專利名稱：多胺類小分子顯像劑、其生產(chǎn)方法及其應(yīng)用的制作方法
多胺類小分子顯像劑、其生產(chǎn)方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正電子發(fā)射斷層(PET)顯像劑(藥物)、其生產(chǎn)方法及其應(yīng)用，尤其涉及細(xì)胞凋亡偶合多價多胺類小分子化合物、其生產(chǎn)方法及其在制備PET顯像劑中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
腫瘤治療機(jī)制之一就是干擾DNA的合成及細(xì)胞的分裂，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，從而達(dá)到抑制或清除腫瘤的目的。而惡性腫瘤細(xì)胞對化療、放療或某些激素治療會產(chǎn)生耐藥性， 這與其逃避誘導(dǎo)凋亡的能力有關(guān)，腫瘤治療后最初的腫瘤細(xì)胞凋亡程度也可反映治療的敏感性。因此，檢測細(xì)胞凋亡在惡性腫瘤治療評估中具有非常重要的作用。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為抗腫瘤治療是引起癌癥細(xì)胞凋亡，但最近研究表明細(xì)胞凋亡并不是固體實瘤治療引起的主要死亡形式?？鼓[瘤治療主要通過兩種途徑導(dǎo)致細(xì)胞死亡，即細(xì)胞凋亡死亡途徑和非細(xì)胞凋亡死亡途徑，非細(xì)胞凋亡死亡包括細(xì)胞壞死、有絲分裂障礙、自吞噬、衰老等細(xì)胞死亡形式 [1_4]。通常抗腫瘤治療在引起細(xì)胞凋亡的同時，也會伴隨非細(xì)胞凋亡死亡(如細(xì)胞壞死、有絲分裂障礙、自吞噬和衰老)發(fā)生，兩者有時無嚴(yán)格界限?？梢?，檢測細(xì)胞凋亡和細(xì)胞死亡同樣重要，均可能準(zhǔn)確評估腫瘤治療效果。細(xì)胞凋亡(Apoptosis)，又稱為程序性細(xì)胞死亡(Programmedcell death, PCD)， 是一種區(qū)別于細(xì)胞壞死由多種基因調(diào)控的主動性細(xì)胞死亡過程，通過死亡受體途徑或通過線粒體途徑啟動之后，凋亡細(xì)胞自身均會產(chǎn)生一系列的病理生理改變，在這一過程中凋亡細(xì)胞將產(chǎn)生(或暴露、結(jié)合)多種可識別的、特異性的化學(xué)信號(靶標(biāo))。磷脂酰絲氨酸(Phosphatidyl serine, PS)就是研究較為深入的凋亡細(xì)胞表面重要信號(靶標(biāo))之一 [4’5]。PS是一種帶負(fù)電荷的磷脂，正常狀態(tài)下分布于細(xì)胞膜脂雙層的內(nèi)層，主要靠翻轉(zhuǎn)酶 (floppase)和移位酶(translocase)這兩種ATP依賴性酶的作用來維持其內(nèi)向性。細(xì)胞凋亡早期，細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平增加，這兩種ATP酶失活及爬行酶(scramblase)的激活使PS由內(nèi)膜移向外膜，暴露于細(xì)胞表面。ArmexinV是一種人體內(nèi)源性Ca2+依賴性磷脂結(jié)合蛋白家族，分子量為36000，在鈣離子存在下，Annexin V可與凋亡早期細(xì)胞外在表達(dá)的PS快速結(jié)合，具有高親和力[6]。由于PS從細(xì)胞膜脂雙層內(nèi)層遷移至外層是細(xì)胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)的初始事件，亦即PS的外翻在細(xì)胞凋亡過程中出現(xiàn)的時間要明顯早于DNA的降解及可辨認(rèn)的細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變。因此，利用ArmexinV和PS的高度親和作用可早期檢測細(xì)胞凋亡的發(fā)生，具有較高的時效性。另外，PS外翻不僅發(fā)生于凋亡細(xì)胞，也會在非凋亡細(xì)胞死亡時發(fā)生，PS外翻通常也伴隨著壞死細(xì)胞、有絲分裂障礙、自吞噬、衰老等死亡形式的發(fā)生[5’7]?？梢?，PS可作為細(xì)胞死亡的靶點，靶向PS顯像劑(標(biāo)記ArmexinV)可測定抗腫瘤治療總的死亡細(xì)胞，從而可望準(zhǔn)確評估抗腫瘤治療效果。其中，99mTc-Armexin V是應(yīng)用較廣的細(xì)胞凋亡顯像劑，已應(yīng)用于單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像(SPECT)臨床試驗，顯示很好應(yīng)用前景[8]。18F-Armexin Vm也已研制成功并用于臨床前動物PET顯像實驗研究。然而，標(biāo)記Armexin V也存在以下嚴(yán)重不足⑴分子量較大(3.6X104)，血液清除較慢，較低的靶/非靶放射性比值，早期顯像效果不佳[1』；(2)標(biāo)記Armexin V成本高，價格昂貴；(3)具有免疫原性M。另外，突觸
9結(jié)合蛋白I的C2A片段_及分子量較少的蛋白質(zhì)AFIM[11]的標(biāo)記化合物也有報道，盡管它們與PS具有較強(qiáng)的特異性結(jié)合能力，且分子量比Armexin V少，但仍具有與Armexin V相類似的缺陷[5]。靶向磷脂PS非多肽蛋白質(zhì)類小分子顯像劑的研制是細(xì)胞凋亡分子顯像極其重要發(fā)展方向te]。目前，在半胱天冬酶(Caspase)小分子抑制劑和誘導(dǎo)劑、檢測線粒體膜電位下降顯像劑和凋亡細(xì)胞膜印跡顯像劑等細(xì)胞凋亡小分子PET顯像劑研發(fā)方面有了較大發(fā)展，但至今尚沒發(fā)現(xiàn)靶向磷脂PS非多肽蛋白質(zhì)類小分子PET顯像劑的研究報道ω?，F(xiàn)有兩類與磷脂PS有關(guān)的小分子化合物引起人們強(qiáng)烈研究興趣一類是ApoSense小分子化合物(凋亡細(xì)胞膜印跡顯像劑)。這類化合物作用機(jī)理可能涉及靶向細(xì)胞膜，通過細(xì)胞膜電位不可逆損失、外部細(xì)胞膜單張和細(xì)胞質(zhì)永久酸化以及膜磷脂爬行酶系統(tǒng)活化而選擇性地被凋亡細(xì)胞攝取，從而保持膜的完整性。目前，ApoSense小分子化合物包括丹?；苌锖屯榛嵫苌?。丹?；苌锊荒軈^(qū)分壞死細(xì)胞和凋亡細(xì)胞，但只有體外實驗研究報道；烷基丙二酸衍生物如18F-ML-IO能區(qū)分壞死細(xì)胞和凋亡細(xì)胞，已用于動物細(xì)胞凋亡PET顯像，并已初步用于臨床PET顯像的研究報道Μ。另一類是靶向磷脂PS的小分子Armexin V模擬物。這類化合物已用于體外實驗研究，并取得較好實驗結(jié)果。最有應(yīng)用前景的是二-(Zn2+-2，2’ - 二吡啶甲基胺)類配合物(DPA&12)配合物，屬于依賴Si2+型小分子化合物，其作用機(jī)制與Armexin V相類似，靶向帶負(fù)電荷磷脂PS[6’12]。目前，含有報告要素?zé)晒馑氐腄PAZn2配位物(指的是二價含鋅離子DPA，即含兩個Si2+-DPA基團(tuán)，簡寫為DPA&12)，已用于體外細(xì)胞凋亡實驗和動物細(xì)胞凋亡光學(xué)顯像研究[13]，但尚無放射性核素標(biāo)記Si2+-DPA配位物的研究報道。此外，尚有一類非靶向磷脂PS的環(huán)多胺類小分子熒光配合物(Dansylamidoethylcyclen，Cyclen)特別引人關(guān)注。其結(jié)構(gòu)與丹?；疍PA有些類似，它用于細(xì)胞凋亡測定的可能機(jī)理是通常情況下，Zn2+與金屬蛋白質(zhì)牢固結(jié)合在一起，但在細(xì)胞凋亡早期，細(xì)胞內(nèi)游離Si2+流出量顯著增加，Cyclen與細(xì)胞內(nèi)Si2+有很高親和力，它們的結(jié)合可形成含Si2+強(qiáng)熒光配合物，從而可用體外熒光法測定。體外實驗表明， Dansylamidoethylcyclen可區(qū)分壞死細(xì)胞和早期凋亡細(xì)胞，并優(yōu)于Annexin V類探針[14]。 但是，如果早期腫瘤凋亡細(xì)胞內(nèi)游離Si2+濃度較低時，Dansylamidoethylcyclen很難檢出凋亡細(xì)胞，目前也無放射性核素標(biāo)記Dansylamidoethylcyclen的研究報道。參考文獻(xiàn)[l]Brown JM,Attardi LD. The role of apoptosis in cancer development and treatment response. Nat Rev Cancer,2005 ；5 :231-237.[2]Okada H and Mak Tff. Pathways of apoptotic and non-apoptotic death in tumour cells. Nat Rev Cancer, 2004 ；5 :592-603.[3]Verheij M. Clinical biomarkers and imaging for radiotherapy-induced cell death. Cancer Metastasis Rev, 2008 ；27 :471-480.[4]Corsten MF,Hofstra L, Narula J, Reutel ingsperger CPM. Counting heads in the war against cancer :Defining the role of Annexin A5imaging in cancer treatment and survei 1 lance. Cancer Res, 2006 ；66 (3) 1255-60.[5]Grimberg H, Levin G, Shirvan A, Cohen A, Yogev-Falach M, Reshef A, et al. Monitoring of tumor response to chemotherapy in vivo by a novel smal1-molecule detector of apoptosis. Apoptosis,2009 ；14 :257-267.[6]Hanshaw RG and Smith BD.New reagents for phosphatidyl serine recognition and detection of apoptosis. Bioorg Med Chem, 2005 ;12 :5035-5042.[7]Eom Yff,Kim MA,Park SS,Goo MJ,Kwon HJ,Sohn S，et al. Two distinct modes of cell death induced by doxorubicin :apoptosis and cell death through mitotic catastrophe accompanied by senescence—1 ike phenotype. Oncogene, 2005 ；24, 4765-4777.[8]Boersma HH,Kietselaer BLJH,Stolk LML,et al.Past,present,and future of annexin A5 :from protein discovery to clinical application. J Nucl Med,2005 ； 46 :2035-2050.[9]Reshef A,Shirvan A,Akselrod-Bal 1 in A,Wal 1 A,Ziv I. Smal 1-molecule biomarkers for clinical PET imaging of apoptosis. J Nucl Med, 2010 ；51 :837-840.[10]Zhao M,Beauregard DA,Loizou L,Davletov B,Brindle KM. Non-invasive detection of apoptosis using magnetic resonance imaging and a targeted contrast agent. Nat Med,2001 ；7 (11) :1241-1244.[11]Lahorte CMM,Vanderheyden JL,Steinmetz N,Van de Wiele C,Dierckx RA, Siegers G. Apoptosis-detecting radioligands :current state of the art and future perspectives. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2004 ；31 :887-919.[12]Hanshaw RG, Lakshmi C, Lambert TN, et al. Fluorescent detection of apoptotic cells by using zinc coordination complexes with a selective affinity for membrane surfaces enriched with phosphatidylserine. ChemBioChem,2005 ；6 2214-2220.[13]Smith B,Akers WJ，Leevy WM,Lampkins AJ,Xiao S,Wolter ff,et al. Optical Imaging of mammary and prostate tumors in living animals using a synthetic near infrared Zinc (II)-Dipicolylamine probe for anionic cell surfaces. J Am Chem Soc, 2010；132 :67-69.[14]Kimura Ε, Aoki S, Kikuta Ε, et al. A macrocyclic zinc (II)fluorophore as a detector of apoptosis. PNAS,2003 ； 100 (7) :3731-3736.

發(fā)明內(nèi)容1、本發(fā)明設(shè)計了以下化合物，可作為細(xì)胞凋亡偶合多胺類小分子顯像劑，包括多價多胺類小分子顯像劑和雜交多胺類小分子顯像劑，其一般結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.多胺類小分子化合物，具有如下結(jié)構(gòu)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物，其特征在于所述化合物報告基團(tuán)結(jié)構(gòu)為核素標(biāo)記輔基，選自-11CH3, -CH2CH218F, -CH2CH2 (OCH2CH2) 2NHC0C6H418F-p 或-CH2CH2 (OCH2CH2) 2NH-CH2CH218F 之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物，其特征在于所述化合物為含兩個2， 2’ - 二吡啶甲基胺類配合物，其結(jié)構(gòu)式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物，其特征在于所述化合物為含兩個三氮雜環(huán)九烷基類配合物，其結(jié)構(gòu)式
5.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的多胺類小分子化合物，其特征在于所述化合物為含兩個四氮雜環(huán)十二烷基類配合物，其結(jié)構(gòu)式為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物，其特征在于所述化合物為含兩個四氮雜環(huán)十四烷基類配合物，其結(jié)構(gòu)式為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物，其特征在于所述化合物為雜交化合物，其結(jié)構(gòu)式為
8.權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物合成方法為①含酚羥基前體(A)在堿性溶液中分別與lie-三氟甲磺酸甲酯11CH3OSO2CF2*對甲苯 ^酸-2-18F-氟乙基酯18FCH2CH2OTs反應(yīng)，生成不含鋅離子PET顯像劑(B)；
9.權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物合成方法為①含酚羥基前體(A)在堿性溶液中與242-(2-(叔丁氧羰基)乙氧基)乙氧基)對甲磺酸乙酯TsOCH2CH2 (OCH2CH2)2NHB0c反應(yīng)后，經(jīng)三氟乙酸TFA水解得含游離氨基化合物 (D)；
10.權(quán)利要求3的化合物合成方法為①5-羥基間苯二甲酸二甲酯⑴經(jīng)四氫鋁鋰還原成3，5-二羥甲基苯酚⑵；
11.權(quán)利要求4的化合物的合成方法為含酚羥基ΝΟΤΑ前體與標(biāo)記中間體 TsOCH2CH218F, BrCH2CH218F或IlCH3I反應(yīng)，獲得18F或11C標(biāo)記NOTA類化合物，進(jìn)一步與硝酸鋅反應(yīng)生成18F或11C標(biāo)記含鋅的NOTA類化合物。
12.權(quán)利要求5的化合物合成方法為含酚羥基Cyclen前體分別與標(biāo)記中間體 TsOCH2CH218F^BrCH2CH218F或11CH3I反應(yīng)，獲得18F或11C標(biāo)記Cyclen類化合物，進(jìn)一步與硝酸鋅反應(yīng)生成18F或11C標(biāo)記含鋅的Cyclen類化合物。
13.權(quán)利要求6的化合物合成方法為含酚羥基Cyclam前體分別與標(biāo)記中間體 TsOCH2CH218F, BrCH2CH218F或11CH3I反應(yīng)，獲得18F或IlC標(biāo)記Cyclam類化合物，進(jìn)一步與硝酸鋅反應(yīng)生成18F或11C標(biāo)記含鋅的Cyc Iam類化合物。
14.權(quán)利要求1所述的多胺類小分子化合物在制備靶向磷脂酰絲氨酸或凋亡細(xì)胞早期游離Si2+的細(xì)胞死亡或細(xì)胞凋亡顯像劑中的應(yīng)用。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的化合物的應(yīng)用，其特征在于其在制備抗腫瘤化學(xué)治療、放射治療、生物治療療效監(jiān)測的顯像劑中的應(yīng)用。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的化合物的應(yīng)用，其特征在于其在制備神經(jīng)退行性疾病、腦Rn=-11CH3, -CH2CH2lsF, -COC6H418F 或-Dansyl18F-FEN-DPAZn2 R"= -CH2CH218F 18F-FB-DPAZn2: R"= -COC6H418F DansyI-DPAZn2: R"= -Dansyl中風(fēng)、艾滋病、血栓、動脈粥樣斑、以及心肌梗塞的早期鑒別診斷的顯像劑中的應(yīng)用。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的化合物的應(yīng)用，其特征在于其在制備與細(xì)胞死亡或細(xì)胞凋亡過程中產(chǎn)生PS有關(guān)病變的鑒別診斷與療效監(jiān)測的顯像劑中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及多胺類小分子化合物，具有如下結(jié)構(gòu)，其中，Mx+＝0，Zn2+，Ga3+，Gd3+，Ca2+或其它二、三價金屬離子；S＝報告基團(tuán)(包括核素標(biāo)記輔基、順磁性物質(zhì)、熒光素或微泡)，如核素標(biāo)記輔基-11CH3，-CH2CH218F，-CH2CH2(OCH2CH2)2NHCOC6H418F-p或-CH2CH2(OCH2CH2)2NH-CH2CH218F；R＝-H，-OCH3，-OCH2CH3或-Cl；R1、R2、R3和R4為氫、羧基、烷烴基、烯烴基或雜烷基。本發(fā)明還涉及該類化合物在制備靶向磷脂酰絲氨酸(PS)和/或凋亡細(xì)胞早期游離Zn2+的細(xì)胞死亡或細(xì)胞凋亡顯像劑中的應(yīng)用。本發(fā)明的化合物，為靶向磷脂酰絲氨酸(PS)或凋亡細(xì)胞早期游離Zn2+的特異性多胺類小分子顯像劑，可用于與PS有關(guān)的抗腫瘤化學(xué)治療、放射治療、生物治療等療效監(jiān)測；可用于神經(jīng)退行性疾病(老年性癡呆、帕金森氏病)、腦中風(fēng)、艾滋病、血栓、動脈粥樣斑、以及心肌梗塞的早期鑒別診斷；也可用于其他與細(xì)胞死亡或細(xì)胞凋亡過程中表達(dá)PS有關(guān)疾病的鑒別診斷與療效監(jiān)測，如炎癥顯像與抗炎癥治療顯像。
文檔編號A61K101/00GK102442996SQ20111027545
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者唐剛?cè)A, 唐小蘭, 王紅亮 申請人:中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院