Solid fase 11C-methylering, oprensning og formulering til fremstilling af PET-Tracers

Summary

Vi rapporterer en effektiv Carbon-11 radiolabeling teknik til at producere klinisk relevante røbestoffer til Positron emission Tomography (PET) ved hjælp af solid Phase ekstraktions patroner. ¹¹ C-methylerende middel passerer gennem en cylinderampul, der er forudindlæst med forløber, og efterfølgende eluering med vandig ethanol giver kemisk og radiokemisk ren PET-røbestoffer i høje radiokemiske udbytter.

Abstract

Rutinemæssig produktion af aktive, der anvendes i Positron emission tomografi (PET) meste bygger på våd kemi, hvor den radioaktive synthon reagerer med en ikke-radioaktiv forløber i opløsning. Denne fremgangsmåde nødvendiggør rensning af sporstoffet ved højtryksvæskekromatografi (HPLC) efterfulgt af omformulering i et biokompatibelt opløsningsmiddel til human administration. Vi har for nylig udviklet en roman ¹¹C-methylering tilgang til den meget effektive syntese af Carbon-11 mærket Pet radioaktive lægemidler, drage fordel af solid Phase patroner som engangs “3-i-1” enheder til syntese, rensning og omformulering af røbestoffer. Denne fremgangsmåde overflødigt brugen af præparativ HPLC og reducerer tabene af Tracer i overførselslinjer og på grund af radioaktivt forfald. Desuden forbedrer den patron baserede teknik syntese sikkerheden, forenkler automatiseringsprocessen og letter overholdelsen af kravene til god fremstillingspraksis (GMP). Her viser vi denne teknik på eksemplet med produktion af en PET Tracer Pittsburgh sammensatte B ([¹¹C] PIB), en guld standard in vivo Imaging agent for amyloid plaques i den menneskelige hjerner.

Introduction

Positron emission tomografi (PET) er en molekylær Imaging modalitet, som er afhængig af påvisning af den radioaktive henfald af en isotop fastgjort til et biologisk aktivt molekyle for at muliggøre in vivo visualisering af biokemiske processer, signaler og transformationer . Carbon-11 (t_1/2 = 20,3 min) er en af de mest almindeligt anvendte radioisotoper i pet på grund af sin overflod i organiske molekyler og kort halveringstid, som giver mulighed for flere spor er administrationer på samme dag til samme menneskelige eller animalske emne og reducerer strålings byrden for patienterne. Mange røbestoffer mærket med denne isotop anvendes i kliniske undersøgelser og i grundlæggende sundhedsforskning for in vivo PET-billeddannelse af klassiske og spirende biologisk relevante mål-[¹¹c] Racloprid for D₂/D₃ -receptorer, [¹¹c] PiB for amyloid plaques, [¹¹C] PBR28 for translokat protein-for blot at nævne nogle få.

Carbon-11 mærket PET-røbestoffer fremstilles fortrinsvis via ¹¹C-methylering af ikke-radioaktive prækursorer, der indeholder-Oh (alkohol, phenol og CARBOXYLSYRE),-NH (Amin og AMID) eller-sh (thiol) grupper. Kort sagt er isotop genereret i gasmålet for en Cyclotron via en ¹⁴N (p, α)¹¹c nuklear reaktion i den kemiske form af [¹¹c] co₂. Sidstnævnte omdannes derefter til [¹¹c] methyliodid ([¹¹c] ch₃I) via enten våd kemi (reduktion til [¹¹c] LM₃Oh med lialh₄ efterfulgt af brat slukning med hi)¹ eller tør Kemi (katalytisk reduktion til [¹¹C] ch₄ efterfulgt af radikal iodering med molekyl-I₂)². [¹¹C] Kap₃jeg kan derefter yderligere omdannes til den mere reaktive ¹¹c-methyl triflate ([¹¹c] ch₃OTF) ved at passere den over en sølv triflate kolonne³. Den ¹¹C-methylering udføres derefter ved enten at boblende den radioaktive gas i en opløsning af ikke-radioaktiv forløber i organisk opløsningsmiddel eller via den mere elegante bundne opløsningsmiddel “loop” metode^4,5. Den ¹¹C-Tracer renses derefter ved hjælp af HPLC, omformuleret i et biokompatibelt opløsningsmiddel, og passerer gennem et sterilt filter, inden det gives til forsøgspersoner. Alle disse manipulationer skal være hurtige og pålidelige i betragtning af den korte Half-Life af Carbon-11. Brugen af et HPLC-system øger imidlertid markant tabet af sporstof og produktionstid, kræver ofte brug af giftige opløsningsmidler, komplicerer automatisering og lejlighedsvis fører til mislykkede synteser. Desuden forlænger den påkrævede rensning af reaktorerne og HPLC-søjlen forsinkelser mellem synteser af efterfølgende spor batcher og øger personalets eksponering for stråling.

Radio kemien af fluor-18 (t_1/2 = 109,7 min), den anden udbredte Pet-isotop, er for nylig blevet fremskreden via udviklingen af kassette baserede kits, der forebygger behovet for HPLC-rensning. Ved at anvende faste fase ekstraktions patroner (SPE) giver disse fuldt engangs kits mulighed for en pålidelig rutinemæssig produktion af ¹⁸f-Tracers, herunder [¹⁸f] FDG, [¹⁸f] FMISO, [¹⁸f] FMC og andre, med kortere syntese gange, reduceret personale involvering og minimal vedligeholdelse af udstyret. En af grundene til Carbon-11 er stadig en mindre populær isotop i PET Imaging er en mangel på lignende kits til rutinemæssig produktion af ¹¹C-Tracers. Deres udvikling vil i høj grad forbedre syntetisk pålidelighed, øge radiokemiske udbytter og forenkle automatisering og forebyggende vedligeholdelse af produktions modulerne.

I øjeblikket er tilgængelige produktionssæt drage fordel af billige, engangs, SPE patroner i stedet for HPLC kolonner til adskillelse af radiotracer fra ureagerede radioaktive isotop, forløber og andre radioaktive og ikke-radioaktive biprodukter. Ideelt set fortsætter radioaktiv reaktionen også på den samme cylinderampul; for eksempel, [¹⁸f] fluoromethylering af dimethylaminoethanol med gasformigt [¹⁸f] ch₂BRF i produktionen af prostatacancer Imaging Pet Tracer [¹⁸F] fluoromethylcholin opstår på en kation-udveksling harpiks patron ⁶. selv om lignende procedurer for radioaktiv mærkning af flere ¹¹c-Tracers på cylinderampuller er blevet rapporteret^7,8 og blev særligt stærk for radio syntesen af [¹¹c] cholin⁹ og [¹¹C] methionin¹⁰, er disse eksempler fortsat begrænset til onkologiske Pet-røbestoffer, hvor adskillelsen fra forstadiet ofte ikke er påkrævet. Vi har for nylig rapporteret om udviklingen af “[¹¹c] kits” til fremstilling af [¹¹c] ch₃I¹¹ og efterfølgende ¹¹c-methylering, samt solid fase-støttede syntese¹² i vores bestræbelser på at at forenkle rutine produktionen af ¹¹C-trackere. Her ønsker vi at demonstrere vores fremskridt ved hjælp af eksemplet med solid fase støttet radio syntese af [¹¹C] PIB, et radiotracer til Aβ Imaging, som revolutionerede området for Alzheimers sygdom (ad) Imaging, da det blev først udviklet i 2003 ( Figur 1) ^13,14. I denne metode, flygtige [¹¹C] ch₃otf (BP 100 °c) er PASSERET over 6-Oh-BTA-0 forløber deponeret på harpiks af en engangs patron. PET Tracer [¹¹C] PIB er derefter adskilt fra forstadiet og radioaktive urenheder ved eluering fra cylinderampullen med biokompatibel vandig ethanol. Yderligere, vi automatiseret denne metode til [¹¹C] PIB radio syntese ved hjælp af en fjernbetjent radiokemi syntese modul og engangs kassette kits. Konkret implementerede vi denne røntgen syntese på et radiokemi modul med 20 ventiler, udstyret med sprøjte drev (Dispenser), som passer til standard 20 mL engangsplast sprøjte, gasflow regulator, vakuumpumpe og måler. På grund af enkelheden i denne metode, vi er overbeviste om, at det kan ændres til de fleste kommercielt tilgængelige automatiserede synthesizere, enten kassette-baserede eller dem udstyret med stationære ventiler. Denne solid fase understøttet teknik letter [¹¹C] PIB produktion i overensstemmelse med god fremstillingspraksis (GMP) regler og forbedrer syntese pålidelighed. Den teknik, der beskrives her, reducerer også mængden af prækursorer, som kræves til radio syntese, bruger kun “grønne” biokompatible opløsningsmidler og nedsætter tiden mellem på hinanden følgende produktionsbatcher.

Protocol

1. klargøring af buffere og eluenter 2,72 g natriumacetattrihydrat opløses i 100 mL vand for at tilberede 0,2 M natriumacetat opløsning (opløsning A). 11,4 mL iseddike opløses i 1 L vand for at tilberede 0,2 M eddikesyre opløsning (opløsning B). Der kombineres 50 mL opløsning A med 450 mL opløsning B til klargøring af acetat bufferen ved pH 3,7 (buffer 1) i henhold til buffer referencecenter15. Kontroller pH-værdien af bufferen med pH-striber eller en pH-m?…

Representative Results

For at opsummere en typisk radio syntese af [11c] PIB, er gasformigt [11c] ch3OTF først passeret gennem en tC18 cylinderampul forudindlæst med en opløsning af forløber (figur 1). Adskillelse af reaktionsblandingen opnås derefter ved successiv eluering med vandige ethanolopløsninger som følger. For det første, 12,5% EtOH PS størstedelen af ureageret [11c] ch3OTF og 6-Oh-BTA-0, derefter 15% EtOH sk…

Discussion

På trods af den nylige fremkomsten og FDA godkendelse af flere ¹⁸F-mærkede Pet Tracers, såsom florbetapir, florbetaben og flutemetamol, [¹¹C] PIB er fortsat en guld standard Tracer til amyloid Imaging på grund af den hurtige hjerne optagelse og lav ikke-specifik Bindende. I øjeblikket er denne Tracer syntetiseres via enten våd kemi¹⁶ eller ved hjælp af en “Dry loop” tilgang^4,17. Begge metoder kræver H…

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