Nuclear imaging with 188Re(V)-meso-DMSA and 188Re(V)-rac-DMSA in nude mice xenografted with a neuroendocrine tumor cells

Abstract

[한글]레늄-188 (188Re, t1/2 = 16.9h)은 베타입자 (Eb = 2.11 MeV)와 감마선 (Eg = 155 keV)을 방출하는 방사성동위원소로써 핵의학분야에서 진단 및 치료용으로 아주 다양하게 연구되어지고 있다. 부분입체이성질체로 존재하는 DMSA (dimercaptosuccinic acid)는 두 가지 형태인 meso형과 racemic (rac)형으로 존재한다. 본 논문에서는 meso형과 rac형의 DMSA에 방사성동위원소인 레늄-188을 표지하여 얻은 방사성표지화합들의 성질을 in vitro와 in vivo에서 비교하였으며, 그 결과를 통해 이들이 핵의학적 진단 및 치료제로서 이용 가능성이 있는지에 대해 평가하였다.rac-2,3-DMSA는 acetylenedicarboxylic acid와 thioacetic acid를 시작물질로 하여 두 단계에 걸쳐 14%의 수율로 합성하였다. DMSA에 레늄-188을 표지하기 위해 환원제로써 SnCl2를 많이 사용하는데, 이 대신 sodium metabisulfite (MBS, Na2S2O5)를 사용할 경우 신장에 대한 친화성을 줄일 수 있다는 보고가 있어 MBS를 환원제로 사용하여 표지하였다. 표지반응 결과 두 물질의 최적조건은 서로 다른 경향을 보여 주었다. 188Re(V)-meso-DMSA는 pH 2에서 높은 표지수율을 보인 반면, 188Re(V)-rac- DMSA는 pH 5에서 가장 높은 표지수율을 얻을 수 있었다. 그리고 높은 표지수율을 얻기 위해서는 188Re(V)-rac-DMSA가 좀 더 많은 양의 DMSA와 환원제를 필요로 하였다. 생화학 특성을 조사하기 위해 in vitro에서 이들 표지화합물들의 안정성, 친유성, 단백질 결합능들을 실험하였다. 이들 부분입체이성질성 DMSA의 188Re 착체들은 실온에서 24시간까지 안정적으로 존재하였으며, 단백질 결합능은 비슷하였으나 188Re(V)-meso-DMSA가 188Re(V)-rac-DMSA보다 더 큰 친유성을 보였다. PC-12 신경 내분비 종양 세포가 이식된 BALB/c nude mice에서 두 방사성표지화합물들의 생체분포 및 영상을 얻어 비교하였다. 188Re(V)-meso-DMSA는 다른 장기에 비해 뼈와 신장에 많이 집적되었으나, 188Re(V)-rac-DMSA는 위와 신장에 많이 집적되었다. 또한 188Re(V)-rac- DMSA가 188Re(V)- meso-DMSA에 비해 종양 세포에 더 많이 집적된 결과를 보여 주었다. 두 물질의 영상 비교에서는 생체분포의 결과와 일치하였는데, 188Re(V)-meso- DMSA는 뼈, 신장, 이식된 종양 세포부위 등에 많이 집적된 영상을 확인할 수 있었고, 188Re(V)-rac-DMSA는 위, 신장, 이식된 종양 세포부위에 집적된 뚜렷한 영상을 확인할 수 있었다.위와 같은 결과를 통해 두 가지 부분입체이성질성 DMSA의 188Re 착체들를 신경 내분비 종양의 진단 및 치료에 적용할 경우, 188Re(V)-rac-DMSA가 188Re(V)-meso-DMSA 보다 우수할 것임을 확인하였다.

[영문]Rhenium-188 is a very attractive radioisotope for a variety of therapeutic and diagnostic applications in nuclear medicine. Dimercaptosuccinic acid(DMSA) exists in the meso or racemic (rac) form. In this study, 188Re complexes with diasteromeric DMSA were prepared to compare the property of 188Re(V)-rac-DMSA with 188Re(V)-meso-DMSA in in vitro and in vivo models and to evaluate their possibile use as a tumor diagnostic and therapeutic agent.rac-2,3-DMSA was synthesized through two steps with 14% yields. 188Re(V)-DMSA complexes were prepared from meso- and rac-2,3-DMSA by labeling with 188Re in the presence of sodium metabisulfite (MBS, Na2S2O5). For maximum yields, 188Re(V)-rac-DMSA was needed a higher concentration of MBS and rac-2,3-DMSA. 188Re(V)-meso-DMSA showed high labeling efficiency at pH 2, whereas 188Re(V)-rac-DMSA was prepared at pH 5 for maximum yields. Both 188Re(V)-meso-DMSA and 188Re(V)-rac-DMSA showed excellent radiochemical purity and stability at room temperature. 188Re(V)-meso-DMSA observed more lipophilic than 188Re(V)-meso-DMSA. In serum protein binding assay, 188Re(V)-meso-DMSA and 188Re(V)-rac-DMSA showed almost similar property. Tumor uptakes of 188Re(V)-rac-DMSA and 188Re(V)-meso-DMSA in xenografted nude mice were 1.15 %ID/g and 0.40 %ID/g at 1h post injection, respectively. The gamma camera image of 188Re(V)-rac-DMSA showed more selectively localized than 188Re(V)-meso-DMSA on tumor region in xenografted nude mice.These results demonstrated that 188Re(V)-rac-DMSA may have better potential than 188Re(V)-meso-DMSA as a diagnostic and therapeutic agent for treatment of nueroendocrine tumor.