JP6709284B2 - βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム - Google Patents

βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム Download PDF

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Description

本発明は中性子捕捉療法システムに関し、特にβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムに関する。
アルツハイマー病(Alzheimer’s disease、通常ADと略される)は、高齢者で最も一般的な認知症であり、その組織病理学の主症状は老人斑、神経線維性絡み合いおよびアポトーシスに起因する局所ニューロンの死亡などである。
研究により、βアミロイドタンパク質(Amyloid β−protein、通常Aβと略される)の異常沈着がアルツハイマー病の主要な病因の1つであると示される。βアミロイドタンパク質は、アミロイド前駆体タンパク質(APP)がβおよびγセクレターゼによるタンパク質分解作用によって発生された39〜43個のアミノ酸を含むポリペプチドであり、ヒトの体内では、40(Aβ1〜40)または42(Aβ1〜42)個のアミノ酸を含むポリペプチドが一般的であり、ここで、Aβ1〜42はより強い毒性を有し、βアミロイドタンパク質沈着斑の核により蓄積しやすく、βアミロイドタンパク質が沈着した後に形成されたβアミロイドタンパク質沈着斑は、神経毒性作用を引き起こす可能性がある。正常な生理状態では、血液および脳脊髄液でβアミロイドタンパク質を検出することができ、これにより、βアミロイドタンパク質自体がアルツハイマー病を引き起こさず、βアミロイドタンパク質の沈着はアルツハイマー病の病因の1つであると証明される。
研究により、アルツハイマー病患者の脳の海馬および皮質領域には、多数のβアミロイドタンパク質沈着斑を蓄積し、かつβアミロイドタンパク質が脳での蓄積量を減少させることにより、アルツハイマー病の症状を遅延または緩和させることができる。
βアミロイドタンパク質は、様々なペプチダーゼによって分解することができ、例えば、インスリン分解酵素(IDE)および中性エンドペプチダーゼ(NEP)であり、この2つの酵素は、いずれも亜鉛依存性エンドプロテアーゼであり、研究により、IDEおよびNEPが存在する場合に、βアミロイドタンパク質が顕著に減少し、IDEおよびNEPがない場合に、βアミロイドタンパク質の構造をどのように破壊し、βアミロイドタンパク質の蓄積を検証するかをアルツハイマー病の病因の研究、さらにアルツハイマー病の治療の1つの手段とし、現在、βアミロイドタンパク質の構造を効果的に破壊する方法がない。
βアミロイドタンパク質の構造を破壊し、βアミロイドタンパク質を除去できるようにするために、本発明の一態様は、中性子捕捉療法装置と、前記βアミロイドタンパク質に特異的に結合できる化合物とを含むβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムを提供し、
そのうち、前記化合物は、熱中性子に対する捕捉断面が大きな核種を含み、
前記中性子捕捉療法装置が発生した中性子ビームは、前記化合物上の核種に作用した後に発生したエネルギーがβアミロイドタンパク質の構造を破壊し、それにより、これらの病原性タンパク質を除去する目的を達成する。
実装の適用において、前記中性子捕捉療法装置が発生したビームは、中性子線、ガンマ線、および他の放射線との混合ビームを含み、しかしながら、前記ビームを用いてβアミロイドタンパク質を除去する過程中に用いられるのは、主に、混合ビーム中の中性子ビームである。
熱中性子に対する捕捉断面が大きな核種は、10B、155Gdまたは157Gdを含むが、これらに限定されない。そのうち、前記熱中性子に対する捕捉断面が大きな核種は、同じエネルギーの熱中性子の照射下で、中性子捕捉断面は、人体基本組成要素(C、H、O、N、P、S)の中性子捕捉断面の100倍以上の核種以上であり、そのうち、同じエネルギーの熱中性子の照射下で、人体基本組成要素中のHを構成する中性子の捕捉断面が最も大きく、熱中性子エネルギーが0.025eVの場合にHの熱中性子捕捉断面は0.2barnであり、10Bの熱中性子捕捉断面は3800barnであり、155Gdの熱中性子捕捉断面は60700barnであり、157Gdの熱中性子捕捉断面は254000barnであり、いずれも同じエネルギーの熱中性子の照射下でのH元素の熱中性子捕捉断面の100倍より大きい。
この熱中性子捕捉断面が大きい核種は、熱中性子と反応して核反応を発生することができ、少なくとも1つの致死線を放出し、該放射線が短距離であり、基本的に、前記化合物と特異的に結合するβアミロイドタンパク質の構造のみを破壊し、他の正常な組織を破壊することなく、正常組織にほとんど害を及ぼさない。
好ましく、βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて、前記熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種は、10B、155Gdまたは157Gdである。
熱中性子に対する捕捉断面が最も大きい核種10Bが中性子ビームの照射下での反応は以下のとおりであり、エネルギーを放出し、
ホウ素含有(10B)化合物が熱中性子に対する高捕捉断面を有する特性を用いて、10B(n、α)7Li中性子捕捉および核分裂反応により4Heおよび7Liという2つの重い荷電粒子を生成する。反応式Iに示すとおり、2つの重い荷電粒子の平均エネルギーは約2.33MeVであり、高線形転送(Linear Energy Transfer, LET)、短距離という特性を有し、α粒子の線形エネルギーおよび放射距離はそれぞれ150keV/μm、8μmであり、Li重い荷電粒子は175keV/μm、5μmであり、2つの粒子の全放射距離は1つの細胞の大きさに相当し、したがって、生体に与える放射線損傷は細胞レベルに限定することができ、ホウ素含有薬剤がβアミロイドタンパク質と特異的に結合する時に、適切な中性子源と合わせ、正常な組織にあまりにも多くの損傷を引き起こさない前提で、βアミロイドタンパク質の局所殺傷という目的を達成することができる。
前記βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて、好ましくは、前記中性子捕捉療法装置は、中性子源と、ビーム成形体と、コリメータと、を含む。そのうち、前記中性子源は、中性子ビームを発生するために用いられる。前記ビーム成形体は、前記中性子源の後に位置し、かつ前記中性子源が発生した広いパターンを有する中性子ビーム中の高速中性子を過熱中性子または熱中性子に調整し、一般的には、高速中性子をエネルギー領域が40keVより大きい中性子と定義し、過熱中性子エネルギー領域が0.5keVから40keV間にあり、熱中性子エネルギー領域が0.5keVより小さい。前記コリメータは、ビーム成形体の後に位置し、前記過熱中性子または熱中性子を集中させて治療をより有効であり、異なるサイズのβアミロイドタンパク質沈着斑に対して適切なコリメータを選択する。
好ましくは、前記βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて、前記中性子源は、加速器中性子源または反応炉中性子源を含む。
そのうち、前記加速器中性子源は、荷電粒子(陽子ビームなど)を加速して適切なターゲット核(リチウムターゲットまたはベリリウムターゲットなど)を衝突し、核反応によって中性子を発生し、最も一般的なのは、(d,n)、(p,n)および(γ,n)などがある。
前記反応炉中性子源は、このような中性子源は、原子核の核分裂炉によって大量の中性子を発生し、このような中性子源は、最も強い熱中性子源であり、原子炉の壁に孔を開けると、中性子を導出することができ、得られた中性子エネルギーは、連続的に分布し、マクスウェル分布に非常に近く、特定の手段をとると、様々なエネルギーの中性子ビームを得ることができる。
好ましくは、前記βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて、前記ビーム成形体は、反射体および減速体を含み、そのうち、前記反射体は前記減速体を囲み、ビーム成形体の外側に拡散した中性子を前記減速体中に戻させるために用いられ、前記減速体は、高速中性子減速体を過熱中性子または熱中性子に減速させるために用いられる。そのうち、反射体は、PbまたはNiのうちの少なくとも1種で製造され、減速体の材料は、Al、BaF、CaF、CF、PbF、PbFおよびDOのうちの1種または多種から製造され、また上記減速体の材料にリチウム含有の物質を添加して製造されてもよく、例えば、Li含有のLiFまたはLiCOである。
そのうち、前記ビーム成形体は、さらに、熱中性子吸収体および放射シールドなどを含み、そのうち、熱中性子吸収体はLiで製造され、放射シールドは、Pbで製造された光子シールドと、PEで製造された中性子シールドと、を含む。
熱中性子吸収体は、減速体に隣接し、熱中性子を吸収し、治療時に浅い正常組織に過度の線量を与えるのを回避する。放射シールドは、Pbで製造された光子シールドと、PEで製造された中性子シールドと、を含み、漏れた中性子または光子をシールドして非照射領域の正常な組織線量を低減させるために用いられ、そのうち、光子シールドは、反射体と一体に設けられ、中性子シールドは、ビーム成形体中のビーム出口に近い位置に設けられてもよい。
好ましくは、前記βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて、前記βアミロイドタンパク質と特異的に結合できる化合物は、以下の構造式Iの構造を有する:
構造式Iに示す化合物は2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールであり、そのうち、前記化合物中のB(OH)−基におけるBは10Bであり、10B各種は、自然界での豊度は19.2%であり、実際の適用において、前記化合物がβアミロイドタンパク質を除去する過程中に、前記2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾール中のB(OH)−中のホウ素は、10Bまたは11Bであってもよく、そのうち、10B元素含有の化合物の含有量は実際の需要に応じて決定される。
2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾール中のメチルアミンのCは、12Cまたは11Cであり、11Cを有する2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールは、中性子捕捉療法システムにおいてβアミロイドタンパク質を除去するために用いられることに加えて、さらに、βアミロイドタンパク質が脳における部位を判断することができ、PETの造影剤とする。
構造式Iに示す化合物は、βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて中間体の役割を果たし、中性子捕捉療法システムにおいて、構造式Iに示す化合物上の10Bは、前記中性子捕捉療法装置が発射された中性子を捕捉し、かつ核反応を発生してエネルギーを発生し、該エネルギーは、構造式Iに示す化合物と特異的に結合するβアミロイドタンパク質の構造を破壊することができ、それにより、βアミロイドタンパク質の含有量を低減させる。構造式Iに示す化合物は、βアミロイドタンパク質と特異的に結合し、かつ、化合物上の10Bは熱中性子を捕捉することができ、それにより、前記中性子捕捉療法システムがβアミロイドタンパク質を除去する時に高効性および標的性を備えさせる。
そのうち、βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システムにおいて、前記構造式Iに示す化合物は、構造式IIに示す化合物で調製され、
好ましくは、構造式IIに示す化合物で構造式Iに示す化合物を調製する方法は、
構造式IIに示す化合物2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールが還元反応によって2−(4−アミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを生成するステップと、
2−(4−アミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールにホルムアルデヒドを加えて反応させて2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを生成するステップと、
2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールにビスボロン酸ピナコールエステルを加えて反応させて2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールを生成するステップと、そのうち、前記ビスボロン酸ピナコールエステルにおけるホウ素は10Bである、
2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルは、酸化剤によって構造式Iに示す化合物2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールに酸化されるステップと、を含み、
そのうち、酸化剤は、メタ過ヨウ素酸ナトリウム、または酸化およびメタ過ヨウ素酸ナトリウムと同様の他の酸化剤が好ましい。
前記構造式Iに示す化合物は、さらに、構造式IIに示す化合物が以下の反応によって調製することができ、
構造式IIに示す化合物2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールは、ビスボロン酸ピナコールエステルと反応させて2−(4−ニトロベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールを生成するステップと、
2−(4−ニトロベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールが酸化剤によって2−(4−ニトロベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールに酸化されるステップと、
2−(4−ニトロベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールが還元剤によって2−(4−アミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールに還元されるステップと、
2−(4−アミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾール、ヨウ化メチルおよびトリフルオロメタンスルホン酸銀が高温条件下で反応させ、構造式Iに示す化合物2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを生成するステップと、を含み、
前記酸化剤は、メタ過ヨウ素酸ナトリウムが好ましい。
上記2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを合成する2種のステップにおいて、構造式Iにおける化合物の10Bは、使用される反応剤ビスボロン酸ピナコールエステル中の10Bから由来し、上記のように、10Bの含有量は、需要に応じて調整することができる。
また、ヨウ化メチル中のCは、12Cであってもよいし、11Cであってもよく、ヨウ化メチル中のCが11Cである場合に、前記2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールは、放射性元素11Cでマークされた化合物であり、該化合物は、中性子捕捉療法システムにおいて、βアミロイドタンパク質を除去するために用いられることに加えて、また、PET造影剤として脳内のβアミロイドタンパク質の位置を位置決めして追跡するために用いられる。
構造式Iに示す化合物中のメチルアミン中のCが11Cである場合に、構造式Iに示す化合物が特異的に結合するβアミロイドタンパク質の性質を有するため、構造式Iに示す化合物を11Cでマークした後にその放射性を用いて陽電子発射型コンピュータ断層撮影法(Positron Emission Computed Tomography、PETと略称される)と合わせて、脳内のβアミロイドタンパク質の沈着部位を追跡し、ADを診断するために用いられる。説明すべきことは、11Cで構造式Iに示す化合物をマークしても、前記化合物は、依然として、βアミロイドタンパク質と特異的に結合する性質を備え、かつ、前記化合物に、依然として、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種10Bを有し、したがって、11Cでマークした構造式Iに示す化合物は、依然として、前記中性子捕捉療法システムにおいて、βアミロイドタンパク質を除去するための機能を備える。
本発明における前記βアミロイドタンパク質と特異的に結合できる化合物は、構造式Iに示す化合物に限定されず、熱中性子捕捉断面が大きい核種を有し、かつ、βアミロイドタンパク質と特異的に結合できる他の化合物は、いずれも本発明の範囲内に属する。例えば、当業者には周知のように、AV−45もβアミロイドタンパク質と特異的に結合することができ、該化合物のある元素または官能基を、10Bを含む基で置換すると共に、それがβアミロイドタンパク質と特異的に結合する性質を変更せず、すると、それは、入射された中性子ビーム照射ともβアミロイドタンパク質の構造を破壊することができる。
本発明の一態様は、中性子捕捉療法装置を用いてβアミロイドタンパク質を除去する中性子捕捉療法システムを提供し、該システムの有益な効果は、βアミロイドタンパク質を標的かつ効果的に除去し、本発明の他の態様は、さらに、アルツハイマー病の病因に関連するβアミロイドタンパク質に対して、βアミロイドタンパク質に特異的に結合できる化合物を提供する。
図1は加速器中性子源の中性子捕捉療法システムの平面概略図である。 図2は原子炉中性子源の中性子捕捉療法システムの平面概略図である。 図3はβアミロイドタンパク質に特異的に結合する化合物(2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾール)の1HNMRパターンである。 図4はそのうちのA図およびB図がそれぞれ11Cでマークした2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを30min注射した後の対照マウスおよびSAMP8モデルラットの脳のPET画像である。 図5はBSA濃度が0.18MのH 10BOの環境中において異なる線量の放射線で照射した後のSDS−PAGE電気泳動パターンである。
以下は図面を参照して本発明についてさらに詳細に説明し、同業者が明細書の文字を参照すれば実施できるようにする。
理解すべきことは、本明細書に用いられる“備える”“含む”および“包括”などの用語は、1つまたは複数の他の成分または他の組み合わせの存在または追加を排除するものではない。
本明細書における前記高速中性子はエネルギー領域が40keVより大きい中性子であり、過熱中性子のエネルギー領域は0.5eVから40keVの間にあり、熱中性子のエネルギー領域は0.5eVより小さい。
本発明の実施例は、βアミロイドタンパク質を標的に除去し、またはβアミロイドタンパク質の含有量を低減するために、中性子捕捉療法システムを提供し、該システムは、中性子捕捉療法装置と、前記βアミロイドタンパク質に特異的に結合できる化合物とを含み、該化合物は、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種を含み、一般的な各種は10B、155Gd和157Gdがある。前記中性子捕捉療法装置の熱中性子が熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種に照射する時に、核反応を引き起こし、放出されたエネルギーはβアミロイドタンパク質の構造を破壊する。
図1および図2に示すとおり、前記中性子捕捉療法装置は、中性子源と、ビーム成形体と、コリメータとを含み、そのうち、ビーム成形体は、反射体と、減速体と、熱中性子吸収体と、放射シールド装置とを含み、そのうち、中性子源は、加速器中性子源および反応炉中性子源を含む。
実際の適用において、中性子捕捉療法システムがβアミロイドタンパク質を除去する過程中に、一般的に、中性子捕捉療法装置のビーム成形体内において、混合放射場中の高速中性子を過熱中性子に調整し、かつ混合放射場中の他の有害な放射線の含有量を低減させ、βアミロイドタンパク質に特異的に結合する化合物上の各種は、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種であるが、中性子ビームが中性子捕捉療法装置のコリメータからβアミロイドタンパク質に特異的に結合できる化合物までの過程中に、中性子ビームのエネルギーは、両者の距離の増加に伴ってある程度の減衰があり、かつ中性子ビームがβアミロイドタンパク質に特異的に結合する化合物まで到着する過程中に、常に他の物質が中性子のエネルギーに対する異なる程度の減衰があり、したがって、βアミロイドタンパク質に特異的に結合する化合物まで到着する中性子のエネルギーおよび中性子強度を保証するために、一般的に、ビーム成形体内の高速中性子を過熱中性子に減速させ、コリメータから出た中性子ビーム中の過熱中性子の含有量を高める。
さらに、図1を参照し、中性子捕捉療法システム中の中性子捕捉療法装置は、加速器中性子源の中性子捕捉療法装置であり、そのうち、加速器10aは陽子を加速させ、膨張装置20によって陽子ビームPの断面積を広げ、前記陽子ビームPをターゲットTに打って、中性子を発生し、その原理は、陽子、重陽子などの荷電粒子は、加速器によってターゲット核クーロン反発を十分に克服できるエネルギーまで加速させ、金属ターゲットTと核反応によって中性子核および中性子を発生し、そのうち、通常使用される金属ターゲットは通常リチウムおよびベリリウムである。該方法により混合放射場を発生し、該中性子捕捉療法装置を用いてβアミロイドタンパク質53を行う時に、他の放射場をできるだけ低減する必要があり、ビーム成形体30a中の減速体32aは、前記混合放射場のエネルギーを調整する役割があり、反射体31aは、他の方向へ拡散した混合放射場を戻させ、中性子の損失を低減させ、ビーム成形体30aは、さらに、熱中性子吸収体33aを含み、それは、エネルギーが比較的低い熱中性子を吸収することができ、前記ビーム成形体30aの外に1層の放射シールド装置34aが設けられ、放射線が漏れて付近の人々を損害することが回避される。ビーム成形体30aの後にコリメータ40aが取り付けられ、ビーム成形体30aで調整した後のビームは、さらに、コリメータ40aによって集中され、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種51をより正確に照射し、βアミロイドタンパク質53に特異的に結合できる化合物52を生成し、加熱中性子ビームをより十分に使用する。
さらに、図2を参照し、中性子捕捉療法システム中の中性子捕捉療法装置は、反応炉中性子源の中性子捕捉療法装置であり、そのうち、反応炉中性子源10bは、管路を介して発生した中性子ビームNをビーム成形体30bに伝達され、反応炉中性子源10bは、加速器10aの中性子源と同様に混合放射場を発生し、該混合放射場中のエネルギーが比較的高い高速中性子は、ビーム成形体30b中の減速体32bによってβアミロイドタンパク質の構造を破壊できる中性子に減速させ、他の方向へ拡散した放射線は反射体31bによって減速体32bに戻させ、放射線の利用率を向上させmビーム成形体中の熱中性子吸収体33bは、混合放射場中のエネルギーが比較的低い熱中性子を吸収し、中性子ビームN中の加熱中性子の含有量をより高くなり、前記中性子ビームNは、コリメータ40bの集中によって、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種51をより正確に照射し、βアミロイドタンパク質53に特異的に結合できる化合物52を生成し、加熱中性子ビームをより十分に使用する。
図1および図2に示す中性子捕捉療法システムは、さらに、βアミロイドタンパク質53に特異的に結合できる化合物52を含み、該化合物52は、さらに、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種51を含み、前記化合物52は、中性子捕捉療法システムがβアミロイドタンパク質を除去する過程中に、中間体の役割を果たし、まず、前記化合物52は、βアミロイドタンパク質53に特異的に結合する性質に基づいて、βアミロイドタンパク質を識別かつβアミロイドタンパク質に結合することができ、それにより、熱中性子に対する捕捉断面が大きい核種(10B)51をβアミロイドタンパク質53とバンディングし、該組成物50が熱中性子の照射下で、熱中性子と10Bを反応させて発生したエネルギーによりβアミロイドタンパク質53を破壊する。
以下は、実施例により本発明の技術的解決手段についてさらに説明する。
本発明の好ましい実施例における前記βアミロイドタンパク質に特異的に結合できる化合物は、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールであり、そのうち、該化合物上のホウ素は、10Bであり、かつ、該化合物上に、放射性元素11Cを含むことができる。特別な説明がない場合に、本発明の好ましい実施例における前記ホウ素含有の化合物中のホウ素は、いずれも10Bを含む、
<実施例1>βアミロイドタンパク質に特異的に結合する化合物の調製方法
構造式Iに示す化合物2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールは、以下のステップで調製することができ、
1gの2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを10mLのエタノールに溶解し、さらに、5.39gのSnCl.2HOを加え、該反応体系は100℃の条件下で1h撹拌し、2−(4−アミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを得る。
H NMR: 400MHz DMSO
δ 8.29(s、1H)、7.80−7.82(d、J=8.8Hz、1H)、7.74−7.76(d、J=8.8Hz、2H)、7.58−7.60(m、1H)、6.65−6.67(d、J=8.4Hz、2H)、5.95 (s、2H)。
1gの2−(4−アミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールに16.4mmolホルムアルデヒドを加え、さらに、その中に10mLのテトラヒドロフラン(THF)および20mLのメタノールを加え、さらに、ナトリウムメトキシド0.886gを一度に加えて反応液とし、前記反応液は65℃の条件下で12h撹拌し、続いて、反応液を25℃まで冷却させ、620.41mgの水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)を加え、さらに、反応温度を65℃まで上げ、1h撹拌して2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを得る。
H NMR:400MHz CDCl
δ7.97(s、1H)、7.89−7.91(d、J=8.8Hz、2H)、7.81−7.83(d、J=8.8Hz、1H)、7.52−7.54(m、1H)、6.64−6.66(d、J=8.8Hz、2H)、2.93(s、3H)。
100mgの2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾール、95.46mgのビスボロン酸ピナコールエステルおよび92.23mgの酢酸カリウムを反応体系とし、反応体系に4mLのTHFおよび2mLのジメチルスルホキシド(DMSO)を加え、20℃窒素条件下で26.39mgのジクロロ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPhCl)を加え、90℃条件下で12h撹拌し、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールを得て、そのうち、ビスボロン酸ピナコールエステル中のホウ素に10Bを含む。
300mgの2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールに20mLのTHFおよび10mLの水を加え、さらに、875.93mgのメタ過ヨウ素酸ナトリウム(NaIO)を加えて反応体系とし、該反応体系を25℃条件下で12h撹拌して構造式Iに示す化合物2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを得る。該化合物のH NMRのスキャンパターンは図3に示すとおりである。
H NMR:400MHz MeOH
δ8.27(s、1H)、7.83−7.85(m、4H)、6.66−6.68(d、J=7.6Hz、2H)、2.85(s、3H)。
そのうち、2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールは、以下のステップで調製することができ、
5gの2−アミノ−6−ブロモ−ベンゾチアゾールを25mLの10M濃度の水酸化カリウム溶液に加えた後、5mLのエチレングリコールを加えてなる混合溶液は、125℃で2h撹拌し、2−アミノ−5−ブロモフェニルメルカプタンを得る。
H NMR: 400MHz DMSO
δ7.21−7.26(m、1H)、6.99(s、1H)、6.81−6.72(m、1H)、6.39(s、1H)、5.72(s、2H)。
2gの2−アミノ−5−ブロモフェニルメルカプタンに1.8gのP−ニトロベンズアルデヒドを加えた後、40mLのDMSOを加えて反応溶液とし、前記反応溶液は180℃で0.5h撹拌し、2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを得る。
H NMR:400MHz DMSO
δ8.54(s、1H)、8.34−8.41(m、4H)、8.07−8.09(d、J=8.8Hz、1H)、7.74−7.77(m、1H)。
本実施例において、前記2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを合成する具体的な反応過程は、反応式IIに示すとおりである(該反応式におけるホウ素はいずれも10Bを含む)。
<実施例2>βアミロイドタンパク質に特異的に結合する化合物の調製方法
本実施例2における2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールの合成方法は<実施例1>に示す合成方法と同じである。
100mgの2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールに90.91mgのビスボロン酸ピナコールエステルおよび87.84mgの酢酸カリウムを加えた後、4mLのTHFおよび2mLのDMSOを加え、20℃窒素条件下で、25mgのジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを加え、反応体系を95℃条件下で15h撹拌し、2−(4−ニトロベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールを得て、ここで、ビスボロン酸ピナコールエステル中のホウ素は10Bを含む。
H NMR:400MHz CDCl
δ8.44(s、1H)、8.35−8.37(d、J=8.8Hz、2H)、8.28−8.3(d、J=8.8Hz、2H)、8.11−8.13(d、J=8Hz、1H)、7.96−7.98(d、J=8Hz、1H)、1.40(s、12H)。
539.7mgの2−(4−ニトロベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールに30mLのTHFおよび10mLの水を加えた後、1.51gのメタ過ヨウ素酸ナトリウムを加え、該反応体系を25℃で23h反応させ、(2−ニトロベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを得る。
H NMR:400MHz DMSO
δ8.56(s、1H)、8.36−8.42(m、4H)、8.29(m、2H)、8.10−8.12(d、J=8.4Hz、1H)、8.00(m、1H)。
100mLのメタノールに200mgの触媒Pd/Cを加えた後、180mgの2−(4−ニトロベンゼン)−6−ジヒドロキシボロベンゾチアゾールを加えて反応体系とし、前記反応体系は、水素雰囲気下で真空脱気し、かつ25℃反応条件下で10min反応させ、2−(4−アミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを生成する。
H NMR:400MHz MeOH
δ8.29(s、1H)、7.80−7.84(m、4H)、6.74−6.76(d、J=8.8Hz、2H)。
窒素でヨウ化メチルを運ぶことによって200℃に加熱されたトリフルオロメタンスルホン酸銀管を経た後、それを2−(4−アミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールが溶解された無水アセトンに入れて反応液とし、反応液を80℃で5min反応させた後に水で焼入れ、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを得る。
ここで、ヨウ化メチル中のCは放射性11Cであってもよく、したがって、合成された2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールもまた放射性元素11Cを有し、したがって、該放射性化合物は、PETと合わせて脳のβアミロイドタンパク質沈着位置の追跡およびADの診断に用いられる。
H NMR:400MHz MeOH
δ8.27(s、1H)、7.83−7.85(m、4H)、6.66−6.68(d、J=7.6Hz、2H)、2.85(s、3H)。
そのうち、ヨウ化メチル中の炭素は、放射性11Cであってもよく、したがって、合成された2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールも放射性元素11Cを有し、したがって、該放射性化合物は、Micro−PETと合わせて、脳のβアミロイドタンパク質沈着位置の追跡およびADの診断に用いられる。
本実施例の反応過程は、反応式IIIに示すとおりである(該反応式IIIにおけるBはいずれも10Bを含む)。
<実施例3>11Cでマークされた2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールをβアミロイドタンパク質に特異的に結合する実験
SAMP8(senescence accelerated mouse prone 8)マウスは、AD(アルツハイマー病)の最も一般的な動物モデルであり、その脳には多数のアミロイドタンパク質沈着斑があり、本実施例は、SAMP8マウスを用いてモデルマウスとし、通常の実験マウスを対照マウスとし、モデルマウスおよび対照マウスは、いずれも10ヵ月齢であり、それぞれこの2種類のマウスに11Cでマークされた2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボロベンゾチアゾールを注射し、さらに、Micro−PETスキャンによって、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールとβアミロイドタンパク質に特異的な結合の性質を有するか否かを研究する。それぞれ体重が31.5±0.3gのモデルラットおよび対照ラットを選択し、それらに31.0±0.6μCiの11Cでマークされた2−(4−メチルアミノベンゼン)ジヒドロキシボロベンゾチアゾールをそれぞれ注射し、かつシーメンスモデルがINVEONのMicro−PETを用いてスキャンし、そのうち、スキャンエネルギー窓は350−650KeVである。
当業者には周知のように、アルツハイマー病の主な病因は、βアミロイドタンパク質沈着斑が脳の大脳皮質および海馬領域に蓄積され、本実施例はMicro−PETスキャンかつPMODソフトウェアを用いてモデルマウスおよび対照マウスの脳を比較し、分析により、SAMP8モデルマウスおよび対照マウスの大脳皮質および海馬領域が放射性2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールへの吸収を確定し、該化合物がβアミロイドタンパク質沈着斑への特異的な結合をさらに説明し、その具体的な結果は表1および表2に示すとおりであり、
表1により、放射性薬物注射後の35分間に、モデルマウスと対照マウスの大脳皮質の吸収量の比率が2.7まで高く、有効ホウ素中性子捕捉療法のターゲットと非ターゲットとのホウ素濃度比率(2.5)より高く、この結果により、放射性2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールがβアミロイドタンパク質沈着斑に効果的に結合することができ、かつ病変に蓄積するのを説明する。ホウ素中性子捕捉療法がアルツハイマー病の患者により期待され、病変に多数の放射線量を受け入れ、治療目的を達成し、かつ正常な脳組織への放射線損害を低減させる。
表2により、放射性薬物注射後の35分間に、モデルマウスと対照マウスの海馬領域の吸収量はいずれも3.2であり、有効ホウ素中性子捕捉療法のターゲットと非ターゲットとのホウ素濃度比率(2.5)より高く、この結果により、放射性2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールがβアミロイドタンパク質沈着斑に効果的に結合することができ、かつ病変に蓄積するのを証明する。
SAMP8モデルマウスは、老化を促進するアルツハイマー病マウスであり、大脳皮質および海馬領域の病変には、多数のβアミロイドタンパク質沈着斑が蓄積され、表1および表2におけるモデルマウスと対照マウスへの実験データにより、SAMP8モデルマウスの大脳皮質および海馬領域は、正常の対照マウスに比べ、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボロベンゾチアゾールに対して、より強い吸収能力を有し、したがって、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールとβアミロイドタンパク質が特異性を有するのを説明し、将来、ホウ素中性子捕捉療法を用いてアルツハイマー 病を治療することができ、アルツハイマー病患者に別の高度な治療法を提供する。
表2の分析結果により、マウスが放射性2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを注射した後の25〜35分間に、放射性薬物がモデルマウスの脳の海馬領域と対照マウスとの比率は、いずれも3.2であり、したがって、中間値30分間のMicro−PET画像を取り、放射性2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールが脳での蓄積状態をさらに比較する。
図4は、放射性2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールの30min時のPETスキャンかつAMIDEソフトウェアで処理した画像であり、そのうち、A図は、対照マウスが放射性薬物を注射した30min時の画像であり、A図における(1)図は、対照マウスの冠状断面スキャン画像であり、(2)図は(1)図がY軸に沿った断面スキャン図であり、(3)図は(1)図がX軸に沿った脳部断面スキャン図であり、B図はSAMP8モデルマウスが放射性薬物を注射した30min時の画像であり、同様に、B図における(1)図は、モデルマウスの冠状断面スキャン画像であり、(2)図は(1)図がY軸に沿った断面スキャン図であり、(3)図は(1)図がX軸に沿った脳部断面スキャン図である。
そのうち、A図における(3)およびB図における(3)は、脳部放射性薬物の吸収状態を反映することができ、この2枚の画像を比較することにより、B図における(3)中のSAMP8モデルマウスの脳部がA図における(3)中の対照マウスの脳部により多数の放射性薬物が蓄積され、モデルマウスの脳部に多数のβアミロイドタンパク質沈着斑が蓄積され、これにより、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールがβアミロイドタンパク質沈着斑に対して特異性があるのを説明し、かつ、将来、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールはホウ素中性子捕捉療法に用いることができる。
<実施例4>ホウ素中性子捕捉療法システムによるタンパク質除去の実験のシミュレーション
本実施例は、2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールの代わりにホウ酸(H 10BO)を用いて、ここで、ホウ酸(H 10BO)中のホウ素は10Bであり、ウシ血清アルブミン(BSA)を用いてβアミロイドタンパク質をシミュレートし、ホウ酸とウシ血清アルブミンとの混合溶液を中性子捕捉療法装置が中性子ビームを発生する環境に置き、SDS−PAGEゲル電気泳動によって、中性子がウシ血清アルブミンへの作用、およびH 10BOの存在下で、中性子がウシ血清アルブミンへの作用を分析する。
一、中性子がウシ血清アルブミンへの作用
超純水を用いて濃度が0.01%(w/w)のBSA溶液を調製し、調製された溶液を4℃で保存し、実験操作を行い、1mLのBSA溶液を中性子捕捉療法装置のコリメータ出口の中心線上に置き、そのうち、前記溶液がコリメータ出口からの距離は2cmであり、コリメータ出口における中性子強度が2.4×1011個/sとなるように中性子捕捉療法装置を設定し、前記BSA溶液は該中性子環境で2h照射し、別に1mLのBSA溶液を対照液として中性子で照射しない。
中性子で2h照射したBSA溶液および対照溶液をそれぞれクーマスブライトブルーで染色し、かつSDS−PAGEゲル電気泳動を行い、Image Jソフトウェアを用いて上記サンプル溶液および対照溶液の電気泳動パターンにおけるタンパク質バンドの色をそれぞれ定量化し、その数値はタンパク質の相対含量を示し、ここで、対照溶液のBSA含有量を1と定義し、上記中性子照射実験条件において、中性子照射2h後のBSA含有量は0.8であり、その含有量は約20%減少され、これにより、中性子ビームを含む放射線がタンパク質含有量に影響を与えることが分かる。
二、H 10BOが存在する条件下において中性子がウシ血清アルブミンへの作用
超純水を用いてBSAとH 10BOの溶液を調製し、そのうち、前記溶液中に、BSAの濃度は0.01%(w/w)であり、H 10BOの濃度は0.18Mであり、調製された溶液を4℃で保存し、実験操作を行い、前記溶液からそれぞれ8部(A、B、C、D、E、F、G、H)を採取し、各1mLの溶液に中性子捕捉療法装で照射し、それぞれ8部の溶液を中性子捕捉療法装置のコリメータ出口の中心線に置き、溶液Aがコリメータ出口からの距離は2cmであり、溶液Bがコリメータ出口からの距離は4cmであり、溶液Cがコリメータ出口からの距離は6cmであり、このように、コリメータ出口でビームに、中性子ビームに加えて、さらに、ガンマ線および他の放射線を含み、実際に、タンパク質に対する破壊の役割を果たすものは、主に中性子ビームであり、本実施例は、ビーム中の中性子強度を用いて前記ビームの強度を記述し、ここで、本実施例で使用される中性子強度は2.4×1011個/sであり、8部の溶液は該中性子環境中で8h照射し、また前記BSAおよびH 10BO溶液から1mLを取って対照溶液とし、該対称溶液は中性子で照射しない。
対照溶液および中性子捕捉治療装置によって発射された放射線によって照射された8部の溶液をそれぞれクーマスブライトブルーで染色し、かつSDS−PAGEゲル電気泳動を行い、図5は、対照溶液と8部のSDS−PAGE電気泳動パータンを示す。
図5の最初の2つのタンパク質バンドは対照溶液中のBSAであり、残りはそれぞれ前記放射線で照射した後のBSAであり、8部の溶液はいずれもコリメータ出口の中心線上に置き、前記中心線上に置かれた溶液中にいずれもH 10BOを含み、10B元素は熱中性子に対する捕獲断面積が大きく、したがって、コリメータ出口からの放射線中の中性子はH 10BOを含む溶液を経た後、その中性子線量が大幅に減少され、コリメータ出口から遠いほど、そのBSAが受けた中性子線量は少ない。
図5により、中性子で照射した8つの溶液は対照サンプルに比べ、そのタンパク質バンドの色はいずれも異なる程度に浅くなり、かつ、コリメータ出口に近いほど、その溶液内のタンパク質バンドの色が浅く、タンパク質含有量の減少が多く、コリメータ出口に近いほど、溶液が受けた中性子放射線量が大きいことを示し、さらに、中性子線量の大きさは溶液中のBSA含有量に影響することを示し、中性子線量が強いほど、前記中性子照射後の溶液中のBSAの含有量は少ない。
Image Jソフトウェアを用いてそれぞれ対照溶液および8部の溶液に対応する電気泳動パターン中のBSAタンパク質バンドの色に対して定量化し、その数値は、タンパク質の相対含有量を示し、そのうち、対照溶液中のBSA含有量を1と定義し、上記中性子照射実験の条件下で、中性子で2h照射した後のBSA含有量は表3に示すとおりである。
表3により、中性子で照射した溶液中のBSA含有量はいずれも異なる程度に浅くなり、コリメータ出口から2cm箇所の溶液は、中性子強度が2.4×1011個/sの中性子で2h照射した後、そのBSA含有量は5.3%のみ残され、H 10BOが存在する条件下で、中性子はBSA構造を大幅に破壊し、BSAの含有量を低減させることができ、かつ、実験誤差の範囲では、8つの溶液は、溶液がコリメータ出口から遠いほど、そのBSAの含有量は全体的に減少し、さらに、中性子線量の大きさはBSAの含有量を影響する。
本発明の提供する化合物2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボロベンゾチアゾールおよびH 10BOは、熱中性子捕捉断面が大きい核種10Bを運び、かつβアミロイドタンパク質に特異的に結合することができ、前記化合物をβアミロイドタンパク質が含まれる環境に置き、前記化合物は、βアミロイドタンパク質の周囲により高い濃度を形成し、さらに、前記化合物が蓄積する領域に中性子捕捉療法装置によって発射された中性子ビームを照射し、それが放出されたエネルギーは、タンパク質の構造を破壊する可能性がある。
以上に列挙された具体的な実施例は本発明について説明し、注意すべきことは、以上の実施例は、本発明をさらに説明するのみに用いられ、本発明の保護範囲を示すものではなく、他の人々は本発明の提示によって行われた非実質的な変更おおび調整は、依然として、本発明の保護範囲に属する。

Claims (8)

  1. 中性子捕捉療法装置と、βアミロイドタンパク質に特異的に結合できる化合物とを含み、
    前記化合物は、熱中性子に対する捕捉断面が大きな核種を含み、
    前記中性子捕捉療法装置が発生した中性子ビームは、前記化合物上の核種に作用した後に発生したエネルギーが前記βアミロイドタンパク質の構造を破壊し、
    前記βアミロイドタンパク質と特異的に結合できる化合物は、以下の構造式Iの構造を有し、
    前記構造式IにおけるB(OH) −基中のBは 10 Bであることを特徴とする、
    βアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  2. 前記中性子捕捉療法装置は、中性子源と、ビーム成形体と、コリメータとを含み、
    前記中性子源は、中性子ビームを発生させるために用いられ、
    前記ビーム成形体は、前記中性子源の後に位置し、かつ前記中性子源が発生した広いパターンを有する中性子ビーム中の高速中性子を過熱中性子または熱中性子に調整し、
    前記コリメータは、前記ビーム成形体中の後に位置し、前記過熱中性子または熱中性子を集中するために用いられることを特徴とする、
    請求項1に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  3. 前記中性子源は、加速器中性子源または原子炉中性子源であることを特徴とする、
    請求項に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  4. 前記ビーム成形体は、反射体および減速体を含み、
    前記反射体は、前記減速体を囲み、ビーム成形体の外側へ拡散した中性子を前記減速体中に戻させるために用いられ、
    前記減速体は、高速中性子減速体を前記過熱中性子または熱中性子に減速させるために用いられることを特徴とする、
    請求項に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  5. 前記構造式Iに示す化合物は、以下の構造式IIに示す化合物で調製され、
    前記構造式Iに示す化合物は、2−(4−ニトロベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールであることを特徴とする、
    請求項1から4のいずれか1項に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  6. 前記構造式IIに示す化合物で前記構造式Iに示す化合物を調製する方法は、
    前記構造式IIに示す化合物が還元反応によって2−(4−アミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを生成するステップと、
    2−(4−アミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールにホルムアルデヒドを加えて反応させて2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールを生成するステップと、
    2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ブロモベンゾチアゾールにビスボロン酸ピナコールエステルを加えて反応させて2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールを生成するステップとを含み、
    前記ビスボロン酸ピナコールエステルにおけるホウ素は10Bであることを特徴とする、
    請求項に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  7. 前記構造式IIに示す化合物で前記構造式Iに示す化合物を調製する方法は、
    前記構造式IIに示す化合物は、ビスボロン酸ピナコールエステルと反応させて2−(4−ニトロベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールを生成するステップと、
    2−(4−ニトロベンゼン)−6−ボロン酸ピナコールエステルベンゾチアゾールが酸化剤によって2−(4−ニトロベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールに酸化されるステップと、
    2−(4−ニトロベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールが還元剤によって2−(4−アミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールに還元されるステップと、
    2−(4−アミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾール、ヨウ化メチルおよびトリフルオロメタンスルホン酸銀が高温条件下で反応させ、前記構造式Iに示す化合物2−(4−メチルアミノベンゼン)−6−ジヒドロキシボラノベンゾチアゾールを生成するステップとを含み、
    前記ビスボロン酸ピナコールエステルにおけるホウ素は、10Bであることを特徴とする、
    請求項に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
  8. 前記ヨウ化メチル中のCは11Cであることを特徴とする、
    請求項に記載のβアミロイドタンパク質を除去するための中性子捕捉療法システム。
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