Language
Dinamico 18F

Blog

CasaCasa / Blog / Dinamico 18F
search

Jul 15, 2023

Una porfirina di cobalto (II) con un imidazolo legato per un'efficiente riduzione dell'ossigeno ed elettrocatalisi dell'evoluzione

Aug 21, 2023

Il mercato delle emulsioni acriliche vale 16,6 miliardi di dollari entro il 2028

Jul 21, 2023

Uno schema altamente efficiente per la preparazione della biblioteca da un singolo

Jun 13, 2023

Antibiotici in pipeline clinica a partire da dicembre 2022

Jun 29, 2023

Applicazione di Zr

Invia la tua richiesta
INVIA

Jun 11, 2023

Dinamico 18F

Nature Communications volume 13, numero articolo: 7974 (2022) Cita questo articolo 3469 Accessi 5 Citazioni 356 Altmetric Metrics dettagli Pretomanid è un antimicrobico nitroimidazolico attivo contro

Nature Communications volume 13, numero articolo: 7974 (2022) Citare questo articolo

3469 accessi

5 citazioni

356 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Pretomanid è un antimicrobico nitroimidazolico attivo contro il Mycobacterium tuberculosis resistente ai farmaci ed è approvato in combinazione con bedaquilina e linezolid (BPaL) per il trattamento della tubercolosi polmonare (TBC) multiresistente ai farmaci (MDR). Tuttavia, la penetrazione di questi antibiotici nel sistema nervoso centrale (SNC) e l’efficacia del regime BPaL per la meningite tubercolare non sono ben stabilite. È importante sottolineare che mancano trattamenti efficaci per la meningite tubercolare causata da ceppi MDR, con conseguente elevata mortalità. Abbiamo sviluppato nuovi metodi per sintetizzare il 18F-pretomanid (chimicamente identico all'antibiotico) ed eseguito l'imaging con tomografia a emissione di positroni (PET) tra specie diverse per misurare in modo non invasivo i profili concentrazione-tempo di pretomanid. La PET dinamica in modelli murini e di coniglio di meningite tubercolare dimostra un'eccellente penetrazione del pretomanid nel sistema nervoso centrale, ma i livelli di liquido cerebrospinale (CSF) non sono correlati a quelli del parenchima cerebrale. L’attività battericida del regime BPaL nel modello murino di meningite tubercolare è sostanzialmente inferiore al regime standard per la tubercolosi, probabilmente a causa della limitata penetrazione di bedaquilina e linezolid nel parenchima cerebrale. Infine, la prima PET dinamica umana con 18F-pretomanid condotta su sei volontari sani ha dimostrato un’eccellente penetrazione del pretomanid nel sistema nervoso centrale, con livelli significativamente più elevati nel parenchima cerebrale rispetto al liquido cerebrospinale. Questi dati hanno importanti implicazioni per lo sviluppo di nuovi trattamenti antibiotici per la meningite tubercolare.

La tubercolosi (TBC) rimane una delle principali cause di morte causate da un singolo agente infettivo1 e la meningite tubercolare è la forma extrapolmonare più devastante, soprattutto nei giovani e negli immunocompromessi2,3,4. La tubercolosi multiresistente (MDR), causata da Mycobacterium tuberculosis resistente agli antibiotici di prima linea (cioè isoniazide e rifampicina), è in aumento. La meningite tubercolare dovuta a ceppi MDR è associata a un'elevata mortalità5,6,7 e la resistenza ai farmaci è un predittore indipendente di morte8. In un recente studio di coorte retrospettivo su 237 pazienti con meningite tubercolare, la mortalità è stata significativamente più elevata tra i pazienti con malattia resistente ai farmaci (67%) rispetto a quelli sensibili ai farmaci (24%, P < 0,001)9. Inoltre, la mortalità era significativamente più alta (hazard ratio aggiustato di 7,2) nei pazienti con meningite tubercolare resistente ai farmaci dopo 90 giorni dall'inizio del trattamento (P < 0,001). Sono quindi urgentemente necessari nuovi farmaci e trattamenti più efficaci contro la MDR-TB per combattere questa minaccia per la salute pubblica. Pretomanid (precedentemente PA-824) è una piccola molecola appartenente alla classe di agenti antimicrobici nitroimidazolici, approvata dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense nel 2019 per il trattamento della MDR-TB polmonare, in combinazione con bedaquilina e linezolid (BPaL - bedaquilina, pretomanid, linezolid)10. Pretomanid è attivo sia contro il M. tuberculosis replicante che non replicante, il che contribuisce alla sua eccellente attività battericida11,12,13,14.

Con poche eccezioni, le attuali raccomandazioni sul dosaggio degli antibiotici si basano sulle concentrazioni plasmatiche, senza informazioni sulle concentrazioni del farmaco nel sito dell’infezione. Poiché livelli inappropriati di antibiotici nei tessuti bersaglio possono portare alla selezione di organismi resistenti, a tossicità o a lesioni d’organo e, in definitiva, al fallimento del trattamento, un numero crescente di studi e la FDA statunitense supportano sempre più la misurazione delle concentrazioni di antibiotici nei tessuti infetti15. Pertanto, abbiamo sviluppato tecnologie clinicamente traducibili basate sulla tomografia a emissione di positroni (PET) per misurazioni in situ multicompartimentali non invasive, simultanee e imparziali delle curve concentrazione-tempo di antibiotici negli animali e nell'uomo16,17,18. In questo studio, riportiamo lo sviluppo di 18F-pretomanid come strumento di imaging molecolare per valutare in modo non invasivo la biodistribuzione del farmaco nell'intero corpo (Fig. 1) utilizzando studi animali dettagliati in modelli di topo e coniglio di meningite tubercolare17,19,20. In breve, gli animali infetti vengono sottoposti a PET dinamica/tomografia computerizzata (CT) con 18F-pretomanid per ottenere curve tempo-attività (TAC) e aree sotto la curva (AUC) quantificando il segnale PET in volumi di interesse (VOI). In tutti i modelli animali vengono eseguite anche l'autoradiografia e l'istologia post mortem. Dato il potenziale sconosciuto dei regimi contenenti pretomanid per la meningite tubercolare, il regime bedaquilina (B), pretomanid (P) e linezolid (L) è stato testato in un modello murino di meningite tubercolare20. La spettrometria di massa e le tecniche microbiologiche tradizionali vengono impiegate per valutare i livelli di farmaco intraparenchimale e l'efficacia battericida (carico batterico quantificato con unità formanti colonie [CFU]) longitudinalmente. La radiosintesi del 18F-pretomanid secondo le attuali buone pratiche di fabbricazione (cGMP) facilita la traduzione nell'uomo e i primi studi PET dinamici sull'uomo con 18F-pretomanid vengono eseguiti in conformità con le linee guida della FDA statunitense.

98%. While this method allowed the radiosynthesis of 18F-pretomanid for animal studies, the use of dichloroethane precluded its clinical translation. Therefore, we tested alternative reaction solvents to translate the synthesis of 18F-pretomanid under cGMP conditions which unfortunately significantly reduced RCY. However, automated cGMP synthesis of 18F-pretomanid was successful under microwave irradiation at 100 watts for 10 min (reaching 120 °C) in dimethylformamide in the absence of silver salts, despite previous reports that catalyst-free thermal activation had been unsuccessful for the preparation of 18F-labeled aryl-OCF3 compounds. Under these conditions, 18F-pretomanid was obtained in 5.7 ± 0.3% n.d.c. yield and a specific activity of 68 ± 2 GBq/µmol. HPLC analysis showed ≥95% radiochemical purity and a single peak corresponding to the 19F-reference pretomanid in the UV chromatogram (Fig. S3)./p>90%) in mouse, rabbit, and human serum at 37 °C for three hours. Defluorination was not observed. Pretomanid is known to be highly protein bound (~86%) in human plasma22. When incubated with mouse, rabbit, and human serum at 37 °C, the protein binding level of 18F-pretomanid was 75–77% in healthy human, 78–80% in healthy rabbit, 80–83% in M. tuberculosis-infected rabbit, 75–80% in healthy mouse, and 74–78% in M. tuberculosis-infected mouse sera (Table S1). Overall, 18F-pretomanid had similar protein binding (74–83%) to unlabeled pretomanid, and no significant differences were found between species over time. 18F-Pretomanid experimental LogD7.4, which represents its distribution coefficient at physiological pH, was 1.9 ± 0.1, which is only a 0.4 Log decrease when compared to unlabeled pretomanid23. Thus, 18F-labeled and unlabeled pretomanid are expected to have similar tissue partitioning. Whole-body biodistribution of 18F-pretomanid was measured in mice with experimentally-induced pulmonary TB utilizing PET/CT and gamma counting (Fig. S4). Upon intravenous injection, 18F-pretomanid rapidly distributed to all major organs, which was also confirmed by post-mortem biodistribution quantification by gamma-counting (Fig. S4a, b). The activity in the bone was low and did not substantially increase over time which indicates that defluorination did not occur in vivo (Fig. S4c). Similar to the parent drug, 18F-pretomanid underwent both renal and hepatobiliary excretion (Fig. S4d). Low uptake was observed in muscle and high uptake was found in brown adipose tissue (BAT), which cleared within hours (Fig. S4e). Spatial distribution with ex vivo autoradiography in the mouse model of pulmonary TB showed reduced uptake of 18F-pretomanid in lung lesions compared to unaffected lung (Fig. S4f). The upper-body biodistribution of 18F-pretomanid was also measured in rabbits showing similar findings as in mice (Fig. S5)./p>1]. However, in vivo 3D PET/CT and 2D ex vivo autoradiography in the mouse model of TB meningitis showed reduced uptake of 18F-pretomanid with filling defects at the center of the brain lesion (visible in live animals with 18F-FDG PET/CT and ex vivo histopathology, respectively) (Fig. 3a, b). AUC ratio (brain/plasma) was 1.35 (median; IQR, 0.81–1.52) in brain lesions and 1.56 (median; IQR, 1.22–1.69) in unaffected brain regions (Fig. 3c, d). Similar findings were noted in a rabbit model of TB meningitis (Fig. 3e–h), with median AUC ratio (brain/plasma) of 1.87 (IQR, 1.66–4.63) into brain lesions and 2.75 (IQR, 1.64–5.73) into the unaffected brain./p>1.5) at the start of treatment (and remained high (>1) after two weeks of treatment (Fig. 4e). Brain parenchymal and CSF drug and metabolite levels were also measured by mass spectrometry, which demonstrated discordant penetration into the brain parenchyma and CSF compartments (P = 0.002, Fig. 4f–h and Table S3). While linezolid levels were higher in the CSF compared to the brain parenchyma, both pretomanid and bedaquiline levels were higher in the brain parenchyma compared to the CSF. Bedaquiline rapidly undergoes N-demethylation in vivo to form a metabolite (M2), which is also active against M. tuberculosis. We found that M2 levels (albeit still low) were higher in the brain parenchyma than the parent drug (Table S3)./p>1 (Fig. 5 and Fig. S8). Additionally, and similar to the findings in the animal models, 18F-pretomanid exposures were compartmentalized with significantly lower penetration noted in the CSF (ventricles), compared to the brain parenchyma (Fig. 5; P = 0.018)./p>1] even after initiation of treatment with dexamethasone-containing regimens, which decreases BBB permeability./p>95%) using cGMP by the Johns Hopkins PET Radiotracer Center. Written informed consent was obtained from all healthy volunteers and deidentified images were analyzed. All subjects had a physical exam by a trained physician and screening laboratory tests before imaging to confirm eligibility. Each subject received an intravenous bolus of 359.52 ± 2.79 MBq of 18F-pretomanid followed by dynamic PET utilizing a multi-bed protocol immediately after tracer injection (0–60 min) and 180 min after tracer injection (180–210 min) using Siemens Biograph mCT 128-slice scanner. All subjects were assessed for adverse events immediately after the completion of the imaging studies and via a follow up telephone interview at 20–25 days after the imaging studies. A trained radiologist also evaluated the CT images for all subjects to assess for any anatomic abnormalities./p>