Kwas gadoksetowy, potoczna nazwa kompleksu Gd(III) liganda EOB-DTPA1, jest często stosowanym środkiem kontrastowym w rezonansie magnetycznym wątroby i dróg żółciowych (MRI). 2,3 Ze względu na specyficzny wychwyt przez hepatocyty wątroby i wysoki procent wydalania przez wątrobę i drogi żółciowe, umożliwia lokalizację zmian ogniskowych i guzów wątroby. 2-5 Jednak pewne ograniczenia techniki MRI (np. toksyczność środków kontrastowych, ograniczona możliwość zastosowania u pacjentów z klaustrofobią lub metalowymi implantami) wymagają alternatywnego narzędzia diagnostycznego.
Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) to metoda obrazowania molekularnego, w której podawana jest niewielka ilość substancji radioaktywnej (znacznika), na której rejestrowana jest jej dystrybucja w organizmie przez skaner PET. 6 PET to metoda dynamiczna, która pozwala na uzyskanie wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej obrazów, a także kwantyfikację wyników, bez konieczności radzenia sobie ze skutkami ubocznymi środków kontrastowych MRI. Wartość informacyjną uzyskanych informacji metabolicznych można dodatkowo zwiększyć poprzez połączenie z danymi anatomicznymi otrzymanymi z dodatkowych metod obrazowania, co najczęściej uzyskuje się za pomocą obrazowania hybrydowego z tomografią komputerową (CT) w skanerach PET/CT.
Struktura chemiczna znacznika odpowiedniego dla PET musi zawierać radioaktywny izotop służący jako emiter pozytonów. Pozytony mają krótką żywotność, ponieważ niemal natychmiast anihilują elektronami otoczek atomowych otaczającej tkanki. Poprzez anihilację emitowane są dwa fotony gamma o natężeniu 511 keV o przeciwnym kierunku ruchu, które są rejestrowane przez skaner PET. 7,8 Aby utworzyć znacznik, nuklidy PET mogą być kowalencyjnie wiązane z cząsteczką, jak ma to miejsce w przypadku 2-deoksy-2-[18F]fluoroglukozy (FDG), najszerzej stosowanego znacznika PET. 7 Jednak nuklid może również tworzyć wiązania koordynacyjne z jednym lub kilkoma ligandami (np. [68Ga]-DOTATOC9,10) lub być stosowany jako rozpuszczone sole nieorganiczne (np. [18F] fluorek sodu11). Ogólnie rzecz biorąc, struktura znacznika ma kluczowe znaczenie, ponieważ determinuje jego biodystrybucję, metabolizm i zachowanie wydalanie.
Odpowiedni nuklid PET powinien łączyć korzystne cechy, takie jak dogodna energia pozytonowa i dostępność, a także okres półtrwania odpowiedni dla zamierzonego badania. Nuklid 68Ga stał się istotną siłą w dziedzinie PET w ciągu ostatnich dwóch dekad. 12,13 Wynika to głównie z jego dostępności za pośrednictwem systemu generatora, który umożliwia etykietowanie na miejscu niezależnie od otoczenia cyklotronu. W generatorze nuklid macierzysty 68Ge jest absorbowany na kolumnie, z której eluuje się nuklid potomny 68Ga, a następnie znakuje go odpowiednim chelatorem. 6,14 Ponieważ nuklid 68Ga występuje jako kation trójwartościowy, podobnie jak Gd(III)10,13, chelatowanie EOB-DTPA za pomocą 68Ga dałoby zamiast tego kompleks o takim samym ogólnym ładunku ujemnym jak kwas gadoksetowy. W związku z tym znacznik 68Ga może łączyć podobną charakterystyczną specyficzność wątrobową z przydatnością do obrazowania PET. Chociaż kwas gadoksetowy jest kupowany i podawany jako sól disodowa, w następnym kontekście będziemy go nazywać Gd[EOB-DTPA], a nieradioaktywny kompleks Ga(III) jako Ga[EOB-DTPA] lub 68Ga[EOB-DTPA] w przypadku składnika znakowanego radioaktywnie dla wygody.
Aby ocenić ich przydatność jako znaczników dla PET, kompleksy metali radioaktywnych muszą być najpierw dokładnie zbadane w eksperymentach in vitro, in vivo lub ex vivo. Aby określić przydatność dla danego problemu medycznego, należy zbadać różne cechy znacznika, takie jak zachowanie biodystrybucji i profil klirensu, stabilność, swoistość narządowa oraz wychwyt komórek lub tkanek. Ze względu na ich nieinwazyjny charakter, oznaczenia in vitro są często wykonywane przed eksperymentami in vivo. Powszechnie uznaje się, że DTPA i jego pochodne mają ograniczoną przydatność jako chelatory dla 68Ga ze względu na brak obojętności kinetycznej tych kompleksów, co powoduje porównywalnie szybki rozkład po podaniu in vivo. 14-20 Jest to spowodowane przede wszystkim przez apo-transferynę działającą jako konkurent dla 68Ga w osoczu. Niemniej jednak zbadaliśmy ten nowy znacznik pod kątem jego możliwego zastosowania w obrazowaniu wątroby i dróg żółciowych, w którym informacje diagnostyczne mogą być dostarczone w ciągu kilku minut po wstrzyknięciu3,4,21-23, co niekoniecznie wymaga długoterminowej stabilności znacznika. W tym celu wyizolowaliśmy EOB-DTPA z kwasu gadoksetowego i wstępnie przeprowadziliśmy kompleksowanie z naturalnym Ga(III), który występuje jako mieszanina dwóch stabilnych izotopów, 69Ga i 71Ga. Otrzymany w ten sposób kompleks posłużył jako nieradioaktywny wzorzec dla następującej chelatacji 68Ga. Zastosowaliśmy sprawdzone metody i jednocześnie oceniliśmy ich przydatność do określenia skuteczności 68Galabeling EOB-DTPA oraz do zbadania lipofilowości nowego znacznika 68Ga i jego stabilności w różnych mediach.