Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3267
Authors: Capito, Tanja
Title: Neue 18 F-markierte Liganden zur Visualisierung des GABA A, alpha 5- Rezeptorstatus mittels PET
Online publication date: 18-Feb-2009
Year of first publication: 2009
Language: german
Abstract: Die heutige Verfügbarkeit der molekularen Bildgebung ermöglicht einen signifikanten Einfluss auf die Diagnostik und die Therapiekontrolle von neurodegenerativen Erkrankungen, die unter anderem durch Fehlsteuerungen im GABAergen System auftreten können. Die Visualisierung und Quantifizierung des GABAA-alpha5-Subtyps durch PET könnte dabei zu einem besseren Verständnis von Erkrankungen wie Alzheimer und traumatischen Neurosen (emotionales Langzeitgedächtnis) beitragen. Ferner eröffnen GABAA/alpha5-subtypselektive Liganden die Möglichkeit, wesentliche Grundlagen der elementaren Vorgänge von Lernen und Erinnern zu untersuchen. 7,8,9,10-Tetrahydro-(7,10-ethan)-1,2,4-triazol[3,4-alpha]phthalazine stellen sich als vielverspre-chende Leitstrukturen zur Entwicklung neuer 18F-markierter alpha5-subtypselektiver GABAA-Rezeptorliganden für die PET dar. Um diese neuartigen Substanzen hinsichtlich ihrer Potenz als GABAA-alpha5-subtypselektive Radioliganden zu verifizieren, wurden zunächst die entsprechenden 19F-Derivate TC07-TC12 synthetisiert. Diese Referenzverbindungen wurden in Rezeptor-bindungsassays und in Autoradiographien mit [3H]Ro 15-4513 als zu verdrängender Radioligand evaluiert. In beiden Experimenten als auch in in vivo-Verdrängungsexperimenten an Ratten konnte eine hohe Affinität im nanomolaren Bereich als auch eine hohe Selektivität bezüglich der GABAA/alpha5-Untereinheit für einige der dargestellten Referenzverbindungen nachgewiesen werden. Gemäß diesen vielversprechenden Ergebnissen wurden verschiedene Markie-rungsvorläufer für eine 18F-Direktmarkierung der relevantesten Substanz TC07 in einer mehrstufigen organischen Synthese dargestellt. Die anschließende 18F-Markierung erfolgte über eine nukleophile Substitution mit [18F]Fluorid. Die Reaktionsparameter wurden hinsichtlich Reaktionstemperatur und dauer, Markierungsvorläuferkonzentration, Basenabhängigkeit und verschiedenen Markierungsmethoden optimiert. Daraus resultierend konnte [18F]TC07 mit bis zu 45 % radiochemischer Ausbeute erhalten werden. Die zerfallskorrigierte, gesamtradiochemische Ausbeute von nca [18F]TC07 in isotonischer NaCl-Lösung betrug 15 %. Basierend auf den bisher erhaltenen Ergebnissen wurde der Radioligand in in vitro-, ex vivo- und in vivo µPET-Experimenten evaluiert. Die zunächst durchgeführten in vitro-Experimente deuteten auf eine homogene Verteilung der Aktivität hin und zeigten keine spezifische Anreicherung. Diese Ergebnisse wurden sowohl in ex vivo- als auch in in vivo-µPET-Studien bestätigt. Auch hier konnte nur eine niedrige Aktivitätsanreicherung, eine homogene Verteilung im gesamten Gehirn und keine Übereinstimmung mit der bekannten GABAA/alpha5-Subtypverteilung gefunden werden. Eine im Anschluss durchgeführte Metabolismusstudie zeigte eine langsame Metabolisierungsrate des [18F]TC07 und auch eine Organverteilungsstudie zeigte keine außergewöhnlichen Anreicherungen. Aus den erhaltenen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass der Radioligand [18F]TC07 kein geeigneter Tracer zur in vivo-Visualisierung der alpha5-Untereinheit des GABAA-Rezeptors ist.
Today’s availability of Molecular Imaging opens up miscellaneous possibilities to study functional, metabolic and pathophysiological processes and correlations in vivo. This provides a significant impact on diagnosis and therapy control for brain diseases e.g. associated to the GABAA-receptor. The visualization and quantification of the alpha5-subunit of the GABAA-receptor by PET studies may allow a better understanding of different neurological disorders, e.g. the Alzheimer’s disease (AD) and the posttraumatic stress disorder (PTSD). alpha5-Subtype-selective GABAA-receptor ligands also provide an opportunity to give a deeper comprehension of the important processes of learning and memory. 7,8,9,10-tetrahydro-(7,10- ethano)-1,2,4-triazolo[3,4-a]phthalazine seemed to be a promising lead structure for new 18F-labeled GABAA/alpha5-subtypeselective ligands for PET. To verify a novel series of structures as potent tracers, the 19F-derivatives TC07-TC12 were synthesized. The reference substances were evaluated in competitive receptor binding assays and autoradiographies of [3H]Ro15-4513 binding against increasing concentrations of the synthesized derivatives. Both receptor binding assays and autoradiographies of [3H]Ro 15-4513 challenged with the reference compounds showed nanomolar Ki-values and a high GABAA/alpha5-subunit selectivity for some of the tested compounds. Autoradiographic data and an additional in vivo-experiment indicated the expected dose dependent selective displacement of the radioligand from 5-subtype containing GABAA-Receptors. The experiments identified at least some of the tested substances as potent substrates for the GABAA-alpha5-subtype. According to these promising results the corresponding precursors for 18F-labeling reactions of the most relevant compound TC07 were synthesized. The subsequent 18F-labeling was achieved by direct 18F-fluorination via nucleophilic substitution using [18F]fluoride. The reactions were optimized in terms of temperature, reaction time, precursor concentration, base-dependency and different labeling methods. Thereby, [18F]TC07 was obtained in up to 45 % radiochemical yield and with a over-all radiochemical yield of 15 % for the formulation solution. Based on the obtained results so far, in vitro, ex vivo and in vivo small-animal-studies using µPET were performed. In vitro- and ex vivo-autoradiographies pointed to a homogeneous regional activity distribution and showed an absence of regionally specific uptake at tracer dose. Similar results were observed in µPET studies. Low radioactivity levels and a homogeneous distribution of the activity in the brain and no correspondence with the known distribution of the receptors could be found. The reasons for the disappointing low brain uptake of [18F]TC07 when administered at tracer doses compared to the former studies with the reference compound, are unknown. The rate of metabolism of [18F]TC07 was slow and the biodistribution showed no atypical accumulation in other organs. From these observations it can be concluded that [18F]TC07 is not a suitable tracer for in vivo visualization of the alpha5-subunit of the GABAA-receptor so far.
DDC: 540 Chemie
540 Chemistry and allied sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3267
URN: urn:nbn:de:hebis:77-18945
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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