(-)-[11C]MHED的分子模拟验证、放化合成和临床显像研究

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目的:(-)-MHED是间羟胺的类似物,在诸如心脏和肾上腺髓质等交感神经分布丰富的区域选择性浓集,其摄取反映了儿茶酚胺的转运、贮存和神经元的再摄取。(-)-MHED侧链的α甲基可以抵制MAO的氧化脱氨基作用,相比于NE,其拥有不会被MAO和COMT代谢掉的特点。对于动物模型和孤立的器官系统的药代动力学研究,暗示出NE的浓集和(-)-MHED的清除速率相关。因此,利用碳-11放射性核素标记的(-)-[11C]MHED成为了用于交感神经系统显像的示踪剂。本研究的目的是,首先利用分子模拟的方法,以间羟胺和去甲肾上腺素为阳性对照,比较(-)-MHED和α1A肾上腺素受体作用和与另外3种间羟基麻黄素旋光异构体的差别,从而找到其可能与α1A肾上腺素受体作用的优势之处,进而从原子水平上探究在4种间羟基麻黄素异构体中,选择(-)-MHED作为PET/CT示踪剂的原因。然后利用医用回旋加速器和碳多功能化学合成器自动化放射化学合成、分离纯化得到(-)-[11C]MHED。建立(-)-[11C]MHED的质量控制体系,确认其适于人体注射。进一步摸索反应条件对(-)-[11C]MHED标记率的影响,确定最优反应条件。在显像研究方面,目前国内尚无将MHED应用于全身探查肾上腺/肾上腺外的PHEO的报道。本研究中对于健康对照者,行MHED PET检查以确定MHED的正常分布;对于疑似PHEO患者,以手术病理结果作为金标准,探讨(-)-[11C]MHED在PET/CT体部检查中探查交感神经肿瘤并对之进行定性的可行性,同时与FDG PET比较其在PHEO及副神经节瘤的诊断中的价值。方法:以火鸡β1肾上腺素受体与异丙肾上腺素复合物的晶体结构(PDB ID:2Y03)为模板,构建人α1A肾上腺素受体的三维立体结构。然后利用Schrodinger Suite 2009 Update 1软件,将间羟胺、去甲肾上腺素以及MHED的4种异构体对接到α1A肾上腺素受体活性位点中,最后利用Gromacs4.5.3软件进行分子动力学模拟。本研究创造性地将CADD技术与PET用正电子药物的研发结合,在放射化学合成所需目标化合物之前,利用分子模拟的方法技术验证了选择(-)-MHED作为PET/CT示踪剂的原因。(-)-[11C]MHED的放射化学合成过程是,首先利用14N(p,α)11C的核反应和一定的化学方法生产出11C甲基化试剂,将前体乙腈溶液注入反应管,降温捕获[11C]-CH3OTf,对间羟胺进行甲基化反应。分离纯化过程采用生理盐水/乙醇体系作为色谱流动相,切峰后过除菌过滤器得到(-)-[11C]MHED注射液。和过往中外文献报道的数据相比,本方法放化合成(-)-[11C]MHED前体化合物用量更少,反应条件更加温和,反应时间缩短,分离纯化过程简单,时间缩短,且收集到的产物可以直接用于人体注射,免去了繁琐的再处理过程。经检测,各项质量控制指标合格,适于人体直接注射显像。在PET显像研究中,选取健康对照者和因血压异常波动,经检测其24 h尿内的VMA水平增高,临床怀疑PHEO/副神经节瘤的患者,分别行(-)-[11C)MHED及[18F]-FDG两种示踪剂的PET/CT检查。根据生化检查及PET/CT检查结果确定临床诊断并选择相应的治疗手段,根据手术病理结果及临床随访结果,验证(-)-[11C]MHED及[18F]-FDG两种示踪剂在PHEO及副神经节瘤的诊断中的价值。结果:本研究中所采用的模板与α1A肾上腺素受体具有很好的相似性,拉氏图结果表明预测的受体结构立体化学参数具有一定的合理性,分子对接的结果表明,构建的α1A肾上腺素受体与阳性药物(激动剂)复合物的结构可以解释定点突变的实验结果,证明预测的受体结构具有一定的合理性。分子动力学模拟表明间羟基麻黄素4种异构体对a1A肾上腺素受体残基骨架运动的影响与阳性药物相比无显著区别。放射化学合成和分离纯化(-)-[11C)MHED的过程便捷,方法成熟,可操作性强,各项质量控制结果合格,适于人体注射。在对人的MHED PET显像研究中,健康人群对照组的各个组织器官MHED的浓集水平测定结果与国外文献的结果相仿,虽然各个组织器官的SUVmax及SUVmean均有差异,但是各个器官之间的代谢水平差异一致,即在人体有交感神经分布尤其是去甲肾上腺素代谢及排泄的组织器官中,MHED浓集水平明显增高;对于患者的显像研究中发现MHED PET可以准确地对可疑的PHEO/副神经节瘤做出较为特异的定性诊断。结合FDG PET的结果可以较为准确的判断出PHEO的良恶性。结论:分子模拟验证结果表明(-)-MHED与α1A肾上腺素受体的Ser188和Asp106的强静电相互作用可使其与受体间相互作用优于另3种异构体,这可能是(-)-MHED作为PET/CT示踪剂的原因。放化合成(-)-[11C]MHED过程成熟,可以为各项动物和人的科研和临床显像工作提供示踪剂。临床显像结果证明MHED非常高的亲交感神经的特性,同时也很好地验证了制备出的(-)-[11C]MHED非常理想,为进一步的应用于临床打下基础。
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