分子探針11C-奧西替尼的自動化合成

勞業(yè)興，甘滿權，張潔霞

(1.廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院PET/CT中心；2.廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科，廣東 廣州 510230)

非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)引起的肺癌占比高達80%～85%[1]。治療方法包括肺手術切除、化療以及放療等，其中靶向治療以其高特異性和相對較少不良反應為肺癌治療提供了更好的選擇方案。表皮生長因子-酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-TKIs)是其中極富吸引力的一類靶向治療藥物，主要通過靶向癌細胞過量表達的蛋白質——表皮生長因子起到治療作用。第一、二代EGFR-TKIs(吉非替尼、厄洛替尼、?？颂婺帷⒎ㄌ婺?治療EGFR突變非小細胞肺癌已經(jīng)成為臨床治療重要方法[2]。然而，大多數(shù)患者經(jīng)過一段時間治療后都會因為生物或藥理上的原因發(fā)生耐藥性，比如T790M突變、較低的藥物穿透性導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤復發(fā)等[3,4]。第三代EGFR-TKIs因此被發(fā)展起來，其主要特點是靶向T790M突變的非小細胞肺癌，且具有更好的血腦屏障滲透性[5,6]。奧西替尼是阿斯利康公司研制的第三代EGFR-TKIs代表藥物。它是一種口服、強效、不可逆的EGFR-TKIs，用于經(jīng)過其它EGFR-TKIs治療后進展的EGFR T790M突變陽性的非小細胞肺癌，為非小細胞肺癌尤其中樞系統(tǒng)轉移癌的臨床治療提供了一種新的方案[3]。

許多特異性靶向EGFR激酶的化合物經(jīng)正電子核素標記后，可以通過PET/CT影像技術對其藥物作用機制進行基礎或臨床研究，如[11C]PD153035[7-9]、[18F]ML01[10]、[11C]ML03[11]、[11C]ML04[12]、[18F]ML04[13]、[18F]PEG6-IPQA[14]、 [18F]FEA-Erlotinib[15]、[11C]AZD8931[16]、[124I]morpholino-IPQA[17]等。以11C或18F原子取代EGFR-TKIs藥物結構中的12C或19F原子，可以得到與臨床用藥結構相同的正電子藥物，如[11C]Gefitinib[18], [18F]Gefitinib[19-21]、[11C]Erlotinib[22-27]、[18F]Afatinib[25,28]、以及[O-methyl-11C]Osimertinib[29-31]，能完全表征其相應臨床藥物的生物學和藥物動力學特點，通過PET/CT顯像技術可以為藥物研發(fā)和疾病機制研究提供精準信息。本文報道了一種通過自動化裝置使用11C正電子放射性核素標記奧西替尼的方法。其與已報道的[O-methyl-11C]Osimertinib[29-31]制備方法相比區(qū)別在于使用標記前體不同，在氨基而非羥基上進行標記，不需要加堿，在溫和條件下即可完成標記。該標記方法簡單高效，標記所得藥物具有很高的化學純度和放射化學純度，可以滿足臨床科研的需要。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

美國通用公司MINItrace小型醫(yī)用回旋加速器，TracerLab FX C正電子藥物合成儀，賽默飛世爾公司Thermo UltiMate-3000高效液相色譜儀，Bioscan公司放射性檢測器。前體去甲基奧西替尼由廣譽生物科技有限公司提供，無水乙腈、三氟甲磺酸銀、單質碘、Carboxen-1000等試劑購于美國Sigma公司，Porapak-Q購于美國Waters公司。

1.2 合成方法

1.2.111C-CH3OTf制備 啟動MINItrace回旋加速器，通過9.6MeV質子在30 μA束流下轟擊回旋加速器靶體中氮氧混合氣(N2:O2=99.5/0.5)，發(fā)生14N(p, α)11C 反應產(chǎn)生11C-CO2。11C-CO2通過預先活化的分子篩吸附，380 ℃解析后通過氮氣載帶進入TracerLab FX C合成儀。采用氣相法將11C-CO2轉化為11C-CH4，如圖1所示。首先11C-CO2在高純氮氣載帶下與氫氣(100 mL/min)同時通過Ni催化劑，400 ℃下11C-CO2被還原為11C-CH4。11C-CH4被經(jīng)過液氮冷卻至-140 ℃CH4Trap中的 Carbosphere碳顆粒吸附。11C-CH4充分富集后，加熱Carbosphere釋放11C-CH4進入氣體循環(huán)系統(tǒng)，與I2在730 ℃反應，通過碘的自由基反應轉化為11C-CH3I。11C-CH3I被氣體循環(huán)系統(tǒng)中MeI柱(Porapak-Q)在室溫下吸附。11C-CH3I充分富集后，加熱Porapak-Q至190 ℃釋放11C-CH3I，經(jīng)過由三氟甲磺酸銀及Carboxen-1000?混合物填充的Me-TF柱，轉化為11C-CH3OTf。

圖1 TracerLab FX C 合成模塊

1.2.211C-奧西替尼合成 反應條件如圖2所示。11C-CH3OTf在20 mL/min氦氣載帶下，通入1 mL濃度為1-2 mg/mL的去甲基奧西替尼乙腈溶液中。將連接反應瓶的閥門關閉。前體在80 ℃下與11C-CH3OTf反應5分鐘。反應液冷卻至40 ℃后，進入半制備液相色譜分離純化(色譜條件：色譜柱MACHEREY-NAGEL VP 250/10 Nucleosil 100-5C18 Nautilus，流動相為0.2%NH3·H2O EtOH:H2O=90∶10，流速為4 mL/min)。收集大約5.5分鐘時的放射峰。生理鹽水稀釋后，通過Millex-GV 0.22 μm微孔濾膜濾過得到[11C]Osimertinib注射液。

a.H2, Ni, 400 ℃; b. I2, 730 ℃; c.AgOTf, 200 ℃; d.CH3CN, 80 ℃, 5 min

圖2 反應試劑及條件

1.2.311C-奧西替尼純度檢查 采用高效液相色譜法對11C-奧西替尼的化學純度、放射化學純度進行檢查。色譜條件：色譜柱Thermo Synoronis C18, 5 μm, 4.6×250 mm；流動相為2% NH3·H2O MeOH∶H2O=90∶10；流速為1 mL/min。檢測器：254 nm紫外檢測器，Bioscan flow-count FC-3600放射性檢測器。

2 結果

2.1 11C-奧西替尼的合成

使用TracerLab FX C自動化合成裝置，通過自定義合成程序合成11C-奧西替尼，用時在60 min以內(nèi)，產(chǎn)物校正放化產(chǎn)率約為50%。使用半制備高效液相色譜進行分離純化，產(chǎn)物出峰時間約為5.5 min(圖3)。11C核素半衰期很短，僅20 min，該制備方法所用時間短、產(chǎn)率高，能較好解決放射性核素衰變過快常導致藥量不足的問題，可以滿足臨床及科研的需要。

A. 254 nm紫外吸收圖譜;B.γ-放射性色譜圖

圖311C-奧西替尼合成半制備液相色譜圖

2.2 11C-奧西替尼的質量控制

采用高效液相色譜法進行純度分析。使用該合成方法得到的11C-奧西替尼化學純度>95%，放射化學純度>99%(圖4)。

A.11C-奧西替尼γ-放射性色譜圖;B.11C-奧西替尼254 nm紫外吸收圖譜;C.12C-奧西替尼254 nm紫外吸收圖譜

圖411C-奧西替尼分析液相色譜圖

3 討論

在合成11C-奧西替尼過程中，我們對比了11C-CH3I和11C-CH3OTf作為親核試劑對產(chǎn)率的影響。使用11C-CH3I作為親核試劑時，產(chǎn)率較低。使用11C-CH3OTf作為親核試劑時，產(chǎn)率明顯得到提高，達到50%以上。在進行藥物分離純化中，使用乙醇水溶液(0.2%NH3·H2O EtOH:H2O=90∶10)作為流動相，前體與產(chǎn)物具有較好的分離度，產(chǎn)物出峰時間短，且避免使用乙腈、甲醇等有毒試劑，簡化了后處理。制備時間縮短可以較好地減少因核素衰變導致的藥物損失。

本方法通過自動化裝置合成11C-奧西替尼，方法簡便無需手動操作，減少了人員輻射劑量且提高了合成效率。通過該方法所得藥物產(chǎn)率、化學純度、放射化學純度均較高，藥物結構與臨床使用的奧西替尼相同，可以在影像學或藥代動力學實驗中用來表征奧西替尼在動物體內(nèi)的生物學行為，為對該藥物進一步研究提供了條件。