JP6407303B2 - ポリ（ａｄｐ−リボース）ポリメラーゼ−１（ｐａｒｐ−１）のための放射標識トレーサー、その方法および使用 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、2014年1月5日出願の米国仮出願番号61/923,759の米国特許法第119条（e）の優先権の利益を主張し、出典明示によりその全体として本明細書の一部とする。

（連邦政府資金による研究開発の記載）
本発明は、米国国立衛生研究所の助成NIH P01 HL13851およびNIH R01 HL116389の支援で行われた。米国政府は、本研究における一定の権利を有し得る。

（発明の分野）
本教示は、PARP-1分布をイメージングするための放射標識トレーサーの分野におけるものである。

（序論）
ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ-1（PARP-1）は、核酵素のPARPファミリーのうちの最も多いメンバーの1つである（非特許文献1（参考文献1））。その最もよく特徴付けられている機能は、DNA損傷の感知およびDNA修復の促進であるが、PARP-1はまた、多くの他のDNA関連細胞プロセス、例えばアポトーシス制御、細胞分裂、分化、転写制御、および染色体安定化にも関与する（非特許文献2〜5（参考文献2〜5））。PARP-1はまた、炎症反応の制御において中心的な役割を果たす。PARP-1は、113 kDのタンパク質であり、3つの特徴的な構造ドメイン：損傷を受けたDNA鎖切断に特異的に結合する2個のジンクフィンガーを有するN末端DNA結合ドメイン（非特許文献1、6（参考文献1、6））；中央部の自己修飾ドメイン；およびADP-リボースサブユニットをニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD⁺）からタンパク質アクセプターへ順次運ぶC末端触媒ドメイン（非特許文献7（参考文献7））を有する。DNA修復におけるその重要な役割のため、PARP-1は、特に虚血再灌流傷害および癌（非特許文献5、8（参考文献5、8））の分野において、治療目的でPARP-1阻害剤（図1）の数世代を開発するために莫大な労力をかけて、過去20年間にわたり創薬ターゲットとして積極的に追求されてきた。より最近では、PARP1阻害は、生存に対するPARP1活性に応じる癌における合成致死性を誘導する効果的な方法として実証されている（非特許文献9（参考文献9））。さらに、PARP阻害剤、または遺伝子組換えマウスにおけるPARP発現の欠如は、炎症発現の程度を減少させ、それ故に肺を含む様々な器官を持続性炎症の有害作用から保護する。したがって、多くのPARP阻害剤（オラパリブ（

で示されるAZD2281、KU-59436）、ベリパリブ（ABT-888）、ルカパリブ（PF-01367338、AG014699）およびニラパニブ（MK4827）を含む）が、現在抗癌薬として臨床試験における評価を実施されている（非特許文献10〜14（参考文献10〜14））。これらのPARP阻害剤は、効果的にPARP1活性、ならびにPARP2およびタンキラーゼ1のような他のPARP様酵素の活性を阻害する（非特許文献15（参考文献15））。他のPARP阻害剤としては、ベンゾイミダゾールカルボキサミド（NU1085）（非特許文献21（参考文献21））およびその誘導体（AG014361）（非特許文献22（参考文献22））が挙げられる。

しかしながら、無増悪生存に関連する臨床試験の有望な結果にもかかわらず、腫瘍のPARP活性を抑制する様々なPARP阻害剤の能力の差異を、現在のアッセイによって正確に測定できない。さらに、

で示され、PARP阻害剤として最初に開発されたイニパリブの作用メカニズムは、より最近ではPARP活性の阻害に最も関係がなさそうであることが発見された（非特許文献16（参考文献16））。したがって、インビボで非侵襲的に腫瘍のPARP活性を定量するための方法が、腫瘍特異的PARP阻害を立証するためおよび有効なPARP阻害の持続を評価して用量決定を導くために必要とされる。

陽電子放射断層撮像（PET）でのイメージングは、PARP活性レベルを非侵襲的に測定するための有効なアプローチであり得る。[¹¹C]PJ-34は、PARP-1標的トレーサーであり、糖尿病の動物モデルにおいてPARP-1発現をイメージングするいくらかの可能性を示した（非特許文献17（参考文献17））。最近では、¹⁸F-標識オラパリブ/AZD2281誘導体が、トランス-シクロオクテンとテトラジンとの間の[4 + 2]環化付加を用いた2工程の標識方法によって合成され、インビトロの細胞の研究およびmicroPET腫瘍イメージングにおいて用いられた（非特許文献18〜20（参考文献18〜20））。

Hassa, P. O.; Hottiger, M. O. Frontiers in Bioscience : a Journal and Virtual Library 2008, 13, 3046. d'Adda di Fagagna, F.; Hande, M. P.; Tong, W. M.; Lansdorp, P. M.; Wang, Z. Q.; Jackson, S. P. Nature Genetics 1999, 23, 76. Jagtap, P.; Szabo, C. Nature Reviews. Drug Discovery 2005, 4, 421. Schreiber, V.; Dantzer, F.; Ame, J. C.; de Murcia, G. Nature Reviews. Molecular Cell Biology 2006, 7, 517. Virag, L.; Szabo, C. Pharmacological Reviews 2002, 54, 375. Gradwohl, G.; Menissier de Murcia, J. M.; Molinete, M.; Simonin, F.; Koken, M.; Hoeijmakers, J. H.; de Murcia, G. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 1990, 87, 2990. Kameshita, I.; Matsuda, Z.; Taniguchi, T.; Shizuta, Y. The Journal of Biological Chemistry 1984, 259, 4770. Ferraris, D. V. Journal of Medicinal Chemistry 2010, 53, 4561. Basu, B.; Sandhu, S. K.; de Bono, J. S. Drugs 2012, 72, 1579. Sandhu, S. K.; Schelman, W. R.; Wilding, G.; Moreno, V.; Baird, R. D.; Miranda, S.; Hylands, L.; Riisnaes, R.; Forster, M.; Omlin, A.; Kreischer, N.; Thway, K.; Gevensleben, H.; Sun, L.; Loughney, J.; Chatterjee, M.; Toniatti, C.; Carpenter, C. L.; Iannone, R.; Kaye, S. B.; de Bono, J. S.; Wenham, R. M. The Lancet Oncology 2013, 14, 882. Plummer, R.; Lorigan, P.; Steven, N.; Scott, L.; Middleton, M. R.; Wilson, R. H.; Mulligan, E.; Curtin, N.; Wang, D.; Dewji, R.; Abbattista, A.; Gallo, J.; Calvert, H. Cancer Chemotherapy and Pharmacology 2013, 71, 1191. Gelmon, K. A.; Tischkowitz, M.; Mackay, H.; Swenerton, K.; Robidoux, A.; Tonkin, K.; Hirte, H.; Huntsman, D.; Clemons, M.; Gilks, B.; Yerushalmi, R.; Macpherson, E.; Carmichael, J.; Oza, A. The Lancet Oncology 2011, 12, 852. Kummar, S.; Chen, A.; Ji, J.; Zhang, Y.; Reid, J. M.; Ames, M.; Jia, L.; Weil, M.; Speranza, G.; Murgo, A. J.; Kinders, R.; Wang, L.; Parchment, R. E.; Carter, J.; Stotler, H.; Rubinstein, L.; Hollingshead, M.; Melillo, G.; Pommier, Y.; Bonner, W.; Tomaszewski, J. E.; Doroshow, J. H. Cancer Research 2011, 71, 5626. Javle, M.; Curtin, N. J. Therapeutic Advances in Medical Oncology 2011, 3, 257. Wahlberg, E.; Karlberg, T.; Kouznetsova, E.; Markova, N.; Macchiarulo, A.; Thorsell, A. G.; Pol, E.; Frostell, A.; Ekblad, T.; Oncu, D.; Kull, B.; Robertson, G. M.; Pellicciari, R.; Schuler, H.; Weigelt, J. Nature Biotechnology 2012, 30, 283. Liu, X.; Shi, Y.; Maag, D. X.; Palma, J. P.; Patterson, M. J.; Ellis, P. A.; Surber, B. W.; Ready, D. B.; Soni, N. B.; Ladror, U. S.; Xu, A. J.; Iyer, R.; Harlan, J. E.; Solomon, L. R.; Donawho, C. K.; Penning, T. D.; Johnson, E. F.; Shoemaker, A. R. Clinical Cancer Research : an Official Journal of the American Association for Cancer Research 2012, 18, 510. Tu, Z.; Chu, W.; Zhang, J.; Dence, C. S.; Welch, M. J.; Mach, R. H. Nuclear Medicine and Biology 2005, 32, 437. Keliher, E. J.; Reiner, T.; Turetsky, A.; Hilderbrand, S. A.; Weissleder, R. ChemMedChem 2011, 6, 424. Reiner, T.; Keliher, E. J.; Earley, S.; Marinelli, B.; Weissleder, R. Angew Chem Int Ed Engl 2011, 50, 1922. Reiner, T.; Lacy, J.; Keliher, E. J.; Yang, K. S.; Ullal, A.; Kohler, R. H.; Vinegoni, C.; Weissleder, R. Neoplasia 2012, 14, 169. Delaney, C. A.; Wang, L. Z.; Kyle, S.; White, A. W.; Calvert, A. H.; Curtin, N. J.; Durkacz, B. W.; Hostomsky, Z.; Newell, D. R. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research 2000, 6, 2860. Skalitzky, D. J.; Marakovits, J. T.; Maegley, K. A.; Ekker, A.; Yu, X. H.; Hostomsky, Z.; Webber, S. E.; Eastman, B. W.; Almassy, R.; Li, J.; Curtin, N. J.; Newell, D. R.; Calvert, A. H.; Griffin, R. J.; Golding, B. T. Journal of Medicinal Chemistry 2003, 46, 210.

様々な実施態様において、本教示は、PARP-1発現の測定およびPETでのインビボにおけるPARP-1分布のイメージングのための放射標識PARP-1阻害剤を含む。様々な実施態様において、本教示は、PARP-1に結合し、¹⁸Fなどの陽電子放出核種標識された様々な化合物を含む。様々な実施態様において、当該化合物の合成方法をまた開示する。また、本教示の化合物のPARP-1に対する阻害能を開示する。

いくつかの構成において、

で示される2-[p-(2-フルオロエトキシ)フェニル]-1.3.10-トリアザトリシクロ[6.4.1.0^4,13]トリデカ-2,4(13),5,7-テトラエン-9-オン(12)（IC₅₀ = 6.3 ± 1.3 nM）は、¹⁸Fで標識され得る。様々な構成において、¹⁸F標識は、1工程にてされ得て、高い化学的および放射化学的純度を提供し得る。いくつかの構成において、microPETイメージングが、MDA-MB-436腫瘍における[¹⁸F]12の取込みの増加を実証するために用いられ得る。いくつかの構成において、この取込みの増加は、12およびオラパリブ/AZD2281の両方によって遮断され得る。

様々な実施態様において、PARP-1阻害剤12（IC₅₀ = 6.3 nM）が開発された。[¹⁸F]12は、従来の標識方法を用いて高い純度および比放射能をもって合成され得る。MBA-MD-436腫瘍を有するマウスにおける[¹⁸F]12についてのMicroPET研究は、PARP-1を過剰発現することが知られているこれらの腫瘍において放射能の集積を実証した。腫瘍取込みは、PARP-1阻害剤オラパリブおよび12によって遮断され得て、このことはPARP-1活性についての[¹⁸F]12取込みの特異性を支持している。したがって、[¹⁸F]12は、インビボでのPARP-1発現をイメージングするためのPETトレーサーとして有用であり得る。

様々な実施態様において、核種の組込みは、フルオロエトキシ基を介して、[¹⁸F]フルオリドとの求核置換（参考文献28）または2-[¹⁸F]フルオロエチルアジドを用いるCu(I)触媒クリック反応（参考文献29、30）のいずれかによって達成され得る。NU1085およびAG014361の対応する2-フルオロエトキシおよび2-フルオロエチルトリアゾールの類似体は、それぞれスキーム1および2に従ってほんの数工程だけで合成され得る。プロパルギル基およびトリアゾール基は、わずかに類似体の阻害能を減少させるが、これらのうち最も強力なものは、2-フルオロエトキシ基を有する12（IC₅₀ = 6.3 nM）であり、続いて、

（IC₅₀ = 10.8）であった。

いくつかの構成において、典型的な条件下での[¹⁸F]12の1工程の標識は、このトレーサーの臨床生産のために自動化され得る。いくつかの構成において、注射用の最終用量は、高い化学的および放射化学的純度を有し得て、優れた比放射能を有し得る。様々な構成において、microPET研究における[¹⁸F]12の注射量は、0.0037〜0.012μg/投与（0.2 mCi/投与）であり得て、これは遮断用量および治療的用量よりはるかに低くなり得る。この量は、薬理効果を有するとは考えにくい。したがって、[¹⁸F]12は、PARP-1発現および腫瘍をイメージングするためのPETトレーサーとして有用であり得る。いくつかの構成において、[¹⁸F]12などのPARP-1トレーサーはまた、PARP阻害剤の処置が炎症疾患の進行を潜在的に遅らせ得る、慢性炎症疾患を有する患者を識別するのに有用であり得る。

したがって本教示は、構造式

で示されるか、または構造式

で示され、式中、Rは、

からなる群より選択され得て、ここで、

は、結合である、化合物およびその医薬的に許容される塩を含む。いくつかの構成において、Rは、

であり得る。いくつかの構成において、Fは、¹⁸Fであり得る。いくつかの構成において、Rは、

であり得る。いくつかの構成において、Rは、

であり得る。

いくつかの実施態様において、本教示は、対象体において腫瘍をイメージングする方法、および対象体において炎症をイメージングする方法を含む。様々な構成において、これらの方法は、構造式

で示されるか、または構造式

で示され、式中、Rは、

からなる群より選択され得て、ここで、

は、結合である、化合物を対象体に投与することを含み得る。いくつかの構成において、Rは、

であり得る。いくつかの構成において、Fは、¹⁸Fであり得る。いくつかの構成において、Rは、

であり得る。いくつかの構成において、Rは、

であり得て、ここで、該化合物は、¹⁸Fなどの陽電子放出核種を含む。当該方法は、対象体をPETスキャンすることをさらに含み得る。

本教示の様々な構成において、対象体は、腫瘍もしくは炎症を有するか、またはそれらを有する疑いのあるヒトであり得る。対象体はまた、腫瘍もしくは炎症を有するか、またはそれらを有する疑いのある動物であり得る。動物は、哺乳類、例えば、コンパニオン・アニマル、例えばネコもしくはイヌ、実験動物、例えばマウス、モルモット、ウサギもしくはラット、または大動物、例えばウマ、ヒツジ、ウシもしくはヤギであり得る。

図1は、PARP-1阻害剤の例を例示する（先行技術）。 図2は、[¹⁸F]12（WC-4-138）のHPLC分析を例示し、これらは高い化学的および放射化学的純度を示す（上段：UV、下段：放射能；比放射能 = 11,500 mCi/μmol）。 図3A〜Dは、ベースライン条件下ならびにオラパリブ（i.p. 50 mg/kg、20分前処理）および12（i.p. 1 mg/kg、20分前処理）で遮断したマウスにおける、[¹⁸F]12を用いた60分（min）においてのMDA-MB-231およびMDA-MB-436腫瘍のmicroPETイメージングを例示する。図3A、図3Bおよび図3Cは、それぞれ、赤色、緑色および青色のRGBチャネルを表し、各々黒色-白色で表現される。 図4は、ベースライン条件下ならびにオラパリブ（i.p. 50 mg/kg、20分前処理）および12（i.p. 1 mg/kg、20分前処理）で遮断したマウスにおける、MDA-MB-436腫瘍においての[¹⁸F]12の時間-放射能曲線を例示する（上のグラフ）。オラパリブで処理したMDA-MB-231腫瘍はまた、[¹⁸F]12取込みの減少を実証した（下のグラフ）。 図5は、癌細胞株における[¹⁸F]WC-4-138 (12) 取込みおよびPARP活性の分析を例示する。 図6は、成体マウスで評価したときの[¹⁸F]WC-4-138トレーサーの代謝安定性を例示する。 図7は、[¹⁸F]WC-4-138トレーサー注射後60分間動的イメージングを実施したMDA/MB-231（乳癌）腫瘍を有するマウスを例示する。 図8A〜Bは、[¹⁸F]WC-4-138トレーサー注射後60分間動的イメージングを実施したMDA/MB-231（乳癌）またはSCC1（HNSCC）腫瘍を有するマウスを例示する。

様々な実施態様において、本教示は、PETスキャンによる腫瘍または炎症のイメージングのために用いられ得るトレーサーを含む。様々な態様において、トレーサーは、高い親和性を有してPARP-1に結合し得る。様々な実施態様において、本教示はまた、トレーサーの合成方法を含む。¹⁸Fなどの陽電子放射型の放射性同位体で標識するとき、本教示のトレーサーは、静脈内投与または他の適切な方法によって対象体に投与され得る。

本明細書に記載の方法は、当業者に周知の実験技術を利用し、ガイダンスを、実験マニュアルおよび教科書、例えば、Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 2001; Spector, D. L. et al., Cells: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1998; Hedrickson et al., Organic Chemistry 3rd edition, McGraw Hill, New York, 1970; Carruthers, W., and Coldham, I., Modern Methods of Organic Synthesis (4th Edition), Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 2004; Curati, W.L., Imaging in Oncology, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 1998; Welch, M.J., and Redvanly, C.S., eds. Handbook of Radiopharmaceuticals: Radiochemistry and Applications, J. Wiley, New York, 2003において見付けられる。医薬品の投与方法および投与計画は、標準的な参考テキスト、例えば、Remington: the Science and Practice of Pharmacy (Alfonso R. Gennaro ed. 19th ed. 1995); Hardman, J.G., et al., Goodman & Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, Ninth Edition, McGraw-Hill, 1996; Rowe, R.C., et al., Handbook of Pharmaceutical Excipients, Fourth Edition, Pharmaceutical Press, 2003により提供される方法を用いて、当業者に周知な薬物学の標準原則に従い決定されることができる。

本明細書に記載の実験において、試薬および物質を商業供給業者から購入し、他に断らない限りさらに精製することなく用いた。化学物質を、他に明記されない限りSigma-Aldrich Chemical Co.（米国ミズーリ州セントルイス）から購入した。すべての反応を、他に断らない限り、乾燥溶媒と不活性窒素雰囲気下にて、標準的な空気および水の無い技術によって実施した。

フラッシュカラムクロマトグラフィーを、Scientific Adsorbents, Inc.製のシリカゲル、60A、「40 Micron Flash」（32〜63μm）を含む、様々な方法および機器を用いて実施し得る。融点を、MEL-TEMP 3.0装置を含む、当該技術分野において周知である様々な方法および機器を用いて測定し得る。いくつかの構成において、融点データは未補正である。300 MHzにおける¹Hおよび¹³C NMRスペクトルを、Varian Mercury-VX分光計を含む、様々な機器において様々な日常的方法によって記録し得る。いくつかの構成において、化学シフトを、テトラメチルシラン（TMS）から低磁場側の百万分率（ppm）として記録し得る。すべての結合定数（J）は、ヘルツ（Hz）で与えられる。分裂パターンは、典型的には次のように記載される：s、一重線；d、二重線；t、三重線；m、多重線。

元素分析（C、H、N）を、様々な商業委託組織、例えばAtlantic Microlab, Inc.,（ジョージア州ノークロス）によって測定し得る。高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を、紫外線検出器、ウェル型シンチレーションNaI（Tl）検出器および放射能検出用の関連電子機器を備えて実施し得る。Grace Altima、C18、250 × 10 mm、10μのセミ分取カラム（A）およびAltima、C18、250 × 4.6 mm、10μの分析カラム（B）を、それぞれ分取および分析のために用い得る。[¹⁸F]フルオリドを、RDS111サイクロトロンにおいて濃縮した（95％）[¹⁸O]水のプロトン照射による¹⁸O(p,n)¹⁸F反応によって生成し得る。Radio-TLCを、Bioscan製のAR-2000イメージングスキャナー（Bioscan, Inc., ワシントンDC）を用いて実施し得る。公表されている方法を、化合物5（参考文献27）および11（参考文献22）の合成のために用いた。すべての動物実験を、Washington University Animal Studies Committee IACUCの承認手順の下でNational Research Councilの「Guide for the Care and Use of Laboratory Animals」の提言に従い実施した。

実施例において提供される記載を含む本教示は、いずれの請求項の範囲を制限することを意図しない。特に過去形で示されない限り、例は、予言的例または実例であり得る。以下の制限されない例は、本教示をさらに例示するために提供される。当業者は、本開示に照らして、本教示の精神および範囲から外れることなく、多くの改変が開示された特定の実施態様においてあり、同様または類似の結果が得られ得ることを認識するであろう。

実施例1
この実施例は、PARP-1阻害剤の合成を例示する。化合物番号は、下記のスキーム1および2を参照する。

本教示のPARP-1阻害剤の合成をスキーム1および2に示す。メチル2,3-ジアミノベンゾエート(5)をピリジンおよびジクロロメタン中の4-(2-フルオロエトキシ)ベンゾイルクロリドと反応させて、中間体6aおよびベンゾイミダゾール化合物6の混合物を得た。溶媒を蒸発させた後、混合物をメタノール中のメタンスルホン酸と還流して、6を得た。その後、6のメチルエステルを、メタノール中のアンモニウムを用いてアミド化合物8に変換させた。同様に、5および4-(プロパ-2-イニルオキシ)ベンゾイルクロリドから出発してアルキン類似体9を合成した。DMF中のCuSO₄・5H₂Oおよびアスコルビン酸ナトリウムを用いる2-フルオロエチルアジドおよび9の銅(I)触媒クリック反応によりトリアゾール化合物10を製造した。

三環式化合物をジアミン中間体11から合成した。化合物11をピリジンおよびジクロロメタン中の4-(2-フルオロエトキシ)ベンゾイルクロリドと反応させて、中間体12aおよびベンゾイミダゾール12の混合物を得た。溶媒を蒸発させた後、混合物をメタノール中のメタンスルホン酸と還流して、12を得た。同様に、13および14を対応する塩化ベンジルから作った。2-フルオロエチルアジドおよび13を用いて10のためと同じ条件下でクリック反応により化合物15を製造した。アセトニトリル中での14およびメタンスルホン酸銀の還流により、¹⁸Fで12を標識するためのメシレート前駆体16を合成した。

スキーム1 NU1085(2)の誘導体の合成
試薬および条件：(a) ROC₆H₄COCl（6aおよび6についてR = CH₂CH₂F、7aおよび7についてR = CH₂C≡CH）、ピリジン、CH₂Cl₂；(b) CH₃SO₃H、MeOH；(c) NH₃、MeOH；(d) 9、FCH₂CH₂N₃、CuSO₄、アスコルビン酸ナトリウム、DMF。

スキーム2 AG014361(3)の誘導体の合成
試薬および条件：(a) ROC₆H₄COCl（12aおよび12についてR = CH₂CH₂F、13aおよび13についてR = CH₂C≡CH、14aおよび14についてR = CH₂CH₂Br）、ピリジン、CH₂Cl₂；(b) CH₃SO₃H、MeOH；(c) 13、FCH₂CH₂N₃、CuSO₄、アスコルビン酸ナトリウム、DMF；(d) 14、AgOMs、アセトニトリル。

実施例2
この実施例は、メチル2-(4-(2-フルオロエトキシ)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-4-カルボキシレート(6)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

メチル2,3-ジアミノベンゾエート5（500 mg、3 mmol）および4-(2-フルオロエトキシ)ベンゾイルクロリド（638 mg、3.15 mmol）のCH₂Cl₂（10 mL）およびピリジン（10 mL）中の混合物を23℃で一晩撹拌した。溶媒を減圧除去した後、残渣をメタノール（50 mL）に溶解させ、続いてCH₃SO₃H（1 mL）を加えた。混合物を3時間還流した後、メタノールを減圧除去し、残渣を酢酸エチル（75 mL）に溶解させた。当該溶液を、飽和Na₂CO₃（50 mL）、水（50 mL）および飽和NaCl（50 mL）で洗浄し、Na₂SO₄で乾燥した。溶媒を蒸発させた後、粗生成物を、ヘキサン-酢酸エチル（1 : 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、6を白色の固体として得た（686 mg、73％、mp 134.2〜134.6℃）。¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ 10.58 (s, 1H), 7.98 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.95 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 7.26 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 6.98 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 4.75 (dt, J = 47.1 Hz, 4.2 Hz, 2H), 4.22 (dt, J = 27.6 Hz, 4.2 Hz, 2H), 3.96 (s, 3H). ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃) δ 167.0, 160.2, 152.3, 144.8, 135.0, 128.2, 124.4, 124.2, 122.3, 121.7, 114.9, 113.0, 81.6 (d, J = 169.7 Hz), 67.1 (d, J = 20.6 Hz), 52.0.

実施例3
この実施例は、メチル2-(4-(プロパ-2-イニルオキシ)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-4-カルボキシレート(7)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

出発物質として化合物5（500 mg、3 mmol）および4-(プロパ-2-イニルオキシ)ベンゾイルクロリド（613 mg、3.15 mmol）を用いることを除き、化合物6（実施例2）と同じ手順に従い化合物7を製造した。粗生成物を、ヘキサン-酢酸エチル（1 : 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、7を白色の固体として得た（724 mg、79％、mp 176.0〜176.8℃）。¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ 10.58, 8.03 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.98 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.86 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.29 (t, J = 8.1 Hz, 1H), 7.10 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 4.76 (d, J = 2.4 Hz, 2H), 4.00 (s, 3H), 2.57 (t, J = 2.4 Hz, 1H). ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃) δ 167.1, 159.4, 152.4, 144.9, 135.1, 128.2, 124.6, 124.3, 122.8, 121.8, 115.4, 113.0, 77.9, 76.0, 55.8, 52.1.

実施例4
この実施例は、2-(4-(2-フルオロエトキシ)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-4-カルボキサミド(8)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

メタノール（10 mL）中7 N NH₃における化合物6（315 mg、1 mmol）の溶液を、23℃で3日間撹拌した。溶媒を蒸発させた後、粗生成物を、ヘキサン-酢酸エチル（1 : 2）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、8を白色の固体として得た（245 mg、82％、mp 195.8〜197.4℃）。¹H NMR (300 MHz, DMSO-d₆) δ 9.44 (s, 1H), 8.23 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.89 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.80 (s, 2H), 7.74 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.34 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.20 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 4.81 (dt, J = 47.7 Hz, 3.6 Hz, 2H), 4.37 (dt, J = 30.0 Hz, 3.9 Hz, 2H). ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 166.4, 160.1, 152.0, 135.5, 128.6, 122.7, 122.0, 115.1, 82.1 (d, J = 166.2 Hz), 67.3 (d, J = 19.4 Hz). C₁₆H₁₄FN₃O₂.0.5H₂Oについての分析計算値: C, 62.33; H, 4.90; N, 13.63. 実測値: C, 62.54; H, 4.87; N, 13.67.

実施例5
この実施例は、2-(4-(プロパ-2-イニルオキシ)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-4-カルボキサミド(9)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

出発物質として化合物7（460 mg、1.5 mmol）を用いることを除き、化合物8と同じ手順に従い化合物9を製造した。粗生成物を、ヘキサン-酢酸エチル（1 : 2）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、9を白色の固体として得た（378 mg、86％、mp 183.4〜183.9℃）。¹H NMR (300 MHz, DMSO-d₆) δ 9.39 (s, 1H), 8.21 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.87 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.78 (s, 2H), 7.72 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.32 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.20 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 4.92 (d, J = 1.8 Hz, 2H), 3.63 (s, 1H). ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 166.4, 159.0, 152.0, 128.5, 122.7, 122.3, 121.9, 115.4, 78.9, 78.6, 55.7. C₁₇H₁₈N₃O₂.0.5H₂Oについての分析計算値: C, 67.99; H, 4.70; N, 13.99. 実測値: C, 67.97; H, 4.72; N, 13.71.

実施例6
この実施例は、2-(4-((1-(2-フルオロエチル)-1H-1,2,3-トリアゾール-4-イル)メトキシ)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-4-カルボキサミド(10)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

9（291 mg、1.0 mmol）、1-アジド-2-フルオロエタン（1.68 mmol）、アスコルビン酸ナトリウム（990 mg、5.0 mmol）、およびCuSO₄.5H₂O（125 mg、0.5 mmol）のDMF（10 mL)中の混合物を23℃で一晩撹拌した。反応混合物を酢酸エチル（75 mL）で希釈し、水（2 × 50 mL）および飽和NaCl（50 mL）で洗浄し、Na₂SO₄で乾燥した。溶媒を蒸発させた後、粗生成物を、酢酸エチルで溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、10を白色の固体として得た（255 mg、67％、mp 256.4〜257.3℃）。¹H NMR (300 MHz, DMSO-d₆) δ 9.42 (s, 1H), 8.33 (s, 1H), 8.21 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.87 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.78 (s, 2H), 7.71 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.32 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.27 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 5.28 (s, 2H), 4.85 (dt, J = 46.8 Hz, 4.5 Hz, 2H), 4.76 (dt, J = 27.6 Hz, 4.2 Hz, 2H). ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 166.3, 159.9, 152.0, 142.5, 141.6, 135.3, 128.6, 125.1, 122.7, 122.1, 121.9, 115.3, 114.7, 99.5, 81.9 (d, J = 167.3 Hz), 61.3, 50.1 (d, J = 20.5 Hz). C₁₉H₁₇FN₆O₂についての分析計算値: C, 59.99; H, 4.50; N, 22.09. 実測値: C, 60.10; H, 4.67; N, 21.49.

実施例7
この実施例は、5,6-ジヒドロ-2-(4-(2-フルオロエトキシ)フェニル)-イミダゾ[4,5,1-jk][1,4]ベンゾジアゼピン-7(4H)-オン(12)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

出発物質として化合物11（177 mg、1 mmol）および4-(2-フルオロエトキシ)ベンゾイルクロリド（213 mg、1.05 mmol）を用いることを除き、化合物6と同じ手順に従い化合物12（WC-4-138）を製造した。粗生成物を、酢酸エチル-メタノール（10: 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、12を白色の固体として得た（247 mg、76％、mp 236.0〜237.5℃）。¹H NMR (300 MHz, DMSO-d₆) δ 8.44 (t, J = 5.1 Hz, 1H), 7.89-7.80 (m, 4H), 7.34 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.17 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 4.79 (dt, J = 48.9 Hz, 3.6 Hz, 2H), 4.44 (m, 2H), 4.35 (dt, J = 31.2 Hz, 3.9 Hz, 2H), 3.53 (m, 2H). ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 167.8, 159.9, 154.1, 143.7, 132.9, 131.7, 125.5, 123.1, 122.5, 121.9, 118.1, 115.1, 82.5 (d, J = 165.0 Hz), 67.7 (d, J = 19.3 Hz), 50.9, 40.8. C₁₈H₁₆FN₃O₂についての分析計算値: C, 66.45; H, 4.96; N, 12.92. 実測値: C, 66.43; H, 5.03; N, 12.92.

実施例8
この実施例は、5,6-ジヒドロ-2-(4-(プロパ-2-イニルオキシ)フェニル)-イミダゾ[4,5,1-jk][1,4]ベンゾジアゼピン-7(4H)-オン(13)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

出発物質として化合物11（177 mg、1 mmol）および4-(プロパ-2-イニルオキシ)ベンゾイルクロリド（204 mg、1.05 mmol）を用いることを除き、化合物6と同じ手順に従い化合物13を製造した。粗生成物を、酢酸エチル-メタノール（10: 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、13を白色の固体として得た（268 mg、84％、mp 258.0〜259.1℃）。¹H NMR (300 MHz, DMSO-d₆) δ 8.47 (s, 1H), 7.85 (m, 4H), 7.34 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.18 (d, J = 6.9 Hz, 2H), 4.93 (s, 2H), 4.46 (m, 2H), 3.64 (s, 1H), 3.54 (m, 2H). ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 167.4, 158.5, 153.6, 143.3, 132.5, 131.1, 125.1, 122.7, 122.4, 121.5, 117.7, 115.0, 79.0, 78.5, 55.6, 50.5. C₁₉H₁₅N₃O₂についての分析計算値: C, 71.91; H, 4.76; N, 13.24. 実測値: C, 71.71; H, 4.82; N, 12.98.

実施例9
この実施例は、2-(4-(2-ブロモエトキシ)フェニル)-5,6-ジヒドロ-イミダゾ[4,5,1-jk][1,4]ベンゾジアゼピン-7(4H)-オン(14)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

出発物質として化合物11（177 mg、1 mmol）および4-(2-ブロモエトキシ)ベンゾイルクロリド（277 mg、1.05 mmol）を用いることを除き、化合物6と同じ手順に従い化合物14を製造した。粗生成物を、酢酸エチル-メタノール（10: 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、14を白色の固体として得た（255 mg、66％、mp 280℃で分解）。¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ 8.44 (t, J = 5.6 Hz, 1H), 7.87 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.85 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.34 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.16 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 4.44 (m, 4H), 3.86 (t, J = 5.2 Hz, 2H), 3.53 (m, 2H). ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ 167.8, 159.7, 154.1, 143.7, 132.9, 131.7, 125.5, 123.1, 122.6, 122.0, 118.1, 115.2, 68.4, 50.5, 40.8.

実施例10
この実施例は、5,6-ジヒドロ-2-(4-((1-(2-フルオロエチル)-1H-1,2,3-トリアゾール-4-イル)メトキシ)フェニル)-イミダゾ[4,5,1-jk][1,4]ベンゾジアゼピン-7(4H)-オン(15)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

出発物質として化合物13（159 mg、0.5 mmol）を用いることを除き、化合物10と同じ手順に従い化合物15を製造した。粗生成物を、酢酸エチル-メタノール（10: 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、15を白色の固体として得た（147 mg、72％、mp 226.5〜227.6℃）。¹H NMR (300 MHz, DMSO-d₆) δ 8.46 (t, J = 5.7 Hz, 1H), 8.33 (s, 1H), 7.89-7.81 (m, 4H), 7.34 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.25 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 5.28 (s, 2H), 4.85 (dt, J = 47.1 Hz, 4.2 Hz, 2H), 4.76 (dt, J = 27.6 Hz, 4.2 Hz, 2H), 4.45 (m, 2H), 3.54 (m, 2H). ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 167.4, 159.4, 143.3, 142.6, 131.2, 125.1, 125.0, 122.7, 122.0, 121.5, 117.7, 114.8, 81.9 (d, J = 167.3 Hz), 61.2, 50.5, 50.1 (d, J = 20.5 Hz), 40.4. C₂₁H₁₉FN₆O₂.1.5H₂Oについての分析計算値: C, 58.19; H, 5.12; N, 19.39. 実測値: C, 57.89; H, 4.54; N, 18.92.

実施例11
この実施例は、5,6-ジヒドロ-2-(4-(2-(メチルスルホニルオキシ)エトキシ)フェニル)-イミダゾ[4,5,1-jk][1,4]ベンゾジアゼピン-7(4H)-オン(16)の合成を例示する。化合物番号は、上記のスキーム1および2を参照する。

14（193 mg、0.5 mmol）およびAgOMs（508 mg、2.5 mmol）の混合物を8時間還流した。溶媒を蒸発させた後、粗生成物を、酢酸エチル-メタノール（10 : 1）で溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、16を白色の固体として得た（129 mg、64％、mp 253.2〜254.1℃）。¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 7.97 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.88 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.76 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.40 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 7.17 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 4.59 (t, J = 4.0 Hz, 2H), 4.49 (t, J = 4.0 Hz, 2H), 4.35 (t, J = 4.0 Hz, 2H), 3.65 (m, 2H), 3.12 (s, 3H). ¹³C NMR (100 MHz, CD₃OD) δ 160.2, 148.1, 142.7, 135.7, 132.2, 131.1, 131.0, 125.8, 122.6, 122.1, 121.4, 116.9, 114.6, 68.3, 66.0, 50.5, 40.6, 36.0.

実施例12
この実施例は、PARP-1活性のアッセイを例示する。

新しく合成されたPARP-1阻害剤を、PuttおよびHergenrotherにより記載された方法（参考文献23）を用いて活性なPARP-1を阻害するそれらの能力を評価した。結果を表1に示す。三環式ベンゾイミダゾール化合物は、それぞれのベンゾイミダゾール類似体より高い阻害能を有する（例えば、12対8、15対10）。ベンゾイミダゾールおよび三環式ベンゾイミダゾール類似体の両方において、フルオロエトキシ置換基を有する類似体は、フルオロエチルトリアゾール基を有するそれぞれの類似体より3倍高い阻害能を有する（例えば、8対10、12対15）。したがって、最も強力な阻害剤である12を、¹⁸F-標識用に選択した。

a 公表値：IC₅₀ = 20 nM、EC₅₀ = 35 nm；（参考文献3、24）

実施例13
この実施例は、PARP-1酵素活性のアッセイを例示する。

このアッセイは、NAD⁺の化学的定量、すなわち活性なPARP-1のC末端触媒ドメインが、ADP-リボースサブユニットをニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD⁺）からタンパク質アクセプターへ順次運ぶときに消費されたNAD⁺の量に基づく（参考文献7）。

高い比放射能のPARP-1および活性化DNAをTrevigen（メリーランド州ゲイザースバーグ）から購入した。NAD⁺を含む、このアッセイに必要とされるすべての他の試薬を、Sigma-Aldrich（ミズーリ州セントルイス）から購入した。公知なPARP-1阻害剤PJ-34を、これらの実験においてコントロールとして用い、自家合成した。PARP-1阻害について化合物を試験するために、最初に50 mM Tris-HCl、2 mM MgCl₂、pH 8.0（PARPアッセイ緩衝液）で250 nM NAD⁺の溶液を作り、20μLを96-ウェル黒色蛍光プレートの各ウェルに移した。PARPアッセイ緩衝液で50μg/mLの活性化DNAの溶液を作り、10μLを各ウェルに加えた。最初にDMSOで試験化合物のストック溶液を調製し、PARPアッセイ緩衝液で様々な濃度に希釈し、10μLを各ウェルに加えた。反応を開始するために、PARPアッセイ緩衝液中10μg/mL PARP-1酵素10μLを各ウェルに加えた。総量は50μLであり、ウェル当たりの最終濃度は、2μg/mL PARP-1酵素、10μg/mL 活性化DNA、および100 nM NAD⁺となった。次に、プレートを室温で20分間インキュベートした。その後、存在するNAD⁺の量を、各ウェルに最初に2 M KOH 20μLを加え、続いて20％アセトフェノン（エタノール中）20μLを加えることにより測定した。プレートを4℃で10分間インキュベートさせた。その後、88％ギ酸90μLを加え、222 mM KOH、2.2％アセトフェノン、44％ギ酸の最終濃度にして、NAD⁺の濃度を変化させた。プレートを100℃で5分間インキュベートして、放冷し、その後、Perkin Elmer製のVictorマイクロプレート蛍光光度計（マサチューセッツ州ウォルサム）で、360 nm励起フィルターおよび450 nm蛍光フィルターを用いて読み取った。用量-反応曲線を、GraphPad Prism version 5.04 for Windows（カリフォルニア州サンディエゴ）を用いて作成し、ここで、NAD⁺のみを含むコントロールウェルを0％のPARP活性と設定し、PARP-1のみを含むコントロールウェルを100％のPARP活性と設定した。IC₅₀値を、少なくとも3回の独立した実験から作成した用量-反応曲線から算出し、平均±標準偏差（SD）として表1に示した。

実施例14
この実施例は、放射標識PARP-1阻害剤の合成を例示する。

従来の条件（K₂₂₂/K₂CO₃）下にてDMF中105℃でメシレート前駆体16を求核置換することより[¹⁸F]12を合成し（スキーム3）、逆相HPLC精製および固相抽出の後、40〜50％の収率（減衰補正）で[¹⁸F]12を得た（図2）。合計合成時間は90分であった。10％エタノール／生理食塩水中の最終用量の比放射能は、5500〜18000 mCi/μmolであった。

スキーム3 [¹⁸F]12の放射性合成
試薬および条件：[¹⁸F]KF、K₂₂₂、K₂CO₃、DMF、105℃、10分。

実施例15
この実施例は、さらに[¹⁸F]化合物12（WC-4-138）の合成を例示する。

[¹⁸F]フルオリド（100〜500μLの[¹⁸O]水中50 mCiまで）を、K₂₂₂（2.2 mg、5.8μmol）およびK₂CO₃（0.3 mg、2.2μmol）を含む、BDバキュテイナ（13 × 75 mm、5 mL、ガラス、添加物無し）に移した。その後、当該混合物を、緩やかなN₂ガス流下にてアセトニトリル（3 × 1 mL）を用いて105℃において共沸蒸留することにより乾燥した。乾燥がほとんど終了したとき、バキュテイナを油浴から取り出し、溶媒残留物（< 100μL）を室温においてN₂流により取り除いた。16（0.65 mg、1.6μmol）のDMF（300μL）中の溶液をバキュテイナに加え、その後、振とうし、105℃で10分間加熱した。室温において、反応混合物を水（2 mL）で希釈し、その後、精製のためセミ分取カラム（A）に負荷した（18％アセトニトリル／82％水／0.1％ TFA、4 mL/分、251 nm）。[¹⁸F]12を含むHPLCフラクションを回収し、[¹⁸F]12を、標準的な固相抽出法を用いてエタノール中に得た。線量を生理食塩水中10％エタノールで希釈した。分析カラム（B）を、線量を分析するため用いた（32％アセトニトリル／68％0.1 Mギ酸アンモニウム緩衝液pH = 4.5、2 mL/分、251 nm）。合計合成時間は90分であり、減衰補正収率は40〜50％であり、放射化学純度は100％であり、そして比放射能は合成終了時において5500〜18000 mCi/μmolの範囲であった。

実施例16
この実施例は、マウスにおけるmicroPETでの腫瘍組織の可視化を例示する。

免疫不全マウスにおけるMDA-MB-436ヒト乳癌異種移植片腫瘍を、[¹⁸F]12を用いてPETにより可視化した。これらの腫瘍は、トレーサー注射の60分後においてバックグランドから識別可能な取込みの増加を実証した（図3）。トレーサー注射20分前にオラパリブ（50 mg/kg i.p.）または12（1 mg/kg i.p.）で処置した同じマウスでは、腫瘍での[¹⁸F]12取込みがバックグランドの組織活性レベルに減少した（図3）。microPET研究の0〜60分における腫瘍での[¹⁸F]12の時間-放射能曲線は、microPETイメージの視覚的評価を裏付け（図4）、オラパリブまたは12いずれかでの処置の結果として[¹⁸F]12取込みが有意に減少することを実証した。

MDA-MB-436は、本質的に高いレベルのPARP-1活性を有するヒト乳癌細胞株であり（参考文献19）、microPETでのPARP-1活性をイメージングするための¹⁸F-標識オラパリブ誘導体の有効性を評価するためにマウスモデルにおいて用いられている。[¹⁸F]12は、microPETの取得1時間の間に腫瘍に漸進的に蓄積され、[¹⁸F]12取込みは、オラパリブまたは12いずれかで前処理された動物において遮断された。オラパリブおよび12の両方は、高い阻害能（それぞれIC₅₀ = 5 nM（参考文献31）および6.3 nM）を有する競合的PARP-1阻害剤である。したがって、我々のデータは、マウスモデルにおける[¹⁸F]12取込みが、PARP-1発現によるものであり、[¹⁸F]12が、特異的にPARP-1発現をインビボでイメージングするための有効なPETトレーサーであることを示す。

実施例17
この実施例は、PETを用いたマウスにおける腫瘍組織の可視化を例示する。

MDA-MB-436およびMDA-MB-231ヒト乳癌細胞を、2 mM L-グルタミン、1 mMピルビン酸ナトリウム、0.1 mM非必須アミノ酸、2％MEMビタミンおよび5％ウシ胎児血清を添加したイーグル最少必須培地（アール平衡塩溶液および2 mM L-グルタミンを含む）を用いて5％CO₂雰囲気の標準条件下で細胞培地中にて維持した。指数増殖中の細胞を、腫瘍移植のためにトリプシン処理し、採取した。計数後、細胞を、氷冷した1:1のMatrigelとPBSに再懸濁して、所望の濃度を得て、氷上で保持した。

Charles River Laboratoriesからの成熟した雌の無胸腺nu/nuマウスを、これら一連のイメージング研究のための腫瘍移植の前に少なくとも1週間AALAC認証飼育設備において順応させた。雌のnu/nuマウスの乳腺脂肪体（腋窩リンパ節近傍）に約100μLの1:1 Matrigel:PBS中の約8 × 10⁶のMDA-MB-436乳癌細胞を移植した。イメージング研究を、移植2〜3週間後に実施した。

腫瘍を有するマウスを、約2％イソフルラン／酸素を含む導入チャンバーに置き、その後、尾静脈カテーテルの設置のためカスタムダブルベッドに固定し；動的イメージング法のためにノーズコーンを介して約1％イソフルラン／酸素で麻酔を維持した。マウスに150〜200μCiの[¹⁸F]12を注射し、Focus 220およびInveon PET/CTスキャナーを用いて0〜60分間スキャンした。腫瘍および周囲の「バックグランド」組織について手動で描いた対象の領域から標準取込値（SUV）を作成した。特異的な取込みの可視化を、遮断薬オラパリブ（50 mg/kg、IP）または12（1 mg/kg、IP）での前処理の20分後、トレーサー注射によって獲得したイメージとベースラインスキャンの比較により測定した。

実施例18
この実施例は、細胞培養アッセイにおける[¹⁸F]WC-4-138（化合物12）の取込みを例示する。

これらの実験において、頭頸部扁平上皮細胞癌腫株SCC1、SCC15およびSCC25（ATCC）を、10％ウシ胎児血清（FBS、Gibco）、1％ペニシリン-ストレプトマイシン（P/S、Gibco）および100 ng/mlヒドロコルチゾン（Sigma-Aldrich）を添加したダルベッコ改変イーグル培地（DMEM、Gibco）中において増殖させた。小細胞肺癌株NCI-h69およびNCI-h82（ATCC）を、10％FBSおよび1％P/Sを添加したRPMI Medium（Gibco）中において増殖させた。ヒト乳癌細胞株MDA-MB-231（ATCC）を、5％ FBS、2％ MEMビタミン（Gibco）、1％200 mM L-グルタミン（Gibco）、1％10 mM非必須アミノ酸（NEAA、Gibco）を添加したイーグル最少必須培地（Gibco）中において増殖させた。

各実験の再現のために、約1μCiの[¹⁸F]WC-4-138を細胞培地1 mlで希釈し、10⁶細胞に加えた。5、30、または60分後、培地を集め、細胞をリン酸緩衝生理食塩水（PBS、Gibco）0.7 mlで2回洗浄した。細胞培養ディッシュをこすり、microfugeチューブに移すことにより付着細胞を集めた。採取した培地、PBSまたは細胞ペレットにおいて放射能を測定した。細胞ペレットからのタンパク質を、標準の化学発光PARP ELISAキット（Trevigen #4520-096-K）を用いて定量した。すべてのデータを減衰補正し、細胞ペレット中の総タンパク質量に対して標準化した。薬物処置の検討のために、細胞を、[¹⁸F]WC-4-138とのインキュベーションの20時間前に、10μMオラパリブまたはイニパリブとインキュベートした。

頭頸部細胞株SCC1およびSCC25は、構造的に少量のトレーサーを取込み、細胞ペレット中0.001〜0.002μCi/μgと記録される（図5A）。肺細胞株NCI-h69およびNCI-h82は、[¹⁸F]WC-4-138を取込み、細胞ペレット中0.004〜0.006μCi/μgと記録される（図5A）。5、30または60分間[¹⁸F]WC-4-138とインキュベーション後、頭頸部扁平上皮細胞癌（HNSCC）株（SCC1およびSCC25）または小細胞肺癌（SCLC）株（NCI-h69およびNCI-h82）において放射能を測定した（各時点n=3）。これらの図は、SCC細胞について1〜2ユニットのPARP活性、およびNCI細胞について3.5ユニットのParp活性を表す（図5B）。PARP活性をHNSCCまたは肺SCLC細胞において測定した（図5C〜D）。[¹⁸F]WC-4-138取込みをオラパリブまたはイニパリブで処置したHNSCC細胞株において測定した。データは、トレーサーとのインキュベーションの30または60分後の取込みについての平均±SDである（*p<0.05）。すべてのデータを、他に断らない限り、平均±SD、n=3として示す。

この活性は、オラパリブにより消失するが（図5C）、イニパリブによっては消失しない（図5D）。

実施例19
この実施例は、化合物12（[¹⁸F]WC-4-138）の代謝安定性を例示する。

これらの実験において、[¹⁸F]-WC-4-138の代謝安定性を、成体雄のC57BL/6Jマウス（Jackson Laboratory）の尾静脈に400μCiを注射した後、評価した。マウスを、注射の5または30分後、頸椎脱臼により屠殺した。下大静脈に傷をつけ、血液を腹腔から採取した。血漿を、14000 rpmでの遠心分離によって赤血球から分離した。血漿（100μl）をアセトニトリルと1 : 1.5の比で混合し、14000 rpmで遠心分離した。赤血球ペレット、全血漿、ならびにアセトニトリル可溶性および非可溶性フラクションに関連する放射能を測定した。各動物の肝臓をまた、所与の時間において採取し、ドライアイスで凍結した。肝臓を2 mlのアセトニトリル中でホモジナイズし、ホモジナイズされた肝臓1 mlを、14000 rpmで遠心分離した。上清およびペレットに関連する放射能を測定した。

アセトニトリル可溶性の血漿または肝臓の上清（100μl）を水と1:1の比で混合し、逆相HPLCにより分離した。親化合物をまた、参照としてHPLCにより分離した。各HPLCフラクションに関連する放射能を測定した。各検体の親化合物のパーセントを、親化合物を含むと推測されるHPLCフラクションに関連する放射能の部分として計算した。

注射の5分後に存在する参照化合物と比較して50％の化合物12（[¹⁸F]WC-4-138）が血液において速やかに代謝され、そして注射の30分後では、参照化合物と比較して当該化合物の約10％のみが観察された（図6）。対照的に、当該化合物は、肝臓において非常に長い半減期を有し、注射の5分後に参照化合物と比較して約80％、注射の30分後に参照化合物と比較して約70％を示した（図6）。

実施例20
この実施例は、マウスにおける化合物12（[¹⁸F]WC-4-138）の生体分布を例示する。

8週齢の雌の無胸腺ヌードマウス（Harlan）に、[¹⁸F]WC-4-138を尾静脈から注射した。30μCiの[¹⁸F]WC-4-138のIVトレーサー注射の5もしくは30分後、45μCiの注射の1もしくは2時間後、または60μCiの注射の4時間後、マウスを頸椎脱臼により屠殺した。血漿または肝臓のアセトニトリル可溶性フラクションおよびコントロールの親化合物を逆相高速液体クロマトグラフィー（HPLC）により分離し、各フラクションの放射能を定量した。各検体の親化合物のパーセントを、親化合物を含むHPLCフラクションに関連する放射能の部分として計算した。データを、平均±SD、n=3として示す。

4匹のマウスを、2時間の時点を除いて各時点で屠殺した（n=3）。血液、心臓、肺、筋肉、肝臓、脾臓、脂肪、副腎、腎臓、子宮、卵巣、骨、骨髄、膵臓、胃、小腸および大腸を各動物から採取した。すべての器官を、過剰な血液を取り除くためにふき取り、重さを量り、Beckmann 6000ガンマカウンターでカウントした。組織1グラム当たりの注射量のパーセント（％ID/g）を各器官について測定した。結果は、組織1グラム当たりの注射量の0.5〜15％で変化し、表1および2に示す。

表1 無胸腺ヌードマウスにおける[¹⁸F]WC-4-138の器官生体内分布

％ID/g = 組織1グラム当たりの注射量のパーセント
すべてのデータは平均±SDである。120分におけるn=3を除き、すべての群についてn=4。

表2 マウスの生体内分布調査からのヒト線量測定の推測値

推測値を、標準的なMIRD法を用いて表1に示すマウスの生体内分布データから算出した器官滞留時間から得た。

実施例21
この実施例は、マウスにおける化合物12（[¹⁸F]WC-4-138）の取込みを例示する。

成体の雌の無胸腺ヌードマウス（Charles River Laboratories）の乳腺脂肪体へ、10⁶のSCC1細胞または10⁷のMDA-MB-231細胞を移植した。SCC1腫瘍を有するマウスを5週目においてイメージングし、そしてMDA-MB-231細胞を有するマウスを移植2.5週間後イメージングした。マウスに2％イソフルラン／酸素で麻酔をかけ、イメージング法の間じゅうノーズコーンを介して1％イソフルラン／酸素で維持した。動物全体のmicroCTイメージをInveon PET/CTスキャナーで取得した。マウスに11.36±0.5 MBq（307±13μCi）の[¹⁸F]WC(4)-138を尾静脈から注射し、Focus 220またはInveon PET/CTスキャナーを用いて60分間動的スキャンを実施した。microPETおよびmicroCTイメージを、Integrated Research Workflowソフトウェア（Siemens）を用いてコレジスタ（coregister）した。時間活性曲線を決定するために対象の領域を腫瘍上に描いた。薬物処置の検討のために、イメージングの30分前に、動物に50 mg/kgのオラパリブまたはイニパリブの腹腔内注射をした。マウスを、ベースライン時、またはオラパリブもしくはイニパリブのIP注射の30分後にイメージングした。MDA-MB-231腫瘍を有するマウスの横断図を図7に示す。矢印は、CT上で同定される腫瘍の位置を指す。トレーサーは、ベースラインにおける腫瘍およびマウスの他のセクション中に十分に取り込まれるが（図7、各チャネルビューの上段、矢印）、[¹⁸F]12の腫瘍取込みがオラパリブでの処置により消失するが（図7、各チャネルパネルの下段左、矢印）、トレーサーは、まだ当該セクションの他のエリアに存在する。対照的に、イニパリブ処置は、腫瘍細胞中における[¹⁸F]WC(4)-138の取込みに影響を及ぼさないが、他のタイプの細胞において該取込みは消失する（図7、各チャネルビューの下段右、矢印）。

実施例22
この実施例は、MDA-MB-231腫瘍（図8A）およびSCC腫瘍（図8B）の両方についてベースラインと薬物処置との間で1 ml当たりの注射量の有意な減少を示す定量分析を例示する。図8において、マウスを、ベースライン時、またはオラパリブもしくはイニパリブのIP注射の30分後にイメージングした（A）。各MDA/MB-231腫瘍についてベースライン時または薬物処置後に1 ml当たりの注射量のパーセントを計算した。トレーサー取込みは、オラパリブ処置マウスにおいて有意に減少した（対応のあるt検定により決定した、*p=0.0038、n=6腫瘍）。トレーサー取込みは、イニパリブ処置マウスにおいて変化しなかった（対応のあるt検定により決定した、p=0.1098、n=6腫瘍）（B）。各SCC1腫瘍についてベースライン時または薬物処置後に1 ml当たりの注射量のパーセントを計算した。トレーサー取込みは、オラパリブ処置マウスにおいて有意に減少した（対応のあるt検定により決定した、*p=0.001、n=8腫瘍）。トレーサー取込みはイニパリブ処置マウスにおいて変化しなかった（対応のあるt検定により決定した、p=0.7216、n=5腫瘍）。

実施例23
対象体は潜在的なPARP-1関連乳癌の症状を示す。医師がPETスキャンを指示し、そして技師が有効量の[¹⁸F]WC(4)-138を投与し、PETスキャンを実施する。腫瘍は、対象体の周囲組織と比較して大量のトレーサー取込みを示す。医師は、PARP-1関連癌と診断し、処置計画の一部としてPARP-1阻害剤を処方する。

実施例24
対象体は肺の異常な炎症を示す。医師がPETスキャンを指示し、そして技師が有効量の[¹⁸F]WC(4)-138を投与し、PETスキャンを実施する。肺組織は、コントロールの肺組織と比較して大量のトレーサー取込みを示し、そして医師は、PARP-1関連炎症と診断し、処置計画の一部としてPARP-1阻害剤を処方する。

参考文献
1. Hassa, P. O.; Hottiger, M. O. Frontiers in Bioscience : a Journal and Virtual Library 2008, 13, 3046.
2. d'Adda di Fagagna, F.; Hande, M. P.; Tong, W. M.; Lansdorp, P. M.; Wang, Z. Q.; Jackson, S. P. Nature Genetics 1999, 23, 76.
3. Jagtap, P.; Szabo, C. Nature Reviews. Drug Discovery 2005, 4, 421.
4. Schreiber, V.; Dantzer, F.; Ame, J. C.; de Murcia, G. Nature Reviews. Molecular Cell Biology 2006, 7, 517.
5. Virag, L.; Szabo, C. Pharmacological Reviews 2002, 54, 375.
6. Gradwohl, G.; Menissier de Murcia, J. M.; Molinete, M.; Simonin, F.; Koken, M.; Hoeijmakers, J. H.; de Murcia, G. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 1990, 87, 2990.
7. Kameshita, I.; Matsuda, Z.; Taniguchi, T.; Shizuta, Y. The Journal of Biological Chemistry 1984, 259, 4770.
8. Ferraris, D. V. Journal of Medicinal Chemistry 2010, 53, 4561.
9. Basu, B.; Sandhu, S. K.; de Bono, J. S. Drugs 2012, 72, 1579.
10. Sandhu, S. K.; Schelman, W. R.; Wilding, G.; Moreno, V.; Baird, R. D.; Miranda, S.; Hylands, L.; Riisnaes, R.; Forster, M.; Omlin, A.; Kreischer, N.; Thway, K.; Gevensleben, H.; Sun, L.; Loughney, J.; Chatterjee, M.; Toniatti, C.; Carpenter, C. L.; Iannone, R.; Kaye, S. B.; de Bono, J. S.; Wenham, R. M. The Lancet Oncology 2013, 14, 882.
11. Plummer, R.; Lorigan, P.; Steven, N.; Scott, L.; Middleton, M. R.; Wilson, R. H.; Mulligan, E.; Curtin, N.; Wang, D.; Dewji, R.; Abbattista, A.; Gallo, J.; Calvert, H. Cancer Chemotherapy and Pharmacology 2013, 71, 1191.
12. Gelmon, K. A.; Tischkowitz, M.; Mackay, H.; Swenerton, K.; Robidoux, A.; Tonkin, K.; Hirte, H.; Huntsman, D.; Clemons, M.; Gilks, B.; Yerushalmi, R.; Macpherson, E.; Carmichael, J.; Oza, A. The Lancet Oncology 2011, 12, 852.
13. Kummar, S.; Chen, A.; Ji, J.; Zhang, Y.; Reid, J. M.; Ames, M.; Jia, L.; Weil, M.; Speranza, G.; Murgo, A. J.; Kinders, R.; Wang, L.; Parchment, R. E.; Carter, J.; Stotler, H.; Rubinstein, L.; Hollingshead, M.; Melillo, G.; Pommier, Y.; Bonner, W.; Tomaszewski, J. E.; Doroshow, J. H. Cancer Research 2011, 71, 5626.
14. Javle, M.; Curtin, N. J. Therapeutic Advances in Medical Oncology 2011, 3, 257.
15. Wahlberg, E.; Karlberg, T.; Kouznetsova, E.; Markova, N.; Macchiarulo, A.; Thorsell, A. G.; Pol, E.; Frostell, A.; Ekblad, T.; Oncu, D.; Kull, B.; Robertson, G. M.; Pellicciari, R.; Schuler, H.; Weigelt, J. Nature Biotechnology 2012, 30, 283.
16. Liu, X.; Shi, Y.; Maag, D. X.; Palma, J. P.; Patterson, M. J.; Ellis, P. A.; Surber, B. W.; Ready, D. B.; Soni, N. B.; Ladror, U. S.; Xu, A. J.; Iyer, R.; Harlan, J. E.; Solomon, L. R.; Donawho, C. K.; Penning, T. D.; Johnson, E. F.; Shoemaker, A. R. Clinical Cancer Research : an Official Journal of the American Association for Cancer Research 2012, 18, 510.
17. Tu, Z.; Chu, W.; Zhang, J.; Dence, C. S.; Welch, M. J.; Mach, R. H. Nuclear Medicine and Biology 2005, 32, 437.
18. Keliher, E. J.; Reiner, T.; Turetsky, A.; Hilderbrand, S. A.; Weissleder, R. ChemMedChem 2011, 6, 424.
19. Reiner, T.; Keliher, E. J.; Earley, S.; Marinelli, B.; Weissleder, R. Angew Chem Int Ed Engl 2011, 50, 1922.
20. Reiner, T.; Lacy, J.; Keliher, E. J.; Yang, K. S.; Ullal, A.; Kohler, R. H.; Vinegoni, C.; Weissleder, R. Neoplasia 2012, 14, 169.
21. Delaney, C. A.; Wang, L. Z.; Kyle, S.; White, A. W.; Calvert, A. H.; Curtin, N. J.; Durkacz, B. W.; Hostomsky, Z.; Newell, D. R. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research 2000, 6, 2860.
22. Skalitzky, D. J.; Marakovits, J. T.; Maegley, K. A.; Ekker, A.; Yu, X. H.; Hostomsky, Z.; Webber, S. E.; Eastman, B. W.; Almassy, R.; Li, J.; Curtin, N. J.; Newell, D. R.; Calvert, A. H.; Griffin, R. J.; Golding, B. T. Journal of Medicinal Chemistry 2003, 46, 210.
23. Putt, K. S.; Hergenrother, P. J. Analytical Biochemistry 2004, 326, 78.
24. Jagtap, P.; Soriano, F. G.; Virag, L.; Liaudet, L.; Mabley, J.; Szabo, E.; Hasko, G.; Marton, A.; Lorigados, C. B.; Gallyas, F., Jr.; Sumegi, B.; Hoyt, D. G.; Baloglu, E.; VanDuzer, J.; Salzman, A. L.; Southan, G. J.; Szabo, C. Critical Care Medicine 2002, 30, 1071.
25. Ruf, A.; de Murcia, G.; Schulz, G. E. Biochemistry 1998, 37, 3893.
26. Kinoshita, T.; Nakanishi, I.; Warizaya, M.; Iwashita, A.; Kido, Y.; Hattori, K.; Fujii, T. FEBS letters 2004, 556, 43.
27. White, A. W.; Almassy, R.; Calvert, A. H.; Curtin, N. J.; Griffin, R. J.; Hostomsky, Z.; Maegley, K.; Newell, D. R.; Srinivasan, S.; Golding, B. T. Journal of Medicinal Chemistry 2000, 43, 4084.
28. Lasne, M. C.; Perrio, C.; Rouden, J.; Barre, L.; Roeda, D.; Dolle, F.; Crouzel, C. Top Curr Chem 2002, 222, 201.
29. Glaser, M.; Arstad, E. Bioconjugate chemistry 2007, 18, 989.
30. Zhou, D.; Chu, W.; Dence, C. S.; Mach, R. H.; Welch, M. J. Nuclear Medicine and Biology 2012.
31. Menear, K. A.; Adcock, C.; Boulter, R.; Cockcroft, X. L.; Copsey, L.; Cranston, A.; Dillon, K. J.; Drzewiecki, J.; Garman, S.; Gomez, S.; Javaid, H.; Kerrigan, F.; Knights, C.; Lau, A.; Loh, V. M., Jr.; Matthews, I. T.; Moore, S.; O'Connor, M. J.; Smith, G. C.; Martin, N. M. Journal of Medicinal Chemistry 2008, 51, 6581.

本明細書で引用したすべての刊行物は、出典明示により各々その全体として本明細書の一部とする。本明細書で用いる単数形「a」、「an」および「the」は、他に断らない限り、複数形も含むことを意図する。

Claims (15)

1. 構造式
   

   

   ［式中、Rは、
   

   

   からなる群より選択され、ここで、
   

   

   は、結合である］
   で示される、化合物またはその医薬的に許容される塩。
2. Rが、
   

   

   である、請求項1に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
3. Fが、¹⁸Fである、請求項2に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
4. Rが、
   

   

   である、請求項1に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
5. Rが、
   

   

   である、請求項1に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
6. Fが、¹⁸Fである、請求項5に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
7. 構造式
   

   

   ［式中、Rは、
   

   

   からなる群より選択され、ここで、
   

   

   は結合である］
   で示される、化合物またはその医薬的に許容される塩。
8. Rが、
   

   

   である、請求項7に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
9. Fが、¹⁸Fである、請求項8に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
10. Rが、
    

    

    である、請求項7に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
11. Rが、
    

    

    である、請求項7に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
12. Fが、¹⁸Fである、請求項11に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩。
13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩を含む、対象における腫瘍のイメージングのためのトレーサー。
14. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩を含む、対象における炎症のイメージングのためのトレーサー。
15. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の化合物またはその医薬的に許容される塩を含む、対象におけるPARP-1分布のイメージングのためのトレーサー。

Images