Novel fluorinated amino ester prodrugs for PET imaging of gliomas

用于神经胶质瘤 PET 成像的新型氟化氨基酯前药

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Glioblastoma (GBM) is the most common primary brain tumor in adults and a deadly disease with a median life expectancy of approximately fourteen months. The imaging and treatment of GBM and other gliomas is complicated by tumor regions with an intact blood-brain barrier (BBB) and difficulty in distinguishing treatment effects from viable tumor. Many conventional contrast agents including gadolinium chelates for magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET) tracers do not cross the BBB and, therefore, cannot visualize the entire tumor. A leading class of PET agents, radiolabeled amino acids (AAs) targeting system L amino acid transport, can cross the BBB. However, system L substrates have limitations due to bidirectional transport and washout from some tumors over time. The shortcomings of current neuroimaging techniques result in diagnostic uncertainty, leading to numerous equivocal imaging studies, delays in treatment of recurrences, overtreatment due to false positive imaging results such as radiation necrosis, and in some cases futile therapies. To address the urgent critical need for improved GBM imaging agents, we have developed a novel 18F-labeled amino ester prodrug-based imaging strategy. Our novel 18F-labeled amino ester prodrugs are expected to cross the intact BBB through lipophilic diffusion, undergo cleavage by esterases, and provide higher tumor to brain ratios than system L tracers by concentrating in tumor cells through uptake by AA transporter systems. These properties are expected to lead to higher sensitivity for detecting viable tumor tissue, more accurate definition of tumor boundaries, and better assessment of treatment response than with MRI and currently available PET tracers. This approach will improve the diagnosis, treatment planning, and response assessment in GBM, ultimately leading to improved patient outcomes. In addition, our advance will provide new tools for assessing metabolic pathways involving AAs that do not cross the BBB, such as glutamine. This project will pursued through two Specific Aims: Specific Aim 1: Synthesize and characterize the cleavage of 18F-labeled amino ester prodrugs by brain esterases and measure the uptake of the corresponding free amino acids by GBM cells. Specific Aim 2: Measure in vivo brain availability and tumor imaging properties of the lead amino ester prodrugs in GBM PDX models.
项目概要/摘要 胶质母细胞瘤 (GBM) 是成人中最常见的原发性脑肿瘤,也是一种具有中位寿命的致命疾病 预计大约十四个月。 GBM 和其他神经胶质瘤的影像学和治疗是 由于肿瘤区域具有完整的血脑屏障(BBB),因此难以区分治疗 活肿瘤的影响。许多常规造影剂,包括用于磁性的钆螯合物 磁共振成像 (MRI) 和正电子发射断层扫描 (PET) 示踪剂不会穿过血脑屏障,因此, 无法看到整个肿瘤。领先的 PET 试剂,放射性标记氨基酸 (AA) 靶向 系统L氨基酸转运,可穿越血脑屏障。然而,L 系统基板存在以下局限性: 随着时间的推移,一些肿瘤的双向运输和清除。目前神经影像学的缺点 技术导致诊断的不确定性,导致大量模棱两可的影像学研究,延误治疗 复发、由于放射坏死等假阳性成像结果导致的过度治疗,以及在某些情况下 无效的治疗。 为了满足改进 GBM 显像剂的迫切需求,我们开发了一种新型 18F 标记的 基于氨基酯前药的成像策略。我们的新型 18F 标记的氨基酯前药有望交叉 完整的BBB通过亲脂性扩散,被酯酶裂解,并向大脑提供更高的肿瘤 通过 AA 转运系统的摄取而集中在肿瘤细胞中,从而比系统 L 示踪剂的比率更高。这些 预计这些特性将导致检测活肿瘤组织的灵敏度更高,肿瘤组织的定义更准确 与 MRI 和目前可用的 PET 相比,可以更好地评估肿瘤边界,并更好地评估治疗反应 示踪剂。这种方法将改善 GBM 的诊断、治疗计划和反应评估, 最终改善患者的治疗效果。此外,我们的进步将提供新的评估工具 涉及不穿过 BBB 的 AA 的代谢途径,例如谷氨酰胺。本项目将继续推进 通过两个具体目标: 具体目标 1:合成并表征脑酯酶对 18F 标记的氨基酯前药的裂解 并测量 GBM 细胞对相应游离氨基酸的摄取。 具体目标 2:测量先导氨基酯前药的体内脑可用性和肿瘤成像特性 在 GBM PDX 模型中。

项目成果

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