Фтордезоксиглюкоза ( 18 Ф)
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК 2-Дезокси-2-[ 18 F] фторглюкоза | |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol ) | |
| Сокращения | [ 18 Ф] ФДГ |
| 2047723 | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 6 Ч 11 18 ФО 5 | |
| Молярная масса | 181.1495 g mol −1 |
| Температура плавления | от 170 до 176 [1] ° C (от 338 до 349 ° F; от 443 до 449 К) |
| Фармакология | |
| V09IX04 ( ВОЗ ) | |
| |
| внутривенный | |
| Фармакокинетика : | |
| 6- Фосфорилирование | |
| 110 мин (при 70%) 16 мин (при 20%) | |
| 20% радиоактивности выводится почками за два часа. | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
[ 18 F] Фтородеоксиглюкоза ( INN ) или фтордезоксиглюкоза F 18 ( USAN и USP ), также обычно называемая фтордезоксиглюкозой и сокращенно [ 18 Ф]ФДГ, 2-[ 18 F]FDG или FDG — радиофармацевтический препарат , в частности радиофармпрепарат , используемый в медицинской визуализацией (ПЭТ) с позитронно-эмиссионной томографии . Химически это 2-дезокси-2-[ 18 F]фтор- D -глюкоза , глюкозы аналог , в котором позитрон -излучающий радионуклид фтор-18 замещает нормальную гидроксильную группу в положении С-2 в молекуле глюкозы.
Поглощение [ 18 F]ФДГ тканями является маркером тканевого поглощения глюкозы , что, в свою очередь, тесно коррелирует с определенными типами тканевого метаболизма . После [ 18 F]ФДГ вводится пациенту, ПЭТ-сканер может формировать двухмерные или трехмерные изображения распределения [ 18 F]FDG в организме.
С момента его разработки в 1976 году [ 18 F]FDG оказал глубокое влияние на исследования в области нейробиологии . [2] Последующее открытие в 1980 году, что [ 18 Накопление F]ФДГ в опухолях лежит в основе эволюции ПЭТ как основного клинического инструмента диагностики рака. [3] [ 18 F]FDG в настоящее время является стандартным радиофармпрепаратом, используемым для нейровизуализации ПЭТ и лечения онкологических больных. [4]
Изображения могут быть оценены врачом -радиологом или радиологом для диагностики различных заболеваний.
История
[ редактировать ]В 1968 году Др. Йозеф Пацак, Зденек Точик и Милослав Черны с кафедры органической химии Карлова университета , Чехословакия, были первыми, кто описал синтез ФДГ. [5] Позже, в 1970-х годах, Тацуо Идо и Эл Вольф из Брукхейвенской национальной лаборатории первыми описали синтез ФДГ, меченного фтором-18. [6] Соединение впервые было введено Абасом Алави двум нормальным людям-добровольцам в августе 1976 года в Пенсильванском университете. Изображения мозга, полученные с помощью обычного (не ПЭТ) ядерного сканера, продемонстрировали концентрацию [ 18 F]FDG в этом органе (см. справку по истории ниже).
Дальнейшую историю молекулы ФДГ смотрите на сравнительном рисунке ниже.
Синтез
[ редактировать ][ 18 F]ФДГ был впервые синтезирован путем электрофильного фторирования [ 18 Ф]Ф 2 . [6] Впоследствии с тем же радиоизотопом был разработан «нуклеофильный синтез».
Как и все радиоактивные 18 , меченные F Радиолиганды , фтор-18 должен быть первоначально получен в виде фторид-аниона в циклотроне . Синтез полных [ 18 F]FDG Радиоактивный индикатор начинается с синтеза неприсоединенного фторидного радиофармпрепарата, поскольку циклотронная бомбардировка разрушает органические молекулы того типа, который обычно используется для лигандов , и, в частности, разрушает глюкозу.
Циклотронное производство фтора-18 может быть осуществлено бомбардировкой неона-20 , дейтронами но обычно это осуществляется протонами бомбардировкой 18 Обогащенная кислородом вода, вызывающая реакцию (pn) (иногда называемую «реакцией нокаута» — распространенный тип ядерной реакции с высокой вероятностью, когда входящий протон «выбивает» нейтрон) в 18 О. Это приводит к растворению «без носителя» [ 18 F]фторид ([ 18 Ф]Ф − ) ионы в воде. составляющий 109,8 минут, Период полураспада фтора-18, делает необходимым быстрое и автоматизированное проведение химических исследований после этого момента.
Безводные фторидные соли, с которыми легче обращаться, чем с газообразным фтором, можно производить в циклотроне. [7] Чтобы достичь этой химии, [ 18 Ф]Ф − отделяют от водного растворителя, улавливая его на ионообменной колонке, и элюируют ацетонитрильным раствором 2,2,2-криптанда и карбоната калия. Упаривание элюата дает [(крипт-222)К] + [ 18 Ф]Ф − ( 2 ) .
Анион фтора является нуклеофильным , но его безводное состояние необходимо, чтобы избежать конкурирующих реакций с участием гидроксида, который также является хорошим нуклеофилом. Использование криптанда для связывания ионов калия позволяет избежать образования ионных пар между свободными ионами калия и фторида, что делает фторид-анион более реакционноспособным.
Промежуточное соединение 2 обрабатывают защищенным маннозы трифлатом ( 1 ); трифлата фторид-анион замещает уходящую группу в реакции S N 2 , давая защищенную фторированную дезоксиглюкозу ( 3 ). Основной гидролиз удаляет ацетильные защитные группы, давая желаемый продукт ( 4 ) после удаления криптанда посредством ионного обмена: [8] [9]
Механизм действия, конечные продукты метаболизма и скорость метаболизма.
[ редактировать ][ 18 F]ФДГ, как аналог глюкозы, поглощается клетками с высоким содержанием глюкозы, такими как мозг, бурые адипоциты , почки и раковые клетки, где фосфорилирование предотвращает повторное высвобождение глюкозы из клетки после ее абсорбции. . 2-гидроксильная группа (–ОН) в нормальной глюкозе необходима для дальнейшего гликолиза (метаболизма глюкозы путем ее расщепления), но [ 18 В F]FDG отсутствует этот 2-гидроксил. Таким образом, как и его родственная молекула 2-дезокси- D -глюкоза , ФДГ не может подвергаться дальнейшему метаболизму в клетках. [ 18 F]ФДГ-6-фосфат образуется, когда [ 18 F]ФДГ попадает в клетку и не может выйти из нее до радиоактивного распада . В результате распределение [ 18 F]FDG хорошо отражает распределение поглощения и фосфорилирования глюкозы клетками организма.
Фтор в [ 18 F]ФДГ радиоактивно распадается посредством бета-распада с образованием 18 ТО − . После захвата протона H + из иона гидроксония в водной среде молекула превращается в глюкозо-6-фосфат, меченный безвредным нерадиоактивным «тяжелым кислородом» в гидроксиле в положении С-2. Новое присутствие 2-гидроксила теперь позволяет ему нормально метаболизироваться так же, как обычная глюкоза, с образованием нерадиоактивных конечных продуктов.
Хотя теоретически все [ 18 F]ФДГ метаболизируется, как указано выше, с периодом полувыведения радиоактивности 110 минут (такой же, как у фтора-18), клинические исследования показали, что радиоактивность [ 18 F]FDG разделяется на две основные фракции. Около 75% активности фтора-18 остается в тканях и выводится с периодом полураспада 110 минут, предположительно. [ нужна ссылка ] путем распада на месте до O-18 с образованием [ 18 О]О-глюкозо-6-фосфат, который нерадиоактивен (эта молекула вскоре может метаболизироваться до углекислого газа и воды, после того как ядерная трансмутация фтора в кислород перестанет препятствовать метаболизму). Другая часть [ 18 F]ФДГ, составляющий около 20% от общей активности фтора-18 при инъекции, выводится почками через два часа после дозы [ 18 F]ФДГ с быстрым периодом полувыведения, составляющим около 16 минут (эта часть делает видимыми почечную собирательную систему и мочевой пузырь при обычном ПЭТ-сканировании). Этот короткий биологический период полураспада указывает на то, что эта 20%-ная часть общей активности индикатора фтора-18 выводится почками гораздо быстрее, чем может распасться сам изотоп. В отличие от нормальной глюкозы, ФДГ не полностью реабсорбируется почками. [10] Из-за этого быстро выводится моча. 18 F, поэтому моча пациента, проходящего ПЭТ-сканирование, может быть особенно радиоактивной в течение нескольких часов после введения изотопа. [11]
Вся радиоактивность [ 18 F]ФДГ, как 20%, которые быстро выводятся в первые несколько часов с мочой после исследования, так и 80%, которые остаются у пациента, распадаются с периодом полураспада 110 минут (чуть менее двух часов). ). Таким образом, в течение 24 часов (13 периодов полураспада после инъекции) радиоактивность в организме пациента и в любой первоначально выделенной моче, которая могла содержать загрязненное постельное белье или предметы после ПЭТ-исследования, снизится до 2. −13 = 1/8192 начальной радиоактивности от дозы. На практике пациенты, которым вводили [ 18 F]FDG рекомендуется избегать непосредственной близости от особенно чувствительных к радиации лиц, таких как младенцы, дети и беременные женщины, в течение как минимум 12 часов (7 периодов полураспада или распада до 1/128 . ) начальной радиоактивной дозы
Производство
[ редактировать ]Medical и Siemens Healthcare Alliance [ когда? ] единственные производители в Соединенном Королевстве. [ нужна ссылка ] Доза ФДГ в Англии стоит [ когда? ] около 130 фунтов стерлингов. В Северной Ирландии, где есть один поставщик, дозы стоят до 450 фунтов стерлингов. [12] IBA Molecular North America и Zevacor Molecular, оба принадлежат Illinois Health and Science (IBAM приобретена 1 августа 2015 г.), Siemens PETNET Solutions (дочерняя компания Siemens Healthcare) и Cardinal Health. [13] являются производителями в США [14] [15] [16] [17]
Распределение
[ редактировать ]Маркированный [ 18 Соединение F]ФДГ имеет относительно короткий срок хранения, в котором преобладает физический распад фтора-18 с периодом полураспада 109,8 минут, или чуть менее двух часов. Тем не менее, этот период полураспада достаточно велик, чтобы его можно было отправить на удаленные центры ПЭТ-сканирования, в отличие от других медицинских радиоизотопов, таких как углерод-11. В соответствии с правилами перевозки радиоактивных соединений доставка обычно осуществляется специально лицензированным автомобильным транспортом, но транспортные средства могут также включать в себя специальные услуги небольших коммерческих самолетов. Авиаперевозки позволяют расширить зону дистрибуции в [ 18 Производственная площадка F]FDG для доставки соединения в центры сканирования ПЭТ даже за сотни миль.
В последнее время на местах появились циклотроны со встроенной защитой и портативные химические станции для производства [ 18 F]FDG сопровождали ПЭТ-сканеры в отдаленные больницы. Эта технология имеет некоторые перспективы в будущем, поскольку частично заменит транспортировку. 18 F]FDG от места производства к месту использования. [18]
Приложения
[ редактировать ]
При ПЭТ-изображениях [ 18 F]FDG в основном используется для визуализации опухолей в онкологии , где статический [ 18 F]FDG ПЭТ-сканирование и опухоль [ 18 Поглощение F]FDG анализируется с точки зрения стандартизированного значения поглощения (SUV). ПЭТ/КТ с ФДГ можно использовать для оценки метаболизма глюкозы в сердце и мозге . [ 18 F]ФДГ поглощается клетками и впоследствии фосфорилируется гексокиназой ( митохондриальная форма которой значительно повышена в быстро растущих злокачественных опухолях). [19] Фосфорилированный [ 18 F]ФДГ не может подвергаться дальнейшему метаболизму и поэтому сохраняется в тканях с высокой метаболической активностью, таких как большинство типов злокачественных опухолей. В результате ФДГ-ПЭТ можно использовать для диагностики, определения стадии и мониторинга лечения рака. [20] особенно при болезни Ходжкина , неходжкинской лимфоме , колоректальном раке , раке молочной железы , меланоме и раке легких . Он также был одобрен для использования в диагностике болезни Альцгеймера .
При сканировании тела при поиске опухолей или метастатических заболеваний доза [ 18 F]-ФДГ в растворе (обычно от 5 до 10 милликюри или от 200 до 400 МБк ) обычно быстро вводят в капельницу с физиологическим раствором, впадающую в вену, пациенту, который голодал в течение как минимум шести часов и у которого имеется достаточно низкий уровень содержание сахара в крови. (Это проблема для некоторых диабетиков; обычно центры ПЭТ-сканирования не вводят изотоп пациентам с уровнем глюкозы в крови более 180 мг/дл = 10 ммоль/л, и таких пациентов необходимо перенести на другой график). Затем пациент должен подождать около часа, чтобы сахар распределился и попал в органы, использующие глюкозу, – время, в течение которого физическая активность должна быть сведена к минимуму, чтобы свести к минимуму поступление радиоактивного сахара в мышцы (это вызывает нежелательные артефакты при сканировании, мешающие чтению, особенно когда интересующие органы находятся внутри тела, а не внутри черепа). Затем пациента помещают в ПЭТ-сканер для серии из одного или нескольких сканирований, которые могут занять от 20 минут до часа (часто за раз можно визуализировать только около четверти длины тела).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пацак Ю, Точик З, Черный М (1969). «Синтез 2-дезокси-2-фтор-D-глюкозы». Журнал Химического общества D: Химические коммуникации . 1969 (2): 77. doi : 10.1039/C29690000077 .
- ^ Ньюберг А., Алави А., Райвич М. (январь 2002 г.). «Определение регионарной функции головного мозга с помощью ФДГ-ПЭТ при нервно-психических расстройствах». Семинары по ядерной медицине . 32 (1): 13–34. дои : 10.1053/snuc.2002.29276 . ПМИД 11839066 .
- ^ Сом П., Аткинс Х.Л., Бандойпадьяй Д., Фаулер Дж.С., МакГрегор Р.Р., Мацуи К. и др. (июль 1980 г.). «Фторированный аналог глюкозы, 2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза (F-18): нетоксичный индикатор для быстрого обнаружения опухолей». Журнал ядерной медицины . 21 (7): 670–5. ПМИД 7391842 .
- ^ Келлофф Г.Дж., Хоффман Дж.М., Джонсон Б., Шер Х.И., Сигел Б.А., Ченг Е.Ю. и др. (апрель 2005 г.). «Прогресс и перспективы ФДГ-ПЭТ для лечения онкологических больных и разработки онкологических лекарств» . Клинические исследования рака . 11 (8): 2785–808. дои : 10.1158/1078-0432.CCR-04-2626 . ПМИД 15837727 .
- ^ Пацак Ю, Точик З, Черный М (1969). «Синтез 2-дезокси-2-фтор-D-глюкозы». Журнал Химического общества D: Химические коммуникации (2): 77. doi : 10.1039/C29690000077 .
- ^ Jump up to: а б Идо Т., Ван К.Н., Казелла В., Фаулер Дж.С., Вольф А.П., Райвич М., Куль Д.Е. (1978). «Меченые аналоги 2-дезокси-D-глюкозы: 18 F-меченные 2-дезокси-2-фтор-D-глюкоза, 2-дезокси-2-фтор-D-манноза и 14 C-2-дезокси-2-фтор-D-глюкоза». J Меченые соединения Radiopharm . 24 (2): 174–183. doi : 10.1002/jlcr.2580140204 .
- ^ Джанет Миллер, Радиофармацевтическая разработка в больнице общего профиля Массачусетса (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2015 г. , получено 12 июня 2013 г.
- ^ Фаулер Дж. С., Идо Т. (январь 2002 г.). «Первоначальный и последующий подход к синтезу 18ФДГ» . Семинары по ядерной медицине . 32 (1): 6–12. дои : 10.1053/snuc.2002.29270 . ПМИД 11839070 .
- ^ Ю С (октябрь 2006 г.). «Обзор синтеза F-ФДГ и контроля качества» . Журнал биомедицинской визуализации и вмешательств . 2 (4): е57. дои : 10.2349/biij.2.4.e57 . ПМК 3097819 . ПМИД 21614337 .
- ^ Моран, Дж. К., Ли, Х. Б., и Блауфокс, доктор медицины (1999). Оптимизация выведения ФДГ с мочой при ПЭТ-визуализации. Журнал ядерной медицины, 40 (8), 1352.
- ^ «Информация о препарате флудезоксиглюкоза» . Проверено 19 апреля 2024 г.
- ^ « Монополия» опасается, что контракт на 350 миллионов фунтов стерлингов будет сканирован» . Хроника местного самоуправления. 12 февраля 2015 года . Проверено 22 февраля 2015 г.
- ^ «Каково влияние 21 CFR, часть 212?» . Кардинал Здоровье . 2021.
- ^ «Флудезоксиглюкоза F 18 – флудезоксиглюкоза F-18 для инъекций» . ДейлиМед . 8 мая 2018 года . Проверено 29 января 2020 г.
- ^ «Фтордезоксиглюкоза (Ф-18 ФДГ)» . Архивировано из оригинала 25 июля 2015 года . Проверено 24 июля 2015 г.
- ^ «Национальный каталог кодексов лекарственных средств» , Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США , дата обращения 5 февраля 2016 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ Мэтьюз М. (19 сентября 2013 г.). «Решения Siemens PETNET в помощь онкологической сети США» . Новости Axis Imaging . Проверено 5 февраля 2016 г.
- ^ Лиза Фрэтт (2003). «Радиационные испытания и ПЭТ на страже радиофармацевтического склада» . Медицинская визуализация. Архивировано из оригинала 20 ноября 2008 года.
- ^ Бустаманте Э., Педерсен П.Л. (сентябрь 1977 г.). «Высокий аэробный гликолиз клеток гепатомы крысы в культуре: роль митохондриальной гексокиназы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (9): 3735–9. Бибкод : 1977PNAS...74.3735B . дои : 10.1073/pnas.74.9.3735 . ПМК 431708 . ПМИД 198801 .
- ^ Хофман М.С., Хикс Р.Дж. (октябрь 2016 г.). «Как мы читаем онкологическую ФДГ ПЭТ/КТ» . Визуализация рака . 16 (1): 35. дои : 10.1186/s40644-016-0091-3 . ПМК 5067887 . ПМИД 27756360 .
