방법 논문

1-(2-[18F]플루오로에틸)-L-트립토판의 방사 합성 1-포트, 2단계 프로토콜 사용

DOI:

10.3791/63025

⸱

2021년 9월 21일

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

여기에서는 트립토판 대사를 연구하기위한 양전자 방출 단층 촬영 이미징 제 인 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-트립토판의 방사 합성을 설명하며, 우수한 방사 화학적 수율, 높은 거울상 이성질체 과잉 및 높은 신뢰성을 갖춘 방사선 화학 합성 시스템에서 1 포트, 2 단계 전략을 사용합니다.

초록

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

키누레닌 경로 (KP)는 트립토판 대사를위한 주요 경로입니다. 증거는 KP의 대사 산물이 면역 조절, 신경 조절 및 신경 독성 효과로 인해 종양 증식, 간질, 신경 퇴행성 질환 및 정신 질환에 중요한 역할을한다는 것을 강력하게 시사합니다. 트립토판 대사를 매핑하기 위해 가장 광범위하게 사용되는 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 제제 인 α-[11C]methyl-L-tryptophan ([11C]AMT)은 힘든 방사 합성 절차로 20 분의 짧은 반감기를 가지고 있습니다. 현장 사이클로트론은 [11C]AMT를 방사성합성하는 데 필요합니다. 제한된 수의 센터 만이 전임상 연구 및 임상 조사를 위해 [11C] AMT를 생산합니다. 따라서, 더 긴 반감기를 가지며, 생체내 동역학에 유리하고, 자동화가 용이한 대체 영상화제의 개발이 절실히 요구된다. 불소-18-표지된 트립토판 유사체인 1-(2-[18F]플루오로에틸)-L-트립토판의 유용성 및 가치는 세포주 유래 이종이식편, 환자 유래 이종이식편 및 형질전환 종양 모델에서의 전임상 적용에서 보고되었다.

이 논문은 1-포트, 2-스텝 전략을 사용하여 1-(2-[18F]플루오로에틸)-L-트립토판의 방사성 합성을 위한 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜을 사용하여, 방사성 추적기는 20 ± 5 % (합성 끝에서 감쇠 보정, n > 20) 방사성 화학 수율로 생성 될 수 있으며 방사성 화학적 순도와 거울상 이성질체 초과 모두 95 % 이상입니다. 이 프로토콜은 각 단계에서 0.5 mL 이하의 반응 용매를 가진 작은 전구체 양, 잠재적으로 독성이 있는 4,7,13,16,21,24-헥사옥사-1,10-디아자비시클로[8.8.8]헥사코산(K222)의 낮은 로딩, 정제를 위한 환경 양성 및 주사 가능한 이동상을 특징으로 한다. 상기 프로토콜은 상용화된 모듈에서 임상 조사를 위해 1-(2-[18F]플루오로에틸)-L-트립토판을 생산하도록 용이하게 구성될 수 있다.

서론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

인간에서 트립토판은 매일식이 요법의 필수 구성 요소입니다. 트립토판은 주로 키누레닌 경로(KP)를 통해 대사된다. KP는 2개의 속도 제한 효소인 인돌아민 2, 3-디옥시게나제(IDO) 및 트립토판 2,3-디옥시게나제(TDO)에 의해 촉매된다. 트립토판의 95% 이상이 키뉴레닌과 그 하류 대사산물로 전환되어 궁극적으로 세포 에너지 전달에 필수적인 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드를 생성합니다. KP는 면역 체계의 핵심 조절자이며 신경 가소성 및 신경 독성 효과의 중요한 조절자입니다1,2. 비정상적인 트립토판 신진 대사는 다양한 신경 학적, 종양학적, 정신과 적 및 대사 장애에 연루되어 있습니다. 따라서, 방사성 표지된 트립토판 유사체는 임상 조사에 광범위하게 사용되어 왔다. 가장 흔한 두 가지 임상적으로 조사된 트립토판 방사성 추적제는 11C-α-메틸-L-트립토판 ([11C]AMT) 및 11C-5-하이드록시트립토판 (11C-5-HTP)3이다.

1990년대에 11C-5-HTP는 세로토닌 분비 신경내분비 종양4을 시각화하고 전이성 호르몬 불응성 전립선 선암종5의 치료를 진단 및 모니터링하는 데 사용되었습니다. 나중에, 그것은 내분비 췌장에서 세로토닌성 시스템의 정량화를위한 이미징 도구로서 사용되었다6. 11 C-5-HTP는 또한 포털 내 췌도 이식 및 제 2 형 당뇨병에서 생존 가능한 섬의 비침습적 검출을위한 유망한 추적자였습니다7,8. 지난 20년 동안 많은 방사성 표지된 아미노산이 임상 조사로 진행되었습니다9,10. 특히, 탄소-11-표지된 트립토판 유사체[11C]AMT는 뇌 세로토닌 합성11,12,13,14을 매핑하고 간질 초점, 간질성 종양, 결핵 경화증 복합체, 신경교종 및 유방암15,16,17,18,19,20을 국소화하는 데 광범위한 주목을 받고 있다. ,21,22,23,24,25,26. [11C] AMT는 또한 소아27의 다양한 저등급 및 고등급 종양에서 높은 흡수율을 보입니다. 더욱이, 인간 피험자에서 [11C]AMT의 동역학적 추적자 분석은 다양한 종양을 분화 및 등급화하고 방사선 유발 조직 손상으로부터 신경교종을 분화시키는데 사용되어 왔다15. [11C] AMT 유도 영상은 뇌 질환에서 상당한 임상적 이점을 보여준다3,25. 그러나 탄소-11의 반감기(20분)가 짧고 방사성합성 절차가 힘들기 때문에 [11C]AMT 사용은 현장 사이클로트론과 방사선 화학 시설을 갖춘 소수의 PET 센터로 제한됩니다.

불소-18은 탄소-11의 20분 반감기와 비교하여 109.8분의 유리한 반감기를 갖는다. 점점 더 많은 노력이 트립토판 대사를 위한 불소-18-표지된 방사성 추적제의 개발에 집중되어 왔다3,28. 총 15개의 독특한 불소-18 방사성 표지된 트립토판 방사성추적기가 이종이식편에서의 방사성 표지, 수송 메커니즘, 시험관내 및 생체내 안정성, 생체분포 및 종양 흡수 측면에서 보고되었다. 그러나, 4-, 5-, 및 6-[18F]플루오로트립토판을 포함하는 몇몇 추적자에 대해 신속한 생체내 탈플루오르화가 관찰되었고, 이는 추가의 임상 번역을 배제하였다29. 5-[18F]플루오로-α-메틸트립토판 (5-[18F]FAMT) 및 1-(2-[18F]플루오로에틸)-L-트립토판 (L-[18F]FETrp, (S)-2-아미노-3-(1-(2-[18F]플루오로에틸)-1H-인돌-3-일)프로판산, 분자량 249.28 g / mole)은 동물 모델에서 유리한 생체 내 동역학과 능가 할 수있는 큰 잠재력을 가진 가장 유망한 두 가지 방사선 추적기입니다 [11 C]탈조절된 트립토판 대사를 통한 임상 상태의 평가를 위한 AMT28. 5-[18F]FAMT는 면역저하된 마우스의 IDO1 양성 종양 이종이식편에서 높은 흡수율을 나타냈으며, [11C]AMT28,30보다 KP를 영상화하는 데 더 특이적이다. 그러나, 5-[18F]FAMT의 생체내 안정성은 tracer30의 주입 후 30분을 넘어 보고된 생체내 탈불소화 데이터가 없기 때문에 잠재적인 관심사로 남아있다.

유전자 조작된 수질모세포종 마우스 모델의 전임상 연구에 따르면 18F-플루오로데옥시글루코스(18F-FDG)와 비교했을 때, L-[18F]FETrp는 뇌종양에서 높은 축적, 무시할 수 있는 생체내 탈불소화, 낮은 배경 흡수를 보이며, 우수한 표적 대 비표적 비율31,32를 입증하였다. 마우스에서의 방사선 선량측정 연구는 L-[18F]FETrp가 임상 18F-FDG PET tracer33보다 약 20% 더 낮은 유리한 선량계 노출을 가졌다는 것을 나타냈다. 다른 연구자의 연구 결과와 일치하여, 전임상 연구 데이터는 간질, 신경 종양학, 자폐증 및 결핵 경화증과 같은 뇌 장애를 가진 인간의 비정상적인 트립토판 대사 조사를 위해 L-[18F]FETrp의 임상 번역을 뒷받침하는 실질적인 증거를 제공합니다.28,31,32,33,34,35,36 . 트립토판 대사에 대해 가장 널리 조사된 세 가지 트레이서, 11C-5-HTP, [11C]AMT, 및 L-[18F]FETrp 사이의 전반적인 비교가 표 1에 제시되어 있다. 11C-5-HTP와 [11C]AMT 모두 반감기가 짧고 방사성 표지 절차가 번거롭다. 하나의 포트, 두 단계 접근법을 사용하는 L-[18F]FETrp의 방사성 합성을 위한 프로토콜이 여기에 기술되어 있다. 이 프로토콜은 소량의 방사성 표지 전구체, 소량의 반응 용매, 독성 K222의 낮은 로딩 및 정제 및 쉬운 제형을위한 환경 양성 및 주사 가능한 이동상의 사용을 특징으로합니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

주의: 프로토콜에는 방사성 물질이 포함됩니다. 방사성 물질의 추가 복용량은 암과 같은 건강에 악영향을 미칠 가능성이 비례적으로 증가 할 수 있습니다. 연구원은 뜨거운 세포 또는 납 후드에서 적절한 보호와 함께 방사성 합성 프로토콜을 안내하기 위해 '합리적으로 달성 할 수있는만큼 낮은'(ALARA) 용량 관행을 따라야합니다. 직접 접촉 시간을 최소화하고, 리드 실드를 사용하며, 방사성 합성 공정에서 방사선 노출 단계를 위한 최대 거리를 유지하는 것이 필수적입니다. 전체 실험에 걸쳐 방사선 선량 측정 배지와 손 모니터링 링을 착용하고 장갑, 슬리브 및 발과 같이 잠재적으로 오염 된 표면을 자주 모니터링하십시오. 방사성 물질의 사용, 운송 및 폐기를 위해 원자력 규제위원회 (NRC), 지역 및 기관 규정을 준수해야합니다.

1. 초기 준비

  1. 반분취용 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 위해 50mM 아세트산나트륨/아세트산 이동상으로 10% 에탄올을 준비합니다.
    1. 빙초산 3 mL를 깨끗한 1000 mL 용적 플라스크에 넣는다. 900 mL의 초순수 (25°C에서 18백만 옴-cm 저항률)를 용적 플라스크에 첨가하는 단계; 약 8 mL의 6 M 수산화나트륨 용액을 첨가하고, 보정된 pH 측정기 및 pH 스트립을 사용하여 pH를 5.5로 조정한다. 용액을 실온으로 식힌 후, 부피를 초순수로 1000 mL로 구성하여 50 mM 아세트산나트륨/아세트산(pH 5.5) 용액을 제조하였다.
    2. 진공-0.2 μm 멤브레인 필터를 통해 용액을 여과하고 용액을 두 개의 500 mL 용매 병으로 옮긴다.
    3. 상기 완충액 약 250 mL를 500 mL 용적 플라스크에 넣는다. 눈금 실린더를 사용하여 50 mL의 미국 약전 (USP) 에탄올을 측정하고 에탄올을 용적 플라스크에 첨가하십시오. 50 mM 아세트산나트륨/아세트산으로 부피를 500 mL까지 구성하고 pH 스트립으로 pH 값을 측정한다.
  2. 시스템 적합성 테스트를 위해 품질 관리(QC) 솔루션을 준비합니다.
    1. HPLC 용매 병을 신선한 초순수 (용매 A) 및 에탄올 (용매 B)로 보충하십시오. HPLC 펌프를 프라임하고 30% 용매 A 및 70% 용매 B(v/v)로 구성된 1mL/min의 유속으로 HPLC 프로그램을 로드합니다.
    2. QC에 대한 제어 솔루션 (빈 솔루션)을 만드십시오. 5 mL의 0.9% 염화나트륨을 20 mL 유리 바이알에 첨가한다. 상기 용액에 0.15 mL의 23.4% 염화나트륨을 첨가한다. 단계 1.1.3에서 제조한 반제조용 HPLC 이동상 6 mL(50 mM 아세트산나트륨/아세트산 중의 10% 에탄올, pH 5.5)를 유리 바이알에 첨가한다.
    3. 1 μg/mL의 비방사성 표지 L-FETrp 및 5 μg/mL의 라세미 L-FETrp 및 D-FETrp 혼합물(표준 용액)을 준비하십시오.
    4. 표준 L-FETrp 솔루션(0.1μg/mL, 0.5μg/mL, 1.0μg/mL, 10μg/mL, 100μg/mL)을 사용하여 교정 곡선을 구축하십시오.
    5. HPLC 서열을 설정한다. 시퀀스에 빈 샘플 용액 1회 실행, 표준 L-FETrp(1μg/mL) 두 번의 실행, 라세미 L-FETrp 및 D-FETrp 혼합물(5μg/mL) 1회 실행 및 최종 방사성의약품 1회 실행이 포함되는지 확인합니다.
    6. 분석 HPLC 컬럼 (250 x 4.6 mm)을 사용하여 방사성 샘플을 분석하기 전에 시스템 적합성을 테스트하기 위해 부분 HPLC 서열을 실행하십시오.
      1. 하나의 빈 샘플을 실행하고 빈 샘플의 크로마토그램이 공극 부피와 크로마토그램의 10분 사이에 유의하지 않거나 유의하지 않은 피크를 나타내는지 확인하십시오.
      2. 표준 용액의 두 번의 반복실험을 실행합니다(1μg/mL의 L-FETrp 포함). 두 반복실험에서 L-FETrp의 영역이 평균값의 ±5% 내에 있는지 확인하십시오.
      3. L-FETrp 및 D-FETrp 혼합물 중 하나의 샘플을 실행합니다(각각 5μg/mL의 L-FETrp 및 D-EFTrp). L-FETrp 및 D-FETrp가 크로마토그램 및 기준선 해결에서 확인될 수 있는지 확인하십시오.
  3. 방사성 표지 솔루션 및 기타 소모품을 준비하십시오.
    1. 다음 용액을 각각 5개의 1.5mL V자형 바이알에 첨가한다. 바이알 1: 탄산칼륨(K2CO3)/K222 용액 1mL(물/아세토니트릴 용액에 5mg/mL K222 및 1mg/mL K2CO3, [18F]불화물 용출을 위한 1/99, v/v); 바이알 2: [18F]플루오라이드 건조를 위한 무수 아세토니트릴 0.4 mL; 바이알 3: [18F]플루오라이드 혼입을 위한 무수 아세토니트릴(무수 아세토니트릴 0.5 mL 중 1-2 mg) 중의 방사성 표지 전구체; 바이알 4: 산성 분해를 위한 아세토니트릴(0.25 mL) 중의 염산(2 M, 0.25 mL); 바이알 5:반응 혼합물의 중화를 위한 2 M 수산화나트륨(0.25 mL).
    2. 먼저 포화 중탄산나트륨 용액 10mL를 통과시킨 다음 초순수 10mL를 통과시켜 4차 메틸암모늄(QMA) 라이트 카트리지를 활성화한 다음 카트리지를 질소 흐름으로 플러시합니다. 가벼운 C8 카트리지 및 중성 산화 알루미늄 카트리지를 에탄올 10 mL를 통과시키고, 이어서 초순수 10 mL를 통과시켜 컨디셔닝한다.
    3. 0.15 mL의 23.4% 염화나트륨 및 5 mL의 0.9% 염화나트륨을 30 mL 멸균 제형 바이알에 첨가하여 긴장성을 조절하고 HPLC 분획을 희석시킨다.
    4. 반응 용기를 헹구기 위한 주사기에 용액 (단계 1.1.1에서 제조된 아세트산나트륨/아세트산 완충액 1 mL, 50 mM, pH = 5.5 mL, 에탄올 1 mL, 및 물 0.5 mL[총 2.5 mL])을 준비하는 단계; 10 mL 멸균 바이알에 적재하십시오.

2. 방사성 표지 장치를 조립하고 L-[18F]FETrp를 방사 합성

  1. 방사성 라벨링 용품을 조립하십시오.
    1. 모듈 전원, 이산화탄소, 압축 공기, 아르곤 라인 및 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러(PLC) 전원을 켭니다. mod_pscf18 버튼을 클릭하여 방사화학 합성 시스템의 프로그램을 활성화하십시오. 입력, 출력 및 공식화 MVP를 초기화하고 MVP가 각각 위치 4, 1, 1에 있는지 확인합니다.
    2. HPLC 루프가 인젝 트 위치에 있고 QMA 라이트 카트리지가 [18F]플루오라이드 트랩핑 위치에 있는지 확인하십시오.
    3. 반제조용 HPLC 이동상 병(단계 1.1.3에서 제조된 용액을 함유)을 설치한다. 적어도 30분 동안 2 mL/min의 유속으로 키랄 HPLC 컬럼 (250 x 10 mm) 및 C18 컬럼 (100 x 10 mm)을 통해 이동상을 통과시켜 HPLC 시스템을 평형화시킨 다음, 전환 밸브를 전환하고, HPLC 이동이 키랄 HPLC 컬럼만을 통과하도록 하고, 유량을 3 mL/분으로 증가시킨다.
    4. QMA 라이트 카트리지를 [18F]불소 트래핑/방출 라인에 설치합니다. 입력 MVP 위치 6과 HPLC 샘플 루프에 연결된 10mL V 자형 바이알인 중간 바이알 사이에 적층된 알루미나/C8 카트리지를 설치합니다. 10 mL 빈 바이알(venting vial)을 출력 MVP 위치 4에 설치하고, 다른 바늘을 바이알에 부착하여 통풍구로 사용하십시오. 시약 바이알 1-5를 입력 MVP 위치 1-5에 각각 설치한다.
    5. 단계 1.3.4에서 제조된 린스 용액이 들어있는 바이알을 출력 MVP 위치 6에 설치한다.
    6. 500 mL 폐병(키랄 및 C18 컬럼 둘 다를 통과하는 HPLC 폐기물을 수집하기 위해)을 제형 MVP 위치 1에 설치한다. 또 다른 500 mL 폐기물 병(키랄 컬럼을 통과하는 HPLC 폐기물을 수집하기 위해)을 네 포트 두 위치 밸브의 폐기물 수집 끝에 설치한다.
    7. 분획 수집 바이알(단계 1.3.3에서 제조된 미리 채워진 용액)을 제형 MVP 위치 2에 연결한다. 출력 MVP 위치 3(가스 라인) 및 최종 생성물 전달 라인을 제형 MVP 위치 2 바이알에 연결하여 최종 제형화된 생성물을 회수한다. 제형 MVP 위치 3에 10 mL 빈 멸균 바이알을 설치하고, 이는 표적 분획 수집을 위한 백업 바이알로서 사용될 것이다.
    8. 네 개의 포트, 두 위치 전환 밸브와 제형 MVP 사이에 C18 짧은 컬럼을 설치하십시오.
      참고: 시약 및 제제 바이알을 설치하는 동안 제어판의 아르곤 공급이 꺼져 있고 아르곤 압력이 제로가 되어 바이알 조립 중에 예기치 않은 액체 전달을 방지하십시오. 재현 가능한 방사성 합성을 위해 모든 바늘 연결, 바이알 위치 및 MVP 위치를 다시 확인하십시오.
  2. Radiosynthesis of L-[18F]FETrp
    1. 수신 및 조사 [18F] 불소.
      1. 합성 시작시 [18F]불화물 용액 (15 ± 3 기가 벡 케렐 (GBq)을 받으면 재료 표 참조) 표면 및 1m에서 납 상자를 조사하여 최대 방사선 피폭률을 기록하십시오. 배송 상자가 오염되지 않았는지 확인하기 위해 닦아 테스트를 수행하십시오. [18F]플루오라이드 투여량 및 시간을 기록한다.
    2. 이송 [18F] 불소.
      1. 방사능을 방사성 합성 시스템으로 옮깁니다.
      2. 아르곤 라인을 짧은 바늘로 연결하고 긴 바늘을 가진 [18F]불소 전달 라인을 [18F]불화물 바이알에 연결하십시오. 핫셀 유리 도어와 리드 도어를 닫습니다.
        주의: 긴 클램프를 사용하여 두 바늘을 모두 밀어 내립니다. 긴 바늘 팁이 [18F] 불화물 바이알의 바닥에 위치하여 모든 [18F] 불화물이 밖으로 전달 될 수 있도록하십시오. 전형적으로, V자형 바이알은 [18F]플루오라이드 전달을 위해 요청된다.
    3. 트랩, 에루트 및 공비 건조 [18F] 플루오라이드.
      1. Ar 공급을 클릭하여 아르곤 공급 라인을 켜고, 아르곤 압력을 높이고, [18F]불화물 푸시 라인을 켜고, QMA 라이트 카트리지를 통해 수성 [18F]불화물을 밀어냅니다. 모든 방사능이 QMA 라이트 카트리지에 갇히고 방사능 검출기 판독이 안정 된 후, 아르곤 압력을 증가시키고 카트리지를 통해 아르곤을 5 분 동안 불어 과량의 물을 제거하십시오.
      2. [18F] 불소 추진 라인을 끄고, 아르곤 압력을 0으로 낮추고, 6 포트 두 위치 밸브를 [18F] 불소 포획 위치에서 용출 위치로 전환하십시오. 반응 바이알을 열고 입력 MVP 위치 1 아르곤 라인을 켜고 K222 / K2CO3 용액을 QMA 라이트 카트리지를 통해 입력 MVP 위치 1 바이알로 밀어 넣어 방사능을 반응 바이알로 용출시킵니다. [18F]불소 용출 위치를 트래핑 위치로 전환합니다.
      3. Heat 버튼을 클릭하여 반응기를 110°C에서 가열하고, 반응기에 연결되는 출력 MVP 위치 4 아르곤 라인(sweeping line)을 켜고, 용매를 증발시켜 출력 MVP 위치 4 바이알로 한다.
      4. 냉각 버튼을 클릭하여 압축 이산화탄소로 반응기를 실온으로 냉각 하고, 스위핑 라인을 끄고, 입력 MVP 위치 1을 위치 2로 전환하고, 바이알 2에 무수 아세토니트릴을 추가합니다. 스위핑 라인과 히터를 켜서 110°C에서 공비건조[18F]플루오라이드를 건조시킨다.
    4. 방사성 표지 전구체를 추가하고 [18F] 불소를 통합하십시오.
      1. 반응기를 실온으로 식히고, 스위핑 라인을 끄고, 입력 MVP 위치 2를 위치 3으로 전환하고, 바이알 3에 토실레이트 방사성 표지 전구체를 추가합니다. 반응기를 닫고, 반응 혼합물을 100°C에서 10분 동안 가열한다.
    5. 반응 용매 및 산올분해제를 증발시킨다.
      1. 냉각하고 반응기를 열고, 스위핑 라인을 켜고, 100°C에서 반응 용매를 증발시킨다.
      2. 반응기를 식히고, 스위핑 라인을 끄고, 입력 MVP 위치 3을 위치 4로 전환하고, 염산/아세토니트릴 혼합물(0.5mL, 1/1, v/v)을 추가합니다. 반응물을 100°C에서 10분 동안 가열하여 방사성 표지 전구체 내의 tert-부틸 및 tert-부틸옥시카르보닐 보호기를 탈보호한다.
    6. 반응을 중화시킨다.
      1. 반응기를 실온으로 냉각하고, 입력 MVP 위치 4를 위치 5로 전환하여 2 M 수산화나트륨을 첨가하여 반응 혼합물을 중화시킨다. 입력 MVP 아르곤 라인을 끕니다.
    7. 반응 혼합물을 중간 바이알로 옮긴다.
      1. 출력 MVP에서 F 버튼을 클릭하여 출력 MVP를 배출 위치 4에서 위치 5로 전환한 다음 입력 MVP의 F 단추를 클릭하여 입력 MVP를 위치 5에서 위치 6으로 전환합니다. 출력 MVP 아르곤 라인을 켭니다. 적층된 중성 산화알루미늄 및 C8 카트리지를 통해 반응 혼합물을 HPLC 샘플 루프 전에 설치된 중간 바이알로 밀어 넣습니다.
    8. 반응기를 헹구고 용액을 옮깁니다.
      1. 출력 MVP 위치 5를 위치 6으로 전환하고, 출력 MVP 위치 6의 바이알에서 헹굼 용액을 반응 바이알을 통해 밀고, 카트리지를 중간 바이알로 연속적으로 밀어 넣습니다. 조합된 혼합물의 부피는 대략 3.5 mL이다. 반응 용기를 닫습니다.
    9. 합한 혼합물을 HPLC 루프에 로딩하고 혼합물을 정제한다.
      1. HPLC 루프를 주입 위치에서 로드 위치로 전환하고, 입력 MVP 아르곤 라인을 켜고, 혼합물을 5 mL HPLC 루프에 로딩한다. 부하가 완료되면 로드 버튼을 전환하여 주입하고 HPLC 주입을 클릭하여 3mL/min의 유속으로 HPLC 크로마토그램을 시작합니다. HPLC 모니터 버튼을 클릭하여 실시간 HPLC 크로마토그램에 액세스합니다.
    10. 표적 분획을 C18 컬럼으로 전환시킨다.
      1. 전환 MVP 버튼을 클릭하여 표적 HPLC 분획을 약 12분에 짧은 C18 컬럼으로 전환시킨다.
    11. 키랄 HPLC 컬럼을 플러시하고 분획을 C18 컬럼에서 정제한다.
      1. 표적 방사능이 C18 컬럼에서 수집된 후(HPLC 이동상이 제제 MVP 위치 1 폐병으로 유입됨), 네 포트 두 위치 전환 밸브를 폐기물 수집 위치로 전환한다. 키랄 컬럼을 4 mL/min에서 6분 동안 플러시하여 마이너 D-[18F]FETrp 거울상이성질체 및 기타 자외선(UV) 불순물을 제거합니다.
      2. 전환 MVP 버튼을 클릭하여 HPLC 이동상을 3 mL/분의 유속으로 제형 MVP 위치 1로 다시 전환시킨다. 이동상이 키랄 컬럼 및 C18 컬럼을 통과하여 C18 컬럼에 잔류된 L-[18F]FETrp를 정제하는 것을 관찰한다.
    12. 표적 분획을 수집한다.
      1. 대략 32-34 분에 용리액을 제제 MVP 위치 2 바이알 내로 수집한다.
        참고: 전형적으로, 2분 HPLC 분획이 수집되고, 미리 충전된 염화나트륨 용액을 더한 총 부피는 8-15 mL이다.
    13. 복용량을 멸균 최종 제품 바이알에 전달하십시오.
      1. 제형 MVP 위치 2 바이알에 있는 용액을 전달 라인 및 멸균 필터를 통해 최종 용량 바이알 내로 밀어 넣는다(사전 설치된 멸균 배출 필터 바늘을 통해).
        참고: 프로토콜 단계 2.2.9-2.2.13은 L-[18F]FETrp의 HPLC 정제에 사용되는 단계이다.
    14. 방사능 및 선량량을 분석한다.
      1. 멸균 필터를 제거하고 최종 용량 활성 및 부피를 분석한다.
      2. 시스템을 초순수로 세척한 후 각각 최소 15분 동안 4mL/min의 에탄올로 세척합니다. HPLC 펌프 및 PLC 박스를 끄십시오; 프로그램을 닫으십시오. 압축 공기 라인, 아르곤 라인 및 이산화탄소 라인을 종료하는 단계; 모듈의 주 전원을 종료하십시오.
    15. QC 용량을 철회하고 QC 샘플을 실행하십시오.
      1. 최종 투여량의 약 0.1 mL를 QC 바이알의 0.2 mL 인입 내로 철회한다. 핫 샘플을 1.2.6 단계에서 설명한 시스템 적합성 테스트에 따라 "부분 시퀀스" 프로그램으로 실행하십시오.
    16. QC 데이터를 분석하고 복용량을 방출하십시오.
      1. 화학적 및 방사화학적 순도, 거울상이성질체 과잉값, 및 몰 활성을 계산하고; pH 값을 결정한다.
      2. 모든 검사 결과가 허용 범위를 통과하면 용량을 해제하십시오.

3. 실행 후 시스템 청소

  1. 가이거-뮬러(Geiger-Mueller, GM) 측량 측정기를 사용하여 방사성 표지 모듈을 조사하여 시스템을 청소하기 전에 방사능이 적절하게 붕괴되었는지 확인합니다(최소 24시간).
  2. 방사성 표지 모듈 전원 및 PLC 상자 전원을 켭니다. 방사선 화학 합성 시스템의 프로그램을 활성화; 입력 MVP, 출력 MVP 및 공식화 MVP를 초기화합니다. 열 선택기를 바이패스 위치로 전환합니다.
  3. QMA 라이트, 알루미나 및 C8 카트리지를 분리합니다.
  4. 모든 바이알과 라인을 초순수로 먼저 씻어 낸 다음 에탄올로 씻어 내십시오. 바이알과 라인을 고순도 아르곤으로 말리십시오.
  5. 뚜껑이있는 멸균 바늘을 사용하여 각 라인 통풍구를 밀봉하십시오. 시약 바이알과 반응 용기를 각각 오븐에서 탄 바이알과 반응 용기로 교체하십시오.
  6. HPLC 펌프 및 PLC 박스를 끄십시오; 프로그램을 닫으십시오. 압축 공기 라인, 아르곤 라인 및 이산화탄소 라인을 종료하는 단계; 모듈의 주 전원을 종료하십시오.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

반응식은 도 1에 나타내었다. 방사성 표지는 다음의 두 단계를 포함한다: 1) 토실레이트 방사성 표지 전구체와 [18F]플루오라이드의 반응은 18F 표지된 중간체를 제공하고, 2) 중간체에서 tert-부틸옥시카르보닐 및 tert-부틸 보호기의 탈보호는 최종 생성물 L-[18F]FETrp를 제공한다. 두 반응 단계 모두 100°C에서 10분 동안 계속된다.

상업 공급 업체로부터 [18F] 플루오라이드를 받기 전에 시약 바이알, 제제 바이알 및 카트리지를 조립하십시오. 반-제조제, QC 시스템을 평형화시키고; QC 시스템 적합성 테스트를 실행합니다. L-[18F]FETrp의 방사성 합성을 위한 상세한 워크플로우는 그림 2에 요약되어 있다. 간단히 말...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

트립토판은 인간에게 필수적인 아미노산입니다. 그것은 기분,인지 기능 및 행동의 조절에 중요한 역할을합니다. 방사성 표지된 트립토판 유도체, 특히 탄소-11-표지된 [11C]AMT는 세로토닌 합성38,39 매핑, 종양 검출 및 등급화40, 간질 수술 안내41,42, 당뇨병에서의 치료 반응 평가43에서의 독특한 역할로 인해 광범위하게 연구되어 왔다. 그러나 짧은 반감기와 힘든 방사성 표지 절차는 [11C]AMT의 광범위한 적용을 제한합니다. 트립토판 대사를위한 불소 -18 표지 제제를 개발하기위한 노력이 진행 중입니다. 최근의 두 검토 논문은 불소-18-표지된 트립토판 영상화제

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자들은 경쟁하는 재정적 이익이 존재하지 않는다고 선언합니다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 연구는 진단 및 연구 PET / MRI 센터와 Nemours / Alfred I. duPont Hospital for Children의 생물 의학 연구 및 방사선학과에서 지원했습니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
[18F]불소[18O]H2OPETNET Solutions Inc.N/A
4,7,13,16,21,24-헥사옥사-1,10-디아자비시클로[8.8.8]헥사코산아크로스291950010크립토픽스 222 또는 K222, 98%
아세트산아크로스22214250099.8%
세토니트릴시그마-알드리치271004무수, 99.8%
애질런트 1260 HPLC 시스템애질런트 테크놀로지애질런트 1260애질런트 1260 시리즈
분석 카이랄 HPLC 컬럼Sigma-Aldrich12024ASTAstec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 4.6 mm
이산화탄소, 60 LBS에어가스REFR744R200S99.99%
D-FETrp 표준 참조Affinity Research Chemicals IncN/A맞춤형 합성
빈 멸균 바이알Jubilant HollisterStier751520 mm 클로저, 10 mL
에탄올Decon Labs2716200 프루프, USP 등급. 99.9%
Fisherbrand 13mm 주사기 필터, 0.22 & 마이크로; m, PVDF, 멸균Fisher Scientific09-720-3
염산Sigma-Aldrich30721≥ 37%
IsopropanolDecon Labs831670%, sterile
L-[18F]FETrp 방사성 라벨링 전구체Affinity Research Chemicals IncN/A맞춤형 합성
L-FETrp 표준 참조Affinity Research Chemicals IncN/A맞춤형 합성
Light C8 카트리지WatersWAT036770Sep-Pak  C8 플러스 라이트 카트리지
바늘, 20G× 1Becton-Dickinson & Co.
305175 바늘, 20 G x 1 ½Becton-Dickinson & Co. (벡턴-디킨슨 & 컴퍼니)
바늘, 21 G x 2Becton-Dickinson & Co.
중성 알루미늄 산화물WatersWAT023561Sep-Pak 알루미나 N 플러스 라이트
나일론 멤브레인 (0.20 µ m )MilliPoreGNWP0470047 mm
Pall Acrodisc 25 mm 주사기 멸균 필터Pall Corporation4907
PETCHEM 방사 화학 합성 시스템PETCHEM Solutions Inc. Pinckney, MIN / A방사선 합성기
pH 스트립 2.0 - 9.0EMD Millipore1.09584.0001
탄산 칼륨시그마 - 알드리치36787799.995%
Quaternary 메틸암모늄 라이트 카트리지Waters186004051Sep-Pak QMA 라이트
반준비 C18 HPLC 컬럼Phenomenex00D-4253-N0100 × 10 mm
반준비 카이랄 HPLC 컬럼Sigma-Aldrich12034ASTAstec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 10 mm
염화나트륨 주입 23.4%APP Pharmaceutical, LLC18730USP 등급
염화나트륨 주사 0.9%호스피라NDC 0409-4888-10USP 등급
수산화나트륨Honeywell30657699.99%
척추 바늘, 20 G x 3 ½Becton-Dickinson & Co. (벡턴-디킨슨 & 컴퍼니)
멸균 알코올 준비 패드BioMed Resource Inc.PC661
멸균 빈 바이알, 2mLHollister Stier7505ZA13mm 마개
멸균 빈 바이알, 30mLJubilant HollisterStier7520ZA20mm 마개
주사기 PP/PE, 3mL, Luer LockAir-Tite4020-X00V0
주사기 PP/PE, 5mL, Luer LockBecton-Dickinson & Co.
주사기,  PP/PE, 10mL, NORM-JECTAir-Tite4100-000V0
주사기, 1mL, 루어 슬립Becton-Dickinson & Co.
주사기, 3mL, Luer-LockBecton-Dickinson & Co.
초고순도 아르곤AirgasAR UHP30099.999%
초순수MilliporeSigmaZRQSVP300Direct-Q 3 탭 순수 및 초순수 정수 시스템
아스 305176305129405182309646309659309657

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청

허가 요청

태그

F18HPLC

관련 논문