CN107021998B - 一种用于肿瘤显像的正电子核素标记多肽 - Google Patents

一种用于肿瘤显像的正电子核素标记多肽 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于肿瘤显像的正电子核素标记多肽。本发明设计合成的RRL多肽如式I所示，进一步将其与双功能螯合剂DOTA耦联，并进行正电子核素标记。相关实验研究表明标记后的探针能够明显地靶向肿瘤组织，所得图像清晰，对比度高，并且标记方法简单，标记率高，放射化学纯度较高，体外稳定性好。本发明对于肿瘤显像及肿瘤治疗具有重要意义。

Description

一种用于肿瘤显像的正电子核素标记多肽
技术领域
本发明属于生物医药领域，涉及一种用于肿瘤显像的正电子核素标记多肽。
背景技术
众所周知，恶性肿瘤现已成为一种严重威胁人类健康的重大常见疾病。
肿瘤新生血管异于正常血管，主要分布于肿瘤生长活跃的边缘区，部分则分布于瘤体内部。它对肿瘤的生长、侵袭和转移起着十分关键的作用，也是恶性肿瘤诊治的重要靶点。高度血管生成的肿瘤患者一般预后较差。靶向肿瘤新生血管具有诊治优势，包括药物直接接触内皮细胞，可减少血药浓度；破坏少部分肿瘤内皮细胞使肿瘤细胞缺血坏死；不同肿瘤的血管内皮存在共性，拓宽了靶向肿瘤药物的疾病谱，且不易产生耐药性。
近年来利用放射性核素标记具有靶向肿瘤新生血管多肽实现放射免疫显像及放射免疫治疗的研究报道较多，尤其多肽受体放射性核素治疗，相比于传统化疗、靶向治疗以及外照射放疗，更是具有显著优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于肿瘤显像的正电子核素标记多肽。
首先，本发明保护两种化合物，分别为化合物A和化合物B；
其中，所述化合物A为经过改造的RRL多肽，具体如式I所示；
Figure BDA0001277191630000011
式I中，“4-Abz”表示对氨基苯甲酸。
所述化合物B通过将所述化合物A与双功能螯合剂偶联后所得。
其中，所述双功能螯合剂可为DOTA。
在本发明的一个实施例中，所述双功能螯合剂具体如式II所示：
Figure BDA0001277191630000012
相应的，所述化合物B具体如式III所示，记为DOTA-RRL：
Figure BDA0001277191630000021
其次，本发明还保护一种标记物。该标记物为通过将所述化合物B进行正电子核素标记后所得。
在本发明的一个实施例中，所述正电子核素具体为68Ga；相应的，所述标记物具体如式IV所示，记为68Ga-DOTA-RRL：
Figure BDA0001277191630000022
再次，本发明还保护制备式III所示化合物B(DOTA-RRL)的方法，以及制备式IV所示标记物(68Ga-DOTA-RRL)的方法。
(1)制备式III所示的化合物B(DOTA-RRL)的方法，具体可包括如下步骤：将质量比为1:(1±0.5)(如等质量)的式I所示化合物(RRL多肽)与式II所示化合物(DOTA-NHSEster)溶解于pH为7.4±0.5的缓冲液(如pH为7.4的PBS缓冲液)中，于60±5℃(如60℃)反应30±5min(如30min)。
进一步，在该方法中，反应后还可包括对反应产物进行HPLC分离纯化的步骤。
在本发明的一个实施例中，具体为将RRL多肽1mg与DOTA-NHS Ester 1mg溶解于pH为7.4的PBS缓冲液中，加热60℃，30min后经HPLC分离纯化，收集紫外峰处产物即获得DOTA-RRL。
其中，对反应产物进行HPLC分离纯化的条件具体如下：流动相A为含有0.1％(体积百分含量)三氟乙酸的乙腈；流动相B为含有0.1％(体积百分含量)三氟乙酸的去离子水。洗脱程序为：自第0.01min起，用12％(体积百分含量)的所述流动相A和88％(体积百分含量)的所述流动相B进行洗脱；持续到第25min，改为用37％(体积百分含量)的所述流动相A和63％(体积百分含量)的所述流动相B进行洗脱；持续到第25.1min停止洗脱。流速为1.0ml/min。波长为220nm。上样体积：10μl。
制备式IV所示标记物(68Ga-DOTA-RRL)的方法，具体可包括如下步骤：将式III所示化合物(DOTA-RRL)溶于浓度为1.25mol/L的NaOAc溶液，然后加入1ml68GaCl3淋洗液(含有0.1mol/L 68Ga的HCl)，100℃反应15min。
其中，所述式III所示化合物(DOTA-RRL)溶于所述浓度为1.25mol/L的NaOAc溶液，制得含100μg式III所示化合物(DOTA-RRL)的NaOAc溶液，该溶液与所述68GaCl3淋洗液的配比为93μL：1mL。
进一步，在该方法中，反应后还可包括将反应产物经C18柱进行纯化的步骤。
式I所示化合物(RRL多肽)或其可药用盐、或III所示化合物(DOTA-RRL)或其可药用盐在如下任一中的应用也属于本发明的保护范围：
(A)肿瘤显像或制备用于肿瘤显像的产品；
(B)治疗肿瘤或制备用于治疗肿瘤的产品；
(C)制备靶向肿瘤细胞的产品。
所述标记物或其可药用盐在如下任一中的应用也属于本发明的保护范围：
(A)肿瘤显像或制备用于肿瘤显像的产品；
(B)治疗肿瘤或制备用于治疗肿瘤的产品；
(C)制备靶向肿瘤细胞的产品。
在本发明的实施例中，所述肿瘤具体为肝癌细胞所致肿瘤。
本发明对RRL多肽序列结构进行重新设计，然后成功实现重新设计合成的RRL多肽与双功能螯合剂DOTA耦联，并实现正电子核素标记。且相关实验研究表明标记后的探针具有十分优越的性质。该探针能够明显地靶向肿瘤组织，所得图像清晰，对比度高，并且标记方法简单，标记率高，放射化学纯度较高，体外稳定性好。本发明对于肿瘤显像及肿瘤治疗具有重要意义。
附图说明
图1为68Ga-DOTA-RRL高效液相色谱分析图及快速纸层析分析图。其中，A为标记产物的高效液相色谱分析图(紫外)；B为标记产物的高效液相色谱分析图(放射)。C为血清中68Ga-DOTA-RRL稳定性(快速纸层析)。D为原液中68Ga-DOTA-RRL稳定性(放射性HPLC)。E为PBS中68Ga-DOTA-RRL稳定性(放射性HPLC)。F为生理盐水中68Ga-DOTA-RRL稳定性(放射性HPLC)。
图2为HepG2细胞对68Ga-DOTA-RRL及68Ga-Cl3的摄取率。
图3为HepG2荷瘤裸鼠68Ga-DOTA-RRL显像(箭头示肿瘤灶)。
图4为荷HepG2肝癌瘤鼠饱和前(左)与饱和后(右)注射68Ga-DOTA-RRL后显像(箭头示肿瘤位置)。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、正电子核素标记多肽68Ga-DOTA-RRL的合成
一、重新设计并合成RRL结构
发明人所在团队前期大量研究结果证明RRL多肽序列能够特异性结合于肿瘤新生血管内皮细胞，其能够应用于单光子核素示踪技术、超声、光学分子功能成像技术，是一种具有良好应用前景的靶向示踪分子。
正电子发射计算机断层成像(PET)技术相比于单光子发射计算机断层成像技术(SPECT)具有明显优势，因此发明人所在团队再次对RRL多肽序列结构进行重新设计并由上海吉尔多肽有限公司合成，具体如式I所示：
Figure BDA0001277191630000041
二、DOTA-NHS Ester与RRL偶联获得DOTA-RRL
取步骤一制备获得的RRL多肽1mg与DOTA-NHS Ester(如式II所示)1mg溶解于pH为7.4的PBS缓冲液中，加热60℃，30min后，反应产物经HPLC分离纯化，获得DOTA-RRL(如式III所示)。
其中，反应产物经HPLC分离纯化的具体条件如下：
流动相A：0.1％三氟乙酸in 100％乙腈。
流动相B：0.1％三氟乙酸in 100％去离子水。
其中，％表示体积百分含量。
梯度洗脱，程序如下(％表示体积百分含量)：
Figure BDA0001277191630000042
收集紫外峰处产物，并对产物进行质谱鉴定。质谱分析产物分子量为1611.79与理论计算值1611.77极为接近，故所得产物为目标产物(式III所示DOTA-RRL)。
Figure BDA0001277191630000051
反应式：
Figure BDA0001277191630000052
其中，在反应式左边的RRL中最左端的-NH2为与之相连的Gly中的-NH2。
三、68Ga标记DOTA-RRL，获得68Ga-DOTA-RRL
取100μg DOTA-RRL溶解于93μl浓度为1.25mol/L的NaOAc溶液后，加入1ml68GaCl3淋洗液(含有0.1mol/L 68Ga的HCl)，加热100℃15min，即完成标记，获得68Ga-DOTA-RRL(如式IV所示)。
Figure BDA0001277191630000053
反应式：
Figure BDA0001277191630000061
四、对标记产物68Ga-DOTA-RRL进行性能测定
将以上所得标记产物进行HPLC检测，发现标记率接近90％。将标记完成所得产品经C18柱进行纯化(具体步骤为：10ml无水乙醇→10ml去离子水→上样→0.5ml 75％乙醇洗脱)，经HPLC鉴定后，获得放化纯大于98％的68Ga-DOTA-RRL。图1中A和B为经C18柱进行纯化后标记产物的HPLC鉴定图谱。
其中，HPLC检测的具体条件如下：
流动相A：0.1％三氟乙酸in 100％乙腈。
流动相B：0.1％三氟乙酸in 100％去离子水。
其中，％表示体积百分含量。
梯度洗脱，程序如下(％表示体积百分含量)：
Figure BDA0001277191630000062
另外，进一步检测发现三小时内，血清、PBS、原液及生理盐水中68Ga-DOTA-RRL放化纯均大于95％，具体图谱见图1中的C、D、E和F。该结果表明该探针稳定性良好。
其中，血清、PBS及生理盐水中68Ga-DOTA-RRL所占比例为10％-20％(体积百分含量)即10-20μl的68Ga-DOTA-RRL置于90-80μl的血清、PBS及生理盐水中。PBS、原液及生理盐水中68Ga-DOTA-RRL放化纯的检测均采用放射性HPLC法(具体条件同上)；因血清不宜过HPLC，所以血清中68Ga-DOTA-RRL的稳定性由快速纸层析方法鉴定(具体操作：常规点样于快速纸层析试纸，展开剂为甲醇：醋酸铵＝1:1(体积比)，上机检测)。
实施例2、正电子核素标记多肽68Ga-DOTA-RRL细胞摄取实验
实验组：向前一天完成肝癌细胞HepG2铺板的各孔板中均加入37kBq(1uCi)68Ga-DOTA-RRL，分别于30min、60min、120min、180min将各孔培养液分别移入相应放免管中，并用PBS清洗三遍，记为细胞外液；加入NaOH 50μl移入另外相应放免管中，并用PBS清洗三遍，记为细胞内液。即时分别测定各放免管放射性计数。
对照组：与实验组相比，仅将37kBq(1uCi)68Ga-DOTA-RRL替换为37kBq(1uCi)68GaCl3，其余所有操作同前。
结果如图2所示。由图可见，肝癌细胞HepG2摄取68Ga-DOTA-RRL远高于对比组68GaCl3，说明68Ga-DOTA-RRL对肝癌细胞HepG2具有靶向性。
实施例3、正电子核素标记多肽68Ga-DOTA-RRL肿瘤显像实验
一、HepG2荷瘤裸鼠68Ga-DOTA-RRL PET显像实验
将肝癌细胞HepG2皮下接种给裸鼠，自皮下移植肿瘤肉眼可见时开始PET显像，每只小鼠以尾静脉注射量均为7.4MBq(0.2mCi)/200μl 68Ga-DOTA-RRL，隔两日显像一次，至肿瘤直径超过1cm停止显像。
结果如图3所示。由图可见，15min肿瘤显像便清晰可见，随后肿瘤显像逐渐清晰，40-60min显像效果最佳。
二、荷HepG2肝癌瘤鼠饱和前后注射68Ga-DOTA-RRL后显像实验
荷HepG2肝癌瘤鼠饱和前组小鼠(即图4中左侧小鼠)：操作同步骤一。
荷HepG2肝癌瘤鼠饱和后组小鼠(即图4中右侧小鼠)：与左侧小鼠相比，右侧小鼠于注射68Ga-DOTA-RRL前30min提前注射100μg未标记的DOTA-RRL进行阻断，30min后注射68Ga-DOTA-RRL然后进行显像。
结果如图4所示，左右两边对比可见68Ga-DOTA-RRL肿瘤显像可被DOTA-RRL所阻断。

Claims (1)

1.制备如式IV所示标记物的方法，包括如下步骤：
(a1)将质量比为1：(1±0.5)的式I所示化合物与式II所示化合物溶解于pH为7.4±0.5的缓冲液中，于60±5℃反应30±5min，得到式III所示化合物；
Figure FDA0003013037910000011
(a2)将式III所示化合物溶于浓度为1.25mol/L的NaOAc溶液，然后加入1ml68GaCl3淋洗液，100℃反应15min，得到所述标记物；
Figure FDA0003013037910000012
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