医用放射性标记化合物标记化合物课件.ppt

1、医用放射性标记化合物医用放射性标记化合物显像显像治疗治疗标记化合物（标记化合物（labeled compoundlabeled compound）：）：化合物中某一个或多个原子或其化学化合物中某一个或多个原子或其化学基团，被其基团，被其易辨认易辨认的的同位素或其它易同位素或其它易辨认的核素，或其基团辨认的核素，或其基团所取代而得到所取代而得到的产物。标记包括同位素标记和非同的产物。标记包括同位素标记和非同位素标记。位素标记。一、概述一、概述n标记化合物的命名标记化合物的命名无机化合物：无机化合物：只要在化合物名称前面标记核素的符号只要在化合物名称前面标记核素的符号（如：如：131I-NaI），

2、也可在分子式中直接注明标记核），也可在分子式中直接注明标记核素（素（如：如：Na131I）。）。有机标记化合物：有机标记化合物：采用前置方括号命名法。即在标记采用前置方括号命名法。即在标记化合物名称中表示标记核素所处部位之前，加一方括化合物名称中表示标记核素所处部位之前，加一方括号，标明核素标记的位置与数目，希腊字母或词头以号，标明核素标记的位置与数目，希腊字母或词头以及标记核素的符号（如：及标记核素的符号（如：25-25-羟基羟基2626，27-27-甲基甲基- -T维维生素生素D3）。）。n分类分类种类种类无机标记物无机标记物(131I-NaI)有机标记物有机标记物( 99Tcm-DTPA

3、)生物标记物生物标记物(125I-SOD)标记核素标记核素同位素标记物同位素标记物(89Sr-SrCl2)非同位素标记物非同位素标记物(125I-各种抗体各种抗体)标记物的溶标记物的溶解度解度液体标记物液体标记物(Na131I 溶液溶液)胶体胶体(32P-磷酸铬胶体磷酸铬胶体)固体标记物固体标记物(90Sr玻璃微球）玻璃微球）n基本概念基本概念n同位素标记同位素标记（isotopic labeling）化合物化合物中的原子被其同位素原子取代，称为同位素中的原子被其同位素原子取代，称为同位素标记。又称理想标记。如：标记。又称理想标记。如：131I-OIH和和3H-TdR（3H-thymidine

4、,3H-胸腺嘧啶）。胸腺嘧啶）。n非同位素标记非同位素标记（non-isotopic labeling）用化合物组成以外的原子标记，称非用化合物组成以外的原子标记，称非同位素标记，又称非理想标记。如：同位素标记，又称非理想标记。如：131I-甲胎球蛋白，甲胎球蛋白，99Tcm DTPA 。n定位标记（定位标记（specific labeling）(S) 95%以上以上的标记原子限定的标记原子限定在指定位置在指定位置在在指定位置。如：指定位置。如：S-5-T尿嘧啶。尿嘧啶。名义定位标记名义定位标记（nominal labelling）(n) 标记过程中从标记方法预测，标记原标记过程中从标记方法预

5、测，标记原子应该在某特定的位置上，而实际结果未子应该在某特定的位置上，而实际结果未作鉴定，或特定位置上的标记物不能肯定作鉴定，或特定位置上的标记物不能肯定大于大于95%。如：如：6,7(n)-T 雌二醇。雌二醇。n全标记（全标记（general labeling）(G)它是指标记分子中所有稳定位置上的它是指标记分子中所有稳定位置上的氢原子都可能被标记原子所取代，只氢原子都可能被标记原子所取代，只是程度不同。如：是程度不同。如：G-T胆固醇。胆固醇。n 均匀标记（均匀标记（uniform labeling）(U)统计学上标记原子均匀分布在标记化统计学上标记原子均匀分布在标记化合物分子中。如合物分

6、子中。如U-14C 葡萄糖。葡萄糖。n全标记和均匀标记皆为全标记和均匀标记皆为非定位非定位标记标记，可得到较高比活度，但不，可得到较高比活度，但不能观察分子上特定原子的行为。能观察分子上特定原子的行为。n双标记双标记（double labeling）与）与多标记多标记（multiple labeling） 化合物分子中的原子被两种或多种化合物分子中的原子被两种或多种元素的同位素的原子以及被同一种元素元素的同位素的原子以及被同一种元素的两种或多种同位素所取代。如：的两种或多种同位素所取代。如：14C3H314CO13COOH15NH214CH2COOHn可同时观察两个或多个指标，减少工作量，可同

7、时观察两个或多个指标，减少工作量，但制备难，价格贵。但制备难，价格贵。n放射性核素的选择放射性核素的选择n研究的目的研究的目的（基础研究、诊断、治疗）（基础研究、诊断、治疗）n诊断（诊断（ 、 ）n治疗（治疗（ 、 、e俄歇俄歇、eIT）n核素的性质核素的性质（物理化学性质、核性质）（物理化学性质、核性质）n标记化合物的质量标记化合物的质量（标记率、比活度、纯度、（标记率、比活度、纯度、测量）测量）n其它其它（价格、毒性）（价格、毒性）在化合物标记过程中，应优先考虑同位素标记，在化合物标记过程中，应优先考虑同位素标记，也可用非同位素标记。也可用非同位素标记。几种重要的标记用的放射性核素几种重要

8、的标记用的放射性核素 核素核素 半衰期半衰期 T1/2 主要射线种类及能量（主要射线种类及能量（MeV） 3H 12.33a - 0.01861 14C 5730a - 0.155 32P 14.28d - 1.711 35S 87.4d - 0.674 99Tcm 6.02h 0.1405 125I 60.2d 0.03548 131I 8.04d - 0.6065, 0.336 0.2843, 0.3645, 0.6370 188Re 16.98h - 2.12, 1.96 0.155 90Y 64.0h - 2.27 n医用放射性标记化合物的特点与制备要求医用放射性标记化合物的特点与制备

9、要求特点：特点：放射性放射性n标记具有时间性标记具有时间性n操作时需注意放射性污染和防护问题操作时需注意放射性污染和防护问题n废物处理很重要废物处理很重要n 不稳定性不稳定性（包括分解、脱落、位移等）（包括分解、脱落、位移等）n要求：要求：标记率高，标记率高，回收未标记的放射性核素回收未标记的放射性核素 浓度低浓度低，需要微量及超微量技术需要微量及超微量技术（包括（包括标记、分离、鉴定技术）标记、分离、鉴定技术） 尽量在标记的最后阶段引入放射性核素尽量在标记的最后阶段引入放射性核素 纯化纯化放射性标记化合物的制备方法放射性标记化合物的制备方法n化学合成法化学合成法(Chemical Synth

10、esis Method)n生物合成法生物合成法(Biosynthesis Method)n同位素交换法同位素交换法(Isotope Exchange Method)n金属络合法金属络合法(Metal Complexing Method)n其它标记方法其它标记方法 通过化学反应将放射性核素引入化合物通过化学反应将放射性核素引入化合物中，可用来进行定位标记，但合成步骤中，可用来进行定位标记，但合成步骤较多。化学合成标记法又可分为：较多。化学合成标记法又可分为：n逐步合成法逐步合成法n加成法加成法n取代法取代法n间接标记法间接标记法化学合成法化学合成法（chemical synthesis meth

11、odchemical synthesis method）u逐步合成法：逐步合成法：用最简单的含放射性核素的化用最简单的含放射性核素的化合物按预定合成路线逐步合成复杂的有机化合物按预定合成路线逐步合成复杂的有机化合物；合物；n反应易控制，有较好的重复性；反应易控制，有较好的重复性；n收率、比活度、化学纯度、放射化学纯度收率、比活度、化学纯度、放射化学纯度高；高；n制备复杂化合物时，步骤多，副反应产物制备复杂化合物时，步骤多，副反应产物多，多， 纯化困难。纯化困难。（繁琐，但核素种类、位置、比活度可预先设计繁琐，但核素种类、位置、比活度可预先设计）u 加成法（不饱和键）加成法（不饱和键）RCH=C

12、H2+T2RCHTCH2Tu取代法（置换法）取代法（置换法）有机化合物分子有机化合物分子中的原子或原子团被放射性核素或中的原子或原子团被放射性核素或其原子团取代，得到相应的标记化其原子团取代，得到相应的标记化合物。合物。氚标记：卤氚置换法。氚标记：卤氚置换法。TXRT碱性溶液催化剂TRX2u碘标记：碘标记：氧化剂存在下，碘取代化合物氧化剂存在下，碘取代化合物中的氢。中的氢。常用的氧化剂：常用的氧化剂：H2O2, 氯胺氯胺T (Chloramine-T, Ch-T), 溴代溴代琥珀酰亚胺琥珀酰亚胺(N-Bromosuccinimide,NBS),乳过氧化物酶（乳过氧化物酶（lactoperoxi

13、dase, LPO）, 氯甘脲（氯甘脲（Iodogen）。）。IHIR氧化剂I2RH131131131酪氨酸残基的羟基酪氨酸残基的羟基邻位发生碘化反应邻位发生碘化反应影响蛋白质碘化效率的因素影响蛋白质碘化效率的因素n蛋白质分子中酪氨酸残基的数量及它们蛋白质分子中酪氨酸残基的数量及它们在分子中暴露的程度（主要）在分子中暴露的程度（主要）n碘化物的用量、反应条件（碘化物的用量、反应条件（pH、温度、温度、反应时间等）以及所用氧化剂的性质和反应时间等）以及所用氧化剂的性质和量等。量等。uCh-T(CH3C6H4SO2NClNaH2O, N-氯代对氯代对甲苯磺酸胺钠盐甲苯磺酸胺钠盐)。常用于标记蛋白质

14、、肽。常用于标记蛋白质、肽和甾类化合物。和甾类化合物。Ch-T是强氧化剂，需加入是强氧化剂，需加入还原剂偏重亚硫酸钠终止反应，标记率高，还原剂偏重亚硫酸钠终止反应，标记率高，但降低活性。但降低活性。蛋白质蛋白质(如如HGH）5g(溶于溶于0.5mol/L pH=7.5磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液)50 lNaI*74MBq50 lCh-T100 g50 l室温反应室温反应 1min偏重亚硫酸钠偏重亚硫酸钠200 g100l1%KI溶液溶液1mg100l标记过程中应注意的问题标记过程中应注意的问题nCh-T水溶液遇光及暴露于空气中很不稳水溶液遇光及暴露于空气中很不稳定，需临时配制定，需临时配制nCh

15、-T过量过量 74MBq-100gnpH=7.37.8，磷酸盐缓冲容量足够，磷酸盐缓冲容量足够n反应体积要小反应体积要小n混匀混匀n反应时间（反应时间（110min)n偏重亚酸钠终止反应的量约为偏重亚酸钠终止反应的量约为Ch-T的量的量1.01.5倍倍溴代琥珀酰亚胺溴代琥珀酰亚胺(N-Bromosuccinimide,NBS)蛋白质蛋白质(如如HAb18）30g(溶于溶于0.5mol/L pH=7.5磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液)15 lNaI*37MBq25 lNBS10g10 l室温反应室温反应 1min4%白蛋白白蛋白20lLPO法法 此法是利用此法是利用LPO促进微量促进微量H2O2氧氧化

16、化I*-进行蛋白质碘化反应。进行蛋白质碘化反应。蛋白质蛋白质 210g溶于溶于1050l0.5mol/L pH=7.5磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液NaI*37370MBq550 lLPO20100 ng550 lH2O215150 ng4.545 l, 分三次分三次加入加入 反应时间反应时间3060min,加巯基已醇或用缓加巯基已醇或用缓冲液稀释终止反应冲液稀释终止反应LPO法注意事项：法注意事项：npH=4.08.5，范围较宽，范围较宽nLPO量最好不超过总蛋白质用量的量最好不超过总蛋白质用量的1%，以，以减少酶自身碘化而带入放射化学杂质减少酶自身碘化而带入放射化学杂质n过氧化氢应保持低浓度，如

17、高于过氧化氢应保持低浓度，如高于0.1mmol/L，对酶的活性有抑制作用对酶的活性有抑制作用LPO的特点：的特点：n优点：反应条件温和，标记化合物能保优点：反应条件温和，标记化合物能保持原有的生物和免疫活性持原有的生物和免疫活性n缺点：标记率较低，一般缺点：标记率较低，一般2040%；LPO酶本身可能被碘化。酶本身可能被碘化。uIodogen法：法：氯甘脲（氯甘脲（Iodogen）不溶于水，）不溶于水，易溶于二氯甲烷等有机溶剂。标记之前，易溶于二氯甲烷等有机溶剂。标记之前，应先涂管；标记；终止标记。优点：固应先涂管；标记；终止标记。优点：固-液反应体系；弱氧化剂；无需加入还原剂。液反应体系；弱

18、氧化剂；无需加入还原剂。主要用于标记蛋白质和多肽（酪氨酸残主要用于标记蛋白质和多肽（酪氨酸残基）。基）。Iodogen标记过程标记过程n涂管涂管碘化碘化涂管涂管溶有溶有Iodogen的二氯甲烷的二氯甲烷氮气氮气碘化碘化 Iodogen与蛋白质最适摩尔比为与蛋白质最适摩尔比为8：1，pH值为值为6.08.5，反应温度为，反应温度为0室温，反应时间室温，反应时间为为220min。Iodogen法特点法特点n标记率高标记率高Iodogen不溶于水不溶于水 , 直接对活细胞标记直接对活细胞标记终止反应不加还原剂终止反应不加还原剂 ,损伤更小损伤更小固相氧化固相氧化 , 损伤小损伤小步骤简化步骤简化,

19、条件宽松条件宽松 另外，碘可与重氮化合物、另外，碘可与重氮化合物、有机硼化物和有机锡化物置换，实有机硼化物和有机锡化物置换，实现碘标记。现碘标记。u间接标记法间接标记法1）Bolton-Hunter碘标记法：碘标记法：Ch-T法法125I标记酰化剂标记酰化剂3-（4-羟基苯）丙酸琥羟基苯）丙酸琥珀酰亚胺脂，再与游离的氨基酸残基珀酰亚胺脂，再与游离的氨基酸残基（如赖氨酸残基）的氨基缩合。（如赖氨酸残基）的氨基缩合。2）双功能基团的螯合剂连接的标记双功能基团的螯合剂连接的标记（如（如90Y的标记）的标记）n生物合成法生物合成法（biosynthesis method）.全生物合成法全生物合成法(

20、(利用完整的生物或其某一利用完整的生物或其某一个器官的生理代谢过程进行标记。个器官的生理代谢过程进行标记。) ) .酶促合成法酶促合成法 (利用生物组织中的特定酶促利用生物组织中的特定酶促进标记前体物质的合成反应。进标记前体物质的合成反应。)n同位素交换法同位素交换法（isotope exchange method）AX+BX*=AX*+BXn金属络合法金属络合法（metal complexing method）金属放射性核素：金属放射性核素：99Tcm, 67Ga, 113Inm, 201Tl等。等。标记特点：标记特点：1 直接标记，形成络合物。目前直接标记，形成络合物。目前99Tcm许多标

21、记的药物以试剂盒的形式存在，许多标记的药物以试剂盒的形式存在，SnCl2作作为还原剂。为还原剂。2 标记反应对试剂浓度、标记反应对试剂浓度、pH值、离子值、离子强度等反应条件极其敏感。强度等反应条件极其敏感。络合物（络合物（complex compound, or coordination compound）螯合物（螯合物（chelate）n其它标记方法其它标记方法（略）（略）放射标记化合物的纯化方法放射标记化合物的纯化方法n必要性必要性标记化合物在标记过程中引入了标记化合物在标记过程中引入了 一些成份一些成份; ;标记化合物本身的不稳定性。标记化合物本身的不稳定性。n指标指标放射性纯度、放射

22、性纯度、放射化学纯度放射化学纯度等。等。n纯化方法纯化方法医用标记化合物的分离一般采用色医用标记化合物的分离一般采用色谱法和电泳法分离。谱法和电泳法分离。n质量鉴定质量鉴定质量鉴定包括物理鉴定、化学鉴定质量鉴定包括物理鉴定、化学鉴定和生物鉴定和生物鉴定单克隆抗体的标记单克隆抗体的标记（Monoclone antibody labeling） McAb由于具有特异的免疫反应，由于具有特异的免疫反应，可很好地定位，在核医学得到了广泛可很好地定位，在核医学得到了广泛应用，如放射免疫显像（应用，如放射免疫显像（RII），放射），放射免疫治疗（免疫治疗（RIT）。）。n标记技术标记技术直接标记法直接标记

23、法：是通过放射性核素与蛋白质上：是通过放射性核素与蛋白质上的碳原子形成共价键来实现的。的碳原子形成共价键来实现的。Ch-T -131I; 99Tcm-McAb,预锡化，使得抗体中的二预锡化，使得抗体中的二硫键断开，变成疏基基团。硫键断开，变成疏基基团。间接标记法间接标记法：借助于双功能键，单抗与螯合：借助于双功能键，单抗与螯合剂连接，而放射性核素与螯合剂结合，从而剂连接，而放射性核素与螯合剂结合，从而放射性核素标记抗体。在标记过程中，可加放射性核素标记抗体。在标记过程中，可加入适当的配体，防止放射性核素的水解。入适当的配体，防止放射性核素的水解。n影响单克隆抗体标记物的稳定性的因素影响单克隆抗

24、体标记物的稳定性的因素n放射性核素从抗体上脱落放射性核素从抗体上脱落n螯合剂与蛋白质之间共价键断裂螯合剂与蛋白质之间共价键断裂n放射性核素非特异性结合到蛋白质中络合能放射性核素非特异性结合到蛋白质中络合能力较弱的位置力较弱的位置n同螯合剂络合的放射性金属核素与其它蛋白同螯合剂络合的放射性金属核素与其它蛋白质或络合剂结合。质或络合剂结合。稳定核素基本概念：n核素： 具有特定特征的某一种原子n同位素：原子含有相同的质子数，n 不同的中子数n同位素丰度：某一同位素在该元素中所占原子n 百分含量n原子百分超：某同位素的标本或某标记物中，n 某同位素丰度与该同位素天然 丰 度之差。n分子丰度：每100个

25、分子中带标记核素的分子n 有多少。（包括了天然稳定核素n 形成的标记分子）思考题n基本概念：标记化合物、同位素标记、非同基本概念：标记化合物、同位素标记、非同位素标记、定位标记、名义定位标记、全标位素标记、定位标记、名义定位标记、全标记、均匀标记记、均匀标记n标记化合物时放射性核素的选择原则。标记化合物时放射性核素的选择原则。n单抗标记的方法及特点。单抗标记的方法及特点。n医用标记化合物的特点与制备要求。医用标记化合物的特点与制备要求。n医用标记化合物的制备方法。医用标记化合物的制备方法。n放射性标记化合物纯化的必要性及纯化方法。放射性标记化合物纯化的必要性及纯化方法。n影响单克隆抗体标记物的稳定性原因。影响单克隆抗体标记物的稳定性原因。