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Method Article
本文描述了一种新的放射性标记探针(即 68Ga标记的纳米抗体 NM-02)的放射性合成、配方、质量控制,以及它在异种移植模型中用于小动物 PET/CT 成像。
小动物正电子发射断层扫描 (PET) 和单光子发射计算机断层扫描 (SPECT) 成像技术在临床前癌症研究中至关重要,因此需要密切关注放射性示踪剂合成、质量保证和 体内 注射方案。本研究提出了一种全面的工作流程,旨在提高小动物 PET 实验的稳定性和可重复性。详细介绍了放射化学实验室使用 68Ga 的合成过程,强调了每种放射性示踪剂生产的严格质量控制和保证协议。浓度、摩尔活性、pH 值和纯度等参数受到严格监测,与适用于人体研究的标准一致。该方法引入了简化的注射器制备和定制设计的 30G 套管,用于对小鼠进行精确的静脉注射。在扫描过程中监测动物的健康状况,包括体温和心率,确保它们在整个过程中的健康。PET 和 SPECT 扫描的剂量是预先确定的,以平衡数据采集与最大限度地减少对动物和研究人员的辐射暴露。同样,CT 扫描采用预编程设置来限制辐射暴露,尤其是在评估治疗效果的长期研究中。通过优化这些步骤,该工作流程旨在标准化程序,减少变异性,并提高小动物 PET/SPECT/CT 成像的质量。该资源为寻求提高分子成像临床前研究的准确性和可靠性的研究人员提供了宝贵的见解,最终推动了该领域的发展。
一个最相关的主题是乳腺癌领域的研究。乳腺癌仍然是一种频繁发生的癌症,约占女性所有癌症的 1/3。治疗是根据肿瘤的生物学和组织学特征以及疾病的阶段量身定制的。除非肿瘤已经转移,否则生存机会通常很好,在这种情况下,5 年生存率仅为 30% 左右1。其他妇科癌症也遭受类似的命运,例如,卵巢癌的 1 期肿瘤的 5 年生存率> 95%,但转移性 4 期肿瘤的 5 年生存率仅为 15% 2,3。
无创成像,尤其是正电子发射断层扫描 (PET),一直在改变癌症研究,因为它为肿瘤分子方面提供了无与伦比的见解,例如新陈代谢、受体表达和治疗反应 4,5,6。它允许对特定代谢区域进行可视化和量化 - 不仅可以准确诊断,还可以在非常短的时间内监测(新)疗法的效果。事实上,PET 允许在 1-3 个治疗周期后评估反应与无反应,并且与经典计算机断层扫描 (CT) 成像所见的形态变化相比,PET 可以更好、更快地做到这一点7。PET 的非侵入性也使纵向研究成为可能。
任何动物模型都需要最大程度的标准化,以便彻底评估新(放射性)药物的治疗能力,因此必须强调这一点 - 无论是在肿瘤模型的生成还是在小动物 PET 成像/数据分析中。人们可以争论动物中最好的肿瘤模型(皮下接种或原位植入、小鼠、人类或同基因肿瘤,伴有或不伴有常规临床护理),但这超出了本出版物的目标。我们使用了几种模型进行癌症研究,这里描述的是一种相对简单的皮下模型。
放射化学的质量控制对于动物安全和治疗效果至关重要。这不仅影响放射性药物本身,还影响产品配方。关于临床应用放射性药物的生产有广泛的立法 8,9(有关当前立法和指南的广泛概述,请参见 10),以及关于用于临床前研究的放射性药物特性的几项指南(有关广泛概述,请参见 11)。我们生产用于临床和临床前应用的放射性药物,简化了从临床应用合成中的高端质量控制到临床前应用的转化。
我们的研究重点是定向治疗诊断学,尤其是人表皮生长因子受体 2 (HER2) 阳性癌症。因此,我们开发了新的放射性药物来诊断和监测治疗期间的癌症。成功的诊断放射性药物也被评估为使用不同放射性同位素的治疗化合物。这些放射性药物的评估首先在动物模型中进行,在有希望的临床前结果后力争进行临床转化。在本文中,我们将介绍用于确保质量控制和保证的方案,以一种放射性药物为例,以及小鼠静脉注射和 PET/CT 扫描的标准做法,以提高分子成像临床前研究的准确性和可靠性。该方案分为三个不同的部分:放射化学(示踪剂合成和质量控制)、动物模型生成(皮下肿瘤模型)和成像。
研究方案遵守动物福利的最高标准,并严格遵守亚琛工业大学医院的动物护理指南。我们致力于确保所有参与研究的动物得到道德和人道的待遇,并且这些程序由当地动物伦理委员会审查和批准。所有动物实验均已获得德国主管机构 (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen, LANUV) 的批准,以遵守《动物保护法》以及用于实验和其他科学目的的动物保护法规。
注: 材料表中提供了整个研究中使用的设备、材料和试剂的完整列表。需要注意的是,应尽可能使用移液器处理 68Ga,并且当然要避免使用任何金属,因为铁会大大降低标记产量。这意味着在放射化学程序完成之前,必须避免使用针头。
1. 放射化学
2. 动物模型生成
3. 成像
4. 动物护理后成像
5. PET/CT 重建
6. 图像处理和分析
注意:共同配准的 PET/CT 图像进一步用于图像分析软件的数据库服务器中的定量,其中每个混合扫描都保存为一个主题。
放射性药物质量控制的最重要方面之一是通过 HPLC,因为它不仅可以显示化学和放射化学纯度(在本例中为 98.2%),还可以通过将洗脱时间和峰形与非放射性参比化合物进行比较来证明放射性药物的身份。在这种情况下,这种参考化合物是一种未标记的纳米抗体,通过质谱或核磁共振等经典技术证明是正确的化合物。这些技术不能直接应用于放射性化合物(没有足够的质?...
放射性合成
这里描述的放射性合成是新的 68Ga标记化合物的典型特征 - 合成时间短,强调合适的 pH 值并尽可能避免使用金属。为此,严格遵循组件的添加顺序非常重要。在任何情况下,必须首先用 3 M NH4OAc 将 68Ga 溶液的 pH 值调节至 pH 4;否则,如果 pH 值太酸,纳米抗体可能会降解。68Ga合成的一般概念已经在16
FMM 是 NanoMab Technology Ltd. 和 Advanced Accelerator Applications (AAA) GmbH 的医学顾问。他最近获得了 NanoMab Technology Ltd.、Siemens 和 GE Precision Healthcare LLC 的机构资助。此外,他还与 CURIUM 签订了介入研究合同。
作者感谢 Susanne Allekotte 的技术支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Activity meter ISOMED 2010 | Nuviatech Healthcare | - | |
Centrifuge MIKRO 185 | Andreas Hettich GmbH & Co. KG | 1203 | |
Endotoxin testing Endosafe nexgen-PTS | Charles River | - | |
Heating block NANOCOLOR VARIO C2 | Macherey-Nagel | 919350 | |
HPLC system, including radio detector | Knauer & Raytest | - | |
Image analysis software Pmod 4.4 | PMOD Technologies LLC | - | |
Small animal PET/CT system β-CUBE and X-CUBE | Molecubes NV | - | |
TLC MiniGITA* | Elysia-Raytest | - | |
Materials | |||
0.3 mm diameter PE10 tube | fisher scientific | 22-204008 | |
30G needle | B|Braun | 4656300 | |
Centrifugal filter; 10 kDa MWCO, 0.5 mL | Millipore | UFC501008 | |
Chromatography paper strip iTLC-SG | Agilent Technologies | SGI0001 | |
Endotoxin Cartridge, 0.05 EU/ml sensitivity | Charles River | PTS-2005 | |
HPLC Column Biosep SEC-s2000 | Phenomenex | - | |
Microcentrifuge tube (1.5 mL) | Eppendorf | 0030125150 | |
pH strip 0.0 - 6.0 | Merck KGaA | 109531 | |
pH strip 0-14 | Merck KGaA | 109535 | |
PS-H+ SPE cartridge | Macherey Nagel GmbH & Co. KG | 731861 | |
Sterile vial 10 mL | ALK Life Science Solutions | SEV100 | |
Reagents | |||
68Ge/68Ga-Generator | NRF-iThembaLABS | - | |
Ammoniumacetate | Merck KGaA | 101116 | |
Citric acid | Merck KGaA | 100241 | |
Hydrochloric acid | Merck KGaA | 320331 | |
NaCl | Merck KGaA | S9888 | |
Nanobody NM-02 | Radiopharm Theranostics | - | |
P-SCN-Bz-DOTA-GA | CheMatech | C115 | |
Trifluoracetic acid | Merck KGaA | T6508 | |
Ultrapure water | Merck KGaA | 101262 |
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