Zugang zu potenziellen Metaboliten des σ1-Rezeptorliganden (R)-(+)-Fluspidin durch elektrochemische Oxidation - ein Beitrag zur Entwicklung neuer Radiotracer für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET)

Der σ1-Rezeptor kommt hauptsächlich in den Mitochondrien-assoziierten Membranen des endoplasmatischen Reticulums vor¹und wird zunehmend als biologisches Target für die Behandlung von Tumoren und neurologischen Erkrankungen, wie Depression, Angstzuständen oder Neurodegeneration, erkannt.^2a,2b
Durch die hohe Affinität zum σ1-Rezeptor, die Spezifität gegenüber anderen Rezeptoren sowie weitere pharmakologische Eigenschaften stellt (R)-(+)-Fluspidin einen potenziellen ¹⁸F-Tracer für den Einsatz in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zur bildgebenden Diagnostik o. g. Erkrankungen dar.³ Die Evaluierung eines PET-Tracers erfordert u. a. detaillierte Untersuchungen zu dessen Metabolismus sowie eine Charakterisierung der Metabolite.
Neben der aufwendigen Gewinnung von Metaboliten aus Gewebematerialien oder der chemischen Synthese von potenziellen Metaboliten, hat deren Darstellung mittels elektrochemischer Oxidation eine zunehmende Bedeutung für die Strukturaufklärung von Radiometaboliten erlangt. So können Proben ohne biologische Matrix in vergleichbar kurzer Zeit mit geringem Aufwand hergestellt werden.

Für die Generierung von Metaboliten wurde die in das ROXY-System (Fa. Antec) implementierte elektrochemische Zelle (μPrepCell) mit der Arbeitselektrode Glassy Carbon eingesetzt. Die Umsetzung von (R)-(+)-Fluspidin (50 μM) in Ammoniumformiat-Puffer (20 mM) und 50 % Acetonitril bei pH 7,4 erfolgte bei jeweils konstanter Spannung von 1,0 - 1,4 V und einer Durchflussrate von 50 μl/min. Die Reaktionslösungen wurden off-line mittels HPLC und MS untersucht.

Als Hauptprodukt der elektrochemischen Umsetzung von (R)-(+)-Fluspidin entstand das Desbenzyl-Derivat , welches bereits bei Versuchen mit Leber-Mikrosomen als Metabolit zugeordnet werden konnte.³ Weiterhin konnten vor allem Mono- und in geringerem Ausmaß auch Dioxidationsprodukte des (R)-(+)-Fluspidins nachgewiesen werden. Auch die Substitution des Fluoratoms durch eine Hydroxylgruppe wurde beobachtet.

Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe der elektrochemischen Oxidation mögliche Metaboliten des (R)-(+)-Fluspidins zugänglich sind. Durch Korrelation mit Daten der Radio-HPLC bietet sich im Rahmen von In-vivo-Studien an Tieren und am Patienten die Möglichkeit, Radiometabolite zu identifizieren, welche mit strukturaufklärenden analytischen Verfahren nicht direkt charakterisiert werden können.
Die elektrochemische Oxidation ist eine effiziente Methode zur Vorhersage der metabolischen Stabilität, die auch in der Entwicklung metabolisch stabiler Radiotracer für PET zunehmenden Einsatz finden kann.

1 Duncan G., Wang L. 2005; Experimental Eye Research 81: 121–122.
2a Cobos E.J. et al. 2008; Curr. Neuropharmacol 6: 344–366.
2b Hayashi T., Su T.P. 2008; Expert Opin. Ther. Targets. 12: 45–58.
3 Fischer S. et al. 2011; Eur. J Nuclear Medicine and Molecular Imaging 38: 540-51.