هنا ، نصف التخليق الإشعاعي ل 1-(2-[18F] Fluoroethyl)-L-tryptophan ، وهو عامل تصوير مقطعي بالإصدار البوزيتروني لدراسة استقلاب التربتوفان ، باستخدام استراتيجية من وعاء واحد ، من خطوتين في نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية مع عوائد كيميائية إشعاعية جيدة ، وفائض enantiomeric عالية ، وموثوقية عالية.
مسار كينورينين (KP) هو الطريق الرئيسي لاستقلاب التربتوفان. تشير الأدلة بقوة إلى أن مستقلبات KP تلعب دورا حيويا في انتشار الورم والصرع والأمراض العصبية التنكسية والأمراض النفسية بسبب آثارها المناعية المعدلة والعصبية والسمية العصبية. عامل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الأكثر استخداما على نطاق واسع (PET) لرسم خرائط استقلاب التربتوفان ، α-[11C] methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) ، له عمر نصف قصير يبلغ 20 دقيقة مع إجراءات التخليق الإشعاعي الشاقة. مطلوب سيكلوترون في الموقع للتوليف الإشعاعي [11C] AMT. ينتج عدد محدود فقط من المراكز [11C] AMT للدراسات قبل السريرية والتحقيقات السريرية. وبالتالي ، هناك حاجة ماسة إلى تطوير عامل تصوير بديل له عمر نصف أطول ، ومناسب في الحركيات الحية ، ويسهل أتمتته. تم الإبلاغ عن فائدة وقيمة 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan ، وهو نظير تريبتوفان يحمل علامة الفلور 18 ، في التطبيقات قبل السريرية في xenografts المشتقة من خط الخلية ، و xenografts المشتقة من المريض ، ونماذج الأورام المعدلة وراثيا.
تقدم هذه الورقة بروتوكولا للتخليق الإشعاعي ل 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan باستخدام استراتيجية من وعاء واحد وخطوتين. باستخدام هذا البروتوكول ، يمكن إنتاج المقتفي الإشعاعي بنسبة 20 ± 5٪ (تم تصحيح الاضمحلال في نهاية التوليف ، n > 20) عائد كيميائي إشعاعي ، مع كل من النقاء الكيميائي الإشعاعي وفائض enantiomeric لأكثر من 95٪. يتميز البروتوكول بكمية سلائف صغيرة لا تزيد عن 0.5 مل من مذيب التفاعل في كل خطوة ، وتحميل منخفض من 4،7،13،16،21،24-hexaoxa-1،10-diazabicyclo [8.8.8] hexacosane (K222) ، ومرحلة متنقلة حميدة بيئيا وقابلة للحقن للتنقية. يمكن تكوين البروتوكول بسهولة لإنتاج 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan للتحقيق السريري في وحدة متاحة تجاريا.
في البشر ، التربتوفان هو عنصر أساسي في النظام الغذائي اليومي. يتم استقلاب التربتوفان في المقام الأول عبر مسار كينورينين (KP). يتم تحفيز KP بواسطة إنزيمين محددين للمعدل ، إندوليامين 2 ، 3-ثنائي الأكسجين (IDO) وتريبتوفان 2 ، 3-ثنائي أكسجيناز (TDO). يتم تحويل أكثر من 95٪ من التربتوفان إلى كينورينين ومستقلباته النهائية ، مما يؤدي في النهاية إلى توليد نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد ، وهو أمر ضروري لنقل الطاقة الخلوية. KP هو منظم رئيسي للجهاز المناعي ومنظم مهم للمرونة العصبية والآثار السمية العصبية 1,2. وينطوي استقلاب التربتوفان غير الطبيعي في مختلف الاضطرابات العصبية والأورام والنفسية والأيضية. لذلك ، تم استخدام نظائر التربتوفان ذات العلامات المشعة على نطاق واسع في التحقيق السريري. أكثر المقتفيات الإشعاعية التريبتوفان شيوعا التي تم التحقيق فيها سريريا هما 11C-α-methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) و 11C-5-hydroxytryptophan (11C-5-HTP)3.
في 1990s ، تم استخدام 11C-5-HTP لتصور الأورام العصبية الصماوية التي تفرز السيروتونين 4 ولتشخيص ومراقبة العلاج من سرطان البروستاتا الغدي البروستاتا النقيلي المقاوم للهرمونات5. في وقت لاحق ، تم استخدامه كأداة تصوير لتحديد كمية نظام السيروتونين في البنكرياس الغدد الصماء6. ١١ كان C-5-HTP أيضا متتبعا واعدا للكشف غير الباضع عن الجزر القابلة للحياة في زرع الجزر داخل البوابة ومرض السكري من النوع 27,8. على مدى العقدين الماضيين ، تقدمت العديد من الأحماض الأمينية ذات العلامات المشعة إلى التحقيق السريري9,10. على وجه الخصوص ، تلقى التريبتوفان التناظري المسمى بالكربون 11 [11C] AMT اهتماما واسعا لرسم خرائط تخليق السيروتونين في الدماغ11،12،13،14 ولتوطين بؤر الصرع ، والأورام الصرعية ، ومجمع التصلب الدرني ، والأورام الدبقية ، وسرطان الثدي15،16،17،18،19،20 ,21,22,23,24,25,26. [11 ج] لدى AMT أيضا إقبال كبير على مختلف الأورام منخفضة وعالية الجودة لدى الأطفال27. علاوة على ذلك، تم استخدام تحليل التتبع الحركي ل [11C] AMT في الأشخاص البشريين للتمييز بين الأورام المختلفة وتصنيفها والتمييز بين الورم الدبقي وإصابة الأنسجة الناجمة عن الإشعاع15. [11 ج] يظهر التصوير الموجه بواسطة AMT فوائد سريرية كبيرة في اضطرابات الدماغ3,25. ومع ذلك ، نظرا لقصر عمر النصف للكربون-11 (20 دقيقة) وإجراءات التخليق الإشعاعي الشاقة ، يقتصر استخدام AMT [11C] على عدد قليل من مراكز PET مع السيكلوترون في الموقع ومرفق الكيمياء الإشعاعية.
يتمتع الفلور-18 بعمر نصف موات يبلغ 109.8 دقيقة ، مقارنة بعمر النصف 20 دقيقة للكربون-11. وتركزت الجهود بشكل متزايد على تطوير أجهزة تتبع إشعاعي تحمل علامة الفلور 18 لاستقلاب التربتوفان3,28. تم الإبلاغ عن ما مجموعه 15 من أجهزة التتبع الإشعاعي الفريدة من نوعها للفلور 18 المراد بها الإشعاعي التربتوفان من حيث وضع العلامات الإشعاعية ، وآليات النقل ، في المختبر وفي الجسم الحي ، والتوزيع البيولوجي ، وامتصاص الورم في xenografts. ومع ذلك، لوحظ إزالة الفلورة السريعة في الجسم الحي للعديد من المقتفيات، بما في ذلك 4-و 5-و 6-[18F]fluorotryptophan، مما حال دون مزيد من الترجمة السريرية29. 5-[18F] فلورو-α-ميثيل تريبتوفان (5-[18F]FAMT) و 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان (L-[18F]FETrp، المعروف أيضا باسم (S)-2-amino-3-(1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-1H-indol-3-yl) حمض البروبانويك، الوزن الجزيئي 249.28 جم/مول)، هما أكثر المقتفيات الإشعاعية الواعدة مع الحركيات المواتية في الجسم الحي في النماذج الحيوانية وإمكانات كبيرة لتجاوز [11 C]AMT لتقييم الحالات السريرية مع استقلاب التربتوفان غير المنظم28. 5-[18F] أظهر FAMT امتلاء عاليا في xenografts الورم الإيجابي IDO1 من الفئران التي تعاني من نقص المناعة وهو أكثر تحديدا لتصوير KP من [11C] AMT28,30. ومع ذلك ، فإن الاستقرار في الجسم الحي ل 5-[18F] FAMT لا يزال مصدر قلق محتمل حيث لم يتم الإبلاغ عن بيانات إزالة الفلورة في الجسم الحي بعد 30 دقيقة من حقن التتبع30.
أظهرت دراسة ما قبل السريرية في نموذج فأر الورم الأرومي النخاعي المعدل وراثيا أنه بالمقارنة مع 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) ، L-[18F] FETrp كان لديه تراكم عال في أورام الدماغ ، لا يكاد يذكر في إزالة الفلورة في الجسم الحي ، وامتصاص منخفض للخلفية ، مما يدل على نسبة مستهدفة إلى غير مستهدفة متفوقة 31,32. أشارت دراسات قياس الجرعات الإشعاعية في الفئران إلى أن L-[18F] FETrp كان لديه تعرض أقل بنسبة 20٪ تقريبا لقياس الجرعات المواتية من 18F-FDG PET tracer33 السريري. بالاتفاق مع نتائج الباحثين الآخرين ، توفر بيانات الدراسة قبل السريرية أدلة كبيرة لدعم الترجمة السريرية ل L-[18F] FETrp للتحقيق في استقلاب التربتوفان غير الطبيعي لدى البشر الذين يعانون من اضطرابات الدماغ مثل الصرع والأورام العصبية والتوحد والتصلب الدرني28،31،32،33،34،35،36 . ويبين الجدول 1 مقارنة عامة بين المقتفيات الثلاثة الأكثر تحقيقا على نطاق واسع لاستقلاب التربتوفان، وهي 11C-5-HTP و [11C] AMT و L-[18F] FETrp. كل من 11C-5-HTP و [11C] AMT لهما عمر نصف قصير وإجراءات وضع العلامات الإشعاعية الشاقة. يتم وصف بروتوكول للتخليق الإشعاعي ل L-[18F] FETrp باستخدام نهج وعاء واحد من خطوتين هنا. ويتميز البروتوكول باستخدام كمية صغيرة من سلائف وضع العلامات الإشعاعية، وكمية صغيرة من مذيبات التفاعل، وتحميل منخفض من K222 السامة، ومرحلة متنقلة حميدة بيئيا وقابلة للحقن للتنقية والتركيب السهل.
التربتوفان هو حمض أميني أساسي للبشر. يلعب دورا مهما في تنظيم المزاج والوظيفة الإدراكية والسلوك. تمت دراسة مشتقات التربتوفان المصنفة إشعاعيا ، وخاصة الكربون 11 المسمى [11C] AMT ، على نطاق واسع بسبب دورها الفريد في رسم خرائط تخليق السيروتونين38،39 ، والكشف عن الأورام وتصنيفها <s…
The authors have nothing to disclose.
تم دعم هذا العمل من قبل مركز التشخيص والبحث PET / MRI ، ومن قبل أقسام البحوث الطبية الحيوية والأشعة في مستشفى Nemours / Alfred I. DuPont للأطفال.
[18F]Fluoride in [18O]H2O | PETNET Solutions Inc. | N/A | |
4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane | ACROS | 291950010 | Kryptofix 222 or K222, 98% |
Acetic acid | ACROS | 222142500 | 99.8% |
Acetonitrile | Sigma-Aldrich | 271004 | anhydrous, 99.8% |
Agilent 1260 HPLC system | Agilent Technologies | Agilent 1260 | Agilent 1260 series |
Analytcial chiral HPLC column | Sigma-Aldrich | 12024AST | Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 4.6 mm |
Carbon dioxide, 60 LBS | Airgas | REFR744R200S | 99.99% |
D-FETrp standard reference | Affinity Research Chemicals Inc | N/A | Custom synthesis |
Empty sterile vial | Jubilant HollisterStier | 7515 | 20 mm closure, 10 mL |
Ethanol | Decon Labs | 2716 | 200 proof, USP grade. ≥99.9% |
Fisherbrand 13 mm Syringe Filter, 0.22 µm, PVDF, sterile | Fisher Scientific | 09-720-3 | |
Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 30721 | ≥37% |
Isopropanol | Decon Labs | 8316 | 70%, sterile |
L-[18F]FETrp radiolabeling precursor | Affinity Research Chemicals Inc | N/A | Custom synthesis |
L-FETrp standard reference | Affinity Research Chemicals Inc | N/A | Custom synthesis |
Light C8 cartridge | Waters | WAT036770 | Sep-Pak C8 plus light cartridge |
Needle, 20 G x 1 | Becton-Dickinson & Co. | 305175 | |
Needle, 20 G x 1 ½ | Becton-Dickinson & Co. | 305176 | |
Needle, 21 G x 2 | Becton-Dickinson & Co. | 305129 | |
Neutral aluminum oxide | Waters | WAT023561 | Sep-Pak alumina N plus light |
Nylon membrane (0.20 µm ) | MilliPore | GNWP04700 | 47 mm |
Pall Acrodisc 25 mm syringe sterile filter | Pall Corporation | 4907 | |
PETCHEM radiochemistry synthesis system | PETCHEM Solutions Inc. Pinckney, MI | N/A | Radiosynthesizer |
pH strips 2.0 – 9.0 | EMD Millipore | 1.09584.0001 | |
Potassium carbonate | Sigma-Aldrich | 367877 | 99.995% |
Quaternary methylammonium light cartridge | Waters | 186004051 | Sep-Pak QMA light |
Semi-preparative C18 HPLC column | Phenomenex | 00D-4253-N0 | 100 × 10 mm |
Semi-preparative chiral HPLC column | Sigma-Aldrich | 12034AST | Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 10 mm |
Sodium chloride injection 23.4% | APP Pharmaceutical, LLC | 18730 | USP grade |
Sodium chloridei injection 0.9% | Hospira | NDC 0409-4888-10 | USP grade |
Sodium hydroxide | Honeywell | 306576 | 99.99% |
Spinal needle, 20 G x 3 ½ | Becton-Dickinson & Co. | 405182 | |
Sterile alcohol prep pads | BioMed Resource Inc. | PC661 | |
Sterile empty vials, 2 mL | Hollister Stier | 7505ZA | 13 mm closure |
Sterile empty vials, 30 mL | Jubilant HollisterStier | 7520ZA | 20 mm closure |
Syringe PP/PE, 3 mL, Luer Lock | Air-Tite | 4020-X00V0 | |
Syringe PP/PE, 5 mL, Luer Lock | Becton-Dickinson & Co. | 309646 | |
Syringe, PP/PE, 10 mL, NORM-JECT | Air-Tite | 4100-000V0 | |
Syringe, 1 mL, Luer Slip | Becton-Dickinson & Co. | 309659 | |
Syringe, 3 mL, Luer-Lock | Becton-Dickinson & Co. | 309657 | |
Ultra high purity argon | Airgas | AR UHP300 | 99.999% |
Ultrapure water | MilliporeSigma | ZRQSVP300 | Direct-Q 3 tap to pure and ultrapure water purification system |