KR101602912B1 - [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법 - Google Patents

[18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101602912B1
KR101602912B1 KR1020130110282A KR20130110282A KR101602912B1 KR 101602912 B1 KR101602912 B1 KR 101602912B1 KR 1020130110282 A KR1020130110282 A KR 1020130110282A KR 20130110282 A KR20130110282 A KR 20130110282A KR 101602912 B1 KR101602912 B1 KR 101602912B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluorine
labeled
pbr28
fluoromethyl group
radiotracer
Prior art date
Application number
KR1020130110282A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150030934A (ko
Inventor
이병철
문병석
정재호
Original Assignee
주식회사 바이오이미징코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 바이오이미징코리아 filed Critical 주식회사 바이오이미징코리아
Priority to KR1020130110282A priority Critical patent/KR101602912B1/ko
Priority to JP2016542620A priority patent/JP2016531155A/ja
Priority to CN201380079552.XA priority patent/CN105530961A/zh
Priority to PCT/KR2013/009387 priority patent/WO2015037774A1/ko
Publication of KR20150030934A publication Critical patent/KR20150030934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101602912B1 publication Critical patent/KR101602912B1/ko
Priority to US15/069,403 priority patent/US20160263258A1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/02—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by the carrier, i.e. characterised by the agent or material covalently linked or complexing the radioactive nucleus
    • A61K51/04—Organic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/02—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by the carrier, i.e. characterised by the agent or material covalently linked or complexing the radioactive nucleus
    • A61K51/04—Organic compounds
    • A61K51/041—Heterocyclic compounds
    • A61K51/044—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine, rifamycins
    • A61K51/0455—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine, rifamycins having six-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/037—Emission tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/501—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the head, e.g. neuroimaging or craniography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5217—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/02—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by the carrier, i.e. characterised by the agent or material covalently linked or complexing the radioactive nucleus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P29/00—Non-central analgesic, antipyretic or antiinflammatory agents, e.g. antirheumatic agents; Non-steroidal antiinflammatory drugs [NSAID]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B59/00—Introduction of isotopes of elements into organic compounds ; Labelled organic compounds per se
    • C07B59/002—Heterocyclic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/60—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D213/72—Nitrogen atoms
    • C07D213/75—Amino or imino radicals, acylated by carboxylic or carbonic acids, or by sulfur or nitrogen analogues thereof, e.g. carbamates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/05—Isotopically modified compounds, e.g. labelled

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에 관한 것으로, 본 발명은, PBR28-OH에 보결그룹 디아이오도메탄에 플루오린-18를 표지 한 [18F]플루오로아이오도메탄을 2단계에 걸쳐 도입하거나, 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate) 전구체를 사용하여 플루오린-18을 한 단계, 고수율로 치환하여 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 제조하였다. 기존의 알려진 [11C]PBR28과 체외 결합친화도, 지방친화도 및 뇌신경염증 모델에서의 약동학 비교평가 결과 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 [11C]PBR28와 유사 결합친화도와 지방친화도를 가짐을 확인하였다. 게다가, 뇌신경염증 모델에서의 PET 영상 비교평가에서는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 보다 빠른 시간에 염증성(inflammatory) 영역에 선택적/특이적 섭취가 우수함을 확인하였으며, 뇌신경염증 부위에서 높은 안정함을 확인하였다.
본 발명에 의하면, 새로운 뇌신경염증 표적 PET용 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 합성 및 뇌신경염증 질환 진단에 있어서 [11C]PBR28 보다 상대적 긴 반감기를 갖는 플루오린-18를 최소한의 구조적 변화를 통해 우수하게 표지 할 수 있었으며, 우수한 선택적, 특이적 영상 및 약동학적 이점이 검증되어 유용하게 활용할 수 있는 뇌신경염증 표적 PET용 방사성추적자로서 기대된다.

Description

[18Ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법 {Radiotracer introduced [18F]fluoromethyl group targeting neuroinflammation for PET imaging and Synthesis of Radiotracer and its biological evaluation Method for Radiotracer introduced [18F]fluoromethyl group targeting neuroinflammation for PET imaging}
본 발명은 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선택적 말초신경 벤조다이아제핀 수용체(peripheral benzodiazephine receptor, PBR) 영상용 방사성추적자를 이용하여 PET을 통해 뇌신경염증 영상화에 대한 유용성을 평가할 수 있는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 N-(2-fluoromethoxybenzyl)-N-(4-phenoxypyridin-3-yl)acetamide, 이의 합성 및 그를 이용한 체외 결합친화도, 지방친화도 및 뇌신경염증모델에서의 약동학 평가에 관한 것이다.
중추신경계의 미세아교세포(microglial cell)는 신경계의 활성화, 항상성 유지에 기여하며, 신경계 친화성 물질(neurotrophin)이나 산화 질소나 염증을 유발하는 사이토카인 등을 분비하여 신경세포의 유지 또는 자멸(apoptosis) 등을 일으키는 기능을 가지고 있다. 실제로 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴 등 다양한 퇴행성 신경계 질환, 뇌 경색 또는 손상, 그리고 뇌 감염 등의 질환에서 미세아교세포의 활성화가 보고되었다. 또한 알츠하이머병의 발병 및 진행요인인 베타아밀로의 침착은 미세아교세포의 활성화를 유발한다고 알려져 있다.
현재 미세아교세포의 활성화는 미토콘드리아의 막에 존재하는 18 kDa의 translocator protein (TSPO)의 발현 증가로 일어나며, 질병이 발생한 지 수 시간 내에 시작되어 수 일간 지속된다고 보고되었다. 그러므로 다양한 중추 신경계 질환에서 미세아교세포의 TSPO 발현 정도의 측정은 신경 염증 과정 중의 세포 활성화를 평가하는 생체 내 바이오 마커로 활용할 수 있다. 실제로 1984년에 TSPO 평가를 위한 양전자방출단층촬영(PET, Positron Emission Tomography)용 방사성추적자로 C-11(반감기 20.4분)를 표지한 [11C]-(R)-PK11195 ((R)-N-methyl-N-(1-methylpropyl)-1-(2-chlorophenyl)isoquinoline-3-carboxamide)가 최초로 개발되었으며, 이는 isoquinoline binding protein (IBP)에 결합하는 것으로 알려져 있다.
그러나 [11C]-(R)-PK11195는 사용된 방사성동위원소 탄소-11의 짧은 반감기와 리간드 PK11195의 비특이적 결합 및 낮은 signal to noise ratio의 문제점으로 인하여 널리 사용하기에는 제한적이었다. 그 결과 지난 20년간 뇌신경염증 영상을 위한 다양한 새로운 방사성추적자가 개발되고 있으며, 그 중의 한가지로서 [11C]-(R)-PK11195에 비하여 4배 이상 섭취가 되고 신체 내 대사물이 뇌혈관장벽(blood brain barrier)을 통과하지 않은 [11C]DAA1106 (N-5-fluoro-2-phenoxyphenyl)-N-(2,5-dimethoxybenzyl)acetamide) 등이 개발되었다. 하지만 [11C]DAA1106 또한 TSPO에 낮은 특정 신호(specific signal)를 보이는 문제점이 있음이 발표되었다. [11C]DAA1106가 갖는 약동학적 단점을 극복하기 위해 개발된 [11C]PBR28 (N-acetyl-N-(2-[11C]methoxybenzyl)-2-phenoxy-5-pyridinamine)은 [11C]DAA1106가 갖는 기본 화학적 구조를 유지하면서 높은 신호대 잡음비(Signal-to-noise)의 특성을 가져 뇌신경염증 영상 방사성추적자로서 다양한 유효성이 검증되어 임상 연구가 진행되고 있다. 하지만 [11C]PBR28 또한 반감기가 짧은 탄소-11로 표지 된 화합물이기 때문에 생산 후에 단시간 사용만이 가능한 방사성추적자이며, 동반되는 방사선 피폭 가능성이 높을 뿐만 아니라, 한 번 생산 시 보유 PET 장비 수에 따라 최대 2명의 환자에게만 적용할 수 있다는 단점이 있다.
반면, 또 다른 양전자방출 핵종인 플루오린-18은 비교적 긴 반감기(t1 /2 = 109.8분)를 가지며, 유기합성법을 통한 목표 화합물 표지 방법이 용이에 따라 생산 후에 비교적 장기간에 걸쳐 다수의 PET 장비에서 방사성추적자를 이용한 진단에 응용될수 있다.
그러므로, 방사성동위원소 플루오린-18을 간편하고 효율적으로 표지 할 수 있으면서 선택적 뇌신경염증 표적이 가능한 방사성추적자가 요구되고 있는 실정이다. 하지만, 플루오린-18을 도입하기 위해서는 지금까지 그 우수성이 증빙된 [11C]PBR28 구조의 변화가 필수 불가결하게 요구되는데 이에 따른 생물학적 특성이 달라지게 된다.
본 발명에서는 [11C]PBR28의 구조를 가능한 한 변화시키지 않으면서 플루오린-18을 표지 하고자 [11C]PBR28 본 구조에서 수소 원자와 플루오린 원자만이 바뀐 플루오르메틸기를 도입한 새로운 구조를 디자인함으로써 상기 기술한 단점을 해결 할 수 있을 것으로 사료되어 본 발명을 완성하였다.
약물활성을 갖는 화합물에 탄소-11이 표지 된 메톡시기와 동일 구조의 플루오르 메틸기는 R-CH2H와 R-CH2F(R은 의약품)의 분자식 차이를 가지며 이는 수소 원자(H)를 플루오린 원자(F)로만 치환시킨 화합물로서 근접 탄소 원자와의 van der Waals radius가 각각 H(1.20 Å와 F(1.47 Å로 구조적 유사성을 가지며, 다양한 활성 의약품 응용연구에서 수소 원자를 플루오린 원자로 변화시켰을 때 표적 결합친화도 및 중추신경계 의약품의 경우에는 뇌혈관장벽(BBB, Blood-Brain Barrier) 통과 효율 등이 증가되는 사례가 발표되었다. 플루오르메틸기 플루오린-18 표지 방법은 보결그룹을 사용한 2단계 반응를 이용하거나, 트리아졸륨 트리플레이트(triazolium triflate) 이탈기를 도입 후 1단계 반응을 통하여 목표 활성 의약품의 페놀위치에 선택적으로 표지가 가능하다. 따라서 뇌신경염증 표적 영상 플루오린-18 표지 방사성추적자를 통한 퇴행성 뇌질환 진단이 필요시 되며, 이를 위해 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자([18F]Fluoromethyl-Peripheral Benzodiazephine Radiotracer; [18F]Fluoromethyl-PBR)의 합성 및 유용성 평가가 요구되고 있다.
이렇게 PBR의 생체 내 영상화와 관련된 기술이 공개특허 제2011-0071072호에 제안된 바 있다.
이하에서 종래기술로서 공개특허 제2011-0071072호에 개시된 신경염증의 영상화 방법에 대해 간략히 설명한다.
도 1은 공개특허 제2011-0071072호(이하 '종래기술'이라 함)에서 FNA 후 7일째에 쥐의 안면 신경핵에서의 생체내 영상화 제1 결합의 상대적 강도를 나타낸 그래프이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술의 신경염증의 영상화 방법은 (i) 대상체에 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에서 정의된 생체내 영상화제를 투여하고; (ii) 상기 대상체에서 상기 생체내 영상화제를 PBR에 결합시키고; (iii) 상기 생체내 영상화제의 방사성동위원소에 의해 방출된 신호를 생체내 영상화 과정을 통해 검출하고; (iv) 상기 신호의 위치 및/또는 양의 영상 표식을 생성하고; (v) 상기 대상체에서의 PBR 발현 분포 및 정도를 측정하며, 이때 상기 발현은 상기 생체내 영상화제에 의해 방출된 상기 신호와 직접적인 상관관계가 있는 것인 단계를 포함한다.
그러나 종래기술에 의한 신경염증의 영상화 방법은 방사능 물질의 유용성을 평가하기가 난해하며, 이에 방사능 물질의 유용성을 평가하기 위한 방법이 요구되고 있다.
KR 2011-0071072 A
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 새로운 뇌신경염증 표적 PET 방사성추적자로 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자 합성과 결합친화도, 지방친화도 및 신경염증 모델에서 양동학평가를 통해 기존 탄소-11 표지 뇌신경염증 표적 방사성추적자보다 우수한 영상을 갖는다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서는 상기 기술한 보결그룹 또는 트리아조늄 트리플레이트 전구체 이용 플루오르메틸기 도입 플루오린-18 표지 방법을 적용하여 높은 방사화학적 수율, 높은 비방사능과 짧은 합성공정을 이끌어 내어 플우오린-18 표지 방사성추적자를 개발하고 선택적 뇌신경염증 표적 PET 영상 유용성을 검증하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 뇌신경염증 질환 진단에 실용적인 적용 가능성이 높은 양전자방출 핵종인 플루오린-18 방사성동위원소를 적용하고, 높은 말초신경 벤조다이아제핀 수용체 표적 친화도 및 뇌신경염증 영상을 위한 이상적인 약동학적 정보를 제공할 수 있는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, Normethyl-PBR28에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate)를 도입한 화합물을 전구체로 사용하고, 한 단계로 플루오르메틸기에 플루오린-18를 표지 하는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자의 합성을 통해 달성된다.
또한, 본 발명에서의 상기 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 기준물질은 Normethyl-PBR28을 시작물질로 사용하여 플루오로아이오도메탄을 도입하거나, 트리아조늄 트리플레이트 전구체에 테트라부틸암모늄 플루오라이드(TBAF)를 플루오린-19로 치환반응을 수행하여 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 HPLC 동시주입을 통한 확인 및 TSPO 결합력 평가를 위한 기준물질((N-(2-fluoromethoxybenzyl)-N-(4-phenoxypyridin-3-yl)acetamide))의 합성을 실시할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 플루오린-18 표지 전구체의 합성을 위한 중간 물질로서, 1-(chloromethyl)-4-phenyl-1H-1,2,3-triazole과, MeOTf를 이용하여 1-(chloromethyl)-3-methyl-4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-3-ium triflate를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은, Normethyl-PBR28에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate)를 도입한 화합물을 전구체로 사용하고, 한 단계로 플루오린-18을 치환하여 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 합성하되, 상기 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자는 표준물질인 PK11195 (8~12 mg/kg), 플루오르메틸-PBR28 (3~7 mg/kg)을 통해 특이도(specificity)를 평가하고, 중앙 벤조디아제핀 수용체(Central Benzodiazepine Receptor, CBR)에 결합하는 플루마제닐(flumazenil) (3~7 mg/kg)을 이용하여 선택성(selectivity)을 평가하는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자를 이용한 생물학적 결과 평가 방법을 통해 달성된다.
또한, 본 발명은, Normethyl-PBR28에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate)를 도입한 화합물을 전구체로 사용하고, 한 단계로 플루오린-18을 치환하여 합성된 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자를 통해 달성된다.
본 발명에 의하면, 새로운 뇌신경염증 표적 PET용 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 합성 및 비교군인 [11C]PBR28와 유사한 결합친화도와 지방친화도를 나타내며 뇌신경염증 모델에서의 약동학적 평가에서 [11C]PBR28을 대신하여 중추 신경계 염증질환의 평가에 유용하게 활용할 수 있으며, 플루오린-18의 긴 반감기를 통해 보다 많은 환자에 사용될 수 있는 효과가 있다. 또한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자 주입 후 양전자방출단층촬영을 이용 [11C]PBR28 보다 빠른 시간에 질환을 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 FNA 후 7일째에 쥐의 안면 신경핵에서의 생체내 영상화 제1 결합의 상대적 강도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 [11C]PBR28 및 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자([18F]Fluoromethyl-PBR)의 구조를 나타낸 화학식이다.
도 3은 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 표지 방법을 나타낸 화학식이다.
도 4는 본 발명에 의한 뇌신경염증 표적 PET 영상을 위한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가를 위해 합성 혼합물로부터 순수한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 분리하기 위한 HPLC 크로마토그램을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 의한 뇌신경염증 표적 PET 영상을 위한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가를 위해 제조된 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 비방사성동위원소를 가진 기준물질과 동시 주입하여 동일 물질임을 확인하는 HPLC 크로마토그램을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 의한 뇌신경염증 표적 PET 영상을 위한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가를 위해 동일 신경염증 모델에서 [11C]PBR28과 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 뇌신경염증 유발 부분과 정상 뇌 부분간의 시간에 따른 섭취 및 배출 비교를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 의한 뇌신경염증 표적 PET 영상을 위한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가 시 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 선택성 및 특이도 평가를 위해 PK11195, 플루오린-19 치환 기준물질 및 플루마제닐과 동시 주입하여 양전자방출단층촬영을 시행한 이미지이다.
도 8은 본 발명에 의한 뇌신경염증 표적 PET 영상을 위한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가 시 쥐의 뇌신경염증 모델에 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 정맥 주사 후 뇌를 적출하여 뇌에서의 metabolism을 측정한 HPLC 그래프이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에 대한 실시 예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에는 [11C]PBR28 및 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 구조가 화학식으로 나타나 있고, 도 3에는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자 표지 방법이 화학식으로 나타나 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 [18Ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가를 위해 합성 혼합물로부터 순수한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 분리하기 위한 HPLC 크로마토그램이 그래프로 나타나 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 [18Ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가를 위해 제조된 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 비방사성동위원소를 가진 기준물질과 동시 주입하여 동일 물질임을 확인하는 HPLC 크로마토그램이 그래프로 나타나 있고, 도 6에는 본 발명에 의한 [18Ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 신경 염증 유용성 평가를 위해 동일 뇌신경염증 모델에서 [11C]PBR28과 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 뇌신경염증 유발 부분과 정상 뇌 부분간의 시간에 따른 섭취 및 배출 비교를 나타낸 그래프가 나타나 있고, 도 7에는 본 발명에 의한 [18Ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가 시 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 선택성 및 특이도 평가를 위해 PK11195, FM-PBR28 및 플루마제닐과 동시 주입하여 양전자방출단층촬영을 시행한 이미지가 나타나 있으며, 도 8에는 본 발명에 의한 [18Ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법에서 뇌신경염증 유용성 평가 시 쥐의 신경염증 모델에 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 정맥 주사 후 뇌를 적출하여 metabolism을 측정한 HPLC 그래프가 나타나 있다.
Figure 112013083955514-pat00001
여기서, R은 H 또는 D이다
또한, 본 발명의 실시예에 따른 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 제조 방법에 있어서, 플루오린-18 표지방법은 보결그룹 또는 전구체를 사용해서 하기 반응식 1과 2를 통해 두 가지 방법으로 합성될 수 있다. 여기서, 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자는 새로운 뇌신경염증 표적 PET 방사성 추적자로 18F 표지 플루오르메틸에테르(fluoromethyl ethers)를 가진 유도체를 말한다. 그리고 PBR은 말초신경 벤조디아제핀 수용체(peripheral type benzodiazepine receptor)를 말한다.
먼저, [반응식 1]과 [반응식 2]를 참조하여 플루오린메틸기에 플루오린-18 표지를 위한 보결그룹과 전구체를 합성하는 방법에 대해 설명한다.
[반응식 1] 플루오린-18 표지를 위한 보결그룹 이용 2단계 제조방법
Figure 112013083955514-pat00002
먼저, 시약회사로부터 구입할 수 있는 다이아이오도메탄(diiodomethane)으로부터 플루오린-18 치환반응을 수행하여 iodo[18F]fluoromethane(플루오로메테인)을 제조한 후 Sep-Pak 카트리지를 이용한 정제과정을 수행한 후 normethyl-PBR28과 알킬화(alkylation) 반응을 수행하면 최종 목적 화합물을 제조할 수 있다.
[반응식 2]플루오린-18 표지를 위한 1단계 제조방법
Figure 112013083955514-pat00003

플루오린-18 표지를 위한 1단계 제조방법으로는 normethyl-PBR28과 적당한 이탈기(Leaving Group, LG)을 도입시킨 전구체를 제조한 후 플루오린-18 표지 반응을 통해 최종 목적 화합물을 제조할 수 있다. 이때 이탈기로 1-(Chloromethyl)-3-methyl-4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-3-ium triflate를 사용하였다.
상기 플루오린-19 치환 기준물질은 normethyl-PBR28을 이용 방사성동위원소 플루오린-18 대신에 플루오린-19가 치환된 테트라부틸암모늄 플루오라이드(tetrabuthylammonium fluoride)를 이용, 치환반응을 수행하여 합성하였다.
상기 보결그룹이용 2단계 표지법은 사이클로트론에서 생산된 플루오린-18은 Chromafix®S-HCO3) 카트리지에 흡착하고, 상전이 촉매를 포함한 메탄올/물로 용출하였다. 추출된 용매를 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시킨 후, 반응용매에 다이아이오도메탄(diiodomethane)을 가하였다. 반응 혼합물을 약 15 분간 90℃로 가열하고, 혼합물을 Sep-Pak 카트리지로 분리정제하였다. 정제된 iodo[18F]fluoromethane과 normethyl-PBR28과 90℃ 약 5분간 알킬화 반응을 수행한 후 HPLC 시스템 이용하여 분리하였으며, 수집된 용액은 임상적으로 사용할 수 없는 HPLC 용매를 제거하기 위해, tC18 Sep-Pak 카트리지를 이용 5 % 에탄올/생리식염수 용액으로 제조하였다.
상기 트리아졸륨 트리플레이트(triazolium triflate) 전구체 이용 1단계 표지의 반응조건을 알아보면 다음과 같다.
사이클로트론에서 생산된 플루오린-18은 Chromafix®PS-HCO3) 카트리지에 흡착한 후, 상전이 촉매를 포함한 메탄올/물로 용출하였다. 추출된 용매를 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시킨 후, 반응용매에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate) 전구체를 가하였다. 반응 혼합물을 10 분간 120℃로 가열하고, 혼합물을 실온까지 냉각한 후, Sep-Pak 카트리지로 분리정제하였다. 용출된 용액은 HPLC 시스템 이용하여 분리하였으며, 수집된 용액은 임상적으로 사용할 수 없는 HPLC 용매를 제거하기 위해, tC18 Sep-Pak 카트리지를 이용 5 % 에탄올/생리식염수 용액으로 제조하였다.
시약회사에서 구할 수 있는 시약과 용매는 특별한 경우를 제외하고는 모두 정제하지 않고 그대로 사용하였으며, 시약과 용매는 Sigma-Aldrich (USA)로부터 구입하였다. 각각의 반응에서 분리를 위한 크로마토그래피(chromatography)는 실리카겔(silica gel) (Merck, 230-400 mesh, ASTM)를 이용하여 수행하였으며, 모든 반응 여부는 프리-코트 플레이트(pre-coated plate) (Merck, silica gel 60F254)에서 관찰하였다. 1H and 13C NMR 스펙트럼은 Varian 500-MR (500 MHz) 스팩트로메터(spectrometer)로 분석하였으며, parts per million(ppm, d units)으로 나타내었다. 물(H2 18O)은 Taiyo Nippon Sanso Corporation(Japan)로부터 구입하여 사용하고 플루오린-18은 분당서울대병원에서 KOTRON-13 cyclotron(Samyoung Unitech Co., Ltd.)을 이용하여 양성자 조사(proton irradiation)를 통한 18O(p,n)18F 반응으로 제조하였다. Chromafix®-HCO3 (45 mg) 카트리지는 Macherey-Nagel Ins. (Germany)로부터 구입하였으며, Sep-Pak®8 plus 카트리지는 Waters Corp. (U.S.)로부터 구입하였다. HPLC는 요오드화나트륨 방사선감지기(NaI radiodector)(Raytest)와 UV-detector가 장착된 Gilson 322에서 수행하였으며 HPLC-grade 용매(J.T. Baker, U.S.)는 HPLC 정제를 위해 멤브레인 필터링(membrane filtering) (0.22 mm, Whatman)으로 여과한 후에 사용하였다. Radio-TLC는 Bioscan radio-TLC scanner (Washington DC, USA)를 사용하여 분석하였으며, 모든 방사능 양은 Veenstra Instruments (Netherlands)의 VDC-505 방사능 측정기(activity calibrator)를 이용하여 측정하였고 따로 명시하지 않는 한 방사화학적 수율은 붕괴 보정(decay-correction)하여 표시하였다.
< 실시예 1>
다음은 2단계 플루오린-18 표지법 이용 최종 목적화합물을 제조하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
사이클로트론에서 생산된 플루오린-18은 Chromafix®S-HCO3) 카트리지에 흡착한 후, 테트라부틸암모늄 바이카보네이트의 상전이 촉매를 포함한 메탄올/물로 용출하였다. 추출된 용매를 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시킨 후, 아세토니트릴(0.4 mL)에 diiodomethane(50μL)를 추가하였다. 반응 혼합물을 15 분간 90℃로 가열하고, Silica Sep-Pak 카트리지를 통과시켜 DMF에 포집하였다. 포집된된 용액은 normethyl-PBR28 (1 mg)과 수산화나트륨 (5 M, 6μL)를 가한 후 90도에서 5분간 반응하였다. 혼합액을 tC18 Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고 물 10 mL로 세척한 후 CH3CN 1.5 mL로 용출하였다. 용출된 용액은 HPLC 시스템(Waters, Xterra RP-18, 10×50mm, 10μM)에서 254 nm의 UV 검출기와 방사성동위원소 감마선 검출기를 이용하여 분리하였다. 용매조건은 아세토니트릴(acetonitrile)과 물을 45:55 비율에서 3 mL/min의 유량으로 이동 조건을 적용하였다. 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자는 약 13.5분 후에 수집하였다. 수집된 용액은 임상적으로 사용할 수 없는 HPLC 용매를 제거하기 위해, tC18 Sep-Pak 카트리지를 이용 5 % 에탄올/생리식염수 용액으로 제조하였다.
< 실시예 2>
다음은 플루오린-18 표지 전구체를 합성하기 위한 중간물질로서 1-(chloromethyl)-4-phenyl-1H-1,2,3-triazole를 출발물질로 하여 1-(Chloromethyl)-3-methyl-4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-3-ium triflate를 제조하는 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
제1단계: 1-(Chloromethyl)-3-methyl-4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-3-ium triflate의 제조
1-(chloromethyl)-4-phenyl-1H-1,2,3-triazole (387 mg, 2.0 mmol)을 아세토니트릴 4 mL에 녹인 후 methyl triflate (0.33 mL, 3.0 mmol)을 실온에서 적가하였다. 혼합액을 실온에서 1시간 동안 교반하고 반응용매를 제거한 후 flash column chromatography (MeOH/CH2Cl2 = 5/95)로 분리하여 710 mg (99%)의 목적화합물을 합성하였다: 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d 8.94 (s, 1H), 7.64-7.56 (m, 5H), 6.29 (s, 2H), 4.29 (s, 3H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d 144.2, 132.4, 130.0, 129.7, 129.5, 121.5, 120.6 (q, J = 318 Hz), 57.2, 39.2. HRMS (FAB) m/z calcd. for [C11H11ClF3N3O3S - OTf]+: 208.0642; found: 208.0639.
< 실시예 3>
다음은 플루오린-18 표지 전구체와 기준물질을 제조하는 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
제1단계:1-[2-(N-Acetyl-N-4-phenoxypyridin-3-ylaminomethyl)phenoxymethyl]-3-methyl-4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-3-ium triflate의 제조
Normethyl PBR28 (PBR28-OH, 333 mg, 1.0 mmol)을 DMF 4 mL에 녹인 후 t-BuOK (224 mg, 2.0 mmol)과 실시예 1에서 제조한 1-(chloromethyl)-4-phenyl-1H-1,2,3-triazole (360 mg, 1.0 mmol)을 0도에서 적가하였다. 반응 혼합액을 실온에서 5시간 교반한 후 물을 사용하여 반응을 중단하였다. 반응 혼합액을 ethyl acetate로 추출한 후 플래쉬 컬럼 크로마토그래피(flash column chromatography) (5% MeOH/CH2Cl2)로 분리 정제하여 230 mg(35%)의 표지 전구체를 제조하였다: 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d 8.71 (s, 1H), 8.27-8.26 (m, 2H), 7.66-7.56 (m, 5H), 7.41 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 7.35-7.32 (m, 1H), 7.28-7.25 (m, 2H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.03 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 6.81 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 6.56 (d, J = 5.5 Hz, 1H), 6..46 (s, 2H), 4.94 (dd, J = 84.0 Hz, J = 14.5 Hz, 2H), 4.28 (s, 3H), 1.96 (s, 3H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d 170.6, 160.7, 153.5, 152.8, 151.2, 151.0, 143.8, 132.1, 131.6, 130.5, 129.9, 129.8, 129.6, 128.8, 128.4, 126.4, 126.3, 124.1, 121.6, 120.5, 113.9, 110.7, 79.7, 46.5, 38.7, 22.2; HRMS (FAB) m/z calcd. for [C31H28F3N5O6S - OTf]+: 506.2192; found: 506.2195.
제 2단계: N-(2-Fluoromethoxybenzyl)-N-(4-phenoxypyridin-3-yl)acetamide 의 제조
트리아졸리움 트리플레이트 전구체 (화합물 4, 32 mg, 0.05 mmol)을 아세토니트릴 0.5 mL에 녹인 후 tetrabutylammonium fluoride (20 mg, 0.075 mmol)를 가하고 80도에서 1시간 동안 교반하였다. 반응 혼합액을 염화메틸렌(methylene chloride)으로 추출한 후 플래쉬 컬럼 크로마토그래피(hexane/EtOAc = 50/50)로 분리 정제하여 15 mg(83%)의 기준물질(화합물 5)을 제조하였다
다음은 상기 제 1단계에서 제조된 트리아졸리움 트리플레이트 전구체로부터 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 표지(제조)하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
사이클로트론에서 생산된 플루오린-18은 Chromafix®PS-HCO3) 카트리지에 흡착한 후, 테트라부틸암모늄 바이카보네이트의 상전이 촉매를 포함한 메탄올/물로 용출하였다. 추출된 용매를 공비 증류(azeotropic distillation)에 의해 건조시킨 후, tert-부탄올(tert-butanol)(0.4 mL)에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate) 전구체(2.3 mg)를 추가하였다. 반응 혼합물을 10 분간 120℃로 가열하고, 혼합물을 실온까지 냉각한 후, 반응 혼합물을 10 mL의 물에 녹여 희석한다. 이 용액을 tC18 Sep-Pak 카트리지에 흡착시키고 물 10 mL로 세척한 후 CH3CN 1.5 mL로 용출하였다. 용출된 용액은 HPLC 시스템(Waters, Xterra RP-18, 10×50 mm, 10μM)에서 254 nm의 UV 검출기와 방사성동위원소 감마선 검출기를 이용하여 분리하였다. 용매조건은 아세토니트릴(acetonitrile)과 물을 45:55 비율에서 3 mL/min의 유량으로 이동 조건을 적용하였다. 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자는 약 13.5분 후에 수집하였다. 수집된 용액은 임상적으로 사용할 수 없는 HPLC 용매를 제거하기 위해, tC18 Sep-Pak 카트리지를 이용 5 % 에탄올/생리식염수 용액으로 제조하였다.
한편, 본 발명의 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 제조에 있어서 최종 목적화합물이 생체 내에서 보다 안정한 형태를 유지하기 위해 이중수소로 치환된 화합물을 제조할 수 있다. 이를 제조하기 위해서 상기 기술한 방법과 동일하게 진행하되 다이아이오도메탄을 이용한 보결그룹 2단계 표지법 또는 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate) 전구체를 이용한 1단계 표지법에서 다이아이오도메탄 대신에 이중수소로 치환된 다이아이오도메탄-d2 또는 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate) 전구체-d2를 이용하면 이중수소가 도입된 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자-d2를 제조할 수 있다.
한편, 제조된 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 신경염증 진단 방사성추적자로서 그 효능을 비교하기 위해 [11C]PBR28를 알려진 방법에 따라 제조하였으며, normethyl PBR28을 전구체로 사용하고 GE Healthcare사의 FXC-PRO 모듈을 통해 합성하였다. [11C]PBR28 제조의 방사화학적 수율은 20~30%이었다.
이하 본 발명에 의한 뇌신경염증 표적 PET용 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 이용한 뇌신경염증 유용성 평가에 대한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
< 실시예 4> PBR28 와 기준물질의 체외 18- kDa translocator protein ( TSPO ) 결합친화도 측정
백혈구는 50 mL의 헤파린 전혈구로부터 림프구 분리 배양기를 사용하여 피콜-하이팩(Ficoll-Hypaque) 농도구배 원심 분리에 의해 분리하였으며, 분리한 다음 백혈구는 동결 보존하였다. 분석 전날에 세포를 해동하고, 동량의 버퍼(50 mM의 HEPES, pH7.4)로 희석한 후 균질화하며, 4℃에서 15 분간 20,000 g로 원심 분리하였다. 그리고 얻어진 백혈구를 2.4 mL의 완충액에 재현탁하여 -70℃에서 보존하였으며, 단백질 농도는 브래드포드(Bradford) 분석법을 사용하였다. 체외결합도는 백혈구(100μL의 재현탁 막)를 100μL의 방사성리간드([3H]PK11195(S.A: 83.4 Ci/mmol), in 1x PBS)와 억제 시험으로 PBR28 또는 FM-PBR28(0.124-10,000 nM) 및 0.07 nM의 방사성 리간드([3H]PK11195) 50μL를 함유하는 반응 혼합물 1 mL를 실온에서 30 분간 반응하였다. Cell havester를 사용하여 2회 세척한 후 결합방사능 양을 베타카운터로 측정하였다. 분석 조건에서 특정 결합 분획의 비율이 총 3H 방사능의 20 % 미만이었다. 체외결합도 결과는 플루오린-19가 치환된 기준물질과 PBR28의 IC50 값을 계산하기 위해 PRISM 소프트웨어를 사용하여 비선형 회귀 분석을 실시했다.
이때, 기준물질은 8.28±1.79 nM(IC50)을 보여주었으며, PBR28은 8.07±1.40 nM로 유사한 결합친화도를 보여주었다.
< 실시예 5> [ 11 C] PBR28 와 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 지방친화도 측정
지방친화도 측정은 5％ 에탄올/식염수의 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자 및 [11C]PBR28(약 0.74 MBq)을 n-옥탄올(5 mL)와 인산나트륨완충액(0.15 M，pH 7.4로 5.0 mL)에 가하여 혼합한 후 4회 측정하였다. 각 단계(100μL)의 샘플은 방사능을 측정하고, 지방친화도는 인산나트륨완충액과 n-옥타놀과의 분당 카운트 비율로 계산하였다. 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 지방친화도는 2.85±0.02로 [11C]PBR28 (3.01±0.01)과 유사하였다.
< 실시예 6> Human serum 에서의 체외안정성 측정
플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 안정성은 인간혈청 0.5 mL와 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 함유한 5% EtOH/saline 0.5 mL를 혼합한 후 37℃에서 0, 10, 30, 60, 120, 240분에 박층 크로마토그래피로 안정성을 분석하였다. 측정 결과 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자는 최대 240 분까지 98.8% 이상 안정하였으며, 이는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 체내 생물학적 연구를 수행하기에 충분한 안정성을 보여준 것이다.
< 실시예 7> LPS 유도 뇌신경염증 쥐 모델에서의 PET 영상
LPS 유도 뇌신경염증모델 제작
뇌신경염증 모델 쥐 제작은 200 ~ 250 g의 체중을 갖는 수컷 Sprague-Dawley 쥐를 사용하였다. 쥐를 마취하고 두개골을 노출시킨 후 뼈 드릴을 이용하여 작은 구멍을 뚫었다. 다음으로, LPS(Lipopolysaccharide) 50μg을 해밀턴 주사기를 사용하여 쥐 몸에 0.5 mL/min의 유량(AP, 0.8 mm; L, -2.7 mm and P, -5.0 mm from the bregma)으로 주입한다. 해밀턴 주사기에서의 LPS 역류를 방지하기 위해 10분간 유지한 후 두개골의 작은 구멍을 왁스로 충진하고，절개한 두피를 봉합하였다．
PET 이미지 프로토콜
5 마리의 쥐(227.98±3.8g)에 LPS 주사 후 4 일째 되던 날에 양전자방출단층촬영 영상을 획득되었다. [11C]PBR28 또는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 동일 개체 신경염증 모델에서 꼬리 정맥으로 주입한 후 120 분간 PET 영상을 촬영하였다. 먼저 신경염증 모델에서 [11C]PBR28 영상을 촬영하고 잔여 방사능이 없어지는 여섯 반감기(약 3시간) 후에 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자 영상을 획득하였다.
또한, 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 뇌신경염증 모델에서의 선택적/특이적 결합도를 측정하기 위해 TSPO에 특이적으로 결합하는 PK11195(10 mg/kg) 또는 기준물질(5 mg/kg)을 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자와 동시 주입하여 인히비션(inhibition) 영상을 획득하였으며, CBR에 결합하는 플루마제닐(5 mg/kg)과 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자를 동시 주입하여 선택적/특이적 결합도를 측정하였다.
뇌신경염증 모델 쥐에서 촬영한 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자와 [11C]PBR28 PET 영상은 LPS를 주사한 편측 선조체(inflammatory region)가 반대측 선조체(contralateral region)에 비하여 두 화합물 모두 선택적으로 집적되는 것을 확인하였다. 또한, 약 2시간 동안 3.0배 이상의 높은 섭취를 보였으며(p = 0.009), [11C]PBR28영상과 비교하였을 때 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 보다 빠른 섭취와(4.5 분 vs. 20 분), 초기에 높은 염증성(inflammatory) 대 비대칭 영역(contralateral region)의 비를 보였다(3.4 배 at 30 분 vs. 3.4 배 at 90 분). 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자와 [11C]PBR28 각각 주입 후 TAC(Time-activity curve)를 비교한다면 양측 선조체로는 유의차는 없었지만, 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 [11C]PBR28에 비해 주사 후 초기에 최고점에 도달하였으며 천천히 낮아지는 형상을 나타내었다. 이는 방사성의약품으로 임상 적용 시 주사 후 단시간 내에 정상 뇌와 뇌신경염증부위 판별이 가능함을 보여주는 자료이다.
한편, 선택적/특이적 영상연구에서 PK11195(10 mg/kg)의 경우 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 섭취율에 비해 편측 선조체의 섭취가 약 66% 효과적으로 저해시키는 것을 확인하였다. 또한, 기준물질은 71%의 섭취율 감소를 보였다. 이는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 뇌신경염증 인자인 TSPO에 특이적으로 결합하는 것을 반영하는 것이며, CBR에 결합하는 플루마제닐과 동시 주입 영상은 편측 선조체의 섭취에 영향을 주지 않았으며 이는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 선택적으로 말초신경 벤조다이아제핀 수용체(=TSPO)에 결합함을 알 수 있었다.
< 실시예 8> 뇌신경염증 쥐 모델 뇌에서 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 대사( metabolism ) 측정
플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자(약 37 MBq, 5 %의 에탄올/saline)을 꼬리 정맥(tail vein)을 통해 신경 염증 모델 쥐의 정맥에 주입했다. 30, 60 분 후, 쥐를 도살하고 뇌의 샘플을 채취한 후 HPLC를 통해 metabolism을 측정하였다. 그 결과 쥐 뇌의 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자 양은 주사 후 30분에 97.3%이고, 60분 후에 96.8%였다. 다른 방사성 대사물질은 60분 시간 지점까지, 불소-18의 약 2~3%를 제외하고는 HPLC에서 관찰되지 않았다. 반면 기존의 알려진 연구에 따르면 [11C]PBR28의 경우 방사성 신진 대사 물질이 약 10-15% 존재하여 거짓 영상을 주는 것으로 알려져 있다. 이는 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자가 [11C]PBR28보다 정확한 뇌신경염증 표적 선택적/특이적 영상화가 가능함을 보여준 것이라 할 수 있다.
따라서, 위와 같은 결과를 바탕으로, [11C]PBR28과 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 뇌신경염증 진단 실용적 비교 시, 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자는 플우오린-18의 긴 반감기로 인해 한 번 생산으로 약 15명의 환자를 진료할 수 있을 뿐만 아니라 사이클로트론이 설치되어 있지 않은 병원에서도 진료가 가능한 장점이 있다(109.74 min versus 20.38 min). 또한, 방사성추적자 주입 후 [11C]PBR28 보다 빠른 시간에 contralateral 영역 대비 염증성(inflammatory) 영역의 비가 높게 나타나 환자의 진단 시간이 짧은 이점이 있다.
한편, 본 발명에서 사용한 한 단계 플루오린-18 표지법 이용 플루오르 메틸기 도입 기술은 기존의 탄소-11 표지 방사성 의약품이 가진 생물학적 유용성을 유지시키면서 플루오린-18 표지 방사성 의약품으로 대체할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. Normethyl-PBR28에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate)를 도입한 화합물을 전구체로 사용하고, 한 단계로 플루오르메틸기에 플루오린-18를 표지 하며,
    상기 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 기준물질은 Normethyl-PBR28을 시작물질로 사용하여 플루오로아이오도메탄을 도입하거나, 트리아조늄 트리플레이트 전구체에 테트라부틸암모늄 플루오라이드(TBAF)를 플루오린-19로 치환반응을 수행하여 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 HPLC 동시주입을 통한 확인 및 TSPO 결합력 평가를 위한 기준물질((N-(2-fluoromethoxybenzyl)-N-(4-phenoxypyridin-3-yl)acetamide))의 합성을 실시하는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자의 합성방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플루오린-18 표지 전구체의 합성을 위한 중간 물질로서, 1-(chloromethyl)-4-phenyl-1H-1,2,3-triazole과, MeOTf를 이용하여 1-(chloromethyl)-3-methyl-4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-3-ium triflate를 사용하는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자의 합성방법.
  4. 삭제
  5. Normethyl-PBR28에 트리아조늄 트리플레이트(triazolium triflate)를 도입한 화합물을 전구체로 사용하고, 한 단계로 플루오린-18을 치환하여 합성되며,
    상기 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 기준물질은 Normethyl-PBR28을 시작물질로 사용하여 플루오로아이오도메탄을 도입하거나, 트리아조늄 트리플레이트 전구체에 테트라부틸암모늄 플루오라이드(TBAF)를 플루오린-19로 치환반응을 수행하여 플루오르메틸기가 도입된 플루오린-18 표지 방사성추적자의 HPLC 동시주입을 통한 확인 및 TSPO 결합력 평가를 위한 기준물질((N-(2-fluoromethoxybenzyl)-N-(4-phenoxypyridin-3-yl)acetamide))의 합성을 실시하는 [18F]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자.
KR1020130110282A 2013-09-13 2013-09-13 [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법 KR101602912B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130110282A KR101602912B1 (ko) 2013-09-13 2013-09-13 [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법
JP2016542620A JP2016531155A (ja) 2013-09-13 2013-10-21 ［１８ｆ］フルオロメチル基が導入された脳神経炎症標的陽子放出断層撮影放射性追跡子、これらの合成及びそれを用いた生物学的結果の評価方法。
CN201380079552.XA CN105530961A (zh) 2013-09-13 2013-10-21 导入有[18f]氟甲基的脑神经炎症靶正电子发射断层扫描放射性示踪剂、其的合成及利用其的生物学结果评价方法
PCT/KR2013/009387 WO2015037774A1 (ko) 2013-09-13 2013-10-21 [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법
US15/069,403 US20160263258A1 (en) 2013-09-13 2016-03-14 Radiotracer introduced [18F]fluoromethyl group targeting neuroinflammation for PET imaging and Synthesis of Radiotracer and its biological evaluation Method for Radiotracer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130110282A KR101602912B1 (ko) 2013-09-13 2013-09-13 [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150030934A KR20150030934A (ko) 2015-03-23
KR101602912B1 true KR101602912B1 (ko) 2016-03-11

Family

ID=52665862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130110282A KR101602912B1 (ko) 2013-09-13 2013-09-13 [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160263258A1 (ko)
JP (1) JP2016531155A (ko)
KR (1) KR101602912B1 (ko)
CN (1) CN105530961A (ko)
WO (1) WO2015037774A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102137001B1 (ko) * 2018-09-21 2020-07-24 주식회사 비아이케이테라퓨틱스 선택적 아자이드 치환반응과 전구체 제거화를 이용한 플루오린-18이 표지 된 플루오르메틸 치환 방사성의약품의 제조방법
US11534119B2 (en) * 2019-10-31 2022-12-27 Canon Medical Systems Corporation Analysis apparatus and analysis program
CN114075167B (zh) * 2020-08-13 2022-11-22 暨南大学附属第一医院（广州华侨医院） 靶向转位蛋白tspo的新型正电子药物[18f]tpo1开发
CN112185518A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 上海交通大学医学院附属仁济医院 一种tspo转位蛋白pet探针在神经炎症中的显影方法
CN114085221B (zh) * 2021-11-29 2022-12-09 暨南大学 含氮杂环化合物、标记的含氮杂环化合物及其制备方法和应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004231647A (ja) * 2003-01-10 2004-08-19 Natl Inst Of Radiological Sciences フェニルオキシアニリン誘導体
EP1997515A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-03 Bayer Schering Pharma Aktiengesellschaft Use of radiolabelled phenyloxyaniline derivatives for imaging diseases associated with peripheral benzodiazepin receptor's activation
GB0818738D0 (en) 2008-10-13 2008-11-19 Ge Healthcare Ltd Imaging neuroflammation
GB0904715D0 (en) * 2009-03-19 2009-05-06 Ge Healthcare Ltd Aryloxyanilide derivataives
CN103608337B (zh) * 2011-05-13 2016-07-06 Futurechem株式会社 Pet放射性医疗用品的18f-标记前体及其制备方法
EP2718464A1 (en) * 2011-06-06 2014-04-16 Imperial Innovations Limited Methods to predict binding affinity of tspo imaging agents to tspo
KR20130087816A (ko) * 2012-01-30 2013-08-07 재단법인 아산사회복지재단 방사성 동위원소 플루오린-18이 표지된 유기플루오로화합물의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
문병석 외 7명, J. of labelled compounds and radiopharmaceuticals., Vol. 56, pp S76 (2013년 5월)

Also Published As

Publication number Publication date
CN105530961A (zh) 2016-04-27
US20160263258A1 (en) 2016-09-15
KR20150030934A (ko) 2015-03-23
WO2015037774A1 (ko) 2015-03-19
JP2016531155A (ja) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2748705C (en) Synthesis of 18f-radiolabeled styrylpyridines from tosylate precursors and stable pharmaceutical compositions thereof
KR101523257B1 (ko) 니트로-이미다졸 저산소증 영상화제
Wang et al. A facile radiolabeling of [18F] FDPA via spirocyclic iodonium ylides: preliminary PET imaging studies in preclinical models of neuroinflammation
KR101602912B1 (ko) [18ｆ]플루오르메틸기가 도입된 뇌신경염증 표적 양성자방출단층촬영 방사성추적자, 이의 합성 및 그를 이용한 생물학적 결과 평가 방법
Perrone et al. A novel PET imaging probe for the detection and monitoring of translocator protein 18 kDa expression in pathological disorders
CN103002924A (zh) 用于合成和使用造影剂的组合物、方法和系统
EP2218464A1 (en) Compounds for non-invasive measurement of aggregates of amyloid peptides
BRPI0808503B1 (pt) Composto, uso de um composto, e, composição farmacêutica
Kil et al. Radiosynthesis of N-(4-chloro-3-[11C] methoxyphenyl)-2-picolinamide ([11C] ML128) as a PET radiotracer for metabotropic glutamate receptor subtype 4 (mGlu4)
US20240156997A1 (en) Positron emission tomography radiotracer for diseases associated with translocator protein overexpression, translocator protein-targeting ligand for fluorescence imaging-guided surgery and photodynamic therapy, and production methods therefor
AU2015326506B2 (en) Novel anthranilic acid derivatives
Wang et al. Synthesis and biological evaluation of 18F labeled fluoro-oligo-ethoxylated 4-benzylpiperazine derivatives for sigma-1 receptor imaging
Ishiwata et al. Evaluation of (+)-p-[11C] methylvesamicol for mapping sigma1 receptors: a comparison with [11C] SA4503
Nerella et al. Synthetic methodologies and PET imaging applications of fluorine-18 radiotracers: a patent review
KR101441406B1 (ko) 디아릴이오도늄 염 전구체를 이용한 플로오린-18이 표지된 플루마제닐의 제조 방법
WO2013173746A2 (en) Use of fluorinated derivatives of 4-aminopyridine in therapeutics and medical imaging
JP5543477B2 (ja) グリシン１トランスポーターの放射性標識阻害薬
KR20180037916A (ko) 방사성 할로겐 표지 피리도[1,2-a]벤즈이미다졸 유도체 화합물
WO2023278729A1 (en) Chromane imaging ligands
WO2022192645A1 (en) Compounds for brain imaging
WO2014163106A1 (ja) アセチルコリン小胞トランスポーターの検出に適した化合物
MICAD Research Team 2-((2-((Dimethylamino) methyl) phenyl) thio)-5-[123I] iodophenylamine
Lee et al. A Novel pet Imaging probe for the Detection and Monitoring of Translocator Protein 18 kDa expression in pathological Disorders
前田純 et al. Development and pharmacological evaluation of positron emitted-ligands for imaging of benzodiazepine receptors at in vivo

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190110

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191231

Year of fee payment: 5