Summary
我々は、固相抽出カートリッジを用いて陽電子放射断層撮影(PET)の臨床的に関連するトレーサーを製造するための効率的な炭素-11放射標識技術を報告する。11年C-メチル化剤は、前駆体をプリロードしたカートリッジを通過し、水性エタノールを用いて連続溶出し、高い放射性化学的収率で化学的および放射性化学的に純粋なPETトレーサーを提供する。
Abstract
陽電子放射断層撮影(PET)で使用される放射性トレーサーの日常的な生産は、放射性シンセオンが溶液中の非放射性前駆体と反応する湿式化学に主に依存しています。このアプローチは、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によるトレーサーの精製を必要とし、続いてヒト投与のための生体適合性溶媒中で再製剤化する。我々は最近、合成、精製および精製のための使い捨て「3-in-1」単位として固相カートリッジを利用して、PET放射性医薬品のカーボン11ラベル付きPET放射性医薬品の高効率合成のための新しい11C-メチル化アプローチを開発したトレーサーの再製剤。このアプローチは、予言HPLCの使用を妨げ、転写ラインおよび放射性崩壊によるトレーサーの損失を減らす。さらに、カートリッジベースの技術は合成の信頼性を向上させ、自動化プロセスを簡素化し、良好な製造実践(GMP)要件への準拠を促進します。ここでは、ヒト脳におけるアミロイドプラークの生体内イメージング剤であるPETトレーサーピッツバーグ化合物B([11C]PiB)の製造例について、この手法を実証する。
Introduction
陽電子放射断層撮影法(PET)は、生化学的プロセス、シグナルおよび変換の生体内可視化を可能にするために、生物学的活性分子に結合した同位体の放射性崩壊を検出することに依存する分子イメージングモダリティである。.カーボン-11(t1/2 = 20.3分)は、有機分子が豊富で、同じ人または動物の被験者に対して同じ日に複数のトレーサー投与を可能にする短い半減期のために、PETで最も一般的に使用される放射性同位元素の1つであり、患者の放射線負担を減らす。この同位体で標識された多くのトレーサーは、臨床研究や、古典的で新興の生物学的関連標的の生体内PETイメージングのための基礎健康研究で使用されている -[11C]D2/D3受容体のためのラクロプリド、[11C]アミロイドプラークのためのPiBは、トランスロケータタンパク質のための[11C]PBR28 - ほんの一部を挙げるための。
カーボン-11標識PETトレーサーは、主に-OH(アルコール、フェノールおよびカルボン酸)、-NH(アミンおよびアミド)または-SH(チオール)基を含む非放射性前駆体の11C-メチル化を介して製造される。簡単に言えば、同位体は、[11C]CO2の化学形態で14N(p,α)11C核反応を介してサイクロトロンのガスターゲットに生成される。後者は、湿式化学(LiAlH4で[11 C]CH3 OHに還元し、続いてHIで焼入れる)1またはドライを介して[11C]メチルヨウ化メチル([11C]CH3I)に変換されます。化学([11C]CH4への触媒還元、続いて分子I2を用いたラジカルアイオダイション)2.[11C]CH3は、銀トリフラテカラム3の上に渡すことにより、より反応性の11C-メチルトリフラート([11C]CH3 OTf)にさらに変換することができる。11C-メチル化は、有機溶媒中の非放射性前駆体の溶液に放射性ガスをバブリングするか、またはよりエレガントな捕虜溶媒「ループ」法4、5を介して行われる。11Cトレーサーは、次いでHPLCによって精製され、生体適合性溶媒中で再製剤化され、ヒト被験者に投与される前に無菌フィルターを通過した。これらの操作はすべて、カーボン11の短い半減期を考えると、高速で信頼性が高い必要があります。しかし、HPLCシステムを使用すると、トレーサーおよび生産時間の損失が大幅に増加し、多くの場合、有毒な溶媒の使用を必要とし、自動化を複雑にし、時には失敗した合成線に導く。さらに、原子炉およびHPLCカラムの必要な洗浄は、後続のトレーサーバッチの合成間の遅延を延長し、放射線への人員の暴露を増加させる。
フッ素-18(t1/2=109.7分)の放射化学は、他の広く使用されているPET同位体は、HPLC精製の必要性を排除するカセットベースのキットの開発を通じて最近進められている。固相抽出(SPE)カートリッジを採用することにより、これらの完全に使い捨てキットは、[18 F]FDG、[18 F]FMISO、および他の他を含む18Fトレーサーの信頼性の高いルーチン生産を可能にし、より短い合成で時間、人員の関与を減らし、機器の最小限のメンテナンス。炭素-11がPETイメージングにおいてあまり普及していない同位体のままである理由の1つは、11のCトレーサーの日常的な生産のための類似したキットの欠如である。彼らの開発は、合成信頼性を大幅に向上させ、放射線化学的収率を向上させ、生産モジュールの自動化と予防保全を簡素化します。
現在利用可能な生産キットは、未反応放射性同位元素、前駆体、その他の放射性および非放射性副産物から放射性トレーサーを分離するためのHPLCカラムの代わりに、安価で使い捨て可能なSPEカートリッジを利用しています。理想的には、放射性標識反応も同じカートリッジ上で進行します。例えば、前立腺癌イメージングPETトレーサー[18 F]フルオロメチルコリンの産生における気体を有するジメチルアミノエタノールの[18F]フルオロメチル化は、カチオン交換樹脂カートリッジ上で起こる6.カートリッジ上のいくつかの11Cトレーサーのラジオラベル付けのための同様の手順が報告されているが、7,8と[11C]コリン9のラジオ合成のために特に強力になりました[11C]メチオニン10は、これらの例は、前駆体からの分離がしばしば必要とされない腫瘍学的PETトレーサーに限定されたままである。我々は最近、[11 C]CH3I11およびそれ以降の11C-メチル化の製造のための「[11 C]キット」の開発と、我々の努力における固体相支持合成12の開発を報告した。11のCトレーサーのルーチン生産を簡素化します。ここでは、2003年に初めて開発されたアルツハイマー病(AD)イメージングの分野に革命をもたらしたAβイメージング用無線トレーサー[11C]PiBの固相支持放射合成の例を用いて、我々の進歩を実証したい。図 1)13、14.この方法では、揮発性[11C]CH3OTf(bp100°)が、使い捨てカートリッジの樹脂上に堆積した6-OH-BTA-0前駆体上に渡される。PETトレーサー[11C]PiBは、生体適合性水性エタノールを用いたカートリッジからの溶出によって前駆体および放射性不純物から分離される。また、遠隔操作の放射化学合成モジュールと使い捨てカセットキットを用いて[11C]PiBラジオ合成のこの方法を自動化しました。具体的には、標準の20mL使い捨てプラスチックシリンジ、ガスフローコントローラ、真空ポンプ、ゲージに適合するシリンジ駆動(ディスペンサー)を搭載した20バルブ放射化学モジュールにこの放射合成を実装しました。この方法のシンプルさから、カセットベースまたは固定バルブを搭載したほとんどの市販の自動シンセサイザーに変更できると確信しています。この固相サポート技術は、良好な製造実践(GMP)規制に準拠した[11C]PiB生産を容易にし、合成信頼性を向上させます。ここで説明する技術はまた、ラジオ合成に必要な前駆体の量を減らし、「緑」の生体適合性溶媒のみを使用し、連続した生産バッチ間の時間を減少させる。
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Protocol
1. 緩衝液及び溶出剤の調製
- 2.72gの酢酸ナトリウム三水和物を100mLの水に溶解し、0.2M酢酸ナトリウム溶液(溶液A)を調製した。
- 11.4mLの氷酢酸を1Lの水に溶解し、0.2M酢酸溶液(溶液B)を調製した。
- 溶液Aの50mLを450mLの溶液Bと組み合わせ、バッファー参照センター15に従ってpH3.7(バッファ1)で酢酸緩衝液を調製する。pHストリップまたはpHメーターでバッファのpHを確認します。
- 12.5 mLの絶対エタノールと87.5 mLのバッファー1を組み合わせ、100mLボトルに12.5%の水性EtOH溶液(洗浄1)を作ります。
- 15 mL の絶対エタノールと 85 mL のバッファー 1 を組み合わせて、100 mL ボトルに 15% 水性 EtOH 溶液 (洗浄 2) を入れます。
- 5 mL の絶対エタノールと 5 mL のバッファー 1 を組み合わせて、50% 水性 EtOH 溶液 (最終溶出液) を作成し、この溶液の 2.5 mL を 10 mL シリンジに描画します。
2. カートリッジへの前駆体の塗布
- 10 mL の水を渡し、続いて tC18 カートリッジを通して 5 mL のアセトンを通過し、それを前提条件にします。
- 50 mL/分でカートリッジを1分間乾かします。
- 前駆体の2mgを無水アセトンの1mLに溶解する。
- ルアーチップ250°L精密ガラスシリンジを下方に保持し、前駆体溶液の100°Lと液体の上に50°Lのエアクッションを引き出します。針を取り外し、プランジャーをゆっくりと押し下げて、メスの端からtC18カートリッジの前駆体溶液を塗布します。これ以上ソリューションをプッシュしないでください!
3. 自動合成用マニホールドの設定
- 合成モジュールの標準の5ポート使い捨てマニホールドを固定し、図2と手順3.2~3.5に従って組み立てます。
注: アセトン耐性マニホールドを使用することをお勧めします(材料表を参照)。 - ポート 1 には 2 つの位置があります。水平入口を20 mLシリンジを取り付けた自動ディスペンサーに接続します。垂直入口を洗浄1でボトルに接続します。
- [11C]CH3OTfを生成するモジュールの出力をマニホールドのポート2に接続します。
- ポート 3 と 4 の間に前駆体 6-OH-BTA-0 をロードした tC18 カートリッジを取り付けます。
- ポート 5 には 2 つの位置があります。水平コンセントを、少なくとも200mLを保持する必要がある廃棄物ボトルに接続します。トラゲサ収集用の滅菌バイアルに垂直出口を接続します。
4. [11C]PiBの合成
注意:放射性同位体を含むすべての操作は、放射性物質を扱うために十分な訓練を受けた人員によって鉛シールドホットセルで行う必要があります。
注:このプロトコルは、サイクロトロンにおける[11C]CO2の生産の詳細と、放射化学モジュールを使用した[11C]CH3OTfへの変換をカバーしていません。これらの手順は、放射化学ラボの個々の機器に依存し、このプロトコルの範囲外です。PETセンターにはIBAサイクロトロンが装備されており、14N(p,α)11Cの核反応を介して[11 C]CO2の化学形態で炭素11を生成し、ガス中のN2/O2ガス混合物(99.5:0.5)を含む標的は、「乾燥法」を介して[11C]CH3Iの製造のための市販モジュール([11C]CH4への触媒還元の後にラジカルアイオダイションが続く)とした。[11C]CH3OTfは、20mL/分で175°Cに加熱された銀トリフラテカラムの上に[11 C]CH3Iを渡すことによって製造される。
- [11 C]CH3OTfをポート 2 を介してマニホールドに渡し、[11C]CH3OTf モジュールによって調整された 20 mL/min 出力フローでロードされた tC18 カートリッジを通過し、ポート 3 および 4 を介して、次に示すように廃棄物ボトルに入れます。図 2A.
- すべての放射能が転送され、カートリッジホルダーの背後にある放射能検出器によって監視されている tC18 カートリッジに閉じ込められたら、ポート 2 を閉じてガスの流れを停止します。カートリッジを2分間座らせて反応を完了します。
- 100 mL ボトルから 19 mL の洗浄液 (ステップ 1.4 を参照)を、図 2Bに示すように 100 mL/min のポート 1 を通してディスペンサー シリンジに取り出します。
- 図2Cに示すように、18.5 mLの洗浄液を、ポート3および4を介してtC18カートリッジを介して、および50 mL/minの廃棄物ボトルに分配する。マニホールドに気泡が存在しない場合は、分離効率が低下する可能性があるため、気泡がないことを確認します。
- 手順 4.3 と 4.4 を 4 回繰り返し、毎回 18.5 mL の洗浄液を取り出して分配します。tC18を通過した洗浄1溶液の総体積は92.5 mLです。ただし、使用する特定の合成モジュールに応じて 90 ~ 100 mL の範囲で変化する可能性があります。
- ポート 1 の入力ラインをウォッシュ 1 から洗浄 2 溶液に切り替えます (ステップ 1.5 を参照)。
- 手順 4.3 と 4.4 を 3 回繰り返し、毎回 18.5 mL の洗浄液を取り出して分配します。tC18を通過した洗浄2溶液の総体積は55.5 mLです。ただし、使用する特定の合成モジュールに応じて 50 ~ 60 mL の範囲で変化する可能性があります。
- 図 2Dに示すように、バルブ 5 を最終的なバイアルに向かって切り替えます。ディスペンサーからラインを取り外し、最終溶離液の2.5 mL(50%水性EtOH、ステップ1.6を参照)と7.5 mLの空気を含む10 mLシリンジに接続します。
- シリンジを下に押し続け、最終溶出液(2.5 mL)を手動で押し、その後にポート3と4を介してtC18カートリッジを通して空気(7.5 mL)を押し、図に示すように滅菌フィルターを介してトレーサー収集のための滅菌バイアルに入れます2D.
- 空の注射器を取り外し、10 mLの無菌リン酸緩衝液を含む10 mLシリンジ(異なる場合は含まれていないレシピ)を接続し、上記のようにtC18カートリッジを通してボリューム全体を滅菌バイアルに押し込みます(図2D)。).注射器を取り外し、同じ注射器を使用して10 mLの空気でラインをフラッシュします。
- 最終トレーサー製剤の0.7 mLを撤回し、品質管理手順(0.1 mL)、細菌性内毒素試験(0.1 mL)および滅菌性(0.5 mL)のためのサンプルを収集します。
5. 品質管理手順
注意:放射性トレーサーの各バッチは、ヒトまたは動物の被験者に投与するためにPETイメージングサイトに放出する前に、適切な品質管理手順(QC)を受ける必要があります。この原稿の著者は、地元の保健当局の規制と他のセンターで生産されたラジオトレーサーのコンプライアンスに責任を負いません。
- 放射線化学同一性(RCI)、放射化学純度(RCP)、トレーサーの化学純度およびモル活性、ならびに製剤の残留溶媒含有量およびpHの試験を含む必要があるプレリリースQC手順を実行する。
- UV(350 nmでのモニタリング)と放射能検出器、および逆相カラムを備えた分析HPLCシステムを使用して、RCI、RCP、化学純度およびモル活性を決定します。6-OH-BTA-0および6-OH-BTA-1の保持時間を決定し、各化合物の含有量を定量化するために器械を較正する。
- キャピラリーカラムを備えた分析ガスクロマトグラフィーシステムを使用して、残留溶媒含有量を決定します。アセトンとエタノールの保持時間を決定し、各溶媒の含有量を定量化するために器具を較正します。
- 適切なカートリッジを装備したカートリッジリーダーを使用して、細菌性内毒素試験を行います。
- 合成後少なくとも14日後にサンプルの無菌分析を行い、細菌の増殖がないことを確認するか、地元の保健当局が認定する検査室に滅菌サンプルを送ります。
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Representative Results
[11C]PiBの典型的な合成を要約すると、気体[11C]CH3OTfは、まず前駆体の溶液をプリロードしたtC18カートリッジを通過する(図1)。反応混合物の分離は、次のように水性エタノール溶液による連続溶出によって達成される。まず、12.5%EtOHは未反応の[11C]CH3 OTfおよび6-OH-BTA-0の大部分を溶出し、次いで15%EtOHが残留不純物を消し、最後に50%エタノール溶液が所望の[11C]PiBを滅菌バイアルに溶出する。トレーサーは、その後、無菌リン酸緩衝液で希釈され、PETイメージング部位に放出する前に厳格なQC手順を受ける。投与に適した[11C]PiBバッチの典型的な分析HPLC UVおよび放射能クロマトグラムは、図3に表される。
総放射合成時間は[11C]CH3 OTfの送達から始まる10分であり、前駆体の0.2mgを用いた[11C]PiBのRCYは22%([11C]CH3OTfから始まり、減衰については補正されない)、モル活性はモル活性が190 GBq/μmol.トレーサーは、臨床試験のための多施設支配的に継承されたアルツハイマーネットワーク試験ユニット(DIAN-TU)のすべてのQC仕様に準拠する必要があります:放射性化学物質の純度は95%を超える必要があります。非放射性不純物含有量は、10 mL用量あたり1.3μg未満でなければなりません。pH は 4 から 8 の範囲内でなければなりません。エタノールおよびアセトン含有量は、それぞれ10%および3000ppm以下でなければなりません。サンプルはまた無菌および内毒素自由でなければならない。4つの一般的な合成実行の結果を表1にまとめます。
報告された手法が正しく動作するためには、上記のいくつかの重要な手順で注意が必要です。tC18カートリッジ(ステップ2.4)に前駆体を適用するには、溶液を出力に向かって押し込んではならず、未反応の出発材料および可能な側製品から[11C]PiBを分離するための有効な経路を短くしないようにする。転送中のカートリッジを通る[11C]CH3OTf のフローは、20 mL/分を超えてはなりません (ステップ 4.1)。溶出が始まると(ステップ4.4)、カートリッジを濡らし、廃棄物中の[11C]PiBの損失によるトレーサーの純度が低いかRCYを下げる可能性のあるチャネリング効果を避けるために空気を通さないようにすることが非常に重要です。加電解で使用される5ポートマニホールド(ステップ3.1)がACC-101のような標準的なポリカーボネートマニホールドのようなアセトンに対して耐性がない場合、アセトンの量は、より大きなボリュームが活動転送中にマニホールドを損傷する可能性があるため、100°Lを超えてはならないと結果として合成に失敗します。pHが仕様を満たさない場合、tC18カートリッジは、必要に応じて、ステップ4.7と4.8の間の10 mLの滅菌水で廃棄物ボトルにリンスすることができます。
図1:6-OH-BTA-0前駆体の11Cメチル化による[11C]PiBの放射合成[11C]CH3OTf.[11C]PiBは、関連するアミロイドプラークのイメージングに最も広く使用されている放射線トレーサーの1つであるPETによるADおよび他の神経変性状態と。このトレーサーは、溶液または乾燥HPLC注入ループ(溶媒)のいずれかで[11 C]メチルトリフラーフ([11 C]CH3OTf)を使用して6-OH-BTA-0と呼ばれるアニリン前駆体の11 C-メチル化を介して一般的に合成されるキャプティブテクニック)。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図2:tC18カートリッジ上の[11C]PiBの段階的な合成および精製(A) 気体[11C]CH3OTfは、6-OH-BTA-0を搭載したカートリッジを通して通過します。ステップ4.1および4.2で説明したように、[11C]CH3OTfは前駆体を含むカートリッジ上に閉じ込められ、室温で前駆体と反応して2分間(B)洗浄1または洗浄2溶液がディスペンサーシリンジに引き込まれる。ステップ4.3で説明したように、モジュールのシリンジポンプは、クリップされたシリンジのプランジャーを上方に引き上げ、マニホールドのポート1に接続されたラインを介して溶出液のいずれかの溶液を引き出す。(C) 不純物は廃棄物ボトルに洗い流される。ステップ4.4で説明したように、モジュールのシリンジポンプは、クリップされたシリンジのプランジャーを下方に移動させ、マニホールドのポート1、3、および4を介してtC18カートリッジを介して引き抜かれた洗浄液を廃棄物ボトルに押し込む。図BおよびCに表されるステップは、ステップ4.5~4.7で説明するように、カートリッジから未反応の材料をすべて洗い流すために、サイクル内で数回繰り返されます。(D)[11C]PiB は、滅菌フィルターを介して滅菌バイアルに最終溶出剤で溶出される。ステップ4.8および4.9で説明したように、注射器ポンプにクリップされた注射器はラインから切り離され、最初に50%水性エタノールの2.5 mLを含む10 mLの注射器に取り替えられる。マニホールドのポート5は滅菌バイアルに向かって切り替え、[11C]PiBは手動でtC18から溶出される。空の注射器は、10 mLの滅菌リン酸緩衝液を含む別の注射器に置き換えられ、内容物全体がtC18を通して押し込まれ、ステップ4.10に記載のラインをすすがれる。滅菌バイアルは現在、12.5mL 10%緩衝水エタノール溶液中に[11C]PiBを含んでいます。この図は、ブージェメリンら12から変更されています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:[11C]PiBの品質管理分析HPLC(A)[11 C]CH3 OH([11C]CH3OTfの加水分解から)、未反応[11C]CH3OTf、および放射能クロマトグラム上のトレーサー[11C]PiBの保持時間は2.1、4.0および6.6分、それぞれ。放射能トレースの分析は、[11C]PiBのRCPが98.0%であることを示しています。(B)UVクロマトグラム上の6-OH-BTA-0(前駆体)および6-OH-BTA-1(トレーサーピーク)の保持時間はそれぞれ3.6および5.9分である。UVトレースの分析は、許容限界(1.3μg)以下の残留前駆体濃度および他の非放射性不純物の欠如を示す。従って、トレーサーの放射性化学的および化学的純度は臨床PET研究のために受け入れられる。HPLC条件 - カラム(材料表):5μm、100 x 4.0 mm;モバイルフェーズ:40:60アセトニトリル/水流量:0.7 mL /分この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4:6-OH-BTA-0前駆体量の最適化最低量(0.1 mg)は18.1±3.8%の適度な放射性化学収率(RCY)で[11C]PiBを提供する。0.2 mgから始まる放射合成は、22.0±3.1%のRCYを[11C]PiBに提供し、0.3mgに量を増やすと、最終製品の前駆体のわずかに高い量を犠牲にして、RCYをさらに32.1±3.7%に向上させます。すべてのRCYは、tC18カートリッジに閉じ込められた[11 C]CH3OTfの放射能から始まる減衰(10分の放射合成時間)について補正されない。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図5:品質管理分析HPLC[11C]ABP688.(A)放射能クロマトグラムは、98.1%の組み合わせ(E)---及び(Z)-[11C]ABP688のRCPを示す。(B)UVクロマトグラムは、10μgを超える残留前駆体濃度を示す。化学純度は臨床PET研究では許容できるかもしれませんが、比較的低い有効モル活性(Am < 37 GBq/μmol)はさらなる精製最適化を必要とします。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
| バッチ | 実行 1 | 実行 2 | ラン 3 | ラン 4 |
| [11C]CH3OTf,GBq | 9.21 | 11.25 | 7.84 | 6.44 |
| [11C]PiB, GBq | 2.26 | 2.37 | 2.11 | 1.41 |
| RCY, %* | 24.5 | 21.1 | 26.9 | 21.8 |
| RCP, % | 98 | 97.2 | 97.8 | 99.2 |
| モル活性,GBq/μmol | 154.6 | 322.6 | 121.1 | 162.1 |
| 残留前駆体、μg | 0.32 | 0.55 | 0.58 | 0.87 |
| 博士 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| EtOH コンテンツ、 % | 9.4 | 8.8 | 7.7 | 8.1 |
| アセトン含有量、ppm | 33 | 38 | 46 | 33 |
| BETテスト | N/a | <10 EU/mL | <10 EU/mL | <10 EU/mL |
| 滅菌試験 | N/a | 成長なし | 成長なし | 成長なし |
| *脚注:から[11C]CH3OTf、減衰のために修正されていません | ||||
表 1.[11C]PiB生産の代表的な結果は、最適化された条件下で実行されます。すべてのバッチは臨床PETの研究のために意図されるトレーサーのための条件に従っている。
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Discussion
フロルベタピル、フロルベタベン、フルートメタモールなど、最近の18個のF標識PETトレーサーの出現とFDAの承認にもかかわらず、[11C]PiBは、速い脳の取り込みと低い非特異的によるアミロイドイメージングのためのゴールドスタンダードトレーサーのままですバインディング。現在、このトレーサーは、湿式化学16または「ドライループ」アプローチ4、17のいずれかを介して合成される。どちらの方法もHPLC精製を必要とし、その後に水性エタノール中で再製剤化を行い、[11C]CH3OTfから約20〜30分を要する。固相に関する以前の報告のいくつかに触発され、11C-メチル化技術と[11C]PiBの臨床的重要性を支持し、安価な使い捨て固相抽出を用いてこのトレーサーの合成を開発することを目指した(SPE)カートリッジを反応、精製および製剤用の「3-in-1」エンティティとして。
ヒト被験者における生体内イメージングのためのPETトレーサーの産生を成功させるための最も重要なステップは:1)放射性同位体をトレーサー分子に組み込む。2)未反応放射性および非放射性種からのトレーサーの分離;3)生物学的に適合する溶媒中のトレーサーの再製剤;4)品質管理手順の遵守。以前に報告された溶媒捕虜法に基づいて、SPEがサポートする技術は、溶液中の11C-メチル化に比べて少ない量の前駆体を必要とすることが期待された。特に、[11C]PiBの放射合成のための溶媒捕虜手順は、前駆体4、17の0.5〜1.0mgを必要とする。そこで、[11C]CH3 OTfから始まる[11C]PiBの崩壊を6-OH-BTA-0:0.1、0.2、0.3mgの3つの異なる量で補正していないか調べた。最低量(0.1mg)でも、比較的低く信頼性の低いRCY(18.1±3.8%)ではあるが、[11C]PiBの適度な量を提供します。0.2mgから始まる放射合成は、[11C]PiB(22.0±3.1%)のRCYを提供し、0.3mgに量を増やすとRCY(32.1±3.7%)がさらに改善し、最終製品の前駆体の少し高い量を犠牲にします。いずれの場合も、10分で合成が完了した。したがって、最適な前駆体量は、特定のPETセンターにおける所望のRCYおよび[11C]PiBの純度に依存する。前駆体量に基づく放射性化学的収率最適化実験の結果を図4にまとめた。特に、反応溶媒としてメチル化剤またはエタノールとして[11C]CH3Iを用いた放射合成の試みは、所望の[11C]PiBを生じなかった(データは示していない)。
短いSPEカートリッジ上のラジオ合成反応混合物の定量的分離は、記載された技術の中で最も困難な部分であった。芳香族アミン6-OH-BTA-0および6-OH-BTA-1は、主に酸性媒体中のプロトン化された形態に存在し、したがって、逆相固相からのより鋭い溶出プロファイルを有すると仮定した。したがって、すべての水性エタノール溶液は、pH3.7で0.2M酢酸緩衝液を用いて調製した。次に、EtOH濃度が最大15%までの水性エタノール溶液が未反応前駆体6-OH-BTA-0および[11C]CH3OTfを徐々に溶出し、ラジオラベル付けされた[11C]PiBがtC18カートリッジに閉じ込められたままであることを決定した。これらの不純物を最終トレーサー製剤にテーリングすることを防ぐために、勾配溶出においてエタノール濃度を12.5%から15%に増加させた。すべての不純物がカートリッジから洗浄された後、濃縮エタノール溶液(50%)の最小量(2.5mL)を用いてトレーサー溶出を達成した。エタノール含有量を10%の制限以下に保ち、配合されたトレーサーのpHをヒト注射用の許容範囲内(4~8)に持ち込むために、トレーサーを滅菌リン酸緩衝液で希釈した。
条件の最適化に続いて、[11C]PiBの放射合成は、市販の自動合成ユニット(ASU)を使用して自動化され、ディスペンサーシリンジと使い捨てマニホールドを装備しました。この特定の ASU のマニホールド設定は、手順 3.1 ~ 3.5 で説明されているように簡単です。特に、この方法論は、上記のレシピに従って他の利用可能なASUのほとんどに簡単に実装することができます。最適化された条件下で、臨床応用に適した[11C]PiBのバッチは、1.4〜2.4 GBq(38〜61mCi)の範囲の最終活性で合成される。
さらに最近では、[11C]ABP688の放射性標識に対する「3-in-1」技術を適用し、代謝性グルタミン酸受容体5型(mGlu5)18、19のイメージング用PETトレーサーを用いた。このトレーサーの放射合成は、オキシム中の-OH基の11C-メチル化に依存しています。したがって、塩基の添加は、デスメチル前駆体を脱プロトネートするために必要とされる。水酸化テトラブチランモニウム(MeOHにおける1M溶液として)は、ほとんどの極性有機溶媒に可溶性であるため塩基として選択された。予備放射線標識実験では、DMSO(100μL)中の前駆体(0.5mg)の溶液をMeOH(20μL)で1M TBAOHと混合し、上記のようにtC18カートリッジに慎重に塗布した(ステップ2.4参照)。気体[11C]CH3は、ステップ4.1-4.2に記載のカートリッジを通過させ、反応を室温で5分間進行させた。0.2M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH 8.5-)中の希エタノール溶液による順次溶出9.0) - 15%EtOHの92 mL、続いて92 mLの20%EtOH-未反応[11C]CH3Iおよび残留前駆体を洗い流した。放射化学的に純粋 [11C]ABP688 (RCY = 18.2%, RCP >98.0%)次いで、ステップ4.9~4.11に記載の滅菌フィルターを介して同じ緩衝液中の50%EtOH溶液で溶出した。前駆体の98%以上が希薄エタノールワッシュで除去されるという事実にもかかわらず、最終トレーサーに未反応前駆体(最大20μg)が存在するには、ラジオ合成手順のさらなる最適化が必要です。この最適化は進行中であり、このプロジェクトの結果は、そのうちに公開されます。代表的な分析HPLC UVおよび放射能クロマトグラム[11C]ABP688バッチを図5に示す。
結論として、我々は、臨床に使用されるPETトレーサーの放射線合成、精製、および製剤のための「3-in-1」エンティティとして容易に入手可能な安価なSPEカートリッジを使用して、効率的な固相サポートカーボン-11放射標識手順を開発しましたイメージング。ヒト注射に適したトレーサーは、高RCYおよびモル活性で11C-メチル化剤([11C]CH3 OTfまたは[11C]CH3I)の添加から10分以内に製造される。この技術を完全に自動化し、安全衛生当局が定めるグッドマニュファクチャリングプラクティス(GMP)規制に準拠しました。固相支持の放射線合成は、少量の前駆体を必要とし、有毒な溶媒の使用を回避し、人員が持続する合成時間および放射線量を減少させる。さらに、HPLC関連の障害を避けることで、ラジオ合成の信頼性が向上し、日常的なトレーサー生産のための使い捨てキットの開発が可能になります。
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Disclosures
著者らは、競合する財政的利益がないことを宣言する。
Acknowledgments
この研究は、カナダアルツハイマー病学会(A.K.)とブレインカナダ財団の助成金18-05によって部分的に支援されました。著者たちは、この研究を支援するために、マギル大学医学部、モントリオール神経研究所、マコネル脳イメージングセンターを認めたい。また、モニカ・ラカトゥス・サモイラ夫人の品質管理手順と、放射線同位体と放射性化学施設へのアクセスに関するジャン=ポール・スーシー博士とガッサン・マサーウェ博士の支援を賜ります。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Langstrom, B., Lundqvist, H. The preparation of 11C-methyl iodide and its use in the synthesis of 11C-methyl-L-methionine. The International journal of applied radiation and isotopes. 27 (7), 357-363 (1976).
- Larsen, P., Ulin, J., Dahlstrøm, K., Jensen, M. Synthesis of [11C]iodomethane by iodination of [11C]methane. Applied radiation and isotopes. 48 (2), 153-157 (1997).
- Jewett, D. M. A simple synthesis of [11C]methyl triflate. International journal of radiation applications and instrumentation. Part A, Applied radiation and isotopes. 43 (11), 1383-1385 (1992).
- Wilson, A. A., Garcia, A., Houle, S., Vasdev, N. Utility of commercial radiosynthetic modules in captive solvent [11C]-methylation reactions. Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 52 (11), 490-492 (2009).
- Wilson, A. A., Garcia, A., Jin, L., Houle, S. Radiotracer synthesis from [(11)C]-iodomethane: a remarkably simple captive solvent method. Nuclear medicine and biology. 27 (6), 529-532 (2000).
- Fedorova, O. S., Vaitekhovich, F. P., Krasikova, R. N. Automated Synthesis of [18F]Fluoromethylcholine for Positron-Emission Tomography Imaging. Pharmaceutical Chemistry Journal. 52 (8), 730-734 (2018).
- Jewett, D. M., Ehrenkaufer, R. L., Ram, S. A captive solvent method for rapid radiosynthesis: application to the synthesis of [1-(11)C]palmitic acid. The International journal of applied radiation and isotopes. 36 (8), 672-674 (1985).
- Watkins, G. L., Jewett, D. M., Mulholland, G. K., Kilbourn, M. R., Toorongian, S. A. A captive solvent method for rapid N-[11C]methylation of secondary amides: application to the benzodiazepine, 4'-chlorodiazepam (RO5-4864). International journal of radiation applications and instrumentation. Part A, Applied radiation and isotopes. 39 (5), 441-444 (1988).
- Hockley, B. G., Henderson, B., Shao, X. Chapter 27, Synthesis of {11C]Raclopride. Radiochemical Syntheses. , John Wiley & Sons. 167-175 (2012).
- Lodi, F., et al. Reliability and reproducibility of N-[11C]methyl-choline and L-(S-methyl-[11C])methionine solid-phase synthesis: a useful and suitable method in clinical practice. Nuclear Medicine Communications. 29 (8), 736-740 (2008).
- Jolly, D., et al. Development of "[(11)C]kits" for a fast, efficient and reliable production of carbon-11 labeled radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography. Applied radiation and isotopes. 121, 76-81 (2017).
- Boudjemeline, M., et al. Highly efficient solid phase supported radiosynthesis of [(11) C]PiB using tC18 cartridge as a "3-in-1" production entity. Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 60 (14), 632-638 (2017).
- Mathis, C. A., et al. A lipophilic thioflavin-T derivative for positron emission tomography (PET) imaging of amyloid in brain. Bioorganic and medicinal chemistry letters. 12 (3), 295-298 (2002).
- Mathis, C. A., et al. Synthesis and evaluation of 11C-labeled 6-substituted 2-arylbenzothiazoles as amyloid imaging agents. Journal of medicinal chemistry. 46 (13), 2740-2754 (2003).
- Buffer Reference Center. , Sigma Aldrich. Available from: https://www.sigmaaldrich.com/life-science/core-bioreagents/biological-buffers/learning-center/buffer-reference-center.html (2019).
- Philippe, C., Mitterhauser, M., Wadsak, W. Chapter 18, Synthesis of 2-(4-N-[11C]Methylaminophenyl)-6-Hydroxybenzothiazole ([11C]6-OH-BTA-1; [11C]PIB). Radiochemical Syntheses. , John Wiley & Sons. 177-189 (2012).
- Shao, X., Fawaz, M. V., Jang, K., Scott, P. J. H. Synthesis and Applications of [11C]Hydrogen Cyanide. Radiochemical Syntheses. , John Wiley & Sons. 207-232 (2015).
- Ametamey, S. M., et al. Radiosynthesis and preclinical evaluation of 11C-ABP688 as a probe for imaging the metabotropic glutamate receptor subtype 5. Journal of Nuclear Medicine. 47 (4), 698-705 (2006).
- Ametamey, S. M., et al. Human PET studies of metabotropic glutamate receptor subtype 5 with 11C-ABP688. Journal of Nuclear Medicine. 48 (2), 247-252 (2007).
