本发明专利技术提供了用于标记半胱氨酸蛋白酶的基于活性的探针化合物。该化合物通过特异性靶标元件靶向蛋白酶。所述化合物还包括可检测元件，如荧光标记、放射性标记或螯合剂。在一些情况中，该化合物还包括淬灭元件，其与蛋白酶发生反应后释放。本发明专利技术还提供了包含所述化合物的组合物，以及所述化合物的使用方法，例如在动物体内标记蛋白酶以及在动物体内使肿瘤可视化。
Activity-based probe compounds, compositions and their use methods
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于活性的探针化合物、组合物及其使用方法
相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月23日递交的美国临时申请No.62/438,959的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入本文。政府支持说明本专利技术是在政府支持的合同EB005011(由美国国立卫生研究院颁发)的项目下作出的。政府对本专利技术拥有特定的权利。
技术介绍
目前正在开发各种技术以用于分子成像和疾病监测的领域。特别是，光学荧光成像是一种由于其敏感性、特异性和非侵入性而开始呈现出作为临床工具潜力的方法。荧光光学探针的特异性在某些情况下可以通过它们的生物靶标来提供。例如，如果探针的荧光只在酶反应的情况下释放时，在生物样品中通过酶靶标识别的光学探针往往产生非常特异性的信号。理想情况下，即使在荧光信号已经通过酶反应被激活的情况下，探针的荧光部分也与它的酶靶标保持相连。已经公开了将这样的基于荧光活性的探针(ABP)用于蛋白酶靶标。Blum等，(2009)PLoSOne4:e6374；doi:10.1371/journal.pone.0006374。通过ABP与酶的活性位点催化残基之间的反应而生成的永久性共价键，从而能够从简单的荧光底物中区分出ABP。虽然由于由靶标酶进行的催化反转而导致的信号放大使得荧光底物可能似乎是有利的，但是已经发现，APB由于对靶标酶的共价修饰，表现出了增加的组织摄入动力学和在靶组织中延长的探针保持期。其中，所关注的与基于荧光的光学探针一起使用的靶标酶是蛋白酶，特别是半胱氨酸蛋白酶。半胱氨酸组织蛋白酶是在健康与疾病中起到重要作用的蛋白酶家族。Reiser等，(2010)J.Clin.Invest.120:3421-31。虽然它们的功能已经主要描述为限制于胞内体途径中，然而越来越多的证据证明它们是基质降解的主要调节子，表明了它们也在细胞外发挥作用。&Wilson(2011)RoleofCysteineCathepsinsinExtracellularProteolysis.BiologyofExtracellularMatrixVolume223-51。此外，已经表明，半胱氨酸组织蛋白酶家族成员是若干种类型的癌症的发展和进程的主要参与者。Mohamed&Sloane(2006)Nat.Rev.Cancer(2006)6:764-75；Palermo&Joyce(2008)TrendsPharmacol.Sci.29:22-8。此外，已在癌症中观察到半胱氨酸组织蛋白酶内源抑制剂(半胱氨酸蛋白酶抑制剂)表达的改变。Cox(2009)Cystatinsandcancer.Front.Biosci.14:463-74。这些观察，与胞内和胞外环境的潜在变化相结合，强调了允许在天然肿瘤微环境的情况中，直接评估这些蛋白酶的活性的工具的重要性。已经合成了针对半胱氨酸组织蛋白酶家族的若干种ABP。Edgington等，(2011)Curr.Opin.Chem.Biol.15:798-805。特别地，荧光淬灭ABP(qABP)已被证明是在组织水平、细胞水平和蛋白水平上，用于癌症的非侵入性光学成像以及随后表征靶组织蛋白酶的强有力的工具。Blum等，(2007)Nat.Chem.Biol.3:668-77；Verdoes等.(2012)Chem.Biol.19:619-28。已经报道了基于2,3,5,6-四氟苯氧基芳基甲基酮反应性基团的基于活性的二肽肽酶I的抑制剂(Deu等，(2010)ChemBiol.17:808-819)，但是这些抑制剂是非肽的，并且不包括可检测的基团。还报道了用于含有活性蛋白酶(如组织蛋白酶)的细胞的荧光成像的淬灭的基于活性的肽抑制剂。参见，例如，美国专利申请公开No.2007/0036725。这些探针采用了酯连接的酰氧基甲基酮反应性基团来结合蛋白酶活性位点。在一些情况中，基于活性的荧光探针是非肽探针。参见，例如，PCT国际公开No.WO2012/118715。在一些情况中，基于活性的探针用于放射性标记其靶标酶。参见，例如，PCT国际公开No.WO2009/124265。PCT国际公开No.WO2012/021800；美国专利申请公开No.2002/0052323；美国专利申请公开No.2002/0028774；PCT国际公开No.WO96/41638和欧洲专利申请公开No.EP0272671报道了其他基于活性的胱天蛋白酶和其他半胱氨酸蛋白酶抑制剂。然而，在该领域仍然需要新型的基于活性的半胱氨酸蛋白酶的荧光探针，其具有更高的细胞摄取率，靶向更广谱的半胱氨酸蛋白酶活性，并且提供提高的检测灵敏性和较低的背景信号。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于标记半胱氨酸蛋白酶的化合物、组合物以及所述化合物和组合物的使用方法，从而解决了上述问题和其它问题。特别地，根据本专利技术的一个方面，提供一种由结构式(II)表示的化合物：其中D包含苯并吲哚染料；L1是连接基团；AA1是氨基酸侧链；U是O、NH或S；R1是烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂芳基、杂芳烷基、环烷基、环烯基、环烷基烷基、杂环基、杂环基烷基或保护基，并任选地由1个至3个A基团所取代；各A独立地是烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷酰基、烷氨基、芳基、芳氧基、芳基氨基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷酰基、芳烷氨基、杂芳基、杂芳氧基、杂芳基氨基、杂芳烷基、杂芳烷氧基、杂芳烷酰基、杂芳烷氨基、环烷基、环烯基、环烷基烷基、环烷氧基、环烷酰基、环烷氨基、杂环基、杂环氧基、杂环基氨基、杂环基烷基、杂环基烷氧基、杂环基烷酰基、杂环基烷氨基、羟基、硫代基、氨基、烷酰基氨基、芳酰基氨基、芳烷酰基氨基、烷基羧基、碳酸酯、氨基甲酸酯、胍基、脲基、卤基、三卤代甲基、氰基、硝基、磷酰基、磺酰基、磺氨基或叠氮基；L3是连接基团；和Q包含淬灭剂。在一些实施方案中，所述苯并吲哚染料具有以下结构：其中o是1至4的整数；R2是C2-C8烷基，任选地被磺酸酯或碳酸酯取代；各R3独立地是C1-C6烷基；和L4是任选取代的烷基连接基团，其中各碳原子任地选被杂原子替代。在更具体的实施方案中，所述苯并吲哚染料具有以下结构：在结构式(II)的化合物的实施方案中，L1是任选取代的烷基连接基团，其中各碳原子任地选被杂原子替代，AA1是芳烷基氨基酸侧链，任选地被1个至3个A基团所取代，U是O，L3是任选取代的烷基连接基团，其中各碳原子任地选被杂原子替代，或L3-Q是其中R包括QSY淬灭剂或QC-1淬灭剂；并且n是1至8的整数。更具体而言，所述QSY淬灭剂可以是亲水性QSY淬灭剂或磺基-QSY淬灭剂。在一些实施方案中，所述QC-1淬灭剂具有以下结构：在其他实施方案中，本专利技术的化合物具有式(III)：其中R包括QSY淬灭剂或QC-1淬灭剂；并且M和n独立地是1至8的整数；并且R1、AA1和D如上所定义。更具体而言，在这些化合物中，R可以是并且D可以是在甚至更具体的实施方案中，化合物可以具有以下结构：根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了包含本专利技术化合物和药学上可接受的载体的组合物，其用于在动物体内标记蛋白酶。根据本专利技术的还另一方面，本专利技术提供了一种在动物体内标记蛋白酶的方法，该方法包括以下步骤：向动物施用本专利技术的组合物。本专利技术还提供了本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于标记蛋白酶的化合物，其具有下式(II)：
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 US 62/438,9591.一种用于标记蛋白酶的化合物，其具有下式(II)：其中D包含苯并吲哚染料；L1是连接基团；AA1是氨基酸侧链；U是O、NH或S；R1是烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂芳基、杂芳烷基、环烷基、环烯基、环烷基烷基、杂环基、杂环基烷基或保护基，并任选地由1个至3个A基团所取代；各A独立地是烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷酰基、烷氨基、芳基、芳氧基、芳基氨基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷酰基、芳烷氨基、杂芳基、杂芳氧基、杂芳基氨基、杂芳烷基、杂芳烷氧基、杂芳烷酰基、杂芳烷氨基、环烷基、环烯基、环烷基烷基、环烷氧基、环烷酰基、环烷氨基、杂环基、杂环氧基、杂环基氨基、杂环基烷基、杂环基烷氧基、杂环基烷酰基、杂环基烷氨基、羟基、硫代基、氨基、烷酰基氨基、芳酰基氨基、芳烷酰基氨基、烷基羧基、碳酸酯、氨基甲酸酯、胍基、脲基、卤基、三卤代甲基、氰基、硝基、磷酰基、磺酰基、磺氨基或叠氮基；L3是连接基团；和Q包含淬灭剂。2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述苯并吲哚染料具有以下结构：其中o是1至4的整数；R2是C2-C8烷基，任选地被磺酸酯或碳酸酯取代；各R3独立地是C1-C6烷基；和L4是任选取代的烷基连接基团，其中各碳原子任地选被杂原子替代。3.根据权利要求2所述的化合物，其中所述苯并吲哚染料具有以下结构：4.根据权利要求1所述的化合物，其中L1是任选取代的烷基连接基团，其中各碳原子任地选被杂原子替代。5.根据权利要求1所述的化合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修·S·博焦，马蒂金·韦尔多斯，
申请(专利权)人：里兰斯坦福初级大学理事会，
类型：发明
国别省市：美国,US
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