שלב מוצק 11ג-מתילציה, טיהור וניסוח לייצור מנותבים PET
Summary
אנו מדווחים על טכניקה יעילה פחמן-11 רדיויניום לייצר מדורים הרלוונטיים קלינית עבור פליטת פוזיטרון טומוגרפיה (PET) באמצעות מחסניות החילוץ שלב מלא. מיכל בן 11 C-מתילגדירוג הסוכן הוא עבר דרך מחסנית טעונה מטעון עם המבשר והחלף רצופים עם אתנול מימית מספק כימית וכימית לחיות מעוקב טהור בתשואות רדיוכימית גבוהה.
Abstract
הפקה שגרתית של רדיומשדרים המשמשים טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) בעיקר מסתמך על כימיה רטובה שבה synthon רדיואקטיבי מגיב עם מבשר לא רדיואקטיבי בפתרון. גישה זו מחייבת טיהור של מעקב באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים (בדיקות) ואחריו ניסוח מחדש בממס תואם סתיימים המינהל האנושי. פיתחנו לאחרונה רומן 11C-מתילציה גישה לסינתזה יעילה מאוד של פחמן -11 התווית PET radiopharmaceuticals, ניצול מחסניות מוצק הפאזה כמו חד פעמי “3-in-1” יחידות לסינתזה, טיהור ו ניסוח מחדש של המשדרים. גישה זו מצמצמת את השימוש במאבבי הטיפול ומפחיתה את ההפסדים של מכשיר המעקב בקווי העברה ועקב ריקבון רדיואקטיבי. יתרה מזו, הטכניקה המבוססת על מחסנית משפרת את אמינות הסינתזה, מפשטת את תהליך האוטומציה ומקלה על תאימות לדרישות הייצור הטוב (GMP). כאן, אנו להדגים טכניקה זו בדוגמה של ייצור של מעקב PET מתחם פיטסבורג B ([11ג] pib), תקן זהב vivo הדמיה סוכן עבור לוחיות עמילואיד במוח האנושי.
Introduction
טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) היא מודאליות הדמיה מולקולרית אשר מסתמך על זיהוי הריקבון רדיואקטיבי של איזוטופ המצורפת מולקולה פעילה ביולוגית כדי לאפשר הדמיה vivo של תהליכים ביוכימיים, אותות והעתקות . פחמן -11 (t1/2 = 20.3 דקות) הוא אחד הרדיואיזוטופים הנפוצים ביותר ב PET בגלל השפע שלה במולקולות אורגניות ומחצית חיים קצר המאפשר מנהלות מעקב מרובים באותו יום לאותו נושא אנושי או בעלי חיים ו מפחית את העומס הרדיואקטיבי על המטופלים. משתמשים רבים המסומנים איזוטופ זה משמשים במחקרים קליניים ובמחקר בריאות בסיסי עבור vivo PET הדמיה של מטרות רלוונטיות ביולוגית והמתעוררים-[11ג] Raclopride D2/d3 קולטנים, [11ג] PiB עבור לוחיות עמילואיד, [11ג] PBR28 עבור חלבון הטרנסמאתר-שם רק כמה.
פחמן -11 המסומנים מסמנים PET מיוצרים בעיקר באמצעות 11C-מתילציה של שאינם-רדיואקטיביים מקדים המכילים-OH (אלכוהול, פנול ו-קרבוקסילית חומצה),-NH (אמין ואמיד) או-SH (thiol) קבוצות. בקצרה, האיזוטופ נוצרת ביעד הגז של ציקלוטרון דרך 14N (p, α)11C תגובה גרעינית בצורה הכימית של [11ג] CO2. האחרון הוא הוסב [11ג] מתיל ([11ג] ch3אני) באמצעות כימיה רטובה (הפחתה [11ג] ch3או עם lialh4 ואחריו קוצ’ינג עם HI)1 או יבש כימיה (הפחתה קטליטית ל [11ג] CH4 ואחריו ביודינציה רדיקלית עם מולקולרי אני2)2. [11ג] CH3אני יכול אז להיות המרה נוספת יותר תגובתי 11C-מתיל triflate ([11ג] CH3otf) על ידי העברת אותו על העמודה triflate כסף3. ה -11C-מתילציה מבוצע לאחר מכן על ידי בעבוע על ידי מבעבע גז רדיואקטיבי לתוך פתרון של מקודמי לא רדיואקטיבי בממס אורגני או באמצעות הממס בשבי אלגנטי יותר “לולאה” שיטה4,5. ה -11C-המעקב מטוהר לאחר מכן באמצעות הניתוח, שניסח מחדש מממס תואם ביולוגי, ועבר דרך מסנן סטרילי לפני שהוא מנוהל על ידי בני אדם. כל המניפולציות הללו חייב להיות מהיר ואמין בהתחשב בחצי החיים הקצרים של פחמן -11. עם זאת, השימוש במערכת הבחינה מגביר באופן משמעותי את ההפסדים של המעקב וזמן ההפקה, לעתים קרובות מחייבת את השימוש בממיסים רעילים, מסבך אוטומציה ומוביל מדי פעם לסינתזות כושלות. יתרה מזאת, הניקוי הנדרש של הכורים והטור מאריך את העיכובים בין הסינתזות של אצוות המעקב העוקבות ומגביר את החשיפה של כוח אדם לקרינה.
רדיוכימיה של פלואור-18 (t1/2 = 109.7 min), השני בשימוש נרחב איזוטופ PET, כבר מתקדמים לאחרונה באמצעות פיתוח ערכות מבוססות קלטת כי ברור את הצורך טיהור הנוגדנים. על ידי שימוש מוצק החילוץ שלב (SPE) מחסניות, ערכות אלה חד פעמי לחלוטין לאפשר את הייצור השגרתי אמין של 18F-מנותבים, כולל [18f] fdg, [18f] fdg יסו, [18f] fdg ואחרים, עם סינתזה קצר יותר פעמים, מופחתת כוח אדם מעורבות ותחזוקה מינימלית של הציוד. אחת הסיבות פחמן -11 נשאר איזוטופ פופולרי פחות הדמיה PET הוא חוסר ערכות דומות לייצור השגרתי של 11C-מנותבים. התפתחותם משפרת באופן משמעותי את האמינות הסינתטית, מגבירים את התשואות הרדיוכימיות ומפשטות את האוטומציה והתחזוקה המונעת של מודולי הייצור.
ערכות הייצור הזמינות כיום מנצלות את היתרונות של מחסניות ה-SPE הזולות, החד והחד-פעמיות במקום שימוש בעמודות לצורך הפרדת הרדיו מאיזוטופ רדיואקטיבי שאינו מגיב, מקודמן ומוצרים רדיואקטיביים ואחרים שאינם רדיואקטיביים. באופן אידיאלי, תגובת הרדיויניום ממשיכה גם באותו מחסנית; לדוגמה, the [18f] fluoromethylation של dimethylaminoethanol עם גז [18f] CH2brf בייצור של סרטן הערמונית הדמיה מעקב לחיות מחמד [18f] fluoromethylכולין מתרחשת על מחסנית החלפת קטיון שרף 6. למרות הליכים דומים עבור הרדיואולבלינג של מספר 11C-מנותבים על מחסניות דווחו7,8 והפך חזק במיוחד עבור הרדיוסינתזה של [11ג] כולין9 ו [11ג] מתיונין10, הדוגמאות הללו נותרו מוגבלים למנותבים PET אונלוגיים שבו ההפרדה מן הקודמן הוא לעתים קרובות לא נדרש. אנו דיווחו לאחרונה על התפתחות של “[11ג] ערכות” לייצור של[11ג] CH3אני11 ו הבאים 11C-מתילציה, כמו גם מוצק בשלב התמיכה הנתמכת הסינתזה12 במטרות שלנו כדי ל פשט את הייצור השגרתי של 11C-מנותבים. כאן, אנו רוצים להדגים את ההתקדמות שלנו באמצעות הדוגמה של השלב המוצק תמיכה רדיוסינתזה של [11ג] pib, מעקב רדיוAβ אשר מהפכה את השדה של מחלת אלצהיימר (AD) הדמיה כאשר פותחה לראשונה בשנת 2003 ( איור 1) 13,14. בשיטה זו, נדיף [11ג] CH3otf (bp 100 ° c) מועברת מעל 6-OH-bta-0 הפקיד הופקד על שרף של מחסנית חד פעמית. מעקב PET [11ג] pib הוא הפריד אז מן הקודמן והרדיואקטיבי מבחינה רדיואקטיבית ידי הימנעות מן המחסנית עם אתנול מימית ביולוגי. יתר על כן, אנו אוטומטי שיטה זו של [11ג] pib הסינתזה של הרדיו באמצעות מודול הפעלה מרחוק של רדיוכימיה וערכות קלטות חד פעמיות. באופן ספציפי, אנו מיושמים זה רדיוסינתזה על מודול הרדיוכימיה 20-שסתום, מצויד כונן מזרק (מנפק) המתאים סטנדרטי 20 mL מזרק פלסטי חד פעמיות, זרימת גז בקר, משאבת ואקום מד. בשל הפשטות של שיטה זו, אנו בטוחים כי ניתן לשנות את רוב הסינתיסייזרים אוטומטי זמין מסחרית, או מבוסס קלטות או אלה מצויד עם שסתומים נייחים. הטכניקה הנתמכת שלב זה מאפשרת [11ג] pib הייצור תואם לתקנות הייצור הטוב (GMP) ומשפר את אמינות הסינתזה. הטכניקה המתוארת כאן מקטינה גם את כמות הנדרש לרדיוסינתזה, תוך שימוש במיסים תואמי “ירוק” בלבד ומפחיתה את הזמן בין אצוות ייצור עוקבות.
Protocol
Representative Results
Discussion
למרות הופעתה האחרונה ואת אישור ה-FDA של מספר 18F מסומן PET מסומנים, כגון florbetapir, florbetaben ו flutemetamol, [11ג] pib נשאר מעקב התקן זהב הדמיה עמילואיד בשל ספיגת המוח מהיר נמוך לא ספציפי איגוד. כיום מעקב זה מסונתז באמצעות כימיה רטובה16 או באמצעות “לולאה יבשה” גישה4,</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה היה נתמך באופן חלקי על ידי מענק 18-05 מאגודת האלצהיימר של קנדה (עבור A. K.) ואת המוח קנדה קרן עם תמיכה של בריאות קנדה. המחברים רוצים להכיר באוניברסיטת מקגיל הפקולטה לרפואה, מכון נוירולוגי מונטריאול מרכז הדמיה מקקונל המוח לתמיכה של עבודה זו. כמו כן, אנו מודים לגברת מוניקה לקטטוס-סמולה לעזרה בהליכי בקרת איכות ובד”ר ז’אן פול Soucy וגסאן מאסנה לגישה לרדיואיזוטופים ולמתקן הרדיוכימיה.
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).
