JPH05506432A - Nmr画像化及び分光剤としての↑1↑9f標識化合物 - Google Patents
Nmr画像化及び分光剤としての↑1↑9f標識化合物Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
NMR画像化及び分光剤としての19F44[化合物核磁気共鳴(NMR)技術
は医学診断での使用が増加していることがわかっている。NMR画像化、即ちそ
れが時々知られているような磁気共鳴画像化(MHI)は様々な疾患及び障害の
検出に有用であることが判明した。
MHIは他の画像化技術よりも優れたいくつかの利点を有している。例えば、コ
ンピュータ一連動断層撮影法とは異なり、MHIは電離放射線を用いず、したが
ってより安全であると考えられる。しかも、MRrは他の一部の画像化法の場合
よりも軟組織に関する情報を多く与えることができる。
これまでに開発されたNMR技術の大部分は水素核の画像化に基づいていた。し
かしながら、他の核もNMRに関して潜在的な利点を与える。19Fが特に興味
ある。
フッ素核はプロトンの場合に次いで強いNMRシグナル強度(高磁気回転比)を
示す。事実上画像化しうるフッ素は人体に天然で存在せず、このためバックグラ
ウンドシグナルは存在しない;いかなる検出しうるシグナルも19Fが被験者に
投与された場合のみから現れる。
19Fは安定なアイソトープであって、天然で豊富であり、このためアイソトー
プ豊富化の必要性はない。その磁気回転比は水素の場合の約94%であり、プロ
トンを画像化するために考えられた現存装置は19pに関して安価に適合させる
ことができる。
19F NMRは潜在的な利益を有しているが、NMR画像化及び分光技術に使
用できる新規かつ改善された19F含有剤に関して必要性がある。
本発明はNMR画像化及び分光剤として使用できる19F標識化合物に関する。
本発明の一面において、このような化合物は輸送ポリマー及び19F含冑センサ
ー部分からなり、19F含有センサー部分及び輸送ポリマーを分離するスペーサ
一部分も場合により含んでいてよい。19F核はその立体及び電子環境下で変化
に対して非常に敏感であるため、その化合物は異なる組織パラメーター及び細胞
性質を検知するために用いることができる。
輸送ポリマーは多数の置換部位を有するため、更に多くのl’lF含有センサー
部分を結合させて、それによりその化合物により生じるシグナルを更に容易に検
出できるようにしている。ポリマー又は基質はセンサー部分の固定、その標的化
及びその毒性の減少に関して多目的に役立つ。固定機能に関して、結合は微環境
モニターリングのためセンサー部分を基質に結合させておくか又は細胞内モニタ
ーリングのためそのセンサーを分離して細胞の内部に到達させるように選択する
ことができる。標的機能は基質の特異性に基づいている。その特異性が基質の立
体化学特性に基づいている場合、その特異性は(a)両者の原子半径が有効に同
一であるためHに代わる19Fの置き換え、(b)同様のサイズ及び電気陰性度
のため−OHに代わる19Fの置き換えにより妨げられない。
19F含をセンサー部分が結合できる他の基質としては抗体又はその断片、酵素
、レセプター結合剤及び様々な他の生物適合基質がある。
本発明の一態様において、19F含有センサー部分は輸送ポリマ〜又は基質に結
合されたスペーサ一部分に結合されている。スペーサ一部分は基質から19F原
子を離し、それにより生じるNMRシグナルを高めるために使用できる。スペー
サ一部分は好ましくはアミノ基を含み、約1〜100C原子の鎖長を有し、場合
により1以上の19F原子を含むことができる。適切なスペーサ一部分としては
一部アミン基、ヒドラジン、ヒドラジド、セミカルバジド、ヒドロキシルアミン
又はアミノフェニルを含むアルキル、アルコキシ及びアルカリル炭化水素がある
。
本発明のもう1つの態様において、19F含有センサー部分は基質又は輸送ポリ
マーに直接結合されている。例えば、代謝上重要な基質は直接フッ素化され、特
定障害の指示薬として用いることができる。
本発明は19F磁気共鳴画像化(MRI )又は磁気共鳴合物の有効量を生体に
投与し、しかる後それにより生じる19F NMRシグナルを検出する。その化
合物は検出しうるNMRシグナルを生じる上で有効な量の19Fを含んでいる。
本発明によるフッ素化化合物は診断及び予知双方の用途を有しており、生理学的
プローブ及び細胞機能リポータ−として役立つ。それらは危険性のある組織を描
き出してかつ病状を特徴付けるだけでなく、治療結果をモニターするためにも用
いることができる。このような化合物に関する具体的な用途としては血管画像化
、腫瘍画像化、アテローム性動脈硬化症における病変の検出、骨転移及び心筋梗
塞がある。検知しうる生理学上重要なパラメーターとしては酸素含有率、温度、
pH及びNa”、Ca、Mg2+のようなイオンの濃度がある。
2+
様々な輸送ポリマー又は基質が本発明で使用できる。
適切な例としてはデキストランポリマー、アミノデキストラン、シクロデキスト
リン、ポリリジン、ポリアスパラギン、様々なサイズのデキストリン含有化合物
、(硫酸デキストラン、ヘパリン及び硫酸ヘパリンのような)高荷電分子、(ヒ
アルロン酸又はカルボキシメチルセルロースのような)他の生物適合性多糖、ポ
リ酢酸、ポリグリコール酸並びに(フッ素化グルコースと他の糖分子の重合によ
り合成された)ポリマーがある。例えば輸送ポリマーがアミノデキストランであ
る場合、それは約100d〜約500kdの分子量を有することが適切である。
ポリマー自体がフッ素化されている場合、それはポリクローナルもしくはモノク
ローナル抗体又はその断片、レセプター結合剤、組織化学剤、酵素、ホルモン、
抗生物質、抗ウィルス剤、抗腫瘍剤、タンパク質又は他の様々な生物物質のよう
な他の様々な物質に結合させることができる。
適切な19F含有センサー部分としては(CH2F、CHF 及びCF 3のよ
うな)単純フッ素化アルキル、(COCH2F%C0CHF2及びC0CF3の
ような)フッ素化アセテート並びにフルオロアニリン(pH検知に有用)、(フ
ルオロアルキルホスホネート、フッ素化ポリアミン、フッ素化ポルフィリン及び
それらの金属錯体のような)フッ素化ピロホスフェートアナログ、フッ素化組織
化学剤及びフッ素化ビオチン又はアビジンがある。
本発明によるフッ素化の方法は下記方法の1つによることが適切である。
ポリマーのヒドロキシル基は化学的、酵素的又は化学的及び酵素的方法の組合せ
を用いて19F原子により置換することができる。部分的ヒドロキシル置換はフ
ッ素化剤としてジエチルアミノイオウトリフルオリド(DAST)を用いて実施
できる。
一方、ポリマー上のCHO基もDASTを用いて19Fにより置換することがで
きる。
もう1つのオプションとして、ポリマーのヒドロキシル基は例えば:
ポリマー−OH+C2F 5COOCOC2F 5−ポリマー−0COCF2C
F3
ポリマー−OH+ClC0C2F 5−ポリマー−0COCF2CF3
ポリマー−OH+ CF C00COCF3−ポリマー−ococp3ポリマー
−OH+CIC0CF3→ポリマーー0COCF3のようにエステル化すること
ができる。
更に、ヒドロキシル基は過ヨウ素酸のような試薬を用いて酸化し、しかる後19
F標識化合物のアミノ基にカップリングさせ、しかる後N a B H4のよう
な試薬で還元してもよい。
ポリマーヒドロキシル基は臭化シアンで活性化し、しかる後フッ素化アミンにカ
ップリングさせて、イミノ炭酸エステルに変えてもよい。
デキストランポリマーにおけるようなポリマーヒドロキシル基は3−ブロモ−2
−ヒドロキシプロピルデキストランを形成させるために利用でき、更にこれはエ
ポキシド誘導体に変換できる。エポキシド誘導体は高度に反応性であり、アルカ
リ溶液中室温でアルキル及びアリール−級アミン、ヒドロキシル基とチオール基
のような核基を有する物質とカップリングさせることができる。
例えば:
デキストラン(OH)3+3−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルエポキシド→3
−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルデキストラン
aOH
Rxn−〉エポキシ化デキストラン
AH
Rxn−〉デキストラン−0CRCHO)IcH2ARA−0,5SNH
R−有機フッ素含有部分
フッ素化アミンは多糖に結合させることができる。例えば、カルボキシメチルセ
ルロースはエステル化されてメチルエステルを生じ、更にこれはヒドラジン水和
物との処理でヒドラジドを形成することができる。そのヒドラジドはHCI及び
N a N O2によるジアゾ化で反応性アジドを形成する。そのアジドはアル
カリ溶液中でアミンと急速に反応して共有結合生成物ポリマー−CONHI?
(Rはフッ素化脂肪族又は芳香族アミンである)を形成する。
CMC0OH+ CHOH+ NHNH4CMCOHNNH2Rxn −とシ→
CMC0NHR
アミノデキストランはフッ素化剤としてS−エチルチオールトリフルオロアセテ
ート(SETFA)を用いてフッ素化できる。利用しうるアミノ基のアシル化は
アシル化試薬として過剰の5ETFAを用いることにより実施できる。
一方、アミノ基は酸フルオリド(無水物)を用いてアシル化できる。
D−NH2+(CF30F2CO)20→D−NHCOCF2CP3D−NH2
+CIC0−AI?→D−N)ICO−ARAR−F含有芳香環
D−NH2+CIC0−AR−LP3−D−NHCO−AR−LF3AR−芳香
環
り皺アルキル鎖
他の可能な反応としてはフッ素化無水プロピオン酸、無水コハク酸(例えば、ト
リフルオロアセトアミド無水コハク酸)を用いたアシル化、フッ素化フェニルイ
ンチオシアネートとの反応及びフッ素化アルキルイソチオシアネートとの反応が
ある。
抗体又はその断片が用いられる場合、センサー部分は抗体−抗原結合に直接関与
しない部位に選択的に結合させて、それにより抗体にその免疫反応性を留めてお
くことができる。結合に可能な部位としては炭水化物基、アミノ基、スルフヒド
リル基又はそれらの組合せがある。
下記具体例は本発明による化合物の製造について示している。
N−トリフルオロアセトアミド D−グルコース無水メタノール中のグルコサミ
ンをWolf’ori 及びCon1g1iaro、Carbohydrate
Re5earch、LL、63(1969)で記載されたようにS−エチルチ
オールトリフルオロアセテ−) (SETFA)で処理した。無水メタノール5
01中2−アミノデオキシ−D−グルコース塩酸塩(Log)の懸濁液をメタノ
ール中相当量のナトリウムメトキシド(メタノール10m1中Na 1.06g
)で処理した。
混合液を透明溶液が得られるまで(磁気スターラー)攪拌した。NaC1沈澱物
が底に滞留した。これに5ETFA (10g)を加えた。反応混合液を室温で
24時間攪拌した。溶液を固体残渣となるまで蒸発させ、その残渣を熱アセトン
で抽出した。エーテルを冷却アセトン抽出液に加え、混合液を一夜冷蔵した。白
色結晶化合物をアセトン−エーテルの混合液から再結晶化し、光沢のある結晶を
得た。
結果
収率: 8.2g MP:193−195℃分析
光分析 CHNF
計算値: 34.92 4.40 5.09 20.72実測値: 36.89
4.75 4.92 20.75生成物は水に可溶性であった。元素分析デー
タは計算値と一致した。
プロトン及びF−19NMRデータはNiリフルオロアセトアミド−D−グルコ
ースの形成を確認した。
2−デオキシグルコースNH2HCI +5ETFA聾他史撫四〜2−デオキシ
グルコース−NH−COCF3トリフルオロアセチル−〇L−リジン
トリフルオロアセチル−DL−リジンを5chal lenberg及びCa1
v1n、JAC9,77,2779(1955)で記載されたように塩基性溶液
中においてDL−リジン−塩酸塩をS−エチルチオールトリフルオロアセテート
(SETFA)で処理することにより得た。
5ETFA (4,0m1)をIN NaOH20m1に溶解されたDL−リジ
ン−塩酸塩3.6g (20miol)に加えた。不均一な混合液を室温で6時
間攪拌し、氷冷水浴中で1時間冷却した。分離した固体物を濾過し、冷水で洗浄
した。それをエタノールから再結晶化させた。
■
収率: O,l1g (te%)(冷水洗浄による生成物の損失)HP : 2
62−263 ℃
H−L NMR: 3.82 δ Cl;J−1,5,1,7,1,9B、3.
41(溶媒 D20)F−19NMR:鋭いシグナル(溶媒D20)元素分析:
(HN F
実測値: 39.87 5.45 11.BL 23.52計算値: 39.8
7 5.41 11.57 23.55アミノデキストラン
アミノデキストラン(分子量: 10に、40k及び70k)をオレゴン州ボー
トランドのモレキユラー・プローブ社(Molecular Probes、I
nc、)から入手した。
アミノデキストラン分子を、Goldberg及びAnfinsen。
Blochem、、1.401(19B2)で記載されたように、ホルムアミド
及びピリジン混合液中でS−エチルチオールトリフルオロアセテート(SETF
A)と反応させ、アミノデキストランのアミノ基がトリフルオロアセチル部分で
修正された生成物を得た。
デキストラン−NH2+CF3CO3C2H5呻デキストラン−NHCOCF3
+ C2F15SH↑一般合成操作は下記のとおりであったニアミノデキストラ
ンをホルムアミド及びピリジン(2:1v/v)に溶解した。S−エチルチオー
ルトリフルオロアセテート(SETFA)を攪拌下でゆっくりと加えた。混合液
を一夜攪拌した。望ましい生成物を冷エタノールで沈澱させ、水に対する透析で
更に精製し、粉末生成物を凍結乾燥により得た。
具体例として、アミノデキストラン70k (0,6g)を2〜3時間の攪拌に
よりホルムアミド10m1に溶解した。ピリジン51を加え、攪拌を均一溶液が
得られるまで続けた。pHはペーパーによると約7であった。S−エチルチオー
ルトリフルオロアセテート31を激しい攪拌下で30分間かけて滴下した。この
試薬は上記溶媒系と非混和性である。しかしながらそれは小滴を形成し、ゆっく
りと反応をうけるが、これはpH値の低下及び溶液の均一性かられかる。混合液
を一夜撹拌し、激しい攪拌下で冷却(−12℃)無水エタノール(150ml)
に注いだ。得られた白色沈澱物を攪拌下で更に4時間−12℃に保った。沈澱生
成物を遠心し、エチルアルコールで洗浄した。生成物を蒸留水に溶解し、毎回水
10100Oを用いて6回交換しながら24時間にわたり蒸留水に対して透析し
た。透析された溶液を遠心し、透明溶液を凍結乾燥して白色絹状固体物を得た。
収量: 0.58g
TLCマトリックス:シリカゲル80A、MK6F、ワットマン溶媒:ピリジン
/酢酸/水(9:1:90.v、v、v)検出=50%H2SO4
出発物質のRf : 0.41
最終生成物のRf : 0.74
プロトンNMRスペクトル:典型的ポリマー出現P−19NMRスペクトル:単
一の(フッ素)鋭いシグナル元素分析:CHN F
計算値零: 43.87 5.94 1.11 2.118実測値: 40.6
5 5.7g O,822,28本デキストランの分子量を70にと仮定するこ
とにより計算された元素率
葭!
トリフルオロアセチル化アミノデキストラン10k及び40に二10に: TL
C分析:
溶媒系;ピリジン/酢酸/水C9:I:90)出発物質のRf : 0.5
最終生成物のRf : 0.84
NMRスペクトル分析:
プロトンスペクトル:典型的ポリマー化合物(D20)F−19スペクトル二単
−フッ素、鋭いシグナル(D2o)元素分析:CHN F
実測値: 40.01 5.85 0J3 2.50計算値本二 43.5B
5.81 1.39 4.1本デキストランの分子量を10にと仮定することに
より計算された元素率
40に: TLC分析;
溶媒系:ピリジン/酢酸/水(9:l:90)出発物質のRf : 0.48
最終生成物のRf : 0.7[i
NMI?スペクトル分析:
プロトンスペクトル:典型的ポリマー(D20)F−19スペクトル:単一フッ
素、鋭いシグナル(D20)元素分析二 CHN F
実測値: 40.82 5.97 0.8L L、5g計算値” : 43.9
2 5.9g 0.99 2.35本デキストランの分子量を40にと仮定する
ことによる元素率
ポリーL−リジンのトリフルオロアセチル化はLevy及びPa5el k 、
Bioches、Biophys、Acta 、 310 、398−405
(1973)で記載されたようにジメチルホルムアミド中においてS−エチル
チオールトリフルオロアセテートで行う。ポリ−し一リジンのアミノ基はトリフ
ルオロアセチル部分で修正する。
ポリーL−リジン・HBr(分子量8,800)をジメチルホルムアミド中でS
−エチルチオールトリフルオロアセテートと反応させた。ポリーL−リジン・H
Br(100mg、11.36μ■01)をDMF20mlに溶解して、はぼ透
明な溶液が得られるまで30分間にわたり攪拌した。トリエチルアミン(TEA
)50μLを加え(沈澱物の出現が注目される)、攪拌を15分間続けた。
DMF1a+Iに溶解されたS−エチルチオールトリフルオロアセテ−h (S
ETFA、51.737mg。
327.17μll01)を一定攪拌下で15分間かけて反応混合液に滴下した
。pHを5ETFAの各添加後に調整した。最後に得られた透明溶液を更に90
分間攪拌し、しかる後冷却無水エーテルに注いだ。溶液をデカントした。沈澱物
を遠心し、しかる後水15〜20m1に溶解し、4℃で48時間にわたり蒸留水
に対して透析した。光沢のある粉末生成物を透析溶液の凍結乾燥により得た。
結果
収量:20厘g
F−19NMRスペクトル:鋭い単一フッ素シグナル(D20)トリフルオロア
セトアミドスクシニル化ポリ−L−リジンニ
リン酸緩衝液20m1 (pH−7,24)中のポリーL−リジン(50mg、
5. 68μmol)を30分間にわたりトリフルオロアセトアミド−無水コ
ハク酸(120mg)と反応させた。スクシニル化ポリ−L−リジンの製造に関
する一般的操作はシ、B、5tason、M、Val Iotton及びE。
Haber 、 Bioches 、 Biophys 、 Acta 、 1
33 、5112−584 (1967)で記載されている。生成物を蒸留水に
対する徹底的な透析で精製し、凍結乾燥して、白色固体物を得た。
トリフルオロアセチル化アミノデキストランからより強いシグナルを生じさせる
1つの方法はアミノ基に代わリヒドロキシル基をトリフルオロアセチル化するこ
とであるが、これは利用しうる部位の数を劇的に増加させ、したがって分子中に
おける19Fの濃度を増加させる。インビボNMRシグナルはスペーサ一部分を
用いて基質から19Fを離すことによっても最適化できる。
本発明のNMR法において、19F標識化合物は好ましくは非経口又は経口で生
体に投与される。それらは適切には1種以上の19F標識化合物及び薬学上許容
される希釈剤又はキャリアを含有した処方で投与することができる。
前記載は本発明の具体的態様を説明するものであり、本発明のすべての可能な態
様の網羅的記載を示すものではない。当業者であれば本発明の範囲内になお属す
る修正が前記例に加えうろことを認識している。
要 約 書
NMR画像化及び分光の方法で有用なt9F9F標識化が開示されている。その
化合物は19F含有センサー部分及び輸送ポリマー又は基質がらなり、場合によ
りでンサ一部分及び輸送ポリマーを分離するスペーサ一部分も含むことができる
。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)平成 4 年 8 月 21S
回
Claims (15)
- 1.19F含有センサー部分;及び輸送ポリマー;からなる19F標識NMR化 合物であって、その化合物に含まれる19Fの量が、検出しうるNMRシグナル を示す上で有効であることを特徴とする化合物。
- 2.輸送ポリマーがデキストランポリマー、アミノデキストラン、シクロデキス トリン、ポリリジン、ポリアスパラギン、ヘパリン、ヒアルロン酸、カルボキシ メチルセルロース、ポリ酢酸及びポリグリコール酸からなる群より選択される、 請求項1に記載の化合物。
- 3.19F含有部分がフツ素化アルキル、フッ素化アセテート、フルオロアニリ ン及びフルオロアルキルホスホネートからなる群より選択される、請求項1に記 載の化合物。
- 4.19F含有部分がトリフルオロアセテートであり、輸送ポリマーが約100 kd〜500kdの分子量を有するアミノデキストランである、請求項1に記載 の化合物。
- 5.スペーサー部分を更に含み、19F含有センサー部分及び輸送ポリマーがス ペーサー部分に別々に結合されている、請求項1に記載の化合物。
- 6.スペーサー部分が約1〜100C原子の鎖長を有しかつアミノ基を含むアル キル炭化水素である、請求項5に記載の化合物。
- 7.スペーサー部分がアミノ基、ヒドラジン、ヒドラジド、セミカルバジド及び ヒドロキシルアミンを含むアルキル、アルコキシ、アリール及びアルカリール炭 化水素からなる群より選択される、請求項5に記載の化合物。
- 8.N−トリフルオロアセトアミドD−グルコース。
- 9.トリフルオロアセチル−DL−リジン。
- 10.トリフルオロアセチル−ポリ−L−リジン。
- 11.トリフルオロアセトアミドスクシニル化ポリ−L−リジン。
- 12.アミノデキストランが約100d〜500kdの分子量を有するトリフル オロアセチル化アミノデキストラン。
- 13.19F含有センサー部分;及び 抗体、抗体断片、レセプター結合剤、組繊化学剤、酵素、ホルモン、抗生物質、 抗ウイルス剤、抗腫瘍剤及びタンパク質からなる群より選択される基質;からな る19F標識NMR剤。
- 14.19F含有センサー部分がフッ素化アルキル、フッ素化アセテート、フル オロアニリン及びフルオロアルキルホスホネートからなる群より選択される、請 求項13に記載の剤。
- 15.検出しうるNMRシグナルを得るために有効な量で請求項1、2、3、4 、5、6、7、8、9、10、11、12、13又は14に記載された19F標 識NMR剤を生体に投与し、しかる後それにより生じた19FNMRシグナルを 検出するステップからなるNMR画像化及び分光方法。
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