La fluorodesoxiglucosa ( 18 F) ( DCI ), o fluorodesoxiglucosa F 18 ( USAN y USP ), también comúnmente llamada fluorodesoxiglucosa y abreviada [ 18 F] FDG , 18 F-FDG o FDG , es un radiofármaco , específicamente un radiotrazador , utilizado en la medicina tomografía por emisión de positrones (PET) en modalidad de imagenología . Químicamente, es 2-desoxi-2- [ 18 F] fluoro- D -glucosa , un análogo de glucosa , con el radionúclido emisor de positrones flúor-18 sustituido por el grupo hidroxilo normal en la posición C-2 de la molécula de glucosa.
Nombres | |
---|---|
Nombre IUPAC 2-desoxi-2- [ 18 F] fluoroglucosa | |
Identificadores | |
| |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
Abreviaturas | [ 18 F] FDG |
2047723 | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
KEGG | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Propiedades | |
C 6 H 11 18 FO 5 | |
Masa molar | 181.1495 g mol −1 |
Punto de fusion | 170 a 176 [1] ° C (338 a 349 ° F; 443 a 449 K) |
Farmacología | |
V09IX04 ( OMS ) | |
| |
Intravenoso | |
Farmacocinética : | |
Metabolismo | 6- fosforilación Glucólisis |
Vida media biológica | 110 min (al 70%) 16 min (al 20%) |
Excreción | 20% de radiactividad excretada por vía renal en dos horas |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La captación de 18 F-FDG por los tejidos es un marcador de la captación tisular de glucosa , que a su vez está estrechamente relacionada con ciertos tipos de metabolismo tisular . Después de inyectar 18 F-FDG en un paciente, un escáner de PET puede formar imágenes bidimensionales o tridimensionales de la distribución de 18 F-FDG dentro del cuerpo.
Desde su desarrollo en 1976, 18 F-FDG tuvo una profunda influencia en la investigación en neurociencias . [2] El descubrimiento posterior en 1980 de que la 18 F-FDG se acumula en los tumores apuntala la evolución de la PET como una herramienta clínica importante en el diagnóstico del cáncer. [3] La 18 F-FDG es ahora el radiotrazador estándar que se utiliza para la obtención de neuroimágenes PET y el tratamiento de pacientes con cáncer. [4]
Las imágenes pueden ser evaluadas por un médico de medicina nuclear o un radiólogo para proporcionar diagnósticos de diversas afecciones médicas.
Historia
En 1968, el Dr. Josef Pacák, Zdeněk Točík y Miloslav Černý del Departamento de Química Orgánica de la Universidad Charles de Checoslovaquia fueron los primeros en describir la síntesis de FDG. [5] Más tarde, en la década de 1970, Tatsuo Ido y Al Wolf en el Laboratorio Nacional de Brookhaven fueron los primeros en describir la síntesis de FDG marcado con 18 F. [6] El compuesto fue administrado por primera vez a dos voluntarios humanos normales por Abass Alavi en Agosto de 1976 en la Universidad de Pennsylvania. Las imágenes cerebrales obtenidas con un escáner nuclear ordinario (no PET) demostraron la concentración de 18 F-FDG en ese órgano (consulte la referencia del historial a continuación).
A partir de agosto de 1990 y durante todo 1991, la escasez de oxígeno 18 , materia prima de la FDG, obligó a racionar el suministro de isótopos. La instalación de oxígeno 18 de Israel se había cerrado debido a la Guerra del Golfo , y el gobierno de los Estados Unidos había cerrado sus instalaciones de Isótopos de Carbono, Oxígeno y Nitrógeno en el Laboratorio Nacional de Los Alamos , dejando a Isotec como el principal proveedor. [7]
Síntesis
El [ 18 F] FDG se sintetizó por primera vez mediante fluoración electrofílica con [ 18 F] F 2 . [6] Posteriormente, se ideó una "síntesis nucleofílica" con el mismo radioisótopo.
Al igual que con todos los radioligandos radiactivos marcados con 18 F , el 18 F debe fabricarse inicialmente como el anión fluoruro en un ciclotrón . La síntesis del trazador radiactivo completo de [ 18 F] FDG comienza con la síntesis del marcador radiactivo de fluoruro no adherido, ya que el bombardeo de ciclotrón destruye las moléculas orgánicas del tipo que se usa habitualmente para los ligandos y, en particular, destruiría la glucosa.
La producción de ciclotrón de 18 F puede lograrse mediante el bombardeo de neón-20 con deuterones , pero generalmente se realiza mediante el bombardeo de protones de agua enriquecida con 18 O, lo que provoca una reacción ( np) (a veces denominada "reacción de noqueamiento", un tipo común de reacción nuclear con alta probabilidad donde un protón entrantes "golpea hacia fuera" un neutrón) en el 18 O. Esto produce "Free carrier-" disuelto [ 18 F] fluoruro ([ 18 F] F - iones) en el agua. La vida media de 109,8 minutos del 18 F hace necesaria una química rápida y automatizada después de este punto.
Las sales de fluoruro anhidro, que son más fáciles de manipular que el gas de flúor, se pueden producir en un ciclotrón. [8] Para lograr esta química, el [ 18 F] F - se separa del disolvente acuoso atrapándolo en una columna de intercambio iónico y se eluye con una solución de acetonitrilo de 2,2,2-criptand y carbonato de potasio. La evaporación del eluato da [(cripta-222) K] + [ 18 F] F - ( 2 ).
El anión fluoruro es nucleófilo pero se requieren sus condiciones anhidras para evitar reacciones competitivas que involucran al hidróxido, que también es un buen nucleófilo. El uso del criptand para secuestrar los iones de potasio evita el apareamiento de iones entre los iones libres de potasio y flúor, lo que hace que el anión flúor sea más reactivo.
El intermedio 2 se trata con el triflato de manosa protegido ( 1 ); el anión fluoruro desplaza el grupo saliente triflato en una reacción S N 2 , dando la desoxiglucosa fluorada protegida ( 3 ). La hidrólisis básica elimina los grupos protectores de acetilo, dando el producto deseado ( 4 ) después de eliminar el criptante mediante intercambio iónico: [9] [10]
Mecanismo de acción, productos finales metabólicos y tasa metabólica
[ 18 F] FDG, como análogo de la glucosa, es absorbido por células que usan mucha glucosa, como el cerebro, los adipocitos marrones , el riñón y las células cancerosas, donde la fosforilación evita que la glucosa se libere nuevamente de la célula, una vez que se ha sido absorbido. El grupo 2-hidroxilo (–OH) en la glucosa normal es necesario para una mayor glucólisis (metabolismo de la glucosa dividiéndola), pero al [ 18 F] FDG le falta este 2-hidroxilo. Por tanto, al igual que su molécula hermana 2-desoxi- D- glucosa , la FDG no puede metabolizarse más en las células. El [ 18 F] FDG-6-fosfato formado cuando [ 18 F] FDG entra en la célula no puede salir de la célula antes de la desintegración radiactiva . Como resultado, la distribución de [ 18 F] FDG es un buen reflejo de la distribución de la captación de glucosa y la fosforilación por las células del cuerpo.
Sin embargo, después de que el [ 18 F] FDG se desintegra radiactivamente, su 2-flúor se convierte en 18 O - y, después de recoger un protón H + de un ion hidronio en su entorno acuoso, la molécula se convierte en glucosa-6-fosfato marcada con inofensivo "oxígeno pesado" no radiactivo en el hidroxilo en la posición C-2. La nueva presencia de un 2-hidroxilo ahora permite que se metabolice normalmente de la misma manera que la glucosa ordinaria, produciendo productos finales no radiactivos.
Aunque en teoría toda la [ 18 F] FDG se metaboliza como se indicó anteriormente con una vida media de eliminación de radiactividad de 110 minutos (la misma que la del flúor-18), los estudios clínicos han demostrado que la radiactividad de la [ 18 F] FDG se divide en dos fracciones mayores. Aproximadamente el 75% de la actividad del flúor-18 permanece en los tejidos y se elimina con una vida media de 110 minutos, presumiblemente [ cita requerida ] decayendo en su lugar a O-18 para formar [ 18 O] O-glucosa-6-fosfato , que no es radiactivo (esta molécula pronto se puede metabolizar en dióxido de carbono y agua, después de que cesa la transmutación nuclear del flúor en oxígeno para prevenir el metabolismo). Otra fracción de [ 18 F] FDG, que representa aproximadamente el 20% de la actividad total de flúor 18 de una inyección, se excreta por vía renal dos horas después de una dosis de [ 18 F] FDG, con una semivida rápida de unos 16 minutos. (esta porción hace que el sistema colector renal y la vejiga sean prominentes en una exploración por TEP normal). Esta corta vida media biológica indica que esta porción del 20% de la actividad del trazador total de flúor 18 se elimina por vía renal mucho más rápidamente de lo que el isótopo mismo puede descomponerse. A diferencia de la glucosa normal, el riñón no reabsorbe completamente la FDG. [11] Debido a este 18 F de orina que se excreta rápidamente , la orina de un paciente que se somete a una exploración por TEP puede ser especialmente radiactiva durante varias horas después de la administración del isótopo. [12]
Toda la radiactividad de [ 18 F] FDG, tanto el 20% que se excreta rápidamente en las primeras horas de orina que se produce después del examen, como el 80% que permanece en el paciente, decae con una vida media de 110 minutos. (poco menos de dos horas). Por lo tanto, dentro de las 24 horas (13 vidas medias después de la inyección), la radiactividad en el paciente y en cualquier orina inicialmente evacuada que pueda haber contaminado la ropa de cama u objetos después del examen PET habrá disminuido a 2 −13 = 1 ⁄ 8192 de la Radiactividad inicial de la dosis. En la práctica, a los pacientes a los que se les ha inyectado [ 18 F] FDG se les dice que eviten la proximidad de personas especialmente sensibles a la radiación, como bebés, niños y mujeres embarazadas, durante al menos 12 horas (7 vidas medias o caries a 1 ⁄ 128 de la dosis radiactiva inicial).
Distribución
El compuesto marcado con 18 F-FDG tiene una vida útil relativamente corta que está dominada por la descomposición física de 18 F con una vida media de 109,8 minutos, o un poco menos de dos horas. Aún así, esta vida media es lo suficientemente larga como para permitir el envío del compuesto a instalaciones de escaneo PET remotas, en contraste con otros radioisótopos médicos como el 11 C.Debido a las regulaciones de transporte de compuestos radioactivos, la entrega normalmente se realiza mediante transporte por carretera con licencia especial, pero por medios de el transporte también puede incluir servicios dedicados a aviones comerciales pequeños. El transporte aéreo permite expandir el área de distribución alrededor de un sitio de producción de 18 F-FDG para entregar el compuesto a los centros de escaneo de PET incluso a cientos de millas de distancia.
Recientemente, los ciclotrones in situ con blindaje integral y estaciones químicas portátiles para producir 18 F-FDG han acompañado a los escáneres PET a hospitales remotos. Esta tecnología es prometedora en el futuro, ya que reemplazará parte de la lucha por transportar 18 F-FDG desde el lugar de fabricación al lugar de uso. [13]
Producción
Alliance Medical y Siemens Healthcare son [ ¿cuándo? ] los únicos productores del Reino Unido. [ cita requerida ] Una dosis de FDG en Inglaterra cuesta [ ¿cuándo? ] alrededor de £ 130. En Irlanda del Norte, donde hay un solo proveedor, las dosis cuestan hasta £ 450. [14] IBA Molecular North America y Zevacor Molecular , ambas propiedad de Illinois Health and Science (IBAM se compró a partir del 1 de agosto de 2015), PETNET Solutions de Siemens (una subsidiaria de Siemens Healthcare ) y Cardinal Health [15 ] son productores en los Estados Unidos [16] [17] [18] [19]
Aplicaciones
En las imágenes de PET, la 18 F-FDG se utiliza principalmente para obtener imágenes de tumores en oncología , donde se realiza una exploración PET con 18 F-FDG estática y la captación de 18 F-FDG del tumor se analiza en términos de valor de captación estandarizado (SUV). La PET / TC con FDG se puede utilizar para evaluar el metabolismo de la glucosa en el corazón y el cerebro . La 18 F-FDG es captada por las células, fosforilada por la hexoquinasa (cuya forma mitocondrial está muy elevada en los tumores malignos de rápido crecimiento), [20] y retenida por los tejidos con alta actividad metabólica, como la mayoría de los tipos de tumores malignos. Como resultado, FDG-PET se puede utilizar para el diagnóstico, la estadificación y el seguimiento del tratamiento de cánceres, [21] en particular en la enfermedad de Hodgkin , linfoma no Hodgkin , cáncer colorrectal , cáncer de mama , melanoma , y cáncer de pulmón . También ha sido aprobado para su uso en el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer .
En aplicaciones de escaneo corporal en la búsqueda de tumores o enfermedades metastásicas, una dosis de 18 F-FDG en solución (generalmente de 5 a 10 milicurios o de 200 a 400 MBq ) generalmente se inyecta rápidamente en un goteo de solución salina que corre a través de una vena, en un paciente. que haya estado en ayunas durante al menos seis horas y que tenga un nivel de azúcar en sangre suficientemente bajo. (Este es un problema para algunos diabéticos; por lo general, los centros de exploración por TEP no administran el isótopo a pacientes con niveles de glucosa en sangre superiores a 180 mg / dL = 10 mmol / L, y estos pacientes deben ser reprogramados). Luego, el paciente debe esperar aproximadamente una hora para que el azúcar se distribuya y se absorba en los órganos que usan glucosa, un tiempo durante el cual la actividad física debe mantenerse al mínimo para minimizar la absorción del azúcar radiactivo en los músculos (esto causa artefactos no deseados en la exploración, que interfieren con la lectura, especialmente cuando los órganos de interés están dentro del cuerpo o dentro del cráneo). Luego, se coloca al paciente en el escáner PET para una serie de una o más exploraciones que pueden tardar desde 20 minutos hasta una hora (a menudo, solo se pueden tomar imágenes de aproximadamente un cuarto de la longitud del cuerpo a la vez).
Ver también
- Fluorodopa
Referencias
- ↑ Pacák J, Točík Z, Černý M (1969). "Síntesis de 2-desoxi-2-fluoro-D-glucosa". Revista de la Sociedad Química D: Comunicaciones químicas . 1969 (2): 77. doi : 10.1039 / C29690000077 .
- ^ Newberg A, Alavi A, Reivich M (enero de 2002). "Determinación de la función cerebral regional con imágenes de FDG-PET en trastornos neuropsiquiátricos". Seminarios de Medicina Nuclear . 32 (1): 13–34. doi : 10.1053 / snuc.2002.29276 . PMID 11839066 .
- ^ Som P, Atkins HL, Bandoypadhyay D, Fowler JS, MacGregor RR, Matsui K, et al. (Julio de 1980). "Un análogo de glucosa fluorada, 2-fluoro-2-desoxi-D-glucosa (F-18): trazador no tóxico para la detección rápida de tumores". Revista de Medicina Nuclear . 21 (7): 670–5. PMID 7391842 .
- ^ Kelloff GJ, Hoffman JM, Johnson B, Scher HI, Siegel BA, Cheng EY, et al. (Abril de 2005). "Progreso y promesa de la proyección de imagen de FDG-PET para el manejo de pacientes con cáncer y el desarrollo de fármacos oncológicos" . Investigación clínica del cáncer . 11 (8): 2785–808. doi : 10.1158 / 1078-0432.CCR-04-2626 . PMID 15837727 .
- ^ Pacák J, Točík Z, Černý M (1969). "Síntesis de 2-desoxi-2-fluoro-D-glucosa". Revista de la Sociedad Química D: Comunicaciones químicas (2): 77. doi : 10.1039 / C29690000077 .
- ^ a b Ido T, Wan CN, Casella V, Fowler JS, Wolf AP, Reivich M, Kuhl DE (1978). "Análogos de 2-desoxi-D-glucosa marcados: 2-desoxi-2-fluoro-D-glucosa marcados con 18 F, 2-desoxi-2-fluoro-D-manosa y 14 C-2-desoxi-2-fluoro- D-glucosa ". J Radiopharm de compuestos marcados . 24 (2): 174-183. doi : 10.1002 / jlcr.2580140204 .
- ^ "La escasez de materia prima FDG amenaza el uso ampliado de PET" . Diagnóstico por imagen. 21 de octubre de 1992.
- ^ Janet Miller, desarrollo de radiofármacos en el hospital general de Massachusetts (PDF) , archivado del original (PDF) el 11 de febrero de 2015 , consultado el 12 de junio de 2013
- ^ Fowler JS, Ido T (enero de 2002). "Aproximación inicial y posterior para la síntesis de 18FDG" . Seminarios de Medicina Nuclear . 32 (1): 6–12. doi : 10.1053 / snuc.2002.29270 . PMID 11839070 .
- ^ Yu S (octubre de 2006). "Revisión de la síntesis y el control de calidad de F-FDG" . Revista de Intervención e Imágenes Biomédicas . 2 (4): e57. doi : 10.2349 / biij.2.4.e57 . PMC 3097819 . PMID 21614337 .
- ^ Moran, JK, Lee, HB y Blaufox, MD (1999). Optimización de la excreción urinaria de FDG durante la obtención de imágenes por PET. Revista de Medicina Nuclear, 40 (8), 1352.
- ^ "Información sobre el fármaco fludesoxiglucosa" . Consultado el 30 de junio de 2009 .
- ^ Lisa Fratt (2003). "Pruebas de radiación y detección de PET en la tienda de radiofármacos" . Imagenes medicas. Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2008.
- ^ " ' Monopoly' teme más de £ 350 millones de contrato de escaneos" . Crónica del gobierno local. 12 de febrero de 2015 . Consultado el 22 de febrero de 2015 .
- ^ "¿Cuál es el impacto de 21 CFR Parte 212?" . Cardinal Health . 2021.
- ^ "Inyección de fludesoxiglucosa F 18- fludesoxiglucosa f-18" . DailyMed . 8 de mayo de 2018 . Consultado el 29 de enero de 2020 .
- ^ "Fluorodesoxiglucosa (F-18 FDG)" . Archivado desde el original el 25 de julio de 2015 . Consultado el 24 de julio de 2015 .
- ^ "Directorio del Código Nacional de Drogas" , Administración de Drogas y Alimentos de EE . UU. , Consultado el 5 de febrero de 2016. [ enlace muerto ]
- ^ Matthews M (19 de septiembre de 2013). "Soluciones PETNET de Siemens para ayudar a la red de oncología de EE . UU . " . Noticias de Axis Imaging . Consultado el 5 de febrero de 2016 .
- ^ Bustamante E, Pedersen PL (septiembre de 1977). "Glucólisis aeróbica alta de células de hepatoma de rata en cultivo: papel de la hexoquinasa mitocondrial" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 74 (9): 3735–9. Código bibliográfico : 1977PNAS ... 74.3735B . doi : 10.1073 / pnas.74.9.3735 . PMC 431708 . PMID 198801 .
- ^ Hofman MS, Hicks RJ (octubre de 2016). "Cómo leemos la PET / TC oncológica con FDG" . Imágenes del cáncer . 16 (1): 35. doi : 10.1186 / s40644-016-0091-3 . PMC 5067887 . PMID 27756360 .
enlaces externos
- "Fludesoxiglucosa F 18" . Portal de información sobre medicamentos . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.