Einfluss verschiedener Y-86-DOTA-Chelate auf die Bioverteilung von Y-86-markierten DOTA L RNA Oligonukleotiden in Ratten

Ziel/Aim:

Spiegelbildliche Oligonukleotide sind chemisch synthetisierte Desoxyribonukleinsäuren bzw. Ribonukleinsäuren, mit einer nicht natürlich vorkommenden L-Konfiguration der Ribose. Diese Modifizierung der Nukleinsäurestruktur führt zu einer besonders hohen Stabilität gegenüber dem enzymatischen Abbau in biologischen Medien (1). Zur Markierung von L Oligonukleotiden mit dem Positronen emittierenden Radiometall Y-86-Yttrium (t1/2 = 14,7 h) muss das Molekül mit einem Chelator funktionalisiert sein. Der Einfluss unterschiedlicher Y-86-Chelatstrukturen auf die pharmakologischen Eigenschaften von Y-86-Chelat-L Nukleinsäuren wurde am Beispiel eines L RNA 12mers 1 (Sequenz: 5’ Aminohexyl UGA CUG ACU GAC-3’, MW 3975) untersucht. Dazu wurde die L RNA 1 über zwei verschiedene Chelatoren mit 86Y(III) radiomarkiert und die Bioverteilung in Ratten untersucht.

Methodik/Methods:

Die Modifizierung des L RNA 12mers 1 mit DOTA erfolgte zum einen über einen reaktiven N Succinimidylester 2 – zu DOTA L RNA 3, zum anderen über ein Isothiocyanatderivat 4 zu DOTA bz L RNA 5. Die über eine Amidbindung 3 und eine Thioharnstoffbindung 5 DOTA-modifizierten L RNAs wurden anschließend mit Y-86 in radiochemischen Ausbeuten von 76 % bzw. 85 % radiomarkiert (2). Die Identität der Verbindungen 3a und 5a wurde mit geträgerten Y-86/Y-Markierungen und Massenspektrometrie nachgewiesen (3a m/z: 4447,0 [M+H]+; 5a m/z: 4611,3 [M+H]+). Die Bioverteilungsstudien wurden für jede Verbindung mit acht männlichen Wistar Ratten durchgeführt (3a: 240 ± 15 g Gewicht; 5a: 150 ± 7.5 g Gewicht).

Ergebnisse/Results:

Die Untersuchung der Bioverteilung der beiden Y-86-markierten L RNAs 3a und 5a zeigte für beide Substanzen eine hohe renale Ausscheidung, wobei aber eine unterschiedliche Retention der radiomarkierten Verbindungen in Nieren und Nebennieren beobachtet wurde. Der Standardized uptake value (SUV) ereichte für 3a in den Nieren einen Wert von 10 ± 2,0 nach 5 min und 6,1 ± 0,53 nach 60 min. Für die Verbindung 5a stieg der SUV in den Nieren von 13 ± 1,6 nach 5 min auf 14 ± 1,1 nach 60 min. Bemerkenswert hohe SUVs (3,5 ± 0,48 und 3,2 ± 0,33) wurden in den Nebennieren nach 60 min für beide Verbindungen beobachtet. Der SUV anderer Organe lag in dieser Untersuchung für 3a und 5a nach 60 min unter 1,0. Nach 12 h Inkubation in Rattenblut bei 37 °C konnte keine Zersetzung von 5a über HPLC-Analyse beobachtet werden.

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Die unterschiedliche chemische Anbindung der Y-86-DOTA Chelate an die L-RNA 1 deutet neben den strukturellen Unterschieden der Y-86-Komplexe in 3a und 5a auf eine starke Beeinflussung der Bioverteilung des L Oligonukleotides hin. Die hohe metabolische Stabilität der L RNA verdeutlicht das Potential von L Oligonukleotiden als molekulare Sonden für die PET.

Literatur/References:

(1) Nat Biotechnol 14 (1996), 1112-5
(2) LDDD 3(5) (2006), 330-5