Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Radiosyntes av 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan med hjälp av en en-pot, Tvåstegsprotokoll

Published: September 21, 2021 doi: 10.3791/63025
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 2, 3, 1,2, 1,4
1Diagnostic & Research PET/MRI Center, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 2Department of Radiology, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 3Department of Neurology, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 4Department of Biomedical Research, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children

Summary

Här beskriver vi radiosyntesen av 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan, ett positronemissionstomografiavbildningsmedel för att studera tryptofanmetabolism, med hjälp av en en-pot, tvåstegsstrategi i ett radiokemiskt syntessystem med goda radiokemiska utbyten, högt enantiomeriskt överskott och hög tillförlitlighet.

Abstract

Kynureninvägen (KP) är en primär väg för tryptofanmetabolism. Bevis tyder starkt på att metaboliter av KP spelar en viktig roll i tumörproliferation, epilepsi, neurodegenerativa sjukdomar och psykiatriska sjukdomar på grund av deras immunmodulerande, neuromodulerande och neurotoxiska effekter. Det mest använda positronemissionstomografimedlet (PET) för kartläggning av tryptofanmetabolism, α-[11C]metyl-L-tryptofan ([11C]AMT), har en kort halveringstid på 20 minuter med mödosamma radiosyntesprocedurer. En cyklotron på plats krävs för att radiosyntetisera [11C]AMT. Endast ett begränsat antal centra producerar [11C] AMT för prekliniska studier och kliniska prövningar. Därför är utvecklingen av ett alternativt bildbehandlingsmedel som har en längre halveringstid, gynnsam in vivo-kinetik och är lätt att automatisera brådskande. Nyttan och värdet av 1-(2-[18F]fluoretyl)-L-tryptofan, en fluor-18-märkt tryptofananalog, har rapporterats i prekliniska tillämpningar i cellinje-härledda xenotransplantat, patient-härledda xenotransplantat och transgena tumörmodeller.

Detta dokument presenterar ett protokoll för radiosyntesen av 1-(2-[18F]fluoroetyl)-L-tryptofan med hjälp av en en-pot, tvåstegsstrategi. Med hjälp av detta protokoll kan radiotracern framställas i ett 20 ± 5% (sönderfall korrigerat i slutet av syntesen, n > 20) radiokemiskt utbyte, med både radiokemisk renhet och enantiomeriskt överskott på över 95%. Protokollet har en liten prekursormängd med högst 0,5 ml reaktionslösningsmedel i varje steg, låg belastning av potentiellt giftigt 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane (K222) och en miljömässigt godartad och injicerbar mobil fas för rening. Protokollet kan enkelt konfigureras för att producera 1-(2-[18F]fluoretyl)-L-tryptofan för klinisk undersökning i en kommersiellt tillgänglig modul.

Introduction

Hos människor är tryptofan en viktig del av den dagliga kosten. Tryptofan metaboliseras främst via kynureninvägen (KP). KP katalyseras av två hastighetsbegränsande enzymer, indolamin 2, 3-dioxygenas (IDO) och tryptofan 2, 3-dioxygenas (TDO). Mer än 95% av tryptofan omvandlas till kynurenin och dess nedströms metaboliter, vilket i slutändan genererar nikotinamidadenindinukleotid, vilket är viktigt för cellulär energitransduktion. KP är en viktig regulator för immunsystemet och en viktig regulator för neuroplasticitet och neurotoxiska effekter1,2. Onormal tryptofanmetabolism är inblandad i olika neurologiska, onkologiska, psykiatriska och metaboliska störningar; Därför har radioaktivt märkta tryptofananaloger använts i stor utsträckning i kliniska undersökningar. De två vanligaste kliniskt undersökta tryptofanradiotracers är 11C-α-metyl-L-tryptofan ([11C]AMT) och 11C-5-hydroxytryptofan (11C-5-HTP)3.

På 1990-talet, 11C-5-HTP användes för att visualisera serotonin-utsöndrande neuroendokrina tumörer4 och för att diagnostisera och övervaka behandling av metastaserande hormon-eldfasta prostata adenokarcinom5. Senare användes det som ett avbildningsverktyg för kvantifiering av det serotonerga systemet i den endokrina bukspottkörteln6. 11 C-5-HTP har också varit en lovande spårare för icke-invasiv detektion av livskraftiga öar i intraportal ötransplantation och typ 2-diabetes7,8. Under de senaste två decennierna har många radioaktivt märkta aminosyror avancerat till klinisk undersökning9,10. I synnerhet har den kol-11-märkta tryptofananalogen [11C] AMT fått omfattande uppmärksamhet för kartläggning av serotoninsyntesen i hjärnan11,12,13,14 och för lokalisering av epileptiska foci, epileptogena tumörer, tuberös skleroskomplex, gliom och bröstcancer15,16,17,18,19,20 ,21,22,23,24,25,26. [11C] AMT har också högt upptag i olika låg- och höggradiga tumörer hos barn27. Vidare har kinetisk spårämnesanalys av [11C]AMT hos försökspersoner använts för att differentiera och gradera olika tumörer och skilja gliom från strålningsinducerad vävnadsskada15. [11C] AMT-guidad avbildning visar signifikanta kliniska fördelar vid hjärnsjukdomar3,25. På grund av den korta halveringstiden för kol-11 (20 min) och de mödosamma radiosyntesprocedurerna är [11C] AMT-användningen begränsad till de få PET-centra med en cyklotron på plats och en radiokemianläggning.

Fluor-18 har en gynnsam halveringstid på 109,8 min, jämfört med halveringstiden på 20 min för kol-11. I allt högre grad har insatserna varit inriktade på utveckling av fluor-18-märkta radiotracers för tryptofanmetabolism3,28. Totalt 15 unika fluor-18 radiomärkta tryptofanradiotracers har rapporterats när det gäller radiomärkning, transportmekanismer, in vitro- och in vivo-stabilitet, biodistribution och tumörupptag i xenotransplantat. Snabb in vivo-defluorinering observerades dock för flera spårämnen, inklusive 4-, 5- och 6-[18F]fluorotryptofan, vilket förhindrade ytterligare klinisk translation29. 5-[18F]Fluor-α-metyltryptofan (5-[18F]FAMT) och 1-(2-[18F]fluoroetyl)-L-tryptofan (L-[18F]FETrp, även känd som (S)-2-amino-3-(1-(2-[18F]fluoroetyl)-1H-indol-3-yl)propansyra, molekylvikt 249,28 g/mol), är de två mest lovande radiotracers med gynnsam in vivo-kinetik i djurmodeller och stor potential att överträffa [11 C]AMT för utvärdering av kliniska tillstånd med avreglerad tryptofanmetabolism28. 5-[18F]FAMT visade högt upptag i IDO1-positiva tumörenotransplantat hos immunsupprimerade möss och är mer specifikt för avbildning av KP än [11C]AMT28,30. In vivo-stabiliteten hos 5-[18F]FAMT är dock fortfarande ett potentiellt problem eftersom inga in vivo-defluorineringsdata har rapporterats efter 30 minuter efter injektionen av tracer30.

En preklinisk studie i en genetiskt konstruerad medulloblastommusmodell visade att jämfört med 18F-fluorodeoxiglukos (18F-FDG) hade L-[18F]FETrp hög ackumulering i hjärntumörer, försumbar in vivo-defluorination och lågt bakgrundsupptag, vilket visade ett överlägset mål-till-icke-målförhållande31,32. Strålningsdisimetristudier på möss indikerade att L-[18F]FETrp hade en cirka 20% lägre gynnsam dosimetriexponering än den kliniska 18F-FDG PET-spåraren33. I överensstämmelse med andra forskares resultat ger prekliniska studiedata betydande bevis för att stödja den kliniska översättningen av L-[18F]FETrp för undersökning av onormal tryptofanmetabolism hos människor med hjärnsjukdomar som epilepsi, neuro-onkologi, autism och tuberös skleros28,31,32,33,34,35,36 . En övergripande jämförelse mellan de tre mest undersökta spårämnena för tryptofanmetabolism, 11C-5-HTP, [11C]AMT, och L-[18F]FETrp, visas i tabell 1. Både 11C-5-HTP och [11C]AMT har en kort halveringstid och mödosamma radiomärkningsförfaranden. Ett protokoll för radiosyntes av L-[18F]FETrp med hjälp av en enpott, tvåstegsmetod beskrivs här. Protokollet innehåller användning av en liten mängd radiomärkningsprekursorer, en liten volym reaktionslösningsmedel, låg belastning av giftiga K222 och en miljömässigt godartad och injicerbar mobil fas för rening och enkel formulering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

VARNING: Protokollet involverar radioaktiva ämnen. Varje ytterligare dos av radioaktiva ämnen kan leda till en proportionell ökning av risken för negativa hälsoeffekter som cancer. Forskare måste följa dospraxis "så lågt som rimligen uppnås" (ALARA) för att styra radiosyntesprotokollet med adekvat skydd i den heta cellen eller blyhuven. Att minimera direktkontakttiden, använda en blysköld och hålla maximalt avstånd för alla strålningsexponeringssteg i radiosyntesprocessen är viktigt. Använd ett strålningsdysimetrimärke och handövervakningsringar under hela experimentet och övervaka ofta potentiellt förorenade ytor som handskar, ärmar och fötter. Nuclear Regulatory Commission (NRC), lokala och institutionella bestämmelser måste följas för användning, frakt och bortskaffande av radioaktiva ämnen.

1. Inledande förberedelser

  1. Förbered 10% etanol i 50 mM natriumacetat / ättiksyra mobil fas för semipreparativ högpresterande vätskekromatografi (HPLC).
    1. Placera 3 ml isättika i en ren 1000 ml volymetrisk kolv. Tillsätt 900 ml ultrarent vatten (18 miljoner ohm cm resistivitet vid 25 °C) i volymkolven. tillsätt cirka 8 ml 6 M natriumhydroxidlösning och justera pH till 5,5 med hjälp av en kalibrerad pH-mätare och en pH-remsa. När lösningen har svalnat till rumstemperatur, gör upp volymen till 1000 ml med ultrarent vatten för att förbereda 50 mM natriumacetat / ättiksyra (pH 5.5) lösning.
    2. Vakuumfiltrerar lösningen genom ett membranfilter på 0,2 μm och överför lösningen till två 500 ml lösningsmedelsflaskor.
    3. Placera cirka 250 ml av ovanstående buffert i en 500 ml volymetrisk kolv. Använd en graderad cylinder för att mäta 50 ml etanol från United States Pharmacopeia (USP) och tillsätt etanolen till den volymetriska kolven. Gör upp volymen till 500 ml med 50 mM natriumacetat / ättiksyra och mät pH-värdet med en pH-remsa.
  2. Förbered kvalitetskontrolllösningar (QC) för ett systemlämplighetstest.
    1. Fyll på HPLC-lösningsmedelsflaskorna med färskt ultrarent vatten (lösningsmedel A) och etanol (lösningsmedel B). Fyll på HPLC-pumpen och ladda HPLC-programmet med en flödeshastighet på 1 ml/min bestående av 30 % lösningsmedel A och 70 % lösningsmedel B (v/v).
    2. Gör en kontrolllösning (tom lösning) för QC. Tillsätt 5 ml 0,9% natriumklorid i en 20 ml glasflaska. Tillsätt 0,15 ml 23,4% natriumklorid i ovanstående lösning. Tillsätt 6 ml semipreparativ HPLC-mobilfas framställd i steg 1.1.3 (10 % etanol i 50 mM natriumacetat/ättiksyra, pH 5.5) till glasflaskan.
    3. Förbered 1 μg/ml icke-radioaktivt märkt l-FETrp och 5 μg/ml racemiska L-FETrp- och D-FETrp-blandningar (standardlösningar).
    4. Bygg en kalibreringskurva med L-FETrp-standardlösningar (0,1 μg/ml, 0,5 μg/ml, 1,0 μg/ml, 10 μg/ml, 100 μg/ml).
    5. Ställ in HPLC-sekvensen. Se till att sekvensen innehåller en körning av den tomma provlösningen, två körningar av standard L-FETrp (1 μg / ml), en körning av de racemiska L-FETrp- och D-FETrp-blandningarna (5 μg / ml) och en körning av det slutliga radioaktiva läkemedlet.
    6. Kör den partiella HPLC-sekvensen för att testa systemets lämplighet innan du analyserar de radioaktiva proverna med hjälp av en analytisk HPLC-kolonn (250 x 4,6 mm).
      1. Kör ett blankprov och se till att kromatogrammet för det tomma provet visar inga eller obetydliga toppar mellan tomrumsvolymen och 10 minuter av kromatogrammet.
      2. Kör två repliker av standardlösningen (innehåller 1 μg/ml L-FETrp). Se till att områdena för L-FETrp i de två replikaten ligger inom ±5 % av medelvärdet.
      3. Kör ett prov av blandningarna L-FETrp och D-FETrp (5 μg/ml L-FETrp respektive D-EFTrp). Se till att L-FETrp och D-FETrp kan identifieras på kromatogrammet och att utgångsvärdet har lösts.
  3. Förbered radiomärkningslösningarna och andra förnödenheter.
    1. Lägg till följande lösningar till fem 1,5 ml V-formade injektionsflaskor. Injektionsflaska 1: 1 ml kaliumkarbonat (K2CO3)/K222-lösning (5 mg/ml K222 och 1 mg/ml K2CO3 i en vatten-/acetonitrillösning, 1/99, v/v) för [18F]fluoreluering. Injektionsflaska 2: 0,4 ml vattenfri acetonitril för [18F]fluortorkning. Injektionsflaska 3: radiomärkningsprekursor i vattenfri acetonitril (1–2 mg i 0,5 ml vattenfri acetonitril) för [18F]fluorinkorporering; Injektionsflaska 4: saltsyra (2 M, 0,25 ml) i acetonitril (0,25 ml) för acidolys; Injektionsflaska 5: 2 M natriumhydroxid (0,25 ml) för neutralisering av reaktionsblandningarna.
    2. Aktivera en kvartär metylammonium (QMA) ljuspatron genom att först passera genom 10 ml mättad natriumbikarbonatlösning, följt av 10 ml ultrarent vatten och spola sedan patronen med ett kväveflöde. Konditionera en lätt C8-patron och en neutral aluminiumoxidpatron genom att passera genom 10 ml etanol, följt av 10 ml ultrarent vatten.
    3. Tillsätt 0,15 ml 23,4% natriumklorid och 5 ml 0,9% natriumklorid till en 30 ml steril formuleringsflaska för att justera toniciteten och späda HPLC-fraktionen.
    4. Bereda en lösning (1 ml natriumacetat/ättiksyrabuffert, 50 mM, pH = 5,5 beredd i steg 1.1.1, 1 ml etanol och 0,5 ml vatten [totalt 2,5 ml]) i en spruta för sköljning av reaktionskärlet; ladda i en 10 ml steril injektionsflaska.

2. Montera radiomärkningstillbehören och radiosyntetisera L-[18F]FETrp

  1. Montera radiomärkningstillbehören.
    1. Slå på modulens effekt, koldioxid, tryckluft, argonledningar och PLC-effekten (Programmerable Logic Controller). Klicka på knappen mod_pscf18 för att aktivera programmet för radiokemisyntessystemet. Initiera MVP för indata, utdata och formulering och se till att MVP:erna finns på positionerna 4, 1 respektive 1.
    2. Kontrollera att HPLC-slingan är i injiceringsläge och QMA-ljuspatronen i [18F] fluorfångningsläge .
    3. Installera den halvpreparativa HPLC-mobilfasflaskan (som innehåller den lösning som framställts i steg 1.1.3). Balansera HPLC-systemet genom att föra den mobila fasen genom den kirala HPLC-kolonnen (250 x 10 mm) och C18-kolonnen (100 x 10 mm) med en flödeshastighet på 2 ml/min i minst 30 minuter, byt sedan om avledningsventilen, låt HPLC-mobilen endast passera genom den kirala HPLC-kolonnen och öka flödeshastigheten till 3 ml/min.
    4. Installera QMA-ljuspatronen i [18F]fluorfällnings-/frigöringslinjen. Installera de staplade aluminiumoxid/C8-patronerna mellan ingångs-MVP-läge 6 och mellanflaskan, som är en 10 ml V-formad injektionsflaska ansluten till HPLC-provslingan. Installera en 10 ml tom injektionsflaska (ventilationsflaska) till utgångs-MVP-position 4 med en annan nål fäst vid flaskan som en ventil. Installera reagensflaskorna 1-5 till ingångs-MVP-positionerna 1-5.
    5. Installera injektionsflaskan som innehåller sköljlösningen som framställts i steg 1.3.4 till utgångsläget MVP 6.
    6. Installera en 500 ml avfallsflaska (för att samla HPLC-avfallet som passerar genom både kirala och C18-kolumner) till formuleringen MVP-position 1. Installera ytterligare en 500 ml avfallsflaska (för att samla HPLC-avfall som passerar genom kiralkolonnen) till avfallsuppsamlingsänden på tvålägesventilen med fyra portar.
    7. Anslut fraktionsuppsamlingsflaskan (förfylld lösning beredd i steg 1.3.3) till formuleringen MVP-position 2. Anslut utgångs-MVP-position 3 (gasledning) och slutproduktleveranslinje till formuleringen MVP position 2-injektionsflaskor för att återvinna den slutliga formulerade produkten. Installera en 10 ml tom steril injektionsflaska i formulering MVP-position 3, som kommer att användas som reservflaska för målfraktionssamlingen.
    8. Installera den korta C18-kolonnen mellan den fyrportiga, två-läges avledningsventilen och formuleringen MVP.
      OBS: Under installationen av reagens- och formuleringsflaskorna, se till att argontillförseln i kontrollpanelen är avstängd och argontrycket är noll för att undvika oväntad vätskeöverföring under injektionsflaskan. Dubbelkolla alla nålanslutningar, injektionsflaskor och MVP-positioner för reproducerbar radiosyntes.
  2. Radiosyntes av L-[18F]FETrp
    1. Ta emot och undersöka [18F]fluor.
      1. Vid mottagning av [18F] fluoridlösningen (15 ± 3 gigabecquerel (GBq) i början av syntesen, se materialförteckningen), undersök blyboxen på ytan och vid 1 m för att registrera de maximala strålningsexponeringshastigheterna. Gör ett torkningstest för att säkerställa att fraktlådan inte är förorenad. Registrera [18F] fluoriddos och -tid.
    2. Överför [18F] fluor.
      1. Överför radioaktiviteten till radiokemisyntessystemet.
      2. Anslut argonlinjen med en kort nål och [18F] fluoröverföringsledningen med en lång nål till [18F] fluorflaskan. Stäng glasdörren med heta celler och leddörren.
        VARNING: Använd en lång klämma för att trycka ner båda nålarna; se till att den långa nålspetsen sitter i botten av [18F] fluorflaskan så att all [18F] fluorid kan överföras ut. Vanligtvis begärs en V-formad injektionsflaska för [18F] fluorleverans.
    3. Fälla, eluera och azeotropiskt torka [18F]fluorid.
      1. Klicka på Ar Supply för att slå på argonmatningsledningen, öka argontrycket, slå på [18F] fluoridtrycklinjen och tryck den vattenhaltiga [18F] fluoriden genom QMA-ljuspatronen. När all radioaktivitet har fastnat i QMA-ljuspatronen, och avläsningen av radioaktivitetsdetektorn är stadig, öka argontrycket och blås argon genom patronen i ytterligare 5 minuter för att avlägsna överflödigt vatten.
      2. Stäng av [18F] fluoridtrycklinjen, minska argontrycket till noll, byt tvålägesventilen med sex portar från [18F] fluorfångningsläget till elueringsläget. Öppna reaktionsflaskan, slå på ingångs-MVP-positionen 1 argonlinje, tryck in K222/K2CO3-lösningen i ingångsflaskan MVP-position 1 genom QMA-ljuspatronen för att eluera radioaktiviteten i reaktionsflaskan. Växla [18F]fluorelueringsläget till fångstläget.
      3. Klicka på knappen Värme för att värma reaktorn vid 110 °C, slå på utgångs-MVP-positionen 4 argonlinje (svepledning) som ansluts till reaktorn och avdunsta lösningsmedlet till utgångs-MVP-läge 4-injektionsflaskan.
      4. Klicka på knappen Kyl för att kyla ner reaktorn till rumstemperatur med komprimerad koldioxid, stäng av sveplinjen, växla ingångs-MVP-position 1 till position 2 och tillsätt den vattenfria acetonitrilen i injektionsflaskan 2. Slå på sveplinan och värmaren för att azeotropiskt torka [18F]fluor vid 110 °C.
    4. Tillsätt radiomärkningsprekursorn och införliva [18F]fluor.
      1. Kyl ner reaktorn till rumstemperatur, stäng av svepledningen, växla ingångs-MVP-position 2 till position 3 och tillsätt tosylatradiomärkningsprekursorn i injektionsflaska 3. Stäng reaktorn och värm reaktionsblandningarna vid 100 °C i 10 minuter.
    5. Avdunsta reaktionslösningsmedlet och acidolysen.
      1. Kyl ner och öppna reaktorn, slå på svepledningen och avdunsta reaktionslösningsmedlet vid 100 °C.
      2. Kyl ner reaktorn, stäng av svepledningen, byt ingångs-MVP-läge 3 till läge 4 och tillsätt saltsyra/acetonitrilblandningen (0,5 ml, 1/1, v/v). Värm reaktionen vid 100 °C i 10 minuter för att avskydda tert-butyl- och tert-butyloxikarbonylskyddande grupperna i radiomärkningsprekursorn.
    6. Neutralisera reaktionen.
      1. Kyl ner reaktorn till rumstemperatur och växla ingångs-MVP-positionen 4 till läge 5 för att tillsätta 2 M natriumhydroxid för att neutralisera reaktionsblandningen. Stäng av MVP-argonlinjen för indata.
    7. Överför reaktionsblandningen till den mellanliggande injektionsflaskan.
      1. Klicka på F-knappen i utgångs-MVP för att växla utgångs-MVP från ventilationspositionen 4 till position 5 och klicka sedan på F-knappen i ingångs-MVP för att växla ingångs-MVP från position 5 till position 6. Slå på MVP-argonlinjen för utdata. Tryck reaktionsblandningen genom de staplade neutrala aluminiumoxid- och C8-patronerna till den mellanliggande injektionsflaskan installerad före HPLC-provslingan.
    8. Skölj reaktorn och överför lösningen.
      1. Byt utgångs-MVP-läge 5 till läge 6, tryck sköljlösningen i injektionsflaskan med utgångs-MVP-läge 6 genom reaktionsflaskan och patronerna till mellanflaskan successivt. Observera att volymen av den kombinerade blandningen är ungefär 3,5 ml. Stäng reaktionskärlet.
    9. Ladda den kombinerade blandningen till HPLC-slingan och rena blandningen.
      1. Växla HPLC-slingan från injektionsläge till belastningsläge, slå på MVP-argonlinjen och ladda blandningarna till 5 ml HPLC-slingan. När belastningen är klar växlar du belastningsknappen för att injicera och klickar på Injicera HPLC för att starta HPLC-kromatogrammet med en flödeshastighet på 3 ml/min. Klicka på HPLC-skärmknappen för att komma åt HPLC-kromatogrammet i realtid.
    10. Avled målfraktionen till C18-kolumnen.
      1. Klicka på MVP-knappen för avledning för att avleda HPLC-målfraktionen till den korta C18-kolumnen på cirka 12 minuter.
    11. Spola den kirala HPLC-kolonnen och rena fraktionen i C18-kolonnen.
      1. När målradioaktiviteten har samlats in i C18-kolonnen (och HPLC-mobilfasen flyter in i formuleringen MVP-läge 1-avfallsflaskan), växla den fyrportiga tvålägesavledningsventilen till avfallsuppsamlingsläget. Spola kiralkolonnen vid 4 ml/min i 6 min för att avlägsna den mindre D-[18F]FETrp-enantiomeren och andra ultravioletta (UV) föroreningar.
      2. Klicka på MVP-knappen för avledning för att avleda HPLC-mobilfasen tillbaka till formuleringens MVP-position 1 med en flödeshastighet på 3 ml/min. Observera att den mobila fasen passerar genom kiralkolonnen och C18-kolonnen för att rena L-[18F]FETrp som behålls i C18-kolonnen.
    12. Samla målfraktionen.
      1. Samla elueringsen vid cirka 32-34 minuter i formuleringen MVP position 2 injektionsflaska.
        OBS: Vanligtvis samlas en 2 min HPLC-fraktion upp och den totala volymen plus den förfyllda natriumkloridlösningen är 8-15 ml.
    13. Leverera dosen till en steril slutproduktflaska.
      1. Tryck lösningen i formuleringen MVP-position 2 injektionsflaska genom leveranslinjen och sterilt filter i den slutliga dosflaskan (via den förinstallerade sterila ventilationsfilternålen).
        OBS: Protokollsteg 2.2.9-2.2.13 är steg som används för HPLC-rening av L-[18F]FETrp.
    14. Analysera radioaktiviteten och dosvolymen.
      1. Ta bort det sterila filtret och analysera den slutliga dosens aktivitet och volym.
      2. Spola systemet med ultrarent vatten följt av etanol vid 4 ml/min i minst 15 minuter vardera. Stäng av HPLC-pumpen och PLC-lådan; stäng programmet; stänga av tryckluftsledningen, argonledningen och koldioxidledningen; och stäng av modulens huvudström.
    15. Dra tillbaka QC-dosen och kör QC-proverna.
      1. Dra ut cirka 0,1 ml av den slutliga dosen i en 0,2 ml insats av en QC-injektionsflaska. Kör det heta provet som programmet "partiell sekvens" efter det systemlämplighetstest som beskrivs i steg 1.2.6 .
    16. Analysera QC-data och släpp dosen.
      1. Beräkna kemisk och radiokemisk renhet, enantiomeriskt överskottsvärde och molär aktivitet; bestämma pH-värdet.
      2. Släpp dosen om alla testresultat passerar det acceptabla intervallet.

3. Efterkörning av systemrengöring

  1. Undersök radiomärkningsmodulen med hjälp av en Geiger-Mueller (GM) undersökningsmätare för att säkerställa att radioaktiviteten är tillräckligt sönderfallen (minst 24 timmar) innan systemet rengörs.
  2. Slå på radiomärkningsmodulens ström och PLC-boxens ström; aktivera programmet för radiokemisyntessystemet; och initiera indata-MVP, UTDATA MVP och formulering MVP. Växla kolumnväljaren till förbikopplingsläget.
  3. Lossa QMA-lamp-, aluminiumoxid- och C8-patronerna.
  4. Spola alla flaskor och linor med ultrarent vatten först, följt av etanol. Torka flaskorna och linjerna med argon med hög renhet.
  5. Försegla varje linjeventil med en steril nål med ett lock. Byt ut reagensflaskorna och reaktionskärlet med ugnsbrända injektionsflaskor respektive reaktionskärl.
  6. Stäng av HPLC-pumpen och PLC-lådan; stäng programmet; stänga av tryckluftsledningen, argonledningen och koldioxidledningen; och stäng av modulens huvudström.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Reaktionsschemat visas i figur 1. Radiomärkningen innefattar följande två steg: 1) reaktion av tosylatradiomärkningsprekursorn med [18F]fluor ger den 18F-märkta mellanprodukten, och 2) avskydd av tert-butyloxikarbonyl- och tert-butylskyddande grupper i mellanprodukten ger slutprodukten L-[18F]FETrp. Båda reaktionsstegen fortsätter vid 100 °C i 10 minuter.

Innan du tar emot [18F]fluor från den kommersiella säljaren, montera reagensflaskorna, formuleringsflaskorna och patronerna. jämvikta de halvförberedande QC-systemen; och kör ett QC-systemlämplighetstest. Det detaljerade arbetsflödet för radiosyntesen av L-[18F]FETrp beskrivs i figur 2. I korthet undersöks radioaktiviteten och överförs till radiokemisyntessystemet, och [18F] fluoriden torkas azeotropiskt i reaktionskärlet efter fångst- / frisättningsstegen. Efter [18F] fluorinkorporering i det första steget tillsätts syra för att avskydda de två funktionella grupperna, följt av basneutralisering. Reaktionsblandningen överförs till en mellanliggande injektionsflaska och reaktionskärlet sköljs med en blandad lösning. Den kombinerade blandningen laddas på HPLC-slingan för rening. En kombination av kirala och C18 HPLC-kolonner används för att avlägsna de kemiska föroreningarna. Målfraktionen samlas upp i en formuleringsflaska förfylld med natriumklorid för att justera doskoncentrationen och toniciteten. Slutprodukten sterilfiltreras till en injektionsflaska med slutdos, analyseras och aliciterars för QC innan doserna släpps.

Det schematiska diagrammet över systeminställningen visas i figur 3. Modulen består av följande huvudkomponenter: 1) ingång MVP för reagenstillsats, 2) utgång MVP för reaktorventilation och sköljning, 3) formulering MVP för HPLC-fraktionsuppsamling och dosformulering, 4) [18F] fluorfällning och frisättning MVP och 5) HPLC-reningssystem. Trenderna för radioaktivitet, reaktionstemperatur och tryck kan övervakas i realtid via kontrollpanelen. Ett typiskt semipreparativt HPLC-kromatogram visas i figur 4. Målfraktionen som innehåller UV-föroreningar avleds till en kort C18-kolonn (det svarta spåret överlappade med det röda UV-spåret, figur 4). Föroreningarna i målkomponenten kan avlägsnas genom att passera fraktionen genom en C18-kolonn. Den renade HPLC-fraktionen eluerad från C18-kolonnen samlas upp i formuleringsflaskan. Dosen analyseras och aliciteras för QC.

De representativa HPLC-kromatogrammen för QC visas i figur 5. Kromatogrammet för det tomma provet visar obetydliga toppar mellan tomrumsvolymen och 10 minuter av programmet. Den icke-radioaktivt märkta standardreferensen L-FETrp visar en enda isomer, separerad väl från standardreferensen för dess D-motsvarighet. Den slutliga dosen av L-[18F]FETrp visar hög kemisk renhet och radiokemisk renhet. Stabilitetstestning av slutprodukten vid den högsta doskoncentrationen i upp till 8 timmar visar att L-[18F]FETrp är stabilt när det gäller kemisk renhet, radiokemisk renhet, enantiomeriskt överskott och pH-värde (tabell 2)37. Detta protokoll för en-pot, tvåstegs radiosyntes av L-[18F]FET tar cirka 100 min. Det sönderfallkorrigerade utbytet är 20 ± 5%, med kemiska och radiokemiska renheter större än 95%. Från och med 12-18 GBq av [18F] fluorid är molaktiviteten hos L-[18F]FET 88-118 GBq/μmol. Masskoncentrationen är vanligtvis mindre än 0,5 μg/ml, med doskoncentrationen i intervallet 37-185 MBq/ml.

Figure 1
Figur 1: Reaktionsschema för enpott, tvåstegs radiosyntes av L-[18F]FETrp. Förkortningar: MeCN = acetonitril; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan; K222 = 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyklo[8.8.8]hexacosan. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Översikt över arbetsflödet för radiosyntesen L-[18F]FETrp. * En fullständig kvalitetskontroll enligt USP823, USP797 kommer att följas för mänsklig användning av L-[18F]FETrp. Förkortningar: QC = kvalitetskontroll; MeCN = acetonitril; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 3
Figur 3: Produktion av L-[18F]FETrp. Schematiskt diagram över installationen (vänster) och fotografiet av radiosyntesplattformen (höger). Installationen innehåller följande huvudkomponenter: 1. Input MVP; 2. Utgång MVP; 3. Formulering MVP; 4. [18F]Fluorfångande/frigörande MVP. 5. QMA-patron; 6. Mellanliggande injektionsflaska; 7. Aluminiumoxid/C8-patroner. 8. Reaktor; 9. Kiral HPLC-kolonn; 10, kolumn C18; 11. HPLC-avfallsflaska till kiralkolonnen. 12. Avledning MVP; 13. HPLC-avfallsflaska till kolonnerna kiral och C18. 14. Injektionsflaska med formulering; 15. Säkerhetskopiera flaskan. Förkortningar: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan; MVP = modulär injektionsflaska positionerare; QMA = kvartärt metylammonium. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 4
Figur 4: Typiskt semipreparativt kromatogram för rening av L-[18F]FETrp. Rött spår, UV-kanal vid 254 nm. Svart spår, radioaktivitetskanal. Pilarna 1, 2 anger början och slutet av avledningen av den radioaktiva fraktionen innehållande L-[18F]FETrp till C18-kolonnen. Pilarna 3, 4 anger början och slutet av insamlingen av den renade målfraktionen L-[18F]FETrp eluerad från C18-kolonnen. Förkortning: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-tryptofan. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 5
Figur 5: Typiskt analytiskt HPLC-kromatogram för kvalitetskontroll av L-[18F]FETrp. 1) Blank lösning, 2) standardlösning av L-FETrp, 3) standardlösning av L-FETrp och D-FETrp blandningar, 4) UV-spår av L-FETrp vid 230 nm, 4) radioaktivitetsspår av L-[18F]FETrp-formulering. Förkortning: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan; L-FETrp = 1-(2-fluoretyl)-L-tryptofan; D-FETrp = 1-(2-fluoretyl)-D-tryptofan. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Spårämne Klinisk undersökning Viktiga indikationer Proffsen Nackdelar
11 C-5-HTP Ja Imaging serotoninproducerande neuroendokrina tumörer, neuropsykiatriska sjukdomar Känslig för att upptäcka små neuroendokrina tumörer Behöver en cyklotron på plats, kort halveringstid, mödosamma procedurer, multienzymatisk radiosyntes, känslig för prekursorkoncentration och lösningens pH, ospecifikt upptag i dopaminerga och noradrenerga områden
[11C] AMT Ja Lokalisering av epileptogen vävnad och hjärntumörer baserat på starka kynureninvägsaktiveringar cGMP-produktion tillgänglig, inte införlivad i proteinsyntesen Behöver en cyklotron på plats, kort halveringstid, mödosamma procedurer, komplicerad kvantifiering under patologiska förhållanden
L-[18F]FETrp Nej Avbildning av kynureninväg inklusive epileptiska foci, hjärntumörer och detektering av epilepsiassocierade neuroinflammatoriska abnormiteter Gynnsam halveringstid, tillgänglig för satellitleverans, cGMP-radiosyntes, hög stabilitet mot defluorination och gynnsam strålningsdesimetri Upptaget underlättas av både L-aminosyratransportör och alanin-serin-cysteintransportör, inga mänskliga undersökningar ännu

Tabell 1: Jämförelse av 11C-5-HTP, [11C]AMT och L-[18F]FETrp. Förkortningar: cGMP = nuvarande god tillverkningssed. α-[11C]metyl-L-tryptofan; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroetyl)-L-tryptofan; 11 C-5-HTP = 11C-5-hydroxytryptofan.

Timmar efter avslutad syntes av analys Radiokemisk renhet med HPLC (%) Kemisk renhet (%) Enantiomeriskt överskott (%) pH-värde
0 99 >95 98 5.5
1 99 >95 99 5.5
2 99 >95 99 5.5
4 99 >95 98 5.5
6 98 >95 98 5.5
8 97 >95 97 5.5

Tabell 2: Stabilitetstest av L-[18F]FETrp i en typisk sats vid högsta doskoncentration. Förkortning: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-tryptofan.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tryptofan är en essentiell aminosyra för människor. Det spelar en viktig roll i regleringen av humör, kognitiv funktion och beteende. Radioaktivt märkta tryptofanderivat, särskilt kol-11-märkta [11C]AMT, har studerats i stor utsträckning på grund av deras unika roll i kartläggningen av serotoninsyntesen38,39, upptäckt och gradering av tumörer40, styrning av epilepsikirurgi41,42 och utvärdering av behandlingssvar vid diabetes43. Den korta halveringstiden och mödosamma radiomärkningsförfaranden begränsar emellertid den utbredda tillämpningen av [11C] AMT. Ansträngningar pågår för att utveckla fluor-18-märkta medel för tryptofanmetabolism. Två nyligen granskade artiklar sammanfattar utvecklings- och bildegenskaperna hos fluor-18-märkta tryptofanavbildningsmedel3,28.

Jämfört med sin 11C-märkta föregångare visar L-[18F]FETrp gynnsamma in vivo-bildegenskaper, god metabolisk stabilitet och motståndskraft mot defluorinering33. Dessutom visar L-[18F]FETrp en gynnsam dosimetriprofil jämfört med 18F-FDG och har föreslagits som ett lovande tryptofanavbildningsmedel för klinisk translation32,33. Metoden som beskrivs här använder en enpott, tvåstegsstrategi för radiosyntesen av L-[18F]FETrp i ett radiokemiskt syntessystem. L-[18F]FETrp producerades med hög kemisk renhet, radiokemisk renhet och enantiomeriskt överskott. Den totala icke-radioaktivt märkta L-FETrp-massan i den slutliga dosen är högst 5 μg och etanolhalten är högst 10%. L-[18F]FETrp produceras rutinmässigt i PET-centret för avbildning av tryptofanmetabolism i en transgen medulloblastommus hjärntumörmodell och har visat gynnsamma avbildningsresultat32. Jämfört med den rapporterade metoden för L-[18F]FETrp innehåller det nuvarande protokollet de fördelar som beskrivs nedan.

För det första används ett litet reaktionskärl och mindre prekursor- och reaktionslösningsmedel för radiomärkning jämfört med andra rapporterade radiomärkningsmoduler och metoder (i vilka 9 mg prekursor i 1,1 ml lösningsmedel användes)35, och endast 1-2 mg radiomärkningsprekursor i 0,5 ml lösningsmedel tillsätts till reaktionen men med ett mycket högre utbyte av enantiomeren. Mindre än 1 % avkastning har rapporterats för en tvåpolig trestegs radiosyntes av L-[18F]FETrp utan någon rapport om det enantiomera övervärdet44.

För det andra används den lägsta mängden toxisk K222, jämfört med rapporterade förfaranden för L-[18F]FETrp eller racemisk [18F]FETrp. Vanligtvis används 4-5 mg K222 jämfört med 37,5 mg som används av andra35. K222 är en fasöverföringskatalysator som ofta används vid radiosyntesen av 18F-märkta PET-spårämnen. Gränsen som anges i USP för K222 är mindre än 50 μg / ml. Ett färgpunktstest för detektion av den kvarvarande K222-koncentrationen måste utföras för att uppfylla kriterierna innan den slutliga dosen frisläpps för klinisk användning45.

För det tredje införs endast 1 % vatten i K2CO3/K222-lösningen för [18F]fluoreluering, vilket påskyndar torkningsprocessen av vattenhaltig [18F]fluorid. [18F]fluoridjoner är kraftigt hydratiserade och blir kemiskt inerta i vattenhaltiga medier46. Därför krävs förstärkning av nukleofiliciteten genom desolvering [18F]fluorid och azeotrop torkning av den vattenhaltiga lösningen för [18F]fluorinkorporering. Vatten kommer också att konkurrera med [18F] fluor för att hydrolysera istället för den önskade [18F] fluornukleofila substitutionen av radiomärkningsprekursorn.

För det fjärde används en injicerbar mobil fas för rening av L-[18F]FETrp. Tio procent etanol i 50 mM natriumacetat / ättiksyra, pH 5,5, används som mobilfas för att rena radiotracern, vilket lätt ger etanolhalten till mindre än 10% i den slutliga dosen för klinisk användning. Medan 90% etanol i vatten har rapporterats lösa enantiomererna, tar det mer tid att avdunsta etanolhalten till mindre än 10% vid 78 ° C34.

Den prekliniska studien av L-[18F]FETrp i en transgen medulloblastommusmodell visar att 1-L-[18F]FETrp hade hög hjärntumörackumulering med gynnsam kinetik, försumbar in vivo-defluorination och lågt bakgrundsupptag32. 1-L-[18F]FETrp visar också ett överlägset mål-till-icke-målförhållande till 18F-FDG31. Dessutom är protokollet enkelt att upprätta för produktion av L-[18F]FETrp för klinisk prövning37. Ytterligare, omfattande QC-tester, inklusive filterintegritet, radionuklidisk renhet, återstående lösningsmedelsnivåer, K222-koncentration, bakteriell endotoxinnivå och sterilitetstester, kan lätt utföras för den slutliga dosen av det radioaktiva läkemedlet. Processen för myndighetsgodkännande för klinisk användning av L-[18F]FETrp hos försökspersoner pågår aktivt.

Metoden har vissa begränsningar. Två HPLC-kolonner används för att erhålla adekvat kemisk renhet och enantiomeriskt överskott av L-[18F]FETrp. En flödeshastighet för den mobila fasen vid 3 ml/min används för reningen. En högre flödeshastighet resulterar i högt mottryck, medan en lägre flödeshastighet leder till förlängd tid för rening och dålig baslinjeupplösning av topparna. Alternativa HPLC-kolonner som är kompatibla med mobilfasen och visar bättre selektivitet mot enantiomerer och god upplösning över föroreningarna kan förenkla reningsstegen.

Radiokemisyntesmodulen är ett icke-kommersiellt system. Den helautomatiska radiosyntesen av racemisk [18F]FETrp har rapporterats i en kommersiell GE FASTlab-synthesizer. Kiral separation av enantiomererna utförs med en kiral analytisk HPLC-kolonn; de slutliga L- och D-isomererna formuleras på en andra FASTLab-kassett35. Xin och Cai34 rapporterade den automatiska radiosyntesen av optiskt ren L-[18F]FETrp med hjälp av ett GE FX-N-system. Medan de två enantiomererna lätt kan separeras med den halvpreparativa kirala HPLC-kolonnen, är den mobila fasen med en hög etanolhalt (90 % etanol i vatten) inte lämplig för direkt injektion från människa34. Användningen av en kommersiell radiosyntesator och en injicerbar mobil fas för L-[18F]FETrp med högt enantiomeriskt överskott är mycket önskvärt för enkel klinisk undersökning.

Sammanfattningsvis syntetiserades en fluor-18-märkt tryptofananalog L-[18F]FETrp i ett radiokemiskt syntessystem med användning av en enpott, tvåstegsmetod med hög tillförlitlighet och reproducerbarhet. Radiosyntesen har små mängder radiomärkningsprekursor och lösningsmedel, en injicerbar mobil fas och enkel implementering för klinisk produktion av L-[18F]FETrp för humant bruk. Protokollet kommer att underlätta ett mer utbrett utnyttjande av denna radiotracer för neurologiska störningar och cancer som är inblandade i tryptofanmetabolism.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar att det inte finns några konkurrerande ekonomiska intressen.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av Diagnostic & Research PET / MRI Center och av avdelningarna för biomedicinsk forskning och radiologi vid Nemours / Alfred I. duPont Hospital for Children.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
[18F]Fluoride in [18O]H2O PETNET Solutions Inc. N/A
4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane ACROS 291950010 Kryptofix 222 or K222, 98%
Acetic acid ACROS 222142500 99.8%
Acetonitrile Sigma-Aldrich 271004 anhydrous, 99.8%
Agilent 1260 HPLC system Agilent Technologies Agilent 1260 Agilent 1260 series
Analytcial chiral HPLC column Sigma-Aldrich 12024AST Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 4.6 mm
Carbon dioxide, 60 LBS Airgas REFR744R200S 99.99%
D-FETrp standard reference Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
Empty sterile vial Jubilant HollisterStier 7515 20 mm closure, 10 mL
Ethanol Decon Labs 2716 200 proof, USP grade. ≥99.9%
Fisherbrand 13 mm Syringe Filter, 0.22 µm, PVDF, sterile Fisher Scientific 09-720-3
Hydrochloric acid Sigma-Aldrich 30721 ≥37%
Isopropanol Decon Labs 8316 70%, sterile
L-[18F]FETrp radiolabeling precursor Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
L-FETrp standard reference Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
Light C8 cartridge Waters WAT036770 Sep-Pak  C8 plus light cartridge
Needle, 20 G x 1 Becton-Dickinson & Co. 305175
Needle, 20 G x 1 ½ Becton-Dickinson & Co. 305176
Needle, 21 G x 2 Becton-Dickinson & Co. 305129
Neutral aluminum oxide Waters WAT023561 Sep-Pak alumina N plus light
Nylon membrane (0.20 µm ) MilliPore GNWP04700 47 mm
Pall Acrodisc 25 mm syringe sterile filter Pall Corporation 4907
PETCHEM radiochemistry synthesis system PETCHEM Solutions Inc. Pinckney, MI N/A Radiosynthesizer
pH strips 2.0 - 9.0 EMD Millipore 1.09584.0001
Potassium carbonate Sigma-Aldrich 367877 99.995%
Quaternary methylammonium light cartridge Waters 186004051 Sep-Pak QMA light
Semi-preparative C18 HPLC column Phenomenex 00D-4253-N0 100 × 10 mm
Semi-preparative chiral HPLC column Sigma-Aldrich 12034AST Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 10 mm
Sodium chloride injection 23.4% APP Pharmaceutical, LLC 18730 USP grade
Sodium chloridei injection 0.9% Hospira NDC 0409-4888-10 USP grade
Sodium hydroxide Honeywell 306576 99.99%
Spinal needle, 20 G x 3 ½ Becton-Dickinson & Co. 405182
Sterile alcohol prep pads BioMed Resource Inc. PC661
Sterile empty vials, 2 mL Hollister Stier 7505ZA 13 mm closure
Sterile empty vials, 30 mL Jubilant HollisterStier 7520ZA 20 mm closure
Syringe PP/PE, 3 mL, Luer Lock Air-Tite 4020-X00V0
Syringe PP/PE, 5 mL, Luer Lock Becton-Dickinson & Co. 309646
Syringe,  PP/PE, 10 mL, NORM-JECT Air-Tite 4100-000V0
Syringe, 1 mL, Luer Slip Becton-Dickinson & Co. 309659
Syringe, 3 mL, Luer-Lock Becton-Dickinson & Co. 309657
Ultra high purity argon Airgas AR UHP300 99.999%
Ultrapure water MilliporeSigma ZRQSVP300 Direct-Q 3 tap to pure and ultrapure water purification system

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cetina Biefer, H. R., Vasudevan, A., Elkhal, A. Aspects of tryptophan and nicotinamide adenine dinucleotide in immunity: A new twist in an old tale. International Journal of Tryptophan Research. 10, 1178646917713491 (2017).
  2. Savitz, J. The kynurenine pathway: a finger in every pie. Molecular Psychiatry. 25 (1), 131-147 (2020).
  3. Zlatopolskiy, B. D., et al. 11C- and 18F-labelled tryptophans as PET-tracers for imaging of altered tryptophan metabolism in age-associated disorders. Russian Chemical Reviews. 89 (9), 879-896 (2020).
  4. Eriksson, B., et al. Positron emission tomography (PET) in neuroendocrine gastrointestinal tumors. Acta Oncologica. 32 (2), 189-196 (1993).
  5. Kälkner, K. M., et al. Positron emission tomography (PET) with 11C-5-Hydroxytryptophan (5-HTP) in patients with metastatic hormone-refractory prostatic adenocarcinoma. Nuclear Medicine and Biology. 24 (4), 319-325 (1997).
  6. Eriksson, O., et al. Quantitative imaging of serotonergic biosynthesis and degradation in the endocrine pancreas. Journal of Nuclear Medicine. 55 (3), 460-465 (2014).
  7. Carlbom, L., et al. 11C]5-hydroxy-tryptophan pet for assessment of islet mass during progression of type 2 diabetes. Diabetes. 66 (5), 1286-1292 (2017).
  8. Eriksson, O., et al. Positron emission tomography to assess the outcome of intraportal islet transplantation. Diabetes. 65 (9), 2482-2489 (2016).
  9. Jager, P. L., et al. Radiolabeled amino acids: Basic aspects and clinical applications in oncology. Journal of Nuclear Medicine. 42 (3), 432-445 (2001).
  10. Langen, K. J., Galldiks, N. Update on amino acid pet of brain tumours. Current Opinion in Neurology. 31 (4), 354-361 (2018).
  11. Chugani, D. C., Muzik, O., Chakraborty, P., Mangner, T., Chugani, H. T. Human brain serotonin synthesis capacity measured in vivo with α-[C-11]methyl-L-tryptophan. Synapse. 28 (1), 33-43 (1998).
  12. Chugani, D. C., Muzik, O. Alpha[C-11]methyl-L-tryptophan PET maps brain serotonin synthesis and Kynurenine pathway metabolism. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 20, 2-9 (2000).
  13. Diksic, M., Nagahiro, S., Sourkes, T. L., Yamamoto, Y. L. A new method to measure brain serotonin synthesis in vivo. I. Theory and basic data for a biological model. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 10 (1), 1-12 (1990).
  14. Diksic, M., Young, S. N. Study of the brain serotonergic system with labeled α-methyl-L-tryptophan. Journal of Neurochemistry. 78 (6), 1185-1200 (2001).
  15. Alkonyi, B., et al. Accurate differentiation of recurrent gliomas from radiation injury by kinetic analysis of α-11C-methyl-L-tryptophan PET. Journal of Nuclear Medicine. 53, 1058-1064 (2012).
  16. Bagla, S., et al. A distinct microRNA expression profile is associated with α[11C]-methyl-L-tryptophan (AMT) PET uptake in epileptogenic cortical tubers resected from patients with tuberous sclerosis complex. Neurobiology of Disease. 109, 76-87 (2018).
  17. Alkonyi, B., et al. Increased tryptophan transport in epileptogenic dysembryoplastic neuroepithelial tumors. Journal of Neuro-oncology. 107 (2), 365-372 (2012).
  18. Chugani, D. C. α-methyl-L-tryptophan: Mechanisms for tracer localization of epileptogenic brain regions. Biomarkers in Medicine. 5 (5), 567-575 (2011).
  19. Chugani, D. C., et al. Imaging epileptogenic tubers in children with tuberous sclerosis complex using α-[11C]methyl-L-tryptophan positron emission tomography. Annals of Neurology. 44 (6), 858-866 (1998).
  20. Chugani, H. T., et al. α-[11C]-Methyl-L-tryptophan-PET in 191 patients with tuberous sclerosis complex. Neurology. 81 (7), 674-680 (2013).
  21. Jeong, J. W., et al. Multi-modal imaging of tumor cellularity and tryptophan metabolism in human Gliomas. Cancer Imaging. 15 (1), 10 (2015).
  22. Juhász, C., et al. Quantitative PET imaging of tryptophan accumulation in gliomas and remote cortex. Clinical Nuclear Medicine. 37 (9), 838-842 (2012).
  23. Juhász, C., et al. Tryptophan metabolism in breast cancers: Molecular imaging and immunohistochemistry studies. Nuclear Medicine and Biology. 39 (7), 926-932 (2012).
  24. Juhász, C., et al. Successful surgical treatment of an inflammatory lesion associated with new-onset refractory status epilepticus. Neurosurgical Focus. 34, 5 (2013).
  25. Kumar, A., Asano, E., Chugani, H. T. α-[11C]-methyl-L-tryptophan PET for tracer localization of epileptogenic brain regions: Clinical studies. Biomarkers in Medicine. 5 (5), 577-584 (2011).
  26. Tiwari, V. N., Kumar, A., Chakraborty, P. K., Chugani, H. T. Can diffusion tensor imaging (DTI) identify epileptogenic tubers in tuberous sclerosis complex? Correlation with α-[11C]methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) positron emission tomography (PET). Journal of Child Neurology. 27 (5), 598-603 (2012).
  27. Juhász, C., et al. In vivo uptake and metabolism of α-[11C]methyl-L-tryptophan in human brain tumors. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 26 (3), 345-357 (2006).
  28. John, F., Muzik, O., Mittal, S., Juhász, C. Fluorine-18-labeled PET radiotracers for imaging tryptophan uptake and metabolism: a systematic review. Molecular Imaging and Biology. 22 (4), 805-819 (2020).
  29. Zlatopolskiy, B. D., et al. Discovery of 7-[ 18 F]fluorotryptophan as a novel positron emission tomography (PET) probe for the visualization of tryptophan metabolism in vivo. Journal of Medicinal Chemistry. 61 (1), 189-206 (2018).
  30. Giglio, B. C., et al. Synthesis of 5-[18F]fluoro-α-methyl tryptophan: New trp based PET agents. Theranostics. 7 (6), 1524-1530 (2017).
  31. Yue, X., et al. Comparison of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan and FDG for the detection of medulloblastoma in a transgenic mouse model. Journal of Nuclear Medicine. 60, Supplement 1 545 (2019).
  32. Xin, Y., et al. PET imaging of medulloblastoma with an 18F-labeled tryptophan analogue in a transgenic mouse model. Scientific Reports. 10 (1), 3800 (2020).
  33. Michelhaugh, S. K., et al. Assessment of tryptophan uptake and kinetics using 1-(2-18F-fluoroethyl)-L-tryptophan and α-11C-methyl-L-tryptophan PET imaging in mice implanted with patient-derived brain tumor xenografts. Journal of Nuclear Medicine. 58 (2), 208-213 (2017).
  34. Xin, Y., Cai, H. Improved radiosynthesis and biological evaluations of L- and D-1-[18F]fluoroethyl-tryptophan for PET imaging of IDO-mediated kynurenine pathway of tryptophan metabolism. Molecular Imaging and Biology. 19 (4), 589-598 (2017).
  35. Henrottin, J., et al. Fully automated radiosynthesis of N1-[18F]fluoroethyl-tryptophan and study of its biological activity as a new potential substrate for indoleamine 2,3-dioxygenase PET imaging. Nuclear Medicine and Biology. 43 (6), 379-389 (2016).
  36. Xin, Y., et al. Evaluation of l-1-[18F]Fluoroethyl-tryptophan for PET imaging of cancer. Molecular Imaging and Biology. 21 (6), 1138-1146 (2019).
  37. Yue, X., et al. Automated production of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan for imaging of tryptophan metabolism. Applied Radiation and Isotopes. 156, 109022 (2020).
  38. Booij, L., et al. Brain serotonin synthesis in adult males characterized by physical aggression during childhood: A 21-year longitudinal study. PLoS ONE. 5 (6), 11255 (2010).
  39. Chandana, S. R., et al. Significance of abnormalities in developmental trajectory and asymmetry of cortical serotonin synthesis in autism. International Journal of Developmental Neuroscience. 23 (2-3), 171-182 (2005).
  40. Juhász, C., Dwivedi, S., Kamson, D. O., Michelhaugh, S. K., Mittal, S. Comparison of amino acid positron emission tomographic radiotracers for molecular imaging of primary and metastatic brain tumors. Molecular Imaging. 13 (6), 1-10 (2014).
  41. Rubí, S., et al. Positron emission tomography with α-[11C]methyl-L-tryptophan in tuberous sclerosis complex-related epilepsy. Epilepsia. 54 (12), 2143-2150 (2013).
  42. Chugani, H. T., et al. Clinical and histopathologic correlates of 11C-alpha-methyl-L-tryptophan (AMT) PET abnormalities in children with intractable epilepsy. Epilepsia. 52 (9), 1692-1698 (2011).
  43. Muzik, O., Burghardt, P., Yi, Z., Kumar, A., Seyoum, B. Successful metformin treatment of insulin resistance is associated with down-regulation of the kynurenine pathway. Biochemical and Biophysical Research Communications. 488 (1), 29-32 (2017).
  44. Sun, T., et al. Radiosynthesis of 1-[18F]fluoroethyl-L-tryptophan as a novel potential amino acid PET tracer. Applied Radiation and Isotopes. 70 (4), 676-680 (2012).
  45. Mock, B. H., Winkle, W., Vavrek, M. T. A color spot test for the detection of Kryptofix 2.2.2 in [18F]FDG preparations. Nuclear Medicine and Biology. 24 (2), 193-195 (1997).
  46. Kim, D. W., Jeong, H. J., Lim, S. T., Sohn, M. H. Recent trends in the nucleophilic [18F]-radiolabeling method with no-carrier-added [18F]fluoride. Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44 (1), 25-32 (2010).

Tags

Kemi utgåva 175 1-(2-[18F]Fluoretyl)-L-tryptofan radiosyntes tryptofanmetabolism PET-avbildning kynureninväg
Radiosyntes av 1-(2-[<sup>18F</sup>]Fluoroetyl)-L-tryptofan med hjälp av en en-pot, Tvåstegsprotokoll
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yue, X., Nikam, R. M., Kecskemethy,… More

Yue, X., Nikam, R. M., Kecskemethy, H. H., Kandula, V. V. R., Falchek, S. J., Averill, L. W., Langhans, S. A. Radiosynthesis of 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-Tryptophan using a One-pot, Two-step Protocol. J. Vis. Exp. (175), e63025, doi:10.3791/63025 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter