Tijdens het metabolisme genereren kwaadaardige tumoren verhoogde hoeveelheden van een bepaald type transporteiwit, dat bijvoorbeeld het metabolische tussenproduct, lactaat, naar bepaalde tumorcellen transporteert en het tegelijkertijd van anderen exporteert - een strategie om apoptose te voorkomen, een vorm van geprogrammeerde celdood die de tumor zou doden bij een gezond metabolisme.

“Deze correlatie is waargenomen bij verschillende tumortypen. Om deze reden worden zogenaamde monocarboxylaattransporters beschouwd als sleuteleiwitten voor de behandeling van een breed spectrum van verschillende soorten kanker. Het manipuleren ervan kan leiden tot een succesvolle therapie ”, legt prof. Peter Brust uit. Hij is het hoofd van de afdeling Neuroradiofarmaceutica op de HZDR-onderzoekslocatie in Leipzig en werkt aan actuele radiofarmaceutische onderwerpen met een focus op hersenonderzoek. "Dit omvat de synthetische ontwikkeling van moderne radiotracers, die een speciale rol spelen in de strijd tegen kanker en in het bijzonder agressieve hersentumoren", zegt Peter Brust over de missie van zijn team.

In moleculair-biologische en preklinische studies hadden wetenschappers al geprobeerd de activiteit van monocarboxylaattransporters (MCT) te blokkeren door bepaalde kleine organische moleculen met een uitgesproken remmend effect te gebruiken (bijvoorbeeld? -CHC). De eerste resultaten toonden aan dat het onderbreken van de lactaatstroom een ​​zeer effectieve therapeutische strategie kan zijn om de groei van kwaadaardige tumoren te belemmeren.

Radiofarmaca voor niet-invasieve beeldvorming

Naast het therapeutische belang ervan, opent de metabole functie van MCT ook nieuwe diagnostische mogelijkheden: ze kunnen worden gebruikt als waardevolle biomarkers bij vele soorten kanker, bijvoorbeeld door gebruik te maken van positronemissietomografie (PET). Deze methode maakt gebruik van radionucliden die positief geladen elementaire deeltjes, positronen genaamd, uitzenden. De patiënt krijgt eerst een radiofarmaceuticum, een molecuul gekoppeld aan een radioactief atoom zoals 18F, dat positronen uitzendt. Als een positron interageert met een elektron in het lichaam, wordt straling uitgezonden in diametraal tegengestelde richtingen in de vorm van twee hoogenergetische fotonen, die worden geregistreerd door detectoren die in een ring rond de patiënt zijn aangebracht. Dit beeld van de stofwisselingsprocessen stelt artsen in staat conclusies te trekken over de ruimtelijke verdeling van het radiofarmaceuticum in het lichaam en dus over eventuele pathologische veranderingen.

Doelstelling: snelle, geautomatiseerde radiofarmaceutische synthese voor dagelijks klinisch gebruik

Ondanks hun potentieel als therapeutische doelstructuren in de strijd tegen kanker, zijn er recentelijk nauwelijks radioactief gelabelde MCT-remmers bestudeerd om hun geschiktheid te meten in diagnostische beeldvormingsprocedures zoals PET. “We hebben nu een structurele analoog van de bekende MCT-remmer? -CHC ontwikkeld en deze met succes gekoppeld aan de PET-radionuclide 18F in een complexe procedure. De relatief korte halfwaardetijd van 110 minuten zorgt ervoor dat de patiënt de stralingsblootstelling kan verdragen ”, zegt Dr. Masoud Sadeghzadeh, die de experimenten coördineerde, en beschrijft de aanpak die door de scheikundigen in Leipzig werd gebruikt.

Na het uitvoeren van de eerste veelbelovende preklinische studies van hun nieuwe verbinding [18F] FACH, hebben de wetenschappers hun synthetische route herzien. "De uitdaging is om de radiotracer snel genoeg te produceren, zodat we de stralende eigenschappen van 18F in praktische toepassingen kunnen gebruiken", legt radiochemicus Dr. Barbara Wenzel uit. De tijdspanne waarin de radiotracer bruikbaar is, wordt bepaald door de halfwaardetijd van de radionuclide. Terwijl de chemici aanvankelijk 160 minuten nodig hadden om de nieuwe radiotracer handmatig te produceren, waren ze nu in staat om de synthesetijd te halveren door hun aanpak aan te passen.

“Het belangrijkste kenmerk van onze synthese is dat er geen beschermende groep aan toegevoegd hoeft te worden. Deze nu achterhaalde tussenstap was vroeger nodig om de reactieve delen van een molecuul te beschermen tegen onbedoelde nevenreacties ”, voegt Barbara Wenzel toe. De wetenschappers hebben de procedure dus aanzienlijk vereenvoudigd en aangepast voor de overgang naar een geautomatiseerde synthesemodule - een onmisbare voorwaarde voor de tumoronderzoeken die nu gepland zijn en voor mogelijk toekomstig gebruik in de nucleaire geneeskunde.