Vi rapporterer en effektiv Carbon-11 radiolabeling teknik til at producere klinisk relevante røbestoffer til Positron emission Tomography (PET) ved hjælp af solid Phase ekstraktions patroner. 11 C-methylerende middel passerer gennem en cylinderampul, der er forudindlæst med forløber, og efterfølgende eluering med vandig ethanol giver kemisk og radiokemisk ren PET-røbestoffer i høje radiokemiske udbytter.
Rutinemæssig produktion af aktive, der anvendes i Positron emission tomografi (PET) meste bygger på våd kemi, hvor den radioaktive synthon reagerer med en ikke-radioaktiv forløber i opløsning. Denne fremgangsmåde nødvendiggør rensning af sporstoffet ved højtryksvæskekromatografi (HPLC) efterfulgt af omformulering i et biokompatibelt opløsningsmiddel til human administration. Vi har for nylig udviklet en roman 11C-methylering tilgang til den meget effektive syntese af Carbon-11 mærket Pet radioaktive lægemidler, drage fordel af solid Phase patroner som engangs “3-i-1” enheder til syntese, rensning og omformulering af røbestoffer. Denne fremgangsmåde overflødigt brugen af præparativ HPLC og reducerer tabene af Tracer i overførselslinjer og på grund af radioaktivt forfald. Desuden forbedrer den patron baserede teknik syntese sikkerheden, forenkler automatiseringsprocessen og letter overholdelsen af kravene til god fremstillingspraksis (GMP). Her viser vi denne teknik på eksemplet med produktion af en PET Tracer Pittsburgh sammensatte B ([11C] PIB), en guld standard in vivo Imaging agent for amyloid plaques i den menneskelige hjerner.
Positron emission tomografi (PET) er en molekylær Imaging modalitet, som er afhængig af påvisning af den radioaktive henfald af en isotop fastgjort til et biologisk aktivt molekyle for at muliggøre in vivo visualisering af biokemiske processer, signaler og transformationer . Carbon-11 (t1/2 = 20,3 min) er en af de mest almindeligt anvendte radioisotoper i pet på grund af sin overflod i organiske molekyler og kort halveringstid, som giver mulighed for flere spor er administrationer på samme dag til samme menneskelige eller animalske emne og reducerer strålings byrden for patienterne. Mange røbestoffer mærket med denne isotop anvendes i kliniske undersøgelser og i grundlæggende sundhedsforskning for in vivo PET-billeddannelse af klassiske og spirende biologisk relevante mål-[11c] Racloprid for D2/D3 -receptorer, [11c] PiB for amyloid plaques, [11C] PBR28 for translokat protein-for blot at nævne nogle få.
Carbon-11 mærket PET-røbestoffer fremstilles fortrinsvis via 11C-methylering af ikke-radioaktive prækursorer, der indeholder-Oh (alkohol, phenol og CARBOXYLSYRE),-NH (Amin og AMID) eller-sh (thiol) grupper. Kort sagt er isotop genereret i gasmålet for en Cyclotron via en 14N (p, α)11c nuklear reaktion i den kemiske form af [11c] co2. Sidstnævnte omdannes derefter til [11c] methyliodid ([11c] ch3I) via enten våd kemi (reduktion til [11c] LM3Oh med lialh4 efterfulgt af brat slukning med hi)1 eller tør Kemi (katalytisk reduktion til [11C] ch4 efterfulgt af radikal iodering med molekyl-I2)2. [11C] Kap3jeg kan derefter yderligere omdannes til den mere reaktive 11c-methyl triflate ([11c] ch3OTF) ved at passere den over en sølv triflate kolonne3. Den 11C-methylering udføres derefter ved enten at boblende den radioaktive gas i en opløsning af ikke-radioaktiv forløber i organisk opløsningsmiddel eller via den mere elegante bundne opløsningsmiddel “loop” metode4,5. Den 11C-Tracer renses derefter ved hjælp af HPLC, omformuleret i et biokompatibelt opløsningsmiddel, og passerer gennem et sterilt filter, inden det gives til forsøgspersoner. Alle disse manipulationer skal være hurtige og pålidelige i betragtning af den korte Half-Life af Carbon-11. Brugen af et HPLC-system øger imidlertid markant tabet af sporstof og produktionstid, kræver ofte brug af giftige opløsningsmidler, komplicerer automatisering og lejlighedsvis fører til mislykkede synteser. Desuden forlænger den påkrævede rensning af reaktorerne og HPLC-søjlen forsinkelser mellem synteser af efterfølgende spor batcher og øger personalets eksponering for stråling.
Radio kemien af fluor-18 (t1/2 = 109,7 min), den anden udbredte Pet-isotop, er for nylig blevet fremskreden via udviklingen af kassette baserede kits, der forebygger behovet for HPLC-rensning. Ved at anvende faste fase ekstraktions patroner (SPE) giver disse fuldt engangs kits mulighed for en pålidelig rutinemæssig produktion af 18f-Tracers, herunder [18f] FDG, [18f] FMISO, [18f] FMC og andre, med kortere syntese gange, reduceret personale involvering og minimal vedligeholdelse af udstyret. En af grundene til Carbon-11 er stadig en mindre populær isotop i PET Imaging er en mangel på lignende kits til rutinemæssig produktion af 11C-Tracers. Deres udvikling vil i høj grad forbedre syntetisk pålidelighed, øge radiokemiske udbytter og forenkle automatisering og forebyggende vedligeholdelse af produktions modulerne.
I øjeblikket er tilgængelige produktionssæt drage fordel af billige, engangs, SPE patroner i stedet for HPLC kolonner til adskillelse af radiotracer fra ureagerede radioaktive isotop, forløber og andre radioaktive og ikke-radioaktive biprodukter. Ideelt set fortsætter radioaktiv reaktionen også på den samme cylinderampul; for eksempel, [18f] fluoromethylering af dimethylaminoethanol med gasformigt [18f] ch2BRF i produktionen af prostatacancer Imaging Pet Tracer [18F] fluoromethylcholin opstår på en kation-udveksling harpiks patron 6. selv om lignende procedurer for radioaktiv mærkning af flere 11c-Tracers på cylinderampuller er blevet rapporteret7,8 og blev særligt stærk for radio syntesen af [11c] cholin9 og [11C] methionin10, er disse eksempler fortsat begrænset til onkologiske Pet-røbestoffer, hvor adskillelsen fra forstadiet ofte ikke er påkrævet. Vi har for nylig rapporteret om udviklingen af “[11c] kits” til fremstilling af [11c] ch3I11 og efterfølgende 11c-methylering, samt solid fase-støttede syntese12 i vores bestræbelser på at at forenkle rutine produktionen af 11C-trackere. Her ønsker vi at demonstrere vores fremskridt ved hjælp af eksemplet med solid fase støttet radio syntese af [11C] PIB, et radiotracer til Aβ Imaging, som revolutionerede området for Alzheimers sygdom (ad) Imaging, da det blev først udviklet i 2003 ( Figur 1) 13,14. I denne metode, flygtige [11C] ch3otf (BP 100 °c) er PASSERET over 6-Oh-BTA-0 forløber deponeret på harpiks af en engangs patron. PET Tracer [11C] PIB er derefter adskilt fra forstadiet og radioaktive urenheder ved eluering fra cylinderampullen med biokompatibel vandig ethanol. Yderligere, vi automatiseret denne metode til [11C] PIB radio syntese ved hjælp af en fjernbetjent radiokemi syntese modul og engangs kassette kits. Konkret implementerede vi denne røntgen syntese på et radiokemi modul med 20 ventiler, udstyret med sprøjte drev (Dispenser), som passer til standard 20 mL engangsplast sprøjte, gasflow regulator, vakuumpumpe og måler. På grund af enkelheden i denne metode, vi er overbeviste om, at det kan ændres til de fleste kommercielt tilgængelige automatiserede synthesizere, enten kassette-baserede eller dem udstyret med stationære ventiler. Denne solid fase understøttet teknik letter [11C] PIB produktion i overensstemmelse med god fremstillingspraksis (GMP) regler og forbedrer syntese pålidelighed. Den teknik, der beskrives her, reducerer også mængden af prækursorer, som kræves til radio syntese, bruger kun “grønne” biokompatible opløsningsmidler og nedsætter tiden mellem på hinanden følgende produktionsbatcher.
På trods af den nylige fremkomsten og FDA godkendelse af flere 18F-mærkede Pet Tracers, såsom florbetapir, florbetaben og flutemetamol, [11C] PIB er fortsat en guld standard Tracer til amyloid Imaging på grund af den hurtige hjerne optagelse og lav ikke-specifik Bindende. I øjeblikket er denne Tracer syntetiseres via enten våd kemi16 eller ved hjælp af en “Dry loop” tilgang4,17. Begge metoder kræver H…
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse blev delvist støttet af et tilskud 18-05 fra Alzheimers Society of Canada (for A. K.) og Brain Canada Foundation med støtte fra Health Canada. Forfatterne vil gerne anerkende McGill University Faculty of Medicine, Montreal neurologisk Institut og McConnell brain imaging Center for støtte til dette arbejde. Vi takker også fru Monica Lacatus-Samoila for hjælp til kvalitetskontrolprocedurer og DRS. Jean-Paul Soucy og Gassan Massarweh for adgang til radioisotoper og radiokemi faciliteten.
6-OH-BTA-0 | ABX advanced biochemical compounds | 5101 | Non-radioactive precursor of [11C]PiB |
6-OH-BTA-1 | ABX advanced biochemical compounds | 5140 | Non-radioactive standard of [11C]PiB |
Agilent 1200 HPLC system | Agilent | Agilent 1200 | Analytical HPLC system |
Ethanol absolute | Commercial alcohols | 432526 | |
Hamilton syringe (luer-tip, 250 µL) | Hamilton | HAM80701 | |
MZ Analytical PerfectSil 120 | MZ-Analysentechik GmbH | MZ1440-100040 | Analytical HPLC column |
Perkin Elmer Clarus 480 GC system | Perkin Elmer | Clarus 480 | Gas chromotograph |
polycarbonate manifold | Scintomics | ACC-101 | Synthesis manifold |
Restek MTX-Wax column (30 m, 0.53 mm) | Restek | 70625-273 | Analytical GC column |
Scintomics GRP module | Scintomics | Scintomics GRP | Automated synthesis unit |
Sep-Pak tC18 Plus | Waters | WAT020515 | Solid phase extraction cartridge |
solvent-resistant manifold | Scintomics | ACC-201 | Synthesis manifold |
Spinal needle | BD | 405181 | |
Sterile extension line | B. Braun | 8255059 | |
Sterile filter | Millipore | SLLG013SL | |
Sterile vial (20mL) | Huayi | SVV-20A | |
Sterile water | Baxter | JF7623 | |
Synthra MeIplus Research | Synthra | MeIplus Research | [11C]CH3I/[11C]CH3OTf module |
Syringe (10 mL) | BD | 309604 | |
Syringe (1mL) | BD | 309659 | |
Syringe (20 mL) | B. Braun | 4617207V | Dispenser syringe |
Vent filter | Millipore | TEFG02525 |