68Ga-Radiofrmacos Inmaculada Romero Zayas

Especialista en Radiofarmacia. Institut de Diagnstic per la Imatge

Historia

Se empez a trabajar con 68Ga en los aos 60.

El primer generador positron cow:

Matriz inorgnica de Al2O3 eluido con 5 mM de EDTA 68Ga-EDTA

Complejo que primeramente se deba destruir antes del marcaje posterior. Tedioso

Principios del s. 21 : Desarrollo de generadores que permitan la obtencin de 68Ga(III)

Impresionantes resultados con 68Ga-DOTA-Octretidos.

El desarrollo de agentes de coordinacin : BFCA

Aumento del nmero de investigaciones de biomarcadores con 68Ga.

Velykan. Theranostics 2014, Vol. 4 (1):47-80

Por qu 68Ga?

Generadores de larga vida (1 ao) Coste efectivos. Ciclotrn independiente.

T1/2 de 68 min. Compatible con farmacocintica de RF de bajo peso molecular: pptidos, fragmentos de anticuerpos, haptenos y oligonucletidos.

Baja dosis de radiacin.

Qumica de coordinacin del Ga(III) bien establecida.

Qumica del Ga+3

En solucin acuosa: Galio exclusivamente en EO +3.

Qumica basada en la formacin de compuestos de COORDINACIN. (n de coordinacin ms estable es 6)

Acido fuerte de Lewis-------- Base fuerte de Lewis (N; O; S)

Qumica muy similar al Fe+3 Impurezas metlicas.

Intercambio del ligando con la transferrina.

Metal del grupo 13

Efecto del pH:

A pH:

Ga(H2O)63+ . Disuelto.

el ligando puede tener los tomos donantes protonados y no coordinarse con el metal.

A pH: (3 y 7)

Ga precipita formando coloides insolubles Ga(OH)3

Reaccin de coordinacin requiere solucin tampn:

pH adecuado para que los tomos donantes de electrones estn desprotonados.

Coordinacin dbil que mantenga el Ga(III) en solucin y evitar su precipitacin como Ga(OH)3 Ejemplos: Acetato sdico, HEPES.

Generador 68Ge/68Ga

68Ge

T 270,8 das.

Produccin: Ciclotrn de alta Energa. (30MeV) Irradiacin con protones

de un blanco de Ga natural slido.

Ventajas: no se depende de un nmero limitado de reactores nucleares (como el 99mTc)

68Ga

T 68 min.

Decay: 89% Emisin positrones

11% Captura electrnica

Emedia 0,740 MeV (Emx 1.9 Mev)

T1/2 rn padre >>> T1/2 rn hijo condiciones equilibrio secular

7h: Mximo rendimiento de elucin.

(Rendimientos de elucin > 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 especfica

TiO2

0,1 M HCl 0,6-1M HCl 0,05 M HCl 0,1 M HCl

GalliaPharm

GalliaPharm est autorizado en Espaa y otros pases europeos desde el mes de Junio. La Compaa debe presentar los textos de Ficha Tcnica, Prospecto y Material de Acondicionamiento del producto en espaol. (R.D 1345/2007 )

GalliaPharm

La actividad de calibracin: 0,75, 1,1; 1,48; 1,85 GBq

Su vida til es de 12 meses desde su fecha de calibracin.

7 h. para alcanzar el mximo rendimiento. Con 5 ml rendimiento de elucin de ms del 60 %. (habitual alrededor del 70%)

Es posible eluir el generador cada 4 horas.

68Ge (en % del total de 68Ga eluido). Tpicamente empieza con 0,0001% y puede aumentar ligeramente con el nmero de eluciones.

Para mantenerlo bajo debe ser eluido al menos una vez al da.

Breaktrought inferior al 0,001% que especifica la farmacopea en los 12 meses.

Si no ha sido eluido en ms de dos das: 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 administracin de los

radiofrmacos de 68Ga.

El 68Ge no proporciona ninguna emisin detectable

La cantidad de 68Ge, puede ser solo determinado despus de suficiente decay (preferiblemente ms de 24 h) de modo que el 68Ga detectado provenga del decaimiento del 68Ge .

Radiotoxicidad determinada por:

La larga vida del 68Ge.

La biodistribucin del 68Ge

Efecto biolgico del hijo: 68Ga en los sitios de deposicin del 68Ge.

Datos de toxicidad del 68Ge:

basados en viejos estudios de biodistribucin no intravenosos y en la forma qumica de GeO2 y Na2GeO3.

El lmite se defini basado en la hipottica asuncin de una total acumulacin del 68Ge(IV) en mdula sea y con infinita retencin.

2013. Velykan et al. Estudio de biodistribucin y dosimetra del 68Ge. Am J. Nucl Med Mol Imaging 2013: 3(2):154-165

Grupo 14 de la European Pharmacopoeia decidi disminuir el lmite de 68Ge en las preparaciones de 68Ga del 0,01% al 0,001%.

Eliminacin rpida y con t1/2 de 0,6h sin observarse acumulacin en ningn rgano, incluido mdula sea. El rgano Dosis-limitante es el rin. El limite podra reducirse almenos 100 veces sin suponer ningn dao al paciente

Seguridad de los generadores: Esterilidad COMO ASEGURAR LA ESTERILIDAD EN UN PERODO 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.

ADEMS

IMPUREZAS METLICAS: Zn (II), Fe (III), Al (III), Ti(IV) y 68Ge (IV)

Compiten con el 68Ga en su coordinacin con el precursor.

La reduccin de las impurezas metlicas puede ser reducido por elucin regular del generador.

En 5ml de eluido de un generador el mximo que se puede obtener es 1850MBq de 68Ga que contienen 1,2 ng de 68Ga. Impurezas metlicas pueden estar en el mismo rango.

Utilizar solo solventes (agua) y qumicos ultrapuros Evitar equipamiento metlico Utilizar agujas de alta calidad (acero inoxidable). Ej: Sterican

Limitaciones del eludo de 68Ga para se utilizado directamente:

Grandes volmenes de elucin

Elevada [H+]

Breackthrough 68Ge

Impurezas metlicas

Preconcentracin y purificacin del eluido

Procesamiento del eluido COLUMNA CROMATOGRFICA

INTERCAMBIO CATINICO INTERCAMBIO ANINICO

HCl > 4M

[68 Ga][GaCl4]-

[68 Ge]

H2O/NaOH (400L, 0.5M)

HCl 0.1N HCl 0.1N

Acetona 98% con HCl 0,02M(1mL)

[68 Ga]GaCl3

[68 Ge]

Variante: 500L NaCl 5M +12,5 L

de 5,5 M HCl

Procesamiento del eluido: FRACCIONAMIENTO

Problema: 68Ge breakthrough

Automatizacin

Ventajas: Altos rendimientos de

marcaje.>60% Alta reproducibilidad. Seguridad en la proteccin

radiolgica. On-line documentacin.

Inconveniente: Alto precio.

67

Conjugation

Strategies

IIIa

Chemical modifications

using

bifunctional

chelating

agents

(BFCAs)

(bio)molecule X

radiometal

bifunctional

chelating

agents

(BFCAs) for

the

stable

coordination

of a

radiometal

and its

attachment

to a (bio)molecule

Y

chelator

linker/spacer

(bio)molecule XY

covalent bond

radiometal

chelateX, Y

= functional groups

BFCAs de cadena abierta

Cinticas ms rpidas a T ambiente

Menor estabilidad.

Continuan teniendo inters ya que facilitaria el desarrollo de radiofrmacos tipo KIT.

55

Exchange 88Y3+/natY3+

(pH

4.5, 22C)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100time (h)

% in

tac

t Y

-88

co

mp

lex

bif. CTPA

DTPA

bif. DTTA

NN N

COOHCOOHCOOH

COOHHOOC

NO2

NN N

COOHCOOHCOOH

COOHHOOC

NN N

COOH

COOHHOOC

HOOC

NO2

Denticity

and pre-organisation

of acyclic chelators

are important factors.Denticity

and pre-organisation

of acyclic chelators

are important factors.

DTPA (111In)

H2depda HBED-CC Inhibidores del PSMA: (afinidad que los anlogos con DOTA)

Derivado de deferiprona Modificacin de la Deferoxamina (DFO)

BFCAs macrocclicos Ms estables

TRAP:

Ramificaciones funcionalizados con cido fosfnico.

T. ambiente y pH extremos de 1.

Selectividad hacia el Ga(III).

31

Examples

of Macrocyclic

Chelators

I

N N

N

OH

O

O

HO

HO O

N N

N

N

N

N

COOH

COOH

HOOC

HOOC

HOOC

COOH

N

NN

NN

HOOC

COOH

COOH

HOOC

COOH

O OH OHO

OHOO OH

N

NN

NN

NN

N

O OH OHO

OHOO OH

N

NN

N

O OH OHO

OHOO OH

DOTA TRITA

NOTA

TETA

PEPA HEHA

almost all radiometals In-111

Ac-225, Bi-213Ga-67/68, In-111, Cu-64

32

Examples

of Macrocyclic

Chelators

II

crossbridged

macrocycles

DiAmSar

(cages)

Notni

etal., Chem. Eur. J. 2011, 17, 14718

Dadwal

et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 7513

Cu-64

Bi-213

Ga-68

DOTA: Cintica de formacin del complejo baja. Requiere Ts altas

TACN: TRIAZACYCLONONANE:

NOTA y Derivados: NODASA, NODAGA...

Anlogos 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)

Applications of Radionuclide Generators / Diagnosis

Estructura por cristalografa de rayos x Y-DOTA-D-Phe-NH2

Estructura por cristalografia de rayos x Ga-DOTA-D-Phe-NH2

Los usados clnicamente son:

68Ga-DOTATOC Afinidad R sst2 y sst5

68Ga-DOTATATE Selectividad R sst2

68Ga-DOTANOC Alta afinidad R sst2,3 y 5

TERAGNSTICOS

68Ga-DOTATOC y 68Ga- DOTATATE imagen del tumor destinado a tratamiento con sus pares de 90Y o 177Lu.

68GaDOTA-TATE vs DOTA-TOC: Diez veces ms 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 clnica.

DOTA-NOC: sensibilidad en la deteccin de lesiones pequeas, particularmente en el hgado, ndulos linfticos y metstasis seas.

PSMA (Prostate-specific membrane antigen)

R membrana celular: sobreepresin en las clulas de cncer de prstata. Aumenta con el estadio y grado del tumor.

Sitio activo de unin:

lugar hidrofbico. (interacciona el agente bifuncional)

Lugar de interaccin con los inhibidores basados en la urea: Farmacforo:

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 acumulacin en

pequeas metstasis.

Vs. 18F-Colina :

Deteccin de lesiones mucho antes en pacientes con bajo PSA.

Eder et al. Eur J Nucl Mol Imaging 2013;40:819-823

Potencial deteccin de lesiones de pequeo tamao en pacientes con Cncer de prstata y bajo nivel de PSA .

Otros....

Galligas: 68

Ga-Cl marcan particulas de carbono de manera similar a la produccin del Technegas.

68

Ga-MAA

Agente miocrdico de perfusin : 68

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 n9

Velykan. Theranostics 2014, Vol. 4 (1):47-80

Difosfonatos, marcados con 68Ga: [68Ga]BDAMD

nico estudio Estado Espaol....

Fig.1 Reconstruccin volumtrica 3D PET.

Inyeccin de 4mCi (148MBq) [68Ga]-Ga-DOTANOC Captacin patolgica: regin proximal del fmur izquierdo

CENTRO DE INVESTIGACIONES MDICO-SANITARIAS, MLAGA

Sospecha tumor productor de FGF23 inductor de osteomalacia

Temas como la seguridad de los generadores, el uso de sistemas automatizados, la dificultad de obtener la autorizacin de comercializacin tanto para los generadores como del producto final, as como la baja expectativa de retorno de la inversin por parte de la industria, son analizados en estas editoriales.

La prctica clnica con 68Ga-pptidos, recae principalmente en la preparacin magistral:

Prescripcin mdica para un paciente individual. Preparado en farmacia (una radiofarmacia con estatus de farmacia)

Requerimientos descritos en farmacopeas u otras monografas aprobadas.

Espaa: los productos medicinales por va intravenosa

especficamente excluidos de la posibilidad de ser preparados de forma magistral.

... mejorando

En muchos pases: solucin regulatoria especfica que permitira el uso clnico de RF preparados a baja escala (sin la necesidad de obtener autorizacin de comercializacin o ensayos clnicos):

P.ej: Italia o Reino Unido.

Gua especfica para cGRPP a baja escala (small scale in house)

Anexo 3 sobre la preparacin de radiofrmacos en establecimientos sanitarios del PIC/S (marzo 2014) (Pharmaceutical Inspection Convention and Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme)

Borrador monogrfico para la Farmacopea Europea de: Compounding of radiopharmaceuticals, que incluye un captulo dedicado a los estndares de la preparacin extempornea de radiofrmacos, y que ha sido enviado a las autoridades.

Las autoridades regulatorias e inspectores son conscientes de la necesidad de estandares comunes para la preparacin 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 Regulacin (EU) n 536/2014 sobre ensayos clnicos en productos medicinales para uso humano .

................................Necesidades

BFCAs que permitan el marcaje especfico, a T ambiente y bajos pHs.

Disponibilidad de KITS: Facilitacin a las empresas la autorizacin de estos kits.

Disponibilidad de precursores que cumplan GMPs.

Legislacin que nos permita realizar a baja escala RF fuera de la autorizacin de comercializacin.

Inversiones en adecuadar nuestras radiofarmacias a los estndares de calidad exigidos.

Formacion y cualificacin del personal.

Comunicacin con las autoridades sanitarias desde las sociedades cientficas.

Fase III del Estudio Clnico para la comercializacin del Somakit: