18.000 Pozitron Emisyon Tomografisi Için Silikon Florür Alıcı (SiFA) ile İşlevselleştirilmiş Radyotracerlerin F-Etiketlemesi
Summary
Pozitron emisyon tomografisi için flor-18(18F) etiketli radyofarmasötiklerin sentezi genellikle aylar süren bir deneyim gerektirir. Bir radyotracer içine dahil edildiğinde, silikon-florür alıcı (SiFA) motifi, pahalı ekipman ve hazırlık eğitimi bağımsız basit bir 18F-labeling protokolü sağlar, gerekli öncül miktarını azaltırken ve hafif reaksiyon koşulları kullanırken.
Abstract
Silikon-florür alıcısı (SiFA) olarak bilinen para-ikamedi-tert-butylfluorosilylbenzene yapısal motifi, radyokimyacının alet kitinde radyoaktif [18F] florür içeren ve pozitron emisyon tomografisinde kullanılmak üzere izleyicilere yararlı bir etikettir. Konvansiyonel radyoetiketleme stratejilerine kıyasla, SiFA’dan[18F] florürle flor-19’un izotopik değişimi oda sıcaklığında gerçekleştirilir ve minimum reaksiyon katılımcıları gerektirir. Yan ürünlerin oluşumu böylece ihmal edilebilir ve arınma büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Ancak, etiketleme için kullanılan öncümolekül ve son radyoetiketli ürün izotopically ayrık olmakla birlikte, kimyasal olarak aynıdır ve böylece arıtma prosedürleri sırasında ayrılmaz. SiFA etiketi,[18F]florür işleme ve kurutmadan kaynaklanan temel koşullar altında bozulmaya da açıktır. Katı faz çıkarmadan sadece ilk 4 damla[18F] florür kullanıldığı ‘4 damla yöntemi’, reaksiyondaki baz miktarını azaltır, daha düşük azı azı miktarını uzatır ve bozulmayı azaltır.
Introduction
Flor-18 (109 dakikalık yarı ömür, %97 pozitron emisyonu) pozitron emisyon tomografisi (PET) için en önemli radyonüklidler arasında dır. Peptitler ve proteinlerin [18F] florürle etiketlemesi özellikle zordur, çünkü çok adımlı sentezler2’denoluşan yapı taşları gerektirirler. 18F-radiolabeling karmaşıklığını azaltmak için, silikon-florür kabul edici (SiFA) son zamanlarda güveniliraraçlar3 olarak tanıtıldı . SiFA grubu iki üçüncül bütil grubuna bağlı merkezi bir silikon atomu, türevleştirilmiş fenil moiety ve radyoaktif olmayan bir flor atomu oluşur. Üçüncül bütil grupları silikon-florür bağı hidrolitik stabilite vermek, görüntüleme ajanları olarak Konjuge SiFA in vivo uygulamaları için kritik bir özelliktir.
Küçük bir molekül veya biyomoleküle bağlandığında, SiFA yapı taşları radyoaktif [ 18 F] flor-19 flor-18 için nanomolar konsantrasyonları için önemli miktarda radyoaktif yan ürünler oluşturmadan değiştirerek radyoaktif [18F] florür anyonları bağlamak4. Ayrıca, yüksek radyokimyasal verim hızla düşük sıcaklıklarda dipolar aprotik çözücüler SiFA moiety etiketleme ile elde edilir. Bu klasik izotopik değişim reaksiyonları, düşük spesifik aktivite5radiotracers üretmek tezat olduğunu. Bu gibi durumlarda,[18F]florürünün makul bir şekilde dahil edilmesi için büyük miktarlarda öncül (miligram aralığında) kullanılmalıdır. SiBA’lar kullanılarak yapılan izotopik değişim reaksiyonları, kinetik çalışmalar ve yoğunluk fonksiyonel teori hesaplamaları6,7ile doğrulanan çok daha verimlidir. Etiketli SiFA’lar, hem etiketli hem de etiketlenmemiş SiFA bileşikleri kimyasal olarak aynı olduğundan katı faz ekstraksiyonu ile kolayca saflaştırılır. Bu, öncül molekülün ve etiketli ürünün iki farklı kimyasal tür olduğu ve yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ile radyolabeling den sonra ayrılması gereken geleneksel radyoetiketli izleyicilerden farklıdır. SiFA yapı taşları, küçük moleküller, proteinler ve peptidler kullanılarak [18F] florür ile karmaşık arınma prosedürlerinden yoksun tek ve iki aşamalı etiketleme protokolleri ile başarıyla etiketlenebilir (Şekil 1)4,8,9. Ayrıca, bazı SiFA etiketli bileşikler kan akışı ve tümörler için vivo görüntüleme ajanları güvenilir10. SiFA kimyasının basitliği, eğitimsiz araştırmacıların bile radyotracer sentezi ve gelişimi için[18F] florür kullanmalarını sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
SiFA etiketleme kimyası, oda sıcaklığında yapIlebilen olağanüstü verimli izotopik değişim reaksiyonu kullanan ilk 18F-etiketleme yönteminden birini temsil eder. Tipik bir radyokimyasal reaksiyon bir eleme veya ikame yolu ile florür-reaktif işlevsellik ile [18F] florür reaksiyonu yoluyla bir karbon-flor bağı oluşumuna dayanır. Bu reaksiyon koşulları genellikle serttir, aşırı pH veya yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilir ve HPLC gibi zahmetli ve zaman alıcı teknikler kullan?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarların hiçbir takdiri yok.
Materials
| [18F]F–/H2[18O]O | (Cyclotron produced) | – | – |
| [2.2.2]Cryptand | Aldrich | 291110 | Kryptofix 2.2.2 |
| Acetonitrile anhydrous | Aldrich | 271004 | – |
| Deionized water | Baxter | JF7623 | – |
| Ethanol, anhydrous | Commercial Alcohols | – | |
| Potassium carbonate | Aldrich | 209619 | – |
| QMA cartridge | Waters | 186004540 | QMA SepPak Light (46 mg) cartridge |
| Equipment | |||
| C-18 cartridge | Waters | WAT023501 | C-18 SepPak Light cartridge |
| C18 column | Phenomenex | 00G-4041-N0 | HPLC Luna C18 250 x 10 mm, 5 µm |
| HPLC | Agilent Technologies | – | HPLC 1200 series |
| micro-PET Scanner | Siemens | – | micro-PET R4 Scanner |
| Radio-TLC plate reader | Raytest | – | Radio-TLC Mini Gita |
| Sterile filter 0.22µm | Millipore | SLGP033RS | – |
References
- Wahl, R. L., Buchanan, J. W. . Principles and practice of positron emission tomography. , (2002).
- Wängler, C., Schirrmacher, R., Bartenstein, P., Wängler, C. Click-chemistry reactions in radiopharmaceutical chemistry: Fast & easy introduction of radiolabels into biomolecules for in vivo imaging. Current Medical Chemistry. 17, 1092-1116 (2010).
- Schirrmacher, R., et al. 18F-labeling of peptides by means of an organosilicon-based fluoride acceptor. Angewandte Chemie International Edition. 45, 6047-6050 (2006).
- Kostikov, A. P., et al. Oxalic acid supported Si-18F-radiofluorination: One-step radiosynthesis of N-succinimidyl 3-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzoate ([18F]SiFB) for protein labeling. Bioconjugate Chemistry. 23 (1), 106-114 (2012).
- Cacace, F., Speranza, M., Wolf, A. P., Macgregor, R. R. Nucleophilic aromatic substitution; kinetics of fluorine-18 substitution reactions in polyfluorobenzenes. Isotopic exchange between 18F- and polyfluorobenzenes in dimethylsulfoxide. A kinetic study. Journal of Fluorine Chemistry. 21, 145-158 (1982).
- Schirrmacher, E., et al. Synthesis of p-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzaldehyde ([18F]SiFA-A) with high specific activity by isotopic exchange: A convenient labeling synthon for the 18F-labeling of N-amino-oxy derivatized peptides. Bioconjugate Chemistry. 18, 2085-2089 (2007).
- Kostikov, A., et al. N-(4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzyl)-2-hydroxy-N,N-dimethylethylammonium bromide ([18F]SiFAN+Br-): A novel lead compound for the development of hydrophilic SiFA-based prosthetic groups for 18F-labeling. Journal of Fluorine Chemistry. 132, 27-34 (2011).
- Wängler, B., et al. Kit-like 18F-labeling of proteins: Synthesis of 4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzenethiol (Si[18F]FA-SH) labeled rat serum albumin for blood pool imaging with PET. Bioconjugate Chemistry. 20, 317-321 (2009).
- Iovkova, L., et al. para-Functionalized aryl-di-tert-butylfluorosilanes as potential labeling synthons for 18F radiopharmaceuticals. Chemistry. 15, 2140-2147 (2009).
- Wängler, C., et al. One-step 18F-labeling of carbohydrate-conjugated octreotate-derivatives containing a silicon-fluoride-acceptor (SiFA): In vitro and in vivo evaluation as tumor imaging agents for positron emission tomography (PET). Bioconjugate Chemistry. 21, 2289-2296 (2010).
- Ilhan, H., et al. First-in-human 18F-SiFAlin-TATE PET/CT for NET imaging and theranostics. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46, 2400-2401 (2019).
