CN111356482A - 用于分子成像的双标记的探针及其用途 - Google Patents

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CN111356482A CN201880074348.1A CN201880074348A CN111356482A CN 111356482 A CN111356482 A CN 111356482A CN 201880074348 A CN201880074348 A CN 201880074348A CN 111356482 A CN111356482 A CN 111356482A
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Abstract

本发明涉及式(I)的化合物或其药学上可接受的盐：
Figure DDA0002494344890000011
其中(A)是至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元；(B)是至少一个放射性金属的螯合剂原子团；(C)是染料原子团；x1是将(A)共价连接至分子的其余部分的间隔基或化学单键；x2是将(C)共价连接至分子的其余部分的间隔基或化学单键。本发明还涉及包含所述化合物的组合物以及借助于所述化合物或组合物体外检测样品中瘤细胞的方法。

Description

用于分子成像的双标记的探针及其用途
本发明涉及具有式(I)的化学结构的化合物或其药学上可接受的盐：
Figure BDA0002494344880000011
其中(A)是至少一个特异性结合瘤细胞(neoplastic cell)的细胞膜的基元；(B)是至少一个放射性金属的螯合剂原子团(moiety)；(C)是染料原子团；x1是共价连接(A)和(B)的间隔基(spacer)；x2是连接(B)和(C)的间隔基或化学单键。本发明还涉及包含所述化合物的组合物以及用于借助于所述化合物或组合物在体外检测样品中的瘤细胞的方法。
近年来，分子成像在瘤形成、特别是癌症(cancer)的诊断方面越来越重要。临床医师由此能获得关于瘤体(neoplastic pitch)的大小、定位和形状的有价值的信息。
为了在体内可视化瘤组织，已经开发了多种技术。例如，磁共振成像(MRI)、超声断层摄影术(特别是计算机断层摄影术(computer tomography,CT))、荧光分子断层摄影术(fluorescence molecular tomography,FMT)和正电子发射断层摄影术(positronemission tomography,PET)是当今常用于定位瘤形成的方法。
然而，这些方法仍然具有严重缺陷。尽管MRI实现了高分辨率的可视化，并且能够进行无任何染色的测量，但MRI即使不是不可能、也是较难可靠地区分健康组织和瘤组织。超声断层摄影术例如CT也能达到较高的分辨率，但与MRI一样，难以清楚地区分病变组织与健康组织，此外，常常还需要不希望的高剂量造影剂。而FMT使得能够检测特异性染色的组织，但通常分辨率差，仅允许检测位于患者身体外表面附近的瘤形成，此外，不能使周围组织可视化，这给检查者推断诊断结论并决定进一步的治疗策略造成困难。PET能够检测整个患者身体内的瘤形成，但仅描绘瘤本身，并且与FMT一样，无法在其组织背景中显示对瘤的定位。
MRI和PET定期彼此组合，有时组合在单一仪器中，以便能够清楚地检测瘤形成和周围组织。这使得能够在其组织背景中对瘤进行精确定位，并进一步显示出瘤的形状和大小。
然而，用于MRI和PET的仪器是相当大尺寸的仪器，其包含围绕患者身体的部分，因此妨碍当时进行手术干预。当通过MRT和/或PET进行的分子成像一旦完成，打算切除瘤组织的外科医生不得不通过将由分子成像获得的图像凭脑力投射到患者身体上来评估患者身体中瘤组织的位置、大小和形状。换言之，在进行手术时，外科医生不能在视觉上看到患者身体中的瘤组织，因为通常瘤组织与周围的非瘤组织没有不同或仅略有不同。例如，包括瘤细胞的淋巴结通常与它们的健康对应物无法区分。因此外科医生不得不记住之前通过分子成像看到的瘤组织的各自定位，或者不时地不得不将注意力从患者的身体转移到分子成像获得的结果上，以便凭脑力将这些结果投射到患者的身体上。
该操作的主要缺点在于，外科医生从来都不能完全确定已经切除了整个瘤组织。因此，经常除去相当大的组织部分，包括大量的健康组织。否则，通常患者体内仍然保留了瘤组织的残留部分。
已经提出了改进的放射性药物，其中描述了具有瘤细胞的结合位点和螯合剂原子团的化合物，其中改进之处在于使用针对化学原子团的双特异性PSMA/GRPr的双靶向放射性配体的组合(C.Liolios等人Bioconjugate Chemistry,2016,27,737-751)或在于重要器官中肽放射性配体的摄取减少(Eder等人TheJournal of Nuclear Medicine,2013,54(8),1327-1330)。A.-C.Baranski等人Bioconjugate Chem.2017,28(9),1485-2492描述了改进68Ga-PSMA-11的成像对比度。
然而，仍然需要通过进一步组合具有结合位点的放射性化学物质与具有荧光化学原子团的螯合剂来进行改进。
因此，已经研发了具有与瘤细胞结合的细胞结合位点的化合物(例如，前列腺特异性膜抗原(PSMA))、荧光团和螯合剂、特别是1,4,7,10-四氮杂环十二烷-N,N′,N″,N′″-四乙酸(DOTA)螯合剂(Banerjee SR,Pullambhatla M,Byun Y,Nimmagadda S,Foss C,Green G,Fox JJ,Lupold SE,Mease R,Pomper MG(2011)；Sequential SPECT and optical imagingof experimental models of prostate cancer with a dual modality inhibitor ofthe prostate-specific membrane antigen.Angew Chem Int Ed Engl.50(39):9167-9170；和WO 2010/108125)。在本文中，螯合剂和荧光团均通过独立的间隔基各自与共同的分子骨架缀合，所述分子骨架与细胞结合位点缀合。
然而，这种方法具有明显的缺点——使用各种染料的灵活性受到限制。实际上，已经发现使用螯合剂如DOTA具有明显的缺点，例如当不与特定荧光团结构如Banerjee等人所使用的IRDye800CW组合时，其与靶结构的结合减少。因此，本领域中已知的结构不以模块化的方式使用。特别地，与其缀合的染料无法自由地选择并且本领域中规律性地且优选地使用的几种荧光团都不能用于该策略。
此外，存在于各种细胞群中的包含荧光团、螯合剂和与细胞标志物结合的基元的细胞染色结构是已知的(Seibold U,
Figure BDA0002494344880000031
B,Schirrmacher R和
Figure BDA0002494344880000032
C(2014)；Bimodal imaging probes for combined PET and OI:recent developments and futuredirections for hybrid agent development.Biomed Res Int.2014:153741.doi:10.1155/2014/153741)。然而，这些结构不包含特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元，而是包括与包括非瘤生理细胞在内的各种细胞类型中存在的细胞结构结合的基元。此外，在Seibold等人所证明的这些结构中，结合位点无法以模块化的方式自由地选择，而是以相当复杂的方式整合到所述结构中。
鉴于上述情况，对于使得能够在患者中进行体内分子成像以及在手术期间成像的化合物的需求仍然尚未得到满足，所述化合物易于以模块化方式合成并且在染料的选择方面具有广泛的灵活性。
US 2015/110715A1描述了一种化合物，其具有的化学结构包含：至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)、至少一个放射性金属的螯合剂原子团(B)；和至少一个染料原子团(C)。化学原子团(A)、(B)和(C)可以直接彼此连接或通过间隔基连接。作为最重要的荧光化学结构之一，描述了上述IRDye800CW及其衍生物。
尽管US 2015/110715 A1中描述的放射化学化合物表现出良好的性能，但是仍然需要进一步改善所述化合物的特性，尤其是当使用IRDye800CW时。
申请号为EP 17201264.3的欧洲专利申请描述了包含至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元、至少一个放射性金属的螯合剂原子团和衍生自IRDye800CW的染料原子团的化合物，其中所述螯合剂用作结合基元与带有间隔基的染料之间的桥接元件，其中结合基元与螯合剂之间的间隔基包含具有至少两个组氨酸氨基酸的氨基酸序列。
通过包含这种IRDye800CW的放射化学化合物在重要器官中的摄取、即低摄取以及还有可接受的选择性、即与重要器官的低摄取相比在肿瘤中的特异性摄取给予了重要性质。对于各种不同的重要器官，这种选择性用各自的肿瘤与器官比(tumor-to-organ-ratio)表示。
因此，本发明的目的是提供与相关领域的化合物相比具有更低的摄取性质的包含IRDye800CW的化合物。
该目的通过式(I)的化合物或其药学上可接受的盐实现：
Figure BDA0002494344880000041
其中
(A)是至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元；
(B)是至少一个放射性金属的螯合剂原子团；
(C)是染料原子团；
x1是共价连接(A)和分子的其余部分的间隔基或化学单键；
x2是共价连接(C)与分子的其余部分的间隔基或化学单键；
其中(C)具有下式
Figure BDA0002494344880000042
其中
X1和X4独立地选自-N＝、-N(R5)＝和-C(R6)＝；
X2和X3独立地选自O、S、Se、N(R5)和C(R6R7)；
Y是连接(C)的两个原子团并允许所述原子团之间的电子离域(delocalization)的连接基，其中Y任选地包含基团(L-)cZ0；
a和b独立地选自1、2和3；
每个R1和每个R2独立地是(L-)cZ、(L-)cZ0或H；并且两个相邻的R1和/或两个相邻的R2也可以形成芳族环，其任选地被一个或多个(L-)cZ或(L-)cZ0取代；
R3、R4、R5、R6、R7、R9独立地选自(L-)cZ、(L-)cZ0和H；
c各自独立地是0或1；
L各自独立地是T1、-OT1-、-ST1-、-C(O)T1-、-C(O)OT1-、-OC(O)T1-、-C(O)NHT1-、-NHC(O)T1、或C1-10亚烷基，其任选地被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)NH-、-NHC(O)O-和T1中的一个或多个中断和/或封端；
T1是苯基、萘基、茚基、茚满基、1,2,3,4-四氢化萘基、十氢化萘基、金刚烷基、C3-7环烷基、3-7元杂环基或7-11元杂双环基，其中T1任选地被一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、CN、C(O)R8、COOR8、OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a、OC(O)N(R8R8a)、氧代(＝O)，在所述环是至少部分饱和的情况下、或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z各自独立地是H、卤素、CN、C(O)R8、C(O)OR8、C(O)O-OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2OR8、S(O)2O-、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、S(O)R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；P(O)(OR8)2、P(O)(OR8)O-、OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a或OC(O)N(R8R8a)；
R8、R8a、R8b独立地选自H或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z0是将(C)连接至x2或在x2是化学单键的情况下连接至(B)的化学键；
条件是R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9之一是(L-)cZ0或Y包含(L-)cZ0；
其中任意剩余的正电荷或负电荷被药学上可接受的带负电荷或带正电荷的抗衡离子补偿。
令人惊奇地，已经发现衍生自本文所述的染料原子团(C)的染料且尤其是现有技术中所述的具有原子团(A)、(B)和(C)的包含IRDye800CW的化合物与具有原子团(A)和(B)的化合物相比具有降低的摄取性质，并且该更低的值可以通过引入连接(A)、(B)和(C)的特定的Y型连接基结构而被改善。
本发明的化合物或其药学上可接受的盐例如使得能够进行正电子发射断层摄影术(PET)扫描以及荧光成像。
如本文所用，术语“药学上可接受的盐”可以在最广义的含义上被理解为本发明化合物的任何带电荷的形式。根据化合物的化学结构和其所溶解的环境的不同，该化合物可以例如包含一个或多个带电荷的残基，所述带电荷的残基选自、但不限于羧酸根阴离子残基、伯铵阳离子、仲铵阳离子残基、叔铵阳离子残基、伯磷酸根阴离子残基、仲磷酸根阴离子残基、硫酸根阴离子残基、亚硫酸根阴离子残基和醇盐残基。抗衡离子可以是本领域已知的药学上可接受的任何离子，例如乙酸根、脂肪酸羧酸根、氯离子、钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、锂离子、铵、磷酸根、羟基、质子和氟离子。
如在本发明中通篇使用的，术语“基元”可以在最广义的含义上被理解为使得能够特异性结合瘤细胞的细胞膜的分子结构模式。
如在本发明的上下文中使用的，术语“瘤细胞”可以在最广义的含义上被理解为显示出异常生长和/或分裂速率的任何细胞，还包括化生细胞(metaplastic cell)和发育异常的细胞(dysplastic cell)。典型地，瘤细胞倾向于形成细胞块，称作瘤形成。瘤细胞的生长典型地与其周围的正常组织不太协调或者不协调。瘤细胞的生长优选地以相同的过度方式持续，甚至在停止刺激后也是如此。瘤细胞可以形成良性瘤、恶变前瘤(原位癌(carcinoma in situ))或恶性瘤(癌症(cancer))。瘤形成也可以通过2013版的国际疾病分类(International Classification of Diseases)Vol.10(ICD-10命名法)来表征，即，表征为根据ICD-10C00-D48类的任何病理状况。在本发明的上下文中，癌症也包括转移灶。
在本发明的意义上，癌症是任何恶性瘤。例如，癌症可以是癌(例如前列腺癌、乳腺癌、肺癌、胰腺癌、肝癌或结肠癌)、肉瘤(例如骨、软骨、脂肪和/或神经组织的肉瘤或间叶性肉瘤(mesenchymal sarcoma))、淋巴瘤、白血病、生殖细胞癌症(例如睾丸癌症或卵巢癌症(分别为精原细胞瘤和无性细胞瘤))或胚细胞瘤(例如，肝胚细胞瘤)。
所述的至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)使得与其它分子结构相比能够以更高的亲和力结合瘤细胞表面上存在的其靶结构。
靶结构优选地对于瘤细胞而言是典型的。因此，靶结构可以优选地仅在瘤细胞的表面上或以与正常细胞、即非瘤细胞相比更高的局部浓度被发现。因此，被本发明的所述的至少一个基元(A)识别的靶结构在瘤细胞的细胞膜上的局部浓度优选地是相应的正常细胞、即非瘤细胞的至少2倍、更优选至少5倍、甚至更优选至少10倍、甚至更优选至少100倍、甚至更优选至少500倍。
优选地，所述基元与其在瘤细胞上的靶结构结合的亲和力是在相差无几的化学环境中与具有相同电荷和疏水性的其它分子结构结合的亲和力的至少5倍、更优选至少10倍、甚至更优选至少20倍、甚至更优选至少50倍，特别是至少100倍。优选地，所述基元以不超过10μM、优选不超过5μM、甚至更优选不超过1μM、甚至更优选不超过100nM、特别是不超过50nM的解离常数与瘤细胞的细胞膜上的靶结构结合。
本发明的化合物或其药学上可接受的盐包含具有至少一个基元的原子团(A)。因此，原子团(A)可以表示一个或多个基元。举例性的原子团(A)表示具有1、2或3个基元的化学结构。然而，优选地，(A)表示一个基元。
优选地，所述基元包含至少一个天然存在的氨基酸原子团，更优选至少两个天然存在的氨基酸原子团。
如在本发明中通篇所使用的，在化学结构的上下文中，术语“原子团”、“残基”和“其余部分”可以在最广泛的含义上互换地被理解为与分子的其它部分紧密结合、特别是通过共价键结合的分子的组成部分。此外，本文所使用的术语“与……缀合”和“与……结合”可以互换地理解。
优选地，所述基元包含至少一个非蛋白原性酰胺键，更优选至少两个非蛋白原性酰胺键。更优选地，所述基元包含通过非蛋白原性酰胺键缀合的至少一个天然存在的氨基酸原子团，甚至优选通过非蛋白原性酰胺键缀合的至少两个天然存在的氨基酸原子团。
优选地，所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元包含不超过20个氨基酸原子团，更优选不超过10个氨基酸原子团，甚至更优选不超过5个氨基酸原子团，甚至更优选不超过4个氨基酸原子团，特别是不超过3个氨基酸原子团。
优选地，所述基元还包含至少一个脲原子团，更优选通过酰胺键形成与两个氨基酸共价结合的至少一个脲原子团。
所述的至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)通过间隔基x1与所述的至少一个放射性金属的螯合剂原子团(B)共价连接。在这种情况下，优选地，间隔基x1的长度不超过5nm，优选长度不超过2nm，特别是长度不超过1nm。所述基元可以优选地通过赖氨酸原子团的ε氨基与放射性金属的螯合剂原子团(B)缀合。
在本发明的上下文中使用的术语“螯合剂原子团”可以在最广义的含义上被理解为在适合的条件下能够与放射性金属形成络合物(complex)的任何原子团。在本文中，术语“螯合剂原子团”、“螯合剂”、“螯合原子团”、“遮蔽原子团(sequestering moiety)”和“络合原子团”可以互换地理解。螯合剂原子团优选是有机原子团。通过螯合进行的络合优选涉及在多齿(多键合)配体与单个中心放射性金属之间形成或存在两个或更多个分开的配位键。可能还会注意到国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure andApplied Chemistry)(IUPAC)在其最广义的含义上解释的关于螯合的通用定义。本文所用的螯合剂原子团典型地带有至少两个能够与放射性金属相互作用的杂原子。优选地，所述螯合剂原子团具有至少三个、特别是至少四个能够与放射性金属相互作用的杂原子。
在本发明的上下文中使用的“放射性金属”可以在最广义的含义上被理解为任何放射性金属或放射性金属离子，即，发射放射性发射的金属或金属离子。它可以是典型地具有放射性的金属或金属离子，或者是也具有非放射性同位素的金属的放射性同位素。例如，放射性金属可以是镓(Ga)(例如67Ga,68Ga)、铜(例如64Cu,67Cu)、铁(例如59Fe)、锆(例如89Zr)、钪(例如44Sc)、铟(例如111In)、钇(例如90Y)、铷(例如82Rb)、钴(例如60Co)、镥(例如177Lu)、钆(例如153Gd、155Gd、157Gd)、铋(例如213Bi)、锶(例如90Sr)、锕(例如225Ac)或锝(例如99mTc)的放射性同位素。优选地，放射性金属是67Ga、68Ga、111In、90Y、177Lu、64Cu、67Cu、153Gd、155Gd、157Gd、89Zr、44Sc、99mTc、213Bi、225Ac、59Fe或82Rb、更优选68Ga、64Cu、89Zr、44Sc或82Rb、甚至更优选68Ga或64Cu、特别是68Ga的放射性同位素。本领域技术人员知晓适合用于络合上述放射性金属中的每一种的螯合剂原子团的多个实例，并且可以相应地选择螯合剂原子团。例如，适合用于络合99mTc或82Rb的螯合剂原子团可以不同于或者可以并非不同于适合用于络合68Ga或64Cu的螯合剂原子团。
优选地，放射性金属的半衰期不长于4天，更优选不长于1天，甚至更优选不长于12h，甚至更优选不超过6h，甚至更优选不超过3h，甚至更优选不超过2.5h，甚至更优选不超过120min，甚至更优选不超过100min，甚至更优选不超过80min，特别是不超过70min。
可以从适合用于该目的的任何来源获取放射性金属。放射性金属可以从自然界中获得和分离，也可以人工产生，例如由镓68发生器产生68Ga。本领域技术人员知晓如何获得各个放射性金属。
本发明的化合物或其药学上可接受的盐包含具有至少一个放射性金属的螯合剂原子团的原子团(B)。因此，原子团(B)可以表示一个或多个螯合剂。举例性的原子团(B)表示具有一个、两个或三个螯合剂的化学结构。然而，优选地，(B)表示一个螯合剂。如本文所概述的，原子团(B)通过间隔基x1(如果存在的话)、2-萘基丙氨酸、4-氨基甲基环己基羧酸和赖氨酸(α-氨基)连接至原子团。
本发明的化合物或其药学上可接受的盐包含染料原子团(C)。原子团(C)通过x2连接至(B)，所述x2表示间隔基或化学单键和赖氨酸(ε-氨基)。
所述原子团(C)具有下式
Figure BDA0002494344880000091
其中
X1和X4独立地选自-N＝、-N(R5)＝和-C(R6)＝；
X2和X3独立地选自O、S、Se、N(R5)和C(R6R7)；
Y是连接(C)的两个原子团并允许所述原子团之间的电子离域的连接基，其中Y任选地包含基团(L-)cZ0；
a和b独立地选自1、2和3；
每个R1和每个R2独立地是(L-)cZ、(L-)cZ0或H；并且两个相邻的R1和/或两个相邻的R2也可以形成芳族环，其任选地被一个或多个(L-)cZ或(L-)cZ0取代；
R3、R4、R5、R6、R7、R9独立地选自(L-)cZ、(L-)cZ0和H；
c各自独立地是0或1；
L各自独立地是T1、-OT1-、-ST1-、-C(O)T1-、-C(O)OT1-、-OC(O)T1-、-C(O)NHT1-、-NHC(O)T1、或C1-10亚烷基，其任选地被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)NH-、-NHC(O)O-和T1中的一个或多个中断和/或封端；
T1是苯基、萘基、茚基、茚满基、1,2,3,4-四氢化萘基、十氢化萘基、金刚烷基、C3-7环烷基、3-7元杂环基或7-11元杂双环基，其中T1任选地被一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、CN、C(O)R8、COOR8、OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a、OC(O)N(R8R8a)、氧代(＝O)，在所述环是至少部分饱和的情况下、或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z各自独立地是H、卤素、CN、C(O)R8、C(O)OR8、C(O)O-OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2OR8、S(O)2O-、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、S(O)R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；P(O)(OR8)2、P(O)(OR8)O-、OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a或OC(O)N(R8R8a)；
R8、R8a、R8b独立地选自H或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z0是将(C)连接至x2或在x2是化学单键的情况下连接至(B)的化学键；
条件是R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9之一是(L-)cZ0或Y包含(L-)cZ0。
术语“任选地被取代”意指未取代的或取代的。通常、但不限于“一个或多个取代基”意指一个、两个或三个、优选一个或两个取代基，更优选一个取代基。通常，这些取代基可以相同或不同。
“烷基”意指直链或支链的烃链。烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代。
如贯穿于本申请中所使用的，术语“烷基”、“烷基残基”和“烷基基团”和“烷基原子团”可以理解为直链的或支链的饱和烃链。“直链的”也可以称为“无支链的”或“线性的”。优选地，烷基是直链的。
如贯穿于本申请中所使用的，术语“亚烷基”意指直链的或支链的饱和烃链，其中分子的两个原子团通过亚烷基残基连接。“直链的”也可以称为“无支链的”或“线性的”。亚烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代，或者可以不被本文另外规定的取代基替代(即，可以是被取代的或未取代的)。
“C1-4烷基”意指具有1-4个碳原子的烷基链，例如，如果存在于分子的末端：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基，或者当分子的两个原子团通过烷基连接时，例如-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(C2H5)-、-C(CH3)2-。C1-4烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代。
“C1-6烷基”意指具有1-6个碳原子的烷基链，例如，如果存在于分子的末端：C1-4烷基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基；叔丁基、正戊基、正己基，或者当分子的两个原子团通过烷基连接时，例如-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(C2H5)-、-C(CH3)2-。C1-4烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代。
“C1-8亚烷基残基”意指具有1-8个碳原子的亚烷基链，例如-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(C2H5)-、-C(CH3)2-、-CH2-C(CH3)2-、-C(CH2-CH3)2-、-CH(CH2-CH3)-、-CH2-CH(CH3)(CH2-CH3)-、-CH(CH3)(CH2-CH3)-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、-(CH2)7-、-(CH2)8-等，此时分子的两个原子团通过亚烷基连接。相应地定义术语“C4-8亚烷基”和“C6亚烷基”。相应地定义术语“C3-7亚烷基”和“C5(C4)亚烷基”。
术语“C1-10亚烷基”意指具有1-10个碳原子的二价的直链或支链的烃链。烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代。实例有亚甲基(-CH2-)、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(C2H5)-、-C(CH3)2-。C1-10亚烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代。
因此，“C1-10亚烷基残基”意指具有1-10个碳原子的亚烷基链，此时分子的两个原子团通过该亚烷基连接。优选地，但不是必须的，在间隔基y的残基f的情况中的C1-10亚烷基残基是直链的、即无支链的C1-10亚烷基残基，其中一个或多个氢任选地被取代和/或其中一个或多个-CH2-原子团可以任选地被-O-或–NH-替代。
表述“一个或多个-CH2-原子团可以任选地被替代”意指所给出的数量的CH2基团可以被本文所规定的原子或基团替代。此外，本文规定的一个或多个氢可以被取代基替代。
C1-10亚烷基“任选地被中断和/或封端”意指亚烷基链在两个碳之间插入本文所规定的原子或化学基团，或者亚烷基至少在亚烷基链的一端的碳原子后由所述原子或基团形成末端，或者亚烷基链既被中断又被封端，或者亚烷基链既不被中断也不被封端。作为实例，但不限于该实例，任选地被一个或多个X中断和/或封端的C3亚烷基可以具有序列C-C-C、C-C-C-X、X-C-C-C、X-C-C-C-X、C-X-C-C、C-C-X-C、C-X-C-X-C、X-C-C-X-C、X-C-X-C-X-C、X-C-X-C-C-X、X-C-X-C-X-C-X。
术语“碳环”是指部分或完全饱和的或芳族的碳环单环、双环或三环的稠合的或非稠合的环系。这包括苯基或C3-7环烷基环。具有5、6或7个碳原子的优选碳环是环戊烯、环己烯、苯基、环庚烷，尤其是环己烷。
“C3-7环烷基”或“C3-7环烷基环”意指具有3–7个碳原子的环烷基链，例如环丙基、环丁基、环戊剂、环己基、环己烯基、环庚基。优选地，环烷基是指环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基。环烷基碳的每个氢可以被本文另外规定的取代基替代。相应地定义术语“C3-5环烷基”或“C3-5环烷基环”。
“卤素”意指氟、氯、溴或碘。通常优选卤素是氟或氯。
在本发明的含义内，术语“芳族环”意指碳环或杂环芳族环。实例是苯、萘、5-6元芳族杂环和9-11元芳族杂双环基。
“3-7元杂环基”或“3-7元杂环”意指具有3、4、5、6或7个环原子的环，其可以含有至多最大数量的双键(完全饱和的、部分饱和的或不饱和的芳族或非芳族环)，其中至少一个环原子、至多4个环原子被选自硫(包括-S(O)-、-S(O)2-)、氧或氮(包括＝N(O)-)的杂原子替代，其中该环通过碳或氮原子与分子的其余部分连接。3-7元杂环的实例有氮丙啶、氮杂环丁烷、氧杂环丁烷、硫杂环丁烷、呋喃、噻吩、吡咯、吡咯啉、咪唑、咪唑啉、吡唑、吡唑啉、噁唑、噁唑啉、异噁唑、异噁唑啉、噻唑、噻唑啉、异噻唑、异噻唑啉、噻二唑、噻二唑啉、四氢呋喃、四氢噻吩、吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷、噁唑烷、异噁唑烷、噻唑烷、异噻唑烷、噻二唑烷、环丁砜、吡喃、二氢吡喃、四氢吡喃、咪唑烷、吡啶、哒嗪、吡嗪、嘧啶、哌嗪、哌啶、吗啉、四唑、三唑、三唑烷、四唑烷、二氮杂环庚烷、氮杂
Figure BDA0002494344880000121
高哌嗪。相应地定义术语“4-7元杂环基”或“4-7元杂环”。相应的定义术语“5-6元杂环基”或“5-6元杂环”。
“5-6元芳族杂环基”或“5-6元芳族杂环”意指衍生自环戊二烯基或苯的杂环，其中至少一个碳原子被选自硫(包括-S(O)-、-S(O)2-)、氧和氮(包括＝N(O)-)的杂原子替代。此类杂环的实例是呋喃、噻吩、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、异噁唑、噻唑、异噻唑、噻二唑、三唑、四唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪。
“5元芳族杂环基”或“5元芳族杂环”意指衍生自环戊二烯基的杂环，其中至少一个碳原子被选自硫(包括-S(O)-、-S(O)2-)、氧和氮(包括＝N(O)-)的杂原子替代。此类杂环的实例是呋喃、噻吩、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、异噁唑、噻唑、异噻唑、噻二唑、三唑、四唑。
“7-11元杂双环基”或“7-11元杂双环”意指具有7-11个环原子的两个环的杂环系，其中至少一个环原子被两个环共享，并且可以含有至多最大数目的双键(完全饱和的、部分饱和的或不饱和的芳族或非芳族环)，其中至少一个环原子、至多6个环原子选自硫(包括-S(O)-、-S(O)2-)、氧和氮(包括＝N(O)-)的杂原子替代，并且其中环通过碳或氮原子与分子的其余部分连接。7-11元杂双环的实例是吲哚、二氢吲哚、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、苯并异噻唑、苯并咪唑、苯并咪唑啉、喹啉、喹唑啉、二氢喹唑啉、喹啉、二氢喹啉、四氢喹啉、十氢喹啉、异喹啉、十氢异喹啉、四氢异喹啉、二氢异喹啉、苯并氮杂
Figure BDA0002494344880000132
嘌呤或蝶啶。术语7-11元杂双环还包括两个环的螺结构例如6-氧杂-2-氮杂螺[3,4]辛烷、2-氧杂-6-氮杂螺[3.3]庚烷-6-基或2,6-二氮杂螺[3.3]庚烷-6-基、或桥杂环例如8-氮杂双环[3.2.1]辛烷或2,5-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-2-基或3,8-二氮杂双环[3.2.1]辛烷。
“9-11元芳族杂双环基”或“9-11元芳族杂双环”意指两个环的杂环系，其中至少一个环是芳族的，并且其中该杂环系具有9-11个环原子，其中两个环原子由两个环共享，并且其可以含有至多最大数目的双键(完全或部分芳族的)，其中至少一个环原子、至多6个环原子被选自硫(包括-S(O)-、-S(O)2-)、氧和氮(包括＝N(O)-)的杂原子替代，并且其中所述环通过碳或氮原子与分子的其余部分连接。9-11元芳族杂双环的实例是吲哚、二氢吲哚、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、苯并异噻唑、苯并咪唑、苯并咪唑啉、喹啉、喹唑啉、二氢喹唑啉、二氢喹啉、四氢喹啉、异喹啉、四氢异喹啉、二氢异喹啉、苯并氮杂
Figure BDA0002494344880000131
嘌呤或蝶啶。相应地定义术语“9-10元芳族杂双环基”或“9-10元芳族杂双环”。
优选的式(I)化合物是这样的化合物：在这些化合物中，其中含有的残基中的一个或多个具有以下给出的含义，优选的取代基定义的所有组合都是本发明的主题。关于所有优选的式(I)化合物，本发明还包括所有互变异构体和立体异构体形式及其所有比例的混合物，以及它们的药学上可接受的盐。
在可能发生式(I)化合物的互变异构例如酮-烯醇互变异构的情况下，包括单独的各个形式例如酮和烯醇以及任何比例的混合物。同样适用于立体异构体，例如对映体、顺/反异构体、构象异构体等。
特别地，当在式(I)的化合物中给出对映体或非对映体形式时，单独的每种纯形式和至少两种纯形式的任何比例的任何混合物均包括在式(I)中，并且是本发明的主题。
同位素标记的式(I)化合物也在本发明的范围内。同位素标记的方法是本领域已知的。优选的同位素是元素H、C、N、O和S的同位素。式(I)化合物的溶剂化物也在本发明的范围内。
如果需要，可以通过本领域公知的方法、例如通过液相色谱法分离异构体。这也同样适用于对映体，例如通过使用手性固相分离。另外，可如下分离对映体：将对映体转化成非对映体，即，与对映体纯的辅助化合物偶联，随后分离所得的非对映体并裂解辅助残基。或者，可以使用光学纯的原料、试剂和/或催化剂通过立体选择性合成来获得式(I)化合物的任何对映体。
在式(I)的化合物含有一个或多个酸性或碱性基团的情况下，本发明还包括它们的相应的药学上或毒理学上可接受的盐，特别是它们的药学上可利用的盐。因此，根据本发明，可以使用含有酸性基团的式(I)化合物，例如可以以碱金属盐、碱土金属盐或铵盐的形式使用。这类盐的更精确的实例包括钠盐、钾盐、钙盐、镁盐或与氨或有机胺例如乙胺、乙醇胺、三乙醇胺或氨基酸的盐。可以存在含有一个或多个碱性基团、即可以被质子化的基团的式(I)化合物，根据本发明，可以以它们与无机酸或有机酸的加成盐的形式使用。适合的酸的实例包括氯化氢、溴化氢、磷酸、硫酸、硝酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、萘二磺酸、草酸、乙酸、酒石酸、乳酸、水杨酸、苯甲酸、甲酸、丙酸、新戊酸、二乙基乙酸、丙二酸、琥珀酸、庚二酸、富马酸、马来酸、苹果酸、氨基磺酸、苯基丙酸、葡糖酸、抗坏血酸、异烟酸、柠檬酸、己二酸和本领域技术人员已知的其它酸。如果式(I)的化合物在分子中同时含有酸性和碱性基团，则本发明除了所提及的盐形式之外还包括内盐或内铵盐(betaines)(两性离子)。式(I)的各个盐可以通过本领域技术人员已知的常规方法获得，例如，通过使它们与有机或无机酸或者有机或无机碱在溶剂或分散剂中接触获得、或者通过用其它盐进行的阴离子交换或阳离子交换来获得。本发明还包括式(I)的化合物的所有盐，所述盐由于低的生理相容性而不适合直接用于药物中，但是可以例如用作化学反应的中间体或者用于制备药学上可接受的盐。
应当理解，本发明的化合物或其药学上可接受的盐显示一个或多个带电荷的官能团，其中各负电荷被正电荷补偿，使得该分子为中性。内盐或外盐形式的分子内补偿以及被其它离子补偿都是可能的。适合的抗衡离子是上述述及的那些。因此，在本发明的式中，任何剩余的正电荷或负电荷均通过药学上可接受的带负电荷或带正电荷的抗衡离子来补偿。同样，任何质子化形式均可以用适当的抗衡离子部分或全部脱质子化。
本文使用的抗衡离子可以是适合于中和残基或本发明化合物的电荷的任何药学上可接受的离子。应当理解，单个抗衡离子不一定与本发明的带电荷的残基或带电荷的化合物具有相同的化合价。也可以使用两个或多个抗衡离子来中和带有比+1或-1更高电荷价的电荷的化合物。同样，反过来，带有比+1或-1更高电荷价的单个抗衡离子也可用于中和多于一个的化合物。优选地，抗衡离子在水性液体中是充分可溶的。
在本发明的上下文中，药学上可接受的带负电荷的抗衡离子X-可以具有任何电荷价。因此，X-可以例如具有-1、-2、-3或-4的电荷，优选-1或-2的电荷。电荷也可以任选地分别取决于离子强度和pH。X-可以是任何药学上可接受的带负电荷的离子。优选地，该离子在水性液体中是充分可溶的。例如，X-可以选自卤素阴离子(例如F-或Cl-)、乙酸根、磷酸根、磷酸氢根和药学上可接受的羧酸根(例如脂肪酸羧酸根)。此外，应当理解，抗衡离子典型地取决于周围的液体，例如化合物溶于其中的缓冲液和体内注射后体液中所包含的那些。在体内，在细胞外，主要的、但不是唯一的带负电荷的抗衡离子之一是Cl-。
如在本发明的上下文中所使用的，术语“染料原子团”、“标签”和“染色剂”可以在最广义的含义上被理解为具有提供可见染色的上式的任何原子团。优选地，染料原子团可以是荧光染料原子团和/或有色(chromatic)原子团，特别优选地，染料原子团是荧光染料原子团。
如本文所用的荧光染料原子团可以在最广义的含义上被理解为任何能够进行荧光检测的染料原子团。优选地，这类荧光检测在400-1000nm范围内，即，在可见光谱内以及在近红外(NIR)光谱内，特别是在400-800nm范围内，即，在可见光谱内。优选地，荧光染料原子团发射的荧光信号与瘤和周围组织的自发荧光充分区别。许多荧光染料原子团是本领域已知的，并且对于本领域普通技术人员将是显而易见的。许多荧光染料可商购获得，其具有用于与蛋白质侧链或其它化合物例如用于制备本发明化合物的前体化合物反应的活化基团。
额外地或作为替代选择地，染料原子团也可以是有色的，即，当被任何光照射时激发有色感知。可以通过吸收可见范围(即约400nm-约800nm范围内)的一个或多个特定波长范围的光和/或通过发射可见光范围内的一个或多个特定波长范围的光来激发这种有色效应。优选地，颜色与瘤和预期检查的周围组织不同。因此，当不旨在用于荧光检测时，染料原子团优选地不是红色或棕色，而是优选蓝色或绿色。当将染料原子团用于荧光检测时，颜色的差异通常起较小作用，只要在自发荧光背景上可检测到荧光即可。优选地，有色染料原子团在本发明的上下文中是小分子染料，即，具有不大于1000Da、优选不大于750Da、特别是不大于500Da的分子量(MW)的染料原子团。
所述的染料原子团(C)如本文所述的那样与所述的至少一种特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)和所述的至少一种放射性金属的螯合剂原子团(B)共价连接。这类与放射性金属的螯合剂原子团(B)的共价缀合可以是通过赖氨酸直接在染料原子团(C)与放射性金属的螯合剂原子团(B)之间形成共价键，或者还可以是通过间隔基x2、优选直接通过赖氨酸的共价键合。优选地，间隔基的长度不超过5nm，优选地长度不超过2nm，特别是长度不超过1nm。
因此，特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)与染料原子团(C)之间的分子距离优选地不长于20nm，更优选地不长于10nm，特别是不长于5nm。
取决于本发明化合物中的荧光染料原子团的化学性质以及靶细胞的表面、即各瘤细胞的细胞膜上荧光团和/或熄灭剂(quencher)的存在，这使得能在本发明的化合物与所述细胞膜结合后观察到诸如荧光能量转移(FRET)和/或荧光熄灭等效应。额外地或作为替代选择地，荧光染料原子团的存在还使得能进行基于荧光的进一步检查方法，例如光漂白荧光恢复(fluorescence recovery after photobleaching,FRAP)、光漂白荧光损失(fluorescence loss in photobleaching,FLIP)。这些方法可以提供有关与瘤细胞的细胞膜结合或相关的化合物或其盐的机动性(mobility)的信息。
优选地，本发明的化合物或其药学上可接受的盐具有不超过10kDa、优选不超过5kDa、甚至更优选不超过3.5kDa、甚至更优选不超过3kDa、特别是不超过2.5kDa的分子量(MW)。
如上所述，特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)可以结合典型地在瘤细胞上发现的任何分子结构，并且可以具有任何分子结构。
在一个优选的实施方案中，特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)是特异性结合癌症细胞的细胞膜的基元，优选地，其中所述基元包含前列腺特异性膜抗原(PSMA)结合基元。
在本文中，术语“前列腺特异性膜抗原”、“前列腺特异性膜抗原结合基元”和“PSMA结合基元”可以互换地理解。
在一个更优选的实施方案中，所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)是具有如下结构的PSMA结合基元：
Figure BDA0002494344880000171
其中Z1、Z2和Z3各自彼此独立地选自-C(O)OR1a、-SO2R1a、-SO3R1a、-SO4R1a、-PO2R1a、-PO3R1a和-PO4R1aR2a，其中R1a和R2a彼此独立地是H或C1-4-烷基残基(优选相同，且更优选H)；
其中a’表示-[CH2]o-残基，其中o是1-4的整数，优选地，其中o是3或4，特别地，其中o是4。
其中b’表示选自-NH-、-C(O)-和-O-的残基，特别地，其中b’是-NH-；且
其中波浪线表示与通过间隔基分子x1缀合的放射性金属的螯合剂原子团(B)的缀合位点。
优选地，Z1、Z2、Z3相同，且更优选地，Z1、Z2、Z3是-C(O)OR1a。
在一个特别优选的实施方案中，所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)是具有如下结构的PSMA结合基元：
Figure BDA0002494344880000181
其中波浪线表示与缀合至分子的其余部分的放射性金属的螯合剂原子团(B)的缀合位点。
间隔基x1和x2可以是长度不超过5nm、优选长度不超过2nm、特别是长度不超过1nm的间隔基。然而，优选的是x1和x2是共价化学单键。
式(I)的化合物显示出通过酰胺键结合的天然存在的氨基酸。术语“天然存在的氨基酸”是指选自以下的氨基酸：
Figure BDA0002494344880000182
Figure BDA0002494344880000191
天然存在的氨基酸可以以外消旋、D-或L-形式、优选L-形式存在。
在一个优选的实施方案中，x1是共价化学单键。然而，x1也可以表示间隔基。在这种情况下，优选的是间隔基x1具有如下结构：
-[b”-e-b”’]n-b””-d1-,
其中b”是-C(O)-或-N(H)-，优选地与AA形成酰胺键；
其中e表示选自C1-8-亚烷基的残基，其中一个或多个-CH2-原子团可以任选地被一个或多个-O-、-S-、-C(O)NH--C(O)N(C1-6烷基)、-C(O)O-、琥珀酰亚胺、三唑替代。
其中b”’选自-NH-和-C(O)-；
其中b””选自-C(O)-和-NH-；
并且其中b”’与b””一起形成酰胺基团；
其中d1是-[CH2]p-，其中p是1或2，特别是2；且
其中n是0或1，优选0。
优选地，b”是C(O)。
优选地，e没有任何替代或者具有1、2或3个替代，优选地具有1个替代，尤其是被三唑替代。
优选地，其中e是选自以下的残基：未取代的C1-8-亚烷基、其中一个-CH2-被三唑替代的C1-8亚烷基、其中一个-CH2-被三唑替代的C4-8亚烷基(尤其是C6亚烷基)、-CH2-(O-CH2-CH2)2-CH2-、-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-、-(CH2)3-O-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)6-、-(CH2)2-O-(CH2)5-、-(CH2)3-O-(CH2)4-、-(CH2)4-O-(CH2)3-、-(CH2)5-O-(CH2)2-、-(CH2)6-O-CH2-、-CH2-(O-CH2-CH2)2-、-(CH2)2-O-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)5-、-(CH2)2-O-(CH2)4-、-(CH2)3-O-(CH2)3-、-(CH2)4-O-(CH2)2-、-(CH2)5-O-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)4-、-(CH2)2-O-(CH2)3-、-(CH2)3-O-(CH2)2-、-(CH2)4-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)3-、-(CH2)2-O-(CH2)2-、-(CH2)3-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)2-、-(CH2)2-O-CH2-和-CH2-O-CH2-，特别是选自以下的残基：亚丁基残基、亚戊基残基、亚己基残基或其中一个-CH2-被三唑替代的C4-8亚烷基；
特别地，e如以下结构所示：
Figure BDA0002494344880000201
其中带星号的虚线表示与b“连接，不带星号的虚线表示与b“‘连接。
优选地，b”’是-NH-。优选地，b”’是-C(O)-。优选地，n是1。
在一个更优选的实施方案中，间隔基x1具有如下结构：
-[C(O)-e-NH]n-C(O)-(CH2)p-
其中，e是其中一个-CH2-被三唑替代的C4-8亚烷基，特别是其中一个-CH2-被三唑替代的C6亚烷基；
其中n是0或1，特别是1；且
其中p是1或2，特别是2。
在一个特别优选的实施方案中，间隔基x1具有如下结构：
Figure BDA0002494344880000202
在一个特别优选的实施方案中，(A)和x1选自如下结构：
Figure BDA0002494344880000203
在式(I)中，x2是间隔基或化学单键，其与赖氨酸连接(B)和(C)。优选地，x2是共价化学单键。
然而，在x2是间隔基的情况下，间隔基x2优选地是相当亲水的。
在一个优选的实施方案中，间隔基x2具有如下结构：
-d2-e-[f-e’]m-
其中d2是-[CH2]r-，其中r是1或2，特别是2；且
其中e选自-C(O)-NH-、-NH-C(O)-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-NH-C(O)-NH-、-NH-C(S)-NH-、
Figure BDA0002494344880000211
其中波浪线之一表示与d2的缀合位点，且另一条波浪线表示与f的缀合位点，特别地，其中e是-C(O)-NH-；
优选地e是-C(O)NH-。
其中f各自独立地表示选自以下的残基：其中一个或多个-CH2-原子团可以任选地被-O-或-NH-替代的C1-10-亚烷基，且其中f是未取代的或者被一个或多个独立地选自-NH2、-COOH和R3a的基团取代，
其中R3a选自-(CH2)2-COOH、-(CH2)4-NH2、-(CH2)4-N+(CH3)3+X-、-CH2-COOH、-CH2-SH、-CH2-SO3H和
Figure BDA0002494344880000212
其中X-是药学上可接受的带负电荷的抗衡离子；
优选地，其中f选自-CH2-(O-CH2-CH2)2-CH2-、-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-、-(CH2)2-(CH2-CH2-O)2-(CH2)2-、-(CH2)3-(CH2-CH2-O)2-CH2-、-(CH2-CH2-O)3-CH2-、-(CH2)2-(CH2-CH2-O)2-CH2-、-(CH2)2-(CH2-CH2-NH)2-(CH2)2-、-(CH2)3-(CH2-CH2-NH)2-CH2-、-(CH2-CH2-NH)3-CH2-、-(CH2)2-(CH2-CH2-NH)2-CH2-、-(CH2)3-O-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)6-、-(CH2)2-O-(CH2)5-、-(CH2)3-O-(CH2)4-、-(CH2)4-O-(CH2)3-、-(CH2)5-O-(CH2)2-、-(CH2)6-O-CH2-、-CH2-(O-CH2-CH2)2-、-(CH2)2-O-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)5-、-(CH2)2-O-(CH2)4-、-(CH2)3-O-(CH2)3-、-(CH2)4-O-(CH2)2-、-(CH2)5-O-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)4-、-(CH2)2-O-(CH2)3-、-(CH2)3-O-(CH2)2-、-(CH2)4-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)3-、-(CH2)2-O-(CH2)2-、-(CH2)3-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)2-、-(CH2)2-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-(CH2)3-(O-CH2-CH2)2-CH2-、-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-(CH2)2、-CH2-(O-CH2-CH2)2-(CH2)3、-CH2-(O-CH2-CH2)3-、-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-CH2-、-CH2-(O-CH2-CH2)2-(CH2)2-和-(CH2)3-(O-CH2-CH2)2-、CH2-(NH-CH2-CH2)2-CH2-、-(CH2)2-(NH-CH2-CH2)2-、-(CH2)3-NH-CH2-CH2-NH-CH2-、-CH2-NH-(CH2)6-、-(CH2)2-NH-(CH2)5-、-(CH2)3-NH-(CH2)4-、-(CH2)4-NH-(CH2)3-、-(CH2)5-NH-(CH2)2-、-(CH2)6-NH-CH2-、-CH2-(NH-CH2-CH2)2-、-(CH2)2-NH-CH2-CH2-NH-CH2-、-CH2-NH-(CH2)5-、-(CH2)2-NH-(CH2)4-、-(CH2)3-NH-(CH2)3-、-(CH2)4-NH-(CH2)2-、-(CH2)5-NH-CH2-、-CH2-NH-CH2-CH2-NH-CH2-、-CH2-NH-(CH2)4-、-(CH2)2-NH-(CH2)3-、-(CH2)3-NH-(CH2)2-、-(CH2)4-NH-CH2-、-CH2-NH-(CH2)3-、-(CH2)2-NH-(CH2)2-、-(CH2)3-NH-CH2-、-CH2-NH-(CH2)2-、-(CH2)2-NH-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-(CH2)3-(NH-CH2-CH2)2-CH2-、-(CH2)2-(NH-CH2-CH2)2-(CH2)2、-CH2-(NH-CH2-CH2)2-(CH2)3、-CH2-(NH-CH2-CH2)3-、-(CH2)2-(NH-CH2-CH2)2-CH2-、-CH2-(NH-CH2-CH2)2-(CH2)2-、-(CH2)3-(NH-CH2-CH2)2-、-CH2-O-(CH2)8-、-(CH2)2-O-(CH2)7-、-(CH2)3-O-(CH2)6-、-(CH2)4-O-(CH2)5-、-(CH2)5-O-(CH2)4-、-(CH2)6-O-(CH2)3-、-(CH2)7-O-(CH2)2-、-(CH2)8-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)7-、-(CH2)2-O-(CH2)6-、-(CH2)3-O-(CH2)5-、-(CH2)4-O-(CH2)4-、-(CH2)5-O-(CH2)3-、-(CH2)6-O-(CH2)2-、-(CH2)7-O-CH2-、-CH2-NH-(CH2)8-、-(CH2)2-NH-(CH2)7-、-(CH2)3-NH-(CH2)6-、-(CH2)4-NH-(CH2)5-、-(CH2)5-NH-(CH2)4-、-(CH2)6-NH-(CH2)3-、-(CH2)7-NH-(CH2)2-、-(CH2)8-NH-CH2-、-CH2-NH-(CH2)7-、-(CH2)2-NH-(CH2)6-、-(CH2)3-NH-(CH2)5-、-(CH2)4-NH-(CH2)4-、-(CH2)5-NH-(CH2)3-、-(CH2)6-NH-(CH2)2-、-(CH2)7-NH-CH2-、-CH(NH2)-CH2-、-CH2-CH(NH2)-、-CH(COOH)-CH2-、-CH2-CH(COOH)-和-CH(R3)-,
特别地，f是选自-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-、-CH2-(O-CH2-CH2)2-CH2-和-(CH2)3-O-CH2-CH2-O-CH2-的残基，尤其是-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-；
其中e”各自独立地选自化学键、-NH-C(O)-、-C(O)-NH-、-C(O)-O-和-O-C(O)-、-NH-C(O)-NH-、-NH-C(S)-NH-、-C(O)-N(CH3)-、-N(CH3)-C(O)-、-NH-C(S)-、-C(S)-NH-、
Figure BDA0002494344880000231
其中波浪线之一表示与f的缀合位点，且另一条波浪线表示与所述的至少一个染料原子团(C)的缀合位点，特别地，其中e”是-NH-C(O)-；且
其中m表示0-8的整数，优选是0-4的整数，甚至更优选是0-2的整数，甚至更优选是0或1，且特别是1。
在一个更优选的实施方案中，间隔基x2具有如下结构之一：
-(CH2)t-C(O)-NH-(CH2)u-(O-CH2-CH2)v-(CH2)w-e”-，或
-(CH2)t-C(O)-NH-(CH2-CH2-O)v-CH2-e”-
其中t是1或2，特别是2；
其中u是1-10的整数，优选1-3的整数，特别是2；
其中v是0-3的整数，特别是2；
其中w是0-2的整数，特别是0；
在一个甚至更优选的实施方案中，间隔基y具有如下结构之一：
-(CH2)2-C(O)-NH-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-e”--(CH2)2-C(O)-NH-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-NH-C(O)-CH2-(O-CH2-CH2)n’-O-CH2-e”-，-(CH2)2-C(O)-NH-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-NH-[C(O)-CH((CH2)2COOH)-NH]n”-C(O)-CH((CH2)2COOH)-e”-，-(CH2)2-C(O)-NH-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-NH-[C(O)-CH((CH2)4NH2)-NH]n”-C(O)-CH((CH2)4NH2)-e”-，或-(CH2)2-C(O)-NH-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-NH-[C(O)-CH((CH2)4N+(CH3)3)-NH]n”-C(O)-CH((CH2)4N+(CH3)3)-e”-+X-，
其中n’是1-3的整数；
其中n”是0-2的整数；
其中X-是药学上可接受的带负电荷的抗衡离子；且
其中e”各自独立地选自化学键、-NH-C(O)-、-C(O)-NH-、-C(O)-O-和-O-C(O)-、-NH-C(O)-NH-、-NH-C(S)-NH-、-C(O)-N(CH3)-、-N(CH3)-C(O)-、-NH-C(S)-、-C(S)-NH-、
Figure BDA0002494344880000241
其中波浪线之一表示与f的缀合位点，且另一条波浪线表示与所述的至少一个染料原子团(C)的缀合位点，特别地，其中e”是-NH-C(O)-。
特别地，x2如式-(CH2)2-C(O)-NH-(CH2)2-(O-CH2-CH2)2-e”-所示。
本发明的化合物或其药学上可接受的盐可以优选地络合一个或多个放射性金属，由此可以形成化合物-放射性金属络合物，或者，可以是非络合的。显然，为了检测放射性信号，所述化合物或其盐优选地与至少一种放射性金属络合，而为了检测荧光信号，所述化合物或其盐是否络合放射性金属是任选的。因此，在检测放射性信号的情况中，术语“化合物”可以理解为该化合物优选地络合至少一种放射性金属的方式。然而，本文所给出的化合物或盐的分子量是基于没有放射性金属的结构。
如上所述，放射性金属的螯合剂原子团(B)优选是在水性环境中适合于络合68Ga、99mTc或82Rb、特别是适合于络合68Ga的螯合剂。
镓-68(68Ga)具有约68分钟的半衰期，因此对于较长的运输是相当不方便的。因此，它可以典型地在与本发明化合物或其药学上可接受的盐络合的位置附近产生，并在体内适用于患者和/或在体外施用于样品。
因此，在一个优选的实施方案中，所述的放射性金属的螯合剂原子团(B)是68Ga-螯合剂原子团，优选是68Ga-螯合剂原子团。
所述的放射性金属的螯合剂原子团(B)优选衍生自以下螯合剂之一：
Figure BDA0002494344880000251
在本文的上下文中，术语“衍生自”意指螯合剂呈游离形式，但是(B)表示通过螯合剂的官能团或通过间隔基的结合形式的所述螯合剂，如针对x1或x2所定义的。
特别地，所述螯合剂原子团是：
Figure BDA0002494344880000252
优选地，在式(I)中，选择(A)、x1和(B)以得到如下结构：
Figure BDA0002494344880000253
应当注意，以上举例性列出的这些“68Ga-螯合剂原子团”中的几个也可以用作络合一个或多个其它放射性金属例如64Cu的结构，特别地在约中性pH的水性环境中络合。
优选地，所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)和所述的络合的放射性金属或所述的放射性金属的螯合剂原子团(B)在约中性pH(即pH 6-8，特别是pH 6.5-7.5)的水性环境中在其发射最大值下均不熄灭超过50％的可得自染料原子团(C)的荧光信号的强度。
优选地，所述的染料原子团(C)适合于在约中性pH、即pH 6-8、特别是pH6.5-7.5、特别是pH 7.0-7.5的水性环境中发射光。
在一个优选的实施方案中，所述的染料原子团(C)是在400nm-1000nm范围内具有发射最大值的荧光染料原子团。
所述的染料原子团(C)具有下式
Figure BDA0002494344880000261
其中
X1和X4独立地选自-N＝、-N(R5)＝和-C(R6)＝；
X2和X3独立地选自O、S、Se、N(R5)和C(R6R7)；
Y是连接(C)的两个原子团并允许所述原子团之间的电子离域的连接基，其中Y任选地包含基团(L-)cZ0；
a和b独立地选自1、2和3；
每个R1和每个R2独立地是(L-)cZ、(L-)cZ0或H；且两个相邻的R1和/或两个相邻的R2也可以形成芳族环，其任选地被一个或多个(L-)cZ或(L-)cZ0取代；
R3、R4、R5、R6、R7、R9独立地选自(L-)cZ、(L-)cZ0和H；
c各自独立地是0或1；
L各自独立地是T1、-OT1-、-ST1-、-C(O)T1-、-C(O)OT1-、-OC(O)T1-、-C(O)NHT1-、-NHC(O)T1、或C1-10亚烷基，其任选地被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)NH-、-NHC(O)O-和T1中的一个或多个中断和/或封端；
T1是苯基、萘基、茚基、茚满基、1,2,3,4-四氢化萘基、十氢化萘基、金刚烷基、C3-7环烷基、3-7元杂环基或7-11元杂双环基，其中T1任选地被一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、CN、C(O)R8、COOR8、OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a、OC(O)N(R8R8a)、氧代(＝O)，在所述环是至少部分饱和的情况下、或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z各自独立地是H、卤素、CN、C(O)R8、C(O)OR8、C(O)O-OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2OR8、S(O)2O-、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、S(O)R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；P(O)(OR8)2、P(O)(OR8)O-、OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a或OC(O)N(R8R8a)；
R8、R8a、R8b独立地选自H或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z0是将(C)连接至x2或在x2是化学单键的情况下连接至(B)的化学键；
条件是R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9之一是(L-)cZ0或者Y包含(L-)cZ0。
因此，残基R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7之一用作染料原子团(C)与x2或(B)的连接基、原子或键(L-)cZ0。优选地，R3或R4表示(L-)cZ0。更优选地，R3是(L-)cZ0。
优选地，在式(C)中，X1和X4相同，且优选是C(R6)，更优选是CH。
优选地，在式(C)中，X2和X3相同，且优选是C(R6R7)，更优选R6和R7相同，且甚至更优选是L-Z，其中L＝C1-10亚烷基，甚至更优选L＝CH2，且Z＝H。
优选地，R9是H。
优选地，在式(C)中，Y不包含(L-)cZ0，且优选Y是
Figure BDA0002494344880000271
其中g是1、2、3或4(优选是2或3，更优选是3)，且R9a各自是(L-)cZ或H；且两个R9a也可以形成具有5、6或7个碳原子的碳环或4-7元杂环；
c各自独立地是0或1；
L各自独立地是T1、-OT1-、-ST1-、-C(O)T1-、-C(O)OT1-、-OC(O)T1-、-C(O)NHT1-、-NHC(O)T1、或C1-10亚烷基，其任选地被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)NH-、-NHC(O)O-和T1中的一个或多个中断和/或封端；
T1是苯基、萘基、茚基、茚满基、1,2,3,4-四氢化萘基、十氢化萘基、金刚烷基、C3-7环烷基、3-7元杂环基或7-11元杂双环基，其中T1任选地被一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、CN、C(O)R8、COOR8、OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a、OC(O)N(R8R8a)、氧代(＝O)，在所述环是至少部分饱和的情况下、或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
R8、R8a、R8b独立地选自H或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z各自独立地是H、卤素、CN、C(O)R8、C(O)OR8、C(O)O-OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2OR8、S(O)2O-、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、S(O)R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；P(O)(OR8)2、P(O)(OR8)O-、OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a或OC(O)N(R8R8a)。
优选地，Y是
Figure BDA0002494344880000281
其中g＝2，且每个R9a＝H。
优选地，在式(C)中，a和b相同，且优选是1，更优选其中R1和R2＝SO3 -。
优选地，在式(C)中，a和b相同，且是2，优选地，其中两个相邻的R1和两个相邻的R2形成苯环。
优选地，在式(C)中，R3和R4之一是(L-)cZZ0，且另一个是(L-)cZ，其中L-＝C1-10亚烷基，Z＝H或SO3 -，且c优选＝1。
优选地，(L-)cZ0是C1-10亚烷基(c＝1，Z0是化学键)，优选C3-7亚烷基，更优选C5亚烷基，其使(C)连接至x2或在x2是化学单键的情况下连接至(B)。
优选地，(L-)cZ是C1-10亚烷基，优选C3-7亚烷基，更优选C4亚烷基，c是1，且Z是SO3 -。
在一个高度优选的实施方案中，所述的染料原子团(C)是选自以下结构的荧光染料原子团：
Figure BDA0002494344880000291
其中X-是药学上可接受的带负电荷的抗衡离子；
其中Y+是药学上可接受的带正电荷的抗衡离子；且
其中波浪线表示与本发明的化合物的其余部分的缀合位点。
最优选的是
Figure BDA0002494344880000292
如上所述，可以在最广义的含义上理解药学上可接受的带负电荷的抗衡离子X-。
同样地，药学上带正电荷的抗衡离子Y+也可以具有任何化合价。因此，Y+可以例如具有+1、+2、+3或+4的电荷，优选+1或+2的电荷。Y+可以是任何药学上可接受的带正电荷的离子。优选地，离子在水性液体中是充分可溶的。例如，Y+可以选自碱金属的阳离子(例如Na+、K+、Li+)、碱土金属的阳离子(例如Mg2+、Ca2+)、Al3+、NH4 +、H+和有机结合的胺的阳离子。此外，应当理解，抗衡离子典型地取决于周围的液体，例如化合物溶于其中的缓冲液和体内注射后体液中所包含的那些。在体内，在细胞外，主要的、但不是唯一的带正电荷的抗衡离子之一是Na+。
因此，在一个高度优选的实施方案中，本发明的化合物具有如下化学结构：
Figure BDA0002494344880000301
还优选其药学上可接受的盐。
优选的立体化学如下所示：
Figure BDA0002494344880000311
本发明的化合物可以得自合理的化学合成。用于制备本发明的化合物或其药学上可接受的盐的举例性途径描述在US 2015/0110715A1中。
本发明的化合物可以是基本上纯的，或者可以形成组合物的组成部分，所述组合物还包含放射性金属和一种或多种药学上可接受的载体。
本发明还涉及组合物，所述组合物包含：
(a)如上述所定义的本发明的化合物或其药学上可接受的盐；
(b)放射性金属，其优选选自89Zr、44Sc、111In、90Y、67Ga、68Ga、177Lu、99mTc、82Rb、64Cu、67Cu、153Gd、155Gd、157Gd、213Bi、225Ac和59Fe，特别是68Ga；
并任选地包含
(c)一种或多种药学上可接受的载体。
药学上可接受的载体可以是药学上可接受的且可添加到与放射性金属络合的化合物(化合物-放射性金属络合物)中的任何物质。
例如，药学上可接受的载体可以包含无毒性或具有低毒性的溶剂，例如水、水性缓冲液(例如Hepes、Tris或磷酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液)、药学上可接受的有机溶剂(例如二甲亚砜)(DMSO)、乙醇、植物油、石蜡油)或者其两种或更多种的组合。
此外，药学上可接受的载体可以含有一种或多种洗涤剂、一种或多种发泡剂(例如月桂基硫酸钠(SLS)/十二烷基硫酸钠(SDS))、一种或多种着色剂(例如TiO2、食品着色剂)、一种或多种维生素、一种或多种盐(例如钠、钾、钙、锌的盐)、一种或多种湿润剂(例如山梨醇、甘油、甘露醇、丙二醇、聚葡萄糖)、一种或多种酶、一种或多种防腐剂(例如苯甲酸、对羟基苯甲酸甲酯)、一种或多种结构改进剂(texturing agent)(例如羧甲基纤维素(CMC)、聚乙二醇(PEG)、山梨醇)、一种或多种乳化剂、一种或多种增充剂、一种或多种上光剂(glacing agent)、一种或多种隔离剂(separating agent)、一种或多种草药和植物提取物、一种或多种稳定剂、一种或多种聚合物(例如羟丙基甲基丙烯酰胺(HPMA)、聚乙烯亚胺(PEI)、羧甲基纤维素(CMC)、聚乙二醇(PEG))、一种或多种摄取介体(uptake mediator)(例如聚乙烯亚胺(PEI)、二甲亚砜(DMSO)、细胞穿透肽(cell penetrating peptide,CPP)、蛋白质转导结构域(PTD)、抗微生物肽等)、一种或多种抗体、一种或多种甜味剂(例如乙酰舒泛，乙酰舒泛盐(例如乙酰舒泛钾(乙酰舒泛K)、阿司帕坦、环己烷氨基磺酸盐、糖精、糖精盐(例如糖精钠(糖精Na))、阿力坦、纽甜(neotame)、三氯蔗糖、甘素、阿司帕坦-乙酰舒泛、山梨醇、甜叶菊、甘油、菊粉、甘露醇、异麦芽糖醇、麦芽糖醇、麦芽低聚糖(malto-oligosaccharide)、乳糖醇、木糖醇、甜素、新橙皮苷二氢查耳酮、P-4000、甜味蛋白(brazzein)、仙茅甜蛋白、赤藓醇、甘草甜素、氢化淀粉水解产物、罗汉果、马槟榔甜蛋白、神秘果素(miraculin)、monatin、莫尼林、欧亚水龙骨甜素(osladin)、倍他丁(pentadin)、塔格糖、祝马丁)、一种或多种复染色染料(例如荧光素、荧光素衍生物、Cy染料、Alexa Fluor染料、若丹明、quantum dot等)、一种或多种顺势疗法成分、一种或多种味觉物质和/或一种或多种香料(frangrance)。诊断组合物典型地通过本领域已知的任何方式使前述组分与另一组分接触而形成。优选地，形成诊断组合物，因此，使上述组分与另一组分接触，然后施用于患者。
放射性金属可以商业获得，可以从自然界获得或者可以从回旋加速器获得。优选地，放射性金属获自镓-68发生器或回旋加速器，特别是定位于混合本发明的组合物的位置附近以及任选地还进行体内和/或体外诊断的位置附近的镓-68发生器或回旋加速器。特别优选地，放射性金属68Ga得自镓-68发生器，因此，其为用于从衰变的锗-68源提取镓的正电子发射同位素68Ga的装置。已知母体同位素68Ge具有271天的半衰期，因此可以被输送至镓-68发生器所位于的位置。
这类组合物可用于在患者体内以及在体外组织培养物中诊断患者的瘤形成、特别是癌症组织或有癌症风险的组织。
因此，本发明的另一个方面涉及一种在患有瘤或具有患瘤风险的患者中诊断瘤的方法，所述方法包括向所述患者施用足够量的本发明的组合物。
优选地，本发明的组合物用作诊断剂。
在诊断方法的情况中，上文的化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐的情况中所规定的术语的定义也适用。
如在本发明的情况中使用的，术语“患者”可以在最广的含义上被理解为对其施用本发明的化合物或化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐的受试者或个体，与其是人还是动物无关，与出现或不出现临床症状无关。优选地，所述患者是哺乳动物，包括人，更优选人、狗、马、牛、猪、骡、驴、绵羊、山羊或骆驼。特别优选地，所述患者是人患者。
患有瘤形成的患者可以在最广义的含义上被理解为任何具有瘤的患者。在本文中，患有瘤形成的患者不一定具有任何临床症状。患者可以意识到瘤或可以没有意识到具有瘤。同样地，患者的临床医师可以意识到瘤的存在或者可以没有意识到其存在。患者还可以任选地患有疼痛、压力感和/或胃肠道和/或小便功能障碍。
术语“具有风险的患者”可以在最广义的含义上被理解为任何可能发生瘤的患者。特别地，患者可以具有一定年纪、可以生活在一定的条件下、可以暴露于影响基因表达的药物治疗和/或可以具有与发生瘤的风险增加相关的基因遗传。例如，具有风险的患者可以超过40岁，优选超过45岁，更优选超过50岁，甚至更优选超过60岁，甚至更优选超过70岁，特别是超过80岁。作为替代选择地或额外地，患者可以超重。作为替代选择地或额外地，患者可以具有家族史，其中癌症相对普遍，特别是其中一级(first degree)家庭成员患有癌症。
化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐可以通过任何方式施用于患者。优选地，通过注射器或滴注将其注射到关注的组织(即，瘤组织或存在瘤风险的组织)或血管中。作为替代选择地，也可以将其腹膜内注射或口服、鼻、呼吸系统、局部或皮下施用。
例如，所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐可以通过静脉内(i.v.)、腹膜内(i.p.)、动脉内(i.a.)、肌内(i.m.)和/或皮下(s.c.)注射。作为替代选择地，所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐可以口服摄取，例如以粉末、片剂、丸剂、胶囊、可咀嚼的胶囊、糖浆、果汁、凝胶、液体或糊剂的形式摄取。作为替代选择地，可以鼻(鼻内)(例如喷雾剂或气雾剂)、经皮(例如乳膏剂、喷雾剂或软膏剂和/或通过覆膜的膏剂(coated plaster))和/或呼吸系统(例如，通过吸入气雾剂或喷雾剂)摄取所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药物上可接受的盐。应当理解，所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐可以局部施用或全身施用。
适合于治疗的所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐的足够量可以取决于所述化合物或其药学上可接受的盐的理化性质和药理学特性(例如生物利用度、电荷、亲脂性、分子量等)、施用途径(例如，包括或不包括首过效应)、患者的体重、患者的代谢(例如所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐的代谢率和排泄率)以及所用分析仪器的精确度(即灵敏度较高的分析仪器典型地可能需要更低量的化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐)。
用本发明的组合物可检测的瘤形成可以是本领域已知的任何瘤形成。
在一个优选的实施方案中，瘤形成是癌症，特别是前列腺癌症。
如本文所用，前列腺癌症可以在最广义的含义上被理解为在前列腺、即男性生殖系统中的腺体中发生的任何形式的癌症。优选地，前列腺癌症是前列腺癌。
具有发生前列腺癌症的风险的患者可以任选地具有一个或多个选自以下的风险因素：
明显的家族史(例如，具有一级亲戚(父亲或兄弟)患有前列腺癌症)；
遗传背景风险(例如BRCA1和/或BRCA2基因中的一个或多个突变、遗传性前列腺癌症基因1(HPC1)中的一个或多个突变、雄激素受体中的一个或多个突变、维生素D受体中的一个或多个突变、TMPRSS2-ETS基因家族融合(特别是TMPRSS2-ERG或TMPRSS2-ETV1/49)、一个或多个癌症抑制基因的缺失(例如在p53基因、PTEN(基因)、KAI1、E-钙粘着蛋白和/或CD44中)；
较低血液水平的维生素D；
升高的血压水平的睾酮；和/或
发生前列腺感染或炎症(前列腺炎)(例如衣原体、淋病、嗜异性MuLV相关病毒(Xenotropic MuLV-related virus,XMRV)HPV-16、HPV-18、HSV-2和/或梅毒感染)。
如上文已经提到的，对患者的诊断可以包括读出从络合的放射性金属产生的放射性信号和/或从荧光染料产生的荧光信号。两种信号都能检测肿瘤的定位和/或大小。
在一个优选的实施方案中，所述方法至少包括以下步骤：
(i)将所述组合物施用于患者；
(ii)检测放射性金属的放射性信号，
优选地，其中步骤(ii)通过三维成像进行，特别地，包括正电子发射断层摄影术(PET)。
正如在贯穿于本发明的上下文中所使用的，术语“三维成像”可以在最广义的含义上被理解为能测定所述化合物-放射性金属络合物在三维物体中的定位的任何方法。该方法可以例如是正电子发射断层摄影术(PET)、磁共振成像(MRI)、超声断层摄影术(特别是计算机断层摄影术)、单光子发射计算机断层摄影术(SPECT)或者其两种或更多种的组合。
高度优选地，该方法包括正电子发射断层摄影术(PET)。
PET可以从最广义的含义上被理解为一种基于检测沿相反方向发射的成对γ射线/光子的方法，其中所述γ射线/光子的发射由患者体内或具有放射性金属崩解时所发射的质子的样品中存在的电子的联络所激发的nihilation事件导致的。然后可以通过计算机分析来构建人体或样品内示踪剂浓度的三维图像。PET表示核医学成像方法，其能产生三维图像重建，并且因此产生瘤形成的形状、大小和定位的可视化。
本领域技术人员知道如何进行这类测量，PET可以与其它成像方法很好地结合，例如三维荧光检测(例如通过荧光分子断层成像术(FMT))、CT和/或MRI。这类组合检测可以同时进行或随后进行，并且可以用相同设备或不同设备进行。
两种或更多种成像方法的组合能使由该方法获得的数据重叠，因此能将高分辨率图像(例如来自MRI和/或CT)与能描绘本发明的化合物-放射性金属络合物在某区域内的聚集的方法组合。这类结果使得能特别精确地确定患者的瘤组织。
在施用于患者之前，本发明的组合物可以典型地如下产生：将所述化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐与放射性金属(形成络合物)和任选地药学上可接受的载体混合。因此，该方法可以任选地进一步包含将混合本发明的组合物的在先步骤。
如上所述，本发明的化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐的一个益处是通过检测两种不同的信号在体内和体外检测瘤形成的能力，所述两种不同的信号即(i)由放射性金属产生的放射性射线和(ii)由染料原子团产生的荧光。
通过检测放射性信号、特别是通过PET成像，这能以一步中测定整个患者身体至少其较大部分中的瘤的精确定位。在另一个步骤中，可以检测荧光。同样地，这可以在整个患者身体或至少其较大部分中进行，但是也可以在患者的身体被打开时进行，即在手术过程中将关注的组织打开时进行。
因此，在一个进一步优选的实施方案中，所述方法还包括：
(iii)检测染料原子团(C)，优选地包括分子成像。
然而，应当注意，作为替代选择地，也可以任选地使用这一种或另一种检测方法，即，可以仅检测来自放射性金属的放射性信号或者可以仅检测来自染料原子团的荧光信号。仅检测荧光信号可允许省略放射性金属，这可以使处理更容易并降低成本，但通常可以降低检测的灵活性和数据准确性。
贯穿于本发明，在检测染料原子团的情况中，术语“分子成像”在最广义的含义上被理解为能在关注的目标中定位染料原子团并由此定位本发明的化合物(或其放射性金属络合物)的任何方法。在该情况中的分子成像也可以被称作“荧光分子成像”，缩写为“FMI”。如在检测染料原子团的情况中所使用的，检测可以目测进行或以仪器辅助的方式进行。
优选地，分子成像是指以一定的分辨率(即，仍可彼此区分的目标的最近距离)检测患者身体中或细胞培养物中的荧光，从而能检测所关注的目标中的化合物的定位。因此，在患者体内，通过分子成像仍可彼此区分的目标的最近距离可以优选小于1cm，更优选小于5mm，特别是小于2mm。在细胞培养物中，通过分子成像仍可彼此区别的目标的最近距离可以优选小于2mm，更优选小于1mm，特别是小于0.5mm或者甚至在微观范围内，即，小于0.1mm。当在患者体内进行时，分子成像可以例如是荧光分子断层扫描术(FMT)、光学成像或双光子荧光检测。当在细胞培养物中进行时，分子成像可以例如是荧光显微镜检查、共聚焦显微镜检查(例如激光扫描显微镜检查(LSM))、双光子荧光显微镜检查、基于荧光能量转移(FRET)的方法、荧光相关光谱法(FCS)或荧光交叉相关光谱法(FCCS)。成像可以任选地进一步与其它成像方法例如正电子发射断层摄影术(PET)、磁共振成像(MRI)、超声断层摄影术(例如计算机断层摄影术)或超声断层摄影术(Ultrasound Tomography,UT)。
检测染料原子团(C)的步骤(iii)可以在检测放射性金属的放射性信号的步骤(ii)之后、与步骤(ii)同时或在步骤(ii)之前进行，所述检测染料原子团(C)的步骤(iii)优选包括分子成像。
在一个优选的实施方案中，步骤(iii)在步骤(ii)之后进行。
在检测染料原子团之前，本领域技术人员可以将本发明的化合物或化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐再次施用于患者或者可以使用可得自所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其盐的荧光信号，所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其盐在之前的放射性信号检测、例如特别是PET扫描之前施用一次。
两种策略都可以有一些特殊的优势。在检测荧光信号之前再次施用所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其盐使得能够优化其浓度范围以获得定性良好的荧光信号。此外，也使得能够对瘤组织及开放的其周围组织进行局部施用。该进一步的施用可以优选地是施用所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其无放射性金属的盐。
另一方面，仅在检测放射性信号之前施用所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其盐(特别是当其仅施用一次时)防止患者接受太频繁的治疗并且可以改善患者的依从性。此外，更低剂量的所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其盐可防止其不期望的可能的副作用。在这种情况下，当放射性金属的半衰期不太长时其可以是有益的，因为这样的话，当在之前的分子成像后通过检测放射性信号进行外科手术互动时，放射性金属的放射性可能已经减弱到低水平并且因此当是无害的水平，届时手术互动实际发生。
去除瘤组织的本领域技术人员、典型地是外科医生可以任选地在手术期间发射由染料原子团激发的光，并且因此将要去除的瘤组织可视化。这可以以间隔的方式进行或者可以连续地进行。激发光可以由标准灯、手术灯和/或外科医生和/或任何其它在场人员佩戴的头灯产生。光的波长可以是有效激发染料原子团的光，特别是激发最大值附近的波长，也可以是双份所述有效激发染料原子团的波长(用于双光子激发)，特别是双份激发最大值附近的波长。在一个高度优选的实施方案中，步骤(iii)在手术期间进行，其中癌组织是至少部分打开的。
如前所述，体内诊断患者的方法基于使用本发明的组合物，因此基于所述化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐，其已经络合了相应的放射性金属，并且任选地还包含药学上可接受的载体。这代表了它的第一用途，且同样也是其特定的医学用途。
因此，在另一个方面，本发明涉及如上所述的本发明的组合物，其用作药剂，特别是用作诊断剂或用作治疗剂。
在第二个方面，本发明涉及如上所述的本发明的组合物，其用在诊断患有瘤或具有患瘤风险的患者的瘤的方法中。
在具有所述用途的组合物的情况中，在上文的化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐以及上文的诊断方法的情况中所规定的术语的定义也适用。
如上所述，在一个优选的实施方案中，瘤形成是癌症，特别是前列腺癌症。
在一个优选的实施方案中，所述方法包括以下步骤：
(i)将所述组合物施用于患者；
(ii)检测放射性金属、特别是68Ga的放射性信号，
优选地，其中步骤(ii)通过三维成像、特别是通过正电子发射断层摄影术(PET)进行。
如上所述，在一个优选的实施方案中，所述方法还包括：
(iii)检测染料原子团(C)，优选通过分子成像检测料原子团(C)，特别是其中所述步骤(iii)在步骤(ii)之后进行。
如上所述，本发明的化合物或化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐也可以用于体外检测瘤，例如细胞培养物中或从患者获得的细胞中的瘤。在这种情况下，也可以给化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐的用户以试剂盒的形式提供所述化合物或其盐。
因此，本发明的另一个方面涉及试剂盒，所述试剂盒包含：
(a)如上所述的本发明的化合物或其药学上可接受的盐或如上所述的本发明的组合物；和
(b)用户手册。
在试剂盒的情况中，在上文的化合物、化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐、诊断方法和具有上文所述的用途的组合物的情况中所规定的术语的定义也适用。
在本发明的上下文中，术语“试剂盒”可以在最广义的含义上被理解为可以用于进行瘤检测的不同产品的组合物。所述试剂盒可以包含、但不限于本发明的化合物或组合物或其药学上可接受的盐、一种或多种药学上可接受的载体、用户手册、注射器、针头等。任选地，本发明的化合物或其药学上可接受的盐或本发明的组合物可以是溶解的、可以是干燥的或者可以是冷冻干燥的。优选地，本发明的试剂盒包含冷冻干燥的标记的本发明的化合物或组合物或其药学上可接受的盐、溶解它的缓冲液、混合本发明的化合物或其药学上可接受的盐与缓冲液并且将该混合物施用于患者的注射或输注装置。
用户手册可以包括有关如何储存本发明的化合物或组合物或其药学上可接受的盐(例如温度、湿度、保质期等)、使用哪些放射性金属、以及任选地从何处获得它们、如何络合本发明的化合物或其药学上可接受的盐与各自的放射性金属(例如缓冲条件)和/或如何使用本发明的化合物或组合物或其药学上可接受的盐来体内和/或体外检测瘤(例如提示量/浓度、建议检测技术等)的说明书。
当放射性金属的放射性半衰期足够长时，所述试剂盒还可以包含一种或多种适合于被本发明的化合物络合的放射性金属。
所述试剂盒还可用于瘤形成的体外检测和研究。
因此，本发明的另一个方面涉及用于体外检测样品中瘤细胞的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供瘤细胞或具有瘤风险的细胞、特别是癌症细胞或具有癌症风险的细胞；
(ii)将如上所述的本发明的化合物或其药学上可接受的盐或如上所述的本发明组合物施用于所述细胞；
(iii)检测所述细胞的荧光和/或放射性信号。
在该体外方法的情况中，在上文的化合物或其药学上可接受的盐、上文所述的诊断方法、用于所述用途的组合物和试剂盒中所规定的术语的定义也适用。
瘤细胞或具有瘤风险的细胞可以是分离的，即单一化的细胞，或者可以是仍存在于它们的生理环境中、即在它们的组织中的细胞，其也可以包含不同的细胞类型。所述细胞可以作为组织样品从患有瘤或具有发生瘤形成的风险的患者获得，或者可以从组织培养物中获得。在本发明的上下文中使用的体外样品也可以是患者或实验动物(例如小鼠、大鼠、兔等)的组成部分或者甚至是其完整尸体。
当培养时，可以将细胞在适合的条件下、即通常在约37℃、在约pH 6.5-7.5、特别地是pH 7.0-7.5的pH下与适合的营养物、维生素、矿物质和任选地生长因子一起培养。本领域技术人员能够选择适合于所关注的细胞的适合的标准细胞培养技术。
任选地，所述细胞在进行整个体外方法期间可以是至关重要的。作为替代选择地，在向细胞施用本发明的化合物或其药学上可接受的盐或本发明的组合物的步骤(ii)之前或在步骤(iii)检测所述细胞的荧光和/或放射性信号之前，也可以将细胞固定(例如乙醇、丙酮或其它固定剂)。
所述细胞还可以任选地被其它染料(例如用于染色细胞核的DAPI或HOECHT染料和/或用于染色所关注的其它结构的标记的抗体)复染色。
在本发明的体外方法中，可以将本发明的化合物或组合物或其药学上可接受的盐通过制备包含所述化合物、组合物或其盐的缓冲液并将其添加到细胞中来施用于细胞。作为替代选择，也可以将本发明的化合物或其药学上可接受的盐或所述组合物体内施用于患者，然后可以从所述患者中取细胞和/或组织样品并进行体外研究。
本发明的体外方法特别使得能够连续地同时检测来自放射性金属的放射性信号和来自染料原子团的荧光信号。然而，应当注意，作为替代选择，也可以任选地使用这一种或另一种检测方法，即，可以仅检测来自放射性金属的放射性信号或者可以仅检测来自染料原子团的荧光信号。仅检测荧光信号可允许省略放射性金属，这可以使处理更容易并降低成本，但通常可以降低检测的灵活性和数据准确性。
根据所采用的检测方法的不同，在进行步骤(iii)之前，可以任选地用新鲜的缓冲液或细胞培养基洗涤细胞，以去除过量的未结合的化合物或化合物-放射性金属络合物。
根据本发明，瘤细胞通常比相应的相同细胞类型的非瘤细胞显示出更高的染色率。
细胞可以优选得自患者、特别是人。
在一个优选的实施方案中，所述细胞得自患有肿瘤或具有患瘤风险的患者，所述瘤优选是癌症、特别是前列腺癌症。
检测可以通过本领域已知的任何方法进行。
在一个优选的实施方案中，步骤(iii)包括通过显微成像、特别是共聚焦激光扫描显微镜检查(LSM)或双光子显微镜检查来检测荧光。
在本文中，共聚焦激光扫描显微镜检查(LSM)或双光子显微镜检查可以使得能够在显微镜检查水平上在细胞的细胞表面上检测本发明的化合物或化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐。因此，在某些膜位置上的较小的局部增加可以是可检测的。
在另一个优选的实施方案中，步骤(iii)包括通过流式细胞术和/或荧光激活细胞分选术(fluorescence activated cell sorting,FACS)检测荧光。
通过流式细胞术检测可以使得能够定量样品中的瘤细胞分数(fraction)与非瘤细胞分数。荧光激活细胞分选术(FACS)可以进一步使得能够分离所关注的细胞群，例如瘤细胞分数、某种细胞类型分数(任选地，通过用对于所述细胞的膜蛋白而言典型的抗体复染色来鉴定)或某种细胞类型的瘤细胞分数。
在一个优选的实施方案中，步骤(iii)包括通过γ计数来检测放射性。
如在本发明的上下文中所使用的，术语“γ计数”可以在最广义的含义上被理解为基于γ射线的定量的任何方法。本领域技术人员知晓多种基于γ计数的方法以及如何进行这些方法。例如，可以在放射结合测定法和/或放射免疫测定法(RIA)的情况中年使用γ计数。可以通过直接γ计数或通过间接γ计数例如闪烁计数、特别是液体闪烁计数来进行读数。γ计数可以使得能够定量某种细胞类型分数。此外，当与分离某个细胞分数的在先步骤、例如通过FACS(参见上文)进行的所述步骤组合使用时，γ计数还可以提供有关所关注的特定细胞群的分数的信息。
如上所述，检测所述细胞的荧光和检测放射性信号(特别是γ射线)可以与另一种方法组合使用。作为替代选择地，可以仅检测荧光或可以仅检测放射性信号。
在任何情况下，当分析数据时，可以将显示不同强度的荧光和/或放射性信号的细胞分组为不同分数。这典型地通过设置某个阈值来进行。如上所述，根据本发明，瘤细胞通常比相应的相同细胞类型的非瘤细胞显示出更高的染色率并因此具有更高的信号强度。
因此，在一个优选的实施方案中，所述方法还包括以下步骤：
(iv)测定：
(a)高于荧光和/或放射性信号的细胞数，表示瘤细胞，特别是癌症细胞，和
(b)低于荧光和/或放射性信号的细胞数，表示非瘤细胞；和(v)测定(a):(b)的比并且评估由其获得所述细胞的患者的瘤形成的严重性。
表示瘤细胞的高于荧光和/或放射性信号、因此高于给定阈值的细胞数比相应的相同细胞类型的非瘤细胞显示出更高的信号强度。本领域技术人员将注意到，代表阈值的信号强度取决于所研究的细胞和检测方法。其可以通过测量以下信号来确定：
(a)由已知是瘤细胞的细胞获得的信号；和
(b)由相应的已知是健康细胞、即非瘤细胞的细胞获得的信号。
在本文中，(a)典型地提供比(b)更高的测量强度。阈值可以设定在(a)和(b)的两个测量强度之间。
这可以使得能够确定评估患者的瘤的严重性。高分数的被确定为瘤细胞的细胞可表明严重的瘤形成。因此，所研究的组织的相当高分数的细胞是瘤细胞，因此瘤相对分布广。相反，低分数可表明不太严重的瘤形成，并且不存在瘤细胞可表明在所研究的组织样品中不存在瘤。
因此，本发明的化合物或化合物-放射性金属络合物或其药学上可接受的盐也可用于体外评价样品中瘤的严重性。
因此，在还有另一个方面，本发明涉及如上所述的本发明的化合物或其药学上可接受的盐或如上所述的本发明的组合物用于体外评估样品中瘤的严重性的用途，其中所述样品包含为瘤细胞或具有为瘤细胞的风险、特别是为癌症细胞或具有为癌症细胞的风险的细胞，并且所述细胞与所述化合物或其药学上可接受的盐或所述组合物接触。
在这种用途的情况中，如上文贯穿发明中所规定的术语的定义也适用。
在一个优选的实施方案中，评估瘤的严重性包括测定(a)和(b)的比：
(a)高于荧光和/或放射性信号的细胞数，表示瘤细胞，特别是癌症细胞；和
(b)低于荧光和/或放射性信号的细胞数，表示非癌症细胞。
以下实施例旨在对本发明进行举例说明，而不是限制权利要求所赋予的保护范围。
实施例
缩写
Glu-脲-Lys-2-Nal-Chx-Lys(IRDye800CW)-DOTA
Figure BDA0002494344880000431
实验方法
所有商购化学品均是分析级的，不经进一步纯化即进行使用。68Ga(半衰期68min；β+89％；Eβ+max.1.9MeV)得自基于连苯三酚树脂支持物的68Ge/68Ga发生器(1)。化合物是使用反相高效液相色谱(RP-HPLC；Chromolith RP-18e,100×4.6mm；Merck,Darmstadt,德国)分析的。分析型HPLC运行使用线性梯度(0.1％TFA水溶液(A)-100％B(0.1％TFA的CH3CN溶液))以2mL/min进行10min。系统L6200 A(Merck-Hitachi,Darmstadt,德国)配备了可变UV和γ检测器(Bioscan；Washington,USA)。
Glu-脲-Lys-2-Nal-Chx-Lys(IRDye800CW)-DOTA的合成
如之前所述的(3)进行药效团Glu-脲-Lys的合成。简言之，合成开始于使用三光气(triphosgene)形成谷氨酰基原子团的异氰酸酯。加入树脂固定的(2-氯-三苯甲基树脂，Merck，Darmstadt)ε-烯丙氧基羰基保护的赖氨酸，在温和搅拌下反应16h。过滤树脂，通过在环境条件(1h，室温)下与Pd(PPh3)4(0.3eq.)和吗啉(15eq.)反应两次来除去烯丙基氧基保护基。然后，通过标准Fmoc固相方案合成引入连接基。
对于第一步中的所有化合物，使Fmoc-2-NaI-OH和N-Fmoc-氨甲环酸(tranexamicacid)(各4eq.)与HBTU(4eq.)和DIPEA(4eq.)在DMF中偶联。此后，分离树脂。
为了合成Glu-脲-Lys-2-Nal-Chx-Lys(Boc)-DOTA(i＝0-2)，偶联Fmoc-Lys(Boc)-OH，随后使三(tBu)DOTA(1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸的三(tBu)-酯)(各4eq.)与HBTU(4eq.)和DIPEA(4eq.)在DMF中偶联。
使用TFA/TIPS/H2O(95/2.5/2.5,v/v/v)在室温下从树脂上裂解产物3小时。所有产物均使用RP-HPLC纯化，并通过质谱鉴定。使用
Figure BDA0002494344880000442
SphinxRP色谱柱(VP250/21,5μm 250x 21mm；Macherey-Nagel,Düren,德国)进行纯化，进行20min梯度洗脱，从10％B开始，在20min内升至100％B。溶剂A由0.1％TFA水溶液组成，溶剂B是0.1％TFA的CH3CN溶液。流速为20mL/min。
在室温下在PBS-缓冲液(pH 8.5)中使IRDye800CW-NHS酯(1eq.)(LI-CORBiosciences)缀合至Glu-脲-Lys-2-Nal-Chx-Lys-DOTA 24h。
使用Chromolith RP-18e柱(100×10mm；Merck,Darmstadt,德国)通过半制备型HPLC(在10min中0-100％B,流速5ml/min)分离产物，并用质谱鉴定。
表1.最终化合物的分析数据。使用不含金属的物质进行质谱(MALDI-MS)
Figure BDA0002494344880000441
如Banerjee S等人所述的那样制备参比化合物(Banerjee S等人Angew ChemIntEd Engl.2011年9月19日；50(39):9167-70中的化合物1)。
68Ga–标记
将前体肽[1nmol,在HEPES缓冲液中(580mg/ml)，40μL]加入到40μL[68Ga]Ga3+洗脱液(～40MBq)中。分别用30％NaOH和10％NaOH将pH调节至3.8。将反应混合物在98℃下温育10分钟。通过HPLC测定了放射性化学收率(RCY)。
细胞培养
在补充有10％胎牛血清和2mmol/L L-谷氨酰胺(均来自PAA)的RPMI培养基中培养PSMA+LNCaP细胞(ATCC CRL-1740)。使细胞在37℃下在具有5％CO2的加湿空气中生长，并使用胰蛋白酶-乙二胺四乙酸(胰蛋白酶-EDTA；0.25％胰蛋白酶，0.02％EDTA，Invitrogen)收获细胞。
细胞结合和内化
如之前所述(4)进行竞争性细胞结合测定和内化实验。简言之，将细胞(105个/孔)与0.75nM 68Ga-标记的放射性配体[Glu-脲-Lys(Ahx)]2-HBED-CC(PSMA-10,订自ABX的前体，Radeberg,德国)一起在12种不同浓度的分析物(0–5000nM,100μL/孔)的存在下温育。温育后，除去混合物，使用multiscreen真空歧管(Millipore,Billerica,MA)用PBS将孔洗涤3次。使用γ计数器(Packard Cobra II,GMI,Minnesota,USA)测量细胞结合的放射性。通过使用非线性回归算法(GraphPad Software)拟合数据来计算50％抑制浓度(IC50)值。
为了进行内化实验，在温育前24h，将105个细胞/孔接种到包被聚-L-赖氨酸的24-孔细胞培养板中。洗涤后，将细胞与30nM放射性标记的化合物分别在37℃和4℃下温育45min。通过用1mL冰冷的PBS洗涤3次来终止细胞摄取。为了去除表面结合的放射性，将细胞与0.5mL在PBS中的甘氨酸-HCl(50mM,pH＝2.8)一起温育5min，温育两次。将细胞用1mL冰冷的PBS洗涤并用0.3N NaOH(0.5mL)裂解。用γ计数器测量表面结合的和内化的分数。将细胞摄取计算为与105个细胞结合的初始添加的放射性的百分比[％ID/105个细胞]。
生物分布
对于实验肿瘤模型，将5×106个LNCaP细胞(在50％Matrigel中；BectonDickinson,Heidelberg,德国)皮下接种到7-8周龄的雄性BALB/c nu/nu小鼠(CharlesRiver)的右躯干。允许肿瘤生长至约1cm3大小。将68Ga-标记的化合物注射入尾静脉(1-2MBq；60pmol)。注射后1h处死动物。解剖关注的器官，吸干并称重。使用γ计数器测量放射性并计算为％ID/g。所有动物实验均符合德意志联邦共和国的现行法律。
统计学方面
所有实验至少一式三份地进行，并且至少重复三次。将定量数据表示为平均值±SD。如果适用，则使用Student t检验比较平均值。将P值<0.05视为具有统计学意义。
结果
确定缀合物的内化效率和PSMA结合亲和力，以研究连接基及其位置对结合性质的影响。将结果概括在表2中。
表2.研究的化合物的细胞结合和内化数据[放射性配体:[68Ga]Ga-PSMA-10(Kd＝2,1±1,4nM(3),c放射性配体＝0,75nM)]
Figure BDA0002494344880000461
IRDye800CW结构表现出高结合亲和力和特异性内化。
IRDye800CW缀合后高结合亲和力和特异性内容被保留。
与参比物(Banerjee S等人Angew Chem Int Ed Engl.2011年9月19日；50(39):9167-70中的化合物1)进行器官分布比较。
表3.68Ga-标记的Glu-脲-Lys-2-Nal-Chx-Lys(IRDye800CW)-DOTA与参比物相比在具有LNCaP-肿瘤的balb/c nu/nu小鼠中的器官分布,1h p.i.(n＝3)
Figure BDA0002494344880000462
与参比物相比，合成的化合物68Ga-Glu-脲-Lys-2-Nal-Chx-Lys(IRDye800CW)-DOTA表现出显着降低的肾摄取，而肿瘤摄取相差无几。此外，该化合物在所有其它分析的背景器官中的摄取与参比物类似，因为未检测到显著性差异。
参考文献
1.Schuhmacher J,Maier-Borst W.A new Ge-68/Ga-68radioisotope generatorsystem for production of Ga-68in dilute HCl.Int J Appl Radiat Isot.1981；32:31–36.
2.Banerjee SR,Pullambhatla M,Byun Y等人Sequential SPECT and opticalimaging of experimental models of prostate cancer with a dual modalityinhibitor of the prostate-specific membrane antigen.Angew Chem Int EdEngl.2011；50:9167-9170.
3.Schafer M,Bauder-Wust U,Leotta K等人A dimerized urea-basedinhibitor of the prostate-specific membrane antigen for 68Ga-PET imaging ofprostate cancer.EJNMMI Res.2012；2:23.
4.Eder M,Schafer M,Bauder-Wust U等人(68)Ga-Complex lipophilicity andthe targeting property of a urea-based PSMA inhibitor for PETimaging.Bioconjug Chem.2012；23:688-697.

Claims (23)

1.式(I)的化合物或其药学上可接受的盐：
Figure FDA0002494344870000011
其中
(A)是至少一个特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元；
(B)是至少一个放射性金属的螯合剂原子团；
(C)是染料原子团；
x1是共价连接(A)和分子的其余部分的间隔基或化学单键；
x2是共价连接(C)与分子的其余部分的间隔基或化学单键；
其中(C)具有下式
Figure FDA0002494344870000012
其中
X1和X4独立地选自-N＝、-N(R5)＝和-C(R6)＝；
X2和X3独立地选自O、S、Se、N(R5)和C(R6R7)；
Y是连接(C)的两个原子团并允许所述原子团之间的电子离域的连接基，
其中Y任选地包含基团(L-)cZ0；
a和b独立地选自1、2和3；
每个R1和每个R2独立地是(L-)cZ、(L-)cZ0或H；并且两个相邻的R1和/或两个相邻的R2也可以形成芳族环，其任选地被一个或多个(L-)cZ或(L-)cZ0取代；
R3、R4、R5、R6、R7、R9独立地选自(L-)cZ、(L-)cZ0和H；
c各自独立地是0或1；
L各自独立地是T1、-OT1-、-ST1-、-C(O)T1-、-C(O)OT1-、-OC(O)T1-、-C(O)NHT1-、-NHC(O)T1、或C1-10亚烷基，其任选地被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)NH-、-NHC(O)O-和T1中的一个或多个中断和/或封端；
T1是苯基、萘基、茚基、茚满基、1,2,3,4-四氢化萘基、十氢化萘基、金刚烷基、C3-7环烷基、3-7元杂环基或7-11元杂双环基，其中T1任选地被一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、CN、C(O)R8、COOR8、OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a、OC(O)N(R8R8a)、氧代(＝O)，在所述环是至少部分饱和的情况下、或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z各自独立地是H、卤素、CN、C(O)R8、C(O)OR8、C(O)O-OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2OR8、S(O)2O-、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、S(O)R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；P(O)(OR8)2、P(O)(OR8)O-、OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a或OC(O)N(R8R8a)；
R8、R8a、R8b独立地选自H或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z0是将(C)连接至x2或在x2是化学单键的情况下连接至(B)的化学键；
条件是R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9之一是(L-)cZ0或Y包含(L-)cZ0；
其中任意剩余的正电荷或负电荷被药学上可接受的带负电荷或带正电荷的抗衡离子补偿。
2.权利要求1的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述化合物具有不超过10kDa、优选不超过5kDa的分子量。
3.权利要求1或2的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)是特异性结合癌症细胞的细胞膜的基元，优选其中所述的基元包含前列腺特异性膜抗原(PSMA)结合基元。
4.权利要求3的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)是具有如下结构的PSMA结合基元：
Figure FDA0002494344870000031
其中Z1、Z2和Z3各自彼此独立地选自-C(O)OR1a、-SO2R1a、-SO3R1a、-SO4R1a、-PO2R1a、-PO3R1a和-PO4R1aR2a，其中R1a和R2a彼此独立地是H或C1-4-烷基残基；
其中a’表示-[CH2]o-残基，其中o是1-4的整数，优选地，其中o是3或4，特别地，其中o是4；
其中b’表示选自-NH-、-C(O)-和-O-的残基，特别地，其中b’是-NH-；且
其中波浪线表示与分子的其余部分的缀合位点。
5.权利要求1至4中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述的特异性结合瘤细胞的细胞膜的基元(A)是具有如下结构的PSMA结合基元：
Figure FDA0002494344870000032
其中波浪线表示与分子的其余部分的缀合位点。
6.权利要求1至5中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中x1是化学单键。
7.权利要求1至6中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(I)中，选择(A)和x1以得到如下结构：
Figure FDA0002494344870000041
8.权利要求1至7中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中x2是化学单键。
9.权利要求1至8中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述的放射性金属的螯合剂原子团(B)衍生自选自以下的螯合剂：
Figure FDA0002494344870000042
10.权利要求1至9中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(I)中，选择(A)、x1和(B)以得到如下结构：
Figure FDA0002494344870000051
11.权利要求1至10中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(C)中，X1和X4相同，且优选是C(R6)，更优选CH。
12.权利要求1至11中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(C)中，X2和X3相同且优选是C(R6R7)，更优选地，R6和R7相同，甚至更优选是L-Z，其中L＝C1-10亚烷基，甚至更优选CH2，且Z＝H。
13.权利要求1至12中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(C)中，Y不包含(L-)cZ0，且优选Y是
Figure FDA0002494344870000052
其中g是1、2、3或4(优选是3或4，更优选是3)，且R9a各自是(L-)cZ或H；且两个R9a也可以形成具有5、6或7个碳原子的碳环或4-7元杂环；
c各自独立地是0或1；
L各自独立地是T1、-OT1-、-ST1-、-C(O)T1-、-C(O)OT1-、-OC(O)T1-、-C(O)NHT1-、-NHC(O)T1、或C1-10亚烷基，其任选地被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)NH-、-NHC(O)O-和T1中的一个或多个中断和/或封端；
T1是苯基、萘基、茚基、茚满基、1,2,3,4-四氢化萘基、十氢化萘基、金刚烷基、C3-7环烷基、4-7元杂环基或7-11元杂双环基，其中T1任选地被一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、CN、C(O)R8、COOR8、OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a、OC(O)N(R8R8a)、氧代(＝O)，在所述环是至少部分饱和的情况下、或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
R8、R8a、R8b独立地选自H或C1-6烷基，其中C1-6烷基任选地被一个或多个相同或不同的卤素取代；
Z各自独立地是H、卤素、CN、C(O)R8、C(O)OR8、C(O)O-OR8、C(O)N(R8R8a)、S(O)2OR8、S(O)2O-、S(O)2N(R8R8a)、S(O)N(R8R8a)、S(O)2R8、S(O)R8、N(R8)S(O)2N(R8aR8b)、SR8、N(R8R8a)、NO2；P(O)(OR8)2、P(O)(OR8)O-、OC(O)R8、N(R8)C(O)R8a、N(R8)S(O)2R8a、N(R8)S(O)R8a、N(R8)C(O)N(R8aR8b)、N(R8)C(O)OR8a或OC(O)N(R8R8a)，且
优选地Y选自：
Figure FDA0002494344870000061
其中g＝2，且R9a各自＝H。
14.权利要求1至13中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(C)中，a和b相同且优选是1，更优选其中R1和R2＝SO3 -。
15.权利要求1至14中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(C)中，a和b相同且是2，优选地其中两个相邻的R1和两个相邻的R2形成苯环。
16.权利要求1至15中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中在式(C)中，R3和R4之一是(L-)cZZ0，且另一个是(L-)cZ，其中L-＝C1-10亚烷基且Z＝H或SO3 -，且c优选＝1。
17.权利要求1至16中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中(L-)cZZ0是将(C)连接至x2或在x2是化学单键的情况下连接至(B)的C1-10亚烷基。
18.权利要求1至17中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述的染料原子团(C)选自以下结构：
Figure FDA0002494344870000071
其中X-是药学上可接受的带负电荷的抗衡离子；
其中Y+是药学上可接受的带正电荷的抗衡离子；且
其中波浪线表示与所述化合物的其余部分的缀合位点。
19.权利要求1至18中任意一项的化合物，其中所述的染料原子团(C)是在400nm至1000nm范围内具有发射最大值的荧光染料原子团。
20.权利要求1至19中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐，其中所述化合物具有如下化学结构：
Figure FDA0002494344870000072
21.一种组合物，所述组合物包含：
(a)权利要求1至20中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐；
(b)放射性金属，其优选选自89Zr、44Sc、111In、90Y、67Ga、68Ga、177Lu、99mTc、82Rb、64Cu、67Cu、153Gd、155Gd、157Gd、213Bi、225Ac和59Fe，特别是68Ga；并且任选地包含
(c)一种或多种药学上可接受的载体。
22.权利要求21的组合物，所述组合物用作诊断剂和治疗剂。
23.用于体外检测样品中的瘤细胞的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供为瘤细胞或具有为瘤细胞的风险、特别是癌症细胞或具有为癌症细胞的风险的细胞；
(ii)向所述细胞施用权利要求1至21中任意一项的化合物或其药学上可接受的盐或权利要求22的组合物；
(iii)检测所述细胞的荧光和/或放射性信号。
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