Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

רדיוסינתזה של 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן באמצעות סיר אחד, פרוטוקול דו-שלבי

Published: September 21, 2021 doi: 10.3791/63025
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 2, 3, 1,2, 1,4
1Diagnostic & Research PET/MRI Center, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 2Department of Radiology, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 3Department of Neurology, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 4Department of Biomedical Research, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children

Summary

כאן, אנו מתארים את radiosynthesis של 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-טריפטופן, סוכן הדמיה טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים לחקר חילוף החומרים טריפטופן, באמצעות סיר אחד, אסטרטגיה דו-שלבית במערכת סינתזה רדיוכימיה עם תשואות רדיוכימיות טובות, עודף אננטיומרי גבוה, ואמינות גבוהה.

Abstract

מסלול kynurenine (KP) הוא מסלול עיקרי לחילוף חומרים טריפטופן. הראיות מצביעות בחום על כך שמטבוליטים של KP ממלאים תפקיד חיוני בהתפשטות הגידול, אפילפסיה, מחלות ניווניות ומחלות פסיכיאטריות בשל ההשפעות החיסוניות-מווסתות, הנוירו-אפנון והנוירטוקסיות שלהם. טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים בשימוש הנרחב ביותר (PET) סוכן למיפוי חילוף החומרים טריפטופן, α-[11C]מתיל-L-טריפטופן ([11C]AMT), יש מחצית חיים קצרה של 20 דקות עם הליכי רדיוסינתזה מייגעים. ציקלוטרון באתר נדרש כדי לסנתז רדיו [11C]AMT. רק מספר מצומצם של מרכזים מייצרים [11C]AMT למחקרים פרה-קליניים ולחקירות קליניות. לפיכך, פיתוח של סוכן הדמיה חלופי שיש לו מחצית חיים ארוכה יותר, חיובית בקינטיקה vivo , וקל להפוך לאוטומטי יש צורך דחוף. התועלת והערך של 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן, אנלוגי טריפטופן פלואור-18 עם תווית טריפטופן, דווח ביישומים פרה-קליניים בקסנוגרפטים שמקורם בקו התא, קסנוגרפטים שמקורם במטופל, ומודלים של גידול מהונדס.

מאמר זה מציג פרוטוקול עבור רדיוסינתזה של 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן באמצעות סיר אחד, אסטרטגיה דו-שלבית. באמצעות פרוטוקול זה, radiotracer ניתן לייצר 20 ± 5% (ריקבון מתוקן בסוף הסינתזה, n > 20) תשואה רדיוכימית, עם טוהר רדיוכימי ועודף אננטיומרי של מעל 95%. הפרוטוקול כולל כמות מבשרת קטנה עם לא יותר מ 0.5 מ"ל של ממס תגובה בכל שלב, טעינה נמוכה של רעיל פוטנציאלי 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane (K222), ושלב נייד שפיר להזרקה לסביבה לטיהור. הפרוטוקול יכול להיות מוגדר בקלות לייצר 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן לחקירה קלינית במודול זמין מסחרית.

Introduction

אצל בני אדם, טריפטופן הוא מרכיב חיוני של הדיאטה היומית. טריפטופן הוא בעיקר מטבוליזם באמצעות מסלול kynurenine (KP). ה- KP מזורז על ידי שני אנזימים מגבילי שיעור, אינדולאמין 2, 3-דיאוקסיגנאז (IDO) וטריפטופן 2, 3-דיאוקסיגנאז (TDO). יותר מ 95% של טריפטופן מומר קינורנין ואת המטבוליטים במורד הזרם שלה, בסופו של דבר יצירת ניקוטינאמיד אדנין dinucleotide, אשר חיוני טרנסדוקציה אנרגיה תאית. KP הוא רגולטור מרכזי של המערכת החיסונית ורגולטור חשוב של נוירופלסטיות ואפקטים neurotoxic1,2. חילוף חומרים טריפטופן חריג מעורב בהפרעות נוירולוגיות, אונקולוגיות, פסיכיאטריות ומטבוליות שונות; לכן, אנלוגים טריפטופן radiolabeled שימשו בהרחבה בחקירה קלינית. שני רדיוטריקטורים טריפטופן הנחקרים קלינית הנפוצים ביותר הם 11C-α-מתיל-L-טריפטופן ([11C]AMT) ו 11C-5-hydroxytryptophan (11C-5-HTP)3.

בשנות ה-90, 11C-5-HTP שימש לדמיין גידולים נוירואנדוקריניים הפרשת סרוטונין4 וכדי לאבחן ולנטר טיפול של אדנוקרצינומה הורמון עקשן גרורתי5. מאוחר יותר, הוא שימש ככלי הדמיה לכימות של מערכת תכולה בלבלב האנדוקריני6. 11 C-5-HTP היה גם מעקב מבטיח לגילוי לא פולשני של איים קיימא בהשתלת איים תוך-פורטיים וסוג 2 סוכרת7,8. במהלך שני העשורים האחרונים, חומצות אמינו רבות עם תווית רדיו-בתים התקדמו לחקירה קלינית9,10. בפרט, אנלוגי טריפטופן פחמן-11 שכותרתו [11C]AMT קיבל תשומת לב נרחבת למיפוי סינתזת סרוטונין המוח11,12,13,14 ולוקליזציה של מוקדים אפילפטיים, גידולים אפילפטוגניים, קומפלקס טרשת טרשת פקעתית, גליומות וסרטן השד15,16,17,18,19,20 21,22,23,24,25,26. [11C] AMT יש גם ספיגה גבוהה בגידולים שונים ברמה נמוכה וגבוהה אצל ילדים27. יתר על כן, ניתוח מעקב קינטי של [11C]AMT בנבדקים אנושיים שימש כדי להבדיל ולדרג גידולים שונים ולהבדיל glioma מפגיעה ברקמה הנגרמת על ידי קרינה15. [11C] הדמיה מונחית AMT מראה יתרונות קליניים משמעותיים בהפרעות מוחיות3,25. עם זאת, בשל זמן מחצית החיים הקצר של פחמן-11 (20 דקות) והליכי הרדיוסינתזה המייגעת, [11C]AMT השימוש מוגבל למרכזי PET המעטים עם ציקלוטרון באתר ומתקן רדיוכימיה.

פלואור-18 יש מחצית חיים חיובית של 109.8 דקות, לעומת 20 דקות מחצית החיים של פחמן-11. יותר ויותר, המאמצים התמקדו בפיתוח של רדיוטריינרים פלואור-18 תווית עבור חילוף החומרים טריפטופן3,28. בסך הכל דווח על 15 רדיוטריקני טריפטופן ייחודיים פלואור-18 רדיוליטיים במונחים של רדיובלינג, מנגנוני תחבורה, אין ויטרו ויציבות ויוו, ייחוס ביולוגי וספיגת גידולים בקסנוגרפטים. עם זאת, מהיר ב vivo defluorination נצפתה עבור מספר עוקבים, כולל 4-, 5-, ו 6-[18F]פלואורוטריפופטופן, מניעת תרגום קליני נוסף29. 5-[18F]פלואורו-α-מתילטריפטופן (5-[18F]FAMT) ו-1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן (L-[18F]FETrp, הידוע גם בשם (S)-2-2-אמינו-3-(1-(2-[18F]פלואורואתיל)-1H-indol-3-yl)חומצה פרופנואית, משקל מולקולרי 249.28 גרם/שומה), הם שני הרדיוטרקטורים המבטיחים ביותר עם חיוביות בקינטיקה של ויוו במודלים של בעלי חיים ופוטנציאל גדול להתעלות על [111 C]AMT להערכת מצבים קליניים עם חילוף החומרים טריפטופן deregulated28. 5-[18F]FAMT הראה ספיגה גבוהה של קסנוגרפטים של גידול חיובי IDO1 של עכברים immunocompromised והוא ספציפי יותר להדמיית KP מאשר [11C]AMT28,30. עם זאת, יציבות in vivo של 5-[18F]FAMT נשאר דאגה פוטנציאלית כמו אין נתוני defluorination vivo דווחו מעבר 30 דקות לאחר הזרקה של tracer30.

מחקר פרה-קליני במודל עכבר medulloblastoma מהונדס גנטית הראה כי בהשוואה 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG), L-[18F]FETrp היה הצטברות גבוהה בגידולים במוח, זניח ב vivo defluorination, וספיגת רקע נמוכה, מדגים יחס יעד-non-target מעולה31,32. מחקרים דו-מימיים של קרינה בעכברים הצביעו על כך של-L-[18F]FETrp הייתה חשיפה לדומימטריה חיובית נמוכה בכ-20% מזו של ה-18F-FDG PET( Tracer) הקלינית 18F-FDG PET33. בהסכמה עם ממצאים של חוקרים אחרים, נתוני מחקר פרה-קליניים מספקים ראיות משמעותיות התומכות בתרגום הקליני של L-[18F]FETrp לחקר חילוף חומרים טריפטופן חריג בבני אדם עם הפרעות מוחיות כגון אפילפסיה, נוירו-אונקולוגיה, אוטיזם וטרשת פקעתית28,31,32,33,34,35,36 . השוואה כוללת בין שלושת העוקבים הנחקרים ביותר עבור חילוף החומרים טריפטופן, 11C-5-HTP, [11C]AMT, ו L-[18F]FETrp, מוצג בטבלה 1. הן 11C-5-HTP ו [11C]AMT יש קצר מחצית חיים, הליכי radiolabeling מייגע. פרוטוקול עבור radiosynthesis של L-[18F]FETrp באמצעות סיר אחד, גישה דו-שלבית מתואר כאן. הפרוטוקול כולל את השימוש בכמות קטנה של מבשר radiolabeling, נפח קטן של ממסים תגובה, טעינה נמוכה של K222 רעיל, ושלב נייד שפיר להזרקה לסביבה לטיהור וניסוח קל.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

אזהרה: הפרוטוקול כרוך בחומרים רדיואקטיביים. כל מנה נוספת של חומרים רדיואקטיביים עלולה להוביל לעלייה פרופורציונלית בסיכוי להשפעות בריאותיות שליליות כגון סרטן. החוקרים חייבים לעקוב אחר "נמוך ככל בר השגה סביר" (ALARA) מינון שיטות כדי להנחות את פרוטוקול radiosynthesis עם הגנה נאותה בתא החם או מכסה המנוע עופרת. צמצום זמן המגע הישיר, שימוש במגן עופרת ושמירה על מרחק מרבי לכל שלב חשיפה לקרינה בתהליך הרדיוסינתזה הם חיוניים. יש לענוד תג דו-סימטרי קרינה וטבעות ניטור ידיים לאורך כל הניסוי, ולעתים קרובות לעקוב אחר משטחים שעלולים להיות מזוהמים כגון כפפות, שרוולים ורגליים. יש לפעול על פי הוועדה לרגולציה גרעינית (NRC), תקנות מקומיות ומוסדיות לצורך שימוש, משלוח וסילוק של חומרים רדיואקטיביים כלשהם.

1. הכנות ראשוניות

  1. הכינו 10% אתנול ב-50 מ"מ נתרן אצטט/חומצה אצטית בשלב נייד לכרומטוגרפיה נוזלית חצי-הכנה בעלת ביצועים גבוהים (HPLC).
    1. מניחים 3 מ"ל של חומצה אצטית קרחונית בבקבוק נפח נקי של 1000 מ"ל. הוסף 900 מ"ל של מים אולטרה-פוריים (התנגדות של 18 מיליון אוהם ס"מ ב-25°C) לבקבוקון הנפחי; להוסיף כ 8 מ"ל של 6 M נתרן הידרוקסיד פתרון ולהתאים את ה- pH ל 5.5 באמצעות מד pH מכויל ורצועת pH. לאחר שהפתרון מתקרר לטמפרטורת החדר, הפוך את הנפח ל-1,000 מ"ל עם מים אולטרה-פוריים להכנת פתרון 50 מ"מ נתרן אצטט/חומצה אצטית (pH 5.5).
    2. יש לסנן את הפתרון באמצעות מסנן קרום 0.2 מיקרומטר ולהעביר את הפתרון לשני בקבוקי ממס 500 מ"ל.
    3. מניחים כ 250 מ"ל של המאגר לעיל בבקבוק נפח 500 מ"ל. השתמש צילינדר מדורג כדי למדוד 50 מ"ל של ארצות הברית פרמקופיאה (USP) אתנול ולהוסיף את האתנול לבקבוק נפחי. הפוך את הנפח ל 500 מ"ל עם 50 מ"מ נתרן אצטט / חומצה אצטית, ולמדוד את ערך ה- pH עם רצועת pH.
  2. הכן פתרונות בקרת איכות (QC) לבדיקת התאמת מערכת.
    1. מלאו מחדש את בקבוקי הממס של HPLC במים אולטרה-פור טריים (ממס A) ואתנול (ממס B). ראש משאבת HPLC לטעון את תוכנית HPLC עם קצב זרימה של 1 מ"ל / דקה המורכב 30% ממס A ו 70% ממס B (v / v).
    2. צור פתרון בקרה (פתרון ריק) עבור QC. הוסף 5 מ"ל של 0.9% נתרן כלורי לתוך בקבוקון זכוכית 20 מ"ל. הוסף 0.15 מ"ל של 23.4% נתרן כלורי לפתרון לעיל. הוסף 6 מ"ל של שלב נייד HPLC חצי מוכן מוכן בשלב 1.1.3 (10% אתנול ב 50 mM נתרן אצטט / חומצה אצטית, pH 5.5) לבקבוקון הזכוכית.
    3. הכן 1 מיקרוגרם / מ"ל של L-FETrp nonradiolabeled ו 5 מיקרוגרם / מ"ל של תערובות L-FETrp ו- D-FETrp גזעיות (פתרונות סטנדרטיים).
    4. בנה עקומת כיול באמצעות פתרונות L-FETrp סטנדרטיים (0.1 מיקרוגרם/מ"ל, 0.5 מיקרוגרם/מ"ל, 1.0 מיקרוגרם/מ"ל, 10 מיקרוגרם/מ"ל, 100 מיקרוגרם/מ"ל).
    5. הגדר את רצף HPLC. ודא כי הרצף כולל הפעלה אחת של פתרון המדגם הריק, שתי ריצות של L-FETrp הסטנדרטי (1 מיקרוגרם / מ"ל), ריצה אחת של תערובות L-FETrp ו- D-FETrp גזעיות (5 מיקרוגרם / מ"ל), וריצה אחת של הרדיופארמה הסופית.
    6. הפעל את רצף HPLC החלקי כדי לבדוק את התאמת המערכת לפני ניתוח הדגימות הרדיואקטיביות באמצעות עמודת HPLC אנליטית (250 x 4.6 מ"מ).
      1. הפעל מדגם ריק אחד וודא שהכרומטוגרמה של המדגם הריק לא מראה פסגות חסרות משמעות או לא משמעותיות בין נפח הריק ל -10 דקות של הכרומטוגרמה.
      2. הפעל שני עותקים משוכפלים של הפתרון הסטנדרטי (מכיל 1 מיקרוגרם / מ"ל של L-FETrp). ודא שהאזורים של L-FETrp בשני העותקים המשוכפלים נמצאים בטווח של ±5% מהערך הממוצע.
      3. הפעל מדגם אחד של תערובות L-FETrp ו- D-FETrp (5 מיקרוגרם / מ"ל של L-FETrp ו- D-EFTrp, בהתאמה). ודא שניתן לזהות את L-FETrp ו- D-FETrp בכרומטוגרמה ולפתור את הבסיס.
  3. הכן את פתרונות radiolabeling ואספקה אחרת.
    1. הוסף את הפתרונות הבאים לחמישה בקבוקונים בצורת V של 1.5 מ"ל, בהתאמה. בקבוקון 1: 1 מ"ל של אשלגן קרבונט (K2CO3)/K222 פתרון (5 מ"ג / מ"ל K222 ו 1 מ"ג / מ"ל K2CO3 בתמיסת מים / אצטוניטריל, 1/99, v / v) עבור [18F]elution פלואוריד; בקבוקון 2: 0.4 מ"ל של אצטטוניטריל נטול מים לייבוש פלואוריד [18F]; בקבוקון 3: מבשר רדיובלות באצטטוניטריל נטול מים (1-2 מ"ג ב-0.5 מ"ל של אצטטוניטריל נטול מים) לשילוב פלואוריד [18F]; בקבוקון 4: חומצה הידרוכלורית (2 M, 0.25 מ"ל) באצטוניטריל (0.25 מ"ל) לחומציליזה; בקבוקון 5: 2 M נתרן הידרוקסיד (0.25 מ"ל) לנטרול תערובות התגובה.
    2. הפעל מחסנית אור מתילמוניום רבעוני (QMA) על ידי מעבר תחילה דרך 10 מ"ל של פתרון נתרן ביקרבונט רווי, ואחריו 10 מ"ל של מים אולטרה-פוריים, ולאחר מכן לשטוף את המחסנית עם זרימת חנקן. מצב מחסנית C8 קלה ומחסנית תחמוצת אלומיניום נייטרלית על ידי מעבר דרך 10 מ"ל של אתנול, ואחריו 10 מ"ל של מים אולטרה-פור.
    3. הוסף 0.15 מ"ל של 23.4% נתרן כלורי ו-5 מ"ל של 0.9% נתרן כלורי לבקבוקון ניסוח סטרילי של 30 מ"ל כדי להתאים את הנטיות ולדלל את שבר HPLC.
    4. הכן פתרון (1 מ"ל של נתרן אצטט / מאגר חומצה אצטית, 50 מ"מ, pH = 5.5 מוכן בשלב 1.1.1, 1 מ"ל של אתנול, ו 0.5 מ"ל של מים [סך של 2.5 מ"ל]) במזרק לשטיפת כלי התגובה; לטעון לתוך בקבוקון סטרילי 10 מ"ל.

2. הרכיבו את אספקת גלי הרדיו והפכו את ה-L-[18F]FETrp

  1. להרכיב את אספקת radiolabeling.
    1. הפעל את כוח המודול, הפחמן הדו-חמצני, האוויר הדחוס, קווי הארגון והחשמל של בקר הלוגיקה הניתן לתכנות (PLC). לחץ על לחצן mod_pscf18 כדי להפעיל את התוכנית של מערכת סינתזת רדיוכימיה. אתחל את ה- MVP של הקלט, הפלט והניסוח וודא שה- MVP של ה- MVP נמצאים במיקומים 4, 1, 1, בהתאמה.
    2. ודא כי לולאת HPLC נמצאת במיקום הזרקה ואת מחסנית האור QMA במיקום השמנת פלואוריד [18F].
    3. התקן את בקבוק השלב הנייד HPLC החצי-מוכן (המכיל את הפתרון שהוכן בשלב 1.1.3). שיווי משקל של מערכת HPLC על-ידי העברת השלב הנייד דרך עמודת HPLC כיראלית (250 x 10 מ"מ) ועמודת C18 (100 x 10 מ"מ) בקצב זרימה של 2 מ"ל/דקה למשך 30 דקות לפחות, ולאחר מכן החלף את שסתום ההסחה, אפשר ל- HPLC הנייד לעבור דרך עמודת HPLC כיראלית בלבד והגדל את קצב הזרימה ל- 3 מ"ל / דקה.
    4. התקן את מחסנית האור QMA בקו ההשמנה/שחרור של פלואוריד [18F]. התקן את מחסניות האלומינה/C8 הערומות בין מיקום ה- MVP של הקלט 6 לבין בקבוקון הביניים, שהוא בקבוקון בצורת V של 10 מ"ל המחובר ללולאת הדגימה של HPLC. התקן בקבוקון ריק 10 מ"ל (בקבוקון אוורור) למיקום MVP היציאה 4 עם מחט נוספת המחוברת לבקבוקון כמו פתח אוורור. התקן את בקבוקוני הריאגנט 1-5 למיקומי ה- MVP של הקלט 1-5, בהתאמה.
    5. התקן את הבקבוקון המכיל את פתרון השטיפה שהוכן בשלב 1.3.4 למיקום ה- MVP של היציאה 6.
    6. התקן בקבוק פסולת של 500 מ"ל (כדי לאסוף את פסולת HPLC העוברת בין העמודות כיראליות ו- C18) למיקום ה- MVP של הניסוח 1. התקן בקבוק פסולת נוסף של 500 מ"ל (כדי לאסוף פסולת HPLC העוברת דרך עמודת הכיראלי) לקצה איסוף הפסולת של שסתום ארבע היציאות הדו-קומתי.
    7. חבר את בקבוקון איסוף השברים (פתרון ממולא מראש שהוכן בשלב 1.3.3) למיקום ה- MVP של הניסוח 2. חבר את מיקום ה-MVP של הפלט 3 (קו גז) ואת קו אספקת המוצר הסופי לבקבוקוני MVP מיקום 2 של הפורמולה כדי לשחזר את המוצר הסופי שגובש. התקן בקבוקון סטרילי ריק 10 מ"ל במיקום MVP ניסוח 3, אשר ישמש בקבוקון הגיבוי עבור אוסף שבר היעד.
    8. התקן את העמודה הקצרה C18 בין ארבע יציאות, שסתום הסחה דו-מצבי לבין MVP ניסוח.
      הערה: במהלך ההתקנה של ריאגנט ובקבוקוני ניסוח, ודא אספקת הארגון בלוח הבקרה כבוי, ולחץ הארגון הוא אפס כדי למנוע כל העברה נוזלית בלתי צפויה במהלך הרכבת הבקבוקון. בדוק שוב את כל חיבורי המחט, עמדות הבקבוקון ועמדות ה-MVP עבור רדיוסינתזה הניתנת לשחזור.
  2. רדיוסינתזה של L-[18F]FETrp
    1. קבלה וסקר [18F]פלואוריד.
      1. בעת קבלת פתרון הפלואוריד [18F](15 ± 3 ג'יגה-אבקורל (GBq) בתחילת הסינתזה, עיין בטבלת החומרים), סקור את תיבת העופרת על פני השטח ובמטר אחד כדי לתעד את שיעורי החשיפה המרביים לקרינה. בצע בדיקת ניגוב כדי להבטיח שתיבת המשלוח אינה מזוהמת. הקלט את המינון והזמן של פלואוריד [18F].
    2. העבר [18F]פלואוריד.
      1. העבר את הרדיואקטיביות למערכת סינתזת הרדיוכימיה.
      2. חבר את קו הארגון באמצעות מחט קצרה ואת קו ההעברה [18F] פלואוריד עם מחט ארוכה לבקבוקון הפלואוריד [18F]. סגור את דלת הזכוכית של התא החם ודלת העופרת.
        אזהרה: השתמש מלחציים ארוכים כדי לדחוף את שתי המחטים; ודא שקצה המחט הארוך יושב בתחתית בקבוקון הפלואוריד [18F], כך שניתן יהיה להעביר את כל הפלואוריד [18F]. בדרך כלל, בקבוקון בצורת V נדרש עבור [18F]fluoride משלוח.
    3. מלכודת, המלטה וייבוש אזוטרופי [18F] פלואוריד.
      1. לחץ על Ar Supply כדי להפעיל את קו האספקה של הארגון, להגביר את לחץ הארגון, להפעיל את קו הדחיפה [18F] פלואוריד ולדחוף את הפלואוריד מימי [18F]דרך מחסנית האור QMA. אחרי הכל הרדיואקטיביות לכודה במחסנית האור QMA, וקריאת גלאי הרדיואקטיביות יציבה, מגבירים את לחץ הארגון ומפוצצים ארגון דרך המחסנית למשך 5 דקות נוספות כדי להסיר עודפי מים.
      2. כבה את קו הדחיפה [18F] פלואוריד, הפחת את לחץ הארגון לאפס, העבר את השסתום בעל שש היציאות בשתי עמדות מעמדת ההשמנה של פלואוריד [18F] לתנוחת ההמלטה. פתח את בקבוקון התגובה, הפעל את קו ה- MVP של מיקום ה- MVP של הקלט 1, דחף את פתרון K222/K2CO3 למיקום MVP של הקלט 1 באמצעות מחסנית האור QMA כדי לחמוק מהרדיואקטיביות לבקבוקון התגובה. החלף את מיקום ההרחבה של פלואוריד [18F] למצב ההשמנה.
      3. לחץ על כפתור החום כדי לחמם את הכור בטמפרטורה של 110 מעלות צלזיוס, הפעל את קו ה- MVP של ה- MVP של היציאה 4 (קו גורף) המתחבר לכור, והאדה את הממס לבקבוקון MVP של היציאה 4.
      4. לחץ על כפתור Cool כדי לקרר את הכור לטמפרטורת החדר עם פחמן דו חמצני דחוס, לכבות את הקו הגורף, להחליף את מיקום ה- MVP של הקלט 1 למיקום 2, ולהוסיף את האצטוניטריל נטול המים בבקבוקון 2. הפעילו את הקו הגורף ואת התנור לפלואוריד יבש בצורה אזאוטרופית ב-110 מעלות צלזיוס.
    4. הוסף את מבשר ההדבקה ברדיו וכלול [18F]פלואוריד.
      1. קרר את הכור לטמפרטורת החדר, כבה את הקו הגורף, החליף את מיקום ה- MVP של הקלט 2 למיקום 3, והוסף את מבשר ה- radiolabeling tosylate בבקבוקון 3. סגור את הכור, ולחמם את תערובות התגובה ב 100 °C (50 °F) במשך 10 דקות.
    5. לאדות את ממס התגובה ו acidolyse.
      1. להתקרר ולפתוח את הכור, להפעיל את הקו הגורף, ולאדות את ממס התגובה ב 100 °C (50 °F).
      2. לקרר את הכור, לכבות את הקו הגורף, לעבור את מיקום MVP הקלט 3 למיקום 4, ולהוסיף את תערובת חומצה הידרוכלורית / אצטוניטריל (0.5 מ"ל, 1/1, v / v). לחמם את התגובה ב 100 °C (50 °F) במשך 10 דקות כדי deprotect את tert-butyl-butyloxycarbonyl-להגן על קבוצות הגנה על tert-butyloxycarbonyl במבשר radiolabeling.
    6. לנטרל את התגובה.
      1. לקרר את הכור לטמפרטורת החדר, ולהחליף את מיקום MVP הקלט 4 למיקום 5 כדי להוסיף 2 M נתרן הידרוקסיד כדי לנטרל את תערובת התגובה. בטל את קו ארגון ה- MVP של הקלט.
    7. מעבירים את תערובת התגובה לבקבוקון הביניים.
      1. לחץ על לחצן F ב- MVP של הפלט כדי להחליף את ה- MVP של הפלט ממיקום האוורור 4 למיקום 5 ולאחר מכן לחץ על לחצן F ב- MVP של הקלט כדי להחליף את ה- MVP של הקלט ממיקום 5 למיקום 6. הפעל את קו ארגון ה- MVP של הפלט. דחוף את תערובת התגובה דרך תחמוצת האלומיניום הניטרלית המוערמת ומחסניות C8 לבקבוקון הביניים המותקן לפני לולאת מדגם HPLC.
    8. לשטוף את הכור ולהעביר את הפתרון.
      1. החלף את מיקום ה- MVP של היציאה 5 למיקום 6, דחף את פתרון השטיפה בבקבוקון של מיקום ה- MVP של היציאה 6 דרך בקבוקון התגובה, ומחסניות לבקבוקון הביניים, ברציפות. שים לב כי נפח התערובת המשולבת הוא כ 3.5 מ"ל. סגור את כלי התגובה.
    9. טען את התערובת המשולבת ללולאת HPLC ולטהר את התערובת.
      1. העבר את לולאת HPLC ממצב הזרקה למיקום טעינה, הפעל את קו ארגון ה- MVP של הקלט וטען את התערובות ללולאת HPLC של 5 מ"ל. לאחר השלמת העומס, החלף את לחצן העומס להזרקה ולחץ על הזרק HPLC כדי להפעיל את הכרומטוגרמה של HPLC בקצב זרימה של 3 מ"ל/דקה. לחץ על לחצן צג HPLC כדי לגשת לכרומטוגרמה של HPLC בזמן אמת.
    10. הסט את שבר היעד לעמודה C18.
      1. לחץ על לחצן ה- MVP של ההסחה כדי להסיט את שבר HPLC היעד לעמודת C18 הקצרה בערך 12 דקות.
    11. רוקן את עמודת HPLC כיראלית ונקה את השבר בעמודה C18.
      1. לאחר שהרדיואקטיביות של היעד נאספה בעמודה C18 (והפזה הניידת של HPLC זורמת לבקבוק הפסולת MVP של מיקום MVP 1 של הניסוח), העבר את שסתום ההסחה הדו-מצבי בעל ארבע היציאות למצב איסוף הפסולת. יש לשטוף את עמודת הכיראלי במהירות של 4 מ"ל/דקה למשך 6 דקות כדי להסיר את ה-D-[18F]FETrp enantiomer המשני וזיהומים אולטרה סגולים אחרים (UV).
      2. לחץ על לחצן ה- MVP של ההסחה כדי להסיט את השלב הנייד של HPLC בחזרה למיקום MVP של ניסוח 1 בקצב זרימה של 3 מ"ל / דקה. שים לב שהשלב הנייד עובר דרך העמודה כיראלית ועמודת C18 כדי לטהר את L-[18F]FETrp שנשמר בעמודה C18.
    12. לאסוף את שבר היעד.
      1. לאסוף את eluent בכ 32-34 דקות לתוך ניסוח MVP מיקום 2 בקבוקון.
        הערה: בדרך כלל, נאסף שבר HPLC של 2 דקות, והנפח הכולל בתוספת פתרון הנתרן כלורי שמולא מראש הוא 8-15 מ"ל.
    13. לספק את המינון לבקבוקון מוצר סופי סטרילי.
      1. לדחוף את הפתרון בפורמולה MVP מיקום 2 בקבוקון דרך קו המסירה מסנן סטרילי לתוך בקבוקון המינון הסופי (באמצעות מחט מסנן אוורור סטרילית מותקנת מראש).
        הערה: שלבי הפרוטוקול 2.2.9-2.2.13 הם שלבים המשמשים לטיהור HPLC של L-[18F]FETrp.
    14. בדוק את הרדיואקטיביות ואת נפח המינון.
      1. הסר את המסנן הסטרילי ובדוק את פעילות המינון הסופי ואת נפח.
      2. לשטוף את המערכת עם מים אולטרה-pure ואחריו אתנול ב 4 מ"ל / דקה לפחות 15 דקות כל אחד. כבה את משאבת HPLC ואת תיבת PLC; לסגור את התוכנית; כיבוי קו האוויר הדחוס, קו הארגון וקו הפחמן הדו-חמצני; ולכבות את הכוח העיקרי של המודול.
    15. למשוך את המינון QC ולהפעיל את דגימות QC.
      1. למשוך כ 0.1 מ"ל של המינון הסופי לתוך 0.2 מ"ל להוסיף של בקבוקון QC. הפעל את המדגם החם כתוכנית "רצף חלקי" בעקבות בדיקת התאמת המערכת המתוארת בשלב 1.2.6 .
    16. לנתח את נתוני QC ולשחרר את המינון.
      1. חשב את הטוהר הכימי והרדיוכימי, את הערך העודף האננטיומרי ואת הפעילות הטוחנת; לקבוע את ערך ה- pH.
      2. שחרר את המינון אם כל תוצאות הבדיקה עוברות את הטווח המקובל.

3. ניקוי מערכת לאחר ההפעלה

  1. סקור את מודול radiolabeling באמצעות מד סקר גייגר-מולר (GM) כדי להבטיח כי הרדיואקטיביות הוא רקוב כראוי (לפחות 24 שעות) לפני המערכת לנקות.
  2. הפעל את עוצמת מודול התדליל הרדיו ואת עוצמת תיבת PLC; להפעיל את התוכנית של מערכת סינתזת רדיוכימיה; ואתחל את ה-MVP של הקלט, ה-MVP של הפלט וה-MVP של הניסוח. העבר את בורר העמודות למיקום העוקף.
  3. נתק את מחסניות ה-QMA, האלומינה וה-C8.
  4. יש לשטוף תחילה את כל הבקבוקונים והקווים במים אולטרה-פורים, ואחריהם אתנול. יבש את הבקבוקונים והקווים עם ארגון טוהר גבוה.
  5. לאטום כל פתח אוורור קו באמצעות מחט סטרילית עם כובע. החלף את הבקבוקונים הריאגנטים וכלי התגובה עם בקבוקונים שרופים בתנור וכלי תגובה, בהתאמה.
  6. כבה את משאבת HPLC ואת תיבת PLC; לסגור את התוכנית; כיבוי קו האוויר הדחוס, קו הארגון וקו הפחמן הדו-חמצני; ולכבות את הכוח העיקרי של המודול.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ערכת התגובה מוצגת באיור 1. ה- radiolabeling כולל את שני השלבים הבאים: 1) תגובה של הקדמת ה- radiolabeling tosylate עם [18F]fluoride מספק את הביניים המסומן ב- 18F, ו - 2) דה-הגנה של קבוצות tert-butyloxycarbonyl ו- tert-butyl-להגן על הקבוצות המתווכות על בוטיל בטווח הביניים מעניקות את המוצר הסופי L-[18F]FETrp. שני שלבי התגובה ממשיכים ב 100 °C (60 °F) במשך 10 דקות.

לפני קבלת [18F] פלואוריד מהספק המסחרי, הרכיבו את בקבוקוני הריאגנט, בקבוקוני הניסוח והמחסניות; שיווי משקל את מערכות ה- QC ההכנות למחצה; ולהפעיל בדיקת התאמה של מערכת QC. זרימת העבודה המפורטת עבור הרדיוסינתזה של L-[18F]FETrp מתוארת באיור 2. בקצרה, הרדיואקטיביות נסקרת ומועברת למערכת הסינתזה של הרדיוכימיה, והפלואוריד [18F] מיובש באופן אזאוטרופי בכלי התגובה לאחר שלבי ההשמנה/שחרור. לאחר שילוב הפלואוריד [18F] בשלב הראשון, מוסיפים חומצה כדי להגן על שתי הקבוצות הפונקציונליות, ולאחר מכן נטרול בסיס. תערובת התגובה מועברת לבקבוקון ביניים, וכלי התגובה נשטף בתמיסה מעורבת. התערובת המשולבת נטענת על לולאת HPLC לטיהור. שילוב של עמודות HPLC כיראליות ו- C18 משמש להסרת זיהומים כימיים. שבר היעד נאסף לתוך בקבוקון ניסוח ממולא מראש עם נתרן כלורי כדי להתאים את ריכוז המינון ואת טוניקות. המוצר הסופי הוא סטרילי מסונן לתוך בקבוקון במינון הסופי, נבדק, ו aliquoted עבור QC לפני המינונים משתחררים.

הדיאגרמה השרטוטית של הגדרת המערכת מוצגת באיור 3. המודול מורכב מהרכיבים העיקריים הבאים: 1) MVP של קלט לתוספת ריאגנט, 2) MVP של יציאה לאוורור ושטיפה של הכור, 3) MVP ניסוח ניסוח לאיסוף שברי HPLC וניסוח מינון, 4) [18F]השמנת פלואוריד ושחרור MVP, ו-5) מערכת טיהור HPLC. ניתן לעקוב אחר המגמות של רדיואקטיביות, טמפרטורת תגובה ולחץ בזמן אמת באמצעות לוח הבקרה. כרומטוגרמה טיפוסית של HPLC חצי-הכנה מוצגת באיור 4. שבר היעד המכיל זיהומי UV מופנה לעמודת C18 קצרה (העקבות השחורים חופפים לעקבות UV אדומים, איור 4). ניתן להסיר את הזיהומים ברכיב היעד על-ידי העברת השבר דרך עמודת C18. שבר HPLC המטוהר שנמלט מהעמודה C18 נאסף בבקבוקון הניסוח. המינון נבדק ו aliquoted עבור QC.

הכרומטוגרמה הייצוגית של HPLC עבור QC מוצגת באיור 5. הכרומטוגרמה של המדגם הריק מראה פסגות חסרות משמעות בין נפח הריק לבין 10 דקות של התוכנית. ההתייחסות הסטנדרטית Nonradiolabeled L-FETrp מראה איזומר יחיד, מופרד היטב מן ההתייחסות הסטנדרטית של המקבילה D שלה. המנה הסופית של L-[18F]FETrp מראה טוהר כימי גבוה וטוהר רדיוכימי. בדיקת יציבות של המוצר הסופי בריכוז המינון הגבוה ביותר עבור עד 8 שעות מראה כי L-[18F]FETrp יציב במונחים של טוהר כימי, טוהר רדיוכימי, עודף אננטיומרי, וערך pH (טבלה 2)37. פרוטוקול זה עבור רדיוסינתזה חד-פעמית דו-שלבית של L-[18F]FET אורך כ-100 דקות. התשואה המתוקנת של הריקבון היא 20 ± 5%, עם טוהר כימי ורדיוכימי גדול מ -95%. החל מ- 12-18 GBq של [18F]fluoride, הפעילות הטוחנת של L-[18F]FET היא 88-118 GBq/μmol. ריכוז המסה הוא בדרך כלל פחות מ 0.5 מיקרוגרם / מ"ל, עם ריכוז המינון בטווח של 37-185 MBq / mL.

Figure 1
איור 1: ערכת תגובה לרדיוסינתזה חד-פעמית דו-שלבית של L-[18F]FETrp. קיצורים: MeCN = acetonitrile; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן; K222 = 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: מבט כולל על זרימת העבודה של רדיוסינתזת הרדיו L-[18F]FETrp. *בקרת איכות מלאה על פי USP823, USP797 יהיה אחריו לשימוש אנושי של L-[18F]FETrp. קיצורים: QC = בקרת איכות; MeCN = acetonitrile; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-טריפטופן. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: ייצור L-[18F]FETrp. דיאגרמה סכמטית של התקנה (משמאל) והתמונה של פלטפורמת הרדיוסינתזה (מימין). ההתקנה כוללת את הרכיבים העיקריים הבאים: 1. MVP של קלט; 2. MVP פלט; 3. MVP ניסוח; 4. [18F]MVP לוכד/משחרר פלואוריד; 5. מחסנית QMA; 6. בקבוקון ביניים; 7. מחסניות אלומינה/ג8; 8. כור; 9. עמודת HPLC כיראלית; 10, עמודת C18; 11. בקבוק פסולת HPLC לעמודה כיראלית; 12. MVP הסחה; 13. בקבוק פסולת HPLC לעמודות כיראלי ו- C18; 14. בקבוקון ניסוח; 15. מגבה בקבוקון. קיצורים: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן; MVP = מיקום בקבוקון מודולרי; QMA = מתילמוניום רבעוני. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: כרומטוגרמה חצי-הכנה טיפוסית לטיהור של L-[18F]FETrp. עקבות אדומים, ערוץ UV ב 254 ננומטר. עקבות שחורים, ערוץ רדיואקטיביות. חצים 1, 2 מציינים את ההתחלה והסוף של הסטת השבר הרדיואקטיבי המכיל L-[18F]FETrp לעמודה C18, בהתאמה. חצים 3, 4 מציינים את ההתחלה והסוף של איסוף שבר היעד המטוהר L-[18F]FETrp שפלט מהעמודה C18, בהתאמה. קיצור: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: כרומטוגרמה אנליטית טיפוסית של HPLC לבקרת איכות של L-[18F]FETrp. 1) פתרון ריק, 2) פתרון סטנדרטי של L-FETrp, 3) פתרון סטנדרטי של תערובות L-FETrp ו- D-FETrp, 4) עקבות UV של L-FETrp ב 230 ננומטר, 4) עקבות רדיואקטיביות של ניסוח L-[18F]FETrp. קיצור: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן; L-FETrp = 1-(2-פלואורואתיל)-L-טריפטופן; D-FETrp = 1-(2-פלואורואתיל)-D-טריפטופן. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

מכשיר מעקב חקירה קלינית אינדיקציות עיקריות מקצוענים האסירים
11 C-5-HTP כן הדמיית גידולים נוירואנדוקריניים המייצרים סרוטונין, מחלות נוירופסיכיאטריות רגיש בזיהוי גידולים נוירואנדוקריניים קטנים צריך ציקלוטרון באתר, זמן מחצית חיים קצר, הליכים מייגעים, רדיוסינתזה רב אנזימטית, רגיש לריכוז מבשר ופתרון pH, ספיגה לא ספציפית באזורים דופאמין noradrenergic
[11C] AMT כן לוקליזציה של רקמת אפילפטוגנית וגידולים במוח המבוססים על הפעלות מסלול קינורנין חזקות ייצור cGMP (תנאי ייצור) זמין, שאינו משולב בסינתזת חלבונים צריך ציקלוטרון באתר, זמן מחצית חיים קצר, נהלים מייגעים, כימות מסובך בתנאים פתולוגיים
L-[18F]FETrp לא הדמיית מסלול קינורנין כולל מוקדים אפילפטיים, גידולים במוח, וגילוי חריגות נוירו-דלקתיות הקשורות לאפילפסיה מחצית חיים נוחה, זמינה למשלוח לווין, רדיוסינתזה cGMP, יציבות גבוהה לקראת defluorination ו dosimetry קרינה חיובית ספיגה קלה הן על ידי משגר חומצת אמינו L והן על ידי טרנספורטר אלנין-סרין-ציסטאין, אין חקירות אנושיות עדיין

טבלה 1: השוואה של 11C-5-HTP, [11C]AMT, ו- L-[18F]FETrp. קיצורים: cGMP = נוהלי ייצור טובים נוכחיים; α-[11C]מתיל-L-טריפטופן; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן; 11 C-5-HTP = 11C-5-הידרוקסיטריפטופן.

שעות לאחר סיום הסינתזה של בדיקה טוהר רדיוכימי על ידי HPLC (%) טוהר כימי (%) עודף אננטיומרי (%) ערך pH
0 99 >95 98 5.5
1 99 >95 99 5.5
2 99 >95 99 5.5
4 99 >95 98 5.5
6 98 >95 98 5.5
8 97 >95 97 5.5

טבלה 2: מבחן יציבות של L-[18F]FETrp באצווה טיפוסית בריכוז המינון הגבוה ביותר. קיצור: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

טריפטופן היא חומצת אמינו חיונית לבני אדם. הוא ממלא תפקיד חשוב בוויסות מצב הרוח, התפקוד הקוגניטיבי וההתנהגות. נגזרות טריפטופן Radiolabeled, במיוחד פחמן-11-שכותרתו [11C]AMT, נחקרו בהרחבה בשל תפקידם הייחודי במיפוי סינתזת סרוטונין38,39, גילוי ודירוג גידולים40, הנחיית ניתוח אפילפסיה41,42, והערכה של תגובת הטיפול בסוכרת43. עם זאת, הליכי מחצית החיים הקצרים והליכי radiolabeling מייגעים להגביל את היישום הנרחב של [11C]AMT. המאמצים נעשים לפתח סוכנים פלואור-18-תווית עבור חילוף החומרים טריפטופן. שני מאמרי סקירה אחרונים מסכמים את תכונות הפיתוח וההדמיה של סוכני הדמיה טריפטופן פלואור-18 תווית3,28.

בהשוואה לקודמו בעל התווית 11C, L-[18F]FETrp מדגים תכונות הדמיה חיוביות של vivo, יציבות מטבולית טובה ועמידות בפני defluorination33. בנוסף, L-[18F]FETrp מדגים פרופיל dosimetry חיובי לעומת 18F-FDG והוצע כסוכן הדמיה טריפטופן מבטיח לתרגום קליני32,33. המתודולוגיה המתוארת כאן משתמשת באסטרטגיה של סיר אחד, דו-שלבי עבור הרדיוסינתזה של L-[18F]FETrp במערכת סינתזה רדיוכימיה. L-[18F]FETrp יוצר עם טוהר כימי גבוה, טוהר רדיוכימי ועודף אננטיומרי. מסת L-FETrp הכוללת ללא פיקוח במינון הסופי היא לא יותר מ 5 מיקרוגרם, ותכולת האתנול היא לא יותר מ -10%. L-[18F]FETrp מיוצר באופן שגרתי במרכז PET להדמיה של חילוף החומרים טריפטופן במודל גידול במוח עכבר medulloblastoma מהונדס והראה תוצאות הדמיה חיוביות32. בהשוואה לשיטה המדווחת עבור L-[18F]FETrp, הפרוטוקול הנוכחי כולל את היתרונות המפורטים להלן.

ראשית, כלי תגובה קטן ופחות מבשר ומסי תגובה משמשים עבור radiolabeling בהשוואה מודולים ושיטות אחרים שדווחו radiolabeling (שבו 9 מ"ג של הקדמה ב 1.1 מ"ל של ממס שימש)35, ורק 1-2 מ"ג של מבשר radiolabeling ב 0.5 מ"ל של ממס מתווסף לתגובה אבל עם תשואה גבוהה בהרבה של enantiomer. תשואה של פחות מ-1% דווחה עבור רדיוסינתזה דו-סירית ושלושה שלבים של L-[18F]FETrp ללא כל דיווח על הערך העודף האננטיומרי4.

שנית, נעשה שימוש בכמות הנמוכה ביותר של K222 רעיל, בהשוואה להליכים שדווחו עבור L-[18F]FETrp או racemic [18F]FETrp. בדרך כלל 4-5 מ"ג של K222 משמש לעומת 37.5 מ ג בשימוש על ידי אחרים35. K222 הוא זרז העברת פאזה המשמש לעתים קרובות ברדיוסינתזה של מעקבי PET בעלי תווית 18F. המגבלה שצוינה ב- USP עבור K222 היא פחות מ- 50 מיקרוגרם / מ"ל. בדיקת ספוט צבע לגילוי ריכוז K222 שיורית חייבת להתבצע כדי לעמוד בקריטריונים לפני שחרור המינון הסופי לשימוש קליני45.

שלישית, רק 1% מים מוצגים לפתרון K2CO3/K222 עבור [18F]elution פלואוריד, אשר מזרז את תהליך הייבוש של פלואוריד מימית [18F]. [18F]אניונים פלואוריד הם hydrated בכבדות ולהיות אינרטי כימית ב media46 מימית. לכן, שיפור הנוקלאופיליות על ידי השמדת [18F]פלואוריד וייבוש אזוטרופי של התמיסה המימית נדרש עבור [18F]fluoride התאגדות. מים יתחרו גם בפלואוריד [18F] כדי לעבור הידרוליזה במקום ההחלפה הנוקלאופילית הנוקלאופילית הרצויה [18F]fluoride של מבשר ההדבקה ברדיו.

רביעית, שלב נייד להזרקה משמש לטיהור של L-[18F]FETrp. 10 אחוז אתנול ב 50 mM נתרן אצטט / חומצה אצטית, pH 5.5, משמש כשלב הנייד כדי לטהר את radiotracer, בקלות להביא את התוכן אתנול פחות מ 10% במינון הסופי לשימוש קליני. בעוד 90% אתנול במים דווח כדי לפתור את enantiomers, זה לוקח יותר זמן כדי לאדות את התוכן אתנול פחות מ 10% ב 78 °C34.

המחקר הפרה-קליני של L-[18F]FETrp במודל עכבר medulloblastoma מהונדס מראה 1-L-[18F]FETrp היה הצטברות גידול במוח גבוהה עם קינטיקה חיובית, זניח ב vivo defluorination, וספיגת רקע נמוכה32. 1-L-[18F]FETrp מציג גם יחס יעד-ליעד מעולה ל-18F-FDG31. יתר על כן, הפרוטוקול קל להגדיר לייצור L-[18F]FETrp לחקירה קלינית37. בדיקות QC נוספות ומקיפות, כולל שלמות המסנן, טוהר רדיונוקלידי, רמות ממס שיורית, ריכוז K222, רמת אנדוטוקסין חיידקית ובדיקות סטריליות, ניתן לבצע בקלות עבור המינון הסופי של radiopharmaceutical. תהליך האישור הרגולטורי לניצול הקליני של L-[18F]FETrp בנבדקים אנושיים נמשך באופן פעיל.

לשיטה יש כמה מגבלות. שתי עמודות HPLC משמשות להשגת טוהר כימי הולם ועודף אננטיומרי של L-[18F]FETrp. קצב זרימה של השלב הנייד ב 3 מ"ל / דקה משמש לטיהור. קצב זרימה גבוה יותר גורם ללחץ גב גבוה, בעוד שקצב זרימה נמוך יותר מוביל לזמן ממושך לטיהור ורזולוציה בסיסית ירודה של הפסגות. עמודות HPLC חלופיות התואמות לשלב הנייד ומציגות סלקטיביות טובה יותר כלפי enantiomers ורזולוציה טובה על זיהומים עשויות לפשט את שלבי הטיהור.

מודול סינתזת רדיוכימיה היא מערכת לא מסחרית. רדיוסינתזה אוטומטית לחלוטין של racemic [18F]FETrp דווחה בסינתיסייזר GE FASTlab מסחרי. ההפרדה הכימית של האננטיומרים מתבצעת באמצעות עמודת HPLC אנליטית כיראלית; L-ו-D-isomers הסופיים מנוסחים על קלטת FASTLab שנייה35. Xin ו- Cai34 דיווחו על הרדיוסינתזה האוטומטית של L-[18F]FETrp טהור אופטית באמצעות מערכת GE FX-N. בעוד שני enantiomers ניתן להפריד בקלות עם עמודת HPLC כיראלי חצי הכנה, השלב הנייד עם תוכן אתנול גבוה (90% אתנול במים) אינו מתאים להזרקה אנושית ישירה34. השימוש של radiosynthesizer מסחרי ושלב נייד להזרקה עבור L-[18F]FETrp עם עודף אננטיומרי גבוה רצוי מאוד לחקירה קלינית קלה.

לסיכום, טריפטופן אנלוגי L-[18F]FETrp אנלוגי פלואור-18 היה מסונתז במערכת סינתזה רדיוכימיה באמצעות סיר אחד, גישה דו-שלבית עם אמינות גבוהה ושחזור. radiosynthesis כולל כמויות קטנות של מבשרי radiolabeling וממסים, שלב נייד להזרקה, ויישום קל לייצור קליני של L-[18F]FETrp לשימוש אנושי. הפרוטוקול יאפשר ניצול נרחב יותר של רדיוטראקר זה עבור הפרעות נוירולוגיות וסרטן מעורב עם חילוף החומרים טריפטופן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים כי לא קיימים אינטרסים פיננסיים מתחרים.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי מרכז האבחון והמחקר PET /MRI, ועל ידי המחלקות למחקר ורדיולוגיה ביו-רפואיים בבית החולים נמורס/אלפרד דופונט לילדים.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
[18F]Fluoride in [18O]H2O PETNET Solutions Inc. N/A
4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane ACROS 291950010 Kryptofix 222 or K222, 98%
Acetic acid ACROS 222142500 99.8%
Acetonitrile Sigma-Aldrich 271004 anhydrous, 99.8%
Agilent 1260 HPLC system Agilent Technologies Agilent 1260 Agilent 1260 series
Analytcial chiral HPLC column Sigma-Aldrich 12024AST Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 4.6 mm
Carbon dioxide, 60 LBS Airgas REFR744R200S 99.99%
D-FETrp standard reference Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
Empty sterile vial Jubilant HollisterStier 7515 20 mm closure, 10 mL
Ethanol Decon Labs 2716 200 proof, USP grade. ≥99.9%
Fisherbrand 13 mm Syringe Filter, 0.22 µm, PVDF, sterile Fisher Scientific 09-720-3
Hydrochloric acid Sigma-Aldrich 30721 ≥37%
Isopropanol Decon Labs 8316 70%, sterile
L-[18F]FETrp radiolabeling precursor Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
L-FETrp standard reference Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
Light C8 cartridge Waters WAT036770 Sep-Pak  C8 plus light cartridge
Needle, 20 G x 1 Becton-Dickinson & Co. 305175
Needle, 20 G x 1 ½ Becton-Dickinson & Co. 305176
Needle, 21 G x 2 Becton-Dickinson & Co. 305129
Neutral aluminum oxide Waters WAT023561 Sep-Pak alumina N plus light
Nylon membrane (0.20 µm ) MilliPore GNWP04700 47 mm
Pall Acrodisc 25 mm syringe sterile filter Pall Corporation 4907
PETCHEM radiochemistry synthesis system PETCHEM Solutions Inc. Pinckney, MI N/A Radiosynthesizer
pH strips 2.0 - 9.0 EMD Millipore 1.09584.0001
Potassium carbonate Sigma-Aldrich 367877 99.995%
Quaternary methylammonium light cartridge Waters 186004051 Sep-Pak QMA light
Semi-preparative C18 HPLC column Phenomenex 00D-4253-N0 100 × 10 mm
Semi-preparative chiral HPLC column Sigma-Aldrich 12034AST Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 10 mm
Sodium chloride injection 23.4% APP Pharmaceutical, LLC 18730 USP grade
Sodium chloridei injection 0.9% Hospira NDC 0409-4888-10 USP grade
Sodium hydroxide Honeywell 306576 99.99%
Spinal needle, 20 G x 3 ½ Becton-Dickinson & Co. 405182
Sterile alcohol prep pads BioMed Resource Inc. PC661
Sterile empty vials, 2 mL Hollister Stier 7505ZA 13 mm closure
Sterile empty vials, 30 mL Jubilant HollisterStier 7520ZA 20 mm closure
Syringe PP/PE, 3 mL, Luer Lock Air-Tite 4020-X00V0
Syringe PP/PE, 5 mL, Luer Lock Becton-Dickinson & Co. 309646
Syringe,  PP/PE, 10 mL, NORM-JECT Air-Tite 4100-000V0
Syringe, 1 mL, Luer Slip Becton-Dickinson & Co. 309659
Syringe, 3 mL, Luer-Lock Becton-Dickinson & Co. 309657
Ultra high purity argon Airgas AR UHP300 99.999%
Ultrapure water MilliporeSigma ZRQSVP300 Direct-Q 3 tap to pure and ultrapure water purification system

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cetina Biefer, H. R., Vasudevan, A., Elkhal, A. Aspects of tryptophan and nicotinamide adenine dinucleotide in immunity: A new twist in an old tale. International Journal of Tryptophan Research. 10, 1178646917713491 (2017).
  2. Savitz, J. The kynurenine pathway: a finger in every pie. Molecular Psychiatry. 25 (1), 131-147 (2020).
  3. Zlatopolskiy, B. D., et al. 11C- and 18F-labelled tryptophans as PET-tracers for imaging of altered tryptophan metabolism in age-associated disorders. Russian Chemical Reviews. 89 (9), 879-896 (2020).
  4. Eriksson, B., et al. Positron emission tomography (PET) in neuroendocrine gastrointestinal tumors. Acta Oncologica. 32 (2), 189-196 (1993).
  5. Kälkner, K. M., et al. Positron emission tomography (PET) with 11C-5-Hydroxytryptophan (5-HTP) in patients with metastatic hormone-refractory prostatic adenocarcinoma. Nuclear Medicine and Biology. 24 (4), 319-325 (1997).
  6. Eriksson, O., et al. Quantitative imaging of serotonergic biosynthesis and degradation in the endocrine pancreas. Journal of Nuclear Medicine. 55 (3), 460-465 (2014).
  7. Carlbom, L., et al. 11C]5-hydroxy-tryptophan pet for assessment of islet mass during progression of type 2 diabetes. Diabetes. 66 (5), 1286-1292 (2017).
  8. Eriksson, O., et al. Positron emission tomography to assess the outcome of intraportal islet transplantation. Diabetes. 65 (9), 2482-2489 (2016).
  9. Jager, P. L., et al. Radiolabeled amino acids: Basic aspects and clinical applications in oncology. Journal of Nuclear Medicine. 42 (3), 432-445 (2001).
  10. Langen, K. J., Galldiks, N. Update on amino acid pet of brain tumours. Current Opinion in Neurology. 31 (4), 354-361 (2018).
  11. Chugani, D. C., Muzik, O., Chakraborty, P., Mangner, T., Chugani, H. T. Human brain serotonin synthesis capacity measured in vivo with α-[C-11]methyl-L-tryptophan. Synapse. 28 (1), 33-43 (1998).
  12. Chugani, D. C., Muzik, O. Alpha[C-11]methyl-L-tryptophan PET maps brain serotonin synthesis and Kynurenine pathway metabolism. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 20, 2-9 (2000).
  13. Diksic, M., Nagahiro, S., Sourkes, T. L., Yamamoto, Y. L. A new method to measure brain serotonin synthesis in vivo. I. Theory and basic data for a biological model. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 10 (1), 1-12 (1990).
  14. Diksic, M., Young, S. N. Study of the brain serotonergic system with labeled α-methyl-L-tryptophan. Journal of Neurochemistry. 78 (6), 1185-1200 (2001).
  15. Alkonyi, B., et al. Accurate differentiation of recurrent gliomas from radiation injury by kinetic analysis of α-11C-methyl-L-tryptophan PET. Journal of Nuclear Medicine. 53, 1058-1064 (2012).
  16. Bagla, S., et al. A distinct microRNA expression profile is associated with α[11C]-methyl-L-tryptophan (AMT) PET uptake in epileptogenic cortical tubers resected from patients with tuberous sclerosis complex. Neurobiology of Disease. 109, 76-87 (2018).
  17. Alkonyi, B., et al. Increased tryptophan transport in epileptogenic dysembryoplastic neuroepithelial tumors. Journal of Neuro-oncology. 107 (2), 365-372 (2012).
  18. Chugani, D. C. α-methyl-L-tryptophan: Mechanisms for tracer localization of epileptogenic brain regions. Biomarkers in Medicine. 5 (5), 567-575 (2011).
  19. Chugani, D. C., et al. Imaging epileptogenic tubers in children with tuberous sclerosis complex using α-[11C]methyl-L-tryptophan positron emission tomography. Annals of Neurology. 44 (6), 858-866 (1998).
  20. Chugani, H. T., et al. α-[11C]-Methyl-L-tryptophan-PET in 191 patients with tuberous sclerosis complex. Neurology. 81 (7), 674-680 (2013).
  21. Jeong, J. W., et al. Multi-modal imaging of tumor cellularity and tryptophan metabolism in human Gliomas. Cancer Imaging. 15 (1), 10 (2015).
  22. Juhász, C., et al. Quantitative PET imaging of tryptophan accumulation in gliomas and remote cortex. Clinical Nuclear Medicine. 37 (9), 838-842 (2012).
  23. Juhász, C., et al. Tryptophan metabolism in breast cancers: Molecular imaging and immunohistochemistry studies. Nuclear Medicine and Biology. 39 (7), 926-932 (2012).
  24. Juhász, C., et al. Successful surgical treatment of an inflammatory lesion associated with new-onset refractory status epilepticus. Neurosurgical Focus. 34, 5 (2013).
  25. Kumar, A., Asano, E., Chugani, H. T. α-[11C]-methyl-L-tryptophan PET for tracer localization of epileptogenic brain regions: Clinical studies. Biomarkers in Medicine. 5 (5), 577-584 (2011).
  26. Tiwari, V. N., Kumar, A., Chakraborty, P. K., Chugani, H. T. Can diffusion tensor imaging (DTI) identify epileptogenic tubers in tuberous sclerosis complex? Correlation with α-[11C]methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) positron emission tomography (PET). Journal of Child Neurology. 27 (5), 598-603 (2012).
  27. Juhász, C., et al. In vivo uptake and metabolism of α-[11C]methyl-L-tryptophan in human brain tumors. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 26 (3), 345-357 (2006).
  28. John, F., Muzik, O., Mittal, S., Juhász, C. Fluorine-18-labeled PET radiotracers for imaging tryptophan uptake and metabolism: a systematic review. Molecular Imaging and Biology. 22 (4), 805-819 (2020).
  29. Zlatopolskiy, B. D., et al. Discovery of 7-[ 18 F]fluorotryptophan as a novel positron emission tomography (PET) probe for the visualization of tryptophan metabolism in vivo. Journal of Medicinal Chemistry. 61 (1), 189-206 (2018).
  30. Giglio, B. C., et al. Synthesis of 5-[18F]fluoro-α-methyl tryptophan: New trp based PET agents. Theranostics. 7 (6), 1524-1530 (2017).
  31. Yue, X., et al. Comparison of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan and FDG for the detection of medulloblastoma in a transgenic mouse model. Journal of Nuclear Medicine. 60, Supplement 1 545 (2019).
  32. Xin, Y., et al. PET imaging of medulloblastoma with an 18F-labeled tryptophan analogue in a transgenic mouse model. Scientific Reports. 10 (1), 3800 (2020).
  33. Michelhaugh, S. K., et al. Assessment of tryptophan uptake and kinetics using 1-(2-18F-fluoroethyl)-L-tryptophan and α-11C-methyl-L-tryptophan PET imaging in mice implanted with patient-derived brain tumor xenografts. Journal of Nuclear Medicine. 58 (2), 208-213 (2017).
  34. Xin, Y., Cai, H. Improved radiosynthesis and biological evaluations of L- and D-1-[18F]fluoroethyl-tryptophan for PET imaging of IDO-mediated kynurenine pathway of tryptophan metabolism. Molecular Imaging and Biology. 19 (4), 589-598 (2017).
  35. Henrottin, J., et al. Fully automated radiosynthesis of N1-[18F]fluoroethyl-tryptophan and study of its biological activity as a new potential substrate for indoleamine 2,3-dioxygenase PET imaging. Nuclear Medicine and Biology. 43 (6), 379-389 (2016).
  36. Xin, Y., et al. Evaluation of l-1-[18F]Fluoroethyl-tryptophan for PET imaging of cancer. Molecular Imaging and Biology. 21 (6), 1138-1146 (2019).
  37. Yue, X., et al. Automated production of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan for imaging of tryptophan metabolism. Applied Radiation and Isotopes. 156, 109022 (2020).
  38. Booij, L., et al. Brain serotonin synthesis in adult males characterized by physical aggression during childhood: A 21-year longitudinal study. PLoS ONE. 5 (6), 11255 (2010).
  39. Chandana, S. R., et al. Significance of abnormalities in developmental trajectory and asymmetry of cortical serotonin synthesis in autism. International Journal of Developmental Neuroscience. 23 (2-3), 171-182 (2005).
  40. Juhász, C., Dwivedi, S., Kamson, D. O., Michelhaugh, S. K., Mittal, S. Comparison of amino acid positron emission tomographic radiotracers for molecular imaging of primary and metastatic brain tumors. Molecular Imaging. 13 (6), 1-10 (2014).
  41. Rubí, S., et al. Positron emission tomography with α-[11C]methyl-L-tryptophan in tuberous sclerosis complex-related epilepsy. Epilepsia. 54 (12), 2143-2150 (2013).
  42. Chugani, H. T., et al. Clinical and histopathologic correlates of 11C-alpha-methyl-L-tryptophan (AMT) PET abnormalities in children with intractable epilepsy. Epilepsia. 52 (9), 1692-1698 (2011).
  43. Muzik, O., Burghardt, P., Yi, Z., Kumar, A., Seyoum, B. Successful metformin treatment of insulin resistance is associated with down-regulation of the kynurenine pathway. Biochemical and Biophysical Research Communications. 488 (1), 29-32 (2017).
  44. Sun, T., et al. Radiosynthesis of 1-[18F]fluoroethyl-L-tryptophan as a novel potential amino acid PET tracer. Applied Radiation and Isotopes. 70 (4), 676-680 (2012).
  45. Mock, B. H., Winkle, W., Vavrek, M. T. A color spot test for the detection of Kryptofix 2.2.2 in [18F]FDG preparations. Nuclear Medicine and Biology. 24 (2), 193-195 (1997).
  46. Kim, D. W., Jeong, H. J., Lim, S. T., Sohn, M. H. Recent trends in the nucleophilic [18F]-radiolabeling method with no-carrier-added [18F]fluoride. Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44 (1), 25-32 (2010).

Tags

כימיה גיליון 175 1-(2-[18F]פלואורואתיל)-L-טריפטופן רדיוסינתזה חילוף חומרים טריפטופן הדמיה PET מסלול קינורנין
רדיוסינתזה של 1-(2-[<sup>18F</sup>]פלואורואתיל)-L-טריפטופן באמצעות סיר אחד, פרוטוקול דו-שלבי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yue, X., Nikam, R. M., Kecskemethy,… More

Yue, X., Nikam, R. M., Kecskemethy, H. H., Kandula, V. V. R., Falchek, S. J., Averill, L. W., Langhans, S. A. Radiosynthesis of 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-Tryptophan using a One-pot, Two-step Protocol. J. Vis. Exp. (175), e63025, doi:10.3791/63025 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter