Pet İzleyicilerin Üretimi için Katı Faz 11C-Metilasyon, Arıtma ve Formülasyon
Summary
Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) için katı faz ekstraksiyon kartuşları kullanarak klinik olarak alakalı izleyiciler üretmek için etkili bir karbon-11 radyoetiketleme tekniği rapor ediyoruz. 11.11.20 C-metilasyon maddesi, yüksek radyokimyasal verimlerde kimyasal ve radyokimyasal olarak saf PET izleyicileri sağlar, öncül ve art arda elüsyon ile önceden yüklenmiş bir kartuştan geçirilir.
Abstract
Pozitron emisyon tomografisinde (PET) kullanılan radyotracerlerin rutin üretimi çoğunlukla radyoaktif synthonun çözeltide radyoaktif olmayan bir öncülle reaksiyona girebildiği ıslak kimyaya dayanır. Bu yaklaşım, izleyicinin yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ile saflaştırılmasını ve ardından insan yönetimi için biyouyumlu bir çözücüde yeniden formülasyonu gerektirir. Yakın zamanda karbon-11etiketli PET radyofarmasötiklerin yüksek verimli sentezi için 11 C-metilasyon yaklaşımı geliştirdik, katı faz kartuşlarından sentez, arıtma ve arıtma için tek kullanımlık “3’ü 1 arada” üniteler olarak yararlandık. izleyicilerin yeniden formülasyonu. Bu yaklaşım preparatif HPLC kullanımını ortadan uzatır ve transfer hatlarında ve radyoaktif bozunma nedeniyle izleyicinin kayıplarını azaltır. Ayrıca, kartuş tabanlı teknik sentez güvenilirliğini artırır, otomasyon sürecini kolaylaştırır ve İyi Üretim Uygulaması (GMP) gereksinimlerine uygunluğu kolaylaştırır. Burada, bu tekniği insan beynindeki amiloid plaklar için vivo görüntüleme ajanı olarak altın standart olan PET izleyicisi Pittsburgh bileşiği B ‘nin([11C]PiB) üretimi örneğinde gösteriyoruz.
Introduction
Pozitron emisyon tomografisi (PET), biyokimyasal proseslerin, sinyallerin ve dönüşümlerin in vivo görselleştirilmesini sağlamak için biyolojik olarak aktif bir moleküle bağlı bir izotopun radyoaktif bozunmasını tespit etmeye dayanan moleküler görüntüleme yöntemidir. . Karbon-11 (t1/2 = 20,3 dk) pet’te en sık kullanılan radyoizotoplardan biridir, çünkü organik moleküllerdeki bolluğu ve kısa yarı ömrü aynı insan veya hayvan konusuna aynı gün birden fazla izleyici yönetimine izin verir ve hastalar üzerindeki radyasyon yükünü azaltır. Bu izotop ile etiketlenmiş birçok izotop klinik çalışmalarda ve klasik ve ortaya çıkan biyolojik olarak alakalı hedeflerin in vivo PET görüntüleme için temel sağlık araştırmalarında kullanılır – [11C]D2/ D3 reseptörleri için raclopride, [11C] Amiloid plaklar için PiB, [11C]Translocator protein için PBR28 – sadece birkaç isim.
Karbon-11 etiketli PET izleyiciler ağırlıklı olarak -OH (alkol, fenol ve karboksilik asit), -NH (amin ve amid) veya -SH (tiyol) grupları içeren radyoaktif olmayan öncüllerin 11C-metilasyon yoluyla üretilmektedir. Kısaca, izotop bir siklotonun gaz hedefinde 14N(p,α)11C nükleer reaksiyon yoluyla [11C]CO2kimyasal formunda üretilir. Daha sonra [11C]metil iyodüre([11C]CH3I) ıslak kimya yoluyla dönüştürülür (LiAlH4 ile [11C]CH3OH’a indirilir)1 veya kuru kimya (katalitik redüksiyon [11C]CH4 moleküler I2)2ile radikal iyot takip . [11C] CH3Daha sonra daha reaktif dönüştürülebilir 11C-metil triflate ([11C]CH3OTf) gümüş bir triflate sütun üzerinden geçirerek3. 11C-metilasyon sonra ya organik çözücü radyoaktif olmayan öncül bir çözüm içine radyoaktif gaz köpüren veya daha zarif tutsak çözücü “döngü” yöntemi 4 ile gerçekleştirilir4,5. 11C-tracer sonra HPLC yoluyla saflaştırılmış, biyouyumlu bir çözücü yeniden formüle, ve insan deneklere uygulanmadan önce steril bir filtre geçti. Tüm bu manipülasyonlar karbon-11 kısa yarı ömrü göz önüne alındığında hızlı ve güvenilir olmalıdır. Ancak, bir HPLC sisteminin kullanımı tracer ve üretim süresi kayıplarını önemli ölçüde artırır, genellikle toksik çözücülerin kullanımını gerektirir, otomasyonu zorlaştırır ve bazen başarısız sentezlere yol açar. Ayrıca, reaktörlerin ve HPLC kolonlarının gerekli temizliği, sonraki izleme serilerinin sentezleri arasındaki gecikmeleri uzatır ve personelin radyasyona maruz kalmasını artırır.
Flor-18 radyokimyası (t1/2 = 109.7 dk), diğer yaygın olarak kullanılan PET izotop, son zamanlarda HPLC arıtma ihtiyacını ortadan kalktıran kaset bazlı kitlerin geliştirilmesi yoluyla gelişmiştir. Katı faz ekstraksiyon (SPE) kartuşları ile bu tamamen tek kullanımlık kitler,[18F]FDG, [18F]FMISO, [18F]FMC ve diğerleri de dahil olmak üzere 18F-tracer’ın güvenilir rutin üretimine olanak sağlar ve daha kısa sentezle süreleri, personel katılımının azalması ve ekipmanın minimum bakımı. Pet görüntülemede karbon-11’in daha az popüler bir izotop olarak kalmasının nedenlerinden biri de 11C-tracer’ın rutin üretimi için benzer kitlerin olmamasıdır. Bunların geliştirilmesi sentetik güvenilirliği önemli ölçüde artıracak, radyokimyasal verimi artıracak ve üretim modüllerinin otomasyon ve önleyici bakımını basitleştirecektir.
Şu anda mevcut üretim kitleri, radiotracer’In reaksiyona yanakılmamış radyoaktif izotop, öncül ve diğer radyoaktif ve radyoaktif olmayan yan ürünlerden ayrılması için HPLC kolonları yerine ucuz, tek kullanımlık SPE kartuşlarından yararlanır. İdeal olarak, radyoetiketleme reaksiyonu da aynı kartuş üzerinde devam eder; örneğin,[18F] dietilaminoetanolün gaz içeren floretilasyonu [18F]CH2BrF prostat kanseri görüntüleme PET tracer üretiminde [18F]fluoromethylcholine bir katyon değişimi reçine kartuş oluşur 6. Kartuşlarda birkaç 11C-tracers radyoetiketleme için benzer prosedürler7bildirilmiştir rağmen,8 ve radyosentez için özellikle güçlü oldu [11C]kolin9 [11C]metiyonin10, bu örnekler öncülden ayrılmanın genellikle gerekli olmadığı onkolojik PET izleyicileri ile sınırlı kalır. Yakın zamanda [11C]CH3I11 ve sonraki 11C-metilasyon üretimi için “[11C]kitleri” gelişimini rapor, yanı sıra katı faz destekli sentez12 bizim çabaları 11C-tracers rutin üretimini basitleştirmek. Burada, 2003 yılında ilk geliştirildiğinde Alzheimer hastalığı (AD) görüntüleme alanında devrim yaratan Aβ görüntülemeiçin bir radyotracer olan [11C] PiB’in solid faz destekli radyosentezörneğini kullanarak ilerlememizi göstermek istiyoruz ( Şekil 1) 13,14. Bu yöntemde uçucu [11C]CH3OTf (bp 100 °C) tek kullanımlık bir kartuşun reçiyonuna yatırılan 6-OH-BTA-0 öncülü üzerinden geçirilir. PET izleyici [11C]PiB daha sonra öncül ve radyoaktif kirleri biyouyumlu sulu etanol ile kartuştan elüsyonu ile ayrılır. Ayrıca uzaktan kumandalı radyokimya sentez modülü ve tek kullanımlık kaset kitleri kullanarak [11C]PiB radyosentez yöntemini otomatik hale aldık. Özellikle, standart 20 mL tek kullanımlık plastik şırınga, gaz akış denetleyicisi, vakum pompası ve göstergesi uygun şırınga sürücü (dispenser) ile donatılmış 20-valf radyokimya modülü, bu radyosentez icra. Bu yöntemin basitliği nedeniyle, kaset bazlı veya sabit vanalarla donatılmış en ticari olarak kullanılabilen otomatik synthesizer’lara değiştirilebileceğinden eminiz. Bu katı faz destekli teknik [11C]PiB üretim Iyi Üretim Uygulama (GMP) düzenlemeleri ile uyumlu kolaylaştırır ve sentez güvenilirliğini artırır. Burada açıklanan teknik aynı zamanda radyosentez için gerekli öncül miktarını azaltır, sadece “yeşil” biyouyumlu çözücüler kullanır ve ardışık üretim toplu iş arasındaki süreyi azaltır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Florbetapir, florbetaben ve flütmetamol gibi birkaç 18F etiketli PET izleyicilerin fda onayı ve son ortaya çıkmasına rağmen, [11C]PiB hızlı beyin alımı ve düşük non-spesifik nedeniyle amiloid görüntüleme için altın standart izleyici kalır Bağlama. Şu anda bu izleyici ya ıslak kimya16 yoluyla sentezlenir veya bir “kuru döngü” yaklaşım4,17. Her iki yöntem de HPLC arınmasını ve ard…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma kısmen Bir hibe 18-05 Kanada Alzheimer Derneği (A. K. için) ve Beyin Kanada Vakfı Sağlık Kanada desteği ile desteklenmiştir. Yazarlar Bu çalışmanın desteklenmesi için McGill Üniversitesi Tıp Fakültesi, Montreal Nöroloji enstitüsü ve McConnell Beyin Görüntüleme Merkezi’ni kabul etmek isterler. Ayrıca kalite kontrol prosedürleri ve Dr Jean-Paul Soucy ve Gassan Massarweh radyoizotoplar ve radyokimya tesisi erişim için yardım için Bayan Monica Lacatus-Samoila teşekkür ederiz.
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 |
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. , 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 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. , 177-189 (2012).
- Shao, X., Fawaz, M. V., Jang, K., Scott, P. J. H. Synthesis and Applications of [11C]Hydrogen Cyanide. Radiochemical Syntheses. , 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).
