The Synthesis of the Stable IVDU Derivative for Imaging HSV-1 TK Expression

체내 안정형 HSV1-tk (Herpes Simplex Virus Type-1 Thymidine Kinase) 영상용 IVDU 유도체의 합성

Purpose: 5-iododeoxyuridine analogues have been exclusively developed for the potential antiviral and antitumor therapeutic agents. In this study, we synthesized carbocyclic radioiododeoxyuridineanalogue (ddIVDU) and carbocyclic intermediate as efficient carbocyclic radiopharmaceuticals. Materials and Methods: The synthesis is LAH reduction, hetero Diels-Alder reaction as key reactions including Pd(0)-catalyzed coupling reaction together with organotin. MCA-RH7777 (MCA) and MCA-tk (HSV1-tk positive) cells were treated with various concentration of carbocyclic ddIVDU, and GCV. Cytotoxicity was measured by the MTS methods. For in vitro uptake study, MCA and MCA-tk cells were incubated with 1uCi of [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU. Accumulated radioactivity was measured after various incubation times. Results: The synthesis of ddIVDU and precursor for radioiodination were achieved from cyclopentadiene in good overall yield, respectively. The radioiododemetallation for radiolabeling gave more than 80% yield with > 95% radiochemical purity. GCV was more toxic than carbocyclic ddIVDU in MCA-tk cells. Accumulation of [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU was higher in MCA-tk cells than MCA cells. Conclusion: Biological data reveal that ddIVDU is stable in vitro, less toxic than ganciclovir (GCV), and selective in HSV1-tk expressed cells. Thus, this new carbocyclic nucleoside, referred to in this paper as carbocyclic 2',3'-didehydro-2',3'-dideoxy-5- iodovinyluridine (carbocyclic ddIVDU), is a potential imaging probe for HSV1-tk.

목적: 화합물이 가지는 항바이러스 및 항암 작용으로 인하여 5-iododeoxyuridine 유도체들에 관한 연구는 매우 광범위하게 이루어져왔다. 방사 요오드가 치환된 이들 화합물에 대한 연구의 주요 목표는 체내 및 체외 평가 시 효과적 일뿐만 아니라, 보다 안정한 화합물을 개발하는 것이다. 본 연구를 통해, 다양한 방사성의약품의 중간체로도 이용되어질 수 있는 carbocyclic radioiododeoxyuridineanalogue (ddIVDU)를 합성하여 생물학적 평가를 수행하고자 하였다. 대상 및 방법: 목표 화합물의 합성은 Pd(0)-촉매 결합 반응, LAH 환원반응, hetero Diels-Alder 반응을 주요 반응으로 하여 수행하였다$(Sch\;3)^{10-12}$. 합성된 화합물의 생물학적 평가를 위해 MCA와 MCA-tk 세포에 다양한 농도의 GCV와 carbocyclic ddIVDV를 처리하여 MTS 법을 이용해 세포독성을 보았고, [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU를 이용해 MCA와 MCA-tk 세포에서 HSV1-tk에 의한 선택적 섭취를 비교 평가 하였다. 결과: Carbocyclic ddIVDU 및 요오드 도입을 위한 전구물질의 합성을 cyclopentadiene을 출발 물질로 하여 높은 수율에 의해 수행하였다. 방사요오드를 이용한 동위원소 도입 반응은 각각, 80% 이상의 방사표지 수율 및 95 % 이상의 방사 화학적 순도를 나타내었다. 세포독성 결과 MCA-tk 세포에서 carbodyclic ddIVDU는 GCV에 비해 세포독성이 작았고, MCA에서는 유사한 세포 독성을 보였다. [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU는 MCA-tk 세포에서 uptake는 8시간째까지 계속 증가하는 양상을 보였으며, MCA세포에서 uptake는 4시간째까지 일정하게 유지되다가 8시간째 급격히 증가하였다. [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU의 uptake는 MCA보다 MCA-tk에서 약 2-5배 정도 높은 결과를 보였다. 결론: 진행되어진 생물학적 결과로부터 이 유도체는 체내 평가 시 매우 안정할 뿐만 아니라, GCV에 비해 독성이 덜하고, HSV1-tk cell에 선택적임을 보여준다. 따라서 신규 화합물인 carbocyclic ddIVDU는 HSV1-tk를 영상화하는데 유용하게 이용되어질 수 있을 것이다.