Radiosynthese van 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-tryptofaan met behulp van een eenpot, tweestapsprotocol
21 september 2021
Hier beschrijven we de radiosynthese van 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-tryptofaan, een positronemissietomografiebeeldvormingsmiddel voor het bestuderen van tryptofaanmetabolisme, met behulp van een eenpotstrategie in twee stappen in een radiochemisch synthesesysteem met goede radiochemische opbrengsten, hoge enantiomeerovermaat en hoge betrouwbaarheid.
Het algemene doel van dit protocol is om een F18 radioactief gelabelde tryptofaan tracer te radiosynthetiseren door middel van een eenpot, tweestapsbenadering. De radiotracer kan een wijdverspreide toepassing vinden voor het afbeelden van tryptofaanmetabolisme. De techniek maakt gebruik van de radio-isotoop met een langere halfwaardetijd, minder reactievoorloper en minder reactievolume, en een milieuvriendelijke fase voor zuivering.
De radiotracer kan worden gebruikt voor de diagnose van verschillende aandoeningen die de hersenen beïnvloeden, waaronder maar niet beperkt tot epilepsie, neuropsychiatrische stoornissen en neuro-oncologie. Deze methode kan worden toegepast op andere in de handel verkrijgbare radiolabelmodules. Zodra de F18-fluorideoplossing is ontvangen, begint u met het onderzoeken van de loodkast op het oppervlak en registreert u vanaf de afstand van één meter de maximale blootstelling aan straling.
Na het uitvoeren van een veegtest om ervoor te zorgen dat de verzenddoos niet verontreinigd is, registreert u de dosis en tijd F18 fluoride. Breng de F18-fluorideoplossing over naar het radiochemische synthesesysteem. Verbind de argonlijn met een korte naald en de F18-fluoridetransferlijn met een lange naald met de F18-injectieflacon met fluoride.
Sluit vervolgens de glazen deur en de loden deur van de hete cel. Schakel de argontoevoerregel in door op Argon Supply te klikken. Verhoog de argondruk en schakel de F18 fluoride duwleiding in om het waterige F18 fluoride door de QMA light cartridge te duwen.
Zodra alle radioactiviteit is opgesloten in de QMA-lichtcartridge en de aflezing van de radioactiviteitsdetector stabiel is, verhoogt u de argondruk en blaast u argon nog vijf minuten door de cartridge om overtollig water te verwijderen. Nadat u de F18 fluoride duwleiding hebt uitgeschakeld, verlaagt u de argondruk tot nul en schakelt u de zespoorts tweekleps van de F18 fluoride vangpositie naar de elutiepositie. Open de reactieflacon, zet de ingangs-MVP-positie één argonlijn aan en duw de K222- en kaliumcarbonaatoplossing in de ingangs-MVP-positie één injectieflacon door de QMA-lichtcartridge om de radioactiviteit in de reactieflacon te elueren.
Schakel de F18-fluoride-elutiepositie in de vangpositie. Klik op de knop Warmte om de reactor op 110 graden Celsius te verwarmen, schakel de uitgangs-MVP-positie-vier argonlijn in die op de reactor is aangesloten en verdamp het oplosmiddel in de uitgaande MVP-positie vier injectieflacon. Klik op de knop Koelen om de reactor af te koelen tot kamertemperatuur met gecomprimeerde koolstofdioxide.
Schakel de veeglijn uit, schakel de ingangs-MVP-positie één naar positie twee en voeg de watervrije acetonitril toe in de injectieflacon twee. Twee zetten de veegleiding en verwarming aan om F18 fluoride azeotroop te drogen bij 110 graden Celsius. Zodra de reactor op kamertemperatuur is, schakelt u de veeglijn uit, schakelt u de ingangs-MVP-positie twee naar positie drie en voegt u de voorloper van de tosylaatradiolabel toe aan de injectieflacon drie.
Sluit de reactor en verwarm de reactiemengsels gedurende 10 minuten op 100 graden Celsius. Om het reactieoplosmiddel te verdampen, zet u, zodra de reactor is afgekoeld, de veegleiding aan en verdampt u het reactieoplosmiddel bij 100 graden Celsius. Zodra de reactor is afgekoeld, schakelt u de veeglijn uit en schakelt u de ingangs-MVP-positie drie naar positie vier.
Wanneer het zoutzuuracetonitrilmengsel wordt toegevoegd, verwarmt u de reactie gedurende 10 minuten bij 100 graden Celsius om de tert-butyl- en tert-butyloxycarbonylbeschermende groepen in de radiolabelvoorloper te de-beschermen. Om de reactie te neutraliseren, schakelt u, wanneer de reactor kamertemperatuur bereikt, de ingangs-MVP-positie vier naar positie vijf en voegt u twee molaire natriumhydroxide toe aan het reactiemengsel en schakelt u de ingangs-MVP-argonlijn uit. Begin vervolgens met het overbrengen van het reactiemengsel naar het tussenliggende bestand door op de F-knop in de uitvoer-MVP te klikken om de uitgangs-MVP van de ontluchtingspositie vier naar positie vijf te schakelen en vervolgens door op de F-knop in de ingangs-MVP te klikken om de ingangs-MVP van positie vijf naar positie zes te schakelen.
Nadat u de uitgaande MVP-argonlijn hebt ingeschakeld, duwt u het reactiemengsel door de gestapelde neutrale aluminiumoxide- en C8-cartridges naar de tussenflacon die vóór de HPLC-monsterlus is geïnstalleerd. Voor het spoelen van de reactor schakelt u de uitgangs-MVP-positie vijf naar positie zes, duwt u de spoeloplossing in de injectieflacon met uitgang MVP-positie zes achtereenvolgens door de reactieflacon, patronen en de tussenflacon. Begin vervolgens met het zuiveren van het mengsel door de HPLC-lus van de injectiepositie naar de belastingspositie te schakelen en de ingangs-MVP-argonlijn in te schakelen.
Wanneer het mengsel in de HPLC-lus van vijf milliliter is geladen, schakelt u de knop Laden over op Injecteren, klikt u op HPLC injecteren om het HPLC-chromatogram te starten met een stroomsnelheid van drie milliliter per minuut en klikt u vervolgens op de knop HPLC-monitor om toegang te krijgen tot het realtime HPLC-chromatogram. Klik op de knop Afleiding MVP om de doel-HPLC-fractie na ongeveer 12 minuten om te leiden naar de korte C18-kolom. Nadat de doelradioactiviteit in de C18-kolom is verzameld, schakelt u de vierpoorts tweekleps omleidingsklep naar de afvalinzamelingspositie en spoelt u de chirale kolom gedurende zes minuten met een snelheid van vier milliliter per minuut om het kleine D F18 FETrp-enantiomeer en andere ultraviolette onzuiverheden te verwijderen.
Klik op de knop Afleiding MVP om de HPLC mobiele fase terug te leiden naar de formulering MVP-positie één met drie milliliter per minuut. Merk op dat de mobiele fase door de chirale kolom en C18-kolom gaat om L-F18 FETrp te zuiveren die in de C18-kolom wordt behouden. Verzamel na ongeveer 32 tot 34 minuten de doelfractie in de formulering MVP-positie twee injectieflacon.
Duw vervolgens de MVP-positie van de formulering twee injectieflaconoplossing door de toedieningslijn en het steriele filter in de uiteindelijke dosisflacon. Test de uiteindelijke dosisactiviteit en het volume na het verwijderen van het steriele filter. Spoel het systeem met ultrazuiver water gevolgd door ethanol met een debiet van vier milliliter per minuut gedurende ten minste 15 minuten per wasbeurt.
Schakel de HPLC-pomp en PLC-box uit, sluit het programma, schakel de gecomprimeerde luchtvaartmaatschappij, argonlijn, kooldioxidelijn en het hoofdvermogen van de module uit. Zuig ongeveer 0,1 milliliter van de uiteindelijke dosis op in een injectieflacon van 0,2 milliliter van een QC-injectieflacon. Voer het hete voorbeeld uit terwijl het partiële sequentieprogramma wordt beschreven in het tekstmanuscript.
Analyseer de QC-gegevens door de chemische en radiochemische zuiverheid in enantiomere overwaarde en molaire activiteit te berekenen. Geef na het bepalen van de pH-waarde de dosis vrij als alle testresultaten het aanvaardbare bereik overschrijden. De representatieve HPLC-chromatogrammen voor QC worden getoond.
De onbeduidende pieken tussen het leegtevolume in 10 minuten van het programma werden gedetecteerd in het blanco chromatogram. De niet-radioactief gelabelde standaardreferentie L-fluoroethyl-trytophan toonde de aanwezigheid van een enkel isomeer dat goed gescheiden was van de standaardreferentie van zijn D-tegenhanger. De uiteindelijke dosis L-F18 tryptofaan vertoonde een hoge chemische zuiverheid en radiochemische zuiverheid.
De stabiliteitstests van het eindproduct bij de hoogste dosisconcentratie gedurende maximaal acht uur toonden aan dat L-F18 tryptofaan stabiel was in termen van chemische zuiverheid, radiochemische zuiverheid, enantiomeeroverschot en pH-waarde. De chemische en radiochemische zuiverheid van meer dan 95% werd bereikt met behulp van dit protocol. Twee kolommen worden gebruikt voor tracerzuivering.
Vergeet niet om over te schakelen naar de C18-kolom om de chemische onzuiverheden te verwijderen. We kunnen deze methode snel aanpassen aan de klinische productie van de fluor-18-gelabelde tryptofaan radiotracer.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel beschrijft de radiosynthese van een nieuwe F18-radiolabelled tryptofaan-tracer met behulp van een one-pot, twee-staps methode. De radiotracer is ontworpen voor het in beeld brengen van het tryptofaanmetabolisme en heeft potentiële toepassingen bij het diagnosticeren van diverse hersenaandoeningen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschapsgebied
- Radiochemie
- Neurowetenschappen
- Positronemissietomografie (PET)
Achtergrond
- De radiosynthese van beeldvormingsmiddelen is cruciaal voor het bestuderen van metabole processen.
- Het tryptofaanmetabolisme is gekoppeld aan verschillende neurologische aandoeningen.
- F18 radiomerking biedt voordelen bij beeldvorming vanwege de langere halfwaardetijd.
- Milieuoverwegingen zijn belangrijk in het syntheseproces.
Doel van de studie
- Om een betrouwbare methode te ontwikkelen voor de synthese van een tryptofaan-PET-tracer.
- Om de studie van het tryptofaanmetabolisme in vivo te faciliteren.
- Om een methode te bieden die toepasbaar is op diverse radiolabelingmodules.
Gebruikte methoden
- Een one-pot, twee-staps radiosynthesebenadering.
- Gebruik van F18-fluoride voor radiolabeling.
- Meting van stralingsblootstellingspercentages voor de veiligheid.
- Zuivering met behulp van milieuvriendelijke fasen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle synthese van de F18-radiolabelled tryptofaan-tracer.
- Hoge radiochemische opbrengsten en enantiomere overschotten behaald.
- De methode heeft haar betrouwbaarheid voor toekomstige toepassingen aangetoond.
- Potentieel voor het diagnosticeren van aandoeningen zoals epilepsie en neuro-oncologie.
Conclusies
- De ontwikkelde methode is efficiënt voor de synthese van tryptofaan-tracers.
- Het opent wegen voor verder onderzoek naar het tryptofaanmetabolisme.
- Toekomstige toepassingen kunnen de diagnostische mogelijkheden in de neurowetenschappen verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
De radiosynthese van 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptofaan beantwoordt aan de behoefte aan een PET-tracer met een langere halfwaardetijd voor het bestuderen van het tryptofaanmetabolisme bij neurologische aandoeningen. Deze methode maakt een betrouwbare productie mogelijk van een met fluor-18 gelabeld analoog met een hoge radiochemische opbrengst en zuiverheid, ter ondersteuning van preklinische en klinische beeldvormingstoepassingen. Het biedt een schaalbaar, automatiseerbaar alternatief voor met koolstof-11 gelabelde tracers, waardoor de afhankelijkheid van cyclotrons ter plaatse wordt verminderd en de toegang tot beeldvorming van het tryptofaanmetabolisme over verschillende onderzoekslocaties wordt uitgebreid.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek mogelijk naar de kynurenine-route in modellen voor tumorproliferatie, epilepsie en neurodegeneratieve ziekten.
- Operationele waarde: Ondersteunt targetvalidatie door middel van kwantitatieve beeldvorming van de opname van tryptofaananalogen in vivo.
- Voorspellende waarde: Faciliteert mechanistische risicoreductie door de retentie van de tracer te koppelen aan de routeactiviteit in ziekterelevante systemen.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Produceert een gevalideerde radiotracer met >95% radiochemische zuiverheid en enantiomeeroverschot voor consistente biomarkermeting.
- Operationele waarde: Maakt gebruik van minimale volumes precursor en oplosmiddel, wat adaptatie voor high-throughput mogelijk maakt in radiolabelingsmodules.
- Klaarheid voor analyse: Genereert kwantitatieve, vervalgecorrigeerde opbrengstgegevens (20 ± 5%) die geschikt zijn voor vergelijking tussen experimenten en lead-optimalisatie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele continuïteit: Ondersteunt beeldvormingsstudies in xenotransplantaten afgeleid van cellijnen of patiënten, en in transgene tumormodellen.
- Relevantie voor preklinische modellen: Maakt evaluatie mogelijk van de modulatie van het tryptofaanmetabolisme in modellen voor neuro-oncologie en neuropsychiatrische aandoeningen.
- Risico-gecorrigeerde voortgang: Biedt een stabiele output van de radiotracer (chemische en radiochemische zuiverheid >95% tot 8 uur) voor longitudinale preklinische studies.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie tot preklinische beeldvorming, waardoor een niet-invasieve beoordeling van de modulatie van de tryptofaanroute als farmacodynamische biomarker mogelijk wordt.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van de activiteit van de kynurenine-route in ziektemodellen via F18-FETrp-opname.
- Screening: Levert een assay-klare radiotracer met een hoge specifieke activiteit en zuiverheid voor reproduceerbare evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Biedt kwantitatieve PET-uitlezingen en gegevens over het enantiomeeroverschot om de metabole flux tussen verschillende condities te vergelijken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt vroege ontdekking met preklinische validatie door consistente tracerprestaties in xenograft- en transgene modellen.
- Enterprise-hergebruik: Compatibel met commercieel beschikbare radiolabelingsmodules, wat standaardisatie op platformniveau over verschillende locaties mogelijk maakt.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellende zekerheid over target-engagement via specifieke L-enantiomeer-beeldvorming van de opname van tryptofaan-analogen.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde synthese met een laag volume en een milieuvriendelijke mobiele fase verbeteren de laboratoriumveiligheid en verminderen de afvalproductie.
- Strategische waarde: Maakt kapitaalefficiënte beeldvormingsstudies mogelijk door de behoefte aan een cyclotron ter plaatse weg te nemen dankzij de halfwaardetijd van 110 minuten van F18.
- Impact op portfolio: Ondersteunt go/no-go-beslissingen via kwantitatieve, reproduceerbare beeldvorming van de modulatie van target-pathways in preklinische modellen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in radiochemie en de synthese van PET-tracers.
- Toegang tot een commercieel beschikbare radiolabelingsmodule met HPLC en microfluïdische controle is noodzakelijk.
- Standaardisatie van de QMA-cartridge elutie, solventverdamping en zuiveringsstappen met een chirale kolom is vereist.
- Aanpassing van het laden van de precursor en de reactietijd is nodig bij verschillende F18-fluorideconcentraties.
- Praktische beperking: Vanwege de vereisten voor de omgang met radioactiviteit moet de synthese worden uitgevoerd in een afgeschermde hot cell.
![Microgolf-geassisteerde Een-pot Synthese van N-Succinimidyl-4-[ 18 F] fluorobenzoate ([ 18 F] SFB)](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F2755.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A07.846Z&w=384&q=75)
![Geautomatiseerde Radiochemische Synthese van [ 18 F] 3F4AP: Een nieuwe PET Tracer voor het imiteren van demyeliniserende ziekten](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F55537.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A18.884Z&w=384&q=75)
