O melanoma maligno é um tipo de câncer com grande risco de produzir metástases e com altas taxas de mortalidade resultantes de diagnósticos tardios e falta de tratamentos eficazes. Ao longo dos últimos anos, a terapia gênica voltada para o câncer e o desenvolvimento de métodos capazes de visualizar processos moleculares e celulares ao longo da terapia, tem recebido especial atenção. Diante deste quadro, nossos objetivos foram utilizar o sistema de Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) para diagnosticar precocemente tumores e investigar a eficácia terapêutica de uma nova imunoterapia em um modelo animal de melanoma metastático. Visando atingir esses objetivos, padronizou-se a síntese e realizou-se o controle de qualidade do 9- [4-18F-fluoro-3-hidroximetil-butil) guanina, [18F] FHBG, considerado o padrão-ouro em estudos clínicos, para acompanhamento de terapia gênica por PET. Métodos: Sintetizou-se o [18F] FHBG, por substituição nucleofílica tipo 2 do precursor tosilato com [18F-] fluoreto de potássio /Kryptofix 2.2.2, seguido de desproteção com HCl 1 M e purificação por HPLC. A identidade química, pureza radioquímica e atividade específica do [18F] FHBG foram determinadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). Introduziu-se o gene de timidina quinase (TK) com o vetor retroviral pCL-TK nas linhagens B16F10 (melanoma murino) e LLC (carcinoma de pulmão murino). Os estudos de captação in vitro dos radiotraçadores [18F] FHBG e [18F] FDG foram realizados nas linhagens celulares tumorais murinas transduzidas ou não com a proteína TK. Para os estudos in vivo, camundongos C57BL6 previamente inoculados intravenosamente com células de melanoma expressando a enzima TK, foram imageados subsequentemente utilizando os radiotraçadores [18F] FDG e [18F] FHBG. A eficácia da imunoterapia foi testada em modelo profilático e terapêutico animal de melanoma metastático. Resultados: O tempo de síntese total do [18F] FHBG variou entre 80-150 minutos. O rendimento radioquímico variou entre 1-4%, (n = 19) decaimento corrigido. A pureza radioquímica foi superior a 99% e a atividade específica variou entre 0,14GBq/μmoL-0,21GBq/μmoL. Com a introdução do gene timidina quinase (TK), obtiveram-se as linhagens repórter B16F10-TK e LLC-TK, para os estudos in vitro. As células B16F10 e LLC, expressando GFP foram utilizadas como linhagens controles. Estudos in vitro com o [18F] FHBG revelaram uma captação cerca de 4 vezes maior em células que expressam TK (B16-TK e LLC-TK) em comparação com as células controle GFP. O [18F] FDG apenas captou cerca de duas vezes mais em células TK do que em células que expressam GFP. A detecção de tumores em modelo animal de metástase pulmonar com o [18F] FDG ocorreu a partir de 15 dias do estabelecimento das lesões. No entanto, nos estudos in vivo com [18F] FHBG, houve captação apenas na região intestinal, durante as três semanas em que os animais foram acompanhados. A imunoterapia com células tratadas pela combinação de p19Arf e IFNβ, em camundongos C57BL6 com metástase pulmonar, conferiu redução do tamanho dos focos metastáticos aos animais tratados. Conclusões: Neste trabalho padronizou-se a síntese manual do [18F] FHBG, o qual foi avaliado em estudos in vitro e in vivo. Os estudos in vitro confirmaram a especificidade do [18F] FHBG no monitoramento da expressão de HSV1-tk em linhagens celulares. No entanto, o [18F] FHBG não se acumulou nas lesões metastáticas in vivo e estudos posteriores serão necessários para uma melhor caracterização utilizando o [18F] FHBG. O resultado do tratamento combinado de p19Arf e IFNβ foi promissor para o tratamento de lesões metastáticas. / Malignant melanoma is a type of cancer with a great risk of producing metastases and with high mortality rates resulting from late diagnosis and lack of effective treatments. Over the past few years, directed gene therapy for cancer and the development of methods to visualize molecular and cellular processes throughout therapy, have received special attention. In this context, our aim was to use the Positron Emission Tomography (PET) system, as a tool, for early detection of tumors and investigate the therapeutic efficacy of a new immunotherapy in an animal model of metastatic melanoma. To achieving these goals, the synthesis of [18F] FHBG, the gold standard in clinical studies for monitoring gene therapy by PET, was standardized and the quality control was performed. We also present the results of in vitro uptake and in vivo evaluation of [18F] FHBG, compared to [18F] FDG, the most commonly used radiopharmaceutical for diagnosis in oncology by PET. The vaccine was derived from transduced B16F10-TK cells with the adenoviral vectors AdRGDPGp19Arf and AdRGDPGIFNβ. Methods: [18F] FHBG was synthesized by type 2 nucleophilic radiofluorination of a tosylate precursor with [18F-] potassium fluoride / Kryptofix 2.2.2, followed by deprotection with 1N HCl and purification by HPLC. The chemical identity, radiochemical purity and specific activity of [18F] FHBG were determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The thymidine kinase (TK) gene was introduced with the pCL-TK retroviral vector into the B16F10 (murine melanoma) and LLC (murine lung carcinoma) lines. In vitro uptake studies of [18F] FHBG and [18F] FDG were performed on cell lines transduced or not with TK protein. For in vivo studies, C57BL6 mice, previously injected with HSV1tk expressing tumors, were subsequently imaged using the [18F] FDG and [18F] FHBG radiotracers. The efficacy of immunotherapy was tested in a prophylactic and therapeutic animal model of metastatic melanoma. Results: The total synthesis time of [18F] FHBG ranged from 80-150 min. The radiochemical yield ranged from 1-4%, (n = 19) corrected decay. Radiochemical purity was greater than 99% and the specific activity ranged from 0.14GBq / μmoL- 0.21GBq / μmoL. With the introduction of the thymidine kinase (TK) gene, the B16F10-TK and LLC-TK reporter lines were obtained for in vitro studies, B16F10 cells and LLC, expressing GFP, were used as controls. In vitro studies with [18F] FHBG revealed about 4-fold uptake in TK-expressing cells (B16-TK and LLC-TK) compared to GFP control cells. [18F] FDG binds only about twice as much in TK cells as in cells expressing GFP. The detection of tumors in an animal model of pulmonary metastasis with [18F] FDG occurred 15 days after lesion establishment. However, the in vivo studies with [18F] FHBG, the uptake was only found in the intestinal region, over the 3 weeks in which the mice were followed. Immunotherapy with cells treated by the combination of p19Arf and IFNβ, in C57BL6 mice with pulmonary metastasis, reduced the size of the metastatic foci in treated animals. Conclusions: In this study we demonstrate the standardization of [18F] FHBG synthesis and its use in in vitro and in vivo. The in vitro studies have confirmed the specificity of [18F] FHBG to monitor HSV1-tk expression in cell lines. However, [18F] FHBG did not accumulate in the metastatic lesions in vivo and further studies will be required for a better characterization using [18F] FHBG. The outcome of the combined treatment of p19Arf and IFNβ was promising for the treatment of metastatic lesions.

O melanoma maligno é um tipo de câncer com grande risco de produzir metástases e com altas taxas de mortalidade resultantes de diagnósticos tardios e falta de tratamentos eficazes. Ao longo dos últimos anos, a terapia gênica voltada para o câncer e o desenvolvimento de métodos capazes de visualizar processos moleculares e celulares ao longo da terapia, tem recebido especial atenção. Diante deste quadro, nossos objetivos foram utilizar o sistema de Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) para diagnosticar precocemente tumores e investigar a eficácia terapêutica de uma nova imunoterapia em um modelo animal de melanoma metastático. Visando atingir esses objetivos, padronizou-se a síntese e realizou-se o controle de qualidade do 9- [4-18F-fluoro-3-hidroximetil-butil) guanina, [18F] FHBG, considerado o padrão-ouro em estudos clínicos, para acompanhamento de terapia gênica por PET. Métodos: Sintetizou-se o [18F] FHBG, por substituição nucleofílica tipo 2 do precursor tosilato com [18F-] fluoreto de potássio /Kryptofix 2.2.2, seguido de desproteção com HCl 1 M e purificação por HPLC. A identidade química, pureza radioquímica e atividade específica do [18F] FHBG foram determinadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). Introduziu-se o gene de timidina quinase (TK) com o vetor retroviral pCL-TK nas linhagens B16F10 (melanoma murino) e LLC (carcinoma de pulmão murino). Os estudos de captação in vitro dos radiotraçadores [18F] FHBG e [18F] FDG foram realizados nas linhagens celulares tumorais murinas transduzidas ou não com a proteína TK. Para os estudos in vivo, camundongos C57BL6 previamente inoculados intravenosamente com células de melanoma expressando a enzima TK, foram imageados subsequentemente utilizando os radiotraçadores [18F] FDG e [18F] FHBG. A eficácia da imunoterapia foi testada em modelo profilático e terapêutico animal de melanoma metastático. Resultados: O tempo de síntese total do [18F] FHBG variou entre 80-150 minutos. O rendimento radioquímico variou entre 1-4%, (n = 19) decaimento corrigido. A pureza radioquímica foi superior a 99% e a atividade específica variou entre 0,14GBq/μmoL-0,21GBq/μmoL. Com a introdução do gene timidina quinase (TK), obtiveram-se as linhagens repórter B16F10-TK e LLC-TK, para os estudos in vitro. As células B16F10 e LLC, expressando GFP foram utilizadas como linhagens controles. Estudos in vitro com o [18F] FHBG revelaram uma captação cerca de 4 vezes maior em células que expressam TK (B16-TK e LLC-TK) em comparação com as células controle GFP. O [18F] FDG apenas captou cerca de duas vezes mais em células TK do que em células que expressam GFP. A detecção de tumores em modelo animal de metástase pulmonar com o [18F] FDG ocorreu a partir de 15 dias do estabelecimento das lesões. No entanto, nos estudos in vivo com [18F] FHBG, houve captação apenas na região intestinal, durante as três semanas em que os animais foram acompanhados. A imunoterapia com células tratadas pela combinação de p19Arf e IFNβ, em camundongos C57BL6 com metástase pulmonar, conferiu redução do tamanho dos focos metastáticos aos animais tratados. Conclusões: Neste trabalho padronizou-se a síntese manual do [18F] FHBG, o qual foi avaliado em estudos in vitro e in vivo. Os estudos in vitro confirmaram a especificidade do [18F] FHBG no monitoramento da expressão de HSV1-tk em linhagens celulares. No entanto, o [18F] FHBG não se acumulou nas lesões metastáticas in vivo e estudos posteriores serão necessários para uma melhor caracterização utilizando o [18F] FHBG. O resultado do tratamento combinado de p19Arf e IFNβ foi promissor para o tratamento de lesões metastáticas. / Malignant melanoma is a type of cancer with a great risk of producing metastases and with high mortality rates resulting from late diagnosis and lack of effective treatments. Over the past few years, directed gene therapy for cancer and the development of methods to visualize molecular and cellular processes throughout therapy, have received special attention. In this context, our aim was to use the Positron Emission Tomography (PET) system, as a tool, for early detection of tumors and investigate the therapeutic efficacy of a new immunotherapy in an animal model of metastatic melanoma. To achieving these goals, the synthesis of [18F] FHBG, the gold standard in clinical studies for monitoring gene therapy by PET, was standardized and the quality control was performed. We also present the results of in vitro uptake and in vivo evaluation of [18F] FHBG, compared to [18F] FDG, the most commonly used radiopharmaceutical for diagnosis in oncology by PET. The vaccine was derived from transduced B16F10-TK cells with the adenoviral vectors AdRGDPGp19Arf and AdRGDPGIFNβ. Methods: [18F] FHBG was synthesized by type 2 nucleophilic radiofluorination of a tosylate precursor with [18F-] potassium fluoride / Kryptofix 2.2.2, followed by deprotection with 1N HCl and purification by HPLC. The chemical identity, radiochemical purity and specific activity of [18F] FHBG were determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The thymidine kinase (TK) gene was introduced with the pCL-TK retroviral vector into the B16F10 (murine melanoma) and LLC (murine lung carcinoma) lines. In vitro uptake studies of [18F] FHBG and [18F] FDG were performed on cell lines transduced or not with TK protein. For in vivo studies, C57BL6 mice, previously injected with HSV1tk expressing tumors, were subsequently imaged using the [18F] FDG and [18F] FHBG radiotracers. The efficacy of immunotherapy was tested in a prophylactic and therapeutic animal model of metastatic melanoma. Results: The total synthesis time of [18F] FHBG ranged from 80-150 min. The radiochemical yield ranged from 1-4%, (n = 19) corrected decay. Radiochemical purity was greater than 99% and the specific activity ranged from 0.14GBq / μmoL- 0.21GBq / μmoL. With the introduction of the thymidine kinase (TK) gene, the B16F10-TK and LLC-TK reporter lines were obtained for in vitro studies, B16F10 cells and LLC, expressing GFP, were used as controls. In vitro studies with [18F] FHBG revealed about 4-fold uptake in TK-expressing cells (B16-TK and LLC-TK) compared to GFP control cells. [18F] FDG binds only about twice as much in TK cells as in cells expressing GFP. The detection of tumors in an animal model of pulmonary metastasis with [18F] FDG occurred 15 days after lesion establishment. However, the in vivo studies with [18F] FHBG, the uptake was only found in the intestinal region, over the 3 weeks in which the mice were followed. Immunotherapy with cells treated by the combination of p19Arf and IFNβ, in C57BL6 mice with pulmonary metastasis, reduced the size of the metastatic foci in treated animals. Conclusions: In this study we demonstrate the standardization of [18F] FHBG synthesis and its use in in vitro and in vivo. The in vitro studies have confirmed the specificity of [18F] FHBG to monitor HSV1-tk expression in cell lines. However, [18F] FHBG did not accumulate in the metastatic lesions in vivo and further studies will be required for a better characterization using [18F] FHBG. The outcome of the combined treatment of p19Arf and IFNβ was promising for the treatment of metastatic lesions.