CN109789227A - 用于癌症成像和疗法的放射性磷脂金属螯合物 - Google Patents

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Abstract

本文公开了纳入螯合放射性金属同位素的螯合部分的烷基磷酸胆碱类似物。可以用于处理或检测实体瘤的烷基磷酸胆碱类似物具有这样的化学式[化学式应当插入此处]。R1包含与金属原子螯合的螯合剂，其中该金属是具有大于或等于4小时半衰期的正电子或单光子发射金属同位素，或具有大于6小时并小于30天半衰期的α、β或俄歇发射金属同位素；a是0或1；n是12至30的整数；m是0或1；Y是‑H，‑OH，‑COOH，‑COOX，‑OCOX或‑OX，其中X是烷基或芳基烷基；R2是‑N+H3，‑N+H2Z，‑N+HZ2或‑N+Z3，其中，各Z独立地是烷基或芳基烷基；并且b是1或2。

Description

用于癌症成像和疗法的放射性磷脂金属螯合物
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年7月18日提交的美国临时申请第62/366,344号的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。
关于联邦资助研究或开发的声明
无。
技术领域
本公开通常涉及疾病治疗和医学诊断/成像。具体地，本公开涉及包含螯合的放射性金属同位素的烷基磷酸胆碱类似物，以靶向和处理各种小儿和成人恶性实体瘤，和检测/成像恶性实体瘤。
背景技术
当前存在能够用于肿瘤成像的各种放射性药物，但是这些放射性药物受限于恶性肿瘤的非特异性，不能区分癌症和炎症，短生物半衰期，和与PET和SPECT扫描模式相关的一般较差的空间分辨率。
我们先前已经表明某些烷基磷酸胆碱类似物优先被恶性实体瘤(即，实体瘤癌症)细胞摄取和保留。在美国专利公开号2014/0030187中(其全部内容通过引用并入本文)，Weichert等公开了使用碱性化合物18-(对碘苯基)十八烷基磷酸胆碱(NM404；参见图1)的类似物来检测和定位以及治疗各种恶性实体瘤癌症。例如，如果碘部分是成像优化的放射性核素，如碘-124([124I]-NM404)，该类似物可用于正电子发射断层扫描-计算机断层扫描(PET/CT)或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成人实体瘤的成像。或者，如果碘部分是优化用于将治疗剂量的放射递送至吸收类似物的实体瘤细胞的放射性核素，如碘-125或碘-131([125I]-NM404或[131I]-NM404)，该类似物可用于治疗实体瘤。
使用包含放射性碘同位素的化合物用于靶向放射癌症疗法和/或成像存在数个公认的问题。例如，I-124受制于差正电子输出(仅约24％的发射是正电子)，并且其还受制于实际上会干扰正常的511keV PET检测的混杂的γ发射(600KeV)。作为放射疗法同位素的I-131还包含处于其他能量的其他发射，而这向邻近的正常组织增加了不希望的放射剂量，包括骨髓。I-131的β颗粒范围同样非常长，而这导致脱靶毒性。
因此，本领域需要改善的癌症靶向剂，用于靶向癌症放射疗法和/或成像应用。
发明内容
本公开提供了新型放射性磷脂金属螯合物，其可以用作改善的癌症成像和/或放疗剂。适合PET或SPECT成像的各种正电子-和γ-发射金属以及用于靶向放疗的各种α-、β-和螺旋(Auger)-发射金属核素能够用于螯合作用。对于成像或放射疗法，由于分子运载体的药代动力学概况，具有6h最小物理衰退半衰期的放射性金属同位素是必须的。
本文所公开的放射性磷脂金属螯合化合物利用与各种金属螯合物中的一种组合的烷基-磷脂运载体，所述金属螯合物与放射性金属同位素螯合。虽然已经显示经放射性碘化的形式靶向体内癌细胞，但是公开的金属螯合物在结果上显著不同。具体地，它们具有不同的碘化，更大的尺寸，和更多的亲脂性化学性质。尽管存在这些不同，在保留肿瘤选择性的同时，公开的螯合物展现出使其适合注射并且具有合适的体内稳定性的制剂性质。
相较于非肿瘤细胞，公开的金属螯合物优先地被恶性实体瘤细胞摄取。这类化合物的优先摄取可以用于恶性实体瘤的治疗处理，以及恶性实体瘤检测/成像应用。在治疗处理中，靶向骨架的烷基磷酸胆碱包含螯合的放射性金属同位素，所述放射性金属同位素局部递送治疗剂量的放射至优先摄取金属螯合物的恶性实体瘤细胞。在检测/成像应用用，靶向骨架的烷基磷酸胆碱包含适用于发射可以用于检测/成像的信号螯合的放射性金属同位素。
因此，本公开包括放射性磷脂金属螯合化合物家族，可以用作用于靶向癌症放射疗法的癌症成像剂和/或治疗剂的化合物。
在第一个方面，本公开包括具有下式的化合物或其盐：
R1包含或是与金属原子螯合的螯合剂，其中该金属是具有大于或等于4小时半衰期的正电子或单光子发射金属同位素，或具有大于6小时并小于30天半衰期的α、β或俄歇发射金属同位素；a是0或1；n是12至30的整数；m是0或1；Y是-H，-OH，-COOH，-COOX，-OCOX或-OX，其中X是烷基或芳基烷基；R2是-N+H3，-N+H2Z，-N+HZ2或-N+Z3，其中，各Z独立地是烷基或芳基烷基；并且b是1或2。
在一些实施方式中，金属原子是具有大于或等于4小时半衰期的正电子或单光子发射金属同位素。这类同位素特别适合用于成像应用中。这类同位素的非限制性示例包括：Ga-66，Cu-64，Y-86，Co-55，Zr-89，Sr-83，Mn-52，As-72，Sc-44，Ga-67，In-111和Tc-99m。
在一些实施方式中，金属原子是具有大于6小时并小于30天半衰期的α、β或俄歇发射金属同位素。这类同位素特别适合用于靶向放射疗法应用中。这类同位素的非限制的示例包括：Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212和Th-227。
在一些实施方式中，螯合剂是1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸(DO3A)或其衍生物中的任一种；1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4-二乙酸(NODA)或其衍生物中的任一种；1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸(NOTA)或其衍生物中的任一种；1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)或其衍生物中的任一种；1,4,7-三氮杂环壬烷,1-戊二酸-4,7-二乙酸(NODAGA)或其衍生物中的任一种；1,4,7,10-四氮杂环癸烷,1-戊二酸-4,7,10-三乙酸(DOTAGA)或其衍生物中的任一种；1,4,8,11-四氮杂环十四烷-1,4,8,11-四乙酸(TETA)或其衍生物中的任一种；1,4,8,11-四氮杂双环[6.6.2]十六烷-4,11-二乙酸(CB-TE2A)或其衍生物中的任一种；二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)，其二酯，或其衍生物中的任一种；2-环己基二亚乙基三胺五乙酸(CHX-A”-DTPA)或其衍生物中的任一种；去铁胺(DFO)或其衍生物中的任一种；1,2-[[6-羧基吡啶-2-基]甲基氨基]乙烷(H2dedpa)或其衍生物中的任一种；和DADA或其衍生物中的任一种，其中DADA具有结构：
在一些实施方式中，a是1(脂肪族芳基-烷基链)。在一些实施方式中，a是0(脂肪烷基链)。
在一些实施方式中，m是1(酰基磷脂系列)。
在一些实施方式中，n是介于12和20之间的整数。
在一些实施方式中，Y是-OCOX，-COOX或-OX。在一些这类实施方式中，X是-CH2CH3或-CH3。
在一些实施方式中，m是0(烷基磷脂系列)。
在一些实施方式中，b是1。
在一些实施方案中，n是18。
在一些实施方式中，R2是-N+Z3。在一些实施方式中，各Z独立地是-CH2CH3或CH3。在一些这样的实施方式中，各Z是-CH3。
可以与金属原子螯合的螯合剂的非限制示例包括：
公开的癌症成像和/或治疗剂的非限制性示例包括：
在各情况中，示例性的化合物与金属原子螯合。
在第二方面，本公开包括组合物，其包含所述一种或多种化合物，和药学上可接受的运载体。
在第三方面，本公开包括上述一种或多种化合物，用于癌症或癌性细胞成像。
在第四方面，本公开包括上述一种或多种化合物，用于治疗癌症。
在第五方面，本公开包括上述一种或多种化合物，用于治疗癌症，用于制备用于治疗癌症或对癌症进行成像的药物。
在第六方面，本公开包括用于在对象中治疗癌症的方法。该方法包括这样的步骤：向患有癌症的对象给予有效量的上述一种或多种化合物，其中，金属原子是具有大于6小时并小于30天半衰期的α、β或俄歇发射金属同位素。
在一些实施方式中，螯合的金属同位素是Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212或Th-227。
在一些实施方式中，通过肠胃外、鼻内、舌下、直肠或经皮递送给予化合物。在一些这类实施方式中，静脉内给予化合物。在一些这类实施方式中，瘤内给予化合物。
在一些实施方式中，该对象是人。
在一些实施方式中，治疗的癌症是成人实体瘤或小儿实体瘤。可以被治疗的癌症的非限制性示例包括：黑色素瘤，神经母细胞瘤，肺癌，肾上腺癌，结肠癌，结直肠癌，卵巢癌，前列腺癌，肝癌，皮下癌，鳞状细胞癌，肠癌，成视网膜细胞瘤，宫颈癌，胶质瘤，乳腺癌，胰腺癌，尤因肉瘤(Ewings sarcoma)，横纹肌肉瘤，骨肉瘤，视网膜母细胞瘤，肾母细胞瘤(Wilms’tumor)和小儿脑肿瘤。
在第七方面，本公开包括用于抑制恶性细胞增殖或生长的方法。该方法包括这样的步骤：将一种或多种恶性细胞与有效量的上述一种或多种化合物接触，其中，金属原子是具有大于6小时并小于30天半衰期的α、β或俄歇发射金属同位素。
可以使用的金属同位素的非限制的示例包括：Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212和Th-227。
在一些方面中，该方法在体内、离体或在体外进行。
在一些实施方式中，恶性细胞是成人实体瘤细胞或小儿实体瘤细胞。这类细胞的非限制性示例包括：黑色素瘤细胞，神经母细胞瘤细胞，肺癌细胞，肾上腺癌细胞，结肠癌细胞，结直肠癌细胞，卵巢癌细胞，前列腺癌细胞，肝癌细胞，皮下癌细胞，鳞状细胞癌细胞，肠癌细胞，成视网膜细胞瘤细胞，宫颈癌细胞，胶质瘤细胞，乳腺癌细胞，胰腺癌细胞，尤因肉瘤细胞，横纹肌肉瘤细胞，骨肉瘤细胞，视网膜母细胞瘤细胞，肾母细胞瘤细胞和小儿脑肿瘤细胞。
在第八方面，本公开包括用于进行生物样品中一种或多种癌细胞检测或成像的方法。该方法包括步骤：(a)将生物样品与上述一种或多种化合物接触，其中金属原子是具有大于或等于4小时半衰期的正电子或单光子发射金属同位素，其中化合物被生物样品内的恶心实体瘤细胞差异性地摄取；和(b)鉴定生物样品内发射金属同位素特征性信号的个体细胞或区域。
可以使用的金属同位素的非限制性示例包括：Ga-66，Cu-64，Y-86，Co-55，Zr-89，Sr-83，Mn-52，As-72，Sc-44，Ga-67，In-111和Tc-99m。
在一些实施方式中，鉴定生物样品内发射金属同位素特征性信号的个体细胞或区域的步骤通过正电子发射断层扫描(PET)成像或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像或γ相机平面成像来进行。
在一些实施方式中，生物样品是对象的局部或整体。
在一些实施方式中，生物样品获自对象。
在一些实施方式中，该对象是人。
在一些实施方式中，癌细胞是成人实体瘤细胞或小儿实体瘤细胞。这类细胞的非限制性示例包括：黑色素瘤细胞，神经母细胞瘤细胞，肺癌细胞，肾上腺癌细胞，结肠癌细胞，结直肠癌细胞，卵巢癌细胞，前列腺癌细胞，肝癌细胞，皮下癌细胞，鳞状细胞癌细胞，肠癌细胞，成视网膜细胞瘤细胞，宫颈癌细胞，胶质瘤细胞，乳腺癌细胞，胰腺癌细胞，尤因肉瘤细胞，横纹肌肉瘤细胞，骨肉瘤细胞，视网膜母细胞瘤细胞，肾母细胞瘤细胞和小儿脑肿瘤细胞。
在第九方面，本公开包括在对象中诊断癌症的方法。该方法包括上文概述的成像/检测步骤中的一种或多种。在该方法中，生物样品获自对象的局部或整体。如果在该方法步骤中检测或成像到癌细胞，那么诊断对象患有癌症。
在一些实施方式中，被诊断的癌症是成人实体瘤或小儿实体瘤。这类癌症的非限制性示例包括：黑色素瘤，神经母细胞瘤，肺癌，肾上腺癌，结肠癌，结直肠癌，卵巢癌，前列腺癌，肝癌，皮下癌，鳞状细胞癌，肠癌，成视网膜细胞瘤，宫颈癌，胶质瘤，乳腺癌，胰腺癌，尤因肉瘤，横纹肌肉瘤，骨肉瘤，视网膜母细胞瘤，肾母细胞瘤和小儿脑肿瘤。
在第十方面，本公开包括用于监测人对象中癌症疗法效力的方法。该方法包括在生物样品上以两个或多个不同的时候进行上文概述的成像/检测步骤中的一种或多种，其中，生物样品获自对象的局部或整体。两个或多个不同时候的金属同位素特征性信号强度之间的变化与癌症疗法的效力关联。
在一些实施方式中，被监测的癌症疗法是化学疗法或放射疗法。
在第十一方面，本公开包括在对象中治疗癌症的方法。该方法包括进行上文概述的成像/检测步骤中的一种或多种，其中，生物样品是对象的局部或整体。该方法还包括步骤：将外部放射疗法射束导向对象内已鉴定的个体细胞或区域。
根据以下详细说明、权利要求和图片之后，本发明的其他目的、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1显示了碱化合物18-(对碘苯基)十八烷基磷酸胆碱(NM404)的化学结构。
图2显示了携带肿瘤的小鼠在注射Gd-DO3A-404后的MRI图像的时间过程，其显示了24小时肿瘤的增大(T)。
图3显示了携带肿瘤的小鼠的MRI图像的时程。顶部组图包括造影剂注射之前(左侧，箭头显示肿瘤位置)、Gd-DO3A-404注射1小时后(左侧第二个)、Gd-DO3A-404注射后24小时(左侧第三个)和Gd-DO3A-404注射后48小时(最右侧图像)的携带侧A549(人NSCLC)肿瘤的小鼠的图像。底部组图包括造影剂注射之前(最左侧图像，箭头显示肿瘤位置)、Gd-DO3A-404注射1小时后(左侧第二个)、Gd-DO3A-404注射后24小时(左侧第三个)和Gd-DO3A-404注射后48小时(最右侧图像)的携带侧U87(人胶质瘤)肿瘤的小鼠的图像。
图4显示了延续图3，携带肿瘤的小鼠的MRI图像的进一步时程。顶部组图包括Gd-DO3A-404注射3天后(最左侧图像)、Gd-DO3A-404注射后4天(左侧第二个)和Gd-DO3A-404注射后7天(最右侧图像)的携带侧A549(人NSCLC)肿瘤的小鼠的图像。底部组图包括Gd-DO3A-404注射3天后(最左侧图像)、Gd-DO3A-404注射后4天(左侧第二个)和Gd-DO3A-404注射后7天(最右侧图像)携带侧U87(人胶质瘤)肿瘤的小鼠的图像。
图5是图3和4中所示图像的定量结果的柱状图表。具体地，显示了携带侧A549(人NSCLC)肿瘤的小鼠(阴影柱)和携带侧U87(人胶质瘤)肿瘤的小鼠(无阴影柱)在造影剂注射前(前)、Gd-DO3A-404注射后1小时、Gd-DO3A-404注射后24小时、Gd-DO3A-404注射后48小时，Gd-DO3A-404注射后3天、Gd-DO3A-404注射后4天和Gd-DO3A-404注射后7天的肿瘤与肌肉T1加权信号比。*p<0.05与造影前相比，A549。#p<0.05与造影前相比，U87。
图6是图3和4中所示图像的定量结果的柱状图表。具体地，显示了携带侧A549(人NSCLC)肿瘤的小鼠(阴影柱)和携带侧U87(人胶质瘤)肿瘤的小鼠(无阴影柱)在造影剂注射前(造影前)和Gd-DO3A-404注射后48小时的肿瘤与肌肉R1比。*p<0.05与造影前相比，A549。#p<0.05与造影前相比，U87。
图7、8、9、10和11是3只不同的小鼠腹部截面的T1加权的扰相梯度(spoiledgradient)(SPGR)磁共振(MR)图像，其显示了Gd-DO3A-404造影剂的体内生物分布。
图7包括在造影剂注射之前获得的T1加权SPGR MR图像。心肌(M，顶图)、肝(L，中图)和肾(K，底图)的位置通过箭头指示，并且与图9-12中所示对应的图像相一致。
图8包括在Gd-DO3A-404造影剂注射后1小时获得的T1加权的SPGR MR图像。该图像包括心肌(顶图)、肝(中图)和肾(底图)。
图9包括在Gd-DO3A-404造影剂注射后24小时获得的T1加权的SPGR MR图像。该图像包括心肌(顶图)、肝(中图)和肾(底图)。
图10包括在Gd-DO3A-404造影剂注射后4天获得的T1加权的SPGR MR图像。该图像包括心肌(顶图)、肝(中图)和肾(底图)。
图11包括在Gd-DO3A-404造影剂注射后7天获得的T1加权的SPGR MR图像。该图像包括心肌(顶图)、肝(中图)和肾(底图)。
图12显示了携带肿瘤(U87)的小鼠在DOTA螯合的Gd3+(顶图)和Gd-DO3A-404(底图)注射前(前)和之后不同时间的MRI图像的时程。在两个“前”图像中，小鼠侧面中的肿瘤位置通过箭头指示。
图13是来自图13所示图像的定量结果的柱状图表。具体地，显示了U87小鼠在注射(阴影柱)或Gd-DO3A-404(无阴影柱)之前(前)和之后不同时间的肿瘤与肌肉信号比。*p<0.05与造影前相比， #p<0.05与造影前相比，Gd-DO3A-404。
图14显示了正常成胶质细胞瘤模型小鼠的MRI图像。通过静脉内注射给予2.5mg(顶图)或3.7mg(底图)的Gd-DOA3A-404，并且在造影剂注射后48小时获得这些图像。
图15是显示携带侧异种移植的A549的小鼠中72小时给药后Gd-DO3A-404的组织生物分布的柱状图。n＝3只小鼠。
图16显示了获自转基因小鼠三阴性乳腺癌模型的MRT图像的时程(n＝4；动物/行1-4)。在给药前(最左侧列)和给药后24小时(中间列)和48小时(最右侧列)对α-β结晶过表达小鼠成像。
图17显示了获自原位异种移植小鼠模型的T1加权的图像。给药前，Gd-DO3A-404给药后24小时和48小时对具有原位U87异种移植物的NOD-SCID小鼠成像(左侧组图)。给药后24小时对原位GSC 115成像(右侧组图)。GSC是分离自人胶质瘤患者的人胶质瘤干细胞模型。
图18显示了使用临床3.0T PET/MR，携带U87侧异种移植物的大鼠的T1加权的扫描。在给药前和Gd-DO3A-404给药后24小时对大鼠成像。
图19显示了携带侧U87的大鼠Gd-DO3A-404和Cu-DO3A-404给药后24小时同时的PET/MR图像。将Gd-DO3A-404和64Cu-DO3A-404同时给予携带侧U87的大鼠。使用同时的PET/MR对大鼠成像。箭头指向肿瘤。
具体实施方式
I.概述
应理解，本公开不限于所描述的特定方法、方案、材料和试剂，因为这些可以变化。这里使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的，并不旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅受任何后来提交的非临时申请的限制。
本文和所附权利要求书所用的单数的“一个”、“一种”和“该”包括复数含义，除非文中另有明确说明。同样，术语“一个”(或“一种”)、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可互换使用。术语“包括”及其变化形式不具有限制意义，其中这些术语出现在本说明书和权利要求中。因此，术语“包括”、“包含”、和“含有”可互换使用。
除非另外定义，否则，本文中所使用的所有技术和科学术语都具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。虽然可采用与本文所述类似或等同的任何方法和材料实施或测试本发明，但在此描述的是优选的方法和材料。本文具体提及的所有出版物和专利都通过引用全文纳入本文用于所有目的，包括描述和公开所述出版物报道的可与本发明联合使用的化学物质、设备、统计分析和方法。本说明书引用的所有参考文献都应看作对本领域技术水平的指示。
本文术语仅用来描述实施方式，而不是用于限制本发明整体。除非另有说明，“一个”、“一种”、“所述”和“至少一个”可互换使用，表示一个或超过一个。
本发明包括任何药学上可接受的形式的本文所述的化合物(包括中间体)，包括异构体(例如，非对映异构体和对映异构体)、互变异构体、盐、溶剂合物、多晶型物、前药等。具体地，如果化合物有光学活性，本发明具体包含该化合物的各对映异构体以及这类对映异构体的外消旋混合物。应理解，术语“化合物”包括任何或全部这类形式，无论是否明确说明(虽然有时明确说明是“盐”)。
本文所用的“药学上可接受”表示化合物或组合物或运载体适于向对象给药以实现本文所述的治疗，而就治疗的必要性而言没有不当的有害的副作用。
本文所用术语“有效量”指引发研究人员、兽医、医生或其它临床工作人员期望的对象、组织或细胞的生物学或医学反应的化合物的量或剂量。
本文所用“术语药学上可接受的运载体”包括任何和全部干粉、溶剂、分散介质、包衣、抗细菌剂和抗真菌剂、等渗剂、吸收延迟剂等。药学上可接受的运载体是可用于以本发明的方法给予化合物的目的的物质，其优选是非毒性的，并且可以是固体、液体或气体物质，其另外是惰性的和药学上可接受的，并且与本发明的化合物相容。这类运载体的示例包括但不限于：各种乳糖，甘露醇，油类如玉米油，缓冲剂如PBS、盐水、聚乙二醇、甘油、聚丙二醇、二甲亚砜，酰胺如二甲基乙酰胺，蛋白质如白蛋白，和去污剂如吐温80，单糖和低聚多糖如葡萄糖、乳糖、环糊精和淀粉。
本文所用术语“给予”或“给药”是指向患有待治疗或预防的疾病或病症或具有其风险的对象提供本发明的化合物或药物组合物。
药理学中的给药途径是药物进入体内的途径。给药途径一般可根据施用物质的位置分类。常用的示例可包括口服给药和静脉内给药。也可基于作用靶标的位置对途径进行分类。作用可以是局部的(局部)、肠道(系统范围作用，但通过胃肠道递送)，或胃肠外(全身作用，但通过胃肠道以外的途径递送)，通过吸入的经肺部。
局部给药强化了局部效果，并且将物质直接施用于希望发挥其作用的地方。然而，有时，术语局部可定义为施用于身体的局部区域或身体部分的表面，而不必涉及物质的目标作用，使得该分类相当于基于施用位置的分类的变化形式。在肠道给药中，所需的效果的全身的(非局部)，通过消化道给予物质。在胃肠外给药中，期望的效果是全身性的，并且物质通过除消化道以外的途径给予。
局部给药的非限制性示例可包括：表皮(施用于皮肤上)，例如，过敏试验或典型的局部麻醉，吸入，例如，哮喘药物，灌肠剂，例如，用于肠成像的造影剂，滴眼剂(在结膜上)，例如，用于结膜炎的抗生素，滴耳剂，例如，用于外耳炎的抗生素和皮质类固醇，以及通过体内粘膜的那些。
肠道给药可以是涉及胃肠道的任何部分的给药，并且具有全身性效果。该示例可包括经口(口服)的那些，许多药物是片剂、胶囊或滴剂，通过胃饲管、十二指肠饲管或腹孔的那些，许多药物和肠道营养，以及直肠给予的那些，栓剂中的各种药物。
胃肠外给药的示例可包括静脉内(进入静脉)，例如，许多药物，总肠胃外营养动脉内(进入动脉)，例如，用于治疗血管痉挛的血管扩张药物和用于治疗栓塞的血栓溶解药物，骨内输注(进入骨髓)，肌肉内，大脑内(进入脑实质)，脑室内(进入脑室系统)，鞘内(注射到脊柱管内)和皮下(在皮肤下)。其中，骨内输注在间接静脉渠道中是有效的，因为骨髓直接排入静脉系统中。当静脉途径困难时，骨内输注可偶尔用于急救医疗和儿科中的药物和流体。
本文所用的术语“腹膜内注射”或“IP注射”是指将物质注射到腹膜内(体腔)。与人相比，IP注射更经常应用于动物。通常，当需要大量的血液替代流体时，或者由于低血压或其他问题而不能使用用于静脉内注射的合适血管时，优选IP注射。
II.本发明
在某些方面，本公开涉及用放射性金属同位素标记的烷基磷酸胆碱类似物，用于对象中或生物样品中恶性肿瘤细胞的检测/成像。烷基磷酸胆碱类似物包括螯合放射性金属同位素的螯合部分。
A.用于恶性实体瘤处理的放射性金属同位素
对于本公开的治疗性处理恶性实体瘤的方法，可以将已知发射这样形式的离子化辐射的放射性金属同位素通过螯合作用纳入烷基磷酸胆碱类似物骨架，所述形式的离子化辐射将导致摄取经放射性金属同位素标记的细胞的死亡。在一些实施方式中，放射性金属同位素以这样的形式发射其离子化辐射，所述形式的离子化辐射使对摄取经标记的类似物的细胞外组织的损害最小化。
可以使用的放射性金属同位素的非限制的实例包括：Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212或Th-227。
B.用于恶性实体瘤检测/成像的放射性金属同位素
对于本公开的恶性实体瘤检测/成像方法，可以将已知发射这样形式的辐射的任何放射性金属同位素纳入靶向骨架，所述形式的辐射可以通过常规成像手段容易地检测。“常规成像手段”的非限制性示例包括：伽马射线检测，PET扫描和SPECT扫描。可以使用的放射性金属同位素的非限制性示例包括：Ga-66，Cu-64，Y-86，Co-55，Zr-89，Sr-83，Mn-52，As-72，Sc-44，Ga-67，In-111或Tc-99m。
C.PLE类似物的金属螯合物
公开的结构利用烷基磷酸胆碱运载体骨架。一旦合成，物质必需具有使其适用于注射同时保留肿瘤选择性的制剂性质。金属螯合的PLE类似物的非限制性示例性系列如下(之前描述了其他非限制性示例)。示出的结构包括螯合部分，放射性金属同位素将与螯合部分螯合以产生最终成像或治疗剂。
D.合成示例性M-PLE类似物的方法
提出的化合物1的合成如下所示。合成的第一步与Org Synth,2008,85,10-14中所述相似。该合成始于转化成DO3A tris-Bn酯类的轮环藤宁(cyclen)。然后，该中间物在碱和Pd催化剂存在的情况下与NM404偶联。最终，通过催化的氢化作用去除苄基保护基团。
化合物2的合成如下所示。其开始于用3-(溴-丙-1-炔基)-三甲基硅烷烷基化的DO3A tris-Bn酯。烷基化后，三甲基硅烷基基团被去除，并且中间物乙炔通过Sonogashira反应与NM404偶联。苄基基团被去除，并将三键在合成的最后步骤中同时氢化。
化合物5和6可以由相同的前体，DTPA二酐和18-对-(3-羟乙基-苯基)-十八烷基磷酸胆碱以下述方案合成。
可以类似的方式合成NOTA-NM404偶联物。NOTA-NM404偶联物7的一个示例：
E.剂型和给药方法
任何给药途径都可以适用于向对象给予公开的烷基磷酸胆碱类似物。在一个实施方式中，所公开的烷基磷酸胆碱类似物可以通过静脉内注射给予对象。在另一个实施方式中，所公开的烷基磷酸胆碱类似物可以通过任何其他合适的全身递送方式给予对象，例如肠胃外、鼻内、舌下、直肠或透皮给药。
在另一个实施方案中，所公开的烷基磷酸胆碱类似物可以通过鼻腔系统或通过例如吸入口给予对象。
在另一个实施方案中，所公开的烷基磷酸胆碱类似物可以通过腹膜内注射或IP注射给予对象。
在某些实施方案中，所公开的烷基磷酸胆碱类似物可以作为药学上可接受的盐提供。然而，其他盐也可用于制备烷基磷酸胆碱类似物或其药学上可接受的盐。合适的药学上可接受的盐包括但不限于酸加成盐，其可通过例如混合烷基磷酸胆碱类似物的溶液与药学上可接受的酸的溶液来形成，所述酸例如盐酸、硫酸、甲磺酸、富马酸混合而形成、马来酸、琥珀酸、乙酸、苯甲酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、碳酸或磷酸。
当所述烷基磷酸胆碱类似物具有至少一个不对称中心时，其可因此以对映异构体存在。当公开的烷基磷酸胆碱类似物具有两个或更多个不对称中心时，它们可另外作为非对映异构体存在。应理解，所有这些异构体及其任何比例的混合物都包括在本发明的范围内。
本发明还包括使用包含一种或多种所公开的烷基磷酸胆碱类似物的药物组合物与药学上可接受的运载体的方法。优选地，这些组合物是单位剂型，例如片剂、丸剂、胶囊、粉末剂、颗粒剂、无菌胃肠外溶液或混悬剂、计量气溶胶或液体喷雾剂、滴剂、安瓿、自动注射器装置或栓剂；用于胃肠外、鼻内、舌下或直肠给药、或通过吸入或吹入给药。
为制备固体组合物如片剂，将主要活性成分与药学上可接受的运载体如常规压片成分如玉米淀粉、乳糖、蔗糖、山梨糖醇、滑石粉、硬脂酸、硬脂酸镁、磷酸二钙或树胶，以及其他药学稀释剂如水进行混合，以形成包含本发明化合物或其药学上可接受的盐的均质混合物的固体预配制组合物。述及这些预配制组合物是均质时，指活性成分均匀分散在整个组合物中，使组合物可容易地再细分成相等的有效剂型如片剂、丸剂和胶囊。然后固体预制组合物再细分成上述类型的单位剂型，含0.1-500mg本发明的活性成分。典型单位剂型含1-100mg，例如1、2、5、10、25、50或100mg活性成分。可以将新组合物的片剂或丸剂包衣或以另行复合，以提供具有延长作用优点的剂量。例如，片剂或丸剂可包含内部剂量和外部剂量组分，后者包封前者。两种组分可由肠衣层分离，阻止胃内崩解并允许内部组分原封不动地通过十二指肠或延迟释放。多种材料可用于此类肠衣层或包衣，这些材料包括各种聚合酸以及聚合酸与诸如虫胶、十六醇和醋酸纤维素等材料的混合物。
口服或注射给予的可掺有烷基磷酸胆碱类似物的液体形式包括：用糖浆适当调味的水性溶液剂；水性或油性悬液；和用食用油调味的乳剂，所述食用油包括棉籽油、芝麻油、椰子油或花生油，以及酏剂和类似的药用载剂。水性悬液合适的分散剂或助悬剂包括合成和天然树胶如西黄蓍胶、阿拉伯胶、藻酸盐、葡聚糖、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮或明胶。
当以药物可注射剂量的形式配制时，所公开的烷基磷酸胆碱类似物特别有用，包括与可注射运载体系统组合。如本文所用，可注射和输注剂型(即胃肠外剂型)包括但不限于脂质体注射剂或脂双层载剂，其具有将活性药物包封在内的磷脂。注射剂包括胃肠道外使用的无菌制备物。
UPS定义了5种不同类别的注射剂：乳液、脂质、粉末、溶液和悬液。乳液注射剂包括包含用于胃肠道外给予的无菌无热源制备物的乳液。用于溶液注射的脂质复合物和粉末是无菌制备物，旨在重建成溶液供胃肠外使用。悬液注射的粉末是无菌制备物，旨在重建成悬液供胃肠外使用。用于脂质体悬液注射的冻干粉末是无菌冷冻干燥制备物，旨在重建后供胃肠外使用，其制备方式允许纳入脂质体，例如具有磷脂的脂双层载剂，由此将活性药物包封在脂双层内或水性空间中，从而可在重建后形成制剂。用于溶液注射剂的冻干粉末为通过冻干(“冷冻干燥”)制备的用于溶液的剂型，过程涉及在极低压下从冷冻状态的产物中去除水分，随后加入液体产生在所有方面均符合注射要求的溶液。经冻干用于悬液注射的粉末是液体制备物，旨在胃肠外使用，其包含悬浮于合适的液体介质中的固体，且其在所有方面符合无菌悬液的要求，从而通过冻干制备用于悬液的药用试剂。溶液注射剂涉及液体制备物，其包含一种或多种溶解于适合注射的合适溶剂或相互混溶的溶剂混合物中的药物物质。
溶液浓缩注射剂涉及用于胃肠道外使用的无菌制备物，在加入合适的溶剂时生成在所有方面均符合注射要求的溶液。悬液注射剂涉及(适合注射的)液体制备物，其包含分散于液相中的固体颗粒，所述颗粒是不溶性的，油相分散于水相或反之。悬液脂质体注射剂是(适合注射的)液体制剂，其以形成脂质体(一种脂双层载剂，通常含有用于将活性药物包封在脂双层内或水性空间中的磷脂)的方式具有分散在整个水相中的油相。悬液超声注射剂是(适合注射的)液体制备物，其包含分散于水相中的固体颗粒，颗粒因此不可溶。此外，在气体从悬液中冒泡时，可对该产物进行超声处理，使得固体颗粒形成微球。
胃肠外运载体系统包括一个或多个药学上合适的赋形剂，如溶剂或共溶剂、增溶剂、润湿剂、悬浮剂、增稠剂、乳化剂、螯合剂、缓冲剂、pH调节剂、抗氧化剂、还原剂、抗菌防腐剂，膨胀剂、保护剂、张力调节剂和特殊的添加剂。
提供以下实施例仅用于说明目的，并非旨在以任何方式限制本发明的范围。事实上，除了本文所示和所述的那些以外，本发明的各种修改对于本领域技术人员而言从前面的描述和以下实施例将变得显而易见，并落入所附权利要求的范围内。
III.实施例
小结：
在实施例1中，我们提供了同样发现用于合成螯合类似化合物的放射性金属同位素的示例性合成。
在实施例2中，我们证明了，具有螯合剂的和取代NM404碘部分的螯合的金属的类似物(Gd-DO3A-404)被实体瘤组织摄取(并且可以在其中进行成像)，因此提供了用于将公开的金属螯合物用作TRT和/或成像物质的概念的证明。
在实施例3中，我们扩展了实施例2的结果以证明Gd-DO3A-404在2个不同的肿瘤模型中的摄取动力学和肿瘤靶向能力。
在实施例4中，我们报告了Gd-DO3A-404的体内生物分布数据。
在实施例5中，我们证明了留在NM404靶向部分中的Gd-DO3A-404的肿瘤靶向性质。具体地，我们比较了Gd-DO3A-404的肿瘤摄取和保留数据与使用DOTA螯合的Gd3+ 获得的相同的数据。
在实施例6中，我们证明了原位成胶质细胞瘤模型中的Gd-DO3A-404摄取。
在实施例7中，我们公开了将Gd-DOA-404给予侧A549异种移植小鼠后的生物分布数据。
在实施例8中，我们证明了三阴性乳腺癌模型中的Gd-DO3A-404摄取。
在实施例9中，我们证明了2个原位异种移植模型中的Gd-DO3A-404摄取。
在实施例10中，我们证明了钆螯合Gd-DO3A-404(作为MRI造影剂)和铜放射性核素Cu-64螯合的64Cu-DO3A-404(作为PET造影剂)的同时摄取和成像(PET和MRI)。
实施例1：合成金属螯合的DO3A-404。
在本实施例中，我们显示了用于合成一个示例性的磷脂螯合物Gd-DO3A-404的合成方案。纳入各种放射性同位素的类似物可以相似的方式合成，其中，讨论的放射性同位素取代Gd。
用于合成Gd-DO3A-404的方案(公开的放射性金属同位素可以取代Gd)：
实施例2：概念的体内成像证据
在本实施例中，我们使用Gd-DO3A-404作为MRI造影剂证明了成功的肿瘤体内MRI成像。数据证明，骨架磷脂和螯合剂被实体瘤摄取并保留，这证明如本文所公开的纳入各种放射性金属的这类螯合物将展现出相似的性质。
为了对Gd-DO3A-404物质的肿瘤摄取进行概念验证体内成像，对具有侧A549肿瘤(非小细胞肺癌)异种移植的无胸腺裸小鼠进行扫描。Gd-DO3A-404物质(2.7mg)经由尾静脉注射递送。麻醉小鼠，并在给予造影剂前以及在递送造影剂1、4、24、48和72小时后进行扫描。在具有体积正交线圈的4.7T瓦里安(Varian)临床前MRI扫描仪上进行成像。以下述脉冲序列参数使用快速自旋回在所有成像时间点上获得T1加权的图像：重复时间(TR)＝206ms，回波间隔＝9ms，回声列长度＝2，有效回波实践(TE)＝9ms，10平均值，具有40x40mm2视野，192x192基质，10切片各自厚度1mm。
如图2所示，肿瘤的MRI成像在注射后27小时显著地增强
这些结果证明，本公开所公开的金属螯合的类似物维持了烷基磷酸胆碱类似物的差异性摄取和保留。因此，公开的金属螯合物可以容易地应用于临床治疗和成像应用。
实施例3：多个肿瘤模型中的体内癌症成像
在实施例2的本扩展中，我们使用Gd-DO3A-404作为MRI造影剂在2个不同的侧面肿瘤类型中证明了选择性摄取和体内MRI成像。
为了在人癌症的啮齿动物模型中测试摄取和保留，在小鼠中建立A549(人非小细胞肺癌，NSCLC)和U87(人胶质瘤)两种不同癌症类型的侧异种移植。各组N＝3。对于造影前图像，获得腹部和肿瘤的T1-W图像(图4；最左侧两幅图)和肿瘤的T1地图。
在时间零点(“对照”)，将2.5mg的Gd-DO3A-404(约12mmol/kg体重)通过静脉注射递送到小鼠中。在造影前和造影后1小时至7天的不同时间点(1小时、24小时、48小时、3天、4天和7天)扫描动物。获取各时间点肿瘤的T1图，以及肿瘤和腹部的T1加权图像(参见图3和4)。
在NSCLC模型中，Gd-DO3A-404摄取不是立即的，并且在造影后24-48小时达到最大值(图3)。该摄取维持了数天(图4)。在U87模型中，摄取更加快速(递送后1小时就可以观察到；参见图3)并且似乎达到较高水平并且维持较长的一段时间(参见图4)。
这些观测结果通过定量的数据确定，其中Gd-DO3A-404递送后，肿瘤与肌肉T1-加权信号比大约加倍(图5)。相比A549肿瘤，U87肿瘤中肿瘤信号中的增加更快且更持久。如图6所示，两种肿瘤类型的R1弛豫速率在造影后48小时显著地增强。
在公开的金属螯合物中，使用放射性金属螯合物，而非钆。然而，结构的其余部分，包括靶向肿瘤的磷脂部分和螯合剂读取自(read)已公开的金属螯合物。因此，该结果证明，本公开所公开的金属螯合的类似物维持了多种肿瘤类型中烷基磷酸胆碱类似物的差异性摄取和保留。相应地，公开的金属螯合物将能够用于临床治疗和成像应用。
实施例4：使用MRI以确定Gd-DO3A-404的体内生物分布
在本实施例中，我们在给予造影剂后(参见实施例3)确定了Gd-DO3A-404的体内生物分布。在进行实施例4所述实验的周期期间，我们还在小鼠的腹部中获得了T1-加权的扰相梯度(SPGR)图像，以观测生物分布。经成像的腹部截面包括心肌(图7-11，顶图)、肝(图7-11，中图)和肾(图7-11，底图)。图像示出了造影前(图7)，以及造影后1小时(图8)、24小时(图9)、4天(图10)和7天(图11)。
在心肌和血液汇集中，Gd-DO3A-404造影剂循环约多至一天，在这之后观测到的任何信号是由于保留，而不是来自进一步的摄取。在肝和肾中，Gd-DO3A-404造影剂随时间推移而彻底清除，更快速的清除通过肝发生，而延长的清除通过肾发生。值得注意的是，Gd-DO3A-404造影剂展现P-动力学概况，包括与相关的烷基磷酸胆碱类似物相似的肝胆排泄。
实施例5：Gd-DO3A-404靶向部分促进肿瘤选择性和持续的摄取
在本实施例中，我们证明了在肿瘤组织中选择性摄取和保留Gd-DO3A-404事实上通过靶向肿瘤的磷脂部分(“404”部分；参见图1)促进，而不是通过钆金属或其螯合剂。相应地，本实施例证明了有效的肿瘤靶向剂不限于具有特定螯合剂或金属离子的那些，只要它们包括公开的靶向肿瘤的磷脂部分。
为了验证摄取和保留是由于“404”部分的靶向，我们使用各自相同的摩尔数直接比较了在相同的肿瘤模型(具有侧U87肿瘤的小鼠)中的Gd-DO3A-404的摄取与螯合DOTA的Gd3+ 的摄取以及成像方案。如图12所示，的摄取和清除比Gd-DO3A-404的摄取和清除快得多。
然后我们定量肿瘤与肌肉比，并将其与基线扫描相比较。如图13所示，相较于Gd-DO3A-404，摄取较不显著，显著性仅出现在几个早期时间点。
这些结果显示了，Gd-DO3A-404的磷脂靶向部分(404部分)负责所观察到的选择性肿瘤摄取和保留，而不是螯合剂和螯合的金属(Gd-DO3A部分)。因此，可以使用各种不同的螯合部分和螯合的金属，而不会影响公开的螯合物的选择性肿瘤摄取和保留性质。
实施例6：原位胶质瘤模型中Gd-DO3A-404的脑瘤摄取
在本实施例中，我们证明了处于较高剂量的Gd-DO3A-404可以通过血-脑屏障以成功靶向脑肿瘤组织。
为了研究Gd-DO3A-404原位检测肿瘤和转移的用途，尤其是在脑中的用途，我们使用注射到脑中的癌症干细胞创建了原位成胶质细胞瘤模型。为了产生模型，小鼠的脑被注射来自原位成胶质细胞瘤干细胞系12.6的细胞。在足够的肿瘤生长后，以T2-加权的MRI监测，我们对造影前和递送2个不同剂量的Gd-DO3A-404(2.5或3.7mg；约0.12-0.18mmole/kg)的对象(24-72小时)进行成像。
在用于侧异种移植物的较低剂量时，没有观测到脑摄取(参见图14，上组图)。因为该较低递送的剂量相对较低(处于临床设置中每kg体重递送的相同的量级)，我们增加了针对另一组动物的剂量。在该组中，我们在一个对象中观测摄取(图14，底图)。该结果表明，血-脑屏障(BBB)在脑肿瘤摄取中起作用，并且剂量可以经“调整”以促进造影剂通过BBB的通道。
实施例7：侧A549异种移植小鼠中Gd-DO3A-404的体内生物分布数据
在实施例4的本扩展中，我们在给予Gd-DO3A-404后进一步检验了Gd-DO3A-404的体内生物分布。具体地，Gd-DO3A-404给予72小时后，在携带侧A549的小鼠中测量组织生物分布。处死裸无胸腺小鼠，灌注并收集组织，并且通过高分辨率(磁性-部分)电感藕合等离子体质谱(SF-ICPMS)对Gd进行定量，n＝3只小鼠。
如图15所示，Gd-DO3A-404选择性地被肿瘤组织摄取，再次证明公开的烷基磷酸胆碱类似物对于肿瘤组织的靶向递送的适合性。
实施例8：三阴性乳腺癌模型中Gd-DO3A-404的摄取
在本实施例中，我们证明了Gd-DO3A-404对乳腺癌组织的成功靶向。
在给药前和Gd-DO3A-400给药后24小时和48小时对α-β结晶过表达小鼠(三阴性乳腺癌模型)进行MR成像(n＝4)。如图16所示，在48小时内造影剂被乳腺癌组织摄取并且被定位于乳腺癌组织。
本实施例显示，公开的烷基磷酸胆碱金属螯合物可以用于靶向各种实体瘤组织。
实施例9：原位模型中Gd-DO3A-404的摄取
在本实施例中，我们在两种不同的原位异种移植模型中证明了Gd-DO3A-404的成功靶向。
给药前，Gd-DO3A-404给药后24小时和48小时对具有原位U87异种移植物的NOD-SCID小鼠成像。如图17所示(左侧组图)，造影剂被肿瘤组织差异性地摄取(参见箭头)。
Gd-DO3A-404给药后24小时对原位GSC 115成像。GSC是分离自人胶质瘤患者的人胶质瘤干细胞模型。如图17所示(右侧组图)，造影剂被肿瘤组织差异性地摄取(参见箭头)。
本实施例显示，公开的烷基磷酸胆碱金属螯合物可以用于靶向各种实体瘤组织。
实施例10：同时的PET/MR成像证明肿瘤被Gd-DO3A-404和64Cu-DO3A-404靶向
在本实施例中，我们证明了Gd-DO3A-404和64Cu-DO3A-404作为肿瘤靶向造影剂的成功使用(Gd-DO3A-404用于MRI，而64Cu-DO3A-404用于同时的PET成像)。
使用临床Pet/MRI扫描仪进行同时的成像。64Cu-DO3A-404具有与Gd-DO3A-404相同的结构，除了64Cu(正电子发射放射性核素)与螯合部分螯合，而不是Gd。合成64Cu-DO3A-404(并且可以使用本文所公开的方法合成；参见，例如，实施例1)。将64Cu-DO3A-404和Gd-DO3A-404螯合物同时注射到具有侧U87(人胶质瘤)异种移植的大鼠中。
使用临床3.0T PET/MR获得U87侧异种移植物的T1加权的扫描。在给药前和Gd-DO3A-404给药后24小时对大鼠成像。所得MR图像证明Gd-DO3A-404造影剂的选择性肿瘤摄取(图18；箭头显示肿瘤位置)。
获得携带侧U87的大鼠在Gd-DO3A-404(MRI造影剂)和64Cu-DO3A-404(PET造影剂)同时给予后24小时的同时PET/MR扫描。如图19所示，融合的T1加权的MR和PET图像显示了侧部和腹部中造影和活性的良好的共定位(箭头指向肿瘤)。肿瘤在T1和T2图像中增强(图19)。此外，同时的PET扫描证明，64Cu-DO3A-404PET造影剂的肿瘤摄取(图19)，验证了将具有放射性金属取代Gd的本公开的螯合物用于肿瘤成像(如PET成像)和放射疗法应用中的概念。
总言之，这些实施例证明，如本文所公开的包括适当肿瘤靶向磷脂部分的放射性金属螯合物将证明多个癌症类型中的选择性摄取和保留。这类螯合物将促进癌症和转移的检测、表征和分级得到改善。此外，这类物质可以用于靶向实体瘤的放射疗法，其中，这类物质被选择性地摄取和保留。
本领域的技术人员通过考虑说明书和实施本文所述的发明，将会明显看出本发明的其他实施方式和应用。基于任何原因在本文中引用的所有参考文献，包括所有的杂志文献和美国/外国专利和专利申请，都通过引用具体并全文纳入本文。应理解本发明并不限于本文说明和描述的具体试剂、制剂、反应条件等，但还包括在以下权利要求范围内的其修饰形式。

Claims (53)

1.一种用具有下式的化合物或其盐：
其中：
R1包含与金属原子螯合的螯合剂，其中所述金属原子是半衰期大于或等于4小时的正电子或单光子发射金属同位素，或半衰期大于6小时并小于30天的α、β或俄歇发射金属同位素；
a是0或1；
n是12-30的整数；
m是0或1；
Y选自：-H，-OH，-COOH，-COOX，-OCOX和–OX，其中X是烷基或芳烷基；
R2选自：-N+H3，-N+H2Z，-N+HZ2和-N+Z3，其中各Z独立地是烷基或芳基烷基；和
b是1或2。
2.如权利要求1所述的化合物，其中，所述金属原子是半衰期大于或等于4小时的正电子或单光子发射金属同位素。
3.如权利要求2所述的化合物，其中，所述金属同位素选自：Ga-66，Cu-64，Y-86，Co-55，Zr-89，Sr-83，Mn-52，As-72，Sc-44，Ga-67，In-111和Tc-99m。
4.如权利要求1所述的化合物，其中，所述金属原子是半衰期大于6小时并小于30天的α、β或俄歇发射金属同位素。
5.如权利要求4所述的化合物，其中，所述金属同位素选自：Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212和Th-227。
6.如权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中，所述螯合剂选自1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸(DO3A)及其衍生物；1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4-二乙酸(NODA)及其衍生物；1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸(NOTA)及其衍生物；1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)及其衍生物；1,4,7-三氮杂环壬烷,1-戊二酸-4,7-二乙酸(NODAGA)及其衍生物；1,4,7,10-四氮杂环癸烷,1-戊二酸-4,7,10-三乙酸(DOTAGA)及其衍生物；1,4,8,11-四氮杂环十四烷-1,4,8,11-四乙酸(TETA)及其衍生物；1,4,8,11-四氮杂双环[6.6.2]十六烷-4,11-二乙酸(CB-TE2A)及其衍生物；二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)，其二酯，及其衍生物；2-环己基二亚乙基三胺五乙酸(CHX-A”-DTPA)及其衍生物；去铁胺(DFO)及其衍生物；1,2-[[6-羧基吡啶-2-基]甲基氨基]乙烷(H2dedpa)及其衍生物；和DADA及其衍生物。
7.如权利要求1-6中任一项所述的化合物，其中，a是1(脂肪族芳基-烷基链)。
8.如权利要求1-6中任一项所述的化合物，其中，a是0(脂肪族烷基链)。
9.如权利要求1-8中任一项所述的化合物，其中，m是1(酰基磷脂系列)。
10.如权利要求9所述的化合物，其中，n是介于12和20之间的整数。
11.如权利要求9或10所述的化合物，其中，Y是-OCOX，-COOX或-OX。
12.如权利要求11所述的化合物，其中，X是-CH2CH3或-CH3。
13.如权利要求1-8中任一项所述的化合物，其中，m是0(烷基磷脂系列)。
14.如权利要求1-13中任一项所述的化合物，其中，b是1。
15.如权利要求1-14中任一项所述的化合物，其中，n是18。
16.如权利要求1-15中任一项所述的化合物，其中，R2是-N+Z3。
17.如权利要求16所述的化合物，其中，各Z独立地是-CH2CH3或-CH3。
18.如权利要求17所述的化合物，其中，各Z是-CH3。
19.如权利要求1-18中任一项所述的化合物，其中，所述与金属原子螯合的螯合剂选自：
20.如权利要求1-8或12-19中任一项所述的化合物，其中，所述化合物选自：
其中，所选化合物与所述金属原子螯合。
21.一种组合物，包含权利要求1-9中任一项所述的化合物和药学上可接受的运载体。
22.如权利要求1-20中任一项所述的化合物，用于对癌症或癌细胞成像。
23.如权利要求1-20中任一项所述的化合物，用于治疗癌症。
24.如权利要求1-20中任一项所述的化合物，所述化合物用于制备药物，所述药物用于治疗癌症或对癌症成像。
25.一种在对象中治疗癌症的方法，包括向患有癌症的对象给予有效量的权利要求1-20中任一项所述的化合物，其中，金属原子是半衰期大于6小时并小于30天的α、β或俄歇发射金属同位素；
由此在对象中成功治疗癌症。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述金属同位素选自：Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212和Th-227。
27.如权利要求25或26所述的方法，其中，所述化合物通过肠胃外、鼻内、舌下、直肠或经皮递送给予。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述化合物为静脉内给予。
29.如权利要求25-28中任一项所述的方法，其中，所述对象是人。
30.如权利要求25-29中任一项所述的方法，其中，被治疗的所述癌症是成人实体瘤或小儿实体瘤。
31.如权利要求30所述的方法，其中，所述癌症选自：黑色素瘤，神经母细胞瘤，肺癌，肾上腺癌，结肠癌，结直肠癌，卵巢癌，前列腺癌，肝癌，皮下癌，鳞状细胞癌，肠癌，成视网膜细胞瘤，宫颈癌，胶质瘤，乳腺癌，胰腺癌，尤因肉瘤，横纹肌肉瘤，骨肉瘤，视网膜母细胞瘤，肾母细胞瘤和小儿脑肿瘤。
32.一种用于抑制恶性细胞增殖或生长的方法，包括将一个或多个恶性细胞与有效量的权利要求1-20中任一项所述的化合物接触，其中，金属原子是半衰期大于6小时并小于30天的α、β或俄歇发射金属同位素；
由此抑制所述恶性细胞的生长或增殖。
33.如权利要求32所述的方法，其中，所述金属同位素选自：Lu-177，Y-90，Ho-166，Re-186，Re-188，Cu-67，Au-199，Rh-105，Ra-223，Ac-225，As-211，Pb-212和Th-227。
34.如权利要求32或33中任一项所述的方法，其中，所述方法在体内、离体或体外进行。
35.如权利要求32-34中任一项所述的方法，其中，所述恶性细胞是成人实体瘤细胞或小儿实体瘤细胞。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述恶性细胞选自：黑色素瘤细胞，神经母细胞瘤细胞，肺癌细胞，肾上腺癌细胞，结肠癌细胞，结直肠癌细胞，卵巢癌细胞，前列腺癌细胞，肝癌细胞，皮下癌细胞，鳞状细胞癌细胞，肠癌细胞，成视网膜细胞瘤细胞，宫颈癌细胞，胶质瘤细胞，乳腺癌细胞，胰腺癌细胞，尤因肉瘤细胞，横纹肌肉瘤细胞，骨肉瘤细胞，视网膜母细胞瘤细胞，肾母细胞瘤细胞和小儿脑肿瘤细胞。
37.一种在生物样品中对一个或多个癌细胞进行检测或成像的方法，包括：
(a)将所述生物样品与权利要求1-20中任一项所述的化合物接触，其中金属原子是半衰期大于或等于4小时的正电子或单光子发射金属同位素，由此所述化合物被所述生物样品内的恶性实体瘤细胞差异性地摄取；和
(b)鉴定所述生物样品内发射所述金属同位素特征性信号的个体细胞或区域，由此检测一个或多个癌细胞或对一个或多个癌细胞成像。
38.如权利要求37所述的方法，其中，所述金属同位素选自：Ga-66，Cu-64，Y-86，Co-55，Zr-89，Sr-83，Mn-52，As-72，Sc-44，Ga-67，In-111和Tc-99m。
39.如权利要求37或38所述的方法，其中，鉴定所述生物样品内发射所述金属同位素特征性信号的个体细胞或区域的步骤通过正电子发射断层扫描(PET)成像或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像或γ相机平面成像来进行。
40.如权利要求37-39中任一项所述的方法，其中，所述生物样品为对象的局部或整体。
41.如权利要求37-40中任一项所述的方法，其中，所述生物样品获自对象。
42.如权利要求40或41所述的方法，其中，所述对象是人。
43.如权利要求37-42中任一项所述的方法，其中，所述癌细胞是成人实体瘤细胞或小儿实体瘤细胞。
44.如权利要求43所述的方法，其中，所述癌细胞选自：黑色素瘤细胞，神经母细胞瘤细胞，肺癌细胞，肾上腺癌细胞，结肠癌细胞，结直肠癌细胞，卵巢癌细胞，前列腺癌细胞，肝癌细胞，皮下癌细胞，鳞状细胞癌细胞，肠癌细胞，成视网膜细胞瘤细胞，宫颈癌细胞，胶质瘤细胞，乳腺癌细胞，胰腺癌细胞，尤因肉瘤细胞，横纹肌肉瘤细胞，骨肉瘤细胞，视网膜母细胞瘤细胞，肾母细胞瘤细胞和小儿脑肿瘤细胞。
45.一种诊断对象中癌症的方法，所述方法包括进行权利要求37-44中任一项所述的方法，其中生物样品获自对象的局部或整体，由此，如果癌症细胞被检测到或成像，那么所述对象被诊断为患有癌症。
46.如权利要求45所述的方法，其中，所述被诊断的癌症是成人实体瘤或小儿实体瘤。
47.如权利要求46所述的方法，其中，所述癌症选自：黑色素瘤，神经母细胞瘤，肺癌，肾上腺癌，结肠癌，结直肠癌，卵巢癌，前列腺癌，肝癌，皮下癌，鳞状细胞癌，肠癌，成视网膜细胞瘤，宫颈癌，胶质瘤，乳腺癌，胰腺癌，尤因肉瘤，横纹肌肉瘤，骨肉瘤，视网膜母细胞瘤，肾母细胞瘤和小儿脑肿瘤。
48.一种监测人对象中癌症疗法的效力的方法，所述方法包括在生物样品上于两个或更多个不同时候进行权利要求37-47中任一项所述的方法，其中所述生物样品获自对象的局部或整体，由此，所述两个或更多个不同时候的金属同位素信号特征强度之间的变化与所述癌症疗法的效力关联。
49.如权利要求48所述的方法，其中，被监测的所述癌症疗法是化学疗法或放射疗法。
50.一种治疗对象中癌症的方法，所述方法包括进行权利要求37-47中任一项所述的方法，和将外部放射疗法射束导向所述对象内已鉴定的个体细胞或区域，其中生物样品是对象的局部或整体。
51.权利要求1-20中任一项所述的化合物的用途。
52.权利要求1-20中任一项所述的化合物在对组织进行成像中的用途。
53.权利要求1-20中任一项所述的化合物在癌症治疗中的用途。
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