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Method Article
Diese Arbeit beschreibt den automatisierten Prozess zur Herstellung von [68Ga]Ga-3BP-3940 mit dem GAIA V2-Synthesizer für die PET-Bildgebung von Fibroblasten-Aktivierungsproteinen. Die Ergebnisse von Qualitätskontrolltests, die an drei Testchargen durchgeführt wurden, werden ebenfalls vorgestellt.
Auf dem GAIA-Synthesemodul wurde eine schnelle, effiziente Methode für die automatisierte Gallium-68-Radiomarkierung von 3BP-3940 entwickelt, einer molekularen Bildgebungssonde, die auf das Fibroblasten-Aktivierungsprotein für die Positronen-Emissions-Tomographie-Bildgebung der Tumormikroumgebung abzielt. Die Reaktionsbedingungen umfassten Acetatpuffer (Endkonzentration: 0,1 M), Methionin als Antiradiolysemittel (Endkonzentration: 5,4 mg/ml) und 30 μg 3BP-3940 mit 8-minütiger Erhitzung bei 98 °C. Ein letzter Reinigungsschritt an einer C18-Kartusche war notwendig, um ein radioaktiv markiertes Produkt von hoher Reinheit zu erhalten. Im Gegensatz dazu wurde das generatorproduzierte 68Ga direkt ohne Konzentrationsschritt an einer Kationenaustauschpatrone eingesetzt. Die Herstellung von drei Validierungschargen bestätigte die Zuverlässigkeit der Methode und ermöglichte die Synthese von [68Ga]Ga-3BP-3940 in 22,3 ± 0,6 min mit hoher radiochemischer Reinheit (RCP), die sowohl durch Radio-HPLC (99,1 % ± 0,1 %) als auch durch Radio-TLC (99,2 % ± 0,1 %) bestimmt wurde. Die durchschnittliche radiochemische Ausbeute, basierend auf RCP-Werten, die mittels Radio-HPLC gemessen wurden, betrug 74,4 % ± 3,3 %. Die Stabilität des radioaktiv markierten Produkts wurde bis zu 4 h nach der Aufbereitung nachgewiesen. Dieses Protokoll bietet eine zuverlässige, schnelle und effiziente Methodik für die Herstellung von [68Ga]Ga-3BP-3940, das leicht in eine klinische Umgebung übertragen werden kann.
In den letzten Jahren hat die Ausrichtung auf die Tumormikroumgebung (TME) ein erhebliches Interesse an diagnostischen und therapeutischen Anwendungengeweckt 1. Die Fülle an Zelltypen, Signalmolekülen und Makromolekülen der extrazellulären Matrix (ECM) innerhalb des TME bietet ein breites Spektrum an potenziellen molekularen Zielen2. Unter den residenten und infiltrierenden Wirtszellen bilden krebsassoziierte Fibroblasten (CAFs) eine eigenständige Untergruppe von Fibroblasten innerhalb der TME, die sich phänotypisch von normalen Fibroblasten unterscheidet. CAFs spielen durch einzigartige zelluläre und molekulare Eigenschaften eine entscheidende Rolle bei der Tumorprogression, der Metastasierung, der Immunevasion und der Therapieresistenz3. Diese mesenchymalen Zellen weisen einen aktivierten Phänotyp auf, der durch die Expression des Fibroblasten-Aktivierungsproteins (FAP) gekennzeichnet ist. Molekular sezernieren CAFs ein komplexes Array von Zytokinen, Chemokinen, Wachstumsfaktoren (z. B. TGF-β, IL-6 und CXCL12) und EZM-Proteinen (z. B. Kollagen, Fibronektin), die die EZM umgestalten und ein protumorigenes Milieu fördern4.
Als hochspezifisches Protein, das überexprimiert und auf der extrazellulären Oberfläche der CAF-Membran lokalisiert ist, weist FAP alle Eigenschaften eines zuverlässigen molekularen Ziels auf, insbesondere für nuklearmedizinische und radiopharmazeutische Anwendungen5. In diesem Zusammenhang wurden chinolinbasierte niedermolekulare Inhibitoren von FAP (FAPI), funktionalisiert mit einer DOTA-Gruppe, entwickelt und schnell in den klinischen Einsatz eingeführt 6,7,8. Insbesondere FAPI-04 und FAPI-46, die mit Gallium-68 (β+ Emitter, t1/2 = 68 min) für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Bildgebung markiert wurden, haben einen signifikanten Wert bei fibrotischen Erkrankungen, in der Kardiologie und Onkologiegezeigt 8,9, insbesondere bei Krebserkrankungen, bei denen [18F]Fluordesoxyglucose ([18F]FDG) einen begrenzten Nutzen hat10. Obwohl ihre Beiträge zur Onkologie und zur Bildgebung nicht-maligner Erkrankungen unbestreitbar sind, weisen niedermolekulare FAPIs gewisse Einschränkungen für Anwendungen in der gezielten Radionuklidtherapie (TRT) auf, insbesondere aufgrund ihrer suboptimalen intratumoralen Verweilzeit, die zu einer unbeabsichtigten Bestrahlung von gesundem Gewebe führen kann11. Um dieses Problem anzugehen, wurden verschiedene Strategien untersucht, wie z. B. das Design multivalenter Liganden 11,12 oder die Verwendung therapeutischer Radionuklide mit kurzen Halbwertszeiten 13,14,15. Außerdem wurden neue molekulare Gerüste entwickelt, die eine hohe Affinität zu FAP aufweisen und einen hohen Anteil an Zellinternalisierung auslösen.
Eines davon ist das Pseudopeptid-Derivat FAP-2286. Es enthält eine 7-Aminosäuresequenz, die cyclisiert und durch eine 1,3,5-Benzoltrimethanthiol-Einheit16 mit einem DOTA-Chelator verbunden ist. Eine erste Studie am Menschen zeigte, dass [68Ga]Ga-FAP-2286 ein ähnliches Bioverteilungsprofil wie [68Ga]Ga-FAPI-46 aufweist, mit einer etwas höheren physiologischen Aufnahme in Leber, Nieren und Herz17. In dieser Studie wurden 64 Patienten, hauptsächlich mit Krebserkrankungen des Halses, der Leber, des Magens, der Bauchspeicheldrüse, der Eierstöcke und der Speiseröhre, einer PET-Bildgebung mit [68Ga]Ga-FAP-2286 zur Krebsstadie oder zum Nachweis eines Rezidivs unterzogen: Die Aufnahme von [68Ga]Ga-FAP-2286 war bei Primärtumoren, Lymphknotenmetastasen und Fernmetastasen deutlich höher als [18F]FDG, was den Bildkontrast und die Läsionserkennbarkeit verbesserte. Alle Primärtumoren waren mit [68Ga]Ga-FAP-2286 PET/CT sichtbar, während [18F]FDG PET/CT fast 20% der Läsionen übersahen. Bei befallenen Lymphknoten waren die Detektionsraten bei [68Ga]Ga-FAP-2286 höher, ebenso bei Knochen- und viszeralen Metastasen. Eine weitere Studie an einer kleineren Gruppe von 21 Patienten mit einer Vielzahl von Krebserkrankungen zeigte ebenfalls die ausgezeichnete Sensitivität dieses bildgebenden Mittels, was die diagnostische Effizienz von [68Ga]Ga-FAP-2286widerspiegelt 18. Spezifischere Studien konzentrierten sich auf eine einzelne Krebsart, wie z. B. Urothel- oder Lungenkrebs, was erneut das hohe Potenzial von [68Ga]Ga-FAP-2286 für die klinische molekulare Bildgebung unterstreicht 4,5. In einer Vorstudie wurde die Anwendung von FAP-2286, das mit Lutetium-177 (β-Strahler, t1/2 = 6,7 d) radioaktiv markiert wurde, bei 11 Patienten mit verschiedenen progredienten, metastasierten Krebserkrankungenuntersucht 19. Die meisten Patienten erhielten zwei Behandlungszyklen im Abstand von 8 Wochen, und die durchschnittlich verabreichte Dosis pro Zyklus betrug 5,8 ± 2,0 GBq [177Lu]Lu-FAP-2286. Das Medikament zeigte eine verlängerte intratumorale Retention mit einer effektiven Halbwertszeit von etwa 44 h bei Knochenmetastasen. Angesichts der akzeptablen Nebenwirkungen ebneten diese Ergebnisse den Weg für größere klinische Studien: Die Sicherheit und Wirksamkeit von [177Lu]Lu-FAP-2286 wird derzeit in der klinischen Phase-1/2-Studie LuMIERE untersucht, die von Novartis gesponsert wird (NCT04939610)7,8. Weitere kleinere Forschungsprotokolle sind in der Literatur dokumentiert 9,20, und es wurden mehrere Fallberichte veröffentlicht 21,22,23,24,25,26, die die Wirksamkeit und hervorragende Verträglichkeit dieser TRT belegen.
Minimale Strukturänderungen, die an FAP-2286 vorgenommen wurden, führten zum optimierten Analogon 3BP-3940 (Abbildung 1)27. Obwohl die wissenschaftliche Literatur zu diesem Vektormolekül nach wie vor begrenzt ist, wurden frühe Studien sowohl für bildgebende als auch für therapeutische Anwendungen durchgeführt. Ein vorläufiger Bericht beschreibt die Anwendung von [68Ga]Ga-3BP-3940 bei 18 Patienten mit verschiedenen metastasierenden Karzinomen im Endstadium und kommt zu dem Schluss, dass dieses Radiopharmakon ein geeignetes PET-Bildgebungsmittel ist, wobei sein hervorragendes Tumor-Hintergrund-Verhältnis und seine sehr geringe Nierenaufnahme hervorgehobenwerden 28. In einer anderen Arbeit erhielt ein einzelner Patient mit Lebermetastasen 150 MBq [68Ga]Ga-3BP-3940 für die PET-Bildgebung, was eine intensive Aufnahme in den Primärtumor und metastasierende Läsionen zeigte29. Derselbe Patient erhielt anschließend eine Einzeldosis von 9,7 GBq [177Lu]Lu-3BP-3940 für TRT. Die Behandlung wurde gut vertragen, es gab keine signifikanten Veränderungen der Vitalparameter oder biologischen Parameter. In einer anderen Studie wurden die ersten humanen Ergebnisse eines theranostischen Ansatzes mit 3BP-3940 vorgestellt: Die Patienten wurden mit einer [68Ga]Ga-3BP-3940 PET-Bildgebung ausgewählt und erhielten dann 3BP-3940, markiert mit verschiedenen Isotopen (177Lu, 90Y oder 225Ac), das allein oder in Tandemkombinationen (z. B. 177Lu + 225Ac) in 1-5 Behandlungszyklen verabreichtwurde 30. Zu den Ergebnissen gehörten eine vollständige Remission, vier partielle Remissionen, drei stabile Erkrankungen und 12 Krankheitsverläufe. Das mediane Gesamtüberleben der Kohorte (n = 28) betrug 9 Monate nach Beginn der TRT.
Abbildung 1: Chemische Struktur von [68Ga]Ga-3BP-3940. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Der 68-Ga-Radiomarkierungsprozess für experimentelle Radiopharmazeutika wie FAP-2286 und 3BP-3940 umfasst in der Regel ein Synthesemodul, um den Vorbereitungsschritt zu automatisieren. Insbesondere gewährleistet die Methodenautomatisierung die Robustheit des Prozesses und die GMP-Konformität und minimiert die Strahlenbelastung des Bedieners im Vergleich zu manuellen Präparationsmethoden 31,32,33. In vielen Fällen wird ein solches Protokoll von den Zulassungsbehörden als Teil eines Prüfpräparatedossiers (IMPD) erwartet, bevor sie einem Zentrum die Zulassung zur Herstellung des entsprechenden experimentellen Radiopharmakons erteilen34. Bisher sind in der Literatur nur sehr wenige detaillierte Informationen über die automatisierte 68-Ga-Radiomarkierung von Anti-FAP-Pseudopeptiden verfügbar29,35,36,37,38. Darüber hinaus gelten die berichteten Daten im Allgemeinen nur für ein bestimmtes Synthesizermodell. Die Art des verwendeten 68-Ga-Generators kann auch gewisse Besonderheiten mit sich bringen, da die verschiedenen kommerziell erhältlichen Lösungen durch spezifische Volumina von 68Ga3+ Eluat in HCl (in der Regel 0,1 M) gekennzeichnet sind, was einen direkten Einfluss auf die Bedingungen der automatisierten Radiomarkierung haben kann.
In diesem Zusammenhang stellen wir ein detailliertes Protokoll für die schnelle und effiziente automatisierte Radiomarkierung des Pseudopeptids 3BP-3940 mit 68Ga unter Verwendung des GAIA V2-Synthesemoduls vor. Dieser Synthesizer basiert auf der Verwendung eines Schlauchsets, das aus drei Rampen mit jeweils fünf Verteilern besteht, die mit einer Schlauchpumpe verbunden sind, um den Flüssigkeitsfluss zu steuern. Es verfügt außerdem über einen Vial-Ofen zur Erwärmung des Reaktionsmediums, mehrere Radioaktivitätssonden und einen Drucksensor zur Überwachung dieser Parameter innerhalb des Systems. Obwohl dieser Automat nicht so weit verbreitet ist wie einige andere Modelle, wird er routinemäßig in unserem Zentrum eingesetzt und in einer wachsenden Anzahl von Einrichtungeninstalliert 31,39,40,41,42,43,44. Bei dieser Arbeit wurde ein GALLIAD 68Ge/68Ga-Generator ohne Vorreinigung des 68Ga-Eluats verwendet. Dieses Verfahren soll eine robuste, schnelle und komfortable Lösung für die Herstellung von [68Ga]Ga-3BP-3940 bieten und gleichzeitig den Strahlenschutz für Bediener während der Radiomarkierung optimieren. Dies ist auch das erste Vorbereitungsprotokoll für dieses Radiopharmazeutikum, über das über dieses spezielle Synthesizermodell berichtet wurde, und zwar in so vielen Details.
HINWEIS: Dieses Protokoll beinhaltet die Arbeit mit Radioisotopen. Jeder, der dieses Verfahren durchführt, muss im Umgang mit unverschlossenen radioaktiven Stoffen ordnungsgemäß geschult sein und über eine Genehmigung des Strahlenschutzbeauftragten seiner Einrichtung verfügen. Der automatisierte Synthesizer sollte in einer dafür vorgesehenen abgeschirmten heißen Zelle platziert werden. Alle manuellen Eingriffe mit radioaktiven Stoffen sollten ebenfalls in einer abgeschirmten heißen Zelle oder hinter einer geeigneten Strahlenabschirmung durchgeführt werden.
1. Vorbereitung der Reagenzien
HINWEIS: Die für die automatisierte Herstellung von [68Ga]Ga-3BP-3940 erforderlichen Reagenzien (siehe Materialtabelle) wurden in einer Aufbereitungsanlage für Radiopharmazeutika (Reinraum der GMP-Klasse C) hergestellt. Die Reagenzien können in beliebiger Reihenfolge und bis zu 2 Stunden vor der Synthese vorbereitet werden.
2. Vorbereitung der Ausrüstung für die Qualitätskontrolle
3. Vorbereitung des Synthesemoduls
4. Vorbereitung der Synthesekassette und Kassetteneinbau
Abbildung 2: Konfiguration des Synthesemoduls. (A) Aufbau für die automatisierte Synthese von [68Ga]Ga-3BP-3940 auf dem Synthesemodul. (B) Details zu den Reagenzpositionen für die automatisierte Herstellung von [68Ga]Ga-3BP-3940 unter Verwendung eines GAIA-Synthesemoduls. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
5. Installation der Reagenzien
Abbildung 3: Aufbau des Kits. Abschließende Installation des Schlauchsets und der Reagenzien auf dem Synthesizer für die Radiomarkierung von 3BP-3940 mit 68Ga. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
6. Automatisierte Radiomarkierungssequenz für die Herstellung von [68Ga]Ga-3BP-3940
Abbildung 4: Typisches Verteilungsprofil der Radioaktivität innerhalb des Moduls. (A) Reaktionsgefäß; (B) C18-Kartusche während der Synthese von [68Ga]Ga-3BP-3940. Der Fluss von 68Ga Eluat in das Reaktionsgefäß erfolgt nach 6 min. Die Aktivität verbleibt während der gesamten Radiomarkierungsreaktion im Reaktionsgefäß. Nach 16 Minuten wird die Aktivität auf die SPE-Kartusche übertragen. Die Kartusche wird nach 19,5 min eluiert, danach verbleibt eine Restaktivität von ca. 150 MBq auf der stationären Phase. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
7. Abgabe und Qualitätskontrolle von [68Ga]Ga-3BP-3940
8. Stabilität des Präparats [68Ga]Ga-3BP-3940
Der auf dem GAIA-Modul entwickelte Syntheseprozess ermöglicht die schnelle 68-Ga-Radiomarkierung von 3BP-3940 in 21-22 min. Dieses Protokoll wurde für die Verwendung mit dem pharmazeutischen 68Ge/68Ga-Generator GALLIAD entwickelt, der 1,1 ml 68Ga-Eluat in 0,1 M HCl produziert. Das Volumen und die Molarität des Reaktionspuffers wurden entsprechend dieser Säuremenge fein abgestimmt, um einen Reaktions-pH-Wert zwischen 3,5 und 4 zu erhalten, d...
In dieser Arbeit wird ein GMP-konformes automatisiertes Präparationsprotokoll für die Synthese von [68Ga]Ga-3BP-3940 unter Verwendung eines GAIA-Moduls und eines GALLIAD-Generators vorgestellt. Diese Methode wurde mit leichten Modifikationen von Protokollen adaptiert, die in unserem Zentrum für die Radiomarkierung von Vektoren wie PSMA-Liganden44 und anderen FAP-Inhibitoren 43,46 für die kli...
Die Autoren haben keine kommerziellen Partnerschaften oder Finanzierungsquellen, die zu einem tatsächlichen oder vermeintlichen Interessenkonflikt in Bezug auf diese Arbeit führen würden.
Die Autoren danken Yasmine Soualy, Stéphane Renaud und Élodie Gaven für ihre Hilfe bei der Vorbereitung der Radiomarkierungsreaktionen, die in diesem Manuskript vorgestellt werden.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2 µ filters | VWR | 514-0515 | For filtration of buffer and antioxidant solutions and final radiolabeling product |
Acetonitrile for HPLC | Sigma Aldrich | 34851-2.5L | For HPLC control of radiochemical purity |
Ammonium acetate | Sigma Aldrich | 238074 | For the preparation of one of the mobile phases for TLC control |
C18 column for HPLC | VWR | EQV-3C18-1503 | For HPLC control of radiochemical purity |
Calibrated dose calibrator (CRC25) | Capintec | - | For measuring the radioactivity of the final product and the various components of the module post-synthesis |
Citrate buffer solution, pH 4 | Thermofisher | 258585000 | Mobile phase for TLC controls |
Eppendorf tube 5 mL Biopur | Sigma Aldrich | EP0030119479 | For the preparation of buffer and antioxidant solutions |
Extension line (30 cm) | Vygon | 1159.03 | For the connection of the generator to the tubing set |
Gallium-68 generator | IRE Elit | - | For in situ generation of [68Ga]gallium chloride |
Gamma counter (Hidex AMG) | Hidex | - | For half-life and radiochemical purity assessment |
HPLC station | Shimadzu | - | For HPLC control of radiochemical purity |
iTLC-SG plates | Agilent | SGI0001 | For TLC control of radiochemical purity |
L-methionine | AppliChem | A1340 | For antioxidant solution preparation |
Male/male adapter | Vygon | 893.00 | For the connection of the generator to the tubing set |
Methanol | Sigma Aldrich | 320390-1L | For the preparation of one of the mobile phases for TLC control |
Needles (21G, Sterican) | B Braun | 4657543B | For solution transfers prior to radiolabeling |
pH paper | VWR | 85409.600 | To test the pH of the radiolabelling product |
Pipette 1000 µL (Gilson PIPETMAN) | Fisher Scientific | 12346132-1000 | For precise liquid measurement and transfer |
Pipette 200 µL (Gilson PIPETMAN) | Fisher Scientific | 12326132-200 | For precise liquid measurement and transfer |
Pipette Tips, 100-1000 μL | Charles River | D1000IW | For precise liquid measurement and transfer |
Pipette Tips, 2-200 μL | Charles River | D200IW | For precise liquid measurement and transfer |
Radiochromatograph | Elysia-Raytest | - | For TLC control of radiochemical purity |
Radiosensor for HPLC | Elysia-Raytest | - | For HPLC control of radiochemical purity |
Reagents kit | ABX | RT-101 | Provides ethanol 60%, NaCl 0.9%, WFI bag, C18 cartridge, 0.2 µ terminal filter, aeration needles, terminal needle and waste vial |
Shielded container | LemerPax | For radiation attenuation of the radiolabeling product | |
Single-use plastic spatula | Corning | 3005 | For the preparation of reagents |
Sodium acetate trihydrate EMPROVE | Sigma Aldrich | 1.28204 | For reaction buffer preparation |
Sterile sealed vials (glass type 1) | Curium | TC-ELU-5 | For final conditioning of buffer, antioxidant and radiolabeling solutions |
Sterile tubing set | ABX | RT-01-H | For automated synthesis of [68Ga]Ga-3BP-3940 |
Sterile water for irrigation | B Braun | 0082479E | For the preparation of one of the mobile phases for TLC control |
Synthesis module (GAIA) | Elysia-Raytest | - | For automated synthesis of [68Ga]Ga-3BP-3940 |
Syringe (1 mL, low dead-volume) | B Braun | 9166017V | For peptide in buffer conditionning and addition of methionine in NaCl 0.9% |
Syringes (10 mL) | Becton Dickinson | 309649 | For methionine in NaCl 0.9% and conditionning |
Syringes (3 mL) | Becton Dickinson | 309658 | For methionine and ethanol 60% conditionning |
TLC migration tanks | Fisher Scientific | 50-212-281 | For TLC control of radiochemical purity |
Trifluoroacetic acid (suitable for HPLC) | Sigma Aldrich | 302031-100ML | For HPLC control of radiochemical purity |
Tubes for gamma counter | - | - | For half-life and radiochemical purity assays preparation |
Ultrasonic bath | Selecta | 3000683 | For sonication of prepared solutions |
Vector molecule (3BP-3940) | MedChemExpress | HY-P10131 | Vector molecule to be radiolabeled |
Vial for HPLC with glass insert | Sigma Aldrich | 29385-U and SU860066 | For HPLC control of radiochemical purity |
Vortex mixer | VWR | 444-5900P | For stirring the prepared solutions |
Water for HPLC | Sigma Aldrich | 34877-2.5L-M | For HPLC control of radiochemical purity |
Water for injection, 10 mL flasks | Aguettan | 34009 370 641 0 1 | For solutions preparation |
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