Tutaj opisujemy protokół znakowania radioaktywnego i testowania in vivo pochodnych chelatu tetrazyny tridentate 99mTc(I) do wstępnego celowania i chemii bioortogonalnej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj opisujemy protokół znakowania radioaktywnego i testowania in vivo pochodnych chelatu tetrazyny tridentate 99mTc(I) do wstępnego celowania i chemii bioortogonalnej.
Wstępne celowanie w połączeniu z chemią bioortogonalną staje się skutecznym sposobem tworzenia nowych radiofarmaceutyków. Spośród dostępnych metod, cykloaddycja Dielsa-Aldera (IEDDA) z odwróconym zapotrzebowaniem elektronowym między znakowanymi radioaktywnie tetrazynami a transcyklooktenem (TCO) połączonym z biomolekułą okazała się wysoce skutecznym podejściem bioortogonalnym do obrazowania określonych celów biologicznych. Pomimo faktu, że technet-99m pozostaje najczęściej stosowanym izotopem w diagnostyce medycyny nuklearnej, brakuje metod otrzymywania tetrazyn znakowanych 99mTc. W niniejszym artykule przedstawiono preparat rodziny pochodnych trydentu-chelatu-tetrazyny i ich kompleksów Tc(I). Te nieznane dotąd związki znakowano radioaktywnie 99 mTc metodą wspomaganą mikrofalami z wydajnością radiochemiczną od 31% do 83%. Produkty są stabilne w soli fizjologicznej i PBS i szybko reagują z pochodnymi TCO in vitro. Ich zdolność do wstępnego celowania in vivo wykazano przy użyciu pochodnej TCO-bisfosfonianu (TCO-BP), która lokalizuje się w regionach aktywnego metabolizmu kości lub urazu. W badaniach na myszach 99mTc-tetrazyny wykazywały wysokie stężenia aktywności w stawach kolanowych i barkowych, czego nie obserwowano, gdy eksperymenty prowadzono przy braku TCO-BP. Ogólny wychwyt w narządach innych niż docelowe i farmakokinetyka różniły się znacznie w zależności od charakteru łącznika i polarności chelatu.
99mTc pozostaje dominującym radioizotopem stosowanym w diagnostyce medycyny nuklearnej, z ponad 50 milionami procedur obrazowania przeprowadzanych rocznie na całym świecie1,2,3. Większość stosowanych klinicznie preparatów 99mTc to radiofarmaceutyki perfuzyjne. Istnieje ograniczona liczba związków ukierunkowanych aktywnie, w których 99mTc jest kierowany do wiązania się ze specyficznym biomarkerem poprzez ligację z konstruktem celującym. Tworzenie celowanych radiofarmaceutyków 99mTc jest często utrudnione przez wpływ kompleksów 99mTc-ligand na zdolność cząsteczki celującej do wiązania się z interesującym biomarkerem, lub okres półtrwania izotopu jest zbyt krótki do zastosowania w przypadku biomolekuł o wyższej masie cząsteczkowej, takich jak przeciwciała. W tym drugim przypadku zazwyczaj wymagane jest kilka dni przed wykonaniem obrazowania, aby biomolekuła mogła zostać usunięta z tkanek niedocelowych. Pretargetowanie oferuje alternatywne podejście pozwalające przezwyciężyć te trudności.
Wykazano, że wstępne celowanie w połączeniu z chemią bioortogonalną jest skutecznym sposobem opracowywania nowych sond do obrazowania molekularnego, zarówno w obrazowaniu fluorescencyjnym, jak i radioobrazowaniu4,5,6,7,8. Reakcja Dielsa-Aldera z odwróconym zapotrzebowaniem elektronowym (IEDDA) między pochodnymi 1,2,4,5-tetrazyny (Tz) a trans-cyklooktenem (TCO), przedstawiona na Rysunku 1, okazała się szczególnie efektywna6. Reakcja IEDDA z tymi komponentami może charakteryzować się szybką kinetyką w PBS (k2 ≈ 6,000 M-1 s-1) oraz wysoką selektywnością, co czyni ją idealną do zastosowań w wstępnym celowaniu in vivo 9,10.
Najczęściej stosowane podejście polega na podaniu wektora celującego pochodnego TCO, a po odpowiednim odstępie czasu na podanie znakowanej radioaktywnie tetrazyny. Opisano zastosowanie tetrazyn znakowanych 11C, 18F, 64Cu, 89Zr oraz 111In11,12,13,14,15. W przeciwieństwie do nich, istnieje tylko jeden raport dotyczący Tz znakowanej 99mTc, która została przygotowana przy użyciu ligandu typu HYNIC, co wymagało zastosowania koligandów w celu zapobiegania wiązaniu białek i degradacji in vivo16. Jako alternatywę przedstawiamy tutaj syntezę tetrazyn znakowanych 99mTc(I) z wykorzystaniem rodziny ligandów, które tworzą stabilne kompleksy trójzębowe z rdzeniem [99mTc(CO)3]+.

Rycina 1: Bioortogonalna reakcja IEDDA pomiędzy tetrazyną a trans-cyklooktenem. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Przygotowana rodzina ligandów zawiera chelaty trójzębowe, które różnią się polarnością oraz charakterem grupy łącznikowej między regionem wiążącym metal a Tz (Rycina 2). Celem było zidentyfikowanie 99mKonstrukt Tc-tetrazyny, który mógłby skutecznie lokalizować się i reagować z miejscami znakowanymi TCO in vivo or szybko usuwać się z organizmu, gdy nie są związane, aby uzyskać wysokie stosunki sygnału z celu do sygnału z tkanek niecelowych. W celu przetestowania ligandów zastosowano pochodną TCO bisfosfonianu (TCO-BP)17Wcześniej wykazaliśmy, że TCO-BP lokalizuje się w obszarach aktywnego metabolizmu kostnego i może reagować z radioznaczonymi tetrazynami in vivo18Jest to wygodny odczynnik do testowania nowych tetrazyn, ponieważ można go przygotować w jednym etapie, a eksperymenty można przeprowadzać na normalnych myszach, u których lokalizacja następuje głównie w stawach (kolanowych i barkowych).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badania na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komisję Etyki Badań nad Zwierzętami na Uniwersytecie McMaster zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami (CCAC).
1. Radioznakowanie ligandów trójzębnych Tz za pomocą 99mTc
UWAGA: Następujące procedury wymagają użycia związków promieniotwórczych. Prace powinny być prowadzone wyłącznie w licencjonowanym laboratorium z zachowaniem przepisów dotyczących bezpieczeństwa i utylizacji. Reakcje w kuchence mikrofalowej należy przeprowadzać w urządzeniu zaprojektowanym specjalnie do syntezy chemicznej.
2. Badania biodystrybucji z wstępnym targetowaniem

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ligandy zsyntezyzowano z wykorzystaniem różnych łączników i chelatorów za pomocą prostej strategii aminowania redukcyjnego (Rysunek 2), a następnie przeprowadzono sprzęganie produktu z komercyjnie dostępną tetrazyną22,23. Radiomarkowanie wykonano tą samą metodą dla wszystkich związków i było ono wysoce powtarzalne. Proces zoptymalizowano poprzez zmianę pH, ilości ligandu, czasu oraz temperatury reakcji, w wyniku c...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przygotowano zbiór chelatów trójzębnych związanych z tetrazyną o różnej polarności i oceniono przydatność ich 99-mkompleksów Tc w reakcji IEDDA z pochodną TCO in vivo . Opracowano skuteczną i powtarzalną metodę znakowania 99 mTc dla pięciu chelatów tetrazynowych, w których stężenie ligandów wynosiło 10-3 M. Po etapie znakowania nastąpiła deprotekcja grup t-butylowych (dla związków 2-5). Wysokie stężenie liganda wykorzystano w celu poprawy wydajności radi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Ta praca jest wspierana przez granty badawcze z Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) z Kanady, Ontario Institute for Cancer Research (OICR, #P.SI.015.8) oraz Canadian Cancer Society (CCS, #703857). Autorzy doceniają wkład dr Denisa Snidera, który udzielił pomocy w przygotowaniu manuskryptu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Gaz argonowy | Alphagaz | --- | --- |
| Na2CO3 | EMD Millipore | 106395 | --- |
| Na2B4O7· 10H2O | Anachemia | S9640 | --- |
| KNaC4H4O6· 4H2O | Anachemia | 217255 | --- |
| Technelite 99mTc generator | obrazowania medycznego Lantheus | --- | Źródło 99mTcO4- |
| 0,9% Obrazowanie | medyczne Saline Lantheus | --- | Do generatora elucji |
| 1 M HCl | Lab Chem | --- | --- |
| MeOH | Caledon | ------ | |
| ACN | Caledon | --- | HPLC grade |
| Millipore H2O | Thermo | Fisher Scientific Barnstead Nanopure | --- |
| DCM | Caledon | --- | --- |
| TFA | Caledon | --- | --- |
| PBS | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | pH 7,4 1x |
| BSA | Sigma Aldrich | A7906 | --- |
| Tween80 | Sigma Aldrich | P8047 | --- |
| Isoflurane | CDMV | 108737 | Dostawca: Fresenius Kabi Animal Health |
| HPLC | Waters | 1525 Pompa binarna, 2998 Detektor fotodiodowy, E-SAT/IN, Bioscan Flowcount PMT detector (pozycja # 15590) | --- |
| Kolumna HPLC do analizy i oczyszczania związków 2-4 | Phenomenex | 00G-4435-E0 | Bliźnięta® 5 & mikro; m C18 110 Å, LC Column 250 x 4,6 mm |
| Kolumna HPLC do analizy i oczyszczania związków 1 i 5 | Wody | 186003115 | XBridge BEH C18 Kolumna, 130 & kąt;, 5 &mikro; m, 4,6 mm x 100 mm |
| Reaktor mikrofalowy | Biologia | Inicjator 8 | --- |
| Biotage V10 Parownik | Biotage | Numer seryjny # V1041 | --- |
| Kalibrator dawki | Capintec, Inc. | CRC-25R | --- |
| Gamma Licznik | Perkin Elmer Wizard | 1470 Automatyczny licznik gamma | --- |
| Waga do pomieszczeń dla zwierząt | Gama --- mikrofalowych METTLER TOLEDO | XP105 | |
| Delta | Biologia | 355629 | 0,5-2 ml |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.