Solid Phase 11C-metylering, rensing og formulering for produksjon av pet Bevegelsesuskarphet

Summary

Vi rapporterer en effektiv karbon-11 radiolabeling teknikk for å produsere klinisk relevante Bevegelsesuskarphet for positron emisjon tomografi (PET) ved hjelp av solid fase utvinnings kassetter. ¹¹ flere C-methylating agent sendes gjennom en patron forhåndslastet med forløper og suksessive eluering med vandig etanol gir kjemisk og radiochemically ren PET Bevegelsesuskarphet i høy radio kjemisk gir.

Abstract

Rutinemessig produksjon av radiotracers som brukes i positron utslipps tomografi (PET) er hovedsakelig avhengig av våt kjemi, der den radioaktive synthon reagerer med en ikke-radioaktiv forløper i løsningen. Denne tilnærmingen nødvendiggjør rensing av Tracer ved høy ytelse flytende kromatografi (HPLC) etterfulgt av reformulering i et biokompatible løsemiddel for menneskelig administrasjon. Vi har nylig utviklet en roman ¹¹C-metylering tilnærming for svært effektiv syntese av Carbon-11 merket pet radiofarmaka, utnytter solid fase patroner som disponibel “3-i-1” enheter for syntese, rensing og reformulering av Bevegelsesuskarphet. Denne tilnærmingen obviates bruken av preparativ HPLC og reduserer tap av Tracer i overføringslinjer og på grunn av radioaktivt forfall. I tillegg forbedrer patron BAS ert teknikk syntese pålitelighet, forenkler automatisering prosessen og forenkler overholdelse av Good Manufacturing Practice (GMP) krav. Her viser vi denne teknikken på eksempel på produksjon av et kjæledyr Tracer Pittsburgh sammensatte B ([¹¹C] PiB), en gull standard in vivo Imaging agent for amyloid plaketter i den menneskelige hjerne.

Introduction

Positron emisjon tomografi (PET) er en molekylær Imaging modalitet som er avhengig av å påvise radioaktivt forfall av en isotop knyttet til et biologisk aktivt molekyl for å muliggjøre in vivo visualisering av biokjemiske prosesser, signaler og transformasjoner . Carbon-11 (t_1/2 = 20,3 min) er en av de mest brukte RADIOISOTOPES i pet på grunn av sin overflod i organiske molekyler og kort halveringstid som gjør det mulig for flere Tracer administrasjoner på samme dag til samme menneske eller dyr emne og reduserer strålings belastningen på pasientene. Mange Bevegelsesuskarphet merket med denne isotop brukes i kliniske studier og i grunnleggende helse forskning for in vivo PET Imaging av klassiske og nye biologisk relevante mål-[¹¹c] Raclopride for D₂/d₃ reseptorer, [¹¹c] PiB for amyloid plaketter, [¹¹C] PBR28 for stedsforskyver protein-for å nevne bare noen få.

Carbon-11 merket PET Bevegelsesuskarphet er overveiende produsert via ¹¹C-metylering av ikke-radioaktive forløpere inneholder-Oh (alkohol, fenol og kar bok syls acid),-NH (Amin og AMID) eller-sh (tiolderivat) grupper. Kort, isotop genereres i gass målet for en cyclotron via en ¹⁴N (p, α)¹¹C kjernefysisk reaksjon i den kjemiske FORMEN av [¹¹C] co₂. Sistnevnte blir deretter omgjort til [¹¹c] methyl iodide ([¹¹c] ch₃I) via enten våt kjemi (reduksjon til [¹¹c] ch₃oh med LiAlH₄ etterfulgt av slukke med Hi)¹ eller tørr kjemi (katalysator for [¹¹C] ch₄ etterfulgt av radikale iodination med molekylær I₂)². [¹¹C] CH₃jeg kan deretter bli ytterligere konvertert til de mer reaktive ¹¹C-methyl triflate ([¹¹C] ch₃OTf) ved å sende den over en sølv triflate kolonne³. Den ¹¹C-metylering utføres deretter enten bobler av radioaktivt gass til en løsning av ikke-radioaktivt forløper i organiske løsemiddel eller via mer elegant fange løsemiddel “loop” metode^4,5. ¹¹C-Tracer blir deretter renset ved hjelp av HPLC, reformulert i et biokompatible løsemiddel, og passerte gjennom et sterilt filter før det administreres til mennesker. Alle disse manipulasjoner må være rask og pålitelig gitt kort halveringstid av Carbon-11. Men bruken av et HPLC system signifikant øker tapene av Tracer og produksjonstid, ofte nødvendiggjør bruk av giftige løsemidler, kompliserer automatisering og noen ganger fører til mislykket synteser. Videre, den nødvendige rengjøring av reaktorer og HPLC kolonnen forlenger forsinkelser mellom synteser av etterfølgende Tracer batcher og øker eksponeringen av personell til stråling.

Den radiochemistry av fluor-18 (t_1/2 = 109,7 min), den andre mye brukt pet isotop, har nylig blitt Avansert via utvikling av kassett-baserte kits som obviate behovet for HPLC rensing. Ved å ansette solid fase ekstraksjon (SPE) patroner, disse fullt disponibel kits tillate pålitelig rutine produksjon av ¹⁸f-bevegelsesuskarphet, inkludert [¹⁸f] FDG, [¹⁸f] FMISO, [¹⁸f] FMC og andre, med kortere syntese redusert personell involvering og minimalt vedlikehold av utstyret. En av grunnene Carbon-11 er fortsatt en mindre populær isotop i PET Imaging er en mangel på lignende kits for rutinemessig produksjon av ¹¹C-Bevegelsesuskarphet. Deres utvikling vil betydelig forbedre syntetisk pålitelighet, øke radio kjemisk avkastning og forenkle automatisering og forebyggende vedlikehold av produksjons modulene.

Foreløpig tilgjengelig produksjon kits dra nytte av billig, disponibel, SPE-kassetter i stedet for HPLC kolonner for separasjon av radiotracer fra ureagerte radioaktive isotop, forløper og andre radioaktive og ikke-radioaktive biprodukter. Ideelt sett fortsetter den radiolabeling reaksjonen på samme patron; for eksempel, [¹⁸f] fluoromethylation av dimetylaminoetanol med gass [¹⁸f] ch₂BrF i produksjonen av prostata kreft Imaging pet Tracer [¹⁸F] fluoromethylcholine oppstår på en inn-utveksling harpiks patron ⁶. selv om lignende prosedyrer for radiolabeling av flere ¹¹c-Bevegelsesuskarphet på blekkpatroner har blitt rapportert^7,8 og ble spesielt kraftig for radiosynthesis av [¹¹C] kolin⁹ og [¹¹C] metionin¹⁰, disse eksemplene er fortsatt begrenset til onkologiske pet Bevegelsesuskarphet der separasjon fra forløperen er ofte ikke nødvendig. Vi har nylig rapportert utviklingen av “[¹¹c] kits” for produksjon av [¹¹c] ch₃I¹¹ og påfølgende ¹¹C-metylering, samt solid fase-støttet syntese¹² i våre bestrebelser for å forenkle rutinemessig produksjon av ¹¹C-Bevegelsesuskarphet. Her ønsker vi å demonstrere vår fremgang ved hjelp av eksempel på den solide fasen støttet radiosynthesis av [¹¹C] PiB, en Radiotracer for Aβ Imaging som revolusjonerte feltet av Alzheimers sykdom (AD) Imaging når det først ble utviklet i 2003 ( Figur 1) ^13,14. I denne metoden, flyktige [¹¹C] ch₃OTf (BP 100 ° c) er passert over 6-oh-bta-0 forløper avsatt på harpiks av en en gangs kassett. PET Tracer [¹¹C] PiB er deretter skilt fra forløperen og radioaktive urenheter ved eluering fra kassetten med biokompatible vandig etanol. Videre automatiserte vi denne metoden for [¹¹C] PiB radiosynthesis ved hjelp av en fjernstyrt radiochemistry syntese modul og en gangs kassett kits. Spesielt implementerte vi denne radiosynthesis på en 20-ventil radiochemistry modul, utstyrt med sprøyte stasjon (dispenser) som passer standard 20 mL disponibel plastsprøyte, gass strømnings kontroller, vakuumpumpe og måle. På grunn av enkelheten av denne metoden, er vi sikre på at det kan endres til mest kommersielt tilgjengelige automatiserte synthesizere, enten kassett-basert eller de er utstyrt med stasjonære ventiler. Denne solide fasen støttes teknikken Letter [¹¹C] PiB produksjon kompatibel med Good Manufacturing PRACTICE (GMP) regelverk og forbedrer syntese pålitelighet. Teknikken som beskrives her, reduserer også mengden av forløperen som kreves for radiosynthesis, bruker bare “grønne” biokompatible løsemidler og reduserer tiden mellom påfølgende produksjons bunker.

Protocol

1. utarbeidelse av buffere og eluents Løs opp 2,72 g natrium acetate trihydrat i 100 mL vann for å forberede 0,2 M natrium acetate løsning (løsning A). Løs opp 11,4 mL av isbre eddiksyre i 1 L vann for å tilberede 0,2 M eddiksyreløsning (løsning B). Kombiner 50 mL løsning A med 450 mL løsning B for å klargjøre acetate bufferen ved pH 3,7 (buffer 1) i henhold til buffer referanse senteret15. Kontroller pH-verdien i bufferen med pH-striper eller en pH-måler…

Representative Results

For å oppsummere en typisk radiosynthesis av [11c] PiB, gasser [11c] ch3OTf sendes først gjennom en tC18 kassett forhåndslastet med en løsning av forløperen (figur 1). Separasjon av reaksjonsblandingen oppnås deretter ved påfølgende eluering med vandige etanol løsninger som følger. Først 12,5% EtOH elutes flertallet av ureagerte [11c] ch3OTF og 6-oh-bta-0, deretter 15% EtOH vasker ut de restere…

Discussion

Til tross for den nylige fremveksten og FDA godkjennelse av flere ¹⁸F-merket pet bevegelsesuskarphet, som florbetapir, florbetaben og flutemetamol, [¹¹C] PiB forblir en gull standard Tracer for amyloid Imaging på grunn av rask hjernen opptak og lav ikke-spesifikke Bindende. Foreløpig denne Tracer er syntetisert via enten våt kjemi¹⁶ eller ved hjelp av en “Dry loop” tilnærming^4,17. Begge metodene krever HP…

Materials

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