O-(2-[F]-氟乙基)-5-羟基色氨酸(L-5-FETP)的半自动化合成与生物性能评价

摘要

目的:正电子发射断层显像(positron emission tomography，PET)是一种能定量确定局部功能和生化过程的显像技术，在肿瘤以及其他疾病的诊断中具有十分重要的作用。氟-2-脱氧-D-氧葡糖([18FDG)是目前PET最常用的一种糖代谢显像剂，因为多数肿瘤均表现出旺盛的葡萄糖代谢。肿瘤细胞摄取[18F]FDG，经细胞内已糖激酶作用，转变为6-磷酸[18F]FDG后，不参与葡萄糖的迸一步代谢而滞留在细胞内，通过PET显像可以检测到肿瘤。[18F]FDG已经成功地应用于临床各个方面，如分辨肿瘤的良恶性、评价肿瘤的恶性程度等[1]，但[18F]FDG特异性差，有时出现假阳性，肿瘤和炎症不能区分等。这要求我们进一步研发新的显像剂来弥补[18F]FDG的不足[2]。在肿瘤组织中，不仅糖代谢旺盛，而且蛋白质的代谢也会增加，因此标记氨基酸就成为另一类重要的代谢显像剂。目前已有几种标记的氨基酸用于临床，如L-[1-11C]-亮氨酸[3]、L-[1-11C]-酪氨酸[4]、L-[1-11C]-蛋氨酸[5-8]、L-[1-11C-甲基]-蛋氨酸[9]、L-[1.11C]-5-羟基色氨酸[10-12]、4-[18F-]-L-苯丙氨酸[13-16]、2-[18F-]-L-酪氨酸[17-20]等。但因为11C的半衰期短，只限于有加速器的医院使用，使得其应用受到限制，目前我们研制了O-(2-[18F]-氟乙基)-5-羟基-L-色氨酸(L-5-18FETP)，并对其进行显像研究。本研究目的是研制一种新的氨基酸类PET显像剂。
　　 方法:采用两步法合成O-(2-[18F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸(L-5-18FETP)。首先，18F-与1，2-二对甲苯磺酸乙二酯(TsOCH2CH2OTS)通过亲核取代反应，生成2-18F-1-对甲苯磺酸乙二酯(18FCH2CH2OTS)，然后18FCH2CH2OTS与L-5-羟基色氨酸在碱性条件下反应生成L-5-18FETP。并用高效液相，(HPLC)检测其放化纯度，所得的产品用于正常18-22g的昆明小鼠的生物分布研究。所取组织包括心、肝、脾、肺、肾、脑、小肠、骨、肌肉、血。切下的组织经过去污、称重、计数，原始数据经过衰减校正，所得结果以每克组织占注射剂量的百分比(％ID/g；平均值±标准差)表示。最后将L_5-18FETP进行昆明小鼠的S180肉瘤模型和金葡萄球炎症模型显像。
　　 结果:合成L-5-18FETP的反应条件简单、纯化容易。冷试验的各步中间体以及最终产品的结构都已通过1H-NMR、MS以及显色反应的鉴定。L-5-18FETP的半自动化合成，以及HPLC纯化的整个过程约为65min，放化收率大于20％(未衰变校正)，放射化学纯度大于95％，并具有良好的稳定性。从正常昆明小鼠的体内生物分布研究，可以看到各脏器的摄取值在给药15min时达到最大，并且在正常组织清除较快，在120min时主要脏器的摄取率都已接近本底。PET以及Micro-PET对S180肉瘤模型的显像表明，肿瘤对L-5-18FETP的摄取明显高于周围组织，我们可以清楚地鉴别出肿瘤。PET显像表明炎症模型对其的摄取和本底没有明显区别。
　　 结论:半自动化合成的L-5-18FETP有较高的放射化学纯度，和很好的稳定性。并且通过对反应条件的优化，可以缩短合成时间，提高放化收率。生物分布的动物试验以及肿瘤模型显像结果显示这种标记氨基酸有可能成为一种新的PET显像剂。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

第二章 合成路线设计

2.1 合成路线设计的依据

2.2 冷实验标准品L-5-19FETP的制备

2.2.1 1，2-乙二醇对甲苯磺酸酯(M=370)的制备

2.2.2 2-氟乙醇对甲苯磺酸酯的制备

2.2.3 2-氟乙醇的制备

2.2.4 2-氟乙醇对甲苯磺酸酯的制备

2.2.5 O-(2-[19F]氟乙基)-L-5-羟基色氨酸的制备

2.2.6 L-5-羟基色氨酸甲酯的制备

2.2.7 N-BOC-L-5-羟基色氨酸甲酯的制备

2.2.8 O-(2-[19F]氟乙基)-N-BOC-L-5-羟基色氨酸甲酯的制备

2.2.9 O-(2-[19F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸制备

2.3 热实验目标产物O-(2-[18F]-氟代乙基)-L-5-羟基色氨酸(L-5-18FETP)的制备反应路线一

2.3.1 [18F]FDG计算机控制化学合成模块(CPCU)的改造

2.3.2 L-5-18FETP反应以及纯化

2.3.2 反应式如下

2.3.3 反应制备过程

2.3.3 反应制备过程

2.3.4 产品的纯化

2.4 热实验目标产物O-(2-[18F]-氟代乙基)-L-5-羟基色氨酸(L-5-18FETP)的制备反应路线二

2.4.1 反应式如下

2.4.2 路线二双管化学合成L-5-18FETP模块的参数

2.4.3 手动方式制备O-(2-[18F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸的反应过程

2.4.4 半自动化制备O-(2-[18F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸

2.4.5 L-5-18FETP在半自动合成系统中的合成过程

第三章 结果和讨论

3.1 标准对照品O-(2-[19F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸的制备

3.1.1 1，2-乙二醇对甲苯磺酸酯(M=370)的制备

3.1.2 2-氟乙醇对甲苯磺酸酯的制备

3.1.3 O-(2-[19F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸的制备

3.1.4 L-5-羟基色氨酸甲酯的制备

3.1.5 N-BOC-L-5-羟基色氨酸甲酯的制备

3.1.6 O-(2-[19F]-氟乙基)-N-BOC-L-5-羟基色氨酸甲酯的制备

3.1.7 O-(2-[19F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸制备

3.2 目标产品O-(2-[18F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸的制备

3.2.1 O-(2-[18F]-氟代乙基)-L-5-羟基色氨酸(L-5-18FETP)的制备反应路线一

3.2.2 O-(2-[18F]-氟乙基)-L-5-羟基色氨酸(L-5-18FETP)的制备反应路线二

3.3 热实验反应条件的优化

3.3.1 Struck溶液的配制

3.3.2 反应的温度

3.3.3 前体用量对标记反应的影响

3.3.4 通气速度

3.3.5 反应液的酸碱性

3.3.6 搅拌

3.3.7 反应的时间

3.4 质量控制及结果

3.4.1 一般理化性质

3.4.2 放射性活度

3.4.3 产品的比活度

3.4.4 放射化学纯度

3.4.5 18F-5-羟基色氨酸注射液pH值的测定

3.4.6 18F-5-羟基色氨酸注射液稳定性的测定

3.4.7 注射液中K222的含量测定

第四章 生物性能评价

4.1 实验材料

4.2 实验动物

4.3 18F-5-羟基色氨酸的合成及质量控制

4.4 生物学指标

4.4.1 细菌学检查

4.4.2 细菌内毒素检查

4.5 异常毒性实验

4.6 L-5-18FETP在正常昆明鼠体内的生物分布研究

4.7 5-18FETP在S180荷瘤鼠体内的生物分布研究

4.8 L-5-18FETP的肿瘤模型的Micro-PET、PET及炎症模型的PET显像研究

4.8.1 L-5-18FETP在荷S180肉瘤鼠体内的Micro-PET显像研究

4.8.2 L-5-18FETP在种植G422神经内分泌瘤的昆明小鼠体内的Micro-PET显像研究

4.8.3 L-5-18FETP和[18F]FDG的昆明鼠炎症模型的PET显像研究

4.8.4 L-5-18FETP和[18F]FDG的荷S180肉瘤鼠PET显像研究

第五章 结论

参考文献

综述 氟标记氨基酸的研究进展

致谢

附图