抑制剂-功能化超微小纳米粒子和其方法技术

本文描述新颖偶联物，其含有抑制剂(例如PSMA抑制剂，例如胃泌素释放肽受体抑制剂)和金属螯合剂，所述偶联物共价连接到巨分子(例如纳米粒子、聚合物、蛋白质)。所述偶联物相对于游离、未结合抑制剂/螯合剂构筑体展现不同的性质。

Inhibitor-functionalized ultrafine nanoparticles and their methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抑制剂-功能化超微小纳米粒子和其方法相关申请案的交叉参考本申请案主张2016年11月30日提交的美国申请案第62/427,845号的权益，其揭示内容是全文以引用方式并入本文中。政府支持本专利技术是在由美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的许可号CA092629和CA199081的政府支持下作出。政府拥有本专利技术的某些权利。序列表本申请含有序列表，其是以ASCII格式以电子方式提交，并且其全文以引用方式并入本文中。所述ASCII拷贝创建于2017年11月20日，命名为2003080-1491_SL.txt且大小为1,041字节。
本专利技术大概来说涉及用于将抑制剂和金属螯合剂连接到巨分子(例如纳米粒子、聚合物、蛋白质)的偶联物的研发。更特定来说，在某些实施例中，本专利技术涉及将前列腺特异性膜抗原(PSMA)抑制剂或胃泌素释放肽受体(GRPr)抑制剂连接到超微小纳米粒子。
技术介绍
前列腺癌(PC)是最常见男性癌症类型之一。PC通常生长缓慢且最初保持限于前列腺中，其中其不引起严重损害。2017年在美国，预期估计有26,730名男性死于PC，使得这种癌症成为男性癌症相关死亡的第二最常见病因。前列腺癌特定死亡率的主要决定因素是高格里森评分(Gleasonscore)(大于或等于8)、贮精囊侵袭和淋巴结(LN)转移。在LN转移存在下，因PC死亡的长期风险显著增加，估计在23％与42％之间。另外，在肿瘤切除时，未能获得阴性手术边缘意指切除不足，可能在所述位点留下活的癌细胞。在多种癌症中，阳性手术边缘与疾病的局部复发和全身性进展的较高风险相关。与肿瘤阶段和等级不同，阳性手术边缘是唯一主要受外科医生的表现影响的预后因子。手术中的挑战通常包括解剖学限制，例如肿瘤侵袭神经血管或骨骼结构，如在用于PC的根治性前列腺切除术或切除四肢肉瘤的情形中。其它技术性挑战包括在手术期间难以用肉眼区分癌组织与健康组织，尤其对于微小浸润。实时检测确切肿瘤边缘以及残留癌症病灶的能力将使外科医生可切除残留癌症，以降低阳性手术边缘的比率，并且因此降低治疗失败率。其还可确保，在某些重要结构中不存在癌症，并且因此减小不必要的功能性组织损伤。虽然一些类型的前列腺癌生长缓慢且可需要极少治疗或无需治疗，但其它类型是侵袭性的。已评估多种前列腺组织特异性表面蛋白作为潜在结合靶以改良治疗剂的肿瘤摄取和滞留。最广泛表征的表面蛋白是前列腺特异性膜抗原(PSMA)。纳米治疗剂递送媒剂通常是大小为至多约1,000nm直径的巨分子或超分子多组分系统，其固有地具有治疗性(例如无活性医药成分)或起治疗剂递送系统的功能。迄今为止，脂质体纳米粒子和生物制品占用于治疗多种癌症类型的FDA批准产品或临床试验产品的数目中的大部分，而多种基于聚合物的粒子调配物目前处于早期试验中。纳米治疗剂递送系统所需的候选者共享以受控方式纳入并释放药物化合物(例如PSMA抑制剂)的共同特征，其可有利地改变药物的生物利用度和药物代谢动力学，同时使脱靶毒性降到最低。理想地，将成像标记纳入其中以评价其在疾病位点的精确定位和滞留。然而，这些系统使用不同机制发挥功能。例如，抗体药物偶联物(ADC)主要通过主动靶向肿瘤细胞和条件性释放药物分子来实现较低药物毒性。在结合细胞表面抗原时，在细胞内化和胞内体摄取后，发生活性药物释放。另一方面，被动加载较多酬载(对于Doxil，约10,000个药物分子)的脂质体和基于聚合物的药物递送系统(通常是显著较大的组装复合物(约20-150nm直径))通常缺乏靶向能力(BIND-014例外)。因此，这些复合物主要依赖于熟知的增强渗透性和滞留(EPR)效应。此外，虽然放射性免疫偶联物和放射性标记的粒子探针也可用于使转移成像，但这些手段受限于其较大尺寸(例如大于20nm)、延长的动力学和较高背景信号。除了不适于手术中成像以外，食品药品管理局(FoodandDrugAdministration)未批准超顺磁性氧化铁纳米粒子在临床上用作MRI淋巴管照相术对比剂，但其显示有前景的临床前和临床结果。主要适用于高转移风险患者的111In标记的抗PSMA单克隆抗体(mAb)ProstaScint显示缓慢的全身分布，导致延长的(大于3天)注射后(p.i.)成像间隔。虽然已通过使用结合外部PSMA表位的J591mAb改良基于mAb的成像，和使用89Zr进行PET成像，但缓慢的mAb靶识别和清除导致并非最优选的成像时间范围。放射性标记的类固醇(如18F-氟代二氢睪固酮(18F-FDHT))极为疏水，导致显著背景活性。横断面成像和成像示踪剂用于围手术期检测LN转移的作用仍受限，目前无法获得可靠的成像模态。近期的综合分析报道，CT检测LN转移的灵敏度为42％，特异性为82％。现有PET示踪剂表现也欠佳。虽然18F-FDG最常用，但其特异性和灵敏度随PC阶段和侵袭性变化极大。11C-胆碱具有90％报道特异性和57％灵敏度，而18F-氟甲基胆碱的特异性为94％且灵敏度为约56％。其它限制包括在11C和18F的正电子衰变期间的高能γ发射，使得难以用手持式手术中探针来定位结节；以及短物理半衰期，需要在即将手术前进行示踪剂注射且在前列腺切除术期间导致显著辐射曝露。已显示靶向PSMA和GRPr的抑制剂和拮抗剂基于肽的试剂有前景用于使临床前PC异种移植物模型成像。多种这些基于肽的PC靶向探针已经多种连接体和放射性金属螯合剂修饰用于PC成像和疗法，例如广泛研究的Lys-脲-GluPSMA抑制剂(PSMAi)探针。不幸的是，多种PSMA靶向肽探针经受极高肾和唾液腺摄取，从而限制放射性治疗给药并降低功效。此外，一般观察到68Ga-或177Lu-GRPr拮抗剂RM2的异常高的胰脏摄取，否则其在临床前和临床研究中显示增强的肿瘤摄取。重要的是，虽然68Ga-RM2相对于PSMAi-68Ga-HBED展现不同清除和组织分布概况，表明异质性受体表达的双重肽成像的可行性，但GRP(7-14)和PSMAi的异二聚构筑体显示具有高肠摄取的靶向，从而限制临床实用性。替代性纳米治疗剂递送系统包括超微小纳米粒子。发现预先经PET放射性标记和整联蛋白靶向肽环-(Arg-Gly-Asp-Tyr)(cRGDY)(SEQIDNO:1)表面调整的FDA批准的超微小(例如直径至多20nm)荧光有机二氧化硅粒子(C点)是人类中的有效分子癌症成像剂。例如，除了显示大多数肾清除以外，显示在小型动物和大型动物和人类个体黑色素瘤模型中，C点优先在表达αvβ3整联蛋白的原发性和/或转移病灶中累积。关于C点的详情描述于以下文献中：美国专利第8298677B2号“基于二氧化硅的荧光纳米粒子(Fluorescentsilica-basednanoparticles)”、美国公开案第2013/0039848A1号“基于二氧化硅的荧光纳米粒子”和美国公开案第US2014/0248210A1号“基于二氧化硅的多模态纳米粒子(Multimodalsilica-basednanoparticles)”，其内容是全文以引用方式并入本文中。此外，发现直径可控减小到亚10nm范围且另外经14聚体肽类似物α-黑色素细胞刺激性激素(α-MSH)表面修饰的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物(例如偶联物)，其包含共价连接到巨分子(例如纳米粒子，例如聚合物，例如蛋白质)的前列腺特异性膜抗原抑制剂PSMAi/螯合剂构筑体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.30 US 62/427,8451.一种组合物(例如偶联物)，其包含共价连接到巨分子(例如纳米粒子，例如聚合物，例如蛋白质)的前列腺特异性膜抗原抑制剂PSMAi/螯合剂构筑体。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述构筑体具有以下结构：其中：L1是包含1到约10个天然或非天然氨基酸残基的肽片段，或任选地经取代的二价C1-20饱和或不饱和、直链或具支链的烃链，其中所述烃链的一或多个亚甲基单元任选地且独立地经以下基团置换：-CHOH-、-NR-、-N(R)C(O)-、-C(O)N(R)-、-N(R)SO2-、-SO2N(R)-、-O-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(＝S)-或-C(＝NR)-；L2是任选地经取代的二价C1-10饱和或不饱和、直链或具支链的烃链，其中所述烃链的一或多个亚甲基单元任选地且独立地经以下基团置换：-Cy-、-CHOH-、-NR-、-N(R)C(O)-、-C(O)N(R)-、-N(R)SO2-、-SO2N(R)-、-O-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(＝S)-或-C(＝NR)-；L3是共价键或衍生自能将所述PSMAi/螯合剂构筑体的反应性部分与所述巨分子的反应性部分偶联的双官能交联试剂的交联剂，各-Cy-独立地是具有0到4个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的任选地经取代的5到8元二价饱和、部分不饱和或芳基环或具有0到5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的任选地经取代的8到10元二价饱和、部分不饱和或芳基二环；Y是螯合剂部分；且R是氢、C1-6烷基或氮保护基团；其中除非另有指示，否则各氨基酸残基可在其末端和/或侧链基团上经保护或未经保护。3.根据权利要求2所述的组合物，其中L1是包含1、2、3、4或5个天然或非天然氨基酸残基的肽片段。4.根据权利要求3所述的组合物，其中L1包含一个或两个6-氨基己酸Ahx单元。5.根据权利要求4所述的组合物，其中L1是-Ahx-Ahx-。6.根据权利要求2所述的组合物，其中L1是C1-10饱和或不饱和、直链或具支链烃链，其中所述烃链的一或多个亚甲基单元任选地且独立地经以下基团置换：-NR-、-O-或-C(O)-。7.根据权利要求2或6所述的组合物，其中L1包含一或多个-(CH2CH2O)-或-(OCH2CH2)-单元。8.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的组合物，其中L2是C1-3饱和或不饱和、直链或具支链烃链，其中所述烃链的一或多个亚甲基单元任选地且独立地经以下基团置换：-Cy-、-NR-、-N(R)C(O)-、-C(O)N(R)-、-O-、-C(O)-、-OC(O)-或-C(O)O-。9.根据权利要求8所述的组合物，其中L2是C1-3饱和或不饱和、直链或具支链烃链，其中所述烃链的1、2或3个亚甲基单元任选地且独立地经以下基团置换：-Cy-、-NR-或-C(O)-。10.根据权利要求8或9所述的组合物，其中-Cy-是亚苯基。11.根据权利要求8到10中任一权利要求所述的组合物，其中L2是-C(O)-或-C(O)NH-亚苯基。12.根据权利要求2到11中任一权利要求所述的组合物，其中所述螯合剂是DOTA。13.根据权利要求2到11中任一权利要求所述的组合物，其中所述螯合剂是NOTA。14.根据权利要求2到13中任一权利要求所述的组合物，其中L3衍生自能将所述PSMAi/螯合剂构筑体上的硫氢基与所述巨分子的部分偶联的双官能交联试剂。15.根据权利要求2到13中任一权利要求所述的组合物，其中所述双官能交联试剂是马来酰亚胺或卤代乙酰基。16.根据权利要求2到13中任一权利要求所述的组合物，其中所述双官能交联试剂是马来酰亚胺。17.根据权利要求2到16中任一权利要求所述的组合物，其中所述巨分子是纳米粒子(例如超微小纳米粒子，例如C点，例如C’点)。18.根据权利要求2到17中任一权利要求所述的组合物，其中所述巨分子的直径不大于20nm(例如直径不大于15nm，例如直径不大于10nm)。19.根据权利要求2到18中任一权利要求所述的组合物，其中所述巨分子包含：基于二氧化硅的荧光纳米粒子，其包含：基于二氧化硅的核心；在所述核心内的荧光化合物；包围所述核心的一部分的二氧化硅壳；连接到所述纳米粒子、由此包覆所述纳米粒子的有机聚合物，其中所述纳米粒子的直径不大于20nm。20.根据权利要求2到19中任一权利要求所述的组合物，其中1到100(例如1到60，例如1到50，例如1到30，例如1到20)个PSMAi配体连接到所述巨分子。21.根据权利要求2到20中任一权利要求所述的组合物，其进一步包含放射性标记(例如89Zr、64Cu、68Ga、86Y、124I、177Lu、225Ac、212Pb、67Cu和211At)。22.根据权利要求2到11或12到21中任一权利要求所述的组合物，其中所述螯合剂包含选自由以下组成的群组的成员：N,N'-双(2-羟基-5-(羧基乙基)-苄基)乙二胺-N,N'-二乙酸HBED-CCHBED-CC、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸DOTA、二亚乙基三胺五乙酸DTPA、去铁胺DFO和三亚乙基四胺TETA。23.根据权利要求2到12和14到22中任一权利要求所述的组合物，其包含：24.根据权利要求2到11和13到22中任一权利要求所述的组合物，其包含：25.一种制备根据权利要求1到24中任一权利要求所述的组合物的方法，所述方法包含：将包含适宜保护基团的经正交保护的赖氨酸构建组元(例如Fmoc-Lys(Dde)-OH)加载于树脂(例如2-ClTrt树脂)上(例如在人工反应器中)；从所述树脂移除所述适宜保护基团以产生第一化合物；使经保护谷氨酸(例如经二-tBU保护)与适宜试剂(例如三光气和DIEA，例如在0℃下6h)接触(例如在移除步骤的同时)，以产生谷氨酸异氰酸酯构建组元[OCN-Glu-(OtBu)2]；使所述异氰酸酯构建组元[OCN-Glu-(OtBu)2]与所述第一化合物的游离α氨基接触(例如过夜，例如在室温下)，以在所述树脂上产生第二化合物上的经完全保护的脲。26.根据权利要求25所述的方法，其中通过移除所述第二化合物的Lys上的保护基团(例如通过2％肼)使所述第二化合物进一步反应；通过在所述第二化合物的所述Lys的ε-氨基上构建肽序列(例如Ac-Cys-Ahx-Ahx-dLys-Ahx-)来获得第三化合物；如果适当，移除适宜保护基团(例如Trt用于Cys和Mtt用于Lys)(例如经由用20％哌啶处理例如10min)；任选地，经由用“原位”活化的经适当保护的氨基酸(例如其中“原位”活化的Fmoc-氨基酸是使用脲鎓盐和DIEA来实施)连续酰化(例如20min用于偶合)来组装(例如和在各循环再偶合)肽链；移除dLys上的适宜保护基团(例如在同一反应中)；从所述树脂裂解所述第三化合物(例如经由TFA处理)以产生第四化合物；使所述第四化合物与适宜螯合剂试剂(例如p-SCN-Bn-NOTA)在适宜碱存在下接触(例如过夜，例如在DMF中)，以产生经螯合剂标记(例如NOTA标记，例如DOTA标记，例如HBED-CC标记)的第五化合物；从所述第五化合物移除保护基团(例如经由TFA，例如在清除剂(例如以2.5％w/v浓度)存在下(例如其中所述清除剂包含苯酚、水、TIS、TA和EDT中的一或多者))，以产生第六化合物(例如靶分子，例如PSMAi-NOTA，例如PSMAi-DOTA，例如PSMAi-HBED-CC)；任选地纯化所述第六化合物；且将所述第六化合物连接(例如共价地，例如马来酰亚胺化学)到巨分子(例如纳米粒子(例如C’或C点)，例如聚合物，例如蛋白质)；(例如使用三苯甲基型保护基团(例如Trt、Cl-Trt、Mtt、Mmt)或类似基团选择性保护双保护的HBED-CC)。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述第三化合物是或包含：其中一或多个氨基酸侧链基团或末端任选地经适宜保护基团保护。28.根据权利要求23所述的方法，其中所述第三化合物是：其中一或多个氨基酸侧链基团或末端任选地经适宜保护基团保护。29.一种化合物：其中一或多个氨基酸侧链基团或末端任选地经适宜保护基团保护，并且其中一个氨基酸任选地连接到树脂。30.一种化合物：其中一或多个氨基酸侧链基团或末端任选地经适宜保护基团保护，并且其中一个氨基酸任选地连接到树脂。31.一种化合物，其选自：32.一种化合物，其选自：33.一种治疗疾病或病况的方法，所述方法包含：向个体投与包含根据权利要求1到24中任一权利要求所述的组合物的医药组合物(例如以靶向特定类型的组织(例如癌组织)(例如前列腺癌组织))。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述医药组合物进一步包含载剂。35.一种活体内成像(例如手术中成像)方法，所述方法包含：向个体投与根据权利要求1到24中任一权利要求所述的组合物(例如使得所述组合物优选集中于特定区域中(例如特定组织类型、例如癌组织、例如前列腺癌组织附近或其内部))，其中所述组合物包含成像剂；和检测(例如经由PET、X-射线、MRI、CT)所述成像剂。36.一种组合物(例如医药组合物)，其包含共价连接到巨分子(例如纳米粒子，例如聚合物，例如蛋白质)的前列腺特异性膜抗原抑制剂PSMAi/螯合剂构筑体，其用于治疗个体的癌症(例如前列腺癌)的方法中，其中所述治疗包含将所述组合物递送到所述个体。37.一种组合物(例如医药组合物)，其包含共价连接到巨分子(例如纳米粒子，例如聚合物，例如蛋白质)的前列腺特异性膜抗原抑制剂PSMAi/螯合剂构筑体，其用于活体内诊断个体的癌症(例如前列腺癌)的方法中，所述活体内诊断包含：将所述组合物递送到所述个体(例如使得所述组合物优选集中于特定区域中(例如特定组织类型、例如癌组织、例如前列腺癌组织附近或其内部))，其中所述组合物包含成像剂；和检测(例如经由PET、X-射线、MRI、CT)所述成像剂。38.一种组合物(例如医药组合物)，其包含共价连接到巨分子(例如纳米粒子，例如聚合物，例如蛋白质)的前列腺特异性膜抗原抑制剂PSMAi/螯合...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·布拉德伯里，T·P·奎因，B·游，W·韦伯，K·图伊耶，H·谢尔，马凯，U·维斯纳，
申请(专利权)人：纪念斯隆凯特琳癌症中心，康奈尔大学，密苏里大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US