Trazadores radiológicos mejorados para obtener imágenes TEP

Los científicos han desarrollado un método directo para fabricar trazadores de enantiómeros individuales para la tomografía por emisión de positrones (TEP).

Unas moléculas pequeñas que contienen un isótopo radioactivo de flúor, llamados trazadores radiológicos de F18, se utilizan para detectar y realizar un seguimiento a los pacientes de ciertas enfermedades. Cuando se inyectan en el cuerpo, estas moléculas se acumulan en objetivos específicos, tales como los tumores, y pueden ser visualizadas por su etiqueta radiactiva en un escáner de imágenes por TEP. Las etiquetas de F18 se descomponen rápidamente y por lo tanto la radiactividad desaparece después de aproximadamente un día.

Pero sólo hay unos pocos métodos disponibles para obtener trazadores radiológicos de F18. Por otra parte, las técnicas existentes tienden a exigir condiciones muy duras que obstaculizan la colocación de enlaces químicos más delicados para un trazador radiológico. Investigadores de la Universidad de Princeton (Princeton, NJ, EUA) informaron que tienen ahora una manera de producir trazadores radiológicos de F18 con la cual se evita ese problema. “Es el primer método para la formación selectiva de enantiómeros con enlaces carbono-F18”, dijo la investigadora principal, la Dra. Abigail Doyle, profesora asociada de química de Princeton.

Los trazadores radiológicos hasta ahora han sido evaluados en su mayoría como mezclas de enantiómeros. Los enantiómeros son moléculas totalmente idénticas en su composición pero la disposición de sus átomos en el centro quiral corresponde a imágenes especulares. Un centro quiral es un átomo, generalmente de carbono, que está conectado a cuatro grupos diferentes. “Sabemos en biología, que las interacciones de las moléculas pequeñas con las enzimas a menudo dependen de las propiedades 3D [tridimensionales] de la molécula. Poder preparar los enantiómeros de un trazador quiral determinado, con el fin de establecer cuál trazador tiene las mejores propiedades de unión y para la obtención de imágenes podría ser realmente útil”, dijo la Dra. Doyle.

Los investigadores desarrollaron un catalizador de fluoruro de cobalto – [F18](salen)CoF – para acoplar el fluoruro radiactivo mediante una reacción de apertura del anillo de unos epóxidos. Su método ha demostrado una excelente selectividad de los enantiómeros para 11 sustratos, cinco de los cuales son trazadores pre-clínicos para TEP conocidos. Con este nuevo método, los investigadores ahora pueden evaluar enantiómeros individuales de trazadores radiológicos nuevos o ya existentes para TEP y evaluar si estos compuestos ofrecen algún beneficio mayor que el de las combinaciones de enantiómeros. Finalmente, el objetivo es utilizar esta metodología química para identificar un trazador radiológico completamente nuevo para obtener imágenes por TEP.

En la actualidad, sólo hay cuatro trazadores radiológicos de F18 aprobados por la Dirección de Alimentos y Medicamentos de los EUA (FDA). Una de las principales limitaciones para descubrir trazadores para TEP es el hecho de que la única fuente de F18 disponible comercialmente es un fluoruro nucleofílico. Las fuentes existentes de F18 son muy básicas, y durante el proceso de fabricación del trazador radiológico con F18 se pueden producir la eliminación de grupos alcohol y amina o la reorganización de esos grupos alrededor de un centro quiral mediante un proceso llamado racemización. Bajo las condiciones de reacción menos básicas de la Dra. Doyle, se pueden tener incluso alcoholes y aminas secundarias sin que se presente una racemización.

“La formación de enlaces carbono-flúor con el fluoruro nucleofílico es un reto. Normalmente se deben usar altas temperaturas pues de lo contrario las reacciones son demasiado lentas y no permiten la incorporación de los radioisótopos”, comentó la Dra. Doyle. “Mientras que la mayoría de las reacciones requieren temperaturas superiores a 100° Celsius, nuestra reacción puede realizarse a 50° Celsius”.

Pequeñas cantidades de radioactividad fueron suficientes para desarrollar la reacción al principio, pero para llevar a cabo estudios con imágenes, son necesarias mayores cantidades de radiactividad. “Cuando se va a niveles de mayor actividad, es cuando se automatiza el proceso químico con una celda caliente, que es básicamente un bloque de plomo para que no haya ninguna exposición”, dijo la Dra. Doyle.

Para ser eficiente en un entorno industrial, el proceso químico debe ser trasladado de la escala del laboratorio a una celda caliente automatizada. Los investigadores tuvieron acceso a una celda caliente automatizada en las instalaciones de Merck cerca de West Point (PA, EUA). El proceso total de marcación radiológica toma alrededor de 30 a 45 minutos cuando se automatiza. La configuración incluye un brazo robótico que dispensa las soluciones en viales designados, un sistema de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y un evaporador rotatorio, que son dispositivos para el análisis y purificación de los trazadores radiológicos.

“El catalizador es muy robusto y el hecho de que podamos traducir la reacción directamente a una celda caliente es de buen augurio para que los no expertos puedan ejecutar este tipo de reacciones”, concluyó la Dra. Doyle. “Hemos demostrado que la radioactividad es lo suficientemente alta para que en realidad podamos utilizarla para obtener imágenes. Eso es un emocionante paso hacia adelante”.

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Princeton University