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Tosylate-DPA-714介导¹⁸F-DPA-714 PET成像的前沿进展

news 2026/6/6 2:52:45

Tosylate-DPA-714（CAS: 958233-17-5）是TSPO（18 kDa转位蛋白）靶向PET示踪剂DPA-714的GMP级放化前体，通过亲核脂肪族取代反应与¹⁸F结合，生成¹⁸F-DPA-714，实现对神经炎症中小胶质细胞活化水平的特异性可视化[1]。该化合物对TSPO的抑制常数Ki为7.0 nM，不结合中枢苯二氮卓受体，logD值为2.44——亲脂性低于经典TSPO探针PK11195，有利于改善脑内非特异性结合[1]。在阿尔茨海默病、多发性硬化、药物难治性癫痫及自身免疫性脑炎等多种神经系统疾病的研究中，¹⁸F-DPA-714 PET成像已展现出较常规MRI和FDG-PET更高的病灶检出率[2][3]。

产品定义与核心参数

Tosylate-DPA-714的化学名称为N,N-二乙基-2-(2-(4-(2-对甲苯磺酰氧基乙氧基)苯基)-5,7-二甲基吡唑并[1,5-a]嘧啶-3-基)乙酰胺，是DPA-714的对甲苯磺酸酯类似物。其分子中对甲苯磺酸酯基团作为离去基团，在¹⁸F亲核取代中扮演核心角色[1][4]。
参数数值
CAS号 958233-17-5
分子式 C₂₉H₃₄N₄O₅S
分子量 550.67
外观固体，类白色至淡黄色
溶解性 DMSO中≥100 mg/mL
储存条件粉末-20°C可保存3年，4°C可保存2年；溶液-80°C可保存6个月
纯度 ≥97%

Tosylate-DPA-714化学结构式

DPA-714（即¹⁸F标记后的产物）的分子式为C₂₂H₂₇FN₄O₂，分子量398.48，熔点160–163°C，CAS号为958233-07-3[1]。

DPA-714化学结构式

靶点概述：TSPO与神经炎症

TSPO是一种位于线粒体外膜的18 kDa蛋白质，在活化小胶质细胞和星形胶质细胞中高表达，是中枢神经系统炎症的标志性靶点[1]。当神经元受损或炎症发生时，小胶质细胞由静息态转为促炎表型，TSPO表达量可上调数倍——这为PET分子成像提供了天然的"信号放大"机制。

TSPO领域有一个不可回避的问题：rs6971基因多态性。该多态性将人群分为高亲和力结合者（HAB）、中等亲和力结合者（MAB）和低亲和力结合者（LAB）[2]。低亲和力结合者中TSPO配体的结合力显著下降，因此大多数临床研究会先进行基因分型，排除LAB受试者。

在TSPO配体的发展历程中，第一代配体PK11195（Ki=9.3 nM）虽开创了TSPO-PET成像，但亲脂性高、信噪比低、非特异性结合严重[1]。以DPA-714为代表的第二代配体，通过吡唑并[1,5-a]嘧啶骨架的优化，实现了更高的靶点选择性和更优的药代动力学特征。

制备方法与合成路线

Tosylate-DPA-714的合成路线可分为两个关键阶段：核心骨架的构建和末端对甲苯磺酸酯的引入。

吡唑并嘧啶骨架的构建：起始原料为4-碘苯甲酸甲酯，经Sonogashira偶联引入炔丙醇基团，再与肼环化形成吡唑环，随后构建嘧啶环并引入二乙基乙酰胺侧链，得到酚羟基中间体（化合物1）[4]。

对甲苯磺酸酯前体的制备：采用Mitsunobu偶联策略。首先，1,2-乙二醇在氧化银和碘化钾催化下与对甲苯磺酰氯反应，制得对甲苯磺酸2-羟乙基酯。随后，将该中间体与酚羟基化合物1在DIAD（二异丙基偶氮二甲酸酯）和三苯基膦的存在下，于无水DMF中进行Mitsunobu偶联，收率可达85%[1]。反应温度控制在0–5°C可进一步减少消除副反应和磺酸酯水解[4]。

相比之下，DPA-714本身的合成是将化合物1与2-氟乙醇进行Mitsunobu偶联，收率为47%，二者在偶联试剂和条件上基本一致[1]。

¹⁸F放射氟化：这是Tosylate-DPA-714作为前体的核心价值所在。在GE TRACERlab合成模块上，对甲苯磺酸酯前体与回旋加速器产生的¹⁸F-氟化钾/Kryptofix-222络合物在乙腈中85°C反应10分钟，经半制备反相HPLC纯化，得到¹⁸F-DPA-714。全合成时间约40分钟[1]。当使用2.5 mg前体时，非衰变校正放射化学收率仅为6%；将前体量提高至6 mg以上后，收率提升至16%[1]。

Cybulska等对GMP合规生产进行了系统优化[5]。在Trasis AllinOne模块上，使用4 mg Tosylate-DPA-714前体溶于无水乙腈，以TEAB（四乙基碳酸氢铵）作为相转移催化剂，放射化学收率可达55–71%，摩尔活度超过100 GBq/μmol[5]。关键控制参数包括前体纯度（>95%）和严格的无水条件——残留水分会显著淬灭¹⁸F⁻的反应活性。

体外与体内药理学特征

在体外实验中，Tosylate-DPA-714展现出明确的TSPO靶向性和类固醇生成活性。

● 在大鼠肾细胞膜TSPO结合实验中，Ki值为7.0 nM，对TSPO具有高选择性，且不结合中枢苯二氮卓受体[1]。

● 在大鼠C6胶质瘤细胞的类固醇生成实验中，40 μM浓度处理2小时后，孕烯醇酮合成较基线增加80%，且该活性强于PK11195[1]。

● 亲脂性实验中logD值为2.44，低于PK11195——较低的亲脂性有助于减少脑内非特异性结合，提升成像对比度[1]。

在动物模型中，¹⁸F标记的Tosylate-DPA-714表现出良好的血脑屏障透过能力和靶点特异性。

● 在喹啉酸诱导单侧纹状体损伤的Wistar大鼠中，给药60分钟后，损伤侧纹状体的摄取量是对侧的8倍，且该特异性摄取可被TSPO配体完全阻断[1]。

● 在正常雄性狒狒模型中，100 MBq静脉注射后，¹⁸F-DPA-714迅速穿透血脑屏障，在脑内稳定滞留，结合具有特异性和可逆性[1]。

临床应用与研究进展

¹⁸F-DPA-714 PET成像已在多种神经系统疾病的临床研究中积累了证据。

多发性硬化（MS）：Hamzaoui等对36例MS患者进行¹⁸F-DPA-714 PET纵向研究，发现53%的非钆增强病灶具有均匀活性表型（中位数每例17个），这类"慢燃"病灶是预测2年皮层萎缩（β=0.49, p=0.023）和残疾进展（β=0.35, p=0.023）的较强因子[2]。该研究揭示了TSPO-PET对MS慢性炎症成分的检出能力远超传统MRI。

药物难治性癫痫：一项23例患者的术前评估研究显示，¹⁸F-DPA-714 PET的异常检出率为95.7%，显著高于¹⁸F-FDG PET的56.5%（p=0.022）；在定位致痫灶方面，¹⁸F-DPA-714的一致性达87.0%，而FDG-PET仅为39.1%（p=0.019）[3]。所有FDG-PET正常的10例患者中，¹⁸F-DPA-714 PET均检出了异常。

自身免疫性脑炎：上海瑞金医院的前瞻性研究纳入45例自身免疫性脑炎患者，¹⁸F-DPA-714 PET的阳性检出率为73.3%，远高于MRI的35.6%（p=0.001）；免疫治疗后缓解组脑SUVR显著下降，变化率与改良Rankin量表评分变化值相关（rs=0.65, p<0.001）[6]。华山医院的研究进一步表明，¹⁸F-DPA-714 PET在抗LGI1脑炎中海马和额叶的摄取增加与认知评分及脑脊液sTREM2水平相关，可作为治疗和预后评估的潜在生物标志物。

中国临床试验注册：2026年4月，中国临床试验注册中心登记了一项II期临床试验，旨在评估¹⁸F-DPA-714 PET/MR/CT在中枢神经系统炎性脱髓鞘疾病（RRMS和SPMS）及阿尔茨海默病患者中的临床应用，计划纳入30例患者和10例健康对照。

上下游与行业前景

Tosylate-DPA-714的上游主要包括吡唑并嘧啶骨架中间体、对甲苯磺酰氯、2-氟乙醇及Mitsunobu偶联试剂（DIAD、三苯基膦）等。其中化合物1（酚羟基中间体）的纯度直接决定最终前体质量，建议关注中间体的批次一致性。

下游应用链条清晰：Tosylate-DPA-714 → ¹⁸F-DPA-714 → PET/MR或PET/CT成像。随着PET/MR一体化设备在国内外医院的逐步普及，TSPO-PET的临床需求有望持续增长。

在竞争格局中，TSPO放射配体已从第一代PK11195演进至第二代DPA类（DPA-713、DPA-714）以及GE-180等。DPA-714的¹⁸F标记相比DPA-713的¹¹C标记具有更长的半衰期优势（109.8分钟 vs 20.4分钟），更适合多床位采集和远程配送，这也是其临床转化的关键竞争力之一。

然而，TSPO成像仍面临挑战：rs6971多态性限制了约9%低亲和力人群的使用；TSPO在多种疾病中均上调，缺乏疾病特异性；定量分析依赖动脉采血或复杂的参考组织模型。第三代TSPO配体的开发正在试图解决这些问题。

常见问题FAQ

Q：Tosylate-DPA-714与DPA-714是什么关系？

Tosylate-DPA-714是DPA-714的放化前体。其分子中的对甲苯磺酸酯基团作为离去基团，被¹⁸F取代后即生成¹⁸F-DPA-714。前体本身不直接用于成像，而是放射化学合成链中的关键中间体。

Q：为什么选择对甲苯磺酸酯作为离去基团？

对甲苯磺酸酯是¹⁸F亲核脂肪族取代反应中常用的离去基团，离去能力适中，可在温和条件下（85°C，10分钟）被¹⁸F⁻取代，同时避免了过于活泼导致的副反应。与卤素离去基团相比，对甲苯磺酸酯的储存稳定性更好。

Q：rs6971多态性对¹⁸F-DPA-714 PET成像有何影响？

该多态性导致TSPO配体结合亲和力存在个体差异。高亲和力结合者（HAB）成像效果理想，中等亲和力结合者（MAB）需调整定量方法，低亲和力结合者（LAB）因结合力过低通常被排除出临床研究。因此，受试者入组前需进行基因分型。

Q：¹⁸F-DPA-714相比¹⁸F-FDG PET有何优势？

FDG反映葡萄糖代谢，在炎症、肿瘤和癫痫等多种病理状态中均可升高，特异性有限。¹⁸F-DPA-714直接靶向活化小胶质细胞上的TSPO，对神经炎症的特异性更高。在药物难治性癫痫的术前评估中，其致痫灶定位一致性达87%，远高于FDG-PET的39.1%[3]。

Q：Tosylate-DPA-714的GMP合规生产有哪些关键控制点？

关键控制点包括：前体纯度>95%、严格的无水条件（残留水分淬灭¹⁸F⁻活性）、TEAB相转移催化剂的使用、合成模块的验证以及HPLC纯度和放化纯度的质控。Cybulska等建立的GMP流程使用4 mg前体即可获得55–71%的放射化学收率[5]。

参考文献

[1] James ML, Fulton RR, Vercoullie J, et al. DPA-714, a new translocator protein-specific ligand: synthesis, radiofluorination, and pharmacologic characterization[J]. Journal of Nuclear Medicine, 2008, 49(5): 814-822.

[2] Hamzaoui M, Garcia J, Boffa G, et al. Positron emission tomography with [¹⁸F]-DPA-714 unveils a smoldering component in most multiple sclerosis lesions which drives disease progression[J]. Annals of Neurology, 2023, 94(2): 366-383.

[3] Gouttard S, Bouteloup V, Gisselsson A, et al. [¹⁸F]DPA-714 PET imaging in the presurgical evaluation of patients with drug-resistant focal epilepsy[J]. Neurology, 2023, 101(22): e2199-e2209.

[4] Banister SD, Wilkinson SM, Hanani R, et al. A practical, multigram synthesis of the DPA class of high affinity translocator protein (TSPO) ligands[J]. Tetrahedron Letters, 2012, 53(29): 3780-3783.

[5] Cybulska KA, Gallet R, Kuhnast B. Optimised GMP-compliant production of [¹⁸F]DPA-714 on the Trasis AllinOne module[J]. EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry, 2021, 6(1): 20.

[6] 孙欣宜, 陈晓煜, 淳于航行, 等. ¹⁸F-DPA-714 PET/MR在自身免疫性脑炎诊断中的潜在价值[J]. 中华核医学与分子影像杂志, 2025, 45(4): 812-818.