專利名稱：水溶性陰離子型細菌葉綠素衍生物及其用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新的水溶性陰離子型細菌葉綠素衍生物，其制備方法，及其在體內(nèi)光 動力治療以及診斷腫瘤和不同血管疾病如年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration)、以及體內(nèi)和體外殺死病毒和微生物的方法中的用途。定義和縮寫AMD 年齡相關性黃斑變性；Bchl 細菌葉綠素a，即五環(huán)7，8，17，18_四氫卟啉，其具有第五同素環(huán)(5th isoayclic ring)，中心Mg原子，在173位的葉綠基或者香葉基香葉基，在132位的COOCH3基 團，在132位的H原子，在2、7、12、18位的甲基，在3位的乙?；?，和在8位的乙基；Bphe 細菌脫鎂葉綠素a (其中中心Mg被兩個H原子替代的Bchl)；Bpheid 細菌脫鎂葉綠甲酯酸a (衍生自BPhe的C-172-游離羧酸)；Pd-Bpheid =Pd-細菌脫鎂葉綠甲酯酸a ；PDT 光動力治療；玫紅細菌卟吩(Rhodobacteriochlorin)四環(huán)7，8，17，18-四氫卟啉，其在17位 具有-CH2CH2COOH基團，在13位具有-C00H，在2、7、12、8位具有甲基，在3和8位具有乙基。在說明書全文中使用了細菌葉綠素衍生物的IUPAC編號規(guī)則。使用這一命名法， 天然細菌葉綠素在132和172位帶有兩個羧酸酯，然而他們在133和173位被酯化。
背景技術：
光動力治療(PDT)是腫瘤的非手術治療方法，其中將無毒藥物與無危險的光敏照 射組合使用，原位產(chǎn)生細胞毒活性氧物質(zhì)。這一技術比通常所用的腫瘤化療和放療技術的 選擇性更高。迄今為止，在臨床中已經(jīng)使用卟啉作為主要的光敏劑。然而當前敏化劑的幾 個缺點限制了他們的應用，所述缺點主要包括(1)在可見光譜區(qū)內(nèi)相對弱的吸收使治療 局限于較淺的腫瘤；(2)敏化劑在患者皮膚的蓄積和長期滯留，導致長期(數(shù)天到數(shù)月)的 皮膚光毒性；和(3)PDT對被照射腫瘤和非腫瘤組織的作用的差別很小或沒有差別。當前藥 物的缺點引發(fā)了對尋找長波長吸收第二代敏化劑的廣泛研究，第二代敏化劑在腫瘤細胞的 滯留和其在皮膚或其它正常組織的滯留之間具有更好的差異。為了實現(xiàn)卟啉藥物在治療學和診斷學中性能的最優(yōu)化，已經(jīng)提出了幾種卟啉衍生 物，例如其中具有與四吡咯環(huán)絡合的中心金屬原子(不同于Mg)，和/或吡咯環(huán)的周圍取代 基經(jīng)過修飾和/或大環(huán)被二氫化成為葉綠素衍生物(二氫卟酚)或被四氫化成為細菌葉綠 素衍生物(菌綠素)。由于它們在有利光譜區(qū)(650-850nm)的強吸收及其在處理后的易于降解，已經(jīng)確 定葉綠素和細菌葉綠素衍生物是腫瘤PDT的優(yōu)異敏化劑，并具有與卟啉相媲美的出眾性質(zhì)，但是他們不易獲得并且較難處理。細菌葉綠素與葉綠素相比具有潛在的優(yōu)點，因為他們比葉綠素衍生物表現(xiàn)強的近 紅外波段，即處在相當長的波長處的波段。天然的細菌葉綠素(Bchl)的光譜學、光物理學、和光化學使得他們成為最佳的光 捕獲分子，與PDT目前所用的其它敏化劑相比明顯的有優(yōu)點。特別是，這些分子在長波長處 具有非常高的消光系數(shù)Umax = 760-780nm，ε = (4-10) X lOiknT1)，這些波長的光透 過深入到組織內(nèi)。他們在高量子場(依靠中心金屬)產(chǎn)生活性氧物質(zhì)(ROS)。在正常的遞送條件下，即，在室溫和正常的光條件和氧的存在下，BChl部分與例如 血卟啉衍生物(HPD)相比是不穩(wěn)定的并多少具較低的三線態(tài)形成所需的量子場。然而，由 于他們可能引發(fā)生物氧化還原反應、光譜特性有利及其在體內(nèi)易降解，使得細菌葉綠素具 有優(yōu)于例如卟啉和葉綠素化合物的潛在的優(yōu)越性，用于PDT治療和診斷，殺死樣品和活組 織內(nèi)的細胞、病毒和細菌。預計細菌葉綠素的化學修飾可進一步改善它們的性質(zhì)，但是這受 到了缺乏制備這種改良細菌葉綠素的適當方法的約束。已經(jīng)研究了不含金屬的Bchl衍生物的生物攝取和PDT效力，目的是控制敏化劑與 腫瘤細胞區(qū)室的親合力。這一方法主要是利用高親脂性藥物，其可增加藥物在腫瘤細胞的 積聚，但這也使遞送困難。另外，所報道的生物分布顯示了在給藥后在非腫瘤組織內(nèi)的長期 (至少數(shù)天)顯著的光毒性藥物水平。在本申請人在先的以色列專利102645和相應的EP 0584552、US5, 726，169、US 5，726，169,US 5，955，585和US 6，147，195中，發(fā)明人使用了不同的方法。研究了在給藥后 未從循環(huán)中外滲并且在血液中具有較短持續(xù)時間的高效抗血管敏化劑。人們期望在正常組 織和異常組織如腫瘤或其它依靠新生血管的組織之間的固有差異將能夠相對選擇性地破 壞異常組織。因此，目的是合成極性更大的Bchl衍生物，從而更好地停留在血管腔室內(nèi)，在 那里他們發(fā)揮了主要的光動力作用。為此目的，Bchla(本文示意
圖1中的化合物1)的C-17 位的香葉基香葉基殘基被各種殘基如氨基酸、肽或蛋白質(zhì)替代，他們提高了敏化劑的親水 性。發(fā)現(xiàn)一個具體衍生物，Bchl-SeH示意圖1，化合物1，其中R是絲氨酰基)是水溶性的 并在細胞培養(yǎng)物中具有高的光毒性。在腹膜內(nèi)注射后，Bchl-Ser以相對短的時間(t1/2分別 為 2h和16h)從小鼠血液和組織內(nèi)以雙指數(shù)方式清除。在靜脈內(nèi)注射后從循環(huán)的清除更 快一些。在所選治療方案中(在藥物注射后幾分鐘內(nèi)施用光)，光毒性主要地施加于腫瘤血 管系統(tǒng)(Rosenbach-Belkin 等人，1996 ；Zilberstein 等人，2001 和 1997)。然而，令人遺憾 的是，像天然Bchl那樣，Bchl-Ser衍生物經(jīng)歷迅速的光氧化，形成相應的2-deSVinyl-2-乙 ?；鵢脫植基葉綠素酯及其它產(chǎn)物。為增加Bchl衍生物的穩(wěn)定性，在后一申請人的PCT公開WO 00/33833和US 6，569，846中，中心Mg原子被Pd替代。這一重原子先前顯示出顯著增加Bchl大環(huán)的氧 化電位，并同時大大提高分子向其三線態(tài)的系統(tǒng)間跨越(intersystem-crossing，ISC)速 率。金屬置換通過直接將Pd2+離子引入到Bpheid分子中進行，如WO 00/33833所述?；?于顏料生物分布和藥代動力學，推測衍生物Pd-Bpheid在循環(huán)中停留很短時間，并且實際 上不向其它組織外滲，因此是血管靶向PDT的良好候選藥物，其避免了皮膚光毒性。對血管 的治療效果通過被治療血管的活體鏡檢法并用依文氏藍(Evans-Blue)染色證明。使用治 療方案，用最小的藥物-光照間隔，發(fā)現(xiàn)Pd-BpheicK也稱作Tookad)在小鼠、大鼠及其他動物模型的不同腫瘤的根除中是有效的，衍生物Pd-Bpheid目前進入了患有前列腺癌患者 的I/1I期臨床試驗階段，所述患有前列腺癌的患者經(jīng)過放療后治療失敗(Chen等人，2002 ； Schreiber 等人，2002 ；Koudinova 等人，2003)。由于Pd-Bpheid在水溶液中的低溶解性，Pd-Bpheid臨床應用要求使用增溶劑如 Cremophor，高劑量使用Cremophor時可引起副作用。非常希望使Pd-Bpheid具有水溶性并 同時保持其理化性質(zhì)?；蛘?，希望制備具有細胞光毒性并同時具有水溶性較Pd-bpheid自 身水溶性更高的Bchl衍生物。預計這種水溶性進一步提高藥物在循環(huán)中的滯留，從而提高 上述選擇性。另外，無需使用載體如洗滌劑或lyposomes，可防止副作用。發(fā)明概述本發(fā)明涉及含有至少一個、優(yōu)選兩個或三個帶負電荷的基團和/或在生理pH 條件下轉(zhuǎn)化為帶負電荷的基團的酸性基團的細菌葉綠素衍生物，不包括在17位具有游 離CH2CH2COOH或CH2CH2COCT基團的五環(huán)細菌葉綠素衍生物和無中心金屬原子，在17位具 有-CH2CH2COOH基團，在15位具有-CH2COOH或-COOH基團，在13位具有-COOH基團，在2、 7、12、18位具有甲基，和在3和8位具有乙基的四環(huán)細菌葉綠素衍生物。本發(fā)明的帶負電荷的基團包括但是不限于羧酸根(COO—)，硫代羧酸根(COS—)，磺 酸根(S03_)，和磷酸根(P032_)，在生理PH條件下生成所述帶電荷基團的酸性基團是羧酸 (C00H)，硫代羧酸(COSH)，磺酸(SO3H)和膦酸(PO3H2)基團。在一個實施方案中，細菌葉綠素衍生物具有下式I或II的結構
權利要求
1.式I的包含至少一個帶負電荷的基團和/或在生理PH條件下轉(zhuǎn)化為帶負電荷的基 團的酸性基團的細菌葉綠素衍生物
2.權利要求1的細菌葉綠素衍生物，其包含兩個或三個帶負電荷的基團。
3.權利要求1的細菌葉綠素衍生物，其中所述帶負電荷的基團選自C00_、C0S_、S03_、和 /或P032_，并且所述在生理pH條件下轉(zhuǎn)化為帶負電荷的基團的酸性基團選自C00H、C0SH、 SO3H 和 / 或 PO3H2。
4.權利要求1的式I的細菌葉綠素衍生物，包含中心Pd原子，其中札為？-^為0、 S或NH ；且R5為由選自OH、SH、S03H、NH2、C0NH2、C00H、COSH、P03H2的官能團取代的烴鏈，或 R5為氨基酸、肽或蛋白質(zhì)的殘基。
5.權利要求1的式I的細菌葉綠素衍生物，其中 M 是 Pd ；為-NH- (CH2) n-S(VR8+、-NH- (CH2) n_C0(TR8+、"NH- (CH2) n_P0廣(R8+) 2 ； R2為甲氧基； 民為 _C( = 0)-CH3 ；R8+為單價陽離子，如K+、Na\ Li+、NH4+ ；和 n為1到10的整數(shù)，優(yōu)選2或3。
6.權利要求1的式I的細菌葉綠素衍生物，其包括化合物 鈀細菌脫鎂葉綠甲酯酸a 173-(3-磺基丙基)酰胺鉀鹽，和鈀細菌脫鎂葉綠甲酯酸a 173-(3-磺基-1-氧琥珀酰亞胺)酯鈉鹽。
7.藥物組合物，其包括權利要求1到6中任一項的式I細菌葉綠素衍生物和可藥用載體。
8.權利要求7的藥物組合物， 用于下述的血管靶向光動力學治療(i)腫瘤，包括轉(zhuǎn)移性腫瘤，選自黑素瘤、結腸癌、乳腺癌、肺癌、或前列腺癌；(ii)與年齡相關性黃斑變性；和(iii)良性前列腺肥大。
9.權利要求7的藥物組合物，用于(i)腫瘤診斷；和(ii)在照射生物制品時體外殺死所述制品中的細胞或包括細菌和病毒的傳染物。
10.權利要求1到6中任一項的化合物用于生產(chǎn)藥物組合物的用途，該藥物組合物用于(i)腫瘤包括轉(zhuǎn)移性的腫瘤的光動力學治療，所述腫瘤選自黑素瘤、結腸癌、乳腺癌、肺 癌、或前列腺癌；(ii)與年齡相關性黃斑變性的光動力學治療；(iii)腫瘤診斷；和(iv)殺死細胞或包括細菌和病毒的傳染物。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于光動力治療和診斷的陰離子型水溶性四環(huán)和五環(huán)的細菌葉綠素衍生物(Bchl)，其包含至少一個，優(yōu)選兩個或三個帶負電荷的基團和/或在生理pH條件下轉(zhuǎn)化為帶負電荷的基團的酸性基團，優(yōu)選具有通過酯或酰胺鍵結合于四環(huán)或五環(huán)Bchl分子的173、133、和32中的一個或多個位置上的COO-、COS-、SO3-、PO32-、COOH、COSH、SO3H和/或PO3H2基團的Bchl。
文檔編號A61K31/40GK102002048SQ20101052685
公開日2011年4月6日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權日2002年11月17日
發(fā)明者亞歷山大·布蘭迪斯, 奧哈德·梅佐爾, 約拉姆·薩洛曼, 阿維格多·謝爾茲, 雨果·希爾 申請人:耶達研究及發(fā)展有限公司