CN107224580A - 类α-氨基酸三氟化硼化物在硼中子俘获治疗中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低毒性的类α‑氨基酸三氟化硼化物在硼中子俘获治疗(BNCT)中的应用，提供了一种BNCT中有效的硼携带剂，从而为治疗癌症这一临床难题提供一种有效、安全的治疗新途径。
Description
技术领域
本发明属于医药领域，具体涉及肿瘤相关的医药领域，更具体地，涉及类α-氨基酸三氟化硼化物在制备肿瘤治疗药物中的应用。
背景技术
肿瘤尤其是恶性肿瘤是当今世界严重危害人类健康的疾病，其死亡率仅次于心血管疾病，居各类疾病死亡率的第二位，而且近年来，其发病率呈明显上升趋势。根据目前癌症的发病趋势，全球每年新增癌症患者人数将达到1500万人。尽管癌症发生的确切机制目前仍不清楚，但是如果能在早期对癌症进行诊断，并尽早采取手术，放射或化学治疗(或这几种方法的结合)，大多数肿瘤患者是有存活可能性的。
一种有前景的新形式的高LET辐射癌症疗法是硼中子俘获疗法(BNCT)。BNCT是一种新型的二元靶向放射疗法，其基于称为硼-10或10B的硼的稳定核素在肿瘤中的选择性积聚，接着用热能化中子辐照肿瘤。热能化中子撞击硼-10，导致核裂变(衰变反应)。核裂变反应会引起以线性能量转移(传能线密度，LET)辐射的方式高度局部释放出大量能量，相比低LET辐射如X-射线，其可以更有效地杀死细胞(相对生物效应更高)。
在BNCT中，当以治疗有效量进行给予时，含硼的化合物必须是无毒的或低毒性的，以及能够选择性地积聚在肿瘤组织中。虽然BPA具有低化学毒性的优势，但是它以低于期望的水平积聚在临界正常组织中。尤其是，肿瘤中的硼浓度相对于正常脑以及肿瘤相对于血液的比率大约为3:1。这样低的特异性(专一性)限制了BPA对肿瘤的最大剂量，这是因为用于正常组织的可允许的剂量是限制性因素。
因此，需要开发新的化合物，其在肿瘤中具有较长的保留时间，并选择性地靶向和破坏肿瘤细胞而对正常组织具有最小的损伤。
α-氨基酸是蛋白质的主要组分，是生物体中最重要的氨基酸，在ATP的产生和神经传递过程中发挥着非常重要的作用。此外，α-氨基酸还是癌细胞生存和增殖的关键营养素。α-氨基酸中的-COOH被-BF3取代即得到类α-氨基酸的三氟化硼化物，其为α-氨基酸的等电子体化合物。有研究表明，细胞摄取类α-氨基酸的三氟化硼化物的途径跟α-氨基酸相同，都是通过酶介导途径，且两者具有相同的转运蛋白。类α-氨基酸的三氟化硼化物在用于BNCT的新型硼载体化合物的设计中引起我们强烈的关注，该化合物稳定性高，靶向性好，在肿瘤细胞内富集度高。相比较FDG，炎症区域对该化合物的吸收几乎可忽略不计。此外，类α-氨基酸的三氟化硼化物易于合成，通常由相应的硼酸酯在酸性条件下与KHF2反应制得。
此外，在BNCT中利用18F标记的类α-氨基酸的三氟化硼化合物，在放射治疗体积内的肿瘤和所有组织中以及周围的硼浓度和分布可以在照射前和照射期间非侵入地准确而快速地测定。该诊断信息使得通过降低超热中子在已知含有高水平硼的组织区域暴露，可以更快、更准确和更安全地进行硼中子俘获治疗。
发明内容
本发明的目的在于提供类α-氨基酸的三氟化硼化物新的用途，具体涉及类α-氨基酸的三氟化硼化物在制备肿瘤治疗药物中的应用。
本发明所述的肿瘤治疗是指肿瘤的硼中子俘获治疗。硼中子俘获治疗(BNCT)是一种新型的二元靶向放射疗法，是通过肿瘤细胞内的硼(10B)原子核裂变反应来摧毁癌细胞。首先，口服或静脉注射对肿瘤细胞有强亲和力的硼携带剂，待该药物在肿瘤细胞内富集后以中子进行照射，10B原子发生核裂变反应，生成具有高辐射能量和小辐射范围的α和7Li粒子，进而选择性低杀死其所在的肿瘤细胞。BNCT是一种理想的肿瘤治疗方法，其为许多用传统方法无法治疗的肿瘤提供了一种新的治疗方法。
本发明所述的肿瘤为恶性肿瘤或转移性肿瘤进程，优选脑胶质瘤、复发性头颈部肿瘤、恶性黑色素瘤、乳腺癌或转移性肝癌瘤。恶性肿瘤就是人们常说的癌症，它是100多种相关疾病的统称。当身体内细胞发生突变后，它会不断地分裂，不受身体控制，最后形成癌症。恶性肿瘤的细胞能侵犯、破坏邻近的组织和器官，而且该细胞可从肿瘤中穿出，进入血液或淋巴系统，这就是恶性肿瘤如何从原发的部位到其它器官形成新的肿瘤，这个过程就叫恶性肿瘤的转移。
本发明所述的肿瘤为脑肿瘤或黑色素瘤。脑肿瘤是指生长于颅内的肿瘤,包括由脑实质发生的原发性脑瘤和由身体其他部位转移至颅内的继发性脑瘤。黑色素瘤又称为恶性黑色素瘤，是一种能产生黑色素的高度恶性肿瘤，多发生于皮肤或接近皮肤的黏膜，也见于软脑膜和脉络膜。
本发明所述的脑瘤为脑胶质瘤。源于神经上皮的肿瘤称为脑胶质瘤，占颅脑肿瘤的40-50％，是常见的颅内恶性肿瘤。
本发明的目的以及在研究了以下说明书后对本领域技术人员来说应是显而易见的本发明的其他目的，是通过根据下式(Ⅰ)的化合物实现的：
其中：R为氢、甲基、异丙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、羟甲基、1-羟基乙基、苯甲基或羟基苯甲基。
根据式(Ⅰ)化合物可以通过以下制备方法来实现的，制备路线如下：
具体实施方式
下文结合具体实施例对本发明的内容做进一步详细地说明，所述实施例的目的仅用于说明和描述本发明当前的最佳模式。本发明的保护范围不以任何方式受此处所述实施例的限制。
实施例1 Phe-BF3制备
反应路线
于1.5mL微量反应器中加入苄基硼酸酯(15mg，0.05mmol)，KF(0.15mmol,0.05mL)溶液，HCl(0.2mmol,0.03mL)溶液，0.1mLMeCN溶液，室温条件下反应2h，得到Phe-BF3粗品。粗品经HPLC进一步纯化，得到Phe-BF3。1H NMR(300MHz，MeOD)：δppm 7.30(m,5H)，3.04(d,J＝9.8Hz,1H)，2.67(t,J＝9.8Hz,1H)，2.42(brs,1H)；[M-H]-188.0901,Found:188.0589。
根据本发明的化合物的体外研究
对本实施例1的纯化材料(以下称作Phe-BF3)进行的体外试验使用四种不同的来源于人的肿瘤细胞株U343mga、人的肝癌细胞株Hep3B、人的乳腺癌细胞株MCF7和人的肉瘤细胞株4SS。将细胞平铺在未涂覆的组织培养皿上，并且在37℃下在具有用5％CO2平衡的湿润空气的温育器中进行培养(所述培养基中添加了10％的FCS和PEST(青霉素100IU/mL和链霉素100mg/mL))。为了细胞的通过，将细胞用胰蛋白酶-EDTA(具有0.25％的胰蛋白酶和0.02％的EDTA、不含钙和镁的磷酸盐缓冲盐水(PBS))进行胰蛋白酶化。
实施例2 Phe-BF3的细胞摄取
将U343mga细胞以75％的细胞密度平铺在Petri培养皿上，并且用溶于组织培养基的1,4-二羟基硼苯丙氨酸(BPA)或Phe-BF3温育6小时。两种含硼化合物均以相对于硼含量(5×10-4mol/L硼)的等摩尔浓度加入并溶解在组织培养基中。通过除去含硼组织培养基以及为了从细胞上洗去过量的培养基而加入冷磷酸缓冲盐溶液(PBS缓冲液)来结束温育。通过使用橡胶淀帚从培养皿上铲下来而即刻收获细胞，它们在冷的PBS中收集并且通过离心形成沉淀。
根据Bradford标准程序对细胞样品进行总蛋白分析。通过直流原生质原子发射光谱(DCP-AES)对沉淀细胞进行硼分析。在60℃下用硫酸/硝酸(1/1)对样品(50-130mg)消化。加入Triton X-100和水从而得到50mg组织/mL、15％总酸v/v和5％Triton X-100v/v的浓度。硼浓度是基于已知对照样品的。结果见下表1。由表1可以看出，Phe-BF3优于对作为硼苯丙氨酸(BPA)的硼的摄取。
表1：不同的硼化合物的细胞摄取
对于两个平行试验(试验1和2)中的不同的硼化合物来说，硼含量表示为U343mga细胞中总细胞蛋白的函数(μg硼/g细胞蛋白)(在试验1和试验2中分别为7.2和7.7μg硼/mL培养基)。
实施例3 不同肿瘤细胞对Phe-BF3的摄取
将四种来源于人的不同肿瘤细胞株：U343mga、Hep3B、MCF7和4SS以40-50％(低)以及90-100％(高)细胞密度平铺在Petri培养皿上，并且如上述用溶于组织培养基的Phe-BF3温育6小时。通过除去含硼培养基以及为了从细胞上洗去过量的培养基而加入冷的PBS缓冲液来结束温育。通过使用橡胶淀帚从培养皿上铲下来而即刻收获细胞，它们在冷的PBS中收集并且通过离心形成沉淀。根据Bradford标准程序对细胞样品进行总蛋白分析(如上)。结果见下表2。对于以低和高细胞密度测试的所有四种人的肿瘤细胞株(胶质母细胞瘤(U343mga)、肝癌(Hep3B)、乳腺癌(MCF7)、肉瘤(4SS))对比中，发现Phe-BF3是一种高效的硼载体。
表2：Phe-BF3的细胞摄取。硼含量表示为总细胞蛋白的函数(μg硼/g细胞蛋白)。
实施例4 Phe-BF3的细胞内保留
将U343mga细胞以75％的细胞密度平铺在Petri培养皿上，并且用于组织培养基中的1,4-二羟基硼苯丙氨酸(BPA)或Phe-BF3温育18小时。两种硼化合物均以相对于硼含量(5×10-4mol/L硼)的等摩尔的浓度加入组织培养基中。通过用没有硼的培养基代替含硼培养基而结束温育。细胞样品分别在时间点0、2和7小时进行取样，其中0时间点代表刚好用硼化合物温育18小时。
细胞用冷的PBS洗涤，并通过使用橡胶淀帚从培养皿上铲下来而即刻将其收获，它们在冷的PBS中收集并且通过离心形成沉淀。同上述操作对细胞沉淀进行总蛋白和硼含量的分析。结果见下表3。随着细胞内的摄取，在培养基中的Ⅰa完全耗尽后7h时，保留在肿瘤细胞中的式(I)化合物为总摄取的50％。
表3：在清除含硼培养基之后的0、2和7h时U343mga细胞中的硼含量(μg硼/g细胞沉淀)。
综上所述，正如实施例2-4中显示的，化合物Phe-BF3已经在体外试验中显示出预期的结果，其在肿瘤细胞摄取、积累和保留方面都优于BPA。
实施例5 Phe-BF3细胞毒性研究试验
将含肽牛血清的细胞培养液置于37℃培养24h。将传代培养的小鼠成纤细胞L-929细胞，用细胞培养液制成1×105个/mL的细胞悬液，将该细胞悬液接种于96孔细胞培养板(100μl/孔)，置37℃二氧化碳培养箱中培养24h。等细胞贴壁生长后，去除上清液，加入对照液(不含化合物Ⅰa)，试验组(Phe-BF3的浓度为5mmol/L)的培养液进行交换，置37℃二氧化碳培养箱中继续培养。于2天后取出，加入MTT液继续培养4h。吸除原液，加入DMSO，振荡10min。用酶联免疫检测仪在波长为630nm下测定其吸光度值，并根据其吸光度按公式计算细胞的相对增殖度(RGR)。结果见下表4。
表4：MTT比色法测得的细胞相对增殖度(RGR)结果
注：
根据细胞相对增殖度来评定细胞的毒性反应，见下表5。
表5：细胞毒性反应评定
结论：由表5可以看出，Phe-BF3并没有出现任何毒性的迹象。
因此，虽然已经描述了本发明的优选具体实施方式，但本领域的技术人员将认识到在不背离本发明的精神的情况下采用其他具体实施方式，本发明的精神包括在本发明真正范围内的所有进一步更改和变化。
Claims (8)
1.类α-氨基酸三氟化硼化物在制备肿瘤治疗所用药物中的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述类α-氨基酸三氟化硼化物具有如式(Ⅰ)所示的结构：
其中：R为氢、甲基、异丙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、羟甲基、1-羟基乙基、苯甲基或羟基苯甲基；M为H或金属原子。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于所述M为钾或钠。
4.如权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于所述肿瘤治疗是指肿瘤的硼中子俘获治疗。
5.如权利要求4所述应用，其特征在于所述肿瘤是恶性肿瘤或转移性肿瘤进程。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于所述肿瘤是脑胶质瘤、复发性头颈部肿瘤、恶性黑色素瘤、乳腺癌或转移性肝癌。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于所述肿瘤为脑胶质瘤或恶性黑色素瘤。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于所述脑瘤为脑胶质瘤。
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