المرحلة الصلبة 11ج-ميثيل ، تنقيه وصياغة لإنتاج المتتبعين PET
Summary
نحن الإبلاغ عن تقنيه الكربون-11 كفاءه الإشعاع لإنتاج المتعقبات ذات الصلة سريريا ل بوزيترون الانبعاثات التصوير المقطعي (PET) باستخدام المرحلة الصلبة خراطيش الاستخراج. 11 C-يتم تمرير عامل ميثيلتينغ من خلال خرطوشه محمله مسبقا مع السلائف والشطف المتعاقبة مع الايثانول المائي يوفر المتعقبات الكيميائية النقية كيميائيا وإشعاعيا في الغلات الاشعاعيه العالية.
Abstract
ويعتمد الإنتاج الروتيني للمتتبعات الاشعاعيه المستخدمة في التصوير المقطعي للانبعاثات البوزيترونه (PET) في الغالب علي الكيمياء الرطبة حيث يتفاعل التزامن الإشعاعي مع سلائف غير مشعة في المحلول. هذا النهج يتطلب تنقيه المقتفي بواسطة اللوني السائل عاليه الأداء (HPLC) تليها أعاده صياغة في المذيبات الحيوية المتوافقة للاداره البشرية. وضعنا مؤخرا رواية 11ج-ميثيل نهج لتوليف كفاءه عاليه من الكربون-11 المسمي PET صيدلية ، والاستفادة من خراطيش المرحلة الصلبة كما المتاح “3 في 1” وحدات لتوليف وتنقيه أعاده صياغة المتتبعين. هذا النهج يلغي استخدام HPLC المعد ويقلل من خسائر المتتبع في خطوط النقل وبسبب الاضمحلال الإشعاعي. علاوة علي ذلك ، تعمل التقنية المستندة إلى الخرطوشة علي تحسين موثوقيه التوليف ، وتبسط عمليه الاتمته وتسهل الامتثال لمتطلبات ممارسات التصنيع الجيدة (GMP). هنا ، ونحن نظهر هذه التقنية علي سبيل المثال لإنتاج PET المقتفي بيتسبرغ مجمع B ([11ج] pib) ، وهو معيار الذهب في وكيل التصوير المجرية للويحات اميلويد في العقول البشرية.
Introduction
بوزيترون الاشعه المقطعية (PET) هو طريقه التصوير الجزيئي الذي يعتمد علي الكشف عن الاضمحلال المشع لنظائرها المرتبطة بجزيء نشط بيولوجيا لتمكين التصور في الجسم الحيوي من العمليات البيوكيميائية والإشارات والتحولات . الكربون-11 (t1/2 = 20.3 min) هي واحده من النظائر المشعة الأكثر استخداما في PET بسبب وفره في الجزيئات العضوية وقصيرة نصف العمر الذي يسمح لإدارات التتبع متعددة في نفس اليوم لنفس الموضوع الإنسان أو الحيوانية و يقلل من عبء الإشعاع علي المرضي. وتستخدم العديد من المتتبعين المسمية مع هذا النظير في الدراسات السريرية والبحوث الصحية الاساسيه لفي الجسم الحيوي التصوير PET من الأهداف ذات الصلة بيولوجيا الكلاسيكية والناشئة-[11ج] Raclopride ل d2/د3 مستقبلات, [11ج] PiB للويحات اميلويد ، [11C] PBR28 للبروتين المتحول-علي سبيل الاسم فقط عدد قليل.
وغالبا ما تنتج الكربون-11 المسمية المتعقبات PET عن طريق 11C-ميثيلation من السلائف غير المشعة التي تحتوي علي-OH (الكحول والفينول وحمض الكربوكسيليه) ،-NH (أمين واميد) أو-SH (thiol) المجموعات. بإيجاز, خلقت النظائر في الغاز هدف من [سيكلوترون] عن طريق 14[ن] ([ب], α)11[ك] رد فعل نوويه في الشكل كيميائي [11ك] [كو]2. ثم يتم تحويل هذا الأخير إلى [11ج] يوديد الميثيل ([11c]ch 3I) عن طريق اما الكيمياء الرطبة (تخفيض إلى [11ج] ch3OH مع lialh4 تليها تبريد مع مرحبا)1 أو الجافة الكيمياء (التخفيض الحفاز إلى [11ج] CH4 متبوعا باليود الراديكالي مع الجزيئية I2)2. [11جيم] Ch3يمكن بعد ذلك تحويلها إلى مزيد من رد الفعل 11c-ميثيل ترايفلات ([11c] CH3otf) عن طريق تمريرها علي عمود ترايفلات الفضة3. ثم يتم تنفيذ 11C-ميثيلation اما عن طريق فقاعات الغاز المشع إلى محلول من السلائف غير المشعة في المذيبات العضوية أو عن طريق المذيبات الأسير أكثر اناقه “حلقه” الطريقة4,5. و 11C-الراسم ثم تنقيته عن طريق hplc, أعيدت صياغتها في المذيبات الحيوية, ومرت من خلال فلتر معقم قبل ان تدار للأشخاص البشر. ويجب ان تكون كل هذه التلاعبات سريعة وموثوقه بالنظر إلى النصف القصير من عمر الكربون-11. ومع ذلك ، فان استخدام نظام HPLC يزيد بشكل كبير من الخسائر في وقت التتبع والإنتاج ، وغالبا ما يتطلب استخدام المذيبات السامة ، ويعقد الاتمته ويؤدي أحيانا إلى فشل التوليفات. وعلاوة علي ذلك ، فان التنظيف المطلوب للمفاعلات وعمود HPLC يطيل التاخير بين توليفات دفعات التتبع اللاحقة ويزيد من تعرض الموظفين للإشعاع.
الكيمياء الاشعاعيه من الفلور-18 (t1/2 = 109.7 min) ، والنظائر الأخرى المستخدمة علي نطاق واسع PET ، وقد تم مؤخرا المتقدمة عن طريق تطوير مجموعات المستندة إلى كاسيت التي تتجنب الحاجة إلى تنقيه hplc. من خلال توظيف المرحلة الصلبة استخراج (مهندس) خراطيش ، وهذه مجموعات المتاح بالبالكامل تسمح للإنتاج الروتيني موثوق بها من 18f-tracers ، بما في ذلك [18f] fdg ، [18f] fdg ، [18و] الكوبي وغيرها ، مع توليف أقصر مرات ، وانخفاض مشاركه الموظفين والحد الأدنى من صيانة المعدات. واحده من الأسباب الكربون-11 لا يزال النظير اقل شعبيه في التصوير PET هو عدم وجود مجموعات مماثله للإنتاج الروتيني من 11C-tracers. سيؤدي تطويرها إلى تحسين الموثوقيه التركيبية إلى حد كبير ، وزيادة الغلات الكيميائية الاشعاعيه ، وتبسيط الاتمته والصيانة الوقائية لوحدات الإنتاج.
وتستفيد مجموعات الإنتاج المتاحة حاليا من خراطيش الحبر غير المكلفة وغير القابلة للتصرف ، بدلا من أعمده HPLC لفصل المتتبع الإشعاعي عن النظائر المشعة غير المتفاعلة والسلائف وغيرها من المنتجات المشعة وغير المشعة. ومن الناحية المثالية ، فان تفاعل الاشعه الشعاعية يمضي أيضا علي نفس الخرطوشة ؛ علي سبيل المثال, و [18و] فلوروميثيلاثيون من ثنائي ميثيل امينوايثانول مع الغازية [18و] CH2brf في إنتاج سرطان البروستاتا التصوير المقتفي أليفه [18و] فلوروميثيلكولين يحدث علي الموجبة-تبادل الراتنج خرطوشه 6. علي الرغم من ان إجراءات مماثله لأشعه الشعاعية لعده 11c-القصبات علي خراطيش وقد تم الإبلاغ عن7,8 وأصبحت قويه بشكل خاص للتخليق الإشعاعي من [11ج] الكولين9 و [11ج] ميثيونين10، تظل هذه الامثله مقتصرة علي متتبعي الأورام PET حيث غالبا ما لا يكون الانفصال عن السلائف مطلوبا. وقد أبلغنا مؤخرا عن تطوير “[11ج] مجموعات” لإنتاج [11ج] CH3I11 واللاحقة 11c-ميثيلation ، فضلا عن الصلبة التي تدعمها المرحلة التوليف12 في مساعينا تبسيط الإنتاج الروتيني من 11C-tracers. هنا ، نود ان نظهر تقدمنا باستخدام مثال المرحلة الصلبة دعم التركيب الإشعاعي من [11ج] pib ، والتتبع الإشعاعي للتصوير aβ التي أحدثت ثوره في مجال التصوير مرض الزهايمر (AD) عندما تم تطويره لأول مره في 2003 ( الشكل 1) 13و14. في هذه الطريقة ، متقلبة [11C] CH3otf (bp 100 °c) يتم تمريرها فوق 6-آوه-bta-0 السلائف المودعة علي الراتنج من خرطوشه المتاح. المقتفي PET [11C] ثم يتم فصل pib من السلائف والشوائب المشعة عن طريق التملص من خرطوشه مع الايثانول المائي المتوافقة بيولوجيا. وعلاوة علي ذلك ، فاننا الألى هذه الطريقة من [11C] pib التركيب الإشعاعي باستخدام وحده توليف الكيمياء الاشعاعيه التي تعمل عن بعد ومجموعات كاسيت المتاح. علي وجه التحديد ، نفذنا هذا التركيب الإشعاعي علي وحده الكيمياء الاشعاعيه 20 صمام ، مجهزه بمحرك حقنه (موزع) الذي يناسب معيار 20 مل من البلاستيك حقنه القابل للتصرف ، وحده تحكم تدفق الغاز ، ومضخة فراغ وقياس. نظرا لبساطه هذه الطريقة ، ونحن علي ثقة من انه يمكن تعديلها علي معظم المتاحة تجاريا تخليق الألى ، اما القائم علي كاسيت أو تلك المجهزة بصمامات ثابته. تسهل هذه التقنية المدعومة من المرحلة الصلبة [11C] إنتاج pib متوافق مع أنظمه ممارسات التصنيع الجيدة (GMP) ويحسن موثوقيه التوليف. التقنية الموصوفة هنا تقلل أيضا من كميه السلائف المطلوبة للتخليق الإشعاعي ، وتستخدم فقط المذيبات الحيوية “الخضراء” وتقلل الوقت بين دفعات الإنتاج المتتابعة.
Protocol
Representative Results
Discussion
علي الرغم من ظهور الاخيره وموافقه الهيئة من عده 18F-المسمي المتعقبات PET ، مثل florbetapir ، florbetapir و flutemetamol ، [11C] pib يبقي المقتفي القياسية الذهب للتصوير اميلويد بسبب امتصاص الدماغ بسرعة وانخفاض غير محدده ملزمه. حاليا يتم توليف هذا التتبع عن طريق اما الكيمياء الرطبة16 أ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعمت هذه الدراسة جزئيا من قبل منحه 18-05 من جمعيه الزهايمر في كندا (ل ا. ك.) ومؤسسه الدماغ كندا بدعم من الصحة كندا. ويود المؤلفون ان ينووا بكلية الطب بجامعه مكغيل ، ومعهد مونتريال للامراض العصبية ، ومركز التصوير الدماغي في ماكنيل لدعم هذا العمل. ونشكر أيضا السيدة مونيكا لاكاتوس-ساميلا علي المساعدة في إجراءات مراقبه الجودة والاتصالات مع السيد جان بول سوسي وغسان ماسارووه للوصول إلى النظائر المشعة ومرفق الكيمياء الاشعاعيه.
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 |
References
- Langstrom, B., Lundqvist, H. The preparation of 11C-methyl iodide and its use in the synthesis of 11C-methyl-L-methionine. The International journal of applied radiation and isotopes. 27 (7), 357-363 (1976).
- Larsen, P., Ulin, J., Dahlstrøm, K., Jensen, M. Synthesis of [11C]iodomethane by iodination of [11C]methane. Applied radiation and isotopes. 48 (2), 153-157 (1997).
- Jewett, D. M. A simple synthesis of [11C]methyl triflate. International journal of radiation applications and instrumentation. Part A, Applied radiation and isotopes. 43 (11), 1383-1385 (1992).
- Wilson, A. A., Garcia, A., Houle, S., Vasdev, N. Utility of commercial radiosynthetic modules in captive solvent [11C]-methylation reactions. Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 52 (11), 490-492 (2009).
- Wilson, A. A., Garcia, A., Jin, L., Houle, S. Radiotracer synthesis from [(11)C]-iodomethane: a remarkably simple captive solvent method. Nuclear medicine and biology. 27 (6), 529-532 (2000).
- Fedorova, O. S., Vaitekhovich, F. P., Krasikova, R. N. Automated Synthesis of [18F]Fluoromethylcholine for Positron-Emission Tomography Imaging. Pharmaceutical Chemistry Journal. 52 (8), 730-734 (2018).
- Jewett, D. M., Ehrenkaufer, R. L., Ram, S. A captive solvent method for rapid radiosynthesis: application to the synthesis of [1-(11)C]palmitic acid. The International journal of applied radiation and isotopes. 36 (8), 672-674 (1985).
- Watkins, G. L., Jewett, D. M., Mulholland, G. K., Kilbourn, M. R., Toorongian, S. A. A captive solvent method for rapid N-[11C]methylation of secondary amides: application to the benzodiazepine, 4′-chlorodiazepam (RO5-4864). International journal of radiation applications and instrumentation. Part A, Applied radiation and isotopes. 39 (5), 441-444 (1988).
- Hockley, B. G., Henderson, B., Shao, X. Chapter 27, Synthesis of {11C]Raclopride. Radiochemical Syntheses. , 167-175 (2012).
- Lodi, F., et al. Reliability and reproducibility of N-[11C]methyl-choline and L-(S-methyl-[11C])methionine solid-phase synthesis: a useful and suitable method in clinical practice. Nuclear Medicine Communications. 29 (8), 736-740 (2008).
- Jolly, D., et al. Development of “[(11)C]kits” for a fast, efficient and reliable production of carbon-11 labeled radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography. Applied radiation and isotopes. 121, 76-81 (2017).
- Boudjemeline, M., et al. Highly efficient solid phase supported radiosynthesis of [(11) C]PiB using tC18 cartridge as a “3-in-1” production entity. Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 60 (14), 632-638 (2017).
- Mathis, C. A., et al. A lipophilic thioflavin-T derivative for positron emission tomography (PET) imaging of amyloid in brain. Bioorganic and medicinal chemistry letters. 12 (3), 295-298 (2002).
- Mathis, C. A., et al. Synthesis and evaluation of 11C-labeled 6-substituted 2-arylbenzothiazoles as amyloid imaging agents. Journal of medicinal chemistry. 46 (13), 2740-2754 (2003).
- . Buffer Reference Center Available from: https://www.sigmaaldrich.com/life-science/core-bioreagents/biological-buffers/learning-center/buffer-reference-center.html (2019)
- Philippe, C., Mitterhauser, M., Wadsak, W. Chapter 18, Synthesis of 2-(4-N-[11C]Methylaminophenyl)-6-Hydroxybenzothiazole ([11C]6-OH-BTA-1; [11C]PIB). Radiochemical Syntheses. , 177-189 (2012).
- Shao, X., Fawaz, M. V., Jang, K., Scott, P. J. H. Synthesis and Applications of [11C]Hydrogen Cyanide. Radiochemical Syntheses. , 207-232 (2015).
- Ametamey, S. M., et al. Radiosynthesis and preclinical evaluation of 11C-ABP688 as a probe for imaging the metabotropic glutamate receptor subtype 5. Journal of Nuclear Medicine. 47 (4), 698-705 (2006).
- Ametamey, S. M., et al. Human PET studies of metabotropic glutamate receptor subtype 5 with 11C-ABP688. Journal of Nuclear Medicine. 48 (2), 247-252 (2007).
