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Die Radiochemiker/Radiopharmazeuten des deutschsprachigen Raums sind im Verbund der AGRR – der „Arbeitsgemeinschaft Radiochemie und Radiopharmazie“ – innerhalb der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin organisiert. Die AGRR setzt sich vorrangig aus Kolleginnen und Kollegen der D-A-CH-Länder zusammen, sodass auf radiopharmazeutischer Seite eine Anbindung an die OGNMB und SGNM besteht. Sie pflegen dort – auch mit zahlreichen Mitgliedern aus der Industrie – während der jährlichen Arbeitstagungen einen intensiven Austausch, der über die Grenzen klassischer Vortragsveranstaltungen hinausgeht und so zu einer engen Vernetzung beiträgt. Neben klassisch-fachlichen Fragen bietet die AGRR eine Plattform zur Behandlung der vielen regulatorischen Probleme, die sowohl die pharmazeutischen als auch die Strahlenschutz-bezogenen Herausforderungen zur sicheren Versorgung der Nuklearmedizin mit anwendungsfertigen Radiopharmaka mit sich bringen.

The adenosine A2A receptor (A2AR) represents a potential therapeutic target for neurodegenerative diseases. Aiming at the development of a positron emission tomography (PET) radiotracer to monitor changes of receptor density and/or occupancy during the A2AR-tailored therapy, we designed a library of fluorinated analogs based on a recently published lead compound. Among those, the highly affine 4-fluorobenzyl derivate (PPY1; Ki(hA2AR) = 5.3 nM) and the 2-fluorobenzyl derivate (PPY2; Ki(hA2AR) = 2.1 nM) were chosen for 18F-labeling via an alcohol-enhanced copper-mediated procedure starting from the corresponding boronic acid pinacol ester precursors. Investigations of the metabolic stability of [18F]PPY1 and [18F]PPY2 in CD-1 mice by radio-HPLC analysis revealed parent fractions of more than 76% of total activity in the brain. Specific binding of [18F]PPY2 on mice brain slices was demonstrated by in vitro autoradiography. In vivo PET/magnetic resonance imaging (MRI) studies in CD-1 mice revealed a reasonable high initial brain uptake for both radiotracers, followed by a fast clearance.

Die Erfindung betrifft eine Verbindung, die - eine Calixaren-Einheit, die n Phenoleinheiten aufweist, wobei n 4, 5, 6 oder 8 ist; - eine Ethereinheit, die unter Ausbildung eines Kronenethers an die Calixaren-Einheit gebunden ist; und - zumindest eine Sulfonsäureamid-Einheit der Formel -O-(CH)ₚ-C(O)-NH-S(O)₂-R¹ aufweist, wobei die zumindest eine Sulfonsäureamid-Einheiten jeweils an die Calixaren-Einheit gebunden ist und R¹ jeweils aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer perfluorierten verzweigten oder unverzweigten C₂-C₈-Alkylgruppe, einer perfluorierten Arylgruppe, und einer Gruppe Ar besteht, p eine Ganzzahl von 1 bis 4 ist und Ar eine Phenylgruppe ist, die mit einer oder mehreren perfluorierten verzweigten oder unverzweigten C₁-C₈-Alkylgruppen substituiert ist.

Ziel: Die Bildgebung des Adenosin-A2A-Rezeptors mittels PET gilt hinsichtlich der Frühdiagnostik neurodegenerativer und neuroonkologischer Erkrankungen als vielversprechend. Für die Entwicklung neuer 18F-Tracer basierend auf einer Pyrazolo[2,3-d]pyrimidin-Leitverbindung [1] wurden 21 fluorierte Derivate synthetisiert. Aufgrund der Affinitätswerte wurden die 2- bzw. 4-Fluorbenzylderivate 1 (Ki(hA2A) = 5,3 nM; Ki(hA1) = 220 nM) und 2 (Ki(hA2A) = 2,1 nM; Ki(hA1) = 147 nM) als potentielle A2A-Radiotracer ausgewählt. Methodik: Für die Radiosynthese von [18F]1 wurden drei verschiedene Markierungsstrategien entwickelt. Strategien A und B erfolgten über 2 bzw. 4 Stufen unter Verwendung von [18F]Fluorbenzaldehyd. Dieser wurde für die reduktive Aminierung (A) bzw. nach Reduktion und Bromierung für die finale Benzylierung (B) verwendet. Strategie C basiert auf einer einstufigen 18F Markierung eines Boronsäurepinacol-Präkursors mit [18F]TBAF in Gegenwart von Cu(OTf)2(py)4 in DMA/n-BuOH und wurde sowohl für die Radiosynthese von [18F]1 als auch [18F]2 angewendet. Die In vitro-Evaluierung erfolgte mittels Autoradiographie in Hirnschnitten von der Maus. Ergebnisse: Die mehrstufigen Markierungsverfahren A und B ergaben radiochemische Ausbeuten von lediglich 1,4 bzw. 10% [18F]1 (nicht isoliert). Mittels der einstufigen Strategie C konnten [18F]1 und [18F]2 mit einer RCA von 51+6 bzw. 8+1% (EOB), einer AM von 135+64 bzw. 132 GBq/μmol (EOS) und einer RCR >98% erhalten werden. In-vitro-Autoradiographiestudien zeigten nur für [18F]2 eine spezifische Bindung im Striatum, die mit A2A- Liganden blockierbar war. Schlussfolgerung: Es wurde eine effiziente einstufige 18F-Markierung von zwei neuen hochaffinen A2A-Radiotracern etabliert. In ersten In-vitro-Studien erwies sich [18F]2 für die bildgebende Darstellung des Adenosin-A2A-Rezeptores als geeignet. Gegenstand aktueller Arbeiten sind weitere In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen. Literatur: [1] Gillespie et al., Bioorg Med Chem Lett 2008, 18, 2924-2929.

Therapieansätze in der Nuklearmedizin mit Radium-223 beschränken sich zurzeit auf die Behandlung von Knochenmetastasen. Ziel ist es, das Anwendungsfeld für Radium-223 zu erweitern. Dafür werden Liganden entwickelt, die Radium-223 stabil binden und gleichzeitig eine spezifische Erkennungssequenz für diverse Krebsentitäten besitzen. Calixkronen mit funktionalisierten Seitenketten sind dafür vielversprechend. Calix[4]krone-6-derivate mit Trifluormethylsulfonyl- [1] und 4-Nitrophenylsulfonyl-Seitenketten wurden synthetisiert und mittels NMR und UV/Vis auf ihre Komplexierungseigenschaften für Ba2+ untersucht. Anschließend wurden mittels eines Extraktionsassays Komplexierungen durchgeführt und die resultierenden Komplexe auf ihre Stabilität in Gegenwart anderer Ionen wie Ca2+ untersucht. Die Extraktionsversuche wurden im Chloroform/Wasser-Zweiphasensystem durchgeführt. Dabei wurde eine wässrige Metallsalzlösung ([133Ba]Ba2+ c.a. bzw. [224Ra]Ra2+ n.c.a.) definierter Konzentration vorgelegt und mit einer definierten Stoffmenge des jeweiligen Liganden in Chloroform für 1 h bei RT extrahiert. Die beiden Calixarenderivate wurden in einer vierstufigen Synthese hergestellt. Anschließende Komplexierungsversuche mit Ba(ClO4)2 verliefen erfolgreich und die Komplexe wurden mittels NMR-Spektroskopie nachgewiesen. Für beide Liganden wurden Stabilitätskonstanten von 5,3-6,3 (Ba2+) bzw. 5,8 (Ra2+) berechnet. Die Radiumkomplexe beider Liganden waren gegenüber Ca2+-Ionen stabil (Release 2+ und Ra2+ als auch auf die Stabilität der resultierenden Komplexe in Gegenwart von zweiwertigen Fremdionen.

Molekulare Bildgebung mittels PET bzw. SPECT ist in der Krebsforschung ein unverzichtbares Werkzeug geworden, da diese genaue Informationen zu molekularen Eigenschaften von Tumoren liefern kann. Auf der Suche nach vielseitig einsetzbaren Chelatoren wurde für die Radionuklidmarkierung zielgerichteter PET/SPECT-Liganden ein Cyclohexandiamin-Triazol-Chelator entwickelt und an das Bindungsmotiv des prostata-spezifischen Antigens (PSMA) Glutamat-Urea-Lysin gekoppelt (Ligand in Abb. 1 = L). Dieses Motiv ist bekannt für seine gute Affinität an PSMA [1], welches bei verschiedenen Tumorentitäten stark exprimiert wird [2–4]. Ziel der Untersuchung war es, das radiopharmakologische Potential von L nach Radiomarkierung mit 68Ga, 111In und 18F bezüglich der Bindungseigenschaften und Zell-Internalisierung abzuschätzen und mit dem ‚Gold-Standard‘ PSMA-617 (177Lu- oder 64Cu-markiert) zu vergleichen. Für den nichtmarkierten Liganden L wurde in Kompetitionsassays versus [177Lu]Lu-PSMA-617 eine etwas geringere Affinität als für PSMA-617 ermittelt. Sättigungsanalysen von [68Ga]Ga-L, [111In]In-L und [18F]F-L an LNCaP-Zellhomogenaten ergaben ähnliche Affinitäten (Kd 18–30 nM), die wiederum etwas niedriger waren als die von [177Lu]Lu-PSMA-617 (11 nM). Die Ergebnisse der Internalisierungsversuche zeigten eine stärkere Aufnahme von [64Cu]Cu-PSMA-617 in LNCaP-Zellen als vom verschieden radiomarkierten L. Mit dem Konjugat L konnten nach erfolgreicher Radiomarkierung mit 68Ga, 111In und 18F vielversprechende Bindungseigenschaften gegenüber PSMA bestimmt werden. Die Vielseitigkeit dieses Chelators bietet die Möglichkeit mit entsprechendem Radionuklid sowohl für PET (68Ga, 18F) als auch für SPECT (111In) einsetzbar zu sein. Literatur: [1] K. Kopka, J. Nucl. Med. 2017, 58,17S. [2] H.R. Kulkarni, Br. J. Radiol. 2018, 91,20180308. [3] Y. Tolkach, Breast Cancer Res.Treat. 2018, 169,447. [4] M.C. Haffner, Hum.Pathol. 2009, 40,1754.

1. Zielstellung: Durch die Alterung der Bevölkerung ist eine stetige Zunahme an Tumorneuerkrankungen zu verzeichnen und die Therapieoptimierung daher unabdingbar. Ein diskutierter Ansatz ist die Therapie mit Alphaemittern. Radionuklide wie 223/224Ra sind in der Lage, Tumorgewebe aufgrund ihres hohen linearen Energietransfers infolge einer Kaskade von Alpha-Zerfällen effizient zu zerstören ohne Beinflussung des gesunden Gewebes. Die stabile Fixierung von Barium- und Radiumionen kann durch Co-Fällung radiomarkierter [133Ba223/224Ra]Ba(Ra)SO4 Nanopartikel (NP) erfolgen, welche mit Alendronat funktionalisiert und anschließend mit einer targetspezifischen Einheit modifiziert werden. 2. Methodik Die Synthese der BaSO4-NP wurde durch Fällung realisiert. Die Partikelgröße wurde in Abhängigkeit der Reaktionsparameter (Lösungsmittelsystem, Verhältnis der Reaktanden, Fließgeschwindigkeit bei der Zugabe des zweiten Reaktanden) untersucht. NP-Größenverteilungen wurden mittels Dynamic Light Scattering (DLS) ermittelt. Radiomarkierungen wurden unter analogen Bedingungen unter Zugabe von [133Ba]Ba2+ und [224Ra]Ra2+ durchgeführt. 224Ra wurde als [224Ra]Ra(NO3)2 aus einer 228Th-Quelle durch Ionenaustauschchromatographie separiert. 133Ba wurde als [133Ba]BaCl2 kommerziell bezogen. 3. Ergebnisse Nach Auswertung aller Syntheseansätze wurde die Fällung der Partikel mit einem sechsfachen Bariumüberschuss in einer Ethanol/Wasser-Mischung (1/11) bei Raumtemperatur als beste Methode identifiziert. Die Einlagerung von [133Ba]Ba2+- und [224Ra]Ra2+-Ionen konnte nachgewiesen werden. Die radiomarkierten NP zeigten über 7 Tage keinen relevanten Release. Die Modifikation der Partikel mit Alendronat konnte mittels IR-Spektroskopie, EDXS-Analyse und UV/Vis-Spektroskopie nachgewiesen werden. Die Partikelgröße wurde mittels DLS (140 ± 50 nm) analysiert und durch TEM verifiziert. Die weitere Funktionalisierung der NP wurde mittels Aktivesterkupplung eines fluoreszierenden NBD-Derivates und Fluoreszenzspektroskopie nachgewiesen. 4. Schlussfolgerungen Die Co-Fällung von Barium- und Radiumisotopen zur Gewinnung von NP definierter Größe ist ein Ausgangspunkt zukünftiger Therapieansätze. Die Funktionalisierung mit biologischen Targetmolekülen ermöglicht das zielgerichtete Aufspüren von Tumorzellen. Zukünftige Arbeiten fokussieren die Optimierung der Synthesemethode hinsichtlich der Verringerung der Partikelgröße und Ausbeute bei der Radiomarkierung sowie die anschließende Oberflächenmodifikationen bezüglich verschiedener biologischer Targets.

64Cu wird für die nuklearmedizinische Anwendung diskutiert. Neben der Kernumwandlung über Elektroneneinfang werden auch Positronen und Auger-Elektronen (AE) emittiert. Um deren Wirkungspotential an DNA zu untersuchen, wurden zunächst zwei Pyrenderivate mit unterschiedlicher Spacerlänge zwischen Pyreneinheit und DOTA-Chelator mit [64Cu]CuCl2 radiomarkiert. Die induzierten Strahlenschäden an pUC19 Plasmid-DNA wurden in Abhängigkeit von der Dosis untersucht.

Hintergrund: Mit der Positronenemissionstomographie (PET) steht ein Verfahren in der klinischen Bildgebung zur Verfügung, dass bei Durchführung als Hybridverfahren mit Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT) die simultane Erfassung anatomischer und molekularer Informationen ermöglicht. Die PET besitzt eine hohe Sensitivität zur Detektion von Tumormanifestationen. Unterschiedliche Radiopharmaka dienen der Charakterisierung verschiedener Stoffwechselprozesse oder der Analyse der Expression von Rezeptoren, Enzymen und weiteren molekularen Zielstrukturen. Methode: Selektive Literaturrecherche in PubMed unter Bezug auf nationale und internationale Leitlinien sowie systematische Übersichtsarbeiten und Metaanalysen. Ergebnisse: Etablierte PET Radiopharmaka wie 2-[18F]Fluor-2-desoxyglukose ([18F]FDG) erlauben die Darstellung physiologischer Prozesse auf molekularer Ebene und können entscheidende Informationen für die klinische Versorgung liefern. Für die PET stehen in zunehmendem Umfang neben gut erforschten und evaluierten auch neuere Radiopharmaka zur nicht-invasiven Phänotypisierung von Tumorerkrankungen zur Verfügung, beispielsweise zur Analyse der Expression des prostataspezifischen Membranantigens (PSMA) oder von Chemokinrezeptoren (z.B. CXCR4) auf Tumorzellen. Schlussfolgerung: Die PET stellt einen wichtigen Bestandteil diagnostischer Algorithmen in der Onkologie dar, kann die Präzision der Diagnostik verbessern und helfen, die Therapie zu individualisieren. Eine zunehmende Anzahl an PET Radiopharmaka erweitert die verfügbaren Bildgebungsoptionen. Viele Radiopharmaka erlauben neben der nicht-invasiven Analyse der Expression therapeutisch relevanter Zielstrukturen auch eine nachfolgende zielgerichtete Radionuklidtherapie.

Ziel: Bei der Translation neuartiger Radiotracer in die klinische Phase ist eine Abschätzung der Strahlenexposition vor Erstanwendung am Menschen notwendig. Hierbei werden die Organdosen (OD) sowie die effektive Dosis (ED) am Tiermodell abgeschätzt, welche nach i.v. Injektion eines Radiotracers entstehen. Erstmalig wurde Kleintier-PET/MRT zur rein bildgebungsbasierten Inkorporationsdosimetrie mit CD-1 Mäusen eingesetzt. Um den Einfluss von Speziesunterschieden zu untersuchen wurden PET/CT-Studien an Ferkeln durchgeführt und die Ergebnisse mit am Menschen erhobenen Ergebnissen (PET/CT) verglichen. Methodik: Nach i.v. Injektion von (-)- oder (+)-[18F]Flubatine (a, b) bzw. (S)- oder (R)-[18F]Fluspidine (c,d) wurden (i) In-vivo-PET/MRT- (MEDISO nanoScan, Budapest) und PET/CT-Scans (SIEMENS Biograph 16) bis zu 7 h p.i. durchgeführt, die List-Mode Daten unter Nutzung der Standardkorrekturen rekonstruiert und die Organaktivitäten (OA) mit ROVER (ABX, Radeberg) bestimmt; (ii) (a, c, d) Ex-vivo-Organentnahme an Mäusen und Messung der OA in einem Gammacounter durchgeführt (Goldstandard). Nach Extrapolation der Tierdaten auf menschliche Verhältnisse, wurden die OD und die ED mit OLINDA für 3 Spezies berechnet. Ergebnisse: Die Dosimetrie für a/b ergab eine ED (µSv/MBq) von 12,5/12,1 (30 Mäuse), 13,4/14,3 (8 Ferkel), 22,3/23,0 (n=6 Menschen) und für (c/d) 12,9/14,0 (6 Mäuse), 21,0/n.a. (4 Menschen). Während a und b eine vergleichbare Biokinetik sowie ED zeigen, ist die ED von c und d signifikant (p=0,025) verschieden basierend auf Enantiomeren Unterschieden. Weiterhin zeigt sich eine Unterschätzung der ED erhoben mit Tierdaten im Vergleich zum Menschen von 38% (Ferkel) bis 47% (Mäuse). Schlussfolgerung: Die Strahlenexposition nach i.v. Applikation von a,b,c,d liegt im Bereich der durch andere F-18-markierter Radiotracer. Die Abschätzung der ED unter Nutzung von Tiermodellen mit Hilfe eines Kleintier-PET/MRT ist unter Berücksichtigung der genannten Limitationen möglich und liefert mit dem Ex-vivo-Goldstandard vergleichbare Ergebnisse.

Ziel: Vor erstmaliger Anwendung neuartiger Radiopharmaka im Menschen muss präklinisch eine Abschätzung der inneren Strahlenexposition des Menschen am Tiermodell erfolgen. Hierfür stehen computergenerierte VOXEL Phantome (VP) unterschiedlicher Tiermodelle zur Verfügung. Die Verschiedenen, teils regulatorisch für die klinische Anwendung zugelassenen Softwaretools für die Inkorporationsdosimetrie nutzen Implementationen dieser VP für die präklinische und klinische Dosimetrie. Basierend auf den anatomischen und geometrischen Verhältnissen enthalten die VP die in Zielorganen und Organsystemen absorbierte spezifische Fraktion der von Quellorganen ausgehenden/emittierten Strahlenenergie (specific absorbed fraction, SAF). Diese sind grundlegend für die in Organen und Organsystemen absorbierten Dosis (OD) nach dem MIRD Schema und werden durch Monte-Carlo-Simulation (MC) berechnet. Eigene Arbeiten haben gezeigt, dass im Vergleich zur Verwendung von Kleintieren mit Ferkeln eine den Verhältnissen am Menschen vergleichbarere Abschätzung der Strahlenexposition möglich ist. Daher wurde ein VP für Ferkel erstellt und dessen SAFs durch MC berechnet. Methodik: Ein 12 kg Ferkel (8 Wochen) wurde nach i.v. Injektion von [18F]Flubatine (185.4 MBq) bis zu 4,5 h p.i. in einem PET/CT (SIEMENS Biograph 16) gemessen und die List-Mode Daten nach Standardkorrekturen rekonstruiert. Unter Nutzung der PET bzw. CT Daten und der Software ROVER (ABX, Radeberg) wurden 18 Organe vorwiegend manuell segmentiert und als DICOM Structure Set exportiert. Mit der Software OEDIPE [1] erfolgte die Zuordnung der Gewebeeigenschaften der segmentierten Organe nach ICRU [2]. Anschließend erfolgt die Simulation in MCNPX (v.2.6.0) mit 20 Millionen Events als Abbruchkriterium. Ergebnisse: Mit OEDIPE gelingt unter Verwendung des Ergebnisses der MC-Simulation die Erzeugung der SAFs für ein VP des Ferkels. Für 28 Radionuklide wurden SAFs (mGy/MBq*s) für Gehirn, Leber, Gallenblase, Nieren, Dünn- und Dickdarm, Lunge, Herz, Pankreas, rotes Knochenmark, Milz, Magen, Schilddrüse, Thymus, Blase, Skelett, Wirbelsäule und Restkörper berechnet. Schlussfolgerung: Unter Nutzung von OEDIPE wurde erstmals ein VP des Ferkels erzeugt und durch MC-Simulation die SAFs berechnet. Dieses VP steht der Implementation in verschiedenen am Markt verfügbare Softwaretools zur Verfügung. Seine Anwendbarkeit für die präklinische Inkorporationsdosimetrie wird nunmehr durch den Vergleich mit anderen, bereits implementierten VP weiter untersucht.

Durch fortschreitende Alterung der Bevölkerung ist eine kontinuierliche Zunahme von Tumorerkrankungen zu verzeichnen. Die Optimierung bestehender sowie die Entwicklung neuer Therapiekonzepte ist daher unabdingbar. Ein aktuell intensiv diskutierter Ansatz ist die nuklearmedizinische Therapie mit Alphastrahler-markierten Radiopharmaka. Radionuklide wie 223/224Ra oder 225Ac sind in der Lage, Tumorgewebe aufgrund ihres vergleichsweise hohen, linearen Energietransfers infolge einer Kaskade von Alpha-Zerfällen effizient zu zerstören. Ein theragnostischer Ansatz könnte mit dem „Matched Pair“ 131Ba/223/224Ra verfolgt werden. Die Herausforderung der stabilen Fixierung von Barium- und Radiumionen könnte durch Kofällung radiomarkierter [131/133Ba/223/224Ra]Ba(Ra)SO4-Nanopartikel (NP) erfolgen.

Ziel: Adenosinrezeptoren wurden jüngst als potentielle neue Targets bei der Immuntherapie von Hirntumoren identifiziert. [1] Die Autoren haben sich das Ziel gesetzt, hochaffine und selektive Radioliganden für den A2A-Rezeptor-Subtyp zu entwickeln, mit deren Hilfe Hirntumoren bildgebend molekular charakterisiert und entsprechende adjuvante Therapien verbessert werden können. Methodik: Basierend auf einer Pyrazolo[2,3-d]pyrimidin Leitverbindung [2] wurden 21 fluorierte Derivate synthetisiert. Die Bindungsaffinitäten zum A2A- und zum A1-Rezeptor wurden mittels CHO-Zellen bestimmt, welche die relevanten humanen Rezeptoren hoch exprimieren. Zwei Derivate mit hoher Affinität und Selektivität wurden ausgewählt, um entsprechende Präkursoren zu synthetisieren, welche für die Radiofluorierung durch aromatische nukleophile Substitution eingesetzt werden. Ergebnisse: Strukturelle Modifikationen der Leitverbindung führten zu neuen Derivaten mit Affinitäten zwischen 0,93 nM und 369 nM (A2A) bzw. zwischen 31,3 nM und 2298 nM (A1). Das 4 Fluorbenzylderivat 1 (Ki(A2A) = 5,3 nM; Ki(A1) = 220 nM) und das 1-Brom-3-fluorbenzylderivat 2 (Ki(A2A) = 2,4 nM; Ki(A1) = 162 nM) wurden für die Radiofluorierung ausgewählt. Die Herstellung von [18F]1 erfolgte in ersten Experimenten über ein zweistufiges Verfahren ausgehend von 4 [18F]Fluorbenzaldehyd durch reduktive Aminierung mit dem Pyrazolo[2,3-d]pyrimidin-Baustein. Die Radiofluorierung von 2 wird unter Verwendung des entsprechenden Nitro-Präkursors realisiert. Schlussfolgerung: Es wurden zwei fluorierte Pyrazolo[2,3-d]pyrimidin-Derivate mit hoher Affinität und Selektivität zum A2A-Rezeptor synthetisiert, welche die weitere Entwicklung für effiziente F-18-Markierungsverfahren und erste präklinische Untersuchungen rechtfertigen. Literatur: [1] Allard et al., Immunol Cell Biol. 2017, 95(4), 333-339. [2] Gillespie et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 2924–2929.

Die molekulare Bildgebung hat sich als eine wertvolle Technik zum Verfolgen und zur Charakterisierung biochemischer Prozesse auf molekularer Ebene in isolierten Zellen, Geweben und höheren Organismen bis hin zur Humandiagnostik etabliert. Innerhalb des breiten Spektrums der verschiedenen Bildgebungsmodalitäten sind bimodale Systeme für die nukleare und optische Bildgebung von besonderem Interesse. Das ergibt sich vor allem aus der vergleichbaren Nachweisempfindlichkeit [1]. Es werden aussichtsreiche Systeme auf der Basis von modularen Liganden sowie nanoskaligen Materialien vorgestellt, die bifunktionelle Chelatoren zur stabilen Bindung des Positronenstrahlers 64Cu sowie Fluoreszenzfarbstoffe enthalten. Dabei handelt es sich einmal um makrocyclische Liganden auf der Basis des 1,4,7-Triazacyclonanonans (TACN) mit zusätzlichen Picolylgruppen I. Insgesamt wird mit diesen Verbindungen eine hohe thermodynamische Stabilität bei gleichzeitig schneller Komplexbildungskinetik für entsprechende Cu(II)-Komplexe erzielt [2, 3]. Weiterhin werden Liganden auf der Basis des 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonans (Bispidine) II diskutiert, die ebenfalls Cu(II)-Komplexe hoher Stabilität unter milden Bedingungen (Raumtemperatur, physiologischer pH-Wert) bilden [4]. Beide Ligandsysteme gestatten die zusätzliche Funktionalisierung mit Fluoreszenzfarbstoffen sowie die Bindung an geeignete zielsuchende Moleküle zum pharmazeutischen Targeting. Damit können die konzipierten bimodalen Systeme für die nukleare (Positronen-Emissions-Tomographie) und Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF)-Bildgebung in der Diagnostik von u.a. Tumoren eingesetzt werden. References: [1] G. Singh et al., Nuklearmedizin 2016, 55, 41. [2] K. Viehweger et al., Bioconjugate Chem. 2014, 25, 1011. [3] K. Pant et al., Bioconjugate Chem. 2015, 26, 906. [4] H. Stephan et al., Chem. Eur. J. 2014, 20, 17011.

Die Therapie von Tumorerkrankungen gründet sich stadienabhängig auf die drei Säulen Chirurgie, Strahlen- und Chemotherapie. Grundprinzip der Strahlentherapie ist die gezielte Einwirkung von ionisierender Strahlung auf erkranktes Gewebe, um die Zerstörung maligner Tumorzellen zu erreichen. Neben der klassischen externen Strahlentherapie unter Verwendung von Photonen hat sich die Endoradionuklidtherapie durch Entwicklung geeigneter Targetingvektoren in den letzten Jahren zu einer zunehmend angewandten Therapieform entwickelt. Insbesondere die Radioimmuntherapie hat das Potential, auch (Mikro-) Metastasen zu zerstören. Die Kombination von externer und interner Strahlentherapie ist eine vielversprechende Behandlungsstrategie, da sie unter Schonung gesunden Gewebes potenziell die Vorteile beider Modalitäten kombiniert. Ziel dieses Projektes war es, im Tiermodell zu überprüfen, ob eine interne Bestrahlung mit Hilfe des anti-EGFR-gerichteten, 90Y-markierten Antikörpers Cetuximab (C225) eine lokale Tumorkontrolle nach vorhergehender externer Bestrahlung bei verringerter Dosis ermöglicht. Cetuximab wurde mit dem bifunktionellen Chelator p-SCN-Bn-CHX-A‘‘-DTPA funktionalisiert und nach 90Y-Markierung in einem Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom-Xenograftmodell (FaDu) eingesetzt. Die externe Bestrahlung erfolgte nach klinisch relevanten Protokollen mit 30 Bestrahlungsfraktionen (fx) verteilt über 6 Wochen. Nach 10 Fraktionen wurden jeweils 2,3 MBq des 90Y-markierten Cetuximab-Konjugats injiziert. Die kombinierte Anwendung von externer und interner Bestrahlung erhöhte massiv die Wahrscheinlichtkeit einer lokalen Tumorkontrolle im Vergleich zur externen Bestrahlung allein oder in Kombination mit unmarkiertem Cetuximab. In der Gruppe mit der niedrigsten externen Strahlendosis (1 Gy/Fraktion, Gesamtdosis = 30 Gy,) plus 90Y-Cetuximab wurden alle Tumore noch permanent kontrolliert (Beobachtungszeitraum = 120 d). Im Gegensatz dazu betrug die gesamte externe Strahlendosis, die notwendig ist um 50% der Tumore ohne zusätzliche Gabe von 90Y-Cetuximab zu heilen, 63,9 Gy (58,7, 73,9). Unsere Ergebnisse zeigen, dass die kombinierte Anwendung von radiomarkierten Therapeutika nach fraktionierter externer Strahlentherapie ein bemerkenswertes Potenzial hat, das Behandlungsergebnis zu verbessern. Eine effiziente Aufnahme des Y-90-markierten Cetuximab-Konjugates ist die Voraussetzung für den Erfolg der kombinierten Strahlentherapie.

Radium-223 und Radium-224 sind klassische alpha-Emitter, die u.a. zu radiotherapeutischen Zwecken Verwendung finden sollen. Radium-223 ist bereits in der klinischen Anwendung, jedoch lediglich als [223Ra]RaCl2, da geeignete Chelatoren für eine stabile Komplexierung dieses Gruppe-2-Metalls fehlen. Komplexbildner die aus (Aza-)Kronenethern und Calixarenen bestehen stellen vielversprechende Kandidaten dar. Von dieses Derivaten wurden Komplexbildungskonstanten bestimmt mit Ba2+ als nichtradioaktives Surrogat aufgrund der ähnlichen chemischen Eigenschaften. Des Weiteren wurden Komplexierungsstudien mit 133Ba durchgeführt.

Ziel: Der G-Protein-gekoppelte A2B-Rezeptor wird, im Gegensatz zu den anderen drei Rezeptorsubtypen (A1, A2A, A3) nur bei hohen Adenosinkonzentrationen aktiviert (Entzündungen, Hypoxie, Tumore). Bisher gibt es noch keinen hochaffinen und selektiven PET-Radioliganden für diesen Rezeptor. Daher wollen wir einen F-18-markierten Radioliganden für den A2B-Rezeptor zur Darstellung von neuroonkologischen und neuroinflammatorischen Prozessen mittels PET entwickeln. Methodik: Basierend auf einer Pyrazinstruktur [1] wurden neuartige fluorierte Derivate synthetisiert und deren Affinität und Selektivität gegenüber den Rezeptorsubtypen bestimmt. Ausgehend von einem Nitropräkursor wurde die geeignetste Verbindung, PA51, in DMSO bei 150°C mit F-18 markiert. Nach Isolierung mittels semipräparativer HPLC wurde [18F]PA51 in Mäuse injiziert, um Hirnaufnahme (5 und 30 min p.i.) und Metabolismus (30 min p.i.) zu untersuchen. Die Radiometabolite wurden in Plasma- und Hirnproben mit mizellarer HPLC bestimmt. Ergebnisse: Die Radiomarkierung von [18F]PA51 (A2B Ki=4.24±0.04 nM; A1 Ki=20.9±5.22 nM; A2A Ki=55.0±6.10 nM; A3 Ki=796 nM) konnte mit einer radiochemischen Ausbeute von 36.1±4.6% (zerfallskorrigiert), molaren Aktivitäten im Bereich von 10-30 GBq/µmol und einer radiochemischen Reinheit von = 99% durchgeführt werden. Die Mausstudien zeigten eine initial hohe Aktivitätsanreicherung im Gehirn (SUV5 min p.i. = 4). Allerdings wurde 30 min p.i. eine schnelle Metabolisierung im Plasma beobachtet und im Gehirn ein Radiometabolit mit 30% der Gesamtaktivität nachgewiesen. Schlussfolgerungen: [18F]PA51 ist für einen Einsatz als PET-Radioligand zur molekularen Bildgebung des A2B-Rezeptors im Gehirn nicht geeignet. Deshalb sind weitere strukturelle Modifikationen geplant, um die metabolische Stabilität und die Selektivität der Verbindung zu erhöhen. Literatur: [1] Eastwood et al. ACS Med. Chem. Lett. 2011, 2, 213.

Ziel: Das Prostata-Stammzellantigen (PSCA) wird auf der Zelloberfläche von über 80% der Prostatatumore (PCa) und deren Knochenmetastasen exprimiert. Aus diesem Grund wird es häufig als Zielstruktur sowohl für die Radioimmuntherapie (RIT) als auch für molekulare Bildgebungstechniken von PCa in der Nuklearmedizin (Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT)) verwendet. Für die jeweiligen Anwendungsgebiete wurden Radioimmunkonjugate basierend auf monoklonalen anti-PSCA-Antikörpern (mAk, 150 kDa) und von diesen abgeleitete Einzelkettenantikörperfragmente („single-chain Fragment variable“ (scFv), 35 kDa) hergestellt. In Kombination sollen diese Radioimmunkonjugaten als therapeutisches und diagnostisches Instrument für PSCA-positive PCa Anwendung finden. Methoden und Ergebnisse: Zwei unterschiedliche anti-PSCA mAk-Klone, RD1 und RD2 genannt, sowie davon abgeleitete scFvs wurden hergestellt, über Affinitätschromatographie gereinigt und deren Bindungseigenschaften an PSCA-positiven PC3-Zellen mittels Durchflusszytometrie ermittelt. Die unmarkierten mAk-Klone RD1 und RD2 zeigten hohe Affinitäten, mit Dissoziationskonstanten von 10 und 6 nM. Für die scFvs von RD1 und RD2 wurden geringere Affinitäten von 170 und 98 nM bestimmt. Die beiden mAk-Klone wurden anschließend mit dem bifunktionellen Chelator p-SCN-Bn-CHX-A’’-DTPA, die scFv-Antikörper hingegen mit p-SCN-Bn-NOTA konjugiert. Für alle Konstrukte wurde mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie eine durchschnittliche Anzahl von drei Chelator-Einheiten je Antikörpermolekül gemessen. Anschließend wurden die mAk-Konjugate für eine mögliche RIT-Anwendung mit Lutetium-177 und die scFv-Konjugate für eine mögliche PET-Bildgebung mit Kupfer-64 radiomarkiert. Des Weiteren wurden scFv-Antikörper auch direkt mit Technetium-99m mit Hilfe eines Tricarbonyl-Präkursor an ihrem Hexahistidin-Tag für eine mögliche SPECT-Bildgebung markiert. Für alle radiomarkierten Konjugate wurde eine radiochemische Reinheit von über 95% (radio-Dünnschichtchromatographie) erzielt. Nachfolgende In-vitro-Studien an PC3-PSCA-Zellen zeigten, dass die Bindungseigenschaften zum PSCA erhalten bleiben. Ausblick: An entsprechenden Tumormaus-Modellen wird gegenwärtig geprüft, ob die positiven in-vitro Resultate für die hergestellten Radioimmunkonjugate bestätigt werden können.

Acute cerebral nerve paresis can be caused in many different ways. One of the more rare causes of paresis of one or more neural pathways is dissection of the internal carotid artery. Early diagnosis is important, even with atypical symptoms, since prompt anticoagulative therapy can hinder stroke from embolism due to the dissection. We report on two patients with Raeder's syndrome and Collet-Sicard syndrome resulting from dissection of the internal carotid artery. Besides the cranial and caudal nerves involved in our study, loss of function has also been reported with the sixth to eighth cranial nerves, so that any painful, sudden cranial nerve deficiency can indicate possible carotid dissection.

Acute cerebral nerve paresis can be caused in many different ways. One of the more rare causes of paresis of one or more neural pathways is dissection of the internal carotid artery. Early diagnosis is important, even with atypical symptoms, since prompt anticoagulative therapy can hinder stroke from embolism due to the dissection. We report on two patients with Raeder's syndrome and Collet-Sicard syndrome resulting from dissection of the internal carotid artery. Besides the cranial and caudal nerves involved in our study, loss of function has also been reported with the sixth to eighth cranial nerves, so that any painful, sudden cranial nerve deficiency can indicate possible carotid dissection.

kein Abstract vorhanden

Ziel/Aim: Zahlreiche Krebsarten zeichnen sich durch eine deutlich erhöhte Aktivität der TGase 2 aus, die vor allem mit einer gesteigerter Chemo- und Strahlenresistenz der Krebszellen korreliert. Daher stellt dieses Enzym ein interessantes Target für die Entwicklung von PET-Tracern zur funktionellen Bildgebung derartiger Tumoren dar. Unter den bekannten Inhibitoren der TGase 2 erscheinen die N6-Acryloyllysin-4-arylpiperazide für die Entwicklung von Radiotracern als besonders geeignet, da sie über eine hohe inhibitorische Potenz und Selektivität verfügen (1). Daher sollten ausgehend von dieser Verbindungsklasse Derivate zugänglich gemacht werden, die eine Markierung mit Radionukliden wie F-18 oder Radioiod erlauben. Methodik/Methods: Ausgehend von N2-Boc-Lysin wurden in einer Sequenz bestehend aus N6-Acrylierung, Amidknüpfung, Boc-Entschützung und N2-Acylierung verschiedene N2-Acyl-N6-acryloyllysin-4-arylpiperazide synthetisiert. Alle Zielverbindungen wurden in zwei unabhängigen enzymkinetischen Assays, welche die Transamidase- bzw. Hydrolaseaktivität der TGase 2 erfassen, evaluiert. Ergebnisse/Results: Bisher wurde eine Serie von mehr als 40 Inhibitoren synthetisiert, deren enzymkinetische Charakterisierung interessante Struktur-Wirkungsbeziehungen aufdeckte. So führt der Ersatz des 6-Methyl-2-pyridyl-Restes im literaturbekannten Referenzinhibitor N2-Phenylacetyl-N6-acryloyllysin-4-(6-methylpyridin-2-yl)piperazid gegen einen 2-Nitro-5 pyridyl-Rest zu einer deutlich höheren Hemmwirkung gegenüber der TGase 2. Untersuchungen zum kovalenten Docking der Inhibitoren im aktiven Zentrum der TGase 2 geben erstmals Aufschluss über deren Bindungsmodus. Schlussfolgerungen/Conclusions: Die gefundenen Struktur-Wirkungs-Beziehungen können gezielt genutzt werden, um potentielle Radiotracer hinsichtlich ihrer Hemmkinetik zu verbessern, was für ihre Anwendung zur molekularen Bildgebung in vivo vorteilhaft ist. Literatur/References: [1] Wityak et al. ACS Med. Chem. Lett. 2012, 3, 1024.

High activity of the cysteine protease cathepsin B correlates with increased metastasis, therapy resistance, and a generally poor prognosis in neoplastic diseases [1,2] Therefore, the development of substrate-based radiotracers for in vivo imaging of this protease will be beneficial towards better diagnosis and improved therapy regimens. We aim at developingsuch a probe by combination of a polyarginine-based, activatable cell penetrating peptide, as described by Tsien and others, and newly optimised endopeptidase substrates for cathepsin B [3]. A unique feature of cathepsin B within the cysteine cathepsin family is the occluding loop, a flexible element consisting of 20 amino acids (aa), which is able to cover the active site of the enzyme and thereby regulates the substrate specificity in a pH-dependent manner [1,2]. This phenomenon is mediated by two histidine residues within the occluding loop, which play a crucial role in positioning a potential substrate for carboxydipeptidolytic cleavage. Starting point for the development of endopeptidase substrates was the carboxydipeptidase substrate Abz‑GIVRAK(Dnp)‑OH (Abz - aminobenzoyl, Dnp - dinitrophenyl) described by Cotrin et al. in 2004, with the fluorophores Abz and Dnp constituting a FRET pair to enable fluorometric detection of the proteolytic cleavage [4]. Two structural changes were introduced to convert the exopeptidase substrate into an endopeptidase substrate for later use as an activator sequence in an aCPP: Firstly, C‑terminal amidation was performed to interrupt the interaction between the terminal carboxyl group and the two His residues within the occluding loop. This resulted in a reduced specificity constant (kcat/Km = 1179 mM‑1s‑1 vs. 139 mM‑1s‑1), indicating attenuated electrostatic/hydrogen bond interactions. Secondly, the peptide sequence was C‑terminally elongated to test longer substrates. Interestingly, the C‑terminal elongation resulted in a hysteretic progress of the enzymatic cleavage, likely a result of the steric displacement of the occluding loop. To evaluate the influence of size, polarity and charge of the C‑terminal aa on the enzymatic hysteresis, 14 variations of this position were synthesized and analysed for their kinetic parameters. The peptide Abz‑GIVRAK(Dnp)G‑V‑NH2 was determined to exhibit the highest specificity constant (kcat/Km = 260 mM‑1s‑1). The optimised octapeptide sequence is currently inserted as recognition site in a fluorophore-labelled aCPP for monitoring cathepsin B-mediated activation and subsequent cellular uptake, and for investigating kinetics and in vitro stability analysis in future experiments. [1] Aggarwal and Sloane, Proteomics Clin. Appl. 2014, 8(5-6), 427-437 [2] Löser and Pietzsch, Front. Chem. 2015, 3, article 37 [3] Jiang et al., PNAS, 2004, 101(51), 17867-17872 [4] Cotrin et al., Anal. Biochem. 2004, 335, 244-252

1. Ziel Oxytocin ist ein zyklisches Nonapeptid, welches im Hypothalamus synthetisiert und in der Hypophyse gespeichert wird. Sein Rezeptor (OTR) ist in spezifischen Hirnarealen exprimiert und wird mit psychiatrischen Erkrankungen, wie Schizophrenie, Autismus und Depression in Zusammenhang gebracht. Ziel unserer Arbeiten ist die Entwicklung eines nicht-peptidischen, F-18-markierten Radiotracers zur Untersuchung der Expressionsdichte des OTR im gesunden bzw. erkrankten Gehirn. 2. Methodik Die Bindungsaffinitäten neuer Derivate zum humanen OTR wurden mittels Radioligand-Verdrängungsstudien bestimmt. Die Radiomarkierung von [18F]ABX163 erfolgte sowohl thermisch als auch mikrowellenunterstützt in einer Zwei-Schritt-Synthese ausgehend von einem MOM-geschützen Tosylatpräkursor. Metabolismus und Organverteilung wurden in Mäusen untersucht. Dynamische PET-Scans erfolgten in Mäusen und in einem Ferkel. 3. Ergebnisse Gegenüber der thermischen Reaktionsführung führte die mikrowellenunterstützte F-18-Markierung und Entschützung von [18F]ABX163 (Ki=13,3 nM ) zu höheren radiochemischen Ausbeuten in kürzerer Zeit (RCA: 25,4 ± 3,1% (n = 5); SA: 35-160 GBq/µmol). Sowohl die Organverteilung als auch PET-Scans von [18F]ABX163 in der Maus zeigten eine Anreicherung in der Hypophyse (SUV60=0,85), jedoch wurde eine geringe Hirnaufnahme (SUV60=0,04) beobachtet. Im Ferkel lagen die SUV-Werte für das Gesamthirn bei 0,43 (120 Min.), mit einer höheren Aufnahme im Bulbus olfactorius (SUV120=0,73; OTR-reiche Hirnregion). In-vitro-Autoradiographien am Rattenhirn zeigten eine Anreicherung von [18F]ABX163 in OTR-typischen Regionen, die jedoch nur partiell durch Oxytocin blockiert werden konnte. Selektivitätsstudien deuten auf eine Bindung von ABX163 an den ebenfalls im Gehirn exprimierten Vasopressin-Rezeptor V2 hin. 4. Schlussfolgerung Auf Grund der geringen Hirnaufnahme und der vermuteten unzureichenden Selektivität ist eine Weiterentwicklung dieses Radioliganden nicht vorgesehen.

Ziel: Phosphodiesterasen (PDEs) katalysieren die Spaltung zyklischer Mononukleotide und sind daher Schlüsselenzyme der intrazellulären Signalübertragung. Die PDE10A ist maßgeblich an der Kontrolle der dopaminergen Transmission beteiligt. Es wird vermutet, dass zur Adipositas führende Hyperphagie mit einer Dysregulation dieses Systems im Gehirn einhergeht. Aus einer Serie von PDE10-Inhibitoren wurde daher eine Verbindung (AQ-28a) mit hoher Affinität (IC50 = 2,95 nM) und Selektivität zur F-18-Markierung ausgewählt, charakterisiert und in einem Tiermodell adipöser Mäuse mittels TierPET/MR untersucht. Methode: Auf Basis eines Brom- bzw. Nitropräkursors wurde das 2-fluorpyridylsubstituierte AQ-28a durch nukleophile aromatische Substitution in einer Einstufenreaktion radiomarkiert. Untersuchungen zur metabolischen Stabilität wurden in Mäuseplasma und -hirnhomogenat 30 min p.i. durchgeführt. 8 Wochen alte weibliche CD1-Mäuse wurden einer 2-monatigen fettreichen Diät unterzogen und die Aufnahme von [18F]AQ-28a im Striatum und braunen Fettgewebe (BAT) durch dynamische PET/MR-Studien vor und nach der Diät untersucht. Results: [18F]AQ-28a wurde ausgehend vom Brompräkursor mit einer radiochemischen Ausbeute von 11,0±0,1% (n=2), einer spezifischen Aktivität von 40,2±3,5 GBq/μmol (n=2) sowie einer radiochemischen Reinheit von ≥ 98% synthetisiert. Die Markierungsausbeute betrug 35±9% (n=7). Der Nitropräkursor konnte in ersten Experimenten in besseren Ausbeuten 69±5% (n=2) markiert werden. [18F]AQ-28a ist in vitro stabil und wird in vivo nicht defluoriert. PET/MR-Studien an Mäusen zeigen eine hohe Hirnaufnahme insbesondere im Striatum (SUVmax=2,3±0,9), die durch MP-10 gehemmt wird. Bei einer noch geringen Fallzahl (n=3) wurde nach fettreicher Diät eine signifikant um ca 60% erhöhte Aufnahme im Striatum und eine um ca. 130% erhöhte Aufnahme im BAT festgestellt. Schlussfolgerungen: Mit [18F]AQ-28a wurde ein neuer hochaffiner PET-Radioligand für die Bildgebung der PDE10A im Gehirn entwickelt. Die bisherigen Ergebnisse weisen darauf hin, dass [18F]AQ-28a geeignet ist, Veränderungen der dopaminergen Transmission bei Adipositas anzuzeigen.

Der Zelloberflächenrezeptor Claudin-4 (Cld-4) wird in verschiedenen Tumoren überexprimiert und stellt daher ein potentielles Target sowohl für die Diagnose als auch die Therapie von Tumoren epithelialen Ursprungs dar. Dies lässt die Entwicklung von Sonden, die das in vivo-Imaging dieses Proteins ermöglichen, attraktiv erscheinen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwiefern sich das C-terminale Fragment der C-terminalen Domäne des Clostridium perfringens-Enterotoxins cCPE(290-319) für die PET-Bildgebung von Cld-4 eignet. Dieses Fragment besteht aus 30 Aminsäuren und weist die Sequenz SLDAGQYVLVMKANSSYSGNYPYSILFQKF auf, was den Positionen 290-319 im cCPE entspricht. Die Synthese des cCPE(290-319) und davon abgeleiteter Analoga, insbesondere N-terminal fluorbenzoylierter und FITC-konjugierter Derivate sowie Varianten, in denen kritische Aminosäuren (Tyr 306 und Leu 315) ausgetauscht wurden, sollte durch Festphasenpeptidsynthese erfolgen. Unter verschiedenen erprobten Strategien erwies sich die sequentielle Festphasenpeptidsynthese unter Einsatz von drei Pseudoprolin-Dipeptiden am effizientesten, um cCPE(290-319) und dessen Derivate zugänglich zu machen. Die Affinität der erhaltenen Peptide zu einem artifiziellen Proteinkonstrukt bestehend aus beiden extrazellulären Domänen des Cld-4 wurde mit Hilfe der Oberflächen-Plasmonenresonanz (SPR) untersucht, wodurch ein Kd-Wert von 1.4 µM für das N-terminal 4-fluorbenzoylierte cCPE(290-319) ermittelt wurde. Die Markierung von CPE(290-319) mit Fluor-18 erfolgte an fester Phase mit Hilfe von N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat ([18F]SFB) und 4-[18F]Fluorobenzoylchlorid. Dabei wurden die besten Resultate erzielt, wenn harzgebundenes cCPE(290-319) mit N-terminalem 6-Aminohexansäure-Spacer mit [18F]SFB zur Reaktion gebracht wurde. Die Inkubation des auf diese Weise erhaltenen Radiotracers mit Zellüberstand und Blutplasma ließ keine Anzeichen von Instabilität in diesen physiologischen Medien erkennen. Die Zellbindung von 18F-markiertem cCPE(290-319) wurde mit den Tumorzelllinien HT29, A375 und A431 untersucht. Dabei konnte die zeitabhängige Bindung des radiomarkierten Peptids an Cld-4-positive A375- und A431-Zellen beobachtet werden, die stärker war als im Fall der Cld-4-negativen HT29-Zellen. Dieses Ergebnis wird gestützt durch konfokale Fluoreszenzmikroskopie mit FITC-konjugiertem cCPE(290-319) an A431-Zellen. Das in vivo-Verhalten von 18F-markiertem cCPE(290-319) wurde durch dynamisches PET-Imaging und Radiometabolit-Analysen in NMRI nu/nu-Mäusen bzw. Wistar-Ratten evaluiert. Dabei hat sich gezeigt, dass 18F-markiertes cCPE(290-319) schnell metabolisiert wird und einer deutlichen Aufnahme in die Leber unterliegt.

Die Fachgruppe Nuklearchemie in der Gesellschaft Deutscher Chemiker repräsentiert die Wissenschaftler* und Ingenieure, die bei ihren Arbeiten mit radioaktiven Stoffen und ionisierender Strahlung umgehen und diese für Zwecke der Forschung, Industrie, Medizin und Lehre nutzen. Die Tätigkeiten ihrer Mitglieder reichen von den rein grundlagenwissenschaftlichen Gebieten der Chemie radioaktiver Stoffe, wie den schwersten synthetischen Elementen über nuklearchemische Aspekte der Kernenergienutzung bis hin zur Verwendung von Radionukliden in den Lebens und Umweltwissenschaften. Die Nuklearchemie umfasst die Bereiche der Kern-, Radio- und Strahlenchemie. In ihrer mehr als 100-jährigen Geschichte, die mit der Entdeckung der Radioaktivität und der Radioelemente, hat die Nuklearchemie mit bahnbrechenden Entdeckungen, mit der Einführung bedeutender neuer Arbeitsmethoden und mit einer Vielzahl von innovativen wissenschaftlichen und technischen Anwendungen die Entwicklung der modernen Industriegesellschaft beeinflusst. In der öffentlichen Wahrnehmung werden jedoch nuklearchemische Arbeiten überwiegend der nuklearen Energiegewinnung und dem nuklearen Brennstoffkreislauf zugeordnet – Themen, die in der Öffentlichkeit sehr kontrovers diskutiert werden. Diese Bereiche stellen nach wie vor bedeutende Themen für die Nuklearchemie dar. Entsprechend der vielfältigen Möglichkeiten und der Fortentwicklung von Wissenschaft und Technik haben sich aber seit langem weitere Schwerpunkte herausgebildet, die ebenfalls von großer grundlegender, gesellschaftlicher, ökologischer und ökonomischer Relevanz sind. Nuklearchemische Therapie- und Diagnoseverfahren sind beispielsweise aus den Lebenswissenschaften und der Medizin nicht mehr wegzudenken. Nuklearchemiker untersuchen die Elementsynthese in Sternen, sie erforschen die Struktur von Atomkernen, erzeugen die schwersten Elemente jenseits des Urans, die alle radioaktiv sind, und untersuchen deren chemische und physikalische Eigenschaften. Sie treibt unter anderem die Suche nach dem Verständnis an, was die Materie im Innersten zusammenhält. Das breite Spektrum nuklearchemischer Methoden macht deren Einsatz auch für ganz andere Sparten interessant: Auch in der Geologie, der Hydrologie, der Umweltforschung, dem Strahlenschutz oder der nuklearen Forensik kommt man nicht ohne das Handwerkszeug der Nuklearchemie aus. Die vorliegende Broschüre soll einen Einblick in die vielfältigen Themen und Arbeitsfelder nuklearchemischer Forschung und Anwendung geben, die in den folgenden Schwerpunkten zusammengefasst werden können: -Grundlagenforschung -Chemie der schwersten Elemente -Actinidenchemie -Kosmochemie -Radioanalytik -Gesundheit und Umwelt -Nuklearchemie in den Lebenswissenschaften (Radiopharmazie) -Isotopengeochemie -Strahlenschutz und Radioökologie -Nukleare Forensik -Energie -Partitioning & Transmutation -Endlagerforschung -Reaktorchemie -Tritiumchemie -Lehre, Ausbildung und Kompetenzerhalt

Ziel/Aim: Eine erhöhte Aktivität der TGase 2 in Tumoren geht einher mit erhöhtem invasivem Potential sowie gesteigerter Chemo- und Strahlenresistenz. Daher stellt dieses Enzym ein interessantes Target für die Entwicklung von PET-Tracern zur funktionellen Bildgebung von Tumoren dar. Unter den in der Literatur beschriebenen Inhibitoren der TGase 2 erscheinen die N6-Acryloyllysin-4-arylpiperazide für die Entwicklung von Radiotracern als besonders geeignet, da sie über eine hohe inhibitorische Potenz und Selektivität sowie günstige pharmakokinetische Eigenschaften verfügen (1). Daher sollten ausgehend von dieser Verbindungsklasse Derivate dargestellt werden, die eine Funktionalisierung mit Radionukliden wie F-18 oder I-124 ermöglichen, sowie deren inhibitorisches Potential gegenüber der TGase 2 ermittelt werden. Methodik/Methods: Ausgehend von N2-Boc-Lysin wurden in einer Sequenz bestehend aus N6-Acrylierung, Amidknüpfung, Boc-Entschützung und N2-Acylierung verschiedene N2_Acyl-N6-acryloyllysin-4-pyridylpiperazide synthetisiert. Die benötigten Pyridylpiperazine wurden entweder kommerziell bezogen oder in wenigen Syntheseschritten hergestellt. Alle Zielverbindungen wurden in zwei unabhängigen enzymkinetischen Assays, welche die Transamidase- bzw. Hydrolaseaktivität der TGase 2 erfassen, evaluiert. Dabei diente N2_Phenylacetyl-N6-acryloyllysin-4-(6-methylpyridin-2-yl)piperazid als literaturbekannter Referenzinhibitor. Ergebnisse/Results: Mit Hilfe der umrissenen Syntheseroute konnte eine Serie von 21 N2_Acyl-N6-acryloyllysin-4-pyridylpiperaziden hergestellt werden. Die verschiedenen Substituenten wurden dabei unter Gesichtspunkten ausgewählt, die auf die Ermöglichung von Synthesen F-18- und Radioiod-basierter Tracerverbindungen abzielen. Die enzymkinetische Charakterisierung der Verbindungen deckte interessante Struktur-Wirkungsbeziehungen auf, wobei unter anderem der Ersatz der Methylgruppe im Referenzinhibitor gegen Fluor zu höherer inhibitorischer Potenz gegenüber der TGase 2 führte. Schlussfolgerungen/Conclusions: Fluorierte und iodierte N2_Acyl-N6-acryloyllysin-4-pyridylpiperazide wurden zugänglich gemacht und bezüglich ihrer Hemmwirkung an TGase 2 untersucht, wodurch die Entwicklung von Inhibitor-basierten Radiotracern zur molekularen Bildgebung dieses Enzyms ermöglicht wird. Untersuchungen zur F-18-Markierung geeigneter Kandidaten sind in Planung. Literatur/References: (1) Wityak et al. ACS Med. Chem. Lett. 2012, 3, 1024

Ziel/Aim: Ga-68-DOTATOC und Ga-68-DOTATATE werden intensiv in der Routinediagnostik von neuroendokrinen Tumoren und deren Metastasen eingesetzt. Der neue Radiotracer Ga-68-DATATOC (Chelator DATA (6-Amino-1,4-diazepin-triessigsäure) verknüpft mit [Tyr3]-Octreotid) kann aber im Unterschied zu den Ga-68-DOTA-Peptiden bereits bei Raumtemperatur quantitativ radiomarkiert werden. In ersten präklinischen Untersuchungen des Ga-68-DATATOC sollte dessen radiopharmakologisches Profil und Potential zur Bildgebung von neuroendokrinen Tumoren ermittelt werden. Methodik/Methods: Nach manueller Radiomarkierung mit Ga-68 und einmaliger, intravenöser Injektion des Ga-68-DATATOC, wurden dessen Bioverteilung (Ratte und Maus), -Kinetik, metabolische Stabilität und die spezifische Akkumulation (Blockierung mit Octreotide (OC)) im Somotostatin-Rezeptor-exprimierenden Maus-Phäochromozytom-Modell (MPCmCherryt) in NMRI nu/nu Mäusen untersucht. In der Kleintier-PET wurde die Tumordarstellung von Ga-68-DATATOC und Ga-68-DOTATATE verglichen. Ergebnisse/Results: In der PET wurden die Tumoren mit Ga-68-DATATOC bereits nach 10 min klar und kontrastreich dargestellt. Die Bioverteilung ergab eine spezifische Anreicherung im Tumor (3.73 ± 1.49 SUV) und Pankreas (0.57 ± 0.17 SUV) als SSTR exprimierenden Organen, die durch OC blockiert (0.45 ± 0.15;0.12 ± 0.06; entsprechend) werden konnte. Über 70%ID wurden renal ausgeschieden und nur maximal 5%ID in den Nieren zurückgehalten. Der Blutspiegel von Ga-68-DATATOC war nach einer Stunde niedriger als der von Ga-68-DOTATATE. 93,7% (Maus, 1 h) bzw. 72% (Ratte, 2 h) der Blutplasmaaktivität lagen dabei als Ga-68-DATATOC vor. Schlussfolgerungen/Conclusions: Im Unterschied zu DOTA, konnte DATA in Verbindung mit [Tyr3]-Octreotid bereits bei Raumtemperatur quantitativ mit Ga-68 radiomarkiert werden. Die Bioverteilung, Blockierungsexperimente und dynamischen PET-Untersuchungen an MPCmCherry-tumortragenden Mäusen ergaben für Ga-68-DATATOC das typische Profil eines an SSTR bindenden Radiotracers. Das schnelle Erreichen eines hohen Kontrastes zeigt auf das beachtliche Potential als diagnostisches Radiopharmakon. (Die Arbeiten wurden von der DFG-in dem Projekt BE-2607/1-1 und ZI-1362/2-1 gefördert.). Literatur/References: [1] In vivo fluorescence imaging and urinary monoamines as surrogate biomarkers of disease progression in a mouse model of pheochromocytoma. Ullrich M, Bergmann R et al. Endocrinology. 2014 Nov;155(11):4149-56.

Ziel (+)[18F]Flubatine ist ein neuer vielversprechender Radiotracer zur Bildgebung nikotinischer Acetylcholin-Rezeptoren (α4β2) mit PET. Zur Abschätzung des Strahlenrisikos am Menschen wurde die Biodistribution erhoben und inkorporationsdosimetrische Messungen an 3 gesunden Probanden vorgenommen. Die Organdosis (OD), sowie die Effektive Dosis (ED) wurden berechnet und mit dem (-)-Enantiomer des Liganden verglichen. Methodik 3 gesunde Probanden (Alter 58,3 ± 5,8 a, Gewicht: 80,7 ± 5,5 kg) wurden nach i.v. Injektion von 28 6 ± 13MBq (+)[18F]Flubatine sequentiell bis zu 7 h an einem PET/CT (SIEMENS Biograph16) gemessen. Das Untersuchungsprotokoll umfasste 9 Bettpositionen (BP), 1,5 – 6 min/BP, CT-Schwächungskorrektur, und iterative Rekonstruktion (OSEM, 4 Iterationen, 8 Subsets). In den Scanpausen wurde der Urin gesammelt, in einem Gammacounter gemessen und in der Dosisberechnung berücksichtigt. Mit Hilfe von ROVER (ABX, Radeberg, Germany) wurden 13 den Tracer anreichernde Organe identifiziert und per VOI-Analyse die entsprechenden Aktivitäten/Organ ermittelt. Die Zeit-Aktivitäts Daten wurden durch exponentielle Kurven approximiert, die Anzahl der Zerfälle/Organ berechnet und die OD mit OLINDA (V.1.0) abgeschätzt. Die ED wurde unter Hinzuziehung der Gewebewichtungsfaktoren aus ICRP 103 ermittelt. Ergebnisse Die Harnblase erhält die höchste OD (µSv/MBq) mit 102,4, gefolgt von der Leber (53,1), Nieren (38,1), Colon transversum (32,4), Dünndarm (29,4) und Gehirn (28,6). Den größten Beitrag zur ED (µSv/MBq) leistet die Harnblase (4,1), gefolgt von den Lungen (3,24), Magen (2,4), Leber (2,1), Colon transversum (1,9) und rotem Knochenmark (1,8). Resultierend ergibt sich die ED am Menschen nach i.v. Injektion von (+)[18F]Flubatine zu 23,0 µSv/MBq. Schlussfolgerung Die ED, als Maß für das Gesamtstrahlenrisiko, nach Injektion von 300 MBq (+)[18F]Flubatine ergibt sich zu 6,9 mSv. Sie liegt in der Größenordnung von anderen 18F-markierten Tracern (z.B. FDG = 5,7 mSv) und ist mit der ED des (-) Enantiomers (6,7 mSv) nahezu identisch.

Ziel: Sigma-1-Rezeptoren (S1R) regulieren eine Vielzahl physiologischer Prozesse. Störungen in den S1R-vermittelten Signalkaskaden werden mit Hirn-, Herz-, und Krebserkrankungen in Verbindung gebracht. Die PET-basierte Validierung von S1R als Biomarker und Zielstruktur für neuartige Therapiekonzepte ist somit von hohem Interesse. Wir haben mit (S)-F-18-Fluspidin und (R)-F-18-Fluspidin S1R-spezifische Radiotracer entwickelt, deren Eignung für die In-vivo-Bildgebung von S1R zu evaluieren ist. Methodik: Die beiden Radiotracer wurden ausgehend von den enantiomerenreinen Tosylat-Präkursoren in einem automatisierten Prozess synthetisiert. Die Pharmakokinetik der Hirnaufnahme wurden mittels dynamischer PET Studien unter Kontrollbedingungen (n=3/Enantiomer) und bei S1R-Blockade (SA4503, n=3/Enantiomer) an Ferkeln untersucht. Zeit-SUV-Daten wurden für 24 Hirnregionen ermittelt. Die kinetische Modellierung und Berechnung der Verteilungsvolumina (VD) erfolgte nicht-linear (1-, 2-Kompartiment-Modell) und durch graphische Linearisierung (Logan plot). Ergebnisse: (S)- und (R)-F-18-Fluspidin wurden mit hoher spezifischer Aktivität (710 ± 424 GBq/µmol) synthetisiert. Die initial gemessene Hirnaufnahme beider Radiotracer ist vergleichbar. Zu späten Untersuchungszeiten wurden für das (R)-F-18-Fluspidin signifikant höhere Werte für SUV ermittelt. S1R-Inhibition reduziert in allen Hirnregionen SUV und den Rezeptorbindungsparameter k3 beider Radiotracer signifikant um ~65% bzw. 70-90%. Die mit Logan plot ermittelten VD-Werte sind unter S1R-Blockade ebenfalls signifikant vermindert und korrelieren unter Kontroll- und Blockadebedingungen mit den durch nicht-lineare Analyse ermittelten VD-Werten. Schlussfolgerungen: Mit (S)-F-18-Fluspidin und (R)-F-18-Fluspidin liegen zwei S1R-spezifische Radiotracer vor, die aufgrund ihrer verschiedenen Pharmakokinetik für die diagnostische und therapiebegleitende Bildgebung unterschiedlicher Krankheitsprozesse geeignet sein könnten.

Ziel/Aim: Phosphodiesterasen (PDE´s) sind Enzyme, die in allen menschlichen Zellen exprimiert werden und die zyklischen Nucleotide cAMP und/oder cGMP hydrolysieren. PDE-Inhibitoren verzögern den Abbau dieser sekundären Botenstoffe und beeinflussen physiologische Prozesse. Die PDE2A zeigt eine hohe, spezifische Expression im Gehirn sowie in bestimmten Tumoren und ist vermutlich an der Pathophysiologie entsprechender Erkrankungen beteiligt. Ziel unserer Arbeiten ist die Darstellung eines radiomarkierten PDE2A-Inhibitors für die Bildgebung der PDE2A mittels PET. Methodik/Methods: Ausgehend von einer Triazin-Leitstruktur (1) wurden ein neues Fluorpropyl-Derivat* als Referenzverbindung für Affinitätsstudien sowie der entsprechende Tosylat-Präkursor für eine einstufige F-18-Markierung entwickelt. Die nukleophile F-18-Fluorierung erfolgte in Acetonitril bei 80°C in 15 Minuten. Der Radioligand wurde mittels semi-präparativer HPLC isoliert, über eine RP18 light SPE-Kartusche gereinigt und in 0,9%iger NaCl-Lösung formuliert. Die Analytik des Endproduktes erfolgte mittels Radio-DC und Radio-HPLC. * 9-(2-Fluor-5-(3-fluorpropoxy)phenyl)-2-methoxy-7-methylimidazo[5,1-c]pyrido[2,3-e][1,2,4]triazin Ergebnisse/Results: Die Leitstruktur (IC50: 4,12 nM**), das neue Fluorpropyl-Derivat (IC50: 11,4 nM**) und der Tosylat-Präkursor wurden mit einer Gesamtsyntheseausbeute von je 70 - 80% erhalten. Der Radioligand wurde mit einer Markierungsausbeute von 75,4 ± 4,9% (n = 5), einer radiochemischen Ausbeute von ~ 57% (n = 2), einer spezifischen Aktivität von ~ 54 GBq/µmol (n = 2) und einer radiochemischen Reinheit von ≥ 99,5% erfolgreich synthetisiert. ** Enzymassay (1) Schlussfolgerungen/Conclusions: Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass ein neuartiger F-18-markierter und hochaffiner PDE2A-Radioligand erfolgreich dargestellt werden kann. Die Charakterisierung dieses neuen F-18-Propyl-Derivates wird mittels TierPET/MR und Untersuchungen zur Metabolisierung sowie Autoradiographie erfolgen. Literatur/References: (1) Patent WO2010/054253 A1

Ziel: Phosphodiesterasen (PDE) hydrolysieren die zyklischen Nucleotide cAMP und/oder cGMP. PDE-Inhibitoren verzögern den Abbau dieser sekundären Botenstoffe und beeinflussen physiologische Prozesse. Die PDE2A zeigt eine hohe, spezifische Expression im Gehirn sowie in bestimmten Tumoren und ist vermutlich an der Pathophysiologie entsprechender Erkrankungen beteiligt. Ziel ist die Darstellung eines F-18-Radioliganden für die Bildgebung der PDE2A mittels PET. Methodik: Ausgehend von der Leitstruktur TA1 wurden neue Fluoralkyl-Derivate TA2-4 entwickelt (Abb. 1). Für potentielle PDE2A-Inhibitoren ist neben der Affinität v. a. die Selektivität zwischen der PDE2A und der PDE10A aufgrund ähnlicher Verteilungsmuster entscheidend. Abb. 1 Zu den Derivaten TA3/4 wurden Tosylat-Präkursoren für einstufige F-18-Markierungen synthetisiert, wobei folgend der Radioligand [F-18]TA3 vorgestellt wird. Die F-18-Fluorierung erfolgte in Acetonitril bei 80°C in 15 Minuten. [F-18]TA3 wurde mittels semi-präparativer HPLC isoliert, über eine Sep-Pak® C18 Kartusche gereinigt und in 0,9%iger NaCl-Lösung formuliert. Die Analytik des Endproduktes erfolgte mittels Radio-DC und -HPLC. Für in-vitro-Autoradiographien wurden sagittale Rattenhirnschnitte mit 1 MBq [F-18]TA3 für 60 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert. Ergebnisse: [F-18]TA3 wurde mit einer Markierungsausbeute von 75,4 ± 4,9%, einer radiochemischen Ausbeute von 57,2 ± 0,4%, einer spezifischen Aktivität von 60,4 ± 11,6 GBq/µmol (EOS) und einer radiochemischen Reinheit von ≥ 99,5% synthetisiert. Entsprechend dem PDE2A-Verteilungsmuster zeigten erste in-vitro-Autoradiographien eine hohe und spezifische Anreicherung von [F-18]TA3 im Cortex und Striatum (Abb. 2). Abb. 2 Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse zu [F-18]TA3 zeigen, dass ein neuartiger und hochaffiner PDE2A-Radioligand erfolgreich dargestellt werden kann. Die Radiosynthese von [F-18]TA4 wird derzeit bearbeitet. Die Charakterisierung dieser F-18-Alkyl-Derivate mittels TierPET/MR, Autoradiographie und Studien zum Metabolismus ist geplant.

Ziel/Aim: Bestrahltes [18O]H2O kann nach Aufbereitung erneut für Bestrahlungen eingesetzt werden1. Wir berichten über einen einfachen Aufbereitungsprozess und eine genaue Charakterisierung des [18O]H2O. Methodik/Methods: 1 l bestrahltes [18O]Wasser mit 396 mg l–1 Ethanol und 44 mg l–1 Aceton sowie Ionen im g-l–1-Bereich wurde in unterschiedlichen Ansätzen zur Oxidation der organischen Lösungsmittel mit KMnO4/NaOH bei 50°C bzw. mit UV-Strahlung1 (254 nm, 1 W) behandelt. Anschließend erfolgte eine Vakuumdestillation. Nach genauer Charakterisierung mit Gas- und Ionenchromatographie Pyknometrie wurde das gewonnene Wasser in einem Nirta®Fluor - Target an einem Cylcone®18/9 (IBA, Belgien) bestrahlt und die Produktionsaktivitäten mit denen von (verdünntem) [18O]Originalwasser verglichen. Das produzierte [18F]Fluorid wurde für die Entwicklung von Radiosynthesen und für standardisierte Herstellungsverfahren eingesetzt. Für einen Vergleich der beiden Oxidationsmethoden wurde [16O]H2O mit Methanol, Ethanol, Aceton und Acetonitril kontaminiert und entsprechend aufbereitet. Ergebnisse/Results: Mit beiden Oxidationsmethoden wurden die organischen Lösungsmittel innerhalb von max. 2 Tagen unter einen Grenzwert von 50 mg l–1 abgebaut. Nach der Vakuumdestillation zeichneten sich die einzelnen Chargen durch übereinstimmende 18O-Anreicherungen sowie geringe Ionengehalte aus. Der Vergleich der Produktionsaktivitäten zeigt eine Übereinstimmung zu verdünntem Originalwasser. Die Verwendung des [18F]F– in radiochemischen Umsetzungen war erfolgreich. Abbildung 1: Produktionsaktivitäten mit aufbereitetem Wasser und verdünntem Originalwasser Die Aufbereitung von Modelllösungen mit [16O]H2O ergab, dass Acetonitril durch KMnO4/NaOH defakto nicht abgebaut wird. Es wurden für beide Methoden ≥97% des eingesetzten Wassers gewonnen. Schlussfolgerungen/Conclusions: Die Ergebnisse zeigen einen zuverlässigen, nahezu verlustfreien Aufbereitungsprozess von bestrahltem [18O]H2O. Dies ermöglicht einen ökonomisch sinnvollen Gebrauch von [18O]H2O. Referenzen/References: [1] Gebrauchsmuster DE 29504388 U1 (15.03.95), Forschungszentrum Jülich GmbH

Ziel Bildbasierte Dosimetrie mittels präklinischer hybrider PET Systeme ermöglicht die Abschätzung der Strahlenexposition durch neue Radiopharmazeutika für die Anwendung am Menschen. Bisherige Untersuchungen beschränken sich auf Kombinationen mit CT. Zur Evaluierung eines neuen präklinischen PET/MRT-Systems stellen wir an Mäusen erhobene Daten mit an Ferkeln (PET/CT) erhobenen Daten und einer post mortem Aktivitätsverteilung in Organen (AV) an Mäusen, nach Injektion von [18F]Flubatine, gegenüber. Methodik Die Messung der kumulierten Organaktivität (OA) erfolgte an einem präklinischen PET/MRT (nanoScan®, Mediso) bzw. PET/CT (Biograph 16, Siemens). Es wurden 3 narkotisierte CD1 Mäuse (12 Wochen, 30g) bzw. 3 Ferkel (43 Tage, 14kg) bis zu 4 h nach i.v. Injektion von [18F]Flubatine dynamisch untersucht. Die Definition von Volumes of Interest erlaubte die Bestimmung der OA. Die AV von [18F]Flubatine in 27 CD1 Mäusen wurde mittels Sektion und Messung im γ-Counter bestimmt. Die Zeit-Aktivitäts Daten wurden auf die Verhältnisse im Menschen skaliert und durch exponentielle Anpassung dargestellt. Die Berechnung der Organdosis (OD) erfolgte mit OLINDA, die der effektiven Dosis (ED) nach ICRP 103. Ergebnisse Mit PET/MRT wurde die höchste OD (μSv/MBq) in den Nieren (47,5±2.0) und der Blase (33,4±0.06) berechnet, während der größte Beitrag zur ED (μSv/MBq) im Magen (1,8±0.1) sowie der Lunge (1,7±0.7) vorliegt. Die ED nach Injektion von [18F]Flubatine ist 12,1±0.7 und nahezu identisch mit dem Ergebnis der in vitro gewonnenen AV (12,5). Die ED beim Ferkelversuch mit PET/CT lag bei 14,3±0.7. Schlussfolgerungen Am Beispiel von [18F]Flubatine wurde gezeigt, dass es mit dem präklinischen PET/MRT-System möglich ist, eine Abschätzung der ED für den Menschen vorzunehmen. Die Untersuchung weiterer Radiotracer ist erforderlich, um diese Aussage zu erhärten. Die Studie bestätigt frühere Ergebnisse, nach denen die präklinische Inkorporationsdosimetrie die ED für den Menschen unterschätzt.

Fragestellung. Untersucht wurde die Verteilung der Aktivitätskonzentration des Hypoxietracers FMISO in sequentiellen PET-Untersuchungen bei Patienten mit primär radiochemotherapierten Kopf-Hals-Tumoren. Patienten mit residueller Hypoxie während der zweiten Behandlungswoche erleiden fast immer ein Lokalrezidiv im Hochdosis-Bereich. Zur Erhöhung der Strahlendosis werden unter anderem FMISO-PET-basiert adaptierte Dosisverschreibungen (Dose-painting) diskutiert. Für eine erste Plausibilitätsprüfung dieses Ansatzes wurde die Stabilität der FMISO-Verteilung und die Lokalisation von Lokalrezidiven mit, während der Therapie erfassten, PET-Parametern untersucht. Methodik. Von 25 Patienten, die während der primären Radiochemotherapie sequentielle FMISO Aufnahmen erhielten (FMISO1 vor Therapie, FMISO2 in der ersten, FMISO3 in der zweiten und FMISO4 in der fünften Woche) zeigten 12 eine ausgeprägte residuelle Hypoxie (bestimmt als TBRmax>1,9). Sechs dieser Patienten hatten ein auswertbares Lokalrezidiv (2 x in der CT und 4 x in der FDG-PET-CT). Die Rezidivbildgebung und darauf basierende Konturen wurden auf die FMISO- und FDG PET-Untersuchungen vor Therapie fusioniert und die PET-Konturen auf ein Überlappen überprüft. Ergebnis. Die wiederholten FMISO-PET-Untersuchungen während der Radiochemotherapie zeigten ein sehr heterogenes volumetrisches Verhalten der hypoxischen Subvolumina zu Beginn der Therapie. In der FMISO4-Bildgebung war nur noch selten Hypoxie nachzuweisen. Trotz der Größenvariationen innerhalb der ersten beiden Wochen war die Überlappung der sequentiellen Sub-Volumina ausgeprägt, bestimmt als mittlerer Dice-Index von 62% zwischen FMISO1 und FMISO2 und 58% zwischen FMISO2 und FMISO3. Die Lokalisation des Aktivitäts-Hot-Spots SUVmax zeigte demgegenüber dramatische Veränderungen, der mittlere Abstand betrug zwischen FMISO2 und FMISO3 13,5 mm. Die vorhandenen, registrierten Rezidive zeigten sowohl ein Überlappen mit dem initialen FDG-PET, als auch mit FMISO1 und FMISO3 (medianer Dice-Index 27, 24 und 28%). Zur Überprüfung ob es wirklich eine reproduzierbare und stabile FMISO-PET-positive Region gibt, die sich zur Dosiseskalation eignet, wurden die überlappenden Konturen verschiedener FDG und FMISO-Konturen zu einer gemeinsamen Kontur zusammengefasst (FDG, FMISO1, FMISO3). Nur in 2 Fällen trat das Rezidiv in der so eingegrenzten Region auf. Schlussfolgerung. Die FMISO-Verteilung variiert während der ersten beiden Therapiewochen erheblich, es erfolgt jedoch keine komplette Verschiebung des hypoxischen Subvolumens sondern eine unterschiedlich ausgeprägte Volumenveränderung. Die Überlappung der FMISO-PET-basierten Subvolumina mit dem Lokalrezidiv stärken die Hypothese, dass radioresistente Zellen in diesen Regionen das Rezidiv verursachen können. Die Variabilität des SUVmax und die geringe Rate an Rezidiven innerhalb einer reproduzierbar abgrenzbaren FDG und FMISO aviden Region sprechen jedoch gegen eine, rein voxelbasierte, Dosisverschreibung.

Ziel/Aim: Transglutaminasen und Polyamin-Transporter sind interessante Targets für die funktionelle Bildgebung von Tumoren mittels PET. Zur Adressierung dieser Targets sollen Polyamin-basierte Fluor-18-Tracer Anwendung finden, in denen das Radionuklid über die 4-Fluorbenzoylgruppe (FBz) eingeführt wird. Um die dafür erforderlichen Fluor-19-Analoga zugänglich zu machen, wurde eine Festphasensynthese entwickelt, die die selektive Fluorbenzoylierung an einer Aminogruppe in verschiedenen Polyaminen (u. a. Putrescin, Spermidin, Spermin) ermöglicht. Der etablierte Syntheseweg soll auf die entsprechenden F-18-markierten Analoga übertragen werden. Methodik/Methods: Zur selektiven mono-Fluorbenzoylierung wurde das von Wang et al. beschriebene Synthesekonzept angewendet (1). Es beinhaltet den Aufbau des Polyamin-Gerüstes durch Festphasensynthese der entsprechenden Oxopolyamine und deren anschließende Reduktion durch BH3/THF. Durch Einsatz von Dde und Boc als orthogonale Schutzgruppen und der Möglichkeit, mit 2-Acetyldimedon selektiv primäre Aminogruppen zu schützen, wird die selektive Fluorbenzoylierung verschiedener Aminogruppen ermöglicht. Ergebnisse/Results: Durch gezielte Anwendung des genannten Synthesekonzeptes konnten folgende neue Verbindungen in guten bis sehr guten Ausbeuten erhalten werden: N-FBz-Putrescin, N-FBz-Cadaverin, N1-FBz-3-Oxospermidin, N8-FBz-5-Oxospermidin, N1-FBz-3,8-Dioxospermin, N1-FBz-Spermidin, N4-FBz-Spermidin, N8-FBz-Spermidin und N1-FBz-Spermin. Die Identitäten der Verbindungen wurden NMR-spektroskopisch bestätigt. Schlussfolgerungen/Conclusions: Die Festphasensynthese mono-fluorbenzoylierter Polyamine und Oxopolyamine konnte erfolgreich etabliert werden. Durch das Vorliegen der Referenzverbindungen kann nun die Radiosynthese der Fluor-18-Analoga erfolgen, bei denen die 4-Fluorbenzoylgruppe [F-18]SFB-vermittelt angeknüpft wird. Dabei kann vermutlich analog zur Synthese der nichtradioaktiven Verbindungen vorgegangen werden. Literatur/References: (1) F. Wang, S. Manku, D. G. Hall, Org. Lett. 2000, 2, 1581-1583

Der σ1-Rezeptor kommt hauptsächlich in den Mitochondrien-assoziierten Membranen des endoplasmatischen Reticulums vor1und wird zunehmend als biologisches Target für die Behandlung von Tumoren und neurologischen Erkrankungen, wie Depression, Angstzuständen oder Neurodegeneration, erkannt.2a,2b Durch die hohe Affinität zum σ1-Rezeptor, die Spezifität gegenüber anderen Rezeptoren sowie weitere pharmakologische Eigenschaften stellt (R)-(+)-Fluspidin einen potenziellen 18F-Tracer für den Einsatz in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zur bildgebenden Diagnostik o. g. Erkrankungen dar.3 Die Evaluierung eines PET-Tracers erfordert u. a. detaillierte Untersuchungen zu dessen Metabolismus sowie eine Charakterisierung der Metabolite. Neben der aufwendigen Gewinnung von Metaboliten aus Gewebematerialien oder der chemischen Synthese von potenziellen Metaboliten, hat deren Darstellung mittels elektrochemischer Oxidation eine zunehmende Bedeutung für die Strukturaufklärung von Radiometaboliten erlangt. So können Proben ohne biologische Matrix in vergleichbar kurzer Zeit mit geringem Aufwand hergestellt werden. Für die Generierung von Metaboliten wurde die in das ROXY-System (Fa. Antec) implementierte elektrochemische Zelle (μPrepCell) mit der Arbeitselektrode Glassy Carbon eingesetzt. Die Umsetzung von (R)-(+)-Fluspidin (50 μM) in Ammoniumformiat-Puffer (20 mM) und 50 % Acetonitril bei pH 7,4 erfolgte bei jeweils konstanter Spannung von 1,0 - 1,4 V und einer Durchflussrate von 50 μl/min. Die Reaktionslösungen wurden off-line mittels HPLC und MS untersucht. Als Hauptprodukt der elektrochemischen Umsetzung von (R)-(+)-Fluspidin entstand das Desbenzyl-Derivat , welches bereits bei Versuchen mit Leber-Mikrosomen als Metabolit zugeordnet werden konnte.3 Weiterhin konnten vor allem Mono- und in geringerem Ausmaß auch Dioxidationsprodukte des (R)-(+)-Fluspidins nachgewiesen werden. Auch die Substitution des Fluoratoms durch eine Hydroxylgruppe wurde beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe der elektrochemischen Oxidation mögliche Metaboliten des (R)-(+)-Fluspidins zugänglich sind. Durch Korrelation mit Daten der Radio-HPLC bietet sich im Rahmen von In-vivo-Studien an Tieren und am Patienten die Möglichkeit, Radiometabolite zu identifizieren, welche mit strukturaufklärenden analytischen Verfahren nicht direkt charakterisiert werden können. Die elektrochemische Oxidation ist eine effiziente Methode zur Vorhersage der metabolischen Stabilität, die auch in der Entwicklung metabolisch stabiler Radiotracer für PET zunehmenden Einsatz finden kann. 1 Duncan G., Wang L. 2005; Experimental Eye Research 81: 121–122. 2a Cobos E.J. et al. 2008; Curr. Neuropharmacol 6: 344–366. 2b Hayashi T., Su T.P. 2008; Expert Opin. Ther. Targets. 12: 45–58. 3 Fischer S. et al. 2011; Eur. J Nuclear Medicine and Molecular Imaging 38: 540-51.

Ziel/Aim: Hypoxie ist charakteristisch für solide Tumoren und trägt maßgeblich zu einem potenziellen Versagen einer Radiochemotherapie (RCT) bei. Ziel dieser prospektiven Studie war es deshalb, den prognostischen Wert der Hypoxie-Bildgebung vor und unter RCT bei Patienten mit lokal fortgeschrittenen Kopf-Hals-Tumoren (KHT) zu explorieren. Methodik/Methods: Fünfundzwanzig Patienten mit histologisch gesicherten, unbehandelten KHT im klinischen Stadium III / IV wurden mit der F-18-Misonidazol- (F-MISO-) PET/CT zu 4 Zeitpunkten der kurativ intendierten RCT (initial, 8-10 Gy, 18-20 Gy und 50-60 Gy) untersucht. Parameter wie die maximale Ziel-Hintergrund-Ratio und das Schwellwert-basierte Tumorvolumen bei verschiedenen Ziel-Hintergrund-Rationes, das Tumorvolumen aus der CT sowie typische Basisparameter der initial und bei 40 Gy durchgeführten FDG-PET/CT wurden zu allen Untersuchungszeitpunkten auf ihren prognostischen Wert hin untersucht. Als Endpunkt diente das lokal Progressions-freie Überleben (LPFS). In einer multivariaten Cox-Analyse (einschließlich klinischer Parameter) und mehreren Log-Rank-Tests erfolgte die Prüfung auf signifikante Unterschiede. Ergebnisse/Results: Die Parameter aus der F-MISO-PET zeigten eine Assoziation mit dem LPFS-Endpunkt, am strengsten assoziiert waren die Zeitpunkte bei 10 Gy und 20 Gy unter der RCT (p = 0,023-0,048 und 0,042-0,061 in der multivariaten Cox-Analyse). Parameter aus der initialen F-MISO-PET/CT waren nur in der univariaten Analyse signifikant. Weder klinische Parameter, noch CT- oder FDG-PET-basierte Tumorvolumina zeigten eine signifikante Assoziation mit dem LPFS. Schlussfolgerungen/Conclusions: Diese prospektive Explorationsstudie demonstriert die prognostische Bedeutung der F-MISO-PET/CT in der frühen Phase der kurativen RCT. F-MISO-Bilder nach 1 oder 2 Wochen RCT (bei 10 bzw. 20 Gy) sind vielversprechend, wenn es um die Selektion der Patienten geht, die von einer Modifikation der Hypoxie oder von einer Dosis-eskalierten Radiatio profitieren könnten. Eine prospektive Validierungsstudie läuft bereits.

Ziel/Aim: Das Enzym Cyclooxygenase-2 reguliert entzündungsassoziierte Prozesse und wird in vielen Tumoren exprimiert. Die Visualisierung der COX-2 Expression in vivo durch PET könnte daher neue Ansatzpunkte zur Charakterisierung von Tumoren liefern. Um erstmals zu F-18-Fluorethoxy-substituierten COX-2 Inhibitoren zu gelangen und um unterschiedliche COX-2 Inhibitoren mit mono- und bizyklischer Kernstruktur als PET-Tracer zur Verfügung zu stellen, entwickelten wir eine universelle, automatisierte Markierungsmethode. Methodik/Methods: Die Entwicklung zweier neuer Fluorethoxy-substituierter Derivate 2-(4-(2-Fluorethoxy)phenyl)-3-(4-(methansulfonyl)phenyl)pyrazolo[1,5-b]pyridazine (A) und 1-(2-Fluorethoxy)-4-(2-(4-(methansulfonyl)phenyl)cyclopent-1-enyl)benzen (B) erfolgte ausgehend von den Ethoxy- bzw. Methoxy-substituierten Derivaten A* und B* (IC50 COX-2: 3 bzw. 5 nM) (1,2). F-18-A und F-18-B wurden in einer automatisierten Syntheseapparatur (TracerlabFX-N) unter optimierten Parametern durch indirekte Markierung der entsprechenden Hydroxyl-Präkursoren mit 1,2-[F-18]Fluorethyltosylat (F-18-C) hergestellt. Ergebnisse/Results: Durch enzymatischen Assay wurde für A und B bestätigt, daß die Fluorethylgruppe die COX-2 Inhibitoraktivität nur wenig beeinflusst. Mittels zwei-Stufen/ein-Topf-Synthese inklusive HPLC Reinigung konnte F-18-A ausgehend von [F-18]Fluorid in 70 min mit 7,5% RCA (n=5; zerf.korr.) hergestellt werden (RCR >95%; spezif. Aktivität 27-71 GBq/µmol). In analoger Weise wurde F-18-B in 80 min mit 7,8% RCA (n=7; zerf.korr.) erhalten (RCR 98%; spezif. Aktivität 19-43 GBq/µmol). Schlussfolgerungen/Conclusions: Durch die entwickelte automatisierte F-18-Fluorethylierung konnten die COX-2 Inhibitoren F-18-A und F-18-B erfolgreich hergestellt werden, ihre radiopharmakologische Evaluierung findet zur Zeit statt. Die Methode bietet einen effektiven Zugang zur Radiomarkierung von COX-2 Inhibitoren mit Methoxy- bzw. Ethoxy-Funktionen. Literatur/References: (1) Beswick et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 5445. (2) Wüst et al., Bioorg. Med. Chem. 2008, 16, 7662.

Phosphodiesterasen (PDE´s) sind Enzyme, die in allen menschlichen Zellen exprimiert werden und die zyklischen Nucleotide cAMP und/oder cGMP hydrolysieren. PDE-Inhibitoren verzögern den Abbau dieser sekundären Botenstoffe und beeinflussen physiologische Prozesse. Die PDE2A zeigt eine hohe, spezifische Expression im Gehirn sowie in bestimmten Tumoren und ist vermutlich an der Pathophysiologie entsprechender Erkrankungen beteiligt. Ziel unserer Arbeiten ist die Darstellung eines radiomarkierten PDE2A-Inhibitors für die Bildgebung der PDE2A mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Auf Grundlage des Patents WO2010/054253 A1 wurde eine für die PDE2A hochaffine und selektive Triazin-Leitstruktur (TA-05, IC50: 4,12 nM) ausgewählt. Diese Leitstruktur wurde in einer fünfstufigen, optimierten Syntheseroute dargestellt und vollständig charakterisiert. Ausgehend von TA-05 wurden ein neues Fluorpropyl-Derivat (TA-P2) als Referenzverbindung für Affinitätsstudien sowie der entsprechende Tosylat-Präkursor (TA-P4) für eine einstufige 18F-Markierung entwickelt. Die nukleophile 18F-Fluorierung von TA-P4 führte zu einem neuen, hochaffinen PDE2A-Radioliganden (18F-TA-P2), der erfolgreich isoliert, gereinigt und mittels Radio-DC sowie Radio-HPLC analysiert wurde. Die biologische Charakterisierung von 18F-TA-P2 wird derzeit mittels TierPET/MR und Untersuchungen zur Metabolisierung sowie Autoradiographie bearbeitet.

Für die Entwicklung von 64Cu-basierten-Radiopharmaka erweisen sich makrocyclische Tetraamin-Chelatoren als überaus interessant. Sie bieten die Möglichkeit, Kupferradionuklide stabil zu binden und erlauben die Einführung von zielsuchenden Einheiten (Peptide, Proteine, Antikörper) an das Grundgerüst, um ein pharmazeutisches Targeting zu erzielen. Es ist bekannt, dass Cyclam-Monopropionsäure (TE1P) stabile Kupfer(II)-Komplexe bildet [1]. Komplexe mit Radiokupfer sind bisher nicht beschrieben worden. Dieses Chelatorsystem eignet sich für eine Mehrfachfunktionalisierung mit zielsuchenden Einheiten und damit ergibt sich die Möglichkeit, multivalente Wechselwirkungen mit Rezeptoren auszunutzen. Das kann zum einen zu einer höheren Bindungsaffinität und zum anderen zu einer Erhöhung der metabolischen Stabilität führen. Exemplarisch wird als rezeptorbindende Einheit das Dodecapeptid GE11 (YHWYGYTPQNVI) verwendet, welches spezifisch am epidermalen Wachstumsfaktor Rezeptor (Epidermal-Growth-Factor-Receptor, EGFR) bindet [2]. Es werden die Synthese zur Mehrfachfunktionalisierung der Cyclam-Monopropionsäure (TE1P) mit einem EGFR-spezischen Peptid (GE11) vorgestellt sowie radiochemische Aspekte bezüglich der Markierung mit 64Cu diskutiert. Darüber hinaus werden Aussagen zur metabolischen Stabilität und zur Bindungsaffinität gegenüber dem EGFR getroffen, um das Potenzial dieses 64Cu-markierten Konjugats für eine radiopharmazeutische Anwendung zu bewerten. Literatur: [1] T. A. Kaden et al., Helv. Chim. Acta, 1986, 69, 2081. [2] Z. Li et al., Faseb J. 2005, 19, 1978.

Die Abteilung „Reaktiver Transport“ der Forschungsstelle Leipzig beschäftigt sich mit dem Migrations-/Sorptionsverhalten von (Schad)stoffen in geologischen Formationen. In aktuellen Projekten werden partikuläre, kolloidale, gelöste und komplexierte, toxische und radiotoxische Stoffe in Batch- und Säulenstudien untersucht. Bei der eingesetzten Radiotracertechnik kommen kurzlebige Radionuklide zum Einsatz. Am Leipziger Zyklotron Cyclone® 18/9 neu implementiert ist die 64Cu-Herstellung durch Protonenbeschuss von isotopenangereichertem 64Ni via (64Ni(p,n)64Cu)[1]. Das Target wird durch elektrolytische Abscheidung von ca. 5 mg 64Ni auf Goldfolien hergestellt. Die Bestrahlung erfolgt bei einem Protonenstrom von 20 µA bei Strahlzeiten von bis zu 7 Stunden und einer Projektilenergie von ca. 12 MeV. Die chemische Aufarbeitung des bestrahlten Nickels erfolgt durch Ionenchromatographie mit AG1-X8 aus salzsaurer Lösung[2,3]. 64Cu wird mit einer radiochemischen Ausbeute von ca. 95 % erhalten. Das wertvolle Targetmaterial (isotopenangereichert auf 95 %) wird mit ~ 90 % Ausbeute wiedergewonnen. Das produzierte Radionuklid wurde erfolgreich zur Visualisierung von Fluidtransport in Geomaterialien mittels PET[4] sowie in der Calixarenkomplexierung[5] eingesetzt. Literatur: [1] F. Szelecsényi, G. Blessing, S. M. Qaim, 1993, Appl. Radiat. Isot. 44(3) 575-580. [2] M. A. Avila-Rodriguez, J. A. Nye, R. J. Nickles, 2007, Appl. Radiat. Isot. 65(10) 1115-1120. [3] S. Thieme, M. Walther, H.-J. Pietzsch, J. Henninger, S. Preusche, P. Mäding, J. Steinbach, 2012, Appl. Radiat. Isot. 70(4) 602-608. [4] M. Stoll, Diplomarbeit, in Bearbeitung, Universität Mainz. [5] M. Poetsch, Masterarbeit, 2012, Universität Leipzig.

Das 1-(2-Fluorethylindol-6-yl)-oxadiazolylamin NS14490 ist ein hoch affiner α7-Subtyp-spezifischer Ligand für den nikotinischen Acetylcholinrezeptor (nAChR, Ki,α7 = 2,5 nM), für dessen 18F-markierte Form wir ein Syntheseverfahren entwickelt haben [1]. Das Potential dieses neuen Radiotracers für die molekulare PET-Bildgebung von α7 nAChR bei neurodegenerativen und Tumorerkrankungen wird gegenwärtig von uns untersucht. Da die Herstellung des zur Radiosynthese von [18F]NS14490 benötigten Tosylates 1 nach einer ursprünglich verfolgten Methode [1], ausgehend vom N-unsubstituierten NS14490-Derivat unbefriedigende Ergebnisse erbrachte, wurde ein verbessertes Syntheseverfahren aus dem Ester 3 über eine 6-stufige Sequenz, mit BOP-Kupplung zu 7 als Schlüsselschritt [2] entwickelt, das eine Gesamtausbeute von 32% ermöglichte. Die Darstellung von [18F]NS14490 erfolgt mit [18F]Fluorid [18O(p,n)18F-Reaktion am Cyclone 18/9, Leipzig] in Gegenwart von Kryptofix K2.2.2 in einem Schritt aus 1. Die Isolierung und Reinigung des Radiotracers (radiochemisch ≥95%) ist umfassend optimiert und erfolgt durch semipräparative RP-HPLC mit anschließender Festphasenextraktion (RCA: 36%, spezifische Aktivität: 150 GBq/μmol, Synthesedauer: 2-2,5 h). Weiterführende In-vitro- und In-vivo-Studien, insbesondere zur Hirn-Aufnahme und zur Selektivität der Bindung von [18F]NS14490 an α7 nAChR im Gehirn belegen die potentielle Eignung des Radioliganden für die molekularen Bildgebung [1]. (Unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, Ref. DE1165/2-1) Literatur: [1] S. Rötering et al. Bioorg. Med. Chem. (im Druck). [2] C. G. Levins et al. Org. Lett. 2008, 10, 1755.

Ziel/Aim: Das Enzym Phosphodiesterase 10A (PDE10A) besitzt eine Schlüsselrolle in der zellulären Signaltransduktion. Das einzigartige Expressionsmuster der PDE10A mit fast ausschließlicher Expression im Striatum macht dieses Enzym zu einem interessanten Target zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen, die mit einer striatalen Dysfunktion einhergehen, beispielsweise Schizophrenie.1 Molekulare Bildgebung mittels PET würde eine In-vivo-Untersuchung dieses Enzyms und seiner Expression in Zusammenhang mit neurologischen und pathologischen Prozessen erlauben. Zu hochpotenten und selektiven PDE10A Inhibitoren zählt die Substanzklasse der 1-Arylimidazo[1,5-a]chinoxaline.2 Deren Wirkstoffstruktur wurde als Leitstruktur zur Entwicklung eines F-18 markierten PETTracers für die PDE10A gewählt. Methodik/Methods: Verschiedene Referenzverbindungen auf Basis des Imidazo[1,5-a]chinoxalingerüsts wurden durch Derivatisierung mit 2-Fluorpyridinresten hergestellt. Die ortho-Position zum Stickstoff des Pyridinrings wurde gewählt, um die nukleophile Einführung eines F-18 in einer späteren Radiosynthese zu erleichtern und hohe spezifische Aktivitäten zu erzielen. Die Identität und Reinheit der Referenzverbindungen wurden mittels NMR, HRMS und HPLC bestimmt. Die inhibitorische Wirksamkeit auf humane, rekombinante PDE10A wurde in Enzymassays bestimmt. Ergebnisse/Results: Das benötigte Imidazo[1,5-a]chinoxalingerüst wurde erfolgreich über eine Mehrstufensynthese ausgehend von 2,6-Difluoranillin hergestellt. Zur Einführung unterschiedlicher 2-Fluorpyridinhaltiger Reste wurde die Palladium-katalysierte Suzuki-Kupplung verwendet. Durch eine Variation in der Reaktionssequenz konnte dieser Rest an unterschiedlichen Positionen des aromatischen Systems eingeführt werden (siehe Abbildung). Die erzielten Referenzverbindungen zeigten in Untersuchungen zur inhibitorischen Wirksamkeit eine hohe Affinität zu PDE10A (IC50 < 10 nM) und erwiesen sich als sehr selektiv für PDE10A im Vergleich zu anderen Phosphodiesterasen. Ein hochaffines Derivat wurde als Leitsubstanz ausgewählt, um ein F-18 markiertes Derivat herzustellen. Zurzeit wird an der organischen Synthese eines geeigneten Präkursors für die Radiosynthese gearbeitet. Schlussfolgerungen/Conclusions: Über einen divergenten Syntheseschritt, die Suzuki-Kupplung, wurden unterschiedliche 2-Fluorpyridinsubstituierte Inhibitoren hergestellt. Durch eine Variation der Reaktionssequenz war dies an unterschiedlichen Positionen möglich. Die pharmakologische Evaluierung zeigte, dass alle Referenzverbindungen sehr affin und selektiv sind. Referenzen/References: [1] Kehler et. al. Curr. Pharm. Design, 2011, 17, 137-150. [2] Malamas et. al. J. Med. Chem. 2011,54, 7621-7638.

Die Erfindung betrifft eine Verbindung der Formel Ia oder Ibworin R1-CO2R3, -COR4 oder -R5 darstellt, worin R3 unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt, R4 Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt und R5 Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl darstellt, R2-N+(R6)(R7)(R8)X– oder eine Nitrogruppe darstellt, worin R6, R7, R8 unabhängig von einander unsubstituiertes oder substituiertes C1-C6-Alkyl oder unsubstituiertes oder substituiertes -(CH)n- mit n = 1 bis 12 darstellen mit der Maßgabe, dass zumindest zwei der Substituenten R6, R7 und R8 C1-C6-Alkyl sind, und X– ein Halogenid, Sulfonat, unsubstituiertes oder substituiertes Acetat, Sulfat, Hydrogensulfat, Nitrat, Perchlorat oder Oxalat darstellt.

Das Interesse an der medizinischen Nutzung von Nanomaterialien ist insbesondere auf deren einzigartigen, strukturbedingten Eigenschaften zurückzuführen. Basierend auf unterschiedlichen Materialien, wie Polymeren, anorganische oder organisch-anorganische Hybridsubstanzen, werden Nanoteilchen auf ihre Anwendbarkeit in komplexen biologischen Systemen untersucht. Upconversion(UC)-Nanopartikel zeigen hierbei ein vielversprechendes Potenzial und besitzen bei einer gut abgestimmten Dotierung des anorganisch, kristallinen Wirtsgitters mit ausgewählten Seltenerd-Metallen eine sehr effiziente Lumineszenz[1]. Damit eröffnet sich speziell deren Nutzung für die optische Bildgebung, welche die Aufklärung von Prozessen auf zellulärer Ebene gestattet. Gleichzeitig erlaubt die Oberflächenstruktur der Partikel eine Mehrfachfunktionalisierung mit Chelatoren für die Bindung von Radiometallnukliden für PET und SPECT und tumoraffinen Einheiten wie beispielsweise Peptiden. Wir berichten über die Synthese und Fluoreszenz-eigenschaften von ultrakleinen (< 10 nm) UC-Nanopartikeln auf der Basis von NaYF4: Yb3+, Er3+ und deren Umhüllung mit verschiedenen Polymeren zur Erzeugung wasserlöslicher und biokompatibler Materialien. Diese Partikel wurden mit einem Picolyl-Derivat des makrocyclischen Liganden 1,4,7-Triazacyclononan funktionalisiert. Der Chelator dient zur Radiomarkierung der Partikel mit 64Cu2+, was die Anwendung eines zusätzlichen bildgebenden Verfahrens, der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), er-möglicht. Es werden weiterhin Synthesestragien zur Einführung von tumoraffinen Einheiten auf der Oberfläche der UC-Nanopartikel vorgestellt, die eine Adressierung des auf vielen Tumoren überexprimierten Epidermal Growth Factor Receptors (EGFR) gestatten. [1] Mader, H. S., Kele, P., Saleh, S. M., Wolfbeis, O. S., Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 582-596

Ziel/Aim: Der EGFR wird oft überexprimiert in verschiedenen Tumorarten. Daher werden geeignete radionuklidmarkierte EGFR-Liganden für eine gezielte Tumordiagnostik mittels bildgebender Verfahren, z.B. PET, entwickelt. Zwei kürzlich beschriebene EGFR-spezifische Peptide GE11 (1) und D4 (2) sollten mit Chelatoren sowie Spacern so konjugiert werden, dass sie mit dem PET-Nuklid Kupfer-64 markiert werden können. Mit einem der markierten Peptid-Konjugate sollte das Bindungsverhalten (Zeitabhängigkeit und Affinität) an Zellmembranen charakterisiert werden. Methodik/Methods: Die Peptide wurden am N-Terminus jeweils mit verschiedenen Spacern sowie mit dem Chelator NOTA verknüpft und anschließend mit Kupfer-64 radiomarkiert. Für Bindunggsassays wurden Membranen der EGFR-exprimierenden A431-Zellen (epidermoides Karzinom) und FaDu-Zellen (Plattenepithelkarzinom) untersucht. Kinetik- und Sättigungs-Assays wurden mit einem Kupfer-64 markierten NOTA-D4-Konjugat ([64Cu]Cu-D4-JM) durchgeführt. Ergebnisse/Results: Die Peptidkonjugate konnten mit einer Ausbeute von 75-91% hergestellt werden. Bei der Radiomarkierung mit Kupfer-64 konnten spezifische Aktivitäten von bis zu 1000 GBq/µmol erreicht werden, jedoch wurden diese für Bindungsassays auf etwa 30 GBq/µmol eingestellt. Für die Bindung mit [64Cu]Cu-D4-JM an A431-Membranen war nach 1 Stunde Assoziation das Bindungsgleichgewicht erreicht, an FaDu-Membranen nach 2 Stunden nicht vollständig. TDiss½ lag unter 5 min. Die Affinität mittels Sättigung ergab für A431- und für FaDu-Membranen Kd-Werte von 19 bzw. 42 nM. Schlussfolgerungen/Conclusions: Mit GE11 und D4 konnten verschiedene EGFR-spezifische Peptid-Konjugate erfolgreich hergestellt werden. Nachdem [64Cu]Cu-D4-JM an Zellmembranen untersucht wurde, sind weiterführende Assays an intakten Zellen sowie Tumoraufnahme an Xenograft tragenden Mäusen geplant. Literatur/References: (1) Li Z, Zhao R, Wu X et al. FASEB J. 2005, 19(14), 1978-85 (2) Song S, Liu D, Peng JL, et al. Intl. Conf. on Biomedical and Pharmaceutical Engineering 2006, 290-3