JP7085633B2 - in vivo画像化のための非凝集性ヘプタメチンシアニンフルオロフォア - Google Patents

in vivo画像化のための非凝集性ヘプタメチンシアニンフルオロフォア Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、2018年2月15日に出願された米国仮出願第62/631,390号に対して先の出願日の利益を主張し、この米国仮出願は、その全体が本明細書において参考として援用される。
分野
本開示は、ヘプタメチンシアニンフルオロフォアコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体に関する。フルオロフォアコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体の作製方法および使用方法も開示する。
政府支援の謝辞
本発明は、政府支援を使用し、国立衛生研究所の国立がん研究所によるプロジェクト番号Z01 ZIA BC011506の下で実施した。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
背景
近赤外(NIR)波長は、in vivoでの生物学的過程の視覚化を容易にすることができる。フルオロフォア標識生体高分子の使用は、永続的戦略として基礎科学から応用生物医科学までの広い領域で使用されている。しかし、フルオロフォアコンジュゲーションは、フルオロフォアおよびフルオロフォアに結合した分子の両方の性質を変化させることが多い。具体的には、輝度、標的結合、in vivo安定性、および薬物動態学(PK)などの重要なパラメーターに影響を及ぼすことが多い。これらの問題の重要な要素は、色素凝集体の形成である。特に、フルオロフォア生体コンジュゲーションの一般的な結果としてH凝集体が生じ、これは、浅色(青方偏移)吸収帯の出現および蛍光強度の低下を特徴とする。
凝集を回避する一般的戦略は、複数のアニオン性スルホナート基を導入することである。しかし、色素のスルホン化は可視域のフルオロフォアでは非常にうまくいく戦略であるが、過スルホン化近赤外(NIR)フルオロフォアは、中程度の標識密度でさえも依然として凝集体を形成する傾向がある。NIRフルオロフォアは可視域の対応物より本質的に低発光なので、非発光性の凝集体の形成を回避する戦略が依然として差し迫って必要とされている。
概要
本開示は、ヘプタメチンシアニンコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体、ならびに前述のコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体の作製方法および使用方法に関する。好都合なことに、開示のヘプタアミンシアニンコンジュゲートのいくつかの実施形態は、標的剤(例えば、抗体または受容体リガンドなどの生体分子)にコンジュゲートしたときに凝集に対して高い耐性を示す。
いくつかの実施形態では、コンジュゲートもしくはコンジュゲート前駆体またはその立体異性体は、式IA:
Figure 0007085633000001
の構造を有し、式中、pは、2、3、または4であり;Rは-(RC(O)Rであり、ここで、qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;各Rは、独立して、C~C脂肪族であり;Rは、標的剤含有基、
Figure 0007085633000002
(式中、yは1以上の整数である)、または-OHであり;Rは-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換された脂肪族、または必要に応じて置換されたアリールであり;RおよびRは、独立して脂肪族であり;R13~R16は、独立して脂肪族である。ある特定の実施形態では、各Rは同一であり;RおよびRは同一であり;R13~R16は同一である。前述の実施形態のいずれかでは、qは、2、3、または4であり得る。前述の実施形態のいずれかでは、Rは-(CHC(O)Rであり得、ここで、qは、2、3、または4である。
いくつかの実施形態では、Rは標的剤含有基であり、コンジュゲートは、以下の式IIA(式中、xは、2、3、4、5、6、7、または8である)の構造を有する:
Figure 0007085633000003
前述の実施形態のいずれかでは、(i)RおよびRはメチルであり得る;または(ii)R13~R16はメチルであり得る;または(iii)(i)および(ii)の両方であり得る。前述の実施形態のいずれかでは、各Rはメチルであり得る。
いくつかの実施形態では、Rは-(CHC(O)Rであり、ここで、Rは標的剤含有基であり、コンジュゲートは、
Figure 0007085633000004
である。
前述の実施形態のいずれかでは、Rは-N(H)Abであり得、ここで、Abは抗体である。
いくつかの実施形態では、R
Figure 0007085633000005
であり、コンジュゲート前駆体は、
Figure 0007085633000006
である。
本開示のコンジュゲートの実施形態は、蛍光用途に有用である。いくつかの実施形態では、方法は、標的を含むか、含むと疑われる生物試料を、開示のコンジュゲートと接触させる工程であって、Rが標的剤含有基であり、標的剤が標的を認識して結合することができる、接触させる工程;その後に、選択された波長および選択された強度を有する光の量で生物試料を照射してコンジュゲートの蛍光を誘起する、照射する工程;および照射した生物試料の蛍光を検出する工程であって、蛍光が生物試料中の標的の存在を示す、検出する工程を含む。いくつかの実施形態では、標的剤は抗体である。
生物試料を前記コンジュゲートと接触させる工程は、コンジュゲートまたはコンジュゲートを含む薬学的組成物を被験体に投与することによってin vivoで実施される。そのような実施形態では、生物試料を照射する工程は、被験体の標的領域を照射することを含み;蛍光を検出する工程は、照射された標的領域の画像を得ることを含み、ここで、画像中の蛍光が標的領域中の標的の存在を示す。ある特定の実施形態では、標的は腫瘍であり、標的領域は腫瘍が位置する領域である。いくつかの実施形態では、標的剤は腫瘍の細胞を認識して結合することができ、生物試料を照射する工程は、被験体の標的領域を照射することを含み、蛍光を検出する工程は、標的領域中の腫瘍細胞の存在を示し、方法は、標的領域由来の蛍光腫瘍細胞を励起する工程をさらに含む。
本発明の前述および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照することにより、以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。
本特許書類または本出願書類には、カラーで作成した少なくとも1つの図面を含む。カラー図面を含む本特許または本特許出願の複製は、米国特許商標庁に必要な料金を支払って請求すれば得られる。
本発明の実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
(項目1)
式IA:
Figure 0007085633000007

のコンジュゲートもしくはコンジュゲート前駆体またはその立体異性体であって、
式中、pは、2、3、または4であり;
は-(R C(O)R であり、ここで、qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;
各R は、独立して、C ~C 脂肪族であり;
は、標的剤含有基、
Figure 0007085633000008

(式中、yは1以上の整数である)、または-OHであり;
は-CR -であり、ここで、各R は、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換された脂肪族、または必要に応じて置換されたアリールであり;
およびR は、独立して脂肪族であり;
13 ~R 16 は、独立して脂肪族である、コンジュゲートもしくはコンジュゲート前駆体またはその立体異性体。
(項目2)
各R は、独立して、C ~C アルキルであり;
は-CR -であり、ここで、各R は、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり;
およびR は、独立して、アルキルであり;
11 およびR 12 は-SO であり;
13 ~R 16 は、独立して、アルキルである、項目1に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目3)
は-CH -である、項目1または項目2に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目4)
各R は同一であり;
およびR は同一であり;
13 ~R 16 は同一である、項目1~3のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目5)
qは、2、3、または4である、項目1~4のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目6)
(i)R およびR はメチルであり;または
(ii)R 13 ~R 16 はメチルであり;または
(iii)(i)および(ii)の両方である、項目1~5のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目7)
各R はメチルである、項目1~6のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目8)
は-(CH C(O)R であり、ここで、R は標的剤含有基であり、前記コンジュゲートは、
Figure 0007085633000009

である、項目1に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
(項目9)
は-N(H)Abであり、ここで、Abは抗体である、項目1~8のいずれか1項に記載のコンジュゲート。
(項目10)

Figure 0007085633000010

であり、前記コンジュゲート前駆体は、
Figure 0007085633000011

である、項目1に記載のコンジュゲート前駆体またはコンジュゲート前駆体。
(項目11)
式IIA:
Figure 0007085633000012

のコンジュゲートであって、
式中、pは、2、3、または4であり;
qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;
xは、2、3、4、5、6、7、または8であり;
は-CR -であり、ここで、各R は、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換された脂肪族、または必要に応じて置換されたアリールであり;
およびR は、独立して、C ~C 脂肪族であり;
13 ~R 16 は、独立して、C ~C 脂肪族であり;
各R は、独立して、C ~C 脂肪族であり;
は標的剤含有基である、コンジュゲート。
(項目12)
前記コンジュゲートは、
Figure 0007085633000013

であり、式中、xは、2、3、4、5、6、7、または8であり;
は-N(H)Abであり、ここで、Abは抗体である、項目11に記載のコンジュゲート。
(項目13)
項目1~12のいずれか1項に記載のコンジュゲート;および
薬学的に許容され得るキャリア
を含む、薬学的組成物。
(項目14)
標的を含むか、含むと疑われる生物試料を、項目1~11のいずれか1項に記載のコンジュゲートと接触させる工程であって、R が標的剤含有基であり、前記標的剤が前記標的を認識して結合することができる、接触させる工程;
その後に、選択された波長および選択された強度を有する光の量で前記生物試料を照射して前記コンジュゲートの蛍光を誘起する、照射する工程;および
照射した前記生物試料の蛍光を検出する工程であって、蛍光が前記生物試料中の前記標的の存在を示す、検出する工程
を含む、方法。
(項目15)
前記生物試料の蛍光を検出する工程をex vivoで実施する、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記生物試料を前記コンジュゲートと接触させる工程を、前記コンジュゲートまたは前記コンジュゲートを含む薬学的組成物を被験体に投与することによってin vivoで実施する、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記生物試料を照射する工程が、前記被験体の標的領域を照射することを含み;
蛍光を検出する工程が、照射された前記標的領域の画像を得ることを含み、ここで、前記画像中の蛍光が前記標的領域中の前記標的の存在を示す、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記標的が腫瘍であり、前記標的領域が前記腫瘍が位置する領域である、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記標的剤が前記腫瘍の細胞を認識して結合することができ、前記生物試料を照射する工程が、前記被験体の標的領域を照射することを含み、蛍光を検出する工程が、前記標的領域中の腫瘍細胞の存在を示し、前記方法が、前記標的領域由来の蛍光腫瘍細胞を励起する工程をさらに含む、項目18に記載の方法。
(項目20)
前記標的剤が抗体である、項目14~19のいずれか1項に記載の方法。
図1は、本明細書中に開示のコンジュゲート前駆体の1つの実施形態の例示的な合成スキームである。
図2は、コンジュゲートの被験体への注射およびその後の被験体の標的化領域への所望の波長の光の標的化送達による、開示のヘプタメチンシアニンコンジュゲートの使用法の1つの実施形態を例示する概要図である。
図3Aおよび3Bは、本明細書中に開示のコンジュゲート前駆体(FNIR-タグ)(3A)および市販の色素IRDye(登録商標)-800CW色素(3B)の光酸化動態を示す。遊離色素を丸で示し、暗色コントロールを四角で示す。
図4Aおよび4Bは、FNIR-タグ-パニツムマブ(4A)およびIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブ(4B)コンジュゲートの吸光度スペクトルである。
図5は、(1)FNIR-タグ(標識度(DOL)4)、(2)IRDye(登録商標)-800CW色素(DOL4)、(3)FNIR-タグ(DOL2)、および(4)IRDye(登録商標)-800CW(DOL2)で標識したパニツムマブのSDS-PAGE分析を示す。
図6Aおよび6Bは、10%ウシ胎児血清/リン酸緩衝生理食塩水中における500nMのタンパク質濃度のFNIR-タグ-パニツムマブDOL4(6A)およびIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブDOL4(6B)の吸収スペクトル(実線)および発光スペクトル(破線)を示す。
図7Aおよび7Bは、PBS(7A)および50:50 MeOH:PBS(7B)中におけるDOL1、2、および4のFNIR-タグ-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の吸収スペクトルを示す。
図8Aおよび8Bは、PBS(8A)および50:50 MeOH:PBS(8B)中におけるDOL1、2、および4のIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の吸収スペクトルを示す。
図9Aおよび9Bは、PBS(9A)および50:50 MeOH:PBS(9B)中におけるDOL1、2、および4とのFNIR-タグ-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の発光スペクトルを示す。
図10Aおよび10Bは、PBS(10A)および50:50 MeOH:PBS(10B)中におけるDOL1、2、および4のIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の発光スペクトルを示す。
図11は、PBS中における図7~10のコンジュゲートの蛍光(250nM有効色素濃度)の絶対量子収率を示す。
図12は、50mMでpH7.4のPBS中におけるFNIR-タグおよびIRDye(登録商標)-800CWを用いたDOL4-パニツムマブコンジュゲートのPhantom IVIS(登録商標)システムでのin vivo画像化を示す。
図13は、尾部注射によって100μgのIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのパニツムマブ(panitumuab)コンジュゲート(DOL2および4)で処置したマウスの腹部蛍光画像を示す。
図14は、尾部注射によって100μgのIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのパニツムマブ(panitumuab)コンジュゲート(DOL2および4)で処置したマウスの背部蛍光画像を示す。
図15は、DOL2(上のパネル)およびDOL4(下のパネル)についての腫瘍サイズに対して正規化した腫瘍シグナル(全波長照射輝度、全ての値×1010)を示す。
図16は、尾静脈注射によって100μgのIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのコンジュゲート(DOL2および4)で処置したマウスの腹部画像の肝臓対バックグラウンド比を定量しているグラフである。
図17は、尾静脈注射によって100μgのIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのコンジュゲート(DOL2および4)で処置したマウスの背部画像の腫瘍対バックグラウンド比を定量しているグラフである。
図18は、注射前、100μg、10μg、5μg、および1μgのDOL4のIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグの注射から4時間後、1日後、2日後、および7日後の時点のMDA-MB-468腫瘍担持マウスの背部蛍光画像を示す。
図19は、注射前、100μg、10μg、5μg、および1μgのDOL4のIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグの注射から4時間後、1日後、2日後、および7日後の時点のMDA-MB-468腫瘍担持マウスの腹部蛍光画像を示す。
図20は、10μg、5μg、および1μgのDOL4のIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのコンジュゲートの注射から4時間後、1日後、2日後、および7日後のMDA-MB-468腫瘍担持マウスについての腫瘍シグナル(全波長照射輝度、全ての値×10、腫瘍サイズに対して正規化)を示す一連のグラフである(p>0.5、**p<0.01、***p<0.001)。
図21は、10μg、5μg、および1μgのDOL4のIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのコンジュゲートの注射から4時間後、1日後、2日後、および7日後のMDA-MB-468腫瘍担持マウスについての腫瘍対バックグラウンド比を示す一連のグラフである(p>0.5、**p<0.01、***p<0.001)。
図22は、10μg、5μg、および1μgのDOL4のIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのコンジュゲートの注射から4時間後、1日後、2日後、および7日後のMDA-MB-468腫瘍担持マウスについての肝臓対バックグラウンド比を示す一連のグラフである(p>0.5、**p<0.01、***p<0.001)。
詳細な説明
本開示は、ヘプタメチンシアニンコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体、ならびに前述のコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体の作製方法および使用方法に関する。好都合なことに、開示のヘプタアミンシアニンコンジュゲートのいくつかの実施形態は、標的剤(例えば、抗体または受容体リガンドなどの生体分子)にコンジュゲートしたときに凝集に対して高い耐性を示す。ある特定の実施形態では、コンジュゲートはまた、従来のヘプタメチンシアニンと比較して例外的に明るいin vivoシグナルを示す。
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、本開示の実施において当業者をガイドするために提供される。本明細書中で使用される場合、文脈上そうでないと明確に示されない限り、「含む(comprising)」は、「含む(including)」を意味し、単数形「a」または「an」または「the」は、複数の参照事項を含む。用語「または」は、文脈上そうでないと明確に示されない限り、記述された代替の要素のうちの単一要素または2つもしくはそれより多くの要素の組み合わせをいう。
別段説明が無い限り、本明細書中で使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示に属する当業者に一般に理解されている意味と同じ意味を有する。本明細書中に記載の方法および材料に類似するかまたはそれらと等価である方法および材料を、本開示の実施または試験で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、および実施例は、単なる例示に過ぎず、制限するものであることを意図していない。本開示の他の特徴は、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。
別段の記述がない限り、数値範囲の開示は、終点を含め範囲内のそれぞれの個別の点に言及していると理解すべきである。別段の指示が無い限り、明細書または特許請求の範囲で使用される成分、分子量、百分率、温度、および時間などの量を表す全ての数値は、用語「約」で修飾されていると理解すべきである。したがって、暗示的または明示的に別段の指示が無い限り、あるいは、当業者が文脈を適切に理解して構成がより決定的であるとする場合を除き、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/または当業者に公知の標準的な試験条件/方法下での検出限度に依存し得る。実施形態を考察した先行技術と直接的かつ明示的に区別する場合、用語「約」を記載しない限り、実施形態の数値は近似値ではない。
本明細書中に記載の種々の成分、パラメーター、操作条件などには代替物があるが、これらの代替物は必ずしも等価である、かつ/または等しく良好に実施されることを意味しない。別段の記載がない限り、代替物は好ましい順序で列挙されていることも意味しない。
化学分野の一般用語の定義を、Richard J. Lewis,Sr.(ed.),Hawley’s Condensed Chemical Dictionary,John Wiley & Sons,Inc.出版,2016(ISBN 978-1-118-13515-0)に見出すことができる。分子生物学における共通用語の定義を、Benjamin Lewin,Genes VII,published by Oxford University Press,2000(ISBN 019879276X);Kendrewら(eds.),The Encyclopedia of Molecular Biology,published by Blackwell Publishers,1994(ISBN 0632021829);およびRobert A.Meyers(ed.),Molecular Biology and Biotechnology:a Comprehensive Desk Reference,published by Wiley, John & Sons,Inc.,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。
本開示の種々の実施形態の再検討を容易にするために、特定の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、脂肪族としては、アルカン、アルケン、アルキンが挙げられ、それらは、その環式バージョンを含み、さらに、直鎖および分枝鎖配置を含み、ならびに全ての立体異性体および位置異性体も含む。明確な別段の記載が無い限り、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)を含む。脂肪族鎖は、置換されていても、非置換であってもよい。「非置換脂肪族」と明確に言及しない限り、脂肪族基は、非置換であるまたは置換されているのいずれかであり得る。脂肪族基は、1つまたは複数の置換基(脂肪族鎖中の各メチレン炭素に対して最大2個までの置換基、または、脂肪族鎖中の-C=C-二重結合の各炭素に対して最大1個までの置換基、または、末端メチン基の炭素に対して最大1個までの置換基)で置換されてよい。例示的な置換基には、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、ヘテロ環状脂肪族、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含まれるが、これらに限定されない。
アルキル:飽和炭素鎖を有する炭化水素基。前記鎖は、分岐鎖、非分岐鎖、または環状鎖(シクロアルキル)であり得る。別段の指定が無い限り、アルキルという用語は、置換および非置換のアルキルを含む。
抗体:イムノグロブリン遺伝子またはイムノグロブリン遺伝子のフラグメントによって実質的にコードされている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)。認識されているイムノグロブリン遺伝子には、κ、λ、α、γ、δ、ε、およびμ定常領域遺伝子、ならびに無数のイムノグロブリン可変領域遺伝子が含まれる。軽鎖は、κまたはλのいずれかに分類される。重鎖は、γ、μ、α、δ、またはεに分類され、これらに基づいて順に、イムノグロブリンクラスIgG、IgM、IgA、IgD、およびIgEがそれぞれ定められる。鳥類および爬虫類では、IgY抗体は、哺乳動物のIgGと同等である。
イムノグロブリン(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、主に抗原認識を担う、約100~110個またはそれより多くのアミノ酸の可変領域を定める。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いう。
IgY抗体の構造は、哺乳動物IgGの構造と類似し、2つの重鎖(「ν」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%の炭水化物の存在に起因してスメアとして泳動される。IgY抗体の重鎖(H)は、4つの定常ドメインと、抗原結合部位を含む1つの可変ドメインから構成される。
本明細書中で使用される場合、用語「抗体」には、完全な(intact)イムノグロブリンおよびいくつかの十分に特徴づけられたフラグメントが含まれる。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、および一本鎖Fv(SCFv)もまた、前述のタンパク質(またはエピトープ)への特異的結合剤であろう。これらの抗体フラグメントを、以下のように定義する:(1)Fab、抗体全体を酵素パパインで消化して完全な軽鎖および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フラグメントを含むフラグメント;(2)Fab’、抗体全体をペプシンで処理し、その後に還元して、インタクトな軽鎖および重鎖の一部を生成することによって得た抗体分子のフラグメント;1抗体分子あたり2つのFab’フラグメントが得られる;(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た抗体のフラグメント;(4)F(ab’)、2つのジスルフィド結合によって相互に保持された2つのFab’フラグメントの二量体;(5)Fv、2本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む遺伝子操作されたフラグメント;および(6)単鎖抗体、遺伝的に融合した一本鎖分子として適切な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む遺伝子操作された分子。これらのフラグメントの作製方法は、ルーティンである(例えば、Harlow and Lane,Using Antibodies:A Laboratory Manual,CSHL,New York,1999を参照のこと)。本明細書中で使用される場合、用語「抗体」には、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)を含む抗体が含まれる。
本開示の方法で用いる抗体は、モノクローナル抗体またはポリクローナル工程であり得、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を、Kohler and Milsteinの古典的方法(Nature 256:495-97,1975)またはその派生的方法にしたがって、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:動物内での抗体の産生または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(動物内に注射または吸収される組成物が含まれる)。抗原は、特異的な体液性免疫または細胞性免疫の生成物と反応する(異種免疫原によって誘導される生成物が含まれる)。本明細書中で使用される場合、「標的抗原」は、標的剤によって認識および結合される抗原(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。いくつかの実施形態では、抗原を、細胞または組織の抽出物から得る。いくつかの実施形態では、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。使用が意図される抗原には、タンパク質の任意の免疫原性フラグメント(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など)が含まれる。
アリール:別段の指定が無い限り、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、およびベンゾジオキソールなど)(但し、結合点がアリール基の芳香族部分の原子を介し、且つ、結合点の芳香族部分がその芳香環内に炭素のみを含むことを条件とする)を有する6~15個の炭素原子の一価の芳香族炭素環式基。任意の芳香環部分がヘテロ原子を含む場合、前記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。別段の指定が無い限り、アリールという用語は、置換および非置換アリールを含む。
生物試料:本明細書中で使用される場合、「生物試料」は、被験体(例えば、ヒト被験体または動物被験体など)または他のタイプの生物(例えば、植物、細菌、または昆虫など)から得た試料をいう。被験体由来の生物試料には、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が、これらに限定されない。本明細書中に開示の方法の特定の例では、生物試料は組織試料である。
コンジュゲート:直接または間接的に相互に連結されている2つまたはそれより多くの部分。例えば、第1の部分は、第2の部分に共有結合により連結されていてもよい。間接的な結合が、例えば、「リンカー」(2つの部分の間に配置された分子または原子群)の使用などによって、可能である。
有効量:本明細書中で使用される場合、用語「有効量」は、例えば蛍光によって、生物試料における検出に十分な量をいう。
エピトープ:抗原決定基。エピトープは、抗原性である、すなわち、特異的な免疫応答を惹起する、分子上の特定の化学基または連続もしくは不連続なペプチド配列である。抗体は、抗体の三次元構造および適合する(または同族)エピトープに基づいて、特定の抗原性エピトープに結合する。
H凝集:低蛍光または無蛍光である浅色性(すなわち、青色)スペクトルシフトをもたらす凝集(複数の分子の1つのクラスターへの形成)。
ハロゲン:ハロゲンおよびハロという用語は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、およびそのラジカルをいう。
リガンド:受容体に結合する分子であって、生物学的効果を有する分子。
近赤外(近IR、NIR):650~2500nmの範囲内の波長。別段の指定が無い限り、本明細書中で使用される用語「近赤外」および「NIR」は、650~900nmの範囲内の波長をいう。
薬学的に許容され得るキャリア:本開示において有用な薬学的に許容され得るキャリア(ビヒクル)は従来存在する。Remington: The Science and
Practice of Pharmacy, The University of
the Sciences in Philadelphia, Editor, Lippincott, Williams, & Wilkins, Philadelphia, PA, 21st Edition (2005)は、本明細書中に開示される1つまたは複数の標的剤-薬物コンジュゲートの薬学的送達に適切な組成物および製剤(formulation)を記載している。
一般に、キャリアの性質は、使用される特定の投与様式に依存するであろう。例えば、非経口製剤は、通常、ビヒクルとして薬学的におよび生理学的に許容され得る流体(例えば、水、生理食塩水、平衡塩類溶液、デキストロース水溶液、またはグリセロールなど)を含む注射用流体を含む。いくつかの例では、薬学的に許容され得るキャリアは、被験体への投与(例えば、非経口、筋肉内、または皮下注射による)に適切なように無菌であり得る。生物学的に中性のキャリアに加えて、投与すべき薬学的組成物は、少量の非毒性補助剤(湿潤剤または乳化剤、保存剤、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ラート))を含むことができる。
薬学的に許容され得る塩:開示のコンジュゲートの生物学的に適合可能な塩であり、この塩は、当該分野で周知の種々の有機および無機の対イオンに由来し、例に過ぎないが、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、および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む場合、有機酸または無機酸の塩(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、およびシュウ酸塩など)の塩が挙げられる。薬学的に許容され得る酸付加塩は、生物学的にも他の点でも望ましくない酸パートナーにより形成されている一方で、遊離塩基の生物学的有効性を保持している塩(例えば、無機酸(例えば、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、およびリン酸など)および有機酸(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、桂皮酸、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、およびサリチル酸など))である。薬学的に許容され得る塩基付加塩には、無機塩基由来の塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩、マンガン塩、およびアルミニウム塩など)が含まれる。例示的な塩は、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、およびマグネシウム塩である。薬学的に許容され得る非毒性有機塩基に由来する塩には、第一級、第二級、および第三級アミン、置換アミン(天然に存在する置換アミンを含む)、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、リジン、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、およびポリアミン樹脂など)の塩が含まれるが、これらに限定されない。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、S.M.Bergeら、“Pharmaceutical Salts,”J.Pharm.Sci.,1977;66:1-19(本明細書において参考として援用される)を参照のこと)。
前駆体:中間体化合物。前駆体は、別の化合物を形成するための化学反応に関与する。本明細書中で使用される場合、用語「コンジュゲート前駆体」は、コンジュゲート(例えば、ヘプタメチンシアニン分子と標的剤とのコンジュゲート)の形成に有用な官能基を含む化合物をいう。
特異的結合パートナー:関与する分子の三次元構造に依存する特異的な非共有結合性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/核酸相補鎖、基質/酵素、インヒビター/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など)、およびウイルス/細胞受容体が含まれる。
置換基:反応の結果として分子内の別の原子と置き換わる、原子または原子群。用語「置換基」は、典型的には、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を介して結合する場合に2つの水素原子と置き換わる、原子または原子群をいう。用語「置換基」はまた、分子に対して複数の結合点を有する原子群を包含し得る(例えば、親炭化水素鎖または親炭化水素環上の2つまたはそれより多くの水素原子と置き換わる)。かかる例では、置換基を、別段の指定が無い限り、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させることができる。例示的な置換基には、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルキルチオ基、アシル基、アルデヒド基、アミド基、アミノ基、アミノアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールアミノ基、カルボナート基、カルボキシル基、シアノ基、シクロアルキル基、ジアルキルアミノ基、ハロ基、ハロ脂肪族基(例えば、ハロアルキル基)、ハロアルコキシ基、ヘテロ脂肪族基、ヘテロアリール基、ヘテロ環状脂肪族基、ヒドロキシル基、イソシアノ基、イソチオシアノ基、オキソ基、スルホンアミド基、スルフヒドリル基、チオ基、およびチオアルコキシ基が含まれる。
置換された:1つまたは複数の置換基が基本化合物に連結されている、基本化合物(例えば、アリールまたは脂肪族化合物など)またはそのラジカルであって、各置換基が典型的には基本化合物上の水素原子と置き換えられている、基本化合物またはそのラジカル。単なる例示であり、制限ではないが、置換されたアリール化合物は、アリール基礎の閉じられた環に連結されている脂肪族基を有し得る(例えば、トルエンなど)。さらに、単なる例示であり、制限ではないが、長鎖炭化水素は、この炭化水素に結合したヒドロキシル基を有し得る。
スルホナート含有基:SO を含む基。スルホナート含有基という用語には、-SO 基および-RSO 基(式中、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)が含まれる。
標的:開示の標的剤を含むコンジュゲートが特異的に結合することができる目的分子。標的の例には、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、または位置する可能性がある領域である。
標的剤:標的部位(例えば、被験体の体内の標的にされた位置(例えば、特定の器官、オルガネラ、生理学的系、組織、または病変部位(例えば、腫瘍、感染領域、または組織損傷領域など)など))への優先的または標的化された送達を促進する剤。標的剤は、種々の機序(例えば、標的部位内の選択的濃度など)または特異的結合パートナーへの結合により機能する。適切な標的剤には、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、ステロイドおよびナノ粒子が含まれるが、これらに限定されない。例示的な標的剤には、抗体、抗体フラグメント、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、成長因子、ホルモン、酵素、免疫調節薬、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、およびナノ粒子などが含まれる。標的剤のうち特に有用なものは、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使用することができる。
II.コンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体
ヘプタメチンシアニンフルオロフォアおよび標的剤または標的剤とのコンジュゲートの形成に適切な官能基を含むコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体の実施形態を本明細書中に開示する。コンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体は、式Iまたはその立体異性体の化学構造を有する。
Figure 0007085633000014
式Iに関して、mは、3、4、または5であり;nは、1、2、または3であり;各pは、独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10である。Rは-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換された脂肪族、または必要に応じて置換されたアリールである。RおよびRは、独立して、脂肪族である。R~R10は、独立して、Hまたは脂肪族である。R11およびR12は、独立して、スルホナート含有基である。R13~R16は、独立して、脂肪族である。Rは-(RC(O)Rであり、ここで、qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり、Rは、標的剤含有基、
Figure 0007085633000015
(式中、yは1以上の整数である)、または-OHである。各Rは、独立して、C~C脂肪族である。前述の実施形態のいずれかでは、脂肪族は、C~C脂肪族であり得る。
いくつかの実施形態では、m、n、p、R、およびRは上記のとおりであり;Rは-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり;RおよびRは、独立して、アルキルであり;R~R10は、独立して、Hまたはアルキルであり;R11およびR12は-SO であり;R13~R16は、独立して、アルキルであり;各Rは、独立して、C~Cアルキルである。前述の実施形態のいずれかでは、アルキルはC~Cアルキルであり得る。
いくつかの実施形態では、分子はコンジュゲートであり、Rは標的剤含有基である。標的剤は、抗体、ペプチド、タンパク質、アミノ酸、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸、オリゴヌクレオチド、炭水化物、脂質、ハプテン、または受容体リガンドであり得る。
ある特定の実施形態では、標的剤は抗体である。Rは、例えば、-N(H)Abであり得、ここで、Abは抗体である。いくつかの実施形態では、抗体は、腫瘍バイオマーカー(例えば、腫瘍細胞内もしくは腫瘍細胞上でのみ見出されるタンパク質、または1つまたは複数のがんに関連する細胞表面受容体に対するタンパク質など)を認識して結合することができる。例えば、パニツムマブは、ヒト上皮成長因子受容体1(HER1)を認識して結合するヒトモノクローナル抗体であり;HER1は、多数の腫瘍型で過剰発現され、いくつかの炎症性疾患にも関連する。トラスツズマブおよびペルツズマブは、いくつかの乳がんで過剰発現される、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未分化大細胞リンパ腫で発現される細胞膜タンパク質CD30を標的とするモノクローナル抗体である。
いくつかの実施形態では、分子はコンジュゲート前駆体であり、Rは、
Figure 0007085633000016
(式中、yは、1以上の整数である)、または-OHである。
コンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体は、対称的に置換され得る。例えば、いくつかの実施形態では、RおよびRは同一であり、RおよびRは同一であり、RおよびRは同一であり、RおよびR10は同一であり、R11およびR12は同一であり、R13~R16は同一である。
前述の実施形態のいずれかでは、R~R10-はHであり得、R11およびR12はスルホナート(-SO )であり得る。前述の実施形態のいずれかでは、(i)nは2であってよく、(ii)pは2、3、または4であってよく、(iii)qは2、3、または4であってよく、(iv)(i)、(ii)、および(iii)の任意の組み合わせであてよい。
いくつかの実施形態では、コンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体は、以下の式IAの構造を有する。
Figure 0007085633000017
式IAに関して、R、R、R13~R16、R、およびRは、前に定義したとおりであり;pは、2、3、または4である。
前述の実施形態のいずれかでは、(i)RおよびRはメチルであってよく、(ii)R13~R16はメチルであってよく、(iii)(i)および(ii)の両方であってよい。前述の実施形態のいずれかでは、各Rはメチルであり得る。
いくつかの実施形態では、コンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体は、以下の式IBの構造を有する。
Figure 0007085633000018
前述の実施形態のいずれかでは、Rは-(CHC(O)Rであり得、ここで、qは、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、qは、2、3、または4である。
1つの実施形態では、化合物はコンジュゲート前駆体であり、ここで、Rはスクシンイミジル基を含み、コンジュゲート前駆体は、以下のFNIR-タグである:
Figure 0007085633000019
いくつかの実施形態では、化合物はコンジュゲートであり、Rは標的剤含有基である。ある特定の例では、Rは-(CHC(O)Rであり、コンジュゲートは、以下である。
Figure 0007085633000020
いくつかの例では、Rは-N(H)Abであり、ここで、Abは抗体である。他の例では、Rは、ペプチド、核酸、またはナノ粒子を含む。
いくつかの実施形態では、Rが本明細書中に開示の標的剤含有基である場合、1つを超えるヘプタメチンシアニンを、各標的剤にコンジュゲートすることができる。例えば、コンジュゲートの標識度(DOL)は、1~8(1~6、1~4、または2~4など)であり得、ここで、DOLは、標的剤にコンジュゲートしたヘプタメチンシアニン部分の数である。標識度が2またはそれを超える場合、コンジュゲートは、以下の式II、IIA、またはIIBの構造を有し得、式中、xは、2、3、4、5、6、7、または8である。
Figure 0007085633000021
例えば、xが3である場合、コンジュゲートは、以下の構造を有し得る。
Figure 0007085633000022
前述のコンジュゲートでは、Rは、本明細書中に開示の任意の標的剤であり得る。いくつかの例では、Rは-N(H)Abであり、ここで、Abは抗体である。他の例では、Rは、ペプチド、核酸、またはナノ粒子を含む。
多くのフルオロフォアと同様に、ヘプタメチンシアニンは、標的剤へのコンジュゲーションの際に非発光性の凝集体を形成する傾向がある。先行技術において過スルホン化戦略が使用されてきたが、一部の成功に終わっている。しかし、開示のコンジュゲートのいくつかの実施形態は、都合の良いことに、ほとんどまたは全く凝集しない。インドレニン窒素上の短いポリエチレングリコー鎖ルとC4’位の置換第四級アミンアルキルエーテルとの組み合わせ(正味で中性の双性イオン色素が得られる)により、高凝集耐性フルオロフォアが得られる。いくつかの実施形態では、本明細書中に開示の対称的なコンジュゲートを、簡潔なシークエンスで調製することができ、このコンジュゲートは、モノクローナル抗体を中性pHで効率的に標識し、標識密度が高い場合でさえH凝集しない。ある特定の実施形態では、コンジュゲートはまた、従来のヘプタメチンシアニン(市販のIRDye(登録商標)-800CWフルオロフォアなどの過スルホン化ヘプタメチンシアニンが含まれる)と比較した場合に、例外的に明るいin vivoシグナルを示す。
Figure 0007085633000023
ある特定の例では、FNIR-タグの抗体コンジュゲートは、EGFR+腫瘍担持マウスにおけるin vivo画像化研究において、同様に標識したIRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートと比較した場合に、優れた腫瘍取り込みおよび輝度を示した。さらに、開示のコンジュゲートの一定の実施形態は、従来のヘプタメチンシアニンコンジュゲート(IRDye(登録商標)-800CW系コンジュゲートなど)と比較して肝臓取り込みが低い。概して、開示のコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体の実施形態は、複雑かつ/または高密度の標識の用途のために優れた性質を示す。
III.合成
開示のコンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体の実施形態は、シアニンフルオロフォアから短く調整可能な(0.5gまで)合成シークエンスにて合成され、様々な用途のために官能化することができる。図1は、FNIR-タグ(コンジュゲート可能なスクシンイミジル基を含むコンジュゲート前駆体)の調製のための例示的な合成スキームを示す。アミン2(実施例1に記載のように、市販の材料から3工程で合成される)を、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)の存在下で4’-クロロヘプタメチンシアニン1と反応させて、深青色のC4’-N結合ヘプタメチンシアニン3を得る。ワンポット反応では、FNIR-タグを、トリフルオロ酢酸中でヘプタメチンシアニン3を60℃で撹拌し、それによりt-ブチルエステル基が除去され、C4’のN-からO-への転位を誘導することによって調製する。一般的なN-からO-への転位反応を以下に示し、ここで、xは整数であり、Rは、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、またはヘテロアリールであり、Yはヒドロキシルであり、Eは求電子剤であり、Bは塩基である。
Figure 0007085633000024
その後にN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)中の過剰量のNaHCOおよびヨウ化メチルを用いて完全アルキル化して、カルボン酸4およびメチルエステル5を収率20~30%で形成させる。メチルエステル5をけん化して更なるカルボン酸4を得る。その後のコンジュゲーションのために、カルボン酸4をコンジュゲート可能な基に変換する。図1のスキームでは、カルボン酸4を、標準的な条件下でN-ヒドロキシスクシンイミドエステルに変換し、これを本明細書中でFNIR-タグと呼ぶ。
開示のコンジュゲート前駆体の実施形態を、分子コンジュゲートの調製分野の当業者に公知の従来の方法によって標的剤にコンジュゲートする。例えば、FNIR-タグを、コンジュゲート前駆体と抗体とを混合することによって抗体にコンジュゲートし、得られた溶液を、(例えば、室温で)コンジュゲーションさせるのに十分な時間インキュベートする。1つの例では、10mMのFNIR-タグのDMSO溶液をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)と混合し、20mg/mLのパニツムマブのPBS溶液と合わせる。合わせた溶液を、室温で1時間インキュベートした。いくつかの実施形態では、コンジュゲート前駆体は、抗体に対して標識度(DOL)1を超えるようなモル過剰量で存在する。例えば、コンジュゲート前駆体を、平均DOL2となるように2~2.5モル過剰で抗体と組み合わせることができる。
IV.薬学的組成物
本開示はまた、本明細書中に開示の少なくとも1つのコンジュゲートを含む薬学的組成物を含む。薬学的組成物のいくつかの実施例は、薬学的に許容され得るキャリアおよび少なくとも1つのコンジュゲートを含む。有用な薬学的に許容され得るキャリアおよび賦形剤は、当該分野で公知である。
1つまたは複数のコンジュゲートを含む薬学的組成物を、例えば、投与様式および/または画像化すべき位置に応じた種々の方法で製剤する(formulate)ことができる。非経
口製剤は、薬学的および生理学的に許容され得る流体ビヒクル(例えば、水、生理食塩水、他の平衡塩類溶液、デキストロース水溶液、またはグリセロールなど)である注射用流体を含み得る。賦形剤には、例えば、非イオン性可溶化剤(例えば、ポリオキシエチレン化ヒマシ油など)またはタンパク質(例えば、ヒト血清アルブミンまたは血漿調製物など)が含まれ得る。所望する場合、投与すべき薬学的組成物はまた、非毒性補助物質(例えば、湿潤剤または乳化剤、保存剤、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ラート)など)を含み得る。
薬学的組成物の形態は、選択される投与様式によって決定される。開示の薬学的組成物の実施形態は、実質的に任意の投与様式(例えば、局所、眼球、経口、口内、全身、経鼻、注射、経皮、直腸、膣などが含まれる)に適切な形態または吸入もしくはガス注入による投与に適切な形態を取り得る。一般に、開示の薬学的組成物の実施形態は、注射、全身、または経口で投与される。
有用な注射用調製物には、水性または油性ビヒクル中のコンジュゲートの無菌の懸濁液、溶液、または乳濁液が含まれる。組成物はまた、製剤用剤(formulating agent)(例えば、懸濁化剤、安定剤、および/または分散剤など)を含み得る。注射用製剤は、単位剤形(例えば、アンプルまたは複数回用量容器)で与えられてよく、また、添加された保存剤を含んでいてよい。組成物は、油性または水性ビヒクル中の懸濁液、溶液、または乳濁液などの形態を取ってよく、また、製剤用剤(formulatory agent)(例えば、懸濁化剤、安定剤、および/または分散剤など)を含んでいてよい。例えば、ボーラス注射または連続注入によって非経口投与を行うことができる。あるいは、コンジュゲートは、使用前に適切なビヒクル(例えば、滅菌水)で再構成するための粉末形態であり得る。
全身用製剤には、注射(例えば、皮下、静脈内、筋肉内、髄腔内、または腹腔内への注射)による投与のためにデザイン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デザインされた製剤が含まれる。
経口用製剤は、液体(例えば、シロップ、溶液、または懸濁液)または固体(例えば、散剤、錠剤、またはカプセル)であり得る。経口用製剤を、内皮バリアを横断するための標的化リガンドと連結することができる。いくつかのコンジュゲート製剤を、例えば、ジサッカリドを使用した噴霧乾燥によって乾燥させて、コンジュゲートの粉末を形成することができる。固体組成物は、薬学的に許容され得る賦形剤(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、ジャガイモデンプンまたはグリコール酸デンプンナトリウム);または湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム)など)を使用した従来の手段によって調製される。錠剤を、当該分野で周知の方法によって、例えば、糖、薄膜、または腸溶コーティングを使用してコーティングすることができる。かかる剤形の実際の調製方法は、当業者に公知であるか、明らかである。
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取り得る。かかる液体調製物を、薬学的に許容され得る添加物(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肪);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、ポリオキシエチレン化ヒマシ油、または分別植物油(fractionated vegetable oils));および保存剤(例えば、メチルp-ヒドロキシベンゾアートまたはプロピルp-ヒドロキシベンゾアートまたはソルビン酸)など)を使用した従来の手段によって調製することができる。調製物はまた、緩衝塩、保存剤、矯味矯臭剤、着色剤、および甘味剤を適宜含むことができる。経口投与用調製物を、周知のとおりに、フルオロフォアの制御放出をもたらすように適切に製剤することができる。
直腸および膣の投与経路のために、コンジュゲートを、溶液(停留浣腸用)の坐剤または従来の坐剤基剤(例えば、カカオバターまたは他のグリセリドなど)を含む軟膏として製剤することができる。
経鼻投与または吸入もしくはガス注入による投与のために、コンジュゲートを、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、フッ化炭素、二酸化炭素、または他の適切なガス)を使用した圧縮パックまたはネブライザーからのエアロゾルスプレーまたはミストの形態で都合よく送達することができる。圧縮エアロゾルの場合、投薬単位を、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。
本明細書中に記載のコンジュゲートを含む薬学的組成物のある特定の実施形態を、正確な投薬量の個別投与に適切な単位剤形で製剤することができる。薬学的組成物は、所望する場合、1つまたは複数の、コンジュゲートを含む単位剤形を含み得るパックまたはディスペンサーデバイスで与えられてよい。パックは、例えば、金属またはプラスチックの箔(例えば、ブリスターパックなど)を含み得る。パックまたはディスペンサーデバイスに、投与のための説明書を添付することができる。コンジュゲートの投与量は、少なくとも一部が、処置される被験体、標的(例えば、腫瘍のサイズ、位置、および特徴)、および投与様式に依存し、これは当業者に公知である。これらの範囲内で、投与すべき製剤は、コンジュゲートにNIR光を照射する場合に、検出可能(例えば、蛍光画像化によって)であるのに有効な量で、本明細書中に開示のコンジュゲートのある量を含む。
いくつかの実施形態では、薬学的組成物は、コンジュゲート以外の第2の治療剤を含む。前記第2の剤は、例えば、抗腫瘍剤または血管形成インヒビターであり得る。
V.使用
開示のコンジュゲートの実施形態は、in vivo、ex vivo、またはin vitroでの使用に適切である。都合の良いことに、蛍光を誘起するのに有効な量の、選択された波長および選択された強度を有する光で標的化のために照射した場合に、コンジュゲートは蛍光を発する。コンジュゲートのDOLが1を超える場合、都合の良いことに、DOL1のコンジュゲートと比較して蛍光が増加する。
生物試料を、本明細書に開示される通りのコンジュゲートと、in vivo、ex vivo、またはin vitroで接触させることができる。コンジュゲートとの接触後、蛍光を誘起するために、生物試料に近赤外線を照射する。いくつかの実施形態では、コンジュゲートの投与と近赤外照射の利用との間にある期間の時間を経過させ、それにより、コンジュゲートが標的部位に蓄積して標的部位に結合する時間を提供する。前記期間の時間は、数時間から数日(例えば、1~7日間または12時間~2日間など)であり得る。
いくつかの実施形態では、コンジュゲートは、生物試料中に存在するか、または存在すると疑われる標的(例えば、抗原または受容体)をin vitro、in vivo、またはex vivoで直接または間接的に認識して結合することができる標的剤を含む。1つの実施形態では、生物試料を、コンジュゲートが生物試料中に存在する場合に近赤外蛍光を生じさせるのに適切な条件下で視覚化する。蛍光により、生物試料中の標的の存在も確認される。蛍光を検出するために試料を視覚化する前に、過剰な、結合していないコンジュゲートを、(例えば、組織試料を洗浄することによって)生物試料から除去することができる。
1つの非限定的な例では、標的を含み得る生物試料(例えば、組織試料)を、標的を認識して結合することができる抗体を含コンジュゲートと接触させる。別の非限定的な例では、標的を含み得る生物試料を、標的を認識して結合することができる第1の抗体と合わせ;その後に、生物試料を、抗抗体抗体(anti-antibody antibody)を含むコンジュゲートと接触させる。別の非限定的な例では、生物試料を、受容体に結合することができるリガンドを含むコンジュゲートと接触させる。例えば、置換基Rは、細胞表面上の受容体に結合することができる受容体リガンドを含み得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される通りのコンジュゲート、または該コンジュゲートを含む薬学的組成物の有効量を被験体に投与する。コンジュゲートの有効量は、被験体の標的化部分への近赤外範囲の波長および選択された強度を有する有効量の光の標的化利用によって照射した場合に、検出可能(例えば、蛍光画像化によって)であるのに十分な量である。照射した場合にコンジュゲートがより多くの蛍光を生成することができるので、コンジュゲートが1を超えるDOLを有する場合に、コンジュゲートの有効量を減少させることができる。
ある特定の実施形態では、光源は、650~900nmの範囲内の波長(例えば、650~800nmまたは680~750nmの波長など)および1~1000mW/cmの強度(例えば、300~700mW/cmなど)を有する光を提供する。1つの実施形態では、光は、690nmの波長および500mW/cmの強度を有する。別の実施形態では、光は、740nmの波長および500mW/cmの強度を有する。有効量は、10~250Jの範囲(例えば、10~200J、10~150J、または10~100Jなど)であり得る。
1つの実施形態では、被験体は腫瘍を有し、コンジュゲートは、腫瘍の抗原またはリガンド結合受容体を認識して結合することができる標的剤を含む。適切な腫瘍には、固形腫瘍塊(例えば、腹腔内腫瘍(例えば、卵巣、前立腺、結腸直腸)、乳房腫瘍、または頭頸部腫瘍など)が含まれるが、これらに限定されない。標的剤は、例えば、腫瘍抗原を認識して結合する抗体であり得る。有効量のコンジュゲート、その薬学的に許容され得る塩、または前記コンジュゲートを含む薬学的組成物は、任意の適切な手段(非経口投与、静脈内投与、皮下投与、経口投与、直腸投与、膣投与、または局所投与が含まれるが、これらに限定されない)によって被験体に投与される。投与されたコンジュゲートに、腫瘍の位置に隣接する領域へのNIR光の標的化利用によって照射する。
図2を参照して、腫瘍110を有する被験体100を、腫瘍細胞表面上の抗原または受容体を認識して結合することができる抗体またはリガンドを含むコンジュゲートを投与することができる。コンジュゲートの被験体への投与が、腫瘍の可視化および/または局在化を促進し得る。図2に示す例では、コンジュゲート120が、静脈内注射によって投与される。ある期間の時間を経過させ、その間に、抗体部分またはリガンド部分が腫瘍に結合するので、コンジュゲートが腫瘍部位に優先的に蓄積する。その後、被験体の標的部分に、外部光アプリケーター130を使用して、有効量の所望の波長のNIR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活性化エネルギーを当てて、それにより、腫瘍の可視化を可能にする。いくつかの例では、光へ腫瘍を曝露する前に外科的切除によって腫瘍部位を露出させる。ガイダンスとして蛍光の領域を使用して、腫瘍を切除する。
1つの実施形態では、前記コンジュゲートまたは前記コンジュゲートを含む薬学的組成物の有効量を被験体に投与する前に、腫瘍の少なくとも一部を被験体から切除する。1つの独立した実施形態では、前記コンジュゲートまたは前記コンジュゲートを含む薬学的組成物の有効量が、腫瘍またはその一部の外科的切除前に被験体に投与される。
治療有効量の第2の剤を、コンジュゲートと共投与することができる。コンジュゲートおよび第2の剤を、個別に、または単一の組成物中で一緒に投与することができる。第2の剤を、同一の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、コンジュゲートおよび第2の剤を、単一の薬学的組成物中で組み合わせてもよく、2つの薬学的組成物として同時に投与してもよい。第2の剤は、例えば、化学療法剤(例えば、抗腫瘍剤または血管形成インヒビターなど)、抗炎症剤、抗感染症剤、抗酸化剤、またはその任意の組み合わせであり得る。
別の実施形態では、本明細書に開示される通りの特定のコンジュゲートは、被験体から得た組織試料に有効に結合する。コンジュゲートは、標的分子に結合することまたは標的分子と会合することができると考えられる標的剤をRにおいて含む。1つの非限定的な例では、R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を含む。コンジュゲートを組織試料と合わせ、その後に試料に有効量の近赤外光を照射する。1つの実施形態では、組織試料を洗浄して過剰な、結合していないコンジュゲートを除去し、組織試料の蛍光を評価する。蛍光は、コンジュゲートが組織試料に結合していることを示す。
式I、IAまたはIB(式中、Rは、スクシンイミジル基、マレイミジル基、またはジベンゾシクロオクチニル基を含む)のコンジュゲートの実施形態は、最適な標的剤へのカスタマイズされたコンジュゲーションに適切である。1つの非限定的な例では、腫瘍試料を被験体から得る。腫瘍上の抗原を特異的に認識して結合する抗体または腫瘍上の受容体を特異的に認識して結合するリガンドを、当業者に公知の方法によって調製する。次いで、調製した抗体またはリガンドを、選択されたコンジュゲート前駆体のRと反応させて、被験体への投与に適切なカスタマイズされたコンジュゲートを得る。
式I、IAまたはIBのコンジュゲート前駆体は、選択された標的剤へのカスタマイズされたコンジュゲーションに適切である。1つの実施形態では、コンジュゲート前駆体を製薬会社が使用して、所望の標的剤を有するコンジュゲートが開発される。別の実施形態では、コンジュゲート前駆体を研究者または臨床研究者が使用して、研究目的で、または被験体を処置するためのカスタマイズされたコンジュゲートを開発するのに有用な所望の標的剤を有するコンジュゲートが開発される。
VII.キット
キットも本開示の特徴である。キットの実施形態は、少なくとも1つの本明細書中に開示のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体を含む。1つの実施形態では、キットは、コンジュゲートを含み、ここで、Rは、標的剤(例えば、抗体またはリガンド)を含む。別の実施形態では、キットは、コンジュゲート前駆体を含み、ここで、Rは、
Figure 0007085633000025
(式中、yは1以上の整数である)、または-OHを含み、
キットを、所望の標的剤を含むコンジュゲートを調製するために使用することができ、ここで、標的剤は、コンジュゲート前駆体と反応して、標的剤を含むコンジュゲートを提供することができる。いくつかの例では、コンジュゲート前駆体はFNIR-タグである。
いくつかの実施形態では、キットはまた、コンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体を溶解または懸濁させることができる少なくとも1つの溶液を含む。キットはまた、1つまたは複数の容器(例えば、使い捨ての試験管またはキュベットなど)を含み得る。キットは、式I、IA、IB、IIA、またはIIBのコンジュゲートを使用するための、および/または式I、IAまたはIBのコンジュゲート前駆体から所望の標的剤を含むコンジュゲートを調製するための説明書をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、キットは、コンジュゲート前駆体または標的剤をコンジュゲートするために適切な試薬をさらに含む。
キットのいくつかの実施形態では、コンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体を固体として提供し、溶液を液体形態で提供する。1つの実施形態では、溶液は、溶解したコンジュゲートを被験体に投与することができるように式I、IA、IB、IIA、またはIIBのコンジュゲートを溶解させるのに適切である。1つの独立した実施形態では、溶液は、標的剤へのその後のコンジュゲーションのために式I、IAまたはIBのコンジュゲート前駆体を溶解させるのに適切である。意図する用途に適切な濃度で溶液を提供することができる。あるいは、後で使用前に希釈される濃縮液として溶液を提供することができる。ある特定の実施形態では、コンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体を、1つまたは複数の容器(例えば、バイアル、シリンジ、試験管またはキュベット)中に予め計量して入れる。
VIII.蛍光マーカーとして用いるためのヘプタメチンシアニン
蛍光マーカーとして用いるためのヘプタメチンシアニンの代表的な実施形態を、以下の番号をつけた項目に記載する。
1.式III:
Figure 0007085633000026
の化合物またはその立体異性体であって、
式中、mは、3、4、または5であり;nは、1、2、または3であり;各pは、独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;
は-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり;各Rは、独立して、メチル、エチル、n-プロピル、またはイソプロピルであり;RおよびRは、独立して、アルキルであり;R~R10は、独立して、Hまたはアルキルであり;R11およびR12は、独立して、スルホナート、H、またはアルキルであり;R13~R16は、独立して、アルキルである、化合物またはその立体異性体。
2.RおよびRは同一であり;RおよびRは同一であり;RおよびRは同一であり;RおよびR10は同一であり;R11およびR12は同一であり;R13~R16は同一である、項目1に記載の化合物。
3.pは、2、3、または4である、項目1または項目2に記載の化合物。
4.式IIIA:
Figure 0007085633000027
の項目1に記載の化合物であって、Rは-CH-であり;mは3であり;pは、2、3、または4である、化合物。
5.(i)RおよびRはメチルであり;(ii)R13~R16はメチルであり;または(iii)(i)および(ii)の両方である、項目1~4のいずれか1つに記載の化合物。
6.式IV:
Figure 0007085633000028
の化合物またはその立体異性体であって、
式中、mは、2、3、4、または5であり;nは、1、2、または3であり;各pは、独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;Rは-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり;RはC~Cアルキルであり;R~R12は、独立して、Hまたはアルキルであり;R13~R16は、独立して、アルキルであり;R17はC~Cアルキルであり;Zは単原子イオンである、化合物またはその立体異性体。
7.RおよびRは同一であり;RおよびRは同一であり;RおよびR10は同一であり;R11およびR12は同一であり;R13~R16は同一である、項目6に記載の化合物。
8.pは、3、4、または5である、項目6または項目7に記載の化合物。
9.式IVA:
Figure 0007085633000029
の項目6に記載の化合物であって、Rは-CH-であり;mは2であり;pは、3、4、または5である、化合物。
10.(i)R17はメチルまたはエチルであり;(ii)R13~R16はメチルであり;または(iii)(i)および(ii)の両方である、項目6~9のいずれか1つに記載の化合物。
11.各Rは、独立して、メチルまたはエチルである、項目1~10のいずれか1つに記載の化合物。
12.化合物が、
Figure 0007085633000030
である、項目1に記載の化合物。
13.化合物が、
Figure 0007085633000031
である、項目6に記載の化合物。
14.項目1~13のいずれか1つに記載の化合物;および薬学的に許容され得るキャリアを含む、薬学的組成物。
IX.実施例
一般的な材料と方法。別段の記載がない限り、オーブン乾燥させたガラス器具中で窒素またはアルゴン雰囲気下にて無水溶媒(活性アルミナカラムに通す)を使用して反応させた。全ての市販の試薬を、購入時の状態で使用した。N-[(3-(アニリノメチレン)-2-クロロ-1-シクロヘキセン-1-イル)メチレン]アニリン一塩酸塩XXをSigma-Aldrich(St.Louis,MO)から購入し、IRDye(登録商標)-800CW-COOH色素およびIRDye(登録商標)-800CW-NHS色素をLI-COR(Lincoln,Nebraska)から購入した。フラッシュカラムクロマトグラフィを、CombiFlash(登録商標)Rf 200i(Teledyne Isco,Inc.)において逆相(100Å、粒径20~40ミクロン、RediSep(登録商標)Rf Gold(登録商標)逆相C18またはC18Aq)およびシリカを使用して行った。高分解能LC/MS分析を、陰イオンモードのIon MAX APIエレクトロスプレーイオン源を備えたThermo-Fisher LTQ-Orbitrap-XLハイブリッド質量分析計システムで行った。分析LC/MSを、Phenomenex,Inc.から入手したKinetex 2.6μm C18 100Å(2.1×50mm)カラムを使用してShimadzu LCMS-2020シングル4重極にて行った。運転には、0→90%MeCN/0.1%ギ酸水溶液の勾配にて流速0.2mL/分で4.5分間を使用した。H NMRおよび13C NMRのスペクトルを、Bruker分光計(400もしくは500MHzまたは100もしくは125MHz)で記録し、重水素化溶媒シグナルと比較して報告する。H NMRスペクトルのデータを、以下の通り報告する:化学シフト(δppm)、多重度、結合定数(Hz)、および積分。13C NMRスペクトルのデータを、化学シフトに関して報告する。IRスペクトルを、Jasco FT/IR-4100分光計で記録し、吸収の周波数(cm-1)に関して報告する。量子収率の測定値の吸収曲線を、UVProbe 2.32ソフトウェアで操作するShimadzu UV-2550分光光度計で実施した。蛍光軌跡を、FelixGX 4.2.2ソフトウェアで操作するPTI QuantaMaster定常状態分光蛍光光度計にて、励起側スリット幅および発光側スリット幅5nm、積分速度0.1秒、および発光補正ありで記録した。データ解析およびカーブフィッティングを、MS Excel 2011およびGraphPad Prism 7を使用して行った。S120VC標準Si光ダイオードパワーセンサ(200~1100nm、50nW~50mW)を取り付けたThorlabs PM200光強度・光エネルギー測定器を用いて光強度を測定した。フローサイトメトリーをCCR Flow Cytometry Core(NCI-Frederick)で行い、Optical Microscopy and Analysis Laboratory(NCI-Frederick)で顕微鏡法を行った。略語については、JOC Standard Abbreviations and Acronyms for abbreviations(http://pubs.acs.org/userimages/ContentEditor/1218717864819/joceah_abbreviations.pdf)を参照のこと。
モル吸収係数および絶対蛍光量子収率の決定: モル吸収係数(ε)を、PBS(pH7.4)または1:1(v/v)MeOH/PBS(pH7.4)中で、ベールの法則を使用して、吸光度対濃度のプロットから決定した。25℃に維持した経路長10mmの石英キュベット(Hellma 111-QS)にて測定し、最高濃度での吸光度は0.20以下であった。
絶対量子収率(Φ)を、Quantaurus-QY分光計(Hamamatsu,モデルC11374)を使用して測定した。この機器は、試料によって吸収され、放出された光子を測定するための積分球を備えている。PBS(50mM、pH7.4)中にて濃度500nMで測定し、機器のソフトウェアを使用して自己吸収を補正した。
細胞培養: MDA-MB-468(EGFR過剰発現)ヒト乳がん細胞株を、NCI DTP,DCTD Tumor Repositoryから入手した。細胞を、2mM L-グルタミン、11mM D-グルコース、24mM重炭酸ナトリウム、10%熱失活ウシ胎児血清、100単位/mLペニシリン、100μg/mLストレプトマイシン、および0.25μg/mLアンホテリシンBを補充したDMEMで培養した。細胞を、20%Oおよび5%COの雰囲気下にて37℃で成長させ、0.25%トリプシン-EDTAを含むPBSでのトリプシン処理後に継代した。生物材料の分子試験のためにFrederick National Laboratory for Cancer Researchの動物健康診断研究所が細胞を評価した。その結果、細胞内に以下の病原因子は確認されなかった:エクトロメリアウイルス(ECT)、マウスロタウイルス(EDIM)、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス(LCMV)、乳酸脱水素酵素上昇ウイルス(LDHV)、マウスアデノウイルス(MAD)、マウスサイトメガロウイルス(MCMV)、マウス肝炎ウイルス(MHV)、マウスノロウイルス(MNV)、マウスパルボウイルス(MPV)、マウス微小ウイルス(MVM)、Mycoplasma spp.(MYCO)、ポリオーマウイルス(POLY)、マウス肺炎ウイルス(PVM)、レオウイルス3(REO3)、センダイウイルス(SEN)、タイラーマウス脳脊髄炎ウイルス(TMEV)。
動物腫瘍モデル: in vivo研究を、Frederick National Laboratory for Cancer Research(Frederick,MD)Animal Care and Use committeeのガイドラインにしたがって行った。蛍光を、IVIS spectrum imager(PerkinElmer Inc,Waltham,MA)を使用して長期的にモニタリングした。画像の取得および解析のためにImager specific Living Imageソフトウェアを使用した。麻酔導入室、画像化テーブル、および手順後回復ケージの下に加熱パッドを配置して、マウスの体温を画像化手順中37℃に一定に維持した。全てのマウスを、導入室にて流速1リットル/分の濾過空気(0.2μm)を用いた3~4分間の3%イソフルランで麻酔し、次いで、画像化のためにキャリアとしてOを用いて流速1リットル/分で2%に改変した。以下のパラメーターを用いて、二次元静止画を取得した:励起フィルター745±15nm、発光フィルター800±10nm、f/stop2、中ビニング(8×8)、および自動曝露(典型的には、1~60秒)。5週齢の雌胸腺欠損ヌードマウスを、Charles River Laboratories International,Inc.(NCI-Frederick)から購入した。MDA-MB-468(5×10)を含む100μLのハンクス平衡塩類溶液を、マウスの右背側に皮下注射した。腫瘍サイズを4~6mmに到達するまで継続的にモニタリングした。マウスへの細胞注射10日後からin vivo研究を開始した。
データ解析: 800nm蛍光チャネルを使用したPearl Imager(LI-COR)を使用して画像を得た。白色光画像を使用して、腫瘍を同定し、腫瘍、肝臓、および頸部(バックグラウンドとして使用)に関心領域(ROI)を位置付けた。ROIの強度を、蛍光画像を使用した全波長照射輝度効率に基づいて測定し、Living Imageソフトウェアを使用して解析した。Prism8を使用して統計処理(対応のないt検定)を行った。
実施例1
ヘプタメチンシアニンの合成および特徴づけ
Figure 0007085633000032
(3):磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、インドレニン1(3.0g、10.8mmol;Park et al.,Bioconjugate Chem.2012,23:350)、MeCN(12mL)、およびヨウ化物2(3.0g、10.8mmol;Lawal et al.,Supramol.Chem.2009,21:55)を添加した。容器をアルゴン下で密封し、淡褐色スラリーを砂浴中で22時間120℃まで加熱し、その間に反応物が深赤色/桃色に変化した。反応物を冷却し、ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去した。水(10mL)を赤色粗生成物に添加し、逆相クロマトグラフィ(C18 Aq、0→30%MeCN/水)によって精製した。生成物含有画分を合わせ、ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去して、3(2.1g、収率45%)を粘着性の赤色固体として得た。H NMR(400 MHz、DMSO-dでは、エナミン:イミン互変異性体比93:7として存在する)δ 7.38 - 7.29 (m, 2H), 6.59 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 3.96 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 3.88 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 3.68 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.57 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.52 - 3.43 (m, 6H), 3.41 - 3.36 (m, 2H), 3.22 (s, 3H), 1.26 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 160.6, 145.7, 139.3, 135.7, 125.3, 119.4, 104.2, 74.7, 71.2, 70.1, 69.8, 69.6, 66.4, 58.0, 43.5, 41.9, 29.7; IR (薄膜) 2921, 1715, 1650, 1604, 1486, 1382, 1182 cm-1; HRMS (ESI) C1828NOS (M+H)の計算値386.1632、実測値386.1632。
Figure 0007085633000033
(5、塩化物1):磁気撹拌棒を備えたマイクロ波管に、インドレニン3(2.07g、4.9mmol)を含むエタノール(14mL)および塩化物4(0.45g、1.4mmol)を添加した。容器を密封し、アルゴンでフラッシュした。次いで、トリエチルアミン(1.37mL、9.8mmol)、および無水酢酸(1.85mL、19.6mmol)を、シリンジによって連続的に添加した。黄色溶液を120℃まで30分間加熱し、その間に反応物が深緑色に移行した。反応物を冷却し、ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去した。飽和NaHCO水溶液(17mL)を添加し、緑色残渣を逆相クロマトグラフィ(C18、0→30%MeCN/水)によって精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、5(1.04g、収率46%)を緑色固体として得た。H NMR (500 MHz, メタノール-d) δ 8.46 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 7.92 (d, J = 1.7 Hz, 2H), 7.88 (dd, J = 8.3, 1.7 Hz, 2H), 7.40 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.49 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 4.41 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.91 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.60 - 3.57 (m, 4H), 3.53 - 3.50 (m, 4H), 3.48 - 3.44 (m, 4H), 3.41 - 3.37 (m, 4H), 3.28 (s, 6H), 2.75 (t, J = 6.2 Hz, 4H), 2.00 - 1.91 (m, 2H), 1.77 (s, 12H); 13C NMR (125 MHz, メタノール-d) δ 175.6, 151.4, 145.7, 145.3, 143.6, 142.4, 129.0, 128.0, 121.3, 112.4, 104.2, 72.9, 72.1, 71.7, 71.4, 69.2, 59.1, 50.7, 46.1, 28.3, 27.4, 22.1.; IR (薄膜) 2864, 1546, 1509, 1427, 1387, 1234, 1151 cm-1; HRMS (ESI) C4460ClN12 (M+H)の計算値907.3271、実測値907.3268。
実施例2
コンジュゲート前駆体の合成および特徴づけ
Figure 0007085633000034
磁気撹拌棒を備えた20mLマイクロ波管に、tert-ブチル4-ブロモブチラート(4.84g、21.9mmol)、3-アミノプロパノール(10.0mL、131.6mmol、6当量)、および乾燥THF(5.0mL)をアルゴン下で添加した。反応物を室温で2時間撹拌し、その時点で、LC-MS分析は出発物質の消費を示した。二相性反応混合物をブライン(100mL)で希釈し、CHCl(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、MgSOで乾燥させ、ロータリーエバポレーションによって濃縮して、アルキル化生成物の粗混合物を得た。撹拌棒およびセプタムを備えた100mL丸底フラスコ中の粗油状物質(3.81g)に、乾燥THF(17mL)、KCO(2.72g、19.7mmol、1.1当量)を添加し、アルゴンでフラッシュした。Cbz-Cl(7.6mL、53.7mmol、3当量)を含むTHF(3.0mL)をアルゴン下で滴下し、反応混合物を室温で0.5時間撹拌した。次いで、黄色懸濁液をロータリーエバポレーションによって濃縮し、水(50mL)とCHCl(50mL)との間で分配した。層を分離し、水層をCHCl(50mL)で再度抽出した。有機層を合わせ、水およびブラインで洗浄し、次いで、MgSOで乾燥させた。透明溶液をロータリーエバポレーションによって濃縮し、カラムクロマトグラフィ(40gシリカ、0→60%EtOAc/ヘキサン)によって精製して、Cbz保護リンカーS1を黄色油状物質として収率36%(2.73g)で得た:H NMR (400 MHz, CDCN) δ 7.37 (d, J = 4.4 Hz, 4H), 7.32 (m, 1H), 5.09 (s, 2H), 3.46 (t, J = 5.9 Hz, 2H), 3.32 (t, J = 7.0 Hz, 2H), 3.25 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 2.17 (t, 2H), 1.76 (p, J = 7.3 Hz, 2H), 1.67 (p, J = 6.6 Hz, 2H), 1.41 (s, 9H) ppm; 13C NMR (100 MHz, CDCl) δ 172.34, 157.56, 136.65, 128.66, 128.21, 127.99, 80.61, 67.58, 58.46, 46.26, 43.39, 32.73, 30.60, 28.20, 23.97 ppm; HRMS (ESI) C1930NO (M+H) の計算値352.2118、実測値352.2108。
Cbz脱保護(2):磁気撹拌棒を備えたマイクロ波管に、Pd/C(10重量%、273mg)を添加し、次いで、密封し、アルゴンでフラッシュした。MeOH(20mL、0.4M)に溶解したS1(2.73g、7.8mmol)をアルゴン下で添加した。反応混合物を排気し、Hバルーンを用いて4回バックフィルし、次いで、H雰囲気下で1時間撹拌し、その時点で、LC-MS分析はS1の完全消費を示した。反応混合物をセライトで濾過し、濃縮して、2を透明油状物質として収率59%(993mg)で得、これを静置して固化した:H NMR (500 MHz, クロロホルム-d) δ 3.78 (t, J = 5.3 Hz, 2H), 2.85 (t, J = 5.7 Hz, 2H), 2.61 (t, J = 7.1 Hz, 2H), 2.24 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 1.74 (p, J = 7.3 Hz, 2H), 1.70 - 1.63 (m, 2H), 1.42 (s, 9H). 13C NMR (125 MHz, クロロホルム-d) δ 172.7, 80.2, 64.3, 49.9, 49.0, 33.2, 30.7, 28.0, 25.2.; IR (薄膜) 3410, 1725, 1500, 1322, 1254 cm-1; HRMS (ESI) C1123NO (M+H)の計算値218.1751、実測値218.1742。
Figure 0007085633000035
(3):マイクロ波バイアルに、塩化物1(実施例1の化合物5)(91mg、0.17mmol)およびDMF(0.5mL)を添加した。tert-ブチル4-((3-ヒドロキシプロピル)アミノ)ブタノアート、2、(267mg、1.2mmol)、およびDIPEA(92μL、0.53mmol)を添加し、溶液にアルゴンを2分間噴霧した。反応物を120℃まで25分間加熱し、その間に反応物は緑色から暗青色に移行した。反応物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(4mL)で希釈し、溶液を逆相クロマトグラフィ(C18 Aq gold、0→40%MeCN/水)によって直接精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、3(91mg、収率47%)を青色固体として得た。H NMR (400 MHz, DMSO-d) δ 7.71 - 7.48 (m, 6H), 7.19 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 6.09 (d, J = 13.6 Hz, 2H), 4.56 (t, J = 4.8 Hz, 1H), 4.30 - 4.17 (m, 4H), 3.80 - 3.58 (m, 8H), 3.53 - 3.46 (m, 6H), 3.46 - 3.37 (m, 12H), 3.17 (s, 6H), 2.47 - 2.44 (m, 4H), 2.25 (t, J = 7.0 Hz, 2H), 1.94 - 1.84 (m, 2H), 1.86 - 1.78 (m, 2H), 1.77 - 1.69 (m, 2H), 1.58 (s, 12H), 1.42 - 1.34 (m, 2H), 1.34 (s, 9H).; 13C NMR (100 MHz, DMSO-d) δ 173.0, 171.4, 169.7, 144.0, 142.9, 141.5, 139.3, 125.9, 124.6, 119.4, 109.5, 97.6, 79.8, 71.2, 70.3, 69.8, 69.7, 67.4, 58.1, 58.0, 54.4, 52.6, 47.6, 43.7, 32.1, 31.9, 28.5, 27.7, 24.5, 24.2, 21.6.; IR (薄膜) 3413, 2927, 2869, 1722, 1507, 1364, 1254, 1155 cm-1; HRMS (ESI) C558215 (M+H)の計算値1088.5182、実測値1088.5139。
Figure 0007085633000036
(4):丸底フラスコに、シアニン3(341mg、0.31mmol)およびTFA(4.0mL)を添加した。赤色溶液を、アルゴン下で60℃まで5分間加熱した。TFAを真空中で除去し、残渣を真空下に(0.1Torr未満)5分間おいた。DMF(8.0mL)、NaHCO(1.37g)、およびヨウ化メチル(1.0μL)を添加し、反応物を60℃まで4時間加熱した。反応物を冷却し、水で希釈し、溶液を逆相クロマトグラフィ(C18 Aq gold、0→40%MeCN/水)によって直接精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、4(110mg、収率33%)および5(100mg、収率30%)を緑色固体として得た。H NMR (500 MHz, DMSO-d) δ 7.94 (d, J = 13.9 Hz, 2H), 7.81 (d, J = 1.7 Hz, 2H), 7.63 (dd, J = 8.3, 1.6 Hz, 2H), 7.33 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.28 (d, J = 14.2 2Hz, 2H), 4.44 - 4.30 (m, 4H), 4.08 - 3.97 (m, 2H), 3.79 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.71 - 3.62 (m, 2H), 3.53 - 3.47 (m, 4H), 3.43 - 3.37 (m, 8H), 3.34 - 3.27 (m, 4H), 3.23 (s, 6H), 3.18 (s, 6H), 2.63 - 2.53 (m, 1H), 2.42 - 2.32 (m, 4H), 2.06 - 1.93 (m, 2H), 1.86 - 1.75 (m, 2H), 1.69 (s, 12H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 173.6, 172.2, 168.5, 145.2, 142.4, 140.1, 139.5, 126.0, 122.3, 119.7, 110.6, 100.8, 73.5, 71.2, 70.3, 69.8, 69.7, 67.5, 62.2, 60.2, 58.0, 50.7, 48.6, 44.2, 30.8, 27.8, 23.9, 23.8, 20.7, 18.0.; IR (薄膜) 2874, 1721, 1557, 1506, 1392, 1360, 1248, 1151 cm-1; HRMS (ESI) C5379 (M+2H)2+の計算値530.7471、実測値530.7447。
5のけん化。(182mg、0.169mmol)を、磁気撹拌棒および穿刺可能なセプタムを備えたシンチレーションバイアル中で1:1 MeOH:HOに溶解した。緑色溶液を0℃に冷却し、1M NaOH(540μL、40当量)を滴下した。反応混合物を撹拌し、室温まで加温すると(2時間)、次第に黄色に変色した。次いで、反応混合物をギ酸(1.3mL)でクエンチし、その後に水(5.0mL)および飽和NaHCO水溶液(10mL)を添加した。緑色溶液を逆相カラムクロマトグラフィ(C18 Aq gold、10→30%MeCN/水)によって直接精製して、4を緑色固体として収率56%(98mg)で得た。
Figure 0007085633000037
(FNIR-タグ):1ドラムのバイアルに、シアニン4(2.2mg、0.0021mmol)およびDMF(0.5mL)を添加した。DIPEA(0.7μL、0.004mmol)およびTSTU(1.2mg、0.004mmol)を連続的に添加した。室温で30分後、LC/MSによってNHSエステルへの完全な変換が認められた。反応物をジエチルエーテル(2mL)に逆に添加して、緑色沈殿物を得た。遠心分離後に固体を真空下に(0.1Torr未満)1時間おいて、FNIR-タグ(2.1mg、収率88%)を緑色固体として得た。C578217(M+2H)2+のHRMS(ESI)計算値579.2555、実測値579.2525。
FNIR-タグおよびIRDye(登録商標)-800CWの性質を、以下の表1に示す。予想通り、C4’O-アルキルシアニンは、NIR領域内にIR-800CW(774/795nm)に類似する吸収/発光極大(765/788nm)を十分に示す。両方の色素は、PBS溶液中で類似の吸収係数(ε)、絶対量子収率(Φ)、および輝度(ε×Φ)を有し、遊離IR-800CWはわずかに輝度が高い。
Figure 0007085633000038
5mM FNIR-タグおよびIRDye(登録商標)-800CWのDMSO保存液を、50mM PBS(pH7.4)で希釈して1μM溶液にした。光安定性を、以前に記載の手順を使用して、光強度20mW/cmで780nm+/-20nm LEDを使用して決定した(Nani et al.,ACS Central Sci 2017,3:329)。図3Aおよび3Bは、FNIR-タグのt1/2は16.22分、k=0.04274(3A)であり、IRDye(登録商標)-800CWのt1/2は15.53分、k=0.04463(3B)であることを示す。予想通り、両方の遊離色素は、類似の光安定性を有する。
実施例3
FNIR-タグのパニツムマブとのコンジュゲーション
FNIR-タグと抗EGFRmAbであるパニツムマブとを、50mM PBS(pH7.4)中にて2.2、4.4、および8.1のモル過剰でコンジュゲートして、標識度(DOL)がそれぞれ1、2、および4(±0.2)の所望のリジン標識パニツムマブコンジュゲートを得た。全ての工程を、減光下で行った。1.5mL微量遠心管中の100μLの50mM PBS(pH7.4)に、200μLのパニツムマブ(20mg/mLの市販の保存液)を添加した。個別の1.5mL微量遠心管中に、IRDye(登録商標)-800CW-NHS(DOL1、2、および4についてそれぞれ1.5、2.9、6.1当量)またはFNIR-タグ(DOL1、2、および4についてそれぞれ2.2、4.4、8.1当量)の10mM DMSO保存液を100μL PBSと迅速に事前混合し、直ちにパニツムマブ溶液に移した。得られた混合物を穏やかにピペット操作し、反転し、室温で1時間インキュベートした。溶液を、pH7.4のPBSで平衡化したZeba spin DSカラム(7K MWCO,Thermo Fisher Scientific)で溶出して未反応の遊離色素を除去した。タンパク質から非特異的に結合した色素を除去するために、コンジュゲート溶液を25℃にて暗所で18時間インキュベートし、Zeba spin DSカラムを使用したサイズ排除クロマトグラフィによって再度精製し(図4A~4B)、それにより、標識が若干減少した。NHS-エステル標識研究のためにより塩基性のpHが従来使用されているが、特に、pH7.4で標識した場合により高い効率で標識が進行し、次いでpH8.5であった。この所見は、FNIR-タグNHS-エステルの化学反応性の向上に起因し得、この向上はおそらく、電子求引性の第四級アミンの誘導効果が強いことに起因する。IRDye(登録商標)-800CWコンジュゲート(DOL1、2、および4)を用いた標識化試料を、1M PBS(pH8.5)を使用して標識することによって得た。
ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)を実施して、色素の抗体との共有結合の存在を確認した。5μgの各コンジュゲートした抗体を、NuPAGE(登録商標)4~12%Bis-Trisゲル(ThermoFisher Scientific)上に、1×MES SDS緩衝液中での非還元条件下でNuPAGE(登録商標)LDSサンプル緩衝液および50mM PBS(pH7.4)の1:4(v/v)溶液を用いて200Vで35分間ロードした。SeeBlue(登録商標)Plus2 Prestained Protein Standard(ThermoFisher Scientific)を、分子量比較のために使用した。蛍光画像を、Cy5励起を使用したImageQuant(登録商標)LAS 4000(GE Healthcare)カメラシステムを使用して得た。暴露時間は50秒間であった。徹照(露光時間1秒間)を使用して白色画像を得、ImageJを使用して解析した。図5は、(1)FNIR-タグ(DOL4)、(2)IRDye(登録商標)-800CW色素(DOL4)、(3)FNIR-タグ(DOL2)、および(4)IRDye(登録商標)-800CW(DOL2)で標識したパニツムマブの結果を示す。
これらのコンジュゲートの光化学的性質を、いくつかの方法によって解析した。タンパク質濃度が500nMの溶液が得られるように50mM PBSで希釈した後に吸収/発光曲線を得た。図6Aおよび6Bは、10%ウシ胎児血清(FBS)/リン酸緩衝生理食塩水(PBS)溶液における500nMのタンパク質濃度のFNIR-タグ-パニツムマブDOL4(6A)およびIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブDOL4(6B)の吸収スペクトル(実線)および発光スペクトル(破線)を示す。取得前に室温での3時間のインキュベーション時間が経過していた。コンジュゲートを1:1のMeOH:50mM PBSで40倍に希釈し、その吸収スペクトルを、280nmの範囲で透明な384ウェルプレート(すなわち、Greiner Bio-OneのUV Co-Star μclear 384ウェルプレート)を使用して、プレートリーダーにて記録した。図7Aおよび7Bは、PBS(7A)および50:50 MeOH:PBS(7B)中におけるDOL1、2、および4のFNIR-タグ-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の吸収スペクトルを示す。図8Aおよび8Bは、PBS(8A)および50:50 MeOH:PBS(8B)中におけるDOL1、2、および4(500nM)のIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブコンジュゲートの吸収スペクトルを示す(λ励起=730nm)。図9Aおよび9Bは、PBS(9A)および50:50 MeOH:PBS(9B)中におけるDOL1、2、および4のFNIR-タグ-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の発光スペクトルを示す。図10Aおよび10Bは、PBS(10A)および50:50 MeOH:PBS(10B)中におけるDOL1、2、および4のIRDye(登録商標)-800CW-パニツムマブコンジュゲート(500nM)の発光スペクトルを示す(λ励起=740nm)。図11は、PBS中におけるコンジュゲートの蛍光(250nM有効色素濃度)の絶対量子収率を示す。
IRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートでは、DOL1でさえも吸収スペクトルでの顕著なH凝集体ピーク(約705nm)の形成が明らかであり、これはより高いDOL2および4で悪化する(図8A)。対照的に、FNIR-タグは、この標識密度範囲を通して顕著なH凝集体バンドを形成しない(図7A)。注目すべきことに、この傾向は、血清タンパク質の存在下でも持続する(図6A~6B)。
これらのコンジュゲートの蛍光発光に及ぼすH凝集の影響は劇的である。IRDye(登録商標)-800CWの場合、PBS中での抗体コンジュゲートの蛍光発光は、標識密度範囲にわたってほぼ一定であり、これは、フルオロフォアを付加しても個別の抗体コンジュゲートの輝度を増加させないことを意味している(図10A)。対照的に、FNIR-タグ-パニツムマブコンジュゲートの発光は、標識密度が高いほど増加する(図9A)。IRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートを50:50 MeOH:PBSで希釈してタンパク質を変性させることで、H凝集体ピークが消失し、コンジュゲートの発光が増加したことから(図8B、10B)、この効果がH凝集の結果であることが実証される。
これらのコンジュゲートの発光特性に及ぼす凝集の影響を、これらの異なって標識されたコンジュゲートの蛍光の絶対量子収率(Φ)を測定することによって理解することもできる(図11)。IR-800CW-抗体コンジュゲートの場合、量子収率は、標識増加の関数として約9%から約2.5%まで減少した。対照的に、FNIR-タグのコンジュゲートの量子収率は、標識密度を増加させても遊離色素の値(10%)をほぼ維持した。in vivoシステムでこれらのコンジュゲートの相対輝度を試験するために、Perkin-Elmer IVIS(登録商標)画像化システムでファントム画像化を行った。図12は、50mM PBS(pH7.4)中でのDOL4-パニツムマブコンジュゲートのin vivo画像化を示す。FNIR-タグのDOL-4抗体コンジュゲートは、同様に標識されたIR-Dye(登録商標)800CWのコンジュゲートに必要な濃度(1~5μg/mL)より低い濃度(0.5μg/mL)で容易に視覚化することができた。
実施例4
マウスにおけるFNIR-タグ-パニツムマブコンジュゲートの生体内分布
上記のデータは、FNIR-タグがin vivoでIR-800CWと比較して好ましい蛍光特性を有し得ることを示唆した。色素凝集の減少は、薬物動態に影響を及ぼすことが推測された。2つのコンジュゲートの輝度を比較するために、右側腹部にEGFR+腫瘍を移植した胸腺欠損ヌードマウスを使用してin vivo画像化を行った(n=5/群)。マウスの尾部に、100μgのDOL2または4のパニツムマブのIRDye(登録商標)-800CWまたはFNIR-タグコンジュゲートのいずれかを注射した。背部および腹部の蛍光画像を、注射から0時間後、10分後、24時間後、48時間後、および1週間後に記録した。IRDye(登録商標)-800CWの腹部および背部の蛍光画像を、図13および14に示す。
図15は、DOL2(上のパネル)およびDOL4(下のパネル)についての腫瘍サイズに対して正規化した腫瘍シグナル(全波長照射輝度、全ての値×1010)を示す。全ての対の列は、統計的に差がある(p<0.001)。腫瘍内の両フルオロフォアのピーク蓄積では(48時間)、FNIR-タグの放射輝度アウトプットは、DOL2で2.5倍、DOL4で7.1倍であった。最初の10分の時点で、IRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートの肝臓取り込みは、FNIR-タグコンジュゲートよりも有意に高かった(図16)。しかし、100μgの用量では、腫瘍対バックグラウンド比(TBR、頸部で取得)は、この時間経過にわたって識別不可能であった(図17)。この用量は、この新規のより明るい色素のコンジュゲートのためではなく、IRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートのために以前に最適化されたものであったので、後者の所見はおそらく驚くべきものではない。
FNIR-タグコンジュゲートの最適用量を画定することを目的とした用量漸減研究を行った。以前の研究で使用された用量の下限にまたがる3つの用量(10μg、5μg、および1μg)を試験した。腫瘍担持マウスの背部および腹部の画像(それぞれ図18および19)を、10、5、および1μgのIRDye(登録商標)-800CWおよびFNIR-タグのコンジュゲート(DOL4)(n=4/群)の尾部注射前、0、4時間後、1日後、2日後、および7日後に収集した。この投薬量範囲にわたってFNIR-タグコンジュゲートを使用したシグナルは明確に識別可能であった一方で、IRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートの腫瘍シグナルは、5μg未満では視覚化できなかった。画像の定量化では、図20のほぼ全ての研究においてFNIR-タグコンジュゲートからは有意により高い蛍光強度が認められた(全波長照射輝度、全ての値×10、腫瘍細胞に対して正規化)(p>0.5、**p<0.01、***p<0.001)。2日目から開始して、10μg、5μg、および1μgの用量のIRDye(登録商標)-800CWコンジュゲートと比較したFNIR-タグコンジュゲートの腫瘍対バックグラウンド比は有意な改善が観察され、その値は、用量5μgで7日目に5.78に到達した(図21(p>0.5、**p<0.01、***p<0.001))。4時間時点および1日時点での10μgおよび5μgの用量のIRDye(登録商標)-800CWのコンジュゲートでは、肝臓対バックグラウンド比は劇的により高いことが観察された(図22(p>0.5、**p<0.01、***p<0.001))。FNIR-タグ抗体コンジュゲートが肝胆汁取り込みを受けにくいという所見は、特にこの領域での事象を視覚化しようとする例において、顕著な利用価値がある可能性が高い。
実施例5
開示のコンジュゲートでの腫瘍可視化
腫瘍を有する被験体を同定し、選択する。被験体を、臨床所見に基づき、そして/または腫瘍の存在を証明するための試験を行うことによって選択することができる。
本明細書に開示される通りのコンジュゲート、その薬学的に許容され得る塩、またはその薬学的組成物を臨床医によって腫瘍可視化のために有効であると判断された用量で投与することによって被験体を処置する。コンジュゲートを、任意の適切な手段(例えば、非経口注射、静脈内注射、または皮下注射など)によって投与する。いくつかの例では、コンジュゲートを、腫瘍内に直接注射する。いくつかの例では、コンジュゲートの位置を、シアニンフルオロフォアの蛍光を誘起するのに適切な波長を有する光に曝露し、それにより、シアニンフルオロフォアを励起させ、コンジュゲートの蛍光を検出することによってモニタリングする。コンジュゲートの腫瘍への結合を可能にするのに十分な期間を経た後にモニタリングを実施することができる。投与したコンジュゲートは、被験体の標的化部分への近赤外範囲の波長および選択された強度を有する有効量の光の標的化利用によって照射してもよい。照射を外部または内部に行う。外部照射が望ましい場合、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、または散光器)を使用して制御することができる。内部照射が望ましい場合、内視鏡または光ファイバーカテーテルを使用することができる。被験体の標的化部分が腫瘍に近接していることが有利である。いくつかの例では、コンジュゲートの投与から数時間後~数日後(例えば、コンジュゲートの投与から1~7日後など)に照射を実施することができる。
腫瘍の少なくとも一部を、コンジュゲートの投与後に外科的に切除することができる。蛍光よって導かれる手術を使用して、組織切除の位置および範囲を決定する。
いくつかの場合、被験体は腫瘍を有すると疑われ、腫瘍の存在を、被験体へのコンジュゲートの投与および疑われる腫瘍部位でのコンジュゲートの蛍光のモニタリングによって確認する。疑われる腫瘍部位でのコンジュゲートおよび蛍光の蓄積により、腫瘍が存在すると診断される。
治療有効量の第2の剤を、コンジュゲートまたはその塩と共投与することができる。コンジュゲートおよび第2の剤を、個別にまたは単一の組成物中で一緒に投与することができる。第2の剤を、同一の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、コンジュゲートおよび第2の剤を、単一の薬学的組成物中で組み合わせてもよく、2つの薬学的組成物として同時に投与してもよい。第2の剤は、例えば、抗腫瘍剤または血管形成インヒビターであり得る。
実施例6
化合物の合成および特徴づけ
Figure 0007085633000039
(3):磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、インドレニン1(3.0g、10.8mmol;Park et al.,Bioconjugate Chem.2012,23:350)、MeCN(12mL)、およびヨウ化物2(3.0g、10.8mmol;Lawal et al.,Supramol.Chem.2009,21:55)を添加した。容器をアルゴン下で密封し、淡褐色スラリーを砂浴中で22時間120℃まで加熱し、その間に反応物が深赤色/桃色に変化した。反応物を冷却し、ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去した。水(10mL)を赤色粗生成物に添加し、逆相クロマトグラフィ(C18 Aq、0→30%MeCN/水)によって精製した。生成物含有画分を合わせ、ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去して、3(2.1g、収率45%)を粘着性の赤色固体として得た。H NMR (400 MHz、DMSO-dでは、エナミン:イミン互変異性体比93:7として存在する) δ 7.38 - 7.29 (m, 2H), 6.59 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 3.96 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 3.88 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 3.68 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.57 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.52 - 3.43 (m, 6H), 3.41 - 3.36 (m, 2H), 3.22 (s, 3H), 1.26 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 160.6, 145.7, 139.3, 135.7, 125.3, 119.4, 104.2, 74.7, 71.2, 70.1, 69.8, 69.6, 66.4, 58.0, 43.5, 41.9, 29.7; IR (薄膜) 2921, 1715, 1650, 1604, 1486, 1382, 1182 cm-1; HRMS (ESI) C1828NOS (M+H) の計算値386.1632、実測値386.1632。
Figure 0007085633000040
(5):磁気撹拌棒を備えたマイクロ波管に、インドレニン3(2.07g、4.9mmol)を含むエタノール(14mL)および塩化物4(0.45g、1.4mmol)を添加した。容器を密封し、アルゴンでフラッシュした。次いで、トリエチルアミン(1.37mL、9.8mmol)、および無水酢酸(1.85mL、19.6mmol)を、シリンジによって連続的に添加した。黄色溶液を120℃まで30分間加熱し、その間に反応物が深緑色に移行した。反応物を冷却し、ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去した。飽和NaHCO水溶液(17mL)を添加し、緑色残渣を逆相クロマトグラフィ(C18、0→30%MeCN/水)によって精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、5(1.04g、収率46%)を緑色固体として得た。H NMR (500 MHz, メタノール-d) δ 8.46 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 7.92 (d, J = 1.7 Hz, 2H), 7.88 (dd, J = 8.3, 1.7 Hz, 2H), 7.40 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.49 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 4.41 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.91 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.60 - 3.57 (m, 4H), 3.53 - 3.50 (m, 4H), 3.48 - 3.44 (m, 4H), 3.41 - 3.37 (m, 4H), 3.28 (s, 6H), 2.75 (t, J = 6.2 Hz, 4H), 2.00 - 1.91 (m, 2H), 1.77 (s, 12H); 13C NMR (125 MHz, メタノール-d) δ 175.6, 151.4, 145.7, 145.3, 143.6, 142.4, 129.0, 128.0, 121.3, 112.4, 104.2, 72.9, 72.1, 71.7, 71.4, 69.2, 59.1, 50.7, 46.1, 28.3, 27.4, 22.1.; IR (薄膜) 2864, 1546, 1509, 1427, 1387, 1234, 1151 cm-1; HRMS (ESI) C4460ClN12 (M+H) の計算値907.3271、実測値907.3268。
Figure 0007085633000041
(6):磁気撹拌棒を備えた1ドラムのバイアルに、塩化物5(100mg、0.108mmol)およびDMF(1.0mL)を添加した。2-(メチルアミノ)-エタノール(35μL、0.43mmol)を添加し、反応物を75℃まで15分間加熱し、その間に、反応物は緑色から暗青色に移行した。反応物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(3mL)およびHO(7mL)で希釈し、溶液を、逆相クロマトグラフィ(C18 Aq gold、0→25%MeCN/水)によって直接精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、6(90mg、収率85%)を青色固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール-d) δ 7.89 - 7.64 (m, 6H), 7.16 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.05 (d, J = 13.2 Hz, 2H), 4.27 - 4.11 (m, 4H), 4.01 - 3.92 (m, 4H), 3.89 - 3.81 (m, 4H), 3.61 - 3.57 (m, 4H), 3.57 - 3.51 (m, 7H), 3.51 - 3.46 (m, 4H), 3.45 - 3.40 (m, 4H), 3.30 (s, 6H), 2.63 - 2.45 (m, 4H), 1.92 - 1.79 (m, 2H), 1.67 (s, 12H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 176.1, 168.1, 143.2, 143.2, 140.7, 139.1, 125.7, 123.3, 119.3, 108.7, 95.9, 71.2, 70.3, 69.8, 69.7, 67.3, 59.6, 58.5, 58.0, 47.2, 44.1, 43.3, 28.7, 24.4, 21.5; IR (薄膜) 3409, 2927, 2870, 1546, 1509, 1365, 1279, 1158 cm-1; HRMS (ESI) C476813 (M+H)の計算値946.4188、実測値946.4186。
Figure 0007085633000042
(7):磁気撹拌棒を備えた1ドラムのバイアルに、塩化物5(640mg、0.65mmol)およびDMF(18mL)を添加した。3-(メチルアミノ)-1-プロパノール(250μL、2.54mmol)を添加し、反応物を100℃まで25分間加熱し、その間に、反応物は緑色から暗青色に移行した。反応物を冷却し、飽和NaHCO水溶液(18mL)で希釈し、溶液を、逆相クロマトグラフィ(C18 Aq gold、0→40%MeCN/水)によって直接精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、7(616mg、収率74%)を青色固体として得た。H NMR (500 MHz, DMSO-d) δ 7.62 (d, J = 1.7 Hz, 2H), 7.55 (dd, J = 8.2, 1.7 Hz, 2H), 7.46 (d, J = 13.3 Hz, 2H), 7.12 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 5.98 (d, J = 13.3 Hz, 2H), 4.61 (t, J = 4.7 Hz, 1H), 4.24 - 4.14 (m, 4H), 3.90 - 3.80 (m, 2H), 3.78 - 3.69 (m, 4H), 3.53 - 3.50 (m, 4H), 3.49 - 3.39 (m, 14H), 3.33 (s, 3H), 3.18 (s, 6H), 2.49 - 2.46 (m, 4H), 1.91 (p, J = 6.0 Hz, 2H), 1.74 (p, J = 6.7 Hz, 2H), 1.58 (s, 12H).; 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 174.9, 168.2, 143.3, 143.2, 140.4, 139.0, 125.8, 123.3, 119.4, 108.8, 96.0, 71.2, 70.3, 69.8, 69.7, 67.3, 58.1, 58.0, 55.6, 47.2, 44.8, 43.4, 31.5, 28.7, 24.3, 21.4; IR (薄膜) 3410, 2926, 2870, 1543, 1366, 1279, 1160 cm-1; HRMS (ESI) C487013 (M+H)の計算値960.4345、実測値960.4343。
Figure 0007085633000043
(8):磁気撹拌棒を備えたマイクロ波バイアルに、シアニン6(70mg、0.11mmol)およびNaHCO(61mg、0.72mmol)を添加した。DMF(1.5mL)およびヨウ化メチル(45μL、0.72mmol)を添加し、反応物を95℃まで2時間加熱し、その間に、反応物は青色から緑色に移行した。反応物を冷却し、水(10mL)で希釈し、溶液を、逆相クロマトグラフィ(C18 Aq gold、0→30%MeCN/水)によって直接精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、8(60mg、収率86%)を緑色固体として得た。H NMR (500 MHz, DMSO-d) δ 7.87 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 7.74 (s, 2H), 7.67 - 7.59 (m, 2H), 7.35 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 6.29 (d, J = 14.2 Hz, 2H), 4.47 (t, J = 6.1 Hz, 2H), 4.39 (t, J = 5.3 Hz, 4H), 3.95 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 3.79 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.54 - 3.48 (m, 4H), 3.45 - 3.35 (m, 12H), 3.31 (s, 9H), 3.18 (s, 6H), 2.60 (t, J = 6.2 Hz, 4H), 1.85 - 1.73 (m, 2H), 1.67 (s, 12H).; 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 172.2, 167.9, 145.3, 142.4, 140.1, 139.1, 126.0, 122.4, 119.5, 110.7, 101.0, 71.2, 70.3, 69.8, 69.6, 69.4, 67.5, 64.1, 58.0, 53.4, 48.6, 44.3, 27.8, 24.2, 20.5.; IR (薄膜) 2868, 1556, 1504, 1392, 1357, 1249, 1148 cm-1; HRMS (ESI) C497213 (M+H)の計算値974.4501、実測値974.4506。
Figure 0007085633000044
(9、UL-766):磁気撹拌棒を備えた丸底フラスコに、シアニン7(620mg、0.11mmol)およびTFA(6mL)を添加した。赤色溶液を、アルゴン下で60℃まで5分間加熱した。TFAを真空中で除去し、残渣を真空下に(0.1Torr未満)5分間おいた。DMF(20mL)、NaHCO(2.6g)、およびヨウ化メチル(2mL)を添加し、反応物を60℃まで3時間加熱した。反応物を冷却し、水(40mL)で冷却し、溶液を、逆相クロマトグラフィ(C18 Aq gold、0→40%MeCN/水)によって直接精製した。生成物含有画分を凍結乾燥させて、9(420mg、収率67%)を緑色固体として得た。H NMR (500 MHz, DMSO-d) δ 7.94 (d, J = 14.2 Hz, 2H), 7.80 (d, J = 1.8 Hz, 2H), 7.63 (dd, J = 8.1, 1.8 Hz, 2H), 7.33 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 6.28 (d, J = 14.2 Hz, 2H), 4.37 (t, J = 5.3 Hz, 4H), 4.03 (t, J = 5.6 Hz, 2H), 3.79 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.76 - 3.70 (m, 2H), 3.53 - 3.49 (m, 5H), 3.44 - 3.36 (m, 8H), 3.33 - 3.30 (m, 4H), 3.26 (s, 9H), 3.18 (s, 6H), 2.62 - 2.54 (m, 4H), 2.44 - 2.36 (m, 2H), 1.84 - 1.76 (m, 2H), 1.69 (s, 12H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d) δ 172.2, 168.5, 145.2, 142.4, 140.1, 139.5, 126.0, 122.3, 119.7, 110.6, 100.8, 73.4, 71.2, 70.3, 69.8, 69.7, 67.5, 62.9, 58.0, 52.4, 48.6, 44.2, 39.5, 27.9, 24.2, 23.8, 20.7; IR (薄膜) 2874, 1557, 1506, 1392, 1359, 1248, 1151 cm-1; HRMS (ESI) C507413 (M+H)の計算値988.4658、実測値988.4660。
化合物8および9の分光学的特性を評価し、別のヘプタメチンシアニン-FNIR-774と比較した。結果を表1に示す。化合物8および9はまた、PBS(pH7.4)中に最大5mMの優れた水溶液を示した。
Figure 0007085633000045
Figure 0007085633000046
BL-760中間体。市販のIR Dye783(120mg、0.16mmol)を、磁気撹拌棒を備えたマイクロ波管中の乾燥DMF(2mL)に溶解し、密封した。溶液をアルゴンで2分間フラッシュし、その後に2-(メチルアミノ)エタノール(65μl、0.8mmol)を添加した。溶液を砂浴中で80℃まで加熱し、その間に緑色から青色に変色し、LC-MSは所望の生成物の形成を示した。反応混合物を冷却し、EtOに沈殿させ、4500rpmで3分間遠心分離した。水(2mL)およびNaHCO水溶液(2mL)をペレットに添加し、残渣を、逆相クロマトグラフィ(C18、0→40%MeCN/HO)によって精製した。生成物含有画分を合わせ、凍結乾燥させて、BL-760中間体(99mg、収率79%)を青色固体として得た。H NMR (400 MHz, メタノール-d) δ 7.77 (d, J = 13.3 Hz, 1H), 7.37 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 7.32 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.16 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.11 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 5.96 (d, J = 13.4 Hz, 1H), 4.1 - 4.0 (m, 4H), 3.95 - 3.85 (m, 4H), 3.53 - 3.39 (m, 4H), 2.87 (t, J = 6.8 Hz, 4H), 2.55 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 2.05 - 1.86 (m, 8H), 1.85 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 1.65 (s, 12H) ppm.
Figure 0007085633000047
BL-760。HATU(61mg、0.16mmol)、酢酸(10μl、0.17mmol)、および乾燥DMF(2.8mL)を、1ドラムのバイアルに添加し、アルゴンでフラッシュした。DIPEA(31μl、0.17mmol)を添加し、溶液を室温で10分間撹拌した。個別の1ドラムのバイアル中で、BL-760中間体を乾燥DMF(2.1mL)に溶解し、アルゴンでフラッシュした。この溶液に、1.4mLの活性化エステル溶液を添加し、溶液を砂浴中で35℃まで一晩加熱し、その間に青色から緑色に変色した。溶液を冷却し、EtOに沈殿させ、4500RPMで3分間遠心分離した。ペレットを水(5mL)に溶解し、溶液を、逆相クロマトグラフィ(C18、0→40%MeCN/HO)によって直接精製した。生成物含有画分を合わせ、凍結乾燥させて、BL-760(53mg、収率80%)を帯青緑色固体として得た。H NMR(400MHz、メタノール-d、化合物は回転異性体の混合物として存在し、多い方の回転異性体をで示し、少ない方の回転異性体を§で示す)δ 8.14(2つの重複d,J = 14.2 Hz,2H*,2H§)、7.49 (dd, J = 7.5, 1.1 Hz, 2H*, 2H§), 7.44 - 7.37 (m, 2H*, 2H§), 7.35 - 7.31 (m, 2H*, 2H§), 7.24 (tdd, J = 7.4, 1.9, 1.0 Hz, 2H*, 2H§), 6.22 (d, J = 5.9 Hz, 2H*), 6.19 (d, J = 5.8 Hz, 2H§), 4.25 - 4.08 (m, 6H*, 6H§), 4.07 - 3.87 (m, 2H*, 2H§), 3.29 (s, 3H*), 3.20 (s, 3H§), 2.88 (td, J = 7.2, 1.7 Hz, 4H*, 4H§), 2.66 (q, J = 5.7 Hz, 4H*, 4H§), 2.29 (s, 3H*), 2.22 (s, 3H§), 2.03 - 1.89 (m, 10H*, 10H§), 1.74 (s, 12H*), 1.70 (s, 12H§) ppm.
開示の発明の原理を適用することができる実施形態が多数存在する可能性を考慮して、例示の実施形態は本発明の好ましい例であることのみを目的とし、本発明の範囲を制限すると解釈されないと認識すべきである。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、本発明の全てがこれらの特許請求の範囲の範囲および意図に帰属すると主張する。

Claims (20)

  1. 式IA:
    Figure 0007085633000048

    のコンジュゲートもしくはコンジュゲート前駆体またはその立体異性体であって、
    式中、pは、2、3、または4であり;
    は-(RC(O)Rであり、ここで、qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;
    各Rは、独立して、C~C脂肪族置換基であり;
    は、標的剤含有基でありそして式IAがコンジュゲートであるか、またはR は、
    Figure 0007085633000049

    (式中、yは1以上の整数である)、または-OHでありそして式IAがコンジュゲート前駆体であり
    は-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換された脂肪族置換基、または必要に応じて置換されたアリールであり;
    およびRは、独立して脂肪族置換基であり;
    13~R16は、独立して脂肪族置換基である、コンジュゲートもしくはコンジュゲート前駆体またはその立体異性体。
  2. 各Rは、独立して、C~Cアルキルであり;
    は-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり;
    およびRは、独立して、アルキルであり;
    13~R16は、独立して、アルキルである、請求項1に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
  3. は-CH-である、請求項1または請求項2に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
  4. 各Rは同一であり;
    およびRは同一であり;
    13~R16は同一である、請求項1~3のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
  5. qは、2、3、または4である、請求項1~4のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
  6. (i)RおよびRはメチルであり;または
    (ii)R13~R16はメチルであり;または
    (iii)(i)および(ii)の両方である、請求項1~5のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
  7. 各Rはメチルである、請求項1~6のいずれか1項に記載のコンジュゲートまたはコンジュゲート前駆体。
  8. は-(CHC(O)Rであり、ここで、Rは標的剤含有基であり、前記コンジュゲートは、
    Figure 0007085633000050

    である、請求項1に記載のコンジュゲート
  9. は-N(H)Abであり、ここで、Abは抗体である、請求項1~8のいずれか1項に記載のコンジュゲート。

  10. Figure 0007085633000051

    であり、前記コンジュゲート前駆体は、
    Figure 0007085633000052

    である、請求項1に記載のコンジュゲート前駆体
  11. 式IIA:
    Figure 0007085633000053

    のコンジュゲートであって、
    式中、pは、2、3、または4であり;
    qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり;
    xは、2、3、4、5、6、7、または8であり;
    は-CR -であり、ここで、各Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換された脂肪族置換基、または必要に応じて置換されたアリールであり;
    およびRは、独立して、C~C脂肪族置換基であり;
    13~R16は、独立して、C~C脂肪族置換基であり;
    各Rは、独立して、C~C脂肪族置換基であり;
    は標的剤含有基である、コンジュゲート。
  12. 前記コンジュゲートは、
    Figure 0007085633000054

    であり、式中、xは、2、3、4、5、6、7、または8であり;
    は-N(H)Abであり、ここで、Abは抗体である、請求項11に記載のコンジュゲート。
  13. 請求項1~9、11、または12のいずれか1項に記載のコンジュゲート;および
    薬学的に許容され得るキャリア
    を含む、薬学的組成物。
  14. 方法において使用するための、請求項1~9または11のいずれか1項に記載のコンジュゲートを含む組成物であって、前記方法は、
    標的を含むか、含むと疑われる生物試料を、前記コンジュゲートと接触させる工程であって、Rが標的剤含有基であり、前記標的剤が前記標的を認識して結合することができる、接触させる工程;
    その後に、選択された波長および選択された強度を有する光の量で前記生物試料を照射して前記コンジュゲートの蛍光を誘起する、照射する工程;および
    照射した前記生物試料の蛍光を検出する工程であって、蛍光が前記生物試料中の前記標的の存在を示す、検出する工程
    を含む、組成物。
  15. 前記生物試料の蛍光を検出する工程がex vivoで実施される、請求項14に記載の組成物。
  16. 前記生物試料を前記コンジュゲートと接触させる工程を、前記組成物を被験体に投与することによってin vivoで実施する、請求項15に記載の組成物。
  17. 前記生物試料を照射する工程が、前記被験体の標的領域を照射することを含み;
    蛍光を検出する工程が、照射された前記標的領域の画像を得ることを含み、ここで、前記画像中の蛍光が前記標的領域中の前記標的の存在を示す、請求項16に記載の組成物。
  18. 前記標的が腫瘍であり、前記標的領域が前記腫瘍が位置する領域である、請求項17に記載の組成物。
  19. 前記標的剤が前記腫瘍の細胞を認識して結合することができ、前記生物試料を照射する工程が、前記被験体の標的領域を照射することを含み、蛍光を検出する工程が、前記標的領域中の腫瘍細胞の存在を示し、前記方法が、前記標的領域由来の蛍光腫瘍細胞を励起する工程をさらに含む、請求項18に記載の組成物。
  20. 前記標的剤が抗体である、請求項14~19のいずれか1項に記載の組成物。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3752486A4 (en) 2018-02-15 2022-07-06 Children's National Medical Center HEPTAMETHIN CYANINES FOR USE AS FLUORESCENT MARKER OF THE BILIAL AND RENAL SYSTEMS
WO2020041743A1 (en) 2018-08-23 2020-02-27 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Water soluble novel cyanine fluorophore with tunable properties between near ir and swir region for in vivo imaging
CA3167456A1 (en) * 2020-02-10 2021-08-19 C-Biomex Co., Ltd. Amphoteric fluorescent substance capable of being attached to biomaterials
EP4140999A4 (en) * 2020-04-24 2023-11-29 FUJIFILM Corporation COMPOUND AND LABELED BIOMATERIAL IN WHICH IT IS USED
WO2022203930A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Fluorogenic cyanine carbamates
WO2022265043A1 (ja) * 2021-06-18 2022-12-22 富士フイルム株式会社 化合物及びこれを用いた標識生体物質
WO2023057508A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-13 Vrije Universiteit Brussel Fluorescently labeled immunoglobulin single variable domai ns
CN115403503B (zh) * 2022-09-02 2023-05-26 中国药科大学 七甲川花菁素类染料偶联物、制法、药物组合物和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016072984A1 (en) 2014-11-05 2016-05-12 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services A new class of stable heptamethine cyanine fluorophores and biomedical applications thereof
JP2021513988A (ja) 2018-02-15 2021-06-03 チルドレンズ ナショナル メディカル センターChildren’S National Medical Center 胆道系及び腎臓系の蛍光マーカーとして使用するためのヘプタメチン系シアニン

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0409554A (pt) * 2003-04-04 2006-04-25 Univ Lausanne peptacorpo de fusão isolado e recombinante, seqüência de dna, vetor, célula hospedeira, composição farmacêutica e seu uso, kits, método para a produção do peptacorpo de fusão e seqüência de intensificador
WO2010019515A2 (en) 2008-08-10 2010-02-18 Board Of Regents, The University Of Texas System Digital light processing hyperspectral imaging apparatus
CA2738035A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Mallinckrodt Inc. Dithienopyrrole dyes for imaging and therapy
JP5515529B2 (ja) * 2009-09-04 2014-06-11 国立大学法人三重大学 近赤外光発光化合物、その合成法及びその発光法
BR112015022810B1 (pt) * 2013-03-15 2021-11-30 Purdue Research Foundation Composto, composição e método para identificar tipo de célula alvo em amostra biológica
US20150030542A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 Sunil Singhal Methods for medical imaging
AR102743A1 (es) 2014-11-26 2017-03-22 Li Cor Inc Medios de contraste ir para imágenes por fluorescencia
WO2017027721A1 (en) 2015-08-12 2017-02-16 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Near-ir light-cleavable conjugates and conjugate precursors
JP7042254B2 (ja) 2016-08-11 2022-03-25 ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ, アズ リプレゼンテッド バイ ザ セクレタリー, デパートメント オブ ヘルス アンド ヒューマン サービシーズ 近赤外光開裂性コンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体
WO2019040825A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services CONFORMATIONAL RESTRICTION OF CYANINE FLUOROPHORES IN A FAR RED RANGE AND CLOSE INFRARED
WO2020041743A1 (en) 2018-08-23 2020-02-27 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Water soluble novel cyanine fluorophore with tunable properties between near ir and swir region for in vivo imaging

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016072984A1 (en) 2014-11-05 2016-05-12 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services A new class of stable heptamethine cyanine fluorophores and biomedical applications thereof
JP2021513988A (ja) 2018-02-15 2021-06-03 チルドレンズ ナショナル メディカル センターChildren’S National Medical Center 胆道系及び腎臓系の蛍光マーカーとして使用するためのヘプタメチン系シアニン

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters,2018年02月24日,28,2741-2745

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021513988A (ja) 2021-06-03
US10961193B2 (en) 2021-03-30
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JP2021513968A (ja) 2021-06-03
CA3091423A1 (en) 2019-08-22

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