22
Preparation of patient doses of 177 LuDOTATATE using indigenously produced 177 Lu : The Indian experience Tapas Das, Sudipta Chakraborty, Sharmila Banerjee, Meera Venkatesh Radiopharmaceuticals Division Bhabha Atomic Research Centre, Trombay, Mumbai 400 085, INDIA Email: [email protected] TECHNICAL MEETING ON THERAPEUTIC RADIOPHARMACEUTICALS 1620 NOVEMBER 2009 VIENNA

LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Preparation of patient doses of 177 Lu­DOTA­TATE using indigenously produced 177 Lu : The Indian experience 

Tapas Das, Sudipta Chakraborty, Sharmila Banerjee, Meera Venkatesh Radiopharmaceuticals Division 

Bhabha Atomic Research Centre, Trombay, Mumbai ­ 400 085, INDIA E­mail: [email protected] 

TECHNICAL MEETING ON THERAPEUTIC RADIOPHARMACEUTICALS 16­20 NOVEMBER 2009 

VIENNA

Page 2: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

DOTA­TATE as the peptide vector for PRRT 

(Thr) 

(Thr) 

(Lys) 

(Trp) 

(Tyr) 

(Cys) 

(Cys) 

(D­pheala) 

H  OH H 3 C  O 

HN 

O NH 

H 3 C 

H  H  H 

NH 2 

HN 

H O HN 

N  OH 

OH 

HN 

NH S H 

NH 

N N 

N COOH 

HOOC 

HOOC 

O

NH 

OH 

COOH 

The Potential of  both DOTA­TATE as a vector for PRRT and 177 Lu as an ideal therapeutic radioisotope unravelled 

Thus 177 Lu­DOTA­TATE was envisaged  as an agent

Page 3: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Favourable features of DOTA­TATE for PRRT 

q  Only effective treatment known for neuro­endocrine tumors and presently available  in  a  limited  number  of  countries  with  prohibitively  high  cost (~$40,000) 

q  Somatostatin receptors ­ Over­expressed in a variety of cancers Ø Majority of neuroendocrine tumors Ø Neuroblastomas Ø Some medullary carcinomas Ø Some prostate cancer Ø Small cell lung cancer 

q  Octreotide analogue for targeting somatostatin receptors Ø High binding affinity with sst 2 and sst 5 Ø DOTA­TATE binding with sst 2  is 9 times better than DOTA­TOC Ø Retention of receptor binding potential of DOTA­TATE post­ radiolabeling

Page 4: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

The challenges in preparing 177 Lu­DOTA­TATE using indigenously produced 177 Lu 

r Production of 177 Lu with required specific activity using our medium flux research reactors 

r Preparation the radiolabeled agent with adequately high specific activity in order to deposit sufficient activity in the cancerous lesions without saturating the limited number of receptors 

r Adequate radiochemical purity and stability post­preparation r Since specific activity of 177 Lu available at the time of 

preparation of the agent varies considerably Ø The need for an optimized labeling protocol Ø  More importantly with respect to the amount of peptide, in order that it can be prepared with high radiochemical purity using minimum amount of DOTA­TATE 

4

Page 5: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

This means … 

Minimum amount of Peptide High specific activity 

Adequate stabilty after preparation 

Striking a balance  between peptide amount and radiochemical stability

Page 6: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Production of 177 Lu by direct neutron activation 

Radionuclidic impurity 

q 175 Lu (n,γ) 176m Lu (β ­ , 3.7 h) 176 Hf (stable) E β(max)  = 1.2 MeV E γ  = 88 keV 

Ø 1 d cooling post EOB ensures no 176m Lu in 177 Lu 

q 176 Lu (n,γ) 177m Lu (β ­ , 160.5 d) 177 Hf (stable) E β(max)  = 0.2 MeV E γ  = 128, 153, 228, 378, 414, 418 keV 

Ø 177m Lu only possible RN impurity present in 177 Lu

Page 7: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Percentage RN purity of the 177 Lu produced by direct neutron activation 

q Radionuclidic purity of the 177 Lu produced depends on Ø Time of irradiation Ø Neutron flux at which irradiation is carried out 

q The average level of radionuclidic impurity burden in 177 Lu due to 177m Lu found to be 150 ­ 250 nCi of 177m Lu / 1 mCi of 177 Lu (5.5 ­ 9.25 kBq / 37 MBq) at EOB 

q Radionuclidic purity of 177 Lu achievable is 99.975% to 99.985% depending upon the irradiation conditions

Page 8: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Specific activity vs. irradiation time 

8 7 6 5 4 3 2 1 0 

100

75

50

25 

Time of irradiation (in terms of half­life) 

%Maximum

obtainable activity

 

28 21 14 7 0 

325 

300 

275 

250 

225 

200 

175 

150 

125 

100 

Duration of irradiation (d) 

Specific activity

of 17

7  Lu (GBq.mg ­

1  ) 

Irradiation of enriched Lu 2 O 3 at 1 × 10 14 n.cm ­2 .s ­1 

Standard activity vs. irradiation time curve

Page 9: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Irradiations with 82% enriched target 

q Irradiations (14 batches)  with 82% enriched (in 176 Lu) Lu 2 O 3 target 

q Flux 7 ×10 13 to 1×10 14 n/cm 2 .s 

q Irradiation period – 21 days 

q Typical values of specific activities obtained are between 740­1480 GBq/mg (20­40 Ci/mg) 

q Corresponds to 18% ­ 36 % of the maximum achievable specific activity 

q The specific activity of 177 Lu obtained was significantly higher compared to the theoretically calculated value under the irradiation condition

Page 10: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Growth of 177 Lu production in India 

2006 [1]  2007 [9]  2008 [9]  2009 [10*] 0 

200 

400 

600 

800 

1000 

*Production upto the month of October is considered for 2009 

177  Lu activity produced (in

 GBq

Year (Number of batches) 

Steady Growth in Production

Page 11: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Formulation of  patient dose of 177 Lu­DOTA­TATE (typically ~ 150­200 mCi, 5.55­7.40 GBq) 

Step I.   Amount of Lu required to obtain that dose was calculated from the specific activity of 177 Lu after the necessary decay correction 

Step II.  The requirement of DOTA­TATE was subsequently determined considering that DOTA­TATE : Lu molar ratio to be 4:1 (previously optimized) 

Step III.  Required volume of DOTA­TATE solution (1 mg/mL in de­ ionized water) and 177 LuCl 3 were added to 0.1 M   ammonium acetate buffer (pH ~ 5) containing 40 mg/mL  gentisic acid (volume 3 times of the total volume of DOTA­TATE and 177 LuCl 3 solution 

Step IV. The preparation was then subsequently heated in at 90 ο C for 60 min at pH 4­5 

11

Page 12: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

A typical example 

•  For preparation of a 200 mCi (7.40GBq) patient dose of 177 Lu­DOTA­TATE 

–  Amount of Lu – 8 µg (since sp. act  available at this time is 25Ci/mg, 925 GBq/mg) which is equivalent to 0.045 µM Lu. 

–  The molar ratio of DOTA­TATE and Lu need to be 4:1 in the preparation •  The amount of DOTA­TATE which will be required in this case will be 260 µg (molecular weight of DOTA­TATE is 1436 

•  The concentration of stock solution of DOTA­TATE is 1 µg/µL­­therefore 260 µL of the stock solution has to be used. 

•  The radioactive concentration of 177 Lu at the time of preparation is 1Ci/mL (37 GBq/mL), 200 µL of 177 LuCl 3 will be required to have 200 mCi (7.40 GBq) of Lu activity. 

•  Therefore, the buffer requirement will be (260 + 200) × 3 µL = 1380 µL i.e. ~1.4 mL. 

•  Hence, for the actual preparation, 260 µL of DOTA­TATE stock solution will be added to 1.4 mL of 0.1 M ammonium acetate buffer containing 56 mg of gentisic acid (stock solution in buffer contains 40 mg/mL), followed by 200 µL of 177 LuCl 3 .

Page 13: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Formulation of  patient dose of 177 Lu­DOTA­TATE 

13 

Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu­DOTA­TATE for different 177 Lu specific activity 

177 Lu specific activity 

Amount of lutetium* 

Amount of DOTA­ TATE# 

Volume of 0.1 M NH 4 OAc (pH ~5) 

Amount of gentisic acid 

177 Lu­DOTA­ TATE specific 

activity 

20 Ci/mg  10.0 µg 

(0.057 µM) 

326 µg 

(0.228 µM) 

1.6 mL  64 mg  881 mCi/µM 

25 Ci/mg  8.0 µg 

(0.045 µM) 

260 µg 

(0.180 µM) 

1.4 mL  56 mg  1105 mCi/µM 

30 Ci/mg  6.7 µg 

(0.038 µM) 

219 µg 

(0.152 µM) 

1.3 mL  52 mg  1311 mCi/µM 

35 Ci/mg  5.7 µg 

(0.032 µM) 

186 µg 

(0.128 µM) 

1.2 mL  48 mg  1544 mCi/µM 

40 Ci/mg  5.0 µg 

(0.028 µM) 

163 µg 

(0.112 µM) 

1.1 mL  44 mg  1762 mCi/µM 

*Radioactive concentration 1 mCi/µL # Concentration 1 mg/mL in deionized water

Page 14: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Salient Features 

q Available specific activity of 177 Lu varied over a wide range during the actual preparation of the patient doses in different batches­ therefore composition of the each constituents were varied accordingly in order to prepare the agent with maximum possible specific activity 

q The amount of DOTA­TATE required to prepare a patient dose of 200 mCi (7.40 GBq) varied from 175­350 µg and a patient dose is typically achieved in a total volume of 1.5­2.2 mL 

q The radiochemical purity of the 177 Lu­DOTA­TATE complex was determined to be 98.25±1.1% 

q The agent was obtained with a specific activity of 0.57­1.14 Ci/mg (21.14­42.29 GBq/mg) or 0.82×103­1.63×103 Ci/mMole (30.23­60.46 TBq/mMole)

Page 15: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Quality Control Methods 

15 

0  1  2  3  4  5  6  7 

100

80

60

40

20 

Migration from point of spotting (cm) 

%Radioactivity 

177 Lu­DOTA­TATE 177 LuCl 3 

0  300  600  900  1200  1500  1800 0 

200 

400 

600 

800 

1000 

CPS

 

Retention time (s) 

PC using 50% aqueous acetonitrile  HPLC using C18 reverse phase column

Page 16: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Our Partners in Clinical trials 

•  Dr. C. S. Bal, All India Institute of Medical Sciences, New Delhi, India 

•  Dr. K.G. Kallur, Bangalore Institute of Oncology, Bangalore, India 

•  Dr. B. A. Krishna, Hinduja Hospital, Mumbai, India 

•  Dr. Shefali Gokhale, INLAKS and Budhrani Hospital, Pune, India 

16

Page 17: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Clinical Trials in Hinduja Hospital 

17 

Typical whole­body image of a patient administered with therapeutic dose (~200 mCi) of 177 Lu­DOTA­TATE

Page 18: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Clinical Trials in Hinduja Hospital 

18 

Typical whole­body image of a patient administered with therapeutic dose (~200 mCi) of 177 Lu­DOTA­TATE showing metastic bone lesions

Page 19: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Ga­68 DOTANOC SCAN 

130mci Lu177 DOTATATE therapy on 18 th August 09 48 hours post therapy whole body scan on 21 st Aug 

11 th May 2009 

Labeling efficiency was >98%. Only side effect  was nausea within 30 minutes after dose administration. 

Clinical Trials in Bangalore Institute of Oncology

Page 20: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Conclusions 

r An optimized protocol developed for the preparation of injectible 177 Lu­DOTA­TATE with adequate specific activity taking into account the variable specific activity of 177 Lu available during the preparation of the agent 

r  Several batches of the agent were prepared with high radiochemical purity (98.25±1.1%) 

r  More than 100 patient doses 177 Lu­DOTA­TATE prepared following the protocol  and has been administered to patients suffering from tumors of neuroendocrine origin 

20

Page 21: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu

Acknowledgements 

•  Radiochemicals Section, Bhabha Atomic Research Centre – Irradiation Planning Group – Radiochemical Processing Group 

•  Director Radiochemistry and Isotope Group

Page 22: LuDOTATATE using indigenously produced Lu : The Indian ... · LuDOTA TATE 13 Composition of 200 mCi patient dose of 177 Lu DOTA TATE for different 177 Lu specific activity 177 Lu