ここでは、トリプトファン代謝を研究するための陽電子放射断層撮影用イメージング剤である1-(2-[18F]フルオロエチル)-L-トリプトファンの放射合成について、良好な放射化学的収率、高い鏡像体過剰、および高い信頼性を有する放射化学合成システムにおけるワンポット2段階戦略を用いて説明する。
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この記事について
サマリー
要約
キヌレニン経路 (KP) トリプトファン代謝のための主要な経路であります.証拠は、KPの代謝産物が、その免疫調節性、神経調節性、および神経毒性作用のために、腫瘍増殖、てんかん、神経変性疾患、および精神疾患において重要な役割を果たしていることを強く示唆している。トリプトファン代謝をマッピングするために最も広く使用されている陽電子放射断層撮影法(PET)剤 であるα-[11C]メチル-L-トリプトファン([11C]AMT)は、面倒な放射線合成手順で20分の短い半減期を有する。[11C]AMTを放射合成するには、オンサイトサイクロトロンが必要です。限られた数のセンターだけが、前臨床試験および臨床調査のために[11C]AMTを生産している。したがって、より長い半減期を有し、良好な 生体内 動態を有し、かつ自動化が容易である代替イメージング剤の開発が緊急に必要とされている。フッ素-18標識トリプトファン類似体である1-(2-[18F]フルオロエチル)-L-トリプトファンの有用性と価値は、細胞株由来異種移植片、患者由来異種移植片、およびトランスジェニック腫瘍モデルにおける前臨床応用において報告されている。
本稿では、1-(2-[18F]フルオロエチル)-L-トリプトファンの放射合成のためのプロトコルを、ワンポット、2段階戦略を用いて提示する。このプロトコールを使用して、放射性トレーサーは、放射化学的純度および鏡像体過剰の両方±95%を超える20〜5%(合成終了時に補正された崩壊、n>20)の放射化学的収率で製造することができる。このプロトコルは、各工程で0.5mL以下の反応溶媒を有する少量の前駆体、潜在的に毒性のある4,7,13,16,21,24-ヘキサオキサ-1,10-ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン(K222)の低装填量、および精製のための環境にやさしい注射可能な移動相を特徴とする。このプロトコルは、市販のモジュールで臨床調査用の1-(2-[18F]フルオロエチル)-L-トリプトファンを製造するように容易に構成することができる。
概要
ヒトでは, トリプトファンは、毎日の食事の必須成分であります.トリプトファンは、主にキヌレニン経路を介して代謝されます (KP).KPは、2つの律速酵素、インドールアミン2,3−ジオキシゲナーゼ(IDO)およびトリプトファン2,3−ジオキシゲナーゼ(TDO)によって触媒される。トリプトファンの95%以上がキヌレニンとその下流代謝産物に変換され、最終的に細胞エネルギー伝達に不可欠なニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを生成する。KPは免疫系の主要な調節因子であり、神経可塑性と神経毒性作用の重要な調節因子です1,2。異常なトリプトファン代謝は、様々な神経学的に関与しています, 腫瘍学的, 精神医学的, 代謝障害;したがって、放射性標識されたトリプトファン類似体は、臨床研究において広く使用されている。2つの最も一般的な臨床的に調査されたトリプトファン放射性トレーサーは、11C-α-メチル-L-トリプトファン([11C]AMT)および11C-5-ヒドロキシトリプトファン(11C-5-HTP)3である。
1990年代には、セロトニン分泌性神経内分泌腫瘍4を可視化し、転移性....
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プロトコル
警告: プロトコルには放射性物質が含まれています。放射性物質の追加投与は、がんなどの健康に悪影響を及ぼす可能性に比例して増加する可能性があります。研究者は、「合理的に達成可能な限り低い」(ALARA)線量の実践に従って、ホットセルまたは鉛フード内の適切な保護で放射線合成プロトコルを導く必要があります。直接接触時間を最小限に抑え、リードシールドを使用し、放射線合成プロセスの放射線被ばくステップで最大距離を維持することが不可欠です。実験全体を通して放射線線量測定バッジとハンドモニタリングリングを着用し、手袋、袖、足などの汚染された可能性のある表面を頻繁に監視します。放射性物質の使用、輸送、廃棄については、原子力規制委員会(NRC)、地方および機関の規制に従わなければなりません。
1. 初期準備
- 半分取高速液体クロマトグラフィー(HPLC)用に50 mM酢酸ナトリウム/酢酸移動相中に10%エタノールを調製する。
- 3mLの氷酢酸を清潔な1000mLメスフラスコに入れる。900mLの超純水(25°Cで1800万オームcmの抵抗率)をメスフラスコに加える。約8 mLの6 M水酸化ナトリウム溶液を加え、較正されたpHメーターとpHストリップを使用してpHを5.5に調整します。溶液を室温まで冷却した後、超純水で体積を1000mLにし、50mM酢酸ナトリウム/酢酸(pH5.5)溶液を調製した。
- 0.2 μm のメンブレンフィルターで溶液....
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結果
反応式を図1に示す。放射性標識には、以下の2つのステップが含まれる:1)トシル酸放射性標識前駆体と[18F]フッ化物との反応は、18F標識中間体を提供し、2)中間体中のtert-ブチルオキシカルボニルおよびtert-ブチル保護基の脱保護は、最終生成物L-[18F]FETrpを提供する。両反応工程は100°Cで10分間継続する。
市販業者から[18F]フッ化物を受け取る前に、試薬バイアル、製剤バイアル、カートリッジを組み立てる。半分取QCシステムを平衡化する。QCシステムの適合性テストを実行します。L-[18F]FETrpの放射線合成の詳細なワークフローを 図2に概説します。要するに、放射能を調査して放射化学合成系に移し、捕集・放出工程の後に反応容器内で[18F]フッ化物を共沸乾燥させる。第1工程にお.......
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ディスカッション
トリプトファンは、ヒトにとって必須アミノ酸であります.それは気分、認知機能、および行動の調節において重要な役割を果たしています。放射性標識トリプトファン誘導体、特に炭素-11標識[11C]AMTは、セロトニン合成のマッピング38,39、腫瘍の検出とグレーディング40、てんかん手術の指導41,42、糖尿病における治療応答の評価における独自の役割のために、広範囲に研究されてきました43。しかし、短い半減期と手間のかかる放射性標識手順は、[11C]AMTの広範な適用を制限している。最近の2つのレビュー論文は、フッ素-18標識トリプトファンイメージング剤の開発とイメージング特性を要約しています3,28
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開示事項
著者らは、競合する金銭的利益は存在しないと宣言している。
謝辞
この研究は、Diagnostic & Research PET/MRI CenterとNemours/Alfred I. duPont Hospital for Childrenの生物医学研究および放射線科によって支援された。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| [18F][18O]H2O | PETNET Solutions Inc.の | 該当なし | |
| 4,7,13,16,21,24-ヘキサオキサ-1,10-ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン | ACROS 291950010 | Kryptofix 222 または K222, 98% | |
| 酢酸 | ACROS | 222142500 | 99.8% |
| アセトニトリル | Sigma-Aldrich | 271004 無水, 99.8% | |
| Agilent 1260 HPLC システム | Agilent | Technologies Agilent 1260 | Agilent 1260 シリーズ |
| 分析用キラルHPLCカラム | Sigma-Aldrich | 12024AST | Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 4.6 mm |
| 二酸化炭素, 60 LBS | エアガス | REFR744R200S | 99.99% |
| D-FETrp 標準参照 | Affinity Research Chemicals Inc | N/A | カスタム合成 |
| 空の滅菌バイアル | Jubilant HollisterStier | 7515 | 20 mm クロージャー, 10 mL |
| エタノール | Decon Labs | 2716 | 200プルーフ、USPグレード。99.9% |
| Fisherbrand 13 mmシリンジフィルター、0.22 & マイクロ;m、PVDF、滅菌フィ | ッシャーサイエンティフィック | 09-720-3 | |
| 塩酸 | シグマアルドリッチ | 30721 | ≥37% |
| イソプロパノール | デコンラボ | 8316 | 70%、滅菌L |
| -[18F]FETrp放射性標識前駆体 | アフィニティリサーチケミカルズ株式会社 | N / A | カスタム合成 |
| L-FETrp標準参照 | アフィニティリサーチケミカルズ株式会社 | N / A | カスタム合成 |
| ライトC8カートリッジ | ズ | WAT036770 | Sep-Pak C8 plus ライトカートリッジ |
| ニードル、20 G x 1 | Becton-Dickinson & Co. | ||
| 針、20 G x 1 ½ | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | ||
| 針、21 G x 2 | Becton-Dickinson & Co. | ||
| 中性酸化アルミニウム | ウォーターズ | WAT023561 | Sep-Pak アルミナ N プラス ライト |
| ナイロン メンブレン (0.20 & マイクロ;m ) | MilliPore | GNWP04700 | 47 mm |
| Pall Acrodisc 25 mm syringe sterile filter | Pall Corporation | 4907 | |
| PETCHEM 放射化学合成システム | PETCHEM Solutions Inc. ピンクニー、ミシガン州 | N/A | 放射性シンセサイザー |
| pH ストリップ 2.0 - 9.0 | EMD ミリポア | 1.09584.0001 | |
| 炭酸カリウム | 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-parative chiral HPLC column | Sigma-Aldrich | 12034AST | Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 10 mm |
| 塩化ナトリウム注射剤 23.4% | APP Pharmaceutical, LLC | 18730 | USP グレード |
| 塩化ナトリウム注射 0.9% | ホスピーラ | NDC 0409-4888-10 | USP グレード |
| 水酸化ナトリウム | ハネウェル | 306576 | 99.99% |
| 脊髄針、20 G x 3 ½ | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | ||
| 滅菌アルコール調製パッド | BioMed Resource Inc. | PC661 | |
| 滅菌済み空バイアル、2 mL | ホリスター Stier | 7505ZA | 13 mm クロー |
| ジャー 滅菌済み空バイアル、30 mL | ジュビラント ホリスター スティアー | 7520ZA | 20 mm クロー |
| シリンジ PP/PE、3 mL、ルアーロック | エアタイト | 4020-X00V0 | |
| シリンジ PP/PE、5 mL、ルアーロック | ベクトン-ディキンソン & Co. | ||
| シリンジ PP/PE、10 mL、NORM-JECT | Air-Tite | 4100-000V0 | |
| シリンジ、1 mL、ルアースリップ | Becton-Dickinson & Co. | ||
| シリンジ、3 mL、Luer-Lock | Becton-Dickinson & Co. | ||
| 超高純度アルゴン | エアガス | AR UHP300 | 99.999% |
| 超純水 | MilliporeSigma | ZRQSVP300 | Direct-Q 3タップから純水および超純水浄化システム |
参考文献
- 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).
- Savitz, J.
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