ठोस चरण 11सी-मेथिलेशन, शुद्धि और पीईटी ट्रेसर्स के उत्पादन के लिए निर्माण
Summary
हम ठोस चरण निष्कर्षण कारतूस का उपयोग कर Positron उत्सर्जन Tomography (पीईटी) के लिए नैदानिक रूप से प्रासंगिक अनुरेखकों का उत्पादन करने के लिए एक कुशल कार्बन-11 radiolabeling तकनीक की रिपोर्ट. 11 सी-मेथिलिंग एजेंट को एक कार्ट्रिज के माध्यम से पारित किया जाता है जो जलीय इथेनॉल के साथ पूर्ववर्ती और क्रमिक एलुशन के साथ पहले से लोड होता है, उच्च रेडियोकेमिकल पैदावार में रासायनिक और रेडियोकेमिकल शुद्ध पीईटी अनुरेखक प्रदान करता है।
Abstract
पॉजिट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) में इस्तेमाल किए जाने वाले रेडियोट्रासकर का नियमित उत्पादन ज्यादातर गीला रसायन विज्ञान पर निर्भर करता है जहां रेडियोधर्मी सिन्थॉन समाधान में एक गैर-रेडियोएक्टिव अग्रदूत के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस दृष्टिकोण उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (HPLC) मानव प्रशासन के लिए एक bioसंगत विलायक में सुधार के बाद द्वारा अनुरेखक की शुद्धि की आवश्यकता है. हम हाल ही में कार्बन-11लेबल पीईटी radiopharmaceuticals के अत्यधिक कुशल संश्लेषण के लिए एक उपन्यास 11 सी मिथाइल दृष्टिकोण विकसित की है, डिस्पोजेबल के रूप में ठोस चरण कारतूस का लाभ ले “3 में-1” संश्लेषण के लिए इकाइयों, शुद्धि और ट्रेसरों का सुधार। यह दृष्टिकोण तैयारी HPLC के उपयोग obviates और हस्तांतरण लाइनों में अनुरेखक के नुकसान को कम कर देता है और रेडियोधर्मी क्षय के कारण. इसके अलावा, कारतूस आधारित तकनीक संश्लेषण विश्वसनीयता में सुधार, स्वचालन प्रक्रिया को सरल और अच्छा विनिर्माण अभ्यास (जीएमपी) आवश्यकताओं के साथ अनुपालन की सुविधा. यहाँ, हम एक पीईटी अनुरेखक पिट्सबर्ग यौगिक बी के उत्पादन के उदाहरण पर इस तकनीक का प्रदर्शन ($11C$PiB), मानव दिमाग में एमिलॉयड प्लेक के लिए विवो इमेजिंग एजेंट में एक सोने के मानक.
Introduction
Positron उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) एक आणविक इमेजिंग मोडलिटी जो जैव रासायनिक प्रक्रियाओं, संकेतों और परिवर्तनों के इन विवो दृश्य को सक्षम करने के लिए एक जैविक रूप से सक्रिय अणु से जुड़ी आइसोटोप के रेडियोधर्मी क्षय का पता लगाने पर निर्भर करता है . कार्बन-11 (ट1 डिग्री 2 $ 20.3 मिनट) पीईटी में सबसे अधिक इस्तेमाल किया रेडियोआइसोटोप में से एक है क्योंकि कार्बनिक अणुओं और कम आधा जीवन में अपनी बहुतायत है जो एक ही मानव या पशु विषय के लिए एक ही दिन पर कई अनुरेखक प्रशासन के लिए अनुमति देता है और रोगियों पर विकिरण बोझ कम कर देता है। इस आइसोटोप के साथ लेबल कई अनुरेखण नैदानिक अध्ययन में और शास्त्रीय और उभरते जैविक रूप से प्रासंगिक लक्ष्यों के vivo पीईटी इमेजिंग में के लिए बुनियादी स्वास्थ्य अनुसंधान में उपयोग किया जाता है – [11C]raclopride के लिए डी2/ एमिलॉयड प्लेक के लिए पीआईबी, ट्रांसलोकेटर प्रोटीन के लिए11सीजेड पीबीआर28 – बस कुछ ही नाम है।
कार्बन-11 लेबल पीईटी अनुरेखक मुख्य रूप से -OH (शराब, फिनोल और कार्बोक्सीलिक एसिड), -एनएच (एमिन और एमाइड) या -एसएच (thiol) समूहों युक्त गैर-रेडियोएक्टिव अग्रदूतों के 11सी-मेथिलेशन के माध्यम से उत्पादित कर रहे हैं। संक्षेप में, साइक्लोट्रॉन के गैस लक्ष्य में 14छ (च, ख्))11सी नाभिकीय अभिक्रिया के माध्यम से साइक्लोट्रॉन के गैस लक्ष्य में इसोटोप उत्पन्न होता है, जो11C$CO2के रासायनिक रूप में होता है। बाद में परिवर्तित हो जाता है [11C]मेथिल आयोडाइड ([11C]CH3I) या तो गीला रसायन विज्ञान के माध्यम से (11C$CH3OH LiAlH के साथ4 HI के साथ शमन द्वारा पीछा किया)1 या सूखी रसायन विज्ञान(11C$CH4 के लिए उत्प्रेरक कमी आणविक I 2 )2के साथ कट्टरपंथी iodinationके बाद . [11सी] CH3मैं तो आगे अधिक प्रतिक्रियाशील 11सी-मेथिल triflate ([11C]CH3OTf) यह एक चांदी triflate स्तंभ3पर पारित करके परिवर्तित किया जा सकता है. 11सी-मेथिलेशन तो या तो कार्बनिक विलायक में गैर रेडियोएक्टिव अग्रदूत के एक समाधान में रेडियोधर्मी गैस bubbling द्वारा किया जाता है या अधिक सुरुचिपूर्ण बंदी विलायक “लूप” विधि के माध्यम से 4,5. 11सी-ट्रैकर तो HPLC के माध्यम से शुद्ध है, एक bioसंगत विलायक में reformulated, और मानव विषयों के लिए प्रशासित किया जा रहा से पहले एक बाँझ फिल्टर के माध्यम से पारित कर दिया. इन जोड़तोड़ के सभी तेजी से और विश्वसनीय होना चाहिए कार्बन-11 की छोटी आधा जीवन दिया. हालांकि, एक HPLC प्रणाली का उपयोग काफी अनुरेखक और उत्पादन समय के नुकसान बढ़ जाती है, अक्सर विषाक्त सॉल्वैंट्स के उपयोग की जरूरत है, स्वचालन पेचीदा और कभी कभी विफल syntheses की ओर जाता है. इसके अलावा, रिएक्टरों और HPLC स्तंभ की आवश्यक सफाई बाद ट्रेसर बैचों के syntheses के बीच देरी को बढ़ाता है और विकिरण के लिए कर्मियों के जोखिम बढ़ जाती है.
फ्लोरीन-18 के रेडियोकेमिस्ट्री (टी1/2 $ 109.7 मिनट), अन्य व्यापक रूप से इस्तेमाल किया पीईटी आइसोटोप, हाल ही में कैसेट आधारित किट है कि HPLC शुद्धि के लिए की जरूरत obviate के विकास के माध्यम से उन्नत किया गया है. ठोस चरण निष्कर्षण (एसपीई) कारतूस को रोजगार करके, इन पूरी तरह से डिस्पोजेबल किट के विश्वसनीय नियमित उत्पादन के लिए अनुमति देते हैं 18एफ-ट्रेसर, सहित [18F]FDG, [18F]FMISO, [18F]FMC और अन्य, कम संश्लेषण के साथ समय, कम कर्मियों की भागीदारी और उपकरणों के न्यूनतम रखरखाव. कारणों में से एक कार्बन-11 पीईटी इमेजिंग में एक कम लोकप्रिय आइसोटोप बनी हुई है 11सी-ट्रेसर्स के नियमित उत्पादन के लिए इसी तरह की किट की कमी है. उनके विकास में काफी सिंथेटिक विश्वसनीयता में सुधार होगा, रेडियोकेमिकल पैदावार बढ़ाने के लिए और स्वचालन और उत्पादन मॉड्यूल के निवारक रखरखाव को आसान बनाने.
वर्तमान में उपलब्ध उत्पादन किट सस्ती, डिस्पोजेबल, स्पे कारतूस के बजाय unreacted रेडियोधर्मी आइसोटोप, अग्रदूत और अन्य रेडियोधर्मी और गैर रेडियोधर्मी उप-उत्पादों से रेडियोट्रैकर की जुदाई के लिए HPLC कॉलम का लाभ ले लो। आदर्श रूप में, radiolabeling प्रतिक्रिया भी एक ही कारतूस पर आय; उदाहरण के लिए, प्रोस्टेट कैंसर इमेजिंग पीईटी अनुरेखक के उत्पादन में डाइमेथिलमैमिनोथेनोल के18एफजेड फ्लोरोमेथिलेशन एक cation-exchange रेजिन कार्ट्रिज पर होता है 6. यद्यपि कारतूसों पर कई 11सी-ट्रेसरों के रेडियो लेबलिंग के लिए इसी प्रकार की प्रक्रियाओं की सूचना7,8 और रेडियो सिंथेसिस के लिए विशेष रूप से शक्तिशाली हो गई है [11सी]कोलीन9 और [11C]methionine10, इन उदाहरणों oncological पीईटी अनुरेखक जहां अग्रदूत से जुदाई अक्सर आवश्यक नहीं है तक ही सीमित रहते हैं. हमने हाल ही में [11C]CH3I11 और उसके बाद 11सी-मेथिलेशन, साथ ही ठोस चरण-समर्थित संश्लेषण12 के उत्पादन के लिए“[11C]kits” के विकास की सूचना दी है। 11सी-ट्रेसर्स के नियमित उत्पादन को सरल बनाना। यहाँ, हम ठोस चरण समर्थित रेडियोसिंथेसिस के उदाहरण का उपयोग करके अपनी प्रगति को प्रदर्शित करना चाहते हैं [11C]PiB, एजेड इमेजिंग के लिए एक रेडियोट्रैकर जो अल्जाइमर रोग (एडी) इमेजिंग के क्षेत्र में क्रांति ला दी जब यह पहली बार 2003 में विकसित किया गया था ( चित्र 1) 13,14. इस विधि में, अस्थिर [11C]CH3OTf (बीपी 100 डिग्री सेल्सियस) एक डिस्पोजेबल कारतूस के राल पर जमा 6-OH-BTA-0 अग्रदूत पर पारित कर दिया है। पीईटी अनुरेखक [11सी]PiB तो bioसंगत जलीय इथेनॉल के साथ कारतूस से elution द्वारा अग्रदूत और रेडियोधर्मी अशुद्धियों से अलग है. इसके अलावा, हम एक दूर से संचालित रेडियोकेमिस्ट्री संश्लेषण मॉड्यूल और डिस्पोजेबल कैसेट किट का उपयोग कर के इस विधि स्वचालित [11सी]PiB रेडियोसिंथेसिस. विशेष रूप से, हम एक 20 वाल्व रेडियोकेमिस्ट्री मॉड्यूल पर इस रेडियोसिंथेसिस लागू, सिरिंज ड्राइव (डिस्पेंसर) जो मानक 20 एमएल डिस्पोजेबल प्लास्टिक सिरिंज, गैस प्रवाह नियंत्रक, वैक्यूम पंप और गेज फिट बैठता है के साथ सुसज्जित. इस विधि की सादगी के कारण, हमें विश्वास है कि यह सबसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्वचालित सिंथेसाइज़र के लिए संशोधित किया जा सकता है, या तो कैसेट आधारित या स्थिर वाल्व के साथ सुसज्जित उन. इस ठोस चरण समर्थित तकनीक की सुविधा [11सी]PiB उत्पादन अच्छा विनिर्माण अभ्यास (जीएमपी) नियमों के साथ अनुरूप है और संश्लेषण विश्वसनीयता में सुधार. यहाँ वर्णित तकनीक भी रेडियोसिंथेसिस के लिए आवश्यक अग्रदूत की मात्रा कम कर देता है, केवल का उपयोग करता है “हरी” bioसंगत सॉल्वैंट्स और लगातार उत्पादन बैचों के बीच समय कम हो जाती है.
Protocol
Representative Results
Discussion
हाल ही में उभरने और एफडीए के कई अनुमोदन के बावजूद 18एफ लेबल पीईटी अनुरेखक, जैसे florbetapir, florbetaben और flutemetamol, [11सी]PiB तेजी से मस्तिष्क तेज और कम गैर विशिष्ट के कारण amyloid इमेजिंग के लिए एक सोने के मानक अनुरेखक बनी ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन आंशिक रूप से एक अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था 18-05 कनाडा के अल्जाइमर सोसायटी से (ए के लिए) और स्वास्थ्य कनाडा से समर्थन के साथ मस्तिष्क कनाडा फाउंडेशन. लेखक इस काम के समर्थन के लिए मैकगिल विश्वविद्यालय के चिकित्सा संकाय, मॉन्ट्रियल न्यूरोलॉजिकल संस्थान और मैककोनेल ब्रेन इमेजिंग सेंटर को स्वीकार करना चाहते हैं। हम भी गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रियाओं और Drs जीन पॉल Soucy और Gasan Massarweh रेडियोआइसोटोप और रेडियोकेमिस्ट्री सुविधा के लिए उपयोग के लिए मदद के लिए श्रीमती मोनिका Lacatus-Samoila धन्यवाद.
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 |
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