DE69824147T2

DE69824147T2 - Technetium-99m markierte Diäthylentriaminpentaessigsäure-Diester und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69824147T2
Application number: DE69824147T
Authority: DE
Inventors: Mita Mullick Road Chatterjee; Karabi Mullick Road Sen; Some Nath Mullick Road Banerjee
Original assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Current assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: DE69824147D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kit mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester zur Diagnose von Nierenerkrankungen.
Für eine genaue Bewertung des Schweregrades einer Nierenerkrankung schätzt man die Transferrate einiger spezifischer Substanzen wie Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäure und Iod-131-Orthoiodhippurat vom Blut in den Urin ab. Diese Verbindungen können aus dem Blut entweder durch glomeruläre Filtration oder durch renale tubuläre Sekretion eliminiert werden.
In dem Artikel „Coordination Compounds in Nuclear Medicine", veröffentlicht in dem Magazin CHEMICAL REVIEW, Band 93, Nr. 3, Mai 1993, S. 1137–1156, beschreibt S. Jurisson allgemein die Verwendung von Radiopharmazeutika auf Technetiumgrundlage. Eine der angeführten Verbindungen ist 99m-Tc-Penetat. Solche Verbindungen sind hochtoxisch und können daher kaum als Radiopharmazeutika verwendet werden.
In WO-A86/02005 werden Diester-DTPA-Derivate für die MRI-Bilddarstellung offenbart, die mit einem paramagnetischen Metall markiert sind. Verbindungen mit Te-99 werden nicht beschrieben. Diese Kontrastmittel sind vielseitig einsetzbar, und niedere Homologe mit 1–4 Kohlenstoffen in der Estergruppe sind selektiv für die Nieren und daher für die Diagnose von Nierenerkrankungen geeignet. Aufgrund des Hydratisierungswassers des Esters haben diese Derivate einen größeren paramagnetischen Effekt als freies DTPA, sowie eine hohe Stabilität und eine geringe Toxizität. Das Problem von glomerulärer gegenüber tubulärer Extraktion wird hier nicht angesprochen.
Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäure ist überall verfügbar und wird für die obige Abschätzung verwendet; da es jedoch durch glomeruläre Filtration ausgeschieden wird, beträgt die Extraktionseffizienz lediglich 20%. Daher wird bei der Verwendung dieses Reagens ein niedriges Ziel-zu-Hintergrund-Verhältnis produziert, und in vielen Fällen erhält man bei Patienten mit gestörter Nierenfunktion keine diagnostischen Bilder.
Mit Iod-131 oder mit Iod-123 markiertes Orthoiodhippurat, das ebenfalls für die obige Abschätzung verwendet wird, wird hauptsächlich durch renale tubuläre Sekretion eliminiert und hat daher eine sehr hohe Extraktionseffizienz (87%). Diese Verbindung ist bei Patienten mit einer schlechten Nierenfunktion von äußerstem Nutzen. Mit Iod-131 wird den Patienten jedoch nicht nur eine hohe Strahlungsdosis zugeführt, es zeigt auch eine schlechte räumliche Auflösung, was auf seine nichtoptimalen Energiecharakteristika zurückzuführen ist. Iod-123 andererseits hat eine ideale Energie, ist jedoch sehr teuer und nicht überall verfügbar. Diese Probleme führten zur Suche nach einem Mittel mit ähnlichen renalen Eigenschaften wie Orthoiodhippurat, das jedoch mit einem Radionukleid mit optimalen Energiecharakteristika wie Technetium-99m markiert ist.
Nach einem Jahrzehnt von Forschungsanstrengungen in diesem Gebiet wurde die Verbindung Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin für die klinische Anwendung angeboten. Diese Verbindung wich jedoch auf die folgende Weise beträchtlich von den nahezu optimalen renalen Eigenschaften von Iod-131-Orthoiodhippurat ab:

1. Die renale Extraktion von Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin betrug lediglich 53%, die von Iod-131-Orthoiodhippurat betrug im Vergleich dazu 79%.
2. Die Proteinbindung von Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin war hoch (77%), verglichen mit einem mäßigen Wert (32%) für Iod-131-Orthoiodhippurat.
3. Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin ist unerschwinglich teuer und in diesem Land nicht verfügbar.
4. Bei der Rekonstitution mit einem Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycinkit ist eine beträchtliche Erfahrung erforderlich, da es anderenfalls zu variablen Ergebnissen kommen kann.
5. Im Gegensatz zu Iod-131-Orthoiodhippurat beobachtet man bei Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin eine unerwünschte Anreicherung im hepatobiliären System.

Um diese Schwierigkeiten zu lösen, wurde eine neue Verbindung, Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester und ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung entwickelt.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Kit mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester zur Diagnose von Nierenerkrankungen bereit, wobei der mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester einen Rf-Wert von null in einem Kieselgel/Aceton-DC-System und einen Rf-Wert von 1 in einem Kieselgel/Acetonitril : Wasser-(1 : 1)-DC-System aufweist und die von mit Technetium-99m markiertem Diethylenpentaessigsäuredimethylester bei der Papierelektrophorese zurückgelegte Strecke größenordnungsmäßig die Hälfte der Strecke im Vergleich zur Standardverbindung (mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessigsäure) beträgt.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kits mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester zur Diagnose von Nierenerkrankungen bereit, bei dem man:

(a) eine verdünnte wäßrige Lösung von nach herkömmlichen Verfahren hergestelltem Diethylentriaminpentaessigsäurediester mit einer entsprechenden Menge an Zinn(II)-ionen versetzt;
(b) die so in Schritt (a) erhaltene Lösung in einem mit Stickstoff gespülten, evakuierten, mit Gummi versiegelten Injektionsvial aufbewahrt;
(c) das Kit lyophilisiert und das in Schritt (b) erhaltene, lyophilisierte Produkt bei 4°C aufbewahrt;
(d) das erhaltene lyophilisierte Produkt mit Tc-99m radioaktiv markiert, indem man das Kit vor Zugabe von 99m-TcO₄ auf Raumtemperatur erwärmen läßt;
(e) das Kit kräftig schüttelt, wodurch man das radioaktiv markierte Produkt erhält, das eine Stunde lang verwendbar ist.

Der verwendete Diethylentriaminpentaessigsäurediester wird wie aus dem Journal of Pharmaceutical Sciences, Band 68, Nr. 2, Februar 1979, S. 194–196, bekannt hergestellt, indem man:

[a] das Dianhydrid von Diethylentriaminpentaessigsäure nach herkömmlichen Verfahren verestert,
[b] die so erhaltene halbfeste Masse eindampft,
[c] mit einem organischen Lösungsmittel verreibt und so den rohen Diester erhält, und
[d] den rohen Diester durch Umkristallisieren aus Alkohol darstellt.

Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt die Veresterung durch Erhitzen des Dianhydrids von Diethylentriaminpentaessigsäure mit Methanol in Gegenwart eines Lösungsmittels.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Lösungsmittel aus Pyridin, Piperidin, Picolin und dergleichen ausgewählt.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist das für das Verreiben verwendete Lösungsmittel aus Petrolether, Benzol, Toluol und dergleichen ausgewählt.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist der für das Kristallisieren verwendete Alkohol aus Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol und dergleichen ausgewählt.
Weiterhin werden bei der Herstellung des Kits mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester zur Diagonose von Nierenerkrankungen Zinn(II)-Ionen als Zinn(II)-chlorid eingebracht, das durch Lösen von Zinn(II)-chlorid-dihydrat in mit mit Stickstoff gespültem Wasser verdünnter HCL hergestellt wurde.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird weiter in bezug auf die Details und die Beispiele beschrieben, die nicht als eine Einschränkung des Schutzbereiches der Erfindung ausgelegt werden sollten. Der mit Technetium-99m-markierte Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester wird hergestellt, indem man

1. das Dianhydrid von Diethylentriaminpentaessigsäure verestert,
2. ein eingefrorenes Kit formuliert, das Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester und Zinn(II)-Ionen für ein leichtes radioaktives Markieren enthält, und
3. das obige gefrorene Kit mit 99m-TcO₄ radioaktiv markiert.

Diethylentriaminpentaessigsäuredianhydrid wird nach der Vorschrift von W. C. Eckelman et al. (J. Pharm. Sci. 64, 704–706, 1975) aus Diethylentriaminpentaessigsäure und Essigsäureanhydrid hergestellt.
Diethylentriaminpentaessigsäurediester
Diethylentriaminpentaessigsäuredianhydrid wurde durch Erhitzen mit Alkohol in Gegenwart eines Lösungsmittels in Diethylentriaminpentaessigsäurediester umgewandelt. Gewöhnlich ist eine Reaktionszeit von achtzehn bis zwanzig Stunden ausreichend. Die Mischung wurde dann eingedampft, und die halbfeste Masse wurde mit einem Lösungsmittel verrieben, wodurch man den rohen Diester erhielt. Dieser wurde dann durch Umkristallisieren aus wäßrigem Alkohol aufgereinigt, was das gewünschte Material ergab, das durch die Bestimmung des Schmelzpunktes, Elementaranalyse und Protonen-NMR-Spektroskopie charakterisiert wurde.
Aus einer verdünnten wäßrigen Lösung des obigen Liganden, die mit einer entsprechenden Menge an Zinn(II)-Ionen versetzt wurde, wurde ein Kit zur radioaktiven Markierung von Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester hergestellt. Die Vials aus dem Kit wurden dann lyophilisiert und bei 4°C aufbewahrt. Beim radioaktiven Markieren mit Technetium-99m wurde das Kit auf Raumtemperatur erwärmen gelassen, und in das Vial aus dem Kit wurde die gewünschte Menge an wäßrigem 99m-TcO₄ injiziert. Das so erhaltene radioaktiv markierte Produkt wurde durch Dünnschichtchromatographie und Papierelektrophorese charakterisiert und innerhalb kurzer Zeit verbraucht.
Ein Beispiel des Verfahrens
[a] Herstellung von Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester
Eine Lösung von Diethylentriaminpentaessigsäuredianhydrid (7,2 g) in trockenem Pyridin (120 ml) wurde mit trockenem Methanol (3 ml) versetzt, und die Mischung wurde 18 Stunden lang unter Rückfluß erhitzt. Das Material wurde dann eingedampft, und die so erhaltene halbfeste Masse wurde mit Diethylether verrieben, wodurch man den festen rohen Ester (7 g) erhielt. Dieser wurde dann durch Umkristallisieren aus Ethanol/Wasser (1 : 1) aufgereinigt, wodurch man das reine Material erhielt. Schmp. 176–178°. NMR (D₂O) 3,20–3,56 (br, 8H, >N-CH₂-CH₂-N-CH ₂-CH ₂-N<): 3,48 (s, 6H, 2 × CO₂CH₃): 3,94–4,28 (m, 1OH, 3 × CH ₂CO₂H und 2 × CH₂-CH₂-CO₂CH₃) Anal. berechnet für C₁₆H₂₇N₃O₁₀. C, 45,60, H, 6,46, N, 9,97 gefunden C, 45,34; H, 6,78, N, 9,76%).
[b] Die Kit-Formulierung von Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester für die radioaktive Markierung
In evakuierte, mit Gummi verschlossene Injektionsvials, die mit Stickstoff gespült worden waren, wurde eine Lösung von Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester (10 mg) in Wasser (1 ml) gegeben, hierzu wurde Natriumhydroxidlösung gegeben, bis das Material gerade gelöst war, das mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 4 eingestellt wurde, und dann wurde Zinn(II)-Chloridlösung (50 μl) zugesetzt, die durch Auflösen von Zinn(II)-Chlorid-Dihydrat (10 mg) in mit N₂ gespültem Wasser (10 ml) verdünnter Salzsäure (6N, 50 μl) gelöst worden war, hergestellt worden war, und der pH-Wert wurde wieder auf 4 eingestellt und die Mischung wurde lyophilisiert.
[c] Radioaktive Markierung des Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylesterkits mit Technetium-99m
Das wie oben hergestellte Kit wurde auf Raumtemperatur erwärmen gelassen und mit Technetium-99m-Pertechnetat (99m TcO₄)(2,20 mCi in 0,1–0,2 ml Wasser) versetzt, kräftig geschüttelt und innerhalb einer Stunde verwendet.
Vollständige chemische und biologische Beschreibung des mit Technetium-99m markierten Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylesters
[a] Dünnschichtchromatographie
Es wurden zwei DC-Systeme verwendet: (a) Kieselgel/Aceton und (b) Kieselgel/Acetonitril : Wasser (1 : 1). In diesen beiden Systemen zeigte der mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester Rf-Werte von 0 bzw. 1.
[b] Papierelektrophorese
Diese wurde auf in Hydrogencarbonatpuffer (0,01 M, pH 7) eingeweichten Whatman-Papierstreifen (61 cm × 26 cm) durchgeführt, auf die der mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessig säuredimethylester zusammen mit mit Technetium-99m markierter Diethylentriaminpentaessigsäure als Standard aufgetragen wurde. Über das Papier wurde eine Potentialdifferenz von 3000 Volt angelegt, und das System wurde 60 min laufen gelassen. Unter den obigen experimentellen Bedingungen wanderte der mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester 8 cm und die Standardverbindung 16 cm, beide jeweils zur Anode.
Biologische Bewertung des mit Technetium-99m markierten Diethylentriaminpentaessigsäurediesters durch vergleichende biologische Verteilung mit Iod-131-Orthoiodhippurat und Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin.
Das vergleichende Experiment zur biologischen Verteilung wurde mit Mäusen und Ratten durchgeführt. Den Mäusen wurde entweder Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäurediester oder Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin zusammen mit Iod-131-Orthoiodhippurat über die Schwanzvene injiziert. Die Ratten wurden mit Urethan betäubt, und die obigen radioaktiven Chemikalien wurden über die V. femoralis injiziert. Nach vorbestimmten Zeitintervallen wurden die Tiere getötet, und die Organe wurden in das Zählvial überführt. Es wurde sehr darauf geachtet, während des Verfahrens kein Urin zu verlieren. Die Ergebnisse zur biologischen Verteilung wurden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Plasma Clearance
Die renale Plasma Clearance von mit Technetium-99m markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester wurde in Ratten mit dem Einzelinjektionsverfahren untersucht. Zu den Zeitpunkten 20 und 30 min wurden zwei Plasmaproben entnommen. Die Clearance wurde mit dem Einzel-Kompartment-Modell berechnet. Als Standard wurde gleichzeitig Iod-131-Orthoiodhippurat injiziert. Dieses Experiment wurde auch mit Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin durchgeführt. Die Clearance-Werte für die beiden obigen Verbindungen betrugen 1,39 bzw. 1,45 ml/min/100 g, und der Wert für Iod-131-Orthoiodhippurat betrug 2,68 ml/min/100 g. Die entsprechenden Werte in Hunden (10–12 kg) für Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester und Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin zusammen mit gleichzeitig injiziertem Hippurat betrugen 72, 80 und 157 ml/min. Diese Werte sind sehr viel höher als die für Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäure in Ratten (0,82 ml/min/100 g) bzw. Hunden (43 ml/min).
Scintigraphische Untersuchungen an Hunden
Mit Pentothal-Natrium betäubten Hunden wurde eine der Verbindungen über die V. femoralis verabreicht, während die Tiere sich unter einer computergesteuerten Gammakamera befanden. Mit einem entsprechenden Fenster auf einem Computerband wurden Reihenaufnahmen angefertigt. Aus den obigen Rahmen wurde, indem man die Gegend von Interesse um die Niere plazierte, eine Zeit-Aktivitäts-Kurve erstellt. Die Kurven der Gegenden von Interesse sind in 1 und 2 gezeigt; diese Kurven deuten auf eine für die beiden obigen Radiopharmazeutika vergleichbare Clearance der Radioaktivität aus der Niere hin.
Nach der biologischen Verteilung in Ratten oder Mäusen bzw. nach den scintigraphischen Experimenten an Hunden scheint es sich bei dem mit Technetium-99m markierten Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester um ein dem gegenwärtig verfügbaren (nur in westlichen Ländern) Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin überlegenen Nierenfunktionsmittel zu handeln, da es nicht zu einer hepatobiliären Anreicherung von Technetium-99m-Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester kommt, während in diesen Organen beträchtliche Mengen an Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin angereichert werden. Darüber hinaus lassen sich, verglichen mit dem Tripeptidderivat Mercaptoacetylglycylglycylglycin, Diester von Diethylentriaminpentaessigsäure leichter synthetisieren, wodurch ersteres für die klinische Verwendung erschwinglicher wird. Weiterhin ist die Markierung von Diethylentriaminpentaessigsäurediester mit Technetium-99m viel einfacher als die von Mercaptoacetylglycylglycylglycin, und es steht zu erwarten, daß man leicht ein einheitlich markiertes Produkt erhält, ähnlich dem der Vorstufe Diethylentriaminpentaessigsäure. Im Gegensatz dazu gibt es viele Belege für Schwankungen bei den biologischen Ergebnissen für Technetium-99m-Mercaptoacetylglycylglycylglycin.

Claims

Kit mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester zur Diagnose von Nierenerkrankungen, wobei der mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester einen Rf-Wert von Null in einem Kieselgel/Aceton-DC-System und einen Rf-Wert von 1 in einem Kieselgel/Acetonitril : Wasser-(1 : 1)-DC-System aufweist und die von mit Technetium-99m markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester bei der Papierelektrophorese zurückgelegte Strecke größenordnungsmäßig die Hälfte der Strecke im Vergleich zur Standardverbindung (mit Technetium-99m markierte Diethylentriaminpentaessigsäure) beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Kits mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester zur Diagnose von Nierenerkrankungen, bei dem man: (a) eine verdünnte wäßrige Lösung von nach herkömmlichen Verfahren hergestelltem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester mit einer entsprechenden Menge an Zinn(II)-ionen versetzt; (b) die so in Schritt (a) erhaltene Lösung in einem mit Stickstoff gespülten, evakuierten, mit Gummi versiegelten Injektionsvial aufbewahrt; (c) das Kit lyophilisiert und das in Schritt (b) erhaltene, lyophilisierte Produkt bei 4°C aufbewahrt; (d) das erhaltene lyophilisierte Produkt mit Tc-99m radioaktiv markiert, indem man das Kit vor Zugabe von 99m-TcO₄ auf Raumtemperatur erwärmen läßt; (e) das Kit kräftig schüttelt, wodurch man das radioaktiv markierte Produkt erhält, das eine Stunde lang verwendbar ist.
Kit mit mit Technetium-99m radioaktiv markiertem Diethylentriaminpentaessigsäuredimethylester nach Anspruch 1 zur Diagnose von Nierenerkrankungen, wobei die Zinn(II)-ionen als Zinn(II)-chlorid eingebracht werden, das durch Lösen von Zinn(II)-chlorid-dihydrat in mit mit Stickstoff gespültem Wasser verdünnter HCl hergestellt wird.