준비 및 평가<sup> 99m</sup> Bioorthogonal 화학을 사용하여 사전이 타겟팅에 대한 세자리 킬레이트를 Tc를 표지
Summary
Here, we describe a protocol for radiolabeling and in vivo testing of tridentate 99mTc(I) chelate-tetrazine derivatives for pre-targeting and bioorthogonal chemistry.
Abstract
Pre-targeting combined with bioorthogonal chemistry is emerging as an effective way to create new radiopharmaceuticals. Of the methods available, the inverse electron demand Diels-Alder (IEDDA) cycloaddition between a radiolabeled tetrazines and trans-cyclooctene (TCO) linked to a biomolecule has proven to be a highly effective bioorthogonal approach to imaging specific biological targets. Despite the fact that technetium-99m remains the most widely used isotope in diagnostic nuclear medicine, there is a scarcity of methods for preparing 99mTc-labeled tetrazines. Herein we report the preparation of a family of tridentate-chelate-tetrazine derivatives and their Tc(I) complexes. These hitherto unknown compounds were radiolabeled with 99mTc using a microwave-assisted method in 31% to 83% radiochemical yield. The products are stable in saline and PBS and react rapidly with TCO derivatives in vitro. Their in vivo pre-targeting abilities were demonstrated using a TCO-bisphosphonate (TCO-BP) derivative that localizes to regions of active bone metabolism or injury. In murine studies, the 99mTc-tetrazines showed high activity concentrations in knees and shoulder joints, which was not observed when experiments were performed in the absence of TCO-BP. The overall uptake in non-target organs and pharmacokinetics varied greatly depending on the nature of the linker and polarity of the chelate.
Introduction
99m Tc를 전 세계적으로 올해 1, 2, 3 당 실시 만 50 이미징 절차에 진단 핵 의학에서 사용되는 지배적 인 방사성 동위 원소, 남아있다. 임상 적으로 사용되는 99m Tc를 제의 대부분은 관류 형 방사성 의약품이다. 99m Tc를가 표적화 구조물에 라이 게이션을 통해 특정 바이오 마커에 결합하도록 지시하는 능동적 표적 화합물의 제한된 수있다. 타겟 99m Tc를 방사성 의약품의 생성은 종종 관심의 바이오 마커에 결합하는 표적 분자의 능력 99m Tc를 리간드 복합체의 영향에 의해 방해하거나 동위 원소 반감기 고 분자량 생체 분자와 함께 사용하도록 충분히 길게하지 않다 이러한 항체. 이미지가 담배 마는 비 대상에서 삭제하는 생체 분자의 순서를 인수하기 전에 후자는 일반적으로 몇 일이 필요합니다 단말. 사전 타겟팅은 이러한 문제를 극복하기위한 대안적인 접근 방식을 제공합니다.
bioorthogonal 화학 결합 사전 타겟팅 모두 형광 무선 촬상 4, 5, 6, 7, 8에 대한 새로운 분자 이미징 프로브를 개발하는 효과적인 방법으로 밝혀졌다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 1,2,4,5- 테트라 (Tz 일) 및 트랜스 -cyclooctene (TCO) 유도체의 역 전자 수요 딜스 – 알더 (IEDDA) 반응은 6 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. 이러한 구성 요소와 IEDDA 반응은 높은 선택성, 생체 사전 타겟팅 응용 프로그램 (9), (10)에 이상적 (2 ≈ 6,000 M -1의 -1 k)를 PBS에 빠른 반응 속도를 나타낼 수있다.
e_content "> 사용되는 가장 일반적인 방법은 TCO 파생 대상 벡터를 관리하고 충분한 지연 기간에 따라 포함하는 방사성 표지 테트라 투여한다. 방사성 표지 tetrazines을왔다 11 C, 18 F, 64 구리, 89 ZR, 111 년을 기준으로 13, 12, 11 내지 14, 15를보고 하였다. 반면, 생체 내에서 결합 단백질 및 열화를 방지하기 위해 CO 리간드의 사용을 필요로하는 HYNIC 형 리간드를 사용하여 제조 하였다 Tz 일 Tc를이 – 표식 99m, 단지 하나의 보고서가있다 16. 다른 방법으로, 우리는 + 코어 [3 99m Tc를 (CO)]을 안정 세자리 복합체를 형성 리간드 제품군을 사용하여 tetrazines를 표시 여기 99m Tc를 (I)의 합성을보고합니다. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-p나이 = "1">
그림 1 : 테트라 트랜스 -cyclooctene 사이의 bioorthogonal IEDDA 반응. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
준비 리간드의 가족은 극성과 금속 결합 영역과의 Tz (그림 2) 사이의 링커 그룹의 성격에 차이가 세자리 킬레이트를 포함한다. 목표는 고속 목표 대 비 표적 비율을 수득하기 위해, 테크네튬 테트라가 효과적으로 지역화 및 TCO 표지 된 생체 부위와 결합하지 않을 때 빠르게 클리어와 반응 할 수있는 구성 99m을 확인 하였다. 리간드를 테스트하기 위해, 비스포스포네이트의 TCO 파생 (TCO-BP)는 17을 사용 하였다. 우리는 TCO-BP 활성 골대사의 영역에 편재와 반응 할 수 있음을 미리 보여생체 (18)에서 방사성 표지 tetrazines. 이 단일 단계로 제조 될 수 있으며, 실험 지역화 주로 관절 (무릎, 어깨)에 발생하는 정상 마우스에서 수행 될 수 있기 때문에, 새로운 tetrazines 테스트하는 편리한 시약이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
다양한 극성의 테트라 링크 세자리 킬레이트의 컬렉션을 준비하고, 생체 내에서 TCO 유도체와 IEDDA 반응에서 자신의 99m Tc를 단지의 유틸리티를 평가 하였다. 효과적이고 재현 99m Tc를 라벨링 방법은 리간드 농도가 라벨링 단계 (화합물 2-5) T- 부틸 기의 탈 보호 하였다 10-3 M.이었다 다섯 테트라 – 킬레이트 위해 개발되었다. 리간드의 농도는 높은 방…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work supported by research grant funding from the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) of Canada, the Ontario Institute for Cancer Research (OICR, #P.SI.015.8), and the Canadian Cancer Society (CCS, #703857). The authors acknowledge the contributions of Dr. Denis Snider who provided assistance in preparing the manuscript.
Materials
| Argon gas | Alphagaz | — | — |
| Na2CO3 | EMD Millipore | 106395 | — |
| Na2B4O7.10H2O | Anachemia | S9640 | — |
| KNaC4H4O6.4H2O | Anachemia | 217255 | — |
| Technelite 99mTc generator | Lantheus medical imaging | — | Source of 99mTcO4- |
| 0.9% Saline | Lantheus medical imaging | — | To elute generator |
| 1 M HCl | Lab Chem | — | — |
| MeOH | Caledon | — | — |
| ACN | Caledon | — | HPLC grade |
| Millipore H2O | Thermo Fisher Scientific | Barnstead Nanopure | — |
| DCM | Caledon | — | — |
| TFA | Caledon | — | — |
| PBS | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | pH 7.4 1X |
| BSA | Sigma Aldrich | A7906 | — |
| Tween80 | Sigma Aldrich | P8047 | — |
| Isoflurane | CDMV | 108737 | Supplier: Fresenius Kabi Animal Health |
| HPLC | Waters | 1525 Binary Pump, 2998 Photodiodde Array Detector, E-SAT/IN, Bioscan Flowcount PMT detector (item # 15590) | — |
| HPLC column for analysis and purification of compounds 2-4 | Phenomenex | 00G-4435-E0 | Gemini® 5 µm C18 110 Å, LC Column 250 x 4.6 mm, |
| HPLC column for analysis and purification of compounds 1 and 5 | Waters | 186003115 | XBridge BEH C18 Column, 130 Å, 5 µm, 4.6 mm X 100 mm |
| Microwave Reactor | Biotage | Initiator 8 | — |
| Biotage V10 Evaporator | Biotage | Serial # V1041 | — |
| Dose calibrator | Capintec, Inc. | CRC-25R | — |
| Gamma counter | Perkin Elmer | Wizard 1470 Automatic Gamma Counter | — |
| Animal room scale | Mettler Toledo | XP105 Delta Range | — |
| Microwave vials | Biotage | 355629 | 0.5-2 mL |
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