专利名称：成像和放射治疗方法
成像和放射治疗方法本发明涉及体内成像和放射治疗的方法及适于肿瘤的体内成像和癌症治疗的药物。其还涉及靶向醛脱氢酶(ALDH)的方法和药物。所述药物具有通过正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像、光学成像(OI)和放射疗法(RT)用于体内成像的实用性。基于肿瘤中存在不同于大部分肿瘤细胞的引发肿瘤的细胞亚群这一原理，近来出现了癌症的干细胞模型。该模型预示着，如果在治疗后留下癌症干细胞，则通过化学疗法或放射疗法根除大部分肿瘤细胞最好也只不过是临时缓解。还已知这些干细胞样群体对标准化学治疗方案中使用的许多烷基化药物更具抵抗性[Gordon，Μ. Y.等，Leuk. Res. 9,1017, 1985]。例如，临床研究已经表明，在除去定向祖细胞但让干细胞群基本完整的自体骨髓移植(ABMT)之前用4-过氧基环磷酰胺G-HC)冲洗样品的益处[Kaizer，H.等，Blood, 65, 1504-1510,1985] 0另外，乳腺癌研究表明肿瘤组织中ALDH表达和不良临床结果之间的相关性且还提出了 ALDH为恶性乳房干细胞的标志[Ginestier，C.等，Cell Stem Cell，l， 555,2007]。令人感兴趣的是，已经表明干细胞对4-HC的差别敏感性与醛脱氢酶的细胞内活性有关[Sahovic,E. Α.等，Cancer Research，48，1223-1226，1988]。诸如醛脱氢酶(ALDH) 的酶体系是理想的标靶。癌症干细胞的数量相对于总肿瘤组成较小，因此使用1 1受体靶向的更传统方法在分子成像和RT应用中具有有限的价值。然而，如果试剂特异性地积聚在干细胞内，则可在干细胞群内获得成像或治疗剂量。该信号放大效应可通过使用自由扩散通过肿瘤块、由细胞内部的酶有效地将其从醛转化为极性羧酸的ALDH的底物来实现，所述羧酸产物优选截留在干细胞内。已知ALDH的荧光底物且通常将其用于从复杂细胞混合物中体内分离干细胞群。W096/36344提供了丹磺酰基氨基乙醛衍生物的实例且 W02008/036419指出了使用BODIPY染料底物ALDEFLU0R检测癌症组织样品中ALDH活性的方法。在两种情况下，染料被干细胞摄取且由ALDH加工以得到细胞内积聚在干细胞中的带负电荷染料。所述细胞随后通过流式细胞仪分选。然而，肿瘤学中仍然存在对于能够辨别癌症干细胞群以提供有价值的预后、诊断和治疗监测信息的体内成像方法的需要。另外，带有诸如碘-131的治疗用放射性核素的癌症干细胞靶向剂可将治疗有效负载直接传送到干细胞，因此增强治疗益处。因此，根据本发明的第一方面，提供检测受试者体内肿瘤干细胞的方法，其包括(i)给予所述受试者ALDH的可检测标记底物；(ii)通过体内成像检测所述ALDH的可检测标记底物的摄取。"ALDH的可检测标记底物”为优选没有其他已知生物活性的ALDH的底物，且其合适地为式(I)化合物A-(B)n-C(O)H(I)或其盐或溶剂合物，其中η为0或1的整数；A为放射成像部分或光学成像部分；B为载体部分；且式(I)化合物的分子量低于800道尔顿。术语“放射成像部分”是指包含(a)适合用PET或SPECT成像的非金属放射性标记，诸如123’124’122I J5Br J6BiV7Bin13NJ1C或18F或(b)螯合的放射成像金属的基团。本发明的一方面，所述放射成像部分包含适合用PET或SPECT成像的非金属放射性标记，合适地选自123’m’122lJ5BrJ6Br、77Br、13N、llc和吁，更合适地为123’m’122i或呷且优选为呷。本领域中已知包含非金属放射性标记的合适放射成像部分，且其通常包含任选还含有1-10个选自氮、氧和硫的杂原子且具有与其共价连接或结合在其中的非金属放射性标记的C1,烃基连接基团，或者，在放射性卤素123’124’122I J5Br J6BiV7Br或18F的情况下，这种放射性标记可直接键合到式(I)化合物的其余部分。放射性卤素放射性标记通常作为诸如[18F]氟乙基或[18F]氟丙基的放射性卤代Cp6烷基或诸如[18F]氟乙氧基或[18F]氟甲氧基的放射性卤代Cp6烷氧基结合。[11C]碳放射性标记通常作为诸如[11C]甲基或[11C]乙基的[11C=Ch6烷基或作为[11C]羰基结合。某些试剂通常用于引入18F放射性标记，其包括N-琥珀酰亚氨基-4-[18F]氟苯甲酸酯、间顺丁烯二酰亚氨基-N-(对-[18F]氟苄基)苯甲酰胺、N-(对-[18F]氟苯基)顺丁烯二酰亚胺和4-[18F]氟苯甲酰甲基溴且例如在Okarvi，European Journal of Nuclear Medicine 28，(7)，2001中评述。辅基和将其结合到配体中的方法的进一步描述可在公开的国际专利申请 W003/080M4、W02004/080492 和 W02006/067376 中见到。当放射成像部分A包含螯合的放射成像金属时，其包含如下定义的螯合基团和放射成像金属。所述螯合基团可直接键合到式(I)化合物的其余部分或可通过任选还含有 1-10个选自氮、氧和硫的杂原子的C1,烃基连接基团连接，所述连接基团用来空间上间隔螯合物与所述化合物的其余部分。如本文所用，术语“放射成像金属”是指正电子发射体， 诸如 64Cu、48V、52Fe 5C0、94mTc、68Gd 或 ；或 γ 发射体，诸如 99U11ICru67Gd 或 67Ga。 优选的放射成像金属选自99ic、64cu、68(;a和mh。一方面，所述放射成像金属为Y发射体， 特别是99mTc。在所有情况下，所述放射成像金属与如下定义的螯合基团螯合。术语“光学成像部分”是指能够在光学成像方法中使用绿色到近红外波长 (500-1200nm、优选600-1000nm)的光直接或间接检测且直接键合到式(I)化合物的其余部分或通过任选还含有1-10个选自氮、氧和硫的杂原子的C1,烃基连接基团连接的荧光染料或发色团。优选所述光学成像部分具有荧光性质且更优选为荧光染料。因为光学成像部分必须适合在哺乳动物体内成像，所以其还必须是生物相容的。术语“生物相容的”是指无毒， 因此适合在给予后没有不良反应或者疼痛或不适的情况下给予哺乳动物体、特别是人体。合适的光学成像部分包括具有广泛不定域电子体系的基团，例如花青、部花青、吲哚菁、酞菁、萘菁、三苯基甲川(triphenylmethine)、卟啉、吡啶输(pyrilium)染料、硫杂吡啶餘〗(thiapyriliup)染料、方酸翰(squarylium)染料、克酮酸锡t (croconium)染料、 奧铕(azulenium)染料、靛苯胺(indoaniline)、苯并吩P^ 嗪锡(benzophenoxazinium) 染料、苯并噻吩并噻嗪锡(benzothiaphenothiazineium)染料、蒽醌、萘醌、阴丹士林 (indathrene)、邻苯二甲酰吖啶酮、三苯酚并醌(triphenoquinone)、偶氮染料、分子内和分子间电荷转移染料和染料络合物、2，4，6_环庚三烯-1-酮、四嗪、双(二硫纶) (bis(dithiolene))络合物、双(苯-二硫醇根)络合物、碘苯胺染料、双(S，0_ 二硫纶)络合物。还可以使用荧光蛋白，诸如绿色荧光蛋白(GFP)和具有不同吸收/发射性质的GFP 的变体。在某些环境下，正如荧光纳米晶体(量子点)，使用某些稀土金属(例如铕、钐、铽或镝)的络合物。优选本发明的光学成像部分不含金属络合物，且优选为合成有机染料。可使用的光学成像部分的特定实例包括荧光素、磺基罗丹明101 (Texas Red)、罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明19、吲哚菁绿、花青染料Cy2、Cy3、Cy3. 5、Cy5、Cy5. 5、Cy7、Marina Blue,Pacific Blue、0regon Green 88>Oregon Green 514、四甲基罗丹明及Alexa Fluor 532、Alexa Fluor 546、Alexa Fluor 555、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor. 633、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680、Alexa Fluor 700 和 Alexa Fluor. 750。根据本发明的合适盐包括(i)生理学上可接受的酸加成盐，诸如衍生自例如盐酸、氢溴酸、磷酸、偏磷酸、硝酸和硫酸的无机酸的酸加成盐以及衍生自例如酒石酸、三氟乙酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、反丁烯二酸、苯甲酸、乙醇酸、葡糖酸、琥珀酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的有机酸的酸加成盐；和(ii)生理学上可接受的碱加成盐，诸如铵盐、碱金属盐(例如钠和钾的盐)、碱土金属盐(例如钙和镁的盐)、与诸如三乙醇胺、N-甲基-D-葡糖胺、哌啶、 吡啶、哌嗪和吗啉的有机碱的盐和与诸如精氨酸和赖氨酸的氨基酸的盐。根据本发明的合适溶剂合物包括与乙醇、水、盐水、生理学缓冲剂和二醇形成的溶剂合物。术语“受试者”是指例如在乳房、结肠、前列腺、骨骼、膀胱、卵巢、胰脏、肠、肺、肾、 肾上腺、肝或皮肤中有肿瘤或怀疑有肿瘤、特别是实体肿瘤的哺乳动物，优选人类。实体肿瘤的实例包括肉瘤和癌，诸如纤维肉瘤、粘液肉瘤、脂肪肉瘤、软骨肉瘤、骨肉瘤、脊索瘤、血管肉瘤、内皮肉瘤、淋巴管肉瘤、淋巴管内皮肉瘤(Iymphangioendotheliosarcoma)、滑膜瘤、间皮瘤、尤文氏肿瘤(Ewing's tumour)、平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳头状癌、乳头状腺癌、囊腺癌、髓样癌、支气管癌、肾细胞癌、肝癌、胆管癌、绒毛膜癌、精原细胞瘤、胚胎癌、 威尔姆斯氏肿瘤(Wilms’ tumour)、子宫颈癌、睾丸肿瘤、肺癌、小细胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、神经胶质瘤、星形细胞瘤、成神经管细胞瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤(endymoma)、松果体瘤、 成血管细胞瘤、听神经瘤、少突胶质细胞瘤、脑膜瘤、黑素瘤、成神经细胞瘤和成视网膜细胞瘤。这种受试者可能已经呈现表现癌症的一种或多种症状，诸如肿块或块，或者可针对癌症被常规筛选，或者由于存在一个或多个风险系数而针对癌症被筛选，可能已经被确定患有癌症，或者从前已经患有癌症但被筛选为症状缓解。术语“癌症患者”是指正被针对诸如如上定义的实体肿瘤的原发或转移性癌症或血液学恶性肿瘤(例如急性或慢性骨髓白血病)治疗的哺乳动物，优选人类。这类癌症的实例包括癌瘤、淋巴瘤、胚细胞瘤、肉瘤和白血病。如本文所用，单独或作为另一术语的一部分的术语“卤素”是指碘、溴、氯或氟。如本文所用，单独或作为另一术语的一部分的术语“烷基”是指直链、支链或环状焼基。如本文所用，单独或作为另一术语的一部分的术语“芳基”是指碳环芳族体系，合适实例有苯基或萘基，更合适地为苯基。如本文所用，术语“烃基”是指由碳和氢组成的有机取代基，这类基团可包括饱和、 不饱和或芳族部分。基团A中的合适“螯合基团”包括式Z的螯合基团，
权利要求
1.检测受试者体内肿瘤干细胞的方法，其包括(i)给予所述受试者ALDH的可检测标记底物；(ii)通过体内成像检测所述ALDH的可检测标记底物的摄取。
2.权利要求1的方法，其中所述ALDH的可检测标记底物为式(I)化合物 ADn-C(O)H(I)或其盐或溶剂合物，其中 η为0或1的整数； A为放射成像部分或光学成像部分； B为载体部分；且所述式(I)化合物的分子量低于800道尔顿。
3.权利要求1或2的方法，其包括 (i)给予所述受试者式(Ia)化合物 ADn-C(O)H(Ia)或其盐或溶剂合物，其中 η为0或1的整数；A为放射成像部分，其包括(a)适合用PET或SPECT成像的非金属放射性标记，诸如 123,124,122lJ5BrJ6BrJ7Br>13N>llc或呷或㈦螯合的放射成像金属，诸如64CU、、、5如、、94mrp 68λλ ι 68广 99mrp 111T 113mT 67ΛΛ ι 67ηlc、 Crd、 Gaλ 1c、 Iru In、 Gd Sc Cra ； B为载体部分；且所述式(Ia)化合物的分子量低于800道尔顿；( )通过体内放射成像检测所述式(Ia)化合物的摄取。
4.权利要求1或2的方法，其包括 (i)给予所述受试者式(Ib)化合物 ADn-C(O)H(Ib)或其盐或溶剂合物，其中 η为0或1的整数；A为光学成像部分，其包括能够在光学成像方法中使用绿色到近红外波长的光直接或间接检测的荧光染料或发色团； B为载体部分；且所述式(Ib)化合物的分子量低于800道尔顿；( )通过体内光学成像检测所述式(Ib)化合物的摄取。
5.权利要求2-4中任一项的方法，其中在所述式(I)、(Ia)或(Ib)化合物中，所述载体部分B具有式-(Ar) p-(X1)tl-(Cp6 烷基)厂其中p、q和r各自为独立地选自0和1的整数，条件是P、q和r中的至少一者为1 ； Ar为稠合或非稠合的1、2或3元芳环体系，且任选包含1-3个选自氮、氧、硫和硼的杂原子且任选具有1-5个选自Cp6烷基、CV6卤代烷基、C1^6烷氧基、CV6卤代烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、羟基CV6烷基和-NR1R2的取代基，其中R1和R2独立地选自氢、Cp6烷基和CV6卤代烷基；且X1 选自-C&-、-CR = CR-、-C = C-, -CR2CO2-, -CO2CR2-, -NRCO-、-CONR-、-NR (C = 0) NR-、-NR(C = S)NR-, -SO2NR-, -NRSO2-, -CR2OCR2-, -C&SC&-和-C&NRC&-，其中 R 各自独立地选自H、CV6烷基、C2_6烯基、C2_6炔基、C1^6烷氧基烷基和Cp6羟基烷基。
6.权利要求2-5中任一项的方法，其中所述式(I)、(Ia)或(Ib)化合物选自式 (Ic)-(Ii)
(,X1 -)q- (CV6 烷基)r
其中A如权利要求2-4中任一项定义，X\q和r如权利要求5中定义，且各芳基任选具有1-5个选自Cp6烷基、Cp6卤代烷基、CV6烷氧基、CV6卤代烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、 羟基Cp6烷基和-NR1R2的取代基，其中R1和R2独立地选自氢、C1^6烷基和Cp6卤代烷基。
7.权利要求6的方法，其中所述式(Ic)化合物具有式(Ic*)[18F]氟.C^6 坑基—(^—(Cy坑基)
8.权利要求6或7的方法，其中所述式(Ic)或(Ic*)化合物选自
9.权利要求6的方法，其中所述式(Id)化合物具有式(IcT)
其中Ad 选自[18F]氟。烷基、[122’123’1241]碘 Cl_6 烷基、[18F]氟 CV6 烷氧基、[122'123'1241]碘 CV6 烷氧基、[18F]氟 CV6 烷基 ΝΗ-、[122a23a24I]碘 Cp6 烷基 ΝΗ-、[18F]氟 C^6 烷基 N((^6 烷基)_、[122'123'1241]碘 Cp6 烷基 N((V6 烷基)-、[18F]氟和[122’123’1241]碘； q和r各自独立地为O或1的整数，条件是如果r为0，则q也为O。
10.权利要求6或9的方法，其中所述式(Id)或(IcT)化合物选自
11.权利要求6的方法，其中所述式(Ie)化合物具有式(Ie*)
12.权利要求6或11的方法，其中所述式(Ie)或(Ie*)化合物选自
13.权利要求6的方法，其中所述式(If)化合物具有式(If*)
其中Af 选自[18F]氟 Ch6 烷基、[122’123’1241]碘 Cl_6 烷基、[18F]氟 CV6 烷氧基、[122·123·124Ι]碘 CV6 烷氧基、[18F]氟 CV6 烷基 ΝΗ-、[122a23a24I]碘 Ch6 烷基 ΝΗ-、[18F]氟 C^6 烷基 N((^6 烷基)_、[122a23a24I]碘 Cp6 烷基 N((V6 烷基)-、[18F]氟和[122’123’1241]碘； Xlf 为-CONH-或-S&NH-；q和r各自独立地为0或1的整数，条件是如果r为0，则q也为0 ；且所述异喹啉环任选被1-3个选自CV6烷基、C1^6卤代烷基、CV6烷氧基、C1^6卤代烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、羟基CV6烷基和-NR1R2的取代基进一步取代，其中R1和R2独立地选自氢、C1^6烷基和CV6卤代烷基。
14.权利要求6或13的方法，其中所述式(If)或(If*)化合物选自
15.权利要求6的方法，其中所述式(Ig)化合物具有式(Ig*)
其中Ag选自[18F]氟Cp6烷基、[122，123，124ηI]碘Cp6烷基、[18F]氟CV6烷氧基、[122，123，124I]碘CV6 烷氧基、[18F]氟 CV6 烷基 ΝΗ-、[122a23a24I]碘 Ch6 烷基 ΝΗ-、[18F]氟 C^6 烷基 N((^6 烷基)_、[122a23a24I]碘 Cp6 烷基 N((V6 烷基)-、[18F]氟和[122’123’1241]碘； Xlg 为-CONH-或-S&NH-；q和r各自独立地为0或1的整数，条件是如果r为0，则q也为0 ；且所述喹啉环任选被1-3个选自CV6烷基、CV6商代烷基、CV6烷氧基、Cp6商代烷氧基、 卤素、氰基、硝基、羟基、羟基CV6烷基和-NR1R2的取代基进一步取代，其中R1和R2独立地选自氢、Cp6烷基和CV6卤代烷基。
16.权利要求6或15的方法，其中所述式(Ig)或(Ig*)化合物选自
17.权利要求6的方法，其中所述式(Ih)化合物具有式α『)
其中Ah不存在或选自[18F]氟Cp6烷基、[ I]碘CV6烷氧基、[18F]氟CV6烷基ΝΗ-、[122，123，124I]碘Cp6烷基、[18F]氟Ch6烷氧基、[122,123,124I]碘CV6烷基ΝΗ-、[18F]氟Cp6烷基1-6 18ΓN ((V6 烷基)-、[122,123,124I]碘C1^烷基N(C1^烷基)_、[18F]氟和[122，123，124I]碘；Xlh 为-CONH-或-S&NH-；q和r各自独立地为0或1的整数，条件是如果r为0，则q也为0 ；且所述芳环任选被1-3个选自CV6烷基、CV6卤代烷基、CV6烷氧基、Cp6卤代烷氧基、^ 素、氰基、硝基、羟基、羟基C^6烷基和-NR1R2的取代基进一步取代，其中R1和R2独立地选自氧、Cp6烷基和CV6卤代烷基。
18.权利要求6或17的方法，其中所述式(Ih)或(ΠΟ化合物选自
19.权利要求6的方法，其中所述式(Ii)化合物具有式(IO(,Xhq—iCw 坑基)
其中Ai 选自[18F]氟。烷基、[122’123’1241]碘 Cl_6 烷基、[18F]氟 CV6 烷氧基、[122'123'1241]碘 CV6 烷氧基、[18F]氟 CV6 烷基 ΝΗ-、[122a23a24I]碘 Cp6 烷基 ΝΗ-、[18F]氟 C^6 烷基 N((^6 烷基)_、[122a23a24I]碘 Cp6 烷基 N((V6 烷基)-、[18F]氟和[122’123’1241]碘； Xli 为-CONH-或-S&NH-；q和r各自独立地为O或1的整数，条件是如果r为0，则q也为O ； 且所述吲哚环任选被1-3个选自CV6烷基、CV6卤代烷基、CV6烷氧基、Cp6卤代烷氧基、 卤素、氰基、硝基、羟基、羟基CV6烷基和-NR1R2的取代基进一步取代，其中R1和R2独立地选自氢、Cp6烷基和CV6卤代烷基。
20.权利要求6或19的方法，其中所述式(Ii)或(ΙΓ)化合物选自
21.监测受试者体内肿瘤的治疗效果的方法，所述方法包括根据权利要求1-20中任一项的步骤(i)和(ii)，任选但优选例如在治疗之前、治疗期间和治疗之后重复进行。
22.放射治疗癌症患者的方法，其包括给予所述癌症患者有效量的ALDH的放射疗法标记底物，其中所述ALDH的放射疗法标记底物为式(II)化合物 R*-(B)m-C (O)H (I I) 或其盐或溶剂合物，其中 m为0或1的整数；R* 为放射治疗部分，其包括选自,、呷、16^、177!^、6^!、15^!!、19、、1。^、186!^、"^^ 89Sr、32P、188Re、9°Y、211At、212Bi、213Bi、51Cr、67(;a、75k、77Br、123I、mIn、99mTC 和 201Tl 的治疗用放射性核素；且B为如权利要求2或5中定义的载体部分；且所述式(II)化合物的分子量低于800道尔顿。
23.权利要求22的方法，其中所述式(II)化合物为选自式(IIc)-(IIi)的化合物
其中R*如权利要求22中定义，且X\q和r如权利要求5中定义且各芳基任选具有1_5 个选自Cp6烷基、CV6卤代烷基、C1^6烷氧基、Cp6卤代烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、羟基 C1^6烷基和-NR1R2的取代基，其中R1和R2独立地选自氢、CV6烷基和CV6卤代烷基。
24.药物制剂，其包含如权利要求2-20中定义的式(I)、(Ia)-(Ii)、(Ic*)-(Ii*)化合物或如权利要求22或23中定义的式(II)、(IIc)-(IIi)化合物或其任何者的盐或溶剂合物和药学上可接受的赋形剂。
25.用于药物中的如权利要求2-20中定义的式(I)、(Ia)-(Ii)、( Ο-( Γ)化合物或如权利要求22或23中定义的式(II)、(IIc)-(IIi)化合物或其任何者的盐或溶剂合物。
26.用于权利要求1-21中任一项的方法中的如权利要求2-20中定义的式(I)、 (Ia)-(Ii), (Ic*)-(Ii*)化合物或其任何者的盐或溶剂合物。
27.用于权利要求22或23的方法中的如权利要求22或23中定义的式(II)或 (IIc)-(IIi)化合物或其任何者的盐或溶剂合物。
28.如权利要求6-20中任一项定义的式(Ic)-(Ii)、(IC*)-(lO化合物或其任何者的盐或溶剂合物。
29.如权利要求23中定义的式(IIc)-(IIi)化合物或其任何者的盐或溶剂合物。
全文摘要
本发明涉及体内成像和放射治疗的方法及靶向醛脱氢酶(ALDH)并适于肿瘤的体内成像和癌症治疗的药物。
文档编号A61K51/04GK102186505SQ200980142389
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月20日 优先权日2008年10月21日
发明者A·卡斯伯特森, P·B·艾弗森, R·巴拉, 库兰加拉 V·R·库尼伊尔 申请人:通用电气健康护理有限公司, 通用电气公司