$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
U ludzi tryptofan jest niezbędnym składnikiem codziennej diety. Tryptofan jest metabolizowany głównie przez szlak kinureninowy (KP). KP jest katalizowany przez dwa enzymy ograniczające szybkość, 2,3-dioksygenazę indoloaminy (IDO) i 2,3-dioksygenazę tryptofanu (TDO). Ponad 95% tryptofanu jest przekształcane w kinureninę i jej dalsze metabolity, ostatecznie wytwarzając dinukleotyd nikotynamidoadeninowy, który jest niezbędny do transdukcji energii komórkowej. KP jest kluczowym regulatorem układu odpornościowego oraz ważnym regulatorem neuroplastyczności i efektów neurotoksycznych1,2. Nieprawidłowy metabolizm tryptofanu jest związany z różnymi zaburzeniami neurologicznymi, onkologicznymi, psychiatrycznymi i metabolicznymi; W związku z tym znakowane radioaktywnie analogi tryptofanu są szeroko stosowane w badaniach klinicznych. Dwa najczęściej badane klinicznie radioznaczniki tryptofanu to 11C-α-metylo-L-tryptofan ([11C]AMT) i 11C-5-hydroksytryptofan (11C-5-HTP)3.
W latach dziewięćdziesiątych 11C-5-HTP był używany do wizualizacji guzów neuroendokrynnych wydzielających serotoninę4 oraz do diagnozowania i monitorowania terapii opornego na hormony gruczolakoraka gruczołu krokowego z przerzutami5. Później był używany jako narzędzie do obrazowania do ilościowego oznaczania układu serotoninergicznego w endokrynologicznej trzustce6. 11C-5-HTP jest również obiecującym znacznikiem do nieinwazyjnego wykrywania żywotnych wysp trzustkowych w przeszczepie wysp trzustkowych wewnątrzwrotnych i cukrzycy typu 27,8. W ciągu ostatnich dwóch dekad wiele aminokwasów znakowanych radioaktywnie przeszło do badań klinicznych9,10. W szczególności analog tryptofanu znakowany węglem-11 [11C] AMT zyskał dużą uwagę do mapowania syntezy serotoniny w mózgu11,12,13,14 oraz do lokalizacji ognisk padaczkowych, guzów padaczkowych, zespołu stwardnienia guzowatego, glejaków i raka piersi15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. [11kategorii]AMT ma również wysoki wychwyt w różnych nowotworach o niskim i wysokim stopniu złośliwości u dzieci27. Ponadto, kinetyczna analiza znacznikowa [11C]AMT u ludzi została wykorzystana do różnicowania i klasyfikowania różnych nowotworów oraz różnicowania glejaka od uszkodzenia tkanek wywołanego promieniowaniem15. [11kategorii]Obrazowanie pod kontrolą AMT wykazuje znaczące korzyści kliniczne w zaburzeniach mózgu3,25. Jednak ze względu na krótki okres połowicznego rozpadu węgla-11 (20 min) i pracochłonne procedury radiosyntezy, stosowanie [11C] AMT jest ograniczone do kilku ośrodków PET z cyklotronem i radiochemią.
Fluor-18 ma korzystny okres półtrwania wynoszący 109,8 min, w porównaniu do 20-minutowego okresu połowicznego rozpadu węgla-11. Coraz częściej wysiłki koncentrują się na opracowaniu znakowanych fluorem-18 radioznaczników do metabolizmu tryptofanu3,28. W sumie zgłoszono 15 unikalnych radioznaczników tryptofanu znakowanych radioizotopanem fluorem-18 pod względem znakowania radioaktywnego, mechanizmów transportu, stabilności in vitro i in vivo, biodystrybucji i wychwytu guza w ksenoprzeszczepach. Jednak szybką defluorację in vivo zaobserwowano dla kilku znaczników, w tym 4-, 5- i 6-[18F]fluorotryptofanu, co uniemożliwiło dalszą translację kliniczną29. 5-[18F]fluoro-α-metylotryptofan (5-[18F]FAMT) i 1-(2-[18F]fluoroetylo)-L-tryptofan (L-[18F]FETrp, znany również jako kwas (S)-2-amino-3-(1-(2-[18F]fluoroetylo)-1 H-indol-3-ylo)propanowy, masa cząsteczkowa 249,28 g/mol), to dwa najbardziej obiecujące radioznaczniki o korzystnej kinetyce in vivo w modelach zwierzęcych i dużym potencjale do przekroczenia [11C]AMT do oceny stanów klinicznych z rozregulowanym metabolizmem tryptofanu28. 5-[18F]FAMT wykazał wysoki wychwyt w ksenoprzeszczepach guza IDO1-dodatnich myszy z obniżoną odpornością i jest bardziej specyficzny do obrazowania KP niż [11C] AMT28,30. Jednak stabilność in vivo 5-[18F]FAMT pozostaje potencjalnym problemem, ponieważ nie zgłoszono żadnych danych dotyczących defluorowania in vivo po upływie 30 minut od wstrzyknięcia znacznika30.
Badanie przedkliniczne na genetycznie zmodyfikowanym mysim modelu rdzeniaka zarodkowego wykazało, że w porównaniu z 18F-fluorodeoksyglukozą (18F-FDG), L-[18F]FETrp miał wysoką akumulację w guzach mózgu, znikomą defluorację in vivo i niski pobór tła, wykazując lepszy stosunek celu do niedocelowego31,32. Badania dozymetrii promieniowania na myszach wykazały, że L-[18F]FETrp miał około 20% niższą ekspozycję na korzystną dozymetrię niż kliniczny 18F-FDG PET tracer33. Zgodnie z ustaleniami innych badaczy, dane z badań przedklinicznych dostarczają istotnych dowodów na poparcie klinicznego tłumaczenia L-[18F]FETrp do badania nieprawidłowego metabolizmu tryptofanu u ludzi z zaburzeniami mózgu, takimi jak padaczka, neuroonkologia, autyzm i stwardnienie guzowate28,31,32,33,34,35,36. Ogólne porównanie trzech najszerzej badanych znaczników metabolizmu tryptofanu, 11C-5-HTP, [11C] AMT i L-[18F]FETrp, przedstawiono w tabeli 1. Zarówno 11C-5-HTP, jak i [11C]AMT mają krótki okres półtrwania i pracochłonne procedury znakowania radioaktywnego. Opisano tutaj protokół radiosyntezy L-[18F]FETrp przy użyciu jednoetapowego, dwuetapowego podejścia. Protokół obejmuje użycie niewielkiej ilości prekursora znakowania radioaktywnego, małej objętości rozpuszczalników reakcyjnych, niskiego obciążenia toksycznym K222 oraz przyjaznej dla środowiska i nadającej się do wstrzykiwania fazy ruchomej w celu oczyszczenia i łatwego formułowania.