Evaluierung von [18F]FE@SNAP und [11C]SNAP-7941 als Liganden für den MCH1 Rezeptor

Die veränderte Ausprägung des Melanin konzentrierenden Hormones (MCH) ist an einigen Krankheitsbildern und physiologischen Fehlregulationen beteiligt: (1) Diabetes, (2) Fettsucht und andere metabolische Fehlregulationen und (3) Depression und Panikstörungen. Bisher jedoch fußen diese Erkenntnisse auf in-vitro Studien und präklinischen Untersuchungen. Allerdings gibt es bis dato keine Daten, die die echte quantitative Verteilung des MCH-Rezeptors in vivo widerspiegeln. Die Technologie der PET (Positronen Emissions Tomographie) kann mithilfe der Rezeptorliganden wertvolle in-vivo Information über die echte Verteilung des Rezeptors und in einer zweiten Stufe die Beteiligung des MCH- Rezeptors an den oben genannten Erkrankungen liefern, da die Methode nicht-invasiv ist, die physiologischen Mechanismen nicht beeinflusst und mit hoher Sensitivität und Spezifität quantitative Aussagen über den Zielrezeptor zulässt. Da vor der ersten Anwendung eines PET-Radiopharmakons am Menschen umfangreiche präklinische Evaluierungen erforderlich sind, liegt der Fokus des vorliegenden Antrages in der systematischen Erarbeitung dieser Grundlagen. In der Literatur wurde beschrieben, dass SNAP-7941 eine sehr hohe Affinität und Selektivität für den MCH-Rezeptor zeigt, und chemisch wurde bereits mehrmals bewiesen, dass durch den Ersatz einfacher Methyl-Strukturen durch Fluorethyl-Reste in Rezeptorliganden die Bindungscharakteristik weitgehend aufrechterhalten blieb. Daher wurden diese Moleküle, SNAP-7941, und dessen Fluorethyl-Analogon, FE@SNAP, ausgewählt und sollten - in der Einschätzung der Einreicher - für die MCH-Rezeptor Quantifizierung mittels PET bestens geeignet sein. Das vorgestellte Gesamtprojekt soll drei Teile umfassen: (1) die Herstellung der markierbaren Vorläufersubstanz (SNAP-Acid) und der inaktiven Referenzsubstanzen (FE@SNAP, SNAP-7941); (2) die Evaluierung der radiochemischen Markierung und der pharmazeutischen Präparation der Tracer ([18F]FE@SNAP, [ 11C]SNAP- 7941) und (3) die präklinische Testung von [ 18F]FE@SNAP und [ 11C]SNAP-7941 mithilfe verschiedener Methoden. Diese präklinische Evaluierung soll autoradiographische Methoden, Bioverteilungsexperimente in Ratten, Mikro-PET Untersuchungen an Ratten sowie in-vitro Experimente zum Metabolismus und Bindungsaffinität umfassen. Projektziel und Bedeutung: Die in diesem Projekt gewonnenen Resultate dienen sodann als Grundlage für den Einsatz von [ 18F]FE@SNAP und/oder [ 11C]SNAP-7941 am Menschen. Die Anwendung am Menschen kann von großem Nutzen für die jeweiligen Patienten sein, da sich mit der erfolgreichen funktionellen Bildgebung des MCH- Rezeptors neue Perspektiven in der Endokrinologie, Neurologie, und Psychiatrie eröffnen könnten. Die gewonnenen Einblicke könnten zu einer verbesserten Diagnostik oder zur Entwicklung neuer zielgerichteter Therapeutika führen.

Positronen Emissions Tomographie (PET) ist eine nuklearmedizinische Technik, die es möglich macht, biochemische Veränderungen im Körper sehr exakt darzustellen. Dazu benötigt man ein Radiopharmakon den Tracer und eine geeignete Messeinrichtung, welche ebenjenes detektieren kann. Dadurch erhält man ein Abbild der Verteilung des Radiopharmakons, das der Biochemie folgt und Veränderungen darstellt. Die Radiopharmazie beschäftigt sich mit der Entwicklung dieser Radiopharmaka. Das gegenständliche Projekt setzte sich mit der Entwicklung eines neuen Radiopharmakons für die Darstellung der zentralen Mechanismen der Fettsucht auseinander. Dazu wurde ein Rezeptor ausgesucht, der bei dieser Erkrankung eine große Rolle spielen soll: Der Melanin Concentrating Hormone Receptor (MCHR1). Da diese Erkrankungen hauptsächlich auf den Lebensstil der heutigen Zeit zurückzuführen sind, ist der MCHR1 ein überaus interessantes pharmakologisches Target seit seiner Entdeckung im Jahre 1999 geworden. Der MCHR1 wird überwiegend im Gehirn exprimiert. Weites findet man ihn auch in peripheren Geweben, wie Adipozyten, Dickdarmmukosa säumenden Epithelzellen oder Beta-Zellen des Pankreas. Mehrere MCHR1 Antagonisten wurden während des vergangenen Jahrzehnts entwickelt; einige davon werden in klinischen Studien für die Behandlung von Adipositas getestet, andere sind in Diskussion als Pharmaka gegen Diabetes. Auf Grundlage des stark wirksamen MCHR1 Antagonisten SNAP-7941, wurden zwei PET-Tracer in dieser Dissertation entwickelt und evaluiert. [11C]SNAP-7941, das radioaktive Pendant von SNAP- 7941, wurde als erstes synthetisiert. Der zweite Tracer war das [18F]fluorethylierte Analogon [18F]FE@SNAP, welches den Vorteil der längeren Halbwertszeit des Fluor-18 gegenüber dem Kohlenstoff-11 hat. Für beide Tracer musste ein geeigneter Syntheseweg gefunden werden. [C]SNAP-7941 konnte über Methylierung der SNAP-säure mittels [11C]Methyltriflat hergestellt werden. Die Synthese von [18F]FE@SNAP gelang nur mittels einer direkten [18F]Fluorierung eines tosylierten Präkursors (Tos@SNAP) in einem Mikrofluidsystem. Beide Tracer konnten erfolgreich und reproduzierbar hergestellt werden. Die präklinische in vitro Evaluierung umfasste Bindungsstudien an humanen MCHR1 exprimierenden CHO-Zellen, Plasmastabilitätstests und Messung des freien Plasma Anteils, Stabilitätstests gegenüber Lebermikrosomen und Carboxylesterase, Messung der Lipophilie über logD Bestimmung und IAM (immobilisierte artifizielle Membran) Chromatographie, sowie Autoradiographie auf Rattenhirnschnitten und humanen Hirnteilen. [11C]SNAP-7941 wurde überdies noch an Ratten mittels Biodistribution und Kleintier-PET in vivo evaluiert. Beide Tracer zeigten eine hohe Affinität im niedrigen nanomolaren Bereich zum MCHR1. Weiters waren beide äußerst stabil im humanen Plasma und gegenüber Lebermikrosomen und Carboxylesterase. Der freie Plasmaanteil wäre für eine Bildgebung im Gehirn groß genug. Die logD und IAM Werte lassen auf eine zumindest passive Diffusion über die Bluthirnschranke schließen. Die aus der Autoradiographie gewonnenen Daten unterstreichen nochmals die hohe Affinität der beiden Tracer im Vergleich zu kommerziell verfügbaren MCHR1 Liganden. Die Experimente im Kleintier-PET zeigten, dass [11C]SNAP-7941 in der Ratte ein P-gp/BCRP Substrat ist.