Tutaj opisujemy protokół znakowania radioaktywnego i testowania in vivo pochodnych chelatu tetrazyny tridentate 99mTc(I) do wstępnego celowania i chemii bioortogonalnej.
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 nuklearnej, z ponad 50 milionami procedur obrazowania przeprowadzanych rocznie na całym świecie1,2,3. Większość z 99 mlnleków Tc stosowanych klinicznie to radiofarmaceutyki typu perfuzyjnego. Istnieje ograniczona liczba aktywnie ukierunkowanych związków, w których 99mTc jest kierowane w celu związania określonego biomarkera poprzez ligację z konstruktem docelowym. Tworzenie celowanych radiofarmaceutyków 99mTc jest często utrudnione przez wpływ kompleksów 99mTc-ligand na zdolność cząsteczki docelowej do wiązania biomarkera będącego przedmiotem zainteresowania lub okres półtrwania izotopów nie jest wystarczająco długi, aby można go było stosować z biomolekułami o większej masie cząsteczkowej, takimi jak przeciwciała. To ostatnie zwykle wymaga kilku dni przed uzyskaniem obrazów, aby biomolekuła mogła usunąć się z tkanek niedocelowych. Kierowanie wstępne oferuje alternatywne podejście do pokonywania tych wyzwań.
Wykazano, że wstępne celowanie w połączeniu z chemią bioortogonalną jest skutecznym sposobem na opracowanie nowych sond do obrazowania molekularnego zarówno dla fluorescencji, jak i radioobrazowania4,5,6,7,8. Reakcja Dielsa-aldera z odwrotnym zapotrzebowaniem elektronowym (IEDDA) między pochodnymi 1,2,4,5-tetrazyny (Tz) i transcyklooktenu (TCO), jak pokazano na rysunku 1, okazała się szczególnie efektywna6. Reakcja IEDDA z tymi składnikami może wykazywać szybką kinetykę w PBS (k2 ≈ 6 000 M-1 s-1) i wysoką selektywność, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań wstępnego celowania in vivo9,10.
Najczęstszym stosowanym podejściem jest podawanie wektora docelowego pochodzącego z TCO, a po upływie wystarczającego okresu opóźnienia, podawana jest radioznakowana tetrazyna. Zgłoszono znakowane radioaktywnie tetrazyny oparte na 11C, 18F, 64Cu, 89Zr i 111In11,12,13,14,15. W przeciwieństwie do tego, istnieje tylko jedno doniesienie o 99mTz znakowanym Tc, który został przygotowany przy użyciu liganda typu HYNIC wymagającego użycia koligandów w celu zapobieżenia wiązaniu i degradacji białek in vivo16. Jako alternatywę przedstawiamy tutaj syntezę tetrazyn znakowanych 99mTc(I) przy użyciu rodziny ligandów, które tworzą stabilne kompleksy trójzębne z rdzeniem [99mTc(CO)3]+.

Rysunek 1: Bioortogonalna reakcja IEDDA między tetrazyną a transcyklooktenem. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Rodzina przygotowanych ligandów zawiera chelaty trójzębne, które różnią się polaryzacją i charakterem grupy łącznikowej między obszarem wiązania metalu a Tz (Rysunek 2). Celem było zidentyfikowanie 99-metrowegokonstruktu Tc-tetrazyny, który mógłby skutecznie lokalizować i reagować z miejscami znakowanymi TCO in vivo i szybko usuwać, gdy nie jest związany, w celu uzyskania wysokich proporcji celu do nie-celu. Do przetestowania ligandów użyto pochodnej TCO bisfosfonianu (TCO-BP) 17. Wykazaliśmy wcześniej, że TCO-BP lokalizuje się w obszarach aktywnego metabolizmu kości i może reagować z radioznakowanymi tetrazynami in vivo18. Jest to wygodny odczynnik do testowania nowych tetrazyn, ponieważ można go przygotować w jednym kroku, a eksperymenty można przeprowadzić na normalnych myszach, u których lokalizacja występuje głównie w stawach (kolana i barki).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badania na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Radę Etyki Badań nad Zwierzętami na Uniwersytecie McMaster zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami (CCAC).
1. Radioznakowanie ligandów Tz-trójzębnych za pomocą 99mTc
UWAGA: Następujące procedury wymagają użycia związków radioaktywnych. Prace należy wykonywać wyłącznie w licencjonowanym laboratorium z zachowaniem przepisów bezpieczeństwa i utylizacji. Reakcje mikrofalowe powinny być przeprowadzane w kuchence mikrofalowej przeznaczonej specjalnie do syntezy chemicznej.
2. Wstępnie ukierunkowane badania biodystrybucji

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ligandy zostały zsyntetyzowane przy użyciu różnych łączników i chelatorów za pomocą prostej strategii aminacji redukcyjnej (Rysunek 2), a następnie produkt został sprzężony z dostępną na rynku tetrazyną22,23. Znakowanie radioizotopem przeprowadzono przy użyciu tej samej metody dla wszystkich związków i było ono wysoce powtarzalne. Proces został zoptymalizowany poprzez zmianę pH, ilości ligandu, czasu reakcji i tem...
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.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie