Name: 18 F 3F4AP：脱髄疾患イメージングのための新規PETトレーサ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-29T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 3 s
Description: 学ぶPETトレーサー[18F]3F4APの半自動放射化学合成法。統合型流体プロセッサーを用いて脱髄疾患の脳イメージングに必要な高純度製品を迅速に製造し、HPLCとTLCによる品質管理プロトコルも確立します。

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このプロジェクトは、Pedro Brugarolasへの助成金NIH / NIBIB 1K99EB020075と、Brian PopkoとPedro BrugarolasへのChicago Innovation ExchangeからのInnovation Fund賞の支援を受けました。ブライアン・ポップコ教授は、プロジェクトへの指導と財政的支援を感謝しています。チン・チュン教授とシカゴ大学の統合小動物画像研究資源は、実験室のスペースと設備を十分に共有することで認められています。 IBAはこの記事のオープンアクセスのスポンサーとして認められています。

注意：放射性物質の使用に関するすべての手順は、地元の放射線安全局によって承認されている必要があります。放射性物質を使って作業するときは、ラボコートと個人用放射線バッジを着用してください。常に2層の手袋を使用し、放射能を扱う各ステップの後にガイガーカウンターで手をチェックする。手袋が放射性物質で汚染されている場合は、手袋を外して交換してください。適切なシールドを使用し、放射線源との接触時間を最小限に抑え、距離を最大化してください。 1.実験の1週間前：材料の準備<ol><li>ダウンロード[ 18 F] 3F4APシーケンス：Syntheraユーザーは、ユーザーデータベース（http://www.iba-radiopharmasolutions.com/products/chemistry）にログインし、3F4APのシーケンスファイルをダウンロードすることができます。他のシンセサイザーのユーザーは、一連の手順に基づいて独自のスクリプトを作成する必要があります。注釈付きシーケンスをブラウズして、合成に関与するteps。 </li><li>合成に十分なガスがあることを確認する。シンセサイザは、ヘリウムまたは窒素のいずれかの圧縮ガスを必要とする。また、&gt; 75 psiの圧縮空気が必要です。圧力がメーカーの推奨範囲内にあることを確認してください。 </li><li> HPLC移動相の調製：1Lの50mMリン酸ナトリウムおよび10mMトリエチルアミンを調製する。 pHメーターを用いて、撹拌しながら飽和水酸化ナトリウムを滴下してpHを8.0±0.1に調整する。この溶液を0.22μmのボトルトップフィルターで濾過し、5％容量のエタノールを加える。 </li><li>オーブン中で一晩乾燥させる。 </li></ol>実験の日：フッ素-18の到着前<ol><li> 1 mLのシリンジを使用して、試薬バイアルに適切な試薬を充填します。バイアル2および3については、オーブン乾燥したバイアルおよびアルゴン下に保った無水溶媒を使用する。クリンパーを使用してバイアルにクリンプシールをシールします。 <ol><li>充填バイアル1（直径11mm /体積2mLのバイアルal）を400μLのTBA-HCO 3 +800μLのアセトニトリル（MeCN）で溶出した。 </li><li> 50μLの前駆体溶液1.0mg / mL +450μLのMeCNでバイアル2（13mm / 4mLバイアル）を満たす。 </li><li>バイアル3（11mm / 2mLバイアル）に500μLのMeCNを充填する。 </li><li>メタノール（MeOH）中の0.2％シュウ酸4mLでバイアル4（13mm / 4mLバイアル）を満たす。 </li></ol></li><li> QMA（強陰イオン交換）およびアルミナ-N固相抽出カートリッジを調整する。 10 mLシリンジを使用して、5 mLの8.4％NaHCO 3を QMAに滴下し、続いて5 mLの超純水で脱イオンしたI型水（25ºCで18.2μΩ・cm）を流します。 5mLの超純水をアルミナ-Nカートリッジに滴下し、続いて5mLのMeOH + 0.2％シュウ酸を流す。 </li><li> HPLCをオンにして、C-18カラムを移動相の1分間当たり4mLで30分間調整する。 </li><li>新しい触媒カートリッジを水素化装置カートリッジホルダーに装填し、0.5mL /分の100％MeOHの流れを開始する。 S水素調整器を50psiに設定し、カートリッジを15分間調整します（ 図2 ）。 </li><li>バイアル1〜4をその位置に入れ、 図3に示すようにカートリッジとバイアル瓶を取り付けて、Integrated Fluid Processor（IFP）を組み立てます。ベントニードルを備えた収集バイアルを水素化装置の出力ラインに接続します。 </li><li>シンセサイザーのソフトウェアを起動します。ログインとパスワードを入力してください。シンセサイザの製造元の指示に従って事前実行チェックを実行します。 </li><li> &quot;Sequences&quot;をクリックし、次に &quot;Open&quot;をクリックして3F4AP配列をロードします。 </li><li>画面上の「ロード」ボタンをクリックしてIFPをロードします。実行のファイル名を入力し、「開始」をクリックしてシーケンスを開始します。 （自動シンセサイザーは18Fロードステップの前に自動的に一時停止します。） </li><li>シンセサイザーがルーチンの自己チェックステップ（シーケンスのパート1）を通過するのを見てください。スカリーを見てnを使用して、警告またはアラームがないことを確認します。シンセサイザーがラインをフラッシュし、実行準備のために反応容器を予熱するので、音に注意してください。温度インジケータが上昇し、65℃に留まります。シンセサイザーが18 F転送の準備ができていることを示す信号（聴覚ビープ音）を待ちます。 </li></ol>実験の日： 18 Fラベリング<ol><li>サイクロトロンで生成された18 Fの所望量をサイクロトロンターゲットから18 Fバイアルに遠隔に移す。放射能の量を確認し、納入時にそれを記録する。 注： 18 F -転送のための直線を使用しない場合は、セプタムを通してバイアルに活動を移すために針が付いたプレフィルドシリンジを使用してください。開始放射能の量は、放射線安全局によって設定された限界および所望の最終トレーサの量に依存する。典型的な量は50〜500mCiの範囲である。 </li><li&gt; &quot;Resume&quot;を押してシンセサイザーのシーケンスを再開します。これにより、 18 FのQMAへの転送が開始されます。 </li><li> コンピュータ画面上の自動シーケンス全体にわたる合成の進行を監視する。 <ol><li>バイアルからQMAへの18 Fの移送を90秒間監視する。 18 F -をQMAにトラップした後、TBA-HCO 3溶液（バイアル1）で溶出する。 （シーケンスのパート2） </li><li> TBA 18 Fを減圧（5 kPa）および加熱（100℃）で乾燥させた後、シンセサイザーの圧力と温度のトレースをモニターし、さらに乾燥とクールダウンを行います。 （シーケンスのパート3） </li><li>無水MeCN（バイアル3）および前駆体溶液（バイアル2）の反応器への移動およびそれが室温で1分間どのように反応するかを観察する。溶液は無色または非常にかすかな黄色でなければならない。 （シーケンスのパート4） </li><li>シュウ酸の移動を見る溶液（バイアル4）を反応器に添加する。溶液がアルミナ-Nカートリッジを通ってリアクターから最終製品バイアルに移されるのを見てください。 （シーケンスのパート5） </li></ol></li><li>シーケンスの最後に、レポートを印刷し、IFPを排出し、ガスタンクをシャットダウンし、ソフトウェアを終了します。 </li><li>最初に手順を確立しながら、カートリッジとバイアルを線量較正器に別々に導入することにより、アルミナ-Nカートリッジと回収バイアルの放射能を測定します。アクティビティと測定時間を記録します。使用済みのカートリッジを鉛廃液容器に入れます。収集バイアルを遮蔽された容器に入れて、次のステップに移す。 </li><li> 2 &quot;針が付いた1 mLシリンジを使用して、中間生成物溶液のサンプル約100μLを手作業による品質管理のための標準HPLCバイアルに手動で移す。このサンプル10μLをHPLCに注入して純度および純度を評価する。インターミーのアイデンティティジエート化合物。 注：HPLC条件：XDB5μm、9.4×250mm C18カラム。流量4mL /分。移動相（50mM Na 2 HPO 4、10mM TEA、5％EtOH）。アイソクラティック15分。 </li></ol>実験の日：水素化注意：水素化装置への製品の注入は、適切なシールド予防策を使用して行わなければなりません。水素ガスは適切に処理し、換気する必要があります。 注：水素添加反応器は、合成器のHPLCカラムの代わりに接続し、合成ソフトウェアを使用して制御することができます。 <ol><li> シンセサイザーHPLCシーケンスを開始することにより0.5 mL /分で水素化装置フローを設定します。手動で水素圧力を50 psiに設定します。 <ol><li>ラベリング工程およびクエンチ工程を終了した後、シンセサイザーは中間生成物溶液を水素化装置/ HPLCループに移す。 </li></ol></li><li>放射性ピークがHPL上に現れるとCソフトウェアが回収バルブをトグルして製品を回収します。線量キャリブレータを用いて粗生成物の放射活性を測定する。 注：粗生成物はホットセル内の自動HPLCシステムに注入する必要があります。精製後、最終生成物を回収し、USPおよびFDA規則に従って、無菌ISOクラス5層流空気ホットセルに分配する。 </li></ol>実験の日：服用量の精製および調製<ol><li>粗生成物をHPLCに注入し、自動化されたフラクションコレクターを使用して、最終生成物ピークに対応するフラクションを収集する。各チューブには0.66mLの溶液が入っています。 注：HPLC条件：XDB5μm、9.4×250mm C18カラム。流量4mL /分。移動相（50mM Na 2 HPO 4、10mM TEA、5％EtOH）。アイソクラティック15分。収集4~15分。 </li><li>投与量較正器を使用して各画分の放射能を測定し、記録する。最大量の分画を組み合わせる（典型的にはチューブ14〜18）。 </li><li> 10mLシリンジで生成物溶液を引き、0.22μmフィルターを通してサンプルを滅菌バイアルに通す。バイアルラベルに放射能の量、合成時間の終わりおよび溶液の量を記録する。これは注射のための最終投与量である。品質管理試験のために〜0.8 mLの溶液を入れてください。 </li></ol> 6.実験日：品質管理（QC）テスト<ol><li> 用量放出前： 鉛遮蔽ガラスを介して線量を点検します。溶液は透明で無色で、粒子状物質がないことが必要です。 </li><li> 放射化学的同一性： <ol><li> RadioTLCの場合：リファレンススタンダードと並んでTLCプレート上にサンプルの一滴をスポットします。 95％MeOH：5％酢酸を用いてTLCチャンバー上でTLCプレートを実行する。 UV照射下で参照標準を可視化し、その位置を鉛筆でマークする。 </li><li> TLCプレートをradioTLCスキャンのステージにテープで固定するそしてピークの時間を記録する。参照標準と放射能ピークのR f値は5％以内で一致しなければならない。 </li><li> RadioHPLCの場合：HPLCで参照標準の有無にかかわらず10μLの用量を投与する。参照標準と放射性ピークの保持時間は一致しなければならない。スパイクされたサンプルには、単一の共溶出ピークが見られる必要があります。 </li></ol></li><li>放射性化学純度について：放射性核種HLCおよび放射性核種ターゲットピークの曲線下面積を測定する。ターゲットピークの面積は、結合されたすべての放射性ピークの面積の&gt; 95％でなければなりません。 </li><li>特定の放射能について：予め確立された較正曲線を使用して、UV HPLCトレースの曲線下の面積から決定された質量量に対してピーク（ステップ5.2で測定）における放射能の量として比放射能を計算する。比放射能は50mCi /μmolより高くなければならない。 </li><li>残留溶媒分析の場合：残留溶媒量の測定ts（MeCN、MeOH）をガスクロマトグラフィーを用いて投与する。溶媒レベルは、アセトニトリルに対して0.04％未満、メタノールに対して3,000ppm未満でなければならない。 EtOHの量は10％w / v未満でなければならない。 </li><li>無菌フィルター完全性試験（バブルポイント）の場合：ステップ5.3で使用したフィルターを、圧力レギュレーターを備えた窒素供給装置に接続し、針を水中に浸す。圧力計を見ながらガスバルブを徐々に開きます。フィルターは、針からの気泡の流れの欠如によって証明されるように、破裂することなく50psiまでの圧力に耐えなければならない。気泡の流れがニードルから出るまで50psi以上に圧力を上げてください。この圧力を記録します。これは破裂圧力であり、50 psi以上でなければなりません。 </li><li>放射性核種の半減期については、線量キャリブレータで10分以上の2つの時点で製品の放射能を測定する。以下の式を用いて半減期を計算する。半減期は18 Fの半減期と5分以内に一致する必要があります（109±5分）： t 1/2 計算値= 0.693t ÷ln（A 1 / A 2 ） ここで、 tは測定間の間隔であり、A 1 、A 2は各時点で測定された活動である。 </li><li>放射性同位体および純度について：ガンマカウンターを用いて生成物のサンプルのγ線スペクトルを得る。スペクトルは、511keVのエネルギーで単一の光ピークを示すはずである。スペクトル内に他の光ピークは存在してはならない。 </li><li>エンドトキシン分析の場合：LAL発色エンドトキシン定量試験を使用してエンドトキシンレベルを測定する。エンドトキシンレベルは、最終生成物量が10mLの1:10希釈生成物の場合、&lt;1.75EU / mLでなければならない。 </li><li>各QC試験の結果を記録する。全ての試験が合格した場合に限り、動物試験用の用量を放出する。 </li><li>投与後の放出： 無菌試験のために：液体チオグリコール酸とトリプチカーゼの両方に用量のサンプルを加える大豆ブロス。 14日後にメディアに成長が見られなくてはならない。 </li></ol> 7.実験日：計算（表1） <ol><li>非崩壊補正放射化学収量（ndc RCY）について：開始放射能に対する最終生成物中の放射能の量としてndc RCYを計算する。 </li><li>放射能標識効率について：アルミナ-Nカートリッジ（取り込まれていない[ 18 F] F - ）および採取バイアル中の放射能に対する収集バイアル中の放射能の比として標識収率を計算する。 </li><li>水素化収率について：HPLCに注入された放射能に対する所望のピークにおける放射能の量として水素化収率を計算する。 </li><li>フィルタリング損失の場合：フィルタリング計算は、フィルタに残っている放射能が失われ、フィルタリング前に放射能よりもシリンジが失われます。 </li></ol>

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著者は何も開示することはありません。

PETトレーサの作成には、放射線被ばくを最小限に抑えるためにユーザの介入を最小限に抑えて効率的なラベリングが必要です14 。ここで、我々は、イメージング脱髄のために現在調査中のPETトレーサーである[ 18 F] 3F4APの放射化学合成のための最初の半自動手順を記載した。この半自動化された方法は、動物試験のために高純度かつ十分な比活性を有する放射性トレーサーを生成する。この化合物の合成のための従来の方法は、生成可能な放射性トレーサーの量を著しく制限する手動合成6に依存していた。合成のための自動化された方法を有することにより、より再現性のある収量が得られ、同様の装置を用いて他の実験室に手順を容易に移すことができる。この手順を完全に自動化するための今後の努力は、大型動物またはヒトでの研究のためのトレーサーの大量生産に役立つだろう。 18 Fの19 Fの求核交換を使用します。この反応の利点は、過剰である前駆体を除去するために潜在的に長い精製工程を行う必要なく、迅速であり、ほぼ独占的に所望の生成物を生成することである。ここで使用されているようなフッ化物交換標識反応を使用することの1つの制限は、冷たい化合物の初期質量のために、化合物の量に対するmCiの放射能の量として定義される最終比活性が制限され得ることである。我々の標準条件下では、100〜200mCiの18 F-および50μgの前駆体から出発して、合成の最後の典型的な比活性は100-200 mCi /μmolであり、これは前臨床PET造影研究には十分である。それにもかかわらず、比活性は、 18 F - </sup&gt;とする。高い活性および低い前駆体量から出発することにより、高い比放射能（1〜3Ci /μmol）を有するフッ素交換による放射性リガンドの生成に関するいくつかの報告がある15,16。 PETトレーサーのすべての放射化学的合成と同様に、放射性崩壊を最小限にするためには迅速に作業することが重要です。また、放射性物質の取り扱い時間を最小化し、適切な遮蔽を使​​用し、放射線被ばくを最小限に抑えるために放射性物質とユーザーとの間の距離を最大にすることも重要です。これらの側面は、ユーザーが手動で溶液をHPLCに注入し、画分を集めて最終製品をろ過しなければならないプロトコールの後半（精製および品質管理）において特に重要である。 PETトレーサーのすべての放射化学的合成と同様に、m放射性崩壊を引き起こす。また、放射性物質の取り扱い時間を最小化し、適切な遮蔽を使​​用し、放射線被ばくを最小限に抑えるために放射性物質とユーザーとの間の距離を最大にすることも重要です。これらの局面は、ユーザーが手作業で溶液を水素化装置に注入し、画分を集め、乾燥手順を設定し、生成物を緩衝液に再溶解し、それを濾過しなければならないプロトコールの後半（水素添加および精製）において特に重要である。濾過工程の間に、バイアルの壁に大量の放射性物質を失うことは容易である。したがって、濾過する前にすべての液体を回収することが重要です。より多くの量の緩衝液を用いて溶解すると回収率が向上するが、HPLCに大きな体積を注入する必要があり、ピークを広げて最終用量の容量を増加させる必要があるため、その使用は推奨されない。 トラブルシューティングを行うために各手順の歩留まりを把握するためには、手順を最適化することが重要です。ほとんどのステップでは、これは、任意のステップの前後で放射能の量を測定することによって簡単に行われます。反応の場合、収率はHPLCピークの定量によって計算することができる。結果セクションの表1は、各ステップの典型的な歩留まりを示しています。 次の表2に、一般的に発生した障害の多くと、その障害の原因とその原因の修正方法を示します。 最後に、ここに示した手順が[ 18 F] 3F4APの合成に特有のものであるにもかかわらず、一般的なワークフローや個々のステップの多くは他の化合物の合成に共通している17 。この記事では、PETトレーサで実施された典型的なQC試験も示しました。

人体内で低分子薬物を非侵襲的に追跡する能力は、精密医療への大きな可能性を秘めています。分子イメージング技術の中で、ポジトロン放出断層撮影法（PET）は、PET検出器の高感度により、非常に少量の放射性物質の検出と定量が可能であり、スキャナの特性により、薬物局在1,2 、 3 。例えば、PETは、放射性グルコースアナログ[ 18 F] FDG 4の取り込みレベルに基づいて、腫瘍および転移の検出および局在化を可能にする。 PETはまた、特定の脳受容体の局在化および定量化、ならびに神経学および精神障害の診断および理解に有用であり得るそれらの占有を提供することができる5 。開発するために小分子PETトレーサーの場合、対象化合物は陽電子放出同位体、典型的には11 Cまたは18 Fで標識されなければならない。これら2つの放射性同位体の間で、 18 Fはより長い半減期（ 11 Cに対して109分対 20.3）これにより、複数回投与およびオフサイト製造が可能になる。それにもかかわらず、分子に18 Fを加えることは困難であり得る。 18 F標識は、化学者が活動の直接的な取り扱いを逃れ、高吸収線量を受ける自動化と互換性のある迅速な反応を必要とする。 本発明者らは、ピリジンのフッ素化のための前駆体としてのピリジンN-オキシドの使用、および多発性硬化症のためのFDA承認薬物の放射性フッ素化類似体である[ 18 F] 3 F 4 AP 6の放射化学合成におけるこの化学の使用を、アミノピリジン（4AP） 7,8,9 。 Thは新規である。放射性トレーサーは、脱髄のためのPETトレーサーとして現在研究中である10,11,12。このビデオ記事では、IBA Synthera Synthesis Unit（以降、「シンセサイザ」と呼ぶ）と社内で作られたフロー水素添加装置を使用して、この化合物の半自動合成を実証します。合成は、 図1に示す反応に基づく。手順の準備は約1時間、放射標識および精製は1.5時間、品質管理手順は0.5時間かかる。

<table><tbody><tr><td>サイクロトロン製造 [18F]フッ化物</td><td>ハウス供給/Zevacor</td><td>IBA Cyclone 18</td><td>100-200 mCi</td></tr><tr><td>生産用統合流体処理装置 FLT/FDG</td><td>ABX</td><td>K-2715SYN</td><td>求核置換に使用されるカセット</td></tr><tr><td>無水アセトニトリル</td><td>ヤンセン</td><td>36431-0010</td><td>窒素下での移動</td></tr><tr><td>メタノール</td><td>ヤンセン</td><td>67-56-1</td><td></td></tr><tr><td>超純水</td><td>ハウス供給</td><td></td><td>ミリポア MilliQ システム</td></tr><tr><td>TBA-HCO3</td><td>ABX</td><td>808.0000.6</td><td>abx.de</td></tr><tr><td>QMA</td><td>Waters</td><td>WAT023525</td><td>第四級メチルアンモニウム: ターゲット水からの 18/F- のトラップおよび放出のための陰イオン交換固相抽出カートリッジ</td></tr> 重<tr><td>炭酸</td>ナトリウム <td>ABX</td><td>K-28XX.03</td><td>プレフィルド 5 mL シリンジ</td></tr><tr><td>アルミナ-N</td><td>ウォーターズ</td><td>WAT020510</td><td>アルミナ-N 固相抽出カートリッジ (未反応の18F-)</td></tr><tr><td>3-フルオロ-4-ニトロピリジン N-オキシド</td><td>Synthonix</td><td>76954-0</td><td>デシケーターで保存します。前駆体</td></tr><tr><td>3-フルオロ-4-アミノピリジン</td><td>Sigma Aldrich</td><td>704490-1G</td><td>参照標準</td></tr><tr><td>シュウ酸</td><td>Sigma Aldrich</td><td>75688-50G</td><td></td></tr><tr><td>リン酸ナトリウム 一塩基性</td><td>フィッシャーサイエンティフィック&nbsp;</td><td>S80191-1</td><td></td></tr><tr><td>トリエチルアミン</td><td>フィッシャーサイエンティフィック&nbsp;</td><td>04885-1</td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>デコンラボ</td><td>DSP-MD.43</td><td>USP</td></tr><tr><td>最終製品バイアル</td><td>ABX</td><td>K28XX.04</td><td></td></tr><tr><td>Millexフィルターシリンジ</td><td>Millex</td><td>SLGVR04NL</td><td></td></tr><tr><td>10%Pd / Cカートリッジ</td>シ<td>グマAldrich</td><td>THS-01111-12EA</td><td></td></tr><tr><td>11 mmバイアル+クリンプシールフィ</td><td>ッシャーサイエンティフィック&nbsp;</td><td>03-250-618、06-451-117、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>13 mmバイアル+クリンプシール</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>06-718-992、06-718-643、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>HPLCバイアル</td> フィ<td>ッシャーサイエンティフィック</td><td>03-391-16、03-391-17、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>SEMIPREP C18カラム</td><td>アジレント</td><td>990967-202</td><td></td></tr><tr><td>Vバイアル</td><td>オールテック</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリンジ:1、3、10 mL</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>14-829-10D、14-829-13Q、14-829-18G、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>圧縮ガス:N2、He、H2</td><td>Airgas</td><td>UHP N300、UHP HE300、UHP H300、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>TLCプレート</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z193275、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Catalogです。Number</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Synthera自動シンセサイ</td><td>ザーIBA SA、ベルギー、iba-worldwide.com</td><td>Synthera、250.001</td><td>自動合成ユニット</td></tr><tr><td>社内水素化器</td><td>写真</td><td></td>を見る <td>テキストの説明を参照してください</td></tr><tr><td>ホットセル</td><td>Comecer</td><td></td><td>For放射性物質の操作</td></tr><tr><td>RadioTLCスキャナー</td><td>エッカートとジーグラー</td><td></td><td>無菌材料の取り扱い用</td></tr><tr><td>HPLC</td><td>Dionex</td><td>Ultimate 3000</td><td></td></tr><tr><td>線量校正器</td><td>Capintec</td><td>CRC15</td><td>または同等の</td></tr><tr><td>ガンマカウンター</td><td>Capintec, 7 Vreeland Road, Florham Park, NJ 07932</td><td>CRC 15, PET-CRC25, or equivalent</td><td>放射能の測定用</td></tr><tr><td>個人線量計</td><td>パッカード</td><td>コブラII</td><td>ガンマスペクトル測定用</td></tr><tr><td>個人放射線バッジとリング</td><td>大西洋核</td><td>ラドス Rad-60 電子線量計、または同等の</td><td></td></tr><tr><td>Rotavap + 真空ポンプ</td><td>ランダウアー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>リードブタ+シリンジシールド</td><td>ハイドルフ</td><td></td><td>または同等の</td></tr><tr><td>ガイガーカウンター</td><td>パインスター</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ガイガーカウンター</td><td>Ludlum</td><td>Model 3 + Pancake GM 検出器、4801605、47-1539、または同等品</td><td></td></tr></tbody></table>

[<sup&gt; 18</sup&gt; f] 3f4ap：脱髄疾患イメージングのための新規petトレーサ

Automated Radiochemical Synthesis of [18F]3F4AP: A Novel PET Tracer for Imaging Demyelinating Diseases

3- [ 18 F]フルオロ-4-アミノピリジン、[ 18 F] 3 F4APは、多発性硬化症4-アミノピリジン（4AP）のためのFDA承認薬物の放射性フッ素化類似体である。この化合物は現在、脱髄のためのPETトレーサーとして研究中である。我々は最近、ピリジンN-オキシドの直接フッ素化および[ 18 F] 3F4APの放射化学合成のためのこの反応の利用からなるメタフルオロ化ピリジンを生成する新規な化学反応を記載した。この記事では、自動シンセサイザーと自社製フロー水素化反応器を使用してこのトレーサーを製造する方法を紹介します。我々はまた、前臨床動物イメージング研究のための放射性トレーサを放出する前に実施された標準的な品質管理手順を示す。この半自動化された手順は、臨床研究のための[ 18 F] 3F4APの将来の生産の基礎として役立つかもしれない。

[ 18 F] 3F4APの放射化学的合成は、2つのステップを含む（ 図1 ）。最初のステップは、合成ユニットを使用して完全に自動化された方法で実行されます（ 図3 ）。このカセットベースのシステムは、4つの試薬バイアルと1つの反応器バイアルを使用し、反応器の加熱、加圧、および排気だけでなく、試薬の移送および混合を可能にするコンピュータ制御バルブを有する。さらに、試薬の分離に標準的な固相抽出カートリッジをサポートしています。コンピュータインターフェースは、ユーザが独自の合成を実行するためにスクリプトを書いたり修正することを可能にする。 [ 18 F] 3F4APの場合、合成手順は5つの基本部分からなる。最初の部分では、シンセサイザは自己診断ステップを実行し、リアクタを予熱し、 18 Fが準備完了であるというオペレータの信号を待ちます。第二の部分の間、[ 18 F]フッ化物は、18 Fバイアルを陰イオン交換カートリッジに入れ、溶液をテトラブチルアンモニウム重炭酸塩を用いてカートリッジから反応器に溶出する。第3の部分では、シンセサイザーは、[ 18 F]フッ化物を共沸的に乾燥させて、求核置換に反応するようにする。第4の部分では、前駆体は反応器に自動的に加えられ、 18 Fと反応して標識化合物を生成する。最後に、メタノール中の0.2％シュウ酸を添加することにより反応を停止させ、生成物の塩基促進分解を防止し、最終溶液を任意のものを捕捉するアルミナ-Nカートリッジを通過した後に回収バイアルに圧送する未反応のフッ化物。 ラベリング工程が完了した後、品質管理のために少量のサンプルを採取することができます。 HPLCでサンプルを分析すると、ラベリングステップが機能していることの確認と推定値が得られます放射化学的純度を測定した（ 図4 ）。また、HPLC上のUVトレースから、予め確立された検量線を使用して生成物の質量を計算することができる。 インプロセスの品質管理HPLCが実行されている間、第2の反応ステップ、N-オキシドおよびニトロ基の還元が行われる。これを行うために、Yoswathananont らによって公表された方法に基づいて、標識生成物を自社水素化装置に自動注入する。 13 （ 図2 ）。この装置は、逆流を防止するチェックバルブを備えたラインを介してフロー水素添加装置に接続されたHPLCポンプおよび圧縮水素タンクからなる。生成物をHPLCポンプで押し、T字型ミキサーで水素と混合する。次いで、この混合物を固体支持体上の10％Pd / C触媒を含む小さなカートリッジに通す。カーターを通過した後その後、還元された生成物を小さな画分に集める。 水素化の後、最終生成物の精製のために、粗生成物を輸送し、手動でHPLCに注入する（ 図5 ）。 HPLCの移動相は、動物注射に適合するように選択されている。次いで、生成物に対応するピークを収集し、濾過滅菌して最終用量を得る。 PETイメージング研究のための投与量を放出する前に、品質管理試験が行われる。これらの試験は、トレーサーが、想定される化学物質であり、注射に安全であることを確実にするために行われる。これらの検査の中には、動物に注射するために必要とされないものもありますが、人間の使用ガイドラインに従うことが一般的に推奨されています。そうすることで、製品の品質が保証され、結果に対する信頼性が向上し、ヒトの注射用製品の製造への将来の移行を促進する。 表1は、放射能の初期量、前駆体の初期量、各段階の収率、比放射能、濾過喪失などを含む典型的な合成パラメーターを含む。これらのパラメーターは、時々起こる不具合のトラブルシューティングおよび将来の手順の最適化に有用である。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig1.jpg" /> 図1.反応スキーム。放射化学的合成は、 19 F / 18 F交換による標識、その後のパラジウム触媒水素添加からなる。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図2"<html> src = &quot;/ files / ftp_upload / 55537 / 55537fig2.jpg&quot; /&gt; 図2.水素化システム。デバイスの回路図。このデバイスは、Yoswathananont et al。 （文献13）。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig3.jpg" /> 図3.シンセサイザ集積流体プロセッサ（IFP）と試薬の図。 IFPは、4つの試薬バイアル、すなわちQMAカートリッジと1つの反応バイアルを含む。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig4.jpg" /> 図4.中間生成物のUVおよびラジカルHPLCトレーサー。 3-フルオロ-4-ニトロピリジンN-オキシドは、313nmに特徴的な吸収を有する。e.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt;この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig5.jpg" /> 図5.最終製品のUVおよびラジオHPLCトレーサー 3-フルオロ-4-アミノピリジンは、254nmで吸収する。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 概念 </td><td> 平均（n = 4） </td><td> SD </td><td> コメント </td></tr><tr><td>最初の18 F活性（mCi） </td><td> 148.0 </td><td> 44.9 </td><td>合成の開始</td></tr><tr><td>前駆体量（μg） </td><td> 50 </td&gt; <td></td><td> 1.0 mg / mLの株50μLを使用する</td></tr><tr><td> QMA（mCi）に残った活動</td><td> 3.0 </td><td> 1.7 </td><td>ラベリング工程終了時に測定</td></tr><tr><td>放射性標識収率</td><td> 29.7％ </td><td> 6.3％ </td><td> Act_collection_vial÷（Act_collection_vial + Act_AluN） </td></tr><tr><td>放射化学的純度（HPLC-1） </td><td> &gt; 98％ </td><td></td><td> HPLC-1C QCより</td></tr><tr><td>スペック行為。中間体（mCi /μmol） </td><td> 122.9 </td><td> 29.7 </td><td>検量線を用いたHPLC-1より</td></tr><tr><td>水素化回収（dc） </td><td> 74％ </td><td> 9.0％ </td><td>崩壊に対して補正</td></tr><tr><td> HPLC放射化学的純度（HPLC-2） </td><td> 90.7％ </td><td> 2.9％ </td><td> HPLC-2から計算した</td></tr><tr><td>乾燥効率</td><td> &gt; 98％ </td><td></td><td>崩壊に対して補正</td></tr><tr><td>回復のフィルタリング</td><td> 93.5％ </td><td> 1.7％ </td><td>崩壊に対して補正</td></tr><tr><td>投与量（mL） </td><td> 3.3 </td><td></td><td>放射能が最も高い画分を集める</td></tr><tr><td> スペック行為。最終生成物（mCi /μmol） </td><td> 75.5 </td><td> 30.0 </td><td>検量線を用いたHPLC-3より</td></tr><tr><td> 合成効率 </td><td> 8.5％ </td><td> 3.6％ </td><td>非減衰補正</td></tr><tr><td> 合成時間（分） </td><td> 104 </td><td> 11.2 </td><td></td></tr></tbody></table> 表1.放射化学的合成パラメーター。 <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 一般的な問題 </td><td> 潜在的な理由と解決策 </td></tr><tr><td rowspan="3"> [ 18 F]フッ化物はQMAから効率的に溶出されない</td><td>・TBA-HCO 3は正しく調製されなかった。濃度が適切であることを確認する。 </td></tr><tr><td>・TBA-HCO 3バイアルに漏れがあります。クリンプシールがきつく、セプタムがIFPに取り付ける前に穿孔されていないことを確認してください。 </td></tr><tr><td>・TBA-HCO 3は良好な状態ではない。新しいバッチを注文する。 </td></tr><tr><td rowspan="2">ラベリング収率は低い</td><td>・前駆体溶液に水分があります。乾燥前駆体および溶媒。 </td></tr><tr><td>・温度が低すぎます。 </td></tr><tr><td rowspan="3">反応液は黄色</td><td>・製品はベースにより分解しています。より少ないTBA-HCO 3を使用する 。 </td></tr><tr><td>・tがある多くの前駆体。より少ない前駆体を使用する。 </td></tr><tr><td>・18 F - の量が少なすぎる。より多くの溶剤を使用してください。 </td></tr><tr><td> radioHPLCの追加ピーク</td><td>・ニトロ基は置換されている：反応温度を下げるか反応時間を短縮する。 </td></tr><tr><td rowspan="3">水素化反応が働かない</td><td>・触媒は良くない。新しいカートリッジを使用してください。 </td></tr><tr><td>・流れが速すぎて、触媒と基質との十分な接触ができない。フローを減少させる。 </td></tr><tr><td>・水素圧力が低すぎます。 H 2圧力を増加させる。 </td></tr><tr><td>手順中に水素圧力が劇的に増加する</td><td>・カートリッジの完全性が損なわれ、しっかりとサポートされています。流れを止め、ガスを遮断する。放射能が減衰するようにしましょう。触媒カートリッジを取り外し、システムをフラッシュします。を置くewカートリッジ。 </td></tr><tr><td>水素化収率は低い</td><td>・触媒（MeCN、シュウ酸）と競合する不純物が多すぎます。不純物の量を減らすか、または前駆体の質量を増加させる（警告：前駆体の量を増加させると比活性が低下する）。 </td></tr><tr><td rowspan="2">水素化工程からの放射能の回収率が低い</td><td>・システムにリークがあります。水素ラインへの漏れや逆流をチェックします。 </td></tr><tr><td>・化合物は反応器内で脱フッ素化する。異なる反応条件（圧力、温度、流量など ）を評価する。 </td></tr><tr><td rowspan="2">濾過中に多量の放射能が失われる</td><td>・使用する前にフィルターを濡らしてください。 </td></tr><tr><td>・デッドボリュームの小さいフィルタを使用してください。 </td></tr><tr><td rowspan="4"> HPLCでの最終生成物のピークはブロードに見える</td><td>・注入量が多すぎます。より低いインジェクションオント。より大きな直径のカラムを使用してください。 </td></tr><tr><td>・カラムの状態が良好でない。少なくとも30列分のカラムを条件付けます。 </td></tr><tr><td>・移動相のpHが低い。 pHが8以上であることを確認してください。 </td></tr><tr><td>・カラムの状態が良好でない。列を交換します。基本pHに適合するカラムを使用する。 </td></tr></tbody></table> 表2.トラブルシューティングのガイド

我々は、[ 18 F] 3F4APの半自動放射化学合成および品質管理手順を実証する。

[<sup&gt; 18</sup&gt; F] 3F4AP：脱髄疾患イメージングのための新規PETトレーサ

3-[18F]fluoro-4-aminopyridine, [18F]3F4AP, is a radiofluorinated analog of the FDA-approved drug for multiple sclerosis 4-aminopyridine (4AP). This ...

本手順の全体的な目的は、動物被験体を用いたPETイメージング実験に十分な純度と品質を備えたF-18標識3-fluoro-4-aminophyridineを調製することです。この手法は、脱髄疾患やその他の疾患を検出するための脳イメージング用PETトレーサーとしての3F4APの有用性について、イメージング分野における重要な疑問を解決するのに役立ちます。この標識法の主な利点は、パルス放射標識水素化の柔軟性にあります。これにより、他のF-18標識PET放射性トレーサーの製造にも適応させることが可能です。F-18の半減期は2時間であるため、投与時に十分な放射能を確保できるよう、合成前にサイクロトロンで製造されます。フッ素18の半減期が短いため、手順を迅速かつ安全に遂行できるよう、2人または3人のグループで作業することを強く推奨します。合成の準備を開始し、新しい滅菌済みの1 mmシリンジを用いて、400 µLのテトラブチルアンモニウムビカルボナートと800 µLのアセトニトリルをガラスバイアルに分注します。バイアルをクリーム色のキャップで密閉します。オーブン乾燥させたバイアルに、50 µLの前駆体ストック溶液と450 µLの脱水アセトニトリルを加え、密閉します。別のオーブン乾燥バイアルに、500 µLの脱水アセトニトリルを封入して密閉します。さらに別のガラスバイアルに、0.2%シュウ酸メタノール溶液を4 mL入れ、密閉します。次に、強陰イオン交換固相抽出カートリッジを8.4%炭酸水素ナトリウム5 mLで滴下するようにコンディショニングし、続いて超純脱イオン水5 mLで処理します。中性アルミナ固相抽出カートリッジを超純脱イオン水5 mLで滴下するようにコンディショニングし、続いてメタノール中0.2%シュウ酸5 mLで処理します。試薬バイアルと抽出カートリッジを統合流体プロセッサーにセットします。HPLCの電源を入れ、4 mL/minの流速で30分間カラムのコンディショニングを行います。カラムのコンディショニング中に、10%パラジウム炭素触媒カートリッジを水素添加装置のカートリッジホルダーに装着します。生成物回収バイアルに、滅菌済みの20ゲージ 1.5インチ針と0.22 µmフィルターで構成されるベントニードルアセンブリを取り付けます。バイアルを水素化装置に接続します。水素バルブを開き、HPLCシーケンスをロードしてプログラムを開始し、カートリッジにメタノールと水素を流します。ソフトウェアを使用して、IFPをシンセサイザーにロードします。次に、合成モジュールのソフトウェアを起動し、システムチェックを行います。ホットセルを閉じます。3F4AP合成シーケンスを開き、そのシーケンスを合成モジュールにロードします。合成ランに名前を付け、シーケンスを開始します。合成モジュールが正常に動作していることを確認するため、合成前のステップにおいて装置とソフトウェアを監視してください。反応容器が65 °Cに達すると、サイクロトロンからのF-18の導入準備が完了します。サイクロトロンで目的量のF-18が製造され、合成モジュールが準備できたら、F-18をモジュールに転送します。放射能が回収バイアルに転送されたら、緑色の「resume（再開）」ボタンを押して合成シーケンスを続行します。F-18が強陰イオン交換カートリッジにトラップされ、F-18テトラブチルアンモニウムフルオリドに変換され、乾燥するまで合成プロセスをモニタリングします。テトラブチルアンモニウムフルオリドがアセトニトリルに溶解するまで、合成のモニタリングを継続します。前駆体をF-18フルオリドと1分間反応させ、その後、シュウ酸溶液で反応を停止させます。放射化学的HPLCを用いて標識効率を測定し、放射能測定によってエリキション（溶出液）中にトラップされたF-18の効率を確認することが有用です。ただし、非常に低レベルの放射能を使用する場合に限ります。クエンチした反応混合物が中性アルミナカートリッジを通り水素化ループへ転送される様子、および混合物が水素化HPLCに注入される様子をモニターしてください。水素化装置から粗生成物溶液を回収し、ドーズキャリブレータを用いてバイアル内の放射能を測定してください。粗生成物は、ホットセル内のセミプレパラティブHPLCシステムに注入する必要があります。精製後、最終生成物を回収し、USPおよびFDAの規制に従って、無菌的なISOクラス5の層流ホットセル内で分注します。デモンストレーションとして、この分注セル内での粗生成物の抽出と、少量の放射能を用いた精製ステップを示します。バイアルを遮光容器に入れ、HPLCまで運搬します。粗生成物溶液100 microlitersをHPLCにロードし、自動分取装置を用いて最終生成物のピークを回収します。各分画の活性を測定し、最も活性の高い分画を合わせます。合成終了時刻と、生成物の量および比活性を記録します。品質管理試験のため、最終生成物バイアルから生成物溶液約0.8 millilitersを無菌的に分注します。鉛ガラスシールド越しに投与用バイアルを点検し、生成物が無色透明であり、金属粒子が含まれていないことを確認してください。サンプルをTLCプレート上に、参照標準の隣にスポットします。95% methanolと5% acetic acidの溶液でプレートを展開します。UVライトを用いて参照標準を可視化し、スポットを鉛筆でマークします。TLCプレートを放射能TLCスキャナーに固定し、ピーク時間を記録します。生成物と参照品の保持係数の差が5%以内であることを確認してください。放射能検出器を備えたHPLCに、生成物を10 µL注入します。ラジオHPLCおよびTLCの両方の結果について、プロダクトピークがそのクロマトグラムにおけるすべてのガンマピークの総面積の少なくとも95%を占めていることを確認します。品質管理されたプロダクトサンプルに10 microlitersのリファレンス標準物質を加え、HPLC上で単一のUVピークが現れることを確認します。プロダクト10 microlitersをGCに注入し、残留溶媒含有量が規定の制限値以下であることを確認します。PETイメージングにおいて結果に影響を及ぼす可能性がある遊離フルオリドの不在を確認するために、放射化学的TLCを用います。放射化学的HPLCを用いて、同一性の確認および比放射能の算出を行います。また、残留溶媒量の分析にはGCを用います。バブルポイント試験を実施し、最終製品バイアルに使用したフィルターが、フィルターの完全性に関するメーカーの仕様を満たしているか、またはそれを上回っているかを確認します。比活性および半減期を算出し、放射性標識体の同一性と純度を検証します。無菌試験を実施し、エンドトキシンレベルを測定します。品質管理試験の結果を記録します。この手法を用いることで、放射性トレーサーである3F4APは、フッ化物交換に続いてアノキシドおよびニトロ基の還元を行う自動プロセスによって合成されます。このトレーサーは、脱髄動物モデルを用いた前臨床PETイメージング研究を実施するのに十分な純度と比放射能で合成されました。トレーサーの開発中に中間生成物を分析したところ、313ナノメートルに特徴的なUVピークがあることが判明しました。最終生成物は、HPLCを用いて254ナノメートルで観察するのが最適でした。ラジオHPLCで観察された放射化学的純度は、ラジオTLCによって確認されました。本手法のデモンストレーション全体が非常に重要です。なぜなら、多くのステップが化学または放射化学のラボで一般的に採用されていないためです。一般的に、この手法に不慣れな方は、合成手順を正確に遵守することや、厳格な品質管理試験を実施することに苦労します。本手順の開発にあたっては、反応効率を決定するために、各ステップの前後に存在する放射能量を測定することが重要です。ただし、この操作は放射能レベルが低い場合にのみ行う必要があります。適切に実施すれば、この手法を習得した後は2時間以内で完了させることができます。動物への注射およびイメージングの後、組織切除や血液採取などの処置を行うことで、トレーサーの生体分布や代謝に関するさらなる疑問を明らかにすることが可能です。このビデオを視聴することで、PETトレーサーの合成および品質管理試験の一般的なワークフローについて十分に理解できるはずです。放射性物質を取り扱うことは極めて危険であるため、ALARA原則（合理的に達成可能な限り低く）などの予防策を常に講じ、常に放射線安全管理室と連携して作業することを忘れないでください。

automated-radiochemical-synthesis-18f3f4ap-novel-pet-tracer-for

Research

JoVE Journal

Medicine

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