우리는 [ 18 F] 3F4AP의 반자동 방사 화학 합성과 품질 관리 절차를 입증합니다.
3 – [ 18 F] fluoro-4-aminopyridine, [ 18 F] 3F4AP는 다발성 경화증 4-aminopyridine (4AP)에 대한 FDA 승인 의약품의 방사성 불소화 유사체입니다. 이 화합물은 현재 탈수 초의 PET 추적자로서 연구 중이다. 우리는 최근 피리딘 N- 산화물의 직접 불소화와 [ 18 F] 3F4AP의 방사 화학적 합성을위한이 반응의 이용으로 이루어진 메타 플루오르 화 피리딘을 생산하는 새로운 화학 반응을 기술했다. 이 기사에서는 자동 신디사이저와 사내에서 제조 한 유동 수소화 반응기를 사용하여이 트레이서를 생산하는 방법을 시연합니다. 우리는 또한 전임상 동물 영상 연구를 위해 방사성 추적자를 발표하기 전에 수행 된 표준 품질 관리 절차를 보여줍니다. 이 반자동 절차는 임상 시험을위한 [ 18 F] 3F4AP의 미래 생산을위한 기초 자료가 될 수 있습니다.
인체 내에서 비 침습적으로 소분자 약물을 추적 할 수있는 능력은 정밀 의학을 향한 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 분자 이미지 기술 중에서 PET (positron emission tomography)는 PET 검출기의 고감도가 매우 적은 양의 방사성 물질을 탐지하고 정량화 할 수 있으며 스캐너의 특성에 따라 약물의 위치를 정확하게 파악할 수 있습니다. , 3 . 예를 들어, PET는 방사성 포도당 유사체의 섭취 수준에 근거한 종양 및 전이의 검출 및 국소화를 허용합니다 [ 18 F] FDG 4 . PET는 또한 특정 뇌 수용체의 위치 및 정량화를 제공하고 신경 및 정신 질환을 진단하고 이해하는데 유용 할 수 있습니다. 개발을 위해소분자 PET 추적자에 관심있는 화합물은 양전자 방출 동위 원소, 일반적으로 11C 또는 18F로 표시되어야합니다.이 두 방사성 동위 원소 사이에서 18F는보다 긴 반감기 (109 분 대 11.3C의 20.3) 이는 다중 선량 및 오프 사이트 생산을 허용합니다. 그럼에도 불구하고 분자에 18 F를 첨가하는 것은 어려울 수 있습니다. 18 F 표시는 화학자가 활동을 직접 처리하고 고 흡수 선량을받는 것을 자동화하는 자동화와 호환되는 빠른 반응이 필요합니다.
우리는 최근 피리딘의 불소화를위한 전구체로서 피리딘 N- 옥사이드의 사용과 FDA가 승인 한 다발성 경화증 약물의 방사성 플루오르 화 유사체 인 [ 18 F] 3F4AP 6 의 방사성 화학 합성에이 화학 물질의 사용을 기술했다. 아미노 피리딘 (4AP) 7 , 8 , 9 . Th새로운 radiotracer는 탈수 초 10 , 11 , 12 를위한 애완 동물 추적자로 지금 조사 중이다. 이 동영상 기사에서는 IBA Synthera Synthesis Unit (이하 "신디사이저"라고 함) 및 자체 제작 된 유동 수소화 장치를 사용하여이 화합물의 반자동 합성을 시연합니다. 합성은 그림 1 에 표시된 반응을 기반으로합니다. 절차 준비는 약 1 시간, 방사성 표지 및 정제 1.5 시간, 품질 관리 절차는 0.5 시간이 소요됩니다.
PET 추적자를 준비하려면 방사선 노출을 최소화하기 위해 최소한의 사용자 개입으로 효율적인 라벨링이 필요합니다 14 . 여기, 이미 이미 탈수 초화 검사를 받고있는 PET 추적자 인 [ 18 F] 3F4AP의 방사 화학 합성을위한 첫 번째 반자동 절차에 대해 설명했습니다. 이 반자동 방식은 동물 실험을 위해 고순도 및 충분한 비 활동성 방사성 추적자를 생산합니다. 이 화합물의 합성을위한 이전의 방법은 생성 될 수있는 방사능 추적자의 양을 상당히 제한하는 수동 합성 6 에 의존했다. 합성을위한 자동화 된 방법은 재현성있는 생산량을 제공하며 유사한 장비를 사용하는 다른 실험실로 절차를 이전하는 것을 더 쉽게 만듭니다. 이 절차를 완전히 자동화하기위한 앞으로의 노력은 대형 동물이나 인간을 대상으로 한 연구를 위해 많은 양의 추적자를 생산하는 데 도움이 될 것입니다.
<p c이 과정은 방사성 동위 원소를 18F에 대해 19F의 친 핵성 교환을 사용하여 관심 분자에 통합시킨다. 이 반응의 이점은 과량의 전구체를 제거하기 위해 잠재적으로 긴 정제 단계를 수행 할 필요없이 빠르고 독점적으로 원하는 생성물을 생산한다는 것입니다. 여기에 사용 된 것과 같은 불소 교환 라벨링 반응의 한 가지 한계는 차가운 화합물의 초기 질량으로 인해 μmol 단위의 화합물 양보다 mCi에서 방사능의 양으로 정의되는 최종 비 활동이 제한 될 수 있다는 것입니다. 우리의 표준 조건 하에서, 18 F의 100 ~ 200 mCi와 50 μg의 전구체로 시작하여, 합성의 최종 특유의 활성은 100-200 mCi / μmol이며, 이것은 전임상 PET 이미징 연구에 충분하다고 여겨집니다 . 그럼에도 불구하고 특정 활동은 18F – </sup>를 낮추십시오. 높은 활성과 낮은 전구체 양으로 시작하여 높은 비 활동 (1-3 Ci / μmol)으로 불소 – 교환에 의한 방사성 리간드를 생산하는 여러보고가있었습니다 15 , 16 .PET 추적자의 모든 방사 화학 합성과 마찬가지로 방사성 붕괴를 최소화하기 위해 신속하게 작업하는 것이 중요합니다. 또한 방사성 물질 취급 시간을 최소화하고, 적절한 차폐를 사용하고 방사능 노출을 최소화하기 위해 방사성 물질과 사용자 간의 거리를 최대화하는 것이 중요합니다. 이러한 측면은 사용자가 수동으로 용액을 HPLC에 주입하고, 분획을 수집하고 최종 생성물을 여과해야하는 프로토콜 (정제 및 품질 관리)의 후반 동안 특히 중요합니다.
PET 추적자의 모든 방사 화학 합성과 마찬가지로,방사성 붕괴를 회피한다. 또한 방사성 물질 취급 시간을 최소화하고, 적절한 차폐를 사용하고 방사능 노출을 최소화하기 위해 방사성 물질과 사용자 간의 거리를 최대화하는 것이 중요합니다. 이러한 측면은 사용자가 수동으로 수소화기에 용액을 주입하고, 분획을 모으고, 건조 절차를 설정하고, 완충액으로 제품을 재용 해하고 그것을 여과해야하는 프로토콜 (수소화 및 정제)의 후반 동안 특히 중요합니다. 걸러내는 동안 바이알의 벽에 많은 양의 방사성 물질을 잃어 버리기 쉽습니다. 따라서, 여과하기 전에 모든 액체를 수집하는 것이 중요합니다. 더 많은 양의 완충액을 사용하여 용해 시키면 회수율을 향상시킬 수 있지만, HPLC에 더 많은 용적을 주입해야하므로 피크가 확대되고 최종 용량의 양이 증가하므로 사용하지 않는 것이 좋습니다.
문제를 해결하기 위해절차 최적화는 각 단계의 수율을 추적하는 것이 중요합니다. 대부분의 단계에서 이것은 모든 단계 전후의 방사능 양을 측정함으로써 간단히 수행됩니다. 반응의 경우 수율은 HPLC 피크의 정량을 통해 계산할 수 있습니다. 결과 섹션의 표 1 은 각 단계의 일반적인 생산량을 보여줍니다. 아래의 표 2 는 일반적으로 발생하는 실패의 많은 원인과 실패 원인 및 해결 방법을 나열합니다.
마지막으로, 여기에 설명 된 절차가 [ 18 F] 3F4AP의 합성에 특이 적이지만, 일반적인 작업 과정과 많은 개별 단계가 다른 화합물 17 의 합성에 공통적입니다. 이 기사에서는 PET 추적자에 대해 수행 된 일반적인 QC 검사도 시연했습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 프로젝트는 Pedro Brugarolas에게 NIH / NIBIB 1K99EB020075 교부금과 Chicago Innovation Exchange에서 Brian Popko 및 Pedro Brugarolas에게 혁신 기금 상을 지원 받았습니다. 브라이언 팝코 (Brian Popko) 교수는 프로젝트에 대한 멘토십 및 재정 지원에 감사 드리며 첸 (Chin-Tu Chen) 교수와 시카고 대학교 (University of Chicago)의 소규모 동물 이미징 연구 소 (Small Animal Imaging Research Resource) 교수는 실험실 공간과 장비를 아낌없이 공유하고 있음을 인정합니다. IBA는이 기사의 오픈 액세스 후원에 대해 인정 받았습니다.
Cyclotron produced [18F]fluoride | House supplied/Zevacor | IBA Cyclone 18 | 100-200 mCi |
Integrated fluid processor for production FLT/FDG | ABX | K-2715SYN | Cassette used for nucleophilic substitution |
Anhydrous acetonitrile | Janssen | 36431-0010 | Transfer under nitrogen |
Methanol | Janssen | 67-56-1 | |
ultrapure water | house supplied | Millipore MilliQ system | |
TBA-HCO3 | ABX | 808.0000.6 | abx.de |
QMA | Waters | WAT023525 | Quaternary methyl ammonium: Anion exchange solid phase extraction cartridge for trap and release of 18F- from the target water |
Sodium bicarbonate | ABX | K-28XX.03 | Prefilled 5 mL syringes |
Alumina-N | Waters | WAT020510 | Alumina-N solid phase extraction cartridge (for trapping unreacted 18F-) |
3-fluoro-4-nitropyridine N-oxide | Synthonix | 76954-0 | Store in desicator. Precursor |
3-fluoro-4-aminopyridine | Sigma Aldrich | 704490-1G | Reference standard |
Oxalic acid | Sigma Aldrich | 75688-50G | |
Sodium phosphate monobasic | Fisher Scientific | S80191-1 | |
Triethyl amine | Fisher Scientific | 04885-1 | |
Ethanol | Decon Labs | DSP-MD.43 | USP |
Final product vial | ABX | K28XX.04 | |
Millex Filter Syringe | Millex | SLGVR04NL | |
10% Pd/C cartridge | Sigma Aldrich | THS-01111-12EA | |
11 mm vials + crimp seals | Fisher Scientific | 03-250-618, 06-451-117, or equivalent | |
13 mm vials + crimp seals | Fisher Scientific | 06-718-992, 06-718-643, or equivalent | |
HPLC vials | Fisher Scientific | 03-391-16, 03-391-17, or equivalent | |
SEMIPREP C18 column | Agilent | 990967-202 | |
V-vials | Alltech | ||
Syringes: 1, 3, 10 mL | Fisher Scientific | 14-829-10D, 14-829-13Q, 14-829-18G, or equivalent | |
Compressed gases: N2, He, H2 | Airgas | UHP N300, UHP HE300, UHP H300, or equivalent | |
TLC plates | Sigma Aldrich | Z193275, or equivalent | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Synthera automated synthesizer | IBA SA, Belgium, iba-worldwide.com | Synthera, 250.001 | Automatic synthesis unit |
In-house hydrogenator | See picture | See text description | |
Hot cells | Comecer | For manipulating radioactive materials | |
RadioTLC scanner | Eckert and Ziegler | For handling sterile materials | |
HPLC | Dionex | Ultimate 3000 | |
Dose calibrator | Capintec | CRC15 | Or equivalent |
Gamma counter | Capintec, 7 Vreeland Road, Florham Park, NJ 07932 | CRC 15, PET-CRC25, or equivalent | For measuring radioactivity |
Personal dosimeters | Packard | Cobra II | For measuring gamma spectrum |
Personal radiation badges and rings | Atlantic Nuclear | Rados Rad-60 Electronic Dosimeter, or equivalent | |
Rotavap + vacuum pump | Landauer | ||
Lead pigs + syringe shields | Heidolph | Or equivalent | |
Geiger counters | Pinestar | ||
Ludlum | Model 3 + Pancake GM detector, 4801605, 47-1539, or equivalent |