Σύνθεση και χαρακτηρισμός συμπλόκων του ρηνίου και του τεχνητίου ως πιθανών ραδιοφαρμάκων

Abstract

The goal of this PhD thesis is the synthesis, the structural characterization and the biological evaluation of analogous technetium and rhenium complexes as potential radiopharmaceuticals for the non-invasive diagnosis of Alzheimer’s disease, as well as for the imaging and targeted radiotherapy of breast cancer. Four analogous pairs of technetium and rhenium complexes of the general type M(I)(CO)3(NNO) have been successfully synthesized, M: 99mTc or 185/187Re, NNO: the donor atoms of the bifunctional chelator and CO the carbonyls which complete the metal core. The biologically active group of the bifunctional chelator is the 2-(4-aminophenyl)benzothiazole or the 6-methyl-2-(4- aminophenyl)benzothiazole, that display not only anticancer activity but also selective affinity for the amyloid plaques of Alzheimer's disease. All complexes are stable and neutral and their structural characterization conducted by X-Ray crystallography, NMR and IR spectroscopy, mass spectrometry and HPLC chromatography. Their biological activity as potential radiopharmaceuticals for Alzheimer’s diagnosis and breast cancer imaging and radiotherapy evaluated with in vitro (braintissue staining, cell uptake in breast-cancer and normal cell lines and cytotoxicity experiments) and in vivo experiments (biodistribution studies in healthy mice). The in vitro experiments confirmed the affininity of the complexes to the amyloid plaques and their selective uptake to certain breast cancer cell lines (MCF-7, T47D) and not to normal fibroplast cell lines (MRC-5, HFFF-2, ΜΗΛΑ). The in vivo experiments showed rapid blood and soft tissue clearance and excretion via the hepatobiliary system, while tissues in the thoracic cavity remained practically free of radioactivity leaving a clear background suitable for a possible application in breast cancer imaging. The results of the above experiments are encouraging for further investigation of the biological activity of these complexes towards the development of novel radiopharmaceuticals for Alzheimer’s diagnosis and for breast cancer imaging and targeted radiotherapy.

Αντικείμενο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι ο σχεδιασμός, η σύνθεση, ο δομικός χαρακτηρισμός και η βιολογική αξιολόγηση ανάλογων συμπλόκων του τεχνητίου και του ρηνίου με στόχο την ανάπτυξη ραδιοφαρμάκων του 99mTc για τη μη επεμβατική διάγνωση της νόσου Alzheimer, καθώς και ζεύγους ραδιοφαρμάκων του 99mTc και του 188Re για την απεικόνιση και τη στοχευμένη ραδιοθεραπεία, αντίστοιχα, του καρκίνου του μαστού. Συντέθηκαν με επιτυχία τέσσερα νέα ζεύγη ανάλογων συμπλόκων του τύπου Μ(I)(CO)3(NNO), όπου Μ το 99mTc ή το 185/187Re, ΝΝΟ τα άτομα δότες του διλειτουργικού υποκαταστάτη με τα οποία συντάσσεται τρισχιδώς με το μέταλλο και CO τα μονοξείδια του άνθρακα που συμπληρώνουν τη σφαίρα σύνταξης. Το βιοδραστικό μέρος των υποκαταστατών είναι η ομάδα 2-(4-αμινοφαινυλο)βενζοθειαζόλιο ή η ομάδα 6-μεθυλο-2-(4- αμινοφαινυλο)βενζοθειαζόλιο. Τα σύμπλοκα αυτά είναι σταθερά, ουδέτερα και λιπόφιλα και η δομή τους χαρακτηρίστηκε πλήρως με κρυσταλλογραφία ακτίνων-Χ, φασματοσκοπία NMR και IR, φασματομετρία μάζας και χρωματογραφία HPLC. Η βιολογική αξιολόγηση όλων των συμπλόκων έγινε με πειράματα in vitro (ιστολογικά πειράματα, πειράματα κυτταρικής πρόσληψης και πειράματα κυτταροτοξικότητας με ΜΤΤ) και in vivo (βιοκατανομές σε υγιή νεαρά ποντίκια). Η in vitro αξιολόγηση έδειξε εκλεκτική πρόσδεση στις αμυλοειδείς πλάκες που χαρακτηρίζουν τη νόσο Alzheimer και εκλεκτική είσοδο σε συγκεκριμένες κυτταρικές σειρές καρκίνου του μαστού (MCF-7, T47D) και όχι σε σειρές φυσιολογικών ινοβλαστών (MRC-5, HFFF-2, ΜΗΛΑ). Η in vivo αξιολόγηση έδειξε ότι η ραδιενέργεια αφήνει καθαρή τη θωρακική κοιλότητα, απομακρύνεται γρήγορα από το αίμα, αποβάλλεται μέσω της ηπατοχολικής οδού και το ποσοστό εισόδου της στον εγκέφαλο είναι 0,1%. Τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά για την περαιτέρω μελέτη των αυτών των συμπλόκων με στόχο την ανάπτυξη ραδιοφαρμάκων για τη διάγνωση της νόσου Alzheimer και την απεικόνιση και τη στοχευμένη ραδιοθεραπεία του καρκίνου του μαστού.