Trägerarm markierte 6-Aminopurinderivate als potentielle Adenosin-A2A Rezeptorliganden für die Positronen-Emissions-Tomographie

Breidenbach, Marc (2003). Trägerarm markierte 6-Aminopurinderivate als potentielle Adenosin-A2A Rezeptorliganden für die Positronen-Emissions-Tomographie. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Eine Veränderung der Adenosinrezeptordichte im ZNS wird als eine Ursache neurodegenerativer Erkrankungen diskutiert. Es besteht daher Interesse an PET-Radiotracern, mit denen es möglich ist, die Dichte des A2A-Adenosinrezeptor (A2AAR) Subtyps im Gehirn von Patienten in vivo zu bestimmen. Dazu werden mit Positronenstrahlern trägerarm markierte, selektive und hochaffine Liganden benötigt, die in der Lage sind, in vivo spezifisch an den Rezeptor zu binden und so Hirnregionen hoher A2AAR-Dichte darzustellen. Von den bekannten A2AAR selektiven und hochaffinen Verbindungen ist entweder aus radiochemischen oder pharmakologischen Gesichtspunkten keine für eine Anwendung in der PET geeignet. Ziel dieser Arbeit war es, auf der Basis einer Leitstruktur bekannter A2AAR Antagonisten, dem 6-Aminopurin, neue potentielle PET-Radiotracer zu synthetisieren und hinsichtlich einer Anwendung zu evaluieren. Zwei Konzepte zur Synthese von in den Positionen 2, 8 und 9 unterschiedlich substituierten 2,6-Diaminopurinen wurden entwickelt und zur Darstellung einer Serie von Derivaten angewendet. Zur Evaluierung der Substanzen wurden ihre in vitro Affinitäten zu den beiden �high-affinity� AR-Subtypen A1 und A2A durch Radioligand-Verdrängungs-Studien an Membranpräparationen aus Schweinehirnen sowie ihre Wasserlöslichkeiten experimentell bestimmt. Außerdem wurden ihre logP-Werte berechnet. Die gewonnenen Struktur-Aktivitäts-Beziehungen zeigten, dass N2 4-Methoxyphenyl-ethyl- und C8 2-Furyl-substituierte 2,6-Diaminopurinderivate Affinitäten von etwa 20 nM und bis zu 1000fache Selektivitäten gegenüber dem A2AAR aufweisen, wenn N9 alkyliert ist. Durch 2-Fluorethylierung oder Methylierung von N9 sowie elektrophiler Iodierung des 4-Hydroxyphenyl-ethyl- Substituenten an N2 konnten so affine und selektive Liganden synthetisiert werden, die sich für eine in vivo Anwendung als Radiotracer potentiell eignen. Die trägerarme Markierung dieser Substanzen mit den Positronenstrahlern Fluor-18, Kohlenstoff-11 oder dem --Strahler Iod-131 (als Substitut für die Iodisotope Iod-120,124) wurde optimiert und radiochromatographische Trennmethoden zu ihrer Isolierung ausgearbeitet. Die nukleophile 18F-Fluorierung und elektrophile Radioiodierung ergaben unter optimalen Bedingungen radiochemische Ausbeuten von über 70 %, die 11C-Methylierung knapp über 60 %. Die Evaluierung der Radioliganden durch autoradiographische in vitro Studien an Rattenhirnschnitten zur Bestimmung der Anreicherung der Liganden im Zielgewebe sowie des unspezifischen Bindungsanteils, ergab keine signifikante Aufnahme der Liganden in das Striatum, einer Hirnregion mit hoher A2AAR-Dichte.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
No-carrier-added labelled 6-aminopurine derivatives as potential adenosine A2A-receptorligands for positron-emission-tomography	English

Translated abstract:

Abstract

Language

Alteration in the density of CNS adenosine receptors (ARs) is thought to contribute to some neurodegenerative disorders like Parkinsons disease. This creates a demand for PET-tracers, suitable for measurement of the density of A2AARs in human brain in vivo. Therefore A2AAR selective and high affine ligands, n.c.a. labelled with positron emitting nuclides, are needed that bind specifically in vivo to the receptor and thus could be used for the imaging of A2AAR-rich brain regions. Because of radiochemical reasons or their low water solubility, high lipophilicity and tendency for unspecific binding, none of the known A2A-selective and high affine ligands is suitable for in vivo brain imaging with PET. The aim of this work was to synthesize and evaluate new potential PET-tracers based on one of the lead-structures of known A2AAR antagonists, the 6-aminopurine. A series of N2, C8 and N9 differentialy substituted 2,6-diaminopurines has been synthesized following two synthetic pathways that have been developed. For evaluation of the substances their affinities towards the high-affinity AR subtypes A1 and A2A were specified in in vitro competition experiments using pig brain membrane preparations. In addition, their water solubility was determined by a HPLC/UV-method and their logP-values calculated. Structure-activity-relationships were analyzed revealing that N2 hydroxy-phenylethyl and C8 2-furyl substituted 2,6-diaminopurines exhibit affinities of about 20 nM and selectivities up to 1000-fold towards A2AAR if N9 is alkylated. By N9 fluorethylation or methylation as well as electrophilic iodination of the N2 hydroxy-phenylethyl substituent it is possible to obtain ligands with suitable affinity and selectivity that potentially lend themselves for in vivo applications. No-carrier-added labelling of these substances with either fluorine-18, carbon-11 or iodine-131 (used as a substitute for iodine-120,124) was optimized and radiochromatographic conditions for isolation were elaborated. N.c.a. radiolabelling with [18F]fluoride and electrophilic iodine-131 was performed with good radiochemical yields of about 70 %, methylation with [11C]methyliodide supplied about 60 %. Evaluation of the radioligands by in vitro autoradiography with rat brain slices was performed to measure unspecific binding and uptake in target tissue, but neither radioligand showed the expected selective binding to the A2AAR rich striatal region.

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