Name: Automatyzacja protokołu syntezy radioznacznika metodą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) do produkcji klinicznej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: Poznaj automatyzację syntezy radioznaczników PET przy użyciu elastycznego syntetyzatora kasetowego. Ta metoda zwiększa niezawodność produkcji i bezpieczeństwo chemików w zastosowaniach klinicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca została częściowo wsparta przez National Cancer Institute (R44 CA216539) i Fundację UCLA z darowizny przekazanej przez Ralpha i Marjorie Crump dla UCLA Crump Institute for Molecular Imaging.

1. Ogólna procedura automatyzacji i walidacji protokołu radiosyntezy dla produkcji klinicznej
<ol>
	<li>Przeanalizuj kwalifikowalność schematu syntezy ręcznej do produkcji klinicznej
	<ol>
		<li>Przeprowadź analizę ryzyka zanieczyszczenia produktu wszelkimi niepożądanymi pozostałościami chemikaliów.
		<ol>
			<li>Unikaj rozpuszczalników klasy 1, takich jak benzen, i zastąp je odpowiednimi alternatywnymi rozpuszczalnikami (klasa 2 lub klasa 3).</li>
			<li>Należy unikać substancji chemicznych, które byłyby trudne do wykrycia w końcowej recepturze jako potencjalne zanieczyszczenia resztkowe.</li>
			<li>Wybieraj tylko te substancje chemiczne, które są dostępne na rynku w klasie wysokiej czystości (pożądana klasa USP lub Ph.Eur.) i są dostarczane z certyfikatem analizy.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>W przypadku wykrycia jakichkolwiek niepożądanych substancji chemicznych lub rozpuszczalników w wyniku analizy ryzyka należy udoskonalić schemat syntezy i powtarzać czynności opisane w sekcji 1.1 tak długo, aż nie pozostaną żadne.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Automatyzacja protokołu syntezy
	<ol>
		<li>Jeśli zautomatyzowany protokół dla znacznika korzystającego z tego samego syntezatora został już utworzony i przesłany do repozytorium online, pobierz kopię programu do syntezy.</li>
		<li>Jeśli program do automatycznej syntezy jeszcze nie istnieje, utwórz go.
		<ol>
			<li>Używając papieru i długopisu, podziel ręczną syntezę na etapy wysokiego poziomu (np. suszenie/aktywacja fluorku [18F], ogrzewanie w celu ułatwienia reakcji radiochemicznej, wykonanie etapu oczyszczania itp.). Dalej podziel kroki wysokiego poziomu na dyskretne, podstawowe procesy, które są wymagane. Jako przykład, schemat syntezy [18F]CFA jest pokazany w Rysunek 1, identyfikacja kroków wysokiego poziomu jest pokazana w Rysunek 2A, a podział na procesy jest pokazany w Rysunek 2B.</li>
			<li>Używając papieru i długopisu, zmapuj każdy proces do poszczególnych operacji jednostkowych dostarczonych przez oprogramowanie syntezatora. Jako przykład, analiza mapowania podstawowych procesów w syntezie [18F]CFA do odpowiednich operacji jednostkowych w oprogramowaniu syntezatora13 jest pokazana w Rysunek 2C.</li>
			<li>Korzystając z interfejsu programowania radiosyntezatora, utwórz pusty program i dołącz kolejno każdą ze zidentyfikowanych operacji jednostki, klikając przycisk Menu (w lewym górnym rogu) i wybierając Sekwencje, a następnie klikając przycisk Nowa sekwencja. Dla każdej operacji jednostki określonej w kroku 1.2.2.2 przeciągnij operację jednostki z dostępnych operacji do widoku taśmy filmowej i kliknij lub wpisz, aby wypełnić żądaną wartość każdego parametru operacji jednostki. Rysunek 3 pokazuje przykład interfejsu, gdy wszystkie operacje do syntezy [18F]CFA zostały wypełnione, a użytkownik wybrał pierwszą operację jednostki REACT, aby edytować wartości parametrów. Ostateczny program syntezy dla [18F]CFA jest opisany w materiałach uzupełniających, tabele S1 i S2.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Sprawdź program syntezy.
		<ol>
			<li>Wykonaj próbny przebieg. Zainstaluj i uruchom program jak w krokach 2.1 - 2.3, używając wszystkich odczynników i rozpuszczalników innych niż radionuklid (np. [18F]fluorek) w celu sprawdzenia oczekiwanego zachowania.</li>
			<li>W razie potrzeby dostosuj wartości parametrów pracy urządzenia w programie (np. czas lub ciśnienie napędowe do całkowitego przeniesienia odczynnika, czas/temperaturę odparowania rozpuszczalnika do pożądanego poziomu itp.) i przetestuj ponownie. Aby dostosować wartości parametrów, najpierw wróć do trybu edycji, wybierając Sekwencje z menu głównego (w lewym górnym rogu) i wybierz nowo utworzony program. Następnie kliknij żądaną operację jednostki w widoku taśmy filmowej (u dołu ekranu), przejdź do żądanego parametru i wybierz lub wpisz nową wartość.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wykonaj przebieg testowy o niskiej aktywności (< 370 MBq), aby ocenić program.
		<ol>
			<li>Zoptymalizuj automatyczną syntezę, dostosowując wartości parametrów w celu poprawy wydajności, czasu syntezy, powtarzalności i wszelkich innych pożądanych mierzalnych wyników.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Opracowanie procedur testowania kontroli jakości (QC)
	<ol>
		<li>Korzystając z nieradioaktywnego odniesienia produktu końcowego i próbek potencjalnych zanieczyszczeń chemicznych, należy opracować metodę analitycznej radio-HPLC i/lub chromatografii radio-cienkowarstwowej (radio-TLC) z wystarczającym oddzieleniem gatunków w celu określenia czystości chemicznej, aktywności molowej, czystości radiochemicznej i tożsamości radiochemicznej. Walidacja metody analitycznej (metod analitycznych) pod kątem powtarzalności i liniowości oraz określenie granic wykrywalności i oznaczalności ilościowej.</li>
		<li>Podobnie, należy opracować i zwalidować metodę chromatografii gazowej do analizy lotnych zanieczyszczeń (np. resztkowych ilości rozpuszczalników, które są używane podczas syntezy).</li>
		<li>Opracowanie i walidacja testów analitycznych, które umożliwiają wykrywanie i kwantyfikację innych potencjalnych zanieczyszczeń (np. cryptand 222 za pomocą standardowego testu plamek barwnych).</li>
		<li>Stosować standardowe procedury do oznaczania sterylności, pH, tożsamości radionuklidów, czystości radionuklidów, stężenia radioaktywności, objętości produktu i poziomów endotoksyn.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadzanie walidacji syntezy
	<ol>
		<li>Ustanowienie standardowych procedur operacyjnych (SOP) dla procedur syntezy i testowania kontroli jakości oraz zintegrowanie systemu śledzenia materiałów i sprzętu zgodnego z aktualnymi wymaganiami dobrej praktyki produkcyjnej (cGMP).</li>
		<li>Walidacja procedur syntezy poprzez trzy niezależne i następujące po sobie serie produkcyjne przy tych samych poziomach radioaktywności, jakie są przeznaczone do produkcji klinicznej, zgodnie z procedurami SOP. Udokumentuj wydajność syntezy i wyniki testów kontroli jakości.</li>
		<li>Wszystkie kolejne przebiegi walidacji muszą spełniać wstępnie ustawione limity kontroli jakości. Jeśli przebieg walidacji zakończy się niepowodzeniem, powtórz cały proces walidacji po odpowiednim usunięciu głównej przyczyny błędu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przykład: Automatyczna synteza [18F]CFA do użytku klinicznego
<ol>
	<li>Przygotuj radiosyntezator
	<ol>
		<li>Włącz radiosyntezator.</li>
		<li>Upewnij się, że dopływ gazu obojętnego jest włączony z wystarczającym ciśnieniem i że niezbędne zawory są otwarte, tak aby radiosyntezator był podłączony do źródła gazu.</li>
		<li>Zainstaluj nowe kasety jednorazowe w pozycjach reaktora #1 i #2 i włóż naczynia reakcyjne zawierające mieszadła magnetyczne. Upewnij się, że każda rurka zanurzeniowa do przenoszenia kasety jest skierowana prosto w dół.</li>
		<li>Przygotuj fiolki z odczynnikami i zainstaluj je w kasetach zgodnie ze schematem w <silna klasa="xfig">Rysunek 4.</li>
		<li>Zainstalować pustą fiolkę do odzyskiwania [18O]H2O w pozycji W1 kasety #1.</li>
		<li>Aktywuj czwartorzędowy wkład metyloamonowy (QMA), przepuszczając przez niego najpierw 12 ml roztworu 1 MKHCO3, a następnie 12 ml wody dejonizowanej. Kondycjonuj wkład krzemionkowy Sep-Pak, przepuszczając przez niego 5 ml octanu etylu.</li>
		<li>Podłącz wkłady i wykonaj wszystkie połączenia przewodów kasety, jak pokazano na <silna klasa = "xfig" > Rysunek 5A. Sprawdź, czy we wnętrzu nie zwisają żadne rurki kasetowe (w tym nieużywane rurki), które mogą zakłócać ruchy robota.</li>
		<li>Podłącz linię źródła fluorku [18F] z cyklotronu do linii wejściowej fluorku [18F] na kasecie #1.</li>
		<li>Upewnij się, że pojemnik na odpady jest pusty. Umieścić przewody kanalizacyjne z podsystemu oczyszczania/formulacji do pojemnika na odpady (tj. przewód odpływowy pętli próbki 1, przewód odpływowy podsystemu HPLC oraz przewód odpływowy pompy strzykawkowej).</li>
		<li>Podłącz linie wejściowe HPLC. Umieścić ruchomą linię wejściową fazy "A" HPLC w pojemniku z 25 mM octanu amonu, a ruchomą linię wejściową fazy HPLC "B" w pojemniku z EtOH.</li>
		<li>Zrównoważyć podsystem oczyszczania/formulacji i kolumnę HPLC.
		<ol>
			<li>Otwórz stronę kontrolną modułu oczyszczania/recepturowania w oprogramowaniu, wybierając HPLC z menu głównego (w lewym górnym rogu). Domyślnie karta Oczyszczanie będzie już wybrana. (Ta strona jest pokazana w Rysunek 6.)</li>
			<li>Ustaw natężenie przepływu na 5,0 ml/min przy zdefiniowanym składzie rozpuszczalnika i wybierz pozycję kolumny, w której zainstalowana jest kolumna oczyszczająca. Włączyć pompę HPLC w trybie izokratycznym na co najmniej 10 minut.</li>
			<li>Przepłukać linię produktu i wszystkie linie zbierania frakcji fazą ruchomą, każda przez 1 minutę.</li>
			<li>Przepłukać każdą pętlę próbki HPLC i rurkę przenoszącą pętlę próbki HPLC 10 ml fazy ruchomej za pomocą strzykawki.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Podłączyć przewody wejściowe pompy strzykawkowej podsystemu oczyszczania/formulacji. Użyć stężonego chlorku sodu (90 mg/ml) dla linii Elute i 0,9% soli fizjologicznej dla linii Reconstitution.</li>
		<li>Zalać podsystem formulacji.
		<ol>
			<li>Przejdź do zakładki Receptura na stronie oczyszczania/kontroli recepturowania.</li>
			<li>Aby zalać stężony chlorek sodu (90 mg/ml), wybierz zakładkę Elute. Naciśnij przycisk Inicjalizuj, aby zainicjować pompę strzykawkową. Dozować 5 ml.</li>
			<li>Aby zalać 0,9% soli fizjologicznej, wybierz zakładkę Rekonstytucja. Dozuj 5 ml.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Połącz linie produktu i produktu końcowego z przodu podsystemu oczyszczania/recepturowania w trójniku. Podłączyć wyjście trójnika do sterylnego filtra (0,22 μm), który z kolei jest podłączony do fiolki z końcowym sterylnym produktem. Wprowadzić igłę odpowietrzającą ze sterylnym filtrem do przestrzeni nad głową fiolki z produktem końcowym. Zdjęcie końcowej konfiguracji systemu jest pokazane w Rysunek 5B.</li>
		<li>Dodaj suchy lód i EtOH lub MeOH do wymrażarki.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uruchamianie programu do syntezy
	<ol>
		<li>Przejdź do listy programów, wybierając Sekwencje z przycisku menu głównego (w lewym górnym rogu). Wybierz program [18F]CFA i uruchom program, naciskając przycisk Uruchom.</li>
		<li>Uważnie przejrzyj każdą pozycję na liście kontrolnej przed uruchomieniem i zaznacz je po zakończeniu. Część ekranu listy kontrolnej przed uruchomieniem jest pokazana w Rysunek 7.</li>
		<li>Naciśnij przycisk Kontynuuj, aby potwierdzić, że konfiguracja została zakończona i spowodować rozpoczęcie automatycznej syntezy.
		<ol>
			<li>W razie potrzeby monitoruj syntezę w czasie rzeczywistym za pomocą wizualnego sprzężenia zwrotnego (kamery reaktora), odczytów czujników (np. temperatury, ciśnienia, próżni, odczytu promieniowania itp.) oraz timerów odliczających. Reprezentatywny zrzut ekranu jest pokazany w Rysunek 8.</li>
			<li>Podczas pracy jednostki oczyszczającej wybierz Produkt, gdy szczyt produktu zaczął pojawiać się na chromatogramie detektora promieniowania. Reprezentatywny zrzut ekranu podczas pracy tego urządzenia (zawierający chromatogram wyjścia detektora UV i detektora promieniowania) jest pokazany w Rysunek 9.</li>
			<li>Gdy pik chromatogramu detektora promieniowania powróci do linii bazowej, należy wybrać opcję Odpady, aby przekierować ścieżkę przepływu podsystemu HPLC do pojemnika na odpady.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Konfigurowanie i uruchamianie programu Recepturowanie
	<ol>
		<li>Z listy programów (ekran Sekwencja) otwórz program [18F]CFA Formulation</li>.
		<li>Dostosuj parametry działania jednostki recepturowania.
		<ol>
			<li>Obliczyć objętość zebranej frakcji produktu (frakcja V) na podstawie natężenia przepływu pompy HPLC i czasu trwania zbierania frakcji.</li>
			<li>Obliczyć objętość dodatkowego chlorku sodu (90 mg/ml) wymaganą do osiągnięcia izotoniczności i obliczyć ilość dodatkowego roztworu soli fizjologicznej potrzebną do rozcieńczenia stężenia EtOH poniżej 10%.</li>
			<li>Zmodyfikuj program przy użyciu tych wartości. Objętość chlorku sodu (90 mg/ml) wprowadza się do etapu Elute, a objętość soli fizjologicznej wprowadza się do etapu Recomposition. (Obliczenia są opisane w Materiałach Uzupełniających, Rysunek S2.)</li>
			<li>Zapisz program.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Uruchom program. System rozcieńczy zebraną oczyszczoną frakcję produktu chlorkiem sodu i solą fizjologiczną, aby zapewnić izotoniczność preparatu i dostarczy go przez filtr sterylizujący do sterylnej fiolki z produktem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zbieraj sformułowane [18F]CFA do kontroli jakości i wysyłki
	<ol>
		<li>Usuń sformułowany produkt [18F]CFA z gorącej komory.</li>
		<li>Stosując sterylne techniki pracy, pobrać dwie próbki (300 μl) w celu przeprowadzenia testów kontroli jakości.</li>
		<li>Użyć pierwszej próbki do zbadania sterylności końcowego preparatu poprzez zaszczepienie płynnego podłoża tioglikolanowego i tryptycznego bulionu sojowego przez 14 dni, nie obserwując żadnego wzrostu.</li>
		<li>Drugą próbkę należy wykorzystać do przeprowadzenia kontroli jakości zgodnie z procedurami opracowanymi w kroku 1.3. Procedury ustanowione w UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility zgodnie z Farmakopeą Stanów Zjednoczonych są opisane poniżej.
		<ol>
			<li>Oceń wygląd na podstawie oględzin.</li>
			<li>Oceń pH za pomocą papierka wskaźnikowego.</li>
			<li>Oceń zawartość endotoksyn bakteryjnych za pomocą kinetycznego chromogennego testu endotoksyny bakteryjnej (BET).</li>
			<li>Ocenić tożsamość radiochemiczną za pomocą analitycznej radio-HPLC, sprawdzając koelucję próbki promieniotwórczej i nieradioaktywnego związku odniesienia.</li>
			<li>Ocenić czystość radiochemiczną za pomocą analitycznej radio-HPLC, porównując pole pod krzywą (AUC) zanieczyszczeń promieniotwórczych w chromatogramie detektora gamma z AUC odpowiadającym pożądanemu produktowi.</li>
			<li>Ocenić czystość chemiczną za pomocą analitycznej HPLC, oznaczając AUC w chromatogramie detektora UV wszystkich zanieczyszczeń aktywnych w promieniowaniu UV.</li>
			<li>Ocenić aktywność molową i masę nośną za pomocą analitycznej radio-HPLC, określając AUC odpowiadające pożądanemu produktowi na chromatogramie detektora UV.</li>
			<li>Oceń okres półtrwania sondy, mierząc jej aktywność w dwóch różnych punktach czasowych i dopasowując krzywą zaniku.</li>
			<li>Ocenić pozostałą zawartość rozpuszczalnika w postaci użytkowej metodą chromatografii gazowej.</li>
			<li>Ocenić energię radionuklidów za pomocą spektrometru gamma.</li>
			<li>Oceń zawartość cryptand 222 za pomocą testu punktowego opartego na TLC.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Jeśli wszystkie testy zakończą się pomyślnie, zwolnij preparat sondy do wysyłki do ośrodka obrazowania klinicznego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po uruchomieniu i zamknięciu systemu
	<ol>
		<li>Przepłukać kolumnę oczyszczającą HPLC i wszystkie rurki używane do zbierania produktu 70% (v/v) EtOH w wodzie. Należy to zrobić za pomocą strony PURE/FORM Control, podobnie jak w kroku 2.1.12.</li>
		<li>Wyłącz radiosyntezator za pomocą przycisku zasilania w oprogramowaniu. Wyskakujące okienko wskaże, kiedy można wyłączyć zasilanie systemu.</li>
		<li>Odciąć dopływ sprężonego powietrza i gazu obojętnego, zamykając odpowiednie zawory odcinające.</li>
		<li>Daj czas na rozpad resztkowej radioaktywności w gorącej komórce (zwykle przez noc).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyczyść radiosyntezator
	<ol>
		<li>Wyjąć i wyrzucić wszystkie kasety, wkłady, fiolki reaktora i fiolki z odczynnikami używane podczas syntezy.</li>
		<li>Opróżnij zawartość wymrażarki.</li>
		<li>Oczyść ścieżki płynów w podsystemie oczyszczania.
		<ol>
			<li>Otwórz istniejący program czyszczenia lub utwórz nowy program, który zawiera jedną operację jednostki oczyszczającej w trybie czyszczenia (tj. z zaznaczonym polem wyboru Wyczyść). Zobacz materiał dodatkowy, rysunek S9 dla przykładu.</li>
			<li>Na stronie konfiguracji parametrów wybierz kolumnę, która została użyta do oczyszczania i linię wejściową fazy ruchomej HPLC, która jest podłączona do butelki zawierającej 70% EtOH w wodzie. Zaprogramuj natężenie przepływu 2 ml/min, czas płukania dla każdej pętli iniekcyjnej wynoszący 5 minut oraz czas płukania dla każdego produktu i wydajności frakcji wynoszący 30 s. Wybierz Dry Lines i zaprogramuj czas trwania 30 s.</li>
			<li>Umieść wszystkie wyjścia linii frakcji w dużym pojemniku na odpady.</li>
			<li>Uruchom program.</li>
			<li>Po zakończeniu opróżnij pojemnik na odpady.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Oczyścić ścieżki płynów w podsystemie formulacji.
		<ol>
			<li>Otwórz istniejący program lub utwórz nowy program, który zawiera jedną operację jednostki recepturowania w trybie czyszczenia (tj. z zaznaczonym polem wyboru Wyczyść na karcie Czyszczenie). Patrz Materiał uzupełniający, rysunek S10 dla przykładu.</li>
			<li>Napełnić czysty zbiornik rozcieńczania (z przodu podsystemu oczyszczania/formulacji) 100 ml EtOH.</li>
			<li>Umieścić przewód wejściowy podsystemu oczyszczania/formulacji Elute w zbiorniku EtOH (zawierającym > 50 ml EtOH).</li>
			<li>Umieść przewody wejściowe Płukanie i Rekonstytucję w pojemniku na odpady wraz z linią wyjściową produktu końcowego.</li>
			<li>Uruchom program.</li>
			<li>Po zakończeniu opróżnij pojemnik na odpady.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Phelps, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positron+emission+tomography+provides+molecular+imaging+of+biological+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Positron emission tomography provides molecular imaging of biological processes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 97 (16), 9226-9233 (2000).</li>
<li>Kitson, S., Cuccurullo, V., Ciarmiello, A., Salvo, D., Mansi, L. <a target="_blank" href="https://www.eurekaselect.com/93776/article/clinical-applications-positron-emission-tomography-pet-imaging-medicine-oncology-brain">Clinical Applications of Positron Emission Tomography (PET) Imaging in Medicine: Oncology, Brain Diseases and Cardiology.</a> Current Radiopharmaceuticalse. 2 (4), 224-253 (2009).</li>
<li>Sengupta, D., Pratx, G. <a target="_blank" href="https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-015-0481-3">Imaging metabolic heterogeneity in cancer.</a> Molecular Cancer. 15, 4(2016).</li>
<li>Rabinovich, B. A., Radu, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+Adoptive+Cell+Transfer+Based+Cancer+Immunotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Pharmaceutical+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Imaging Adoptive Cell Transfer Based Cancer Immunotherapy.</a> Current Pharmaceutical Biotechnology. 11 (6), 672-684 (2010).</li>
<li>Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21838787">Positron emission tomography molecular imaging for drug development.</a> British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (2), 175-186 (2012).</li>
<li>Hargreaves, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Role+of+Molecular+Imaging+in+Drug+Discovery+and+Development%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">The Role of Molecular Imaging in Drug Discovery and Development.</a> Clinical Pharmacology & Therapeutics. 83 (2), 349-353 (2008).</li>
<li>Radiosynthesis Database of PET Probes (RaDaP). , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.nirs.qst.go.jp/research/division/mic/db2/">http://www.nirs.qst.go.jp/research/division/mic/db2/</a> (2017).</li>
<li>18F-Database of Imaging Radiolabelled Compounds (DIRAC). , Centre National de la Recherche Scientifique. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.iphc.cnrs.fr/dirac/">http://www.iphc.cnrs.fr/dirac/</a> (2013).</li>
<li>Keng, P. Y., Esterby, M., van Dam, R. M. Emerging Technologies for Decentralized Production of PET Tracers. <a target="_blank" href="https://www.intechopen.com/download/pdf/27814">Positron Emission Tomography - Current Clinical and Research Aspects</a>. Hsieh, C. -H. , InTechOpen. London, UK. 153-182 (2012).</li>
<li>Lazari, M., Irribarren, J., Zhang, S., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+temperatures+and+pressures+during+short+radiochemical+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Radiation+and+Isotopes%22%5BJournal%5D)">Understanding temperatures and pressures during short radiochemical reactions.</a> Applied Radiation and Isotopes. , 82-91 (2016).</li>
<li>Lazari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ELIXYS+-+a+fully+automated%2C+three-reactor+high-pressure+radiosynthesizer+for+development+and+routine+production+of+diverse+PET+tracers%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Nuclear+Medicine+and+Molecular+Imaging+%28EJNMMI%29+Research%22%5BJournal%5D)">ELIXYS - a fully automated, three-reactor high-pressure radiosynthesizer for development and routine production of diverse PET tracers.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging (EJNMMI) Research. 3 (1), 52(2013).</li>
<li>Claggett, S. B., Quinn, K., Lazari, M., Esterby, J., Esterby, M., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="https://scholar.google.com/scholar?cluster=11279863225768519702&hl=en&oi=scholarr">A new paradigm for programming and controlling automated radiosynthesizer.</a> Journal of Nuclear Medicine. 53 (suppl. 1), 1471-1471 (2012).</li>
<li>Claggett, S. B., Quinn, K. M., Lazari, M., Moore, M. D., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+programming+and+control+of+automated+radiosynthesizers+through+unit+operations%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Nuclear+Medicine+and+Molecular+Imaging+%28EJNMMI%29+Research%22%5BJournal%5D)">Simplified programming and control of automated radiosynthesizers through unit operations.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging (EJNMMI) Research. 3, 53(2013).</li>
<li>Lazari, M., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4530021/">Fully Automated Production of Diverse 18F-Labeled PET Tracers on the ELIXYS Multireactor Radiosynthesizer Without Hardware Modification.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 203-210 (2014).</li>
<li>Lazari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully-automated+synthesis+of+16%CE%B2-18F-fluoro-5%CE%B1-dihydrotestosterone+%28FDHT%29+on+the+ELIXYS+radiosynthesizer%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Radiation+and+Isotopes%22%5BJournal%5D)">Fully-automated synthesis of 16β-18F-fluoro-5α-dihydrotestosterone (FDHT) on the ELIXYS radiosynthesizer.</a> Applied Radiation and Isotopes. 103, 9-14 (2015).</li>
<li>Collins, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+diverse+PET+probes+with+limited+resources%3A+24+18F-labeled+compounds+prepared+with+a+single+radiosynthesizer%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Production of diverse PET probes with limited resources: 24 18F-labeled compounds prepared with a single radiosynthesizer.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (43), 11309-11314 (2017).</li>
<li>Drake, C., et al. <a target="_blank" href="http://jnm.snmjournals.org/content/58/supplement_1/1.short">Enzymatic Radiofluorination of Biomolecules: Development and Automation of Second Generation Prosthetic on ELIXYS Radiosynthesizer.</a> Journal of Nuclear Medicine. 58 (supplement 1), 1(2017).</li>
<li>Gobbi, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+Three+Novel+Radiotracers+for+Imaging+Aggregated+Tau+in+Alzheimer%27s+Disease+with+Positron+Emission+Tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Identification of Three Novel Radiotracers for Imaging Aggregated Tau in Alzheimer's Disease with Positron Emission Tomography.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 60 (17), 7350-7370 (2017).</li>
<li>Ippisch, R., Maraglia, B., Sutcliffe, J. <a target="_blank" href="http://jnm.snmjournals.org/content/57/supplement_2/275.short">Automated production of [18F]-F-Py-peptides.</a> Journal of Nuclear Medicine. 57, 275(2016).</li>
<li>Chen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AMG+580%3A+A+Novel+Small+Molecule+Phosphodiesterase+10A+%28PDE10A%29+Positron+Emission+Tomography+Tracer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacology+and+Experimental+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">AMG 580: A Novel Small Molecule Phosphodiesterase 10A (PDE10A) Positron Emission Tomography Tracer.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 352 (2), 327-337 (2015).</li>
<li>Waldmann, C. M., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jlcr.3430">An Automated Multidose Synthesis of the Potentiometric PET Probe 4-[18F]Fluorobenzyl-Triphenylphosphonium ([18F]FBnTP).</a> Molecular Imaging and Biology. 20 (2), 205-212 (2018).</li>
<li>Ravert, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+synthesis+of+the+radiolabeled+prostate-specific+membrane+antigen+inhibitor%2C+%5B18F%5DDCFPyL%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Labelled+Compounds+and+Radiopharmaceuticals%22%5BJournal%5D)">An improved synthesis of the radiolabeled prostate-specific membrane antigen inhibitor, [18F]DCFPyL.</a> Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 59 (11), 439-450 (2016).</li>
<li>Betthauser, T. J., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969804317307625">Characterization of the radiosynthesis and purification of [18F]THK-5351, a PET ligand for neurofibrillary tau.</a> Applied Radiation and Isotopes. 130, 230-237 (2017).</li>
<li>Shu, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+PET+probes+specific+for+deoxycytidine+kinase%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Novel PET probes specific for deoxycytidine kinase.</a> Journal of Nuclear Medicine. 51 (7), 1092-1098 (2010).</li>
<li>Kim, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%5B18F%5DCFA+as+a+clinically+translatable+probe+for+PET+imaging+of+deoxycytidine+kinase+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">[18F]CFA as a clinically translatable probe for PET imaging of deoxycytidine kinase activity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (15), 4027-4032 (2016).</li>
<li>Barrio, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+Biodistribution+and+Radiation+Dosimetry+of+18F-Clofarabine%2C+a+PET+Probe+Targeting+the+Deoxyribonucleoside+Salvage+Pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Human Biodistribution and Radiation Dosimetry of 18F-Clofarabine, a PET Probe Targeting the Deoxyribonucleoside Salvage Pathway.</a> Journal of Nuclear Medicine. 58 (3), 374-378 (2017).</li>
<li>SOFIE. Sofie Probe Network. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.sofienetwork.com/">http://www.sofienetwork.com/</a> (2018).</li>
</ol>

Regenci Uniwersytetu Kalifornijskiego udzielili licencji na technologię SOFIE, która została wynaleziona przez Jeffreya Collinsa i R. Michaela van Dama, a także przejęli udziały w SOFIE w ramach transakcji licencyjnej. Ponadto R. Michael van Dam jest założycielem i konsultantem SOFIE. Warunki tej umowy zostały zweryfikowane i zatwierdzone przez Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles zgodnie z jego zasadami dotyczącymi konfliktu interesów. Eric Schopf i Christopher Drake są pracownikami i udziałowcami SOFIE.

Protokół ten określa podstawowe kroki, które należy podjąć podczas automatyzacji protokołu syntezy ręcznej w celu uzyskania produkcji preparatu znacznika klasy klinicznej. Przykładem całego cyklu rozwojowego, w tym rozwoju kontroli jakości, jest radioznacznik [18F]CFA (do obrazowania aktywności dCC). Szczególną uwagę zwrócono na modyfikację automatycznej syntezy w celu zapewnienia przydatności znacznika do użytku klinicznego. Synteza obejmuje podstawowe procesy, takie jak aktywacja fluorku [18F], radiofluorowanie cząsteczki prekursora, oczyszczanie wkładu pośredniego, usuwanie grupy ochronnej oraz półpreparatywne oczyszczanie HPLC i formulacja do wstrzykiwań. Te podstawowe procesy składają się na standardowy repertuar, który jest wystarczający do syntezy zdecydowanej większości z 18znaczników PET znakowanych F.
Przy projektowaniu syntezy szczególne znaczenie dla zastosowania klinicznego ma dobór odczynników i zapewnienie ich jakości. Zapewnienie prawidłowego programowania i prawidłowych połączeń poprzez przeprowadzenie pozorowanej syntezy (tylko rozpuszczalniki) jest niezbędne do wyeliminowania nieoczekiwanych błędów, gdy synteza jest przeprowadzana z radioaktywnością. Późniejsze optymalizacje syntezy (rozpuszczalniki, objętości, ilości, temperatury, czasy reakcji i warunki oczyszczania) zależą od konkretnego znacznika PET w fazie rozwoju. Podczas tych eksperymentów należy zwrócić szczególną uwagę na czystość chemiczną i radiochemiczną produktu końcowego, którą można osiągnąć, ponieważ musi ona spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące stosowania klinicznego. Synteza, która niezawodnie wytwarza czysty produkt o niższych, ale wystarczających wydajnościach aktywności, jest zwykle preferowana w stosunku do procesu o wyższej wydajności, który istnieje ryzyko sporadycznego niepowodzenia. Gdy synteza zostanie odpowiednio zoptymalizowana, końcowy proces musi zostać poddany testom walidacyjnym (wymóg prawny), aby zapewnić przydatność kliniczną. Zwalidowana metoda syntezy może być następnie wykorzystana do wytworzenia znacznika PET do użytku klinicznego. Podczas syntezy znacznika PET zgodnie z zatwierdzoną metodą należy dokładnie przestrzegać standardowych procedur operacyjnych. Aby zapewnić zgodność, oprogramowanie jest zaprogramowane w taki sposób, aby operator potwierdzał wykonanie kluczowych kroków za pomocą listy kontrolnej przed uruchomieniem po kliknięciu przycisku Uruchom w celu rozpoczęcia syntezy. Podczas gdy system będzie przeprowadzał syntezę w sposób zautomatyzowany, etap oczyszczania wymaga ręcznej interwencji. W związku z tym operator musi uważnie obserwować sito chromatograficzne podczas etapu oczyszczania metodą HPLC i ręcznie wprowadzać w czasie rzeczywistym, kiedy rozpocząć i zakończyć zbieranie frakcji produktu.
W ramach naszych działań w zakresie automatyzacji i optymalizacji syntezy [18F]CFA uprościliśmy półpreparatywną metodę oczyszczania mieszaniny produktów metodą HPLC poprzez zastosowanie systemu rozpuszczalnika do wstrzykiwań składającego się z roztworu octanu amonu i EtOH; Nasza poprzednia metoda wymagała dodatkowego etapu wymiany rozpuszczalnika po oczyszczeniu16. Późniejszy proces formulacji musi zatem jedynie zredukować zawartość EtOH w pobranej frakcji do dozwolonych poziomów i zapewnić jej izotoniczność, co można osiągnąć przez rozcieńczenie. Etap formulacji przeprowadzono przy użyciu drugiego programu składającego się z pojedynczej operacji jednostki formulacji, aby umożliwić dodawanie roztworów NaCl o zmiennej objętości do oczyszczonej frakcji produktu za pośrednictwem modułu formulacji w celu uwzględnienia zmiennej objętości uzyskanej po oczyszczeniu HPLC. Jeśli objętość zebranej frakcji produktu zostanie ustawiona na stałą, operacja jednostki recepturowania może zostać uwzględniona w głównym programie syntezy, co pozwala uniknąć konieczności stosowania niezależnego programu. Alternatywnym podejściem pozwalającym uniknąć ręcznej interwencji byłoby wykorzystanie pełnej funkcjonalności modułu formulacji (np. rozcieńczyć oczyszczony znacznik wodą, wychwycić na wkładzie do ekstrakcji C18 do fazy stałej, przemyć go, wymyć ustaloną objętością EtOH, a na koniec rozcieńczyć go stałą objętością soli fizjologicznej).
Przedstawiona tutaj technika automatyzacji i walidacji protokołu syntezy do użytku klinicznego ma być dość ogólna. Dzięki wyborowi radiosyntezatora (ELIXYS) można zautomatyzować i zwalidować szeroki zakres syntez. Obejmuje to złożone syntezy 3-doniczkowe lub syntezy obejmujące wysokie temperatury lotnych rozpuszczalników. Optymalizację syntezy można osiągnąć poprzez zmianę parametrów oprogramowania. Syntezator posiada funkcje monitorowania wpływu zmian, takie jak pozycjonowanie naczyń reakcyjnych w celu usunięcia próbek do analizy radio-TLC lub radio-HPLC. Jednak bez modyfikacji systemu, system nie pozwala obecnie na obsługę bardzo małych objętości odczynników (~5 - 20 μL), destylację produktów pośrednich ani obsługę [18F]AlF, 68Ga lub innych radiometali. Jeżeli synteza ręczna, która ma być zautomatyzowana, zawiera takie etapy i nie można ich obejść, odpowiednia może być automatyzacja i walidacja za pomocą innej platformy syntezatora promieniowego.
Chociaż prace te koncentrowały się na opracowaniu protokołu automatycznej produkcji [18F]CFA do użytku klinicznego, synteza wielu innych znaczników PET może zostać zautomatyzowana w sposób odpowiedni do produkcji klinicznej, zgodnie z tą samą logiką i metodami. Postępując zgodnie z przedstawioną tutaj metodą, dostosowaliśmy również automatyczną syntezę 9-(4-[18F]fluoro-3-[hydroksymetylo]butylo)guaniny ([18F]FHBG) i zwalidowaliśmy ją do użytku klinicznego. Protokoły ustalone przez użytkowników mogą być przesyłane i pobierane z SOFIE Probe Network, portalu internetowego służącego do udostępniania programów syntezy i związanej z nimi dokumentacji między różnymi ośrodkami radiofarmaceutycznymi27. Może to uniknąć powielania wysiłków w społeczności i ułatwić wieloośrodkowe badania kliniczne obejmujące obrazowanie PET.

Rosnąca liczba celów biologicznych może być dynamicznie wizualizowana w żywych obiektach za pomocą metody obrazowania molekularnego PET. PET zapewnia testy in vivo określonych procesów biologicznych, biochemicznych i farmakologicznych przy użyciu określonych radioznaczników (cząsteczek znakowanych radionuklidami emitującymi pozytony), które są wstrzykiwane pacjentowi przed obrazowaniem1. Zwiększone wykorzystanie PET do badania szerokiej gamy tych procesów w naukach podstawowych i badaniach klinicznych2,3,4, a także w odkrywaniu, opracowywaniu i klinicznym stosowaniu leków w opiece nad pacjentem5,6, prowadzi do rosnącego popytu na różnorodne radioznaczniki7,8. Aby uniknąć narażenia radiochemika na promieniowanie i zapewnić powtarzalną produkcję tych krótkożyciowych znaczników, są one zwykle wytwarzane przy użyciu automatycznego radiosyntezatora działającego wewnątrz "gorącej komórki". Najnowsze radiosyntezatory wykorzystują architekturę jednorazowej kasety/zestawu, aby uprościć zadanie zgodności z produkcją klasy klinicznej, zapewniając jednocześnie elastyczność w przygotowaniu wielu typów radioznaczników po prostu poprzez wymianę kaset9. Jednak we wczesnych stadiach klinicznych zwykle nie ma dostępnych na rynku kaset/zestawów do przeprowadzania automatycznej radiosyntezy; w związku z tym zakłady produkujące leki PET mają trudności z dostosowaniem systemów do wdrożenia możliwości produkcji znaczników klasy cGMP w odpowiednich ramach czasowych i przy rozsądnych kosztach. W związku z tym opracowano radiosyntezatory, które łączą architekturę kasety/zestawu z funkcjami ułatwiającymi opracowywanie i optymalizację znaczników.
ELIXYS FLEX/CHEM (ELIXYS) jest przykładem elastycznego radiosyntezatora opartego na kasecie z szeroką kompatybilnością odczynników, rozpuszczalników i temperatur reakcji10. Ma trzy naczynia reakcyjne i wykorzystuje mechanizm robotyczny do dynamicznej konfiguracji ścieżki płynu zgodnie z wymaganiami dowolnego konkretnego protokołu syntezy11. Oprogramowanie syntezatora umożliwia tworzenie programów syntezy (sekwencji) dla różnych znaczników poprzez przeciąganie i upuszczanie operacji jednostek, takich jak Izotop pułapki, Izotop elute, Dodaj odczynnik, React i Evaporate12. Każda operacja jednostki ma różne programowalne parametry dostępne dla operatora, takie jak czas trwania, temperatura lub ciśnienie napędowe (ciśnienie) gazu obojętnego. Dzięki zrozumieniu natury każdej operacji jednostki, ręczna synteza może być łatwo przetłumaczona na sekwencję operacji jednostki, a następnie zmodyfikowana podczas optymalizacji protokołu13. W połączeniu z modułem ELIXYS PURE/FORM, zintegrowany system może również przeprowadzać automatyczne oczyszczanie i recepturowanie znacznika PET. Korzystając z tego radiosyntezatora, wcześniej informowaliśmy o automatycznej syntezie 24 różnych 18znaczników i grup protetycznych znakowanych znakiem F11,14,15,16, a także zautomatyzowaną enzymatyczną radiofluorację biomolekuł17, po prostu zmieniając odczynniki, a nie konfigurację systemu. Inni pokazali automatyczną syntezę [18F]RO6958948 do obrazowania splątków neurofibrylarnych tau18, automatyczną syntezę grupy protetycznej [18F]F-Py-TFP z późniejszym znakowaniem peptydów19, oraz automatyczną syntezę [18F]AM580 do obrazowania fosfodiesterazy 10a (PDE10A)20. Ponadto kilka grup wykazało produkcję znaczników odpowiednich do użytku klinicznego, w tym 4-[18F]Fluorobenzyl-trifenylofosfonium ([18F]FBnTP) do obrazowania potencjału błony mitochondrialnej21, [18F]DCFPyL do obrazowania antygenu błonowego specyficznego dla prostaty (PSMA)22 i [18F]THK-5351 do obrazowania tau23.
W tym artykule wykorzystujemy nasze doświadczenia z [18F]CFA, aby zilustrować, jak można łatwo i szybko przekształcić manualną procedurę radiosyntezy w automatyczną syntezę odpowiednią do rutynowej produkcji zgodnej z wytycznymi cGMP. Znacznik [18F]CFA został zaprojektowany do obrazowania aktywności dCC. Ręczna radiosynteza [18F]CFA została pierwotnie opisana przez Shu et al.24 jako procedura wykorzystująca dwa naczynia reakcyjne, pośrednie oczyszczanie wkładu krzemionkowego i końcowy etap oczyszczania HPLC (szczegóły w Materiałach uzupełniających, Sekcja 1). Niedawne badania in vitro i przedkliniczne wykazały wyjątkową specyficzność tego znacznika dla dCK, a pierwsze badania na ludziach wykazały korzystną biodystrybucję25. Istnieje natychmiastowe zainteresowanie badaniami klinicznymi na szerszą skalę w celu potwierdzenia wrażliwości [18F]CFA PET na zmiany aktywności dCK oraz długoterminowe zainteresowanie potencjalnymi zastosowaniami klinicznymi tego znacznika26. Może być użytecznym biomarkerem w terapiach, które wyzwalają aktywację limfocytów T, indukują uszkodzenie DNA lub opierają się na zależnych od dCK prolekach analogów nukleozydów. W szczególności [18F]CFA może umożliwić stratyfikację pacjentów pod kątem potencjalnej odpowiedzi na leczenie klofarabiną. [18plików]CFA może również ułatwić badania i rozwój inhibitorów dCC, które zbliżają się do badań klinicznych. Ponieważ znacznik ten był tradycyjnie syntetyzowany ręcznie, postęp we wszystkich tych badaniach wymaga niezawodnej, zautomatyzowanej syntezy [18F]CFA odpowiedniej do użytku klinicznego.
Chociaż wcześniej informowaliśmy o automatycznej syntezie [18F]CFA dla badań przedklinicznych16, ten protokół rozwija te wysiłki i opisuje dodatkowe modyfikacje potrzebne do klinicznej produkcji tego znacznika, w tym integrację w pełni zautomatyzowanego oczyszczania i formulacji, walidacji protokołu i testowania kontroli jakości. Opisane tutaj ogólne procedury nie ograniczają się do opracowania zautomatyzowanej i klinicznie odpowiedniej syntezy [18F]CFA, ale mogą być uogólnione w prosty sposób w celu opracowania automatycznych syntez odpowiednich do klinicznego zastosowania innych radioznaczników znakowanych fluorem-18.

<table><tbody><tr><td>ELIXYS FLEX/CHEM</td><td>Sofie (Culver City, CA, USA)</td><td>1010001</td><td>Radiosyntezator</td></tr><tr><td>Kaseta z radiosyntezatorem</td><td>Sofie (Culver City, CA, USA)</td><td>1861030400</td><td>Kaseta do ELIXYS FLEX/CHEM</td></tr><tr><td>ELIXYS PURE/FORM</td><td>Sofie (Culver City, CA, USA)</td><td>1510001</td><td>Moduł oczyszczania radiosyntezatora</td></tr><tr><td>[O-18]H2O</td><td>IBA RadioPharma Solutions (Reston, VA, Stany Zjednoczone)</td><td>IBA. SP.065</td><td>>90% czystości izotopowej</td></tr><tr><td>[F-18]fluorek w [O-18]H2O</td><td>UCLA</td><td>N/A</td><td>Wytwarzany w cyklotronie (RDS-112; Simens; Knoxville, TN, USA) przez reakcję (p,n) [O-18]H2O. Bombardowanie z prędkością 11 MeV przy użyciu tarczy tantalowej o pojemności 1 ml z folią havar.</td></tr><tr><td>Woda dejonizowana</td><td>UCLA</td><td>N/A</td><td>Oczyszczona do 18 M&Omega; i przepuszczona przez 0,1 &mikro; m filtr</td></tr><tr><td>Acetonitryl (MeCN)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td><td>271004</td><td>Bezwodny, 99,8%</td></tr> <tr><td>etanolu (EtOH)</td><td>Decon Laboratories, Inc. (Król Prus, PA, USA)</td><td>2701</td><td>Bezwodny, 200 proof</td></tr><tr><td>Roztwór wodorotlenku sodu (NaOH)</td><td>Merck (Burlington, MA, USA)</td><td>1.09137.1000</td><td>1M roztwór</td></tr><tr><td>Roztwór kwasu solnego (HCl)</td><td>Fisher Chemical (Hampton, NH, Stany Zjednoczone)</td> <td>SA48-500</td><td>Roztwór 1M</td></tr><tr><td>Octan etylu (EtAc)</td> <td>Fisher Chemical (Hampton, NH, USA)</td> <td>E195SK-4</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek sodu (NaCl)</td> klasy HPLC <td>Fisher Chemical (Hampton, NH, USA)</td> <td>S-640-500</td><td>Octan</td></tr><tr><td>amonu</td> klasy USP <td>Fisher Chemical (Hampton, NH, USA)</td> <td>A639-500</td><td>Węglan potasu klasy HPLC</td></tr><tr><td>(K2CO3)</td> <td>Fisher Chemical (Hampton, NH, USA)</td><td>P-208-500</td><td>Certyfikowany prekursor ACS</td></tr><tr><td>CFA</td><td>CalChem Synthesis (San Diego, CA, USA)</td><td>N/A</td><td>Niestandardowa</td></tr><tr><td>synteza Cryptand 222 (K222; Kryptofix 2.2.2)</td><td>ABX Advanced Biochemical Compounds (Radeberg, Niemcy)</td><td>800.1000</td><td>>99%</td></tr><tr><td>Roztwór chlorku sodu (NaCl) (sól fizjologiczna)</td><td>Hospira (Lake Forest, IL, USA)</td><td>0409-4888-02</td><td>0.9%, do wstrzykiwań, wkład</td></tr><tr><td>krzemionkowy</td> klasy USP <td>Waters (Milford, MA, USA)</td><td>WAT051900</td><td>Sep-pak Klasyczny</td></tr><tr><td>czwartorzędowy wkład metyloamoniowy (QMA)</td><td>Waters (Milford, MA, Stany Zjednoczone)</td><td>WAT023525</td><td>Sep-pak Light Plus</td></tr><tr><td>Sterylny filtr strzykawkowy (0,22 &mikro; m)</td> <td>Millipore Sigma (Burlington, MA, USA)</td> <td>SLGSV255F</td><td>Millex-GV</td></tr><tr><td>Szklana fiolka V (5 ml)</td> <td>Wheaton (Millville, NJ)</td> <td>W986259NG</td><td>Używana do naczyń reakcyjnych</td></tr><tr><td>Septa</td><td>Wheaton (Millville, NJ)</td> <td>224100-072</td><td>Używana do fiolek z odczynnikami</td></tr><tr><td>Nasadka</td> zaciskowa <td>Wheaton (Millville, NJ)</td> <td>224177-01</td><td>Używana do fiolek z odczynnikami</td></tr><tr><td>Fiolka z bursztynową surowicą (2 ml)</td> <td>Voigt ( Lawrence, KS, USA)</td><td>62413P-2</td><td>Używany do fiolek z odczynnikami</td></tr><tr><td>Mieszadło magnetyczne</td><td>Fisher Scientific (Hampton, NH, USA)</td><td>14-513-65</td><td>Używany do naczyń reakcyjnych</td></tr></tbody></table>

automatyzacja protokołu syntezy radioznacznika metodą pozytonowej tomografii emisyjnej (pet) do produkcji klinicznej

Automation of a Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Rozwój nowych znaczników pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) umożliwia badaczom i klinicystom obrazowanie coraz szerszego wachlarza celów i procesów biologicznych. Jednak rosnąca liczba różnych znaczników stwarza wyzwania dla ich produkcji w radioaptekach. Chociaż historycznie rzecz biorąc, praktyczne było dedykowanie specjalnie skonfigurowanego radiosyntezatora i gorącej komórki do powtarzalnej produkcji każdego pojedynczego znacznika, konieczna staje się zmiana tego przepływu pracy. Najnowsze komercyjne syntezatory radiowe oparte na jednorazowych kasetach/zestawach dla każdego znacznika upraszczają produkcję wielu znaczników za pomocą jednego zestawu sprzętu, eliminując potrzebę niestandardowych modyfikacji specyficznych dla znacznika. Co więcej, niektóre z tych radiosyntezatorów umożliwiają operatorowi opracowywanie i optymalizację własnych protokołów syntezy, a także zakup dostępnych na rynku zestawów. W tym protokole opisujemy ogólną procedurę, w jaki sposób ręczna synteza nowego znacznika PET może zostać zautomatyzowana na jednym z tych radiosyntezatorów i zwalidowana pod kątem produkcji znaczników klasy klinicznej. Jako przykład używamy radiosyntezatora ELIXYS, elastycznego narzędzia radiochemicznego opartego na kasecie, które może wspierać zarówno wysiłki związane z opracowywaniem znaczników PET, jak i rutynową produkcję sond klinicznych w tym samym systemie, w celu wytworzenia [18F]klofarabiny ([18F]CFA), znacznika PET do pomiaru in vivo aktywności enzymu kinazy deoksycytydynowej (dCK). Tłumaczenie syntezy ręcznej polega na rozbiciu protokołu syntezy na podstawowe procesy radiochemiczne, które są następnie przekładane na intuicyjne "operacje jednostkowe" w chemii obsługiwane przez oprogramowanie syntezatora. Operacje te można następnie szybko przekształcić w zautomatyzowany program syntezy, składając je za pomocą interfejsu przeciągnij i upuść. Po podstawowych testach procedura syntezy i oczyszczania może wymagać optymalizacji w celu osiągnięcia pożądanej wydajności i czystości. Po osiągnięciu pożądanej wydajności przeprowadza się walidację syntezy w celu określenia jej przydatności do produkcji radioznacznika do użytku klinicznego.

Opracowano metodę automatyzacji produkcji [18F]CFA i zsyntetyzowano trzy partie walidacyjne. Synteza, oczyszczanie i formułowanie [18F]CFA trwały 90 ± 5 min (n = 3), a radiochemiczna wydajność bez korekty o rozpad wyniosła 8,0 ± 1,4% (n = 3). Wydajności aktywności dla trzech serii wynosiły odpowiednio 3,24 GBq, 2,83 GBq i 3,12 GBq, przy aktywnościach początkowych wynoszących odpowiednio 34,3 GBq, 41,8 GBq i 41,1 GBq. Otrzymane preparaty [18F]CFA przeszły wszystkie testy kontroli jakości (Tabela 1). Zautomatyzowany protokół jest obecnie wykorzystywany do produkcji [18F]CFA klasy klinicznej na potrzeby badań klinicznych.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Dane kontroli jakości</td>
			<td rowspan="2">Kwalifikacja przebiegu 1</td>
			<td rowspan="2">Bieg walidacyjny 2</td>
			<td rowspan="2">Bieg walidacyjny 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[wymóg dla oceny „pozytywna”]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wygląd</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[przezroczysty, bezbarwny, wolny od cząstek stałych]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stężenie radioaktywności w punkcie EOS</td>
			<td rowspan="2">213 MBq/ml</td>
			<td rowspan="2">210 MBq/ml</td>
			<td rowspan="2">180 MBq/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 740 MBq/mL w momencie kończenia syntezy]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH</td>
			<td rowspan="2">6</td>
			<td rowspan="2">5.8</td>
			<td rowspan="2">6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[5.0 – 8.0]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Okres połowicznego rozpadu</td>
			<td rowspan="2">15 min</td>
			<td rowspan="2">108 min</td>
			<td rowspan="2">12 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[105–15 min]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radiochemiczna </td>
			<td rowspan="2">99%</td>
			<td rowspan="2">99%</td>
			<td rowspan="2">99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[&gt; 95%]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tożsamość radiochemiczna na podstawie względnego czasu retencji (RRT)</td>
			<td rowspan="2">1.01</td>
			<td rowspan="2">1.01</td>
			<td rowspan="2">1.01</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[1.00 &lt; RRT (terapia zastępcza nerek) &lt; 1.10]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aktywność molowa </td>
			<td rowspan="2">314 GBq/µmol</td>
			<td rowspan="2">&gt;370 GBq/µmol</td>
			<td rowspan="2">&gt;370 GBq/µmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≥ 3,7 GBq/µmol]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowita masa nośnika w produkcie końcowym</td>
			<td rowspan="2">3.1 µg</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 µg</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 µg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 50 µg/dose]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowita masa zanieczyszczeń w produkcie końcowym</td>
			<td rowspan="2">ND</td>
			<td rowspan="2">ND</td>
			<td rowspan="2">ND</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 1 µg / dawka]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maksymalna dopuszczalna objętość wstrzykiwania w zależności od całkowitej masy nośnika ≤ 50 µg/dose ORAZ całkowita masa zanieczyszczeń ≤ 1 µg/dose</td>
			<td>Cała partia</td>
			<td>Cała partia</td>
			<td>Cała partia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oznaczanie pozostałej zawartości EtOH metodą GC</td>
			<td rowspan="2">8.90%</td>
			<td rowspan="2">9.50%</td>
			<td rowspan="2">9.60%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 10%]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oznaczanie pozostałej zawartości EtOAc metodą GC</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 ppm</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 ppm</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 50 ppm]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oznaczanie zawartości resztkowego MeCN metodą GC</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 ppm</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 ppm</td>
			<td rowspan="2">&lt;1 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 410 ppm]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oznaczanie pozostałości K2 za pomocą kolorystycznego testu plamkowego</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[&lt; 50 µg/mL]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Test szczelności membrany filtracyjnej</td>
			<td rowspan="2">Przejście</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[punkt pęcherzykowy ≥ 50 psi]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endotoksyny bakteryjne</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejście</td>
			<td rowspan="2">Przekazać</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[≤ 175 EU/partia]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radionuklidowa metodą spektroskopii gamma </td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[&gt;99.5%]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterylność</td>
			<td rowspan="2">Przejście</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
			<td rowspan="2">Przejdź</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zgodnie z USP &lt;71&gt; wymagania</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Podsumowanie danych z testów kontroli jakości (QC) dla trzech partii walidacyjnych. EOB = koniec bombardowania; EOS = koniec syntezy; ND = nie wykryto.
<img alt="Ścieżka reakcji fluorowania; schemat struktury chemicznej; substytucja nukleofilowa; synteza." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 1"> 
Rysunek 1: [18Schemat radiosyntezy [F]CFA. MMT = monometoksytrytyl. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Schemat procesu syntezy fluorowania; ekstrakcja do fazy stałej, oczyszczanie metodą HPLC, znakowanie izotopowe." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Przeniesienie manualnej syntezy na zautomatyzowaną sekwencję operacji jednostkowych. (A) Ten panel przedstawia przegląd głównych etapów manualnej syntezy [18F]CFA. (BTen panel przedstawia podstawowe procedury niezbędne do wykonania każdego z głównych etapów.C) Operacje jednostkowe specyficzne dla radiosyntetyzatora, wykorzystywane do przeprowadzania podstawowych procedur, przedstawiono w formie kart. Każda operacja jednostkowa posiada własny zestaw wartości parametrów (oznaczonych podkreśleniem), które są konfigurowane za pomocą oprogramowania. Oznaczenia „R1” i „R2” wskazują odpowiednio na naczynia reakcyjne nr 1 i nr 2. Odczynniki odpowiadające numerom odczynników zidentyfikowano w Rycina 4Seria operacji jednostkowych jest zapisywana jako Sekwencja i wykonywane przez oprogramowanie w celu przeprowadzenia automatycznej syntezy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig2large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Interfejs automatyzacji chemii syntetycznej; schemat programowalnej sekwencji reakcji; ustawienia reaktora." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Zrzut ekranu interfejsu oprogramowania radiosyntetyzera (ELIXYS) służącego do tworzenia programu syntezy. Operacje jednostkowe są rozmieszczone w pożądanej kolejności w Klatki filmu za pomocą interfejsu typu przeciągnij i upuść. Na tym zrzucie ekranu a Reaguj wybrana zostaje operacja jednostkowa, a jej edytowalne wartości parametrów są wyświetlane w głównej części ekranu. W tym przykładzie reakcja fluorowania zostanie przeprowadzona w naczyniu reakcyjnym nr 1 (szczelnym) przy 120 °C przez 10 min przy aktywnym mieszaniu. Naczynie zostanie schłodzone do 35 °C po upływie czasu reakcji. Szczegóły dotyczące wartości parametrów, które można zaprogramować dla innych operacji jednostkowych, przedstawiono w Materiały uzupełniające, Sekcja 3. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat syntezy 18F-clofarabiny; konfiguracja kasety; przygotowanie odczynników do przetwarzania chemicznego." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Zrzut ekranu okna konfiguracji odczynników. Dla [18sekwencja syntezy [F]CFA; wszystkie odczynniki są wprowadzane do jednorazowej kasety nr 1, która jest zaznaczona w obszarze wyboru komponentów. Dla [18opisana tutaj synteza fCFA, Eluent czy 1,0 mg K2CO3 + 5,0 mg K22 w 0,4 ml H2O20,5 ml MeCN, Prekursor zawiera 6 mg prekursora CFA w 0,6 ml MeCN i Faza ruchoma HPLC jest to roztwór 25 mM octanu amonu i etanolu w stosunku objętościowym 85:15 v/v. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat i zdjęcie układu radiochemicznego; zautomatyzowany radiosyntetyzator z dwiema kasetami do znakowania izotopowego." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 5"> 
Rysunek 5: Układ radiosyntetyzatora do syntezy [18F]CFA. (A) Jest to schemat przedstawiający ścieżki przepływu cieczy w kasecie, połączenia z wkładami oraz połączenie służące do przenoszenia końcowego produktu surowego z modułu radiosyntezy do modułu oczyszczania/formulacji. (Oba moduły są sterowane za pomocą jednego komputera i interfejsu oprogramowania.) (B) Jest to zdjęcie radiosyntetyzatora wewnątrz komory gorącej po przygotowaniu do [18Synteza fCFA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig5large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Interfejs systemu HPLC, konfiguracja chromatograficzna do oczyszczania białek, wyświetlacz kontroli przepływu i detekcji UV." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig6.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rycina 6: Zrzut ekranu interfejsu sterowania modułem oczyszczania/formułowania. Operator korzysta z tego ekranu w celu ręcznego sterowania podsystemami HPLC i formułowania podczas konfiguracji syntezy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig6large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Konfiguracja HPLC: wkładanie kasety, zasilanie azotem, przewody, pułapka zimna, mieszadło magnetyczne, rozpuszczalnik oraz kontrola kolumny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig7.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 7"> 
Rysunek 7: Ekran listy kontrolnej przed uruchomieniem. Operator wprowadza numery seryjne kaset zainstalowanych w systemie i musi zaznaczyć każdy element, aby upewnić się, że system został prawidłowo skonfigurowany i przygotowany do syntezy. Oprócz tych sekcji operator jest proszony o podanie nazwy i opisu procesu syntezy (Sekcja 1) oraz numerów partii wszystkich użytych odczynników (Sekcja 2), a także o zweryfikowanie, czy wszystkie sygnały wideo z reaktorów działają prawidłowo (Sekcja 6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig7large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat syntezy radiochemicznej; operacje jednostkowe, dane z czujników w procesie otrzymywania 18F-clofarabiny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig8.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 8"> 
Rycina 8: Zrzut ekranu oprogramowania radiosyntezatora podczas uruchamiania [18Sekwencja syntezy F]CFA. Oprogramowanie wyświetla kolejność operacji jednostkowych w obszarze paska filmu. Zakończone operacje są wyszarzone i wyróżnione na biało, bieżąca operacja jest wyróżniona na szaro, a nadchodzące operacje są wyświetlane w ciemnoszarym kolorze. Środkowy obszar ekranu pokazuje status aktywnej operacji jednostkowej, w tym który podpolecenie jest aktualnie wykonywane, a także aktualny stan systemu (obraz z kamer reaktora i dane z czujników). Ta konkretna Reaguj operacja jednostkowa to reakcja fluorkowania. W Temp. obszar, aktualna temperatura reaktora jest wyświetlana obok temperatury docelowej (zaprogramowanej). Poniżej znajduje się Aktywność obszar ten wyświetla wartości czujników promieniowania z trzech sensorów powiązanych z etapem reakcji. Na koniec, przekaz wideo po lewej stronie pokazuje podgląd na żywo z fiolki reaktora. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig8large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wynik chromatografii; wykres oczyszczania; detekcja UV/RAD; wyświetlacz przepływu/ciśnienia; układ syntezy." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58428/58428fig9.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 9"> 
Rysunek 9: Zrzut ekranu interfejsu użytkownika radiosyntetyzatora podczas wykonywania operacji jednostkowej Oczyszczanie w trakcie syntezy [18F]CFA. Wyjścia detektora UV i detektora promieniowania modułu oczyszczania/formułowania są wyświetlane na wykresie centralnym w czasie rzeczywistym. Dodatkowe informacje zwrotne z detektorów oraz pompy HPLC są widoczne po prawej stronie ekranu. Operator zbiera pik produktu poprzez tymczasowy wybór Produkt gdy zacznie pojawiać się piki, a następnie przełączając z powrotem na Odpady po zaobserwowaniu pełnego piku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58428/58428fig9large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>

Miejsca obrazowania pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), które biorą udział w wielu wczesnych badaniach klinicznych, wymagają solidnych i wszechstronnych możliwości produkcji radioznaczników. Na przykładzie radioznacznika [18F] Klofarabiny ilustrujemy, jak zautomatyzować syntezę radioznacznika za pomocą elastycznego radiosyntezatora opartego na kasecie i zwalidować syntezę do użytku klinicznego.

Automatyzacja protokołu syntezy radioznacznika metodą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) do produkcji klinicznej

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological ...

Metoda ta może pomóc naukowcom z dziedziny biologii, radiochemii i medycyny nuklearnej w zautomatyzowaniu produkcji krótkożyciowych znaczników pozytonowej tomografii emisyjnej do badań podstawowych i zastosowań klinicznych. Główne zalety automatyzacji syntezy radiochemicznej to standaryzacja procesu syntezy, umożliwienie powtarzalnej produkcji, poprawa niezawodności syntezy oraz ochrona chemika przed narażeniem na promieniowanie. Dzięki zastosowaniu jednego elastycznego radiosyntezatora, w jednej gorącej komórce można wytworzyć wiele różnych pozytonowych tomografii emisyjnych lub znaczników PET, odpowiednich do użytku klinicznego.Aby zapewnić powodzenie automatycznej syntezy, należy zachować szczególną ostrożność podczas procedury ustawiania, zanim radionuklid zostanie wprowadzony do radiosyntezatora. Aby stworzyć zautomatyzowany program syntezy znacznika PET znakowanego fluorem-18 klofarabiną lub CFA, prekursor jest najpierw poddawany reakcji z wysuszonym aktywowanym fluorkiem-18 w celu utworzenia produktu pośredniego, a następnie usuwany jest z grup ochronnych w celu utworzenia końcowego związku. Użyj papieru i długopisu, aby podzielić ręczną syntezę na kroki wysokiego poziomu, a kroki wysokiego poziomu na dyskretne podstawowe wymagane procesy, a następnie odwzoruj każdy proces na poszczególne operacje jednostkowe dostarczone przez oprogramowanie syntezatora.Korzystając z interfejsu programowania radiosyntezatora, utwórz pusty program, klikając menu, sekwencje i nowa sekwencja, aby zaprogramować kolejno każdą ze zidentyfikowanych operacji jednostki i ich parametrów. W przypadku odparowywania fluoru w trzeciej operacji jednostkowej, przeciągnij operację parowania do widoku taśmy filmowej i wprowadź używany reaktor, temperaturę, czas trwania i żądane ciśnienie strumienia azotu. W przypadku dodawania prekursora w ósmej operacji jednostkowej przeciągnij operację dodawania do widoku taśmy filmowej.W przypadku reakcji fluorowania w dziewiątym trybie jednostkowym przeciągnij operację reakcji do widoku taśmy filmowej i dostosuj ich parametry. Aby skonfigurować automatyczną syntezę, włącz radiosyntezator i upewnij się, że rurka zanurzeniowa każdej nowej jednorazowej kasety jest skierowana prosto w dół. Zainstaluj kasety w reaktorze numer jeden i numer dwa.Po włożeniu naczyń reakcyjnych z mieszadłami magnetycznymi, zainstaluj fiolki z odczynnikiem w kasetach zgodnie ze schematem i zainstaluj pustą fiolkę z odzyskiem tlenu-18 w pozycji W1 kasety numer jeden. Podłącz wkłady QMA do kasety numer jeden. I wkład krzemionkowy między kasetą numer jeden i numer dwa.Następnie podłącz wyjście kasety numer dwa do wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej lub systemu HPLC modułu oczyszczającego. Po sprawdzeniu, czy połączenia przewodów kasety są zgodne ze schematem, upewnij się, że żadna rurka kasety nie zwisa we wnętrzu, gdzie może zakłócać ruchy robota. Podłącz linię źródłową fluoru-18 z cyklotronu do linii wejściowej fluoru-18 na kasecie numer jeden.Aby zrównoważyć podsystem formulacji oczyszczania przed rozpoczęciem syntezy, wybierz HPLC, aby przejść do strony kontrolnej modułu formulacji oczyszczania. Domyślnie zakładka oczyszczania będzie już wybrana. Ustaw natężenie przepływu na pięć mililitrów na minutę przy określonym składzie rozpuszczalnika.I ustaw pozycję kolumny oczyszczającej. Włączyć pompę HPLC w trybie izokratycznym na co najmniej 10 minut i przepłukać linię produktu oraz wszystkie linie zbierania frakcji fazą ruchomą przez jedną minutę każda. Następnie za pomocą strzykawki ręcznie przepłukać każdą pętlę próbki HPLC i rurkę przenoszącą pętlę próbki HPLC 10 mililitrami fazy ruchomej.Aby zalać podsystem formulacji, otwórz kartę recepturowania na stronie kontroli formulacji oczyszczania. Aby zalać stężony chlorek sodu, otwórz zakładkę elucji. Kliknij przycisk inicjalizuj, aby zainicjować pompę strzykawkową i dozować pięć mililitrów stężonego chlorku sodu.Aby zalać 0,9% soli fizjologicznej, wybierz zakładkę do odtwarzania i dozuj pięć mililitrów soli fizjologicznej. Następnie należy połączyć linie produktu i produktu końcowego z przodu podsystemu formulacji oczyszczania w trójniku. Podłączyć wyjście trójnika do wstępnie zmontowanej, wentylowanej, sterylnej, pustej fiolki z filtrami i umieścić fiolkę w osłoniętej ołowianej świni.Następnie obróć pokrętła skrzydełkowe kasety, aby zamocować kasety na miejscu. Wyjmij Dewara z instrumentu. Opróżnij wymrażarkę i dodaj alkohol do Dewara, a następnie powoli dodaj suchy lód.Na koniec zainstaluj zimną wymrażarkę i Dewara z powrotem w syntezatorze i zamknij drzwiczki gorącej komórki. Aby uruchomić program syntezy, otwórz zakładkę sekwencje, wybierz program fluoride-18 CFA i kliknij, uruchom. Dokładnie przejrzyj każdą pozycję na liście kontrolnej przed uruchomieniem, zaznaczając każdą pozycję po jej ukończeniu.Następnie kliknij, kontynuuj w oprogramowaniu, aby potwierdzić, że konfiguracja została zakończona i rozpocząć automatyczną syntezę. Zanim klikniesz przycisk Kontynuuj, dokładnie przejrzyj konfigurację, aby upewnić się, że wszystko jest prawidłowo podłączone. Gdy radioaktywność zostanie dostarczona do syntezatora, dalsze ręczne manipulacje nie są możliwe ze względu na pole promieniowania w gorącej komórce.Podczas operacji wychwytywania fluoru-18 pojawi się wyskakujące okienko, gdy nadejdzie czas dostarczenia aktywności z cyklotronu. W takim przypadku należy dostarczyć fluorek-18 z cyklotronu i monitorować czujnik promieniowania, aby potwierdzić, że fluor został uwięziony na kartridżu QMA. Kliknij przycisk Kontynuuj, aby kontynuować zautomatyzowany program i monitorować syntezę w czasie rzeczywistym za pomocą wizualnej informacji zwrotnej, odczytów czujników i liczników czasu.W trzeciej operacji jednostkowej ciecz w naczyniu reakcyjnym jest odparowywana w celu wysuszenia i aktywacji fluorku F-18. Temperaturę, pozostały czas i pozostały poziom cieczy można monitorować na interfejsie. W ósmej operacji jednostkowej fiolka z roztworem prekursora jest pobierana i przenoszona do pozycji ładowania kasety numer jeden.Po czym zawartość jest dostarczana do naczynia reakcyjnego. Pozostały czas i poziom cieczy w naczyniu reakcyjnym można monitorować na granicy faz. W dziewiątej operacji jednostkowej naczynie reakcyjne jest uszczelniane i podgrzewane w celu przeprowadzenia reakcji fluorowania.Temperatura i pozostały czas, a także strumień wideo na żywo zawartości naczynia reakcyjnego mogą być monitorowane na interfejsie. W trybie jednostkowym 10 rurka zanurzeniowa jest wkładana do naczynia reakcyjnego, a zawartość jest przenoszona przez wkład krzemionkowy w celu oczyszczenia produktu pośredniego. Pozostały czas, poziom pozostałej cieczy w naczyniu reakcyjnym i detektorze promieniowania przylegającym do wkładu można monitorować na interfejsie.Podczas końcowego etapu działania jednostki oczyszczającej, gdy pik produktu zaczął pojawiać się na chromatogramie detektora promieniowania, wybierz produkt. Gdy pik chromatogramu detektora promieniowania powróci do linii bazowej, należy wybrać odpady, aby zmienić ścieżkę przepływu podsystemu HPLC do pojemnika na odpady. Aby skonfigurować program recepturowania, na karcie sekwencji otwórz program formulacji fluoride-18 CFA i uruchom program.System rozcieńczy zebraną oczyszczoną frakcję produktu w końcowej sterylnej fiolce produktu przez filtr sterylizujący i rozcieńczy chlorkiem sodu i solą fizjologiczną, aby zapewnić izotoniczność preparatu. Aby pobrać produkt końcowy, należy otworzyć drzwiczki gorącej komorki, odłączyć igły od fiolki z produktem i wyjąć z gorącej komory fiolkę z przygotowanym produktem. Następnie, stosując procedury aseptyczne, usuń próbkę w celu przeprowadzenia niezbędnych badań kontroli jakości.Aby wyłączyć syntezator, kliknij przycisk zasilania. Wyskakujące okienko wskaże, kiedy można wyłączyć zasilanie systemu. Następnie zamknij odpowiednie zawory odcinające, aby odciąć dopływ sprężonego powietrza i gazu obojętnego, dając czas na rozpad resztkowej radioaktywności w gorącej komórce do bezpiecznego poziomu przed przeprowadzeniem kolejnej syntezy.Otrzymane preparaty fluoru-18 CFA przeszły wszystkie testy kontroli jakości. W tych reprezentatywnych seriach walidacyjnych syntezę, oczyszczanie i formulację osiągnięto średnio w ciągu 110 minut, a skorygowana o brak rozpadu wydajność radiochemiczna wyniosła prawie 8%Podczas stosowania tej procedury do produkcji znaczników do użytku klinicznego konieczne jest stworzenie pisemnych, standardowych procedur operacyjnych, których należy dokładnie przestrzegać, aby zapewnić, że żadne kroki konfiguracji lub przygotowania nie zostaną pominięte. Zgodnie z tą ogólną procedurą, synteza wielu innych radioznaczników może być łatwo zautomatyzowana, co ułatwia przejście do obecnej, zgodnej z dobrą praktyką wytwarzania produkcji do badań klinicznych na ludziach lub opieki klinicznej.Nie zapominaj, że praca z radioaktywnością może być niebezpieczna. Muszą istnieć środki stosowane w obiekcie, takie jak monitorowanie narażenia, odpowiednie ekranowanie i procedury bezpieczeństwa. Należy zachować ostrożność, aby zawsze ściśle współpracować ze specjalistą ds. bezpieczeństwa radiologicznego.

automation-positron-emission-tomography-pet-radiotracer-synthesis

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Źródło: Jamadar, S. et. al. Podawanie radioznacznika w pozytonowej tomografii emisyjnej ludzkiego mózgu o wysokiej rozdzielczości czasowej: zastosowanie do FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film przedstawia kwantyfikację metabolizmu glukozy w mózgu za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Podczas skanowania uczestnikowi podaje się znacznik F-18 fluorodeoksyglukozy (FDG). FDG gromadzi się w aktywnych neuronach i emituje pozytony po rozpadzie F-18. Pozytony te oddziałują z...

Pozytonowa tomografia emisyjna ludzkiego mózgu za pomocą radioznacznika

Demonstrujemy półautomatyczną syntezę radiochemiczną [18F]3F4AP i procedury kontroli jakości.

Zautomatyzowana synteza radiochemiczna [18F]3F4AP: nowy znacznik PET do obrazowania chorób demielinizacyjnych

Tutaj reprezentujemy protokół do w pełni zautomatyzowanego znakowania radioaktywnego [11C]SNAP-7941 i analizy kinetyki w czasie rzeczywistym tego znacznika PET na komórkach wykazujących ekspresję i nieeksprymujących P-gp.

Techniczny aspekt automatycznej syntezy i oceny kinetycznej w czasie rzeczywistym [11C]SNAP-7941

Informujemy o skutecznej technice radioznakowania węglem-11 w celu wytworzenia klinicznie istotnych znaczników dla pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) przy użyciu wkładów do ekstrakcji do fazy stałej. 11Czynnik metylujący C przepuszcza się przez kartridż, który jest wstępnie załadowany prekursorem, a następująca po nim elucja za pomocą wodnego roztworu etanolu dostarcza chemicznie i radiochemicznie czyste znaczniki PET o wysokiej wydajności radiochemicznej.

Metylacja C w fazie stałej 11, oczyszczanie i formulacja do produkcji znaczników PET

Ta metoda opisuje użycie nowatorskiej metodologii wysokoprzepustowej, opartej na reakcjach chemicznych kropelk, do szybkiej i ekonomicznej optymalizacji radiofarmaceutyków przy użyciu nanomolowych ilości odczynników.

Optymalizacja reakcji radiochemicznych z wykorzystaniem matryc kropelkowych

Tutaj opisujemy radiosyntezę 1-(2-[18F]Fluoroetylo)-L-tryptofanu, środka do obrazowania metodą pozytonowej tomografii emisyjnej do badania metabolizmu tryptofanu, przy użyciu jednogarnkowej, dwuetapowej strategii w systemie syntezy radiochemicznej o dobrych wydajnościach radiochemicznych, wysokim nadmiarze enancjomerycznym i wysokiej niezawodności.

Radiosynteza 1-(2-[18F]fluoroetylo)-L-tryptofanu przy użyciu jednogarnkowego, dwuetapowego protokołu

Ten artykuł opisuje radiosyntezę, formułowanie, kontrolę jakości nowej sondy znakowanej radioaktywnie (tj. nanoniki NM-02 znakowanej 68Ga) oraz jej zastosowanie do obrazowania PET/CT małych zwierząt w modelu ksenoprzeszczepu.

Radiosynteza, kontrola jakości i obrazowanie pozytonowej tomografii emisyjnej małych zwierząt 68nanocząsteczek znakowanych Ga

Ten protokół przedstawia szczegółową procedurę przygotowania czterech radioznaczników węgla-11 za pomocą "metody pętlowej" [11C]metylacji. Opisujemy procedurę syntezy [11C]ER-176, z danymi dla trzech dodatkowych radioznaczników: [11C]MRB, [11C]mHED i [11C]PiB. Metoda pętlowa zapewnia wydajną syntezę ze zwiększoną wydajnością radiochemiczną w porównaniu z tradycyjną metylacją naczynia reakcyjnego [11C].

Zwiększenie wydajności i wydajności znakowania radioligandów węgla-11 w badaniach klinicznych z wykorzystaniem metody pętli

To badanie opisuje zautomatyzowany proces produkcji [68Ga]Ga-3BP-3940 za pomocą syntezatora GAIA V2, do obrazowania PET białka aktywującego fibroblasty. Przedstawiono również wyniki badań kontroli jakości przeprowadzonych na trzech seriach testowych.

Automatyczne przygotowanie [68Ga]GA-3BP-3940 na module syntezy do obrazowania PET mikrośrodowiska guza

Opisano metody cienkowarstwowej chromatografii (TLC) separacji ekstraktów roślinnych i kontaktowej bioautografii w celu identyfikacji metabolitów przeciwbakteryjnych. Metody te stosuje się do badań przesiewowych związków fenolowych koniczyny czerwonej hamujących bakterie wytwarzające hiperamoniak (HAB) pochodzące ze żwacza bydła.

Separacje metodą chromatografii cienkowarstwowej (TLC) i testy biologiczne ekstraktów roślinnych w celu identyfikacji związków przeciwdrobnoustrojowych

Poznaj automatyzację syntezy radioznaczników PET przy użyciu elastycznego syntetyzatora kasetowego. Ta metoda zwiększa niezawodność produkcji i bezpieczeństwo chemików w zastosowaniach klinicznych.

Automatyzacja protokołu syntezy radioznacznika metodą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) do produkcji klinicznej

Przeglądaj więcej filmów