CN102626522A - 基于趋化因子受体cxcr4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物 - Google Patents

基于趋化因子受体cxcr4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，所述多肽含cyclo(D-Tyr1-P2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列，其具有分子靶向趋化因子受体CXCR4的功能，可用于艾滋病、恶性肿瘤、肺纤维化、关节炎及干细胞治疗领域的诊断和治疗。

Description

基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物
技术领域
本发明公开了一种基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，该药物是放射性核素标记的环形五肽CPCR4，用于与CXCR4相关疾病，如艾滋病、恶性肿瘤、关节炎及干细胞治疗领域的诊断和治疗。
背景技术
趋化因子SDF-1的受体CXCR4，是高度保守的G蛋白偶联的7次跨膜受体。通过细胞内的信号传递，高表达CXCR4受体的细胞可发生趋向运动至分泌SDF-1浓度较高的组织器官部位，从而发生生理功能：如参与胚胎发育过程、调控造血干细胞迁移及归巢、免疫调节等。已有文献报道CXCR4及其配基SDF-1与黑色素瘤、前列腺癌、结直肠癌、卵巢癌、胰腺癌、膀胱癌、垂体腺瘤等至少有23种不同类型的恶性肿瘤的发病、增生、转移在肿瘤的发病，增生及转移中相关(Schimanski CC，at a1.Clin Clin Cancer Res.2005，11(5)：1743-50；Eisenhardt A，atal.EurUrol.2005，457(1)：111-117；Mochizuki H，at al.Biochem Biophys ResCommun，2004，320(3)：656-663.)。在金属蛋白酶MMP-2或MMP-9作用下和SDF-1的趋化下，发生肿瘤转移。SDF-1/CXCR4生物轴对癌细胞在转移部位的种植、存活和增殖起关键作用。自Muller(Müller A，Nature.2001；410(6824)：50-6)等发现CXCR4在人乳腺癌的转移灶中高度表达以来，CXCR4现已成为检测恶性肿瘤是否可能进行转移的重要标志(Schimanski CC，et a1.Clin Cancer Res，2005；11(5)：1743-1750)。目前已知CXCR4在肿瘤中的表达程度与肿瘤的恶性程度相关，与癌进展程度密切相关。另外CXCR4的表达水平还与患者的不良预后相关，特别是在乳腺癌，结直肠癌、口腔鳞癌和恶性黑色素瘤中。另外，CXCR4/SDF-1生物学轴相互作用还在类风湿性关节炎、肺纤维化和HIV感染中发挥重要作用。因此，CXCR4是非常有吸引力的靶点，可用于这些疾病的诊断与治疗。
目前，以CXCR4为靶标的生物治疗方法有以下几个方面：非肽类小分子化合物类CXCR4受体拮抗剂如AMD3100，小分子多肽类CXCR4受体拮抗剂如T140可阻断异常的信号传导通路，单克隆抗体可中和肿瘤细胞表面的CXCR4，以及RNA干扰技术抑制CXCR4基因表达。几种CXCR4拮抗剂正处于临床试验研究中，如AMD3100用于多发性骨髓瘤和非霍奇金淋巴瘤的患者中移植干细胞时动员干细胞；MD070用于HIV感染；小肽CTCE9908用于癌症的治疗等。
而多肽FC131是由多肽T140的药效核心基团Arg2、NaI3、Tyr5和Arg14衍生得到的五肽cyclo(D-Tyr1-Arg2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，以4nM的IC50抑制125I-SDF-1结合CXCR4转染子(Fujii等(2003)Angew Chem Int Ed Engl.42：3251-3253)。本发明是以放射性核素偶联到含cyclo(D-Tyr1-P2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列的多肽，进行与表达CXCR4受体相关疾病的诊断和治疗。
发明内容
为此，本发明提供了基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，含多肽cyclo(D-Tyr1-P2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列的多肽放射性药物，其具有分子靶向趋化因子受体CXCR4的功能，可用于艾滋病、恶性肿瘤、肺纤维化、关节炎及干细胞治疗领域的诊断和治疗。
本发明的技术方案如下：一种基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，该多肽含有cyclo(D-Tyr1-P2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列，所述多肽放射性药物是所述多肽经偶联放射性金属核素或者正电子核素标记而成。
所述多肽的序列为cyclo(D-Tyr1-Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-(N-Me)Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-(N-Me)Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-(N-Me)Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-(N-Me)Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)或者是它们的修饰产物(modifier)。
所述修饰产物(modifier)包括对所述多肽进行化合物修饰或在所述多肽序列上偶联氨基酸、寡肽以及化合物、氨基酸和寡肽的组合修饰。
所述寡肽为分子量不大于15个氨基酸的小分子肽，包括寡肽自身偶联形成的二聚体或多聚体。
所述修饰化合物的分子量小于5000，包括叠氮戊酸、丙炔酸、聚乙二醇(PEG)，PEG4、1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸(NOTA)、7-[(4-羧基苯基)亚甲基]-1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，-二乙酸、1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸(DOTA)、巯基乙酰三甘氨酸(MAG3)、MAG2、N3S、N2S2类配体、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、1，4-丁二酸、5-氨基戊酸、聚乙烯亚胺(PEI)、6-肼基吡啶-3-甲酸(HYNIC)、溴甲基苯甲酸、N-(2-氨基乙基)马来酰亚胺以及它们的组合修饰，对于叠氮戊酸、丙炔酸、1，4-丁二酸、5-氨基戊酸、溴甲基苯甲酸，其碳链长度不限于此，可以延长或者缩短。
所述多肽经第一双功能偶联剂(chelator)修饰后，再与放射性金属核素络合形成*M-chelator-peptide，其中*M为放射性金属核素：64Cu，67Ga，68Ga，90Y，111In或177Lu，第一双功能偶联剂为DOTA，NOTA或DTPA，其化学结构式如下：
Figure BDA0000152615290000041
所述多肽经第二双功能偶联剂(chelator)修饰后可与放射性金属核素络合形成*N-chelator-peptide，其中*N为放射性金属核素：99mTc，186Re，188Re，第二双功能偶联剂为MAG3，HYNIC，NxS4-x类配体或者三羰基化合物；其化学结构式如下：
Figure BDA0000152615290000042
所述修饰多肽经18F标记，形成的结构如下：
Figure BDA0000152615290000043
其中18F-X-modifier为
其中n可以为1，2，3或4
Figure BDA0000152615290000052
Figure BDA0000152615290000061
Figure BDA0000152615290000071
其中Z为-CN，-NO2或-CF3基团；
Figure BDA0000152615290000072
多肽经123I，124I，125I、131I、76Br或211At的间接标记，形成以下结构：
Figure BDA0000152615290000073
其中*H为123I，124I，125I、131I、76Br或211At；
*H-Y-modifier-为
对于上述两种结构，核素*H在苯环上的位置不仅局限于羰基的对位，还包括苯环上其他任何位置。
所述多肽经123I，124I，125I、131I、76Br或211At的直接接标记，形成以下结构：其中*H＝123I，124I，125I、131I、76Br或211At，
Figure BDA0000152615290000081
所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，在艾滋病、恶性肿瘤、肺纤维化、关节炎及干细胞诊断药物和治疗药物中的应用。
附图说明
1.18F标记的cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)在乳腺癌MDA-MB-231模型鼠上的显像图片。
具体实施方式
一种基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，该多肽含cyclo(D-Tyr1-P2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列，所述多肽放射性诊断与治疗药物是以环形五肽为基础，经修饰后与偶联放射性金属核素或者正电子核素标记后而成，可用于艾滋病、恶性肿瘤、肺纤维化、关节炎及干细胞治疗领域的诊断和治疗。所述多肽放射性诊断与治疗药物的制备方法如下：
1.五肽cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)的合成
用固相合成法合成多肽，采用9-芴甲氧羰基(Fmoc)化学保护策略，其中，Fmoc-D-Tyr(tBu)-OH，Fmoc-Lys(Boc)-OH，Fmoc-Arg(pbf)-OH，Fmoc-2-NAL-OH，Fmoc-Gly-OH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。称取1equiv Wang树脂，脱除Fmoc保护基。将4equiv Fmoc-D-Tyr(tBu)-OH，3.6equiv HBTU，3.6equivHOBT和8equiv DIPEA溶于2mL二甲基甲酰(DMF)，加入到Wang树脂中，在N2保护下于35～40℃恒温摇床中振摇反应30min。然后，根据五肽的序列cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)依次加入上述Fmoc保护的氨基酸残基，重复偶联Fmoc-D-Tyr(tBu)-OH的操作，然后用Reagent K切割树脂，加入缩合试剂进行成环反应，脱除保护基，得到粗制的多肽，经HPLC纯化得到纯度＞95％的五肽cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)。其它环化五肽均可采取此步骤进行合成，不同的是采用相应的Fmoc-xx-OH进行替换。
2.环形五肽的氨基酸修饰
采用步骤1的方法合成环形五肽，不同的是要采用Fmoc-Lys(Dde)-OH保护基团代替Fmoc-Lys(Boc)-OH，采用2％肼切割Dde保护基，加入所需的保护氨基酸基团，室温反应1h后，切割树脂和氨基酸侧链保护集团，离心管收集含肽裂解液。冰乙醇沉淀、离心，冰乙醚冲洗沉淀，真空干燥得到白色粗肽粉后，质谱测定分子量，HPLC纯化后冻存备用。
3.环形五肽的二聚体
将1equiv.Boc保护的谷氨酸(E)溶于3mL DMF，加入NHS和DCC，室温搅拌10小时；而后过滤除掉副产物二环己脲(DCU)，滤液真空蒸干得到粗产物；用CH2Cl2溶解粗产物后过滤滤掉不溶物，将滤液浓缩后缓慢逐滴加入到20mL乙醚中，析出白色沉淀，过滤得白色沉淀，并将白色沉淀真空干燥，经核磁谱分析确认为预期产物Boc-E(Osu)2；将Boc-E(Osu)2溶于1mL无水DMF中，并加入0.1equiv.步骤1所得环形五肽和20uL DIPEA，室温搅拌过夜，经BEH C18半制备柱分离纯化，合并收集液并冷冻干燥，获得产物经ESI-MS质谱分析确认为预期产物Boc-E[cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2；将该多肽加入到3.0mL TFA(三氟乙酸)中，室温反应30min除去Boc-保护基团，旋蒸去除TFA，残留物溶于2mL 0.5M NH4OAc缓冲液(pH＝7.0)，经半制备HPLC分离纯化，产品经ESI-MS质谱确认为预期产物E[cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2，其他多肽偶联到环形五肽可采取此步骤进行合成。
3.多肽的巯基修饰
将巯基丙酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(Sulfo-NHS)按10∶5∶4的比例加入到pH5.5的5ml酸性水溶液中，室温反应30min后冷却至4℃，加入步骤1合成的多肽，用NaOH调节pH至8.5，反应过夜，然后进行HPLC纯化得到产物。
4.NOTA修饰的五肽
将NOTA，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(Sulfo-NHS)按10∶5∶4的比例加入到pH5.5的5ml酸性水溶液中，室温反应30min后形成NOTA-OSu，然后冷却至4℃，加入步骤1合成的多肽，用NaOH调节pH至8.5，反应过夜，然后进行HPLC纯化得到产物。其它的有机酸，如DOTA，DTPA，叠氮戊酸，丙炔酸修饰的多肽以此为例。
5.L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)的制备(L为PEG4或G3)
将1equiv.(t-Butyl carbamate，叔丁氧羰基)保护的连接剂L(PEG4或G3)溶于1mL DMF中，加入1equiv.N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1.5equiv.二环己基碳二亚胺(DCC)，室温下搅拌反应2小时形成L-Osu；将0.1equiv.步骤1制备的五肽和DIPEA加入到上述反应液中，室温搅拌过夜；向反应液中加入3mL 0.5MNH4OAc缓冲液(pH＝7.0)并过滤，滤液经半制备HPLC分离纯化，收集目标物的组分，合并收集液并冷冻干燥；获得产物经ESI-MS质谱分析确认为预期产物Boc-L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)；将此多肽加入到3.0mL三氟乙酸(TFA)中，室温反应30min，旋蒸去除TFA，残留物溶于2mL 0.5M NH4OAc缓冲液(pH＝7.0)，经半制备HPLC分离纯化，产品经ESI-MS质谱确认为预期产物L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)。
6.E-[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2
按步骤3的方法制备Boc-E(Osu)2。将Boc-E(Osu)2溶于1mL无水DMF中，并加入0.1equiv.步骤5所得L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)和20uLDIPEA，室温搅拌过夜，经BEH C18半制备柱分离纯化，合并收集液并冷冻干燥，获得产物经ESI-MS质谱分析确认为预期产物Boc-E[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2；将该多肽加入到3.0mL TFA(三氟乙酸)中，室温反应30min除去Boc-保护基团，旋蒸去除TFA，残留物溶于2mL 0.5M NH4OAc缓冲液(pH＝7.0)，经半制备HPLC分离纯化，产品经ESI-MS质谱确认为预期产物Boc-E[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2。
7.环形五肽的四聚体
按步骤3制备的1equiv.Boc-E(Osu)2溶于1mL无水DMF中，加入0.1equiv.E-[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2和20uL DIPEA，室温搅拌过夜，经BEHC18半制备柱分离纯化，合并收集液并冷冻干燥；获得产物经ESI-MS质谱分析确认为预期产物E-[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2；按照步骤6的方法脱除Boc-保护基团，产品经ESI-MS质谱确认为预期产物E-[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2
8.环形五肽二聚体的修饰L-E[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2的制备(L为G2或G3或G4或PEG4)
将1equiv.按步骤5制备的L-OSu(和0.1equiv.E[L-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2溶于2ml DMF和H2O的混合液(DMF体积∶H2O体积为1∶1)，调节pH值为8.0-9.0，室温搅拌过夜，将反应液浓缩蒸干，加入TFA中使之脱去Boc保护，经HPLC分离纯化，ESI-MS质谱分析确认为L-E[cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)]2。
9.Chelator-peptide的制备(chelator为MAG3，HYNIC，DOTA，NOTA，DTPA)
将多肽和chelator溶于1ml DMF中，加入20uL的DIPEA，室温搅拌过夜，经BEH C18半制备柱分离纯化，经液质联用确认为预期产物Chelator-peptide。
10.多肽的64Cu标记
取5mCi的64CuCl2加入到0.1mol/L醋酸钠水溶液中，调节pH值后加入DOTA偶联的peptide，50℃孵育1h，经XBridge BEH130Prep C18柱分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得64Cu标记的多肽，其化学结构式如下：
Figure BDA0000152615290000121
11.多肽的68Ga标记
从发生器淋洗的68Ga溶液用醋酸钠调节pH值至5.5，然后加入NOTA偶联的多肽，100℃孵育10min，进行HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得68Ga标记的多肽，可作为诊断药物，其化学结构式如下。多肽的67Ga操作与此相同。
12.多肽的111In标记
111InCl3溶液用醋酸铵调节pH值至5.3，然后加入DOTA偶联的多肽，37℃孵育1h，HPLC分离纯化后去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得111In标记的多肽，可作为诊断药物，其化学结构式如下。
Figure BDA0000152615290000132
13.多肽的90Y标记
取90Y溶液，加入醋酸铵缓冲液调节pH值至5.0，然后加入DOTA偶联的多肽，80℃孵育1h后进行HPLC纯化，去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得90Y标记的多肽，可作为诊断药物，其化学结构式如下。
Figure BDA0000152615290000133
14.多肽的99mTc标记
取MAG3修饰的多肽，溶于NH4OAc缓冲液(pH＝5.2)，加入酒石酸钠溶液(50g/L)，再加入新鲜99mTcO4-洗脱液和新鲜配制的SnCl2溶液。反应30min后HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得99mTc标记的多肽，所得产物可作为SPECT诊断药物，其化学结构式如下。
MAG2，NxS4-x类配体的99mTc标记多肽的方法与此类似。
Figure BDA0000152615290000141
取HYNIC修饰的多肽，溶于生理盐水中，加入三(羟甲基)甲基甘胺酸(tricine)缓冲液(10g/L)，再加入新鲜99mTcO4-洗脱液和新鲜配制的SnCl2溶液。室温反应30min后HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得产物作为可SPECT诊断药物，其化学结构式如下。
Figure BDA0000152615290000142
称取5mg BH3·NH3放到干燥洁净的10mL西林瓶中，压盖密封。向装有BH3·NH3的西林瓶中通20min CO气体。将7μL浓度＞85％的H3PO4加入1mL99mTcO4-淋洗液中，混合均匀后注射到已通CO气体的西林瓶中。反应在75℃水浴中进行15min。反应完成后，立即将反应瓶放入冰水中冷却。然后向其中加入100μL组氨酸修饰的多肽溶液(肽的最终浓度为10-5mol/L)，75℃条件下反应30min。经HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得产物作为可SPECT诊断药物，其化学结构式如下。
Figure BDA0000152615290000151
15.多肽的188Re标记
取MAG3修饰的多肽，溶于1mL生理盐水中，加入0.1ml酒石酸亚锡(2.5g/L)，再加入新淋洗的0.3mL188Re-洗脱液，100℃反应30min，自然冷却至室温，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得188Re标记的多肽，其可作为SPECT诊断药物。
16.多肽的18F标记
采用18F-SFB标记多肽，取100ug多肽，用DMSO溶解，加入DIPEA 20ul，5mCi 18F-SFB，37℃孵育30min，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得18F标记的多肽，化学结构式如下，其作为PET诊断药物。
Figure BDA0000152615290000152
采用18F-FBEM标记多肽取
100ug多肽用DMSO溶解，加入(多少)量的溶于PBS的18F-FBEM和三(2-羰基乙基)磷盐酸盐，室温孵育20min，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，即得18F-FBEM标记多肽，化学结构式如下，其可作为PET诊断药物。
当然半胱氨酸修饰的多肽的18F标记方法并不仅限于此，另外还包括N-[4-[(4-18F-fluorobenzylidene)aminooxyl]-butyl]maleimide(18F-FBABM)，1-[3-(2-(1 8F-fluoropyridin-3-yloxy)propyl]pyrrole-2，5-dione(18F-FpyME)等。
Figure BDA0000152615290000161
18F-NFP
取多肽100ug用DMSO溶解，加入50uL乙腈溶解的，DIPIA20ul，80度孵育30min，采用HPLC分离纯化，浓缩去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，作为PET诊断药物。
Figure BDA0000152615290000162
通过NOTA偶联的多肽螯合18F-氟化铝标记多肽
将5mCi18F-氟离子加入到0.2M的pH4的醋酸钠缓冲液中，然后加入3ul 2mM的三氯化铝溶液，100℃反应10min，然后加入6ul 2mM NOTA修饰的多肽，100℃再反应10min。采用HPLC分离纯化，浓缩去除溶剂，用生理盐水溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其可作为PET诊断药物。
Figure BDA0000152615290000171
用1.5ml含1mg K2CO3，5mg K222的乙腈溶液将QMA阴离子交换柱富集的18F-氟离子淋洗下来，然后与1ml无水乙腈共沸蒸干三次，加入(2-氰基-4羧基-苯基)N，N，N三甲氨基三氟甲基磺酸盐修饰的多肽2mg，50℃反应15min，采用HPLC分离，浓缩去除溶剂，用生理盐水溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其作为PET诊断药物。
其中Z可为-CN，-NO2，CF3等强吸电子基团
采用点击化学法
氮气保护下，将丙炔酸修饰的多肽溶于300μLpH6.0磷酸缓冲液，加入硫酸铜和抗坏血酸钠，再加入500μL溶于乙腈的[18F]2-氟叠氮乙烷，在50℃密闭振荡反应15min。HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用生理盐水溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其作为诊断和治疗药物。该方法不仅局限于此，还包括18F偶联的其它烷基、芳基叠氮都与炔基修饰的多肽发生点击反应，完成F-18的标记。
氮气保护下，将叠氮戊酸修饰的多肽溶于300μLpH6.0磷酸缓冲液，加入硫酸铜和抗坏血酸钠，再加入5mCi溶于乙腈的[18F]3-氟代丙炔，在50℃密闭振荡反应15min。HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用生理盐水溶解，调节pH值，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其作为诊断和治疗药物。该方法不仅局限于此，还包括18F偶联的其它烷基、芳基修饰的炔基与叠氮基团修饰的多肽发生点击反应，完成F-18的标记。
用1.5ml含1mg K2CO3，5mg K222的乙腈溶液将QMA阴离子交换柱富集的18F-氟离子淋洗下来，然后与1ml无水乙腈共沸蒸干三次，加入对(二叔丁基)硅基苯甲酸修饰的多肽2mg，80℃反应10min，采用HPLC分离，浓缩去除溶剂，用生理盐水溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其作为PET诊断药物。
17.多肽的131I标记
多肽的直接标记取10ug酪氨酸修饰的多肽溶于磷酸盐缓冲液中，加入5mCi131I-碘离子，然后加入催化剂N-溴代琥珀酰亚胺(或者是氯胺-T，Iodogen涂在反应管上)，室温反应10min，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，作为诊断和治疗药物。
Figure BDA0000152615290000183
其中131I可在苯环上的任意位置。123I，125I，124I标记多肽均可通过此法。
采用SIB标记多肽取100ug多肽，用DMSO溶解，加入DIPEA 20ul，5mCi131I-SIB，37℃孵育30min。HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其作为诊断和治疗药物。
Figure BDA0000152615290000191
100ug多肽用DMSO溶解，加入5mCi溶于PBS的131I-IBEM和三(2-羰基乙基)磷盐酸盐，室温孵育20min，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物结构式如下，其作为诊断或治疗药物。123I，125I，124I标记多肽均可通过此法。
18.多肽的211At标记
取2mCi N-琥珀酰亚胺对[211At]砹苯甲酸酯，加入到DMSO溶解的多肽中，加入DIPEA 20ul，室温孵育30min，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物可作为诊断和治疗药物。211At可在苯环上的任意位置。
100ug多肽用DMSO溶解，加入5mCi的溶于PBS的N-[2-(211At-对砹苯甲酰基)乙基]马来酰亚胺和三(2-羰基乙基)磷盐酸盐，室温孵育20min，HPLC分离纯化，悬蒸去除溶剂，用0.9％NaCl注射液溶解，调节pH值为6-8，过无菌滤膜，所得化合物可作为诊断或治疗药物。211At可在苯环上的任意位置。
放射性核素标记的含cyclo(D-Tyr1-P2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列的多肽放射性药物具有分子靶向趋化因子受体CXCR4的功能，可用于艾滋病、恶性肿瘤、肺纤维化、关节炎及干细胞治疗领域的诊断和治疗。为了进一步阐述其应用，本发明采用18F-SFB标记cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，在乳腺癌MDA-MB-231模型鼠上进行显像，具体实验为：选取裸鼠，体重约20g，每只小鼠左前肢腋下注射乳腺癌MDA-MB-231细胞(2*106细胞/鼠)，当肿瘤长到直径约1em时进行实验。每只小鼠尾静脉注射100μL、200uCi放化纯度大于95％的18F-FB-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5，在体内代谢1h后在Siemens InveonMicroPET/CT行MicroPET显像。其显像结果如图1所示，左图显示肿瘤特异性摄取18F-FB-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5(见箭头所指区域)，其它主要浓集区域为膀胱，肾脏，肝脏，脾脏，胸腺等器官。右图为阻断实验，受体被阻断后显像为阴性。
分析图1可知多肽T140与[18F]SFB偶联后，经过HPLC分离后得到标记多肽18F-FB-cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其放化纯度达到95％以上，经尾静脉注射入乳腺癌MDA-MB-231模型鼠40min后在Siemens InveonmicroPET/CT上显像，左图(I)受体阻断前Micro-PET/CT图像显示为阳性；右图(II)受体被阻断后显示结果为阴性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，
其特征在于，该多肽含有cyclo(D-Tyr1-p2-Arg3-2-NaI4-Gly5，其中P可为-Orn、-Lys、-(N-Me)Orn、-(N-Me)Lys或者为其D型异构体)序列，所述多肽放射性药物是所述多肽经偶联放射性金属核素或者正电子核素标记而成。
2.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述多肽的序列为cyclo(D-Tyr1-Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-(N-Me)Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-(N-Me)Orn2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-(N-Me)Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)，cyclo(D-Tyr1-D-(N-Me)Lys2-Arg3-2-NaI4-Gly5)或者是它们的修饰产物(modiffer)。
3.如权利要求2所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述修饰产物(modiffer)包括对所述多肽进行化合物修饰或在所述多肽序列上偶联氨基酸、寡肽以及化合物、氨基酸和寡肽的组合修饰。
4.如权利要求3所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述寡肽为分子量不大于15个氨基酸的小分子肽，包括寡肽自身偶联形成的二聚体或多聚体。
5.如权利要求3所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述修饰化合物的分子量小于5000，包括叠氮戊酸、丙炔酸、聚乙二醇(PEG)，PEG4、1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸(NOTA)、7-[(4-羧基苯基)亚甲基]-1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，-二乙酸、1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸(DOTA)、巯基乙酰三甘氨酸(MAG3)、MAG2、N3S、N2S2类配体、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、1，4-丁二酸、5-氨基戊酸、聚乙烯亚胺(PEI)、6-肼基吡啶-3-甲酸(HYNIC)、溴甲基苯甲酸、N-(2-氨基乙基)马来酰亚胺以及它们的组合修饰，对于叠氮戊酸、丙炔酸、1，4-丁二酸、5-氨基戊酸、溴甲基苯甲酸，其碳链长度不限于此，可以延长或者缩短。
6.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述多肽经第一双功能偶联剂(chelator)修饰后，再与放射性金属核素络合形成*M-chelator-peptide，其中*M为放射性金属核素：64Cu，67Ga，68Ga，90Y，111In或177Lu，第一双功能偶联剂为DOTA，NOTA或DTPA，其化学结构式如下：
Figure FDA0000152615280000021
7.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述多肽经第二双功能偶联剂(chelator)修饰后可与放射性金属核素络合形成*N-chelator-peptide，其中*N为放射性金属核素：99mTc，186Re，188Re，第二双功能偶联剂为MAG3，HYNIC，NxS4-x类配体或者三羰基化合物；其化学结构式如下：
8.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述修饰多肽经18F标记，形成的结构如下：
Figure FDA0000152615280000032
其中18F-X-modifier为
Figure FDA0000152615280000041
其中n可以为1，2，3或4
Figure FDA0000152615280000042
Figure FDA0000152615280000051
其中Z为-CN，-NO2或-CF3基团；
Figure FDA0000152615280000061
9.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，多肽经123I，124I，125I、131I、76Br或211At的间接标记，形成以下结构：
Figure FDA0000152615280000062
其中*H为123I，124I，125I、131I、76Br或211At；
*H-Y-modifier-为
Figure FDA0000152615280000063
对于上述两种结构，核素*H在苯环上的位置不仅局限于羰基的对位，还包括苯环上其他任何位置。
10.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，其特征在于，所述多肽经123I，124I，125I、131I、76Br或211At的直接接标记，形成以下结构：
其中*H＝123I，124I，125I、131I、76Br或211At，
Figure FDA0000152615280000071
11.如权利要求1所述的基于趋化因子受体CXCR4多肽类拮抗剂的多肽放射性诊断与治疗药物，在艾滋病、恶性肿瘤、肺纤维化、关节炎及干细胞诊断药物和治疗药物中的应用。
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