CN104583192A - 适合于线粒体复合体-1检出的化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供以式(1-0)表示的化合物。(式(1-0)中,R表示-O(CH2)n-、-O(CH2)nOC2H4-、-CH2O(CH2)n-或-CH2O(CH2)nOC2H4-,n表示1~5的整数,Q1表示F或-OCH3)。
Description
技术领域
本发明涉及适合于线粒体复合体-1(mitochondrial Complex-1)检出的化合物。
背景技术
由于阳电子(正电子)发射型计算机断层成像(PET法)比单光子发射计算机断层成像(SPECT法),从灵敏度、分辨率和定量性方面更优异,近年特别受到关注。
以认知症为首的各种神经精神疾病的诊断,由PET法进行的神经细胞的葡萄糖代谢评价,现在正在进行。作为此时PET用探针,可以使用18F-氟脱氧葡萄糖([18F]FDG)。
现有技术
专利文献
专利文献1:特表2011-513306号公报
非专利文献
非专利文献1:Yalamanchili P et al.,J Nucl Cardiol 14(2007)782-788;Huisman et al.,J Nucl Med,49:630-636
发明内容
但是,如果由使用[18F]FDG的PET法评价脑梗塞模型的大鼠,由脑梗塞的发病,在预想[18F]FDG蓄积下降的脑缺血损伤部位中,可知与预想相反、[18F]FDG的蓄积增加。这表示[18F]FDG作为神经障碍后的评价用PET探针不适用。如果掌管脑内免疫的线粒体细胞被活性化,就在引起炎症反应的缺血损伤部位蓄积。因为该蓄积的线粒体细胞摄入[18F]FDG,所以,在脑的缺血损伤部位中,确认[18F]FDG的异常蓄积增加。
另一方面,作为识别线粒体的复合体1(以下有称为“MC-1”的情况)的PET探针,报告了[18F]BMS-747158-02(2-叔丁基-4-氯-5-[4-(2-氟-乙氧基甲基)-苄氧基]-2H-哒嗪-3-酮、[18F]BMS),可以在脑或心脏的功能评价中使用(专利文献1、非专利文献1)。在由使用大鼠脑切片的放射自显影法进行的体外评价、和由使用活大鼠脑的PET法进行的体内评价中,可知因为[18F]BMS脂溶性比较高(logP=1.42),所以,血脑屏障的透过性高、脑内移动性良好。[18F]BMS因为其高的脂溶性,所以非特异性的结合能高,判断在作为对复合体1的特异性抑制药的鱼藤酮(rotenone)引起的抑制实验中不能充分确认抑制效果。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种作为PET法的标记化合物也能够利用的、适合于线粒体复合体-1检出的化合物。
本发明提供以式(1-0)表示的化合物。
(式(1-0)中,R表示-O(CH2)n-、-O(CH2)nOC2H4-、-CH2O(CH2)n-或-CH2O(CH2)nOC2H4-,n表示1~5的整数,Q1表示F或-OCH3。)
以式(1-0)表示的化合物是适合于线粒体复合体-1检出的化合物。
在上述化合物(1-0)中,Q1可以是18F或-O11CH3。由此,上述化合物变得能够发出正电子。从上述化合物发出的正电子,立即与电子结合、发出γ射线(湮没辐射(annihilation radiation))。通过在PET法可以使用的装置中测定该γ射线,可以定量且经时地将上述化合物的体内分布成像。即,作为PET法的标记化合物也能够利用。
本发明提供以式(2-0)表示的化合物。
(式(2-0)中,R表示-O(CH2)n-、-O(CH2)nOC2H4-、-CH2O(CH2)n-或-CH2O(CH2)nOC2H4-,n表示1~5的整数,Q2表示能够脱离的取代基(取代磺酰氧基、卤素原子或羟基等))
通过使用以式(2-0)表示的化合物,能够高效率地合成以式(1-0)表示的化合物。
根据本发明,能够提供作为PET法的标记化合物能够利用的、适合于线粒体复合体-1检出的化合物。
附图说明
图1是BMS-P的中间体的NMR光谱图。
图2是表示对线粒体复合体-1的结合亲和性的图表。
图3是表示在大鼠的脑切片中的、由线粒体复合体-1的特异性抑制药引起的PET探针的结合抑制效果的图像的图。
图4是表示在大鼠的脑切片中的、由线粒体复合体-1的特异性抑制药引起的PET探针的结合抑制效果的图表。
图5是表示在活的大鼠的脑和心脏中的、由线粒体复合体-1的特异性抑制药引起的PET探针的结合抑制效果的PET图像的图。
图6是表示在活的大鼠的脑和心脏中的、由线粒体复合体-1的特异性抑制药引起的PET探针的结合抑制效果的图表。
图7是表示在大鼠的脑梗塞模型的损伤部位中的、葡萄糖代谢和线粒体复合体-1的活性的经时变化的PET图像的图。
图8是表示在活的猴脑中的、由线粒体复合体-1的特异性抑制药引起的PET探针的结合抑制效果的PET图像的图。
图9是表示在活的猴脑中的、由线粒体复合体-1的特异性抑制药引起的PET探针的结合抑制效果的图表。
图10是表示在活的猴脑中的、[18F]BCPP-EF的结合与老化相关的PET图像的图及图表。
图11是表示在正常的猴和帕金森病模型猴的脑内的、[18F]BCPP-EF的结合的PET图像的图及图表。
具体实施方式
以下,详细说明本发明的适合的实施方式。但是,本发明限于以下的实施方式。
适合于本实施方式相关的线粒体复合体-1检出的化合物,是以(1-0)表示的化合物(以下有称为“化合物(1-0)”的情况)。
R是-O(CH2)n-、-O(CH2)nOC2H4-、-CH2O(CH2)n-或-CH2O(CH2)nOC2H4-。n是1~5的整数,优选是2~4。Q1是F或-OCH3、优选是18F或-O11CH3。通过将Q1设为-O11CH3或18F,化合物(1-0)能够发出正电子。在Q1是-O11CH3的情况下,因为半衰期短为20分钟,所以还能够在1日内进行多次测量。在Q1是18F的情况下,因为半衰期为110分钟并且比-O11CH3长,所以能够延长1次的测量时间。
在吡啶环中的与吡啶环结合的-OCH2-的结合位置及R的结合位置不被特别限制,但与吡啶环结合的-OCH2-的结合位置是吡啶环的5位、R的结合位置优选是吡啶环的2位。将与吡啶环结合的-OCH2-的结合位置是吡啶环的5位、R的结合位置是吡啶环的2位时的结构式作为式(1-0’)在以下表示。
从对线粒体复合体-1的结合特异性的观点出发,适合于线粒体复合体-1检出的化合物,优选是以式(1)表示的化合物(以下有称为“化合物(1)”的情况)。与[18F]BMS比较,化合物(1)的脂溶性低。因此,化合物(1)的非特异性结合被抑制,和[18F]BMS比较,对线粒体复合体-1结合特异性有变高的倾向。
从对线粒体复合体-1的结合亲和性的观点出发,适合于线粒体复合体-1检出的化合物,优选是以式(1-2)表示的化合物(以下有称为“化合物(1-2)”的情况)。
以(2-0)表示的化合物(以下有称为“化合物(2-0)”的情况)是上述化合物(1-0)的前体。
Q2是能够脱离的取代基(取代磺酰氧基、卤素原子或羟基)。
作为上述取代磺酰氧基,例如,可以列举甲苯磺酰氧基(-OTs)、甲烷磺酰氧基(-OMs)、三氟甲烷磺酰氧基(-OTf)、硝基苯磺酰氧基(-ONs),优选使用-OTs。
作为卤素原子,可以列举氟、氯、溴、碘。
以式(2-0’)表示的化合物(以下有称为“化合物(2-0’)”的情况)是上述化合物(1-0’)的前体。
以式(2)表示的化合物(以下有称为“化合物(2)”的情况)是上述化合物(1)的前体。
以式(2-2)表示的化合物是上述化合物(1-2)的前体。
(前体的合成方法)
R是-CH2O(CH2)n-、n是2、Q2是羟基的化合物(2-0),可以从公知的化合物来合成。例如,可以经由在后述的实施例的实验2中记载的合成流程图(工序1~10)来合成。R是-CH2O(CH2)nOC2H4-、Q2是羟基的化合物(2-0),可以参照在后述实施例的实验2中记载的合成流程图(工序1~10)和后述的合成流程图(c)来合成。
Q2是羟基的化合物(2),可以从公知的化合物来合成。例如,可以经由在后述实施例的实验1中记载的合成流程图(a)~(h)来合成。
Q2是甲苯磺酰氧基的化合物(2),可以从公知的化合物来合成。例如,可以从上述Q2是羟基的化合物(2)经由在后述的实施例中记载的合成流程图(i)来合成。
从化合物(2)来制造Q1是F的化合物(1)的方法,可以通过将化合物(2)氟化的方法来进行。例如,在Q2是-OTs的情况下,将化合物(2)氟化的方法以以下的合成流程图(A)表示。在Q2是其它取代磺酰氧基或卤素原子的情况下,也能够以同样的合成流程图来合成对应的化合物(1)。
从化合物(2)来制造Q1是18F的化合物(1)的方法,可以通过将化合物(2)[18F]氟化的方法来进行。例如,在Q2是-OTs的情况下,将化合物(2)[18F]氟化的方法以以下的合成流程图(B)表示。在Q2是其它取代磺酰氧基或卤素原子的情况下,也能够以同样的合成流程图来合成对应的化合物(1)。
作为将化合物(2)[18F]氟化的方法,通过在溶剂中,使化合物(2)与、大环配体和[18F]KF的复合体反应,从而能够进行[18F]氟化。
作为[18F]氟化时的溶剂,只要能够以某种程度溶解起始物质,就没有特别限定,例如,可以列举乙腈、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)等,优选使用乙腈。
作为大环配体,例如,可以列举4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷(K[2.2.2])、1,4,7,10,13,16-六氧杂环十八烷(18-冠醚-6)等,优选使用K[2.2.2]。
从Q2是羟基的化合物(2)来制造Q1是-OCH3的化合物(1)的方法,例如,以以下的合成流程图(C)表示。
从Q2是羟基的化合物(2)来制造Q1是-O11CH3的化合物(1)的方法,例如,以以下的合成流程图(D)表示。
在上述合成流程图(D)中,11CH3OTf能够通过公知的方法来合成。例如,可以经由反应式(E)来合成。
在对生物体给药的情况下,化合物(1)具有与线粒体复合体-1特异性结合的倾向。在对生物体给药的情况下,化合物(1-2)具有与线粒体复合体-1以高亲和性结合的倾向。因此,化合物(1-0)适合于线粒体复合体-1的检出。例如,如果使荧光色素等与化合物(1-0)结合,或对化合物(1-0)进行正电子标记,就可以作为线粒体复合体-1的标记化合物使用。特别是在化合物(1-0)的Q1是-O11CH3或18F的情况下,化合物(1-0)能够发出正电子。从上述化合物(1-0)发出的正电子立即与电子结合、发出γ射线。通过在PET法中使用的装置来测定该γ射线,可以将化合物(1-0)的体内分布定量且经时地成像。因此,通过使用化合物(1-0),检出被检验者的生物体内的线粒体复合体-1存在的部位,可以将其变化经时地可视化。
化合物(1-0)作为线粒体复合体-1检出试剂是有用的。上述检出试剂包含化合物(1-0),如果对生物体给药,通过以PET法测量从体内的化合物(1-0)发出的γ射线,从而可以高效率地检出线粒体复合体-1存在的部位。上述检出试剂特别适合于脑内的线粒体复合体-1的检出。
化合物(1-0)作为帕金森病的诊断药也是有用的。根据上述诊断药,通过高效率地检出生物体中的线粒体复合体-1存在部位,就能够诊断帕金森病。
上述线粒体复合体-1检出试剂和帕金森病的诊断药,例如,可以通过在任意的缓冲液中溶解化合物(1-0)来制造。此时,上述检出试剂和诊断药可以作为溶液来提供,并且在上述缓冲成分以外,还可以含有表面活性剂、防腐剂、稳定剂等其它成分。给药方法通常是静脉内给药。
作为上述线粒体复合体-1检出试剂和帕金森病的诊断药的对象,例如,可以列举人类、猴、小鼠和大鼠,但不限于这些。在使用本实施方式相关的化合物(1-0)、进行PET测定时,其测定方法没有特别限制,可以按照公知的方法实施。
实施例
以下,列举实施例来更详细地说明本发明,但本发明不限于这些实施例。
另外,在以下的实施例中,除非另有说明,在硅胶柱色谱法中使用的硅胶是使用关东化学公司生产的硅胶60N(Silica Gel 60N)(快速色谱法用)40~50μm。
<实验1>
BCPP-EF的合成
按照下述工序1~工序10,合成BCPP-EF。以下,说明各工序。
工序1
按照合成流程图(a),合成化合物3。
在水(440mL)中溶解糠氯酸1(50g、0.29mol),加入碳酸钠(15.3g、0.14mol)。向该溶液中,0℃下加入叔丁基肼盐酸盐(36.9g、0.29mol)。搅拌得到的反应液2.5小时。过滤析出的固体,以冷水洗净后,干燥在减压下析出的固体,得到中间体2。
向中间体2中加入醋酸(500mL),将反应液回流30分钟。在减压下蒸馏出反应液中的醋酸后,用二氯甲烷和碳酸氢钠水溶液进行分液。水洗有机层后,以无水硫酸镁干燥,减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:氯仿=7:3~0:10)精制浓缩的残渣,得到作为淡黄色固体的化合物3(52.9g、收率80%)。
工序2
按照合成流程图(b),合成化合物4。
向化合物3(2g、9mmol)的1,4-二恶烷溶液中,加入氢氧化钾(1.5g、27mmol)水溶液(15mL),将混合液回流5小时。向冰水中注入得到的混合液,加入浓盐酸,滤取析出的固体(粗体)。以水、庚烷的顺序洗净粗体,得到化合物4(1.6g、收率91%)。
工序3
按照合成流程图(c),合成化合物6。
向二乙二醇(22.8mL、0.24mol)和3,4-二氢-2H-吡喃(21.7mL、0.24mol)的、THF(40mL)和二氯甲烷(400mL)的混合溶液中,在-10℃下加入对甲苯磺酸一水合物(4.57g、24mmol),搅拌反应液1小时。向反应液中加水,用醚进行分液。用饱和食盐水洗净有机层,用无水硫酸钠干燥。此后,在减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=50:50~0:100)精制浓缩的残渣,得到作为无色液体的化合物6(14g、收率31%)。
工序4
按照合成流程图(d),合成化合物9。
在氩气氛围下,0℃下向氢化钠(1.51g、37.8mmol(60%、在油中))中,慢慢加入6-氯-3-吡啶甲醇7(5g、34.8mmol)的DMF溶液(30ml)。此后,向反应液中进一步加入1-氯-3-甲基-2-丁烯8(4.11mL、36.5mmol),在25℃下搅拌反应液1小时。对残留的原料,进一步加入1-氯-3-甲基-2-丁烯(2.0mL、17.7mmol),在50℃下搅拌反应液1小时。
对残留的原料,加入氢化钠(1.51g、37.8mmol(60%、在油中))和1-氯-3-甲基-2-丁烯(8.0mL、71.1mmol),在50℃下搅拌反应液30分钟。向反应液中加水,用醋酸乙酯进行分液。以饱和食盐水洗净有机层,以无水硫酸钠干燥。此后,在减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=95:5~85:15)精制浓缩的残渣,得到作为无色液体的化合物9(7.0g、收率96%)。
工序5
按照合成流程图(e),合成化合物10。
在氩气氛围下,0℃下向氢化钠(320mg、8mmol(60%、在油中))中,慢慢加入化合物6(1.90g、10mmol)的1,4-二恶烷溶液(8ml),在60℃下搅拌反应液30分钟。此后,向反应液中加入化合物9(0.84g、4mmol)的1,4-二恶烷溶液(4ml),以微波在170℃下搅拌反应液30分钟。将反应液冷却后,向反应液中加入饱和氯化铵水溶液,用氯仿进行分液。以水和饱和食盐水洗净有机层,以无水硫酸镁干燥。此后,减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=95:5~85:15)精制浓缩的残渣,得到化合物10(4.9g、收率96%)。
工序6
按照合成流程图(f),合成化合物11。
在氩气氛围下,向叔丁醇钾(15.3g、0.13mol)的DMSO溶液(130mL)中,慢慢加入化合物10(5g、13.6mmol),在60℃下搅拌反应液40分钟。将反应液冷却后,向反应液中加入饱和氯化铵水溶液,用醋酸乙酯进行分液。以水和饱和食盐水洗净有机层,以无水硫酸镁干燥。此后,减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=80:20)精制浓缩的残渣,得到作为淡黄色液体的化合物11(2.7g、收率68%)。
工序7
按照合成流程图(g),合成化合物12。
在氩气氛围下,向化合物4(1.43g、7.04mmol)、化合物11(2.3g、7.74mmol)和三苯基膦(2.77g、10.6mmol)的THF溶液(100mL)中,加入偶氮二甲酸二异丙酯(2.09mL、10.6mmol),25℃下搅拌反应液16小时。向反应液中加水,用醋酸乙酯进行分液。以饱和食盐水洗净有机层,以无水硫酸镁干燥。此后,减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(第1次,庚烷:醋酸乙酯=90:10~60:40;第2次,氯仿:甲醇=99:1)精制浓缩的残渣,得到化合物12(2.7g、收率80%)。
工序8
按照合成流程图(h),合成化合物13。
向化合物12(96mg、7.2mmol)的甲醇溶液(1mL)中,加入对甲苯磺酸一水合物(2mg、0.01mmol),在25℃下搅拌反应液16小时。在减压下浓缩反应液后,用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=70:30~20:80)精制浓缩的残渣,得到作为无色固体的化合物13(96.9mg、收率99%)。
工序9
按照合成流程图(i),合成化合物14。
向化合物13(450mg、1.13mmol)、三乙胺(1.58mL、11.3mmol)和4-二甲氨基吡啶(13.8mg、0.11mmol)的二氯甲烷溶液(10mL)中,-10℃以下加入对甲苯磺酰氯(0.32g、1.69mmol),搅拌反应液16小时。向反应液中加水,用二氯甲烷提取2次目的化合物。以饱和食盐水洗净有机层,以无水硫酸镁干燥。此后,减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=90:10~40:60)精制浓缩的残渣,得到化合物14(610mg、收率97%)。
工序10
按照合成流程图(j),合成化合物15(BCPP-EF)。
在氩气氛围下,在25℃下搅拌化合物14(110mg、0.2mmol)和四丁基氟化铵(0.6mL、0.6mmol(THF中、1.0mol/L))的混合溶液16小时。在减压下浓缩反应液后,用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=90:10~50:50)精制浓缩的残渣,得到作为BCPP-EF的化合物15(70mg、收率88%)。
BCPP-EM的合成
按照上述工序1~工序8和下述工序11,合成BCPP-EM。以下,说明工序11。
工序11
按照合成流程图(k),合成化合物16。
在氩气氛围下,0℃下向氢化钠(12mg、0.3mmol(60%、在油中))中,加入化合物13(80mg、0.2mmol)的1,4-二恶烷溶液(2mL)。此后,向反应液中加入甲基碘(125μL、2mmol),在密封管容器内,25℃下搅拌反应液1小时。将反应液冷却后,向反应液中加水,用醋酸乙酯进行分液。以饱和食盐水洗净有机层,以无水硫酸镁干燥。此后,在减压下浓缩有机层。用硅胶色谱(庚烷:醋酸乙酯=70:30~30:70)精制浓缩的残渣,得到化合物16(62mg、收率75%)。
[18F]BCPP-EF的合成
按照上述工序1~工序9和下述合成流程图(l),合成[18F]BCPP-EF(化合物17)。
标记合成使用[18F]标记化合物自动合成装置(F-110、F-120、住友重机械工业、东京)进行。从靶子回收,将在阴离子交换树脂AG1-X8(Bio-Rad Laboratories,Inc.,Hercules,USA)中截留的[18F]F-以40mMK2CO3水溶液(0.5mL、20μmol)进行脱附。在得到的溶液中加入K[2,2,2](Merck、Darmstadt、Germany)(15mg、20μmol)的CH3CN(Aldrich、St.Louis、MO、USA)溶液(2mL),在He气流下,将反应液共沸脱水。在残渣中加入CH3CN(1mL)共沸脱水2次,配制除去水分的[18F]KF/K[2,2,2]。在[18F]KF/K[2,2,2]中,加入前体(化合物14、6.29mg、11.3μmol)的CH3CN(Sigma-Aldrich Co.,St.Louis,MO,USA)溶液(1.5mL),在80℃进行氟化10分钟。在得到的反应混合物中加入CH3CN和H2O的混合液(CH3CN:H2O=3:7、1.5mL),使反应停止。此后,将反应液移送到HPLC注射器。再以CH3CN和H2O的混合液(CH3CN:H2O=3:7、1.5mL)共同洗涤反应容器,同样地将上述混合液移送到HPLC注射器。由HPLC[柱、Inertsil ODS-3(5μ、10.0×250mm、GLSciences、东京)、流动相CH3CN:H2O=500:500、流速6mL/min、波长254nm]精制粗产物。将保持时间为17.4分钟的放射性峰值分馏,并将分馏得到的溶液以蒸发器浓缩干燥。此后,在0.1%Tween80/生理盐水(5mL)中再溶解浓缩干燥过的产物,回收[18F]BCPP-EF(2.36GBq)。
采集一部分产物,由HPLC[柱、Finepak SIL C18S(5μ、4.6×150mm、日本分光、东京)、流动相CH3CN:30mMCH3ONH4:CH3COOH=500:500:2、流速2mL/min、波长254nm]分析。放射化学收率、比放射能(specific radioactivity)和放射化学纯度分别是16.98%(decay corrected)、84.3GBq/μmol、100%。全合成时间从照射结束时(End of bombardment、EOB)起大约是63分钟。
关于[18F]BCPP-EF,在以3.54mg前体(化合物14)进行合成的情况下,放射化学收率是4.02%。通过将上述前体增加到6.29g,放射化学收率上升到16.98%。得到的最终产物的放射化学纯度是100%、比放射能是84.3GBq/μmol,在PET实验中可以得到充分的纯度和收获量。
[11C]BCPP-EM的合成
按照上述工序1~工序8和下述合成流程图(m),合成[11C]BCPP-EM。
用回旋加速器(HM-18、住友重机械工业、东京),将质子加速到18MeV。另一方面,准备以大致17kg/cm2的压力封有纯氮气体(G等级,Japan Fine Products Corp.,神奈川)的靶气。向上述靶气,以大致20μA的电流值照射上述质子,通过14N(p,α)11C核反应制造[11C]。在靶气内,[11C]以[11C]CO2的化学形式存在。以自动合成装置(住友重机械工业、东京),将包含上述[11C]CO2的靶气导入至冷却的0.1MLiAlH4/四氢呋喃(THF)溶液(500μL)(ABX Advanced BiochemicalCompounds GmbH,Germany)。此时的上述靶气的流量是400mL/min。导入上述靶气后,在得到的反应液中将氮气(气体流量200mL/min)鼓泡,加热到200℃,蒸馏出THF。蒸馏出THF后,将反应器一旦冷却,向反应溶液中加入氢碘酸(Nacalai Tesque、京都、0.5ml),加热到150℃。将生成的[11C]甲基碘进行蒸馏,通过使其通过加热到200℃的AgOTf(Sigma-Aldrich Co.,美国)柱,从而制成[11C]三氟甲磺酸甲酯。立即将通过柱的[11C]三氟甲磺酸甲酯导入前体(化合物13)的溶液。
在2-丁酮(和光纯药工业、东京、0.3mL)中溶解前体(化合物13、2mg)。向得到的前体溶液中加入NaH(约2mg)来配制。向得到的前体溶液中,导入蒸馏过的上述[11C]三氟甲磺酸甲酯,在放射能达到平衡的时点停止上述[11C]三氟甲磺酸甲酯的导入。此后,在40℃下以5分钟的条件进行前体的甲基化反应。
用高效液相色谱(固定相Megapak SIL C18-107.6×250mm(日本分光、东京)、流动相乙腈(和光纯药工业、大阪):30mM醋酸铵水溶液(和光纯药工业、大阪)=450:550、流速6mL/min、波长254nm),分馏[11C]BCPP-EM的溶液。将分馏过的溶液用蒸发器(住友重机械工业、东京)蒸馏出洗脱液,在残渣中加入生理食盐溶液(大塚制药、东京),制成最终制剂。
测定最终制剂的放射能(Hitachi Aloka Medical、东京)。将最终制剂的一部分用高效液相色谱(固定相Finepack C18-S 4.6×150mm(日本分光、东京)、流动相乙腈(和光纯药工业、大阪):30mM醋酸铵(NacalaiTesque Inc.,京都):醋酸(和光纯药工业、大阪)=500:550:2、流速2mL/min、波长254nm)进行分析。
在向上述靶气照射上述质子大致60分钟的情况下,[11C]BCPP-EM的生产量为,0.26-2.01GBq、放射化学纯度是93.6%以上。
在分离HPLC中的[11C]BCPP-EM的前体(化合物13)的保持时间是5.2分钟、[11C]BCPP-EM的保持时间是10分钟。在分析HPLC中的[11C]BCPP-EM的保持时间是4.0分钟。
<实验2>
BMS-P的合成
按照下述工序1~工序12,合成BMS-P(化合物15”)。以下,说明各工序。
工序1
向化合物5a(10.00g、68.41mmol)、三乙胺(10.38g、102.6mmol)和4-二甲氨基吡啶(836mg、6.841mmol)的二氯甲烷溶液(100mL)中,在冰冷下,分批添加对甲苯磺酰氯(13.69g、71.83mmol)。添加后,在冰冷下搅拌反应液16小时。向反应液中注入冰水(200mL)、以二氯甲烷(100mL)提取目的化合物。以饱和食盐水(100mL)洗净有机层,以硫酸镁干燥。此后,减压蒸馏出有机层的溶剂。以中压分馏(硅胶120g、己烷/醋酸乙酯=5/1~1/1)精制得到的残渣,得到作为无色液体的化合物5b(18.38g、收率89.4%)。
工序2
在氩气氛围下,向反应器中加入氯化钙(29.92g、269.6mmol)、乙醇(390ml)和THF(390ml),继续在冰冷下将硼氢化钠(20.40g、539.2mmol)分批投入反应器中。投入硼氢化钠后,在冰冷下搅拌反应液2.5小时。在冰冷下,向反应液中分批投入化合物7’(30.09g、134.8mmol),在冰冷下,搅拌反应液30分钟。向冰水(1.5L)中注入反应液后,边搅拌氯化铵(300g)边加入至反应液中。以醋酸乙酯(1L×2)提取目的化合物。以水(1L)、饱和食盐水(1L)依次洗净有机层。以硫酸镁干燥有机层后,减压蒸馏出有机层的溶剂,得到作为淡黄褐色固体的化合物9’(16.12g、收率66.0%)。
工序3
向化合物9’(17.07g、94.21mmol)和对甲苯磺酸一水合物(18.11g、94.21mmol)的二氯甲烷溶液(500mL)中,在冰冷下,加入3,4-二氢-2H-吡喃(23.55mL、259.2mmol),室温下搅拌反应液18小时。以饱和碳酸氢钠水(500mL)、饱和食盐水(500mL)依次洗净有机层。以硫酸镁干燥有机层后,减压蒸馏出有机层的溶剂,得到作为淡黄褐色液体的化合物10”’(42.72g、粗收率170.9%)。将化合物10”’未加工地直接供给下工序。
工序4
在氩气氛围下,在氢化铝锂(7.988g、210.5mmol)的THF悬浊液(100mL)中,冰冷下滴加未加工的化合物10”’(42.72g、Net=24.99g、94.21mmol)的THF溶液(200ml)。此后,室温下搅拌反应液1小时。冰冷下,向反应液中依次滴加水(8mL)、15%氢氧化钠水溶液(8mL)、水(24mL),停止反应。过滤得到的混合物,以醋酸乙酯(600mL)洗净浆液。以饱和食盐水(300mL)洗净得到的滤液,以硫酸钠干燥。此后,减压蒸馏出滤液的溶剂。以中压分馏(硅胶200g、己烷/醋酸乙酯=1/1~仅醋酸乙酯)精制得到的残渣,得到作为淡黄褐色液体的化合物16’(14.98g、从化合物9’的收率71.2%)。
工序5
在氩气氛围下,在化合物16’(14.98g、67.09mmol)的DMF溶液(60mL)中,冰冷下分批添加氢化钠(3.489g、作为60%换算是87.22mmol),室温下搅拌反应液1小时。接着,向反应液中加入化合物8(10.53g、100.7mmol),在50℃下搅拌3小时。向反应液中加入冰水(300mL),以醋酸乙酯(300mL)提取目的化合物。以水(300mL)、饱和食盐水(300mL)依次洗净有机层。以硫酸镁干燥有机层后,减压蒸馏出有机层的溶剂。以中压分馏(硅胶200g、己烷/醋酸乙酯=10/1~1/1)精制得到的残渣,得到作为淡黄褐色液体的化合物17’(15.40g、收率78.8%)。
工序6
向化合物17’(15.40g、52.85mmol)的甲醇溶液(154mL)中,加入对甲苯磺酸一水合物(502.7mg、2.643mmol),室温下搅拌反应液18小时。此后,加热回流反应液8小时。浓缩反应液,以中压分馏(硅胶200g、己烷/醋酸乙酯=1/1~仅醋酸乙酯)精制得到的残渣,得到作为淡黄褐色液体的化合物18’(10.78g、收率98.4%)。
工序7
在氩气氛围下,向化合物18’(10.76g、51.91mmol)的二恶烷溶液(100mL)中,冰冷下分批添加氢化钠(2.430g、作为60%换算是60.74mmol),室温下搅拌反应液15分钟。接着,加入化合物5b(18.24g、60.74mmol)的二恶烷溶液(60mL),50℃下搅拌反应液2小时。向反应液中加入冰水(300mL),以醋酸乙酯(200mL×2)提取目的化合物。以饱和食盐水(200mL)洗净有机层。以硫酸钠干燥有机层后,减压蒸馏出有机层的溶剂。以中压分馏(硅胶200g、己烷/醋酸乙酯=4/1~仅醋酸乙酯)精制得到的残渣,得到作为淡黄褐色液体的化合物19(14.21g、收率81.6%)。
工序8
在氩气氛围下,向化合物19(14.21g、43.67mmol)的DMSO溶液(375mL)中,添加叔丁醇钾(49.00g、436.7mmol),60℃下搅拌反应液30分钟。将反应液注入冰水(1L)中,以醋酸乙酯(500mL×4)提取目的化合物。将有机层以饱和食盐水(500mL)洗净,并以硫酸钠干燥。此后,减压蒸馏出有机层的溶剂。以中压分馏(硅胶200g、己烷/醋酸乙酯=1/1~仅醋酸乙酯)精制得到的残渣,得到作为淡黄色液体的化合物11”(4.201g、收率37.1%)。
工序9
在氩气氛围下,向化合物4(3.185g、15.72mmol)、化合物11”(4.201g、15.72mmol)和三苯基膦(6.185g、23.58mmol)的THF溶液(200mL)中,冰冷下,滴加偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD、4.768g、23.58mmol)的THF溶液(23mL),室温下搅拌反应液16小时。浓缩反应液,以中压分馏(硅胶200g、己烷/醋酸乙酯=4/1~1/1、2次)精制得到的残渣,得到作为微黄色液体的化合物12”(431g、收率6.1%)。
工序10
向化合物12”(430mg、0.9515mmol)的甲醇溶液(4.3mL)中,加入对甲苯磺酸一水合物(9.05mg、0.0457mmol),室温下搅拌反应液18小时。进一步在60℃下搅拌反应液4小时。浓缩反应液,以中压分馏(硅胶60g、己烷/醋酸乙酯=3/1~仅醋酸乙酯)精制得到的残渣,得到作为无色液体的化合物13”(242mg、收率69.2%)。在图1中表示化合物13”的NMR图谱。
工序11
向化合物13”(140.6mg、0.3822mmol)、三乙胺(386.7mg、3.822mmol)和4-二甲氨基吡啶(4.67mg、0.03822mmol)的二氯甲烷溶液(3mL)中,在-10℃下添加对甲苯磺酰氯(109.3mg、0.5734mmol)。添加对甲苯磺酰氯后,在-10℃下搅拌反应液16小时。向反应液中注入冰水(20mL)、以二氯甲烷(20mL)提取目的化合物。以饱和食盐水(10mL)洗净有机层,以硫酸镁干燥。此后,减压蒸馏出有机层的溶剂,得到作为红褐色且粘稠的液体的化合物14”(201.2mg、粗收率100.8%)。化合物14”未加工地直接供给下工序。
工序12
在THF(2mL)中溶解未加工的化合物14”(195mg、Net=193.5mg、0.3706mmol),加入1M的TBAF/THF(2mL)、TBAF·xH2O(500mL),室温下搅拌反应液2小时。向反应液中注入冰水(50mL)、以醋酸乙酯(50mL)提取目的化合物。以饱和食盐水(20mL)洗净有机层,以硫酸镁干燥。此后,减压蒸馏出有机层的溶剂。以中压分馏(硅胶60g、己烷/醋酸乙酯=4/1~1/1)精制得到的残渣,与从化合物13”(50mg)另外配置和精制的批次合并,得到作为红褐色液体的化合物15”(BMS-P)(47.6mg、收率25.4%)。
对线粒体复合体-1的结合亲和性的评价
作成被检验物质和阳性物质的剂量-反应曲线,算出被检验物质与阳性物质对示踪剂与线粒体复合体-1(受体)的结合抑制50%的浓度(IC50值)和绝对抑制常数(Ki)。作为被检验物质,使用BMS、BCPP-EF、BCPP-BF、BCPP-PF、BCPP-EM和BMS-P。在以下表示详细情况。
线粒体组分原液的配制
称量(湿重量)动物组织,加入2倍量的匀浆缓冲液(250mmol/L的蔗糖、1mmol/L的琥珀酸和0.2mmol/L的EDTA的10mmol/L的Tris-HCl缓冲液(pH7.40)),在冰冷下进行均质。此后,离心分离(1200×g、4℃、20分钟)均质过的悬浊液。采集上清液,离心分离(26000×g、4℃、15分钟)。采集沉淀的残渣,加入匀浆缓冲液并均质化为100mg tissue eq./mL。得到的线粒体组分原液在-80℃保存到使用时。线粒体组分的蛋白质浓度使用BCA蛋白浓度测定试剂(BCAProtein Assay Reagent)(PIERCE公司生产)测定。动物组织使用大鼠的脑和牛的心脏。
线粒体组分溶液的配制
以缓冲液稀释上述线粒体组分原液,配制最终浓度的2倍浓度的线粒体组分溶液(使用时配制)。线粒体组分溶液的最终浓度制成45μg蛋白质/mL。
被检验物质溶液的配制
以DMSO逐步稀释被检验物质,配制最终浓度的100倍浓度的溶液。进一步将配制的各浓度溶液以Milli-Q水稀释10倍,由此配制最终浓度的10倍浓度的被检验物质溶液(使用时配制)。
被检验物质溶液的最终浓度成为以下的浓度范围:
BMS:3×10-11~3×10-8mol/L
BCPP-EF:1×10-10~1×10-7mol/L
BCPP-BF:3×10-11~3×10-8mol/L
BCPP-PF:1×10-10~1×10-7mol/L
BCPP-EM:3×10-10~3×10-7mol/L
BMS-P:1×10-7~1×10-4mol/L
阳性物质溶液的配制
称量阳性物质,以DMSO溶解。以DMSO逐步稀释得到的溶液,由此配制最终浓度的100倍浓度的溶液。进一步将配制的各浓度溶液以Milli-Q水稀释10倍,由此配制最终浓度的10倍浓度的阳性物质溶液(使用时配制)。阳性物质使用鱼藤酮。阳性物质的最终浓度成为3×10-11~3×10-8mol/L。
取代物质溶液的配制
称量取代物质,以DMSO溶解,由此配制最终浓度的100倍浓度的溶液。进一步将配制的溶液以Milli-Q水稀释10倍,由此配制最终浓度的10倍浓度的取代物质溶液(使用时配制)。取代物质使用鱼藤酮。取代物质的最终浓度成为1×10-5mol/L。
示踪剂溶液的配制
以缓冲液稀释示踪剂原液,由此配制最终浓度的10倍浓度的示踪剂溶液(使用时配制)。示踪剂使用二氢鱼藤酮(Dihydrorotenone)[2-异丙基-H(N)(2-isopropyl-H(N))]。示踪剂的最终浓度为,第1次是4.5nmol/L、第2次是4.4nmol/L、第3次是4.5nmol/L。
测定程序
按照以下的顺序实施测定。在各浓度中,配制2例样品,分别测定3次。
1:向用于算出非特异性结合的管中,添加100μL取代物质溶液(DMSO的最终浓度:1%)。向用于算出总结合的管中,添加100μL的10%DMSO(DMSO的最终浓度:1%)。向用于算出被检验物质或阳性物质的抑制率的管中,分别添加100μL的被检验物质溶液或阳性物质溶液(DMSO的最终浓度:1%)。
2:向各管中添加缓冲液(300μL)。
3:向各管中添加示踪剂溶液(100μL)。
4:向各管中添加线粒体组分溶液(500μL)。
5:将各管包含的反应液在22℃下培育30分钟。
6:由细胞收集器过滤反应液(GF/C、Whatman),以50mmol/L的Tris-HCl缓冲液(pH7.40、3mL)洗净过滤过的滤纸3次。
7:向用于测定的多剂量容器中移入滤纸,添加液体闪烁体(PICO-FLUORTM PLUS、5mL),以液体闪烁计数器测定放射量(测定时间2分钟)。
抑制率的算出
抑制率由“100-结合率”式算出。
结合率:[(B-N)/(B0-N)]×100(%)
B:在被检验物质存在下的结合放射量(个别值)
B0:在被检验物质不存在下的总结合放射量(平均值)
N:非特异性结合放射量(平均值)
将抑制率在0%以下的情况作为0%,将大于100%的情况作为100%,算出抑制率。
关于阳性物质,也与被检验物质同样算出抑制率。
剂量-反应曲线的制成(IC50值的算出)
剂量-反应曲线是通过将在被检验物质存在下的特异性结合放射能(B-N)和不存在下的总结合放射能(B0-N)之比((B-N)/(B0-N))进行Logit变换后,相对于被检验物质的最终浓度的常用对数值作图的按照Logit-Log模型而制成。
剂量-反应曲线的回归使用下述回归式。
Y=aX+b
(Y=logit、y=ln(y/(1-y))、y=(B-N)/(B0-N))
(X=log x、x表示被检验物质的最终浓度。)
(a=常数、b=常数)
从得到的回归式算出IC50值。回归时,对于被检验物质的最终浓度的抑制率平均值超出5~95%范围的值,不予以采用,使用范围内的连续增加的抑制率,算出IC50值。
Ki值的算出
使用在IC50值的算出的试验中使用过的示踪剂浓度(L)、得到的IC50值、和相对于通过Scatchard解析的试验求出的示踪剂的线粒体复合体-1的Kd值,由下式算出被检验物质和阳性物质的Ki值。
在图2中表示剂量-反应曲线。可知在任意的被检验物质中,均浓度依赖性地与线粒体复合体-1结合。BCPP-BF显示最低的IC50,暗示相对线粒体复合体-1的亲和性高。另一方面,BMS-P显示比其它被检验物质更高的IC50,暗示以弱亲和性与线粒体复合体-1结合。
使用大鼠活性切片(living slices)的评价
将大鼠用水合氯醛(400mg/kg;I.P.)麻醉、断头。此后,立即将脑取样、充分冷却,浸在冰冻果子露状(sherbet state)的ACSF(人工脑脊髓液)中。切出所得到的脑的必要块,并粘附在振动切片机HM650V(Thermo Fisher Scientific,Inc.,Waltham,USA)的固定台上。此后,制作300μm厚的脑切片。将切出的脑切片在以O2鼓泡的24ml的ACSF中浸30分钟,使细胞的活动平静。此后,向ACSF中加入20μL介质(Vehicle)或鱼藤酮(Rotenone、各烧杯中调整成为2nM、20nM、200nM、20000nM的浓度),鼓泡30分钟。进一步向ACSF中加入1MBq/ml的[18F]BMS或[18F]BCPP-EF,继续鼓泡30分钟。鼓泡结束后,取出脑切片,移入100ml的新的ACSF。此后,进一步将ACSF鼓泡30分钟,洗净剩余的RI。此后,在OHP片上排列上述脑切片,以扫描仪(EPSON:GT-600)将图像摄影。此后,将排列有上述脑切片的OHP片放置在对射线具有灵敏度的图像板(imaging plate)(ST-VI、Fujifilm、东京)上,在暗处放置(接触)1小时左右。上述图像板以Typhoon图像分析仪FLA-7000(Typhoon Image Analyzer FLA-7000)(Fujifilm、东京)进行检出。在图3和图4中表示结果。可知[18F]BCPP-EF比[18F]BMS更容易受到由鱼藤酮引起的结合抑制效果的影响。这暗示[18F]BCPP-EF与[18F]BMS相比,线粒体复合体-1的特异性高。关于[18F]BCPP-BF、[18F]BCPP-PF和[18F]BCPP-EM,也进行同样的实验,确认受到由鱼藤酮引起的结合抑制效果的影响。
鱼藤酮给药大鼠的PET测量
将大鼠以水合氯醛(400mg/kg;I.P.)麻醉,在测量用台上固定。此后,立即从上述大鼠的尾静脉将鱼藤酮(0.1mg/kg/h)或介质进行给药。为了识别给药中脑的位置,实施由Clairvivo-CT(岛津制作所)进行的测量。此后,将测量用台移向Clairvivo PET。在鱼藤酮(0.1mg/kg/h)或介质的给药结束后,立即从上述大鼠的尾静脉将[18F]BMS或[18F]BCPP-EF以约8MBq/只、大丸药进行给药,进行60分钟测量。测量中,通过从上述大鼠的尾静脉将水合氯醛(100mg/kg/hr)持续给药,使大鼠失活。在上述大鼠的小脑、大脑皮层、纹状体和心脏中,观察由鱼藤酮引起的结合抑制效果。在图5和图6中表示其结果。可知在任意的组织中,[18F]BCPP-EF与[18F]BMS相比,通过鱼藤酮的给药,取入量减少。
将大脑中动脉堵塞的大鼠的脑梗塞模型的制作和PET测量
利用光敏反应,使用与人同样地在实际中以血栓堵塞大脑中动脉(middle cerebral artery:MCA)而成的大鼠的脑梗塞(Photochemicallyinduced thrombosis:PIT)模型,进行实验。将大鼠用4%三氟溴氯乙烷(30%O2、70%室内空气)进行麻醉诱导,手术中以1.5~2%的三氟溴氯乙烷浓度进行维持。在手术用显微镜下,沿着左眼窝边缘切开皮肤,以牙钻将头盖骨底部削开约3mm的椭圆形窗(穴)以使得左侧大脑中动脉在硬膜下可见。从上述大鼠的尾静脉将作为光敏剂的玫瑰红(Rose Bengal)(20mg/kg)进行给药,对上述大脑中动脉照射540nm波长的绿光10分钟,使大鼠脑梗塞发病。
在脑梗塞发病前(Normal)、脑梗塞发病后1日(Day-1)和脑梗塞发病后7日(Day-7)的大鼠中,分别以PET法监控脑的缺血损伤部位中的葡萄糖代谢(作为探针,使用[18F]FDG)和线粒体复合体-1的活性(作为探针,使用[18F]BMS或[18F]BCPP-EF)。具体地,从上述大鼠的尾静脉将上述探针以6~8MBq/只进行大丸药(bolus)给药,进行60分钟测量。测量中,从上述大鼠的尾静脉进行水合氯醛(100mg/kg/hr)持续给药,由此使大鼠失活。在图7中表示其结果。在作为探针使用[18F]FDG的情况下,可知在缺血损伤部位中,[18F]FDG的蓄积增加。这暗示[18F]FDG作为神经损伤后的评价用PET探针不适合。另一方面,在作为探针使用[18F]BMS或[18F]BCPP-EF的情况下,可知在缺血损伤部位中,没有探针的蓄积,可以正确地评价线粒体复合体-1的活性。特别在作为探针使用[18F]BCPP-EF的情况下,可知与[18F]BMS相比,在缺血损伤部位和正常部位之间,探针的蓄积程度更清晰地区分。这暗示[18F]BCPP-EF作为评价脑内功能的探针是适合的。
使用猴的PET测量
进行在猴脑内的由鱼藤酮给药引起的PET探针的结合抑制实验、伴随老化的脑内的线粒体复合体-1的活性变化和帕金森病模型的猴脑内的线粒体复合体-1的活性评价。在所有的实验中,PET测量都由以下的方法进行。
分别作为被检验动物的静脉内给药路径,确保头静脉或下肢大隐静脉,作为动脉血采血用路径,确保股动脉或胫后动脉。首先,测量[18F]BMS、[18F]BCPP-EF或[11C]BCPP-EM的放射量。从在被检验动物中留置的留置针,作为放射性药剂,[18F]BMS和[18F]BCPP-EF以300~500MBq的给药量、[11C]BCPP-EM以800~1200MBq的给药量在静脉内以30秒钟将全部量进行给药。与上述放射性药剂的给药开始同时,开始辐射(emission)测量(10秒6帧、30秒6帧、1分钟12帧、3分钟25帧、5分钟6帧,共计121分钟、55帧)。
由鱼藤酮给药引起的向线粒体复合体-1的结合抑制实验
在由猴脑内的鱼藤酮给药引起的PET探针的结合抑制实验中,将鱼藤酮以成为0.1mg/kg/hr的方式通过静脉内注射对被检验动物进行给药。此后,作为探针,将[18F]BMS、[18F]BCPP-EF或[11C]BCPP-EM进行给药,进行PET测量。在图8和图9中表示结果。可知[18F]BCPP-EF和[11C]BCPP-EM,比[18F]BMS更容易受到由探针引起的结合抑制效果的影响。即使在猴的情况下,也可知[18F]BCPP-EF和[11C]BCPP-EM,与[18F]BMS相比,线粒体复合体-1的特异性高。
伴随老化的脑内的线粒体复合物-1的活性变化
在图10中显示幼龄猴(5岁)和老龄猴(22岁)的PET测量结果。作为PET探针,使用[18F]BCPP-EF。可知,幼龄猴与老龄猴相比,PET探针在脑内大量蓄积。这暗示由于老化造成脑内的线粒体复合物-1的活性减少。
在帕金森病模型的猴脑内的线粒体复合体-1的活性评价
通过PET测量比较在正常猴和帕金森病模型的猴的脑内的线粒体复合体-1的活性。作为PET探针,使用[18F]BCPP-EF。帕金森病模型的猴如以下方式准备。在雄性幼龄食蟹猴(体重3~6kg)中,将选择性损伤多巴胺神经的MPTP(1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶),以每周1次的进度、在6个月期间内,作为MPTP的总量为15~20mg进行给药。在MPTP的给药时,边确认上述食蟹猴的健康状态边进行。通过观察上述食蟹猴抓举诱饵的样子,评价四肢运动功能损伤的程度,同时使用PET测量,通过测量多巴胺再吸收部位的降低,最终确认作为帕金森病状态的情况。在图11中表示结果。可知在帕金森病模型的猴中,与正常的猴相比,在脑内蓄积的PET探针的量少。这暗示帕金森病的发病和线粒体复合体-1的活性具有相关关系。29 -->
Claims (3)
1.一种以式(1-0)表示的化合物,
式(1-0)中,R表示-O(CH2)n-、-O(CH2)nOC2H4-、-CH2O(CH2)n-或-CH2O(CH2)nOC2H4-,n表示1~5的整数,Q1表示F或-OCH3。
2.如权利要求1所述的化合物,其中,
Q1为18F或-O11CH3。
3.一种以式(2-0)表示的化合物,
式(2-0)中,R表示-O(CH2)n-、-O(CH2)nOC2H4-、-CH2O(CH2)n-或-CH2O(CH2)nOC2H4-,n表示1~5的整数,Q2表示取代磺酰氧基、卤素原子或羟基。
Applications Claiming Priority (3)
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