我々は、[ 18 F] 3F4APの半自動放射化学合成および品質管理手順を実証する。
3- [ 18 F]フルオロ-4-アミノピリジン、[ 18 F] 3 F4APは、多発性硬化症4-アミノピリジン(4AP)のためのFDA承認薬物の放射性フッ素化類似体である。この化合物は現在、脱髄のためのPETトレーサーとして研究中である。我々は最近、ピリジンN-オキシドの直接フッ素化および[ 18 F] 3F4APの放射化学合成のためのこの反応の利用からなるメタフルオロ化ピリジンを生成する新規な化学反応を記載した。この記事では、自動シンセサイザーと自社製フロー水素化反応器を使用してこのトレーサーを製造する方法を紹介します。我々はまた、前臨床動物イメージング研究のための放射性トレーサを放出する前に実施された標準的な品質管理手順を示す。この半自動化された手順は、臨床研究のための[ 18 F] 3F4APの将来の生産の基礎として役立つかもしれない。
人体内で低分子薬物を非侵襲的に追跡する能力は、精密医療への大きな可能性を秘めています。分子イメージング技術の中で、ポジトロン放出断層撮影法(PET)は、PET検出器の高感度により、非常に少量の放射性物質の検出と定量が可能であり、スキャナの特性により、薬物局在1,2 、 3 。例えば、PETは、放射性グルコースアナログ[ 18 F] FDG 4の取り込みレベルに基づいて、腫瘍および転移の検出および局在化を可能にする。 PETはまた、特定の脳受容体の局在化および定量化、ならびに神経学および精神障害の診断および理解に有用であり得るそれらの占有を提供することができる5 。開発するために小分子PETトレーサーの場合、対象化合物は陽電子放出同位体、典型的には11 Cまたは18 Fで標識されなければならない。これら2つの放射性同位体の間で、 18 Fはより長い半減期( 11 Cに対して109分対 20.3)これにより、複数回投与およびオフサイト製造が可能になる。それにもかかわらず、分子に18 Fを加えることは困難であり得る。 18 F標識は、化学者が活動の直接的な取り扱いを逃れ、高吸収線量を受ける自動化と互換性のある迅速な反応を必要とする。
本発明者らは、ピリジンのフッ素化のための前駆体としてのピリジンN-オキシドの使用、および多発性硬化症のためのFDA承認薬物の放射性フッ素化類似体である[ 18 F] 3 F 4 AP 6の放射化学合成におけるこの化学の使用を、アミノピリジン(4AP) 7,8,9 。 Thは新規である。放射性トレーサーは、脱髄のためのPETトレーサーとして現在研究中である10,11,12。このビデオ記事では、IBA Synthera Synthesis Unit(以降、「シンセサイザ」と呼ぶ)と社内で作られたフロー水素添加装置を使用して、この化合物の半自動合成を実証します。合成は、 図1に示す反応に基づく。手順の準備は約1時間、放射標識および精製は1.5時間、品質管理手順は0.5時間かかる。
PETトレーサの作成には、放射線被ばくを最小限に抑えるためにユーザの介入を最小限に抑えて効率的なラベリングが必要です14 。ここで、我々は、イメージング脱髄のために現在調査中のPETトレーサーである[ 18 F] 3F4APの放射化学合成のための最初の半自動手順を記載した。この半自動化された方法は、動物試験のために高純度かつ十分な比活性を有する放射性トレーサーを生成する。この化合物の合成のための従来の方法は、生成可能な放射性トレーサーの量を著しく制限する手動合成6に依存していた。合成のための自動化された方法を有することにより、より再現性のある収量が得られ、同様の装置を用いて他の実験室に手順を容易に移すことができる。この手順を完全に自動化するための今後の努力は、大型動物またはヒトでの研究のためのトレーサーの大量生産に役立つだろう。
<p class = "jove_content">この手順では、放射性同位元素を目的の分子に組み込むために、 18 Fの19 Fの求核交換を使用します。この反応の利点は、過剰である前駆体を除去するために潜在的に長い精製工程を行う必要なく、迅速であり、ほぼ独占的に所望の生成物を生成することである。ここで使用されているようなフッ化物交換標識反応を使用することの1つの制限は、冷たい化合物の初期質量のために、化合物の量に対するmCiの放射能の量として定義される最終比活性が制限され得ることである。我々の標準条件下では、100〜200mCiの18 F-および50μgの前駆体から出発して、合成の最後の典型的な比活性は100-200 mCi /μmolであり、これは前臨床PET造影研究には十分である。それにもかかわらず、比活性は、 18 F – </sup>とする。高い活性および低い前駆体量から出発することにより、高い比放射能(1〜3Ci /μmol)を有するフッ素交換による放射性リガンドの生成に関するいくつかの報告がある15,16。PETトレーサーのすべての放射化学的合成と同様に、放射性崩壊を最小限にするためには迅速に作業することが重要です。また、放射性物質の取り扱い時間を最小化し、適切な遮蔽を使用し、放射線被ばくを最小限に抑えるために放射性物質とユーザーとの間の距離を最大にすることも重要です。これらの側面は、ユーザーが手動で溶液をHPLCに注入し、画分を集めて最終製品をろ過しなければならないプロトコールの後半(精製および品質管理)において特に重要である。
PETトレーサーのすべての放射化学的合成と同様に、m放射性崩壊を引き起こす。また、放射性物質の取り扱い時間を最小化し、適切な遮蔽を使用し、放射線被ばくを最小限に抑えるために放射性物質とユーザーとの間の距離を最大にすることも重要です。これらの局面は、ユーザーが手作業で溶液を水素化装置に注入し、画分を集め、乾燥手順を設定し、生成物を緩衝液に再溶解し、それを濾過しなければならないプロトコールの後半(水素添加および精製)において特に重要である。濾過工程の間に、バイアルの壁に大量の放射性物質を失うことは容易である。したがって、濾過する前にすべての液体を回収することが重要です。より多くの量の緩衝液を用いて溶解すると回収率が向上するが、HPLCに大きな体積を注入する必要があり、ピークを広げて最終用量の容量を増加させる必要があるため、その使用は推奨されない。
トラブルシューティングを行うために各手順の歩留まりを把握するためには、手順を最適化することが重要です。ほとんどのステップでは、これは、任意のステップの前後で放射能の量を測定することによって簡単に行われます。反応の場合、収率はHPLCピークの定量によって計算することができる。結果セクションの表1は、各ステップの典型的な歩留まりを示しています。 次の表2に、一般的に発生した障害の多くと、その障害の原因とその原因の修正方法を示します。
最後に、ここに示した手順が[ 18 F] 3F4APの合成に特有のものであるにもかかわらず、一般的なワークフローや個々のステップの多くは他の化合物の合成に共通している17 。この記事では、PETトレーサで実施された典型的なQC試験も示しました。
The authors have nothing to disclose.
このプロジェクトは、Pedro Brugarolasへの助成金NIH / NIBIB 1K99EB020075と、Brian PopkoとPedro BrugarolasへのChicago Innovation ExchangeからのInnovation Fund賞の支援を受けました。ブライアン・ポップコ教授は、プロジェクトへの指導と財政的支援を感謝しています。チン・チュン教授とシカゴ大学の統合小動物画像研究資源は、実験室のスペースと設備を十分に共有することで認められています。 IBAはこの記事のオープンアクセスのスポンサーとして認められています。
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 |