JP6883046B2 - 長寿命ガドリニウムに基づく腫瘍標的化イメージングおよび治療薬 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年１１月６日に出願された米国仮特許出願第６２／２５２，２１８号の優先権を主張するものである。

［連邦政府による資金提供を受けた研究開発に関する声明］
該当しない。

本開示は、一般に、疾患の治療および医学的診断／画像化に関する。特に、本開示は、（ａ）ガドリニウムを含有するアルキルホスホコリン類似体、（ｂ）そのような化合物を用いて腫瘍細胞を検出／画像化する方法、および（ｃ）関連する放射線療法に関する。

本発明者らは以前に、特定のアルキルホスホコリン類似体が悪性固形腫瘍（すなわち固形腫瘍癌）細胞によって選択的に取り込まれ、保持されることを示した。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許公開第２０１４／００３０１８７号において、Ｗｅｉｃｈｅｒｔ ｅｔ ａｌ．は、多種多様な固形腫瘍癌の検出および位置特定、ならびに治療のための塩基化合物１８−（ｐ−ヨードフェニル）オクタデシルホスホコリン（ＮＭ４０４；図１参照）の類似体の使用を開示している。例えば、ヨード部分がイメージングに最適化された放射性核種、例えばヨウ素１２４（［^１２４Ｉ］−ＮＭ４０４）である場合、この類似体を、成人固形腫瘍の陽電子放射断層撮影−コンピュータ断層撮影（ＰＥＴ／ＣＴ）（ｐｏｓｉｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ-ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＥＴ／ＣＴ)）または単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）（ｓｉｎｇｌｅ−ｐｈｏｔｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＳＰＥＣＴ））イメージングにおいて使用することができる。あるいは、ヨード部分が、ヨウ素１２５またはヨウ素１３１（［^１２５Ｉ］−ＮＭ４０４または［^１３１Ｉ］−ＮＭ４０４）などの、類似体が取り込まれた固形腫瘍細胞に放射線の治療線量を送達するために最適化された放射性核種である場合、この類似体を、固形腫瘍を治療するのに使用することができる。

しかしながら、インビボで腫瘍細胞を首尾よく標的とすることが示されている長寿命のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）または磁気共鳴（ＭＲ）造影剤は現在のところ存在しない。腎臓または肝胆汁排泄の過程で正常な器官組織を対比させることにより、両方の方式において非特異的な短命造影剤が癌のイメージングのために使用される。現在、腫瘍イメージングに利用可能な様々な放射性医薬品があるが、これらは、悪性度に関する非特異性、癌と炎症の区別ができないこと、生物学的半減期が短いこと、ならびにＰＥＴおよびＳＰＥＣＴスキャン方式に関連する空間解像度が一般的に低いことによって制限されている。

したがって、ＭＲスキャン、ＣＴスキャンまたは両方のイメージング方法において使用するための腫瘍特異的薬剤が当技術分野において必要とされている。ＭＲまたはＣＴスキャンのためのそのような腫瘍特異的薬剤は、陽電子放射剤とＰＥＴスキャンで現在達成可能な空間分解能の少なくとも１０倍の改善を示すであろう。

本開示は、長寿命の腫瘍特異的ＭＲ造影剤および中性子捕捉療法剤として使用できる新しいガドリニウム（Ｇｄ）標識リン脂質化合物を提供する。

本明細書で開示されるリン脂質金属キレート化合物は、ガドリニウム原子にキレート化された様々な金属キレート剤の１つと組み合わせたアルキルリン脂質担体を利用する。開示される金属キレートは、非腫瘍細胞と比較して、悪性固形腫瘍細胞によって選択的に取り込まれる。このような化合物の選択的取り込みにより、これらは、悪性固形腫瘍の検出／画像化適用において使用できるＧｄ含有ＭＲ造影剤としての使用に適する。さらに、化合物は、化合物を１つ以上の固形腫瘍への標的体外照射のための造影剤として用いて得られたＭＲイメージング結果を使用することによって、または腫瘍に対する中性子捕捉療法（ｎｅｕｔｒｏｎ ｃａｐｔｕｒｅ ｔｈｅｒａｐｙ）を促進するために化合物を使用することによって、治療的処置において使用できる。

第１の態様では、本開示は、下記の式を有する化合物またはその塩を包含する。

Ｒ_１は、１つ以上のガドリニウム原子にキレート化されたキレート剤を含むかまたはキレート剤であり；ａは０または１であり；ｎは１２から３０までの整数であり；ｍは０または１であり；Ｙは−Ｈ、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＸ、−ＯＣＯＸまたは−ＯＸであり、ここで、Ｘはアルキルまたはアリールアルキルであり；Ｒ_２は−Ｎ^＋Ｈ_３、−Ｎ^＋Ｈ_２Ｚ、−Ｎ^＋ＨＺ_２または−Ｎ^＋Ｚ_３であり、ここで、各々のＺは独立してアルキルまたはアロアルキルであり；およびｂは１または２である。

いくつかの実施形態では、１つ以上のガドリニウム原子は、Ｇｄ（ＩＩＩ）カチオンの形態である。

いくつかの実施形態では、金属原子は、６時間超および３０日未満の半減期を有するα、βまたはオージェ放出金属同位体である。そのような同位体は、標的放射線療法（ｔａｒｇｅｔｅｄ ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ）適用における使用に特に適する。そのような同位体の非限定的な例としては、Ｌｕ−１７７、Ｙ−９０、Ｈｏ−１６６、Ｒｅ−１８６、Ｒｅ−１８８、Ｃｕ−６７、Ａｕ−１９９、Ｒｈ−１０５、Ｒａ−２２３、Ａｃ−２２５、Ａｓ−２１１、Ｐｂ−２１２およびＴｈ−２２７が挙げられる。

いくつかの実施形態では、キレート剤は、１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７−三酢酸（ＤＯ３Ａ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，７−トリアザシクロノナン−１，４−二酢酸（ＮＯＤＡ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，７−トリアザシクロノナン−１，４，７−三酢酸（ＮＯＴＡ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７，１０−四酢酸（ＤＯＴＡ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，７−トリアザシクロノナン，１−グルタル酸−４，７−二酢酸（ＮＯＤＡＧＡ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，７，１０−テトラアザシクロデカン，１−グルタル酸−４，７，１０−三酢酸（ＤＯＴＡＧＡ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデカン−１，４，８，１１−四酢酸（ＴＥＴＡ）もしくはその誘導体の１つ；１，４，８，１１−テトラアザビシクロ［６．６．２］ヘキサデカン−４，１１−二酢酸（ＣＢ−ＴＥ２Ａ）もしくはその誘導体の１つ；ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、そのジエステルもしくはその誘導体の１つ；２−シクロヘキシルジエチレントリアミン五酢酸（ＣＨＸ−Ａ”−ＤＴＰＡ）もしくはその誘導体の１つ；デフェロキサミン（ＤＦＯ）もしくはその誘導体の１つ；１，２−［［６−カルボキシピリジン−２−イル］メチルアミノ］エタン（Ｈ_２ｄｅｄｐａ）もしくはその誘導体の１つ；またはＤＡＤＡもしくはその誘導体の１つであり、ＤＡＤＡは以下の構造を有する。

いくつかの実施形態では、ａは１（脂肪族アリール−アルキル鎖）である。他の実施形態では、ａは０（脂肪族アルキル鎖）である。

いくつかの実施形態では、ｍは１（アシルリン脂質系）である。

いくつかの実施形態では、ｎは１２から２０の間の整数である。

いくつかの実施形態では、Ｙは−ＯＣＯＸ、−ＣＯＯＸまたは−ＯＸである。そのようないくつかの実施形態では、Ｘは−ＣＨ_２ＣＨ_３または−ＣＨ_３である。

いくつかの実施形態では、ｍは０である（アルキルリン脂質系）。

いくつかの実施形態では、ｂは１である。

いくつかの実施形態では、ｎは１８である。

いくつかの実施形態では、Ｒ_２は−Ｎ^＋Ｚ_３である。そのようないくつかの実施形態では、各々のＺは、独立して−ＣＨ_２ＣＨ_３または−ＣＨ_３である。そのようないくつかの実施形態では、各々のＺは−ＣＨ_３である。

金属原子にキレート化することができるキレート剤の非限定的な例には、以下が含まれる。

開示される造影剤および／または治療薬の非限定的な例には、以下が含まれる。

各々の場合に、例示化合物は１つ以上のガドリニウム原子にキレート化される。

いくつかの実施形態では、化合物は以下のものである。

第２の態様では、本開示は、上記の化合物の１つ以上を含む組成物および薬学的に許容される担体を包含する。

第３の態様では、本開示は、癌または癌性細胞の磁気共鳴イメージングにおける使用のための、上記の化合物の１つ以上を包含する。

第４の態様では、本開示は、中性子捕捉療法によって癌を治療する際に使用するための、上記の化合物の１つ以上を包含する。

第５の態様では、本開示は、癌を治療または画像化するための薬剤を製造するのに使用するための、上記の化合物の１つ以上を包含する。

第６の態様では、本開示は、生物学的試料中の１つ以上の癌腫瘍細胞を検出または画像化するための方法を包含する。この方法は、（ａ）生物学的試料を上記の化合物の１つ以上と接触させ、それにより化合物が生物学的試料内の悪性固形腫瘍細胞によって特異的に取り込まれる工程；および（ｂ）ガドリニウムに特徴的な信号を発している生物学的試料内の個々の細胞または領域を同定する工程を含む。

いくつかの実施形態では、ガドリニウムに特徴的な信号を発する生物学的試料内の個々の細胞または領域を同定する工程は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）によって実施される。

いくつかの実施形態では、生物学的試料は対象の一部または全部である。

いくつかの実施形態では、生物学的試料は対象から得られる。

いくつかの実施形態では、対象はヒトである。

いくつかの実施形態では、癌細胞は、成人固形腫瘍細胞または小児固形腫瘍細胞である。そのような細胞の非限定的な例としては、黒色腫細胞、神経芽細胞腫細胞、肺癌細胞、副腎癌細胞、結腸癌細胞、結腸直腸癌細胞、卵巣癌細胞、前立腺癌細胞、肝臓癌細胞、皮下癌細胞、扁平上皮癌細胞、腸癌細胞、網膜芽細胞腫細胞、子宮頸癌細胞、神経膠腫細胞、乳癌細胞、膵臓癌細胞、ユーイング肉腫細胞、横紋筋肉腫細胞、骨肉腫細胞、網膜芽細胞腫細胞、ウィルムス腫瘍細胞および小児脳腫瘍細胞が挙げられる。

第７の態様では、本開示は、対象における癌を診断する方法を包含する。この方法は、上記で概説した画像化／検出工程の１つ以上を含む。この方法では、生物学的試料は対象の一部または全部から得られる。この方法の工程で癌細胞が検出または画像化された場合、対象は癌と診断される。

いくつかの実施形態では、診断される癌は、成人固形腫瘍または小児固形腫瘍である。そのような癌の非限定的な例としては、黒色腫、神経芽細胞腫、肺癌、副腎癌、結腸癌、結腸直腸癌、卵巣癌、前立腺癌、肝臓癌、皮下癌、扁平上皮癌、腸癌、網膜芽細胞腫、子宮頸癌、神経膠腫、乳癌、膵臓癌、ユーイング肉腫、横紋筋肉腫、骨肉腫、網膜芽細胞腫、ウィルムス腫瘍および小児脳腫瘍が挙げられる。

第８の態様では、本開示は、ヒト対象における癌治療の有効性を観測する方法を包含する。この方法は、生物学的試料に関して２つ以上の異なる時点で上記に概説した画像化／検出工程の１つ以上を実施することを含み、生物学的試料は対象の一部または全部から得られる。２つ以上の異なる時点の間での、金属同位体に特徴的な信号の強度の変化は、癌治療の有効性と相関する。

いくつかの実施形態では、観測される癌治療は化学療法または放射線療法である。

第９の態様では、本開示は、対象における癌を治療する方法を包含する。この方法は、上記で概説した画像化／検出工程の１つ以上を実施することを含み、生物学的試料は対象の一部または全部である。この方法はまた、外部放射線を対象内の同定された個々の細胞または領域に照射する工程を含む。

第１０の態様では、本開示は、中性子捕捉療法によって対象における癌を治療する方法を包含する。この方法は、癌を有する対象に有効量の上記化合物の１つ以上を投与する工程、および対象に熱外中性子を照射する工程を含む。化合物は中性子を吸収し、その後、高エネルギーの荷電粒子を局所環境に放出して、癌を有効に治療することができる。

いくつかの実施形態では、化合物は、非経口、鼻内、舌下、直腸または経皮送達によって投与される。そのようないくつかの実施形態では、化合物は静脈内投与される。いくつかの実施形態では、化合物は腫瘍内投与される。

いくつかの実施形態では、対象はヒトである。

いくつかの実施形態では、治療される癌は、成人固形腫瘍または小児固形腫瘍である。治療し得る癌の非限定的な例としては、黒色腫、神経芽細胞腫、肺癌、副腎癌、結腸癌、結腸直腸癌、卵巣癌、前立腺癌、肝臓癌、皮下癌、扁平上皮癌、腸癌、網膜芽細胞腫、子宮頸癌、神経膠腫、乳癌、膵臓癌、ユーイング肉腫、横紋筋肉腫、骨肉腫、網膜芽細胞腫、ウィルムス腫瘍および小児脳腫瘍が挙げられる。

本発明の他の目的、特徴および利点は、明細書、特許請求の範囲および図面の検討後に明らかになるであろう。

図１は、塩基化合物１８−（ｐ−ヨードフェニル）オクタデシルホスホコリン（ＮＭ４０４）の化学構造を示す。 図２は、２４時間までの腫瘍（Ｔ）の増強を示す、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射後の腫瘍担持マウスの経時的ＭＲＩ画像を示す。 図３（左のパネル）は、Ｔ_１強調画像（左上）としておよびグラフ（左下）としてプロットした、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４濃度の関数としてのＲ_１緩和率を示す。グラフによって示される線形関係は、縦緩和率（ｒ_１）を規定する。図３（右のパネル）は、Ｔ_１強調画像（右上）およびグラフ（右下）としてプロットした、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４濃度の関数としてのＲ_２緩和率を示す。グラフによって示される線形関係は、横緩和率（ｒ_２）を規定する。 図４は、腫瘍担持マウスの経時的ＭＲＩ画像を示す。上のパネルは、造影剤の注入前（左、矢印は腫瘍位置を示す）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の１時間後（左から２番目）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の２４時間後（左から３番目）、およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４８時間後（右端の画像）の、側腹部Ａ５４９（ヒトＮＳＣＬＣ）腫瘍を担持するマウスの画像を含む。下のパネルは、造影剤の注入前（左端の画像、矢印は腫瘍位置を示す）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の１時間後（左から２番目）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の２４時間後（左から３番目）、およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４８時間後（右端の画像）の、側腹部Ｕ８７（ヒト神経膠腫）腫瘍を担持するマウスの画像を含む。 図５は、図４に続く、腫瘍担持マウスのさらなる経時的ＭＲＩ画像を示す。上のパネルは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の３日後（左端の画像）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４日後（左から２番目）、およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の７日後（右端の画像）の、側腹部Ａ５４９（ヒトＮＳＣＬＣ）腫瘍を担持するマウスの画像を含む。下のパネルは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の３日後（左端の画像）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４日後（左から２番目）、およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の７日後（右端の画像）の、側腹部Ｕ８７（ヒト神経膠腫）腫瘍を担持するマウスの画像を含む。 図６は、図４および図５に示す画像からの定量結果の棒グラフである。具体的には、造影剤の注入前（前）、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の１時間後、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の２４時間後、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４８時間後、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の３日後、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４日後、およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の７日後の、側腹部Ａ５４９（ヒトＮＳＣＬＣ）腫瘍を担持するマウス（陰影付きバー）および側腹部Ｕ８７（ヒト神経膠腫）腫瘍を担持するマウス（陰影なしのバー）の両方について、腫瘍対筋肉Ｔ１強調信号比を示す。＊造影剤前と比較してｐ＜０．０５、Ａ５４９。^＃造影剤前と比較してｐ＜０．０５、Ｕ８７。 図７は、図４および図５に示す画像からの定量結果の棒グラフである。具体的には、造影剤の注入前（造影剤前）およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の注射の４８時間後の、側腹部Ａ５４９（ヒトＮＳＣＬＣ）腫瘍を担持するマウス（陰影付きバー）および側腹部Ｕ８７（ヒト神経膠腫）腫瘍を担持するマウス（陰影なしのバー）の両方について、腫瘍対筋肉Ｒ_１比を示す。＊造影剤前と比較してｐ＜０．０５、Ａ５４９。^＃造影剤前と比較してｐ＜０．０５、Ｕ８７。 図８、図９、図１０、図１１および図１２は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤のインビボ生体内分布を示す、３つの異なるマウス腹部横断面のＴ１強調スポイル勾配（ＳＰＧＲ）磁気共鳴（ＭＲ）画像である。 図８は、造影剤が注入される前に得られたＴ１強調ＳＰＧＲ ＭＲ画像を含む。心筋（Ｍ、上の画像）、肝臓（Ｌ、中央の画像）および腎臓（Ｋ、下の画像）の位置を矢印によって示しており、図９から図１２に示す対応する画像と一致する。 図９は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤が注入されてから１時間後に得られたＴ１強調ＳＰＧＲ ＭＲ画像を含む。画像は、心筋（上の画像）、肝臓（中央の画像）および腎臓（下の画像）を含む。 図１０は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤が注入されてから２４時間後に得られたＴ１強調ＳＰＧＲ ＭＲ画像を含む。画像は、心筋（上の画像）、肝臓（中央の画像）および腎臓（下の画像）を含む。 図１１は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤が注入されてから４日後に得られたＴ１強調ＳＰＧＲ ＭＲ画像を含む。画像は、心筋（上の画像）、肝臓（中央の画像）および腎臓（下の画像）を含む。 図１２は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤が注入されてから７日後に得られたＴ１強調ＳＰＧＲ ＭＲ画像を含む。画像は、心筋（上の画像）、肝臓（中央の画像）および腎臓（下の画像）を含む。 図１３は、ＤＯＴＡキレート化Ｇｄ^３＋（ＤＯＴＡＲＥＭ（登録商標）、上のパネル）およびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４（下のパネル）の注射前（前）および注射後様々な時間の腫瘍担持（Ｕ８７）マウスの経時的ＭＲＩ画像を示す。マウス側腹部の腫瘍位置を２つの「前」画像中の矢印によって示す。 図１４は、図１３に示す画像からの定量結果の棒グラフである。具体的には、ＤＯＴＡＲＥＭ（登録商標）（陰影付きバー）またはＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４（陰影なしのバー）の注射前（前）および注射後様々な時点のＵ８７マウスについて、腫瘍対筋肉信号比を示す。^＊造影剤前と比較してｐ＜０．０５、ＤＯＴＡＲＥＭ（登録商標）。^＃造影剤前と比較してｐ＜０．０５、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４。 図１５は、同所性神経膠芽腫モデルマウスのＭＲＩ脳画像を示す。Ｇｄ−ＤＯＡ３Ａ−４０４ ２．５ｍｇ（上のパネル）または３．７ｍｇ（下のパネル）を静脈内注射によってマウスに投与し、造影剤注入の４８時間後にこれらの画像を得た。 図１６は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与の７２時間後の異種移植Ａ５４９側腹部担持マウスにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の組織生体内分布を示す棒グラフである。ｎ＝３匹のマウス。 図１７は、トランスジェニックマウストリプルネガティブ乳癌モデル（ｎ＝４；動物／列１〜４）から得られた経時的ＭＲＩ画像を示す。α−β結晶を過剰発現するマウスを、投与前（左端の縦列）および投与の２４時間後（中央の縦列）と４８時間後（右端の縦列）に撮像した。 図１８は、同所性異種移植マウスモデルから得られたＴ_１強調画像を示す。同所性Ｕ８７異種移植片を有するＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスを、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与前、投与の２４時間後および４８時間後に撮像した（左のパネル）。同所性ＧＳＣ １１５を投与の２４時間後に撮像した（右のパネル）。ＧＳＣは、ヒト神経膠腫患者から単離されたヒト神経膠腫幹細胞モデルである。 図１９は、臨床３．０Ｔ ＰＥＴ／ＭＲを用いたＵ８７側腹部異種移植片担持ラットのＴ_１強調スキャンを示す。ラットを、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与前および投与の２４時間後に撮像した。 図２０は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４およびＣｕ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与の２４時間後のＵ８７側腹部担持ラットの同時ＰＥＴ／ＭＲ画像を示す。Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４および^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４を、Ｕ８７側腹部担持ラットに同時投与した。同時ＰＥＴ／ＭＲを用いてラットを撮像した。矢印は腫瘍を指す。

［Ｉ．全般］
この開示は、記載される特定の方法、プロトコル、材料および試薬に限定されず、これらは異なり得ることが理解される。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明の範囲は後日に出願される非仮出願によってのみ限定される。

本明細書および付属の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「１つの」および「その」は、文脈上明らかに異なる指示がない限り複数の言及を包含する。同様に、「１つの」、「１つ以上の」および「少なくとも１つの」という用語は、本明細書では交換可能に使用され得る。「含む」という用語およびその変形は、これらの用語が説明および特許請求の範囲に現れる場合、限定的な意味を有さない。したがって、「備える」、「含む」および「有する」という用語は、交換可能に使用され得る。

特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術および学術用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されているものと類似または等価の任意の方法および材料が本発明の実施または試験において使用できるが、好ましい方法および材料をここで説明する。本明細書で具体的に言及されるすべての出版物および特許は、本発明に関連して使用し得る、出版物中で報告されている化学物質、装置、統計解析および方法を説明し、開示することを含むすべての目的に関して、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書中で引用されるすべての参考文献は、当技術分野の技術水準を示すとみなされるべきである。

本明細書に記載される用語は、実施形態の説明のためだけであり、全体として本発明を限定するものと解釈されるべきではない。特に明記されない限り、「１つの」、「その」および「少なくとも１つの」は交換可能に使用され、１つまたは複数を意味する。

本開示は、本明細書で述べる化合物（中間体を含む）を、異性体（例えばジアステレオマーおよびエナンチオマー）、互変異性体、塩、溶媒和物、多形体、プロドラッグ等を含む、それらの薬学的に許容される形態のいずれかで含む。特に、化合物が光学活性である場合、本発明は、具体的には、化合物のエナンチオマーの各々ならびにエナンチオマーのラセミ混合物を含む。「化合物」という用語は、明確に言明されているか否かにかかわらず（時として「塩」は明確に言明されるが）、そのような形態のいずれかまたはすべてを含むことが理解されるべきである。

本明細書で使用される「薬学的に許容される」とは、化合物または組成物または担体が、治療の必要性を考慮して過度に有害な副作用を伴わずに、本明細書で述べる治療を達成するための対象への投与に適していることを意味する。

本明細書で使用される「有効量」という用語は、研究者、獣医、医師または他の臨床家によって求められている対象、組織または細胞の生物学的または医学的応答を誘発する化合物または薬剤の量を指す。

本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される担体」は、ありとあらゆる乾燥粉末、溶媒、分散媒、剤皮、抗菌剤および抗真菌剤、等張化剤、吸収遅延剤等を含む。薬学的に許容される担体は、本発明の方法において化合物を投与するために有用な物質であり、これらは、好ましくは非毒性で、固体、液体または気体物質であり得、さもなければ不活性で、薬学的に許容され、本発明の化合物と適合性である。そのような担体の例としては、限定されることなく、様々なラクトース、マンニトール、トウモロコシ油などの油、ＰＢＳなどの緩衝液、生理食塩水、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリプロピレングリコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミドなどのアミド、アルブミンなどのタンパク質、Ｔｗｅｅｎ８０などの界面活性剤、グルコース、ラクトース、シクロデキストリンおよびデンプンなどの単糖類およびオリゴ糖類が挙げられる。

本明細書で使用される「投与すること」または「投与」という用語は、治療または予防される疾患または状態に罹患しているかまたはその危険性がある対象に本発明の化合物または医薬組成物を提供することを指す。

薬理学における投与経路は、薬物が体内に取り込まれる経路である。投与経路は、一般に物質が適用される位置によって分類され得る。一般的な例は、経口および静脈内投与を含み得る。経路はまた、作用標的がどこにあるかに基づいて分類することもできる。作用は、局所的（局所作用）、経腸的（全身的な作用であるが胃腸管を通して送達される）、または非経口的（全身作用であるが胃腸管以外の経路によって送達される）、吸入による肺を介した作用であり得る。

局所投与は局所作用を重視し、物質はその作用が所望される場所に直接適用される。しかし、時として、局所という用語は、必ずしも物質の標的作用を含まずに、身体の局所領域または身体部分の表面に適用されると定義され得、この分類はむしろ、適用場所に基づく分類の変形である。経腸投与では、所望の作用は全身的（非局所的）であり、物質は消化管を介して与えられる。非経口投与では、所望の作用は全身的であり、物質は消化管以外の経路によって与えられる。

局所投与の非限定的な例には、経皮（皮膚上への適用）、例えばアレルギー試験または典型的な局所麻酔、吸入、例えば喘息の薬物療法、注腸、例えば腸の画像化のための造影剤、点眼薬（結膜上への適用）、例えば結膜炎のための抗生物質、点耳薬、例えば外耳炎のための抗生物質およびコルチコステロイド、ならびに体内の粘膜を介するものが含まれ得る。

経腸投与は、胃腸管のいずれかの部分を含み、全身作用を有する投与であり得る。例としては、口腔によるもの（経口）、錠剤、カプセル剤または点滴剤のような多くの薬剤、経胃栄養チューブ、十二指腸栄養チューブまたは胃造瘻術によるもの、多くの薬剤および経腸栄養法、ならびに経直腸的であるもの、坐薬中の様々な薬剤が含まれ得る。

非経口投与の例には、静脈内（静脈中へ）、例えば多くの薬剤、中心静脈栄養、動脈内（動脈中へ）、例えば血管攣縮の治療における血管拡張薬および塞栓症の治療のための血栓溶解薬、骨内注入（骨髄中へ）、筋肉内、大脳内（脳実質中へ）、脳室内（脳室系へ）、髄腔内（脊柱管への注射）、および皮下（皮膚の下へ）が含まれ得る。これらのうちで、骨内注入は、骨髄は直接静脈系に流れ込むので、実際には間接的な静脈内投与である。静脈内投与が困難である場合、救急医療や小児科では薬剤および輸液のために時として骨内注入が使用され得る。

本明細書で使用される場合、「腹腔内注射」または「ＩＰ注射」という用語は、物質を腹膜内（体腔）に注入することを指す。ＩＰ注射はヒトよりも動物に適用されることが多い。一般に、ＩＰ注射は、大量の血液代用液が必要な場合、または低血圧もしくは他の問題が静脈注射のための適切な血管の使用を妨げる場合に好ましいと考えられる。

［ＩＩ．発明］
特定の態様では、本開示は、対象内または生物学的試料中の癌性腫瘍または腫瘍細胞の医学的検出または検出／画像化のためのガドリニウム標識アルキルホスホコリン類似体の使用を対象とする。他の態様では、本開示は、対象において癌を治療するためのガドリニウム標識アルキルホスホコリン類似体の使用を対象とする。さらに他の態様では、本開示は、ガドリニウム標識アルキルホスホコリン類似体およびそのような化合物を合成する方法を対象とする。

（Ａ．中性子捕捉療法）
中性子捕捉療法（ＮＣＴ）は、原発性脳腫瘍および再発性頭頸部癌などの、局所侵襲性悪性腫瘍を治療するための非侵襲的治療法である。ＮＣＴでは、最初に、低速中性子を捕捉する高い傾向または断面積（σ）を有する非放射性同位体を含有する腫瘍局在化薬（「捕捉剤」）を患者に注射する。捕捉剤の断面積は、水素、酸素および窒素などの組織中に存在する他の元素の断面積より何倍も大きい。第２段階では、患者に熱外中性子を照射し、熱外中性子は、組織に浸透する際にエネルギーを喪失した後、捕捉剤によって吸収される。その後、捕捉剤は、癌組織を有効に死滅させることができる高エネルギーの荷電粒子を放出する。

ＮＣＴに関するこれまでの臨床経験はすべて、捕捉剤として非放射性同位体ホウ素１０を使用している。しかし、本明細書で開示されるＧｄ標識ＰＬＥ類似体は、これらの化合物が悪性腫瘍選択性を示し、^１５７Ｇｄが任意の安定なヌクレオチドの最も高い熱中性子断面積、すなわちホウ素の８倍にあたる２５９００バーンを有するので、理想的な中性子捕捉療法剤であり得る。

（Ｂ．ＭＲＩ検出／画像化）
開示される化合物は、一般的な広域スペクトルの腫瘍イメージングおよび特徴付けのための最初の長寿命の腫瘍特異的ＭＲ造影剤である。さらに、本明細書で開示される長寿命の腫瘍特異的ＭＲ造影剤は、化学療法および放射線療法の両方に対する治療応答観測における使用に適しており、ＭＲＩ誘導体外照射療法のための適切な腫瘍造影剤である。

癌放射線療法の経過は５〜７週間の期間に及び得る。療法は毎日行われ、短命のＭＲ造影剤の投与は、その腎毒性のために非現実的である。それゆえ、数分から数時間ではなく数週間の生物学的半減期を有する長寿命の腫瘍特異的造影剤（例えば開示される化合物）は、体外照射療法のために理想的であり得る。

造影剤は、腫瘍中に薬剤を適切に蓄積させるために治療シミュレーションの開始の数日前に投与される。治療の過程で毎週または隔週にブースト用量を投与しなければならないことがあり得る。ＭＲＩシミュレーションが実施され、治療計画が策定される。その後、患者は、現在市販されているＭＲＩ誘導放射線療法システムを用いて治療され、次いで、これらのＭＲＩ誘導放射線療法システムは迅速な治療内イメージングを可能にするので、治療送達の間に送達線量を最適化し、腫瘍を追跡するために長寿命の腫瘍標的造影剤が使用される。

このような方法を使用すると、治療経過中にそのような薬剤を使用して移動する腫瘍を追跡することができる。しかし、上記で指摘したように、開示される長寿命腫瘍特異的ＭＲＩ造影剤の有用性は放射線療法をはるかに超える。そのような造影剤は、放射線療法だけでなく化学療法の応答観測にも使用することができる。これが実現可能であるためには、実際に、腫瘍細胞中に保持される長寿命の腫瘍特異的造影剤が必要である。腫瘍細胞がアポトーシスを介して死滅するかまたは有糸分裂カタストロフを経験するにつれて、造影剤が腫瘍細胞から放出され、結果として生じるＭＲＩ信号の変化が治療応答の評価を可能にする。

（Ｃ．ガドリニウム標識ＰＬＥ類似体）
開示される構造は、アルキルホスホコリン担体骨格を利用する。ひとたび合成されると、薬剤は、腫瘍選択性を保持しつつ薬剤を注射に適したものにする製剤特性を有さなければならない。以下は非限定的な一連のＧｄ−ＰＬＥ類似体である（さらなる非限定的な例は先に記載されている）。示されている構造は、最終的な造影剤または治療薬を生成するためにガドリニウムイオンがキレート化されるキレート化部分を含む。

（Ｄ．例示的なＧｄ−ＰＬＥ類似体を合成する方法）
化合物１の提案される合成を以下に示す。合成の第１段階は、Ｏｒｇ Ｓｙｎｔｈ，２００８，８５，１０−１４に記載されている手順と同様である。合成はサイクレン（ｃｙｃｌｅｎ）から出発し、これをＤＯ３Ａトリス−Ｂｎエステルに変換する。次いで、この中間体を塩基およびＰｄ触媒の存在下でＮＭ４０４と結合させる。最後に、ベンジル保護基を接触水素化によって除去する。

化合物２の合成を以下に示す。合成はＤＯ３Ａトリス−Ｂｎエステルから開始し、これを３−（ブロモ−プロプ−１−イニル）−トリメチルシランでアルキル化する。アルキル化後、トリメチルシリル基を除去し、中間体アセチレンを薗頭反応（ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ ｒｅａｃｔｉｏｎ）によってＮＭ４０４とカップリングさせる。ベンジル基を除去し、合成の最後の段階で三重結合を同時に水素化する。

化合物５および６は、以下のスキームに示すように、同じ前駆体、ＤＴＰＡ二無水物および１８−ｐ−（３−ヒドロキシエチル−フェニル）−オクタデシルホスホコリンから合成することができる。

ＮＯＴＡ−ＮＭ４０４コンジュゲートは類似の方法で合成することができる。１つの非限定的な例は、以下のＮＯＴＡ−ＮＭ４０４コンジュゲート７である。

（Ｅ．剤形および投与方法）
いずれの投与経路も、開示されるＧｄ−ＰＬＥ類似体を対象に投与するのに適し得る。一実施形態では、開示される類似体は静脈内注射によって対象に投与し得る。別の実施形態では、開示される類似体は、経口、非経口、鼻腔内、舌下、直腸または経皮投与などの他の任意の適切な全身送達によって対象に投与し得る。

別の実施形態では、開示される類似体は、鼻腔系または口を介して、例えば吸入によって対象に投与し得る。

別の実施形態では、開示される類似体は、腹腔内注射またはＩＰ注射によって対象に投与し得る。

特定の実施形態では、開示される類似体は、薬学的に許容される塩として提供され得る。しかし、他の塩は、類似体またはその薬学的に許容される塩の調製において有用であり得る。適切な薬学的に許容される塩には、限定されることなく、例えば塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酢酸、安息香酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、炭酸またはリン酸などの薬学的に許容される酸の溶液と類似体の溶液を混合することによって形成され得る酸付加塩が含まれる。

開示される類似体が少なくとも１つの不斉中心を有する場合、それらは結果的にエナンチオマーとして存在してもよい。開示されるアルキルホスホコリン類似体が２つ以上の不斉中心を有する場合、それらはさらにジアステレオ異性体として存在してもよい。すべてのそのような異性体およびそれらの任意の割合の混合物は本開示の範囲内に包含されることが理解されるべきである。

本開示はまた、開示される類似体の１つ以上を薬学的に許容される担体と共に含有する医薬組成物の使用方法を含む。好ましくは、これらの組成物は、経口、非経口、鼻腔内、舌下または直腸投与のため、または吸入もしくは吹送による投与のために、錠剤、丸剤、カプセル、散剤、顆粒、滅菌非経口溶液または懸濁液、定量エアロゾルまたは液体スプレー、点滴剤、アンプル、自動注射装置または坐剤などの単位剤形である。

錠剤などの固体組成物を調製するために、主要有効成分を、薬学的に許容される担体、例えばトウモロコシデンプン、ラクトース、スクロース、ソルビトール、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウム、リン酸二カルシウムまたはガムなどの従来の錠剤化成分、および他の医薬希釈剤、例えば水と混合して、本発明の化合物または薬学的に許容されるその塩のための均質な混合物を含有する固体予備製剤組成物を形成する。類似体が経口または注射による投与のために組み込まれ得る液体形態には、水溶液、適切に風味付けされたシロップ、水性または油性懸濁液、および綿実油、ゴマ油、ヤシ油または落花生油などの食用油で風味付けされた乳剤、ならびにエリキシルおよび同様の医薬ビヒクルが含まれる。水性懸濁液用の適切な分散剤または懸濁化剤には、トラガカント、アカシア、アルギン酸塩、デキストラン、カルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ポリビニルピロリドンまたはゼラチンなどの合成および天然ガムが含まれる。

開示される類似体は、注射可能な担体系と組み合わせて、医薬的に注射可能な剤形で製剤された場合に特に有用である。本明細書で使用される場合、注射および注入剤形（すなわち非経口剤形）は、活性薬剤物質を封入したリン脂質を有するリポソーム注射剤または脂質二重層小胞を含むが、これらに限定されない。注射剤には、非経口使用を意図した滅菌調製物が含まれる。

ＵＳＰによって定義されているように、乳剤、脂質、粉末、溶液および懸濁液の５つの異なるクラスの注射剤が存在する。乳剤注射剤には、非経口的に投与されることを意図した滅菌発熱物質不含調製物を含有する乳剤が含まれる。溶液注射用の脂質複合体および粉末は、非経口使用のための溶液を形成するための再構成を意図した滅菌調製物である。懸濁液注射用粉末は、非経口使用のための懸濁液を形成するための再構成を意図した滅菌調製物である。リポソーム懸濁液注射用の凍結乾燥された粉末は、脂質二重層内または水性空間に活性薬剤物質を封入するのに使用されるリン脂質を有する脂質二重層小胞などの、リポソームの組み込みを可能にするように製剤された、非経口使用のための再構成を意図した滅菌凍結乾燥調製物であり、これにより再構成時に製剤が形成され得る。溶液注射用に凍結乾燥された粉末は、凍結乾燥（「フリーズドライ」）によって調製される溶液を意図した剤形であり、その方法は極めて低い圧力で凍結状態の生成物から水を除去することを含み、その後の液体の添加によりあらゆる点で注射剤の必要条件に適合する溶液が作製される。懸濁液注射用に凍結乾燥された粉末は、適切な流動媒質中に懸濁された固体を含有する、非経口使用を意図した液体調製物であり、これはあらゆる点で滅菌懸濁液の必要条件に適合し、凍結乾燥によって懸濁液を意図した薬剤が調製される。溶液注射剤は、適切な溶媒または注射に適した相互に混和性の溶媒の混合物に溶解された１つ以上の薬剤物質を含有する液体調製物を含む。

溶液濃縮物注射剤は、適切な溶媒を添加すると、あらゆる点で注射剤の必要条件に適合する溶液を生じる、非経口使用のための滅菌調製物を含む。懸濁液注射剤は、液相全体に分散された固体粒子を含有する（注射に適した）液体調製物を含み、これにより粒子は不溶性であり、油相は水相全体に分散されるかまたはその逆である。リポソーム懸濁液注射剤は、リポソーム（通常、脂質二重層内または水性空間に活性薬剤物質を封入するのに使用されるリン脂質を含有する脂質二重層小胞）が形成されるように水相全体に分散された油相を有する（注射に適した）液体調製物である。懸濁液超音波処理注射剤は、液相全体に分散された固体粒子を含有する（注射に適した）液体調製物であり、これにより粒子は不溶性である。さらに、ガスを懸濁液に通気しながら生成物を超音波処理して、固体粒子によるミクロスフェアの形成を生じさせ得る。

非経口担体系には、溶媒および共溶媒、可溶化剤、湿潤剤、懸濁化剤、増粘剤、乳化剤、キレート剤、緩衝剤、ｐＨ調整剤、酸化防止剤、還元剤、抗菌防腐剤、増量剤、保護剤、等張化剤および特別な添加剤などの１種以上の薬学的に適切な賦形剤が含まれる。

以下の実施例は例示のためにのみ提供されるものであり、いかなる意味でも本発明の範囲を限定することを意図しない。実際には、本明細書で示し、説明したものに加えて、前述の説明および以下の実施例から本発明の様々な改変が当業者に明らかとなり、これらは添付の特許請求の範囲に含まれる。

［ＩＩＩ．実施例］
（概要：）
実施例１では、放射性金属同位体をキレート化する類似の化合物の合成のためにも使用できる例示的な合成を提供する。

実施例２では、キレート剤およびＮＭ４０４（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４）のヨウ素部分を置換したキレート化金属を有する類似体が固形腫瘍組織によって取り込まれる（およびその中で画像化され得る）ことを実証し、したがって開示される金属キレートをＴＲＴおよび／または造影剤として使用するための概念実証を提供する。

実施例３では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の安定性を実証する。

実施例４では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の磁気共鳴（ＭＲ）緩和特性（ｒ_１およびｒ_２）を特徴付ける。

実施例５では、実施例２の結果を拡張して、２つの異なる腫瘍モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の腫瘍標的能力および取り込み動態を実証した。

実施例６では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のインビボ生体内分布データを報告する。

実施例７では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の腫瘍標的特性がＮＭ４０４標的化部分に存在することを実証する。具体的には、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の腫瘍取り込みおよび保持データを、ＤＯＴＡキレート化Ｇｄ^３＋（ＤＯＴＡＲＥＭ（登録商標））を用いて得られた同じデータと比較する。

実施例８では、同所性神経膠芽腫モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の取り込みを実証する。

実施例９では、側腹部Ａ５４９異種移植マウスに投与した後のＧｄ−ＤＯＡ−４０４の生体内分布データを開示する。

実施例１０では、トリプルネガティブ乳癌モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の取り込みを実証する。

実施例１１では、２つの同所性異種移植モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の取り込みを実証する。

実施例１２では、ＭＲＩ造影剤として作用するガドリニウムキレートＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４と、ＰＥＴ造影剤として働く銅放射性核種Ｃｕ−６４キレート^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４との同時取り込みおよびイメージング（ＰＥＴおよびＭＲＩ）を実証する。

（金属キレート化ＤＯ３Ａ−４０４の合成）
この実施例では、１つの例示的なリン脂質キレート、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４を合成するために使用される合成スキームを示す。

Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４を合成するためのスキーム：

（インビボイメージングによる概念実証）
この実施例では、ＭＲＩ造影剤としてＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４を使用して、腫瘍のインビボＭＲＩイメージングの成功を実証する。

Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤の腫瘍取り込みの概念実証インビボイメージングのために、側腹部Ａ５４９腫瘍（非小細胞肺癌）異種移植片を有するヌード無胸腺マウスをスキャンした。Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤（２．７ｍｇ）を尾静脈注射によって送達した。マウスを麻酔し、造影剤投与の前ならびに造影剤送達の１、４、２４、４８および７２時間後にスキャンを実施した。イメージングは、体積直角位相コイル（ａ ｖｏｌｕｍｅ ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｃｏｉｌ）を備えた４．７Ｔ Ｖａｒｉａｎ前臨床ＭＲＩスキャナで行った。以下のパルスシーケンスパラメータ：反復時間（ＴＲ）＝２０６ミリ秒、エコー間隔＝９ミリ秒、エコートレイン長＝２、実効エコー時間（ＴＥ）＝９ミリ秒、平均の数１０で、４０×４０ｍｍ^２の視野、１９２×１９２マトリックス、各１ｍｍ厚さの１０切片を用いて、高速スピンエコースキャンを使用してすべての撮像時点でＴ１強調画像を取得した。

図２に見られるように、腫瘍のＭＲＩイメージングは注射後２４時間までに有意に増強された。

これらの結果は、アルキルホスホコリン類似体の特異的な取り込みおよび保持が、本明細書で開示されるガドリニウムキレート類似体に関して維持されることを実証する。したがって、開示されるガドリニウムキレートは、臨床治療および画像化用途に容易に適用することができる。

（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の安定性）
この実施例では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４に関連する遊離Ｇｄ濃度を定量した。結果は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４が非常に安定であり、キレート化Ｇｄ（ＩＩＩ）イオンを実質的に保持することを実証する。したがって、画像化および／または治療用途における使用のための腫瘍標的剤としての使用に適する。

遊離Ｇｄ（ＩＩＩ）イオン濃度を定量するために従来使用されているいくつかの方法を検討した。最初に、発色団リガンドの使用を検討した。例えば、キシレノールオレンジを使用すると、遊離Ｇｄ（ＩＩＩ）を１μＭの濃度までは確実に検出することができる。この状況では遊離Ｇｄを確実に検出するにはこの検出限界は高すぎる。５−Ｂｒ−ＰＡＤＡＰリガンドは、０．１μＭ Ｇｄ（ＩＩＩ）までの有意により低い検出限界を提供する。しかし、リガンドとＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４との間で有害な相互作用が観察され、この状況ではこの方法は使用できなくなった。

次に、膜に基づく分離アプローチを使用することを検討した。しかし、そのような方法は、膜による遊離Ｇｄの保持のためにこの状況では問題があることが判明した。

他の選択肢を検討した後、選択的キレート化および遊離Ｇｄの分離によって遊離Ｇｄ濃度を測定することに決定した。ＣＨＥＬＥＸ（登録商標）固相抽出によって遊離Ｇｄ（ＩＩＩ）イオンからＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４複合体を分離した（Ｒａｊｕ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｎａｌ．Ａｔ．Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．２５（２０１０），１５７３−１５８０に記載されているように）。具体的には、多価遷移および希土類金属の遊離イオン種に対して非常に高い親和性を有する固定化リガンド（イミノジアセテート）を含むＣＨＥＬＥＸ（登録商標）固相抽出カラムを使用して、Ｇｄを保持し、次いで既知の比率のキレート化Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４および酸消化したＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４を用いて溶出した。この試料を磁気セクタＩＣＰ−ＭＳによって分析し、遊離Ｇｄの濃度を決定した。遊離Ｇｄ濃度は０．０８１％であることが認められた。

（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４はＴ_１強調イメージングのための好ましい緩和率を示す）
この実施例では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の磁気共鳴緩和特性を特徴付けたが、これは一般的に使用される造影剤の特性と比べて遜色がない。

最初の試験では、４．７Ｔで緩和率を測定した。Ｒ_１緩和率と濃度との間の線形関係によって定義される縦緩和率を、インバージョンリカバリスピンエコーシーケンス（ａｎ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を用いて測定した。

より高い緩和率は、Ｔ_１強調画像でより明るい信号をもたらし、したがってＴ_１強調信号増強能がより高いことを示す。Ｇｄ−ＤＯＴＡ−４０４造影剤の５つの異なる濃度でＲ_１（＝１／Ｔ_１）対濃度をプロットし、得られた線の式を決定することにより（図３、左のパネル参照）、血漿中の縦緩和率を５．７４秒^−１／ｍＭと計算した。これは、この磁場強度で２〜３秒^−１／ｍＭの緩和率を有することが示されている臨床Ｔ_１短縮造影剤（ＤＯＴＯＡＲＥＭ（登録商標）など）に比肩する。

同様に、Ｇｄ−ＤＯＴＡ−４０４造影剤の５つの異なる濃度でＲ_２対濃度をプロットし、得られた線の式を決定することにより（図３、右のパネル参照）、血漿中の横緩和率を２０．４秒^−１／ｍＭと計算した。したがって、Ｇｄ−ＤＯＴＡ−４０４を造影剤として使用した場合、ｒ２緩和率も有利に上昇する（図３、右のパネル参照）。

生理食塩水、賦形剤および血漿中の造影剤のｒ_１の測定は、造影剤が一貫してＴ_１時間の短縮をもたらすことを示した。表１参照。

これらのデータは、開示されるガドリニウムキレート類似体が磁気共鳴イメージング適用のための有効な造影剤であることを実証する。

（複数の腫瘍モデルにおけるインビボ癌イメージング）
この実施例２の拡張では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４をＭＲＩ造影剤として使用して、２つの異なる側腹部腫瘍型における選択的取り込みおよびインビボＭＲＩイメージングを実証する。

ヒト癌のげっ歯動物モデルにおける取り込みおよび保持を調べるために、Ａ５４９（ヒト非小細胞肺癌、ＮＳＣＬＣ）およびＵ８７（ヒト神経膠腫）の２つの異なる腫瘍型について、側腹部異種移植片をマウスにおいて確立した。各々のモデルについてＮ＝３。造影剤前の画像化のために、腫瘍および腹部のＴ_１−Ｗ画像（図４；２つの左端の画像）および腫瘍のＴ_１マップを得た。

ゼロ時点（「造影剤」）で、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４ ２．５ｍｇ（約１２ｍｍｏｌ／ｋｇ体重）を静脈内注射によってマウスに送達した。造影剤前ならびに造影剤投与の１時間後から７日後までの様々な時点で（１時間後、２４時間後、４８時間後、３日後、４日後および７日後）動物をスキャンした。各時点について、腫瘍のＴ_１マップを腫瘍および腹部のＴ_１強調画像と共に取得した（図４および図５参照）。

ＮＳＣＬＣモデルでは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４取り込みは即時ではなく、造影剤投与後２４〜４８時間で最大に達した（図４）。取り込みは数日間維持された（図５）。Ｕ８７モデルでは、取り込みはより迅速であり（送達後１時間で既に観察可能、図４参照）、より高いレベルに達すると思われ、より長期間にわたって維持された（図５参照）。

これらの所見は定量データによって確認され、データでは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４送達後に腫瘍対筋肉Ｔ_１強調信号比が約２倍になった（図６）。腫瘍信号の増大は、Ａ５４９腫瘍と比較してＵ８７腫瘍においてより迅速でより長期間にわたった。図７に見られるように、両方の腫瘍型のＲ_１緩和率は、造影剤後４８時間で有意に増大した。

これらの結果は、複数の腫瘍型におけるアルキルホスホコリン類似体の特異的な取り込みおよび保持が本明細書で開示されるガドリニウムキレート類似体に関して維持されることを実証する。したがって、開示されるガドリニウムキレートは、臨床治療および画像化用途に容易に適用することができる。

（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のインビボ生体内分布を決定するためのＭＲＩの使用）
この実施例では、造影剤を投与した後のＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のインビボ生体内分布を決定した（実施例５参照）。実施例４で述べた実験を行う過程で、生体内分布を観察するために、マウスの腹部においてＴ_１強調スポイル勾配（ＳＰＧＲ）（Ｔ１‐ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｓｐｏｉｌｅｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ（ＳＰＧＲ））画像も取得した。画像化した腹部横断面には、心筋（図８〜１２、上の画像）、肝臓（図８〜１２、中央の画像）および腎臓（図８〜１２、下の画像）が含まれた。造影剤前（図８）ならびに造影剤投与の１時間後（図９）、２４時間後（図１０）、４日後（図１１）および７日後（図１２）の画像が示されている。

心筋および血液プールでは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤は最大でほぼ１日循環し、その後に観察される信号は、さらなる取り込みではなく保持によるものである。肝臓および腎臓では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤は、時間と共に実質的に清掃され、肝臓を介してより迅速なクリアランスが起こり、腎臓を介してより長いクリアランスが生じる。注目すべきことに、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤は、関連するアルキルホスホコリン類似体と同様の肝胆汁排出を含むＰ動態プロフィールを示す。

（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４標的化部分は腫瘍選択的で持続的な取り込みを促進する）
この実施例では、腫瘍組織におけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の選択的取り込みおよび保持が、実際に、ガドリニウム金属またはそのキレート剤によってではなく、腫瘍標的リン脂質部分（「４０４」部分、図１参照）によって促進されることを実証する。したがって、この実施例は、有効な腫瘍標的造影剤が、開示される腫瘍標的リン脂質部分を含む限り、特定のキレート剤を有するものに限定されないことを実証する。

取り込みおよび保持が「４０４」部分の標的化によるものであることを確認するために、同じ腫瘍モデル（側腹部Ｕ８７腫瘍を有するマウス）および画像化シナリオにおいて、それぞれ同じモル数を使用して、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の取り込みをＤＯＴＡキレート化Ｇｄ^３＋（ＤＯＴＡＲＥＭ（登録商標））の取り込みと直接比較した。図１３に見られるように、ＤＯＴＡＲＥＭ（登録商標）の取り込みおよびクリアランスは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のものよりはるかに迅速である。

腫瘍対筋肉比を定量して、それを基線キャンと比較している。図１４に見られるように、ＤＯＴＯＲＥＭ（登録商標）取り込みは、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４と比較して、あまり著明ではなく、最初の数時点でのみ有意であった。

これらの結果は、キレート剤およびキレート化金属（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ部分）ではなく、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のリン脂質標的化部分（４０４部分）が、観察された選択的な腫瘍取り込みおよび保持の原因であることを示す。したがって、開示されるキレートの選択的な腫瘍取り込みおよび保持特性に影響を及ぼすことなく、様々な異なるキレート化部分を使用することができる。

（同所性神経膠腫モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の脳腫瘍取り込み）
この実施例では、より高い用量で、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４が血液脳関門を通過して脳腫瘍組織を成功裏に標的とすることができることを実証する。

インサイチュで、特に脳において腫瘍および転移を検出するためのＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の使用を検討するために、脳に注入された癌幹細胞を用いて同所性神経膠芽腫モデルを作製した。モデルを作製するために、マウスの脳に同所性神経膠芽腫幹細胞株１２．６由来の細胞を注射した。Ｔ_２強調ＭＲＩで観測された十分な腫瘍増殖後、造影剤前および２つの異なる用量のＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４（２．５または３．７ｍｇ；〜０．１２〜０．１８ミリモル／ｋｇ）の送達後（２４〜７２時間）に対象を撮像した。

側腹部異種移植片に使用されたより低い用量では、脳への取り込みは観察されなかった（図１５、上のパネル参照）。より低い送達用量は相対的に低かった（臨床環境で体重１ｋｇ当たりに送達されるものとほぼ同じ）ため、別の動物群については用量を増加した。この群では、１匹の対象において取り込みを認めた（図１５、下のパネル）。この結果は、血液脳関門（ＢＢＢ）が脳腫瘍取り込みにおいて役割を果たし得ること、および造影剤がＢＢＢを通過するのを容易にするために用量を「調整」し得ることを示す。

（側腹部Ａ５４９異種移植マウスにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のインビボ生体内分布データ）
この実施例６の拡張では、投与された後のＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４のインビボ生体内分布をさらに調べた。具体的には、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４投与の７２時間後のＡ５４９側腹部担持マウスにおいて組織生体内分布を測定した。ヌード無胸腺マウスを犠死させ、灌流して、組織を収集し、高分解能（磁気セクタ）誘導結合プラズマ質量分析法（ＳＦ−ＩＣＰＭＳ）によってＧｄを定量した。ｎ＝３匹のマウス。

図１６に見られるように、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４は腫瘍組織によって選択的に取り込まれ、開示されるアルキルホスホコリン類似体が腫瘍組織への標的送達に適することを再び実証した。

（トリプルネガティブ乳癌モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の取り込み）
この実施例では、乳癌組織へのＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の標的化の成功を実証する。

α−β結晶を過剰発現するマウス（トリプルネガティブ乳癌モデル）に、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４００の投与前および投与の２４時間後と４８時間後にＭＲイメージングを実施した（ｎ＝４）。図１７に見られるように、４８時間にわたって、造影剤は乳癌組織に取り込まれ、乳癌組織に局在化された。

この実施例は、開示されるアルキルホスホコリン金属キレートが広範囲の固形腫瘍組織を標的とするために使用できることを示す。

（同所性モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の取り込み）
この実施例では、２つの異なる同所性異種移植モデルにおけるＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の標的化の成功を実証する。

同所性Ｕ８７異種移植片を有するＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスを、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与前、投与の２４時間後および４８時間後に撮像した。図１８（左のパネル）に見られるように、造影剤は腫瘍組織によって特異的に取り込まれた（矢印参照）。

Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与の２４時間後に同所性ＧＳＣ１１５を撮像した。ＧＳＣは、ヒト神経膠腫患者から単離されたヒト神経膠腫幹細胞モデルである。図１８（右のパネル）に見られるように、造影剤は腫瘍組織によって特異的に取り込まれた（矢印参照）。

この実施例は、開示されるアルキルホスホコリン金属キレートが広範囲の固形腫瘍組織を標的とするために使用できることを示す。

（Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４および^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４の両方による腫瘍標的化を実証する同時ＰＥＴ／ＭＲイメージング）
この実施例では、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４および^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４の両方の腫瘍標的造影剤としての使用の成功（ＭＲＩの場合はＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４、同時ＰＥＴイメージングの場合は^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４）を実証する。

同時イメージングは臨床Ｐｅｔ／ＭＲＩスキャナを用いて行った。^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４は、Ｇｄの代わりに陽電子放射性核種である^６４Ｃｕがキレート化部分にキレート化されていることを除き、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４と同じ構造を有する。^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４を合成した（本明細書で開示される方法を用いて合成することができる；例えば実施例１参照）。^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４キレートおよびＧｄ−ＤＯ３Ａ−４０４キレートの両方を、側腹部Ｕ８７（ヒト神経膠腫）異種移植片を有するラットに同時注射した。

臨床３．０Ｔ ＰＥＴ／ＭＲを用いて、Ｕ８７側腹部異種移植片のＴ１強調スキャンを得た。ラットを、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４の投与前および投与の２４時間後に撮像した。得られたＭＲ画像は、Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４造影剤の選択的な腫瘍取り込みを実証する（図１９、矢印は腫瘍の位置を示す）。

Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４（ＭＲＩ造影剤）と^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４（ＰＥＴ造影剤）の同時投与の２４時間後にＵ８７側腹部担持ラットの同時ＰＥＴ／ＭＲスキャンを得た。図２０に見られるように、融合したＴ１強調ＭＲ画像とＰＥＴ画像は、側腹部および腹部における造影剤と活性の優れた共局在を示した（矢印は腫瘍を示す）。腫瘍は、Ｔ１およびＴ２ ＭＲＩ画像の両方において増強されている（図２０）。さらに、同時ＰＥＴスキャンは、^６４Ｃｕ−ＤＯ３Ａ−４０４ ＰＥＴ造影剤の腫瘍取り込みを実証し（図２０）、腫瘍イメージング（ＰＥＴイメージングなど）および放射線療法適用においてＧｄの代わりに放射性金属を有する開示されるキレートを使用するための概念実証を提供する。

要するに、これらの実施例は、本明細書に開示されるような適切な腫瘍標的リン脂質部分を含むガドリニウム金属キレートが、複数の癌型における信号増強取り込みおよび保持を示す有効なＭＲＩ造影剤であり得ることを実証する。そのような造影剤は、高い空間分解能での癌および転移の検出、特徴付けおよび病期分類を容易にする。さらに、ガドリニウムの中性子捕捉断面積が大きいため、そのような造影剤は、癌の標的中性子捕捉療法における適用も有し得る。

本発明の他の実施形態および使用は、本明細書で開示される本発明の仕様および実施からの考察により当業者に明らかになる。すべての定期刊行物の引用ならびに米国／外国特許および特許出願を含む、何らかの理由により本明細書で引用されるすべての参考文献は、参照により明確におよび完全に本明細書に組み込まれる。本発明は、本明細書で例示され、説明される特定の試薬、製剤、反応条件等に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に含まれる改変形態を包含することが理解される。

Claims (28)

1. 下記式を有する化合物またはその塩。
   

   

   ［式中：
   Ｒ_１は、１つ以上のガドリニウム（Ｇｄ）原子にキレート化されたキレート剤であり、
   ａは０または１であり、
   ｎは１２から３０までの整数であり、
   ｍは０または１であり、
   Ｙは−Ｈ、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＸ、−ＯＣＯＸおよび−ＯＸから成る群より選択され、ここでＸはアルキルまたはアリールアルキルであり、
   Ｒ_２は、−Ｎ^＋Ｈ_３、−Ｎ^＋Ｈ_２Ｚ、−Ｎ^＋ＨＺ_２および−Ｎ^＋Ｚ_３から成る群より選択され、ここで各々のＺは独立してアルキルであり、ならびに
   ｂは１または２であり、
   前記キレート剤が、１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７−三酢酸（ＤＯ３Ａ）；１，４，７−トリアザシクロノナン−１，４−二酢酸（ＮＯＤＡ）；１，４，７−トリアザシクロノナン−１，４，７−三酢酸（ＮＯＴＡ）；１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７，１０−四酢酸（ＤＯＴＡ）；１，４，７−トリアザシクロノナン，１−グルタル酸−４，７−二酢酸（ＮＯＤＡＧＡ）；１，４，７，１０−テトラアザシクロデカン，１−グルタル酸−４，７，１０−三酢酸（ＤＯＴＡＧＡ）；１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデカン−１，４，８，１１−四酢酸（ＴＥＴＡ）；１，４，８，１１−テトラアザビシクロ［６．６．２］ヘキサデカン−４，１１−二酢酸（ＣＢ−ＴＥ２Ａ）；ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）；２−シクロヘキシルジエチレントリアミン五酢酸（ＣＨＸ−Ａ”−ＤＴＰＡ）；デフェロキサミン（ＤＦＯ）；１，２−［［６−カルボキシピリジン−２−イル］メチルアミノ］エタン（Ｈ _２ ｄｅｄｐａ）；およびＤＡＤＡから成る群より選択され、
   ＤＡＤＡは以下の構造を有する。］
   

   
2. 前記１つ以上のガドリニウム原子がＧｄ（ＩＩＩ）イオンの形態である、請求項１に記載の化合物。
3. ａが１（脂肪族アリール−アルキル鎖）である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
4. ａが０（脂肪族アルキル鎖）である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
5. ｍが１（アシルリン脂質系）である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
6. ｎが１２から２０の間の整数である、請求項５に記載の化合物。
7. Ｙが−ＯＣＯＸ、−ＣＯＯＸまたは−ＯＸである、請求項６に記載の化合物。
8. Ｘが−ＣＨ_２ＣＨ_３または−ＣＨ_３である、請求項７に記載の化合物。
9. ｍが０（アルキルリン脂質系）である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
10. ｂが１である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
11. ｎが１８である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
12. Ｒ_２が−Ｎ^＋Ｚ_３である、請求項１または請求項２に記載の化合物。
13. 各々のＺが独立して−ＣＨ_２ＣＨ_３または−ＣＨ_３である、請求項１２に記載の化合物。
14. 各々のＺが−ＣＨ_３である、請求項１３に記載の化合物。
15. 前記ガドリニウム原子にキレート化された前記キレート剤が、下記から成る群より選択される、請求項１または請求項２に記載の化合物。
    

    

    

    

    

    
16. 前記化合物が、下記から成る群より選択され、前記選択された化合物がガドリニウム原子にキレート化される、請求項１または請求項２に記載の化合物。
    

    

    

    

    

    
17. 前記化合物が、下記である、請求項１６に記載の化合物。
    

    

    （Ｇｄ−ＤＯ３Ａ−４０４）
18. 請求項１から請求項１７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有する組成物。
19. 癌または癌性細胞の磁気共鳴イメージングにおける使用のための、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の化合物。
20. 中性子捕捉療法によって癌を治療する際に使用するための、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の化合物。
21. 癌を治療または画像化するための薬剤を製造するのに使用するための、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の化合物。
22. 生物学的試料中の１つ以上の癌腫瘍細胞を検出または画像化するための方法であって、
    （ａ）生物学的試料を請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の化合物と接触させること；および
    （ｂ）ガドリニウムに特徴的な信号を発している生物学的試料内の個々の細胞または領域を同定し、それによって１つ以上の癌腫瘍細胞を検出または画像化すること
    を含む方法。
23. ガドリニウムに特徴的な信号を発している前記生物学的試料内の個々の細胞または領域を同定する工程が、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）によって実施される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記生物学的試料が対象の一部または全部である、請求項２２または請求項２３に記載の方法。
25. 前記生物学的試料が対象から得られる、請求項２２から請求項２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記対象がヒトである、請求項２４または請求項２５に記載の方法。
27. 前記癌細胞が成人固形腫瘍細胞または小児固形腫瘍細胞である、請求項２２から請求項２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記癌細胞が、黒色腫細胞、神経芽細胞腫細胞、肺癌細胞、副腎癌細胞、結腸癌細胞、結腸直腸癌細胞、卵巣癌細胞、前立腺癌細胞、肝臓癌細胞、皮下癌細胞、扁平上皮癌細胞、腸癌細胞、網膜芽細胞腫細胞、子宮頸癌細胞、神経膠腫細胞、乳癌細胞、膵臓癌細胞、ユーイング肉腫細胞、横紋筋肉腫細胞、骨肉腫細胞、網膜芽細胞腫細胞、ウィルムス腫瘍細胞および小児脳腫瘍細胞から成る群より選択される、請求項２７に記載の方法。

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