플루오르도옥시글루코스(18F)

Fluorodeoxyglucose (18F)

플루오르도옥시글루코스(18F)
Stereo skeletal formula of fluorodeoxyglucose (18F) ((2S,6R)-6-meth,-2-ol)
이름
IUPAC 이름
2-Deoxy-2-[18F]플루오로그루코스
식별자
3D 모델(JSmol)
약어 [18F]FDG
2047723
체비
켐벨
켐스파이더
케그
펍켐 CID
유니
  • InCHI=1S/C6H11FO5/c7-3-5(10)4(9)2(9)12-6(3)11/h2-6,8-11H,1H2/t2-,4-,5-,6+/m1/s1/i7-1 수표Y
    키: ZCXUVYAZINUVJD-AHXZWLDOSA-N 수표Y
  • OCC1OC(O)[C@H]([18F])[C@H](O)[C@H]1o
특성.
C6H1118FO5
어금질량 181.1495 g mol−1
녹는점 170 ~ 176[1] °C(338 ~ 349 °F, 443 ~ 449 K)
약리학
V09IX04(WHO)
  • AU: X(고위험)
정맥주사
약동학:
6-인산화

글리콜리시스

110분(70%)

16분(20%)

20% 방사능이 2시간 내에 배출됨
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

Fluorodeoxyglucose (18F) (INN), or fluorodeoxyglucose F 18 (USAN and USP), also commonly called fluorodeoxyglucose and abbreviated [18F]FDG, 18F-FDG or FDG, is a radiopharmaceutical, specifically a radiotracer, used in the medical imaging modality positron emission tomography (PET).화학적으로는 포도당 아날로그인 2-deoxy-2-[18F]플루오로-D-글루코스로, 포도당 분자 내 C-2 위치에서 정상 히드록실 그룹을 대체하는 양전자 방출 방사성핵종 플루오린-18이 있다.null

조직에 의한 F-FDG의 섭취는 포도당의 조직 흡수에 대한 표시로, 이는 다시 특정 유형의 조직 신진대사와 밀접한 상관관계가 있다.환자에게 F-FDG를 주입한 후, PET 스캐너는 체내 F-FDG 분포의 2차원 또는 3차원 영상을 형성할 수 있다.null

F-FDG는 1976년 개발 이후 신경과학 연구에 지대한 영향을 끼쳤다.[2]1980년 이후 F-FDG가 종양에 축적된다는 발견은 암 진단에서 주요 임상 도구로서 PET의 진화를 뒷받침한다.[3]18F-FDG는 이제 PET 신경영상 촬영과 암 환자 관리에 사용되는 표준 레이더가 되었다.[4]null

이 영상은 핵의사 또는 방사선사가 평가하여 다양한 의학적 상태에 대한 진단을 제공할 수 있다.null

역사

In 1968, Dr. Josef Pacák, Zdeněk Točík and Miloslav Černý at the Department of Organic Chemistry, Charles University, Czechoslovakia were the first to describe the synthesis of FDG.[5] Later, in the 1970s, Tatsuo Ido and Al Wolf at the Brookhaven National Laboratory were the first to describe the synthesis of FDG labeled with 18F.[6]이 화합물은 1976년 8월 펜실베이니아 대학에서 아바스 알라비에 의해 두 명의 평범한 인간 자원 봉사자들에게 처음 관리되었다.일반(PET 이외의) 핵 스캐너를 통해 얻은 뇌 이미지는 해당 기관에서 F-FDG의 농도를 보여주었다(아래 기록 참조 참조).null

1990년 8월부터 1991년 내내 FDG의 원료인 산소-18이 부족하여 동위원소 공급을 배급할 필요가 있었다.이스라엘의 산소-18 시설은 걸프전으로 폐쇄된 상태였고, 미국 정부는 로스앨러모스 국립연구소의 탄소, 산소, 질소 동위원소 시설을 폐쇄해 이소텍을 주요 공급국으로 남겨두고 있었다.[7]null

합성

[18F]FDG는 18[F]F와2 함께 전기영양 투소를 통해 처음 합성되었다.[6]그 후, 같은 방사성 동위원소로 "핵생성 합성"이 고안되었다.null

모든 방사성 F 라벨이 부착된 방사선과 마찬가지로 F는 초기에 사이클로트론에서 불소 음이온으로 만들어져야 한다.완전한 18[F]FDG 방사능 추적기의 합성은 무첨가 플루오르화 방사성 추적기의 합성으로 시작되는데, 사이클로트론 폭격은 리간드에 주로 사용되는 유형의 유기 분자를 파괴하고, 특히 포도당을 파괴할 것이기 때문이다.null

F의 사이클로트론 생산은 중수체로 네온-20을 폭격함으로써 이루어질 수 있지만, 대개 양성자가 O-농축수를 폭격하여 (n-p) 반응을 일으켜 ("knockout reaction"이라고도 불림 - 유입되는 양성자가 중성자를 "노크아웃"하는 높은 확률의 일반적인 핵반응 유형이다.이것은 물에 용해된 18[F]플루오리드[18F−] 이온을 "캐리어 프리"로 생성한다.F의 109.8분 반감기는 이 시점 이후 신속하고 자동화된 화학작용을 필요로 한다.null

불소가스보다 취급하기 쉬운 무수 불소염은 사이클로트론에서 생산할 수 있다.[8][18F]F는− 이온교환기둥에 포획하여 수용용매와 분리되며, 2,2크립탄드와 탄산칼륨의 아세토나이트릴 용액으로 용출된다.용출물의 증발은 [(crypt-222)K]+ 18[F]F− (2) 를 부여한다.

플루오르화 음이온은 핵포함성이지만 수산화물과 관련된 경쟁반응을 피하기 위해 무수 상태가 요구되는데, 역시 좋은 핵포함이다.이온을 분리하기 위해 암호문을 사용하면 자유 칼륨과 불소 이온 사이의 이온 페어링이 방지되어 불소 음이온이 더 반응하게 된다.null

중간 2는 보호 마노오스 3불산염(1)으로 처리되며, 불소 음이온은 S2N 반응으로 삼불산 이탈군을 대체하여 보호되는 불소 디옥시글루코스(3)를 제공한다.염기 가수 분해는 아세틸 보호 그룹을 제거하여 이온 교환을 통해 암호화를 제거한 후 원하는 제품(4)을 제공한다.[9][10]

Synthesis of 18FDG.png

작용 메커니즘, 대사 최종 산물 및 대사율

[18F]FDG는 포도당 아날로그로서 뇌, 갈색 지방세포, 신장, 암세포와 같은 고글루코스를 사용하는 세포에 의해 차지되는데, 인산화 작용은 포도당이 일단 흡수되면 세포에서 다시 방출되는 것을 방지한다.정상 포도당의 2-히드록실 그룹(–OH)은 추가적인 당분해(당분할에 의한 포도당의 메타볼리즘)를 위해 필요하지만 [18F]FDG가 2-hydroxyl을 놓쳤어따라서, 자매 분자 2-deoxy-D-glucose와 공통적으로, FDG는 세포 내에서 더 이상 대사될 수 없다.[1818F]FDG-6-인산염은 [F]FDG가 세포에 들어갈 때 형성된다.그 결과 18[F]FDG의 분포는 체내 세포에 의한 포도당 흡수 및 인산화 분포를 잘 반영하고 있다.null

그러나 18[F]FDG는 무선으로 분해한 후, 2-플루오린은 O로− 변환되며, 수용 환경의 하이드로늄 이온에서 양성자 H를+ 집어들고 나면 C-2 위치에서 히드록실 내 무해한 비방사성 "중산소"로 표시된 글루코스-6-인산소가 된다.이제 2-하이드록실(hydroxyl)이 새로 등장하여 일반 포도당과 같은 방식으로 정상적으로 대사되어 비방사성 최종 제품을 생산하게 되었다.null

이론적으로 모든 18[F]FDG는 110분(불소-18과 동일)의 방사능 제거 반감기로 위와 같이 대사되지만,18 임상 연구에서는 [F]FDG 파티션의 방사능이 두 개의 주요 분수로 이루어진다는 것을 밝혀냈다.그 불소-18활동의 약 75%조직에 110분의 반감기는, 곳에 O-18는(이 분자 곧 이산화 탄소와 물에, 대사가 될 수도 있는 산소는 ce에 불소의 핵 변환 후non-radioactive은[18O]O-glucose-6-phosphate을 부패에 의해 presumably[표창 필요한]과 함께 탈락해 있다.ases를 예방하기 위해서타볼리즘(tabolism.[18F]FDG의 또 다른 분수는 총 주사 플루오린-18 활성의 약 20%를 대표하며,18 약 16분의 빠른 반감기를 가지고 [F]FDG 투여 후 2시간 후에 신적으로 배설된다(이 부분은 정상적인 PET 스캔에서 신장 수집 시스템과 방광을 두드러지게 한다).이 짧은 생물학적 반감기는 전체 불소-18 추적기 활동의 20%가 동위원소 자체가 붕괴할 수 있는 것보다 훨씬 빨리 제거된다는 것을 나타낸다.일반 포도당과 달리 FDG는 신장에 의해 완전히 재흡수되지 않는다.[11]따라서 이러한 급속하게 배설된 소변 F 때문에 PET 스캔을 받는 환자의 소변은 동위원소 투여 후 몇 시간 동안 특히 방사능에 노출될 수 있다.[12]null

[18F]FDG의 모든 방사능은 검사 후 처음 몇 시간의 소변에서 빠르게 배출되는 20%와 환자에게 남아 있는 80% 모두 110분(2시간 이내)의 반감기로 분해된다.따라서 24시간(주사 후 반감기 13회) 이내에 PET 검사 후 침구 또는 물체를 오염시켰을 수 있는 환자와 초기 배뇨 소변의 방사능은 2−13 = 으로 부패한다.선량 초기 방사능의 1⁄8192.실제로 18[F]FDG를 투여받은 환자들은 최소 12시간(반감기 7개 또는 초기 방사선량 1/128까지 붕괴) 동안 유아, 소아, 임산부 등 특히 방사선에 민감한 사람 가까이에서 피하도록 한다.null

분배

라벨이 부착된 F-FDG 화합물은 비교적 짧은 저장 수명을 가지며, 109.8분의 반감기를 가진 F의 물리적 붕괴가 지배하고 있다.그러나 이 반감기는 C와 같은 다른 의료용 방사성 동위원소와 대조적으로 이 화합물을 원격 PET 스캐닝 시설로 운송할 수 있을 만큼 충분히 길다.방사성 화합물에 대한 운송 규정 때문에, 배달은 일반적으로 특별면허 도로 운송에 의해 이루어지지만, 운송 수단에는 전용 소형 상업용 제트 서비스가 포함될 수도 있다.항공 운송을 통해 F-FDG 생산지 주변의 유통 지역을 확장하여 수백 마일 떨어진 PET 스캐닝 센터에 화합물을 전달할 수 있다.null

최근 F-FDG를 만들기 위한 일체형 차폐기와 휴대용 화학기기를 갖춘 현장 사이클로트론들이 PET 스캐너를 원격 병원에 동반하고 있다.이 기술은 F-FDG를 제조 현장에서 사용지로 운송하는 스크램블의 일부를 대체할 수 있는 유망한 기술이다.[13]null

생산

Alliance Medical과 Siemens Healthcare는 영국에서[when?] 유일한 생산자다.[citation needed]영국에서 FDG를 복용하는 비용은[when?] 약 130파운드다.단일 공급업체가 있는 북아일랜드에서는 최대 450파운드의 비용이 든다.[14]IBA Molecular North America와 Zevacor Molecular가 모두 일리노이 보건과학(IBM, 2015년 8월 1일 현재 구매)과 지멘스의 PETNET Solutions(지멘스 헬스케어 자회사), 카디널 헬스(Cardinal Healthy[15])가 미국의 생산자다.[16][17][18][19]

적용들

F-FDG를 이용한 전신 PET 스캔으로 대장종양의 간 전이체 표시

In PET imaging, 18F-FDG is primarily used for imaging tumors in oncology, where a static 18F-FDG PET scan is performed and the tumor 18F-FDG uptake is analyzed in terms of Standardized Uptake Value (SUV). FDG PET/CT can be used for the assessment of glucose metabolism in the heart and the brain.18F-FDG는 세포가 차지하고, 헥소키나아제(급성장하는 악성 종양에서 미토콘드리아 형태가 크게 상승하는 것)에 의해 인산화되며,[20] 대부분의 악성 종양 유형과 같이 대사 활성도가 높은 조직에 의해 유지된다.그 결과 FDG-PET는 특히 호지킨병, 비호지킨림프종, 대장암, 유방암, 흑색종, 폐암 등에서 [21]암의 진단, 스테이징, 모니터링에 이용될 수 있다.알츠하이머병 진단에도 쓰일 수 있도록 승인됐다.null

종양이나 전이성 질환을 검색할 때 신체 스캔 어플리케이션에서 용액 내 F-FDG 용량(일반적으로 5~10밀리초 또는 200~400MBq)은 일반적으로 정맥으로 흐르는 식염수 방울에 빠르게 주입되며, 최소 6시간 이상 단식을 하고 있으며 적절한 저혈당을 가지고 있는 환자에게서 주입된다.(이는 일부 당뇨병 환자에게 문제가 된다. 대개 PET 스캐닝 센터는 혈당 수치가 약 180 mg/dL = 10 mmol/L 이상인 환자에게 동위원소를 투여하지 않으며, 이러한 환자들은 일정을 조정해야 한다.)그런 다음 환자는 당분이 분배될 때까지 약 1시간 정도 기다려야 한다. 즉, 근육으로 방사성 설탕을 흡수하는 것을 최소화하기 위해 신체 활동을 최소한으로 유지해야 하는 시간이다(이것은 특히 I의 장기가 읽는 것을 방해하는 스캔에서 원치 않는 유물을 야기한다).nterest는 몸 안과 두개골 안쪽에 있다).그런 다음 환자는 20분에서 최대 1시간까지 걸릴 수 있는 일련의 스캔을 위해 PET 스캐너에 배치된다(흔히 신체 길이의 약 4분의 1만 한 번에 이미징될 수 있다).null

참고 항목

참조

  1. ^ Pacák J, Točík Z, Černý M (1969). "Synthesis of 2-Deoxy-2-fluoro-D-glucose". Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications. 1969 (2): 77. doi:10.1039/C29690000077.
  2. ^ Newberg A, Alavi A, Reivich M (January 2002). "Determination of regional cerebral function with FDG-PET imaging in neuropsychiatric disorders". Seminars in Nuclear Medicine. 32 (1): 13–34. doi:10.1053/snuc.2002.29276. PMID 11839066.
  3. ^ Som P, Atkins HL, Bandoypadhyay D, Fowler JS, MacGregor RR, Matsui K, et al. (July 1980). "A fluorinated glucose analog, 2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (F-18): nontoxic tracer for rapid tumor detection". Journal of Nuclear Medicine. 21 (7): 670–5. PMID 7391842.
  4. ^ Kelloff GJ, Hoffman JM, Johnson B, Scher HI, Siegel BA, Cheng EY, et al. (April 2005). "Progress and promise of FDG-PET imaging for cancer patient management and oncologic drug development". Clinical Cancer Research. 11 (8): 2785–808. doi:10.1158/1078-0432.CCR-04-2626. PMID 15837727.
  5. ^ Pacák J, Točík Z, Černý M (1969). "Synthesis of 2-Deoxy-2-fluoro-D-glucose". Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications (2): 77. doi:10.1039/C29690000077.
  6. ^ a b Ido T, Wan CN, Casella V, Fowler JS, Wolf AP, Reivich M, Kuhl DE (1978). "Labeled 2-deoxy-D-glucose analogs: 18F-labeled 2-deoxy-2-fluoro-D-glucose, 2-deoxy-2-fluoro-D-mannose and 14C-2-deoxy-2-fluoro-D-glucose". J Labeled Compounds Radiopharm. 24 (2): 174–183. doi:10.1002/jlcr-2580140204.
  7. ^ "Shortage of FDG raw material threatens expanded use of PET". DiagnosticImaging. 21 October 1992.
  8. ^ Janet Miller, Radiopharmaceutical development at the Massachusetts General hospital (PDF), archived from the original (PDF) on 11 February 2015, retrieved 12 June 2013
  9. ^ Fowler JS, Ido T (January 2002). "Initial and subsequent approach for the synthesis of 18FDG". Seminars in Nuclear Medicine. 32 (1): 6–12. doi:10.1053/snuc.2002.29270. PMID 11839070.
  10. ^ Yu S (October 2006). "Review of F-FDG Synthesis and Quality Control". Biomedical Imaging and Intervention Journal. 2 (4): e57. doi:10.2349/biij.2.4.e57. PMC 3097819. PMID 21614337.
  11. ^ 모란, J. K. 리, H. B., & Blaufox, M. D. (1999년)PET 영상 촬영 중 비뇨기 FDG 배설의 최적화.핵의학 저널, 40(8), 1352.
  12. ^ "Fludeoxyglucose drug information". Retrieved 30 June 2009.
  13. ^ Lisa Fratt (2003). "Radiation Testing and PET Minding the Radiopharmaceutical Store". Medical Imaging. Archived from the original on 20 November 2008.
  14. ^ "'Monopoly' fears over £350m scans contract". Local Government Chronicle. 12 February 2015. Retrieved 22 February 2015.
  15. ^ "What is the impact of 21 C.F.R. Part 212?". Cardinal Health. 2021.
  16. ^ "Fludeoxyglucose F 18- fludeoxyglucose f-18 injection". DailyMed. 8 May 2018. Retrieved 29 January 2020.
  17. ^ "Fluorodeoxyglucose (F-18 FDG)". Archived from the original on 25 July 2015. Retrieved 24 July 2015.
  18. ^ 2016년 2월 5일 회수된 미국 식품의약국 '국가 약물 코드 디렉토리'[dead link]
  19. ^ Matthews M (19 September 2013). "Siemens' PETNET Solutions to Aid The US Oncology Network". Axis Imaging News. Retrieved 5 February 2016.
  20. ^ Bustamante E, Pedersen PL (September 1977). "High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (9): 3735–9. Bibcode:1977PNAS...74.3735B. doi:10.1073/pnas.74.9.3735. PMC 431708. PMID 198801.
  21. ^ Hofman MS, Hicks RJ (October 2016). "How We Read Oncologic FDG PET/CT". Cancer Imaging. 16 (1): 35. doi:10.1186/s40644-016-0091-3. PMC 5067887. PMID 27756360.

외부 링크