Image of the year 2008 Society of Nuclear Medicine

Mayo 2009 Nuevos desarrollos en RF PET: péptidos marcados con 68Ga Iván Peñuelas ipenuelas@unav.es

Image of the year 2008 Society of Nuclear Medicine NET con 68 Ga DOTANOC PET Center, Nuclear Medicine,Bologna

Radiofármacos Definición: cualquier producto que, cuando esté preparado para su uso con finalidad terapéutica o diagnóstica, contenga uno o más radionucleidos. Clasificación: Terapia: marcados con 131 I, 90 Y, 89 Sr, 223 Ra Diagnóstico OBTENCIÓN IMAGEN PET: emisores de positrones (β + ) Marcados con 18 F, 11 C, 68 Ga SPECT: emisores γ 99m Tc Marcados con 99m Tc, 123 I, 111 In Emisores γ: producción directa fotones en la desintegración radiactiva Emisores positrones: producción de positrones que al aniquilarse con electrones producen fotones γ E= mc 2 99m Tc La detección de fotones γ permite detectar la localización del RF en el organismo 18 FDG

Obtención de Radiofármacos 1. Preparación extemporánea (SPECT) 2. Síntesis química (PET) Generador equipo reactivo (kit frío)

Síntesis (PET) CICLOTRÓN LABORATORIO PET MÓDULOS DE SÍNTESIS AcO CH 2 AcO OAc O O O OAc O S CF 3 Sustitución sustitución AcO nucleofílica CH OAc Complejidad tecnológica 2 TBA AcO O 18 F Inversión - muy elevada OAc 18 F Personal muy especializado hidrólisis HCl HO OH CH 2 HO O 18 F OH

Ciclotrón Fuente de iones Blancos Campo magnético Radiofrecuencia Alto vacío I. Peñuelas The role of preclincal PET in traslational research

Emisores de positrones de interés clínico Producidos en ciclotrones Obtenidos de generadores Isótopo 18 F 11 C 15 O T 1/2 109 20 2 Isótopo 68 Ga 82 Rb T 1/2 68 1,3 13 N 10 Además: 124 I, 64 Cu, 76 Br

Qué es un generador? Sistema formado por dos radionucleidos Padre (vida larga) Hijo (vida corta) La desintegración del PADRE produce el HIJO El radionucleido hijo se usa para preparar RF Necesario sistema de separación físico química (imprescindible obtener el hijo puro )

Isótopos del Galio Abundancia isotópica 69 Ga 60.1% 71 Ga 39.9% Radioisótopos del galio 66 Ga emisor β + T 1/2 =9.4 h 67 Ga emisor γ T 1/2 =78 h 68 Ga emisor β + T 1/2 =68 min E max 1.9 Mev 68 Ga β+

Química del galio en solución (1) 1. El estado de oxidación ppal (en solución) es +3, el más importante en química radiofarmacéutica 2. La formación de complejos con Ga se hace con ligandos con átomos dadores de electrones (como O, N, S ) 3. El número de coordinación es 3, 4, 5 ó6 dependiendo del ligando. Los complejoshexadentadoscon Ga(III) son los más estables in vivo [GaCl 4 ] [Ga(H 2 O) 6 ] 3+ Ga(OH) [Ga(OH) 4 ] 3. [Ga(OH) n ] 3 n ph 1 ph 3 ph 7.5 ph 9.5

Química del galio en solución (2) Uso de complejos de Ga como RF: 1) Estabilidad hidrolítica (formación de complejos con OH ) 2) Mayor estabilidad que el complejo Ga(III) Transferrina POR LO TANTO 1) Evitar la precipitación de Ga(OH) 3 Crear complejos intermedios con ligandos débiles (citrato, acetato) y después con ligando de alta afinidad 2) Usar ligandos cinética y termodinámicamente más estables que la transferrina

Quelantes acíclicos clásicos 1. Rápida cinética de marcaje 2. Alta estabilidad termodinámica 3. No son inertes in vivo 4. Tasa de disociación relativamente elevada 5. Posible liberación del radionucleido in vivo

Quelantes macrocíclicos Ga 1. Alta estabilidad termodinámica 2. Muy inertes in vivo 3. Baja cinética de formación del complejo: reacciones de marcaje desfavorables (alta Tª...)

El generador de 68 Ge- 68 Ga

El generador de 68 Ge- 68 Ga Características: 68 Ga T 1/2 68 min; β+ 1.9 MeV 68 Ge T 1/2 271 días; EC; no γ Producido en ciclotrón: 69 Ga(p,2n) 68 Ge; 66 Zn(α, 2n) 68 Ge Nucl E max Rango max Rango medio 18 F 0,64 2,3 0,2 11 C 0,96 3,9 0,4 68 Ge 1,90 9,0 1,2 82 Rb 3,40 18,0 2,6

El generador de 68 Ge- 68 Ga

Disponibilidad de generadores 68 Ge- 68 Ga

Péptidos con 68 Ga-DOTA 68 Ga 68 Ga DOTA TOC DOTA [Tyr 3 ] Octreótido 68 Ga 68 Ga DOTA NOC NOC [NaI 3 ] Octreótido]

Péptidos con DOTA R 1 R1 R2 R 2

Del diagnóstico a la terapia? Posibilidad de marcar el mismo compuesto con : 68 Ga (emisor positrones: diagnóstico PET) 111 In (emisor γ: diagnóstico SPECT) 90 Y (emisor β alta energía: terapia) 177 Lu (emisor β baja energía: terapia; emisor γ: diagnóstico SPECT Problema: estructuras 3D diferentes?

Marcaje de péptidos con 68 Ga DOTA 1) Elución del generador Automático 2) Limpieza y preconcentración del eluído Manual 3) Marcaje con precursor 4) Purificación y formulación del RF final

Marcaje de 68 Ga DOTA-NOC 1 2 Elución del generador con HCl 0,1 M Obtención 68 Ga Pre purificación 68 Ga Obtención 68 Ga purificado Evitar agujas y partes metálicas! Reacción con 50 μg of DOTA NOC HCl 3 [10 min a 100 C] 4 5 Purificación de 68 Ga DOTA NOC en columna C18 Elución de 68 Ga DOTA NOC con EtOH abs. Añadir salino Esterilización terminal por filtración (Durapore PVDF 0.22 μm)

Courtesía Dr.R.Knopp, Eckert & Ziegler Eurotope

Módulo de 68 Ga DOTA NOC Pre Cleaning Generador Reactor

Módulo automático para síntesis de 68 Ga DOTA NOC Courtesía Dr.R.Knopp, Eckert & Ziegler Eurotope

Automático vs. manual Resa e purezza: Durata totale sintesi: Resa non corretta: Resa corretta: Attività Specifica: Purezza Radiochimica * : Purezza Chimica: Sterilità: Modulo Manuale 23 min. 59.3 ± 2.8 % (n = 33) 74.6 % Max 63 MBq / nmol 98 % Acetone < 0.1 mg/l Etanolo < 10 % Sterile Modulo Automatico 13 min. 49 ± 5.2 % (n = 80) 56% Max 63 MBq / nmol 98 % Etanolo < 5 % Sterile * 2 T.L.C systems: 1) 0.1 M NaCitrate (Rf [ 68 Ga] DOTATOC = 0.0 Rf free 68 Ga = 0.9 ) 2) 1 M NaAcetate / MeOH 1/1 (Rf Hydrolyzed 68 Ga = 0.1 Rf [ 68 Ga] DOTATOC = 0.8 ) Cortesía Dr.Mattia Asti, Medicina Nucleare, Reggio Emilia

Otros péptidos con 68 Ga 68 Ga DOTA NAPamide Melanoma melanocítico y amelanocítico sobreexpresa MC1R, α MSH analogues (Melanocyte Stimulating Hormone) Froidevaux et al.,jnm,2004 68 Ga DOTA.PEG2 [d Tyr6,βAla11, Thi13,Nle14]Bombesin Sobreexpresión de receptores de bombesina en muchos tumores (próstata, GIST...) 68 Ga Schuhmacher et al.,jnm,2005

Áreas de Producción LABORATORIO CALIENTE CELDAS CALIENTES MÓDULOS DE SÍNTESIS CELDA DE MANIPULACIÓN Y DISPENSACIÓN CABINA DE FLUJO LAMINAR BLINDADA ZONA DE MANIPULACIÓN DE MATERIAS PRIMAS CABINA DE FLUJO LAMINAR (CFL)

Laboratorio PET: área de producción CELDAS CALIENTES compartimentos estancos con aire clase B entorno clase C sistema de ventilación independiente blindaje 9 cm de plomo cristal plomado

Laboratorio PET: área de producción Módulos de síntesis: dentro de celdas calientes

Laboratorio PET para síntesis de 68 Ga-RF CFL blindada de elución, síntesis y dispensación Flujo laminar (clase A) Entorno clase C Blindaje 4 6 cm de plomo Cristal plomado

Marco legal Ley 25/1990, de 20 de diciembre. Ley del Medicamento. Art 8.1 y 51 considera los radiofármacos como medicamentos Radiofármacos REGULADOS RD 479/1993, de 2 de abril, por el que se regulan los medicamentos radiofármacos de uso humano Ninguna referencia expresa a los RF PET La Ley 29/2006, de 26 de julio de Garantías y uso racional de medicamentos y productos sanitarios reconoce por vez 1ª las características diferenciales de los RF PET y establece la necesidad de un desarrollo reglamentario RD 1345/2007, de 11 de octubre por el que se regula el procedimiento de autorización, registro y condiciones de dispensación de los medicamentos de uso humano fabricados industrialmente

Ley 29/2006, de Garantías y uso Artículo 48. Radiofármacos. 1. A los efectos de esta Ley se entenderá por: a) Radiofármaco: cualquier producto que, cuando esté preparado para su uso con finalidad terapéutica o diagnóstica, contenga uno o más radionucleidos (isótopos radiactivos). 2. Sin perjuicio de las demás obligaciones que vengan impuestas por disposición legal o reglamentaria, la fabricación industrial y la autorización y registro de los generadores, equipos reactivos, precursores y radiofármacos requerirá la autorización previa de la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios, otorgada de acuerdo con los principios generales de esta Ley y según las exigencias y procedimientos que reglamentariamente se establezcan. Los RF fabricados INDUSTRIALMENTE deberán registrarse como los demás medicamentos

Ley 29/2006, de Garantías y uso Artículo 48 5. La autorización prevista en el apartado segundo podrá no ser exigida para la preparación de radiofármacos PET (Tomografía de emisión de positrones) en una unidad de radiofarmacia autorizada, bajo la supervisión y control de un facultativo especialista en radiofarmacia, siempre que se realice en las condiciones y con los requisitos determinados reglamentariamente. Concreta la necesidad de desarrollo reglamentario para RF PET no fabricados industrialmente

RD 1345/2007, fabricación industrial y registro Artículo 47. Exenciones c) Los radiofármacos utilizados para tomografía de emisión de positrones (radiofármacos PET) preparados en una unidad de radiofarmacia autorizada bajo la supervisión y control de un facultativo especialista en radiofarmacia, siempre que cumplan los siguientes requisitos: 1.º Elaborados íntegramente y utilizados, sin ánimo de lucro, en centros vinculados al Sistema Nacional de Salud, 2.º Sean sustancias en fase de investigación clínica o sean medicamentos que la Agencia Española de medicamentos y Productos Sanitarios considera que satisfacen las garantías de calidad, seguridad, eficacia, identificación e información, y que se elaboren en instalaciones adecuadas.

Posibilidades para RF PET RF PET ELABORADO INDUSTRIALMENTE Fabricación Industrial Laboratorio farmacéutico autorizado Registro Ley 29/2006 RD 1345/2007 Comercialización RF PET NO ELABORADO INDUSTRIALMENTE Ley 29/2006 RD 1345/2007 Uso exclusivo en centros vinculados al SNS Sin ánimo de lucro No necesario registro Unidad Radiofarmacia autorizada Responsable: Especialista Radiofarmacia Preparación en instalaciones adecuadas

Nuevos desarrollos legislativos 2009? Normas de preparación de RF PET Indicaciones de uso de RF PET

Microfluidos en radiosíntesis PET

Síntesis RF mediante microfluidos Aplicación del concepto lab on a chip FUNDAMENTO Flujo laminar Tasas de reacción muy elevadas CC Lee at al. Science 310:1793 6 (2005)

Microfluidos en radiosíntesis Ventajas Síntesis ultrarrápidas (segundos!) Rendimientos muy elevados Acceso a síntesis imposibles Posibilidad de automatización en un chip de: Síntesis Control de calidad Dosificación Síntesis bajo demanda (múltiples RF consecutivos) No personal especializado Minimización de espacio Reducción de costes Independiente de ciclotrón? Inconvenientes Técnica experimental Necesidad de desarrollo de: materiales procesos No existen sistemas comerciales Reducido nº de dosis por síntesis Sólo para líquidos ( 18 F ) Problemas manejo de gases ( 11 CO 2 )

Síntesis bajo demanda el futuro? CHIP de síntesis y purificación RF1 RF2 RF3 Módulo basado en µfluidos Radio nucleido RF4 RF5 RF6 Síntesis Purificación Control de calidad Dosis de RF

Gracias! I. Peñuelas The role of preclincal PET in traslational research