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68Ga-Radiofármacos Inmaculada Romero Zayas
Especialista en Radiofarmacia. Institut de Diagnòstic per la Imatge
Historia
• Se empezó a trabajar con 68Ga en los años 60.
• El primer generador “positron cow”:
Matriz inorgánica de Al2O3 eluido con 5 mM de EDTA 68Ga-EDTA
Complejo que primeramente se debía destruir antes del marcaje posterior. Tedioso
• Principios del s. 21 : Desarrollo de generadores que permitían la obtención de 68Ga(III)
• Impresionantes resultados con 68Ga-DOTA-Octreótidos.
• El desarrollo de agentes de coordinación : BFCA
• Aumento del número de investigaciones de biomarcadores con 68Ga.
Velykan. Theranostics 2014, Vol. 4 (1):47-80
¿Por qué 68Ga?
• Generadores de larga vida (1 año) Coste efectivos. Ciclotrón independiente.
• T1/2 de 68 min. Compatible con farmacocinética de RF de bajo peso molecular: péptidos, fragmentos de anticuerpos, haptenos y oligonucleótidos.
• Baja dosis de radiación.
• Química de coordinación del Ga(III) bien establecida.
Química del Ga+3
• En solución acuosa: Galio exclusivamente en EO +3.
• Química basada en la formación de compuestos de COORDINACIÓN. (nº de coordinación más estable es 6)
• Acido fuerte de Lewis-------- Base fuerte de Lewis (N; O; S)
• Química muy similar al Fe+3 • Impurezas metálicas.
• Intercambio del ligando con la transferrina.
Metal del grupo 13
Efecto del pH:
• A pH:
• Ga(H2O)63+ . Disuelto.
• el ligando puede tener los átomos “donantes” protonados y no coordinarse con el metal.
• A pH: (3 y 7)
• Ga precipita formando coloides insolubles Ga(OH)3
Reacción de coordinación requiere solución tampón:
• pH adecuado para que los átomos donantes de electrones estén desprotonados.
• Coordinación débil que mantenga el Ga(III) en solución y evitar su precipitación como Ga(OH)3
• Ejemplos: Acetato sódico, HEPES.
Generador 68Ge/68Ga
• 68Ge
• T ½ 270,8 días.
• Producción: Ciclotrón de alta Energía. (≈30MeV) • Irradiación con protones
de un blanco de Ga natural sólido.
• Ventajas: no se depende de un número limitado de reactores nucleares (como el 99mTc)
• 68Ga
• T ½ 68 min.
• Decay: • 89% Emisión positrones
• 11% Captura electrónica
• Emedia 0,740 MeV (Emáx 1.9 Mev)
T1/2 rn padre >>> T1/2 rn hijo condiciones equilibrio secular
7h: Máximo rendimiento de elución.
(Rendimientos de elución > 60%)
Tipos de generadores
ECKERT&ZIEGLER (BERLIN.ALEMANIA)
ITHEMBA LABS (SOMERSERT WEST.SUDAFRICA)
ITG ISOTOPE TECHNOLOGIES (GARCHING. ALEMANIA)
CYCLOTRON CO (OBNISK.RUSIA)
TiO2 SnO2 Germanium-resina específica
TiO2
0,1 M HCl 0,6-1M HCl 0,05 M HCl 0,1 M HCl
GalliaPharm
GalliaPharm está autorizado en España y otros países europeos desde el mes de Junio. La Compañía debe presentar los textos de Ficha Técnica, Prospecto y Material de Acondicionamiento del producto en español. (R.D 1345/2007 )
GalliaPharm
• La actividad de calibración: 0,75, 1,1; 1,48; 1,85 GBq
• Su vida útil es de 12 meses desde su fecha de calibración.
• 7 h. para alcanzar el máximo rendimiento. Con 5 ml rendimiento de elución de más del 60 %. (habitual alrededor del 70%)
• Es posible eluir el generador cada 4 horas.
• 68Ge (en % del total de 68Ga eluido). Típicamente empieza con 0,0001% y puede aumentar ligeramente con el número de eluciones.
• Para mantenerlo bajo debe ser eluido al menos una vez al día.
• Breaktrought inferior al 0,001% que especifica la farmacopea en los 12 meses.
• Si no ha sido eluido en más de dos días: eluido de limpieza 10 ml de HCl de 7 a 24 horas antes. Si no, el contenido en 68Ge puede superar el 0,001%.
Seguridad de los generadores: 68Ge breakthrought • NO se puede determinar antes de la administración de los
radiofármacos de 68Ga.
• El 68Ge no proporciona ninguna emisión detectable
• La cantidad de 68Ge, puede ser solo determinado después de suficiente decay (preferiblemente más de 24 h) de modo que el 68Ga detectado provenga del decaimiento del 68Ge .
• Radiotoxicidad determinada por:
• La larga vida del 68Ge.
• La biodistribución del 68Ge
• Efecto biológico del hijo: 68Ga en los sitios de deposición del 68Ge.
• Datos de toxicidad del 68Ge:
• basados en viejos estudios de biodistribución no intravenosos y en la forma química de GeO2 y Na2GeO3.
• El límite se definió basado en la hipotética asunción de una total acumulación del 68Ge(IV) en médula ósea y con infinita retención.
• 2013. Velykan et al. Estudio de biodistribución y dosimetría del 68Ge. Am J. Nucl Med Mol Imaging 2013: 3(2):154-165
Grupo 14 de la European Pharmacopoeia decidió disminuir el límite de 68Ge en las preparaciones de 68Ga del 0,01% al 0,001%.
Eliminación rápida y con t1/2 de 0,6h sin observarse acumulación en ningún órgano, incluido médula ósea. El órgano Dosis-limitante es el riñón. El limite podría reducirse almenos 100 veces sin suponer ningún daño al paciente
Seguridad de los generadores: Esterilidad • ¿COMO ASEGURAR LA ESTERILIDAD EN UN PERÍODO DE
TIEMPO TAN PROLOGADO?
• El HCl proporciona un ambiente desfavorable a los microorganismos.
• El post-procesado de los eluidos, proporciona un alto nivel de seguridad.
ADEMÁS
IMPUREZAS METÁLICAS: Zn (II), Fe (III), Al (III), Ti(IV) y 68Ge (IV)
• Compiten con el 68Ga en su coordinación con el precursor.
• La reducción de las impurezas metálicas puede ser reducido por elución regular del generador.
• En 5ml de eluido de un generador el máximo que se puede obtener es 1850MBq de 68Ga que contienen 1,2 ng de 68Ga. Impurezas metálicas pueden estar en el mismo rango.
Utilizar solo solventes (agua) y químicos ultrapuros Evitar equipamiento metálico Utilizar agujas de alta calidad (acero inoxidable). Ej: Sterican
Limitaciones del eluído de 68Ga para se utilizado directamente:
• Grandes volúmenes de elución
• Elevada [H+]
• Breackthrough 68Ge
• Impurezas metálicas
Preconcentración y purificación del eluido
Procesamiento del eluido COLUMNA CROMATOGRÁFICA
INTERCAMBIO CATIÓNICO INTERCAMBIO ANIÓNICO
HCl > 4M
[68 Ga][GaCl4]-
[68 Ge]
H2O/NaOH (400µL, 0.5M)
HCl 0.1N HCl 0.1N
Acetona 98% con HCl 0,02M(1mL)
[68 Ga]GaCl3
[68 Ge]
Variante: 500μL NaCl 5M +12,5 μL
de 5,5 M HCl
Procesamiento del eluido: FRACCIONAMIENTO
Problema: 68Ge breakthrough
Automatización
Ventajas: • Altos rendimientos de
marcaje.>60% • Alta reproducibilidad. • Seguridad en la protección
radiológica. • On-line documentación.
Inconveniente: • Alto precio.
67
Conjugation
Strategies
IIIa
Chemical modifications
using
bifunctional
chelating
agents
(BFCAs)
(bio)molecule X
radiometal
bifunctional
chelating
agents
(BFCAs) for
the
stable
coordination
of a
radiometal
and its
attachment
to a (bio)molecule
Y
chelator
linker/spacer
(bio)molecule XY
covalent bond
radiometal
chelateX, Y
= functional groups
BFCAs de cadena abierta
• Cinéticas más rápidas a Tª ambiente
• Menor estabilidad.
Continuan teniendo interés ya que facilitaria el desarrollo de radiofármacos tipo KIT.
55
Exchange 88Y3+/natY3+
(pH
4.5, 22°C)
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100time (h)
% in
tac
t Y
-88
co
mp
lex
bif. CTPA
DTPA
bif. DTTA
NN N
COOHCOOHCOOH
COOHHOOC
NO2
NN N
COOHCOOHCOOH
COOHHOOC
NN N
COOH
COOHHOOC
HOOC
NO2
Denticity
and “pre-organisation”
of acyclic chelators
are important factors.Denticity
and “pre-organisation”
of acyclic chelators
are important factors.
DTPA (111In)
H2depda HBED-CC Inhibidores del PSMA: (afinidad que los análogos con DOTA)
Derivado de deferiprona Modificación de la Deferoxamina (DFO)
BFCAs macrocíclicos Más estables
TRAP:
Ramificaciones funcionalizados con ácido fosfínico.
T. ambiente y pH extremos de 1.
Selectividad hacia el Ga(III).
31
Examples
of Macrocyclic
Chelators
I
N N
N
OH
O
O
HO
HO O
N N
N
N
N
N
COOH
COOH
HOOC
HOOC
HOOC
COOH
N
NN
NN
HOOC
COOH
COOH
HOOC
COOH
O OH OHO
OHOO OH
N
NN
NN
NN
N
O OH OHO
OHOO OH
N
NN
N
O OH OHO
OHOO OH
DOTA TRITA
NOTA
TETA
PEPA HEHA
almost all radiometals In-111
Ac-225, Bi-213Ga-67/68, In-111, Cu-64
32
Examples
of Macrocyclic
Chelators
II
crossbridged
macrocycles
DiAmSar
(cages)
Notni
etal., Chem. Eur. J. 2011, 17, 14718
Dadwal
et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 7513
Cu-64
Bi-213
Ga-68
DOTA: Cinética de formación del complejo baja. Requiere Tªs altas
TACN: TRIAZACYCLONONANE:
NOTA y Derivados: NODASA, NODAGA...
Análogos de SOMATOSTATINA
[68Ga]DOTA-DPhe1-Tyr3-octreotide imaging of neuroendocrine tumors using PET/CT (right)
compared to 111In-octreoscan SPECT (middle) and 18F-FDG PET (left)
(Courtesy of H. Bihl, Stuttgart)
Applications of Radionuclide Generators / Diagnosis
Estructura por cristalografía de rayos x Y-DOTA-D-Phe-NH2
Estructura por cristalografia de rayos x Ga-DOTA-D-Phe-NH2
Los usados clínicamente son:
• 68Ga-DOTATOC Afinidad R sst2 y sst5
• 68Ga-DOTATATE Selectividad R sst2
• 68Ga-DOTANOC Alta afinidad R sst2,3 y 5
TERAGNÓSTICOS
68Ga-DOTATOC y 68Ga- DOTATATE imagen del tumor destinado a tratamiento con sus pares de 90Y o 177Lu.
68GaDOTA-TATE vs DOTA-TOC: • Diez veces más afinidad R tipo 2 in vitro. • No diferencia significativa in vivo :
• EC en 40 pacientes el SUV del DOTATOC > el DOTATATE (Poeppel et al. 2011) La mayor afinidad parece no tener relevancia clínica.
DOTA-NOC: sensibilidad en la detección de lesiones pequeñas, particularmente en el hígado, nódulos linfáticos y metástasis óseas.
PSMA (Prostate-specific membrane antigen)
• R membrana celular: sobreepresión en las células de cáncer de próstata. Aumenta con el estadio y grado del tumor.
• Sitio activo de unión:
• lugar hidrofóbico. (interacciona el agente bifuncional)
• Lugar de interacción con los inhibidores basados en la urea: Farmacóforo:
Glu-NH-CO-NH-Lys
Eder et al Bioconjugate Chem. 2012,23: 688-697
PSMA 68Ga- inhibidor PSMA Glu-NH-CO-NH-lys(Ahx)-HBED-CC
• Alta acumulación en pequeñas metástasis.
• Vs. 18F-Colina :
• Detección de lesiones mucho antes en pacientes con bajo PSA.
Eder et al. Eur J Nucl Mol Imaging 2013;40:819-823
Potencial detección de lesiones de pequeño tamaño en pacientes con Cáncer de próstata y bajo nivel de PSA .
Otros....
• Galligas: 68
Ga-Cl marcan particulas de carbono de manera similar a la producción del Technegas.
•68
Ga-MAA
• Agente miocárdico de perfusión : 68
Ga-BAPEN
•68
Ga-NOTA-MSA (mannosylated human serum albumin)
Vorster et al. Galllium-68: a systematic review of its nononcological apllications. Nuclear Medicine Communications 2013,Vool 34 nº9
Velykan. Theranostics 2014, Vol. 4 (1):47-80
Difosfonatos, marcados con 68Ga: [68Ga]BDAMD
Único estudio Estado Español....
Fig.1 Reconstrucción volumétrica 3D PET.
•Inyección de 4mCi (148MBq) [68Ga]-Ga-DOTANOC •Captación patológica: región proximal del fémur izquierdo
CENTRO DE INVESTIGACIONES MÉDICO-SANITARIAS, MÁLAGA
Sospecha tumor productor de FGF23 inductor de osteomalacia
Temas como la seguridad de los generadores, el uso de sistemas automatizados, la dificultad de obtener la autorización de comercialización tanto para los generadores como del producto final, así como la baja expectativa de retorno de la inversión por parte de la industria, son analizados en estas editoriales.
• La práctica clínica con 68Ga-péptidos, recae principalmente en la preparación magistral:
Prescripción médica para un paciente individual.
Preparado en farmacia (una radiofarmacia con “estatus” de farmacia)
Requerimientos descritos en farmacopeas u otras monografías aprobadas.
• España: los productos medicinales por vía intravenosa
específicamente excluidos de la posibilidad de ser preparados de forma magistral.
... mejorando
• En muchos países: solución regulatoria específica que permitiría el uso clínico de RF preparados a baja escala (sin la necesidad de obtener autorización de comercialización o ensayos clínicos):
• P.ej: Italia o Reino Unido.
• Guía específica para cGRPP a baja escala (small scale “in house”)
• Anexo 3 sobre la preparación de radiofármacos en establecimientos sanitarios del PIC/S (marzo 2014) (Pharmaceutical Inspection Convention and Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme)
• Borrador monográfico para la Farmacopea Europea de: “Compounding of radiopharmaceuticals”, que incluye un capítulo dedicado a los estándares de la preparación extemporánea de radiofármacos, y que ha sido enviado a las autoridades.
Las autoridades regulatorias e inspectores son conscientes de la necesidad de estandares comunes para la preparación de RF diferente a la industrial.
• Reconocimiento por la EMA y FDA del concepto de microdosis:
EXPLORATORY INVESTIGATIONAL NEW DRUG (eIND) que reduce la demanda de estudios de toxicidad y el respectivo coste.
• Nueva Regulación (EU) nº 536/2014 sobre ensayos clínicos en productos medicinales para uso humano .
................................Necesidades
• BFCAs que permitan el marcaje específico, a Tª ambiente y bajos pHs.
• Disponibilidad de “KITS”: Facilitación a las empresas la autorización de estos kits.
• Disponibilidad de precursores que cumplan GMPs.
• Legislación que nos permita realizar a baja escala RF fuera de la autorización de comercialización.
• Inversiones en adecuadar nuestras radiofarmacias a los estándares de calidad exigidos.
• Formacion y cualificación del personal.
• Comunicación con las autoridades sanitarias desde las sociedades científicas.
Fase III del Estudio Clínico para la comercialización del Somakit: