Nuklearmedizin 2007; 46(06): 271-280
DOI: 10.3413/nukmed-0072
Radiotracers for amyloid plaques
Schattauer GmbH

Radiosynthesis and evaluation of [11C]BTA-1 and [11C]3'-Me-BTA-1 as potential radiotracers for in vivo imaging of β-amyloid plaques

Radiosynthese und Evaluation von [11C]BTA-1 und [11C]3'-Me-BTA-1 als potenzielle Radiotracer fur die In-vivo-Bildgebung von β-Amyloid-Plaques
B. Neumaier*
1   Departments of Nuclear Medicine
,
S. Deisenhofer
1   Departments of Nuclear Medicine
,
D. Fürst
1   Departments of Nuclear Medicine
,
C. A. F. von Arnim
2   Departments of Neurology, University Hospital Ulm
,
S. Thees
1   Departments of Nuclear Medicine
,
A. K. Buck
1   Departments of Nuclear Medicine
,
G. Glatting
1   Departments of Nuclear Medicine
,
G. B. Landwehrmeyer
1   Departments of Nuclear Medicine
,
B. J. Krause
1   Departments of Nuclear Medicine
,
H. D. Müller
3   Department of Neuropathology, University of Mainz, Germany
,
C. Sommer
3   Department of Neuropathology, University of Mainz, Germany
,
S. N. Reske
1   Departments of Nuclear Medicine
,
F. M. Mottaghy*
1   Departments of Nuclear Medicine
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

Received: 26 December 2006

accepted in revised form: 04 June 2007

Publication Date:
28 December 2017 (online)

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Summary

Aim: To evaluate the in vitro and in vivo characteristics of [N-methyl-11C]2-(4'-(methylaminophenyl)-benzothiazole ([11C]BTA-1) as well as [N-methyl-11C]2-(3'-methyl- 4'-(methylamino)phenyl)-benzothiazole ([11C]3'-Me- BTA-1) as diagnostic markers of amyloid-β (Aβ) in Alzheimer's disease (AD). Material, methods: Brain uptake and clearance was determined in wild-type mice. Binding affinities (Ki) of [11C]BTA-1 and [11C]3'-Me-BTA-1 for aggregated Aβ(1-40) fibrils were assessed. Autoradiography was performed on brain sections of AD patients. To demonstrate binding specificity in vivo BTA-1 was injected i.p. in transgenic mice (Tg2576). Brain sections were analysed consecutively. Additionally, a [11C]BTA-1 PET study of an AD patient and a healthy control was performed. Results: In mice brain uptake and clearance of [11C]BTA-1 is compatible with the half life of 11C (2 min: 12.7 % ID/g; 30 min: 4.6% ID/g). In contrast clearance rate of [11C]3'-Me- BTA-1 is too slow (2 min 4% ID/g; 30 min 12% ID/g) to achieve sufficient clearance of free and non specifically bound radioactivity. Ki of [11C]BTA-1 is 11 nmol/l and that of [11C]3'-Me-BTA-1 27 nmol/l. Both radioligands label Aβ selectively and specifically in AD patients and transgenic mice in vitro. The in vivo stained brain sections show a labelling of Aβ plaques. The AD patient has a higher prefrontal, parietal and striatal [11C]BTA-1 accumulation than the healthy control. Metabolite analysis revealed approximately 75% intact [11C]BTA-1 after 30min in plasma.[ 11C]BTA-1 is favourable for in vivo imaging of Aβ due to its rapid brain entry, sufficient clearance and good binding affinity for Aβ. Conclusion: The ability to label Aβ plaques in vivo in human subjects supports the suitability of [11C]BTA-1 as a plaque imaging agent.

Zusammenfassung

Das Ziel dieser Studie war die Evaluierung der in vitro und in vivo Eigenschaften von [11C]BTA-1 und [11C]3'-Me-BTA-1 als diagnostische Marker von β-Amyloid-Plaques bei der Demenz vom Alzheimertyp (DAT). Material, Methoden: Die Hirnaufnahme und -auswaschung der Radiopharmaka wurden in Wildtyp-Mausen untersucht. Die Bindungsaffinitat (Ki) von [11C]BTA-1 und [11C]3'-Me-BTA-1 an aggregierte Aβ (1-40)-Fibrillen wurde bestimmt. Eine Autoradiographie wurdeanGehirnschnittenvonDAT- Patientendurchgefuhrt.ZurDarstellung der Bindungsspezifitat in vivo wurde BTA-1 i.p. in transgene Mause injiziert (Tg2576). Nachfolgend wurden Gehirnschnitte analysiert. Zusatzlich wurde eine [11C]BTA-1-PET Untersuchung bei einem DAT-Patienten und einer gesunden Kontrollperson durchgefuhrt. Ergebnisse: Bei Mausen ist die Gehirnaufnahme und Auswaschung von [11C]BTA-1 mit der physikalischen Halbwertszeit von 11C (2 min: 12.7 % ID/g; 30 min: 4.6% ID/g) kompatibel. Im Gegensatz dazu ist die Auswaschung von [11C]3'-Me-BTA-1 zu langsam (2 min 4% ID/g; 30min12%ID/g),umeinausreichendesAuswaschenvonfreier nicht gebundener Radioaktivitat aus dem Gehirn zu gewahrleisten. Der Ki von [11C]BTA-1 wurde zu 11 nmol/l und von [11C]3'-Me-BTA-1 zu 27 nmol/l bestimmt. Beide Radioliganden binden selektiv und spezifisch an Aβ bei Hirnschnitten von DAT-Patienten und transgenen Mausen. Die in vivo markierten Hirnschnitte zeigen ebenfalls eine Bindung von BTA-1 an Aβ- Plaques. Der DAT-Patient wies eine hohere prafrontale, parietale, cingulare und striatale [11C]BTA-1-Akkumulation im Vergleich zur gesunden Kontrollperson auf. Die Plasma-Metabolitenanalyse fur [11C]BTA-1 zeigte etwa 75% intaktes [11C]BTA-1 nach 30 min. Schlussfolgerung: [11C]BTA-1 ist geeignet fur die In-vivo-Darstellung von Aβ-Plaques auf Grund des schnellen Gehirneintritts, der ausreichenden Clearance und der guten Bindungsaffinitat fur Aβ. Insbesondere die Fahigkeit Aβ-Plaques in vivo darzustellen, unterstutzt die Eignung von [11C]BTA-1 fur die bildgebende Diagnostik.

* contributed equally to the study