Лаборатория Радиохимии

Образована в 1990 году

Лаборатория радиохимии ИМЧ РАН была создана для производства радиофармацевтических препаратов – биологически активных соединений, меченных короткоживущими позитрон излучающими изотопами с периодом полураспада от 2 мин (15О) до 110 мин (18F), распределение которых в органах и тканях измеряется с помощью специальной системы детекторов (ПЭТ сканнера). Из-за малого периода полураспада как сами ПЭТ радионуклиды, так и радиофармпрепараты для ПЭТ (РФП) на их основе должны производиться в непосредственной близости от ПЭТ-камеры. Уникальные возможности метода ПЭТ в значительной степени определяются доступностью РФП, поскольку именно выбор подходящего препарата позволяет изучать in vivo такие процессы, как метаболизм, транспорт веществ, лиганд-рецепторные взаимодействия, экспрессию генов.

Радиохимический синтез РФП проводят с помощью автоматизированных систем (коммерческих и созданных в Институте модулей) в свинцовых боксах («горячих камерах»), куда радионуклид поступает из облученной мишени медицинского циклотрона. Современное аналитическое оборудование позволяет надежно идентифицировать полученные меченые соединения и провести полный контроль качества РФП в соответствии с требованиями Российской и Европейской Фармакопей

Основное направление деятельности лаборатории – разработка новых и усовершенствование уже используемых в клинической практике методов синтеза РФП для ПЭТ исследований мозга (подробнее). В состав лаборатории входят высококвалифицированные специалисты в области радиохимии, органической и аналитической химии; сотрудники лаборатории имеют Европейские сертификаты радиофармацевтов.

Большое внимание в лаборатории уделяется автоматизации как отдельных стадий (реакция, очистка, фасовка), так и всего процесса получения РФП в целом. Так, за последние пять лет были спроектированы, созданы и введены в эксплуатацию действующие образцы автоматизированных систем радиохимического синтеза (модулей) для производства РФП, меченных изотопом углерод-11 (на основе технологии on–line метилирования), и РФП, меченных изотопом фтора-18 (на основе нуклеофильного замещения). Управление синтезом в этих модулях осуществляется оригинальной программой на базе языка программирования Borland Delphi. В настоящее время модули используют для получения «L-метионин, 11С», РФП для диагностики опухолей мозга, и «Фтордезоксиглюкоза, 18F», препарата с широким диагностическим спектром, соответственно. Производительность созданных модулей сравнима (при меньшей стоимости) с лучшими образцами зарубежных моделей, а параметры контроля качества полученных с их помощью РФП соответствуют фармакопейным требованиям.

Направления деятельности

 

• Разработка ПЭТ радиотрейсеров для нейровизуализации процессов, лежащих в основе нейродегенеративных заболеваний

  При изучении новых структурных аналогов природного соединения хонокиола (F-I, F-II, F-IV) в качестве потенциальных радиолигандов для визуализации процессов нейровоспаления было показано, что их противовоспалительные, нейропротективные и антиоксидантные свойства могут быть проявлением специфического связывания с ферментом циклооксигеназа-2 (СОХ-2), известным маркером нейровоспаления вычисление методом возмущения свободной энергии (FEP) сродства F-I – F-IV к нескольким маркерам нейровоспаления (циклооксигеназа 1 и 2, канабиноидные рецепторы СВ-1 и СВ-2) показало, что изученные лиганды, за исключением F-III, обладают наибольшим сродством именно к СОХ-2. Расчеты были подтверждены иммуноферментным и нейроморфологическим анализом, а также результатами биораспределения радиолиганда [18F]F-IV в мозге крыс с моделью нейровоспаления, вызванного липополисахаридом (ЛПС).

  Подробнее

• Создание новых методов синтеза энантиомерно чистых аминокислот, меченных фтором-18, для диагностики опухолей

  В результате серии работ, проведенных в сотрудничестве с ИНЭОС РАН, Москва, созданы оригинальные методы асимметрического синтеза аминокислот, содержащих метку в ароматическом кольце (2-[18F]фтор-L-тирозин (2-ФТИР) и 6-[18F]фтор-L-ДОПА), и в алкильной группе - О-(2’-[18F]фторэтил)-L-тирозин (ФЭТ). Впервые в мировой практике получен меченный фтором-18 аналог 4-фторглутаминовой кислоты, получен российский и международный патент совместно с ИНЭОС РАН и фирмой Bayer-Schering-Pharma (2010 г.). Это дает возможность диагностировать опухоли, которые не накапливают [18F]ФДГ, такие, как мелкоклеточный рак легкого, меланома и др. В 2019 г. предложен новый метод синтеза ФЭТ, где впервые в качестве межфазного катализатора использован тетрабутил аммоний тозилат (ТБАOTs). Работы в области асимметрического синтеза меченых аминокислот получили международное признание и являются «визитной карточкой» лаборатории; они поддержаны грантами Швейцарского научного фонда, МНТЦ, различными проектами РФФИ, программами Президиума РАН и СПбНЦ.

  Подробнее

• Разработка новых стратегий прямого введения метки фтор-18 в «неактивированные» ароматические субстраты

  Для создания эффективных методов синтеза и автоматизации 6-L-[18F]ФДОФА и 6-L-[18F]фтор-мета-тирозина (6-L-[18F]ФМТ) – широко востребованных РФП для ПЭТ исследований дофаминергической системы и патогенеза таких заболеваний, как паркинсонизм, шизофрения, синдром дефицита внимания, - предложено использовать новые стратегии прямого 18F-фторирования предшественников на основе пинаколборонатов в присутствии комплекса меди (II), Cu(OTf)2(py)4. Предложенное в лаб. радиохимии впервые использование тетрабутиламмоний трифлата в качестве межфазного катализатора на стадии активации [18F]фторида и проведение реакции в спиртах (изо-пропаноле) позволило достичь высокой эффективности радиофторирования при одновременном снижении количества дорогостоящих реагентов.

  Подробнее

• Создание новых радиотрейсеров для рецепторных исследований мозга

  В 2005 г. впервые в мировой практике получен меченный фтором-18 флюмазенил ([18F]ФМЗ) - радиолиганд для визуализации центральных бензодиазепиновых рецепторов методом ПЭТ. Работы проводились в сотрудничестве с Каролинским Институтом, Стокгольм, Швеция. Использование [18F]ФМЗ в ПЭТ позволяет получить количественную информацию об уменьшении плотности бензодиазепиновых рецепторов в эпилептическом очаге и четко определять его границы, что важно для хирургического лечения заболевания. Кроме того, [18F]ФМЗ является перспективным радиотрейсером для исследований пациентов с болезнью Альцгеймера, хроническим алкоголизмом, некоторыми невротическими и нейропсихическими заболеваниями, возникновении мозгового инфаркта. В 2017 г. в ИМЧ РАН разработан новый метод очистки данного РФП на основе твердофазной экстракции, взамен традиционно применяемого трудоемкого метода ВЭЖХ. Новым направлением в области рецепторных радиолигандов (2018-2019 г.г.) является поиск структур для создания нового класса меченных фтором-18 и углеродом-11 соединений на основе природных бифенилов, которые могут представлять интерес в качестве радиотрейсеров нейровоспаления, лежащегов основе патологии многих нейропсихических заболеваний и др. Проведена оценка биологической антивоспалительной активности вновь синтезированных соединений, проводятся работы по сравнительному исследованию различных структурных аналогов.

  Подробнее