Entwicklung und Synthese von [18F]Flubatine für die Visualisierung von α4β2 nikotinischen Acetylcholinrezeptoren (nAChRs)

Ziel: Bei Patienten mit Alzheimer-Demenz (AD) ist die Verfügbarkeit nikotinischer Acetylcholinrezeptoren (nAChR), insbesondere des α4β2 Subtyps im Gehirn reduziert [1]. Die Visualisierung dieser Rezeptoren könnte zu einer frühzeitigen Diagnose der AD beitragen. Die zur Zeit zur Verfügung stehenden Radioliganden haben entweder eine unzureichende Affinität zum Rezeptor oder weisen eine sehr langsame Bindungskinetik auf. Der neue Ligand [18F]Flubatine bietet wesentliche Vorteile. Beide Enantiomere besitzen eine hohe in vitro Affinität [2] und zeigen eine schnelle cerebrale Bindungskinetik in der Maus [3] und im Schwein [4]. Erste humane PET-Studien bestätigen eine hohe Aufnahme im Thalamus, eine geringe unspezifische Bindung und das Erreichen des Bindungsgleichgewichtes in weniger als zwei Stunden. Für die Durchführung von klinischen Studien und für eine potentielle routinemäßige Anwendung war es notwendig, die bestehende Präkursorsynthese zu optimieren. Ein neuer enantiomerenreiner Präkursor soll eine einfache, robuste und effiziente Radiosynthese erlauben, mit dem Ziel der Automatisierung der Tracerproduktion. Zu diesem Zweck wurden eine kleine Bibliothek von Präkursoren mit verschiedenen Schutzgruppen und Abgangsgruppen synthetisiert und getestet.

Methodik: Als Startmaterial für die Synthese der neuen Präkursoren diente das Cbz-geschützte 8-Aza-bicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-on, das nach literaturbekannten Verfahren dargestellt wurde. Nach einer reduktiven Heck-Reaktion zur Einführung des Pyridylrestes konnte die C3-Ketofunktion in einer dreistufigen Sequenz deoxygeniert werden. Die Abspaltung der Cbz-Schutzgruppe lieferte den [18F]Flubatine-Standard, dessen Racematspaltung mittels chiraler HPLC gelang. Im Anschluss wurden verschiedene Schutzgruppen und Fluchtgruppen eingeführt, deren [18F]-Markierung untersucht und optimiert wurde. Die Radiomarkierung der verschiedenen Präkursoren erfolgte über ein zweistufiges Verfahren bestehend aus trägerfreier, nucleophiler Radiofluorierung und Abspaltung der Schutzgruppe.

Ergebnisse: Die besten Resultate wurden mit dem Boc-geschützten Trimethylammonium-Präkursor erzielt. Die Ausbeute der unter Phasentransfer-Bedingungen durchgeführten Radiomarkierung betrug 90±5%. Nach Abspaltung der Schutzgruppe mit 1N HCl und Aufreinigung mittels semipräparativer HPLC konnte enantiomerenreines [18F]Flubatine in einer radiochemischen Ausbeute von 70±5% und einer spezifischen Aktivität >750 GBq/µmol erhalten werden.

Schlussfolgerungen: Die Radiosynthese von [18F]Flubatine konnte durch den Einsatz des neuen, enantiomerenreinen Präkursors entscheidend verbessert werden und ermöglicht eine automatisierte Produktion zur klinischen Evaluierung des Radioliganden.