Radioaktiv markierte Peptide nehmen sowohl in der diagnostischen Bildgebung als auch in der zielgerichteten Therapie eine bedeutende Stellung ein, da sie eine hohe Affinität zu spezifischen Rezeptoren aufweisen. Unter den verfügbaren Radioisotopen ist Fluor-18 eines der am häufigsten in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendeten: Seine günstigen physikalischen Eigenschaften, seine unkomplizierte Herstellung im Zyklotron und seine Halbwertszeit von etwa 110 Minuten, die mit der Kinetik der Biodistribution von Peptiden vereinbar ist, machen es zu einem bevorzugten Kandidaten. Da Peptide empfindliche Moleküle sind, erfordert ihre radioaktive Markierung jedoch schonende Bedingungen. Die bevorzugte Strategie bleibt die indirekte Markierung, die auf einer mit Fluor-18 markierten prosthetischen Gruppe beruht, welche idealerweise über eine „Click“-Chemie-Reaktion angebunden wird, die Schnelligkeit, hohe Umsatzraten und vollständige Chemoselektivität bietet.
In diesem Rahmen vergleichen die Autoren zwei vollständig automatisierte Methoden zur Fluor-18-Markierung von drei Peptiden von therapeutischem Interesse (Apelin, ein C8F17-Derivat von Apelin und P140). Die erste beruht auf der kupferkatalysierten Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC), die weit verbreitet ist, jedoch mit Oxidationsreaktionen der Aminosäure-Seitenketten einhergeht, die auf die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies zurückzuführen sind. Die zweite stützt sich auf eine Hetero-Diels-Alder-Reaktion (HDA) von Dithioestern (Thia-Diels-Alder), die zuvor von der Arbeitsgruppe beschrieben wurde und ohne Katalysator oder Metall auskommt.
Beide Ansätze führen zu vergleichbaren Ausbeuten und SyntheseZeiten: 39 % zerfallskorrigierte Ausbeute in 120 Minuten für die CuAAC, 37,6 % in etwa 149 Minuten für die HDA, wobei in beiden Fällen radiochemische Reinheiten von über 95 % erzielt wurden. Die Unterschiede liegen anderswo. Der CuAAC-Weg erfordert eine erhebliche Menge an Kupfersalzen (30 Äquivalente pro Peptid-Azid) sowie mehrere Additive – Natriumascorbat, Aminoguanidin und Natriumgentisat –, benötigt jedoch nur eine geringe Menge an Peptid (0,3 bis 0,5 mg). Dabei wurden während oder nach der Reaktion Nebenprodukte beobachtet, darunter ein Nebenprodukt, das der Glaser-Kupplung der Propargyl-Gruppen zugeschrieben wurde. Umgekehrt erfordert die HDA, die als minimalistische Methode bezeichnet wird, lediglich ein geeignetes Wasser/Ethanol-Verhältnis (70/30) und keinerlei Additive, ohne dass jemals ein Nebenprodukt nachgewiesen wurde; sie benötigt hingegen eine höhere Menge an Peptid (3 mg), um eine vergleichbare Kinetik zu erreichen.
Die Autoren heben einen spezifischen Vorteil der CuAAC hervor: die Möglichkeit, die beiden Partner (Peptid-Alkin und Fluor-Azid) zu vertauschen, eine Flexibilität, über die die HDA noch nicht verfügt. Dennoch schlussfolgern sie, dass die Hetero-Diels-Alder-Reaktion von Dithioestern trotz der eingesetzten Peptidmenge einen einfachen und effizienten Ansatz für die Fluor-18-Markierung von Peptiden darstellt und eine interessante Alternative bietet, um radioaktiv markierte Biomoleküle unter schonenden Bedingungen zugänglich zu machen.