Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с 18F-FDG )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фтордезоксиглюкоза ( 18 F)
Стерео-скелетная формула фтордезоксиглюкозы (18F) ((2S, 6R) -6-мет, -2-ол)
Имена
Название ИЮПАК
2-дезокси-2- [ 18 F] фторглюкоза
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
Сокращения[ 18 F] FDG
2047723
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C6H11FO5 / c7-3-5 (10) 4 (9) 2 (1-8) 12-6 (3) 11 / h2-6,8-11H, 1H2 / t2-, 3-, 4- , 5-, 6 + / м1 / с1 / i7-1 проверятьY
    Ключ: ZCXUVYAZINUVJD-AHXZWLDOSA-N проверятьY
  • OCC1OC (O) [C @ H] ([18F]) [C @@ H] (O) [C @@ H] 1O
Характеристики
C 6 H 11 18 FO 5
Молярная масса181,1495 г моль -1
Температура плавленияОт 170 до 176 [1]  ° C (от 338 до 349 ° F; от 443 до 449 K)
Фармакология
V09IX04 ( ВОЗ )
  • AU : X (высокий риск)
Внутривенный
Фармакокинетика :
6- Фосфорилирование

Гликолиз

110 мин (при 70%)

16 мин (при 20%)

20% Радиоактивность выводится почками за два часа
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Фтордезоксиглюкоза ( 18 F) , ( INN ) или фтордезоксиглюкозы F 18 ( USAN и USP ), также часто называют фтордезоксиглюкозами и сокращенным [ 18 F] FDG , 18 F-ФДГ или ФДГ , является радиофармпрепаратом , используемым в медицинской визуализации модальности позитронно - эмиссионной томографии (ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ). Химически, это 2-дезокси-2- [ 18 F] фтор- D -глюкозы , а глюкозы аналог , с позитрона-излучающий радионуклид фтор-18, замещенный нормальной гидроксильной группой в положении C-2 в молекуле глюкозы.

Поглощение 18 F-FDG тканями является маркером поглощения тканями глюкозы, которое, в свою очередь, тесно коррелирует с определенными типами тканевого метаболизма. После инъекции 18 F-FDG пациенту сканер ПЭТ может формировать двухмерные или трехмерные изображения распределения 18 F-FDG в организме.

С момента своего создания в 1976 году 18 F-FDG оказал глубокое влияние на исследования в области нейробиологии . [2] Последующее открытие в 1980 г., что 18 F-FDG накапливается в опухолях, лежит в основе эволюции ПЭТ как основного клинического инструмента в диагностике рака. [3] 18 F-FDG в настоящее время является стандартным радиоактивным индикатором, используемым для нейровизуализации ПЭТ и ведения больных раком. [4]

Изображения могут быть оценены врачом ядерной медицины или радиологом для постановки диагноза различных заболеваний.

История [ править ]

В 1968 году д-р Йозеф Пакак, Зденек Точик и Милослав Черны с кафедры органической химии Карлова университета в Чехословакии первыми описали синтез ФДГ. [5] Позже, в 1970-х годах, Тацуо Идо и Аль Вольф из Брукхейвенской национальной лаборатории были первыми, кто описал синтез ФДГ, меченного 18 F. [6] Соединение впервые было введено двум нормальным добровольцам Абассом Алави в Август 1976 года в Пенсильванском университете. Изображения мозга, полученные с помощью обычного ядерного сканера (не ПЭТ), продемонстрировали концентрацию 18 F-FDG в этом органе (см. Ссылку на историю ниже).

Начиная с августа 1990 года и продолжаясь в течение 1991 года, нехватка кислорода-18 , сырья для ДДГ, вызвала необходимость нормировать поставки изотопов. Производство кислорода-18 в Израиле было закрыто из-за войны в Персидском заливе , а правительство США закрыло завод по производству изотопов углерода, кислорода и азота в Национальной лаборатории Лос-Аламоса , оставив Isotec основным поставщиком. [7]

Синтез [ править ]

[ 18 F] FDG был впервые синтезирован электрофильным фторированием с [ 18 F] F 2 . [6] Впоследствии с тем же радиоизотопом был разработан «нуклеофильный синтез».

Как и все радиоактивные 18 F-меченые радиолиганды , 18 F должен быть первоначально получен в циклотроне как фторид- анион . Синтез полного [ 18 F] FDG радиоактивный индикатор начинается с синтезом незакрепленного фторидом РФПА , так как циклотронная бомбардировка разрушает органические молекулы типа , обычно используемые для лигандов , и , в частности, разрушит глюкозу.

Циклотронное производство 18 F может быть осуществлено путем бомбардировкой неона-20 с дейтронами , но обычно это делается с помощью протонной бомбардировки 18 O-обогащенной воды, в результате чего (р, п) (иногда называемое «нокаут - реакция» - общее тип ядерной реакции с высокой вероятностью, когда поступающий протон "выбивает" нейтрон) в 18 O. Это производит "свободные от носителей" растворенные [ 18 F] фторидные ([ 18 F] F - ) ионы в воде. Период полураспада 18 F составляет 109,8 минут, поэтому после этого момента необходим быстрый и автоматизированный химический анализ.

Безводные фторидные соли, с которыми легче обращаться, чем с газообразным фтором, могут быть получены в циклотроне. [8] Для достижения этой химии [ 18 F] F - отделяется от водного растворителя путем улавливания его на ионообменной колонке и элюируется раствором 2,2,2-криптанда и карбоната калия в ацетонитриле . Выпаривание элюата дает [(crypt-222) K] +  [ 18 F] F - ( 2 ).

Фторид-анион является нуклеофильным, но его безводные условия необходимы, чтобы избежать конкурирующих реакций с участием гидроксида, который также является хорошим нуклеофилом. Использование криптанда для изоляции ионов калия позволяет избежать образования пар между свободным калием и ионами фтора, что делает анион фтора более реактивным.

Промежуточное соединение 2 обрабатывают защищенным трифлатом маннозы ( 1 ); анион фтора замещает уходящую группу трифлата в реакции S N 2 , давая защищенную фторированную дезоксиглюкозу ( 3 ). Гидролиз оснований удаляет ацетильные защитные группы, давая желаемый продукт ( 4 ) после удаления криптанда посредством ионного обмена: [9] [10]

Механизм действия, конечные продукты метаболизма и скорость метаболизма [ править ]

[ 18 F] FDG, как аналог глюкозы, поглощается клетками с высоким содержанием глюкозы, такими как мозг, коричневые адипоциты , почки и раковые клетки, где фосфорилирование предотвращает повторное высвобождение глюкозы из клетки, как только она был поглощен. 2-гидроксильная группа (–OH) в нормальной глюкозе необходима для дальнейшего гликолиза (метаболизма глюкозы путем ее расщепления), но [ 18 F] FDG не имеет этого 2-гидроксила. Таким образом, как и его сестринская молекула 2-дезокси- D- глюкоза , ФДГ не может далее метаболизироваться в клетках. [ 18 F] FDG-6-фосфат образуется, когда [ 18F] ФДГ попадает в клетку, поэтому не может выйти из клетки до радиоактивного распада. В результате распределение [ 18 F] ФДГ является хорошим отражением распределения поглощения глюкозы и фосфорилирования клетками в организме.

Однако после радиоактивного распада [ 18 F] FDG его 2-фтор превращается в 18 O - , и после захвата протона H + от иона гидроксония в его водной среде молекула становится глюкозо-6-фосфатом, меченным безвредным нерадиоактивный «тяжелый кислород» в гидроксиле в положении C-2. Новое присутствие 2-гидроксила теперь позволяет ему нормально метаболизироваться так же, как обычная глюкоза, с образованием нерадиоактивных конечных продуктов.

Хотя теоретически весь [ 18 F] ФДГ метаболизируется, как указано выше, с периодом полураспада радиоактивности 110 минут (такой же, как у фтора-18), клинические исследования показали, что радиоактивность [ 18 F] ФДГ разделяется на две части. основные фракции. Около 75% активности фтора-18 остается в тканях и выводится с периодом полураспада 110 минут, предположительно путем разложения на место до O-18 с образованием [ 18 O] O-глюкозо-6-фосфата, который не является -радиоактивный (эта молекула может вскоре метаболизироваться до углекислого газа и воды, после ядерной трансмутации фтора в кислород перестает препятствовать метаболизму). Другая часть [ 18F] ФДГ, составляющий около 20% от общей активности фтора-18 в инъекции, выводится почками через два часа после введения дозы [ 18 F] ФДГ с быстрым периодом полувыведения около 16 минут (эта часть делает почечно-собирательная система и мочевой пузырь видны при обычном ПЭТ-сканировании). Этот короткий биологический период полураспада указывает на то, что эта 20% -ная часть общей активности индикатора фтора-18 удаляется фармакокинетически (через почечную систему) намного быстрее, чем сам изотоп может распадаться. Скорость также предполагает, что часть этого 18 F больше не присоединяется к глюкозе, поскольку низкие концентрации глюкозы в крови удерживаются нормальной почкой и не попадают в мочу. Из-за этого быстро выводится с мочой 18F, моча пациента, подвергающегося ПЭТ-сканированию, может поэтому быть особенно радиоактивной в течение нескольких часов после введения изотопа. [11]

Вся радиоактивность [ 18 F] ФДГ, как 20%, которые быстро выводятся из организма в первые несколько часов с мочой после исследования, так и 80%, которые остаются в организме пациента, распадаются с периодом полураспада 110 минут. (чуть меньше двух часов). Таким образом, в течение 24 часов (13 периодов полураспада после инъекции), радиоактивность в организме пациента и в любом первоначально аннулирована мочи , которые могут быть загрязнены постельные принадлежности или предметы после экзамена ПЭТ будет распались до 2 -13 = 1/8192 из начальная радиоактивность дозы. На практике пациентам, которым вводили [ 18 F] ФДГ, рекомендуется избегать близкого окружения особо чувствительных к радиации людей, таких как младенцы, дети и беременные женщины, в течение как минимум 12 часов (7 периодов полураспада или распада). к 1⁄ 128 начальной радиоактивной дозы).

Распространение [ править ]

Меченного 18 F-ФДГ соединение имеет относительно короткий срок годности при хранении , которые преобладают физического распада 18 F с периодом полураспада 109,8 минут, или чуть меньше , чем за два часа. Тем не менее, этот период полураспада достаточно велик, чтобы можно было отправить соединение на удаленные сканирующие объекты ПЭТ, в отличие от других медицинских радиоизотопов, таких как 11 C. Из-за правил перевозки радиоактивных соединений доставка обычно осуществляется специально лицензированным автомобильным транспортом, но с помощью средств транспортировки. транспорт может также включать в себя специализированные услуги небольших коммерческих реактивных самолетов. Транспортировка по воздуху позволяет расширить зону распространения вокруг производственной площадки 18 F-FDG, чтобы доставить состав в центры сканирования ПЭТ даже за сотни миль.

Недавно циклотроны на месте со встроенной защитой и портативные химические станции для производства 18 F-FDG стали сопровождать ПЭТ-сканеры в удаленных больницах. Эта технология имеет определенные перспективы в будущем, поскольку она частично заменит транспортировку 18 F-FDG от места производства к месту использования. [12]

Производство [ править ]

Alliance Medical и Siemens Healthcare является [ когда? ] единственные производители в Соединенном Королевстве. [ необходима цитата ] Доза ФДГ в Англии стоит [ когда? ] около 130 фунтов стерлингов. В Северной Ирландии, где есть единственный поставщик, дозы стоят до 450 фунтов стерлингов. [13] IBA Molecular North America и Zevacor Molecular , обе из которых принадлежат Illinois Health and Science (IBAM была приобретена с 1 августа 2015 года), PETNET Solutions Siemens (дочерняя компания Siemens Healthcare ) и Cardinal Health [14 ]являются производителями в США [15] [16] [17] [18]

Приложения [ править ]

ПЭТ всего тела с использованием 18 F-FDG для выявления метастазов колоректальной опухоли в печень

В изображений с помощью ПЭТ, 18 F-ФДГ в основном используется для опухолей визуализации в онкологии , где статический 18 выполняется F-ФДГ ПЭТ и опухоль 18 F-ФДГ поглощения анализируется с точки зрения стандартизированной Uptake Value (SUV). FDG PET / CT может использоваться для оценки метаболизма глюкозы в сердце и головном мозге . 18 F-FDG поглощается клетками, фосфорилируемыми гексокиназой ( митохондриальная форма которой значительно повышена в быстрорастущих злокачественных опухолях), [19]и удерживается тканями с высокой метаболической активностью, такими как большинство типов злокачественных опухолей. В результате FDG-PET может использоваться для диагностики, определения стадии и мониторинга лечения рака [20], особенно при болезни Ходжкина , неходжкинской лимфоме , колоректальном раке , раке груди , меланоме и раке легких . Он также был одобрен для использования при диагностике болезни Альцгеймера .

При сканировании тела при поиске опухоли или метастатического заболевания доза 18 F-FDG 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 не менее шести часов и имеет достаточно низкий уровень 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 день). Затем пациент должен подождать около часа, чтобы сахар распределился и попал в органы, которые используют глюкозу - время, в течение которого физическая активность должна быть сведена к минимуму, чтобы свести к минимуму поглощение радиоактивного сахара мышцами (это вызывает нежелательные артефакты на сканировании, мешающие чтению, особенно когда интересующие органы находятся внутри тела, а не внутри черепа). Потом,пациента помещают в ПЭТ-сканер для серии из одного или нескольких сканирований, которые могут занять от 20 минут до часа (часто за один раз можно получить изображение только около четверти длины тела).

См. Также [ править ]

  • Фтородопа

Ссылки [ править ]

  1. ^ Pacák Дж, Точик Z, Черны М (1969). «Синтез 2-дезокси-2-фтор-D-глюкозы». Журнал химического общества D: Химические коммуникации . 1969 (2): 77. DOI : 10.1039 / C29690000077 .
  2. ^ Нюберг A, Алави A, Reivich M (январь 2002). «Определение регионарной церебральной функции с помощью визуализации FDG-PET при нервно-психических расстройствах». Семинары по ядерной медицине . 32 (1): 13–34. DOI : 10,1053 / snuc.2002.29276 . PMID 11839066 . 
  3. ^ Som P, Atkins HL, Bandoypadhyay D, Fowler JS, MacGregor RR, Matsui K 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. PMID 7391842 . 
  4. ^ Kelloff ГДж, Хоффман Ю.М., Джонсон В, Scher HI, Siegel Б.А., Ченг Е.Ю., и др. (Апрель 2005 г.). «Прогресс и перспективы визуализации FDG-PET для ведения больных раком и разработки онкологических препаратов» . Клинические исследования рака . 11 (8): 2785–808. DOI : 10.1158 / 1078-0432.CCR-04-2626 . PMID 15837727 . 
  5. ^ Pacák Дж, Точик Z, Черны М (1969). «Синтез 2-дезокси-2-фтор-D-глюкозы». Журнал химического общества D: Химическая связь (2): 77. DOI : 10.1039 / C29690000077 .
  6. ^ а б Идо Т., Ван CN, Казелла В., Фаулер Дж.С., Вольф А.П., Райвич М., Кул Д.Е. (1978). «Меченые аналоги 2-дезокси-D-глюкозы: 18 F-меченая 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 .
  7. ^ «Нехватка сырья ДДГ угрожает расширению использования ПЭТ» . Диагностическая визуализация. 21 октября 1992 г.
  8. ^ Джанет Миллер, разработка радиофармпрепаратов в Массачусетской больнице общего профиля (PDF) , архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2015 г. , извлечено 12 июня 2013 г.
  9. ↑ Fowler JS, Ido T (январь 2002 г.). «Первоначальный и последующий подход к синтезу 18FDG» . Семинары по ядерной медицине . 32 (1): 6–12. DOI : 10,1053 / snuc.2002.29270 . PMID 11839070 . 
  10. ↑ Yu S (октябрь 2006 г.). «Обзор синтеза и контроля качества F-FDG» . Журнал биомедицинской визуализации и вмешательства . 2 (4): e57. DOI : 10.2349 / biij.2.4.e57 . PMC 3097819 . PMID 21614337 .  
  11. ^ «Информация о препарате флудезоксиглюкозы» . Проверено 30 июня 2009 года .
  12. ^ Лиза Фратт (2003). «Радиационные испытания и ПЭТ на складе радиофармпрепаратов» . Медицинская визуализация. Архивировано из оригинального 20 ноября 2008 года.
  13. ^ " ' Монополия' опасается контракта на сканирование на 350 миллионов фунтов стерлингов" . Хроника местного самоуправления. 12 февраля 2015 . Проверено 22 февраля 2015 года .
  14. ^ "Какое влияние оказывает 21 CFR Часть 212?" . Кардинальное здоровье . 2021 г.
  15. ^ "Флудезоксиглюкоза F 18 - инъекция флудезоксиглюкозы ф-18" . DailyMed . 8 мая 2018 . Проверено 29 января 2020 года .
  16. ^ «Фтордезоксиглюкоза (F-18 FDG)» . Архивировано из оригинала 25 июля 2015 года . Проверено 24 июля 2015 года .
  17. ^ "National Drug Code Directory" , Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США , последнее посещение - 5 февраля 2016 г. [ мертвая ссылка ]
  18. ↑ Matthews M (19 сентября 2013 г.). "Решения Siemens PETNET для помощи онкологической сети США" . Новости Axis Imaging . Проверено 5 февраля +2016 .
  19. ↑ Bustamante E, Pedersen PL (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. Bibcode : 1977PNAS ... 74.3735B . DOI : 10.1073 / pnas.74.9.3735 . PMC 431708 . PMID 198801 .  
  20. ^ Хофман MS, Хикс RJ (октябрь 2016). «Как мы читаем онкологическую ПЭТ / КТ ФДГ» . Визуализация рака . 16 (1): 35. DOI : 10,1186 / s40644-016-0091-3 . PMC 5067887 . PMID 27756360 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • «Флудезоксиглюкоза F 18» . Информационный портал о наркотиках . Национальная медицинская библиотека США.