CN101089020B - 血管活性肠肽类似物及其放射性标记物,以及它们的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VIP类似物,其具有SEQ ID No.1所示的氨基酸序列,即将VIP氨基酸序列中第8位的天冬氨酸残基和第15、21位赖氨酸残基替换成精氨酸残基,第17位的甲硫氨酸残基替换成亮氨酸残基。本发明还公开了上述VIP类似物的放射性标记物,特别是两种18F标记的(R8,15,21,L17)VIP类似物以及它们的制备方法。本发明的(R8,15,21,L17)VIP类似物具有更佳的代谢稳定性和受体结合性,其放射性标记物更适合于制备用于检测体内VIP受体的放射性显像试剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种VIP类似物及其放射性标记物,特别是两种18F的标记物,以及它们的制备方法,和该VIP类似物的放射性标记物在制备用于检测体内VIP受体的放射性显像试剂中的应用。
背景技术
血管活性肠肽(VIP)是一种由28个氨基酸(His-Ser-Asp-Ala-Val-Phe-Thr-Asp-Asn-Tyr-Thr-Arg-Leu-Arg-Lys-Gln-Met-Ala-Val-Lys-Lys-Tyr-Leu-Asn-Ser-Ile-Leu-Asn)组成的多肽,25年前第一次从猪十二指肠中提取出来,它属于胰高血糖素一胰泌素族多肽,具有广泛的生物功能。VIP的两种受体VIPR1和VIPR2被发现大量表达于多种肿瘤细胞上,包括:结肠癌细胞,胰腺癌细胞,前列腺癌细胞等,在这些肿瘤细胞上VIP受体密度要高于生长抑素受体,VIP与它的两种受体有着相当的高亲和力。1994年以来,123I-VIP,99mTc-TP3654,99mTc-P1666和18F-[Arg15,Arg21]VIP这些VIP的衍生物已被作为肿瘤显像试剂进行了相关生物学、医学评价。体外细胞结合实验证明123I-VIP跟它的受体有着高的生物活性和亲和性,然而临床实验结果却不理想,肿瘤检测率远低于生长抑素受体显像结果。相关实验结果表明123I-VIP在体内很快被多种蛋白酶降解,这可能是123I-VIP作为体内显像试剂不成功的关键原因。因此VIP的结构必须进行修饰,才能满足体内显像的需要。实验证明,两种99mTc标记的VIP类似物显像剂已取得了好的体内显像结果。目前,具有更高的分辨率和灵敏度的正电子断层扫描仪(PET)在全球已得到广泛应用。而适合于PET显像的具有靶向特异性和快速血液清除性优势的多肽类显像药物需要进行研究,18F作为一种正电子核素,具有合适的物理半衰期(110min),较低的正电子能量(0.635MeV),较小的体积以及多种18F标记多肽的方法,适合进行多肽标记。18F-VIP作为多肽类正电子药物是一个好的选择,然而18F-[Arg15,Arg21]VIP体内诊断乳腺癌的结果却不令人满意,它的靶/非靶比相对于2-氟(18F)2-脱氧葡萄糖(18F-FDG)要低两到三倍;而且,由于其氨基酸序列第17位的甲硫氨酸易氧化,影响其体内稳定性。因此,尚需寻找一种体内代谢更稳定、与受体更能结合的适合PET显像的18F-VIP类似物。
发明内容
本发明要解决的技术问题即是上述课题。首先,是提供一种代谢稳定性和受体结合性均佳、且便于放射性标记的VIP类似物。
本发明的VIP类似物,其氨基酸序列与VIP不同的是:将上述VIP第8位的天冬氨酸残基(-Asp-)替换成精氨酸残基(-Arg-),第15、21位的赖氨酸残基(-Lys-)替换成精氨酸残基(-Arg-),第17位的甲硫氨酸残基(-Met-)替换成亮氨酸残基(-Leu-),即具有SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。故本发明的VIP类似物又可简称为(R8,15,21,L17)VIP。
本发明所说的“VIP类似物”是指具有与内源性VIP不同的氨基酸序列,但立体结构类似而具有类似生物活性的一类物质。
本发明的再一目的是提供上述VIP类似物的制备方法。
该制备方法包括采用常规的固相合成法合成,并经HPLC纯化。
本发明的又一目的是提供上述VIP类似物的放射性标记物,诸如125I、131I、123I、99mTc或18F等。本发明优选简单易合成的125I标记物,以及适合PET显像的18F标记物。
其中,更优选的所述VIP类似物的两种18F标记物如下列结构式I所示:
其中,R为18F(化合物1)或CH2 18F(化合物2)。
本发明的再一目的是提供上述两种18F标记的(R8,15,21,L17)VIP类似物的制备方法。
其中化合物1的制备方法较佳地是采用N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟苯甲酸酯(合成路线如下所示)与本发明VIP类似物进行连接反应而成。
其包括下列步骤:
1)含K2CO3,K222、18F-F-的混合物与式II化合物乙基-4-三甲胺苯甲酸酯-三氟磺酸盐的无水乙腈溶液进行18F-亲核取代得到式III化合物4-[18F]氟苯甲酸乙酯;
2)式III化合物水解得到式IV化合物4-[18F]氟苯甲酸;
3)式IV化合物与O-(N-琥珀酰亚胺)N,N,N,N,-四甲基脲四氟硼酸盐(TSTU)反应得到式V化合物N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟苯甲酸酯;
4)式V化合物与权利要求1所述的VIP类似物反应得到化合物1。
其中,上述各中间产物通过放射性薄层色谱仪进行表征,对照非放射性标准品,即4-氟苯甲酸乙酯、4-氟苯甲酸及N-琥珀酰亚胺-4-氟苯甲酸酯按文献报导方法合成并进行了1H-NMR表征[Fredriksson,A.,J Labelled CpdRadiopharm 44,509-519(2001)]。
上述步骤1)优选在100℃±10℃油浴中进行反应10分钟左右;
步骤2)水解反应选用1mol/L NaOH溶液在90℃±10℃反应8min左右,然后用1mol/L HCl溶液中和;
步骤2)和3)的产物较佳地是经过Sep-Pak Plus C18柱分离;
而步骤4)包括将式V化合物N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟苯甲酸酯溶解在已腈中,与本发明VIP类似物的硼砂-硼酸缓冲液进行反应,再将制得的化合物1最好经过分析型HPLC梯度淋洗纯化。
至于本发明化合物2的制备方法,优选采用N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟甲基苯甲酸酯(合成路线如下所示)与本发明VIP类似物进行连接反应而成。
其包括下列步骤:
1)含K2CO3,K222、18F-F-的混合物与式VI化合物N-琥珀酰亚胺4-[(4-硝基苯磺酰)氧甲基]苯甲酸酯的无水乙腈溶液进行18F-亲核取代得到式VII化合物N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟甲基苯甲酸酯;
2)式VII化合物与权利要求1所述的VIP类似物反应得到化合物2。
其中,上述中间产物通过放射性薄层色谱仪进行表征,对照非放射性标准品,即N-琥珀酰亚胺-4-氟甲基苯甲酸酯按文献报导方法合成并进行了1H-NMR表征[Lang,L.,Appl.Radiat.Isot,45,1155-1163(1994)]。
较佳地,上述步骤1)是在80℃±10℃油浴中进行反应10分钟左右;得到的式VII化合物还经过Sep-Pak硅胶柱进行分离,先用体积比为1∶1的二氯甲烷/正己烷淋洗,然后用二氯甲烷洗脱。步骤2)制得的化合物2最好也经过分析型HPLC梯度淋洗纯化。
本发明进行18F标记的18F-的活化采用现有常规技术,通常为含K2CO3,K222、18F-F-的无水混合物。(1.Coenen H.H,Colosimo M.,Schüller M.et a1.J.Label.Compd.Radiopharm.1986;23:587-595;2.Block D.,Klatte B.,A.J.Label.Compd.Radiopharm.1986;23:467-477;3.Block D.,Coenen H.H.,Stocklin G.J.Label.Compd.Radiopharm.1987;24:1029-1042)。
本发明还可以常规的标记方法对(R8,15,21,L17)VIP进行125I标记(Pallela V.R,Thakur M.L,Chakder S,and Rattan S J Nucl Med.1999;40:352-360)。
本发明(R8,15,21,L17)VIP相较于VIP,进行了上述位点氨基酸的替换后,较VIP有更高的受体结合力和体内稳定性;而且由于VIP氨基酸序列中存在3个Lys,而琥珀酯能与Lys上的ε-氨基成功结合(1.Jacobson K.A,Furlano D.C,Kirk L,J.Fluorine Chem.1988;39:339-347;2.Vadyanathan G and Zalutsky M.R.,Bioconjugate Chem.1994;5:352-356;3.Wester H.J.,Hamacher K andG,Nucl.Med.Biol.1996;23:365-372),但是3个Lys的存在影响标记和分离,而现保留第20位的Lys进行修饰和放射性核素,如18F进行标记,更易于放射性标记物的标记和分离。
为了满足临床进行PET显像的要求,本发明设计了两种新的18F标记的VIP类似物(R8,15,21,L17)VIP,并设计了两种不同的制备方法,分别选择N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟苯甲酸酯和N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟甲基苯甲酸酯进行18F标记。
其中,化合物1的制备方法选用合适的路线及最佳条件,通过HPLC梯度淋洗纯化,得到较高的标记率,高的放化纯度和比活度,能满足临床使用的要求。
而化合物2的制备方法中合成N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟甲基苯甲酸酯的步骤1)中,其选用无水乙腈作为反应溶剂,得到高的标记率,分离步骤采用Sep-Pak硅胶柱代替传统的HPLC分离,分离步骤简便,而且得到低沸点的二氯甲烷洗脱液,容易吹干,便于下一步反应;步骤2)与化合物1制备过程的步骤4)类似,放化纯度大于98%,总的放化产率约为22%(衰变校正)。此制备方法合成路线简便,合成时间短,放化纯度高,比活度高。
可见,本发明VIP类似物的放射性标记物,可作为检测体内VIP受体的放射性显像试剂;其中18F标记物更适于作为PET显像剂应用于富含VIP受体的肿瘤的诊断。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明,但本发明并不受其限制。
实施例1(R8,15,21,L17)VIP的合成
采用Fmoc/tBu固相多肽合成法手工合成,所用原料是:Fmoc-LinkerAM Resin,Fmoc-Gly,Fmoc-Leu,Fmoc-Lys(Boc),Fmoc-Thr(tBu),Fmoc-Glu(OtBu),Fmoc-His(trt),Fmoc-Ser(tBu),Fmoc-Asp(OtBu),Fmoc-Ala,Fmoc-Val,Fmoc-Phe,Fmoc-Arg(pbf),Fmoc-Asn(trt),Fmoc-Tyr(tBu),Fmoc-Gln(trt),Fmoc-Ile,Fmoc-Asn(trt),均购自Bachem公司,[2-(1H-苯并三唑-1-基)-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)购自Richelieu Biotechnoligies公司,1-羟基苯并三唑(HOBT)购自Sigma公司,二异丙基乙胺(DIPEA)购自Aldrich公司。
Fmoc-Linker AM Resin用含20%哌啶的DMF脱去Fmoc保护基,用DMF洗9次,向得到的树脂中加入HBTU(1.2当量),HOBt(3.6当量)在0C反应30分钟,然后使用DIPEA(4.8当量)偶联1当量的FMOC-Asn(trt),25℃反应3小时,接下来根据多肽的序列依次加入上述保护的氨基酸残基,重复偶联FMOC-Asn(trt)的操作,最后用Reagent K切割树脂,得到粗制的多肽,经HPLC纯化得到纯度>90%的(R8,15,21,L17)VIP,制备性HPLC在Kromaisl-(10μm,)-250×50.8mm,C-18柱上进行;洗脱剂(A)H2O(0.1%TFA)-(B)CH3CN(0.1%TFA);线性梯度在3小时内25%-40%(B);流速80ml/min;检测220nm。
实施例2化合物1的合成
第一步,18F-的活化,100μL约50mCi的18F-富氧水溶液加入到含有10mgK222和1mg碳酸钾的锥形反应瓶内,90℃油浴中加热,连续通入氮气,吹干水份。再加入500μL乙腈,通气吹干;该过程重复三次,保证反应体系彻底无水。
第二步,10mg式II化合物乙基-4-三甲胺苯甲酸酯-三氟磺酸盐的0.2ml无水乙腈溶液加入到第一步得到的装有干燥18F-的反应瓶中,于100℃油浴中进行18F-亲核取代反应10min得到式III化合物4-[18F]氟苯甲酸乙酯。产物通过放射性薄层色谱仪进行表征,该仪器采用Bioscan system AR-2000系统(美国Bioscan公司),软件为Winscan software,version 3.09,所用硅胶板为GF-254型号,展开剂使用二氯甲烷/乙酸乙酯(4∶1,V/V),测得Rf=0.96。
第三步,第二步得到的4-[18F]氟苯甲酸乙酯进行水解,得到式IV化合物4-[18F]氟苯甲酸,水解反应选用0.5ml 1mol/L NaOH溶液在90℃反应8min,然后用0.7ml 1mol/L HCl溶液中和,反应液经Plus C18柱(Waters)分离,产物采用第二步所用放射性薄层色谱仪进行表征,方法同上,Rf=0.1。
第四步,第三步得到的4-[18F]氟苯甲酸与12mg O-(N-琥珀酰亚胺)N,N,N,N,-四甲基脲四氟硼酸盐(TSTU)反应得到式V化合物N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟苯甲酸酯。反应液经Plus C18柱(Waters)分离,产物采用第二步所用放射性薄层色谱仪进行表征,方法同上,Rf=0.9。
第五步,N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟苯甲酸酯溶解在50μl乙腈中,加入100μg实施例1制得的(R8,15,21,L17)VIP(溶于200μl pH值为8.7的0.1M硼砂-硼酸缓冲液),室温下反应20min,通过放射性薄层色谱仪进行检测,标记率为66%。反应液过滤后通过HPLC分离,HPLC采用Dionex P680summmit HPLC分析系统(美国Dionex公司),配有Bioscan flow-count检测器(美国Bioscan公司),色谱柱使用LiChrosorb C18柱(10μm,300×4mm),使用如下梯度以1ml/min淋洗30min:1-10min,25%乙腈(含0.1%三氟乙酸),75%水(含0.1%三氟乙酸),10-30min,25%-70%乙腈(含0.1%三氟乙酸),75%-30%水(含0.1%三氟乙酸),收集tR=23.56min的峰,所得产物溶液,旋转蒸干,重新用0.9%的NaCl注射液溶解,得目标产物化合物1。采用第二步所用放射性薄层色谱仪进行表征,展开剂选用甲醇/水(6∶1,V/V),Rf=0.01;放化纯度大于98%;从第一步反应开始,反应时间为100min,总的放化产率约为46%(衰变校正)。
上述中间产物式III~V化合物与上述文献中相应的非放射化合物Rf一致。
实施例3化合物2的合成
第一步:18F-的活化,同实施例2的第一步。
第二步:含4mg式VI化合物N-琥珀酰亚胺4-[(4-硝基苯磺酰)氧甲基]苯甲酸酯的无水乙腈(300μL)溶液加入到上述反应瓶内,密闭,在80℃油浴中反应10min得式VII化合物N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟甲基苯甲酸酯。产物采用实施例2第二步所用放射性薄层色谱仪进行表征,测得Rf=0.94,标记率为81.6%。
采用Sep-Pak硅胶柱(Waters)分离纯化反应混合物,先用2ml二氯甲烷/正己烷(1∶1,V/V)淋洗,然后用2ml二氯甲烷洗脱得产物约15mCi。放化纯度大于98%,放化产率为30%(未衰变校正)。
第三步:取50μ1式VII化合物N-琥珀酰亚胺-4-[18F]氟甲基苯甲酸酯的乙腈溶液装入指型管,加入100μg实施例1制得的(R8,15,21,L17)VIP(溶于200μl pH值为8.7的0.1M硼砂-硼酸缓冲液),25℃下振荡反应20min,混合液通过HPLC分离,HPLC采用Dionex P680summmit HPLC分析系统(美国Dionex公司),配有Bioscan flow-count检测器(美国Bioscan公司),色谱柱使用LiChrosorb C18柱(10μm,300×4mm),使用如下梯度以1ml/min淋洗20min:0-20min,25%-70%乙腈(含0.1%三氟乙酸),75%-30%水(含0.1%三氟乙酸),得目标产物化合物2。收集tR=16.58min的峰,所得产物溶液,旋转蒸干,重新用0.9%的NaCl注射液溶解。产物经上述放射性薄层色谱仪进行表征,展开剂选用甲醇/水(6∶1,V/V),Rf=0.01;放化纯度大于98%;从第一步反应开始,反应时间为60min,总的放化产率约为22%(衰变校正)。
上述中间产物式VII化合物与上述文献中相应的非放射化合物Rf一致。
实施例4 125I标记的(R8,15,21,L17)VIP的合成
10μg(R8,15,21,L17)VIP(溶于100μ10.1mol/L磷酸盐缓冲液,pH=7.4)和约2mCi的[125I]NaI溶液以Iodogen作为氧化剂在室温下反应20min,混合溶液经HPLC进行分离。HPLC洗脱液为A:CH3CN(含0.1%TFA),B:H2O(含0.1%TFA),以1ml/min按以下梯度洗脱:0-7min,90%-70%B;7-9min,70%-60%B;9-35min,60%B。所得125I-(R8,15,21,L17)VIP放化纯度>95%,比活度约500Ci/mmol。
上述实施例中的乙基-4-三甲胺苯甲酸酯-三氟磺酸盐按文献所述方法合成,并经1H NMR表征与文献报导一致(Haka M.S,Kibourn M.R,Watkins G.L,Toorongian S.A.J Label Compd Radiopharm.1989;7:823-833),N-琥珀酰亚胺4-[(4-硝基苯磺酰)氧甲基]苯甲酸酯按文献所述方法合成,并经1HNMR表征与文献报导一致(Lang L.X,Eckelman W.C.Appl.Radiat.Isot.1997;48:169-173),TSTU购自Fluka公司,Kryptofix2.2.2(K222),无水乙腈购于Acros化学试剂公司,其它试剂均为分析纯购于国药化学试剂公司,所有试剂未经纯化直接使用;[18F]F-的生产是采用旋风-30回旋加速器通过小体积[18O]H2O完成18O(p,n)18F核反应而得。
应用实施例1本发明(R8,15,21,L17)VIP以及VIP的受体竞争结合试验
约300g雄性SD大鼠处死后,取肺组织,与30ml 50mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH7.4),5mmol/L MgCl2以及250mmol/L的蔗糖混合,用Tefon玻璃匀浆器匀浆,匀浆混合液在4℃以2000g的转速离心10min,取上清液再以27000g的速度在4℃离心15min,倒掉上清液,离心管底部的膜蛋白与10ml50mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH 7.4),5mmol/L MgCl2,0.1%杆菌肽和0.2%牛血清蛋白混匀,即得所需膜蛋白(约1mg/ml)。接下来,100μg膜蛋白,0.3nmol[125I]VIP(按实施例4类似方法合成),以及0.1-100nmol/L的VIP(购自上海吉尔生化有限公司)分别装在不同的反应管中,在24℃孵育60min进行竞争结合实验。孵育结束后,各管反应液用Whatman GF/B滤纸(英国Whatman公司)进行分离,混合液经该滤纸过滤后,用孵育所用缓冲液清洗滤纸3次,每次5ml,然后测每张滤纸上的γ计数,即可得每管溶液中[125I]VIP与膜蛋白的结合率,(R8,15,21,L17)VIP竞争结合实验与上同。结果表明随着每管所加VIP浓度的增加,结合率呈递减趋势,抑制50%[125I]VIP结合所需的VIP以及(R8,15,21,L17)VIP浓度即为IC50值。通过IC50值的大小,可以判断不同竞争剂与同一种受体结合力的强弱,IC50值越小,说明该竞争剂与受体的结合能力越强。
VIP以及(R8,15,21,L17)VIP抑制125I-VIP与膜蛋白的半抑制常数IC50值分别为0.49nmol/L和0.12nmol/L,结果表明(R8,15,21,L17)VIP相对于VIP有更高的受体结合力。
应用实施例2本发明(R8,15,21,L17)VIP的体内稳定性试验
以实施例4所得的125I-(R8,15,21,L17)VIP和上述应用实施例中采用的125I-VIP约20μCi分别静脉注射进两只雄性SD大鼠体内,一小时后断颈取血装入离心管,血样以2000g的转速离心5分钟后,取上层液体,装入另一离心管,加入等体积的CCl3/CH3OH(4∶1,V/V),再次以2000g的转速离心5分钟,取上清液注入HPLC,采用实施例4中125I-(R8,15,21,L17)VIP合成所用HPLC洗脱条件,用Bioscan flow-count检测器(美国Bioscan公司)采集数据进行分析。通过分析放射性HPLC图谱上125I-(R8,15,21,L17)VIP以及125I-VIP的放射性峰占所有放射性的比例,进行体内稳定性试验对比,结果示125I-(R8,15,21,L17)VIP保持84%的完整性,而125I-VIP保持49%的完整性,表明(R8,15,21,L17)VIP的体内稳定性显著提高。
Claims (9)
1.一种血管活性肠肽类似物,其氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
2.如权利要求1所述的血管活性肠肽类似物的制备方法,其包括采用固相合成法合成,并经HPLC纯化。
3.如权利要求1所述的血管活性肠肽类似物的放射性标记物,其特征在于其为所述血管活性肠肽类似物的125I或18F标记物。
4.如权利要求3所述的放射性标记物,其特征在于所述血管活性肠肽类似物的18F标记物如下列结构式I所示:
其中,R为18F或CH2 18F。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于步骤4)制得的式I化合物还经过HPLC梯度淋洗纯化。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于步骤1)得到的式VII化合物还经过Sep-Pak硅胶柱进行分离,先用体积比为1∶1的二氯甲烷/正己烷淋洗,然后用二氯甲烷洗脱。
9.如权利要求3~4任一项所述的血管活性肠肽类似物的放射性标记物在制备用于检测体内血管活性肠肽受体的放射性显像试剂中的应用。
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BHARGAVA S等.A complete substitutional analysis of VIP for bettertumorimaging properties.JOURNAL OF MOLECULAR RECOGNITION15 3.2002,15(3),145-153. |
BHARGAVA S等.A complete substitutional analysis of VIP for bettertumorimaging properties.JOURNAL OF MOLECULAR RECOGNITION15 3.2002,15(3),145-153. * |
ONOUE S等.Structure-activity relationship of synthetic truncatedanaloguesof vasoactive intestinal peptide (VIP): anenhancement in theactivity by a substitution with arginine.LIFE SCIENCES74 12.2004,74(12),1465-1477. |
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李俊玲等.18F 标记多肽药物的研究进展.核技术26 8.2003,26(8),638-640. |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101089020A (zh) | 2007-12-19 |
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