用于核成像和放射療法的螯合劑的有效合成:組合物和應(yīng)用
【專利說(shuō)明】用于核成像和放射療法的螯合劑的有效合成：組合物和應(yīng) 用
[0001]本申請(qǐng)是中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00780044931.X(PCT/US2007/072669)、申請(qǐng)日2007年 7月2日，發(fā)明名稱為"用于核成像和放射療法的螯合劑的有效合成：組合物和應(yīng)用"的分案 申請(qǐng)。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 本申請(qǐng)要求2006年10月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)60/828, 347和2007 年6月28日提交的美國(guó)序列號(hào)11/770,395的提交日的權(quán)利，將其整體內(nèi)容通過(guò)參考引入 本文。 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明一般涉及化學(xué)合成、成像、放射療法、標(biāo)記、化療、醫(yī)學(xué)治療、心血管疾病治 療和癌癥治療的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及合成螯合劑-靶向配體共軛物的新方法。與 通過(guò)水性方法制備的螯合劑-靶向共軛物相比，本文所述的有機(jī)合成方法得到了更高純度 的螯合劑-靶向配體。本文也描述了使用這些共軛物在一個(gè)位點(diǎn)成像的方法，以及用于制 備這些共軛物的試劑盒。也公開(kāi)了在個(gè)體中用包含上述共軛物的組合物診斷和治療疾病 (即，癌癥、心血管疾病、感染和炎癥）的方法。
[0005] 2?相關(guān)技術(shù)的描述
[0006] 生物醫(yī)學(xué)成像包括不同的模式，其被醫(yī)師及研宄者廣泛應(yīng)用，不僅輔助診斷個(gè)體 疾病，而且用于獲得對(duì)機(jī)體的正常結(jié)構(gòu)及功能的進(jìn)一步認(rèn)知?？勺鳛槔拥某上衲Ｊ桨?PET、SPECT、y射線攝影成像、CT、MRI、超聲法、二元成像和光學(xué)成像。
[0007] 多數(shù)情況下在個(gè)體的特殊部位進(jìn)行最佳成像需要給個(gè)體施用特定的試劑。已經(jīng)證 明，無(wú)機(jī)金屬如锝（99mTc)、鐵、釓、錸、錳、鈷、銦、鉑、銅、鎵或銠是許多成像劑的有價(jià)值組分。
[0008] 用無(wú)機(jī)金屬標(biāo)記分子可以通過(guò)將金屬螯合到特定化合物的例如氧、硫和氮原子的 組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此目的，已使用螯合劑例如硫磺膠體、二乙烯三胺五乙酸（DTPA，04)、乙二胺 四乙酸（EDTA，04)和 1，4,7，10_ 四氮雜環(huán)十二烷-N，f，N"，N'H-四乙酸（D0TA，N4)。 但是，通過(guò)這種方式螯合的無(wú)機(jī)金屬對(duì)于成像的實(shí)用性極為有限，因?yàn)樗鼈儠?huì)從機(jī)體中很 快清除。
[0009]成像劑的優(yōu)選放射性標(biāo)記是锝（99mTc)，這是由于其有有利的半衰期（6小時(shí)），易 于制備，應(yīng)用廣泛，能量較低（140keV)和便宜。同位素例如99mTc的半衰期較長(zhǎng)有利于在沒(méi) 有在位置回旋加速器或?qū)Ｓ玫姆派浠瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的情況下將放射標(biāo)記的氨基酸運(yùn)送到醫(yī)院。 但是，出于成像目的將 99mTc附著到藥物上通常是一種挑戰(zhàn)。
[0010] 188Re具有良好的用于成像和可能的治療應(yīng)用的性質(zhì)，因?yàn)樗休^高的e能 (2.IMeV)，較短的物理半衰期（16. 9hr)，用于發(fā)射量測(cè)定和成像目的時(shí)Y射線發(fā)射為 155keV。與存活期較長(zhǎng)的放射性核素相比，188Re較短的物理半衰期允許其使用較高劑量。 此外，較短的半衰期減少了放射性廢物處理和儲(chǔ)藏的問(wèn)題。特別地， 188Re可以由與99mTc發(fā) 生器類似的室內(nèi)發(fā)生器產(chǎn)生。188Re可以由188W/188Re發(fā)生器獲得，這就使其非常便于臨床應(yīng) 用。99mTc和188Re都發(fā)射Y射線，因此基于99mTc成像產(chǎn)生的發(fā)射量測(cè)定有望比使用現(xiàn)有的 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射型同位素Y-90得到的更為準(zhǔn)確。
[0011] 對(duì)于使用正電子發(fā)射體層攝影（PET)的成像，PET放射合成必須快速進(jìn)行，這是因 為放射性同位素在長(zhǎng)的化學(xué)合成過(guò)程中會(huì)衰變，并且在放射合成過(guò)程中會(huì)有輻射暴露的高 風(fēng)險(xiǎn)?；诨匦铀倨鞯氖聚檮┯捎诰植炕匦铀倨鞯目捎眯砸约八母叱杀径艿较?制。美國(guó)食品和藥品管理局（FDA)許可在良好的控制條件下用中央商業(yè)設(shè)備生產(chǎn)放射性藥 物，再將其分配給施用的地方診所。類似地，可在良好控制的條件下生產(chǎn)的放射性核素發(fā)生 器系統(tǒng)也被納入目前的FDA程序，并且擁有長(zhǎng)期成功的臨床使用歷史。發(fā)生器使用母子核 素對(duì)，其中相對(duì)長(zhǎng)壽命的母同位素衰變成用于成像的短壽命的同位素。母同位素是在回旋 加速器設(shè)備中產(chǎn)生的，可以輸送到臨床位點(diǎn)，子同位素可由其在該位點(diǎn)分化出來(lái)用于臨床。
[0012]68Ga具有高的正電子發(fā)射量（總衰變的89% )，因此，主要考慮的是該放射性核素 的空間分辨率，這取決于其正電子射程（能量）、湮滅光子的非共線性、檢測(cè)器的內(nèi)在性質(zhì)、 大小、幾何形狀和重建算法的選擇。在檢測(cè)器設(shè)計(jì)方面，物理性質(zhì)和它對(duì)系統(tǒng)的空間分辨 率的影響已經(jīng)被很多人廣泛研宄，這帶來(lái)了硬件的不斷改進(jìn)。盡管 68Ga的最大正電子能量 (max=I. 90MeV，平均=0? 89MeV)高于18FOnax= 0? 63MeV，平均=0? 25MeV)，使用Monte Carlo分析空間分辨率的研宄顯示，在假定PET檢測(cè)器的空間分辨率為3mm下，在軟組織中， 18F和68Ga的常規(guī)半高寬（FWHM)無(wú)法區(qū)分（3.Olmmvs. 3. 09mm)。這意味著使用目前空間分 辨率為5到7_的臨床掃描器，使用基于68Ga的示蹤劑的成像質(zhì)量可與基于18F試劑的一樣 好，從而鼓舞人們研宄潛在的基于68Ga的成像劑。此外，基于68Ga的PET劑具有重要的商業(yè) 潛力，因?yàn)樵撏凰乜梢酝ㄟ^(guò)68Ge發(fā)生器（半衰期275天）來(lái)原位產(chǎn)生，并用于基于回旋加 速器的PET同位素例如18F或13N的方便的替代物。
[0013] 至于成像劑的合成制備，當(dāng)這些試劑是在水性（濕潤(rùn)）條件下制備時(shí)，精制該試劑 有時(shí)會(huì)存在問(wèn)題。在水性條件下精制可以用例如分子篩析（體積、排阻）色譜法或用特定 分子量去除性膜的透析來(lái)實(shí)現(xiàn)；例如當(dāng)分離的是分子量為l〇〇〇g/mol或更高的種類時(shí)，透 析典型地是最有效的。但是，該精制方法通常不僅分離出所需的試劑，而且也會(huì)有其他可以 通過(guò)該膜的物質(zhì)。向成像劑中引入雜質(zhì)可能在日后成像劑的應(yīng)用中帶來(lái)問(wèn)題，特別是在成 像和/或治療用途時(shí)。例如，如果認(rèn)為摻入到放射性核素（"真正的"成像劑）中的成像 劑是純凈的，但實(shí)際上包含摻入到放射性核素中的雜質(zhì)，由于雜質(zhì)的存在，可能會(huì)使"真正 的"成像劑的本身的測(cè)定或檢測(cè)不清楚或出現(xiàn)錯(cuò)誤。
[0014] 在有機(jī)介質(zhì)中合成有機(jī)化合物的方法中，使用有機(jī)溶劑并使用保護(hù)劑典型地會(huì)改 善水性精制中化合物的精制。保護(hù)基的引入使得在合成期間中間體的各個(gè)官能團(tuán)獲得保 護(hù)，促進(jìn)了這些中間體的精制。使用有機(jī)溶劑的各種精制方法允許分開(kāi)和分離所需的化合 物，例如成像劑，而且只有很少的雜質(zhì)。此外，通?？梢杂糜袡C(jī)化學(xué)精制方法容易地精制分 子量在lOOOg/mol以下的物質(zhì)。從有機(jī)合成和通過(guò)水性精制法精制提供的益處來(lái)看，有機(jī) 合成和精制成像劑的方法可以獲得比通過(guò)水性精制獲得的物質(zhì)純度更高的試劑。
[0015] 迄今為止，僅通過(guò)水性方法制備出一些成像劑。在這些試劑中存在的雜質(zhì)會(huì)影響 它們作為成像和/或治療劑的應(yīng)用。因此，需要用合成有機(jī)技術(shù)來(lái)制備這些和其他試劑，以 獲得更高純度的試劑。
[0016] 發(fā)明簡(jiǎn)述
[0017] 本發(fā)明人已經(jīng)鑒定出了新的合成試劑的方法，在某些實(shí)施方案中，該試劑是螯合 劑和靶向配體（也稱作靶向部分）的共軛物。這些試劑可以用于例如成像、診斷和/或治 療目的。描述了有機(jī)（溶劑）和濕潤(rùn)（水性）合成和精制方法，它表明，有機(jī)合成和精制方 法產(chǎn)生了比濕化學(xué)制備/精制的化合物純度更高的化合物。高純度的化合物是例如臨床應(yīng) 用的更好候選物。此外，本發(fā)明的某些化合物和方法在（1)螯合劑共軛到靶向配體上的可 用位點(diǎn)和（2)螯合到金屬離子上的可用原子方面提供了廣泛的靈活性和選擇性。
[0018] 因此，本發(fā)明一個(gè)一般的方面關(guān)注的是一種合成螯合劑-靶向配體共軛物的方 法，包括將下式的螯合劑
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種合成螯合劑-靶向配體共軛物的方法，包括以下的步驟：(a)在有機(jī)介質(zhì)中將下 式的螯合劑
共軛到至少一種包含至少一個(gè)官能團(tuán)的未保護(hù)靶向配體上，其中： A和D是受保護(hù)的硫醇； E 和 F 是-COOH ; B和C是受保護(hù)的仲胺； 1^、1?2、1?3和1?4各自是11; X 是 _CH2_CH2_ ; 未保護(hù)靶向配體是葡糖胺；和 共軛是在螯合劑的E或F與所述葡糖胺的氨基之間通過(guò)酰胺鍵形成的；以及 (b)除去在一個(gè)或多個(gè)步驟中的各保護(hù)基。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中該有機(jī)介質(zhì)包括極性或非極性溶劑。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中該有機(jī)介質(zhì)包括二甲基甲酰胺、二甲亞砜、二烷、甲醇、乙 醇、己烷、二氯甲烷、乙腈、四氫呋喃、或其混合物。
4. 權(quán)利要求1的方法，還包括至少一個(gè)精制步驟（c)，其中該精制步驟（c)包括硅膠柱 色譜法、HPLC、或其組合。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中還包括（d)加入還原劑的步驟。
6. -種化合物，其是通過(guò)權(quán)利要求4的方法可獲得的螯合劑-靶向配體共軛物，所述螯 合劑一靶向配體共軛物的純度在約80% w/w到約99. 9% w/w。
7. 權(quán)利要求6的化合物，所述螯合劑一祀向配體共軛物的純度在約90 % w/w到約 99. 9% w/w〇
8. -種合成受保護(hù)的螯合劑-靶向配體共軛物的方法，其包括以下步驟， (a)獲得下式的螯合劑： 其中：
A和D各自是硫醇； B和C各自是仲胺； E和F各自是-COOH ; 1^、1?2、1?3和1?4各自是11;和 X 是 _CH2_CH2_ ;和 (b) 分別用胺保護(hù)劑和硫醇保護(hù)劑保護(hù)每一個(gè)仲胺和每一個(gè)硫醇，形成受保護(hù)的螯合 劑； (c) 將受保護(hù)的螯合劑通過(guò)酰胺鍵共軛到未保護(hù)靶向配體上形成受保護(hù)的螯合劑-靶 向配體共軛物，其中所述的未保護(hù)靶向配體是葡糖胺，所述的酰胺鍵是在E或F的-C00H基 團(tuán)與所述葡糖胺的氨基之間形成的酰胺鍵。
9.權(quán)利要求8的方法，其中該方法是在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行的。
【專利摘要】公開(kāi)了合成螯合劑-靶向配體共軛物的新方法，包含這些共軛物的組合物，以及這些共軛物的治療和診斷用途。包含螯合劑-靶向配體共軛物的組合物任選螯合到一種或多種金屬離子。也公開(kāi)了以高純度合成這些組合物的方法。也公開(kāi)了用這些新組合物在個(gè)體中成像、治療和診斷疾病的方法，例如在個(gè)體中使腫瘤成像的方法和診斷心肌缺血的方法。
【IPC分類】A61K51-04, A61K49-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104800862
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410806662
【發(fā)明人】D·J·楊, 于東防, F·D·羅洛, A·S·湯普森
【申請(qǐng)人】得克薩斯大學(xué)體系董事會(huì), 細(xì)胞>點(diǎn)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2007年7月2日
【公告號(hào)】CA2664826A1, CA2893683A1, CN101678118A, EP2079486A2, US20080107598, US20130039853, WO2008045604A2, WO2008045604A3