肽基化合物的制作方法

專利名稱：肽基化合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及新的肽基化合物，及其在醫療上有效治療以及用于診斷成像技術的用途。更特別的是，本發明涉及所述肽基化合物用作與血管生成相關的受體，特別是ανβ3整合素(integrin)受體結合的靶向媒介物的用途。這種造影劑可以用于診斷，例如惡性病、心臟疾病、與炎癥相關的疾病、風濕性關節炎和卡波濟氏肉瘤。并且所述化合物也可以用于這些疾病的治療。
新血管可以通過兩種不同的機理形成血管發生或血管生成。血管生成是通過從現有血管分枝形成新的血管。這一過程的主要刺激因素可能是對組織中細胞的養分和氧(缺氧)供應不充足。細胞通過分泌血管生成因子產生應答，所述因子有很多種；一個常常提及的例子是血管內皮生長因子(VEGF)。這些因子引發了破壞基膜蛋白的水解酶的分泌還抑制了限制這些潛在的有害酶活動的抑制劑的分泌。血管生成因子的另一個突出作用是導致內皮細胞遷移和分裂。附著于基膜的內皮細胞不進行有絲分裂，所述基膜在腔面對側(contralumenal)圍繞血管形成連續的薄層。內皮細胞附著的缺失和來自血管生成因子受體的信號的合并效果導致內皮細胞移動、繁殖和自身重排，并最終圍繞新血管合成基膜。
血管生成在組織的生長和改型，包括傷口愈合和炎癥過程中是重要的。當腫瘤達到毫米尺寸時，為了保持其生長的速度而必須引發血管生成。血管生成伴隨著內皮細胞及其環境的特征改變。除了影響和控制蛋白水解所涉及的各種蛋白質之外，這些細胞的表面在準備遷移的過程中改型，并且隱蔽的結構在基膜降解時暴露出來。在腫瘤的情況下，形成的血管網絡一般是紊亂的，伴有尖銳扭結的形成和動靜脈分流。血管生成的抑制也被視作抗腫瘤治療的有希望的策略。伴隨血管生成的變化對于診斷也是非常有希望的，一個明顯的例子是惡性疾病，不過這種概念在炎癥和各種與炎癥相關疾病，包括動脈硬化癥中也顯示了很大希望，因為早期動脈粥樣硬化損害的巨噬細胞是血管生成因子的潛在來源。這些因子也參與心肌梗塞部分的血管再形成，這發生在狹窄在很短時間內被緩解的情況下。
與新血管再形成或血管生成，新血管的成長或增殖有關的不希望的條件的更多例子列于下表1。關于這一點也可參見WO98/47541。
與血管生成相關的疾病和征兆是，例如不同形式的癌癥和轉移，諸如乳房、皮膚、結腸直腸、胰腺、前列腺、肺或卵巢癌。
其它疾病和征兆是炎癥(例如慢性的)、動脈硬化癥、風濕性關節炎和牙齦炎。
與血管生成相關的更多疾病和征兆是動靜脈形成異常、星細胞瘤、絨毛膜癌、成膠質細胞瘤、神經膠質瘤、血管瘤(兒童，毛細管)、肝細胞瘤、子宮內膜增生、心肌局部缺血、卡波濟氏肉瘤、黃斑變性、黑素瘤、成神經細胞瘤、咬合外周動脈疾病、骨關節炎、牛皮蘚、視網膜病(糖尿病性的、增生性的)、硬皮病、精原細胞瘤、實體瘤形成和潰瘍性結腸炎。
血管生成涉及對內皮細胞特有的受體。整合素ανβ3是已知與血管生成相關的一種受體。受刺激的內皮細胞在血管生成過程的臨界期為了存活而顯示出對這種受體應答，因為ανβ3整合素受體/配體相互作用的拮抗劑誘導細胞程序凋亡并抑制血管生長。
整合素ανβ3是作為受體的跨膜蛋白質家族的一員，細胞可以通過所述受體附著在細胞外基質上。整合素是雜二聚分子，其中α和β亞單位穿透細胞膜的脂質雙分子膜。α-亞單位在其細胞外鏈上有四個Ca2+結合區域，β-亞單位有許多細胞外半胱氨酸富集區域。
許多參與細胞附著的配體(例如粘連蛋白)含有三肽序列精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)。RGD序列顯示作為該序列中存在的配體和細胞表面受體之間的主要識別位點。一般認為，配體和受體之間的二級相互作用增強了相互作用的特異性。這些二級相互作用可能在配體部分和緊緊靠近RGD序列的受體之間或在遠離RGD序列的位點上發生。
已知RGD肽與一定范圍的整合素受體結合，并且具有調節許多在臨床中有重要應用的細胞內活動的潛力。(Ruoslahti，J.Clin.Invest.，871-5(1991))。對RGD肽和其模擬物的最廣泛的研究成果涉及它們作為抗血栓形成劑的用途，其中它們針對的是血小板整合素GpIIbIIIa。
在例如WO97/06791和WO95/25543中，已經描述了使用抗體或含肽RGD，通過服用ανβ3或ανβ5拮抗劑抑制組織中的血管生成。EP578083描述了一系列含肽的單環RGD，并且WO90/14103描述了RGD抗體。Haubner等在J.Nucl.Med.(1999)；401061-1071中描述了一類新型的基于含肽單環RGD的示蹤物用于腫瘤導向。但使用全身自動放射照相成像的生物分布研究顯示，125I標記的肽具有非常快的血液清除率，并且顯著的肝膽管分泌途徑導致背景噪聲高。
在WO98/54347和WO95/14714中，已經描述了環狀RGD肽，其中通過三肽序列末端的橋聯限定了RGD部分。通過體內淘選(biopanning)衍生的肽(WO97/10507)已被用于多種靶向應用。具有不確定的橋位置的序列CDCRGDCFC(RGD-4C)已被用于靶向藥物，例如doxirubicin(WO98/10795)、核酸和對細胞的腺病毒(參見WO99/40214，WO99/39734，WO98/54347，WO98/54346，US5846782)。
與體內血管生成有關的整合素受體的有效靶向和成像需要選擇性的，高親和性的基于RGD的媒介物，該媒介物是化學穩固和穩定的。此外，當設計顯影劑以減少背景問題時，分泌途徑是重要的因素。本發明所述的含離散橋(discrete bridge)的結構符合這些嚴格的條件。
本發明的一個方面提供了式I定義的新肽基化合物。這些化合物可以用作對整合素ανβ3具有親和力的媒介物，其包含側面與兩個離散橋連接的直鏈RGD序列，其中一個或兩個橋是二硫橋。與已知的直鏈RGD肽相比，目前所述媒介物通過改善的結合/功效顯示出意想不到的活性。這些新的肽基化合物可以用于醫療上的有效治療以及用于成像的目的。
因此，式I定義了用作媒介物(V)的肽基化合物，其具有對整合素ανβ3的親和力。但是，根據R1和X1-8的定義，式I還包括式“V-L-R”的化合物，其中V是媒介物，L是連接部分或鍵，且R是例如在成像過程中可檢測的可檢測部分(報告分子)，諸如在人體內成像或血管化的非人的動物體(例如，哺乳動物、鳥類或爬行動物體)的體內成像，其中所述化合物由通式(I)表征 其中r＝0或1p＝0或1且r+p＝1當r＝0時，R1是-(CH2)n-CO-或-(CH2)n-C6H4-CO-，其中n＝1、2、3、4或5，當r＝1時，R1是一個或多個成橋(bridge-forming)氨基酸，優選半胱氨酸，并且優選R1和X2之間的橋含有硫醚或二硫鍵，并且當r＝1(因此p＝0)時，R1特別優選是半胱氨酸并與X2形成二硫橋。
X1＝一個鍵或1、2、3、4或5個氨基酸，或碳水化合物部分發生衍生的氨基酸，或被間隔基或連接基和/或螯合物官能化的氨基酸，所述螯合物連接或能夠連接適于體內成像的報告分子，優選金屬放射性核素。
優選X1是天冬氨酸、酪氨酸、酪氨酸-天冬氨酸或賴氨酸。
X2和X4分別是半胱氨酸、高半胱氨酸或能夠形成環狀鍵的其它氨基酸，例如天冬氨酸和賴氨酸。
X3是精氨酸、N-甲基精氨酸或精氨酸模擬物。
X5是疏水氨基酸，優選苯丙氨酸、酪氨酸、碘酪氨酸(更優選3-碘-酪氨酸)、二碘酪氨酸或萘基丙氨酸。
X6是能夠形成環狀鍵的氨基酸，優選半胱氨酸或高半胱氨酸。
X7是一個鍵或1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10個氨基酸，優選甘氨酸，或間隔基或連接基，任選被如X8定義的多種螯合物標記，并任選含有一個或多個乙二醇單元或任意的其它間隔基成分，以及X8是連接或能夠連接適于體內成像的金屬放射性核素或其它任意報告分子的螯合物，或是-NH2或不存在。
q是0、1、2、3、4、5、6、7或8，以及一個橋(在R1和X2之間或X4和X6之間)含二硫鍵。
在本發明的某些方面，此處描述的媒介物-螯合物共軛物的媒介物組分不具有游離的氨基或羧基末端。所述末端的引入明顯增加了這些化合物對于酶降解作用的拮抗性，使得它們與許多已知的游離肽相比具有增加的體內穩定性。
本發明優選涉及的式(I)化合物由式(II)進一步定義 其中Cys＝半胱氨酸其中X1’是1、2或3個氨基酸，最優選天冬氨酸、酪氨酸、酪氨酸-天冬氨酸、賴氨酸或乙酰基-賴氨酸，X3如式I定義；X5’是苯基丙氨酸、酪氨酸、3-碘-酪氨酸或萘基丙氨酸；X7’是一個鍵、甘氨酸、或O-雙(氨乙基)乙二醇間隔基，優選X7是甘氨酸；和X8’是與金屬放射性核素連接的螯合物，其中螯合物結構是 或 或這些螯合物的其它N3S或雙-肟類型物質，以及如式II所示，一個橋包括硫鍵，另一個橋包括二硫鍵。
在通式(II)化合物的特別優選實施方案中，X3是N-甲基-精氨酸和/或X5’是萘基賴氨酸。
報告分子R可以在X1和/或X7內的任何合適位點與V(通過L)連接。優選選擇連接點使得V的生物活性或V對其靶點的連接親和度基本或不明顯降低(與不帶有R的V的生物活性或V的連接親和力相比)。最優選R通過X1和/或X7與V連接。
此處使用的術語“氨基酸”的最廣泛涵義是指產生蛋白質的L-氨基酸、D-氨基酸、化學修飾的氨基酸、N-甲基、C-甲基和氨基酸側鏈類似物和非自然氨基酸，例如萘基賴氨酸。
術語“環狀鍵”指氨基酸(或帶有氨基酸和-(CH2)n-CO-或-(CH2)n-C6H4-CO-)與便于引入橋的官能團的任意結合。一些優選的實施例是二硫化物、二硫化物類似物，例如-(CH2)4-碳代橋(carbabridge)、硫縮醛、硫醚橋(胱硫酮或羊毛硫氨酸)和含酯和醚的橋。
通過以下化合物1-5舉例說明式(I)化合物的一些優選實施方案化合物1 化合物2媒介物 本發明的一些實施方案中，媒介物V中的一個、兩個、三個或多個氨基酸優選是D-形式。含有這種D-形式氨基酸對于媒介物的血清穩定性有重要效果。在這方面，特別關注的是在X1位點帶有D-酪氨酸的媒介物。
本發明也提供了一種藥物組合物，其含有有效量(例如，有效增強在體內成像中的圖像對比度和/或治療的量)的通式(I)化合物或其酸加成鹽以及一種或多種藥理可接受的助劑、賦形劑或稀釋劑。
如上所述，式I化合物可以包含媒介物、連接基和報告分子部分。連接基部分可以用以連接一個媒介物和一個報告分子；或者它可以同時連接多個媒介物和/或多個報告分子。同樣，報告分子或媒介物可以與多個連接基連接。以這種方式使用多個報告分子(例如，若干個連接基-報告分子部分連接至一個媒介物，或若干個報告分子連接至一個本身連接在一個媒介物上的連接基上)可以使造影劑的可檢測性增強(例如，通過增加其射線不透明性、產生回波性或relaxivity)，或可以使其能夠以多于一種圖像方式被檢測到。以這種方式使用多個媒介物可以增加造影劑的靶向有效性或使得造影劑能夠靶向多于一個位點，例如，不同的報告分子針對具有報告分子多相性的一種試劑。
連接基可以使用寬范圍的連接基，包括可生物降解的連接基和生物聚合物。
造影劑的連接基組分以其最簡單形式位于媒介物和報告分子部分之間的鍵上。但更通常的是，連接基向例如直鏈、環狀、支鏈或網狀的分子骨架，或分子聚集體之類一個或多個報告分子提供了共價地或非共價連接了一個或多個媒介物的單-或多分子骨架，所述報告分子帶有共價或非共價，例如配位連接了媒介物和報告分子部分或密封、阻擋或固定這些部分的嵌入基或側基。
這種報告分子單元與所需媒介物的連接可以通過共價或非共價方法實現，一般包括用位于報告分子和/或媒介物上的一種或多種官能團相互作用。可用于這一目的的化學反應性官能團的例子包括氨基、羥基、巰基、羧基和羰基，以及碳水化合物基團、鄰位二醇、硫醚、2-氨基醇、2-氨基硫醇、胍基、咪唑基和酚基。
如果需要，將報告分子和/或媒介物中的官能團在反應之前轉化為化合物3式I的V-L-R化合物的例子 化合物4式II化合物的例子 化合物5能夠連接，例如99mTc的式？化合物的例子 在大多數情況下，優選媒介物V中的氨基酸是L-形式。但是，在抗體也可以增加對感興趣區域的偶合有效性。
其它有代表性的間隔基成分包括結構型多糖、儲存型多糖、聚氨基酸及其甲基和乙基酯，以及含或不含酶解離位點的多肽、寡糖和低聚核苷酸。
優選的連接基團是從選自以下媒介物反應性基團衍生的，但不限于這些基團可以直接與媒介物上的羧基、醛、胺(NHR)、醇、巰基、活化的亞甲基等反應的基團，例如活化的含鹵素基團，可以容易地與含媒介物反應性基團的修飾過的媒介物分子反應的基團，即例如通過將媒介物氧化為醛或羧酸，將所含的一個反應性基團改性為含多個反應性基團的媒介物，和可以通過使用交聯劑，與含反應性基團的媒介物或與如上所述修飾的媒介物相連接的基團。
優選使用的連接基團是從各種雜雙官能(heterobifunctiona1)交聯劑，例如那些列于Pierce Chemical Company ImmunotechnologyCatalog-Protein Modification Section，(1995和1996)中的交聯劑衍生的基團。
除前述外，連接基團，全部或部分可以由核苷酸的互補序列和核苷酸的殘基組成或衍生，均為天然的或修飾過的，優選非自身締合的低聚核苷酸序列。
本發明使用的連接劑一般導致媒介物與報告分子或報告分子與報告分子的連接具有某種程度的特異性，并且其還可以用于連接一種或多種治療活性劑。
可用于本說明書上下文的連接基的其它例子在WO98/47541的第32-54頁上給出，這些頁上公開的內容在此全部引作參考。因此表明，在上述頁中公開的每一種連接基或其部分可以視為本說明書中描述的本發明的一部分。
報告分子本發明造影劑中的報告分子部分可以是任何在體內診斷成像方法中能夠直接地或間接檢測的部分，例如，發射或可以導致發射可檢測射線(例如通過放射性衰變、熒光激發、自旋共振激發，等等)的部分，影響局部電磁場的部分(例如順磁的、超順磁的、亞鐵磁的或鐵磁性物其它官能團，以例如具有額外的反應性或選擇性是適合的。
也可以使用酶作為零長度交聯劑進行媒介物-報告分子的偶合；因此，例如，可以使用轉谷氨酰胺移酶、過氧化物酶和黃嘌呤氧化酶產生交聯產物。反向蛋白水解也可以用于通過酰胺鍵形成交聯。
非共價媒介物-報告分子的偶合可以通過，例如靜電荷相互作用，通過以穩定金屬絡合物形式螯合或通過高親和性連接相互作用而實現。
也可以使用與肽、脂寡糖或包含能夠調節膜插入的成分的脂酰肽偶合的媒介物。
也可以使用具有四個對生物素的高親和性連接位點的抗生物素蛋白或抗生蛋白鏈菌素進行偶合。因此，如果媒介物和報告分子都是生物素化的，抗生物素蛋白可以用于將媒介物連接至報告分子。
所謂零長度連接劑，是指在不引入額外的連接材料的情況下，誘導兩個反應性化學基團直接共價結合的試劑，如果需要，其可以用于本發明。
但最常用的連接劑包含兩個或多個反應性部分，例如如上所述，通過間隔基成分彼此連接。所述間隔基的存在使得雙官能連接基與分子內或在兩個不同分子之間的特定官能團反應，在這兩個組分之間生成鍵并將外來的連接基衍生材料引入報告分子-媒介物的共軛物。
通過連接劑引入的外來材料的性質對靶向能力、藥物動力學和終產物的整體穩定性具有關鍵影響。因此，需要引入，例如含有間隔基臂的不穩定連接，所述間隔基臂是生物可降解或化學敏感的或者結合了酶解離的位點。或者間隔基可以包括，例如作為表面活性劑和增強試劑穩定性的聚合組分。間隔基也可以包含，例如如上所述增強表面交聯的反應性部分。
間隔基成分也可以包括大分子結構，例如葡聚糖和聚(乙二醇)，一般稱為PEGs。除了間隔基成分之外，PEGs還可用于對媒介物的體內特征進行修飾。
通過網狀內皮組織系統(RES)的細胞吸收顆粒的主要機理是血液中血漿蛋白的調理作用；這些標記的外源顆粒隨后被RES吸收。本發明使用的PEG間隔基成分的生物特性可以按照與觀察到的PEG化的脂質體相同的方式增加試劑的循環時間。使用與PEG間隔基末端結合的質)，吸收或散射射線能量的部分(例如生色團或熒光團)，顆粒(包括含泡液體)、重元素及其化合物，以及產生可檢測物質的部分，等等。
通過診斷成像方式可檢測寬范圍的物質是本領域已知的，并且報告分子將按照使用的成像方式進行選擇。這樣例如對于超聲成像，一般選擇產生回波的物質，或能夠產生回波物質的物質。媒介物可以通過連接基與合適的類脂報告分子/載體偶合摻入充氣的微泡中。這種微泡可以用于靶向超聲成像。
對于X-射線成像，報告分子一般是重原子或包含重原子(例如重量38或以上的原子)。對于MR成像，報告分子可以是非零核自旋同位素(例如19F)或有未配對電子自旋并因此具有順磁性、超順磁性、亞鐵磁性或鐵磁性性質的物質。對于光成像，報告分子是光散射體(例如有色或無色顆粒)，光吸收體或光發射體。對磁成像，報告分子一般具有可檢測的磁性；對電阻抗成像，報告分子一般影響電阻抗。對閃爍掃描法、SPECT、PET等等，報告分子是放射性核素。
合適的報告分子的例子從診斷成像文獻中可知，例如磁性氧化鐵顆粒、含泡的X-射線造影劑、螯合的順磁性金屬(例如Gd、Dy、Mn、Fe等)。參見例如US-A-4647447、PCT/GB97/00067、US-A-4863715、US-A-4770183、WO96/09840、WO85/02772、WO92/17212、PCT/GB97/00459、EP-A-554213、US-A-5228446、WO91/15243、WO93/05818、WO96/23524、WO96/17628、US-A-5387080、WO95/26205、GB9624918.0等。還可參見WO98/47541(63-66頁和70-86頁)。
特別優選作為報告分子的是螯合的順磁金屬離子例如Gd、Dy、Fe和Mn，特別是當通過大環螯合劑基團螯合時。
一般說來，報告分子可以是(1)含可螯合金屬或多原子金屬的離子(即TcO等)，其中金屬是高原子序數金屬(例如原子序數大于37)，順磁性類(例如過渡金屬或鑭系元素)，或放射性同位素，(2)共價結合的非金屬類，具有未配對電子位點(例如，持久游離基形式的氧和碳)，高原子序數非金屬，或放射性同位素，(3)含高原子序數原子而顯示協同磁性狀態(例如超順磁性、亞鐵磁性或鐵磁性)，或含放射性核素的多原子簇或晶體，(4)生色團(用其涵蓋熒光和磷光的種類)，例如，無機或有機結構，特別是復合金屬離子或具有廣泛的離域電子系統的有機基團，或(5)例如由于廣泛的離域電子系統而具有阻抗變換特性的結構或基團。
下面更詳細地描述特別優選的報告分子基團的例子。
螯合的金屬報告分子金屬放射性核素、順磁金屬離子、熒光金屬離子、重金屬離子和簇離子。
優選的金屬放射性核素包括90Y、99mTc、111In、47Sc、67Ga、51Cr、177mSn、67Cu、167Tm、97Ru、188Re、177Lu、199Au、203Pb和141Ce。
優選的順磁金屬離子包括過渡金屬和鑭系元素金屬的離子(例如原子序數為6到9、21-29、42、43、44或57-71的金屬)，尤其是Cr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的離子，特別是Mn、Cr、Fe、Gd和Dy，更特別是Gd。
金屬離子需要通過螯合基團在連接基部分或在顆粒內或顆粒上進行螯合，(例如小泡或多孔或非多孔的無機或有機固體)，特別是直鏈、大環、三聯吡啶和N2S2螯合劑，例如DTPA、DTPA-BMA、EDTA、D03A和TMT。合適的螯合劑基團的更多例子在US-A-4647447、WO89/00557、US-A-5367080、US-A-5364613等中公開。
連接基部分或顆粒可以包含一個或多個這樣的螯合劑基團，如果需要，其被多于一種的金屬金屬化(例如，以便在不同的成像方式中提供可檢測的報告分子)。
其它合適的螯合試劑殘基包括修飾的蛋白質，用于例如在US專利No.5078985中描述的锝和錸的金屬螯合(其公開在此引作參考)。
將現有的任何螯合劑金屬化的方法是本領域技術人員已知的。可以通過三種常規方法直接結合、模板合成和/或金屬轉移作用中的任一種將金屬結合至螯合劑部分。優選直接結合。
這樣，需要金屬離子可以很容易地與螯合試劑絡合，例如，通過單純地將含螯合試劑部分的水溶液接觸或與水溶液(優選pH值在范圍4到11內)中的金屬鹽混合的方法。鹽可以是任何鹽，但是優選鹽是金屬的水溶性鹽，例如鹵鹽，并且更優選選擇所述鹽，使其不影響金屬離子與螯合試劑的結合。含螯合試劑的部分優選是pH約5到約9，更優選pH約6到約8的水溶液形式。含螯合試劑的部分可以與緩沖鹽，例如檸檬酸鹽、乙酸鹽、磷酸鹽和硼酸鹽混合以產生最佳pH。優選選擇緩沖鹽，使之不影響隨后的金屬離子與螯合試劑的結合。
在診斷成像中，媒介物-連接基-報告分子(VLR)結構優選含有在所述診斷成像應用中有效的金屬放射性核素與螯合試劑之比。在優選的實施方案中，金屬離子與螯合試劑的摩爾比為約1∶1,000到約1∶1。
在放射治療應用中，VLR優選包含在所述放射治療中有效的金屬離子與螯合試劑之比。在優選實施方案中，金屬離子與螯合試劑的摩爾比是為約1∶100到約1∶1。放射性核素可以選自例如，放射性同位素Sc、Fe、Pb、Ga、Y、Bi、Mn、Cu、Cr、Zn、Ge、Mo、Ru、Sn、Sr、Sm、Lu、Sb、W、Re、Po、Ta和T1。優選的放射性核素包括44Sc、64Cu、67Cu、212Pb、68Ga、90Y、153Sm、212Bi、186Re和188Re。其中特別優選的是90Y。這些放射性同位素可以是原子或優選離子型。
下面的同位素或同位素對可以用于成像和治療，而無需改變放射性標記方法或螯合劑47Sc21；141Ce58；188Re75；177Lu71；199Au79；47Sc21；131I53；67Cu29；131I53和123I53；188Re75和99mTc43；90Y39和87Y39；47Sc21和44Sc21；90Y39和123I53；146Sm62和153Sm62；90Y39和111In49。
也可以使連接基部分與多個螯合劑基團偶合。所述多螯合劑連接基中的螯合劑部分可以通過螯合劑的骨架官能化或通過利用螯合劑的一種或多種金屬配位基團或通過在酸性螯合劑和連接基骨架攜帶的胺或羥基之間生成酰胺或醚鍵而連接，例如在聚賴氨酸-聚DTPA、聚賴氨酸-聚IDOTA和在PCT/EP96/00565中稱為放大器的聚螯合劑中。這種聚螯合劑連接基可以與一種或多種媒介物基團直接(例如，利用聚螯合劑連接基中的胺、酸或羥基)共軛，或通過上述的用于單螯合劑連接基的雙官能連接基化合物共軛。
當螯合的種類是被顆粒(或分子聚集體，例如小泡)連接基攜帶時，螯合物可以是，例如在顆粒內包裹的未附著的單或聚螯合物(例如Gd DTPA-BMA或Gd HP-D03A)，或是通過共價連接或通過單/聚螯合物上的錨固基團(例如親脂基團)與小泡的膜的相互作用而與顆粒共軛的單或聚螯合物(參見例如PCT/GB95/02378)。
優選的非金屬原子報告分子包括放射性同位素，例如123I和131I及非零核自旋原子，例如19F，和重原子，例如I。
所述報告分子，優選其中多個，例如2到200個可以通過直接使用常規的化學合成技術或借助于負載基團，例如三碘苯基與連接基骨架共價連接。
在本發明的一個實施方案中，特別考慮使用碘的放射性同位素。例如，如果媒介物或連接基由可以在共價鍵形成反應中被碘化學取代的取代基組成，例如由含羥苯基的官能團的取代基組成，那么這種取代基可以通過本領域已知的方法被碘的放射性同位素標記。碘核素可以在治療和診斷成像應用中使用。同時，在相同媒介物-連接基上的螯合試劑中的金屬也可以用于治療或診斷成像。
由于具有上述的金屬螯合體，這種金屬原子報告分子可以與連接基連接，或在顆粒連接基例如，在小泡中攜帶或位于其上(參見WO95/26205和GB9624918.0)。
上述類型的連接基與金屬報告分子連接一起使用，可以代替某些或全部螯合體基團，用于非金屬原子報告分子，所述非金屬原子報告分子帶有非金屬原子報告分子或攜帶了這種報告分子的基團。
優選本發明的V-L-R試劑具有靶向媒介物的報告分子，所述媒介物直接或間接與報告分子偶合，例如與碘放射性同位素共價結合，直接或通過一種有機連接基與金屬螯合物附著或與顆粒報告分子或連接基-報告分子，例如超順磁性晶體(任選涂覆的，例如參見PCT/GB97/00067)，或小泡，例如含膠束或脂質體的碘化的造影劑偶合。
簡單地說，對于MRI、X-射線、光成像、核素成像、磁性斷層攝影和阻抗斷層攝影，優選以下報告分子MRI 一般顆粒尺寸小于約80nm，特別是那些尺寸小于20nm的超順磁氧化鐵顆粒。特別是被各種涂料，例如聚電解質、PEG、淀粉，優選水解淀粉涂覆的氧化鐵。也可以使用包括螯合物和顆粒材料的順磁金屬物質。
光成像 任何光成像報告分子基團。特別注意在近紅外范圍有吸收的物質。
核醫學 放射性螯合物，包含99Tc或111In及有放射性標記的鹵素取代基，例如123I、125I、131I、75Br或77Br的直接標記的媒介物。
磁性斷層攝影上述的超順磁性氧化鐵顆粒。
阻抗斷層攝影聚離子類，例如，在重復單元中具有離子基的聚合物。
本發明的一個優選實施方案涉及通式(I)的放射性標記試劑，特別用于腫瘤成像。
本發明的診斷試劑可以以用特定成像技術足以產生對比度所需的量向患者給藥，用于成像。當報告分子是金屬時，達到足夠的對比度增強的有效劑量通常是每Kg病人體重0.001到5.0mmol螯合的成像金屬離子。對大多數MRI應用而言，優選成像金屬離子的劑量在0.02到1.2mmol/Kg體重范圍內，而對于X-射線應用，通常達到X-射線衰減的有效劑量是0.05到2.0mmol/Kg。對于大多數X-射線應用，優選劑量為0.1到1.2mmols的鑭系元素或重金屬化合物/Kg體重。當報告分子是放射性核素時，通常每70Kg體重0.01到100mCi，優選0.1到50mCi的劑量就足夠了。當報告分子是超順磁顆粒時，劑量通常是0.5-30mgFe/Kg體重。
本發明化合物用于治療用途的劑量根據待治療的條件而變化，但通常是約1pmol/kg-1mmol/kg體重。
可以使用生理可接受載體或賦形劑，按照本領域熟知的方式配制本發明化合物用于給藥。例如，化合物任選與藥物可接受賦形劑一起懸浮或溶解于含水介質，隨后將得到的溶液或懸浮體滅菌。
式I的試劑在疾病狀態的治療上是有療效的，并且在體內成像中是可檢測的。因此，例如VLR化合物的媒介物可能因為例如放射性核素報告分子的放射治療效果、發色團(或熒光團)報告分子的光動力療法或媒介物部分的化學治療效果而具有治療效力。
因此，可以將式I的試劑在藥物組合物的生產以及在人體或非人類動物體的治療和預防性治療方法中的用途視作代表本發明的另一方面。
另一方面，本發明提供了式I試劑用于生產診斷方法中使用的造影劑的用途，所述診斷方法包括向生命體施用所述造影劑并使至少一部分所述生命體產生圖像。
另一方面，本發明還涉及一種使具有生命力的人類或非人類(優選哺乳動物或鳥類)動物體產生圖像的方法，包括向所述研究對象的例如血管系統內施用造影劑，并通過例如X-射線、MR、超聲、閃爍掃描、PET、SPECT、阻抗、光或磁量成像形式，使分布所述造影劑的至少一部分所述生命體產生圖像，其特征在于將式I試劑用作所述造影劑。
另一方面，本發明提供了一種監控使用藥物治療人類或非人類動物體以對抗與血管生成有關的癥狀，例如細胞毒性試劑的效果的方法，所述方法包括向所述研究對象施用式I試劑，并檢測所述試劑被內皮細胞報告分子，特別是ανβ3報告分子的吸收情況，所述施用和檢測任選但優選重復進行，例如在使用所述藥物進行治療之前、過程中和之后。
另一方面，本發明還提供了一種式I試劑的制備方法，所述方法包括將媒介物V與在診斷成像過程中可檢測的化合物或螯合化合物共軛，并且在需要的情況下用在診斷成像過程中可檢測的金屬離子將所得共軛物中螯合劑的基團金屬化。
另一方面，本發明還提供了一種用于治療的式I試劑的制備方法，所述方法包括將媒介物V與化合物結合，以在疾病狀態的治療上有效。
本發明的報告分子可以使用所有已知的化學合成方法合成出來，但特別有用的方法是使用肽自動合成器的Merrifield的固相法(J.Am.Chem.Soc.，852149(1964))。含多個二硫橋的報告分子可以使用不同的半胱氨酸保護基團合成，使得報告分子的最終折疊形式不存在雙關性(ambiguity)。肽和肽螯合物可以使用高效液相色譜(HPLC)純化，并且在體外篩選測試之前通過質譜和分析HPLC表征。
以下是一系列非限制性的實施例。
實施例1化合物1的合成 锝螯合物-Pn216的合成a)氯-亞硝基中間體(3-氯-3-甲基-2-亞硝基丁烷)攪拌2-甲基丁-2-烯(18.5ml)和硝酸異戊酯(19.5ml)的混合物，冷卻至-10℃并小心地加入濃鹽酸(17.5ml)，保持溫度低于0℃。在此溫度下攪拌反應混合物30分鐘。通過過濾收集形成的沉淀，用4×5ml乙醇(-20℃)洗滌并真空干燥，得到白色固體狀的3-氯-3-甲基-2-亞硝基丁烷。
b)Pn216-(3，3，11，11-四甲基-7-氨乙基-4，7，10-三氮雜十三碳烷-2，12-二酮二肟)向三-(2-氨乙基)胺的乙腈(20ml)溶液中加入碳酸氫鈉(2.2g，26mmol)。在0℃下緩慢加入3-氯-3-甲基-2-亞硝基丁烷(1.8g，13mmol)的干燥乙腈溶液。在室溫下攪拌反應混合物4小時并隨后過濾。用乙腈洗滌濾出物并蒸發濾液。將粗產物溶于乙腈并使用HPLC純化，得到Pn216。0.88g，收率19％。
c)Pn216-琥珀酸中間體的合成 琥珀酸酐(100)Pn216(358)四氟苯硫酚(182)DCCI(206)將Pn216(0.5g，1.4mmol)溶于DMF(5ml)并在攪拌下分幾份加入溶于DMF(10ml)的琥珀酸酐(0.015g，1.5mmol)。攪拌反應混合物16小時，使其完全轉化為所需產物。通過HPLC色譜法以較好的收率得到純酸。
d)Pn216-琥珀酸衍生的四氟苯硫酚酯的合成 HATU
-Mwt＝380Pn216-NH-CO-(CH2)2-COOH-Mwt＝458NMM-N-甲基嗎啉-Mwt＝101TFTP-四氟苯硫酚-Mwt＝182向Pn216酸(10mg，0.022mmol)的DMF(1.0ml)溶液中加入HATU(8.3mg，0.022mmol)和NMM(0.07ml，0.066mmol)。攪拌混合物5分鐘并隨后加入TFTP(0.022mmol，4mg)。攪拌溶液30分鐘并隨后用20％乙腈/H2O(3ml)稀釋反應混合物，并用反向色譜純化產物，得到6mg所需產物，隨后凍干。
e)帶有連接了Cys2和4；Cys8和10的二硫鍵的肽媒介物NH2-Ala-Cys-Asp-Cys-Arg-Gly-Asp-Cys-Phe-Cys-OH 使用1mmol氨基酸藥筒，以0.1mmol的量級使用Fmoc-Gly wang樹脂(Novabiochem)為原料，在ABI433A肽自動合成器上合成肽。使用三苯甲基保護對半胱氨酸殘余2和4進行S-保護，同時使用乙酰氨基甲基(Acm)保護對8和10進行保護。在偶合之前，使用HBTU將氨基酸預活化。在含TIS(5％)、H2O(5％)和苯酚(2.5％)的TFA中，從樹脂上同時除去肽和側鏈保護基(除了Acm)，該除去過程進行2小時。
上述處理之后，得到部分保護的粗肽100mg(分析HPLC梯度，經20分鐘0-30％的B，其中A＝H2O/0.1％TFA和B＝CH3CN/0.1％TFA；柱，VYDAC C18 218TP54；檢測，UV214nm；產物保留時間，16.7分鐘)。隨后，經制備HPLC VYDAC柱純化粗產物(25mg)的等分試樣，得到12.5mg純化的部分保護的肽。
通過將純中間體溶于20ml2.5％的DMSO/TFA溶液，在Cys2和Cys4之間形成第一個二硫鍵。40分鐘后，出現了一個對應氧化產物的新峰。隨后向肽溶液中加入苯甲醚(0.02ml)，并將溶液升溫至60℃，50分鐘。隨后真空下除去過量的TFA，加入乙醚以沉淀出產物。進行后續的制備HPLC步驟，收集純產物并凍干。使用MALDI-TOF分析確定分子量，并與其它兩種可能的二硫化物異構體一起注入，以確認一致性。
f)化合物1的合成將上述步驟e)得到的肽與上述步驟d)到的Pn216活性酯以1∶2的比例(w∶w)一起溶于DMF。將反應混合物攪拌兩天，并用水稀釋混合物，通過反向HPLC純化所需產物。
實施例2[Cys2-8，8-10]類似物a)合成ClCH2CO-Lys-Asp-Cys-Arg-Gly-Asp-Cys(tBu)-Phe-Cys(tBu)-Gly-Gly-OH 使用1mmol氨基酸藥筒，以0.25mmol的量級使用Fmoc-Gly wang樹脂(Novabiochem)為原料，在ABI433A肽自動合成器上合成肽。在偶合之前，使用HBTU將氨基酸預活化。使用氯乙酸酐的DMF溶液進行最終的N-末端氯乙酰化30分鐘。
在含TIS(5％)、H2O(5％)和苯酚(2.5％)的TFA中，從樹脂上同時除去肽和側鏈保護基(除了tBu)，該除去過程進行2小時。
上述處理之后，得到粗肽260mg(分析HPLC梯度，經10分鐘5-50％的B，其中A＝H2O/0.1％TFA和B＝CH3CN/0.1％TFA；柱，Phenomenex Luna3μC18(2)50×4.6mm；流速，2ml/min，檢測，UV214nm；產物保留時間，6.5分鐘)。使用質譜對產物進行進一步的表征預計，M+H位于1348.5，實測，位于1348.5)。
b)合成環[CH2CO-Lys-Asp-Cys]-Arg-Gly-Asp-Cys(tBu)-Phe-Cys(tBu)-Gly-Gly-OH 將100mgClCH2CO-Lys-Asp-Cys-Arg-Gly-Asp-Cys(tBu)-Phe-Cys(tBu)-Gly-Gly-OH溶于水/乙腈。使用氨水將混合物調節至pH8并攪拌24小時。
上述處理之后，得到粗肽260mg(分析HPLC梯度，經10分鐘5-50％的B，其中A＝H2O/0.1％TFA和B＝CH3CN/0.1％TFA；柱，Phenomenex Luna3μC18(2)50×4.6mm；流速，2ml/min，檢測，UV214nm；產物保留時間，6.32分鐘)。使用質譜對產物進行進一步的表征預計，M+H位于1312.5，實測，位于1312.6)。
c)會成[Cys7-9]環[CH2CO-Lys-Asp-Cys]-Arg-Gly-Asp-Cys-Phe-Cys-Gly-Gly-OH 用苯甲醚(200μl)、DMSO(1ml)和TFA(50ml)的溶液處理400mg環[CH2CO-Lys-Asp-Cys]-Arg-Gly-Asp-Cys(tBu)-Phe-Cys(tBu)-Gly-Gly-OH，隨后真空下除去TFA并通過加入乙醚將肽沉淀出來。
使用0-30％B，其中A＝H2O/0.1％TFA和B＝CH3CN/0.1％TFA，以10ml/分鐘的流速，經40分鐘對粗原料(40mg)進行制備性HPLC(Phenomenex Luna5μC18(2)250×21.20mm)純化。凍干后得到14.3mg純物質(分析HPLC梯度，經10分鐘0-30％B，其中A＝H2O/0.1％TFA和B＝CH3CN/0.1％TFA；柱，Phenomenex Luna3μC18(2)50×4.6mm；流速，2ml/min，檢測，UV214nm；產物保留時間，6.10分鐘。使用質譜對產物進行進一步的表征預計，M+H位于1198.4，實測，位于1198.5)。
d)[Cys7-9]環[CH2CO-Lys-Asp-Cys]-Arg-Gly-Asp-Cys-Phe-Cys-Gly-Gly-OH和Pn216-琥珀酸的共扼 將[Cys7-9]環[CH2CO-Lys-Asp-Cys]-Arg-Gly-Asp-Cys-Phe-Cys-Gly-Gly-OH、Pn216螯合物活性酯和N-甲基嗎啉溶于DMF。攪拌混合物直至通過RP-HPLC監測觀察到共扼完成。
通過制備性RP-HPLC對反應混合物進行純化，得到純物質，隨后凍干。使用RP-HPLC和質譜對產物進行表征。
權利要求
1.通式(I)的化合物 其中r＝0或1p＝0或1且r+p＝1當r＝0時，R1是-(CH2)n-CO-或-(CH2)n-C6H4-CO-，其中n＝1、2、3、4或5，當r＝1時，R1是一個或多個成橋氨基酸，X1＝一個鍵或1、2、3、4或5個氨基酸，或碳水化合物部分發生衍生的氨基酸，或被間隔基或連接基和/或螯合物官能化的氨基酸，所述螯合物連接或能夠連接適于體內成像的報告分子，X2和X4分別獨立地是半胱氨酸、高半胱氨酸或能夠形成環狀鍵的其它氨基酸，例如天冬氨酸和賴氨酸，X3是精氨酸、N-甲基精氨酸或精氨酸模擬物，X5是疏水氨基酸，X6是能夠形成環狀鍵的氨基酸，X7是一個鍵或1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10個氨基酸，或間隔基或連接基，任選被如X8定義的多種螯合物標記，并任選含有一個或多個乙二醇單元或任意的其它間隔基成分，以及X8是連接或能夠連接適于體內成像的金屬放射性核素或其它任意報告分子的螯合物，或是-NH2或不存在，q是0、1、2、3、4、5、6、7或8，以及一個橋(在R1和X2之間或X4和X6之間)含二硫鍵。
2.權利要求1的化合物，其中R1是半胱氨酸。
3.權利要求1的化合物，其中X6是半胱氨酸或高半胱氨酸。
4.權利要求1的化合物，其中X5是苯基丙氨酸、酪氨酸、碘酪氨酸、二碘酪氨酸或萘基丙氨酸。
5.由下式II定義的權利要求1的化合物， 其中Cys＝半胱氨酸其中X1’是1、2或3個氨基酸，最優選天冬氨酸、酪氨酸、酪氨酸-天冬氨酸、賴氨酸或乙酰基-賴氨酸，或其混合物，X3如式I定義；X5’是苯基丙氨酸、酪氨酸、3-碘-酪氨酸或萘基丙氨酸；X7’是一個鍵、甘氨酸、或O-雙(氨乙基)乙二醇間隔基，優選X7是甘氨酸；和X8’是與金屬放射性核素連接的螯合物，其中螯合物的結構是 或 或這些螯合物的其它N3S或雙-肟類型，以及如式II所示，一個橋包括硫鍵，另一個橋包括二硫鍵。
6.權利要求5的化合物，其中X1’是天冬氨酸、酪氨酸、酪氨酸-天冬氨酸、賴氨酸或乙酰基-賴氨酸.
7.權利要求5的化合物，其中X7’是甘氨酸。
8.一種藥物組合物，其含有增強在體內成像中的圖像對比度或治療的有效量的通式(I)化合物或其酸加成鹽以及一種或多種藥理可接受的助劑、賦形劑或稀釋劑。
9.一種使人體或非人類動物體產生增強的圖像的方法，其包括向所述生命體施用權利要求8的藥物組合物，并使至少一部分所述生命體產生圖像。
10.一種對使用藥物治療人類或非人類動物研究對象以對抗與血管生成有關的病癥的效果的監測方法，所述方法包括向所述研究對象施用式I化合物，并檢測所述化合物的吸收情況，所述施用和檢測任選但優選重復進行，例如在使用所述藥物進行治療之前、過程中和治療之后。
11.式I化合物在藥物組合物的生產以及人類或非人類動物體的治療或預防方法中和/或用于生產在診斷方法中使用的造影劑的用途，包括向所述生命體施用所述造影劑，并使至少一部分所述生命體產生圖像。
12.一種式I化合物的制備方法，所述方法包括將媒介物V與在診斷成像過程中可檢測的化合物或螯合劑化合物共軛，并且在需要的情況下用診斷成像過程中可檢測的金屬離子將所得共軛物中螯合劑的基團金屬化。
全文摘要
本發明涉及新的肽基化合物，及其在醫療上有效治療以及用于診斷成像技術的用途。更特別的是，本發明涉及所述肽基化合物用作與血管生成相關的受體，特別是ανβ3整合素受體結合的靶向媒介物的用途。這種造影劑因此可以用于診斷，例如惡性病、心臟疾病、與炎癥相關的疾病、風濕性關節炎和卡波濟氏肉瘤。并且所述化合物也可以用于這些疾病的治療。
文檔編號A61P29/00GK1462276SQ01816130
公開日2003年12月17日 申請日期2001年9月25日 優先權日2000年9月26日
發明者A·庫斯伯特森 申請人:安盛藥業有限公司