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【专利说明】金属络合物及其氟化 发明领域
[0001] 本发明涉及利用1SF通过氟连接到金属络合物标记生物分子的方法，其中金属络 合物缀合到生物分子。本发明突出强调氢键（H-键）加入金属络合物支架，和如何能够用 此提高氟化物加入的动力学。本发明也提供体内成像的药物组合物、试剂盒和方法。
[0002] 发明背景 用于得到适用于体内成像的放射示踪剂的生物分子1SF放射性标记为得到持断关注的 领域[Schirrmacher氧 Mini-Rev. Org.Chem·，4(4)，317-329 (2007)]。虽然有很多方 法用1SF直接（单步骤）标记小分子，但这些方法一般不适合应用于肽（和较大大分子）。 氨基酸（例如，赖氨酸和精氨酸）的存在使通过亲核取代结合氟化物的标准策略变得困难， 这是由于： (i) 氟化物和这些氨基酸官能之间的氢键相互作用，因此，减小氟化物离子的亲核性； 和/或 (ii) 需要使用较高温度，这可导致肽/蛋白质结构降解或破坏。
[0003] 改进的放射性氟化方法的无机化学方法已由Smith等回顾[Dalton Trans.，迎， 6196-6205 (2011)]〇
[0004] W0 2009/079024 (McBride等）公开用1SF标记分子的"无机"方法，所述方法包括： a) 使1SF与金属反应，以生成1SF金属络合物；并且 b) 使1SF金属络合物结合到分子，以生成要给予受试者的一个或多个1SF标记分子。
[0005] W0 2009/079024教授，用于金属络合物的适合金属选自铝、镓、铟、镥和铊。
[0006] W0 2009/079024的实施例3提供螯合物-肽缀合物頂P 272的各种金属络合物的1SF标记： DOTA-Gln-Ala-Lys(HSG)-D-Tyr-Lys(HSG)-NH2IMP 272 其中D0TA=1，4, 7, 10-四氮杂环十二烷四乙酸， HSG=组胺琥珀酰氨基乙酰基。
[0007] 报告的1SF放射性标记结果为：铟（24%)、镓（36%)、锆（15%)、镥（37%)和钇（2%)。
[0008] W0 2011/068965公开用1SF或19F标记分子的方法，所述方法包括使1SF或 19F和第 ΠΙΑ族金属的络合物结合到螯合部分，其中螯合部分缀合到分子，或者螯合部分以后结合 到分子。W0 2011/068965说明，第ΙΙΙΑ族金属（铝、镓、铟和铊）适用于F结合，但铝是优 选的。
[0009] McBride 等随后报告[J.Nucl.Med·，迎(6)，991-998 (2009)，994 页]，Ga、In、 Zr、Lu和Y不结合頂P 272肽和铝络合物，并且替代金属（Ga、In、Zr、Lu和Y)的金属络合 物在水中不稳定。
[0010] 更近来的公开文献集中在铝作为所选金属并优化所用铝螯合剂，因为铝-氟键是 最强的金属-氟键之一，并且AlFn络合物在体内稳定-[McBride等，Bioconj. Chem.， 11(7)，1331-1340 (2010); Bioconj.Chem·，益，1793-1803 (2011)和Appl. Rad. Isot·， 迎，200-204 (2012)]。优选的螯合剂基于NODA系统，并且NODA-MPAEM用于缀合到生物分 子：
然而，W0 2009/079024、W0 2011/068965和相关公布的现有技术方法确实有一些缺 占 . (a) 生成A1-1SF键的动力学需要用较高温度1SF放射性标记，并且很多生物分子为温度 敏感性； (b) 由于需要避免铝水解，1SF放射性标记这些金属络合物的pH范围（pH 3. 8至4. 2) 相对窄。由于酸敏感不稳定性或聚集风险，这将与所有的生物分子不相容。
[0011] 因此，仍需要允许在温和条件下（例如，温度和pH)有效放射性氟化一定范围生物 分子的替代1SF放射性标记方法。这些方法理想适用于含水条件，因为1SF -般可作为水溶 液得到，并且一些生物分子可能不耐受有机溶剂。在含水或主要含水条件进行标记的能力 排除需要干燥[1SF]氟化物，干燥氟化物一般是涉及"亲核取代"的传统1SF化学所需的。这 具有可进一步通过减少过程步骤简化1SF放射性氟化化学的益处。减少过程步骤，特别是减 少放射合成时间，具有使由于放射性衰变产量损失最大限度减小的益处。
[0012] 本发明 本发明提供一种在以下条件下放射性标记生物分子（特别是肽）的通用方法： (i) 在较低温度（优选室温）； (ii) 在含水（或主要含水）条件； (iii) 在一定pH范围，可调节或适应匹配生物分子/肽的性质； (iv) 其中1SF标记的剂显示高体内稳定性。
[0013] 发明人已发现，选择金属离子和螯合物支架二者均对设计高亲合性氟化物结合剂 关键。本发明的金属离子和金属络合物有数个优点： (a) 金属离子对在水中和在中间pH的氟化物显示高亲合性； (b) 金属中心具有优选的配位数和有限的氧化还原能力-这简化物类形成和化学； (c) 由氟化物离子代替的配位体的取代动力学快得足以（足够完全）在可利用时间接 纳氟化物（基于SF的半衰期），但得到的金属氟化物键强得足以使金属结合的氟化物不容 易在纯化中或在体内失去； (d) 用于1SF标记的前体是可容易合成和纯化的单一明确物类。
[0014] 本发明的金属络合物的以上性质意味关注的非放射性金属络合物可缀合到生物 靶向部分，并且在1SF放射性氟化步骤之前根据需要纯化。由于上述原因，这相对于现有技 术方法有利。
[0015] 不受理论限制，发明人相信，与相应未官能化（即，没有Y1侧基）前体金属络合物 比较，式（II)的非放射性前体金属络合物的Y1侧基具有对氟化物增加的亲合性。官能基 Y1包含氢键给体基团，预料其促进氟化物离子接近金属，因此提高[1SF]_氟化物吸收速率， 并最终导致更快结合1SF。这进而提供更有效的生物分子1SF-放射性标记。
[0016] 发明详述 在第一个方面，本发明提供一种成像剂，所述成像剂包含式I的1SF标记化合物：
其中： 其条件为X1、X2和X 3至少之一为1SF ; Μ 为 Al3+、Ga3+、In3+、Sc3+、Y 3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+或 Lu 3+; Z1为三齿三胺螯合剂，其中所有3个胺给体结合到M，其中Z 1具有至少一个Y基团，也 任选具有与其共价缀合的Q基团； p为1、2或3 ; y为〇或1 ; Y独立为-(Α1) χ-Υ1或-(A ^ x-Y^Q，其中各A1独立为-CH 2-或-0-，其条件为Y不包含任 何键； 其中X为数值1至6的整数；并且 Y1 为-NHR a、-NH(CH2)2NHRa、-NH(CH 2)3NHRa、_(C=0)NHRa、-NH(C=0)R a、-NH(C=NH) NHRa、-0Ra、Y2基团或Y 3基团； Y2为：
Y3为 Arg、Lys、Asn、Gin、Ser、Thr 或 Tyr ; 其中Ra独立为H、C i 4烷基、C 2 4烯基、C 2 4炔基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4轻烷基； 并且其中各R1独立为C i 4烷基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4轻烷基； 并且R2独立为H或C i 4烷基或Si (C i 4烷基）3; Q 为-L-[BTM]; L为式-㈧的合成连接基，其中各个A独立为-CR2-、-CR=CR-、-C e C-、-CR2C02-、-C02CR2-、-NRC0-、-C0NR-、-CR=N-〇-、-NR (C=0) NR-、-NR (C=S) NR-、-S02NR-、-NRS02-、-CR20CR2-、_ CR2SCR2-、-CR2NRCR2-、C 4 8亚环杂烷基、C 4 8亚环烷基、-Ar-、-NR-Ar-、-〇-Ar-、-Ar- (CO)-、氛 基酸、糖或单分散聚乙二醇（PEG)结构单元， 其中各个R独立选自H、Q 4烷基、C 2 4烯基、C 2 4炔基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4羟烷基； m为数值1至20的整数； 各个Ar独立为C5 12亚芳基或C 3 12亚杂芳基； BTM为生物靶向部分。
[0017] 第一方面的式I的成像剂包括非放射性三价金属离子（M)的金属络合物，即，其中 金属处于M(III)氧化态（M3+)。术语"金属络合物"是指金属的配位络合物。适合的这些金 属络合物包含螯合剂Z1。式I的金属络合物具有螯合剂Z1的3个胺给体和结合到Μ的三 个卤素 Χ\Χ2和X 3。本发明的适合金属（Μ)包括错、镓、铟、钪、纪、钬、铒、铽、镱或镥。
[0018] 术语"成像剂"是指适用于给哺乳动物体成像的化合物。优选哺乳动物为体内完 整的哺乳动物体，更优选为人受试者。设计这些成像剂以具有对要成像的哺乳动物受试者 最小的药理影响。可优选将成像剂以最低侵入方式给予哺乳动物体，即，在专业医学技能下 进行时对哺乳动物受试者没有实质健康风险。这种最低侵入给药优选静脉注入所述受试者 的外周血管，而不需要局部或全身麻醉。
[0019] 本文所用术语"体内成像"是指非侵入性产生所有或部分哺乳动物受试者内部面 貌的图像的那些技术。本发明的优选成像技术为正电子层析术（PET)。
[0020] 词语"包含"在整个本申请中具有其常规意义，并且意味着所述剂或组合物必须具 有所列的基本成分或组分，但也可另外存在其它成分或组分。词语"包含"包括优选的子集 "基本由…组成"，这意味组合物具有所列的组分，而没有其它成分或组分存在。
[0021] 术语"生物靶向部分"(BTM)是指给予后在哺乳动物体的体内特定部位选择性吸收 或定位的化合物。这些部位可例如牵涉具体病症或指示器官或代谢过程如何起作用。
[0022] 在式I中，Y和/或Q基团缀合到螯合剂（Z1)的骨架或Z1的N给体原子。在Y 为-(AVYLQ时，意味BTM和Y1基团作为Z 1上相同取代基的部分连接。
[0023] 优诜的实施方案 在式I中，优选存在一个Q基团。Q优选位于Y，即y优选为〇，且Y优选为-(Α1) χ-Υ1:。 特别方便在BTM为肽时，Y1为Y3基团，以便Y 1和BTM二者可潜在地形成相同肽中缀合到螯 合剂Z1的部分。
[0024] 在式I中，存在的各Y基团优选共价缀合到Z1的不同胺给体原子。
[0025] 在式I中，Y1优选为式-(C=0) NHR 3或-NH (C=0) Ra的酰胺，或式Y &的Y 2啦咯基：
优选Y2a吡咯基具有各R 4烷基，更优选甲基或二甲基-乙基。
[0026] BTM可为合成或天然来源，但优选合成。术语"合成"具有其常规意义，即人造，与 从天然源分离相反，例如来自哺乳动物体。此类化合物的优点是可完全控制其生产和杂质 分布。因此，天然来源的单克隆抗体及其片段在本文所用术语"合成"的范围外。BTM的分 子量优选最高30, 000道尔顿。更优选分子量在200至20, 000道尔顿的范围内，最优选300 至18, 000道尔顿，400至16, 000道尔顿尤其优选。当BTM为非肽类时，BTM的分子量优选为 最高3, 000道尔顿，更优选200至2, 500道尔顿，最优选300至2, 000道尔顿，400至1，500 道尔顿尤其优选。
[0027] 生物靶向部分优选包括：3至100聚体肽、肽类似物、拟肽或肽模拟物，这些可以为 线形或环状肽或其组合；单氨基酸；酶底物、酶拮抗剂酶激动剂（包括部分激动剂）或酶抑 制剂；受体结合化合物（包括受体底物、拮抗剂、激动剂或底物）；寡核苷酸或寡DNA或寡 RNA片段。酶和/或受体优选对哺乳动物受试者为内源性。
[0028] 术语"肽"是指包含由肽键（即