Yöntem makalesi

18.000 Pozitron Emisyon Tomografisi Için Silikon Florür Alıcı (SiFA) ile İşlevselleştirilmiş Radyotracerlerin F-Etiketlemesi

7K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/60623

⸱

11 Ocak 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Oncology, University of Alberta, 2Department of Nuclear Medicine, University Hospital of Munich, 3ENETS Centre of Excellence, Interdisciplinary Center of Neuroendocrine Tumors of the GastroEnteroPancreatic System, LMU Munich, 4Biomedical Chemistry, Department of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, Medical Faculty Mannheim of Heidelberg University, 5Molecular Imaging and Radiochemistry, Department of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, Medical Faculty Mannheim of Heidelberg University

* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

Pozitron emisyon tomografisi için flor-18(18F) etiketli radyofarmasötiklerin sentezi genellikle aylar süren bir deneyim gerektirir. Bir radyotracer içine dahil edildiğinde, silikon-florür alıcı (SiFA) motifi, pahalı ekipman ve hazırlık eğitimi bağımsız basit bir 18F-labeling protokolü sağlar, gerekli öncül miktarını azaltırken ve hafif reaksiyon koşulları kullanırken.

Özet

Silikon-florür alıcısı (SiFA) olarak bilinen para-ikamedi-tert-butylfluorosilylbenzene yapısal motifi, radyokimyacının alet kitinde radyoaktif [18F] florür içeren ve pozitron emisyon tomografisinde kullanılmak üzere izleyicilere yararlı bir etikettir. Konvansiyonel radyoetiketleme stratejilerine kıyasla, SiFA'dan[18F] florürle flor-19'un izotopik değişimi oda sıcaklığında gerçekleştirilir ve minimum reaksiyon katılımcıları gerektirir. Yan ürünlerin oluşumu böylece ihmal edilebilir ve arınma büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Ancak, etiketleme için kullanılan öncümolekül ve son radyoetiketli ürün izotopically ayrık olmakla birlikte, kimyasal olarak aynıdır ve böylece arıtma prosedürleri sırasında ayrılmaz. SiFA etiketi,[18F]florür işleme ve kurutmadan kaynaklanan temel koşullar altında bozulmaya da açıktır. Katı faz çıkarmadan sadece ilk 4 damla[18F] florür kullanıldığı '4 damla yöntemi', reaksiyondaki baz miktarını azaltır, daha düşük azı azı miktarını uzatır ve bozulmayı azaltır.

Giriş

Flor-18 (109 dakikalık yarı ömür, %97 pozitron emisyonu) pozitron emisyon tomografisi (PET) için en önemli radyonüklidler arasında dır. Peptitler ve proteinlerin [18F] florürle etiketlemesi özellikle zordur, çünkü çok adımlı sentezler2'denoluşan yapı taşları gerektirirler. 18F-radiolabeling karmaşıklığını azaltmak için, silikon-florür kabul edici (SiFA) son zamanlarda güveniliraraçlar3 olarak tanıtıldı . SiFA grubu iki üçüncül bütil grubuna bağlı merkezi bir silikon atomu, türevleştirilmiş fenil moiety ve radyoaktif olmayan bir flor atomu oluşur. Üçüncül bütil grupları silikon-florür bağı hidrolitik stabilite vermek, görüntüleme ajanları olarak Konjuge SiFA in vivo uygulamaları için kritik bir özelliktir.

Küçük bir molekül veya biyomoleküle bağlandığında, SiFA yapı taşları radyoaktif [ 18 F] flor-19 flor-18 için nanomolar konsantrasyonları için önemli miktarda radyoaktif yan ürünler oluşturmadan değiştirerek radyoaktif [18F] florür anyonları bağlamak4. Ayrıca, yüksek radyokimyasal verim hızla düşük sıcaklıklarda dipolar aprotik çözücüler SiFA moiety etiketleme ile elde edilir. Bu klasik izotopik değişim reaksiyonları, düşük spesifik aktivite5radiotracers üretmek tezat olduğunu. Bu gibi durumlarda,[18F]florürünün makul bir şekilde dahil edilmesi için büyük miktarlarda öncül (miligram aralığında) kullanılmalıdır. SiBA'lar kullanılarak yapılan izotopik değişim reaksiyonları, kinetik çalışmalar ve yoğunluk fonksiyonel teori hesaplamaları6,7ile doğrulanan çok daha verimlidir. Etiketli SiFA'lar, hem etiketli hem de etiketlenmemiş SiFA bileşikleri kimyasal olarak aynı olduğundan katı faz ekstraksiyonu ile kolayca saflaştırılır. Bu, öncül molekülün ve etiketli ürünün iki farklı kimyasal tür olduğu ve yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ile radyolabeling den sonra ayrılması gereken geleneksel radyoetiketli izleyicilerden farklıdır. SiFA yapı taşları, küçük moleküller, proteinler ve peptidler kullanılarak [18F] florür ile karmaşık arınma prosedürlerinden yoksun tek ve iki aşamalı etiketleme protokolleri ile başarıyla etiketlenebilir (Şekil 1)4,8,9. Ayrıca, bazı SiFA etiketli bileşikler kan akışı ve tümörler için vivo görüntüleme ajanları güvenilir10. SiFA kimyasının basitliği, eğitimsiz araştırmacıların bile radyotracer sentezi ve gelişimi için[18F] florür kullanmalarını sağlar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

DİkKAT: 18F'nin radyoaktif izotop olduğunu ve bu nedenle yeterli korumanın arkasındaki tüm prosedürleri yerine getirmek gerektiğini unutmamak gerekir. Kurşun kalkanı bu tür radyasyoniçin uygundur. Bu prosedürün tamamı boyunca radyasyon algılama rozetleri taktığından emin olun. Ayrıca, sentezden sonra herhangi bir şeye dokunmadan önce eldivenleri hemen atın, çünkü radyoaktif aktivite ile kontamine olabilir. Kollar, eller ve ayaklar kirlenme kontrol etmek için el ayak monitörleri yanı sıra gözleme Geiger sayaçları yararlanın.

1. 18F-anion azeotropic kurutma

NOT: Şekil 2A, bu yordamın ~10 dk süren bir iş akışı grafiğini gösterir.

  1. Ön koşul bir kuaternary metil amonyum (QMA) anyon değişim kartuş(Tablo Malzemeler)kartuş üzerinden 0,5 M K2CO3 (10 mL) geçirerek, deiyonize su (10 mL) takip.
  2. [18F]F-/[ 18 O]H2O (100−500 MBq) sulu çözeltisini, erkek ten erkek adaptöre kullanarak ön koşullu QMA kartuşu ile ters yönden geçirin. [18O]H2O'yu atın.
    NOT: Bu adımlar otomatik bir sentez modülü kullanılarak veya şırınga üzerinde ek koruma kullanılarak gerçekleştirilebilir.
  3. Sabit[18F] florür anonslarını QMA kartuşundan hazırlanmış bir çözeltiye [2.2.2]cryptand (Malzeme Tablosu) (10 mg), 0.2 M K2CO3 (50 μL, 10 μmol) ve asetonitrilenin (1 mL) kalın duvarlı v-vial'da elitleyin ve vial'ı kapatın.
    NOT: Bu damlalarda QMA'dan radyoaktif[18F] florür ünün çoğunluğu olarak sadece ilk dört damla kullanılır. Bu,[18F] florür lüle çözeltisinde ileri ye taşınan baz miktarını azaltır, bu da SiFA moiety'nin bozulmasını önlemek için gereklidir.
  4. Şişeyi kapatın ve sıcak bir plaka üzerine yerleştirilmiş 90 °C mineral yağ banyosuna yerleştirin. Şişe kapağının septumuna bir havalandırma iğnesi ve argon gazı akışına bağlı bir iğne yerleştirin. Argon nazik akışı altında çözücüler buharlaşmak için 5 dakika bekleyin. Azeotropik co-buharlaşmayı kolaylaştırmak için 1 mL asetonitril ekleyerek kalan su izlerini çıkarın. Kuruluk sağlamak için bu adımı 2x tekrarlayın.
  5. Çözücü gözle görülür bir şekilde çıkarıldıktan sonra argon akışını durdurun ve şırıngaları şişe başlığından çıkarın ve şişeyi yağ banyosundan çıkarın.
  6. Kurutulmuş[18F] florür tercih reaksiyon çözücü refore resuspend.
    NOT: Bu durumda, asetonitril (1 mL) son derece reaktif bir stok çözümü oluşturmak için eklenir [18F-]F- (100−500 MBq). Bu çözüm artık etiketleme için kullanılabilir.

2. Tek adımlı SiFA-ligand etiketleme

NOT: Şekil 2B, bu yordamın ~15 dk süren bir iş akışı grafiğini gösterir.

  1. Etanol (10 mL) ve distile su (10 mL) ile durulayarak bir C-18 kartuşu(Malzeme Tablosu)ön koşul.
  2. [18F-]florür stok çözeltisini SiFA etiketli öncül (100 μL, 20−100 nmol) içeren bir reaksiyon şişesine ekleyin. Çözeltiyi karıştırmadan etiketleme reaksiyonuna oda sıcaklığında 5 dakika devam edin.
    NOT: Reaksiyon için ne kadar aktivite istendiğine bağlı olarak tüm stok çözeltisi eklenebilir veya bir aliquot eklenebilir.
  3. Reaksiyon karışımını 0,1 M fosfat tamponu (9 mL) içeren 20 mL'lik bir şırıngayla hazırlayın ve etiketli izleyiciyi tuzağa düşürmek için çözeltiyi ön koşullu C-18 kartuşu ile geçirin.
  4. Kartuşun distile suyla yıkayın (5 mL), ardından C-18 kartuşundan etanol (300 μL) ile sıkışmış tracer'ı temizleyin ve enjeksiyon için steril fosfat tamponuyla seyreltin (3 mL).
  5. Saflaştırılı[18F]SiFA-tracer'ı steril bir filtreden geçirin.
    NOT: Küçük hayvan görüntüleme için net bir PET hayal elde etmek için, bölümlenmiş hasta dozu 5−8 MBq arasında olmalıdır. İnsan kullanımı için, bölümlenmiş hasta dozu 200−300 MBq arasında olmalıdır.
  6. Radyokimyasal saflığın %95'ten büyük olduğunu doğrulamak için ters fazlı C-18 sütunu yla donatılmış bir HPLC sistemine saflaştırılı[18F]SiFA-tracer'in küçük bir aliquot 'u (~4 MBq) enjekte edin.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Basit SiFA izotopik değişimi yüksek derecede radyokimyasal birleşme elde edebilirsiniz [18F]florür (`−90) minimum miktarda sentetik karmaşıklıkla(Şekil 1). Moleküllerin çoğu arınma için HPLC'yi dahil etmeden [18F] florürle tek adımda radyoetiketli olabilir (Şekil 2). Radyo-HPLC kalite kontrol amacıyla kullanılabilir, nihai ürünün ultraviyole (UV) emicilik tepe radyo zirvesi ile çakışmalıdır 95% toplam pik alanı(Şekil 3)...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

SiFA etiketleme kimyası, oda sıcaklığında yapIlebilen olağanüstü verimli izotopik değişim reaksiyonu kullanan ilk 18F-etiketleme yönteminden birini temsil eder. Tipik bir radyokimyasal reaksiyon bir eleme veya ikame yolu ile florür-reaktif işlevsellik ile [18F] florür reaksiyonu yoluyla bir karbon-flor bağı oluşumuna dayanır. Bu reaksiyon koşulları genellikle serttir, aşırı pH veya yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilir ve HPLC gibi zahmetli ve zaman alıcı teknikler kullanılarak çıkarılması gereken yan ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

Yazarların hiçbir takdiri yok.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
[18F]F-/H2[18O]O(Siklotron üretildi)--
[2.2.2]CryptandAldrich291110Kryptofix 2.2.2
Asetonitril susuzAldrich
271004-Deiyonize suBaxterJF7623-Etanol
, susuzTicari Alkoller-Potasyum
karbonatAldrich
209619-QMA kartuşSular186004540QMA SepPak Hafif (46 mg) kartuş
Ekipman
C-18 kartuşSularWAT023501C-18 SepPak Hafif kartuş
C18 sütunuPhenomenex00G-4041-N0HPLC Luna C18 250 x 10 mm, 5 & m
HPLCAgilentTechnologies-HPLC1200 serisi
mikro-PET TarayıcıSiemens-mikro-PETR4 Tarayıcı
Radyo-TLC plaka okuyucuMini Gita
Steril filtre 0.22 & mikro; mKırlangıçSLGP033RS-
Raytest-Radio-TLC

Kaynaklar

  1. Wahl, R. L., Buchanan, J. W. Principles and practice of positron emission tomography. , Lippincott Williams & Wilkins. Philadelphia, PA. (2002).
  2. Wängler, C., Schirrmacher, R., Bartenstein, P., Wängler, C. Click-chemistry reactions in radiopharmaceutical chemistry: Fast & easy introduction of radiolabels into biomolecules for in vivo imaging. Current Medical Chemistry. 17, 1092-1116 (2010).
  3. Schirrmacher, R., et al. 18F-labeling of peptides by means of an organosilicon-based fluoride acceptor. Angewandte Chemie International Edition. 45, 6047-6050 (2006).
  4. Kostikov, A. P., et al. Oxalic acid supported Si-18F-radiofluorination: One-step radiosynthesis of N-succinimidyl 3-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzoate ([18F]SiFB) for protein labeling. Bioconjugate Chemistry. 23 (1), 106-114 (2012).
  5. Cacace, F., Speranza, M., Wolf, A. P., Macgregor, R. R. Nucleophilic aromatic substitution; kinetics of fluorine-18 substitution reactions in polyfluorobenzenes. Isotopic exchange between 18F- and polyfluorobenzenes in dimethylsulfoxide. A kinetic study. Journal of Fluorine Chemistry. 21, 145-158 (1982).
  6. Schirrmacher, E., et al. Synthesis of p-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzaldehyde ([18F]SiFA-A) with high specific activity by isotopic exchange: A convenient labeling synthon for the 18F-labeling of N-amino-oxy derivatized peptides. Bioconjugate Chemistry. 18, 2085-2089 (2007).
  7. Kostikov, A., et al. N-(4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzyl)-2-hydroxy-N,N-dimethylethylammonium bromide ([18F]SiFAN+Br-): A novel lead compound for the development of hydrophilic SiFA-based prosthetic groups for 18F-labeling. Journal of Fluorine Chemistry. 132, 27-34 (2011).
  8. Wängler, B., et al. Kit-like 18F-labeling of proteins: Synthesis of 4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzenethiol (Si[18F]FA-SH) labeled rat serum albumin for blood pool imaging with PET. Bioconjugate Chemistry. 20, 317-321 (2009).
  9. Iovkova, L., et al. para-Functionalized aryl-di-tert-butylfluorosilanes as potential labeling synthons for 18F radiopharmaceuticals. Chemistry. 15, 2140-2147 (2009).
  10. Wängler, C., et al. One-step 18F-labeling of carbohydrate-conjugated octreotate-derivatives containing a silicon-fluoride-acceptor (SiFA): In vitro and in vivo evaluation as tumor imaging agents for positron emission tomography (PET). Bioconjugate Chemistry. 21, 2289-2296 (2010).
  11. Ilhan, H., et al. First-in-human 18F-SiFAlin-TATE PET/CT for NET imaging and theranostics. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46, 2400-2401 (2019).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Flor 18 aretlemesizotopik De i im Reaksiyonu4 Damla Y ntemiQMA Kartu uC18 Kartu uOda S cakl nda aretlemeRadyotras r Safla t rmaPET G r nt leme

İlgili makaleler