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为解决 [11C] TGN-020 放射性合成效率低的问题，研究人员开展了优化其合成过程的研究。通过改进反应条件，显著提高了合成效率，获得高摩尔活性（Am）产物。该研究成果有助于推动 [11C] TGN-020 在临床 PET 研究中的广泛应用。
在人体的各个器官中，存在着一类特殊的蛋白质通道 —— 水通道蛋白（AQPs），它们如同精密的 “水闸”，选择性地控制水分子的跨膜运输。其中，水通道蛋白 4（AQP4）在中枢神经系统（CNS）中扮演着至关重要的角色，它大量存在于星形胶质细胞的终足部位，与脑血管紧密接触。当大脑出现损伤、炎症或者肿瘤等病变时，AQP4 的表达和功能会发生异常变化，进而影响大脑的水代谢平衡，引发脑水肿等一系列严重问题。
为了能够在活体状态下精准地观察 AQP4 的分布和功能，科学家们开发出了一种名为 [11C] TGN-020 的正电子发射断层扫描（PET）示踪剂。然而，此前的合成方法存在诸多缺陷，放射性化学产率极低，在合成结束时（EOS）仅为 0.45 - 0.90%，摩尔活性（Am）也不理想，小于 1GBq/μmol 。这不仅限制了 [11C] TGN-020 的大规模生产，也严重阻碍了其在临床 PET 研究中的广泛应用。
为了攻克这些难题，来自日本量子科学技术国立研究所（National Institutes for Quantum Science and Technology，QST）等机构的研究人员展开了深入研究。他们旨在优化 [11C] TGN-020 的放射性合成流程，提高其合成效率、放射性化学产率和摩尔活性，为临床应用奠定坚实基础。该项研究成果发表在《EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry》杂志上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，利用回旋加速器通过14N(p,α)11C 核反应产生 [11C]CO2 ；接着，借助自主研发的自动化多功能放射性合成装置进行 [11C] TGN-020 的合成；最后，运用半制备型和分析型高效液相色谱（HPLC）对产物进行分离和纯度检测，并使用小型动物 PET 扫描仪对健康大鼠进行 PET 研究。
研究结果如下：
- 放射性合成优化：研究人员对 3 - 溴吡啶（3-BrPy）与正丁基锂（n-BuLi）的锂化时间进行了探究。以往研究中，锂化反应需要 30 分钟，而此次研究发现，5 分钟时锂化产率就能达到约 70%，与 30 分钟时的产率相近。此外，他们还优化了 [11C] 烟酸与 2 - 氨基 - 1,3,4 - 噻二唑的酰化条件。摒弃了之前使用的 1 - 乙基 - 3-(3 - 二甲基氨基丙基) 碳二亚胺盐酸盐（EDC?HCl），改用异丁基氯甲酸酯（isobutyl chloroformate）和 N,N - 二异丙基乙胺（DIPEA）。经过这些优化，[11C] TGN-020 的合成时间缩短至约 60 分钟，基于 [11C]CO2的放射性化学产率在合成结束时达到 2.8 ± 0.7%（n = 12），放射性为 610 - 1700MBq（n = 12），放射性化学纯度大于 95%（n = 12），摩尔活性在合成结束时为 160 - 360GBq/μmol（n = 5） 。
- PET 研究：研究人员用不同摩尔活性的 [11C] TGN-020 对健康大鼠进行 PET 研究。结果显示，在高摩尔活性条件下，放射性物质在大脑皮层（富含 AQP4 的区域）的摄取略高于低摩尔活性条件，而在小脑中两者无明显差异。这表明高摩尔活性的 [11C] TGN-020 能够更有效地在体内可视化 AQP4 和 AQP1。
在研究结论和讨论部分，研究人员成功优化了 [11C] TGN-020 的放射性合成过程，显著提高了放射性化学产率、摩尔活性，并缩短了合成时间。优化后的合成方法不仅可以应用于自身研发的合成设备，还能够推广到其他配备典型一锅法11C 标记合成器的 PET 设施中，为 [11C] TGN-020 在动物 PET 研究和临床应用中的广泛使用提供了有力支持。此外，鉴于 AQP4 在突触可塑性、空间记忆以及阿尔茨海默病（AD）等神经系统疾病中的潜在作用，未来利用 [11C] TGN-020 进行 PET 研究，有望进一步揭示 AQP4 与 AD 病理之间的关系，为 AD 等神经系统疾病的诊断和治疗开辟新的途径。这项研究成果为水通道蛋白相关疾病的研究和临床诊断带来了新的希望，推动了生命科学和健康医学领域的发展。
