謝強(qiáng)，汪世存

(安徽省立醫(yī)院PET-CT中心，安徽 合肥 230001)

常規(guī)的正電子發(fā)射斷層顯像/X射線斷層掃描[1](positron emission tomography-computed tomography，PET-CT)泛指[18F]-FDG的PET-CT掃描。[18F]-FDG是臨床最常見的腫瘤顯像劑，在腫瘤分期、良惡性鑒別、尋找原發(fā)灶等方面在臨床被廣泛應(yīng)用。 [18F]-FDG是葡萄糖代謝顯像劑，可以反映細(xì)胞的能量代謝，鑒于與葡萄糖化學(xué)結(jié)構(gòu)類似，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)異常濃聚。正因?yàn)槿绱?，[18F]-FDG的PET-CT顯像存在固有的缺陷，生理情況下腦組織需葡萄糖量比較大，[18F]-FDG又通過泌尿系統(tǒng)進(jìn)行代謝，因此[18F]-FDG在腦組織、膀胱中的本底較高，限制了[18F]-FDG在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及泌尿系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用。[11C]-MET是氨基酸代謝顯像劑，能反映氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝，在顱腦的本底較低，因此彌補(bǔ)了[18F]-FDG顯像的不足[2]。本研究基于安徽省立醫(yī)院PET-CT中心PET-CS-II-IT-I型碳-11碘代甲烷合成模塊、PET-CS-I-IT-I型碳-11多功能合成模塊組成的碳-11顯象劑化學(xué)合成模塊兩步法，采用“二合一”合成工藝合成[11C]-MET注射劑，并用于臨床中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤患者的PET-CT檢查，并初步探討其質(zhì)控方法。

1 材料與方法

1.1臨床資料2009年2月至2011年5月安徽省立醫(yī)院住院患者，36例，其中男26例，女10例；膠質(zhì)瘤術(shù)前檢查12例，膠質(zhì)瘤術(shù)后、放療后復(fù)查22例，腦轉(zhuǎn)移瘤放療后復(fù)查2例(良性病變16例，惡性病變20例)，年齡(40.42±14.56)歲，年齡范圍為7～78歲，所有受研究對象均經(jīng)過安徽省立醫(yī)院倫理委員會審核通過并簽署患者知情同意書進(jìn)行全身PET-CT檢查。

1.2儀器設(shè)備及合成試劑(1) 儀器設(shè)備。儀器設(shè)備醫(yī)用回旋加速器型號：Eclipse RD，德國Siemens公司；化學(xué)合成模塊型號：PET-CS-II-IT-I型碳-11碘代甲烷合成模塊、PET-CS-I-IT-I型碳-11多功能合成模塊， 北京派特生物科技公司；薄層色譜分析(TLC)系統(tǒng)，美國Bioscan公司；高效液相分析(HPLC)系統(tǒng)，美國安捷倫公司；放射性探測儀，美國Bio scan公司；活度計(jì)型號：CRC-25PET， 美國Capintec公司。(2) 試劑。合成試劑L-高胱氨酸硫內(nèi)酯，德國ABX公司；57%氫碘酸，美國Sigma公司；氫化鋰鋁四氫呋喃溶液，德國ABX公司；五氧化二磷、固體氫氧化鈉、無水乙醇均為國產(chǎn)試劑；C-18柱，美國Waters公司；無菌過濾器，美國Millipore公司；10 ml和30 ml無菌真空瓶，北京派特生物科技有限公司；滅菌注射用水，石家莊四藥有限公司， 0.05 mol·L-1磷酸鈉溶液、1 mol·L-1氫氧化鈉溶液均為自己配置試劑。

1.3國產(chǎn)模塊液相兩步法合成[11C]-MET(1) [11C-]的生產(chǎn)。11 MeV回旋加速器通過14N(p， α)11C核反應(yīng)， 40 μA束流連續(xù)轟擊靶材料為：0.5%氧的氮30 min，常規(guī)得到1 000 mCi的[11C]-CO2，在靶體中等待傳輸。

(2) [11C-]的捕獲。使用靶轉(zhuǎn)換器將傳輸管路切換，使用氬氣次序使用低氣流、高氣流將傳輸過來的[11C-]傳輸進(jìn)完全浸泡在液氮中的不銹鋼loop環(huán)中，[11C-]遇到極低氣溫的loop，立刻以干冰形態(tài)凍結(jié)在loop中，沒有被捕獲的[11C]被收集在廢氣收集裝置中。

(3) [11C]-甲醇的生成。將液態(tài)氮?dú)庋b置緩慢下降，浸泡在液氮中l(wèi)oop環(huán)受到環(huán)境溫度的自然加溫，[11C]-CO2從干冰狀態(tài)通過長針頭緩慢的釋放進(jìn)入裝有0.1～0.2 mL氫化鋰鋁四氫呋喃溶液內(nèi)密閉反應(yīng)管之中，與氫化鋰鋁反應(yīng)生成[11C]-甲醇。未反應(yīng)的[11C]-CO2由堿性柱吸附。

(4) [11C]-碘代甲烷的生產(chǎn)。待[11C]-CO2與氫化鋰鋁反應(yīng)完畢，打開裝載有氫碘酸注射器的閥門，緩慢推入57%氫碘酸，同時(shí)加熱反應(yīng)管至120 ℃，[11C]-甲醇與氫碘酸反應(yīng)立刻生成的[11C]-碘代甲烷，借助反應(yīng)管的高溫，通入高純氮?dú)夂蟊徽舫霾⑦M(jìn)入下一步反應(yīng)。

(5) V-MET的掛柱。[11C]-碘代甲烷通過自制的除水小柱(五氧化二磷、固體氫氧化鈉填充的小柱)后與通過裝載有L-高胱氨酸硫內(nèi)酯前體的C-18柱(預(yù)裝方法：取適量等體積的無水乙醇和新鮮配制1 mol·L-1NaOH溶液混合；用1 mL注射器抽取混合溶液0.2 mL溶解3 mg前體；把溶有前體的0.2 mL混合溶液加載C-18柱里)，與柱上前體反應(yīng)，生成的[11C]-MET掛在C-18柱上。

(6) [11C]-MET的洗脫/除菌。取0.05 mol·L-1磷酸鈉淋洗掛有[11C]-MET的C-18柱，經(jīng)過乙醇預(yù)處理的另一只C-18柱子，最后產(chǎn)品通過孔徑為 0.22 μm的滅菌過濾器，洗脫出[11C]-MET進(jìn)入最終產(chǎn)物瓶，[11C]-MET注射液全部制備完畢。(預(yù)處理C-18柱的準(zhǔn)備：在產(chǎn)品出口端接上一只經(jīng)5 mL乙醇活化處理過的C-18柱、無菌濾膜和最終產(chǎn)物瓶)

1.4[11C]-MET化學(xué)合成路線見圖1。

圖1 L-高胱氨酸硫內(nèi)酯與碘代甲烷反應(yīng)生成[11C]-MET

1.5[11C]-MET注射液質(zhì)量控制(1) 形態(tài)外觀：透過肉眼觀察注射液是否澄清、無顆粒、無絮狀物；(2) pH值測定：使用精密pH試紙(杭州特種紙業(yè)有限公司)測定；(3) 放射化學(xué)純度測定：采用薄層色譜法用毛細(xì)玻璃管吸取少量產(chǎn)品在預(yù)先準(zhǔn)備好的硅膠板上點(diǎn)樣，使用展開劑為V(CH3OH) ∶V(CHCl3) ∶V(NH4OH)=8 ∶8 ∶4溶劑，將硅膠板放入盛有展開劑的展開試管中，注意觀察展開劑展開產(chǎn)品快接近硅膠板末端的時(shí)候取出，用薄層色譜儀(型號：MINI-SCAN)檢測[11C]-MET放射化學(xué)純度； (4) 無菌和內(nèi)毒素測定：合成批次的[11C]-MET注射液送檢本院檢驗(yàn)科。

1.6腫瘤患者PET-CT顯像通過淺靜脈，注射0.2 mCi～0.25 mCi·kg-1[11C]-MET，20 min后顯像，三維采集重建圖像。

2 結(jié)果

2.1[11C]-MET注射液的一般參數(shù)(1) [11C]-MET注射液外觀呈現(xiàn)澄清、透明、無混濁沉淀；(2) [11C]-MET注射液的pH值為7～8之間，符合示蹤劑注射用要求；(3) [11C]-MET放化純度>98%，保留時(shí)間為0.697 min(圖2)。

圖2 [11C]-MET的薄層色譜圖

2.2無菌內(nèi)毒素測定結(jié)果無菌內(nèi)毒素測定結(jié)果表明: [11C]-MET注射液無菌落生長，內(nèi)毒素含量均小于15 EU·mL-1。

2.336例患者[11C]-METPET-CT檢查結(jié)果12例膠質(zhì)瘤術(shù)前檢查者呈高代謝者9例，SUV(Standard Uptake Value ,標(biāo)準(zhǔn)化攝取值)最大值范圍1.1～7.7(典型病例參見圖3)，呈低代謝者3例；22例膠質(zhì)瘤術(shù)后、放療后復(fù)查者呈術(shù)區(qū)環(huán)形、團(tuán)塊狀高代謝者17例，SUV最大值范圍1.8～5.3，提示病灶仍有活性，考慮復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，呈低代謝者5例，提示術(shù)后、放療后病灶無活性；2例腦轉(zhuǎn)移瘤放療后復(fù)查患者1例術(shù)區(qū)呈低代謝改變，提示病灶無活性，1例呈環(huán)形高代謝，提示病灶仍有活性。

3 討論

[18F]-FDG是葡萄糖類似物，在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化成[18F]-FDG -6-磷酸鹽不能被細(xì)胞代謝掉，濃聚于細(xì)胞，因此[18F]-FDG作為一種PET-CT探針被廣泛應(yīng)用[4]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理性耗能，造成[18F]-FDG腦生理性攝取，腦部攝取的本底較高。鑒于[11C]-MET腦部本底攝取低作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的顯像劑存在先天優(yōu)勢。采用國產(chǎn)模塊全自動(dòng)一體化“兩步法”合成[11C]-蛋氨酸[3]。合成采用單管液相反應(yīng)的方法，最大程度減少了放射性的轉(zhuǎn)移，提高產(chǎn)物的合成效率；合成時(shí)間和溫度可以根據(jù)需要隨意設(shè)置；合成時(shí)間短，合成成本低，操作簡單，合成出來的[11C]-碘代甲烷可直接進(jìn)入下一步反應(yīng)。合成反應(yīng)的第一步先生成[11C]-碘代甲烷，[11C]-碘代甲烷進(jìn)入碳-11多功能合成模塊，通過監(jiān)測和控制在線柱，啟動(dòng)碳-11多功能合成模塊合成程序，[11C]-碘代甲烷標(biāo)記到C-18柱子上面的L-高胱氨酸硫內(nèi)酯，生成[11C]-蛋氨酸，對[11C]-蛋氨酸進(jìn)行純化，洗脫滅菌后得到[11C]-蛋氨酸注射液。本法的優(yōu)勢在于使用液相法合成碘代甲烷，避免了碘升華法超高溫，高密封性帶來的合成困難，有學(xué)者[4]使用美國通用的TRACERlab FX-C化學(xué)模塊鎳催化氣相捕獲反應(yīng)方法合成碘代甲烷。本法采用氫化鋰鋁作為還原劑的液相反應(yīng)方法，鑒于氫化鋰鋁活性高、還原性強(qiáng)不易控制，因此液相合成存在一定的局限。本法采用C-18上填充L-高胱氨酸硫內(nèi)酯，碘代甲烷與前體在柱反應(yīng)，無需高效液相色譜[5](HPLC)純化，只不過是在Al2O3柱子上填充L-同型半胱氨酸硫醇酯即為L-高胱氨酸硫內(nèi)酯。未校正合成效率為21.2%±7.9%，放射化學(xué)純度為>99%。

注：男，43歲，靜脈注射[11C]-MET 20 mCi。A示PET顯示大腦左側(cè)顳葉、基底節(jié)區(qū)團(tuán)塊狀[11C]-MET代謝增高灶(箭頭處)，SUV最大值2.8，B示同機(jī)CT示病灶伴有大片狀高密度鈣化，C示PET-CT融合圖像提示患者腦部惡性病變，D示病理(HE染色×100)證實(shí)為高級別膠質(zhì)瘤(WHO Ⅲ～Ⅳ級)

圖3某患者PET-CT融合顯像片

各種碳11和氟18標(biāo)記的氨基酸顯像劑的研發(fā)已經(jīng)應(yīng)用于PET之中[6]。大多數(shù)腦瘤患者氨基酸吸收的比例比正常的大腦要多很多。這些氨基酸包括天然氨基酸如L-[11C]-亮氨酸，L-[11C]-蛋氨酸，和L-[11C]-酪氨酸和非天然的氨基酸如[11C]-氨基異丁酸，[11C]-環(huán)戊胺-1-羧酸等，在腫瘤學(xué)成像中也有123I標(biāo)記的氨基酸顯像劑[7-10]。約20個(gè)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)已確定。大部分的氨基酸是由通過能量非依賴氨基酸L型轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和Na+依賴轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)A還有B系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。腫瘤細(xì)胞氨基酸需求高于正常細(xì)胞，因此氨基酸代謝顯像劑在腫瘤細(xì)胞內(nèi)濃聚。腫瘤細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。[11C]-蛋氨酸，[11C]-酪氨酸，[18F]-酪氨酸等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于檢測腫瘤，它們被各種氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，并被參與蛋白質(zhì)合成中。在蛋白質(zhì)中加入的放射性氨基酸的比例通常比在細(xì)胞中吸收的總量要小。這些天然氨基酸圖像是基于氨基酸運(yùn)輸和蛋白質(zhì)結(jié)合的。[11C]已廣泛應(yīng)用于腦、頭、頸、肺、乳腺癌及淋巴瘤的檢測。它可以穿過血腦屏障。它主要被納入蛋白質(zhì)，但也被納入脂質(zhì)、RNA和DNA。[11C]與[18F]-FDG[11]相比，PET成像對放療更敏感，對于監(jiān)測癌癥的治療很有用。

[11C]-MET屬于氨基酸類顯像劑。在[11C]-MET參與蛋白質(zhì)的合成或轉(zhuǎn)化為S-腺苷蛋氨酸作為機(jī)體甲基的供體。[11C]-MET在膠質(zhì)瘤中濃聚可能與腫瘤細(xì)胞蛋白質(zhì)合成增加、血腦屏障破壞及血管密度增加有關(guān)。閆文明等[3]應(yīng)用[11C]-MET-PET/CT診斷腦膠質(zhì)瘤放療后腫瘤復(fù)發(fā)和放射性壞死的靈敏度為92.0%，特異度為83.33%，準(zhǔn)確性為94.29%，約登指數(shù)為0.753，在腦膠質(zhì)瘤放療后區(qū)分腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦壞死方面敏感性和準(zhǔn)確性均較高，且較MRI更敏感和準(zhǔn)確；與本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。[11C]-MET是在腦膠質(zhì)瘤放療指導(dǎo)方面應(yīng)用最多的具有潛力的PET探針， 勾畫腫瘤界限與范圍、評價(jià)治療效果要優(yōu)于[18F]-FDG，但是在病理學(xué)分級[18F]-FDG存在一定的優(yōu)勢，如[18F]-FDG和[11C]-MET雙探針顯像，優(yōu)勢互補(bǔ)，可大幅度提高對中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的診斷準(zhǔn)確性，和評估后續(xù)臨床治療。碳元素是人體組成元素， [11C]標(biāo)記的正電子藥物有巨大很好的生物學(xué)相容性，尤其是11C-MET的廣泛應(yīng)用[12-15]，由于半衰期僅有20 min左右，限制其應(yīng)用，在一定范圍內(nèi)仍可以彌補(bǔ)[18F]-FDG臨床應(yīng)用的不足。