Radiosintesi di 1-(2-[^18F]Fluoroetil)-L-triptofano utilizzando un protocollo One-pot, Two-step

Nell’uomo, il triptofano è un componente essenziale della dieta quotidiana. Il triptofano viene metabolizzato principalmente attraverso la via della chinurenina (KP). Il KP è catalizzato da due enzimi limitanti la velocità, indoleamina 2, 3-diossigenasi (IDO) e triptofano 2, 3-diossigenasi (TDO). Più del 95% del triptofano viene convertito in chinurenina e nei suoi metaboliti a valle, generando in definitiva nicotinamide adenina dinucleotide, che è essenziale per la trasduzione dell’energia cellulare. Il KP è un regolatore chiave del sistema immunitario e un importante regolatore della neuroplasticità e degli effetti neurotossici1,2. Il metabolismo anormale del triptofano è implicato in vari disturbi neurologici, oncologici, psichiatrici e metabolici; pertanto, gli analoghi del triptofano radiomarcati sono stati ampiamente utilizzati nelle indagini cliniche. I due radiotraccianti di triptofano clinicamente studiati più comuni sono 11C-α-metil-L-triptofano ([^11C]AMT) e ^{11C-5-idrossitriptofano} (^11C-5-HTP)3.

Nel 1990, 11C-5-HTP è stato utilizzato per visualizzare i tumori neuroendocrini secernenti ^serotonina4 e per diagnosticare e monitorare la terapia dell’adenocarcinoma prostatico refrattario all’ormone ^metastatico5. Successivamente, è stato utilizzato come strumento di imaging per la quantificazione del sistema serotoninergico nel pancreas ^endocrino6. ^{11 anni} C-5-HTP è stato anche un tracciante promettente per il rilevamento non invasivo di isole vitali nel trapianto di isole intraportali e diabete di tipo ^27,8. Negli ultimi due decenni, molti amminoacidi radiomarcati sono passati all’indagine ^clinica9,10. In particolare, l’analogo del triptofano marcato con ^{carbonio-11 [11C}]AMT ha ricevuto ampia attenzione per la mappatura della sintesi della serotonina ^{cerebrale11,12,13,14} e per la localizzazione di focolai epilettici, tumori epilettogeni, complesso di sclerosi tuberosa, gliomi e tumori al seno15,16,17,18,19,20 ^,21,22,23,24,25,26. [^11C] L’AMT ha anche un elevato assorbimento in vari tumori di basso e alto grado nei ^bambini27. Inoltre, l’analisi cinetica del tracciante di [^11C]AMT in soggetti umani è stata utilizzata per differenziare e classificare vari tumori e differenziare il glioma dal danno tissutale indotto dalle ^radiazioni15. [^11C] L’imaging guidato da AMT mostra significativi benefici clinici nei disturbi ^{cerebrali3,25}. Tuttavia, a causa della breve emivita del carbonio-11 (20 min) e delle laboriose procedure di radiosintesi, l’uso di [^11C]AMT è limitato ai pochi centri PET con un ciclotrone in loco e una struttura di radiochimica.

Fluorine-18 ha un’emivita favorevole di 109,8 min, rispetto all’emivita di 20 min del carbonio-11. Sempre più spesso, gli sforzi si sono concentrati sullo sviluppo di radiotraccianti marcati con fluoro-18 per il metabolismo del triptofano3,28. Un totale di 15 unici radiotraccianti di triptofano con fluoro-18 sono stati riportati in termini di radioetichettatura, meccanismi di trasporto, stabilità in vitro e in vivo, biodistribuzione e assorbimento tumorale negli xenotrapianti. Tuttavia, è stata osservata una rapida defluorurazione in vivo per diversi traccianti, tra cui 4-, 5-, e 6-[^18F]fluorotriptofano, precludendo un’ulteriore traduzione ^clinica29. 5-[^18F]Fluoro-α-metiltriptofano (5-[^18F]FAMT) e 1-(2-[^18F]fluoroetil)-L-triptofano (L-[^18F]FETrp, noto anche come acido (S)-2-ammino-3-(1-(2-[^18F]fluoroetil)-1H-indol-3-il)propanoico, peso molecolare 249,28 g/mole), sono i due radiotraccianti più promettenti con cinetica in vivo favorevole nei modelli animali e grande potenziale di superamento [¹¹ C]AMT per la valutazione delle condizioni cliniche con metabolismo del triptofano ^deregolato28. 5-[^18F]FAMT ha mostrato un elevato assorbimento negli xenotrapianti tumorali IDO1-positivi di topi immunocompromessi ed è più specifico per l’imaging del KP rispetto a [^11C]AMT28,30. Tuttavia, la stabilità in vivo di 5-[^18F]FAMT rimane una potenziale preoccupazione in quanto non sono stati riportati dati di defluorurazione in vivo oltre 30 minuti dopo l’iniezione del tracer30.

Uno studio preclinico in un modello murino di medulloblastoma geneticamente modificato ha mostrato che, rispetto al 18F-fluorodesossiglucosio (^18F-FDG), L-[^18F]FETrp aveva un elevato accumulo nei tumori cerebrali, una defluorizzazione in vivo trascurabile e un basso assorbimento di fondo, dimostrando un rapporto target-non target ^{superiore31,32}. Gli studi di dosimetria delle radiazioni nei topi hanno indicato che L-[^18F]FETrp aveva un’esposizione dosimetrica favorevole inferiore di circa il 20% rispetto al tracciante clinico ^{18F-FDG PET33}. In accordo con le scoperte di altri ricercatori, i dati degli studi preclinici forniscono prove sostanziali a sostegno della traduzione clinica di L-[^18F]FETrp per lo studio del metabolismo anormale del triptofano negli esseri umani con disturbi cerebrali come epilessia, neuro-oncologia, autismo e sclerosi tuberosa28,31,32,33,34,35,36 . Un confronto complessivo tra i tre traccianti più ampiamente studiati per il metabolismo del triptofano, 11C-5-HTP, [^11C]AMT e L-[^18F]FETrp, è mostrato nella Tabella 1. Sia 11C-5-HTP e [^11C]AMT hanno una breve emivita e laboriose procedure di radioelabazione. Un protocollo per la radiosintesi di L-[^18F]FETrp utilizzando un approccio one-pot, two-step è descritto qui. Il protocollo prevede l’uso di una piccola quantità di precursore di radioetichettatura, un piccolo volume di solventi di reazione, un basso carico di K222 tossico e una fase mobile ecologicamente benigna e iniettabile per la purificazione e la facile formulazione.