68Ga-Radiofármacos

68Ga-Radiofármacos
Inmaculada Romero Zayas
Especialista en Radiofarmacia.
Institut de Diagnòstic per la Imatge
Historia
• Se empezó a trabajar con 68Ga en los años 60.
• El primer generador “positron cow”:
Matriz inorgánica de Al2O3 eluido con 5 mM de EDTA  68Ga-EDTA
Complejo que primeramente se debía destruir antes del marcaje posterior.
Tedioso
•
Principios del s. 21 : Desarrollo de generadores que permitían la
obtención de 68Ga(III)
•
Impresionantes resultados con 68Ga-DOTA-Octreótidos.
•
El desarrollo de agentes de coordinación : BFCA
•
Aumento del número de investigaciones de biomarcadores con 68Ga.
Velykan. Theranostics 2014, Vol. 4 (1):47-80
¿Por qué
68Ga?
• Generadores de larga vida (1 año) Coste efectivos. Ciclotrón
independiente.
• T1/2 de 68 min. Compatible con farmacocinética de RF de bajo
peso molecular: péptidos, fragmentos de anticuerpos,
haptenos y oligonucleótidos.
• Baja dosis de radiación.
• Química de coordinación del Ga(III) bien establecida.
Química del Ga+3
Metal del grupo 13
• En solución acuosa: Galio exclusivamente en EO +3.
• Química basada en la formación de compuestos de
COORDINACIÓN. (nº de coordinación más estable es 6)
• Acido fuerte de Lewis-------- Base fuerte de Lewis (N; O; S)
• Química muy similar al Fe+3
• Impurezas metálicas.
• Intercambio del ligando con la transferrina.
Efecto del pH:
• A  pH:
• Ga(H2O)63+ . Disuelto.
• el ligando puede tener los átomos “donantes” protonados y no
coordinarse con el metal.
• A  pH: (3 y 7)
• Ga precipita formando coloides insolubles Ga(OH)3
Reacción de coordinación requiere solución tampón:
• pH adecuado para que los átomos donantes de
electrones estén desprotonados.
• Coordinación débil que mantenga el Ga(III) en solución y
evitar su precipitación como Ga(OH)3
• Ejemplos: Acetato sódico, HEPES.
Generador 68Ge/68Ga
• 68Ge
• T ½ 270,8 días.
• Producción: Ciclotrón de
alta Energía. (≈30MeV)
• Irradiación con protones
de un blanco de Ga
natural sólido.
• Ventajas: no se depende
de un número limitado
de reactores nucleares
(como el 99mTc)
• 68Ga
• T ½ 68 min.
• Decay:
• 89% Emisión positrones
• 11% Captura
electrónica
• Emedia 0,740 MeV (Emáx
1.9 Mev)
T1/2 rn padre >>> T1/2 rn hijo condiciones equilibrio secular
7h: Máximo rendimiento de elución.
(Rendimientos de elución > 60%)
Tipos de generadores
ECKERT&ZIEGLER
(BERLIN.ALEMANIA)
ITHEMBA LABS
(SOMERSERT
WEST.SUDAFRICA)
ITG ISOTOPE
TECHNOLOGIES
(GARCHING.
ALEMANIA)
CYCLOTRON CO
(OBNISK.RUSIA)
TiO2
SnO2
Germanium-resina
específica
TiO2
0,1 M HCl
0,6-1M HCl
0,05 M HCl
0,1 M HCl
GalliaPharm
GalliaPharm está autorizado en España y otros países
europeos desde el mes de Junio.
La Compañía debe presentar los textos de Ficha Técnica,
Prospecto y Material de Acondicionamiento del producto
en español. (R.D 1345/2007 )
GalliaPharm
• La actividad de calibración: 0,75, 1,1; 1,48; 1,85 GBq
• Su vida útil es de 12 meses desde su fecha de calibración.
• 7 h. para alcanzar el máximo rendimiento. Con 5 ml rendimiento
de elución de más del 60 %. (habitual alrededor del 70%)
• Es posible eluir el generador cada 4 horas.
• 68Ge (en % del total de 68Ga eluido). Típicamente empieza con
0,0001% y puede aumentar ligeramente con el número de
eluciones.
• Para mantenerlo bajo debe ser eluido al menos una vez al día.
• Breaktrought inferior al 0,001% que especifica la farmacopea en
los 12 meses.
• Si no ha sido eluido en más de dos días: eluido de limpieza 10 ml de
HCl de 7 a 24 horas antes. Si no, el contenido en 68Ge puede superar
el 0,001%.
Seguridad de los generadores:
68Ge breakthrought
• NO se puede determinar antes de la administración de los
radiofármacos de 68Ga.
• El 68Ge no proporciona ninguna emisión detectable
• La cantidad de 68Ge, puede ser solo determinado después de
suficiente decay (preferiblemente más de 24 h) de modo que el
68Ga detectado provenga del decaimiento del 68Ge .
• Radiotoxicidad determinada por:
• La larga vida del 68Ge.
• La biodistribución del 68Ge
• Efecto biológico del hijo: 68Ga en los sitios de deposición del
68Ge.
Grupo 14 de la European Pharmacopoeia decidió disminuir el
límite de 68Ge en las preparaciones de 68Ga del 0,01% al 0,001%.
• Datos de toxicidad del 68Ge:
• basados en viejos estudios de biodistribución no intravenosos y
en la forma química de GeO2 y Na2GeO3.
• El límite se definió basado en la hipotética asunción de una
total acumulación del 68Ge(IV) en médula ósea y con infinita
retención.
• 2013. Velykan et al. Estudio de biodistribución y dosimetría
del 68Ge. Am J. Nucl Med Mol Imaging 2013: 3(2):154-165
Eliminación rápida y con t1/2 de 0,6h sin observarse acumulación en
ningún órgano, incluido médula ósea.
El órgano Dosis-limitante es el riñón.
El limite podría reducirse almenos 100 veces sin suponer ningún
daño al paciente
Seguridad de los generadores:
Esterilidad
• ¿COMO ASEGURAR LA ESTERILIDAD EN UN PERÍODO DE
TIEMPO TAN PROLOGADO?
• El HCl proporciona un ambiente desfavorable a los
microorganismos.
• El post-procesado de los eluidos, proporciona un alto nivel de
seguridad.
ADEMÁS
IMPUREZAS METÁLICAS: Zn (II), Fe (III), Al (III), Ti(IV) y 68Ge (IV)
• Compiten con el 68Ga en su coordinación con el precursor.
• La reducción de las impurezas metálicas puede ser reducido por
elución regular del generador.
• En 5ml de eluido de un generador el máximo que se puede
obtener es 1850MBq de 68Ga que contienen 1,2 ng de 68Ga.
Impurezas metálicas pueden estar en el mismo rango.
Utilizar solo solventes (agua) y químicos ultrapuros
Evitar equipamiento metálico
Utilizar agujas de alta calidad (acero inoxidable). Ej: Sterican
Limitaciones del eluído de 68Ga para se utilizado directamente:
•
•
•
•
Grandes volúmenes de elución
Elevada [H+]
Breackthrough 68Ge
Impurezas metálicas
Preconcentración y purificación del eluido
Procesamiento del eluido
COLUMNA CROMATOGRÁFICA
INTERCAMBIO CATIÓNICO
INTERCAMBIO ANIÓNICO
HCl 0.1N
HCl 0.1N
Acetona 98% con HCl
0,02M(1mL)
HCl > 4M
Variante: 500μL
NaCl 5M +12,5 μL
de 5,5 M HCl
[68 Ga]GaCl3
[68 Ge]
[68 Ga][GaCl4]-
[68 Ge]
H2O/NaOH
(400µL, 0.5M)
Procesamiento del eluido:
FRACCIONAMIENTO
Problema: 68Ge breakthrough
Automatización
Ventajas:
• Altos rendimientos de
marcaje.>60%
• Alta reproducibilidad.
• Seguridad en la protección
radiológica.
• On-line documentación.
Inconveniente:
• Alto precio.
Conjugation Strategies IIIa
Chemical modifications using bifunctional chelating agents (BFCAs)
(bio)molecule
X
Y
radiometal
linker/spacer
chelator
bifunctional chelating agents (BFCAs) for the stable coordination of a
radiometal and its attachment to a (bio)molecule
(bio)molecule
XY
covalent bond
X, Y = functional groups
radiometal chelate
67
BFCAs de cadena abierta
+/natY3+ (pH 4.5, 22°C)
• Cinéticas más rápidas a Tª ambiente
• Menor estabilidad.
NO2
Continuan teniendo interésN ya que
facilitaria
el
N
N
HOOC
COOH
desarrollo de radiofármacos
tipo KIT.
COOH
N
N
N
HOOC
COOH
COOH
N
N
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
bif. CTPA
DTPA (111In)
DTPA
bif. DTTA
H2depda
Derivado de deferiprona
HBED-CC
Inhibidores del PSMA: (afinidad
que los análogos con DOTA)
Modificación de la Deferoxamina (DFO)
BFCAs macrocíclicos
Más estables
O
OH
HO
O
O
OH
HO
N
N
N
N
N
N
N
N
O
OH
HO
O
O
OH
O
O
OH
HO
O
O
OH
HO
COOH
COOH
N
N
N
HOOC
O
N
N
N
N
OH
HO
O
HOOC
COOH
N
HO
TETA
In-111
O
O
DOTA:
N
N
Cinética de formación del complejo baja.
Requiere Tªs altas
N
N
TACN: TRIAZACYCLONONANE:
DOTA
TRITA
almost all radiometals
HO
HOOC
NOTA y Derivados:
NODASA,
NODAGA...
N
N
COOH
N
COOH
COOH
O
clic Chelators
II
NOTA
N
N
N
HOOC
HOOC
PEPA
Ga-67/68, In-111, Cu-64
HEHA
Ac-225, Bi-213
31
Ga-68
Notni etal., Chem. Eur. J. 2011, 17, 14718
TRAP:
Ramificaciones funcionalizados con
ácido fosfínico.
T. ambiente y pH extremos de 1.
Selectividad hacia el Ga(III).
Análogos de SOMATOSTATINA
[68Ga]DOTA-DPhe1-Tyr3-octreotide imaging of neuroendocrine tumors using PET/CT (right)
compared to 111In-octreoscan SPECT (middle) and 18F-FDG PET (left)
(Courtesy of H. Bihl, Stuttgart)
Estructura por cristalografía de rayos x
Y-DOTA-D-Phe-NH2
Estructura por cristalografia de rayos x
Ga-DOTA-D-Phe-NH2
Los usados clínicamente son:
• 68Ga-DOTATOC
Afinidad R sst2 y sst5
• 68Ga-DOTATATE
Selectividad R sst2
• 68Ga-DOTANOC
Alta afinidad R sst2,3 y 5
68GaDOTA-TATE
vs DOTA-TOC:
• Diez veces más afinidad R tipo 2 in vitro.
• No diferencia significativa in vivo :
• EC en 40 pacientes el SUV del DOTATOC > el DOTATATE (Poeppel et al.
2011) La mayor afinidad parece no tener relevancia clínica.
DOTA-NOC: sensibilidad en la detección de lesiones pequeñas,
particularmente en el hígado, nódulos linfáticos y metástasis óseas.
TERAGNÓSTICOS
68Ga-DOTATOC y 68Ga- DOTATATE imagen del tumor destinado a
tratamiento con sus pares de 90Y o 177Lu.
PSMA (Prostate-specific membrane antigen)
• R membrana celular:
sobreepresión en las
células de cáncer de
próstata. Aumenta con
el estadio y grado del
tumor.
• Sitio activo de unión:
• lugar hidrofóbico.
(interacciona el agente
bifuncional)
• Lugar de interacción con
los inhibidores basados en
la urea: Farmacóforo:
Glu-NH-CO-NH-Lys
Eder et al Bioconjugate Chem. 2012,23: 688-697
PSMA
68Ga- inhibidor PSMA Glu-NH-CO-NH-lys(Ahx)-HBED-CC
• Alta acumulación en
pequeñas metástasis.
• Vs. 18F-Colina :
• Detección de lesiones
mucho antes en
pacientes con bajo PSA.
Potencial detección de lesiones de
pequeño tamaño en pacientes con
Cáncer de próstata y bajo nivel de
PSA .
Eder et al. Eur J Nucl Mol Imaging 2013;40:819-823
Otros....
68
• Galligas: Ga-Cl marcan particulas de
carbono de manera similar a la producción
del Technegas.
68
• Ga-MAA
68
• Agente miocárdico de perfusión : Ga-BAPEN
68
• Ga-NOTA-MSA (mannosylated human
serum albumin)
Vorster et al. Galllium-68: a systematic review of its nononcological apllications.
Nuclear Medicine Communications 2013,Vool 34 nº9
Difosfonatos, marcados con 68Ga: [68Ga]BDAMD
Velykan. Theranostics 2014, Vol. 4 (1):47-80
Único estudio Estado Español....
CENTRO DE INVESTIGACIONES MÉDICO-SANITARIAS, MÁLAGA
Sospecha tumor productor de FGF23 inductor de osteomalacia
Fig.1 Reconstrucción volumétrica 3D PET.
•Inyección de 4mCi (148MBq) [68Ga]-Ga-DOTANOC
•Captación patológica: región proximal del fémur izquierdo
Temas como la seguridad de los generadores, el uso de sistemas
automatizados, la dificultad de obtener la autorización de
comercialización tanto para los generadores como del producto final,
así como la baja expectativa de retorno de la inversión por parte de la
industria, son analizados en estas editoriales.
• La práctica clínica con 68Ga-péptidos, recae
principalmente en la preparación magistral:
Prescripción médica para un paciente individual.
Preparado en farmacia (una radiofarmacia con “estatus” de
farmacia)
Requerimientos descritos en farmacopeas u otras monografías
aprobadas.
• España: los productos medicinales por vía intravenosa
específicamente excluidos de la posibilidad de ser preparados
de forma magistral.
... mejorando
• En muchos países: solución regulatoria específica que
permitiría el uso clínico de RF preparados a baja escala
(sin la necesidad de obtener autorización de
comercialización o ensayos clínicos):
• P.ej: Italia o Reino Unido.
• Guía específica para cGRPP a baja escala (small scale “in house”)
• Anexo 3 sobre la preparación de radiofármacos en
establecimientos sanitarios del PIC/S (marzo 2014)
(Pharmaceutical Inspection Convention and Pharmaceutical
Inspection Co-operation Scheme)
• Borrador monográfico para la Farmacopea Europea de:
“Compounding of radiopharmaceuticals”, que incluye un
capítulo dedicado a los estándares de la preparación
extemporánea de radiofármacos, y que ha sido enviado a las
autoridades.
Las autoridades regulatorias e inspectores son
conscientes de la necesidad de estandares comunes
para la preparación de RF diferente a la industrial.
• Reconocimiento por la EMA y FDA del concepto de
microdosis:
EXPLORATORY INVESTIGATIONAL NEW DRUG (eIND)
que reduce la demanda de estudios de toxicidad y el
respectivo coste.
• Nueva Regulación (EU) nº 536/2014 sobre ensayos clínicos en
productos medicinales para uso humano .
................................Necesidades
• BFCAs que permitan el marcaje específico, a Tª ambiente y
bajos pHs.
• Disponibilidad de “KITS”: Facilitación a las empresas la
autorización de estos kits.
• Disponibilidad de precursores que cumplan GMPs.
• Legislación que nos permita realizar a baja escala RF fuera de
la autorización de comercialización.
• Inversiones en adecuadar nuestras radiofarmacias a los
estándares de calidad exigidos.
• Formacion y cualificación del personal.
• Comunicación con las autoridades sanitarias desde las
sociedades científicas.
Fase III del Estudio Clínico para la comercialización del Somakit: