CN110997068A - 用于成像和放射疗法的经放射标记的荧光parp抑制剂 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及式I和II的化合物，其中R1‑R20和FL在本文中定义。还提供了如下方法：使α‑辐射靶向聚(ADP‑核糖)聚合酶1(PARP‑1)酶表达、减少癌细胞增殖、减少癌细胞增殖、检测完整且具有酶活性的聚(ADP‑核糖)聚合酶1(PARP‑1)酶表达、检测受试者组织样品中的PARP‑1酶表达、监测受试者的癌症治疗，或检测受试者的PARP‑1接受性癌症。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月24日提交的美国临时专利申请第62/510,605号的权益，其公开内容通过引用并入本文。
政府权利
本发明是在政府支持下、依据国家卫生研究院(National Institutes ofHealth)授予的授权号CA138835和CA17494以及能源部(Department of Energy)授予的授权号DE-SC0012476完成。政府拥有本发明的某些权利。
技术领域
本发明涉及用于癌症治疗和成像的化合物。
背景技术
聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)抑制剂适用于主要靶向PARP-1酶的抗癌疗法。PARP-1是一种酶，其催化ADP-核糖(PAR)部分的聚合物共价连接到其自身和其目标蛋白上。此表观遗传功能用于多种生物学途径，包括DNA损伤反应、转录、细胞周期、细胞死亡、氧化还原平衡和炎症。在多种癌症中，PARP-1的表达和活性频繁调节异常，因此其已成为癌症疗法的新药目标。
PARP抑制仅在具有相关基因突变的癌症患者亚群中有效，例如乳癌。因此，PARP抑制仅在相对较低百分比的具有BRCA1突变的患者中有效。因此，本领域中长期需要治疗癌症的替代化学疗法。
发明内容
在一些实施例中，本公开提供了式(I)化合物或其药学上可接受的盐，其中R1-R10在本文中定义。
在其它实施例中，本公开提供了使α-辐射靶向受试者中的聚(ADP-核糖)聚合酶1(PARP-1)酶表达的方法，其包括向受试者施用式(I)化合物。
在其它实施例中，本公开提供了减少癌细胞增殖的方法，包含使所述细胞与式(I)化合物接触。
在又其它实施例中，本公开提供了式II化合物或其药学上可接受的盐，其中R11至R20和FL在本文中定义。
在仍其它实施例中，本公开提供了包含式(I)化合物、式(II)化合物或其组合和药学上可接受的载体的组合物。
在其它实施例中，本公开提供了使用式(II)化合物检测完整且具有酶活性的聚(ADP-核糖)聚合酶1(PARP-1)酶表达的方法。
在其它实施例中，本公开提供了使用一种或多种式(II)化合物检测组织样品中的PARP-1酶表达的方法。
在其它实施例中，本公开提供了使用一种或多种式(II)化合物监测受试者的癌症治疗的方法。
在又另外的实施例中，本公开提供了使用一种或多种式(II)化合物检测受试者的PARP-1接受性癌症的方法。优选地，癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌或乳癌。
在其它实施例中，本公开提供1-(4-(3,3,4,4-四甲基-1λ3,2,5-硼杂二氧杂环戊烷-1-基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮。
在其它实施例中，本公开提供使用式(III)化合物制备式(I)化合物的方法：
附图说明
结合附图阅读时，将进一步理解本申请。为了说明主题，在附图中示出了主题的示例性实施例；然而，本公开的主题不限于所公开的特定组成、方法、装置和系统。另外，附图不一定按比例绘制。
图1是说明在反向竞争抑制分析中化合物1对PARP-1的结合亲和力随浓度变化的图。解离常数Kd观测值是0.1nM。
图2显示了211At-化合物1的细胞毒性。图2A说明了211At-化合物1的细胞毒性在体外具有PARP-1特异性。图2B说明211At-化合物1在浓度低于引起PARP抑制的药理学浓度的情况下具有细胞毒性。
图3显示了211At-化合物1治疗驱动的PARP-1目标扩增。图3A说明211At-化合物1以剂量依赖性方式引起DNA损伤。DNA损伤导致PARP-1上调，这是211At-化合物1的目标，因此引起治疗驱动的目标扩增。
图4显示治疗驱动的目标扩增，其图示了当用211At-化合物1处理细胞时，DNA损伤标志物磷酸化-H2A.X和PARP-1相较于对照组均出现正线性增加。
图5显示211At-化合物1引起DNA双链断裂。磷酸化激活ATM和H2A.X意味着DNA双链断裂。211At-化合物1使得双链断裂比对照组增加98％。
图6显示211At-化合物1DNA损伤使得细胞停滞在G2M，这与DNA损伤疗法一致。
图7显示211At-化合物1靶向体内肿瘤。生物分布研究揭示，在2小时时，大多数正常器官的肿瘤与组织比率更高。离体放射自显影证实了体内生物分布结果，显示在2小时时肿瘤与肌肉比率很高。总而言之，该数据证实与正常组织相比，211At-化合物1优先定位于肿瘤中。
图8显示211At-化合物1显示体内剂量依赖性功效。单剂量疗法显示出剂量依赖性功效。用15或30μCi的211At-化合物1治疗患有异种移植神经母细胞瘤肿瘤的动物。两种剂量均使得肿瘤再生长和进展延迟，并且改善了总生存率。
图9显示了治疗驱动的体内目标扩增的潜在益处。分次治疗(4次剂量，每次剂量10μci)使得肿瘤完全消退，并通过治疗驱动的目标扩增激活PARP-1表达。直到研究结束，治疗过的治疗动物均未显示任何肿瘤生长迹象。
图10显示了治疗驱动的体内目标扩增。211At-化合物1治疗引起微小残留病中所示的PARP-1上调。
具体实施方式
在本公开中，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数个提及物，并且除非上下文另有明确说明，否则对特定数值的提及至少包括该特定值。因此，例如，对“材料”的提及是对本领域技术人员已知的此类材料和其等效物中的至少一种的提及等等。
当使用描述符“约”近似表示数值时，将理解特定值形成另一实施例。通常，术语“约”的使用表示近似值，所述近似值可以根据所公开的主题寻求获得的期望特性而变化，并且应基于其功能，在其所用的特定上下文中进行解释。本领域技术人员将能够按照常规对其进行解释。在某些情况下，用于特定值的有效数字的个数可以是确定词语“约”的程度的一种非限制性方法。在其它情况下，可以使用一系列值中所用的渐变来确定每个值可用于术语“约”的预期范围。在存在的情况下，所有范围都是包括性的和可组合的。即，提及以范围表示的值包括该范围内的每个值。
术语“烷基”是指具有1至6个碳原子(例如1、2、3、4、5或6个碳原子)的脂族基团并且包括例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。烷基可以任选地被一个、两个或三个选自以下的取代基取代：卤基(F、Cl、Br或I，优选F)、-OH、-OC1-C6烷基、-CN、-NH2、-NH(C1-C6烷基)或-NH(C1-C6烷基)2。
术语“环烷基”是指具有3至8个碳原子(例如3、4、5、6、7或8个碳原子)的环状脂肪族，并且包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基。环烷基可以任选地被一个、两个或三个选自以下的取代基取代：卤基(F、Cl、Br或I，优选F)、-OH、-OC1-C6烷基、-CN、-NH2、-NH(C1-C6烷基)或-NH(C1-C6烷基)2。
如本文所用，术语“卤素”是指Cl、Br、F或I基团。
术语“芳基”是指6-15元单价双环或三环烃环系统，包括桥连、螺接和/或稠合环系统，其中至少一个环是芳香族。芳基可包含6个(即，苯基)或约9至约15个环原子，例如6个(即，苯基)或约9至约11个环原子。在某些实施例中，芳基包括但不限于萘基、茚满基、茚基、蒽基、菲基、芴基、1,2,3,4-四氢萘基、6,7,8,9-四氢-5H-苯并环庚烯基，和6,7,8,9-四氢-5H-苯并环庚烯基。在一些实施例中，芳基是萘基。芳基可以任选地被一个、两个或三个选自以下的取代基取代：卤基(F、Cl、Br或I，优选F)、-OH、-OC1-C6烷基、-CN、-NH2、-NH(C1-C6烷基)或-NH(C1-C6烷基)2。
术语“杂芳基”是指(a)5和6元单环芳香族环，除碳原子外，还包含至少一个杂原子，例如氮、氧或硫；以及(b)7-15元双环和三环，除了碳原子外，还包含至少一个杂原子，例如氮、氧或硫，并且其中至少一个环是芳香族。杂芳基可以桥连、螺接和/或稠合。在其它实施例中，杂芳基可包含5至约15个环原子。在其它实施例中，杂芳基可包含5至约10个环原子，例如5、6、9或10个环原子。杂芳基在可行并且引起稳定结构形成的情况下可以是C连接或N连接的。实例包含但不限于2,3-二氢苯并呋喃基、1,2-二氢喹啉基、3,4-二氢异喹啉基、1,2,3,4-四氢异喹啉基、1,2,3,4-四氢喹啉基、苯并噁嗪基、苯并噻嗪基、苯并二氢哌喃基、呋喃基、咪唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、噁唑基、吡啶基、嘧啶基、吡唑基、吡咯基、吡嗪基、哒嗪基、吡嗪基、噻吩基、四唑基、噻唑基、噻二唑基、三嗪基、三唑基、萘啶基、喋啶基、酞嗪基、嘌呤基、变构噁嗪基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并呋呫基、2H-1-苯并哌喃基、苯并噻二嗪基、苯并噻嗪基、苯并噻唑基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并噁二唑基(诸如苯并[c][1,2,5]噁二唑基)、噌啉基、呋喃并吡啶基、吲哚啉基、吲哚嗪基、吲哚基、喹唑啉基、喹喏啉基、异吲哚基、异喹啉基、10-氮杂-三环[6.3.1.02,7]十二碳-2(7),3,5-三烯基、12-氧杂-10-氮杂-三环[6.3.1.02,7]十二碳-2(7),3,5-三烯基、12-氮杂-三环[7.2.1.02,7]十二碳-2(7),3,5-三烯基、10-氮杂-三环\6.3.2.02,7]十三碳-2(7),3,5-三烯基、2,3,4,5-四氢-1H-苯并[d]氮杂环庚三烯基、1,3,4,5-四氢-苯并[d]氮杂环庚三烯-2-酮基、1,3,4,5-四氢-苯并[b]氮杂环庚三烯-2-酮基、2,3,4,5-四氢-苯并[c]氮杂环庚三烯-1-酮基、1,2,3,4-四氢-苯并[e][1,4]二氮杂环庚三烯-5-酮基、2,3,4,5-四氢-1H-苯并[e][1,4]二氮杂环庚三烯基、5,6,8,9-四氢-7-氧杂-苯并环庚烯基、2,3,4,5-四氢-1H-苯并[b]氮杂环庚三烯基、1,2,4,5-四氢-苯并[e][1,3]二氮杂环庚三烯-3-酮基、3,4-二氢-2H-苯并[b][1,4]二氧杂环庚烯基、3,4-二氢-2H-苯并[f][1,4]氧氮杂环庚三烯-5-酮基、6,7,8,9-四氢-5-硫杂-8-氮杂-苯并环庚烯基、5,5-二氧代-6,7,8,9-四氢-5-硫杂-8-氮杂-苯并环庚烯基，以及2,3,4,5-四氢-苯并[f][1,4]氧氮杂环庚三烯基。在一些实施例中，杂芳基是苯并噁二唑基，诸如苯并[c][1,2,5]噁二唑基。杂芳基可以任选地被一个、两个或三个选自以下的取代基取代：卤基(F、Cl、Br或I，优选F)、-OH、-OC1-C6烷基、-CN、-NH2、-NH(C1-C6烷基)，或-NH(C1-C6烷基)2。
当提供清单时，除非另有说明，否则应理解所述清单中的每个单独元素以及所述列表的每个组合将按照单独的实施例解释。举例来说，展示为“A、B或C”的实施例清单应解释为包括实施例“A”、“B”、“C”、“A或B”、“A或C”、“B或C”或“A、B或C”。
应理解，为清楚起见，本文在单独实施例的上下文中所述的本发明某些特征也可以单个实施例的组合提供。也就是说，除非明显不兼容或被排除，否则每个个别实施例被认为可与任何其它实施例组合，并且此类组合被认为是另一实施例。相反，为简洁起见，在单个实施例的上下文中所述的本发明的各种特征也可以分开提供或以任何子组合的形式提供。还应注意，权利要求书的起草可以排除任何可选要素。因而，这种表述旨在充当结合权利要求要素的叙述使用如“仅仅”、“仅”等排它性术语或使用“负面”限制的前提基础。最后，尽管一个实施例可以描述为一系列步骤的一部分或者是更一般结构的一部分，但是所述每个步骤本身也可以被认为是一个独立的实施例。
发射α的放射性核素具有新治疗药物开发潜力，并且可以产生新疗法供临床用于诊断或对抗癌症。本发明人制备了具有替代功能的小分子，实现了平台技术从诊断到治疗目的的跨越。所述分子经官能化而具有荧光成像用的荧光团或砹-211(一种能够治疗癌症的高度细胞毒性α发射体)。所有这些官能化小分子都具有PARP-1特异性，并且提供了本文所述的新型技术平台。
本文所述的PARP-1成像和放射疗法提供了能够对PARP-1进行定量评估并且使高毒性放射性核素治疗性靶向PARP-1的平台。这种平台为常规PARP抑制剂疗法和PARP放射疗法提供了伴随诊断。
I.211At化合物
211砹(211At)是一种放射性核素，其通过发射高能α粒子而衰变且具有7.21小时的半衰期。α粒子传播大约2-3个细胞直径(50-100μm)并沿着轨道引起密集的电离，从而引起能够诱导细胞死亡的簇状DNA损伤。α粒子的短路径长度也转化为高度特异性的细胞杀伤能力。仅紧邻放射性衰变事件的细胞会受到影响。假设穿越细胞高概率诱导细胞死亡的α粒子至少为10个。
本文讨论的化合物是发射α的放射性核素。式(I)化合物借此有效治疗与其相关的病状，即癌症。本文讨论的化合物包含211At基团作为分子的取代基。预期此类化合物相当有效地治疗需向患者施加内照辐射的多种病状。因此，本文讨论的化合物已用作放射性医药。有利的是，预期211At和含有其的化合物的成本将小于市售放射性123I的成本。
因而，PARP-1是α疗法的极佳目标并且因此是本文所述化合物治疗的极佳目标。PARP-1主要存在于细胞核中的含有遗传物质的染色体上或其附近。PARP-1相对于DNA的这种紧密接近使得α粒子穿越细胞核、从而摧毁其路径中的DNA的概率增加。
式(I)化合物具有以下结构：
在这种结构中，由X-Y-Z形成的基团是N-C＝N、C＝C-NH或CH-C＝N。在一些实施例中，X-Y-Z是N-C＝N。在其它实施例中，X-Y-Z是C＝C-NH。在其它实施例中，X-Y-Z是CH-C＝N。
--表示的键是单键或双键，如根据X-Y-Z定义所确定。在一些实施例中，X-Y键是单键。在其它实施例中，X-Y键是双键。在另外的实施例中，Y-Z键是单键。在又其它实施例中，Y-Z键是双键。
R1至R10独立地是H、卤素、任选取代的C1-6烷基、任选取代的C3-7环烷基，或任选取代的杂芳基。在一些实施例中，R1-R4之一是H。在其它实施例中，R1-R4是H。在其它实施例中，R5-R7之一是H。在又其它实施例中，R5-R7是H。在又其它实施例中，R6是卤素，如Cl、F或I。在其它实施例中，R6是F。在其它实施例中，R8和R9是H。在其它实施例中，R10是H。
在一些实施例中，优选化合物是具有式IA结构的那些化合物或其药学上可接受的盐，且其中R1-R7(包括它们的优选实施例)如上文定义：
在其它实施例中，优选的化合物是具有式(IB)结构的那些化合物或其药学上可接受的盐，其中R1-R7(包括它们的优选实施例)如上定义：
在其它实施例中，优选的化合物是具有式IC结构的那些化合物或其药学上可接受的盐，其中R1-R7(包括它们的优选实施例)如上定义：
另外优选的化合物包括以下或其药学上可接受的盐：
II.含荧光团的化合物
本文所述的含荧光团的化合物适用于如下所述的多种成像技术。在一些实施例中，含有萤光团的这些化合物能够体外定量PARP-1表达以及鉴定PARP-1酶上的活性酶NAD+结合位点。与Makvandi，“体内定量PARP-1表达的放射性示踪剂策略提供了能实现患者选择以用于PARP抑制剂疗法的生物标志物(A Radiotracer Strategy to Quantify PARP-1Expression In Vivo Provides a Biomarker that can Enable Patient Selectionfor PARP Inhibitor Therapy)”《癌症研究》76(15):4516-4524，2016年8月1日(所述文献通过引用并入本文中)中论述的125I标记化合物相比，本文所论述的荧光团化合物缺乏放射性标记。因而，它们不具有放射性标记化合物通常具有的任何缺点。例如，含荧光团的化合物比相应的放射性标记化合物更容易使用，更容易运输，更稳定。
这些含荧光团的化合物是式II化合物或其药学上可接受的盐：
在这种结构中，由X-Y-Z形成的基团是N-C＝N、C＝C-NH或CH-C＝N。在一些实施例中，X-Y-Z是N-C＝N。在其它实施例中，X-Y-Z是C＝C-NH。在其它实施例中，X-Y-Z是CH-C＝N。
--表示的键是单键或双键，如根据X-Y-Z定义所确定。在一些实施例中，X-Y键是单键。在其它实施例中，X-Y键是双键。在另外的实施例中，Y-Z键是单键。在又其它实施例中，Y-Z键是双键。
R11至R20独立地是H、卤素、任选地被取代的C1-6烷基、任选地被取代的C3-7环烷基，或任选地被取代的杂芳基。在一些实施例中，R1-R4之一是H。在其它实施例中，R1-R4是H。在其它实施例中，R5-R7之一是H。在又其它实施例中，R5-R7是H。在再其它实施例中，R6是卤素，如、Cl或I。优选地，R6是F。在其它实施例中，R18和R19是H。在其它实施例中，R20是H。
FL是具有约425至约750nm激发波长的荧光团。在一些实施例中，荧光团具有约700至约750nm的激发波长。在另外的实施例中，荧光团具有约720nm的激发波长。在其它实施例中，荧光团具有约425至约475nm的激发波长。在仍另外的实施例中，荧光团具有约460nm的激发波长。
FL的优选实施例包括以下实施例：
在一些实施例中，优选的化合物是具有式(IIA)结构的那些化合物或其药学上可接受的盐，其中R11-R17和FL(包括它们的优选实施例)如上定义：
在一些实施例中，优选的化合物是具有式(IIB)结构的那些化合物或其药学上可接受的盐，其中R11-R17和FL(包括它们的优选实施例)如上定义：
在一些实施例中，优选的化合物是具有式(IIC)结构的那些化合物或其药学上可接受的盐，其中R11-R17和FL(包括它们的优选实施例)如上定义：
另外优选的化合物包括以下或其药学上可接受的盐：
III.生产方法
上述化合物可以通过已知的化学合成技术来制备。试剂和这些化合物的前驱物也可以购自商业供应商，例如西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.)。本领域的技术人员已知的此类优选技术包括与合成化合物构建有关的常规教科书中所述的合成方法。
在一些实施例中，如下文所述，藉由在回旋加速器中经由核反应Bi-209(α,2n)At-211照射209铋目标来制备如所述的211At。在其它实施例中，回旋加速器以约28.5MeV的能量产生α束。在其它实施例中，用于治疗患者的机构容易获得用于制备211At或本文所述化合物的回旋加速器及/或系统。在又其它实施例中，所述系统和/或回旋加速器的位置距离用本文所论述的化合物治疗患者的机构不超过约24小时。在仍另外的实施例中，所述系统和/或回旋加速器的位置距离用本文所论述的化合物治疗患者的机构不超过约12个小时。在其它实施例中，所述系统和/或回旋加速器的位置距离用本文所论述的化合物治疗患者的机构不超过约8小时。在另外的实施例中，所述系统和/或回旋加速器的位置距离用本文所论述的化合物治疗患者的机构不超过约4个小时。
式(I)化合物可以使用硼基化化合物制备，如式(III)化合物，其中R1-R10如本文所定义。
在一些实施例中，式(III)化合物是1-(4-(3,3,4,4-四甲基-1λ3,2,5-硼杂二氧杂环戊烷-1-基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮。
在其它实施例中，本公开提供了制备式(I)化合物的方法。所述方法包括使式(III)化合物与At211反应。
IV.含有所述化合物的组合物
在一些实施例中，适用于本文中的医药组合物在药学上可接受的载体或稀释剂中包含上述化合物以及其它任选的合适的药学上惰性或非活性成分。在一些实施例中，上述化合物以单一组合物存在。在其它实施例中，组合物包含式(I)、(IA)、(IB)、(IC)、(II)、(IIA)、(IIB)、(IIC)化合物或其组合。在另外的实施例中，将上述化合物与一种或多种如下所述的赋形剂和/或其它治疗剂组合。
(i)盐
以上论述的化合物可以涵盖本文提供的结构的互变异构形式，其特征在于所绘结构的生物活性。此外，化合物也可以盐形式使用，所述盐衍生自药学上或生理学上可接受的酸、碱、碱金属和碱土金属。
在一些实施例中，药学上可接受的盐可以由有机和无机酸形成，包括例如乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、丙二酸、杏仁酸、苹果酸、邻苯二甲酸、盐酸、氢溴酸、磷酸、硝酸、磺酸、甲磺酸、萘磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、樟脑磺酸和已知的可接受的类似酸。
在其它实施例中，药学上可接受的盐也可以由无机碱形成，宜为碱金属盐，包括例如钠、锂或钾盐，例如碱金属氢氧化物。无机碱的实例包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁。药学上可接受的盐也可以由有机碱形成，如铵盐、单甲基铵、二甲基铵和三甲基铵、单乙铵、二乙铵和三乙铵、单丙铵、二丙铵和三丙铵、乙基二甲铵、苯甲基二甲基铵、环己基铵、苯甲铵、二苯甲铵、哌啶鎓、吗啉鎓、吡咯烷鎓、哌嗪鎓、1-甲基哌啶鎓、4-乙基吗啉鎓、1-异丙基吡咯烷鎓、1,4-二甲基哌嗪鎓、1-正丁基哌啶鎓、2-甲基哌啶鎓、1-乙基-2-甲基哌啶鎓、单乙醇铵、二乙醇铵和三乙醇铵、乙基二乙醇铵、正丁基单乙醇铵、三(羟甲基)甲基铵、苯基单乙醇铵、二乙醇胺、乙二胺等等。在一个实例中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾和其混合物。
(ii)前药
盐以及其它化合物可以呈酯、氨基甲酸酯和其它常规“前药”形式，当以这种形式施用时，它们在体内转化为活性部分。在一些实施例中，前药是酯。在其它实施例中，前药是氨基甲酸酯。参见例如B.Testa和J.Caldwell，“重审前药：作为配体设计补充的“特别”方案(Prodrugs Revisited:The"Ad Hoc"Approach as a Complement to Ligand Design)”，《医药研究评论(Medicinal Research Reviews)》16(3):233-241，约翰·威利父子公司(John Wiley&Sons)编(1996)，所述文献通过引用并入。
(iii)载体和稀释剂
医药组合物包括纯净配制的或用施药用的一种或多种医药载体配制的本文所述化合物，其比例是根据化合物的溶解性和化学性质、所选施药途径和标准药理学实践决定。药物载体可以是固体或液体。
可以通过任何期望途径，考虑选择其的具体条件，将化合物施用给受试者。因此，化合物可以通过口服、通过注射(即，透皮、静脉内、皮下、肌肉内、静脉内、动脉内、腹膜内、腔内或硬膜外等等)递送。在一些实施例中，通过静脉内、动脉内、腹膜内或腔内注射来递送。在其它实施例中，递送是静脉内递送。
尽管化合物可以单独施用，但是也可以在一种或多种生理学相容的医药载体存在下施用。载体可以呈干燥或液体形式，并且必须是药学上可接受的。液体医药组合物通常是无菌溶液或悬浮液。
当使用液体载体时，它们理想地是无菌液体。液体载体通常用于制备溶液、悬浮液、乳液、糖浆和酏剂。在一个实施例中，将化合物溶解在液体载体中。在另一个实施例中，将化合物悬浮在液体载体中。配制技术人员将能够根据施药途径选择合适的液体载体。在一个实施例中，液体载体包括但不限于水、有机溶剂、油、脂肪或其混合物。在另一个实施例中，液体载体是含有纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素钠)的水。在另一个实施例中，液体载体是水和/或二甲亚砜。有机溶剂的实例包括但不限于醇，例如一元醇和多元醇，例如二醇和其衍生物。油的实例包括但不限于分馏椰子油、花生油、玉米油、花生油和芝麻油以及油酯，例如油酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯。
或者，可以将化合物配制在固体载体中。在一个实施例中，可以将组合物压制成单位剂型，即片剂或囊片。在另一个实施例中，可以将组合物添加至单位剂型中，即胶囊。在另一个实施例中，可以将组合物配制成粉末形式施用。固体载体可以执行多种功能，即，可以执行下述两种或更多种赋形剂的功能。例如，固体载体还可以充当调味剂、润滑剂、增溶剂、悬浮剂、填充剂、助流剂、压缩助剂、粘合剂、崩解剂或囊封材料。合适的固体载体包括但不限于磷酸钙、磷酸二钙、硬脂酸镁、滑石粉、淀粉、糖类(包括例如乳糖和蔗糖)、纤维素(包括例如微晶纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠)、聚乙烯吡咯烷酮、低熔点蜡、离子交换树脂和高岭土。固体载体可以包含其它合适的赋形剂，包括下述那些赋形剂。
可以与化合物组合的赋形剂实例包括但不限于佐剂、抗氧化剂、粘合剂、缓冲剂、包衣、着色剂、压制助剂、稀释剂、崩解剂、乳化剂、润肤剂、囊封材料、填充剂、调味剂、助流剂、造粒剂、润滑剂、金属螯合剂、渗透调节剂、pH调节剂、防腐剂、增溶剂、吸附剂、稳定剂、甜味剂、表面活性剂、助悬剂、糖浆、增稠剂或粘度调节剂。参见以下文献中所述的赋形剂：“医药赋形剂手册(Handbook of Pharmaceutical Excipients)”第5版，Rowe,Sheskey和Owen编，APhA出版物(华盛顿，DC)，2005年12月14日，所述文献通过引用并入本文中。
V.治疗方法
由于本文所述的式(I)化合物和包含其的组合物包含211At，因此它们是放射性的，因此在患者的放射治疗应用中有效。因此，在一些实施例中，本公开提供了将α-辐射靶向受试者中的PARP-1酶表达的方法。
如本文所用，术语“患者”或“受试者”是指哺乳动物。在一个实施例中，患者或受试者是人。在另一个实施例中，患者或受试者是兽医或农场动物、家畜或宠物或通常用于临床研究的动物。在另一个实施例中，所述受试者或患者患有癌症。受试者或患者已被确认患有癌症或有患癌症的风险。
式(I)化合物能够检测细胞上的PARP-1表达或过度表达。因此，式(I)化合物适用于通过杀死癌细胞来治疗癌症。式(I)化合物有利地杀死癌细胞，同时不影响正常细胞。在一些实施例中，细胞是癌细胞。式(I)化合物和包含其的组合物减少癌细胞增殖，从而治愈患者或使患者缓解。因此，式(I)化合物适用于通过使细胞与本文所讨论的式(I)化合物或组合物接触来治疗癌症。
如本文所用，“治疗”涵盖临床上诊断为患有疾病或医学病状的受试者的治疗。在一个实施例中，治疗受试者并且根除疾病或医学病状，即，治愈受试者。如本文所用，“预防”涵盖预防已鉴定面临病状风险、但尚未确诊所述病状且/或尚未呈现其任何症状的受试者的症状。
如本文所用，术语“癌症”是指患者的赘生性细胞具有异常细胞群并且侵入或具有侵入患者的一个或多个身体部位的潜力。在一些实施例中，癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌、乳癌、肺癌、胃癌、膀胱癌、头颈癌、白血病、淋巴瘤、神经内分泌癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤、骨肉瘤、黑色素瘤、前列腺癌、多发性骨髓瘤、肾癌和肝癌。在其它实施例中，癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌或乳癌。在其它实施例中，癌症是神经母细胞瘤。在仍其它实施例中，癌症是卵巢癌。在又另外的实施例中，癌症是乳癌。在其它实施例中，癌症对治疗(例如其它传统癌症疗法)具抗性。
式(I)化合物也适用于使癌症对化学治疗剂治疗敏感。从而，所述化合物使一些或全部癌细胞弱化而被另一种化学治疗剂或辐射引起细胞凋亡。或者，式(I)化合物杀死一些癌细胞并且第二化学治疗剂或辐射可用于杀死残余癌细胞。优选地，式(I)化合物有效杀死癌细胞并且是唯一的化学治疗剂。
如本文所述，式(I)化合物的治疗或预防有效量是提供足够辐射量的式(I)化合物的量。足够的辐射量可以根据配方和递送途径而变化。在一些实施例中，式(I)化合物的量(即，每单位)是不超过正常器官剂量极限并且向癌细胞递送杀肿瘤剂量的量。在其它实施例中，式(I)化合物的剂量依赖于所治疗的特定器官和肿瘤。在另外的实施例中，式(I)化合物的剂量是患者耐受的最大剂量。在又其它实施例中，式(I)化合物递送约0.0001至约10,000mCi辐射。在仍另外的实施例中，式(I)化合物递送约0.01至约100mCi辐射。在仍另一实施例中，式(I)化合物递送约0.05至约75mCi辐射。在仍另一实施例中，式(I)化合物递送约0.1至约30mCi辐射。但是，要使用的有效量由主治医生主观确定，并且取决于诸如患者体型、年龄和反应方式等变量。
这些有效量可以定期提供，即每天、每周、每月或每年，或者不定期提供，其施用天数、周数、月数等不同。或者，要施用的有效量可以变化。在一个实施例中，第一剂量的有效量高于一个或多个后续剂量的有效量。在另一个实施例中，第一剂量的有效量低于一个或多个后续剂量的有效量。
本文所述的方法可以通过组合疗法如下执行：在另一疗法(如化学治疗剂)之前、同时或之后，施用式(I)化合物。此类组合疗法可以通过施用含有多种活性成分的组合物来进行，如上文所述。然而，还涵盖与联合含有式(I)化合物的组合物来投与化学治疗剂的方法。在一个实施例中，式(I)化合物和化学治疗剂通过一种或多种所选施药途径依序施用于患者。在另一个实施例中，化学治疗剂在式(I)化合物治疗之前施用。在另一个实施例中，化学治疗剂在式(I)化合物治疗后施用。在仍另一个实施例中，化学治疗剂在式(I)化合物治疗期间施用。
在一个实施例中，提供一种阻止或减少癌细胞增殖的方法并且所述方法包括使细胞与式(I)化合物或含有其的组合物接触。
在另一个实施例中，提供一种治疗患者的癌症的方法并且所述方法包括将式(I)化合物或含有其的组合物施用于患者。
在另一个实施例中，提供一种使癌细胞对化学治疗剂敏感的方法且所述方法包括使细胞与式(I)化合物或含有其的组合物接触。
在又一个实施例中，提供了一种向有需要的患者施用放射疗法的方法且所述方法包括将式(I)化合物或含有其的组合物施用于患者。
VI.成像方法
测定PARP-1蛋白质表达的当前方法是免疫组织化学(IHC)，其具有若干个局限，包括由于定性评估所致的操作人员之间的再现性，和使用通常昂贵且/或低效的抗体。相比之下，本文所述的化合物和方法不需要抗体并且是定量的。因此，所述化合物和方法是准确的、精确的，可以跨越不同位置标准化，并且不依赖于用于评估结果的操作人员。当在体内进行时，所述方法允许对患者的PARP-1相关癌症进行实时成像，从而防止侵入性程序，如活组织检查。其它体内应用包括评估整个肿瘤、使转移癌可视化、评估其它PARP抑制剂，或其组合。
式(II)化合物可以用于体内和体外的成像方法和技术。因此，式(II)化合物可以用于临床核医学应用，从而向全世界的大部分核医学机构提供容易操纵的高度通用成像平台。
在一些方面，式(II)化合物适用于体内应用。因此，在一些实施例中，式(II)化合物适用于诊断方法，例如诊断PARP-1接受性癌症的方法。此类方法包括(a)对受试者施用有效量的式(II)化合物，以及(b)对受试者进行成像技术。如本文所述，术语“成像技术”或“成像方法”是指检测式(II)化合物的荧光的非侵入性分析成像方法。在一些实施例中，成像方法是临床分子成像联合正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射断层摄影(SPECT)、显微术、流式细胞术或其组合。
在另外的实施例中，式(II)化合物适用于监测受试者的癌症治疗的方法。所述方法包含(a)对受试者施用本文所述的化学治疗剂或辐射；(b)对受试者施用有效量的式(II)化合物；(c)对受试者执行成像技术。
在其它实施例中，式(II)化合物适用于测量化学治疗剂对PARP接受性癌症的结合潜力。因此，式(II)化合物可以用作生物标志物，优选用于可以接受PARP抑制剂疗法的患者。
式(II)化合物也适用于患者癌症组织中的PARP-1分子亚型定型。如本文所用，术语“亚型”是指根据一种或多种特异性生物标志物表征癌症的方法。
在其它方面，式(II)化合物适用于体外应用。因此，在一些实施例中，式(II)化合物适用于检测完整和具有酶活性的PARP-1酶表达的方法。所述方法包括(a)将式(II)化合物与来自受试者的血液样品混合，以及(b)定量样品中的荧光水平。通过这样做，式(II)化合物允许鉴定活性PARP-1酶上的酶促NAD+结合位点和/或检测PARP裂解。未结合至细胞的式(II)化合物任选地通过洗涤除去。
在其它实施例中，式(II)化合物适用于检测受试者的组织样品中PARP-1酶表达的方法。所述方法包括(a)将式(II)化合物施用于组织样品和(b)对所述样品执行成像技术。优选地，成像技术是显微术或流式细胞术。
VII.试剂盒
本文还提供了包含本文所述式(I)、式(II)化合物或其组合或组合物的医药配制物的试剂盒或包装。可以对试剂盒进行组织以指示在每个期望的时间服用的单一配制物或配制物组合。组合物也可以细分而包含适量的化合物。例如，单位剂型可以是包装的组合物，例如包装的粉末、小瓶、安瓿、预填充的注射器或包含液体的小袋。
适当地，试剂盒包含含有针对所需递送途径配制的化合物的包装或容器。适当地，试剂盒包含给药说明书和有关所述化合物的说明书。任选地，试剂盒可进一步包含监测用于执行此类分析的产品和材料(包括例如试剂、孔板、容器、标志物或标签等)的循环水平的说明书。此类试剂盒容易以适于治疗所需适应症的方式包装。例如，试剂盒还可以包含使用递送装置说明书。本领域技术人员考虑到所需的适应症和递送途径，将显而易知此类试剂盒中包含的其它合适组分。在预定的时间长度内，或按照医嘱，每天、每周或每月重复给药。
本文所述的化合物或组合物可以是单次剂量或用于连续或周期性不连续施药。对于连续施药来说，包装或试剂盒可以在每个单位剂型(例如溶液、洗剂、片剂、丸剂或上述其它单位剂型或用于药物递送的单位剂型)中包含化合物。当化合物要定期中断递送时，包装或试剂盒可在不递送化合物的时期内包含安慰剂。当希望组合物的浓度、组合物中的组分或组合物内的化合物或其它药剂的相对比率随时间而不同时，包装或试剂盒可以含有如此变化的一系列单位剂型。
本领域中已知使用多个包装或试剂盒分配医药剂供口服使用。在一个实施例中，包装具有针对每个时期的指标。在另一个实施例中，包装是带标签的泡罩包装、有标度的分配器包装，或瓶子。
试剂盒的包装装置本身可以根据施药来调整，如吸入器、注射器、移液管、滴眼器或其它此类类似设备，配制物可借此施加于身体的感染区域(如肺)、注射到受试者，或甚至施加于并且与试剂盒的其它组分混合。
这些试剂盒的化合物或组合物也可以干燥或冻干的形式提供。当试剂或组分以干燥形式提供时，复原通常是通过添加合适的溶剂来进行的。可以预见，溶剂也可以另一包装方式提供。
试剂盒可以包括用于严密容纳小瓶以便商业销售的装置，例如其中夹持所需小瓶的注塑或吹塑成型塑料容器。
无论包装的数量或类型如何，试剂盒还可以包括或与单独的仪器一起包装，以有助于最终复合组合物注射/施用或放置在动物体内。此类仪器可以是吸入器、注射器、移液器、镊子、量匙、滴眼管或医学上批准的任何此类递送装置。其它仪器包括允许读取或监控体外反应的装置。
在一个实施例中，提供了一种试剂盒，其包含式(I)、式(II)化合物或其组合。所述化合物可以存在或不存在一种或多种上述载体或赋形剂。试剂盒可任选地包含化学治疗剂和/或用于向患有癌症的受试者施用化学治疗剂和化合物的说明书。
在另一个实施例中，提供了医药试剂盒，其在第一单位剂型中包含化学治疗剂，在第二单位剂型中包含一种或多种选自本文所述化合物的化合物，并且在第三单位剂型中包含一种或多种上述载体或赋形剂。试剂盒可任选地包含用于向患有癌症的受试者施用化学治疗剂和/或化合物的说明书。
提供以下实例以说明本公开中所述的一些概念。尽管每个实例被认为提供了组合物、制备方法和用途的具体单独实施例，但是所述实例都不应当被认为是对本文所述的更一般实施例的限制。
在以下实例中，已努力确保所用数字(例如数量、温度等)的准确性，但应考虑一些实验误差和偏差。除非另有说明，否则温度为摄氏度，压力为大气压或接近大气压。
VIII.方面
方面1.一种式I化合物：
其中：
X-Y-Z是N-C＝N、C＝C-NH或CH-C＝N；
R1至R10独立地是H、卤素、任选地被取代的C1-6烷基、任选地被取代的C3-7环烷基，或任选地被取代的杂芳基；
或其药学上可接受的盐。
方面2.方面1的式IA的化合物：
或其药学上可接受的盐。
方面3.方面1的式IB的化合物：
或其药学上可接受的盐。
方面4.方面1的式IC的化合物：
或其药学上可接受的盐。
方面5.前述方面中任一方面的化合物，其中R1-R4之一是H。
方面6.前述方面中任一方面的化合物，其中R1-R4是H。
方面7.前述方面中任一方面的化合物，其中R5-R7之一是H。
方面8.前述方面中任一方面的化合物，其中R5-R7是H。
方面9.方面1到6中任一方面的化合物，其中R6是卤素。
方面10.方面9的化合物，其中R6是F。
方面11.前述方面中任一方面的化合物，其中R8-R9是H。
方面12.前述方面中任一方面的化合物，其中R10是H。
方面13.方面1的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
方面14.方面1的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
方面15.方面1的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
方面16.一种组合物，其包含前述方面中任一方面的化合物和药学上可接受的载体。
方面17.一种使α-辐射靶向受试者中的聚(ADP-核糖)聚合酶1(PARP-1)酶表达的方法，包含向所述受试者施用方面1至15中任一方面的化合物。
方面18.一种减少癌细胞增殖的方法，包含使所述细胞与方面1至15中任一方面的化合物接触。
方面19.方面18的方法，其中所述癌症表达PARP-1酶。
方面20.方面18或19的方法，其中所述癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌、乳癌、肺癌、胃癌、膀胱癌、头颈癌、白血病、淋巴瘤、神经内分泌癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤、骨肉瘤、黑色素瘤、前列腺癌、多发性骨髓瘤、肾癌和肝癌。
方面21.方面18至20中任一方面的方法，进一步包括对患者施用辐射。
方面22.方面18至21中任一方面的方法，包含通过静脉内、动脉内、腹膜内或腔内注射施用所述化合物。
方面23.方面18至22中任一方面的方法，包含施用一定量的具有约0.0001至约10000居里辐射的所述化合物。
方面24.一种式II化合物：
其中：
X1-Y1-Z1是N-C＝N、C＝C-NH或CH-C＝N；
---是单键或双键；
R11至R20独立地是H、卤素、任选地被取代的C1-6烷基、任选地被取代的C3-7环烷基，或任选地被取代的杂芳基；并且
FL是具有约425至约750nm激发波长的荧光团；
或其药学上可接受的盐。
方面25.方面24的式IIA的化合物：
或其药学上可接受的盐。
方面26.方面24的式IIB的化合物：
或其药学上可接受的盐。
看点27.方面24的式IIC的化合物：
或其药学上可接受的盐。
方面28.方面24至27中任一方面的化合物，其中FL是：
其中R20是任选地被取代的杂芳基或-SO2-(任选地被取代的芳基)。
方面29.方面28的化合物，其中所述杂芳基是苯并[c][1,2,5]噁二唑基。
方面30.方面28的化合物，其中所述芳基是萘基。
方面31.方面24至29中任一方面的化合物，其中FL是：
方面32.方面24至28或30中任一方面的化合物，其中FL是：
方面33.方面24至32中任一方面的化合物，其中R1-R4之一是H。
方面34.方面24至33中任一方面的化合物，其中R1-R4是H。
方面35.方面24至34中任一方面的化合物，其中R5-R7之一是H。
方面36.方面24至35中任一方面的化合物，其中R5-R7是H。
方面37.方面24至34中任一方面的化合物，其中R6是卤素。
方面38.方面37的化合物，其中R6是F。
方面39.方面24至38中任一方面的化合物，其中R18和R19是H。
方面40.方面24至39中任一方面的化合物，其中R20是H。
方面41.方面24的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
方面42.方面24的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
方面43.一种组合物，其包含方面24至42中任一方面的化合物和药学上可接受的载体。
方面44.一种检测完整且具有酶活性的聚(ADP-核糖)聚合酶1(PARP-1)酶表达的方法，包含：
(a)将方面24至42中任一方面的化合物与来自受试者的血液样品混合；和
(b)定量所述样品中的荧光水平。
方面45.一种检测受试者组织样品中的PARP-1酶表达的方法，包含：
(a)使用受试者组织样品并且将方面24至42中任一方面的化合物施加到所述样品中；和
(b)通过显微术或流式细胞术对所述样品执行成像技术。
方面46.一种监测受试者的癌症治疗的方法，所述方法包含：
(a)向所述受试者施用化学治疗剂或辐射；
(b)向所述受试者施用有效量的方面24至42中任一方面的化合物；和
(c)对所述受试者执行成像技术。
方面47.一种检测受试者的PARP-1接受性癌症的方法，所述方法包含：
(a)向所述受试者施用有效量的方面24至42中任一方面的化合物；和
(b)对所述受试者执行成像技术。
方面48.方面46或47的方法，其中所述癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌或乳癌。
方面49.方面45至48中任一方面的方法，其中所述成像是使用正电子发射断层摄影或单光子发射计算机断层摄影来执行的。
方面50.一种化合物，其为1-(4-(3,3,4,4-四甲基-1λ3,2,5-硼杂二氧杂环戊烷-1-基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮。
方面51.一种制备方面1的化合物的方法，包含使式(III)化合物与At211反应：
IX.实例
实例1：211At-(化合物1)
A.1-(4-(3,3,4,4-四甲基1λ3,2,5-硼杂二氧杂环戊烷-1-基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮
将9-氨基-1,2,3,4-四氢-5H-苯并[e][1,4]二氮杂环庚三烯-5-酮(0.50mmol)和4-溴苯甲醛(0.50mmol)溶于甲醇(4ml)中，然后添加Pd/C(10％，20mg)。将混合物在密封容器中在80℃下保持搅拌3小时。冷却混合物并通过硅藻土垫过滤。浓缩滤液并将残余物施加于快速色谱(DCM/MeOH，0-15％)，得到1-(4-溴苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮与相应脱卤衍生物的混合物，其为无色固体。然后在80℃下，在二噁烷中，使用PdCl2、KOAc使双(频哪醇根基)二硼(B2pin2)与1-(4-溴苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮发生交叉偶合。然后通过快速色谱分离反应混合物并且使所得溶液蒸发，得到呈灰白色粉末状的1-(4-(3,3,4,4-四甲基-1λ3,2,5-硼杂二氧杂环戊烷-1-基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮。
B.211At-(化合物1)
如以下文献中所述制备并且分离砹-211(211At)：Makvandi，“靶向σ-2受体的发射α的放射性治疗剂的临床前表征(The pre-clinical characterization of an alpha-emitting sigma-2 receptor targeted radiotherapeutic)”，《核医学与生物学(NuclMed Biol)》43，35-41，2016，所述文献通过引用并入。利用硼酸酯前驱物的亲电子芳香族取代，用211At对小分子PARP抑制剂进行放射性标记。简单地说，向100μg得自步骤1的化合物中添加1mL含有0.1-5mCi[211At]NaAt的0.1M NaOH，随后添加100μL的0.1M氯胺-T。然后在100℃下加热反应物30分钟。然后通过放射性HPLC提纯产物并且使用C-18SepPak筒柱浓缩。最终产物在200标准酒精度的乙醇中洗脱并且进一步用适于体外和体内研究的生物学上适当的稀释剂稀释。
使用硼酸频哪醇酯前驱物对[211At]-化合物1进行放射性标记，产生高放射性标记产量，其中高达90％211At并入。合成结束时，制得高纯度的[211At]-化合物1，其放射化学纯度>95％。
实例2：5-(二甲基氨基)-N-(6-(4-(6-氧代-6,7,8,9-四氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-1-基)苯氧基)己基)萘-1-磺酰胺
A.1-(4-羟基苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮
9-氨基-1,2,3,4-四氢-5H-苯并[e][1,4]二氮杂环庚三烯-5-酮(90mg，0.5mmol)和4-羟基苯甲醛(61mg，0.5mmol)与钯/碳(50mg)混合并且添加甲醇(3ml)。在密封容器中、在80℃下搅拌混合物过夜。冷却混合物并且通过硅藻土垫过滤。浓缩滤液并且将残余物施加于快速色谱(DCM/MeOH 0-10％)，产生呈无色固体状的1-(4-羟基苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮(100mg，70％)。1H NMR(500MHz,DMSO-d6)δppm 3.51(s,2H),4.42(s,2H),6.93(d,J＝8.7Hz,2H),7.31(t,J＝7.8Hz,1H),7.69(d,J＝8.7Hz,2H),7.81(dd,J＝7.7,1.0Hz,1H),7.84(dd,J＝7.9,0.9Hz,1H),8.44(t,J＝5.8Hz,1H)。13C NMR(500MHz,DMSO-d6)δppm 40.41,50.58,115.46,117.57,120.00,121.44,122.53,124.86,131.28,132.46,143.35,154.20,159.15,167.47。MS(ESI)m/z 280(M+H)+。
B.(6-(4-(6-氧代-6,7,8,9-四氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-1-基)苯氧基己基)氨基甲酸叔丁酯
将1-(4-羟基苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H-酮(56mg，0.2mmol)溶于乙腈(3ml)中，添加N-Boc-6-溴己胺(70mg，0.25mmol)，随后添加K2CO3(30mg，0.22mol)。在80℃下搅拌混合物过夜。过滤混合物并且浓缩滤液。将残余物施加于快速色谱(DCM/MeOH 0-10％)，得到呈无色泡沫状的(6-(4-(6-氧代-6,7,8,9-四氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-1-基)苯氧基己基)氨基甲酸叔丁酯(95mg，98％)。1H NMR(500MHz,CDCl3)δppm1.38-1.54(m,15H),1.78-1.84(m,2H),3.10-3.16(m,2H),3.70-3.73(m,2H),4.02(t,J＝6.4Hz,2H),4.47-4.50(m,2H),4.56(s,1H),7.03(d,J＝8.8Hz,2H),7.40(t,J＝7.8Hz,1H),7.62(s,1H),7.69(d,J＝8.7Hz,2H),7.99(d,J＝7.9Hz,1H),8.07(d,J＝7.7Hz,1H)。13C NMR(500MHz,CDCl3)δppm 25.69,26.50,28.40,29.03,30.01,40.48,41.35,50.73,68.04,114.81,116.52,121.07,122.42,123.96,126.29,131.07,132.52,143.42,154.20,155.99,160.79,169.50。MS(ESI)m/z 479(M+H)+。
C.1-(4-((6-氨基己基)氧基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮
向(6-(4-(6-氧代-6,7,8,9-四氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-1-基)苯氧基)己基)氨基甲酸叔丁酯(100mg，0.21mmol)中添加2N HCl的乙醚溶液(3ml)。在室温下搅拌混合物过夜。用7N NH3的甲醇溶液中和混合物并且浓缩混合物。将残余物施加于快速色谱(DCM/7N NH3于MeOH 0-10％)，得到呈无色固体状的1-(4-((6-氨基己基)氧基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮(64mg，81％)。1H NMR(500MHz,DMSO-d6)δppm 1.35-1.49(m,6H),1.71-1.77(m,2H),2.60-2.63(m,2H),3.52(s,2H),3.75(s,4H),4.05(t,J＝6.4Hz,2H),4.42(s,2H),7.10(d,J＝8.7Hz,2H),7.33(t,J＝7.8Hz,1H),7.78(d,J＝8.7Hz,2H),7.83(d,J＝7.7Hz,1H),7.85(d,J＝8.0Hz,1H),8.43(t,J＝5.6Hz,1H)。13C NMR(500MHz,DMSO-d6)δppm 25.24,25.09,28.50,30.61,39.00,40.34,50.50,67.62,114.54,117.61,121.45,121.49,122.59,124.97,131.14,132.42,143.29,153.78,160.00,167.36。MS(ESI)m/z 379(M+H)+。
D.5-(二甲氨基)-N-(6-(4-(6-氧代-6,7,8,9-四氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-1-基)苯氧基)己基)萘-1-磺酰胺
将1-(4-((6-氨基己基)氧基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮(20mg，0.05mmol)溶于ACN(2ml)中且添加K2CO3(20mg，0.15mmol)。向混合物中添加丹磺酰氯(27mg，0.1mmol)于ACN(1ml)中的溶液。在室温下搅拌反应混合物过夜。过滤混合物并且浓缩滤液。将残余物施加于快速色谱(DCM CH3OH 0-10％)，得到呈浅黄色固体状的5-(二甲氨基)-N-(6-(4-(6-氧代-6,7,8,9-四氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-1-基)苯氧基)己基)萘-1-磺酰胺(30mg，93％)。1H NMR(500MHz,CDCl3)δppm 1.23-1.32(m,4H),1.40-1.45(m,2H),1.62-1.67(m,2H),2.87(s,6H),2.89-2.93(m,2H),3.68-3.71(m,2H),3.90(t,J＝6.4Hz,2H),4.45-4.47(m,2H),5.22(t,J＝6.1Hz,1H),6.97,(d,J＝8.8Hz,2H),7.17(t,J＝7.6Hz,1H),7.39(t,J＝7.9Hz,1H),7.49-7.54(m,3H),7.66(d,J＝8.8Hz,2H),7.98(d,J＝7.8Hz,2H),8.07(d,J＝7.7,1.0Hz,1H),8.24(dd,J＝7.3,1.0Hz,1H),8.32(d,J＝8.6Hz,1H),8.53(d,J＝8.5Hz,1H)。13C NMR(500MHz,CDCl3)δppm 25.36,26.08,28.80,29.46,41.38,43.11,45.38,50.68,53.40,67.84,114.75,115.14,116.47,118.73,121.30,122.31,123.17,124.08,126.23,128.31,129.51,129.65,129.89,130.33,131.01,132.64,134.88,143.70,152.02,154.30,160.63,169.56。MS(ESI)m/z 612(M+H)+。
实例3：1-(4-((6-((7-硝基苯并\[c]\[1,2,5]噁二唑-4-基)氨基)己基)氧基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并\[cd]薁-6(7H)-酮
将4-氯-7-硝基苯并呋呫(20mg，0.1mmol)于CH3OH(1ml)中的溶液逐滴添加到1-(4-((6-氨基己基)氧基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮(37.8mg，0.1mmol)和NaHCO3(10mg，0.12mmol)于CH3OH(2ml)中的混合物中。在室温下搅拌混合物3小时。过滤混合物并且浓缩滤液。将残余物施加于快速色谱(DCM/乙酸乙酯0-100％)，得到呈橙色固体状的1-(4-((6-((7-硝基苯并[c][1,2,5]噁二唑-4-基)氨基)己基)氧基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮(30mg，55％)中。1H NMR(500MHz,CDCl3)δppm 1.23-1.30(m,4H),1.56-1.64(m,2H),1.82-1.90(m,2H),3.51-3.56(m,2H),3.70-3.76(m,2H),4.04(t,J＝6.2Hz,2H),4.45-4.49(m,2H),6.18(d,J＝8.7Hz,1H),6.50(s,1H),6.99-7.01(m,3H),7.40(t,J＝7.9Hz,1H),7.68(d,J＝8.6Hz,2H),7.98(dd,J＝8.0,1.0Hz,2H),8.08(dd,J＝7.7,1.0Hz,1H),8.48(d,J＝8.6Hz,1H)。MS(ESI)m/z 612(M+H)+13C NMR(500MHz,CDCl3)δppm 25.76,26.66,28.45,28.93,41.43,43.85,50.68,67.84,98.75,114.73,116.39,121.52,122.38,124.12,126.39,131.06,132.50,136.43,143.70,143.87,143.90,144.28,154.19,160.57,169.24。MS(ESI)m/z 542(M+H)+。
实例4：[211At]-化合物1对PARP-1的亲和力
使用IMR-05神经母细胞瘤癌细胞的全细胞匀浆悬浮液对[211At]-化合物1执行放射性配体结合分析。如前所述制备全细胞匀浆。接着，利用竞争性抑制分析执行放射性配体结合分析。将单一浓度的[211At]-化合物1添加到中含有不同浓度(0.01-1000nM)的非放射性标记碘化类似物KX1的蛋白质溶液中，如以下文献中所述：Makvandi，“定量体内PARP-1表达的放射性示踪剂策略提供能实现患者选择用于PARP抑制剂疗法的生物标志物(ARadiotracer Strategy to Quantify PARP-1Expression In Vivo Provides aBiomarker That Can Enable Patient Selection for PARP Inhibitor Therapy)”，《癌症研究(Cancer Res)》76(15):4516-4524，2016，所述文献通过引用并入本文中。然后在室温下培育溶液1小时并且收集在捕集蛋白质的滤纸上。然后在γ计数器上测量结合至PARP-1酶的[211At]-化合物1并且计算[211At]-化合物1的解离常数。
通过这些竞争性抑制分析，发现[211At]-化合物1对PARP-1酶高度有效，Kd计算值为0.1nM。参见图1。
实例5：[211At]-化合物1的体外功效
执行两组细胞存活率分析以表征神经母细胞瘤、卵巢和乳癌细胞中的[211At]-化合物1。另外，还测试基因经修饰的小鼠胚胎纤维母细胞以确定DNA修复基因内的基因突变，所述基因突变促成针对[211At]-化合物1的敏感性或抗性。所执行的第一分析是在5μCi/mL的单一浓度下筛选25种细胞系。细胞用[211At]-化合物1处理72小时。处理后，使用测量ATP的市售试剂盒评估细胞存活率，并且将数据相对于健康对照进行归一化以产生存活分率％。下一个细胞存活率分析仅针对神经母细胞瘤细胞系、使用0.001nCi-1μCi的多种浓度的[211At]-化合物1执行，以产生剂量反应曲线。处理细胞72小时，随后评估细胞存活率。除未处理的健康细胞之外，还使用游离211At作为对照，以测试[211At]-化合物1的特异性对一般放射毒性。使用标准曲线拟合软件计算与健康对照相比减少50％生长的有效浓度。
通过筛选25种细胞系，发现神经母细胞瘤、卵巢和乳腺细胞对[211At]-化合物1敏感。基因工程化小鼠胚胎细胞系对[211At]-化合物1显示不同敏感性，非同源DNA修复蛋白DNA PK或53BP1的最显著损失产生高度抗性表型。PARP-1的损失显示出增强的针对[211At]-化合物1的敏感性。神经母细胞瘤细胞系的剂量反应曲线还揭示具有IMR-05、SK-N-SH、SK-N-SY5Y和NLF的细胞系存在不同敏感性，其相较于高度抗性Be2和Be2c，显示最大的敏感性。参见图2。
实例6：[211At]-化合物1诱导DNA损伤和随后PARP-1上调
使用单一细胞显微术和蛋白质印迹分析来评估[211At]-化合物1诱导的时间和剂量依赖性DNA损伤。为此，在0.1或1μCi/mL剂量下处理NLF细胞1、4或24小时之后，测量γH2AX和PARP-1。通过定量细胞核中的所关注的小区域并且根据核共定位来分析数据。此外，还以1μCi/mL[211At]-化合物1的单一浓度进行了流式细胞术实验，以表征与健康对照相比DNA双链断裂的水平。在流式细胞术实验中，通过定量磷酸化ATM和H2AX来测量DNA损伤。最后，利用碘化丙锭染色评估对照组相对于[211At]-化合物1处理的细胞的细胞周期分析。
观察到[211At]-化合物1剂量与γH2AX表达呈正相关。此外，[211At]-化合物1剂量与PARP-1上调之间也存在正相关。流式细胞术实验表明，与健康对照组相比，ATM和H2AX的磷酸化增加了98％。细胞周期分析表明细胞在G2/M检查点积累。参见图3-4。
实例7：[211At]-化合物1的体内生物分布
为了评估[211At]-化合物1的体内生物分布，使用裸鼠SHC小鼠中的IMR-05神经母细胞瘤异种移植模型。通过皮下注射5-10百万个IMR-05神经母细胞瘤细胞产生异种移植物。然后当肿瘤达到200-300mm3时，允许其移植3-4周。动物然后静脉内注射5μCi[211At]-化合物1并且在2分钟、1小时和2小时的时间点收获组织。然后在γ计数器上分析样品的放射性并且通过将组织中的放射性的量除以注射的总量而使数据相对于注射剂量百分比归一化。通过静脉内注射[211At]-化合物1进行离体放射自显影，然后在2小时时收获肿瘤和肌肉。然后将组织快速冷冻，并使用冷冻切片机产生20微米厚的切片。然后将切片暴露于磷光体膜，并在数字磷光成像仪上读取膜。
[211At]-化合物1的体内生物分布显示2小时时肿瘤中的活性浓度，而正常组织中的活性却清除了。另外，未观察到肺、甲状腺(颈)或胃(已知集中有游离211At的器官)中因活性积累而引起的所定义的显著脱砹。离体放射自显影揭示较高的肿瘤与肌肉比率，此类似于所得生物分布数据。参见图5-7。
实例8：[211At]-化合物1的体内功效
为了评估[211At]-化合物1的抗肿瘤特性，在IMR-05异种移植模型中进行了体内功效实验。由于在体外观察到强大的抗癌细胞反应，因此选择IMR-05作为细胞系模型。在通过将100万个肿瘤细胞皮下注射到裸SHC小鼠侧腹而产生的肿瘤模型中，用15和30μCi[211At]-化合物1进行单剂量实验。在类似的肿瘤模型中进行了分次剂量实验，初始植入仅注射500,000个细胞。在12天内分4次给予10μCi的分次剂量。在所有实验中，使用电子测径器通过测量两个维度(长度和宽度)并使用椭球方程式([(4/3π)(宽度2)(长度)])来测量肿瘤。每周测量肿瘤体积。监测动物的体重和外观以获知毒性。
单次剂量的[211At]-化合物1在体内有效减少总体肿瘤负担并增加进展时间。分次给药显示出增强的抗肿瘤活性，并且与单次剂量实验相比，使得递送的总辐射剂量更高。在12天内用四剂10μCi处理的动物显示出持续的肿瘤消退。与对照相比，在治疗的肿瘤中还观察到PARP-1上调。参见图8-10。
通篇本申请中引用的所有参考文献、专利申请、专利和公开的专利申请的内容以及附图均通过引用并入本文。
本领域技术人员仅使用常规实验便认识到或能够确定本文所述的本公开的具体实施例的许多等效形式。希望以下权利要求书涵盖此类等效形式。
Claims (51)
1.一种式I化合物：
其中：
X-Y-Z是N-C＝N、C＝C-NH或CH-C＝N；
R1至R10独立地是H、卤素、任选地被取代的C1-6烷基、任选地被取代的C3-7环烷基，或任选地被取代的杂芳基；
或其药学上可接受的盐。
2.根据权利要求1所述的化合物，其具有式IA：
或其药学上可接受的盐。
3.根据权利要求1所述的化合物，其具有式IB：
或其药学上可接受的盐。
4.根据权利要求1所述的化合物，其具有式IC：
或其药学上可接受的盐。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R1-R4之一是H。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R1-R4是H。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R5-R7之一是H。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R5-R7是H。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R6是卤素。
10.根据权利要求9所述的化合物，其中R6是F。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R8-R9是H。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R10是H。
13.根据权利要求1所述的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
14.根据权利要求1所述的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
15.根据权利要求1所述的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
16.一种组合物，其包含根据权利要求1至4中任一项所述的化合物和药学上可接受的载体。
17.一种使α-辐射靶向受试者中的聚(ADP-核糖)聚合酶1(PARP-1)酶表达的方法，包含向所述受试者施用根据权利要求1至4中任一项所述的化合物。
18.一种减少癌细胞增殖的方法，包含使所述细胞与根据权利要求1至4中任一项所述的化合物接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述癌症表达PARP-1酶。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌、乳癌、肺癌、胃癌、膀胱癌、头颈癌、白血病、淋巴瘤、神经内分泌癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤、骨肉瘤、黑色素瘤、前列腺癌、多发性骨髓瘤、肾癌和肝癌。
21.根据权利要求18所述的方法，进一步包含向患者施用辐射。
22.根据权利要求18所述的方法，包含通过静脉内、动脉内、腹膜内或腔内注射来施用所述化合物。
23.根据权利要求18所述的方法，包含施用一定量的具有约0.0001至约10000居里辐射的所述化合物。
24.一种式II化合物：
其中：
X1-Y1-Z1是N-C＝N、C＝C-NH或CH-C＝N；
R11至R20独立地是H、卤素、任选地被取代的C1-6烷基、任选地被取代的C3-7环烷基，或任选地被取代的杂芳基；并且
FL是具有约425至约750nm的激发波长的荧光团；
或其药学上可接受的盐。
25.根据权利要求24所述的化合物，其具有式IIA：
或其药学上可接受的盐。
26.根据权利要求24所述的化合物，其具有式IIB：
或其药学上可接受的盐。
27.根据权利要求24所述的化合物，其具有式IIC：
或其药学上可接受的盐。
28.根据权利要求24所述的化合物，其中FL是：
其中R20是任选地被取代的杂芳基或-SO2-(任选地被取代的芳基)。
29.根据权利要求28所述的化合物，其中所述杂芳基是苯并[c][1,2,5]噁二唑基。
30.根据权利要求28所述的化合物，其中所述芳基是萘基。
31.根据权利要求24所述的化合物，其中FL是：
32.根据权利要求24所述的化合物，其中FL是：
33.根据权利要求24所述的化合物，其中R1-R4之一是H。
34.根据权利要求24所述的化合物，其中R1-R4是H。
35.根据权利要求24所述的化合物，其中R5-R7之一是H。
36.根据权利要求24所述的化合物，其中R5-R7是H。
37.根据权利要求24所述的化合物，其中R6是卤素。
38.根据权利要求37所述的化合物，其中R6是F。
39.根据权利要求24所述的化合物，其中R18和R19是H。
40.根据权利要求24所述的化合物，其中R20是H。
41.根据权利要求24所述的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
42.根据权利要求24所述的化合物，其为：
或其药学上可接受的盐。
43.一种组合物，包含根据权利要求24所述的化合物和药学上可接受的载体。
44.一种检测完整且具有酶活性的聚(ADP-核糖)聚合酶1(PARP-1)酶表达的方法，包含：
(a)将根据权利要求24所述的化合物与来自受试者的血液样品混合；以及
(b)定量所述样品中的荧光水平。
45.一种检测受试者组织样品中的PARP-1酶表达的方法，包含：
(a)使用受试者组织样品并且将根据权利要求24所述的化合物施加到所述样品中；以及
(b)通过显微术或流式细胞术对所述样品执行成像技术。
46.一种监测受试者的癌症治疗的方法，所述方法包含：
(a)向所述受试者施用化学治疗剂或辐射；
(b)向所述受试者施用有效量的根据权利要求24所述的化合物；以及
(c)对所述受试者执行成像技术。
47.一种检测受试者的PARP-1接受性癌症的方法，所述方法包含：
(a)向所述受试者施用有效量的根据权利要求24所述的化合物；以及
(b)对所述受试者执行成像技术。
48.根据权利要求46所述的方法，其中所述癌症是神经母细胞瘤、卵巢癌或乳癌。
49.根据权利要求45所述的方法，其中所述成像是利用正电子发射断层摄影法或单光子发射计算机断层摄影法执行。
50.一种化合物，其为1-(4-(3,3,4,4-四甲基-1λ3,2,5-硼杂二氧杂环戊烷-1-基)苯基)-8,9-二氢-2,7,9a-三氮杂苯并[cd]薁-6(7H)-酮。
51.一种制备根据权利要求1所述的化合物的方法，包含使式(III)化合物与At211反应：
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