CN108026144B - 18f-标记的前列腺特异性膜抗原(psma)的抑制剂以及它们作为前列腺癌的成像剂的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明总体上涉及放射性药物的领域以及它们在核医学中作为用于前列腺癌的各种疾病状态的示踪剂和成像剂的应用。

Description

18F-标记的前列腺特异性膜抗原(PSMA)的抑制剂以及它们作 为前列腺癌的成像剂的应用
技术领域
本发明总体上涉及放射性药物以及它们在核医学中作为用于前列腺癌的各种疾病状态的示踪剂和成像剂的应用的领域。
背景技术
前列腺癌(PCa)是在美国(US)和欧洲人群中的主要癌症。在西半球中至少1至2百万名男子患有前列腺癌，并且据估计上述疾病将攻击六分之一的年龄在55至85岁之间的男人。在美国，每年有确诊超过300.000以上前列腺癌的新病例。该疾病的死亡率仅次于肺癌。目前的解剖学方法如计算机化断层扫描(CT)、磁共振(MR)成像和超声主要用于前列腺癌的临床成像。目前全世界用于手术、放疗、药物治疗和微创治疗的花费预计是20亿美元。然而，目前还没有用于复发、转移、雄激素非依赖性前列腺癌的有效的治疗方法。
目前临床上正在追求各种实验性低分子量PCa成像剂，包括放射性标记的胆碱类似物([11C]胆碱、[18F]FECh、[18F]FMC、[18F]氟代二氢睾酮([18F]FDHT)、抗1-氨基-3-[18F]氟环丁基-1-羧酸(抗[18F]F-FACBC、[11C]乙酸盐(酯)和1-(2-脱氧-2-[18F]氟-L-阿拉伯呋喃糖基)-5-甲基尿嘧啶(-[18F]FMAU)(Scher,B.；et al.Eur J Nucl Med Mol Imaging 2007,34,45-53；Rinnab,L.；et al.BJU Int 2007,100,786,793；Reske,S.N.；et al.J Nucl Med2006,47,1249-1254；Zophel,K.；Kotzerke,J.Eur J Nucl Med Mol Imaging 2004,31,756-759；Vees,H.；et al.BJU Int 2007,99,1415-1420；Larson,S.M.；et al.J Nucl Med2004,45,366-373；Schuster,D.M.；et al.J Nucl Med 2007,48,56-63；Tehrani,O.S.；etal.J Nucl Med 2007,48,1436-1441)。它们各自通过不同的机制来运用并具有某些优点例如[11C]胆碱的低尿排泄，以及某些缺点如发射正电子的放射性核素的短的物理半衰期。
众所周知的是，肿瘤可以表达与它们的恶性表型相关的独特蛋白或可以以比正常细胞更大数目地过度表达正常的组成蛋白。在肿瘤细胞的表面上独特的蛋白的表达提供了通过探测肿瘤的表型同一性和生化组成以及活性来诊断和表征疾病的机会。选择性地结合于特异性肿瘤细胞表面蛋白的放射性分子提供了用于在非侵入性条件下成像和治疗肿瘤的有吸引力的途径。有前途的新系列的低分子量成像剂靶向前列腺特异性膜抗原(PSMA)(Mease R.C.et al.Clin Cancer Res.2008,14,3036-3043；Foss,C.A.；et al.ClinCancer Res 2005,11,4022-4028；Pomper,M.G.；et al.Mol Imaging 2002,1,96-101；Zhou,J.；etr al.Nat Rev Drug Discov 2005,4,1015-1026；WO 2013/022797)。
PSMA是一种跨膜的、750个氨基酸的II型糖蛋白，其在PCa的表面上具有丰富而受限的表达，尤其是在雄激素非依赖性的、晚期和转移性疾病中(Schulke,N.；et al.ProcNatl Acad Sci U S A 2003,100,12590-12595)。后者是重要的，因为随着时间的推移几乎所有的PCa均成为雄激素非依赖性的。PSMA具有有希望的治疗用靶标的标准，即，在疾病的所有阶段中丰富和受限的(限于前列腺)表达、呈现在细胞表面上但并不进入循环以及与酶或信号活性关联(Schulke,N.；et al.Proc.Natl.Acad.Sci.U S A 2003,100,12590-12595)。PSMA基因位于第11号染色体的短臂上并同时作为叶酸水解酶和神经肽酶二者其作用。它具有神经肽酶功能，其相当于谷氨酸羧肽酶II(GCPII)，其被称为“脑PSMA”，并且可以通过将N-乙酰天冬氨酰谷氨酸(NAAG)切割成N-乙酰天冬氨酸(NAA)和谷氨酸来调节谷氨酸能传递(Nan,F.；et al.J Med Chem 2000,43,772-774)。存在多达106个PSMA分子/癌细胞，其进一步暗示，它作为用于借助于基于放射性核素的技术来成像和治疗的理想靶标(Tasch,J.；et al.Crit Rev Immunol 2001,21,249-261)。
抗PSMA单克隆抗体(mAb)7E11的放射性免疫结合物，被称为
Figure GDA0002956205430000031
扫描，目前正用来诊断前列腺癌转移和复发。然而，此试剂倾向于产生对于解释具有挑战性的图像(Lange,P.H.PROSTASCINTscan for staging prostate cancer.Urology 2001,57,402-406；Haseman,M.K.；et al.Cancer Biother Radiopharm 2000,15,131-140；Rosenthal,S.A.；et al.Tech Urol 2001,7,27-37)。最近，已经开发了单克隆抗体，其结合于PSMA的胞外域并且已被放射性标记和显示在动物PSMA阳性前列腺肿瘤模型中的积累。然而，利用单克隆抗体的诊断和肿瘤检测一直受限于单克隆抗体在实体瘤中的低渗透性。
借助于用于成像或治疗目的的放射性药物所进行的癌细胞的选择性靶向是具有挑战性的。已知各种放射性核素可用于放射性成像或癌症放射治疗，包括11C、18F、111In、90Y、68Ga、177Lu、99mTc、123I和131I。最近已经表明，一些化合物，其含有连接于放射性核素-配体结合物的谷氨酸-脲-谷氨酸(GUG)或谷氨酸-脲-赖氨酸(GUL)识别元件，呈现对于PSMA的高亲和力。
在EP 14 003 570.0中说明了若干18F-标记的化合物，它们显示PSMA相互作用并适合于前列腺癌的检测。然而，这些化合物显示高亲脂性，这使得它们在一定程度上难以进行处理和给予。
需要将使前列腺癌能够快速可视化的新剂。因此，本发明的目的是开发这样的配体，其与PSMA相互作用并携带适当的放射性核素，其提供了用于前列腺癌的检测、治疗和管理的有希望和新的靶标选项。
发明内容
通过提供在权利要求中表征的实施方式来实现所述目的的解决方案。
本发明人发现了新化合物，它们是有用的放射性药物，以及它们在核医学中作为用于前列腺癌的各种疾病状态的示踪剂和成像剂的应用。
具有在接头区中的结构修饰的新成像剂具有改善的肿瘤靶向性能和药代动力学。药效团呈现三个能够与PSMA的各侧链相互作用的羧基和作为在活性中心中的锌络合的一部分的氧。与在EP 14003570.0中描述的化合物相比，除了这些强制性的相互作用，本发明人还能够优化在接头区中的亲脂性相互作用。此外，本发明人将一些亲水性结构单元(building block)加入接头用于增强药代动力学。
附图说明
图1：大分子的18F-标记
图2：通过辅基(prosthetic group)的18F-氟化
图3：用于肽的18F-辅基
图4：使用“点击化学”的18F-标记的辅基
图5：[18F]芳基三氟硼酸酯和氟化物传感器的形成
图6：18F-氟化物的络合物
图7：RGD肽的18F-标记
图8：[18F]PSMA-1007在PSMA-阳性LNCaP小鼠(正常的和阻断的)和在PSMA阴性PC3小鼠中以及[18F]PSMA-1009([18F]DCFPyL)在PSMA阳性LNCaP小鼠中的器官分布
图9：[18F]PSMA-1007在PSMA-阳性LNCaP小鼠(未阻断的和阻断的)中以及[18F]PSMA1003在PSMA阳性LNCaP小鼠(未阻断的)中的器官分布
图10：[18F]PSMA-1007在PSMA-阳性LNCaP小鼠120-140min p.i.中的MIP
图11：[18F]PSMA-1007在PSMA-阳性LNCaP小鼠中的时间-活性曲线，包括SUV值120-140min p.i.
图12：PSMA-1003的结构
图13：PSMA-1009的结构
图.14：[18F]PSMA-1007在健康志愿者中的MIP
图.15：血液(黑色)和血清(灰色)时间-活性曲线，其表示为在健康志愿者中的注射剂量百分比
图.16：在健康志愿者中具有PET可描绘的感兴趣的体积的正常器官的时间-活性曲线
图17：在十名患有前列腺癌的患者中的器官分布[18F]PSMA-1007，其表示为SUV最大
图18：在十名患有前列腺癌的患者中[18F]PSMA-1007的肿瘤对背景的比例，其计算自相应的SUV最大值
图19：用[18F]PSMA-1007 1和3h p.i.扫描的77岁前列腺癌患者(PSA 40ng/ml)的MIP，显示在前列腺的中部和顶点区域上的大肿瘤块以及若干淋巴结转移灶。在骨盆区之外，没有发现转移灶。
图20：用[18F]PSMA-1007 1和3h p.i.扫描的诊断为Gleason 9(5+4)前列腺癌的72岁患者(PSA 15ng/ml)的MIP。患者呈现在整个前列腺中的大肿瘤块，并具有在左侧精囊中的浸润和在骨盆区中的若干淋巴结。两个转移性淋巴结位于骨盆区的外侧，均是在主动脉周围的，水平为L3/4和L5。
图21：患者的断面PET/CT-扫描(a,b)和相应的随后的前列腺切除术样品的组织病理学；H&E染色(c)；PSMA免疫染色，其具有由折线包围的标出的肿瘤轮廓(d)。
具体实施方式
本发明涉及放射性药物和它们在核医学中作为用于前列腺癌的各种疾病状态的示踪剂和成像剂的应用。
因此，本发明涉及由以下通式I表示的化合物
Figure GDA0002956205430000061
化学式I
其中：
Figure GDA0002956205430000071
Figure GDA0002956205430000081
Figure GDA0002956205430000091
Figure GDA0002956205430000101
Figure GDA0002956205430000111
Figure GDA0002956205430000121
Figure GDA0002956205430000131
Figure GDA0002956205430000141
Figure GDA0002956205430000151
如果没有另行说明，在本发明中，术语“烷基”本身或作为另一分子的一部分，是指直链或支链或环状烃基、或它们的组合，其可以是完全饱和的、单或多不饱和的，以及可以包括二价和多价基团。“烷基”残基优选是C1至C10并且可以是未取代或取代的(例如用卤素)。优选的烷基残基是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基或正辛基等。这同样也适用于优选具有3至10个碳原子的相应的环烷基化合物，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等。不饱和烷基是具有一个或多个双键或三键的那些。不饱和烷基的实例包括但不限于乙烯基、2-丙烯基、2-丁烯基、2-异戊烯基、2-(丁二烯基)、2,4-戊二烯基、3-(1,4-戊二烯基)、乙炔基、1-和3-丙炔基、3-丁炔基、以及高级同系物和异构体。除非另有说明，否则术语"烷基"还用来包括烷基的那些衍生物，如"杂烷基"、"卤代烷基"和"高烷基"。
如在本文中所使用的，术语"芳基"是指闭环结构，其具有至少一个具有共轭π电子系统的环并且包括碳环芳基和杂环芳基(或"杂芳基"或"杂芳族的")基团。碳环或杂环芳族基团可以含有5至20个环原子。上述术语包括共价连接的单环或稠环多环(即，共享相邻对的碳原子的环)基团。芳族基团可以是未取代或取代的。"芳族"或"芳基"基团的非限制性实例包括苯基、1-萘基、2-萘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、蒽基和菲基。用于每种上述芳基和杂芳基环系统的取代基选自本文中所描述的可接受的取代基(例如烷基、羰基、羧基或卤素)。当连同其他术语(包括但不限于芳氧基、芳硫氧基、芳烷基)一起使用时，术语"芳基"包括芳基和杂芳基环。因此，术语"芳烷基"或"烷芳基"用来包括那些基团，其中芳基连接于烷基(包括但不限于苄基、苯乙基、吡啶基甲基等)，其包括那些烷基，其中碳原子(包括但不限于亚甲基)已被杂原子取代，仅作为示例，被氧原子取代。这样的芳基的实例包括但不限于苯氧基甲基、2-吡啶氧基甲基、3-(1-萘氧基)丙基等。
“杂芳基"是指这样的芳基，其含有至少一个选自N、O和S的杂原子；其中氮和硫原子可以被可选地氧化，而氮原子可以被可选地季铵化。杂芳基可以是取代或未取代的。可以通过杂原子将杂芳基连接于分子的剩余部分。适宜的基团的非限制性实例包括1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、3-吡唑基、2-咪唑基、4-咪唑基、吡嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、2-苯基-4-噁唑基、5-噁唑基、3-异恶唑基、4-异恶唑基、5-异恶唑基、2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、4-苯并噻唑基、5-苯并噻唑基、6-苯并噻唑基、7-苯并噻唑基、嘌呤基、2-苯并咪唑基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基、1-异喹啉基、5-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基或8-喹啉基。
术语"氨基酸"是指天然存在和非天然氨基酸，以及以类似于天然存在的氨基酸的方式起作用的氨基酸类似物和氨基酸模拟物。天然氨基酸是20种常见的处于它们的D-或L-形式的氨基酸(丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸)以及吡咯赖氨酸和硒代半胱氨酸。氨基酸类似物是指这样的化合物，其具有和天然存在的氨基酸相同的基本化学结构，仅作为示例，离碳(ex-carbon)，其结合于氢、羧基、氨基和R基团。这样的类似物可以具有经修饰的R基团(通过举例的方式，正亮氨酸)或可以具有经修饰的肽主链，同时仍保留和天然存在的氨基酸相同的基本化学结构。氨基酸类似物的非限制性实例包括高丝氨酸、正亮氨酸、蛋氨酸亚砜、甲硫氨酸甲基锍。在本文中可以通过它们的名称、它们的通常已知的三字母符号或通过单字母符号(由IUPAC-IUB生化命名委员会推荐的)来提及氨基酸。"非天然氨基酸"是指这样的氨基酸，其不是20种常见氨基酸或吡咯赖氨酸或硒代半胱氨酸的之一。可以与术语"非天然氨基酸"同义使用的其他术语是"非天然编码的氨基酸"、"非天然氨基酸"、"非天然存在的氨基酸"或“人造氨基酸"。术语"非天然氨基酸"包括但不限于这样的氨基酸，其是通过对天然编码氨基酸在它们的主链或侧链中的修饰而发生。在一些实施方式中，非天然氨基酸包含羰基、乙酰基、氨氧基、肼基团、酰肼基团、氨基脲基、叠氮基或炔基。在一种优选实施方式中，非天然氨基酸具有以下化学式
Figure GDA0002956205430000171
其中
Figure GDA0002956205430000172
并且R′＝H、CO2H、CH2CO2H、C2H4CO2H、CH(CO2H)2、CH(CH2CO2H)2、CH(CO2H)(CH2CO2H)、CH2CH(CO2H)2、SO3H；o＝1-3；R＝H、CH3
优选的是将亲水元素带入化学式I的化合物的那些氨基酸。
本文中的一些残基(包括但不限于非天然氨基酸)可以以若干互变异构形式而存在。所有这样的互变异构形式被视为本文中所描述的化合物的一部分。另外，本文中任何化合物的所有烯醇酮形式被视为本文中所描述的组合物的一部分。
可以在分子内通过肽或酰胺键结合接头B，即，天然氨基酸和/或非天然存在的氨基酸。然而，在酸性氨基酸(例如谷氨酸、天冬氨酸)的情况下，结合可替代地经由α-、β或γ-位置。
尽管优选的是Z基团是–CO2H，但它可以容易被生物空间(biosteric)替代物如-SO2H、-SO3H、-SO4H、-PO2H、-PO3H、-PO4H2所替换，见例如“The Practice of MedicinalChemistry”(Academic Press New York,1996),page 203。
在本发明的含义内，除非在残基的定义中另有说明，否则所有残基被认为是可组合的。认为披露了它们的所有可以想象的亚组。
包含三唑的上表的18F-标签是以两种异构体形式存在的，它们都属于本发明并由给定的化学式来说明。
因此，本发明的优选分子由三个主要组成部分组成(方案1)：亲水性PSMA结合基序(Glu-脲-Lys＝Glu-NH-CO-NH-Lys)、两个可变接头(接头A和接头B)和18F-标签。
方案1：本发明的优选化合物的结构
Figure GDA0002956205430000191
以下示出一些优选的亲脂性的接头(接头A)，其中R＝Glu-脲-Lys(PSMA结合基序)而R′＝(接头B)m–[18F-标签]，其中m＝1-5，
Figure GDA0002956205430000201
以下示出用于亲水性的接头(接头B)的不同的优选结构单元，其中基于各自的单氨基酸(m＝1在一般结构中)来举例说明它们的优选连接性。
Figure GDA0002956205430000211
Figure GDA0002956205430000221
优选的亲水接头还可以形成自两个或更多的结构单元(m＝2-5，在通式中)，优选选自以上所列的酸性结构单元。优选的是1-3个结构单元。
在下面的表中列出一些优选的结构：
Figure GDA0002956205430000231
以下示出如在上面的表中举例说明优选化合物1-18的结构：
Figure GDA0002956205430000241
Figure GDA0002956205430000251
Figure GDA0002956205430000261
Figure GDA0002956205430000271
Figure GDA0002956205430000281
Figure GDA0002956205430000291
Figure GDA0002956205430000301
Figure GDA0002956205430000311
Figure GDA0002956205430000321
Figure GDA0002956205430000331
Figure GDA0002956205430000341
Figure GDA0002956205430000351
Figure GDA0002956205430000361
Figure GDA0002956205430000371
Figure GDA0002956205430000381
Figure GDA0002956205430000391
Figure GDA0002956205430000401
Figure GDA0002956205430000411
Figure GDA0002956205430000421
Figure GDA0002956205430000431
如本领域技术人员可以理解的，上述优选化合物1-18不限于如所示的18F-标签而是通过标准技术是容易互换的18F-标签，并且可替代地使用连同化学式I所举例说明的任何18F-标签。
本发明还涉及通式I的化合物的前体或药用盐。本发明还涉及化合物的溶剂化物，包括它们的盐以及活性代谢物，以及，在适当情况下，根据通式I的它们的互变异构体，包括前药制剂。
“药用盐”是本发明的化合物的药学上可接受的、有机酸盐或无机酸盐或碱盐。代表性药用盐包括，例如，碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、水溶性和水不溶性盐，如乙酸盐、碳酸盐、氯化物、葡糖酸盐、谷氨酸盐、乳酸盐、月桂酸盐、苹果酸盐或酒石酸盐。
术语“前药”是指药物的前体，其是这样的化合物：在给予患者以后，其在变成活性药剂以前必须经历代谢过程的转化。前药通常是药物前体，在给予受试者和随后吸收以后，通过一些过程，如通过代谢途径的转化，其被转化成活性的、或更具活性的物质。一些前药具有存在于前药上的化学基团，这些化学基团使得它们是较低活性的和/或赋予药物可溶性或一些其他性能。在已从前药切割和/或修饰化学基团以后，则产生活性药物。在身体内，通过酶促反应或非酶促反应，前药被转化成活性药物。前药可以提供改善的理化性能如更好的可溶性，增强的递送特性如特异性地靶向特定的细胞、组织、器官或配体，以及药物的改进的治疗价值。按照通式I的化合物的说明性前药是酯类和酰胺，优选脂肪酸酯的烷基酯。本文的前药制剂包含通过简单转化所形成的所有物质，简单转化包括水解、氧化或还原(酶促地、代谢地或以任何其他方式)。适宜的前药含有例如通式I的物质，其经由酶可切割的接头(例如氨基甲酸酯、磷酸酯、N-糖苷或二硫化物基团)结合于溶解改善性物质(例如四甘醇、糖类、甲酸或葡糖醛酸等)。根据本发明的化合物的这样的前药可以应用于患者，以及这种前药可以转化为通式I的物质以获得所需的药理效果。
以外消旋体、它们的对映体的形式和可选地以它们的非对映体的形式及其他们的所有可能的混合物来涵盖通式I的一些化合物。
根据本发明，所有手性C原子应具有D-和/或L-构型；此外在一种化合物内的组合应该是可能的，即，一些手性C原子可以是D-构型而其他手性C原子可以是L-构型。
可以通过已知的方法(例如Allinger,N.L.und Elliel E.L.in，，Topics inStereochemistry“Vol.6,Wiley Interscience,1971)可选地将获得的化合物分离成它们的对映体和/或非对映体。对映体分离的一种可能的方法是使用色谱法。
本发明还包括通式I的化合物的前体。术语“前体”是指可以用来产生化学式I的化合物的任何化合物。示例性前体可以是没有18F-标签的化合物，其在稍后阶段被添加以提供完整的化合物。
本发明还涉及药物制剂，其含有诊断有效量或治疗有效量的活性成分(根据本发明的化学式I的化合物)以及有机或无机固体或液体药用载体，其适用于预期的给予以及其与活性成分相互作用而没有缺点。
短语“药学上可接受的”在本文中用来指那些化合物、材料、组合物和/或剂型，在合理的医疗判断范围内，它们适用于接触患者的组织而没有过度的毒性、刺激性、过敏反应或者其他问题或并发症，并与合理的益处/风险比相应。
“患者”包括动物，如人、猴、牛、马、猫或狗。动物可以是哺乳动物如非灵长类动物和灵长类动物(例如，猴和人)。在一种实施方式中，患者是人类。
通常，可以口服或通过肠胃外途径，通常是注射或输注来给予化学式I的化合物或其药物组合物。
“肠胃外给予途径”是指不同于肠道给予和局部给予的给予模式，通常是通过注射。并且包括但不限于静脉内、肌内、动脉内、鞘内、囊内、眶内、心内、皮内、腹膜内、经气管、皮下、表皮下、关节内、囊下、蛛网膜下、脊柱内和胸骨内注射和输注。
根据本发明的化合物的剂量是由医师基于患者特异性参数如年龄、体重、性别、疾病的严重程度等加以确定的。对应于给予的种类，适当配制药物，例如以溶液或悬浮液、简单的片剂或糖衣丸、硬或软明胶胶囊、栓剂、胚珠剂(ovules)、注射制剂的形式，其是根据普通的盖仑制剂方法(galenic methods)所制备的。
取决于要生产的制剂，在适当情况下，可以连同其他活性物质和在药物组合物中常见的赋形剂和载体一起来配制根据本发明的化合物，例如，滑石、阿拉伯树胶、乳糖、淀粉、硬脂酸镁、可可脂、水性和非水性载体、动物或植物来源的脂肪体、石蜡衍生物、二醇类(尤其是聚乙二醇)、各种增塑剂、分散剂或乳化剂、药学相容的气体(例如空气、氧气、二氧化碳等)、防腐剂。
为了生产液体制剂，可以使用添加剂，如氯化钠溶液、乙醇、山梨醇、甘油、橄榄油、杏仁油、丙二醇或乙二醇。
当使用输注或注射用溶液时，它们优选是水溶液或悬浮液，有可能在使用前产生它们，例如产生自冻干制剂的，其含有活性物质本身或与连同载体，如甘露醇、乳糖、葡萄糖、白蛋白等。现成的溶液是灭菌的，并且在适当情况下，与赋形剂混合，例如与防腐剂、稳定剂、乳化剂、增溶剂、缓冲剂和/或盐(用于调节渗透压)混合。可以通过无菌过滤并利用具有小孔径的过滤器来获得消毒，在适当情况下，据此可以将组合物冻干。还可以添加少量抗生素以确保维持无菌。
如在本文中所使用的，短语“有效量”或“治疗有效量”是指化合物、材料、或包含本发明的化合物的组合物或其他活性成分的量，其至少在动物细胞的亚群体中以适用于任何医疗的合理的益处/风险比有效地产生一些期望的治疗效果。关于本发明的化合物的治疗有效量是指单独或与其他疗法组合的治疗剂的量，其在疾病的治疗或预防中提供治疗益处。连同本发明的化合物一起使用的，上述术语可以涵盖这样的量，其改善整体治疗，减少或避免疾病的症状或原因，或提高另一种治疗剂的治疗效果或与另一种治疗剂的协同效应。
如在本文中所使用的，术语“治疗”或“处置”旨在还涵盖诊断、预防、防止、疗法和治愈。
术语“预防”(“prevent”、“preventing”和“prevention”)是指来自预防或治疗剂的给予的在患者中疾病的发病、复发或扩散的预防。
如上所述，按照通式I的化合物适合用作放射性成像剂或作为用于治疗快速增殖细胞的治疗剂，例如，表达PSMA的前列腺癌细胞。根据本发明它们被称为“放射性药物”。
优选的成像方法是正电子发射断层成像(PET)或单光子发射计算机化断层扫描(SPECT)。
因此，在一种实施方式中，提供了药物组合物，其包括化学式I的化合物、其盐、溶剂化物、立体异构体或互变异构体，以及药用载体。因此，提供了药物组合物，其适用于体内成像和放疗。适宜的药物组合物可以含有足够用于成像的量的化学式I的化合物，以及药用放射性载体。放射性载体应该适合于注射或吸入，如人血清白蛋白；水性缓冲溶液，例如，三(羟甲基)氨基甲烷(以及其盐)、磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸氢盐(bicarbonate)等；无菌水、生理盐水；以及平衡的离子溶液，其含有氯化物和/或二碳酸盐(dicarbonate salts)或正常血浆阳离子如钙、钾、钠和镁。
成像剂或治疗剂在放射性媒介物中的浓度应当足以提供令人满意的成像。例如，当使用水溶液时，剂量是约1.0至100毫居里。然而，用于成像或治疗目的，给予患者的实际剂量是由给予治疗的医师来确定。应给予成像剂或治疗剂以在患者中保留约1小时至10天，虽然较长和较短的时间段均是可以接受的。因此，可以制备含有1至10mL水溶液的方便的安瓿/小瓶。
可以以正常的方式来进行成像，例如通过注射足够量的成像组合物以提供充足的成像，然后用适宜的成像或扫描机进行扫描，如断层照相机或γ照相机。在某些实施方式中，使患者中的区成像的方法包括以下步骤：(i)给予患者诊断有效量的用放射性核素标记的化合物；将患者的区暴露于扫描装置；以及(ii)获得患者的上述区的图像。
给予患者的本发明的化合物或其盐、溶剂化物、立体异构体或互变异构体的量取决于由医师常规使用的若干生理因素，包括待进行的成像的特性、待靶向成像或治疗的组织以及待利用放射性药物加以成像或治疗的患者的体重和病史。
具体来说，待利用按照本发明的化合物、药物组合物或放射性药物加以治疗或成像的细胞增殖性疾病或病症是癌症，例如，前列腺癌和/或在例如肺、肝、肾、骨、脑、脊髓、膀胱等中的前列腺癌转移灶。
根据现有技术中众所周知的方法(例如Hugenberg et al.,J.Med.Chem.2013,56,pp.6858-6870)来合成本发明的化合物。用于各种大分子的18F-标记的一般方法示于图1-图7。此外，参考Schubiger et al.,PET Chemistry:The Driving Force in MolecularImaging,Ernst Schering Research Foundation,Workshop 62,Springer Verlag,ISSN0947-6075；Ross et al.,Current Radiopharmaceuticals,2010,3,202-223；Kühnast etal.,Current Radiopharm 3,2010,174；Bernard-Gauthier et al.,BioMed ResearchInternational,2014,1；Maschauer and Prante,BioMed Research International,2014,1；Olberg et al.,J.Med.Chem.,2010,53,1732；Rostovtsev et al.,Angew.Chem.,2002,114,2708；Smith and Greaney,Org.Lett.,2013,15,4826。因此，取决于起始分子，本领域技术人员将能够选择正确的18F-标记。具体的接头分子的合成说明于所参考的EP13004991。
通过RP-HPLC、MS和/或NMR来化学表征合成的化合物。
在接头区中具有结构修饰的新的18F-标记的成像剂具有改善的肿瘤靶向性能和药代动力学。药效团呈现能够与PSMA的各侧链相互作用的三个羧基和在活性中心中作为锌络合的一部分的氧。相比于如在EP 14003570.0中所描述的化合物，除了这些必须的相互作用以外，本发明人还能够优化在接头区中的亲脂性相互作用。已将另外的亲水性结构单元加入本发明的化合物的接头(接头B)，从而使得药代动力学的另外的增强。在体外测定(亲和力、内化)和体内实验(μPET筛选和器官分布)中来评估那些化合物。
具有特别有希望的结果的四种优选化合物是18F-PSMA1007、18F-PSMA1011、18F-PSMA 1012和18F-PSMA 1015：
Figure GDA0002956205430000501
Figure GDA0002956205430000511
用氟-18经由2-[18F]氟烟酸TFP酯以良好的放射化学收率来标记所有化合物。表A说明，到目前为止制备的PSMA抑制剂的结合亲和力基本上是相同的并在典型的范围内。而且，在37℃下，借助于相当高的细胞摄取和内化值(表B)来具体内化所有化合物。因此，探讨的化合物呈现用于高对比度PET成像的最佳的体外特征。
在携带LNCaP肿瘤(PSMA阳性)、具有和没有PMPA阻断的小鼠的器官分布研究中探讨了本发明的化合物。将已获得的用PSMA1007示例的结果(这并不意味着本发明以任何方式仅限于这种特定化合物)总结在图8和图9中。肿瘤摄取是约8.0±2.4％ID/g。因为在阻断实验中没有观测到结合的定量阻断，所以用携带PC3肿瘤(PSMA阴性；结果示出于图8)的小鼠来重复器官分布实验。这里，几乎没有观测到肿瘤摄取。因此，具体考虑肿瘤摄取。另外，相比于用对照化合物PSMA-1003所观测到的器官分布(该化合物已描述于EP 14 003 570.0中，并且结果示于图12)，新的化合物PSMA-1007显示出在非靶组织如肝和小肠中的显著降低的摄取。因此，在微PET(microPET)实验中进一步评估PSMA-1007。结果示于图10和图11。LNCaP肿瘤在此实验中被清晰可视化(SUV最大＝3.1，在120-140min p.i.下)。在胆囊中的不期望的摄取可以是用于代谢物的指标。总的来说，新类别的氟-18标记的PSMA抑制剂显示了作为用于前列腺癌和其转移灶的检测的可能的示踪剂的巨大的潜力。
通过对健康志愿者施加[18F]PSMA-1007，获得了若干重要的见解。首先，借助于200-250MBq的PET/CT扫描的有效剂量是具有4.3–5.4mSv(2.15mSv/MBq；图14)。在血清中发现95％以上的血池活性(没有或微不足道的红细胞的浸润)和90％以上清除率在注射后的前3小时内来自血池。至今，这些结果是可比于其他重要的PSMA示踪剂。然而，与其他已知的PSMA示踪剂相比，本发明的化合物，特别是[18F]PSMA-1007，提供了非常独特的肝胆管清除率连同经由肾途径的非常小的清除率。这种突出的低尿清除率使得能够极好地评估前列腺癌。因此，根据本发明的示踪剂完全适合于前列腺癌和局部复发的初步诊断。
这被第一次作用于人体(first-in-man)的研究的结果所进一步证明。这里，在原发性肿瘤中观测到高达10的极好的肿瘤与背景的比例而没有来自在膀胱中的示踪剂积累的任何干扰。而且，可以检测到具有低至1mm的直径的淋巴结转移灶，其是在借助于F-18的PET-扫描的分辨率的范围内。与通过盆腔淋巴结切除术所获得的样品分析的相关性揭示了95％的特异性。此外，通过组织病理学来分析了获自前列腺切除术的样品，其揭示了与通过PET所获取的图像的近乎完美的相关性。这些结果清楚地表明借助于本发明的化合物、尤其是借助于[18F]PSMA-1007使前列腺癌成像的可行性。
下面的实施例更详细地解释了本发明，但是不以任何方式解释为限制本发明于仅举例说明的实施方式。
实施例
实施例1：18F-结合的抑制剂的前体和冷参比化合物的合成
通过在0℃下将3mmol的二(叔丁基)L-谷氨酸盐酸盐和1.5mL的N-乙基二异丙胺(DIPEA)在200mL的无水CH2Cl2中的混合物加入1mmol三光气在10mL的无水CH2Cl2中的溶液来原位产生谷氨酰基部分的异氰酸酯，超过4h。在25℃下搅拌反应混合物持续1小时以后，添加在4mL DCM中的0.5mmol的树脂固定的(2-氯-三苯甲基树脂)ε-烯丙氧基羰基保护的赖氨酸并借助于温和搅拌反应持续16小时。过滤掉树脂并利用在4mL CH2Cl2中的30mg的四(三苯基)钯(0)和400μL的吗啉来去除烯丙氧基保护基团持续3小时。
利用在DMF中的2mmol的Fmoc保护的酸、1.96mmol的HBTU和2mmol的N-乙基二异丙胺，最终体积4mL，逐步进行“接头氨基酸”(如在如上所示的化学式I和方案1中所定义的)的以下结合(coupling)。
在由三氟乙酸、三异丙基硅烷和水(95:2.5:2.5)组成的2mL混合物中从树脂切割产物。利用RP-HPLC来进行纯化并通过分析型RP-HPLC和MALDI-MS来分析纯化的产物。
为了制备非放射性参比化合物，在最终体积4ml DMF中结合50mg的HBTU/DIPEA(0.98和1当量)活化的6-氟烟-3-酸，然后在室温下搅拌1小时，并且产物是如上所述的树脂的切割的产物。
在一些制剂中，将18F-标签反应性部分(例如戊-4-炔酸或(Boc-氨氧基)乙酸)连接于末端氨基，用于随后的18F标记。
实施例2：[18F]氟化物的生产和激活
[18F]氟化物的制备和活化
通过用16.5MeV质子并利用18O(p,n)18F核反应来照射富含18O的水以产生氟-18。在German Cancer Research Center Heidelberg的放射性药物化学系(E030)，用Scanditronix MC32NI回旋加速器来进行照射。
在将受照射的水转移到自动化系统(Trasis All In One 32)以后，借助于通过先前调整的(5ml 1M K2CO3和10ml水)阴离子交换柱体(cartridge)(Waters AccelTM PlusQMA Cartridge light)和随后用800μl乙腈和150μl四丁基碳酸氢铵溶液的混合物(320mM，在水中)加以洗脱，从[18O]H2O来分离[18F]F-。在100℃的温度下并在氮气流下将混合物蒸发至干燥。随后对于每个步骤通过添加1.8ml的乙腈重复这种蒸馏两次。在100℃下对残余物施加最大可达到的真空度5分钟和随后冷却至50℃以后，将干残余物溶解于2ml的叔丁醇/乙腈(8:2)并用于标记反应。
可替换地，上述系统还以在乙腈中的经典的
Figure GDA0002956205430000541
2.2.2/K2CO3激活系统(20mg 2.2.2+28μl 1M K2CO3)使用。而且，对于一些实验，将用于溶解活化的[18F]F-的溶剂改变为无水DMF、DMSO或乙腈。
实施例3：6-[18F]氟烟酸四氟苯基酯([18F]FN-TFP)的放射合成
将含有干燥的[18F]KF-Kryptofix 2.2.2络合物(0.1-10GBq 18F)的1ml叔丁醇/乙腈(8:2)加入10mg的N,N,N-三甲基-5-((2,3,5,6-四氟苯氧基)-羰基)吡啶-2-铵三氟甲磺酸酯(如由Olberg et al.J.Med.Chem.,2010,53,1732所描述的那样制备)并在40℃下加热混合物。在10分钟以后，用3ml水来稀释混合物并将产物加载在预调节的Oasis MCX PlusSep-Pak(Waters)上。用10mL水来冲洗柱体并利用2mL的水/乙腈(7:13)将经纯化的6-[18F]氟烟酸四氟苯基酯洗脱回到反应容器。为了实现更高的活性浓度，在一些情况下进行分级洗脱。因此，用500μl溶剂来冲洗加载的柱体，其被丢弃，然后用400-800μl的溶剂加以洗脱用于进一步反应。通常用第二部分来洗脱50％以上的初始活性。
实施例4：PSMA-1007
在如实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。
[18F]PSMA-1007的放射合成
将200μl的([18F]FN-TFP)加入50μl的PSMA-1007-VL在DMSO中的2mg/ml溶液。然后添加50μl的缓冲液(0.2M磷酸盐缓冲液，pH 8.0)，并在60℃下加热混合物20分钟。通过半制备放射性HPLC来分离产物并通过分析放射性HPLC以及与各自的非放射性参比化合物的保留时间的比较加以确定。
PSMA1007-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Glu)-(Glu)；(C43H53N7O15；907,93g/mol)
尤其是(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(L-Glu)-(L-Glu)
MS(MALDI)：m/z＝908.7[M+H+]+
PSMA-1007
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Glu)-(Glu)-FN；C49H55FN8O16；(1031g/mol)
尤其是(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(L-Glu)-(L-Glu)-FN；
MS(MALDI)：m/z＝1032,1[M+H+]+
[18F]PSMA-1007
RCA：约6％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在12.5分钟中；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000561
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：4.56分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例5：PSMA-1011
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例4中所描述的，进行[18F]PSMA-1011的合成。
PSMA-1011-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-萘基丙氨酸)-(Glu)-(Glu)；C35H46N8O14(774,78g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝775.3[M+H+]+
PSMA-1011：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-萘基丙氨酸)-(Glu)-(Glu)-FN；C41H48FN7O15(897,86g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝898.3[M+H+]+
[18F]PSMA-1011：
RCA：约7％
HPLC(梯度：5％A/95％B–50％A/50％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000571
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：5.72分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例6：PSMA-1012
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例4中所描述的，进行[18F]PSMA-1012的合成。
PSMA-1012-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-萘基丙氨酸)-(γGlu)-(Glu)；C35H46N8O14(774,78g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝775,0[M+H+]+
PSMA-1012：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-萘基丙氨酸)-(γGlu)-(Glu)-FN；C41H48FN7O15(897,86g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝897.9[M+H+]+
[18F]PSMA-1012：
RCA：约4％
HPLC(梯度：5％A/95％B–50％A/50％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000581
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：5.61分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例7：PSMA-1015
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例4中所描述的，进行[18F]PSMA-1015的合成。
PSMA-1015-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Glu)；C38H46N6O12(778.80g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝779.4[M+H+]+
PSMA-1015：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Glu)-FN；C44H48FN7O13(901,89g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝902.5[M+H+]+
[18F]PSMA-1015：
RCA：约7％
HPLC(梯度：5％A/95％B–50％A/50％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000591
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：6.48分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例8：干[18F]FN-TFP的合成
如在实施例3中所描述的，进行放射合成直到[18F]FN-TFP自柱体的洗脱。在用10ml水(实施例3)来洗涤柱体以后，用20–40ml空气来吹干柱体。然后将MCX柱体连接到SepPakSodSulf使柱体干燥并用2ml的干乙腈来洗脱产物。为了实现更高的活性浓度，在一些情况下，进行分级洗脱。因此，用500μl的溶剂来冲洗加载的MCX柱体(在吹柱体干燥以后)，其被丢弃，然后将干燥柱体连接到MCX柱体并用0.8-1.2ml的乙腈来洗脱产物用于进一步反应。通常，用第二部分来洗脱50％以上的初始活性。
实施例9：PSMA-1018
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。
[18F]PSMA-1018的放射合成
将200μl的无水[18F]FN-TFP(实施例8)加入50μl的PSMA-1018-VL在DMSO中的4mg/ml溶液。然后添加10μl的DIPEA并在60℃下加热混合物20分钟。然后通过添加10μl TFA来酸化反应混合物，通过半制备放射性HPLC来分离产物，以及通过分析放射性HPLC和与各自的非放射性参比化合物的保留时间的比较加以确定。
PSMA-1018-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Glu)-(Glu)-(Glu)；C48H60N8O18(1037.03g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1037.6[M+H+]+
PSMA-1018：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Glu)-(Glu)-(Glu)-FN；C54H62FN9O19(1160.12g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1160.8[M+H+]+
[18F]PSMA-1018：
RCA：约20％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000601
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：3.87分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例10：PSMA-1019
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1019的合成。
PSMA-1019-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Chx)-(Glu)-(Glu)；C43H59N7O15(913.97g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝914.4[M+H+]+
PSMA-1019：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Chx)-(Glu)-(Glu)-FN；C49H61FN8O16(1037.05g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1037.7[M+H+]+
[18F]PSMA-1019：
RCA：约47％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在12.5分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000611
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：4.43分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例11：PSMA-1020
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1020的合成。
PSMA-1020-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(γGlu)-(Glu)-(Glu)；C40H53N7O17(903.89g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝904.9[M+H+]+
PSMA-1020：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(γGlu)-(Glu)-(Glu)-FN；C46H55FN8O18(1026.97g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1027.9[M+H+]+
[18F]PSMA-1020：
RCA：约60％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在12.5分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000621
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：6.48分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例12：PSMA-1022
如在实施例1中所描述的，进行的前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1022的合成。
PSMA-1022-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(γGlu)-(γGlu)；C35H46N8O14(774.78g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝775.4[M+H+]+
PSMA-1022：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(γGlu)-(γGlu)-FN；C41H48FN7O15(897.86g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝898.8[M+H+]+
[18F]PSMA-1022：
RCA：约29％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000631
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：3.92分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例13：PSMA-1023
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1023的合成。
PSMA-1023-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(D-Glu)-(D-Glu)；C43H53N7O15(907.93g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝907.8[M+H+]+
PSMA-1023：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(D-Glu)-(D-Glu)-FN；C49H55FN8O16(1031.00g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1031.8[M+H+]+
[18F]PSMA-1023：
RCA：约24％
HPLC(梯度：5％A/95％B–50％A/50％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000641
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：3.87分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例14：PSMA-1024
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1024的合成。
PSMA-1024-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(D-Glu)-(Glu)；C43H53N7O15(907.93g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝908.6[M+H+]+
PSMA-1024：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(D-Glu)-(Glu)-FN；C49H55FN8O16(1031.00g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1031.5[M+H+]+
[18F]PSMA-1024：
RCA：约27％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000651
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：3.85分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例15：PSMA-1025
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1025的合成。
PSMA-1025-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Gla)；C39H46N6O14(822.21g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝822.8[M+H+]+
PSMA-1025：
Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Gla)-FN；C49H55FN8O16(945.32g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝946.0[M+H+]+
[18F]PSMA-1025：
RCA：约24％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在12.5分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000652
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：4.51分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例16：PSMA-1026
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1026的合成。
PSMA-1026-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Sala)；C36H44N6O13S(800.83g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝801.8[M+H+]+
PSMA-1026：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Sala)-FN；C42H46FN7O14S(923.92g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝924.7[M+H+]+
[18F]PSMA-1026：
RCA：约57％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在12.5分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000661
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：4.03分钟(tdead(死时间)：0.56分钟)
实施例17：PSMA-1027
如在实施例1中所描述的，进行前体和冷参比物的合成。如在实施例9中所描述的，进行[18F]PSMA-1027的合成。
PSMA-1027-VL(前体)：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Sala)-(Sala)；C39H49N7O17S2(951.97g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝952.7[M+H+]+
PSMA-1027：
(Glu)-(脲)-(Lys)-(2-Nal)-(Bn)-(Sala)-(Sala)-FN；C45H51FN8O18S2(1075.06g/mol)
MS(MALDI)：m/z＝1075.8[M+H+]+
[18F]PSMA-1027：
RCA：约62％
HPLC(梯度：5％A/95％B–95％A/5％B，在10.0分钟内；流量：3ml/分钟；柱：Merck
Figure GDA0002956205430000671
Performance RP-18e 100-4.6mm；溶剂A：乙腈，溶剂B：0.1％含水TFA)：tret(保留时间)：3.10分钟(死时间：0.56分钟)
实施例18：细胞培养
为了结合研究和体内实验，在补充有10％胎牛血清和Glutamax(PAA，Austria)的RPMI培养基中培养LNCaP细胞(人前列腺腺癌的转移性病变，ATCC CRL-1740)。在细胞培养过程中，在37℃下，在具有加湿空气并用5％CO2平衡的培养箱中生长细胞。利用胰蛋白酶-乙二胺四乙酸(胰蛋白酶-EDTA；0.25％胰蛋白酶、0.02％EDTA，均来自PAA，Austria)来收获细胞并用PBS加以洗涤。
实施例19：细胞结合和内化
如先前所描述的(Eder et al.Bioconjugate Chem.2012,23(4),688–697)，进行竞争性细胞结合测定和内化实验。简要地，在12种不同浓度的分析物(0–5000nM，100μL/孔)的存在下，用放射性配基(68Ga标记的[Glu-脲-Lys(Ahx)]2-HBED-CC(Schafer etal.EJNMMI Research 2012,2:23doi:10.1186/2191-219X-2-23)))来温育相应的细胞(105/孔)。温育后，利用多屏真空歧管(Millipore,Billerica,MA)进行洗涤。利用γ计数器(Packard Cobra II,GMI,Minnesota,USA)来测量细胞结合放射性。利用非线性回归算法(GraphPad Software)通过拟合数据以计算50％抑制浓度(IC50)。进行实验三次。参考以下表A。
为了确定特异性细胞摄取和内化，温育前，在聚-L-赖氨酸涂覆的24孔细胞培养板中接种105个细胞24小时。在洗涤以后，在37℃下，用30nM的放射性标记的化合物来温育细胞45分钟。通过借助于2-(膦酰基甲基)戊二酸(500μM最终浓度，PMPA,Axxora,Loerrach，德国)的竞争性阻断来确定特异性细胞摄取。通过用1mL的冰冷的PBS来洗涤3次以终止细胞摄取。随后用在PBS中的0.5mL甘氨酸-HCl(50mM，pH＝2.8)来温育细胞两次持续5分钟以除去表面结合部分。用1mL冰冷的PBS来洗涤细胞并利用0.3N NaOH(0.5mL)加以裂解。用γ计数器来测量表面结合的和内化的部分。细胞摄取被计算为结合于105个细胞的最初添加放射性的百分比[％ID/105个细胞]。主要结果在表B中给出。
表A：结合亲和力测定
Figure GDA0002956205430000691
表B：特异性内化
Figure GDA0002956205430000692
*(内化活性/总活性)*100
实施例20：微PET
为了微PET研究，通过侧尾静脉，将在0.10ml的体积(60pmol)中的10–25MBq的放射性标记的化合物注入携带LNCaP肿瘤异种移植物的小鼠。以俯卧位，将麻醉动物(2％七氟烷，Abbott,Wiesbaden，德国)放入Inveon小动物PET扫描仪(Siemens,Knoxville,Tenn,USA)以进行动态微PET扫描。结果示于图10和11。
实施例21：血浆结合和稳定性
为了确定血浆结合，将3μl的约6微摩尔[18F]PSMA溶液加入300μl人血清AB并在37℃下温育1小时。随后，通过尺寸排阻层析来分析产物混合物。
没有观测到与任何化合物的血浆结合。
为了确定血浆稳定性，将50μl的约6微摩尔[18F]PSMA溶液加入450μl人血清AB并在37℃下加以温育。在1,2和4小时时，制备样品。因此，将100μl的示踪剂/血浆混合物加入100μl的乙腈。随后，在13000rpm下离心混合物3分钟。将100μl的上清加入100μl的乙腈，在13000rpm离心5分钟，从任何残留固体分离液体并通过HPLC加以分析。
在37℃下，在人血浆中，所有的化合物是稳定的，时间为至少4小时。
实施例22：体内实验
为了体内实验，将在50％基质胶中的5x106LNCaP-或PC3细胞皮下接种进入8周龄BALB/c nu/nu小鼠的右躯干。当肿瘤的尺寸大约是1cm3时，通过尾静脉来注射放射性标记的化合物(对于μPET成像，大约30MBq、60pmol；对于器官分布，大约1MBq、60pmol)。
器官分布
通过尾静脉来注射F-18标记的化合物(1-2MBq/小鼠；60pmol)。在注射后1小时，处死动物。切开、吸干(blott dry)并称重感兴趣的器官。借助于γ计数器(Packard CobraII,GMI,Minnesota,USA)来测量放射性以及计算为％ID/g。主要结果在图8和图9中给出。
化合物PSMA 1003和PSMA 1009是用于比较并且示于图12和图13。
实施例23：供人类应用的[18F]PSMA-1007
在干燥的条件下(类似实施例9)，在自动合成模块上(Trasis AllInOne)，通过干[18F]FN-TFP(实施例8)与PSMA1007-VL(实施例4)的结合来产生[18F]PSMA-1007，然后通过半制备型HPLC加以纯化。进行放射性HPLC以确定[18F]PSMA-1007的化学特性以及化学和放射化学纯度。通过气相色谱法来确定残留溶剂。通过半衰期测量来控制放射性核素纯度。测试产物溶液的无菌性、细菌内毒素(LAL测试)、pH、无色性和颗粒。利用起泡点试验来检查过滤后无菌过滤器的完整性。
实施例24：将[18F]PSMA-1007应用于健康志愿者
对健康受试者注射300MBq的总活性并随后用Biograph mCT Flow扫描器(Siemens,Erlangen，德国)在三个块(block)中进行PET扫描。第1块含有PET-1(开始5minp.i.)至PET-7(结束140min p.i.)，第2块含有PET-8(开始180min p.i.)和PET-9(240-270min p.i.)，第3块含有PET-10(440-480min p.i.)。在每块的开始处，进行用于衰减校正的非增强型低剂量CT(估计1.43mSv，分别)，接着串行发射扫描而没有在其间移动志愿者。
利用相应的CT作为指导，并利用最大阈值的在20％和30％之间的百分比，将肾、肝、脾、整个心脏、上部和下部大肠、腮腺、颌下腺和膀胱分割成感兴趣的体积(VOI)，然后对于所有器官，计算时间活性曲线(time activity curve，TAC)。对于红骨髓的TAC源自静脉血样品，然后计算用于红骨髓的剂量(S.Shen et al.,JNM 2002,43,1245-1253；G.Sgouroset al.,JNM 1993,34,689-694)。对于膀胱内含物的TAC是在PET中的膀胱VOI中的预计活性和在排泄的尿中测得的活性的组合。将曲线拟合应用于所有TAC。用双指数函数来拟合肾脏、唾液腺、上部和下部大肠以及心脏。对于肝、脾和膀胱内含物，进行单指数拟合到最后三个时间点。
利用集成在QDOSE中的ICRP支持的IDAC 1.0软件包来进行吸收和有效剂量计算。另外，将所有包括的源器官和剩余躯体的停留时间导出为用于剂量计算的OLINDA病例文件(OLINDA 1.1)。利用球形模型来确定唾液腺(腮腺和颌下腺)的吸收剂量。唾液腺的器官质量预计对于腮腺为25g以及对于颌下腺为12.5g(ICRP publication 89)。结果总结在图14-图16中。
实施例25：在患有前列腺癌的患者中应用[18F]PSMA-1007
对具有7–9的格利桑得分和5–90ng/ml的初始PSA水平的患有新诊断为高危前列腺癌的十位患者(年龄60–80岁)注射100–360MBq的[18F]-PSMA-1007，并随后在1和3小时p.i.下用Biograph mCT Flow扫描器(Siemens,Erlangen，德国)进行PET扫描。结果示于图17和图18，分别作为SUV平均和SUV最大的平均值。在图19和图20中举例说明借助于PET扫描所获得的图片，作为最大强度预测(projection)。
借助于扩大的盆腔淋巴结切除术，患者中的八位接受根治性前列腺切除术。在对PET数据不知情的情况下在专职泌尿病理学家的监督下，根据泌尿病理标准国际协会，进行了前列腺切除术样品的分析(T.H.van der Kwast et al.Mod.Phathol.2011,24,16-25)。通过免疫组化来染色代表性切片。在二甲苯中对切片进行去石蜡以及在分级乙醇系列中加以再水化。借助于蒸汽锅，并利用修复缓冲液(Target Retrieval Solution,Dako)来进行抗原修复。以1:100稀释度使用针对PSMA的小鼠单克隆抗体(克隆3E6，Dako)并在4℃下温育过夜，以及随后利用Histostain-Plus检测试剂盒(Invitrogen)进行免疫检测。利用Nanozoomer 2.0-HT Scansystem(Hamamatsu Photonics)来扫描染色的切片以生成数字整体幻灯片图像。染色揭示了与PET扫描的近乎完美的相关性，如在图21中举例说明的。

Claims (9)

1.一种化学式I的化合物：
Figure FDA0003257696450000011
其中：
Figure FDA0003257696450000012
Figure FDA0003257696450000021
Figure FDA0003257696450000031
Figure FDA0003257696450000041
Figure FDA0003257696450000051
Figure FDA0003257696450000061
Figure FDA0003257696450000071
Figure FDA0003257696450000081
其中所述接头A选自以下基团，其中R”＝(Glu)-(脲)-(Lys)以及R′＝(接头B)m-18F标签，m＝1-5
Figure FDA0003257696450000091
以及接头B形成自1-5个结构单元，所述结构单元选自以下基团
Figure FDA0003257696450000101
Figure FDA0003257696450000111
其中，所述非天然氨基酸具有以下化学式：
Figure FDA0003257696450000121
其中
Figure FDA0003257696450000122
并且R′＝H、CO2H、CH2CO2H、C2H4CO2H、CH(CO2H)2、CH(CH2CO2H)2、CH(CO2H)(CH2CO2H)、CH2CH(CO2H)2、SO3H；
o＝1-3；R＝H、CH3。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述R1是甲基、2-乙基、3-丙基、2-、3-、4-苯基，2-、3-、4-苯基甲基或2-、3-、4-苯基丙基；所述R2是甲基异丙基、叔丁基、苯基或1-萘基。
3.根据权利要求1所述的化合物，具有以下结构
Figure FDA0003257696450000123
4.一种化合物，选自以下各项：
Figure FDA0003257696450000131
Figure FDA0003257696450000141
Figure FDA0003257696450000151
Figure FDA0003257696450000161
Figure FDA0003257696450000171
Figure FDA0003257696450000181
Figure FDA0003257696450000191
Figure FDA0003257696450000201
Figure FDA0003257696450000211
Figure FDA0003257696450000221
Figure FDA0003257696450000231
Figure FDA0003257696450000241
Figure FDA0003257696450000251
Figure FDA0003257696450000261
Figure FDA0003257696450000271
Figure FDA0003257696450000281
Figure FDA0003257696450000291
Figure FDA0003257696450000301
5.一种药物组合物，包含根据权利要求1至4中任一项所述的化合物或其盐或酯，以及药用载体。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物在制备用于在患者中成像的方法中使用的试剂中的应用。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物在制备用于在诊断前列腺癌和/或其转移灶的方法中使用的试剂中的应用。
8.根据权利要求5所述的药物组合物在制备用于在患者中成像的方法中使用的试剂中的应用。
9.根据权利要求5所述的药物组合物在制备用于在诊断前列腺癌和/或其转移灶的方法中使用的试剂中的应用。
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