Synthesis and Biodistribution of Flumazenil Derivative [F-18](3-(2-Fluoro) flumazenil for Imaging Benzodiazepine Receptor

벤조디아제핀 수용체 영상용 양전자 방출 핵종 표지 플루마제닐 유도체 [F-18](3-(2-Fluoro)flumazenil의 합성과 생체 내 분포

Purpose: Radiotracers that bind to the central benzodiazepine receptor are useful for the investigation of various neurological and psychiatric diseases. [C-11]Flumazenil, a benzodiazepine antagonist, is the most widely used radioligand for central benzodiazepine receptor imaging by PET. We synthesized 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil, a new fluorine-18 ($t_{1/2}$= 110 min) labeled analogue of benzodiazepine receptor imaging agent, and evaluated in vivo for biodistribution in mice. Materials and Methods: Flumazenil (Ro 15-1788) was synthesized by a modification of the reported method. Precursor of 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil, the tosylated flumazenil derivative was prepared by the tosylation of the ethyl ester by ditosylethane. [F-18] labeling of tosyl substitued flumazenil precursor was performed by adding F-18 ion at $85^{\circ}C$ in the hot ceil for 20 min. The reaction mixture was trapped by C18 cartridge, washed with 10% ethanol, and eluted by 40% ethanol. Bidistribution in mice was determined after intravenous injection. Results: The total chemical yield of tosylated flumazenil derivative was ${\sim}40%$. The efficiency of labeling 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil was 66% with a total synthesis time of 50 min. Brain uptakes of 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil at 10, 30, 60 min after injection, were $2.5{\pm}0.37,\;2.2{\pm}0.26,\;2.1{\pm}0.11$ and blood activities were $3.7{\pm}0.43,\;3.3{\pm}0.07,\;3.3{\pm}0.09%ID/g$, respectively. Conclusion: We synthesized a tosylated flumazenil derivative which was successfully labeled with no-carrier-added F-18 by nucleophilic substitution.

목적: [C-11]flumazenil (RO 15-1788)은 벤조디아제핀 수용체 영상용 방사성 의약품으로 여러 가지신경, 정신 질환에서 양전자방출촬영(PET)용으로 연구되고 있다. 이 연구에서는2-amino 5-fluoroben-zoic acid를 출발물질로 사용하여 5단계에 걸쳐 플루마제닐 유도체를 합성한 후 F-18으로 표지하여 실험 동물에서의 성체 내 분포를 보았다. 대상 및 방법: 플루마제닐(c)의 합성은 F Hoffmann-La-Ro-che (Basle/CH)에서 보고된 방법에 의해 수정하여 합성하였다. 플루마제닐 유도체(d)는 플루마제닐(c)의 C-3 곁가지의 ethylester기를 tetrabutylammonium hydroxide와 반응하여 가수분해한 후 ditosylethane을 사용하여 tosyl기를 도입하여 합성하였다. 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil(e)의 합성은 TR-l3 사이클로트론에서 제조한 [F-18fluoride를 acetonitrile 용매하에서 플루마제닐 유도체(d)와 친핵성 치환반응으로 표지하였다. 표지된 플루마제닐 유도체는 TLC로 표지 효율을 측정하고, alumina-N과 $C_{18}$ Sep-pak으로 정제하였다. 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil의 생체 내 분포를 보기 위해 마우스(n=9)의 꼬31정맥으로 3-(2-[F-18]fluoro)flumazenil (0.37 MBq/0.1 mL)을 주사한 후 10, 30, 60분 후에 희생시켰다. 각 장기별 무게를 측정한 후 감마카운터로 방사능을 계수하였다. 투여한 방사능 양과 장기 내 방사능치를 구하여 시간에 따른 장기의 단위 무게별 주사량 대비 백분율(% ID/g)을 계산하였다. 결과: 플루마제닐 유도체 합성(d)의 전체 수득률은 40%였고, 플루마제닐 유도체의 F-18 표지효율은 66% 이상이었다. 마우스를 이용한 생체분포 실험에서 뇌의 섭취율은 10, 30, 60분에서 $2.5{\pm}0.4,\;2.2{\pm}0.3,\;2.1{\pm}0.1%ID/g$이었고, 혈액은 $3.7{\pm}0.4,\;3.3{\pm}0.1,\;3.3{\pm}0.09%ID/g$이었다. 결론: 새로운 벤조디아제 핀 수용체 영상용 방사성 의약품으로서 3-(2-[F-18]fluoro) flumazenil을 높은 표지 효율로 합성함으로서 PET와 SPECT 영상의 비교 연구에 이용될 수 있으며, F-18을 플루마제닐 유도체의 제각기 다른 위치에 치환함으로서 체내동태에 대한 연구에도 이용될 수 있다.