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Diese Arbeit ist Teil unserer Bemühungen, Chelatbildner zur stabilen und unkomplizierten Bindung von Rhenium-188 an biologische interessante Strukturen zu entwickeln. Aufgrund der hohen in vivo Stabilität von [188ReO(DMSA)2]- (1) soll dieses Koordinationssystem zum Design von neuen 188ReO(V) Chelaten, die bezüglich Reoxidation zu Perrhenat und Ligandenaustausch unter allen Bedingungen radiopharmazeutischer Anwendungen stabil sind, ausgenutzt werden. Dieser neuartige Typ tetradentater Liganden wurde durch Überbrückung zweier DMSA-Moleküle mittels einer Alkylentriaminkette dargestellt. Durch Ligandenaustauschreaktionen von NBu4[ReOCl4] in Methanol liefert der stereoisomere Tetrathiolato-S4-Ligand 1 die fünffach koordinierten Oxo-Rhenium(V) Komplexe 2 (exo-cis) und 3 (exo-trans). Ohne Zusatz von Base werden die Verbindungen als Betain, [ReO(S4)], isoliert. Der protonierte Stickstoff der Brücke dient als internes Gegenion. Röntgenstrukturbestimmungen bieder Isomeren zeigen die quadratisch pyramidale Koordinationsgeometrie des ReOS4. Die Orientierung des Metall-oxo core ist exo bezüglich der Carbamidgruppen in beiden Isomeren. Der aktivierte BFC 4 ermöglicht die Kupplung an terminale Aminogruppen von Biomolekülen. Nichtradioaktive Modelladukte mit Tripeptiden wurden mittels Electrospray Massenspektrometrie identifiziert. Die Re-188-Markierungen verlaufen schnell, in guten Ausbeuten und unter milden Bedingungen. Daher bieten diese neuartigen ReOS4-Komplexe einen weiteren Zugang zu stabilen Rhenium-188-Radiotherapeutika.

Es werden radiolytisch und metabolisch stabile Metallkomplexe vorgeschlagen, die zur Konjugation mit Biomolekülen geeignet sind sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und ein schnelles, reproduzierbares Herstellungsverfahren für chemisch und radiochemisch reine 16a- [18F]Fluorestradiolsulfamate, die wahlweise in 3-oder 17-Stellung monosulfamoyliert bzw. in 3, 17-Stellung disulfamoyliert worden sind, vorzustellen. Die Synthese kann, ausgehend von den 16,17-O-Sulfuryl-16-epiestriolderivaten, ohne Zwischenisolierung der intermediär anfallenden 16a-[18F]Fluorestradiolderivate in eigens für die Markierung vorgesehenen käuflichen Modulen mittels computergestützter Programme durchgeführt werden. Dadurch wird die Kontaminierungsgefahr mit radioaktivem Material auf ein Mindestmaß reduziert.

Radiopharmaka werden in der nuklearmedizinischen Diagnostik und Therapie eingesetzt. Diagnostisches Ziel ist es, möglichst viele biochemische Prozesse ohne Eingriff in diese Abläufe bildgestützt zu analysieren. Der menschliche Körper soll somit biochemisch transparent werden. Trotz allen Fortschritts sind noch viele neue, spezifische, radioaktive Sondenmoleküle, sogenannte Radiotracer, nötig.

Ziel: Die deutliche Darstellung von Hirntumoren mit 3-O-methyl-6[18F]fluoro-L-DOPA (OMFD) in der PET lässt erwarten, dass auch der analoge, iodsubstituierte Radiotracer OMID von Tumoren mit erhöhtem Aminosäuretransport aufgenommen wird. Deshalb wurde die Aufnahmekinetik und der Transportmechanismus in Zellkulturen und die Bioverteilung von OMID in Nacktmäusen mit transplantierten Tumoren untersucht. Methodik: Ausgehend vom Precursor für das 3-O-methyl-6-[18F]fluoro-L-DOPA (OMFD) wurde das analoge 123I synthetisiert. Die Aufnahmekinetik von OMID in HT-29 Zellen wurde in Na+-haltigem und Na+-freiem Puffer und in Anwesenheit verschiedener Transportinhibitoren, wie 2-Aminobicyclo-[2,2,2]heptan-2-carbonsäure (BCH), L-Leucin, L-Phenylalanin und alpha-(Methylamino)-isobuttersäure (MeAIB) gemessen. Die Bioverteilung von OMID wurde an tumortragenden (HT-29) Nacktmäusen (5, 10, 30, 60, 120 min p.i.) untersucht. Ergebnisse: Die Aufnahme von OMID in HT-29-Zellen konnte durch Inhibitoren der L-Aminosäuretransporter gehemmt werden, von anderen Transportinhibitoren dagegen kaum. Der Influx des Tracers ist dabei unabhängig von Na-Ionen. Nach Inkubation (60 min) von OMID mit HT-29 Zellen und anschließender Proteinfällung konnte keine signifikante Aktivität in der Proteinfraktion gefunden werden. Die HPLC-Analyse der im Urin nach einer Stunde ausgeschiedenen Aktivität (39,5±4,9%ID) ergab einen Aktivitätspeak, der zur gleichen Zeit wie OMID eluiert wurde. Die Aktivität in der Schilddrüse war zu allen Zeiten kleiner 0,5%ID. 3,6±0,7%ID/g Gewebe wurden nach einer Stunde im Tumor gefunden. Dadurch ergaben sich Tumor zu Gewebsverhältnis (%ID/g Tumor/%ID/g Gewebe) von 3,5 (Blut), 2,9 (Hirn) und 1,9 (Muskel), die auch eine szintigraphische Darstellung der Tumore zuließen. Schlussfolgerungen: OMID wurde durch L-Aminosäuretransporter selektiv in Tumorzellen aufgenommen, in HT-29 Zellen nicht in Proteine eingebaut, in vivo kaum metabolisiert und hauptsächlich renal ausgeschieden. Diese Eigenschaften und die lange Retention im Tumorgewebe lassen OMID als SPECT-Tracer für die Tumordarstellung geeignet erscheinen, was in weiteren Untersuchungen geprüft wird.

Ziel: Seit der Einführung von PET in die klinische Anwendung werden 11C markierte Aminosäuren vor allem für die Hirndarstellung verwendet. Im Sinne breiterer Anwendbarkeit wurden Aminosäuren auch mit 18F und 123I markiert. Ausgehend vom Precursor für das 3-O-methyl-6-[18F]fluoro-L-DOPA (OMFD) synthetisierten wir das analoge Iodprodukt OMID, mit dem Ziel die guten Ergebnisse, die im PET erreicht wurden, zukünftig auf das breiter verfügbare SPECT zu übertragen. Methodik: Die stereoselektive Synthese basiert auf der elektrophilen Substitution des entsprechenden zinnorganischen Precursors. Die Markierung wird mit 1 mg Substanz in Acetonitril und N-chlorosuccinimid als Oxidationsmittel innerhalb von 10 min bei Raumtemperatur durchgeführt. Es schließt sich eine Hydrolyse der Schutzgruppen mit konzentrierter HCl bei 80°C und eine Reinigung mittels HPLC (PRP1 Säule, Laufmittel: Ethanol/Phosphatpuffer 70/30) an. Die Bioverteilung wurde nach Injektion von [123I]OMID und [18F]OMFD in Wistarratten verglichen. Ergebnisse: Der [123I]NaI Umsatz zu [123I]OMID erfolgt quantitativ. Nach abschließender Abspaltung der Schutzgruppen und Reinigung wird nach ca. 90 min eine Ausbeute von 50% bezogen auf das eingesetzte Iod erreicht. Das Endprodukt ist in vitro stabil markiert und auch nach Injektion in Wistarratten ist nur eine geringe Iodabspaltung (123I]OMID und [18F]OMFD ähneln sich, wobei nach 1 h die Aufnahme von OMID in Hirn und Muskel geringer ist als die Aufnahme von OMFD. Erste Untersuchungen an tumortragenden (FaDu) Nacktmäusen zeigten eine brauchbare Darstellung der Tumore isb. 10-30 min p.i.. Schlussfolgerung: Das Verfahren zur Herstellung von [123I]OMID ist einfach und ergibt in kurzer Zeit gute Ausbeuten. Die Verwendung von Iod an Stelle von Fluor führt zur Lipophilieerhöhung und zu Unterschieden in der Bioverteilung der markierten Substanzen. Weitere Untersuchungen zur Abschätzung der Potenzen von OMID bei der Tumordarstellung sind notwendig.

Ziel: Eine veränderte Serotonin-Transporter (SERT) Dichte im Hirn wird als Ursache zahlreicher neuropsychiatrischer Erkrankungen angesehen. Für Untersuchungen des Serotonin -Transporters mittels PET gilt derzeit (+)-[11C]McN5652 als Tracer der Wahl. Die kurze Halbwertszeit (HWZ) von 11C (20,4 min ) begrenzt jedoch seinen klinischen Einsatz. Es wurde deshalb S-([18F]Fluoromethyl)-(+)-McN5652 (HWZ 18F 109,8 min) synthetisiert und dessen regionale Hirnaufnahme in vitro an Hirnschnitten des Schweines und der Ratte sowie in vivo an Schnitten von Ratten und Mäusen bewertet. Zum Vergleich dienten dabei die SERT Liganden [3H]-Citalopram und (+)-[11C]McN5652. Methodik: Die regionale Hirnaufnahme der Radiotracer wurde mit quantitativer digitaler Autoradiographie (BAS 2000 Bildauswertesystem FUJI Co) in vitro nach Inkubation der Hirnschnitte und ex vivo 60 und 90 min nach Applikation der Verbindungen erfasst. Zur Bestimmung der Spezifität der Bindung an den SERT wurden die SERT-Inhibitoren Citalopram bzw. Fluoxetin eingesetzt. Ergebnisse: Das S-([18F]Fluoromethyl)-(+)-McN5652 wies eine ähnliche Affinität (Ki 2,3 nM) zum SERT wie (+)-McN5652 (Ki 0,72 nM) auf. Die regionale Hirnaufnahme von S-([18F]Fluoromethyl)-(+)-McN5652 im Hirn korrelierte gut mit der Aufnahme des hochaffinen SERT-Liganden [3H]-Citalopram, d.h. die höchste Aktivität zeigte sich in Amygdala ,Hypothalamus, einigen Nuklei des Thalamus, Substantia nigra und superfizieller Schicht der Colliculi superiores. Das Gewebe/Cerebellum Verhältnis in den SERT-reichen Hirnregionen lag in vitro und in vivo zwischen 3 und 5, welches dem Gewebe/Cerebellum Verhältnis nach in vivo Applikation von (+)-[11C]McN5652 entsprach, für [3H]-Citalopram wurden in vitro Werte von 8 bis 20 erreicht. Die Aufnahme war bei allen Verbindungen mit SERT Inhibitoren hemmbar. Der Blut/Hirnschranken Transfer des S-([18F]Fluoromethyl)-(+)-McN5652 war niedriger als der des (+)-[11C]McN5652. Schlussfolgerungen: In vitro und in vivo wurde S-([18F]Fluoromethyl)-(+)-McN5652 spezifisch in den Hirnregionen mit einer hohen SERT-Dichte bei verschiedenen Tierspecies angereichert. S-([18F]Fluoromethyl)-(+)-McN5652 erscheint somit als potentieller PET-Tracer für den SERT im Hirn geeignet.

Ziel: Intraluminale Betabestrahlung nach Ballonangioplastie führt zu einer Erniedrigung der neointimalen Proliferation. Eine erfolgversprechende Variante stellt der Einsatz radioaktiv markierter Stents dar (1,2). In der Studie wird die technische Durchführbarkeit der 186/188Re-Markierung vaskulärer Stents und deren biologischer Effekt zur Inhibition der neointimalen Proliferation im Tiermodell getestet. Methodik: Palmaz Stents werden in einem "kitlike"-Verfahren mit 186/188Re markiert und die Markierungsbedingungen, die Stentoberfläche, die Aktivitätsverteilung, die Thrombogenität sowie die in-vitro Stabilität untersucht. Die markierten Stents und Kontroll Stents werden nach Fütterung einer 0.5%igen Cholesterindiät und Ballonangioplastie in die infrarenalen Aorta von Neuseeland-Kaninchen implantiert. Es erfolgten szintigraphi-sche Messungen zu unterschiedlichen Zeiten und nach 6 Wochen wurden die Gefäße immunhistologisch untersucht. Ergebnisse: In Abhängigkeit von der Markierungszeit und der vorgelegten Aktivität gelingt es, definierte Aktivitätsmengen stabil und reproduzierbar auf die Stentoberfläche zu fixieren. In-vitro Untersuchungen in isotonischer Kochsalzlösung und Humanblut beweisen, dass nach 72 Std. Inkubation bei 37°C >95 % der abgeschiedenen 186/188Re Aktivität am Stent gebunden bleiben. Thrombogenitätsuntersuchungen an markierten Stents ergaben keine Veränderungen im Vergleich zu den unbehandelten Vergleichs-stents. Die Implantation der Stents war bei allen Tieren erfolgreich, nach 14 Tagen verblieben mehr als 90 % des aufgebrachten Rheniums auf der Stentoberläche. Die Neointimafläche ließ sich von 2,2±0,2 mm bei den Kontrollstents auf 0 mm bei den markierten Stents reduzieren. Schlußfolgerungen: Es ist gelungen, Palmaz Stents reproduzierbar mit 186Re und 188Re zu markieren, wobei die aufgebrachte Aktivität in einem weiten Bereich variiert werden kann. Es wird eine hohe in-vitro und auch in-vivo-Stabilität erreicht, die Stents sind nicht trombogen. Innerhalb von 6 Wochen ließ sich die neointimale Proliferation komplett unterbinden. 1) Fishell et al., Circulation 1994; 90: 2956-2963 (2) Waksman et al., Circulation 1998; 98: I-651:3721

Ziel: Entwicklung 18-F-markierter Neurotensinderivate zur Darstellung von hochaffinen Neurotensinrezeptoren (NTR1), die in humanen duktalen Pankreaskarzinomen mit hoher Inzidenz überexprimiert werden, dagegen bei chronischer Pankreatitis oder im normalen Pankreas nicht vorkommen (1). Methodik: 4-[18-F]Fluorbenzoyl-NT(8-13) [1], 4-[18-F]FB-ArgPsi(CH2-NH)Arg-Pro-Tyr-Ile-Leu [2] und 4-[18-F]FB-ArgPsi(CH2-NH)Arg-Pro-Tle-Leu [3] und weitere Modellpeptide wurden synthetisiert, in vitro mittels Rezeptor Autoradiographie an NTR-exprimierenden humanen Adenokarzinomen und in vivo an humanen (Adenokarzinomzellen) HT-29 und WiDr tumortragenden Mäusen charakterisiert. Ergebnisse: Die Tracer binden in vitro, ex vivo und in vivo an NTR1 von tumortragenden Mäusen. Alle Substanzen werden in vitro internalisiert und mobilisieren intrazellulär Ca2+. Die Tracer unterscheiden sich in vivo in ihrer proteolytischen Stabilität und ihren Residenzzeiten im Blut. Die moderate Tumoraufnahme begründet sich in unterschiedlicher Bindungsaffinität der Peptide zum NTR1 im proteolytischen Abbau und rezeptorunabhängiger Aufnahme der entstanden 18-F-markierten Kataboliten in Tumor und Muskel. Alle radioaktiven Spaltprodukte wurden identifiziert. Ligand....IC50± SEM (nM).........Tumor/Muskel Verhältnis (MW±SEM) ..............(humane Ca)...............................(HT-29 Tumor Maus) ...............................................Kontrolle...............NT(8-13)..........Spez..........P.. .......................................................................(5mg/kg KG)........Bindung NT..........0.86±0.10 (6)........... ......-..........................-...................-.................- 1............0.42±0.05 (6)..........7,27±0,45 (5)........6,89±0,19 (4).........0,38........>0.01 2............0.91±0.20 (6)..........4,68±1,28 (4)........2,12±0,97 (4).........2.56........

Strukturbestimmende Bestandteile biologisch aktiver Verbindungen sind häufig meta-bolisch stabile aromatische Fragmente, die für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) von Interesse sein können. Dementsprechend wurden Markierungstechniken zur Einführung des kurzlebigen Radionuklids 11C (T1/2 = 20 min) in aromatische und hetero-aromatische Grundverbindungen entwickelt. 11C-kernmarkierte Benzolderivate * Das Syntheseprinzip der synchronen Sechs-Elektronen-Cyclisierung von Hexatrien-Systemen [1] wird zur Darstellung von [11C]-Aromaten genutzt. In Anwesenheit einer Base lassen sich durch Umsetzung von Nitro-[11C]-methan mit Pentamethiniumsalzen 11C-kernmarkierte Nitrobenzole herstellen [2-4]. Diese Nitro-[1-11C]ben-zole können mit Na2S zu den entsprechenden [1-11C]Anilinen reduziert werden. Aus [1-11C]Anilin ist durch Diazotierung und Verkochen des gebildeten Diazoniumsalzes [1-11C]Phenol zu-gänglich [5]. Analoge Umsetzungen mit 13C wurden demonstriert. * In Übertragung der bekannten Kondensation von Nitro-methan mit Pyryliumsalzen [6] konnten 4-Nitro-[4-11C]anisol sowie zwei 2,4,6-trisubstituierte Nitro-[1-11C]ben-zole syn-thetisiert werden[7]. Das Verfahren wurde methodisch auf Arbeiten mit 13C ausgeweitet. 11C-kernmarkierte N-Heteroaromaten * Die Synthese von [11C]Pyridin und Cyano-[11C]pyridinen gelang durch Pyrolyse von N-[11C]Methylpyrrolen [8]. Das Indolgerüst wurde durch zwei verschiedene Synthesewege mit 11C markiert: * [2-11C]Indol ist durch Kondensation von Nitro-[11C]-methan mit o-Nitrobenzaldehyd und nachfolgender Reduktion des gebildeten ß,2-Dinitro-[ß-11C]styrols zugänglich [9]. * Ein neuer11C-Baustein, das Triphenylarsonium-[11C]methylid, das in situ aus [11C]-Methyltriphenylarsoniumiodid unter Baseneinwirkung gebildet wird, lässt sich durch Reaktion mit o-Aminobenzoyl-Verbindungen direkt zu [2-11C]Indolen [10] kondensieren. Diese Umsetzung unterscheidet sich vom normalen Verlauf der Wittig-Reaktion [11]. [1] Ch. Jutz, Angew. Chem. 1972, 84, 299. [2] J. Steinbach, J. Label. Compds. Radiopharm. 1995, 36, 33. [3] P. Mäding, J. Label. Compds. Radiopharm. 1997, 39, 585. [4] P. Mäding, J. Label. Compds. Radiopharm.1998, 41, 647. [5] P. Mäding, J. Label. Compds. Radiopharm., 2000, 43, 557. [6] K. Dimroth, Angew. Chem. 1960, 72, 331. [7] P. Mäding, J. Label. Compds. Radiopharm., 2000, 43, 565. [8] J. Steinbach, J. Label. Compds. Radiopharm. 1995, 37, 613. [9] J. Zessin, J. Label. Compds. Radiopharm., 1998, 41, 669. [10] J. Zessin, J. Label. Compds. Radiopharm., 1999, 42, 725. [11] P. Bravo, Tetrahedron Lett. 1970, 52, 4535.

Ziel: Verschiedene Probenecid-sensitive multispezifische organische Anionentransporter sind in Leber, Niere und Dünndarm an der aktiven Ausscheidung von organischen Anionen beteiligt und werden mit der Medikamentenresistenz bei Chemotherapie in Zusammenhang gebracht. Deshalb wurde als potentieller Radiotracer auf der Basis des anionischen Stoffwechselendproduktes, Carboxymethyllysin und zum Vergleich Carboxyethyllysin und Lysin, mit 18-F markiert und in vitro und in vivo charakterisiert. Methodik: [N-Alpha-4-[18-F]FB-N-Epsilon-Carboymethyllysin (18-FB-CML), N-Alpha-4-[18-F]FB-N-Epsilon-Carboxyethyllysin (18-FB-CEL) und N-Alpha-4-[18-F]FB-Lysin (18-FB-Lys) wurden mit [18-F]N-Succinimidyl-4-fluorbenzoat unter Trägerzusatz synthetisiert, die in vivo Stabilität mit HPLC und die Bioverteilung und -Kinetik durch Organenentnahme und PET (dynamisch, 30 Aufnahmen, 0-120 min, ECAT HR+) an Ratten charakterisiert. Ergebnisse: Alle drei Tracer werden renal (>20 %ID, 5 min p.i., >85 %ID 2 h p.i.) ausgeschieden. Die vorübergehende Akkumulation von 18-FB-CML und 18-FB-CEL in der Niere und der Leber wird durch Probenecid (10 min vor Tracerinjektion, 5 mg/kg Körpergewicht) zu mehr als 50 % gegenüber der Kontrollgruppe gehemmt (5 min p.i.). Unter Probenecid werden auch 2 h p.i. weniger als 50 % der Radioaktivität der Kontrolle in Leber und im Darm gefunden. 18-FB-CML und 18-FB-CEL werden nicht metabolisiert. Durch Probenecid wird in der Leber K1 (18-FB-CML) von 0.42 1/min auf 0.05 1/min verringert. Schlussfolgerungen: Die Stabilität von 18-FB-CML in vivo, die Möglichkeit der Hemmung der Akkumulation in Leber, Darm und Niere durch Probenecid, die Halbwertszeit von 18-F, die einfache Biokinetik und die fehlende Chiralität, lassen 18-FB-CML als PET-Tracer für Probenecid-sensitive organische Anionentransporter geeignet erscheinen.

In diesem Beitrag werden Tetradentate Tc-99m Liganden mit hoher Affinität zum 5-HT1A Rezeptor vorgestellt. Die Verbindungen weisen sowohl eine moderate Selektivität gegenüber dem alpha1-adrenergen Rezeptor als auch eine verbesserte Hirnaufnahme auf. Sie leiten sich strukturell von den PET-Liganden WAY 100635 und DWAY ab. Als Chelatorensystem für Oxotechnetium(V) wird Bis(aminoethanthiol) (BAT) genutzt welches über Spacer unterschiedlicher Länge mit der Phenylpiperazineinheit verknüpft ist. Der Beitrag behandelt die Ligandsynthese, die Markierung mit Technetium sowie die biologische Evaluierung der Komplexe (in vitro Rezeptorbindungsstudien, Bioverteilungen und Autoradiographische Untersuchungen).

ZIEL: Entwicklung von 18F-markierten Peptiden zur Darstellung von Tumoren, die verstärkt Rezeptoren für Neurotensin (NT) und Bombesin (BN) exprimieren. Methodik: Unter optimierten Bedingungen wurden die lysinfreien Peptide (NT-Derivate: 4-[18F]FB-NT(8-13), 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13), 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9, Tle12]NT(8-13); BN-Derivat: 4-[18F]FB-[D-Phe6, Leu-NHEt13, des-Met14]BN(6-14) bzw. entsprechende Modellpeptide) an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus mit Hilfe von N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat ([18F]SFB) bzw. dem nicht-radioaktiven SFB synthetisiert und charakterisiert. Die Rezeptoraffinität wurde in kompetitiven Bindungsassays und die Internalisierung an HT-29 und PC-3 Zellen untersucht. Die Bioverteilung und -kinetik der Tracer wurde an Ratten und tumortragenden Mäusen durch Organ-entnahme und mit PET untersucht. ERGEBNISSE: Ausgehend von 4 GBq [18F]F-wurden die Tracer mit spezifischen Aktivitäten zwischen 5 und 15 GBq/µmol bei radiochemischen Ausbeuten von 20 bis 50 % (zerfallskorrigiert) synthetisiert. Die Tracer binden in vitro an NT- bzw. BN-Rezeptoren mit KD-Werten zwischen 1 und 9 nM. Als Tracer-Rezeptor-Komplexe werden sie von den HT-29 oder PC-3 Zellen internalisiert. Ihre biologischen Halbwertszeiten sind klein (5-20 min). Die NT-Derivate werden renal und die BN-Derivate hepatobiliär ausgeschieden. Mit der Anzahl der stabilisierten Positionen im Peptid erhöhen sich die Residenzzeiten im Blut. Die höchste Tracerakkumulation (%D/g Gewebe) wurde für die Ausscheidungsorgane Leber und Nieren ermittelt während sie in den Tumoren relativ gering war. Nach 30 min. war die Tumoraufnahme um Faktor 2 bzw. 8 höher als im Blut bzw. Muskel. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Erstmalig konnten lysinfreie Peptide an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus mit 18F in den für radiopharmazeutische Untersuchungen notwendigen Mengen und mit hoher Qualität markiert werden. Die Rezeptoraffinität der Peptide bleibt dabei weitgehend erhalten. Diese Peptide sind Agonisten und werden mit den Rezeptoren internalisiert. Durch Stabilisierung von Peptidbindungen bzw. Einführung nicht proteinogener Aminosäuren in die Moleküle können die Metabolisierung verringert und die Residenzzeiten erhöht werden. Mit PET lassen sich die soliden Modelltumore aus den humanen Tumorzellinien (HT-29, PC-3) auf Nacktmäusen darstellen, wenn die Tumore außerhalb des Bereiches der Ausscheidungsorgane lokalisiert sind. Die Arbeiten werden durch die EU gefördert (BMH4-CT98-3198)

Ein wesentlicher Nachteil des PET-Tracers (+)-[11C]McN5652 ist die im Bezug zur Halbwertszeit des 11C zu langsame Kinetik im menschlichen Gehirn. Aus diesem Grund wurde die Synthese des [18F]Fluormethylanalogons von (+)-McN5652 ([18F]FMe-(+)-McN5652) basierend auf der Umsetzung von desmethylierten (+)-McN5652 mit Brom-[18F]fluormethan entwickelt und eine erste biologische Bewertung des Radiotracers vorgenommen. Diese Untersuchungen zeigten, das [18F]FMe-(+)-McN5652für das Imaging des Serotonintransporters im Rattenhirn vergleichbare Eigenschaften wie (+)-[11C]McN5652 aufweist.

ZIEL: Das Design von 99mTc-Radiotracern auf Peptidbasis erfordert eine genaue Kenntnis der Metallbindungseigenschaften von Peptiden. Mit dem Ziel, spezifisch metallbindende Peptidsequenzen zu finden, wurden Tc(V) und Re(V)-Komplexe verschiedener glycin-, cystein- und histidinhaltiger Peptide hergestellt und mit Synchrotron-Spektroskopie charakterisiert. METHODIK: Die Herstellung und Isolation der Komplexe erfolgte mittels direkter Reduktion der Permetallatsalze bei glycinhaltigen Peptiden bzw. mittels Ligandenaustauschreaktion ausgehend von Metall-Gluconat-Komplexen bei cystein- und histidinhaltigen Peptiden sowie nachfolgender chromatographischer Reinigung. Die Charakterisierung wurde in Lösung mit Hilfe einer neuartigen Kombination von pH-abhängigen kapillarelektrophoretischen Untersuchungen (CE) und Röntgenabsorbtionsspektroskopie (EXAFS) durchgeführt. ERGEBNISSE: Durch die Anwendung der Kombination CE-EXAFS konnten die Metallkoordinationssphären in Lösung sowie das Verhalten der Komplexe über den pH-Bereich identifiziert werden. Oligoglycin-Peptide komplexieren die Metalle in einer formalen N4-Koordination unter Einbeziehung der Amin- und Amidgruppen. Das Dipeptid Cys-Gly formt einen 1:2-Komplex mit Thiol/Amin-Koordination. Für Gly-Gly-Cys konnte ein 1:1-Komplex mit Thiol/Amid/Amin-Koordination nachgewiesen werden. Gly-Cys und Gly-Gly-Cys bilden 1:2-Komplexe mit asymmetrisch bindenden Peptidliganden. Dabei agiert ein Peptidmolekül tridentat (Thiol/Amid/Amin) und ein anderes Peptidmolekül monodentat (Thiol). Das Tripeptid Gly-Gly-Hi koordiniert in einer formalen N4-Koordination (Amin/Amid/Amid/Imidazol). In Untersuchungen von Metallkomplexen biologisch aktiver Endothelin-, LHRH- und Neurotensin-Derivaten konnten die Metallbindungsstellen ebenfalls identifiziert werden. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Die Kombination EC-EXAFS ist sehr gut für Strukturanalytik in Lösung geeignet. Als metallbindende Peptidsequenzen eignen sich N-terminale Cys-Reste, N-terminale Xaa-Xaa-Cys-Sequenzen an Peptiden.

Die erfolgreiche Entwicklung von [99mTc]TRODAT-1 als Dopamintransporterligand hat die prinzipielle Möglichkeit zur Darstellung von spezifischen Transportern oder Rezeptoren im Gehirn auf der Basis von 99mTc-Komplexen gezeigt. Alle bisherigen Versuche zur Entwicklung von entsprechenden Liganden für postsynaptische ZNS-Rezeptoren haben aber bisher noch nicht zum Ziel geführt, wobei u.a. die erreichte Rezeptoraffinität als noch nicht ausreichend angesehen werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit war das Design und die Synthese eines 99mTc-Komplexes mit hoher in vitro-Affinität zum 5-HT2A-Rezeptor (IC5050:0,2 nM) wurde eine Reihe von Technetiumkomplexen unter Variation der Seitenkette in 1 synthetisiert und hinsichtlich in vitro-Affinität in Displacementassays (kortikales Rattenhirnhomogenat, [3H]Ketanserin) sowie an Rattenhirnschnitten autoradiographisch getestet. Zur Bestimmung der spezifischen Bindung wurden die S-HT1A, 5-HT2A und D2-Rezeptoren mit 8-OH-DPAT, Ketanserin, Mianserin und Haloperidol geblockt. ERGEBNIS: Unter 5 Kandidaten mit IC50-Werten 2A-Rezeptor (IC50:0,5:0,2 nM).

Bei vielen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit, Depression, Schizophrenie, Migräne usw. sind postmortem veränderte Serotonin Rezeptor-dichten im Gehirn nachweisbar. Die Entwicklung von spezifischen SUP>99mTc-Tracern für SPECT (Single- Photonen- Emissions- Tomo-graphie), mit denen derartige Veränderungen bereits im lebenden Organismus erkennbar wären, stellt daher einen wesentlichen Beitrag zur Diagnose dieser pathophysiologischen Veränderungen des serotoninergen Systems dar. Ketanserin ist eine Leitsubstanz mit hoher Affinität zum Serotonin-(5-HT2A) Rezeptor. In struktureller Analogie zu dieser Leitsubstanz wurde in den letzten Jahren eine Reihe von Tc-Koordinationsverbindungen synthetisiert, welche in Hemmexperimenten an Homogenaten des Rattenhirns Affinitäten mit Ki-Werten ( = Hemmkonstanten) unter 10 nM aufwiesen. In dieser Arbeit wird die spezifische Bindung eines neuen hochaffinen 99mTc Komplexes, der in Hirnregionen mit bekanntermaßen hoher 5-HT2A Rezeptordichte eine subnanomolare Affinität (Ki = 0,5 nM) zum Rezeptor aufweist, autoradiografisch in verschiedenen Tierarten dargestellt. Als Methode wurde die Radioluminografie eingesetzt. Als Referenz für die autoradiografische Darstellung der 5-HT2A-Rezeptordichte diente die In-vitro-Verteilung von [3H]Ketanserin und [18F]Altanserin in Hirnschnitten von Ratte und Schwein. Zur Bestimmung der Spezifität und Selektivität der Rezeptorbindung des untersuchten Tc-Komplexes wurden In-vitro-Hemmversuche mit den spezifischen 5-HT2A Antagonisten Mianserin und Ketanserin, dem D2 Antagonisten Haloperidol, dem 5-HT1A Agonisten 8-OH-DPAT sowie dem alpha- und beta1- adrenergen Rezeptoragonisten (±) Norepinephrin durchgeführt. Die an Hirnhomogenaten bestimmte hohe Affinität und Spezifität für den 5-HT2A Rezeptor wurde auch im Autoradiogramm bestätigt. Es zeigte sich die Anreicherung in 5-HT2A rezeptorreichen Regionen wie Cortex frontalis, Nucleus olfactorius anterior und Nucleus caudatus-Putamen sowie eine Verdrängung der totalen Bindung durch Mianserin zwischen 38 und 42 % im Gesamtschnitt, 48 und 51 % im frontalen Cortex und 31 und 42 % im Striatum. Diese Werte entsprechen der mit [3H]Ketanserin erfaßbaren spezifischen Bindung an den 5-HT2A Rezeptor. Eine hohe Selektivität des 99mTc Komplexes besteht gegenüber dem 5-HT1A Rezeptor, dem 5-HT- und dem Dopamin Transporter. Durch Verdrängungsexperimente mit Haloperidol wurde allerdings festgestellt,daß der Komplex auch eine Affinität für den D2 Rezeptor aufweist. Mit diesen Arbeiten gelang erstmals überhaupt,wenn auch In vitro, mit einem Tc-Komplex eine Bildgebung des 5-HT2A -Rezeptors zu erreichen. Die Hirnaufnahme in der Ratte erwies sich allerdings noch als zu gering, um eine In-vivo-Darstellung erwarten zu lassen. Durch geeignete Modifikation der Verbindung wird ein besseres In-vivo-Verhalten angestrebt.

Neurotensin (NT) ist ein regulatorisches Tridekapeptid (Pyr-Leu-Tyr-Glu-Asn-Lys-Pro-Arg-Arg-Pro-Tyr-Ile-Leu), das bei Säugetieren sowohl im Zentralen Nervensystem als auch im Intestinaltrakt gebildet wird. Membranrezeptoren für dieses Peptid finden sich in verschiedenen Geweben. Insbesondere in manchen Tumoren, u.a. dem kleinzelligen Lungenkarzinom und dem Karzinom der Bauchspeicheldrüse werden Neurotensinrezeptoren verstärkt exprimiert. Das Ziel unserer Untersuchungen bestand darin, das biologisch aktive Hexapeptid NT(8-13) mit dem Isotop 18F in möglichst hoher Chemo- und Regioselektivität für die Anwendung in der Positronen Emissions Tomographie zu markieren. Die Umsetzung von NT(8-13) mit [18F]SFB gelang in wässrigem Puffer bei pH 7.2 - 8.3. Das Reaktionsprodukt 4-[18F]FB-NT(8-13) wurde über eine semipräparative HPLC an RP-18 gereinigt und fällt mit einer radiochemischen Reinheit von >99.5% und einer radiochemischen Ausbeute von 43% (zerfallskorrigiert) an. Die Substanz entspricht in ihrer chromatographischen Charakteristik der Referenzsubstanz, die durch Umsetzung von NT(8-13) mit nichtradioaktivem SFB gewonnen wurde. Durch Einbeziehen von Pseudopeptiden wie [Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) möchten wir dem Problem der metabolischen Instabilität natürlicher Peptide in vivo begegnen.

Dendrimere sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Wirt/Gast-Wechselwirkung und ihrer einzigartigen Oberflächenfunktionalität in der nuklearmedizinischen Diagnostik sowie als synthetische kationische Liposomen von großem Interesse. Durch Einbau spezieller Haftgruppen für Technetium in divergent aufgebaute Dendrimere auf Basis eines Poly(aminoamido)- bzw. Poly(propylenimin)-Grundgerüstes kann sowohl die spezifische Aktivität erhöht als auch die Bioverteilung gesteuert werden. Das Komplexbildungsverhalten dieser neuartigen Dendrimere soll im homogen wäßrigen Einphasensystem studiert sowie die Transporteigenschaften im organisch-wäßrigen Zweiphasensystem charakterisiert werden. Außerdem sind in-vitro-Bestimmungen der radiopharmakologisch relevanten Größen wie Proteinbindung und Lipophilie sowie in-vivo-Untersuchungen zur Bioverteilung vorgesehen. Erste Ergebnisse liegen für Harnstoff-funktionalisierte Dendrimere vor. Diese Verbindungsklasse (vgl. Abb.) ist deutlich lipophiler als kommerziell erhältliche PAMAM- und PPI-Dendrimere. Insbesondere die Alkylharnstoff-Dendrimere binden Oxoanionen effektiv und sind in der Lage, Pertechnetat aus einer wäßrigen Lösung in Chloroform zu extrahieren. Biologisch relevante Substrate wie AMP, ADP und ATP werden mit bemerkenswerter Abstufung in die organische Phase überführt. Dabei konnte mittels massenspektrometrischer Untersuchung nachgewiesen werden, dass von einem Dendrimer 5 Moleküle ATP gebunden werden.

Mit dem bildgebenden Verfahren der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) können Transportprozesse, Enzymreaktionen und Rezeptoren in vivo, räumlich, zeitlich und quantitativ mit großer Sensitivität erfasst werden. Entsprechend werden auch diagnostische Fragestellungen in der Medizin gelöst, die Veränderungen der genannten biochemischen Prozesse beinhalten. Eine Voraussetzung sind mit Positronenstrahlern z.B. mit 18F (T1/2=110 min) oder 11C (T1/2=20 min) markierte Radiotracer, die hochspezifisch mit biologischen Bindungspartnern reagieren und eine geeignete Biokinetik besitzen. Zu solchen Radiotracern gehören auch radioaktiv markierte Peptide und deren Derivate. In klinischen Untersuchungen werden bereits radioaktiv markierte Somatostatinanaloga zur Tumordetektion eingesetzt (1). Ein ähnliches Potential besitzt auch Neurotensin (NT). Die G-Protein abhängigen Membranrezeptoren für NT werden auch in verschiedenen Tumoren, z.B. kleinzelligen Lungenkarzinomen, Pankreaskarzinomen u.a., überexprimiert (2). Ziel der Arbeiten ist es, einen Radiotracer zu entwickeln, der die in vivo Darstellung solcher Tumore mit PET ermöglicht. Dazu sind NT-Agonisten erforderlich, die durch Bindung und durch Internalisierung in der Tragetregionangereichert werden, gleichzeitig aber auch schnell aus dem Blut eliminiert werden. Die erstmalig mit 4-[18F]Fluorsuccinimidylbenzoat an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus 18F-markiertenlysinfreien Peptide 4-[18F]FB-NT(8-13) und 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) wurden in vitro auf Rezeptoraffinität, Bindung an NT-Rezeptoren in Hirnschnitten und in vivo mit PET und durch Messung der Verteilung in Ratten charakterisiert. Zur Affinitätsbestimmung in vitro wurden die radioaktiv markierten Peptide eine Stunde bei 37°C mit den stabil NTR1-Rezeptor exprimierenden HAT-29 Zellen inkubiert. Beide Peptide binden an diesen Rezeptor. Für 4-[18F]FB-NT(8-13) wurde ein Kd von 5,1 nM ermittelt. In Simultanuntersuchungen mit [3H]NT korreliert deren Rezeptorbindung mit einem Korrelationskoeffizienten von 0,87. An Hirnschnitten der Ratte wurde ebenfalls eine spezifische Bindung nachgewiesen, die in ihrer Verteilung dem Vorkommen von NT-Rezeptoren (2, 3) entspricht. Die höchste spezifische Bindung in den untersuchten Schnittebenen ist im Mesencephalon (sup. Colliculus), gefolgt von frontalen Cortex, dem parietalen, temporalen und occipitalen Cortex und Cerebellum. In vivo wurde in Ratten mit Hilfe der PET die Verteilungskinetik der 18F-markierten Peptide in Herz, Leber, Nieren und Blase untersucht. Beide 18F-Peptide werden schnell aus dem Blut eliminiert. Die Eliminationshalbwertzeiten betragen für 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) 40 sek/15 min und für [18F]FB-NT(8-13) 16 sek/5 min. Der größte Teil der radioaktiv markierten Substanzen wird über die Nieren ausgeschieden. Nach einer Stunde finden sich über 15% der injizierten 18F-Dosen im Urin, jedoch in für beide Peptide unterschiedlichen Metaboliten wieder. Die höchsten Radioaktivitätskonzentrationen findet man in Leber und Nieren. In diesen Organen wird 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) stärker angereichert als 4-[18F]FB-NT(8-13). Die Präparate stellen einen Ausgangspunkt für die Entwicklung von PET-Radiotracern auf der Basis von NT dar. Die Rezeptoraffinität der 18F-markierten Peptide erscheint als ausreichend für qualitative in vivo Untersuchungen. Für quantitative Untersuchungen sollte der Kd der Radiotracers kleiner 1 nM sein. Es konnte gezeigt werden, dass die Einführung der Psi-Peptidverbindung eine stärkere Radiotracerakkumulation in den Geweben zur Folge hat. Weiterführende Arbeiten widmen sich der Erhöhung der in vivo-Stabil ...

Es wurdenTc-Koordinationsverbindungen in struktureller Analogie zum Ketanserin, einem spezifischen Antagonisten des 5-HT2A-Rezeptors, synthetisiert, die in Hemmexperimenten an Homogenaten des Rattenhirns Affinitäten mit IC50-Werten < 10 nM aufweisen. Bisher wurde jedoch keine spezifische Anreicherung in 5-HT2A rezeptorreichen Arealen des Rattenhirns autoradiografisch festgestellt. ZIEL dieser Arbeit war die autoradiografische Darstellung der spezifischen Bindung eines neuen hochaffinen Komplexes (IC50 = 0,5 nM) in Hirnregionen mit bekanntermaßen hoher 5-HT2A Rezeptordichte. METHODIK: Als Referenz für die radioluminografische Darstellung diente die in-vitro-Verteilung von [3H]Ketanserin in inkubierten Hirnschnitten von Ratte und Schwein. Zur Bestimmung der Spezifität und Selektivität der Rezeptorbindung des untersuchten Tc-Komplexes wurden in-vitro-Hemmversuche mit Mianserin und Ketanserin (5-HT2A Antagonisten), Haloperidol (D2 Antagonist) und 8-OH-DPAT (5-HT1A Agonist) durchgeführt. ERGEBNIS: Die an Hirnhomogenaten bestimmte hohe Affinität und Spezifität für den 5-HT2A Rezeptor wurde auch im Autoradiogramm bestätigt. Es zeigte sich die Anreicherung in 5-HT2A rezeptorreichen Regionen wie frontaler Cortex, Striatum und Thalamus sowie eine Verdrängung der totalen Bindung durch Mianserin zwischen 30 und 40% im Gesamtschnitt, 40 und 50% im frontalen Cortex und 30 und 40% im Striatum. Diese Werte entsprechen der 5-HT2A Rezeptorhemmung im Hirn von [3H]Ketanserin erfaßt mit Mianserin. Es wurde jedoch auch eine Affinität für den D-Rezeptor durch Verdrängung mit Haloperidol festgestellt. Eine Affinität für den 5-HT1A Rezeptor war nicht nachweisbar. Damit gelang es erstmalig, wenn auch in vitro, mit einem Tc-Komplex eine Bildgebung des 5-HT2A-Rezeptors zu erreichen. Die Hirnaufnahme in der Ratte erwies sich allerdings noch als zu gering, um eine in-vivo-Darstellung erwarten zu lassen. Durch geeignete Modifikation der Verbindung wird ein besseres in-vivo-Verhalten angestrebt.

Sauerstoffmangel während der Geburt stellt eine Hauptursache neurologischer Morbidität und Mortalität in der Neonatalperiode und in der späteren Kindheit dar. Die Häufigkeit derartiger Hirnschädigungen liegt in den entwickelten Industrieländern zwischen 2 und 4 pro 1000 Geburten. Speziell Frühgeborene, die unter Sauerstoffmangel zur Welt kommen, erleiden zu mehr als 50% spätere Hirnschäden. Dabei hat sich herausgestellt, dass vor allem das Bewegungszentrum im Gehirn in Mitleidenschaft gezogen wird. Es gibt inzwischen deutliche Hinweise dafür, dass insbesondere das dopaminerge System sehr empfindlich auf Sauerstoffmangel reagiert. Jedoch wurden bisher Auswirkungen auf die Dopaminsynthese im lebenden Neugeborenengehirn nicht untersucht. Wir haben daher 18F-markiertes L-3,4-Dihydroxy-6-fluorphenylalanin (FDOPA) genutzt, um mittel Positronen-Emissions-Tomographie (PET) im Gehirn neugeborener Ferkel unter normoxischen und moderat asphyktischen Bedingungen die Aktivität des Enzyms aromatische Aminosäuredecarboxylase (AADC) zu bestimmen. Dieses Enzym katalysiert die Umsetzung von endogenem L-DOPA zu Dopamin. Die Untersuchungen wurden an neugeborenen Ferkeln (2-5 Tage alt) durchgeführt. Bei jedem Tier wurden jeweils zwei PET Untersuchungen ausgeführt, zunächst unter Normoxie, und nach 8-stündiger Pause während einer 2-stündigen moderaten Asphyxie. Gleichzeitig wurde der Sauerstoffpartialdruck im Hirngewebe (pO2) fortlaufend aufgezeichnet und die regionale Hirndurchblutung (mittels Farbmikrosphären) gemessen. Die cerebrale Sauerstoffumsatzrate (CMRO2 wurde als Produkt aus Hirndurchblutung und cerebraler arteriovenöser O2-Differenz bestimmt. Die Asphyxie wurde durch Erniedrigung der inspiratorischen O2Fraktion von 0.35 auf 0.12 und Zusatz von etwa 6% CO2 zum eingeatmeten Gas induziert, was zu einer moderaten Hypoxämie (39±6 mm Hg), Hyperkapnie (73±2 mm Hg) und kombinierten respiratorisch/metabolistischen Azidose führte (p2 über die gesamte Asphyxieperiode unverändert blieb. Trotzdem kam es zu einer deutlichen Verminderung des Hirngewebe- pO2 von 19±4 mm Hg auf 6±3 mm Hg (p1 und k2) und die Syntheserate von Fluor-Dopamin aus FDOPA (k3) ermittelt. Während der Transportprozess durch die Asphyxie weitgehend unbeeinflusst blieb, stieg k3 als Indikator der präsynaptischen Dopaminsyntheseleistung im Striatum während der Asphyxie signifikant an (p

Mit dem bildgebenden Verfahren der Positronen-Emissions Tomographie (PET) können Transportprozesse, Enzymreaktionen und Rezeptoren in vivo, räumlich, zeitlich und quantitativ mit großer Sensitivität erfaßt werden. Entsprechend werden auch diagnostische Fragestellungen in der Medizin gelöst, die Veränderungen der genannten biochemischen Prozesse beinhalten. Eine Voraussetzung sind mit Positronenstrahlern z.B. mit 18F (T1/2=110 min) oder 11C (T1/2=20 min) markierte Radiotracer, die hochspezifisch mit biologischen Bin-dungspartnern reagieren und eine geeignete Biokinetik besitzen. Zu solchen Radiotracern gehören auch ra-dioaktiv markierte Peptide und deren Derivate. In klinischen Untersuchungen werden bereits radioaktiv mar-kierte Somatostatinanaloga zur Tumordetektion eingesetzt (1). Ein ähnliches Potential besitzt auch Neuro-tensin (NT). Die G-Protein abhängigen Membranrezeptoren für NT werden auch in verschiedenen Tumoren, z.B. kleinzelligen Lungenkarzinomen, Pankreaskarzinomen u.a., überexprimiert (2). Ziel der Arbeiten ist es, einen Radiotracer zu entwickeln, der die in vivo Darstellung solcher Tumore mit PET ermöglicht. Dazu sind NT-Agonisten erforderlich, die durch Bindung und durch Internalisierung in der Targetregion angereichert werden, gleichzeitig aber auch schnell aus dem Blut eliminiert werden. Die erstmalig mit 4-[18F]Fluorsuccinimidylbenzoat an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus 18F-markierten lysinfreien Peptide 4-[18F]FB-NT(8-13) und 4-[18F]FB-[Arg8Y(CH2NH)Arg9]NT(8-13) (4) wurden in vitro auf Rezeptoraffinität, Bindung an NT-Rezeptoren in Hirnschnitten und in vivo mit PET und durch Messung der Verteilung in Ratten charakterisiert. Zur Affinitätsbestimmung in vitro wurden die radioaktiv markierten Peptide eine Stunde bei 37°C mit den stabil NTR1-Rezeptor exprimierenden HT-29 Zellen inkubiert. Beide Peptide binden an diesen Rezeptor. Für 4-[18F]FB-NT(8-13) wurde ein KD von 5,1 nM ermittelt. In Simultanuntersuchungen mit [3H]NT korreliert deren Rez ...

Die "3+1"-Chelateinheit mit ihrer Kombination von tridentatem S,E,S-Donorliganden (E=O, S, N-Me) und monodentatem Thiol eröffnet einen besonderen Zugang zu neutralen Tc-99m-Komplexen und spielt daher im Design neuer Radiotracer eine wichtige Rolle. In jüngster Zeit sind allerdings erste Erkenntnisse über eine durch endogene Reaktionspartner, wie Glutathion (GSH), mögliche Transchelation gewonnen worden, was zu einer differenzierten Sicht des Designkonzepts zwingt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu klären, welche Einflußfaktoren bei der beobachteten Reaktivität entscheidend sind und wie stabil die Substanzklasse im Blut verschiedener Spezies in Abhängigkeit von der Komplexstruktur ist. METHODIK: Eine systematische Reihe von "3+1"-Gemischtligandkomplexen des Technetiums mit variierten mono- und tridentaten Liganden wurde in menschlichem und Rattenplasma, Vollblut und Erythrozytensuspensionen inkubiert und mittels HPLC analysiert. Challengeversuche zur Klärung des Reaktionsablaufs erfolgten mit 1 mM und 10µM GSH. ERGEBNIS: Die Tc-Komplexe unterliegen in von der Struktur abhängigem Maße einer Umwandlung durch GSH; das aufgrund seiner relativ hohen zellulären Konzentration (0,5-1,2 mM) als wesentliche Ursache für die Umwandlung in vivo in Betracht kommt. Durch Verdrängung des ursprünglichen monodentaten LIganden entsteht ein entsprechender GSH-haltiger, hydrophiler Gemischtligandkomplex. SCHLUSSFOLGERUNG: In gewisser Analogie zum Retentionsmechanismus des Tc-99m HMPAO sind bei der untersuchten Substanzklasse intrazelluläre Reaktionen mit GSH bei der Entwicklung neuer, auf dem "3+1"-Konzept beruhender Radiotracer zu berücksichtigen.

In früheren Untersuchungen haben wir nachgewiesen, dass Oxorhenium(V)-Komplexe mit Ketanserin-, Cisaprid- und MDL72832-ähnlicher Struktur hohe Affinität zu Serotoninrezeptoren des Gehirns aufweisen, womit die analogen 99mTc-Verbindungen als potentielle Radiopharmaka von Interesse sind. Ihre Struktur ließ auch inhibitorische Wirkung auf die Serotonin abbauende Monoaminoxidase (MAO) vermuten. In Untersuchungen an Rattenhirnhomogenaten mit 1mM Tryptamin als Substrat beider Isoenzyme MAO A und MAO B, bzw. 1 mM Phenylethylamin als spezifisches Substrat für MAO B hemmt die Mehrheit der untersuchten Komplexe mit IC50 Werten zwischen 10-4 und 10-6 M das Enzym. Die höchste Affinität besitzt der abgebildete Komplex mit IC50=7*10-7±2 M. Die räumliche Anordnung des protonierbaren Stickstoffs im Molekül ist dabei kritisch. Die Ergebnisse zeigen, daß bei der Bewertung von Radiotracern für das serotonerge System potentielle Wechselwirkungen mit der MAO berücksichtigt werden müssen.

16Alpha-[18F]Fluorestradiol [18FES) hat sich in klinischen Studien als geeigneter PET-Tracer zur Darstellung humaner primärer und metastatischer Brustumore erwiesen. Im PET-Zentrum Rossendorf wurde daher ein schnelles Darstellungsverfahren für 18FES ausgearbeitet und diese Synthese automatisiert, um 18FES qualitätsgerecht für die medizinische Anwendung verfügbar zu machen. Wir verwendeten ein modifiziertes [18F]FDG-Modul der Fa. Nuclear Interface. Die Bedingungen der manuellen Synthese wurden gemäß Schema 1 optimiert. Im modifizierten Synthesemodul erforderten die Fluorierung des Präkursors (1) und die zweistufige Hydrolyse zum 18FES einen Zeitbedarf von 30 min, die notwendige Feinreinigung mittels HPLC 20 min. Nach Sterilfiltration war 18FES knapp 1 h nach EOB in einer zerfallskorrigierten Ausbeute von 50% verfügbar. Die Fluorierung lief mit durchschnittlicher Ausbeute von 70% ab. Ein einfaches Hydrolyseverfahren gewährte hohe Umsetzung zum 18FES und die Abtrennung des unumgestzten [18F]Fluorids. Ein reproduzierbar auftretendes fluor-markiertes Nebenprodukt mit 5 - 10 % Aktivitätsanteil machte eine semipräparative RP-HPLC-Reinigung unumgänglich. Die Elution erfolgte isokratisch mit ethanolischer physiologischer Kochsalzlösung und lieferte in einem scharfen Peak chemisch und radiochemisch reines 18FES. Die Ergebnisse zeigen, dass 18FES in einem automatischen Modul sicher und reproduzierbar dargestellt werden kann. Damit wird eine zukünftige regelmäßige Herstellung von 18FES für die medizinische Anwendung möglich.

Das P-Glycoprotein (Pgp) ist ein energieabhängiges Efflux-Transportsystem für ein breites Pharmaka-Spektrum, welches in bestimmten Tumoren, aber auch in normalen Geweben, z.B. den Endothelzellen des Gehirns exprimiert wird. Die Pgp-Bewertung in Tumoren mit lipophilen Kationen (99mTc-MIBI, 99mTc-Tetrafosmin) wird durch verschiedene biochemische Veränderungen (z.B. des Energiestoffwechsels) erschwert. In Multitracerexperimenten an Hirnendothelzellen untersuchten wir die Veränderungen im Membranpotential (99mTc-MIBI, 99mTc-Tetrafosmin), des Glukoseumsatzes ([18F]FDG) und der Pgp-Aktivität ([3H]Vinblastin) unter dem Einfluß verschiedener Pgp-Inhibitoren (u.a. Verapamil, Vinblastin,Valinomycin). Die Zellaufnahme der Pgp-Substrate ([3H]Vinblastin, 99mTc-MIBI, 99mTc-Tetrafosmin) korrelliert unter Kontrollbedingungen mit dem Glucosemetabolismus ([18F]FDG). Bei Hemmung des Pgp zeigte sich allerdings in den meisten Fällen eine Verminderung der Akkumulation von FDG. Das Ionophor Valinonycin löst dagegen einen dramatischen Anstieg des Glucoseumsatzes aus, gleichzeitig ist die MIBI oder Tetrafosmin-Aufnahme verringert obwohl die [3H]Vinblasin-Akkumulation unverändert bleibt. Das zeigt, daß bei der Untersuchung von Pgp-Transportprozessen Sekundäreffekte auftreten können (hier Veränderungen des Energiestoffwechsels), die bei der Interpretation der Daten zu berücksichtigen sind.

Derivate des Indols sind Verbindungen mit vielfältigen physiologischen Funktionen und daher als Radiotracer von Interesse. Für die Synthese solcher 11C-Verbindungen kann man die Umsetzung von Arsoniumyliden mit o-Aminobenzoylverbindungen zu Indolen (Bravo, 1970) nutzen. Methyltriphenylarsoniumiodid (MTPAI) als Vorstufe des Triphenylarsoniummethylids (TPAM) kann ausgehend von Methyliodid hergestellt werden. Mit [11C]Methyliodid ermöglicht dieser reaktionsweg die direkte Darstellung von 11C-markierten Indolen. Der erste syntheseschritt umfasst die Quaternisierung von Triphenylarsin mit [11C]Methyliodid zu [11C]MTPAI. Ausreichende Reaktionsgeschwindigkeiten werden nur in Gegenwart stark polarer Lösungsmittel erreicht. Innerhalb von 10 min bei 120°C wurden in THF/DMSO (3:1) radiochemische Ausbeuten von 67% (bezogen auf [11C]CH3I, zerfallskorrigiert) und in Ethanol 76% erreicht. Im zweiten Schritt erfolgt die in situ Generierung von [11C]TPAM durch Butyllithium und nachfolgend die Umsetzung mit o-Aminobenzaldehyd zu [2-11C]Indol. Durch Verwendung von Alkyl-o-aminophenylketonen können 3-alkylierte [2-11C]Indole hergestellt werden. O-Aminoacetophenon ergibt 3-Methyl-[2-11C]Indol und o-Aminopropiophenon 3-Etyl-[2-11C]Indol. Ausgehend von dem neuen 11C-Präkursor Triphenylarsonium[11C]methylid sind 11C-kernmarkierte Indole mit radiochemischen Ausbeuten von 23 - 31% (bezogen auf [11C]CH3I, zerfallskorrigiert) herstellbar.

Bei der Entwicklung von 99mTc-Radiopharmaka für Hirnfunktionsuntersuchungen stellt der Transport durch die Blut-Hirn-Schranke einen wesentlichen Faktor dar. Das gilt insbesondere für die Klasse von "3+1"-Gemischtligandkomplexen, die gegenwärtig im Mittelpunkt der Rezeptorligandforschung mit Technetium steht. Zum Verständnis der Strukturabhängigkeit des Transports wird anhand einer systematisch variierter Verbindungsreihe untersucht, wie sich Modifizierung des monodentaten Thiolliganden in neutralen, hirngängigen 99m/99Tc-(3+1) Gemischtligandkomplexen der angegebenen Struktur auf Lipophilie und Höhe der Aufnahme im Rattenhirn auswirken. Alle Komplexe enthalten protonisierbare Aminogruppen, die entsprechend ihrem pKa-Wert, bei pH 7,4 in unterschiedlichem Maße geladen sind. Aus diesem Grunde wurde hier der pKa-Wert der Komplexe als ein relevanter Parameter für die Hirnaufnahme bewertet. Er wurde durch RP-HPLC bei unterschiedlichem pH ermittelt. Der Verteilungskoeffizient bei pH 7,4 (logD), wurde als Ausdruck der Lipophilie in die Betrachtungen einbezogen. Die Initiale Hirnaufnahme wurde bei der Ratte 2 min nach Tracerinjektion geprüft. (i.v.; männl. Wistar-Ratten; 5-6 Wochen alt). Die pKa-Werte der Komplexe A und C lagen bei 10,1 bis 9,6. Diese nahezu vollständige Ionisation, bei relativ niedriger Lipophilie (logD 0,3 - 0,7), spiegelte sich in einer niedrigen Hirnaufnahme von 0,2 - 0,5 % ID wieder. Die Einführung eines Ether-Sauerstoffes in die Komplexe (D) erhöhte deren Lipophilie beträchtlich (logD 1,40-1,60)und brachte pKa-Werte von 9,5 bis 8,9. Diese Änderungen ließen die Hirnaufnahme signifikant auf Dosiswerte um 1% ansteigen. In ähnlicher Weise verbesserte die Einführung einer Morpholingruppe (B und E) die Lipophilieparameter der Komplexe (pKa 7,9/7,2, logD 1,2/2,6). Auch hier folgte eine gute initiale Hirnuptake von mehr als 1% ID. Ein zweites Sauerstoffatom im Komplex (F) beeinflusste dessen Lipophilieeigenschaften (pKa 8,3, LogD 2,3) ebenfalls drastisch. Mit diesem Tracer konnte eine sehr gute Aufnahme von 2,1% ID im Hirn registriert werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass speziell die Einführung von Sauerstoffatom(en) in die monodentaten Thiol-Liganden der betrachteten Tc-(3+1) Gemischligandkomplexe zu günstigeren Lipophilieeigenschaften führt, die sich positiv auf deren Hirnaufnahme auswirken.

Die mit 99mTc-MIBI und ähnlichen Verbindungen nachweisbare Expression von P-Glykoproteinen (Pgp), z.B. In Tumoren, ist auch für den Transport von Substanzen durch die Blut-Hirn-Schranke (BHS) von Bedeutung. Die Pgp sind eine Komponente der multidrug resistance. In der BHJS bilden sie ein funktionelle Barriere zum Schutz des Gehirns vor toxischen Substanzen, indem sie die Pgp-Substrate in einem ATP-abhängigen Prozess vom Gehirn in das Blut transportieren. In RT-PCR Studien an amortalisierten Endothelzellen von Rattenhirnkapillaren (RBE4) wurde die Expression der Genprodukte von mdr1a und verstärkt von mdr1b, ähnlich den Verhältnissen bei frisch präparierten Rattenhirnmikrogefäßen, nachgewiesen. Zur Beurteilung von Transportvorgängen durch die Pgp an der BHS wurden deshalb in-vitro-Studien mit RBE-4-Zellen durchgeführt. Funktionell wurde die Pgp-Aktivität charakterisiert durch die Zellaufnahme und den Efflux von [99mTc]MIBI, [3H]Colchicin und [3H]Vinblastin unter Standardbedingungen und bei Hemmung der Pgp. Da die Akkumulation dieser Tracer ganz wesentlich von der metabolistischen Lage der Zellen abhängt wurden in ausgewählten Experimenten Simultanmessungen mit [18F]FDG und anderen Stoffwechseltracern durchgeführt. Mit dem so etablierten Modell konnte der Einfluss von mehr als 20 neuen 99Tc- bzw. Re-Komplexen auf die Pgp Aktivität untersucht werden. Es zeigt sich, dass verschiedene Substanzen zu Veränderungen der Tracerakkumulation in den RBE4-Zellen führen. So wurden Komplexe identifiziert, deren Wirkung mit der des Pgp-Inhibitors Verapamil vergleichbar ist. So erhöht sich z.B. spezifisch die nach 1 h in den Zellen verbleibende [99mTc]MIBI Aktivität bei der Applikation von einer 99Tc- oder analogen Re-Substanz auf 1157±72% bzw. 1117±56% und von Verapamil (je 10 µM) auf 859±103% der Kontrolle. Die Ergebnisse lassen erwarten, dass Tc- oder Re-Komplexe nicht nur Substrate, sondern auch Modulatoren der Pgp sein können.

Im Rahmen unserer Arbeiten zu Technetium- und Rheniumkomplexen mit Affinität zu Rezeptoren von Neurotransmittern wird die Eignung des Ergolinsystems für das Design Dopamin D2-rezeptorbindender Technetiumtracer untersucht. Ausgehend von 6-Methyl-8alpha-aminoergolin wurden erstmalig Re- und Tc-Komplexe synthetisiert, die sich an Ergotalkalioden als Leitverbindung orientieren. Nach Einführung des als Haftatom benötigten Schwefels durch Mercapotoacetylierung der 8alpha-Aminogruppe bindet das Ergolin als monodentater Ligand an Re(V) bzw. Tc(V), die restlichen Metallvalenzen werden durch tridentate Komplexbildner unter Bildung neutraler Gemischtligandkomplexe abgesättigt. Die Rheniumverbindung wurde als kristalline Verbindung isoliert, Technetiumspecies wurden als radiochemisch reine Lösungen hergestellt. Alle synthetisierten Verbindungen haben hohe Affinität zu Dopamin D2-Rezeptoren mit Ki-Werten zwischen 0.38 und 6.9 [Mn] für die organischen Komplexvorstufen bzw. 19.5. [Mn] für den Rheniumkomplex. Bioverteilungsuntersuchungen (Wistarratten) der technetiumkomplexe zeigen geringen Hirnuptake (0.19% Dosis/Organ 5 min p.i.) mit konstanter Speicherung in Putamen und Hippokampus über 10 bis 120 min. Die vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die Verbindungsklasse eine Basis für weitere potentiell Dopamin D2-bindende Radiotracer darstellt.