細菌感染症のSPECTイメージングを目的とした標識亜鉛ジピコリルアミントレーサーの評価

Evaluation of [¹¹¹In]-labeled zinc-dipicolylamine tracers for SPECT imaging of bacterial infection.

• Douglas R Rice
• Adam J Plaunt
• Serhan Turkyilmaz
• Miles Smith
• Yuzhen Wang
• Mary Rusckowski
• Bradley D Smith

抄録

目的:

本研究では，[(111)In]標識を有する構造的に関連のある3種類の亜鉛-ジピコリルアミン（ZnDPA）トレーサーを調製し，マウスの脚部感染モデルを用いて，生体分布および単光子放出型コンピュータ断層撮影/コンピュータ断層撮影（SPECT/CT）法によるイメージング試験を行った．

PURPOSE: This study prepared three structurally related zinc-dipicolylamine (ZnDPA) tracers with [(111)In] labels and conducted biodistribution and single-photon emission computed tomography/computed tomography (SPECT/CT) imaging studies of a mouse leg infection model.

手続き:

亜鉛ジピコリルアミンを標的とした2つの1価のトレーサー、ZnDPA-[(111)In]DTPAおよびZnDPA-[(111)In]DOTA、および2つの亜鉛ジピコリルアミンを標的とした2価のトレーサー、Bis(ZnDPA)-[(111)In]DTPAを調製した。臨床的に関連のあるグラム陽性Streptococcus pyogenesを注射して下肢感染症を発症した生きたマウスを用いて、臓器の生体内分布およびSPECTおよびCTイメージング研究を行った。これらのトレーサーの蛍光および発光Eu(3+)標識版も調製し、細菌細胞や健康な哺乳類細胞の外膜表面に対する相対的な親和性を測定するために使用した。

PROCEDURES: Two monovalent tracers, ZnDPA-[(111)In]DTPA and ZnDPA-[(111)In]DOTA, each with a single zinc-dipicolylamine targeting unit, and a divalent tracer, Bis(ZnDPA)-[(111)In]DTPA, with two zinc-dipicolylamine units were prepared. Organ biodistribution and SPECT and CT imaging studies were performed on living mice with a leg infection created by injection of clinically relevant Gram positive Streptococcus pyogenes. Fluorescent and luminescent Eu(3+)-labeled versions of these tracers were also prepared and used to measure relative affinity for the exterior membrane surface of bacterial cells and mimics of healthy mammalian cells.

結果:

3種類の(111)標識放射性物質はすべて90%以上の放射性物質であった。生態分布試験の結果、2つの1価のトレーサーは肝臓と腎臓を介して体外に排出され、20時間後の全臓器への投与線量の保持率は8%未満であり、感染した脚の標的と非標的の比率（T/NT）は3.0以下であった。血流からの二価トレーサーのクリアランスは遅く，主に肝臓を経由しており，20時間後の全臓器への投与量の保持率は37％未満であり，20時間後にはT/NT比は6.2に上昇した。SPECT/CTイメージングでは，トレーサーの薬物動態に大きな差はなく，感染部位での二価トレーサーの蓄積が高いことが示された。

RESULTS: All three (111)In-labeled radiotracers were prepared with a radiopurity of >90 %. The biodistribution studies showed that the two monovalent tracers were cleared from the body through the liver and kidney, with retained percentage injected dose for all organs of <8 % at 20 h and infected leg target to non-target ratio (T/NT) ratio of ≤3.0. Clearance of the divalent tracer from the bloodstream was slower and primarily through the liver, with a retained percentage injected dose for all organs <37 % at 20 h and T/NT ratio rising to 6.2 after 20 h. The SPECT/CT imaging indicated the same large difference in tracer pharmacokinetics and higher accumulation of the divalent tracer at the site of infection.

結論:

3種類の[(111)In]-ZnDPAトレーサーはすべて，臨床的に関連性のあるマウス感染モデルの感染部位を選択的に標的とした．2つの亜鉛ジピコリルアミンを標的とする2価のトレーサーで観察された最高の標的選択性は、細菌細胞表面を標的とする他の核トレーサーで報告されたイメージング選択性と比較して非常に良好であった。トレーサーの薬物動態はトレーサーの分子構造に大きく依存しており、in vivoイメージング性能と臨床応用を最適化するために構造特性を迅速に微調整することが可能であることが示唆された。

CONCLUSIONS: All three [(111)In]-ZnDPA tracers selectively targeted the site of a clinically relevant mouse infection model that could not be discerned by visual external inspection of the living animal. The highest target selectivity, observed with a divalent tracer equipped with two zinc-dipicolylamine targeting units, compares quite favorably with the imaging selectivities previously reported for other nuclear tracers that target bacterial cell surfaces. The tracer pharmacokinetics depended heavily on tracer molecular structure suggesting that it may be possible to rapidly fine tune the structural properties for optimized in vivo imaging performance and clinical translation.