Parmi les modalités de l’imagerie moléculaire, la tomographie par émission de positons (TEP) se distingue par sa manière de résoudre les processus biochimiques associés à des cibles physiologiques spécifiques ou à des régions d’intérêt 1,2. La sensibilité caractéristique et la nature non invasive de la TEP sont exploitées pour la visualisation et la quantification in vivo de la physiopathologie de la maladie, révélant souvent des cibles invisibles par des techniques d’imagerie plus anatomiques telles que la tomodensitométrie (TDM)3 ou l’imagerie par résonance magnétique (IRM)4. L’imagerie moléculaire contemporaine combine la TEP avec la TDM ou l’IRM (TEP/TDM ou TEP/IRM, respectivement), en tirant parti de la résolution à contraste élevé et des paramètres d’imagerie quantifiables de la TEP pour fournir des cartes de correction d’atténuation (TEP/TDM) très précises et une résolution spatiale améliorée (TEP/IRM)5, surmontant ainsi certains obstacles présentés par la variabilité des énergies cinétiques plus élevées des positrons provenant de radionucléides tels que le gallium-68 et le rubidium-826. Ces techniques d’imagerie à double modalité canalisent les attributs caractéristiques de chaque modalité individuelle, fournissant aux cliniciens ou aux chercheurs une multitude d’informations anatomiques et biochimiques co-enregistrées sur le sujet de l’étude5.
L’applicabilité clinique de cette technique d’imagerie est vaste, offrant la visualisation et la mesure de processus physiologiques au niveau moléculaire aussi divers que le métabolisme du glucose 7,8, la liaison des récepteurs de neurotransmetteurs9, la perfusion myocardique10 et diverses affections neurologiques11. En dehors de l’utilisation clinique, les attributs inhérents à la TEP sont alignés pour jouer un rôle essentiel dans le développement de médicaments diagnostiques et thérapeutiques, permettant la quantification de paramètres tels que le potentiel de liaison (PA), la biodistribution, le volume de distribution (VT) et l’occupation des récepteurs du médicament (RO %) par l’observation directe de l’interaction de la pharmacologie, de la pharmacocinétique et de la pharmacodynamie. Cela contribue à son tour à déterminer, notamment si un composé atteint une cible à une concentration de dose efficace (ED50), l’étendue de la pénétration effective de la barrière hémato-encéphalique, l’intégrité métabolique du composé, la dose appropriée et l’intervalle posologique11.
Lors de la mise au point d’une sonde utile pour l’imagerie TEP, après l’identification d’un biomarqueur approprié et la sélection d’un ligand associé, le radiomarquage de la biomolécule avec un radionucléide TEP approprié permet d’obtenir la sonde radiotraceur pour l’étude TEP. Parmi les radionucléides PET pour l’étude de questions biologiques, pharmacologiques ou médicales, le carbone 11 offre une combinaison de polyvalence synthétique et de caractéristiques physiques favorables qui permet son utilisation généralisée dans diverses biomolécules et ligands éligibles6. Avec une émission de positrons de 99,8 % et une demi-vie de 20,4 minutes12, le carbone 11 permet une administration répétée à des sujets dans de courts intervalles tout en permettant des synthèses en plusieurs étapes. Cependant, ces avantages nécessitent une installation dotée de capacités de cyclotron et de radiochimie sursite5.
De telles installations nécessitent des méthodes de méthylation fiables, puissantes et reproductibles qui permettent le radiomarquage des molécules précurseurs, souvent avec le substrat électrophile [11C]iodométhane ([11C]CH3I) ou [11C]méthyl triflate ([11C]CH3OTf)13. Un module de radiosynthèse, tel qu’il est fourni par le fabricant, est généralement configuré pour une approche de cuve de réaction pour les réactions de méthylation du [11C]14. Cela implique de refroidir la cuve pour une rétention efficace du [11-C]iodométhane ou du [11-C]méthyle triflate à la livraison, de sceller et de chauffer la cuve pour effectuer la réaction, de l’éteindre, puis de transférer le contenu réagi dans un système de chromatographie liquide à haute performance (CLHP) pour une purification semi-préparative13. Bien qu’efficace15, cette technique présente de nombreux points de défaillance structurels potentiels, impliquant des septa de flacons, des aiguilles et des lignes de transfert associées.
Le besoin d’une méthode de méthylation plus fiable et reproductible a guidé l’enquête et la poursuite d’une modification par solvant captif de plusieurs de nos protocoles de synthèse de radioligands au carbone 11. Cette approche vise à remédier aux limites de la méthode conventionnelle des récipients de réaction tout en maintenant ou en améliorant l’efficacité du radiomarquage.

Figure 2 : Conception et écoulement de la méthode de synthèse et de boucle en cuve de réaction. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
La chimie des solvants captifs offre la promesse d’un piégeage et d’une réaction efficaces avec le réactif de radiomarquage au moyen de l’étalement de la solution précurseur sur une grande surface d’un matériau ou d’une structure de support, puis de la mise en contact du réactif de marquage gazeux avec le matériau enrobé16,17. Cela améliore l’étendue et la qualité du contact entre les deux phases réactives16,18. De nombreuses mises en œuvre et variantes de cette technique ont été documentées dès 198516,17,18,19,20, et elle a trouvé une application avec l’iodure de méthyle [11C], le triflate de méthyle 11C, ainsi que les réactions de radiomarquage au dioxyde de carbone du réactifde Grignard20. D’autres améliorations ont été apportées par la discussion sur la chimie de la « méthode de la boucle » du solvant captif, décrite à l’origine par Wilson et coll., qui ne nécessite pas de supports supplémentaires à ceux déjà offerts par la boucle de purification HPLC, ni de chauffage ou de refroidissement de l’environnementréactionnel 13. Il a été constaté que le radiomarquage par solvant captif « méthode en boucle » confère des réactions de méthylation à l’iodométhane et au triflate méthylique [11C] avec les vertus d’une perte de transfert minimale, d’un rendement radiochimique élevé, d’une activité molaire élevée, d’une réduction du temps de réaction et d’une simplicité 7,21,22,23.
Nous décrivons ici l’implémentation par notre groupe de la technique de méthylation de la « méthode de la boucle » [11C]décrite à l’origine par Wilson13, et d’autres par la suite 14,15,18,21,22,23, (voir Figure 2) au moyen d’une modification mécanique (voir Figure 3) de notre module de synthèse (ci-après dénommé le Module). Se rapprochant le plus possible de l’éthique ambitieuse de la simplicité, ces modifications mécaniques étaient minimales et accessibles, ce qui a entraîné une réduction globale de la complexité de l’ingénierie, et seulement l’ajout de composants essentiels à ceux déjà installés par le fabricant du module, associés à un arrangement de radiomarquage par défaut de la cuve de réaction. Cela se reflète dans la décision d’utiliser la boucle de purification HPLC en acier inoxydable déjà fournie et préinstallée par le fabricant du module, comme décrit ci-dessous, qui s’est avérée compatible et efficace avec les synthèses examinées. Nous discutons, en détail, du protocole de radiomarquage complet et validé de la méthode de boucle utilisé dans la production de recherche clinique pour la synthèse du radiotraceur [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophényl)-N-méthylquinazoline-2-carboxamide,[11C]ER-176 (1), en utilisant le carbone-11 iodométhane. De plus, nous comparons de nombreux attributs liés à l’efficacité du radiomarquage tels qu’ils sont effectués à la fois par la méthode du réacteur et la méthode par boucle sur trois autres radioligands, à savoir (S,S)-[11C]méthylréboxétine ([11C]MRB (2)),[11C]-méta-hydroxyéphédrine ([11C]mHED (3)), et 2-[4-[(11C)méthylamino]phényl]-1,3-benzothiazol-6-ol ([11C]PiB (4)) mis au point dans nos installations, tel que déterminé par l’analyse des lots synthétisés (voir le tableau 1 etla figure 1 ). Cette comparaison illustre l’avantage évident pour des paramètres tels que le rendement radiochimique et l’activité molaire associés à la mise en œuvre du radiomarquage par la « méthode en boucle », permis par des modifications de module accessibles et simples à un coût minimal pour le laboratoire de radiochimie.