Because of the recent development of an iodopyridopyrimidinone Abl protein kinase inhibitor (PKI), 124I-SKI-212230 (124I-SKI230), we investigated the feasibility of a PET-based molecular imaging method for the direct visualization of Abl kinase expression and PKI treatment. Methods In vitro pharmacokinetic properties, including specific and nonspecific binding of 124I-SKI230 to its Abl kinase target and interaction with other PKIs, were assessed in cell-free medium and chronic myelogenous leukemia (CML) cells overexpressing BCR-Abl (K562), in comparison with BT-474 cells that are low in Abl expression. In a xenograft tumor model, we assessed the in vivo pharmacokinetics of 124I-SKI230 using PET and postmortem tissue sampling. We also tested a paradigm of 124I-SKI230 PET after treatment of the animal with a dose of Abl-specific PKI for the monitoring of the tumor response. Results In vitro studies confirmed that SKI230 binds to Abl kinase with nanomolar affinity, that selective uptake occurs in cell lines known to express Abl kinase, that RNAi knock-down supports specificity of cellular uptake due to Abl kinase, and that imatinib, an archetype Abl PKI, completely displaces SKI230. With SKI230, we obtained successful in vivo PET of Abl-expressing human tumors in a nude rat. We were also able to demonstrate evidence of substrate inhibition of in vivo radiotracer uptake in the xenograft tumor after treatment of the animal as a model of PKI treatment monitoring. Conclusion These results support the hypothesis that molecular imaging using PET will be useful for the study of in vivo pharmacodynamics of Abl PKI molecular therapy in humans.

Rationale The cell response to proteotoxic cell stresses is mediated primarily through activation of heat shock factor 1 (HSF-1). This transcription factor plays a major role in the regulation of the heat shock proteins (HSPs), including HSP70. We demonstrate that an [124I]iodide-pQHNIG70 PET-reporter system that includes an inducible HSP70 promoter, can be used to image and monitor the activation of the HSF1/HSP70 transcription factor in response to drug treatment (17-Allylamino-demethoxy geldanamycin; 17-AAG). Methods We developed a dual imaging reporter (pQHNIG70) for noninvasive imaging of the heat shock response in cell culture and living animals previously, and now study HSF1/HSP70 reporter activation in both cell culture and tumor-bearing animals following exposure to 17-AAG. Results 17-AAG (10–1000 nM) induced reporter expression; a 23-fold increase was observed by 60 hours. Good correspondence between reporter expression and HSP-70 protein levels were observed. Micro-PET imaging based on [124I]iodide accumulation in pQHNIG70-transduced RG2 xenografts showed a significant 6.2-fold reporter-response to 17-AAG, with a corresponding increase in tumor HSP70, and in tumor hNIS and GFP reporter proteins. Conclusions The HSF-1 reporter system can be used to screen anticancer drugs for induction of cytotoxic stress and HSF-1 activation, both in vitro and in vivo.

Неинвазивный пренатальный ДНК-скрининг (НИПС) анеуплоидий по крови матери применяется для выявления хромосомных анеуплоидий (ХА) с 2011 г. Многочисленные клинические исследования показали, что важным параметром при проведении НИПС является доля плодовой ДНК. Целью работы была разработка тест-системы для оценки доли плодовой ДНК с помощью таргетного секвенирования однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). По данным исследований международного проекта HAPMAP были отобраны полиморфизмы с высокой частотой встречаемости гетерозиготного генотипа. Для оценки частоты встречаемости отобранных полиморфизмов в российской популяции использовали 827 образцов ДНК доноров. С целью определения доли плодовой ДНК исследовали 87 образцов плазмы крови беременных женщин. Секвенирование проводили на приборах Ion Proton и Ion S5. В ходе работы были определены частоты встречаемости по данным секвенирования пулированных образцов. Проведено сравнение данных о 53 SNP в 87 отдельных образцах. Медиана разницы, полученой различными способами, составила 3,4%. Результаты определения доли плодовой ДНК с помощью SNP сравнивали с данными по Y-хромосоме, корреляция составила 0,7. Таким образом, разработанную тест-систему можно применять для определения доли плодовой ДНК с помощью SNP вне зависимости от пола плода.Introduced into clinical practice in 2011, non-invasive prenatal testing (NIPT) allows detection of chromosomal aneuploidies in the fetus using maternal blood samples. Multiple studies have shown that one of the key factors affecting the result of this test is the fetal DNA fraction. The aim of this work was to develop a method capable of measuring the fetal DNA fraction based on targeted SNP sequencing. We selected polymorphisms with high frequency of heterozygous genotype from the international HapMap database. To estimate the frequency of these polymorphisms in the Russian population, we used 827 DNA donor samples. Fetal DNA fraction was measured in 87 plasma samples of pregnant women. Sequencing was performed on Ion Proton and Ion S5. We determined the frequencies of the studied polymorphisms in the pooled samples and compared the data on 53 SNPs in the pooled and 87 individual samples. The median difference was 3.4%. The correlation between the results obtained by targeted SNP sequencing and Y chromosome read count was 0.7. Thus, the proposed method can be used to estimate the fetal DNA fraction using SNP genotyping regardless of the fetus's sex.Ключевые слова: неинвазивный пренатальный ДНК-скрининг, доля плодовой ДНК, однонуклеотидные полиморфизмы, хромосомные анеуплоидии Финансирование: работа поддержана Министерством образования и науки Российской Федерации (соглашение № 14.607.21.0136, идентификатор проекта RFMEFI60715X0136).

Своевременное обнаружение анеуплоидий плода очень важно в клинической практике. В настоящее время идет активное развитие аналитических методов с применением высокопроизводительного секвенирования. Благодаря неинвазивному пренатальному ДНК-скринингу (НИПС) достоверные результаты можно получать на сроке 9–11 недель. Описан клинический случай применения НИПС и дальнейшей верификации полученных результатов. С помощью методов высокопроизводительного секвенирования, микроматричного анализа амниотической жидкости и цитогенетического кариотипирования у плода обнаружен высокий риск хромосомных перестроек в коротком плече 4-й и 12-й хромосом. Результаты были подтверждены с помощью молекулярного кариотипирования. Проверка родителей позволила выявить у матери сбалансированные хромосомные перестройки в 4-й и 12-й хромосомах. Данный случай демонстрирует преимущества полногеномного подхода перед таргетным при проведении НИПС.