专利名称：得到镓－68的方法和其用途以及实施所述方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及从68Ge/68Ga产生器得到68Ga的方法，和使用得到的68Ga产生68Ga放射性标记的络合物的方法。本发明还涉及可用于得到68Ga的试剂盒，和用于产生68Ga放射性标记的络合物的试剂盒。
PET成像是使用能发射正电子的放射性示踪分子的断层核成像技术。当正电子遇到电子时，两者被湮灭，结果是以λ射线形式释放能量，这被PET扫描器检测到。通过使用被身体用作示踪分子的天然物质，PET不仅提供关于身体中结构的信息，而且提供关于身体或其中某些部位的生理机能的信息。常见的示踪分子为例如加入18F原子的2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖(FDG)，2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖类似于天然存在的葡萄糖。由所述发射正电子的氟产生的λ辐射被PET扫描器检测，并显示FDG在身体某些部位或组织中例如在脑或心脏中的新陈代谢。示踪分子的选择取决于被扫描的目标。通常，选择能在所感兴趣的部位中积聚或被特定类型的组织例如癌细胞选择性吸收的示踪剂。扫描由放射性示踪分子进入所关心的生物化学过程的间隔后得到的动态序列或静态图像组成。扫描器检测示踪分子的空间和时间分布。PET还为允许测量放射性示踪分子的区域浓度的定量成像方法。
PET示踪剂中常用的放射性核素为11C、18F、15O、13N或76Br。最近，生产了基于放射性标记的金属络合物的新型PET示踪剂，其中该金属络合物包括双官能螯合剂和放射金属(radio metal)。双官能螯合剂为与金属离子配位并连接到靶载体(targeting vector)的螯合剂，其中该靶载体将结合到患者身体中的靶位上。这种靶载体可为结合到特定受体的肽，可能与身体中的特定部位或与特定疾病有关。靶载体还可为对例如活性致癌基因有特异性并因此瞄准肿瘤位置的低聚核苷酸。这种络合物的优势在于双官能螯合剂可用各种放射金属例如68Ga、213Bi或86Y标记。按照这种方式，具有特殊性能的放射性标记的络合物可被“训练”用于某些应用。
68Ga对产生用作PET成像中示踪分子的Ga放射性标记金属络合物特别有用。从68Ge/68Ga产生器得到68Ga，这意味着不需要回旋加速器。68Ga因2.92MeV的正电子发射而衰减至89％，它的68分钟半衰期足以追踪体内的多种生物化学过程而没有多余辐射。利用它的+III氧化态，68Ga与各种螯合剂形成稳定的络合物，68Ga示踪剂已用于脑、肾、骨、血库、肺和肿瘤成像。
但是，使用从68Ge/68Ga产生器得到的68Ga用于生产用作PET示踪分子的68Ga放射性标记金属络合物可能引起问题。来自68Ge/68Ga产生器的68Ga洗出液经常包含导致由68Ga洗出液产生的68Ga放射性标记金属络合物放射性核素纯度低的68Ge。此外，该洗出液还包含所谓的假载体，即其它金属阳离子如Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+和In3+，它们在随后的络合物形成反应中与68Ga3+竞争并最终降低了比放射性(specific activity)。另一个缺陷在于来自68Ge/68Ga产生器的68Ga洗出液具有低的68Ga浓度，即在皮体积摩尔到纳体积摩尔范围内。因此，随后68Ga放射性标记反应中的螯合剂数量不得不对要发生的反应是高的，这又导致低的比放射性。当生产包括双官能螯合剂即与靶载体连接的螯合剂的68Ga放射性标记PET示踪剂时，大量螯合剂尤其有问题，因为患者将接受不利的大量这些示踪剂。
J.Schuhmacher等人，Int.J.appl.Radiat.Isotopes 32，1981，31-36描述了使用Bio-Rad AG 1×8阴离子交换剂处理从68Ge/68Ga产生器得到的4.5N HCl68Ga洗出液，以降低洗出液中存在的68Ge数量。使用4mL水洗脱阴离子交换剂。这种方法的缺点在于从阴离子交换剂中洗脱68Ga需要大量体积的水。为了使用这种洗出液用于生产包含双官能螯合剂的68Ga放射性标记PET示踪剂，需要进一步例如通过蒸发浓缩洗出液，这又导致68Ga放射性由于这种放射性核素的半衰期短而降低。
需要一种从68Ge/68Ga产生器得到68Ga的方法，使得68Ga可用于生产68Ga放射性标记的金属络合物，尤其用于生产包含比放射性高的双官能螯合剂的68Ga放射性标记PET示踪剂。
现在发现，使用包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂尤其适用于纯化和浓缩来自68Ge/68Ga产生器的68Ga。不仅洗出液中存在的68Ge量可被降低，而且假载体的量也被降低。此外，68Ga3+的浓度可被提高直到纳体积摩尔到微体积摩尔水平。因此，可降低随后的络合物形成反应中螯合剂的量，这大大提高了比放射性。这种结果对生产包含双官能螯合剂，即与靶载体连接的螯合剂的68Ga放射性标记PET示踪剂是重要的，因为比放射性的增加能降低在患者中使用时这种示踪剂的量。
因此本发明提供得到68Ga的方法，是通过使来自68Ge/68Ga产生器的洗出液与包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂接触，并从所述阴离子交换剂中洗脱68Ga。
68Ge/68Ga产生器在本领域中是已知的，参见例如C.Loc’h等人，J.Nucl.Med.21，1980，171-173或J.Schuhmacher等人，Int.J.appl.Radiat.Isotopes 32，1981，31-36。68Ge可利用回旋加速器通过例如具有20MeV质子的Ga2(SO4)3的辐射得到。它也可在商业上得到，例如在0.5M HCl中的68Ge。通常，68Ge被装载到由有机树脂或无机金属氧化物如二氧化锡、二氧化铝或二氧化钛组成的柱上。用HCl水溶液从柱中洗脱68Ga产生68GaCl3。因此，68Ga为68Ga3+的形式，其可用于68Ga放射性标记的络合物的合成，例如，用于生产68Ga放射性标记的PET示踪剂。
68Ge/68Ga产生器的合适柱由无机氧化物如二氧化铝、二氧化钛或二氧化锡或有机树脂如包含酚式羟基(US-A-4264468)或连苯三酚(J.Schuhmacher等人，Int.J.appl.Radiat.Isotopes 32，1981，31-36)的树脂组成。在优选的实施方案中，包括包含二氧化钛的柱的68Ge/68Ga产生器用于根据本发明的方法中。
用于从68Ge/68Ga产生器柱洗脱68Ga的HCl水溶液的浓度取决于柱材料。合适地，0.05-5M HCl用于68Ga的洗脱。在优选的实施方案中，从包括包含二氧化钛的柱的68Ge/68Ga产生器得到洗出液，使用0.05-0.1M HCl、优选约0.1M HCl洗脱68Ga。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，使用包含HCO3-作为平衡离子的强阴离子交换剂，优选包含HCO3-作为平衡离子的强阴离子交换剂。在进一步优选的实施方案中，这种阴离子交换剂包含季胺官能基团。在另一优选的实施方案中，这种阴离子交换剂为基于聚苯乙烯-二乙烯基苯的强阴离子交换树脂。在一种特别优选的实施方案中，根据本发明的方法中使用的阴离子交换剂为包含HCO3-作为平衡离子、季胺官能基团的强阴离子交换树脂，并且该树脂基于聚苯乙烯-二乙烯基苯。
合适地，在根据本发明的方法中，使用水从阴离子交换剂中洗脱68Ga。
根据本发明的方法得到的68Ga优选用于生产68Ga放射性标记的络合物，优选用于生产包含双官能螯合剂即与靶载体连接的螯合剂的68Ga放射性标记PET示踪剂。
因此，本发明的另一方面是通过以下步骤生产68Ga放射性标记的络合物的方法a)通过使来自68Ge/68Ga产生器的洗出液与包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂接触并从所述阴离子交换剂中洗脱68Ga3+得到68Ga，和b)使68Ga与螯合剂反应。
用于本发明方法的优选螯合剂为能提供生理学容许形式的68Ga的那些。其它优选的螯合剂为能与68Ga形成络合物的那些，其中68Ga在使用放射性标记络合物的诊断观察需要的时间中是稳定的。
合适的螯合剂为例如聚氨基多酸螯合剂，如DTPA、EDTA、DTPA-BMA、DOA3、DOTA、HP-DOA3、TMT或DPDP。这些螯合剂被熟知用于放射性药物和放射性诊断。它们的用途和合成描述在例如以下中US-A-4647447、US-A-5362475、US-A-5534241、US-A-5358704、US-A-5198208、US-A-4963344、EP-A-230893、EP-A-130934、EP-A-606683、EP-A-438206、EP-A-434345、WO-A-97/00087、WO-A-96/40274、WO-A-96/30377、WO-A-96/28420、WO-A-96/16678、WO-A-96/11023、WO-A-95/32741、WO-A-95/27705、WO-A-95/26754、WO-A-95/28967、WO-A-95/28392、WO-A-95/24225、WO-A-95/17920、WO-A-95/15319、WO-A-95/09848、WO-A-94/27644、WO-A-94/22368、WO-A-94/08624、WO-A-93/16375、WO-A-93/06868、WO-A-92/11232、WO-A-92/09884、WO-A-92/08707、WO-A-91/15467、WO-A-91/10669、WO-A-91/10645、WO-A-91/07191、WO-A-91/05762、WO-A-90/12050、WO-A-90/03804、WO-A-89/00052、WO-A-89/00557、WO-A-88/01178、WO-A-86/02841和WO-A-86/02005。
合适的螯合剂包括大环螯合剂，例如如Zhang等人在Inorg.Chem.37(5)，1998，956-963中描述的卟啉类分子和五氮杂大环、酞菁、冠醚，例如氮冠醚如sepulchrates、穴状化合物等，氯化血红素(原卟啉IX氯化物)、亚铁原卟啉和正方平面对称的螯合剂。
在本发明的方法中优选使用大环螯合剂。在优选的实施方案中，这些大环螯合剂在如多氮杂-和多氧大环中包括至少一种硬供体原子如氧和/或氮等。多氮杂大环螯合剂的优选例子包括DOTA、TRITA、TETA和HETA，DOTA是尤其优选的。
尤其优选的大环螯合剂包括官能团如羧基或胺基，它们对配位到Ga3+不是必需的，因此可用于偶合其它分子如靶载体到螯合剂上。包含官能团的这种大环螯合剂的例子为DOTA、TRITA或HETA。
在进一步优选的实施方案中，在根据本发明的方法中使用双官能螯合剂。本发明范围内的“双官能螯合剂”是指连接到靶载体的螯合剂。用于本发明方法的双官能螯合剂用合适靶载体为结合到患者体中靶位的化学或生物部分，当包括所述靶载体的68Ga放射性标记的络合物被给药于患者身体时。用于本发明方法的双官能螯合剂用合适靶载体为蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、多肽类抗体或抗体片段、糖多肽、脂多肽、肽、类RGD结合肽、糖肽、脂肽、糖类、核酸例如DNA、RNA、低聚核苷酸如抗敏低聚核苷酸或上述化合物的部分、片段、衍生物或络合物，或任何其它感兴趣的化合物，如较小的有机分子，尤其是小于2000Da的小有机分子。
在尤其优选的实施方案中，在根据本发明的方法中使用大环双官能螯合剂。优选的大环双官能螯合剂包括连接到靶载体的DOTA、TRITA或HETA，优选连接到选自以下的靶载体蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、多肽、糖多肽、脂多肽、肽、糖肽、脂肽、糖类、核酸、低聚核苷酸或上述化合物的部分、片段、衍生物或络合物，和小有机分子；尤其优选连接到选自肽和低聚核苷酸的靶载体上。
靶载体可通过连接基或通过间隔基分子连接到螯合剂上。连接基的例子为二硫化物、酯或酰胺，间隔基分子的例子为链状分子，例如细胞溶素或己胺或短肽基间隔基。在优选的实施方案中，靶载体和放射性标记镓络合物的螯合剂部分之间的键使得靶载体可与身体中它的靶相互作用，不因为放射性标记镓络合物的存在而被封锁或阻止。
本发明的一个优选方面是通过以下步骤生产68Ga放射性标记的络合物的方法a)通过使来自68Ge/68Ga产生器的洗出液与包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂接触并从所述阴离子交换剂中洗脱68Ga得到68Ga，和b)使68Ga与螯合剂反应，其中使用微波活化进行反应。
发现使用微波活化能大大提高68Ga-螯合剂络合物形成的效率和再现性。由于微波活化，可大大缩短化学反应时间；即反应在2分钟或更少内完成。这是明显的提高，因为反应时间不足10分钟节约约10％的68Ga放射性。此外，微波活化还导致更少的副反应和提高的放射化学产率，这是由于选择性提高造成的。
合适地，使用微波炉优选单峰微波炉进行微波活化。合适地，在80-120W下，优选在90-110W下，尤其优选在约100W下进行微波活化。合适的微波活化时间从20s到2min，优选从30s到90s，尤其优选从45s到60s。
当在根据本发明的方法中使用温度敏感型螯合剂，象例如包括肽或蛋白质作为靶载体的双官能螯合剂时，建议对反应进行温度控制。应这样调整微波活化的持续时间，即反应混合物的温度不会引起螯合剂和/或靶载体的分解。如果根据本发明的方法中使用的螯合剂包含肽或蛋白质，则应用较短时间的较高温度比应用较长时间的较低温度通常更有利。
在反应过程中，可连续或在几次微波活化循环中进行微波活化。
本发明的另一方面是用于从68Ge/68Ga产生器得到68Ga的试剂盒，其包括产生器柱和第二柱，第二柱包括包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂。
在优选的实施方案中，该试剂盒还包括串联连接柱的装置和/或从产生器柱洗脱68Ga的HCl水溶液和/或从阴离子交换剂柱中洗脱68Ga的水。HCl和水优选无菌并在密封容器中。
在另一优选的实施方案中，根据本发明的试剂盒还包括螯合剂，优选双官能螯合剂，即连接到靶载体的螯合剂。
实施例实施例1使用0.1M HCl(5-6mL)从具有二氧化钛柱的68Ge/68Ga产生器中洗脱68Ga。用HCl酸化洗出液，并施加到含有强碱性阴离子交换树脂的柱(SPE柱，Chromafix 30-PS-HCO3，Macharey-Nagel，Germany)中，该阴离子交换树脂基于聚苯乙烯-二乙烯基苯，并包含HCO3-作为平衡离子和季胺官能团。在树脂上保留了超过99％的68Ga放射性，然后用200μl H2O洗脱。
对比实施例1a将根据实施例1得到的洗出液施加到含有强碱性阴离子交换树脂的柱中，该阴离子交换树脂包含Cl-作为平衡离子和季胺官能团(SAXSPEC，50mg，1mL，Isolute，UK and SAX SPEC，15mg，3mL，NTKkemi，USA)。两种阴离子交换剂没有表现出任何68Ga放射性保留。
对比实施例1b用OH-平衡离子交换对比实施例1a中所用柱的Cl-平衡离子，按实施例1a所述进行该实施例。68Ga放射性的保留为10-20％。
实施例2DOTA-D-Phe1-Tyr3-奥曲肽(DOTA-TOC)的68Ga-放射性标记的对比研究根据本发明的方法得到的68Ga和从68Ge/68Ga产生器中没有进一步进行阴离子交换剂处理得到的68Ga用于DOTA-D-Phe1-Tyr3-奥曲肽(DOTA-TOC)的68Ga-放射性标记。
2a)DOTA-TOC的68Ga-放射性标记向来自68Ge/68Ga产生器的洗出液(36mg-1mL)中加入醋酸钠调整pH为大约5.5，并充分旋流混合物。加入DOTA-TOC(20hmol)，在96℃下加热混合物25min。冷却反应混合物至室温，并施加到C-18SPE柱(HyperSEP S C18)上，然后用2mL H2O洗涤，用乙醇∶水＝50∶50(1mL)洗脱产物。
使用Vydac RP和Fast Desalting HR 10/10FPLC凝胶过滤柱通过HPLC分析反应混合物和产物。比放射性(每单位质量肽的放射性量)为1.5MBq/nmol。在Fisons Platform(Micromass，Manchester，UK)上进行电喷涂电离质谱分析、ESI-MS，使用正模式(positive mode)扫描和检测[M+2H]2+。在m/z＝711.26处检测到DOTATOC，在m/z＝746.0(计算m/z＝746.5)处检测到可信(authentic)Ga-DOTATOC。
2b)使用由实施例1得到的68Ga的DOTA-TOC的68Ga-放射性标记向200μl由实施例1得到的68Ga中加入醋酸钠调整pH为大约5.5。
使用10nmol DOTATOC按实施例2a)所述进行络合物形成反应。
使用Vydac RP和Fast Desalting HR 10/10FPLC凝胶过滤柱通过HPLC分析反应混合物和产物。比放射性为5MBq/nmol。在FisonsPlatform(Micromass，Manchester，UK)上进行电喷涂电离质谱分析、ESI-MS，使用正模式扫描和检测[M+2H]2+。在m/z＝711.26处检测到DOTATOC，在m/z＝746.0(计算m/z＝746.5)处检测到可信Ga-DOTATOC。
2c)结果在使用通过本发明的方法得到的68Ga情况下，可降低放射性标记络合物合成所需要的DOTATOC量，并因此提高比放射性超过3倍。
权利要求
1.得到68Ga的方法，其是通过使来自68Ge/68Ga产生器的洗出液与包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂接触，并从所述阴离子交换剂中洗脱68Ga。
2.根据权利要求1的方法，其中68Ge/68Ga产生器包括包含二氧化钛的柱。
3.根据权利要求1的方法，其中使用0.05-5M的HCl从68Ge/68Ga产生器中洗脱68Ga。
4.根据权利要求2的方法，其中使用0.05-0.1M的HCl从68Ge/68Ga产生器中洗脱68Ga。
5.根据权利要求1-4的方法，其中使用水从阴离子交换剂中洗脱68Ga。
6.根据权利要求1-5的方法，其中阴离子交换剂为包含季胺官能团的强阴离子交换剂。
7.根据权利要求1-6的方法，其中阴离子交换剂为基于聚苯乙烯-二乙烯基苯的强阴离子交换树脂。
8.通过使根据权利要求1-7的方法得到的68Ga与螯合剂反应生产68Ga放射性标记的络合物的方法。
9.根据权利要求8的方法，其中螯合剂为大环螯合剂。
10.根据权利要求8-9的方法，其中螯合剂包括硬供体原子，优选O和N。
11.根据权利要求8-10的方法，其中螯合剂为双官能螯合剂。
12.根据权利要求11的方法，其中螯合剂为包括靶载体的双官能螯合剂，靶载体选自蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、多肽、糖多肽、脂多肽、肽、糖肽、脂肽、糖类、核酸、低聚核苷酸或上述化合物的部分、片段、衍生物或络合物，和小有机分子。
13.根据权利要求8-12的方法，其中使用微波活化进行反应。
14.根据权利要求8-13的方法，其用于生产68Ga放射性标记的PET示踪剂。
15.用于从68Ge/68Ga产生器制备68Ga的试剂盒，其包括产生器柱和第二柱，第二柱包括包含HCO3-作为平衡离子的阴离子交换剂。
16.根据权利要求15的试剂盒，还包括串联连接柱的装置。
17.根据权利要求15-16的试剂盒，还包括从产生器柱洗脱68Ga的HCl水溶液和/或从阴离子交换剂柱中洗脱68Ga的水，优选HCl和水无菌并在密封容器中。
18.根据权利要求15-17的试剂盒，还包括螯合剂，优选双官能螯合剂。
19.根据权利要求18的试剂盒用于生产68Ga放射性标记的PET示踪剂的用途。
全文摘要
本发明涉及从
文档编号C22B59/00GK1780679SQ200480009596
公开日2006年5月31日 申请日期2004年4月8日 优先权日2003年4月11日
发明者I·维利克延, B·朗斯特伦, G·J·贝耶 申请人:通用电气健康护理有限公司