［18F-FDG+18F-DOPA］復方制劑的制備及用于PET-CT顯像的效果

文富華?張占文?馬慧?張大可?唐剛華

【摘要】目的 探討將氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG）和6-18F-L-多巴（18F-DOPA）配制成 [18F-FDG + 18F-DOPA] 復方制劑進行正電子發射及計算機斷層掃描成像系統（PET-CT）顯像的效果。方法 分別合成18F-FDG及18F-DOPA，并配制成放射性活度比18F-FDG∶18F-DOPA分別為4∶6、5∶5和6∶4的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑。分別用18F-FDG、18F-DOPA及3種配比的復方制劑對Wistar大鼠進行PET-CT顯像。結果 全自動化合成18F-FDG和18F-DOPA，產品質量均達到動物和人體PET/CT顯像要求。PET-CT顯像均可見雙側紋狀體對稱性放射性攝取。紋狀體與腦皮質比值分別為：1.08（18F-FDG）、1.35（18F-DOPA）、1.33（18F-FDG∶18F-DOPA=5∶5）、1.44（18F-FDG∶18F-DOPA=4∶6）、1.16（18F-FDG∶18F-DOPA=6∶4）。結論 從紋狀體與腦皮質比值及PET-CT顯像效果可以看出[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑中18F-FDG∶18F-DOPA為4∶6的制劑最為理想。該實驗結果為進一步開展模型鼠顯像提供了基礎，[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑的應用價值有待進一步研究。

【關鍵詞】氟代脫氧葡萄糖;6-18F-L-多巴;復方制劑;

正電子發射及計算機斷層掃描成像系統顯像

氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG）是臨床應用最廣泛的正電子藥物，在臨床腫瘤診斷中，不僅用于鑒別病灶的良惡性，而且可以用于腫瘤分期、制定放射及化學治療方案、尋找原發病灶等[1-9]。但18F-FDG還存在特異性差、某些腫瘤細胞不攝取以及炎癥細胞與良性組織也有攝取等問題，容易造成假陽性和假陰性[10-13]。18F-FDG用于帕金森病的鑒別診斷假陽性及假陰性率較高，甚至有研究者認為帕金森病患者腦各部分葡萄糖代謝率與正常者無差異[14]。6-18F-L-多巴（18F-DOPA）是診斷帕金森病和神經內分泌腫瘤較為理想的正電子發射及計算機斷層掃描成像系統（PET-CT）顯像劑。隨著PET的興起和發展，18F-DOPA逐漸替代18F-FDG成為診斷帕金森病和神經內分泌腫瘤較為理想的PET顯像劑。聯合18F-FDG和18F-DOPA可以提高帕金森病的檢出率及準確率。但是，聯合使用多種示蹤劑顯像不僅需要分次制備不同PET藥物，而且需要多次顯像。多次顯像不但操作繁瑣、耗時、耗資，而且會增加患者和工作人員放射性照射劑量[15]。若將18F-FDG和18F-DOPA制成復方分子探針，既可以省時省力、減輕患者經濟壓力、減少工作人員放射性照射劑量，又可顯著增加與靶分子結合位點數，實現多種腫瘤和帕金森病同時診斷，提高檢測的靈敏度和特異度，達到功能互補和配伍作用。因此，唐剛華[16-17]提出了復方探針的概念，為放射性藥物的發展開辟了新路徑。在本研究中，筆者旨在探討將18F-FDG與18F-DOPA配制成復方制劑進行PET顯像，實現一次性注射、掃描、讀片及針對多靶點顯像的效果。

材料與方法

一、實驗動物、主要儀器與試劑

Wistar大鼠，體質量280 ～ 350 g，雄性，5只，7 ～ 8周齡，大鼠來源：云南朋悅實驗動物繁育有限公司，許可證號SCXK （魯） 2014-0007。

回旋加速器（Cyclone 10/5， 比利時 IBA 公司）;多功能合成儀（ALLINONE，比利時Trasis），內置半制備HPLC（Waters SunFire C18 OBD 10×250 mm， 5 μm）;放射性活度計（RC-15R，美國Capintec 公司）;高效液相色譜儀（1 200 Series，美國Agilent公司），XDB-C18分析柱（4.6×150 mm，5 μm）;小動物PET-CT（microPET-CT）成像系統Inveon microPET-CT （Siemens公司）;18F-FDG試劑盒及卡比多巴（德國ABX公司）;18F-DOPA試劑盒（比利時Trasis公司）。本研究通過中山大學附屬第一醫院動物實驗倫理委員會批準（批號no.2016.057），試驗中對大鼠的處置依據中山大學附屬第一醫院動物實驗倫理委員會批準的程序進行。

二、實驗方法

1. 18F-FDG的制備

以三氟甘露糖為前體，進行親核氟化，氫氧化鈉水解兩步反應，再依次經SCX柱、Al2O3和C-18小柱中和及純化分離合成18F-FDG。18F-FDG注射液經澄清度、pH值、K222含量、乙腈含量、化學純度、放射化學純度、無菌檢測、內毒素檢測和異常毒性實驗等質量檢測。

2. 18F-DOPA的制備

以3，4-二甲氧基-6-硝基苯乙醛為前體，經氟化反應、還原反應、碘代反應、烷基化反應和水解反應5步合成18F-DOPA，再經半制備HPLC純化分離及注射液調配，最終得到18F-DOPA注射液，具體操作步驟參考文獻[18]。18F-DOPA注射液經澄清度、pH值、K222含量、甲醇含量、乙醇含量、二氯甲烷含量、二甲基甲酰胺含量、化學純度、放射化學純度、無菌檢測、內毒素檢測和異常毒性實驗等質量檢測。

3. [18F-FDG +18F-DOPA]復方制劑的制備

在活度計監測下定量抽取一定放射性活度的18F-FDG注射液和18F-DOPA注射液分別配制成放射性活度比為4∶6、5∶5和6∶4的復方制劑（圖1），并經高效液相色譜法（HPLC）測定，HPLC分析條件：梯度洗脫，0 ～ 8 min，0.1%三氟乙酸的乙腈溶液/0.1%三氟乙酸的水溶液：2/98 ～ 10/90，流速為1 ml/min。

4. 18F-FDG microPET-CT顯像

Wistar大鼠提前禁食4 ～ 6 h， 用10%水合氯醛麻醉（3.5 ml/kg），尾靜脈注射18F-FDG（50 ～ 70 MBq/kg），60 min后行頭部PET-CT掃描。經衰減校正后，迭代重建，獲得橫斷面、矢狀面、冠狀面斷層圖像。

5.18F-DOPA microPET-CT顯像

Wistar大鼠提前禁食4 ～ 6 h，腹腔注射卡比多巴（10 mg/kg），30 ～ 60 min后，用10%水合氯醛麻醉（3.5 ml/kg），尾靜脈注射18F-DOPA（108 ～ 151 MBq/kg），100 min后行頭部PET-CT掃描。經衰減校正后，迭代重建，獲得橫斷面、矢狀面、冠狀面斷層圖像。

6.[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑 microPET-CT顯像

Wistar大鼠提前禁食4 ～ 6 h，腹腔注射卡比多巴（10 mg/kg），30 ～ 60 min后，10%水合氯醛麻醉（3.5 ml/kg），分別取3種配比的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑（100 ～ 150 MBq/kg）進行尾靜脈注射，100 min后行頭部PET-CT掃描。經衰減校正后，迭代重建，獲得橫斷面、矢狀面、冠狀面斷層圖像。

三、統計學處理

使用Graphpad prism 6.0分析數據。計數資料以百分率表示，計量資料以表示。

結果

一、18F-FDG的放化合成

以18F-為原料經兩步反應合成18F-FDG，共耗時26 min，校正放化產率為（75.1± 3.4）%（n=10）。18F-FDG注射液放化純度>98%，無色澄明，pH約6.5，其它檢測指標均符合中國藥典2015版規定[19]。見圖2A。

二、18F-DOPA 的放化合成

以18F-為原料經兩步反應合成18F-DOPA，共用時80 min，校正放化合成產率（63.1±3.8）%（n=10）。18F-DOPA注射液放化純度>98%，無色澄明，pH約5.0，其它檢測指標均符合美國藥典規定[20]。見圖2B。

三、[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑

不同比值的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑配制完成后以HPLC峰面積進行放射性比值驗證，見圖2C～E。

四、microPET-CT顯像

正常Wistar大鼠18F-FDG、18F-DOPA、[18F-FDG + 18F-DOPA]（4∶6）復方制劑、[18F-FDG + 18F-DOPA]（5∶5）復方制劑、[18F-FDG + 18F-DOPA]（6∶4）復方制劑 microPET-CT顯像結果見圖3，雙側紋狀體見對稱性放射性攝取。紋狀體與腦皮質攝取比值分別為：1.08（18F-FDG）、1.35（18F-DOPA），[18F-FDG + 18F-DOPA] （6∶4） 復方制劑則為1.33（18F-FDG∶18F-DOPA=5∶5）、1.44（18F-FDG∶18F-DOPA=4∶6）、1.16（18F-FDG∶18F-DOPA=6∶4）。

討論

18F-FDG作為重要的PET-CT診斷藥物，其生產已常規化。筆者以IBA模塊及其配套試劑盒自動化生產18F-FDG，產率可高達（75.1±3.4）%。18F-DOPA合成步驟多、工藝復雜，國內文獻報道的產率均不理想，且為手動標記。但國外已有較為成熟的18F-DOPA自動生產工藝，且18F-DOPA已被美國藥典收錄。本單位采用進口的Trasis公司生產的ALLINONE模塊自動化生產18F-DOPA，產率可達（63.1 ± 3.8） % （n=10），為18F-DOPA及[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑應用于動物實驗及臨床提供了研究基礎。在活度計監測下定量抽取18F-FDG和18F-DOPA，并混勻，簡單快捷地配制 [18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑。從HPLC分析圖（圖2）可知，[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑在生理鹽水或生理緩沖液中不會相互反應和相互作用，同時，從放射性峰面積比值可以得知復方制劑各成分放射性配比的檢測結果與預期配比相符合。

18F-FDG顯像可以清晰顯示正常紋狀體，同時腦皮質攝取率較高;18F-DOPA顯像不但紋狀體清晰可見，且腦皮質不顯影;放射性活度比為4∶6的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑PET-CT顯像效果最為理想，不但紋狀體邊顯示界清晰，同時腦皮質攝取率較高，達到了將18F-FDG和18F-DOPA PET-CT圖融合的效果，與本文研制復方制劑目標相符合;放射性活度比為6∶4的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑PET-CT顯像效果最差，紋狀體與腦皮質邊界比較模糊，而5∶5的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑PET-CT顯像效果介于以上2種復方制劑之間。初步評估[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑應用于多靶點PET-CT顯像是可行的，從其圖像融合效果可以預期同時進行腦部及全身多腫瘤及帕金森病、神經內分泌腫瘤等多靶點顯像，可以彌補18F-FDG 或 18F-DOPA單體顯像劑的不足。但是動物模型復方探針顯像及其作用機制等有待進一步深入的研究。

用自產的18F-FDG注射液和18F-DOPA注射液配制不同配比的[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑，經檢驗比值準確，符合要求。進行[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑的Wistar大鼠PET-CT顯像，結果顯示配比為4∶6的復方制劑顯像效果最佳，既可清晰顯示紋狀體，又可利用18F-FDG的特性進行相關診斷，實現2種示蹤劑復方多靶點顯像。初步的動物顯像評估為進行下一步的模型鼠顯像提供了研究基礎，[18F-FDG + 18F-DOPA]復方制劑的應用價值有待更進一步的探討。

參 考 文 獻

[1] Suzuki H， Tamaki T， Nishio M， Beppu S， Mukoyama N， Hanai N， Nishikawa D， Koide Y， Hasegawa Y. Peak of standardized uptake value in oral cancer predicts survival adjusting for pathological stage. In Vivo， 2018， 32（5）：1193-1198.

[2] Gajjala SR， Hulikal N， Kadiyala S， Kottu R， Kalawat T. Whole-body 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography-computed tomography （18F-FDG PET/CT） for staging locally advanced breast cancer： a prospective study from a tertiary cancer centre in south India.Indian J Med Res， 2018， 147（3）：256-262.

[3] MacManus M， Everitt S， Schimek-Jasch T， Allen Li X， Nestle U， Kong F-MS. Anatomic， functional and molecular imaging in lung cancer precision radiation therapy：treatment response assessment and radiation therapy personalization. Transl Lung Cancer Res， 2017， 6（6）：670-688

[4] Aoki M， Akimoto H， Sato M， Hirose K， Kawaguchi H， Hatayama Y， Seino H， Kakehata S， Tsushima F， Fujita H， Fujita T， Fujioka I， Tanaka M， Miura H， Ono S， Takai Y. Impact of pretreatment whole-tumor perfusion computed tomography and18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography/computed tomography measurements on local control of non-small cell lung cancer treated with stereotactic body radiotherapy. J Radiat Res， 2016， 57（5）：533-540.

[5] Albano D， Bosio G， Bertoli M， Giubbini R， Bertagna F. 18F-FDG PET/CT in primary brain lymphoma. J Neurooncol， 2018， 136（3）：577-583.

[6] Arnett AL， Packard AT， Mara K， Mansfield AS， Wigle DA， Haddock MG， Park SS， Olivier KR， Garces Y， Merrell KW. FDG-PET parameters as predictors of pathologic response and nodal clearance in patients with stageⅢ non-small cell lung cancer receiving neoadjuvant chemoradiation and surgery. Pract Radiat Oncol， 2017， 7（6）：e531-e541.

[7] 程木華. PET代謝影像組學研究進展與挑戰. 新醫學，2018， 49（9）：619-623.

[8] 秦露平，程木華. PET-CT在肺癌鑒別診斷中的研究進展. 新醫學，2015， 46（11）：713-718.

[9] 劉豆豆，劉亦菲，張廷杰，程木華. PET/CT在子宮內膜癌中的應用. 新醫學，2016， 47（8）：501-505.

[10] Sureka B， Rastogi A， Mukund A， Sarin SK. False-positive 18F fluorodeoxyglucose positron emission tomography-avid benign hepatic tumor： previously unreported in a male patient. Indian J Radiol Imaging， 2018， 28（2）：200-204.

[11] Gupta G， Gandhi JS， Sharma A， Pa sricha S， Mehta A， Rao A， Kamboj M. A study of the pathological outcome of positron emission tomography-computed tomography 2-（18F）-fluro-2-deoxy-D-glucose avid lesion： a 5 years retrospective study. J Cancer Res Ther， 2017， 13（6）：1000-1006.

[12] Cheng G. Non-small-cell lung cancer PET imaging beyond F18 fluorodeoxyglucose. PET Clin， 2018， 13（1）：73-81.

[13] 聶大紅，唐剛華. 腫瘤氨基酸代謝PET顯像研究進展. 同位素，2015， 28（4）：215-224.

[14] Ghaemi M， Hilker R， Rudolf J， Sobesky J， Heiss WD. Differentiating multiple system atrophy from Parkinsons disease： contribution of striatal and midbrain MRI volumetry and multi-tracer PET imaging. J Neurol Neurosurg Psychiatry， 2002， 73（5）：517-523.

[15] 唐剛華. 多靶分子影像學及其研究進展. 核技術， 2011， 34（10）：765-771.

[16] 唐剛華. 復方分子探針及其顯像. 同位素， 2018，31（1）：48-56.

[17] 唐剛華. 放射性組合物、其單次放射合成方法及其用途：201710106158.0 . 2017-02-27.

[18] 文富華，張占文，馬慧，張大可，唐剛華.18F-6-多巴自動化合成及其初步PET-CT顯像. 同位素，2018，31（5）：276-282.

[19] 中華人民共和國國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典.北京：化學工業出版社， 2015： 1599.

[20] The United States Pharmacopeial Convention. USP35. Washington：The United States Pharmacopeial Convention，2012：3234-3235.

（收稿日期：2018-08-10）

（本文編輯：洪悅民）