Name: 종양 미세환경의 PET 이미징을 위한 합성 모듈에서 68Ga Ga-3BP-3940의 자동 제조 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-04-25T14:50:00.000+00:00
Duration: 10 min 33 s
Description: 배우세요 종양 미세환경 PET 이미징용 [68Ga]Ga-3BP-3940의 자동 합성법을 GAIA V2 합성기를 사용하여 20분 내 완료하는 GMP 준수 프로토콜입니다. 이 방법은 방사성의약품 생산의 효율성과 안전성을 향상시킵니다.

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최근 몇 년 동안 종양 미세환경(TME)을 표적으로 하는 것은 진단 및 치료 응용 분야에서 상당한 관심을 불러일으켰습니다1. TME 내의 풍부한 세포 유형, 신호 분자 및 세포외 기질(ECM) 거대분자는 광범위한 잠재적 분자 표적을 제공합니다2. 상주 숙주 세포 및 침투 숙주 세포 중 암 관련 섬유아세포(CAF)는 TME 내에서 정상적인 섬유아세포와 표현형적으로 다른 섬유아세포의 뚜렷한 하위 집합을 형성합니다. CAF는 고유한 세포 및 분자 특성을 통해 종양 진행, 전이, 면역 회피 및 치료 저항성에 중요한 역할을 합니다3. 이러한 중간엽 세포는 섬유아세포 활성화 단백질(FAP)의 발현으로 표시되는 활성화된 표현형을 나타냅니다. 분자적으로 CAF는 사이토카인, 케모카인, 성장 인자(예: TGF-β, IL-6 및 CXCL12) 및 ECM 단백질(예: 콜라겐, 피브로넥틴)의 복합 배열을 분비하여 ECM을 리모델링하고 종양 유발 촉진 환경을 조성합니다4.
CAF 막의 세포외 표면에서 과발현되고 국소화되는 매우 특이적인 단백질인 FAP는 특히 핵의학 및 방사성 의약품 응용 분야에서 신뢰할 수 있는 분자 표적의 모든 특성을 나타냅니다5. 이러한 맥락에서, DOTA 그룹과 함께 기능화된 FAP(FAPI)의 퀴놀린 기반 소분자 억제제가 개발되어 신속하게 임상에 도입되었습니다 6,7,8. 특히, 양전자 방출 단층촬영(PET) 이미징을 위해 갈륨-68(β+ 이미터, t1/2 = 68분)로 방사성 표지된 FAPI-04 및 FAPI-46은 섬유성 질환, 심장학 및 종양학에서 상당한 가치를 입증했으며8,9, 특히 [18 F]플루오로데옥시글루코스([18F]FDG)의 효용성이 제한된 암의 경우10. 그러나 종양학 및 비악성 질환 영상에 대한 기여는 부인할 수 없지만, 저분자 FAPI는 특히 건강한 조직에 대한 의도하지 않은 방사선 조사로 이어질 수 있는 최적이 아닌 종양 내 체류 시간으로 인해 표적 방사성 핵종 요법(TRT) 적용에 특정 한계를 나타냅니다11. 이 문제를 해결하기 위해 다가 리간드 11,12의 설계 또는 반감기가 짧은 치료용 방사성 핵종 13,14,15의 사용과 같은 몇 가지 전략이 검토되었습니다. FAP에 대한 친화력이 높고 세포 내재화의 높은 비율을 유발하는 새로운 분자 골격도 개발되었습니다.
그 중 하나가 슈도펩타이드 유도체 FAP-2286입니다. 그것은 1,3,5-벤젠트리메탄티올 부분16에 의해 고리화되고 DOTA 킬레이터에 연결된 7-아미노산 서열을 포함합니다. 인간을 대상으로 한 초기 연구에서는 [68Ga]Ga-FAP-2286이 [68Ga]Ga-FAPI-46과 유사한 생체 분포 프로파일을 나타내며 간, 신장 및 심장에서 약간 더 높은 생리적 흡수를 보임이 입증되었습니다17. 본 연구에서는 주로 목, 간, 위암, 췌장암, 난소암, 식도암을 앓고 있는 64명의 환자를 대상으로 암 병기 결정 또는 재발 감지를 위해 [68Ga]Ga-FAP-2286으로 PET 이미징을 진행했으며, 원발성 종양, 림프절 전이 및 원격 전이에서 [68Ga]Ga-FAP-2286의 흡수율이 [18F]FDG보다 현저히 높아 이미지 대비 및 병변 검출 가능성이 향상되었습니다. 모든 원발성 종양은 [68Ga]Ga-FAP-2286 PET/CT에서 볼 수 있었지만, [18F]FDG PET/CT는 병변의 거의 20%를 놓쳤다. 침범된 림프절의 경우, [68Ga]Ga-FAP-2286과 뼈 및 내장 전이에서 검출률이 더 높았습니다. 다양한 암 질환을 앓고 있는 21명의 환자로 구성된 소규모 그룹을 대상으로 한 또 다른 연구에서도 이 이미징 에이전트의 우수한 민감도를 입증했으며, 이는 [68Ga]Ga-FAP-228618의 진단 효율성을 반영합니다. 보다 구체적인 연구는 요로상피암 또는 폐암과 같은 단일 유형의 암에 초점을 맞추었으며, 임상 분자 이미징에 대한 [68Ga]Ga-FAP-2286의 높은 잠재력을 다시 한 번 강조했습니다 4,5. 치료와 관련하여, 예비 연구에서는 다양한 진행성 전이성 암을 앓고 있는 환자 11명을 대상으로 루테튬-177(β-emitter, t1/2 = 6.7 d)로 방사성 표지된 FAP-2286의 사용을 조사했다19. 대부분의 환자는 8주 간격으로 두 번의 치료 주기를 받았으며, 주기당 평균 투여 용량은 [177Lu]Lu-FAP-2286의 5.8 ± 2.0 GBq였습니다. 이 약물은 뼈 전이에서 약 44시간의 효과적인 반감기와 함께 연장된 종양 내 저류를 입증했습니다. 수용 가능한 부작용을 감안할 때, 이러한 결과는 더 큰 규모의 임상시험을 위한 길을 열었습니다: [177Lu]Lu-FAP-2286의 안전성과 효능은 현재 Novartis (NCT04939610)7,8의 후원으로 1/2상 LuMIERE 임상시험에서 평가되고 있습니다. 더 작은 규모의 연구 프로토콜이 문헌에 문서화되어 있으며, 9,20 및 여러 사례 보고서가 발표되었습니다 21,22,23,24,25,26,이 TRT의 효능과 우수한 내약성을 입증합니다.
FAP-2286에 대한 최소한의 구조 수정으로 최적화된 아날로그 3BP-3940(그림 1)27이 구현되었습니다. 이 벡터 분자에 대한 과학 문헌은 여전히 제한적이지만, 이미징 및 치료 응용 분야 모두에 대한 초기 연구가 수행되었습니다. 예비 보고서에서는 다양한 말기 전이성 암종을 앓고 있는 18명의 환자에게 [68Ga]Ga-3BP-3940을 사용한 사례를 설명하고, 이 방사성 의약품이 우수한 종양 대 배경 비율과 매우 낮은 신장 흡수를 강조하면서 적합한 PET 이미징 에이전트라고 결론지었다28. 또 다른 연구에서는 간 전이가 있는 췌장암 환자 한 명이 PET 이미징을 위해 150MBq의 [68Ga]Ga-3BP-3940을 투여받았는데, 이는 원발성 종양과 전이성 병변에서 강렬한 흡수를 보여주었다29. 이후 동일한 환자는 TRT에 대해 9.7GBq의 [177Lu]Lu-3BP-3940을 1회 투여받았습니다. 치료는 내약성이 좋았으며, 활력 징후나 생물학적 매개변수에 큰 변화가 없었다. 다른 연구에서는 3BP-3940을 사용한 테라노스틱 접근법의 초기 인간 결과를 제시했다: 환자를 [68Ga]Ga-3BP-3940 PET 이미징으로 선정한 다음 다른 동위원소(177Lu, 90Y 또는 225Ac)로 표지된 3BP-3940을 1-5회의 치료 주기로 단독 또는 탠덤 조합(예: 177Lu + 225Ac)으로 투여했다30. 결과에는 1건의 완전 관해, 4건의 부분 관해, 3건의 안정 질환 및 12건의 질병 진행이 포함되었습니다. 코호트의 (n = 28) 전체 생존 중앙값은 TRT 시작 후 9개월이었다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68356/68356fig01.jpg"> 
그림 1 : [68Ga] Ga-3BP-3940의 화학 구조. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68356/68356fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
FAP-2286 및 3BP-3940과 같은 실험용 방사성 의약품에 대한 68Ga 방사성 표지 공정에는 일반적으로 준비 단계를 자동화하기 위한 합성 모듈이 포함됩니다. 특히, 분석법 자동화는 공정 견고성 및 GMP 준수를 보장하고 수동 준비 방법 31,32,33과 비교하여 작업자 방사선 노출을 최소화합니다. 많은 경우, 이러한 프로토콜은 해당 실험용 방사성 의약품을 제조하기 위해 센터를 승인하기 전에 규제 당국에 의해 임상시험용 의약품 서류(IMPD)의 일부로 기대됩니다34. 현재까지 항-FAP 슈도펩티드의 자동화된 68Ga 방사성 표지에 대한 자세한 정보는 문헌 29,35,36,37,38에서 확인할 수 있습니다. 더욱이, 보고된 데이터는 일반적으로 주어진 신시사이저 모델에만 적용된다. 사용되는 68Ga 발생기의 유형은 다양한 상업적으로 이용 가능한 솔루션이 HCl(보통 0.1 M)에서 68Ga3+ 용리액의 특정 부피를 특징으로 하기 때문에 특정 특이성을 가져올 수 있으며, 이는 자동화된 방사성 표지 조건에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.
이러한 맥락에서 GAIA V2 합성 모듈을 사용하여 68Ga의 슈도펩타이드 3BP-3940의 빠르고 효율적인 자동 방사성 표지를 위한 자세한 프로토콜을 제시합니다. 이 합성기는 유체 흐름을 제어하기 위해 연동 펌프에 연결된 각각 5개의 매니폴드로 구성된 3개의 램프로 구성된 튜빙 세트의 사용에 의존합니다. 또한 반응 매체 가열을 위한 바이알 오븐, 여러 방사능 프로브 및 시스템 내에서 이러한 매개변수를 모니터링하기 위한 압력 센서를 갖추고 있습니다. 다른 모델만큼 널리 보급되어 있지는 않지만이 자동화 장치는 우리 센터에서 일상적으로 사용되며 점점 더 많은 시설 31,39,40,41,42,43,44에 설치되고 있습니다. GALLIAD 68Ge/68Ga 발생기는 68Ga 용리액의 사전 정제 없이 이 작업에 사용되었습니다. 이 방법은 [68Ga]Ga-3BP-3940 생산을 위한 견고하고 빠르며 편리한 솔루션을 제공하도록 설계되었으며, 방사선 라벨링 중 작업자의 방사선 보호를 최적화합니다. 이것은 또한 이 특정 합성기 모델에 대해 보고된 이 방사성 의약품에 대한 첫 번째 준비 프로토콜이며 매우 자세합니다.

<table><tbody><tr><td>0.2 & 마이크로 필터</td><td>VWR</td><td>514-0515</td><td>완충액 및 항산화 용액 및 최종 방사성 표지 제품의 여과용</td></tr><tr><td>HPLC 용 아세토니트릴</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34851-2.5L</td><td>방사화학적 순도의 HPLC 제어용</td></tr> 암<tr><td>모늄 아세테이트</td><td>Sigma Aldrich</td><td>238074</td><td>TLC 제어용 이동상 중 하나의 제조용</td></tr><tr><td>HPLC VWR용 C18 컬럼</td><td></td><td>EQV-3C18-1503</td><td>방사화학적 순도의 HPLC 제어용</td></tr> 교정 <tr><td>선량 교정기(CRC25)</td><td>Capintec</td><td>-</td><td>최종 제품의 방사능 및 모듈의 다양한 성분 측정 후</td></tr><tr><td>구연산염 완충액, pH 4</td><td>Thermofisher</td><td>258585000</td><td>TLC 제어용 이동상</td></tr><tr><td>Eppendorf 튜브 5mL Biopur</td><td>Sigma Aldrich</td><td>EP0030119479</td><td>완충액 및 항산화 용액 제조용</td></tr><tr><td>연장선(30cm)</td><td>Vygon</td><td>1159.03</td><td>튜빙 세트에 발전기 연결용</td></tr> 갈<tr><td>륨-68 발생기</td><td>IRE Elit</td><td>-</td>[<td>68Ga]염화갈륨의 현장 생성용</td></tr><tr><td>감마 계수기(Hidex AMG)Hidex</td><td></td><td>-</td><td>반감기 및 방사화학적 순도 평가용</td></tr><tr><td>HPLC 스테이션</td><td>시마즈</td><td>-</td><td>방사화학적 순도</td></tr><tr><td>iTLC-SG 플레이트</td>의 HPLC 제어용 <td>Agilent</td><td>SGI0001</td><td>방사화학적 순도의 TLC 제어용</td></tr><tr><td>L-메티오닌</td><td>AppliChem</td><td>A1340</td><td>항산화 용액 준비용</td></tr><tr><td>수/수 어댑터</td><td>Vygon</td><td>893.00</td> 튜브 <td>세트에 발전기 연결용</td></tr> 메<tr><td>탄올</td><td>Sigma Aldrich</td><td>320390-1L</td><td>TLC 제어용 이동상 중 하나의 준비용</td></tr><tr><td>바늘(21G, Sterican)</td><td>B Braun</td><td>4657543B</td><td>방사성 표지 pH</td></tr> 용<tr><td>지</td><td>VWR</td><td>85409.600</td> 방사성 표지 제품 Pipette 1000 & micro<td>의 pH 테스트용</td></tr><tr><td>; L (Gilson PIPETMAN)</td><td>Fisher Scientific</td><td>12346132-1000</td><td>정확한 액체 측정 및 이송용</td></tr><tr><td>피펫 200 및 마이크로; L (Gilson PIPETMAN)</td> <td>Fisher Scientific</td><td>12326132-200</td><td>정확한 액체 측정 및 이송용</td></tr><tr><td>피펫 팁, 100-1000 & L</td><td>찰스 리버</td><td>D1000IW</td><td>정확한 액체 측정 및 이송용</td></tr><tr><td>피펫 팁, 2-200 & L</td><td>Charles River</td><td>D200IW</td><td>정밀 액체 측정 및 이송용</td></tr> 방<tr><td>사성 크로마토그래프</td><td>Elysia-Raytest</td><td>-</td><td>방사성 화학 순도의 TLC 제어용</td></tr><tr><td>HPLC용 방사선 센서</td><td>Elysia-Raytest</td><td>-</td>방<td>사성 화학 순도의 HPLC 제어용</td></tr><tr><td>시약 키트</td><td>ABX</td><td>RT-101</td><td>에탄올 60%, NaCl 0.9%, WFI 백, C18 카트리지, 0.2 및 마이크로를 제공합니다. 터미널 필터, 폭기 바늘, 터미널 바늘 및 폐기물 바이알</td></tr><tr><td>차폐 용기</td><td>LemerPax</td><td></td><td>방사성 라벨링 제품의 방사선 감쇠용</td></tr><tr><td>일회용 플라스틱 주걱</td><td>Corning</td><td>3005</td><td>시약 준비용</td></tr><tr><td>아세트산나트륨 삼수화물 EMPROVE</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1.28204</td><td>반응 완충액 준비용</td></tr><tr><td>멸균 밀봉 바이알(유리형) 1)</td> <td>큐륨</td><td>TC-ELU-5</td><td>완충액, 항산화제 및 방사성 표지 용액의 최종 컨디셔닝용</td></tr> 멸<tr><td>균 튜브 세트</td><td>ABX</td><td>RT-01-H</td><td>[68Ga]Ga-3BP-3940 관</td></tr><tr><td>개용 멸균수</td> 자동 합성용 B <td>Braun</td><td>0082479E</td><td>TLC 제어용 이동상 중 하나의 제조용</td></tr> 합성 <tr><td>모듈(GAIA)Elysia-Raytest</td><td></td><td>-</td><td>[68Ga]Ga-3BP-3940</td></tr><tr><td>주사기 자동 합성용 (1 mL, 저사량 용량)</td> <td>B Braun</td><td>9166017V</td><td>완충액 컨디셔닝 및 NaCl 0.9% 주사기 내 메티오닌 첨가의 펩타이드용</td></tr><tr><td></td><td>Becton Dickinson</td><td>309649</td><td>NaCl 0.9% 및 컨디셔닝 내 메티오닌</td></tr> 주<tr><td>사기 (3 mL)</td><td>Becton Dickinson</td><td>309658</td> 메<td>티오닌 및 에탄올 60% 컨디셔닝용</td></tr><tr><td>TLC 마이그레이션 탱크</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-212-281</td><td>방사성 순도의 TLC 제어용</td></tr><tr><td>Trifluoroacetic acid (HPLC에 적합)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>302031-100ML</td><td>방사성 순도의 HPLC 제어용</td></tr><tr><td>감마 카운터 용 튜브</td> <td>-</td><td></td> <td>반감기 및 방사성 화학 순도 분석 준비 초음파</td></tr><tr><td>수조</td><td>Selecta</td><td>3000683</td><td>초음파 처리용 준비된 용액</td></tr><tr><td>벡터 분자(3BP-3940)</td><td>MedChemExpress</td><td>HY-P10131&nbsp;</td><td>방사성 표지할 벡터 분</td></tr>자<tr><td>유리 인서트가 있는 HPLC용 바이알</td><td>Sigma Aldrich</td><td>29385-U 및 SU860066</td><td>방사화학적 순도의 HPLC 제어용</td></tr><tr><td>Vortex 믹서</td><td>VWR</td><td>444-5900P</td><td>준비된 용액 교반용</td></tr><tr><td>HPLC용 물</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34877-2.5L-M</td><td>방사화학적 순도의 HPLC 제어용</td></tr> 주<tr><td>사용 물, 10mL 플라스크</td><td>Aguettan</td><td>34009 370 641 0 1</td><td>용액용 준비</td></tr></tbody></table>

종양 미세환경의 pet 이미징을 위한 합성 모듈에서 [68ga]ga-3bp-3940의 자동 제조

Automated Preparation of [68Ga]Ga-3BP-3940 on a Synthesis Module for PET Imaging of the Tumor Microenvironment

GAIA 모듈에서 개발된 합성 공정은 21-22분 내에 3BP-3940의 빠른 68Ga방사성 라벨링을 가능하게 합니다. 이 프로토콜은 0.1M HCl에서 1.1mL의 68Ga용리액을 생성하는 제약 등급 68Ge/68Ga 발생기 GALLIAD와 함께 작동하도록 설계되었습니다. 반응 완충액의 부피 및 몰 농도는 최적의 방사성 표지45에 필요한 3.5와 4 사이의 반응 pH를 얻기 위해 이 산의 양에 따라 미세하게 조정되었습니다. 따라서, 최종 몰 농도가 0.1 M인 아세트산 나트륨이 사용되었다. 메티오닌 10 mg/mL를 가열 단계 동안 벡터 분자의 분해를 제한하기 위해 방사선 분해 방지제로서 반응 매질에 첨가하였다. 말단 정제를 사용하지 않은 예비 테스트에서는 이 항산화제를 겐티식산 16mg/mL 및 아스코르브산 12mg/mL와 비교한 결과, 메티오닌의 최종 RCP가 다른 두 화합물보다 더 우수했습니다(<str...

종양 미세환경의 PET 이미징을 위한 합성 모듈에서 [68Ga]Ga-3BP-3940의 자동 제조

A fast, efficient method has been developed on the GAIA synthesis module for automated gallium-68 radiolabeling of 3BP-3940, a molecular imaging probe ...

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생물직교 역전자 수요 Diels-Alder cycloaddition은 암에 대한 효과적이고 모듈화된 사전 표적 PET 이미징 전략을 수립하기 위해 활용되었습니다. 이 프로토콜에서 이 방법론의 단계는 대장암 표적 항체 huA33 및 64Cu 표지 방사성 리간드를 사용하는 모델 시스템의 맥락에서 설명됩니다.

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우리는 [ 18 F] 3F4AP의 반자동 방사 화학 합성과 품질 관리 절차를 입증합니다.

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종양 미세환경의 PET 이미징을 위한 합성 모듈에서 [⁶⁸Ga]Ga-3BP-3940의 자동 제조

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