Labelling and validation of [61Cu]DOTA-NOC for somatostatin receptors imaging

Abstract

A Tomografia por Emissão de Positrões (PET) é a técnica de imagiologia médica com maior sensibilidade e potencial quantitativo. Nos últimos vinte anos a PET tem permitido a aquisição de imagens funcionais de várias doenças que revelam alterações a um nível molecular, como por exemplo lesões neoplásicas. No caso específico dos cancros neuroendócrinos, verifica-se a alteração do metabolismo da somatostatina (SST) e a sobre expressão dos seus recetores (SSTr) na superfície das células tumorais. A SST é um neuro péptido regulador natural que desempenha diversas funções no organismo. Vários análogos da SST, como por exemplo o NOC, o TOC e o TATE, foram sintetizados e marcados com radioisótopos metálicos, com recurso a quelatos bifuncionais, nomeadamente o DOTA. Estes análogos radio marcados permitem a obtenção de uma imagem in vivo da expressão homogénea e com elevada densidade dos recetores da SST na superfície das células tumorais, permitindo assim o diagnóstico e estadiamento de cancros neuroendócrinos. Neste projeto propôs-se o desenvolvimento e otimização de um método de purificação para o cobre-61 (61Cu). O 61Cu é um radioisótopo metálico emissor de positrões, produzido através de um alvo de zinco natural líquido, que possui propriedades físicas de decaimento (3.3 h e 62% de emissão de positrões) apropriadas para a aplicação em imagem PET através da marcação de pequenas moléculas e péptidos. A produção e purificação de 61Cu a partir de um alvo de zinco natural, não só permite a sua obtenção de forma viável do ponto de vista económico como também permite a sua posterior utilização na marcação de radiofármacos de 61Cu. Neste contexto, depois da avaliação das melhores condições de utilização de cada umas das resinas escolhidas, foram estabelecidos dois métodos distintos (Método A e B) para a purificação do 61Cu do alvo de zinco natural e dos diferentes radioisótopos de gálio. A purificação automática foi obtida com sucesso, sem a deteção de radioisótopos de gálio no produto final, em 60 minutos, com dois módulos automáticos IBA Synthera® Extension, através da utilização de três colunas diferentes em cada um dos métodos. Posteriormente, utilizou-se o produto final purificado (61CuCl2) para marcar um dos análogos da SST, o DOTA-NOC, com o objetivo de produzir [61Cu]DOTA-NOC, objetivo que foi igualmente bem-sucedido. Finalmente, o controlo de qualidade do composto final foi realizado. A análise HPLC confirmou 100% de pureza radioquímica de [61Cu]DOTA-NOC, numa reação realizada em 3 M de acetato de sódio (pH≥5), durante 10 minutos (min) a 90 oC.

Positron Emission Tomography (PET) is the image technique with the highest sensitivity and quantitative potential, which over the past twenty years has been allowing the functional image of many diseases which display alterations at a molecular level, such as neoplastic lesions. This is the specific case of Neuroendocrine Tumours (NETs), whose common characteristic is the alteration of somatostatin (SST) metabolism and the overexpression of SST receptors (SSTr) at their cell surface. SST is a natural regulatory neuropeptide with many functions, and so several SST analogues - such as NOC, TOC and TATE - have been synthetised and labelled with metal radionuclides - using a bifunctional chelate (BFC) such as DOTA - which allows for the in vivo image of the homogeneous and high-density expression of SST receptors at the tumour cell surface, and consequently for the diagnose and staging of NETs. In this project we proposed to develop and optimise a purification method for the positron emitter metal radioisotope copper-61 (61Cu) - produced from a natural zinc (natZn) liquid target - which presents desirable physical decay properties (3.3 h half-life and 62% positron emission) suitable for the application in PET imaging by labelling small molecules and peptides. Furthermore, the production and successful purification of 61Cu from natZn target, not only allow a cost-effective production of this radionuclide for a daily basis but also grant the possibility for it to be subsequently used in the development of 61Cu-based radiopharmaceuticals. In this context, we started with the evaluation of all the conditions of four different resins and we established two possible pathways (Pathways A and B) for the purification of 61Cu from the natZn liquid target and gallium radioisotopes. The automated purification was successfully achieved, with no gallium radioisotopes detection in the final product vial (FPV), in about 60 minutes, with two IBA Synthera® Extension modules and using three different resins for each method. The purification was followed by the labelling reaction of one of the SST analogues - DOTA-NOC - to produce [61Cu]DOTA-NOC, which was notably accomplished as well. Finally, the quality control parameters of the final compound were assessed. The HPLC analysis confirmed 100% of [61Cu]DOTA-NOC radiochemical yield, in 3 M Sodium Acetate (pH ≥ 5), with 10 minutes at 90 ºC.