ES2349528T3 - Compuestos para la imagen de tumores. - Google Patents

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ES2349528T3 ES03747599T ES03747599T ES2349528T3 ES 2349528 T3 ES2349528 T3 ES 2349528T3 ES 03747599 T ES03747599 T ES 03747599T ES 03747599 T ES03747599 T ES 03747599T ES 2349528 T3 ES2349528 T3 ES 2349528T3
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Abstract

Un análogo de aminoácido que tiene la estructura general **(Ver fórmula)** donde R1 es 22 o R3R2 es H, o R3 si R1 es R3. R3 es **(Ver fórmula)** de modo que se forma R3 **(Ver fórmula)** R4 es -(CkH2k+1), -(CkH2k-1) o -(CkH2k-3) y donde a es 1 a 5, x es 0 o 1, y es 1 o 2, x es 1, 2, 3 o 4 y z>y si y es 2, q es 1 o 0 si n es 1 y j es 0, n es 1 o 2, pero 0 si m es 0, m es 0 o 1, j es 0 o 1, k es 1-5, y X es 18F, 123I, 124I, 125I, 131I, 75br, 76Br, 77Br, 82Br, o At.

Description

Compuestos para la imagen de tumores.
El desarrollo de aminoácidos radiomarcados para uso como trazadores metabólicos para representar de manera óptica tumores usando tomografía por emisión de positrones (PET) y tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) ha estado en proceso durante décadas. Aunque los aminoácidos radiomarcados se han aplicado a una variedad de tipos de tumores, su aplicación a tumores intracraneales ha llamado especialmente la atención debido a las ventajas potenciales en comparación con otras modalidades de representación. Tras una extirpación quirúrgica y/o radioterapia de tumores cerebrales, los métodos de representación en imágenes convencionales tales como CT o MRI no distinguen de manera efectiva tumor residual o recurrente de la lesión del tejido a causa de la intervención y no son óptimos para controlar la eficacia del tratamiento o detectar recurrencia de tumores [Buonocore, E (1992), Clinical Positron Emission Tomography. Mosby-Year Book, Inc. St. Louis, MO, pp 17-22; Langleben, DD et al. (2000), J. Nucl. Med 41: 1861-1867].
El agente PET líder para el diagnóstico y representación de neoplasmas, 2-[^{18}F]fluorodeoxiglucosa (FDG), también presenta limitaciones en la representación óptica de tumores cerebrales. El tejido cortical cerebral normal muestra una elevada respuesta [^{18}F]-FDG como lo hace el tejido inflamatorio que puede ocurrir tras radiación o terapia quirúrgica; estos factores pueden complicar la interpretación de imágenes adquiridas con [^{18}F]-FDG [Griffeth, LK et al. (1993), Radiology. 186: 37-44; Conti, PS (1995)].
Un número de informes indican que la representación óptica con PET y SPECT con aminoácidos radiomarcados define los límites tumorales dentro de un cerebro normal mejor que CT, MRI o [^{18}F]-FDG, lo que permite un mejor plan de tratamiento [Ogawa, T et al. (1993), Radiology. 186: 45-53; Jager, PL et al. (2001), Nucl. Med, 42: 432-445]. Además, algunos estudios sugieren que el grado de respuesta del aminoácido está relacionado con el grado del tumor, lo que podría ofrecer importante información de pronóstico [Jager, PL et al. (2001) J. Nucl. Med. 42: 432-445].
Un número de aminoácidos, incluyendo ácido [^{11}C]\alpha-aminoisobutírico (AIB), L-[^{11}C]metionina (Met), L-[^{18}F]fluoro-\alpha-metil tirosina, O-(2-[^{18}F]fluoroetil)tirosina y trans-1-amino-3-[^{18}F]fluorociclobutil-1-ácido carboxílico(FACBC) se han usado con éxito para representar ópticamente tumores con PET in humanos [Jager, PL et al. (2001), J. Nucl. Med. 42: 432-445; Shoup, TM et al. (1999), J. Nucl. Med. 40: 331-338]. [^{18}F]FACB se ha descrito en las Patentes de Estados Unidos 5,808,146 y 5,817,776. AIB es un aminoácido no metabolizado \alpha, \alpha-dialquilo que se transporta activamente a células principalmente a través del sistema de transporte de aminoácido tipo A. El sistema A de transporte de aminoácidos aumenta durante el crecimiento y la división celular y también ha demostrado que se regula por incremento en células tumorales [Palacin, M et al. (1998), Physiol. Rev. 78: 969-1054; Bussolati, O et al. (1996), FASEB J. 10: 920-926]. Estudios de tumores inducidos experimentalmente en animales y de tumores que ocurren de manera natural en humanos han demostrado una mayor respuesta de AIB radiomarcado en los tumores en comparación con tejido normal [Conti, PS et al. (1986), Eur. J. Nucl. Med. 12: 353-356; Uebara. H et al. (1997), J. Cereb. Blood Flow Metab. 17: 1239-1253]. El análogo N-metilo de AIB, N-MeAIB muestra incluso mayor selectividad para el sistema de transporte de aminoácidos de tipo A que AIB [Shotwell, MA et al. (1983), Biochim. Biophys. Acta. 737: 267-84]. N-MeAIB se ha radiomarcado con carbono-11 y es metabólicamente estable en humanos [N\ring{a}gren, K et al. (2000), J. Labelled Cpd. Radiopharm. 43: 1013-1021].
Aquí se describen análogos fluorados de AIB adecuados para etiquetar ^{18}F y usar en representación óptica PET. Se espera que estos agentes demuestren la estabilidad metabólica in vivo debido a su ramificación \alpha,\alpha-dialquilo y que tengan el potencial para la distribución remota debido a la edad media de 110 minutos de ^{18}F contra los 20 minutos de ^{11}C. Se describe de manera específica la síntesis, radiomarcaje y evaluación biológica de dos compuestos, ácido 2-amino-3-fluoro-2-metilpropanoico (FAMP, 5a) y ácido 3-fluoro-2-metil-2-(metilamino)propanoico (N-MeFAMP, 5b), análogos fluorados de AIB y AIB N-metilo, respectivamente. FAMP no forma parte de la presente invención y aquí se describe a modo de comparación. Los estudios sobre distribución de tejido en ratas normales y ratas que tienen tumor de gliosarcoma 9L se han realizado después de la administración intravenosa de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b y la respuesta del tumor hacia la radioactividad se comparó con la respuesta en cerebro normal para ambos compuestos.
Resumen de la invención
La invención proporciona compuestos nuevos de aminoácido para uso en la detección y evaluación de tumores en el cerebro y cuerpo. Estos compuestos combinan las ventajosas propiedades de análogos de ácido \alpha-aminoisobutírico (AIB) concretamente, su rápida respuesta y prolongada retención en tumores con las propiedades de sustituyentes de halógeno, incluyendo ciertos isótopos de halógeno como fluorina-18, yodina-123, isodina-124, yodina-125, yodina-131, bromo-75, bromo-76, bromo-77, bromo-82, astato-210, astato-211, y otros isótopos de astato. Además, los compuestos pueden etiquetarse con isótopos de tecnecio y renio usando complejos conocidos de quelación.
En un aspecto, la invención muestra compuestos de aminoácido que tiene una elevada especificidad para objetivos cuando sus administran a un sujeto in vivo. Los compuestos de aminoácido preferentes muestran un radio objetivo a no-objetivo de al menos 5:1, son estables in vivo y sustancialmente se localizan hacia el objetivo en 1 hora tras la administración. Los aminoácidos especialmente preferentes incluyen [^{18}F]N-MeFAMP, ([^{18}F]5b).
\newpage
En otro aspecto, la invención muestra composiciones farmacéuticas formadas por una porción de molécula de \alpha-aminoácido unida a un anillo con cadena de carbono con cuatro, cinco o seis miembros. Además, la invención muestra análogos de ácido \alpha-aminoisobutírico.
En otro aspecto, la invención muestra compuestos de aminoácido que además consisten en un agente de imagen y usos de los compuestos para detectar y/o controlar tumores en un sujeto. En una realización, el agente de imagen del compuesto de aminoácido se administra in vivo y se controla usando los medios adecuados para la etiqueta. Métodos preferentes para detectar y/o controlar un agente de imagen del compuesto de aminoácido in vivo incluyen tomografía por emisión de positrones (PET) y tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT).
Los compuestos de la invención incluyen aminoácidos de ciclobutilo, ciclopentilo, ciclohexilo sustituidos por flúor, bromo o yodo u homólogos cíclicos de los mismos individualmente no saturados, o análogos de metilenil fluoruro o sustituidos por yoduro, o aminoácidos de isobutilo sustituidos por flúor o yodo. Los compuestos sustituidos pertenecen a la siguiente fórmula genérica:
1 
\vskip1.000000\baselineskip
donde R_{1} es
2 
\vskip1.000000\baselineskip
o R_{3}
R_{2} es H, o R_{3} si R_{1} es R_{3}.
R_{3} es
3 
\vskip1.000000\baselineskip
De modo que se forma R_{3}
4
R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3})
y donde a es 1 a 5,
x es 0 o 1,
y es 1 o 2,
x es 1, 2, 3 o 4 y z>y si y es 2,
q es 1 o 0 si n es 1 y j es 0,
n es 1 o 2, pero 0 si m es 0,
m es 0 o 1,
j es 0 o 1,
k es 1-5, y
X es ^{18}F, ^{123}I, ^{124}I, ^{125}I, ^{131}I, ^{75b}r, ^{76}Br, ^{77}Br, ^{82}Br, o At.
\vskip1.000000\baselineskip
Compuestos no cíclicos pero estéricamente similares de la invención tienen la siguiente fórmula genérica:
5
donde R_{1} es X o X-CH=CH-, a es 1 a 5,
y X es ^{131}I, ^{132}I,I, ^{124}I, ^{125}I, ^{18}F, ^{75b}r, ^{76}Br, ^{77}Br, ^{82}Br, o At
R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3})
k es 1-5.
\vskip1.000000\baselineskip
Los compuestos de la invención son útiles como agentes de enlace con tumores y como ligandos de enlace de receptor NMDA, y en forma radio-isotópica son especialmente útiles como compuestos trazadores para técnicas de representación óptica de tumores, incluyendo las representaciones ópticas PET y SPECT. Cuando X es AT, los compuestos tienen utilidad para radioterapia, ya que los isotopos At son emisores \alpha. Con el fin de sintetizar los compuestos para maximizar la vida útil de isotopos de corta vida, y para maximizar la producción y pureza, se tenían que crear rutas especializadas y no estándares, tal y como se describe.
Los compuestos cíclicos y no cíclicos de la invención pueden etiquetarse con Tecnecio o Renio. Tecnecio-99m, Renio 186 y Renio 188 son conocidos por ser radionúclidos útiles en representación óptica SPECT. Los aminoácidos cíclicos y no cíclicos de la invención se unen a los grupos metálicos Tc-99m o Re186 o Re188 a través cadenas de 4-6 carbonos que pueden estar saturados o poseer un enlace doble o triple. El grupo metálico Tc-99m puede ser, por ejemplo, un complejo alquiltiolato, un citectreno o un complejo hidrazino nicotinamida (HYNIC), un ciclopentadienetricarbonilo o un quelato N287. La estructura de enlace puede ser R_{5} (sustituyendo a R3) en el diagrama siguiente donde R_{5} es Z-(CH_{2})_{a}-CH_{b}-CH, donde a es 1, 2 o 3, b es 0, 1 o 2, y Z es un complejo alquiltiolato-Tc o Re, un citectreno Tc- o Re- o complejo Re-HYNIC u otro quelado Tc o Re tal y como se conoce en la técnica. Cuando una estructura se muestra con Tc o Tc^{99m}, se entenderá que también ilustra una estructura equivalente que tiene Re 186 o Re 188 sustituido por el isotopo Tc.
\newpage
Ejemplos de los compuestos [^{99m}Tc] o marcados con Re de la invención son:
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6 
\vskip1.000000\baselineskip
donde R es
\vskip1.000000\baselineskip
7 
\vskip1.000000\baselineskip
donde a es 1, 2 o 3
b es 0, 1 o 2
x es 0 o 1
y es 1 o 2
z es 1, 2, 3 o 4 y x>y si y es 2,
q es 1 o 0
R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3}), donde k es 1-5.
\vskip1.000000\baselineskip
8 
\vskip1.000000\baselineskip
donde R_{1} es Z, a es 1 a 5,
y R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3}), y
R_{2} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3})
k es 1-5.
\newpage
Z es
9 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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10 
\vskip1.000000\baselineskip
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\vskip1.000000\baselineskip
11
donde b es 0, 1 o 2
x es 0 o 1
y es 1 o 2
z es 1, 2, 3 o 4 y x>y si y es 2,
q es 1 o 0
12
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 muestra que la respuesta de [^{18}F]FAMP (5a) y [^{18}F]N-MeFAMP (5b) fue inhibida por BCH y N-MeAIB en células de gliosarcoma 9L. Los valores se expresan como porcentaje de la respuesta del control (no inhibidor). La respuesta se determinó después de 30 minutos y se normalizó para la dosis y para el número de células. Los valores P representan las comparaciones de respuesta en presencia del inhibidor para controlar la repuesta de cada radiotrazador (ANOVA de un solo factor). * = p<0.05, **=p<0.01. Las barras indican el error estándar.
Figuras 2A-2B son comparaciones de actividad en tejido tumoral (Fig. 2A) y cerebro normal (Fig. 2B) tras la inyección de [^{18}F]N-MeFAMP (5b). Los tejidos se compararon en cada punto del tiempo mediante un test de 2 colas. No se detectaron diferencias significativas en la respuesta al tumor. Las barras indican el error estándar.
Descripción detallada de la invención
En general, los términos y frase aquí empleados tienen su significado reconocido por la técnica, que puede encontrarse mediante referencia a textos estándares, referencias a publicaciones y contextos conocidos por aquellos expertos en la técnica.
Los compuestos de la invención proporcionan representaciones ópticas PET y SPECT sustancialmente mejoradas para áreas del cuerpo que tienen tumores malignos, especialmente tumores en el cerebro. Los compuestos etiquetados aquí descritos no solamente ofrecen vidas útiles más largas sino que también muestran mayor especificidad de enlace para el tejido/células objetivos con menor especificidad de enlace para los tejidos o células no objetivos.
Aquí se describe de manera específica la síntesis, los resultados de los ensayos con respuesta de aminoácidos y la evaluación in vivo en ratas normales y un modelo de tumor roedor de dos análogos fluorados de ácido \alpha-aminoisobutírico (AIB), ácido 2-amino-3-fluoro-2-metilpropanoico (FAMP) y ácido 3-fluoro-2-metil-2-(metilamino)propanoico (N-MeFAMP) radiomarcados con flúor-18.
Los pasos clave en la síntesis de [^{18}F]FAMP y [^{18}F]N-MeFAMP incluyen la preparación de precursores cíclicos de sulfamidato. La radiosíntesis de ambos compuestos por medio de sustitución nucleofílica sin portador añadido proporcionó elevadas producciones (<78% descomposición corregida) con una alta pureza radioquímica (>99%).
Los ensayos de transporte de aminoácidos que usan células de gliosarcoma 9L demostraron que ambos compuestos son sustratos para el sistema de transporte de aminoácido del tipo A, con [^{18}F]N-MeFAMP mostrando mayor especificidad que [^{18}F]FAMP para el transporte de tipo A. Los estudios sobre distribución de tejidos en ratas Fisher normales y en ratas Fisher a las que se les implantó intracranealmente células de tumor de gliosarcoma 9L también se realizaron tal y como se describe a continuación. A los 60 minutos tras la inyección, el radio de radioactividad del cerebro con tumor versus el cerebro normal fue 36:1 en animales que recibieron [^{18}F]FAMP y 104:1 en animales que recibieron [^{18}F]N-MeFAMP. Estos resultados indican que [^{18}F]N-MeFAMP es un agente prometedor para representación óptica en la detección de neoplasma intracraneal por medio de tomografía por emisión de positrones.
Las síntesis de 5a y 5b no radioactivos se muestran en el Esquema 1. Para 5a, el aminonitrilo 1 se preparó a partir de fluoroacetona usando una reacción del tipo Strecker. Para facilitar la purificación, el carbamato 2 se preparó tratando el producto crudo de la hidrólisis ácida 1 con dicarbonato di-tert-butilo seguido de cromatografía flash. El aminoácido 5a se obtuvo como su sal en forma analíticamente pura tratando 2 con HCl acuoso. El compuesto 2 también pudo obtenerse tratando 14a (ver Esquema 4 para estructura) con flúor tetrabutilamonio y derivando el aminoácido crudo usando dicarbonato di-tert-butilo. La preparación de 5b se llevó a cabo comenzando con carbamato 2. El tratamiento de 2 con tert-butil-2,2,2-tricloroacetamidato bajo condiciones neutrales [Thierry, J et al. (1998), Tetrahedron Lett. 39: 1557:1560] proporcionó el éster 3 N-tert-butoxicarbonilo (N-Boc) que se sometió a alquilación con yoduro de metilo y hidruro de sodio en DMF para producir 4. La desprotección de 4 en HCl acuoso produjo aminoácido 5b como su sal. Aunque la síntesis de 5a y 5b por medio de un intermediario de aminonitrilo fue sencilla, esta estrategia no es adecuada para radiosíntesis de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b.
Los primeros intentos para preparar [^{18}F]5a a partir de un precursor de éster metanosulfonilo falló debido a la falta de incorporación de ^{18}F a la molécula, supuestamente debido a la baja reactividad del carbono \beta por su carácter neopentilo. Como alternativa, los sulfamidatos cíclicos fueron precursores atractivos porque se han usado para preparar un número de radioligandos ^{18}F y derivados de aminoácido no-radioactivos \alpha, \alpha-disustituidos incluyendo ácido metil ácido 3-fluoro-2-(4-metoxibencilamino)-2-metilpropanoico [Weiland, DM et al. (1988), Appl. Radiat. Isotop. 39: 1219-1225; Van Dort, ME et al. (1995), J. Med. Chem. 38: 810-815; Posakony, JJ et al. (1999), J. Labelled. Cmpd. Radiopharm. 42: S527-529].Sin embargo, en la actualidad no existen informes bibliográficos de formación de sulfamidato cíclico a partir de aminas primarias. Mientras que este hecho no supone un problema para la síntesis de [^{18}F]5b que contiene una amina secundaria, en el caso de de [^{18}F]5a fue necesario utilizar un sustituyente de amina que fue adecuado para la formación de sulfamitado cíclico pero podía retirarse fácilmente durante radiosíntesis (ver a continuación). Para ambos radiotrazadores, los pasos claves en la preparación de los precursores para radiomarcaje incluyeron la síntesis de aminoalcoholes secundarios que podrían convertirse en sulfamidatos
cíclicos.
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El derivado de serina \alpha-metilo 8 sirvió como un intermediario común en las síntesis de de [^{18}F]5a y de [^{18}F]5b y se preparó tal y como se muestra en el Esquema 2. El tratamiento de 3-benciloxipropanona con una solución de carbonato de amonio y cianuro de potasio dio lugar a la formación del hidantoína 6. Tras la hidrólisis alcalina de la hidantóina, se realizó un tratamiento del aminoácido crudo con dicarbonato di-tert-butilo que dio ácido N-Boc 7. El éster t-butilo 8 se preparó a partir de 7 usando t-butilo-2,2,2-tricloroacetimidato bajo condiciones neutrales [Thierry, J et al. (1998), Tetrahedron Lett. 39: 1557:1560].
La síntesis de los aminoalcoholes 12a y 12b se muestra en el Esquema 3. Parar preparar 12a, el alcohol 9 se obtuvo a partir de la hidrogenolisis catalítica del éter de bencilo 8. El grupo bis(4-metoxifenil)metilo, también conocido como 4,4'-dimetoxibencidrilo (DMB), se incorporó porque ofrecía una amina secundaria para la formación de sulfamidato cíclico pero podía retirarse fácilmente bajo condiciones ácidas [Hanson, RW et al. (1965), J. Chem. Soc. 7285-7297]. Esta disposición permitió N-dealquilación, hidrólisis del sulfamato obtenido de la abertura del anillo nucleofílico, e hidrólisis de éster t-butilo en un único paso tras la incorporación de ^{18}F. La retirada selectiva del grupo protector Boc de 9 en presencia del éster tert-butilo se consiguió con ácido p-toluenosulfónico modificando el procedimiento descrito por [Goodacre, J et al. (1975), Tetrahedron Lett. 42: 3609-12]. Mientras la reacción no reaccionaba a 40ºC incluso con tiempos prolongados de reacción (> 4 días), el intermediario deseado se obtuvo rápidamente cuando el disolvente se retiró bajo presión reducida a 40ºC. El éster de amino crudo de esta procedimiento se monoalcalizó con bis(4-metoxifenil)clorometano para producir 12a.
Tal y como se muestra en el Esquema 3, el aminoalcohol 12b también se preparó a partir del compuesto 8. En primer lugar, 8 fue tratado con yoduro de metilo e hidruro de sodio en DMF para producir derivado de N-metilo 10 en producción cuantitativa. La hidrogenolisis catalítica de 10 proporcionó el alcohol 11, que a continuación se convirtió a 12b con ácido p-toluenosulfónico tal y como se ha descrito previamente.
El Esquema 4 muestra la formación de precursores cíclicos de sulfamidato 14a y 14b y el posterior radiomarcaje para producir los aminoácidos [^{18}F]5a y [^{18}F]5b. Los aminoalcoholes 12a y 12b reaccionaron con cloruro de tionilo en presencia de trietilamina para formar sulfamiditas cíclicos 13a y 13b. La oxidación usando periodato de sodio con óxido de rutenio catalítico (IV) produjo 14a y 14b a partir de 13a y 13b, respectivamente. Los precursores 14a y 14b son estables durante al menos 6 meses cuando se almacenan a -10ºC.
Los intentos iniciales para sintetizar [^{18}F]5a por medio de sustitución nucleofílica del éster de metil sulfonilo de 9 no demostraron ninguna incorporación mesurable de ^{18}F tras un calentamiento prolongado. Sin embargo, el precursor cíclico 14a de sulfamidato proporcionó un 78% de producción con descomposición corregida (n=4 vueltas) de [^{18}F]5a en una pureza de más del 99%. De la misma manera, el tratamiento de 14b bajo la mismas condiciones dio una media de 78% de producción con descomposición corregida (n=3 vueltas) de [^{18}F]5b en una pureza de más del 99%. Los aminoácidos radiomarcados se prepararon en una síntesis con un único bote tratando el precursor 14a o 14b con fluoruro [^{18}F] sin portador añadido a 85ºC durante 20 minutos, a lo que siguió una hidrólisis ácida a 85ºC durante 10 minutos. A continuación, la mezcla de la reacción pasó a través de una columna que contenía resina con retardo de ión seguido de alúmina y C-18 SepPaks®. Las fracciones eluídas tuvieron pH 6-7 y fueron adecuadas para un uso directo en estudios con roedores. En una síntesis representativa, se obtuvo un total de 76 mCi de [^{18}F]5b en EOS a partir de 166 mCi de ^{18}F (fin de bombardeo, EOB) en un tiempo de síntesis de aproximadamente 90 minutos.
Mientras que las actividades específicas de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b no se determinaron directamente, la cantidad máxima de material no etiquetado en el producto final que surge del precursor es aproximadamente 1 mg en cada caso. En base a una producción de 100mCi al final de la síntesis (EOS), el radio mínimo de radiotrazador con material no etiquetado para [^{18}F]5a y [^{18}F]5b es 1 mCi por 10 g de material no etiquetado. Esta cantidad de material no etiquetado o marcado es comparable con la cantidad presente en dosis de [^{18}F]FDG que también contiene material no radioactivo que surge del precursor de triflato de [^{18}F]FDG [Alexoff, DL et al., (1992), Internat. J. Rad. Appl. Instr. Part A. 43: 313-22). En dosis de [^{18}F]FDG, la mayor parte del material no marcado está formado por glucosa y manosa, que no son tóxicas. En el caso de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b, la potencial toxicidad del material no marcado en las dosis debe evaluarse antes del uso de los compuestos en estudios con humanos.
Para evaluar que [^{18}F]5a y [^{18}F]5b introducen células predominantemente a través del sistema de transporte de aminoácido del tipo A, se realizaron los ensayos de respuesta de aminoácidos que usan células de gliosarcoma 9L en presencia o ausencia de los dos inhibidores ya descritos de transporte de aminoácidos. N-MeAIB es un inhibidor selectivo competitivo del sistema de transporte de aminoácidos del tipo A mientras que el ácido 2-amino-biciclo[2.2.1]heptano-2-carboxílico (BCH) se usa comúnmente como inhibidor para el sistema de transporte de tipo L independiente de sodio, aunque este compuesto también inhibe de manera eficaz la respuesta de aminoácidos por medio de los sistemas de transporte B^{0+} y B^{0} dependientes de sodio [Palacin, M et al. (1998), Physiol. Rev. 78: 969-1054]. Los sistemas de transporte de tipo A y L se han implicado en la respuesta in vivo de aminoácidos radiomarcados usados para representación óptica de tumores [Jager, PL, et al. (2001), Nucl. Med, 42:432-445; Uehara, H et al. (1997), J. Cereb. Blood Flow Metab. 17: 1239-1253].
En ausencia de inhibidores, tanto [^{18}F]5a como [^{18}F]5b mostraron valores similares de respuesta en células de gliosarcoma 9L, con acumulaciones intracelulares de 0.43% y 0.50% de la dosis inicial por millón de células después de 30 minutos de incubación, respectivamente. Para facilitar la comparación de los efectos de los inhibidores, los datos se expresaron como respuesta porcentual en relación con la condición del control (no inhibidor) tal y como se muestra en la Figura 1. En el caso de [^{18}F]5a, BCH bloqueó el 80% de la respuesta en comparación con los controles. La reducción de respuesta de [^{18}F]5a por parte de BCH y N-MeAIB en comparación con los controles fue estadísticamente significativa (p<0.05, p<0.01, respectivamente por ANOVA de un solo factor). La magnitud de la inhibición de respuesta de [^{18}F]5a por BCH fue inferior que la observada con N-MeAIB pero esta diferencia entre inhibidores no tuvo importancia estadística en este experimento.
En ensayos que emplean [^{18}F]5b, BCH inhibió el 33% de la repuesta de la actividad en comparación con controles mientras que N-MeAIB bloqueó el 88% de la respuesta en comparación con los controles. Solamente la reducción de respuesta de [^{18}F]5b por N-MeAIB fue significativamente diferente de la respuesta del control (p<0.01 por ANOVA de un solo factor), aunque se observó una tendencia a la reducción con BCH. También, N-MeAIB redujo la respuesta de [^{18}F]5b en mayor medida que BCH (p<0.05 por ANOVA de un solo factor).
En conjunto, estos estudios de inhibición indican que [^{18}F]5a y [^{18}F]5b son sustratos para el sistema de transporte de aminoácidos del tipo A en células de gliosarcoma 9L en base a la inhibición de respuesta de ambos compuestos en presencia de N-MeAIB. Además, [^{18}F]5a es también un sustrato in vitro para al menos un sistema de transporte del tipo no-A, posiblemente un sistema L, en base a la inhibición de respuesta por parte de BCH. Los datos indican que [^{18}F]5b es un sustrato más selectivo para el sistema de transporte de amino del tipo A que [^{18}F]5a, como consecuencia de una mayor selectividad de N-MeAIB para el transporte de tipo A en comparación con AIB [Shotwell, MA et al. (1983), Biochim. Biophys. Acta. 737: 267-284; Christensen, HN et al. (1983) J. Med. Chem. 26: 1374-1378]. Debido a que [^{18}F]5a y [^{18}F]5b se evaluaron como mezclas racémicas, es posible que los enantiómeros de estos compuestos difieran en su especificidad para los diferentes sistemas de transporte de aminoácidos. Actualmente se encuentra en progreso un análisis más detallado de las propiedades biológicas de transporte de estos radiotrazadores y sus enantiómeros sencillos en un panel de otras líneas celulares tumorales.
Los resultados de la resultados sobre biodistribución con [^{18}F]5a en ratas normales están presentes en la Tabla I. En el minuto 5 tras la inyección en vena de cola de [^{18}F]5a, tanto el páncreas como los riñones mostraron una respuesta de radioactividad significativamente superior a la de otros tejidos estudiados (p<0.001 por ANOVA de un solo factor), con 3.46% y 6.36% de dosis inyectada por gramo de tejido (% ID/g), respectivamente. La actividad en estos tejidos quedó por encima de la actividad en otros tejidos (p<0.001 por ANOVA de un solo factor en todos los puntos de tiempo), con 2.48% ID/g en el páncreas y 2.97% ID/g a los riñones a los 120 minutos. El hígado mostró una respuesta moderada de actividad, con 0.65% ID/g a los 5 minutos que descendió a 0.48% ID/g tras 120 minutos. Otros tejidos estudiados, incluyendo el corazón, pulmón, hueso, sangre, músculo y testículo, mostraron una respuesta de radioactividad relativamente baja a los 5 minutos (<0.55% ID/g) que descendió durante el curso del estudio de dos horas. El cerebro mostró la respuesta más baja a la radioactividad, con aproximadamente 0.05% ID/g en todos los puntos de tiempo.
Los resultados de los estudios sobre biodistribución con [^{18}F]5b en ratas fueron muy similares a los obtenidos con [^{18}F]5a. Estos resultados para [^{18}F]5b se muestran en la Tabla II. La respuesta más elevada se observó en el páncreas y los riñones con 2.73% ID/g y 8.12% ID/g respectivamente a los 5 minutos. Como con [^{18}F]5a, la respuesta cerebral a la actividad fue muy baja, con aproximadamente 0.04% ID/g en el cerebro en todos los puntos del tiempo. La baja respuesta cerebral de estos compuestos corresponde a la observación de que el sistema de transporte de aminos del tipo A no está presente en la barrera intacta sangre-cerebro (BBB) [Betz, AL et al. (1978), Science. 202: 225-227]. La falta de significativa acumulación de radioactividad en el hueso indica que no se dio una significativa defluoración in vivo del metabolismo con ninguno de los compuestos durante los estudios de dos horas.
Los datos obtenidos de ratas normales [^{18}F]5a y [^{18}F]5b son similares a las distribuciones demostradas de [^{11}C]AIB [Dunzendorfer, U et al. (1981), Eur. J. Nucl. Med 6: 535-538] y [^{14}C]AIB en ratones, [Conti, PS et al.(1985), Eur. J. Nucl. Med. 10: 45-47] lo que sugiere que estos aminoácidos tienen un mecanismo similar de transporte in vivo. Esta observación es consistente con el transporte de tipo A observado para [^{18}F]5a y [^{18}F]5b in vitro. En ratas Copenhague sanas, la respuesta a [^{11}C]AIB a los 60 minutos fue más alta en los riñones y en el páncreas, con 10.3 y 6.0 concentraciones relativas medias (RC media, se calcula a partir de la fracción de dosis en el tejido dividido por el peso del tejido multiplicado por el peso del cuerpo), respectivamente. Sin embargo, El cerebro tuvo la RC media más baja de [^{11}C]AIB con un valor de 2.0. En ratones suecos desnudos que fueron sometidos a trasplantes de melanoma humano que recibieron dosis de [^{14}C]AIB, se obtuvieron resultados similares. Las RCs medias más elevadas se observaron con los riñones y el páncreas a los 60 minutos, con valores de 3.4 y 8.6, respectivamente, mientras que el cerebro tuvo la RC media más baja de los órganos estudiados con un valor de 0.23. Al igual que con [^{18}F]5a y [^{18}F]5b, la respuesta de la radioactividad en el páncreas y riñones fue rápida en estos estudios de biodistribución AIB, con RCs medias en ambos tejidos superiores a 1.8 en los 5-15 minutos tras la inyección. En ambos estudios de AIB, se observó una moderada respuesta del hígado a la actividad, mientras que la RC media en sangre y músculo fue baja a los 60 minutos.
La elevada respuesta pancreática de radioactividad se ha observado para un número de otros aminoácidos etiquetados ^{11}C en ratas, incluyendo L-[^{11}C]metionina, L-[^{11}C]leucina, y ácido 1-aminociclopentano-1-[^{11}C] carboxílico [Kubota, K et al. (1984), Eur. J. Nucl. Med. 9: 136-140]. La respuesta pancreática osciló desde aproximadamente 3% ID/g hasta 5% ID/g a los 60 minutos en este estudio de estos compuestos. De manera similar, [^{18}F]FACBC mostró 3.4% ID/g a los 60 minutos en ratas Fischer normales. La similitud entre los patrones de biodistribución de [^{18}F]5a, [^{18}F]5b y AIB radiomarcado, y en particular la elevada respuesta del páncreas y la baja respuesta del cerebro a radioactividad, nos induce a evaluar estos compuestos en ratas que sufren tumores.
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La distribución en tejidos de radioactividad después de inyección en vena de cola de [^{18}F]5a en tejidos normales de ratas que sufren tumores fue similar a la vista en ratas normales y se presente en la Tabla III. La respuesta tumoral a la radioactividad en los minutos 5, 60 y 120 tras la inyección fue 0.91, 196 y 1.87% ID/g, respectivamente, mientras que la respuesta en tejido cerebral normal al tumor fue aproximadamente 0.05% ID/g en cada punto en el tiempo. La mayor captación de actividad por parte de los tumores frente al cerebro normal fue estadísticamente significativa en cada punto en el tiempo (p<0.001 a los 5 y 60 minutos, p<0.003 a los 120 minutos mediante prueba de dos colas pareada). Los radios resultantes de respuesta de tumor y respuesta de cerebro normal fueron 26:1, 36:1 y 37:1 a los 5, 60 y 120 minutos, respectivamente.
Los resultados del mismo estudio realizados con [^{18}F]5b en ratas con tumores se resumen en la Tabla IV y mostraron una respuesta tumoral de 1.29, 2.28 y 1.94% ID/g a los 5, 60 y 120 minutos tras la inyección, respectivamente. En cada punto del tiempo, la mayor captación de actividad por parte en el tumor frente al tejido de cerebro normal fue estadísticamente significativa (p<0.02 a los 5 minutos, p<0.001 a los 60 minutos y a los 120 minutos mediante prueba de dos colas pareada). Los radios de respuesta de tumor y respuesta de cerebro normal a los 5, 60 y 120 minutos obtenidos con [^{18}F]5b fueron 40:1, 104:1 y 97:1, respectivamente.
Debido a los intervalos relativamente largos entre los puntos en el tiempo, es posible que el radio más elevado entre tumor y cerebro no se observara para [^{18}F]5a o [^{18}F]5b. Estudios sobre representación óptica en primates no humanos y en pacientes con cánceres humanos proporcionarán información detallada sobre la biodistribución y cinética de la captación de los trazadores en tejido normal y neoplástico.
Para [^{18}F]5a y [^{18}F]5b, los radios de respuesta de actividad tumor a cerebro son mayores que los demostrados para [^{18}F]FDG y trans-[^{18}F]FACBC en el mismo modelo de tumor roedor [Shoup, TM et al., (1999), J. Nucl. Med. 40: 331-338]. En el caso de [^{18}F]FDG, el radio tumor a cerebro fue 0.81 a los 60 minutos con 1.30% ID/g en cerebro normal y 1.05% ID/g en el tejido con tumor, lo que demuestra los altos niveles de captación de [^{18}F]FDG en tejido de cerebro normal. A los 60 minutos tras la inyección, trans-[^{18}F]FACBC mostró un radio tumor a cerebro de 7:1 con 1.72% ID/g en el tejido con tumor contra un 0.26% ID/g en cerebro normal. Se observó un radio similar de respuesta de radiotrazador tumor a cerebro con trans-[^{18}F]FACBC en un escáner PET de un voluntario humano con glioblastoma multiforme confirmada por biopsia (radio 6:1 a los 20 minutos tras la inyección), lo que sugiere que este modelo roedor es útil para predecir propiedades de representación óptica de aminoácidos radiomarcados en pacientes humanos con tumores cerebrales.
Como en las ratas normales que reciben [^{18}F]5a o [^{18}F]5b, aparecieron altos niveles de captación en el páncreas y riñones de ratas que sufrían tumores. Además, ambos compuestos tuvieron una alta respuesta en tejido tumoral pero una respuesta relativamente baja en otros tejidos examinados incluyendo corazón, pulmón, músculo, hígado, hueso y testículo. Resultó interesante el hecho de que [^{18}F]FACBC mostró una captación más baja en los riñones en el mismo animal roedor (0.60% ID/g a los 60 minutos), lo que puede reflejar una menor captación del filtrado glomerular, pero una mayor captación en el hígado (1.70% ID/g a los 60 minutos) [Shoup, TM et al., (1999), J. Nucl. Med. 40: 331-338]. En base a los datos de los roedores, podía predecirse que el páncreas, los riñones, y la vejiga tenían la mayor carga dosimétrica en estudios humanos que emplearon [^{18}F]5a o [^{18}F]5b. La baja respuesta en otros tejidos normales sugiere que tanto [^{18}F]5a como [^{18}F]5b podían ser adecuados para representar ópticamente tumores que muestran una elevada captación de estos aminoácidos en lugares diferentes al cerebro. Por ejemplo, los radios tumor a músculo obtenidos a los 60 minutos fueron 6.3:1 para [^{18}F]5a y 12:1 para [^{18}F]5b, mientras se observaron radios de 5.3:1 para [^{18}F]FDG y 4.2:1 para trans-[^{18}F]FACBC en este punto del tiempo [Shoup, TM et al., (1999), J. Nucl. Med. 40:331-338]. Debido a que tanto [^{18}F] 5a como [^{18}F]5b se evaluaron como mezclas racémicas, es posible que enantiómeros sencillos de [^{18}F]5a o [^{18}F]5b puedan mostrar diferentes perfiles de biodistribución. Si un enantiómero tiene propiedades superiores in vivo para representación óptica de tumores, su uso sería ventajoso en términos de dosimetría de radiación e interpretación de captación del tejido a la radioactividad. El aislamiento y evaluación de enantiómeros R y S de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b se encuentran en progreso.
Una comparación de la captación de radioactividad en tejido tumoral y tejido de cerebro tras la administración de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b se muestra en las Figuras 2A y 2B. Los mayores radios de respuesta tumor a cerebro obtenidos con [^{18}F]5b contra [^{18}F]5a parece que surgen debido a la baja captación cerebral de actividad con [^{18}F]5b más que a la elevada captación tumoral de actividad. No se detectaron diferencias estadísticamente significativas entre los dos compuestos cuando se compararon la captación de actividad en el tumor en los tres puntos temporales estudiados (ver Figura 2 A).
Esta observación es consistente con el ensayo de captación de aminoácidos en el que células de gliosarcoma 9L cultivadas acumularon [^{18}F]5a y [^{18}F]5b en cantidades similares. Sin embargo, tanto a los 60 minutos como a los 120 minutos tras la inyección, la captación de radioactividad en tejido cerebral normal de ratas que recibieron [^{18}F]5b fue significativamente inferior que en los animales que recibieron [^{18}F]5a. A los 60 minutos tras la inyección de [^{18}F]5a, la captación el cerebro fue 0.054% ID/g contra 0.022% ID/g en animales que recibían [^{18}F]5b (p<0.003 mediante prueba de dos colas). La magnitud de la diferencia en la respuesta del cerebro entre los compuestos es suficiente como para explicar la diferencia en radios de captación tumor a cerebro en estos puntos en el tiempo.
Es posible que la diferencia en la captación de actividad del cerebro normal se deba a la mayor selectividad de [^{18}F]5b frente a [^{18}F]5a para el sistema de transporte de aminos del tipo A, que no está activo en BBB normal [Betz, AL et al. (1978), Science. 202: 225-227]. Algunos de los otros sistemas de transporte de aminoácidos, como el sistema de transporte del tipo L, están activos en BBB normal [Uehara, H et al. (1997), J. Cereb. Blood Flow Metab. 17: 1239-1253] y podían mediar de manera potencial la captación de estos aminoácidos radiomarcados. El sistema de transporte de aminos del tipo A tolera los sustratos aminoácidos con el grupo N-metilo mientras que otros sistemas de transporte de aminoácidos generalmente no, [Palacin, M et al. (1998). Physiol. Rev. 78: 969-1054; Shotwell, MA et al. (1983), Biochim. Biophys. Acta. 737: 267-284; Christensen, HN et al. (1983) J. Med Chem. 26:1374-1378] y los ensayos de inhibición de captación previamente mencionados sugieren que [^{18}F]5b es un sustrato más selectivo para el transporte de tipo A que [^{18}F]5a. La baja captación de actividad observada con [^{18}F]5b en comparación con [^{18}F]5a en cerebro normal pero no en tejido tumoral o pancreático concuerda con la mayor selectividad de aminoácidos de N-metilo para el sistema de transporte de aminoácido del tipo A. Si [^{18}F]5a y [^{18}F]5b entrasen al cerebro normal solamente por difusión, se esperaría que el [^{18}F]5b más lipofílico mostrase mayor respuesta cerebral que [^{18}F]5a.
La elevada captación de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b en tejido tumoral combinada con la baja captación en tejido normal explica los elevados radios tumor a cerebro observados en estos compuestos, pero la baja captación a través de BBB normal también puede representar dificultades en los estudios de representación óptica PET de tumores cerebrales. Los trastornos de BB debido a los procesos no neoplásticos pueden dar lugar a una mayor captación de radioactividad en lesiones en comparación con tejido cerebral normal. Sin embargo, neoplasmas de bajo grado pueden tener BBS normales que no permiten que estos radiotrazadores alcancen las células tumorales. Estos problemas potenciales deben tratarse cuando los compuestos sufren más evaluaciones. En cambio, alteraciones sutiles en metabolismo y transporte de BBB pueden preceder a un trastorno grave de BBB en tumores de bajo grado, y los tumores fuera de CNS no serían propensos a este efecto.
En resumen, tanto [^{18}F]FAMP (5a) como [^{18}F]NMeFAMP (5b) pueden producirse en una elevada producción radioquímica (>78% EOB) y con elevada pureza radioquímica a partir de precursores estables y son agentes valorables para representar de manera óptica tumores cerebrales con PET. La estrategia sintética desarrollada para [^{18}F]5a proporciona una ruta eficiente para preparar aminas primarias radiomarcadas con ^{18}F en la posición \beta. Los estudios de inhibición de captación que usaron células de gliosarcoma 9L demostraron que ambos compuestos son sustratos para el sistema de transporte de aminoácidos del tipo A, y estos compuestos representan el primer informe de aminoácidos con etiqueta ^{18}F que sufren captación significativa por medio del transporte de tipo A. Los estudios de biodistribución con ambos compuestos mostraron una rápida y persistente acumulación de radioactividad en tumores cerebrales en roedores con una excelente señal hacia el radio de fondo. La inyección de [^{18}F]5b dio lugar a radios 104:1 y 97:1 en cerebro tumoral frente a cerebro normal a los 60 y 120 minutos, respectivamente, mientras que la inyección de [^{18}F]5 a dio lugar a radios 36:1 y 37:1 en los mismos puntos temporales. Con la excepción del páncreas y los riñones, otros tejidos estudiados incluyendo el músculo, pulmón, corazón e hígado mostraron captación de radioactividad relativamente baja. Actualmente se están realizando estudios para determinar la toxicidad, estabilidad metabólica y dosimetría de radiación asociadas con la administración de [^{18}F]5a y [^{18}F]5b y para determinar las propiedades de transporte de los enantiómeros aislados R y S de estos compuestos.
Se entenderá que los compuestos de la invención pueden marcarse con un isótopo de cualquier átomo o combinación de átomos en la estructura. Mientras que [^{18}F], [^{123}I], [^{124}I], e [^{125}I] aquí se han enfatizado por ser particularmente útiles para PET, SPECT, y análisis de trazado, se contemplan otros usos incluyendo aquellos que parte de propiedades fisiológicas o farmacológicas de homólogos estables de isótopos y resultarán aparentes para aquellos expertos en la técnica.
Se ha observado un alto grado de enlace específico tumoral para compuestos de la invención, en pacientes humanos así como en animales experimentales. La elevada especificidad ha inspirado el uso de compuestos sustituidos por At de la invención para uso terapéutico. Los isótopos At son emisores de partículas alfa, donde el corto alcance es útil para radioterapia tumoral.
La invención también proporciona etiquetaje de tecnecio (Tc) por medio de aductos. El isótopo de Tc, notablemente Tc^{99m}, se han usado para representación óptica de tumores. La presente invención proporciona aductos complejos de Tc de compuestos útiles para representación óptica de tumores. Los aductos son complejos de coordinación Tc unidos al aminoácido cíclico o no cíclico mediante una cadena de 4-6 carbonos que pueden saturarse o poseer un enlace doble o triple. Cuando un enlace doble está presente, bien isómeros E (trans) o Z (cis) pueden sintetizarse, y puede emplearse cualquiera de los isómeros. La síntesis puede llevarse a cabo para incorporar el isótopo ^{99m}Tc como último paso, para maximizar la vida útil del isótopo.
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Ejemplos
Todos los reagentes usados se obtuvieron a partir de fuentes disponibles en el mercado. Los disolventes usados en la reacciones se compraron en Aldrich Chemicals mientras que los disolventes para la cromatografía se obtuvieron en VWR. Los puntos de fusión están sin corregir y se determinaron en tubos capilares en un aparato Electromechanical 9100. Los espectros ^{1}H NMR se grabaron en un espectrómetro Varian a 400 MHz a menos que se indique lo contrario e hicieron referencia al disolvente NMR (cambios químicos en valores \delta, J en Hz). Los espectros de masa se determinaron en un espectrómetro de masa con doble foco VG 70-S usando ionización de electrón con alta resolución. Se realizaron análisis elementales por parte de Atlantic Microlabs, Inc. y fueron dentro de \pm0.4% a menos que se indique lo contrario. La frase "estimulación habitual" hace referencia al uso de sulfato de magnesio de anhidro seguido por la concentración bajo presión reducida. Los compuestos 3-benciloxipropanona [Boger, DL et al. (1992), J. Amer. Chem. Soc. 114:9 318-9327] y bis(4-metoxifenil)clorometano [Dutta, AK et al. (1996), J. Med. Chem. 39: 749-756] se prepararon de acuerdo con lo dicatado en los procedimientos. Los compuestos objetivos 5a y 5b se prepararon como mezclas racémicas en ambas formas, flúor-18 y flúor-19.
2-amino-2-ciano-3-fluoropropano (1). A una solución de 1 eq NH_{4}Cl (700 mg) y 1 eq KCN (853 mg) en 10 mL de H_{2}O se le añadió fluoroacetona (1.0 g, 13.1 mmol) en 3 mL de H_{2}O. Tras una agitación durante la noche a temperatura ambiente, la mezcla de la reacción se transformó en base con 10 mL de IN NaOH y se extrajo con 5 X 20 mL de Et_{2}O. El trabajo habitual produjo el aminonitrilo 1 como un aceite claro (510 mg, 38%) que se usó sin más purificación: ^{1}H NMR (CDCl_{3}), 300 MHz 81.48 (3H, d, J=2.1), 4.17-4.33 (1H, m), 4.33-4.49 (1H, m).
Ácido 2-[N-(tert-butoxicarbonil)amino]-3-flúor-2-metilpropanoico (2). El aminonitrilo crudo 1 (510 mg, 5.00 mmol) se sometió a reflujo durante la noche en 20 mL de 6N HCl, y el disolvente se retiró bajo presión reducida. El sólido blanco crudo se disolvió en 20 mL de 85:15 CH_{3}OH:Et_{3}N y se trató con 2.6 eq de dicarbonato di-tert-butilo (2.8 g). Tras someterlo a agitación durante la noche, el disolvente se retiró bajo presión reducida, y la pasta resultante se agitó en hielo 1:1 EtOAc: 0.2N HCl acuoso durante 5 minutos. La capa acuosa se extrajo posteriormente con 2 x 50 mL de EtOAc a temperatura de hielo. Las capas orgánicas combinadas se lavaron con 2x 50 mL de H_{2}O y a continuación le siguió la estimulación habitual. La purificación mediante cromatografía en columna sobre gel de sílice (10% CH_{3}OH en CH_{2}Cl_{2}) proporcionó 2 (767 mg, 69%) como un sólido amarillo claro adecuado para uso en el siguiente paso. Se obtuvieron muestras analíticamente puras usando el mismo procedimiento seguido de una purificación adicional mediante cromatografía en columna sobre gel de sílice ((1:3 EtOAc:hexano seguido por 1:1 EtOAc:hexano) para producir el ácido 2 N-Boc como un sólido blanco: mp 122-123EC (EtOAc/hexano); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.45 (9H, s), 1.56 (3H, d, J=1.6), 4.74 (2H, d, J=6.8), 5.30 (1H, broad s). Anal. (C_{9}H_{16}FNO_{4}) C, H, N.
Ácido 2-[N-(tert-butoxicarbonil)amino-3-flúor-2-metilpropanoico ester tert-butilo (3). El ácido N-Boc (767 mg, 3.46 mmol) en 10 mL de CH_{2}Cl_{2} seco se agitó durante la noche con 3 eq de tert-butil-2,2,2-tricloracetimidato (2.27 g). Tras concentración bajo presión reducida, el producto crudo se purificó mediante cromatografía en columna sobre gel de sílice (5% EtOAc en hexano) para proporcionar 3 (510 mg, 53%) como sólido blanco: mp 41-42EC (EtOAc/hexano); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.44 (9H, s), 1.47 (3H, d, J=2.4), 1.48 (9H, s), 4.57-4.85 (2H, m), 5.34 (1H, broad s). Anal. (C_{13}H_{24}FNO_{4}) C, H, N.
Ácido 2-[N-(tert-butoxicarbonil)metilamino]-3-flúor-2-metilpropanoico éster tert-butil (4). A una solución de 3 (200 mg, 0.72 mmol) en DMF seco bajo una atmósfera de argón se añadieron 3 eq de CH_{3}l (0.36 mL) seguido de 2 eq de 95% NaH (37 mg). La mezcla con la reacción se agito durante la noche a temperatura ambiente. La mezcla de la reacción se añadió a 15 mL de H_{2}O y se extrajo con 3 x 15 mL de Et_{2}O. Las capas orgánicas combinadas se lavaron con 3 X 20 mL de H_{2}O, y a continuación se realizó la elaboración habitual. La purificación del producto crudo mediante cromatografía en columna sobre gel de sílice (7.5% EtOAc en hexano) produjo las especies metiladas 4 (181 mg, 86%) como un aceite incoloro: ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.44 (9H, s), 1.46 (9H, s), 1.51 (3H, s), 2.94 (3H, s), 4.51-5.04 (2H, m). Anal. (C_{14}H_{26}FNO_{4}) C, H, N.
Ácido 2-amino-3-flúor-2-metilpropanoico (5a), sal de hidrocloruro. El aminoácido N-Boc 2 (30 mg, 0.14 mmol) se volvió a suspender en 0.3 mL de 4N HCl y se calentó a 50ºC durante 90 minutos. La solución homogénea resultante se evaporó bajo presión reducida para producir la sal cruda HCl del aminoácido. El sólido se lavó con 2 X 10 mL de Et_{2}O para proporcionar 5a (18 mg, 84%) como un sólido blanco: descomposición 204-206EC; ^{1}H NMR (D_{2}O) \delta 1.52 (3H, s),4.55-4.91 (2H, m). Anal. (C_{4}H_{9}ClFNO_{2}) C, H, N.
Ácido 3-flúor-2-metil-2-(metilamino)propanoico (5b), sal de hidrocloruro. El éster N-Boc tert-butilo 4 (30 mg, 0.10 mmol) se agitó en 0.6 mL de 6N HCl y se calentó a 70EC durante 3 horas. La solución resultante se evaporó bajo presión reducida y el sólido se lavó con 2 X 10 mL de de Et_{2}O para proporcionar 5b (16 mg, 91%) como un sólido blanco: descomposición 178-181ºC; ^{1}H NMR (D_{2}O) \delta 1.47-1.48 (3H, m), 2.73 (3H, s), 4.64-4.90 (2H, m). Anal. (C_{5}H_{11}ClFNO_{2}) C, H, N.
1-metil-1-(benciloximetil)hidantoína (6). A una solución de 3-benciloxipropano (5.7 g, 34.7 mmol) en 180 mL de 1:1 EtOH:H_{2}O se le añadieron 10 eq de carbonato de amonio (33 g) seguido de 4 q de cloruro de amonio (7.42 g). Tras agitación a temperatura ambiente durante 30 minutos, se añadió una porción de 4.5 eq de cianuro de potasio (10.2 g), y la mezcla con la reacción se agitó durante 48 horas a temperatura ambiente. El disolvente se evaporó bajo presión reducida, y el sólido resultante se lavó con 3 X 30 mL de agua para producir hidantoína 6 (6.4 g, 79% de producción) como un sólido amarillento adecuado para su uso en el siguiente paso. Se obtuvieron muestras analíticamente puras mediante cromatografía sobre gel de sílice (EtOAc): 94.5-96ºC (EtOAc); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.43 (3H, s), 3.47 (1H, d, J=9.6), 3.62 (1H, d, J=9.6), 4.50-4.60 (2H, m), 5.37 (1H, broad s), 7.27-7.38 (5H, m) 7.45 (1H, broad s). Anal. (C_{12}H_{14}N_{2}O_{3}) C, H, N.
Ácido 3-benciloxi-2-[N-(tert-butoxicarbonil)amino]-2-metilpropanoico (7). Una suspensión de hidantoína 6 (2.9 g, 8.5 mmol) en 55 M NaOH se calentó a 180ºC durante la noche en un recipiente de acero sellado. Tras un enfriamiento, la mezcla de la reacción se puso a pH 7 usando HCl concentrado, y el disolvente se evaporo bajo presión reducida. El sólido blanco se extrajo con 4 X 20 mL de EtOH caliente, y los extractos combinados se concentraron bajo presión reducida. El residuo resultante se disolvió en 50 mL de 9:1 CH_{3}OH:\cdotEt_{3}N y se trató con 2 eq de dicarbonato di-tert-butilo (3.72 g) durante la noche a temperatura ambiente. La mezcla con la reacción se concentró bajo presión reducida y s purificó mediante cromatografía de columna sobre gel de sílice (5% CH_{3}OH en CH_{2}Cl_{2}) para producir 7 como un sólido grisáceo (1.76 g, 67%): mp 112.5-114.5ºC (CH_{3}OH/CH_{2}Cl_{2}); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) 1.45 (9H, s), \delta 1.46 (3H, s), 3.72 (1H, d, J=9.2), 3.81 (1H, d, J=9.6), 4.59 (2H, d, J=1.6), 5.44 (1H, broad s), 7.30-7.38 (5H, m). Anal. (C_{16}H_{23}NO_{5}) C, H, N.
Ácido 3-benciloxi-2-[N-(tert-butoxicarbonil)amino]-2-metilpropanoico éster tert-butilo (8). A una solución de ácido N-Boc carboxílico 7 (1.6 g, 5.17 mmol) en 15 mL de CH_{2}Cl_{2} a temperatura ambiente se le añadió una porción de 3 q de tert-butil-2,2,2-tricloroacetimidato (3.4 g). Tras una agitación durante la noche a temperatura ambiente, el disolvente se evaporó bajo presión reducida. La purificación por medio de cromatografía de columna sobre gel de sílice (15% EtOAc en hexano) produjo 8 como un aceite incoloro: (1.71 g, 90%): ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.44 (9H, s), 1.45 (9H, s), 1.48 (3H, s), 3.66 (1H, d, J= 8.8), 3.79-3.82 (1H, broad d), 4.48-4.58 (2H, m), 5.51 (1H, broad s), 7.28-7.35 (5H, m). Anal. (C_{20}H_{31}NO_{5}) C, H, N.
Ácido 2-[N-(tert-butoxicarbonil)amino]-3-hidroxi-2-metilpropanoico éster tert-butilo (9). Se agitó una suspensión de éter de bencilo 8 (549 mg, 1.48 mmol) y 10% Pd-C (130 mg) en 20 mL de CH_{3}OH bajo una atmósfera de H_{2} durante la noche. La mezcla de la reacción se filtró sobre Celite, y el filtrado se concentró bajo presión reducida. La purificación por medio de cromatografía de columna sobre gel de sílice (30% EtOAc en hexano) produjo una producción cuantitativa de 9 (407 mg, 100%) como un sólido incoloro: mp 44-45ºC (EtOAc/hexano); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta .437 (3H, s), 1.42 (9H, s), 1.48 (9H, s), 3.72 (1H, d, J=11.2), 4.00 (1H, d, J=11.2), 5.32 (1H, broad s). Anal. (C_{13}H_{25}NO_{5}) C, H, N.
Ácido 3-benciloxi-2-[N-(tert-butoxicarbonil)metilamino]-2-metilpropanoico éster tert-butilo (10). Se empleó el mismo procedimiento para obtener 4 usando 745 mg de 8 (2.04 mmol). El producto crudo se purificó por medio de cromatografía de columna sobre gel de sílice (10% EtOAc en hexano) para proporcionar 10 (770 mg, 99%) como un aceite incoloro: ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.43 (18H, s), 1.50 (3H, s), 2.96 (3H, s), 3.67 (1H, d, J=10), 4.04 (1H, broad s), 4.52 (2H, s), 7.24-7.34 (5H, m). Anal. (C_{21}H_{33}NO_{5}) C, H, N.
Ácido 2-[N-(tert-butoxicarbonil)metilamino]-3-hidroxi-2-metilpropanoico éster tert-butilo (11). Las mismas condiciones de hidrogenolisis usadas para convertir 8 y 9 se aplicaron a una porción de 350 mg de 10 (0.92 mmol) para producir 11 (266 mg, 100%) como un aceite incoloro: ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.45-1.46 (21H, m), 2.88 (3H, s), 3.50 (1H, d, J=14.8 Hz), 4.02 (1H, J=15.6 Hz). Anal. (C_{14}H_{27}NO_{5}) C, H, N.
Ácido 3-hidroxi-2-(N-[bis(4-metoxifenil)metil]amino)-2-metilpropanoico éster tert-butilo (12a). A una solución del alcohol 9 (100 mg, 0.36 mmol) en 2 mL de éter de dietilo se añadió 1 eq de ácido monohidrato p-toluenosulfónico (69 mg) disuelto en 6 mL de EtOH. La mezcla de la reacción se concentró bajo presión reducida a 40ºC, y el residuo se disolvió en 6 mL de EtOH y se volvió a concentrar. Este proceso se repitió 4 veces, hasta el momento en el que no hubo ningún material inicial en el análisis TLC. El sólido blanco resultante se volvió a suspender en 3 mL de CH_{2}Cl_{2}, y se trató con 4.5 eq de trietilamina (0.23 mL) seguido de 1 eq de bis(4-metoxifenil)clorometano (95 mg). La mezcla con la reacción se agitó durante 1 hora a temperatura ambiente. A continuación, la solución se dividió entre 10 mL de EtOAc y 10 mL de H_{2}O. La capa acuosa se extrajo con 10 mL de EtOAC seguido de la habitual preparación o elaboración de las capas orgánicas combinadas. La purificación por medio de cromatografía de columna sobre gel de sílice (20% EtOAc en hexano) proporcionó el éster amino 12a como un aceite incoloro (107 mg, 73% de 9): ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.17 (3H, s), 1.46 (9H, s), 3.35 (1H, d, J=11.2), 3.44 (1H, d, J=11.2), 3.76 (3H, s), 3.77 (3H, s), 4.82 (1H, s), 6.80-6.84 (4H, m), 7.27-7.31 (4H, m). Anal. (C_{23}H_{31}NO_{5}) C, H, N.
Ácido 3-hidroxi-2-metil-2-(metilamino) propanoico éster tert-butilo (12b). Una porción de 255 mg de alcohol 11 (0.88 mmol) se trató con 1 eq de ácido p-toluenosulfónico (167 mg) tal y como se ha descrito en la preparación 12a. El sólido resultante se añadió a 15 mL de 10% Na_{2}CO_{3} y se extrajo con 3 x 15 mL de EtOAc. Las capas orgánicas combinadas se sometieron a la preparación habitual. La purificación por medio de cromatografía de columna sobre gel de sílice (10% CH_{3}OH en CH_{2}Cl_{2}) proporcionó 12b (115 mg, 69%) como un aceite incoloro: ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.24 (3H, s), 1.48 (9H, s), 2.32 (3H, s), 3.52 (1H, d, J=10.8), 3.64 (1H, d, J=10.8). HRMS Calcd para C_{9}H_{19}NO_{3}: 189.13649. Encontrado 189.13627. Anal. (C_{9}H_{19}NO_{3}) Calcd C: 57.12, H: 10.12, N: 7.40. Encontrado C: 55.87, H: 10.05, N: 7.18.
Ácido 3-[bis(4-methoxifenil)metil]-4-metil-1,2,3-oxatiazolidina-4-carboxílico éster tert-butilo 2-óxido (13a). Una solución de alcohol amino 12a (105 mg, 0.26 mmol) y 2.2 eq de trietilamina (80 \muL) en 8 mL de tolueno bajo una atmósfera de argón se enfriaron en un baño helado a lo que siguió una adición en forma de gotas de 1.1 eq de cloruro de tionilo (34 mg) en 1 mL de tolueno. Después de 15 minutos el baño frío se retiró y la reacción continuó durante 10 minutos. La mezcla de la reacción se dividió entre 10 mL de EtOAc y 10 mL de H_{2}O. A continuación, la capa acuosa se extrajo con 3 X 10 mL de EtOAc. Las capas orgánicas se combinaron y lavaron con 20 mL de agua salada a lo que siguió la preparación habitual. La cromatografía de columna sobre gel de sílice (25% EtOAc en hexano) produjo una mezcla 1.6:1 de diastereómeros de sulfamida cíclicos 13a como un aceite incoloro (97 mg, 83%): ^{1}H NMR (CDCl_{3}) para diastereómero principal: \delta 1.32 (9H, s), 1.37 (3H, s), 3.78 (3H, s), 3.79 (3H, s), 4.23 (1H, d, J=8.4), 5.34 (1H, d, J=8.8), 5.91 (1H, s), 6.83-6.86 (4H, m), 7.17-7.20 (2H, m), 7.38-7.41 (2H, m). ^{1}H NMR (CDCl_{3}) para diastereómero menor: \delta 1.21 (3H, s), 1.53 (9H, s), 3.77 (3H, s), 3.81 (3H, s), 4.67 (2H, s), 5.74 (1H, s), 6.82-6.91 (4H, m), 7.33-7.36 (2H, m), 7.51-7.54 (2H, m). Anal. Para mezcla de diastereómeros: (C_{23}H_{29}NO_{6}S) C, H, N.
Ácido 3,4-dimetil-1,2,3-oxatiazolidina-4-carboxílico éster tert-butilo 2-óxido (13b). Una solución que contiene una porción de 103 mg de 12b (0.55 mmol) y una porción de 2.2 eq de trietilamina (0.17 mL) en 2 mL de CH_{2}Cl_{2} se añadió en forma de gotas a una solución de 1.1 eq cloruro de tionilo (72 mg) en 2 mL de CH_{2}Cl_{2} seco bajo argón a -78ºC. Se dejó templar la mezcla con la reacción a temperatura ambiente durante la noche. La mezcla con la reacción se dividió entre 10 mL de EtOAc y 10 mL de H_{2}O. A continuación, la capa acuosa se extrajo con 2 X 10 mL de EtOAc.
Las capas orgánicas se combinaron y lavaron con 20 mL de agua salada a lo que siguió la preparación habitual. La cromatografía de columna sobre gel de sílice (15% EtOAc en hexano) produjo una mezcla 1.8:1 de diastereómeros 13b (76 mg, 58%) como un aceite incoloro. La mezcla de diastereómeros pudo separarse en pequeñas cantidades usando las mismas condiciones de cromatografía: ^{1}H NMR (CDCl_{3}) para diastereómero principal: \delta 1.47 (9H, s), 1.56 (3H, s), 2.86 (3H, s), 4.55 (1H, d, J=9.2), 4.73 (1H, d, J=8.8). Anal. (C_{9}H_{17}NO_{4}S). Calcd C: 45.94, H: 7.28, N: 5.95. Encontrado C: 45.10, H: 7.59. N: 5.64. ^{1}H NMR (CDCl_{3}) para diastereómero menor: \delta 1.44 (3H, s), 1.49 (9H, s), 2.91 (3H, s), 4.03 (^{1}H, d, J=8.0), 5.22 (1H, d, J=8.4). Anal. (C_{9}H_{17}NO_{4}S). Calcd C: 45.94, H: 7.28, N: 5.95. Encontrado C: 46.48, H: 7.41, N: 5.78.
Ácido 3-[bis(4-metoxifenil)metil]-4-metil-1,2,3-oxatiazolidina-4-carboxílico éster tert-butilo 2,2-óxido (14a). Una solución de las sulfamidas diastoméricas 13a (97 mg, 0.22 mmol) en 4 mL de CH_{3}CN se enfrió en un baño de hielo y se trató sucesivamente con 1.1 eq de NalO_{4} (51 mg), una cantidad catalíticas de RuO_{2} H_{2}O (\sim1 mg) y 2.4 de H_{2}O. Después de 5 minutos de agitación, el baño de hielo se retiró, y la reacción continuó durante 20 minutos. La mezcla de la reacción se diluyó en 10 mL de EtOAc y se lavó con 10 mL de solución de NaHCO_{3} saturado. La capa acuosa se extrajo con 2 X 10 mL de EtOAc, y las capas orgánicas combinadas se lavaron con 10 mL de agua salada a lo que siguió el procedimiento habitual. El producto crudo se purificó mediante cromatografía de columna sobre gel de sílice (30% EtOAc en hexano) para producir sulfamidato cíclico 14a como un sólido amarillo claro (90 mg, 89%): mp 143.5-145EC (EtOAc.hexano); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.29 (3H, s), 1.51 (9H, s), 3.77 (3H, s), 3.80 (3H, s), 4.16 (1H, d, J=8.8), 4.73 (1H, d, J=8.8), 5.98 (1H, s), 6.82-6.89 (4H, m), 7.38-7.44 (4H). Anal. (C_{23}H_{29}NO_{7}S) C, H, N.
Ácido 3,4-dimetil-1,2,3-oxatiazolidina-4-carboxílico éster tert-butilo 2,2-dióxido (14b). Las mismas condiciones de reacción usadas en 14a se aplicaron a 42 mg de 13b (0.18 mmol), proporcionando 14b (42 mg, 94%) como un sólido blanco: mp 54-55ºC (EtOAc/hexano); ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta 1.50 (9H, s), 1.52 (3H, s), 2.93 (3H, s), 4.22 (1H, d, J=8.8), 4.88 (1H, d, J=8.8). Anal. (C_{9}H_{17}NO_{5}S) C, H, N.
Preparación de 5a (FAMP) a través de 14a. A una solución de sulfamidato cíclico 14a (130 mg, 0.28 mmol) en CH_{3}CN (4 mL) se añadieron 3 eq de fluoruro de tetrabutilamonio (1.0 M en THF), y la solución resultante se agitó durante la noche a temperatura ambiente. La mezcla con la reacción se concentró bajo presión reducida, y el residuo se trató con 5 mL de 3N HCl a 85ºC durante 1 hora. Tras un enfriamiento, la solución acuosa se lavó con 5 mL de éter y a continuación se puso a pH 7 con 6N NaOH. El disolvente se retiró bajo presión reducida, y el sólido blanco resultante se disolvió en 9:1 CH_{3}OH:Et_{3}N. A esta solución se añadió una porción 2 eq de (Boc)_{2}O (122 mg) y la mezcla con la reacción se agitó durante la noche a temperatura ambiente. La preparación y purificación se llevaron a cabo tal y como se ha descrito previamente para proporcionar el producto 5a (25 mg, 40%) que tuvo el mismo espectro ^{1}H NMR que el producto obtenido por medio de la ruta de aminonitrilo.
Radiosíntesis de [^{18}F]5a (FAMP) y [^{18}F]5b (N-MeFAMP). Se usaron las mismas condiciones para preparar [^{18}F]5a a partir de 14a y [^{18}F]5b a partir de 14b. A un vial Wheaton que contenía 150-200 mCi de [^{18}F]HF sin portador añadido (20 \muA, 10-15 minutos bombardeo, actividad específica teórica de 1.7 Ci/nmol) en 350 \muL de [^{18}O]H_{2}O se añadió 1 mL de solución de 10 mg K_{222} Kryptofix y 1 mg de K_{2}CO_{3} en CH_{3}CN. El disolvente se retiró a 115ºC con flujo de gas de argón, y se añadió 1 mL adicional de CH_{3}CN seguido de evaporación con flujo de argón. Este secado se repitió un total de 3 veces para retirar el H_{2}O residual. Una porción de 1-2 mg del precursor de sulfamidato cíclico 14a o 14b en 1 mL de CH_{3}CN seco se añadió al vial, y la mezcla con la reacción se calentó a 65ºC durante 20 minutos. El disolvente se retiró a 115ºC con flujo de gas de argón, y el producto intermedio se trató con 0.5 mL de 6N HCl a 85ºC durante 10 minutos. La solución de aminoácido radiomarcado se diluyó en 1-2 mL de H_{2}O y se eluyó en H_{2}O a través de una columna 7 x 120 mm de resina con retardo de ión (Bio Rad AG11A8 malla 50-100) en series con 2 Alumina SepPaks® y 1 C-18 SepPak®. Las fracciones eluyentes que contenían radioactividad se usaron directamente en estudios con roedores. La identidad del producto radiomarcado se confirmó comparando el R_{f} del producto radiactivo visualizado con TLC radiométrico con el R_{f} del auténtico compuesto ^{19}F visualizado con tinte de ninhidrina (R_{f} = 0.6, Alltech 0.25 mm RP Placas Quirales, 20:5:5 CH_{3}CN:H_{2}O:MeOH). En todas las radiosíntesis, el único pico presente sobre el análisis TLC radiométrico correspondió a 5a o 5b, y la pureza radioquímica del producto excedió el 99%.
Las producciones radioquímicas aisladas se determinaron usando un calibrador de dosis (Capintec CRC-712M).
Ensayos de inhibición con respuesta de aminoácido. Las células 9L de gliosarcoma inicialmente crecieron como monocapas en frascos T que contenían el Medio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM) bajo condiciones de incubadora humidificada (37ºC, 5% CO_{2}/95% aire). El medio de crecimiento fue complementado con 10% suero de ternero fetal y antibióticos (10.000 unidades/ml penicilina y 10 mg/ml estreptomicina). El medio de crecimiento fue sustituido tres veces por semana, y las células se sometieron a pases de modo que las células pudieron alcanzar la confluencia en un plazo de una semana.
Cuando las monocapas fueron confluentes, las células se prepararon para experimentación de la siguiente manera. El medio de cultivo se retiró del frasco T, y las células monocapas se expusieron a 1 X tripsina:EDTA durante \sim1 minuto para debilitar las uniones de proteína entre las células y el frasco. A continuación el frasco se golpeó, provocando que las células se liberaran. Se añadió el medio complementado para inhibir la acción proteolítica de la tripsina, y las células fueron aspiradas a través de una aguja 18 Ga hasta que estuvieron monodispersas. Se recogió una muestra de las células bajo un microscopio con un hemocitómetro, y la fracción viva/muerta se estimó a través de un tinte azul tripán (<98% viabilidad). El resto de las células se colocó en un tubo centrifugador, se centrifugó a 75G durante 5 minutos y el sobrenadante fue retirado. A continuación, las células se volvieron a suspender en sales DMEM libres de aminoácido/suero.
En este estudio, aproximadamente 4.55x10^{5} células fueron expuestas bien a [^{18}F]5a o [^{18}F]5b (5 \muCi) en 3 ml de medio libre de aminoácido \pm inhibidores transportadores (10 mM) durante 30 minutos bajo condiciones de incubadora en viales de cristal de 12 x 75 mm. Cada condición de ensayo se realizó por duplicado. Tas la incubación, las células se centrifugaron dos veces (75 G durante 5 minutos) y se enjuagaron con sales DMEM libres de aminoácido/suero en hielo para retirar la actividad residual en el sobrenadante. Los viales se colocaron en un contador Packard Cobra II Auto-Gamma, se corrigió la descomposición de los recuentos en crudo, y se determinó la actividad por número de células. Los datos de estos estudios (expresados como captación porcentual en relación al control) se expresaron en forma de gráficos usando Excel, con comparaciones estadísticas entre los grupos analizados usando un ANOVA de un solo factor (paquete software GraphPad Prism).
Inducción tumoral y preparación del animal. Todos los experimentos con animales se llevaron a cabo bajo condiciones humanos y fueron aprobados por el Comité Institucional para el Buen Uso y Cuidado de los Animales (CIUCAL-ICGES) en la Universidad Emory. Células de rata 9L de gliosarcoma se implantaron en cerebros de ratas macho Fischer tal y como se ha descrito previamente [Shoup, TM et al. (1999), J. Nucl. Med. 40: 331-338]. En resumen, las ratas anestesiadas se colocaron en un soporte estereotáctico para cabeza y se les inyectó una suspensión de 4 x 103 células de gliosarcoma 9L de rata (1 X 107 por mL) en un punto 3 mm a la derecha de la línea centra y 1 mm anterior al bregma a una profundidad de 5 mm en la mesa externa. La inyección se realizó durante un periodo de 2 minutos, y la aguja se retiró durante un periodo de 1 minuto para minimizar el flujo saliente de las células tumorales. La trepanación y la incisión en el cuero cabelludo se cerraron, y los animales regresaron a su colonia original tras recuperarse del procedimiento. Los tumores intracraneales producidos desarrollaron pérdida de peso, apatía y postura encorvada en las ratas que tenían tumor, y los animales se usaron 17-19 días tras la implantación. De los 30 animales implantados con células tumorales, 25 desarrollaron tumores visibles a simple vista y se usaron en el estudio.
Estudios de biodistribución en roedores. Se usaron los mismos procedimientos para evaluar [^{18}F]5a y [^{18}F]5b por separado en roedores. La distribución en tejidos de radioactividad se determinó en 16 ratas normales macho Fischer 344 (200-250 g) tras inyección intravenosas de \sim85 \muCi de [^{18}F]5a o [^{18}F]5b en 0.3 mL de agua estéril. A los animales se les proporcionó agua y comida a su voluntad antes del experimento. Tras inducir la anestesia con una inyección intramuscular de 0.1 mL/100 g de una solución 1:1 ketamina (500 mg/mL):xilacina (20 mg/mL), el aminoácido radiomarcado fue inyectado en las ratas a través de un catéter en la vena de la cola. Se mataron grupos de cuatro ratas a los 5 minutos, 30 minutos, 60 minutos y 120 minutos tras la inyección de la dosis. Los animales se disecaron y tejidos seleccionados se pesaron y contabilizaron junto con los estándares de dosis en un Contador Packard Cobra II Auto-Gamma. Se corrigió la descomposición de los recuentos en crudo y los totales se normalizaron como el porcentaje de dosis total inyectada por gramo de tejido (%ID/g). Una comparación de la captación de actividad en los tejidos en cada punto en el tiempo se analizó usando ANOVA de un solo factor (paquete software GraphPad Prism).
La distribución en tejidos de radioactividad también se determinó usando ratas Fischer 344 que tenían tumores tras inyección intravenosa de \sim35 \muCi de [^{18}F]5a o [^{18}F]5b en 0.3 mL de agua estéril. El procedimiento fue similar al ya descrito para ratas normales con las siguientes modificaciones. Las inyecciones en la vena de la cola se realizaron en animales despiertos usando un dispositivo de sujeción para roedores RTV-190 (Braintree Scientific) para evitar la mortalidad que acompaña a la anestesia en presencia de una masa intracraneal. Los animales se mataron a los 5 minutos, 60 minutos y 120 minutos tras la inyección. Se analizaron los mismos tejidos que en las ratas normales con la adición del tejido tumoral, y la correspondiente región de cerebro colateral al tumor se extirpó y se usó para comparación. La captación en el tumor y en el cerebro colateral en cada punto en el tiempo se comparó por medio de prueba pareada de dos colas (paquete software GraphPad Prism).
Las siguientes descripciones ejemplares y las realizaciones preferentes ilustrativas de la presente invención se han explicado en los dibujos y se han descrito con detalle, mostrando varias modificaciones y realizaciones alternativas. Mientras que la invención ha sido mostrada, descrita e ilustrada, aquellos expertos en la técnica entenderán que pueden realizarse cambios equivalentes en forma sin partir del alcance verdadero de la invención tal y como se define en las reivindicaciones.
\newpage
Esquema 1
Síntesis de aminoácidos flúor-19 FAMP (5a) y N-MeFAMP (5b) 
\vskip1.000000\baselineskip
13 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(a)
KCN, NH_{4}Cl, H_{2}O; (b) HCl después (Boc)_{2}O;
(b)
HCl acuoso; (d) Cl_{3}CC(=NH)OtBu,
(c)
CH_{2}Cl_{2}; (e) NaH, DMF, CH_{3}l.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Esquema 2
Síntesis de ácido 3-benciloxi-2-[N-(tert-butoxicarbonil)amino]-2-metilpropanoico éster tert-butilo (8) 
\vskip1.000000\baselineskip
14 
\vskip1.000000\baselineskip
(a)
(NH_{4})_{3}CO, KCN, NH_{4}Cl, 1:1 EtOH:H_{2}O;
(b)
5 N NaOH, después 180ºC (Boc)_{2}O; 9:1 CH_{3}OH:Et_{3}N;
(c)
Cl_{3}CC(=NH)OtBu, CH_{2}Cl_{2}.
\newpage
Esquema 3
Síntesis de aminoalcoholes sustituidos por N 12a y 12b 
\vskip1.000000\baselineskip
15 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(a)
10% Pd/C, H_{2}, CH_{3}OH;
(b)
pTsOH; H_{2}O; EtOH, 40ºC;
(c)
DMB-Cl, Et_{3}N, CH_{2}Cl-{2};
(d)
NaH, DMF, CH_{3}l;
pTsOH = ácido p-toluenosulfónico
DMB = bis(4-metoxifenil)metilo
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Esquema 4
Síntesis de sulfamidatos cíclicos 14a y 14b y radiosíntesis de [^{18}F]FAMP (5a) y [^{18}F]N-MeFAMP (5b) 
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16 
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(a)
SOCl_{2}, Et_{3}N, tolueno o CH_{2}Cl_{2};
(b)
NalO_{4}, cat. RuO_{2}, H_{2}O, CH_{3}CN;
(c)
[^{18}]HF, K_{2,2,2}, J_{2}CO_{3}, CH_{3}CN, 85ºC, después 6N HCl, 85ºC.
TABLA I
17 
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TABLA II
18
TABLA III
19 
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\vskip1.000000\baselineskip
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TABLA IV
20

Claims (27)

1. Un análogo de aminoácido que tiene la estructura general
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21 
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donde R_{1} es 22
o R_{3}R_{2} es H, o R_{3} si R_{1} es R_{3}.
R_{3} es
\vskip1.000000\baselineskip
23 
\vskip1.000000\baselineskip
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de modo que se forma R_{3}
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24 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3})
y donde a es 1 a 5,
x es 0 o 1,
y es 1 o 2,
x es 1, 2, 3 o 4 y z>y si y es 2,
q es 1 o 0 si n es 1 y j es 0,
n es 1 o 2, pero 0 si m es 0,
m es 0 o 1,
j es 0 o 1,
k es 1-5, y
X es ^{18}F, ^{123}I, ^{124}I, ^{125}I, ^{131}I, ^{75b}r, ^{76}Br, ^{77}Br, ^{82}Br, o At.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El compuesto de la reivindicación 1, donde R_{1} y R_{2} son R_{3}.
3. El compuesto de la reivindicación 1, donde x es 0
y es 1
z es 2
q es 1
m es 0 y j es 0.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El compuesto de la reivindicación 3, donde X es ^{18}F o ^{123}I.
5. El compuesto de la reivindicación 1, donde R_{1} y R_{2} son R_{3}.
x es 0 o 1
y es 2
z es 4
q es 1
m y j son 0 y X es ^{18}F o ^{123}I.
\vskip1.000000\baselineskip
6. El compuesto de la reivindicación 5, donde x es 1 y X es ^{18}F.
7. El compuesto de la reivindicación 5, donde x es 0 y X es ^{123}I.
8. El compuesto de la reivindicación 5, donde x es 1 y X es ^{123}I.
9. El compuesto de la reivindicación 1, done R_{1} y R_{2} son R_{3},
x es 0
y es 1
z es 2
q es 0
m es 1
n es 1
j es 0 y X es ^{18}F o ^{123}I.
\newpage
10. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} y R_{2} son R_{3,}
x es 1
y es 1
z es 1
q es 0
m y j son 0, y
X es ^{18}F o ^{123}I.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} y R_{2} son R_{3,}
x es 0
y es 1
z es 2
q es 1
m es 1
n es 1
j es 1, y
X es ^{18}F o ^{123}I.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} y R_{2} son R_{3,}
x es 0
y es 1
z es 2
q es 0
m es 0
j es 1, y
X es ^{18}F o ^{123}I.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} y R_{2} son R_{3,}
x es 0 o 1
y es 2
z es 4
q es 1
m es 1
n es 1
j es 1, y
X es ^{18}F o ^{123}I.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} y R_{2} son R_{3,}
x es 0 o 1
y es 2
z es 4
q es 0
m es 0
j es 1, y
X es ^{18}F o ^{123}I.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} y R_{2} son R_{3}.
16. Un compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 donde R_{1} es X-CH=CH-, R_{2} es H, y es 1 y z es 2.
17. El compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 3, 9, 14 o 15 donde X es ^{18}F.
18. El compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, 12, 13 o 14 donde X es ^{123}I.
19. Un análogo de aminoácido que tiene la estructura general
\vskip1.000000\baselineskip
25 
\vskip1.000000\baselineskip
donde R es
\vskip1.000000\baselineskip
26 
\vskip1.000000\baselineskip
donde a es 1, 2 o 3
b es 0, 1 o 2
x es 0 o 1
y es 1 o 2
z es 1, 2, 3 o 4 y x>y si y es 2,
q es 1 o 0
R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3}), donde k es 1-5, y
\newpage
Z es
27 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
28 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
29 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
30 
\newpage
20. El compuesto de la reivindicación 19 donde Z es
31 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
21. El compuesto de la reivindicación 19 donde Z es
32 
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
22. El compuesto de la reivindicación 19 donde Z es
33
donde b es 0, 1 o 2
x es 0 o 1
y es 1 o 2
z es 1, 2, 3 o 4 y x>y si y es 2, q es 0 o 1.
\newpage
23. El compuesto de la reivindicación 19 donde Z es
34 
\vskip1.000000\baselineskip
24. El compuesto de la reivindicación 1, donde R_{1} es ^{18}F, R_{2} es H, y es 1, z es 2, y R_{4} es -CH_{3}.
25. Un análogo de aminoácido que tiene la estructura general
35 
\vskip1.000000\baselineskip
donde R_{1} es Z, a es 1 a 5,
y R_{4} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3}), y
R_{2} es -(C_{k}H_{2k+1}), -(C_{k}H_{2k-1}) o -(C_{k}H_{2k-3})
k es 1-5.
Z es
36 
\vskip1.000000\baselineskip
37
38 
\vskip1.000000\baselineskip
donde b es 0, 1 o 2
x es 0 o 1
y es 1 o 2
z es 1, 2, 3 o 4 y x>y si y es 2,
q es 0 o 1.
39 
\vskip1.000000\baselineskip
26. Un compuesto de acuerdo con las reivindicaciones precedentes para uso en un método de visualización óptica de tumor in situ mediante tomografía por emisión de positrones.
27. El uso de un compuesto de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 25 en la fabricación de una composición para visualización óptica de tumor in situ mediante tomografía por emisión de positrones.
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