荧光双膦酸类化合物类似物制造技术

提供了基于N‑杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物的荧光探针。该探针具有可变的光谱性质、骨骼矿物质结合亲和力以及药理活性。制备探针的方法包括两种互补的连接策略，一种涉及氨基，而另一种涉及作为氨基的前体的氯化物基团。在其它版本中，提供了具有氨基和叠氮基作为连接部分的双官能的N‑杂环双膦酸类化合物。在一些版本中，连接化学允许将可见至近红外范围内广泛选择的荧光染料连接至三种临床上重要的杂环双膦酸类化合物中的任何一种。

Fluorescent bisphosphonate analogues

Provides a fluorescent probe N heterocyclic bisphosphonates or its analogues of phosphono carboxylic acid compounds based on. The probe has variable spectral properties, bone mineral binding affinity and pharmacological activity. The method of preparing the probe consists of two complementary connection strategies, one involving the amino group, and the other involving the chloride groups of the precursors of the amino group. In other versions, with amino and azido as bifunctional connecting part of the N heterocyclic bisphosphonates are provided. In some versions, the connection chemistry allows the wide selection of fluorescent dyes in the visible to near infrared range to connect to three clinically important heterocyclic bisphosphonic compounds.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】荧光双膦酸类化合物类似物相关申请的交叉引用本申请要求2015年4月2日提交的临时专利申请No.62/142,428和2015年4月2日提交的No.62/142,437的权益，以引用的方式将其并入本文中。
技术介绍

本专利技术涉及双膦酸类化合物(bisphosphonates)及其羧基膦酸类化合物类似物(carboxyphosphonateanalogues)，以及其用途。相关技术双膦酸类化合物(Bisphosphonates，BPs)是用于治疗骨质疏松症和佩吉特氏病等骨骼疾病的治疗剂，并用于癌症治疗[1]。已知法尼基焦磷酸合酶(FPPS)是含氮双膦酸类化合物(N-BPs)的抗再吸收活性的主要的胞内酶靶标，但是药理学细节(如骨骼分布和细胞摄取)仍有待充分阐明[1b]。在一些癌症患者中，N-BPs的高剂量使用已与副作用相关，被称为颌骨坏死(ONJ)[2]，然而，其病因和机制尚不明确[3]。关于骨骼结构、功能和针对抗再吸收药物的响应这些未解决的问题表明需要能够模拟N-BPs的新的显像剂，均关于它们对骨骼矿物质的亲和力和它们的细胞效应。BPs的双膦酸根P-C-P键模拟天然存在的骨骼代谢介质无机焦磷酸盐的P-O-P键。因此，BPs也对在骨骼中发现的主要的无机材料羟基磷灰石(HAP)保持强烈的结合亲和力，并且对化学和生物降解表现出优异的稳定性。BPs的这种特定的骨骼靶向性质也使它们成为在药物递送研究中将期望的药物或大分子引入骨骼中的理想载体[4]。此外，由于它们对HAP的强烈且选择性的亲和力，具有适当的成像标签的改性BPs可用作测绘乳腺癌微钙化、尿路结石以及动脉粥样硬化的分子指标[5]。因此，具有强烈的兴趣将双膦酸类化合物的荧光探针作为成像研究中的生物探针。与放射性同位素标记的成像探针相比，荧光探针可以是能提供较低的潜在的长期毒性的高灵敏度探针[6]。显示出在700nm-1000nm之间的发射波长的近红外(NIR)成像探针对于体内成像来说是理想的，这是由于组织自体荧光在此光学窗口内最小化[7]。最近介绍了精确的NIRFluorescence-AssistedResectionandExploration(FLARETM)成像系统，并应用在经受乳腺癌的前哨淋巴结测绘的女性的首次人体检测中[8]。该系统的成功的临床转化也可以对图像引导的肿瘤学手术提供NIR成像的优势[9]，并且举例证明了NIR成像在疾病预后和实时监测治疗效果方面的巨大潜力[10]。先前报道了与AlexaFluor488TM和羧基荧光素缀合的早代N-BPs(阿伦膦酸盐[11]和帕米膦酸盐[5a，12])，但是没有报道细胞活性[11]。类似的，包括Pam78、Pam800以及商业化的OsteoSenseTM680EX和750EX在内的帕米膦酸盐的近红外类似物也已经在体外和体内被显像(visualized)，但是其药理活性尚未记录到。它们的合成化学可能受到低产量或复杂的纯化过程的困扰[5a,12]。通常，阿伦膦酸盐/帕米膦酸盐与染料的活化的羧基形式缀合，将N-BP的末端氨基转化为酰胺键，从而彻底地修饰原始(native)N-BP中的关键的药效团。通过激活的荧光标记直接酰化的N-BPs中的氨基氮不易应用于更有效的现代杂环N-BP药物，例如缺少伯氨基的米诺膦酸盐(MIN，方案1的1e)、利塞膦酸盐(RIS，方案1的1a)和唑来膦酸盐(ZOL，方案1的1d)。因此，期望将N-BPs连接至标签和感兴趣分子的新方法。
技术实现思路
一方面，提供了连接荧光染料和杂环双膦酸类化合物药物(如唑来膦酸盐、利塞膦酸盐和米诺膦酸盐)的新方法。这使得能够合成将临床中使用的所有杂环双膦酸类化合物药物或其膦酰基羧酸类化合物类似物(phosphonocarboxylateanalogues)与荧光染料通过接头进行联合的工具包。该工具包囊括了能够使用接头策略将任何现代的杂环双膦酸类化合物药物与任何适当活化的可见或近红外染料进行联合的构思，以获得一定范围的骨骼亲和力、荧光性质以及生物活性存在或不存在。该工具包的创建并入了先前公开的接头方法，但是引入了新的方法，使得能够将连接扩展到额外的双膦酸类化合物药物并具有其它优点。含氮双膦酸类化合物包括临床上相关的N-BPs，如(1-羟基-2-吡啶-3-基乙烷-1,1-二基)双(膦酸)、[羟基(1H-咪唑-1-基)亚甲基]双(膦酸)、{1-羟基-3-[甲基(戊基)氨基]丙烷-1,1-二基}双(膦酸)、(3-氨基-1-羟基丙烷-1,1-二基)双(膦酸)和(4-氨基-1-羟基丁烷-1,1-二基)双(膦酸)。一方面，提供了用于骨骼组织的工具包。该工具包包含与成像标签连接的多个N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物，其中，成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物可显示出预先选择的特征，例如可变的物理学、光学(参见表1)和生物学特征。光学性质可以包括但不限于光吸收和发射频率，其范围可在200至900nm之间。物理学性质可以包括但不限于骨骼矿物质结合亲和力，其可以从高到低变化。生物学活性可以包括但不限于抗异戊烯化活性，其可以从高变化至可忽略。在一些实施方式中，工具包包含如下的成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物，其包含在表1中并选自于由如下所组成的组：5(6)-FAM-RIS(7a1)、5-FAM-RIS(7a2)、6-FAM-RIS(7a3)、5(6)-RhR-RIS(7a4)、5(6)-ROX-RIS(7a5)、AF647-RIS(7a6)、5(6)-FAM-RISPC(7b1)、5(6)-RhR-RISPC(7b2)、5(6)-ROX-RISPC(7b3)、AF647-RISPC(7b4)、5(6)-FAM-dRIS(7c1)、5(6)-RhR-dRIS(7c2)、5-FAM-ZOL(7d1)、6-FAM-ZOL(7d2)、AF647-ZOL(7d3)、800CW-ZOL(7d4)、磺基-Cy5-ZOL(7d5)、5-FAM-MIN(7e1)、6-FAM-MIN(7e2)、5-FAM-MINPC(7f1)和6-FAM-MINPC(7f2)。另一方面，提供了用于分析骨骼、骨骼代谢、骨骼与药物的相互作用、BP给药至骨骼、或骨骼中的BP分布、或者其任何组合的方法。该方法包括将骨骼暴露至工具包的成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物、或者其药学上可接受的盐。在该方法中，骨骼可以处于受试者的机体内部，或者在其它情况下，骨骼可以从受试者中移出并且处于受试者的机体的外部。在进一步的方面中，提供了用于在有需要的受试者中治疗骨骼或骨骼相关的疾病的方法。该方法包括用工具包的成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物中的一种或多种或者其药学上可接受的盐治疗受试者，并且通过原位荧光使在受试者中的一种或多种双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物可视化。疾病可以是但不限于骨质疏松症、佩吉特氏病、颌骨坏死或任意的骨骼相关的癌症(例如，诸如骨转移性癌症或多发性骨髓瘤等)。在进一步的方面中，提供了用于治疗有需要的受试者中的骨骼或骨骼相关的疾病的组合物，该组合物包含工具包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于骨骼组织中的工具包，所述工具包包含与成像标签连接的多个N‑杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物，其中，所述成像标签连接的N‑杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物显示出预先选择的物理学、光学和生物学特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.02 US 62/142,428;2015.04.02 US 62/142,4371.一个用于骨骼组织中的工具包，所述工具包包含与成像标签连接的多个N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物，其中，所述成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物显示出预先选择的物理学、光学和生物学特性。2.如权利要求1所述的工具包，所述工具包包含表1中的选自于由如下所组成的组中的成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物：5(6)-FAM-RIS(7a1)、5-FAM-RIS(7a2)、6-FAM-RIS(7a3)、5(6)-RhR-RIS(7a4)、5(6)-ROX-RIS(7a5)、AF647-RIS(7a6)、5(6)-FAM-RISPC(7b1)、5(6)-RhR-RISPC(7b2)、5(6)-ROX-RISPC(7b3)、AF647-RISPC(7b4)、5(6)-FAM-dRIS(7c1)、5(6)-RhR-dRIS(7c2)、5-FAM-ZOL(7d1)、6-FAM-ZOL(7d2)、AF647-ZOL(7d3)、800CW-ZOL(7d4)、磺基-Cy5-ZOL(7d5)、5-FAM-MIN(7e1)、6-FAM-MIN(7e2)、5-FAM-MINPC(7f1)和6-FAM-MINPC(7f2)。3.一种用于分析骨骼、骨骼代谢、骨骼与药物的相互作用、BP给药至骨骼或者骨骼中的BP分布的方法，所述方法包括将骨骼暴露于权利要求1的所述工具包的所述成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述骨骼处于受试者的机体的外部。5.一种用于治疗有需要的受试者中的骨骼或骨骼相关疾病的方法，所述方法包括：用权利要求1的所述工具包的所述成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物中的一种或多种治疗受试者，以及通过原位荧光使在受试者内的一种或多种双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物可视化。6.如权利要求1所述的工具包，所述工具包用于使用所述成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物中的一种或多种来治疗在有需要的受试者中的骨骼或骨骼相关疾病，并通过原位荧光使在受试者内的一种或多种双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物可视化。7.一种制备用于骨骼组织中的试剂盒(工具包)的方法，所述方法包括：将多个N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物与活化的成像标签结合，以形成显示出所选择的物理学、光学和生物学特性的成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物的工具包，其中，通过使活化的成像标签与氨解的含有卤素的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物反应以及与含有氨基的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物反应，使所述成像标签连接至所述N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述成像标签连接的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物为表1中的选自于由如下所组成的组：5(6)-FAM-RIS(7a1)、5-FAM-RIS(7a2)、6-FAM-RIS(7a3)、5(6)-RhR-RIS(7a4)、5(6)-ROX-RIS(7a5)、AF647-RIS(7a6)、5(6)-FAM-RISPC(7b1)、5(6)-RhR-RISPC(7b2)、5(6)-ROX-RISPC(7b3)、AF647-RISPC(7b4)、5(6)-FAM-dRIS(7c1)、5(6)-RhR-dRIS(7c2)、5-FAM-ZOL(7d1)、6-FAM-ZOL(7d2)、AF647-ZOL(7d3)、800CW-ZOL(7d4)、磺基-Cy5-ZOL(7d5)、5-FAM-MIN(7e1)、6-FAM-MIN(7e2)、5-FAM-MINPC(7f1)和6-FAM-MINPC(7f2)。9.一种制备改性的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物的方法，所述方法包括：使N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物与卤代环氧化物反应，以生成含有卤素的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物，以及使含有卤素的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物转化为含有氨基的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物。10.如权利要求9所述的方法，其中：(a)所述N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物具有下式：(b)含有卤素的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物具有下式：或(c)含有氨基的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物类似物具有下式：其中，R1是咪唑、吡啶或咪唑并[3,2-a]吡啶，R2是H或OH；以及R3是P(O)(OH)2或C(O)OH。11.如权利要求10所述的方法，其中，所述咪唑是或其类似物，所述吡啶是或其类似物，以及所述咪唑并[3,2-a]吡啶是或其类似物。12.如权利要求9所述的方法，其中，所述卤代环氧化物为环氧氯丙烷。13.如权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括使含有氨基的N-杂环双膦酸类化合物或其膦酰基羧酸类化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·E·麦肯纳，鲍里斯·A·卡谢穆罗维，孙淑婷，倪锋，
申请(专利权)人：南加利福尼亚大学，
类型：发明
国别省市：美国,US