Radiotoxicologie, Radiochimie, RadiopharmacieFARM 3200

Cours n° 10

RADIOPHARMACIE (4) Autres Radiopharmaceutiques

Prof. Bernard Gallez

Autres Radiopharmaceutiques

Isotopes de l’iode201Tl

Traceurs PET

Composés pour Radiothérapie métabolique

Exemples

Approches théranostiques

Isotopes de l’iode

Scintigraphie In vitro Thérapie

123I vs 131I

Pour la même activité injectée, dose reçue par le patient est1000 x plus élevée pour administration de 131I que pour 123I !

Production de 123I

12454Xe (p,2n)123

55Cs 12354Xe 123

53I

12454Xe (p,pn) 123

54Xe 12353I

Production de 123IDiagnostic

CE CE

CE

Na123IContrôle de qualité

Pureté radionucléidique

Recherche de 124I

A adapter en fonction du mode de production

Pureté radiochimique

Recherche de produits d’oxydation (IO3- et IO4

-), surtout dans les produits de haute activité spécifique

Chromato papier Whatman 1; éluant MeOH/eau 7/3

Produits de fissionExemple d’isolement de 131I

Na131IContrôle de qualité

Pureté radionucléidique

Recherche des produits de fission

Pureté radiochimique

Recherche de produits d’oxydation (IO3- et IO4

-), surtout dans les produits de haute activité spécifique

Chromato papier Whatman 1; éluant MeOH/eau 7/3

o-123/131I-iodohippurate

Utilisation: marqueur de la sécrétion tubulaire

Préparation: échange catalysé par le cuivre

CQ: pureté radiochimique

CCM: silicagel; éluant: toluène, n-butanol, acide

acétique, eau, 80/20/4/10 F

I- HIP OIB

Autre exemple: voir plus loin MIBG

201TlCl

Période: T=73.1h

Préparation

Irradiation du thallium naturel 203Tl

203Tl(p,3n)201Pb

201Pb: T=9.4h, séparé de la cible par chromatod’échange d’ions. Décroissance durant 32h. 201Tl3+

passé sur colonne échangeuse d’ions pour enlever 201Pb. 201Tl3+ est ensuite réduit en 201Tl+.

Usage: scinti cardiaque

201TlCl

Pureté radionucléidique

Spectrométrie gamma

Recherche de 200Tl, 202Tl, 201Pb, 203Pb

Pureté radiochimique

Identité de Tl+, et non pas Tl3+

Chromato, papier Whatman, tampon phosphate/acétone (1/9)

Tl+ à l’origine, Tl3+ au front

111In

T = 67.2h

Gamma: 173 keV et 247 keV

Utilisation justifiée quand distribution non spécifique prolongée, temps de wash-outsanguin important.

Marquage d’Ac, peptides, peptidomimétiques, …

Emetteurs de positons

Application des GMP !

Emetteurs de positons

Formes chimiques simples pour les isotopes de courte demi-vie

Oxygène-15

O2, CO, CO2, H2O

Azote-13

NH3

Formes élaborées:

Carbone-11

Marquage de ligands de récepteurs

Marquage de molécules en développement

Fluor-18

Marquage de ligand de récepteurs

Quelques produits très utilisés, dont le FDG

[18F]-FDG (fluoro-deoxyglucose)

Aperçu général de la préparation

NaOH

•Introduire en position 2 l’atome de fluor•Masquer et protéger les autres groupes hydroxyles par un groupe acétyle•Substitution avec inversion de configuration: partir d’un mannose protégé•Déprotéger produit acétylé par hydrolyse

(p,n)

Contrôle de qualitéPureté radionucléidique

Réaction 18O(p,n)18F en compétition avec 18O(p,α)13N

Contaminants métalliques possibles provenant de la cible (ex: 48V)

Spectrométrie γ (mais, ne distingue pas les autres émetteurs β+)

Détermination de période

Détection de 18F-

Dérivés de 2-[18F]fluoroglucose non totalement déacétylés

HPLCTLC

Contrôle de qualitéPureté radiochimique

QC of PET products[18F]-FDG monograph

Radiochemical Purity

HPLC TLC

Chemical purity

•2-fluoro-2-deoxy-D-glucose and 2-chloro-2deoxy-D-glucose (TLC)

•Aminopolyether (TLC with standard solutions)

•Tetralkyl ammonium salts (HPLC)

•Residual solvents: Gas Chromatography (acetonitrile, ethanol)

QC of PET products[18F]-FDG monograph

Stérilité

Absence d’endotoxines

Osmolarité

pH

Contôle de qualitéAutres tests pharmaceutiques

[18F]-FDGBatch protocol

[18F]-FDGBatch protocol

Autres Radiopharmaceutiques

Isotopes de l’iode201Tl111In

Traceurs PET

Composés pour Radiothérapie métabolique

Exemples

Approches théranostiques

Combinaison diagnostic/thérapeutique

Radiothérapie métabolique

Biodistribution du radionucléide

Accumulation sélective dans la tumeur

Eviter accumulation dans autres tissus pour éviter radiotoxicité (reins, foie,…)

Qualités physiques

Emetteurs β -

Emetteurs d’e- Auger

(alpha)

Peu de gamma, mais intérêt en monitoring thérapeutique

Radiothérapie métaboliqueExemples

131I

Thyroïde

T = 8 jours

β- 610 keV

32P (phosphate)

Leucémies, métastases osseuses, polycytemia vera

T = 14.3 jours

β- 1.71 MeV

Radiothérapie métaboliqueMétastases osseuses (palliatif)

89SrCl2

T = 50.6 jours

β- 1.46 MeV

153Sm (EDTMP)

T = 46.3 h

β- 640 – 710 -810 keV

186Re (HEDP)

T = 89.3 h

β- 1.07 MeV

Analogie chimique avec Tc: autres complexes envisageables

Approche théranostique

Combinaison d’un médicament avec un outil de diagnostic synergique

INDIVIDUALISATION DE TRAITEMENT

Prédire et sélectionner le patient qui est susceptible de répondre au traitement

Approche théranostiqueExemple

Combinaison:

Exploration isotopique (utilisation de la scintigraphie) à usage diagnostique

Radiothérapie métabolique (destruction sélective tumorale par administration de substances radiotoxiques avec tropisme tumoral)

Tumeurs neuroendocrines:

Surexpression de certains récepteurs:

Systèmes de capture de noradrénaline

Récepteurs à la somatostatine

Autres récepteurs

Caractérisation tumorale non invasiveRécepteurs particuliers ?

Caractérisation tumorale non invasiveTumeurs neuroendocrines/MIBG

Analogue de la noradrénaline

Captation par tumeurs

Phéochromocytomes

Paragangliomes

Neuroblastomes

Approche théranostiqueExemple du MIBG

Utilisation dans un premier temps de 123I-MIBG (corps entier)

En fonction du résultat, utilisation de dose élevée de 131I-MIBG pour son effet radiotoxique

Caractérisation tumorale non invasiveTumeurs neuroendocrines/Somatostatine-R

Surexpression des récepteurs à la Somatostatine surexprimés dans de nombreuses tumeurs neuroendocrines

Utilisation d’analogues peptididiques ou peptidomimétiques marqués111In-DTPA-octréotide utilisé en routine clinique

111In

T = 67.2h

Gamma: 173 keV et 247 keV

Utilisation justifiée quand distribution non spécifique prolongée, temps de wash-outsanguin important.

Marquage d’Ac, peptides, peptidomimétiques, …

111In

Caractérisation tumorale non invasiveTumeurs neuroendocrines/Somatostatine-R

Exemples d’autres analogues de la somatostatine en évaluation

Caractérisation tumorale non invasiveTumeurs neuroendocrines/Somatostatine-R

Caractérisation tumorale non invasiveTumeurs neuroendocrines/Somatostatine-R

Caractérisation tumorale non invasiveTumeurs neuroendocrines/Autres récepteurs

Caractérisation tumorale non invasiveRécepteurs particuliers ?Approche non limitée aux tumeurs neuroendocrinesExemple: Tumeurs et métastases avec surexpression de récepteursaux oestrogènes. Si présence révélée par imagerie, hormonothérapie

Approche théranostiqueExemple du Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)

ZEVALIN est un anticorps monoclonal IgG, spécifique de l’antigène CD20 des lymphocytes B. Il est couplé au tiuxetan, un agent chélatant les radioisotopes Yttrium-90 ou Indium-111.

Pendant la maturation des lymphocytes B, l’antigène CD20 est exprimé au stade des lymphoblastes B, et il perd son expression lors du stade final de maturation des lymphocytes B. L’antigène CD20 est aussi exprimé sur plus de 90% des cellules de lymphomes non Hodgkiniens (LNH).

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Pourquoi un Ac dirigé contre le CD20?

Intérêt de cette thérapie:

Expression stable en surface des cellules

Après liaison à l’Ac, l’Ag n’est ni libéré de la surface cellulaire, ni internalisé

Pas de réactivité croisée avec autres leucocytes ou autres cellules souches hématopoïétiques

Le traitement induit la diminution des lymphocytes CD20-positifs normaux. Ce phénomène est temporaire: récupération à partir des cellules souches et des précurseurs précoces des lymphocytes B.

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Pourquoi un Ac dirigé contre le CD20?

L’Ac lié à l’90Y se lie donc spécifiquement aux antigènes CD20

L’isotope 90Y est un émetteur β- pur. Le trajet moyen de ses particules est de 5 mm:

Détruit les cellules-cibles et ses voisines

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Schéma d’utilisation

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Schéma d’utilisation

Chaque administration isotopique de Zevalin doit être précédée d’une administration de rituximab (autre Ac antiCD20)• pour éliminer les lymphocytes B circulants• pour irradier plus sélectivement les cellules lymphomateuses

NB: Le Zevalin est actuellement indiqué pour les lymphomes réfractaires aux traitements par le rituximab

• 1° jour:• administration 111In-Zevalin• imagerie scintigraphiques 48-72h après administration

• Jour 7-8-9:• administration 90Y-Zevalin

Rôle de l’administration de 111In-Zevalin

Evaluer la biodistribution

• Attendue

• Modifiée

De l’anticorps radiomarqué

Présence de la cible

Absence de distribution dans tissus environnants

(toxicité)

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Schéma d’utilisation

Rôle de l’administration de 111In-Zevalin

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Schéma d’utilisation

Rôle de l’administration de 111In-Zevalin

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Schéma d’utilisation

Rôle de l’administration de 111In-Zevalin

Zevalin® (Ibritumomab Tiuxetan)Schéma d’utilisation

CaptationRénale

anormale

Instructions pour le radiomarquage de Zevalin par l'yttrium-90

Du chlorure d'yttrium-90 stérile, apyrogène, de la qualité spécifiée ci-dessus doit être utilisé pour la préparation du [90Y]-Zevalin.

Avant le radiomarquage, ramener Zevalin conservé au réfrigérateur à la température ambiante (25°C).

Nettoyer le bouchon en caoutchouc de tous les flacons de la trousse ne contenant pas de produit radioactif et celui du flacon de chlorure d'yttrium-90 avec un tampon imbibé d'alcool approprié et les laisser sécher à l'air.

Placer le flacon de réaction ne contenant pas de produit radioactif dans un dispositif protégé (plastique gainé de plomb).

Étape 1 : Transférer la solution d'acétate de sodium dans le flacon de réactionA l'aide d'une seringue stérile de 1 ml, transférer la solution d'acétate de sodium dans le flacon à réaction. Le volume de solution d'acétate de sodium ajouté équivaut à 1,2 fois le volume de chlorure d'yttrium-90 transféré à l'étape 2.

Étape 2 : Transférer le chlorure d'yttrium-90 dans le flacon à réactionA l'aide d'une seringue stérile de 1 ml, transférer aseptiquement 1500 MBq de chlorure d'yttrium-90 dans le flacon de réaction contenant la solution d'acétate de sodium transférée à l'étape 1. Bien mélanger en recouvrant la totalité de la surface interne du flacon de réaction. Mélanger en retournant ou en faisant rouler le conteneur, en évitant de faire apparaître de la mousse ou d'agiter la solution.

Étape 3 : Transférer la solution d'ibritumomab tiuxétan dans le flacon de réactionA l'aide d'une seringue stérile de 2 à 3 ml, transférer 1,3 ml de solution d'ibritumomab tiuxétan dans le flacon de réaction. Bien mélanger en recouvrant la totalité de la surface interne du flacon de réaction. Mélanger en retournant ou en faisant rouler le conteneur, en évitant de faire apparaître de la mousse ou d'agiter la solution. Laisser incuber la solution de chlorure d'yttrium-90/acétate de sodium/ibritumomab tiuxétan à température ambiante pendant 5 minutes. Un temps de marquage supérieur à six minutes ou inférieur à quatre minutes entraînerait une incorporation inadéquate du radio-isotope.

Étape 4 : Ajouter la solution tampon dans le flacon de réactionA l'aide d'une seringue de 10 ml munie d'une aiguille de gros calibre (18-20 G), prélever une quantité de solution tampon permettant d'obtenir un volume combiné total de 10 ml. Une fois les 5 minutes d'incubation terminées, ajouter la solution tampon dans le flacon de réaction, ce qui met fin au marquage .Immédiatement avant cette addition, prélever dans le flacon de réaction un volume égal d'air afin de normaliser la pression. Ajouter doucement la solution tampon en la faisant couler le long d'une face du flacon à réaction. Ne pas faire mousser, secouer ou agiter le mélange.

Étape 5 : Détermination de la pureté radiochimique du flacon de réaction contenant [90Y]-ZevalinLa pureté radiochimique de la préparation radiomarquée se définit comme l'incorporation d'au moins

95% d'yttrium-90 dans l'anticorps monoclonal.

Instructions pour le radiomarquage de Zevalin par l'yttrium-90

Instructions pour la détermination de la pureté radiochimique

Matériel requis :

- Chambre de développement pour chromatographie

- Phase mobile : solution de chlorure de sodium à 0,9% (9 mg/ml),sans agent bactériostatique

- Bandes de CCM (par exemple, plaques pour CCM recouvertes de gelde silice (GS), réf. n° 61885,

Gelman Sciences, Ann Arbor, Michigan, Etats-Unis, ou équivalent ; dimensions : 0,5 cm x 6 cm; origine : 1,4 cm; trait de coupe : 3,5 cm; front de solvant : 5,4 cm)

- Flacons pour scintillation

- Cocktail de liquide de scintillation (par exemple, Ultima Gold, n° catalogue 6013329, Packard Instruments, Etats-Unis, ou équivalent).

Procédure de dosage1) Verser environ 0,8 ml de solution de chlorure de sodium à 0,9% dans la chambre de développement, en veillant à ce que le liquide n'atteigne pas le repère d'origine de la bande de CCM, situé à 1,4 cm.

2) A l'aide d'une seringue à insuline de 1 ml, munie d'une aiguille de calibre 25 à 26 G, déposer une goutte suspendue (7- 10 µl) de [90Y]- Zevalin sur l'origine de la bande de CCM. Préparer une bande à la fois et analyser trois bandes de CCM. Il peut s'avérer nécessaire de procéder à une dilution (au 1/100ème) avant d'appliquer la solution de [90Y]- Zevalin sur les bandes de CCM.

3) Placer la bande de CCM dans la chambre de développement et laisser le front de solvant migrer audelà du repère des 5,4 cm.

4) Retirer la bande de CCM et la couper en deux moitiés au niveau du trait de coupe situé à 3,5 cm. Placer chaque moitié dans des flacons à scintillations différents et y ajouter 5 ml de cocktail LSC (par exemple, Ultima Gold, n° catalogue 6013329, Packard Instruments, Etats- Unis, ou équivalent). Analyser chaque flacon dans un compteur bêta ou un compteur approprié pendant une minute (CPM), noter les nombres nets obtenus, corrigés pour tenir compte du bruit de fond.

5) Calculer la pureté radiochimique (PRC) moyenne à l'aide de la formule suivante :

6) PRC moyenne en % = CPM net (moitié inférieure) x 100 CPM net (moitié supérieure) + CPM net (moitié inférieure)

7) Si la pureté radiochimique moyenne est inférieure à 95%, la préparation ne doit pas être administrée.

Instructions pour la détermination de la pureté radiochimique

Final words…

Quality assurance: a matter of philosophy

Think everything through to guarantee thequality

Important to report the problemsSee S. Hesslewood, Eur J Nucl Med Mol Imag 2003, 30, BP87-BP94

Some centers never found any problems ofquality using radiopharmaceuticals…

simply, because they never did any qualitycontrol on their preparations…

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