專利名稱：預靶向試劑盒、方法和其中使用的試劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于靶向的醫(yī)學成像和/或治療的預靶向方法(pretargeting method)，其中使用彼此顯示出生物正交(bio-orthogonal)反應性的非生物(abiotic)反應性化學基團。本發(fā)明還涉及含有至少一種預靶向探針(pre-targeting probe)和至少一種效應物探針(effector probe)的預靶向試劑盒(kit)，其中所述預靶向探針包含主要靶向部分和第一生物正交反應性基團，和其中所述效應物探針包含效應物部分，例如標記物或藥學活性化合物，和第二生物正交反應性基團。本發(fā)明還涉及在上述方法和試劑盒中使用的預靶向試劑。本發(fā)明特別地涉及核成像和放射療法。
背景技術：
在醫(yī)學診斷和治療的許多領域，希望選擇性地將試劑，例如治療劑(藥物)或診斷 (例如成像)劑遞送到受試者(subject)例如病人體內(nèi)的特定位點或有限區(qū)域。器官或組織的活性靶向通過所希望的活性部分(例如對比增強劑或細胞毒素化合物)對靶向結(jié)構(gòu)的直接或間接結(jié)合實現(xiàn)，其與細胞表面結(jié)合或促進在感興趣的靶位點處的細胞攝入。用于靶向此類試劑的靶向部分典型地是對細胞表面靶(例如膜受體)、結(jié)構(gòu)蛋白(例如淀粉樣斑)或細胞內(nèi)靶(例如RNA、DNA、酶、細胞信號通路)具有親和性的結(jié)構(gòu)。這些部分可以是抗體(片段)、蛋白質(zhì)、適體(aptamers)、寡肽、寡核苷酸、寡糖以及肽、擬肽 (peptoids)和已知在特定疾病或障礙處積累的有機藥物化合物。作為選擇，對比/治療劑可以靶向代謝途徑，其在疾病(例如感染或癌癥)期間表達升高，例如DNA、蛋白質(zhì)和膜合成和碳水化合物攝入。在患病組織中，上述標志物可以將患病細胞從健康組織區(qū)分并提供早期檢測、特異診斷和(靶向的)治療的獨特可能性。通常對于成功的分子成像/治療劑和特別對于核成像/治療劑一個重要標準是它們呈現(xiàn)高靶攝取，同時顯示出從非靶組織和從血液的快速清除(通過腎臟和/或肝膽體系)。 但是，這經(jīng)常存在問題例如，人中的成像研究已經(jīng)顯示，在腫瘤位置處經(jīng)放射標記的抗體在M小時內(nèi)可達到最大濃度，但需要另外幾天在循環(huán)體系中的所述經(jīng)標記的抗體的濃度才下降到低至足以發(fā)生成功成像的水平。在靶組織中的緩慢或不充分積累以及從非靶區(qū)域緩慢清除所帶來的這些問題(特別是對于核成像和治療)已經(jīng)導致預靶向方法的應用。預靶向是指在靶向方法中的步驟，其中向主要靶(例如細胞表面)提供預靶向探針。后者包括次要靶，其最后將通過裝備有次級靶向部分的進一步的探針(所述效應物探針)進行靶向。這樣，在預靶向中，將預靶向探針結(jié)合到主要靶。所述預靶向探針還攜帶次級靶， 其促進對診斷(成像)和/或治療劑，所述效應物探針，的特異性結(jié)合。在形成所述預靶向探針的結(jié)構(gòu)已經(jīng)定位在靶位點處之后(花費時間例如M小時)，如果自然清除不充分，則可以使用清除劑從血液除去過量的部分。在第二培育步驟(優(yōu)選采取較短的時間，例如1-6小時) 中，所述效應物探針通過它的次級靶向部分結(jié)合到所述(預)結(jié)合的預靶向探針。所述次級靶(存在于所述預靶向探針上)和所述次級靶向部分(存在于所述效應物探針上)應該以高特異性和高親和性快速結(jié)合，并且在體內(nèi)應該是穩(wěn)定的。對于成像預靶向的一般概念在圖1中繪出。在這里，所述效應物探針是包含用于成像模式的可檢測標記物的成像探針。所述效應物探針通過其次級靶向基團結(jié)合到所述 (預)結(jié)合的預靶向探針。次級靶/次級靶向部分對的一般例子是生物素/抗生蛋白鏈菌素或抗體/抗原體系。為了有效，所述效應物探針必需快速從體內(nèi)排出(例如通過腎臟)以提供所希望的具有相對低的非靶積累的高腫瘤積累。因此，這些探針通常很小。在核成像和放射療法中，預靶向的概念具有進一步的益處，因為花費時間的預靶向步驟可以不必使用放射性核素實施，而使用放射性核素的次級靶向步驟能夠更快地實施。后者使得能夠使用較短壽命的放射性核素，具有將對病人的放射劑量最小化的優(yōu)點，例如使用PET試劑代替SPECT試劑。此外，通常該方法有利于通用對比劑的使用。通常在生物學中(如抗體-抗原)和特別在預靶向中(生物素-抗生蛋白鏈菌素、抗體/半抗原、反義寡核苷酸)實施高度選擇性相互作用的實體非常大。因此，使用肽和小有機部分作為主要靶向基團的預靶向，以及代謝成像和細胞內(nèi)靶成像，由于次級靶的尺寸使得小主要基團的使用毫無意義而仍然無法實現(xiàn)。而且，現(xiàn)有的預靶向體系被與它們的生物特性相關的因素所限制。生物素是內(nèi)源分子，并且它的綴合物(conjugates)能夠通過血清酶生物素酶斷開。當使用反義預靶向時，所述寡核苷酸會受到RNAse和DNAse的攻擊。蛋白質(zhì)和肽也經(jīng)歷自然分解途徑。這些相互作用可被它們的非共價和動態(tài)特性以及有限的靶上駐留時間進一步削弱。因此，預靶向中加入兩種組分之間的時間是有限的，這可能導致并非最優(yōu)的靶對非靶比。而且，內(nèi)源性生物素與生物素綴合物競爭抗生蛋白鏈菌素結(jié)合。最后，抗生蛋白鏈菌素是高度免疫原性的。近來的一個發(fā)展是避免與僅基于天然/生物靶向結(jié)構(gòu)(即生物素/抗生蛋白鏈菌素、抗體/半抗原、反義寡核苷酸)的預靶向相關的缺點。在這方面，可以參考作為用于靶向的醫(yī)學成像和/或治療的預靶向方法公開的WO 2006/038185，其中利用了對彼此顯示出生物正交反應性的非生物反應性化學基團。在該參考文獻中，生物正交反應基團是施陶丁格連接反應(Staudinger ligation)中的反應參與者，即疊氮化物和膦。所描述的在預靶向中作為耦合化學選擇施陶丁格連接反應導致了可利用這樣的反應性參與者其是非生物的，在生理條件下形成穩(wěn)定的加合物，以及僅彼此識別，同時忽略它們的細胞/生理環(huán)境(即它們是生物正交性的)。在預靶向方法中，關于利用對彼此顯示出生物正交反應性的非生物反應性化學基團的另一參考文獻是WO 2007/039858。在這里，所述生物正交反應性基團是[3+2]疊氮化物-炔環(huán)加成中的反應參與者。Neal K. Devaraj> Ralph Weissleder 禾口 Scott Hilderbrand 在 Bioconjugate Chem. 2008，19，2四7-2299中描述了另一類型的耦合化學。這涉及到生物正交四嗪環(huán)加成對活細胞標記的應用。在這里，反應參與者是3-(對芐基氨基)-1，2，4，5-四嗪和降冰片烯，即(IS, 2S, 4S)-雙環(huán)[2，2，1]庚-5-烯-2-基乙酸，其經(jīng)歷Diels-Alder環(huán)加成接著經(jīng)歷逆Diels-Alder反應，其中釋放雙氮(N2)。這種耦合化學也稱為逆電子需求(inverseelectron-demond)Diels-Alder反應。提及的是通過用降冰片烯標記的單克隆抗體曲妥珠單抗(赫塞汀)預靶向人乳腺癌SKBR3細胞，接著用與近頂熒光探針VT680連接的四嗪標記所述細胞。盡管有用，但上述類型的耦合化學仍在經(jīng)歷進一步的改進。尤其是需要相對高的反應物濃度的情況。特別地，這意味著為了充分地與預靶向探針結(jié)合，所述效應物探針需要相對長的循環(huán)時間和/或高濃度。希望能夠降低所必需的效應物探針的濃度，同時保持上述生物正交預靶向方法的益處。此外，特別地當涉及核成像和放射療法中應用時，希望存在快速和有效的生物正交耦合化學。

發(fā)明內(nèi)容
為了更好地滿足上述愿望，本發(fā)明一方面提供了用于靶向的醫(yī)學成像和/或治療的試劑盒，其包含至少一種預靶向探針和至少一種效應物探針，其中所述預靶向探針包含主要靶向部分和第一生物正交反應性基團，和其中所述效應物探針包含效應物部分(例如標記物或藥學活性化合物)和第二生物正交反應性基團，其中所述第一和第二生物正交反應性基團的任一個是親雙烯體，而所述第一和第二生物正交反應性基團中的另一個是二烯，其中所述親雙烯體是滿足式(1)的8元環(huán)親雙烯體
F 2 R2 /一\
R2CCR2
I I ⑴
R2C^ 乂 CR2 XC^=CY
其中每個R獨立地代表H，或至多六次代表選自由以下組成的組的取代基烷基、0-烷基、S-烷基、F、Cl、Br、I、S02、N02、NR，R”(其中R，和R”各自獨立地是H或烷基)、C(=0)0 烷基、C(=0)0芳基、CONR，R”(其中R，和R”各自獨立地是H、芳基或烷基)、OCO烷基、OCO 芳基、NR，CO烷基(其中R，是H或烷基)、NR，CO芳基(其中R，是或烷基)、NR，C (=0)0烷基 (其中R’是H或烷基)、NR’ C(=0) 0芳基(其中R’是H或烷基)、0C0NR’烷基(其中R’是H或烷基)、0C0NR’芳基(其中R’是H或烷基)、NR’ CONR”烷基(其中R’和R”各自獨立地是H或烷基)、NR，CONR”芳基(其中R，和R”各自獨立地是H或烷基)、NR，CSNR”烷基(其中R，和 R”各自獨立地是H或烷基)和NR，CSNR”芳基(其中R，和R”各自獨立地是H或烷基);其中至少一個R包含在，任選地通過間隔體，至所述預靶向探針或效應物探針的連接體部分中， 并且其中X和Y各自獨立地代表H或選自由以下組成的組的取代基烷基、0-烷基、S-烷基、F、Cl、Br、I、S02、N02*NRR，(其中R和R’各自獨立地是H或烷基)，或一起形成鍵；并且其中選擇所述二烯從而能夠通過經(jīng)歷Diels-Alder環(huán)加成接著經(jīng)歷逆Diels-Alder反應與所述親雙烯體反應。另一方面，本發(fā)明提供了預靶向方法，以及在其中使用的預靶向試劑，和其中使用所述試劑盒的靶向的醫(yī)學成像或療法。再一方面，本發(fā)明是滿足式(1)的化合物，其用于動物或人類中的預靶向方法中。
將就特定的實施方案并參考某些附圖描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些所限制而只由權(quán)利要求限制。權(quán)利要求中的任何附圖標記都不應解釋為限制范圍。所描述的附圖僅僅是示意性的而非限定性的。在所述附圖中，出于說明目的一些要素的尺寸可能被夸大并且不按比例畫出。在本說明書和權(quán)利要求中當使用術語“包含”時，其并不排除其它要素或步驟。當涉及單數(shù)名詞使用不定冠詞或定冠詞例如“a”或“an”、“the”時，除非另外特別說明否則其包括多個(種)所述名詞。此外，還要注意說明書和權(quán)利要求中使用的術語“包含”不應被解釋為限于隨后列舉的設備；其不排除其它要素或步驟。因此，表述“包含設備A和B的裝置”的范圍不應被限定為僅由組件A和B組成的裝置。其表示就本發(fā)明而言，所述裝置的僅有相關組件是A 和B。在幾個化學式中涉及“烷基”和“芳基”。在這方面，“烷基”各自獨立地表示不超過十個碳原子的脂肪族直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基基團，其可包括1-3個雜原子例如0、N或S，并且優(yōu)選具有1-6個碳原子，和“芳基”各自獨立地表示不超過十個碳原子的芳基或雜芳基， 其可包括1-3個雜原子例如N或S。在幾個化學式中，關于字母例如“A”、“B”、“X”、“Y”和各種編號的“R”基團表示了基團或取代基。這些字母的定義將參考各式進行解讀，即在不同的式中，除非另外說明，否者這些字母可各自獨立地具有不同的意義。


圖1描繪了如上所述的預靶向概念的一般方案；
圖2提供了(3，6)-二-(2-吡啶基)-S-四嗪和E-環(huán)辛烯之間的W+2]Diels-Alder 反應接著是逆Diels Aider反應的反應方案，其中形成產(chǎn)物和氮氣。由于反式環(huán)辛烯衍生物不像經(jīng)典Diels Aider反應中那樣含有吸電子基團，因此這種類型的Diels Aider反應區(qū)別于經(jīng)典Diels-Alder反應，并且通常被稱為“逆電子需求Diels Aider反應”。在下文中，將兩個反應步驟序列即初始的Diels-Alder環(huán)加成(典型地是逆電子需求Diels Aider 環(huán)加成)和后續(xù)的逆Diels Aider反應將簡稱為“逆Diels Aider反應”； 圖3 (a和b)描繪了使用逆Diels-Alder化學的預靶向的一般方案； 圖4到圖7示出了在實施例中使用的化合物的合成方案； 圖8-9示出了在體內(nèi)實施例中使用的化合物的合成方案； 圖10-12示出了本發(fā)明的體內(nèi)可行性。
具體實施方式
逆 Diels-Alder 反應
逆Diels-Alder耦合化學通常包括耦合以形成不穩(wěn)定中間體的反應物對，所述中間體通過逆Diels-Alder反應消除作為唯一副產(chǎn)物的小分子(取決于起始化合物其可以是例如 N2、C02、RCN)以形成穩(wěn)定產(chǎn)物。所述成對反應物包括作為一種反應物(即一種生物正交反應性基團)的適合的二烯，例如四嗪的衍生物，和作為另一種反應物(即另一種生物正交反應性基團)的根據(jù)式(1)的環(huán)辛烯或環(huán)辛炔。所述逆Diels-Alder耦合化學通常包括耦合以形成不穩(wěn)定中間體的反應物對，所述中間體通過逆Diels-Alder反應重排成為穩(wěn)定的加合物。所述成對反應物包括作為一種反應物(即一種生物正交反應性基團)的二烯例如缺電子四嗪等，和作為另一種反應物(即另一種生物正交反應性基團)的根據(jù)式(1)的張力(strained)環(huán)辛烯或環(huán)辛炔。
例如缺電子諏代的)四嗪與例如張力E-環(huán)辛烯的異?？焖俚姆磻獙е铝诉B接反應中間體，所述中間體在[4+2]逆Diels-Alder環(huán)加成中通過消除作為唯一副產(chǎn)物的N2重排為穩(wěn)定的二氫噠嗪。這在圖2中示出。這兩種反應性物類是非生物的，并且因此不經(jīng)受快速的體內(nèi)代謝。它們是生物正交的，例如它們在生理介質(zhì)中彼此選擇性地反應。關于所述逆電子需求Diels Aider反應和反應性物類對的行為的參考文獻包括Thalhammer, F ； ffallfahrer, U ； Sauer, J, Tetrahedron Letters, 1990, 31 (47)，6851-6854； Wijnen, Jff； Zavarise, S； Engberts, JBFN, Journal Of Organic Chemistry, 1996，61，2001-2005; Blackman, ML; Royzen, M; Fox, JM, Journal Of The American Chemical Society, 2008， 130 (41), 13518-19)。應該理解，廣義上，根據(jù)本發(fā)明上述耦合化學基本上能夠應用于預靶向中能夠使用的任何分子、基團或部分對。即這種對的其中之一將包含能夠與主要靶結(jié)合的主要靶向部分，和進一步包含至少一個次級靶。另一個將是適合用于與所述次級靶結(jié)合的次級靶向部分，并且進一步包含適合施加治療作用的部分(典型地是藥學活性化合物)，或適合被成像技術尋址(addressed)的部分(即標記物)，或兩者。因此，根據(jù)本發(fā)明，所述預靶向探針和所述效應物探針中的任一被環(huán)辛烯或環(huán)辛炔官能化，而另一個被四嗪或其它適合的二烯官能化。這在圖3中示出。上部的方案(圖 3a)示出了預靶向探針，含有通過連接體部分(優(yōu)選包含柔性間隔體)與作為主要靶向部分的抗體連接的二吡啶基四嗪，和效應物探針，含有通過連接體(柔性間隔體)與可檢測標記物連接的環(huán)辛烯(作為次級靶向部分)。下面的所述方案(圖北)示出了正好相反的方案，即包含環(huán)辛烯的預靶向探針和包含四嗪的效應物探針。本領域技術人員知道在逆Diels-Alder反應中具有反應性的眾多二烯。優(yōu)選的二烯參照式(2)- (7)在下面給出。
權(quán)利要求
1.用于靶向的醫(yī)學成像和/或治療的試劑盒，其包含至少一種預靶向探針和至少一種效應物探針，其中所述預靶向探針包括主要靶向部分和第一生物正交反應性基團，和其中所述效應物探針包括效應物部分，例如標記物或藥學活性化合物，和第二生物正交反應性基團，其中所述第一和第二生物正交反應性基團的任意一個是親雙烯體并且所述第一和第二生物正交反應性基團的另一個是二烯，其中所述親雙烯體是符合式(1)的8元張力環(huán)親雙烯體
2.根據(jù)權(quán)利要求1的試劑盒，其中所述二烯選自由以下規(guī)定的式(2)、(3)、(4)、(5)和 (6)的化合物組成的組 其中R1選自由烷基、芳基、0-烷基、C(=0) 0-烷基、0-和NH2組成的組；A和B各自獨立地選自由烷基取代的碳、芳基取代的碳、氮、N+0—、其中R是烷基的『R組成的 ，條件是A和 B不都是碳；X選自由0、N-烷基和C=O組成的組，和Y是CR，其中R選自由H、烷基、芳基、 C (=0)0烷基組成的組；
3.根據(jù)權(quán)利要求2的試劑盒，其中所述二烯滿足式
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項的試劑盒，其中所述預靶向探針包括抗體作為主要靶向部分。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項的試劑盒，其中所述效應物探針包括作為效應物部分的可探測標記物，優(yōu)選是用于成像體系的對比劑，選自由以下組成的組可MRI-成像的試齊IJ、 自旋標記物、光學標記物、超聲響應試劑、X射線響應試劑、放射性核素、FRET類染料、(生物) 發(fā)光或熒光分子或標簽、生物素、順磁性成像試劑和超順磁性成像試劑。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項的試劑盒，其中所述效應物探針包括藥學活性化合物作為效應物部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的試劑盒，其中所述藥學活性化合物是選自由以下組成的組的同位素 JUP^P^SCFeJcdd^Br^Bi^Sr^Nb^Y^Rdh^PcUmAg、 121Sn 127Te 131T 140I a 141Ce 142Pr 143Pr 144Pr 149Pm 149Tb 151Pm 153Sm 159Gd 161Tb 165Dv 166DvOil > 1 t； > ± > L<Cl > V^U > 11、 11、 11、 1 111 > 1 U > 1 111 > Olll、 VJU. > 1 U > Uy > Uy >ilo^Er/qm^Yb^Lu^Re^Re^Au^AiumAtjnBi^Bi^PlKWBi^Bi^Ra、 和鄉(xiāng)Ac。
8.預靶向試劑，其包含主要靶向部分和生物正交反應性基團，其中所述生物正交反應性基團是說明書中規(guī)定的式(2)- (7)任意一個的二烯與權(quán)利要求1中規(guī)定的式(1)的親雙烯體之間[4+2]逆Diels-Alder反應的反應參與者。
9.成像探針，其包含可探測的標記物，優(yōu)選是選自由以下組成的組的同位素3H、"C、 13N、150、18F、19F、51Cr、52Fe、52Mn、55CO、6°CU、61CU、62ai、62CU、63ai、64CU、66Ga、67Ga、68Ga、7°AS、71AS、 72AsJ4AsJ5SeJ5BiN76BiN77Br^BiN82BiN82RlK86YJ8YJ9SiN 89^n97Riu 99TClrK111IrK113IrK 114In、117Sn、12(lI、122Xe、123I、124I、125I、166HO、167Tm、16i3Yb、193Pt、195Pt、201Tl 和 2°3Pb，和生物正交反應性基團，其中所述生物正交反應性基團是說明書中規(guī)定的式(2)- (7)任意一個的二烯與權(quán)利要求1中規(guī)定的式(1)親雙烯體之間[4+2]逆Diels-Alder反應的反應參與者。
10.治療探針，其包含藥學活性化合物，優(yōu)選是選自由以下組成的組的同位素24Na、 32P、33P、47Sc、59Fe、67CU J6AsJ7AsJqBin82Bin89Sin9qNIk9qYJq3Ru ^5RtKic19PcU111AgJ21SrK127Th 131I、14°La、141Ce、142Pr、143Pr、144Pr、149Pm、149Tb、151Pm、153Sm、1H3Gd、161Tb、165Dy、166Dy、16fiH0、169Er、 172Tm、mYb、177LU、186Re、188Re、198AU、199AU、211At、211Bi、212Bi、212Pb、213Bi、214Bi、223Ra 和 225Ac,以及生物正交反應性基團，其中所述生物正交反應性基團是權(quán)利要求2中規(guī)定的式(2)- (7)任意一個的二烯與權(quán)利要求1中規(guī)定的式(1)親雙烯體之間[4+2]逆Diels-Alder反應的反應參與者。
11.預靶向方法，其包括向受試者給予根據(jù)權(quán)利要求8的預靶向試劑并使所述試劑在所述受試者的體系中循環(huán)有效完成所述主要靶向部分到主要靶的結(jié)合的一段時間，接著從身體清除未結(jié)合的試劑。
12.成像方法，其包括實施根據(jù)權(quán)利要求11的預靶向方法，接著給予根據(jù)權(quán)利要求9的成像探針，其中所述預靶向試劑中和所述成像探針中的所述生物正交反應性基團一起形成所述[4+2]逆Diels-Alder反應的反應參與者。
13.受試者中的靶向的醫(yī)學治療方法，其包括實施根據(jù)權(quán)利要求11的預靶向方法，接著給予根據(jù)權(quán)利要求10的治療探針，其中所述預靶向試劑中和所述治療探針中的所述生物正交反應性基團一起形成所述[4+2]逆Diels-Alder反應的反應參與者。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的試劑用于根據(jù)權(quán)利要求13到15任意一項的方法。
15.用于動物或人類中的預靶向方法的化合物，其符合式(1)， R全文摘要
描述了用于靶向醫(yī)學成像和/或治療的預靶向方法和相關的試劑盒，其中使用彼此顯示出生物正交反應性的非生物反應性化學基團。對于提供預靶向探針和效應物探針之間的耦合，本發(fā)明涉及[4+2]逆電子需求(逆)Diels-Alder化學的利用。為了該目的，這些探針之一包含缺電子四嗪或其它適合的二烯，并且另一個是環(huán)辛烯或環(huán)辛炔。
文檔編號A61K47/48GK102395380SQ201080017007
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者伯丁斯基 D., 盧布 J., S. 羅比拉爾德 M., 雷納特弗柯克 P., 羅辛 R. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司