Способ и состав для получения реагента для радионуклидной диагностики на основе меченной технецием-99m 5-тио-d-глюкозы
Владельцы патента RU 2568888:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт онкологии" Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (ФГБУ "НИИ онкологии" СО РАМН) (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ФГБОУ ВПО НИ ТПУ) (RU)
Изобретение относится к медицине, радиологии, к составам и способам получения радиоактивных препаратов медицинского назначения, которые могут быть использованы для радионуклидной диагностики в онкологии. Способ получения реагента для радионуклидной диагностики на основе меченной технецием-99m 5-тио-D-глюкозы включает приготовление реакционной смеси, состоящей из производной глюкозы, олова (II) хлорида дигидрата, соляной кислоты и аскорбиновой кислоты в 1 мл раствора, фильтрование и стерилизацию полученного раствора с последующей лиофилизацией реагента и его герметизацией во флаконе, причем лиофилизацию смеси проводят без предварительного замораживания в жидком азоте. Реакционная смесь содержит 5-тио-D-глюкозу и воду для инъекций при следующем соотношении компонентов: 5-тио-D-глюкозы 15 мг, олова (II) хлорида дигидрата 0,150-0,175 мг, 0,05 М соляной кислоты 200 мкл (0,36 мг), аскорбиновой кислоты 0,5 мг и 1 мл воды для инъекций. Технический результат: создание стандартного состава устойчивого при хранении для изготовления радиофармацевтического препарата на основе 99mTc-5-тио-D-глюкозы с целью получения изображений опухоли с помощью гамма-камеры методом ОФЭКТ и визуализации биохимических изменений метаболизма, что будет способствовать точной диагностике и эффективному лечению опухолей. 2 н.п. ф-лы, 2 пр., 3 фиг., 1 табл.
Изобретение относится к медицине, радиологии, к составам и способам получения радиоактивных препаратов медицинского назначения, которые могут быть использованы для радионуклидной диагностики в онкологии.
В существующей мировой практике наиболее перспективными радиофармпрепаратами (РФП) для ранней диагностики злокачественных новообразований являются меченные радиоактивными изотопами производные глюкозы. Это связано с тем, что в клетках опухоли отмечается повышенный уровень метаболизма глюкозы по сравнению с нормальными клетками. Поэтому при введении в организм меченой глюкозы в этих клетках наблюдается увеличенное количество радиоактивного маркера, что позволяет получать информацию о местоположении и размерах опухоли за счет высокого соотношения концентраций РФП «опухоль/фон».
В настоящее время в России и за рубежом для диагностики опухолей и оценки эффективности противоопухолевой терапии применяется, главным образом, метод позитрон-эмиссионной томографии (ПЭТ) с РФП 2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза (18F-ФДГ), содержащий позитрон-излучающий радионуклид фтор-18 [Baum R.P., Schmuecking M., Bonnet R. et all. F-18 FDG PET for metabolic 3D-radiation treatment planning of non-small cell lung cancer // Eur. J. Nucl. Med. and Mol. Imag. - 2002. Vol.43. - P.96-99]. Несмотря на высокую диагностическую информативность метода ПЭТ, его широкое применение в России ограничено из-за высокой стоимости, а также отсутствия ПЭТ-центров. Так стоимость одного обследования с 18F-ФДГ (в зависимости от исследуемой области) колеблется от 7-20 тыс. рублей и более, а ориентировочная стоимость строительства ПЭТ-центра составляет около 700 млн. рублей. В данное время в России реально функционируют только 10 центров позитронно-эмиссионной томографии. Из них 6 расположены в Москве и Санкт-Петербурге.
Вместе с тем, в стране существует более 200 центров, оснащенных гамма-камерами для проведения однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), где диагностика чаще всего осуществляется с использованием РФП на основе короткоживущего (T1/2=6 ч) технеция-99м (99mTc). Как правило, технециевые РФП изготавливаются в виде стандартных наборов реагентов (лиофилизатов) к генератору технеция-99м, которые представляют собой смеси, приготовленные методом сублимационной сушки [Лыков А.В. Сублимационная сушка // В кн.: Теория сушки. - M.: Энергия. - 1968. - С.334-362]. При их смешивании с элюатом технеция-99м (раствор натрия пертехнетата, 99mTc), выделенного из генератора, получается готовый РФП с заданными свойствами. Срок годности лиофилизатов обычно составляет 1 год.
Разработка для ОФЭКТ в качестве диагностического средства лиофилизатов для приготовления меченых 99mTc тех или иных производных глюкозы позволила бы во много раз увеличить количество исследований в онкологии и значительно снизить демографические потери населения от социально значимых заболеваний. Однако до настоящего времени такие препараты до практического применения в России и в мире не доведены.
Основные проблемы, с которыми сталкиваются исследователи при получении меченных 99mTc производных глюкозы, связаны с химическими свойствами этого радионуклида. В отличие от РФП на основе таких изотопов, как 123I и 18F, которые могут быть получены в результате окислительно-восстановительных реакций или реакций нуклеофильного замещения с лигандом, РФП с 99mTc обычно получают только через координационную связь с определенным лигандом, что является гораздо более трудным. Тем более, что глюкоза имеет в молекуле только кислород и атомы углерода, и здесь сложно сформировать устойчивую координационную связь с 99mTc. Решением указанной проблемы является введение в молекулы производных глюкозы азота или серы. При этом 99mTc в степени окисления +5 выступает в качестве донора электронов и может образовывать координационные связи с этими атомами. Как известно, 99mTc, выделяемый из генератора, имеет степень окисления +7. Поэтому для образования координационных связей с производными глюкозы, содержащими в молекуле атом азота или серы, необходимо снизить валентность 99mTc, например, с помощью восстанавливающего агента - олова (II) хлорида дигидрата (SnCl2·2H2O).
В настоящее время имеется достаточно много способов получения меченных технецием-99м различных производных глюкозы. Например, в работе [Zhu Lin Liu. Glucose Derivative complex marked with 99mTc, 188Re or 186Re and its prepn process // CN Заявка №101020697 МПК A61K 51/04; C07F 13/00; A61K 103/10 - 22.08.2008] рассматриваются способы приготовления меченных радионуклидами комплексов производных глюкозы. Отмечается, что комплексы глюкозы с 99mTc, 188Re и 186Re имеют низкую стоимость в сочетании с удобным периодом полураспада и энергией излучения для проведения ОФЭКТ исследований.
Известен относительно простой способ получения 5-тио-D-глюкозы с технецием-99м [Suleyman Kutlan Ozker, Bert David Collier. Imaging methods and compositions // United States Patent No.: 60998222003 A61K 51/00 - 08.08.2000], в соответствии с которым препарат 99mTc-5-тио-D-глюкозу готовят путем смешивания 10 мг 5-тио-D-глюкозы с 74 мкг хлорида олова (II) дигидрата с последующим введением в полученную смесь 2-4 мл раствора пертехнетата, 99mTc с активностью 50-100 мКи (1,85-3,7 ГБк) и инкубацией в течение 30 мин. При этом эффективность мечения составляет 98,5±0,8% и остается стабильной 24 ч. Авторы предполагают, что реакция мечения будет хорошо проходить в присутствии 0,01-2 мг ионов олова (II) в виде хлорида дигидрата или фторида. Недостатком предложенного способа является то, что в отличие от лиофилизатов, исходная смесь реагентов для получения препарата не может храниться более 1-2 часов вследствие окисления олова (II) до 4-х валентного состояния.
Такой же недостаток имеет методика мечения 5-тио-D-глюкозы, предложенная в [Hee-Kyung Lee, Dae-Hybk Moon, Jin-Sook Ryu et al. Radioisotope-labeled complexes of glucose derivatives and kits for the preparation thereof // Patent United States Pub. No.: 2003/0120046 A1 - 26.06.2003]. Здесь во флакон, содержащий смесь 5-тио-D-глюкозы (5 мг, 0,51 ммоль) и SnCl2·H2O (80 мкг), добавляют 20 мКи/мл 99mTcO4-. После перемешивают в течение 10 мин. Затем проводят исследования.
Наиболее близким к заявляемому является состав и способ получения реагента для приготовления меченной технецием-99м производной 1-тио-D-глюкозы, приведенный в этой же работе и выбранный в качестве прототипа. Согласно этому способу смесь 1 мг 1-тио-β-D-глюкозы, 80 мкг хлорида олова (II), 100 мкл 0,02 М HCl и 0,5 мг аскорбиновой кислоты, используемой в качестве добавки, препятствующей восстановлению олова (II), растворяют в 1 мл физиологического раствора. Затем полученный раствор пропускают через стерильный фильтр (размер пор 0,22 мкм) и вносят во флакон вместимостью 10 мл. После содержимое флакона замораживают в жидком азоте и лиофилизируют. По окончании обезвоживания флакон запечатывают алюминиевой крышкой под вакуумом и выдерживают при комнатной температуре. Перед использованием во флакон с реагентом вносят 50 мКи 99mTc, содержащегося в 1,5 мл физиологического раствора, и перемешивают при комнатной температуре в течение 10 минут.
В приведенном способе-прототипе не рассматриваются условия и возможность создания реагента в виде лиофилизата для приготовления меченой 99mTc производной 5-тио-D-глюкозы.
Таким образом, эта задача до настоящего времени остается нерешенной. Технический результат от предлагаемого изобретения состоит в создании стандартного состава (лиофилизата), устойчивого при хранении для изготовления радиофармацевтического препарата на основе 99mTc-5-тио-D-глюкозы, с целью получения изображений опухоли с помощью гамма-камеры методом ОФЭКТ и визуализации биохимических изменений метаболизма, что будет способствовать точной диагностике и эффективному лечению опухолей.
Для достижения нового технического результата в способе получения реагента для радионуклидной диагностики на основе меченной технецием-99m 5-тио-D-глюкозы, включающем приготовление реакционной смеси, состоящей из производной глюкозы, олова (II) хлорида дигидрата, соляной кислоты и аскорбиновой кислоты в 1 мл раствора, фильтрование и стерилизацию полученного раствора с последующей лиофилизацией реагента и его герметизацией во флаконе, причем лиофилизацию смеси проводят без предварительного замораживания в жидком азоте.
Реакционная смесь содержит 5-тио-D-глюкозу и воду для инъекций при следующем соотношении компонентов: 5-тио-D-глюкозы 15 мг, олова (II) хлорида дигидрата 0,150-0,175 мг, 0,05 М соляной кислоты 200 мкл (0,36 мг), аскорбиновой кислоты 0,5 мг и 1 мл воды для инъекций.
Изобретение поясняется Фиг. 1-3, на которых представлено:
Фиг. 1. Радиохроматограмма препарата 99mTc-3-тио-D-глюкоза. Подвижная фаза: ацетон.
Фиг. 2. Радиохроматограмма препарата 99mTc-тио-D-глюкоза. Подвижная фаза - смесь C2H5OH: 25% NH4OH:H2O÷2:5:5 (по объему).
Фиг. 3. Сцинтиграмма мыши линии C57BL/6 с привитой в область бедра карциномой Льюиса (LLC) через 30 мин после инъекции препарата 99mTc-6-тио-D-глюкоза.
Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения.
Пример 1. Во флакон вместимостью 10 мл вносят навеску 5-тио-D-глюкозы массой 15 мг и разводят ее в 1 мл воды для инъекций. Затем последовательно добавляют 25 мкл свежеприготовленного раствора Sn (II) (концентрация 7 мг/мл по SnCl2·2H2O), 50 мкл водного раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 10 мг/мл и 200 мкл 0,05М HCl. Полученный раствор пропускают через стерилизующий фильтр (размер пор 0,22 мкм) во флакон вместимостью 10 мл. После флакон без предварительного замораживания смеси помещают в холодильную камеру лиофилизатора и проводят процесс лиофилизации в автоматическом режиме при заданных параметрах: P=0,2 Па, t=-50°C в течение 24 часов.
Для приготовления препарата во флакон с реагентом вводят 4 мл элюата 99mTc с активностью 1,5-2 ГБк (40-50 мКи) и инкубируют в ультразвуковой ванне в течение 30 мин.
Радиохимическую чистоту (РХЧ) полученного продукта оценивают путем снятия хроматограмм в двух подвижных фазах: в ацетоне с использованием пластин силикагеля ПТСХ-АФ-А-УФ (Sorbfil) и в смеси C2H5OH: 25% NH4OH:H2O÷2:5:5 на полосках ватмана Filtrak-17 (Германия) с последующим изучением распределения активности 99mTc по длине радиохроматограмм.
В среде ацетона комплекс 99mTc-тио-D-глюкоза остается на линии старта, а непрореагировавшие ионы 99mTc(VII) поднимаются с фронтом растворителя, что позволяет сделать количественную оценку этой примеси. Напротив, в среде этанола с фронтом элюента вместе с ионами 99mTc(VII) поднимается и комплекс 99mTc-5-тио-D-глюкоза, а на линии старта остается примесь несвязанного с субстанцией гидролизированного оксида технеция (99mTcO2), что также позволяет сделать ее количественную оценку. Хроматограммы меченной 99mTc-5-тио-D-глюкозы, полученные в ацетоне и в смеси этанола с аммиаком, представлены на фиг. 1 и 2, соответственно. Расчеты, сделанные по этим хроматограммам, показывают, что общее содержание примесей 99mTc(VII) и гидролизованного оксида (99mTcO2) в препарате не превышает 3%, а его радиохимическая чистота составляет 97% и остается на этом уровне в течение 24 ч.
Пример 2. Реакционную смесь готовят так же, как и в примере 1, с тем отличием, что после ее фильтрации через стерилизующий фильтр во флакон, проводят предварительное замораживание флакона в жидком азоте с последующим его помещением в холодильную камеру лиофилизатора и проведением лиофилизации смеси в том же режиме. Для приготовления препарата во флакон с реагентом также вводят элюат 99mTc с активностью 1,5-2 ГБк (40-50 мКи) и инкубируют в ультразвуковой ванне в течение 30 мин.
Последующее изучение радиохроматограмм препарата в ацетоне и смеси этанола с аммиаком показало, что его радиохимическая чистота составляет 87%, что хуже, чем в примере 1, где предварительное замораживание смеси не проводилось.
В состав смеси, приведенной в Примере 1, в качестве вспомогательных веществ, обеспечивающих восстановление 99mTc(VII) и его стабилизацию в этом состоянии при последующем взаимодействии с 5-тио-D-глюкозой, входят 0,175 мг Sn(II), 0,5 мг аскорбиновой кислоты и 0,36 мг HCl. Здесь количество аскорбиновой кислоты совпадает с прототипом. Приведенное количество HCl обеспечивает значение pH=5 готового препарата после смешивания лиофилизата с 4 мл элюата технеция-99м.
К числу факторов, осложняющих получение целевого меченного 99mTc продукта, относится то, что при взаимодействии 99mTc(VII) с Sn(II) возможно дополнительное образование коллоида типа (-O-TcO-O-SnCl2-O-TcO-)n, где n=2, 3 … - число, зависящее от pH раствора. Образование коллоида олова возможно также вследствие гидролиза избытка SnCl2, протекающего по уравнению: SnCl2+N2O→Sn(OH)Cl+HCl [Зайцева Л.Л., Величко А.В., Виноградов И.В. Соединения технеция и области их применения // Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1984. - Т.9. - С.180].
В этой связи были проведены предварительные исследования для установления необходимого и достаточного количества Sn(II) в составе лиофилизата, которое бы обеспечивало практически полное восстановление 99mTc(VII) при минимальном образовании коллоида. Активность 99mTc, связанного на коллоиде, определяли путем фильтрации препарата через фильтрующие насадки типа Minisart с диаметром пор 50 нм с последующим измерением активности фильтрата. Расчет вклада активности коллоидной формы (СК) в общую активность препарата проводили по разности активностей исходного раствора препарата (АИсх) и фильтрата (АФ) [%].
Радиохимическую чистоту препаратов, полученных из лиофилизатов с различным содержанием Sn(II), определяли так же, как и в Примере 1. Результаты этих исследований приведены в Таблице.
Из представленных результатов следует, что с увеличением в составе смеси содержания Sn(II) в препарате существенно возрастает количество радиоактивного коллоида с одновременным снижением его РХЧ. Снижение радиохимической чистоты наблюдается также при концентрации Sn(II) в смеси ниже 150 мг/мл. Лучшие показатели РХЧ достигаются в области значений 0,150-0,175 мг/мл, что и определило содержание Sn(II) в лиофилизате.
В целом предлагаемый способ позволяет получать реагент для приготовления меченного технецием-99м препарата на основе 5-тио-D-глюкозы, пригодный для проведения гамма-сцинтиграфических исследований в онкологии, о чем свидетельствует сцинтиграмма на фиг. 3, полученная через 30 мин после введения радиофармпрепарата экспериментальному животному (мыши).
1. Состав реагента для радионуклидной диагностики на основе меченной технецием-99m 5-тио-D-глюкозы, содержащий производную глюкозы, олова (II) хлорида дигидрат, соляную кислоту и аскорбиновую кислоту в 1 мл раствора, отличающийся тем, что в качестве производной глюкозы содержит 5-тио-D-глюкозу, а в качестве раствора воду для инъекций при следующем соотношении компонентов в 1 мл раствора:
5-тио-D-глюкозы | 15 мг |
олова (II) хлорида дигидрата | 0,150-0,175 мг |
0,05 М соляной кислоты | 0,36 мг |
аскорбиновой кислоты | 0,5 мг |
2. Способ получения реагента для радионуклидной диагностики на основе меченной технецием-99m 5-тио-D-глюкозы, включающий приготовление реакционной смеси, состоящей из производной глюкозы, олова (II) хлорида дигидрата, соляной кислоты и аскорбиновой кислоты в 1 мл раствора, фильтрующую стерилизацию полученного раствора, последующую лиофилизацию и герметизацию реагента во флаконе, отличающийся тем, что в для приготовления реакционной смеси используют состав по п. 1, а лиофилизацию смеси проводят без предварительного замораживания в жидком азоте.