Synthesis, radiolabelling and in vitro and in vivo characterization of novel molecular probes for PET imaging of neuroinflammation
Synthèse, radiomarquage et caractérisation in vitro et in vivo de nouveaux radiotraceurs pour l'imagerie TEP de la neuroinflammation
Résumé
Neuroinflammation (NI) is a common phenomenon to all neurodegenerative diseases affecting the central nervous system (CNS). One effect of NI is the activation of the immune cells of CNS like microglia and astrocytes. This activation usually protects the brain against inflammation, however, if it is not regulated, the resulting overactivation can lead to brain-damaging consequences. To visualize and diagnose neuroinflammation, positron emission tomography (PET) is a commonly used molecular imaging technique. A few radiotracers have been reported for neuroinflammation imaging, but the lack of specificity of their targets is a drawback for their use in medical imaging. To overcome this problem, it is therefore necessary to focus on new biological targets like P2Y12 receptors (P2Y12R) or the adenosine kinase enzyme (ADK). The aims of this doctoral project are to develop new radioligands of these targets and to evaluate their in vitro and in vivo efficiency by PET imaging.P2Y12 receptors are found at the surface of microglia. Several pharmacophores with high affinity for P2Y12 receptors have been identified in the literature. Amongst them, we selected a pyrazolo-pyridazine scaffold and synthetized analogues presenting a fluorine or a methyl group with the perspective of labeling with carbon-11 and fluorine-18. Best compounds were selected in vitro from evaluation of their affinities for the receptors with two methods: a β-arrestin recruitment assay and a radioligand binding assay. Their in vitro metabolism was also tested with human and rat microsomes. The corresponding labelling precursors were prepared and, after labelling with carbon-11 or fluorine-18, the radiotracers were evaluated in vitro by autoradiography and in vivo by PET imaging on a P2Y12 receptors animal model.The second target examined in this thesis project was adenosine kinase, an enzyme regulating extracellular adenosine concentration and mostly expressed by astrocytes, CNS glial cells. In the literature, we have selected a potent ADK ligand with the ability to go through the blood brain barrier (BBB) and synthesized analogues containing a fluorine or a methylated group. Three new ligands have thus been synthesised and their affinity for ADK has been determined by cell adenosine kinase inhibition assay. Concurrently, the radiolabelling of the corresponding labelling precursors with carbon-11 or fluorine-18 have been implemented and in vitro and in vivo biological evaluations of these radioligands are currently underway.
La neuroinflammation (NI) est un phénomène commun à toutes les maladies neurodégénératives affectant le système nerveux central (SNC). L'un des effets de la NI est l'activation des cellules immunitaires du SNC telles que les microglies et les astrocytes. Dans un premier temps, cette activation a un caractère protecteur pour le cerveau. Cependant, lorsqu'elle n'est plus régulée, cela provoque la suractivation des microglies et des astrocytes, ce qui a un effet délétère sur le cerveau. Pour visualiser cette neuroinflammation, la tomographie par émission de positons (TEP) est une technique d'imagerie moléculaire de choix. A ce jour, il existe quelques radiotraceurs capables d'imager la NI, mais leur seule cible cellulaire n'est pas spécifique à un seul type de cellules du cerveau. Pour pallier à ce problème, il est nécessaire d'identifier de nouvelles cibles biologiques plus spécifiques, comme les récepteurs P2Y12 (P2Y12R) ou l'enzyme adénosine kinase (ADK). Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont de développer de nouveaux radiotraceurs ciblant ces deux cibles et de les évaluer in vitro et in vivo au moyen de l'imagerie TEP.Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur les récepteurs P2Y12 qui sont des récepteurs présents à la surface des cellules microgliales. Plusieurs pharmacophores avec une haute affinité pour récepteurs P2Y12 ont été identifiés dans la littérature. Parmi ceux-ci, nous avons sélectionné un composé basé sur un noyau pyrazolo-pyridazine et préparé des analogues méthylés ou fluorés dans l'optique d'un marquage au carbone-11 ou au fluor-18. Une première sélection a été faite après évaluation in vitro de l'affinité de ces composés pour P2Y12 grâce à deux tests : un test basé sur le recrutement de la β-arrestine et test de compétition avec un ligand tritié. Leur métabolisme a aussi été évalué in vitro via l'emploi de microsomes de rats ou humains. Les composés sélectionnés après ces tests in vitro ont été radiomarqués au carbone-11 et au fluor-18, et ont ensuite été évalués par autoradiographie puis in vivo par imagerie TEP au sein d'un modèle animal de surexpression des récepteurs ciblés.Dans un second temps, nous nous sommes focalisés sur l'adénosine kinase, une enzyme qui régule la concentration cellulaire en adénosine et qui est notamment exprimée par les astrocytes, des cellules gliales du SNC. En se basant sur un ligand de la littérature présentant une forte affinité pour l'ADK et pouvant traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE), nous avons imaginé des analogues pouvant être radiomarqués. Dans ce cas également, l'introduction d'un atome de fluor-18 ou de carbone-11 à différentes positions a été étudiée. Trois analogues méthylés ou fluorés ont ainsi été préparés et leur affinité a été déterminée par un test d'inhibition. En parallèle, le radiomarquage au carbone-11 et au fluor-18 des précurseurs de marquage correspondants a été mis en place et l'évaluation biologique in vitro et in vivo de ces radiotraceurs est en cours.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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