Innovación y tecnología al servicio del diagnóstico con emisión de positrones Dr. Eduardo Savio Centro Uruguayo de Imagenología Molecular Facultad de Química – Universidad de la República eduardo.savio@cudim.org - esavio@fq.edu.uy Marzo 2014 Estudios diagnósticos PET tras administrar el radiofármaco 2-18FDG Imagenología Molecular Radionucleidos Radiofármacos Instrumentación Centellograma óseo Radiofármaco diagnóstico Radiofármaco terapéutico RADIOFARMACIA Es una especialidad de las ciencias y la práctica farmacéutica involucrada en: Diseño Preparación Control de calidad Dispensación de sustancias radiactivas (Radiofármacos) con fines diagnósticos y terapéuticos a ser empleados en Medicina Nuclear. ¿Qué es un radiofármaco? Son preparados radiactivos aptos para ser administrados en seres humanos. RADIOFÁRMACOS Se administran a nivel de “trazas” con fines diagnósticos o terapéuticos. No producen efectos farmacológicos sino que es la energía emitida en el decaimiento la responsable de su función. Radiofármacos Preparados radiactivos, de diversa naturaleza física, química o biológica Elementos Partículas Biomoléculas (péptidos, proteínas) Compuestos de coordinación Compuestos orgánicos Células (leucocitos, glóbulos rojos) Contienen radionucleidos, responsables de la señal diagnóstica o efecto terapéutico + OH2 H2O Tc OC OH2 CO CO Radionucleidos Transformación nuclear (emitiendo partículas o radiación electromagnética) Poder de penetración Medicina Nuclear Es una especialidad médica que emplea radiofármacos para evaluar una anatomía, comportamiento fisiológico o fisiopatológico o efectúa terapia con fuentes abiertas Fuente sellada fuente abierta Radiofármacos de diagnóstico Propiedades ideales del radionucleido Período de semidesintegración corto Fácil disponibilidad Química versátil para unirlo a moléculas de interés Propiedades ideales del radiofármaco Período efectivo corto Comportamiento biológico acorde con patología a diagnosticar Relación captación tejido blanco/no blanco adecuada Estabilidad Alta pureza radioquímica Propiedades farmacéuticas adecuadas ESTUDIOS DIAGNÓSTICOS Dependiendo del radionucleido empleado será el equipo de imágenes: SPECT (Single photon emission computed tomography) PET (Positron emission tomography) MEDICINA NUCLEAR CONVENCIONAL O SPECT Juego de reactivos (Kit) Preparación: marcación y control de calidad Registros y acondicionamiento Administración al paciente Adquisición de la imagen Elaboración del informe por el médico nuclear Centellograma óseo O HO O HO P OH P OH O P P OH OH O H H OH OH 99mTc-MDP O HO O OH O P P OH H OH OH 99mTc-HEDP O Metástasis, fracturas, artrosis Sitios donde hay formación activa ósea HO P O OH 99mTc- OH P OH O Pirofosfato Estudios cardiacos Estudios estáticos de perfusión Estudios dinámicos o gatillados Se visualizan en tres orientaciones Estudios cardiacos Stress Reposo Estudios gatillados permiten conocer Fraccción de ejección VI Uniformidad de la perfusión Estado de la pared Estudios cardiacos • El radiofármaco más utilizado es el 99mTc-sestamibi, catión lipofílico que ingresa al corazón por difusión pasiva y permite estudiar la perfusión miocárdica OEt OEt OEt O O O N N O N N Tc N + EtO O P + P Tc P O P O N EtO OEt OEt OEt O 99mTc-Tetrafosmin 99mTc-MIBI PET (Positron emission tomography) Positron (+) 511 keV 511 keV El radionucleido emite un positron. Éste interactúa con un electrón. La aniquilación del par positrón-electrón genera dos fotones de 511 keV que son emitidos exactamente en 180 grados Primer Foro de Radioprotección 18 Eduardo Savio - CUDIM OBJETIVOS DEL CUDIM Diagnóstico clínico Oncología, neurología y cardiología Capacitación Profesional, técnico y docente Investigación clínica y biomédica •Desarrollo de nuevos métodos de diagnóstico •Evaluación y monitoreo de nuevos medicamentos en desarrollo Radionucleidos PET RN Carbon-11 T1/2 20.4 min Fluor-18 110 min Nitrogeno-13 10 min Oxigeno-15 2 min •Deficit de neutrones •Decaen por emision de + • Se producen en un ciclotrón RN para PET C-11 O-15 F-18 Ga-68 Cu-64 N-13 Rb-82 I-124 ...y quizas algunos mas C-10 O-14 In-110m Tc-94 Cu-61 Cu-62 Br-77…. Ciclotrón clásico • • • D1 y D2 se llaman dees debido a su forma Un potencial de alta frecuencia alternante es aplicado a las dees Un campo magnético uniforme es perpendicular a ellas Producción de radionucleidos PET Trace® (GE) - 16.5 MeV RN Reacción nuclear Blanco 18F 18O(p,n)18F H218O (l) 11C 14N(p,α)11C N2, 1% O2 15O 14N(d,n)15O N2, 1% O2 Ciclotrón • Diseño vertical • Doble partícula (protones y deuterones), lo que ofrece amplio rango de producción de trazadores • Irradiación simultánea de 2 blancos • Fuente de iones fija, de un diseño sencillo y confiable • Operación automatizada • Capacidad de producir nucleidos para 18F, 11CO2, 11CH4, 13N, 15O, Producción 18Fluor (18F-) Blanco líquido Reborde frontal Materiales de construcción: Ag, Nb Refrigeración por agua y helio Beam Volumen 1 a 5 mL (2.5 mL) Agua de enfriamiento Los reactivos de marcación para 11C: precursores primarios Solo unos pocos precursores producidos en el blanco están disponibles Los precursores son moléculas pequeñas reactivas para la marcación de diferentes estructuras. Los precursores primarios se producen en el blanco Inciden en la actividad específica Sintesis… 11CH 4 ”Blanco” 11CO 2 Sintesis… PET: Tomografía de Emisión de Positrones • Técnica de medicina nuclear • Ciclotrón, área de producción de radiofármacos y cámaras PET/CT • Permite cuantificar la cinética de sustancias trazadoras ionizantes • En tejidos animales o humanos • Permitiendo medir los procesos fisiológicos y bioquímicos Flujo de la información computadora Anillo detector Imagen PET CT PET/CT Cortesía: David Townsend. Pittsburgh University TAC CT 10 a 15 s FUSION TAC PET Corrección por dispersión Corrección por atenuación PET de tronco 20 min TAC PET Fusión PET/TAC Semin Nucl Med 36:157-168, 2006 PET PET / CT CUDIM Tumor neuroendócrino TAC: normal Tumor neuroendócrino 11C- HTP: 2 lesiones PET/TAC: ubicación de las metástasis Radiofámacos PET 11C-Colina 11C- y 18F-Acetato 11C-Metionina 11C- y 18F-Metomidato 11C-Raclopride 11C-Flumazenil 11C-Hidroxitriptofano 11C-Hidroxiefedrina 11C- y 18F-DOPA 11C-Deuterodeprenil 11C- y 18F-PIB 11C-Nomifensina 11C-Beta-CIT 11C-N-Metilspiperone 11C-SCH 23390 11C-PK11195 18F-FDDPN 11C-NST-ML10 15O 15O-CO 15O-H O 2 Cáncer de próstata, tumores cerebrales Cáncer de próstata Tumores cerebrales, tumores de paratiroideas Canceres y adenomas adrenocorticales Receptores D2, prolactinoma; Parkinson, Parkinsonismo Epilepsia, neurodegeneración Tumores productores de serotonina (neuroendócrinos) Feocromocitoma Degeneración presináptica: Parkinson, Parkinsonismo Astrocitosis cerebral, CJD, Alzheimer, etc Amiloidosis cerebral, Alzheimer Parkinson, Parkinsonismo Parkinson, Parkinsonismo Parkinson, Parkinsonismo, esquizofrenia Parkinson (receptores D1) Proliferacion microglial Amiloidosis cerebral y ovillos neurofibrilares Apoptosis en pacientes con stroke Extracción y consumo de oxígeno Volumen sanguíneo cerebral Flujo sanguíneo Wester, H.-J. Clin Cancer Res 2007;13:3470-3481 Copyright ©2007 American Association for Cancer Research Area preparación moléculas marcadas emisores PET: 4 laboratorios Tratamiento del aire de celdas Filtros HEPA Filtros de Carbón activado Diferenciales de presión Módulos de síntesis Producción de radiofármacos de 18F y 11C Fastlab Fx/FN Métodos automatizados Tiempos de procesamiento cortos OPTIMIZACION!!! FxC Producción of RF en GMP 18F-FDG 2 FASTlab™ (GE) modules 11C-RF 2 TRACERlab™ FX C Pro (GE) modules 18F-RF 1 TRACERlab™ FX FN module Radiofármacos en uso clínico en CUDIM 18F]FDG Captación de glucosa [11C]MET Captación de aminoácidos [11C]COL [18F]NaF Metabolismo lipídico Captación ósea [11C]PIB [18F]FMISO Depósitos de placa de β-Amieloide Hipoxia [11C]DED [18F]FLT Sobre expresión de MAO-B Proliferación celular 68Ga-radiofármacos y [15O]H2O no están incluidos Control de calidad ASPECTO pH PUREZA RADIOQUIMICA (HPLC Gamma) PUREZA QUIMICA (HPLC UV o GC) DISOLVENTES RESIDUALES (GC) PUREZA RADIONUCLEIDICA (Espectro Gamma multicanal) IDENTIDAD RADIONUCLEIDICA (Determinación T½) ACTIVIDAD ESPECIFICA (EOS) 11C-PiB Esterilidad y Endotoxinas Bacterianas (post 24 hs.) Síntesis de 18F-2-fluoro-2-desoxiglucosa Retención de 18F- en QMA (separación de H218O) y elución con Na2CO3:K.2.2.2 en H2O:MeCN Evaporación a sequedad y reacción con Triflato de manosa en MeCN Hidrólisis básica sobre C18, Neutralización y purificación sobre Alúmina y Oasis® Síntesis de 18F-2-fluoro-2-desoxiglucosa D-1,3,4,6-tetra-O-acetil-18F-2fluoro-2-desoxiglucosa D-1,3,4,6-tetra-O-acetil-2-Otrifluorometanosulfonilmanosa Neutralización Purificación Formulación D-1,3,4,6-tetra-O-acetil-18F-2fluoro-2-desoxiglucosa D-18F-2-fluoro-2-desoxiglucosa Rendimiento (ndc): 80±2 % Tiempo de síntesis: 23±1 minutos Síntesis de 18F-2-fluoro-2-desoxiglucosa 18F- K+ Complejo Kriptofix-K+ PROCESO DE PRODUCCIÓN DE Bunker del ciclotrón Ciclotrón Area Blanca 18Fluoruro Laboratorio de QC Módulo de Síntesis 18FDG PRQ, PQ,PRN, pH, Esterilidad, Endotoxinas Administración al paciente 18FDG Fraccionamiento Solución inyectable de 18FDG [18F] FDG – Captación y metabolismo Glycogen 18FDG-1-P Hexokinas e K3 K1 18FDG 18FDG K2 Glucose Transporter Polypeptides Sangre GLUT 1 - 4 K4 18FDG-6- 18FDG-6P phosphoglucono- HMP shunt lactone Glucose-6Phosphatase 18F-fru- 6-P Glycolysis Tumor Cell [18F] FDG – Indicaciones cubiertas FNR • DIAGNOSTICO INICIAL • SOSPECHA DE RECIDIVA • RESPUESTA A LA TERAPIA PLANIFICACIÓN DE LA RT • • • • • • • • • • • • NODULO PULMONAR SOLITARIO CANCER DE PULMON CANCER DE ESOFAGO CANCER COLORRECTAL MELANOMA LINFOMAS TUMORES DE CABEZA Y CUELLO TUMORES DE TIROIDES CANCER DE MAMA CANCER DE OVARIO TUMORES DEL SNC OTRAS INDICACIONES Precursores radioquímicos 11C-metilación [11C]CO2 [11C]CH4 nucleofílica [11C]CH3I (S-11C-metilación) 11C-COL (N-11C-metilación) 11C-RAC (O-11C-metilación) 11C-MET [11C]CH3OT f (N-11C-metilación) 11C-DED (N-11C-metilación) 11C-PIB Síntesis de [11C]-colina Rendimiento (ndc, a partir de 11CO2): (25±5) % Tiempo de síntesis: 18-22 min Mecanismos de captación [11C]-colina Mecanismo de captación: Metabolismo lipídico : Órganos de más alta captación: hígado, páncreas, bazo, glándulas salivas, glándulas lacrimales, excreción renal, médula ósea e intestino Síntesis de [11C]-metionina Rendimiento (ndc, a partir de 11CO2): 30% Tiempo de síntesis: 15-20 min Mecanismos de captación [11C]-metionina Mecanismo de captación: transporte de aminoácidos y síntesis de proteinas Mayor captación en: hígado, glándulas salivales, glándulas lacrimales, médula ósea, corteza renal y vejiga. TRACERlab FX C Pro with 11 COof2 11CO2 to 11CH4 Conversion TRACERlab FX C Pro with 11 COof2 11CH4 to MeI / MeTF Conversion TRACERlab FX C Pro with 11CO Labelling with MeI / MeTF 2 TRACERlab FX C Pro with 11 HPLC COpurification 2 TRACERlab FX C Pro with 11CO Solid phase extraction 2 and formulation 11C-Radiofármaco Agente 11C-metilante Función 11C-metilada 11C-Colina [11C]CH3I Amina 2ª alifática (N) 11C-PIB [11C]CH3OTf 11C-MHED [11C]CH3I Amina 1ª aromática (N) Amina 1ª alifática (N) 11C-Metionina [11C]CH3I Alquiltiolato (S) 11C-Flumazenil [11C]CH3I Amida 2ª (N) 11C-Metomidato [11C]CH3I Carboxilato (O) 11C-Carfentanilo [11C]CH3OTf Carboxilato (O) 11C-Raclopride [11C]CH3OTf Fenolato (O) 11C-Deprenil [11C]CH3OTf Amina 2ª alifática (N) Enfermedad de Alzheimer •Se caracteriza por trastornos cognitivos de inicio gradual pero progreso irrefrenable. •Produce pérdida de funciones y conduce a la muerte entre 6 a 12 años después de iniciarse el trastorno. Atrofia de la corteza cerebral Pérdida de neuronas corticales y subcorticales Placas seniles (acum. anormales de -amiloide) Ovillos de neurofibrillas (proteínas tau). Procesos patológicos del tejido cerebral Hipermetabolismo PBR FDG Microgliosis NOXA Astrocitosis DED Hipometabolismo: Disfunción neuronal Apoptosis Muerte celular Amiloidosis/ Agregación proteica PIB Henry Engler, 2006 Hypothetical stages in the AD progression PIB Diagnostic FDG Diagnostic Critical Point Cognition FDG PIB Cognition FDG PIB Time (years) Engler, 2006 Generación del -amiloide Agregación del -amiloide 11C-PIB Este radiofármaco para PET con afinidad por las placas de amiloide presentes en la enfermedad de Alzheimer se desarrolló en base a la estructura de la tioflavina T. Paciente sano Paciente con EA FDA aprueba el primer radiofármaco para diagnóstico de Alzheimer 18F-Florbetapir (Amivir, Eli Lilly) Se una a las placas de β-amiloide Resultado negativo poca o nula existencias de placas amiloide, inconsistente con diagnóstico neuropatológico de enfermedad de Alzheimer Resultado positivo, está presente en variedad de condiciones neurológicos, e incluso en pacientes adultos mayores sin deterioro cognitivo. Otros 18F-radiofármacos Alzheimer • Flutemetamol (GE) Aprobado FDA 25/10/2013 Aprobado FDA 25/10/2013 AZD4694 (AstraZeneca) Fase 1, Comenzó 23/5/2011 Reclutando pacientes FDDNP (UCLA) L-N-[11C]metil-dideuterodeprenil [11C]DED 11 CH3 CH N CH3 D D • Estructura basada en L-Deprenil (L-Selegilina): inhibidor selectivo e irreversible de la enzima monoaminooxidasa B B (MAO-B) • Radiotrazador de referencia («gold standard») para la cuantificación de la actividad de la MAO-B 11 [ C]DED Ha sido usado para la evaluación in vivo de patologías donde hay una sobre expresión de MAO-B (en casos de astrocitosis) 81 MAO-B y [11C]DED La enzima MAO-B está principalmente asociada con las células gliales y su concentración aumenta con el envejecimiento y enfermedades neurodegenerativas 11 CH3 CH N CH3 H H 11 CH3 CH N CH3 D “Substitución del deuterio causa una reducción en la velocidad de atrapamiento del deprenil marcado, dando una correlación directa entre la unión del radiotrazador y la captación de la MAO-B en el cerebro; aumentando la sensibilidad del trazador a cambios en la concentración de MAO-B” Fowler, J. et al. (1995) J Nuc Chem 36(7). D ¿Porqué la sustitución con deuterio? CH3 CH3 MAO-B H 11 H3 C Atrapamiento rápido N + 11 H3 C H k3 N H O CH K1 Liberación: lenta H3C N NH k2 MAO S N N H O CH3 “labeled MAO-B” H 11 N H H3 C Plasma Cerebro CH Liberación del plasma al cerebro es el paso limitante, lo que resulta en una imagen dependiente del 83 flujo Mas fuerte y más dificil de romper! CH3 CH3 MAO-B D 11 H3 C N Liberación: rápida 11 D D H3 C k3 CH K1 + N Atrapamiento: lento O H3C N NH k2 MAO S N CH3 N O “marcación MAO-B” D 11 N H D H3 C Plasma Cerebro CH “Sustitución con deuterio [debido al efecto isotópico H/D] causa en la velocidad de atrapamiento del deutero-deprenil vinculación directa entre la captación del radiotrazador aumentando la sensibilidad del trazador a los cambios en la una reducción significativa marcado, suministrado una y la MAO-B en el cerebro y concentración de MAO-B” Fowler, J. et al. (1995) J Nuc Chem 36(7). 84 Radiosíntesis de [11C]DED H H Cl CH3 CH [11C]CH3OTf, NaOH 3.0 M + N CH3 D 11 - D MEK, 80 ºC, 1 min CH N CH3 D D PharmaSynth (Slovenia) • Tiempo de síntesis ~35 min • Semipreparativa HPLC: (AcONH4 0.1M :MeCN 40:60, flujo: 6.0 mL/min) on a C18 columna (250 x 10 mm) • Purificación a través de Sep-Pak™ Light C18, elución con EtOH 95% • Formulación con NaCl 0.9%, filtración a través de 0.22 μm • Volumen final: 11 mL Control de calidad de RFs • • • • Apariencia de la solución pH Pureza radionucleidica Identidad radionuclidica • • • • • • Pureza radioquimica Identidad radioquímica Pureza química Porcentaje de etanol Solventes residuales Actividad específica • • ANALISIS FÍSICO ANALISIS QUÍMICO Endotoxinas bacterianas (post-liberación) Test de esterilidad (post-liberación) ANALISIS MICROBIOLOGICO USP, EP o información de literatura - Tiempo promedio de QC: 1586 – 20 min Importancia de Actividad Específica MAO B 12 CH3 N CH3 D D MAO B 11 CH3 N CH3 D D MAO B • Una baja As para este tipo de radiofármacos puee afectar la calidad de las imágenes (o aún dar resultados de falsos negativos Vanessa Gómez-Vallejo et al(2012). Specific Activity of 11C-Labelled Radiotracers: A Big Challenge for PET Chemists, Positron Emission Tomography - Current Clinical and 87 Research Aspects, Dr. Chia-Hung Hsieh (Ed.), ISBN: 978-953-307-824-3, InTech, DOI: 10.5772/31491. Como mejorar la Actividad Específica Aumentando el rendimiento radioquímico Desafío, caro y demanda tiempo! Reduciendo (minimizando) las fuentes de 12/13C que pueden ser incorporadas durante el proceso de síntesis (ej descartando/evitando toda fuente de CO2 «frio»!) 88 [11C]CO2 TRACERlab FX C Pro Grignard TRACERlab FX C Pro [11C]CH3I Formación de enlace 11C-C por medio de reacciones de Suzuki y Stille [11C]CO 11C- Carbonilaciones mediadas por Pd, Rh o hν [11C]HCN 11C-Cianaciones ProCab TRACERlab FX C Pro ? Plataformas “Home-made” Otros precursores para moléculas marcadas con 11C Metal mediated 11C-Carbonilation 11C-Grignard reaction 11C-Cyanation Miller, P., Long, N., Vilar, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8998-9033 Tesis doctorado • Puesta a punto de la síntesis y control de calidad de [11C]Acetato de sodio y [11C]Palmitato de sodio, utilizando la reacción de Grignard con [11C]CO2. • Estudio de la aplicabilidad de reacciones de 11C-cianación para la síntesis de 1-[11C]aminoácidos, y su posible utilización en el desarrollo de otros radiotrazadores para diagnóstico en neurología u oncología, de interés para el CUDIM. PROCAB • Sistema de suministro de precursores y manejo del sistema • Conexión al sistema de extracción de aire • Conexión al waste y delivery a la celda de I&D Producción de 11CO y H11CN PROCAB Reacciones de Grignard con 11CO2 11CO 11COOH + Mg(OH)X + RMgX R 2 Síntesis optimizada para TRACERlab FX C Pro Monografía en USP y EP Reacciones de 11C-Cianación Producción y control de calidad de [15O]Oxigeno y [15O]H2O [15O]Oxigeno es un trazador nuevo? • Desde fines de los ’50s y comienzo de los ’60s se establecieron el valor clínico de sus aplicaciones • Flujo sanguíneo y el consumo de oxígeno en el cerebro y en tumores de cerebro fue estimado en los ’70, con gamma cámaras de alta colimación Producción de los RF [15O]Oxigeno • Química debe ser rápido y procesos on-line • RF de [15O]Oxígeno – 15O2 , on-line/batch producción – C15O , on-line/batch producción – H215O, on-line/batch producción [15O]H2O vapor: en el bunker del ciclotrón Producción de [15O]H2O Control de calidad Monografía de la Farmacopea Europea • • • • pH 5.5 – 8.5 Sterility and endotoxins (< 175/V IU/mL) Chemical purity (ammonia < 10 ppm/mL; nitrates < 2 ppm/mL) Indentity: gamma ray spectrum with anhilation peak of 511 keV and eventually sum peak of 1022 KeV. • Radionucleidic purity: half-live 1.9 – 2.1 min • Radiochemical purity higher than 99% by HPLC column aminopropisil silica gel 25 cm x 4 mm id; mobile phase 10 g/L KH2PO4 adjusted at pH 3 with phosporic acid; flow rate 1.0 mL/min, injection volume 1 RWG installation, GE PET/CT , Discovery VCT Turku PET Centre 105 Flow control of the target and N2/H2 gas The RWG controll unit Cyclotron control, Cyclone 3, IBA Front view in the control room Turku PET Centre 106 Turku PET Centre 107 The RWG control display An example of the patient bolus infusion Turku PET 108 Turku PET Centre 109 Cyclotron 15O 2 Production Hotcell Carbon Oven d H215O vapor production Target 14N 2 15O 2 Furnace H2 Active Carbon Soda Lime Vaporization 700°C Conversion to H2O, injection Saline H2 15O Purification Filter Quartz tube Radio water Module C15O 960°C 15O , 2 Cyclone 3 Active Carbon H2 n Conversion to C15O 15O 2 15O 2 vapor or C15O Quality control Gas Cromatography Diffusion membrane Gas Removal H215O Decay Coil Decay & Exhaust Face mask or Ventilator I.v. injection Exhal. Bolus 15O 2 Continuous C15O Generador de 68Ge/68Ga Aspectos químicos 68Ge e 270.8 d 68Ga + 1.9 68.3 m Problemas 68Zn 27.9 % Quimica del eluido: 0.1 – 1.0 N HCl 6.2 b Volumen del eluido: 5 mL Impurezas químicas: Zn, Fe, Ti, … Contaminación radioquímica (68Ge) Dificultad de marcado directo (cf. 99Mo/99mTc) Metastasis de NET Radiofármacos de 68Ga Producción e I&D en el CUDIM DOTA-TATE Minigastrina RGD a-MSH UBI 29-41 Nanoparticulas gallgas BPAMD NET Angiogénesis Melanoma Infección Ventilación Óseos ENFOQUE MULTITRAZADOR • [18F]FMISO and [11C]Metionina • [18F]FDG and [11C]PIB • [18F]FDG and [11C]DED • [68Ga]GaDOTATATE and [11C]COL • [18F]FDG and [15O]H2O • Otros… Perspectivas del Área Biomédica del CUDIM: Estudios y caracterización biológica de nuevas moléculas en desarrollo I+D de nuevas moléculas marcadas con emisores de positrones: Desde el desarrollo químico a la aplicación clínica Desarrollo de nuevos trazadores Estudios biológicos preclínicos Validación Biológica Análisis cinéticos Aplicaciones clínicas Área Biomédica Destinada a investigación, estudio y validación de nuevas moléculas así como de nuevas drogas en desarrollo desde el nivel celular, pasando por tejidos, cuerpo entero y hasta pequeños animales in vivo (Imagenología Translacional) Tipos de estudios biológicos para validación en imagenología molecular In vitro Ex vivo Esferoides multicelulares 5 min (n=2) 10 min (n=3) 50 min (n=3) 120 min (n=3) 15 240 min (n=2) 10 5 Li ve r nc re as Sp le en A dr In te en st al in In K e te id (n st ne o in c e on y (w t e ith n co ts) nt La en rg ts e ) in te st in e Fa ec es B la dd er O va ry M us cl e B on e B ra in Pa B ea rt Lu ng 0 H Ratio SUVROI / SUV Blood (means.e.m.) [18F]VOZ, female rats 20 lo od Homogeneizados Cortes de tejidos In vivo Estudios PET en modelos animales (”micro-PET”) Autorradiografía de cuerpo entero Biodistribución (normal y modelos) Estudios en células (monocapa, esferoides) Estudios de unión en homogeneizados Autorradiografía Imágenes de estudio de unión de agonistas a receptores serotoninérgicos en cortes de cerebro de mono Rhesus 5HT1 Agonista A 5HT1 Agonista B Estudio de saturación de unión por autorradiografía de cortes de cerebro con [68Ga]DOTA-TOC Saturation of 68Ga-DOTATOC binding to SSTR of Rhesus m onkey thalam us 0.1 nM [ 68Ga-DOTATOC], bound 0.03 nM 0.01 nM 0.3 nM 4000 KD = 1.1 nM 3000 2000 1000 0 0 2 4 6 8 10 [68Ga-DOTATOC], nM 3 nM 10 nM 68 Saturation binding to SSTR of totalof Ga-DOTATOC non-specific specific Rhesus monkey cortex [ 68Ga-DOTATOC], bound 1 nM 5000 KD = 1.3 nM 4000 3000 2000 1000 0 0 2 4 6 8 10 68 [ Ga-DOTATOC], nM Cortesía: Prof. Dr. Hakan Hall total non-specific specific Distribuciones Biológicas • Farmacocinética • Identificación del órgano blanco • Interacción con fármacos • Dosimetría 0 Vejiga + Orina Intestino 50 Estómago 60 Hueso Músculo Tiroides Riñón Bazo Pulmón Corazón Hígado Sangre % Dosis Inyectada Ejemplo de Biodistribución 70 4h 18 h 24 h 40 30 20 10 Cámara Trimodal PET/SPECT/CT para imagenología in vivo de pequeños animales Ventajas de la imagenología preclínica con PET • Seguimiento rápido de la cinética de distribución biológica • Estudios dinámicos: estudios farmacocinéticos y de cuantificación • Evaluación de la interacción con fármacos • Resultados casi inmediatos • La mayoría de los compuestos orgánicos pueden ser marcados con 11C Imagenología molecular preclínica-PET: Utilidades Descubrimiento de nuevos blancos moleculares: ej. Screening de numerosos radioligandos en modelos biológicos Screening de trazadores: ej. Estudio de diferentes compuestos marcados en ensayos biológicos Calificación de trazadores : ej. Asegurar que el trazador monitoree la biología/fisiología de interés Validación de trazadores : ej. Estudiar un radioligando para una nueva aplicación Uso de la Imagenología Molecular para la evaluación de nuevos fármacos Integración Cirugía Cardiología Ciclotrón-generadores Nuevos trazadores Quimica Fisica Farmacia Proteinas Oncología Imagenologia Biología Investigación básica Neurología Medicina Radiología Medicina Nuclear PATOLOGÍA Genética AGRADECIMIENTOS: • Grupo de Radiofarmacia Producción +CC, I+D I+D Biomédico): Henia Balter Ingrid Kreimerman Patricia Oliver Pablo Buccino Javier Giglio Silvia Hernández Laura Reyes Victoria Trindade • Director General del CUDIM: del CUDIM (Áreas de Químico Farmacéutico, Eduardo Savio Florencia Zoppolo Inés Saenz Stefania Poellinger Andrea Boné Tania Pardo Williams Porcal Elena Vasilkis Prof. Dr. Henry Engler Agradecimientos Radiofarmacia Producción RN&RP Victoria Trindade Javier Giglio Henia Balter I&D Quimico Pablo Buccino Ingrid Kreimerman Florencia Zoppolo Eduardo Savio I&D Biomédico Laura Reyes Elena Vasilkis Silvia Hernández Patricia Oliver I&D Clínico Omar Alonso Soporte Técnico Omar Garcia Carlos Casatti General Director Henry Engler Muchas gracias!