KR20200010191A - 신장 기능 측정을 위한 조성물 및 시스템 - Google Patents

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마틴 피. 데브레크제니
라그하반 라자고파란
리차드 비. 돌쇼
윌리엄 엘. 뉴만
토마스 이. 로저스
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메디비콘 아이엔씨.
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Abstract

본 개시는 이를 필요로 하는 환자의 신장 사구체 여과율을 결정하거나 신장 기능을 평가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 시스템은 컴퓨팅 장치, 전력 공급 장치, 하나 이상의 센서, 및 전자기 방사선에 노출될 때 형광을 내는 적어도 하나의 트레이서 제제를 포함한다. 상기 전자기 방사선은 센서를 사용하여 검출되고, 환자에서 형광성이 감소되는 속도는 환자의 신장 사구체 여과율을 산출하는데 사용된다.

Description

신장 기능 측정을 위한 조성물 및 시스템
본 발명은 일반적으로 이를 필요로 하는 환자의 신장 기능을 평가하기 위해 피라진 유도체를 포함하는 약제학적 조성물 및 방법에 관한 것이다.
급성 신부전(Acute renal failure, ARF)은 일반 의료 외과 병원에 입원한 환자에게 흔한 질병이다. ARF를 겪고 있는 환자의 대략 절반은 ARF로부터 직접 또는 근본적인 의학적 상태와 관련된 합병증으로 사망하지만, 생존자는 현저한 이환율의 증가 및 입원 기간의 연장에 직면한다. 신부전은 종종 증상이 없고(asymptomatic), 일반적으로 혈액에서 신장 기능 마커를 주의 깊게 추적해야 하기 때문에, 조기 진단이 일반적으로 중요한 것으로 여겨진다. 다양한 임상, 생리학적 및 병리학적 상태에 의해 발생하는 급성 신부전 위험을 최소화하기 위해, 환자의 신장 기능의 동적 모니터링이 바람직하다. 중환자 또는 다친 환자의 경우에, 이러한 환자의 많은 퍼센트는 잠재적으로 사망을 초래할 수 있는 다중 장기 부전(multiple organ failure, MOF)의 위험에 직면하는 경향이 있기 때문에, 이러한 동적 모니터링이 특히 중요하다. MOF는 폐, 간 및 신장의 순차적 부전(sequential failure)이며, 급성 폐 손상(ALI), 성인 호흡 곤란 증후군(ARDS), 대사 과대증(hypermetabolism), 저혈압, 지속적인 염증 병소(inflammatory focus) 및 패혈증 증후군(sepsis syndrome) 중 하나 이상에 의해 유발된다. MOF로 이어지는 저혈압 및 쇼크의 일반적인 조직학적 특징은 일반적으로 조직 괴사(tissue necrosis), 혈관 울혈(vascular congestion), 간질 및 세포 부종(interstitial and cellular edema), 출혈(hemorrhage) 및 미세 혈전(microthrombi)을 포함한다. 이러한 변화는 일반적으로 폐, 간, 신장, 내장, 부신, 뇌 및 췌장에 내림차순으로 영향을 미친다. 외상의 초기 단계에서 임상적 MOF로의 전이는 일반적으로 특정 정도의 간 및 신부전뿐만 아니라 사망률의 변화가 약 30%에서 약 50%까지 해당된다.
종래에, 환자의 요배설량(urine output) 및 혈장 크레아티닌(plasma creatinine) 수준의 크루드(crude)한 측정치를 사용하여 환자의 신장 기능이 결정되었다. 이러한 값은 연령, 수화(hydration) 상태, 신관류(renal perfusion), 근육량, 식이 섭취량 및 기타 여러 임상 및 인체 측정학 변수(anthropometric variables)에 의해 영향을 받기 때문에 자주 오해의 소지가 있다. 또한, 샘플링 후 수 시간 후에 얻은 단일 값은 혈압, 심박출량(cardiac output), 수화 상태 및 기타 특정 임상적 사건(예를 들어, 출혈(hemorrhage), 균혈증(bacteremia), 벤틸레이터 설정 및 기타)과 같은 다른 생리학적 사건과 상호 연관시키는 것이 어려울 수 있다.
만성 신장 질환(Chronic Kidney Disease, CKD)은 시간 경과에 따른 신장 기능의 점진적인 상실을 특징으로 하는 의학적 상태이다. 만성 신장 질환은 신장을 손상시키고 개인의 혈액에서 노폐물을 적절히 제거하는 능력을 감소시키는 상태를 포함한다. CKD로부터의 합병증은 고혈압, 빈혈 (낮은 혈구 수), 약한 뼈, 열악한 영양학적 건강 및 신경 손상뿐만 아니라 증가된 심장병의 위험을 포함한다. 국립 신장 재단(National Kidney Foundation)에 따르면, CKD의 전체 케이스의 대략 2/3은 당뇨병 또는 고혈압에 의해 야기된다. 신장 질환의 가족력 이외에, 다른 위험 인자는 연령, 민족, 고혈압 및 당뇨병을 포함한다. 신장의 사구체 여과율(glomerular filtration rate, GFR)은 환자의 신장 기능을 결정하고 CKD의 단계를 평가하기 위한 가장 좋은 시험이다.
GFR은 CKD의 단계를 결정하는 신장 기능의 수준을 결정하기 위한 중요한 시험이다. 표 1 및 도 28에 나타내는 바와 같이, GFR이 낮을수록, CKD가 더욱 심각해진다. GFR은 다른 인자들과 조합하여 혈액 크레아티닌을 측정하는 혈액 시험에 기반하여 추정될 수 있다. 더욱 정확하고, 따라서 더욱 유용한 방법은 환자에 내생의 물질(endogenous substance)을 주입한 후, 시간에 걸쳐 요배설량을 주의 깊게 모니터링하는 것을 필요로 한다. 이들은 종종 스스로 신장 문제를 일으킬 수 있는 조영제(contrast agent, CA)이다. 방사성 동위 원소 또는 요오드화(iodinated) 방향족 고리는 GFR 측정에 사용되는 두 가지 일반적인 범주의 조영제(CA)이다.
[표 1]
Figure pct00001
조영제 유발 신장병(Contrast Induced Nephropathy, CIN)은 방사성 동위 원소 또는 요오드화 조영제(CA)의 사용과 관련된 심각한 합병증이다. CIN은 CA에 의한 신장 혈관 수축 또는 관상 손상으로 인한 것으로 생각된다. CIN의 정의는 연구마다 다르지만, 환자가 경험한 증상에 근거하여 가장 일반적인 정의는, 급성 신부전의 다른 원인의 부재시 CA에 노출된 후 2-5 일 후에 발생하는 기준선의 적어도 25 % 이상 혈청 크레아티닌이 증가하는 것을 포함한다. CIN은 이러한 합병증으로 인해 입원한 환자의 최대 20%가 치명적일 수 있다. CKD가 심할수록, CIN의 위험이 커진다. 따라서, 정확한 GFR 데이터가 가장 필요한 환자는 해당 데이터를 얻는데 때로는 치명적인 합병증이 발생할 위험이 가장 높다.
통상적인 신장 모니터링 절차와 관련하여, 대략적인 환자의 사구체 여과율 (GFR)은 24시간 소변 수집 절차를 통해 이루어질 수 있으며, (이름에서 시사하는 바와 같이) 일반적으로 소변 수집에 약 24시간이 소요되며, 분석, 및 꼼꼼한 침대 옆 수집 기술(meticulous bedside collection technique)에 몇 시간이 더 걸린다. 불행하게도, 이러한 종래의 절차의 바람직하지 않은 늦은 타이밍 및 상당한 기간은 환자를 효과적으로 치료하고/하거나 신장(들)을 살릴 가능성을 감소시킬 수 있다. 이러한 유형의 절차에 대한 추가 단점으로서, 반복 데이터는 원래 획득된 데이터와 같이 동일하게 수득하기 번거로운 경향이 있다.
때때로, 환자의 혈청 크레아티닌의 변화는 환자의 소변 전해질 및 삼투압과 같은 측정값뿐 아니라 "신부전 지수(renal failure inde)" 및/또는 "나트륨의 분획 배설(fractional excretion of sodium)"과 같은 도출된 계산에 기초하여 조정되어야 한다. 혈청 크레아티닌의 이러한 조정은 바람직하지 않게 혈청 및/또는 소변의 추가 샘플의 동시 수집, 및 약간의 지연 후에 추가 계산을 요구하는 경향이 있다. 종종, 약물의 투약(dosing)은 신장 기능에 맞게 조정되므로, 투약의 기반이 되는 측정값 및 계산과 같이 부정확하고, 동일하게 지연되며, 재평가가 어려울 수있다. 마지막으로, 중환자 집단의 임상 결정은 종종 이들의 정확성과 동일하게 타이밍이 중요하다.
친수성, 음이온 물질은 일반적으로 신장에 의해 배출될 수 있는 것으로 알려져 있다. 신장 클리어런스(clearance)는 일반적으로 2개의 경로를 통해 발생한다: 사구체 여과 및 관 분비(tubular secretion). 관 분비는 능동 수송 과정으로 특성화될 수 있으며, 따라서 이 경로를 통해 제거되는 물질은 일반적으로 크기, 전하 및 친유성에 관한 특정 특성을 나타낸다.
신장을 통과하는 대부분의 물질은 사구체(신장의 말피기소체(malpighian body)에서 작은 얽힌 모세관 그룹)를 통해 여과된다. 사구체 여과를 통해 신장을 클리어링할 수 있는 외인성 물질(이후, "GFD 제제"라고 함)의 예는 도 1에 도시되고, 크레아티닌 (1), o-요오드히푸란(o-iodohippuran) (2), 및 99mTc-DTPA (3)을 포함한다. 관 분비를 통해 신장 클리어런스를 실행할 수 있는 외인성 물질의 예는 99mTc-MAG3 (4) 및 당업계에 알려진 다른 물질들을 포함한다. 또한, 99mTc-MAG3 (4)는 신장 혈류 측정을 통해 그리고 감마 신티그래피(gamma scintigraphy)를 통해 신장 기능을 평가하는데 널리 사용된다. 도 1에 도시된 물질의 하나의 단점으로서, o-요오드히푸란(o-iodohippuran) (2), 및 99mTc-DTPA (3) 및 99mTc-MAG3 (4)는 동일한 것을 검출할 수 있는 방사성 동위원소를 포함한다. 비-방사성 유사체 (예를 들어, o-요오드히푸란(2)의 유사체와 같은) 또는 다른 비-방사성 물질이 신장 기능 모니터링에 사용되더라도, 이러한 모니터링은 일반적으로 이들 물질의 여기를 위해 바람직하지 않은 자외선의 사용을 필요로할 것이다.
피라진 유도체는, 이 내용 전체가 참조로 포함되는 US 8,155,000, US 8,664,392, US 8,697,033, US 8,722,685, US 8,778,309, US 9,005,581, US 9,114,160, US 9,283,288, US 9,376,399, 및 US 9,480,687에 개시된 것을 포함하여, 신장 모니터링에서의 용도가 당업계에 공지되어 있다.
일 측면에서, 화학식 I의 화합물이 본 명세서에 기술되고,
[화학식 I]
Figure pct00002
상기 화학식 I에서, X1 및 X2의 각각은 독립적으로 -CO2R1, -CONR1R2, -CO(AA) 또는 -CONH(PS)이고; Y1 및 Y2의 각각은 -NR1R2 및 하기 화학식 II로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고,
[화학식 II]
Figure pct00003
상기 화학식 II에서, Z1은 단일 결합, -CR1R2-, -O-, -NR1-, -NCOR1-, -S-, -SO-, 또는 -SO2-이고; R1 내지 R2의 각각은 H, -CH2(CHOH)aH, -CH2(CHOH)aCH3, -CH2(CHOH)aCO2H, -(CHCO2H)aCO2H, -(CH2CH2O)cH, -(CH2CH2O)cCH3, -(CH2)aSO3H, -(CH2)aSO3 -, -(CH2)aSO2H, -(CH2)aSO2 -, -(CH2)aNHSO3H, -(CH2)aNHSO3 -, -(CH2)aNHSO2H, -(CH2)aNHSO2 -,-(CH2)aPO4H3, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4 3 -, -(CH2)aPO3H2, -(CH2)aPO3H-, 및 -(CH2)aPO3 2 -로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; AA는 펩티드 또는 아미드 결합에 의해 함께 결합되는 천연 및 비-천연 아미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산을 포함하는 펩티드 쇄이고, AA의 각각의 예는 서로 동일하거나 각각의 다른 예와 상이할 수 있으며; PS는 글리코시드 결합에 의해 연결되는 하나 이상의 단당류 단위를 포함하는 설페이트화(sulfated) 또는 비-설페이트화(non-sulfated) 다당류 쇄이고; 및 'a'는 1 내지 10의 수이고, 'c'는 1 내지 100의 수이고, 'm' 및 'n'의 각각은 독립적으로 1 내지 3의 수이다.
다른 측면에서, 환자의 GFR을 측정하기 위한 시스템이 본 명세서에 기술된다. 상기 시스템은, 컴퓨팅 장치(computing device); 상기 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결되는 디스플레이 장치; 외부 전력원으로부터 시스템의 전기 절연을 유지하기 위해 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 전력 공급 장치(power supply); 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 하나 이상의 센서 헤드(sensor head); 및 전자기 방사선에 노출될 때 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 트레이서 제제(tracer agent)를 포함한다. 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 센서 헤드를 조작 및 제어하고, 상기 센서 헤드로부터 보내진 하나 이상의 측정치를 기록하고, 및 상기 측정치에 기초해 환자의 GFR을 산출하도록 구성된다. 상기 하나 이상의 센서 헤드는 전자기 방사선의 적어도 하나의 공급원을 포함하고, 상기 하나 이상의 센서 헤드는, 전자기 방사선을 생성 및 전달하고, 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출 및 측정하고, 및 상기 컴퓨팅 장치에 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 측정치를 전달하도록 구성된다. 상기 트레이서 제제는, 환자에 투여되고, 및 전자기 방사선에 노출될 때 상기 센서 헤드에 의해 검출 가능한 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 환자의 신체-사이즈 노멀라이징된(body-size normalized) GFR을 경피적으로(transdermally) 측정하기 위한 시스템이 본 명세서에 기술된다. 상기 시스템은, 컴퓨팅 장치(computing device); 상기 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결되는 디스플레이 장치; 외부 전력원으로부터 시스템의 전기 절연을 유지하기 위해 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 전력 공급 장치(power supply); 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 하나 이상의 센서 헤드(sensor head); 및 전자기 방사선에 노출될 때 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 트레이서 제제(tracer agent)를 포함한다. 상기 하나 이상의 센서 헤드는 적어도 하나의 전자기 방사선의 공급원을 포함하고, 상기 하나 이상의 센서 헤드는, 전자기 방사선을 생성 및 전달하고, 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출 및 측정하고, 및 상기 컴퓨팅 장치에 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 측정치를 전달하도록 구성된다. 상기 트레이서 제제는, 환자에 투여되고, 및 전자기 방사선에 노출될 때 상기 센서 헤드에 의해 검출 가능한 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성된다. 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 센서 헤드를 조작 및 제어하고, 상기 센서 헤드로부터 보내진 하나 이상의 측정치를 기록하고, 측정 시간 윈도우(measurement time window)에 걸쳐 측정된 스펙트럼 에너지로부터 감쇠 파라미터(decay parameter)를 결정하고, 상기 측정 시간 윈도우에 걸쳐 측정된 스펙트럼 에너지와 관련된 품질 메트릭(quality metric)을 결정하고, 상기 품질 메트릭을 사용하여, 감쇠 파라미터 결정이 충분히 정확한지 평가하고, 그렇지 않은 경우 품질 메트릭 평가가 충분한 정확도를 나타낼 때까지 측정 시간 윈도우를 증가시키고, 상기 감쇠 파라미터를 GFR의 트레이서 제제 노멀라이징된 측정의 신체-사이즈-보정 또는 분포 부피(volume of distribution)(Vd)로 변환하여, 디스플레이 장치의 결과를 보고하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 환자의 사구체 여과율(GFR)을 측정하기 위한 방법이 본 명세서에 기술된다. 상기 방법은, 상기 환자에 하기 화학식 I의 화합물, 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 투여하는 단계, 측정 시간 윈도우에 걸쳐 상기 환자에서 하기 화학식 I의 화합물의 농도를 측정하는 단계, 및 상기 환자에서 GFR을 결정하는 단계를 포함하고,
[화학식 I]
Figure pct00004
상기 화학식 I의 화합물에서, X1 및 X2의 각각은 독립적으로 -CO2R1, -CONR1R2, -CO(AA) 또는 -CONH(PS)이고; Y1 및 Y2의 각각은 하기 구조의 -NR1R2 및 하기 화학식 II로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고,
[화학식 II]
Figure pct00005
상기 화학식 II에서, Z1은 단일 결합, -CR1R2-, -O-, -NR1-, -NCOR1-, -S-, -SO-, 또는 -SO2-이고; R1 내지 R2의 각각은 H, -CH2(CHOH)aH, -CH2(CHOH)aCH3, -CH2(CHOH)aCO2H, -(CHCO2H)aCO2H, -(CH2CH2O)cH, -(CH2CH2O)cCH3, -(CH2)aSO3H, -(CH2)aSO3 -, -(CH2)aSO2H, -(CH2)aSO2 -, -(CH2)aNHSO3H, -(CH2)aNHSO3 -, -(CH2)aNHSO2H, -(CH2)aNHSO2 -,-(CH2)aPO4H3, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4 3 -, -(CH2)aPO3H2, -(CH2)aPO3H-, 및 -(CH2)aPO3 2 -로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; AA는 펩티드 또는 아미드 결합에 의해 함께 결합되는 천연 및 비-천연 아미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산을 포함하는 펩티드 쇄이고, AA의 각각의 예는 서로 동일하거나 각각의 다른 예와 상이할 수 있으며; PS는 글리코시드 결합에 의해 연결되는 하나 이상의 단당류 단위를 포함하는 설페이트화(sulfated) 또는 비-설페이트화(non-sulfated) 다당류 쇄이고; 및 'a'는 1 내지 10의 수이고, 'c'는 1 내지 100의 수이고, 'm' 및 'n'의 각각은 독립적으로 1 내지 3의 수이다.
또 다른 측면에서, 환자에서 신장 기능을 평가하는 방법이 본 명세서에 기술된다. 상기 방법은, 상기 환자에 형광 화합물, 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 투여하는 단계; 상기 형광 화합물을 전자기 방사선에 노출시켜, 상기 형광 화합물로부터 스펙트럼 에너지를 방출시키는 단계; 상기 형광 화합물로부터 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 스펙트럼 에너지에 기초하여 환자의 신장 기능을 평가하는 단계를 포함한다.
도 1은 신장 기능 모니터링을 위한 몇 가지 공지된 조영제를 도시한다.
도 2는 환자에서 GFR을 모니터링 하기 위한 시스템을 도시한다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 120 mL/min (3A) 내지 25 mL/min (3D)의 범위의 다양한 GFR 값을 갖는 4명의 다른 환자에서 2-구획 약동학 모델을 나타내는 MB-102의 클리어런스의 그래프이다.
도 4는 옴니파큐(Omnipaque®)와 비교하여 MB-102를 사용하여 결정되는 GFR을 비교하는 그래프이다.
도 5는 12시간 후 인간 환자의 소변으로부터 MB-102의 회수율의 막대 그래프이다.
도 6은 인간 환자에서 MB-102의 혈장 농도 반감기의 막대 그래프이다.
도 7은 GFR이 117 mL/min/1.73 m2인 환자에서, 시간에 걸쳐 MB-102의 혈장 농도와 경피(transdermal) 형광 강도 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
도 8은 GFR이 61 mL/min/1.73 m2인 환자에서, 시간에 걸쳐 MB-102의 혈장 농도와 경피성(trans-cutaneous) 형광 강도 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
도 9는 GFR이 23 mL/min/1.73 m2인 환자에서, 시간에 걸쳐 MB-102의 혈장 농도와 경피성 형광 강도 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
도 10은 경피적으로 예측된 GFR을, 피험자의 신체 표면적으로 노멀라이징되고 MB-102를 사용하여 결정된 혈장 측정된 GFR과 상관시키는 그래프이다(이상치 배제 방법(outlier exclusion method) 1; 하이브리드 오프셋 방법(hybrid offset method)).
도 11은 경피적으로 예측된 GFR을, 피험자 내에서 트레이서 제제의 분포 부피로 노멀라이징되고 MB-102를 사용하여 결정된 혈장 측정된 GFR과 상관시키는 그래프이다(이상치 배제 방법 1; 하이브리드 오프셋 방법).
도 12는 혈장-결정된 GFR과 경피성 형광 클리어런스율: Iohexol 및 비-노멀라이징(이상치 배제 없음; 고정된 오프셋 피팅 방법(fixed offset fitting method))에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 13은 혈장-결정된 GFR과 경피성 형광 클리어런스율: Iohexol 및 BSA-노멀라이징(이상치 배제 없음; 고정된 오프셋 피팅 방법)에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 14는 혈장-결정된 GFR과 경피성 형광 클리어런스율: Iohexol 및 Vd-노멀라이징(방법 1)(이상치 배제 없음; 고정된 오프셋 피팅 방법)에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 15는 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: MB-102 및 비-노멀라이징(이상치 배제 없음; 고정 오프셋 피팅 방법)에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 16은 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: MB-102 및 BSA-노멀라이징(이상치 배제 없음; 고정 오프셋 피팅 방법)에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 17은 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: MB-102 및 Vd-노멀라이징, 방법 1(이상치 배제 없음; 고정 오프셋 피팅 방법)에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 18은 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: MB-102 및 Vd-노멀라이징, 방법 2(이상치 배제 없음; 고정 오프셋 피팅 방법)에 의한 GFR에 상관시키는 그래프이다.
도 19는 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: 가변 오프셋 방법(이상치 배제 없음; MB-102 및 Vd 노멀라이징 방법 2에 의한 GFR 결정)을 상관시키는 그래프이다.
도 20은 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: 하이브리드 오프셋 방법(이상치 배제 없음; MB-102 및 Vd 노멀라이징 방법 2에 의한 GFR 결정)을 상관시키는 그래프이다.
도 21은 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: 이상치 배제 방법 1(하이브리드 오프셋 방법; BSA로 노멀라이징된 MB-102에 의한 GFR 결정)을 상관시키는 그래프이다.
도 22는 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: 이상치 배제 방법 1(하이브리드 오프셋 방법; MB-102 및 Vd 노멀라이징 방법 2에 의한 GFR 결정)을 상관시키는 그래프이다.
도 23은 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: 이상치 배제 방법 2(하이브리드 오프셋 방법; BSA로 노멀라이징된 MB-102에 의한 GFR 결정)을 상관시키는 그래프이다.
도 24는 혈장-결정된 GFR을 경피성 형광 클리어런스율: 이상치 배제 방법 2(하이브리드 오프셋 방법; MB-102 및 Vd 노멀라이징 방법 2에 의한 GFR 결정)을 상관시키는 그래프이다.
도 25는 RDTC를 맞추는데 사용되는 오프셋 방법을 결정하기 위한 RDTC 전이의 최적화를 요약하는 그래프이다.
도 26은 형광 감쇠율 상수에 대한 외부치 오차 한계치의 최적화를 요약하는 그래프이다.
도 27은 혈장-결정된 GFR에 대한 외부치 오차 한계 값의 최적화를 요약하는 그래프이다.
도 28은 GFR에 의한 만성 신장 질병의 5 단계의 그래프 도시이다.
도 29a는 eGFR 대 피험자 신체 표면적에 대해 노멀라이징된(nGFR), 혈장 PK 결정된 GFR의 그래프이다. 그래프에는 CKD 단계 수로 진단 정확도를 나타내는 에러 그리드(error grid)가 겹쳐져 있다. 오직 녹색 변(sides)을 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 eGFR에 의해 정확하게 진단된다. 녹색과 황색 변 모두를 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 하나의 CKD 단계에 의해 eGFR에 의해 부정확하게 진단된다. 황색과 적색 변 모두를 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 2개의 CKD 단계에 의해 eGFR에 의해 부정확하게 진단된다.
도 29b는 경피 측정된 GFR (tGFR) 대 피험자 신체 표면적에 대해 노멀라이징된(nGFR), 혈장 PK-결정된 GFR의 그래프이다. 그래프에는 CKD 단계 수로 진단 정확도를 나타내는 에러 그리드가 겹쳐져 있다. 오직 녹색 변을 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 tGFR에 의해 정확하게 진단된다. 녹색과 황색 변 모두를 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 하나의 CKD 단계에 의해 tGFR에 의해 부정확하게 진단된다. 황색과 적색 변 모두를 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 2개의 CKD 단계에 의해 tGFR에 의해 부정확하게 진단된다.
도 29c는 경피 측정된 GFR (tGFR) 대 피험자 내의 트레이서 제제의 분포 부피에 대해 노멀라이징된(nGFR), 혈장 PK-결정된 GFR의 그래프이다. 그래프에는 CKD 단계 수로 진단 정확도를 나타내는 에러 그리드가 겹쳐져 있다. 오직 녹색 변을 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 tGFR에 의해 정확하게 진단된다. 녹색과 황색 변 모두를 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 하나의 CKD 단계에 의해 tGFR에 의해 부정확하게 진단된다. 황색과 적색 변 모두를 갖는 그리드 내에 속하는 측정은 2개의 CKD 단계에 의해 tGFR에 의해 부정확하게 진단된다.
도 30은 실시간으로 2개의 신체 부위에서 자동으로 결정되는 경피 측정된 GFR의 그래프이다.
본 명세서에서 "피라진(pyrazine)", "피라진 유도체(pyrazine derivative)", "피라진 분자(pyrazine molecule)", "피라진 화합물(pyrazine compound)" 또는 "피라진 유사체(pyrazine analog)"에 대한 모든 언급은, 화학식 I의 모든 화합물에 적용된다. 추가적으로, 피라진에 대한 각각의 언급은 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 이의 약제학적으로 허용되는 염 전체를 포함한다. 염의 형태는 하전되거나(charged) 하전되지 않을 수 있으며, 적절한 양이온을 형성하기 위해 양성자화되거나(protonated), 적절한 음이온을 형성하기 위해 탈양성자화될 수 있다(deprotonated). 본 명세서에 개시된 모든 측면 및 양태는 화학식 I의 화합물에 적용 가능하고, 구체예는 단지 예시적인 것이며, 본 개시의 범위에 제한되지 않는다.
일 측면에서, 화학식 I의 피라진 유도체 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염이 본 명세서에 기술된다.
[화학식 I]
Figure pct00006
상기 화학식 I에서, X1 및 X2의 각각은 독립적으로 -CO2R1, -CONR1R2, -CO(AA) 또는 -CONH(PS)이고; Y1 및 Y2의 각각은 -NR1R2 및 하기 화학식 II로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고,
[화학식 II]
Figure pct00007
상기 화학식 II에서, Z1은 단일 결합, -CR1R2-, -O-, -NR1-, -NCOR1-, -S-, -SO-, 또는 -SO2-이고; R1 내지 R2의 각각은 H, -CH2(CHOH)aH, -CH2(CHOH)aCH3, -CH2(CHOH)aCO2H, -(CHCO2H)aCO2H, -(CH2CH2O)cH, -(CH2CH2O)cCH3, -(CH2)aSO3H, -(CH2)aSO3 -, -(CH2)aSO2H, -(CH2)aSO2 -, -(CH2)aNHSO3H, -(CH2)aNHSO3 -, -(CH2)aNHSO2H, -(CH2)aNHSO2 -,-(CH2)aPO4H3, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4 3 -, -(CH2)aPO3H2, -(CH2)aPO3H-, 및 -(CH2)aPO3 2 -로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; AA는 펩티드 또는 아미드 결합에 의해 함께 결합되는 천연 및 비-천연 아미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산을 포함하는 펩티드 쇄이고, AA의 각각의 예는 서로 동일하거나 각각의 다른 예와 상이할 수 있으며; PS는 글리코시드 결합에 의해 연결되는 하나 이상의 단당류 단위를 포함하는 설페이트화(sulfated) 또는 비-설페이트화(non-sulfated) 다당류 쇄이고; 및 'a'는 1 내지 10의 수이고, 'c'는 1 내지 100의 수이고, 'm' 및 'n'의 각각은 독립적으로 1 내지 3의 수이다. 다른 측면에서, 'a'는 1 내지 10의 수이다. 또 다른 측면에서, 'a'는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10이다.
일부 측면에서, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나는 -CO(PS) 또는 -CO(AA)이다. 또 다른 측면에서, 상기 X1 및 X2 모두는 -CO(AA)이다.
(AA)는 펩티드 또는 아미드 결합에 의해 함께 결합되는 하나 이상의 천연 또는 비-천연 아미노산을 포함하는 펩티드 쇄이다. 펩티드 쇄(AA)는 단일 아미노산, 호모폴리펩티드 쇄(homopolypeptide chain) 또는 헤테로폴리펩티드 쇄(heteropolypeptide chain)일 수 있고, 임의의 적절한 길이일 수 있다. 일부 양태에서, 천연 또는 비천연 아미노산은 α-아미노산이다. 또 다른 측면에서, α-아미노산은 D-α-아미노산 또는 L-α-아미노산이다. 둘 이상의 아미노산을 포함하는 폴리펩티드 쇄에서, 각각의 아미노산은 측쇄 및 입체 화학의 구조를 포함하지만 이로 제한되지 않는 모든 측면에서 다른 것(들)과 독립적으로 선택된다. 예를 들어, 일부 양태에서, 펩티드 쇄는 1 내지 100개의 아미노산(들), 1 내지 90개의 아미노산(들), 1 내지 80개의 아미노산(들), 1 내지 70개의 아미노산(들), 1 내지 60개의 아미노산(들), 1 내지 50개의 아미노산(들), 1 내지 40개의 아미노산(들), 1 내지 30개의 아미노산(들), 1 내지 20개의 아미노산(들), 또는 1 내지 10개의 아미노산(들)을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 펩티드 쇄는 1 내지 100개의 α-아미노산(들), 1 내지 90개의 α-아미노산(들), 1 내지 80개의 α-아미노산(들), 1 내지 70개의 α-아미노산(들), 1 내지 60개의 α-아미노산(들), 1 내지 50개의 α-아미노산(들), 1 내지 40개의 α-아미노산(들), 1 내지 30개의 α-아미노산(들), 1 내지 20개의 α-아미노산(들), 또는 1 내지 10개의 α-아미노산(들)을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 아미노산은 D-알라닌, D-아르기닌, D-아스파라긴, D-아스파르트산, D-시스테인, D-글루탐산, D-글루타민, 글리신, D-히스티딘, D-호모세린, D-이소류신, D-류신, D-리신, D-메티오닌, D-페닐알라닌, D-프롤린, D-세린, D-트레오닌, D-티로신, D-트립토판 및 D-발린으로 이루어진 군에서 선택된다. 일부 양태에서, 펩티드 쇄(AA)의 α-아미노산은 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 글루탐산, 글루타민, 글리신, 히스티딘, 호모세린, 리신 및 세린으로 이루어진 군에서 선택된다. 일부 양태에서, 펩티드 쇄(AA)의 α-아미노산은 아스파르트산, 글루탐산, 호모세린 및 세린으로 이루어진 군에서 선택된다. 일부 양태에서, 펩티드 쇄(AA)는 단일 아미노산(예를 들어, D-아스파르트산 또는 D-세린)을 말한다.
일부 양태에서, (AA)는 21개의 필수 아미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 단일 아미노산이다. 다른 측면에서, AA는 D-아르기닌, D-아스파라긴, D-아스파르트산, D-글루탐산, D-글루타민, D-히스티딘, D-호모세린, D-리신, 및 D-세린으로 이루어진 군에서 선택된다. 바람직하게는, AA는 D-아스파르트산, 글리신, D-세린, 또는 D-티로신이다. 가장 바람직하게는, AA는 D-세린이다.
일부 양태에서, (AA)는 β-아미노산이다. β-아미노산의 예는 β-페닐알라닌, β-알라닌, 3-아미노-3-(3-브로모페닐)프로피온산, 3-아미노부탄산, 시스-2-아미노-3-시클로펜텐-1-카르복실산, 트랜스-2-아미노-3-시클로펜텐-1-카르복실산, 3-아미노이소부티르산, 3-아미노-2-페닐프로피온산, 3-아미노-4-(4-비페닐릴)부티르산, 시스-3-아미노-시클로헥산카르복실산, 트랜스-3-아미노-시클로헥산카르복실산, 3아미노-시클로펜탄카르복실산, 3-아미노-2-하이드록시-4-페닐부티르산, 2-(아미노메틸)페닐아세트산, 3-아미노-2-메틸프로피온산, 3-아미노-4-(2-나프틸)부티르산, 3-아미노-5-페닐펜탄산, 3-아미노-2-페닐프로피온산, 4-브로모-β-Phe-OH, 4-클로로-β-Homophe-OH, 4-클로로-β-Phe-OH, 2-시아노-β-Homophe-OH, 2-시아노-β-Homophe-OH, 4-시아노-β-Homophe-OH, 3-시아노-β-Phe-OH, 4-시아노-β-Phe-OH, 3,4-디메톡시-β-Phe-OH, γ,γ-디페니β-Homoala-OH, 4-플루오로-β-Phe-OH, β-Gln-OH, β-Homoala-OH, β-Homoarg-OH, β-Homogln-OH, β-Homoglu-OH, β-Homohyp-OH, β-Homoleu-OH, β-Homolys-OH, β-Homomet-OH, β2-호모페닐알라닌, β-Homophe-OH, β3-Homopro-OH, β-Homoser-OH, β-Homothr-OH, β-Homotrp-OH, β-Homotrp-OMe, β-Homotyr-OH, β-Leu-OH, β-Leu-OH, β-Lys(Z)-OH, 3-메톡시-β-Phe-OH, 3-메톡시-β-Phe-OH, 4-메톡시-β-Phe-OH, 4-메틸-β-Homophe-OH, 2-메틸-β-Phe-OH, 3-메틸-β-Phe-OH, 4-메틸-β-Phe-OH, β-Phe-OH, 4-(4-피리딜)-β-Homoala-OH, 2-(트리플루오로메틸)-β-Homophe-OH, 3-(트리플루오로메틸)-β-Homophe-OH, 4-(트리플루오로메틸)-β-Homophe-OH, 2-(트리플루오로메틸)-β-Phe-OH, 3-(트리플루오로메틸)-β-Phe-OH, 4-(트리플루오로메틸)-β-Phe-OH, β-Tyr-OH, 에틸 3-(벤질아미노)프로피오네이트, β-Ala-OH, 3-(아미노)-5-헥산산, 3-(아미노)-2-메틸프로피온산, 3-(아미노)-2-메틸프로피온산, 3-(아미노)-4-(2-나프틸)부티르산, 3,4-디플루오로-β-Homophe-OH, γ,γ-디페닐-β-Homoala-OH, 4-플루오로-β-Homophe-OH, β-Gln-OH, β-Homoala-OH, β-Homoarg-OH, β-Homogln-OH, β-Homoglu-OH, β-Homohyp-OH, β-Homoile-OH, β-Homoleu-OH, β-Homolys-OH, β-Homomet-OH, β-Homophe-OH, β3-호모프롤린, β-Homothr-OH, β-Homotrp-OH, β-Homotyr-OH, β-Leu-OH, 2-methyl-β-Homophe-OH, 3-methyl-β-Homophe-OH, β-Phe-OH, 4-(3-피리딜)-β-Homoala-OH, 3-(트리플루오로메틸)-β-Homophe-OH, β-글루탐산, β-호모알라닌, β-호모글루탐산, β-호모글루타민, β-호모하이드록시프롤린, β-호모이소류신, β-호모류신, β-호모티오닌, β-호모페닐알라닌, β-호모프롤린, β-호모세린, β-호모트레오닌, β-호모트립토판, β-호모티로신, β-류신, β-페닐알라닌, 피롤리딘-3-카르복실산 및 β-Dab-OH를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
(PS)는 글리코시드 결합에 의해 연결되는 하나 이상의 단당류 단위를 포함하는 설페이트화 또는 비-설페이트화 다당류 쇄이다. 다당류 쇄(PS)는 임의의 적절한 길이일 수 있다. 예를 들어, 일부 양태에서, 다당류 쇄는 1 내지 100개의 단당류 단위(들), 1 내지 90개의 단당류 단위(들), 1 내지 80개의 단당류 단위(들), 1 내지 70개의 단당류 단위(들), 1 내지 60개의 단당류 단위(들), 1 내지 50개의 단당류 단위(들), 1 내지 40개의 단당류 단위(들), 1 내지 30개의 단당류 단위(들), 1 내지 20개의 단당류 단위(들), 1 내지 10개의 단당류 단위(들)을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 다당류 쇄(PS)는 펜토오스(pentose) 또는 헥소오스(hexose) 단당류 단위로 이루어진 호모다당류 쇄이다. 다른 양태에서, 다당류 쇄(PS)는 펜토오스 또는 헥소오스 단당류 단위 중 하나 또는 이들로 이루어진 헤테로다당류 쇄이다. 일부 양태에서, 다당류 쇄(PS)의 다당류 단위는 글루코오스, 프룩토오스, 만노오스, 자일로오스 및 리보오스로 이루어진 군에서 선택된다. 일부 양태에서, 다당류 쇄(PS)는 단일 단당류 단위(예를 들어, 글루코오스 또는 프룩토오스)를 말한다. 또 다른 측면에서, 다당류 쇄는, 당 위에 하나 이상의 하이드록시기가 아미노산으로 대체되는 아미노산이다. 카르보닐기로의 연결은 아민 또는 하이드록시기를 통해서 이루어질 수 있다.
일부 양태에서, 화학식 I의 피라진 유도체에서, Y1 또는 Y2 중 적어도 하나는 하기 화학식 II이고,
[화학식 II]
Figure pct00008
상기 화학식 II에서, Z1은 단일 결합, -CR1R2-, -O-, -NR1-, -NCOR1-, -S-, -SO-, 또는 -SO2-이고; R1 내지 R2의 각각은 H, -CH2(CHOH)aH, -CH2(CHOH)aCH3, -CH2(CHOH)aCO2H, -(CHCO2H)aCO2H, -(CH2CH2O)cH, -(CH2CH2O)cCH3, -(CH2)aSO3H, -(CH2)aSO3 -, -(CH2)aSO2H, -(CH2)aSO2 -, -(CH2)aNHSO3H, -(CH2)aNHSO3 -, -(CH2)aNHSO2H, -(CH2)aNHSO2 -,-(CH2)aPO4H3, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4 3 -, -(CH2)aPO3H2, -(CH2)aPO3H-, 및 -(CH2)aPO3 2 -로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; a, c, m 및 n은 본 명세서의 다른 곳에 기재되는 바와 같다.
또 다른 측면에서, Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 -NR1R2이고, R1 내지 R2는 상기 기재된 바와 같다. 또 다른 측면에서, Y1 및 Y2는 모두 -NR1R2이고, R1 내지 R2는 상기 기재된 바와 같다. 또는, R1 및 R2는 H, -CH2(CHOH)aCH3, -(CH2)aSO3H, -(CH2)aNHSO3H, 및 -(CH2)aPO3H2로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다. 또 다른 측면에서, R1 및 R2는 수소이다.
피라진 화합물의 임의의 측면에서, 하나 이상의 원자는 대안적으로 동일한 원소의 동위원소적으로 표지된 원자(isotopically labelled atom)로 치환될 수 있다. 예를 들어, 수소원자는 중수소 또는 삼중수소로 동위원소적으로 표지될 수 있고; 탄소원자는 13C 또는 14C로 동위원소적으로 표지될 수 있고; 질소원자는 14N 또는 15N로 동위원소적으로 표지될 수 있다. 동위원소 표지는 안정한 동위원소일 수 있거나 불안정한 동위원소(즉, 방사성)일 수 있다. 피라진 분자는 하나 이상의 동위원소 표지를 함유할 수 있다. 동위원소 표지는 부분적이거나 완전할 수 있다. 예를 들어, 피라진 분자는 50% 중수소로 표지되어, 질량 분석법 또는 다른 기술에 의해 쉽게 모니터링될 수 있는 특징을 분자에 제공할 수 있다. 다른 예로서, 피라진 분자는 삼중수소로 표지하여, 당업자에게 알려진 기술을 사용하여 생체 내에서 및 탈체에서 모니터링될 수 있는 방사성 특징을 분자에 제공할 수 있다.
약동학적으로 허용되는 염은 당 업계에 알려져 있다. 본 명세서에서 임의의 측면에서, 피라진은 약제학적으로 허용되는 염의 형태일 수 있다. 비제한적인 예로서, 약제학적으로 허용되는 염은 Berge, et al. in J. Pharm . Sci., 66(1), 1 (1977)에 기재된 것을 포함하고, 이는 그 교시 전체가 참조로 포함된다. 염은 양이온성 또는 음이온성일 수 있다. 일부 양태에서, 약제학적으로 허용되는 염의 카운터 이온은 아세테이트, 벤젠설포네이트(benzenesulfonate), 벤조에이트(benzoate), 베실레이트(besylate), 비카보네이트(bicarbonate), 비타르트레이트(bitartrate), 브루마이드(bromide), 칼슘 에데테이트(calcium edetate), 캄실레이트(camsylate), 카르보네이트(carbonate), 클로라이드, 시트레이트(citrate), 디하이드로클로라이드(dihydrochloride), 에데테이트(edetate), 에디실레이트(edisylate), 에스톨레이트(estolate), 에실레이트(esylate), 푸마레이트(fumarate), 글루셉테이트(gluceptate), 글루코네이트(gluconate), 글루타메이트(glutamate), 글리콜릴아르사닐레이트(glycollylarsanilate), 헥실레조르시네이트(hexylresorcinate), 하이드라바민(hydrabamine), 하이드로브로마이드(hydrobromide), 하이드로클로라이드(hydrochloride), 하이드록시나프토에이트(hydroxynaphthoate), 요오드화물(iodide), 이세타이오네이트(isethionate), 락테이트(lactate), 락토비오네이트(lactobionate), 말레이트(malate), 말리에이트(maleate), 만델레이트(mandelate), 메실레이트(mesylate), 메틸브로마이드(methylbromide), 메틸니트레이트(methylnitrate), 메틸설페이트(methylsulfate), 뮤케이트(mucate), 납실레이트(napsylate), 니트레이트(nitrate), 파모에이트(pamoate), 판토테네이트(pantothenate), 포스페이트(phosphate), 디포스페이트(diphosphate), 폴리갈락투로네이트(polygalacturonate), 살리실레이트(salicylate), 스테아레이트(stearate), 서브아세테이트(subacetate), 석시네이트(succinate), 설페이트(sulfate), 탄네이트(tannate), 타르타레이트(tartrate), 테오클레이트(teoclate), 트리에티오다이드(triethiodide), 아디페이트(adipate), 알기네이트(alginate), 아미노살리실레이트(aminosalicylate), 무수 메틸렌 시트레이트(anhydromethylenecitrate), 아레콜린(arecoline), 아스파르테이트(aspartate), 비설페이트(bisulfate), 부틸브로마이드(butylbromide), 캠포레이트(camphorate), 디글루코네이트(digluconate), 디하이드로브로마이드(dihydrobromide), 디석시네이트(disuccinate), 글리세로포스페이트(glycerophosphate), 제미설페이트(jemisulfate), 주드로플루오라이드(judrofluoride), 주드로요오드(judroiodide), 메틸렌비스(살리실레이트)(methylenebis(salicylate)), 나파디실레이트(napadisylate), 옥살레이트(oxalate), 펙티네이트(pectinate), 퍼설페이트(persulfate), 페닐렌에틸바르바르비투레이트(phenylethylbarbarbiturate), 피크레이트(picrate), 프로피오네이트(propionate), 티오시아네이트(thiocyanate), 토실레이트(tosylate), 운데카노에이트(undecanoate), 벤자틴(benzathine), 클로로프로카인(chloroprocaine), 클로린(choline), 디에탄올아민(diethanolamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 메글루민(meglumine), 프로카인(procaine), 베네타민(benethamine), 클레미졸(clemizole), 디에틸아민(diethylamine), 피페라진(piperazine), 트로메타민(tromethamine), 알루미늄, 칼슘, 리튬, 마그네슘, 포타슘, 소듐 아연, 바륨 및 비스무트로 이루어진 군에서 선택된다. 염을 형성할 수 있는 피라진 유도체에서 임의의 작용기는 당업계에 공지된 방법을 사용하여 임의로 작용기를 형성할 수 있다. 비제한적인 예로서, 아민 하이드로클로라이드 염은 피라진에 염산을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 인산염은 피라진에 인산염 완충제를 첨가하여 형성될 수 있다. 설폰산, 카복실산 또는 포스폰산과 같은 존재하는 임의의 산 작용기는 적합한 염기 및 형성된 염으로 탈양성자화될 수 있다. 또는, 아민기는 아민 염을 형성하기 위해 적절한 산과 양성자화될 수 있다. 염 형태는 단일 하전, 이중 하전 또는 삼중 하전될 수 있고, 하나 이상의 카운터 이온이 존재하는 경우, 각각의 카운터 이온은 다른 것들 각각과 동일하거나 상이할 수 있다.
또 다른 측면에서, 이를 필요로 하는 환자의 신장 사구체 여과율을 측정하는 방법이 본 명세서에 기술된다. 이 방법은 피라진 화합물, 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 환자에게 투여하는 단계, 시간에 걸쳐서 상기 환자에게 경피 형광성을 측정하는 단계, 및 상기 환자의 GFR을 결정하는 단계를 포함한다. GFR의 단일 측정치를 결정하는데 사용되는 기간은 본 명세서에서 측정 시간 윈도우(Measurement Time Window)라고 한다. 많은 경우에, 시간이 지남에 따라 실시간으로 GFR을 평가하는 것이 임상적으로 유용할 것이다. 따라서, 본 개시의 일부 측면에서, GFR의 다수의 순차적 평가가 제공된다. 일부 측면에서, 다수의 순차적 GFR 추정치는 트레이서 제제의 단일 투여 후에 제공된다. 단일 주사 후 GFR 측정이 제공되는 총 시간의 길이는 본 명세서에서 단일 주입 보고 기간(Single Injection Reporting Period)이라 할 것이다. 일부 측면에서, 측정 시간 윈도우들 사이에 일시적인 오버랩이 존재한다. 이러한 경우에, GFR이 보고되는 시간 간격(보고 시간 간격)이 측정 시간 윈도우와 반드시 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 일 양태에서, 인접한 측정 시간 윈도우는 50% 오버랩되고, 보고 시간 간격은 측정 시간 윈도우의 절반이다. 몇몇 측면들에서, 측정 시간 윈도우는 가변 길이를 갖는다. 바람직한 양태에서, 일시적으로 인접한 측정 시간 윈도우가 길이가 다르면, 오버랩 시간 기간은 2 개의 측정 시간 윈도우 중 작은 시간의 50 %가 되도록 선택된다. 일부 측면에서, 환자의 GFR은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 시스템을 사용하여 결정된다.
또 다른 측면에서, 측정 시간 윈도우는 신호 품질과 관련된 메트릭(metric related to the signal quality)(이하 품질 메트릭(Quality Metric)이라고 함)에 따라 자동으로 조절된다. 품질 메트릭은 형광 신호대 노이즈 비(fluorescence signal-to-noise ratio, SNR), 신호대 배경 비(signal-to-background ratio, SBR), 적합도 메트릭(good-of-fit metric), 상관 계수(correlation coefficient) 또는 이들의 임의의 조합의 추정에 기초할 수 있다. 일 측면에서, 측정 시간 윈도우에서 형광 강도 대 시간의 로그에 선이 피팅된다(또는 동등하게, 형광 지수 대 시간에 단일 지수가 피팅됨). 피팅된 선과 데이터의 차이("피팅 잔차(Fitting Residual)")는 "노이즈"를 추정하는데 사용된다. 일 측면에서, 노이즈는 피팅 잔차의 제곱근 평균 제곱 (root mean square, RMS)이다. 다른 측면에서, 노이즈는 피팅 잔차의 중간 절대 편차 (median absolute deviation, MAD)이다. "신호"는 피팅으로부터 도출된 단일 지수의 진폭으로 정의될 수 있다. 다른 측면에서, 신호는 측정 시간 윈도우의 시작과 끝에서 피팅된 형광들 사이의 차이로 선택된다. 다른 측면에서, 사전-주사(pre-injection) 형광 신호 레벨은 "배경"을 결정하는데 사용되며, SBR은 배경을 신호 레벨로 분할함으로써 계산된다. SNR 또는 SBR을 품질 메트릭으로 사용하는 경우, 최소 임계값은 정의될 수 있으며, 품질 메트릭이 이러한 임계값을 초과하는 경우에만 GFR을 결정하는 목적에 적합한 것으로 간주된다. 다른 측면에서, 형광에 대한 시간 대 피팅에 의해 결정된 시간 또는 속도 상수의 추정 오차는 품질 메트릭으로 사용된다. 이 경우에, 계산된 품질 메트릭이 소정의 임계값 미만인 경우에만 피팅이 유효한 것으로 간주 될 수 있다. 일부 다른 측면에서, 피팅 시간 또는 속도 상수는 신호로 정의되고, 피팅으로부터 추정된 오차는 노이즈로 정의되며, 이 버전의 SNR은 품질 메트릭으로 사용된다. 다른 측면에서, 상관 계수가 품질 메트릭으로 사용된다. 상관 계수를 계산하기 위해 당 업계에 공지된 임의의 다양한 방법, 예컨대 피어슨의 상관 계수(Pearson's correlation coefficient) 또는 일치성 상관 계수(concordance correlation coefficient)가 사용될 수 있다. 또 다른 측면에서, 상이한 품질 메트릭의 조합이 단일 메트릭으로 결합되거나, 선택된 모든 품질 메트릭이 통과된 경우에 피팅된 결과는 GFR을 결정하기 위한 목적에만 유효한 것으로 간주된다.
다른 측면에서, 최대 측정 시간 윈도우가 정의되고, 품질 메트릭은 GFR을 보고할지 또는 측정 시간 윈도우의 길이를 연장할지를 결정하는데 사용된다. 이러한 일 양태에서, 측정 시간 윈도우의 길이는 품질 메트릭이 임계값에 도달할 때까지 자동으로 증가되며, 이 시점에서 GFR이 보고된다. 다른 측면에서, 예비 피팅은 시간 또는 속도 상수 또는 예측된 GFR에 사용되며, 측정 시간 윈도우를 소정의 길이로 설정하는데 사용된다. 일 양태에서, 최소 측정 시간은 60분으로 설정되며, 이 시점에서 피팅이 수행되고, GFR의 예비 추정이 이루어진다. GFR의 예비 추정치가 75 mL/분/1.73 m2를 초과하면, 결과는 사용자에게 보고되고, 측정 시간 윈도우는 60분으로 유지된다. 그러나, GFR의 예비 추정치가 75mL/min/1.73 m2 미만이면, 결과가 사용자에게 보고되지 않으며, 측정 시간 윈도우가 120분으로 증가한다.
다른 측면에서, 나머지 단일 주입 보고 기간(remaining Single Injection Reporting Period)이 추정되고, 사용자에게 주기적으로 제공된다. 남은 단일 주입 보고 기간을 추정하기 위한 기초는 SNR, SBR 또는 추정된 피팅 오류, 예를 들어, 품질 메트릭을 결정하기 위해 상기 기재된 방법일 수 있지만, 나머지 단일 주입 보고 기간을 결정하는데 사용되는 측정 시간 윈도우 및 품질 메트릭을 결정하는데 사용되는 품질 메트릭은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 측면에서, 품질 메트릭 이외에, 피팅된 형광 감쇠 시간 또는 속도 상수는 나머지 단일 주입 보고 기간을 추정하는데 사용된다. 일 양태에서, 피팅된 형광 감쇠 시간 상수 및 SNR은 나머지 단일 주입 보고 기간을 예측하기 위해 조합된다. SNR은 최소값과 최대값 0과 1 사이의 범위로 조정되며, 형광 감쇠 시간 상수와 곱해진다. 그 후, 제품은 단일 주입 보고 기간을 예측하도록 스케일링된다(scaled). 스케일링 계수(scaling factor)는 인간 환자, 동물, 시험관 내 연구, 시뮬레이션 또는 이들의 임의의 조합에 대해 이전에 수집된 데이터의 분석을 통해 결정되는 교정 인자(calibration factor)이다.
또 다른 측면에서, 여과 및/또는 이상치 제거(outlier rejection)는 측정 시간 윈도우 내에서 피팅되기 전에 형광 데이터에 적용된다. 적절한 필터의 예로는 박스카 평균(boxcar average), 무한 응답 함수 필터(infinite response function filter), 중앙값 필터(median filter), 트림 평균 필터(trimmed mean filter)를 포함한다. 이상 값 제거 방법의 예로는 상기 기재된 상기의 모든 품질 메트릭이 포함되지만, 측정 시간 윈도우의 하위 집합에 적용된다.
일부 측면에서, 품질 메트릭은 측정 시간 윈도우에 걸친 시간의 함수로서 트레이서 제제의 측정된 방출 에너지로부터 계산된다. 품질 메트릭은 계산된 GFR을보고할지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 다른 측면에서, 품질 메트릭은 측정 시간 윈도우를 확장할지를 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 측정 시간 윈도우는 품질 메트릭이 미리 결정된 임계값을 통과할 때까지 자동으로 확장될 수 있으며, 이때 GFR이 보고된다.
환자 신체 사이즈에 대해 노멀라이징된 GFR은 측정 시간 윈도우에 걸쳐 시간의 함수로서 트레이서 제제의 측정된 방출 에너지를 감쇠 파라미터에 피팅함으로써 결정된다. 일부 측면에서, 이 감쇠 파라미터는 단일 지수 피팅으로부터의 속도 상수 (또는 그 반대, 시간 상수라고 함)이다. 일부 측면에서, 피팅된 기능의 오프셋은 0으로 고정되고; 다른 측면에서, 오프셋은 피팅 시에 가변적인 용어이며; 또 다른 측면에서, 오프셋이 고정되는지 또는 변할 수 있는지의 여부는 감쇠 파라미터의 예비 평가에 따라 달라진다. 측정 시간 윈도우는, 방출 강도의 감쇠가 트레이서 제제의 신장 제거로 인한 기간 동안, 트레이서 제제가 체내로 평형화된 후 시작되도록 선택된다. 피팅된 속도 상수는 환자 신체 사이즈에 대해 노멀라이징된 GFR을 결정하기 위해 보정 기울기를 곱한다. 보정 기울기는 인간 환자, 동물, 시험관 내 연구, 시뮬레이션 또는 이들의 조합에서 이전에 수집된 데이터의 분석을 통해 결정된다.
환자의 신체 사이즈는 신장 기능의 평가에 영향을 줄 수 있기 때문에, 일부 측면에서, 신체 사이즈 메트릭은 측정치를 추가로 개선하기 위해 GFR 계산을 노멀라이징하는데 사용된다. 일부 측면에서, GFR을 노멀라이징 하기 위해 사용되는 신체-사이즈 메트릭은 신체 표면적(BSA)이다. 다른 측면에서, 신체-사이즈 메트릭은 트레이서 제제의 분포 부피(Vd)이다.
또한, 본 명세서에 개시된 방법 및 시스템은 환자에서 GFR의 실시간 모니터링을 허용한다. 또한, 트레이서 제제의 단일 투여로 다중 GFR 측정 또는 결정을 수행할 수 있다. 일부 측면에서, 단일 GFR 측정은 트레이서 제제 투여 후 결정된다. 다른 측면에서, 다중 GFR 측정은 트레이서 제제 투여 후 실시간 GFR 경향을 제공하여 결정된다. 이러한 일부 측면에서, 잔여 농도의 트레이서 제제가 GFR을 계속 측정하기에 충분한 잔여 시간의 추정치가 제공된다.
또 다른 측면에서, 이를 필요로 하는 환자에 신장 사구체 여과율(GFR)을 측정하는 방법이 본 명세서에 기술된다. 상기 방법은 환자에게 피라진 화합물 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 투여하는 단계, 측정 시간 윈도우에 걸쳐 상기 환자의 경피 형광성을 측정하는 단계, 상기 환자에서 GFR을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 측면에서, 환자의 GFR은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 시스템을 사용하여 결정된다.
또 다른 측면에서, 이를 필요로 하는 환자의 GFR을 측정하는 방법이 본 명세서에 기술된다. 상기 방법은 화학식 I의 화합물, 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염, 또는 이의 약제학적으로 허용되는 제형을 투여하는 단계, 측정 시간 윈도우에 걸쳐 상기 환자에 상기 화학식 I의 화합물의 농도를 측정하는 단계, 및 상기 환자의 GFR을 측정하는 단계를 포함한다.
일부 측면에서 및 상기 언급된 방법을 참고하여, 피라진의 농도를 측정하는 단계는 환자의 경피 형광성을 모니터링하는 것을 포함한다. 또 다른 측면에서, 피라진의 농도를 측정하는 단계는 환자로부터 혈액 분취량(aliquot)을 취하고, HPLC 또는 당 업계에 공지된 다른 방법에 의해 피라진의 농도를 측정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 피라진은 정량화될 수 있는 방사성 동위 원소를 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 피라진의 농도를 측정하는 단계는 신장이 환자의 신체로부터 화합물을 제거하는 속도를 결정하기 위해 일정 기간에 걸쳐 환자의 소변을 수집하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서 및 상기 언급된 방법을 참조하여, 환자에서 피라진의 농도는 경피 형광성에 의해 모니터링된다. 이는 의료 장치를 환자의 피부와 접촉시키는 것을 포함할 수 있으며, 상기 의료 장치는 화학식 I의 화합물에서 형광 반응을 유발하고 상기 반응을 검출하도록 구성된다. 의료 장치는 임의의 적절한 위치에서 환자의 피부와 접촉할 수 있다. 적합한 것으로 알려진 특정 위치는 흉골(sternum), 하부 흉골, 대흉근(pectoralis major), 후두 삼각(occipital triangle), 이마, 턱, 상부 엉덩이 및 하부 엉덩이이다. 편의성, 의료 기기 설계 및/또는 의료 필요성에 의해 결정된 바와 같이 환자의 다른 위치가 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 이 방법은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 시스템을 사용한다.
상기 언급된 방법의 일 측면에서, 디스플레이 장치는 하나 이상의 특정 신체 부위에 센서를 부착하도록 사용자에게 유도하기 위해 사용된다. 일 양태에서, 터치 스크린 인터페이스가 사용되며, 사용자는 측정 설정 프로세스에서 다음 단계로 이동하기 위해 센서가 부착된 신체 부위 위치의 표현을 터치하도록 지시받는다. 이는 GFR 측정에 적합하지 않거나 최적이 아닌 신체 부위에 센서를 배치하지 않는 이점이 있다.
다른 측면에서, 다음 단계는 광원 출력 레벨과 검출기 게인(gain) 레벨을 설정하는 것이다. 일 측면에서, 검출기 게인 레벨 및 광원 레벨은 모두 초기에 낮은 상태로 설정되고, 그 후 목표 신호 레벨이 달성될 때까지 광원 레벨이 순차적으로 증가된다. 일 양태에서, 광원은 형광 GFR 제제를 위한 여기 공급원(excitation source)이며, 표적 형광 신호가 달성되거나 소정의 최대 전류에 도달될 때까지 소스 전류가 증가된다. 최대 소스 전류가 목적하는 형광 신호 레벨을 얻지 못하고 도달되는 경우에, 표적 형광 신호에 도달되거나 최대 검출기 게인 설정에 도달될 때까지 검출기 게인은 그 후 순차적으로 증가된다.
일부 측면에서, 피부의 확산 반사율의 측정은 피부 및 GFR 제제의 형광의 측정에 추가하여 이루어진다. 이러한 측면에서, 확산 반사 신호는 최적의 소스 출력 및 검출기 게인 레벨을 결정하는데 사용될 수 있다. 또 다른 측면에서, 형광성 GFR 제제의 여기 및 방출을 위해 파장 대역 내에서 확산 반사율 측정이 이루어진다. 이러한 측면에서, LED 소스 레벨 및 검출기 게인의 설정은 형광 신호 레벨 대신에 확산 반사율을 사용하여 설정을 가이딩함으로써 수행될 수 있다. 일 측면에서, 목표 레벨 또는 확산 반사 신호는 검출기 또는 증폭기 포화(saturation) 효과가 관찰되는 신호 레벨의 15 % 내지 35 %이다. 이는 환자의 움직임 또는 다른 생리적 변화와 관련될 수 있는 신호 변동을 위한 헤드-룸(head-room)을 제공한다. 광원 출력 및/또는 검출 게인을 최적화하기 위해 기재된 절차는 상이한 환자 또는 동일한 환자의 상이한 신체 부위에 걸친 생리적 변화를 보상하는 수단을 제공하는 이점을 갖는다. 일 측면에서, 보상되는 주요 요인은 피부의 멜라닌 함량이다. 보상을 요구할 수 있는 다른 생리적 요인은 센서에 의해 광학적으로 조사되는 조직 체적 내의 혈액 함량, 수분 함량 및 산란을 포함한다. 다른 측면에서, 목적하는 신호 목표가 달성되지 않으면, 사용자는 측정을 진행하는 것이 억제된다. 이러한 방식으로, 부정확한 결과 보고가 억제된다.
목적하는 신호 레벨이 성공적으로 달성되면, 다른 측면에서, 기준선 신호가 기록된다. 이러한 일 측면에서, 시간에 따라 신호에 기울기를 피팅하는 것과 같이 기준선의 안정성이 평가되며, 시간에 따라 기울기가 소정의 임계값 미만이 아니면 기준선은 유효한 것으로 받아들여지지 않는다. 일부 측면에서, 디스플레이 장치는 안정한 기준선이 달성될 때까지 사용자에게 트레이서 제제의 투여를 진행하지 않도록 지시한다. 이러한 방식으로, 센서가 올바르게 배치되거나 부착되지 않은 경우, 측정이 억제된다. 또한, 사전 주사로부터의 트레이서 제제가 목적하는 정도까지 체내에서 제거되지 않으면, 사용자는 측정을 진행하지 못하게 될 수 있다.
안정된 기준선이 획득되면, 상기 언급된 방법의 다른 측면에서, 트레이서 제제를 환자의 혈관 공간에 주입한다. 트레이서 제제 투여는 하나 이상의 센서에 의해 측정될 때 환자의 경피 형광성의 급격한 증가로 자동 검출된다. 이러한 목적을 위해 변화율, 절대 신호 변화 또는 상대 신호 변화에 대해 소정의 임계값이 적용될 수 있다. 자동 제제 검출은 터치 스크린 모니터와 같은 디스플레이 장치 상에서 사용자에게 보고될 수 있다. 다른 측면에서, 일단 트레이서 제제가 검출되면, 추가 한계치가 사용되어 GFR 측정을 개시하기에 충분한 트레이서 제제가 존재하는지를 결정한다. 이러한 일 측면에서, 형광성(Fmeas) 및 확산 반사율(DR)의 측정은 결합된 결과에 대한 생리적 변화의 영향을 감소시키는 방식(여기서, 고유 형광(Intrinsic Fluorescence) 또는 IF라고 함)으로 결합되어, 예를 들어 측정에 대한 피부 색의 영향이 보정된다. 그 후, IF를 소정의 한계치와 비교함으로써 트레이서 제제의 충분성이 평가된다. 일부 측면에서, IF는 다음 형태의 방정식 1을 사용하여 측정된다:
[방정식 1]
Figure pct00009
방정식(1)
상기 방정식(1)에서, 용어 DR의 첨자는 필터링된 및 필터링되지 않은 검출기와 함께 트레이서 제제의 여기(ex) 및 방출(em) 파장 대역 내에서 수집된 측정치를 나타내며, 용어 DR의 첨자는 인간 환자, 동물, 시험 관내 연구, 시뮬레이션 또는 이들의 조합에 대해 이전에 수집된 데이터의 분석을 통해 결정될 수 있는 교정 계수이다. 이러한 방식으로, 정확한 GFR 평가를 위해 불충분한 트레이서 제제가 투여되는 경우, 측정을 관리하는 의료 전문가에게 추가적인 트레이서 제제를 투여하거나 측정을 중단할 기회가 제공될 수 있다.
일단 트레이서 제제가 투여되면, 다른 측면에서, 세포 외 공간으로의 트레이서 제제의 평형이 모니터링된다. 일 측면에서, 평형화가 충분히 완료되었다고 결정될 때까지 측정 시간 윈도우가 시작되지 않는다. 평형 진행을 평가하기 위해 지수 함수에 피팅이 사용될 수 있다. 예를 들어, 시간에 따른 형광 강도의 변화는 단일 지수 함수에 피팅될 수 있으며, 피팅된 시간 상수가 안정되면 평형이 완료된 것으로 간주된다. 이러한 일 측면에서, 제1 GFR 결정이 언제 이용 가능하게 될지에 대한 실행 추정치(running estimate)가 사용자에게 제공된다. 다른 측면에서, 충분한 평형이 달성될 때까지 그리고 충분한 평형이 달성되지 않으면 사용자는 측정 단계로 진행하는 것이 억제된다. 이러한 일 측면에서, 평형 시간은 소정의 한계치과 비교되고, 평형 시간이 임계값을 초과하면, 사용자는 GFR 결정을 진행하는 것이 억제된다. 이러한 방식으로, 센서가 순환 시스템과 잘 교환되지 않는 부위에 위치하면, GFR의 평가가 억제된다.
일부 측면에서, 보고 시간 간격, 측정 시간 윈도우 및/또는 단일 주입 보고 기간은 수행되는 특정 의료 평가를 기반으로 하며 이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 만성 신부전 환자의 경우, 단일 GFR 결정으로 충분할 수 있다. 그러나 급성 신부전이 있거나 그에 걸릴 위험이 있는 환자의 경우, 실시간 평가 또는 GFR 경향이 큰 잠재적 이점을 제공한다. 일부 측면에서, 상기 보고 시간 간격은 약 15분일 것이다. 다른 측면에서, 상기 보고 시간 간격은 약 30분, 약 1시간, 약 2시간, 약 3시간, 약 5시간, 약 8시간, 약 10시간, 약 12시간, 약 18시간, 약 24시간, 약 36시간, 약 48시간, 약 72시간, 약 96시간, 또는 약 168시간일 것이다. 일부 측면에서, 보고 시간 간격은 15분 내지 168시간일 것이다. 일부 측면에서, 단일 주입 보고 기간은 피라진 화합물의 클리어런스 반감기에 기초할 것이다. 상기 클리어런스 반감기는 상기 환자에서 미리 결정되거나, 상기 환자의 의학적 상태에 기초하여 추정되거나, 또는 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 경피적으로 결정될 수 있다. 일부 측면에서, 단일 주입 보고 기간은 1회 클리어런스 반감기, 2회 클리어런스 반감기, 3회 클리어런스 반감기, 4회 클리어런스 반감기, 5회 클리어런스 반감기, 6회 클리어런스 반감기, 8회 클리어런스 반감기, 또는 10회 클리어런스 반감기이다. 최대 단일 주입 보고 기간은 피라진이 상기 환자의 혈류에서 더 이상 검출 불가능한 것이다. 본 명세서에서 사용되는 "검출 불가능한"은, 피라진의 농도가 더 이상 결정에 사용된 방법에 의해 검출될 수 없음을 의미한다. 일부 경우에, 기기의 검출 수준이 이를 매우 긴 기간(예를 들어, 1주일 이상)으로 만들 때, "검출 불가능한"은 농도 수준이 0.39 %(즉, 8회 클리어런스 반감기) 아래로 떨어졌다는 것을 의미한다. 또 다른 측면에서, 보고 시간 간격은 대략 1 내지 168시간이고, 모든 1시간 사이에 증가한다.
마찬가지로, 측정 시간 윈도우는 환자의 특정 의료 요구에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 달라질 수 있다. 일부 측면에서, 이는 약 15 분일 것이다. 다른 측면에서, 측정 시간 윈도우는 약 30분, 약 1시간, 약 2시간, 약 3시간, 약 5시간, 약 8시간, 약 10시간, 약 12시간, 약 18시간, 약 24시간, 약 36시간, 약 48시간, 약 72시간, 약 96시간, 또는 약 168시간일 것이다. 일부 측면에서, 측정 시간 윈도우는 15분 내지 168시간일 것이다. 각각의 단일 주입 보고 기간 동안 하나 또는 복수의 측정 시간 윈도우가 존재할 수 있다. 일부 측면에서, 단일 주입 보고 기간은 각각의 측정 시간 윈도우가 동일한 다중 측정 시간 윈도우로 분할된다. 또 다른 측면에서, 단일 주입 보고 기간은 각각의 측정 시간 윈도우가 다른 측정 시간 윈도우와 독립적으로 선택되고, 다른 측정 시간 윈도우와 동일하거나 상이할 수 있는 다중 측정 시간 윈도우로 분할된다.
본 명세서에 개시되는 방법 및 시스템은 피부 멜라닌 함량을 자동으로 조절하여 GFR 결정이 광범위한 피부 유형 및 색소 수준에 걸쳐 정확하도록 하는 이점을 갖는다. 피츠패트릭 스케일(Fitzpatrick scale)은 사람의 피부색에 대한 수치 분류 체계이다. 이는 인간 피부 색소 침착에 대한 피부과 연구에 유용한 도구로 널리 알려져 있다. 점수는 유형 I(최소 색소 침착이 있는 매우 고운 피부)에서 유형 VI(깊게 색소가 침착되고 진한 갈색)의 범위이다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 피츠패트릭 스케일에서 6가지 모든 피부 색소 침착과 함께 사용하기에 적합하다. 구체적으로, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 유형 I, 유형 II, 유형 III, 유형 IV, 유형 V 및 유형 VI의 피부 색소 침착과 함께 사용하기에 적합하다.
또 다른 측면에서, 피라진은 적어도 하나의 약제학적으로 허용되는 부형제(excipient)와 조합된다. 상기 약제학적으로 허용되는 부형제는 용매, pH 조절제, 완충제, 산화 방지제, 긴장성 조정제(tonicity modifying agent), 삼투압 조절제(osmotic adjusting agent), 보존제, 항균제(antibacterial agent), 안정화제(stabilizing agent), 점도 조절제(viscosity adjusting agent), 계면 활성제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
약제학적으로 허용되는 용매는 수성 또는 비수성(non-aqueous) 용액, 현탁액, 에멀젼 또는 이들의 적절한 조합일 수 있다. 비수성 용매의 비제한적인 예는 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 오일, 및 에틸 올레 에이트와 같은 주사 가능한 유기 에스테르이다. 수성 담체(carrier)의 예는 식염수 및 완충 매질을 포함하여 물, 알콜/수성 용액, 에멀젼 또는 현탁액이다.
비제한적인 예로서, 약제학적으로 허용되는 완충제는 아세테이트, 벤조에이트, 카보네이트, 시트레이트, 디하이드로겐 포스페이트, 글루코네이트, 글루타메이트, 글리시네이트, 하이드로겐 포스페이트, 락테이트, 포스페이트, 타르트레이트, 트리스·HCl(Tris·HCl), 또는 이들의 pH가 4 내지 9, 바람직하게는 5 내지 8, 가장 바람직하게는 6 내지 8, 매우 가장 바람직하게는 7.0 내지 7.5인 혼합물을 포함한다. 또 다른 측면에서, pH는 6.7 내지 7.7이다. 당 업계에 공지된 바와 같은 다른 완충제는 제조된 피라진 유도체의 특정 염 형태 또는 특정 의료 용도에 기초하여 선택될 수 있다. 바람직한 완충제는 생리학적 pH(대략 7.2)에서 인산염 완충 식염수이다.
긴장성 조정제의 예는 글리세롤, 소르비톨, 수크로오스, 또는 바람직하게는 염화나트륨 및/또는 만니톨이다. 점도 조절제의 예에는 벤토나이트, 칼슘 마그네슘 실리케이트 등을 포함한다. 희석제의 예는 에탄올, 메탄올 등을 포함한다. 항균제의 예는 벤즈알코늄 클로라이드(benzalkonium chloride), 벤제토늄 클로라이드(benzethonium chloride), 에틸파라벤(ethylparaben), 메틸 파라벤(methylparaben) 등을 포함한다. 삼투압 조절제의 예는 아미노에탄올, 염화칼슘, 콜린, 덱스트로스, 디에탄올아민, 수화된 링거액(lactated Ringer's solution), 메글루민(meglumine), 염화칼륨, 링거액, 소듐 비카보네이트, 염화나트륨, 소듐 락테이트, TRIS 또는 이들의 조합을 포함한다. 이들 예는 단지 예시를 위한 것이며, 철저하게 하거나 제한하려는 것이 아니다.
이를 필요로 하는 환자의 신장 기능을 평가하는 방법이 본 명세서에 개시되며, 상기 방법은 화학식 I의 화합물 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염, 또는 이의 약제학적으로 허용되는 제형을 환자에게 투여하는 단계, 상기 환자를 전자기 방사선에 노출시켜 스펙트럼 에너지를 상기 화학식 I의 화합물로부터 발산시키는 단계, 화합물로부터 발산된 스펙트럼 에너지를 검출하는 단계, 및 검출된 스펙트럼 에너지에 기초하여 환자의 신장 기능을 평가하는 단계를 포함한다.
일부 측면에서, 화학식 I의 화합물은 환자에 의해 대사되지 않으며; 대신에 대사되지 않고 신장 배설(renal excretion)에 의해 완전히 제거된다(예를 들어, 산화, 글루크론산화(glucuronidation) 또는 다른 컨쥬 게이션 없음). 일부 측면에서, 적어도 95%의 화학식 I의 화합물은 신장 배설 전에 환자에 의해 대사되지 않는다. 일부 측면에서, 적어도 96%의 화학식 I의 화합물은 신장 배설 전에 환자에 의해 대사되지 않는다. 일부 측면에서, 적어도 97%의 화학식 I의 화합물은 신장 배설 전에 환자에 의해 대사되지 않는다. 일부 측면에서, 적어도 98%의 화학식 I의 화합물은 신장 배설 전에 환자에 의해 대사되지 않는다. 일부 측면에서, 적어도 99%의 화학식 I의 화합물은 신장 배설 전에 환자에 의해 대사되지 않는다. 일부 양태에서, 상기 화합물은 소정의 시간 미만으로 상기 환자에 의해 완전히 제거된다. 일부 측면에서, 또한, 환자의 신장 기능을 평가하는 단계는 환자의 GFR을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
피라진은 임의의 적합한 방법으로 투여될 수 있다. 이 방법은 환자의 의학적 요구에 기초하고, 피라진을 투여하거나 절차를 수행하는 의료 전문가에 의해 선택될 것이다. 투여 방법의 예는 경피, 경구, 비경구(parenteral), 피하, 장내(enteral) 또는 정맥 내 투여를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 바람직하게는, 피라진 화합물은 정맥 내 또는 경피 방법을 사용하여 투여될 것이다. 일부 양태에서, 피라진은 단일 볼루스 정맥 내 주입(bolus intravenous injection)를 통해 투여된다. 또 다른 양태에서, 피라진은 다중 볼루스 정맥 주입에 의해 투여된다. 본 명세서에서 사용되는 경피성(transcutaneous) 및 경피(transdermal)는 모두 환자의 피부를 통한 투여를 말하며, 상호 교환적으로 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 "장내 투여(enteral administration)"는 위장관을 사용하여 환자에게 직접 또는 간접적으로 약제를 전달하는 임의의 투여 방법을 말한다. 장내 투여의 예로는 경구, 설하, 협측 및 직장이 포함되나 이로 제한되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 "비경구 투여"는 주사 또는 주입에 의해 환자에게 직접 또는 간접적으로 약제를 전달하는 임의의 투여 방법을 말한다. 예 또는 비경구 투여는 정맥 내, 동맥 내, 피내(intradermal), 경피, 피하 및 근육 내를 포함 하지만 이로 제한되지 않는다.
또한, 화학식 I의 피라진 유도체 및 약제학적으로 허용되는 완충제를 포함하는 안정한 비경구 조성물이 본 명세서에 개시된다. 이 조성물은 비경구 투여를 통해 환자에게 투여하기에 적합한 긴장성을 갖는다. 비경구 조성물의 긴장성은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 바와 같은 긴장성 조절제를 사용하여 조절될 수 있다. 이 조성물은 이를 필요로 하는 환자에게 투여하기에 적합한 pH를 가지며, 본 명세서의 다른 곳에 기재된 바와 같은 완충제 또는 다른 pH 조절제를 사용하여 조절될 수 있다. 이 조성물은 이를 필요로 하는 환자에게 투여하기에 적합한 삼투압을 가지며, 조성물의 삼투압은 본 명세서의 다른 곳에 기재된 삼투압 조절제를 사용하여 조정될 수 있다. 이 조성물은 밀봉된 용기에 포장되고, 제형의 미생물학적 부담을 감소시키거나 제거하기 위해 종말 살균(terminal sterilization) 처리된다. 이 조성물은 분해 및 다른 불리한 화학 반응에 대해 안정적이며, 약제학적으로 허용되는 저장 수명을 갖는다.
본 명세서에서 사용되는 "안정한(Stable)"은 환자에게 투여하기에 적합한 상태 또는 상태로 유지되는 것을 의미한다. 본 개시 내용에 따른 제형은 실온에서 12개월 이상 동안 유지될 때 안정한 것으로 밝혀지고, 일반적으로 12 내지 24개월 동안 실온에서 안정한 것으로 밝혀졌다.
본 명세서에서 사용되는 "살균(sterile)" 조성물은 멸균 상태로 되고, 이후 미생물 오염에 노출되지 않은, 즉 멸균 조성물을 담는 용기가 손상되지 않은 조성물을 의미한다. 멸균 조성물은 일반적으로 미국 식품 의약국의 현행 우수 제조 관행("cGMP") 규정에 따라 제약 제조업체에 의해 제조된다. 일부 측면에서, 조성물은 열 멸균 용기에 포장된다. 용기는 의료 설정에 사용하기에 적합한 임의의 용기일 수 있으며, 예는 유리병, 앰플, 백, 병 및 주사기를 포함하지만 이로 제한되지는 않는다.
일부 양태에서, 이 조성물은 비경구 투여를 위한 멸균, 즉시 사용 가능한(ready-to-use) 제제의 형태를 취할 수 있다. 이는 주입 또는 주사 전에 농축된 비경구 제제를 주입 희석제로 희석하는 것의 불편함을 억제할 수 있으며, 또한 무균 처리 및 잠재적인 계산 또는 희석 오차 동안 미생물 오염의 위험을 감소시킨다. 또는, 제형은 환자에게 투여하기 전에 희석된 고체 제형일 수 있다.
본 명세서에 개시되는 수성, 살균 약제학적 조성물은 이를 필요로 하는 환자에게 비경구 투여에 적합하다. 예를 들어, 이 조성물은 볼루스 주사 또는 정맥 내 주입 형태로 투여될 수 있다. 비경구 투여에 적합한 경로는 정맥 내, 피하, 피내, 근육 내, 관절 내 및 척추 강내를 포함한다. 본 명세서에 개시된 즉시 사용 가능한 제제는 바람직하게는 볼루스 주사에 의해 투여된다. 일부 양태에서, 이 조성물은 환자의 표피 또는 진피로의 경피성 전달에 적합하다. 경피성 전달 방법 및 장치는 당 업계에 공지되어 있고, 약학 조성물을 환자에게 전달하기 위해 다양한 방법을 사용한다.
본 명세서에 개시되는 수성, 살균 약제학적 조성물은 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 바와 같이 하나 이상의 약제학적으로 허용되는 부형제와 조합하여 제형된다. 수성, 살균 약제학적 조성물은 이를 필요로 하는 환자에게 투여하기에 적합하도록 제형된다. 긴장성, 삼투압, 점도 및 다른 파라미터는 본 명세서의 다른 곳에 기술된 바와 같은 제제 및 방법을 사용하여 조절될 수 있다.
또 다른 측면에서, 비경구 투여용 수성, 살균 약제학적 조성물이 본 명세서에 개시된다. 이 조성물은 약 0.1 내지 50 mg/mL의 화학식 I의 피라진 화합물을 포함한다. 또한, 이 조성물은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 바와 같이 약 0.01 내지 2 M 완충제를 포함한다. 또한, 이 조성물은 약 0-500 mg/mL의 삼투압 조절제 및 약 0-500 mg/mL의 긴장성 조절제를 포함한다. 또한, 수성, 살균 약제학적 조성물은 임의로 하나 이상의 추가적인 약제학적으로 허용되는 부형제를 포함할 수 있다. 약제학적으로 허용되는 부형제의 예는 용매, pH 조절제, 완충제, 산화 방지제, 긴장성 조정제, 삼투압 조절제, 보존제, 항균제, 안정화제, 점도 조절제, 계면 활성제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 부형제의 특정 예는 본 명세서의 다른 곳에서 개시된다.
수성, 살균 약제학적 조성물에 사용되는 피라진 화합물은 본 명세서에 개시되는 임의의 화합물이다. 특정 예는 실시예에서 제조된 모든 화합물을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 하나의 바람직한 예는 실시예 12에 나타낸 분자인 (2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스 (3-하이드록시-프로판산)이다(MB-102 또는 3,6-디아미노-N2,N5-비스(D-세린)-피라진-2,5-디카르복시아미드로도 식별됨).
수성, 살균 약제학적 조성물의 pH는 환자에 투여하기에 적합하다. 일부 측면에서, pH는 4 내지 9이고, 바람직하게는 5 내지 8이고, 가장 바람직하게는 6 내지 8이고, 매우 가장 바람직하게는 7.0 내지 7.5이다. 또 다른 측면에서, pH는 6.7 내지 7.7이다. 보다 더욱 바람직하게는, pH는 인산 완충 생리 식염수에서 약 7.2이다.
일부 측면에서, 피라진은 신장에 적어도 하나의 의학적 문제가 있는 것으로 의심되거나 알려진 환자에게 투여되고, 본 명세서에 개시된 방법은 상기 환자에 존재하는 신장 손상 또는 결핍의 수준을 결정하는데 사용된다. 일부 측면에서, 상기 환자는 110 미만, 90 미만, 60 미만, 30 미만, 또는 15 미만의 추정된 GFR(eGFR) 또는 예전에 측정된 GFR을 갖는다. 환자의 eGFR은 표준 의료 기술을 사용하여 결정되며, 이러한 방법은 당 업계에 공지되어 있다. 일부 측면에서, 환자는 신장에 의학적 문제가 있거나 의심되지 않을 것이다. GFR 모니터링은 환자의 일반적인 또는 일상적인 건강 평가의 일부로 또는 예방적 평가로 수행될 수 있다.
당 업계에 잘 알려진 바와 같이, 환자가 혈류에서 폐기물을 제거하는 속도 (즉, 클리어런스 반감기)는 이들의 신장 시스템의 건강 및 적절한 기능에 따라 달라진다. 이러한 맥락에서 사용되는 "완전히 제거된(Entirely eliminated)"은 혈류에서 피라진의 수준이 0.39%(즉, 8회의 반감기) 미만으로 떨어졌다는 것을 의미한다. 클리어런스 반감기는 환자의 GFR에 따라 달라지고, 질병, 연령 또는 기타 생리적 요인으로 인해 신장 시스템의 기능이 저하됨에 따라 크게 느려진다. 정상적인 GFR 및/또는 정상적인 eGFR을 갖는 CKD와 관련된 알려진 공지된 인자가 없는 환자에서, 단일 주입보고 기간은 24 시간이다. 일부 측면에서, GFR 또는 eGFR이 110 미만인 환자의 단일 주입 보고 기간은 24시간이다. GFR 또는 eGFR이 90 미만인 환자의 단일 주입 보고 기간은 24시간이다. GFR 또는 eGFR이 60 미만인 환자의 단일 주입 보고 기간은 48시간이다. GFR 또는 eGFR이 30 미만인 환자의 단일 주입 보고 기간은 48시간이다. 일부 측면에서, GFR 또는 eGFR이 110 미만인 환자의 단일 주입 보고 기간은 8회 클리어런스 반감기와 동일하다. GFR 또는 eGFR이 90 미만인 환자에서, 단일 주입 보고 기간은 8회 클리어런스 반감기와 동일하다. GFR 또는 eGFR이 60 미만인 환자에서, 단일 주입 보고 기간은 8회 클리어런스 반감기와 동일하다. GFR 또는 eGFR이 30 미만인 환자에서, 단일 주입 보고 기간은 8회 클리어런스 반감기와 동일하다.
환자의 소변에서 단백질의 농도의 증가는 일부 방식의 신장 손상 또는 결핍을 암시할 수 있기 때문에, 본 명세서에 개시된 방법은 소변 검사가 단백질 수준의 증가를 나타내는 환자에게 적합하다. 일부 측면에서, 환자는 표준 의료 검사 (예를 들어, 딥스틱 검사(dipstick test))에 의해 결정된 바와 같이 소변에서 단백질의 수준이 증가된다. 비제한적인 예로서, 환자의 소변 검사는 알부민의 증가, 크레아티닌의 증가, 혈액 요소 질소의 증가(즉, BUN 검사), 또는 이들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다.
상기 언급된 방법을 참조하여, 피라진 유도체는 가시광선, 자외선 및/또는 적외선과 같은 전자기 방사선에 노출된다. 피라진의 전자기 방사선에의 이러한 노출은 피라진 유도체가 환자의 신체 내부에 위치하는 동안 발생하는 것이 바람직하다. 이러한 피라진의 전자기 방사선 노출로 인해, 피라진은 적절한 검출 장비에 의해 검출될 수 있는 스펙트럼 에너지(예를 들어, 가시광선, 자외선 및/또는 적외선)를 방출한다. 피라진 유도체로부터 방출된 스펙트럼 에너지는 흡수된 파장 범위보다 큰 파장 범위를 나타내는 경향이 있다. 비제한적인 예로서, 피라진 유도체의 양태가 약 440 nm의 광을 흡수하면, 피라진 유도체는 약 560 nm의 광을 방출할 수 있다.
피라진의 검출(또는 보다 구체적으로, 그로부터 방출되는 스펙트럼 에너지)은 광학 형광, 흡광도 또는 광 산란 기술을 통해 달성될 수 있다. 일부 측면에서, 스펙트럼 에너지는 형광이다. 일부 양태에서, 방출된 스펙트럼 에너지의 검출은 방출된 스펙트럼 에너지의 수집 및 수집된 스펙트럼 에너지를 나타내는 전기 신호의 생성을 특징으로 할 수 있다. 환자의 신체에 존재하는 피라진 유도체로부터 스펙트럼 에너지를 검출하기 위해 사용되는 메커니즘(들)은 선택된 파장(또는 파장 범위)만을 검출하도록 설계될 수 있고/있거나 하나 이상의 적절한 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다. 다양한 카테터, 내시경, 이어 클립, 핸드 밴드, 헤드 밴드, 표면 코일, 핑거 프로브 및 기타 의료 장치는 피라진 유도체를 전자기 방사선에 노출시키거나 및/또는 그로부터 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출하는데 이용될 수 있다. 피라진을 전자기 방사선에 노출시키고, 그로부터 방출된 스펙트럼 에너지를 검출하는 장치는 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, 하나 또는 두 개의 장치가 사용될 수있다. 스펙트럼 에너지의 검출은 간헐적으로 1회 이상 달성될 수 있거나 실질적으로 연속적일 수 있다.
환자의 신장 기능 또는 GFR은 검출된 스펙트럼 에너지에 기초하여 결정된다. 이는 검출된 스펙트럼 에너지를 나타내는 데이터를 사용하고, 환자의 신체로부터 피라진 유도체의 클리어런스를 나타내는 강도/시간 프로파일을 생성함으로써 달성된다. 이 프로파일은 생리학적 또는 병리학적 상태와 상관될 수 있다. 예를 들어, 환자의 신장 프로파일 및/또는 클리어런스율은 공지된 클리어런스 프로파일 및/또는 환자의 신장 기능을 평가하고, 환자의 생리학적 상태를 진단하기 위한 비율과 비교될 수 있다. 체액에서 피라진 유도체의 존재를 분석하는 경우에, 농도/시간 곡선이 생성될 수 있고, 신장 기능을 평가하기 위하여 분석(바람직하게는 실시간으로)될 수 있다. 또는, 환자의 클리어런스 프로파일은 동일한 환자로부터의 하나 이상의 이전에 측정된 클리어런스 프로파일과 비교하여, 상기 환자의 신장 기능이 시간이 지남에 따라 변했는지를 결정할 수 있다. 일부 측면에서, 신장 기능 평가는 본 명세서의 다른 곳에 개시된 시스템을 사용하여 수행된다.
생리학적 기능은 하기에 의해 평가될 수 있다: (1) 정상 및 손상된 세포 또는 기관이 혈류에서 피라진 유도체를 제거하는 방식의 차이를 비교; (2) 환자의 장기 또는 조직에서 피라진의 제거 또는 축적 속도를 측정; 및/또는 (3) 관련된 피라진을 갖는 기관 또는 조직의 단층 이미지를 얻음. 예를 들어, 혈액 풀 클리어런스율(blood pool clearance)은 귓불 또는 손가락과 같은 표면 모세관으로부터 비침습적으로(non-invasively) 측정될 수 있거나, 혈관 내 카테터와 같은 적절한 기구를 사용하여 침습적으로 측정될 수 있다. 또한, 경피 형광성은 상기 환자의 신체에서 비침습적으로 모니터링될 수 있다. 환자의 표피상의 많은 위치는 경피 형광성을 비침습적으로 모니터링하는데 적합할 수 있다. 환자의 부위는 바람직하게는 조직 평형에 대한 혈관 구조가 비교적 빠르게 발생하는 부위이다. 환자의 적합한 부위의 예는 흉골(sternum), 하부 흉골, 대흉근(pectoralis major), 후두 삼각(occipital triangle), 이마, 턱, 상부 엉덩이 및 하부 엉덩이를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 목적하는 세포 내 피라진 유도체의 축적은 유사한 방식으로 평가될 수 있다.
또한, 변형된 폐 동맥 카테터는 특히 피라진 유도체로부터 방출되는 스펙트럼 에너지의 목적하는 측정을 하기 위해 이용될 수 있다. 폐 카테터가 상기 피라진으로부터 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출하는 능력은 혈관 내 압력, 심장 출력 및 다른 유래된 혈류 측정만을 측정하는 현재 폐 동맥 카테터에 비해 뚜렷한 개선이다. 종래에, 치명적인 환자는 위에 나열된 매개변수 만을 사용하여 관리되어 왔으며, 치료는 간헐적인 혈액 샘플링 및 신장 기능 평가를 위한 검사에 의존하는 경향이 있었다. 이러한 종래의 매개 변수는 불연속적인 데이터를 제공하며, 많은 환자 집단에서 종종 오해의 소지가 있다.
표준 폐 동맥 카테터의 변형은 단지 파장 특정의 광섬유 센서를 제조하는 것을 필요로 한다. 혼합된 정맥 산소 포화도를 측정하기 위해 광섬유 기술을 통합한 카테터가 현재 존재한다. 일 특징에서, 변형된 폐 동맥 카테터는 표준 폐 동맥 카테터의 팁에 파장-특이적 광 센서(wavelength-specific optical sensor)를 통합시킨다. 이 파장-특이적 광학 센서는 본 명세서에 개시된 피라진 유도체와 같은 설계된 광학적으로 검출 가능한 화학 물질의 신장 기능-특이적 제거를 모니터링하는데 이용된다. 따라서, 실시간으로 신장 기능은 광학적으로 검출된 화합물의 소실/클리어런스에 의해 모니터링될 수 있다.
일부 측면에서, 피라진 화합물은 적어도 1 단계 CKD로 미리 진단된 환자에게 투여된다. 다른 측면에서, 상기 환자는 2 단계 CKD, 3 단계 CKD, 4 단계 CKD 또는 5 단계 CKD로 미리 진단되었다. 또 다른 측면에서, 환자는 아직 CKD로 진단되지 않았지만, CKD와 관련된 하나 이상의 위험 인자를 갖는다. 또 다른 측면에서, 환자는 CKD에 대해 알려진 위험 인자가 없다.
피라진 화합물의 투여는 수행되는 의학적 테스트 및 환자의 의학적 요구에 기초한 임의의 적합한 방법에 의해 수행된다. 적합한 방법은 본 명세서의 다른 곳에 개시되어 있다. 바람직하게는, 피라진은 경피 또는 정맥 내 투여에 의해 투여된다.
또한, GFR을 결정하거나 이를 필요로하는 환자에서 신장 기능을 평가하기 위한 시스템이 본 명세서에 개시되어 있다. 상기 시스템은 컴퓨팅 장치, 상기 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결된 디스플레이 장치, 상기 컴퓨팅 장치에 작동 가능하게 연결되고 외부 전원으로부터 상기 시스템의 전기적 절연을 유지하는 전원, 상기 컴퓨팅에 작동 가능하게 연결된 하나 이상의 센서 헤드, 및 전자기 방사선이 노출될 때 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 트레이서 제제를 포함한다. 상기 컴퓨팅 장치는 센서 헤드를 작동 및 제어하고, 상기 센서 헤드로부터 전송된 하나 이상의 광 측정치를 기록하고, 및 상기 광 측정에 기초하여 상기 환자의 GFR을 계산하도록 구성된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "커플(couple)"은 구성 요소들 사이의 직접적인 기계적, 전기적 및/또는 통신 연결에 제한되지 않고, 다중 성분들 사이의 간접적인 기계적, 전기적 및/또는 통신 연결을 포함할 수도 있음에 유의해야 한다. 디스플레이 장치 및 하나 이상의 센서 헤드는 유선 네트워크 연결(예를 들어, 이더넷(Ethernet) 또는 광섬유), 무선 주파수(RF)와 같은 무선 통신 수단, 예를 들어 FM 라디오 및/또는 디지털 오디오 방송, IEEE® (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준 (예를 들어, 802.11 (g) 또는 802.11 (n)), WIMAX® (Worldwide Interoperability for Microwave Access) 표준, BLUETOOTH®, 휴대폰 기술과 같은 단거리 무선 통신 채널(예를 들어, 글로벌 이동 통신 표준 (GSM)), 위성 통신 링크 및/또는 임의의 다른 적절한 통신 수단과 통신될 수 있다. IEEE는 뉴욕의 Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.의 등록 상표이다. WIMAX는 오리건주 비버튼의 WiMax Forum의 등록 상표이다. BLUETOOTH는 워싱턴주 커클랜드의 Bluetooth SIG, Inc.의 등록 상표이다.
일부 측면에서, 하나 이상의 센서 헤드는 적어도 하나의 전자기 방사선의 공급원을 포함하고, 환자의 피부에 전자기 방사선을 생성 및 전달하고, 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 전자기 방사선을 검출 및 측정하며, 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 전자기 방사선의 측정값을 상기 컴퓨팅 장치에 전송한다. 하나 이상의 센서 헤드를 갖는 시스템에서, 각각의 센서 헤드는 동일하거나 상이할 수 있고, 이로부터 방출되는 전자기 방사선은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 측면에서, 센서 헤드는 상기 환자의 피부에 부착되도록 구성된다. 비제한적인 예로서, 2개의 센서 헤드를 갖는 시스템에서, 하나의 센서 헤드는 하나의 파장의 전자기 방사선을 방출 및 모니터링 할 수 있는 반면, 두번째 센서 헤드는 상이한 파장을 방출 및 모니터링 할 수 있다. 이는 GFR 결정의 정확성과 평가를 관리하는 의료 전문가가 이용할 수 있는 정보를 증가시키기 위해 데이터를 비교할 수 있게 한다. 또 다른 비제한적인 예로서, 2개의 센서 헤드를 갖는 시스템에서, 2개의 센서 헤드는 국부 평형 키네틱(local equilibration kinetics)을 단자 위상 키네틱(terminal phase kinetics)으로부터 분리하는데 사용된다. 이를 통해 의료 전문가는 평형이 완료된 시점을 결정하고 센서의 로컬 이동으로 인한 잡음(artifact)을 줄일 수 있다.
일부 측면에서, 트레이서 제제는 정맥 내 또는 경피 투여를 통해 상기 환자에게 투여되고, 상기 환자의 신장에서의 사구체 여과에 의해서만 제거되고, 전자기 방사선에 노출될 때 상기 센서 헤드에 의해 검출 가능한 광을 방출하도록 구성된다. 일부 측면에서, 트레이서 제제는 본 명세서의 다른 곳에 개시된 바와 같은 화학식 I의 피라진 화합물이다. 바람직하게는, 트레이서 제제는 실시예 중 하나에서 제조된 화합물이다. 더욱 바람직하게는, 트레이서 제제는 (2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(3-하이드록시-프로판산)이다(MB-102 또는 3,6-디아미노-N2,N5-비스(D-세린)-피라진-2,5-디카르복시아미드라고도 함). 일부 측면에서, 트레이서 제제는 이를 필요로 하는 환자에 투여하기에 적합한 제형의 피라진 유도체이다. 이러한 제형은 본 명세서의 다른 곳에 기재된다.
환자의 GFR을 결정하거나 신장 기능을 평가하기 위한 시스템은 이를 필요로하는 환자에게 본 명세서에 개시된 방법을 수행하도록 구성될 수 있다. 시스템에서 컴퓨팅 장치는 영구 메모리, 복잡한 수학적 계산이 가능한 프로세서, 컴퓨터와의 상호 작용을 위한 사용자 인터페이스 및 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결된 디스플레이 장치를 포함하지만 이에 제한되지 않는 모든 기능을 갖는 임의의 표준 컴퓨터 일 수 있다. 이와 같이, 컴퓨팅 장치의 영구 메모리는 GFR을 결정하거나 환자의 신장 기능을 평가하기 위해 시스템의 기능을 수행하는 데 필요한 임의의 정보, 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 이러한 정보, 프로그램 및 데이터는 하나 이상의 센서 헤드에 의해 수집된 경피 형광 값을 알려진 값과 비교하기 위해 사용될 수 있는 표준 및/또는 제어일 수 있다. 일부 측면에서, 컴퓨팅 장치는 환자에서 이전 평가 또는 GFR 결정으로부터의 결과를 저장하여, 나중에 획득된 결과 데이터가 비교될 수 있다. 이를 통해 의료 전문가는 시간이 지남에 따라 환자의 신장 건강을 모니터링 할 수 있다. 일부 측면에서, 컴퓨팅 장치는 랩탑 컴퓨터이다.
다양한 측면에서, 컴퓨팅 장치는 프로세서 및/또는 메모리 장치를 포함한다. 다양한 다른 측면에서, 프로세서는 시스템 버스(system bus)를 통해 사용자 인터페이스, 디스플레이 장치 및 메모리 장치 중 하나 이상에 연결된다. 일 측면에서, 프로세서는, 예를 들어 디스플레이 장치를 통해 사용자를 유도하거나 및/또는 사용자 인터페이스를 통해 사용자 입력을 수신함으로써 사용자와 통신한다. 용어 "프로세서(processor)"는 일반적으로 시스템 및 마이크로 컨트롤러, 축소 명령 세트 회로 (RISC), 주문형 집적 회로 (ASIC), 프로그램 가능 논리 회로 (PLC) 및 본 명세서에 기재된 기능을 실행할 수 있는 기타 회로 또는 프로세서를 포함하는 임의의 프로그램이 가능 시스템을 말한다. 상기 예들은 단지 예시적인 것이며, 따라서 용어 "프로세서"의 정의 및/또는 의미를 제한하려는 것은 아니다.
다양한 측면에서, 메모리 장치는 실행 가능한 명령 및/또는 다른 데이터와 같은 정보를 저장하고 검색하게 할 수 있는 하나 이상의 장치를 포함한다. 또한, 메모리 장치는 동적 랜덤 액세스 메모리 (DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리 (SRAM), 솔리드 스테이트 디스크 및/또는 하드 디스크와 같은 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable media)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 다양한 측면에서, 메모리 장치는 애플리케이션 소스 코드, 애플리케이션 객체 코드(application object code), 구성 데이터(configuration data), 추가 입력 이벤트, 애플리케이션 상태, 주장 진술, 검증 결과 및/또는 임의의 다른 유형의 데이터를 제한 없이 저장한다.
사용자 인터페이스는 GFR을 결정하거나 환자의 신장 기능을 평가하기 위한 시스템의 조작자와 같은 사용자로부터 적어도 하나의 입력을 수신하도록 구성된다. 일 측면에서, 사용자 인터페이스는 사용자가 관련 정보를 입력할 수 있게 하는 키보드를 포함한다. 다양한 다른 측면에서, 사용자 인터페이스는 포인팅 장치, 마우스, 스타일러스(stylus), 터치 감지 패널(예를 들어, 터치 패드, 터치 스크린), 자이로스코프(gyroscope), 가속도계, 위치 검출기, 및/또는 오디오 입력 인터페이스 (예를 들어, 마이크로폰 포함)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
디스플레이 장치는 입력 이벤트 및/또는 유효성 검사 결과와 같은 정보를 사용자에게 표시하도록 구성된다. 또한, 디스플레이 장치는 적어도 하나의 디스플레이 장치에 연결된 디스플레이 어댑터를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 디스플레이 장치는 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 유기 LED(OLED) 디스플레이 및/또는 "전자 잉크" 디스플레이와 같은 시각적 디스플레이 장치일 수 있다. 다양한 다른 측면에서, 디스플레이 장치는 오디오 출력 장치(예를 들어, 오디오 어댑터 및/또는 스피커) 및/또는 프린터를 포함한다. 일부 측면에서, 디스플레이 장치는 터치 스크린을 포함한다.
다양한 측면에서, 컴퓨팅 장치는 일반적으로 프로세서를 포함한다. 프로세서는 하나 이상의 실행 가능 명령어를 사용하여 동작을 인코딩하고, 실행 가능 명령어를 메모리 장치에 제공함으로써 프로그래밍 될 수 있다. 일 측면에서, 프로세서는 소정의 기간에 걸친 신장 감쇠에 대한 시간 상수를 계산하도록 프로그래밍된다. 일 측면에서, 환자의 경피 형광성 데이터는 소정의 기간에 걸쳐 수집되고, 그래프는 시간 (x-축) 대 형광 (y-축)으로 준비된다. 감쇠 속도는 곡선 또는 선형 일 수 있으며, 감쇠 속도에 대한 시간 상수가 계산된다. 일 측면에서, 감쇠 속도는 세미 로그 (y) 플롯에 대해 선형이다. 시간 상수는 알려진 값과 비교되어 환자의 GFR을 결정한다. 일부 측면에서, 감쇠 속도는 표준 1차 키네틱(standard first order kinetics)에 해당한다. 또 다른 측면에서, 감쇠 속도는 다중 구획 약동학 모델(multi-compartment pharmacokinetic model)을 나타낼 수 있다. 도 3A 내지 3D는 표준 약동학 소프트웨어가 신장 감쇠에 대한 시간 상수를 결정할 수 있는 2- 구획 약동학을 도시한다.
GFR 결정은 선형 회귀, 이상치 배제, 상관 계수(R2)의 계산 및 교정의 표준 오차를 사용하여 수행되며, 실시예에서 보다 상세히 기재된다.
이 기술 된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고, 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 통합 된 방법을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 예를 사용한다. 본 명세서에 개시된 임의의 측면 또는 양태는 당업자에 의해 이해될 수 있는 임의의 다른 양태 또는 실시 형태와 조합하여 사용될 수 있다. 다른 실시예는 청구범위의 문자 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖는 경우 또는 청구범위의 문자 언어와 실질적으로 차이가 있는 동등한 구조적 요소를 포함하는 경우 청구범위의 범위 내에있는 것으로 의도된다.
실시예 1
3,6-디아미노-N2,N2,N5,N5-테트라키스(2-메톡시에틸)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-diamino-N2,N2,N5,N5-tetrakis(2-methoxyethyl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)의 제조
Figure pct00010
3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산 (200 mg, 1.01 mmol), 비스-2-(메톡시에틸)아민 (372 μL, 335.5 mg, 2.52 mmol), HOBt·H2O (459 mg, 3.00 mmol), 및 EDC·HCl (575 mg, 3.00 mmol)의 혼합물을 실온에서 1시간 동안 DMF (20 mL) 중에서 함께 교반했다. 이 혼합물을 농축 건조하고, 잔여물을 EtOAc 및 물로 분획시켰다. 이 층을 분리하고, EtOAc 용액을 포화 NaHCO3 및 브라인으로 세정했다. 이 용액을 무수 Na2SO4 상에서 건조시키고, 여과 및 농축시켰다. 방사형 플래시 크로마토그래피(SiO2, 10/1 CHCl3-MeOH)에 의한 정제로 오렌지색 거품(foam)으로서 실시예 1을 228.7 mg (53% 수율) 수득했다: 1H NMR (300MHz, CDCl3), δ 4.92 (s, 4 H), 3.76 (뚜렷한(apparent) t, J = 5.4 Hz, 4 H), 3.70 (뚜렷한 t, J = 5.6 Hz, 4 H), 3.64 (뚜렷한 t, J = 5.4 Hz, 4 H), 3.565 (뚜렷한 t, J = 5.4 Hz), 3.67 (s, 6 H), 3.28 (s, 6 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 167.6 (s), 145.6 (s), 131.0 (s), 72.0 (t), 70.8 (t), 59.2 (q), 49.7 (t), 47.1 (t). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간(단일 피크 체류 시간) = 30 mm 컬럼 상에서 3.14분, (M+H)+ = 429. UV/vis (PBS 중 100 μM) λabs = 394 nm. 형광성 (100 nm) λex = 394 nm λem = 550 nm.
실시예 2
3,6-디아미노-N2,N5-비스(2,3-디하이드록시프로필)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-diamino-N2,N5-bis(2,3-dihydroxypropyl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)
Figure pct00011
단계1. 3,6-디아미노-N2,N5-비스((2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-일)메틸)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-diamino-N2,N5-bis((2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)의 합성
Figure pct00012
3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(350 mg, 1.77 mmol), 라세믹(racemic) (2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-일)메탄아민 (933 μL, 944 mg, 7.20 mmol), HOBt·H2O (812 mg, 5.3 mmol), 및 EDC·HCl (1.02 g, 5.32 mmol)의 혼합물을 실온에서 16시간 동안 DMF (20 mL) 중에서 함께 교반했다. 이 혼합물을 농축 건조하고, 잔여물을 EtOAc 및 물로 분배했다. 이 층을 분리하고, EtOAc 용액을 포화 NaHCO3 및 브라인으로 세정했다. 이 용액을 무수 Na2SO4 상에서 건조시키고, 여과 및 농축시켜 황색 고형물로서 비스-아미드 부분 입체 이성질체 쌍을 665 mg (88% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.38 (t, J = 5.8 Hz, 2 H), 6.55 (s, 4 H), 4.21 (퀸텟(quintet), J = 5.8 Hz, 2 H), 3.98 (dd, J = 8.4 Hz, 6.3 Hz, 2 H), 3.65 (dd, J = 8.4 Hz, J = 5.8 Hz, 2 H), 3.39 (뚜렷한 쿼텟(뚜렷한 쿼텟) - 부분 입체 이성질체 혼합물, J = 5.9 Hz, 4 H), 1.35 (s, 6 H), 1.26 (s, 6 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 165.7 (s), 146.8 (s), 126.8 (s), 109.2 (s), 74.8 (d), 67.2 (t), 42.2, 41.1 (t - 부분 입체 이성질체 쌍), 27.6 (q), 26.1 (q).
단계 2. 단계 1의 생성물을 THF (100 mL) 중에서 용해하고, 1.0 N HCl (2 mL)로 처리했다. 가수분해가 완료된 후, 혼합물을 K2CO3 (1 g)로 처리하고, 1시간 동안 교반한 후, 메탄올을 이용하여 C18의 플러그를 통해 여과했다. 여과액을 농축 건조시키고, 잔여물을 MeOH (50 mL)로 분말화했다. 고형물을 여과해서 버리고, 잔여물을 에테르 (50 mL)로 처리했다. 침전물을 여과로 수집하고, 고 진공(high vacuum)에서 건조시켰다. 이 물질을 방사형 플래시 크로마토그래피로 정제하여 오렌지색 고형물로서 실시예 2를 221 mg (36% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.00 (bm, 6 H), 5.39 (bs, 2 H), 4.88 (bs, 2 H), 3.63-3.71 (컴플렉스 m, 2 H), 3.40 (dd, J = 11.1, 5.10 Hz, 2 H), 3.28 (dd, J = 11.1, 6.60 Hz, 2 H), 2.92 (dd, J = 12.6, 3.3 Hz, 2 H), 2.65 (dd, J = 12.6, 8.4 Hz, 2 H). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 4.13분, (M+H)+ = 345. UV/vis (100 μM in H2O) λabs = 432 nm. 형광성 λex = 432 nm, λem = 558 nm.
실시예 3
(2S,2'S)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(3-하이드록시프로파논산)((2S,2'S)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))bis(3-hydroxypropanoic acid))
Figure pct00013
단계 1. 디메틸 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카보닐)비스(아자네디일))(2S,2'S)-비스(3-(벤질옥시)프로파노에이트)(dimethyl 2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))(2S,2'S)-bis(3-(benzyloxy) propanoate))의 합성
Figure pct00014
3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실레이트 (300 mg, 1.24 mmol), L-Ser(OBn)-OMe·HCl 염 (647 mg, 2.64 mmol), HOBt·H2O (570 mg, 3.72 mmol) 및 EDC·HCl (690 mg, 3.60 mmol)의 혼합물을 DMF (25 mL) 중에서 TEA (2 mL)로 처리했다. 수득된 혼합물을 16시간 동안 교반하고, 농축시켰다. 실시예 1에서와 같이 처리하여 밝은 황색 분말로서 비스아미드를 370mg (51 % 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, CDCl3): δ 8.47 (d, J = 8.74 Hz, 2 H), 7.25-7.37 (컴플렉스 m, 10 H), 5.98 (bs, 4 H), 4.85 (dt, J = 8.7, 3.3 Hz, 2 H), 4.56 (ABq, J = 12.6, Hz, Δξ = 11.9 Hz, 4 H), 3.99 (d의 ABq의 절반, J = 8.7, 3.3, Δξ 모호한, 2 H), 3.76-3.80 (ABq의 절반 - 모호한, 2 H), 3.78 (s, 6 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 170.5 (s), 165.1 (s), 146.8 (s), 138.7 (s) 128.6 (d), 128.1 (d), 127.8 (d), 126.9 (s), 73.5 (t), 69.8 (t), 53.0 (q), 52.9 (q). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 4.93분, (M+H)+ = 581.
단계 2. (2S,2'S)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카보닐)-비스(아자네디일))비스(3-(벤질옥시)프로파논산((2S,2'S)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)-bis(azanediyl))bis(3-(benzyloxy)propanoic acid)의 합성
Figure pct00015
THF (10 mL) 중 단계 1(370 mg, 0.64 mmol)의 생성물을 1.0 N 수산화나트륨(2.5 mL)으로 처리했다. 30분 동안 실온에서 교반한 후, 반응을 TLC로 완료된 것을 판단했다. 1.0 N HCl을 첨가함으로써 pH를 약 2로 조절하고, 수득된 용액을 EtOAc로 추출했다(3x). 층들을 혼합하고, 소듐 설페이트 상에서 건조시키고, 여과 및 농축시켜, 오렌지색 거품으로서 다이애시드(diacid)를 353 mg(100% 수율) 수득했다: LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 4.41분, (M+H)+ = 553.
단계 3. 메탄올(20 mL) 중에서 단계 2의 생성물(353 mg, 0.64 mmol)에 5% Pd/C (300 mg) 및 암모늄 포르메이트(ammonium formate) (600 mg)를 첨가했다. 수득된 반응물을 2시간 동안 환류 시에 가열했다. 반응물을 실온에서 냉각하고, 셀라이트를 통해 여과하고 농축시켰다. 잔여물을 메탄올-에탄올로부터 재결정화하여, 황색 거품으로서 실시예 3을 191 mg (80% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.48 (d, J = 6.9 Hz, 2 H), 6.72 (bs, 4 H), 3.95 (뚜렷한 쿼텟, J = 5.1 Hz, 2 H), 3.60 (더블렛의 뚜렷한 ABq; 3.71에서 중심인 다운-필드 그룹, J = 9.9, 5.1 Hz, 2H; 3.48에서 중심인 업-필드 그룹, J = 9.9, 6.3 Hz, 2 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 172.9 (s), 164.9 (s), 147.0 (s), 127.0 (s), 62.9 (d), 55.7 (t). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 1.45분, (M+H)+ = 373. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 434 nm. 형광성 λex = 449 nm, λem = 559 nm.
실시예 4
3,6-비스(비스(2-메톡시에틸)아미노)-N2,N2,N5,N5-테트라키스(2-메톡시에틸)피라진-2,5-디카르복사미드 비스(TFA) 염(3,6-bis(bis(2-methoxyethyl)amino)-N2,N2,N5,N5-tetrakis(2-methoxyethyl) pyrazine-2,5-dicarboxamide bis(TFA) salt)
Figure pct00016
단계 1. 3,6-디브로모피라진-2,5-디카르복실산(3,6-dibromopyrazine-2,5-dicarboxylic acid)의 합성
Figure pct00017
3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(499 mg, 2.52 mmol)을 48% 하이드로브롬산(10 mL)에 용해시키고, 얼음-염 욕에서 0 ℃까지 냉각시켰다. 이러한 교반된 혼합물에 수(10 mL) 중 소듐 니트라이트(695 mg, 10.1 mmol)의 용액을 적하 첨가하여, 온도는 5 ℃ 미만으로 유지시켰다. 수득된 혼합물을, 적색 혼합물이 황색 용액이 될 때까지 5-15 ℃에서 3시간 동안 교반했다. 황색 용액을 수(100 mL) 중 브롬화제이구리(cupric bromide) (2.23 g, 10.1 mmol) 용액에 붓고, 수득된 혼합물을 실온에서 교반했다. 첨가 3시간 후, 수성 혼합물을 EtOAc (3x)로 추출했다. 혼합된 추출물을 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켜 미황색 고형물로서 3,6-디브로모피라진-2,5-디카르복실산을 440 mg (54% 수율) 수득했다: 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 164.3 (s), 148.8 (s), 134.9 (s). HPLC (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 2.95분.
단계 2. 3-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-6-브로모-N2,N2,N5,N5-테트라키스(2-메톡시에틸)피라진-2,5-디카르복사미드(3-(Bis(2-methoxyethyl)amino)-6-bromo-N2,N2,N5,N5-tetrakis(2-methoxyethyl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)의 합성
Figure pct00018
단계 1의 생성물(440 mg, 1.36 mmol)을 DMF (25 mL) 중에서 용해하고, HOBt·H2O (624 mg, 4.08 mmol), 및 EDC·HCl (786 mg, 4.10 mmol)로 처리하고, 실온에서 30분 동안 교반했다. 비스(2-메톡시에틸)아민 (620 mL, 559 mg, 4.20 mmol)을 첨가하고, 수득된 혼합물을 16시간 동안 실온에서 교반하여 농축시켰다. 잔여물을 물 및 EtOAc로 분획시켰다. EtOAc 층을 분리하고, 수성층을 EtOAc로 다시 추출했다. 혼합된 유기층을 0.5 N HCl, 포화 소듐 비카보네이트, 및 브라인으로 세정했다. 유기층을 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켜, 갈색 오일로서 3-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-6-브로모-N2,N2,N5,N5-테트라키스(2-메톡시에틸)피라진-2,5-디카르복사미드 (26% 수율)을 214 mg 수득했다: LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 3.85분, (M+H)+ = 608.
단계 3. 단계 2의 생성물(116 mg, 0.19 mmol)에 비스(2-메톡시에틸)아민 (3.0 mL, 2.71 g, 20.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4의 "스패튤라 팁(spatula tip)"을 첨가했다. 수득된 혼합물을 2시간 동안 140 ℃에서 가열했다. 반응물을 냉각 및 농축시켰다. 잔여물을 플래시 크로마토그래피(SiO2, 10/1 CHCl3-MeOH)로 정제했다. 수득된 물질을 역상 중간 압력 크로마토그래피(C18, 0.1% TFA 중 10-50% 메뉴얼 구배 아세토니트릴)에 의해 다시 정제하여, 오렌지-갈색 필름으로서 실시예 4를 12 mg (10% 수율) 수득했다: LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 3.85분, (M+H)+ = 661. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 434 nm. 형광성 λex = 449 nm, λem = 559 nm.
실시예 5
3,6-디아미노-N2,N5-비스(2-아미노에틸)피라진-2,5-디카르복사미드 비스(TFA) 염(3,6-diamino-N2,N5-bis(2-aminoethyl)pyrazine-2,5-dicarboxamide bis(TFA) salt)
Figure pct00019
단계 1. 3,6-디아미노-N2,N5-비스[2-(tert-부톡시카르보닐)-아미노에틸]피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-diamino-N2,N5-bis[2-(tert-butoxycarbonyl)-aminoethyl]pyrazine-2,5-dicarboxamide)의 합성
Figure pct00020
소듐 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실레이트 (500 mg, 2.07 mmol), tert-부틸 2-아미노에틸카바메이트 (673 mg, 4.20 mmol), HOBt·H2O (836 mg, 5.46 mmol) 및 EDC·HCl (1.05 g, 5.48 mmol)의 혼합물을 DMF (25 mL) 중에서 16시간 동안 교반하고 농축시켰다. 실시예 1에서와 같이 처리하여 밝은 오렌지색 거품으로서 비스아미드를 770 mg (76% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) 주요 이형태체(major conformer), δ 8.44 (t, J = 5.7 Hz, 2 H), 6.90 (t, J = 5.7 Hz, 2 H), 6.48 (bs, 4 H), 2.93-3.16 (컴플렉스 m, 8 H), 1.37 (s, 9 H), 1.36 (s, 9 H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6), 형태 이성질체 δ 165.1 (s), 155.5 (bs), 155.4 (bs), 146.0 (s), 126.2 (s), 77.7 (bs), 77.5 (bs), 45.2 (bt), 44.5 (bt), 28.2 (q).
단계 2. 메틸렌 클로라이드 (100 mL) 중 단계 1의 생성물(770 mg, 1.60 mmol)에 TFA (25 mL)를 첨가하고, 반응물을 2시간 동안 실온에서 교반했다. 혼합물을 농축시키고, 잔여물을 메탄올 (15 mL)로 녹였다(take up). 에테르(200 mL)를 첨가하고, 오랜지색 고형 침전물을 여과로 분리시키고, 고진공에서 건조시켜 오랜지색 분말로서 실시예 5를 627 mg (77% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.70 (t, J = 6 Hz, 2 H), 7.86 (bs, 6 H), 6.50 (bs, 4 H), 3.46-3.58 (m, 4 H), 3.26-3.40 (m, 4 H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ 166.4 (s), 146.8 (s), 127.0 (s), 39.4 (t), 37.4 (t). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 3.62분, (M+H)+ = 283. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 435 nm. 형광성 (100 nM) λex = 449 nm, λem = 562 nm.
실시예 6
3,6-디아미노-N2,N5-비스(D-아스파르테이트)-피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-Diamino-N2,N5-bis (D-aspartate)-pyrazine-2,5-dicarboxamide)
Figure pct00021
단계 1. 3,6-디아미노-N2,N5-비스(벤질 D-O-벤질-아스파르테이트)-피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-Diamino-N2,N5-bis (benzyl D-O-benzyl-aspartate)-pyrazine-2,5-dicarboxamide)의 합성
Figure pct00022
소듐 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실레이트(600 mg, 2.48 mmol), Asp(OBn)-OMe-p-TosH 염 (2.43 g, 5.00 mmol), HOBt·H2O (919 mg, 6.00 mmol) 및 EDC·HCl (1.14 g, 5.95 mmol)의 혼합물을 DMF (50 mL)중에서 TEA (4 mL)로 처리했다. 생성된 혼합물을 실온에서 밤새 교반했다. 반응 혼합물을 농축시키고, 잔여물을 물 및 EtOAc로 분획시켰다. EtOAc 층을 분리하고, 포화 소듐 비카보네이트, 물 및 브라인으로 연속적으로 세정했다. EtOAc 용액을 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켰다. 잔여물을 플래시 크로마토그래피(SiO2, 50/1 CHCl3-MeOH 내지 10/1)로 정제하여, 황색 거품으로서 비스아미드(58% 수율)를 1.15 g 수득했다: 1NMR (500 MHz, CDCl3) δ 8.61 (d, J = 8.4 Hz, 2 H), 7.29-7.39 (m, 20 H), 5.85 (bs, 4 H), 5.22 (ABq, J = 10.0 Hz, Δξ = 17.3 Hz, 4 H), 5.10 (ABq, J = 12.2 Hz, Δξ = 34.3 Hz, 4 H), 5.06 - 5.09 (obs m, 2 H), 3.11 (ABq of d, J = 17.0, 5.14 Hz, Δξ = 77.9 Hz, 4 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 170.7 (s), 170.7 (s), 165.4 (s), 147.0 (s), 135.7 (s), 135.6 (s), 129.0 (d), 128.9 (d), 128.8 (d), 128.75 (d), 128.7 (d), 126.9 (s), 68. 0 (t), 67.3 (t), 49.1 (d), 37.0 (t). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 50-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 5.97분, (M+H)+ = 789.
단계 2. 단계 1의 생성물(510 mg, 0.65 mmol)에 THF (20 mL) 및 물 (10 mL)을 첨가했다. 교반된 혼합물에 10% Pd(C) (500 mg) 및 암모늄 포르메이트 (1 g)을 첨가했다. 수득된 혼합물을 2시간 동안 60 ℃에서 가열하고, 실온까지 냉각시켰다. 혼합물을 셀라이트를 통해 여과하고 농축시켰다. 수득된 물질을 역상 중간 압력 크로마토그래피(C18, 10-70% manual gradient acetonitrile in 0.1% TFA)로 다시 정제하여 오렌지색 고형물로서 실시예 6을 137.8 mg (54% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.62 (d, J = 8.4 Hz, 2 H), 6.67 (bs, 4 H), 4.725 (dt, J = 8.4, 5.4 Hz, 2 H), 2.74-2.88 (컴플렉스 m, 4 H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ 172.6 (s), 165.2 (s), 147.0 (s), 126.6 (s), 60.8 (t), 49.1 (d). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 4.01분, (M+H)+ = 429. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 433 nm. 형광성 (100 nM) λex = 449 nm, λem = 558 nm.
실시예 7
3,6-디아미노-N2,N5-비스(14-옥소-2,5,8,11-테트라옥사-15-아자헵타데칸-17-일)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-Diamino-N2,N5-bis(14-oxo-2,5,8,11-tetraoxa-15-azaheptadecan-17-yl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)
Figure pct00023
DMF (5 mL) 중에서 실시예 5의 용액에 TEA (151 mg, 1.49 mmol) 및 2,5-디옥소피롤리딘-1-일 2,5,8,11-테트라옥사테트라데칸-14-오에이트 (113 mg, 0.34 mmol)를 첨가하고, 반응물을 실온에서 16시간 동안 교반했다. 반응물을 농축시키고, 잔여물을 중간 압력 역상 크로마토그래피(LiChroprep RP-18 Lobar (B) 25 x 310 mm - EMD chemicals 40-63 μm, ~70 g, 90/10 내지 80/20 0.1% TFA-ACN)로 정제하여, 오렌지색 필름으로서 실시예 7을 37.4 mg (35% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.47 (t, J = 5.7 Hz, 2 H), 7.96 (t, J = 5.4 Hz, 2 H), 3.20-3.60 (컴플렉스 m, 36 H), 3.47 (s, 3 H), 3.46 (s, 3 H), 2.30 (t, J = 6.3 Hz, 4 H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ 170.2 (s), 165.1 (s), 146.0 (s), 126.2 (s), 71.2 (t), 69.7 (t), 69.6 (t), 69.5 (t), 69.4 (t), 66.7 (t), 58.0 (q), 38.2 (t), 36.2 (t). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 4.01분, (M+H)+ = 719, (M+Na)+ = 741. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 437 nm. 형광성 (100 nM) λex = 437 nm, λem = 559 nm.
실시예 8
3,6-디아미노-N2,N5-비스(26-옥소-2,5,8,11,14,17,20,23-옥타옥사-27-아자노나코산-29-일)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-Diamino-N2,N5-bis(26-oxo-2,5,8,11,14,17,20,23-octaoxa-27-azanonacosan-29-yl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)
Figure pct00024
DMF (5 mL) 중에서, 실시예 5 (50.3 mg, 0.10 mmol)의 용액에 TEA (109 mg, 1.08 mmol) 및 2,5-디옥소피롤리딘-1-일 2,5,8,11,14,17,20,23-옥타옥사헥사코산-26-오에이트 (128 mg, 0.25 mmol)을 첨가하고, 반응물을 실온에서 16시간 동안 교반했다. 반응물을 농축시키고, 잔여물을 중간 압력 역상 크로마토그래피(LiChroprep RP-18 Lobar (B) 25 x 310 mm - EMD chemicals 40-63 ㎛, ~70 g, 90/10 내지 80/20 0.1% TFA-ACN)로 정제하여, 오렌지색 필름으로서 실시예 8을 87.9 mg (82% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.46 (t, J = 5.7 Hz, 2 H), 7.96 (t, J = 5.4 Hz, 2 H), 3.16-3.73 (컴플렉스 m, 74 H), 2.28-2.32 (m, 2 H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) - 다중 형태 - δ 170.1 (s), 169.9 (s)169.8 (s), 165.1 (s), 146.0 (s), 126.2 (s). 71.2 (t), 69.7 (t), 69.6 (t), 69.5 (t), 66.7 (t), 58.0 (q), 38.2 (t), 36.2 (t). LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 5.90분, (M+H)+ = 1071, (M+2H)2+ = 536. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 438 nm. 형광성 (100 nM) λex = 438 nm, λem = 560 nm.
실시예 9
3,6-디아미노-N2,N5-비스(38-옥소-2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35-도데카옥사-39-아자헨테트라콘탄-14-일)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-Diamino-N2,N5-bis(38-oxo-2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35-dodecaoxa-39-azahentetracontan-41-yl)pyrazine-2,5-dicarboxamide)
Figure pct00025
DMF (5 mL) 중에서 실시예 5 (53.1 mg, 0.10 mmol)의 용액에 TEA (114 mg, 1.13 mmol) 및 DMF (2.0 mL) 중에서 2,5-디옥소피롤리딘-1-일 2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35-도데카옥사옥타트리아콘탄-38-오에이트 (144 mg, 0.21 mmol)을 첨가하고, 수득된 혼합물을 그 후 16시간 동안 교반했다. 반응물을 농축시키고, 잔여물을 중간 압력 역상 크로마토그래피(LiChroprep RP-18 Lobar (B) 25 x 310 mm - EMD chemicals 40-63 ㎛, ~70 g, 90/10 내지 80/20 0.1% TFA-ACN)로 정제하여, 오렌지색 필름으로서 실시예 9를 87.5 mg (61% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.48 (t, J = 5.7 Hz, 2 H), 7.96 (t, J = 5.4 Hz, 2 H), 7.80-7.86 (m, 2 H), 5.94 (bm, 2 H), 3.30-3.60 (컴플렉스 m, 106 H), 2.26-2.33 (m, 4 H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ 170.2 (s), 165.1 (s), 146.0 (s), 126.2 (s), 71.2 (t), 69.7 (t), 69.6 (t), 69.5 (t), 66.7 (t), 58.0 (q), 38.2 (t), 36.2 (t). LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 5.90분, (M+2H)2+ = 712. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 449 nm. 형광성 (100 nM) λex = 449 nm, λem = 559 nm.
실시예 10
비스(2-(PEG-5000)에틸) 6-(2-(3,6-디아미노-5-(2-아미노에틸카바모일)피라진-2-카르복사미도)에틸아미노)-6-옥소헥산-1,5-디일디카바메이트(Bis(2-(PEG-5000)ethyl) 6-(2-(3,6-diamino-5-(2-aminoethylcarbamoyl) pyrazine-2-carboxamido)ethylamino)-6-oxohexane-1,5-diyldicarbamate)
Figure pct00026
DMF (30 mL) 중에서 실시예 5 (25 mg, 0.049 mmol)의 용액을 TEA (1 mL) 및 m-PEG2-NHS (1 g, 0.1 mmol)로 처리하고, 수득된 혼합물을 실온에서 48시간 동안 교반했다. 혼합물을 농축시키고, 잔여물을 겔 여과 크로마토그래피(G-25 수지, 물)로 부분 정제했다. 생성물을 농축시키고, 역상 부분 압력 크로마토그래피(C18, 0.1% TFA 중에서 10-70% 메뉴얼 구배 아세토니트릴)로 더 정제하여, 황갈색(tan waxy) 고형물로서 실시예 10을 137.8 mg (54% 수율) 수득했다: Maldi MS m/z = 11393.
실시예 11
(R)-2-(6-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-5-시아노-3-모폴리노피라진-2-카르복사미도)석신산((R)-2-(6-(bis(2-methoxyethyl)amino)-5-cyano-3-morpholinopyrazine-2-carboxamido)succinic acid)
Figure pct00027
단계 1. 2-아미노-5-브로모-3,6-디클로로피라진(2-amino-5-bromo-3,6-dichloropyrazine)의 합성
Figure pct00028
MeOH (500 mL) 중에서 2-아미노-6-클로로피라진 (25g, 193.1 mmol) 용액을 1시간에 걸쳐 NBS (34.3 g, 193.1 mmol)를 부분 적하로 처리했다. 생성된 혼합물을 그 후 16시간 동안 교반했다. 이 때 TLC는 잔류하는 소량의 시작 물질을 보여준다. 다른 1.4 g NBS를 첨가하고, 반응물을 2시간 동안 50 ℃에서 가열했다. 그 후, 혼합물을 38 ℃까지 냉각시키고, NCS (25.8 g, 193.1 mmol)로 처리했다. 반응 혼합물을 그 후 16시간 동안 50 ℃에서 가열했다. 그 후, 혼합물을 실온까지 냉각하고, 물(500 mL)로 처리했다. 침전물을 여과로 수집하고, 진공 데시케이터에서 건조시켜 백색 고형물로서 2-아미노-5-브로모-3,6-디클로로피라진을 45.4 g (97% 수율) 수득했다: 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 149.9 (s), 145.6 (s), 129.6 (s), 121.5 (s). LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 30 mm 컬럼 상에서 4.51분, (M+H)+ = 244, (M+H+ACN)+ = 285.
단계 2. 5-아미노-3,6-디클로로피라진-2-카르보니트릴(5-amino-3,6-dichloropyrazine-2-carbonitrile)의 합성
Figure pct00029
CuCN (8.62 g, 96.3 mmol) 및 NaCN (4.72 g, 96.3 mmol)의 혼합물을 90 ℃까지 고진공 하에서 가열했다. 수득된 혼합물을 3번의 아르곤/진공 사이클에 가하고, 아르곤의 최종 포지티브 압력 하에 두었다. 혼합물을 실온까지 냉각시키고, DMF (150 mL)를 첨가했다. 이질적인 혼합물을 2.5 시간 동안 130 ℃에서 가열했다. 수득된 소듐 디시아노큐프레이트(sodium dicyanocuprate)의 균질한 혼합물에 1시간에 걸쳐서 DMF (150 mL) 중에 용해된 단계 1의 생성물(15.6 g, 64.2 mmol)의 용액을 적하 첨가했다. 온도를 150 ℃까지 점진적으로 올리고, 수득된 혼합물을 그 후 10시간 동안 이 온도에서 교반했다. 그 후, 반응물을 실온까지 냉각시키고, 물(1 L)에 부었다. 수득된 혼합물을 EtOAc (3x)로 추출하고, 혼합된 추출물을 여과하여 양털 모양의(flocculent dark) 어두운 고형물을 제거하고, 브라인으로 세정하고, 건조시키고(Na2SO4), 다시 여과 및 농축시켰다. 플래시 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 10/1 헥산-EtOAc 내지 3/1)로 정제하여 갈색 고형물로서 니트릴 생성물을 6.70 g (55% 수율) 수득했다: 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 153.9 (s), 149.1 (s), 131.7 (s), 115.4 (s), 111.0 (s). GCMS (주입 온도 = 280 ℃, 1.0 mL/min 헬륨 유속, 온도 프로그램: 100 ℃ (2분 유지), 300 ℃ @ 10 ℃/min으로 상승 (2분 유지), 주요 피크 체류 시간 = 16.556 min, m/z (EI) = 188, 190.
단계 3. 5-아미노-3-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-6-클로로피라진-2-카르보니트릴(5-amino-3-(bis(2-methoxyethyl)amino)-6-chloropyra-zine-2-carbonitrile)의 합성
Figure pct00030
ACN (20 mL) 중에서 단계 2의 생성물(1.00 g, 5.29 mmol)에 비스(2-메톡시에틸)아민 (3.0 mL, 2.71 g, 20.3 mmol)을 첨가하고, 반응 혼합물을 그 후 16시간 동안 70 ℃에서 가열했다. 반응물을 냉각 및 농축시켰다. 잔여물을 EtOAc 및 물로 분획시켰다. 유기층을 분리하고, 수성 분획을 EtOAc로 다시 추출했다. 혼합된 유기 추출물을 브라인으로 세정하고, 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켰다. 플래시 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 10/1 hexanes-EtOAc 내지 1/1)로 정제하여, 황색 고형물로서 목적하는 부가체(adduct)를 950 mg (63% 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.47 (bs, 2 H), 3.77 (t, J = 5.7 Hz, 4 H), 3.52 (t, J = 5.4 Hz, 4 H), 3.25 (s, 6 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 154.7 (s), 152.0 (s), 120.9 (s), 119.5 (s), 95.8 (s), 71.0 (t), 59.1 (q), 50.0 (t). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 50-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 4.91분, (M+H)+ = 286, (M+Na)+ = 308, (M+Na+ACN)+ = 349.
단계 4. 3-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-5-브로모-6-클로로피라진-2-카르보니트릴(3-(bis(2-methoxyethyl)amino)-5-bromo-6-chloropyrazine-2-carbonitrile)의 합성
Figure pct00031
0 ℃ (얼음-염 욕)에서 48% 하이드로브롬산 (20 mL) 중에서 단계 3(1.39 g, 4.88 mmol)의 생성물에, 30분에 걸쳐 물(10　mL) 중 소듐 니트라이트 (673 mg, 9.75 mmol) 용액을 적하 첨가했다. 수득된 혼합물을 1시간 동안 0~5 ℃에서 교반하고, 수(100 mL) 중에서 CuBr2 (1.64 g, 7.34 mmol)의 교반 용액에 부었다. 수득된 혼합물을 그 후 실온에서 16시간 동안 교반했다. 혼합물을 EtOAc (3x)로 추출했다. 혼합된 유기층을 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켰다. 플래시 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 50/1 CHCl3-MeOH)로 정제하여, 오렌지-갈색 고형물로서 브로마이드를 1.00 g (58 % 수율) 수득했다: 1NMR (300 MHz, CDCl3) δ 3.99 (t, J = 5.4 Hz, 4 H), 3.64 (t, J = 5.4 Hz, 4 H), 3.35 (s, 6 H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 152.8 (s), 140.8 (s), 133.4 (s), 117.2 (s), 108.3 (s), 70.4 (t), 59.1 (t), 50.5 (q). LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 50-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 4.55분, (M+H)+ = 349, 351.
단계 5. 3-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-6-클로로-5-(푸란-2-일)피라진-2-카르보니트릴(3-(bis(2-methoxyethyl)amino)-6-chloro-5-(furan-2-yl)pyrazine-2-carbonitrile)의 합성
Figure pct00032
단계 4의 생성물(1.0 g, 2.87 mmol), 2-푸란보론산 (643 mg, 5.75 mmol), Cs2CO3 (3.31 g, 10.2 mmol), TFP (35 mol%, 236 mg, 1.02 mmol), 및 Pd2dba3-CHCl3 (5 mol%, 10 mol% Pd, 150 mg)의 혼합물을 3회 진공/아르곤 사이클에 가하고, 아르곤의 포지티브 압력 하에 두었다. 무수 디옥산 (50 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 그 후 16시간 동안 75 ℃에서 가열했다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각시키고, EtOAc (100 mL)로 희석하고, 중간 프릿(medium frit)을 통해 여과했다. 플래시 크로마토그래피(SiO2, 50/1 CHCl3-MeOH)로 잔여물을 농축 및 정제하여, 갈색 파우더로서 푸란 부가물(78% 수율)을 757 mg 수득했다: LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 6.41분, (M+H)+ = 337.
단계 6. 6-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-3-클로로-5-시아노피라진-2-카르복실산(6-(bis(2-methoxyethyl)amino)-3-chloro-5-cyanopyrazine-2-carboxylic acid)의 합성
Figure pct00033
ACN (11 mL), CCl4 (7 mL), 및 물 (11 mL)의 잘 교반된 혼합물에 과요오드산나트륨(sodium periodate)(1.07 g, 5.00 mmol) 및 RuO2·H2O (13.3 mg, 0.10 mmol)을 순차로 첨가했다. 수득된 혼합물을 30분 동안 실온에서 격렬하게 교반하고, 소듐 비카보네이트 (2.10 g, 25.0 mmol) 이후 물(5 mL)로 처리했다. 추가 15분 동안 격렬하게 교반한 후 ACN (1 mL) 중에 용해된 단계 5의 생성물(276 mg, 0.82 mmol)의 용액을 첨가했다. 녹색 혼합물을 5.5시간 동안 실온에서 교반했다. 혼합물을 분별깔대기로 옮기고, EtOAc로 추출했다. 수성층을 pH~3.5로 조절하고, 다시 EtOAc (2x)로 추출했다. 혼합된 추출물을 20% 소듐 비설파이트 및 브라인으로 세정하고, 건조시켰다(Na2SO4). 여과 및 농축시켜, 미황색 고형물로서 카르복실산을 140 mg (54% 수율) 수득했다: LCMS (10분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 5.05분, (M+H)+ = 315.
단계 7. (R)-디벤질 2-(6-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-3-클로로-5-시아노피라진-2-카르복사미도)석시네이트((R)-dibenzyl 2-(6-(bis(2-methoxyethyl)amino)-3-chloro-5-cyanopyrazine-2-carboxamido)succinate)의 합성
Figure pct00034
무수 DMF (25 mL) 중에서 단계 6의 생성물 (140 mg, 0.45 mmol), EDC·HCl (128 mg, 0.67 mmol) 및 HOBt·H2O (102 mg, 0.67 mmol)의 혼합물을 30분 동안 실온에서 함께 교반했다. 이러한 교반된 혼합물에 (R)-디벤질 2-아미노석시네이트 p-TsOH 염 (213 mg, 0.44 mmol)에 이어서 TEA (1 mL)를 첨가했다. 수득된 혼합물을 그 후 16시간 동안 교반했다. 반응 혼합물을 농축시키고, EtOAc 및 포화 소듐 비카보네이트 용액으로 분획시켰다. EtOAc 층을 분리하고, 포화 소듐 비카보네이트 및 브라인으로 세정하고, 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켜 오렌지색 거품으로서 피라진 아미드를 240 mg (88% 수율) 수득했다: LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 8.76분, (M+H)+ = 610, (M+Na)+ = 632.
단계 8. (R)-디벤질 2-(6-(비스(2-메톡시에틸)아미노)-5-시아노-3-모르폴리노피라진-2-카르복사미도)석시네이트((R)-dibenzyl 2-(6-(bis(2-methoxyethyl)amino)-5-cyano-3-morpholinopyrazine-2-carboxamido)succinate)
Figure pct00035
단계 7의 생성물(240 mg, 0.39 mmol)에, 모르폴린(5 mL)을 첨가했다. 반응 혼합물을 2시간 동안 70 ℃에서 가열했다. 혼합물을 냉각 및 농축시켰다. 잔여물을 EtOAc 및 물로 분획시켰다. EtOAc 층을 분리하고, 포화 소듐 비카보네이트 및 브라인으로 세정했다. EtOAc 층을 건조시키고(Na2SO4), 여과 및 농축시켰다. 플래시 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 3:1 내지 1:1 헥산-EtOAc)로 정제하여, 오렌지색 거품으로서 모르폴린 부가물을 199 mg (75% 수율) 수득했다: LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 8.76분, (M+H)+ = 661, (M+Na)+ = 683.
단계 9. 실시예 11의 합성
Figure pct00036
THF (10 mL) 중 디벤질 에스테르 (115 mg, 0.17 mmol)에 1.0 N 수산화나트륨 (4 mL)을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 1.0 N HCl로 pH를 ~2로 조절하고, 용액을 농축시켰다. 중간 압력 역상 크로마토그래피(LiChroprep RP-18 Lobar (B) 25 x 310 mm - EMD chemicals 40-63 ㎛, ~70 g, 90/10 내지 50/50 0.1% TFA-ACN)로 잔여물을 정제하여, 오렌지색 고형물로서 실시예 11을 32 mg (27 % 수율) 수득했다: LCMS (110분에 걸쳐 0.1% TFA 중에서 5-95% 구배 아세토니트릴), 단일 피크 체류 시간 = 250 mm 컬럼 상에서 4.47분, (M+H)+ = 481. UV/vis (100 μM in PBS) λabs = 438 nm. 형광성 (100 nM) λex = 449 nm, λem = 570 nm.
실시예 12
(2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(3-하이드록시프로파논산)((2R,2'R)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))bis(3-hydroxypropanoic acid)) ("D-세린 이성질체" 또는 "MB-102")
Figure pct00037
단계 1. 디벤질 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))(2R,2'R)-비스(3-하이드록시프로피노에이트)(dibenzyl 2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl) bis(azanediyl))(2R,2'R)-bis(3-hydroxypropanoate)의 형성
크라이젠 아답터(Claisen adapter) 및 추가 깔때기가 구비된 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 D-세린 벤질 에스테르 하이드로클로라이드 (24.33 g, 105.0 mmol)를 넣고, 캐뉼라(cannula)로 무수 DMF (300 mL)를 첨가했다. 용액을 얼음 욕에서 냉각시키고, N2 분위기 하에서 15분 동안 교반했다. DIPEA (19.16 mL, 110.0 mmol)를 30분의 기간에 걸쳐 추가 깔대기를 통해 적하 첨가하고, 추가 30분 후에, 냉각 욕을 제거하고, 다이애시드(9.91 g, 50.0 mmol)를 한 부분에 첨가했다. 붉은 벽돌색의 서스펜션을 30분 동안 교반하고, HOBt·H2O (17.61 g, 115.0 mmol)를 한 부분에 첨가했다. 15분 후에, 반응 플라스크를 얼음 욕에서 냉각시키고, EDC·HCl (22.05 g, 115.0 mmol)를 15분에 걸쳐 한 부분에 첨가했다. 수득된 서스펜션을 실온까지 천천히 따뜻하게 하고, N2 하에서 밤새(ca. 17 h) 교반했다.
어두운 용액을 고진공(욕 온도 60 ℃) 하에서 시럽 잔여물로 농축시키고, 이를 EtOAc와 milli-Q H2O (각각 400 mL) 사이에 분획시켰다. 층을 분리하고, 수성층을 EtOAc (3 × 200 mL)로 추출했다. 혼합된 EtOAc 추출물을 0.50 M KHSO4, 포화 NaHCO3, H2O, 및 브라인 (250 mL each)로 연속해서 세정했다. 감압 하에서 용매를 제거하여, 오렌지색 고형물을 23.7 g 수득했다. 조(crude) 생성물을 CHCl3:MeOH 구배를 사용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여, 오렌지색 고형물로서 비스아미드(19.6 g, 71%)를 수득했다: Rf 0.45 [CHCl3:MeOH (9:1, v/v)]. 1H NMR (DMSO-d6) δ 8.56 (d, J = 8.0 Hz, 2 H, D2O로 교환 가능), 7.40 - 7.33 (m, 10 H), 6.76 (s, 4 H, D2O로 교환 가능), 5.37 (t, J = 5.5 Hz, 2 H), 5.20 (m, 4 H), 4.66-4.63 (dt, J = 8.0, 4.0 Hz, 2 H), 3.97 - 3.93 (m, 2 H), 3.81 - 3.77 (m, 2 H). 13C NMR (DMSO-d6) δ 170.1, 164.9, 146.4, 135.8, 128.4, 128.0, 127.6, 125.9, 66.2, 61.1, 54.4. RP-LC/MS (ESI) m/z 553.3 (M + H)+ (tR = 4.44 min, 5-95% B/6 min). Anal. Calcd for C26H28N6O8: C, 56.52; H, 5.11; N, 15.21. Found: C, 56.39; H, 5.11; N, 14.99.
단계 2. (2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르-보닐)비스(아자네디일))비스(3-하이드록시프로파논산)((2R,2'R)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicar-bonyl)bis(azanediyl))bis(3-hydroxypropanoic acid))의 형성
비스아미드(7.74 g, 14.0 mmol)를 EtOH:H2O (560 mL; 3:1, v/v) 중에서 10% Pd/C (0.774 g)의 존재 하에 수소화했다. 반응 혼합물을 아르곤으로 퍼징하고(purged), 5.5시간 동안 실온에서 수소 분위기(느린 버블링) 하에서 교반했다. 반응 혼합물을 다시 Ar으로 퍼징하고, 촉매를 셀라이트 상에서 여과로 제거했다. 층을 EtOH:H2O (400 mL; 1:1, v/v)로 세정하고, 혼합된 여과액을 진공 내에서 농축시켰다. 생성물을 고 진공 하에서 건조시켰다. 잔여물을 CH3CN로 분말화하여, 오렌지색 분말로서 D-세린 이성질체 (4.89 g, 94%)를 수득했다. 1H NMR (DMSO-d6) δ 8.46 (d, J = 8.3 Hz, 2 H, D2O로 교환 가능), 6.78 (br s, 4 H, D2O로 교환 가능), 4.48 - 4.45 (dt, J = 8.1, 3.9 Hz, 2H), 3.88 (dd, J = 11.1, 3.9 Hz, 2 H), 3.74 (dd, J = 11.1, 3.7 Hz, 2 H). 13C NMR (DMSO-d6) δ 171.6, 164.7, 146.4, 125.9, 61.2, 54.3. RP-LC/MS (ESI) m/z 373.2 (M + H)+ (tR = 2.86 min, 5_95% B/6 min). Anal. Calcd for C12H16N6O8: C, 38.71; H, 4.33; N, 22.57. Found: C, 38.44; H, 4.51: N, 22.33.
실시예 13
(2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디프로피온산((2R,2'R)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl)) dipropionic acid)("D-알라닌 이성질체")
Figure pct00038
단계 1. 디에틸 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))(2R,2'R)-디프로피오네이트(diethyl 2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl) bis(azanediyl))(2R,2'R)-dipropionate)의 형성
불활성 분위기 하에서, 자석 교반기가 구비된 화염 건조된 둥근 바닥 플라스크 (100 mL)에 DMF (무수물, 80 mL) 중에서 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(1.0 g), D-알라닌 에틸 에스테르 하이드로클로라이드 (1.86 g), EDC·HCl (2.70 g), HOBt·H2O (2.65 g), 및 Et3N (2.0 mL)을 넣었다. 50 ℃에서 감압 하에서 휘발 성분을 제거하여, 어두운 반-고형물을 생성했다. 냉각 후, 아세토니트릴 (~100 mL)을 첨가하고, 약 1시간 동안 용액을 정치시켰다. 적색 침전물을 원심분리에 의해 분리하고, EtOAc로 세정하고 건조시켰다. 디에스테르(3.06 mmol, 60.6 % 분리된 수율)의 총 중량은 1.30 gm였다. 이 물질(1.3g)을 추가 정제 없이 진행시켰다.
단계 2. (2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일)) 디프로피온산((2R,2'R)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl) bis(azanediyl)) dipropionic acid)의 형성
THF/물 중에서 단계 1의 디에스테르(1.0g) 및 LiOH (4 equivs.)을 혼합하고, 몇 시간 동안 주변 온도에서 교반했다. HPLC는 완전한 가수분해를 나타냈다. TFA 첨가에 의해 pH를 산성으로 만들고, 반응 혼합물을 주변 온도에서 밤새 정치시켰다. 예비 RPHPLC에 의해 반응 혼합물의 정제로 다이애시드를 수득했다. 프로그램: 5분 동안 99:1 A:B 그 후 27분 동안 5:95 A:B @ 50 mL/min. Lambda UV 264 nm 및 형광성; λx= 440 nm, λm= 565 nm. 목적하는 생성물을 함유하는 부분을 혼합하고, 동결 건조하여(-85 C, 15 mtorr), 오렌지색 고형물을 수득했다(0.821g, 2.41 mmol, 95.6% 분리된 수율. M/z 341.13). 양성자와 탄소 NMR은 제안된 구조와 일치했다.
실시예 14
3,3'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디프로피온산(3,3'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))dipropionic acid)("β-알라닌 이성질체")
Figure pct00039
단계 1. 디벤질 3,3'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디프로피오네이트(dibenzyl 3,3'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl) bis(azanediyl))dipropionate)의 형성
불활성 분위기 하에서, 화염 건조된 둥근 바닥 플라스크 (100 mL)에 DMF (무수물, 40) 중에서 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(0.30 g), 벤질 3-아미노프로파노에이트 p-톨루엔 설포네이트 (1.08 g), EDC·HCl (0.590 g), HOBt·H2O (0.582 g), 및 Et3N (1.50 g)을 넣었다. 반응 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반했고, 약 1.08 g), EDC·HCl (0.590 g), HOBt·H2O (0.582 g), and Et3N (1.50 g)로 진공 내에서 농축시켰다. 잔류하는 DMF를 톨루엔 공비 혼합물(azeotrope)로 제거했다. 반응 혼합물을 EtOAc (3 x 125 mL)와 포화 NaHCO3 (3 x 100 mL) 사이에 분획시켰다. 유기층을 혼합하고, 시트르산(10 % aqueous, 100 mL)과 브라인(100 mL)으로 세정했다. 유기층을 제거하고, 건조시키고(Na2SO4 무수), 진공 내에서 농축시켜, 결정질 고형물 0.58 g을 수득했다. TLC (유리 상에 실리카, 1:1 EtOAc:헥산) Rf = 0.22. 생성물을 실리카겔 상에서 플래시 크로마토그래피를 통해 정제하여, 0.49 g의 생성물을 수득했다. 질량 스펙트럼 (ES+) 521.36 (100 %), 522.42 (30%), 523.34 (approx. 6%). NMR, 1H (DMSO-d6), 400 MHz: 2.55 (4H, m), 3.41 (4H, m) 5.01 (4H, s), 6.44 (4H, s), 7.21 (10H, m), 8.41 (2H, m); 13C (DMSO-d6): 34.18, 35.33, 66.19, 126.74, 128.52, 128.92, 136.56, 146.75, 165.63, 171.90.
단계 2. 3,3'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디프로피온산(3,3'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))dipropionic acid)의 형성
단계 1의 디벤질에스테르(0.92 g)를 EtOH (abs., 75 mL)와 혼합하고, 인렛 및 아웃렛 밸브, 압력 게이지(0-100 psig) 및 테플론 코팅된 자석 교반기를 구비하는 피셔-포터 가압병(Fischer-Porter pressure bottle)으로 옮겼다. 탄소(0.2 g, Degussa/Aldrich wet) 상에 물(25 mL) 및 10% Pd를 첨가하고, 반응 용기를 밀봉했다. 3회의 진공/Ar 사이클 후, H2(g)를 10 psig의 강의병(lecture bottle)에서 강하게 교반된 용액으로 도입했다. 3.5시간 후, 반응물을 셀라이트의 패드를 통해 여과하고, 수득된 셀라이트/촉매 층을 약 500 mL 1:1 EtOH:H2O로 세정하여, 용액을 수득하여, 진공 내에서 농축시켰다. 0.424 g의 고형물을 분리했다(70.5 % 분리된 수율). HPLC/MS는 9.3분에 단일 피크만을 제공했다. 질량 스펙트럼 (ES+) 341.32 (100 %), 342.37 (30 %), 344.29 (18 %), 270.30 (62 %). NMR, 1H (DMSO-d6), 400 MHz: 2.54 (2H, m), 3.42 (2H, m), 6.52 (2H, s), 7.21 (4H, m), 8.38 (2H, m), 11.9 (2H, bs); 13C (DMSO-d6): 34.20, 35.33, 126.77, 146.75, 165.55, 173.57.
실시예 15
2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디아세트산(2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))diacetic acid)("글리신 이성질체")
Figure pct00040
단계 1. 디에틸 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디아세테이트(diethyl 2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl) bis(azanediyl))diacetate)의 형성
자석 교반기가 구비된 화염 건조된 둥근 바닥 플라스크 (300 mL)에 DMF (무수물, 200 mL) 중에서 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(5.0 g), 에틸 글리시네이트 하이드로클로라이드 (5.04 g), EDC·HCl (8.1 g), HOBt·H2O (8.0 g), 및 DIPEA (5.9 g)을 넣었다. 반응 경로에서 건조한 아르곤 분위기를 유지했다. 피라진을 글리시네이트와 혼합하고, DMF를 불활성 분위기 하에서 교반하면서 첨가했다. 이에 염기 및 HOBt를 첨가했다. 약 15분 후, 45분에 걸쳐 EDC를 부분 적하 첨가하고, 반응물을 밤새 Ar 하에서 주변 온도에서 교반했다. 반응 혼합물을, 점도가 있는 반-고형물이 얻어질 때까지 진공 내에서 농축시켰다. 반-고형물을 톨루엔(ca. 30 mL)으로 처리하고, 휘발 성분을 진공 내에서 제거했다. 냉각 후, 고형물을 형성했다. 조 생성물을 500 mL EtOAc에 용해하고, 2개 층이 형성될 때까지 혼합했다. 용액을 브라인 및 포화 NaHCO3로 세정하고, 수성층을 제거했다. 수층을 세정하고(2x EtOAc, 150 mL), 유기층을 혼합했다. 유기층을 수성 NaHSO4, 포화 브라인으로 세정하고, Na2SO4 상에서 건조하고, 농축시켜 고형물을 수득했다. 분리된 수율: 5.46g. HPLC 분석 96.9 %. M/z 369.2. 1H 및 13 C NMR은 제안한 구조와 일치했다. 이 생성물은 추가 정제 없이 진행시켰다.
단계 2. 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디아세트산(2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl) bis(azanediyl))diacetic acid)의 형성
단계 1의 조 생성물(700 mg)을 40 mL THF와 10 mL water (DI)에 용해했다. LiOH (4.2 당량)을 첨가하고, 혼합물을 불활성 분위기 하에서 주변 온도에서 밤새 교반했다. HPLC 분석은 목적하는 다이애시드로 완전히 전환되는 것을 나타냈다(M/z = 313.3). 반응 혼합물을 원심 분리하고(3분 동안 3000 rpm), 상청액을 HPLC로 체크하여 버렸다. 잔류하는 고형물을 NaOH (6.25 N, 2 당량)로 처리함으로써 디소듐염으로 변환하고, 수득한 용액을 여과했다(0.22 미크론). 용액을 동결 건조하여 HPLC로 95% 순수한 고형물을 수득했다. 디-소듐염을 2당량을 약간 초과하는 TFA 이후 역상 예비 컬럼(reverse phase preparative column)을 첨가함으로써 다이애시드로 전환시켰다. 양성자와 탄소 NMR은 제안된 구조와 일치했다.
실시예 16
(2S,2'S)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디프로피온산((2S,2'S)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl)) dipropionic acid)("L-알라닌 이성질체")
Figure pct00041
단계 1. 디에틸 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))(2S,2'S)-디프로피오네이트(diethyl 2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis (azanediyl))(2S,2'S)-dipropionate)의 형성
불활성 분위기 하에서, 화염 건조된 둥근 바닥 플라스크 (100 mL)에 DMF (무수물, 80 mL) 중에서 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(1.0 g), 에틸 L-알라니네이트 하이드로클로라이드 (1.86 g), EDC·HCl (2.70 g), HOBt·H2O (2.65 g)을 넣었다. 트리에틸아민을 첨가했다(1.50 g). 주변 온도에서 16시간 후, 반응 휘발 성분을 진공 내에서 제거했다. 반-고형물을 분리했다. 물을 첨가하고(70 mL), 혼합물을 약 1시간 동안 정치시켰다. 이 시간 동안, 침전물이 형성되어, 혼합물을 원심분리하고, 고형물을 분리하여 밤새 공기 건조시켰다. 이 물질을 EtOAc에 용해하고, 물, 시트르산 및 포화 소듐 비카보네이트로 세정했다. 유기층을 건조시키고(무수 소듐 설페이트), 진공 내에서 농축시켜, 고형 생성물(1.38 g)을 수득했다. HPLC 순도 > 95% 순도. 조 생성물을 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용했다.
단계 2. (2S,2'S)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))디프로피온산((2S,2'S)-2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis (azanediyl)) dipropionic acid)의 형성
단계 1의 조 생성물(1.0 g)을 THF (30 mL)에 용해하고, 물(10 mL)에 용해된 LiOH·H2O (4 당량)을 주변 온도에서 첨가했다. 1시간 후, 휘발 성분을 진공 내에서 제거했다. 생성물을 예비 역상 HPLC로 정제하고, 동결 건조하여 목적하는 다이애시드 생성물의 > 95% 순도를 갖는 고형물을 수득했다. 양성자와 탄소 NMR은 제안된 구조와 일치했다.
실시예 17
2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(2-메틸프로파논산)(2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis(azanediyl))bis(2-methylpropanoic acid))("디메틸 글리신 이성질체")
Figure pct00042
단계 1. 디에틸 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(2-메틸프로파노에이트)(diethyl 2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis (azanediyl))bis(2-methylpropanoate))의 형성
불활성 분위기 하에서, 화염 건조된 둥근 바닥 플라스크 (100 mL)에 DMF (무수물, 80 mL) 중에서 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(1.0 g), 에틸 젬(gem)-디메틸 3-아미노 프로파논산 하이드로클로라이드 (1.86 g), EDC·HCl (2.70 g), HOBt·H2O (2.65 g)을 넣었다. 트리에틸아민(1.50 g)을 첨가함으로써 반응을 개시하고, 72시간 동안 주변 온도에서 유지시켰다. 휘발 성분을 진공 내에서 제거했다. 어두운 점도 있는 액체를 분리시켰다. 냉각 후, 아세토니트릴(약 100 mL)에 흡수시켜, 약 1시간 동안 정치시켰다. 침전물이 형성되어, 원심 분리에 의해 분리하고, 건조시켜, 순도가 RPHPLC >95%인 디-에틸 에스테르(61%) 1.30 g을 수득했다. 이러한 조 생성물을 다음 단계에서 바로 사용했다.
단계 2. 2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(2-메틸프로파논산)(2,2'-((3,6-diaminopyrazine-2,5-dicarbonyl)bis (azanediyl))bis(2-methylpropanoic acid))의 형성
단계 1의 조 생성물(1.0 g)을 THF:물 (40mL:5 mL)에 용해시켰다. 여기에 수 중 LiOH를 첨가했다(0.5 mL 탈이온수 중 2.5 당량). LiOH의 다른 2당량을 반응 혼합물에 첨가하고, 반응을 주변 온도에서 밤새 진행시켰다. 완료 시에, pH가 약 4에 도달될 때까지 반응 혼합물을 TFA로 산성화시켰다. 생성물을 예비 RPHPLC로 분리했다. M/z 369.13. 양성자와 탄소 NMR은 제안된 구조와 일치했다.
실시예 18
3,6-디아미노-N2,N5-비스((1R,2S,3R,4R)-1,2,3,4,5-펜타하이드록시펜틸)피라진-2,5-디카르복사미드(3,6-diamino-N2,N5-bis((1R,2S,3R,4R)-1,2,3,4,5-pentahydroxypentyl) pyrazine-2,5-dicarboxamide)
Figure pct00043
자석 교반기가 구비된 화염 건조된 둥근 바닥 플라스크 (100 mL)에 3,6-디아미노피라진-2,5-디카르복실산(0.535 g, 2.70 mmol), (1R,2S,3R,4R)-1-아미노펜탄-1,2,3,4,5-펜타올 (0.978 g, 5.40 mmol, 2.0 당량) 및 DMF (40 mL)을 넣었다. 여기에 트리에틸아민(0.546 g, 0.76 mL, 5.40 mmol, 2.0 당량) 및 PyBop (3.1 g, 5.94 mmol, 2.2 당량)을 첨가했다. 1시간 후, 반응을 HPLC 분석으로 완료하고, 진공 내에서 농축시켜 40 ℃ 미만의 온도를 유지시켰다. 혼합물을 물(10 mL)에 흡수시켜 Sephadex G-10 컬럼을 통과시키고, 형광 생성물을 함유하는 분획을 수집하고 동결 건조시켜 불순물이 섞인 고형물을 수득했다. 표적 생성물, 3,6-디아미노-N2,N5-비스((1R,2S,3R,4R)-1,2,3,4,5-펜타하이드록시펜틸)피라진-2,5-디카르복사미드를 예비 C-18 RPHPLC로 수득했다: 160 mg, HRMS (이론적) M　+ Na = 547.1970; HRMS (관측된) M + Na = 547.1969.
실시예 19
신장 기능을 평가하기 위한 프로토콜
생체 내 신장 모니터링 어셈블리(10)의 예는 도 2에 도시되어 있으며, 광원(12) 및 데이터 처리 시스템(14)을 포함한다. 광원(12)은 일반적으로 환자의 적어도 일부를 노출시키기 위한 적절한 장치를 포함하거나 이와 연결되어 있다. 광원(12)과 연결되거나 광원(12)의 일부일 수 있는 적절한 장치의 예는 카테터, 내시경, 광섬유, 이어 클립(ear clip), 핸드 밴드, 헤드 밴드, 이마 센서, 표면 코일 및 손가락 프로브를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 실제로, 광원의 가시광선 및/또는 적외선을 방출할 수 있는 임의의 다수의 장치가 신장 모니터링 어셈블리(10)에 사용될 수 있다. 일 측면에서, 광원은, LED 중 하나가 트레이서 제제의 흡수 최대치 근처에서 광을 방출하는 동안, 제2 LED가 트레이서 제제의 형광 방출 최대치 근처에서 광을 방출하는 LED이다. 예를 들어, 하나의 LED는 450nm에서 광을 방출하고, 두 번째 LED는 560nm에서 광을 방출한다.
여전히 도 2를 참조하여, 신장 모니터링 어셈블리의 데이터 처리 시스템(14)은 스펙트럼 에너지를 검출할 수 있고, 스펙트럼 에너지를 나타내는 데이터를 처리할 수 있는 임의의 적절한 시스템 일 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 시스템(14)은 하나 이상의 렌즈(예를 들어, 스펙트럼 에너지를 지향 및/또는 초점을 맞추기 위해), 하나 이상의 필터(예를 들어, 목적하지 않은 스펙트럼 에너지의 파장을 피팅하기 위해), 광다이오드 또는 광전자 증배관(예를 들어, 스펙트럼 에너지를 수집하고, 이를 검출된 스펙트럼 에너지를 나타내는 전기 신호로 변환하기 위해), 증폭기(예를 들어, 광다이오드 또는 광전자 증배관으로부터의 전기 신호를 증폭하기 위해) 및 처리 유닛(예를 들어, 광다이오드 또는 광전자 증배관으로부터 전기 신호를 처리하기 위해)을 포함할 수 있다. 데이터 처리 시스템(14)은 수집된 스펙트럼 데이터를 조작하고, 환자(20)로부터 본 개시의 피라진 유도체의 신장 클리어런스를 나타내는 강도/시간 프로파일 및/또는 농도/시간 곡선을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다. 실제로, 데이터 처리 시스템(14)은 정상 세포 및 손상된 세포가 혈류로부터 피라진 유도체를 제거하는 방식의 차이를 비교함으로써 적절한 신장 기능 데이터를 생성하고, 환자(20)의 장기 또는 조직에서 피라진 유도체의 속도 또는 축적을 결정하거나/하고, 이와 관련된 피라진 유도체를 갖는 기관 또는 조직의 단층 이미지를 제공하도록 구성될 수 있다.
비제한적인 예로서, 일 측면에서, 시스템은 2 개의 실리콘 광전자 증배관을 포함한다. 제1 광전자 증배관은 긴 패스 필터를 포함하고, 제2 광전자 증배관은 필터링되지 않는다. 이러한 배열은 여기 및 방출 파장에서의 형광 방출 및 확산 반사가 측정될 수 있게 한다. 이러한 일 양태에서, 형광 및 확산 반사율 측정은 조직 광학 특성의 변화를 보상하는 고유 형광 측정에 결합된다. 측정 값을 결합하기 위한 예시 식은 방정식 1에 제공된다.
신장 기능을 결정하기 위한 일 측면에서, 유효량의 피라진 유도체는 이를 필요로 하는 환자에게(예를 들어, 약제학적으로 허용되는 조성물의 형태로) 투여된다. 화살표(16)로 표시된 바와 같이 환자(20)의 신체의 적어도 일부는 광원(12)으로부터 가시광선 및/또는 근적외선에 노출된다. 예를 들어, 광원(12)으로부터의 광은 환자(20)의 귀에 부착된 광섬유를 통해 전달될 수 있다. 환자는 피라진 유도체를 환자(20)에 투여하기 전후에 광원(12)으로부터의 광에 노출될 수 있다. 일부 경우에, 피라진 유도체를 환자(20)에게 투여하기 전에 환자(20)의 신체로부터 방출되는 광(광원(12)으로부터의 광 노출에 기인하여)의 배경 또는 기준 판독 값을 생성하는 것이 유리할 수 있다. 환자(20)의 신체에 있는 피라진 유도체가 광원(12)으로부터의 광에 노출될 때, 피라진 유도체는 데이터 처리 시스템(14)에 의해 검출/수집된 광(화살표 18로 표시)을 방출한다. 초기에, 환자(20)에게 피라진 유도체의 투여는 일반적으로 환자(20)에 피라진 유도체의 초기 함량을 나타내는 초기 스펙트럼 신호를 가능하게 한다. 그 후, 스펙트럼 신호는 피라진 유도체가 환자 (20)로부터 제거됨에 따라 시간의 함수로서 감쇠하는 경향이 있다. 시간의 함수로서의 스펙트럼 신호에서의 감쇠는 환자의 신장 기능을 나타낸다. 또한, 트레이서 제제가 환자의 혈관 공간에 주사되면, 초기 키네틱은 트레이서 제제가 환자의 전체 세포 외 공간에의 평형을 반영한다. 일부 측면에서, 이 평형은 2시간 이내에 완료된다.
예를 들어, 건강/정상 신장 기능을 나타내는 제1 환자에서, 스펙트럼 신호는 T의 시간에 기준선으로 다시 감쇠될 수 있다. 그러나, 신장 기능이 결핍된 제2 환자를 나타내는 스펙트럼 신호는 T + 4 시간에 기준선으로 다시 감쇠될 수 있다. 신장 손상 또는 결핍의 정도는 신호가 기준선으로 다시 감쇠하는데 필요한 시간에 영향을 미칠 것이다. 신장 손상의 정도가 클수록, 더 오랜 시간이 필요하다. 이와 같이, 환자(20)는 목적하는 신장 기능 데이터를 제공하기에 적합한 임의의 시간 동안 광원(12)으로부터의 광에 노출될 수 있다. 마찬가지로, 데이터 처리 시스템(14)은 목적하는 신장 기능 데이터를 제공하기에 적합한 임의의 시간 동안 스펙트럼 에너지를 수집/검출할 수 있다.
추가로, 환자에서의 GFR 결정은 트레이서 제제의 단일 투여에 기초한 단일 결정으로 제한되지 않는다. 트레이서 제제의 투여와 환자에서 이를 추적할 수 없게 될 때 사이의 시간은 다수의 더 작은 단편으로 세분될 수 있고, 환자의 GFR은 각각의 더 작은 단편에 대해 계산될 수 있다. 일부 측면에서, 시간 단편은 오버랩될 수 있다. 비제한적인 실시예로, 트레이서 제제를 검출할 수 없게 되기 전의 전체 기간이 24시간인 경우, 기간은 6시간의 4개의 동일한 단편으로 나눌 수 있고; 각각의 새로운 시간 단편은 이전 단편의 끝에서 시작한다. 또 다른 측면에서, 시간 단편은 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 각각의 개별 시간 단편은 4시간일 수 있지만, 새로운 시간 단편은 2시간마다 시작될 수 있다. 이는 측정 전반에 걸쳐 오버랩되는 단편을 생성한다. 이러한 비제한적인 예를 보다 완전하게 설명하기 위해, 트레이서 제제를 0과 동일한 시간에 투여하고 24시간과 같은 시간에 검출할 수 없게되면, 다음의 시간 단편이 생성될 수 있다: 0 - 4 시간, 2 - 6 시간, 4 - 8 시간, 6 - 10 시간, 8 - 12 시간, 10 - 14 시간, 12 - 16 시간, 14 - 18 시간, 16 - 20 시간, 18 - 22 시간, 및 20 - 24 시간. 환자의 GFR은 각각의 시간 단편에서 개별적으로 계산할 수 있다. 이 데이터는 환자의 신장 건강을 보다 완벽하게 평가하는데 사용된다. 시간 단편은 GFR 결정을 허용하는 임의의 길이일 수 있고 15분, 30분, 45분, 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 8시간, 10시간 또는 12시간 일 수 있다. 또한, 측정 중에 시간 단편이 동일하지 않아도 된다. 각 시간 단편의 길이는 다른 시간 단편과 상관없이 개별적으로 선택된다.
약동학적 연구 결과
임상 연구에서, 60명의 인간 환자에게 정맥 내로 MB-102(실시예 12에서 제조된 (2R,2'R)-2,2'-((3,6-디아미노피라진-2,5-디카르보닐)비스(아자네디일))비스(3-하이드록시프로파논산))을 투여했다. 본 명세서에 개시된 방법 및 기술 이외에 혈액 및 소변을 수집했다. 표준 약동학적 데이터를 수집하고, GFR 측정에 사용되는 공지된 조영제인 옴니파큐(Omnipaque®) (iohexol)와 본 명세서에 개시된 방법 및 기술을 비교했다.
MB-102로 시험된 60명의 인간 환자로부터 수집된 데이터가 도 3a 내지 3d에 도시된다. 혈장 약동학 데이터를 당 업계에 공지된 방법을 사용하여 수집 및 분석하고, 본 명세서에 개시된 방법 및 기술을 사용하여 측정된 데이터와 비교했다.
도 3a 내지 3d는 MB-102의 제거를 위한 2-구획 약동학 모델을 도시한다. 이 모델은 GFR 값에 관계없이 환자에게 일관된다. 도 3a는 120mL/분의 측정된 GFR (mGFR)을 갖는 정상 신장 기능을 갖는 환자를 위한 것이다. 도 3b는 81mL/분의 mGFR을 갖는 환자를 위한 것이다. 도 3c는 28mL/분의 mGFR을 갖는 환자를 위한 것이다. 도 3d는 25mL/분의 mGFR을 갖는 환자를 위한 것이다. 2-구획 모델에서 첫 번째 구획은 혈관과 조직의 균형이며, 두 번째 구획은 신장 배설만을 나타낸다. 평균적으로, 평형 시간은 약 1시간이며, 대상에 따라 다르다.
약 20 내지 약 140 범위의 eGFR을 갖는 환자에 대해 본 명세서에 개시된 방법을 사용하여 MB-102와 비교하여 종래의 방법을 사용하여 옴니파큐(Omnipaque®)를 사용하여 측정된 GFR의 비교 데이터가 도 4에 도시된다. 데이터는 상관 계수 0.97을 나타낸다. 이는 본 명세서에 사용된 환자 GFR을 결정하는 방법이 공지된 방법과 비교하여 유사한 결과를 제공한다는 것을 나타낸다.
MB-102에 대한 임상 1 연구의 일환으로서, 환자로부터 12시간 동안 소변을 수집하여 회수량 및 2차 대사 정도를 측정했다. 도 5에 도시된 바와 같이, eGFR이 60보다 큰 환자의 경우, 99 %를 초과하는 MB-102가 12시간 후에 대사되지 않은 상태로 회수되었다. mGFR 값이 60 미만인 환자의 경우에, MB-102는 더 낮은 퍼센트가 회수되었지만, 마찬가지로 대사되지 않았다. 보통, 단계 1 및 단계 2 신장 기능을 갖는 환자의 경우, 12시간의 수집 시간은 MB-102의 99% 초과의 회수에 충분했다. 약동학적 데이터 및 혈장 반감기 결정의 관점에서, 보다 심각한 신장 기능 손상이 있는 환자에게는 완전하지 못한 수집이 용이하게 이해된다.
정상 신장 기능, 단계 1 신장 손상, 단계 2 신장 손상, 단계 3 신장 손상 또는 단계 4 신장 손상을 갖는 환자에 대한 MB-102의 혈장 농도 반감기가 도 6에 도시된다. 이 데이터를 기반으로, 상기 소변 수집 연구에서 환자의 혈류에서 MB-102를 모두 제거하려면 24시간 이상이 소요될 것임이 분명하다. 정상적인 신장 기능 그룹은 평균 혈장 반감기가 2시간이므로, 12시간 수집 시간은 약 6개의 반감기이며, 대부분의 주사 용량을 배설하기에 충분한 시간이다. 단계 2 및 단계 3의 평균 혈장 반감기는 2.5 시간으로, 약 5개의 반감기 배설 시간을 가져, 대부분의 주사 용량을 수집하기에 충분하다. 그러나, 단계 3의 경우 4시간 반감기 및 단계 4의 경우 8시간 반감기는 주입된 모든 용량이 임상 연구를 위해 12 시간 윈도우에서 수집되는 것을 허용하지 않는다.
임상 연구에서, 혈장 약동학은 환자의 흉골에서 측정된 경피 형광 약동학과 시간 함수 (트레이서 제제 주입 후 2시간에 시작하고, 12시간 연구 기간의 끝까지 계속됨)와 상관 관계가 있다. 광범위한 GFR 값에 걸쳐있는 환자에 대해 혈장 농도와 형광 강도 사이의 높은 상관 관계가 관측되었다. 23mL/min/1.73m2 (단계 3b 신장 손상) 내지 117mL/min/1.73m2 (정상 신장 기능) 사이의 GFR 값을 갖는 3명의 개별 환자가 도 7, 8 및 9에 도시되어 있다. 따라서, 혈장 약동학은 넓은 GFR 범위에 걸쳐있는 환자에 대해 MB-102에 대한 경피 형광과 상관 관계가 있다.
경피 GFR 측정 (전체 데이터 세트에 피트)
키네틱 분석은 LabView, Matlab, WinNonlin 및 Microsoft Excel, version 2010을 이용하여 다음과 같이 수행했다. 경피 형광 데이터는 2시간 (주사 시간에 비해, 트레이서 제제가 세포 외 공간에 걸쳐 평형을 유지함)과 이용 가능한 데이터의 끝 (일반적으로 약 12 시간) 사이에 단일 지수 함수에 피팅되었다. 각각의 피험자에 대해, (1) 오프셋이 0으로 고정된 상태에서, (2) 오프셋이 변할 수 있는 상태의 2개의 피팅이 수행되었다. 피팅으로부터 결정된 지수 시간 상수는 신장 감쇠 시간 상수 (RDTC)라고 한다.
선형 회귀, 이상치 배제, 및 상관 계수(R2)의 계산 및 표준 보정 오류(SEC)는 Microsoft Excel, version 2010에서 수행되었다. RDTC의 역수는 4가지 상이한 GFR 결정 방법을 사용하여 GFR과 상관 관계가 있다:
비-노멀라이징된- Iohexol 및 MB-102의 혈장 PK 분석으로부터 측정된 GFR
BSA-노멀라이징된- 모스텔라(Mosteller) 방법(N Engl J Med, 1987; 317(17))에 따른 각각의 피험자의 신체 표면적(BSA)을 추정하는데 키 및 중량이 사용된다. 혈장 PK 분석에 의해 결정된 GFR은 계산된 BSA 대 1.73 m2의 비로 나눈다("표준" 사이즈의 환자에 대한 BSA).
Vd-노멀라이징된 (방법 1)- 혈장 PK 분석에 의해 결정된 GFR은 "표준" 사이즈의 환자에 대한 Vd인 14,760 mL에 대한 분포 부피(Vd) (PK 분석으로부터 결정됨)의 비로 나눈다. 표준 사이즈의 환자에 대한 Vd는 모든 그룹 1 환자에 대한 평균 nGFR을 Vd 및 BSA 노멀라이징 방법과 동일하게함으로써 결정했다. 여기서 "nGFR"은 GFR이 신체 사이즈로 정규화되는 일반화된 방법 (BSA 및 Vd 둘 다 포함)을 지칭하기 위해 사용된다.
Vd-노멀라이징된 (방법 2)- 오프셋이 0으로 고정된 단일 지수는 2 내지 12시간에 MB-102 혈장 농도 대 시간으로 피팅된다(트레이서 제제 주입의 시간에 대한). 피팅된 시간 상수의 역수에 14,760 mL ("표준" 사이즈의 환자에 대한 Vd; 상기 참조)를 곱해 분포 부피로 GFR 노멀라이징했다.
혈장-유래 GFR 대 경피 신장 클리어런스율의 플롯에 대한 상관 계수 (R2) 및 표준 보정 오차 (SEC)가 표 2 및 도 12 내지 18에 요약되어 있다. Rabito의 이전 연구 결과와 일치하여 (J Nucl Med, 1993; 34 (2) : 199-207), BSA에 의한 GFR의 노멀라이징은 R2를 증가시키고 SEC를 감소시켜, MB-102의 신장 클리어런스율이 신체 사이즈와 무관한 신장 효율의 측정치를 제공한다. 또한, 이들 결과는 트레이서 제제의 분포 부피 (Vd)가 또한 표준 신체 사이즈로 GFR을 노멀라이징하는데 효과적임을 보여준다. 표 2, BSA 및 제2 Vd에서 볼 수 있듯이, 이상치 배제 방법이 적용되지 않은 경우 신체 사이즈 노멀라이징 방법이 동일하게 효과적이며, RDTC 피팅에 대한 오프셋은 0으로 고정된다.
[표 2]
Figure pct00044
RDTC 피팅 오프셋 방법
경피 형광 키네틱은 2가지 상이한 오프셋 방법에 의해 피팅된다 : (1) 오프셋이 0으로 고정되고, (2) 오프셋 변경이 허용됨. 도 18 및 19는 각각 고정 및 가변 오프셋 방법에 대한 결과 상관 관계 플롯을 보여준다. 오프셋이 0으로 고정되면 (도 18), 데이터는 상관 관계 플롯의 낮은 GFR 영역에서 더 밀접하게 클러스터링되는 반면, 오프셋이 변할 수 있으면 (도 19) 데이터 클러스터링이 높은 GFR 영역에서 더 엄격해지는 것에 주의한다.
이 관측은 기준선 형광에서의 불안정성을 가리킨다. 신장 클리어런스율에 대해 높은 속도 상수를 갖는 건강한 피험자에서, 형광 제제는 12시간 데이터 수집 기간이 끝나기 전에 제거되었다. 이들 피험자에서, 형광의 최종 안정기(plateau) 수준이 초기 주사 전 기준선 형광과 항상 완벽하게 일치하는 것은 아니라는 것이 관찰되었다. 이러한 건강한 피험자에 대한 오프셋의 변동을 허용함으로써, 피팅이 이 기준선의 불확실성을 보상할 수 있게 하여, 추출된 클리어런스율 상수의 신뢰도를 향상시킨다. 그러나, 신장 기능이 손상된 많은 피험자에서, 측정이 수집된 12시간 윈도우 내에서 제제를 완전히 제거하지는 못했다. 이러한 피험자에서, 피팅에 가변 오프셋을 포함하여, 피팅된 클리어런스율 상수의 불확실성을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 오프셋을 0으로 고정함으로써, 속도 상수의 신뢰성이 향상되었다.
이러한 관측 기반하여, 하이브리드 오프셋 방법이 개발되었다. 하이브리드 방법에서, 오프셋이 고정된 피팅이 속도 상수가 높음을 나타내면 (즉, 건강한 신장 기능), 오프셋이 변하게 되고; 그렇지 않으면 (즉, 신장 기능 손상), 오프셋이 고정된다. 도 25에서와 같이 R2를 최대화하고 SEC를 최소화하기 위해 최적의 전이 점이 선택된다. x-축에 표시된 전이점(transition point)은 시간 상수 (시간 단위)로 표현되며, 이는 클리어런스율 상수의 역수이다. 도에서 볼 수 있듯이, 최적의 시간 상수는 3.5 ~ 4.5 시간이다. 하이브리드 오프셋 방법 (전이점 : 3.5 시간)을 사용하는 상관 관계 플롯이 도 20에 도시되어 있다. 표 3에 제공된 고정, 가변 및 하이브리드 오프셋 방법을 비교한 결과, 하이브리드 오프셋 방법이 다른 방법에 비해 R2의 현저한 증가 및 SEC의 감소를 보여준다.
[표 3]
Figure pct00045
데이터 배제
일부 임상 피험자의 경우, 센서는 연구의 전체 12시간 동안 피부에 완전히 부착된 상태로 유지되지 않았다. 센서 사후 주입의 재부착으로 인해 신호 레벨이 크게 변했다. 이는, (1) 피부 자가 형광의 비균질성, (2) 피부의 간질액 분획의 비균질성, 또는 (3) 피부 안팎의 광의 결합 효율 변화 때문일 수 있다. 앞으로 이 문제를 해결하기 위해, 센서는 설치 공간이 작고 환자에게 더 잘 맞도록 재설계되었다. 임상 데이터를 사용하기 위해, 일부 데이터 배제가 적용되었다.
60명의 임상 대상 중 5명은 형광 키네틱 분석에서 완전히 배제되었다: (1) 센서가 반복적으로 과열되어 피험자 1이 배제되었고(모든 후속 피험자에서, 허용되는 최대 청색 LED 전력 수준이 60 % 감소했다), (2) 센서가 피부에서 완전히 벗겨지고, 재부착으로 원래 신호 레벨을 복원할 수 없어서, 피험자 8, 37 및 49가 배제되었고, (3) 데이터의 대다수가 전처리 단계 동안 배제되어, 피험자 46이 배제되었다 (가능한 원인은 트레이서 제제 주입 후 의도하지 않은 LED 전력 또는 검출기 게인(gain) 변화였다).
피험자 데이터를 추가로 배제하기 위한 다음과 같은 다양한 메트릭이 시험되었다: (1) IF와 피팅 사이의 상관 계수; (2) 피팅에 대한 IF의 제곱근 평균 제곱 오차 (RMSE); (3) 1 지수 및 2 지수 피팅으로부터 결정된 RDTC 간의 차이; (4) 신호 대 노이즈비로, 피팅 지수 기간의 진폭을 RMSE로 나눈 값으로 계산; (5) 전체 12시간 데이터 세트 내에서 다수의 더 짧은 시간 단편 (예를 들어, 1-2 시간)에 걸쳐 피팅될 때 속도 상수의 변동 계수(CV); (6) IF에 피팅된 속도 상수의 추정 오차; 및 (7) 혈장 데이터로부터 결정된 GFR의 추정 오차. 이러한 메트릭 중 어느 것도 상관 계수 또는 SEC에 대한 사전 정보를 포함하지 않는다.
일 측면에서, 상기 데이터 배제 방법(6)을 사용하여, IF에 피팅된 속도 상수의 추정 오차를 속도 상수로 나눈 값(상대 오차로 표시)은 도 26에 도시된 결과를 제공한다. 속도 상수의 상대 오차가 1.4-1.8 %보다 큰 피험자를 배제함으로써, R2 및 SEC의 현저한 개선이 관측되었다. 컷-오프(cut-off) 메트릭으로 1.75 %를 선택하여, 55명의 피험자 중 10명을 배제시켰다. 수득된 상관 관계 플롯을 도 21 및 22에 나타냈다.
이 방법은 혈장-유도된 GFR 결정에서의 에러가 또한 상관 관계 플롯에서 데이터 산란에 기여하는지 여부를 시험하기 위해 배제 메트릭으로서 적용되었다. 도 27은 이 메트릭의 최적화를 보여준다. GFR의 허용 가능성을 위한 컷-오프로 5%를 선택함으로써, R2 및 SEC의 약간의 개선이 관측되었다. 그러나, 이는 추가로 10명의 피험자를 배제하고, 나머지 피험자를 35로 줄이는 것을 필요하게 한다. 수득된 상관 관계 플롯은 도 23 및 24에 나타냈다. 상이한 데이터 배제 메트릭 적용에 대한 수치 요약은 표 4에 나타냈다.
[표 4]
Figure pct00046
상기 기술된 방법들로부터 결정된 칼리브레이션 슬로프는 신체 사이즈 교정된 GFR (여기서 "tGFR"이라고 함)의 경피 측정치를 생성하기 위해 적용될 수 있다. 도 10은 BSA 노멀라이징과 예측 및 혈장 GFR 값의 상관 관계를 보여준다. 칼리브레이션 정확도는 혈장 PK 분석으로부터 도출된 신체 사이즈 교정된 GFR의 "골드 표준(gold standard)" 결정에 대해 tGFR을 플로팅하여 나타낼 수 있다. 도 10은 혈장-결정된 GFR 값이 환자 신체 표면적 (BSA)에 대해 노멀라이징 될 때의 상관 관계를 보여주며, 그에 대한 상관 계수(R2)는 0.89이다. BSA 대신 신체 사이즈를 교정하기 위해 분포 부피(Vd)를 사용하면 상관 관계가 0.96으로 크게 향상되었다 (도 11).
임상 실습 eGFR에서 GFR을 추정하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법과 비교할 때, 이 tGFR 결과는 실질적으로 개선된 정확도에 대한 가능성을 보여준다. 임상 결정을 내리는데 높은 정확도가 중요하다. 도 28과 표 1은 만성 신장 질환 (CKD)의 5단계를 보여준다. CKD의 오진은 임상 치료 과정에 영향을 줄 수 있다. 도 29a-c에 도시된 바와 같이, 골드 표준에 대한 GFR 측정의 CKD 오진의 시각화를 제공하기 위해 에러 그리드 플롯(error grid plot)이 구성되었다. 모든 녹색 경계가 있는 상자 안에 들어있는 측정치는 CKD 단계로 정확하게 분류된다. 황색 및 녹색 경계 내에 포함된 측정치는 하나의 CKD 단계에서 잘못 진단된다. 적색과 황색 경계 안에 포함된 측정치는 두 개의 CKD 단계에서 잘못 진단된다. 도 29a는 상기 분석에 사용된 것과 동일한 피험자 그룹에 대한 eGFR 에러 그리드를 도시한다. 이 경우에, 60명의 피험자 중 2명은 2개의 CKD 단계에 의해 잘못 진단되었으며, 16명의 피험자는 1 단계에 의해 잘못 진단되었고; 41 명의 피험자가 정확하게 진단되었다. 표 5는 전체 측정의 퍼센트로 CKD 진단 오류의 요약을 제공한다. 도 29b 및 c는 경피 GFR (tGFR) 측정을 위한 오차 그리드 플롯을 제공한다. 중요하게는, tGFR 에러 그리드는 2개의 CKD 단계에 의한 잘못 진단을 포함하지 않는다. 또한, Vd 노멀라이징 방법에 의한 tGFR은, eGFR과 비교할 때, 1-단계 잘못 진단의 실질적인 감소를 보여준다(표 5 참조).
[표 5]
Figure pct00047
경피성 GFR 결정 (윈도우 피팅)
상기 실시예에서, 전체 이용 가능한 데이터 세트 (즉, 트레이서 제제 투여 및 평형화, 10시간의 형광 감쇠 후)를 사용하여 GFR을 측정했다. 이는 신장 기능이 안정된 환자에게는 적합할 수 있지만, 급성 신장 손상이 있거나 위험이 있는 환자에게는 GFR 경향에 대한 보다 빠른 실시간 반복 평가가 필요하다. 신장 기능이 안정적인 환자의 경우에도, GFR 측정을 위해 12시간 동안 기다리는 것이 불편할 수 있다. 표 6 및 7은 상기 기재된 바와 같이 동일한 대상 그룹에 대해 측정 시간 윈도우 및 단일 주사 보고 기간을 변경한 결과를 보여준다.
이 실시예에서는 측정 시간 윈도우(표 6 및 7의 컬럼 1)가 오버랩되지 않으므로, 윈도우의 수(표 6 및 7에서 컬럼 2)에 측정 시간 윈도우를 곱한 값은 GFR 추정치에 대한 평형 후의 총 시간 수를 나타낸다. 형광 강도가 실질적으로 감쇠될 정도로 측정 시간 윈도우가 충분히 길면 최상의 결과가 얻어진다. 동일한 비율의 형광 강도 감쇠를 달성하는데 필요한 시간은 신장의 건강 상태에 따라 달라진다. 따라서, 건강한 신장을 가진 피험자에서 가장 넓은 측정 시간 윈도우를 제외하고 오프셋이 0으로 고정되었다. 교정의 표준 오차는 모든 피험자(표 6 및 7의 컬럼 5) 및 nGFR이 75mL/분 이상인 피험자의 부분 집합에 대해 요약된다.
BSA 노멀라이징 GFR을 기준 비교(reference comparison)(표 6)로 사용하여, 75 초과의 nGFR을 갖는 피험자에 대해, 15mL/분 미만의 nGFR 교정 정확도를 달성하기 위해 약 1.5 시간 이상의 측정 시간 윈도우를 사용했다. nGFR이 75 미만인 피험자의 경우, 10 mL/min 미만의 nGFR 교정 정확도를 달성하기 위해 적어도 약 3 시간의 측정 시간 윈도우를 사용했다. 기준 비교(표 7)로서 Vd 노멀라이징된 GFR을 사용하여, 등가 nGFR 교정 정확도를 각각 0.5 시간 및 2 시간의 측정 시간 윈도우로 달성했다. 표 6 및 표 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상술한 칼리브레이션 정확성 타겟은 적어도 2개의 비-오버랩 측정 시간 윈도우에 걸쳐 유지했다. 그러나, 예측이 3 또는 4 측정 시간 윈도우에 걸쳐 확장될 때, SEC의 상당한 증가가 일반적으로 관찰되었다. 처음 2개의 GFR 측정에 사용된 것보다 측정 윈도우 시간을 늘리면(예를 들어, 2배 또는 3배), 적어도 세 번째 GFR 측정은 동등한 정확도를 제공했다. 이러한 결과는, 트레이서 제제가 신장에 의해 점진적으로 제거됨에 따라, 상이한 환자들 사이의 상이한 SNR을 설명할 뿐만 아니라 시간에 따른 SNR의 감소를 설명하기 위해 자동으로 조절되는 측정 윈도우 창을 제공하는 유틸리티를 보여준다.
[표 6]
Figure pct00048
[표 7]
Figure pct00049
실시간 경피성 GFR 측정
본 명세서에 개시된 방법은 환자에서 실시간 경피 GFR 측정을 가능하게 한다. 트레이서 제제를 피험자로 혈관 내 주사한 후, 트레이서 제제를 혈관 외 공간으로 평형화하기 위해 2시간의 대기 기간을 사용했다. 2시간 후, RDTC에 대한 최초 피팅을 수행하기 전에 1시간 이상 동안 마크 데이터를 축적했다. 첫번째 RDTC 피팅은 오프셋 항이 0으로 고정된 상태에서 수행되었다. RDTC가 3.5 시간 미만인 경우, 피팅이 반복되어 기울기가 변할 수 있고, 그렇지 않으면 원래의 RDTC (고정 오프셋)가 유지된다. 그 후, RDTC의 추정 오차를 RDTC로 나눈다. 수득된 상대 오차가 1.7 % 미만인 경우, RDTC를 반전시키고, 도 23에 표시된 슬로프로 곱하여 RDTC를 BSA-노멀라이징된 GFR로 변환했고; 그렇지 않으면, GFR이 보고되지 않는다. 첫번째 RDTC 피팅 후, 피팅 절차는 약 3초 간격으로 반복되었으며, 후속 피팅은 첫번째 피팅에 있었던 모든 데이터와 이후에 누적된 모든 데이터 (약 1초의 시간 간격으로)를 통합한다. 2개의 센서에 의해 수집된 데이터에 동일한 절차가 적용되었다: 하나는 흉골병(manubrium of the sternum) 위에 놓인 것이고, 다른 하나는 대흉근(pectoralis major)에 놓았다. 측정 중 실시간으로 생성된 결과는 도 30에 나타냈다. 전체 연구 과정에서, 2개의 센서에 의해 보고된 tGFR과 각 센서에 의해 보고된 tGFR의 편차 사이의 일치는 2 mL/min/1.73 m2 이내였다.
MB-102의 안정성 시험
MB-102의 샘플을 제조하고, 24개월 동안 25 ℃ 및 60 % 상대 습도에서 저장했다. 각 샘플의 HPLC 평가를 다양한 시점에서 수행하여, 샘플의 안정성을 평가했다. 결과를 표 8에 나타냈다.
[표 8]
Figure pct00050
본 개시 내용의 요소 또는 이의 양태를 도입할 때, 관사 "a", "an", "the" 및 "said"는 하나 이상의 요소가 존재함을 의미하도록 의도된다. 용어 "포함하는(comprising)"및 "갖는(having)"은 포괄적인 것으로 의도되며, 열거된 요소 이외의 추가 요소가 존재할 수 있음을 의미한다.
예시적인 컴퓨팅 시스템 환경과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 양태는 수많은 다른 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 시스템 환경 또는 구성과 함께 동작할 수있다. 컴퓨팅 시스템 환경은 본 발명의 임의의 측면의 사용 범위 또는 기능에 대한 제한을 제안하려는 것이 아니다.
본 발명의 양태는 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 장치에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어의 일반적인 맥락에서 기재될 수 있다. 컴퓨터 실행 가능 명령어는 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 부품 또는 모듈로 구성될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 구성 요소 및 데이터 구조를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 본 발명의 측면은 이러한 부품 또는 모듈의 임의의 수 및 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 측면은 도면에 도시되고 본 명세서에 기술된 특정 컴퓨터 실행 가능 명령 또는 특정 구성 요소 또는 모듈로 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 양태는 본 명세서에 도시되고 기재된 것보다 더 많거나 적은 기능을 갖는 상이한 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 부품을 포함할 수있다. 또한, 본 발명의 측면은 통신 네트워크를 통해 연결된 원격 처리 장치에 의해 태스크가 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 메모리 저장 장치를 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체 모두에 위치될 수 있다.
상기를 고려하여, 본 개시의 몇몇 장점이 달성되고, 다른 유리한 결과가 달성됨을 알 수 있을 것이다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 상기 공정 및 복합체에서 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 상기 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되도록 의도된다.

Claims (54)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    [화학식 I]
    Figure pct00051

    상기 화학식 I에서, X1 및 X2의 각각은 독립적으로 -CO2R1, -CONR1R2, -CO(AA) 또는 -CONH(PS)이고; Y1 및 Y2의 각각은 -NR1R2 및 하기 화학식 II로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고,
    [화학식 II]
    Figure pct00052

    상기 화학식 II에서, Z1은 단일 결합, -CR1R2-, -O-, -NR1-, -NCOR1-, -S-, -SO-, 또는 -SO2-이고; R1 내지 R2의 각각은 H, -CH2(CHOH)aH, -CH2(CHOH)aCH3, -CH2(CHOH)aCO2H, -(CHCO2H)aCO2H, -(CH2CH2O)cH, -(CH2CH2O)cCH3, -(CH2)aSO3H, -(CH2)aSO3 -, -(CH2)aSO2H, -(CH2)aSO2 -, -(CH2)aNHSO3H, -(CH2)aNHSO3 -, -(CH2)aNHSO2H, -(CH2)aNHSO2 -,-(CH2)aPO4H3, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4H2 -, -(CH2)aPO4 3 -, -(CH2)aPO3H2, -(CH2)aPO3H-, 및 -(CH2)aPO3 2 -로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
    AA는 펩티드 또는 아미드 결합에 의해 함께 결합되는 천연 및 비-천연 아미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산을 포함하는 펩티드 쇄이고; AA의 각각의 예는 서로 동일하거나 각각의 다른 예와 상이할 수 있으며;
    PS는 글리코시드 결합에 의해 연결되는 하나 이상의 단당류 단위를 포함하는 설페이트화(sulfated) 또는 비-설페이트화(non-sulfated) 다당류 쇄이고; 및
    'a'는 1 내지 10의 수이고, 'c'는 1 내지 100의 수이고, 'm' 및 'n'의 각각은 독립적으로 1 내지 3의 수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X1 및 X2 중 적어도 하나는 -CO(PS) 또는 -CO(AA)인 것인, 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 X1 및 X2 모두는 -CO(AA)인 것인, 화합물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 AA의 각각의 예는 D-α-아미노산들 중 하나 이상인 것인, 화합물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 AA의 각각의 예는 단일 D-α-아미노산인 것인, 화합물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 AA는 D-알라닌, D-아르기닌, D-아스파라긴, D-아스파르트산, D-시스테인, D-글루탐산, D-글루타민, 글리신, D-히스티딘, D-호모세린, D-이소류신, D-류신, D-리신, D-메티오닌, D-페닐알라닌, D-프롤린, D-세린, D-트레오닌, D-티로신, D-트립토판 및 D-발린으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 화합물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 AA는 D-아르기닌, D-아스파라긴, D-아스파르트산, D-글루탐산, D-글루타민, 글리신, D-히스티딘, D-호모세린, D-리신 및 D-세린으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 화합물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 AA는 D-아스파르트산 및 D-세린으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 화합물.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 AA는 D-세린인 것인, 화합물.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 AA는 D-세린이고, Y1 및 Y2는 각각 -NR1R2 및 R1 = R2 = H인 것인, 화합물.
  11. 환자의 GFR을 측정하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    컴퓨팅 장치(computing device);
    상기 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결되는 디스플레이 장치;
    외부 전력원으로부터 시스템의 전기 절연을 유지하기 위해 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 전력 공급 장치(power supply);
    상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 하나 이상의 센서 헤드(sensor head); 및
    전자기 방사선에 노출될 때 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 트레이서 제제(tracer agent);를 포함하고,
    상기 컴퓨팅 장치는,
    상기 센서 헤드를 조작 및 제어하고,
    상기 센서 헤드로부터 보내진 하나 이상의 측정치를 기록하고, 및
    상기 측정치에 기초해 환자의 GFR을 산출하도록 구성되고,
    상기 하나 이상의 센서 헤드는 전자기 방사선의 적어도 하나의 공급원을 포함하고,
    상기 하나 이상의 센서 헤드는,
    전자기 방사선을 생성 및 전달하고,
    상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출 및 측정하고, 및
    상기 컴퓨팅 장치에 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 측정치를 전달하도록 구성되고,
    상기 트레이서 제제는,
    환자에 투여되고, 및
    전자기 방사선에 노출될 때 상기 센서 헤드에 의해 검출 가능한 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 것인, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 트레이서 제제는 제1항의 화학식 I의 화합물인 것인, 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 트레이서 제제는 하기 화학식 III 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염인 것인, 시스템:
    [화학식 III]
    Figure pct00053
    .
  14. 제11항에 있어서,
    상기 환자는 110보다 낮은 GFR 또는 eGFR을 갖는 것인, 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 환자는 90보다 낮은 GFR 또는 eGFR을 갖는 것인, 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 환자는 60보다 낮은 GFR 또는 eGFR을 갖는 것인, 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 환자는 30보다 낮은 GFR 또는 eGFR을 갖는 것인, 시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 환자는 만성 신장 질환에 대한 하나 이상의 위험 인자를 갖는 것인, 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 측정 시간 윈도우(measurement time window)에 걸쳐 상기 트레이서 제제에 의해 방출된 광의 감소를 상기 환자의 GFR과 상관시킴으로써 상기 환자의 GFR을 결정하는 것인, 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 측정 시간 윈도우에 걸쳐 신장 클리어런스(renal clearance)와 관련된 감쇠 파라미터(decay parameter)를 산출함으로써 상기 환자의 GFR을 결정하는 것인, 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 감쇠 파라미터는 환자의 신체 사이즈에 대해 노멀라이징된(normalized) GFR과 직접 관련된 속도 상수인 것인, 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 신체 사이즈의 메트릭(metric)은 신체 표면적인 것인, 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 신체 사이즈의 메트릭은 트레이서 제제의 분포 부피(volume of distribution)인 것인, 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 속도 상수의 복수의 측정은 트레이서 제제의 단일 주입 후에 이루어지고, 이로써 GFR 모니터링은 실시간 수행되는 것인, 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 트레이서 제제의 잔류 농도가 GFR 측정을 계속하기에 충분할 동안 남은 시간의 추정치가 제공되는 것인, 시스템.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 속도 상수를 계산하는데 사용되는 측정 시간 윈도우는 형광 데이터로부터 계산된 품질 메트릭(quality metric)에 따라 결정되는 것인, 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은, 신호 및/또는 모델 피팅(fitting) 품질의 측정, 신호 대 노이즈(signal-to-noise) 비율, 피트의 제곱근 평균 제곱 오차(root mean squared error), 데이터와 피트 사이의 상관 계수, 1개 및 2개의 지수 피트(exponential fit)로부터 결정된 속도 상수 사이의 차이, 동일한 환자의 2개의 다른 신체 부위에서 결정된 속도 상수 사이의 차이, 피팅된 속도 상수의 추정 오차, 다수의 시간 단편들에 걸쳐 피팅될 때 속도 상수의 변동 계수(coefficient of variation), 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 시스템.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 속도 상수는 시간의 함수로서 스펙트럼 에너지에 대한 지수 함수 또는 시간의 함수로서 스펙트럼 에너지의 로그에 대한 선형 함수를 피팅함으로써 결정되는 것인, 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 지수 함수 또는 선형 함수는 오프셋 항(offset term)을 포함하는 것인, 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 오프셋 항은 제1 피트(fit)로 고정되고, 그 후 이러한 제1 피트로부터 추정되는 속도 상수가 소정의 한계치보다 높으면, 제2 피트가 수행되어, 오프셋을 변경시키는 것인, 시스템.
  31. 제20항에 있어서,
    단일 품질 메트릭은 GFR을 보고할지를 결정하는데 사용되는 것인, 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 단일 품질 메트릭은, 신호 대 노이즈 비율, 피트의 제곱근 평균 제곱 오차, 데이터와 피트 사이의 상관 계수, 1개 및 2개의 지수 피트로부터 결정된 속도 상수 사이의 차이, 동일한 환자의 2개의 다른 신체 부위에서 결정된 속도 상수 사이의 차이, 피팅된 속도 상수의 추정 오차, 다수의 시간 단편들에 걸쳐 피팅될 때 속도 상수의 변동 계수, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 시스템.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 데이터에 대한 피트는 혈관과 혈관 외 신체 공간 사이의 트레이서 제제의 평형 후에 시작되는 것인, 시스템.
  34. 제28항에 있어서,
    상기 트레이서 제제 주입 전에 측정된 기준선 신호는 피트를 적용하기 전에 형광 데이터로부터 감산되는(subtracted) 것인, 시스템.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 피트를 적용하기 전에, 형광 데이터에 필터가 적용되는 것인, 시스템.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 필터는 평균 필터(mean filter), 중간 필터(median filter), 트리밍 평균 필터(trimmed mean filter), 밴드패스 필터(bandpass filter), 로우 패스 필터(low pass filter) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것인, 시스템.
  37. 제28항에 있어서,
    하나 이상의 신호 품질 메트릭에 기초하여 피트로부터 소정의 시간 단편이 배제되는 것인, 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호 대 노이즈 비율, 피트의 제곱근 평균 제곱 오차, 데이터와 피트 사이의 상관 계수, 1개 및 2개의 지수 피트로부터 결정된 속도 상수 사이의 차이, 동일한 환자의 2개의 다른 신체 부위에서 결정된 속도 상수 사이의 차이, 피팅된 속도 상수의 추정 오차, 다수의 시간 단편들에 걸쳐 피팅될 때 속도 상수의 변동 계수, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 시스템.
  39. 제11항에 있어서,
    상기 전자기 방사선의 공급원 및/또는 검출된 스펙트럼 에너지의 증폭은 피부 멜라닌 함량 또는 다른 조직 광학 특성에서 환자 대 환자 변동을 설명하기 위해 조절되는 것인, 시스템.
  40. 제34항에 있어서,
    상기 기준선의 안정성은 평가되고, 소정의 한계치와 비교되고, 이로써 GFR 측정은 기준선이 충분히 안정해질 때까지 억제될 수 있는 것인, 시스템.
  41. 제33항에 있어서,
    나머지 평형 시간의 추정, 또는 최초 GFR 측정까지의 시간이 추정되는 것인, 시스템.
  42. 제11항에 있어서,
    상기 트레이서 제제의 투여는 자동으로 검출되는 것인, 시스템.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 트레이서 제제의 자동 검출이 보고되는 것인, 시스템.
  44. 제42항에 있어서,
    투여된 트레이서 제제의 충분성이 더 평가되는 것인, 시스템.
  45. 제20항에 있어서,
    신장 감쇠와 관련되는 상기 감쇠 파라미터는 환자의 GFR을 산출하는데 사용되는 것인, 시스템.
  46. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서 헤드에 의해 방출되는 전자기 방사선은 가시광선, 자외선 및 적외선으로 이루어진 군에서 선택되고,
    하나 초과의 센서 헤드가 존재하는 경우, 방출되는 전자기 방사선은 센서 헤드 각각의 사이에서 동일하거나 상이할 수 있는 것인, 시스템.
  47. 제11항에 있어서,
    상기 시스템은 2개의 센서 헤드를 갖는 것인, 시스템.
  48. 제11항에 있어서,
    2개 이상의 신체 부위에서 측정되는 형광 키네틱(fluorescence kinetics) 사이의 일치는 GFR 결정의 신뢰도를 평가하는데 사용되는 것인, 시스템.
  49. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서 헤드는 환자의 피부에 부착되는 것인, 시스템.
  50. 제11항에 있어서,
    상기 트레이서 제제는 정맥 내 또는 경피 투여에 의해 환자에게 투여되는 것인, 시스템.
  51. 제11항에 있어서,
    상기 트레이서 제제는 상기 환자의 신장에서 단지 사구체 여과에 의해 제거되는 것인, 시스템.
  52. 제11항에 있어서,
    상기 트레이서 제제는 적어도 하나의 약제학적으로 허용되는 부형제와 조합되는 것인, 시스템.
  53. 환자의 신체-사이즈 노멀라이징된 GFR을 경피적으로 측정하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    컴퓨팅 장치(computing device);
    상기 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결되는 디스플레이 장치;
    외부 전력원으로부터 시스템의 전기 절연을 유지하기 위해 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 전력 공급 장치(power supply);
    상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 하나 이상의 센서 헤드(sensor head); 및
    전자기 방사선에 노출될 때 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 트레이서 제제(tracer agent);를 포함하고,
    상기 하나 이상의 센서 헤드는 적어도 하나의 전자기 방사선의 공급원을 포함하고, 상기 하나 이상의 센서 헤드는,
    전자기 방사선을 생성 및 전달하고,
    상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출 및 측정하고, 및
    상기 컴퓨팅 장치에 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 측정치를 전달하도록 구성되고,
    상기 트레이서 제제는,
    환자에 투여되고, 및
    전자기 방사선에 노출될 때 상기 센서 헤드에 의해 검출 가능한 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 것이며,
    상기 컴퓨팅 장치는,
    상기 센서 헤드를 조작 및 제어하고,
    상기 센서 헤드로부터 보내진 하나 이상의 측정치를 기록하고,
    측정 시간 윈도우에 걸쳐 측정된 스펙트럼 에너지로부터 감쇠 파라미터를 결정하고,
    상기 측정 시간 윈도우에 걸쳐 측정된 스펙트럼 에너지와 관련된 품질 메트릭을 결정하고,
    상기 품질 메트릭을 사용하여, 감쇠 파라미터 결정이 충분히 정확한지 평가하고, 그렇지 않은 경우 품질 메트릭 평가가 충분한 정확도를 나타낼 때까지 측정 시간 윈도우를 증가시키고,
    상기 감쇠 파라미터를 GFR의 신체-사이즈-보정 측정으로 변환하여, 디스플레이 장치의 결과를 보고하도록 구성되는 것인, 시스템.
  54. 환자의 세포외 유체 부피로 노멀라이징된 GFR을 경피적으로 측정하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    컴퓨팅 장치(computing device);
    상기 컴퓨팅 장치에 통신 가능하게 연결되는 디스플레이 장치;
    외부 전력원으로부터 시스템의 전기 절연을 유지하기 위해 상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 전력 공급 장치(power supply);
    상기 컴퓨팅 장치에 작동적으로 연결된 하나 이상의 센서 헤드(sensor head); 및
    전자기 방사선에 노출될 때 스펙트럼 에너지를 방출하고, 인간 신체의 세포외 유체 공간으로 분배되고, 사구체 여과에 의해서만 신체로부터 제거되도록 구성되는 적어도 하나의 트레이서 제제(tracer agent);를 포함하고,
    상기 하나 이상의 센서 헤드는 적어도 하나의 전자기 방사선의 공급원을 포함하고, 상기 하나 이상의 센서 헤드는,
    전자기 방사선을 생성 및 전달하고,
    상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 스펙트럼 에너지를 검출 및 측정하고, 및
    상기 컴퓨팅 장치에 상기 트레이서 제제에 의해 방출되는 측정치를 전달하도록 구성되고,
    상기 트레이서 제제는,
    환자에 투여되고, 및
    전자기 방사선에 노출될 때 상기 센서 헤드에 의해 검출 가능한 스펙트럼 에너지를 방출하도록 구성되는 것이며,
    상기 컴퓨팅 장치는,
    상기 센서 헤드를 조작 및 제어하고,
    상기 센서 헤드로부터 보내진 하나 이상의 측정치를 기록하고,
    측정 시간 윈도우에 걸쳐 측정된 스펙트럼 에너지로부터 감쇠 파라미터를 결정하고,
    상기 감쇠 파라미터를 트레이서 제제의 분포 부피로 노멀라이징된 GFR의 측정으로 변환하여, 디스플레이 장치의 결과를 보고하도록 구성되는 것인, 시스템.
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