JP2021535116A - in vivo画像化のための近IRおよびSWIR領域の間で調整可能な特性を有する新規な水溶性シアニンフルオロフォア - Google Patents

in vivo画像化のための近IRおよびSWIR領域の間で調整可能な特性を有する新規な水溶性シアニンフルオロフォア Download PDF

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Abstract

9個の炭素のポリメチン架橋を含むシアニンフルオロフォアが開示される。前記シアニンフルオロフォアは、近赤外(NIR)および短波赤外(SWIR)波長範囲の吸収および/または発光極大を有する。また、シアニンフルオロフォアを作製および使用する方法が開示される。前記化合物は、蛍光画像化、より具体的には、がん処置において有用である。前記化合物は、一般式(I)を有する。一部の実施形態では、シアニンフルオロフォア化合物は、式Iによる化学構造、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩を有する。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,986号の先の出願日の利益を主張し、その米国仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
分野
近赤外および短波赤外領域の吸収および発光極大を有するシアニンフルオロフォア、ならびにシアニンフルオロフォアを作製および使用する方法が開示される。
政府支援の承認
本発明は、アメリカ国立衛生研究所、アメリカ国立がん研究所によるプロジェクト番号Z01BC011506の下での政府支援によってなされた。アメリカ政府は、本発明にある一定の権利を有する。
背景
リアルタイム蛍光ガイド手術の急速な増加により、新規なフルオロフォアの創出の必要性が浮き彫りになってきた。蛍光画像化は、多くの医療分野で使用されるが、特にがん処置において有用である。コンピュータ断層撮影法(CT)、陽電子放出断層撮影および磁気共鳴画像法(MRI)のような従来の画像化ツールとは異なり、蛍光画像化により、医師は卓越した正確さで悪性組織を正常組織と区別することができる。生物系は、可視領域において吸収する分子を有する一方、近赤外(NIR)領域(650〜900nm)において吸収する分子は、光子を、組織を通して最長数センチメートル透過させるには、量がはるかに少ない。現在の手術技術は、光散乱効果に起因して画像解像度および組織透過度が制限されるNIR光に頼っているが、SWIRなどのより長い波長(約900〜1700nm)は、組織透過を増強することによって、空間分解能を劇的に改善することができる(>100倍)。しかし、この領域の研究は、典型的にカーボンナノチューブ、Ag/In量子ドット、またはナノ粒子を使用しており、それらは安全性の問題に起因して、in vivo設定に転換することが困難である。商業的に入手可能なNIR染料は、800nmまでの発光極大しか有していない。したがって、NIR蛍光技術の範囲を進展させる、深色にシフトしたNIR染料への必要性が著しく高まっている。
概要
9個の炭素のポリメチン架橋を含むシアニンフルオロフォアが開示される。そのシアニンフルオロフォアは、近赤外(NIR)および短波赤外(SWIR)波長範囲の吸収および/または発光極大を有する。また、シアニンフルオロフォアを作製および使用する方法が開示される。
一部の実施形態では、シアニンフルオロフォア化合物は、式I:
Figure 2021535116
[式中、R〜Rは、独立に、H、スルホネート、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、−C(O)OR、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、各Rは、独立に、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、RおよびR10は、独立に、脂肪族スルホネート、−(CHCHO)、脂肪族、アミノ脂肪族、またはアルコキシであり、ここで、nは、≧1の整数であり、Rは、脂肪族、H、または重水素であり、R11およびR12は、それらが結合している環と一緒になって、縮合環系を形成し、あるいはR11およびR12は、独立に、ハロ、H、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、YおよびYは、独立に、C(R、O、N(R)、S、またはSeであり、ここで、各Rは、独立に、脂肪族、H、−(OCHCHOH(ここでxは、≧2の整数である)、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、各Rは、独立に、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素である]
による化学構造、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩を有する。
ある特定の実施形態では、シアニンフルオロフォア化合物は、式II、式III、式IV、式V:
Figure 2021535116
Figure 2021535116
[式中、
Figure 2021535116
として図示される各結合は、原子価の要件を満たすために必要とされるように、単結合または二重結合であり、ZおよびZは、独立に、O、S、またはN(R)であり、ここで、Rは、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、X〜Xは、独立に、CR13であり、またはX〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのその他は、CR13であり、各R13は、独立に、H、スルホネート、−(CHC(O)R、−(CHOC(O)R、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、mは、≧0の整数であり、Rは、−ORまたは−N(Rであり、ここで、各Rは、独立に、H、脂肪族、脂肪族スルホネート、−(CHC(O)OR、−(CHCHO)CHC(O)OR、アリール、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、ここで、nは、≧1の整数である]
による化学構造、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩を有する。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、シアニンフルオロフォアは、pH7.4のリン酸緩衝液(PBS)、pH7.4のPBS中10%(v/v)ウシ胎児血清、ジクロロメタン、またはメタノールに溶解した場合、(i)≧650nmの吸収極大波長、(ii)≧700nmの発光極大波長、または(iii)≧650nmの吸収極大波長および≧700nmの発光極大波長を有することができる。
開示されるシアニンフルオロフォア化合物を使用するための方法の実施形態は、化合物を、試料と合わせるステップと、近赤外または短波赤外範囲の波長と選択された強度を有するある量の光の標的化された適用により、試料に照射することによって、試料中の化合物を可視化するステップであって、前記量の光が化合物の蛍光を生じさせるのに十分である、ステップと、化合物によって放出された任意の蛍光を検出するステップとを含む。一部の実施形態では、R〜R13の少なくとも1つは、標的化剤を含み、試料は、標的化剤と結合することができる標的を含み、その方法は、標的化剤および標的の結合をもたらすのに有効な条件下で、化合物を試料と合わせるステップと、標的に結合した化合物を可視化することによって、標的を画像化するステップとをさらに含む。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、試料は、対象内の標的領域であってもよく、その方法は、化合物、または化合物を含む医薬組成物を、対象に投与するステップと、その後、対象の標的化部分への前記量の光の標的化された適用によって、化合物に照射することによって、化合物を可視化するステップと、対象の標的化部分における化合物によって放出された任意の蛍光を検出するステップとをさらに含むことができる。
本発明の先のおよび他の目的、特色および利点は、添付の図面を参照しながら記載される以下の詳細な説明から、より明らかになる。
図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。 図1A〜1Iは、例示的なシアニンフルオロフォアおよびそれらの関連特性の表である。
図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。 図2〜18は、本明細書に開示されるいくつかのシアニンフルオロフォアのための、例示的な合成スキームである。
図19は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(化合物4、NIR−970)の5μM溶液の吸収(左)および発光(右、770nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図20は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(化合物6、NIR−890)の2μM溶液の吸収(左)および発光(右、820nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図21は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(化合物8、SWIR−1080)の5μM溶液の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図22は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(化合物10、NIR−900)の2μM溶液の吸収(左)および発光(右、820nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図23は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(化合物11、SWIR−1090)の5μM溶液の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図24は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(NIR−900−Et)の5μM溶液の吸収(左)および発光(右、860nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図25は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(ヘキサSO−NIR−890)の吸収スペクトルを示す。
図26は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(NIR−900−PEG44−COOH)の吸収スペクトルを示す。
図27は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(NIR−950)の5μM溶液の吸収(左)および発光(右、約890nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図28は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(ビス(SOPeg)−NIR−900)の吸収スペクトルを示す。
図29は、pH7.4のPBS中のシアニンフルオロフォア(NIR−890−Peg−COOH)の吸収スペクトルを示す。
図30は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア(ビスSO−NIR−890)の吸収(左)および発光(右、約860nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図31は、示される様々な溶媒中の5μMのシアニンフルオロフォア溶液(SWIR−1080−COOHなし)の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図32は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア溶液(NIR−830)の吸収(左)および発光(右、770nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図33は、示される様々な溶媒中のシアニンフルオロフォア溶液(N−メチル−NIR−990)の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。
図34は、pH7.4のPBS中のシアニンフルオロフォアの抗体コンジュゲート(NIR−900−パニツムマブ)の吸収(実線)および発光(破線)スペクトルである。
図35は、pH7.4のPBS中のシアニンフルオロフォアの抗体コンジュゲート(NIR−900−Et−パニツムマブ)の吸収スペクトルである。
図36は、pH7.4のPBS中のシアニンフルオロフォアの抗体コンジュゲート(NIR−890−Peg−パニツムマブ)の吸収スペクトルである。
図37は、pH7.4のPBS中のシアニンフルオロフォアの抗体コンジュゲート(化合物6、NIR−890−パニツムマブ)の吸収(実線)および発光(破線、820nmにおいて励起)スペクトルである。
図38は、pH7.4のPBS中のシアニンフルオロフォアの抗体コンジュゲート(SWIR−1080−パニツムマブ)の吸収(実線)スペクトルである。
図39は、pH7.52のPBS中20%DMSO(実線)およびpH4.39のPBS中20%DMSO(破線)中の、10μMの濃縮化合物16(pH−SWIR−1080)の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルである。
図40は、pH7.52のPBS中20%DMSO(実線)およびpH4.42のPBS中20%DMSO(破線)中の、10μMの濃縮化合物18(pH−SWIR−1080−COOH)の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルである。
図41は、アセトニトリル中の、5μMの濃縮化合物23(N−メチル−Mero−NIR−780)の吸収(実線)および発光(破線、600nmにおいて励起)スペクトルである。
図42(左)は、アセトニトリル中の、15μMの濃縮化合物26(N−メチル−NIR−900)の吸収(実線)および発光(破線、540nmにおいて励起)スペクトルであり、(右)は、アセトニトリル中0.1%ギ酸中の、15μMの濃縮化合物N−メチル−NIR−900の吸収(実線)および発光(破線、800nmにおいて励起)スペクトルである。
図43は、ジクロロメタン(左)およびメタノール(右)中の、5μMの濃縮化合物25(N−メチル−SWIR−1080)の吸収(実線)および発光(破線、900nmにおいて励起)スペクトルである。
図44は、示される様々な溶媒中の、5μMの濃縮化合物29(ベンゾ−NIR−930)の吸収(左)および発光(右、850nmにおいて励起)スペクトルである。
図45は、化合物を注射し、その後、皮膚の外表面に望ましい波長の光を標的化された送達をすることによって、開示の化合物を使用するための方法の一実施形態を示す概略図である。
本開示は、近赤外(NIR)および短波赤外(SWIR)波長範囲の吸収および/または発光極大を有するシアニンフルオロフォアに関する。より短い波長の光を吸収し、放出するフルオロフォアと比較して、開示されるシアニンフルオロフォアの一部の実施形態は、組織透過を増強することによって空間分解能を改善する(例えば、100倍またはそれを上回るまで)。有利には、開示されるシアニンフルオロフォアの一部の実施形態は、非毒性であり、水可溶性であり、そして/または非凝集性である。本開示はまた、コンジュゲート可能なシアニンフルオロフォア、ならびに標的化剤および/または薬物にコンジュゲートしたシアニンフルオロフォアを包含する。
I.定義および略語
以下の用語および略語の説明は、本開示をより的確に説明し、本開示を実施する際に当業者を導くために提供される。本明細書で使用される場合、文脈によって別段明示されない限り、「含む(comprising)」は、「含む(including)」を意味し、単数形「a」または「an」または「the」は、複数の参照物を含む。用語「または」は、文脈によって別段明らかに示されない限り、記載された代替要素の単一要素、または2つもしくはそれよりも多い要素の組合せを指す。
別段説明されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する分野の当業者に一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書に記載されるものに類似のまたはそれと等価な方法および材料を、本開示の実施または試験において使用することができるが、適切な方法および材料を以下に記載する。材料、方法、および例は、単に例示的なものであり、限定することを意図しない。本開示の他の特色は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかである。
別段指定されない限り、本明細書または特許請求の範囲で使用される場合、構成成分の量、分子量、パーセンテージ、温度、時間などを表すすべての数は、用語「約」によって修飾されると理解されるべきである。したがって、暗示的にであれ明確にであれ、別段指定されない限り、記載される数値パラメーターは近似値であり、その近似値は、求められる所望の特性および/または標準試験条件/方法の下での検出限界に応じて変わり得る。実施形態を論じられている従来技術と直接的かつ明確に区別する場合、これらの実施形態における数値は、用語「約」が記載されない限り近似ではない。
化学における一般用語の定義は、John Wiley & Sons,Inc.によって刊行されたRichard J.Lewis,Sr.(ed.),Hawley’s Condensed Chemical Dictionary,1997(ISBN 0−471−29205−2)に見出すことができる。分子生物学における一般用語の定義は、Oxford University Pressによって刊行されたBenjamin Lewin,Genes VII,2000(ISBN 019879276X);Blackwell Publishersによって刊行されたKendrew et al.(eds.),The Encyclopedia of Molecular Biology,1994(ISBN 0632021829);およびWiley,John & Sons,Inc.によって刊行されたRobert A.Meyers(ed.),Molecular Biology and Biotechnology:a Comprehensive Desk Reference,1995(ISBN 0471186341)、ならびに他の類似の参考文献に見出すことができる。
本開示の様々な実施形態の再検討を容易にするために、特別な用語を以下に説明する。
脂肪族:実質的に炭化水素系の化合物またはそのラジカル(例えば、ヘキサンラジカルについてはC13)であり、アルカン、アルケン、アルキンが含まれ、環式のものが含まれ、さらに、直鎖および分岐鎖配置、ならびにすべての立体異性体および位置異性体も同様に含まれる。別段明確に記載されない限り、脂肪族基は、1〜25個の炭素原子、例えば1〜15個、1〜10個、1〜6個、または1〜4個の炭素原子を含有する。用語「低級脂肪族」は、1〜10個の炭素原子を含有する脂肪族基を指す。脂肪族鎖は、置換または非置換であり得る。「非置換脂肪族」として明確に言及されない限り、脂肪族基は、非置換であっても置換されていてもよい。脂肪族基は、1つまたは複数の置換基(脂肪族鎖のメチレン炭素ごとに2つまでの置換基、または脂肪族鎖の−C=C−二重結合の炭素ごとに1つまでの置換基、または末端メチン基の炭素については1つまでの置換基)で置換されていてもよい。例示的な置換基として、以下に限定されるものではないが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルアミノ、アルキルチオ、アシル、アルデヒド、アミド、アミノ、アミノアルキル、アリール、アリールアルキル、カルボキシル、シアノ、シクロアルキル、ジアルキルアミノ、ハロ、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、ヘテロアリール、ヘテロシクロ脂肪族、ヒドロキシル、オキソ、スルホンアミド、スルフヒドリル、チオアルコキシ、または他の官能基が挙げられる。
脂肪族スルホネート:構造−R−SO (ここで、Rは、置換または非置換脂肪族である)を有する基。
アルコキシ:構造−OR(ここで、Rは、置換または非置換アルキルである)を有する基。メトキシ(−OCH)は、例示的なアルコキシ基である。置換アルコキシでは、Rは、非干渉性の置換基で置換されているアルキルである。
アルキル:飽和炭素鎖を有する炭化水素基。その鎖は、分岐、非分岐、または環式(シクロアルキル)であってよい。低級アルキルという用語は、鎖が1〜10個の炭素原子を含むことを意味する。別段特定されない限り、アルキルという用語は、置換および非置換アルキルを包含する。
アルキルスルホネート:構造−R−SO (ここで、Rは、置換または非置換アルキルである)を有する基。
アミノ:構造−N(R)R’(ここで、RおよびR’は、独立に、水素、ハロアルキル、脂肪族、ヘテロ脂肪族、アリール(例えば、必要に応じて置換されているフェニルもしくはベンジル)、ヘテロアリール、アルキルスルファノ、または他の官能基である)を有する基。「第一級アミノ」基は、−NHである。「一置換アミノ」は、上記の通り置換されているラジカル−N(H)Rを意味し、それには、例えば、メチルアミノ、(1−メチルエチル)アミノ、フェニルアミノなどが含まれる。「二置換アミノ」は、上記の通り置換されているラジカル−N(R)R’を意味し、それには、例えば、ジメチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジ(1−メチルエチル)アミノなどが含まれる。アミノという用語はまた、荷電三置換アミノ基、例えば、−N(R)(R’)R’’(ここで、R、R’、およびR’’は、独立に、水素、ハロアルキル、脂肪族、ヘテロ脂肪族、アリール(例えば、必要に応じて置換されているフェニルもしくはベンジル)、ヘテロアリール、アルキルスルファノ、または他の官能基である)を包含する。
アミノ脂肪族:化学官能基−RNHまたは−RNH (ここで、Rは、脂肪族基である)。「置換アミノ脂肪族」は、アミノ基が置換されていることを意味し、例えば、−RN(R’)R’’または−RN(R’)(R’’)R’’’(ここで、R’、R’’、およびR’’’は、独立に、水素、ハロ脂肪族、脂肪族、ヘテロ脂肪族、アリール(例えば、必要に応じて置換されているフェニルもしくはベンジル)、ヘテロアリール、アルキルスルファノ、または他の官能基である)を意味する。
アミノアルキル:化学官能基−RNHまたは−RNH (ここで、Rは、アルキル基である)。「置換アミノアルキル」は、アミノ基が置換されていることを意味し、例えば、−RN(R’)R’’または−RN(R’)(R’’)R’’’(ここで、R’、R’’、およびR’’’は、独立に、水素、ハロ脂肪族、脂肪族、ヘテロ脂肪族、アリール(例えば、必要に応じて置換されているフェニルもしくはベンジル)、ヘテロアリール、アルキルスルファノ、または他の官能基である)を意味する。
抗体:免疫グロブリン遺伝子または免疫グロブリン遺伝子の断片によって実質的にコードされた1つまたは複数のポリペプチドを含むタンパク質(またはタンパク質複合体)。認識されている免疫グロブリン遺伝子には、カッパ、ラムダ、アルファ、ガンマ、デルタ、イプシロンおよびミュー定常領域遺伝子、ならびに無数の免疫グロブリン可変領域遺伝子が含まれる。軽鎖は、カッパまたはラムダのいずれかに分類される。重鎖は、ガンマ、ミュー、アルファ、デルタ、またはイプシロンとして分類され、それによって、それぞれ免疫グロブリンクラスIgG、IgM、IgA、IgDおよびIgEが定義される。鳥類および爬虫類では、IgY抗体は、哺乳動物IgGと同等である。
免疫グロブリン(抗体)の基本構造単位は、一般に四量体である。各四量体は、ポリペプチド鎖の2つの同一の対から構成され、各対は、1つの「軽」鎖(約25kDa)および1つの「重」鎖(約50〜70kDa)を有する。各鎖のN末端は、主に抗原認識に関与する約100〜110個またはそれよりも多いアミノ酸の可変領域を画定する。用語「可変軽鎖」(V)および「可変重鎖」(V)は、それぞれ、これらの軽鎖および重鎖を指す。
IgY抗体の構造は、哺乳動物IgGの構造に類似しており、2つの重鎖(「ニュー」鎖;およそ67〜70kDa)および2つの軽鎖(22〜30kDa)を有する。IgY分子の分子量は、約180kDaであるが、しばしば、ゲル上では約3%炭水化物の存在に起因してスメアとして泳動する。IgY抗体の重鎖(H)は、4つの定常ドメインおよび抗原結合部位を含有する1つの可変ドメインから構成される。
本明細書で使用される場合、用語「抗体」は、インタクトな免疫グロブリンおよびいくつかの十分に特徴付けられた断片を含む。例えば、標的タンパク質(またはタンパク質もしくは融合タンパク質内のエピトープ)に結合するFab、Fv、および単鎖Fv(SCFv)も、そのタンパク質(またはエピトープ)のための特異的結合剤となる。これらの抗体断片は、以下の通り定義される。(1)Fab、抗体全体を酵素パパインで消化して、インタクトな軽鎖および1つの重鎖の一部を得ることによって生成された、抗体分子の一価の抗原結合性断片を含有する断片、(2)Fab’、抗体全体をペプシンで処理し、その後還元して、インタクトな軽鎖および重鎖の一部を生産することによって得られた抗体分子の断片(抗体分子1つ当たり2つのFab’断片が得られる)、(3)(Fab’)、抗体全体を酵素ペプシンで処理し、その後の還元を行わないことによって得られた抗体の断片、(4)F(ab’)、2つのジスルフィド結合によって一緒に保持された2つのFab’断片の二量体、(5)Fv、2つの鎖として発現された、軽鎖の可変領域および重鎖の可変領域を含有する遺伝子操作された断片、ならびに(6)単鎖抗体、遺伝的に融合した一本鎖分子として適したポリペプチドリンカーによって連結された、軽鎖の可変領域、重鎖の可変領域を含有する遺伝子操作された分子。これらの断片を作製する方法は、慣用的である(例えば、Harlow and Lane,Using Antibodies:A Laboratory Manual,CSHL,New York,1999を参照されたい)。本明細書で使用される場合、用語「抗体」は、部位特異的コンジュゲーションを容易にするための1つまたは複数の非天然(すなわち、天然に存在しない)アミノ酸(例えば、p−アセチル−フェニルアラニン)を含む抗体を含む。
本開示の方法において使用するための抗体は、モノクローナルであってもポリクローナルであってもよく、例えば、標的抗原などの標的に特異的に結合する。単なる例として、モノクローナル抗体は、Kohler and Milstein(Nature 256:495−97,1975)の古典的方法またはその誘導的方法に従って、マウスハイブリドーマから調製することができる。モノクローナル抗体生成についての詳細な手順は、Harlow and Lane,Using Antibodies:A Laboratory Manual,CSHL,New York,1999に記載されている。
抗原:動物内での抗体生成またはT細胞応答を刺激することができる化合物、組成物、または物質であり、動物内に注射または吸収される組成物を含む。抗原は、異種免疫原によって誘導されるものを含む、特異的液性免疫または細胞性免疫の生成物と反応する。本明細書で使用される場合、「標的抗原」は、標的化剤によって認識され、結合される抗原(抗原のエピトープを含む)である。「特異的結合」は、排他的結合を必要としない。一部の実施形態では、抗原は、細胞または組織抽出物から得られる。一部の実施形態では、標的抗原は、腫瘍細胞上の抗原である。抗原は、全長タンパク質である必要はない。使用が企図される抗原には、タンパク質の任意の免疫原性断片、例えば、抗体が特異的に結合することができる少なくとも1つのエピトープを有する任意の抗原が含まれる。
アリール:別段特定されない限り、単一の環(例えば、フェニル)または少なくとも1つの環が芳香族である縮合多環(multiple condensed rings)(例えば、キノリン、インドール、ベンゾジオキソールなど)を有する、6〜15個の炭素原子の一価の芳香族炭素環式基(ただし、結合点は、アリール基の芳香族部分の原子を介しており、結合点の芳香族部分は、その芳香環内に炭素だけを含有している)。任意の芳香環部分がヘテロ原子を含有している場合、その基は、ヘテロアリールであり、アリールではない。アリール基は、単環式、二環式、三環式または四環式である。別段特定されない限り、アリールという用語は、置換および非置換アリールを包含する。
生物学的試料:本明細書で使用される場合、「生物学的試料」は、対象(例えば、ヒトまたは動物対象)あるいは他の種類の生物、例えば植物、細菌または昆虫から得られた試料を指す。対象由来の生物学的試料には、以下に限定されるものではないが、細胞、組織、血清、血液、血漿、尿、唾液、脳脊髄液(CSF)または他の体液が含まれる。本明細書に開示される方法の特定の例では、生物学的試料は、組織試料である。
コンジュゲート可能な部分:分子を別の分子に、例えば薬物または標的化剤、例えば抗体にコンジュゲート(すなわち、カップリングまたは結合)することができる分子の一部。
dSTORM:直接確率的光学的再構築顕微鏡法。
薬物:本明細書で使用される場合、用語「薬物」は、対象に投与された場合に生理学的効果を有し、疾患の処置、緩和、治癒、防止もしくは診断における使用を意図されるか、または身体的もしくは精神的健全性をその他の方法で増強するために使用される物質を指す。用語「小分子薬物」は、1,000ダルトン未満の分子量を有する薬物を指す。
抗がん薬は、悪性腫瘍を処置するために使用される薬物である。例示的な抗がん薬として、以下に限定されるものではないが、アビラテロン、アクチノマイシンD、アルトレタミン、アミホスチン、アナストロゾール、アスパラギナーゼ、ベキサロテン、ビカルタミド、ブレオマイシン、ブセレリン、ブスルファン、カルボプラチン、カルムスチン、クロラムブシル シスプラチン、クラドリビン、クロドロネート、コンブレタスタチンA4、シクロホスファミド、シプロテロン、シタラビン、ダカルバジン、ダウノルビシン、デガレリクス、ジエチルスチルベストロール、ドセタキセル、ドキソルビシン、ズオカルマイシンDM、エピルビシン、エチニルエストラジオール、エトポシド、エキセメスタン、5−フルオロウラシル、フルダラビン、フルタミド、フォリン酸、フルベストラント、ゲムシタビン、ゴセレリン、イバンドロン酸、イダルビシン、イフォスファミド、イリノテカン、ランレオチド、レナリドミド、レトロゾール、リュープロレリン、メドロキシプロゲステロン、メゲストロール、メルファラン、メスナ、メトトレキセート、オクトレオチド、パミドロネート、ペメトレキセド、マイトマイシン(mitocmycin)、ミトタン、ミトキサントロン、オキサリプラチン、パクリタキセル、ペントスタチン(pentastatin)、ピポブロマン(pipbroman)、プリカマイシン、プロカルバジン、ラルチトレキセド、スチルベストロール、ストレプトゾシン、タモキシフェン、テモゾロミド、テニポシド、トポテカン、トリプトレリン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビノレルビン、およびゾレドロン(zolendronic)酸が挙げられる。
有効量または治療有効量:1人の対象または所与のパーセンテージの対象に有益なまたは治療的な効果をもたらすのに十分な量。
遠赤:遠赤光は、一般に700〜850nmの範囲の波長を有する光であるとみなされる。
ヘテロ脂肪族:少なくとも1つのヘテロ原子を有する、すなわち1つまたは複数の炭素原子が少なくとも1つの孤立電子対を有する原子、典型的に窒素、酸素、リン、ケイ素、または硫黄で置き換えられている、脂肪族化合物または基。ヘテロ脂肪族化合物または基は、置換または非置換、分岐または非分岐、環式または非環式であってよく、それには、「複素環」、「ヘテロシクリル」、「ヘテロシクロ脂肪族」、または「複素環式」基が含まれる。
ヘテロアルキル:少なくとも1つのヘテロ原子、例えばN、O、S、またはS(O)(ここで、nは、1または2である)を含有する、上記で定義される通りのアルキル基。別段特定されない限り、ヘテロアルキルという用語は、置換および非置換ヘテロアルキルを包含する。
ヘテロアリール:少なくとも1つのヘテロ原子を有する、すなわち環中の1つまたは複数の炭素原子が少なくとも1つの孤立電子対を有する原子、典型的に窒素、酸素、リン、ケイ素、または硫黄で置き換えられている、芳香族化合物または基。別段特定されない限り、ヘテロアリールという用語は、置換および非置換ヘテロアリールを包含する。
リガンド:生物学的効果を有する、受容体に結合する分子。
リンカー:2つの部分の間に位置する分子または原子団。本明細書で使用される場合、用語「リンカー」は、シアニンフルオロフォアと標的化剤もしくは反応基との間に位置する原子団、またはシアニンフルオロフォアと薬物との間に位置する原子団を指す。
モル吸光度(ε):化学種が、典型的には、M−1cm−1の単位で表される特定の波長の光をどのくらい強力に吸収するかについての尺度。本明細書で報告される値は、最大吸光度の波長で得られた。
近赤外(近IR、NIR):650〜2500nmの範囲内の波長。別段特定されない限り、用語「近赤外」および「NIR」は、本明細書で使用される場合、650〜900nmの範囲内の波長を指す。
PALM:光活性化局在性顕微鏡法。
PBS:リン酸緩衝液。最も一般的には、PBSは、0.01MのNaHPO、0.0018MのKHPO、0.137MのNaCl、および0.0027MのKClを含む水溶液を指す。
薬学的に許容される担体:本開示において有用な薬学的に許容される担体(ビヒクル)は、従来のものである。Remington:The Science and Practice of Pharmacy,The University of the Sciences in Philadelphia,Editor,Lippincott,Williams,& Wilkins,Philadelphia,PA,21st Edition(2005)は、本明細書に開示される1つまたは複数のシアニンフルオロフォアの薬学的送達に適した組成物および製剤を記載している。
一般に、担体の性質は、用いられる特定の投与形式に応じて変わる。例えば、非経口製剤は、通常、ビヒクルとして薬学的および生理的に許容される流体、例えば水、生理食塩水、平衡塩溶液、ブドウ糖水溶液、グリセロールなどを含む、注射可能な流体を含む。一部の例では、薬学的に許容される担体は、対象への投与(例えば、非経口、筋肉内、または皮下注射による)に適するように無菌にされ得る。生物学的に中性の担体に加えて、投与される医薬組成物は、少量の非毒性補助物質、例えば湿潤剤または乳化剤、防腐剤、およびpH緩衝剤など、例えば酢酸ナトリウムまたはソルビタンモノラウレートを含有することができる。
薬学的に許容される塩:開示されるシアニンフルオロフォアの生物学的に適合可能な塩であり、その塩は、当技術分野で周知の様々な有機および無機対イオンから誘導され、その単なる例として、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムなどが挙げられ、分子が塩基性官能基を含有する場合には、有機または無機酸の塩、例えば塩酸塩、臭化水素酸塩、酒石酸塩、メシル酸塩、酢酸塩、マレイン酸塩、シュウ酸塩などが挙げられる。薬学的に許容される酸付加塩は、遊離塩基の生物学的有効性を保持すると同時に、生物学的にも、または他の点でも望ましくないことがない酸パートナー、例えば無機酸、例えば塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸など、ならびに有機酸、例えば酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、ピルビン酸、シュウ酸、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、酒石酸、クエン酸、安息香酸、ケイ皮酸、マンデル酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、サリチル酸などによって形成される塩である。薬学的に許容される塩基付加塩には、無機塩基から誘導された塩、例えばナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、銅、マンガン、アルミニウムなどの塩が含まれる。例示的な塩は、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、およびマグネシウム塩である。薬学的に許容される非毒性有機塩基から誘導された塩には、以下に限定されるものではないが、第一級、第二級および第三級アミン、天然に存在する置換アミンを含む置換アミン、環状アミンおよび塩基性イオン交換樹脂、例えばイソプロピルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、エタノールアミン、2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、ジシクロヘキシルアミン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、カフェイン、プロカイン、ヒドラバミン、コリン、ベタイン、エチレンジアミン、グルコサミン、メチルグルカミン、テオブロミン、プリン、ピペラジン、ピペリジン、N−エチルピペリジン、ポリアミン樹脂などの塩が含まれる。例示的な有機塩基は、イソプロピルアミン、ジエチルアミン、エタノールアミン、トリメチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、コリン、およびカフェインである(例えば、参照によって本明細書に組み込まれるS.M.Berge,et al.,“Pharmaceutical Salts,”J.Pharm.Sci.,1977;66:1−19を参照されたい)。
ホスホロアミダイト:一般式(RO)PNRを有する基。ホスホロアミダイトは、置換基として、一般式−RO−P(OR)NR(ここで、各Rは、独立に、脂肪族、例えば置換または非置換アルキルである)を有する。
短波赤外(SWIR):別段特定されない限り、本明細書で使用される場合、用語「短波赤外」またはSWIRは、900〜1700nmの範囲内の波長を指す。
SMLM:単一分子局在性顕微鏡。
可溶性:溶媒中に分子またはイオンとして分散して、均質な溶液を形成することができる。米国薬局方によって定義される通り、可溶性化合物は、少なくとも30mg/mLの溶解度を有する。
特異的結合パートナー:関与する分子の三次元構造に応じて決まる、特異的な非共有結合性の相互作用によって相互作用する一対の分子のメンバー。特異的結合パートナーの例示的な対には、抗原/抗体、ハプテン/抗体、受容体/リガンド、核酸鎖/相補的核酸鎖、基質/酵素、阻害剤/酵素、炭水化物/レクチン、ビオチン/アビジン(例えば、ビオチン/ストレプトアビジン)、およびウイルス/細胞受容体が含まれる。
STORM:確率的光学的再構築顕微鏡法。
置換基:原子または原子団であって、反応の結果として、ある分子内の別の原子と置き換わる原子または原子団。用語「置換基」は、典型的に、親炭化水素鎖または親炭化水素環上の1つの水素原子、または置換基が二重結合によって結合する場合には2つの水素原子を置き換える原子または原子団を指す。用語「置換基」はまた、分子との複数の結合点を有する原子団を包含することができ、例えば、置換基は、親炭化水素鎖または親炭化水素環上の2つまたはそれよりも多い水素原子と置き換わる。このような場合、置換基は、別段特定されない限り、親炭化水素鎖または親炭化水素環に対して任意の空間的配向で結合することができる。例示的な置換基として、例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルアミノ、アルキルチオ、アシル、アルデヒド、アミド、アミノ、アミノアルキル、アリール、アリールアルキル、アリールアミノ、カーボネート、カルボキシル、シアノ、シクロアルキル、ジアルキルアミノ、ハロ、ハロ脂肪族(例えば、ハロアルキル)、ハロアルコキシ、ヘテロ脂肪族、ヘテロアリール、ヘテロシクロ脂肪族、ヒドロキシル、イソシアノ、イソチオシアノ、オキソ、スルホンアミド、スルフヒドリル、チオ、およびチオアルコキシ基が挙げられる。
置換されている:1つまたは複数の置換基がカップリングしている基本化合物、例えばアリールまたは脂肪族化合物またはそのラジカル(各置換基は、典型的に、基本化合物上の水素原子と置き換わる)。単なる例として、以下に限定されるものではないが、置換されているアリール化合物は、アリールベースの閉環にカップリングされた脂肪族基、例えばトルエンを有することができる。やはり単なる例として、以下に限定されるものではないが、長鎖炭化水素は、それに結合したヒドロキシル基を有することができる。
スルホネート含有基:SO を含む基。スルホネート含有基という用語は、−SO および−RSO 基(ここで、Rは、置換もしくは非置換アルキル、置換もしくは非置換ヘテロアルキル、置換もしくは非置換アリール、または置換もしくは非置換ヘテロアリールである)を含む。
標的:標的化剤を含む開示されるシアニンフルオロフォアが特異的に結合できる、所期の分子。標的の例として、組織試料中に存在するタンパク質および核酸配列が含まれる。標的領域は、標的分子が位置するか、または潜在的に位置する可能性がある領域である。
標的化剤:標的部位、例えば対象の体内の標的化された位置、例えば特定の器官、小器官、生理学的系、組織、または病理部位、例えば腫瘍、感染領域もしくは組織傷害領域への、優先的なまたは標的化された送達を促進する薬剤。標的化剤は、様々な機序、例えば標的部位内での選択的濃縮によって、または特異的結合パートナーとの結合によって機能する。適切な標的化剤には、以下に限定されるものではないが、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、糖タンパク質および他のグリコシル化分子、オリゴヌクレオチド、リン脂質、リポタンパク質、アルカロイド、ならびにステロイドが含まれる。例示的な標的化剤として、抗体、抗体断片、アフィボディ、アプタマー、アルブミン、サイトカイン、リンホカイン、増殖因子、成長因子、ホルモン、酵素、免疫モジュレーター、受容体タンパク質、アンチセンスオリゴヌクレオチド、アビジン、ナノ粒子などが挙げられる。標的化剤の中で特に有用なものは、抗体、核酸配列、および受容体リガンドであるが、特異的結合パートナーの任意の対を、この目的で容易に用いることができる。
TRABI:経時的ラジアル開口(radial−aperture)ベース強度推定。
処置する/処置:本明細書で使用される場合、用語「処置する」および「処置」は、状態、すなわち障害または疾患と関連する少なくとも1つの徴候または症候を阻害または低減することを意味する。腫瘍に関して、処置は、腫瘍成長の阻害および/または腫瘍体積の低減を意味することができる。処置は、例えば腫瘍の一部もしくはすべての臨床症候の重症度の低減、腫瘍の進行の緩徐(例えば、腫瘍を有する対象を延命することによって)、腫瘍再発回数の低減、対象の全体的健康もしくは福祉の改善、または特定の障害もしくは疾患に特異的な当技術分野で周知の他のパラメーターをもたらすことができる。
トリチル:置換または非置換トリフェニルメチル基、例えばPhC−OR−またはPhCR−(ここで、Rは脂肪族である)。各フェニル基およびRは、独立に、置換または非置換であってよい。
II.シアニンフルオロフォア
開示されるシアニンフルオロフォアの実施形態は、9個の炭素のポリメチン架橋を含む。一部の実施形態では、シアニンフルオロフォアは、式I:
Figure 2021535116
による化学構造、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩を有する。
式Iに関して、R〜Rは、独立に、H、スルホネート、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、−C(O)OR、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、各Rは、独立に、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素である。RおよびR10は、独立に、脂肪族スルホネート、−(CHCHO)、脂肪族、アミノ脂肪族、またはアルコキシであり、ここで、nは、≧1の整数であり、Rは、脂肪族、H、または重水素である。R11およびR12は、それらが結合している環と一緒になって、縮合環系を形成し、あるいはR11およびR12は、独立に、ハロ、H、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基である。YおよびYは、独立に、C(R、O、N(R)、S、またはSeであり、ここで、各Rは、独立に、脂肪族、H、−(OCHCHOH(ここでxは、≧2の整数である)、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、各Rは、独立に、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素である。一部の例では、トリチル基は、式−(CHOC(Ph)(p−メトキシフェニル)を有する。
一部の実施形態では、R〜Rは、独立に、H、スルホネート、−N(R、アルキル、ヘテロアルキル、アルキルスルホネート、アミノアルキル、−C(O)OR、トリチル、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、各Rは、独立に、H、アルキル、またはヘテロアルキルである。RおよびR10は、独立に、アルキルスルホネート、−(CHCHO)、アルキル、アミノアルキル、またはアルコキシであり、ここで、nは、≧1の整数であり、Rは、アルキルまたはHである。R11およびR12は、それらが結合している環と一緒になって、縮合環系を形成し、あるいはR11およびR12は、ハロ、H、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基である。YおよびYは、独立に、C(R、O、N(R)、S、またはSeであり、ここで、各Rは、独立に、アルキル、H、−(OCHCHOH(ここでxは、≧2の整数である)、トリチル、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、各Rは、独立に、H、アルキル、またはヘテロアルキルである。
開示される実施形態のいずれかでは、アルキルスルホネートまたはアミノアルキル基のアルキル基またはアルキル部分は、低級アルキル(C〜C10アルキル)、C〜Cアルキル、C〜Cアルキル、メチル、エチル、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、またはC10アルキルであってもよい。ヘテロアルキル基は、炭素原子およびヘテロ原子を含めて、2〜10、2〜5、または2〜3原子の鎖長、例えば2、3、4、5、6、7、8、9、または10原子の鎖長を有することができる。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、(i)RおよびRは、スルホネートであってもよく、(ii)R、R、R、R、R、およびRは、Hであってもよく、または(iii)(i)および(ii)の両方である。先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、(i)RおよびR10は、独立に、C〜C10アルキルスルホネートであってもよく、(ii)RおよびR10は、−(CHCHO)であってもよく、ここで、各nは、独立に、1、2、3、4、5、6、7、8、9もしくは10であり、各Rは、独立に、C〜CアルキルもしくはHであり、または(iii)RおよびR10は、独立に、C〜C20アルキルであってもよい。一実施形態では、RおよびR10は、C〜Cスルホネートである。一部の非限定的な例では、RおよびR10は、−(CHSO である。独立な実施形態では、RおよびR10は、−(CHCHO)であり、ここで、nは、2、3、または4であり、各Rは、独立に、C〜CアルキルまたはHである。一部の非限定的な例では、RおよびR10は、−(CHCHO)CHである。別の独立な実施形態では、RおよびR10は、C〜Cアルキルである。さらに別の独立な実施形態では、RおよびR10は、C15〜C20アルキルである。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、YおよびYは、独立に、C(R、O、N(R)、S、またはSeである。一部の実施形態では、(i)YおよびYは、C(Rであり、ここで、各Rは、C〜Cアルキルであり、(ii)YおよびYは、C(Rであり、ここで、少なくとも1つのRは、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、または(iii)YおよびYは、Oである。一実施形態では、YおよびYは、C(CHである。独立な実施形態では、Yは、C(CH)(R)であり、ここで、Rは、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、Yは、C(CHまたはC(CH)トリチルである。別の独立な実施形態では、Yは、C(CH)(R)であり、ここで、Rは、コンジュゲート可能な部分、標的化剤または薬物を含む基であり、Yは、C(CHまたはC(CH)トリチルである。さらに別の独立な実施形態では、YおよびYは、Oである。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、R11およびR12は、それらが結合している環と一緒になって、縮合環系を形成することができる。一部の実施形態では、得られた化合物は、式II、式III、式IV、式V:
Figure 2021535116
による化学構造、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩を有する。
式II〜Vに関して、
Figure 2021535116
として図示される各結合は、原子価の要件を満たすために必要とされるように、単結合または二重結合である。ZおよびZは、存在する場合、独立に、O、S、またはN(R)であり、ここで、Rは、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素である。X〜Xは、独立に、CR13であり、またはX〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのその他は、CR13である。各R13は、独立に、H、スルホネート、−(CHC(O)R、−(CHOC(O)R、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、mは、≧0の整数であり、Rは、−ORまたは−N(Rであり、ここで、Rは、既に定義されている通りであり、各Rは、独立に、H、脂肪族、脂肪族スルホネート、−(CHC(O)OR、−(CHCHO)CHC(O)OR、アリール、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、ここで、nは、≧1の整数である。
一部の実施形態では、ZおよびZは、存在する場合、独立に、O、S、またはN(R)であり、ここで、Rは、H、アルキル、またはヘテロアルキルである。X〜Xは、独立に、CR13であり、またはX〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのその他は、CR13である。各R13は、独立に、H、スルホネート、−(CHC(O)R、−(CHOC(O)R、−N(R、アルキル、ヘテロアルキル、アルキルスルホネート、アミノアルキル、トリチル、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、mは、≧0の整数であり、Rは、−ORまたは−N(Rであり、各Rは、独立に、H、アルキル、アルキルスルホネート、−(CHC(O)OR、−(CHCHO)CHC(O)OR、アリール、またはヘテロアルキルであり、ここで、nは、≧1の整数である。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、化合物は、式IIによる構造を有することができ、ZおよびZは、Oである。独立な実施形態では、化合物は、式IIによる構造を有し、ZおよびZは、Sである。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、化合物は、式IVによる構造を有することができ、Zは、Oである。さらに別の独立な実施形態では、化合物は、式IVによる構造を有し、Zは、Sである。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、化合物は、式Vによる構造を有することができ、Zは、N(R)であり、Zは、Oである。一実施形態では、Zは、N(CH)であり、Zは、Oである。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、X〜Xは、独立に、CR13であり、またはX〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのその他は、CR13である。各R13は、独立に、H、スルホネート、−(CHC(O)R、−(CHOC(O)R、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基である。一部の実施形態では、各R13は、独立に、H、スルホネート、−(CHC(O)R、−N(R、アルキル、ヘテロアルキル、アルキルスルホネート、アミノアルキル、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基である。一実施形態では、X〜Xの1つは、CR13であり、ここで、R13は、コンジュゲート可能な部分、標的化剤または薬物を含む基であり、X〜Xのその他は、CHである。独立な実施形態では、XおよびXの一方は、C−(CHC(O)Rであり、XおよびXの他方は、CHであり、XおよびXは、CHである。別の独立な実施形態では、XおよびXのいずれかは、C−スルホネートであり、XおよびXは、CHであり、またはXおよびXは、C−スルホネートであり、XおよびXは、CHである。さらに別の独立な実施形態では、X〜Xは、CHである。別の独立な実施形態では、X〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのその他は、CHである。さらに別の独立な実施形態では、X〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのもう1つは、CR13(R13は、コンジュゲート可能な部分、標的化剤または薬物を含む基である)であり、X〜Xのその他は、CHである。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、R〜Rの少なくとも1つもしくはR13は、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であってもよく、またはYおよびYの少なくとも1つは、C(Rであってもよく、ここで、1つのRは、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基である。
コンジュゲート可能な部分または標的化剤を含む基は、式−L−Rを有し、ここで、Rは、コンジュゲート可能な部分または標的化剤である。Lは、存在しないか、またはリンカーである。例示的な−L−R基として、以下に限定されるものではないが、−(CR’、−(CR’C(O)N(R’)R、−C(O)N(R’)(CH、−(CR’C(O)N(H)(CR’、−C(O)N(R’)(CR’N(R’)C(O)(CR’、−C(O)N(R’)(CR’N(R’)C(O)(CR’OR、−C(O)N(R’)(CHCHO)(CR’C(O)R、−C(O)N(R’)(CHCHO)(CR’C(O)N(R’)R、−(CR’C(O)R、−(CR’N(R’)R、−(CR’N(R’)C(O)R、−(CR’C(O)SR、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R’)R、−N(R’)C(O)R、−N(R’)(CR’C(O)R、−N(R’)R、−OR、または−SRが挙げられ、ここで、各nは、独立に、≧1の整数であり、pは、≧1の整数であり、各R’は、独立に、H、ハロ、必要に応じて置換されている脂肪族、必要に応じて置換されているヘテロ脂肪族、必要に応じて置換されているアリール、必要に応じて置換されているヘテロアリールもしくは重水素であり、または(CR’は、全体としてアリールである。一部の実施形態では、各R’は、独立に、H、ハロ、またはC〜Cアルキルであり、各nおよび各pは、独立に、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10である。ある特定の実施形態では、各R’は、Hであり、各nおよび各pは、独立に、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10である。
コンジュゲート可能な部分は、ある分子が、標的化剤または薬物などの別の分子にコンジュゲート(すなわち、カップリングまたは結合)できるようにする、分子の一部である。コンジュゲート可能な部分は、周知のアミン反応基およびチオール反応基、ならびに「クリックケミストリー」に有用な、さらに最近になって開発された部分(穏やかな条件下で互いに急速に、選択的に反応(「クリック」)する、官能基の対)、例えば、銅触媒アジド−アルキン環化付加(CUAAC)または銅を伴わない付加、すなわち歪み促進型アルキン−アジド環化付加(SPAAC)を含む。適切なコンジュゲート可能な部分には、以下に限定されるものではないが、N−ヒドロキシスクシンイミジル基、マレイミジル基、アルケニル基、アルキニル基、アジド、テトラジン、ホスホラミダイト、およびそれらの組合せが含まれる。例示的なアルキンとして、以下に限定されるものではないが、末端アルキン、ジベンゾシクロオクチン(DBCO、DIBO)、およびビシクロ[6.1.0]ノニン(BCN)が挙げられる。例示的なアルケンとして、末端アルケン、trans−シクロオクテン(TCO)、およびメチルシクロプロペンが挙げられる。一部の例では、ホスホロアミダイトは、式−(CHOP(O(CH)CN)(N(i−Pr))を有し、ここで、i−Prは、イソプロピルである。ある特定の実施形態では、化合物が、分子の半分にホスホロアミダイト基を含む場合、その化合物は、分子の残りの半分にトリチル基も含むことができる。例えば、Yが、ホスホロアミダイト基で置換されている場合、Yは、トリチル基で置換されていてもよい。
例示的な標的化剤には、以下に限定されるものではないが、抗体、リガンド、ペプチド、多糖、核酸鎖などが含まれる。一実施形態の例では、標的化剤は、F−アクチンに結合する二環式ヘプタペプチドである、ファロイジンである。独立の実施形態では、標的化剤は、抗体である。例示的な抗体には、標的分子を認識し、結合することができる抗体、例えば疾患、感染、または環境曝露と関連するバイオマーカーが含まれる。バイオマーカーには、以下に限定されるものではないが、タンパク質、ペプチド、脂質、代謝産物、および核酸が含まれる。一部の実施形態では、抗体は、腫瘍細胞の内部もしくはその表面にだけ見出されるタンパク質などの腫瘍バイオマーカー、または1つもしくは複数のがんと関連する細胞表面受容体を認識し、結合することができる。例えば、パニツムマブは、ヒト上皮増殖因子受容体1(HER1)を認識し、結合する、ヒトモノクローナル抗体であり、HER1は、数々の腫瘍型において過剰発現し、一部の炎症性疾患とも関連する。トラスツズマブおよびペルツズマブは、一部の乳がんに過剰発現するHER2/neu受容体に結合するモノクローナル抗体である。ブレンツキシマブは、古典的ホジキンリンパ腫および全身性退形成大細胞型リンパ腫に発現する細胞膜タンパク質CD30を標的にするモノクローナル抗体である。別の独立な実施形態では、標的化剤は、抗原、核酸配列などの標的に結合することができるオリゴマーまたはポリマーである。例示的なオリゴマーおよびポリマーとして、以下に限定されるものではないが、多糖類、ペプチド、およびオリゴヌクレオチドが挙げられる。一例では、ポリマーは、3〜2000kDaの範囲内の分子量を有するデキストランである。デキストランは、生体画像化に有用である。例えば、シアニンフルオロフォア標識デキストランは、細胞質マトリックスの生物学的事象をモニタリングするために使用することができる。
薬物を含む例示的な基には、以下に限定されるものではないが、式−L−C(O)−X−薬物を有する基が含まれ、ここで、Lは、リンカー部分であるか、または存在せず、Xは、O、N(H)、またはN(CH)である。一実施形態では、Lは、存在しない。別の実施形態では、Lは、Oである。独立な実施形態では、Lは、置換または非置換の脂肪族またはヘテロ脂肪族部分を含む少なくとも1つの置換基で置換されているアリールまたはヘテロアリールであり、ここで、アリールまたはヘテロアリール環は、配座が束縛されたシアニンフルオロフォアの残部との結合部位であり、置換基は、−C(O)−X−薬物部分に結合する。一部の実施形態では、薬物を含む基は、
Figure 2021535116
であり、ここで、Qは、O、N(H)、またはN(CH)であり、R14〜R21は、独立に、H、アルキル、−NO、−NR 、−NR 、アルコキシ、スルホネート、または重水素であり、ここで、各Rは、独立に、H、ハロ、脂肪族、または重水素である。一部の実施形態では、各Rは、独立に、H、ハロ、またはアルキルである。ある特定の実施形態では、R14〜R21は、Hである。一部の例では、薬物を含む基は、−C(O)−Q−薬物である。薬物は、基の残部にコンジュゲートすることができる任意の薬物であってよい。一部の実施形態では、薬物は、小分子薬物、例えば1,000ダルトン未満の分子量を有する薬物である。ある特定の実施形態では、薬物部分は、抗がん薬である。
開示されるシアニンフルオロフォアの一部の実施形態は、近赤外もしくは短波赤外波長の範囲内で、吸収極大もしくは発光極大、またはそれら両方を示す。pH7.4のリン酸緩衝液(PBS)、pH7.4のPBS中10%(v/v)ウシ胎児血清(FBS)、メタノール、またはジクロロメタンに溶解した場合、本明細書に開示されるシアニンフルオロフォアは、≧650nm、≧700nm、≧750nm、≧800nm、≧850nm、≧875nm、または≧900nmの吸収および/または発光極大波長、例えば650〜1700nm、750〜1700nm、または850〜1700nmの範囲内の吸収および/または発光極大波長を有することができる。一実施形態では、シアニンフルオロフォアは、(i)≧650nmの吸収極大波長、(ii)≧700nmの発光極大波長、または(iii)≧650nmの吸収極大波長および≧700nmの発光極大波長を有する。独立な実施形態では、シアニンフルオロフォアは、(i)≧750nmの吸収極大波長、(ii)≧800nmの発光極大波長、または(iii)≧750nmの吸収極大波長および≧800nmの発光極大波長を有する。別の独立な実施形態では、シアニンフルオロフォアは、(i)≧850nmの吸収極大波長、(ii)≧900nmの発光極大波長、または(iii)≧850nmの吸収極大波長および≧900nmの発光極大波長を有する。さらに別の独立な実施形態では、シアニンフルオロフォアは、(i)≧875nmの吸収極大波長、(ii)≧950nmの発光極大波長、または(iii)≧875nmの吸収極大波長および≧950nmの発光極大波長を有することができる。さらに別の独立な実施形態では、シアニンフルオロフォアは、(i)≧900nmの吸収極大波長、(ii)≧1000nmの発光極大波長、または(iii)≧900nmの吸収極大波長および≧1000nmの発光極大波長を有することができる。
開示されるシアニンフルオロフォアの実施形態は、NIRまたはSWIR範囲内の波長を有する光を強力に吸収する。先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、本明細書に開示されるシアニンフルオロフォアは、少なくとも50,000M−1cm−1のモル吸光度(ε)を有することができる。一部の実施形態では、モル吸光度は、少なくとも75,000、少なくとも100,000、少なくとも125,000、またはさらには少なくとも150,000M−1cm−1であり、例えば、50,000〜300,000、75,000〜300,000、100,000〜300,000、125,000〜300,000、または150,000〜300,000M−1cm−1の範囲内のモル吸光度である。
先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、本明細書に開示されるシアニンフルオロフォアは、水溶液、例えば、PBS、PBS中10%(v/v)FBSなどに可溶性であり得る。溶解度は、調整可能な特性であり、分子上の極性置換基の数を増大させることによって増大させることができる。一部の実施形態では、溶解度は、分子上に存在するスルホネート基の数を変えることによって調整される。例えば、ある特定のシアニンフルオロフォアは、2〜6個のスルホネート基を含む。シアニンフルオロフォアは、スルホネート基で対称に置換されていてもよい。例えば、RおよびRは、共にスルホネートであってもよく、RおよびR10は、共にアルキルスルホネートであってもよく、および/またはシアニンフルオロフォアが、式II〜IVの1つによる構造を有する場合、X〜Xの2つ(例えば、XおよびX、またはXおよびX)は、スルホネート基を含むことができる。他の極性置換基、例えばペグ化基、カルボニル、アミド、アミノ、カルボン酸、またはカルボキシレート基を含む置換基は、水溶度を増大させることもできる。開示されるシアニンフルオロフォアの一部の実施形態は、水溶液中および/またはin vivoで非凝集性である。一部の場合には、相対的溶解度が増大するので、凝集が低減する。先の実施形態のいずれかまたはすべてでは、開示されるシアニンフルオロフォアは、以下にさらに記載される通り、対象、例えばヒトに投与される場合、非毒性であり得る(すなわち、著しい有害な中毒効果を伴わない)。
開示されるシアニンフルオロフォアのいくつかの非限定的な例およびそれらの関連特性は、図1A〜1Iに示される。
III.医薬組成物
本開示はまた、本明細書で開示されるような、少なくとも1つのシアニンフルオロフォアを含む医薬組成物を含む。医薬組成物の一部の実施形態は、薬学的に許容される担体および少なくとも1つのシアニンフルオロフォアを含む。有用な薬学的に許容される担体および賦形剤は、当技術分野で公知である。
1つまたは複数のシアニンフルオロフォアを含む医薬組成物は、例えば、投与形式および/または画像化される位置に応じて、様々な方式で製剤化することができる。非経口製剤は、薬学的かつ生理的に許容される流体ビヒクル、例えば水、生理食塩水、他の平衡塩溶液、ブドウ糖水溶液、グリセロールなどである注射可能な流体を含むことができる。賦形剤には、例えば非イオン性可溶化剤、例えばCremophor(登録商標)、またはタンパク質、例えばヒト血清アルブミンもしくは血漿調製物が含まれ得る。所望に応じて、投与される医薬組成物は、非毒性補助物質、例えば湿潤剤または乳化剤、防腐剤、およびpH緩衝剤など、例えば、酢酸ナトリウムまたはソルビタンモノラウレートを含有することもできる。
医薬組成物の形態は、選択される投与形式によって決定される。開示される医薬組成物の実施形態は、例えば、局所、眼、経口、口腔内頬側、全身、経鼻、注射、経皮、直腸、膣内などを含む実質的に任意の投与形式に適した形態、または吸入もしくは吹送による投与に適した形態をとることができる。一般に、開示される医薬組成物の実施形態は、注射、全身、または経口により投与される。
有用な注射可能な調製物には、水性または油性ビヒクル中の活性化合物(単数または複数)の無菌の懸濁液、溶液またはエマルジョンが含まれる。組成物は、製剤化剤、例えば懸濁化剤、安定化剤および/または分散化剤を含有することもできる。注射のための製剤は、単位剤形で、例えば、アンプルまたは多回用量容器で提示することができ、添加された防腐剤を含有することができる。組成物は、油性または水性ビヒクル中の懸濁液、溶液またはエマルジョンなどの形態をとることができ、製剤化剤、例えば懸濁化剤、安定化剤および/または分散化剤を含有することができる。例えば、非経口投与を、ボーラス注射または持続注入によって行うことができる。あるいは、シアニンフルオロフォアは、使用前に適切なビヒクル、例えば滅菌水を用いて再構成するための、粉末形態であってもよい。
全身製剤には、注射、例えば皮下、静脈内、筋肉内、髄腔内または腹腔内注射による投与のために設計された製剤、および経皮、経粘膜、経口または肺への投与のために設計された製剤が含まれる。
経口製剤は、液体(例えば、シロップ、液剤または懸濁液)、あるいは固体(例えば、散剤、錠剤、またはカプセル)であり得る。経口製剤は、内皮バリアを横断するための標的リガンドとカップリングさせることができる。一部のシアニンフルオロフォア製剤は、例えば二糖と一緒に噴霧乾燥によって乾燥させて、シアニンフルオロフォアの粉末を形成することができる。固体組成物は、従来の手段によって、薬学的に許容される賦形剤、例えば結合剤(例えば、アルファ化トウモロコシデンプン、ポリビニルピロリドンまたはヒドロキシプロピルメチルセルロース)、充填剤(例えば、ラクトース、マンニトール、微結晶性セルロースまたはリン酸水素カルシウム)、滑沢剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルクまたはシリカ)、崩壊剤(例えば、バレイショデンプンまたはデンプングリコール酸ナトリウム)、あるいは湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム)を用いて調製される。錠剤は、当技術分野で周知の方法によって、例えば、糖、フィルムまたは腸溶コーティングを用いてコーティングすることができる。このような剤形を調製する実際の方法は、当業者に公知であり、または明らかになろう。
経口投与のための液体調製物は、例えば、エリキシル、溶液、シロップまたは懸濁液の形態をとることができる。このような液体調製物は、従来の手段によって、薬学的に許容される添加剤、例えば懸濁化剤(例えば、ソルビトールシロップ、セルロース誘導体または水素化食用脂)、乳化剤(例えば、レシチンまたはアカシア)、非水性ビヒクル(例えば、アーモンド油、油性エステル、エチルアルコール、Cremophor(登録商標)または分画植物油)、および防腐剤(例えば、p−ヒドロキシ安息香酸メチルもしくはp−ヒドロキシ安息香酸プロピル、またはソルビン酸)を用いて調製することができる。調製物は、適宜、緩衝塩、防腐剤、香味剤、着色剤および甘味剤を含有することもできる。経口投与のための調製物は、周知の通り、フルオロフォアを制御放出するために適切に製剤化することができる。
直腸および膣内投与経路では、シアニンフルオロフォア(単数または複数)は、溶液(停留浣腸のため)坐剤、または従来の坐剤基剤、例えばカカオバターもしくは他のグリセリドを含有する軟膏として製剤化することができる。
経鼻投与、または吸入もしくは吹送による投与では、シアニンフルオロフォア(単数または複数)は、エアロゾルスプレーまたはミストの形態で、加圧パックまたはネブライザーから、適切な噴射剤、例えばジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、フルオロカーボン、二酸化炭素または他の適切なガスを使用して好都合に送達することができる。加圧エアロゾルの場合、投与量単位は、定量を送達するための弁を提供することによって決定することができる。
本明細書に記載されるシアニンフルオロフォアを含む医薬組成物のある特定の実施形態は、正確な投与量の個々の投与に適した単位剤形に製剤化することができる。医薬組成物は、所望に応じて、シアニンフルオロフォアを含有する1つまたは複数の単位剤形を含有することができるパックまたはディスペンサーデバイスで提示することができる。パックは、例えば、金属またはプラスチック箔、例えばブリスターパックを含むことができる。パックまたはディスペンサーデバイスは、投与のための使用説明書を伴うことができる。
投与されるシアニンフルオロフォアの量は、処置を受ける対象、標的(例えば、腫瘍のサイズ、位置、および特徴)、および投与様式に少なくとも部分的に応じて決まり、医薬組成物および/または造影剤投与の分野の当業者に公知の通りに決定することができる。これらの範囲内で、投与される製剤は、対象に投与した後に適切な手段によってシアニンフルオロフォアを可視化することができるのに有効な量の、本明細書に開示されるシアニンフルオロフォアを含有する。ある特定の実施形態では、シアニンフルオロフォアは、分子に結合した薬物を含み、投与される製剤は、処置を受ける対象に治療上有効な用量の薬物を提供するのに有効な量の、シアニンフルオロフォアに結合した薬物を含有する。
一部の実施形態では、医薬組成物は、シアニンフルオロフォア以外の第2の薬剤を含む。第2の薬剤は、例えば、抗腫瘍剤または血管新生阻害剤であり得る。
IV.合成
開示されるシアニンフルオロフォアの一部の実施形態のための例示的な合成スキームは、図2〜18に示される。最初の中間体である化合物4(NIR−970)は、図2に記載される通り合成することができる。化合物4上の2つのクロロ基は、さらに修飾が可能である。テトラスルホン化化合物6(NIR−890)(図3)は、化合物4を3,4−ジヒドロキシ安息香酸と反応させることによって合成される。化合物6は、pH7.4のPBSおよび血清の両方に可溶性であり(図20)、わずかに中程度の凝集を伴う。化合物6を、化合物9との反応によってさらに修飾して、ペンタスルホン化化合物10(NIR−900)(図4)を作製することができ、それによって、PBSおよび血清の両方における凝集が排除された(図22)。化合物10のカルボン酸基を、N−ヒドロキシスクシンイミドエステルに変換した後、抗体(例えば、パニツムマブ)にコンジュゲーションさせて、抗体コンジュゲート、例えばNIR−900−パニツムマブを形成することができる(図34)。
図5に示される通り、化合物4を、3,4−ジボロン酸ビス(ピナコール)エステル安息香酸(化合物7)とカップリングさせて、テトラ−スルホン化化合物8(SWIR−1080)を作製することができる。凝集は、化合物9で修飾して、ペンタスルホン化アナログである化合物11(SWIR−1090)を提供することによって排除された(図6)。
V.使用方法
開示される式I〜Vのいずれか1つによる化合物の実施形態は、生細胞の位置決定および追跡適用に有用となり得る。ある特定の実施形態では、スルホネートまたは他の極性官能基を含むことにより、抗体の標識など検出可能な標識を容易にすることができる。さらに、開示される化合物の一部の実施形態は、細胞透過性であってもよく、これは生細胞研究にとって利点である。研究上の、診断上の、およびセラノスティック(theranostic)な使用は、本開示の範囲内である。
式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、in vitro、ex vivo、およびin vivoでの位置決定および追跡適用において利用することができる。一部の実施形態では、少なくとも1つの標的化剤を含む式Iによる化合物を、標的化剤と結合することが可能である標的を含む試料と合わせ、その標的を、化合物を可視化することによって画像化する。試料は、例えば、組織試料、生物学的流体(例えば、血液、尿、唾液)、または対象内の標的領域、例えば既知のもしくは疑わしい腫瘍の位置であってよい。有利には、化合物を試料と合わせることは、標的化剤および標的を結合させるのに有効な条件(温度、pH、濃度など)下で実施される。数秒から数日の範囲となり得る、結合が生じるのに有効な期間が経過した後、化合物は可視化される。可視化の前に、過剰の非結合化合物は、例えば標的に結合した化合物分子を撹乱することなく、非結合化合物を除去するのに有効な条件下で試料を洗浄することによって、または非結合化合物がin vivoの標的領域から排除されるのに十分な期間(例えば数時間または数日)待つことによって、試料から除去することができる。
一部の実施形態では、可視化は、近赤外または短波長赤外範囲の波長と選択された強度を有するある量の光の標的化された適用により、試料または対象の標的化部分に照射すること(ここで、前記量の光は、化合物の蛍光を生じさせるのに十分である)、ならびに化合物によって放出された任意の蛍光を検出することを含む。有利には、光は、式I〜Vのいずれか1つによる化合物の最大吸収波長のまたはそれに近い波長を有する。例えば、試料に、≧650nm、≧700nm、≧750nm、≧800nm、≧850nm、≧875nm、または≧900nmの波長、例えば650〜1700nm、750〜1700nm、850〜1700nm、850〜1500nm、850〜1200nm、または900〜1100nmの範囲内の波長を有する光を照射することができる。一部の実施形態では、光源は、レーザーである。ある特定の実施形態では、レーザーは、1064nmの光を放出する、Nd:YAG(ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット、Nd:YAl12)レーザーである。適切な光強度は、標的部位および適用方法に応じて、1mW/cm〜1000mW/cm、例えば1〜750mW/cmまたは300〜700mW/cmの範囲であり得る。近赤外光源は、Thorlabs(Newton、NJ)、Laser Components、USA(Hudson、NH)、ProPhotonix(Salem、NH)などを含む商業的供給源から得ることができる。一部の実施形態では、NIRまたはSWIR光の有効量は、10〜250J、例えば10〜200J、10〜150J、または10〜100Jである。
一部の実施形態では、可視化には、蛍光透視法、単一分子局在性顕微鏡法(SMLM)、光活性化局在性顕微鏡法(PALM)、確率的光学的再構築顕微鏡法(STORM)、直接確率的光学的再構築顕微鏡法(dSTORM)、二方向画像化(BP)、経時的ラジアル開口ベース強度推定(TRABI)、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)、およびそれらの組合せなどの技術が含まれ得る。
一部の実施形態では、有効量の式Iによる化合物またはこの化合物を含む医薬組成物は、対象内の標的(例えば、腫瘍)に結合したフルオロフォアを可視化することによって検出および/または評価することができる状態を有すると疑われる対象に投与される。有利には、式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、対象内の標的に結合することができる標的化剤を含むことができる。投与は、任意の適切な方法、例えば、静脈内、動脈内、筋肉内、腫瘍内もしくは皮下注射、または経口、鼻腔内もしくは舌下投与によって実施される。その後、投与された化合物は、対象の標的領域への、遠赤または近赤外範囲の波長と選択された強度を有する前記量の光の標的化された適用によって照射され、ここで、前記量の光は、式I〜Vのいずれか1つによる化合物を励起するのに十分である。標的領域(例えば、腫瘍近くの領域)に照射する場合、NIRまたはSWIR光の有効量は、1〜250J/cm、例えば1〜250J/cm、例えば5〜250J/cm、10〜250J/cm、10〜200J/cm、10〜150J/cm、10〜100J/cm、または30〜100J/cmであり得る。対象の標的化部分における化合物からの任意の蛍光を検出し、それによって、対象はその状態を有すると診断される。
ある特定のセラノスティックな実施形態では、その状態は、腫瘍であり、対象の標的化部分は、その腫瘍部位を含む。投与された化合物は、腫瘍を、化合物の蛍光を誘導するのに十分な波長および強度を有する光に曝露し、蛍光を検出することによって可視化される。照射は、対象の標的化領域に光を外部から適用することによって実施することができる。NIRまたはSWIR光は、数センチメートルの深さまで組織に経皮的に透過することができる。他の実施形態では、照射は、光の内部適用によって、例えば内視鏡、光ファイバーカテーテル、または埋込式蛍光デバイスを使用することによって実施することができる。内部適用は、腫瘍などの標的組織が、外部から光を適用するのに適していない深さに位置する場合に使用することができる。例えば内視鏡は、光を、肺、胃、または膀胱内に送達するために使用することができる。一部の例では、腫瘍部位は、腫瘍を光に曝露する前に、外科的切開に曝露される。腫瘍は、蛍光領域を指針として使用して切除することができる。一実施形態では、治療有効量の化合物またはこの化合物を含む医薬組成物を対象に投与する前に、腫瘍の少なくとも一部が対象から切除される。独立な実施形態では、治療有効量の化合物またはこの化合物を含む医薬組成物は、腫瘍またはその一部を外科手術によって切除する前に、対象に投与される。
光を適用するための表面領域は、一般に、標的組織、例えば腫瘍もしくは腫瘍の一部、または標的組織外部の皮膚領域を含むように選択される。外部光の標的化された適用がin vivo生物学的試料にとって望ましい場合、表面領域は、適切な光アプリケーター、例えばマイクロレンズ、フレネルレンズ、またはディフューザー配置を使用することによって制御することができる。内部光の適用の標的化では、望ましい内視鏡または光ファイバーカテーテルの直径を選択することができる。一部の適用では、光散乱溶液を充填した留置カテーテルを、標的組織近くの内部に置くことができ、そのカテーテルに光ファイバー光源を挿入することができる(例えば、Madsen et al.,Lasers in Surgery and Medicine 2001,29,406−412を参照されたい)。
別の実施形態では、in vitroまたはex vivo評価を実施して、式I〜Vのいずれか1つによる化合物が、この化合物によって可視化され得る状態を有するか、または有すると疑われる対象から得られた組織試料に有効に結合するかどうかを決定することができる。化合物は、その状態の指標となるか、またはその状態と関連する標的分子に結合するか、または会合することができると考えられる標的化剤を含む。非限定的な一例では、標的化剤は、標的受容体に結合することができる受容体リガンドまたは抗体である。化合物は、組織試料と合わせられ、その後、試料は、有効量のNIRまたはSWIR光を照射される。一実施形態では、組織試料は、過剰の非結合化合物を除去するために洗浄され、組織試料の蛍光が評価される。蛍光は、化合物が組織試料に結合したことを示す。
独立な実施形態では、式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、対象内の形状および/または構造を可視化するために使用することができる。例えば、化合物、またはその化合物を含む医薬組成物は、対象に静脈内注射し、その後、対象内または対象の標的領域内の血管構造を高分解能で示すように可視化することができる。このような実施形態では、化合物は、標的化剤を含まない場合がある。
別の独立な実施形態では、式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、細胞内の形状および/または構造を可視化するために利用することができる。式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、細胞、例えば固定または透過性細胞内の望ましい構成成分に結合することができる標的化剤を含むことができる。例えば、化合物は、F−アクチンに結合する標的化剤として、ファロイジンを含むことができる。F−アクチンの可視化は、細胞の全体的な形状および構造を示すのに有用である。
さらに別の独立な実施形態では、式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、対象への薬物送達のために使用することができる。このような実施形態では、対象は、薬物で処置され得る状態を有することができる。化合物は、その状態を処置するのに有効な薬物を含む。化合物、またはその化合物を含む医薬組成物は、任意の適切な方法によって対象に投与される。対象における化合物およびその薬物の存在および分布は、例えば、化合物の蛍光を誘導するのに十分な波長および強度を有する光に、対象の少なくとも一部(すなわち、標的化部分)を曝露し、その蛍光を検出することによって、既に記載される通り化合物を可視化することによって確認することができる。
さらに別の独立な実施形態では、式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、対象への標的化された薬物送達のために使用することができる。このような実施形態では、対象は、薬物で処置され得る状態を有することができる。化合物は、(i)対象内の標的(例えば、特定の細胞型)に結合することができる標的化剤、および(ii)状態を処置するのに有効な薬物を含むことができる。化合物、またはその化合物を含む医薬組成物は、任意の適切な方法によって対象に投与される。化合物は、対象内の標的に結合し、それによって、薬物を標的に選択的に送達する。標的における化合物の存在は、例えば、化合物の蛍光を誘導するのに十分な波長および強度を有する光に、標的を曝露し、その蛍光を検出することによって、既に記載される通り化合物を可視化することによって確認することができる。一部の例では、標的は、がん細胞、例えば腫瘍細胞であり、標的化剤は、がん細胞に結合することができる抗体であり、薬物は、抗がん剤である。
VI.実施例
(実施例1)
シアニンフルオロフォアの合成および特徴付け
いくつかのフルオロフォアのための例示的な合成スキームは、図2〜6に示される。
Figure 2021535116
2の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、DMF(5mL、64.4mmol、5.4当量)およびCHCl2mLを添加した。容器をアルゴン下で封止し、0℃に冷却し、その後、POCl(9.45mL、101.08mmol、8当量)をゆっくり添加し、0℃で30分間撹拌した。デカヒドロナフタレン−1,8−ジオン(化合物1)(2.1g、12.6mmol、1当量)を、CHCl2mLに添加し、反応混合物を、90℃で1時間撹拌した。反応物をクラッシュアイス上に注ぎ、生成物をCHCl(3×100ml)で抽出した。合わせた有機溶液を、NaSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、橙色の粘性液体化合物2(1.89g、収率58%)を得、それをさらなる精製なしに次のステップで使用した。C1212Cl(M+H)のLCMS計算値 258.02、実測値 258.7。NMRは、カラム分離中に不安定なので、精製できないいくつかの過剰ピークを有する。
Figure 2021535116
4(NIR−970)の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、ビススルホン化インドレニン3(4.8g、11.6mmol、3当量)、化合物2(1g、3.87mmol、1当量)および酢酸ナトリウム(1.27g、15.5mmol、4当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、酢酸(7.53mL、131.78mmol、34当量)および無水酢酸(7.69mL、81.39mmol、21当量)を連続で添加した。褐色の溶液を90℃に30分間加熱した。反応混合物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(5mL)で希釈した。得られた残留物を、逆相クロマトグラフィーによって精製し(150gのC18Aq、0→30%アセトニトリル/水)、生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して(genevaced)、4(NIR−970)(912mg、収率22%)を緑色の固体として得た。H NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 8.39 (d, 2H), 7.94 − 7.91 (m, 4H), 7.43 (d, 2H), 6.44 (d, 2H), 4.25 (s, 4H), 3.02 − 2.98 (m, 2H), 2.92 (t, 5H), 2.56 − 2.53 (dd, 2H), 2.23 (s, 2H), 2.03 − 1.98 (m, 10H), 1.78 (s, 12H) ; 13C NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 172.05, 143.72, 143.28, 141.99, 141.79, 141.23, 131.64, 130.47, 126.81, 120.00, 110.38, 103.05, 50.30, 49.16, 44.08, 40.78, 29.21, 26.71, 25.84, 25.37, 22.18; C4247Cl12 3−のHRMS(ESI)計算値(M+3H) 972.14, 実測値973.1(MH).
図19は、示される様々な溶媒中の化合物4(NIR−970)の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。化合物4(NIR−970)は、pH7.4のPBS中、920nmの吸収極大(λmax,abs)、970nmの発光極大(λmax,emiss)、および55,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、λmax,abs=940nm、λmax,emiss=990nm、およびε=53,00を示し、メタノール中、λmax,abs=938nm、λmax,emiss=990nm、およびε=102,000を示した。
Figure 2021535116
6(NIR−890)の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物4(187mg、0.18mmol、1当量)および3,4−ジヒドロキシ安息香酸5(138.8mg、0.9mmol、5当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュし、その後、pH9.0の250mMのPBS4mLを添加し、反応物を100℃に18時間加熱した。反応物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(3mL)で希釈し、溶液を、逆相クロマトグラフィー(50gのC18Aq、0→40%アセトニトリル/水)によって直接精製した。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、6(NIR−890)(131mg、収率64%)を青色の固体として得た。H NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 8.62 − 8.59 (d, 1H), 8.52 − 8.49 (d, 1H), 7.83 − 7.75 (m, 6H), 7.26 − 7.20 (dd, 2H), 7.12 − 7.10 (d, 1H), 6.20 − 6.12 (dd, 2H), 4.10 − 4.03 (m, 4H), 2.85 − 2.78 (m, 7H), 2.51 (s, 1H), 2.40 − 2.31 (m, 2H), 2.02 − 1.99 (m, 2H), 1.92 − 1.89 (m, 8H), 1.88 − 1.72 (m, 13H); 13C NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 171.91, 171.49, 170.66, 162.72, 162.22, 151.20, 148.97, 144.00, 143.79, 141.54, 141.10, 140.94, 140.91, 140.60, 139.58, 127.03, 126.75, 126.72, 123.44, 123.30, 121.48, 119.99, 119.94, 119.44, 113.10, 109.90, 109.51, 100.71, 99.97, 50.42, 50.38, 43.61, 43.40, 36.95, 28.86, 27.18, 27.16, 27.14, 27.09, 25.67, 25.60, 23.85, 23.61, 22.25; C495116 3−のHRMS(ESI)計算値(M+4H) 1055.21, 実測値526.1(M−2H)−2, 350.4(M−3H)−3
図20は、示される様々な溶媒中の化合物6(NIR−890)の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。化合物6は、pH7.4のPBS中、860nmの吸収極大(λmax,abs)、896nmの発光極大(λmax,emiss)、および191,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、λmax,abs=868nm、λmax,emiss=896nm、およびε=192,000を示し、メタノール中、λmax,abs=866nm、λmax,emiss=896nm、およびε=208,000を示した。
Figure 2021535116
7の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、3,4−ジブロモ安息香酸(500mg、1.78mmol、1当量)およびビス(ピナコール)ジボラン(4.53g、17.86mmol、10当量)、酢酸カリウム(1.75g、17.86mmol、10当量)および[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド[PdCl(dppf)](130mg、0.0017mmol、0.1当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。DMF(15mL)を添加し、反応物を、90℃に24時間加熱した。溶媒を減圧下で蒸発させ、1:1の水および酢酸エチル混合物(100ml)に溶解させた。酢酸エチル層を分離し、残りの生成物を、酢酸エチル(3×50ml)を用いて水層から抽出した。合わせた有機溶液を水で洗浄し、NaSOで乾燥させ、減圧下で濃縮した。得られた残留物を、順相クロマトグラフィー(シリカゲルカラム、0→50%酢酸エチル/ヘキサン)によって精製し、生成物を含有する画分を蒸発させて、化合物7(233mg、収率35%)を白色の固体として得た。H NMR (400 MHz, クロロホルム−d) δ 8.32 (m, 1H), 8.01 (d, 1H), 7.67 − 7.65 (dd, 1H), 1.32 − 1.31 (d, 24H); 13C NMR (400 MHz, クロロホルム−d) δ 171.24, 135.03, 133.37, 130.56, 129.35, 84.34, 83.27, 24.92; C1929のLCMS計算値(M+4H) 374.21, 実測値375.0.
Figure 2021535116
8(SWIR−1080)の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物4(110mg、0.105mmol、1当量)、7(198mg、0.52mmol、5当量)およびPd(PPh(12.24mg、0.01mmol、0.1当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。pH9.0の250mMのPBS1mlを添加し、生成物が形成されるまで(約18時間)、反応物を100℃に加熱した。反応物を冷却し、飽和重炭酸ナトリウム2mlで希釈し、セライトを通して濾過し、逆相クロマトグラフィーによって精製した(50gのC18Aq、0→40%アセトニトリル/水)。得られた主な生成物は、いくらかの不純物を含んでいたので、上記と同じ精製を反復した。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、8(SWIR−1080)(41mg、収率35%)を赤色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) δ 8.78 − 8.75 (d, 1H), 8.62 − 8.61 (d, 1H), 8.37 − 8.34 (d, 1H), 8.05 − 8.01 (m, 2H), 7.97 − 7.92 (m, 3H), 7.84 − 7.82 (d, 1H), 7.53 − 7.51 (d, 1H), 7.33 − 7.31 (d, 1H), 6.74 − 6.70 (d, 1H), 6.47 − 6.43 (d, 1H), 4.37 − 4.33 (dd, 2H), 4.21 − 4.17 (t, 2H), 3.24 − 3.21 (d, 1H), 2.97 − 2.93 (m, 4H), 2.72 − 2.61 (m, 3H), 2.32 − 2.28 (t, 2H), 2.05 − 1.97 (m, 12H), 1.91 − 1.83 (m, 9H), 1.46 (s, 2H); 13C NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 172.68, 169.03, 146.29, 145.54, 144.03, 143.62, 143.47, 142.60, 141.79, 141.21, 140.88, 140.78, 139.95, 138.72, 136.41, 132.68, 131.46, 129.44, 126.91, 126.77, 123.38, 121.85, 119.99, 119.94, 110.98, 109.69, 104.89, 102.25, 50.43, 50.30, 49.50, 44.27, 43.59, 33.33, 29.61 − 29.46, 26.79, 26.75, 26.65, 26.61, 26.03, 25.90, 25.79, 25.68, 22.28, 22.22; C495114 3−のHRMS(ESI)計算値 (M+4H) 1023.22, 実測値1022.23(M−H), 339.74(M−3H)−3, 510.11(M−2H)−2
図21は、示される様々な溶媒中の化合物8(SWIR−1080)の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。化合物8(SWIR−1080)は、水溶性シアニンフルオロフォアであり、pH7.4のPBS中、1058nmの吸収極大(λmax,abs)、1084nmの発光極大(λmax,emiss)、および70,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、λmax,abs=1062nm、λmax,emiss=1086nm、およびε=99,000を示し、メタノール中、λmax,abs=1072nm、λmax,emiss=1103nm、およびε=117,000を示した。
Figure 2021535116
9の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、β−アラニンt−ブチルエステルヒドロクロリド(291mg、1.60mmol、1当量)および1,3−プロパンスルトン(220mg、1.8mmol、1.1当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。THF4mlを添加し、反応物を、65℃に2時間加熱し、その間に、白色の生成物が沈殿した。反応混合物を冷却し、濾過した。得られた固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させて、207mg(収率38%)の白色の薄片状固体である化合物9を得た。H NMR (400 MHz,水−d) δ 3.24 − 3.22 (t, 2H), 3.16 − 3.13 (m, 2H), 2.94 − 2.91 (t, 2H), 2.68 − 2.66 (t, 2H), 2.08 − 2.04 (m, 2H), 1.38 (s, 9H); 13C NMR (400 MHz,水−d) δ 171.37, 83.70, 47.75, 46.36, 42.91, 31.35, 27.11, 21.15; C1020NOのHRMS(ESI)計算値 (M+H) 267.11, 実測値268.12(MH)
Figure 2021535116
10(NIR−900)の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物6(110mg、0.098mmol、1当量)、化合物9(78.29mg、0.29mmol、3当量)、およびHATU(111.92mg、0.29mmol、2当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。DMF(1.5mL)およびDIPEA(85.68μL、0.49mmol、5当量)を添加し、反応物を65℃に30分間加熱した。反応混合物を冷却し、遠心分離によってエーテル中で沈殿させた(12ml)。沈殿した褐色の固体を、リン酸(水中85重量%)2mLを含むマイクロ波バイアルに移し、tert−ブチル脱保護が生じるまで(約24時間)、室温で撹拌した。反応物を、飽和重炭酸ナトリウム5mLで希釈し、逆相クロマトグラフィーによって直接精製した(50gのC18Aq、0→40%アセトニトリル/水)。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、10(NIR−900)(58.5mg、収率45%)を緑色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) δ 8.68 − 8.62 (dd, 2H), 7.96 − 7.89 (m, 4H), 7.40 − 7.34 (q, 5H), 6.34 − 6.27 (dd, 2H), 4.24 − 4.18 (m, 4H), 3.81 − 3. 67 (d, 4H), 2.99 − 2.92 (m, 8H), 2.68 − 2.64 (m, 6H), 2.15 − 2.13 (d, 3H), 2.03 − 1.98 (m, 10H), 1.90 − 1.85 (m, 12H); 13C NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 172.77, 169.00, 167.93, 146.51, 145.67, 144.09, 143.64, 143.49, 142.57, 141.89, 141.22, 140.90, 140.79, 139.96, 138.73, 136.43, 132.70, 131.47, 129.45, 126.92, 126.78, 123.39, 121.86, 120.01, 119.95, 111.00, 109.70, 104.90, 102.26, 50.44, 50.31, 49.51, 44.27, 43.59, 33.33, 29.61, 29.47, 26.80, 26.76, 26.65, 26.61, 26.04, 25.90, 25.80, 25.68, 22.28, 22.22 ; C556120 4−のHRMS(ESI)計算値(M+5H) 1248.25, 実測値1247.27 (M−H), 310.81 (M−4H)−4, 414.75 (M−3H)−3, 622.63(M−2H)−2
図22は、示される様々な溶媒中の化合物10(NIR−900)の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。化合物10(NIR−900)は、pH7.4のPBS中、862nmの吸収極大(λmax,abs)、896nmの発光極大(λmax,emiss)、および145,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、λmax,abs=871nm、λmax,emiss=900nm、およびε=137,000を示し、メタノール中、λmax,abs=869nm、λmax,emiss=896nm、およびε=187,000を示した。
Figure 2021535116
11(SWIR−1090)の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物8(2mg、0.0018mmol、1当量)、化合物9(2.39mg、0.009mmol、5当量)、およびHATU(2.05mg、0.0054mmol、3当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。DMF(150μL)およびDIPEA(0.94μL、0.0054mmol、3当量)を添加し、反応物を120℃に15分間加熱した。反応混合物を冷却し、エーテル(10ml)中で沈殿させ、遠心分離した。沈殿した褐色の固体を、封止したマイクロ波反応バイアルに移し、TFA10μLと共に65℃で10分間撹拌した。TFAを減圧下で除去し、反応物を水で希釈し、逆相クロマトグラフィーによって直接精製した(分取isco、0→50%アセトニトリル/水中2mMの炭酸水素アンモニウム)。生成物を含有する画分を蒸発させて、11(SWIR−1090)(0.8mg、収率22%)を赤色の固体として得た。H NMR (500 MHz, メタノール−d) δ; C556118 4−のLCMS計算値(M+5H) 1216.40, 実測値303.1 (M/4 +1).
図23は、示される様々な溶媒中の化合物11(SWIR−1090)の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。化合物11(SWIR−1090)は、pH7.4のPBS中1065nmの吸収極大(λmax,abs)、1090nmの発光極大(λmax,emiss)、および38,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、λmax,abs=1074nm、λmax,emiss=1090nm、およびε=37,000を示し、メタノール中、λmax,abs=1074nm、λmax,emiss=1096nm、およびε=72,000を示した。
Figure 2021535116
6aの合成:化合物6(3.96mg、0.0035mmol、1当量)を有する1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、TSTU(3.19mg、0.01mmol、3当量)、DIPEA(1.82μL、0.01mmol、3当量)およびDMF:DMSO(300μL、5:1)を添加し、アルゴン下で室温で撹拌した。LCMSは、30分でNHS生成物への完全な変換を示した。反応物を、ジエチルエーテル(10mL)に逆に添加すると、緑色の沈殿物が生じた。遠心分離の後に、固体を真空下に2時間置いて、6a(4mg、収率93%)を緑色の固体として得た。C535418 3−(M−3H)3−のLCMS計算値 382.74、実測値 383。
Figure 2021535116
8aの合成:化合物8(6.5mg、0.006mmol、1当量)を有する1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、TSTU(5.38mg、0.0179mmol、3当量)、DIPEA(5.2μL、0.029mmol、5当量)およびDMF:DMSO(300μL、5:1)を添加し、アルゴン下で室温で撹拌した。LCMSは、3時間でNHS生成物への完全な変換を示した。反応混合物をジエチルエーテル(10mL)に添加すると、緑色の沈殿物が生じた。遠心分離の後に、固体を真空下に2時間置いて、8a(5mg、収率70%)を赤色がかった固体として得た。C495114(M−3H)3−のLCMS計算値 372.08、実測値 372。
Figure 2021535116
10aの合成:化合物10(13mg、0.009mmol、1当量)を有する1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、TSTU(8.79mg、0.029mmol、3当量)、DIPEA(8.5μL、0.048mmol、5当量)およびDMF:DMSO(500μL、5:1)を添加し、アルゴン下で室温で撹拌した。LCMSは、1時間でNHS生成物への完全な変換を示した。反応混合物をジエチルエーテル(10mL)に添加すると、緑色の沈殿物が生じた。遠心分離の後に、固体を真空下に2時間置いて、10a(12mg、収率85%)を緑色の固体として得た。C596422 4−(M−4H)4−のLCMS計算値 335.07、実測値 335。
(実施例2)
さらなるシアニンフルオロフォア
本明細書に開示されるさらなるシアニンフルオロフォアを合成し、特徴付けた。
Figure 2021535116
図24は、示される様々な溶媒中のNIR−900−Etの吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。NIR−900−Etは、pH7.4のPBS中、856nmの吸収極大(λmax,abs)、900nmの発光極大(λmax,emiss)、および172,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、864nmのλmax,abs、900nmのλmax,emiss、および148,000のεを示し、メタノール中、860nmのλmax,abs、890nmのλmax,emiss、および253,000のεを示す。
Figure 2021535116
図25は、示される様々な溶媒中のヘキサSO−NIR−890の吸収スペクトルを示す。
Figure 2021535116
図26は、示される様々な溶媒中のNIR−900−PEG44−COOHの吸収スペクトルを示す。
Figure 2021535116
図27は、NIR−950の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。NIR−950は、pH7.4のPBS中880nmの吸収極大(λmax,abs)、950nmの発光極大(λmax,emiss)、および79,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、902nmのλmax,abs、955nmのλmax,emiss、および128,000のεを示し、メタノール中、890nmのλmax,abs、960nmのλmax,emiss、および193,000のεを示す。
Figure 2021535116
図28は、示される様々な溶媒中のビス(SOPeg)−NIR−900の吸収スペクトルを示す。
Figure 2021535116
図29は、pH7.4のPBS中のNIR−890−Peg−COOHの吸収スペクトルを示す。
Figure 2021535116
図30は、ビスSO−NIR−890の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。ビスSO−NIR−890は、メタノール中、860nmの吸収極大(λmax,abs)、890nmの発光極大(λmax,emiss)、および275,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、PBS中、689nmのλmax,abs、890nmのλmax,emissを示し、10%FBS中、877nmのλmax,abs、900nmのλmax,emiss、および187,000のεを示す。
Figure 2021535116
図31は、示される様々な溶媒中のSWIR−1080−COOHなしの吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。SWIR−1080−COOHなしは、pH7.4のPBS中、1046nmの吸収極大(λmax,abs)、1080nmの発光極大(λmax,emiss)、および76,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、1056nmのλmax,abs、1090nmのλmax,emiss、および131,000のεを示し、メタノール中、1056nmのλmax,abs、1100nmのλmax,emiss、および154,000のεを示す。
Figure 2021535116
図32は、示される様々な溶媒中のNIR−830の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。NIR−830は、メタノール中、810nmの吸収極大(λmax,abs)および830nmの発光極大(λmax,emiss)を示し、pH7.4のPBS中、790nmのλmax,absおよび830nmのλmax,emissを示す。
Figure 2021535116
図33は、示される様々な溶媒中のN−メチル−NIR−990の吸収(左)および発光(右)スペクトルを示す。有機可溶性シアニンフルオロフォアであるN−メチル−NIR−990は、ジクロロメタン中、940nmの吸収極大(λmax,abs)、990nmの発光極大(λmax,emiss)、および134,658のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、メタノール中、922nmのλmax,abs、960nmのλmax,emiss、および46,886のεを示す。
(実施例3)
抗体−シアニンフルオロフォアコンジュゲート
いくつかの抗体−シアニンフルオロフォアコンジュゲートを調製し、特徴付けた。パニツムマブ抗体を、化合物NIR−890、NIR−900、SWIR−1080、SWIR−1090、NIR−900−Et、およびNIR−890−PegCOOHの活性化エステルにコンジュゲートさせた。以下の構造において、Ab=パニツムマブである。pH7.4のPBS中のコンジュゲートの吸収スペクトルは、図34(NIR−900−パニツムマブ)、図35(NIR−900−Et−パニツムマブ)、図36(NIR−890−Peg−COOH−パニツムマブ)、図37(NIR−890−パニツムマブ)および図38(SWIR−1080−パニツムマブ)に示される。
Figure 2021535116
Figure 2021535116
(実施例4)
デキストラン−シアニンフルオロフォアコンジュゲート
いくつかのデキストラン−シアニンフルオロフォアコンジュゲートを調製し、特徴付けた。デキストラン10kDaおよびデキストラン70kDaを、化合物NIR−890、NIR−900およびSWIR−1080の活性化エステルにコンジュゲートさせた。
Figure 2021535116
(実施例5)
pH感受性シアニンフルオロフォアの合成および特徴付け
いくつかのフルオロフォアのための例示的な合成スキームは、図7〜12に示される。
Figure 2021535116
12の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、ビススルホン化インドレニン3(1.12g、2.71mmol、1当量)、化合物2(1.4g、5.4mmol、2当量)および酢酸ナトリウム(445mg、5.4mmol、1当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、メタノール(8mL)を添加した。褐色の溶液を、室温で一晩(約18時間)撹拌した。溶媒を蒸発させ、反応混合物を、飽和NaHCO水溶液(20mL)で希釈した。得られた残留物を、逆相クロマトグラフィーによって精製し(150gのC18Aq、0→30%アセトニトリル/水)、生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、12(156mg、収率8.7%)を赤色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) δ 10.33 (s, 1H), 7.73 − 7.71 (m, 1H), 7.68 − 7.65 (m, 2H), 6.87 −6.85 (d, 1H), 5.73 − 5.71 (d, 1H), 3.82 − 3.79 (t, 2H), 2.98 − 2.95 (m, 2H), 2.92 − 2.88 (t, 2H), 2.59 (m, 1H), 2.49 − 2.47 (m, 1H), 2.44 − 2.40 (m, 1H), 2.11 − 2.07 (m, 1H), 1.95 − 1.92 (m, 2H), 1.87 − 1.85 (m, 3H), 1.67 − 1.66 (d, 6H), 1.45 − 1.40 (m, 2H); C2729ClNO のLCMS計算値613.08, 実測値616.1 [(M+2H)+1]および306.6 [(M+2H)/2].
Figure 2021535116
14の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物12(40mg、0.65mmol、1当量)、13(60mg、0.18mmol、3当量)、Pd(PPh(7mg、0.006mmol、0.1当量)および三塩基性リン酸カリウム(64.4mg、0.3mmol、5当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。5:1比のDMF:HO 0.3mlを添加し、生成物が形成されるまで(約24時間)、反応物を100℃に加熱した。反応物を冷却し、飽和重炭酸ナトリウム2mlで希釈し、セライトを通して濾過した。反応溶液を、逆相クロマトグラフィーによって精製した(15.5gのC18Aq、0→40%アセトニトリル/水)。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、14(11.4mg、収率28%)を赤色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) δ 10.64 (s, 1H), 7.81 − 7.78 (d, 1H), 7.64 − 7.62 (d, 1H), 7.60 − 7.54 (m, 2H), 7.29 − 7.26 (t, 2H), 7.12 − 7.09. (t, 1H), 6.73 − 6.71 (d, 1H), 5.71 − 5.68 (d, 1H), 3.71 − 3.67 (t, 2H), 2.80 − 2.77 (t, 3H), 2.50 − 2.43 (m, 2H), 2.36 − 2.33 (t, 2H), 2.23 − 2.17 (m, 2H), 2.09 − 2.00 (m, 4H), 1.63 − 1.60 (d, 6H), 1.57 − 1.55 (d, 2H); C3333NO 2−のLCMS計算値619.17, 実測値620.2 (M+1,および309.7 (M/2.
Figure 2021535116
16の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、化合物15(10.94mg、0.016mmol、1当量)、化合物14(13.68mg、0.04mmol、3当量)およびp−トルエンスルホン酸一水和物(6.2mg、0.03mmol、2当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、メタノール(0.3ml)を添加した。反応混合物を70℃に4.5時間加熱した。溶媒を蒸発させ、反応物を水で希釈し、逆相クロマトグラフィーによって直接精製した(分取isco、0→50%アセトニトリル/水中2mMの炭酸水素アンモニウム)。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、16(2.3mg、収率16%)を緑色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) 8.76 − 8.72 (d, 1H), 8.14 − 8.12 (d, 1H), 7.93 − 7.89 (m, 2H), 7.80 − 7.78 (d, 1H), 7.71 − 7.68 (m, 2H), 7.64 − 7.58 (m, 2H), 7.37 − 7.30 (m, 2H), 6.98 − 6.94 (d, 1H), 6.82 − 6.80 (d, 1H), 5.83 − 5.80 (d, 1H), 3.80 (s, 2H), 3.15 − 3.09 (m, 2H), 2.95 − 2.91 (t, 2H), 2.69 − 2.64 (m, 2H), 2.50 − 2.45 (m, 1H), 2.22 (s, 2H), 1.99 − 1.86 (m, 4H), 1.78 − 1.75 (d, 6H), 1.56 (s, 6H), 1.46 − 1.41 (m, 2H);C4443 3−の計算値 839. 21, 実測値841.2, 420.0 (M+1/2).
図39は、pH7.52のPBS中20%DMSO(実線)およびpH4.39のPBS中20%DMSO(破線)中の、10mMの濃縮化合物16(pH−SWIR−1080)の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。化合物16(pH−SWIR−1080)は、pH7.52のPBS中20%DMSO中、650nmの吸収極大(λmax,abs)、発光なしおよび29,000のモル吸光度(ε、M−1cm−1)を示し、pH4.39PBS中20%DMSO中、λmax,abs=1056nm、λmax,emiss=1080nm、およびε=21,000を示した。
Figure 2021535116
18の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、化合物14(18mg、0.027mmol、1当量)、化合物17(16.4mg、0.081mmol、3当量)およびp−トルエンスルホン酸一水和物(10.29mg、0.05mmol、2当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、メタノール(0.4ml)を添加した。反応混合物を70℃に2時間加熱した。溶媒を蒸発させ、反応物を水で希釈し、逆相クロマトグラフィーによって直接精製した(分取isco、0→50%アセトニトリル/水中2mMの炭酸水素アンモニウム)。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、18(3.5mg、収率15%)を緑色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) 8.61 − 8.56 (d, 1H), 8.01 − 7.98 (d, 1H), 7.94 − 7.91 (d, 2H), 7.66 − 7.65 (d, 1H), 7.58 − 7.54 (m, 2H), 7.47 − 7.43 (d, 2H), 7.25 − 7.22 (t, 1H), 7.18 − 7.14 (t, 1H), 6.85 − 6.80 (d, 1H), 6.68 − 6.66 (d, 1H), 5.69 − 5.66 (d, 1H), 3.66 (s, 2H), 3.02 − 2.93 (m, 3H), 2.81 − 2.78 (t, 2H), 2.10 (s, 3H), 1.85 − 1.83 (t, 3H), 1.77 − 1.75 (d, 2H), 1.63 − 1.61 (d, 6H), 1.42 (s, 6H), 1.33 − 1.31 (d, 2H);C4544 2−の計算値804.26, 実測値807.3 [(M+2H)+1], 403.4 [(M+2H)/2].
図40は、pH7.52のPBS中20%DMSO(実線)およびpH4.42PBS中20%DMSO(破線)中の、10mMの濃縮化合物18(pH−SWIR−1080−COOH)の吸収(左)および発光(右、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。化合物18(pH−SWIR−1080−COOH)は、pH7.52のPBS中20%DMSO中、650nmの吸収極大(λmax,abs)、発光なしを示し、pH4.39PBS中20%DMSO中、λmax,abs=1056nm、λmax,emiss=1080nmを示した。
Figure 2021535116
18aの合成:化合物18(1.76mg、0.002mmol、1当量)を有する1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、TSTU(1.88mg、0.0062mmol、3当量)、DIPEA(1.8μL、0.014mmol、5当量)およびDMF:DMSO(200μL、5:1)を添加し、アルゴン下、室温で撹拌した。LCMSは、60分でNHS生成物への完全な変換を示した。反応混合物をジエチルエーテル(10mL)に添加すると、緑色の沈殿物が生じた。遠心分離の後、固体を真空下に2時間置いて、18a(1.8mg、収率91%)を緑色の固体として得た。C494710 2−(M+2H)のLCMS計算値 903.27、実測値 904.3。
Figure 2021535116
19の合成:cRGDfK(peptide international、PCI−3661−PI)(1.8mg、0.0024mmol、1.5当量)を添加した1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、DIPEA(1.6μL、0.016mmol、5当量)およびDMF(200μL)を添加し、30秒間ボルテックスし、次に、化合物18a(1.8mg、0.0019mmol、1当量)を有する別の1.5mlのEppendorf(登録商標)管に添加し、アルゴン下、室温で撹拌した。LCMSは、2時間で主な生成物変換を示した。反応混合物をジエチルエーテル(10mL)に添加すると、緑色の沈殿物が生じた。遠心分離の後、固体を水で希釈し、逆相クロマトグラフィーによって精製した(分取isco、0→50%アセトニトリル/水中2mMの炭酸水素アンモニウム)。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、19(0.98mg、収率36%)を緑色の固体として得た。C72831114 2−(M+2H)のLCMS計算値 1391.56、実測値 1392.6および696.9(M+2H)/2。
Figure 2021535116
20の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、スルホン化インドレニン15(335.6mg、1.24mmol、3当量)、化合物2(103mg、0.4mmol、1当量)およびp−トルエンスルホン酸一水和物(79g、0.4mmol、1当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、エタノール(5ml)を添加した。反応混合物を70℃に2時間加熱した。溶媒を蒸発させ、反応混合物を飽和NaHCO水溶液(2mL)で希釈した。得られた残留物を、逆相クロマトグラフィーによって精製し(30gのC18Aq、0→30%アセトニトリル/水)、生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、20(13.2mg、収率4.5%)を緑色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d+ drop of TFA) 8.24 (s, 1H), 8.14 − 8.13 (d, 1H), 8.06 − 8.03 (dd, 1H), 7.89 (d, 2H), 7.85 − 7.83 (dd, 2H), 7.74 − 7.67 (m, 1H), 7.25 − 7.23 (d, 2H), 2.91 − 2.86 (d, 2H), 2.50 − 2.43 (m, 2H), 2.21 − 2.17 (m, 2H), 1.74 (s, 2H), 1.63 (s, 1H), 1.59 (d, 12H);C3433Cl2−の計算値699.2, 実測値699.3, 349.2 (M/2).
(実施例6)
疎水性シアニンフルオロフォアの合成および特徴付け
いくつかのフルオロフォアのための例示的な合成スキームは、図13〜16に示される。
Figure 2021535116
22の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、化合物2(952mg、3.16mmol、1当量)、化合物21(1.3g、5.05mmol、1.6当量)および酢酸ナトリウム(259mg、3.16mmol、1当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、エタノール(7ml)を添加した。反応混合物を、室温で2.5時間撹拌した。溶媒を蒸発させ、反応混合物をジクロロメタンで希釈した。反応混合物を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した。溶媒を蒸発させ、順相クロマトグラフィーによって精製した(40gのシリカカラム、0→100%ヘキサン/ジクロロメタン)。生成物を含有する画分を蒸発させて、22(325mg、収率25%)を赤色の固体として得た。H NMR (400 MHz, クロロホルム−d) δ 10.36 (s, 1H), 7.65 − 7.62 (d, 1H), 7.21 − 7.17 (m, 2H), 6.92 −6.88 (t, 1H), 6.68 − 6.66 (d, 1H), 5.46 − 5.43 (d, 1H), 3.20 (s, 3H), 2.58 − 2.53 (m, 2H), 2.51 − 2.49 (d, 1H), 2.43 − 2.38 (m, 3H), 2.22 − 2.17 (m, 1H), 1.65 − 1.63 (d, 6H), 1.38 − 1.36 (m, 2H) ; 13C NMR (500 MHz, クロロホルム−d) δ 192.27, 161.01, 144.73, 144.64, 139.15, 137.30, 134.97, 128.61, 128.41, 127.80, 126.16, 121.72, 120.34, 106.35, 92.95, 46.15, 40.16, 29.73, 29.60, 29.28, 28.46, 28.06, 24.89, 24.58; C2425ClNOのLCMS計算値 413.13, 実測値414.2.
Figure 2021535116
23の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物22(95mg、0.22mmol、1当量)、13(227.17mg、0.68mmol、3当量)、Pd(PPh(26.52mg、0.02mmol、0.1当量)および三塩基性リン酸カリウム(97.41mg、0.45mmol、2当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。5:1比のDMF:HO1mlを添加し、反応物を100℃に一晩(約18時間)加熱した。LCMSは、主な582m/zを示したが、それはクロロ一置換生成物である。反応物を冷却し、ジクロロメタンで希釈し、セライトを通して濾過した。ジクロロメタン層を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した。溶媒を蒸発させ、粗製クロロ(choro)一置換生成物を、マイクロ波反応バイアルに移した。バイアルに、Pd(PPh(26.52mg)および三塩基性リン酸カリウム(97.41mg)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュした。3:2比のDMF:pH9.0の250mMのPBS1mlを添加し、反応物を100℃に一晩(約18時間)加熱した。LCMSは420m/zの主な生成物を示した。反応物を冷却し、ジクロロメタンで希釈し、セライトを通して濾過した。ジクロロメタン層を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した。順相クロマトグラフィーによって精製した(12gのシリカ金カラム、0→100%ヘキサン/ジクロロメタン)。生成物を含有する画分を蒸発させて、23(47.59mg、収率49%)を青色の固体として得た。H NMR (400 MHz, クロロホルム−d) δ 10.81 (s, 1H), 7.84 − 7.82 (d, 1H), 7.74 − 7.73 (d, 1H), 7.67 − 7.63 (m, 2H), 7.38 − 7.34 (m, 2H), 7.20 − 7.17 (m, 2H), 6.91 − 6.87 (t, 1H), 6.66 − 6.66 (d, 1H), 3.22 (s, 3H), 2.60 − 2.53 (m, 2H), 2.46 − 2.41 (m, 1H), 2.34 − 2.33 (m, 1H), 2.13 − 2.12 (m, 3H), 1.73 − 1.71 (d, 6H), 1.30 − 1.27 (m, 2H) ; 13C NMR (500 MHz, クロロホルム−d) δ 188.98, 158.95, 148.67, 144.94, 142.91, 140.66, 140.21, 138.98, 137.92, 136.08, 135.09, 128.66, 127.85, 125.73, 125.71, 125.37, 124.39, 121.65, 121.19, 120.02, 106.21, 93.63, 45.77, 33.92, 30.34, 29.98, 29.28, 28.21, 28.18, 26.32, 23.54; C3029NOのLCMS計算値419.22, 実測値420.3.
図41は、アセトニトリル中の、5μMの濃縮化合物N−メチル−Mero−NIR−780の吸収(実線)および発光(破線、600nmにおいて励起)スペクトルを示す。化合物23(N−メチル−Mero−NIR−780)は、アセトニトリル中、600nmの吸収極大(λmax,abs)、780nmの発光極大(λmax,emiss)を示した。
Figure 2021535116
25の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、化合物23(23mg、0.054mmol、1当量)、化合物24(29.3μL、0.16mmol、3当量)およびp−トルエンスルホン酸一水和物(20.8mg、0.1mmol、2当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、エタノール(0.6ml)を添加した。反応混合物を70℃に一晩(約18時間)加熱した。溶媒を蒸発させ、反応物をジクロロメタンで希釈し、水で洗浄した。ジクロロメタン層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、綿を通して濾過した。順相クロマトグラフィーによって精製した(12gのシリカ金カラム、0→20%ジクロロメタン/メタノール)。生成物を含有する画分を蒸発させて、25(13mg、収率33%)を固体として得た。H NMR (500 MHz, メタノール−d) 8.46 − 8.44 (d, 2H), 7.85 − 7.82 (d, 2H), 7.56 − 7.54 (d, 2H), 7.47 − 7.43 (t, 2H), 7.41 − 7.39 (m, 2H), 7.34 − 7.28 (m, 4H), 6.47 − 6.44 (d, 2H), 3.71 (s, 6H), 3.21 − 3.17 (d, 2H), 2.63 − 2.60 (m, 3H), 2.30 − 2.27 (m, 2H), 1.84 − 1.80 (m, 12H), 1.47 − 1.43 (m, 2H); 13C NMR (500 MHz, メタノール−d) δ 170.83, 146.90, 143.22, 141.09, 139.33, 138.33, 137.68, 130.57, 128.47, 127.19, 124.79, 122.59, 121.95, 110.40, 102.33, 33.34, 30.40, 29.65, 28.96, 26.62, 26.58, 25.81; C4243のLCMS計算値 575.34, 実測値575.4.
図43は、ジクロロメタン(右)およびメタノール(左)中の、5μMの濃縮化合物N−メチル−SWIR−1080の吸収(実線)および発光(破線、900nmにおいて励起)スペクトルを示す。化合物25(N−メチル−SWIR−1080)は、メタノール中、1066nmの吸収極大(λmax,abs)、1110nmの発光極大(λmax,emiss)を示した。
Figure 2021535116
26の合成:化合物23(0.4mg、0.95μmol、1当量)を有する1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、ブチルアミン(1.4μL、14μmol、15当量)およびメタノール(150μL)を添加した。反応混合物を加熱し、アルゴン下で2時間撹拌した。LCMSは、所望の生成物である主な475m/zを示した。メタノールを蒸発させ、真空下で一晩乾燥させた。得られた桃色の固体である化合物26のDMSO原液を調製し、光学特性を測定した。アセトニトリル中、λabs=540nmおよびλemiss=720nm、アセトニトリル中0.1%ギ酸中、λabs=872nmおよびλemiss=906nm。C3438のLCMS計算値 474.30、実測値 475。
図42(左)は、アセトニトリル中の、15μMの濃縮化合物N−メチル−NIR−900の吸収(実線)および発光(破線、540nmにおいて励起)スペクトルを示す。(右)アセトニトリル中0.1%ギ酸中、15μMの濃縮化合物N−メチル−NIR−900の吸収(実線)および発光(破線、800nmにおいて励起)スペクトル。化合物26(N−メチル−NIR−900)は、アセトニトリル中、540nmの吸収極大(λmax,abs)、720nmの発光極大(λmax,emiss)を示し、アセトニトリル中0.1%ギ酸中、872nmの吸収極大(λmax,abs)、906nmの発光極大(λmax,emiss)を示した。
(実施例7)
ベンゾインドールシアニンフルオロフォアの合成および特徴付け
いくつかのフルオロフォアのための例示的な合成スキームは、図17〜18に示される。
Figure 2021535116
28の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波反応バイアルに、ビススルホン化ベンゾインドレニン27(333mg、0.74mmol、3当量)、化合物2(64mg、0.24mmol、1当量)および酢酸ナトリウム(81.7mg、0.99mmol、4当量)を添加した。アルゴンでフラッシュした後、酢酸(0.48mL、8.43mmol、34当量)および無水酢酸(0.49mL、5.20mmol、21当量)を連続で添加した。褐色の溶液を100℃に60分間加熱した。反応混合物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(2mL)で希釈した。得られた残留物を、逆相クロマトグラフィーによって精製し(30gのC18Aq、0→30%アセトニトリル/水)、生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、28(32mg、収率11%)を緑色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) δ 8.39 − 8.33 (m, 4H), 8.24 − 8.22 (d, 2H), 8.02 − 8.00 (d, 2H), 7.93 − 7.90 (d, 2H), 7.63 − 7.61 (d, 2H), 6.34 − 6.31 (d, 2H), 4.25 − 4.21 (m, 4H), 2.83 − 2.79 (t, 4H), 2.61 − 2.56 (m, 1H), 2.47 − 2.40 (m, 2H), 2.15 − 2.12 (m, 2H), 1.97 − 1.87 (br, 22H), 1.40 − 1.36 (m, 2H); 5051Cl12 3−(M+3H)のLCMS計算値1074.17, 実測値1075 (M+1), 357 (M/2).
Figure 2021535116
29の合成:磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、化合物28(19mg、0.16mmol、1当量)および3,4−ジヒドロキシ安息香酸5(12.8mg、0.08mmol、5当量)を添加した。容器を封止し、アルゴンでフラッシュし、その後、pH9.0の250mMのPBS1mLを添加し、反応物を100℃に15時間加熱した。反応物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(1mL)で希釈し、溶液を、逆相クロマトグラフィーによって直接精製した(15.5gのC18Aq、0→40%アセトニトリル/水)。生成物を含有する画分を、Genevacにより遠心濃縮して、29(4mg、収率21%)を青色の固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール−d) δ 8.87 − 8.74 (m, 2H), 8.47 − 8.45 (d, 2H), 8.42 − 8.38 (t, 2H), 8.14 − 8.11 (t, 2H), 8.07 − 8.00 (m, 3H), 7.97 − 7.95. (d, 1H), 7.75 − 7.70 (t, 2H), 7.38 − 7.35. (d, 1H), 6.37 − 6.28 (d, 2H), 4.36 − 4.29 (m, 4H), 2.98 − 2.94 (m, 5H), 2.68 − 2.67 (m, 1H), 2.59 − 2.55 (m, 2H), 2.23 − 2.15 (t, 15H), 2.11 − 2.04 (br, 8H), 1.52 − 1.48 (m, 2H); 575516 3−のLCMS計算値(M+3H) 1154.25, 実測値1155.3 (M+1), 384.1 (M/2).
図44は、示される様々な溶媒中の5μMの濃縮化合物10(ベンゾ−NIR−930)の吸収(左)および発光(右、850nmにおいて励起)スペクトルである。化合物29(ベンゾ−NIR−930)は、pH7.4のPBS中、884nmの吸収極大(λmax,abs)、919nmの発光極大(λmax,emiss)を示し、pH7.4のPBS中10%(v/v)FBS中、λmax,abs=911nm、λmax,emiss=937nmを示し、メタノール中、λmax,abs=900nm、λmax,emiss=936nmを示した。
Figure 2021535116
29aの合成:化合物29(2.3mg、0.002mmol、1当量)を有する1.5mlのEppendorf(登録商標)管に、TSTU(1.8mg、0.006mmol、3当量)、DIPEA(1.76μL、0.01mmol、5当量)およびDMF:DMSO(200μL、5:1)を添加し、アルゴン下で室温で撹拌した。LCMSは、2時間でNHS生成物への完全な変換を示した。反応物をジエチルエーテル(10mL)に添加すると、緑色の沈殿物が生じた。遠心分離の後、固体を真空下に2時間置いて、29a(2.35mg、収率90%)を緑色の固体として得た。C615818 3−のLCMS計算値 1248.26、実測値 1252[(M+3H)+1]、416(M/2)。
(実施例8)
シアニンフルオロフォアを用いる腫瘍可視化
腫瘍を有する対象を、処置のために同定し、選択する。対象は、臨床所見に基づき、かつ/または腫瘍の存在を証明するための試験を実施することによって選択することができる。
式I〜Vのいずれか1つによる化合物、その薬学的に許容される塩、またはその医薬組成物を、臨床医によって有効であると決定された用量で投与することによって、対象を処置する。化合物を、任意の適切な手段、例えば静脈内または皮下注射によって投与する。一部の例では、化合物は、腫瘍に直接注射される。一部の実施形態では、式I〜Vのいずれか1つによる化合物は、腫瘍内の標的に結合することができる少なくとも1つの標的化剤、例えば腫瘍細胞上の抗原に結合することができる抗体を含む。
可視化は、腫瘍に化合物を結合させるのに十分な時間が経過した後に実施することができる。例えば、照射は、化合物投与の数時間後から数日後、例えば化合物投与の1〜7日後に実施することができる。対象の標的化部分に、シアニンフルオロフォアの蛍光を誘導するのに適した波長と選択された強度を有する有効量の光の適用を標的化し、それによってシアニンフルオロフォアを励起することによって、投与した化合物に照射する。有利には、照射の標的となる対象の部分は、腫瘍に近接している。化合物の蛍光は、蛍光画像化の分野の当業者に公知の任意の適切な方法によって検出される。蛍光ガイド手術を使用して、組織切除の位置および程度を決定する。
一部の場合では、対象は、腫瘍を有すると疑われ、腫瘍の存在は、対象に化合物を投与し、疑わしい腫瘍部位における化合物の蛍光をモニタリングすることによって確認される。疑わしい腫瘍部位における化合物および蛍光の蓄積により、腫瘍が存在すると診断される。
図45を参照すると、腫瘍110を有する対象100は、腫瘍細胞表面上の抗原または受容体を認識し、結合することができる抗体またはリガンドを含む式I〜Vのいずれか1つによる化合物で処置することができる。図45に示される例では、化合物120は、静脈内注射を介して投与される。抗体またはリガンド部分が腫瘍に結合するにつれて化合物が腫瘍部位に優先的に蓄積する時間が経過するのを待つ。その後、対象の標的部分に、外部光アプリケーター130を使用して、望ましい波長の有効量のNIRまたはSWIR光エネルギーを選択的に照射する。光アプリケーター130は、腫瘍110の領域に限定された標的領域に光を適用し、それによって化合物の蛍光を生じさせる。腫瘍は、蛍光を検出することによって可視化される。
治療有効量の第2の薬剤を、式Iによる化合物またはその塩と併用投与することができる。化合物(またはその塩)および第2の薬剤は、別個に、または単一組成物中で一緒に投与することができる。第2の薬剤は、同じ経路または異なる経路によって投与することができる。同時に投与する場合、化合物(またはその塩)および第2の薬剤は、単一の医薬組成物に組み合わせることができ、または2つの医薬組成物として同時に投与することができる。第2の薬剤は、例えば、抗腫瘍剤または血管新生阻害剤であってもよい。
開示される発明の原理を適用することができる多くの実施形態が存在する可能性を考慮して、例示される実施形態は、単に本発明の好ましい例であり、本発明の範囲を制限すると解釈されるべきでないことを認識されたい。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義される。したがって、本発明者らは、本発明のすべてがこれらの特許請求の範囲および趣旨に含まれることを主張する。

Claims (20)

  1. 式I:
    Figure 2021535116
    による化学構造を有する化合物、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩であって、
    式中、R〜Rは、独立に、H、スルホネート、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、−C(O)OR、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、各Rは、独立に、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、
    およびR10は、独立に、脂肪族スルホネート、−(CHCHO)、脂肪族、アミノ脂肪族、またはアルコキシであり、ここで、nは、≧1の整数であり、Rは、脂肪族、H、または重水素であり、
    11およびR12は、それらが結合している環と一緒になって、縮合環系を形成し、あるいはR11およびR12は、独立に、ハロ、H、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、
    およびYは、独立に、C(R、O、N(R)、S、またはSeであり、ここで、各Rは、独立に、脂肪族、H、−(OCHCHOH(ここでxは、≧2の整数である)、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、各Rは、独立に、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素である、
    化合物、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩。
  2. (i)RおよびRが、スルホネートであり、または
    (ii)R、R、R、R、R、およびRが、Hであり、または
    (iii)(i)および(ii)の両方である、
    請求項1に記載の化合物。
  3. およびR10が、独立に、C〜C10アルキルスルホネートであり、または
    およびR10が、−(CHCHO)であり、ここで、各nが、独立に、1、2、3、4、5、6、7、8、9もしくは10であり、各Rが、独立に、C〜CアルキルもしくはHであり、または
    およびR10が、独立に、C〜C20アルキルである、
    請求項1または請求項2に記載の化合物。
  4. およびYが、C(Rであり、ここで、各Rが、C〜Cアルキルであり、または
    およびYが、C(Rであり、ここで、少なくとも1つのRが、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、または
    およびYが、Oである、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 11およびR12が、それらが結合している環と一緒になって、縮合環系を形成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. 式II、式III、式IV、式V:
    Figure 2021535116
    Figure 2021535116
    による化学構造を有する、請求項5に記載の化合物、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩であって、
    式中、
    Figure 2021535116
    として図示される各結合は、原子価の要件を満たすために必要とされるように、単結合または二重結合であり、
    およびZは、独立に、O、S、またはN(R)であり、ここで、Rは、H、脂肪族、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、
    〜Xは、独立に、CR13であり、またはX〜Xの1つは、Oであり、X〜Xのその他は、CR13であり、
    各R13は、独立に、H、スルホネート、−(CHC(O)R、−(CHOC(O)R、−N(R、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂肪族スルホネート、アミノ脂肪族、トリチル、重水素、またはコンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、ここで、
    mは、≧0の整数であり、
    は、−ORまたは−N(Rであり、各Rは、独立に、H、脂肪族、脂肪族スルホネート、−(CHC(O)OR、−(CHCHO)CHC(O)OR、アリール、ヘテロ脂肪族、または重水素であり、ここで、nは、≧1の整数である、
    化合物、またはその立体異性体もしくは薬学的に許容される塩。
  7. およびZが、Oである、請求項6に記載の化合物。
  8. 〜Xの1つが、CR13であり、ここで、R13が、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、X〜Xのその他が、CHであり、または
    およびXの一方が、C−(CHC(O)Rであり、XおよびXの他方が、CHであり、XおよびXが、CHであり、または
    およびXのいずれかが、C−スルホネートであり、XおよびXが、CHであり、もしくはXおよびXが、C−スルホネートであり、XおよびXが、CHであり、または
    〜Xが、CHであり、または
    〜Xの1つが、Oであり、X〜Xのその他が、CHであり、または
    〜Xの1つが、Oであり、X〜Xのもう1つが、CR13であり、ここで、R13が、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、X〜Xのその他が、CHである、
    請求項6または請求項7に記載の化合物。
  9. およびYが、C(Rであり、各Rが、メチルであり、または
    およびYが、Oである、
    請求項6〜8のいずれか一項に記載の化合物。
  10. 〜Rの少なくとも1つもしくはR13が、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基であり、または
    およびYの少なくとも1つが、C(Rであり、ここで、1つのRが、コンジュゲート可能な部分、標的化剤もしくは薬物を含む基である、
    請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物。
  11. 〜Rの少なくとも1つもしくはR13が、コンジュゲート可能な部分を含む基であり、または
    およびYの少なくとも1つが、C(Rであり、ここで、1つのRが、コンジュゲート可能な部分を含む基である、
    請求項10に記載の化合物。
  12. 〜Rの少なくとも1つもしくはR13が、標的化剤を含む基であり、またはYおよびYの少なくとも1つが、C(Rであり、ここで、1つのRが、標的化剤を含む基であり、前記標的化剤が、抗体である、請求項10に記載の化合物。
  13. 前記化合物は、
    Figure 2021535116
    Figure 2021535116
    Figure 2021535116
    Figure 2021535116
    Figure 2021535116
    であり、ここで、Abは抗体である、請求項1に記載の化合物。
  14. 前記化合物は、pH7.4のリン酸緩衝液(PBS)、pH7.4のPBS中10%(v/v)ウシ胎児血清、ジクロロメタン、またはメタノールに溶解した場合、(i)≧650nmの吸収極大波長、(ii)≧700nmの発光極大波長、または(iii)≧650nmの吸収極大波長および≧700nmの発光極大波長を有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の化合物。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の化合物、および
    薬学的に許容される担体
    を含む、医薬組成物。
  16. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の化合物を使用するための方法であって、
    前記化合物を、試料と合わせるステップと、
    近赤外または短波赤外範囲の波長と選択された強度を有するある量の光の標的化された適用により、前記試料に照射することによって、前記試料中の前記化合物を可視化するステップであって、前記量の光が前記化合物の蛍光を生じさせるのに十分である、ステップと、
    前記化合物によって放出された任意の蛍光を検出するステップと
    を含む、方法。
  17. 〜R13の少なくとも1つが、標的化剤を含み、前記試料が、前記標的化剤と結合することができる標的を含み、前記方法が、
    前記標的化剤および前記標的の結合をもたらすのに有効な条件下で、前記化合物を前記試料と合わせるステップと、
    前記標的に結合した前記化合物を可視化することによって、前記標的を画像化するステップと
    をさらに含む、請求項15に記載の方法。
  18. 前記試料が、組織試料、生物学的流体、または対象内の標的領域である、請求項16または請求項17に記載の方法。
  19. 前記試料が、対象内の標的領域であり、前記方法が、
    前記化合物、または前記化合物を含む医薬組成物を、前記対象に投与するステップと、
    その後、前記対象の標的化部分への前記量の光の標的化された適用によって、前記化合物に照射することによって、前記化合物を可視化するステップと、
    前記対象の前記標的化部分における前記化合物によって放出された任意の蛍光を検出するステップと
    をさらに含む、請求項18に記載の方法。
  20. 前記標的領域が、腫瘍部位であり、前記対象の前記標的化部分が、前記腫瘍部位を含み、前記方法が、前記対象の前記標的化部分における前記蛍光を検出した後に、前記対象から前記腫瘍の少なくとも一部を切除するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
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