Verbesserte Radiotracer - ein schneller Weg zu den Werkzeugen, die Krankheit zu verfolgen

Die Radioaktivität wird in der Regel mit nuklearen Fallout oder Comic- Spinnenbisse verbunden, aber in sehr geringen Mengen kann es ein nützliches Werkzeug für die Diagnose von Krankheiten.

Kleine Moleküle, die ein radioaktives Isotop von Fluor als " 18F Tracer " werden verwendet, um zu erfassen und zu verfolgen bestimmte Krankheiten bei Patienten . Sobald sie in den Körper injiziert wird, reichern sich diese Moleküle in spezifischen Ziele , wie beispielsweise Tumoren und können durch ihre radioaktiven Markierung auf einer Positronenemissionstomographie (PET ) -Scan visualisiert werden. Die 18F -Tags schnell zerfallen , so dass keine Radioaktivität nach etwa einem Tag bleibt .

Es gibt aber nur wenige Verfahren zur Herstellung von 18 F -Radiotracer erhältlich. Und bestehende Methoden sind in der Regel harte Bedingungen , die die Platzierung von zarter chemische Bindungen ein Radiotracer klettern müssen. Jetzt haben Forscher an der Princeton University berichten, eine Route zu 18F Tracern , die dieses Problem vermeidet .

" Es ist das erste Verfahren zur enantioselektiven C -18F -Bindung ", sagte Principal Investigator Abigail Doyle, ein Princeton Professor für Chemie.

Bis zu diesem Punkt haben Radiotracer meist als Gemische der Enantiomere untersucht. Enantiomere sind Moleküle, die in der Zusammensetzung völlig identisch sind, aber die Anordnung der Atome am chiralen Zentrum sind Spiegelbilder , wie, wie linke und rechte Hand einer Person ähnlich sind, jedoch entgegengesetzt orientiert. Ein chirales Zentrum ist ein Atom , üblicherweise Kohlenstoff , die zu vier verschiedenen Gruppen verbunden ist.


Princeton -Forscher entwickelten eine direkte Methode , um einzelnes Enantiomer PET-Tracer , kleine radioaktive Moleküle verwendet werden, um den Krankheitsverlauf bei Patienten verfolgen zu machen.
Bildnachweis: Tien Nguyen

" Wir wissen, dass in der Biologie, niedermolekularer Wechselwirkungen mit Enzymen hängen oft von der 3D- Eigenschaften des Moleküls . In der Lage sein, die Enantiomere eines bestimmten chiralen Tracer vorbereiten , um zu optimieren , die Tracer die besten Bindung und Abbildungseigenschaften könnte wirklich nützlich sein hat ", sagte Doyle .

Doyles Forschungsteam entwickelte eine Kobaltfluorid-Katalysator - [18F] (salen) CoF - die radioaktiven Fluorid durch die Ringöffnung von Epoxiden zu installieren. Ihre Methode demonstriert ausgezeichneter Enantioselektivität elf Substrate , von denen fünf bekannten präklinische PET-Tracer .

Mit diesem neuen Verfahren können die Forscher jetzt testen einzelne Enantiomere bestehender oder neuer PET- Radiotracer und zu bewerten , ob diese Verbindungen bieten Vorteile gegenüber den Enantiomerengemische . Letztlich ist das Ziel, diese Chemie verwenden, um ein völlig neues PET Radiotracer zur Abbildung identifizieren.

Derzeit gibt es nur vier von der FDA zugelassene 18F Radiotracer . Eine der Haupteinschränkungen der Entdeckung PET-Tracer ist die Tatsache, daß die einzige im Handel verfügbare Quelle von 18F nukleophil Fluorid.

Bestehende 18F Quellen sind stark basisch und während des Verfahrens zur Herstellung des Radiotracers 18F kann die Abspaltung von Alkohol und Amingruppen verursachen , und die Gruppen anordnen um ein chirales Zentrum in einem Prozess namens Racemisierung . Unter Doyles unter basischen Reaktionsbedingungen sind auch Alkohole und sekundäre Amine toleriert und keine Racemisierung beobachtet.

"Die Bildung von Kohlenstoff- Fluor-Bindungen durch nucleophile Fluorid ist eine Herausforderung. Man muss in der Regel zu hohen Temperaturen oder aber die Reaktionen sind zu langsam, um Radioisotop Einarbeitung erlauben nutzen ", sagte Doyle . " Während die meisten Reaktionen erfordern Temperaturen von über 100 Grad Celsius , kann unsere Reaktion bei 50 Grad Celsius durchgeführt werden ", sagte sie .

Studenten in der Doyle -Labor, Thomas Graham und Frederick Lambert, an die University of Pennsylvania, wo sie im Labor von Mitarbeiter Hank Kung , ein emeritierter Professor für die radioaktive Markierung durchgeführt Experimente umgewandelt Radiologie .

"Bei UPenn hinter Bleiziegel tätig und verwendet eine sehr kleine Menge an Radioaktivität , wie viel Sie ein menschlicher Patient geben wir ", sagte Graham, Hauptautor des Artikels.

Kleine Mengen an Radioaktivität waren ausreichend, um die Reaktion zunächst zu entwickeln, sondern Bildgebungsstudien durchzuführen, sind größere Mengen an Radioaktivität erforderlich. "Wenn man eine höhere Aktivität zu gehen , das ist , wenn Sie automatische Chemie in einer heißen Zelle , die im Grunde ist ein Block von Blei , so dass Sie keine Belichtung zu erhalten tun ", sagte Doyle .

Um sinnvoll in einer industriellen Umgebung zu sein, muss die Chemie auf vom Labor auf einem automatisierten Heißen Zelle übersetzt werden. Die Forscher der Zugang zu einem automatisierten heißen Zelle in der Nähe von Merck West Point , Pennsylvania Website gegeben .

" Der gesamte Prozess der radioaktiven Markierung dauert etwa 30 bis 45 Minuten , wenn es automatisiert ", sagt Graham . Die Einrichtung umfasst einen Roboterarm, der Lösungen bietet an bestimmte Fläschchen, eine HPLC und einem Rotationsverdampfer , die Instrumente für die Analyse und Reinigung der Radiotracer sind .

" Der Katalysator ist sehr robust und die Tatsache , dass wir die Reaktion direkt auf der heißen Zelle zu übersetzen sind hervorragende Voraussetzungen für Nicht-Experten in der Lage, diese Art von Reaktionen laufen ", sagte Doyle .

" Wir haben gezeigt, dass die Radioaktivität ist hoch genug , dass wir tatsächlich nutzen es für die Bildgebung . Das ist ein aufregender nächster Schritt ", sagte Doyle.