用于PET成像的亲脂阳离子探针制造技术

本发明专利技术提供了包含亲脂阳离子、疏水部分和PET核的成像探针。本发明专利技术还提供了产生这类成像探针的前体分子以及利用探针分析受试对象的线粒体膜电位的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及为了体内线粒体供能(mitochondrial energisation)的可视化，在诸如正电子发射断层成像术(PET)和单光子发射计算机断层成像术(SPECT)的技术中使用的成像探针。
技术介绍
线粒体功能异常会导致种种病态(pathologies),包括癌症、糖尿病、心脏衰竭、心血管和肝脏疾病、AIDS、自身免疫紊乱、退行性疾病和衰老的病理生理学。线粒体功能障碍引起的疾病常常与线粒体膜电位(Λ Ψπι)的明显变化有关。线粒体膜电位的改变是与凋亡受抑(如癌症)有关；或与凋亡增强(如AIDS和退行性疾病)有关的那些病态的一个重要特性。它还与多种由线粒体功能障碍直接导致的疾病有关，比如DNA突变和氧化应激。因此有必要对患者体内的线粒体功能进行监测。正电子发射断层成像术(PET)是一项广泛用于给生物组织和患者的体内代谢造影的技术。将半衰期很短的正电子发射核子(比如18F)引入探针分子并注射到患者体内。然后探针在某些组织中累积。利用PET扫描仪可以由Y射线的放射显示出探针的位置，并由断层成像中推导出探针的局部浓度。由于跨越内膜的负膜电位，诸如四苯基磷镏阳离子或三苯基磷彳t阳离子的亲脂性阳离子能够穿过细胞质和线粒体膜，有选择性地在线粒体中累积。基于简单TPP阳离子的示踪剂已被建议用于线粒体功能障碍成像(Cheng etal (2005)J. Label . Compd. Radiopharm. 48:131-137)、肿瘤成像(Madar et al(1999)J. Nucl. Med. 40:1180-1185; Wang et al (2007) 50:5057-5069)和冠状动脉疾病的诊断成像(Madar et al(2006)J. Nucl. Med. 47:1359-1366)。本专利技术涉及对已知靶向线粒体的PET探针的改进。附图简述附图说明图1-实施例中使用的TPP阳离子的结构。图2-1v(静脉)注射后，[3H]MitoQ摄入小鼠组织的时程图。小鼠经iv尾静脉注射被给予IOOnmol [3H]MitoQ大丸药。在所示的时间点，处死小鼠并确定组织中的[3H]MitoQ含量。数据是nmol MitoQ/g湿重组织，是每个时间点两只独立小鼠的平均值土范围。A，肝和肾；B，心脏、肌肉、脑和白色脂肪组织(脂肪)；(和0，分别是注射MitoQ后头I小时的肝和肾的视图(C)以及心脏、肌肉、脑和白色脂肪组织(脂肪)的视图(D)。图3-1v注射后[3H]TPP化合物从循环系统清除的时程图。小鼠经iv尾静脉注射被给予IOOnmol [3H]TPP大丸药。在所示的时间点，处死小鼠并确定血液中的[3H]TPP含量。数据是nmol TPP化合物/ml血，是每个时间点两只独立小鼠的平均值土范围。A，[3H]MitoQ ；B, [3H]癸基 TPP 和[3H]氟代^^一烷基 TPP ；C, [3H] TPMP。图4-[3H]癸基TPP和[3H]氟代十一烷基TPP摄入组织的时程图。小鼠经iv尾静脉注射被给予IOOnmol [3H]癸基TPP或[3H]氟代i^一烷基TPP大丸药。在所示的时间点，处死小鼠并确定组织中的[3H]癸基TPP或[3H]氟代十一烷基TPP含量。数据是每个时间点两只独立小鼠的平均值土范围。A，肝和肾的[3H]癸基TPP含量；B，心脏、肌肉、脑和白色脂肪组织(脂肪)的[3H]癸基TPP含量；C，所有组织的[3H]氟代十一烷基TPP含量。图5-[3H]TPMP摄入组织的时程图。小鼠经尾静脉注射IOOnmol [3HlTPMP大丸药。在所示的时间点，处死小鼠并确定组织中的[3H]TPMP含量。数据是每个时间点两只独立小鼠的平均值土范围。A，肝和肾含量；B，心脏、肌肉、脑和白色脂肪组织(脂肪)含量。图6-TPP化合物在不同时间点摄入组织的比较。小鼠经iv注射100nmol[3H]MitoQ, [3H]癸基 TPP、[3H]氟代i^一烷基 TPP 或[3H] TPMP 大丸药，在 15 分钟(A, B)、Ih (C，D)或5h(E，F)的时间点，处死小鼠并确定[3H] TPP化合物的组织含量。数据是每个时间点两只独立小鼠的平均值土范围，A、C和E中是nmol TPP化合物/g湿重组织，B，D和F是nmolTPP化合物/ml血。图7-TPP化合物的体内线粒体摄入。A，经尾静脉给小鼠注射IOOnmol [3H]氟代i^一烷基TPP大丸药。15分钟后，小鼠经ip注射DNP (200或300 μ g/kg)或载体盐水，再过15分钟后，处死小鼠并确定组织中的[3H]氟代十一烷基TPP含量。数据是每个条件下两只独立小鼠的平均值土范围。B，显示IAM-TPP被摄入细胞内的线粒体中，并在那里与巯基蛋白反应形成能够通过免疫印迹检测的硫醚加合物。C，IAM-TPP与细胞内线粒体结合的共聚焦图像。C2C12细胞与IyM IAM-TPP温育3h± 10 μ M FCCP。然后将细胞固定，通过用抗TPP部分的抗血清标记来确定TPP部分在细胞内的位置，经免疫荧光共聚焦显微镜可视化。对照试验证实，IAM-TPP结合部位与线粒体特异性染料Mitotracker Orange有共同定位(数据未显示)。D，经尾静脉给小鼠注射500nmol IAM-TPP大丸药。I小时后，处死小鼠，制备肝和心脏线粒体。经SDS-PAGE分离线粒体(40 μ g蛋白质)，用抗TPP部分的抗血清经免疫印迹检测标记有IAM-TPP的蛋白。用未接触过IAM-TPP的小鼠的线粒体作为对照。在三只独立小鼠上重复试验,结果相似。图8-靶向线粒体的PET探 针18F-氟代i^一烷基TPP的合成。专利技术各方面的概述本专利技术人惊奇地发现，如果通过例如引入疏水部分来提高成像探针的疏水性，会极大提高探针在线粒体中累积的程度，并加强探针从循环系统的清除，产生更大的组织循环比。这些因素一起表明本专利技术的靶向线粒体的疏水性成像探针比目前使用的体内线粒体供能可视成像探针灵敏20-100倍，并且有更好的组织加载和对比性能。因此，本专利技术第一方面中提供了包含亲脂阳离子、疏水部分和PET核的成像探针。所述成像探针可以用于例如正电子发射断层成像术(PET)和/或单光子发射计算机断层成像术(SPECT)中。亲脂阳离子可以是或者包含三苯基磷镕(triphenylphosphonium, TPP)。疏水部分可以是或者包含脂肪链，例如含至少5个碳原子的脂肪链。疏水部分可以包含线性烷基链，例如线性癸基或十一烷基链。PET核可以是例如18F。所述疏水部分可以作为亲脂阳离子和PET核的连接分子。本专利技术第二方面提供了分析受试对象中线粒体膜电位的方法，所述方法包括以下步骤(i)将专利技术第一方面所述的成像探针给予受试对象；(ii)探针的可视化；和(iii)推导线粒体膜电位的绝对值或相对值。通过分析线粒体膜电位，可以例如将肿瘤可视化、研究线粒体损伤、诊断/监测涉及受试对象中线粒体供能改变的病态，或者用于考察测试化合物对线粒体电位的影响。本专利技术第三方面提供了专利技术第一方面的成像探针，其用于(i)分析线粒体膜电位的方法；(ii)受试对象体内肿瘤可视化的方法；(iii)考察受试对象中线粒体损伤的方法；(iv)诊断和/或监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.01 GB 1005624.0;2010.04.01 US 61/320,2211.成像探针，其包含亲脂阳离子、疏水部分和PET核。2.权利要求1的成像探针，其中所述亲脂阳离子是或者包含三苯基磷^(TPP)。3.权利要求1或2的成像探针，其中所述疏水部分包含含有至少5个碳原子的脂肪链。4.权利要求3的成像探针，其中所述疏水部分包含含有8-15个碳原子的脂肪链。5.权利要求4的成像探针，其中所述疏水部分包含线性烷基链。6.前述权利要求任一项的成像探针，其中所述疏水部分作为亲脂阳离子和PET核之间的连接物。7.前述权利要求任一项的成像探针，其中所述PET核选自下组nC、18F、76Br、1231、1241、1311、13N 或 150。8.分析受试对象中的线粒体膜电位的方法，包括以下步骤 (i)将前述权利要求任一项的成像探针给予受试对象； ( )探针的可视化；和 (iii)推导线粒体膜电位。9.使受试对象体内肿瘤可视化的方法，包括用权利要求8的方法分析线粒体膜电位的步 骤。10.考察受试对象中线粒体损伤的方法，包括用权利要求8的方法分析线粒体膜电位的步骤。11.诊断和/或监测与线粒体供能改变有关的病态的方法，包括用权利要求8的方法分析线粒体膜电位的步骤。12.研究测试化合物对线粒体电位的影响的方法，包括将测试化合物给予受试对象和用权利要求8的方法分析线粒体...

【专利技术属性】
技术研发人员：DK梅农，MP默菲，FI艾格波西奥，RAJ史密斯，
申请(专利权)人：医疗研究局，剑桥企业有限公司，奥塔戈大学，
类型：
国别省市：