Radiosíntesis de 1-(2-[18F]Fluoroetilo)-L-Triptófano usando un protocolo de una olla y dos pasos

Resumen

Aquí, describimos la radiosíntesis de 1-(2-[^18F]Fluoroethyl)-L-triptófano, un agente de imágenes por emisión de positrones para estudiar el metabolismo del triptófano, utilizando una estrategia de una olla y dos pasos en un sistema de síntesis de radioquímica con buenos rendimientos radioquímicos, alto exceso enantiomérico y alta confiabilidad.

Resumen

La vía de la quinurenina (KP) es una ruta primaria para el metabolismo del triptófano. La evidencia sugiere fuertemente que los metabolitos del KP desempeñan un papel vital en la proliferación de tumores, la epilepsia, las enfermedades neurodegenerativas y las enfermedades psiquiátricas debido a sus efectos inmunomoduladores, neuromoduladores y neurotóxicos. El agente de tomografía por emisión de positrones (PET) más utilizado para mapear el metabolismo del triptófano, α-[^11C]metil-L-triptófano ([^11C]AMT), tiene una vida media corta de 20 min con laboriosos procedimientos de radiosíntesis. Se requiere un ciclotrón in situ para radiosintetizar [^11C]AMT. Solo un número limitado de centros produce [^11C]AMT para estudios preclínicos e investigaciones clínicas. Por lo tanto, se necesita urgentemente el desarrollo de un agente de imagen alternativo que tenga una vida media más larga, una cinética in vivo favorable y que sea fácil de automatizar. La utilidad y el valor de 1-(2-[^18F]fluoroetilo)-L-triptófano, un análogo de triptófano marcado con flúor-18, se ha reportado en aplicaciones preclínicas en xenoinjertos derivados de líneas celulares, xenoinjertos derivados de pacientes y modelos de tumores transgénicos.

Este artículo presenta un protocolo para la radiosíntesis de 1-(2-[^18F]fluoroetilo)-L-triptófano utilizando una estrategia de una olla y dos pasos. Utilizando este protocolo, el radiotrazador se puede producir en un rendimiento radioquímico del 20 ± 5% (desintegración corregida al final de la síntesis, n > 20), con pureza radioquímica y exceso enantiomérico de más del 95%. El protocolo presenta una pequeña cantidad de precursor con no más de 0,5 ml de disolvente de reacción en cada paso, baja carga de 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabiciclo[8.8.8]hexacosano potencialmente tóxico (K222) y una fase móvil ambientalmente benigna e inyectable para la purificación. El protocolo se puede configurar fácilmente para producir 1-(2-[^18F]fluoroetilo)-L-triptófano para la investigación clínica en un módulo disponible comercialmente.

Introducción

En los seres humanos, el triptófano es un componente esencial de la dieta diaria. El triptófano se metaboliza principalmente a través de la vía de la quinurenina (KP). El KP es catalizado por dos enzimas limitantes de velocidad, indolamina 2, 3-dioxigenasa (IDO) y triptófano 2, 3-dioxigenasa (TDO). Más del 95% del triptófano se convierte en quinurenina y sus metabolitos aguas abajo, generando en última instancia nicotinamida adenina dinucleótido, que es esencial para la transducción de energía celular. El KP es un regulador clave del sistema inmune y un importante regulador de la neuroplasticidad y los efectos neurotóxicos1,2.

Protocolo

PRECAUCIÓN: El protocolo involucra materiales radiactivos. Cualquier dosis adicional de materiales radiactivos podría conducir a un aumento proporcional en la probabilidad de efectos adversos para la salud como el cáncer. Los investigadores deben seguir las prácticas de dosis "tan bajas como sea razonablemente posible" (ALARA) para guiar el protocolo de radiosíntesis con la protección adecuada en la celda caliente o la campana de plomo. Minimizar el tiempo de contacto directo, usar un escudo de plomo y mantener la distancia máxima para cualquier paso de exposición a la radiación en el proceso de radiosíntesis son esenciales. Use una insignia de dosimetría de radiación....

Resultados

El esquema de reacción se muestra en la Figura 1. El radioetiquetado incluye los dos pasos siguientes: 1) reacción del precursor de radiomarcado de tosilato con [^18F]fluoruro proporciona el intermedio marcado con ^18F, y 2) la desprotección de los grupos tert-butiloxicarbonilo y terc-butilo-protector en el intermedio proporciona el producto final L-[^18F]FETrp. Ambos pasos de reacción continúan a 100 °C durante 10 min.

Discusión

El triptófano es un aminoácido esencial para los seres humanos. Juega un papel importante en la regulación del estado de ánimo, la función cognitiva y el comportamiento. Los derivados del triptófano radiomarcados, en particular el [11C]AMT marcado con ^carbono-11, han sido ampliamente estudiados debido a su papel único en el mapeo de la síntesis de ^{serotonina38,39}, la detección y clasificación de ^tumores40, la guía de .......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
[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