TW201544125A - 追蹤組織蛋白去乙醯酶抑制劑之造影化合物及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
一種結合組織蛋白去乙醯酶抑制劑(Histone deacetylase inhibitor,以下簡稱HDACi或HDAC抑制劑)SC-027與標誌放射性核種鎵-67或鎵-68之合成方法,其中HDAC抑制劑SC-027 與標誌放射性核種鎵-67或鎵-68結合之前,必須先合成標誌前驅物DOTA-SC-027,其中標誌前驅物DOTA-SC-027係包含羥基丁二酰亞胺 (即DOTA-NHS-ester; N-hydroxysuccinimide, 簡稱NHS) 與組織蛋白去乙醯酶抑制劑SC-027之化合物,用以將HDAC抑制劑SC-027 與標誌放射性核種鎵-67或鎵-68結合,以產生組織蛋白去乙醯抑制劑之造影化合物。
Description
本發明係關於一種利用標誌組織蛋白去乙醯酶抑制劑所合成的核子醫學示蹤劑及其合成方法,尤其是關於一種可與體內過度表現的組織蛋白去乙醯酶結合,以診斷惡性腫瘤疾病與阿茲海默症反應的核醫影像示蹤劑及其合成方法。
過去對於許多器官如:結腸、直腸、子宮頸、胃、攝護腺之惡性腫瘤與發育障礙等相關疾病之研究,其療效尚未有突破之表現。除上述研究尚未有令人滿意結果外,近年來研究亦指出在自然衰老的過程中,腦發生萎縮,並且它是與認知功能受損和記憶喪失有關的神經退行性疾病的早期特徵。阿茲海默症等相關癡呆疾病會造成認知功能顯著喪失,經常導致患病患者惡化至無法回復狀態。有鑑於目前尚未找出治療阿茲海默症以及相關癡呆病的方法,且造成這些疾病的原因也未明,因此臨床前研究亦未找到早期診斷阿茲海默症的策略。
組織蛋白去乙醯酶抑制劑 (HDAC inhibitor,簡寫HDACi或HDAC抑制劑),是一種透過抑制身體內組織蛋白去乙醯酶功能的藥物類別,現時醫學界有研究透過「組織蛋白去乙醯酶抑制劑」來治療癌症及神經退行性疾病(neurodegenerative diseases)。這些抑制劑的具體機制,有關文獻提出可能的表徵基因學途徑,例如Richon et al.發現HDAC抑制劑可以透過引導周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase inhibitor 1,簡稱p21或WAF1)來調節腫瘤抑制蛋白(Tumor protein p53,簡稱p53)的腫瘤抑制功能。
腫瘤疾病及阿茲海默症是否能及時發現、診斷和治療,取決於所使用的診斷方法。許多器官如:結腸、直腸、子宮頸、胃、攝護腺…等器官之惡性腫瘤與發育障礙疾病,經研究發現都有過度的HDAC-2之表現。除上述器官之研究結果外,近年來研究亦指出,大腦細胞內染色質修飾作用與記憶的形成相關,研究團隊指出HDAC酵素扮演著關鍵角色,此酵素分泌異常的老鼠會有記憶上的缺失,同樣地在罹患阿茲海默症患者大腦也發現類似的情形。因此,投入組織蛋白去乙醯酶抑制劑藥物(HDAC抑制劑)將會是未來治療惡性腫瘤疾病與阿茲海默症的新希望。
組織蛋白去乙醯化酶(Histone Deacetylase,HDAC)抑制劑作為新一代靶向抗腫瘤藥物,已成為藥物研究的熱點。現有 HDAC 抑制劑按結構主要可分為:①異羥肟酸類:包括Vorinostat等;②環四肽類:包括 Romidepsin (FK228) 和縮酚酸肽等;③苯甲醯胺類:包括 MS-275 和 SC-027 等在阿茲海默症亦正進行相關臨床試驗;④短鏈脂肪酸:包括丙戊酸、丁酸等。 HDAC抑制劑對血液系統腫瘤和實體瘤的治療作用在體內和體外試驗中均得到證實。體外試驗證實HDAC 抑制劑對多種腫瘤細胞,包括膀胱、骨、乳腺、子宮、中樞神經系統、食管、肺、卵巢、胰腺、前列腺等表現出良好的抗腫瘤作用,其可使這些腫瘤細胞出現明顯的細胞凋亡、增生抑制,以及細胞週期阻滯等。多種HDAC 抑制劑因其多途徑高效抗癌已進入抗腫瘤治療的Ⅰ期或Ⅱ期或III期臨床研究。
目前已經有辛二醯苯胺異羥肟酸 (Vorinostat; suberoylanilide hydroxamic acid, SAHA) 和 Romidepsin(環肽類)被美國FDA批准以皮膚T細胞淋巴瘤(CTCL)為適應症而上市應用,在實體瘤治療中的應用也處於臨床試驗階段。大陸地區之微芯生物開發的苯甲醯胺類HDAC抑制劑西達苯胺已獲得SFDA核准,針對非霍金淋巴瘤於臨床II/III期研究,FDA於2010年核准於美國進行臨床研究。新型 HDAC 抑制劑在小劑量、低濃度情況下可誘導腫瘤細胞分化、選擇性凋亡,對正常細胞無毒性,而且其可抗腫瘤增生。
腫瘤的診斷(diagnosis of tumor)對於判斷是否為腫瘤,腫瘤的性質(良性抑惡性),惡性腫瘤的分期及有無轉移非常重要。腫瘤的發現常常較晚。此時它已損害到重要生命器官的一種或多種功能,甚至已經轉移到全身。因此,治療腫瘤的關鍵問題是如何早期發現這種腫瘤,但早期發現惡性腫瘤仍十分困難。
阿茲海默症的診斷(diagnosis of Alzheimer's disease,簡稱AD),基本檢查有神經心理測試、血液常規、生化檢查(肝腎功能)、維他命B12濃度、甲狀腺功能、梅毒血清檢查及腦部電腦斷層或磁振造影等。高階PET正子影像診斷方法有:以類澱粉蛋白質假說(Amyloid hypothesis)為理論基礎之藥物有F-18-AV45及F-18-PIB兩種;以微管相關蛋白質假說(Tau hypothesis)為理論基礎之藥物則尚未上市。
臨床影像診斷包括X射線檢查、超聲檢查、磁共振成像、X射線斷層成像(簡稱CT)及放射性同位素檢查等。腫瘤及阿茲海默症的早期診斷具有重要的意義,因為只有早期診斷才能獲得期治療,才能獲得較好的治療效果。但由於種種主客觀原因,多數病人在就診或確診時腫瘤已屬中晚期,治療效果不夠滿意。雖然腫瘤的診斷方法正在迅速發展,但許多腫瘤檢查方法還不夠實用,需直徑在1~1.5cm大小時,影像圖上方可清楚顯示。 一般血液檢查精準度不足,例如: 前列腺特異性抗原(Prostate specific antigen,簡稱PSA)是一種 糖蛋白(glycoprotein)。這種抗原只能由前列腺細胞產生。當前列腺出現問題時(如前列腺癌),前列腺細胞就會增生過度,產生過量的PSA,使血液中的PSA濃度增加。醫生可根據血液PSA濃度分析病人患前列腺癌的可能性。但導致PSA增高的因素有幾種, 如前列腺感染、前列腺良性(benign)增生等。此外,並非所有前列腺癌患者都有PSA增高,致使PSA檢查不能確診。阿茲海默症的診斷,以目前最新之F-18-AV45及F-18-PIB兩種PET藥物為例,其影像只能確診未患有阿茲海默症,而無法確認是否患有阿茲海默症,因老化現象亦能產生相同之影像反應。
為改進上述問題,本發明的目的之一在於提供一種利用HDAC抑制劑SC-027 (4-乙酰氨基-N-(2'-氨基苯基)-苯甲酰胺,即 4-Acetylamino-N-(2'-aminophenyl)benzamide,商業名稱:Acetyldinaline或Tacedinaline,化學式C15
H15
N3
O2
,分子量269.3,其外觀呈固體結晶狀) 與標誌放射性核種結合,如:氟-18 (F-18)、碘-123 (I-123)、碘-125 (I-125)、碘-131 ( I-131)、碳-11 (C -11)、鎵-67 (Ga-67)、鎵-68 (Ga-68),而產生新型核子醫學示蹤劑,如氟-18-SC-027 (F-18- SC-027)、碘-123-SC-027 (I-123- SC-027)、碘-125-SC-027 (I-125- SC-027)、碘-131-SC-027 (I-131- SC-027)、碳-11-SC-027 (C-11- SC-027)、鎵-67-羥基丁二酰亞胺-SC-027 (Ga-67-DOTA- SC-027)、鎵-68-羥基丁二酰亞胺-SC-027 (Ga-68-DOTA- SC-027),用於結合體內過度表現之組織蛋白去乙醯酶,以產生所專注之HDAC核醫影像之新穎化合物群。
本發明之另一目的在提供一種新穎診斷惡性腫瘤疾病與阿茲海默症反應化合物,利用碳-11、氟-18或鎵-68等同位素之正子衰變特性,當其衰變所釋放的正子,遇到細胞之電子時產生「互毀反應」(annihilation reaction),形成一對方向相反的511 keV加瑪射線,經正子放射斷層攝影(PET)獲得影像;或利用碘-123、碘-125、碘-131或鎵-67等同位素之Gama射線衰變特性,其衰變過程為100%之電子捕捉,放出加馬射線,經單光子放射斷層掃描(SPECT) 獲得影像。
本發明之另一目的在提供一種HDAC抑制劑SC-027 與標誌放射性核種Ga-67或Ga-68結合方法,其中HDAC抑制劑SC-027 與標誌放射性核種Ga-67或Ga-68結合之前,必須先合成標誌前驅物DOTA-SC-027。
本發明之另一目的在提供一種標誌前驅物DOTA-SC-027,即羥基丁二酰亞胺 (DOTA-NHS-ester; N-hydroxysuccinimide, NHS) 與組織蛋白去乙醯化酶抑制劑 (HDACi-SC027) 之化合物,用以產生組織蛋白去乙醯抑制劑之造影化合物。其中標誌前驅物DOTA-SC-027之合成方法,依序包含下列步驟: 步驟A:取DOTA-NHS-ester (N-hydroxysuccinimide, NHS, 羥基丁二酰亞胺) 與SC-027分別裝入兩玻璃瓶裡; 步驟B:用二甲基甲醯胺(dimethylformamide ,簡稱DMF)分別滴入DOTA與SC-027的玻璃瓶中,滴入時要玻璃瓶四周旋轉滴入,使其完全溶解; 步驟C: 將圓底瓶固定於攪拌器上。用微量滴管將三乙胺(triethylamine,簡稱TEA)加入DOTA玻璃瓶後,再用微量滴管將DOTA瓶裡的溶液移到圓底瓶內; 步驟D:將攪拌器轉速調整至約500 rpm,1小時後用微量滴管將SC-027放入圓底瓶中,持續反應約24小時; 步驟E:約24小時反應後,進行冷凍乾燥程序;以及 步驟F:產生標誌前驅物DOTA-NHS-ester-HDACi-SC027化合物。
有關產生標誌前驅物DOTA-NHS-ester-HDACi-SC027之合成方法,包含以下步驟: 1) 首先電子天平需校正完畢,校正後將秤量紙放在天秤上歸零; 2) 取165.5毫克的DOTA-NHS-ester (實際測量值為165.84毫克) 與106.6毫克 的HDACi-SC027 (實際測量值為106.93毫克); 3) 分別裝入兩玻璃瓶裡,且藥品用完後要用石蠟模 (parafilm) 密封; 4) 用微量滴管取1mL的DMF,滴入DOTA的玻璃瓶裡,再取1ml加入sc207 的玻璃瓶中,滴入時要玻璃瓶四周旋轉滴入,使其完全溶解,不易溶解可以用 封瓶器將其封瓶在大力溶解; 5) 然後將圓底瓶用丙酮清洗後烘乾; 6) 固定圓底瓶再加熱攪拌器上; 7) 將兩瓶溶解,用開瓶器打開,用微量滴管加入4.34ul的TEA在DOTA的玻璃瓶後,再用微量滴管將DOTA瓶裡的溶液移到25mL的圓底瓶上; 8) 打開加熱器轉速約500 rpm,開抽風機; 9) 一小時後用微量滴管將SC027放入圓底瓶中,同時也打開加熱器轉速約500 RPM,並置放約24小時; 10) 約24小後,反應前後顏色不變,皆為淡黃色,將加熱攪拌器關掉,用微量滴管分裝成兩小瓶一瓶0.5ml另一瓶為1.6ml。 11) 由於DMF不能使用於液相層析(HPLC),所以需要先經冷凍乾燥程序,再經其它溶劑回溶。將分裝成的兩玻璃瓶放在一鐵托盤上後,使用液態氮倒入在托盤上使其冷卻,之後放入冷凍乾燥機中抽真空,其瓶蓋須留一點縫隙方能凍乾,等凍乾完後再回溶,用HPLC來分析。數量多者冷凍於-20℃之冰箱中儲藏,作為後續標誌放射性核種Ga-67或Ga-68使用。
有關HDAC抑制劑SC-027 與標誌放射性核種Ga-67或Ga-68結合,可結合產生新型核子醫學示蹤劑Ga-67-DOTA-SC-027及Ga-68-DOTA-SC-027,其方法依序包含下列步驟: 1) 取Ga-67或Ga-68加入DOTA-SC-027中,加熱至85~100℃ 維持15~30分鐘; 2) 或是利用Kit形式進行Ga-67或Ga-68標誌。即先將適量DOTA-SC-027液體分裝於小玻璃瓶中,進行冷凍濃縮乾燥程序,充填惰性氣體後,將小玻璃瓶以封瓶器加蓋密封。取上述加蓋密封之Kit,取適量Ga-67或Ga-68及pH值緩衝液一起注入Kit中,經搖動溶解後,置於高壓滅菌鍋中(autoclave),設定溫度85~100℃ 維持15~30分鐘; 3) 得到兩種化學結構:以及。
Claims (7)
- 一種追蹤組織蛋白去乙醯酶抑制劑之造影化合物,利用標誌放射性核種與組織蛋白去乙醯化酶抑制劑SC-027,即4-乙酰氨基-N-(2'-氨基苯基)-苯甲酰胺(4-Acetylamino-N-(2'-aminophenyl)benzamide,分子式C15 H15 N3 O2 ) 之結合,製成造影化合物,供核子醫學診療腫瘤之示蹤劑用。
- 如請求項1所述之造影化合物,其中該些造影化合物包含有:鎵-67-羥基丁二酰亞胺-SC-027 (Ga-67-DOTA- SC-027);鎵-68-羥基丁二酰亞胺-SC-027 (Ga-68-DOTA- SC-027);碳-11-SC-027 (C-11- SC-027);氟-18-SC-027 (F-18- SC-027);碘-123-SC-027 (I-123- SC-027);碘-125-SC-027 (I-125- SC-027);或碘-131-SC-027 (I-131- SC-027)。
- 如請求項2所述之造影化合物,其中該組織蛋白去乙醯酶抑制劑SC-027 與標誌放射性核種鎵-67與鎵-68結合之前,必須先合成標誌前驅物DOTA-SC-027,其合成方法依序包含下列步驟: 步驟A:取DOTA-NHS-ester (N-hydroxysuccinimide, NHS, 羥基丁二酰亞胺) 與SC-027分別裝入兩玻璃瓶裡,其中該DOTA (簡稱1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid)分子式為 C16 H28 N4 O8 ,結構如下:;該SC-027分子式為C15 H15 N3 O2 ,結構如下:; 步驟B:用二甲基甲醯胺(dimethylformamide)滴入分別裝有DOTA與SC-027的玻璃瓶中,滴入時自玻璃瓶四周旋轉滴入,使其完全溶解; 步驟C:將圓底瓶固定於攪拌器上。用微量滴管將三乙胺(triethylamine)加入DOTA玻璃瓶後,再用微量滴管將DOTA瓶裡的溶液移到圓底瓶內; 步驟D:將攪拌器轉速調整至約500 rpm,1小時後用微量滴管將SC-027放入圓底瓶中,持續反應24小時; 步驟E:約24小時反應後,進行冷凍乾燥程序;以及 步驟F:產生標誌前驅物DOTA-NHS-ester-HDACi-SC027之化學結構:。
- 根據請求項第2項所述之造影化合物,其中該組織蛋白去乙醯酶抑制劑SC-027 與標誌放射性核種鎵-67或鎵-68結合產生新型核子醫學示蹤劑Ga-67-DOTA-SC-027及Ga-68-DOTA-SC-027,其方法包含步驟: 步驟1:取鎵-67或鎵-68加入DOTA-SC-027中,加熱至85~100℃ 維持15~30分鐘; 步驟2:或是利用套件 (Kit) 形式進行鎵-67或鎵-68標誌,即先將DOTA-SC-027液體分裝於小玻璃瓶中,進行冷凍濃縮乾燥程序,充填惰性氣體後,將小玻璃瓶以封瓶器加蓋密封,取上述加蓋密封之套件,取適量鎵-67或鎵-68及酸鹼值緩衝液一起注入該套件中,經搖動溶解後,置於高壓滅菌鍋中(autoclave),設定溫度85~100℃ 維持15~30分鐘; 步驟3:得到兩種化學結構以及。
- 根據請求項第2項所述之造影化合物,其中該氟-18-SC-027(F-18-SC-027),係由組織蛋白去乙醯酶抑制劑SC-027 與標誌放射性核種氟-18結合,其化學結構式如下:。
- 根據請求項第2項所述之造影化合物,其中該碘-123-SC-027 (I-123-SC-027)、碘-125-SC-027(I-125-SC-027)、碘-131-SC-027(I-131-SC-027),係由組織蛋白去乙醯酶抑制劑SC-027 分別與標誌放射性核種碘-123、碘-125、碘-131結合,產生核子醫學示蹤劑,其化學結構式分別如下: 碘-123-SC-027; 碘-125-SC-027;以及 碘-131-SC-027。
- 根據請求項2所述之造影化合物,其中該碳-11-SC-027(C-11-SC-027)係由組織蛋白去乙醯酶抑制劑SC-027 與標誌放射性核種碳-11結合,產生核子醫學示蹤劑,其化學結構式如下:。
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