JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Protocol
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
생물학

Mikrodalga-destekli-pot Bir Sentez N Succinimidyl-4-[ 18 F] fluorobenzoate ([ 18 F] SFB)

Published: June 28, 2011
doi:
10.3791/2755
, , , , ,
1Department of Molecular and Medical Pharmacology, David Geffen School of Medicine,University of California at Los Angeles, 2Crump Institute for Molecular Imaging, David Geffen School of Medicine,University of California at Los Angeles, 3California NanoSystems Institute,University of California at Los Angeles, 4Nuclear Medicine, PET Center, Shanghai Medical Collegea,Fudan University, 5Electronics and Information Engineering, College of Electronics and Information Engineering,Wuhan Textile University

Summary

Bir uyduruk bir pot sentez N succinimidyl-4-[<sup> 18</sup> F] fluorobenzoate ([<sup> 18</sup> F] SFB) susuz, üç adım radyokimyasal süreci dayalı geliştirilmiştir. Mikrodalga ısıtma kullanarak, tüm işlemleri en az 30 dakika veya daha fazla arıtma preparatif HPLC ile 60 dakika içinde tamamlanabilir. Çürüme düzeltilmiş radyokimyasal verimleri (RCYs) 35-5 (% n> 30).

Abstract

Biyomoleküller, peptidler, proteinler 1-9, 10,11 ve antikorlar ve bunların mühendislik parçaları da dahil olmak üzere, 12-14, potansiyel terapötikler ve moleküler görüntüleme ajanları olarak önem kazanıyor. Özellikle, pozitron yayan radyoizotoplar (örneğin, Cu-64, Ga-68, F-18) ile etiketlenmiş, birçok fizyolojik ve patolojik süreçler hedeflenen görüntüleme için problar olarak kullanılmalıdır. 15-18 Bu nedenle, önemli çaba 18 F-etiketli biyomoleküllerin sentezi ve keşif için ayrılmıştır. Peptidlerin doğrudan 18 F-etiketleme zarif örnekler, 19-22 sert reaksiyon şartları olmasına rağmen (yani, organik çözücü, aşırı pH, yüksek sıcaklık) doğrudan radiofluorination ilişkili genellikle kırılgan protein örnekleri ile uyumsuz. Bugüne kadar, bu nedenle, biyomoleküllerin içine radyoaktif protez grupların birleşmesiyle tercih edilen yöntem olmaya devam etmektedir. 23,24

N Succinimidyl-4-[18 F] fluorobenzoate 18 F-etiketleme ([18 F] SFB), 25-37 biyomoleküllerin temel amino grupları ile reaksiyona girerek bir Bolton-Hunter tipi reaktif, çok yönlü bir protez grup , biyolojik varlıklar açısından, in vivo istikrar ve yüksek Radyoaktif verimi belirgin çok geniş bir yelpaze . F ile etiketleme sonra [18] SFB [18 F] fluorobenzoylated biyomoleküllerin in vivo görüntüleme çalışmaları için potansiyel PET tracer olarak araştırılmalıdır olabilir. 1. En [18 F] edebiyatlarında açıklanan SFB radiosyntheses iki, hatta üç reaktörler gerektirir ve iki katı faz ekstraksiyon (SPE) ya da yüksek performanslı sıvı kromatografi (HPLC) kullanarak birden fazla arındırmalardan. Bu tür uzun süreçler, rutin üretim ve biyomoleküllerin Radyoaktif yaygın uygulamalar engel. Rağmen, birkaç modül destekli [18 F] SFB sentezlere bildirilmiştir, 29-32, 41-42, onlar çok pahalı piyasada bulunan Radyokimya kutular (Tablo 1) kullanılarak karmaşık ve uzun prosedürler dayanmaktadır . Bu nedenle, radiosynthesis daha basitleştirilmesi [18 F] SFB düşük maliyetli kurulum kullanarak otomatik bir süreç adaptasyonu için çok yararlı olacaktır.

Burada, biz kısa bir rapor hazırlanması [18 F] basitleştirilmiş bir tek pot mikrodalga yardımlı sentez (Şekil 1) dayalı SFB. Bizim yaklaşımımız adımları ya da herhangi bir sulu reaktifler arasındaki arıtma gerektirmez. Buna ek olarak, birkaç PET tracer sentezlere kullanılmakta olan mikrodalga ışınlama, 38-41 RCYs yüksek ve karşılık gelen termal reaksiyonlar daha iyi seçicilik verir ya da daha kısa tepki süreleri benzer verim sağlar. 38 En önemlisi, biyomoleküllerin etiketleme kaydettiğiniz zaman, sonraki bioconjugation veya PET adım için yönlendirilir olabilir bizim geliştirilmiş 28,43 yenilik [18 F] SFB sentezi iki yönlüdür: (1) susuz deprotection stratejisi arasında orta (ler) hiçbir arıtma gerektirir. her adımda ve (2) [18 F] SFB mikrodalga destekli radyokimyasal dönüşümler, hızlı, güvenilir üretimini sağlayacak .

Protocol

1. İlk hazırlıkları V-flakon (5 ml) RV1 (bar karıştırarak), mikrodalga sentezini gerçekleştirmek için ana reaksiyon kabı olarak kullanılır. (Bkz. Şekil 2) bağlayan yedi giriş / çıkış portları ile bir PEEK adaptöre bağlı ve mikrodalga boşluğunun içine konur. RV2 ham toplamak için SPE kartuşu (I) bağlı [18 F] SFB. Rv3 final [18 F] SFB çözüm toplamak için SPE kartuşu (II) bağlıdır. Özellikle Biyomoleküllerin downstream Radyoaktif, PBS yeniden oluştu…

Discussion

Bu basitleştirilmiş üç adım, bir pot 18 F-asilleşme reaktif radiosynthesis [18 F] SFB susuz kimya dayalı geliştirilmiştir. Bu süreç mükemmel tekrarlanabilirlik ve üretimi için güvenilir olabilir [18 F] aşağıdaki gibi açıklanan iki anahtar değişiklikler nedeniyle otomatik Radyokimya modülleri, SFB: 1. Biz yaygın sulu bazik veya asidik bir çözüm yerine, susuz KOtBu / DMSO sistemi bir deprotection / sabunlaşma adım kullanmaktayız. Susuz deprotection strateji ar…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma ABD Enerji Bakanlığı (DE-FG02-09ER09-08 ve DE-PS02-09ER09-18), UCLA Jonsson Kapsamlı Kanser Merkezi, Üniversite Sanayi İşbirliği Araştırma Programı (UC Discovery Grant bio07 tarafından desteklenmiştir. -10.665). Biz F-18 radyoizotop ve pek çok anlayışlı tartışmalar sağlamak için UCLA Biyomedikal Siklotron Tesisleri'nde Dr Nagichettiar Satyamurthy ve kurmayları teşekkür ederiz. Biz Dr teşekkür ederim. Michael Collins, Greg Leblanc Joseph Lambert ve teknik danışmanlık ve destek için CEM Keller Barnhardt. Biz Dirk Williams, Darin Williams, Dr teşekkür ederim. Joseph Hong Dun Lin, tasarım ve işleme parçaları için Michael van Dam CEM mikrodalga reaktör değiştirmek ve SPE arıtma modülleri için.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
acetic acid in aqueous solution (5%, v/v) Fisher A38-500 Prepared in our lab
Acetonitrile Sigma-Aldrich 75-05-8  
Diethyl ether Sigma-Aldrich 14775  
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich 472301  
Ethyl 4-(N,N,N-trimethylammonium)benzoate triflate Prepared in lab    
4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane (K222) Sigma-Aldrich 29,111-0  
O-(N-succinimidyl)-N,N,N‘,N‘-tetramethyluronium tetrafluoroborate (TSTU) Sigma-Aldrich 105832-38-0  
Potassium carbonate in aqueous solution (1M) Sigma-Aldrich 209619 Prepared in our lab
Potassium tert-butoxide Sigma-Aldrich 156671  
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Okarvi, S. M. Recent progress in fluorine-18 labeled peptide radiopharmaceuticals. Eur. J. Nucl. Med. 28, 929-938 (2001).
  2. Chen, X. Y., Park, R., Hou, Y. P., Khankaldyyan, V., Gonzales-Gomez, I., Tohme, M., Bading, J. R., Laug, W. E., Conti, P. S. MicroPET imaging of brain tumor angiogenesis with 18F-labeled PEGylated RGD peptide. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 31, 1081-1089 (2004).
  3. Wu, Z., Li, Z. -. B., Chen, K., Cai, W., He, L., Chin, F. T., Li, F., Chen, X. MicroPET of tumor integrin αvβ3 expression using 18F-labeled PEGylated tetrameric RGD peptide. J. Nucl. Med. 49, 1536-1544 (2007).
  4. Cheng, D., Yin, D., Zhang, L., Li, G., Wang, M., Li, S., Zheng, M., Cai, H., Wang, Y. Radiolabeling and in vitro and in vivo characterization of [18F]FB-[R8,15,21, L17]-VIP as a PET imaging agent for tumor over-expressed VIP receptors. Chem. Biol. Drug Des. 68, 319-325 (2006).
  5. Cheng, D., Yin, D., Zhang, L., Wang, M., Li, G., Wang, Y. Preparation of the novel fluorine-18-labeled VIP analog for PET imaging studies using two different synthesis methods. J. Fluorine Chem. 128, 196-201 (2007).
  6. Fredriksson, A., Johnstroem, P., Stone-Elander, S., Jonasson, P., Nygren, P. -. A., Ekberg, K., Johansson, B. -. L., Wahren, J. Labeling of human C-peptide by conjugation with N-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate. J. Label. Compd. Radiopharm. 44, 509-519 (2001).
  7. Bergmann, R., Scheunemann, M., Heichert, C., Mäding, P., Wittrisch, H., Kretzschmar, M., Rodig, H., Tourwe, D., Iterbeke, K., Chavatte, K. Biodistribution and catabolism of 18F-labeled neurotensin(8-13) analogs. Nucl. Med. Biol. 29, 61-72 (2002).
  8. Guenther, K. J., Yoganathan, S., Garofalo, R., Kawabata, T., Strack, T., Labiris, R., Dolovich, M., Chirakal, R., Valliant, J. F. Synthesis and in vitro evaluation of 18F- and 19F-labeled insulin: a new radiotracer for PET-based molecular imaging studies. J. Med. Chem. 49, 1466-1474 (2006).
  9. Zhang, X., Cai, W., Cao, F., Schreibmann, E., Wu, Y., Wu, J. C., Xing, L., Chen, X. 18F-labeled bombesin analogs for targeting GRP receptor-expressing prostate cancer. J. Nucl. Med. 47, 492-501 (2006).
  10. Murakami, Y., Takamatsu, H., Taki, J., Tatsumi, M., Noda, A., Ichise, R., Tait, J. F., Nishimura, S. 18F-labelled annexin V: a PET tracer for apoptosis imaging. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 31, 469-474 (2004).
  11. Yagle, K. J., Eary, J. F., Tait, J. F., Grierson, J. R., Link, J. M., Lewellen, B., Gibson, D. F., Krohn, K. A. Evaluation of 18F-annexin v as a PET imaging agent in an animal model of apoptosis. J. Nucl. Med. 46, 658-666 (2005).
  12. Vaidyanathan, G., Zalutsky, M. R. An improved synthesis of N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate and its application to the labeling of a monoclonal antibody fragment. Bioconjugate Chem. 5, 352-356 (1994).
  13. Garg, P. K., Garg, S., Zalutsky, M. R. Fluorine-18 labeling of monoclonal antibodies and fragments with preservation of immunoreactivity. Bioconjugate Chem. 2, 44-49 (1991).
  14. Cai, W., Olafsen, T., Zhang, X., Cao, Q., Gambhir, S. S., Williams, L. E., Wu, A. M., Chen, X. PET imaging of colorectal cancer in xenograft-bearing mice by use of an 18F-labeled T84.66 anti-carcinoembryonic antigen diabody. J. Nucl. Med. 48, 304-310 (2007).
  15. Cai, W., Chen, X. Multimodality molecular imaging of tumor angiogenesis. J. Nucl. Med. 49, 113-128 (2008).
  16. Jong, M. d. e., Breeman, W. A., Kwekkeboom, D. J., Valkema, R., Krenning, E. P. Tumor imaging and therapy using radiolabeled somatostatin analogues. Acc. Chem. Res. 42, 873-880 (2009).
  17. Fani, M., André, J. P., Maecke, H. R. 68Ga-PET: a powerful generator-based alternative to cyclotron-based PET radiopharmaceuticals. Contrast Media Mol. Imaging. 3, 53-63 (2008).
  18. Shokeen, M., Anderson, C. J. Molecular imaging of cancer with copper-64 radiopharmaceuticals and positron emission tomography (PET. Acc. Chem. Res. 42, 832-841 .
  19. McBride, W. J., Sharkey, R. M., Karacay, H. C., D’Souza, A., Rossi, E. A., Laverman, P., Chang, C. -. H., Boerman, O. C., Goldenberg, D. M. A novel method of 18F radiolabeling for PET. J. Nucl. Med. 50, 991-998 (2009).
  20. Becaud, J., Mu, L., Karramkam, M., Schubiger, P. A., Ametamey, S. M., Graham, K., Stellfeld, T., Lehmann, L., Borkowski, S., Berndorff, D., Dinkelborg, L., Srinivasan, A., Smits, R., Koksch, B. Direct one-step 18F-labeling of peptides via nucleophilic aromatic substitution. Bioconjugate Chem. 20, 2254-2261 (2009).
  21. Mu, L., Höhne, A., Schubiger, P. A., Ametamey, S. M., Graham, K., Cyr, J. E., Dinkelborg, L., Stellfeld, T., Srinivasan, A., Voigtmann, U., Klar, U. Silicon-based building blocks for one-step 18F-radiolabeling of peptides for PET imaging. Angew. Chem. Int. Ed. 47, 4922-4925 (2008).
  22. Schirrmacher, R., Bradtmöller, G., Schirrmacher, E., Thews, O., Tillmanns, J., Siessmeier, T., Buchholz, H. G., Bartenstein, P., Wängler, B., Niemeyer, C. M., Jurkschat, K. 18F-labeling of peptides by means of an organosilicon-based fluoride acceptor. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 6047-6050 (2006).
  23. Olberg, D. E., Hjelstuen, O. K., Solbakken, M., Arukwe, J., Karlsen, H., Cuthbertson, A. A novel prosthetic group for site-selective labeling of peptides for positron emission tomography. Bioconjugate Chem. 19, 1301-1308 .
  24. Wuest, F., Köhler, L., Berndt, M., Pietzsch, J. Systematic comparison of two novel, thiol-reactive prosthetic groups for 18F labeling of peptides and proteins with the acylation agent succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB. Amino Acids. 36, 283-295 (2009).
  25. Vaidyanathan, G., Zalutsky, M. R. Synthesis of N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate, an agent for labeling proteins and peptides with 18F. Nat. Protocols. 1, 1655-1661 .
  26. Guhlke, S., Coenen, H. H., Stöcklin, G. Fluoroacylation agents based on small N.C.A. [18F]fluorocarboxylic acids. Appl. Radiat. Isot. 45, 715-727 (1994).
  27. Wester, H. J., Hamacher, K., Stöcklin, G. A comparative study of N.C.A. Fluorine-18 labeling of proteins via acylation and photochemical conjugation. Nucl. Med. Biol. 23, 365-372 (1996).
  28. Wüst, F., Hultsch, C., Bergmann, R., Johannsen, B., Henle, T. Radiolabeling of isopeptide NE epsilon-(&gamma;-glutamyl)-L-lysine by conjugation with N-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate. Appl. Radiat. Isot. 59, 43-48 (2003).
  29. Zijlstra, S., Gunawan, J., Burchert, W. Synthesis and evaluation of a 18F-labelled recombinant annexin-V derivative, for identification and quantification of apoptotic cells with PET. Appl. Rad. Isot. 58, 201-207 (2003).
  30. Mäding, P., Füchtner, F., Wüst, F. Module-assisted synthesis of the bifunctional labeling agent N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB. Appl. Rad. Isot. 63, 329-332 (2005).
  31. Marik, J., Sutcliffe, J. L. Fully automated preparation of N.C.A. 4-[18F]fluorobenzoic acid and N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate using a Siemens/CTI chemistry process control unit (CPCU). Appl. Rad. Isot. 65, 199-203 (2007).
  32. Johnström, P., Clark, J. C., Pickard, J. D., Davenport, A. P. Automated synthesis of the generic peptide labelling agent N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate and application to 18F-label the vasoactive transmitter urotensin-II as a ligand for positron emission tomography. Nucl. Med. Biol. 35, 725-731 (2008).
  33. Tang, G., Zeng, W. B., Yu, M. X., Kabalka, G. Facile synthesis of N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB) for protein labeling. J Label. Compd. Radiopharm. 51, 68-71 .
  34. Azarian, V., Gangloff, A., Seimbille, Y., Delaloye, S., Czernin, J., Phelps, M. E., Silverman, D. H. S. Synthesis and liposome encapsulation of a novel 18F-conjugate of ω-conotoxin GVIA for the potential imaging of N-type Ca2+ channels in the brain by positron emission tomography. J. Label. Compd. Radiopharm. 49, 269-283 (2006).
  35. Toretsky, J., Levenson, A., Weinberg, I. N., Tait, J. F., Uren, A., Mease, R. C. Preparation of F-18 labeled annexin V: a potential PET radiopharmaceutical for imaging cell death. Nucl. Med. Biol. 31, 747-752 (2004).
  36. Glaser, M., Arstad, E., Luthra, S. K., Robins, E. G. Two-step radiosynthesis of [18F]N-succinimidyl-4-fluorobenzoate ([18F]SFB. J. Label. Compd. Radiopharm. 52, 327-330 (2009).
  37. Carroll, M., Yan, R., Aigbirhio, F., Soloviev, D., Brichard, L. The first nucleophilic synthesis of 3-[18F]fluoroethylbenzoate. J. Nucl. Med. 49, 303P-303P (2008).
  38. Stone-Elander, S., Elander, N. Microwave application in radiolabeling with short-lived positron-emitting radionuclides. J. Label. Compd. Radiopharm. 45, 715-746 (2002).
  39. Guo, N., Alagille, D., Tamagnan, G., Price, R. R., Baldwin, R. M. Microwave-induced nucleophilic [18F]fluorination on aromatic rings: synthesis and effect of halogen on [18F]fluoride substitution of meta-halo (F, Cl, Br, I)-benzonitrile derivatives. Appl. Rad. Isot. 66, 1396-1402 (2008).
  40. Mandap, K. S., Ido, T., Kiyono, Y., Kobayashi, M., Lohith, T. G., Mori, T., Kasamatsu, S., Kudo, T., Okazawa, H., Fujibayashi, Y. Development of microwave-based automated nucleophilic [18F]fluorination system and its application to the production of [18F]flumazenil. Nucl. Med. Biol. 36, 403-409 (2009).
  41. Scott, P. J. H., Shao, X. Fully automated, high yielding production of N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB), and its use in microwave-enhanced radiochemical coupling reactions. J. Label. Compd. Radiopharm. 53, 586-591 (2010).
  42. Tang, G., Tang, X., Wang, X. A facile automated synthesis of N-succinimidyl 4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB) for 18F-labeled cell-penetrating peptide as PET tracer. J. Label. Compd. Radiopharm. 53, 543-547 (2010).
  43. Olma, S., Liu, K., Chen, Y. -. C., Dam, R. v. a. n., Shen, C. K. -. F. Microfluidic Droplet Mixer for Fluorine-18 Labeling of Biomolecules. J. Label. Compd. Radiopharm. 52, S10-S10 (2009).
  44. Olma, S., Lambert, J., Barnhardt, E., Liu, K., Shen, C. K. -. F., van Dam, R. A compact microwave system for rapid, semi-automated radiosyntheses. J. Label. Compd. Radiopharm. 52, S509-S509 (2009).

Tags

Microwave-assistedOne-pot SynthesisN-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate[18F]SFBBiomoleculesPeptidesProteinsAntibodiesEngineered FragmentsTherapeuticsMolecular Imaging AgentsPositron-emitting RadioisotopesCu-64Ga-68F-18Targeted ImagingPhysiological ProcessesPathological ProcessesSynthesisExploration18F-labeled BiomoleculesDirect 18F-labelingOrganic SolventExtreme PHHigh TemperatureRadiolabeled Prosthetic GroupsMethod Of ChoiceBolton-Hunter Type ReagentPrimary Amino GroupsIn Vivo StabilityRadiolabeling YieldPET Tracers
check_url/kr/2755?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Hou, S., Phung, D. L., Lin, W., Wang, M., Liu, K., Shen, C. K. Microwave-assisted One-pot Synthesis of N-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB). J. Vis. Exp. (52), e2755, doi:10.3791/2755 (2011).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image