מאמר שיטה

מיכל בן 18 F-תיוג של מכשירי רדיו-מ, פונקציונל (SiFA) עבור פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה

7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/60623

⸱

11 בינואר 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Oncology, University of Alberta, 2Department of Nuclear Medicine, University Hospital of Munich, 3ENETS Centre of Excellence, Interdisciplinary Center of Neuroendocrine Tumors of the GastroEnteroPancreatic System, LMU Munich, 4Biomedical Chemistry, Department of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, Medical Faculty Mannheim of Heidelberg University, 5Molecular Imaging and Radiochemistry, Department of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, Medical Faculty Mannheim of Heidelberg University

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

הסינתזה של פלואור-18 (18F) radiopharmaceuticals שכותרתו עבור טומוגרפיה של פליטת פוזיטרון דורשת בדרך כלל חודשים של ניסיון. כאשר משולבים לתוך מכשיר רדיוקל, מוטיב הסיליקון-פלואוריד (SiFA) המוטיב מאפשר רק 18F-התיוג הפרוטוקול כי הוא עצמאי של ציוד יקר הכנה, תוך הפחתת כמות מקודמת הדרוש וניצול תנאי תגובה מתון.

תקציר

מוטיב מבניים של הפרה-טרט-מבנה מבנית הידוע בשם הסיליקון-פלואור (sifa) הוא תג שימושי בערכת הכלים של הרדיוכימאי לשילוב רדיואקטיבי [18F] פלואוריד לתוך מתגים לשימוש בטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים. בהשוואה לאסטרטגיות רדיוולאבילינג קונבנציונאלי, החלפת איזונושא של פלואור-19 מ SiFA עם [18F] פלואוריד מבוצע בטמפרטורת החדר ודורש משתתפים תגובה מינימלית. היווצרות של המוצרים הוא אפוא זניח, וטיהור הוא מאוד פשוט. עם זאת, בעוד המולקולה קודמן המשמש תיוג המוצר הסופי רדיויניום הם isotopically דיסקרטית, הם זהים כימית והם בלתי נפרד במהלך הליכי טיהור. תג SiFA הוא גם פגיע השפלה תחת התנאים הבסיסיים הנובעים עיבוד וייבוש של [18F] פלואוריד. שיטת "4 ירידה", שבה רק 4 טיפות הראשון של השפלה [18F] פלואוריד משמשים החילוץ בשלב מוצק, מפחית את כמות הבסיס בתגובה, מקלה על כמויות שן טוחנת נמוך של הקודמן, ומפחית את ההשפלה.

מבוא

פלואור-18 (109-דקה מחצית חיים, 97% פליטת פוזיטרון) הוא בין רדיונוקלידות החשובים ביותר עבור טומוגרפיה של פליטת פוזיטרון (PET), שיטת דימות לא פולשנית ההדמיה וככמת את התפלגות הביו-הפצה של מלחיים מחלות שונות1. פפטידים וחלבונים קשה במיוחד כדי לתייג עם [18F] פלואוריד כי הם דורשים אבני בניין נוצר על ידי syntheses רב השלבים2. כדי להקטין את המורכבות של 18F-רדיווללינג, לאיקטור סיליקון-פלואוריד (sifa) הוצג לאחרונה ככלים אמינים3. הקבוצה SiFA מורכב אטום סיליקון מרכזי המחובר שני קבוצות שליבוטיל בובוהן, פניקסיל moiety, ו אטום פלואור שאינו רדיואקטיבי. קבוצות שליבוטיל מהקנות יציבות הידרוליטית לקשר הסיליקון-פלואוריד, שהיא תכונה קריטית ליישומים vivo של SiFA מצוערים כסוכני הדמיה.

כאשר מחוברים למולקולה קטנה או ביואואכאלי, אבני הבניין SiFA לאגד רדיואקטיבי [18F] פלואוריד האניונים על ידי החלפת פלואור-19 עבור פלואור-18 בריכוזים nanomolar ללא יצירת כמויות משמעותיות של מוצרים צדדיים רדיואקטיביים4. יתר על כן, תפוקת רדיוכימיה גבוהה מושגת במהירות על ידי תיוג sifa moiety ב קשר קואורדינטיבי aprotic ממיסים בטמפרטורות נמוכות. זה בניגוד מיוחד תגובות החליפין הקלאסי איזונושא, אשר מייצרים רדיומשדרים של פעילות ספציפית נמוכה5. במקרים אלה, כמויות גדולות של הקודמן (בטווח של מיליגרם) יש להשתמש כדי לקבל התאגדות סבירה של [18F] פלואוריד. Isotopic החליפין תגובות באמצעות sifas הם הרבה יותר יעיל, כפי שאושר על ידי מחקרים קינטית וצפיפות חישובים פונקציונליות תפקודית6,7. התווית SiFAs מטוהרים בקלות על ידי מיצוי השלב מוצק מאז הן תרכובות Sifas מתויג ובלתי מתויג זהים כימית. דבר זה שונה מהמשדרים המסורתיים של הרדיו, כאשר המולקולה הקודמן והמוצר המסומן בתווית הם שני מינים כימיים שונים, ויש להפריד אותם לאחר רדיויניום באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים. באמצעות sifa בניין אבני, קטן מולקולות, חלבונים, פפטידים ניתן לתייג בהצלחה עם [18F] פלואוריד על ידי אחד ושניים-צעד פרוטוקולים תיוג נטול הליכי טיהור מסובכים (איור 1)4,8,9. יתר על כן, כמה תרכובות SiFA התווית הם אמינים סוכני הדמיה vivo עבור זרימת הדם וגידולים10. הפשטות של כימיה SiFA מאפשרת אפילו חוקרים לא מאומנת להשתמש [18F] פלואוריד עבור סינתזה ופיתוח הרדיו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

התראה: יש לזכור כי 18F הוא איזוטופ רדיואקטיבי, ולכן יש צורך לבצע את כל ההליכים מאחורי הגנה נאותה. הגנה מפני עופרת מתאימה לסוג זה של קרינה. הקפידו לענוד תגי זיהוי קרינה בכל הליך זה. בנוסף, מיד להיפטר כפפות לפני נגיעה כל דבר לאחר סינתזה, כפי שהם עשויים להיות מזוהמים בפעילות רדיואקטיבית. לנצל את מסכי כף הרגל, כמו גם הפנקייק גייגר מונים כדי לבדוק זיהום של שרוולים, ידיים, וכפות רגליים.

1. הייבוש עזאוטרופי של 18F-anion

הערה: איור 2a מציג גרף זרימת עבודה של הליך זה, שלוקח ~ 10 דקות.

  1. מתנאי הבית השני מתיל (לוח חומרים) על ידי העברת 0.5 M K2CO3 (10 ml) דרך המחסנית, ואחריו מים מוכי (10 ml).
  2. להעביר פתרון מימית של [18F] F-/[18O] H2o (100 למעלה-500 mbq) דרך מחסנית qma ממוזג ברוורס, באמצעות מתאם זכר לזכר. להיפטר [18O] H2o.
    הערה: ניתן לבצע שלבים אלה באמצעות מודול סינתזה אוטומטי, או על-ידי שימוש במגן נוסף על המזרק.
  3. Elute ארבע טיפות הראשון של קבוע [18F] פלואוריד מחסנית qma לתוך פתרון מוכן של [2.2.2] הקריפטונים (לוח החומרים) (10 מ"ג), 0.2 M K2CO3 (50 μl, 10 μm), ו acetonitrile (1 mL) ב-v בקבוקון עבה חומה, ולאטום את הבקבוקון.
    הערה: רק ארבעת הטיפות הראשונות משמשות כרוב הרדיואקטיבי [18F] פלואוריד מוריד את qma בטיפות אלה. פעולה זו מקטינה את כמות הבסיס הנישא קדימה בפתרון מלאי הפלואוריד של [18F], הנחוץ כדי למנוע השפלה של Moiety sifa.
  4. חותם את הבקבוקון והמקום באמבט שמן מינרלי ב90 ° c הממוקם על צלחת חמה. הכניסו מחט אוורור ומחט המחוברת לזרם של גז הארגון לתוך המחיצה של כובע הבקבוקון. לחכות 5 דקות להתאדות ממיסים תחת זרם עדין של ארגון. להסיר את העקבות הנותרים של מים על ידי הוספת 1 מ ל של acetonitrile כדי להקל אזיאוטרופי שיתוף אידוי. חזור על שלב 2x זה כדי להבטיח יובש.
  5. לאחר הממס הוא הוסר בעליל, להפסיק את זרימת הארגון, ולהסיר את המזרקים ממכסה המבחנה, ולהסיר את הבקבוקון מאמבט שמן.
  6. השהה מחדש את היבשים [18F] פלואוריד בתוך ממיס התגובה של הבחירה.
    הערה: במקרה זה, מתווסף ליצירת פתרון מניות של תגובתי מאוד [18F-] F-(100- 500 קילו). פתרון זה יכול לשמש כעת לתיוג.

2. אחד-צעד SiFA-ליגותיוג

הערה: איור 2B מציג גרף זרימת עבודה של הליך זה, שלוקח ~ 15 דקות.

  1. תנאי מחסנית C-18 (טבלת חומרים) על ידי שטיפה של אתנול (10 מ ל) ומים מזוקקים (10 מ ל).
  2. הוסף את התמיסה [18F-] פלואוריד כדי מבחנה תגובה המכילה מבשר המסומן בתווית Sifa (100 μl, 20-100 nmol). אפשר תגובת תיוג להמשיך 5 דקות בטמפרטורת החדר מבלי לערבב את הפתרון.
    הערה: ניתן להוסיף את פתרון המניה כולו או aliquot, בהתאם לכמות הפעילות הרצויה עבור התגובה.
  3. לצייר את תערובת התגובה במזרק 20 מ ל המכיל 0.1 M פוספט מאגר (9 מ ל) ולהעביר את הפתרון דרך מחסנית C-18 מראש כדי ללכוד את מעקב התווית.
  4. רוחצים את המיכל עם מים מזוקקים (5 מ ל), ולאחר מכן לכוד מעקב מתוך מחסנית C-18 עם אתנול (300 μL), ולדלל עם מאגר פוספט סטרילי להזרקה (3 מ ל).
  5. להעביר את מטוהרים [18F] מעקב sifa דרך מסנן סטרילי.
    הערה: כדי לקבל PET ברור לדמיין עבור הדמיה בעלי חיים קטנים, את המינון החולה למחיצות צריך להיות בין 5-8:8 MBq. לשימוש האדם, המינון המטופל למחיצות צריך להיות בין 200-300 MBq.
  6. הכנס מעקב קטן (~ 4 MBq) של מכשיר המעקב הטהור [18F] במערכת הניתוח המצויד בעמודת C-18 בשלב היפוך כדי לאשר שהטוהר הרדיוכימי גדול מ-95%.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

החליפין הפשטני SiFA איזונושא יכול להשיג מידה גבוהה של התאגדות רדיוכימית של [18F] פלואוריד (60-90%) עם כמות מינימלית של מורכבות סינתטית (איור 1). רוב המולקולות יכול להיות רדיויניום עם [18F] פלואוריד בשלב אחד ללא הקשורות לצורך טיהור (איור 2). מכשירי רדיו יכולים לשמש למטרות בקרת איכות, שבה השיא האולטרה סגול (UV) ספיגת המוצר הסופי צריך להיות חופפים עם שיא הרדיו שלה גדול יותר מ 95% באזור שיא הכולל (איור 3). אם רדיו-...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

SiFA תיוג כימיה מייצג אחד הראשונים 18F-תיוג שיטות העסקת תגובת החליפין איזונושא יעיל במיוחד שניתן לבצע בטמפרטורת החדר. תגובת רדיוכימית טיפוסית מסתמכת על היווצרות של קשר פחמן פלואור באמצעות התגובה של [18F] פלואוריד עם פונקציונליות של פלואוריד, דרך חיסול או מסלול החלפה. תנאי התגובה הללו קשים לעתים קרובות, מבוצעים ב-pH או בטמפרטורה גבוהה, והם מלאים בתוצרי לוואי או בתגובה שחייבים להסיר תוך שימוש בטכניקות מפרך וגוזלת זמן, כגון כיצד להשתמש בציוד. עם הטכניקה SiFA תיוג, תיוג מקודמן ו 18F מתחם התוו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

. למחברים אין מה לגלות

תודות

. למחברים אין תודות

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
[18F]F-/H2[18O]O(ציקלוטרון מיוצר)--
[2.2.2]קריפטנדאולדריץ'291110קריפטופיקס 2.2.2
אצטוניטריל נטול מיםאולדריץ'271004-מים
נטולי יוניםבקסטרJF7623-אתנול
, אלכוהולמים-אשלגן
פחמתיAldrich
209619-QMA מחסניתWaters186004540QMA SepPak Light (46 מ"ג) מחסנית
<חזק>ציוד
C-18 מחסניתWatersWAT023501C-18 SepPak Light מחסנית
C18 עמודהפנומנקס00G-4041-N0HPLC לונה C18 250 x 10 מ"מ, 5 ומיקרו; m
HPLCAgilentTechnologies-HPLC1200 סדרת
מיקרו-PET סורקסימנס-מיקרו-PETR4 סורק
רדיו-TLC קורא צלחותRaytest-Radio-TLCמיני גיטה
מסנן סטרילי 0.22& מיקרו; מMilliporeSLGP033RS-
מסחרי נטול

מקורות

  1. Wahl, R. L., Buchanan, J. W. Principles and practice of positron emission tomography. , Lippincott Williams & Wilkins. Philadelphia, PA. (2002).
  2. Wängler, C., Schirrmacher, R., Bartenstein, P., Wängler, C. Click-chemistry reactions in radiopharmaceutical chemistry: Fast & easy introduction of radiolabels into biomolecules for in vivo imaging. Current Medical Chemistry. 17, 1092-1116 (2010).
  3. Schirrmacher, R., et al. 18F-labeling of peptides by means of an organosilicon-based fluoride acceptor. Angewandte Chemie International Edition. 45, 6047-6050 (2006).
  4. Kostikov, A. P., et al. Oxalic acid supported Si-18F-radiofluorination: One-step radiosynthesis of N-succinimidyl 3-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzoate ([18F]SiFB) for protein labeling. Bioconjugate Chemistry. 23 (1), 106-114 (2012).
  5. Cacace, F., Speranza, M., Wolf, A. P., Macgregor, R. R. Nucleophilic aromatic substitution; kinetics of fluorine-18 substitution reactions in polyfluorobenzenes. Isotopic exchange between 18F- and polyfluorobenzenes in dimethylsulfoxide. A kinetic study. Journal of Fluorine Chemistry. 21, 145-158 (1982).
  6. Schirrmacher, E., et al. Synthesis of p-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzaldehyde ([18F]SiFA-A) with high specific activity by isotopic exchange: A convenient labeling synthon for the 18F-labeling of N-amino-oxy derivatized peptides. Bioconjugate Chemistry. 18, 2085-2089 (2007).
  7. Kostikov, A., et al. N-(4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzyl)-2-hydroxy-N,N-dimethylethylammonium bromide ([18F]SiFAN+Br-): A novel lead compound for the development of hydrophilic SiFA-based prosthetic groups for 18F-labeling. Journal of Fluorine Chemistry. 132, 27-34 (2011).
  8. Wängler, B., et al. Kit-like 18F-labeling of proteins: Synthesis of 4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzenethiol (Si[18F]FA-SH) labeled rat serum albumin for blood pool imaging with PET. Bioconjugate Chemistry. 20, 317-321 (2009).
  9. Iovkova, L., et al. para-Functionalized aryl-di-tert-butylfluorosilanes as potential labeling synthons for 18F radiopharmaceuticals. Chemistry. 15, 2140-2147 (2009).
  10. Wängler, C., et al. One-step 18F-labeling of carbohydrate-conjugated octreotate-derivatives containing a silicon-fluoride-acceptor (SiFA): In vitro and in vivo evaluation as tumor imaging agents for positron emission tomography (PET). Bioconjugate Chemistry. 21, 2289-2296 (2010).
  11. Ilhan, H., et al. First-in-human 18F-SiFAlin-TATE PET/CT for NET imaging and theranostics. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46, 2400-2401 (2019).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

184QMAC18PET

מאמרים קשורים