As investigações sobre o Complexo Ga (III) de EOB-DTPA e sua<sup> 68</sup> Ga Radiolabeled Analogue
Summary
Um procedimento para o isolamento de EOB-DTPA e complexação subsequente com Ga naturais (III) e 68 Ga é aqui apresentado, bem como uma análise aprofundada de todos os compostos e investigações sobre a eficiência rotulagem, a estabilidade in vitro e o octanol / água coeficiente de distribuição do complexo marcado radioactivamente.
Abstract
Nós demonstramos um método para o isolamento de EOB-DTPA (3,6,9-triaza-f 3,6,9-tris (carboximetil) -4- (etoxibenzil) ácido -undecanedioic) a partir da sua Gd (III) e os protocolos para a preparação do seu novo não-radioactivos, isto é, singular Ga (III), bem como radioactivos 68Ga complexo. O ligando, bem como o Ga (III) foram caracterizados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), espectrometria de massa e análise elementar. 68Ga foi obtido por um método de eluição a partir de um padrão / 68Ga gerador 68 Ge. Experimentos para avaliar a eficiência de 68 Ga-rotulagem de EOB-DTPA em pH 3,8-4,0 foram realizadas. técnicas de análise de rádio estabelecida TLC (cromatografia de camada fina) e HPLC de rádio (cromatografia líquida de alta eficiência) foram usadas para determinar a pureza radioquímica do traçador. Como uma primeira investigação de lipofilicidade dos 68 Ga traçadores o n- octanol / água DISTRIBUTION coeficiente de Ga 68 espécies presentes em uma solução de pH 7,4 foi determinada por um método de extracção. medições in vitro de estabilidade do marcador em vários meios a pH fisiológico foram realizadas, revelando diferentes taxas de decomposição.
Introduction
Ácido gadoxético, um nome comum para o complexo de Gd (III) do ligando EOB-DTPA 1, é um agente de contraste utilizado em imagiologia hepatobiliar frequência de ressonância magnética (MRI). 2,3 Devido à sua absorção específica do fígado por hepatócitos e elevada percentagem de excreção hepatobiliar que permite a localização das lesões focais e tumores hepáticos. 2-5 no entanto, certas limitações da técnica de ressonância magnética (por exemplo, a toxicidade dos agentes de contraste, aplicabilidade limitada em pacientes com implantes claustrophobia ou de metal) para chamar uma ferramenta de diagnóstico alternativa .
A tomografia de emissão de positrões (PET) é um método de imagiologia molecular, em que uma pequena quantidade de uma substância radioactiva (traçador) é administrado, em que a sua distribuição no corpo é registado por um aparelho de PET. 6 O PET é um método dinâmico que permite alta a resolução espacial e temporal das imagens, bem como a quantificação dos resultados, sem ter delidar com os efeitos colaterais dos agentes de contraste de MRI. O valor informativo das informações metabólica obtida pode ser ainda aumentada pela combinação com dados anatômicos recebidos dos métodos de imagem adicionais, como mais comumente atingida por imagem híbrido com tomografia computadorizada (TC) em scanners de PET / CT.
A estrutura química de um marcador adequado para o PET deve incluir um isótopo radioactivo serve como emissor de positrões. Pósitrons têm um curto período de vida, uma vez que aniquilar quase imediatamente com os elétrons das conchas átomo de tecido circundante. Por aniquilação dois fotões gama 511 keV com direcção oposta de movimento são emitidos, que são registados pelo aparelho de PET 7,8. Para formar um traçador, nuclidos animal de estimação pode ser ligado covalentemente a uma molécula, como é o caso em 2-desoxi- 2- [18F] fluoroglucose (FDG), o marcador PET mais amplamente utilizado. 7 no entanto, um nuclídeo também podem formar ligações coordenativas a um ou vários ligantes (por exemplo,, [68 Ga] -DOTATOC 9,10) ou ser aplicado na forma de sais inorgânicos dissolvidos (por exemplo, [18F] fluoreto de sódio 11). No seu conjunto, a estrutura do marcador é crucial, uma vez que determina o seu comportamento biodistribuição, metabolismo e excreção.
Um nuclido PET adequado deve combinar as características favoráveis de energia de positrões como conveniente e disponibilidade, bem como uma meia-vida adequadas para a investigação pretendida. O 68Ga nuclídeo tornou-se uma força essencial no domínio do PET ao longo das últimas duas décadas. 12,13 Isto é principalmente devido à sua disponibilidade através de um sistema de gerador, que permite rotulagem no local, independentemente, a partir da vizinhança de um ciclotrão. Em um gerador, o nuclido mãe 68 Ge é absorvido numa coluna de onde o nuclídeo filha 68Ga é eluída e, subsequentemente, rotulados com um agente quelante adequado. 6,14 Uma vez que o 68Ga nuclídeo existe como um TrivalPendientesent catião tal como Gd (III) 10,13, quelantes EOB-DTPA com 68Ga vez iria produzir um complexo com a mesma carga global negativa como ácido gadoxético. Assim, que 68 Ga traçador pode combinar uma especificidade hepática característica semelhante com a aptidão para a imagem PET. Embora o ácido gadoxético é comprado e administrado como sal de sódio, no seguinte contexto vamos nos referir a ele como Gd [EOB-DTPA] e para o complexo não-radioativo Ga (III) como Ga [EOB-DTPA], ou 68 Ga [ EOB-DTPA] no caso de o componente marcado radioactivamente por uma questão de conveniência.
Para avaliar a sua aplicabilidade como marcadores para PET, complexos de metais radioactivos têm de ser examinadas extensivamente in vitro, in vivo ou ex experiências in vivo em primeiro lugar. Para determinar a aptidão para o respectivo problema médico, várias características tracer como comportamento biodistribuição e perfil de apuramento, a estabilidade, a especificidade do órgão e célula ou tissue captação precisam ser investigadas. Devido ao seu caráter não-invasivo, in vitro determinações são muitas vezes realizados antes de experimentos in vivo. É geralmente reconhecido que o DTPA e os seus derivados são de aptidão limitada como quelantes para 68Ga, devido a estes complexos de falta inércia cinética, resultando em decomposição comparativamente rápido, quando administrado in vivo. 14-20 Isto é causado principalmente pela apo- transferrina actua como um concorrente por 68 Ga no plasma. No entanto, nós investigamos este novo marcador relativa à sua eventual aplicação em imagiologia hepatobiliar, em que as informações de diagnóstico podem ser fornecidas dentro de minutos após a injecção 3,4,21-23, assim, que não implica necessariamente a estabilidade traçador de longo prazo. Para este efeito foram isoladas EOB-DTPA a partir de ácido gadoxético e inicialmente realizado a complexação com Ga naturais (III), que existe como uma mistura de dois isótopos estáveis, 69 Ga e 71 </sup> Ga. O complexo assim obtido serviu como padrão não radioactivo para o seguinte quelação de 68 Ga. Usamos métodos estabelecidos e, simultaneamente, avaliada sua adequação para determinar a eficiência 68 Galabeling de EOB-DTPA e investigar a lipofilicidade do novo 68 Ga traçador e sua estabilidade em diferentes mídias.
Protocol
Representative Results
Discussion
EOB-DTPA é acessível através de uma síntese de múltiplos passos 33, mas pode muito bem ser isolado a partir de agentes de contraste que contêm ácido disponíveis gadoxético. Para este propósito, o ião central, Gd (III) pode ser precipitado com um excesso de ácido oxálico. Depois de remover o oxalato Gd (III) e ácido oxálico o ligando pode ser isolado por precipitação em água fria a um pH de 1,5. No entanto, a fim de aumentar os rendimentos de cromatografia em coluna do filtrado pode ser reali…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no acknowledgements.
Materials
| primovist | Bayer | – | 0.25 M |
| gallium(III) chloride | Sigma-Aldrich Co. | 450898 | |
| water (deionized) | – | – | tap water deionizing equipment by Auma-Tec GmbH |
| hydrochloric acid 12 M | VWR | 20252.29 | |
| sodium hydroxide | Polskie Odczynniki Chemiczne S.A. | 810925429 | |
| oxalic acid | Sigma-Aldrich Co. | 75688 | |
| ethyl acetate | Brenntag GmbH | 10010447 | |
| silica gel | Merck KGaA | 1.10832.9025 | Geduran Si 60 0,063-0,2 mm |
| TLC silica gel 60 F254 | Merck KGaA | 1.16834.0001 | |
| methanol | VWR | 20903.55 | |
| ethanol | Brenntag GmbH | 10018366 | |
| eiethylether | VWR | 23807.468 | stored over KOH plates |
| ammonia solution (25 %) | VWR | 1133.1 | |
| pH electrode | VWR | 662-1657 | |
| stirring and heating unit | Heidolph | 505-20000-00 | |
| pump | Ilmvac GmbH | 322002 | |
| frit | – | custom design | |
| NMR spectrometer | Bruker Coorporation | – | Ultra Shield 400 |
| mass spectrometer | Thermo Fisher Scientific Inc. | – | |
| elemental analyser | Hekatech GmbH Analysentechnik | – | EuroVector EA 3000 CHNS |
| deuterated water D2O | euriso-top | D214 | 99,90 % D |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Material/Equipment required for labeling procedures | |||
| 68Ge/68Ga generator | ITG Isotope Technologies Garching GmbH | A150 | |
| pump and dispenser system | Scintomics GmbH | – | Variosystem |
| hydrochloric acid 30 % (suprapur) | Merck KGaA | 1.00318.1000 | |
| water (ultrapur) | Merck KGaA | 1.01262.1000 | |
| sodium chloride (suprapur) | Merck KGaA | 1.06406.0500 | |
| sodium acetate (suprapur) | Merck KGaA | 1.06264.0050 | |
| glacial acetic acid (suprapur) | Merck KGaA | 1.00066.0250 | |
| sodium citrate dihydrate | VEB Laborchemie Apolda | 10782 | >98.5% |
| PS-H+ Cartridge (S) | Macherey-Nagel | 731867 | Chromafix |
| apo-Transferrin | Sigma-Aldrich Co. | T2036 | |
| PBS buffer (tablets) | Sigma-Aldrich Co. | 79382 | |
| human serum | Sigma-Aldrich Co. | H4522 | from human male AB plasma |
| flasks, columns etc. | custom design | ||
| pH electrode | Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG | 765-Set | |
| binary pump (HPLC) | Hewlett-Packard | G1312A (HP 1100) | |
| UV Vis detector (HPLC) | Hewlett-Packard | G1315A (HP 1100) | |
| radioactive detector (HPLC) | EGRC Berthold | ||
| HPLC C-18-PFP column | Advanced Chromatography Technologies Ltd. | ACE-1110-1503/A100528 | |
| HPLC glass vials | GTG Glastechnik Graefenroda GmbH | 8004-HP-H/i3µ | |
| pipette | Eppendorf | – | |
| plastic vials | Sarstedt AG & Co. | 6542.007 | |
| plastic vials | Greiner Bio-One International GmbH | 717201 | |
| activimeter | MED Nuklear-Medizintechnik Dresden GmbH | – | Isomed 2010 |
| tweezers | custom design | ||
| incubator | Heraeus Instruments GmbH | 51008815 | |
| vortex mixer | Fisons | – | Whirlimixer |
| centrifuge | Heraeus Instruments GmbH | 75003360 | |
| gamma well counter | MED Nuklear-Medizintechnik Dresden GmbH | – | Isomed 2100 |
| water for chromatography | Merck KGaA | 1.15333.2500 | |
| acetonitrile for chromatography | Merck KGaA | 1.00030.2500 | |
| trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | 91707 | |
| TLC radioactivity scanner | raytest Isotopenmessgeräte GmbH | B00003875 | equipped with beta plastic detector |
Riferimenti
- Weinmann, H. J., et al. A new lipophilic gadolinium chelate as a tissue-specific contrast medium for MRI. Magn. Reson. Med. 22, 233-237 (1991).
- Stroszczynski, C., et al. Aktueller Stand der MRT-Diagnostik mit leberspezifischen Kontrastmitteln. Radiologe. 44, 1185 (2004).
- Van Beers, B. E., Pastor, C. M., Hussain, H. K. Primovist, Eovist – what to expect. J. Hepatol. 57, 421-429 (2012).
- Zech, C. J., Herrmann, K. A., Reiser, M. F., Schoenberg, S. O. MR Imaging in Patients with Suspected Liver Metastases: Value of Liver-specific Contrast Agent Gd-EOB-DTPA. Magn. Reson. Med. Sci. 6, 43-52 (2007).
- Leonhardt, M., et al. Hepatic Uptake of the Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Gd-EOB-DTPA: Role of Human Organic Anion Transporters. Drug Metab. Dispos. 38, 1024-1028 (2010).
- Wadas, T. J., Wong, E. H., Weisman, G. R., Anderson, C. Coordinating Radiometals of Copper, Gallium, Indium, Yttrium, and Zirconium for PET and SPECT Imaging of Disease. J. Chem. Rev. 110, 2858-2902 (2010).
- Ametamey, S. M., Honer, M., Schubiger, P. A. Molecular Imaging with PET. Chem. Rev. 108, 1501-1516 (2008).
- Cutler, C. S., Hennkens, H. M., Sisay, N., Huclier-Markai, S., Jurisson, S. S. Radiometals for Combined Imaging and Therapy. Chem. Rev. 113, 858-883 (2013).
- Henze, M., et al. PET Imaging of Somatostatin Receptors Using [68GA]DOTA-D-Phe1-Tyr3-Octreotide: First Results in Patients with Meningiomas. J. Nucl. Med. 42, 1053-1056 (2001).
- Hofmann, M., et al. Biokinetics and imaging with the somatostatin receptor PET radioligand 68Ga-DOTATOC: preliminary data. Eur. J. Nucl. Med. 28, 1751-1757 (2001).
- Blau, M., Nagler, W., Bender, M. A. Fluorine-18: a new isotope for bone scanning. J. Nucl. Med. 3, 332-334 (1962).
- Green, M. A., Welch, M. J. Gallium Radiopharmaceutical Chemistry. Int. J. Radiat. Appl. Instrum. B. 16, 435-448 (1989).
- Rösch, F. Past, present and future of 68Ge/68Ga generators. Appl. Radiat. Isot. 76, 24-30 (2013).
- Liu, S. The role of coordination chemistry in the development of target-specific radiopharmaceuticals. Chem. Soc. Rev. 33, 445-461 (2004).
- Haubner, R., et al. Development of (68)Ga-labelled DTPA galactosyl human serum albumin for liver function imaging. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 40 (68), 1245-1255 (2013).
- Yang, W., Zhang, X., Liu, Y. Asialoglycoprotein Receptor-Targeted Radiopharmaceuticals for Measurement of Liver Function. Curr. Med. Chem. 21, 4-23 (2014).
- Chauhan, K., et al. 68Ga based probe for Alzheimer’s disease: synthesis and preclinical evaluation of homodimeric chalcone in β-amyloid imaging. Org. Biomol. Chem. 12, 7328-7337 (2014).
- Chakravarty, R., Chakraborty, S., Dash, A., Pillai, M. R. A. Detailed evaluation on the effect of metal ion impurities on complexation of generator eluted 68Ga with different bifunctional chelators. Nucl. Med. Biol. 40, 197-205 (2013).
- Clevette, D. J., Orvig, C. Comparison of ligands of differing denticity and basicity for the in vivo chelation of aluminum and gallium. Polyhedron. 9, 151-161 (1990).
- Prinsen, K., et al. Development and evaluation of a 68Ga labeled pamoic acid derivative for in vivo visualization of necrosis using positron emission tomography. Bioorg. Med. Chem. 18, 5274-5281 (2010).
- Vogl, T. J., et al. Liver tumors: comparison of MR imaging with Gd-EOB-DTPA and Gd-DTPA. Radiology. 200, 59-67 (1996).
- Reimer, P., et al. Phase II clinical evaluation of Gd-EOB-DTPA: dose, safety aspects, and pulse sequence. Radiology. , 177-183 (1996).
- Ba-Ssalamah, A., et al. MRT der Leber. Radiologe. 44, 1170-1184 (2004).
- Scott, R. P. W. . Journal of Chromatography Library. 22A, A137-A160 (1983).
- Reichenbaecher, M., Popp, J. . Strukturanalytik organischer und anorganischer Verbindungen. , (2007).
- Gross, J. H. . Mass Spectrometry: A Textbook. , (2004).
- Ma, T. S., Rittner, R. C. . Modern Organic Elemental Analysis. , (1979).
- Mueller, D., et al. Simplified NaCl Based 68Ga Concentration and Labeling Procedure for Rapid Synthesis of 68Ga Radiopharmaceuticals in High Radiochemical Purity. Bioconjugate Chem. 23, 1712-1717 (2012).
- Roberts, T. R. Radio-column chromatography. Journal of Chromatography Library. 14, 103-132 (1978).
- Roberts, T. R. Radio-thin-layer chromatography. Journal of Chromatography Library. 14, 45-83 (1978).
- Green, M. A., Welch, M. J. Gallium radiopharmaceutical chemistry. Nucl. Med. Biol. 16, 435-448 (1989).
- Notni, J., Plutnar, J., Wester, H. J. Bone-seeking TRAP conjugates: surprising observations and their implications on the development of gallium-68-labeled bisphosphonates. EJNMMI Res. 2, 13 (2012).
- Schmitt-Willich, H., et al. Synthesis and Physicochemical Characterization of a New Gadolinium Chelate: The Liver-Specific Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Gd-EOB-DTPA. Inorg. Chem. 38, 1134-1144 (1999).
- Zhernosekov, K., Nikula, T. 68Ga generator for positron emission tomography. , (2012).
- Simecek, J., Hermann, P., Wester, H. J., Notni, J. How is 68Ga Labeling of Macrocyclic Chelators Influenced by Metal Ion Contaminants in 68Ge/68Ga Generator Eluates?. ChemMedChem. 8, 95-103 (2013).
- Baur, B., et al. Synthesis, Radiolabelling and In Vitro Characterization of the Gallium-68-, Yttrium-90- and Lutetium-177-Labelled PSMA Ligand, CHX-A”-DTPA-DUPA-Pep. Pharmaceuticals (Basel). 7, 517-529 (2014).
- Boros, E., et al. RGD conjugates of the H2dedpa scaffold: synthesis, labeling and imaging with 68Ga. Nucl. Med. Biol. 39, 785-794 (2012).
- Beck, W. S. . Hematology. , (1998).
- Patel, V., Morrissey, J. . Practical and Professional Clinical Skills. , (2001).
- Bartke, A., Constanti, A. . Basic Endocrinology. , (1998).
- Bernstein, L. R. Mechanisms of Therapeutic Activity for Gallium. Pharmacol. Rev. 50, 665-682 (1998).
- Clausen, J., Edeling, C. J., Fogh, J. 67Ga Binding to Human Serum Proteins and Tumor Components. Cancer Res. 34, 1931-1937 (1974).
- Dumont, R. A., et al. Novel 64Cu- and 68Ga-Labeled RGD conjugates show improved PET imaging of αvβ3 integrin expression and facile radiosynthesis [Erratum to document cited in CA156:116856. J. Nucl. Med. 52, 1498 (2011).
- Pohle, K., et al. 68Ga-NODAGA-RGD is a suitable substitute for 18F-Galacto-RGD and can be produced with high specific activity in a cGMP/GRP compliant automated process. Nucl. Med. Biol. 39, 777-784 (2012).
- Notni, J., Pohle, K., Wester, H. J. Be spoilt for choice with radiolabelled RGD peptides: Preclinical evaluation of 68 Ga-TRAP(RGD)3. Nucl. Med. Biol. 40, 33-41 (2013).
