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Preparation and first preclinical evaluation of [11C]SNAP-7941 and [18F]FE@SNAP
two novel PET-tracer for the melanin-concentrating hormone receptor 1 (MCHR1)
Cecile Philippe
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Helmut Viernstein
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29928.98074.193969-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Melanin-konzentrierendes Hormon Rezeptor 1 (MCHR1) steht im Zusammenhang mit mehreren Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes, Depression oder Darmentzündungen. Da diese Erkrankungen hauptsächlich auf den Lebensstil der heutigen Zeit zurückzuführen sind, ist der MCHR1 ein überaus interessantes pharmakologisches Target seit seiner Entdeckung im Jahre 1999 geworden. Der MCHR1 wird überwiegend im Gehirn exprimiert. Weites findet man ihn auch in peripheren Geweben, wie Adipozyten, Dickdarmmukosa säumenden Epithelzellen oder Beta-Zellen des Pankreas.
Mehrere MCHR1 Antagonisten wurden während des vergangenen Jahrzehnts entwickelt; einige davon werden in klinischen Studien für die Behandlung von Adipositas getestet, andere sind in Diskussion als Pharmaka gegen Diabetes.
Um Konfidenz über die Umsetzung der MCHR1 Pharmakologie von Präklinik zu Klinik zu gewinnen, sollte ein geeigneter Positronen Emissions Tomographie (PET) Tracer entwickelt werden.
Die PET ist eine nicht invasive Technik, welche eine in vivo Visualisierung und Quantifizierung von (unter anderen) Rezeptoren auf molekularer Ebene ermöglicht.
Auf Grundlage des stark wirksamen MCHR1 Antagonisten SNAP-7941, wurden zwei PET-Tracer in dieser Dissertation entwickelt und evaluiert. [11C]SNAP-7941, das radioaktive Pendant von SNAP-7941, wurde als erstes synthetisiert. Der zweite Tracer war das [18F]fluorethylierte Analogon [18F]FE@SNAP, welches den Vorteil der längeren Halbwertszeit des Fluor-18 (t1/2 = 109.7min) gegenüber dem Kohlenstoff-11 (t1/2 = 20.4min) hat.
Für beide Tracer musste ein geeigneter Syntheseweg gefunden werden. [11C]SNAP-7941 konnte über Methylierung der “SNAP-säure” mittels [11C]Methyltriflat hergestellt werden. Die Synthese von [18F]FE@SNAP gelang nur mittels einer direkten [18F]Fluorierung eines tosylierten Präkursors (Tos@SNAP) in einem Mikrofluidsystem. Beide Tracer konnten erfolgreich und reproduzierbar hergestellt werden.
Die präklinische in vitro Evaluierung umfasste Bindungsstudien an humanen MCHR1 exprimierenden CHO-Zellen, Plasmastabilitätstests und Messung des freien Plasma Anteils, Stabilitätstests gegenüber Lebermikrosomen und Carboxylesterase, Messung der Lipophilie über logD Bestimmung und IAM (immobilisierte artifizielle Membran) Chromatographie, sowie Autoradiographie auf Rattenhirnschnitten und humanen Hirnteilen. [11C]SNAP-7941 wurde überdies noch an Ratten mittels Biodistribution und Kleintier-PET in vivo evaluiert.
Beide Tracer zeigten eine hohe Affinität im niedrigen nanomolaren Bereich zum MCHR1. Weiters waren beide äußerst stabil im humanen Plasma und gegenüber Lebermikrosomen und Carboxylesterase. Der freie Plasmaanteil wäre für eine Bildgebung im Gehirn groß genug. Die logD und IAM Werte lassen auf eine zumindest passive Diffusion über die Bluthirnschranke schließen. Die aus der Autoradiographie gewonnenen Daten unterstreichen nochmals die hohe Affinität der beiden Tracer im Vergleich zu kommerziel verfügbaren MCHR1 Liganden. Die Experimente im Kleintier-PET zeigten, dass [11C]SNAP-7941 in der Ratte ein P-gp/BCRP Substrat ist.
Abstract
(Englisch)
The melanin concentrating hormone receptor 1 (MCHR1) is discussed to be involved in a variety of pathologies, such as obesity, diabetes, depression or gut inflammation – all lifestyle diseases of our days. Therefore, MCHR1 has become a very interesting pharmacological target since its discovery in 1999. MCHR1 is predominantly expressed in the brain; besides, it is also found in peripheral tissues, such as adipocytes, colonic epithelial cells and beta-cells of the pancreas.
Several MCHR1 antagonists were presented in the last decade; some of them have entered clinical trials for the treatment of obesity, while some are in discussion of becoming anti-diabetic drugs. However, to enable confidence in preclinical to clinical translation of MCHR1 pharmacology, a suitable positron emission tomography (PET) tracer needs to be developed. PET is a non-invasive technique, which permits in vivo visualization and quantification of receptors (amongst others) at a molecular level.
On the basis of the highly potent MCHR1 antagonist SNAP-7941, two PET-tracers were developed and evaluated in this thesis. [11C]SNAP-7941, the radioactive counterpart of SNAP-7941, was developed first. The second tracer was the [18F]fluoroethylated analogue [18F]FE@SNAP, which has the advantage of the longer half-life of fluorine-18 (t1/2 = 109.7min) compared to carbon-11 (t1/2 = 20.4min).
For both tracers, a suitable radiosynthesis method had to be developed. [11C]SNAP-7941 could be synthesized via [11C]methyl trifalte starting from the precursor “SNAP-acid”. The synthesis of [18F]FE@SNAP was only possible via a microfluidic device by direct [18F]fluorination of a tosylated precursor (Tos@SNAP). Both tracers could be synthesized in a reliable and feasible manner. Preclinical in vitro evaluation included binding affinity studies on CHO-cell expressing the human MCHR1, plasma stability testing and determination of the plasma free fraction, stability testing against liver microsomes and carboxylesterases, determination of the lipohilicity via logD and immobilized artificial membrane (IAM) chromatography and autoradiography on rat brain and human brain tissues. Additionally, [11C]SNAP-7941 was also preclinically evaluated in vivo. Biodistribution and small animal PET experiments with rats were conducted.
Both tracers had a high binding affinity to the MCHR1 in a low nanomolar range. They showed high stability in human plasma and against liver microsomes and carboxylesterase. The plasma free fraction was high enough for potential brain imaging. The logD values and IAM chromatography results let expect (considering only the passive diffusion) a penetration through the blood brain barrier. Autoradiographic experiments showed the high potency of both tracers compared with a commercially available MCHR1 ligand. Small-animal PET revealed that [11C]SNAP-7941 is a P-gp/BCRP substrate in rats.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
MCHR1 SNAP-7941 PET
Schlagwörter
(Deutsch)
MCHR1 SNAP-7941 PET
Autor*innen
Cecile Philippe
Haupttitel (Englisch)
Preparation and first preclinical evaluation of [11C]SNAP-7941 and [18F]FE@SNAP
Hauptuntertitel (Englisch)
two novel PET-tracer for the melanin-concentrating hormone receptor 1 (MCHR1)
Paralleltitel (Deutsch)
Herstellung und erste präklinische Evaluierung von [11C]SNAP-7941 und [18F]FE@SNAP ; zwei neue PET-tracer für den Melanin Concentrating Hormone Receptor 1 (MCHR1)
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
162 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Klaus Kopka ,
Frédéric Dollé
AC Nummer
AC11044302
Utheses ID
26444
Studienkennzahl
UA | 091 | 449 | |