                ! convient pour marquer des protéines
                                                                                                    vecteurs biologiques

                    complexe métal-chélateur insensible à l'hydrolyse
                    et à la transchélation dans des conditions                                                           ⊕                                         ⊖
Stabilité in vivo   physiologiques.                                                                 Cinétique de dissociation très lente       stabilité DTPA-Ln parfois insuffisante
                    avoir une plus grande affinité pour le métal cible que                          (bonne stabilité)                          pour études cliniques
                    pour les protéines concurrentes

 Sélectivité du     grande sélectivité envers le Tb3+
                    (ne pas complexer avec un autre métal coexistant dans les
   chélateur        conditions physiologiques)

      Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                                        PRISM : PRoducVon d'Isotopes et SéparaVon pour le Médical                                            27
Vectorisation                  Organe à traiter

                                  Chélateur
                                                           Peptide,
                                                          anticorps, …        Cible         Chimie de chélation du 155Tb
                                                                                                                      Dérivés du DOTA                                                 Dérivés du DTPA
                                                                                                                    (chélateur macrocyclique)                                         (chélateur acyclique)

                                                                                                                          ⊖
                                                                                                                                                                           ⊕ Ln-CHX-A’’-DTPA :
  Efficacité du     favoriser la cinétique de complexation                                           Complexation DOTA-Ln à chaud (> 80°C)
                                                                                                                                                                   ! complexation possible à basse T
radio-marquage      (rendement élevé)                                                                à dénaturation possible des protéines
                                                                                                                                                                   ! convient pour marquer des protéines
                                                                                                     vecteurs biologiques

                    complexe métal-chélateur insensible à l'hydrolyse
                    et à la transchélation dans des conditions                                                            ⊕                                                         ⊖
Stabilité in vivo   physiologiques.                                                                  Cinétique de dissociation très lente                       stabilité DTPA-Ln parfois insuffisante
                    avoir une plus grande affinité pour le métal cible que                           (bonne stabilité)                                          pour études cliniques
                    pour les protéines concurrentes

 Sélectivité du     grande sélectivité envers le Tb3+
                    (ne pas complexer avec un autre métal coexistant dans les
   chélateur        conditions physiologiques)
                                                                                                     marquage : 155Tb-DOTATATE
                                                                                                                 (peptide)
                                                                                                                                                                     marquage : 155Tb-chCE7
                                                                                                     post-mortem SPECT/CT                                                        (anticorps)
                                                                                                     ⊕ bon marquage de la tumeur
                                                                                                                                                                     in-vivo SPECT/CT
                                                                                                     T1/2 biologique % T1/2 radioactive                              ⊕ bon marquage de la tumeur
                                                                                                    radioactivité dans les reins dès 4h après injection.             ⊖ radioactivité dans les articulations
                                                                                                    (155Tb-DOTATATE excrété par les reins)                           (libération partielle du 155Tb ?)
                                                                                                                                                    C.Müller et al.
                                                                                                                                                    Nuclear Medicine and Biology 41 (2014) e58–e65
      Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                                        PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                28
Vectorisation                  Organe à traiter

                                  Chélateur
                                                           Peptide,
                                                          anticorps, …        Cible         Chimie de chélation du 155Tb
                                                                                                                      Dérivés du DOTA                                                 Dérivés du DTPA
                                                                                                                    (chélateur macrocyclique)                                         (chélateur acyclique)

                                                                                                                          ⊖
                                                                                                                                                                           ⊕ Ln-CHX-A’’-DTPA :
  Efficacité du     favoriser la cinétique de complexation                                           Complexation DOTA-Ln à chaud (> 80°C)
                                                                                                                                                                   ! complexation possible à basse T
radio-marquage      (rendement élevé)                                                                à dénaturation possible des protéines
                                                                                                                                                                   ! convient pour marquer des protéines
                                                                                                     vecteurs biologiques

                    complexe métal-chélateur insensible à l'hydrolyse
                    et à la transchélation dans des conditions                                                            ⊕                                                         ⊖
Stabilité in vivo   physiologiques.                                                                  Cinétique de dissociation très lente                       stabilité DTPA-Ln parfois insuffisante
                    avoir une plus grande affinité pour le métal cible que                           (bonne stabilité)                                          pour études cliniques
                    pour les protéines concurrentes

 Sélectivité du     grande sélectivité envers le Tb3+
                    (ne pas complexer avec un autre métal coexistant dans les
   chélateur        conditions physiologiques)
                                                                                                     marquage : 155Tb-DOTATATE
                                                                                                                 (pepVde)
                                                                                                                                                                     marquage : 155Tb-chCE7
! développement d’un chélateur fonctionnalisé                                                        post-mortem SPECT/CT                                                        (anticorps)
  « prêt pour le radio-marquage » dans des conditions                                                ⊕ bon marquage de la tumeur
  douces en complément aux chélateurs couramment utilisés                                                                                                            in-vivo SPECT/CT
                                                                                                     T1/2 biologique % T1/2 radioactive                              ⊕ bon marquage de la tumeur
! optimisation pour explorer l’élargissement du périmètre
                                                                                                    radioactivité dans les reins dès 4h après injection.             ⊖ radioactivité dans les articulations
  des anticorps bio-conjugables au Tb                                                                                                                                (libération partielle du 155Tb ?)
                                                                                                    (155Tb-DOTATATE excrété par les reins)
                                                                                                                                                    C.Müller et al.
                                                                                                                                                    Nuclear Medicine and Biology 41 (2014) e58–e65
      Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri                                        PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                29
Pour conclure …

                                                                                                       Charles-Olivier Bacri, Marie-Alix Duval
                                                                                                                                   (pôle Physique-Santé)
               Master Projet PRISM et ANR TTRIP                                                        Vladimir Sladkov, Veronika Zinovyeva
                                                                                                                          (pôle Énergie-Environnement)
     OpGmisaGon de la producGon du 155Tb                                                               Hervé Lefort (pôle Physique des Accélérateurs)
     § proposer un mode de producNon                                                                   Arnaud Guertin,
       « alternaNf » et complémentaire                                                                 Ferid Haddad,
        à collecter les isotopes au PF de SIDONIE                                                      Nathalie Michel,
        à fabriquer avec une efficacité importante                                                       Thomas Sounalet
            des cibles homogènes et pures
                                                                                                       Gilles de France, Christelle Stodel
     Développement d’un chélateur bi-foncGonnel
     à spécifique au Tb
                                                                                                       Stéphane Brandès , Michel Meyer
     à compaNble avec un vecteur biologique
       (mabs)
     à élargissement du périmètre des anNcorps                                                         Jean-Claude Chambron, Laurent Raibaut
       bio-conjugables au Tb

                                                                                          et                                   Ulli Köster

                                                                                     et merci à Brigitte Roussière et Julien Guillot pour leur aide/participation à une exp. PAA

Journées R&T - 7/09/2021 - C.-O.Bacri    PRISM : PRoduction d'Isotopes et Séparation pour le Médical                                                                      30
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