Summary

Исследования по Ga (III) комплекса EOB-DTPA и ее<sup> 68</sup> Ga радиоактивной Аналоговый

Published: August 17, 2016
doi:

Summary

Процедура выделения EOB-DTPA и последующего комплексообразования с природным Ga (III) и 68 Ga представлено в настоящем документе, а также тщательного анализа всех соединений и исследований по эффективности мечения, стабильность ин витро и н – октанол / вода коэффициент распределения радиоактивно меченого комплекса.

Abstract

Демонстрируется способ выделения EOB-DTPA (3,6,9-триаза-3,6,9-трис (карбоксиметил) -4- (этоксибензил) -undecanedioic кислоты) от своего Б-га (III) комплекса и протоколы подготовка его нового нерадиоактивного, то есть природный Ga (III) , а также радиоактивный 68 комплекса Ga. В качестве лиганда, а также Ga (III) , комплекс характеризовались ядерного магнитного резонанса (ЯМР), масс – спектрометрии и элементного анализа. 68 Ga был получен стандартным методом элюции из / 68 генератора 68 Ge Ga. Эксперименты по оценке эффективности 68 Ga-маркировка EOB-DTPA при рН 3,8-4,0 были выполнены. Установлено методы анализа радио ТСХ (тонкослойная хроматография) и радио-ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии), были использованы для определения радиохимической чистоты индикаторного. В первом исследовании липофильности 68 Ga трассеры 'п- октанол / вода distributioп коэффициент 68 видов Ga , присутствующих в растворе , рН 7,4 определяли методом экстракции. В пробирке измерения устойчивости трейсера в различных средах при физиологических рН были выполнены, выявляя различные скорости разложения.

Introduction

Gadoxetic кислота, общее название для комплекса Gd (III) лиганда EOB-DTPA 1, является часто используемым контрастное вещество в гепатобилиарной магнитно – резонансной томографии (МРТ). 2,3 Из – за его специфического поглощения гепатоцитами печени и высокий процент гепатобилиарной экскреции она позволяет локализацию очаговых поражений и опухолей печени. 2-5 Однако, некоторые ограничения метода МРТ (например, токсичность контрастных агентов, ограниченная применимость у пациентов с клаустрофобии или металлическими имплантатами) требуют альтернативного диагностического прибора ,

Позитронно – эмиссионной томографии (ПЭТ) является методом молекулярной визуализации, в котором небольшое количество радиоактивного вещества (индикаторного) администрирована, при котором его распределение в организме записывается с помощью сканера ПЭТ. 6 ПЭТ представляет собой динамический метод , который позволяет для высокого пространственное и временное разрешение изображений, а также количественная оценка результатов, без необходимостииметь дело с побочными эффектами МРТ контрастных агентов. Информативность полученной метаболической информации может быть дополнительно увеличена путем комбинации с анатомическими данными, полученными от дополнительных методов визуализации, так как чаще всего достигается за счет гибридной визуализации с компьютерной томографии (КТ) в сканерах ПЭТ / КТ.

Химическая структура трассера подходящей для ПЭТ должен включать радиоактивный изотоп, служащий в качестве позитронного эмиттера. Позитроны имеют короткий срок службы, так как они почти сразу аннигилируют с электронами атома оболочек окружающих тканей. При аннигиляции двух гамма – фотонов 511 кэВ , с противоположным направлением движения излучаются, которые записаны с помощью сканера ПЭТ. 7,8 Сформировать Tracer, ПЭТ нуклиды может быть ковалентно связана с молекулой, как это происходит в 2-дезокси 2- [18 F] fluoroglucose (ФДГ), наиболее широко используется ПЭТ трассирующими. 7 Тем не менее, нуклид может также образовывать координирующие связями с одним или несколькими лигандами (например ,, [68 Ga] -DOTATOC 9,10) или применяться в качестве растворенных неорганических солей (например, [18 F] фторид натрия 11). В целом, структура трейсера имеет решающее значение, поскольку он определяет его биораспределении, метаболизм и экскрецию поведение.

Подходящий ПЭТ нуклид должен сочетать в себе благоприятные характеристики, как удобный энергии позитронов и доступности, а также период полураспада адекватной для предполагаемого исследования. 68 Ga нуклидов стала важной силой в области ПЭТ в течение последних двух десятилетий. 12,13 Это происходит главным образом из – за своей доступности через систему генератора, что позволяет на месте маркировки независимо от близости от циклотрона. В генераторе, мать нуклида 68 Ge поглощается на колонке , из которой дочерний нуклид 68 Ga элюируют , а затем меченым к соответствующему хелатор. 6,14 Поскольку 68 Ga нуклид существует как тривиальныйлор катион, как и Gd (III) 10,13, хелатирующие EOB-DTPA с 68 Ga , а не даст комплекс с тем же самым общим отрицательным зарядом как gadoxetic кислоты. Соответственно, что 68 Ga трейсер может сочетать подобную характерную специфичность печени с пригодности для ПЭТ – визуализации. Хотя gadoxetic кислота покупается и вводят в виде динатриевой соли, в следующем контексте мы будем называть его Б – га [EOB-DTPA] и к комплексу нерадиоактивного Ga (III) в качестве Ga [EOB-DTPA], или 68 Ga [ EOB-DTPA] в случае радиоактивно меченого компонента для удобства.

Для того, чтобы оценить их применимость в качестве индикаторов для ПЭТ, радиоактивные металлические комплексы должны быть рассмотрены широко в в пробирке, в естественных условиях или экспериментов бывших естественных условиях в первую очередь. Для того, чтобы определить пригодность для соответствующей медицинской проблемы, различные индикаторные характеристики, такие как поведение биораспределения и профиль зазора, стабильности, органной специфичности и клетки или Tissuе поглощение должны быть исследованы. Из – за их неинвазивный характер, определения в пробирке часто выполняются до экспериментов в естественных условиях. Общепризнанно , что ДТПА и его производные имеют ограниченную пригодность как энтеросорбенты 68 Ga из – за этих комплексов , не имеющих кинетическую инертность, что приводит к сравнительно быстрому разложению при введении в естественных условиях. 14-20 Это в первую очередь вызвано апо- трансферрина , действующей в качестве конкурентом 68 Ga в плазме. Тем не менее, мы исследовали этот новый трейсер относительно его возможного применения в гепатобилиарной визуализации, в котором диагностическая информация может быть предоставлена ​​в течение нескольких минут после инъекции 3,4,21-23, таким образом , не обязательно требует долгосрочной стабильности копира. Для этого мы выделили EOB-DTPA из gadoxetic кислоты и первоначально проводили комплексообразование с натуральным Ga (III), который существует в виде смеси двух стабильных изотопов, 69 Ga и 71 </SUP> Ga. Полученный таким образом комплекс служил нерадиоактивного стандартом для следующей хелятации 68 Ga. Мы использовали установленные методы и одновременно оценивали их пригодность для определения эффективности 68 Galabeling из EOB-DTPA и исследовать липофильности нового 68 Ga трассирующими и его устойчивость в различных средах.

Protocol

1. Получение EOB-DTPA и Ga [EOB-DTPA] Внимание: Пожалуйста, обратитесь все соответствующие паспорта безопасности материала (MSDS) от используемых органических растворителей, кислот и щелочей перед использованием. Выполните все шаги в вытяжном шкафу и использовать средства индивидуальной защи?…

Representative Results

В качестве лиганда используют EOB-DTPA и нерадиоактивных Ga (III) , комплекс анализировали с помощью 1 Н и 13 С {1 Н} ЯМР – спектроскопии, масс – спектрометрии и элементного анализа. Результаты , приведенные в таблице 1 и показанные на фиг.1-6 …

Discussion

EOB-DTPA , доступен через многоступенчатого синтеза 33а , но может также быть изолированы от доступных контрастных веществ , содержащих gadoxetic кислоту. С этой целью центральный Gd (III), ион может быть осажден с избытком щавелевой кислоты. После удаления Gd (III) оксалата и щавелевой кислоты ли…

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

  1. 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).
  2. Stroszczynski, C., et al. Aktueller Stand der MRT-Diagnostik mit leberspezifischen Kontrastmitteln. Radiologe. 44, 1185 (2004).
  3. Van Beers, B. E., Pastor, C. M., Hussain, H. K. Primovist, Eovist – what to expect. J. Hepatol. 57, 421-429 (2012).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Ametamey, S. M., Honer, M., Schubiger, P. A. Molecular Imaging with PET. Chem. Rev. 108, 1501-1516 (2008).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Blau, M., Nagler, W., Bender, M. A. Fluorine-18: a new isotope for bone scanning. J. Nucl. Med. 3, 332-334 (1962).
  12. Green, M. A., Welch, M. J. Gallium Radiopharmaceutical Chemistry. Int. J. Radiat. Appl. Instrum. B. 16, 435-448 (1989).
  13. Rösch, F. Past, present and future of 68Ge/68Ga generators. Appl. Radiat. Isot. 76, 24-30 (2013).
  14. Liu, S. The role of coordination chemistry in the development of target-specific radiopharmaceuticals. Chem. Soc. Rev. 33, 445-461 (2004).
  15. 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).
  16. Yang, W., Zhang, X., Liu, Y. Asialoglycoprotein Receptor-Targeted Radiopharmaceuticals for Measurement of Liver Function. Curr. Med. Chem. 21, 4-23 (2014).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Vogl, T. J., et al. Liver tumors: comparison of MR imaging with Gd-EOB-DTPA and Gd-DTPA. Radiology. 200, 59-67 (1996).
  22. Reimer, P., et al. Phase II clinical evaluation of Gd-EOB-DTPA: dose, safety aspects, and pulse sequence. Radiology. , 177-183 (1996).
  23. Ba-Ssalamah, A., et al. MRT der Leber. Radiologe. 44, 1170-1184 (2004).
  24. Scott, R. P. W. . Journal of Chromatography Library. 22A, A137-A160 (1983).
  25. Reichenbaecher, M., Popp, J. . Strukturanalytik organischer und anorganischer Verbindungen. , (2007).
  26. Gross, J. H. . Mass Spectrometry: A Textbook. , (2004).
  27. Ma, T. S., Rittner, R. C. . Modern Organic Elemental Analysis. , (1979).
  28. 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).
  29. Roberts, T. R. Radio-column chromatography. Journal of Chromatography Library. 14, 103-132 (1978).
  30. Roberts, T. R. Radio-thin-layer chromatography. Journal of Chromatography Library. 14, 45-83 (1978).
  31. Green, M. A., Welch, M. J. Gallium radiopharmaceutical chemistry. Nucl. Med. Biol. 16, 435-448 (1989).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Zhernosekov, K., Nikula, T. 68Ga generator for positron emission tomography. , (2012).
  35. 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).
  36. 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).
  37. Boros, E., et al. RGD conjugates of the H2dedpa scaffold: synthesis, labeling and imaging with 68Ga. Nucl. Med. Biol. 39, 785-794 (2012).
  38. Beck, W. S. . Hematology. , (1998).
  39. Patel, V., Morrissey, J. . Practical and Professional Clinical Skills. , (2001).
  40. Bartke, A., Constanti, A. . Basic Endocrinology. , (1998).
  41. Bernstein, L. R. Mechanisms of Therapeutic Activity for Gallium. Pharmacol. Rev. 50, 665-682 (1998).
  42. Clausen, J., Edeling, C. J., Fogh, J. 67Ga Binding to Human Serum Proteins and Tumor Components. Cancer Res. 34, 1931-1937 (1974).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).

Play Video

Cite This Article
Greiser, J., Niksch, T., Weigand, W., Freesmeyer, M. Investigations on the Ga(III) Complex of EOB-DTPA and Its 68Ga Radiolabeled Analogue. J. Vis. Exp. (114), e54334, doi:10.3791/54334 (2016).

View Video