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

• 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.

Metal del grupo 13

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.

• 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

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

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 > 4M

[68 Ga][GaCl4]-

[68 Ge]

H2O/NaOH (400µL, 0.5M)

HCl 0.1N HCl 0.1N

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

[68 Ga]GaCl3

[68 Ge]

Variante: 500μL NaCl 5M +12,5 μL

de 5,5 M HCl

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.

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

• Cinéticas más rápidas a Tª ambiente

• Menor estabilidad.

Continuan teniendo interés ya que facilitaria el desarrollo de radiofármacos tipo KIT.

55

Exchange 88Y3+/natY3+

(pH

4.5, 22°C)

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 análogos con DOTA)

Derivado de deferiprona Modificación de la Deferoxamina (DFO)

BFCAs macrocíclicos Más estables

TRAP:

Ramificaciones funcionalizados con ácido fosfínico.

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: Cinética de formación del complejo baja. Requiere Tªs altas

TACN: TRIAZACYCLONONANE:

NOTA y Derivados: NODASA, NODAGA...

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)

Applications of Radionuclide Generators / Diagnosis

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

TERAGNÓSTICOS

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 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.

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.

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

Potencial detección de lesiones de pequeño tamaño en pacientes con Cáncer de próstata y bajo nivel de PSA .

Otros....

• Galligas: 68

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

•68

Ga-MAA

• Agente miocárdico de perfusión : 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 nº9

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

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

Único estudio Estado Español....

Fig.1 Reconstrucción volumétrica 3D PET.

•Inyección de 4mCi (148MBq) [68Ga]-Ga-DOTANOC •Captación patológica: región proximal del fémur izquierdo

CENTRO DE INVESTIGACIONES MÉDICO-SANITARIAS, MÁLAGA

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 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: