CN114630661A - 功能改性的美登木素生物碱及其组合物和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了放射增敏剂前药及其制剂和使用方法。通常，放射增敏剂前药是具有一个或多个S‑亚硝基硫醇部分的放射增敏剂母体化合物的类似物。通常，S‑亚硝基硫醇部分的S‑N键可以在放射疗法期间被放射裂解，释放母体化合物和一氧化氮。母体化合物和一氧化氮中的一者或优选两者可以促进暴露于放射疗法的肿瘤细胞的死亡。还提供了用于递送前药的纳米粒子制剂，以及与放射疗法组合使用它们以治疗肿瘤和癌症的方法。

Description

功能改性的美登木素生物碱及其组合物和使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年11月5日提交的U.S.S.N.62/931,058的权益和优先权，其通过引用整体结合于此。
序列表的引用
作为名为“UGA_2020_078_PCT_ST25”的文本文件提交的序列表创建于2020年10月26日，并且大小为2,105字节，其根据37 C.F.R.§1.52(e)(5)通过引用结合于此。
发明领域
本发明的领域总体上涉及功能改性的美登木素生物碱(maytansinoids)及其组合物或使用方法(特别是用于治疗癌症的方法)。
发明背景
放射疗法(RT)仍然是癌症的主要治疗选择(Tang等人，J.Exp.Clin.Canc.Res.37：87(2018))。虽然已经开发出新的放射递送技术(例如，3D适形放射疗法、调强放射疗法和图像引导放射疗法)，但是患者可以接受的最大放射剂量几乎没有变化(Ramroth等人，Int.J.Radiat.Oncol.，Biol.，Phys.96，736-747(2016))。为了改善治疗结果，放射增敏剂(即可以在给定物理放射剂量下增强放射毒性的药剂)通常在RT期间给予。这些包括化学治疗剂，诸如5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil)、蒽环类化合物(anthracyclines)、紫杉醇(paclitaxel)和铂(platinum)，它们通常与RT(即化放疗)同时使用(Ferguson等人，DrugResist.Updates 4，225-232(2001))。
为了改善生物利用度和降低全身毒性，最近开发和探索了纳米粒子放射增敏剂(Wang等人，Trends Pharmacol.Sci.39，24-48(2018)，Kuncic&Lacombe，Phys.Med.Biol.63，02TR01(2018))。与小分子治疗剂不同，纳米粒子可以通过EPR效应和/或配体-受体相互作用而选择性地积聚在肿瘤中，从而减少正常组织对毒素的暴露。例如，治疗剂诸如多西他赛(docetaxel)(Werner等人，ACS Nano 5，8990-8998(2011))、渥曼青霉素(wortmannin)(Karve等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.109，8230-8235(2012))和组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Wang等人，Biomaterials 51，208-215(2015))可以通过纳米粒子载体递送至肿瘤以增强RT。聚谷氨酸缀合的紫杉醇纳米粒子(也称为Paclitaxel poliglumex(Xyotax))已在临床上进行了测试，以改善针对胶质瘤的RT(Kulhari等人，Nanomedicine12，1661-1674(2017)，Jeyapalan等人，Am.J.Clin.Oncol.37，444-449(2014))和针对头颈癌的RT(Hahn等人，J.Clin.Oncol.31，6059-6059(2013))。
尽管取得了这些成就，但是仍然需要改进的放射增敏剂组合物。
因此，本发明的目的是提供改进的放射增敏剂化合物及其制剂和使用方法。
发明内容
提供了放射增敏剂前药及其制剂和使用方法。通常，放射增敏剂前药是具有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的放射增敏剂母体化合物的类似物。通常，S-亚硝基硫醇部分的S-N键可以在放射疗法期间被放射裂解，释放母体化合物和一氧化氮。母体化合物和一氧化氮中的一者或优选两者可以促进暴露于放射的肿瘤细胞的死亡。在优选的实施方案中，放射是电离放射，例如作为放射疗法施用。化合物还可以用作光疗和/或质子疗法的增敏剂。
优选的前药是含有以下结构基序的化合物：
Figure BDA0003627378890000021
其中：
linker表示连接基团，
n是1至13的整数，包括端值，
虚线表示存在或不存在键，并且相应的碳原子根据化合价不具有、具有一个或具有两个各自连接的氢原子，并且
“连接基团”独立地是不存在的、取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基(polyaryl)、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环。
在一些实施方案中，化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000031
其中：
R1是取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环，并且
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的烷基、未取代的烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的烯基、取代的烯基、未取代的炔基、取代的炔基、未取代的烷氧基、取代的烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的烷硫基、取代的烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C20环状基团、取代的C3-C20环状基团、未取代的C3-C20杂环或取代的C3-C20杂环，或者R2和R3连同它们所键合的碳原子一起是环氧化物。
在一些实施方案中，R1是取代的C1-C10酰胺基、未取代的C1-C10酰胺基、取代的C1-C10烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的C1-C10亚烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的C2-C10烯基、取代的C2-C10炔基、取代的C1-C10烷氧基、取代的芳氧基、取代的C1-C10烷硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C10羰基、取代的C1-C10羰基、未取代的C1-C10羧基、取代的C1-C10羧基、未取代的C1-C10氨基、取代的C1-C10氨基、未取代的C1-C10磺酰基、取代的C1-C10磺酰基、未取代的C1-C10氨磺酰基、取代的C1-C10氨磺酰基、未取代的C1-C10膦酰基、取代的C1-C10膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C10环状基团或取代的C3-C10杂环，优选地其中R1是取代的C1-C10酰胺基或未取代的C1-C10酰胺基。
在一些实施方案中，R1具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000041
其中R12是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，R13是氢、取代的C1-C5烷基或未取代的C1-C5烷基，并且R14是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，优选地R12是取代的C1-C5亚烷基(优选地-CH(CH3)-)，R12是未取代的C1-C5烷基(优选地-CH3)，并且R14是未取代的C1-C5亚烷基(优选地-(CH2)2-)。
在一些实施方案中，化合物具有选自以下的结构：
Figure BDA0003627378890000051
Figure BDA0003627378890000061
在一些实施方案中，当存在时，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的C1-C5烯基、取代的C1-C5烯基、未取代的C1-C5炔基、取代的C1-C5炔基、未取代的C1-C5烷氧基、取代的C1-C5烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的C1-C5烷硫基、取代的C1-C5烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C5羰基、取代的C1-C5羰基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5氨基、取代的C1-C5氨基、未取代的C1-C5磺酰基、取代的C1-C5磺酰基、未取代的C1-C5氨磺酰基、取代的C1-C5氨磺酰基、未取代的C1-C5膦酰基、取代的C1-C5膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C6环状基团、取代的C3-C6环状基团、未取代的C3-C6杂环或取代的C3-C6杂环。
在一些实施方案中，当存在时，R2和R3连同它们所键合的碳原子一起是环氧化物。
在一些实施方案中，当存在时，R4、R5、R6和R7独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基，优选地R4、R5和R6是氢，并且R7是甲基。
在一些实施方案中，当存在时，R8是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R8是氢、羟基、取代的C1-C5羧基或未取代的C1-C5羧基，或优选地R8是氢。
在一些实施方案中，当存在时，R9是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R9是未取代的C1-C5烷基，或优选地R9是甲基。
在一些实施方案中，当存在时，R10是卤素(F、Cl、Br、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R10是卤素，或优选地R10是Cl。
在一些实施方案中，当存在时，R11是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基，优选地R11是未取代的C1-C5烷基，或优选地R11是甲基。
在一个具体的实施方案中，前药化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000071
也可以修饰其他放射增敏剂母体化合物以包含一个或多个S-亚硝基硫醇部分。这样的母体化合物包括但不限于烟酰胺(nicotinamide)、甲硝唑(metronidazole)或其类似物，其任选地选自米索硝唑(misoniszole)、依他硝唑(etanidazole)和尼莫唑(nimorazole)；缺氧细胞细胞毒性剂，任选地选自丝裂霉素-C(mitomycin-C)和替拉扎明(tirapazamine)；膜活性剂，任选地选自普鲁卡因(procaine)、利多卡因(lidocaine)和氯丙嗪(chlorpromazine)；放射增敏性核苷，任选地选自5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil)、氟脱氧尿苷(fluorodeoxyuridine)、溴脱氧尿苷(bromodeoxyuridine)、碘脱氧尿苷(lododeoxyuridine)、羟基脲(hydroxyurea)、吉西他滨(gemcitabine)和氟达拉滨(fludarabine)，泰克沙林(texaphryin)，任选地选自莫特沙芬钆(motexafingadolinium)；巯基(sulfhydral)基团的抑制物，任选地选自N-乙基马来酰亚胺、二酰胺和马来酸二乙酯；化疗剂，任选地选自紫杉醇(paclitaxel)、多西他赛(docetaxel)、伊立替康(irinotecan)和顺铂(cisplatin)；己酮可可碱(pentoxifylline)；长春瑞滨(vinorelbine)；PARP抑制剂；组蛋白去乙酰化酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂。
在一些实施方案中，前药与纳米粒子递送载体一起配制。粒子可以是例如聚合物纳米粒子、脂质体、无机纳米粒子或蛋白质。
在一些实施方案中，纳米粒子是由一种或多种两亲、疏水和/或亲水聚合物形成的聚合物纳米粒子。
例如，在一些实施方案中，粒子包括一种或多种聚酯疏水聚合物诸如聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(乳酸)和/或聚(乙醇酸)。在特别的实施方案中，纳米粒子包括聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)。
在一些实施方案中，纳米粒子另外地或备选地包括一种或多种亲水聚合物。亲水聚合物可以是聚亚烷基二醇。在一些实施方案中，纳米粒子包括聚乙二醇(PEG)。在一个具体的实施方案中，纳米粒子是聚合物纳米粒子，其包括聚(丙交酯-共-乙交酯)-嵌段-聚(乙二醇)(PLGA-b-PEG)。
在一些实施方案中，纳米粒子具有约10nm至约300nm或者约20nm至约200nm的尺寸或尺寸分布。另外地或备选地，粒子可以具有约10nm至约300nm、或约20nm至约200nm、或约50nm至约150nm、或约50nm至约100nm、或约50nm至约75nm的任何尺寸的平均值。通常，粒子大体上具有适合将化合物(优选地通过增强的渗透性和保留性)递送至肿瘤微环境的尺寸或尺寸范围。在一些实施方案中，纳米粒子具有与其偶联的靶向剂。例如，在一些实施方案中，靶向剂靶向NTSR1，通常通过与1型神经降压素受体(NTSR1)结合。靶向剂可以是NTSR1激动剂或拮抗剂。在一些实施方案中，靶向剂是神经降压素(NTS)或其变体或衍生物，诸如NTSmut。在其他实施方案中，靶向剂是SR142948A或其衍生物。
还提供了包含有效量的公开的前药化合物的药物组合物及其纳米粒子制剂。
还提供了使用化合物、纳米粒子制剂和药物组合物的方法。例如，治疗有需要的受试者的方法可以包括向受试者施用有效量的公开的前药化合物或其纳米粒子制剂，其优选地在药物组合物中。受试者可以具有良性或恶性肿瘤。在优选的实施方案中，受试者患有癌症。
通常，受试者是将从基于放射的疗法中受益的人，所述疗法包括但不限于电离放射疗法、光疗法或质子疗法。因此，所述方法可以进一步包括向受试者施用一个或多个剂量的电离放射疗法、光疗法或质子疗法。通常，在施用包括前药的药物组合物之后(例如，几分钟、几小时或几天)，施用一定剂量的电离、光疗法或质子疗法放射。例如，在示例性实施方案中，在施用药物组合物之后1小时至48小时、或1小时至24小时、或1小时至12小时、或1小时至6小时、或2小时至6小时或者1、2、3、4或5小时，施用一定剂量的放射。在一些实施方案中，在前药的每个单次剂量之后施用1、2、3、4或5轮放射。在一些实施方案中，对于每轮放射，前药施用一次或多次。在一些实施方案中，每个放射周期之前是一个前药周期。例如，在特别的实施方案中，一前一后地进行1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多轮的药物组合物施用，随后是一定剂量的放射的施用。
通常，与单独施用放射相比，化合物增强了癌症的治疗。在一些实施方案中，癌症是放射敏感性癌症。在其他实施方案中，癌症是放射抵抗性癌症。癌症可以是例如血管癌、骨癌、肌肉癌、膀胱癌、脑癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠直肠癌、食道癌、肾癌、肝癌、肺癌、鼻咽癌、胰腺癌、前列腺癌、皮肤癌、胃癌、子宫癌或生殖细胞癌。癌症可以是上皮癌。在一个具体的实施方案中，癌症是非小细胞肺癌(NSCLC)。在一些实施方案中，癌症由具有上调的NTSR1的细胞构成。优选地，相同剂量的放射比在不存在前药化合物时施用的更有效，较低剂量的放射与在不存在前药化合物时施用的较高剂量具有相同的效力，或它们的组合。
附图说明
图1A和1B是说明DM1-NO包封的PLGA-b-PEG纳米粒子(DM1-NO-NP)如何可以通过EPR效应在肿瘤中积聚的示意图。在存在放射和/或内体/溶酶体中降低的pH的情况下，S-N键断裂，释放DM1和NO。DM1抑制微管组装，使细胞停滞在放射敏感性更高的G2/M期。同时，NO可以与ROS反应以形成自由基诸如过氧化亚硝酸盐，引起DNA和脂质损伤。组合作用增强了RT的功效。图1C是柱状图，其显示了在6Gy X-射线照射的存在下，使用DM1-NO的NO释放从3.68μM增加到18.88μM，使用DM1-NO-NP的NO释放从2.96μM增加到13.87μM。定量基于Greiss测定。测试了PBS、细胞培养基(RPBI-1640)、DM1和DM1-NP作为对照。图1D是显示了DM1-NO-NP在水中的DLS分析结果的直方图。图1E是显示了DM1-NO-NP在水中的ζ电位的图。图1F是说明DM1-NO在环境条件下的稳定性的柱状图。合成后，将DM1-NO的干燥产物在室温下保持，并且在第0、7、14和21天使用Griess测定定量剩余NO的总量。图1G是说明DM1-NO在溶液中的稳定性的图。将DM1-NO(20.09μmol)溶解在不同pH(5.5、6.5和7.4)的PBS中。在Sievers NOA280i系统上测量时间依赖性的NO释放，该系统基于NO和臭氧之间的气相化学发光反应评估NO。图1H是显示DM1-NO-NP释放曲线的线图，在37℃下通过Greiss测定在不同pH的PBS中进行测试。图1I是显示DM1-NP的DLS分析结果的直方图。图1J是显示DM1-NP的ζ电位的图。图1K是一系列代表性的克隆形成测定的图像。H1299细胞用20nM的DM1和DM1-NO处理12小时，随后进行-X-射线照射(6Gy)。将所得细胞铺板用于克隆形成测定。图1L是显示DM1-NO、PLGA-b-PEG和DM1-NO-NP的UV-vis分析的图。图1M是显示DM1-NO、PLGA-b-PEG和DM1-NO-NP的FT-IR分析的图。图1N是显示在PBS中温育24小时的DM1-NO-NP随时间变化的DLS分析结果(流体动力学尺寸)的图。
图2A是显示细胞活力的线图，其在72小时使用MTT测定用H1299细胞测试。研究了DM1、DM1-NO、DM1-NP和DM1-NO-NP。图2B是显示克隆形成测定结果的线图，其用H1299细胞测试。单独测试了DM1+RT、DM1-NO+RT和单独的RT。将结果拟合到线性二次(LQ)模型。
图3A-3D是显示对细胞内氧化应激的影响的柱状图。用与DM1、DM1-NO、DM1-NP、DM1-NO-NP或PBS一起温育的H1299细胞进行研究。图3A和3B显示了细胞溶质和线粒体SOD活性：没有X-射线照射时的SOD水平(3A)，以及细胞首先与DM1、DM1-NO、DM1-NP、DM1-NO-NP或PBS一起温育然后用X-射线(6Gy)照射时的SOD水平(3B)。图3C显示了通过MB测定评估的细胞内·OH自由基水平变化。在664nm处的吸收减少表明·OH水平增加。所有细胞均接受6Gy照射。图3D显示了细胞内1O2，通过在525nm处测量SOSG荧光进行评估。所有细胞均接受6Gy照射。基于至少三个重复的实验结果，数据以平均值±标准表示。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001；ns，无显著差异。
图4A是显示DAF-FM的中值荧光强度(MFI)的柱状图。H1299细胞与20nM DM1、DM1-NO、DM1-NP、DM1-NO-NP或PBS一起温育12小时，然后接受6Gy照射。细胞用DAF-FM(用于NO)和Eth-III(用于膜破裂的细胞)染色，并且通过共聚焦显微镜成像。图4B是显示通过Greiss测定测量的细胞内NO水平的柱状图。H1299细胞与DM1、DM1-NO、DM1-NP、DM1-NO-N或PBS一起温育，然后接受(w/RT)或不接受(w/o RT)6Gy照射。图4C是基于图4A中描述的测定的成像结果显示Eth-III的MFI的柱状图。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001；ns，无显著差异。
图5A是显示与对照相比MFI的相对增加的柱状图。H1299细胞与20nM DM1、DM1-NO、DM1-NP、DM1-NO-NP或PBS一起温育6小时，然后接受6Gy照射。进行过氧化亚硝酸盐传感器绿色染色以测量细胞中的ONOO-。对于对照，细胞既不接受药物温育也不接受照射。通过共聚焦显微镜对细胞进行成像。图5B是显示相对荧光单位(RFU)的柱状图。H1299细胞接受与图5A中所述相同的处理，并且在显微阅读器上而不是在共聚焦显微镜下测量荧光活性。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001；ns，无显著差异。
图6A是显示每个细胞的病灶数的柱状图。抗-γH2AX染色，在H1299细胞用20nMDM1-NO-NP加6Gy照射(DM1-NO-NP+RT)处理后12小时进行。研究了DM1-NP+RT、DM1-NO+RT、DM1+RT、单独的RT和未处理的细胞以进行比较。对细胞进行成像，并且通过Image-J进行分析。图6B是显示脂质过氧化水平的柱状图，其使用BOBIPY脂质测定通过测量红/绿(590/510nm)荧光比进行评估。H1299细胞用20nM DM1-NO-NP处理12小时，具有和不具有6Gy照射(DM1-NO-NP+RT)。研究了DM1-NP+RT、DM1-NO+RT、DM1+RT、单独的RT和未处理的细胞以进行比较。*，P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001；ns，无显著差异。
图7A-7E是显示基于PI染色并且通过流式细胞术评估的细胞周期分析结果的图。在分析前，H1299细胞与PBS(7A)、DM1(7B)、DM1-NO(7C)、DM1-NP(7D)或DM1-NO-NP(20nM，DM1浓度)(7E)一起温育。图7F是显示S、G0/G1或G2/M期的细胞的分数的柱状图，其基于图7A-7E中描述的分析结果。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001；ns，无显著差异。图7G是显示微管蛋白抑制百分比的柱状图。微管蛋白聚合物通过离心(35000×g，1h，在30℃)收集，并且微管蛋白沉淀物的量通过测量蛋白质浓度来定量。***，P＜0.001。图7H是显示细胞活力的线图，其在RT存在下使用72-h MTT用H1299细胞测试。研究了DM1、DM1-NO和DM1-NO-NP。
图8A-8D显示了在H1299荷瘤裸鼠上进行的疗法研究的结果。动物接受PBS、DM1、DM1-NO、DM1-NP或DM1-NO-NP的静脉内注射，然后在4小时后接受X-射线照射(6Gy)。仅接受PBS注射的动物作为对照进行研究。图8A是在第24天解剖的所有治疗组的一系列肿瘤照片。图8B是显示来自所有治疗组的切除肿瘤块的重量的图。图8C是肿瘤生长曲线。在DM1-NO-NP+RT组的动物中观察到显著的肿瘤抑制。图8D是体重图表。在DM1-NO-NP+RT组的动物中没有观察到明显的体重下降。比例尺，50μm。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001；ns，无显著差异。
图9A-9C显示了用于毒性评估的血液学分析的结果。从在第10天接受静脉内注射260.8nmol/kg(相当于疗法研究中使用的剂量)DM1-NO-NP或DM1或者PBS的balb/c小鼠(n＝3)中采集血液。图9A-9C是显示红细胞(RBC)和白细胞(WBC)计数(9A)、血小板计数(9B)和血小板压积(PCT，平均血小板体积或血小板分布宽度)计数(9C)的柱状图。ns，无显著差异。9A-9C中的所有指标均在正常范围内。
图10A-10G显示了体内毒性研究的结果。从在第10天接受静脉内注射206.8nmol/kg(等效DM1剂量)DM1-NO-NP或DM1或者PBS的balb/c小鼠(n＝3)中采集血液或组织样本。图10A-10C是显示丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)(10A)、血尿素氮(BUN)(10B)和肌酐(CR)(10C)的血液生化分析结果的柱状图。图10D和10E是显示ALT(10D)和AST(10E)水平的肝组织分析的柱状图。图10F是显示血液电解质水平(钠、钾、氯化物、碳酸氢盐、葡萄糖、钙、无机磷酸盐和镁)的柱状图。图10G是显示血液中总蛋白质、白蛋白和脂质(胆固醇)水平的柱状图。ns，无显著差异。
图11是在H1299荷瘤小鼠中的64Cu标记的DM1-NO-PLGA和NTSmut-DM1-NO PLGANP测试后获得的PET图像。这些图像显示了被认为通过EPR效应在肿瘤中积聚的DM1-NO-PLGA NP与被认为通过EPR和NTSR1靶向二者在肿瘤中积聚的NTSmut-DM1-NO PLGANP的差异。
发明详述
I.定义
可互换地使用且与给定化合物有关的“衍生物”和“类似物”是指与特定化合物具有结构相似性、功能相似性或二者的另一种化合物或部分。结构相似性可以使用本领域已知的任何标准来确定，诸如谷本系数(Tanimoto coefficient)，其基于它们的分子描述符提供两种化合物之间的相似性的定量测量。优选地，分子描述符是2D特性，诸如指纹、拓扑指数和最大公共子结构，或者是3D特性，诸如整体形状和分子场。对于不同和相同的分子对，谷本系数分别在0和1之间(包括端值)。如果化合物与特定化合物的谷本系数为0.5至1.0(包括端值)、优选0.7至1.0(包括端值)、最优选0.85至1.0(包括端值)，则可以认为该化合物是特定化合物的衍生物或类似物。如果化合物诱导与特定化合物相同的效果，则其在功能上与特定化合物相似。“衍生物”或“类似物”还可以指化合物或部分(moiety)的改性，包括但不限于水解、还原或氧化产物。水解、还原和氧化反应是本领域中已知的。
术语“抑制”和“减少”意指减少或降低活性或表达。这可以是活性或表达的完全抑制或减少，或者部分抑制或减少。可以将抑制或减少与对照或标准水平进行比较。抑制可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100％。
术语“纳米粒子”是指直径大于1nm且小于1000nm的任何粒子。
“亚硝基化的”、“亚硝基化”、“亚硝化”和相关术语用于描述结构，并且不将结构限制为由特定起始材料或通过特定合成路线制成的结构。除非提供了具体且明确的相反指示，否则无论结构是如何形成的，术语均指结构特性，并且结构不限于通过任何特定方法制成的结构。本文中用于描述结构的该术语是指含有共价键合的一氧化氮(NO)基团的有机化合物或部分。当一氧化氮通过其氮原子与有机化合物中的硫原子键合时，有机化合物通常被称为“S-亚硝基硫醇”并且含有被称为“S-亚硝基硫醇部分”的“-SNO”基团。
术语“靶向剂”是指可以将纳米粒子引导至所选细胞或组织类型上的受体位点、可以用作附着分子或用于偶联或附着另一个分子的化合物。与化合物有关的术语“引导”是指使纳米粒子优先附着于选定的细胞或组织类型。这种靶向剂通常以高亲和力和特异性与其受体结合。
如本文中使用的，“治疗(treatment/treating)”是指旨在治愈、改善、稳定或预防疾病、病理状况或病症的受试者的医学管理。该术语包括积极治疗，即特异性针对改善疾病、病理状况或病症的治疗，并且还包括病因治疗，即作为针对去除相关疾病、病理状况或病症的原因的治疗。此外，该术语还包括姑息治疗，即经设计用来缓解症状而不是治愈疾病、病理状况或病症的治疗；预防性治疗，即涉及最小化或者部分或完全抑制相关疾病、病理状况或病症发展的治疗；以及支持性治疗，即用于补充针对改善相关疾病、病理状况或病症的另一种特定疗法的治疗。应当理解，虽然治疗旨在治愈、改善、稳定或预防疾病、病理状况或病症，但是其实际上不需要导致治愈、改善、稳定或预防。治疗效果可以如本文所述和本领域已知的如适用于所涉及的疾病、病理状况或病症的方式测量或评估。这样的测量和评估可以以定性和/或定量的方式进行。因此，例如，可以将疾病、病理状况或病症的特性或特征和/或疾病、病理状况或病症的症状降低到任何效果或降低到任何量。
如本文中使用的，“取代的”是指本文所述的化合物或官能团的所有允许的取代基。在最广义上，可允许的取代基包括有机化合物的非环和环状、分支和非分支、碳环和杂环、芳族和非芳族取代基。示例性的取代基包括，但不限于，卤素、羟基、或者含有任何数目的碳原子(优选1-14个碳原子)的任何其他有机基团，并且任选地包括在直链、分支或环状结构形式中的一个或多个杂原子(诸如氧、硫或氮基团)。代表性的取代基包括烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、苯基、取代的苯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、羟基、芳烷基、取代的芳烷基、烷氧基、取代的烷氧基、苯氧基、取代的苯氧基、芳氧基、取代的芳氧基、烷硫基、取代的烷硫基、苯硫基、取代的苯硫基、芳硫基、取代的芳硫基、氰基、异氰基、取代的异氰基、羰基、取代的羰基、羧基、取代的羧基、氨基、取代的氨基、酰胺基、取代的酰胺基、磺酰基、取代的磺酰基、磺酸、磷酰基、取代的磷酰基、膦酰基、取代的膦酰基、多芳基、取代的多芳基、C3-C20环状基团、取代的C3-C20环状基团、杂环、取代的杂环、氨基酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、肽和多肽基团。这样的烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、苯基、取代的苯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、羟基、芳烷基、取代的芳烷基、烷氧基、取代的烷氧基、苯氧基、取代的苯氧基、芳氧基、取代的芳氧基、烷硫基、取代的烷硫基、苯硫基、取代的苯硫基、芳硫基、取代的芳硫基、氰基、异氰基、取代的异氰基、羰基、取代的羰基、羧基、取代的羧基、氨基、取代的氨基、酰胺基、取代的酰胺基、磺酰基、取代的磺酰基、磺酸、磷酰基、取代的磷酰基、膦酰基、取代的膦酰基、多芳基、取代的多芳基、C3-C20环状基团、取代的C3-C20环状基团、杂环、取代的杂环、氨基酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、肽和多肽基团可以被进一步取代。
诸如氮的杂原子可以具有氢取代基和/或本文所述的有机化合物的任何允许的取代基，其满足杂原子的化合价。应当理解，“取代”或“取代的”包括隐含的条件，即这样的取代与取代的原子和取代基的允许的化合价一致，并且取代产生稳定的化合物，即不白发地经历转化(诸如通过重排、环化、消除等)的化合物。
除非提供具体且明确的相反指示，术语“取代的”是指结构，例如化合物或较大化合物上的部分，而不管结构是如何形成的。结构不限于通过任何特定方法制成的结构。
如本文中使用的，“芳基”是指C5-C26元芳族、稠合芳族、稠合杂环或双芳族的环系统。广义地，如本文中使用的“芳基”包括5-、6-、7-、8-、9-、10-、14-、18-和24-元单环芳族基团，例如苯、萘、蒽、菲、
Figure BDA0003627378890000151
芘、碗烯(corannulene)、晕苯等。
“芳基”还涵盖具有两个以上环状环的多环环系统，其中两个或更多个碳是两个毗邻环(即“稠合环”)共有的，其中至少一个环是芳族的，例如其他一个或多个环状环可以是环烷基、环烯基、环炔基、芳基和/或杂环。
术语“取代的芳基”是指这样的芳基，其中一个或多个芳环上的一个或多个氢原子被一个或多个取代基取代，所述取代基包括但不限于卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、烷氧基、羰基(诸如酮、醛、羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、亚氨基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基(诸如CF3、-CH2-CF3、-CCl3)、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
“杂环”、“杂环的”和“杂环基”可互换使用，并且是指通过含有3-10个环原子并且优选5-6个环原子的单环或双环的环碳或氮原子连接的环状基团，由碳和1至4个杂原子组成，每个杂原子选自由非过氧化物氧、硫和N(Y)组成的组，其中Y不存在或者是H、O、C1-C10烷基、苯基或苄基，并且任选地含有1-3个双键并且任选地被一个或多个取代基取代。根据定义，杂环基与杂芳基不同。杂环的实例包括但不限于哌嗪基、哌啶基、哌啶酮基、4-哌啶酮基、二氢呋喃并[2，3-b]四氢呋喃、吗啉基、哌嗪基、哌啶基、哌啶酮基、4-哌啶酮基、胡椒基、吡喃基、2H-吡咯基、4H-喹嗪基、奎宁环基、四氢呋喃基、6H-1，2，5-噻二嗪基。杂环基可以任选地被如上关于烷基和芳基所定义的一个或多个取代基取代。
术语“杂芳基”是指C5-C26元芳族、稠合芳族、双芳族环系统或其组合，其中一个或多个芳环结构上的一个或多个碳原子已被杂原子取代。合适的杂原子包括但不限于氧、硫和氮。广义地，如本文中使用的“杂芳基”包括：可以包括1至4个杂原子的5-、6-、7-、8-、9-、10-、14-、18-和24-元单环芳族基团，例如吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、三唑、四唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪和嘧啶等。杂芳基也可以称为“芳基杂环”或“杂芳族化合物”。“杂芳基”还涵盖具有两个以上环的多环环系统，其中两个或更多个碳是两个毗邻环(即“稠合环”)共有的，其中至少一个环是杂芳族的，例如其他一个或多个环状环可以是环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂环或其组合。杂芳基环的实例包括，但不限于，苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并硫代呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并噁唑啉基、苯并噻唑基、苯并三唑基、苯并四唑基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、苯并咪唑啉基、咔唑基、4aH-咔唑基、咔啉基、苯并二氢吡喃基(chromanyl)、苯并吡喃基(chromenyl)、噌啉基、十氢喹啉基、2H，6H-1，5，2-二噻嗪基、呋喃基、呋咱基(furazanyl)、咪唑烷基、咪唑啉基、咪唑基、1H-吲唑基、吲哚烯基(indolenyl)、二氢吲哚基、吲嗪基、吲哚基、3H-吲哚基、靛红酰基(isatinoyl)、异苯并呋喃基、异苯并二氢吡喃基、异吲唑基、异二氢吲哚基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异噁唑基、亚甲二氧基苯基、萘啶基(naphthyridinyl)、八氢异喹啉基、1，2，3-噁二唑基、1，2，4-噁二唑基、1，2，5-噁二唑基、1，3，4-噁二唑基、噁唑烷基、噁唑基、羟吲哚基、嘧啶基、菲啶基、菲咯啉基、吩嗪基、吩噻嗪基、苯氧基噻吩基(phenoxathinyl)、吩噁嗪基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡嗪基、吡唑烷基、吡唑啉基、吡唑基、哒嗪基、吡啶并噁唑、吡啶并咪唑、吡啶并噻唑、吡啶基(pyridinyl)、吡啶基(pyridyl)、嘧啶基、吡咯烷基、吡咯啉基、吡咯基、喹唑啉基、喹啉基、喹喔啉基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基、四唑基、1，2，3-噻二唑基、1，2，4-噻二唑基、1，2，5-噻二唑基、1，3，4-噻二唑基、噻蒽基、噻唑基、噻吩基、噻吩并噻唑基、噻吩并噁唑基、噻吩并咪唑基、噻吩基和呫吨基。一个或多个环可以如下文对“取代的杂芳基”所定义的那样被取代。
术语“取代的杂芳基”是指这样的杂芳基，其中一个或多个杂芳环上的一个或多个氢原子被一个或多个取代基取代，所述取代基包括但不限于卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、烷氧基、羰基(诸如酮、醛、羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、亚氨基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基(诸如CF3、-CH2-CF3、-CCl3)、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
如本文中使用的，“烷基”是指饱和脂族基团，包括直链烷基、支链烷基、环烷基(脂环族)、烷基取代的环烷基和环烷基取代的烷基。在优选的实施方案中，直链或支链烷基在其主链中具有30个或更少的碳原子(例如，对于直链为C1-C30，对于支链为C3-C30)，优选20个或更少的碳原子，更优选15个或更少的碳原子，最优选10个和或更少的碳原子。同样，优选的环烷基在它们的环结构中具有3-10个碳原子，并且更优选地在环结构中具有5、6或7个碳。如在整个说明书、实施例和权利要求书中使用的，术语“烷基”(或“低级烷基”)旨在包括“未取代的烷基”和“取代的烷基”二者，后者是指具有替代烃主链的一个或多个碳上的氢的一个或多个取代基的烷基部分。这样的取代基包括，但不限于，卤素、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、芳烷基或芳族或杂芳族部分。
除非碳的数目另有规定，否则如本文中使用的“低级烷基”意指如上所定义，但在其主链结构中具有1至10个碳、更优选1至6个碳原子的烷基。同样，“低级烯基”和“低级炔基”具有相似的链长度。在整个申请中，优选的烷基基团是低级烷基。在优选的实施方案中，本文中指定为烷基的取代基是低级烷基。
“烷基”包括在烃基的一个或多个碳原子上的一个或多个取代以及杂烷基。合适的取代基包括但不限于：卤素，诸如氟、氯、溴或碘；羟基；-NRR’，其中R和R’独立地是氢、烷基或芳基，并且其中氮原子是任选地季铵化的；-SR，其中R是氢、烷基或芳基；-CN；-NO2；-COOH；羧酸盐；-COR、-COOR或-CON(R)2，其中R是氢、烷基或芳基；叠氮化物、芳烷基、烷氧基、亚氨基、膦酸酯、亚膦酸酯、甲硅烷基、醚、磺酰基、磺酰胺基、杂环基、芳族或杂芳族部分、卤代烷基(诸如-CF3、-CH2-CF3、-CCl3)；-CN；-NCOCOCH2CH2；-NCOCOCHCH；-NCS；及其组合。
本领域技术人员应当理解，如果合适，在烃链上取代的部分本身可以被取代。例如，取代的烷基的取代基可以包括卤素、羟基、硝基、硫醇、氨基、叠氮基、亚氨基、酰胺基、磷酰基(包括膦酸酯和亚膦酸酯)、磺酰基(包括硫酸酯、磺酰胺基、氨磺酰基、亚砜和磺酸酯)和甲硅烷基基团，以及醚、烷硫基、羰基(包括酮、醛、羧酸酯和酯)、卤代烷基、-CN等。环烷基可以是以相同的方式取代的。
术语“烯基”和“炔基”是指在长度和可能的取代上类似于上文描述的烷基，但是分别含有至少一个双键或三键的不饱和脂肪族基团。
术语“取代的烯基”是指具有一个或多个取代基的烯基部分，所述取代基替代烃主链的一个或多个碳上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“取代的炔基”是指具有一个或多个取代基的炔基部分，所述取代基替代烃主链的一个或多个碳上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“苯基”是本领域公认的，并且是指芳族部分-C6H5，即缺少一个氢原子的苯环。
术语“取代的苯基”是指具有一个或多个取代基的如上所定义的苯基，所述取代基替代苯环的一个或多个碳上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
如本文中使用的，“氨基”和“胺”是本领域公认的并且是指取代的和未取代的胺，例如可以由以下通式表示的部分：
Figure BDA0003627378890000201
其中R、R’和R”各自独立地代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的羰基、-(CH2)m-R”’，或者R和R’与它们所连接的N原子一起完成在环结构中具有3至14个原子的杂环；R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。在优选的实施方案中，R和R’中只有一个可以是羰基，例如R和R’与氮一起不形成亚胺。在优选的实施方案中，R和R’(和任选地R”)各自独立地代表氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、或-(CH2)m-R”’。因此，如本文中使用的术语“烷基胺”是指如上定义的胺基，其具有与其连接的取代或未取代的烷基(即，R、R’或R”中的至少一者是烷基)。
如本文中使用的，“羰基”是本领域公认的并且包括可以由以下通式表示的这样的部分：
Figure BDA0003627378890000202
其中X是键或者代表氧或硫，并且R代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”或药用盐，R’代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代的或未取代的炔基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基或-(CH2)m-R”；R”代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。当X是氧并且R如上所定义时，该部分也称为羧基。当X是氧并且R是氢时，该式代表‘羧酸’。当X是氧并且R’是氢时，该式代表‘甲酸酯’。当X是氧并且R或R’不是氢时，该式代表‘酯’。通常，当上式的氧原子被硫原子替代时，该式代表‘硫代羰基’基团。当X是硫并且R或R’不是氢时，该式代表‘硫酯’。当X是硫并且R是氢时，该式代表‘硫代羧酸’。当X是硫并且R’是氢时，该式代表‘硫代甲酸酯’。当X是键并且R不是氢时，上式代表‘酮’。当X是键并且R是氢时，上式代表‘醛’。
术语“取代的羰基”是指如上所定义的羰基，其中R、R’或与部分
Figure BDA0003627378890000211
连接的基团中的一个或多个氢被独立地取代。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“羧基”如上对于式
Figure BDA0003627378890000212
所定义，并且更具体地由式-RivCOOH定义，其中Riv是烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳基或杂芳基。在优选的实施方案中，直链或支链烷基、烯基和炔基在其主链中具有30个或更少的碳原子(例如，对于直链烷基为C1-C30，对于支链烷基为C3-C30，对于直链烯基和炔基为C2-C30，对于支链烯基和炔基为C3-C30)，优选20个或更少的碳原子，更优选15个或更少的碳原子，最优选10个和或更少的碳原子。同样，优选的环烷基、杂环基、芳基和杂芳基在它们的环结构中具有3-10个碳原子，并且更优选地在环结构中具有5、6或7个碳。
术语“取代的羧基”是指如上所定义的羧基，其中Riv中的一个或多个氢原子被取代。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
如本文中使用的，“杂烷基”是指含有至少一个杂原子的直链或支链基团或者含碳的环状基团，或其组合。合适的杂原子包括但不限于O、N、Si、P和S，其中氮、磷和硫原子是任选地氧化的，并且氮杂原子是任选地季铵化的。
饱和烃基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、环己基、(环己基)甲基、环丙基甲基以及例如正戊基、正己基、正庚基、正辛基的同系物和异构体。不饱和烷基的实例包括但不限于乙烯基、2-丙烯基、巴豆基、2-异戊烯基、2-(丁二烯基)、2，4-戊二烯基、3-(1，4-戊二烯基)、乙炔基、1-丙炔基和3-丙炔基以及3-丁炔基。
术语“烷氧基”或“烷氧”、“芳氧基”或“芳氧”通常描述由式-ORv表示的化合物，其中Rv包括但不限于取代或未取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、环烯基、杂环烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂烷基、烷芳基、烷基杂芳基。
如本文中使用的，术语“烷氧基”或“烷氧”是指具有与其连接的氧基的如上所定义的烷基基团。代表性的烷氧基基团包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔丁氧基等。“醚”是通过氧共价连接的两个烃。因此，使得所述烷基成为醚的烷基的取代基是或类似于烷氧基，诸如可以由-O-烷基、-O-烯基和-O-炔基之一表示。术语烷氧基还包括如化合价所允许的具有与至少一个碳原子连接的氧基的环烷基、杂环基、环烯基、杂环烯基和芳烷基。
术语“取代的烷氧基”是指具有一个或多个取代基的烷氧基，所述取代基替代烷氧基主链的一个或多个碳上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“苯氧基”是本领域公认的，并且是指式-ORv的化合物，其中Rv是(即-O-C6H5)。本领域技术人员认识到苯氧基是一种芳氧基类。
术语“取代的苯氧基”是指具有一个或多个取代基的如上所定义的苯氧基，所述取代基替代苯环的一个或多个碳上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
如本文中可互换使用的术语“芳氧”和“芳氧基”可以由-O-芳基或O-杂芳基表示，其中芳基和杂芳基如本文所定义。
如本文中可互换使用的术语“取代的芳氧”和“取代的芳氧基”代表具有一个或多个取代基的-O-芳基或-O-杂芳基，所述取代基替代如本文所定义的芳基和杂芳基的一个或多个环原子上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
如本文中使用的，术语“烷硫基”是指具有与其连接的硫基的如上所定义的烷基基团。“烷硫基”部分由-S-烷基表示。代表性的烷硫基包括甲硫基、乙硫基等。术语“烷硫基”还涵盖具有与其连接的硫基团的环烷基。
术语“取代的烷硫基”是指具有一个或多个取代基的烷硫基，所述取代基替代烷硫基主链的一个或多个碳原子上的一个或多个氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“苯硫基”是本领域公认的，并且是指-S-C6H5，即与硫原子连接的苯基。
术语“取代的苯硫基”是指具有一个或多个取代基的如上所定义的苯硫基，所述取代基替代苯环的一个或多个碳上的氢。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
“芳硫基”是指-S-芳基或-S-杂芳基，其中芳基和杂芳基如本文所定义。
术语“取代的芳硫基”代表具有一个或多个取代基的-S-芳基或-S-杂芳基，所述取代基替代如本文所定义的芳基和杂芳基环的一个或多个环原子上的氢原子。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
如本文中使用的，“芳烷基”是指被取代或未取代的芳基或杂芳基取代的烷基。
如本文中使用的，“烷芳基”是指被取代或未取代的烷基取代的芳基(例如，芳族或杂芳族基团)。
术语“酰胺”或“酰胺基”可互换使用，指“未取代的酰胺基”和“取代的酰胺基”，并且由以下通式表示：
Figure BDA0003627378890000251
其中，E不存在，或者E是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环基，其中独立于E，R和R’各自独立地代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”’，或者R和R’与它们所连接的N原子一起完成在环结构中具有3至14个原子的杂环；R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。在优选的实施方案中，R和R’中只有一个可以是羰基，例如R和R’与氮一起不形成亚胺。在优选的实施方案中，R和R’各自独立地代表氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、或-(CH2)m-R”’。当E是氧时，形成氨基甲酸酯。如本领域普通技术人员所理解的，氨基甲酸酯不能与另一种化学物质连接诸如以形成氧-氧键或其他不稳定的键。
术语“磺酰基”由下式表示，
Figure BDA0003627378890000252
其中E不存在，或者E是烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷芳基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基，其中独立于E，R代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的胺、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”’，或者E和R与它们所连接的S原子一起完成在环结构中具有3至14个原子的杂环；R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。在优选的实施方案中，E和R中只有一个可以是取代或未取代的胺，以形成“磺酰胺”或“磺酰胺基”。取代或未取代的胺如上所定义。
术语“取代的磺酰基”表示其中E、R或二者独立地被取代的磺酰基。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“磺酸”是指如上所定义的磺酰基，其中R是羟基，并且E不存在，或者E是取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的芳烷基、取代的或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基。
术语“硫酸酯”是指如上所定义的磺酰基，其中E是不存在、氧、烷氧基、芳氧基、取代的烷氧基或取代的芳氧基(如上所定义)，并且R独立地是羟基、烷氧基、芳氧基、取代的烷氧基或取代的芳氧基(如上所定义)。如本领域普通技术人员所理解的，当E是氧时，硫酸酯不能与另一种化学物质连接诸如以形成氧-氧键或其他不稳定的键。
术语“磺酸酯”是指如上所定义的磺酰基，其中E是氧、烷氧基、芳氧基、取代的烷氧基或取代的芳氧基(如上所定义)，并且R独立地是氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的胺、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”’，R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。如本领域普通技术人员所理解的，当E是氧时，磺酸酯不能与另一种化学物质连接诸如以形成氧-氧键或其他不稳定的键。
术语“氨磺酰基”是指由下式表示的磺酰胺或磺酰胺，
Figure BDA0003627378890000271
其中E不存在，或者E是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环基，其中独立于E，R和R’各自独立地代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”’，或者R和R’与它们所连接的N原子一起完成在环结构中具有3至14个原子的杂环；R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。在优选的实施方案中，R和R’中只有一个可以是羰基，例如R和R’与氮一起不形成亚胺。
术语“亚砜”由下式表示，
Figure BDA0003627378890000272
其中E不存在，或者E是烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷芳基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基，其中独立于E，R代表氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的胺、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”’，或者E和R与它们所连接的S原子一起完成在环结构中具有3至14个原子的杂环；R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。
术语“膦酰基”由下式表示，
Figure BDA0003627378890000281
其中E不存在，或者E是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环基，其中独立于E，Rvi和Rvii独立地是氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的烷芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、-(CH2)m-R”’，或者R和R’与它们所连接的P原子一起完成在环结构中具有3至14个原子的杂环；R”’代表羟基、取代或未取代的羰基、芳基、环烷基环、环烯基环、杂环或多环；并且m是0或1至8的整数。
术语“取代的膦酰基”表示其中E、Rvi和Rvii独立地被取代的膦酰基。这样的取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“磷酰基”限定了这样的膦酰基，其中E是不存在、氧、烷氧基、芳氧基、取代的烷氧基或取代的芳氧基(如上所定义)，并且独立于E，Rvi和Rvii独立地是羟基、烷氧基、芳氧基、取代的烷氧基或取代的芳氧基(如上所定义)。如本领域普通技术人员所理解的，当E是氧时，磷酰基不能与另一种化学物质连接诸如以形成氧-氧键或其他不稳定的键。当E、Rvi和Rvii被取代时，取代基包括，但不限于，卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“多芳基”是指包括两个或更多个芳基、杂芳基及其组合的化学部分。芳基、杂芳基及其组合通过单键、醚、酯、羰基、酰胺、磺酰基、磺酰胺、烷基、偶氮及其组合稠合或连接。
术语“取代的多芳基”是指这样的多芳基，其中一个或多个芳基、杂芳基被一个或多个取代基取代，所述取代基包括但不限于卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、甲硅烷基、醚、酯、硫代羰基(诸如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基(或季铵化的氨基)、酰胺基、脒、亚胺、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、亚砜、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、烷芳基、卤代烷基、-CN、芳基、杂芳基及其组合。
术语“C3-C20环状”是指如几何约束所允许的具有3至20个碳原子的取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的环炔基、取代或未取代的杂环基。环状结构由单环或稠环系统形成。取代的环烷基、环烯基、环炔基和杂环基分别地如上对烷基、烯基、炔基和杂环基所定义的被取代。
术语“羟基(hydroxyl/hydroxy)”可互换使用，并且由-OH表示。
术语“氰基”和“腈”可互换使用以指-CN。
术语“磷酸酯”是指-O-PO3。
术语“叠氮化物”或“叠氮基”可互换使用以指-N3。
术语“取代的C1-Cx烷基”是指具有1至x个碳原子的烷基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx烷基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的烷基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx亚烷基”是指具有1至x个碳原子的亚烷基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx亚烷基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的亚烷基，其中“x”是1至10的整数。如本文中使用的，术语“亚烷基”是指具有式-(CH2)a-的部分，其中“a”是1至10的整数。
术语“取代的C2-Cx烯基”是指具有2至x个碳原子的烯基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是2至10的整数。术语“未取代的C2-Cx烯基”是指未被取代的具有2至x个碳原子的烯基，其中“x”是2至10的整数。
术语“取代的C2-Cx炔基”是指具有2至x个碳原子的炔基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是2至10的整数。术语“未取代的C2-Cx炔基”是指未被取代的具有2至x个碳原子的炔基，其中“x”是2至10的整数。
术语“取代的C1-Cx烷氧基”是指具有1至x个碳原子的烷氧基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx烷氧基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的烷氧基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx烷氨基”是指具有1至x个碳原子的烷氨基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx烷氨基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的烷基，其中“x”是1至10的整数。术语“烷基胺”和“烷氨基”可互换地使用。在任何烷氨基中，在氮原子被一个、两个或三个取代基取代的情况下，氮原子可以分别被称为仲、叔或季氮原子。
术语“取代的C1-Cx烷硫基”是指具有1至x个碳原子的烷硫基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx烷硫基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的烷硫基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx羰基”是指具有1至x个碳原子的羰基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx羰基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的羰基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx羧基”是指具有1至x个碳原子的羧基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx羧基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的羧基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx酰胺基”是指具有1至x个碳原子的酰胺基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx酰胺基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的酰胺基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx磺酰基”是指具有1至x个碳原子的磺酰基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx磺酰基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的磺酰基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx磺酸”是指具有1至x个碳原子的磺酸，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx磺酸”是指未被取代的具有1至x个碳原子的磺酸，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx氨磺酰基”是指具有1至x个碳原子的氨磺酰基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx氨磺酰基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的氨磺酰基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx亚砜”是指具有1至x个碳原子的亚砜，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx亚砜”是指未被取代的具有1至x个碳原子的亚砜，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx磷酰基”是指具有1至x个碳原子的磷酰基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx磷酰基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的磷酰基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C1-Cx膦酰基”是指具有1至x个碳原子的膦酰基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语“未取代的C1-Cx膦酰基”是指未被取代的具有1至x个碳原子的膦酰基，其中“x”是1至10的整数。
术语“取代的C0-Cx磺酰基”是指具有0至x个碳原子的磺酰基，其中如果存在，至少一个碳原子被取代，其中“x”是0至10的整数。术语“未取代的C0-Cx磺酰基”是指未被取代的具有0至x个碳原子的磺酰基，其中“x”是0至10的整数。
术语“取代的C0-Cx磺酸”是指具有0至x个碳原子的磺酸，其中如果存在，至少一个碳原子被取代，其中“x”是0至10的整数。术语“未取代的C0-Cx磺酸”是指未被取代的具有0至x个碳原子的磺酸，其中“x”是0至10的整数。
术语“取代的C0-Cx氨磺酰基”是指具有0至x个碳原子的氨磺酰基，其中如果存在，至少一个碳原子被取代，其中“x”是0至10的整数。术语“未取代的C0-Cx氨磺酰基”是指未被取代的具有0至x个碳原子的氨磺酰基，其中“x”是0至10的整数。
术语“取代的C0-Cx亚砜”是指具有0至x个碳原子的亚砜，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是0至10的整数。术语“未取代的C0-Cx亚砜”是指未被取代的具有0至x个碳原子的亚砜，其中“x”是0至10的整数。
术语“取代的C0-Cx磷酰基”是指具有0至x个碳原子的氨磷酰基，其中如果存在，至少一个碳原子被取代，其中“x”是0至10的整数。术语“未取代的C0-Cx磷酰基”是指未被取代的具有0至x个碳原子的磷酰基，其中“x”是0至10的整数。
术语“取代的C0-Cx膦酰基”是指具有0至x个碳原子的膦酰基，其中如果存在，至少一个碳原子被取代，其中“x”是0至10的整数。术语“未取代的C0-Cx膦酰基”是指未被取代的具有0至x个碳原子的膦酰基，其中“x”是0至10的整数。
术语取代的“Cx烷基”、“Cx亚烷基”、“Cx烯基”、“Cx炔基”、“Cx烷氧基”、“Cx烷氨基”、“Cx烷硫基”、“Cx羰基”、“Cx羧基”、“Cx酰胺基”、“Cx磺酰基”、“Cx磺酸”、“Cx氨磺酰基”、“Cx磷酰基”和“Cx膦酰基”分别是指具有x个碳原子的烷基、亚烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷氨基、烷硫基、羰基、羧基、酰胺基、磺酰基、磺酸、氨磺酰基、亚砜、磷酰基和膦酰基，其中至少一个碳原子被取代，其中“x”是1至10的整数。术语未取代的“Cx烷基”、“Cx亚烷基”、“Cx烯基”、“Cx炔基”、“Cx烷氧基”、“Cx烷氨基”、“Cx烷硫基”、“Cx羰基”、“Cx羧基”、“Cx酰胺基”、“Cx磺酰基”、“Cx磺酸”、“Cx氨磺酰基”、“Cx磷酰基”和“Cx膦酰基”分别是指未被取代的具有x个碳原子的烷基、亚烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷氨基、烷硫基、羰基、羧基、酰胺基、磺酰基、磺酸、氨磺酰基、亚砜、磷酰基和膦酰基，其中“x”是1至10的整数。
术语未取代的“C0磺酰基”、“C0磺酸”、“C0氨磺酰基”、“C0磷酰基”和“C0膦酰基”分别是指未被取代的具有0个碳原子的烷基、亚烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷氨基、烷硫基、羰基、羧基、酰胺基、磺酰基、磺酸、氨磺酰基、亚砜、磷酰基和膦酰基。
如本文中使用的，“卤素(halogen)”是指氟、氯、溴或碘。
术语“放射敏感性”是指细胞对电离放射的有害影响的相对易感性。细胞的放射敏感性越高，杀死该细胞所需的放射就越少。一般而言，已发现细胞放射敏感性与细胞分裂速率成正比，并且与细胞的DNA修复能力成反比。
术语“放射抵抗性”是指当暴露于临床上合适剂量的电离放射时不会死亡的细胞。
术语“赘生细胞”是指经历异常细胞增殖(“瘤形成”)的细胞。赘生细胞的生长超过周围正常组织并且不与其周围正常组织的生长协调。即使在刺激停止后，生长通常以相同的过度方式持续存在，并且通常导致肿瘤的形成。
术语“肿瘤”或“赘生物”是指含有赘生细胞的质量异常的组织。赘生物和肿瘤可以是良性的、恶变前的或恶性的。
术语“癌症”或“恶性赘生物”是指展现出不受控制的生长、侵入邻近组织并经常转移至身体其它部位的细胞。
术语“抗肿瘤剂”是指可以抑制或预防癌症生长、侵袭和/或转移的组合物，诸如药物或生物制剂。
术语“个体”、“宿主”、“受试者”和“患者”可互换地使用以指代作为施用或处理目标的任何个体。受试者可以是脊椎动物，例如哺乳动物。因此，受试者可以是人类或兽医患者。
术语“治疗有效的”意指对改善疾病或病症的一种或多种原因或症状是足够量的所使用的组合物的量。这种改善仅需要减少或改变，而不一定是消除。用于治疗癌症的组合物的治疗有效量优选地是足以引起肿瘤消退或使肿瘤对放射或化学疗法敏感的量。
术语“药用”是指不是在生物学上或在其它方面不希望的物质，即所述物质可以施用至受试者，而不会造成任何不希望的生物学效应或与它所在的药物组合物的任何其它组分以有害的方式相互作用。如本领域技术人员所熟知的，载体将自然地被选择以使活性成分的任何降解最小化并且使受试者中的任何不利副作用最小化。
术语“治疗”是指旨在治愈、改善、稳定或预防疾病、病理状况或病症的患者的医学管理。该术语包括积极治疗，即特异性针对改善疾病、病理状况或病症的治疗，并且还包括病因治疗，即作为针对去除相关疾病、病理状况或病症的原因的治疗。此外，该术语还包括姑息治疗，即经设计用来缓解症状而不是治愈疾病、病理状况或病症的治疗；预防性治疗，即涉及最小化或者部分或完全抑制相关疾病、病理状况或病症发展的治疗；以及支持性治疗，即用于补充针对改善相关疾病、病理状况或病症的另一种特定疗法的治疗。
II.组合物
描述了含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的化合物和/或包封这些化合物的纳米粒子。化合物可以使癌细胞对放射疗法敏感。在一些形式中，化合物是美登木素生物碱(maytansinoid)类似物。在一些形式中，化合物包括具有如下所示结构的化合物：
Figure BDA0003627378890000341
在一些形式中，这些化合物可以包封在纳米粒子中、在纳米粒子的表面上或二者。在一些形式中，化合物可以包封在纳米粒子中。在一些形式中，化合物可以在纳米粒子的表面上。化合物可以共价或非共价地缀合至纳米粒子。在一些形式中，化合物可以包封在纳米粒子内并且与纳米粒子非共价地缀合。在一些形式中，化合物可以在纳米粒子的表面上并且与纳米粒子的表面共价缀合。纳米粒子可以是聚合物纳米粒子、脂质体或无机纳米粒子。
在一些形式中，纳米粒子是聚合物纳米粒子。在一些形式中，聚合物纳米粒子含有两亲共聚物。在一些形式中，两亲聚合物含有聚酯(诸如聚(羟基酸)和聚氧化烯(诸如聚乙二醇)。在一些形式中，两亲聚合物含有聚(乳酸-共-乙醇酸)-聚乙二醇。在一些形式中，纳米粒子具有约50nm至约150nm(诸如约78nm)的尺寸。任选地，纳米粒子含有靶向剂。
随后的段落包括关于可以包含在纳米粒子中的化合物、纳米粒子和组分的进一步细节。
A.化合物
提供了与放射疗法组合使用的化合物。化合物含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分。化合物是前药化合物，其设计为当在放射疗法期间暴露于放射(优选电离放射)时，S-N键断裂，释放母体化合物和一氧化氮。
通常，母体化合物是化学治疗剂和/或放射增敏剂，并且相对于未亚硝基化的母体化合物，一个或多个S-亚硝基硫醇部分抑制化合物的前药形式的毒性，当S-N键断裂时从前药释放的一氧化氮提高细胞中的氧化应激，或它们的组合。
在一些实施方案中，母体化合物以及因此当S-N键断裂时从一氧化氮释放的化合物是微管聚合的抑制剂。
在一些形式中，化合物可以包括如下所示的结构基序：
Figure BDA0003627378890000351
其中linker表示连接基团，数字主要用于命名。位置11和12以及位置13和14之间的虚线表示键可以不存在或存在，并且根据化合价，位置11、12、13和14处的碳原子没有、具有一个或具有两个各自连接的氢原子。n是1至13的整数，包括端值，诸如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13。“连接基团”独立地是不存在的、取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环。“连接基团”还可以是取代的C1-C10酰胺基、未取代的C1-C10酰胺基、取代的C1-C10烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的C1-C10亚烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的C2-C10烯基、取代的C2-C10炔基、取代的C1-C10烷氧基、取代的芳氧基、取代的C1-C10烷硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C10羰基、取代的C1-C10羰基、未取代的C1-C10羧基、取代的C1-C10羧基、未取代的C1-C10氨基、取代的C1-C10氨基、未取代的C1-C10磺酰基、取代的C1-C10磺酰基、未取代的C1-C10氨磺酰基、取代的C1-C10氨磺酰基、未取代的C1-C10膦酰基、取代C1-C10膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C10环状基团或取代的C3-C10杂环。
美登木素生物碱是大环内酯类化合物，其可以在亚纳摩尔浓度下抑制癌细胞的增殖，使其功效是顺铂的100至1000倍(Lopus，Cancer Lett.307，113-118(2011)，Remillard等人，Science 189，1002-1005(1975))。美登木素生物碱通过抑制微管组装杀死癌细胞(Oroudjev等人，Mol.Cancer Ther.9，2700-2713(2010))。这种抗有丝分裂作用可以在分裂期富集细胞，这对RT更敏感(Lopus etla.，Mol.Cancer Ther.9，2689-2699(2010)，Yenjerla等人，Methods Cell Biol.95，189-206(2010))。然而，由于缺乏特异性和不可接受的全身毒性，美登素在临床试验中作为抗癌剂是失败的(Moertel等人，J.Natl.CancerInst.60，93-96(1978)，Rosenthal等人，Cancer Treat.Rev.64，1115-1117(1980)，Lopus等人，Mol.Cancer Ther.9，2689-99(2010))。抗体-药物缀合物(ADC)的最新发展允许将美登木素生物碱(特别是DM1)以更有利的药代动力学和药效学递送至癌细胞(Lopus，CancerLett.307，113-8(2011))。Kadcyla是一种DM1-曲妥珠单抗缀合物，可以使乳腺癌细胞对RT敏感(Peddi&Hurvitz，Ther.Adv.Med.Oncol.6，202-209(2014)，Koshkaryev等人，Adv.Drug.Deliv.Rev.65，24-35(2013))，证实了在选择性地递送至肿瘤时美登木素生物碱作为放射增敏剂的潜力。
下面的实验表明，美登木素生物碱DM1的S-亚硝基化可以帮助抑制毒性，使药物通过增强的渗透性和保留性(EPR)效应递送至肿瘤。在照射肿瘤时，氧化应激升高，导致S-N键断裂，并且释放DM1和一氧化氮(NO)。DM1抑制微管聚合并且在G2/M期富集细胞，这是更加放射敏感的。照射下的NO会形成高毒性自由基，诸如过氧化亚硝酸盐，这也有助于肿瘤抑制。这两种组分加和或多于加和地起作用以增强放射疗法效果，这在体外通过克隆形成测试和在体内用H1299荷瘤小鼠得到证实。
因此，在一些形式中，化合物是含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的美登木素生物碱或美登木素生物碱类似物。
合适的美登木素生物碱类似物的实例包括具有修饰的芳环的那些和/或在其他位置具有修饰的那些。这样的美登木素生物碱在例如美国专利号4,256,746、4,294,757、4,307,016、4,313,946、4,315,929、4,322,348、4,331,598、4,361,650、4,362,663、4,364,866、4,424,219、4,371,533、4,450,254、5,475,092、5,585,499、5,846,545和6,333,410中描述。
在一些形式中，化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000371
其中：
位置11和12以及位置13和14之间的虚线表示键可以不存在或存在，并且根据化合价，位置11、12、13和14处的碳原子没有、具有一个或具有两个各自连接的氢原子。
R1是取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环，并且
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的烷基、未取代的烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的烯基、取代的烯基、未取代的炔基、取代的炔基、未取代的烷氧基、取代的烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的烷硫基、取代的烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C20环状基团、取代的C3-C20环状基团、未取代的C3-C20杂环或取代的C3-C20杂环，或者R2和R3连同它们所键接的碳原子一起是环氧化物。
在式I或式I(a)的一些形式中，R1是取代的C1-C10酰胺基、未取代的C1-C10酰胺基、取代的C1-C10烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的C1-C10亚烷基、未取代的C1-C10业烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的C2-C10烯基、取代的C2-C10炔基、取代的C1-C10烷氧基、取代的芳氧基、取代的C1-C10烷硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C10羰基、取代的C1-C10羰基、未取代的C1-C10羧基、取代的C1-C10羧基、未取代的C1-C10氨基、取代的C1-C10氨基、未取代的C1-C10磺酰基、取代的C1-C10磺酰基、未取代的C1-C10氨磺酰基、取代的C1-C10氨磺酰基、未取代的C1-C10膦酰基、取代的C1-C10膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C10环状基团或取代的C3-C10杂环。
在式I或式I(a)的一些形式中，R1是取代的C1-C5酰胺基、未取代的C1-C5酰胺基、取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5亚烷基、未取代的C1-C5亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的C2-C5烯基、取代的C2-C5炔基、取代的C1-C5烷氧基、取代的芳氧基、取代的C1-C5烷硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C5羰基、取代的C1-C5羰基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5氨基、取代的C1-C5氨基、未取代的C1-C5磺酰基、取代的C1-C5磺酰基、未取代的C1-C5氨磺酰基、取代的C1-C5氨磺酰基、未取代的C1-C5膦酰基、取代的C1-C5膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C6环状基团或取代的C3-C6杂环。
在式I或式I(a)的一些形式中，R1是取代的C1-C10酰胺基或未取代的C1-C10酰胺基。
在式I或式I(a)的一些形式中，R1具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000391
其中R12是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，R13是氢、取代的C1-C5烷基或未取代的C1-C5烷基，并且R14是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基。
在式II的一些形式中，R12是取代的C1-C5亚烷基(优选地-CH(CH3)-)，R12是未取代的C1-C5烷基(优选地-CH3)，并且R14是未取代的C1-C5亚烷基(优选地-(CH2)2-)。
在式I或式I(a)的一些形式中，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的C1-C5烯基、取代的C1-C5烯基、未取代的C1-C5炔基、取代的C1-C5炔基、未取代的C1-C5烷氧基、取代的C1-C5烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的C1-C5烷硫基、取代的C1-C5烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C5羰基、取代的C1-C5羰基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5氨基、取代的C1-C5氨基、未取代的C1-C5磺酰基、取代的C1-C5磺酰基、未取代的C1-C5氨磺酰基、取代的C1-C5氨磺酰基、未取代的C1-C5膦酰基、取代的C1-C5膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C6环状基团、取代的C3-C6环状基团、未取代的C3-C6杂环或取代的C3-C6杂环，或者R2和R3连同它们所键接的碳原子一起是环氧化物。
在式I或式I(a)的一些形式中，R2和R3连同它们所键接的碳原子一起是环氧化物。
在式I或式I(a)的一些形式中，R4、R5、R6和R7独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基。在式I或式I(a)的一些形式中，R4、R5和R6是氢，并且R7是甲基。
在式I或式I(a)的一些形式中，R8是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基。在式I或式I(a)的一些形式中，R8是氢、羟基、取代的C1-C5羧基或未取代的C1-C5羧基。在式I或式I(a)的一些形式中，R8是氢。
在式I或式I(a)的一些形式中，R9是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基。在式I或式I(a)的一些形式中，R9是未取代的C1-C5烷基。在式I或式I(a)的一些形式中，R9是甲基。
在式I或式I(a)的一些形式中，R10是卤素(F、Cl、Br、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基。在式I或式I(a)的一些形式中，R10是卤素。在式I或式I(a)的一些形式中，R10是Cl。
在式I或式I(a)的一些形式中，R11是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基。在式I或式I(a)的一些形式中，R11是未取代的C1-C5烷基。在式I或式I(a)的一些形式中，R11是甲基。
在式I或式I(a)的一些形式中，化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000401
Figure BDA0003627378890000411
其中当存在时，式III至X中的R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11如在先前任何段落中对于在式I或式I(a)的一些形式中所描述。
在一些形式中，化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000421
在一些形式中，母体化合物是另一种化疗剂或放射增敏剂。已知的放射增敏剂的实例包括烟酰胺、甲硝唑及其类似物，包括例如米索硝唑、依他硝唑和尼莫唑；缺氧细胞细胞毒性剂，诸如丝裂霉素-C和替拉扎明；膜活性剂，诸如普鲁卡因、利多卡因和氯丙嗪；放射增敏性核苷，诸如5-氟尿嘧啶、氟脱氧尿苷、溴脱氧尿苷、碘脱氧尿苷、羟基脲、吉西他滨和氟达拉滨；泰克沙林，诸如莫特沙芬钆；巯基基团的抑制物，诸如N-乙基马来酰亚胺、二酰胺和马来酸二乙酯；化疗剂，诸如紫杉醇、多西他赛和伊立替康以及顺铂；己酮可可碱；长春瑞滨；PARP抑制剂；组蛋白去乙酰化酶抑制剂；以及蛋白酶体抑制剂。参见例如Raviraj等人，Indian Journal of Dental Research，25(1)：83-90(2014)。
在一些形式中，小分子，通常是上面提及的放射增敏剂，或美登木素生物碱，可以被化学修饰以引入一个或多个硫醇基团。可以使用含有两个或更多个官能团(其中一个是硫醇基团)的试剂将硫醇基团引入化学化合物中。其他官能团可以是羟基、羧酸、胺、卤化物、醛、酮等。取决于反应传导，硫醇基团可以通过二硫键保护，该二硫键最终被还原以暴露硫醇基团。在引入之后，一个或多个硫醇基团可以与一氧化氮供体诸如亚硝酸叔丁酯反应。S-亚硝基化可以按照Chipinda和Simoyi，J.Phys.Chem.B2006，110，5052-5061以及Pant，等人，ACS Appl.Mater.Interfaces 2017，9，15254-15264中描述的方案实现，它们的内容通过引用结合于此。
在一些形式中，化合物可以与另外的放射增敏剂(诸如上面提及的那些)和/或抗癌剂一起包封和/或递送。代表性的抗癌剂包括但不限于烷化剂(诸如顺铂、卡铂(carboplatin)、奥沙利铂(oxaliplatin)、氮芥(mechlorethamine)、环磷酰胺(cyclophosphamide)、苯丁酸氮芥(chlorambucil)、达卡巴嗪(dacarbazine)、洛莫司汀(lomustine)、卡莫司汀(carmustine)、丙卡巴肼(procarbazine)、苯丁酸氮芥(chlorambucil)和异环磷酰胺(ifosfamide))，抗代谢剂(诸如氟尿嘧啶(5-FU)、吉西他滨、甲氨蝶呤(methotrexate)、阿糖胞苷(cytosine arabinoside)、氟达拉滨和氮尿苷(floxuridine))，抗有丝分裂剂(包括紫杉烷诸如紫杉醇和多西他赛(decetaxel)，以及长春花生物碱诸如长春新碱(vincristine)、长春碱(vinblastine)、长春瑞滨、长春地辛(vindesine))，蒽环类化合物(包括多柔比星(doxorubicin)、柔红霉素(daunorubicin)、戊柔比星(valrubicin)、伊达比星(idarubicin)和表柔比星(epirubicin)，以及放线菌素诸如放线菌素D)，细胞毒性抗生素(包括丝裂霉素、普卡霉素(plicamycin)和博来霉素(bleomycin))，拓扑异构酶抑制剂(包括喜树碱类诸如喜树碱(camptothecin)、伊立替康和托泊替康(topotecan)，以及表鬼臼毒素的衍生物诸如安吖啶(amsacrine)、依托泊苷(etoposide)、磷酸依托泊苷(etoposide phosphate)和替尼泊苷(teniposide))，血管内皮生长因子(VEGF)的抗体诸如贝伐单抗(bevacizumab)(
Figure BDA0003627378890000431
)，其他抗-VEGF化合物；沙利度胺(thalidomide)(
Figure BDA0003627378890000432
)及其衍生物诸如来那度胺(lenalidomide)(
Figure BDA0003627378890000433
)；内皮他丁(endostatin)；血管他丁(angiostatin)；受体酪氨酸激酶(RTK)抑制剂诸如舒尼替尼(sunitinib)(
Figure BDA0003627378890000434
)；酪氨酸激酶抑制剂诸如索拉非尼(sorafenib)(
Figure BDA0003627378890000435
)、埃罗替尼(erlotinib)(
Figure BDA0003627378890000436
)、帕唑帕尼(pazopanib)、阿昔替尼(axitinib)和拉帕替尼(lapatinib)；转化生长因子-α或转化生长因子-β抑制剂，以及表皮生长因子受体的抗体诸如帕尼单抗(panitumumab)(
Figure BDA0003627378890000437
)和西妥昔单抗(cetuximab)(
Figure BDA0003627378890000438
)。
B.纳米粒子
化合物可以在聚合物纳米粒子、脂质体、无机纳米粒子或它们的组合中。
下面的实验表明，纳米技术允许重新审视治疗剂诸如美登木素生物碱，其可以是有效的放射增敏剂，但是毒性太大而不能单独施用。
i.聚合物纳米粒子
在一些形式中，纳米粒子可以是生物相容性聚合物(优选地可生物降解的聚合物)的基材。聚合物可以是可以在体外或体内水解或酶促分解的两亲、疏水或亲水聚合物。下面讨论示例性聚合物。也可以使用共聚物，诸如无规、嵌段或接枝共聚物，或下列聚合物的共混物。
对于给定的聚合物，重均分子量可以变化，但是通常为约1000道尔顿至1,000,000道尔顿、约1000道尔顿至约500,000道尔顿、约1000道尔顿至约250,000道尔顿、约1000道尔顿至约100,000道尔顿、约5,000道尔顿至约100,000道尔顿、约5,000道尔顿至约75,000道尔顿、约5,000道尔顿至约50,000道尔顿或约5,000道尔顿至约25,000道尔顿。
与健康组织相比，肿瘤组织的细胞外微环境通常是更略微酸性的。另外，内体和溶酶体的内腔通常也比细胞的细胞质更酸性。因此，为了通过聚合物降解、扩散或两者的过程在纳米粒子摄取之前或之后增强肿瘤部位中载荷从纳米粒子中的释放，聚合物可以是酸性pH响应性的。在这些形式中，聚合物可以含有可电离的基团(例如一个或多个胺基团)，这些基团可以被电离并且导致纳米粒子溶胀，或者聚合物可以含有化学部分(诸如二硫化物、原酸酯、缩醛、缩酮、腙、亚胺、顺式-乌头基化合物(aconityl)、酯、乙烯基醚等)，所述化学部分在与具有较高pH值(诸如7.2、8、9或更高)的环境相比在具有酸性pH(诸如6.9至4.0)的环境中更快速地裂解。
a.两亲聚合物
NP可以含有一种或多种两亲聚合物，优选可生物降解的两亲聚合物。两亲聚合物含有疏水聚合物部分和亲水聚合物部分。疏水聚合物部分和亲水聚合物部分可以分别包括在下面相应标题部分中描述的任何疏水聚合物和亲水聚合物。在非限制性实例中，疏水聚合物部分是由以下形成的聚合物：聚酯，诸如聚羟基酸(诸如聚(乳酸)、聚(乙醇酸)，以及聚(乳酸-共-乙醇酸))、聚己内酯、聚羟基烷酸酯(诸如聚-3-羟基丁酸酯、聚4-羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯)，聚(丙交酯-共-己内酯)；聚(酸酐)；聚(原酸酯)；疏水性多糖(诸如缩醛化葡聚糖、乙酰化葡聚糖、乙酰化纤维素、丙酰化葡聚糖、丙酰化纤维素)；以及疏水性聚醚(诸如聚丙二醇)；以及它们的共聚物。亲水聚合物部分可以含有聚合物，诸如聚氧化烯，诸如聚丙二醇或聚乙二醇(PEG)；多糖，诸如纤维素和淀粉；亲水性多肽，诸如聚-L-谷氨酸、γ-聚谷氨酸、聚-L-天冬氨酸、聚-L-丝氨酸或聚-L-赖氨酸；聚(氧乙基化多元醇)；聚(烯醇)，诸如聚(乙烯醇)；聚(乙烯基吡硌烷酮)；聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺，包括聚(N-羟基烷基甲基丙烯酰胺)，诸如聚(N-羟基乙基甲基丙烯酰胺)；聚(N-羟基烷基甲基丙烯酸酯)，诸如聚(N-羟基乙基甲基丙烯酸酯)；亲水聚(羟基酸)；以及它们的共聚物。可以由该组生成的两亲聚合物的实例包括聚酯-PEG共聚物，诸如聚(乳酸-共-乙醇酸)-PEG(PLGA-PEG)、聚(乳酸)-PEG(PLA-PEG)、聚(乙醇酸)-PEG(PGA-PEG)和聚己内酯-PEG(PCL-PEG)；疏水性聚醚-PEG，诸如聚丙二醇-PEG(PPG-PEG)、PEG-PPG-PEG、PPG-PEG-PPG；以及乙酰化葡聚糖-PEG。在一些形式中，两亲聚合物可以是PLGA-PEG。
b.疏水聚合物
NP可以由一种或多种疏水聚合物形成。在一些形式中，疏水聚合物是可生物降解的。合适的疏水聚合物的实例包括聚酯，诸如聚羟基酸(诸如聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(乙醇酸))、聚己内酯、聚羟基烷酸酯(诸如聚-3-羟基丁酸酯、聚4-羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯)、聚(丙交酯-共-己内酯)；聚(酸酐)；聚(原酸酯)；疏水性多糖(诸如缩醛化葡聚糖、乙酰化葡聚糖、乙酰化纤维素、丙酰化葡聚糖、丙酰化纤维素)；以及它们的共聚物。
在一些形式中，疏水聚合物包括聚酯，诸如聚羟基酸(诸如聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(乙醇酸))、聚己内酯、聚羟基烷酸酯(诸如聚-3-羟基丁酸酯、聚4-羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯)、聚(丙交酯-共-己内酯)；聚(酸酐)；聚(原酸酯)；聚(β-氨基酯)；以及它们的共聚物。
c.亲水聚合物
NP可以含有一种或多种亲水聚合物。优选地，亲水聚合物是可生物降解的。亲水聚合物包括聚亚烷基二醇，诸如聚乙二醇(PEG)；多糖，诸如纤维素和淀粉及其衍生物；亲水性多肽，诸如聚-L-谷氨酸、γ-聚谷氨酸、聚-L-天冬氨酸、聚-L-丝氨酸或聚-L-赖氨酸；聚(氧乙基化多元醇)；聚(烯醇)，诸如聚(乙烯醇)；聚(乙烯基吡硌烷酮)；聚(N-羟基烷基甲基丙烯酰胺)，诸如聚(N-羟基乙基甲基丙烯酰胺)；聚(N-羟基烷基甲基丙烯酸酯)，诸如聚(N-羟基乙基甲基丙烯酸酯)；亲水性聚(羟基酸)；以及它们的共聚物。在一些形式中，亲水聚合物是聚亚烷基二醇，诸如PEG或泊洛沙姆。
ii.脂质体和胶束
在一些形式中，化合物可以包封在脂质体囊泡、脂质胶束或固体脂质纳米粒子或其组合中。纳米粒子可以含有一种或多种脂质或两亲化合物。纳米粒子优选地由一种或多种生物相容性脂质制成。纳米粒子可以由在生理pH(诸如pH 7.4)下可以是中性、阴离子或阳离子的不同脂质中的一种或混合物制成。作为非限制性实例，带电脂质可以与在生理pH下为非离子或不带电的脂质组合。
在一些形式中，纳米粒子可以是脂质胶束。用于药物递送的脂质胶束是本领域已知的。例如，脂质胶束可以形成为具有脂质表面活性剂的油包水乳液。乳液是两个不混溶相的共混物，其中添加了表面活性剂以稳定分散的液滴。脂质胶束可以是微乳液。微乳液是由至少水、油和脂质表面活性剂构成的热力学稳定体系，产生透明且热力学稳定的体系，其液滴尺寸是小于1微米、约10nm至约500nm或约10nm至约250nm。脂质胶束通常可以用于包封疏水性活性剂，包括疏水性治疗剂、疏水性预防剂或疏水性诊断剂。
在一些形式中，纳米粒子可以是脂质体，诸如脂质体囊泡。脂质体囊泡通常含有被布置成球形双层的脂质包围的水性介质。脂质体囊泡可以分为小单层囊泡、大单层囊泡或多层囊泡。多层脂质体含有多个同心脂质双层。通过将亲水剂截留在水性内部中或双层之间，或通过将疏水剂截留在双层中，脂质体可以用于包封治疗剂、诊断剂和或预防剂。
脂质胶束和脂质体通常具有水性中心。水性中心可以含有水或者水和醇的混合物。合适的醇包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇(诸如异丙醇)、丁醇(诸如正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、戊醇(诸如戊醇、异丁醇)、己醇(诸如1-己醇、2-己醇、3-己醇)、庚醇(诸如1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇和4-庚醇)或辛醇(诸如1-辛醇)或它们的组合。
在一些形式中，纳米粒子可以是固体脂质纳米粒子。固体脂质纳米粒子是胶体胶束和脂质体囊泡的替代品。固体脂质纳米粒子的尺寸通常为亚微米，即约10nm至约1微米、10nm至约500nm或10nm至约250nm。固体脂质纳米粒子可以由在室温下为固体的脂质形成。通过用固体脂质代替液体油，它们来源于水包油乳液。
合适的中性和阴离子脂质包括但不限于甾醇和脂质，诸如胆固醇、磷脂、溶血脂、溶血磷脂、鞘脂或聚乙二醇化脂质。中性和阴离子脂质包括但不限于磷脂酰胆碱(PC)(诸如卵PC、大豆PC)，包括1，2-二酰基-甘油-3-磷酸胆碱；磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇(PI)；糖脂；神经鞘氨醇磷脂，诸如鞘磷脂和鞘糖脂(也称为1-神经酰胺基葡糖苷)，诸如神经酰胺吡喃半乳糖苷、神经节苷脂和脑苷脂；脂肪酸、含有羧酸基团的甾醇，例如胆固醇；1，2-二酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺，包括但不限于1，2-二油基磷酸乙醇胺(DOPE)、1，2-二-十六烷基磷酸乙醇胺(DHPE)、1，2-二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)、1，2-二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)和1，2-二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)。脂质还可以包括各种天然的(例如，来源于组织的L-.α.-磷脂酰：蛋黄、心脏、大脑、肝脏、大豆)和/或合成的(例如，饱和和不饱和的1，2-二酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱、1-酰基-2-酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱、1，2-二庚酰基-SN-甘油-3-磷酸胆碱)脂质衍生物。
合适的阳离子脂质包括但不限于N-[1-(2，3-二油酰氧基)丙基]-N，N，N三甲基铵盐，也称为TAP脂质，例如甲基硫酸盐。合适的TAP脂质包括但不限于DOTAP(二油酰-)、DMTAP(二肉豆蔻酰-)、DPTAP(二棕榈酰-)和DSTAP(二硬脂酰-)。脂质体中合适的阳离子脂质包括但不限于二甲基二-十八烷基溴化铵(DDAB)、1，2-二酰基氧基-3-三甲基铵丙烷、N-[1-(2，3-二油酰氧基)丙基]-N，N-二甲基胺(DODAP)、1，2-二酰基氧基-3-二甲基铵丙烷、N-[1-(2，3-二油基氧基)丙基]-N，N，N-三甲基氯化铵(DOTMA)、1，2-二烷基氧基-3-二甲基铵丙烷、二-十八烷基酰胺基甘氨酰精胺(DOGS)、3-[N-(N’，N’-二甲基氨基-乙烷)氨基甲酰基]胆固醇(DC-Chol)；2，3-二油酰氧基-N-(2-(精胺甲酰胺基)-乙基)-N，N-二甲基-1-丙-铵三氟-乙酸盐(DOSPA)、.β.-丙氨酰胆固醇、鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)、diC.sub.14-脒、N-ferf-丁基-N’-十四烷基-3-十四烷基氨基-丙脒、N-(α-三甲基氨基乙酰基)二月桂基-D-谷氨酸氯化物(TMAG)、二-十四酰-N-(三甲基氨基-乙酰基)二乙醇胺氯化物、1，3-二油酰氧基-2-(6-羧基-精胺基)-丙酰胺(DOSPER)和N，N，N’，N’-四甲基-，N’-双(2-羟基乙基)-2，3-二油酰氧基-1，4-丁烷碘化二铵。在一个实施方案中，阳离子脂质可以是1-[2-(酰基氧基)乙基]2-烷基(烯基)-3-(2-羟基乙基)-咪唑啉氯化物衍生物，例如1-[2-(9(Z)-十八碳烯酰氧基)乙基]-2-(8(Z)-十七碳烯基-3-(2-羟基乙基)-咪唑啉氯化物(DOTIM)和1-[2-(十六酰氧基)乙基]-2-十五烷基-3-(2-羟基乙基)咪唑啉氯化物(DPTIM)。在一个实施方案中，阳离子脂质可以是在季胺上含有羟基烷基部分的2，3-二烷基氧基丙基季铵化合物衍生物，例如1，2-二油酰-3-二甲基-羟基乙基溴化铵(DORI)、1，2-二油基氧基丙基-3-二甲基-羟基乙基溴化铵(DORIE)、1，2-二油基氧基丙基-3-二甲基-羟基丙基溴化铵(DORIE-HP)、1，2-二油基-氧基-丙基-3-二甲基-羟基丁基溴化铵(DORIE-HB)、1，2-二油基氧基丙基-3-二甲基-羟基戊基溴化铵(DORIE-Hpe)、1，2-二肉豆蔻基氧基丙基-3-二甲基-羟基乙基溴化铵(DMRIE)、1，2-二棕榈基氧基丙基-3-二甲基-羟基乙基溴化铵(DPRIE)和1，2-二甾醇基氧基丙基-3-二甲基-羟基乙基溴化铵(DSRIE)。
合适的固体脂质包括但不限于高级饱和醇、高级脂肪酸、鞘脂、合成酯以及高级饱和脂肪酸的甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯。固体脂质可以包括具有10-40个、优选12-30个碳原子的脂肪醇，诸如鲸蜡硬脂醇。固体脂质可以包括具有10-40个、优选12-30个碳原子的高级脂肪酸，诸如硬脂酸、棕榈酸、癸酸和山嵛酸。固体脂质可以包括甘油酯，包括具有10-40个、优选12-30个碳原子的高级饱和脂肪酸的甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯，诸如单硬脂酸甘油酯、山嵛酸甘油酯、棕榈硬脂酸甘油酯、三月桂酸甘油酯、三癸精、三月桂精、三肉豆蔻精、三棕榈精、三硬脂精和氢化蓖麻油。合适的固体脂质可以包括棕榈酸鲸蜡酯、蜂蜡或环糊精。
两亲化合物包括但不限于：磷脂，诸如1，2二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DSPE)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)、二-二十酰磷脂酰胆碱(DAPC)、二山嵛酰磷脂酰胆碱(DBPC)、二-二十三酰磷脂酰胆碱(DTPC)和二-二十四酰磷脂酰胆碱(DLPC)，以0.01-60(重量脂质/w聚合物)、最优选0.1-30(重量脂质/w聚合物)的比率并入。可以使用的磷脂包括但不限于磷脂酸、具有饱和和不饱和脂质的磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、溶血磷脂酰衍生物、心磷脂和.β.-酰基-y-烷基磷脂。磷脂的实例包括但不限于：磷脂酰胆碱，诸如二油酰磷脂酰胆碱、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱、二-十五酰磷脂酰胆碱、二月桂酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)、二-二十酰磷脂酰胆碱(DAPC)、二山嵛酰磷脂酰胆碱DBPC)、二-二十三酰磷脂酰胆碱(DTPC)、二-二十四酰磷脂酰胆碱(DLPC)；以及磷脂酰乙醇胺，诸如二油酰磷脂酰乙醇胺或1-十六烷基-2-棕榈酰甘油磷酸乙醇胺。也可以使用具有不对称酰基链(例如，具有6个碳的一个酰基链和具有12个碳的另一个酰基链)的合成磷脂。
在一些实施方案中，脂质体可以用水溶性生物相容性聚合物包覆。合适的聚合物包括但不限于聚氧化烯诸如聚乙二醇(PEG)，聚乙二醇-聚丙烯嵌段共聚物诸如
Figure BDA0003627378890000491
聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，聚丙烯酰胺(PAM)，聚(羧基甜菜碱)(pCB)，聚(磺基甜菜碱)(pSB)，聚(磷酸甜菜碱)，和聚乙烯亚胺(PEI)。在一些形式中，聚合物可以是聚乙二醇形成的包覆的脂质体，统称为聚乙二醇化脂质体。
iii.无机纳米粒子
在一些形式中，粒子可以具有无机组成，包括但不限于矿物质，包括二氧化硅、硅酸盐；硫化物(诸如硫化铋(Bi2S3)、硫化金铋(Au-siBi2S3)、氧化物、卤化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐；氧化铁(II)、氧化铁(III)。在一些形式中，粒子还可以由一种或多种金属制成，诸如金纳米粒子、银纳米粒子、铜、铂、钯、钌或它们的组合。
iv.尺寸
粒子的尺寸可以变化。在一些形式中，粒子尺寸为约5nm至小于1,000nm。在一些形式中，粒子尺寸为约10nm至约750nm。在一些形式中，粒子尺寸为约10nm至约500nm。在一些形式中，粒子尺寸为约10nm至约250nm。在一些形式中，粒子尺寸为约50nm至约250nm。在一些形式中，粒子尺寸为约50nm至约150nm。在一些形式中，粒子尺寸为约50nm至约100nm。在一些形式中，粒子尺寸为约10nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约60nm、约70nm、约78nm、约80nm、约90nm、约100nm、约110nm、约120nm、约130nm、约140nm或约150nm。
v.靶向剂
含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的化合物和/或用于递送化合物的纳米粒子还可以包含靶向剂。靶向剂可以是与一个或多个与器官、组织、细胞、亚细胞部位或细胞外基质相关的靶标结合的肽、核酸、糖蛋白、碳水化合物、脂质或小分子。
在一些形式中，一种或多种靶向剂可以与化合物或纳米粒子缀合，优选地共价缀合。靶向剂可以通过连接基团直接或间接地与化合物或纳米粒子共价缔合。尽管本文主要讨论将靶向剂连接到纳米粒子，但是在一些实施方案中，含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的化合物通过合适的连接基团与靶向剂例如肽或蛋白质偶联并且在没有纳米粒子的情况下使用。优选地，靶向剂不干扰化合物的活性并且化合物不干扰受体结合。据信，如果间隔物足够长，药物对受体结合的干扰就会很低。
在一些实施方案中，通过使用例如磺基琥珀酰亚胺基-4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-甲酸酯(磺基-SMCC)交联剂连接巯基(-SH)(例如，在半胱氨酸上)和胺，实现靶试剂与化合物或纳米粒子的偶联。例如，化合物或粒子可以具有游离胺(例如，PLGA-b-PEG-胺)，并且靶向剂可以具有具有可用于交联的-SH的半胱氨酸。在其他实施方案中，可以使用羧基-至-胺的交联剂，诸如EDC/NHS。在特别的实例中，粒子具有游离羧基(例如，PLGA-b-PEG-COOH)，并且靶向剂具有游离胺。点击化学也可以用于偶联。一个常见的实例是通过铜(I)催化或无铜的应变促进的环加成的叠氮化物-炔烃偶联。应变促进的炔烃-硝酮环加成也是可行的。Adize和炔烃可以分别与化合物或纳米粒子和靶向配体偶联，并且点击化学将这两种组件连接在一起。
粒子可以由聚合物的混合物构成，例如具有和不具有用于偶联靶向剂的部分。例如，通过参考具体的前述实施方案的说明，粒子可以由包含PLGA-b-PEG和PLGA-b-PEG-胺的混合物或者PLGA-b-PEG和PLGA-b-PEG-COOH的混合物形成。可以使用任何合适比率的聚合物，并且可以用于调节纳米粒子表面上存在的靶向剂的相对数量(即，配体表面密度)。例如，具有偶联部分的聚合物与不具有偶联部分的聚合物的摩尔比可以是X∶Y，其中X和Y独立地为1-100的任何整数(包括端值)。在一个示例性实施方案、非限制性实施方案中，具有偶联部分的聚合物与不具有偶联部分的聚合物的摩尔比为1∶10。然后可以计算肽与粒子的比率(Derman等人，J Biomed Sci，22，89(2015))。
优选地，靶向剂与对肿瘤细胞具有特异性的分子(靶向部分)结合，或者与非肿瘤细胞相比可以在肿瘤细胞上以更高的水平表达。
靶向剂的实例包括：肽，诸如iRGD、NGR、iNGR、RGR、LyP1；小分子，诸如叶酸；适体、抗体、抗原结合片段或抗体的融合蛋白。
可以使用的示例性抗体和片段包括单克隆和多克隆抗体、单链抗体、单链可变片段(scFv)、二-scFv、三-scFv、双体、三体、四体、二硫键连接的Fvs(sdFV)、Fab’、F(ab’)2、Fv和单结构域抗体片段(sdAb)。抗体可以与癌细胞或肿瘤微环境中的靶标结合。下面讨论示例性癌症抗原靶标。
靶向肽的实例描述于美国专利号6,177,542、7,544,767和6,576,239；美国专利申请公开号20090257951；和Hoffman等人，癌症Cell，vol.4(2003)中。可用的NGR肽包括：肽，诸如X2CNGRCX2(SEQ ID NO：1)、CX2(C/X)NGR(C/X)X2C(SEQ ID NO：2)和CNGRCX6(SEQ ID NO：3)(其中“X”是任何氨基酸)，其可以是线型的或环状的。
可用于肿瘤靶向的肽包括例如iRGD、LyP-1、iNGR和RGR肽。iRGD在肿瘤内具有独特的靶标；它优先在肿瘤的缺氧/低营养区域积聚(Laakkonen等人，2002；2004；Karmali等人，2009)。CRGRRST(SEQ ID NO：4)(RGR；Joyce等人，2003)是已成功用于将细胞因子抗体组合靶向肿瘤的肽(Hamzah等人，2008)。该肽是线型的，这简化了合成。NGR肽导向血管生成脉管系统，包括与肿瘤相关的血管生成脉管系统，以及αv整联蛋白和α5β1整联蛋白(美国专利号6,576,239和6,177,542以及美国专利申请公开号20090257951)。
在一些形式中，靶向部分是由肿瘤细胞表达的抗原。抗原标志物(诸如称为肿瘤相关抗原的血清学定义标志物)是已知的，其由癌细胞独特表达，或者相对于适当的对照在患有恶性病况的受试者中以显著更高的水平(例如，以统计学上显著的方式升高)存在。
肿瘤相关抗原可以包括例如，细胞癌基因编码产物或异常表达的原癌基因编码产物(例如，由neu、ras、trk和kit基因编码的产物)，或突变形式的生长因子受体或受体样细胞表面分子(例如，由c-erb B基因编码的表面受体)。其他肿瘤相关抗原包括可以直接参与转化事件的分子，或可以不直接参与致癌转化事件但是由肿瘤细胞表达的分子(例如，癌胚抗原、CA-125、黑素瘤相关抗原等)(参见例如美国专利6,699,475；Jager等人，Int.J.Cancer，106：817-20(2003)；Kennedy等人，Int.Rev.Immunol.，22：141-72(2003)；Scanlan等人，Cancer Immun.，4：1(2004))。
编码细胞肿瘤相关抗原的基因包括异常表达的细胞癌基因和原癌基因。通常，细胞癌基因编码与细胞转化直接相关的产物，因此这些抗原是免疫疗法特别优选的靶标。一个实例是编码与致癌转化有关的细胞表面分子的致瘤neu基因。其他实例包括ras、kit和trk基因。原癌基因的产物(突变形成癌基因的正常基因)可以异常表达(例如过表达)，并且这种异常表达可以与细胞转化有关。因此，可以靶向由原癌基因编码的产物。一些癌基因编码在肿瘤细胞表面上表达的生长因子受体分子或生长因子受体样分子。一个实例是由c-erbB基因编码的细胞表面受体。其他肿瘤相关抗原可以或可以不直接参与恶性转化。然而，这些抗原由某些肿瘤细胞表达，并且因此可以提供有效的靶标。一些实例是癌胚抗原(CEA)、CA 125(与卵巢癌相关)和黑素瘤特异性抗原。
例如，在卵巢癌和其他癌症中，可在容易获得的生物流体(诸如血清或粘膜分泌物)的样品中检测到肿瘤相关抗原。一种这样的标志物是CA125，它是一种癌相关抗原，其也流入血流，在血清中可检测到(例如，Bast等人，N.Eng.J.Med.，309：883(1983)；Lloyd等人，Int.J.Canc.，71：842(1997)。已测量血清和其他生物体液中的CA125水平以及其他标志物的水平，所述标志物例如癌胚抗原(CEA)、鳞状细胞癌抗原(SCC)、组织多肽特异性抗原(TPS)、唾液酸TN粘蛋白(STN)和胎盘碱性磷酸酶(PLAP)，努力提供卵巢癌和其他癌症的诊断和/或预后概况(例如，Sarandakou等人，Acta Oncol.，36：755(1997)；Sarandakou等人，Eur.J.Gynaecol.Oncol.，19：73(1998)；Meier等人，Anticancer Res.，17(4B)：2945(1997)；Kudoh等人，Gynecol.Obstet.Invest.，47：52(1999))。升高的血清CAl25也可以伴随神经母细胞瘤(例如，Hirokawa等人，Surg.Today，28：349(1998)，而升高的CEA和SCC等可以伴随结直肠癌(Gebauer等人，Anticancer Res.，17(4B)：2939(1997))。
肿瘤相关抗原间皮素(由与单克隆抗体K-1的反应性定义)存在于大多数鳞状细胞癌中，包括上皮性卵巢肿瘤、宫颈肿瘤和食管肿瘤以及间皮瘤(Chang等人，Cancer Res.，52：181(1992)；Chang等人，Int.J.Cancer，50：373(1992)；Chang等人，Int.J.Cancer，51：548(1992)；Chang等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，93：136(1996)；Chowdhury等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，95：669(1998))。使用MAb K-1，间皮素仅作为细胞相关肿瘤标志物可检测，并且在卵巢癌患者的血清或OVCAR-3细胞条件培养基中未发现可溶形式(Chang等人，Int.J.Cancer，50：373(1992))。然而，结构相关的人间皮素多肽还包括肿瘤相关抗原多肽，诸如独特的间皮素相关抗原(MRA)多肽，其可作为天然存在的可溶性抗原在来自患有恶性肿瘤的患者的生物体液中检测到(参见WO 00/50900)。
肿瘤抗原可以包括细胞表面分子。已知结构并且具有已知或描述的功能的肿瘤抗原包括以下细胞表面受体：HER1(GenBank登录号：U48722)，HER2(Yoshino等人，J.Immunol.，152：2393(1994)；Disis等人，Canc.Res.，54：16(1994)；GenBank登录号X03363和M17730)，HER3(GenBank登录号U29339和M34309)，HER4(Plowman等人，Nature，366：473(1993)；GenBank登录号L07868和T64105)，表皮生长因子受体(EGFR)(GenBank登录号U48722和KO3193)，血管内皮细胞生长因子(GenBank NO：M32977)，血管内皮细胞生长因子受体(GenBank登录号AF022375、1680143、U48801和X62568)，胰岛素样生长因子-I(GenBank登录号X00173、X56774、X56773、X06043、欧洲专利号GB 2241703)，胰岛素样生长因子-II(GenBank登录号X03562、X00910、M17863和M17862)，转铁蛋白受体(Trowbridge和Omary，Proc.Nat.Acad.USA，78：3039(1981)；GenBank登录号X01060和M11507)，雌激素受体(GenBank登录号M38651、X03635、X99101、U47678和M12674)，孕酮受体(GenBank登录号X51730、X69068和M15716)，促卵泡激素受体(FSH-R)(GenBank登录号Z34260和M65085)，视黄酸受体(GenBank登录号L12060、M60909、X77664、X57280、X07282和X06538)，MUC-1(Barnes等人，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，86：7159(1989)；GenBank登录号M65132和M64928)NY-ESO-1(GenBank登录号AJ003149和U87459)，NA 17-A(PCT公开号：WO 96/40039)，Melan-A/MART-1(Kawakami等人，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，91：3515(1994)；GenBank登录号U06654和U06452)，酪氨酸酶(Topalian等人，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，91：9461(1994)；GenBank登录号：M26729；Weber等人，J.C/in.Invest，102：1258(1998))，Gp-100(Kawakami等人，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，91：3515(1994)；GenBank登录号：S73003，Adema等人，J.Biol.Chem.，269：20126(1994))，MAGE(van den Bruggen等人，Science，254：1643(1991))；GenBank登录号U93163、AF064589、U66083、D32077、D32076、D32075、U10694、U10693、U10691、U10690、U10689、U10688、U10687、U10686、U10685、L18877、U10340、U10339、L18920、U03735和M77481)，BAGE(GenBank登录号：U19180；美国专利号5,683,886和5,571,711)，GAGE(GenBank登录号AF055475、AF055474、AF055473、U19147、U19146、U19145、U19144、U19143和U19142)，任何CTA类的受体(特别包括由SSX2基因编码的HOM-MEL-40抗原(GenBank登录号X86175、U90842、U90841和X86174)、癌胚抗原(CEA，Gold和Freedman，J.Exp.Med.，121：439(1985)；GenBank登录号M59710、M59255和M29540)和PyLT(GenBank登录号J02289和J02038))；p97(黑素转铁蛋白)(Brown等人，J.Immunol.，127：539-46(1981)；Rose等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，83：1261-61(1986))。
另外的肿瘤相关抗原包括前列腺表面抗原(PSA)(美国专利号6,677,157；6,673,545)；β-人绒毛膜促性腺激素β-HCG)(McManus等人，Cancer Res.，36：3476-81(1976)；Yoshimura等人，Cancer，73：2745-52(1994)；Yamaguchi等人，Br.J.Cancer，60：382-84(1989)：Alfthan等人，Cancer Res.，52：4628-33(1992))；糖基转移酶β-1，4-N-乙酰基氨基半乳糖基转移酶(GalNAc)(Hoon等人，Int.J.Cancer，43：857-62(1989)；Ando等人，Int.J.Cancer，40：12-17(1987)；Tsuchida等人，J.Natl.Cancer，78：45-54(1987)；Tsuchida等人，J.Natl.Cancer，78：55-60(1987))；NUC18(Lehmann等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，86：9891-95(1989)；Lehmann等人，Cancer Res.，47：841-45(1987))；黑素瘤抗原gp75(Vijayasardahi等人，J.Exp.Med.，171：1375-80(1990)；GenBank登录号：X51455)；人细胞角蛋白8；高分子量黑素瘤抗原(Natali等人，Cancer，59：55-63(1987)；角蛋白19(Datta等人，J.Clin.Oncol.，12：475-82(1994))。
感兴趣的肿瘤抗原包括在本领域中被视为“癌症/睾丸”(CT)抗原的抗原，其在患有恶性病况的受试者中具有免疫原性(Scanlan等人，Cancer Immun.，4：1(2004))。CT抗原包括至少19个不同的抗原家族，它们含有一个或多个成员并且能够诱导免疫反应，其包括但不限于：MAGEA(CT1)；BAGE(CT2)；MAGEB(CT3)；GAGE(CT4)；SSX(CT5)；NY-ESO-1(CT6)；MAGEC(CT7)；SYCP1(C8)；SPANXB1(CT11.2)；NA88(CT18)；CTAGE(CT21)；SPA17(CT22)；OY-TES-1(CT23)；CAGE(CT26)；HOM-TES-85(CT28)；HCA661(CT30)；NY-SAR-35(CT38)；FATE(CT43)；和TPTE(CT44)。
可以靶向的另外的肿瘤抗原包括肿瘤相关抗原或肿瘤特异性抗原，包括但不限于：α-辅肌动蛋白-4，Bcr-Abl融合蛋白，Casp-8，β-连环蛋白，cdc27，cdk4，cdkn2a，coa-1，dek-can融合蛋白，EF2，ETV6-AML1融合蛋白，LDLR-岩藻糖基转移酶AS融合蛋白，HLA-A2，HLA-A11，hsp70-2，KIAAO205，Mart2，Mum-1、2和3，neo-PAP，I类肌球蛋白，OS-9，ml-RARα融合蛋白，PTPRK，K-ras，N-ras，磷酸丙糖异构酶，Bage-1，Gage 3、4、5、6、7，GnTV，Herv-K-mel，Lage-1，Mage-A1、2、3、4、6、10、12，Mage-C2，NA-88，NY-Eso-1/Lage-2，SP17，SSX-2，和TRP2-Int2，MelanA(MART-I)，gp100(Pmel 17)，酪氨酸酶，TRP-1，TRP-2，MAGE-1，MAGE-3，BAGE，GAGE-1，GAGE-2，p15(58)，CEA，RAGE，NY-ESO(LAGE)，SCP-1，Hom/Mel-40，PRAME，p53，H-Ras，HER-2/neu，BCR-ABL，E2A-PRL，H4-RET，IGH-IGK，MYL-RAR，埃-巴二氏病毒抗原，EBNA，人乳头瘤病毒(HPV)抗原E6和E7，TSP-180，MAGE-4，MAGE-5，MAGE-6，p185erbB2，p180erbB-3，c-met，nm-23H1，PSA，TAG-72-4，CA 19-9，CA 72-4，CAM 17.1，NuMa，K-ras，β-连环蛋白，CDK4，Mum-1，p16，TAGE，PSMA，PSCA，CT7，端粒酶，43-9F，5T4，791Tgp72，α-甲胎蛋白，13HCG，BCA225，BTAA，CA 125，CA 15-3(CA 27.29\BCAA)，CA 195，CA 242，CA-50，CAM43，CD68\KP1，CO-029，FGF-5，G250，Ga733(EpCAM)，HTgp-175，M344，MA-50，MG7-Ag，MOV18，NB\70K，NY-CO-1，RCAS1，SDCCAG16，TA-90(Mac-2结合蛋白\亲环蛋白C相关蛋白)，TAAL6，TAG72，TLP，和TPS。其他肿瘤相关抗原和肿瘤特异性抗原是本领域技术人员已知的并且适用于通过所公开的融合蛋白靶向。
在一些形式中，也可以靶向与肿瘤新血管系统相关的抗原。肿瘤相关的新血管系统提供了一种容易进入的途径，治疗剂可以通过该途径进入肿瘤。在一个实施方案中，病毒蛋白含有特异性结合抗原的结构域，该抗原由与肿瘤相关的新血管系统表达。
当与正常脉管系统相比时，抗原可以对肿瘤新脉管系统具有特异性或可以在肿瘤新脉管系统中以更高的水平表达。与正常脉管系统相比，肿瘤相关新脉管系统过表达的示例性抗原包括但不限于VEGF/KDR、Tie2、血管细胞粘附分子(VCAM)、内皮糖蛋白和α5β3整合素/玻连蛋白。与正常脉管系统相比，由肿瘤相关新脉管系统过表达的其他抗原是本领域技术人员已知的，并且适合于由公开的融合蛋白靶向。
神经降压素受体1(NTSRl)在大多数肺肿瘤中上调(59.7％)，但是在正常肺组织中以低水平或无法检测到的水平表达(Alifano等人，Clinical Cancer Research，16，4401-4410(2010))。NTSR1上调与不良的5年总生存期、高转移率和增加的神经内分泌分化相关(Alifano等人，Clinical Cancer Research，16，4401-4410(2010)，Dupouy，Biochimie，93，1369-78(2011))。因此，在一些实施方案中，公开的组合物(例如纳米粒子)包括与其偶联的NTSR1的配体。
NTSR1在头颈癌、乳腺癌和结肠癌中也上调。因此，在一些实施方案中，靶向NTSR1的组合物用于治疗具有上调的NTSR1的癌症。在一些实施方案中，受试者患有肺癌(诸如NSCLC)、头颈癌、乳腺癌和/或结肠癌。
在一些实施方案中，NTSR1是野生型NTSR1配体、神经降压素(NTS)或其变体、类似物或功能片段。
人NTS的野生型序列是QLYENKPRRPYIL(SEQ ID NO：5)，UniProtKB-P30990(NEUT_HUMAN)-氨基酸151-163，其通过引用具体地整体结合于此。在一些实施方案中，NTSR1配体包括与SEQ ID No：5至少50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％的序列同一性。神经降压素在其6个C末端氨基酸中与其他几种神经肽(包括神经调节素N(其来源于相同的前体))具有显著的序列相似性(参见例如UniProtKB-P30990(NEUT_HUMAN))。该C末端区域负责完整的生物活性，N末端部分具有调节作用。
神经降压素/神经调节素N前体也可以被加工以产生大的125-138个氨基酸的肽，其在C末端处具有神经降压素或神经调节素N序列。这些大的肽似乎不如它们的小的对应物有效，但是对降解也不太敏感，并且在许多病理生理情况下可以代表内源性的持久活化剂。
由于肽酶降解，NTS在体内的半衰期很短(Reinecke等人，Prog HistochemCytochem，16，1-172(1985)，Wu等人，J Nucl Med，55，1178-1184(2014))。因此，在一些实施方案中，NTSR1配体是NTS类似物。示例性NTS类似物是NTSmut。NTSmut包括SEQ ID NO：5的氨基酸7-13(例如PRRPYIL(SEQ ID NO：6)，其中引入非天然氨基酸以稳定Arg8-Arg9、Pro10-Tyr11和Tyrl1-Ile12之间的键。
下面提供了具有末端半胱氨酸以促进肽与纳米粒子或化合物偶联的NTSmut的结构：
Figure BDA0003627378890000571
还参见例如Wu等人，J Nucl Med，55(7)：1178-84(2014)doi：10.2967/jnumed.114.137489，其通过引用具体地整体结合于此。
与野生型NTS相比，NTSmut提供与NTSR1相当的纳摩尔亲和力，但是生物稳定性高得多。下面呈现的实验结果表明，将NTSmut与纳米粒子偶联改善了肿瘤积聚(图11)。增加的表面配体密度可以增强与NTSR1的结合亲和力，但是也可以增加可以对药代动力学产生负面影响的表面疏水性。
在另一个实施方案中，配体是NTS20.8，例如如下所示，其具有半胱氨酸以促进肽与纳米粒子或化合物或其衍生物的偶联。
Figure BDA0003627378890000572
还参见例如Yin等人，Amino Acids，49(8)：1325-1335.doi：10.1007/s00726-017-2430-5，其通过引用具体地整体结合于此。
在另一个实施方案中，配体是SR142948A或其衍生物，或其NTSR1拮抗剂类似物(Moody，等人，Front Endocrinol，9(2018)，Kling，ACS Chem Biol，11，869-75(2016)，Schaeffer，J Cardiovasc Pharmacol，31，545-50(1998)。
在一些实施方案中，配体具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000581
本领域已知的其他拟肽和非肽受体激动剂和拮抗剂可以用作靶向配体。参见例如Kleczkowska和Lipkowski，European Journal of Pharmacology，716(1-3)：54-60(2013)，其通过引用具体地整体结合于此。
III.制备方法和药剂
A.待递送的药剂
提供了制备待递送的药剂的方法。优选的待递送的药剂可以是例如放射增敏剂的前药化合物，包括微管聚合抑制剂，其含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分。在一些形式中，前药化合物是含有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的美登木素生物碱类似物。这些美登木素生物碱可以通过化学合成生成；从高等植物、苔藓和微生物中分离，然后进行化学修饰以包含一个或多个S-亚硝基硫醇部分。Cassady等人，Chem.Pharm.Bull.，52(1)，1-26(2004)提供了用于生成美登木素生物碱的各种策略，其内容通过引用结合于此。上面讨论了化学修饰一般小分子或美登木素生物碱以包含一个或多个S-亚硝基硫醇部分的方法。
B.纳米粒子
还提供了制备粒子的方法。
i.聚合物纳米粒子
纳米沉淀
在一些形式中，纳米粒子可以通过纳米沉淀方法制备。在该方法中，水溶性或水混溶性有机溶剂用于溶解聚合物并且在与水相混合时形成乳液(优选地在适度搅拌下)。有机溶剂快速扩散到水中导致混合后立即形成纳米粒子。在形成纳米粒子之后，可以在低压/减压下除去溶剂。纳米沉淀可以用于包封疏水或亲水化合物，尽管该方法通常用于包封疏水化合物。
ii.形成纳米粒子的其他方法
本文所述的纳米粒子可以使用本领域已知的多种技术形成。待使用的技术可以取决于多种因素，包括用于形成纳米粒子的聚合物、所得纳米粒子的所需尺寸范围以及待并入的治疗剂、诊断剂和/或预防剂的适合性。合适的技术包括但不限于：
a.溶剂蒸发
在该方法中，聚合物溶解在挥发性有机溶剂中。将药物(可溶或分散为细粒子)添加到溶液中，并且将混合物悬浮在含有表面活性剂诸如聚(乙烯醇)的水溶液中。搅拌所得乳液直至大部分有机溶剂蒸发，留下固体纳米粒子。将所得纳米粒子用水洗涤并且在冻干机中干燥过夜。通过这种方法可以获得具有不同尺寸和形态的纳米粒子。
b.溶剂移除
在这种方法中，将药物分散或溶解在所选聚合物在挥发性有机溶剂中的溶液中。通过搅拌将该混合物悬浮在有机油(诸如硅油)中以形成乳液。与溶剂蒸发不同，这种方法可以用于由具有高熔点和不同分子量的聚合物制备纳米粒子。用这种技术生产的球体的外部形态高度取决于所用聚合物的类型。
c.喷雾干燥
在这种方法中，将聚合物溶解在有机溶剂中。已知量的活性药物悬浮(不溶性药物)或共溶解(可溶性药物)在聚合物溶液中。然后将溶液或分散体喷雾干燥。
d.相转化
纳米球可以使用相转化法由聚合物形成，其中将聚合物溶解在“好”溶剂中，待并入的物质(诸如药物)的细粒子混合或溶解在聚合物溶液中，并且将混合物倒入聚合物的强非溶剂中，以在有利条件下自发产生聚合物微球，其中聚合物被粒子包覆或粒子分散在聚合物中。所述方法可以用于生产宽尺寸范围内(包括例如约100纳米至约10微米)的纳米粒子。可以并入的物质包括例如显像剂(诸如荧光染料)或生物活性分子(诸如蛋白质或核酸)。在所述过程中，将聚合物溶解在有机溶剂中，然后与非溶剂接触，这导致溶解的聚合物发生相转化，以形成小的球形粒子，其具有窄尺寸分布，任选地并入抗原或其他物质。
e.微流体
使用微流体制备纳米粒子的方法是本领域已知的。合适的方法包括在Karnik等人的美国专利申请公开号2010/0022680 A1中描述的那些。通常，微流体装置包括会聚到混合设备中的至少两个通道。通道通常通过聚合物表面的光刻、蚀刻、压印或模制形成。流体源连接到每个通道，并且对所述源施加压力导致流体在通道中流动。可以通过注射器、泵和/或重力施加压力。具有聚合物、靶向部分、脂质、药物、有效负载等的溶液的入口流会聚并且混合，并且所得混合物与聚合物非溶剂溶液合并以形成具有所需尺寸和在表面上的部分的密度的纳米粒子。通过改变入口通道中的压力和流速以及流体源的性质和组成，可以产生具有可再现尺寸和结构的纳米粒子。
f.自组装
在一些形式中，纳米粒子通过两亲嵌段共聚物在水溶液中的自组装形成。在水性环境中，两亲共聚物可以自发地自组装以形成具有疏水核和亲水外壳的纳米粒子。在一些形式中，将含有两亲聚合物的溶液与另一种含有治疗剂、诊断剂和/或预防剂的溶液混合以进行包封。在一些形式中，将待递送的两亲聚合物和治疗剂、诊断剂和/或预防剂溶解在合适的溶剂中，诸如四氢呋喃、DMSO或二氯甲烷。优选地，治疗剂是本文所述的化合物。溶剂中两亲聚合物以及治疗剂、诊断剂和/或预防剂的浓度可以根据需要变化。在形成含有两亲聚合物以及治疗剂、诊断剂和/或预防剂的溶液后，可以将溶液连续添加到水溶液中以诱导纳米粒子形成(胶束化)。可以在室温下搅拌纳米粒子悬浮液，然后进行透析，置于超滤离心管中，并且离心以获得纳米粒子。
iii.脂质体纳米粒子
用于制备脂质体的合适的方法、材料和脂质是本领域已知的。脂质体递送媒介物可从多种来源商购获得。市售脂质体制剂诸如LIPOFECTIN、LIPOFECTAMINE(GIBCO-BRL，Inc.，Gaithersburg，Md.)、SUPERFECT(Qiagen，Inc.Hilden，德国)和TRANSFECTAM(PromegaBiotec，Inc.，Madison，Wis.)以及根据本领域的程序标准开发的其他脂质体是众所周知的。例如，脂质体可以通过修饰的脂质薄膜水合来制备(Szoka等人，Annual review ofbiophysics and bioengineering，9：467-508(1980)。
iv.无机纳米粒子
本文所述的无机纳米粒子可以使用本领域中公认的方法制造，诸如气相合成、液相合成、固相合成或它们的组合。Tsuzuki，Int.J.Nanotechnol.2009，6(5/6)，567-578中描述了一些方法，其内容通过引用结合于此。
所公开的化合物可以通过共价或非共价相互作用束缚于无机纳米粒子表面。例如，在一些实施方案中，所公开的化合物通过静电相互作用或疏水-疏水相互作用束缚于无机纳米粒子表面。对于具有多孔结构的无机纳米粒子，化合物也可以截留在粒子孔内。
IV.药物组合物
提供了包含具有或不具有基于粒子的递送平台的所公开化合物的药物组合物。药物组合物可以用于例如通过肠胃外(例如，肌内、腹膜内、静脉内(IV)或皮下)注射或输注施用。
在一些实施方案中，药物组合物是含有有效量的所公开组合物的单位剂量。在一些实施方案中，单位剂量是用于静脉内注射的单位剂型。在一些实施方案中，单位剂量是用于瘤内注射的单位剂型。
在一些实施方案中，组合物是全身施用的，例如通过静脉内或腹膜内施用，其量有效地将组合物递送至靶细胞。
在某些实施方案中，组合物是局部施用的，例如通过皮下注射，或直接注射到待治疗的部位。在一些实施方案中，将组合物注射或以其他方式直接施用至一种或多种肿瘤。通常，局部注射导致组合物的局部浓度增加，该浓度大于全身施用可以达到的浓度。在一些实施方案中，通过使用导管或注射器将组合物局部递送至适当的细胞。将这样的组合物局部递送至细胞的其他方式包括使用输注泵(例如，来自Alza Corporation，Palo Alto，Calif.)或将组合物并入聚合物植入物中(参见例如P.Johnson和J.G.Lloyd-Jones，eds.，Drug Delivery Systems(Chichester，England：Ellis Horwood Ltd.，1987)，它可以将粒子持续释放到植入物的直接区域。
可以将化合物及其基于粒子的制剂诸如通过使其与细胞接触直接提供至细胞，或者诸如通过任何生物过程的作用间接提供至细胞。例如，化合物及其基于粒子的制剂可以在生理可接受的载体或媒介物中配制，并且注射到细胞周围的组织或流体中。
A.用于肠胃外施用的制剂
在一个优选的实施方案中，组合物以水溶液形式通过肠胃外注射施用。
制剂可以是悬浮液或乳液的形式。通常，提供了包含有效量的所公开化合物并且任选地包含药用稀释剂、防腐剂、增溶剂、乳化剂、辅剂和/或载体的药物组合物。这样的组合物可以包括稀释剂无菌水、各种缓冲剂内容物(例如Tris-HCl、乙酸盐、磷酸盐)、pH和离子强度的缓冲盐水；以及任选地，添加剂诸如去污剂和增溶剂(例如，
Figure BDA0003627378890000621
20、
Figure BDA0003627378890000622
80，也称为聚山梨醇酯20或80)、抗氧化剂(例如，抗坏血酸、焦亚硫酸钠)和防腐剂(例如，硫柳汞、苯甲醇)和填充剂(例如乳糖、甘露醇)。非水溶剂或媒介物的实例有丙二醇、聚乙二醇、植物油(诸如橄榄油和玉米油)、明胶和可注射的有机酯(诸如油酸乙酯)。制剂可以在使用前立即冻干和再溶解/再悬浮。可以通过例如通过细菌截留过滤器过滤、通过将杀菌剂并入组合物中、通过照射组合物或通过加热组合物来对制剂进行灭菌。
B.其他制剂
所公开的化合物单独或以粒子制剂形式也可以局部施用。局部施用可以包括应用于肺、鼻、口腔(舌下、颊)、阴道或直肠粘膜。在一些实施方案中，组合物与经皮或粘膜转运成分组合施用。
可以使用设计用于治疗产品的肺部递送的宽范围的机械装置，包括但不限于雾化器、计量吸入器和粉末吸入器，所有这些都是本领域技术人员熟悉的。市售装置的一些具体实例是
Figure BDA0003627378890000631
雾化器(Mallinckrodt Inc.，St.Louis，Mo.)；
Figure BDA0003627378890000634
II雾化器(Marquest Medical Products，Englewood，Colo.)；
Figure BDA0003627378890000632
计量吸入器(Glaxo Inc.，Research Triangle Park，N.C.)；以及
Figure BDA0003627378890000633
粉末吸入器(Fisons Corp.，Bedford，Mass.)。Nektar、Alkermes和Mannkind全部具有可吸入的胰岛素粉末制剂，这些制剂已获批准或在临床试验中，其中该技术可以应用于本文所述的制剂。
口服制剂可以是口香糖、凝胶条、片剂、胶囊或锭剂的形式。口服制剂可以包括赋形剂或对粒子的其他修饰，其可以赋予肠道保护或增强的通过胃肠道(包括肠上皮和粘膜)的递送(参见Samstein等人，Biomaterials，29(6)：703-8(2008)。
也可以制备经皮制剂。这些通常是软膏、洗剂、喷雾剂或贴剂，所有这些都可以使用标准技术制备。经皮制剂可以包括渗透促进剂。
V.使用方法
A.治疗方法
提供了使用方法。下面的实验证明了示例性的基于纳米粒子的美登木素生物碱放射增敏剂前药(DM1-NO)在治疗癌症中的用途。由于纳米粒子(PLGA)包封和S-亚硝基化，DM1的毒性得到抑制，从而允许通过EPR效应将治疗剂系统地递送至肿瘤。随后的放射提高了肿瘤中的氧化应激，导致S-N键的断裂以及DM1和NO的释放，这两者都是有效的放射增敏剂(图1A)。具体地，NO与活性氧(ROS)反应以形成自由基，诸如过氧化亚硝酸盐，它们可以有效地氧化脂质、脂蛋白和DNA分子(Bloodsworth等人，Arterioscler.，Thromb.，Vasc.Biol.20，1707-1715(2000))。另一方面，DM1导致在放射敏感性更高的G2/M期的有丝分裂停滞和细胞富集。
一种可以使NSCLC细胞对RT敏感同时引起最小全身毒性的纳米粒子放射增敏剂是非常理想的。在下面的实验中，DM1-NO的放射增敏效果首先通过克隆形成测试在体外进行评估，然后在体内在啮齿动物NSCLC肿瘤模型中进行评估。NSCLC占所有肺癌病例的85％，并且仅在2018年在美国就诊断了234,030人(Jemal等人，Ca-Cancer J.Clin.60，277-300(2010))。RT是大多数局部晚期或局部区域疾病的患者的标准治疗，并且对于I期患者来说，它是叶切除术和淋巴结清除术的可行替代方案(Baker等人，Radiat.Oncol.11，115(2016))。
因此，提供了治疗受试者的方法。所述方法通常包括向有需要的受试者施用有效量的具有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的所公开化合物。在优选的实施方案中，使用基于粒子的递送平台将组合物递送至受试者。
在下面的实验中，以260.8nmol/kg(或约0.2mg/kg)的剂量通过静脉内递送在PBS中向小鼠施用200μl游离药物(DM1、DM1-NO)或载药纳米粒子(DM1-NP、DM1-NO-NP)。随着进一步研究的进行，将出现关于治疗各种患者中的各种病况的适当剂量水平的信息，并且普通技术人员在考虑接受者的治疗背景、年龄和一般健康状况的情况下将能够确定适当的剂量。选择的剂量取决于所需的治疗效果、给药途径和所需治疗的持续时间。
通常，向哺乳动物施用0.001至10mg/kg体重、例如0.1mg/kg至1mg/kg体重的剂量水平。通常，对于局部施用，剂量可以低于全身施用。剂量可以是每日剂量，或与所公开方法一致的任何其他剂量方案。组合物的施用时间安排也将取决于所使用的制剂和/或给药途径。化合物可以每天施用一次，但是也可以每天施用两次、三次或四次，或者每隔一天一次，或者每周一次或两次。例如，可以向受试者施用相隔1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24小时、天、周或月的一个或多个治疗。
受试者可以患有一种或多种恶性或非恶性肿瘤。在一些实施方案中，受试者具有癌症。
通常，组合物与放射疗法组合施用至受试者。尽管本文主要参考电离放射疗法进行了讨论，但是据信所公开的化合物也可以用作光疗法和/或质子疗法的增敏剂。因此，在本文公开的方法中，用光疗法或质子疗法代替电离放射被具体地考虑和公开。
在一些实施方案中，具有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的化合物以相对于单独施用放射和/或单独或与放射组合施用非S-亚硝基化化合物的有效量施用以增强肿瘤或癌症的治疗。在一些实施方案中，与施用非S-亚硝基化化合物相比，施用具有一个或多个S-亚硝基硫醇部分的化合物具有抑制和/或降低的全身毒性。在优选的实施方案中，化合物是S-亚硝基化美登木素生物碱化合物，诸如DM1-NO。
在优选的实施方案中，放射是电离放射。电离放射疗法(也称为放射疗法和RT)是电离放射的医学用途，作为癌症治疗的一部分以控制恶性细胞。电离放射通常被定义为具有足够能量以从原子轨道释放电子从而导致原子带电或电离的放射。电离放射可以作为用于治疗癌症的放射疗法的一部分施用于有需要的受试者。放射疗法的实例包括但不限于外束放射疗法(EBRT或XRT)或远距疗法、近距疗法或密封源放射疗法，以及全身放射性同位素疗法或非密封源放射疗法。放射疗法可以在外部(即体外)施用至受试者，或内部例如近距疗法(其通常利用放置在治疗区域中的密封放射源)施用至受试者，和/或通过输注或口服摄入放射性同位素的全身施用来施用至受试者。放射疗法可以包括将放射源临时或永久放置在受试者上或受试者内。放射疗法的另一个实例是粒子疗法，其通常包括外束放射疗法，其中粒子是质子或更重的离子。
放射疗法通过破坏分裂细胞(例如癌细胞)的DNA起作用。这种DNA损伤由两种类型的能量(光子或带电粒子)中的一种引起。这种损伤是直接的或间接的。间接电离是水电离的结果，形成自由基，特别是羟基自由基，其然后破坏DNA。例如，光子疗法引起的大部分放射效应是通过自由基产生的。光子放射疗法的主要限制之一在于实体瘤细胞变得缺氧，并且缺氧环境中的肿瘤细胞对放射损伤的抵抗力可以是正常氧气环境中的那些的2至3倍。
对癌细胞DNA的直接损伤通过高LET(线性能量转移)带电粒子(诸如质子、硼、碳或氖离子)发生。这种损伤与肿瘤供氧无关，因为这些粒子主要通过直接能量转移起作用，其通常导致双链DNA断裂。由于质量相对较大，质子和其他带电粒子在组织中几乎没有横向侧散射；光束不会扩大太多，专注于肿瘤形状并且向周围组织传递小剂量副作用。
光子放射疗法中使用的放射量以格雷(Gy)测量，并且根据所治疗的癌症的类型和阶段而不同。对于治愈性病例，实体上皮肿瘤的典型剂量在60至80Gy的范围内，而淋巴瘤用20至40Gy治疗。术后(辅助)剂量通常为约45-60Gy，分成1.8-2Gy部分(用于乳腺癌、头癌和颈癌)。放射肿瘤学家在选择剂量时会考虑许多其他因素，包括患者是否接受化疗、患者共病、手术前后是否使用放射疗法以及手术的成功程度。
癌症对放射的反应通过其放射敏感性来描述。高度放射敏感的癌细胞被适度剂量的放射迅速杀死。这些包括白血病、大多数淋巴瘤和生殖细胞肿瘤。大多数上皮癌仅是适度放射敏感的，并且需要显著更高剂量的放射(60-70Gy)以实现根治。某些类型的癌症具有显著的放射抵抗性，即产生根治所需的剂量远高于临床实践中可能安全的剂量。肾细胞癌和黑素瘤通常被认为是放射抵抗的。
在一些实施方案中，组合物和方法降低了诱导治愈或预防效果所需的放射剂量。例如，所公开的化合物可以增加癌症的放射敏感性。有效剂量的放射疗法可以对某些癌症有毒。在一些实施方案中，化合物降低了治疗癌症所需的放射的所需有效剂量，从而降低了有效剂量的放射的毒性。
在其他实施方案中，所公开的化合物可以与正常剂量的药物或放射一起使用以提高功效。例如，化合物可以用于增强放射抵抗性癌症的放射疗法。
肿瘤对放射疗法的反应也与其尺寸有关。由于复杂的原因，非常大的肿瘤对放射的反应不如较小的肿瘤或微观疾病。各种策略被用来克服这种影响。最常见的技术是放射疗法前的手术切除。这在用辅助放射疗法前的广泛局部切除或乳房切除术的乳腺癌治疗中最为常见。另一种方法是在根治性放射疗法之前用新辅助化疗缩小肿瘤。在一些实施方案中，所公开的方法允许治疗大于可以通过正常剂量的放射治疗的肿瘤。
第三种技术是通过在放射疗法过程中给予某些药物来增强癌症的放射敏感性。所公开的组合物可以起到该第三个功能。在这些实施方案中，化合物增加细胞对放射疗法的敏感性，例如增加至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。此外，化合物可以与一种或多种另外的放射增敏剂组合。已知的放射增敏剂的实例包括顺铂、吉西他滨、5-氟尿嘧啶、己酮可可碱、长春瑞滨、PARP抑制剂、组蛋白去乙酰化酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂以及本文其他地方提到的其他放射增敏剂。
放射疗法可以与手术、化疗、激素疗法、免疫疗法或其组合组合施用至受试者。例如，术中放射疗法或(IORT)在手术切除癌症后立即递送。该方法已用于乳腺癌(定向术中放射疗法或TARGIT)、脑肿瘤和直肠癌。
放射疗法在非恶性病况中也有多种应用，诸如治疗三叉神经痛、严重的甲状腺眼病、翼状胬肉、色素沉着绒毛结节性滑膜炎、预防瘢痕疙瘩生长和预防异位骨化。因此，在一些实施方案中，组合物和方法用于增加对非恶性病况的放射敏感性。
在其他实施方案中，组合物与光动力疗法(PDT)组合施用至受试者，其中前药用作光敏剂。当前药暴露于特定波长的光时，S-N键被切断，并且母体药物化合物和NO被释放。也可以使用一种或多种另外的光敏剂。
在其他实施方案中，组合物与质子疗法组合施用至受试者，其中前药用作增敏剂。当前药暴露于质子放射时，S-N键被切断，并且母体药物化合物和NO被释放。
通常，前药组合物在例如放射疗法之前例如几分钟、几小时或几天之前施用。例如，在示例性实施方案中，在施用药物组合物之后1小时至48小时、或1小时至24小时、或1小时至12小时、或1小时至6小时、或2小时至6小时或者1、2、3、4或5小时，施用一定剂量的放射。在一些实施方案中，在前药的每个单次剂量之后施用1、2、3、4或5轮放射。在一些实施方案中，对于每轮放射，前药施用一次或多次。在一些实施方案中，每个放射周期之前是一个前药周期。例如，在特别的实施方案中，一前一后地进行1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多轮的药物组合物施用，随后是一定剂量的放射的施用。
在一些实施方案中，所公开的组合物和方法相对于特定的并发或顺序放化疗(CRT)更有效、毒性更小或其组合。在一些实施方案中，CRT的化学治疗成分是铂基双联体，任选地与放射同时施用。在更具体的实施方案中，所公开的组合物和方法相对于顺铂+依托泊苷CRT方案更有效、毒性更小或其组合。
B.待治疗的癌症
本文所述的组合物和方法可用于通过延迟或抑制受试者中的肿瘤生长、减少肿瘤的生长或尺寸、抑制或减少肿瘤的转移和/或抑制或减少与肿瘤发展或生长相关的症状来治疗患有良性或恶性肿瘤的受试者。治疗还可用于减少非癌组织的过度增殖，诸如子宫内膜异位症、再狭窄和瘢痕形成(纤维化)。
可以治疗的恶性肿瘤根据肿瘤来源组织的胚胎起源进行分类。癌是起源于内胚层或外胚层组织的肿瘤，诸如皮肤或内脏器官和腺体的上皮层。所公开的组合物在治疗癌症方面特别有效。较少出现的肉瘤来源于中胚层结缔组织，诸如骨骼、脂肪和软骨。白血病和淋巴瘤是骨髓造血细胞的恶性肿瘤。白血病作为单个细胞增殖，而淋巴瘤倾向于作为肿瘤块生长。恶性肿瘤可以出现在身体的许多器官或组织上以形成癌症。
可以用所提供的组合物和方法治疗的癌症的类型包括但不限于骨、膀胱、脑、乳腺、宫颈、结肠直肠、食管、肾、肝、肺、鼻咽、胰腺、前列腺、皮肤、胃和子宫的癌症，诸如血管癌，诸如多发性骨髓瘤、腺癌和肉瘤。在一些实施方案中，所公开的组合物用于同时治疗多种癌症类型。组合物还可以用于治疗多个部位处的转移瘤或肿瘤。
在一些实施方案中，癌症是高度放射敏感性、中度放射敏感性的癌症或放射不敏感性的(即，低放射敏感性癌症)。高度放射敏感的癌细胞被适度剂量的放射迅速杀死。富含活跃分裂细胞的组织通常表现出对放射的高敏感性，而具有少量的这样的细胞的那些组织具有低放射敏感性(Hayabuchi，JMAJ，47(2)：79-83(2004))。例如，生殖腺(诸如睾丸和卵巢)、淋巴组织、胎儿组织和胎儿样胚细胞组织是高放射敏感的。放射敏感性低的组织包括成人骨、脂肪组织、肌肉和大血管。由于肿瘤的放射敏感性反映了其起源组织的敏感性，因此起源于淋巴组织的恶性淋巴瘤和起源于睾丸的精原细胞瘤对放射具有高敏感性。相反，成骨肉瘤和脂肪肉瘤表现出低放射敏感性。
上皮肿瘤和癌症被认为具有中度放射敏感性。这样的癌症可能需要显著更高剂量的放射(60-70Gy)以实现治愈。在这些肿瘤中，未分化癌和小细胞癌具有相对高的放射敏感性，随后是鳞状细胞癌。腺癌的放射敏感性一般低于其他类型的上皮肿瘤。鉴于此，头颈癌、食管癌、子宫颈癌和皮肤癌(其中鳞状细胞癌是常见的)似乎是放射疗法的良好适应证。
然而，即使在食管鳞状细胞癌中，也有一些是高放射敏感性的，而另一些则不是。放射敏感性不仅可以取决于肿瘤的组织学类型，还取决于其他因素，例如肿瘤中的氧浓度和肿瘤细胞的有丝分裂周期。
肾细胞癌和黑素瘤通常被认为是放射抵抗的。
在特别的实施方案中，癌症是肺癌，例如非小细胞肺癌(NSCLC)。在其他实施方案中，癌症是头颈癌、乳腺癌或结肠癌。
在一些实施方案中，特别是其中纳米粒子的特征在于NTSR1靶向信号的那些实施方案中，癌症具有上调的NTSR1。在一些实施方案中，NTSR1上调的癌症是肺癌(例如非小细胞肺癌(NSCLC))、头颈癌、乳腺癌或结肠癌。
通过以下编号段落可以进一步理解所公开的组合物和方法。
1.一种化合物，所述化合物含有以下结构基序：
Figure BDA0003627378890000691
其中：
linker表示连接基团，
n是1至13的整数，包括端值。
虚线表示键的存在或不存在，并且相应的碳原子根据化合价不具有、具有一个或具有两个各自连接的氢原子，并且
“连接基团”独立地是不存在的、取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环。
2.根据段落1所述的化合物，所述化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000701
其中：
R1是取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环，并且
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、卤素(F、Br、C1、I)、取代的烷基、未取代的烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的烯基、取代的烯基、未取代的炔基、取代的炔基、未取代的烷氧基、取代的烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的烷硫基、取代的烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C20环状基团、取代的C3-C20环状基团、未取代的C3-C20杂环或取代的C3-C20杂环，或者R2和R3连同它们所键接的碳原子一起是环氧化物。
3.根据段落2所述的化合物，R1是取代的C1-C10酰胺基、未取代的C1-C10酰胺基、取代的C1-C10烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的C1-C10亚烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的C2-C10烯基、取代的C2-C10炔基、取代的C1-C10烷氧基、取代的芳氧基、取代的C1-C10烷硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C10羰基、取代的C1-C10羰基、未取代的C1-C10羧基、取代的C1-C10羧基、未取代的C1-C10氨基、取代的C1-C10氨基、未取代的C1-C10磺酰基、取代的C1-C10磺酰基、未取代的C1-C10氨磺酰基、取代的C1-C10氨磺酰基、未取代的C1-C10膦酰基、取代的C1-C10膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C10环状基团或取代的C3-C10杂环，优选地其中R1是取代的C1-C10酰胺基或未取代的C1-C10酰胺基。
4.根据段落2或3所述的化合物，其中R1具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000711
其中R12是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，R13是氢、取代的C1-C5烷基或未取代的C1-C5烷基，并且R14是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，优选地R12是取代的C1-C5亚烷基(优选地-CH(CH3)-)，R12是未取代的C1-C5烷基(优选地-CH3)，并且R14是未取代的C1-C5亚烷基(优选地-(CH2)2-)。
5.根据段落2至4中任一项所述的化合物，所述化合物具有选自以下的结构：
Figure BDA0003627378890000712
Figure BDA0003627378890000721
6.根据段落2至5中任一项所述的化合物，其中当存在时，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的C1-C5烯基、取代的C1-C5烯基、未取代的C1-C5炔基、取代的C1-C5炔基、未取代的C1-C5烷氧基、取代的C1-C5烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的C1-C5烷硫基、取代的C1-C5烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C5羰基、取代的C1-C5羰基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5氨基、取代的C1-C5氨基、未取代的C1-C5磺酰基、取代的C1-C5磺酰基、未取代的C1-C5氨磺酰基、取代的C1-C5氨磺酰基、未取代的C1-C5膦酰基、取代的C1-C5膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C6环状基团、取代的C3-C6环状基团、未取代的C3-C6杂环或取代的C3-C6杂环。
7.根据段落2至6中任一项所述的化合物，其中当存在时，R2和R3连同它们所键接的碳原子一起是环氧化物。
8.根据段落2至7中任一项所述的化合物，其中当存在时，R4、R5、R6和R7独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基，优选地R4、R5和R6是氢，并且R7是甲基。
9.根据段落2至8中任一项所述的化合物，其中当存在时，R8是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R8是氢、羟基、取代的C1-C5羧基或未取代的C1-C5羧基，或优选地R8是氢。
10.根据段落2至9中任一项所述的化合物，其中当存在时，R9是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R9是未取代的C1-C5烷基，或优选地R9是甲基。
11.根据段落2至10中任一项所述的化合物，其中当存在时，R10是卤素(F、Cl、Br、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R10是卤素，或优选地R10是Cl。
12.根据段落2至11中任一项所述的化合物，其中当存在时，R11是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基，优选地R11是未取代的C1-C5烷基，或优选地R11是甲基。
13.根据段落2至12中任一项所述的化合物，所述化合物具有以下结构：
Figure BDA0003627378890000741
14.一种化合物，所述化合物包含包含一个或多个S-亚硝基硫醇部分的放射增敏剂母体化合物的类似物，其中所述一个或多个S-亚硝基硫醇部分的S-N键在放射疗法期间被放射裂解，优选地电离放射裂解，并且释放所述母体化合物和一氧化氮。
15.根据段落14所述的化合物，其中所述母体化合物是烟酰胺、甲硝唑或其类似物，任选地选自米索硝唑、依他硝唑和尼莫唑；缺氧细胞细胞毒性剂，任选地选自丝裂霉素-C和替拉扎明；膜活性剂，任选地选自普鲁卡因、利多卡因和氯丙嗪；放射增敏性核苷，任选地选自5-氟尿嘧啶、氟脱氧尿苷、溴脱氧尿苷、碘脱氧尿苷、羟基脲、吉西他滨和氟达拉滨，泰克沙林，任选地选自莫特沙芬钆；巯基基团的抑制物，任选地选自N-乙基马来酰亚胺、二酰胺和马来酸二乙酯；化疗剂，任选地选自紫杉醇、多西他赛、伊立替康和顺铂；己酮可可碱；长春瑞滨；PARP抑制剂；组蛋白去乙酰化酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂。
16.一种纳米粒子，所述纳米粒子包含根据段落1-15中任一项所述的化合物。
17.根据段落16所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是聚合物纳米粒子、脂质体、无机纳米粒子。
18.根据段落17所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是包含一种或多种两亲、疏水和/或亲水聚合物的聚合物纳米粒子。
19.根据段落16至18中任一项所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含一种或多种疏水聚合物。
20.根据段落19所述的纳米粒子，其中一种或多种疏水聚合物是聚酯。
21.根据段落20所述的纳米粒子，其中所述聚酯或聚多种酯选自聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(乙醇酸)。
22.根据段落16至21中任一项所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)。
23.根据段落16至22中任一项所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含一种或多种亲水聚合物。
24.根据段落23所述的纳米粒子，其中所述亲水聚合物中的一种或多种是聚亚烷基二醇。
25.根据段落16至24中任一项所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含聚乙二醇(PEG)。
26.根据段落16至25中任一项所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是包含聚(丙交酯-共-乙交酯)-嵌段-聚(乙二醇)(PLGA-b-PEG)的聚合物纳米粒子。
27.根据段落16至26中任一项所述的纳米粒子，所述纳米粒子具有适合通过增强的渗透性和保留性将所述化合物递送至肿瘤微环境的尺寸。
28.根据段落16至27中任一项所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子具有约10nm至约300nm的尺寸。
29.根据段落16至28中任一项所述的纳米粒子，所述纳米粒子包含与其偶联的靶向剂。
30.根据段落29所述的纳米粒子，其中所述靶向剂靶向NTSR1。
31.根据段落30所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是NTSR1的激动剂或拮抗剂。
32.根据段落31所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是NTS或其变体。
33.根据段落32所述的纳米粒子，其中靶向剂是NTSmut。
34.根据段落31所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是SR142948A或NTS20.8。
35.一种药物组合物，所述药物组合物包含有效量的根据段落1-15中任一项所述的化合物。
36.一种药物组合物，所述药物组合物包含有效量的根据段落16-34中任一项所述的纳米粒子。
37.一种治疗有需要的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者施用根据段落35所述的药物组合物。
38.一种治疗有需要的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者施用根据段落36所述的药物组合物。
39.根据段落37和38所述的方法，其中所述受试者具有癌症。
40.根据段落37至39中任一项所述的方法，所述方法包括向所述受试者施用一个或多个剂量的放射疗法，任选地其中所述放射疗法是电离放射疗法、光疗或质子疗法。
41.根据段落40所述的方法，其中与单独施用所述放射相比，所述化合物增强了所述癌症的治疗。
42.根据段落39至41中任一项所述的方法，其中所述癌症是放射敏感性癌症。
43.根据段落39至41中任一项所述的方法，其中所述癌症是放射抵抗性癌症。
44.根据段落39至43中任一项所述的方法，其中所述癌症是血管癌、骨癌、肌肉癌、膀胱癌、脑癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠直肠癌、食道癌、肾癌、肝癌、肺癌、鼻咽癌、胰腺癌、前列腺癌、皮肤癌、胃癌、子宫癌或生殖细胞癌。
45.根据段落39至43中任一项所述的方法，其中所述癌症是上皮癌。
46.根据段落39至43中任一项所述的方法，其中所述癌症是非小细胞肺癌(NSCLC)。
47.根据段落40至46中任一项所述的方法，其中相同剂量的放射比在不存在所述药物组合物时施用的更有效，较低剂量的放射与在不存在所述药物组合物时施用的较高剂量具有相同的效力，或它们的组合。
48.根据段落37至46中任一项所述的方法，其中在施用所述药物组合物之后施用一定剂量的放射。
49.根据条目48所述的方法，其中在施用所述药物组合物之后1至48小时、或1至24小时、或1至12小时、或1至6小时、或2至6小时或者1、2、3、4或5小时，施用所述剂量的放射。
50.根据条目48或49所述的方法，所述方法包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多轮的所述药物组合物的施用，随后是所述剂量的放射的施用。
51.根据段落40至50中任一项所述的方法，其中所述放射是电离放射。
52.根据段落39至51中任一项所述的方法，其中所述癌症包含具有上调的NTSR1的细胞。
实施例
实施例1：DM1可以亚硝基化并且以粒子递送系统形式配制
材料和方法
材料：
除非另有说明，否则所有需要的化学品均在未经进一步纯化的情况下使用。1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、(2-羟基乙基)，3-(4，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基溴化四唑(MTT)、硝酸叔丁酯、聚乙二醇(PEG，分子量为2000)、DMAP(二甲基氨基吡啶)、DCC(N，N’-二环己基碳二亚胺)、过氧化氢溶液(30重量％，在H2O中)、二氯甲烷(DCM)、亚甲蓝(MB)、二甲亚砜(DMSO)和其他化学品均购自Sigma。
羧基封端的PLGA(聚(D，L-丙交酯-共-乙交酯)(dL/g，0.15至0.25)获自Lactel(Birmingham，AL，USA)。Mertansine(DM1)购自MeedKoo Bioscience Inc.。磷酸盐缓冲盐水(PBS，pH 7.4，含有138mM NaCl、2.7mM KCl和10mM磷酸钠)用于所有体外实验。含有L-谷氨酰胺(HyClone，GE Bioscience，USA)和胰蛋白酶-EDTA的RPMI 1640培养基购自Corning(Manassas，VA 20109)。抗生素青霉素-链霉素(Peh-Strep，MediaTech，USA)和胎牛血清(FBS)购自Gibco-Life Technologies(Grand Island，NY 14072)。H1299非小肺癌细胞(NSLC)最初从美国典型培养物保藏中心(ATCC)获得。游离硫醇测定和超氧化物歧化酶(SOD)测定试剂盒购自Cayman Chemical(USA)。Griess试剂获自Promega(USA)。一氧化氮染料DMF-FM购自Thermo Scientific。
DM1-NO前药的合成(DM1的S-亚硝基化)：
DM1的S-亚硝基化通过在不修改的情况下遵循已报告的方案实现(Chipinda等人，J.Phys.Chem.B，110，5052-5061(2006)，Pant等人，ACS Appl.Mater.Interfaces，9，15254-15264(2017))。简言之，将DM1溶解在DMSO中，并且在温和搅拌下将亚硝酸叔丁酯以5∶1的摩尔比逐滴添加到反应混合物中。使用磁力搅拌器将所得混合物在黑暗中搅拌45分钟。此后，将反应容器置于冰浴中以沉淀DM1-NO药物。将所得化合物过滤，用无水DMSO冲洗，通过HyperSep C18柱纯化，并且在使用前储存于-20℃。
DM1-NO前药的表征：
通过高分辨率电喷雾电离质谱(HRMS-ESI)和1H-NMR光谱对新化合物(2)进行表征。通过将样品通过电离源加载到HRMS-ESI室中，进行质谱以确认结构。化合物(1)(分子式(C35H48ClN3O10S＝737.29))和化合物(2)(分子式(C34H48ClN4O11S＝766.29))的计算理论同位素分布。对于化合物(1)，在760.29处观察到主峰，并且对于化合物(2)，在789.254处观察到主峰，这与[M+Na]+的理论计算m/z值非常吻合。
Figure BDA0003627378890000781
Figure BDA0003627378890000791
PLGA-b-PEG的合成和表征：
PLGA-b-PEG的合成遵循已发表的方案，稍作修改(如下)(Cheng等人，Biomaterials，28，869-876(2007))。
Figure BDA0003627378890000792
简而言之，将PEG(2.29g，0.684mmol)、PLGA-COOH(1.0g，0.170mmol)和4-二甲基氨基吡啶(0.023g，0.187mmol)混合在30mL的无水二氯甲烷CH2Cl2中。接下来，在搅拌下，在0℃将N，N’-二环己基碳二亚胺(DCC，0.141g或0.684mmol)的10mL CH2Cl2溶液滴加到反应混合物中。将混合物温热至室温并且搅拌过夜。滤出不溶的二环己基脲。通过向混合物中添加50mL的50∶50的二乙醚和甲醇来沉淀粗产物。将混合物在4℃离心15分钟。纯化步骤重复4-5次。将所得的白色团粒在高真空下干燥以获得聚合物产物。收率为68-73％。PLGA-b-PEG的1H-NMR(CHCl3-d)数据显示：δ5.20[m，(OCHCH3C(O)]，4.82[m，(OCH2C(O))]，3.63[s，(OCH2)]，1.57[m，(CH3CH)]。
纳米粒子的合成和表征：
简而言之，将聚合物溶解在DMSO中至最终聚合物浓度为5mg/mL，并且与1.5mg/mL的药物(相对于聚合物浓度的30％浓度)完全混合。然后在剧烈搅拌下将混合物滴加到纳米纯水(Millipore)中。使纳米粒子(NP)在室温下在连续搅拌下自组装2小时。将NP通过AmconUltra-15离心过滤器装置(Millipore，Billerica，MA，USA)用纳米孔水洗涤四次，其中截留分子量为100-kDa。纯化后，将NP溶液重新悬浮在PBS(1X)中并且储存在于4℃直至进一步使用。
使用动态光散射(DLS)仪器(Malvern Zetasizer Nano S90)表征NP的物理特性(例如，尺寸分布和ζ电位)。使用透射电子显微镜(TEM)(FEI Tecnai20，200kV)确定NP的形态。通过荧光硫醇测定来评估在pH 5.0、6.5和7.4下研究的纳米粒子的累积药物释放(图1H)。
药物和一氧化氮释放的定量：
通过荧光硫醇测定(Winther等人，Biochim.Biophys.Acta，1840，838-846(2014))对负载到聚合物NP中的药物的量进行定量。根据制造商的方案(Cayman Chemical，AnneArbor，MI，USA)，该方法的灵敏度为比色法(Ellman试剂)的400倍。通过与标准曲线进行比较，定量地测量负载到NP中的相应药物量。不具有负载药物的NP溶液(空-NP)用作阴性对照。发现这种药物在NP中的载药容量为约3.8％，并且包封效率为约43％。这两个值都与载有其他他药物的PLGA NP相当(Tian等人，J.Mater.Chem.B，5(30)，6049-6057(2017))。
评估NO浓度以确定负载到DM1-NO-NP中的DM1-NO前药的量。NO与溶液中的几个分子发生一系列反应。因此，为了定量总NO量，按照供应商的方案，使用硝酸盐/亚硝酸盐比色测定(Cayman Chemical)测量NP溶液池中的总亚硝酸盐(NO2-)和硝酸盐(NO3-)浓度。
结果
DM1-NO通过DM1与亚硝酸叔丁酯在无水DMSO中的反应合成。参见下面示出的DM1-NO合成的反应方案。
Figure BDA0003627378890000811
所得化合物在快速柱上纯化。1H-NMR分析发现，反应后δ＝6.0ppm处的峰消失，表明DM1硫醇基团的成功亚硝基化。高分辨率电喷雾电离质谱在789.2548处发现一个主峰，这与[M+Na]+的计算的m/z一致。DM1-NO产物在Sievers NOA 280i系统上进行分析，该系统基于NO和臭氧之间的气相化学发光反应测量NO水平。根据分析，DM1-NO的收率为86％。
DM1-NO在环境条件下以粉末形式稳定。根据Griess分析，在室温下储存2周后，少于10％的化合物降解(图1F)。DM1-NO在37℃在PBS中逐渐分解(图1G)，并且在低pH(例如pH6.5或5.5，图1G，表1)和X-射线照射下(图1C)加速降解。
表1：对应于图1G的NO释放
Figure BDA0003627378890000812
例如，当向含有DM1-NO的溶液施加6Gy X-射线照射时，NO释放增加了5.14倍(图1C)。这种增强的降解归因于通过水放射分解生成的·OH自由基(Azzam等人，CancerLett.327，48-60(2012))，其促进DM1-NO氧化。
通过纳米沉淀法将DM1-NO负载到PLGA-b-PEG纳米粒子上。载药率和包封率分别为3.8％和43％。透射电子显微镜和动态光散射(DLS，图1D)发现，所得的DM1-NO PLGA-b-PEG纳米粒子(以下简称为DM1-NO-NP)在水中的平均尺寸为约78nm。多分散指数或PDI为0.18±0.01，表明尺寸分布窄并且水分散性好。DM1-NO-NP在PBS中保持稳定，在24小时内没有明显的尺寸变化(图1N)。纳米粒子表面是带负电的(ζ电位-29.39mV，图1E)，这归因于多个表面羟基。
将DM1-NO-NP加载到透析装置上，并且在37℃在PBS中评估化合物释放。由于S-亚硝基硫醇在生理条件下的疏水性，DM1-NO在pH 7.4下从纳米粒子中非常缓慢地释放，需要多于15小时以释放约50％的有效载荷(图1H)。在较低pH下，释放明显加快。例如，在pH 6.5下，t1/2减少至12小时，并且在pH 5.5下减少至10小时(图1H)。
实施例2：亚硝基化和粒子制剂各自独立地降低DM1的毒性。
材料和方法
细胞培养：
H1299细胞获自ATCC(Manassas，VA，USA)。细胞在补充有10％胎牛血清(MediaTech，Manassas，VA，USA)、2mM L-谷氨酰胺、100U/mL青霉素(MediaTech，USA).)和100μg/mL链霉素(MediaTech)的RPMI-1640(Gibco，Invitrogen，Carlsbad，CA，USA)生长培养基中培养。将细胞保持在含有5％CO2的湿润气氛中，并且温度保持在37℃。
细胞毒性测量(MTT测定)：
使用Infinite M200酶标仪(BioTek’s SynergyTM Mx，USA)，由溴化(4，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基四唑(MTT)测定测量不同处理后的H1299细胞的活力。将约3×103个细胞/孔接种到96孔板中并且培养过夜，直到细胞完全粘附在板底部。将细胞用不同处理组处理72小时，包括游离药物(DM1和DM1-NO)和载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)。每个处理组在生长培养基中的最终药物浓度为0.8-500nM。之后，将MTT试剂(在20μL PBS中，5mg/mL)添加到每个孔中。将细胞在37℃温育4小时。然后移除每个孔中的培养基并且用100μLDMSO代替。将板轻轻摇动5分钟(仪器设置)以溶解甲臜晶体，并且通过酶标仪记录570nm处的吸光度。每个实验条件运行三次，并且数据显示为平均值加标准差(±SD)。
结果
MTT细胞活力测定用H1299细胞进行，H1299细胞是一种人NSCLC细胞系。DM1在抑制细胞增殖方面非常有效，IC50值为19.8nM(图2A，表2)。
表2：DM1、DM1-NO、DM1-NP和DM1-NO-NP的IC50值，基于图2A的结果。
Figure BDA0003627378890000831
作为比较，DM1-NO-NP的IC50为98.2nM。为了比较，制备DM1包封的PLGA-b-PEG纳米粒子(缩写为DM1-NP，图1I-1J)，并且评估它们的毒性。与相应的游离药物相比，DM1-NO-NP和DM1-NP的毒性降低(图2A，表2)，这归因于受控药物释放。在DM1-NO-NP和DM1-NP之间，DM1-NO-NP表现出较低的毒性(IC50 98.2相对于52.7nM，图2B)，这是由于DM1的S-亚硝基化。
实施例3：亚硝基化DM1的毒性被放射激活。
材料和方法
克隆形成测定：
将约3×105个H1299细胞在5mL的完全RMPI-1640培养基中铺板在一系列25mm培养皿中，并且将细胞在37℃温育24小时。一旦细胞完全粘附到板的底部，则用含有最终浓度为20nM的DM1或DM1-NO的新鲜RPMI-1640替换培养基。在温育另外12小时后，用不同剂量的X-射线(320kV)照射细胞培养物。在X-射线照射后，立即使用0.05％胰蛋白酶/EDTA(Gibco，Life Technologies，USA)对细胞单层进行胰蛋白酶消化。收集单个细胞并且在5mL完全培养基中铺板到25mm培养皿上(图1K)。然后将每个皿温育21天以形成集落。之后，移除培养基，并且使用70％甲醇中的0.5％结晶紫对现有集落进行固定和染色。将板充分且仔细地冲洗，并且在室温下干燥。干燥后，在显微镜下手动计数集落。当在显微镜下观察时，21-50个细胞的集落被称为存活集落。这些集落的存活率被标准化为未经处理的对照细胞的铺板效率。计算每个处理组中存活集落的平均值和标准差。
·OH、1O2和NO自由基的检测：
亚甲蓝(MB)(Sigma-Aldrich，USA)和Singlet Oxygen Sensor Green(SOSG)(Invitrogen，USA)分别用于评估·OH和1O2的产生。简而言之，对含有不同处理组(20nM)的MB(100μL，0.5mM)或SOSG(100μL，10μM)的1mL水溶液进行6Gy放射。放射后，立即测量MB的664nm处的吸收和SOSG荧光强度(激发/发射：504/525nm)。研究未照射样品和空NP作为对照。
超氧化物歧化酶(SOD)测定：
将约3×104个细胞/孔接种到六孔板的每个孔中并且培养过夜。用游离药物(DM1和DM1-NO)和载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)处理的细胞给予相同浓度的药物(20nM)并且用6Gy放射照射。然后将板温育24小时。处理后，用PBS冲洗细胞，并且使用细胞刮刀收集细胞沉淀。使用超声波仪在冰冷的20mM 4-(2-羟基乙基)-1-哌嗪乙磺酸(HEPS)缓冲液(pH7.2，含有1mM的乙二醇-双(β-氨基乙基醚)-N，N，N′，N′-四乙酸，也称为EGTA；MilliporeSigma，USA)、210mL的甘露醇和70mM蔗糖中均化细胞。均化后，通过在4℃以15,000×g离心15分钟来形成沉淀。收集上清液，并且立即进行测定以通过与标准曲线比较来评估细胞溶质SOD水平。为了测量线粒体SOD水平，将沉淀重新悬浮在冰冷的PBS中，并且相应地测量样品。
脂质过氧化测定：
BOBIPY 581/591探针(ThermoFisher Scientific，USA)用于测量脂质过氧化水平。简而言之，将H1299细胞与DM1-NO-NP(20nM)一起温育12小时***(时间)。补充培养基后，施加X-射线(6Gy)。对于对照，研究了用PBS、DM1、DM1-NO和DM1-NP温育或未接受放射的细胞。将BOBIPY581/591探针(10μM)添加到细胞中并且温育30分钟，并且使用冰冷的PBS洗涤细胞。之后，记录红色(590nm)和绿色(510nm)发射二者并且计算比率(苯基丁二烯在氧化时经历从红色到绿色的荧光偏移)。
过氧化亚硝酸盐：
过氧化亚硝酸盐水平通过过氧化亚硝酸盐绿色传感物(AAT Bioquest，Sunnyvale，CA，USA)测量，该传感物在与过氧化亚硝酸盐反应后产生绿色荧光化合物。简而言之，将约5×103个细胞接种在costar黑色壁/透明底部96孔板(corning，ME-USA)中，并且与20nM的游离药物(DM1和DM1-NO)或载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)一起温育6小时，然后用6Gy的X-射线照射。之后，将10μL的过氧化亚硝酸盐绿色传感物溶液添加到每个孔中，并且与细胞一起温育1小时。使用FITC滤光片在酶标仪上测量荧光信号：(490nm激发、530nm发射和515nm截止)。对于共聚焦显微成像，将细胞接种在CLSM特殊培养皿中，并且使用与上述类似的处理。使用FITC滤光片在Zeiss LSM 710系统上拍摄图像。
细胞内ROS/NO测量：
将H1299细胞(2×104个细胞)接种到Nunc Lab Tek Chamber Slides(ThermoFisher Scientific，USA)上，并且与20nM的游离药物(DM1和DM1-NO)或载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)一起温育12小时。然后用X-射线(6Gy)照射细胞。将含有(100μL，5μM)4-氨基-5-甲基氨基-2’，7’-二氟荧光素二乙酸盐(DAF-FM，ThermoFisher Scientific，USA)和乙啡啶同型二聚体III(100μL，10μM)(EthD-III，Biotium，USA，Cat.#s 40050)的无血清RPMI-1640培养基添加到每个孔中并且允许进一步温育30-35分钟。然后从药物中释放的NO将与DAF-FM反应以产生绿色荧光。同时，EthD-III(一种对完整质膜不渗透的DNA染料)对死细胞移位并且与细胞核DNA结合以发出红色荧光。为了移除游离染料分子，将细胞用无血清培养基洗涤三次，并且在共聚焦激光显微镜(Zeiss，LSM 710，USA)下使用以下设置成像。DAF-FM(FITC)，ex/em：nm；EthD-III(Rhodomine(红))，ex/em：。
γ-H2AX测定：
将3×104个细胞接种到每个孔中并且培养过夜，并且进一步与20nM的游离药物(DM1和DM1-NO)或载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)一起温育12小时。然后细胞接受6-Gy照射并且温育另外一小时。然后将细胞在冰冷的50％CH3OH和50％(CH3)2CO中固定20分钟。固定后，用PBS(1X)中的0.5％Triton-X-100透化细胞，然后用0.2％脱脂牛奶(DifcoTM SkimMilk，BD，VWR，USA)、0.1％TritonX-100(Millipore，Sigma USA)和PBS中的5％山羊血清(普通山羊血清，ab7481)封闭。然后将细胞用抗磷酸化H2A.X(Ser139)抗体、缀合抗-γ-H2AX抗体AlexaFluor-647(Millipore，Sigma USA USA)染色以检测磷酸化组蛋白H2A.X。将细胞用冰冷的PBS(1X)洗涤3次，并且使用含有DAPI的封固剂(Fluoro-Gel II，与Dapi，ElectronMicroscopyMSciences，USA)封固盖玻片以复染细胞核。γ-H2AX病灶通过Image-J计数。平均病灶数/细胞是根据每个样品最少50个细胞计算的。实验数据代表三个独立实验的平均值。
体外细胞周期停滞：
将H1299细胞以2×105个细胞/孔的密度接种到6孔板上并且培养过夜。然后将细胞与20nM的游离药物(DM1和DM1-NO)或载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)一起温育24小时，然后收获并且用冰冷的磷酸盐缓冲盐水(PBS)洗涤，并且在4℃用冷70％(体积/体积)乙醇固定过夜。将所得细胞重悬于含有终浓度为20μg/mL RNase A和20μg/mL碘化丙啶(eBioscience，Invitrogen，USA)的PBS(1X)缓冲液中达15分钟。使用流式细胞术(HyperCyAn，Beckman USA)确定细胞周期谱，并且使用CellQuest软件进行分析。
微管蛋白抑制测定：
测定根据制造商的方案(PurSolutions，USA)进行。简而言之，将β-微管蛋白(＞97％纯度)悬浮在G-PEM缓冲液(pH 6.9，含有80mM PIPES、2mM MgCl2、0.5mM EDTA和1.0mMGTP)中，最终浓度为1.0mg/mL。然后将微管蛋白溶液与单独的G-PEM缓冲液(对照)和游离药物(DM1和DM1-NO)或载药纳米粒子(DM1-NP和DM1-NO-NP)一起温育。药物浓度范围为0-20μmol/L，并且温育在30℃进行45分钟。对于沉降测定，将形成的聚合物离心(35000×g，1h，30℃)，并且将沉淀在0℃在PEM缓冲液中在1mmol/L GTP中进一步解聚，并且测定蛋白质浓度。每种化合物的沉降测定进行至少两次。对于TEM分析，将样品固定在0.2％戊二醛(Millipore sigma，USA)中，并且用0.5％乙酸双氧铀(Millipore sigma，USA)染色以观察微管形态。在以120KV操作的透射电子显微镜(Hitachi HT7800)TEM)上获得图像。
结果
通过克隆形成测试评估DM1-NO作为放射增敏剂的潜力。简而言之，将DM1或DM1-NO与H1299细胞一起温育，用X-射线(0-10Gy)照射细胞，并且将所得细胞接种到培养皿上(图1K)。对3周后由超过50个细胞组成的集落进行计数，并且数据拟合至线性二次模型(表3)。
表3：α、β和D10值，基于图2B的拟合结果。
Figure BDA0003627378890000871
DM1显示出4.89Gy的D10(10％部分存活的放射剂量)，相比之下单独的RT为5.40Gy(表3)。DM1-NO的D10甚至更低，为4.39Gy，并且在10％部分存活下的剂量调节因子(DMF10)为1.23。DM1-NO表现出比DM1更低的毒性但更高的剂量调节作用的这一事实支持了这样的假设，即放射下的DM1-NO释放DM1和NO，它们共同使癌细胞对RT敏感。MTT结果还证实了DM1-NO和DM1-NO-NP相对于DM1的增强的放射增敏作用(图2A、表2、图7H、表4)。
表4：图7H中显示的活力数据的IC50值。
Figure BDA0003627378890000881
为了更好地理解放射增敏作用，评估了RT后的细胞内氧化应激。当细胞与DM1-NO一起温育时，细胞质和线粒体超氧化物歧化酶(SOD)水平增加，并且在施加放射(6Gy)时进一步升高(图3A-3B)。例如，与DM1+RT相比，DM1-NO+RT处理使细胞质SOD活性增加了70.08％，并且线粒体SOD活性增加了24.36％。使用DM1-NO-NP观察到类似水平的SOD升高(图3A)。还分别使用单线态氧传感物绿色(SOSG)和亚甲蓝(MB)染色测量细胞内1O2和·OH水平。SOSG荧光活性(图3C)和MB漂白(图3D，表现为绝对值变化)二者在DM1-NO-NP+RT下均显著升高，再次证实氧化应激增加(Ewing，Radiat.Res.94，171-189(1983)，Riley，Iht.J.Radiat.Biol.65，27-33(1994))。
使用DAF-FM(一种NO的荧光传感物)评估细胞内NO水平变化。共聚焦荧光显微镜发现DM1-NO-NP+RT的阳性DAF-FM染色水平高于DM1-NP+RT。相对于未照射的细胞，荧光强度分别增加了2.52倍(对于DM1-NO-NP+RT)和1.66倍(对于DM1-NP+RT)(图4A)。Griess分析观察到类似的结果，发现DM1-NO-NP+RT的NO释放增加了4.36倍，DM1-NP+RT的NO释放增加了1.83倍(图4B)。游离NO将与细胞内ROS反应以形成活性氮(RNS)，诸如过氧化亚硝酸盐(Pacher等人，Physiol.Rev.87，315-424(2007))，它们是高毒性的(Fraszczak等人，J.Immunol.184，1876-1884(2010)，Korkmaz等人，Interdiscip.Toxicol.2，219-228(2009))。事实上，过氧化亚硝酸盐传感物绿色染色发现细胞内过氧化亚硝酸盐水平在DM1-NO-NP+RT下显著升高(图5A)。荧光分析显示，使用DM1-NO-NP+RT的过氧化亚硝酸盐传感物绿色活性比单独使用RT增加了2.17倍(图5B)。
升高的ROS和RNS水平对细胞内成分造成广泛的损伤。γH2AX染色发现DM1-NO-NP+RT的阳性染色更多，相对于单独的RT，病灶数增加了4.14倍(图6A)。BODIPY脂质探针测定发现，581/591nm比降低了56.47％，表明脂质过氧化显著增强(图6B)。值得注意的是，DM1-NO-NP+RT的DNA和脂质损伤比DM1-NP+RT显著得多，这突出了NO及其RNS衍生物在治疗中的作用。这些结果也与MTT(图2A，表2-3)和Eth III染色结果(图4C)非常吻合，证实了升高的氧化应激(其中大部分归因于DM1-NO释放的NO)是放射增敏作用的原因。
另一方面，从DM1-NO-NP释放的DM1将干扰微管蛋白聚合(Lopus等人，Mol.CancerTher.9，2689-99(2010)，Bhattacharyya&Wolff，FEBS Lett.75，159-162(1977))。这是通过在DM1、DM1-NO、DM1-NO-NP或PBS的存在下温育β-微管(1mg/mL)达1小时，然后通过TEM检查纤维形成来研究的。在没有药物的情况下，β-微管自组装成长纤维。作为比较，所有含有DM1的化合物或纳米粒子都有效地抑制纤维形成。值得注意的是，在高浓度(例如20μM DM1)下，由于β-微管分子之间的非特异性相互作用，β-微管蛋白开始形成聚集体(Bhattacharyya&Wolff，FEBS Lett.75，159-162(1977))。通过沉降定量地评估微管聚合(图7G)。与PBS对照相比，DM1-NO-NP在5、10和20μM(DM1浓度)下分别抑制了65.7％、90.6％和99.7％的聚合物形成。
微管形成是细胞有丝分裂的关键步骤。抑制该过程将富集G2/M期的细胞(Ng等人，Cancer Res.60，5451-5455(2000))。这通过流式细胞术使用碘化丙啶(PI)细胞染色进行分析(图7A-7E)。当H1299细胞与DM1一起温育时，G2/M期的细胞的比例从17.5％急剧增加到85.3％(图7F)。使用DM1-NO-NP观察到类似水平的G2/M停滞(83.47％)。有丝分裂停滞被认为也有助于DM1-NO-NP的剂量调节作用。
实施例4：粒子配制的亚硝基化DM1在肿瘤中积聚并且响应于放射杀死癌细胞。
材料和方法
肿瘤模型建立和疗法研究：
所有动物实验均根据动物护理和使用委员会(IACUC)批准的方案进行。将6周龄的雌性无胸腺裸鼠(Charles River Laboratories，USA)饲养在专门用于免疫缺陷动物的保护单元中。为了建立肿瘤模型，将H1299细胞(2×105个细胞)悬浮在基质胶溶液中，并且使用28号针头将其皮下注射到小鼠中。所有小鼠被随机分为六组(n＝5)。当平均肿瘤体积达到150mm3时，将200μL游离药物(DM1、DM1-NO)或载药NP(DM1-NP、DM1-NO-NP)在PBS中以260.8nmol/kg的剂量静脉内注射到小鼠中。研究了用200μL PBS处理的小鼠作为对照。所有其他小鼠在药物/纳米粒子注射后4小时接受对肿瘤的X-射线照射(6Gy，320kV)，其中身体的其余部分由铅遮蔽。每3天用数字卡尺检查肿瘤尺寸和体重，并且肿瘤体积估计为(长)×(宽)2/2。24天后，将小鼠安乐死，并且切除肿瘤并且解剖成切片以进行苏木精和伊红(H&E)染色。
毒性研究(AST/ALT)：
六周龄雌性白化痫BALB/c小鼠购自Charles River Laboratories，USA。将动物分为对照组和实验组(n＝3)并且标记以允许个体识别。静脉内施用与治疗研究中使用的类似剂量(260.8nmol/kg)的DM1-NO-NP，并且对小鼠进行10天检查，以观察毒性的异常迹象，诸如行为、头晕、呼吸窘迫或死亡率的变化，直到研究结束。为了进一步评估肝功能，测量了丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)的活性，并且使用20μL血清样品形式进行血液化学分析。
对每只接受治疗的动物进行以下评估：白细胞(WBC)、红细胞(RBC)、和血小板(PLT)、血小板压积(PCT，平均血小板体积或血小板分布宽度)以及相应的电解质组(钠、钾、氯化物、碳酸氢盐、糖(葡萄糖)钙、无机磷酸盐和镁、脂质(胆固醇))、白蛋白，并且还分析了总蛋白水平。
组织学分析：
收集主要器官(包括脑、心脏、肺肝、肾脾)的大体病理变化并且立即转移到固定液(10％缓冲福尔马林)中，并且包埋在石蜡中以进行进一步的组织病理学评估。制备厚度为约5μm的切片，用苏木精和伊红(H&E)染色，并且使用具有不同放大倍率和物镜的显微镜检查组织病理学变化。
统计分析：
在所有实验中，从至少三个重复组计算平均值和标准误差。使用斯氏t检验确定组之间的统计学显著性，其中P＜0.05被认为是在统计学上表示两组之间的差异。
结果
用带有H1299肿瘤的裸鼠进行体内疗法研究。当肿瘤尺寸达到150mm3时，将DM1-NO-NP(260.8nmol/kg，相当于0.2mg DM1/kg)静脉内(i.v.)注射到动物中(n＝5)。X-射线放射(6Gy)被施加至肿瘤，其中动物身体的其他部分被铅遮蔽。类似剂量的单次放射通常用于临床前小动物研究(Biglin等人，Radiat.Oncol.14，134(2019))。为了比较，还测试了相同DM1浓度下的DM1、DM1-NO和DM1-NP以及PBS。24天后对所有动物实施安乐死，并且收获它们的肿瘤和主要器官。DM1-NO-NP+RT在所有治疗组中显示出最有效的肿瘤抑制(图8A-8C)。在第24天，平均肿瘤尺寸为219.4mm3，并且重量为0.096g。作为比较，仅RT组的肿瘤尺寸和重量分别为1826.4mm3和0.931g。这表示DM1-NO-NP+RT的肿瘤抑制率(TIR)相对于单独的RT提高了9.64倍(图8B、8C)。值得注意的是，DM1-NO-NP+RT的肿瘤抑制也远大于DM1-NO+RT和DM1-NP+RT(第24天肿瘤体积分别为759.33和589.03mm3；图8B)。这表明纳米粒子药物递送和NO释放二者都有助于DM1-NO-NP+RT的优越放射增敏作用。同时，DM1-NO-NP+RT治疗的动物的体重没有显著下降(图8D)，也没有毒性迹象，这表明耐受性良好。病理学家对收获的肿瘤和主要器官样品进行盲检。对于PBS对照，肿瘤具有约50％的凝固性坏死，在这些坏死病灶的外围只有很少的TUNEL阳性细胞。剩余的肿瘤细胞很大并且似乎是活的，具有许多明确的有丝分裂图。对于RT组中的动物，存在更多的凝固性坏死(约70％)，而剩余的肿瘤细胞具有退行性变化(圆润化、缩小、细胞质嗜酸性粒细胞增多)。与其他组相比，DM1-NO-NP+RT组中的肿瘤具有更多的阳性TUNEL染色，表明治疗功效提高。在所有治疗组中，在正常组织(诸如脑、肺和肾)中均未发现毒性迹象。
为了更好地理解潜在的不利影响，在单独的动物中进行毒性研究。简而言之，将DM1-NO-NP以(260.8nmol/kg)的剂量注射到正常的balb/c小鼠中。为了比较，仅注射相同浓度的盐水或DM1。10天后采集血样并且进行血液学测试。全血细胞计数(CBC)显示白细胞(WBC)、红细胞(RBC)、血小板(PLT)和血小板压积(PCT)水平全都在正常范围内，并且与PBS对照相当(图9A-9C)。还检查了丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、胆红素和肌酐(CR)水平(图S8a-c)。相对于盐水对照，DM1-NO-NP的ALT水平增加(图10A)，但是差异不显著(P＝0.29)。所有其他指标均在正常范围内(Otto等人，J.Am.Assoc.Lab.Anim.Sci.55，375-386(2016))，表明治疗对肝肾功能的影响很小。还在肝组织中分析了ALT和AST水平，并且发现DM1-NO-NP+RT和PBS对照组之间也没有显著差异(图10D、10E)。其他标志物包括钠、钾、氯化物、碳酸氢盐、镁、钙、葡萄糖、无机磷酸盐和镁、胆固醇、白蛋白和总蛋白水平均在正常范围内(图10G、10G)。总体而言，这些结果证实了DM1-NO-NP在测试剂量下的低毒性。
上述实验举例说明了DM1-NO(一种亚硝基化的美登素类似物)的制备，以及将其包封到PLGA-b-PEG纳米粒子中用于肿瘤递送和使癌细胞对RT敏感。虽然DM1具有作为放射增敏剂的潜力，但是由于其高全身毒性，很少在RT的背景下对其进行研究。这个问题通过使用纳米粒子递送和亚硝基化来解决，其在不存在放射的情况下抑制药物的毒性。一旦递送至肿瘤，外部照射会破坏S-N键并且释放DM1作为抗有丝分裂剂。基于EPR的药物递送以及放射仅限于肿瘤区域的事实为该方法提供了高选择性。虽然目前的研究在NSCLC模型中进行，但是纳米粒子在治疗其他癌症类型方面具有巨大潜力，包括但不限于结肠直肠癌、脑癌和乳腺癌。
亚硝基化的功能是至少两倍的。除了在没有放射的情况下降低DM1的毒性以外，它还增强癌细胞对放射疗法的敏感性。具体地，DM1-NO在肿瘤中从纳米粒子中释放，并且在照射下降解以释放高反应性自由基NO。后者可以与照射肿瘤中丰富的ROS反应以形成RNS，诸如过氧化亚硝酸盐。通过互补的放射增敏机制，DM1和NO协同作用以改善RT结果。在照射下，NO释放及其与ROS的反应均得到促进，这可以在临床上再次以共形(conformal)方式递送至肿瘤。
上述实验利用PLGA-b-PEG纳米粒子，这是一种成熟的纳米平台。研究表明药物的良好DM1-NO负载和控释。同时，DM1-NO作为一种小分子可以潜在地负载到其他基于聚合物、脂质体或胶束的纳米粒子上。也可以将DM1-NO负载到无机纳米粒子上，包括那些具有高Z元素的纳米粒子。高Z纳米粒子是有前途的放射增敏剂，因为它们对高能光子具有大吸收截面，并且可能增加肿瘤中的能量沉积(Song等人，Adv.Mater.29，1700996(2017))。例如，Bi2S3和Au-Bi2S3纳米粒子已显示出良好的剂量调节因子(Wang等人，ACS Nano 13，5947-5958(2019)，Nosrati等人，Sci.Eng.5，4416-4424(2019))。Gd结合的二氧化硅纳米粒子和氧化铪纳米粒子正在临床上进行测试以增强放射疗法。该组合可以进一步改善治疗结果。除了作为放射增敏剂之外，NO还可以对肿瘤微环境产生其他影响(Salimian，TrendsCancer 3，659-672(2017))。例如，NO可以扩张血管(Zhao等人，J.Pharmacol.Sci.129，83-94(2015))，可能使肿瘤更容易接近纳米粒子。
实施例5：将NTSmut与纳米粒子偶联改善了肿瘤积聚
材料和方法
通过纳米沉淀制备负载DM1-NO的PLGA纳米粒子。简而言之，将PLGA-COOH溶解在DMSO中至5mg/mL的最终聚合物浓度，并且与1.5mg/mL的DMI-NO混合。在剧烈搅拌下将混合物滴加到纯水中以产生纳米粒子。纯化后，将NP溶液重新悬浮在PBS(1X)中。表面羧基通过EDC/NHS活化，然后将纳米粒子与NTSmut和p-NH2-Bn-DOTA以5∶1摩尔比反应以进行偶联。将所得纳米粒子纯化并且用64Cu标记以进行PET成像。仅测试了与NTSmut偶联的DM1-NO包封的PLGA纳米粒子作为比较。将H1299荷瘤小鼠用这些纳米粒子进行静脉内注射(～100μCi/小鼠)，并且在1、4和24小时进行PET成像。
Cys-NTSmut的化学结构：
Figure BDA0003627378890000941
结果
DM1-NO-PLGANP通过EPR效应在肿瘤中积聚，而NTSmut-DM1-NO PLGA NP通过EPR和NTSR1靶向二者在肿瘤中积聚。参见图11。
除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与公开的发明所属领域的技术人员通常理解的相同含义。本文引用的出版物和引用它们的材料通过引用具体地结合于此。
本领域技术人员将认识到，或者能够仅使用常规实验确定，本文所述发明的具体实施方案的许多等价物。这样的等价物旨在涵盖于后附权利要求中。
Figure IDA0003627378950000011
Figure IDA0003627378950000021
Figure IDA0003627378950000031

Claims (59)

1.一种化合物，所述化合物含有以下结构基序：
Figure FDA0003627378880000011
其中：
linker表示连接基团，
n是1至13的整数，包括端值，
虚线表示存在或不存在键，并且相应的碳原子根据化合价不具有、具有一个或具有两个各自连接的氢原子，并且
“连接基团”独立地是不存在、取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环。
2.根据权利要求1所述的化合物，所述化合物具有以下结构：
Figure FDA0003627378880000012
其中：
R1是取代的酰胺基、未取代的酰胺基、取代的烷基、取代的亚烷基、未取代的亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯基、取代的炔基、取代的烷氧基、取代的芳氧基、取代的烷硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C20环状基团或取代的C3-C20杂环，并且
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的烷基、未取代的烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的烯基、取代的烯基、未取代的炔基、取代的炔基、未取代的烷氧基、取代的烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的烷硫基、取代的烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的羰基、取代的羰基、未取代的羧基、取代的羧基、未取代的氨基、取代的氨基、未取代的磺酰基、取代的磺酰基、未取代的氨磺酰基、取代的氨磺酰基、未取代的膦酰基、取代的膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C20环状基团、取代的C3-C20环状基团、未取代的C3-C20杂环或取代的C3-C20杂环，或者R2和R3连同它们所键合的碳原子一起是环氧化物。
3.根据权利要求2所述的化合物，R1是取代的C1-C10酰胺基、未取代的C1-C10酰胺基、取代的C1-C10烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的C1-C10亚烷基、未取代的C1-C10亚烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的C2-C10烯基、取代的C2-C10炔基、取代的C1-C10烷氧基、取代的芳氧基、取代的C1-C10烷硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C10羰基、取代的C1-C10羰基、未取代的C1-C10羧基、取代的C1-C10羧基、未取代的C1-C10氨基、取代的C1-C10氨基、未取代的C1-C10磺酰基、取代的C1-C10磺酰基、未取代的C1-C10氨磺酰基、取代的C1-C10氨磺酰基、未取代的C1-C10膦酰基、取代的C1-C10膦酰基、取代的多芳基、取代的C3-C10环状基团或取代的C3-C10杂环，优选地其中R1是取代的C1-C10酰胺基或未取代的C1-C10酰胺基。
4.根据权利要求3所述的化合物，其中R1具有以下结构：
Figure FDA0003627378880000031
其中R12是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，R13是氢、取代的C1-C5烷基或未取代的C1-C5烷基，并且R14是取代的C1-C5亚烷基或未取代的C1-C5亚烷基，优选地R12是取代的C1-C5亚烷基(优选地-CH(CH3)-)，R12是未取代的C1-C5烷基(优选地-CH3)，并且R14是未取代的C1-C5亚烷基(优选地-(CH2)2-)。
5.根据权利要求4所述的化合物，所述化合物具有选自以下的结构：
Figure FDA0003627378880000032
Figure FDA0003627378880000041
6.根据权利要求5所述的化合物，其中当存在时，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基、未取代的杂芳基、未取代的C1-C5烯基、取代的C1-C5烯基、未取代的C1-C5炔基、取代的C1-C5炔基、未取代的C1-C5烷氧基、取代的C1-C5烷氧基、未取代的芳氧基、取代的芳氧基、未取代的C1-C5烷硫基、取代的C1-C5烷硫基、未取代的芳硫基、取代的芳硫基、未取代的C1-C5羰基、取代的C1-C5羰基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5氨基、取代的C1-C5氨基、未取代的C1-C5磺酰基、取代的C1-C5磺酰基、未取代的C1-C5氨磺酰基、取代的C1-C5氨磺酰基、未取代的C1-C5膦酰基、取代的C1-C5膦酰基、未取代的多芳基、取代的多芳基、未取代的C3-C6环状基团、取代的C3-C6环状基团、未取代的C3-C6杂环或取代的C3-C6杂环。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中当存在时，R2和R3连同它们所键合的碳原子一起是环氧化物。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中当存在时，R4、R5、R6和R7独立地是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基，优选地R4、R5和R6是氢，并且R7是甲基。
9.根据权利要求8所述的化合物，其中当存在时，R8是氢、羟基、卤素(F、Br、Cl、I)、取代的C1-C5羧基、未取代的C1-C5羧基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R8是氢、羟基、取代的C1-C5羧基或未取代的C1-C5羧基，或优选地R8是氢。
10.根据权利要求9所述的化合物，其中当存在时，R9是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R9是未取代的C1-C5烷基，或优选地R9是甲基。
11.根据权利要求10所述的化合物，其中当存在时，R10是卤素(F、Cl、Br、I)、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的C1-C5羰基或未取代的C1-C5羰基，优选地R10是卤素，或优选地R10是C1。
12.根据权利要求11所述的化合物，其中当存在时，R11是氢、取代的C1-C5烷基、未取代的C1-C5烷基、取代的芳基、未取代的芳基、取代的杂芳基或未取代的杂芳基，优选地R11是未取代的C1-C5烷基，或优选地R11是甲基。
13.根据权利要求12所述的化合物，所述化合物具有以下结构：
Figure FDA0003627378880000051
14.一种化合物，所述化合物包括包含一个或多个S-亚硝基硫醇部分的放射增敏剂母体化合物的类似物，其中所述一个或多个S-亚硝基硫醇部分的S-N键可在放射疗法期间被放射裂解，优选地被电离放射裂解，并且释放所述母体化合物和一氧化氮。
15.根据权利要求14所述的化合物，其中所述母体化合物是烟酰胺、甲硝唑或其类似物，任选地选自米索硝唑、依他硝唑和尼莫唑；缺氧细胞细胞毒性剂，任选地选自丝裂霉素-C和替拉扎明；膜活性剂，任选地选自普鲁卡因、利多卡因和氯丙嗪；放射增敏性核苷，任选地选自5-氟尿嘧啶、氟脱氧尿苷、溴脱氧尿苷、碘脱氧尿苷、羟基脲、吉西他滨和氟达拉滨，泰克沙林，任选地选自莫特沙芬钆；巯基基团的抑制物，任选地选自N-乙基马来酰亚胺、二酰胺和马来酸二乙酯；化疗剂，任选地选自紫杉醇、多西他赛、伊立替康和顺铂；己酮可可碱；长春瑞滨；PARP抑制剂；组蛋白去乙酰化酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂。
16.一种纳米粒子，所述纳米粒子包含根据权利要求1-15中任一项所述的化合物。
17.根据权利要求16所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是聚合物纳米粒子、脂质体、无机纳米粒子。
18.根据权利要求17所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是包含一种或多种两亲、疏水和/或亲水聚合物的聚合物纳米粒子。
19.根据权利要求18所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含一种或多种疏水聚合物。
20.根据权利要求19所述的纳米粒子，其中一种或多种疏水聚合物是聚酯。
21.根据权利要求20所述的纳米粒子，其中一种聚酯或多种聚酯选自聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(乙醇酸)。
22.根据权利要求21所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)。
23.根据权利要求22所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含一种或多种亲水聚合物。
24.根据权利要求23所述的纳米粒子，其中所述亲水聚合物中的一种或多种是聚亚烷基二醇。
25.根据权利要求24所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子包含聚乙二醇(PEG)。
26.根据权利要求25所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是包含聚(丙交酯-共-乙交酯)-嵌段-聚(乙二醇)(PLGA-b-PEG)的聚合物纳米粒子。
27.根据权利要求16所述的纳米粒子，所述纳米粒子具有适合通过增强的渗透性和保留性将所述化合物递送至肿瘤微环境的尺寸。
28.根据权利要求27所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子具有约10nm至约300nm的尺寸。
29.根据权利要求16所述的纳米粒子，所述纳米粒子包含与其偶联的靶向剂。
30.根据权利要求29所述的纳米粒子，其中所述靶向剂靶向NTSR1。
31.根据权利要求30所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是NTSR1的激动剂或拮抗剂。
32.根据权利要求31所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是NTS或其变体。
33.根据权利要求32所述的纳米粒子，其中靶向剂是NTSmut。
34.根据权利要求31所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是SR142948A或NTS20.8。
35.根据权利要求21所述的纳米粒子，所述纳米粒子还包含靶向NTSR1的靶向剂，其中所述化合物是
Figure FDA0003627378880000071
36.根据权利要求36所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子是包含聚(丙交酯-共-乙交酯)-嵌段-聚(乙二醇)(PLGA-b-PEG)的聚合物纳米粒子。
37.根据权利要求37所述的纳米粒子，其中所述靶向剂是NTSmut。
38.一种药物组合物，所述药物组合物包含有效量的根据权利要求1-15中任一项所述的化合物。
39.一种药物组合物，所述药物组合物包含有效量的根据权利要求16-39中任一项所述的纳米粒子。
40.一种治疗有需要的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者施用根据权利要求39所述的药物组合物。
41.一种治疗有需要的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者施用根据权利要求40所述的药物组合物。
42.根据权利要求42所述的方法，其中所述受试者患有癌症。
43.根据权利要求43所述的方法，所述方法包括向所述受试者施用一个或多个剂量的放射疗法，任选地其中所述放射疗法是电离放射疗法、光疗法或质子疗法。
44.根据权利要求44所述的方法，其中与单独施用所述放射相比，所述化合物增强了所述癌症的治疗。
45.根据权利要求45所述的方法，其中所述癌症是放射敏感性癌症。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述癌症是放射抵抗性癌症。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述癌症是血管癌、骨癌、肌肉癌、膀胱癌、脑癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠直肠癌、食道癌、肾癌、肝癌、肺癌、鼻咽癌、胰腺癌、前列腺癌、皮肤癌、胃癌、子宫癌或生殖细胞癌。
48.根据权利要求45所述的方法，其中所述癌症是上皮癌。
49.根据权利要求45所述的方法，其中所述癌症是非小细胞肺癌(NSCLC)。
50.根据权利要求45所述的方法，其中相同剂量的放射比在不存在所述药物组合物的情况下施用时更有效，较低剂量的放射与在不存在所述药物组合物的情况下施用时的较高剂量具有相同的效力，或它们的组合。
51.根据权利要求45所述的方法，其中在施用所述药物组合物之后施用一定剂量的放射。
52.根据权利要求52所述的方法，其中在施用所述药物组合物之后1至48小时、或1至24小时、或1至12小时、或1至6小时、或2至6小时或者1、2、3、4或5小时，施用所述剂量的放射。
53.根据权利要求53所述的方法，所述方法包括施用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多轮的所述药物组合物，随后是施用所述剂量的放射。
54.根据权利要求45所述的方法，其中所述放射是电离放射。
55.根据权利要求45所述的方法，其中所述癌症包含具有上调的NTSR1的细胞。
56.根据权利要求46所述的方法，其中所述纳米粒子包含靶向NTSR1的靶向剂。
57.根据权利要求57所述的方法，其中是化合物是
Figure FDA0003627378880000091
58.根据权利要求58所述的方法，其中所述纳米粒子是包含聚(丙交酯-共-乙交酯)-嵌段-聚(乙二醇)(PLGA-b-PEG)的聚合物纳米粒子。
59.根据权利要求59所述的方法，其中所述靶向剂是NTSmut。
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