金屬絡(luò)合物及其氟化的制作方法
【專利說明】金屬絡(luò)合物及其氟化 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及利用1SF通過氟連接到金屬絡(luò)合物標(biāo)記生物分子的方法，其中金屬絡(luò) 合物綴合到生物分子。本發(fā)明突出強(qiáng)調(diào)氫鍵（H-鍵）加入金屬絡(luò)合物支架，和如何能夠用 此提高氟化物加入的動(dòng)力學(xué)。本發(fā)明也提供體內(nèi)成像的藥物組合物、試劑盒和方法。
[0002] 發(fā)明背景 用于得到適用于體內(nèi)成像的放射示蹤劑的生物分子1SF放射性標(biāo)記為得到持?jǐn)嚓P(guān)注的 領(lǐng)域[Schirrmacher氧 Mini-Rev. Org.Chem·，4(4)，317-329 (2007)]。雖然有很多方 法用1SF直接（單步驟）標(biāo)記小分子，但這些方法一般不適合應(yīng)用于肽（和較大大分子）。 氨基酸（例如，賴氨酸和精氨酸）的存在使通過親核取代結(jié)合氟化物的標(biāo)準(zhǔn)策略變得困難， 這是由于： (i) 氟化物和這些氨基酸官能之間的氫鍵相互作用，因此，減小氟化物離子的親核性； 和/或 (ii) 需要使用較高溫度，這可導(dǎo)致肽/蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)降解或破壞。
[0003] 改進(jìn)的放射性氟化方法的無機(jī)化學(xué)方法已由Smith等回顧[Dalton Trans.，迎， 6196-6205 (2011)]〇
[0004] W0 2009/079024 (McBride等）公開用1SF標(biāo)記分子的"無機(jī)"方法，所述方法包括： a) 使1SF與金屬反應(yīng)，以生成1SF金屬絡(luò)合物；并且 b) 使1SF金屬絡(luò)合物結(jié)合到分子，以生成要給予受試者的一個(gè)或多個(gè)1SF標(biāo)記分子。
[0005] W0 2009/079024教授，用于金屬絡(luò)合物的適合金屬選自鋁、鎵、銦、镥和鉈。
[0006] W0 2009/079024的實(shí)施例3提供螯合物-肽綴合物頂P 272的各種金屬絡(luò)合物的1SF標(biāo)記： DOTA-Gln-Ala-Lys(HSG)-D-Tyr-Lys(HSG)-NH2IMP 272 其中D0TA=1，4, 7, 10-四氮雜環(huán)十二烷四乙酸， HSG=組胺琥珀酰氨基乙酰基。
[0007] 報(bào)告的1SF放射性標(biāo)記結(jié)果為：銦（24%)、鎵（36%)、鋯（15%)、镥（37%)和釔（2%)。
[0008] W0 2011/068965公開用1SF或19F標(biāo)記分子的方法，所述方法包括使1SF或 19F和第 ΠΙΑ族金屬的絡(luò)合物結(jié)合到螯合部分，其中螯合部分綴合到分子，或者螯合部分以后結(jié)合 到分子。W0 2011/068965說明，第ΙΙΙΑ族金屬（鋁、鎵、銦和鉈）適用于F結(jié)合，但鋁是優(yōu) 選的。
[0009] McBride 等隨后報(bào)告[J.Nucl.Med·，迎(6)，991-998 (2009)，994 頁]，Ga、In、 Zr、Lu和Y不結(jié)合頂P 272肽和鋁絡(luò)合物，并且替代金屬（Ga、In、Zr、Lu和Y)的金屬絡(luò)合 物在水中不穩(wěn)定。
[0010] 更近來的公開文獻(xiàn)集中在鋁作為所選金屬并優(yōu)化所用鋁螯合劑，因?yàn)殇X-氟鍵是 最強(qiáng)的金屬-氟鍵之一，并且AlFn絡(luò)合物在體內(nèi)穩(wěn)定-[McBride等，Bioconj. Chem.， 11(7)，1331-1340 (2010); Bioconj.Chem·，益，1793-1803 (2011)和Appl. Rad. Isot·， 迎，200-204 (2012)]。優(yōu)選的螯合劑基于NODA系統(tǒng)，并且NODA-MPAEM用于綴合到生物分 子：
然而，W0 2009/079024、W0 2011/068965和相關(guān)公布的現(xiàn)有技術(shù)方法確實(shí)有一些缺 占 . (a) 生成A1-1SF鍵的動(dòng)力學(xué)需要用較高溫度1SF放射性標(biāo)記，并且很多生物分子為溫度 敏感性； (b) 由于需要避免鋁水解，1SF放射性標(biāo)記這些金屬絡(luò)合物的pH范圍（pH 3. 8至4. 2) 相對窄。由于酸敏感不穩(wěn)定性或聚集風(fēng)險(xiǎn)，這將與所有的生物分子不相容。
[0011] 因此，仍需要允許在溫和條件下（例如，溫度和pH)有效放射性氟化一定范圍生物 分子的替代1SF放射性標(biāo)記方法。這些方法理想適用于含水條件，因?yàn)?SF -般可作為水溶 液得到，并且一些生物分子可能不耐受有機(jī)溶劑。在含水或主要含水條件進(jìn)行標(biāo)記的能力 排除需要干燥[1SF]氟化物，干燥氟化物一般是涉及"親核取代"的傳統(tǒng)1SF化學(xué)所需的。這 具有可進(jìn)一步通過減少過程步驟簡化1SF放射性氟化化學(xué)的益處。減少過程步驟，特別是減 少放射合成時(shí)間，具有使由于放射性衰變產(chǎn)量損失最大限度減小的益處。
[0012] 本發(fā)明 本發(fā)明提供一種在以下條件下放射性標(biāo)記生物分子（特別是肽）的通用方法： (i) 在較低溫度（優(yōu)選室溫）； (ii) 在含水（或主要含水）條件； (iii) 在一定pH范圍，可調(diào)節(jié)或適應(yīng)匹配生物分子/肽的性質(zhì)； (iv) 其中1SF標(biāo)記的劑顯示高體內(nèi)穩(wěn)定性。
[0013] 發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，選擇金屬離子和螯合物支架二者均對設(shè)計(jì)高親合性氟化物結(jié)合劑 關(guān)鍵。本發(fā)明的金屬離子和金屬絡(luò)合物有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)： (a) 金屬離子對在水中和在中間pH的氟化物顯示高親合性； (b) 金屬中心具有優(yōu)選的配位數(shù)和有限的氧化還原能力-這簡化物類形成和化學(xué)； (c) 由氟化物離子代替的配位體的取代動(dòng)力學(xué)快得足以（足夠完全）在可利用時(shí)間接 納氟化物（基于SF的半衰期），但得到的金屬氟化物鍵強(qiáng)得足以使金屬結(jié)合的氟化物不容 易在純化中或在體內(nèi)失去； (d) 用于1SF標(biāo)記的前體是可容易合成和純化的單一明確物類。
[0014] 本發(fā)明的金屬絡(luò)合物的以上性質(zhì)意味關(guān)注的非放射性金屬絡(luò)合物可綴合到生物 靶向部分，并且在1SF放射性氟化步驟之前根據(jù)需要純化。由于上述原因，這相對于現(xiàn)有技 術(shù)方法有利。
[0015] 不受理論限制，發(fā)明人相信，與相應(yīng)未官能化（即，沒有Y1側(cè)基）前體金屬絡(luò)合物 比較，式（II)的非放射性前體金屬絡(luò)合物的Y1側(cè)基具有對氟化物增加的親合性。官能基 Y1包含氫鍵給體基團(tuán)，預(yù)料其促進(jìn)氟化物離子接近金屬，因此提高[1SF]_氟化物吸收速率， 并最終導(dǎo)致更快結(jié)合1SF。這進(jìn)而提供更有效的生物分子1SF-放射性標(biāo)記。
[0016] 發(fā)明詳述 在第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種成像劑，所述成像劑包含式I的1SF標(biāo)記化合物：
其中： 其條件為X1、X2和X 3至少之一為1SF ; Μ 為 Al3+、Ga3+、In3+、Sc3+、Y 3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+或 Lu 3+; Z1為三齒三胺螯合劑，其中所有3個(gè)胺給體結(jié)合到M，其中Z 1具有至少一個(gè)Y基團(tuán)，也 任選具有與其共價(jià)綴合的Q基團(tuán)； p為1、2或3 ; y為〇或1 ; Y獨(dú)立為-(Α1) χ-Υ1或-(A ^ x-Y^Q，其中各A1獨(dú)立為-CH 2-或-0-，其條件為Y不包含任 何鍵； 其中X為數(shù)值1至6的整數(shù)；并且 Y1 為-NHR a、-NH(CH2)2NHRa、-NH(CH 2)3NHRa、_(C=0)NHRa、-NH(C=0)R a、-NH(C=NH) NHRa、-0Ra、Y2基團(tuán)或Y 3基團(tuán)； Y2為：
Y3為 Arg、Lys、Asn、Gin、Ser、Thr 或 Tyr ; 其中Ra獨(dú)立為H、C i 4烷基、C 2 4烯基、C 2 4炔基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4輕烷基； 并且其中各R1獨(dú)立為C i 4烷基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4輕烷基； 并且R2獨(dú)立為H或C i 4烷基或Si (C i 4烷基）3; Q 為-L-[BTM]; L為式-㈧的合成連接基，其中各個(gè)A獨(dú)立為-CR2-、-CR=CR-、-C e C-、-CR2C02-、-C02CR2-、-NRC0-、-C0NR-、-CR=N-〇-、-NR (C=0) NR-、-NR (C=S) NR-、-S02NR-、-NRS02-、-CR20CR2-、_ CR2SCR2-、-CR2NRCR2-、C 4 8亞環(huán)雜烷基、C 4 8亞環(huán)烷基、-Ar-、-NR-Ar-、-〇-Ar-、-Ar- (CO)-、氛 基酸、糖或單分散聚乙二醇（PEG)結(jié)構(gòu)單元， 其中各個(gè)R獨(dú)立選自H、Q 4烷基、C 2 4烯基、C 2 4炔基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4羥烷基； m為數(shù)值1至20的整數(shù)； 各個(gè)Ar獨(dú)立為C5 12亞芳基或C 3 12亞雜芳基； BTM為生物靶向部分。
[0017] 第一方面的式I的成像劑包括非放射性三價(jià)金屬離子（M)的金屬絡(luò)合物，即，其中 金屬處于M(III)氧化態(tài)（M3+)。術(shù)語"金屬絡(luò)合物"是指金屬的配位絡(luò)合物。適合的這些金 屬絡(luò)合物包含螯合劑Z1。式I的金屬絡(luò)合物具有螯合劑Z1的3個(gè)胺給體和結(jié)合到Μ的三 個(gè)鹵素 Χ\Χ2和X 3。本發(fā)明的適合金屬（Μ)包括錯(cuò)、鎵、銦、鈧、紀(jì)、鈥、鉺、鋱、鐿或镥。
[0018] 術(shù)語"成像劑"是指適用于給哺乳動(dòng)物體成像的化合物。優(yōu)選哺乳動(dòng)物為體內(nèi)完 整的哺乳動(dòng)物體，更優(yōu)選為人受試者。設(shè)計(jì)這些成像劑以具有對要成像的哺乳動(dòng)物受試者 最小的藥理影響?？蓛?yōu)選將成像劑以最低侵入方式給予哺乳動(dòng)物體，即，在專業(yè)醫(yī)學(xué)技能下 進(jìn)行時(shí)對哺乳動(dòng)物受試者沒有實(shí)質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)。這種最低侵入給藥優(yōu)選靜脈注入所述受試者 的外周血管，而不需要局部或全身麻醉。
[0019] 本文所用術(shù)語"體內(nèi)成像"是指非侵入性產(chǎn)生所有或部分哺乳動(dòng)物受試者內(nèi)部面 貌的圖像的那些技術(shù)。本發(fā)明的優(yōu)選成像技術(shù)為正電子層析術(shù)（PET)。
[0020] 詞語"包含"在整個(gè)本申請中具有其常規(guī)意義，并且意味著所述劑或組合物必須具 有所列的基本成分或組分，但也可另外存在其它成分或組分。詞語"包含"包括優(yōu)選的子集 "基本由…組成"，這意味組合物具有所列的組分，而沒有其它成分或組分存在。
[0021] 術(shù)語"生物靶向部分"(BTM)是指給予后在哺乳動(dòng)物體的體內(nèi)特定部位選擇性吸收 或定位的化合物。這些部位可例如牽涉具體病癥或指示器官或代謝過程如何起作用。
[0022] 在式I中，Y和/或Q基團(tuán)綴合到螯合劑（Z1)的骨架或Z1的N給體原子。在Y 為-(AVYLQ時(shí)，意味BTM和Y1基團(tuán)作為Z 1上相同取代基的部分連接。
[0023] 優(yōu)詵的實(shí)施方案 在式I中，優(yōu)選存在一個(gè)Q基團(tuán)。Q優(yōu)選位于Y，即y優(yōu)選為〇，且Y優(yōu)選為-(Α1) χ-Υ1:。 特別方便在BTM為肽時(shí)，Y1為Y3基團(tuán)，以便Y 1和BTM二者可潛在地形成相同肽中綴合到螯 合劑Z1的部分。
[0024] 在式I中，存在的各Y基團(tuán)優(yōu)選共價(jià)綴合到Z1的不同胺給體原子。
[0025] 在式I中，Y1優(yōu)選為式-(C=0) NHR 3或-NH (C=0) Ra的酰胺，或式Y(jié) &的Y 2啦咯基：
優(yōu)選Y2a吡咯基具有各R 4烷基，更優(yōu)選甲基或二甲基-乙基。
[0026] BTM可為合成或天然來源，但優(yōu)選合成。術(shù)語"合成"具有其常規(guī)意義，即人造，與 從天然源分離相反，例如來自哺乳動(dòng)物體。此類化合物的優(yōu)點(diǎn)是可完全控制其生產(chǎn)和雜質(zhì) 分布。因此，天然來源的單克隆抗體及其片段在本文所用術(shù)語"合成"的范圍外。BTM的分 子量優(yōu)選最高30, 000道爾頓。更優(yōu)選分子量在200至20, 000道爾頓的范圍內(nèi)，最優(yōu)選300 至18, 000道爾頓，400至16, 000道爾頓尤其優(yōu)選。當(dāng)BTM為非肽類時(shí)，BTM的分子量優(yōu)選為 最高3, 000道爾頓，更優(yōu)選200至2, 500道爾頓，最優(yōu)選300至2, 000道爾頓，400至1，500 道爾頓尤其優(yōu)選。
[0027] 生物靶向部分優(yōu)選包括：3至100聚體肽、肽類似物、擬肽或肽模擬物，這些可以為 線形或環(huán)狀肽或其組合；單氨基酸；酶底物、酶拮抗劑酶激動(dòng)劑（包括部分激動(dòng)劑）或酶抑 制劑；受體結(jié)合化合物（包括受體底物、拮抗劑、激動(dòng)劑或底物）；寡核苷酸或寡DNA或寡 RNA片段。酶和/或受體優(yōu)選對哺乳動(dòng)物受試者為內(nèi)源性。
[0028] 術(shù)語"肽"是指包含由肽鍵（即