作为pet示踪剂的放射性标记的奥曲肽酸类似物的制作方法
【专利摘要】描述了用于正电子发射断层扫描(PET)成像的新的放射性示踪剂。描述了用于神经内分泌肿瘤的正电子发射断层扫描(PET)成像的新的放射性示踪剂。具体地，本发明描述了新的[18F]氟乙基三唑-[Tyr3]奥曲肽酸类似物；特别是靶向胃肠胰腺神经内分泌肿瘤的细胞表面上发现的生长抑素受体的那些。本发明还描述了中间体、前体、药物组合物、制备所述新的放射性示踪剂的方法及其使用方法。
【专利说明】作为PET示踪剂的放射性标记的奥曲肽酸类似物
发明领域
[0001]本发明描述了一种用于正电子发射断层扫描(PET)成像的新的放射性示踪剂；具体地，神经内分泌肿瘤(包括胃肠胰腺神经内分泌肿瘤)的成像。具体地，本发明描述了新的[18F]氟乙基三唑-[Tyr3]奥曲肽酸(Octreotate)类似物。本发明的放射性示踪剂可革巴向在胃肠胰腺神经内分泌肿瘤的细胞表面上发现的生长抑素受体。本发明还描述了中间体、前体、药物组合物、制备方法和使用所述新的放射性示踪剂的方法。
[0002]相关技术描述
PET在肿瘤学和神经病学中在早期检测疾病方面变得日益重要。特别是更频繁地研究放射性标记的肽用于检测疾病、监测治疗和在肽受体放射疗法(PRRT)中(Chen，X.Y.，等人，European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2004,31, (8),1081-1089 ;Lei，M.，等人，Current Medical Imaging Reviews 6，(I) ,33-41)。
[0003]肽[Tyr3]奥曲肽酸(TOCA)(图1)以前用各种放射性同位素标记用于成像目的(Nikolopoulou, A.,等人，Journal of Peptide Science 2006,12,124-131 ；Li, ff.P.,等人，Bioconjugate Chemistry 2002,13, 721-728 ；Reubi, J.C.,等人,European Journalof Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2000,27, (3), 273-282)和神经内分泌肿瘤的 PRRT (Teunissen, J.,等人，European Journal of Nuclear Medicine and MolecularImaging 2009，36，(11)，1758-1766)。[Tyr3]奥曲肽酸为比生长抑素具有更长的生物学半衰期(1.5-2小时)并且保持受体特异性的生长抑素类似物(Weiner, R.E.,等人,Seminarsin Nuclear Medicine 2001,31, (4), 296-311)。已发现存在 5 种亚型(sstr 1-5)的生长抑素受体在神经内分泌肿瘤的表面上过表达(Rufini, V.,等人，Seminars in NuclearMedicine 2006，36，(3), 228-247) 0该过表达使得能够用放射性标记的奥曲肽酸类似物选择性靶向肿瘤。首先发现的模仿生长抑素的8个氨基酸序列的肽为奥曲肽。发现环状八肽含有用于与生长抑素受体结合的重要部位，并且初始用作阿片制剂拮抗剂(Maurer，R.，等人，PNAS 1982，79，4815-4817)用于治疗疼痛状况，例如急性和慢性胰腺炎(Uhl，W.，等人，Digestion, International Journal of Gastroenterology 1999,60,23-31)。将奥曲肽与[Tyr3]奥曲肽酸相比较，后者显示对生长抑素受体具有较高的亲和力(Reubi，J.C.，等人，European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2000,27,
(3),273-282 ;Wild, R.,等人，European Journal of Nuclear Medicine and MolecularImaging 2003，30，(10)，1338-1347);看起来在C-末端用苯丙氨酸代替酪氨酸和用苏氨醇(threoninol)代替苏氨酸提高亲和力。尽管如此，[111In]-DTPA-奥曲肽(Octreoscan?)仍是在临床上选择的肽，并且在1994年通过FDA批准作为生长抑素受体阳性神经内分泌肿瘤的成像剂(Rufini, V.,等人，Seminars in Nuclear Medicine 2006,36, (3), 228-247)。
[0004]使用辅基(即，可随后与关注的主要药效基团偶联的小的放射性标记的有机分子)为当标记肽或其它大分子时通常采用的策略，以克服18f-例如碱性和差的反应性的限制(Okarvi, S.M., European Journal of Nuclear Medicine 2001,28, (7),929-38)。迄今为止使用的方法在涉及的步骤数量、总反应时间、分离的收率和分离方法方面均不同。奥曲肽以前使用18F-改性有机辅基标记。Hostetler等人，采用的初始策略(Journal ofLabelled Compounds & Radiopharmaceuticals 1999，42，S720-S721)为用[18F]氣苯甲酸([18FJFBA)的活性酯直接标记奥曲肽的N-末端。随后的生物分布研究显示[18F]氟苯甲酰基-奥曲肽类似物过于亲脂并且在肝中显示显著的摄取。已用2-[18F]氟丙酸4-硝基苯基酯在N-末端直接标记奥曲肽，其本身涉及三个化学改性步骤来合成(Guhlke，S.，等人，Applied Radiation and Isotopes 1994,45, (6), 715-727)。该化学的主要缺点是在缀合期间需要Boc-保护奥曲肽的赖氨酸侧链，该保护需要在最后的步骤中除去(Guhlke，S.，等人，Nuclear Medicine and Biology 1994,21，(6),819-825)。
[0005]Schottelius 等人，(Clinical Cancer Research 2004,10, (11), 3593-3606)想开发一种与先前的类似物相比具有改进的肿瘤摄取和更好的药代动力学的18F-标记的奥曲肽酸类似物。作者选择用碳水化合物基团改性奥曲肽酸，以降低亲脂性，因此降低肝消除并相反地有助于肾消除。开发了葡萄糖改性的奥曲肽酸(Gluc-Lys-TOCA)，并且肽的赖氨酸用2-[18F]氟丙酸4-硝基苯基酯标记。Meisetschlager等人,在患者中评价了终产物 Gluc-Lys ([18F] FP)-TOCA (Journal of Nuclear Medicine 2006，47，566-573)，并且发现在检测神经内分泌肿瘤方面优于[111In]-DTPA-奥曲肽。然而，虽然[mIn]-DTPA-奥曲肽显示改进的肿瘤摄取，但是长的合成时间(3小时)和低收率(20-30 %)使其对于常规临床应用是不可行的选项(Meisetschljiger, G.,等人，Journal of Nuclear Medicine2006,47,566-573)? Schottelius 等人，(Clinical Cancer Research 2004,10, (11)，3593-3606)还用[18F]氟苯甲醛标记两种其它碳水化合物类似物，Cel-S-Dpr-[Tyr3]奥曲肽酸和Gluc-S-Dpr [Tyr3]奥曲肽酸，以得到肟-衍生的放射性示踪剂。与Gluc-Lys ([18F]FP)-TOCA相比，Cel-S-Dpr ([18F]FBOA)-[Tyr3]奥曲肽酸显示改进的肿瘤摄取，并且具有较短的合成时间(50分钟)，具有改进的收率(65-85 %)。Gluc-S-Dpr [Tyr3]奥曲肽酸用[18F]氟丙酸酯([18FJFP)和[18F]氟苯甲醛([18FlFBOA) 二者标记。Gluc-S-Dpr-([18F]FP)-Tyr3]奥曲肽酸标记的类似物显示与Gluc-Lys ([18F]FP)-TOCA类似的肿瘤摄取，但是还具有高肿瘤与器官(血液、肝和肌肉)比。Gluc-S-Dpr-([18FlFBOA) [Tyr3]奥曲肽酸显示与Cel-S-Dpr ([18F]FBOA)-[Tyr3]奥曲肽酸可比的肿瘤摄取，但是具有高肿瘤/肌肉比。
[0006]最近公布的18F-标记的奥曲肽类似物为[18F]-氟化铝-1，4，7-三氮杂环壬烧-1，4，7-三乙酸奥曲肽([18F]A1F-N0TA-奥曲肽)(Laverman, P.,等人，Journal ofNuclear Medicine 51，(3)，454-461)。使用[18F]氟化铝标记策略的优点在于不需要氟-18共沸干燥步骤，意味着较短的总反应时间。通过HPLC，观察到产物为两种异构体，等同于约50 % [18F]A1F掺入NOTA螯合物中，剩余的描述为非螯合的[18F]A1F。作者评论两种异构体可通过HPLC分离。当再次分析时，他们看到两种异构体的再平衡。迄今为止还未建立这两种异构体的构象。
[0007] 点击化学先前已用于肽的氟-18标记(Li, Z.B.,等人,Bioconjugate Chemistry2007, (18),1987-1994 ；Ramenda, T.,等人，Chemical Communications 2009,48，7521-7523 ;Hausner 等人，J.Med.Chem, 2008, 5901 ;Mamat 等人，Min1-Rev.0rg.Chem.2009，6，21)。由于该反应有效，其可应用于用短寿命同位素(半衰期18F, 109.7分钟)合成放射性标记的示踪剂和配体，用于正电子发射断层扫描(PET) ( Glaser, Μ.和Arstad, E.,Bioconjugate Chemistry 2007,18, (3), 989-993 ;Glaser, Μ.,等人，Journal of LabelledCompounds & Radiopharmaceuticals 2009,52， (9-10)，407-414)。
[0008]Marik 和 Sutcliffe (Marik, J.,等人，Tetrahedron Letters 2006, (47)，6681-6684)采用用氟_18标记末端炔和向各种肽加入叠氮化物部分的方法。CuSO4/抗坏血酸钠最初用作催化系统，但是标记的肽仅以10 %收率分离。当CuSO4用CuI代替，并且加入N, N-二异丙基乙基胺(DIPEA)时，观察到改进。Sirion 等人，(Tetrahedron Letters 2007,48,3953-3957)发现使用CuI得到痕量的1，5-取代的三唑副产物。作者合成了四种甲磺酸酯前体、两种乙炔和两种叠氮化物，它们均用[18F] TBAF标记，使用tBuOH作为溶剂(Kim，D.W.,等人，Journal of the American Chemical Society 2006,128,16394-16397)。
[0009]然而，本领域仍需要与先前标记的类似物相比，具有改进的肿瘤摄取和药代动力学参数的放射性标记的奥曲肽酸类似物。仍需要效率高的和有效的方法来制备这样的放射性标记的奥曲肽酸类似物。如下所述，本发明符合这些要求。
[0010]附图简述
图1描述了肽[Tyr3]奥曲肽酸(TOCA)、五种炔(la_5a)和三唑(lb_5b)奥曲肽酸类似物，和杂乱的(scrambled)负对照炔(6a)和三唑(6b)。
[0011]图1a描述合成5b的反应混合物的半制备型HPLC迹线，显示形成的副产物11和
12。半制备型HPLC使用 Luna C18 100X10 mm 5微米，梯度 25-50 % MeCN/H20 0.1 % TFA。上部迹线:放射性通道5b (保留时间16.05分钟)。底部迹线:UV通道，λ 254 nm，两种副产物12 (保留时间14 .27分钟)和11 (保留时间17.06分钟)。
[0012]图2 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 ym;流速 I mL/分钟)进行的 FET-G-PEG-T0CA (Ib)的 HPLC 分析，使用 5-80 % ACN/0.1% TFA 梯度，经 15 分钟。
[0013]图3 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 ym;流速 I mL/分钟)进行的 FETE-PEG-TOCA (2b)的 HPLC 分析，使用 5-80 % ACN/0.1% TFA 梯度，经 15 分钟。
[0014]图4 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 (2)柱(5O X 4.6 mm, 3 ym;流速 I mL/分钟)进行的FET-G-TOCA (3b)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1% TFA梯度，经15分钟。
[0015]图5 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 Pm;流速 I mL/分钟)进行的FETE-TOCA (4b)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1% TFA梯度，经15分钟。
[0016]图6 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 Pm;流速 I mL/分钟)进行的 FET- β AG-TOCA (5b)的 HPLC 分析，使用 5-80 % ACN/0.1% TFA 梯度，经 15 分钟。
[0017]图7 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 ym;流速 I mL/分钟)进行的 FET- β AG- [W-c (CTFTYC) K] (6b)的 HPLC 分析，使用 5-80 % ACN/0.1% TFA 梯度，经15分钟。
[0018]图8 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 ym;流速 I mL/分钟)进行的用[19F]-标准物加样的FET-G-PEG-T0CA (Ib)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1%TFA梯度，经15分钟。
[0019]图9 描述使用 Phenomenex Luna Cl8 ⑵柱(5O X 4.6 mm, 3 ym;流速 I mL/分钟)进行的用[19F]-标准物加样的FETE-PEG-TOCA (2b)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1%TFA梯度，经15分钟。
[0020]图10 描述使用 Phenomenex Luna C18 (2)柱(50X4.6 mm, 3 μ m ;流速 I mL/ 分钟)进行的用[19F]-标准物加样的FET-G-TOCA (3b)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1%TFA梯度，经15分钟。
[0021]图 11 描述使用 Phenomenex Luna C18 (2)柱(50X4.6 mm, 3 μ m ;流速 I mL/ 分钟)进行的用[19F]-标准物加样的FETE-TOCA (4b)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1%TFA梯度，经15分钟。由于在水溶液中储存>1个月，该类似物看起来显示随时间降解的迹象；因此两个峰。在初始形成时，看到[19F]FETE-TOCA为仅一个峰。
[0022]图12 描述使用 Phenomenex Luna C18 (2)柱(50X4.6 mm, 3 μ m ;流速1 mL/ 分钟)进行的用[19F]-标准物加样的FET-β AG-TOCA (5b)的HPLC分析，使用5-80 % ACN/0.1%TFA梯度，经15分钟。
[0023]图13 描述使用 Phenomenex Luna C18 (2)柱(50X4.6 mm, 3 μ m ;流速 I mL/ 分钟)进行的用[19F]-标准物加样的FET-β AG-[W-c(CTFTYC) K] (6b)的HPLC分析，使用5-80% ACN/0.1% TFA 梯度，经 15 分钟。
[0024]图14描述使用钙通量荧光成像板阅读器(FLIPR)测定法(参见实施例)测定的不同的[18F]氟乙基三唑-[Tyr3]奥曲肽酸类似物对于生长抑素受体亚型sstr-2、3和4的亲和力概况。在不同的浓度下，评价在预装载钙染料的表达sstr-2、3或4的细胞中，[18F]氟乙基三唑-[Tyr3]奥曲肽酸类似物对钙通量的活化；一式两份实施测定法。测量荧光输出，数据用％最大荧光信号表示。汇总各种激动剂配体的半-最大受体活化。ND=由于缺乏活性而未测定。
[0025]图15.[18F] -FET- β AG-TOCA的放射性HPLC色谱法。(a)参比标准物显示在8.47分钟时的分析物保留时间，和(b)在小鼠中注射放射性示踪剂后30分钟获得的典型的血楽.提取物，表明为稳定的放射性不踪剂。
[0026]图16.在携带AR42J肿瘤的小鼠的肿瘤、肾和膀胱中，显示(a)[18F]-FET-PAG-TOCA 和(b)杂乱肽(scrambled peptide) FET-β AG-[W-c-(CTFTYC) K]的定位的PET-CT图像。显示横向和矢状静态(30-60分钟融合；0.5 mm切片)图像。
[0027]图17.时间活性曲线，比较[18F]氟乙基三唑-[Tyr3]奥曲肽酸类似物在AR42J肿瘤、肾、肝、肌肉和尿中的组织药代动力学。在携带肿瘤的小鼠中1.V.注射每一种放射性示踪剂后，实施动态PET/CT成像60分钟。为了清楚，将肝曲线扩大(放大)。组织放射性示踪剂摄取值表示为％注射剂量/mL组织。各值代表平均值土 SEM (n=3-5);为了清楚，使用上和下线条。符号为(□ ) FET-G-PEG-T0CA，(〇)FETE-PEG-TOCA, (.) FET-β AG-TOCA,(□) FET-G-TOCA 和(▲ ) FETE-TOCA。
[0028]图18.在AR42J异种移植模型中的FET- β AG-TOCA定位的特异性。显示[18F]-FET-13 AG-TOCA的动力学和具有过量冷的未标记奥曲肽的饱和受体结合部位的效果。在1.V.注射[18F]-FET-β AG-TOCA之前10分钟，通过注射奥曲肽(10mg/kg ；1.v.)进行封闭研究。经60分钟实施动态成像。组织放射性示踪剂摄取值表示为％注射剂量/mL组织。各图还说明在相同的小鼠模型中杂乱肽FET- β AG- [ff-c- (CTFTYC) K]的药代动力学。各值代表平均值土 SEM (η=3-5);为了清楚，使用上和下线条。符号为(.)FET-^AG-TOCA(在奥曲肽幼稚小鼠中)，(A) FET- β AG-TOCA (在预先给予10 mg/kg未标记奥曲肽的小鼠中)，和(□ ) FET- β AG- [ff-c- (CTFTYC) K](在奥曲肽幼稚小鼠中)。
【发明内容】
[0029]本发明提供了一种三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物。
[0030]本发明提供了一种2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物。本发明的化合物联合高特异性结合与快速靶定位和快速药代动力学，用于高对比度PET成像。
[0031]本发明提供了一种制备本发明的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物的方法。
[0032]本发明提供了一种使用本发明的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物进行成像的方法。
[0033]本发明提供了一种炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物及其制备方法。
[0034]本发明提供了一种药物组合物，所述药物组合物包含至少一种本发明的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物以及药学上可接受的载体、赋形剂或生物相容的载体。
[0035]本发明还提供了一种体外或体内检测生长抑素受体的方法，所述方法包括给予本发明的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物或其药物组合物。
[0036]本发明还提供了一种使用本发明的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物或其药物组合物体外或体内检测生长抑素受体的方法。
[0037]发明详述
本发明提供了一种式⑴的三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物:
R「接头-R2 (I)
其中:
【权利要求】
1.一种式(III)的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物: R1-接头-R2 (III) 其中: R1为
2.—种2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，其选自: 式(Ib)的 FET-G-PEG-T0CA:
3.权利要求1或2的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，其中，R2为:
4.一种2- [18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，FET- β AG- [W_c—(CTFTYC) K] (7b):
5.权利要求4的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，其中R3为:
6.一种药物组合物，所述组合物包含至少一种权利要求1-5的化合物和药学上可接受的载体、赋形剂或生物相容的载体。
7.一种式(IV)的炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物: R1-接头-R2 (IV) 其中: R1 为
8.一种炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，其选自: 式(Ia)的 G-PEG-TOCA:
9.权利要求7或8的炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，其中R2为:
10.一种炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，β AG-DV-C —(CTFTYC)K] (6a):
11.权利要求10的炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物，其中R3为:
12.—种制备方法，所述方法包括使炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物与2_[18F]氟乙基叠氮化物在铜催化的点击化学条件下反应的步骤，以形成相应的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物。
13.权利要求12的方法，其中所述炔连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物为权利要求7的化合物，并且所述相应的2-[18F]氟乙基三唑连接的[Tyr3]奥曲肽酸类似物为权利要求1的化合物。
14.一种成像的方法，所述方法包括给予受试者权利要求1的化合物和在所述受试者中检测所述化合物的步骤。
15.—种在受试者中体内检测呈现提高的或高水平的生长抑素受体的疾病状态或肿瘤的方法，所述方法包括以下步骤: (i)给予所述受试者权利要求1的化合物或其药物组合物； (ii)使所述化合物或其药物组合物与在所述受试者中发现的生长抑素受体结合； (iii)检测通过在所述化合物或其药物组合物中的放射性同位素发出的信号； (iv)产生代表所述信号的位置和/或量的图像；和，任选地，(v)测定在所述受试者中所述疾病状态的分布和程度。
16.在受试者中体内检测神经内分泌肿瘤的方法，所述方法包括以下步骤: (i)给予所述受试者权利要求1的化合物或其药物组合物； (?)使所述化合物或其药物组合物与在所述受试者中在神经内分泌肿瘤的表面上发现的生长抑素受体结合； (iii)检测通过在所述化合物或其药物组合物中的放射性同位素发出的信号； (iv)产生代表所述信号的位置和/或量的图像；和，任选地， (v)测定在所述受试者中所述神经内分泌肿瘤的分布和程度。
17.在受试者中体内检测肺肿瘤的方法，所述方法包括以下步骤: (i)给予所述受试者权利要求1的化合物或其药物组合物； (?)使所述化合物或其药物组合物与在所述受试者中在肺肿瘤的表面上发现的生长抑素受体结合； (iii)检测通过在所述化合物或其药物组合物中的放射性同位素发出的信号； (iv)产生代表所述信号的位置和/或量的图像；和，任选地， (v)测定在所述受试者中所述肺肿瘤的分布和程度。
【文档编号】C07B59/00GK103687627SQ201280021194
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年3月1日 优先权日:2011年3月1日
【发明者】S.K.卢思拉, J.利顿, E.O.阿博亚耶, L.伊顿, B.因德雷沃尔, M.E.格拉泽, A.卡思伯森 申请人:通用电气健康护理有限公司, 帝国学院