1. Получение радионуклидов и
радиофармпрепаратов для позитронной
эмиссионной томографии (ПЭТ)
Р.Н. Красикова
Зав. лаб. радиохимии ФГБУН Институт мозга
человека им. Н.П. Бехтеревой РАН
Доцент каф. радиохимии химического
факультета СПбГУ
Курс лекций в рамках подготовки ПЭТ радиохимиков
МГУ май 2013 г.

2. ПЭТ – уникальный метод исследования
статуса рецепторов и нейротрансмиттеров
PET
SPECT
NMR
• Resolution
(space)
3 mm
7 mm
<1 mm
• Resolution
sec
min
msec
• Tracer amount
pM
pM
mM (MRS)
• Quantitaion
Yes!
(Yes)
No
(time)

3. Преимущества ПЭТ в рецепторных
исследованиях
• Высокая чувствительность
• Высокая удельная активность РФП - 1-100 Ки/мМ
• Возможность получения количественных
характеристик процессов связывания рецепторов
• Огромный выбор радиотрейсеров – теоретически…

4. Где используются результаты ПЭТ
рецепторных исследований?
• Выявление типов и подтипов рецепторов,
отвечающих за различные патологии;
• Определение оптимальной дозы нейролептиков и
других препаратов при лечении нейропсихических
заболеваний;
• Разработка новых лекарственных препаратов
(сокращение сроков клинических испытаний)
• Клинические исследования пациентов: паркинсонизм,
эпилепсия, шизофрения, болезнь Альцгеймера и др.

5. Примеры рецепторных радиолигандов
Радиолиганд
6-18F-L-ДОФА
Изучаемая
система/функция
ДА-терминалы
Диагностическое
использование
паркинсонизм
11С-PE2I, 18F-PE2I
ДА-транспортеры
паркинсонизм
11С-раклоприд
D2-рецепторы
шизофрения
[11C-карбонил]WAY
5HT1a - рецепторы
депрессия
11С-флюмазенил
ГАМКа-рецепторы
эпилепсия
11С-MADAM
Серотониновые
транспортеры
Амилоидные βагрегаты
депрессия
11С-PIB
18F-флютаметамол
болезнь
Альцгеймера

6. Основные требования к ПЭТ
радиолигандам для исследований мозга
• Высокая удельная активность
• Проницаемость через ГЭБ
• Высокая аффинность (Kd – нМ)
• Определенная липофильность (log P 1-3.5)
• Селективность
• Низкое неспецифическое связывание
• Устойчивость к метаболизму

7. Трехкомпартментная фармакокинетическая
модель
K1
k3
Свободный
радиолиганд
в мозге
Радиолиганд
в плазме
k2
ГЭБ
k4
Радиолиганд,
связанный
с рецепторами

8. Как определить плотность рецепторов (BMAX)
KonCFB
K2CF
Свободный
радиолиганд в
ткани, CF
Свободные рецепторы, B
Связанный с
рецептором
радиолиганд, CB
KonCB
K1CP
Радиолиганд в
крови, CP
Неспецифически
связанный
радиолиганд, CN
Зная количество людей в коридоре и в комнате –
определить число чашек c кофе

9. Флюмазенил – антагонист центральных
бензодиазепиновых рецепторов (БЗР)
N
Kd = 5 nm
COOC2H5
N
F
N
O
CH3
W. Hunkeler, Nature, 1981

10. Предполагаемый
молекулярный
механизм
действия
бензодиазепинов
Mohler H, 1982

11. [N-метил-11С]флюмазенил ([11C]FMZ)
N
COOC2H5
N
F
N
O
11
CH3
M. Maziere et al, 1983
Радиолиганд
для ПЭТ
диагностики
эпилепсии

12. [18F]фторированные аналоги флюмазенила
2’-[18F]fluoroflumazenil
(FFMZ)
5-(2’-[18F]fluoroethyl)
flumazenil (FEFMZ)
N
COOC2H5
N
F
N
O
N
F
N
18
CH2CH2 F
Moerlein SM et al, 1992
18
COOCH2CH2 F
N
O
CH3
Jeong JM et al, 1999;
Yoon YH et al, 2003

13. Синтез [18F]флюмазенила
N
COOC2H5
N
18F
Невысокий
выход
продукта
N
O
CH3
Windhorst AD et al, 2001
Сложность
автоматизации

14. Модельные эксперименты: введение метки
методом изотопного обмена
N
COOC2H5
N
18F
• Высокий выход (60%)
• Низкая удельная
активность
N
O
Рыжиков Н.Н. и др.
Радиохимия, 2003
CH3
Нуклеофильное фторирование
Фтор в качестве «уходящей» группы
[К2.2.2./К] +18F-; ДМСО

15. Синтез 18F-флюмазенила без добавления
носителя
N
N
COOC2H5
N
COOC2H5
N
[K/K2.2.2.]+/18F-
O2N
DMF, 160oC, 30 min
N
O
18F
CH3
Ro 15-2344
N
O
Ryzhikov N. et al,
Nucl Med Biol 2005
CH3

16. Очистка [18F]ФМЗ методом ВЭЖХ
NO2FMZ
18F-FMZ
Waters -Bondapak C-18; УФ 254 нм; 0.01 M
H3PO4/CH3CN 80/20; поток 4

17. Типичный синтез [18F]ФМЗ
•
•
•
•
Исходная активность 18F:
Введено в ВЭЖХ-колонку :
Остаток в вайле:
Фракция продукта:
278 мКи/12.03
185 mCi/12.57
7.7 mCi/13.04
46.8 mCi/13.41
Эффективность радиофторирования (TСХ): 70%
Радиохимический выход (EOB): 30%
Удельная активность: 5 Ки/μМ

18. Методы верификации [18F]ФМЗ рецепторного радиолиганда для БЗР
• In vitro авторадиография на срезах мозга
• ПЭТ исследования на обезьянах
• Изучение процесса замещения нерадиоактивным
ФМЗ (displacement studies)
• Идентификация метаболитов в плазме
• Сравнение с известным радиолигандом [11C]ФМЗ
В сотрудничестве с Каролинским
Институтом, Стокгольм

19. Color coded PET images showing distribution of 11Cand 18F- FMZ radioactivity in cynomolgus monkey
[11C]FMZ
at baseline
[18F]FMZ
at baseline
Displacement with unlabelled
FMZ (1.4 mg/kg) after 18 min
injection of [18F]FMZ

20. PET evaluation of [18F]FMZ in cynomolgus monkey
Occipital Cx
8
A.
Specific binding (nCi/ml)
Brain Uptake (%)
Temporal Cx
1500
7
6
5
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Frontal Cx
1250
1000
750
500
250
0
120
0
20
40
Time (min)
Occ/Pons
6
FrCx/Pons
Ratios
Cer/Pons
4
2
0
40
60
Time (min)
80
100
120
Regional Radioactivity
(nCi/ml)
TempCx/Pons
20
80
100
120
Time (min)
C.
0
60
2500
2250
2000
1750
1500
1250
1000
750
500
250
0
Occipital Cx
Temporal Cx
Frontal Cx
Pons
Cerebellum
0
20
40
60
Time (min)
80
100
120

21. Occipital
Temporal Cx
Frontal Cx
Pons
Cerebellum
Regional radioactivity
(nCi/ml)
2000
1750
1500
1250
1000
750
500
250
0
0
10
20
30
40
Time (min)
[11C]Flumazenil
50
60
Regional radioactivity
(nCi/ml)
Time course for regional radioactivity in
the brain of a cynomolgus monkey
Occipital
Temporal Cx
Frontal Cx
Pons
Cerebellum
2500
2250
2000
1750
1500
1250
1000
750
500
250
0
0
20
40
60
80
100
Time (min)
[18F]Flumazenil
120

22. ВЭЖХ анализ метаболитов в плазме
(15 мин после в.в. инъекции [18F]ФМЗ)
[18F]flumazenil
,9
54,0
1
0
0
,9
27,0
8
0
[18F]FMZ
,9
38,0
tsyV
nntm
Iei()
6
0
4
0
2
0
0
1
2
3
4
5
Rei Tem)
eno i (n
ttn m i
6
7
8
9

23. Метаболизм [18F]ФМЗ в крови
100,00
% unchanged radioligand
90,00
80,00
70,00
60,00
flumazenil
50,00
Ro 15-3890
40,00
Ro 15-4965
30,00
20,00
10,00
0,00
0
20
40
60
time (min)
80
100

24. Результаты и выводы
• Предложен метод синтеза [18F]ФМЗ высокой удельной
активности, который легко выполняется в стандартном
автоматическом модуле
• В ПЭТ исследованиях на обязьянах продемонстрировано
специфическое связывание [18F]ФМЗ в областях мозга с
высокой концетрацией БЗР
• В сравнительных ПЭТ исследованиях на обезьянах
показана идентичность [18F]ФМЗ и [11C]ФМЗ, широко
известного радиолиганда для визуализации БЗР
• [18F]ФМЗ может стать первым радиолигандом в
клинической практике ПЭТ в России

25. Благодарности
Авторы выражают глубокую
признательность проф. C.Halldin за
уникальную возможность
проведения совместных
исследований [18F]флюмазенила в
Каролинском Институте,
Стокгольм
Ro 15-2344 был предоставлен фирмой
F. Hoffmann La-Roche Ltd
Швейцария, Базель