Summary

Enquêtes sur le complexe Ga (III) de EOB-DTPA et son<sup> 68</sup> Ga radiomarqué analogique

Published: August 17, 2016
doi:

Summary

Une procédure pour l'isolement de EOB-DTPA et complexation ultérieure avec Ga naturel (III) et 68 Ga est présenté ici, ainsi que d' une analyse approfondie de tous les composés et les enquêtes sur l' efficacité de l' étiquetage, de la stabilité in vitro et l'octanol / eau coefficient du complexe radiomarqué de distribution.

Abstract

Nous démontrons une méthode pour l'isolement de EOB-DTPA (3,6,9-triaza-3,6,9-tris- (carboxyméthyl) -4- (éthoxybenzyl) d'acide -undecanedioic) de son Gd (III) et les protocoles de la préparation de sa non-radioactive, à savoir, Ga naturel (III), ainsi que radioactifs 68 complexes Ga roman. Le ligand, ainsi que la Ga (III) ont été caractérisés par résonance magnétique (RMN) , spectroscopie nucléaire, spectrométrie de masse et analyse élémentaire. 68 Ga a été obtenue par un procédé d'élution à partir d' un étalon / 68 Ga générateur 68 Ge. Des expériences visant à évaluer l'efficacité 68 Ga-étiquetage des EOB-DTPA à pH 3,8-4,0 ont été réalisées. Établi des techniques d'analyse de radio CCM (chromatographie sur couche mince) et HPLC radio (chromatographie en phase liquide à haute performance) ont été utilisés pour déterminer la pureté radiochimique du traceur. Comme une première enquête sur le caractère lipophile de 68 Ga Traceurs le n- octanol / distributio d'eaun coefficient de 68 espèces Ga présentes dans une solution à pH 7,4 a été déterminée par un procédé d'extraction. mesures in vitro de la stabilité du traceur dans divers milieux à pH physiologique ont été effectuées, révélant des taux de décomposition.

Introduction

L' acide Gadoxetic, un nom commun pour le complexe Gd (III) du ligand EOB-DTPA 1, est un agent de contraste fréquemment utilisé dans l' imagerie hépatobiliaire par résonance magnétique (IRM). 2,3 En raison de son absorption spécifique par les hépatocytes du foie et un pourcentage élevé de l' excrétion hépatobiliaire elle permet la localisation des lésions focales et des tumeurs hépatiques. 2-5 Cependant, certaines limites de la technique IRM (par exemple, la toxicité des agents de contraste, applicabilité limitée chez les patients souffrant de claustrophobie ou de métal implants) appel à un outil de diagnostic alternatif .

La tomographie par émission de positons (TEP) est une méthode d'imagerie moléculaire, dans lequel une petite quantité d'une substance radioactive (traceur) est administré, sur lequel sa distribution dans le corps est enregistré par un scanner TEP. 6 Le PET est un procédé dynamique qui permet une grande la résolution spatiale et temporelle des images ainsi que la quantification des résultats, sans avoir àtraiter les effets secondaires des agents de contraste IRM. La valeur informative de l'information métabolique obtenu peut être encore accrue par combinaison avec des données anatomiques reçues des méthodes d'imagerie supplémentaires, comme le plus souvent réalisé par imagerie hybride à la tomodensitométrie (CT) dans les scanners TEP / CT.

La structure chimique d'un traceur approprié pour le PET doit comprendre un isotope radioactif servant émetteur de positrons. Les positrons ont une durée de vie courte, car ils annihilent presque immédiatement avec les électrons des coquilles d'atomes de tissu environnant. Par annihilation deux photons gamma 511 keV avec sens inverse de circulation sont émis, qui sont enregistrés par le scanner PET. 7,8 Pour former un traceur, nucléides PET peuvent être liés de manière covalente à une molécule, comme cela est le cas dans 2-désoxy- 2- [18 F] fluoroglucose (FDG), le traceur de TEP les plus largement utilisés. 7 Toutefois, un nucléide peut également former des liaisons de coordination à un ou plusieurs des ligands (par exemple ,[68 Ga] -DOTATOC 9,10) ou être appliquée sous forme de sels minéraux dissous (par exemple, [18 F] fluorure de sodium 11). Au total, la structure du traceur est cruciale car elle détermine son comportement biodistribution, le métabolisme et l'excrétion.

Un nucléide PET approprié devrait combiner des caractéristiques favorables comme l'énergie de positons pratique et la disponibilité ainsi qu'une demi-vie adéquate pour l'enquête prévue. 68 Ga nucléide est devenue une force essentielle dans le domaine du PET au cours des deux dernières décennies. 12,13 Ceci est principalement dû à sa disponibilité à travers un système de générateur, ce qui permet l' étiquetage sur place indépendamment dans le voisinage d'un cyclotron. Dans un générateur, la mère nucléide 68 Ge est absorbée sur une colonne à partir de laquelle la fille nucléide 68 Ga est élue et ensuite marqué à un chélateur approprié. 6,14 Depuis le 68 Ga nucléide existe en tant que trivalent cation comme Gd (III) 10,13, chélateurs EOB-DTPA avec 68 Ga à la place donnerait un complexe avec la même charge globale négative que l' acide gadoxetic. Par conséquent, que 68 Ga traceur peut combiner une spécificité similaire du foie caractéristique avec l'aptitude à l' imagerie TEP. Bien que l' acide gadoxetic est acheté et administré sous forme de sel disodique, dans le contexte suivant nous allons nous référer à lui comme D.ieu [EOB-DTPA] et au complexe Ga non radioactif (III) comme Ga [EOB-DTPA], ou 68 Ga [ EOB-DTPA] dans le cas du composant radiomarqué pour des raisons de commodité.

Pour évaluer leur applicabilité comme traceurs pour le PET, les complexes métalliques radioactifs doivent être examinées en détail dans in vitro, in vivo ou ex vivo des expériences en premier. Pour déterminer l'aptitude à un problème médical respectif, diverses caractéristiques de traçage comme le comportement de biodistribution et le profil de jeu, la stabilité, la spécificité d'organe et cellule ou tissue absorption doivent être étudiées. En raison de leur caractère non invasif, des déterminations in vitro sont souvent effectuées avant les expériences in vivo. Il est généralement admis que DTPA et ses dérivés sont des qualités limitées comme chélateurs pour 68 Ga en raison de ces complexes dépourvus d' inertie cinétique, ce qui entraîne une décomposition rapide comparable lorsqu'il est administré in vivo. 14-20 Ceci est principalement causé par apo- transferrine agissant en tant que concurrent pour 68 Ga dans le plasma. Néanmoins, nous avons étudié ce nouveau traceur concernant son application possible dans l' imagerie hépatobiliaire, dans lequel des informations de diagnostic peut être fourni en quelques minutes après l'injection 3,4,21-23, ce qui ne nécessite pas nécessairement la stabilité du traceur à long terme. A cet effet , nous avons isolé EOB-DTPA à partir d' acide gadoxetic et initialement réalisé la complexation avec Ga naturel (III), qui existe en tant que mélange de deux isotopes stables, 69 Ga et 71 </sup> Ga. Le complexe ainsi obtenu a servi en tant que norme non radioactif pour la chélation suivante de 68 Ga. Nous avons utilisé des méthodes établies et évalué simultanément leur aptitude à déterminer l'efficacité de 68 Galabeling de EOB-DTPA et d'enquêter sur la lipophilie de la nouvelle 68 Ga traceur et sa stabilité dans différents médias.

Protocol

1. Préparation de EOB-DTPA et Ga [EOB-DTPA] Attention: S'il vous plaît consulter toutes les fiches de données de sécurité des matériaux pertinents (MSDS) des solvants organiques, les acides et alcalins utilisés avant utilisation. Effectuez toutes les étapes dans une hotte et utiliser l'équipement de protection individuelle (lunettes de sécurité, gants, blouse de laboratoire). L' isolement de EOB-DTPA à partir d' acide gadoxetic</str…

Representative Results

Le ligand EOB-DTPA et du Ga non radioactif (III) ont été analysés par 1 H et 13 C {1 H} spectroscopie RMN, spectrométrie de masse et analyse élémentaire. Les résultats figurant au tableau 1 et représentés sur les figures 1-6 vérifier la pureté des substances. Elution du générateur Ga 68 Ge / 68 a abouti à des solutio…

Discussion

EOB-DTPA est accessible par une synthèse multi-étape 33 , mais peut tout aussi bien être isolé disponibles agents de contraste contenant de l' acide gadoxetic. A cet effet, le Gd (III), l'ion central peut être précipité avec un excès d'acide oxalique. Après élimination de Gd (III), l'oxalate et l'acide oxalique le ligand peut être isolé par précipitation dans l'eau froide à un pH de 1,5. Toutefois, afin d'améliorer la Chromatographie du filtrat sur une colonne de ren…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors have no acknowledgements.

Materials

primovist Bayer 0.25 M
gallium(III) chloride Sigma-Aldrich Co. 450898
water (deionized)  tap water deionizing equipment by Auma-Tec GmbH
hydrochloric acid 12 M VWR 20252.29
sodium hydroxide Polskie Odczynniki Chemiczne S.A. 810925429
oxalic acid Sigma-Aldrich Co. 75688
ethyl acetate Brenntag GmbH 10010447
silica gel Merck KGaA 1.10832.9025 Geduran Si 60 0,063-0,2 mm
TLC silica gel 60 F254 Merck KGaA 1.16834.0001
methanol VWR 20903.55
ethanol Brenntag GmbH 10018366
eiethylether VWR 23807.468 stored over KOH plates
ammonia solution (25 %) VWR 1133.1
pH electrode VWR 662-1657
stirring and heating unit Heidolph 505-20000-00
pump Ilmvac GmbH 322002
frit custom design
NMR spectrometer Bruker Coorporation Ultra Shield 400
mass spectrometer Thermo Fisher Scientific Inc.
elemental analyser Hekatech GmbH Analysentechnik EuroVector EA 3000 CHNS
deuterated water D2O euriso-top D214 99,90 % D
Name Company Catalog Number Comments
Material/Equipment required for labeling procedures
68Ge/68Ga generator ITG Isotope Technologies Garching GmbH A150
pump and dispenser system Scintomics GmbH Variosystem
hydrochloric acid 30 % (suprapur) Merck KGaA 1.00318.1000
water (ultrapur) Merck KGaA 1.01262.1000
sodium chloride (suprapur) Merck KGaA 1.06406.0500
sodium acetate (suprapur) Merck KGaA 1.06264.0050
glacial acetic acid (suprapur) Merck KGaA 1.00066.0250
sodium citrate dihydrate VEB Laborchemie Apolda 10782 >98.5%
PS-H+ Cartridge (S) Macherey-Nagel 731867 Chromafix
apo-Transferrin Sigma-Aldrich Co. T2036
PBS  buffer (tablets) Sigma-Aldrich Co. 79382
human serum Sigma-Aldrich Co. H4522 from human male AB plasma
flasks, columns etc. custom design
pH electrode Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG 765-Set
binary pump (HPLC) Hewlett-Packard G1312A (HP 1100)
UV Vis detector (HPLC) Hewlett-Packard G1315A (HP 1100)
radioactive detector (HPLC) EGRC Berthold
HPLC C-18-PFP column Advanced Chromatography Technologies Ltd. ACE-1110-1503/A100528
HPLC glass vials GTG Glastechnik Graefenroda GmbH 8004-HP-H/i3µ
pipette Eppendorf
plastic vials Sarstedt AG & Co. 6542.007
plastic vials Greiner Bio-One International GmbH 717201
activimeter MED Nuklear-Medizintechnik Dresden GmbH Isomed 2010
tweezers custom design
incubator Heraeus Instruments GmbH 51008815
vortex mixer Fisons Whirlimixer
centrifuge Heraeus Instruments GmbH 75003360
gamma well counter MED Nuklear-Medizintechnik Dresden GmbH Isomed 2100
water for chromatography Merck KGaA 1.15333.2500
acetonitrile for chromatography Merck KGaA 1.00030.2500
trifluoroacetic acid Sigma-Aldrich 91707
TLC radioactivity scanner raytest Isotopenmessgeräte GmbH B00003875 equipped with beta plastic detector

Referencias

  1. Weinmann, H. J., et al. A new lipophilic gadolinium chelate as a tissue-specific contrast medium for MRI. Magn. Reson. Med. 22, 233-237 (1991).
  2. Stroszczynski, C., et al. Aktueller Stand der MRT-Diagnostik mit leberspezifischen Kontrastmitteln. Radiologe. 44, 1185 (2004).
  3. Van Beers, B. E., Pastor, C. M., Hussain, H. K. Primovist, Eovist – what to expect. J. Hepatol. 57, 421-429 (2012).
  4. Zech, C. J., Herrmann, K. A., Reiser, M. F., Schoenberg, S. O. MR Imaging in Patients with Suspected Liver Metastases: Value of Liver-specific Contrast Agent Gd-EOB-DTPA. Magn. Reson. Med. Sci. 6, 43-52 (2007).
  5. Leonhardt, M., et al. Hepatic Uptake of the Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Gd-EOB-DTPA: Role of Human Organic Anion Transporters. Drug Metab. Dispos. 38, 1024-1028 (2010).
  6. Wadas, T. J., Wong, E. H., Weisman, G. R., Anderson, C. Coordinating Radiometals of Copper, Gallium, Indium, Yttrium, and Zirconium for PET and SPECT Imaging of Disease. J. Chem. Rev. 110, 2858-2902 (2010).
  7. Ametamey, S. M., Honer, M., Schubiger, P. A. Molecular Imaging with PET. Chem. Rev. 108, 1501-1516 (2008).
  8. Cutler, C. S., Hennkens, H. M., Sisay, N., Huclier-Markai, S., Jurisson, S. S. Radiometals for Combined Imaging and Therapy. Chem. Rev. 113, 858-883 (2013).
  9. Henze, M., et al. PET Imaging of Somatostatin Receptors Using [68GA]DOTA-D-Phe1-Tyr3-Octreotide: First Results in Patients with Meningiomas. J. Nucl. Med. 42, 1053-1056 (2001).
  10. Hofmann, M., et al. Biokinetics and imaging with the somatostatin receptor PET radioligand 68Ga-DOTATOC: preliminary data. Eur. J. Nucl. Med. 28, 1751-1757 (2001).
  11. Blau, M., Nagler, W., Bender, M. A. Fluorine-18: a new isotope for bone scanning. J. Nucl. Med. 3, 332-334 (1962).
  12. Green, M. A., Welch, M. J. Gallium Radiopharmaceutical Chemistry. Int. J. Radiat. Appl. Instrum. B. 16, 435-448 (1989).
  13. Rösch, F. Past, present and future of 68Ge/68Ga generators. Appl. Radiat. Isot. 76, 24-30 (2013).
  14. Liu, S. The role of coordination chemistry in the development of target-specific radiopharmaceuticals. Chem. Soc. Rev. 33, 445-461 (2004).
  15. Haubner, R., et al. Development of (68)Ga-labelled DTPA galactosyl human serum albumin for liver function imaging. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 40 (68), 1245-1255 (2013).
  16. Yang, W., Zhang, X., Liu, Y. Asialoglycoprotein Receptor-Targeted Radiopharmaceuticals for Measurement of Liver Function. Curr. Med. Chem. 21, 4-23 (2014).
  17. Chauhan, K., et al. 68Ga based probe for Alzheimer’s disease: synthesis and preclinical evaluation of homodimeric chalcone in β-amyloid imaging. Org. Biomol. Chem. 12, 7328-7337 (2014).
  18. Chakravarty, R., Chakraborty, S., Dash, A., Pillai, M. R. A. Detailed evaluation on the effect of metal ion impurities on complexation of generator eluted 68Ga with different bifunctional chelators. Nucl. Med. Biol. 40, 197-205 (2013).
  19. Clevette, D. J., Orvig, C. Comparison of ligands of differing denticity and basicity for the in vivo chelation of aluminum and gallium. Polyhedron. 9, 151-161 (1990).
  20. Prinsen, K., et al. Development and evaluation of a 68Ga labeled pamoic acid derivative for in vivo visualization of necrosis using positron emission tomography. Bioorg. Med. Chem. 18, 5274-5281 (2010).
  21. Vogl, T. J., et al. Liver tumors: comparison of MR imaging with Gd-EOB-DTPA and Gd-DTPA. Radiology. 200, 59-67 (1996).
  22. Reimer, P., et al. Phase II clinical evaluation of Gd-EOB-DTPA: dose, safety aspects, and pulse sequence. Radiology. , 177-183 (1996).
  23. Ba-Ssalamah, A., et al. MRT der Leber. Radiologe. 44, 1170-1184 (2004).
  24. Scott, R. P. W. . Journal of Chromatography Library. 22A, A137-A160 (1983).
  25. Reichenbaecher, M., Popp, J. . Strukturanalytik organischer und anorganischer Verbindungen. , (2007).
  26. Gross, J. H. . Mass Spectrometry: A Textbook. , (2004).
  27. Ma, T. S., Rittner, R. C. . Modern Organic Elemental Analysis. , (1979).
  28. Mueller, D., et al. Simplified NaCl Based 68Ga Concentration and Labeling Procedure for Rapid Synthesis of 68Ga Radiopharmaceuticals in High Radiochemical Purity. Bioconjugate Chem. 23, 1712-1717 (2012).
  29. Roberts, T. R. Radio-column chromatography. Journal of Chromatography Library. 14, 103-132 (1978).
  30. Roberts, T. R. Radio-thin-layer chromatography. Journal of Chromatography Library. 14, 45-83 (1978).
  31. Green, M. A., Welch, M. J. Gallium radiopharmaceutical chemistry. Nucl. Med. Biol. 16, 435-448 (1989).
  32. Notni, J., Plutnar, J., Wester, H. J. Bone-seeking TRAP conjugates: surprising observations and their implications on the development of gallium-68-labeled bisphosphonates. EJNMMI Res. 2, 13 (2012).
  33. Schmitt-Willich, H., et al. Synthesis and Physicochemical Characterization of a New Gadolinium Chelate: The Liver-Specific Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Gd-EOB-DTPA. Inorg. Chem. 38, 1134-1144 (1999).
  34. Zhernosekov, K., Nikula, T. 68Ga generator for positron emission tomography. , (2012).
  35. Simecek, J., Hermann, P., Wester, H. J., Notni, J. How is 68Ga Labeling of Macrocyclic Chelators Influenced by Metal Ion Contaminants in 68Ge/68Ga Generator Eluates?. ChemMedChem. 8, 95-103 (2013).
  36. Baur, B., et al. Synthesis, Radiolabelling and In Vitro Characterization of the Gallium-68-, Yttrium-90- and Lutetium-177-Labelled PSMA Ligand, CHX-A”-DTPA-DUPA-Pep. Pharmaceuticals (Basel). 7, 517-529 (2014).
  37. Boros, E., et al. RGD conjugates of the H2dedpa scaffold: synthesis, labeling and imaging with 68Ga. Nucl. Med. Biol. 39, 785-794 (2012).
  38. Beck, W. S. . Hematology. , (1998).
  39. Patel, V., Morrissey, J. . Practical and Professional Clinical Skills. , (2001).
  40. Bartke, A., Constanti, A. . Basic Endocrinology. , (1998).
  41. Bernstein, L. R. Mechanisms of Therapeutic Activity for Gallium. Pharmacol. Rev. 50, 665-682 (1998).
  42. Clausen, J., Edeling, C. J., Fogh, J. 67Ga Binding to Human Serum Proteins and Tumor Components. Cancer Res. 34, 1931-1937 (1974).
  43. Dumont, R. A., et al. Novel 64Cu- and 68Ga-Labeled RGD conjugates show improved PET imaging of αvβ3 integrin expression and facile radiosynthesis [Erratum to document cited in CA156:116856. J. Nucl. Med. 52, 1498 (2011).
  44. Pohle, K., et al. 68Ga-NODAGA-RGD is a suitable substitute for 18F-Galacto-RGD and can be produced with high specific activity in a cGMP/GRP compliant automated process. Nucl. Med. Biol. 39, 777-784 (2012).
  45. Notni, J., Pohle, K., Wester, H. J. Be spoilt for choice with radiolabelled RGD peptides: Preclinical evaluation of 68 Ga-TRAP(RGD)3. Nucl. Med. Biol. 40, 33-41 (2013).

Play Video

Citar este artículo
Greiser, J., Niksch, T., Weigand, W., Freesmeyer, M. Investigations on the Ga(III) Complex of EOB-DTPA and Its 68Ga Radiolabeled Analogue. J. Vis. Exp. (114), e54334, doi:10.3791/54334 (2016).

View Video