CN109350751B - 一种靶向egfr的多肽类pet显像剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种靶向egfr的多肽类pet显像剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂及其制备方法和应用。本发明利用18F‑NFP作为放射化学标记中间体进行18F标记,得到高纯度的PET显像剂18F‑FP‑Lys‑GE11,其稳定性好、水溶性强,体内血液清除快,主要经肾脏代谢,在表皮生长因子(EGFR)阳性表达的PC‑3荷瘤鼠中摄取明显,肿瘤病灶部位显像对比度高,肿瘤分辨能力强,在进行肿瘤PET显像方面具有很好的临床应用开发前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂及其制备方法和应用。
背景技术
恶性肿瘤是全球最大的公共卫生问题之一,对人类健康的危害极大。《2017中国癌症报告》公布了我国2013年癌症的发病和死亡数据,报告显示中国是癌症大国,癌症病人人数占全球癌症病人总人数的40%左右,我国每天约有1万人确诊癌症,平均每分钟就有7人确诊,所有癌症病例中肺癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、乳腺癌、食管癌这六种最为常见,约占全部癌症病例的65%。
传统的癌症治疗方法主要包括手术治疗、化学治疗、放射治疗等。对于非实体瘤、全身广泛转移的癌症等无法进行有效的手术治疗及放疗,而化疗的副作用大、特异性差、疗效低,难以满足临床治疗的需求。随着人们对恶性肿瘤发病机理的研究不断深入,针对特定致癌基因、蛋白或受体的分子靶向治疗取得了不错的效果,相较普通化疗,靶向治疗的特异性强、疗效显著,同时副作用明显减小,已逐渐成为临床肿瘤治疗的一项重要手段。
表皮生长因子受体(EGFR)因其分布广泛、生理作用重要而备受关注(Cataldo VD,Gibbons D L,Pérez-Soler R,et al.Treatment of non small-cell lung cancerwith erlotinib or gefitinib[J].N Engl J Med,2011,364(10):947-955.),成为最早实现分子靶向治疗的靶点。EGFR蛋白质结构由胞外区、跨膜区和胞内区组成。胞外区为配体结合区,跨膜区是单独一个α螺旋,胞内区包括一个酪氨酸激酶(TK)区和几个酪氨酸磷酸化位点的羧基末端。EGFR在诱导细胞增殖、侵袭、转移和抑制凋亡等复杂的信号通路中具有重要作用。EGFR在多种肿瘤细胞中都表现出过度表达或异常突变,如头颈部鳞癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、结直肠癌、宫颈癌等(Yewale C.,Baradia D.,Vhora I.,et al.Epidermal growthfactor receptor targeting in cancer:a review of trends and strategies[J].Biomaterials,2013,34(34):8690-8707.)。EGFR过度表达的肿瘤细胞接收细胞生长信号,激活细胞内的某些基因表达,加速细胞分化,释放血管生成因子和转移因子,最终导致肿瘤的发生发展。
由于EGFR酪氨酸激酶家族在癌症的形成中扮演重要角色,EGFR已经成为癌症靶向治疗的重要靶标,为开发抗肿瘤药物提供了新的思路。根据EGFR蛋白的结构特点,靶向EGFR的抗肿瘤药物主要有两类:一类是单克隆抗体(EGFR-McAb),竞争结合细胞外配体结合区域;另一类是小分子酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKIs),在胞内与ATP竞争性结合EGFR磷酸化位点。近年来,各国批准了靶向EGFR的多种单克隆抗体及小分子酪氨酸激酶抑制剂作为靶向药物,同时还有多种类似药物处于临床前或基础研发阶段。
PET是目前唯一可以在体显示生物分子的代谢、受体及神经介质活动的显像技术,已广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、疗效评价、脏器功能研究和新药开发等方面。靶向EGFR的PET/CT显像可无创性进行此类药物的敏感个体筛选,明确肿瘤病灶分布,能进行实体瘤的早期诊断、肿瘤分期、术前定位、术后对比及疗效监测,可用于制定个性化治疗方案,指导手术或靶向治疗。以靶向EGFR的药物为基础的PET显像剂得到了大量开发与研究。
GE11是一种利用噬菌体展示随机多肽库技术筛选到的EGFR的多肽配体(ZonghaiLi,Ruijiao Zhao,Xianghua Wu.et al.Identification and characterization of anovel peptide ligand of epidermal growth factor receptor for targeteddelivery of therapeutics[J].FASEB J.,2005;19(14):1978-85.),其序列为YHWYGYTPQNVI,与EGFR具有较高亲和力(22nM),被大量用于抗癌药物(如阿霉素、紫杉醇等)的靶向给药(I Genta,E Chiesa,B Colzani,et al.GE11Peptide as an ActiveTargeting Agent in Antitumor Therapy:A Minireview[J].Pharmaceutics.2017;10(1))。如果利用18F-NFP为放射化学标记中间体,以赖氨酸为桥梁对GE11进行标记,有望获得一种特异性靶向EGFR的多肽类PET显像剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是:
一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂,其结构式为:
上述靶向EGFR的多肽类PET显像剂的制备方法包括以下步骤:
1)应用回旋加速器轰击18O水生产18F,再将18F传导于阴离子交换柱中,再用淋洗液将18F淋洗到反应瓶中并进行共沸除水,再加入2-溴丙酸乙酯和溶剂,充分反应,得到2-18F-丙酸乙酯;
2)对2-18F-丙酸乙酯进行碱性水解,除去反应溶剂后再将水解产物、碳酸双(4-硝基苯基)酯和溶剂混合,充分反应,再进行半制备HPLC分离纯化,得到18F-NFP;
3)将18F-NFP、Lys-GE11多肽、N,N-二异丙基乙胺和溶剂混合,充分反应,加水稀释后通过Sep-Par C-18柱,用水冲洗C-18柱,再用乙醇淋洗C-18柱,收集淋洗液,得到靶向EGFR的多肽类PET显像剂(18F-FP-Lys-GE11)。
步骤1)所述淋洗液由4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷、K2CO3或KHCO3、水和乙腈组成。
步骤1)所述反应在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
步骤2)所述碱性水解在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
步骤2)所述反应在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
步骤3)所述Lys-GE11多肽的结构式为:
步骤3)所述反应在30~40℃下进行,反应时间为15~25min。
本发明的有益效果是:本发明利用18F-NFP作为放射化学标记中间体进行18F标记,得到高纯度的PET显像剂18F-FP-Lys-GE11,其稳定性好、水溶性强,体内血液清除快,主要经肾脏代谢,在表皮生长因子(EGFR)阳性表达的PC-3荷瘤鼠中摄取明显,肿瘤病灶部位显像对比度高,肿瘤分辨能力强,在进行肿瘤PET显像方面具有很好的临床应用开发前景。
附图说明
图1为实施例1的18F-FP-Lys-GE11的放射性HPLC图谱。
图2为实施例1的18F-FP-Lys-GE11的体外稳定性实验结果。
图3为实施例1的18F-FP-Lys-GE11在Balb/c小鼠体内的生物分布图。
图4为实施例1的18F-FP-Lys-GE11在PC-3荷瘤鼠模型中的PET/CT显像图。
具体实施方式
一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂,其结构式为:
上述靶向EGFR的多肽类PET显像剂的制备方法包括以下步骤:
1)应用回旋加速器轰击18O水生产18F,再将18F传导于阴离子交换柱中,再用淋洗液将18F淋洗到反应瓶中并进行共沸除水,再加入2-溴丙酸乙酯和溶剂,充分反应,得到2-18F-丙酸乙酯;
2)对2-18F-丙酸乙酯进行碱性水解,除去反应溶剂后再将水解产物、碳酸双(4-硝基苯基)酯和溶剂混合,充分反应,再进行半制备HPLC分离纯化,得到18F-NFP;
3)将18F-NFP、Lys-GE11多肽、N,N-二异丙基乙胺和溶剂混合,充分反应,加水稀释后通过Sep-Par C-18柱,用水冲洗C-18柱,再用乙醇淋洗C-18柱,收集淋洗液,得到靶向EGFR的多肽类PET显像剂(18F-FP-Lys-GE11)。
优选的,步骤1)所述淋洗液由4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷、K2CO3或KHCO3、水和乙腈组成。
优选的,步骤1)所述反应在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
优选的,步骤1)所述溶剂为乙腈。
优选的,步骤2)所述碱性水解的具体操作为:将氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液加入到2-18F-丙酸乙酯反应液中进行水解反应。
优选的,步骤2)所述碱性水解在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
优选的,步骤2)所述溶剂为乙腈。
优选的,步骤2)所述反应在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
优选的,步骤2)所述半制备HPLC分离的条件为:C-18柱,流动相:A相:0.1%三氟乙酸的水溶液,B相:0.1%三氟乙酸的乙腈溶液,时间梯度为0~5min,40%B相;5~30min,40%~90%B相;30~40min,90%~40%B相。
优选的,步骤3)所述Lys-GE11多肽的结构式为:
优选的,步骤3)所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
优选的,步骤3)所述反应在30~40℃下进行,反应时间为15~25min。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1:
一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂的制备方法包括以下步骤:
1)应用医用回旋加速器轰击18O水,通过18O(p n)18F核反应生产18F,再将18F传导于阴离子交换柱中,测定活度并用1mL淋洗液(由12mg的4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷+3mg的K2CO3+0.15mL水+1.35mL乙腈组成)将18F淋洗到反应瓶中,再向反应瓶中不断吹入高纯氦气并加热至110℃进行共沸除水,吹干,再加入5mg的2-溴丙酸乙酯和1mL乙腈,100℃反应10min,得到2-18F-丙酸乙酯;
2)在2-18F-丙酸乙酯中加入0.5mL浓度0.1mol/L的氢氧化钾溶液,100℃水解10min,反应结束后蒸干溶剂,再将水解产物和1.5mL溶解有40mg碳酸双(4-硝基苯基)酯(NPC)的无水乙腈溶液混合,100℃反应10min,再加入1mL质量分数5%的醋酸溶液终止反应,再进行半制备HPLC分离纯化(分离条件:C-18柱,流动相:A相:0.1%三氟乙酸的水溶液,B相:0.1%三氟乙酸的乙腈溶液,时间梯度为0~5min,40%B相;5~30min,40%~90%B相;30~40min,90%~40%B相),得到18F-NFP;
3)将18F-NFP和150μL无水DMSO溶液(其中包含50μg的Lys-GE11多肽和30μL的DIPEA)混合,40℃反应15min,再加10mL水稀释后通过Sep-Par C-18柱,用10mL水冲洗C-18柱,再用2mL乙醇淋洗C-18柱,收集淋洗液,得到靶向EGFR的多肽类PET显像剂(18F-FP-Lys-GE11)。18F-FP-Lys-GE11的放射性HPLC图谱如图1所示。
经测算,合成效率为2.0%,放射化学纯度为99%。
18F-FP-Lys-GE11的合成路线如下:
实施例2:
一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂的制备方法包括以下步骤:
1)应用医用回旋加速器轰击18O水,通过18O(p n)18F核反应生产18F,再将18F传导于阴离子交换柱中,测定活度并用1mL淋洗液(由12mg的4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷+3mg的K2CO3+0.15mL水+1.35mL乙腈组成)将18F淋洗到反应瓶中,再向反应瓶中不断吹入高纯氦气并加热至110℃进行共沸除水,吹干,再加入7mg的2-溴丙酸乙酯和1mL乙腈,100℃反应15min,得到2-18F-丙酸乙酯;
2)在2-18F-丙酸乙酯中加入0.5mL浓度0.1mol/L的氢氧化钾溶液,100℃水解15min,反应结束后蒸干溶剂,再将水解产物和1.5mL溶解有40mg碳酸双(4-硝基苯基)酯(NPC)的无水乙腈溶液混合,100℃反应15min,再加入1mL质量分数5%的醋酸溶液终止反应,再进行半制备HPLC分离纯化(分离条件:C-18柱,流动相:A相:0.1%三氟乙酸的水溶液,B相:0.1%三氟乙酸的乙腈溶液,时间梯度为0~5min,40%B相;5~30min,40%~90%B相;30~40min,90%~40%B相),得到18F-NFP;
3)将18F-NFP和200μL无水DMSO溶液(其中包含50μg的Lys-GE11多肽和30μL的DIPEA)混合,40℃反应15min,再加10mL水稀释后通过Sep-Par C-18柱,用10mL水冲洗C-18柱,再用2mL乙醇淋洗C-18柱,收集淋洗液,得到靶向EGFR的多肽类PET显像剂(18F-FP-Lys-GE11)。
经测算,合成效率为3.0%,放射化学纯度为99%。
实施例3:
一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂的制备方法包括以下步骤:
1)应用医用回旋加速器轰击18O水,通过18O(p n)18F核反应生产18F,再将18F传导于阴离子交换柱中,测定活度并用1mL淋洗液(由12mg的4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷+3mg的K2CO3+0.15mL水+1.35mL乙腈组成)将18F淋洗到反应瓶中,再向反应瓶中不断吹入高纯氦气并加热至110℃进行共沸除水,吹干,再加入7mg的2-溴丙酸乙酯和1mL乙腈,105℃反应10min,得到2-18F-丙酸乙酯;
2)在2-18F-丙酸乙酯中加入0.5mL浓度0.1mol/L的氢氧化钾溶液,105℃水解10min,反应结束后蒸干溶剂,再将水解产物和1.5mL溶解有40mg碳酸双(4-硝基苯基)酯(NPC)的无水乙腈溶液混合,105℃反应10min,再加入1mL质量分数5%的醋酸溶液终止反应,再进行半制备HPLC分离纯化(分离条件:C-18柱,流动相:A相:0.1%三氟乙酸的水溶液,B相:0.1%三氟乙酸的乙腈溶液,时间梯度为0~5min,40%B相;5~30min,40%~90%B相;30~40min,90%~40%B相),得到18F-NFP;
3)将18F-NFP和200μL无水DMSO溶液(其中包含50μg的Lys-GE11多肽和30μL的DIPEA)混合,40℃反应20min,再加10mL水稀释后通过Sep-Par C-18柱,用10mL水冲洗C-18柱,再用2mL乙醇淋洗C-18柱,收集淋洗液,得到靶向EGFR的多肽类PET显像剂(18F-FP-Lys-GE11)。
经测算,合成效率为2.2%,放射化学纯度为99%。
测试例:
1)18F-FP-Lys-GE11的体外稳定性测试:
为了检测显像剂在体外的稳定性,分别考查了实施例1制备得到的18F-FP-Lys-GE11在PBS(pH=7.4)和小鼠血清中的稳定性。
取2mL的PBS(pH=7.4)缓冲液与50μCi显像剂18F-FP-Lys-GE11充分混合,在孵箱中37℃孵育2h,取少量溶液,通过HPLC检测显像剂稳定性,以上实验重复4次。
Babl/c小鼠摘眼取血1.5mL离心取上层血清,加入100μCi显像剂18F-FP-Lys-GE11充分混合,在孵箱中37℃孵育2h,用高速离心机在转速12000转/分下离心5min,取上清液进行HPLC分析显像剂的体外稳定性,以上实验重复4次。
实施例1的18F-FP-Lys-GE11的体外稳定性测试结果如图2所示。
由图2可知:18F-FP-Lys-GE11在PBS中100%以原型稳定存在;18F-FP-Lys-GE11在Babl/c小鼠血清中2h后有约80%以原型存在,另外在7min处有一分解峰存在。
2)18F-FP-Lys-GE11的脂水分配系数测定:
脂水分配系数(Log P)是化合物的一项基本物理化学性质,尤其是药物化学中非常重要的研究参数,是一个影响药物在体内的吸收、分布、代谢和消除的重要因素。取10μL配制好的18F-FP-Lys-GE11注射液于装有1mL正辛醇与990μL水的2.5mL离心管中,密闭置于干式恒温器中常温震荡10min,静置10min使两相分层,用移液器从两相中分别各取500μL置于γ计数管中,用γ计数器测定计数。平行进行两批次实验,每批重复3次。
根据以下公式计算Log P值:
测定得到实施例1的18F-FP-Lys-GE11的脂水分配系数log P为-2.088±0.049,说明18F-FP-Lys-GE11为水溶性物质,具有较好的亲水特性,预测体内摄取与显像中主要经肾脏代谢,其他软组织摄取可能较低,显像背景摄取比较低。18F-FP-Lys-GE11具有较好亲水性,体内清除快,适合用于PET显像研究应用。
3)18F-FP-Lys-GE11的体内分布测试:
取4只正常Balb/c小鼠分别经尾静脉注射30μCi实施例1的18F-FP-Lys-GE11,正常饲养摄取2h,处死小鼠,取血及脑、心、肺、肝脏、肾脏等主要脏器与组织称重并进行γ计数,研究18F-FP-Lys-GE11在小鼠体内的生物分布情况。
实施例1的18F-FP-Lys-GE11在Balb/c小鼠体内的生物分布如图3所示。
由图3可知:18F-FP-Lys-GE11主要经肾脏代谢,肝脏也有部分代谢最后经肠道排泄,血液清除速度快,骨中放射性不高,18F-FP-Lys-GE11在体内不脱氟。表明18F-FP-Lys-GE11经肾脏代谢,体内清除快,肌肉、骨骼、心脏、肺、肝脏等背景脏器和组织背景摄取底,适合用作PET显像。
4)荷瘤鼠18F-FP-Lys-GE11的Micro PET显像测试:
取EGFR阳性表达人前列腺癌PC-3细胞以5×106/只的密度进行裸鼠皮下接种,待肿瘤直径生长至5~10mm时,进行显像剂18F-FP-Lys-GE11的Micro PET显像研究。
实施例1的18F-FP-Lys-GE11在PC-3荷瘤鼠模型中的PET/CT显像图如图4所示。
由图4可知:18F-FP-Lys-GE11聚集在肿瘤部位,肿瘤部位的摄取量明显高于肌肉、骨骼、肺、脑等器脏或组织。表明18F-FP-Lys-GE11靶向特异性摄取于肿瘤部位,肿瘤摄取对比度好,能清晰分辨病灶部位,18F-FP-Lys-GE11具有较好的EGFR阳性肿瘤特异性显像应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种靶向EGFR的多肽类PET显像剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)应用回旋加速器轰击18O水生产18F,再将18F传导于阴离子交换柱中,再用淋洗液将18F淋洗到反应瓶中并进行共沸除水,再加入2-溴丙酸乙酯和溶剂,充分反应,得到2-18F-丙酸乙酯;
2)对2-18F-丙酸乙酯进行碱性水解,除去反应溶剂后再将水解产物、碳酸双(4-硝基苯基)酯和溶剂混合,充分反应,再进行半制备HPLC分离纯化,得到18F-NFP;
3)将18F-NFP、Lys-GE11多肽、N,N-二异丙基乙胺和溶剂混合,充分反应,加水稀释后通过Sep-Par C-18柱,用水冲洗C-18柱,再用乙醇淋洗C-18柱,收集淋洗液,得到靶向EGFR的多肽类PET显像剂;所述多肽类PET显像剂的结构式为:
步骤3)所述反应在30~40℃下进行,反应时间为15~25min。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤1)所述淋洗液由4,7,13,16,21,24-六氧-1,10-二氮双环[8.8.8]二十六烷、K2CO3或KHCO3、水和乙腈组成。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:步骤1)所述反应在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤2)所述碱性水解在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法,其特征在于:步骤2)所述反应在95~105℃下进行,反应时间为5~15min。
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