Intraoperatieve detectie van het heldercellig niercelcarcinoom met ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW: proof-of-principlestudie

Per jaar wordt bij ongeveer 115,000 patiënten in Europa de diagnose niercelcarcinoom (RCC) gesteld [1]. Een groot deel van deze patiënten wordt behandeld middels partiële nefrectomie (PN), waarbij een trend wordt gezien om PN te verrichten bij grotere en complexere tumoren [2, 3]. Bij grotere tumoren en imperatieve indicaties wordt 8–15 % positieve snijvlakken gerapporteerd [4, 5]. Hoewel data over de relatie tussen positieve snijvlakken en tumorrecidieven controversieel zijn, laat een recente grote studie een negatief effect van positieve snijvlakken op de overleving zien [6]. Intraoperatieve imaging zou kunnen bijdragen aan een betere tumorvisualisatie en daardoor leiden tot minder positieve snijvlakken en uiteindelijk tot een betere prognose voor de patiënt.

Monoklonale antilichamen die zijn gericht tegen tumorgeassocieerde antigenen, kunnen gebruikt worden voor targeting van tumoren. Door een fluorescent molecuul te koppelen aan dit antilichaam, ontstaat een fluorescente tracer die gebruikt kan worden om tumorweefsel te detecteren. Verschillende klinische studies hebben aangetoond dat deze benadering werkt [7‐9] en intraoperatieve fluorescentie-imaging is van waarde gebleken in oncologisch uitdagende situaties, zoals multifocale ziekte [10] en orgaansparende chirurgie [11]. Vanwege het beperkte doordringend vermogen van licht in biologisch weefsel, is fluorescentie-imaging alleen bruikbaar voor de detectie van oppervlakkige tumoren. Dit probleem kan opgelost worden door fluorescentie-imaging te combineren met radiodetectie, aangezien gammastraling een hoog doordringend vermogen in weefsel heeft. Het radiolabel kan gebruikt worden voor tumorlokalisatie, terwijl het fluorescentielabel vervolgens gebruikt kan worden om de tumor zichtbaar te maken en om de snijvlakken en de resectieholte te controleren op achtergebleven tumorweefsel. Een bijkomend voordeel van het radiolabel is dat met behulp van SPECT/CT de stapeling van de tracer reeds preoperatief in beeld gebracht kan worden.

Girentuximab is een monoklonaal antilichaam dat specifiek gericht is tegen carbonzuuranhydrase IX (CAIX), een antigeen dat tot expressie komt op meer dan 95 % van de heldercellige niercelcarcinomen (ccRCC’s) en om die reden vaak wordt gebruikt als target voor ccRCC [12‐15]. Door aan girentuximab zowel een radioactief als een fluorescent label te koppelen, ontstaat een tumor-targeted dual-labeled tracer die specifiek is voor ccRCC, waarbij de voordelen van radiodetectie en fluorescentie-imaging gecombineerd worden. Preklinische studies hebben de toepasbaarheid van dual-modality imaging met dual-labeled girentuximab reeds laten zien [16‐19].

Deze studie beschrijft de eerste klinische toepassing van intraoperatieve dual-modality imaging met een dual-labeled antilichaam bij patiënten met ccRCC. Het doel van deze studie was om de veiligheid en toepasbaarheid van intraoperatieve dual-modality imaging met ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW te onderzoeken.

Het betrof een single center fase I eiwitdosis-escalatiestudie. Veiligheid werd gescoord als het aantal adverse events (AE’s) volgens de ‘common terminology criteria for adverse events versie 4.0’ (CTCAE v4.0). Toepasbaarheid werd gedefinieerd als de mogelijkheid tot het detecteren van een onderscheidend fluorescent en/of radioactief signaal in ccRCC-tumorweefsel vergeleken met normaal nierweefsel. De studie is goedgekeurd door de CMO regio Arnhem-Nijmegen en is geregistreerd op www.​clinicaltrials.​gov (NCT: 02497599). Alle patiënten tekenden informed consent.

Deze studie beschrijft de eerste klinische toepassing van tumor-targeted dual-modality imaging met een dual-labeled antilichaam. Het laat zien dat deze nieuwe techniek veilig is en succesvol gebruikt kan worden voor de intraoperatieve detectie van ccRCC. Vanwege het radiolabel kan preoperatief met SPECT/CT non-invasief bevestigd worden dat een tumor CAIX tot expressie brengt, wat zeer suggestief is voor een ccRCC, en kan de uitbreiding van de tumor geëvalueerd worden. Alle CAIX-positieve ccRCC konden intraoperatief gelokaliseerd worden met een gamma probe en nadien zichtbaar worden gemaakt met behulp van targeted fluorescentie-imaging, terwijl bij de CAIX-negatieve tumoren geen verhoogde opname van Indium-111-girentuximab-IRDye800CW werd gezien. Met behulp van NIR fluorescentie-imaging konden zowel de snijvlakken ex vivo als de resectieholte in vivo beoordeeld worden. Het radiolabel is vooral belangrijk bij uitgebreid perinefrisch vetweefsel of grotendeels endofytische tumoren. Een bijkomend voordeel van het radiolabel is dat het de mogelijkheid biedt om de traceropname nauwkeurig te kwantificeren (T:N-ratio of %ID/g). Dit is belangrijk aangezien deze techniek nog in de kinderschoenen staat. Kwantificering van het fluorescentie signaal is in de praktijk lastig vanwege verzwakking en verstrooiing van licht in biologisch weefsel.

In een tijdperk waarbij er meer partiële nefrectomiëen worden verricht bij complexere tumoren [3, 24, 25], is het gewenst om een intraoperatieve imagingtechniek te hebben waarmee de operateur de tumor optimaal kan visualiseren, teneinde het aantal positieve snijvlakken te verminderen. Binnen de urologie werd de combinatie van fluorescentie en radioactiviteit reeds onderzocht in de vorm van non-targeted tracers voor de schildwachtklier procedure [26, 27]. Het gebruik van een tumor-targeted dual-labeled tracer bij patiënten is echter niet eerder beschreven. Het voordeel van NIR fluorescentietracers in vergelijking met fluorescerende tracers in het zichtbaar lichtspectrum is dat er minder autofluorescentie is, dat het weefseldoordringend vermogen groter is en dat ze het operatieveld niet verstoren [28]. Het nadeel is dat er een aparte lichtbron en een camerasysteem met speciale filters nodig zijn om de tracer in beeld te brengen. NIR fluorescentie-imaging na injectie van indocyanine groen (ICG) is eerder beschreven om niertumoren af te grenzen. ICG stapelt in normaal nierparenchym, wat leidt tot een relatieve hypofluorescentie van RCC [29‐31]. Nadelen van deze benadering zijn dat ICG niet tumorspecifiek is en dat hypofluorescent vetweefsel onterecht aangezien kan worden voor resterend tumorweefsel [31]. Met een tumortargeted benadering kan een positief T:N-contrast verkregen worden. Targeting van de folaatreceptor alfa heeft veelbelovende resultaten laten zien voor de detectie van oppervlakkige tumoren bij het ovariumcarcinoom [10], maar de resultaten hiervan bij het niercelcarcinoom zijn tegenstrijdig [32, 33]. Vanwege de hoge expressie van CAIX in meer dan 95 % van de ccRCC’s, is CAIX een veelgebruikt target voor imaging van ccRCC [13, 14, 34].

De injectie van ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW werd goed verdragen, zoals te verwachten was op basis van uitgebreide ervaring met radioactief gelabeld girentuximab [13, 14, 35, 36]. Er werd geen verlenging van het QTc-interval gezien en evenmin werden ernstige studiegerelateerde AE’s gezien. Het aantal graad III-postoperatieve complicaties (13 %) is in overeenstemming met percentages uit de literatuur [37]. Daarom kan intraoperatieve dual-modality imaging met ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW beschouwd worden als een veilige procedure.

De hoogste T:N-ratio met de gamma probe (3,3 ± 0,6) werd gezien na injectie van 10 mg met een trend naar een lagere T:N-ratio bij hogere eiwitdoses. De hoogste absolute opname (in theorie het meest intense signaal) van girentuximab per gram tumorweefsel (%ID/g x eiwit dosis) werd gezien na injectie van 30 mg, maar dit resulteerde in een lichte afname van de T:N-ratio met de gamma probe. Dit is in overeenstemming met eerdere studies met ¹³¹I-girentuximab en komt mogelijk door verzadiging van CAIX-antigenen bij hogere eiwitdoses [12, 38]. Beide imagingmodaliteiten in ogenschouw genomen, werd een eiwitdosis van 10 mg gekozen als optimale dosis. De lage opname in CAIX-negatieve tumoren toont dat opname van ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW in ccRCC’s grotendeels CAIX-gemedieerd is en slechts in geringe mate door het eerder genoemde EPR-effect.

Bij één patiënt detecteerde fluorescentie-imaging een positief snijvlak dat werd bevestigd door de patholoog. Uiteraard kunnen op basis van één patiënt geen uitspraken over de waarde van dual-modality imaging voor de beoordeling van de snijvlakken gedaan worden, maar dual-modality imaging biedt perspectief voor vervolgstudies. De detectie van kleine hoeveelheden achtergebleven tumorweefsel is afhankelijk van meerdere factoren, zoals de vascularisatie van de tumor, antigeenexpressie, het achtergrondsignaal en de locatie van de tumor. Recentelijk hebben wij in een diermodel aangetoond dat micrometastasen die kleiner waren dan 1 mm gedetecteerd konden worden met dual-modality imaging [39]. Van Driel et al. hebben laten zien dat het NIR-fluorescentiecamerasysteem dat in de huidige studie gebruikt is, in staat is om laesies ter grootte van 1 mm³ te detecteren [40]. Ondanks heterogene opname van ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW in de tumor, werd een hoog T:N-fluorescent contrast gezien aan de rand van de tumor, wat belangrijk is voor de detectie van resterend tumorweefsel.

Het interval van enkele dagen dat nodig is tussen tracerinjectie en imaging, kan gezien worden als een nadeel. De farmacokinetiek kan versneld worden door gebruik te maken van kleinere moleculen, maar deze hebben als nadeel dat de absolute tumoropname vaak lager is en dat ze renaal geklaard worden, waardoor ze minder geschikt zijn voor de detectie van primaire ccRCC [41]. Antilichamen zijn grote eiwitten die niet renaal geklaard worden en de opname van girentuximab in de normale nier is laag. Een ander voordeel van intacte antilichamen ten opzichte van antilichaamfragmenten en andere kleinere moleculen is dat ze eenvoudig gekoppeld kunnen worden aan zowel een radioactief als een fluorescent label, zonder dat de farmacokinetiek of de immunoreactiviteit totaal verandert [17]. De tumoropname van ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW in de huidige studie was inderdaad vergelijkbaar met de accumulatie van radioactief gelabeld girentuximab [36].

In de huidige studie waren de fluorescentiecamera en de gamma probe niet geïntegreerd in de standaardapparatuur op de operatiekamer. Daarom moest er gedurende de operatie gewisseld worden tussen de standaardapparatuur, vaak de Da Vinci robot, en de fluorescentiecamera of gamma probe. Integratie van de dual-modality imaginginstrumenten in de standaardapparatuur, zal het gebruik van dual-modality imaging vereenvoudigen. Aangezien dit een fase 1‑studie was, die tot doel had de veiligheid en toepasbaarheid van dual-modality imaging te beoordelen, mocht de operatie niet veranderd worden enkel op basis van de intraoperatieve imagingresultaten. Toekomstige studies zullen moeten uitwijzen of targeted dual-modality imaging met ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW het aantal positieve snijvlakken of recidief ccRCC kan verminderen. Dankzij de specifieke stapeling van ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW in ccRCC, zou dual-modality imaging mogelijk ook van toegevoegde waarde kunnen zijn voor de resectie van lymfeklieren of metastasen. Door girentuximab te vervangen door een antilichaam dat is gericht tegen een ander tumorgeassocieerd antigeen, zou deze techniek ook toegepast kunnen worden in andere tumoren.

Deze studie laat zien dat tumor-targeted dual-modality imaging met ¹¹¹In-girentuximab-IRDye800CW veilig is en gebruikt kan worden voor de intraoperatieve detectie van ccRCC.