CN106456807A - 用于诊断疾病状态的葡萄糖类似物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于使受试者的至少一个体区成像的方法及制剂，所述方法及所述制剂应用对磷酸化耐受或无活性的或不是己糖激酶的底物的葡萄糖类似物。在优选的实施方案中，所述葡萄糖类似物是3‑O‑甲基葡萄糖，且成像技术是化学交换饱和转移(CEST)MRI。
Description
技术领域
本发明通常提供了葡萄糖类似物家族用于诊断受试者中的疾病状态的新颖用途。
发明背景
已知葡萄糖及其类似物2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)和2-氟-脱氧-D-葡萄糖(FDG)优先被癌细胞摄取，这一现象被称为“瓦尔堡效应(Warburg effect)”。正电子成像术(positron emission tomography)(PET)方法通过使包含放射性氟原子18F的FDG成像利用了该现象。化学交换饱和转移(CEST)NMR方法能够检测低浓度的包含具有可交换的质子的残基诸如胺、酰胺或羟基的代谢物。该方法的增强的灵敏度允许通过MRI获得相对低浓度的内源性细胞组分或外源性剂的图像。
US 2012/0019245[1]公开了使用CEST MRI监测多种神经递质和能量代谢物的浓度，以表征并监测在体内，更具体地在肝、脑和心肌中的与多种神经递质和能量代谢物代谢的浓度相关的多种疾病状态。
由于施用的糖中的可交换质子的存在，所述糖的检测可应用CEST MRI。WO 2012/082874[2]公开了用于通过使用未标记的糖检测受试者中的组织生理参数，以识别至少一种组织相关的参数是否是异常的MRI的方法。
最近，已显示CEST MRI方法能够以增强的灵敏度使葡萄糖及其类似物成像，并提议这些化合物用于癌症诊断[3,4]。然而，由于葡萄糖通过糖酵解迅速转化为乳酸，葡萄糖给出差的CEST信号，而经历磷酸化但不经历进一步代谢的两种类似物2-DG和FDG在大鼠中在高浓度诸如对于2-DG的3g/kg是有毒的。
参考文献
[1]US 2012/0019245
[2]WO 2012/082874
[3]Rivlin M.等，(2013),Scientific Report 3:1-7
[4]Rivlin M.等，(2014),Magn.Reson.Med 72:1375-1380
一般描述
根据本申请中公开的技术，糖类似物，例如，3-O-甲基葡萄糖(3OMG)被用于使组织异常成像。本文呈现的结果显示，本发明的方法为临床中的PET/CT或PET/MRI的潜在替代，以用于检测组织异常诸如肿瘤和转移瘤，辨别恶性肿瘤与良性肿瘤，以及监测肿瘤对疗法的响应，而不需要放射性标记的同位素。
根据本发明使用的糖类似物家族可被定义为葡萄糖的无毒不可代谢的衍生物，其已被证明被异常诸如肿瘤迅速且优先地摄取。不像葡萄糖和其他葡萄糖类似物，作为根据本发明的示例性候选成像剂的3OMG不用作己糖激酶的底物，因此不经历磷酸化，且完全由肾排泄。
如此，本发明提供了为氧化磷酸化无活性(oxidative phosphorylationinactive)的至少一种葡萄糖类似物在使至少一种组织异常成像的方法中的用途。成像可用于检测、诊断或监测疾病状态的目的，如本文中下文进一步解释的。
在一方面，本发明提供了一种用于诊断受试者中的疾病或紊乱的方法，所述方法包括将诊断有效量的至少一种葡萄糖类似物施用至受试者，并使受试者或受试者的体区成像，从而鉴定其中所述类似物已定位的体区，所述葡萄糖类似物为氧化磷酸化无活性的。
在一些实施方案中，本发明的方法用于确定疾病的部位和/或用于辨别健康的组织或器官与异常的组织或器官。在一些实施方案中，方法用于辨别或区分恶性肿瘤与良性肿瘤。
通过另一方面，本发明提供了一种用于诊断受试者中的疾病或紊乱的方法，所述方法包括将诊断有效量的至少一种葡萄糖类似物施用至受试者，并使受试者或受试者的体区成像，从而鉴定其中所述类似物已定位的体区，所述类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物(phosphorylation-resistant glucose analogs)和不是己糖激酶的底物的类似物。
如本文使用的，体区指全身、身体的任何部分、身体的任一个或更多个区域或任何组织或器官。
葡萄糖类似物在耐受糖酵解和氧化磷酸化的这样的类似物中来选择。换言之，葡萄糖类似物被选择以耐受通过导致在葡萄糖类似物的结构和/或活性中的转化的任一种或更多种代谢途径的降解或磷酸化。
根据本发明应用的葡萄糖类似物另外地或可选地选自不是己糖激酶或使己糖磷酸化的酶的底物的这样的类似物。
如此表征的葡萄糖类似物可在C1-C5-O-烷基化的葡萄糖和葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯中来选择。在一些实施方案中，葡萄糖类似物选自C1-C5-O-烷基化的葡萄糖。C1-C5-O-烷基化的葡萄糖可具有在葡萄糖的任何氧处的烷基基团；即，烷基化的葡萄糖可选自C1-C5-1-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-2-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-4-O-烷基化的葡萄糖及C1-C5-6-O-烷基化的葡萄糖。
如本文使用的，“C1-C5-O-烷基化的葡萄糖”指其中它的氧原子的至少一个通过具有介于1个和5个之间的碳原子的有机部分(C1-C5-O-烷基化的)被烷基化的葡萄糖(-O-烷基化的葡萄糖)；有机部分通常为脂族基团(例如，包含碳原子和氢原子，每个碳原子为sp3杂化)，其任选地可被例如选自以下的基团取代：-H、卤化物(F、Br、Cl或I)、-OH、-NO2、-NH2、仲胺或叔胺、醚、酯以及其他。在一些实施方案中，包含介于1个和5个之间的碳原子的脂族基团可选自，特别地且不限于，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基基团及其任何结构异构体。
在一些实施方案中，C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自甲基-O-葡萄糖、乙基-O-葡萄糖、丙基-O-葡萄糖、异丙基-O-葡萄糖、丙基-O-葡萄糖、仲丁基-O-葡萄糖、叔丁基-O-葡萄糖、正丁基-O-葡萄糖及正戊基-O-葡萄糖。烷基或链烷酸酯基团的取代可以是对在葡萄糖环的位置1、2、3、4和/或6处的任一个或更多个氧原子。如此，这些烷基化的化合物的每个可选自1-O-葡萄糖、2-O-葡萄糖、3-O-葡萄糖、4-O-葡萄糖及6-O-葡萄糖(例如：1-O-葡萄糖烷基化的化合物为如定义的使其在位置1处的氧烷基化的葡萄糖类似物)。
换言之，其中，例如，C1-C5-O-烷基化的葡萄糖为甲基-O-葡萄糖，它可选自1-O-甲基葡萄糖、2-O-甲基葡萄糖、3-O-甲基葡萄糖、4-O-甲基葡萄糖及6-O-甲基葡萄糖。
在一些实施方案中，C1-C5-O-烷基化的葡萄糖在C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖类似物，例如，3-O-甲基葡萄糖、3-O-乙基葡萄糖、3-O-丙基葡萄糖、3-O-异丙基葡萄糖、3-O-正丁基葡萄糖、3-O-仲丁基葡萄糖、3-O-叔丁基葡萄糖及3-O正戊基中来选择。为清楚起见，以上列出的葡萄糖类似物可具有替代的命名法。例如，甲基-3-O-葡萄糖也可被称为3-O-甲基葡萄糖。其他类似物可具有类似的命名法。
在一些实施方案中，C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖为3-O-甲基葡萄糖(3OMG)。
可选地，在一些实施方案中，葡萄糖类似物选自葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯。在一些实施方案中，葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯选自1-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、2-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、3-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、4-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯及6-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯。
在一些实施方案中，葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯选自O-葡萄糖-乙酸酯(O-glucose-acetate)、O-葡萄糖-乙酸酯(O-glucose-ethanoate)、O-葡萄糖-丙酸酯、O-葡萄糖-异丙酸酯、O-葡萄糖-仲丁酸酯、O-葡萄糖-叔丁酸酯、O-葡萄糖-丁酸酯及O-葡萄糖-戊酸酯。
在一些实施方案中，葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯为3-O-葡萄糖乙酸酯。
根据本发明的方法、用途和组合物或制剂或试剂盒可采用所述至少一种葡萄糖类似物中的一个或更多个。特定类似物的选择以及是否应该组合使用一种或更多种类似物且应该组合使用哪一种或更多种类似物的确定可由医师基于以下来确定：特别地，受试者相关的考虑和/或疗法相关的考虑，诸如待治疗的受试者(年龄、性别等等)、受试者的一般健康、待成像的疾病类型、待成像的受试者的身体区域、成像期的表征、成像的持续时间以及其他。
如此，葡萄糖类似物可用于使疾病状态成像(例如，出于监测的目的)、确定疾病状态的严重程度、确定治疗的效力，以及其他。
因此，在本发明的另一方面，本发明还预期了用于监测受试者中的疾病状态的方法，所述方法包括将至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，使所述受试者的身体或其区域成像，以获得指示疾病状态或紊乱状态的至少一种成像参数，并将所述至少一种成像参数与在较早时间点或在鉴定与所述疾病或所述紊乱相关的至少一种症状之后从所述受试者获得的至少一种参数进行比较，其中比较允许确定疾病状态或紊乱状态的进展。
在一些实施方案中，“监测”牵涉在开始治疗之前、期间或之后在多个时间点获得指示疾病状态及进展的多种参数，并将收集的数据进行比较以确定任一种治疗参数。监测可在一定的时间段内进行，例如每隔几天或几周、每周一次、每月一次、在治疗开始和在此后的任何时间等等。
“成像参数”可以是可使用待应用至受试者的身体或身体的任何部分的任何可用的成像技术获得的任何可测量的参数。此类参数的实例包括，特别地，由核医学技师(nuclear medicine technician)、磁共振成像(MRI)、正电子成像术(PET)、放射学(X-射线)、超声波、计算机断层扫描(CT)或荧光成像获得的图像(例如，身体中的功能过程的四维图像或图)。
在一些实施方案中，根据本发明的任一种方法监测受试者中的至少一种成像参数的水平还可辅助筛选可能的候选者以用于治疗疾病或疾病状态。
监控可通过任何成像技术或任一种诊断方法进行。在一些实施方案中，监测通过梯度回波的脉冲序列进行。在其他实施方案中，监测通过MRI脉冲序列进行，能够测量作为暴露于葡萄糖衍生物的结果的肿瘤的代谢中的变化。在另外的实施方案中，监测通过EPI(回波平面成像)、自旋回波(RARE)或产生高分辨率图像对比度的任何其他脉冲序列来进行。
在另外的方面，本发明提供了一种用于确定受试者中的疾病或紊乱的严重程度的方法，所述方法包括将至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，使所述受试者的身体或其区域成像，以获得至少一种成像参数(例如，指示疾病或紊乱的状态)，并将所述至少一种成像参数与在开始治疗时或治疗开始之前从所述受试者获得的至少一种参数进行比较，其中比较允许确定受试者中的疾病或紊乱的严重程度。
在另一方面，本发明提供了一种用于确定受试者中的疾病或紊乱的治疗性治疗(therapeutic treatment)的效力的方法，所述方法包括将至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，使所述受试者的身体或其区域成像，以获得至少一种成像参数(例如，指示疾病或紊乱的状态)，并将所述至少一种成像参数与在开始治疗时或治疗开始之前从所述受试者获得的至少一种参数进行比较，其中比较允许确定受试者中的疾病或紊乱的治疗性治疗的效力。
治疗的效力的确定可在治疗结束时或在治疗期期间的任何时间点来实现。通常，且取决于疾病和疾病状态，效力通过疾病状态或与其相关的任何症状中的任一种或更多种变化，诸如降低的增殖来指示。
在一些实施方案中，本发明的以上提及的方法被用于评价在癌症治疗中的药物治疗的效力，例如，以评价药物降低肿瘤的尺寸或防止肿瘤生长的能力，其中所述方法包括用选自本文公开的葡萄糖类似物的成像剂使肿瘤成像，并测量肿瘤的尺寸；将药物施用至受试者，以影响肿瘤尺寸的减少和防止肿瘤生长的至少一种；用相同的或不同的葡萄糖类似物使肿瘤重新成像，并测量肿瘤的尺寸，并且将在施用药物之后的肿瘤尺寸与施用药物之前的肿瘤尺寸进行比较。
葡萄糖类似物有效地用于使受试者中的“疾病或紊乱”成像；疾病或紊乱为牵涉组织区域中相比于其他相邻或邻近组织区域的高速率糖酵解的任何疾病或紊乱。在一些实施方案中，疾病或紊乱选自增殖性疾病或紊乱。“增殖性疾病紊乱”通常在被表征为异常细胞增殖的疾病中来选择。
在一些实施方案中，增殖性疾病或紊乱为癌症。如本文使用的术语“癌症”涉及被表征为引起恶性生长或肿瘤的异常且不受控制的细胞分裂的赘生性疾病。癌症包括两大类别：癌(carcinoma)和肉瘤。
在一些实施方案中，癌症在皮肤组织、器官、血液和血管的癌性状态中来选择，其包括膀胱、骨、血液、脑、乳腺、宫颈、胸、结肠、子宫内膜、食道、眼、头、肾、肝、淋巴结、肺、口、颈、卵巢、胰腺、前列腺、直肠、胃、睾丸、咽喉或子宫的癌症。
在一些实施方案中，癌症为实体瘤或肿瘤转移瘤。
在本发明的另外的实施方案中，所述癌症可选自，而不限于，由以下组成的组：肺癌(例如腺癌且包括非小细胞肺癌)、胰腺癌(pancreatic cancer)(例如胰腺癌(pancreatic carcinoma)，诸如，例如外分泌胰腺癌)、结肠癌(例如结肠直肠癌，诸如，例如，结肠腺癌和结肠腺瘤)、前列腺癌包括晚期疾病、淋巴谱系的造血系统肿瘤(例如急性淋巴细胞性白血病、B细胞淋巴瘤、伯基特淋巴瘤)、滤泡性甲状腺癌、骨髓增生异常综合征(MDS)、间充质起源的肿瘤(例如纤维肉瘤和横纹肌肉瘤)、黑素瘤、畸胎癌、成神经细胞瘤、神经胶质瘤、成胶质细胞瘤、皮肤的良性肿瘤(例如角化棘皮瘤)、乳腺癌(例如晚期乳腺癌)、肾癌、卵巢癌、膀胱癌和表皮癌。
在一些实施方案中，癌症包括，但不特别地限于，晚期恶性肿瘤、淀粉样变性、成神经细胞瘤、脑膜瘤、血管外皮细胞瘤、多发性脑转移瘤、多形成胶质细胞瘤(glioblastomamultiformis)、成胶质细胞瘤、脑干神经胶质瘤、不良预后恶性脑瘤、恶性神经胶质瘤、复发性恶性神经胶质瘤、间变性星形细胞瘤、间变性少突神经胶质瘤、神经内分泌肿瘤、腺癌、Dukes C&D结肠直肠癌、不可切除的结肠直肠癌、转移性肝细胞癌、卡波济氏肉瘤、核型急性髓细胞白血病、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、皮肤B细胞淋巴瘤、弥漫性大B细胞淋巴瘤、低级别滤泡性淋巴瘤、恶性黑素瘤、恶性间皮瘤、恶性胸腔积液间皮瘤综合征、腹膜癌、乳头状浆液性癌(papillary serous carcinoma)、妇科肉瘤、软组织肉瘤、硬皮病、皮下血管炎、朗格汉斯细胞组织增生症、平滑肌肉瘤、进行性骨化性纤维发育不良(fibrodysplasia ossificans progressive)、激素难治性前列腺癌、切除的高风险软组织肉瘤、不可切除的肝细胞癌(unrescectable hepatocellular carcinoma)、瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症、郁结性骨髓瘤(smoldering myeloma)、无痛性骨髓瘤(indolent myeloma)、输卵管癌、雄激素依赖性前列腺癌、雄激素依赖性IV期非转移性前列腺癌、激素不敏感性前列腺癌、化疗不敏感性前列腺癌、乳头状甲状腺癌、滤泡性甲状腺癌、甲状腺髓样癌和平滑肌瘤、以及头颈癌。
可选地，待成像的紊乱可以为伤口和动脉粥样硬化斑块。
待诊断的受试者可以是患有待监测的疾病的受试者或具有患有所述疾病或所述紊乱的倾向性的受试者或具有与所述疾病或所述紊乱相关的症状的受试者或疑似患有所述疾病或所述紊乱的受试者。
对于成功的成像，葡萄糖类似物应该以“诊断有效量”，即以将在与以下相关的条件下允许有效的分子成像的量来施用：使用的成像技术的类型(例如，PET、CEST等等)、使用的特定成像技术的采集参数、成像的身体的面积、受试者的身体状况、测试的目的或对本领域技术人员明显的任何其他因素。
诊断有效量可取决于以下而变化：使用的葡萄糖类似物，受体患者的年龄、体重和临床状况，以及施用诊断类似物的临床医师或从业者的经验和判断，以及影响选择的剂量的其他因素。
葡萄糖类似物可通过适合于施用药物组合物的任何医学上可接受的手段(medically acceptable means)，包括口服、直肠、阴道、鼻、局部(topical)、经皮和胃肠外(包括皮下、肌内、滑膜内、腹膜内、皮内和静脉内)施用来施用。
在一些实施方案中，糖类似物可作为诊断上的预配制组合物口服施用。
施用葡萄糖类似物之后的身体或体区的成像可以是通过选自以下的成像技术：磁共振成像(MRI)、正电子成像术(PET)、放射学(X-射线)、超声波、计算机断层扫描(CT)、荧光成像，并且可另外地在血管造影术、体积描记法、淋巴系统造影术和乳房x线照相术(mammography)中是有用的。
在一些实施方案中，成像技术为MRI。
在一些实施方案中，MRI技术选自化学交换饱和转移(CEST)MRI、扩散MRI、磁共振血管造影术、动态对比增强MRI(DCE)MRI及正电子成像术(PET)。在一些实施方案中，所述MRI为化学交换饱和转移(CEST)MRI。
在另一方面，本发明提供了一种用于诊断用途的试剂盒，所述试剂盒包含如本文叙述的至少一种葡萄糖类似物或包含所述类似物的制剂；以及使用说明书。
本发明还预期了一种诊断制剂，所述诊断制剂包含如本文定义的至少一种葡萄糖类似物和至少一种诊断上可接受的载体。在一些实施方案中，制剂适合于在用于通过如本文公开的技术，例如，MRI成像的准备中施用至受试者。
本发明还提供了如本文定义的至少一种葡萄糖类似物在制备诊断制剂中的用途。
本发明还涉及如定义的葡萄糖类似物用作用于在其施用之后在受试者的身体中检测其的成像剂。
本发明还提供了如定义的至少一种葡萄糖类似物与至少一种另外的成像剂的组合，用于本文详述的用途。
在一些实施方案中，根据本发明的成像的方法用于诊断受试者中的疾病或紊乱，所述方法包括将诊断有效量的至少一种葡萄糖类似物施用至受试者，并使受试者或受试者的体区成像，从而鉴定其中所述类似物已定位的体区，所述葡萄糖类似物为氧化磷酸化无活性的。
在一些实施方案中，方法用于确定疾病的部位和/或用于辨别健康的组织或器官与异常的组织或器官。可选地，方法可用于辨别或区分恶性肿瘤与良性肿瘤。
本发明还提供了一种用于诊断受试者中的疾病或紊乱的方法，所述方法包括将诊断有效量的至少一种葡萄糖类似物施用至受试者，并使受试者或受试者的体区成像，从而鉴定其中所述类似物已定位的体区，所述类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物和不是己糖激酶的底物的类似物。
本发明还提供了一种用于监测受试者中的疾病状态的方法，所述方法包括将至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，使所述受试者的身体或其区域成像，以获得指示疾病状态或紊乱状态的至少一种成像参数，并将所述至少一种成像参数与在较早时间点或在鉴定与所述疾病或所述紊乱相关的至少一种症状之后从所述受试者获得的至少一种参数进行比较，其中比较允许确定所述疾病状态或紊乱状态的进展。
本发明还提供了一种用于确定受试者中的疾病或紊乱的严重程度的方法，所述方法包括将至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，使所述受试者的身体或其区域成像，以获得指示疾病或紊乱的状态的至少一种成像参数，并将所述至少一种成像参数与在开始治疗时或治疗开始之前从所述受试者获得的至少一种参数进行比较，其中比较允许确定受试者中的疾病或紊乱的严重程度。
本发明还提供了一种用于确定受试者中的疾病或紊乱的治疗性治疗的效力的方法，所述方法包括将至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，使所述受试者的身体或其区域成像，以获得指示疾病或紊乱的状态的至少一种成像参数，并将所述至少一种成像参数与在开始治疗时或治疗开始之前从所述受试者获得的至少一种参数进行比较，其中比较允许确定受试者中的疾病或紊乱的治疗性治疗的效力。
在一些实施方案中，葡萄糖类似物在如本文以上定义的C1-C5-O-烷基化的葡萄糖和葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯中来选择。
在一些实施方案中，葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯为3-O-葡萄糖乙酸酯。
在一些实施方案中，成像是通过选自以下的方法：核医学技师、磁共振成像(MRI)、正电子成像术(PET)、放射学(X-射线)、超声波、计算机断层扫描(CT)及荧光成像。
在一些实施方案中，成像技术为MRI。
在一些实施方案中，MRI技术选自化学交换饱和转移(CEST)MRI、扩散MRI、磁共振血管造影术、动态对比增强MRI(DCE)MRI及正电子成像术(PET)。在一些实施方案中，所述MRI为化学交换饱和转移(CEST)MRI。
在一些实施方案中，疾病或紊乱在牵涉组织区域中相比于其他相邻或邻近组织区域的高速率糖酵解的疾病或紊乱中来选择。
在一些实施方案中，疾病或紊乱选自增殖性疾病或紊乱。
在一些实施方案中，增殖性疾病或紊乱为癌症。
在一些实施方案中，癌症在皮肤组织、器官、血液和血管的癌性状态中来选择，其包括膀胱、骨、血液、脑、乳腺、宫颈、胸、结肠、子宫内膜、食道、眼、头、肾、肝、淋巴结、肺、口、颈、卵巢、胰腺、前列腺、直肠、胃、睾丸、咽喉及子宫的癌症。
在一些实施方案中，癌症为实体瘤或肿瘤转移瘤。
在一些实施方案中，癌症选自肺癌、胰腺癌、结肠癌、前列腺癌包括晚期疾病、淋巴谱系的造血系统肿瘤、骨髓性白血病、滤泡性甲状腺癌、骨髓增生异常综合征(MDS)、间充质起源的肿瘤、黑素瘤、畸胎癌、成神经细胞瘤、神经胶质瘤、成胶质细胞瘤、皮肤的良性肿瘤、乳腺癌、肾癌、卵巢癌、膀胱癌及表皮癌。
在一些实施方案中，癌症包括，晚期恶性肿瘤、淀粉样变性、成神经细胞瘤、脑膜瘤、血管外皮细胞瘤、多发性脑转移瘤(multiple brain metastase)、多形成胶质细胞瘤、成胶质细胞瘤、脑干神经胶质瘤、不良预后恶性脑瘤、恶性神经胶质瘤、复发性恶性神经胶质瘤、间变性星形细胞瘤、间变性少突神经胶质瘤、神经内分泌肿瘤、腺癌、Dukes C&D结肠直肠癌、不可切除的结肠直肠癌、转移性肝细胞癌、卡波济氏肉瘤、核型急性髓细胞白血病、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、皮肤B细胞淋巴瘤、弥漫性大B细胞淋巴瘤、低级别滤泡性淋巴瘤、恶性黑素瘤、恶性间皮瘤、恶性胸腔积液间皮瘤综合征、腹膜癌、乳头状浆液性癌、妇科肉瘤、软组织肉瘤、硬皮病、皮下血管炎、朗格汉斯细胞组织增生症、平滑肌肉瘤、进行性骨化性纤维发育不良、激素难治性前列腺癌、切除的高风险软组织肉瘤、不可切除的肝细胞癌(unrescectable hepatocellular carcinoma)、瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症、郁结性骨髓瘤、无痛性骨髓瘤、输卵管癌、雄激素依赖性前列腺癌、雄激素依赖性IV期非转移性前列腺癌、激素不敏感性前列腺癌、化疗不敏感性前列腺癌、乳头状甲状腺癌、滤泡性甲状腺癌、甲状腺髓样癌和平滑肌瘤、以及头颈癌。
在一些实施方案中，紊乱为伤口或动脉粥样硬化斑块。
在一些实施方案中，葡萄糖类似物通过选自以下的施用途径来施用：口服、直肠、阴道、鼻、局部、经皮及肠胃外施用。
在一些实施方案中，糖类似物作为诊断上的预配制组合物口服施用。
本发明还提供了一种用于诊断用途的试剂盒，所述试剂盒包含至少一种葡萄糖类似物或包含所述类似物的制剂；以及使用说明书。在一些实施方案中，在试剂盒中的类似物为3OMG。
本发明还提供了一种诊断制剂，所述诊断制剂包含至少一种葡萄糖类似物和至少一种诊断上可接受的载体，所述葡萄糖类似物为氧化磷酸化无活性的。
制剂适合于在用于通过MRI成像的准备中施用至受试者。在一些实施方案中，所述类似物为3OMG。
本发明还提供了至少一种葡萄糖类似物在制备诊断制剂中的用途，所述葡萄糖类似物为氧化磷酸化无活性的。在一些实施方案中，所述类似物为3OMG。
本发明还提供了一种用于在包含MRI成像的诊断的方法中使用的、氧化磷酸化无活性的葡萄糖类似物。在一些实施方案中，类似物为3OMG。
附图简述
图1提供了在pH＝7.5，T＝37℃，在11.7T，10mM 3OMG溶液(10％D2O)作为rf饱和场(B1)的函数的MTRasym图。
图2提供了10mM葡萄糖的衍生物的MTRasym图：2-DG、2-DG-6P、FDG、D-葡萄糖、D-葡萄糖-6P和3OMG(pH＝7.5,T＝37℃,B1＝3.6μT,在11.7T)。
图3A-B提供了在来自水的不同频率偏移(图3A)和在1.2ppm的频率偏移(图3B)测量的在从6.3-7.8的pH值下的3OMG溶液(10％D2O)作为rf饱和场(B1)的函数的MTRasym图。(T＝25℃，在11.7T)。
图4提供了用3OMG(蓝色)和D-葡萄糖(红色)处理的肿瘤的组合的MCW提取物的MTRasym图(B1＝2.5μT，pH＝7.0，T＝25℃，在11.7T)。
图5提供了在pH＝7.5，T＝37℃，在11.7T，作为rf饱和场(B1)的函数的10mM 3OMG溶液(10％D2O)的％CESL图。
图6A-D提供了在注射3OMG，1.5g/kg之后在不同的时间肿瘤中的CEST MRI动力学测量值。图示出了5个实验的结果。
实施例
以下材料用于下文描述的实施例中：
化学品和介质：3OMG、D-葡萄糖、D-葡萄糖6磷酸、2-DG和2-DG-6P钠盐购自Sigma-Aldrich，Israel；FDG购自Carbosynth Limited，UK。包含用于NMR场阻断的10％D2O的葡萄糖类似物在10mM的浓度来制备(pH＝7.5)。
细胞：DA3-D1-DMBA-3为来源于通过二甲基苯并蒽在BALB/C小鼠中诱导的不良分化的乳腺腺癌的细胞系。
动物：BALB/C雌性小鼠被购买并保持在特拉维夫大学(Tel Aviv University)的Sackler医学院(Sackler School of Medicine)的饲养设施中。为了在小鼠中诱导原位肿瘤(orthotropic tumors)，将DA3细胞注射进8周龄(17–22gr)雌性BALB/c小鼠的左下乳腺中(在100μL盐水中的5×105个细胞)。用动物模型的所有实验遵照国家研究委员会(theNational Research Council)(NRC)的原则来进行，且经机构动物护理和使用委员会(theinstitutional animal care and use committee)(IACUC)批准(#M-12-035)。
肿瘤提取物的制备：将肿瘤手术切离，迅速称重并立即浸入液氮中。将冷冻的肿瘤用组织匀浆器匀质化，以分别2:2:1.8的体积比使用甲醇/CHCl3/H2O提取方法19双相提取程序，以提取细胞内代谢物。在离心(-4℃,4000×g,12min)之后，仅上层水相被保留用于分析。样品通过蒸发器温和干燥，然后在-80℃冷冻，并冻干至干燥持续24小时。将各样品溶解于0.5ml D2O(99.98％,Biolab,Israel)中，在pH＝6.5-7调整，并插入5mm管中以用于NMR。
NMR波谱法:1H NMR频谱用以下参数在Bruker 500MHz DRX上在5mm管中在500MHz处记录：谱宽7500Hz，脉冲宽度5.5us(对应于45°翻转角)；数据大小16K；弛缓延时10s；扫描次数＝16。在采集之前，CEST NMR实验通过应用长偏共振预饱和脉冲(long off-resonancepresaturation pulse)进行。使用在相对于水信号-3.5ppm至+3.5ppm的范围内的一系列频率(Ω)。数个rf饱和场(B1)在1–6μT(～50–250Hz)的范围内和1-4s的持续时间来使用。化学交换对比度通过磁化传递不对称MTRasym来测量。在强脉冲之后，CESL NMR实验通过应用长偏共振脉冲进行。使用在相对于水信号-3.5ppm至+3.5ppm的范围内的一系列频率(Ω)。使用在1-10μT(～50-500Hz)的范围内的数个rf饱和场(B1)和10ms-1s的持续时间。
在注射葡萄糖类似物3OMG之前和之后，在Bruker 7T Biospec扫描仪上对小鼠的植入的异体移植乳腺肿瘤用30cm孔径进行CEST MRI实验。扫描携带DA3肿瘤的、允许生长10–14天的、具有5mm3的平均肿瘤体积的小鼠。将小鼠使用异氟烷(1％–2％)麻醉，并用表面线圈进行扫描。它们的温度被监测并保持在37℃。我们进行了造影剂3OMG(在盐水中，pH＝7.4)的i.p注射。
体内CEST
如下生成图像：从在距水信号的±1.2ppm处的2.5μT(106Hz)的1.2s的预饱和脉冲之后的单个1mm轴向切片收集一系列梯度回波图像(采集矩阵128×64，40×40mm2的视野)。对于MTRasym图，在肿瘤内选择的感兴趣的区域(ROI)内使用平均强度。
体外研究
实施例1
对于作为肿瘤响应的潜在的标志物的葡萄糖类似物3OMG，测量CEST效应的振幅和频率依赖性。10mM 3OMG在生理参数(pH＝7.5,T＝37℃)下的磁化传递不对称(MTRasym)示于图1中。CEST百分比随rf饱和场(B1)而增加，且对于在1.2ppm的峰，在3.6μT(150Hz)达到22％的值。
实施例2
对不同的葡萄糖类似物(在相同条件下)获得的CEST效应示于图2中。可以注意的是，CEST效应对于3OMG溶液比对于其他葡萄糖类似物显著更高。
实施例3
图3示出了对于10mM 3OMG溶液在不同pH和rf饱和场值的CEST曲线。有趣的是，从图3A注意到，对于不同的OH基团，在7.1-7.5的pH范围，在0.3ppm、～1ppm、2.1ppm和2.7ppm的峰被清楚地分辨。如从图3B可见，CEST效应在～7.5的生理pH附近具有其最大值，对于在11.7T的3.6-5.9μT的rf饱和场产生20-32％的CEST效应。
实施例4
为了评价并比较D-葡萄糖和葡萄糖类似物3OMG注射对CEST信号的影响，在用1.5g/kg D-葡萄糖或3OMG处理25min.之后，从小鼠提取肿瘤(通过使用甲醇-氯仿-水方法)。组合的肿瘤提取物的MTRasym图示于图4中。如可见的，与用D-葡萄糖处理的那些肿瘤相比，对于用3OMG处理的肿瘤，在1.2ppm处的峰的CEST效应显著高。有趣地注意到，与用D-葡萄糖处理的那些肿瘤相比，对于用3OMG处理的肿瘤，相对宽频率范围(从1.5-3ppm)产生高CEST信号。如此，在3OMG提取物的CEST中的测量的增强可反映葡萄糖类似物的潜在肿瘤摄取。
实施例5
对于作为肿瘤响应的潜在的标志物的葡萄糖类似物3OMG，测量CESL效应的振幅和频率依赖性。10mM 3OMG在生理参数(pH＝7.4,T＝37℃)下的磁化传递不对称(MTRasym)示于图5中。CESL百分比随rf饱和场(B1)增加，且对于在1.2ppm的峰，在11.8μT达到14％的值。
体内研究
实施例6
已体外确定了可用CEST方法检测到仅几毫摩尔/升的3OMG浓度(图1-4)，进行体内3OMG CEST MRI对成像乳腺肿瘤的潜在用途的确定。如此进行的3OMG CEST MRI实验对用3OMG葡萄糖类似物注射的携带DA3肿瘤的小鼠来进行。使用T2加权自旋回波序列(RARE)最初成像肿瘤解剖。
如从图6A-D可见，在3OMG注射(1.5g/kg)之后几分钟内，强且清晰的CEST效应在肿瘤处被可视化。％CEST中的时间变化显示CEST信号迅速增加了约20％。在整个MRI扫描会话期间，其他器官(除了膀胱以外)未显示任何显著的CEST效应。在超过1小时之后，信号慢慢下降，而肿瘤产生仅在20min之后就开始衰减的增强的CEST MRI图像。
将3OMG-CEST MRI与在相同实验设置下的glucoCEST MRI进行比较。使用1.5g/kg葡萄糖的注射进行实验。在葡萄糖实验和3OMG葡萄糖类似物的那些实验之间的两个主要差异为通过葡萄糖的较低(小于10％)CEST增强和在20分钟之后CEST的急剧下降达到仅高于对照的3％的值，表明迅速代谢。而3OMG的CEST持续了超过1小时的显著的CEST信号。
Claims (50)
1.一种用于使受试者的至少一个体区成像的方法，所述方法包括将有效量的至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，并使所述至少一个体区成像，所述至少一种葡萄糖类似物选自(a)对磷酸化耐受或无活性的类似物，和/或(b)不是己糖激酶的底物的类似物。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法用于诊断受试者中的疾病或紊乱。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法用于确定疾病的部位和/或用于辨别健康的组织或器官与异常的组织或器官。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法用于辨别或区分恶性肿瘤与良性肿瘤。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法用于监测受试者中的疾病状态。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法用于确定受试者中的疾病或紊乱的严重程度。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法用于确定受试者中的疾病或紊乱的治疗性治疗的效力。
8.一种用于诊断受试者中的疾病或紊乱的方法，所述方法包括将诊断有效量的至少一种葡萄糖类似物施用至所述受试者，并使所述受试者或所述受试者的体区成像，从而鉴定其中所述类似物已定位的体区，所述类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物和不是己糖激酶的底物的类似物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述葡萄糖类似物在C1-C5-O-烷基化的葡萄糖和葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯中来选择。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述葡萄糖类似物选自C1-C5-O-烷基化的葡萄糖。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自C1-C5-1-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-2-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-4-O-烷基化的葡萄糖及C1-C5-6-O-烷基化的葡萄糖。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自甲基-O-葡萄糖、乙基-O-葡萄糖、丙基-O-葡萄糖、异丙基-O-葡萄糖、丙基-O-葡萄糖、仲丁基-O-葡萄糖、叔丁基-O-葡萄糖、正丁基-O-葡萄糖及正戊基-O-葡萄糖。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自甲基-3-O-葡萄糖、乙基-3-O-葡萄糖、丙基-3-O-葡萄糖、异丙基-3-O-葡萄糖、丙基-3-O-葡萄糖、仲丁基-3-O-葡萄糖、叔丁基-3-O-葡萄糖、正丁基-3-O-葡萄糖及正戊基-3-O-葡萄糖。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖为3-O-甲基葡萄糖(3OMG)。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述葡萄糖类似物选自葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯选自1-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、2-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、3-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、4-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯及6-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯为3-O-葡萄糖乙酸酯。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中成像是通过选自以下的方法：核医学技师、磁共振成像(MRI)、正电子成像术(PET)、放射学(X-射线)、超声波、计算机断层扫描(CT)及荧光成像。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述成像方法为MRI。
20.根据权利要求19所述的方法，其中MRI选自化学交换饱和转移(CEST)MRI、化学交换自旋锁(CESL)MRI、扩散MRI、磁共振血管造影术、动态对比增强MRI(DCE)MRI及正电子成像术(PET)。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述MRI为化学交换饱和转移(CEST)MRI。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述疾病或所述紊乱在牵涉组织区域中相比于其他相邻或邻近组织区域的高速率糖酵解的疾病或紊乱中来选择。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述疾病或所述紊乱选自增生性疾病或紊乱。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述增生性疾病或所述增生性紊乱为癌症。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述癌症在皮肤组织、器官、血液和血管的癌性状态中来选择，其包括膀胱、骨、血液、脑、乳腺、宫颈、胸、结肠、子宫内膜、食道、眼、头、肾、肝、淋巴结、肺、口、颈、卵巢、胰腺、前列腺、直肠、胃、睾丸、咽喉及子宫的癌症。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述癌症为实体瘤或肿瘤转移瘤。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述癌症选自肺癌、胰腺癌、结肠癌、前列腺癌包括晚期疾病、淋巴谱系的造血系统肿瘤、滤泡性甲状腺癌、骨髓增生异常综合征(MDS)、间充质起源的肿瘤、黑素瘤、畸胎癌、成神经细胞瘤、神经胶质瘤、成胶质细胞瘤、皮肤的良性肿瘤、乳腺癌、肾癌、卵巢癌、膀胱癌及表皮癌。
28.根据权利要求24所述的方法，其中所述癌症包括晚期恶性肿瘤、淀粉样变性、成神经细胞瘤、脑膜瘤、血管外皮细胞瘤、多发性脑转移瘤、多形成胶质细胞瘤、成胶质细胞瘤、脑干神经胶质瘤、不良预后恶性脑瘤、恶性神经胶质瘤、复发性恶性神经胶质瘤、间变性星形细胞瘤、间变性少突神经胶质瘤、神经内分泌肿瘤、腺癌、Dukes C&D结肠直肠癌、不可切除的结肠直肠癌、转移性肝细胞癌、卡波济氏肉瘤、核型急性髓细胞白血病、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、皮肤B细胞淋巴瘤、弥漫性大B细胞淋巴瘤、低级别滤泡性淋巴瘤、恶性黑素瘤、恶性间皮瘤、恶性胸腔积液间皮瘤综合征、腹膜癌、乳头状浆液性癌、妇科肉瘤、软组织肉瘤、硬皮病、皮下血管炎、朗格汉斯细胞组织增生症、平滑肌肉瘤、进行性骨化性纤维发育不良、激素难治性前列腺癌、切除的高风险软组织肉瘤、不可切除的肝细胞癌、瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症、郁结性骨髓瘤、无痛性骨髓瘤、输卵管癌、雄激素依赖性前列腺癌、雄激素依赖性IV期非转移性前列腺癌、激素不敏感性前列腺癌、化疗不敏感性前列腺癌、乳头状甲状腺癌、滤泡性甲状腺癌、甲状腺髓样癌和平滑肌瘤、以及头颈癌。
29.根据权利要求22所述的方法，其中所述紊乱为伤口或动脉粥样硬化斑块。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述葡萄糖类似物通过选自以下的施用途径来施用：口服、局部、经皮、肠胃外及静脉内(IV)施用。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述葡萄糖类似物作为诊断上的预配制组合物口服施用。
32.一种用于诊断使用的试剂盒，所述试剂盒包含至少一种葡萄糖类似物或包含所述类似物的制剂；以及使用说明书，其中所述葡萄糖类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物和不是己糖激酶的底物的类似物。
33.根据权利要求32所述的试剂盒，其中所述类似物为3OMG。
34.一种诊断制剂，所述诊断制剂包含至少一种葡萄糖类似物和至少一种诊断上可接受的载体，所述葡萄糖类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物和不是己糖激酶的底物的类似物。
35.根据权利要求34所述的制剂，所述制剂适合于在用于通过MRI成像的准备中施用至受试者。
36.根据权利要求34所述的制剂，其中所述类似物为3OMG。
37.至少一种葡萄糖类似物在制备诊断制剂中的用途，所述葡萄糖类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物和不是己糖激酶的底物的类似物。
38.根据权利要求37所述的用途，其中所述类似物为3OMG。
39.一种用于在诊断中使用的葡萄糖类似物，所述类似物选自耐受磷酸化的葡萄糖类似物和不是己糖激酶的底物的类似物。
40.根据权利要求39所述的葡萄糖类似物，所述葡萄糖类似物在C1-C5-O-烷基化的葡萄糖和葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯中来选择。
41.根据权利要求40所述的葡萄糖类似物，所述葡萄糖类似物选自C1-C5-O-烷基化的葡萄糖。
42.根据权利要求40所述的葡萄糖类似物，其中所述C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自C1-C5-1-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-2-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖、C1-C5-4-O-烷基化的葡萄糖及C1-C5-6-O-烷基化的葡萄糖。
43.根据权利要求40所述的葡萄糖类似物，其中所述C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自甲基-O-葡萄糖、乙基-O-葡萄糖、丙基-O-葡萄糖、异丙基-O-葡萄糖、丙基-O-葡萄糖、仲丁基-O-葡萄糖、叔丁基-O-葡萄糖、正丁基-O-葡萄糖及正戊基-O-葡萄糖。
44.根据权利要求43所述的葡萄糖类似物，其中所述C1-C5-O-烷基化的葡萄糖选自甲基-3-O-葡萄糖、乙基-3-O-葡萄糖、丙基-3-O-葡萄糖、异丙基-3-O-葡萄糖、丙基-3-O-葡萄糖、仲丁基-3-O-葡萄糖、叔丁基-3-O-葡萄糖、正丁基-3-O-葡萄糖及正戊基-3-O-葡萄糖。
45.根据权利要求44所述的葡萄糖类似物，其中所述C1-C5-3-O-烷基化的葡萄糖为3-O-甲基葡萄糖(3OMG)。
46.根据权利要求40所述的葡萄糖类似物，所述葡萄糖类似物选自葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯。
47.根据权利要求46所述的葡萄糖类似物，其中所述葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯选自1-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、2-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、3-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯、4-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯及6-O-葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯。
48.根据权利要求47所述的葡萄糖类似物，其中所述葡萄糖-C1-C5-链烷酸酯为3-O-葡萄糖乙酸酯。
49.用于在制备诊断制剂中使用的3-O-甲基葡萄糖(3OMG)。
50.根据权利要求49所述的3-O-甲基葡萄糖，所述3-O-甲基葡萄糖用于诊断受试者中的疾病或紊乱，用于确定疾病的部位和/或用于辨别健康的组织或器官与异常的组织或器官，用于辨别或区分恶性肿瘤与良性肿瘤，用于监测受试者中的疾病状态，用于确定受试者中的疾病或紊乱的严重程度，或用于确定受试者中的疾病或紊乱的治疗性治疗的效力。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200929 |
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