靶向PSMA的NIR染料及其应用制造技术

本公开涉及靶向前列腺特异性膜抗原(PSMA)的化合物，其缀合至近红外(NIR)染料，和它们治疗和诊断应用的方法。更特别地，本公开提供化合物和方法，用于诊断和治疗与表达前列腺特异性膜抗原(PSMA)的细胞和/或脉管系统有关的疾病，比如前列腺癌和有关疾病。本公开还描述制备和使用该化合物的方法和组合物，包括化合物的方法，和包括化合物的试剂盒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】靶向PSMA的NIR染料及其应用相关申请本专利申请涉及和要求2015年9月9日提交的U.S.临时专利申请Ser.No.62/216,157的优先权益处，在此通过援引将其全部内容并入本公开中。专利
本公开涉及靶向前列腺特异性膜抗原(PSMA)的近红外(NIR)染料及其在治疗和诊断中应用的方法。更特别地，本公开提供化合物和方法，用于诊断和手术除去(图像引导式手术)表达前列腺特异性膜抗原(PSMA)的细胞，比如前列腺癌和有关的疾病。本公开还描述制备和使用化合物的方法和组合物，并入化合物的方法，和并入化合物的试剂盒。专利技术背景前列腺位于骨盆中膀胱下的男性生殖器官之一。它的作用是产生和储存精液，其在生殖期间提供对于引入阴道的精液生存很关键的营养素和流体。类似许多其它组织，前列腺也容易发展恶性(癌性)或良性(非癌性)肿瘤。美国癌症学会预测在2005年超过230,000男性会诊断出前列腺癌和超过30,000男性会死于该病。实际上，前列腺癌是西方社会中最常见的男性癌症之一，并且是在美国男性中第二常见的恶性形式。前列腺癌的目前治疗方法包括激素疗法，放疗，手术，化疗，光动力疗法和联合疗法。治疗的选择一般地取决于癌症阶段而变化。然而，这些治疗中的许多影响患者的生活质量，特别是诊断出前列腺癌的50岁以上的那些男性。例如，使用激素药物常常伴随副作用比如骨质疏松症和肝损伤。所述副作用可能因如下而缓和：使用对负责疾病状态的组织更具选择性或特异性的治疗，并且避开非靶标组织比如骨骼或肝。如本文描述的，前列腺特异性膜抗原(PSMA)代表所述选择性或特异性治疗的靶标。手术除去恶性病是初步治疗癌症最常见且有效治疗性干预之一。切除全部可检测的恶性病灶引起在大约50％的全部癌患者中不可检测的疾病复发并且可以延长预期寿命或降低观察到癌症复发的患者的发病。并不令人惊讶地，实现更定量的细胞减少的手术方法目前正接受更高的关注。切除全部可检测的恶性病灶引起在大约50％的全部癌患者中不可检测的疾病复发并且可以延长预期寿命或降低观察到癌症复发的患者的发病。鉴于全部切除恶性病灶的重要性，有益的是确保恶性病灶被精确且完整的识别。在手术期间鉴定恶性组织目前通过三种方法实现。第一，许多肿瘤块和小瘤能够基于异常颜色、质地和/或形态来视觉检测。从而，肿瘤块可以展示杂色、具有不规则边界而显得不对称，或从健康器官的轮廓突出。恶性团块还可以触觉识别，原因是与相邻健康组织的塑性、弹性或坚实性的差异。最终，少数癌症病灶能够在手术中用荧光染料定位，所述染料从原发肿瘤被动流入排空中的淋巴结。在后者方法中，荧光(哨兵)淋巴结能够被视觉识别、切除和检查，以确定癌细胞是否转移至这些淋巴结。PSMA大致是由于其在前列腺癌细胞上以较高水平表达而命名；然而，其对前列腺癌细胞的特殊作用仍是未解决的。与其它人体器官比如肾、近端小肠和唾腺相比，PSMA在恶性前列腺组织中过表达。PSMA也在绝大多数实体肿瘤的新脉管系统中表达。尽管PSMA在脑中表达但该表达是很低的，并且PSMA的绝大多数配体是极性从而无法穿透血脑屏障。PSMA是II类细胞表面膜结合的糖蛋白，具有-110kD分子量，包括细胞内片段(氨基酸1-18)，跨膜区域(氨基酸19-43)，和广泛的细胞外区域(氨基酸44-750)。虽然细胞内片段和跨膜区域的功能目前据信是不显著的，细胞外区域则牵涉于数种不同活性中。PSMA在中枢神经系统中发挥作用，其在此将N-乙酰基-天冬氨酰基谷氨酸(NAAG)代谢为谷氨酸和N-乙酰基天冬氨酸。相应地，其有时也称为N-乙酰基α连接的酸性二肽酶(NAALADase)。由于在近端小肠中的作用，PSMA有时也称为叶酸水解酶I(FOLHI)或谷氨酸羧基肽酶(GCPII)，其在此从聚-y-谷氨酸化的叶酸除去γ-连接的谷氨酸并且从肽和小分子除去a-连接的谷氨酸。PSMA也具有与人类转铁蛋白受体(TfR)的相似性，原因是PSMA和TfR均是II类糖蛋白。更特别地，PSMA分别显示与TfRl和TfR2的54％和60％的同源性。然而，尽管TfR由于链间巯基连接的形成仅以二聚体形式存在，PSMA则能够以二聚体或单体形式存在。不同于许多其它膜结合蛋白，PSMA以与细胞表面结合受体比如维生素受体相似的方式发生快速内化进入细胞。PSMA通过网格蛋白包覆的凹陷内化，随后能够循环至细胞表面或到达溶酶体。已表明的是，PSMA的二聚体和单体形式是可相互转化的，但是互变的直接证据仍有争论。尽管如此，仅PSMA的二聚体才具有酶活性，而单体则没有。尽管PSMA对前列腺癌细胞的细胞表面的作用仍然未知，已认识到的是PSMA代表选择性和/或特异性递送生物学活性剂包括诊断剂、成像剂和治疗剂至所述前列腺癌细胞的可行靶标。抗-PSMA单克隆抗体(mAb)7E11的放射性-免疫缀合物(称为scan)目前用来诊断前列腺癌的转移和复发。然而，该试剂倾向于产生难于理解的图像(Lange,P.H.PROSTASCINTscanforstagingprostatecancer.Urology2001,57,402-406；Haseman,M.K.；etal.CancerBiotherRadiopharm2000,15,131-140；Rosenthal,S.A.；etal.TechUrol2001,7,27-37)。它结合至在坏死的前列腺癌细胞中的PSMA的细胞内表位。最近，已开发出结合至PSMA细胞外区域的单克隆抗体，并且已放射性标记的和在PSMA-阳性前列腺肿瘤动物模型中显示聚集。然而，用单克隆抗体诊断和检测肿瘤已受到低渗透性的限制，原因是其大尺寸(150，000Da)和从非靶向组织的慢清除率。此外，放射性成像剂或光学成像剂的选择性靶向对于成像或治疗意图都是有挑战的，原因是其长半衰期(～30天)。特别是，患者不得不在医院停留更长天数和花费更多医药费。荧光引导式手术的两种希望途径目前在受到集中调查以用于诊所当中。在一种方法中，可激活的NIR荧光探针(由于邻近所附的猝灭剂其稳态荧光很低)在恶性组织中释放猝灭剂后则变得高度荧光。最通常使用的释放机理之一牵涉在染料与能够被富肿瘤的蛋白酶(也即组织蛋白酶、半胱天冬酶和基质金属蛋白酶)特异性裂解的猝灭剂之间掺入肽序列。该策略的主要优势是在缺少活化酶的组织中不存在荧光，允许沿着排泄途径(例如肾、膀胱、肝)的组织保持无荧光，例外是它们偶然表达了裂解酶。所述肿瘤活化的NIR染料还能够在肿瘤块中产生实质荧光，条件是恶性病灶富集了裂解蛋白酶且释放的染料保留在肿瘤当中。该方法的主要缺点产生自许多有关水解酶的劣肿瘤特异性(其中绝大多数也在发生天然重塑或经历炎症的健康组织中表达)。此外，希望蛋白酶的丰度可以随肿瘤块变化，导致荧光在某些恶性病灶缓慢或无活化而在另一些中快速产生荧光。绝大多数时候，这些可激活的肽含有超过20个由肽键连接的氨基酸，这能导致较高分子量，更长前导时间(24h)，肽键在循环中被肽酶裂解，高的假阳性结果和很高的生产成本。可激活染料使用的其它释放机理是在循环间和在肿瘤中的pH差异或氧化还原电位的变化。第二，荧光染料缀合至肿瘤-特异性靶向配体，其导致附着的染料在过表达配体的受体的癌症中聚集。虽然靶向PSMA的抗体-NIR染料本文档来自技高网...

【技术保护点】
下式化合物：B‑X‑Y‑Z，其中B包含能够结合至前列腺特异性膜抗原(PSMA)的化合物，X包含烃链或含杂原子的烃链，Y包含至少一种氨基酸或其衍生物，和Z包含近红外(NIR)染料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 US 62/216,1571.下式化合物：B-X-Y-Z，其中B包含能够结合至前列腺特异性膜抗原(PSMA)的化合物，X包含烃链或含杂原子的烃链，Y包含至少一种氨基酸或其衍生物，和Z包含近红外(NIR)染料。2.权利要求1的化合物，其中B选自小分子，配体，抑制剂，激动剂及其衍生物。3.权利要求1的化合物，其中B是2-[3-(1,3-二羧基丙基)-脲基]戊二酸(DUPA)或其衍生物。4.权利要求1的化合物，其中X是疏水间隔物。5.权利要求1的化合物，其中X的长度是7个原子至14个原子。6.权利要求1的化合物，其中X选自8氨基辛酸(EAOA)，聚乙二醇(PEG)，和聚乙烯胺(PEA)连接体。7.权利要求1的化合物，其中X是EAOA。8.权利要求1的化合物，其中X是N-氨基-dPEG2-酸。9.权利要求1的化合物，其中Y包含带负电的氨基酸。10.权利要求1的化合物，其中Y包含带正电的氨基酸。11.权利要求1的化合物，其中Y包含芳族氨基酸。12.权利要求1的化合物，其中Z具有正电荷。13.权利要求1的化合物，其中Z具有负电荷。14.权利要求1的化合物，其中Z选自LS288，IR800，SP054，S0121，KODAK，S2076，S0456，15.权利要求1的化合物，其中B包含DUPA或其衍生物；X选自EAOA，PEG和PEA；Y选自苯丙氨酸-酪氨酸，组氨酸-酪氨酸，苯丙氨酸-精氨酸-酪氨酸，和组氨酸-酪氨酸；和Z包含S0456。16.下述结构式的化合物：或其药学上可接受的盐，或其同位素，其中：R1代表氢或SO3H；R2代表氢，或CH3，或C3H6SO3-，或C3H6SO3H或C4H8SO3-，或C4H8SO3H或C3H6N+(CH3)3；R3和R5各自代表碳，任选地一个或多个共享键，或氧，或硫，或氮R4代表碳，具有任选的一个或多个共享键；R6代表氮，氧，或硫或无原子(在芳族环与乙烯基环之间的直接C-C键)；R7是任选的且当存在时代表给电子芳族取代基团；R8是任选的且当存在时代表具有芳族氨基酸的连接体，所述芳族氨基酸是比如Phe、Trp、His、Tyr或其衍生物，和/或阳离子氨基酸比如Arg、Lys或其衍生物，和/或阴离子氨基酸比如Asp、Glu或其衍生物，和/或芳族/阳离子/阴离子酸的非天然氨基酸或其衍生物；R9是任选的且当存在时代表线性碳链，或聚乙二醇连接体，聚乙烯胺连接体，阳离子连接体或其衍生物；R10代表CO2H，PO3H2，SO3H，CH2SO3H，CH2CONHCH2SO3H，CH2CONHCH2CH2SO3H；R11代表CO2H，SO3H，CH2CONHCH2SO3H，CH2CONHCH2CH2SO3H；和R12独立地代表氢，甲基，CH2COOH，CH2和可以任选地各自代表共享键的CH2。17.权利要求16的化合物，其中所述化合物选自：或其外消旋混合物。18.下述结构式的化合物：或其药学上可接受的盐，或其同位素，其中：R1代表氢或SO3H；R2代表氢，或CH3，或C3H6SO3-，或C3H6SO3H或C4H8SO3-，或C4H8SO3H或C3H6N+(CH3)3；R3和R5各自代表碳，任选地一个或多个共享键，或氧，或硫，或氮R4代表碳，具有任选地一个或多个共享键；R6代表氮，氧，或硫或无原子(在芳族环与乙烯基环之间的直接C-C键)；R7是任选的且当存在时代表给电子芳族取代基团；R8是任选的且当存在时代表具有芳族氨基酸的连接体，所述芳族氨基酸是比如Phe、Trp、His、Tyr或其衍生物，和/或阳离子氨基酸比如Arg、Lys或其衍生物，和/或阴离子氨基酸比如Asp、Glu或其衍生物，和/或芳族/阳离子/阴离子酸的非天然氨基酸或其衍生物；R9是任选的且当存在时代表线性碳链，或聚乙二醇连接体，聚乙烯胺连接体，阳离子连接体或其衍生物；R10代表CO2H，PO3H2，SO3H，CH2SO3H，CH2CONHCH2SO3H，CH2CONHCH2CH2SO3H；R11代表CO2H，SO3H，CH2CONHCH2SO3H，CH2CONHCH2CH2SO3H；和R12独立地代表氢，甲基，CH2COOH，CH2和可以任选地各自代表共享键的CH2。19.权利要求18的化合物，其中所述化合物选自：20.下述结构式的化合物：或其药学上可接受的盐，或其同位素，其中：R1代表氢或SO3H；R2代表氢，或CH3，或C3H6SO3-，或C3H6SO3H或C4H8SO3-，或C4H8SO3H或C3H6N+(CH3)3；R3和R5各自代表碳，任选地一个或多个共享键，或氧，或硫，或氮；R4代表碳，具有任选地一个或多个共享键；R6代表氮，氧，或硫或无原子(在芳族环与乙烯基环之间的直接C-C键)；R7是任选的且当存在时代表给电子芳族取代基团；R8是任选的且当存在时代表具有芳族氨基酸的连接体，所述芳族氨基酸是比如Phe、Trp、His、Tyr或其衍生物，和/或阳离子氨基酸比如Arg、Lys或其衍生物，和/或阴离子氨基酸比如Asp、Glu或其衍生物，和/或芳族/阳离子/阴离子酸的非天然氨基酸或其衍生物；R9是任选的且当存在时代表线性碳链，或聚乙二醇连接体，聚乙烯胺连接体，阳离子连接体或其衍生物；R10代表CO2H，PO3H2，SO3H，CH2SO3H，CH2CONHCH2SO3H，CH2CONHCH2CH2SO3H；R11代表CO2H，SO3H，CH2CONHCH2SO3H，CH2CONHCH2CH2SO3H；和R12独立地代表氢，甲基，CH2COOH，CH2和可以任选地各自代表共享键的CH2。21.权利要求20的化合物，其中所述化合物选自：22.权利要求1的化合物，其中氨基酸包括含氧侧链基团。23.权利要求22的化合物，其中包括含氧侧链基团的氨基酸选自苯丙氨酸-酪氨酸，苯丙氨酸-丝氨酸，和苯丙氨酸-酪胺。24.权利要求22的化合物，其中包括含氧侧链基团的氨基酸是苯丙氨酸-酪氨酸。25.权利要求1的化合物，其中氨基酸包括含硫侧链基团。26.权利要求25的化合物，其中包括含硫侧链基团的氨基酸选自苯丙氨酸-半胱氨酸，苯丙氨酸-甲硫氨酸，苯丙氨酸-硒基半胱氨酸，或组氨酸-半胱氨酸。27.权利要求25的化合物，其中包括含硫侧链基团的氨基酸是苯丙氨酸-半胱氨酸。28.权利要求1的化合物，其中氨基酸包括含氮侧链基团。29.权利要求28的化合物，其中包括含氮侧链基团的氨基酸选自苯丙氨酸-赖氨酸，苯丙氨酸-鸟氨酸，苯丙氨酸-精氨酸，或组氨酸-赖氨酸。30.权利要求28的化合物，其中包括含氮侧链基团的氨基酸是苯丙氨酸-赖氨酸。31.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·库拉拉特恩，P·S·洛，P·嘉嘉里，C·梅尔斯，
申请(专利权)人：目标实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US