In vivo απεικόνιση των υποδοχέων 1α της σεροτονίνης (5-HT1a) στον εγκέφαλο με ενώσεις του Tc-99m

Abstract

5-Hydroxytryptamine (5-HT) is involved in the pathogenesis and treatment of a number of CNS disorders, Today, several types and subtypes of 5-HT receptors have been identified and the in vivo imaging of these receptors is a promising research area for the investigation of the distribution, function and role of the 5-HT receptors in the CNS pathophysiology. 5-HT1A in particular, is a receptor subtype directly involved in major CNS disorders like depression schizophrenia and anxiety and despite the great variety of 5-HT1A radioligands for PET imaging there is still a scope for the development of Tc-labelled 5-HT1A ligands for SPECT imaging mainly because technetium’s optimal nuclear properties and readily availability. To this direction, the introduction of the versatile precursor [M(CO)3]+, M= Tc/Re for the labeling of biomolecules gave a new thrust for radiopharmaceutical development. In this study, we report the design, synthesis, characterization and pharmacological evaluation of novel rhenium/technetium at the oxidation state +I. These complexes are neutral, lipophilic and carry the 2-methoxyphenyl piperazine moiety, a fragment of the true 5-HT1A antagonist WAY 100635 in order to possess all the theoretical requirements to bind in vivo with the 5-HT1A serotonin receptors in the brain. For the design of the Re(I) complexes, the tricarbonyl core M(CO)3, M= Tc/Re was chosen as the metal center stabilized by ligands that are either monoamide derivatives of picollinamino N,N diacetic acid (PADA) or cysteine S-thioethers derivatives. For both type of ligands it has been established that they bind very efficiently with the [M(CO)3]+ organometallic core via their [NNO] or [SNO] donor atom set respectively. For the synthesis of the PADA ligands, a convenient, one pot synthetic method was found for their preparation in high yields that includes the formation of the PADA anhydride and its subsequent reaction with the appropriate amine for the formation of the amide. Due to its sensitivity, the PADA anhydride was not isolated and the final products were synthesized by reacting equimolar quantities of the corresponding amine in the PADA anhydride solution. The novel reaction and the coordination chemistry of the complexes was studied using benzylamine, pyrrolidine and aniline as model compound for primary and secondary aliphatic amines and aromatic amines respectively, leading to ligand L1H -L3H and the corresponding complexes 1-3 whose structure was elucidated with NMR analysis and X-ray crystallography. This synthetic method simplifies to some extent the incorporation of a biological active molecule which contains an amine group to the NNO donor atom system of PADA ligand providing thus an easy way for labelling a pharmacophore moiety with technetium or rhenium. Subsequently the pharmacophore structure of 2-methoxyphenylpiperazine was incorporated in the PADA molecule yielding ligands L4-L5H. The [SNO] ligands L6H-L8H were prepared under under Schauten - Bauman conditions [2] by reacting the appropriate S-amino acid with the bromide 4. All ligands were characterized with NMR and IR spectroscopy. ...................................................................................................................

Η σύγχρονη έρευνα στον τομέα των ραδιοφαρμάκων του Tc/Re στοχεύει στην επισήμανση βιολογικά δραστικών ενώσεων με τα στοιχεία αυτά με σκοπό την ανάπτυξη εξειδικευμένων ραδιοφαρμάκων προς ένα συγκεκριμένο βιολογικό στόχο. Οι υποδοχείς 5-ΗΤ1Α στο ΚΝΣ παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον γιατί μεταβολές στη συγκέντρωση και τη λειτουργικότητά τους φαίνεται να εμπλέκονται σε νευρολογικές και ψυχολογικές διαταραχές όπως κατάθλιψη, άγχος, σχιζοφρένεια, νόσο του Alzheimer και βουλιμία. Επομένως η απεικόνιση των υποδοχέων αυτών in vivo θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για τον τρόπο που αυτοί μεταβάλλονται σε παθολογικές καταστάσεις και να αποτελέσει μέσο για την έγκαιρη διάγνωσή τους με την ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία SPECT. Κύριος στόχος της παρούσας εργασίας ήταν ο σχεδιασμός, η σύνθεση, ο, χαρακτηρισμός και η φαρμακολογική αξιολόγηση νέων ενώσεων του ρηνίου και τεχνητίου με κατάλληλες ιδιότητες για την in vivo απεικόνιση των υποδοχέων 5-ΗΤ1Α στον εγκέφαλο. Προς αυτόν το σκοπό χρησιμοποιήθηκε ο τρικαρβόνυλο πυρήνας των μετάλλων [Μ(CO)3+, M = Tc/Re] λόγω των ιδανικών φυσικοχημικών του χαρακτηριστικών και στα σύμπλοκα ενσωματώθηκε με κατάλληλο τρόπο η φαρμακοφόρος δομή της 1-(2-μεθοξυφαινυλο)-πιπεραζίνης που αποτελεί τμήμα του «πραγματικού» ανταγωνιστή των υποδοχέων 5-ΗΤ1Α της σεροτονίνης, WAY 100635, η οποία αποτελεί την απαραίτητη δομική μονάδα για την εμφάνιση συγγένειας για τους συγκεκριμένους υποδοχείς. Για τον σχεδιασμό των συμπλόκων επιλέχτηκε το μεταλλικό κέντρο να σταθεροποιείται από συναρμοτές που να είναι είτε μονοάμιδο παράγωγα του πυριδινυλο-2-μεθυλαμινο-Ν-Ν-διοξικού οξέος (PADA, σύστημα από άτομα δότες [ΝΝΟ]) είτε θειαιθέρες θειούχων αμινοξέων (σύστημα από άτομα δότες [SNO]) για τα οποία δύο συστήματα έχει βρεθεί ότι συναρμόζονται πολύ καλά με το συγκεκριμένο πυρήνα δίνοντας ουδέτερα και σταθερά σύμπλοκα. Για τη παρασκευή των συναρμοτών - παράγωγα του PADA ευρέθη εύχρηστο συνθετικό σχήμα μέσω του ανυδρίτη του PADA με επίδραση σε αυτόν ισομοριακής ποσότητας της αντίστοιχης αμίνης. Δοκιμάστηκαν καταρχήν οι απλές αμίνες βενζυλαμίνη, πυρρολιδίνη και ανιλίνη ως πρότυπες ενώσεις για αλειφατικές και αρωματικές αμίνες αντίστοιχα οπότε και ελήφθηκαν οι ζητούμενοι συναρμοτές. Η μέθοδος αυτή αποτελεί ουσιαστικά τρόπο ενσωμάτωσης οποιασδήποτε βιολογικά δραστικής αμίνης στο μόριο του PADA και άρα επισήμανσή της με Tc-99m. Οι συναρμοτές πρότυπα χρησιμοποιήθηκαν για την σύνθεση των αντίστοιχων συμπλόκων με ρήνιο προκειμένου να διερευνηθεί η χημεία συναρμογής οπότε και διαπιστώθηκε ότι τα σύμποκα που σχηματίζονται είναι όντως του τύπου [Re(CO)3(NNO)] όπως συμβαίνει και με το πρότυπο μόριο του PADA. ...........................................................................................................................................