JP2013129676A - 癌の画像化および処置 - Google Patents

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Abstract

【課題】癌の画像化および処置の提供。
【解決手段】ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドと検出可能な標識とを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルであり、当該リガンドは、125I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、当該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のNα−メチル誘導体である場合には、当該モチーフはB−Argである。当該化合物は、診断用画像化および/または治療の目的に有用である。
【選択図】図3

Description

本発明は、癌の画像化および治療に関する。特に、限定的ではないが、本発明は、ケモカイン受容体であるCXCR4を発現する細胞の画像化および治療の目的で、そのような細胞を放射性核種の標的にするのに適した組成物に関する。
腫瘍の転移の可能性および転移性の広がりを早期に評価するための方法は、治療法を予測および制御するために役立つ道具となるであろう。最近、ケモカイン受容体であるCXCR4が、転移における1つの重要な役割を担っているとされた(非特許文献1)。乳癌および前立腺癌等の多様な腫瘍において、CXCR4が、腫瘍細胞のホーミングの間に優勢な役割を担うことが見出されており、原発性腫瘍および転移の両方において発現することが示された。
ストロマ細胞由来因子1α(SDF−1α)は、CXCR4に対する内因性のリガンドである(非特許文献2)。CPCR4(FC131としても知られ、cyclo[D−Tyr−Arg−Arg−Nal−Gly]の配列を有する)(非特許文献3を参照)をはじめとする、CXCR4に対するペプチドに基づくアンタゴニストが記載されている。CXCR4は、HIV−1およびHIV−2に対する共受容体であり、これらのウイルスの細胞への侵入を可能にする。EP1541585は、組織学的研究のための放射性標識したSDF−1αを記載している。また、この文書は、いくつかの比較的かさ高い合成ペプチドのCXCR4のアンタゴニストも開示している。特許文献1は、ビオチンで標識されているCXCR4アンタゴニストを開示している。そのような化合物を検出するには、第2のストレプトアビジンを有するレポーター化合物の添加が必要である。特許文献1に例示されているアンタゴニストは、4位のCys残基と13位のCys残基との間のジスルフィド結合によって環化されている14個のアミノ酸のペプチドである。Arg−Argモチーフが1位および2位、すなわち、環状部分の外に存在する。
国際公開第04/087608号パンフレット
Muellerら、Nature(2001年)410巻50頁 Nagasawa T.ら、PNAS.(1994年)91巻2305頁 Fujii N.ら、Angew. Chem. Int. Ed、(2003年)42巻3251頁
現在まで、CXCR4に対するアンタゴニスト(ペプチドおよび非ペプチドの両方)を用いた研究は、本質的に、転移過程またはHIV感染の阻害剤としての潜在的使用に限られている。
したがって、本発明の第1の態様は、ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドと検出可能な標識とを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルを提供し、当該リガンドは、125I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、当該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のNα−メチル誘導体である場合には、当該モチーフはB−Argである。
特定の実施形態では、CXCR4に対するリガンドは、好ましくは合成である。リガンドが、CXCR4に、200nM以下、より好ましくは100nM以下、最も好ましくは50nM以下の親和性(IC50)で結合することが現在のところ好ましい。「IC50」という用語は、放射性標識参照ペプチドである125I−CPCR4のCXCR4発現細胞に対する結合を、最大結合の50%まで減少させるのに必要である試験化合物の濃度を指す。当業者であれば、所与の化合物のIC50を決定することが容易にできるであろうし、そのための方法を以下に記載する。本発明の化合物は、CXCR4受容体に、受容体を活性化することなく結合することができる(すなわち、アンタゴニスト性)。あるいは、本発明の化合物は、内因性のリガンドと受容体について競合するが、受容体をより低い程度で活性化することができる(すなわち、部分アゴニスト性)。さらに別には、本発明の化合物は、CXCR4受容体に結合し、その後のシグナル伝達をベースラインの非活性化のレベル未満に減少させることができる(すなわち、負の効力またはインバースアゴニスト性)。特定の好ましい実施形態では、本発明の化合物は、CXCR4受容体に、受容体を活性化することなく結合する。その他の好ましい実施形態では、本発明の化合物は、CXCR4における完全アゴニスト性を有するリガンドを含まない。
本明細書で使用する場合、「(Me)Xaa」という表現は、アミノ酸のNα−メチル誘導体を意味する。「Xaa(置換基)」という表現は、アミノ酸の側鎖が、表示されている置換基で誘導体化されていることを意味する。「Xaa/(Me)Xaa」という表現は、言及されているアミノ酸が、メチル化されていなくてもよいし、Nα−メチル基を有していてもよいことを意味する。本明細書で使用するアミノ酸の略語は、D鏡像異性体を表示する「D−Xaa」という表現を使用しない限り、それぞれのアミノ酸のL−鏡像異性体を指す。本明細書で使用する場合、「塩基性アミノ酸」という用語は、正常な生理的条件下で、水素イオンを受け取って、正電荷をもつようになることができる側鎖を有する、自然に存在するまたは合成の(好ましくは、自然に存在する)アミノ酸を意味する。したがって、塩基性アミノ酸として、リジン、アルギニン、シトルリン、オルニチン、ヒスチジン、Dap(2,3−ジアミノプロピオン酸)、およびDab(2,4−ジアミノ酪酸)が挙げられる。好ましい塩基性アミノ酸は、リジン、アルギニン、シトルリン、オルニチン、およびヒスチジンであり、より好ましいアミノ酸は、アルギニンおよびオルニチンである。
本発明の化合物は、in vivoにおいてCXCR4ケモカイン受容体を標的にする、効率的なプローブを提供することができる。当該化合物は、高い親和性および特異性で、それらの結合部位に結合して、(多様な方法による)即時の画像化、したがって、CXCR4陽性腫瘍(および何らかのそれに伴う転移)のin vivoにおける明確な描写を可能にする。この新しいクラスのプローブ/トレーサーは、腫瘍の転移の可能性の調査、ならびに転移過程の早期の画像化および潜在的には放射性核種による治療法のために極めて役立つ道具を提供することができる。
検出可能な標識は、好ましくは、蛍光性部分、磁性もしくは常磁性の部分、または放射性核種から選択される。多くの適用例では、放射性核種が好ましい。標識は、さらなる試薬の添加なしに、標識自体からの検出可能な電磁放射線もしくはその他の放射線の出力によって、またはその磁性もしくは常磁性の特性の結果として検出することができる。リガンドと検出可能な標識とを、共有結合によって相互に結合させることができる。
環状オリゴペプチド部分は、好ましくは20個以下のアミノ酸残基、より好ましくは9個以下の残基を含む。好ましい実施形態では、環状オリゴペプチドは、ペンタペプチドである。環状オリゴペプチドは、好ましくは、ペプチド結合を介して環化されており、ペプチド結合は、そのN末端とC末端との間に存在することができ、または環状オリゴペプチドは、2個のシステイン残基が存在する場合には、それらの間のジスルフィド結合を介して環化されていてもよい。化合物は、環状オリゴペプチド部分および検出可能な標識に加えて、その他の部分を含むことができる。したがって、追加のペプチド配列、あるいは化合物の薬物動態学的および/または生理化学的な特性を変化させることができる基(例えば、糖またはポリエチレングリコール鎖等の親水性の基)を結合させることができる。リガンドは、環状オリゴペプチド部分に、追加の成分を含むことができる。あるいは、リガンドは、環状オリゴペプチド部分からなることができる。
特定の好ましい実施形態では、環状オリゴペプチド部分は、配列:
Figure 2013129676
を有し、
式中、
Bは、上記で規定され;
Zは、側鎖中に芳香族基を含有するアミノ酸であり;
nは、1または0であり、ただし、環状部分配列中の先行する4個のアミノ酸が、D−Tyr/(Me)D−Tyr−Arg−Arg−Nalであり、Nalが、L−3−(2−ナフチル)アラニンである場合にのみ、nは1であり;かつ
Xは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap、Dap(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)、Dab、Dab(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノ酪酸)、Dab(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノ酪酸)、およびDap(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノプロピオン酸)から選択される。
Zは、Nal、Dap(FB)、AMS(FB)(アミノオキシセリン(O−アミノセリン)と4−フルオロベンズアルデヒドとのオキシム)、およびBが(Me)Argである場合の(Me)Nalから選択される。Zは、好ましくはNalである。
Xは、好ましくは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap(ジアミノプロピオン酸)、およびDap(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)から選択される。Xは、好ましくは、GlyまたはDap(FP)である。
Bは、好ましくは、塩基性アミノ酸である。塩基性アミノ酸は、好ましくは、Arg、Orn、D−Orn、CitおよびHis、またはそれらのN−置換誘導体から選択される。最も好ましくは、Bは、ArgまたはOrnである。オルニチン残基は、誘導体化するのが比較的容易である、アミノ含有側鎖の利点を与える。特定の実施形態では、Bは、Me基でNα−置換することができる。好ましくは、環状オリゴペプチド部分中の1個の残基のみが、Me基でNα−置換されている。
Bが、OrnまたはD−Ornである場合には、フルオロベンゾイル(FB)スペーサー部分、フルオロプロピオニル(FP)スペーサー部分、アセチル(Ac)スペーサー部分、アミド(Am)(すなわち、尿素型の部分を形成するため)スペーサー部分、メチル(Me)スペーサー部分、1−ナフチルメチル(N1)スペーサー部分、2−ナフチルメチル(N2)スペーサー部分、ベンジル(Bz)スペーサー部分およびアシルスペーサー部分から選択することができる、1個または2個の基で、Nδにおいて、オルニチン残基を置換することができる。好ましくは、アシルスペーサー部分は、1〜14個の炭素の鎖を含有し、所望によりヘテロ原子によって中断され、好ましくはオルニチンのNδより遠位の末端に求核性の官能基を有するアシル基である。求核性の官能基は、例えば、アミノ基またはヒドロキシル基であることができる。この基によって、さらなる部分を、スペーサーの末端に付加することが可能となり、スペーサーの目的は、何らかの追加の基が環状オリゴペプチドのCXCR4結合能に及ぼす効果を最小化することである。アシルスペーサー部分は、アミノヘキサノイル(Ahx)、トリエチレングリコールアミノアシル(TGAS、すなわち、−COCH(OCHCHNH)、(Ahx)、(Ahx)、(TGAS)、および(TGAS)から選択することができる。これらのスペーサーの多量体が存在する場合には、繰り帰し単位は、アミド結合によって結合している。現在のところ、好ましいスペーサー基は、Ahx、TGAS、(Ahx)、(TGAS)、および(TGAS)である。また、Bが、Lys、DapまたはDabである場合には、アシルスペーサー部分をはじめとする、オルニチンに関して記載した置換基も利用することができる。そのような場合には、スペーサー部分は、好ましくは、オリゴペプチドにスペーサー部分が結合している点より遠位の末端に求核性の官能基を有する(すなわち、BがLysの場合のNε)。
特定の実施形態では、Bは、NαにおいてMe基で置換された、OrnまたはD−Orn,好ましくはD−Ornである。BがOrnである場合には、Bは、Nδにおいて、FB、FP、Ac、Am、N1、N2、MeおよびN1、MeおよびN2、Bz、BzおよびFB、BzおよびFP、MeおよびFB、MeおよびFP、またはMeで置換することができる。
さらにその他の実施形態では、Bは、Nδにおいて、FB、FP、MeおよびFB、またはMeおよびFP、ならびに所望によりNαにおいてMe基で置換された、OrnまたはD−Orn,好ましくはD−Ornである。この場合の好ましい置換基は、所望によりNαのMe基での置換と併せた、FB、ならびにMeおよびFBである。
環状オリゴペプチド部分は、配列:
Figure 2013129676
を有することができ、式中、B、ZおよびXは、上記に列挙した選択肢から選択され、ただし、当該配列中の1個の残基のみが、Nα−メチル化可能である。好ましくは、そのような実施形態では、BはArgである。あるいは、環状オリゴペプチド部分は、配列:
Figure 2013129676
を有することができ、式中、ZおよびXは、上記に列挙した選択肢から選択され、Bは、Arg、(Me)Arg、Orn、Cit、Orn(FB)、Orn(FP)、Orn(Ac)、Orn(Am)、Orn(N1)、Orn(N2)、Orn(Me,N1)、Orn(Me、N2)、Orn(Me)、Orn(Bz)、Orn(Bz,FB)、Orn(Ahx)、Orn(Ahx)、Orn(Ahx)、Orn(TGAS)、Orn(TGAS)、Orn(TGAS)、Orn(Me,FB)、D−Orn(FB)、(Me)D−Orn(FB)、(Me)D−Orn(Me,FB)、His、およびPheから選択され、ただし、当該配列中の1個の残基のみが、Nα−メチル化可能である。そのような実施形態では、第1残基は、好ましくはD−Tyrである。また、そのような実施形態では、Zは、好ましくはNalである。また、そのような実施形態では、Xは、好ましくはGlyである。また、そのような実施形態では、第3残基は、好ましくはArgである。
特異的な好ましい実施形態では、環状オリゴペプチド部分は、
Figure 2013129676
から選択された配列を有する。
より好ましい環状オリゴペプチド部分として、以下の配列を有するものが挙げられる。
Figure 2013129676
特に好ましい環状オリゴペプチド部分として、
Figure 2013129676
から選択された配列を有するものが挙げられる。
好ましい実施形態では、標識は、放射性標識である。標識は、共有結合によってリガンドに直接結合させることもできれば、(例えば、金属放射性標識の場合には)共有結合によってリガンドに結合している錯体形成剤によって結合させることもできる。上記したように、スペーサー基を使用する場合には、錯体形成剤は、スペーサーより遠位の末端において求核基を介して結合させることができる。リガンドと標識との間の間接的な結合を促進するその他の中間の基は、当業者には明らかであろう。
環状ペンタペプチド
Figure 2013129676
(CPCR4またはFC131としても知られる)は、高い親和性でCXCR4に結合する。また、これは、例えば、チロシン残基に結合しているヨウ素放射性核種を使用することによって、放射性標識することが比較的容易でもある。予備的な動物研究は、CXCR4+腫瘍中における放射性標識CPCR4の蓄積量の増加が、対照腫瘍と比較して約10倍であることを示した。CPCR4の薬物動態学的特性およびその他の特性を、アミノ酸残基の改変によって変化させることができる。特に、Arg残基のN−メチル化、Argの別のカチオン性アミノ酸(例えば、オルニチン)による置換、NalとGlyとの間へArgを挿入し、得られたヘキサペプチド中のTyrをN−メチル化することは、いずれも、受容体に対する有用な親和性を維持する、改変CXCR4アンタゴニストをもたらす。
好ましくは、化合物は、その構造の一部として、抗体およびその断片を含まない。
本発明の特定の化合物の場合、放射性標識は、18F、123I、124Iおよび125Iから選択することができる。化合物を、in vivoにおいて単一光子放射型コンピュータ断層撮影法(SPECT)研究のために使用しようとする場合には、123Iが、特に有用である。化合物を、in vitroまたはex vivoで使用する場合には、125Iが、好ましい場合がある。ポジトロン放出断層撮影法(PET)による画像化を使用するin vivoでの研究には、18Fおよび124Iが、特に有用である。
本発明の化合物が、1個以上のDap(FB)基、Dap(FP)基、Dab(FB)基、Dab(FP)基、FB基またはFP基を含有する場合、フッ素置換基は18Fであってよい。これは、そのような化合物を放射性標識するための好都合な手段を提示する。この型の好ましい化合物の場合、OrnまたはD−OrnのNδにおけるFB置換基またはFP置換基上に、18Fが存在する。
あるいは、放射性標識は、211At、225Ac、211Biおよび212Biから選択することができる。これらの放射性核種は、いずれも、本発明の化合物を標的放射線療法のために使用することを可能にする、比較的低飛程のα放射体である。低飛程の放射体は、転移に対して、より安全な放射線療法的なアプローチを提供する。本発明の化合物を使用する原発性腫瘍の放射線療法のためには、より長飛程の放出を有する放射性核種を使用することが好ましい場合があり、したがって、この場合には、放射性標識は、低飛程およびより高飛程のβ放射体、例えば、177Luまたは90Y、188Reおよび131Iのそれぞれから選択することができる。
一般に、本発明による使用に有用な診断用アイソトープ(PETおよびSPECTに基づいた検出および画像化に用いる)として、18F、47Sc、51Cr、52Fe、52mMn、56Ni、57Ni、62Cu、64Cu、67Ga、68Ga、72As、75Br、76Br、77Br、82Br、89Zr、94mTc、97Ru、99mTc、111In、123I、124I、131I、191Pt、197Hg、201Tl、203Pb、110mIn、120Iが挙げられる。
一般に、本発明による使用に有用な治療用アイソトープとして、32P、67Cu、77As、90Y、99Mo、103Ru、105Rh、109Pd、111Ag、114mIn、117mSn、121Sn、127Te、131I、140La、140Nd、142Pr、143Pr、149Tb、149Pm、151Pm、153Sm、159Gd、161Tb、166Ho、166Dy、169Er、169Yb、172Tm、175Yb、177Lu、186Re、188Re、198Au、199Au、211At、211Bi、212Bi、213Bi、225Acが挙げられる。
本発明の特定の化合物の場合、放射性標識は、有機錯体形成剤(organic complexation agent)と放射性核種との間の錯体によってリガンドに結合させ、錯体は、リガンドのCXCR4受容体における結合特性を損なうことがない様式で、リガンドに結合させる。そのような実施形態では、錯体形成剤は、好ましくは、リガンドに共有結合によって結合させ、一方、放射性標識は、錯体形成剤に、共有結合または非共有結合によって結合させることができる。
錯体形成剤を使用すると、本発明の化合物に結合させることができる放射性核種の範囲が広がる。好ましい錯体形成剤として、DOTA(1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−N,N’,N’,N”−四酢酸)およびその誘導体、TETA(1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン−1,4,8,11−四酢酸)、DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)、ならびにHYNIC(ヒドラジノニコチンアミド)が挙げられる。錯体形成剤は、本発明の環状オリゴペプチドのアミノ酸の適切な側鎖に、または本発明の環状オリゴペプチドのアミノ酸の適切な側鎖に結合しているリンカー基に、すなわち、当該化合物のCXCR4結合特性の混乱を最小化するように結合させることができる。あるいは、上記したように、介在するスペーサー基も利用することができる。
また、本発明の化合物を、1個以上の親水性部分(例えば、炭水化物またはポリエチレングリコール鎖)を付加させることによって改変することも可能である。そのような改変を使用して、in vivoでの当該化合物の薬物動態を改良することができる。例えば、本発明の炭水化物改変ペプチドに基づく化合物は、肝臓の取込みの低下を示すことが期待され、したがって、投与後に、親油性ペプチドと比較した場合、血中クリアランスの若干の遅れ、および腎臓の排泄の圧倒的な遅れを示すはずである。その結果、投与後しばらくしてから得ることができ、CXCR4陽性組織とCXCR4陰性組織との間のコントラストが高まると予想される画像が得られる。
本発明の第2の態様によって、細胞障害性部分とケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドとを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルが提供され、当該リガンドは、125I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、当該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のNα−メチル誘導体である場合には、当該モチーフはB−Argである。
また、本発明の第1の態様の化合物の所望によるおよび好ましい特徴は、この第2の態様の化合物においても、必要に応じて、好ましいと理解されたい。特に、細胞障害性部分は、リガンドに直接結合させることもできれば、スペーサー基を介して結合させることもできる。転移の可能性を有する腫瘍およびそれらに伴う転移の標的化学療法に、そのような組織によるCXCR4の比較的高い発現の結果として、本発明のこの態様の化合物を使用することができる。好ましい細胞障害性部分は、関係している腫瘍の化学療法に一般的に使用される細胞障害性化合物のうちのいずれかから選択することができる。
本発明の第3の態様によって、ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルが提供され、当該リガンドは、125I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、当該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のNα−メチル誘導体である場合には、当該モチーフはB−Argであり、ただし、環状オリゴペプチド部分は、配列
Figure 2013129676
も、配列
Figure 2013129676
も有しない。
本発明の第3の態様の化合物は、診断法および画像化における使用のために標識するのに有用である。また、これらの化合物は、CXCR4陽性腫瘍の標的化学療法のために、細胞障害性部分を結合させることもできる。さらにまた、これらの化合物は、CXCR4受容体においてアンタゴニスト性であることができることから、それら単独でも化学療法のために使用することができる。また、本発明の第1の態様の化合物の所望によるおよび好ましい特徴は、この第3の態様の化合物においても、必要に応じて、好ましいと理解されたい。
本発明の第4の態様によって、ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルが提供され、当該リガンドは、配列:
Figure 2013129676
を有する環状オリゴペプチド部分を含み、
式中、
Bは、上記で規定され;
Zは、側鎖中に芳香族基を含有するアミノ酸であり;
nは、1または0であり;かつ
Xは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap、Dap(FP)、Dab、Dab(FP)、Dab(FB)、およびDap(FB)から選択され、当該化合物は、所望により、検出可能な標識を含み、ただし、当該化合物が検出可能な標識を含まない場合には、環状オリゴペプチド部分は、配列
Figure 2013129676
も、配列
Figure 2013129676
も有しない。
この第4の態様では、Zは、Nal、Dap(FB)、AMS(FB)、および(Me)Nalから選択することができる。Zは、好ましくはNalである。好ましくは、環状部分配列中の先行する4個のアミノ酸が、D−Tyr/(Me)D−Tyr−Arg−Arg−Nalである場合にのみ、nは1である。好ましくは、Bが、Me(Arg)である場合にのみ、Zは、Me(Nal)である。また、本発明の第1、第2および第3の態様のその他の好ましいおよび所望による特徴も、この第4の態様に、必要に応じて、適用可能である。特に、Bが、OrnまたはD−Ornである場合には、フルオロベンゾイル(FB)スペーサー部分、フルオロプロピオニル(FP)スペーサー部分、アセチル(Ac)スペーサー部分、パルミトイル(Palm:例えば、ペプチド
Figure 2013129676
を形成するため)スペーサー部分、アミド(Am)(すなわち、尿素型の部分を形成するため)スペーサー部分、メチル(Me)スペーサー部分、1−ナフチルメチル(N1)スペーサー部分、2−ナフチルメチル(N2)スペーサー部分、ベンジル(Bz)スペーサー部分およびアシルスペーサー部分から選択することができる、1個または2個の基で、Nδにおいて、オルニチン残基を置換することができる。好ましくは、アシルスペーサー部分は、1〜16個の炭素、より好ましくは1〜14個の炭素の鎖を含有し、所望によりヘテロ原子によって中断され、および好ましくはオルニチンのNδより遠位の末端に求核性の官能基を有するアシル基である。求核性の官能基は、例えば、アミノ基またはヒドロキシル基であることができる。この基によって、さらなる部分を、スペーサーの末端に付加することが可能になり、スペーサーの目的は、何らかの追加の基が環状オリゴペプチドのCXCR4結合能に及ぼす効果を最小化することである。アシルスペーサー部分は、アミノヘキサノイル(Ahx)、トリエチレングリコールアミノアシル(TGAS、すなわち、−COCH(OCHCHNH)、(Ahx)、(Ahx)、(TGAS)、および(TGAS)から選択することができる。これらのスペーサーの多量体が存在する場合には、繰り帰し単位は、アミド結合によって結合している。現在のところ、好ましいスペーサー基は、Ahx、TGAS、(Ahx)、(TGAS)、および(TGAS)である。また、Bが、Lys、DapまたはDabである場合には、アシルスペーサー部分をはじめとする、オルニチンに関して記載した置換基も利用することができる。そのような場合には、スペーサー部分は、好ましくは、オリゴペプチドにスペーサー部分が結合している点より遠位の末端に求核性の官能基を有する(すなわち、BがLysの場合のNε)。
本発明の第5の態様によって、1種または複数の薬学的に許容される賦形剤と一緒になって、上記の第1、第2、第3または第4の態様において記載した本発明の化合物を含む薬学的組成物が提供される。好ましくは、当該組成物は、注射に適している。
本発明の薬学的組成物は、本発明の化合物のうちのいずれか、またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルを、いずれかの薬学的に許容される担体、アジュバントまたはビヒクルと共に含む。本発明の薬学的組成物中に使用することができる薬学的に許容される担体、アジュバントおよびビヒクルとして、意図する剤型および投与経路によって異なるが、イオン交換体、アルミナ、ステアリン酸アルミニウム、レシチン、ヒト血清アルブミン等の血清タンパク質、リン酸等の緩衝物質、グリセリン、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、飽和植物脂肪酸の部分グリセリド混合物、水、硫酸プロタミン、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素カリウム、塩化ナトリウム、亜鉛塩、コロイド状シリカ、三ケイ酸マグネシウム等の塩または電解質、ポリビニルピロリドン、セルロース系物質、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸、ワックス、ポリエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロック重合体、ポリエチレングリコール、および羊毛脂が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の薬学的組成物は、経口的に、非経口的に、吸入スプレーによって、直腸から、経鼻的に、頬側から、膣内から、または埋込み型リザーバーを介して投与することができる。上記で言及したように、非経口投与が好ましい。本発明の薬学的組成物は、いずれかの従来の無毒性で薬学的に許容される担体、アジュバントまたはビヒクルを含有することができる。本明細書で使用する場合、非経口的なという用語は、皮下、皮内、静脈内、筋肉内、関節内、滑液嚢内、胸骨内、くも膜下腔内、病巣内および頭蓋内への注射または注入の技法を含む。大部分の適用例として、静脈内注射または病巣内(例えば、腫瘍内)注射が予想される。
薬学的組成物は、無菌の注射用製剤の形態、例えば、無菌の注射用の水性または油性の懸濁液であることができる。この懸濁液は、当技術分野で既知の技法に従って、適切な分散剤または湿潤剤(例えば、Tween 80等)および懸濁化剤を使用して製剤化することができる。また、無菌の注射用製剤は、無毒性の非経口投与に許容される希釈剤または溶媒中の無菌の注射用の溶液または懸濁液、例えば、1,3−ブタンジオール中の溶液であることができる。利用することができる許容されるビヒクルおよび溶媒として、マンニトール溶液、水、リンゲル液、および等張塩化ナトリウム溶液がある。さらに、無菌の固定油が、溶媒または懸濁媒体として、従来から利用されている。この目的には、合成のモノグリセリドまたはジグリセリドをはじめとする、いずれかの無刺激性の固定油を利用することができる。オレイン酸およびそのグリセリド誘導体等の脂肪酸は、注射剤の調製に有用であり、自然の薬学的に許容される油、例えば、オリーブ油またはヒマシ油等、特に、それらのポリオキシエチル化されたものも、注射剤の調製に有用である。
また、これらの油性の溶液または懸濁液は、Ph.Helvまたは類似のアルコール等、長鎖アルコールの希釈剤または分散剤を含有することもできる。
本発明の薬学的組成物は、これらに限定されないが、カプセル剤、錠剤、ならびに水性の懸濁剤および液剤をはじめとする、いずれかの経口的に許容される投与剤型で経口投与することができる。経口投与錠剤の場合、通例使用する担体として、ラクトースおよびコーンスターチが挙げられる。また、通常、ステアリン酸等の滑沢剤も添加する。カプセル剤の形態での経口投与のためには、有用な希釈剤として、ラクトースおよび乾燥コーンスターチが挙げられる。水性の懸濁剤を経口投与する場合には、活性成分を、乳化剤および懸濁剤と組み合わせる。所望であれば、特定の甘味剤および/または矯味剤および/または着色剤を添加することができる。
また、本発明の薬学的組成物は、直腸投与のために坐剤の形態で投与することもできる。これらの組成物は、室温では固体であるが直腸温度では液体となり、したがって、直腸内で融けて活性成分を放出する、適切な非刺激性の賦形剤と、本発明の化合物を混合することによって調製することができる。そのような材料として、これらに限定されないが、カカオバター、蜜ろう、およびポリエチレングリコールが挙げられる。
本発明の薬学的組成物は、鼻からのエアロゾルまたは吸入によって投与することができる。そのような組成物は、製剤の技術分野で周知の技法に従って調製し、ベンジルアルコールもしくはその他の適切な保存剤、生物学的利用率を増強するための吸収促進剤、フッ化炭素、および/または当技術分野で既知の可溶化剤もしくは分散剤を利用して、食塩水中の溶液として調製することができる。
さらなる態様では、本発明は、上記の本発明の第1の態様による化合物の合成方法を提供し、当該方法は、検出可能な標識または有機錯体形成剤と標識との間の錯体がリガンドに結合するような条件下で、リガンドを検出可能な標識の供給源で処理する工程を含む。
さらに別の態様では、本発明は、上記の第2の態様による化合物の合成方法を提供し、当該方法は、細胞障害性部分がリガンドに直接的または間接的に結合するような条件下で、リガンドを細胞障害性部分の供給源で処理する工程を含む。
また、本発明は、治療法または診断において使用するために、上記の発明による化合物も提供する。
また、関連する態様では、本発明は、新生物性状態の治療のための医薬品の調製における、上記の発明による化合物の使用も提供する。
CXCR4受容体を有する組織を、適切な放射性核種または細胞障害性成分の標的にすることによって、転移の可能性を有する新生物の比較的選択性の化学療法を提供することが可能になるはずである。また、そのような腫瘍から生じた何らかの転移または循環する腫瘍細胞も、対象の放射性核種または細胞障害性成分の標的になるはずである。
さらなる態様では、本発明は、新生物性状態の診断用画像化のための医薬品の調製における、本発明の第1の態様に関して上記した化合物の使用を提供する。本発明のこの態様の好ましい実施形態では、新生物は、転移の可能性を有するかまたは有することが疑われる。特定の実施形態では、新生物性状態は、乳癌または前立腺癌であることができる。
上記で言及したように、本発明の第1の態様の化合物は、CXCR4受容体を有する、したがって、転移の可能性を有する細胞の選択的な検出および画像化のための、極めて有用な道具を提供する。化合物は、日常的な方法(例えば、i.v.注射)によって投与することができ、患者の画像を、しばらくしてから撮影することができ、この時期までには、CXCR4の比較的高い発現を有するいずれかの組織が、本発明の検出可能な化合物の相対的な濃度を示すであろう。
また、関連する態様では、本発明は、新生物組織の画像化の方法も提供し、当該方法は、新生物を有する(または有することが疑われる)対象に、本発明の第1の態様による化合物を投与する工程と、化合物がin vivoにおいて分布した後に当該化合物を検出する工程とを含む。
当該の画像化の方法は、好ましくは、検出工程に続く、分布した化合物を検出した画像を生成するさらなる工程を含む。検出工程は、特に、標識が放射性核種である場合には、PETまたは単一光子放射型コンピュータ断層撮影法(SPECT)を使用して行うことができる。磁性または常磁性の標識を利用する場合には、磁気共鳴画像法が好ましい。
さらに別の態様によって、本発明は、新生物細胞の転移の可能性を決定する方法を提供し、当該方法は、本発明の第1の態様による化合物または上記の組成物に、当該細胞を暴露させて、当該化合物を当該細胞の表面上のCXCR4受容体に結合させる工程と、未結合の化合物を当該細胞の近傍から除去する工程と、当該細胞に結合した化合物の存在および/または量を決定する工程とを含む。
当該の細胞の転移の可能性を決定する方法は、in vivoまたはin vitro(すなわち、患者から取り出した細胞または組織の検体を使用する)において実施することができる。
当該の細胞の転移の可能性を決定する方法を、本発明の第1の態様による化合物を使用して実施する場合、画像化あるいは結合した化合物の存在および/または量の決定は、特に、標識が放射性核種である場合には、PETまたは単一光子放射型コンピュータ断層撮影法(SPECT)を使用して行うことができる。磁性または常磁性の標識を利用する場合には、磁気共鳴画像法が好ましい。
本発明の化合物において使用するためのその他の検出可能な標識として、蛍光化合物(例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP)、ローダミン)が挙げられる。
本発明は、その上、さらに別の態様では、対象における新生物性状態の治療方法を提供し、当該新生物は、転移の可能性を有するかまたは有することが疑われ、当該方法は、本発明による化合物または上記の組成物を対象に投与する工程を含む。特定の実施形態では、新生物性状態は、乳癌または前立腺癌であることができる。
これ以降、本発明を、実施例のみを介してかつ添付の図面を参照してより詳細に記載する。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドと検出可能な標識とを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルであって、該リガンドは、 125 I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、該CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のN α −メチル誘導体である場合には、該モチーフはB−Argである、化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステル。
(項目2)
前記環状オリゴペプチド部分が、配列:
Figure 2013129676

を有し、
式中、
Bは、項目1において規定され;
Zは、側鎖中に芳香族基を含有するアミノ酸であり;
nは、1または0であり、ただし、該環状部分配列中の先行する4個のアミノ酸が、D−Tyr/(Me)D−Tyr−Arg−Arg−Nalであり、Nalは、L−3−(2−ナフチル)アラニンである場合にのみ、nは1であり;かつ
Xは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap(ジアミノプロピオン酸)、Dap(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)、Dab(ジアミノ酪酸)、Dab(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノ酪酸)、Dab(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノ酪酸)、およびDap(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノプロピオン酸)から選択される、項目1に記載の化合物。
(項目3)
Zが、Nal、Dap(FB)、またはAMS(FB)(アミノオキシセリンと4−フルオロベンズアルデヒドとのオキシム)から選択される、項目2に記載の化合物。
(項目4)
Bが、Arg、Orn、D−Orn、CitおよびHis、またはそれらのN−置換誘導体から選択される、項目1から3のいずれかに記載の化合物。
(項目5)
Bが、Me基でN α −置換されている、項目1から4のいずれかに記載の化合物。
(項目6)
Bが、OrnまたはD−Ornであり、前記オルニチン残基は、N δ において、フルオロベンゾイル(FB)スペーサー部分、フルオロプロピオニル(FP)スペーサー部分、アセチル(Ac)スペーサー部分、アミド(Am)スペーサー部分、Meスペーサー部分、1−ナフチルメチル(N1)スペーサー部分、2−ナフチルメチル(N2)スペーサー部分、ベンジル(Bz)スペーサー部分、およびアシルスペーサー部分から選択された、1個または2個の基で置換されており、該アシルスペーサー部分は、1〜14個の炭素の鎖を含有し、所望によりヘテロ原子によって中断され、該オルニチンのN δ より遠位の末端に求核性の官能基を有するアシル基である、項目2から5のいずれかに記載の化合物。
(項目7)
前記アシルスペーサー部分が、アミノヘキサノイル(Ahx)、トリエチレングリコールアミノアシル(TGAS)、(Ahx) 、(Ahx) 、(TGAS) 、および(TGAS) から選択される、項目6に記載の化合物。
(項目8)
Bが、N α においてMe基で置換されたD−Ornである、項目6に記載の化合物。
(項目9)
Bが、N δ において、FB、FP、Ac、Am、N1、N2、MeおよびN1、MeおよびN2、Bz、BzおよびFB、BzおよびFP、MeおよびFB、MeおよびFP、またはMeで置換されたOrnである、項目6に記載の化合物。
(項目10)
Bが、N δ において、FB、FP、MeおよびFB、またはMeおよびFPで置換され、かつ所望によりN α においてMe基で置換されたD−Ornである、項目6に記載の化合物。
(項目11)
前記環状オリゴペプチド部分が、配列:
Figure 2013129676

を有し、
式中、B、ZおよびXは、項目2で規定され、ただし、該配列中の1個の残基のみが、N α −メチル化され得る、項目1から5のいずれかに記載の化合物。
(項目12)
BがArgである、項目11に記載の化合物。
(項目13)
前記環状オリゴペプチド部分が、配列:
Figure 2013129676

を有し、
式中、ZおよびXは、項目2で規定され、Bは、Arg、(Me)Arg、Orn、Cit、Orn(FB)、Orn(FP)、Orn(Ac)、Orn(Am)、Orn(N1)、Orn(N2)、Orn(Me,N1)、Orn(Me、N2)、Orn(Me)、Orn(Bz)、Orn(Bz,FB)、Orn(Ahx)、Orn(Ahx )、Orn(Ahx )、Orn(TGAS)、Orn(TGAS )、Orn(TGAS )、Orn(Me,FB)、D−Orn(FB)、(Me)D−Orn(FB)、(Me)D−Orn(Me,FB)、His、およびPheから選択され、ただし、該配列中の1個の残基のみが、N α −メチル化され得る、項目1から4のいずれかに記載の化合物。
(項目14)
前記第1残基がD−Tyrである、項目13に記載の化合物。
(項目15)
前記第3残基がArgである、項目13または14に記載の化合物。
(項目16)
ZがNalである、項目11から14のいずれかに記載の化合物。
(項目17)
XがGlyである、項目11から15のいずれかに記載の化合物。
(項目18)
前記環状オリゴペプチド部分が、
Figure 2013129676

から選択された配列を有する、項目1から4のいずれかに記載の化合物。
(項目19)
前記環状オリゴペプチド部分が、
Figure 2013129676

から選択された配列を有する、項目18に記載の化合物。
(項目20)
前記環状オリゴペプチド部分が、
Figure 2013129676

から選択された配列を有する、項目19に記載の化合物。
(項目21)
前記リガンドが、前記環状オリゴペプチド部分からなる、項目1〜20のいずれかに記載の化合物。
(項目22)
前記標識が、放射性標識である、項目1〜21のいずれかに記載の化合物。
(項目23)
前記化合物が、1個以上のDap(FB)基、Dap(FP)基、FB基またはFP基を含有し、かつ該フッ素置換基のうちの1個が 18 Fである、項目22に記載の化合物。
(項目24)
前記 18 Fが、OrnまたはD−OrnのN δ におけるFB置換基またはFP置換基上に存在する、項目23に記載の化合物。
(項目25)
18F 47 Sc、 51 Cr、 52 Fe、 52m Mn、 56 Ni、 57 Ni、 62 Cu、 64 Cu、 67 Ga、 68 Ga、 72 As、 75 Br、 76 Br、 77 Br、 82 Br、 89 Zr、 94m Tc、 97 Ru、 99m Tc、 111 In、 123 I、 124 I、 125 I、 131 I、 191 Pt、 197 Hg、 201 Tl、 203 Pb、 110m In、 120 Iから選択された放射性標識を有する、項目22に記載の化合物。
(項目26)
有機錯体形成剤と放射性核種との間の錯体によって、前記リガンドに結合している放射性標識を有し、該錯体は、該リガンドの前記CXCR4受容体に対する結合特性を損なうことがない様式で、該リガンドに結合している、項目22に記載の化合物。
(項目27)
前記錯体形成剤が、前記リガンドに、スペーサー基によって結合している、項目26に記載の化合物。
(項目28)
前記放射性標識が、 32 P、 67 Cu、 77 As、 90 Y、 99 Mo、 103 Ru、 105 Rh、 109 Pd、 111 Ag、 114m In、 117m Sn、 121 Sn、 127 Te、 131 I、 140 La、 140 Nd、 142 Pr、 143 Pr、 149 Tb、 149 Pm、 151 Pm、 153 Sm、 159 Gd、 161 Tb、 166 Ho、 166 Dy、 169 Er、 169 Yb、 172 Tm、 175 Yb、 177 Lu、 186 Re、 188 Re、 198 Au、 199 Au、 211 At、 211 Bi、 212 Bi、 213 Bi、 225 Acから選択される、項目22に記載の化合物。
(項目29)
前記放射性標識が、 90 Y、 188 Reおよび 131 Iから選択される、項目22に記載の化合物。
(項目30)
細胞障害性部分とケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドとを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルであって、該リガンドは、 125 I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、該CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のN α −メチル誘導体である場合には、該モチーフはB−Argである、化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステル。
(項目31)
前記環状オリゴペプチド部分が、配列:
Figure 2013129676

を有し、
式中、
Bは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のN α −メチル誘導体、またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルである場合には、前記モチーフはB−Argであり;
Zは、側鎖中に芳香族基を含有するアミノ酸であり;
nは、1または0であり、ただし、該環状部分配列中の先行する4個のアミノ酸が、D−Tyr/(Me)D−Tyr−Arg−Arg−Nalである場合にのみ、nは1であり;かつ
Xは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap(ジアミノプロピオン酸)、Dap(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)、Dab(ジアミノ酪酸)、Dab(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノ酪酸)、Dab(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノ酪酸)、およびDap(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノプロピオン酸)から選択される、項目30に記載の化合物。
(項目32)
Zが、Nal(L−3−(2−ナフチル)アラニン)、Dap(FB)、またはAMS(FB)から選択される、項目31に記載の化合物。
(項目33)
ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルであって、該リガンドは、 125 I−CPCR4の存在下でIC50として測定した場合、該CXCR4受容体に対して250nM以下の結合親和性を有し、該リガンドは、その環状部分内にモチーフB−ArgまたはモチーフB−(Me)Argを有する環状オリゴペプチド部分を含み、かつBは、塩基性アミノ酸、その誘導体、またはフェニルアラニンであり、ただし、Bが塩基性アミノ酸のN α −メチル誘導体である場合には、該モチーフはB−Argであり、ただし、該オリゴペプチド部分は、配列
Figure 2013129676

も、配列
Figure 2013129676

も有さない、化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステル。
(項目34)
前記リガンドが、配列:
Figure 2013129676

を有する環状オリゴペプチド部分を含み、
式中、
Bは、項目33で規定され;
Zは、側鎖中に芳香族基を含有するアミノ酸であり;
nは、1または0であり、ただし、該環状部分配列中の先行する4個のアミノ酸が、D−Tyr/(Me)D−Tyr−Arg−Arg−Nalである場合にのみ、nは1であり;かつ
Xは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap(ジアミノプロピオン酸)、Dap(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)、Dab(ジアミノ酪酸)、Dab(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノ酪酸)、Dab(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノ酪酸)、およびDap(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノプロピオン酸)から選択される、項目33に記載の化合物。
(項目35)
Zが、Nal(L−3−(2−ナフチル)アラニン)、Dap(FB)、またはAMS(FB)から選択される、項目34に記載の化合物。
(項目36)
1個以上の親水性部分を結合させることによって改変されている、項目1から35のいずれかに記載の化合物。
(項目37)
1種または複数の薬学的に許容される賦形剤と一緒に、項目1から36のいずれかに記載の化合物を含む薬学的組成物。
(項目38)
注射に適した、項目37に記載の組成物。
(項目39)
項目1に記載の化合物を合成する方法であって、放射性核種または有機錯体形成剤と該放射性核種との間の錯体がリガンドに結合するような条件下で、該リガンドを、該放射性核種の供給源で処理する工程を含む、方法。
(項目40)
治療または診断における使用のための、項目1から36のいずれかに記載の化合物。
(項目41)
新生物性状態の治療のための医薬品の調製における、項目1から36のいずれかに記載の化合物の使用。
(項目42)
新生物性状態の診断用画像化のための医薬品の調製における、項目1から29のいずれかに記載の化合物の使用。
(項目43)
前記新生物が、転移の可能性を有するかまたは有することが疑われる、項目41または42に記載の使用。
(項目44)
前記新生物性状態が、乳癌または前立腺癌である、項目41から43のいずれかに記載の使用。
(項目45)
新生物の組織を画像化する方法であって、新生物を有するかまたは有することが疑われる対象に、項目1から29のいずれかに記載の化合物を投与する工程と、in vivoにおいて該化合物が分布した後に該化合物を検出する工程とを含む、方法。
(項目46)
前記検出工程に続いて、前記検出した化合物の画像を生成するさらなる工程を含む、項目45に記載の方法。
(項目47)
新生物の細胞の転移の可能性を決定する方法であって、項目1から29のいずれかに記載の化合物に、該細胞を暴露させて、該化合物を該細胞の表面上のCXCR4受容体に結合させる工程と、未結合の化合物を該細胞の近傍から除去する工程と、該細胞に結合した化合物の存在および/または量を決定する工程とを含む、方法。
(項目48)
前記細胞は、前記新生物から取り出され、in vitroにおいて前記化合物に暴露される、項目47に記載の方法。
(項目49)
前記標識が放射性核種を含む場合、結合した化合物の存在および/または量を画像化するまたは決定する工程が、PETまたはSPECTを使用して行われる、項目45から47のいずれかに記載の方法。
(項目50)
対象における新生物性状態を治療する方法であって、該新生物が、転移の可能性を有するかまたは有することが疑われ、該対象に項目1から36のいずれかに記載の化合物を投与する工程を含む、方法。
(項目51)
前記新生物性状態が、乳癌または前立腺癌である、項目45から50のいずれかに記載の方法。
(項目52)
項目1から29のいずれかに記載の化合物を合成する方法であって、前記検出可能な標識または有機錯体形成剤と該標識との間の錯体が前記リガンドに結合するような条件下で、該リガンドを該検出可能な標識の供給源で処理する工程を含む、方法。
(項目53)
項目30から32のいずれかに記載の化合物を合成する方法であって、前記細胞障害性部分が前記リガンドに直接的または間接的に結合するような条件下で、該リガンドを該細胞障害性部分の供給源で処理する工程を含む、方法。
(項目54)
ケモカイン受容体CXCR4に対するリガンドを含む化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルであって、該リガンドが、配列:
Figure 2013129676

を有する環状オリゴペプチド部分を含み、
式中、
Bは、項目1で規定され;
Zは、側鎖中に芳香族基を含有するアミノ酸であり;
nは、1または0であり;かつ
Xは、Gly、(Me)Gly、Ala、Dap(ジアミノプロピオン酸)、Dap(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)、Dab(ジアミノ酪酸)、Dab(FP)((N−フルオロプロピオニル)−ジアミノ酪酸)、Dab(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノ酪酸)、およびDap(FB)((N−フルオロベンゾイル)−ジアミノプロピオン酸)から選択され、該化合物は、所望により、検出可能な標識を含み、ただし、該化合物が検出可能な標識を含まない場合には、該環状オリゴペプチド部分は、配列
Figure 2013129676

も、配列
Figure 2013129676

も有さない、化合物またはその薬学的に許容される塩もしくはエステル。
図1は、CXCR4およびGFPレポーターをコードするベクターの細胞へのin vitroでの形質移入からの蛍光標識細胞分取(FACS)の結果を示す。 図2aおよび2b(および表)は、ジャーカット細胞上でのCXCR4における125I−CPCR4結合パラメーターの決定、ならびにその125I−SDF−1αとの比較(図2b)を示す。 図2aおよび2b(および表)は、ジャーカット細胞上でのCXCR4における125I−CPCR4結合パラメーターの決定、ならびにその125I−SDF−1αとの比較(図2b)を示す。 図3は(および表)は、125I−CPCR4をヌードマウスに注射した後の125I−CPCR4の体内分布を示す。 図4は、CXCR4陽性腫瘍およびCXCR4陰性腫瘍を有するマウスにおける放射性標識CPCR4の分布のPET/SPECTによる画像を示す。
(実施例1)
放射性標識CPCR4のSPECT/PETによる画像化
1.1 概要
1.1.1 材料および方法:
腫瘍の転移の可能性を早期に評価するための方法は、治療法を予想および制御するために役立つ道具となるであろう。最近、ケモカイン受容体であるCXCR4が、転移における1つの重要な役割を担っているとされた。乳癌および前立腺癌等の多様な腫瘍において、CXCR4が、腫瘍細胞のホーミングの間に優勢な役割を担うことが見出されており、原発性腫瘍および転移の両方において発現することが示された。本研究の目的は、SPECTおよびPETによる画像化によって、in vivoにおける腫瘍上および転移上のCXCR4を画像化するための新規放射性標識プローブを開発することにあった。
CXCR4、すなわち、環状ペプチド
Figure 2013129676
を、放射性標識して、CXCR4を発現するジャーカット細胞上での結合アッセイにおいて評価した。腫瘍原性線維肉腫細胞系CMS5を、安定なCXCR4/GFP発現を目指して、レトロウイルスを用いて形質導入し、蛍光標識細胞分取(FACS)アッセイおよび放射性リガンド結合アッセイで特徴付けた。体内分布研究およびSPECT/PETによる画像化を、CMS5/CXCR4マウスにおいて実施した。腫瘍を、オートラジオグラフィー、IHCおよびGFPの蛍光によってさらに分析した。
1.1.2 結果および結論:
放射性標識CPCR4は、高い親和性(K:0.4±0.1mM)および特異性(>90%)で、アンタゴニスト的に、CXCR4を内因性に発現するジャーカット細胞およびCXCR4/GFPを発現するように形質導入したCMS5細胞に結合する。オートラジオグラフィー、免疫組織化学(IHC)、およびGFPの蛍光によって確認されたように、CMS5/CXCR4線維肉腫は、マウスにおける信頼できるCXCR4腫瘍モデルであることが見出された。i.v.注射した放射性標識CPCR4の体内分布研究は、注射1h後に、CMS5/CXCR4腫瘍中では5.5±1.5%ID/g(注射用量/g)、およびCMS5/CXCR4対照中では0.6±0.2%ID/gを示した。急速な血中クリアランスおよび低いバックグランドの蓄積(<1.0%ID/g)の他に、より高いトレーサーの取込みが認められ、これらは、肝臓19.5±2.8%ID/g、腸17.2±2.9%ID/g、および腎臓12.2±2.3%ID/gであった。マウスのCPCR4−SPECTおよび動物PET画像化を使用すると、CXCR4腫瘍の明確な描写が可能であったが、同一動物のCXCR4対照の場合、活性の蓄積は認められなかった。
この研究では、我々は、in vivoにおいてCXCR4ケモカイン受容体を標的にする最初の放射性標識プローブを開発するのに成功した。当該トレーサーは、高い親和性および特異性で、アンタゴニスト的に、その結合部位に結合し、in vivoでのCXCR4腫瘍の明確な描写を可能にした。我々は、この新しいクラスのトレーサーが、腫瘍の転移の可能性の調査、ならびに転移過程の早期の画像化および放射性核種による治療法のための非常に有望なプローブとなるであろうと仮定する。
1.2 実施例1の詳細な説明
1.2.1 材料および方法
1.2.1.1 ペプチドの合成および放射性標識
ペプチドを、Fmoc戦略に従って、標準的な固相ペプチド合成のプロトコールを使用することによって合成した。Fmocアミノ酸であるFmoc−Arg(Pbf)、Fmoc−D−Tyr(tBu)、およびFmoc−Glyは、Novabiochem(Bad Soden、ドイツ)から購入し、Fmoc−2−ナフチルアラニンは、Bachem(Bubendorf、スイス)から得た。ペプチド合成は、TCP(塩化トリチルポリスチレン)樹脂上で、手作業で行った。O−(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムテトラフルオロホウ酸(TBTU)、およびジフェニルホスホリルアジド(DPPA)はそれぞれ、AlexisおよびAldrich(Steinheim、ドイツ)から購入した。IodoGen(1,3,4,6−テトラクロロ−3R,6R−ジフェニルグリコールウリル)は、Pierce(Rockford、イリノイ州、米国)から得、ヨウ化ナトリウム−125は、Hartmann−Analytic GmbH(Braunschweig、ドイツ)から購入し、ヨウ化ナトリウム−123は、Amersham Health(Eindhoven、オランダ)から得た。ヨウ化ナトリウム−124は、W.Brandau教授(Essen、ドイツ)から、御厚意による提供を受けた。すべてのその他の試薬は、Merck(Darmstadt、ドイツ)またはSigma−Aldrich(Taufkirchen、ドイツ)から購入した。別段の指定がない限り、溶媒は、さらなる精製なしに使用した。
環状ペンタペプチドCPCR4およびその誘導体の合成を、最近の記載に従い、若干の改変を加えて行った[1、2]。手短にいうと、Fmoc−Gly−OHをTCP樹脂に結合させた後、残りのアミノ酸を、TBTUを用いて活性化してから、結合させ、その後のFmoc基の脱保護をそれぞれ、DMF中の20%ピペリジンを使用することによって行った。ペプチド鎖の組立ての後、樹脂結合ペプチドを、酢酸、2,2,2−トリフルオロエタノールおよびジクロロメタンの混合物(2:2:6)で、室温で2時間処理した。その後、樹脂を、ろ過し、切断混合物で2回洗浄した。ろ液を合わせて、真空中で石油エーテルの存在下で蒸発させた。
環化のために、側鎖が保護されているペプチドを、DMF中に、2.5mMの濃度で溶解させた。−40℃で、5当量のNaHCOおよび3当量のDPPAを添加し、溶液を一晩攪拌して室温まで温めた。固体のNaHCOをろ過した後、DMFを真空中で蒸発させた。残渣を、水と共に粉砕し、ろ過した後、水およびジエチルエーテルで洗浄した。完全に保護されている環化ペプチドを、95%TFAおよび5%水の溶液で、室温で2時間処理した。脱保護されたペプチドを、氷冷ジエチルエーテルから沈殿させ、5℃で遠心分離した。非放射性のヨウ素化参照ペプチドの合成のために、アミノ酸構成単位であるFmoc−D−3−ヨード−Tyr−OHを、以前の記載に従って合成した[2]。このアミノ酸の取込みおよびその後のペプチドの環化のために、PyBOP(ベンゾトリアゾール−1−イル−オキシトリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロリン酸)/コリジン活性化を使用した。その後、粗環化ペプチドを凍結乾燥し、分取用RP−HPLCによって精製した。最後に、ペプチドを、Hewlett−Packardシリーズ1100 HPLCシステムを使用するFinnigan(Bremen、ドイツ)製のLCQ LC−MS系上の分析用のHPLCおよびHPLC−ESI/MSによって、特徴付けた。
ペプチド合成の追加の詳細を以下に示す。
材料および方法
一般論
すべての市販の化学試薬は、さらなる精製なしに使用した。工業用の溶媒は、蒸留してから使用した。
トリチル樹脂は、PepChemから、アミノ酸誘導体は、Iris Biotech GmbH、NovaBiochem、Merck、Bachem、Neosystem、Aldrichから購入し、すべてのその他の化学薬品は、別段の記載がない限り、Aldrich、FlukaまたはMerckから購入した。
NMP(N−メチルピロリドン)は、BASFから入手し、さらなる蒸留なしに使用した。乾燥溶媒は、Aldrich、FlukaまたはMerckから購入した。乾燥ジクロロメタンを、アルゴン下で水素化カルシウムから蒸留し、4Å分子ふるい上に保った。RP−HPLCのための水は、0.22μmのフィルターを通してろ過した(Millipore製、Millipak40)。
RP−HPLC分析を、Omnicorm YMCカラム(4.6mm×250mm、5μm C18、1mL/分)を使用して行った。溶出液は、水(0.1%TFA)からアセトニトリル(0.1%TFA)へ、30分かけて直線的な勾配で変化させ(10%から100%、10%から60%、および20%から50%)、220nmおよび254nmで検出した。分析用RP−HPLCの保持時間(R)は分で、アセトニトリルの勾配パーセントと共に示した。半分取用RP−HPLCを、上記と同一の溶媒と組み合わせたOmnicrom ODS−A C18(120Å、5μm、250mm×20mm)カラムを使用して、高圧モジュール125およびUV検出器166を備えたBechman
System Gold上で行った。
NMRスペクトルを、Bruker Avance 250またはBruker DMX 500上、298Kで記録した。化学シフトを、使用した溶媒のシグナルと比較して、δスケール上で、ppmで報告した。13C−NMRスペクトルを、H広域帯のデカップリングを使用して記録した。パルスプログラムを、Brukerの図書館から入手、または発明者が開発した。試料を、5mmの直径を有するチューブ中に、0.5mlの重水素化溶媒を使用して調製した。得られたスペクトルは、Bruker TOPSPIN
1.3ソフトウエアを使用するPCワークステーション上で処理した。
ESI質量スペクトルを、Omnicrom YMC ODS−A C18カラム(120Å、3μm、125mm×2mm)を使用して、0.2mL/分の流速で、Agilent/HP 1100 RP−HPLCシステムと組み合わせたFinnigan LCQ上で記録した。溶出液は、水から0.1%ギ酸を有するアセトニトリルへ、20分かけて直線的な勾配で変化させ(10%から100%のアセトニトリル)、220nmで検出した。
TCP樹脂への負荷(一般的な手順)
ペプチド合成は、標準的なFmoc戦略後に、TCP樹脂(1mmol/g)を使用して実施した[13]。Fmoc−Xaa−OH(1.2当量)を、TCP樹脂に、無水DCM(2mL)中のDIEA(ジイソプロピルエチルアミン)(2.5当量)を用いて、室温で1時間結合させた。残存している塩化トリチル基は、MeOH、DIEAの溶液(5:1、v:v)を15分間添加することによってキャップした。樹脂を、ろ過し、DCM(5×)およびMeOH(3×)で十分に洗浄した。負荷容量を、樹脂を真空下で乾燥させた後の重量によって決定したところ、0.4〜0.9mmol/gの範囲であった。
Fmocの脱保護(一般的な手順)
樹脂結合Fmocペプチドを、NMP中の20%ピペリジン(v/v)で、10分間、および2回目は5分間処理した。樹脂を、NMP(5×)で洗浄した。
TBTU/HOBtのカップリング(一般的な手順)
NMP中のFmoc−Xaa−OH(2当量)、TBTU(2当量)、HOBt(ヒドロキシベンゾトリアゾール)(2当量)、DIEA(5.2当量)の溶液を、樹脂結合遊離アミンペプチドに添加し、室温で60分間振とうした後、NMP(5×)で洗浄した。
o−ニトロベンゼンスルホニル(o−Ns)による保護
N−アルキル化を、最適化プロトコールを使用して実施した[14]。NMP中の塩化o−ニトロベンゼンスルホニル(o−Ns−Cl)(5当量)およびコリジン(10当量)の溶液を、樹脂結合遊離アミンペプチドに添加し、室温で15分間振とうした。樹脂を、NMP(3×)および乾燥THF(3×)で洗浄した。
Mitsunobu条件下でのN−アルキル化
乾燥THF中のトリフェニルホスフィン(5当量)、DIAD(アゾジカルボン酸ジイソプロピル)(5当量)およびアルコール(10当量)の溶液を、樹脂結合o−Ns保護ペプチドに添加し、室温で10分間振とうした。樹脂をろ取し、乾燥THF(3×)およびNMP(3×)で洗浄した。
o−Nsの脱保護
o−Ns脱保護のために、樹脂結合N−アルキル−N−o−Ns−ペプチドを、NMP中のメルカプトエタノール(10当量)およびDBU(5当量)の溶液で、5分間処理した。脱保護の手順を、さらに1回繰り返した後、樹脂を、NMP(5×)で洗浄した。
HATU/HOAtのカップリング(一般的な手順)
NMP中のFmoc−Xaa−OH(2当量)、HATU(2当量)、HOAt(ヒドロキシアゾベンゾトリアゾール)(2当量)、DIEA(4当量)の溶液を、樹脂結合Nα−メチルアミン遊離ペプチドに添加し、室温で3時間振とうした後、NMP(5×)で洗浄した。
Allocの脱保護
乾燥DCM中のPd(PPh(0.125当量)(0.5ml/g樹脂)を、樹脂結合Alloc(アリルオキシカルボニル)ペプチドに添加し、その後、乾燥DCM中のフェニルシラン(0.5ml/g樹脂)を添加し、1時間振とうした。樹脂を、DCMで5回洗浄した。
ペプチドの切断
樹脂から完全に切断するために、ペプチドを、DCMおよびHFIPの溶液(4:1;v:v)で、室温で30分間3回処理した後、溶媒を減圧下で蒸発させた。
環化
ペプチドの1mM溶液およびNaHCO(5当量)に、DPPA(ジフェニルホスホリルアジド)(3当量)を、室温で添加し、一晩または線状ペプチドがESI−MSによって観察されなくなるまで攪拌した。溶媒を、減圧下で蒸発させ、体積を減少させた後、ペプチドを、飽和NaCl溶液中に沈殿させ、HPLCグレードの水で2回洗浄した。
酸に不安定な側鎖の保護基の除去
環化ペプチドを、TFA、水およびTIPS(トリイソプロピルシラン)(95:2.5:2.5)の溶液中、室温で、1時間または保護されているペプチドがESI−MSによって観察されなくなるまで攪拌し、ジエチルエーテル中に沈殿させ、2回洗浄した。
溶液中でのアシル化
オルニチン側鎖のアシル化のために、環化されかつ完全に保護されているペプチドを、DMF中のTBTU(1当量)および対応する酸(1当量)と共に、15分間攪拌した。溶液は、精製のために、HPLC内に直接注入した。
アミノ酸合成
α−Alloc−Nε−Boc−L−オルニチン
ε−Boc−L−オルニチン(1.00g、4.3mmol)を、水およびTHF(50ml、1:1、v/v)中のNaCO(1.14g、10.75mmol)の溶液に溶解させた。クロロギ酸アリル(0.46ml、4.3mmol)の添加後、溶液を1.5h攪拌した。THFを、減圧下で蒸発させた後、水相をジエチルエーテルで洗浄し(1×50mL)、conc.HClでpH1まで酸性化し、生成物をEtOAcで抽出した(3×50mL)。有機層を合わせて乾燥させ(NaSO)、ろ過、濃縮した後、真空中で乾燥させて、無色、粘着性の油を、十分に純粋な生成物として得た(1.20g、90%)。
Figure 2013129676
α−Alloc−Nε−Fmoc−L−オルニチン
α−Alloc−Nε−Boc−L−オルニチン(1.20g、3.87mmol)を、DCM(10mL)中に溶解させ、TFA(5mL)をゆっくり添加した。45分間攪拌した後、液体を蒸発させた。
粗生成物を、水およびTHF(40ml、1:1、v/v)中のNaCO(1.02g、9.68mmol)の溶液に溶解させた。Fmoc−N−オキシスクシンイミド(1.31g、3.87mmol)の添加後、溶液を1.5h攪拌した。THFを、減圧下で蒸発させた後、水相をジエチルエーテルで洗浄し(1×50mL)、conc.HClでpH1まで酸性化し、生成物をEtOAcで抽出した(3×50mL)。有機層を合わせて乾燥させ(NaSO)、ろ過、濃縮した後、真空中で乾燥させて、無色の固体を、十分に純粋な生成物として得た(1.65g、97%)。
Figure 2013129676
反応スキームを以下に示す。
Figure 2013129676
1.2.1.2 ペプチドの放射ヨウ素化標識
CPCR4を、Iodogenの方法を使用して、123I−ヨウ化物、124I−ヨウ化物、または125I−ヨウ化物で標識した[2]。0.2mgのペプチドを、250μlのリン酸緩衝食塩水(PBS、pH7.4)中に溶解させた。この溶液を、150μgのIodogenでコートしたEppendorf製のカップに添加し、放射性ヨウ化物の溶液と組み合わせた。室温での15分後、溶液を、固体の酸化試薬から取り出した。精製を、勾配RP−HPLCを使用して行った。放射化学純度は、通常、>95%であった。動物実験のために、放射性標識ペプチドを含有する画分を、水で希釈し、Sep−Pak C18カラムに結合させた。その後、カラムを、水で洗浄し、放射性標識ペプチドを、メタノールで溶出させた。メタノールを真空中で除去した後、残渣を、PBS(pH7.4)中に溶解させて、希釈した。4℃で保存するために、溶液を、20%エタノールを含有するHO中の0.1%トリフルオロ酢酸で酸性化した。
1.2.1.3 親油性
親油性を決定するために、500μlのPBS(pH7.4)中の0.4〜2.7μCiの125I−CPCR4を、500μlのオクタノールと混合し、激しくボルテックスした。定量的な相分離のために遠心分離した後、各相から100μlを取り出し、放射活性をガンマカウンター中で決定した。実験は、三つ組みで行い、独立に2回繰り返した。
1.2.1.4 細胞系および組織培養
マウス線維肉腫細胞系CMS5[3]およびヒト293T細胞系[4](R.Willemsen、Department of Clinical and Tumour Immunology、Daniel den Hoed Cancer Center、Rotterdam、オランダから、御厚意による提供を受けた)の両方を、10%(v/v)ウシ胎仔血清(PAA,Linz、オーストリア)および1%(v/v)L−グルタミンを補ったダルベッコ変法イーグル培地中で培養した。Tリンパ球ジャーカット細胞系(ATCC)を、10%(v/v)ウシ胎仔血清(FCS)および1%(v/v)L−グルタミンを補ったRPMI1640培地中に維持した。別段の言及がない限り、培地および補助剤は、Biochrom(Berlin、ドイツ)から得た。
1.2.1.5 レトロウイルスベクターの構築および標的細胞の形質導入
高感度蛍光タンパク質をコードするcDNAを、pEGFP(BD Biosciences Clontech、ドイツ)から、NcoI StuI消化によって切り取り、クレノウ酵素を使用して平滑末端化した後、pIRESneo3(BD Biosciences Clontech、ドイツ)の特有のSmaI部位に挿入して、pIRESeGFPneo3を得た。次の工程で、IRES−eGFPを運ぶNotI断片を、pBulletのNotI部位内にクローン化して(Shaftら、2003年)、pBulletIRESeGFPを得た。(B.Moser、Bernから、御厚意により提供を受けた)ヒトケモカイン受容体4型(CXCR4)のcDNAを運ぶpcDNA3CXCR4[5]の1292bpのHindIII XbaI断片を単離し、すべての部位をクレノウ酵素を用いて平滑末端化した後、レトロウイルスベクターpBulletIRESeGFPのBamHI部位内にクローン化した。得られたベクターは、pBulletCXCR4−IRES−eGFPと名付けた。293T細胞の一過性の形質移入およびCMS5細胞の形質導入によるレトロウイルスの産生は、他所に記載されている[6]。
1.2.1.6 FACSによる分取および分析
トリプシン処理した細胞のEGFPおよびCXCR4の発現を、488nmでの40mWの励起エネルギーのArgon Laserビーム(Spectra−Physics)を使用する蛍光活性化セルソーター(Becton Dickinson FACS Vantage、Heidelberg、ドイツ)およびCellQuest Softwareを用いて分析した。EGFPの発現は、FL1(530/30nm)フィルターを使用して、直接測定した。死滅細胞は、ヨウ化プロピジウムを細胞に添加することによって決定し、蛍光は、FL2 585/42nmフィルターを使用して決定した。死滅細胞の割合は、常時、≦0.2%であった。CXCR4を発現するCMS5細胞の集団を、CXCR4−EGFP同時発現細胞を、FL1を用いて、20の最小蛍光でえり分けることによって濃縮した。
トリプシン処理細胞の細胞表面上のCXCR4の発現を、ヒトCXCR4に対する特異性を有するフィコエリトリン(PE)標識モノクローナルラット抗体(1D9、BD Biosciences Pharmingen、Heidelberg、ドイツ)を使用して決定した。トリプシン処理細胞を、FACS緩衝液(PBS、0.5%FCS)で洗浄し、1×10個の細胞を、0.5μgの抗体で暗所にて4℃で30分間染色した。細胞を、氷冷FACS緩衝液で広範囲に洗浄し、フローサイトメトリーによって分析した。非特異的染色を、PE標識ラットIgG2b,κ(BD Biosciences Pharmingen、Heidelberg、ドイツ)によって評価した。細胞表面上CXCR4の検出は、EGFPと同一の試料において行い、CXCR4を、576/26nmのフィルター(FL2)を使用して検出した。CXCR4染色を、EGFPの蛍光(FL1)に対してプロットした。
示された細胞の場所は、0.5%ウシ血清アルブミン(BSA)(Sigma、Taufkirchen、ドイツ)を補った培地中に再懸濁し、組換えヒト100nM SDF−1α(R&D Systems、Wiesbaden、ドイツ)と共に、37℃で1時間インキュベートした(以前に公開されたプロトコールを改変した)[7、8]。対照は、希釈液(PBS/0.1%BSA)と共にインキュベートした。試料は、直ちに氷に移して、さらなる内在化を回避し、遠心分離した後、PBS/0.5%BSAで洗浄し、CXCR4に対するFACS染色を、上記に従って行った。
1.2.1.7 受容体結合アッセイ
受容体結合アッセイのために、細胞を、PBS/0.2%BSA中に再懸濁した。400,000個の細胞(ジャーカット、CMS5)または200,000個の細胞(CMS5/CXCR4)を含有する全量200μlの懸濁液を、25μlのトレーサー溶液(3.1kBq、約0.1nMを含有する)、および25μlの希釈液または異なる濃度の競合相手と共にインキュベートした。IC50値を決定するために、125I−CPCR4を、トレーサーとして使用した。SDF−1αは、R&D Systems(Wiesbaden、ドイツ)から得、125I−SDF−1αは、Perkin−Elmer(Boston、マサチューセッツ州、米国)から購入した。飽和曲線のために、トレーサー濃度を、5から500pMまで変化させ、一方非特異的結合は、1μMの冷CPCR4の存在下で決定した。室温で2時間振とうした後、インキュベーションを、700×gおよび4℃で4分間遠心分離することによって終了させた。細胞ペレットを、冷PBSで1回洗浄した後、第2の遠心分離の工程、または内在化研究のためには酸性の洗浄緩衝液(20mM NaOAc、pH5.0)での2回の洗浄を行った。細胞結合放射活性を、ガンマカウンターを使用することによって決定した。実験は、二つ組みまたは三つ組みで2〜3回繰り返した。結合曲線のIC50値は、Prism3.0(Graph Pad Software,Inc、San Diego)を使用して、一部位または二部位の競合に基づくモデル上での非線形回帰によって計算した。KおよびBmaxの値は、Prism3.0を用いてメーカーのプロトコールに従って、非線形回帰によって決定した。
1.2.1.8 in vivo研究
動物実験のために、CMS5親細胞およびCMS5/CXCR4形質導入細胞を、雌のSwiss nu/nuマウス(Charles River、フランス)中に皮下注射した。したがって、各マウスのために、1.5×10個のCMS5細胞および2×10個のCMS5/CXCR4細胞のそれぞれを、75μlのPBS中に再懸濁させて、同一容量のMatrigel−Matrix HC(BD Biosciences、Heidelberg、ドイツ)と、メーカーのプロトコールに従って混合した。その後、細胞懸濁液をそれぞれ、各肩部に接種した。腫瘍増殖14〜16日後、マウスを、画像化および体内分布のために使用した。すべての動物実験は、地方自治体により承認されており、機関のガイドラインに従っている。
1.2.1.9 体内分布研究
370kBq(10μCi)の125I標識CPCR4を、腫瘍を有するマウスの尾部の静脈内に静脈注射した。トレーサー注射の30、60および120分後に、マウスを堵殺して、解剖した。対象の臓器を取り出し、重量測定した組織試料中の放射活性を、Wallac製(Turku、フィンランド)製の1480 Wizard3ガンマカウンターを使用して測定した。結果は、組織重量1グラムあたりの注射用量のパーセント(%ID/g)として表す。各値は、4匹から6匹の動物の平均値を示す。
1.2.2 結果
1.2.2.1 CPCR4の合成および放射性標識
CXCR4受容体に対して高い親和性および選択性を示すCPCR4、すなわち、環状ペンタペプチド
Figure 2013129676
の合成を、以前の記載に従って、酸に不安定な塩化トリチル樹脂上で、標準的なFmoc固相ペプチド合成のプロトコールを使用することによって実施した[1、2]。N−アルキル化による追加の改変を、Fukuyama−Mitunobu反応を介するN−メチル化のために設計した改変プロトコールを使用して行った[14]。ペプチド鎖の組立ての後、側鎖が保護されているペプチドを、樹脂から切断し、DPPA法を使用して環化した[2]。すべての保護基を除去した後、粗環状ペンタペプチドを、分取用HPLCによってさらに精製した。分析用のHPLCおよびHPLC/ESI−MSによる分析によって、当該ペプチドの均一性および同一性が証明された。
CPCR4のTry側鎖における放射性標識を、123I−ヨウ化物または125I−ヨウ化物のいずれかを用いて、Iodogenの方法を使用して行い、その後、未標識の前駆体を、HPLCによって分離した。適用したHPLCの条件では、放射ヨウ素標識ペプチドを、未標識の前駆体および副産物から、非常に効率的に分離することができ、したがって、高い放射化学純度(>99%)および特異的な活性を得た。標識ペプチドの特異的な活性は、標識するのに使用した放射性ヨウ化物の活性であると思われた(125Iの場合、>2000Ci/mmol、123Iの場合、>5000Ci/mmol)。放射性ヨウ化物の取込みは、通常、>95%であったが、HPLCによる精製および生体適合性の製剤化の後の123I−標識ペプチドおよび125I−標識ペプチドの放射化学的な全収率は、50%程度であった。PBS中での生体適合性の製剤化後、125I−CPCR4の親油性を、オクタノール/水(PBS)分配係数として決定した。−0.04(±0.01)のlogP値を得た。
1.2.2.2 CXCR4ベクターの構築およびウイルス感染
マウス線維肉腫細胞系CMS5に、CXCR4−IRES−eGFPを、レトロウイルスによって形質導入した。細胞プールにおいて、FACS分析によって130の平均蛍光強度で決定した場合、CXCR4をレトロウイルスによって形質導入したCMS5細胞のうちの70〜80%が、eGFP発現陽性であった。増殖曲線および生存アッセイ(XTT)から、両方の細胞系が、in virtoにおいては、類似の増殖の動態を有することが実証された(データを表示せず)。CMS5細胞およびCMS5/CXCR4細胞を、ヒトCXCR4について染色すると、CMSは、2.2%のバックグランド染色を示したが、CMS5/CXCR4細胞の61.6%が、ヒトCXCR4に対して陽性に染色され、66の平均蛍光強度を示し、それらの細胞の57.9%が、CXCR4およびeGFPの両方に対して陽性であった。(図1)反復FACS分析によって示されたように、細胞系は、時間が経過しても安定であった(データを表示せず)。
1.2.2.3 受容体結合研究
125I−CPCR4の新規CXCR4放射性リガンドとしての適切性を、最初に、CXCR4受容体を内因性に発現するジャーカット細胞[9、10]において、次に、CXCR4を発現するようにレトロウイルスによって形質導入したCMS5/CXCR4細胞において試験した。両方の細胞系で、再現性のある特異性の高い結合が、125I−SDF−1α(50〜70%)および125I−CPCR4(>90%)を使用することによって見出された。CMS5親細胞においては、両方のトレーサーは、ジャーカット細胞および形質導入CMS5/CXCR4細胞の非特異的結合の範囲のごくわずかな結合しか示さなかった。飽和曲線からは、サブナノモルの範囲のほぼ同一のK値(0.3から0.4nM)が、両方の細胞系から得られ、これは、125I−CPCR4のCXCR4受容体に対する高い親和性を示している。(図2および関連する表A)さらに、高い数の125I−CPCR4結合部位(Bmax)が決定された。ジャーカット細胞の場合、Bmax値は、起源により依存性であり、培養条件によって強く変動したが、CMS5/CXCR4細胞上の結合部位の数(Bmax)は一定であり、再現性がより良好であった(23±6fmol受容体タンパク質)。
新規放射性リガンドとしての125I−CPCR4を用いて、明確なCXCR4選択性リガンドの親和プロフィールが、競合的放射性リガンド結合アッセイにおいて確認された。(図2、表B)SDF−1α、CPCR4、およびその非放射性のヨウ素化参照化合物であるIodo−CPCR4について、ナノモルのIC50値を有する高い親和性が、CXCR4受容体において、125I−CPCR4または125I−SDF−1αのいずれかに関して見出された。SDF−1αおよび環状ペンタペプチドと比較して、CXCR4選択性バイサイクラムAMD3100は、両方のトレーサーとの低下した親和性を示した。トレーサーおよび競合相手によって、2種のCXCR4結合部位を、以前の報告に従ってモニターした[9]。結合曲線の分析のために、一部位競合曲線フィットおよび二部位競合曲線フィットを、必要に応じて使用した。得られた高親和性結合部位および低親和性結合部位を、(1)および(2)として示した(図2、表B)。
125I−CPCR4がCXCR4受容体において結合した後の受容体の内在化を、酸性緩衝液(pH5.0)を用いた2回の短い洗浄工程後に分析した。その後も、トレーサーは、大部分は受容体から放出可能であった(>80%)。これは、受容体アゴニストから予想されるように、受容体の内在化が生じないことを示している(データを表示せず)。
1.2.2.4 受容体の機能性
ヒトCXCR4が、マウス細胞において機能性であるか否かを決定するために、細胞を、ヒトSDF−1αと共にプレインキュベートし、表面CXCR4について染色した後、FACS分析を行った。対照処置細胞の79.2%に対して、ヒトSDF−1αと共にプレインキュベートした後、CMS5/CXCR4細胞の54.7%がCXCR4に対して陽性に染色され、これは、ヒト受容体がマウスCMS5細胞において機能性であることを示している。CMS5細胞におけるCXCR4バックグランド染色は、SDF−1αの存在下で、7.9から2.7%に減少した。ジャーカット細胞は、陽性の対照としての役目を果たし、陽性細胞パーセントの減少は示さなかったが、平均蛍光強度が385.4から155.4に低下した。CMS5/CXCR4細胞においては、平均蛍光強度は、偽処置した細胞の209.0からSDF−1αで処置した細胞の80.5へ低下した。これは、ジャーカット細胞は、CMS5/CXCR4細胞よりも、より多くのCXCR4受容体を含有することを示している。
1.2.2.5 in vivoにおける研究
125I−CPCR4の体内分布および腫瘍における蓄積を、CMS5腫瘍およびCMS5/CXCR4腫瘍を有するヌードマウス中に注射30、60および120分後に決定した。CMS5/CXCR4腫瘍においては、125I−CPCR4の腫瘍における最も高い腫瘍蓄積を、60分後に達成し、1グラムあたりの注射用量の5.5(±1.5)パーセント(%ID/g)であったが、CMS5親腫瘍においては、この時点で、わずかに0.6(±0.2)%ID/gを観察したにすぎない。125I−CPCR4は、CMS5/CXCR4腫瘍においては、30分後では、4.7(±1.3)%ID/g、および120分後では、3.8(±1.4)%ID/gの蓄積を示す。すべての時点において、より高いトレーサーの蓄積を、肝臓、腸および腎臓に関してのみ観察した。その他の臓器は、非常に低いバックグランドの蓄積を示したにすぎない。肝臓では、125I−CPCR4の蓄積は、時間の経過と共に、30分後の27.7(±4.9)%ID/gから120分後の15.0(±1.8)%ID/gに減少したが、腸では、トレーサーの蓄積は、30分後の16.0(±4.7)%ID/gから120分後の19.2(±4.5)%ID/gにわずかに増加し、これは、これらの臓器における代謝過程を示している。腎臓では、トレーサーの蓄積は、60分後に12.2(±2.3)%ID/gのピークを示し、120分後には8.2(±1.1)%ID/gまで減少した(図3および表)。
図4は、CXCR4に対して陽性(CMS5/CXCR4)および陰性(CMS5対照)の両方の腫瘍を有するマウスにおける放射ヨウ素化標識CPCR4の分布についてのPET/SPECTの結果を示す。2種類の腫瘍のCPCR4の取込みの差による明確な描写を観察することができる。MRIの結果を、比較のために示す。CXCR4陽性腫瘍は、注射25時間後でさえも、PETによって認識可能であった。同様の結果を、18F標識放射性リガンドを用いたPETを使用した場合および123I標識を用いたガンマカメラを使用した場合にも得た。同様に、腫瘍の凍結切片のマイクロイメージャーを使用したex vivoにおける分析では、放射線の顕著な差を、陽性腫瘍と陰性腫瘍との間で認めることができた。
(実施例2)
CXCR4ケモカイン受容体の発現を標的にする環状ペプチドの開発
HIV−1感染、癌の転移、関節リューマチおよび慢性リンパ球性B細胞白血病のような、いくつかの疾患が、CXCR4ケモカイン受容体の天然リガンドとの相互作用に結び付けられている。この天然リガンドは、68個のアミノ酸を含有するタンパク質である、ストロマ細胞由来因子1α(SDF−1α)である[11]。これらの疾患を治療するための1つの戦略として、小型のCXCR4アンタゴニストを用いて、CXCR4とSDF−1αとの間の相互作用を遮断することができるであろう。さらに、適切な化合物を適切な放射性アイソトープで放射性標識することによって、PETによってin vivoにおけるCXCR4の発現を画像化するための薬剤を提供することができるであろう。
CXCR4アンタゴニストに関するFujiiらによる以前の研究は、配列
Figure 2013129676
を有する、高い親和性の環状ペンタペプチドCPCR4に至った[1]。この構造を、さらに改善するために、代謝安定性、生物学的利用率、立体硬直性、放射性標識のための化学的な多様性に関して、異なるアプローチが選ばれている。
最初に、立体的な動きやすさに影響を及ぼすため、および代謝安定性および生物学的利用率を高めるために、骨格アミドのN−メチルスキャンを行った。アルギニン残基をNα−メチル化して、有用な親和性を有するペプチドを得た(IC50値がそれぞれ、(N−Me)Argの23nM、および(N−Me)のArgの31nMであった。ただし、Arg残基に、先行する段落に記載した配列中の残基の位置に従って番号を付けた)。一方、その他のアミノ酸のN−メチル化は、親和性を顕著に低下させた(IC50>100nM)。Argをオルニチンで置換することによって、親和性は、ほとんど保持された[12]。Ornのデルタ−アミノ基を、存続期間の短いアイソトープを含有する、放射性標識した基によってアルキル化またはアシル化することができる。さらに、2個のグアニジノ基の高い塩基性を減少させることができると思われるので、生物学的利用率は改善されるはずである。オルニチンがアシル化された最初の誘導体は、11nMと35nMとの間のIC50値を示し、in vivoにおけるPET画像化のための小型のCXCR4アンタゴニストの18Fによる放射性標識を初めて可能にした。下記のパネルは、Ornが、FB、FP、AcおよびAmのそれぞれでデルタ−N置換されている環状Orn含有ペンタペプチドを用いて得られた結果を示す。
種々のCXCR4アンタゴニストの親和性
Figure 2013129676
α−モノメチル化環状ペンタペプチドを用いた結合アッセイ(Nα−メチルスキャン)の結果を、下記の表1に示す(以下の表中、>250nMのIC50値を有する、したがって、本発明の第1から第3の態様の範囲内に属さないペプチドが、比較のために含まれており、IC50値の後に*が付いていることに留意されたい)。
Figure 2013129676
OD1
Figure 2013129676
の構造を、以下に示す。
Figure 2013129676
これらの結果から、Arg残基をメチル化した場合、親和性の損失は、わずか1/5〜1/10にすぎないことを観察することができる。その他の残基をメチル化した場合には、損失はより大きくなる。
α−ジメチル化ペンタペプチドを用いた対応する結果を、下記に示し(表2)、これは、そのような改変からのさらなる親和性の損失を示している。
Figure 2013129676
Argを、オルニチンまたはシトルリンで置換したペンタペプチドを用いた結合アッセイの結果を、下記の表3に示す。
Figure 2013129676
表3の結果は、環状ペンタペプチド中の第1のArg残基が、親和性の劇的な損失を伴うことなく、オルニチン等のカチオン性の残基で置換することができることを示している。
18Fを含有する補欠分子基の取込みに関する、側鎖をアシル化したオルニチン誘導体の評価においては、フルオロベンゾイル化誘導体が最も高い親和性を示すことが見出された(11nM、上のパネルを参照)。この化合物は、比較的高い親油性を示した(LogP 1.06)。
また、Nδスペーサー部分を有する一連の誘導体をはじめ、いくつかのその他のOrn−Nδ改変ペンタペプチドおよび/またはOrn−Nα改変ペンタペプチドも調製した。CXCR4結合の結果を、表4に示す。
Figure 2013129676
その上、D−Ornの誘導体を含有する一連のペンタペプチド、さらにBがHisまたはPheであるペンタペプチドも調製した。CXCR4結合の結果を、表5に示す。
Figure 2013129676
Alaまたは類似の残基を鎖中に挿入した、いくつかの環状ヘキサペプチドを、CXCR4に対する結合親和性について試験した。結果を、表6に示す(注:Dap(FP)は、(N−フルオロプロピオニル)−ジアミノプロピオン酸)。
Figure 2013129676
表6の結果は、親和性を中等度に損失するだけで、Alaを、NalとGlyとの間に挿入することができ、かつ/またはGlyを、Alaで置換することができることを示唆している。この位置にその他の残基を挿入しても、その他の位置に表6中の研究した残基のいずれかを挿入しても、良好な耐用性を示さなかった。
さらなるNα−メチルスキャンを、一連の環状ヘキサペプチドを用いて行い(N−モノ−、ジ−およびトリメチル化)、表7に報告する。
Figure 2013129676
これらの結果は、環状ヘキサペプチドのNα−メチル化後の結合親和性の相当な損失を示している。ただし、N−メチル−D−Tyrヘキサペプチドは、その他の誘導体の大部分のようには、そのような親和性の顕著な損失を被ることはなかった。
標識のための補欠分子基の結合に関してより多くの柔軟性を与えるために、アミノ基の導入を、CPCR4中のGly残基をDapで置換することによって調査した。結果(表8)は、このように置換しても、親和性を中等度に損失するにすぎないことを示している(注:FP:2−フルオロプロピオニル;FB:4−フルオロベンゾイル)。
Figure 2013129676
CPCR4または本明細書に記載するその他のペプチドのその他の可能な改変として、対応する18F標識化合物に対する類似体としての、Nalをその他のフッ素含有芳香族部分で置換したものが含まれる。例:
Figure 2013129676
AMS(FB)は、アミノオキシ−セリン部分と4−フルオロベンズアルデヒドとのオキシムである。
蛍光CXCR4リガンドの開発のためには、Nalを、Dap(NBD)(NBDは、7−ニトロ−1,2,3−ベンゾオキサジアゾールである)等の蛍光Dap誘導体で置換することが可能である。この誘導体は、CPCR4と比較すると低下した親和性を示すが、FACS分析からの結果は、そのようなリガンドは、それでも、そのような技法によるCXCR4の発現の調査に適切であることができることを示唆している。
(実施例3)
CXCR4ケモカイン受容体発現の、ペプチドに基づいたPETプローブおよびバイオルミネセンスを用いた多様式分子画像化
腫瘍細胞の転移および臓器特異的なホーミングにおける1つの重要な役割を、ケモカイン受容体CXCR4およびその内因性リガンドSDF−1αが担っている。in vivoにおいてCXCR4の発現を標的とするために、我々は、放射性標識環状ペプチドであるCPCR4を開発した。125I−CPCR4は、最初のPET画像化のプローブであり、これは、CXCR4に高い親和性で結合し(K=0.4nM)、in vivoにおいてCXCR4を発現する腫瘍中での高い蓄積を示し(5.5%ID/g、注射1h後)、CXCR4陽性腫瘍の明確な描写を可能にする。
腫瘍の発展を受容体発現と相関させるため、および非放射性標識プローブを使用する潜在的な治療介入を多様式(バイオルミネセンスおよび核)画像化によってモニターするために、腫瘍細胞には、ルシフェラーゼ(luc)が形質導入されている。CXCR4およびluc、またはそうでなければ、対照として、lucもしくはeGFPのみの遺伝子を含有するレンチウイルスベクターを、構築した。これらのベクターは、マウスCMS5線維肉腫細胞の安定な形質導入に良好に使用された。CMS5/CXCR4/luc細胞上でのCXCR4の表面発現を、放射性リガンド結合アッセイおよびFACS研究において調査した。CPCR4結合の高い親和性および特異性、ならびにlucの機能性の発現が、細胞アッセイにおいて確認された。形質導入した細胞を、ヌードマウス内に皮下注射した。マウスを、放射性標識CPCR4およびバイオルミネセンス(luc)/蛍光(eGFP)による画像化を使用するμ−PETを使用して分析した。ex vivoにおける分析を、オートラジオグラフィー、バイオルミネセンス測定、および免疫組織化学によって行った。CPCR4結合をよりよく理解するため、および改善された薬物動態を有するリガンドを設計するために、新たに提案されたCXCR4受容体モデルが開発されており、現在は、それを、CXCR4受容体の変異体を調査することによって検証する。このコンピュータモデルに基づいて、トレーサーの最適化およびその他の標識の選択肢の調査のために、CPCR4誘導体の構造活性相関についての研究を行う。
結論として、このアプローチによって、in vivoにおけるCXCR4の発現の画像化が可能になり、かつ腫瘍の転移の可能性を非侵襲的に調査するのに用いる、および個人に合わせた治療法のためにCXCR4の発現を決定するのに用いる高感度の画像化のプローブの開発が可能になる。
(実施例4)
CXCR4結合環状オリゴペプチドとキレート化剤との間の複合体の調製
当業者であれば、本発明の環状オリゴペプチド、適切なスペーサー部分(好ましくは、本明細書に記載するリンカー部分のうちの1つ)、およびキレート化剤または放射性金属の錯体形成に適したその他の部分からなる構築物または複合体を容易に調製することができるであろう。典型的には、近年、多数の刊行物に記載されているように、DOTAを、例えば、リンカーを有する、完全に保護されているオリゴペプチドに、標準的な活性化の手順を使用するトリ−保護(例えば、トリ−tert−ブチル保護)DOTAを使用して、あるいはDOTAのあらかじめ活性化されている種、例えば、DOTAのモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラN−スクシンイミジルエステルまたは4−ニトロフェニルエステルを使用してのいずれかで結合させる。別法として、標準的なペプチド結合条件を使用して、この目標を達成することもできる。
同様に、TETAまたはDTPA等のその他のキレート化剤/錯体形成部分を結合させることができる。また、DTPAを、環状bis−無水物を使用して結合させることもできる。明らかに、キレート化剤をスペーサーにあらかじめ結合させ、したがって、最終工程でペプチド−スペーサー結合を形成させることもまた可能である。
また、当業者であれば、十分に記載されている、放射性医薬品の分野で確立されている結合の手順を使用して、この結合を達成することもできる。オキシムまたはヒドラゾンの形成等、その他の結合の経路、ならびにチオールとマレイミドとの反応等、その他の選択的な方法を使用しても、同様な結果に至ることができる。
上記の実施例は、本発明の特定の実施形態を説明することを意図しており、本発明の範囲を限定する意図はなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されている。本明細書に引用したすべての文書は、参照によって、それらの全内容が本明細書に組み入れられている。
参照文献
Figure 2013129676
Figure 2013129676

Claims (1)

  1. 本願明細書に記載された発明。
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