חקירות על קומפלקס Ga (III) של EOB-DTPA ו שלה<sup> 68</sup> Ga radiolabeled Analogue
Summary
הליך הבידוד של EOB-DTPA ואת complexation הבא עם Ga הטבעי (III) ו -68 Ga מוצגת במסמך זה, כמו גם ניתוח מעמיק של כל התרכובות והחקירות יעילות תיוג, היציבות במבחנה ומי octanol / n- מקדם חלוקה של מתחם רדיואקטיבי.
Abstract
אנו להדגים שיטה לבידוד של EOB-DTPA (3,6,9-triaza-3,6,9-טריס (carboxymethyl) -4- (ethoxybenzyl) חומצה -undecanedioic) מ שלה אלוקים (III) מורכבים ופרוטוקולים הכנת שאינם רדיואקטיביים, כלומר, טבעי Ga (III) כמו גם רדיואקטיבי 68 Ga מורכב הרומן שלה. ליגנד כמו גם Ga (III) מורכבים התאפיינו תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה, ספקטרומטריית מסה ניתוח יסודי. 68 Ga הושג על ידי שיטה elution תקן מגנרטור Ga 68 Ge / 68. ניסויים להעריך את היעילות 68 Ga-תיוג של EOB-DTPA ב- pH 3.8-4.0 בוצעו. טכניקות ניתוח הוקמה רדיו TLC (כרומטוגרפיה בשכבה דקה) ו HPLC רדיו (כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים) שימשו כדי לקבוע את טוהר radiochemical של נותב. כתוצאה החקירה הראשונה של 68 Ga קליעים נותבים 'lipophilicity הפצת octanol / מים n-מקדם n של 68 Ga מינים נוכחים פתרון pH 7.4 נקבע על פי שיטת חילוץ. מדידות יציבות במבחנה של נותב באמצעי תקשורת השונה ב- pH הפיזיולוגי בוצעו, חושף תעריפים שונים של ריקבון.
Introduction
חומצת Gadoxetic, שם נפוצה למתחם ה (III) של ליגנד EOB-DTPA 1, היא חומר ניגוד תדיר הדמיה בתהודה מגנטית כיס (MRI). 2,3 בשל הספיגה הספציפית שלה על ידי hepatocytes הכבד אחוז הגבוה של הפרשת כיס הוא מאפשר הלוקליזציה של נגעי מוקדים וגידולים בכבדים. 2-5 עם זאת, הגבלות מסוימות של טכניקת MRI (למשל, רעילות של חומר הניגוד, תחולה מוגבלת בחולים עם שתלים קלסטרופוביה או מתכת) קוראים לשים כלי אבחון אלטרנטיביים .
טומוגרפיה פוזיטרונים (PET) היא שיטת הדמיה מולקולרית, שבה כמות קטנה של חומר רדיואקטיבי (נותב) מנוהלת, שעליו ההפצה שלה בגוף נרשמה על ידי סורק PET. PET 6 הוא שיטה דינמית המאפשרת גבוה במרחב ובזמן הרזולוציה של תמונות כמו גם כימות של תוצאות, מבלילהתמודד עם תופעות הלוואי של חומר ניגוד MRI. ערך אינפורמטיבי של מידע מטבולית המתקבל ניתן להגדיל עוד יותר על ידי שילוב עם נתונים אנטומיים המתקבלים בשיטות הדמיה נוספות, כמו רוב מושגת בדרך כלל על ידי הדמיה היברידית עם טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ב סורקי PET / CT.
המבנה הכימי של נותב מתאים PET חייב לכלול איזוטופ רדיואקטיבי המשמש פולט פוזיטרון. יש פוזיטרונים תוחלת חיים קצרה מאז הם כמעט מייד להשמיד עם אלקטרונים של הפגזים האטומים של רקמה הסובבת. על ידי השמדת שני פוטונים גמא 511 keV עם בכיוון ההפוך של התנועה נפלטים, הנרשמות על ידי סורק PET. 7,8 כדי לגבש נותב, nuclides PET עשוי להיות מחויב קוולנטית מולקולה, כפי שנהוג ב 2-deoxy- 2- [18 F] fluoroglucose (FDG), נותב PET בצורה המקיפה ביותר בשימוש. 7 עם זאת, נוקליד עלול גם ליצור קשרים קואורדינטיבית כדי הליגנדים אחד או כמה (למשל, [68 Ga] 9,10 -DOTATOC) או להיות מיושם גם מלחים אורגניים מומסים (למשל, [18 F] נתרן פלואוריד 11). בסך הכל, את המבנה של נותב קריטי, מאחר שהוא קובע את ההתנהגות biodistribution, מטבוליזם והפרשה שלה.
נוקליד PET מתאים צריך לשלב מאפיינים נוחים כמו אנרגית פוזיטרונים נוחה וזמין כמו גם זמן מחצית חיים נאותים לחקירה המיועדת. נוקליד 68 Ga נעשה כוח חיוני בתחום PET בשני העשורים האחרונים. 12,13 זאת בעיקר בשל זמינותו באמצעות מערכת גנרטור, אשר מאפשרת תיוג באתר באופן עצמאי מהסביבות של הציקלוטרון. בשנת גנרטור, האמא נוקליד 68 Ge נספג על עמודה שממנה נוקליד הבת 68 Ga הוא eluted ובהמשך שכותרתו אל chelator מתאים. 6,14 מאז 68 נוקליד Ga קיים בתור trivalקטיון ent בדיוק כמו אלוקים (III) 10,13, chelating EOB-DTPA עם 68 Ga במקום תניב קומפלקס עם אותו מטען שלילי הכולל כחומצה gadoxetic. בהתאם לכך, 68 כי נותבה Ga יכולה להשתלב סגוליות כבדות מאפיין דומות עם התאמותיו הדמית PET. למרות חומצת gadoxetic נרכשה ו מנוהלת כמו מלח disodium, בהקשר הבא נתייחס אליו כאל אלוקים [EOB-DTPA] וכדי במתחם שאינו רדיואקטיבי Ga (III) כמו Ga [EOB-DTPA], או 68 Ga [ EOB-DTPA] במקרה של רכיב רדיואקטיבי למען הנוחות.
כדי להעריך את התאמתם כמו קליעים נותבים עבור PET, מתחמי מתכת רדיואקטיבית צריכים להיבדק בהרחבה במבחנה, in vivo או ניסויי vivo לשעבר ראשון. כדי לקבוע את התאמתו של בעיה רפואית בהתאמה, מאפיינים נותבו שונים כמו התנהגות biodistribution ופרופיל סיקול, יציבות, סגולי איברי תא או tissuדואר ספיגת צריך להיחקר. בשל האופי שלהם לא פולשנית, קביעות במבחנה מבוצעות לרוב לפני ניסויי in vivo. זה להניח שגילויי DTPA ונגזרותיו הם ההתאמה מוגבלת chelators עבור 68 Ga בשל קומפלקסים אלה חסר אדישות קינטית, וכתוצאה מכך ריקבון מהיר וזהובה כאשר מנוהל in vivo. 14-20 זו נגרמת בעיקר על ידי apo- transferrin מתנהג כמו מתחרה עבור 68 Ga בפלסמה. אף על פי כן, חקרנו נותב חדש זו בדבר היישום האפשרי שלה בתחום הדמית כיס, שבו מידע אבחון עשוי להינתן בתוך דקות לאחר הזרקה 3,4,21-23, ובכך לא בהכרח הדורשים יציבות נותב לטווח ארוך. לשם כך אנחנו מבודדים EOB-DTPA מחומצה gadoxetic ובתחילה ביצע את complexation עם Ga טבעי (III), אשר קיים כפי תערובת של שני איזוטופים יציבים, 69 Ga ו -71 </sup> Ga. המתחם ובכך השיג שמש כסטנדרט שאינו רדיואקטיביים עבור קלאציה הבא של 68 Ga. השתמשנו הוקם שיטות ובמקביל הערכנו התאמתו לקביעת יעילות 68 Galabeling של EOB-DTPA ולחקור את lipophilicity של נותב החדש 68 Ga ויציבותה מדיה שונה.
Protocol
Representative Results
Discussion
EOB-DTPA נגיש באמצעות סינתזה רבה שלב 33 אבל יכול באותה מידה להיות מבודד חומר ניגוד זמין המכיל חומצת gadoxetic. לשם כך, יון המרכזי אלוקים (III) ניתן זירז עם עודף של חומצה אוקסלית. לאחר הסרת ה (III) אוקסלט וחומצה אוקסלית ליגנד יכול להיות מבודד על ידי משקעים במים קרים ב- pH 1.5. עם זא?…
Disclosures
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 |
References
- 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).
