18F標識プローブの高効率マイクロスケール自動合成プラットフォームの開発

• 研究課題/領域番号: 20H03614
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 岩田 錬 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 名誉教授 (60143038)
• 研究分担者: 高橋 和弘 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (20370257) ; 原田 龍一 東北大学, 医学系研究科, 助教 (60735455)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: マイクロスケール合成 / フッ素-18 / PETプローブ / 自動合成 / 標識反応 / 濃縮法

研究開始時の研究の概要

マイクロスケール合成法は、PET核種の大きな利点である極微量の物質量を活かす新しい標識合成法であり、高価な試薬の使用量を大幅に低減できるだけでなく、高品質な標識プローブ合成を可能にする。本研究では、溶媒を蒸発させながら標識反応を行う濃縮マイクロスケール合成法を適用することで、3μL以下の反応溶媒での高効率標識合成を目指す。放射性のプローブ合成には必須である自動合成を行うための新しいマイクロスケール合成プラットホームを開発し、その有用性を実証する。加えて、既存の市販自動合成装置に濃縮合成法を適用して、合成スケールを大幅に縮小できることを示す。

研究成果の概要

18F標識プローブ合成においてMeCN-DMSO反応溶媒を使用し、MeCNを留去してDMSOに合成試薬を濃縮することで試薬使用量を減らしつつ合成収率を高めるマイクロスケール濃縮合成法を開発した。[18F]F-の効率的溶出（>90%）に要するK.222/KHCO3-MeOHの容量を、極少量のMP-1樹脂カラムの使用と捕捉－溶出の方向を逆転させることで10μLまで減らすことができた。この方法を適用して[18F]FETを46±6%の放射化学的収率で自動合成できた。次に濃縮法を改善して再現性良く5つの18F標識プローブを合成し、その有用性を実証した。この方法に基づく新しい自動合成装置を作製した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

PETプローブ合成にマイクロスケール濃縮合成法を適用することで、反応に要する高価な前駆体やHPLC精製溶媒の使用量を大幅に削減でき、高品質なプローブの迅速な調製が可能になり、その有用性は非常に大きい。加えて、少ない18F放射能量と試薬量で短時間内に繰り返して合成できるため、標識反応条件等の最適化に使用することで新規18F標識プローブの開発を促進できる。また少量で迅速な合成が可能な本法は、多品種少量のPETプローブのオンデマンド合成に最適であり、PET診断の拡大と深化に利するものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Mutations in RZF1, a zinc-finger protein, reduce magnesium uptake in roots and translocation to shoots in rice (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Natsuko I、Takagi Hiroki、Yang Xiaoyu、Nishizawa-Yokoi Ayako、Segawa Tenta、Hoshina Tatsuaki、Oonishi Takayuki、Suzuki Hisashi、Iwata Ren、Toki Seiichi、Nakanishi Tomoko M、Tanoi Keitaro
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 192 号: 1 ページ: 342-355
  • DOI: 10.1093/plphys/kiad051
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Role of Chirality of [¹⁸F]SMBT-1 in Imaging of Monoamine Oxidase-B (2022)
  • 著者名/発表者名: Harada Ryuichi、Shimizu Yuki、Du Yiqing、Ishikawa Yoichi、Iwata Ren、Kudo Yukitsuka、Yanai Kazuhiko、Okamura Nobuyuki、Furumoto Shozo
  • 雑誌名: ACS Chemical Neuroscience 巻: 13 号: 3 ページ: 322-329
  • DOI: 10.1021/acschemneuro.1c00655
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutagenesis Analysis of GMN Motif in Arabidopsis thaliana Mg2+ Transporter MRS2-1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yang Xiaoyu、Kobayashi Natsuko I、Hayashi Yoshiki、Ito Koichi、Moriwaki Yoshitaka、Terada Tohru、Shimizu Kentaro、Hattori Motoyuki、Iwata Ren、Suzuki Hisashi、Nakanishi Tomoko M、Tanoi Keitaro
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: - ページ: 870-874
  • DOI: 10.1093/bbb/zbac064
  • 査読あり
• [雑誌論文] 18F-THK5351 PET imaging in neurodegenerative tauopathies (2021)
  • 著者名/発表者名: Ezura M, Kikuchi A, Okamura N, Ishiki A, Hasegawa T, Harada R, Watanuki S, Funaki Y, Hiraoka K, Baba T, Sugeno N, Yoshida S, Kobayashi J, Kobayashi M, Tano O, Ishiyama S, Nakamura T, Nakashima I, Mugikura S, Iwata R, Taki Y, Furukawa K, Arai H, Furumoto S, Tashiro M, Yanai K, Kudo Y, Takeda A, Aoki M
  • 雑誌名: Front Aging Neurosci 巻: 13 ページ: 761010-761010
  • DOI: 10.3389/fnagi.2021.761010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis and evaluation of 2-pyrrolopyridinylquinoline derivatives as selective tau PET tracers for the diagnosis of Alzheimer's disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Lerdsirisuk Pradith、Harada Ryuichi、Hayakawa Yoshimi、Shimizu Yuki、Ishikawa Yoichi、Iwata Ren、Kudo Yukitsuka、Okamura Nobuyuki、Furumoto Shozo
  • 雑誌名: Nuclear Medicine and Biology 巻: 93 ページ: 11-18
  • DOI: 10.1016/j.nucmedbio.2020.10.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and pharmacokinetic characterisation of a fluorine-18 labelled brain shuttle peptide fusion dimeric affibody (2021)
  • 著者名/発表者名: Morito Takahiro、Harada Ryuichi、Iwata Ren、Du Yiqing、Okamura Nobuyuki、Kudo Yukitsuka、Yanai Kazuhiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 2588-2588
  • DOI: 10.1038/s41598-021-82037-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A concentration-based microscale method for 18F-nucleophilic substitutions and its testing on the one-pot radiosynthesis of [18F]FET and [18F]fallypride (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwata Ren、Terasaki Kazunori、Ishikawa Yoichi、Harada Ryuichi、Furumoto Shozo、Yanai Kazuhiko、Pascali Claudio
  • 雑誌名: Applied Radiation and Isotopes 巻: 166 ページ: 109361-109361
  • DOI: 10.1016/j.apradiso.2020.109361
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 18F-SMBT-1: A Selective and Reversible PET Tracer for Monoamine Oxidase-B Imaging (2020)
  • 著者名/発表者名: Harada Ryuichi、Hayakawa Yoshimi、Ezura Michinori、Lerdsirisuk Pradith、Du Yiqing、Ishikawa Yoichi、Iwata Ren、Shidahara Miho、Ishiki Aiko、Kikuchi Akio、Arai Hiroyuki、Kudo Yukitsuka、Yanai Kazuhiko、Furumoto Shozo、Okamura Nobuyuki
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Medicine 巻: 62 号: 2 ページ: 253-258
  • DOI: 10.2967/jnumed.120.244400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short-Term Magnesium Deficiency Triggers Nutrient Retranslocation in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogura Takaaki、Kobayashi Natsuko I.、Hermans Christian、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Shirasu Ken、Aoki Naohiro、Sugita Ryohei、Ogawa Takahiro、Suzuki Hisashi、Iwata Ren、Nakanishi Tomoko M.、Tanoi Keitaro
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 563-563
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.00563
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ボロン酸ピナコールエステル前駆体を用いる[18F]FDOPA自動合成法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡辺利光、岩田 錬、古本祥三、上野悟史、染佳梨子、樋口博紀
  • 学会等名: 第62回日本核医学会総会