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一种TSPO转位蛋白PET探针在神经炎症中的显影方法与流程

2021-01-08 11:01:14|233|起点商标网
一种TSPO转位蛋白PET探针在神经炎症中的显影方法与流程

本发明涉及一种tspo转位蛋白pet探针在神经炎症中的显影方法,属于医学影像技术领域。



背景技术:

目前,神经炎症是对中枢神经系统(cns)局部损伤或远端病理事件的反应,通常发生在多种神经系统疾病中,包括阿尔茨海默氏病(ad),帕金森氏病(pd),多发性硬化症(ms),亨廷顿舞蹈病(hd)和肌萎缩性侧索硬化症(als)。神经炎症通常在各种神经病理学中起着重要作用,针对神经炎症的诊断和治疗通常被认为对疾病进展的监测和新疗法的评估至关重要。在这些实验中,神经影像学提供了一种非侵入性工具来表征和监测体内神经炎症。作为神经影像学方法之一,正电子发射断层扫描(pet)可用于纳摩尔水平,同时以高灵敏度和特异性可视化定量分子靶标。

translocatorprotein(tspo,18kda)是用于神经发炎的最流行的pet成像生物标志物之一,在神经炎症研究中经历了20多年的实验验证。tspo正式称谓为外周苯二氮卓类受体,是一种线粒体外膜蛋白,主要位于包括肺,心脏,肾脏和鼻上皮在内的外周器官中。在健康的大脑中,tspo的表达水平极低,但是当小胶质细胞因脑损伤而在神经炎症中被激活时,tspo的表达会过高。tspo的过度表达被认为是许多神经系统疾病(包括中风,ad,pd,ms,hd和als)中神经炎症的生物标志物。在先前的实验中,tspo成像已被用作在临床和临床前实验中阐明神经炎症作用并评估对脑疾病的治疗作用的强大工具。

在过去的几十年中,已开发了许多tspo-pet放射性示踪剂来实验多种疾病中的神经炎症。在这些放射性示踪剂中,迄今为止最常用的一种是11c-pk11195,但它有几个局限性,包括高非特异性结合,低脑渗透,低信噪比(snr),低灵敏度,量化能力差。因此,进行了许多实验以开发新型tspo放射性示踪剂,包括标记有11c(11c-daa1106、11c-pbr28)或18f(18f-fedaa1106、18f-feppa,18f-pbr06)的苯氧基芳基乙酰胺衍生物,咪唑并吡啶衍生物(11c-clinme)和吡唑并嘧啶衍生物(18f-dpa-714)。其中,18f-dpa-714是具有高tspo结合亲和力的吡唑并嘧啶放射性示踪剂。标有18f的18f-dpa-714具有比11c-pk11195(20分钟)更长的半衰期(110分钟)。它广泛用于tspo-pet成像中,以动态监测脑部炎症反应和疾病进展,并显示出更高的生物利用度,更低的非特异性结合和更高的不可置换结合潜能(bpnd)。使用18f-dpa-714的临床实验已在als,ad和中风后实验中进行,在神经影像学实验中显示出巨大的希望。

尽管tspopet成像已在多种神经炎性疾病中进行,但仍存在一些缺点,包括相对较低的神经炎性摄取,低snr和对tspo表达的小差异(对半定量参数(%id/cc或suv)。为了克服这些限制,tspo成像中经常引入诸如vt,bpnd和dvr之类的宏参数,目的是充分表征放射性示踪剂的药代动力学,tspo表达水平,以及提高snr和改善成像视觉效果。实际上,具有较高结合特异性的放射性示踪剂通常表现出较高的宏观参数值(如bpnd),较高的snr,因此在pet成像中具有更好的视觉效果,以及对tspo密度变化的较高灵敏度。

通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:

(1)现有的11c-pk11195放射性示踪剂存在高非特异性结合,低脑渗透,低信噪比(snr),低灵敏度,量化能力差。

(2)现有将tspopet成像应用到多种神经炎性疾病中,仍存在相对较低的神经炎性摄取,低snr和对tspo表达的探测低灵敏度。

解决以上问题及缺陷的难度为:

(1)缺少具有高灵敏度,低信噪比,量化能力强的tspo-pet探针。

(2)缺少相应探针的诊断与影像评估及分析方法。

(3)缺少临床前及临床诊断及相应的分析数据。

解决以上问题及缺陷的意义为:能够更加精确的反应tspo在神经系统疾病中的表达状况,从而能够更为精确的评估神经炎症在多种神经系统疾病中的进展程度,并在此基础上评估神经炎症对于此类疾病诊断与治疗的意义。



技术实现要素:

本发明的目的是为解决如何能够更加精确的反应tspo在神经系统疾病中的表达状况,从而能够更为精确的评估神经炎症在多种神经系统疾病中的进展程度的技术问题。

为达到解决上述问题的目的,本发明所采取的技术方案是提供tspo转位蛋白探针在神经系统疾病中的应用,通过pet图像共配准及动态pet数据分析;并利用动脉血浆输入功能aif进行成像分析,生成每个放射性示踪剂的logan图和总分布体积vt的参数图像;通过使用健康大脑作为参考区域的参考logan模型,生成用于结合能力常数bpnd的参数图像。

优选地,tspo转位蛋白探针设为18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b。

本发明提供一种tspo转位蛋白pet探针在神经炎症中的显影方法,包括以下步骤:

步骤1:使用tspo转位蛋白探针18f-vuiis1009a,18f-vuiis1009b和18f-dpa-714注射入脑缺血大鼠模型中,并利用小动物pet扫描仪对脑缺血大鼠进行pet成像处理;

步骤2:通过对非放射性类似物的置换,分别评估18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的结合特异性;

步骤3:进行pet图像共配准及动态pet数据分析;并利用动脉血浆输入功能aif进行成像分析,生成每个放射性示踪剂的logan图和总分布体积vt的参数图像;

步骤4:通过使用健康大脑作为参考区域的参考logan模型,生成用于结合能力常数bpnd的参数图像;

步骤5:进行统计分析;所有定量数据均表示为平均值±标准偏差,使用graphpadprism5软件估计在测试条件和重新测试条件下区域结果参数之间的关系。

优选地,所述步骤3中图像分析的pet图像共配准,其方法为:使用inveonresearchworkplace4.0软件首先对相应的ct图像进行配准,进行脑区域的空间对准,生成用于共注册的转换文件;将生成的转换文件作为输入,来注册相应的pet图像,使用注册的pet图像绘制roi,分析体素的值并计算参数图。

优选地,所述步骤3中进行动态pet数据分析的方法为:使用pmod3.4版图像分析软件和inveonresearchworkplace4.0对pet图像进行分析;roi是在纹状体和皮质的同侧和对侧手动绘制的;使用基于血浆输入的logan分析生成参数vt图像,所有分析的血浆贡献因子vp均设置为0.05;对于相同的动物,还使用logan参考组织模型以对侧脑部tac作为输入来生成参数化bpnd图像;对于dvr或bpnd确定和参数化图像生成,使用srtm方法,以对侧大脑作为参考组织来计算k2_ref;对于每个放射性示踪剂,使用从正常和参数pet图像中相同体素确定的参数分析%id/cc,bpnd和vt的相关性;使用pearson相关系数r分析相关性,并使用graphpadprism5软件生成p值。

相比现有技术,本发明具有如下有益效果:

本发明提供了tspo转位蛋白探针用于分析神经炎症,并采用了三种tspo转位蛋白探针放射性示踪剂测量的方法,评估了轻度神经炎症模型中高特异性tspo放射性示踪剂18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的性能,并直接与现有的tspo放射性示踪剂18f-dpa-714的性能进行了比较,在相同的神经炎症动物模型中。vuiis1009a(ic50:14.4pm)的体外tspo结合亲和力比dpa-714(ic50:10.9nm)高750倍。vuiis1009b(ic50:19.4pm)的体外tspo结合亲和力比dpa-714高560倍。通过体内pet动态扫描,本发明使用图形评估了它们的半定量参数(%id/cc或suv)以及包括结合电位(bpnd),总分布体积(vt)和分布体积比(dvr)在内的宏观参数分析。还生成了特定的参数图像(bpnd,vt),并进行了比较,以识别合适的定量方法和参数。本发明证明了18f-vuiis1009b在神经炎症成像方面优于18f-vuiis1009a和18f-dpa-714;18f-vuiis1009bpet成像与参数映射(vt和bpnd)以及图形分析相结合,对于神经炎症表征和tspo密度测量具有广阔的前景。

实验表明,与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b具有更高的体外结合特异性,结合潜力(bpnd)和分布体积比(dvr)。bpnd和vt的参数图像还表明,与tspo成像中的其他两个放射性示踪剂相比,18f-vuiis1009b具有更好的成像特性。在18f-vuiis1009b和18f-dpa-714的bpnd之间的相关性分析还表明,在tspo密度测量中,18f-vuiis1009b比18f-dpa-714更为敏感。

附图说明

图1为本发明实施例提供的dpa-714,vuiis1009a,vuiis1009b及其对应的ic50的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的对18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b进行的45分钟pet动态扫描示意图;

其中:(a)图为用18f-dpa-714进行动态扫描的脑缺血大鼠的冠状动脉;(b)图为用18f-dpa-714进行动态扫描的脑缺血大鼠的同一冠状动脉横向pet图像;(c)图为用18f-vuiis1009a动态扫描同一大脑缺血大鼠的冠状动脉;(d)图为用18f-vuiis1009a动态扫描同一大脑缺血大鼠的冠状横向pet图像;(e)图为通过18f-vuiis1009b动态扫描对同一只脑缺血大鼠的冠状动脉;(f)图为通过18f-vuiis1009b动态扫描对同一只脑缺血大鼠的冠状动脉横向pet图像;(g)图为在45分钟动态扫描(n=6)中针对18f-dpa-714的炎症和对侧大脑的时间活动曲线(tac)图;(h)图为在45分钟动态扫描(n=6)中针对18f-vuiis1009a的炎症和对侧大脑的时间活动曲线(tac)图;(i)图为在45分钟动态扫描(n=6)中针对18f-vuiis1009b的炎症和对侧大脑的时间活动曲线(tac)图;图中%id/cm3=每立方厘米为注射剂量的百分比。在tac中,数据=平均值±sd。炎症区域在图像上用白色箭头标记。

图3是本发明实施例提供的用18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b成像的大鼠的位移分析,在20分钟时注射其相应的非放射性类似物(10mg/kg)示意图;

其中:(a)图用18f-vuiis1009a对头20分钟的pet成像(冠状)进行总结;(b)图用18f-vuiis1009a对pet成像的最后25分钟(冠状)进行总结;(c)图在18f-vuiis1009a置换分析中用于脑和神经炎症的tac;(d)图用18f-vuiis1009b(n=3)对pet成像(冠状)的前20分钟进行总结;(e)图用18f-vuiis1009b对pet成像的最后25分钟(冠状)进行总结;(f)图在18f-vuiis1009b位移分析中用于脑和神经炎症的tac(n=3)。炎症区域用白色箭头标记。数据=平均值±sd。

图4是本发明实施例药物动力学图;

其中(a)图是本发明实施例提供的用于描述参考组织(包括炎症区域和健康的对侧脑)中的18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b动力学的2组织4运动参数模型。k1,k2,k3和k4的四个参数反映了放射性示踪剂的传输或结合速率。在此特定实验中,k1表示探针从血浆到组织的灌注速率,而k2表示示踪剂从组织到血浆的清除速率;k3和k4分别代表示踪剂的特异性结合率和解离率;(b)图是18f-dpa-714的logan参考组织的图形图;(c)图是18f-vuiis1009a的logan参考组织的图形图;(d)图是18f-vuiis1009b的logan参考组织的图形图。

图5中(a)图是本发明实施例提供的使用带有aif输入的logan方法的18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的参数图像;图5中(b)图是使用logan参考组织方法,以对侧脑部输入的tac作为参考区域的18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的参数图像。

图6是本发明实施例提供的对体素水平;

其中(a)图是18f-dpa-714确定的%id/cc,bpnd和vt的相关性。

(b)图是18f-vuiis1009a确定的%id/cc,bpnd和vt的相关性。

(c)图是18f-vuiis1009b确定的%id/cc,bpnd和vt的相关性。

图7中(a)图是本发明实施例提供的从18f-vuiis1009b和18f-dpa-714动态pet扫描在同一只大鼠的体素水平确定的bpnd的相关性;(b)图是在一组大鼠中由18f-vuiis1009b和18f-dpa-714动态pet扫描确定的区域bpnd的相关性(n=6)。

图8是本发明实施例提供的tspo转位蛋白探针在体内显影的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下:

如图1-8所示,本发明提供本发明提供了一种分析神经炎症并用三种tspo放射性示踪剂测量的方法,下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图8所示,本发明实施例提供的tspo转位蛋白探针在体内显影的方法,包括以下步骤:

s101,使用18f-vuiis1009a,18f-vuiis1009b和18f-dpa-714创建脑缺血大鼠模型并对其成像。

s102,通过对非放射性类似物的置换,分别评估18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的结合特异性。

s103,进行pet图像共配准及分析,并利用动脉血浆输入功能aif进行成像分析,生成每个放射性示踪剂的logan图和总分布体积vt的参数图像。

s104,通过使用健康大脑作为参考区域的参考logan模型,生成用于结合能力常数bpnd的参数图像。

s105,统计分析:所有定量数据均表示为平均值±标准偏差,使用graphpadprism5软件估计在测试条件和重新测试条件下区域结果参数之间的关系。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

转运蛋白(tspo)是一种线粒体膜蛋白,被认为是多种神经退行性疾病中神经炎症的关键生物标志物。在实施列中,本发明旨在评估轻度脑缺血大鼠模型中的两种高度特异性的tspo放射性示踪剂18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b,并将它们的体内性能与成熟的tspo探针18f-dpa-714进行神经炎症成像比较。通过测试多种图形分析方法并确定宏观参数,本发明提供一种合适的最佳定量方法来分析神经炎症并使用三种tspo放射性示踪剂测量tspo密度。

1.1方法

使用18f-vuiis1009a,18f-vuiis1009b和18f-dpa-714创建脑缺血大鼠模型并对其成像。进行了使用非放射性类似物的置换实验,以分别评估18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的结合特异性。使用动脉血浆输入功能(aif)进行成像分析可生成每个放射性示踪剂的logan图和总分布体积(vt)的参数图像。使用健康大脑作为参考区域的参考logan模型,以生成用于结合能力常数(bpnd)的参数图像。

1.2结果

与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b具有更高的体外结合特异性,结合潜力(bpnd)和分布体积比(dvr)。bpnd和vt的参数图像还表明,与tspo成像中的其他两个放射性示踪剂相比,18f-vuiis1009b具有更好的成像特性。在18f-vuiis1009b和18f-dpa-714的bpnd之间的相关性分析还表明,在tspo密度测量中,18f-vuiis1009b比18f-dpa-714更为敏感。

这项实验证明了18f-vuiis1009b在神经炎症成像方面优于18f-vuiis1009a和18f-dpa-714。它还表明18f-vuiis1009bpet成像与参数映射(vt和bpnd)以及图形分析相结合,对于神经炎症表征和tspo密度测量具有广阔的前景。

实际上,具有较高结合特异性的放射性示踪剂通常表现出较高的宏观参数值(如bpnd),较高的snr,因此在pet成像中具有更好的视觉效果,以及对tspo密度变化的较高灵敏度。

考虑到这一点,本发明首次评估了轻度神经炎症模型中高特异性tspo放射性示踪剂18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的性能,并直接与现有的tspo放射性示踪剂18f-dpa-714的性能进行了比较,在相同的神经炎症动物模型中。vuiis1009a(ic50:14.4pm)的体外tspo结合亲和力比dpa-714(ic50:10.9nm)高750倍。vuiis1009b(ic50:19.4pm)的体外tspo结合亲和力比dpa-714高560倍。通过体内pet动态扫描,本发明使用图形评估了它们的半定量参数(%id/cc或suv)以及包括结合电位(bpnd),总分布体积(vt)和分布体积比(dvr)在内的宏观参数分析。还生成了特定的参数图像(bpnd,vt),并进行了比较,以识别合适的定量方法和参数,以在将来的实验中描述神经炎症。

2.1材料和方法

所有化学品均购自商业渠道。内部合成未标记的dpa-714,vuiis1009a/b及其用于放射合成的前体,并使用iba回旋加速器(比利时)生产18f。使用nai(tl)闪烁检测器系统监测废水的放射性。除非另有说明,所有其他合成试剂和溶剂均购自sigma-aldrich(美国密苏里州圣路易斯),无需进一步纯化即可使用。

2.2放射合成

探针18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的放射性合成是根据现有的方法进行的。详细地,前体用氟-18进行了亲核氟化。用制备型hplc纯化18f标记的放射性示踪剂。再次检查了所有根据γ检测法确定的放射性示踪剂的保留时间,以确保它与uv保留时间一致,该保留时间是在相同条件下进行hplc分析时使用相应的非放射性类似物确定的。使用hplc测定的放射化学纯度始终高于99%,比活性始终高于4203ci/mmol(156tbq/mmol)。

2.3动物

根据中国国立卫生实验院的建议饲养和处理动物。动物实验得到当地大学和医院伦理委员会的批准。在上海交通大学医学院进行的所有实验均得到动物伦理委员会的批准。从维塔河(中国北京)购买雄性wistar大鼠(7周龄,230-250克),并在最佳条件下以12小时/12小时暗/光周期饲养。

2.4缺血大鼠模型

根据管腔内线模型,大脑中动脉的管腔内阻塞30分钟可诱发轻度局灶性缺血。缺血手术后,将大鼠用于pet成像,并在5-7天进行代谢物分析。在进行mri和pet/ct实验之前,将大鼠(n=12)固定在动脉导管上。

2.5体内动态pet成像实验

根据先前报道的方案,使用小动物pet扫描仪(siemensmedicalsolutionsusa,诺克斯维尔,田纳西州,美国)进行pet成像。首先用异氟烷麻醉大鼠(n=6)(诱导率为3.5%,维持维持率为1.5-2%)。通过尾静脉给大鼠静脉注射特定的放射性示踪剂后,立即进行45分钟列表模式发射扫描。连续几天使用18f-vuiis1009a(46.0±8.0mbq),18f-vuiis1009b(48.8±10.7mbq)和18f-dpa-714(47.2±9.9mbq)进行实验。在扫描过程中,按照以下时间表抽取血液样本:前90s,5、8、20和45分钟每10s抽取15μl,而在2、12、30和60min抽取200μl用于代谢物校正。pet的时间框架重建如下:10s×12帧,1min×3帧,5min×8帧。另外,代谢物校正后的母体血浆输入功能(aif)是根据本发明以前发表的协议进行测量的。

对于置换实验,将未标记的tspo化合物vuiis1009a(10.0mg/kg)或vuiis1009b(10.0mg/kg)溶于1ml含10%乙醇和5%tween-80的盐水中,并在进行pet扫描后20分钟注入启动。每组进行三个独立的实验(一式三份)。使用3维正弦图进行pet扫描数据建模,然后通过傅立叶重组将其转换为二维正弦图。动态图像重建是通过使用汉宁滤波器(具有0.5个周期/像素的奈奎斯特截止频率)进行滤波反投影来实现的。

2.6pet图像共配准:

为了分析感兴趣区域(roi)的体素值并计算参数图,将同一只大鼠的x射线图像与不同的放射性示踪剂进行了配准。详细地说,使用inveonresearchworkplace4.0(美国田纳西州诺克斯维尔,美国西门子医疗解决方案公司),首先对相应的ct图像进行配准,以进行脑区域的空间对准。生成了用于此共注册的转换文件,然后将其作为输入,来注册相应的pet图像。使用注册的pet图像绘制roi,并分析体素的值。

2.7动态pet数据分析

使用pmod3.4版图像分析软件(pmodtechnologies,瑞士苏黎世)和inveonresearchworkplace4.0(美国西门子医疗解决方案,美国田纳西州诺克斯维尔)对pet图像进行分析。roi是在纹状体和皮质的同侧和对侧手动绘制的。

在这项实验中,使用基于血浆输入的logan分析生成参数vt图像,所有分析的血浆贡献因子vp均设置为0.05。对于相同的动物,还使用logan参考组织模型以对侧脑部tac作为输入来生成参数化bpnd图像。对于dvr或bpnd确定和参数化图像生成,使用srtm方法,以对侧大脑作为参考组织来计算k2_ref。表1中的dvrlogan是直接通过基于血浆输入的logan分析从炎症分布体积与大脑分布的比例中生成的。

对于每个放射性示踪剂,使用从正常和参数pet图像中相同体素确定的参数分析%id/cc,bpnd和vt的相关性。然后,使用pearson相关系数(r)分析相关性,并使用graphpadprism5软件(graphpadsoftware,拉荷亚,加利福尼亚州,美国)生成p值。

2.8统计分析

所有定量数据均表示为平均值±标准偏差(sd)。使用graphpadprism5软件(graphpadsoftware,lajolla,ca,美国)估计了在测试条件和重新测试条件下区域结果参数之间的关系。

3、结果

3.1体内45分钟动态扫描

使用局灶性脑缺血大鼠模型在45分钟动态pet扫描过程中评估了18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的性能,其中激活的小胶质细胞上调了tspo的表达,而血脑屏障(bbb)完整或未受到严重破坏。正如预期的那样,在所有三种放射性示踪剂的pet成像中,同侧(局部缺血侧)的放射性示踪剂摄取量均高于大脑对侧,如附图18f-dpa-714的图2(a)图,图2(b)图所示;18f-vuiis1009a的图2(c)图,图2(d)图;18f-vuiis1009b的图2(e)图,图2(f)图。根据对同侧的时间-活动曲线(tac)的分析,证明了放射性示踪剂的快速吸收(18f-dpa-714的图2(g)图,18f-vuiis1009a的图2(h)图和18f-vuiis1009b的图2(i)图)。此外,如tac所示,在放射性示踪剂注射后2分钟,同侧的放射性示踪剂摄取水平也达到了一致(对于18f-dpa-714,图2(g)图;对于18f-vuiis1009a,图2(h)图;对于18f-vuiis1009b,图2(i)图)。与18f-dpa-714(在45分钟时%id/cc=0.73)相比,18f-vuiis1009b(在45分钟时%id/cc=0.70)在神经炎症区域具有可比的%id/cc,而18f-vuiis1009a(如图2c图,d图和h图所示,在同一区域,%id/cc=0.50)在同一区域的吸收明显较低。

对侧具有相对较低的摄取,并且所有三种放射性示踪剂的放射性示踪剂注射后10分钟均达到一致的%id/cc水平(图2(g)图,图2(h)图和图2(i)图)。与18f-vuiis1009a相比,18f-vuiis1009b和18f-dpa-714表现出更高的对侧健康大脑摄取,如45分钟摄取(0.20vs0.15,45%id%/cc)所示。对于18f-dpa-714,在本实验中,同侧和对侧在45分钟时的%id/cc比为3.50(如tac所示)(60分钟时为0.73vs.0.20%id/cc;图2(g)图),18f-vuiis1009a为3.33(在45分钟时为0.50对0.15%id/cc)和18f-vuiis1009b为3.50(在45分钟时为0.70对0.2%id/cc),表明信噪比高本实验中所有三个tspo放射性示踪剂。

3.2体内置换实验

还进行了体内置换实验,以评估同一只大鼠中18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的tspo结合特异性。使用19f-vuiis1009a和19f-vuiis1009b进行位移测定,并在45分钟动态扫描过程中于20分钟注入。根据成像结果,两种tspo化合物均可取代大脑同侧的放射性吸收。如图3(a)图(18f-vuiis1009a)和图3(c)图(18f-vuiis1009b)所示,两种放射性示踪剂在注射非放射性类似物之前,同侧摄取均显着高于对侧摄取。但是,位移后,同侧放射示踪剂的吸收急剧下降(图3(b)图和3(d)图),这说明两种放射示踪剂的tac中示踪剂的吸收均下降了66%以上(如图3中e图和f图所示)。用其非放射性类似物置换后,同侧的摄取水平几乎与对侧相当,这在图3中的成像图和tac中都得到了证明。所有这些都表明神经炎症区域中两种放射性示踪剂的结合特异性都很高。

3.3使用图形分析确定宏参数:

尽管与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的体外结合亲和力都高得多,但它们并没有显示出以半定量摄取(如%id/cc)为特征的更有希望的成像。为了进一步评估它们的体内性能,使用aif或参考组织tac输入的图形分析确定了诸如vt,dvr和bpnd之类的宏观参数。根据本发明以前的实验,可以使用如图4中a图所示的两组织,四参数模型来分析tspopet成像。基于此模型,使用aif的图形分析也可以用于确定神经炎性区域和正常脑区域的vt。如表1所示,所有三种放射性示踪剂确定的炎症vt值均高于正常脑的相应值,表明所有这些放射性示踪剂都倾向于在炎症区域而不是健康的大脑中积聚。直接比较三种放射性示踪剂的炎症vt,如表1所示,18f-vuiis1009b的vt高于其他两种放射性示踪剂。此外,对于对侧健康的大脑,18f-vuiis1009b的vt也比其他两种放射性示踪剂高。与18f-dpa-714(6.00±0.41)和18f-vuiis1009a(18f-vuiis1009b(6.00±0.41)相比,发炎区域和对侧健康大脑之间的vt值比率(记为dvr)表明18f-vuiis1009b的dvr更高(8.53±1.06vs.4.37±0.82)。还使用对侧健康大脑作为参考区域进行了进一步实验,以确定所有三种放射性示踪剂的dvr和bpnd(如图4和表1所示)。使用对侧脑作为参考区域的logan图作了绘制,并确定了bpnd和dvr(图4(b)图,图4(c)图和图4(d)图),显示了r>0.96的所有三个放射性示踪剂的良好拟合度和线性。如表1所示,18f-vuiis1009b(7.55±0.65)的dvr比18f-dpa-714(5.37±0.36)和18f-vuiis1009a(3.91±0.50)高得多。类似地,关于dvr与bpnd之间的关系(记为dvr=bpnd+1),如表1所示,18f-vuiis1009b还显示出比其他两个放射性示踪剂高得多的bpnd值。总而言之,宏参数分析显示18f-vuiis1009b具有比vt,dvr和bpnd上的其他两个放射性示踪剂更高的成像潜力。图4(a)图中

表1具有相同脑缺血大鼠(n=6)的18f-dpa-714、18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b确定的宏参数(数据=平均值±sd)

3.4参数图像分析:

使用logan图进行宏参数分析显示,动态pet成像显示18f-vuiis1009b优于18f-dpa-714和18f-vuiis1009a。在这项实验中,本发明进一步比较了三种放射性示踪剂与生成的参数图像(vt和bpnd)的性能(如图5)。详细地,通过具有aif输入的logan图形方法生成体素方向vt图像。使用logan参考模型以对侧健康的大脑输入作为参考区域来生成按像素分类的bpnd图像。正如预期的那样,与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b在vt和bpnd参数图像中对于神经炎症区域具有相似的生物分布特征(如图5),但在神经炎症区域中具有较高的vt和bpnd,证明了其对于tspo的良好前景成像。尽管18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b具有相当高的体外结合亲和力,但18f-vuiis1009a在vt和bpnd参数图像中均未显示出与18f-vuiis1009b相似的成像特性(如图5)。与18f-vuiis1009b的参数图像相比,18f-vuiis1009a的成像分析生成了噪声较大的参数图像,如图5(a)图和图5(b)图所示。

3.5%id/cc,bpnd和vt在体素级别之间的相关性:

这项实验还确定和评估了体素水平的%id/cc,bpnd和vt,目的是更好地阐明从动态pet图像得出的这些参数之间的关系。如图6所示,在确定了神经炎症区域中体素的%id/cc,bpnd和vt之后,本发明为这三个探针绘制了不同的图,并测量了每个数据集的相关系数r和p值。如图6(a)图和图6(c)所示,在所有三个参数(%id/cc,bpnd和vt)之间,对18f-dpa-714、18f-vuiis1009b的相关性得到了阐明。与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b具有更高的r值(0.99对0.78),因此vt和bpnd之间的线性关系更正,如图6(a)图和图6(c)图所示。此外,如图6(a)图和图6(c)图中所示,18f-vuiis1009b还显示了半定量参数%id/cc与bpnd或vt之间的更强相关性,这可能是由于18f-vuiis1009b而不是18f-dpa-714。对于18f-vuiis1009a,如图6(b)图所示,在%id/cc与其他两个参数(bpnd和vt)之间发现了较弱的相关性。

3.618f-vuiis1009b的bpnd与18f-dpa-714的相关性分析:

在这项实验中,使用同一只大鼠进行18f-vuiis1009b和18f-dpa-714pet成像,旨在更准确地反映其bpnd和体内性能。为了比较18f-vuiis1009b和18f-dpa-714的性能,本发明共同注册了同一只大鼠的pet图像,并计算了18f-vuiis1009b和18f-dpa-714在区域和体素水平上的bpnd,相同的投资回报率。如图7(a)图所示,在同一只大鼠的体素水平上,18f-vuiis1009b表现出与18f-dpa-714的强正相关(r=0.88)。拟合曲线的斜率是1.35,这表明18f-vuiis1009b的bpnd与18f-dpa-714相比对tspo表达更敏感。对于相同的大鼠(n=6),还获得了18bp-vuiis1009b和18f-dpa-714的区域bpnd并进行了分析。如图7(b)图所示,对于一组大鼠(n=6),18f-vuiis1009b还显示了18f-dpa-714在区域bpnd中的更强相关性(r=0.89)。拟合曲线的斜率为1.45,这也表明与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b对tspo表达的敏感性更高。

4、结果:

tspo在正常脑中低表达,通常在中风,脑外伤,ad和pd等神经病理疾病中过表达。tspo-pet成像现已成为神经炎症评估以及许多神经系统疾病的诊断和治疗评估中的有用工具。在神经系统疾病的纵向实验中,已使用不同的放射性示踪剂和分析方法进行了tspo密度评估,以提高tspo表达特征的敏感性,从而阐明疾病进展与tspo密度之间的关系。在这些实验中,像%id/cc和suv这样的半定量参数在临床和临床前实验中都得到了广泛评估。与半定量参数相比,宏参数(如bpnd,dvr,vt)可以提供有关放射性示踪剂药代动力学和tspo表达的更多详细信息,这在纵向监测神经炎性疾病中更有意义。此外,具有更高结合亲和力的tspo放射性示踪剂往往具有更高的结合潜能(bpnd),这在疾病进展的纵向分析中对测量tspo密度的变化可能更为敏感。在过去的20年中,进行了许多实验以开发具有更高结合亲和力,特异性,结合潜力以及良好药代动力学的新型tspo探针。迄今为止,11c-pk11195是最广泛用于tspo成像的探针。但是,它在脑成像中仍然存在许多局限性,因为其脑渗透率低,非特异性结合率高,灵敏度低,信噪比低以及量化的适用性差。为了克服这些限制,已经开发了多种新颖的放射性示踪剂。james等开发的第二代放射性示踪剂18f-dpa-714证明了其在神经炎症成像中的优越性,具有更高的结合潜力,结合特异性和snr。golla等在一项针对健康受试者和ad患者参与的临床实验中,使用多种方法生成18f-dpa-714的定量图像。在这项实验中,他们得出结论,洛根分析和频谱分析都是基于等离子输入的方法,可以生成定量准确的参量vt图像。同时,在参考组织方法中,参考logan分析或srtm2可用于生成参数化bpnd图像。

本发明进一步修改了18f-dpa-714并得到了几种新颖的tspo成像放射性示踪剂,包括18f-vuiis1008,18f-vuiis1018a和18f-vuiis1009a/b。与亲本放射性示踪剂18f-dpa-714相比,这些新型放射性示踪剂具有更高的体外tspo结合亲和力和适合大脑成像的亲脂性。此外,还展示了tspopet成像的巨大潜力,包括高信噪比,更高的结合潜力和增强的视觉效果。在实验中,本发明进一步评估了18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b在神经炎症的临床前模型中的性能。pet成像显示,两种放射性示踪剂均可用于检测具有高snr的神经炎症区域,以及对侧和神经炎症区域的快速分布和平衡。为了进一步确认18f-vuiis109a和18f-vuiis1009b对tspo的结合特异性,本发明在45分钟的动态扫描过程中通过用未标记的vuiis1009a和vuiis1009b处理动物来进行体内置换分析。结果显示两种放射性示踪剂的置换率都很高(最高66%),反映了这两种放射性示踪剂均具有较高的tspo结合特异性。

尽管与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b的结合亲和力增强了500倍以上,但与18f-dpa-714相比,它们没有表现出优越的半定量成像特性(%id/cc)。在实验中,还进行了图形分析以确定这些放射性示踪剂的宏参数(bpnd,vt和dvr)。结果表明,与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b在炎症区域和正常大脑区域均具有更高的vt,以及更高的bpnd,vt和dvr值,从而突出表现出优于18f-dpa714的性能。与18f-dpa-714相比,使用logan方法生成的参数图像(vt和bpnd)还展示了18f-vuiis1009b的增强视觉效果。在药代动力学中,bpnd是“可用”神经受体密度和药物或放射性示踪剂对该神经受体亲和力的综合度量。在实验中,对每只放射性示踪剂使用相同的tspo密度相同的大鼠进行pet成像。因此,本发明确定的bpnd可以反映放射性示踪剂的结合亲和力和tspo密度测量的灵敏度。正如预期的那样,无论是在区域roi还是在体素水平上,18f-vuiis1009b的bpnd都比18f-dpa-714高得多,并且与18f-dpa-714的bpnd密切相关。此外,线性斜率大于图7中的斜率,反映了与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b具有出色的成像潜能和更大的灵敏度来确定pet成像中的tspo表达。还对每个放射性示踪剂在体素水平上对%id/cc,bpnd和vt进行了相关分析,表明对于18f-dpa-714和18f-vuiis1009b,所有这三个参数都具有很强的相关性。此外,与18f-dpa-714相比,18f-vuiis1009b在bpnd和vt之间表现出更强的正线性关系。这表明在本实验中,使用基于aif的logan和logan参考组织方法,可以比18f-dpa-714更加精确地剖析18f-vuiis1009b。如本实验所示,对于18f-vuiis1009a,%id/cc与bpnd和vt的相关性较弱。此外,与18f-dpa-714和18f-vuiis1009b相比,18f-vuiis1009a并未表现出更高的bpnd或dvr。这种行为是由于18f-vuiis1009a与18f-dpa-714和18f-vuiis1009b相比具有更高的血浆结合亲和力,这在本发明以前的实验中也已注意到。对于18f-vuiis1009a,较高的血浆结合度限制了放射性示踪剂从血液到组织的分配,因此降低了其组织摄取和图像snr,这会影响随后的宏参数确定。

通过在神经炎症模型中评估两种高度特异性的tspo放射性示踪剂18f-vuiis1009a和18f-vuiis1009b,得到一种具有更出色的宏观参数的更敏感的放射性示踪剂,以反映tspo的表达。本发明提供的18f-vuiis1009b将是实现此目标的合适pet示踪剂。本发明提供了18f-vuiis1009bpet成像与参数图像(vt和bpnd)以及图形/动力学分析相结合,对纵向神经炎症表征具有广阔的应用前景。

本发明集中于放射性合成和评估新型tspo探针18f-vuiis1009a/b,用于缺血大鼠的神经炎症成像,方法是进行一系列体内测定和图形分析。结果证实18f-vuiis1009bpet成像与参数图像(vt和bpnd)以及图形分析相结合,对于神经炎症的表征具有广阔的应用前景。本发明设想18f-vuiis1009b将成为许多疾病中神经炎症成像的合适pet示踪剂。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的前提下,还将可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本发明的技术方案的范围内。

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