腫瘤正電子顯像劑s－(的製作方法

2023-07-18 02:36:01 1

專利名稱：腫瘤正電子顯像劑s－(的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種正電子發射斷層(PET)顯像劑及其製備方法，特別是S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸及其製備方法。
背景技術：
2-18F-2-脫氧-D-葡萄糖(FDG)已廣泛用於腫瘤、心血管疾病及神經精神疾病的正電子發射斷層(PET)顯像研究，但在鑑別診斷腫瘤時，不易區分炎症和腫瘤病灶，而某些胺基酸PET顯像劑能夠彌補FDG的不足。[11C-甲基]-L-蛋氨酸(MET)是繼FDG後應用較多的腫瘤PET顯像劑，在腫瘤組織中攝取較高，已用於腦瘤、頭頸部瘤、肺癌、乳腺癌、淋巴瘤及黑色素瘤等的鑑別診斷和療效評價，在腦瘤鑑別診斷方面優於FDG，但11C半衰期較短(t1/2＝20min)，不適於較長時間PET顯像研究，且只能在有加速器的PET中心使用，限制了其廣泛應用。18F半衰期(t1/2＝110min)遠大於11C，且它放出的β+能量比11C低得多，可獲得更清晰的圖像。目前，已有多種18F標記胺基酸(如L-18F-氟代苯丙氨酸、L-2-18F-氟代酪氨酸及L-α-甲基-18F-氟代酪氨酸等)研製成功並顯示出較好顯像效果，但是合成較困難，放化產率低，其應用受到限制。

發明內容
本發明的目的就是為了提供一種容易區分炎症和腫瘤病灶的正電子顯像劑及其製備方法，其製備方法要求合成較容易，放化產率高。
本發明是這樣實現的。
本發明的化合物是S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸，其中正烷基為C1～C3。
其結構通式為 其製備方法(合成路線)為S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸的合成路線。按兩步法合成第一步，1，n-二對甲苯磺酸正烷基二酯(1)與18F-發生親核氟化取代反應生成18F(CH2)nOTs(2)；第二步，2與溶於10％NaOH和二甲基亞碸(DMSO)的L-高半胱氨酸硫內酯(3)溶液反應生成目標化合物。合成路線如下 本發明的1，n-二對甲苯磺酸正烷基二酯TsO(CH2)nOTs(n＝1～3)可用Br(CH2)nBr或I(CH2)nI(n＝1～3)代替，L-高半胱氨酸硫內酯可用L-高半胱氨酸代替。
小鼠體內生物分布實驗結果表明，S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸(n＝1～3)[如以S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸，FEMET為例]可被纖維肉瘤高度攝取，而炎症組織幾乎不攝取FEMET。儘管纖維肉瘤攝取FDG高於FEMET，但炎症組織也可高度攝取FDG。模型小鼠PET顯像可得到類似結果腫瘤模型小鼠顯像清晰，示腫瘤處有高度FEMET和FDG攝取；炎症模型小鼠顯像清晰，示炎症處有高度FDG攝取，但無FEMET攝取。可見，FDG不能區分腫瘤和炎症病灶，而FEMET是一種特異性胺基酸代謝顯像劑，可以區分腫瘤和炎症病灶。
接種某些化學物質(如松節油)也可以獲得類似接種金黃色葡萄糖球菌和大腸桿菌感染的膿腫動物模型，採用松節油誘導炎症，獲得了較穩定的膿腫模型，經松節油致炎模型和化膿菌感染模型體內FDG生物分布和FDG PET顯像研究結果證實，兩類膿腫動物模型相類似。研究表明FEMET在松節油致炎模型炎症組織中無明顯放射性攝取，實驗也表明FEMET在化膿菌感染模型炎症組織中也無明顯放射性攝取。由上可知，在鑑別區分腫瘤和炎症方面，FEMET優於MET和FDG。
可見，FEMET可用於多種腫瘤如腦瘤、頭頸部瘤、肺癌、乳腺癌、淋巴瘤及黑色素瘤等的鑑別診斷和療效評價，也可用於區分腫瘤和炎症病灶。此外，S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸(FMMET)和S-(3-18F-氟代丙基)-L-蛋氨酸(FPMET)具有與FEMET相類似的用途。


圖1為腫瘤模型小鼠和炎症模型小鼠PET顯像圖，其中，左上部為以FDG為顯像劑給藥60min的纖維肉瘤圖，右上部為以FEMET為顯像劑給藥60min的纖維肉瘤圖；左下部為以FDG為顯像劑給藥60min的膿腫組織圖，
右下部為以FEMET為顯像劑給藥60min的膿腫組織圖。
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步說明。
具體實施例方式
實施例1，S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸(FEMET)的製備。
1.標準品S-(2-19F-氟代乙基)-L-蛋氨酸(19FEMET)的製備。
L-高半胱氨酸硫內酯60mg(0.4mmol)溶於10％(質量體積比濃度)氫氧化鈉溶液320μL(0.8mmol)中，加DMSO23mL，溶液加熱至80℃。在攪拌下，加入1-氟-2-溴乙烷0.050g(0.4mmol)，90℃加熱攪拌反應2h。冷卻，傾入2g碎冰中。碎冰溶解後，調pH值至7.5，得沉澱。過濾，水洗，乾燥，得粗品。用60％乙酸重結晶得淺黃色固體0.023g(0.14mmol)，產率約35％。1H NMR(CDCl3)δ4.6(t，2H)，4.2(t，2H)，3.4(m，1H)，2.8(t，2H)，2.0(m，2H)。MS(EI)m/z167(M+)。
2.S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸(FEMET)的製備。
回旋加速器生產含18F-靶水通過陰離子交換樹脂柱(如Waters公司生產的QMA小分離柱)，18F-吸附在QMA小柱上，用1.5mL內含碳酸鉀4.5mg的乙腈水溶液淋洗固相交換樹脂柱，含18F-淋洗液收集在內含K22220～25mg(K222為一種氨基聚醚，全稱4，7，13，16，21，24-六氧雜-1，10-二氮雜雙環[8，8，8]廿六碳烷，簡稱Kryptofix222)的反應瓶中。反應瓶加熱至90℃，N2吹乾。加乙腈0.5mL，90℃加熱，N2吹乾，重複兩次。加1，2-二對甲苯磺酸乙二酯的乙腈溶液(10mg/mL)，密封，90℃反應15min。分兩次加入無水乙醚(5mL×2)，過Sep Pak Plus Silica小柱，蒸除乙醚，得淺黃色固體18FCH2CH2OTs。加L-高半胱氨酸硫內酯7.7mg(0.050mmol)，NaOH溶液4mg(0.1mmol)、二甲基亞碸(DMSO)0.5mL，90℃反應15min。混合物過C18和矽膠小分離柱，乙醚淋洗柱，棄淋洗液，柱吹乾。用0.15mol/L磷酸鹽緩衝液(pH7.4)淋洗，收集淋洗液，過0.22μm無菌濾膜，得FEMET注射液。放射性HPLC分析條件C18分離柱，流動相為3mM NaH2PO4溶液(pH約3)，流速1mL/min，tR＝6.5min。TLC分析條件矽膠60鋁板，層析液為氨水/甲醇/水(1/7/3，v/v/v)，Rf＝0.64(FEMET)。
結果FEMET的合成國內外尚無文獻報導。1-氟-2-溴乙烷在NaOH溶液中與L-高半胱氨酸硫內酯反應可生成FEMET的標準品19FEMET，其結構經質譜(EI-MS)和1H NMR鑑定證實。經HPLC和TLC分析，製備的FEMET與19FEMET的tR和Rf值相一致。
FEMET注射液為無色或淡黃色澄明溶液，pH約為6.0～7.5，放化純度大於95％，化學純度大於97％，未校正總放化產率為15～25％。異常毒性檢查、無菌檢查及細菌內毒素檢查按中華人民共和國藥典2000年版所述方法進行。異常毒性檢查尾靜脈給藥37MBq/只，觀察48h，小鼠生長正常，無死亡及不良反應現象發生，解剖後觀察，未見任何器官損傷。無菌檢查和細菌內毒素檢查均為陰性。
本實施例的氨基聚醚K222可以用季銨鹽代替。
實施例2，FEMET在動物模型體內分布實驗。
1.荷肉瘤細胞小鼠模型的製作。
S180纖維肉瘤細胞在小鼠體內培養一周左右，用注射器從小鼠腹腔中抽取含肉瘤細胞腹水，生理鹽水稀釋至懸液約107個癌細胞0.2mL，在17～25g昆明種小鼠左腋窩皮下接種，在正常條件下飼養約7天，腫瘤直徑≥大於1.5cm入選。
2.小鼠炎症模型的製作。
取體重20g以上的昆明種小鼠，於右後肢肌肉注射松節油0.2mL致感染，4～7天後小鼠注射部位出現紅腫和活動障礙，有膿腫者入選。
3.動物體內分布實驗。將20隻小鼠按每4隻1組分為5組，分別由尾靜脈注入FEMET1.67～1.85MBq/只，在10、30、60、120、180min時眼球取血，處死動物。摘取心、肝、肺、腎、脾、腦、結腸、肌肉、骨骼、皮膚等臟器，用生理鹽水清洗乾淨後分別稱重，測定放射性計數率。模型鼠尾靜脈分別注入FEMET和FDG後，按同樣方法測定30、60和120時接種側和對側相應部位的重量和放射性。取1％注射量同時在活度計和γ計數儀上進行測定，以便將活度計測得的活度和γ計數儀測得的計數率cpm進行換算。經時間衰減校正後，計算不同時間血和各種臟器FEMET放射性攝取率(％ID/g)，並計算模型動物接種側/正常肌肉及接種側/血液放射性比值(T/NT比值)。
動物體內生物分布結果表1總結了FEMET在正常小鼠體內的生物分布。給藥後5min時，各組織器官均有較大放射性攝取率。給藥後30min時，所有組織器官均有最大放射性攝取，胰腺放射性攝取率最高(22.63％ID/g)，其次為腎、心臟、結腸和肝等，血液和腦放射性攝取率較低。給藥後45min時，各組織器官放射性攝取率迅速降低。給藥60min後，各組織器官放射性攝取逐漸達到平衡狀態。在整個觀察時間內，胰腺、腎臟、結腸、肝和心臟有較高放射性攝取，血液和腦放射性攝取較低。這些結果與小鼠體內MET生物分布基本一致。
模型小鼠體內接種側/正常肌肉和接種側/血液放射性比值示於表2。腫瘤模型小鼠注射FEMET後30min時，接種側/肌肉和接種側/血液放射性比值較低，接近於1而小於1.5；給藥後60min時，接種側/肌肉和接種側/血液放射性比值迅速增加，大於1.5而小於2.0；給藥後120min時，接種側/肌肉和接種側/血液放射性比值大於2。但是，腫瘤模型小鼠注射FDG後30、60和120min時，接種側/肌肉和接種側/血液FDG攝取比值均大於1.5，大於相應的FEMET攝取比值，120時接種側/血液FDG攝取比值超過5.0。炎症模型小鼠注射FEMET後30、60和120min時，除120min時接種側/血液放射性比值為1.05(接近1.0)外，接種側/對側肌肉和接種側/血液放射性比值均小於1.0。但是，炎症模型小鼠注射FDG後30、60和120min時，除30min時接種側/對側肌肉放射性比值為1.53(大於1.5)外，接種側/對側肌肉和接種側/血液放射性比值均大於2.0。
表1 FEMET在正常小鼠體內生物分布(x±s，n＝4)％ID/g組織器官 5min 30min 45min 60min90min120min血液 1.98±0.704.72±0.943.05±1.102.52±0.25 2.90±1.97 2.72±1.85腦 1.20±0.524.30±1.092.84±1.072.45±0.66 2.17±0.56 2.31±1.24心 3.75±0.999.17±4.135.96±2.124.65±0.71 5.21±0.92 4.69±1.86肺 2.85±1.416.29±2.163.61±1.053.15±0.31 3.46±1.38 3.39±1.30肝 3.23±1.207.86±3.054.59±0.714.07±1.17 4.23±1.59 4.11±2.97腎 6.58±4.2715.38±2.43 9.23±4.835.97±1.38 6.37±2.59 6.43±2.56脾 3.20±1.256.78±1.974.27±1.033.18±0.25 3.17±0.96 3.18±1.53結腸 3.49±1.978.16±1.705.37±2.054.84±0.76 5.11±2.00 5.14±1.77肌肉 1.93±0.496.24±0.553.92±0.843.18±0.34 3.34±1.08 3.03±1.36胰 10.86±2.64 22.63±6.16 16.46±4.52 10.90±2.87 9.64±2.32 9.25±5.13胃 2.99±1.196.62±0.904.54±0.893.91±0.34 3.64±1.57 3.57±2.32
表2.FDG和FEMET在荷瘤小鼠和炎症小鼠體內T/NT攝取比值比較30min 60min120min接種模型 示蹤劑接種側/肌肉 接種側/血液 接種側/肌肉 接種側/血液 接種側/肌肉 接種側/血液腫瘤模型 FEMET 1.24±0.14 1.18±0.181.94±0.56 1.96±0.82 2.05±0.292.04±0.25腫瘤模型 FEMET 1.24±0.14 1.18±0.181.94±0.56 1.96±0.82 2.05±0.292.04±0.25腫瘤模型 FDG 1.62±0.58 1.84±0.832.16±1.22 2.38±1.03 2.67±1.925.41±2.02炎症模型 FEMET 0.90±0.09 0.85±0.140.86±0.12 0.88±0.13 0.85±0.031.05±0.08炎症模型 FDG 1.53±0.11 2.25±0.432.83±1.30 3.17±0.28 4.08±1.847.64±5.88實施例3，FEMET模型小鼠PET顯像實驗。
1.模型小鼠PET顯像。檢查前模型小鼠禁食4～6h。上述製得的FEMET用生理鹽水稀釋後，由模型小鼠尾靜脈快速注入FEMET注射液約1.8MBq/只。注射後60min和120min時，分別進行發射掃描和透射掃描，經計算機重建處理得到橫斷面、冠狀面和矢狀面影像。並與18F-FDG PET顯像進行比較。
2.模型小鼠PET顯像結果腫瘤模型小鼠和炎症模型小鼠PET顯像示於圖1。給藥後60min時，纖維肉瘤(上圖)可高度攝取FDG和FEMET，膿腫組織(左下圖)也可高度攝取FDG，但膿腫組織(右下圖)卻幾乎不攝取FEMET。給藥後120min時，PET顯像得到類似結果。經解剖後測定，給藥後60min和120min時，腫瘤/肌肉和腫瘤/血液FEMET和FDG比值(T/NT)均大於2.0，膿腫組織/肌肉和膿腫組織/血液FDG比值(T/NT)大於2.5，甚至高於相應腫瘤/肌肉和腫瘤/血液比值，但是膿腫組織/肌肉和膿腫組織/血液FEMET比值(T/NT)小於或接近1.0。
實施例4，S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸的製備將實施例1中的1，2-二對甲苯磺酸乙二酯(1)的乙腈溶液更換為二對甲苯磺酸甲二酯(TsOCH2OTs)的乙腈溶液，其餘同實施例1，製備S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸(FMMET)。
實施例5，S-(3-18F-氟代正丙基)-L-蛋氨酸的製備將實施例1中的1，2-二對甲苯磺酸乙二酯(1)的乙腈溶液更換為1，3-二對甲苯磺酸正丙基二酯的乙腈溶液，其餘同實施例1，製備S-(3-18F-氟代正丙基)-L-蛋氨酸(FPMET)。
實施例4、實施例5製備的FMMET、FPMET經過動物模型體內分布試驗和模型小鼠PET顯像試驗具有與實施例2、實施例3相類似的結果。
本發明的腫瘤正電子顯像劑也可採用4-(4-甲基哌啶)吡啶功能化陰離子交換樹脂柱的固相親核取代法及PETtrace FDG MicroLab全自動合成系統(GE公司生產)製備。在這種情況下，18F-標記方法中的相轉移催化劑氨基聚醚K222可使用4-(4-甲基哌啶)吡啶功能化陰離子交換樹脂柱。
權利要求
1.腫瘤正電子顯像劑，其結構為
2.根據權利要求1所述的腫瘤正電子顯像劑，其結構為S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸，18F(CH2)2SCH2CH2CHNH2COOH.
3.權利要求1所述的腫瘤正電子顯像劑的製備方法，為兩步法合成，第一步，在相轉移催化劑K222下，1，n-二對甲苯磺酸正烷基二酯(1)與18F-發生親核氟化取代反應生成18F(CH2)nOTs(2)；第二步，2與溶於10％NaOH和二甲基亞碸的L-高半胱氨酸硫內酯(3)溶液反應生成目標化合物。
4.根據權利要求3所述的腫瘤正電子顯像劑的製備方法，其特徵在於18F-的製備方法為回旋加速器生產含18F-靶水通過陰離子交換樹脂柱，18F-吸附在QMA小柱上，用1.5mL內含碳酸鉀4.5mg的乙腈水溶液淋洗固相交換樹脂柱，含18F-淋洗液收集在內含K22220～25mg的反應瓶中。
5.根據權利要求3所述的腫瘤正電子顯像劑的製備方法，其特徵在於本發明的1，n-二對甲苯磺酸正烷基二酯TsO(CH2)nOTs(n＝1～3)用Br(CH2)nBr或I(CH2)nI(n＝1～3)代替。
6.根據權利要求3所述的腫瘤正電子顯像劑的製備方法，其特徵在於L-高半胱氨酸硫內酯用L-高半胱氨酸代替。
全文摘要
腫瘤正電子顯像劑，其結構為(見右式),經二步合成法合成，該合成方法容易實現自動化合成，這類物質是一種特異性胺基酸代謝PET顯像劑，可以區分腫瘤和炎症病灶。
文檔編號A61K51/00GK1410129SQ02152020
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月20日 優先權日2002年11月20日
發明者唐剛華 申請人:南方醫院