18年陽電子放射断層撮影用フッ化ケイ素アクセプタ(SiFA)で機能化した放射性トレーサーのFラベリング
Summary
陽電子放出断層撮影のためのフッ素-18(18F)標識放射性医薬品の合成は、典型的には数ヶ月の経験を必要とする。放射性トレーサーに組み込まれると、フッ化ケイ素アクセプター(SiFA)モチーフは、高価な機器や準備トレーニングに依存しないシンプルな18Fラベリングプロトコルを可能にする一方で、必要な前駆体量を削減し、より穏やかな反応条件を利用します。
Abstract
シリコンフッ化物アクセプタ(SiFA)として知られるパラ置換ジテルト-ブチルフルオロイベンゼン構造モチーフは、放射性[18F]フッ化物を陽電子放出断層撮影に使用するためにトレーサーに組み込むための放射性化学者ツールキットに有用なタグです。従来の放射線標識戦略と比較して、SiFAから[18F]フッ化物とのフッ素-19の同位体交換は室温で行われ、最小限の反応参加者を必要とする。従って副産物の形成は無視でき、精製は大幅に簡素化される。しかし、標識に使用される前駆体分子と最終的な放射性標識生成物は同位体的に離散的であるが、それらは化学的に同一であり、したがって精製手順中に切り離すことができない。SiFAタグはまた、[18F]フッ化物の処理および乾燥に起因する基本的な条件下で分解されやすい。「4滴法」とは、溶出した[18F]フッ化物の最初の4滴のみが固相抽出から使用され、反応中の塩基量を減少させ、前駆体のモル量を低下させ、分解を低減する。
Introduction
フッ素-18(109分半減期、97%陽電子放出)は、陽電子放射断層撮影(PET)のための最も重要な放射性核種の一つであり、種々の疾患に対する放射性標識トレーサーの生体分布を可視化および定量化する非侵襲的イメージング法1.ペプチドおよびタンパク質は、多段階合成2によって形成されたビルディングブロックを必要とするため、[18F]フッ化物でラベル付けすることは特に困難である。18のFラジオ標識の複雑さを軽減するために、フッ化ケイ素アクセプタ(SiFA)が最近信頼性の高いツール3として導入された。SiFA群は、2つの第三次ブチル基に接続された中心シリコン原子、誘導体化フェニル部分、および非放射性フッ素原子からなる。第三次ブチル基は、蛍光剤としてSiFAコンジュゲートの生体内用途に重要な特徴である炭化水素化結合に加水分解安定性を付与する。
小分子または生体分子に結合すると、SiFAビルディングブロックは、放射性側産物4のかなりの量を形成することなく、ナノモル濃度でフッ素-18に対するフッ素-19を交換することにより放射性[18F]フッ化アニオンに結合する。さらに、高い放射性化学的収率は、低温で二極陽極溶媒中のSiFA部分を標識することによって迅速に達成される。これは、低比活性5の放射性トレーサーを生成する古典的な同位体交換反応とは対照的である。これらの場合、大量の前駆体(ミリグラムの範囲)を使用して、[18F]フッ化物の合理的な組み込みを得る必要があります。SiFAを用いた同位体交換反応は、運動学的研究と密度関数理論計算によって確認されるように、はるかに効率的である6,7.標識されたSiFA化合物と非標識SiFA化合物の両方が化学的に同一であるため、標識されたSiFAは固相抽出によって容易に精製される。これは、前駆体分子と標識された生成物が2つの異なる化学種であり、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による放射性標識後に分離されなければならない従来の放射性標識トレーサーとは異なります。SiFA構成要素を用いて、小分子、タンパク質、およびペプチドを、複雑な精製手順を欠いた1段階および2段階の標識プロトコルによって[18F]フッ化物で正常に標識することができる(図1)4、8、9。さらに、いくつかのSiFA標識化合物は、血流および腫瘍10のための生体内イメージング剤において信頼性がある。SiFA化学のシンプルさは、訓練を受けていない研究者でさえ、放射性トレーサーの合成と開発に[18F]フッ化物を使用することを可能にします。
Protocol
Representative Results
Discussion
SiFA標識化学は、室温で行うことができる非常に効率的な同位体交換反応を採用した最初の18F標識法の1つを表す。典型的な放射性化学反応は、除去または置換経路を介してフッ化物反応性機能を有する[18F]フッ化物の反応を介して炭素フッ素結合の形成に依存する。これらの反応条件は、多くの場合、過酷であり、極端なpHまたは高温で行われ、HPLCのような手間のかかる時間?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者には謝辞がない。
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).
