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8-Cyclopentyl-3-(3-[18F]fluorpropyl)-1-propylxanthin ([18F]CPFPX) ist ein etablierter Radioligand für die PET-Bildgebung des A1-Adenosinrezeptors (A1R), dessen Anwendung jedoch durch eine schnelle periphere Verstoffwechslung erschwert wird. Um A1R-Liganden mit verbesserten Eigenschaften zu identifizieren, wurden verschiedene neue CPFPX-Derivate entwickelt und durch präklinische in vitro-Studien evaluiert. Die vielversprechendste Verbindung zeigte im Vergleich zu CPFPX eine signifikant verbesserte A1R-Affinität und -Selektivität sowie keine Bildung von lipophilen Stoffwechselprodukten. Der entsprechende Radioligand [18F]1-NBX wies zudem eine hohe passive Permeabilität sowie ein A1R-spezifisches Verteilungsmuster mit geringer nicht-spezifischer Bindung in autoradiographischen Studien mit Rattenhirnschnitten auf. [18F]1-NBX ist somit ein vielversprechender Kandidat für eine weitere präklinische Evaluation als potenzieller PET-Tracer für die A1R-Bildgebung.

Zur Radiofluorierung von thiolhaltigen Substraten wurde ein indirektes Radiomarkierungsverfahren basierend auf Pd-katalysierter S-Arylierung entwickelt. Als prosthetische Gruppe dient dabei 2-[18F]Fluor-5-iodpyridin, das über eine minimalistische Radiofluorierungsmethode zugänglich ist. Die Vielseitigkeit und Praktikabilität des Verfahrens wurde durch die erfolgreiche Synthese eines neuen PSMA-spezifischen PET-Tracers sowie durch die 18F-Markierung von Glutathion, dem Aβ-Oligomer-bindenden RD2-Peptid, Rinderserumalbumin und PSMA I&S eindrucksvoll demonstriert. Die Methode ermöglicht eine schnelle, effiziente und robuste Markierung, die sich für die Entwicklung neuer PET-Tracer mit verschiedenen Zielstrukturen eignet.

Um die 18F-Markierung von empfindlichen Molekülen unter milden Bedingungen zu ermöglichen, wurden 1-Alkylamino-7-[18F]fluor-8-azaisatoanhydride ([18F]AFAs) als neue prosthetische Gruppen für die indirekte Radiofluorierung entwickelt. Die [18F]AFAs konnten in nur 15 Minuten aus leicht zugänglichen Vorläufern hergestellt und in hohen radiochemischen Umsätzen von bis zu 98% mit verschiedenen Aminen bzw. Alkyn- oder Azid-funktionalisierten Vorläufern konjugiert werden. Die praktische Anwendbarkeit der neuen prosthetischen Gruppen wurde durch die erfolgreiche Synthese von drei 18F-markierten PSMA-Liganden mit ausgezeichneter in vivo-Stabilität und zum Teil vielversprechende Bildgebungseigenschaften bestätigt.

Zur Radiofluorierung von thiolhaltigen Substraten wurde ein indirektes Radiomarkierungsverfahren basierend auf Pd-katalysierter S-Arylierung entwickelt. Als prosthetische Gruppe dient dabei 2-[18F]Fluor-5-iodpyridin, das über eine minimalistische Radiofluorierungsmethode zugänglich ist. Die Vielseitigkeit und Praktikabilität des Verfahrens wurde durch die erfolgreiche Synthese eines neuen PSMA-spezifischen PET-Tracers sowie durch die 18F-Markierung von Glutathion, dem Aβ-Oligomer-bindenden RD2-Peptid, Rinderserumalbumin und PSMA I&S eindrucksvoll demonstriert. Die Methode ermöglicht eine schnelle, effiziente und robuste Markierung, die sich für die Entwicklung neuer PET-Tracer mit verschiedenen Zielstrukturen eignet.

Für die Visualisierung des Glycin-Transporters 1 (GlyT1) im Gehirn mittels PET-Bildgebung wurden die Verbindungen [18F]ALX5407 und der entsprechende Methylester [18F]ALX5406 als innovative radiomarkierte Pro-drug durch alkoholverstärkte kupfervermittelte Radiofluorierung hergestellt und präklinisch evaluiert. [18F]ALX5407 zeigte in Rattenhirnschnitten eine Anreicherung entsprechend der GlyT1-Verteilung aber keine Gehirnaufnahme in gesunden Ratten. Dagegen gelangte der Methylester [18F]ALX5406 rasch ins Gehirn und wurde dort enzymatisch zu [18F]ALX5407 umgewandelt, was zu einem GlyT1-spezifischen Verteilungsmuster führte. Damit ist [18F]ALX5406 ein vielversprechender PET-Tracer für die präklinische in-vivo-Bildgebung von GlyT1 im Gehirn.

O-([18F]Fluoroethyl)-L-Tyrosin ([18F]FET) ist ein klinisch etablierter Radiotracer für die PET-Bildgebung von Hirntumoren, dessen Tumoraufnahme jedoch durch eine relativ geringe Affinität zu seinem biologischen Target LAT1 begrenzt wird. Um Radiotracer mit verbesserter Affinität und Tumoraufnahme zu identifizieren, wurden das meta-substituierte [18F]FET-Analogon m-[18F]FET sowie der Methylester [18F]FET-OMe entwickelt und mit [18F]FET verglichen. Dabei zeigte [18F]FET-OMe eine reduzierte in vitro-Aufnahme durch Tumorzellen und keine Vorteile bei der in vivo-Bildgebung in einem Hirntumor-Modell. Im Gegensatz dazu wies m-[18F]FET eine signifikant verbesserte in vitro-Aufnahme und eine beschleunigte in vivo-Tumorakkumulation auf. Somit stellt m-[18F]FET eine vielversprechende Alternative zu [18F]FET für die Bildgebung von Hirntumoren dar.

Das prostataspezifische Membranantigen (PSMA) stellt ein vielversprechendes Ziel für die PET-Bildgebung von Prostatakarzinomen dar, da es fast ausschließlich in bösartigen Prostatatumoren exprimiert wird. Um die PSMA-gerichtete PET-Bildgebung zu optimieren, wurde eine Reihe von PSMA-bindenden Radioliganden hergestellt und präklinisch evaluiert. Dabei wurde die Verbindung [18F]JK-PSMA-7 als besonders vielversprechender Kandidat für die Visualisierung kleiner PSMA-positiver Läsionen mit hohem Kontrast identifiziert. Der hohe diagnostische Wert dieses Radiotracers wurde zudem durch unabhängige Ergebnisse in mehr als 20 Publikationen von verschiedenen Kliniken weltweit bestätigt, weshalb er sich mittlerweile in Phase-3 klinischen Studien befindet.

PET-Tracer zur Darstellung von Tryptophan-Stoffwechselwegen können wertvolle Informationen über verschiedene Pathologien wie neurologische Erkrankungen und Krebs liefern. In einer präklinischen Evaluation verschiedener 18F-markierter Fluortryptophane wurde 7-[18F]Fluortryptophan (7-[18F]FTrp) als metabolisch stabiler Radiotracer identifiziert, der eine klare Abgrenzung serotonerger Hirnareale sowie der Melatonin-produzierenden Zirbeldrüse in gesunden Ratten ermöglicht. In Folgeuntersuchungen zeigte sich zudem, dass 7-[18F]FTrp in Tiermodellen neurodegenerativer Erkrankungen nicht nur Veränderungen in der Serotonin- und Melatonin-Synthese visualisieren kann, sondern auch pathologische Veränderungen im sogenannten Kynurenin-Stoffwechselweg erfasst. Der Radiotracer ist somit ein vielversprechender Kandidat für die Bildgebung pathologischer Veränderungen im Tryptophanstoffwechsel.

8-Cyclopentyl-3-(3-[18F]fluorpropyl)-1-propylxanthin ([18F]CPFPX) ist ein etablierter Radioligand für die PET-Bildgebung des A1-Adenosinrezeptors (A1R), dessen Anwendung jedoch durch eine schnelle periphere Verstoffwechslung erschwert wird. Um A1R-Liganden mit verbesserten Eigenschaften zu identifizieren, wurden verschiedene neue CPFPX-Derivate entwickelt und durch präklinische in vitro-Studien evaluiert. Die vielversprechendste Verbindung zeigte im Vergleich zu CPFPX eine signifikant verbesserte A1R-Affinität und -Selektivität sowie keine Bildung von lipophilen Stoffwechselprodukten. Der entsprechende Radioligand [18F]1-NBX wies zudem eine hohe passive Permeabilität sowie ein A1R-spezifisches Verteilungsmuster mit geringer nicht-spezifischer Bindung in autoradiographischen Studien mit Rattenhirnschnitten auf. [18F]1-NBX ist somit ein vielversprechender Kandidat für eine weitere präklinische Evaluation als potenzieller PET-Tracer für die A1R-Bildgebung.