Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с фтордезоксиглюкозы )
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 проверитьY
    Ключ: ZCXUVYAZINUVJD-AHXZWLDOSA-N проверитьY
  • 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   ?)проверитьY☒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, что, в свою очередь, тесно коррелирует с определенными типами тканевого метаболизма. После введения пациенту 18 F-FDG 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, Тацуо Идо и Аль Вольф из Брукхейвенской национальной лаборатории были первыми, кто описал синтез ФДГ, меченного 18 F. [6] Соединение было впервые 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 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. транспорт может также включать в себя специализированные небольшие коммерческие реактивные самолеты. 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 ПЭТ - визуализации, 18 F-ФДГ может быть использован для оценки метаболизма глюкозы в сердце , легкий , [19] и мозг . Он также 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). 18 F-FDG поглощается клетками, фосфорилированными гексокиназой ( митохондриальная форма которой значительно повышена в быстрорастущих злокачественных опухолях), [20]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, 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). Затем,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 . 1 969 (2): 77. DOI : 10.1039 / C29690000077 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Нюберг A, Алави A, Reivich M (2002). «Определение регионарной церебральной функции с помощью визуализации FDG-PET при нервно-психических расстройствах». Semin Nucl Med . 32 (1): 13–14. DOI : 10,1053 / snuc.2002.29276 . PMID 11839066 . 
  3. ^ Сом Р, Аткинса HL, Bandoypadhyay D, Фаулер JS, МакГрегор Р. Р., Мацуи К, Остер ZH, Сакера DF, Shiue CY, Тернер Н, Ван CN, Вольф А.П., Zabinski С.В. (1980). «Фторированный аналог глюкозы, 2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза (F-18): нетоксичный индикатор для быстрого обнаружения опухолей». J Nucl Med . 21 (7): 670–675. PMID 7391842 . 
  4. ^ Kelloff ГДж, Хоффман Ю.М., Джонсон В, Scher HI, Siegel Б.А., Ченг Е.Ю., Cheson BD, О'Шогнесся J, Гуйтон KZ, Манкоф Д.А., Шанкар л, Ларсон С.М., Sigman CC, Schilsky RL, Салливан DC (2005) . «Прогресс и перспективы визуализации FDG-PET для ведения больных раком и разработки онкологических препаратов» . Clin. Cancer Res . 11 (8): 2785–2808. 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) , заархивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2015 г. , извлечено 12 июня 2013 г.
  9. ^ Fowler JS, идо T (2002). «Первоначальный и последующий подход к синтезу 18FDG» . Semin Nucl Med . 32 (1): 6–12. DOI : 10,1053 / snuc.2002.29270 . PMID 11839070 . 
  10. Перейти ↑ Yu, S (2006). «Обзор синтеза 18F-FDG и контроль качества» . Журнал биомедицинской визуализации и вмешательства . 2 (4): e57. DOI : 10.2349 / biij.2.4.e57 . PMC 3097819 . PMID 21614337 .  
  11. ^ «Информация о препаратах 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. ^ http://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/pharmaceutical-products/nuclear-medicine/safety-and-compliance/pet-biomarker-manufacturing.html
  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. ↑ Мэтьюз, Марианна (19 сентября 2013 г.). "Решения Siemens PETNET для помощи онкологической сети США" . Новости Axis Imaging . Проверено 5 февраля +2016 .
  19. ^ Анатомия Грея для студентов, Дрейк и др., 2005
  20. ^ Эрнесто Бустаманте; Питер Л. Педерсен (1977). «Высокий аэробный гликолиз клеток гепатомы крысы в ​​культуре: роль митохондриальной гексокиназы» . Труды Национальной академии наук . 74 (9): 3735–3739. Bibcode : 1977PNAS ... 74.3735B . DOI : 10.1073 / pnas.74.9.3735 . PMC 431708 . PMID 198801 .  

Внешние ссылки [ править ]

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