Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Радиосинтез 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофана с использованием одноступенчатого двухэтапного протокола

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

Здесь мы описываем радиосинтез 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофана, позитронно-эмиссионного томографического агента для изучения метаболизма триптофана, с использованием двухэтапной стратегии в системе синтеза радиохимии с хорошими радиохимическими выходами, высоким избытком энантиомерик и высокой надежностью.

Abstract

Путь кинуренина (КП) является основным путем метаболизма триптофана. Данные убедительно свидетельствуют о том, что метаболиты КП играют жизненно важную роль в пролиферации опухоли, эпилепсии, нейродегенеративных заболеваниях и психических заболеваниях из-за их иммуномодулирующих, нейромодулирующих и нейротоксических эффектов. Наиболее широко используемый агент позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) для картирования метаболизма триптофана, α-[11C]метил-L-триптофан ([11C]AMT), имеет короткий период полураспада 20 мин с трудоемкими процедурами радиосинтеза. Для радиосинтезирования [11C]AMT требуется циклотрон на месте. Только ограниченное число центров производят [11C]AMT для доклинических и клинических исследований. Следовательно, срочно необходима разработка альтернативного агента визуализации, который имеет более длительный период полураспада, благоприятную кинетику in vivo и легко автоматизируется. Полезность и ценность 1-(2-[18F]фторэтил)-L-триптофана, аналога триптофана, меченого фтором-18, была зарегистрирована в доклинических приложениях в ксенотрансплантатах, полученных из клеточных линий, ксенотрансплантатах, полученных от пациентов, и трансгенных моделях опухолей.

В данной работе представлен протокол радиосинтеза 1-(2-[18F]фторэтил)-L-триптофана с использованием двухэтапной стратегии. Используя этот протокол, радиоиндикатор может быть получен в 20 ± 5% (распад с поправкой в конце синтеза, n > 20) радиохимического выхода, как с радиохимической чистотой, так и с энантиомерным избытком более 95%. Протокол содержит небольшое количество прекурсора с не более чем 0,5 мл реакционного растворителя на каждой стадии, низкую нагрузку потенциально токсичного 4,7,13,16,21,24-гексаокса-1,10-диазабицикло[8.8.8]гексакона (K222) и экологически доброкачественную и инъекционную подвижную фазу для очистки. Протокол может быть легко сконфигурирован для получения 1-(2-[18F]фторэтил)-L-триптофана для клинических исследований в коммерчески доступном модуле.

Introduction

У человека триптофан является важным компонентом ежедневного рациона. Триптофан в основном метаболизируется через кинурениновый путь (КП). КП катализируется двумя ферментами, ограничивающими скорость, индоламином 2, 3-диоксигеназой (IDO) и триптофаном 2, 3-диоксигеназой (TDO). Более 95% триптофана превращается в кинуренин и его последующие метаболиты, в конечном итоге генерируя никотинамидадениндинуклеотид, который необходим для трансдукции клеточной энергии. КП является ключевым регулятором иммунной системы и важным регулятором нейропластичности и нейротоксических эффектов1,2. Аномальный метаболизм триптофана участвует в различных неврологических, онкологических, психиатрических и метаболических расстройствах; поэтому радиомаркированные аналоги триптофана широко используются в клинических исследованиях. Двумя наиболее распространенными клинически исследованными триптофановыми радиоиндикаторами являются 11C-α-метил-L-триптофан ([11C]AMT) и 11C-5-гидрокситриптофан (11C-5-HTP)3.

В 1990-х годах 11C-5-HTP использовался для визуализации серотонинсекретирующих нейроэндокринных опухолей4, а также для диагностики и мониторинга терапии метастатической гормоно-рефрактерной аденокарциномы предстательной железы5. Позже он был использован в качестве инструмента визуализации для количественной оценки серотонинергической системы в эндокринной поджелудочной железе6. 11 См. C-5-HTP также является многообещающим индикатором для неинвазивного обнаружения жизнеспособных островков при внутрипортальной трансплантации островков и диабете 2 типа7,8. За последние два десятилетия многие радиомаркированные аминокислоты продвинулись до клинических исследований9,10. В частности, меченый углеродом 11 аналог триптофана [11C]AMT получил широкое внимание для картирования синтеза серотонина мозга11,12,13,14 и локализации эпилептических очагов, эпилептогенных опухолей, комплекса туберозного склероза, глиом и рака молочной железы15,16,17,18,19,20 ,21,22,23,24,25,26. [11С] АМТ также имеет высокое поглощение в различных низко- и высокосортных опухолях у детей27. Кроме того, кинетический индикаторный анализ [11C]AMT у людей использовался для дифференциации и оценки различных опухолей и дифференциации глиомы от радиационно-индуцированного повреждения тканей15. [11С] Визуализация под управлением АМТ показывает значительные клинические преимущества при расстройствах головного мозга3,25. Однако из-за короткого периода полураспада углерода-11 (20 мин) и трудоемких процедур радиосинтеза использование [11C]AMT ограничено несколькими ПЭТ-центрами с циклотроном на месте и радиохимической установкой.

Фтор-18 имеет благоприятный период полураспада 109,8 мин, по сравнению с 20-минутным периодом полураспада углерода-11. Все чаще усилия были сосредоточены на разработке меченых фтором 18 радиоиндикаторов для метаболизма триптофана3,28. В общей сложности было зарегистрировано 15 уникальных радиодифференцированных триптофановых радиоиндикаторов фтора-18 с точки зрения радиомаркировки, транспортных механизмов, стабильности in vitro и in vivo, биораспределения и поглощения опухолями в ксенотрансплантатах. Однако быстрое дефторирование in vivo наблюдалось для нескольких индикаторов, включая 4-, 5- и 6-[18F]фтортриптофан, что исключало дальнейшую клиническую трансляцию29. 5-[18F]Фтор-α-метилтриптофан (5-[18F]FAMT) и 1-(2-[18F]фторэтил)-L-триптофан (L-[18F]FETrp, также известный как (S)-2-амино-3-(1-(2-[18F]фторэтил)-1H-индол-3-ил)пропановая кислота, молекулярная масса 249,28 г/моль), являются двумя наиболее перспективными радиоиндикаторами с благоприятной кинетикой in vivo в животных моделях и большим потенциалом превзойти [11 C]AMT для оценки клинических состояний с дерегулированным метаболизмом триптофана28. 5-[18F]FAMT показал высокое поглощение IDO1-положительными опухолевыми ксенотрансплантатами мышей с ослабленным иммунитетом и более специфичен для визуализации КП, чем [11C]AMT28,30. Тем не менее, стабильность in vivo 5-[18F]FAMT остается потенциальной проблемой, поскольку данные о дефторировании in vivo не были зарегистрированы после 30 мин после инъекции индикатора30.

Доклиническое исследование в генетически модифицированной модели мыши с медуллобластомой показало, что по сравнению с 18F-фтордезоксиглюкозой (18F-FDG), L-[18F]FETrp имел высокое накопление в опухолях головного мозга, незначительную дефторирование in vivo и низкое фоновое поглощение, демонстрируя превосходное соотношение мишени к нецелевой цели31,32. Исследования радиационной дозиметрии на мышах показали, что L-[18F]FETrp имел примерно на 20% более низкое благоприятное дозиметрическое воздействие, чем клинический 18F-FDG PET tracer33. В соответствии с выводами других исследователей, данные доклинических исследований предоставляют существенные доказательства в поддержку клинической трансляции L-[18F]FETrp для исследования аномального метаболизма триптофана у людей с нарушениями головного мозга, такими как эпилепсия, нейроонкология, аутизм и туберозный склероз28,31,32,33,34,35,36 . Общее сравнение между тремя наиболее широко исследованными индикаторами метаболизма триптофана, 11C-5-HTP, [11C]AMT и L-[18F]FETrp, показано в таблице 1. Как 11C-5-HTP, так и [11C]AMT имеют короткий период полураспада и трудоемкие процедуры радиомаркировки. Здесь описан протокол радиосинтеза L-[18F]FETrp с использованием двухэтапного подхода. Протокол предусматривает использование небольшого количества прекурсора радиомаркировки, небольшого объема реакционных растворителей, низкой нагрузки токсичного K222, а также экологически доброкачественной и инъекционной подвижной фазы для очистки и легкой рецептуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ВНИМАНИЕ: Протокол касается радиоактивных материалов. Любая дополнительная доза радиоактивных материалов может привести к пропорциональному увеличению вероятности неблагоприятных последствий для здоровья, таких как рак. Исследователи должны следовать практике дозы «настолько низкой, насколько это разумно достижимо» (ALARA), чтобы направлять протокол радиосинтеза с адекватной защитой в горячей клетке или свинцовом капюшоне. Минимизация времени прямого контакта, использование свинцового щита и соблюдение максимального расстояния для любого этапа радиационного воздействия в процессе радиосинтеза имеют важное значение. Носите значок радиационной дозиметрии и кольца для ручного мониторинга на протяжении всего эксперимента и часто контролируйте потенциально загрязненные поверхности, такие как перчатки, рукава и ноги. Комиссия по ядерному регулированию (NRC), местные и институциональные правила должны соблюдаться при использовании, транспортировке и захоронении любых радиоактивных материалов.

1. Начальная подготовка

  1. Готовят 10% этанол в подвижной фазе ацетата натрия/уксусной кислоты 50 мМ для полупрепаратной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
    1. Поместите 3 мл ледниковой уксусной кислоты в чистую объемную колбу объемом 1000 мл. Добавьте 900 мл сверхчистой воды (удельное сопротивление 18 миллионов Ом-см при 25 °C) в объемную колбу; добавить приблизительно 8 мл раствора гидроксида натрия 6 М и отрегулировать рН до 5,5 с помощью калиброванного рН-метра и полосы рН. После того, как раствор остынет до комнатной температуры, заполните объем до 1000 мл сверхчистой водой для приготовления раствора ацетата/уксусной кислоты (рН 5,5) 50 мМ.
    2. Вакуумная фильтрация раствора через мембранный фильтр 0,2 мкм и перенос раствора в две бутылки с растворителем по 500 мл.
    3. Поместите приблизительно 250 мл вышеуказанного буфера в объемную колбу объемом 500 мл. Используйте градуированный цилиндр для измерения 50 мл этанола Фармакопеи США (USP) и добавьте этанол в объемную колбу. Составьте объем до 500 мл с 50 мМ ацетата натрия / уксусной кислоты и измерьте значение pH с помощью полосы pH.
  2. Подготовка решений по контролю качества (QC) для проверки пригодности системы.
    1. Наполните бутылки с растворителем ВЭЖХ свежей сверхчистой водой (растворитель А) и этанолом (растворитель В). Загрунтуйте насос ВЭЖХ и загрузите программу ВЭЖХ со скоростью потока 1 мл/мин, состоящей из 30% растворителя А и 70% растворителя В (v/v).
    2. Сделайте управляющее решение (пустое решение) для контроля качества. Добавьте 5 мл 0,9% хлорида натрия в стеклянный флакон объемом 20 мл. Добавьте 0,15 мл 23,4% хлорида натрия в вышеуказанный раствор. Добавьте 6 мл полуподготовленной подвижной фазы ВЭЖХ, приготовленной на стадии 1.1.3 (10% этанола в 50 мМ ацетата натрия/уксусной кислоты, рН 5,5), в стеклянный флакон.
    3. Готовят 1 мкг/мл нерадиолабелированного L-FETrp и 5 мкг/мл рацемических L-FETrp и D-FETrp смесей (стандартные растворы).
    4. Постройте калибровочную кривую с использованием стандартных растворов L-FETrp (0,1 мкг/мл, 0,5 мкг/мл, 1,0 мкг/мл, 10 мкг/мл, 100 мкг/мл).
    5. Настройте последовательность ВЭЖХ. Убедитесь, что последовательность включает один прогон пустого образца раствора, два пробега стандартного L-FETrp (1 мкг/мл), один прогон рацемических смесей L-FETrp и D-FETrp (5 мкг/мл) и один прогон конечного радиофармацевтического препарата.
    6. Запустите частичную последовательность ВЭЖХ для проверки пригодности системы перед анализом радиоактивных образцов с использованием аналитической колонки ВЭЖХ (250 x 4,6 мм).
      1. Запустите один пустой образец и убедитесь, что хроматограмма пустого образца не показывает никаких или незначительных пиков между объемом пустоты и 10 минутами хроматограммы.
      2. Запустите две реплики стандартного раствора (содержит 1 мкг/мл L-FETrp). Убедитесь, что области L-FETrp в двух репликах находятся в пределах ±5% от среднего значения.
      3. Запустите один образец смесей L-FETrp и D-FETrp (5 мкг/мл L-FETrp и D-EFTrp, соответственно). Убедитесь, что L-FETrp и D-FETrp могут быть идентифицированы на хроматограмме и исходные условия разрешены.
  3. Подготовьте решения для радиомаркировки и другие расходные материалы.
    1. Добавьте следующие растворы в пять флаконов по 1,5 мл V-образной формы соответственно. Флакон 1: 1 мл раствора карбоната калия (K2CO3)/K222 (5 мг/мл K222 и 1 мг/мл K2CO3 в растворе воды/ацетонитрила, 1/99, v/v) для элюирования [18F]фторида; Флакон 2: 0,4 мл безводного ацетонитрила для [18F]фторидной сушки; Флакон 3: предшественник радиомаркировки в безводном ацетонитриле (1-2 мг в 0,5 мл безводного ацетонитрила) для включения фторида [18F]; Флакон 4: соляная кислота (2 М, 0,25 мл) в ацетонитриле (0,25 мл) для ацидолиза; Флакон 5: 2 М гидроксид натрия (0,25 мл) для нейтрализации реакционных смесей.
    2. Активируйте четвертичный легкий картридж с метиламмонием (QMA), сначала пройдя через 10 мл насыщенного раствора бикарбоната натрия, затем 10 мл сверхчистой воды, а затем промыть картридж потоком азота. Обусловите легкий картридж C8 и нейтральный картридж оксида алюминия, пройдя через 10 мл этанола, а затем 10 мл сверхчистой воды.
    3. Добавьте 0,15 мл 23,4% хлорида натрия и 5 мл 0,9% хлорида натрия во флакон стерильного состава объемом 30 мл для корректировки тонуса и разбавления фракции ВЭЖХ.
    4. Готовят раствор (1 мл буфера ацетата натрия/уксусной кислоты, 50 мМ, рН = 5,5, приготовленный на стадии 1,1,1, 1 мл этанола и 0,5 мл воды [всего 2,5 мл]) в шприце для промывки реакционного сосуда; загрузить в 10 мл стерильный флакон.

2. Соберите блоки радиомаркировки и радиосинтезируйте L-[18F]FETrp

  1. Соберите расходные материалы для радиомаркировки.
    1. Включите питание модуля, углекислый газ, сжатый воздух, аргоновые линии и питание программируемого логического контроллера (ПЛК). Нажмите кнопку mod_pscf18 , чтобы активировать программу системы синтеза радиохимии. Инициализируйте MVP ввода, вывода и формулировки и убедитесь, что MVP находятся в позициях 4, 1, 1 соответственно.
    2. Убедитесь, что петля ВЭЖХ находится в положении впрыска, а картридж QMA — в положении улавливания фтора [18F].
    3. Установите полуподготовленный флакон мобильной фазы ВЭЖХ (содержащий раствор, приготовленный на этапе 1.1.3). Уравновешивайте систему ВЭЖХ, пропуская подвижную фазу через хиральную колонну ВЭЖХ (250 x 10 мм) и колонну C18 (100 x 10 мм) со скоростью потока 2 мл/мин в течение не менее 30 мин, затем переключите отводной клапан, позвольте мобильной ВЭЖХ пройти только через хиральную колонну ВЭЖХ и увеличьте расход до 3 мл/мин.
    4. Установите световой картридж QMA в линию улавливания/высвобождения фтора [18F].. Установите сложенные картриджи из глинозема/C8 между входной позицией MVP 6 и промежуточным флаконом, который представляет собой V-образный флакон объемом 10 мл, соединенный с петлей образца ВЭЖХ. Установите пустой флакон объемом 10 мл (вентиляционный флакон) в выходное положение MVP 4 с другой иглой, прикрепленной к флакону в качестве вентиляционного отверстия. Устанавливают реагентные флаконы 1-5 на входные позиции MVP 1-5 соответственно.
    5. Установите флакон, содержащий раствор для полоскания, приготовленный на шаге 1.3.4, на выходную позицию MVP 6.
    6. Установите бутылку с отходами объемом 500 мл (для сбора отходов ВЭЖХ, проходящих через хиральную и C18 колонны) в позицию MVP состава 1. Установите еще одну бутылку для отходов объемом 500 мл (для сбора отходов ВЭЖХ, проходящих через хиральную колонну) на конец сбора отходов четырехпортового двухпозиционного клапана.
    7. Подключите флакон для сбора фракций (предварительно заполненный раствор, приготовленный на этапе 1.3.3) к формуле MVP позиции 2. Подключите выходную позицию MVP 3 (газовая линия) и линию доставки конечного продукта к флаконам MVP позиции 2 для восстановления конечного рецептурного продукта. Установите пустой стерильный флакон объемом 10 мл в состав MVP позиции 3, который будет использоваться в качестве резервного флакона для сбора целевой фракции.
    8. Установите короткую колонну C18 между четырехпортовым двухпозиционным отводным клапаном и формулой MVP.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Во время установки реагента и флаконов с рецептурой убедитесь, что подача аргона на панели управления отключена, а давление аргона равно нулю, чтобы избежать неожиданного переноса жидкости во время сборки флакона. Дважды проверьте все соединения игл, положения флаконов и позиции MVP для воспроизводимого радиосинтеза.
  2. Радиосинтез L-[18F]FETrp
    1. Прием и исследование [18F]фторида.
      1. При получении раствора фторида [18F] (15 ± 3 гигабеккереля (GBq) в начале синтеза см. Таблицу материалов), осмотрите свинцовый ящик на поверхности и на расстоянии 1 м зафиксируйте максимальные показатели радиационного облучения. Проведите тест на салфетку, чтобы убедиться, что транспортная коробка не загрязнена. Запишите дозу и время [18F]фтора.
    2. Перенос [18F]фтора.
      1. Перенос радиоактивности в систему радиохимического синтеза.
      2. Соедините линию аргона короткой иглой и линию переноса фтора [18F] длинной иглой с флаконом [18F]фторида. Закройте стеклянную дверь с горячими ячейками и свинцовую дверь.
        ВНИМАНИЕ: Используйте длинный зажим, чтобы протолкнуть обе иглы; убедитесь, что длинный наконечник иглы находится в нижней части флакона с фторидом [18F], чтобы весь [18F] фторид мог быть перенесен наружу. Как правило, для доставки [18F]фторида требуется V-образный флакон.
    3. Улавливать, элюировать и азеотропно сухой [18F]фторид.
      1. Щелкните Ar Supply , чтобы включить линию питания аргона, увеличить давление аргона, включить линию толкания фтора [18F] и протолкнуть водный [18F]фторид через картридж QMA. После того, как радиоактивность задерживается в световом картридже QMA, а показания детектора радиоактивности устойчивы, увеличьте давление аргона и продуйте аргон через картридж еще на 5 минут, чтобы удалить лишнюю воду.
      2. Выключите линию толкания фторида [18F], уменьшите давление аргона до нуля, переключите шестипортовый двухпозиционный клапан из положения улавливания фтора [18F] в положение элюирования. Откройте реакционный флакон, включите входное положение MVP позиции 1 аргоновой линии, протолкните раствор K222/K2CO3 во входное положение MVP 1 флакон через легкий картридж QMA, чтобы элюдировать радиоактивность в реакционный флакон. Переключите положение элюирования фторида [18F] в положение улавливания.
      3. Нажмите кнопку «Тепло », чтобы нагреть реактор при 110 °C, включите выходную позицию MVP позиции 4 аргоновой линии (подметальной линии), которая соединяется с реактором, и испарите растворитель в выходной MVP позиции 4 флакона.
      4. Нажмите кнопку Cool , чтобы охладить реактор до комнатной температуры со сжатым углекислым газом, выключите подметальную линию, переключите входную позицию MVP 1 в положение 2 и добавьте безводный ацетонитрил во флакон 2. Включите подметальную линию и нагреватель, чтобы азеотропно высушить [18F]фторид при 110 °C.
    4. Добавьте прекурсор радиомаркировки и включите [18F]фторид.
      1. Охладите реактор до комнатной температуры, выключите подметальную линию, переключите входную позицию MVP 2 в положение 3 и добавьте предшественник радиомаркировки тозилата во флакон 3. Закройте реактор и нагревайте реакционные смеси при 100 °C в течение 10 мин.
    5. Испаряют реакционный растворитель и ацидолизуют.
      1. Охладите и откройте реактор, включите подметальную линию и испарите реакционный растворитель при 100 °C.
      2. Охладите реактор, выключите подметальную линию, переключите входную позицию MVP 3 на позицию 4 и добавьте смесь соляной кислоты/ацетонитрила (0,5 мл, 1/1, v/v). Реакцию нагревают при 100°С в течение 10 мин для дезащиты трет-бутиловых и трет-бутилоксикарбонил-защитных групп в прекурсоре радиомаркировки.
    6. Нейтрализовать реакцию.
      1. Охладите реактор до комнатной температуры и переключите входную позицию MVP 4 на позицию 5, чтобы добавить 2 М гидроксида натрия для нейтрализации реакционной смеси. Отключите входную строку АРГОНА MVP.
    7. Перенесите реакционную смесь в промежуточный флакон.
      1. Нажмите кнопку F в выходном MVP, чтобы переключить выходной MVP из позиции вентиляции 4 в позицию 5, а затем нажмите кнопку F во входном MVP, чтобы переключить входной MVP из позиции 5 в позицию 6. Включите выходную строку аргона MVP. Протолкните реакционную смесь через сложенные нейтральные картриджи оксида алюминия и C8 в промежуточный флакон, установленный перед контуром образца ВЭЖХ.
    8. Промыть реактор и перенести раствор.
      1. Переключите выходное положение MVP 5 в положение 6, протолкните раствор промывки во флаконе выходного MVP положения 6 через реакционный флакон и картриджи в промежуточный флакон, последовательно. Отметим, что объем комбинированной смеси составляет примерно 3,5 мл. Закройте реакционный сосуд.
    9. Загрузите комбинированную смесь в петлю ВЭЖХ и очистите смесь.
      1. Переключите петлю ВЭЖХ из положения впрыска в положение нагрузки, включите входную линию аргона MVP и загрузите смеси в петлю ВЭЖХ 5 мл. Когда нагрузка будет завершена, переключите кнопку нагрузки для впрыска и нажмите кнопку ВПР ВЭЖХ , чтобы запустить хроматограмму ВЭЖХ со скоростью потока 3 мл/мин. Нажмите кнопку монитора ВЭЖХ , чтобы получить доступ к хроматограмме ВЭЖХ в режиме реального времени.
    10. Перенаправьте целевую фракцию в столбец C18.
      1. Нажмите кнопку MVP перенаправления , чтобы перенаправить целевую фракцию ВЭЖХ в короткий столбец C18 примерно через 12 минут.
    11. Промыть хиральную колонну ВЭЖХ и очистить фракцию в колонке C18.
      1. После того, как целевая радиоактивность собрана в колонке C18 (и мобильная фаза ВЭЖХ перетекает в формулу MVP положения 1 бутылки для отходов), переключите четырехпортовый двухпозиционный отводной клапан в положение сбора отходов. Промывайте хиральную колонну со скоростью 4 мл/мин в течение 6 мин, чтобы удалить незначительный энантиомер D-[18F]FETrp и другие ультрафиолетовые (УФ) примеси.
      2. Нажмите кнопку отвода MVP , чтобы отвести мобильную фазу ВЭЖХ обратно в позицию MVP состава 1 со скоростью потока 3 мл/мин. Обратите внимание, что подвижная фаза проходит через хиральную колонну и колонну C18 для очистки L-[18F]FETrp, удерживаемого в колонке C18.
    12. Соберите целевую фракцию.
      1. Собирают элюент примерно через 32-34 мин в состав MVP позиции 2 флакона.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Обычно собирают 2-минутную фракцию ВЭЖХ, а общий объем плюс предварительно заполненный раствор хлорида натрия составляет 8-15 мл.
    13. Доставьте дозу в стерильный флакон с конечным продуктом.
      1. Протолкните раствор в составе MVP позиции 2 флакона через линию доставки и стерильный фильтр в флакон конечной дозы (через предустановленную стерильную вентиляционную фильтрующую иглу).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Этапы протокола 2.2.9-2.2.13 представляют собой этапы, используемые для очистки ВЭЖХ L-[18F]FETrp.
    14. Анализ радиоактивности и объема дозы.
      1. Снимите стерильный фильтр и проведите анализ активности и объема конечной дозы.
      2. Промывайте систему сверхчистой водой с последующим этанолом со скоростью 4 мл/мин в течение не менее 15 мин каждый. Выключите насос ВЭЖХ и блок ПЛК; закрыть программу; отключение линии сжатого воздуха, аргоновой линии и линии углекислого газа; и выключите основное питание модуля.
    15. Снимите дозу КК и запустите образцы КК.
      1. Выведите приблизительно 0,1 мл конечной дозы в 0,2 мл флакона с КК. Запустите горячий образец как программу «частичной последовательности» после теста на пригодность системы, описанного в шаге 1.2.6.
    16. Анализируйте данные КК и высвобождайте дозу.
      1. Рассчитать химическую и радиохимическую чистоту, энантиомерную избыточную величину и молярную активность; определить значение pH.
      2. Отпустите дозу, если все результаты испытаний пройдут допустимый диапазон.

3. Очистка системы после запуска

  1. Обследуйте модуль радиомаркировки с помощью измерителя Гейгера-Мюллера (GM), чтобы убедиться, что радиоактивность адекватно распадается (по крайней мере, за 24 часа) до очистки системы.
  2. Включите питание модуля радиомаркировки и питание блока PLC; активировать программу системы синтеза радиохимии; и инициализируйте входной MVP, выходной MVP и MVP формулировки. Переключите селектор столбцов в положение байпаса.
  3. Отсоедините картриджи QMA light, глинозема и C8.
  4. Сначала промыть все флаконы и линии сверхчистой водой, а затем этанолом. Высушите флаконы и линии аргоном высокой чистоты.
  5. Запечатайте каждое линейное вентиляционное отверстие стерильной иглой с колпачком. Замените флаконы с реагентами и реакционный сосуд на сгоревшие в духовке флаконы и реакционный сосуд соответственно.
  6. Выключите насос ВЭЖХ и блок ПЛК; закрыть программу; отключение линии сжатого воздуха, аргоновой линии и линии углекислого газа; и выключите основное питание модуля.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Схема реакции показана на рисунке 1. Радиомаркировка включает следующие две стадии: 1) реакция предшественника радиомаркировки тозилата с [18F]фторидом обеспечивает 18F-меченый промежуточный продукт и 2) депротекция трет-бутилоксикарбониловых и трет-бутил-защитных групп в промежуточном продукте, обеспечивающем конечный продукт L-[18F]FETrp. Обе стадии реакции продолжаются при 100 °C в течение 10 мин.

Перед получением [18F]фтора от коммерческого поставщика соберите флаконы с реагентами, флаконы с рецептурой и картриджи; уравновешивание полуприготовительных, QC систем; и провести тест на пригодность системы контроля качества. Подробный рабочий процесс радиосинтеза L-[18F]FETrp описан на рисунке 2. Короче говоря, радиоактивность исследуется и переносится в систему синтеза радиохимии, а фторид [18F]азеотропно высушивают в реакционном сосуде после этапов улавливания/высвобождения. После включения [18F]фторида на первой стадии добавляют кислоту для депротекции двух функциональных групп с последующей нейтрализацией оснований. Реакционную смесь переносят в промежуточный флакон, а реакционный сосуд промывают смешанным раствором. Комбинированная смесь загружается в контур ВЭЖХ для очистки. Для удаления химических примесей используется комбинация хиральных колонн и колонн ВЭЖХ C18. Целевую фракцию собирают во флакон препарата, предварительно заполненный хлоридом натрия для корректировки дозы концентрации и тонуса. Конечный продукт стерильно фильтруют во флакон с конечной дозой, анализируют и аликвотируют на КК до высвобождения доз.

Принципиальная схема настройки системы показана на рисунке 3. Модуль состоит из следующих основных компонентов: 1) входной MVP для добавления реагента, 2) выходной MVP для вентиляции и промывки реактора, 3) состав MVP для сбора фракций ВЭЖХ и дозирования, 4) [18F]улавливание и высвобождение фторида MVP и 5) система очистки ВЭЖХ. Тенденции радиоактивности, температуры реакции и давления можно отслеживать в режиме реального времени через панель управления. Типичная полуподготовительная хроматограмма ВЭЖХ показана на рисунке 4. Целевая фракция, содержащая УФ-примеси, направляется в короткую колонку C18 (черный след перекрывается красным УФ-следом, рисунок 4). Примеси в целевом компоненте могут быть удалены путем пропускания фракции через колонну C18. Очищенная фракция ВЭЖХ, элюированная из колонки С18, собирается во флаконе препарата. Доза анализируется и аликвотируется для КК.

Репрезентативные ВЭЖХ-хроматограммы для КК показаны на рисунке 5. Хроматограмма пустого образца показывает незначительные пики между объемом пустоты и 10 мин программы. Нерадиолабелированный стандартный эталон L-FETrp показывает один изомер, хорошо отделенный от стандартного эталона его D-аналога. Конечная доза L-[18F]FETrp показывает высокую химическую чистоту и радиохимическую чистоту. Испытания стабильности конечного продукта при максимальной концентрации дозы в течение до 8 ч показывают, что L-[18F]FETrp стабилен с точки зрения химической чистоты, радиохимической чистоты, энантиомерного избытка и значения рН (таблица 2)37. Этот протокол для двухэтапного радиосинтеза L-[18F]FET занимает около 100 минут. Выход с поправкой на распад составляет 20 ± 5%, с химической и радиохимической чистотой более 95%. Начиная с 12-18 ГБк [18F]фторида, молярная активность L-[18F]FET составляет 88-118 ГБк/мкмоль. Массовая концентрация обычно составляет менее 0,5 мкг/мл, при этом концентрация дозы находится в диапазоне 37-185 МБк/мл.

Figure 1
Рисунок 1: Схема реакции для однокорпусного двухступенчатого радиосинтеза L-[18F]FETrp. Сокращения: MeCN = ацетонитрил; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан; K222 = 4,7,13,16,21,24-гексаокса-1,10-диазабицикло[8.8.8]гексакозан. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Обзор рабочего процесса радиосинтеза L-[18F]FETrp. * Полный контроль качества в соответствии с USP823, USP797 будет соблюдаться для использования человеком L-[18F]FETrp. Сокращения: QC = контроль качества; MeCN = ацетонитрил; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Производство L-[18F]FETrp. Принципиальная схема установки (слева) и фотография платформы радиосинтеза (справа). Настройка включает в себя следующие основные компоненты: 1. Входной MVP; 2. Вывод MVP; 3. Формулировка MVP; 4. [18F]Фторид-улавливание/высвобождение MVP; 5. QMA картридж; 6. Промежуточный флакон; 7. Картриджи из глинозема/C8; 8. Реактор; 9. Хиральная колонна ВЭЖХ; 10, колонка C18; 11. Бутылка для отходов ВЭЖХ в хиральную колонну; 12. Диверсионный MVP; 13. Бутылка для отходов ВЭЖХ в хиральную и C18 колонны; 14. Флакон с рецептурой; 15. Резервная копия флакона. Сокращения: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан; MVP = модульный позиционер флакона; QMA = четвертичный метиламмоний. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Типичная полуподготовительная хроматограмма для очистки L-[18F]FETrp. Красный след, УФ-канал при 254 нм. Черный след, канал радиоактивности. Стрелки 1, 2 обозначают начало и конец отвода радиоактивной фракции, содержащей L-[18F]FETrp, в колонку C18 соответственно. Стрелки 3, 4 указывают начало и конец сбора очищенной целевой фракции L-[18F]FETrp, элюированной из колонки C18 соответственно. Аббревиатура: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5: Типичная аналитическая хроматограмма ВЭЖХ для контроля качества L-[18F]FETrp. 1) Пустой раствор, 2) стандартный раствор L-FETrp, 3) стандартный раствор смесей L-FETrp и D-FETrp, 4) УФ-след L-FETrp при 230 нм, 4) след радиоактивности состава L-[18F]FETrp. Аббревиатура: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан; L-FETrp = 1-(2-фторэтил)-L-триптофан; D-FETrp = 1-(2-фторэтил)-D-триптофан. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Трассер Клинические исследования Основные показания Плюсы Минусы
11 См. С-5-ПВТ Да Визуализация серотонин-продуцирующих нейроэндокринных опухолей, нервно-психических заболеваний Чувствителен при обнаружении небольших нейроэндокринных опухолей Необходим циклотрон на месте, короткий период полувыведения, трудоемкие процедуры, мультиферментативный радиосинтез, чувствительный к концентрации предшественников и рН раствора, неспецифическое поглощение в дофаминергических и норадренергических областях
[11С] АМТ Да Локализация эпилептогенной ткани и опухолей головного мозга на основе сильных активаций кинурениновых путей Доступно производство цГМФ, не включенное в синтез белка Нужен циклотрон на месте, короткий период полувыведения, трудоемкие процедуры, сложная количественная оценка при патологических состояниях
L-[18F]FETrp Нет Визуализация кинуренинового пути, включая эпилептические очаги, опухоли головного мозга, и обнаружение связанных с эпилепсией нейровоспалительных аномалий Благоприятный период полураспада, доступный для спутниковой доставки, радиосинтеза cGMP, высокой стабильности к дефторированию и благоприятной радиационной дозиметрии Поглощение облегчается как переносчиком L-аминокислот, так и транспортером аланин-серин-цистеина, исследований на людях пока нет

Таблица 1: Сравнение 11C-5-HTP, [11C]AMT и L-[18F]FETrp. Сокращения: cGMP = текущая надлежащая производственная практика; α-[11C]метил-L-триптофан; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан; 11 См. C-5-HTP = 11C-5-гидрокситриптофан.

Часы после окончания синтеза анализа Радиохимическая чистота по ВЭЖХ (%) Химическая чистота (%) Энантиомерный избыток (%) Значение 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

Таблица 2: Испытание на стабильность L-[18F]FETrp в типичной партии при максимальной концентрации дозы. Аббревиатура: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Триптофан является незаменимой аминокислотой для человека. Он играет важную роль в регуляции настроения, когнитивной функции и поведения. Радиомаркированные производные триптофана, особенно меченый углеродом 11 [11C]AMT, были широко изучены из-за их уникальной роли в картировании синтеза серотонина38,39, обнаружении и классификации опухолей40, руководстве хирургией эпилепсии41,42 и оценке ответа на лечение при диабете43. Однако короткий период полураспада и трудоемкие процедуры радиомаркировки ограничивают широкое применение [11C]AMT. В настоящее время предпринимаются усилия по разработке фтор-18-меченых агентов для метаболизма триптофана. В двух недавних обзорных статьях обобщены свойства развития и визуализации фтор-18-меченых триптофана3,28.

По сравнению со своим предшественником, меченым 11C, L-[18F]FETrp демонстрирует благоприятные свойства визуализации in vivo, хорошую метаболическую стабильность и устойчивость к дефторированию33. Кроме того, L-[18F]FETrp демонстрирует благоприятный дозиметрический профиль по сравнению с 18F-FDG и был предложен в качестве перспективного триптофана для клинической трансляции32,33. Методология, описанная здесь, использует двухэтапную стратегию радиосинтеза L-[18F]FETrp в системе синтеза радиохимии. L-[18F]FETrp производили с высокой химической чистотой, радиохимической чистотой и энантиомерным избытком. Общая нерадиолабелированная масса L-FETrp в конечной дозе составляет не более 5 мкг, а содержание этанола не более 10%. L-[18F]FETrp обычно производится в ПЭТ-центре для визуализации метаболизма триптофана в трансгенной медуллобластомной модели опухоли головного мозга мыши и показал благоприятные результаты визуализации32. По сравнению с сообщенным методом для L-[18F]FETrp, текущий протокол включает преимущества, подробно описанные ниже.

Во-первых, для радиомаркировки используют небольшой реакционный сосуд и меньше прекурсоров и реакционных растворителей по сравнению с другими сообщенными модулями и способами радиомаркировки (в которых использовалось 9 мг предшественника в 1,1 мл растворителя)35, и только 1-2 мг предшественника радиометки в 0,5 мл растворителя добавляют к реакции, но с гораздо более высоким выходом энантиомера. Сообщалось о выходе менее 1% для трехступенчатого радиосинтеза L-[18F]FETrp без какого-либо сообщения о энантиомерном избыточном значении44.

Во-вторых, используется самое низкое количество токсичного K222 по сравнению с зарегистрированными процедурами для L-[18F]FETrp или рацемического [18F]FETrp. Обычно используется 4-5 мг K222 по сравнению с 37,5 мг, используемыми другими35. K222 является катализатором фазового переноса, часто используемым в радиосинтезе 18F-меченых ПЭТ-индикаторов. Предел, указанный в USP для K222, составляет менее 50 мкг/мл. Тест на цветовое пятно для обнаружения остаточной концентрации K222 должен быть выполнен для соответствия критериям перед выпуском конечной дозы для клинического применения45.

В-третьих, только 1% воды вводится в раствор K2CO3/K222 для элюирования фторида [18F], что ускоряет процесс сушки водного [18F]фторида. [18F]фторидные анионы сильно гидратированы и становятся химически инертными в водных средах46. Поэтому для включения [18F]фторида требуется усиление нуклеофильности путем дезинсушения [18F]фторида и азеотропная сушка водного раствора. Вода также будет конкурировать с [18F]фторидом для гидролиза вместо желаемого [18F]фторидного нуклеофильного замещения предшественника радиомаркировки.

В-четвертых, для очистки L-[18F]FETrp используется инъекционная подвижная фаза. Десятипроцентный этанол в 50 мМ ацетата натрия / уксусной кислоты, рН 5,5, используется в качестве подвижной фазы для очистки радиоиндикатора, легко доводя содержание этанола до менее 10% в конечной дозе для клинического использования. В то время как 90% этанола в воде, как сообщается, разрешают энантиомеры, требуется больше времени, чтобы испарить содержание этанола до менее чем 10% при 78 ° C34.

Доклиническое исследование L-[18F]FETrp в модели мыши с трансгенной медуллобластомой показывает, что 1-L-[18F]FETrp имел высокое накопление опухоли головного мозга с благоприятной кинетикой, незначительной дефторированием in vivo и низким фоновым поглощением32. 1-L-[18F]FETrp также показывает превосходное соотношение цели к нецелевой цели по сравнению с 18F-FDG31. Кроме того, протокол легко настроить для производства L-[18F]FETrp для клинических исследований37. Дополнительные комплексные тесты на КК, включая целостность фильтра, радионуклидную чистоту, остаточные уровни растворителя, концентрацию K222, уровень бактериального эндотоксина и тесты на стерильность, могут быть легко выполнены для конечной дозы радиофармацевтического препарата. Активно продолжается процесс одобрения регулирующими органами клинического использования L-[18F]FETrp у людей.

Метод имеет некоторые ограничения. Две колонны ВЭЖХ используются для получения адекватной химической чистоты и энантиомерного избытка L-[18F]FETrp. Для очистки используется расход подвижной фазы при 3 мл/мин. Более высокий расход приводит к высокому противодавленному давлению, в то время как более низкий расход приводит к увеличению времени очистки и плохому базовому разрешению пиков. Альтернативные колонки ВЭЖХ, совместимые с подвижной фазой и показывающие лучшую селективность по отношению к энантиомерам и хорошее разрешение над примесями, могут упростить этапы очистки.

Модуль синтеза радиохимии является некоммерческой системой. Полностью автоматизированный радиосинтез рацемического [18F]FETrp был зарегистрирован в коммерческом синтезаторе GE FASTlab. Хиральное разделение энантиомеров осуществляется хиральной аналитической колонкой ВЭЖХ; конечные L- и D-изомеры формулируются на второй кассете FASTLab35. Xin и Cai34 сообщили об автоматическом радиосинтезе оптически чистого L-[18F]FETrp с использованием системы GE FX-N. В то время как два энантиомера могут быть легко разделены полупрепаратной хиральной колонкой ВЭЖХ, подвижная фаза с высоким содержанием этанола (90% этанола в воде) не подходит для прямого введения человеком34. Использование коммерческого радиосинтезизатора и инъекционной подвижной фазы для L-[18F]FETrp с высоким энантиомерным избытком крайне желательно для легкого клинического исследования.

В заключение, фтор-18-меченый аналог триптофана L-[18F]FETrp был синтезирован в системе синтеза радиохимии с использованием двухэтапного подхода с высокой надежностью и воспроизводимостью. Радиосинтез имеет небольшое количество предшественника радиомаркировки и растворителей, инъекционную мобильную фазу и простую реализацию для клинического производства L-[18F]FETrp для использования человеком. Протокол будет способствовать более широкому использованию этого радиоиндикатора для неврологических расстройств и раковых заболеваний, связанных с метаболизмом триптофана.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что конкурирующих финансовых интересов не существует.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Диагностическим и исследовательским центром ПЭТ / МРТ, а также отделениями биомедицинских исследований и радиологии в больнице Nemours / Alfred I. duPont для детей.

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

Химия выпуск 175 1-(2-[18F]Фторэтил)-L-триптофан радиосинтез метаболизм триптофана ПЭТ-визуализация кинурениновый путь
Радиосинтез 1-(2-[<sup>18F</sup>]Фторэтил)-L-триптофана с использованием одноступенчатого двухэтапного протокола
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