PET radiofarmakonok. PET-Radiofarmakonok

Átírás

1 ejlődés s a radiofarmakológi giában II. PET radiofarmakonok Tóth Gyula 2013 C: Kovalens kötéssel kapcsolható a vivőmolekulához, Az élő szervezet számára a jelzett tracer megkülönböztethetetlen az eredeti molekulától, 18 : Szintén kovalens kötéssel kapcsolható a vivőmolekulához, A jelzett tracer kémiailag különbözik az eredeti molekulától, 68 Ga: ém-ligand komplexen keresztül kapcsolható a vivőmolekulához, A jelzett tracer tulajdonságai jelentősen eltérnek a az eredeti molekuláétól, Az izotóp elérhetősége 15, 13, C, 18, 68 Ga, 82 Rb, Az izotóp szervezetazonossága PET-Radiofarmakonok sajáts tságai

2 Elméleti maximum: C izotópra: 9213 Ci/µmol (C) izotópra: 1707 Ci/µmol (C) 68 Ga izotópra: 2767 Ci/µmol (C) Gyakorlatban azonban: 1-15 Ci/µmol (CA) A= ln(2) (2)* T 1/2 1, Carrier ree (C): hordozómentes 2, Carrier Added (CA): hordozót tartalmazó 3, o Carrier Added (CA): hozzáadott hordozót nem tartalmazó PET-Radiofarmakonok sajáts tságai 18, C esetén: Célzott pozícióban történő kovalens kötés kialakítása általában több lépéses reakciót, emelt hőmérsékletet, szerves oldószereket, tisztítási lépések beiktatását igényli. A reakciópartnerek közötti sztöhiometria azonban jelentősen eltér a klasszikus szerveskémiai rekciók sztöchiometriájától. éhány µmól, vagy ez alatti anyagmennyiségekkel zajlanak a reakciók, mikrokémiai módszerekkel. őként a rövid felezési idők és a nagy aktivitásszintek miatt automatikus vezérlésű kémiai szintézismodulok alkalmazása szükséges. lyan kémiai reakciók is végbemennek amelyek egyébként nem, vagy csak alacsony hatásfokkal lehetségesek, (de fordítva is előfordul). 68 Ga esetén: Az izotópos jelzés SPECT-fémizotópokéhoz hasonlatos, viszonylag egyszerű komplexképzési reakciókkal történhet. PET-Radiofarmakonok sajáts tságai

3 A radionuklid molekulán belüli pozíciója gyakran jelentős kihatással van a jelzett tracer farmakológiai viselkedésére: In vivo alkalmazott molekula sorsát a legtöbb esetben összetett metabolikus folyamatok befolyásolják, így a jelzett tracer farmakokinetikai és farmakodinamikai viselkedését is. a jelölő izotóp például egy olyan funkciós csoportban van kötve ([ C]karboxil), amelyik enzimatikus folyamatok révén gyorsan lehasad a molekuláról, akkor ezt követően az izotóp már nem az eredeti molekulát nyomjelzi, hanem a metabolitot. igyelembe kell venni a jelzett vegyület sztereokémiai jellemzőit is például aminosavak, szénhidrátok, vagy királis centrumot tartalmazóreceptorspecifikus tracerek esetén. A radiofarmakon várható nem-specifikus kötődését el kell kerülni már a tracer tervezése során. Alapszabály, hogy a molekula logp értéke legyen kisebb mint 3. a a tervezett tracernek a vér/agy-gáton kell átjutnia akkor 1,5<logP<3 az elfogadott (nem lehet túlságosan hidrofil sem a molekula). PET-Radiofarmakonok sajáts tságai 14 (p,α) C C 2 C R CMgBr C 3 C 4 CCl 4 R C C 3 I R CCl C 3 S 2 C 3 CCl 2 C- jelzési utak

4 S [ C]PIB C 3 [ C]flumazenil 3 C Cl Cl [ C]raclopride C 3 C 3 [ C]carfentanil 3 C S [ C]metionin [ C]MSP 2 C C C 3 Klasszikus C- metilezési rekciók -, -, S- metilezezés, S-reakciók primer, vagy szekunder aminokkal, alkoholokkal, tiolokkal, Rövid reakcióidő, egyszerűség; Elõállítás: C 2 1, LiAl 4 2, I AgTf 200 o C C 4 I 2 C 3 I C 3 Tf Átmenetifém katalizált keresztkötéses reakciók általános mechanizmusa: Palládium katalizált Stille-reakció C- jelzett timin-nukleozid szintéziséhez : Sn(C 3) 3 [ C]C 3 I [Pd 2 (dba) 3 ]/P(o-tolyl) 3 /DM 130 o C, 5 perc [ C]MAU C 3 Újabb C- metilezési módok m C-C kötés kialakításával, Célvegyületek: [ C ]metil-csoporot tartalmazó vegyületek - Rövid reakcióidők, - A kívánt pozícióra szelektívek, - Számos funkciós csoportot tolerálnak a jelzendő molekulán belül. 1, Stille-reakció. - Sn(Me) 3, vagy -Sn(nBu) 3 - Palládium-komplexként: dibenzilidén-aceton, -A fémion leválását a Pd-ról P(o-tolil) 3 segíti. -átrány: Ónorganikus vegyületek toxikusak.

5 isztamin (5T 1A ) receptor ligand, a WAY szintézise [ C]karboxilklorid származékon keresztül: MgCl 1, [ C]C 2 2, Cl, T 3, SCl2, 75 o C, 5 min [ C]acetát szintézise szívizom oxigén metabolizmusának, ill. prosztata eredetű malignus folyamatok vizsgálatára: 3 C MgCl C 1, [ C]C 2 2, Cl, 3, PLC elv. Cl C 3 WAY Et 3, T 75 o C, 5 min 3 C C C Szintézis zis C- széndioxiddal >C= kötés kialakítása Célvegyületek: [ C]karbonil-, karboxilcsoporot tartalmazó vegyületek Grignard-reakciók. -Prekurzorként R-MgX vegyületek használhatók -Előny: [ C]C 2 már a besugárzás során rendelkezésre áll,» egyszerűség, gyorsaság 18 -jelzett radiofarmakonok 1, Kevés a természetes fluororganikus vegyület 2, A fluor beépülése megváltoztatja az eredeti molekula tulajdonságát

6 A [ ]fluoro-l-dpa szintézisével analóg a [ ]fluoro-l-tirozin szintézise, ami új szintetikus fehérjékbe beépíthető aminosav: Boc SnMe 3 Boc CEt 1, [ ] 2 2, Br Boc A 4-[ ]fluorometaraminol fémorganikus prekurzoron keresztüli szintézise magas fajlagos aktivitású [ ] 2 -ból kiindulva is sikeres volt, a tracer szívizom szimpatikus beidegződésének vizsgálatához használható: Boc Me 3 Sn Boc 1, CCl 3 /Ac [ ] 2 Boc 2, Br Boc CEt Elektrofil 18 Boc - -C- kötés kialakítása émorganikus prekurzorok a Aromás vegyületek trimetilsztannil származékai jelezhetők [ ] 2 ral -Előny: - beépülése itt specifikus, -[ ] 2 fajlagos aktivitása lehet 1000-szer magasabb is amennyiben [ ]luoridból indulunk ki, -átrány: -az elektrofil radioaktív prekurzorok kémiailag agresszívak. 3 C [ ]LT [ ]haloperidol Cl C 3 C 3 [ ]fallypride [ ]spiperone C 2 ukleofil C- kötés kialakítása Messze a legelterjedtebb jelzési metodika PETtracerek szintézisében A legfontosabb PET-ligandok ezen az úton nyerhetők, így a [ ]DG is. -A módszer előnyei: - beépülése specifikus, -Magas specifikus aktivitás -Viszonylag enyhe reakciókörülmények, -Jó hatásfok -Melléktermékek keletkezése kevéssé jellemző 2 [ ]MIS [ ]ET

7 A [ ]fluorid ion vizes oldatban gyenge nukleofil. Ez a képessége növelhető, ha a K[ ] oldatot Kriptofix2.2.2 jelenlétében azeotróposan beszárítjuk: K + - Aprotikus oldószerben LG = Távozó-csoport (Leaving group) + R-LG Pl: MeC, DM, DMS Alternatív nukleofil fluorozó reagens a [ ]TBA (tetrabutil-ammoniumfluorid), ami protikus oldószerben a Kriptofix-K adduktnál erősebb nukleofil lehet: R LG R + LG - n-bu C 3 n-bu + R-LG LG n-bu + n-bu + - n-bu + n-bu - R n-bu n-bu Protikus oldószerben Pl: tercier-alkohol ukleofil - fluorid prekurzorok -C- kötés kialakítása A célvegyület (-R) közvetlen a (S2 mechanizmus ) Megfelelő távozó csoport előzetes beépítése szükséges -Előny: - beépülése nemcsak a kívánt pozícióban fog megtörténni, de sztereospecifikusan is, azaz királis pozícióban a kívánt optikai izomerhez jutunk. (pl. DG) R + LG Alkalmas távozó csoportot (LG) tartalmazó aromás vegyületek [ ]a para-, vagy orto- helyzetben aktivált (AG) gyűrűn valósítható meg: ukleofil 18 -C- kötés kialakítása - [ ]BA AG C 3 Aromás vegyületek nukleofil a Irányítási szabályok érvényesek -Ezek a [ ]fluorobenzil származékok a kívánt tracer fundamentális részei, vagy hozzáfűzzük ezeket a kívánt biomolekulához => u.n. prosthetic tags C LG 2 X X = Br, I AG: - 2, -nitril, -karbonil LG: - 2, -halid, -tosilát, -triflát, -mezilát, -trialkilammóniumsók, -jodóniumsók

8 Új tracer a 4-M[ ]ES, emlőtumorok vizsgálatára alkalmas. Két lépésben lehet szintetizálni védőcsoportos ciklikus szulfonát prekurzorból kiindulva: Me S [ ]K.K idrolízis Me Me S 2K ukleofil C- kötés kialakítása Alifás nukleofil -A reakció jellemzői: -Csak távozó csoport jelenléte szükséges a prekurzor molekulában, aktiváló csoport nincs. Az [ ]LT nukleofil a tercbutilalkoholban TBA-dal magasabb (65%) hatásfokkal megy, mint hagyományos K-Kriptofix alkalmazásakor (15%): DMTr 3 C Ts Boc 1, [ ]TBA /tbu 120 o C, 10 min 2, idrolízis 1 M Cl 4-M[ ]ES 3 C [ ]LT -átrány: -Védőcsoportokra is szükség van, ha szabad, -C, -amino csoport is jelen van. -Ezért a [ ]fluor beépítése után a védőcsoportokat is el kell távolítani. => két lépéses reakciók. -Az [ ]DG jelzése is ide tartozik! [ ]BzA C 18 oxin, vagy hidrazin [ ]BA kötés létrehozásával [ ]SB szilárd fázisú reakcióval -jelzett biomolekulák tiol-szelektív jelzés (pl: cystein, vagy más szabad-s) más maleimidek is lehetségesek (pl: [ ]BAM, [ ]BABM, [ ]PyME) [ ]BEM amino-szelektív jelzés (pl: lizin, vagy terminális- 2 ) szilárd fázisú reakcióval [ ]PA ukleofil 18 -C- kötés kialakítása - Biomolekulák nukleofil a Peptidek, fehérjék, oligonukleotidok, antitestek, lipidek, stb. -A jelzés jellemzői: -Direkt jelzés csak ritka esetben lehetséges, azaz általában a hozzáfűzéses módszer a járható út. -A jelzendő biomolekulát a legtöbb esetben jelzésre elő kell készíteni, azaz szelektív fogadó csoportot kell biztosítani. -incsenek védőcsoportok -Előnyök: -A -jelzés csak kis mértékű változást okoz a biomolekula eredeti tulajdonságaiban (pl. szelektív kötődés, lipofilitás) -átrányok: -A teljes szintézis mindig több lépéses. -Kíméletes reakciókörülmények kellenek

9 [ ]alkin és azid közötti 1,3-dipolar uisgen cikloaddíció gyorsan szelektíven és enyhe reakciókörülmények között megy végbe: Ts [18]K.K MeC, 100 o C peptid 3 Cu(I), DIPEA, a-aszkorbát peptid ukleofil C- kötés kialakítása [ ] klikk-kémia módszerrel A reakció fordítva is végbemegy, azaz [ ]azid és biomolekulához kötött alkinszármazékok között is: Ts 3 1, [18]K.K MeC, 2, desztilláció 130 o C 3 R 80 o C, 15 min R A 68 Ga izotóp 4, vagy 6-os koordinációs számmal koordinálódhat un. Kétfunkciós kelátorokhoz, ami pedig kovalens kötéssel kapcsolható biomolekulákhoz: BCA 68 Ga radiofarmakonok -kelát komplex kialakítása Peptid Kovalens linker 68 Ga 4, v. 6 koordinációs szám 68 Ga-jelzés indirekt módon BCA -n keresztül (bifunctional chelating agent) A kelátorok leginkább a DTA, vagy a TA lehetnek (a TA jobb kelátor a gallium esetében): Eddig főként peptidek jelzését sikerült kidolgozni.

10 68 Ga-TA-RGD peptid szerkezete: 68 Ga radiofarmakonok -kelát komplex kialakítása 68 Ga-jelzett peptidek (példák) -Somatostatin analógok Melanocortin-receptor specifikus tracer: Ac-le-Asp-is-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-2 C C C -MS analóg -Bombesin analóg - RGD analógok. 68Ga-α-MS