CN109748825B

CN109748825B - 一种18f标记的胍甲基取代苯类似物及其应用

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Publication number: CN109748825B
Application number: CN201910101799.6A
Authority: CN
Inventors: 赵祚全; 方纬; 陆洁; 汪蕾
Original assignee: Atom High Tech Co ltd
Current assignee: ATOM HIGH TECH Co.,Ltd.
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: CN109748825A

Abstract

本发明提供一类¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物，其结构如通式1所示，其中，氟代多乙二醇链位于苯环的与胍甲基键合位置的对位，n为2～5，F为¹⁸F。本发明的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物具有放射化学纯度高、稳定性好、心脏初始摄取值高、靶与非靶比值高且滞留时间长等优点，可作为一种新型氟标记PET心脏神经受体显像剂应用在放射性药物化学和临床核医学领域中。

Description

一种18F标记的胍甲基取代苯类似物及其应用

技术领域

本发明涉及一种¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物及其应用。

背景技术

心血管疾病严重危害着人类健康，世界卫生组织数据显示我国心血管病死亡率明显高于日本和欧美发达国家。我国心血管病发病率仍然呈高发态势且快速增长，急慢性心急缺血、心律失常、心力衰竭等心脏疾病发病率居高不下。心脏自主神经系统(autonomicnervous system，ANS)功能完整性的损伤与急慢性心肌缺血、心力衰竭等常见心脏疾病的早期发病机制及预后密切相关。因此，针对心脏疾病中 ANS功能失调机制的评价及检测的研究具有重要的临床意义。

正常的心血管功能依赖于其完整的神经支配。ANS在常见心血管疾病中扮演着至关重要的角色。心脏对机体在生理及病理状态下血流动力学需求的适应性多受ANS的调节，如心脏的节律、传导和收缩等。ANS功能与密度的改变发生于心血管疾病出现明显结构和功能异常之前，且常规的CT、MRI等形态及功能检查难以直接探测。例如在急慢性心肌缺血和梗死区域内交感神经因缺血、梗死或周围代谢产物的影响而产生功能性障碍，同时导致缺血或梗死区域失神经支配，且比心肌血流灌注异常更早更广泛。失神经支配会导致心脏电生理不稳定，去神经心肌存在时易发生室性心动过速，其严重程度与心律失常严重程度相关。另外，心力衰竭患者的心脏交感神经存在功能受损，转运能力和受体密度降低的程度，这与心力衰竭的进展及预后有密切的相关性。

核医学显像技术包括单光子发射计算机断层显像(SPECT)和正电子发射计算机断层显像(PET)，与CT、MRI、超声等影像技术相比，核医学显像技术的主要优势在于可以利用与ANS系统特异结合的心脏神经显像药物直接评价心脏ANS功能，获取病理状态下心脏ANS改变的信息，协助临床制定个性化的心血管病治疗方案。

去甲肾上腺素作为交感神经系统的主要神经递质通过肾上腺素受体可以充分反映ANS的功能及完整性。因此，利用去甲肾上腺素类似物或前体物质作为示踪剂，通过评估肾上腺素受体功能与密度的变化来评价体内心脏神经系统功能的改变，从而进行心脏疾病的早期诊断及预后评价是完全可行的。

目前，临床上使用的心脏神经显像药物主要包括：SPECT心脏交感神经显像药物¹²³I-MIBG，PET心脏交感神经显像药物¹¹C-meta-hydroxyephedrine(HED)，¹¹C-epinephrine、¹¹C-phenylephrine 和¹⁸F-FDOPA。其中¹²³I-MIBG可以直观且定量观察心脏交感神经末梢分布的完整性和功能状态，其心脏/纵膈摄取比值(H/M)与洗脱率在心力衰竭严重程度划分与患者存活预测方面已成为评价心脏交感神经功能的敏感指标。

然而，¹²³I-MIBG在临床上(尤其是国内)的使用受到严重限制，其原因有以下几点：(1)较低的空间和时间分辨率，使得图像质量较差；(2)缺乏组织衰减校正的有效方法，因而不能定量评估ANS 功能；(3)肝脏的初始摄取较高且代谢缓慢，影响心脏的可视化； (4)在国内获取核素¹²³I不便，因此还没有商业化的¹²³I-MIBG。

PET显像技术的高分辨率、高灵敏度、高精确度和有效地组织衰减校正方法，特别是PET/CT的联合应用，使得心脏PET示踪剂在心肌血流动力学以及心脏受体功能与密度评估方面有明显优势，但是¹¹C标记的正电子心脏交感神经显像剂普遍存在制备过程复杂、产率较低、生物性能不佳、图像质量差等缺点。此外，¹¹C核素的半衰期较短(T_1/2＝20.39min)，需要配置现场回旋加速器，生产成本高，而且检查效率低，不利用临床推广。与此相比，¹⁸F具有优良的核素性质和合适的半衰期，不依赖回旋加速器，可以在一天内完成早期和延迟的显像，从而缩短病人的等候时间期，适于临床实际应用。¹⁸F范德华半径与氢接近，不易影响标记化合物的生物活性，因此研制¹⁸F 标记的正电子心脏神经显像药物受到研究者的极大关注，成为PET 心脏神经显像药物研发的理想核素。

发明内容

针对上述显像剂的不足，本申请的发明人进行深入研究。结果发现，通过向胍甲基取代苯结构中引入特定长度的多乙二醇链、并在特定位置引入¹⁸F，从而能够获得一种具有良好心肌滞留与生物性能的放射性示踪剂。

本发明是为了克服现有技术中的心脏神经显像药物所存在的技术问题而作出的，目的在于提供一类生物性能好、心脏初始摄取值高、靶与非靶组织比高、放射化学纯度高及使用成本低的示踪剂，其能够适合地应用在心脏神经受体正电子发射型计算机断层显像领域中。

本发明的另一目的在于提供所述示踪剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述示踪剂在制备心脏交感神经显像剂中的应用。

为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

(1)一类¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物，其结构如通式1所示：

其中，n为2～5，F为¹⁸F。

(2)、如项1所述的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物，其中，n 为2、3或4。

(3)、如项1或2所述的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物，其结构为：

(4)、如项1～3中任一项所述的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物，其结构为：

需要说明的是，为简便起见，将本发明的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物简记为¹⁸F-FPnBG。具体而言，当所述通式(1)中的n为2 且F为¹⁸F时，简记为¹⁸F-FP2BG；当所述通式(1)中的n为3且F 为¹⁸F时，简记为¹⁸F-FP3BG。

(5)、¹⁸F-FP2BG的制备方法如下：

向反应瓶中加入K₂CO₃、¹⁸F^-和标记前体1以及0.5mL无水乙腈，在密闭条件下于90℃反应10min，得到化合物2。反应完成后加入化合物3的无水DMSO溶液及碳酸铯，继续在密闭条件下于90℃反应25min。反应完成后冷却至室温，取上述反应混合液，用0.22μm 滤膜进行过滤，然后用HPLC半制备柱进行分离，HPLC条件如下：流动相为醋酸铵(30mmol)与乙腈的混合液，二者体积比为1∶3；等梯度；流速为5mL/min。向得到的粗产品中加入生理盐水，之后加入NaHCO₃，直至不再出现气泡，调节pH至中性，从而得到¹⁸F-FP2BG，放化纯度＞99％。

(6)、¹⁸F-FP3BG的制备方法如下：

向反应瓶中加入K₂CO₃、K₂₂₂、¹⁸F^-和标记前体1以及0.5mL无水乙腈，在密闭条件下于90℃反应10min。反应完成后加入化合物 3的无水DMSO溶液及碳酸铯，继续在密闭条件下于90℃反应35 min。反应完成后冷却至室温，取上述反应混合液，用0.22μm滤膜进行过滤，然后用HPLC半制备柱进行分离，HPLC条件如下：流动相为醋酸铵(30mmol)与乙腈的混合液，二者体积比为1∶3；等梯度；流速为5mL/min。向得到的粗产品中加入生理盐水，之后加入NaHCO₃，直至不再出现气泡，调节pH至中性，从而得到¹⁸F-FP3BG，放化纯度＞99％。

(7)、如项1～4中任一项所述的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物在制备心脏交感神经显像剂中的应用。

发明的效果

与现有化合物相比，本发明的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物具有以下优异效果：

1、¹⁸F-FPnBG分子中的放射性¹⁸F可用于正电子发射计算机断层成像(PET)，并且价格低廉、半衰期合适，便于商业化。

2、本发明的¹⁸F-FPnBG(尤其是¹⁸F-FP2BG)具有良好的心脏初始摄取和滞留、良好的靶与非靶比值。与已报道的¹²³I-MIBG相比，生物性能显著优异，能够适用于时间更长的临床显像方案，并能够适用于临床常用的PET设备，因此更具临床应用价值。

3、本发明的¹⁸F-FPnBG的制备方法中，所使用的化学合成试剂均为市售商品，来源广泛，容易获得，只需简单步骤即可完成显像剂的制备，而且放射化学纯度高，因此较适合于临床应用。

附图说明

[图1]是表示¹⁸F-FP2BG的放射性HPLC谱图(RCP＞98％)。

[图2]是表示¹⁸F-FP2BG在大鼠中正常及抑制显像实验图。

[图3]是表示¹⁸F-FP2BG在正常中华小型猪的注射后15min、40 min和90min的PET-CT显像图。

[图4]是表示¹⁸F-FP2BG在正常中华小型猪注射后60min的心脏显像图。

具体实施方式

下面以¹⁸F-FP2BG为例，通过实施例详述本发明，但本发明并不限于这些实施例。

一、化合物的制备

材料：自行制备下述合成路线中的化合物1及化合物3。碳酸钾、碳酸铯、无水乙腈、K₂₂₂、无水DMSO均购买自Sigma/Aldrich。¹⁸F^-来自原子高科股份有限公司。

HPLC仪器与方法：

(1)仪器：

Waters 1525型二元高压液相色谱系统、2998型全波长UV检测器、RaytestGabiStar放射性检测器、色谱柱：Kromasil C18 5μm 10*250 mm

(2)方法：

等梯度洗脱

流动相：30mM醋酸铵缓冲液(pH＝6.8)与乙腈的混合液(体积比为1∶3)

流速：5mL/min

¹⁸F-FP2BG的制备：

向反应瓶中加入K₂CO₃、K₂₂₂、¹⁸F^-和标记前体1以及0.5mL无水乙腈，在密闭条件下于90℃反应10min。反应完成后加入化合物 3的无水DMSO溶液及碳酸铯，继续在密闭条件下于90℃反应35 min。反应完成后冷却至室温，取上述反应混合液，用0.22μm滤膜进行过滤，然后用HPLC半制备柱进行分离，HPLC条件如下：流动相为醋酸铵(30mmol)与乙腈的混合液，二者体积比为1∶3；等梯度；流速为5mL/min。向得到的粗产品中加入生理盐水，之后加入NaHCO₃，从而得到¹⁸F-FP2BG。然后包含¹⁸F-FP2BG的放射性注射液通过0.22μm的无菌滤膜，滤膜用0.5mL生理盐水溶液冲洗。然后将所得滤液稀释至37MBq/mL，即为¹⁸F-FP2BG注射液。放化纯度＞99％。相应的HPLC图如图1所示。

二、实验结果

(1)生物分布结果：

向20只正常雌性昆明小白鼠(体重为18～20g)的尾静脉注射 0.1mL¹⁸F-FP2BG的生理盐水溶液(7μCi/0.1mL)。分别在注射后5 min、30min、60min和120min将其处死。取心、肝、脾、肺、肉、骨、血、肾、肾上腺等相关完整组织和器官，擦净后称重，并在γ计数器(WIZARD2480，Perkin-Elmer，USA)上测定放射性计数，计算各单位质量组织的摄取剂量占总注射剂量的百分数(％ID/g)。实验结果如下：

表1 ¹⁸F-FP2BG在正常小鼠体内的生物分布研究

<sup>18</sup>F-FP2BG	5min(％ID/g)	30min	60min	120min
					心	10.45±0.66	8.88±0.53	7.71±0.79	6.44±0.40
肝	1.78±0.13	1.27±0.07	1.31±0.20	1.36±0.21
					脾	4.43±0.72	3.39±0.67	3.86±0.47	2.40±0.45
肺	7.31±0.67	5.82±1.28	3.24±0.32	2.78±0.30
					肾	5.81±0.48	3.09±0.20	2.53±0.28	2.34±0.22
骨	2.09±0.52	1.86±0.50	1.94±0.63	4.63±0.58
					肉	3.44±0.29	3.09±0.67	2.00±0.62	2.19±0.32
血	1.99±0.15	1.70±0.13	1.72±0.21	1.77±0.27
					肾上腺	10.36±0.32	6.86±0.62	8.58±1.96	6.99±0.74

表1中示出了示踪剂¹⁸F-FP2BG在正常小鼠中的生物分布数据。由表1结果可知，与其他非靶器官相比，¹⁸F-FP2BG在心肌中的初始摄取最高。注射后5min，心肌摄取为10.45±0.66％ID/g，心肌滞留相对稳定，注射后120min，心肌摄取仍高达6.44±0.40％ID/g。同时，对心脏影响较大的非靶器官清除较快，如肺中5min时的摄取为 7.31±0.67％ID/g，120min时只有2.78±0.30％ID/g，在30min、60min、 120min时的清除率分别为21％、56％、62％；肝、血本底很低，5min 时的摄取分别为1.78±0.13％ID/g、1.99±0.15％ID/g，120min时分别为2.68±0.46％ID/g和1.77±0.27％ID/g。这导致¹⁸F-FP2BG的靶与非靶比值较高，如5min时心肝比为5.87，心肺比为1.43，心血比为 5.25。60min时心肝比为5.89，心肺比为2.38，心血比为4.54。另外，从注射后5min到120min除了在肾脏中的摄取较高以外腹部的本底都较低。

(2)正常SD大鼠中的Micro PET/CT显像研究

取正常的Spraque-Dawley雄性大鼠(250g)一只，经过异氟烷麻醉后尾静脉注射0.3mL的¹⁸F-FP2BG(150μCi)。分别在注射后 5min、15min、30min和45min进行静态MicroPET-CT(Inviscan) 全身显像，每个时间点的扫描时间为5min。同时在同样的条件下进行Spraque-Dawley雄性大鼠的全身动态Micro PET显像，整个扫描时间为60min。显像数据经Osirix MD程序重建和处理。同样的试验方法下，再取正常的Spraque-Dawley雄性大鼠(250g)一只，经过异氟烷麻醉后尾静脉注射DMI(desipramine)0.5mg/0.5mL(2 mg/kg)，在10min之后注射0.3mL的¹⁸F-FP2BG(150μCi)。然后进行Micro PET-CT(Inviscan)全身显像。实验结果如图2所示。

由图2可知：¹⁸F-FP2BG在正常Spraque-Dawley雄性大鼠中注射后5min、15min、30min和45min都能够得到非常清晰的PET显像图。从图中能够看出心肌初始浓集很高且滞留较好，各个时间点的轮廓都很清晰。腹部的本底从5min到45min都很低，尤其是在心脏周围对其成像影响较大的非靶组织(肝脏和肺部)初始摄取不高。这使得在Spraque-Dawley雄性大鼠中¹⁸F-FP2BG从5min至45min均有良好的心肝、心肺比值，性能优良。另外从5min至45min的抑制实验可看出(参见图2)，在注射后15min时DMI对心肌摄取有良好的抑制效果，在30min时和45min时尤其明显，该实验结果证实¹⁸F-FP2BG与MIBG类似，均属于“uptake 1”机制，这样¹⁸F-FP2BG 就可以更多地滞留在神经末梢从而得到高质量的显像图像。

(3)正常中华小型猪的PET/CT显像研究。

健康雌性小型猪(体重30kg)利用丙泊酚诱导麻醉。动物仰卧位固定，耳静脉注射显像剂¹⁸FP2BG 1mCi后进行PET/CT(Truepoint Biography 64，西门子)采集。分别于注射显像剂后15min、40min、 90min时进行全身显像，首先进行低剂量CT采集(120keV，20mA) 用于定位及衰减校正；然后进行PET采集，PET采集视野范围上至头部、下至下肢上段，共7个床位，每个床位采集3min。另行地，在显像剂注射后60min时进行门控心脏列表模式采集，PET视野以心脏为中心，共采集10分钟，然后数据经过OSEM(迭代4次，8 个子集)重建后处理，实验结果如图4所示。

从中华小型猪的全身显像图中可看出(参见图3)，¹⁸F-FP2BG 在正常小型猪中注射后15min、45min和90min时，均能够得到非常清晰的PET显像图(背景值较低)。从图3还可看出，心肌初始浓集很高且滞留较好，各个时间点时心肌的轮廓均很清晰，除肾脏和胆囊外其他非靶器官摄取均极低，并且药代动力学简单，肾脏和膀胱的高放射性浓度表明该化合物是经肾脏以尿液的形式代谢的。在注射后60min时进行的门控心脏列表模式采集结果显示(参见图4)，在注射后60min时，¹⁸F-FP2BG即使在起始注射剂量为1mCi的情况下也能够得到高质量的心肌显像图像，这非常有利于今后的临床推广和使用。

由图3和4的结果可确认，就¹⁸F-FP2BG而言，最佳的显像时间段是15-60min，较为合适。因此，¹⁸F-FP2BG作为心脏神经显像剂有明显的优势。

另外，本申请的发明人对¹⁸F-FP3BG也进行了与¹⁸F-FP2BG同样的实验，结果发现同样能够获得良好的心脏初始摄取和滞留、良好的靶与非靶比值，生物性能显著优异，能够适用于时间更长的临床显像方案。

产业上的可利用性

由上述结果可知，本发明的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物与目前已报道的¹²³I-MIBG相比，在多个方面均具备明显的优势，有极为优异的临床应用前景。

Claims

1.一类¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物，其结构为：

2.权利要求1所述的¹⁸F标记的胍甲基取代苯类似物在制备心脏神经受体显像剂中的应用。