WO2018101473A1 - 化合物、葉酸受容体可視化蛍光プローブ及びそれらの使用 - Google Patents
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Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/10—Compounds having one or more C—Si linkages containing nitrogen having a Si-N linkage
Definitions
- the present invention relates to compounds, folate receptor visualization fluorescent probes and their use. Specifically, the present invention relates to a compound, a folate receptor visualization fluorescent probe, a folate receptor detection method, a folate receptor detection kit, a cancer detection marker, and a neural tube closure detection marker.
- a compound, a folate receptor visualization fluorescent probe, a folate receptor detection method, a folate receptor detection kit, a cancer detection marker, and a neural tube closure detection marker On December 2, priority is claimed based on US Patent No. 62 / 429,073 provisionally filed in the United States, the contents of which are incorporated herein by reference.
- Folic acid is one of the water-soluble vitamins involved in the methylation of DNA and proteins, the raw material for producing nucleotides and amino acids.
- Folate receptor is a protein that plays a role of taking folic acid into cells.
- the folate receptor expression site extends to the ovary, kidney, lung, brain, endometrium, colon, pancreas, stomach, prostate, testis, bladder, and breast, especially ovarian cancer. And its expression in endometrial tumors has attracted attention. Since high expression of FR ⁇ has been reported in these tumor tissues, it has attracted attention as one of target molecules in cancer treatment.
- folic acid is a nutrient recommended to be supplemented with supplements during pregnancy to prevent fetal neural tube dysplasia, and the addition of folic acid reduced the birth of malformation children with neural tube obstruction disorder.
- folic acid is a nutrient recommended to be supplemented with supplements during pregnancy to prevent fetal neural tube dysplasia, and the addition of folic acid reduced the birth of malformation children with neural tube obstruction disorder.
- FolateRSense 680 which is a commercially available probe, was applied to cultured cells, not only could a fluorescent signal be confirmed from cells expressing folate receptors (KB cells), but also folate receptor non-expressing cells (OVCAR-3). It was found that a fluorescent signal was also observed from the inside. Based on this, it is considered that the incorporation and emission of fluorescence in cultured cells independent of the folate receptor contributes to background fluorescence other than the tumor site in animal experiments, and is dependent on the folate receptor. There was a need for a probe to be incorporated.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a novel compound capable of observing fluorescence of a folate receptor in real time and with high sensitivity and incorporated in a folate receptor-dependent manner.
- the compound according to the first aspect of the present invention is a compound represented by the following general formula (1).
- X is SiR 2 , GeR 2 , SnR 2 , CR 2 , SO 2 or POR ′.
- the R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the R ′ is 1 to 10 carbon atoms.
- R 11 , R 12 , and R 17 are each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon number.
- a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a carboxy group, an amino group, or an amide group having 1 or more and 10 or less each of R 13 , R 14 , R 15, and R 16 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon number of 1 to 10; alkyl group, having 1 to 10 alkoxy group having a carbon number of 1 to 10 hydroxyalkyl group having a carbon hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group or an amide group .
- R 2 and R 13, and, R 16 and R 17 may .
- R 18 also has to form a ring connected respectively is a group represented by the following formula (2) .n 11 is an integer from 0 to 4 inclusive N 12 and n 13 are integers of 0 or more and 3 or less.)
- Y 11 is a hydrophilic amino acid residue having an amino group in the side chain.
- Y 12 is a single bond or a hydrophilic amino acid residue.
- Y 13 is a hydroxyl group or a hydrophilic amino acid residue.
- Y 11 may be an asparagine residue, a glutamine residue, a lysine residue, an ornithine residue, or an arginine residue.
- At least one of R 11 may be a methyl group or a carboxy group.
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 may be a methyl group or an ethyl group.
- R 12 and R 13 , and R 16 and R 17 may be connected to each other to form a ring.
- the compound according to the second aspect of the present invention is a compound represented by the following general formula (1-1).
- R 111 represents a methyl group or a carboxy group.
- R 12 and R 17 each independently represent a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom) It is a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a carboxy group, an amino group or an amide group having a carbon number of 10 or less, and R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl having 1 to 10 carbon atoms.
- R 12 and R 13 , and R 16 and R 17 are good .
- R 18 also form a ring connected respectively is a group represented by the following formula (2) .
- R 19 and R 20 are each independently A is .n 12 and n 13 are prime numbers 1 to 10 alkyl group is an integer of 0 to 3.)
- Y 11 is a hydrophilic amino acid residue having an amino group in the side chain.
- Y 12 is a single bond or a hydrophilic amino acid residue.
- Y 13 is a hydroxyl group or a hydrophilic amino acid residue.
- Y 11 may be an asparagine residue, a glutamine residue, a lysine residue, an ornithine residue, or an arginine residue.
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 may be a methyl group or an ethyl group.
- R 12 and R 13 , and R 16 and R 17 may be connected to each other to form a ring.
- the compound according to the third aspect of the present invention is a compound represented by the following formula (1-1-1) or (1-1-2).
- the folate receptor imaging probe according to the fourth aspect of the present invention includes the compound according to the first aspect, the compound according to the second aspect, or the compound according to the third aspect.
- the method for detecting a folate receptor according to the fifth aspect of the present invention is a method using the folate receptor imaging probe according to the fourth aspect.
- the folate receptor detection kit according to the sixth aspect of the present invention includes the folate receptor imaging probe according to the fourth aspect.
- the cancer detection marker according to the seventh aspect of the present invention includes the folate receptor imaging probe according to the fourth aspect.
- the cancer may be ovarian cancer or endometrial tumor.
- the neural tube closure detection marker according to the eighth aspect of the present invention includes the folate receptor imaging probe according to the fourth aspect.
- the compound of the above embodiment is incorporated in a folate receptor-dependent manner, and the folate receptor can be observed with fluorescence in real time and with high sensitivity.
- FIG. 2 is an absorption spectrum of FolateSiR-1 and 2-COOH SiR650 in Example 1.
- FIG. 2 is a fluorescence spectrum of FolateSiR-1 and 2-COOH SiR650 in Example 1.
- FIG. 2 is an absorption spectrum of FolateSiR-2 and 2-Me SiR650 in Example 1.
- FIG. 2 is a fluorescence spectrum of FolateSiR-2 and 2-Me SiR650 in Example 1.
- FIG. 6 is an image showing the result of fluorescence imaging of KB cells using FolateSiR-1 in Example 2.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of OVCAR-3 cells using FolateSiR-1 in Example 2. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m. 6 is an image showing the result of fluorescence imaging of OVCAR-3 cells using FolateSiR-2 in Example 2. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m. It is an image which shows the result of the fluorescence imaging of KB cell using FolateRSense 680 in the comparative example 1.
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- 6 is an image showing the result of fluorescence imaging of OVCAR-3 cells using FolateRSense 680 in Comparative Example 1.
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of KB cells using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 3.
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of KB cells using FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid in Example 3.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of KB cells using FolateSiR-2 in the absence of 1 mM folic acid in Example 3.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of KB cells using FolateSiR-2 in the presence of 1 mM folic acid in Example 3.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in Example 4.
- FIG. The left side is a fluorescent image
- the middle is a bright field image
- the right side is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line of the left fluorescent image.
- the scale bar indicates 200 ⁇ m.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-2 in Example 4.
- the left side is a fluorescent image
- the middle is a bright field image
- the right side is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line of the left fluorescent image.
- the scale bar indicates 200 ⁇ m.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- the left side is a fluorescent image
- the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. 6 is an image showing the result of fluorescence imaging of KB cells fixed in a 4% formaldehyde solution without staining with FolateSiR-1 in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 10 is an image showing the result of fluorescence imaging of KB cells stained with FolateSiR-1 in Example 5 and fixed with a 4% formaldehyde solution.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the result of fluorescence imaging of KB cells stained with FolateSiR-1 after fixing with a 4% formaldehyde solution in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image. A part surrounded by a broken line indicates a region where a folate receptor is considered to be expressed.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. 9A The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image. The scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- a part surrounded by a broken line indicates a region where a folate receptor is considered to be expressed.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. It is an enlarged image of the area
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. It is an enlarged image of the area
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. It is an enlarged image of FIG. 9G.
- the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid in Example 5.
- FIG. The left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 10 is an image showing the result of in vivo fluorescence imaging of a KB cell tumor model mouse using FolateSiR-1 in Example 6.
- FIG. T indicates a tumor site (Tumor), and M indicates a non-tumor site (Muscle). Further, the upper side is a bright field image under white light, and the lower side is a fluorescent image.
- 10 is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at a tumor site (Tumor) and a non-tumor site (Muscle) of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in Example 6.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of various organs of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in Example 6.
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- 10 is an image showing the result of in vivo fluorescence imaging of a KB cell tumor model mouse using FolateSiR-2 in Example 6.
- FIG. T indicates a tumor site (Tumor)
- M indicates a non-tumor site (Muscle).
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- 10 is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at a tumor site (Tumor) and a non-tumor site (Muscle) of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-2 in Example 6.
- FIG. 10 is an image showing the results of fluorescence imaging of various organs of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-2 in Example 6.
- FIG. The upper side is a bright field image under white light, and the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 10 is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of HT1080 cell tumor model mice using FolateSiR-1 in Example 7.
- FIG. T indicates a tumor site (Tumor), and M indicates a non-tumor site (Muscle).
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 10 is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at a tumor site (Tumor) and a non-tumor site (Muscle) of an HT1080 cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in Example 7.
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of various organs of an HT1080 cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in Example 7.
- FIG. The upper side is a bright field image under white light, and the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 9 is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of HT1080 cell tumor model mice using FolateSiR-2 in Example 7.
- FIG. T indicates a tumor site (Tumor)
- M indicates a non-tumor site (Muscle).
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- It is a graph which shows the time change of the fluorescence intensity in the tumor site
- FIG. 6 is an image showing the results of fluorescence imaging of various organs of an HT1080 cell tumor model mouse administered with FolateSiR-2 in Example 7.
- FIG. The upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 10 is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in the presence of 6 mM folic acid in Example 8.
- FIG. T indicates a tumor site (Tumor), and M indicates a non-tumor site (Muscle). Further, the upper side is a bright field image under white light, and the lower side is a fluorescent image.
- 10 is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at a tumor site (Tumor) and a non-tumor site (Muscle) of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in the presence of 6 mM folic acid in Example 8.
- FIG. 10 is an image showing fluorescence imaging results of various organs of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in the presence of 6 mM folic acid in Example 8.
- FIG. The upper side is a bright field image under white light, and the lower side is a fluorescent image.
- 10 is a fluorescence image showing the results of fluorescence imaging of a commercially available human ovarian tumor tissue array using FolateSiR-1 in Example 9.
- FIG. 10 is an immunostained image of a commercially available human ovarian tumor tissue array using the anti-folate receptor antibody in Example 9.
- the compound of the present embodiment is a compound represented by the following general formula (1) (hereinafter sometimes referred to as “compound (1)”).
- X is SiR 2 , GeR 2 , SnR 2 , CR 2 , SO 2 or POR ′.
- the R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the R ′ is 1 to 10 carbon atoms.
- R 11 , R 12 , and R 17 are each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon number.
- a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a carboxy group, an amino group, or an amide group having 1 or more and 10 or less each of R 13 , R 14 , R 15, and R 16 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon number of 1 to 10; alkyl group, having 1 to 10 alkoxy group having a carbon number of 1 to 10 hydroxyalkyl group having a carbon hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group or an amide group .
- R 2 and R 13, and, R 16 and R 17 may .
- R 18 also has to form a ring connected respectively is a group represented by the following formula (2) .n 11 is an integer from 0 to 4 inclusive N 12 and n 13 are integers of 0 or more and 3 or less.)
- Y 11 is a hydrophilic amino acid residue having an amino group in the side chain.
- Y 12 is a single bond or a hydrophilic amino acid residue.
- Y 13 is a hydroxyl group or a hydrophilic amino acid residue.
- Compound (1) has a structure in which a fluorescent compound is bound to folic acid via a peptide linker.
- X is SiR 2 , GeR 2 , SnR 2 , CR 2 , SO 2 or POR ′. Among them, X is preferably SiR 2.
- R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the alkyl group in R may be linear, branched or cyclic, and when it is cyclic, it may be monocyclic or polycyclic.
- the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms. It is particularly preferred that
- the linear or branched alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, and examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, Isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, 1-methylbutyl group, n-hexyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, n-heptyl group, 2-methylhexyl group, 3-methylhexyl group, 2,2-dimethylpentyl group, 2,3-dimethylpentyl group, 2,4-dimethylpentyl group, 3,3-dimethylpentyl group, 3-eth
- the linear or branched alkyl group preferably has 1 or more and 8 or less carbon atoms, more preferably 1 or more and 6 or less, further preferably 1 or more and 5 or less, and particularly preferably 1 or more and 3 or less. .
- the cyclic alkyl group has 3 to 10 carbon atoms, and examples of the alkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, and a cyclodecyl group.
- Group, norbornyl group, isobornyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group and the like, and further, one or more hydrogen atoms of these cyclic alkyl groups are linear, branched or cyclic alkyl groups And those substituted with.
- examples of the linear, branched, and cyclic alkyl groups for substituting a hydrogen atom include those described above as examples of the alkyl group in R.
- the cyclic alkyl group preferably has 3 to 8 carbon atoms, more preferably 3 to 6 carbon atoms, and still more preferably 5 to 7 carbon atoms.
- the cyclic alkyl group is preferably monocyclic.
- the alkyl group in R is preferably linear or branched, and more preferably linear.
- R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, It is more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms (that is, a methyl group, an ethyl group, or n-propyl group). Group) is particularly preferred.
- R ′ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyl group (—OH), or a phenyl group (—Ph; C 6 H 5 ).
- Examples of the alkyl group in R ′ include those exemplified as the alkyl group in R.
- R 11 , R 12 , and R 17 are each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- halogen atom in R ⁇ 11> , R ⁇ 12 > and R ⁇ 17 > a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom etc. are mentioned, for example.
- the halogen atom is preferably a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
- Examples of the alkyl group in R 11 , R 12 , and R 17 include the same groups as those exemplified as the alkyl group in R.
- the linear or branched alkoxy group has 1 to 10 carbon atoms, and examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, and an n-butoxy group.
- the linear or branched alkoxy group preferably has 1 or more and 8 or less carbon atoms, more preferably 1 or more and 6 or less, further preferably 1 or more and 5 or less, and particularly preferably 1 or more and 3 or less. .
- the cyclic alkoxy group has 3 to 10 carbon atoms, and examples of the alkoxy group include a cyclopropoxy group, a cyclobutoxy group, a cyclopentyloxy group, a cyclohexyloxy group, a cycloheptyloxy group, and a cyclooctyloxy group. , Cyclononyloxy group, cyclodecyloxy group, norbornyloxy group, isobornyloxy group, 1-adamantyloxy group, 2-adamantyloxy group, and the like, and one or more of these cyclic alkoxy groups In which the hydrogen atom is substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group.
- examples of the linear, branched, and cyclic alkyl groups for substituting a hydrogen atom include those described above as examples of the alkyl group in R.
- the cyclic alkoxy group preferably has 3 to 8 carbon atoms, more preferably 3 to 6 carbon atoms, and still more preferably 5 to 7 carbon atoms.
- the cyclic alkoxy group is preferably monocyclic.
- the alkoxy group in R 11 , R 12 , and R 17 is preferably linear or branched, and more preferably linear.
- Examples of the hydroxyalkyl group in R 11 , R 12 , and R 17 include those in which at least one hydrogen is substituted with a hydroxyl group (hydroxy group) among the alkyl groups in R. Specific examples include, but are not limited to, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and the like.
- R 11 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a carboxy group (—COOH), and is a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. More preferably, it is an alkyl group or a carboxy group, more preferably a linear or branched alkyl group or a carboxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a linear chain having 1 to 3 carbon atoms.
- An alkyl group that is, a methyl group, an ethyl group or an n-propyl group
- a carboxy group is particularly preferable.
- n 11 is an integer of 2 or more
- at least one of the plurality of R 11 is preferably a methyl group or a carboxy group, and more preferably a carboxy group.
- R 11 is a methyl group or a carboxy group
- R 11 is preferably in the ortho position relative to the xanthene ring structure on the benzene ring.
- R 12 and R 17 are each independently preferably a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a halogen atom or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. It is more preferably a linear or branched alkyl group, more preferably a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a halogen atom or 1 to 3 carbon atoms.
- the following linear alkyl groups that is, methyl group, ethyl group or n-propyl group) are particularly preferable.
- n 11 is an integer from 0 to 4 inclusive. n 11 is the number of bonds of R 11 in the compound (1) (more specifically, a benzene ring).
- n 11 is an integer of 1 or more and 4 or less, in the compound (1) (more specifically, a benzene ring), R 11 is bonded to any of the four carbon atoms constituting the benzene ring. ing.
- n 11 is an integer of 2 or more
- the plurality of R 11 may be the same as or different from each other. That is, all of R 11 may be the same, may all be different, or may be the same only in part.
- the combination of these plural R 11 is not particularly limited.
- n 11 is preferably an integer of 0 or more and 3 or less, more preferably an integer of 0 or more and 2 or less, still more preferably 0 or 1, and particularly preferably 1.
- n 12 and n 13 are an integer of 0 to 3.
- n 12 is the number of bonds of R 12 in the compound (1) (more specifically, the right benzene ring contained in the xanthene ring structure).
- n 13 is the number of bonds of R 17 in the compound (1) (more specifically, the left benzene ring contained in the xanthene ring structure).
- R 12 is the right benzene ring included in the xanthene ring structure. Is bonded to any of the three carbon atoms constituting Similarly, when n 13 is an integer of 1 or more and 3 or less, in compound (1) (more specifically, the left benzene ring included in the xanthene ring structure), R 17 is the left side included in the xanthene ring structure. Are bonded to any of the three carbon atoms constituting the benzene ring.
- the plurality of R 12 may be the same as or different from each other. That is, all R 12 may be the same, may all be different, or may be the same in only a part.
- the combination of these plural R 12 is not particularly limited.
- a plurality of R 17 may be the same as or different from each other. That is, all of R 17 may be the same, may all be different, or may be the same in part. The combination of these plural R 17 is not particularly limited.
- n 12 and n 13 are each independently preferably an integer of 0 or more and 2 or less, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or carbon number. 1 to 10 hydroxyalkyl group, hydroxyl group (—OH), carboxy group (—COOH), amino group (—NH 2 ) or amide group (—CO—NH—).
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 may be the same as or different from each other. That is, R 13 , R 14 , R 15, and R 16 may all be the same, may all be different, or may be the same for only a part. And the combination of these R ⁇ 13> , R ⁇ 14> , R ⁇ 15> and R ⁇ 16 > is not specifically limited. Especially, since synthesis
- the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and the hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms Is the halogen atom in R 11 , R 12 , and R 17 , the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and the hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 11 , R 12 , and R 17 the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and the hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently preferably a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. It is more preferably an atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. More preferably, it is particularly preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group or an ethyl group.
- R 12 and R 13 , and R 16 and R 17 may be connected to each other to form a ring.
- the ring formed by R 12 and R 13 , and R 16 and R 17 may be a single ring, or a condensed ring formed by two or more monocycles supplying only one side of each ring to each other. It may be.
- Examples of the ring formed by R 12 and R 13 , and R 16 and R 17 include pyrrolidine, piperidine, hexamethyleneimine, morpholine, and the like.
- R 18 corresponds to a fluorescent compound and is a group represented by the following formula (2) (hereinafter sometimes referred to as “group (2)”).
- the bond marked with a symbol * is a carbon atom constituting the benzene ring bonded to the xanthene ring structure in R 18 which is a fluorescent compound, and the bond destination of R 18.
- the peptide linkers bonded to a certain folic acid it is formed between the carbon atoms forming the carbonyl group and bonded to Y 11 .
- R 18 is preferably in the meta position or para position relative to the xanthene ring structure on the benzene ring, and more preferably in the meta position. .
- R 18 represents a benzene ring
- Y 11 , Y 12 and Y 13 are peptide linkers that bind folic acid and a fluorescent compound.
- Y 11 is a hydrophilic amino acid residue having an amino group in the side chain.
- Y 11 include asparagine residue, glutamine residue, lysine residue, ornithine residue, arginine residue and the like.
- Y 11 is preferably an asparagine residue, glutamine residue, lysine residue, ornithine residue or arginine residue.
- Y 12 is a single bond or a hydrophilic amino acid residues.
- Y 12 include, for example, glycine residue, serine residue, threonine residue, asparagine residue, glutamine residue, arginine residue, histidine residue, lysine residue, aspartic acid residue, glutamic acid residue. Cysteine residues and the like.
- Y 12 is preferably a single bond, an aspartic acid residue or a glutamic acid residue.
- Y 13 is a hydroxyl group or a hydrophilic amino acid residues.
- Y 13 for example, glycine residue, serine residue, threonine residue, asparagine residue, a glutamine residue, arginine residue, histidine residue, a lysine residue, aspartic acid, glutamic acid residues Cysteine residues and the like.
- Y 13 is preferably a hydroxyl group or a glycine residue.
- Preferred examples of the compound (1) include a compound represented by the following formula (1-1) (hereinafter sometimes abbreviated as “compound (1-1)”).
- this compound is only an example of a preferable compound (1), and a preferable compound (1) is not limited to this.
- R 111 represents a methyl group or a carboxy group.
- R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , n 12 and n 13 are all the same as above.
- R 19 and R 20 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 111 represents a methyl group or a carboxy group. Among them, R 111 is preferably a carboxy group.
- R 19 and R 20 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 19 and R 20 may be the same or different. Among these, R 19 and R 20 are preferably the same because synthesis is easy.
- Examples of the alkyl group in R 19 and R 20 are the same as those exemplified as the alkyl group in R.
- R 19 and R 20 are preferably each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Is more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms (that is, methyl Group, ethyl group or n-propyl group).
- compound (1-1) preferred as the compound (1-1) are, for example, compounds represented by the following general formula (1-1) -I (hereinafter referred to as “compound (1-1) -I”). May be abbreviated).
- this compound is only an example of a preferable compound (1), and a preferable compound (1) is not limited to this.
- R 111 is a methyl group or a carboxy group
- R 12 and R 17 are each independently a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
- R 19 and R 20 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
- Y 11 is an asparagine residue, glutamine residue, lysine residue, ornithine residue or arginine residue
- Y 12 is a single bond, an aspartic acid residue or a glutamic acid residue
- What Y 13 is a hydroxyl group or a glycine residue.
- R 111 is a methyl group or a carboxy group
- R 12 and R 17 are each independently a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- R 19 and R 20 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- Y 11 is an asparagine residue, glutamine residue, lysine residue, ornithine residue or arginine residue
- Y 12 is a single bond, an aspartic acid residue or a glutamic acid residue
- What Y 13 is a hydroxyl group or a glycine residue.
- R 111 is a methyl group or a carboxy group
- R 12 and R 17 are each independently a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- R 19 and R 20 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- Y 11 is an asparagine residue, glutamine residue, lysine residue, ornithine residue or arginine residue
- Y 12 is a single bond, an aspartic acid residue or a glutamic acid residue
- What Y 13 is a hydroxyl group or a glycine residue.
- Specific examples of preferred compounds (1-1) -I include compounds represented by the following formula (1-1-1) (hereinafter referred to as “compound (1-1-1)”. 1) ”, and a compound represented by the following formula (1-1-2) (hereinafter sometimes abbreviated as“ compound (1-1-2) ”).
- this compound is only an example of a preferable compound (1), and a preferable compound (1) is not limited to this.
- the compound (1) is a fluorescent compound, and has a wavelength in an appropriate range (preferably a light in the near-infrared region) corresponding to the type of xanthene ring structure (excitation light). ) To generate fluorescence.
- the compound (1-1-2) has a tertiary amine bonded to the left side or the right side of the xanthene ring structure as represented by the following formula (1) -I.
- Protons hydrogen ions, H +
- the protonated compound (1-1-2) emits fluorescence.
- Compound (1) for example, binds a fluorescent compound by performing a known reaction on folic acid to which a peptide linker as a raw material is bound according to the type of xanthene ring structure, that is, the type of fluorescent compound. Can be manufactured. More specifically, it is as follows.
- the compound (1-1) -I includes, for example, a compound represented by the following general formula (1a) (hereinafter sometimes abbreviated as “compound (1a)”) and the following general formula (1a):
- a step of obtaining a compound (1-1) -I by reacting with a compound represented by the formula (1b) (hereinafter sometimes abbreviated as “compound (1b)”) (hereinafter referred to as “compound (1b)”.
- 1) -I production process which may be abbreviated as“.
- each step will be described in detail.
- Compound (1a) is a known compound.
- Y 11, Y 12 and Y 13 are the same as Y 11, Y 12 and Y 13 in the compound (1).
- Compound (1a) is a compound in which a peptide linker is bound to folic acid.
- the compound (1a) can be produced by, for example, first using a peptide synthesizer with a solid phase carrier such as 2-chlorotrityl chloride resin by a conventional Fmoc solid phase synthesis method, such as Y 11 , Y 12 and Y 13.
- a peptide linker is synthesized by condensing a hydrophilic amino acid constituting glutamic acid and glutamic acid in this order. These amino acids may have a protecting group added to the side chain. Examples of the protecting group include a tert-butoxycarbonyl group (Boc group) and a tert-butyl group (t-Bu group).
- N-10 trifluoroacetylpteroic acid is condensed to the synthesized peptide linker.
- the trifluoroacetyl group of pteroic acid is then deprotected.
- the deprotection reaction can be performed under relatively mild conditions (basic conditions). Examples of the base used for the basic condition include hydrazine, sodium hydroxide and the like.
- the compound (1a) is obtained by cutting out from the carrier.
- deprotection of the side chain of the amino acid residue constituting the peptide linker may be performed at the same time.
- the deprotection reaction can be performed under strong acid conditions. Examples of the base used for the strong acid condition include trifluoroacetic acid, 4M hydrochloric acid-ethyl acetate solution, and the like.
- Compound (1b) is a known compound.
- R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 111 , n 12 and n 13 are the same as those in the compound (1-1)
- R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 111 , n 12 and n 13 are the same.
- Compound (1b) is a compound obtained by adding an N-hydroxysuccinimidyl ester group to silicon rhodamine, which is a fluorescent compound.
- compound (1a) silicon rhodamine and N-hydroxysuccinimide (NHS) are subjected to a condensation reaction to obtain compound (1a). At this time, it is preferable to perform the reaction using a condensing agent.
- the condensing agent is not particularly limited, and examples thereof include water-soluble carbodiimides such as N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) and ethyl (dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC).
- Silicon rhodamine may be synthesized as shown in the examples below, or commercially available ones may be used.
- Compound (1-1) -I is a novel compound.
- R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 111 , n 12 , n 13 , Y 11 , Y 12 and Y 13 represent R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 111 , n 12 , n 13 , in the compound (1-1).
- an aprotic solvent is preferably used as a reaction solvent.
- the aprotic solvent is not particularly limited.
- a base such as triethylamine, N, N-diisopropylethylamine (DIEA) or the like.
- the bases may be used alone or in combination of two or more, and when two or more are used in combination, their combination and ratio can be arbitrarily selected.
- the amount of the base used is preferably 1 to 50 times the amount of the compound (1a).
- the amount of compound (1b) used is preferably 0.5 to 2 times the amount of compound (1a).
- the reaction temperature is preferably 4 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.
- the reaction time is preferably 30 minutes or longer and 24 hours or shorter, more preferably 1 hour or longer and 15 hours or shorter.
- the compound (1-1) -I may be taken out by performing post-treatment as necessary by a known method. That is, as needed, post-treatment operations such as filtration, washing, extraction, pH adjustment, dehydration, concentration, etc. are performed alone or in combination of two or more, and concentration, crystallization, reprecipitation, column chromatography are performed.
- the compound (1-1) -I may be taken out by the above.
- the taken out compound (1-1) -I may be further subjected to operations such as crystallization, reprecipitation, column chromatography, extraction, stirring and washing of the crystals with a solvent, if necessary. You may refine
- Each compound such as compound (1-1) -I, compound (1a), compound (1b) is exemplified by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, mass spectrometry (MS), infrared spectroscopy (IR), etc.
- NMR nuclear magnetic resonance
- MS mass spectrometry
- IR infrared spectroscopy
- the folate receptor imaging probe of this embodiment contains the above-mentioned compound (1).
- the folate receptor imaging probe of the present embodiment is incorporated in a folate receptor-dependent manner, and is capable of fluorescence observation of the folate receptor in real time and with high sensitivity.
- FR farnesoid receptor
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- FR ⁇ FR ⁇
- Folate receptor expression levels are very low in most tissues.
- folate receptors, particularly FR ⁇ are expressed at high levels in order to meet the demand for folate in cells that divide rapidly under low-concentration folate conditions. Therefore, the folate receptor imaging probe of this embodiment is useful as a cancer detection marker.
- the folate receptor imaging probe can detect any cancer that highly expresses the folate receptor.
- cancer to be detected include, for example, breast cancer (for example, invasive ductal cancer, non-invasive ductal cancer, inflammatory breast cancer, etc.), prostate cancer (for example, hormone-dependent prostate cancer, Hormone-independent prostate cancer, etc.), pancreatic cancer (eg, pancreatic duct cancer, etc.), stomach cancer (eg, papillary adenocarcinoma, mucinous adenocarcinoma, adenosquamous carcinoma, etc.), lung cancer (eg, non-small cell lung cancer, small cell lung cancer, Malignant mesothelioma), colon cancer (eg, gastrointestinal stromal tumor), rectal cancer (eg, gastrointestinal stromal tumor), colon cancer (eg, familial colorectal cancer, hereditary non-polyposis colorectal cancer, Gastrointestinal stromal tumor, etc.), small intestine cancer (eg, non-
- cancer is used to represent a diagnosis name
- cancer is used to represent a general term for malignant neoplasms.
- the folate receptor imaging probe of this embodiment is preferably used for detection of ovarian cancer or endometrial tumor.
- the new ticket ring closure disorder occurs in the fetus, and in the case of judo, death occurs.
- the folate receptor is expressed at the neural tube closure part in the fetal period. Therefore, the folate receptor imaging probe of this embodiment is also useful as a neural tube closure detection marker in the fetal period.
- the folate receptor imaging probe of this embodiment may be added to a cell expressing the folate receptor and a tissue containing the cell at a concentration of about 1 nM to 1 mM, particularly about 1 ⁇ M to 50 ⁇ M. preferable.
- the folate receptor imaging probe of this embodiment In an in vivo test system such as administration into the body of a test animal, it is preferable to administer the folate receptor imaging probe of this embodiment to about 1 nM to 1 mM, particularly about 10 ⁇ M to 300 ⁇ M.
- the administration method include intraarterial injection, intravenous injection, subcutaneous injection, intranasal, intramuscular or transdermal methods known to those skilled in the art. Thereby, fluorescence observation of the folate receptor in the body of the test animal can be performed in real time and with high sensitivity.
- test animal is not particularly limited, and examples thereof include, but are not limited to, humans, monkeys, dogs, cats, rabbits, pigs, cows, mice, rats, and the like.
- the folate receptor detection method of this embodiment is a method using the above-described folate receptor imaging probe.
- the folate receptor can be fluorescently observed in real time with high sensitivity.
- the method for detecting a folate receptor includes a cell expressing or possibly expressing a folate receptor in an in vitro or in vivo test system, a tissue containing the cell, and the folate receptor described above. It is a method including a contacting step of bringing an imaging probe into contact, and a measuring step of measuring fluorescence of the folate receptor imaging probe.
- the above-described folate receptor imaging probe is added to cells expressing or possibly expressing the folate receptor collected from a test animal or the like, or a tissue containing the cells.
- the folate receptor imaging probe described above may be added after being dissolved in a medium or the like.
- the medium to be used can be appropriately selected according to the type of cells to be used.
- DMEM Dulbecco's Modified Eagle Medium
- MEM Minimum Essential Medium
- Eagle's minimal EM Roswell Park Memorial Institute 1640 medium
- Roswell Park Memorial Institute 1640 medium RPMI 1640 medium
- Basal Medium Eagle BME
- DMEM / Nutient Mixture F-12 DMEM / F-12
- the addition amount of the above-described folate receptor imaging probe in the in vitro system is the same as the amount exemplified in the above-mentioned “folate receptor imaging probe”.
- the contact time in the in vitro system can be appropriately selected according to the amount of the folate receptor imaging probe added.
- the contact time can be, for example, from 10 minutes to 1 hour, for example, from 20 minutes to 40 minutes, for example, about 30 minutes.
- the above-described folate receptor imaging probe is administered into the body of the test animal, so that the folate receptor present in the test animal body may be expressed or expressed.
- a certain cell or a tissue containing the cell is brought into contact with the folate receptor imaging probe described above.
- the administration method and dosage are the same as those exemplified in the above-mentioned “folate receptor imaging probe”.
- fluorescence can be measured using a known device such as a fluorescence microscope after the contact step.
- the detection method of the folate receptor of this embodiment can achieve highly sensitive imaging in an early time course.
- the tumor part in the living body can be easily fluorescently stained, and cancer cells left behind in surgery can be left behind. Can be prevented.
- the kit for detecting a folate receptor of this embodiment includes the above-described folate receptor imaging probe.
- the folate receptor can be fluorescently observed in real time with high sensitivity.
- the folate receptor detection kit of this embodiment is also useful as a cancer detection kit and a neural tube closure detection kit.
- the folate receptor detection kit of this embodiment may be provided with one kind of the above-described folate receptor imaging probe, or may be provided with two or more kinds in combination.
- the type of xanthene structure in compound (1) that is, the type of fluorescent compound is preferably different.
- the folate receptor detection kit of the present embodiment may further include a buffer solution for dissolving and diluting the probe in addition to the folate receptor imaging probe described above.
- buffer solution examples include Tris buffer solution, phosphate buffer solution, veronal buffer solution, borate buffer solution, Good buffer solution and the like, and the pH is not particularly limited.
- the peptide site ( ⁇ -Glu-Asp-Lys-Gly) is usually synthesized with a peptide synthesizer by using 2-chlorotrityl resin (1.22 mmol reaction site; novabiochem) as a solid phase carrier.
- the Fmoc synthesis method was used.
- 1-hydroxybenzotriazole (HOBt) Water-SolidCubidoSolbidoCrydosteroid (HOBt), and Water-SolidCubidoSolbidoSolbridoColidoacid (HOBt) and Water-Solid CDB at the N-terminus of the peptide on the solid phase in dimethyl sulfoxide (DMSO).
- DMSO dimethyl sulfoxide
- Synthesis Example 3 Synthesis of 2-Me-5-COOH SiR650 Synthesis of SiX-1 SiX-1 was synthesized using the same method as “2.” in Synthesis Example 2.
- the folate receptor imaging probe (FolateSiR-1) obtained in Synthesis Example 4 was prepared by adding the following formula (J) to the folate peptide obtained in Synthesis Example 1.
- compound (J) or “2-COOH SiR650”.
- the folate receptor imaging probe (FolateSiR-2) obtained in Synthesis Example 5 is a compound represented by the following formula (J) (hereinafter referred to as “compound (K)”) to the folate peptide obtained in Synthesis Example 1.
- compound (K) has an excitation wavelength of 642 nm and a fluorescence wavelength of 666 nm.
- Compound (K) has an excitation wavelength of 646 nm and a fluorescence wavelength of 668 nm.
- FIGS. 1A to 1D show absorption spectra of FolateSiR-1 and 2-COOH SiR650.
- FIG. 1B is the fluorescence spectrum of FolateSiR-1 and 2-COOH SiR650.
- FIG. 1C is the absorption spectrum of FolateSiR-2 and 2-Me SiR650.
- FIG. 1D is the fluorescence spectrum of FolateSiR-2 and 2-Me SiR650.
- the maximum absorption wavelength (Abs max ), the maximum fluorescence wavelength (Em max ), and the fluorescence quantum yield ( ⁇ fl ) of each fluorescent substance are summarized in Table 1 below.
- both the FolateSiR-1 and FolateSiR-2 probes had decreased fluorescence by binding to the folic acid peptide compared to the dye alone, but this was sufficient for fluorescence imaging.
- Example 2 Fluorescence imaging of cultured cells 1 1. Fluorescence imaging of KB cells (FR +) For KB cells (human oral epidermoid carcinoma-derived cell lines) that express folate receptors (hereinafter sometimes abbreviated as “FR +”), Fluorescence imaging using FolateSiR-2 was performed.
- KB cells were washed three times using Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS). Subsequently, Eagle's minimal essential medium (EMEM) (containing 0.03% Pluronic F-127) containing 5 ⁇ M of each probe (FolateSiR-1 and FolateSiR-2) is added to the KB cells. Incubated for 1 hour. KB cells were then washed 3 times with HBSS.
- HBSS Hanks' Balanced Salt Solution
- KB cells in HBSS were observed using a confocal fluorescence microscope (model number: TCS SP5, manufactured by Leica Microsystems) (Em. 650 nm, Ex. 670-750 nm).
- TCS SP5 confocal fluorescence microscope
- FIG. 2A and 2B the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- FolateSiR-1 was able to selectively stain the folate receptor on the cell membrane.
- FolateSiR-2 was observed to have point-like fluorescence from inside the cell in addition to the folate receptor on the cell membrane.
- OVCAR-3 cells human ovarian cancer-derived cell lines
- FR- folate receptor
- OVCAR-3 cells were washed 3 times with HBSS. Then, in OVCAR-3 cells, Roswell Park Memorial Institute 1640 medium (Roswell Park Memorial Institute 1640 medium: RPMI 1640 medium) (0.03% Pluronic F-127) containing 5 ⁇ M of each probe (FolateSiR-1 and FolateSiR-2). Contained) and incubated for 1 hour. OVCAR-3 cells were then washed 3 times with HBSS.
- KB cells in HBSS were observed using a confocal fluorescence microscope (model number: TCS SP5, manufactured by Leica Microsystems) (Em. 650 nm, Ex. 670-750 nm).
- TCS SP5 confocal fluorescence microscope
- FIG. 3A and 3B the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- Example 3 Fluorescence imaging of cultured cells 3 Next, a competitive inhibition experiment in which 1 mM folic acid was added during imaging using KB cells was performed.
- KB cells were washed three times with HBSS.
- EMEM containing 1 mM folic acid and 0.5% DMSO
- DMSO fetal calf serum
- cells containing 5 ⁇ M of each probe (FolateSiR-1 and FolateSiR-2) and containing 1 mM folic acid-free EMEM were also prepared and similarly incubated for 30 minutes.
- KB cells were then washed 3 times with HBSS.
- FIGS. 5A to 5D show KB cells stained with FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid.
- FIG. 5B shows KB cells stained with FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid.
- FIG. 5C is KB cells stained with FolateSiR-2 in the absence of 1 mM folic acid.
- FIG. 5D shows KB cells stained with FolateSiR-2 in the presence of 1 mM folic acid.
- 5A to 5D the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- Example 4 Fluorescence imaging of mouse embryo 1 In situ hybridization suggests that the folate receptor FOLR-1 (human FR ⁇ ) is expressed in the neural tube closure part at the time when the neural tube is formed in the mouse. Thus, an experiment was conducted to investigate whether FolateSiR-1 and FolateSiR-2 can be used to visualize folate receptor expression in the neural tube closure of mouse embryos.
- FOLR-1 human FR ⁇
- DMEM Dulbecco's Modified Eagle Medium
- FIG. 6A FolateSiR-1
- FIG. 6B FolateSiR-2
- the left figure is a fluorescent image
- the middle figure is a bright-field image
- the right figure is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in the left figure.
- the scale bar indicates 200 ⁇ m. In the figure on the right, the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- Example 5 Fluorescence imaging of mouse embryo 2 In order to examine whether the increase in fluorescence observed at the neural tube closure site when the FolateSiR-1 was loaded on the mouse embryo was derived from the folate receptor, a competitive inhibition experiment using an excessive amount of folic acid was performed.
- DMEM containing 10% rat IC serum
- DMEM containing 10% rat IC serum
- DMEM containing 10% rat IC serum
- the excised embryos were stained and washed.
- the embryos stained in DMEM were observed using a confocal fluorescence microscope (model number: TCS SP5, manufactured by Leica Microsystems). did. The results are shown in FIG.
- FIG. 7A in the absence of 1 mM folic acid
- FIG. 7B in the presence of 1 mM folic acid
- the left side is a fluorescent image
- the right side is a bright field image.
- a scale bar shows 50 micrometers.
- KB cells were washed three times with HBSS.
- EMEM containing 0.5% DMSO
- KB cells were then washed 3 times with HBSS.
- group with immobilization after incubation the washed KB cells were immobilized using a 4% formaldehyde solution (hereinafter, sometimes referred to as “group with immobilization after incubation”).
- group with immobilization after incubation the washed KB cells were immobilized using a 4% formaldehyde solution (hereinafter, sometimes referred to as “group with immobilization after incubation”).
- group with immobilization after incubation a 4% formaldehyde solution
- cells fixed with 4% formaldehyde solution without incubation with EMEM (containing 0.5% DMSO) containing 5 ⁇ M of FolateSiR-1 (hereinafter referred to as “no incubation group”) ) was prepared.
- KB cells in HBSS were observed using a confocal fluorescence microscope (model number: TCS SP5, manufactured by Leica Microsystems) (Em. 650 nm, Ex. 670-750 nm).
- TCS SP5 confocal fluorescence microscope
- FIG. 8A group without incubation
- FIG. 8B group with immobilization after incubation
- FIG. 2B group with incubation after immobilization
- 8A to 8C the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 20 ⁇ m.
- the folate receptor on the cell membrane could be selectively stained when the immobilization treatment was performed after staining with FolateSiR-1.
- 9A to 9F are images showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the absence of 1 mM folic acid.
- 9G to 9I are images showing the results of fluorescence imaging of mouse embryos using FolateSiR-1 in the presence of 1 mM folic acid.
- 9B, 9D, 9F, and 9H are enlarged images of FIGS. 9A, 9C, 9E, and 9G, respectively.
- a portion surrounded by a broken line indicates a region where a folate receptor is considered to be expressed.
- the part enclosed with the solid line shows the area
- 9A to 9I the left side is a fluorescent image, and the right side is a bright field image.
- the scale bar indicates 50 ⁇ m.
- FIG. 9A to FIG. 9F a fluorescent signal that was thought to be derived from the presence of the folate receptor was observed.
- FIG. 9G to FIG. 9I no fluorescent signal that was thought to be derived from the presence of the folate receptor was observed.
- a tumor model mouse was prepared in a previous paper (Reference 4: “Moon WK et al.,” “Enhanced tumor detection using a folate receptor-targeted near-infrared fluorochrome conjugate.”, Bioconjug Chem., Vol. 14, No. 3, p539-545, 2003 ”)).
- KB cell tumor model mice were obtained by subcutaneously injecting KB cells as folate receptor-expressing cells at the base of the front paws of mice and raising them for 7 to 10 days.
- FIG. 10A is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of a KB cell tumor model mouse using FolateSiR-1.
- FIG. 11A is an image showing the result of in vivo fluorescence imaging of a KB cell tumor model mouse using FolateSiR-2.
- T represents a tumor site (Tumor)
- M represents a non-tumor site (Muscle).
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 10B is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at the tumor site (Tumor) and non-tumor site (Muscle) of KB cell tumor model mice administered with FolateSiR-1.
- FIG. 11B is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at the tumor site (Tumor) and non-tumor site (Muscle) of KB cell tumor model mice administered with FolateSiR-2.
- KB cell tumor model mice after observing changes over time were euthanized and the organ distribution of FolateSiR-1 was examined by fluorescence observation.
- fluorescence was observed from the tumor site and stomach (see FIG. 10C). The fact that fluorescence is visible in the stomach is considered to be autofluorescence of ingredients contained in food.
- Example 7 Fluorescence imaging of tumor model mice 2 HT1080 cell tumor model mice were prepared using the same method as in Example 6 except that human fibrosarcoma-derived HT1080 cells were used as non-folic acid-expressing cells. Next, the obtained tumor model mice were subjected to fluorescence imaging using the respective fluorescent probes (FolateSiR-1 and FolateSiR-2) using the same method as in Example 6. The results are shown in FIGS. 12A, 12B, 13A, and 13B.
- FIG. 12A is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of HT1080 cell tumor model mice using FolateSiR-1.
- FIG. 13A is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of HT1080 cell tumor model mice using FolateSiR-2.
- T represents a tumor site (Tumor)
- M represents a non-tumor site (Muscle).
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 12B is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at the tumor site (Tumor) and non-tumor site (Muscle) of HT1080 cell tumor model mice administered with FolateSiR-1.
- FIG. 13B is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at a tumor site (Tumor) and a non-tumor site (Muscle) of an HT1080 cell tumor model mouse administered with FolateSiR-2.
- Example 8 Fluorescence imaging of tumor model mice 3 Next, a competitive inhibition experiment using an excessive amount of folic acid and FolateSiR-1 in a KB cell tumor model mouse was performed.
- a KB cell tumor model mouse was prepared using the same method as in Example 6.
- folic acid was dissolved in 100 ⁇ L of physiological saline to a concentration of 6 mM to prepare a folic acid solution.
- FolateSiR-1 was dissolved in 100 ⁇ L of physiological saline to a concentration of 100 ⁇ M to prepare a fluorescent probe solution.
- the KB cell tumor model mice were photographed before administration and at 0, 0.5, 1, 2, 3 and 6 hours after administration. The results are shown in FIGS. 14A and 14B.
- FIG. 14A is an image showing the results of in vivo fluorescence imaging of a KB cell tumor model mouse administered with FolateSiR-1 in the presence of 6 mM folic acid.
- T indicates a tumor site (Tumor)
- M indicates a non-tumor site (Muscle).
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- FIG. 14B is a graph showing temporal changes in fluorescence intensity at tumor sites (Tumor) and non-tumor sites (Muscle) of KB cell tumor model mice administered with FolateSiR-1 in the presence of 6 mM folic acid.
- the mouse was euthanized by cervical dislocation, and the in vivo distribution of the probe was examined by fluorescent imaging of the removed organ.
- the result is shown in FIG. 14C.
- the upper side is a bright field image under white light
- the lower side is a fluorescent image.
- FolateSiR-1 is a compound capable of observing a tumor site expressing a folate receptor at a high S / N ratio only 30 minutes after administration. As described above, in FolateSiR-1, high-sensitivity imaging was achieved in an early time course.
- Example 9 Fluorescent imaging of human tumor tissue Using FolateSiR-1, a commercially available human ovarian tumor tissue array (Ovary Tumor Frozen Tissue Array; Cat. No. T6235183-5; Lot. No. B705506; BioChain (registered trademark) ) Fluorescence imaging.
- FolateSiR-1 can also detect a folate receptor highly expressed in human ovarian tumors.
- the compound of this embodiment can be used as a folate receptor imaging probe, a cancer detection marker (particularly a marker for ovarian cancer detection), a neural tube closure detection marker, and the like.
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Abstract
一般式(1)で表される化合物。(式中、XはSiR2、GeR2、SnR2、CR2、SO2又はPOR'である。前記Rは炭素数1以上10以下のアルキル基である。前記R'は炭素数1以上10以下のアルキル基、水酸基又はフェニル基である。R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。R18は下記式(2)で表される基である。n11は1以上4以下の整数である。n12及びn13は1以上3以下の整数である。)
Description
本発明は、化合物、葉酸受容体可視化蛍光プローブ及びそれらの使用に関する。具体的には、本発明は、化合物、葉酸受容体可視化蛍光プローブ、葉酸受容体の検出方法、葉酸受容体検出用キット、がん検出用マーカー及び神経管閉鎖検出用マーカーに関する
本願は、2016年12月2日に、米国に仮出願された米国特許第62/429,073号明細書に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2016年12月2日に、米国に仮出願された米国特許第62/429,073号明細書に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
葉酸(folic acid:FA)はヌクレオチドやアミノ酸の生成原料、DNAやタンパク質のメチル化に関与する水溶性ビタミンの一つである。また、葉酸受容体(Folate Receptor:FR)は葉酸を細胞内に取り込む役割を担うタンパク質である。
一方、腫瘍組織においては葉酸受容体の発現箇所は報告例だけでも卵巣、腎臓、肺、脳、子宮内膜、結腸、膵臓、胃、前立腺、精巣、膀胱、乳房に及んでおり、特に卵巣癌や子宮内膜腫瘍での発現が注目を集めている。これら腫瘍組織ではFRαの高い発現が報告されているため、がん治療におけるターゲット分子の一つとして注目されている。
また、葉酸は胎児の神経管形成不全を予防するため、妊娠時にサプリメント等で補うことが推奨されている栄養素であり、葉酸の追加摂取により神経管閉塞障害の奇形児の誕生が減少したとの報告がある。動物実験においては葉酸受容体が欠損しているマウスは神経管形成期に死亡するという報告、マウス胚において神経管閉鎖部で葉酸受容体の発現をin situ hybridazationにより検出したとの報告がある。
蛍光イメージング技術においては、近年、がん摘出手術中に正常組織とがん組織とを見分けるという臨床報告や、生命科学研究用の葉酸受容体を可視化する蛍光試薬の開発が依然として報告されている等、生物学応用や臨床応用を目指した研究が盛んに行われている。
また、2013年には市販の近赤外蛍光色素Dylightシリーズを蛍光団に用いたプローブFolate-Dylight 680とFolate-Dylight 750とが報告された。これらのプローブは転移性の腫瘍を形成させた腫瘍モデルマウスのin vivoイメージング実験において、プローブを静脈注射後4時間で腫瘍組織のイメージングを達成している。さらに、特許文献1では、マウス投与後2.5時間で腫瘍の可視化を達成したOTL38が、臨床試験(phase II)の段階にあることが報告されている。
しかしながら、何れの蛍光試薬も動物個体への投与後、標的腫瘍部位とそれ以外の部位とでコントラストをつけるためには余剰分のプローブの排泄を待つ必要があった。そのため、プローブの排泄にかかる時間が短縮され、リアルタイム且つ高感度に蛍光観察が可能なプローブが求められていた。
また、市販のプローブであるFolateRSense 680を培養細胞に適用したところ、葉酸受容体が発現している細胞(KB細胞)から蛍光シグナルが確認できるのみならず、葉酸受容体非発現細胞(OVCAR-3)の内部からも蛍光シグナルが観察されることが分かった。このことから、培養細胞において葉酸受容体非依存的に細胞内に取り込まれ蛍光を発することが、動物実験における腫瘍部以外のバックグラウンド蛍光の一因であると考えられ、葉酸受容体依存的に取り込まれるプローブが求められていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、葉酸受容体をリアルタイム且つ高感度に蛍光観察が可能であり、葉酸受容体依存的に取り込まれる新規化合物を提供する。
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
本発明の第1態様に係る化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
本発明の第1態様に係る化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
(式中、XはSiR2、GeR2、SnR2、CR2、SO2又はPOR’である。前記Rは炭素数1以上10以下のアルキル基である。前記R’は炭素数1以上10以下のアルキル基、水酸基又はフェニル基である。R11、R12、及びR17はそれぞれ独立にハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。R18は下記式(2)で表される基である。n11は0以上4以下の整数である。n12及びn13は0以上3以下の整数である。)
(式中、Y11は側鎖にアミノ基を有する親水性アミノ酸残基である。Y12は単結合又は親水性アミノ酸残基である。Y13は水酸基又は親水性アミノ酸残基である。)
前記XはSiR2である請求項1に記載の化合物。
上記第1態様に係る化合物において、前記Y11はアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であってもよい。
上記第1態様に係る化合物において、複数あるR11のうち少なくとも一つがメチル基又はカルボキシ基であってもよい。
上記第1態様に係る化合物において、前記R13、R14、R15及びR16はメチル基又はエチル基であってもよい。
上記第1態様に係る化合物において、前記R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。
本発明の第2態様に係る化合物は、下記一般式(1-1)で表される化合物である。
(式中、R111はメチル基又はカルボキシ基である。R12及びR17はそれぞれ独立にハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。R18は下記式(2)で表される基である。R19及びR20はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下のアルキル基である。n12及びn13は0以上3以下の整数である。)
(式中、Y11は側鎖にアミノ基を有する親水性アミノ酸残基である。Y12は単結合又は親水性アミノ酸残基である。Y13は水酸基又は親水性アミノ酸残基である。)
上記第2態様に係る化合物において、前記Y11はアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であってもよい。
上記第2態様に係る化合物において、前記R13、R14、R15及びR16はメチル基又はエチル基であってもよい。
上記第2態様に係る化合物において、前記R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。
本発明の第3態様に係る化合物は、下記式(1-1-1)又は(1-1-2)で表される化合物である。
本発明の第4態様に係る葉酸受容体イメージングプローブは、上記第1態様に係る化合物、上記第2態様に係る化合物又は上記第3態様に係る化合物を含む。
本発明の第5態様に係る葉酸受容体の検出方法は、上記第4態様に係る葉酸受容体イメージングプローブを用いる方法である。
本発明の第6態様に係る葉酸受容体検出用キットは、上記第4態様に係る葉酸受容体イメージングプローブを備える。
本発明の第7態様に係るがん検出用マーカーは、上記第4態様に係る葉酸受容体イメージングプローブを含む。
上記第7態様に係るがん検出用マーカーにおいて、前記がんが、卵巣癌又は子宮内膜腫瘍であってもよい。
本発明の第8態様に係る神経管閉鎖検出用マーカーは、上記第4態様に係る葉酸受容体イメージングプローブを含む。
上記態様の化合物は、葉酸受容体依存的に取り込まれ、葉酸受容体をリアルタイム且つ高感度に蛍光観察することが可能である。
≪化合物(1)≫
本実施形態の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(1)」と称する場合がある)である。
本実施形態の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(1)」と称する場合がある)である。
(式中、XはSiR2、GeR2、SnR2、CR2、SO2又はPOR’である。前記Rは炭素数1以上10以下のアルキル基である。前記R’は炭素数1以上10以下のアルキル基、水酸基又はフェニル基である。R11、R12、及びR17はそれぞれ独立にハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基又はアミド基である。R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。R18は下記式(2)で表される基である。n11は0以上4以下の整数である。n12及びn13は0以上3以下の整数である。)
(式中、Y11は側鎖にアミノ基を有する親水性アミノ酸残基である。Y12は単結合又は親水性アミノ酸残基である。Y13は水酸基又は親水性アミノ酸残基である。)
化合物(1)は、葉酸にペプチドリンカーを介して蛍光性化合物が結合した構造を有する。
<X>
一般式(1)中、XはSiR2、GeR2、SnR2、CR2、SO2又はPOR’である。中でも、XはSiR2であることが好ましい。
一般式(1)中、XはSiR2、GeR2、SnR2、CR2、SO2又はPOR’である。中でも、XはSiR2であることが好ましい。
[R]
Rは炭素数1以上10以下のアルキル基である。
Rにおける前記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。前記アルキル基は、炭素数が1以上10以下であり、1以上8以下であることが好ましく、1以上6以下であることがより好ましく、1以上5以下であることがさらに好ましく、1以上3以下であることが特に好ましい。
Rは炭素数1以上10以下のアルキル基である。
Rにおける前記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。前記アルキル基は、炭素数が1以上10以下であり、1以上8以下であることが好ましく、1以上6以下であることがより好ましく、1以上5以下であることがさらに好ましく、1以上3以下であることが特に好ましい。
直鎖状又は分岐鎖状の前記アルキル基は、炭素数が1以上10以下であり、前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
直鎖状又は分岐鎖状の前記アルキル基は、炭素数が1以上8以下であることがが好ましく、1以上6以下がより好ましく、1以上5以下がさらに好ましく、1以上3以下が特に好ましい。
環状の前記アルキル基は、炭素数が3以上10以下であり、前記アルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基等が挙げられ、さらに、これら環状のアルキル基の1個以上の水素原子が、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基で置換されたものが挙げられる。ここで、水素原子を置換する直鎖状、分岐鎖状及び環状のアルキル基としては、Rにおけるアルキル基として例示した上記のものが挙げられる。
環状の前記アルキル基は、炭素数が3以上8以下であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましく、5以上7以下であることがさらに好ましい。
環状の前記アルキル基は、単環状であることが好ましい。
Rにおける前記アルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましく、直鎖状がより好ましい。
Rは、炭素数1以上8以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、炭素数1以上6以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1以上5以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることがさらに好ましく、炭素数1以上3以下の直鎖状のアルキル基、(すなわち、メチル基、エチル基又はn-プロピル基)であることが特に好ましい。
[R’]
R’は炭素数1以上10以下のアルキル基、水酸基(-OH)又はフェニル基(-Ph;C6H5)である。
R’は炭素数1以上10以下のアルキル基、水酸基(-OH)又はフェニル基(-Ph;C6H5)である。
R’における前記アルキル基としては、上記Rにおける前記アルキル基として例示されたものと同様のものが挙げられる。
<R11、R12、及びR17>
一般式(1)中、R11、R12、及びR17はそれぞれ独立にハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基(-OH)、カルボキシ基(-COOH)、アミノ基(-NH2)又はアミド基(-CO-NH-)である。
一般式(1)中、R11、R12、及びR17はそれぞれ独立にハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基(-OH)、カルボキシ基(-COOH)、アミノ基(-NH2)又はアミド基(-CO-NH-)である。
R11、R12、及びR17における前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。
R11、R12、及びR17における前記アルキル基としては、上記Rにおける前記アルキル基として例示されたものと同様のものが挙げられる。
R11、R12、及びR17における前記アルコキシ基としては、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。前記アルキル基は、炭素数が1以上10以下であり、1以上8以下であることが好ましく、1以上6以下であることがより好ましく、1以上5以下であることがさらに好ましく、1以上3以下であることが特に好ましい。
直鎖状又は分岐鎖状の前記アルコキシ基は、炭素数が1以上10以下であり、前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert-ペンチルオキシ基、1-メチルブトキシ基、n-ヘキシルオキシ基、2-メチルペンチルオキシ基、3-メチルペンチルオキシ基、2,2-ジメチルブトキシ基、2,3-ジメチルブトキシ基、n-ヘプチルオキシ基、2-メチルヘキシルオキシ基、3-メチルヘキシルオキシ基、2,2-ジメチルペンチルオキシ基、2,3-ジメチルペンチルオキシ基、2,4-ジメチルペンチルオキシ基、3,3-ジメチルペンチルオキシ基、3-エチルペンチルオキシ基、2,2,3-トリメチルブトキシ基、n-オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基等が挙げられる。
直鎖状又は分岐鎖状の前記アルコキシ基は、炭素数が1以上8以下であることがが好ましく、1以上6以下がより好ましく、1以上5以下がさらに好ましく、1以上3以下が特に好ましい。
環状の前記アルコキシ基は、炭素数が3以上10以下であり、前記アルコキシ基としては、例えば、シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、シクロノニルオキシ基、シクロデシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、イソボルニルオキシ基、1-アダマンチルオキシ基、2-アダマンチルオキシ基等が挙げられ、さらに、これら環状のアルコキシ基の1個以上の水素原子が、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基で置換されたものが挙げられる。ここで、水素原子を置換する直鎖状、分岐鎖状及び環状のアルキル基としては、Rにおけるアルキル基として例示した上記のものが挙げられる。
環状の前記アルコキシ基は、炭素数が3以上8以下であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましく、5以上7以下であることがさらに好ましい。
環状の前記アルコキシ基は、単環状であることが好ましい。
R11、R12、及びR17における前記アルコキシ基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましく、直鎖状がより好ましい。
R11、R12、及びR17における前記ヒドロキシアルキル基としては、Rにおける前記アルキル基のうち、少なくとも1つの水素が水酸基(ヒドロキシ基)に置換されたものが挙げられる。具体的には、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基等が挙げられ、これらに限定されない。
中でも、R11は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボキシ基(-COOH)であることが好ましく、炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボキシ基であることがより好ましく、炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボキシ基であることがさらに好ましく、炭素数1以上3以下の直鎖状のアルキル基(すなわち、メチル基、エチル基若しくはn-プロピル基)又はカルボキシ基であることが特に好ましい。
特に、n11が2以上の整数である場合、複数個のR11のうち少なくとも一つがメチル基又はカルボキシ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
また、R11がメチル基又はカルボキシ基である場合、ベンゼン環上において、R11はキサンテン環構造に対してオルト位にあることが好ましい。
中でも、R12及びR17はそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、ハロゲン原子又は炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましく、ハロゲン原子又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることがさらに好ましく、ハロゲン原子又は炭素数1以上3以下の直鎖状のアルキル基(すなわち、メチル基、エチル基若しくはn-プロピル基)であることが特に好ましい。
<n11>
一般式(1)中、n11は0以上4以下の整数である。
n11は、化合物(1)(より具体的にはベンゼン環)におけるR11の結合数である。
一般式(1)中、n11は0以上4以下の整数である。
n11は、化合物(1)(より具体的にはベンゼン環)におけるR11の結合数である。
n11が1以上4以下の整数である場合、化合物(1)(より具体的にはベンゼン環)において、R11は、ベンゼン環を構成している4個の炭素原子のいずれかに結合している。
化合物(1)において、n11が2以上の整数である場合、複数個のR11は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、R11はすべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。そして、これら複数個のR11の組み合わせは、特に限定されない。
n11は、0以上3以下の整数であることが好ましく、0以上2以下の整数であることがより好ましく、0又は1であることがさらに好ましく、1であることが特に好ましい。
<n12及びn13>
一般式(1)中、n12及びn13は0以上3以下の整数である。
n12は、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる右側のベンゼン環)におけるR12の結合数である。n13は、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる左側のベンゼン環)におけるR17の結合数である。
一般式(1)中、n12及びn13は0以上3以下の整数である。
n12は、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる右側のベンゼン環)におけるR12の結合数である。n13は、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる左側のベンゼン環)におけるR17の結合数である。
n12が1以上3以下の整数である場合、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる右側のベンゼン環)において、R12は、キサンテン環構造に含まれる右側のベンゼン環を構成する3個の炭素原子のいずれかに結合している。
同様に、n13が1以上3以下の整数である場合、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる左側のベンゼン環)において、R17は、キサンテン環構造に含まれる左側のベンゼン環を構成する3個の炭素原子のいずれかに結合している。
同様に、n13が1以上3以下の整数である場合、化合物(1)(より具体的にはキサンテン環構造に含まれる左側のベンゼン環)において、R17は、キサンテン環構造に含まれる左側のベンゼン環を構成する3個の炭素原子のいずれかに結合している。
化合物(1)において、n12が2以上の整数である場合、複数個のR12は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、R12はすべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。そして、これら複数個のR12の組み合わせは、特に限定されない。
同様に、化合物(1)において、n13が2以上の整数である場合、複数個のR17は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、R17はすべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。そして、これら複数個のR17の組み合わせは、特に限定されない。
同様に、化合物(1)において、n13が2以上の整数である場合、複数個のR17は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、R17はすべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。そして、これら複数個のR17の組み合わせは、特に限定されない。
n12及びn13は、それぞれ独立に0以上2以下の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。
<R13、R14、R15及びR16>
一般式(1)中、R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基(-OH)、カルボキシ基(-COOH)、アミノ基(-NH2)又はアミド基(-CO-NH-)である。
一般式(1)中、R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基、水酸基(-OH)、カルボキシ基(-COOH)、アミノ基(-NH2)又はアミド基(-CO-NH-)である。
R13、R14、R15及びR16は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。すなわち、R13、R14、R15及びR16はすべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。そして、これらR13、R14、R15及びR16の組み合わせは、特に限定されない。中でも、合成が容易であることから、R13、R14、R15及びR16はすべて同一であることが好ましい。
R13、R14、R15及びR16における前記ハロゲン原子、前記炭素数1以上10以下のアルキル基、前記炭素数1以上10以下のアルコキシ基及び前記炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基としては、上記R11、R12、及びR17における前記ハロゲン原子、前記炭素数1以上10以下のアルキル基、前記炭素数1以上10以下のアルコキシ基及び前記炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基として例示されたものと同様のものが挙げられる。
中でも、R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましく、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることがさらに好ましく、炭素数1以上3以下の直鎖状のアルキル基であることが特に好ましく、メチル基又はエチル基が最も好ましい。
また、R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成していてもよい。
R12及びR13、並びに、R16及びR17が形成する環は、単環であってもよく、2つ以上の単環がそれぞれの環の辺を互いに1つだけ供給してできる縮合環であってもよい。
R12及びR13、並びに、R16及びR17が形成する環としては、例えば、ピロリジン、ピぺリジン、ヘキサメチレンイミン、モルホリン等が挙げられる。
<R18>
一般式(1)中、R18は、蛍光性化合物に相当し、下記式(2)で表される基(以下、「基(2)」と称する場合がある)である。
一般式(1)中、R18は、蛍光性化合物に相当し、下記式(2)で表される基(以下、「基(2)」と称する場合がある)である。
前記基(2)において、符号*を付した結合は、蛍光性化合物であるR18中のキサンテン環構造に結合しているベンゼン環を構成する1個の炭素原子と、R18の結合先である葉酸に結合したペプチドリンカーのうち、Y11に結合し、且つ、カルボニル基を構成している炭素原子と、の間で形成されている。
また、化合物(1)中の立体障害を防止する観点から、R18は、ベンゼン環上において、キサンテン環構造に対してメタ位又はパラ位にあることが好ましく、メタ位にあることがより好ましい。
また、n11が1である、すなわち、化合物(1)がR11を1個有し、R11がベンゼン環上において、キサンテン環構造に対してオルト位にある場合、R18は、ベンゼン環上において、キサンテン環構造に対してメタ位にあり、且つ、R11に対してパラ位にあることが特に好ましい。
[Y11、Y12及びY13]
一般式(2)中、Y11、Y12及びY13は、葉酸と蛍光性化合物とを結合するペプチドリンカーである。
一般式(2)中、Y11、Y12及びY13は、葉酸と蛍光性化合物とを結合するペプチドリンカーである。
一般式(2)中、Y11は側鎖にアミノ基を有する親水性アミノ酸残基である。Y11として具体的には、例えば、アスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基、アルギニン残基等が挙げられる。
中でも、Y11としては、アスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であることが好ましい。
一般式(2)中、Y12は単結合又は親水性アミノ酸残基である。Y12として具体的には、例えば、グリシン残基、セリン残基、トレオニン残基、アスパラギン残基、グルタミン残基、アルギニン残基、ヒスチジン残基、リジン残基、アスパラギン酸残基、グルタミン酸残基、システイン残基等が挙げられる。
中でも、Y12としては、単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であることが好ましい。
一般式(2)中、Y13は水酸基又は親水性アミノ酸残基である。Y13として具体的には、例えば、グリシン残基、セリン残基、トレオニン残基、アスパラギン残基、グルタミン残基、アルギニン残基、ヒスチジン残基、リジン残基、アスパラギン酸残基、グルタミン酸残基、システイン残基等が挙げられる。
中でも、Y13としては、水酸基又はグリシン残基であることが好ましい。
化合物(1)として好ましいものとしては、例えば、下記式(1-1)で表される化合物(以下、「化合物(1-1)」と略記する場合がある)等が挙げられる。
なお、この化合物は、好ましい化合物(1)の一例に過ぎず、好ましい化合物(1)はこれに限定されない。
(式中、R111はメチル基又はカルボキシ基である。R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、n12及びn13は、いずれも上記と同じである。R19及びR20はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下のアルキル基である。)
(式中、Y11、Y12及びY13は、いずれも上記と同じである。。)
<R111>
一般式(1-1)中、R111はメチル基又はカルボキシ基である。中でも、R111としては、カルボキシ基であることが好ましい。
一般式(1-1)中、R111はメチル基又はカルボキシ基である。中でも、R111としては、カルボキシ基であることが好ましい。
<R19及びR20>
一般式(1-1)中、R19及びR20はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下のアルキル基である。R19及びR20は同一でもよく、異なっていてもよい。中でも、合成が容易であることから、R19及びR20は同一であることが好ましい。
一般式(1-1)中、R19及びR20はそれぞれ独立に炭素数1以上10以下のアルキル基である。R19及びR20は同一でもよく、異なっていてもよい。中でも、合成が容易であることから、R19及びR20は同一であることが好ましい。
R19及びR20における前記アルキル基は、上記Rにおける前記アルキル基として例示されたものと同様のものが挙げられる。
中でも、R19及びR20はそれぞれ独立に炭素数1以上8以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、炭素数1以上6以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1以上5以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることがさらに好ましく、炭素数1以上3以下の直鎖状のアルキル基、(すなわち、メチル基、エチル基又はn-プロピル基)であることが特に好ましい。
化合物(1)のうち、化合物(1-1)で好ましいものとしては、例えば、下記一般式(1-1)-Iで表される化合物(以下、「化合物(1-1)-I」と略記する場合がある)等が挙げられる。
なお、この化合物は、好ましい化合物(1)の一例に過ぎず、好ましい化合物(1)はこれに限定されない。
(式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12、n13、Y11、Y12及びY13は、いずれも上記と同じである。)
化合物(1-1)-Iで好ましいものとしては、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
R111がメチル基又はカルボキシ基であり;
R12及びR17がそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R13、R14、R15及びR16がそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R19及びR20がそれぞれ独立に、炭素数1以上8以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり;
Y11がアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であり;
Y12が単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であり;
Y13が水酸基又はグリシン残基であるもの。
R111がメチル基又はカルボキシ基であり;
R12及びR17がそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R13、R14、R15及びR16がそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上8以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R19及びR20がそれぞれ独立に、炭素数1以上8以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり;
Y11がアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であり;
Y12が単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であり;
Y13が水酸基又はグリシン残基であるもの。
化合物(1-1)-Iでより好ましいものとしては、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
R111がメチル基又はカルボキシ基であり;
R12及びR17がそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R13、R14、R15及びR16がそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R19及びR20がそれぞれ独立に、炭素数1以上6以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり;
Y11がアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であり;
Y12が単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であり;
Y13が水酸基又はグリシン残基であるもの。
R111がメチル基又はカルボキシ基であり;
R12及びR17がそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R13、R14、R15及びR16がそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R19及びR20がそれぞれ独立に、炭素数1以上6以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり;
Y11がアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であり;
Y12が単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であり;
Y13が水酸基又はグリシン残基であるもの。
化合物(1-1)-Iでさらに好ましいものとしては、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
R111がメチル基又はカルボキシ基であり;
R12及びR17がそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R13、R14、R15及びR16がそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R19及びR20がそれぞれ独立に、炭素数1以上5以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり;
Y11がアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であり;
Y12が単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であり;
Y13が水酸基又はグリシン残基であるもの。
R111がメチル基又はカルボキシ基であり;
R12及びR17がそれぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R13、R14、R15及びR16がそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であり;
R19及びR20がそれぞれ独立に、炭素数1以上5以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり;
Y11がアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基であり;
Y12が単結合、アスパラギン酸残基又はグルタミン酸残基であり;
Y13が水酸基又はグリシン残基であるもの。
化合物(1)のうち、化合物(1-1)-Iで好ましいものとして具体的には、例えば、下記式(1-1-1)で表される化合物(以下、「化合物(1-1-1)」と略記する場合がある)、下記式(1-1-2)で表される化合物(以下、「化合物(1-1-2)」と略記する場合がある)等が挙げられる。
なお、この化合物は、好ましい化合物(1)の一例に過ぎず、好ましい化合物(1)はこれに限定されない。
化合物(1)は、上述のように、蛍光性化合物であり、キサンテン環構造の種類に対応して、適当な範囲の波長の光(好ましくは、近赤外領域の波長の光)(励起光)を照射することにより、蛍光を発生する。
化合物(1)のうち、特に、化合物(1-1-2)は、下記式(1)-Iで示すように、キサンテン環構造のうち、左側又は右側に結合している第三級アミンを構成している窒素原子に、プロトン(水素イオン、H+)が結合してプロトン化される。このようにプロトン化された化合物(1-1-2)は蛍光を発生する。
一方、カルボアニオンがキサンテン環の9位を攻撃することでスピロ環を形成し、キサンテン環のカチオンが消失する。このようにプロトン化されていない化合物(1-1-2)は蛍光を発生しない。
このプロトン化とスピロ環化とは平衡状態にあるが、スピロ環化は脂溶性環境で形成しやすく、生体内に投与された場合において、負に帯電している細胞膜から蛍光性化合物が解離すると推察される。これらのことから、後述の実施例に示すように、このスピロ環化により、化合物(1-1-2)では、葉酸受容体非依存的な吸着が抑制されると推察される。
≪化合物(1)の製造方法≫
化合物(1)は、例えば、キサンテン環構造の種類、すなわち、蛍光性化合物の種類に応じて、原料となるペプチドリンカーが結合した葉酸に対して、公知の反応を行って、蛍光性化合物を結合させることで製造できる。より具体的には、以下のとおりである。
化合物(1)は、例えば、キサンテン環構造の種類、すなわち、蛍光性化合物の種類に応じて、原料となるペプチドリンカーが結合した葉酸に対して、公知の反応を行って、蛍光性化合物を結合させることで製造できる。より具体的には、以下のとおりである。
<化合物(1-1)-Iの製造方法>
化合物(1)のうち、化合物(1-1)-Iは、例えば、下記一般式(1a)で表される化合物(以下、「化合物(1a)」と略記することがある)と、下記一般式(1b)で表される化合物(以下、「化合物(1b)」と略記することがある)と、を反応させて、化合物(1-1)-Iを得る工程(以下、「化合物(1-1)-I製造工程」と略記する場合がある)を含む製造方法により、製造できる。
以下、各工程について、詳細に説明する。
化合物(1)のうち、化合物(1-1)-Iは、例えば、下記一般式(1a)で表される化合物(以下、「化合物(1a)」と略記することがある)と、下記一般式(1b)で表される化合物(以下、「化合物(1b)」と略記することがある)と、を反応させて、化合物(1-1)-Iを得る工程(以下、「化合物(1-1)-I製造工程」と略記する場合がある)を含む製造方法により、製造できる。
以下、各工程について、詳細に説明する。
(式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12、n13、Y11、Y12及びY13は、いずれも上記と同じである。)
[化合物(1-1)-I製造工程]
前記化合物(1-1)-I製造工程においては、化合物(1a)と化合物(1b)とを反応させて、化合物(1-1)-Iを得る。
化合物(1-1)-Iを得る前記反応は、公知の縮合反応である。
前記化合物(1-1)-I製造工程においては、化合物(1a)と化合物(1b)とを反応させて、化合物(1-1)-Iを得る。
化合物(1-1)-Iを得る前記反応は、公知の縮合反応である。
(化合物(1a))
化合物(1a)は公知化合物である。
化合物(1a)において、Y11、Y12及びY13は、前記化合物(1)におけるY11、Y12及びY13と同じである。
化合物(1a)は、葉酸にペプチドリンカーが結合した化合物である。
化合物(1a)は公知化合物である。
化合物(1a)において、Y11、Y12及びY13は、前記化合物(1)におけるY11、Y12及びY13と同じである。
化合物(1a)は、葉酸にペプチドリンカーが結合した化合物である。
化合物(1a)の製造方法は、例えば、まず、ペプチド合成機を用いて、通常のFmoc固相合成法により、2-クロロトリチルクロライドレジン等の固相担体に、Y11、Y12及びY13を構成する親水性アミノ酸とグルタミン酸とをこの順に縮合させて、ペプチドリンカーを合成する。これらのアミノ酸は、側鎖に保護基が付加されていてもよい。保護基としては、例えば、tert-ブトキシカルボニル基(Boc基)、tert-ブチル基(t-Bu基)等が挙げられる。
次いで、合成したペプチドリンカーに対し、N-10トリフルオロアセチルプテロイン酸を縮合させる。次いで、プテロイン酸のトリフルオロアセチル基を脱保護させる。脱保護反応としては、比較的温和な条件(塩基性条件)下で行うことができる。
塩基性条件とするために用いる塩基としては、例えば、ヒドラジン、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
塩基性条件とするために用いる塩基としては、例えば、ヒドラジン、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
次いで、担体から切り出すことで、化合物(1a)が得られる。このとき、同時にペプチドリンカーを構成するアミノ酸残基の側鎖の脱保護を行ってもよい。 脱保護反応としては、強酸条件下で行うことができる。強酸条件とするために用いる塩基としては、例えば、トリフルオロ酢酸、4M塩酸-酢酸エチル溶液等が挙げられる。
(化合物(1b))
化合物(1b)は公知化合物である。
化合物(1b)において、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12及びn13は、前記化合物(1-1)におけるR12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12及びn13と同じである。
化合物(1b)は、蛍光性化合物であるシリコンローダミンにN-ヒドロキシスクシンイミジルエステル基が付加した化合物である。
化合物(1b)は公知化合物である。
化合物(1b)において、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12及びn13は、前記化合物(1-1)におけるR12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12及びn13と同じである。
化合物(1b)は、蛍光性化合物であるシリコンローダミンにN-ヒドロキシスクシンイミジルエステル基が付加した化合物である。
化合物(1a)の製造方法では、例えば、シリコンローダミンと、N-ヒドロキシスクシンイミド(N-Hydroxysuccinimide:NHS)とを縮合反応させて、化合物(1a)を得る。このとき、縮合剤を用いて、反応を行うことが好ましい。前記縮合剤としては、特に限定されてないが、例えば、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、エチル(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)等の水溶性カルボジイミド等が挙げられる。
シリコンローダミンは、後述の実施例に示すように、合成してもよく、市販のものを用いてもよい。
(化合物(1-1)-I)
化合物(1-1)-Iは新規化合物である。
化合物(1-1)-Iにおいて、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12、n13、Y11、Y12及びY13は、前記化合物(1-1)におけるR12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12、n13、Y11、Y12及びY13と同じである。
化合物(1-1)-Iは新規化合物である。
化合物(1-1)-Iにおいて、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12、n13、Y11、Y12及びY13は、前記化合物(1-1)におけるR12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R111、n12、n13、Y11、Y12及びY13と同じである。
化合物(1-1)-I製造工程においては、非プロトン性溶媒を反応溶媒として用いることが好ましい。
前記非プロトン性溶媒は特に限定されないが、例えば、ペルフルオロヘキサン、α,α,α-トリフルオロトルエン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、四塩化炭素、ジオキサン、フルオロトリクロロメタン、ベンゼン、トルエン、トリエチルアミン、二硫化炭素、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、t-ブチルメチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、1,2-ジメトキシエタン、2-メトキシエチルエーテル、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran:THF)、塩化メチレン、ピリジン、2-ブタノン、アセトン、ヘキサメチルホスホルアミド、N-メチルピロリジノン、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジイソプロピルエチルアミン、酢酸イソプロピル、ジクロロメタン、ジメチルアミン、N,N-ジメチルホルムアミド(N,N-dimethylformamide:DMF)、炭酸プロピレン等が挙げられる。
前記溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる
前記非プロトン性溶媒は特に限定されないが、例えば、ペルフルオロヘキサン、α,α,α-トリフルオロトルエン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、四塩化炭素、ジオキサン、フルオロトリクロロメタン、ベンゼン、トルエン、トリエチルアミン、二硫化炭素、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、t-ブチルメチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、1,2-ジメトキシエタン、2-メトキシエチルエーテル、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran:THF)、塩化メチレン、ピリジン、2-ブタノン、アセトン、ヘキサメチルホスホルアミド、N-メチルピロリジノン、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジイソプロピルエチルアミン、酢酸イソプロピル、ジクロロメタン、ジメチルアミン、N,N-ジメチルホルムアミド(N,N-dimethylformamide:DMF)、炭酸プロピレン等が挙げられる。
前記溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる
化合物(1-1)-I製造工程においては、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(N,N-diisopropylethylamine;DIEA)等の塩基を用いて反応を行うことが好ましい。
前記塩基は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
前記塩基の使用量は、化合物(1a)の使用量の1倍モル量以上50倍モル量以下であることが好ましい。
前記塩基は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
前記塩基の使用量は、化合物(1a)の使用量の1倍モル量以上50倍モル量以下であることが好ましい。
化合物(1-1)-I製造工程において、化合物(1b)の使用量は、化合物(1a)の使用量0.5倍モル量以上2倍モル量以下であることが好ましい。
化合物(1-1)-I製造工程において、反応温度は、4℃以上40℃以下であることが好ましく、10℃以上30℃以下であることがより好ましい。
化合物(1-1)-I製造工程において、反応時間は、30分以上24時間以下であることが好ましく、1時間以上15時間以下であることがより好ましい。
化合物(1-1)-I製造工程において、反応時間は、30分以上24時間以下であることが好ましく、1時間以上15時間以下であることがより好ましい。
化合物(1-1)-I製造工程において、反応終了後は、公知の手法によって、必要に応じて後処理を行い、化合物(1-1)-Iを取り出せばよい。すなわち、適宜必要に応じて、ろ過、洗浄、抽出、pH調整、脱水、濃縮等の後処理操作をいずれか単独で、又は2種以上組み合わせて行い、濃縮、結晶化、再沈殿、カラムクロマトグラフィー等により、化合物(1-1)-Iを取り出せばよい。また、取り出した化合物(1-1)-Iは、さらに必要に応じて、結晶化、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、抽出、溶媒による結晶の撹拌洗浄等の操作をいずれか単独で、又は2種以上組み合わせて1回以上行うことで、精製してもよい。
化合物(1-1)-I、化合物(1a)、化合物(1b)等の各化合物は、例えば、核磁気共鳴(NMR)分光法、質量分析法(MS)、赤外分光法(IR)等、公知の手法で構造を確認できる。
≪葉酸受容体イメージングプローブ≫
本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブは、上述の化合物(1)を含む。
本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブは、上述の化合物(1)を含む。
本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブは、葉酸受容体依存的に取り込まれ、葉酸受容体をリアルタイム且つ高感度に蛍光観察することが可能である。
なお、一般的に、「葉酸受容体(FR)」とは、細胞表面に存在し、システインを多く含む糖タンパク質であり、葉酸を高親和性で結合し、葉酸の細胞取り込みに関わっている。また、FRα、FRβ及びFRγの3種類存在する。葉酸受容体の発現レベルは、ほとんどの組織で非常に低い。一方、がんの多くでは低濃度葉酸条件下で急速に分裂する細胞の葉酸の需要に応じるために葉酸受容体、特にFRαが高いレベルで発現している。そのため、本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブは、がん検出用マーカーとして有用である。
葉酸受容体イメージングプローブは、葉酸受容体を高発現しているがんであれば、検出することができる。検出対象となるがんとして具体的には、例えば、例えば、乳癌(例えば、浸潤性乳管癌、非浸潤性乳管癌、炎症性乳癌等)、前立腺癌(例えば、ホルモン依存性前立腺癌、ホルモン非依存性前立腺癌等)、膵癌(例えば、膵管癌等)、胃癌(例えば、乳頭腺癌、粘液性腺癌、腺扁平上皮癌等)、肺癌(例えば、非小細胞肺癌、小細胞肺癌、悪性中皮腫等)、結腸癌(例えば、消化管間質腫瘍等)、直腸癌(例えば、消化管間質腫瘍等)、大腸癌(例えば、家族性大腸癌、遺伝性非ポリポーシス大腸癌、消化管間質腫瘍等)、小腸癌(例えば、非ホジキンリンパ腫、消化管間質腫瘍等)、食道癌、十二指腸癌、舌癌、咽頭癌(例えば、上咽頭癌、中咽頭癌、下咽頭癌等)、頭頚部癌、唾液腺癌、脳腫瘍(例えば、松果体星細胞腫瘍、毛様細胞性星細胞腫、びまん性星細胞腫、退形成性星細胞腫等)、神経鞘腫、肝臓癌(例えば、原発性肝癌、肝外胆管癌等)、腎臓癌(例えば、腎細胞癌、腎盂と尿管の移行上皮癌等)、胆嚢癌、膵臓癌、子宮内膜腫瘍、子宮頸癌、卵巣癌(例、上皮性卵巣癌、性腺外胚細胞腫瘍、卵巣性胚細胞腫瘍、卵巣低悪性度腫瘍等)、膀胱癌、尿道癌、皮膚癌(例えば、眼内(眼)黒色腫、メルケル細胞癌等)、血管腫、悪性リンパ腫(例えば、細網肉腫、リンパ肉腫、ホジキン病等)、メラノーマ(悪性黒色腫)、甲状腺癌(例えば、甲状腺髄様癌等)、副甲状腺癌、鼻腔癌、副鼻腔癌、骨腫瘍(例えば、骨肉腫、ユーイング腫瘍、子宮肉腫、軟部組織肉腫等)、転移性髄芽腫、血管線維腫、隆起性皮膚線維肉腫、網膜肉腫、陰茎癌、精巣腫瘍、小児固形癌(例えば、ウィルムス腫瘍、小児腎腫瘍等)、カポジ肉腫、AIDSに起因するカポジ肉腫、上顎洞腫瘍、線維性組織球腫、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、慢性骨髄増殖性疾患、白血病(例えば、急性骨髄性白血病、急性リンパ芽球性白血病等)等が挙げられ、これらに限定されない。
また、本明細書において、「癌」とは、診断名を表す際に用いられ、「がん」とは、悪性新生物の総称を表す際に用いられる。
中でも、本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブは、卵巣癌又は子宮内膜腫瘍の検出に用いられることが好ましい。
また、妊娠期に葉酸が欠乏すると、胎児に新券環閉鎖障害が起こり、柔道の場合は死に至る。また、葉酸受容体は、胎児期において神経管閉鎖部で発現することが知られている。よって、本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブは、胎児期における神経管閉鎖検出マーカーとしても有用である。
インビトロ試験系では、葉酸受容体を発現している細胞及び該細胞を含む組織に対して、本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブを1nM以上1mM以下程度、特に1μM以上50μM以下程度添加することが好ましい。
被検動物の体内への投与等、インビボ試験系では、本実施形態の葉酸受容体イメージングプローブを1nM以上1mM以下程度、特に、10μM以上300μM以下程度投与することが好ましい。投与方法としては、例えば、動脈内注射、静脈内注射、皮下注射、鼻腔内的、筋内的又は経皮的に当業者に公知の方法が挙げられる。これにより、被検動物の体内での葉酸受容体をリアルタイム且つ高感度に蛍光観察することができる。
前記被検動物としては、特別な限定はなく、例えば、ヒト、サル、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウシ、マウス、ラット等が挙げられ、これらに限定されない。
≪葉酸受容体の検出方法≫
本実施形態の葉酸受容体の検出方法は、上述の葉酸受容体イメージングプローブを用いる方法である。
本実施形態の葉酸受容体の検出方法は、上述の葉酸受容体イメージングプローブを用いる方法である。
本実施形態の葉酸受容体の検出方法によれば、葉酸受容体をリアルタイム且つ高感度に蛍光観察することが可能である。
本実施形態の葉酸受容体の検出方法は、インビトロ又はインビボ試験系において、葉酸受容体を発現している若しくは発現している可能性がある細胞又は該細胞を含む組織と、上述の葉酸受容体イメージングプローブとを、接触させる接触工程と、前記葉酸受容体イメージングプローブの蛍光を測定する測定工程とを含む方法である。
<接触工程>
インビトロ系における接触工程では、被検動物等から採取された葉酸受容体を発現している若しくは発現している可能性がある細胞又は該細胞を含む組織に、上述の葉酸受容体イメージングプローブを添加することで、接触させる。このとき、上述の葉酸受容体イメージングプローブは培地等に溶解させて添加してもよい。使用する培地は、使用する細胞の種類等に応じて、適宜選択することができる。培地として具体的には、例えば、ダルベッコ変法イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium:DMEM)、最小必須培地(Minimum Essential Medium:MEM)、イーグル最小必須培地(Eagle’s minimal essential medium:EMEM)、ロズウェルパーク記念研究所1640培地(Roswell Park Memorial Institute 1640 medium:RPMI1640培地)、Basal Medium Eagle(BME)、DMEM/Nutrient Mixture F-12(DMEM/F-12)、Glasgow MEM等が挙げられ、これらに限定されない。
インビトロ系における接触工程では、被検動物等から採取された葉酸受容体を発現している若しくは発現している可能性がある細胞又は該細胞を含む組織に、上述の葉酸受容体イメージングプローブを添加することで、接触させる。このとき、上述の葉酸受容体イメージングプローブは培地等に溶解させて添加してもよい。使用する培地は、使用する細胞の種類等に応じて、適宜選択することができる。培地として具体的には、例えば、ダルベッコ変法イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium:DMEM)、最小必須培地(Minimum Essential Medium:MEM)、イーグル最小必須培地(Eagle’s minimal essential medium:EMEM)、ロズウェルパーク記念研究所1640培地(Roswell Park Memorial Institute 1640 medium:RPMI1640培地)、Basal Medium Eagle(BME)、DMEM/Nutrient Mixture F-12(DMEM/F-12)、Glasgow MEM等が挙げられ、これらに限定されない。
また、インビトロ系における上述の葉酸受容体イメージングプローブの添加量としては、上述の「葉酸受容体イメージングプローブ」において例示された量と同じである。
また、インビトロ系における接触時間としては、上述の葉酸受容体イメージングプローブの添加量に応じて適宜選択することができる。接触時間として具体的には、例えば10分以上1時間以下とすることができ、例えば20分以上40分以下とすることができ、例えば30分程度とすることができる。
また、インビボ系における接触工程では、上述の葉酸受容体イメージングプローブを被検動物の体内に投与することで、被検動物体内に存在する葉酸受容体を発現している若しくは発現している可能性がある細胞又は該細胞を含む組織と、上述の葉酸受容体イメージングプローブとを、接触させる。投与方法及び投与量は、上述の「葉酸受容体イメージングプローブ」において例示された方法及び量と同じである。
<測定工程>
次いで、インビトロ系における測定工程では、接触工程後に蛍光顕微鏡等、公知の装置を用いて、蛍光を測定することができる。
次いで、インビトロ系における測定工程では、接触工程後に蛍光顕微鏡等、公知の装置を用いて、蛍光を測定することができる。
一方、インビボ系における測定工程では、上述の葉酸受容体イメージングプローブの被検動物への投与前、投与直後、及び、投与から30分後から6時間後程度まで、公知の生体内イメージャーを用いて、経時的に蛍光を測定することができる。また、後述の実施例に示すように、本実施形態の葉酸受容体の検出方法は、早いタイムコースで、高感度のイメージングを達成できる。
また、例えば、外科手術前のがん患者に、上述の葉酸受容体イメージングプローブを投与することで、生体内の腫瘍部を容易に蛍光染色することができ、外科手術におけるがん細胞の取り残しを防止することができる。
≪葉酸受容体検出用キット≫
本実施形態の葉酸受容体検出用キットは、上述の葉酸受容体イメージングプローブを備える。
本実施形態の葉酸受容体検出用キットは、上述の葉酸受容体イメージングプローブを備える。
本実施形態の葉酸受容体検出用キットによれば、葉酸受容体をリアルタイム且つ高感度に蛍光観察することが可能である。本実施形態の葉酸受容体検出用キットは、がん検出用キット、神経管閉鎖検出用キットとしても有用である。
本実施形態の葉酸受容体検出用キットは、上述の葉酸受容体イメージングプローブを1種単独で備えていてもよく、2種以上組み合わせて備えていてもよい。2種以上組み合わせて備える場合、化合物(1)中のキサンテン構造の種類、すなわち、蛍光性化合物の種類が異なることが好ましい。
本実施形態の葉酸受容体検出用キットは、上述の葉酸受容体イメージングプローブに加えて、更に、前記プローブを溶解及び希釈するための緩衝液等を備えていてもよい。
前記緩衝液としては、例えば、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、ベロナール緩衝液、ホウ酸緩衝液、グッド緩衝液等が挙げられ、pHは特に限定されない。
以下、実施例及び比較例等を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれらの実施例等に限定されるものではない。
[合成例1]葉酸ペプチドの合成
以下に示す合成経路に従い、葉酸ペプチドを合成した。
以下に示す合成経路に従い、葉酸ペプチドを合成した。
上記合成経路に示すとおり、まず、ペプチド部位(γ-Glu-Asp-Lys-Gly)は、ペプチド合成機によって、2-クロロトリチルレジン(1.22mmol reaction site;novabiochem)を固相担体として、通常のFmoc合成法にて合成した。さらに、固相上にてペプチドのN末端にN-trifluoroacetyl pteroic acidをジメチルスルホキシド(Dimethyl sulfoxide:DMSO)中にて1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(1-hydroxybenzotriazole:HOBt)、Water-Soluble Carbodiimide Hydrochloride(WSCD・HCl)及びトリエチルアミン(Triethylamine:Et3N)を混ぜて反応させた。プテリン環上のN-10位のトリフルオロアセチル基は2%ヒドラジン及びN,N-ジメチルホルムアミド(N,N-dimethylformamide:DMF)含有溶液によって脱保護した。その後、トリフルオロ酢酸(trifluoroacetic acid:TFA)、トリイソプロピルシラン(triisopropylsilane:TIPS)及びH2Oの混合溶液(TFA:TIPS:H2O=95:2.5:2.5(容量比);合計2mL)を固相に加え、90分インキュベーションすることでfolate-peptideをレジンから切り出した。溶媒を減圧除去し、高速液体クロマトグラフィー(high performance liquid chromatography:HPLC)にて部分的に精製し(65.8mg、34% in 2steps)、そのまま次の反応へと用いた。
なお、得られた精製物の精密質量測定(high-resolution MS:HRMS)の結果は以下のとおりであった。
HRMS (ESI+): Calcd for [M+H]+ 742.2909 Found, 742.2862 (-4.7 mmu).
HRMS (ESI+): Calcd for [M+H]+ 742.2909 Found, 742.2862 (-4.7 mmu).
[合成例2]2,5-diCOOH SiR650の合成
1.bis(2-bromo-4-N,N-dimethylaminophenyl)methaneの合成
公知文献(参考文献1:「Koide Y et al., “Evolution of Group 14 Rhodamines as Platforms for Near-Infrared Fluorescence Probes Utilizing Photoinduced Electron Transfer.”, ACS Chem Biol., Vol. 6, Issue 6, p600-608, 2011.」)に従い、以下の式(A)で表される化合物(bis(2-bromo-4-N,N-dimethylaminophenyl)methane)(以下、「化合物(A)」と称する場合がある)を合成した。
1.bis(2-bromo-4-N,N-dimethylaminophenyl)methaneの合成
公知文献(参考文献1:「Koide Y et al., “Evolution of Group 14 Rhodamines as Platforms for Near-Infrared Fluorescence Probes Utilizing Photoinduced Electron Transfer.”, ACS Chem Biol., Vol. 6, Issue 6, p600-608, 2011.」)に従い、以下の式(A)で表される化合物(bis(2-bromo-4-N,N-dimethylaminophenyl)methane)(以下、「化合物(A)」と称する場合がある)を合成した。
2.N,N,N’,N’-tetramethyldiamino-Si-xanthone(SiX-1)の合成
次いで、化合物(A)を用いて、公知文献(参考文献2:「Egawa T et al., “Development of a far-red to near-infrared fluorescence probe for calcium ion and its application to multicolor neuronal imaging.”, J Am Chem Soc., Vol. 133, No. 36, p14157-14159, 2011.」)に従い、以下の式(B)で表される化合物(N,N,N’,N’-tetramethyldiamino-Si-xanthone(SiX-1))(以下、「化合物(B)」又は「SiX-1」と称する場合がある)を合成した。
次いで、化合物(A)を用いて、公知文献(参考文献2:「Egawa T et al., “Development of a far-red to near-infrared fluorescence probe for calcium ion and its application to multicolor neuronal imaging.”, J Am Chem Soc., Vol. 133, No. 36, p14157-14159, 2011.」)に従い、以下の式(B)で表される化合物(N,N,N’,N’-tetramethyldiamino-Si-xanthone(SiX-1))(以下、「化合物(B)」又は「SiX-1」と称する場合がある)を合成した。
3.2-bromo-1,4-benzenedicarboxylic acid bis(3-methyl-3-oxetanylmethyl) esterの合成
次いで、4-Bromotelephthalic acid(5.02g、20.45mmol)、WSCD・HCl(8.43g、44.14mmol)、,N-ジメチル-4-アミノピリジン(N,N-dimethyl-4-aminopyridine:DMAP)(715mg、5.86mmol)及び3-methyl-3-oxetanemethanol(5.0mL、50.98mmol)を無水CH2Cl2に溶解し、室温にて一晩攪拌した。有機層を飽和NaHCO3水溶液及び飽和食塩水で洗浄し、無水Na2SO4で乾燥させ、溶媒を減圧除去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル(EtOAc):n-ヘキサン=1:1)により精製し、以下の式(C)で表される化合物(2-bromo-1,4-benzenedicarboxylic acid 1,4-bis[(3-methyl-3-oxetanyl)methyl] ester)(以下、「化合物(C)」と称する場合がある)(6.02g、14.6mmol、収率71%)を得た。
次いで、4-Bromotelephthalic acid(5.02g、20.45mmol)、WSCD・HCl(8.43g、44.14mmol)、,N-ジメチル-4-アミノピリジン(N,N-dimethyl-4-aminopyridine:DMAP)(715mg、5.86mmol)及び3-methyl-3-oxetanemethanol(5.0mL、50.98mmol)を無水CH2Cl2に溶解し、室温にて一晩攪拌した。有機層を飽和NaHCO3水溶液及び飽和食塩水で洗浄し、無水Na2SO4で乾燥させ、溶媒を減圧除去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル(EtOAc):n-ヘキサン=1:1)により精製し、以下の式(C)で表される化合物(2-bromo-1,4-benzenedicarboxylic acid 1,4-bis[(3-methyl-3-oxetanyl)methyl] ester)(以下、「化合物(C)」と称する場合がある)(6.02g、14.6mmol、収率71%)を得た。
得られた化合物(C)の1H NMR及び13C NMRによる測定結果を以下に示す。
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 1.43 (s, 3H), 1.44 (s, 3H), 4.44 (s, 2H), 4.47 (s, 4H), 4.49 (s, 2H), 4.61 (d, J = 2.1 Hz, 2H), 4.63 (d, J = 1.2 Hz, 2H) 7.85 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 8.05 (dd, J = 8.1 Hz, 1.5 Hz, 2H), 8.31 (d, J = 1.5 Hz, 1H).
13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ= 21.0, 21.2, 39.1, 39.2, 69.9, 70.1, 79.3, 79.4, 121.3, 128.1, 131.1, 133.5, 135.1, 136.2, 164.3, 165.6.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 1.43 (s, 3H), 1.44 (s, 3H), 4.44 (s, 2H), 4.47 (s, 4H), 4.49 (s, 2H), 4.61 (d, J = 2.1 Hz, 2H), 4.63 (d, J = 1.2 Hz, 2H) 7.85 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 8.05 (dd, J = 8.1 Hz, 1.5 Hz, 2H), 8.31 (d, J = 1.5 Hz, 1H).
13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ= 21.0, 21.2, 39.1, 39.2, 69.9, 70.1, 79.3, 79.4, 121.3, 128.1, 131.1, 133.5, 135.1, 136.2, 164.3, 165.6.
4.1,1’-(4-bromo-1,3-phenylene)-bis(4-methyl-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane)の合成
次いで、化合物(C)を用いて、公知文献(参考文献3:「Butkevich AN et al., “Fluorescent Rhodamines and Fluorogenic Carbopyronines for Super-Resolution STED Microscopy in Living Cells.”, Angew Chem Int Ed Engl., Vol. 55, No. 10, p3290-3294, 2016.」)に従い、下記式(D)で表される化合物(1,1’-(4-bromo-1,3-phenylene)-bis(4-methyl-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane))(以下、「化合物(D)」と称する場合がある)を合成した。
次いで、化合物(C)を用いて、公知文献(参考文献3:「Butkevich AN et al., “Fluorescent Rhodamines and Fluorogenic Carbopyronines for Super-Resolution STED Microscopy in Living Cells.”, Angew Chem Int Ed Engl., Vol. 55, No. 10, p3290-3294, 2016.」)に従い、下記式(D)で表される化合物(1,1’-(4-bromo-1,3-phenylene)-bis(4-methyl-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane))(以下、「化合物(D)」と称する場合がある)を合成した。
5.2,5-diCOOH SiR650の合成
次いで、無水テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran:THF)(10mL)に溶解させた化合物(D)(406mg、0.983mmol)をアルゴンが充填された火炎乾燥したフラスコへと加えた。この反応液を-78℃ まで冷却し、そこに1M sec-ブチルリチウム(sec-BuLi)(0.98mmol)を加えた。その後、反応液を一時間攪拌した。さらに同じ温度のまま、SiX-1(106mg、0.327mmol)を溶解させた無水THF(10mL)をゆっくり反応液へ加えた。その後、反応液を室温へとし、さらに3.5時間攪拌した。その後、AcOH(5mL)を反応液へと加え、溶媒を減圧除去した。残渣を6N HCl水溶液に溶解し、一晩加熱還流下攪拌した。室温へと冷やした後、溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて精製し、以下の式(E)で表される化合物(2,5-diCOOH-SiR650 trifluoroacetic salt)(以下、「化合物(E)」と称する場合がある)(54.3mg、0.092mmol、収率28%)を得た。
次いで、無水テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran:THF)(10mL)に溶解させた化合物(D)(406mg、0.983mmol)をアルゴンが充填された火炎乾燥したフラスコへと加えた。この反応液を-78℃ まで冷却し、そこに1M sec-ブチルリチウム(sec-BuLi)(0.98mmol)を加えた。その後、反応液を一時間攪拌した。さらに同じ温度のまま、SiX-1(106mg、0.327mmol)を溶解させた無水THF(10mL)をゆっくり反応液へ加えた。その後、反応液を室温へとし、さらに3.5時間攪拌した。その後、AcOH(5mL)を反応液へと加え、溶媒を減圧除去した。残渣を6N HCl水溶液に溶解し、一晩加熱還流下攪拌した。室温へと冷やした後、溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて精製し、以下の式(E)で表される化合物(2,5-diCOOH-SiR650 trifluoroacetic salt)(以下、「化合物(E)」と称する場合がある)(54.3mg、0.092mmol、収率28%)を得た。
得られた化合物(E)の1H NMR及びHR-MSによる測定結果を以下に示す。
1H NMR (300 MHz, CD3OD): δ = 0.58 (s, 3H), 0.66 (s, 3H), 3.30 (s, 12H), 6.77 (dd, J = 9.5 Hz, 2.9 Hz, 2H), 6.97 (d, J = 9.5 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 2.9 Hz, 2H), 7.83 (s, 1H), 8.30 (s, 2H).
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+ 473.1897, Found, 473.1937 (+4.0 mmu).
1H NMR (300 MHz, CD3OD): δ = 0.58 (s, 3H), 0.66 (s, 3H), 3.30 (s, 12H), 6.77 (dd, J = 9.5 Hz, 2.9 Hz, 2H), 6.97 (d, J = 9.5 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 2.9 Hz, 2H), 7.83 (s, 1H), 8.30 (s, 2H).
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+ 473.1897, Found, 473.1937 (+4.0 mmu).
[合成例3]2-Me-5-COOH SiR650の合成
1.SiX-1の合成
合成例2の「2.」と同様の方法を用いて、SiX-1を合成した。
1.SiX-1の合成
合成例2の「2.」と同様の方法を用いて、SiX-1を合成した。
2.tert-butyl 3-bromo-4-methylbenzoateの合成
次いで、4.07gの3-bromo-4-methylbenzoic acidからtert-butyl 2-bromobenzoateと同様の合成方法を用いて、下記式(F)で表される化合物(tert-butyl 3-bromo-4-methylbenzoate)(以下、「化合物(F)」と称する場合がある)(3.47g、収率76%)を合成した。
次いで、4.07gの3-bromo-4-methylbenzoic acidからtert-butyl 2-bromobenzoateと同様の合成方法を用いて、下記式(F)で表される化合物(tert-butyl 3-bromo-4-methylbenzoate)(以下、「化合物(F)」と称する場合がある)(3.47g、収率76%)を合成した。
得られた化合物(F)の1H NMR及び13C NMRによる測定結果を以下に示す。
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 1.58 (s, 9H), 2.44 (s, 3H), 7.27 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.81 (dd, J = 8.1 Hz, 1.5 Hz, 1H), 8.12 (d, J = 1.5 Hz, 1H).
13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ= 23.1, 28.1, 81.4, 124.6, 128.2, 130.5, 131.3, 133.2, 142.6, 164.5.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 1.58 (s, 9H), 2.44 (s, 3H), 7.27 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.81 (dd, J = 8.1 Hz, 1.5 Hz, 1H), 8.12 (d, J = 1.5 Hz, 1H).
13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ= 23.1, 28.1, 81.4, 124.6, 128.2, 130.5, 131.3, 133.2, 142.6, 164.5.
3.2-Me-5-COOH SiR650の合成
次いで、627gの化合物(F)と72.3mgのSiX-1とから、2,5-diCOOH SiR650と同様の合成方法を用いて、下記式(G)で表される化合物(2-Me-5-COOH SiR650)(以下、「化合物(G)」と称する場合がある)(53.5mg、収率43%)を合成した。
次いで、627gの化合物(F)と72.3mgのSiX-1とから、2,5-diCOOH SiR650と同様の合成方法を用いて、下記式(G)で表される化合物(2-Me-5-COOH SiR650)(以下、「化合物(G)」と称する場合がある)(53.5mg、収率43%)を合成した。
得られた化合物(G)の1H NMR及びHR-MSによる測定結果を以下に示す。
1H NMR (300 MHz, CD3OD):δ = 0.61 (s, 3H), 0.63 (s, 3H), 2.11 (s, 3H), 3.35 (s, 12H), 6.78 (dd, J = 9.9 Hz, 2.6 Hz, 2H), 7.03 (d, J = 9.5 Hz, 2H), 7.37 (d, J = 2.9 Hz, 2H), 7.54 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.73 (s, 1H), 8.11 (d, J = 8.1 Hz, 1H).
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+ 455.2155, Found, 455.2131 (-2.4 mmu).
1H NMR (300 MHz, CD3OD):δ = 0.61 (s, 3H), 0.63 (s, 3H), 2.11 (s, 3H), 3.35 (s, 12H), 6.78 (dd, J = 9.9 Hz, 2.6 Hz, 2H), 7.03 (d, J = 9.5 Hz, 2H), 7.37 (d, J = 2.9 Hz, 2H), 7.54 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.73 (s, 1H), 8.11 (d, J = 8.1 Hz, 1H).
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+ 455.2155, Found, 455.2131 (-2.4 mmu).
[合成例4]葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-1)の合成1
次いで、葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を以下に示す合成経路に従い、合成した。具体的には、以下に示すとおりである。
次いで、葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を以下に示す合成経路に従い、合成した。具体的には、以下に示すとおりである。
1.2,5-diCOOH SiR650 5-succinimidyl esterの合成
まず、化合物(E)(27.9mg、47.0μmol)を溶解させたTHF(3mL)に、N-ヒドロキシスクシンイミド(N-Hydroxysuccinimide:NHS)(17.9mg、150μmol)及びWSCD・HCl(31.0mg、162μmol)を加えた。反応溶液を35℃で3時間攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて一部精製し、 粗精製の下記式(H)で表される化合物(2,5-diCOOH SiR650 5- succinimidyl ester trifluoroacetic salt)(15.4mg)(以下、「化合物(H)」と称する場合がある)を得た。この化合物(H)をそのまま次の反応に用いた。
まず、化合物(E)(27.9mg、47.0μmol)を溶解させたTHF(3mL)に、N-ヒドロキシスクシンイミド(N-Hydroxysuccinimide:NHS)(17.9mg、150μmol)及びWSCD・HCl(31.0mg、162μmol)を加えた。反応溶液を35℃で3時間攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて一部精製し、 粗精製の下記式(H)で表される化合物(2,5-diCOOH SiR650 5- succinimidyl ester trifluoroacetic salt)(15.4mg)(以下、「化合物(H)」と称する場合がある)を得た。この化合物(H)をそのまま次の反応に用いた。
2.葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-1)の合成
次いで、化合物(H)(7.2mg、0.011mmol)と、合成例1で得られた葉酸ペプチド(10.1mg、0.012mmol)とをTHF(1.5mL)に溶解させ、そこにN,N-ジイソプロピルエチルアミン(N,N-diisopropylethylamine:DIEA)(57μL、0.327mmol)を加えた。反応溶液を室温にて一晩攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて精製し、下記式(1-1-2)で表される化合物(FolateSiR-1)(以下、「化合物(1-1-2)」と称する場合がある)(2.7mg、2.0μmol、収率9% in 2step)を得た。
次いで、化合物(H)(7.2mg、0.011mmol)と、合成例1で得られた葉酸ペプチド(10.1mg、0.012mmol)とをTHF(1.5mL)に溶解させ、そこにN,N-ジイソプロピルエチルアミン(N,N-diisopropylethylamine:DIEA)(57μL、0.327mmol)を加えた。反応溶液を室温にて一晩攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて精製し、下記式(1-1-2)で表される化合物(FolateSiR-1)(以下、「化合物(1-1-2)」と称する場合がある)(2.7mg、2.0μmol、収率9% in 2step)を得た。
得られた化合物(1-1-2)のHR-MSによる測定結果、並びに、HPLCの分析条件を以下に示す。HPLC分析により、化合物(1-1-2)は分析開始から約12分後に検出された。
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+, 1196.4621, Found, 1196.4621 (0.0 mmu).
HPLC analysis: eluent: A/B = 80/20 to 0/100, 20 min, liner gradient; solvent A: H2O, 0.1 % TFA; solvent B: acetonitrile/H2O = 80/20, 0.1 % TFA; flow rate, 1.0 mL/min; detection wavelength 650 nm.
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+, 1196.4621, Found, 1196.4621 (0.0 mmu).
HPLC analysis: eluent: A/B = 80/20 to 0/100, 20 min, liner gradient; solvent A: H2O, 0.1 % TFA; solvent B: acetonitrile/H2O = 80/20, 0.1 % TFA; flow rate, 1.0 mL/min; detection wavelength 650 nm.
[合成例5]葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-2)の合成2
1.2-Me-5-COOH SiR650 5-succinimidyl esterの合成
まず、化合物(G)(9.7mg、17.5μmol)を溶解させたTHF(3 mL)に、NHS(45.7mg、398μmol)とWSCD・HCl(38.0mg、199μmol)とを加え、反応液を室温にて一晩攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて一部精製し、粗精製の下記式(I)で表される化合物(2-Me5-COOH SiR650 5-succinimidyl ester trifluoroacetyl salt)(以下、「化合物(I)」と称する場合がある)(5.4mg)を得た。この化合物(I)は、そのまま次の反応に用いた。
1.2-Me-5-COOH SiR650 5-succinimidyl esterの合成
まず、化合物(G)(9.7mg、17.5μmol)を溶解させたTHF(3 mL)に、NHS(45.7mg、398μmol)とWSCD・HCl(38.0mg、199μmol)とを加え、反応液を室温にて一晩攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて一部精製し、粗精製の下記式(I)で表される化合物(2-Me5-COOH SiR650 5-succinimidyl ester trifluoroacetyl salt)(以下、「化合物(I)」と称する場合がある)(5.4mg)を得た。この化合物(I)は、そのまま次の反応に用いた。
2.葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-2)の合成
次いで、化合物(I)(6.5mg、0.010mmol)と、合成例1で得られた葉酸ペプチド(5.7mg、0.0067mmol)とをDMF(3mL)に溶解させ、そこにDIEA(17μL、0.098mmol)を加えた。反応溶液を室温にて一晩攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて精製し、下記式(1-1-1)で表される化合物(FolateSiR-2)(以下、「化合物(1-1-1)」と称する場合がある)(1.0mg、0.78μmol、収率12% in 2step)を得た。
次いで、化合物(I)(6.5mg、0.010mmol)と、合成例1で得られた葉酸ペプチド(5.7mg、0.0067mmol)とをDMF(3mL)に溶解させ、そこにDIEA(17μL、0.098mmol)を加えた。反応溶液を室温にて一晩攪拌した。溶媒を減圧除去し、残渣をHPLCにて精製し、下記式(1-1-1)で表される化合物(FolateSiR-2)(以下、「化合物(1-1-1)」と称する場合がある)(1.0mg、0.78μmol、収率12% in 2step)を得た。
得られた化合物(1-1-1)のHR-MSによる測定結果、並びに、HPLCの分析条件を以下に示す。HPLC分析により、化合物(1-1-1)は分析開始から約14分後に検出された。
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+, 1166.4880, Found, 1166.4881 (0.1 mmu); HPLC analysis: eluent: A/B = 80/20 to 0/100, 20 min, liner gradient; solvent A: H2O, 0.1 % TFA; solvent B: acetonitrile/H2O = 80/20, 0.1 % TFA; flow rate, 1.0 mL/min; detection wavelength 650 nm.
HRMS (ESI+): Calcd for [M]+, 1166.4880, Found, 1166.4881 (0.1 mmu); HPLC analysis: eluent: A/B = 80/20 to 0/100, 20 min, liner gradient; solvent A: H2O, 0.1 % TFA; solvent B: acetonitrile/H2O = 80/20, 0.1 % TFA; flow rate, 1.0 mL/min; detection wavelength 650 nm.
[実施例1]葉酸受容体イメージングプローブの光学特性の確認
合成例4で得られた葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-1)は、合成例1で得られた葉酸ペプチドに、下記式(J)で表される化合物(以下、「化合物(J)」又は「2-COOH SiR650」と称する場合がある)を結合させた化合物である。また、合成例5で得られた葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-2)は、合成例1で得られた葉酸ペプチドに、下記式(J)で表される化合物(以下、「化合物(K)」又は「2-Me SiR650」と称する場合がある)を結合させた化合物である。化合物(J)は、励起波長が642nmであり、蛍光波長が666nmである。また、化合物(K)は、励起波長が646nmであり、蛍光波長が668nmである。
合成例4で得られた葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-1)は、合成例1で得られた葉酸ペプチドに、下記式(J)で表される化合物(以下、「化合物(J)」又は「2-COOH SiR650」と称する場合がある)を結合させた化合物である。また、合成例5で得られた葉酸受容体イメージングプローブ(FolateSiR-2)は、合成例1で得られた葉酸ペプチドに、下記式(J)で表される化合物(以下、「化合物(K)」又は「2-Me SiR650」と称する場合がある)を結合させた化合物である。化合物(J)は、励起波長が642nmであり、蛍光波長が666nmである。また、化合物(K)は、励起波長が646nmであり、蛍光波長が668nmである。
1.吸収及び蛍光スペクトルの測定
FolateSiR-1(化合物(1-1-2))及びFolateSiR-2(化合物(1-1-1))を0.1Mナトリウムリン酸バッファー(pH7.4)に1μMとなるようにそれぞれ溶解し、吸光光度計(型番:UV-2550、SHIMADZU社製)及び蛍光光度計(型番:F-7000、HITACHI社製)を用いて、吸収及び蛍光スペクトルを測定した。また、コントロールとして、2-COOH SiR650(化合物(J))及び2-Me SiR650(化合物(K))を0.1Mナトリウムリン酸バッファー(pH7.4)に1μMとなるようにそれぞれ溶解し、同様に、吸収及び蛍光スペクトルを測定した。結果を図1A~図1Dに示す。なお、図1Aは、FolateSiR-1及び2-COOH SiR650の吸収スペクトルである。図1Bは、FolateSiR-1及び2-COOH SiR650の蛍光スペクトルである。図1CはFolateSiR-2及び2-Me SiR650の吸収スペクトルである。図1Dは、FolateSiR-2及び2-Me SiR650の蛍光スペクトルである。
FolateSiR-1(化合物(1-1-2))及びFolateSiR-2(化合物(1-1-1))を0.1Mナトリウムリン酸バッファー(pH7.4)に1μMとなるようにそれぞれ溶解し、吸光光度計(型番:UV-2550、SHIMADZU社製)及び蛍光光度計(型番:F-7000、HITACHI社製)を用いて、吸収及び蛍光スペクトルを測定した。また、コントロールとして、2-COOH SiR650(化合物(J))及び2-Me SiR650(化合物(K))を0.1Mナトリウムリン酸バッファー(pH7.4)に1μMとなるようにそれぞれ溶解し、同様に、吸収及び蛍光スペクトルを測定した。結果を図1A~図1Dに示す。なお、図1Aは、FolateSiR-1及び2-COOH SiR650の吸収スペクトルである。図1Bは、FolateSiR-1及び2-COOH SiR650の蛍光スペクトルである。図1CはFolateSiR-2及び2-Me SiR650の吸収スペクトルである。図1Dは、FolateSiR-2及び2-Me SiR650の蛍光スペクトルである。
また、各蛍光物質の最大吸収波長(Absmax)、最大蛍光波長(Emmax)及び蛍光量子収率(Φfl)を以下の表1にまとめた。なお、2-COOH SiR650及び2-Me SiR650の蛍光量子収率(Φfl)は、クレシルバイレット(Φfl=0.54)のメタノール溶液を蛍光標準として用いた。
図1A~図1Dから、FolateSiR-1及びFolateSiR-2のいずれのプローブも、色素単体と比較して、葉酸ペプチドと結合させることで、蛍光が減少していたが、蛍光イメージングを行うには十分は大きさの蛍光であった。
[実施例2]培養細胞の蛍光イメージング1
1.KB細胞(FR+)の蛍光イメージング
葉酸受容体を発現している(以下、「FR+」と略記する場合がある)細胞であるKB細胞(ヒト口腔類表皮癌由来細胞株)について、FolateSiR-1及びFolateSiR-2を用いた蛍光イメージングを行った。
1.KB細胞(FR+)の蛍光イメージング
葉酸受容体を発現している(以下、「FR+」と略記する場合がある)細胞であるKB細胞(ヒト口腔類表皮癌由来細胞株)について、FolateSiR-1及びFolateSiR-2を用いた蛍光イメージングを行った。
まず、KB細胞をハンクス平衡塩液(Hanks’ Balanced Salt solution:HBSS)を用いて、3回洗浄した。次いで、KB細胞に、5μMの各プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を含むイーグル最小必須培地(Eagle’s minimal essential medium:EMEM)(0.03%プルロニックF-127含有)を添加して、1時間インキュベートした。次いで、KB細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。
次いで、HBSS中のKB細胞を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)(Em.650nm、Ex.670-750nm)を用いて、観察した。結果を図2A(FolateSiR-1)及び図2B(FolateSiR-2)に示す。なお、図2A及び図2Bにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
図2Aから、FolateSiR-1は細胞膜上の葉酸受容体を選択的に染色できた。また、図2Bから、FolateSiR-2は、細胞膜上の葉酸受容体に加えて、細胞内から点状の蛍光が観察された。
2.OVCAR-3細胞(FR-)の蛍光イメージング
次いで、図2A及び図2Bにおける染色が、葉酸受容体選択的であることを確かめるために、葉酸受容体を発現していない(以下、「FR-」と略記する場合がある)細胞であるOVCAR-3細胞(ヒト卵巣癌由来細胞株)について、FolateSiR-1及びFolateSiR-2を用いた蛍光イメージングを行った。
次いで、図2A及び図2Bにおける染色が、葉酸受容体選択的であることを確かめるために、葉酸受容体を発現していない(以下、「FR-」と略記する場合がある)細胞であるOVCAR-3細胞(ヒト卵巣癌由来細胞株)について、FolateSiR-1及びFolateSiR-2を用いた蛍光イメージングを行った。
まず、OVCAR-3細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。次いで、OVCAR-3細胞に、5μMの各プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を含むロズウェルパーク記念研究所1640培地(Roswell Park Memorial Institute 1640 medium:RPMI1640培地)(0.03%プルロニックF-127含有)を添加して、1時間インキュベートした。次いで、OVCAR-3細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。
次いで、HBSS中のKB細胞を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)(Em.650nm、Ex.670-750nm)を用いて、観察した。結果を図3A(FolateSiR-1)及び図3B(FolateSiR-2)に示す。なお、図3A及び図3Bにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
図3Aから、FolateSiR-1はOVCAR-3細胞を染色しなかった。一方、図3Bから、FolateSiR-2では、OVCAR-3の細胞内において点状の蛍光が観察された。このことから、FolateSiR-2では、葉酸受容体非依存的な取り込みがあることが示唆された。
[比較例1]培養細胞の蛍光イメージング2
市販の蛍光プローブであるFolateRSense 680を用いて、培養細胞の蛍光イメージングを行った。
市販の蛍光プローブであるFolateRSense 680を用いて、培養細胞の蛍光イメージングを行った。
1.KB細胞(FR+)の蛍光イメージング
5μMのFolateRSense 680を含むEMEM(0.03%プルロニックF-127及び0.65%DMSO含有)を用いた以外は、実施例2の「1.」と同様の方法を用いて、KB細胞(FR+)の蛍光イメージングを行った。結果を図4Aに示す。図4Aにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
5μMのFolateRSense 680を含むEMEM(0.03%プルロニックF-127及び0.65%DMSO含有)を用いた以外は、実施例2の「1.」と同様の方法を用いて、KB細胞(FR+)の蛍光イメージングを行った。結果を図4Aに示す。図4Aにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
2.OVCAR-3細胞(FR-)の蛍光イメージング
5μMのFolateRSense 680を含むRPMI1640培地(0.03%プルロニックF-127及び0.65%DMSO含有)を用いた以外は、実施例2の「2.」と同様の方法を用いて、OVCAR-3細胞(FR-)の蛍光イメージングを行った。結果を図4Bに示す。図4Bにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
5μMのFolateRSense 680を含むRPMI1640培地(0.03%プルロニックF-127及び0.65%DMSO含有)を用いた以外は、実施例2の「2.」と同様の方法を用いて、OVCAR-3細胞(FR-)の蛍光イメージングを行った。結果を図4Bに示す。図4Bにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
図4A及び図4Bから、葉酸受容体が発現している細胞(KB細胞)から蛍光シグナルが確認できるのみならず、葉酸受容体非発現細胞(OVCAR-3細胞)の内部からも蛍光シグナルが観察された。このことから、市販の蛍光プローブであるFolateRSense 680を用いて染色した培養細胞において、葉酸受容体非依存的に細胞内に取り込まれ、蛍光を発することが明らかとなった。
[実施例3]培養細胞の蛍光イメージング3
次いで、KB細胞を用いたイメージングの際に、1mMの葉酸を添加した競合阻害実験を行った。
次いで、KB細胞を用いたイメージングの際に、1mMの葉酸を添加した競合阻害実験を行った。
まず、KB細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。次いで、KB細胞に、5μMの各プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を含むEMEM(1mM葉酸及び0.5%DMSO含有)を添加して、30分間インキュベートした。また、コントロールとして、5μMの各プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を含み、且つ、1mM葉酸を不含のEMEMを添加した細胞も準備して、同様に30分間インキュベートした。次いで、KB細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。
次いで、HBSS中のKB細胞を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)(Em.650nm、Ex.670-750nm)を用いて、観察した。結果を図5A~図5Dに示す。なお、図5Aは、1mMの葉酸非存在下で、FolateSiR-1を用いて染色したKB細胞である。図5Bは、1mMの葉酸存在下で、FolateSiR-1を用いて染色したKB細胞である。図5Cは、1mMの葉酸非存在下で、FolateSiR-2を用いて染色したKB細胞である。図5Dは、1mMの葉酸存在下で、FolateSiR-2を用いて染色したKB細胞である。また、図5A~図5Dにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
図5A~図5Dから、FolateSiR-1は葉酸の過剰添加によって蛍光が大きく低下した。一方で、FolateSiR-2においては細胞膜上からの蛍光は消失したものの、細胞内からの蛍光が観察された。
以上の結果から、細胞膜上から観察される蛍光は、FolateSiR-1及びFolateSiR-2が細胞膜上の葉酸受容体に結合しているものであることが明らかとなった。また、FolateSiR-2の葉酸競合阻害実験の結果から、細胞内から観察される蛍光は、葉酸受容体非依存的に細胞内に取り込まれたプローブによるものであることが分かった。
[実施例4]マウス胚の蛍光イメージング1
マウスは神経管が形成される時期において、神経管閉鎖部において葉酸受容体FOLR-1(ヒトのFRα)が発現することがin situ hybridizationにより示唆されている。そこで、FolateSiR-1及びFolateSiR-2を用いて、マウス胚の神経管閉鎖部における葉酸受容体の発現を可視化できるか実験を行った。
マウスは神経管が形成される時期において、神経管閉鎖部において葉酸受容体FOLR-1(ヒトのFRα)が発現することがin situ hybridizationにより示唆されている。そこで、FolateSiR-1及びFolateSiR-2を用いて、マウス胚の神経管閉鎖部における葉酸受容体の発現を可視化できるか実験を行った。
まず、20μMの各プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を含み、葉酸不含のダルベッコ変法イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium:DMEM)(10%ラットIC血清含有)を500μLずつ調製した。次いで、妊娠したマウスから受精から8.5日経過したマウス胚を摘出した。次いで、摘出した胚をプローブ溶液に浸し、5%CO2下、37℃で30分間インキュベートした。次いで、インキュベート後の胚をDMEMで2回洗浄した。
次いで、ガラスボトムディッシュにゲルを張り、胚を固定する穴を開けた。次いで、DMEM(50%ラットIC血清含有)中で染色した胚を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、観察した。結果を図6A(FolateSiR-1)及び図6B(FolateSiR-2)に示す。図6A及び図6Bにおいて、左側の図は蛍光像であり、真ん中の図は明視野像であり、右側の図は、左側の図の破線で囲った部分の拡大図である。また、図6A及び図6Bの左側の図及び真ん中の図において、スケールバーは200μmを示す。右側の図において、スケールバーは50μmを示す。
図6A及び図6Bから、FolateSiR-1は、神経管閉鎖部で他の部位より強いシグナルが観察された(図6Aの左の蛍光像の破線で囲った部分、及び、右の蛍光像)。
一方、FolateSiR-2は、図6Bの左の蛍光像の破線で囲った部分、すなわち、胚の縁に当たる部分から強い蛍光が観察され、その拡大図である図6Bの右の蛍光像からは死細胞で見られるような凝集斑が胚のほぼ全体で観察された。図6A及び図6Bを比較すると、FolateSiR-2の結果は、明らかにFolateSiR-1の結果とは異なっていた。また、この結果はFolateSiR-1と同様に、培養細胞での実験で見られた葉酸受容体非依存的な細胞内からの強い蛍光を反映した結果と考えられた。
[実施例5]マウス胚の蛍光イメージング2
マウス胚にFolateSiR-1をロードした際に神経管閉鎖部で観察された蛍光の上昇が葉酸受容体に由来するものかを調べるため、過剰量の葉酸を用いた競合阻害実験を行った。
マウス胚にFolateSiR-1をロードした際に神経管閉鎖部で観察された蛍光の上昇が葉酸受容体に由来するものかを調べるため、過剰量の葉酸を用いた競合阻害実験を行った。
1.競合阻害実験1
まず、10μMのFolateSiR-1及び1mMの葉酸を含むDMEM(10%ラットIC血清含有)を調製した。また、コントロールとして、1mMの葉酸を不含であり、10μMのFolateSiR-1を含むDMEM(10%ラットIC血清含有)も調製した。次いで、実施例4と同様の方法を用いて、マウスから胚を摘出した。次いで、実施例4と同様の方法を用いて、摘出した胚を染色及び洗浄した。次いで、実施例4と同様の方法を用いて、DMEM(50%ラットIC血清含有)中で染色した胚を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、観察した。結果を図7A(1mMの葉酸非存在下)及び図7B(1mMの葉酸存在下)に示す。なお、図7A及び図7Bにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、図7A及び図7Bにおいて、スケールバーは50μmを示す。
まず、10μMのFolateSiR-1及び1mMの葉酸を含むDMEM(10%ラットIC血清含有)を調製した。また、コントロールとして、1mMの葉酸を不含であり、10μMのFolateSiR-1を含むDMEM(10%ラットIC血清含有)も調製した。次いで、実施例4と同様の方法を用いて、マウスから胚を摘出した。次いで、実施例4と同様の方法を用いて、摘出した胚を染色及び洗浄した。次いで、実施例4と同様の方法を用いて、DMEM(50%ラットIC血清含有)中で染色した胚を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、観察した。結果を図7A(1mMの葉酸非存在下)及び図7B(1mMの葉酸存在下)に示す。なお、図7A及び図7Bにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、図7A及び図7Bにおいて、スケールバーは50μmを示す。
図7A及び図7Bから、1mMの葉酸の存在により、蛍光シグナルが減弱することが確認された。
2.固定処理の蛍光シグナルへの影響確認試験
次いで、蛍光プローブの染色後に固定処理を行った場合においても、蛍光シグナルが保持しているかについて、KB細胞を用いた培養実験での実験によって確認した。
次いで、蛍光プローブの染色後に固定処理を行った場合においても、蛍光シグナルが保持しているかについて、KB細胞を用いた培養実験での実験によって確認した。
まず、KB細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。次いで、KB細胞に、5μMのFolateSiR-1を含むEMEM(0.5%DMSO含有)を添加して、1時間インキュベートした。次いで、KB細胞を、HBSSを用いて、3回洗浄した。次いで、洗浄後のKB細胞を、4%ホルムアルデヒド溶液を用いて固定化処理した(以下、「インキュベーション後固定化あり群」と称する場合がある)。また、コントロールとして、上記5μMのFolateSiR-1を含むEMEM(0.5%DMSO含有)とインキュベーションせずに、4%ホルムアルデヒド溶液で固定化した細胞(以下、「インキュベーションなし群」と称する場合がある)を準備した。さらに、4%ホルムアルデヒド溶液で固定化した後に、上記5μMのFolateSiR-1を含むEMEM(0.5%DMSO含有)とインキュベーションした細胞(以下、「固定化後インキュベーションあり群」と称する場合がある)を準備した。
次いで、HBSS中のKB細胞を、共焦点蛍光顕微鏡(型番:TCS SP5、ライカマイクロシステムズ社製)(Em.650nm、Ex.670-750nm)を用いて、観察した。結果を図8A(インキュベーションなし群)、図8B(インキュベーション後固定化あり群)及び図2B(固定化後インキュベーションあり群)に示す。なお、図8A~図8Cにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは20μmを示す。
図8A~図8Cから、FolateSiR-1で染色後に固定化処理を行った場合に、細胞膜上の葉酸受容体を選択的に染色できた。
3.競合阻害実験2
次いで、上記「2.」の結果を踏まえて、時間経過に伴う染色パターンの変化を防止するために、上記「1.」と同様の方法を用いて、FolateSiR-1での染色後、胚を4%ホルムアルデヒド溶液で固定処理を行った。それ以外は、上記「1.」と同様の方法を用いて、1mMの葉酸存在下及び非存在下での競合阻害実験を行った。結果を図9A~図9Iに示す。
次いで、上記「2.」の結果を踏まえて、時間経過に伴う染色パターンの変化を防止するために、上記「1.」と同様の方法を用いて、FolateSiR-1での染色後、胚を4%ホルムアルデヒド溶液で固定処理を行った。それ以外は、上記「1.」と同様の方法を用いて、1mMの葉酸存在下及び非存在下での競合阻害実験を行った。結果を図9A~図9Iに示す。
図9A~図9Fは、1mMの葉酸非存在下でのFolateSiR-1を用いたマウス胚の蛍光イメージングの結果を示す画像である。図9G~図9Iは、1mMの葉酸存在下でのFolateSiR-1を用いたマウス胚の蛍光イメージングの結果を示す画像である。図9B、図9D、図9F及び図9Hは、それぞれ図9A、図9C、図9E及び図9Gの拡大像である。また、図9A、図9C及び図9Eにおいて、破線で囲んだ部分は、葉酸受容体が発現していると思われる領域を示す。さらに、実線で囲んだ部分は、死細胞と思われる領域を示す。なお、図9A~図9Iにおいて、左側は蛍光像であり、右側は明視野像である。また、スケールバーは50μmを示す。
図9A~図9Fから、葉酸受容体の存在に由来すると思われる蛍光シグナルが観察された。一方、図9G~図9Iから、葉酸受容体の存在に由来すると思われる蛍光シグナルは観察されなかった。
また、葉酸非存在下で、FolateSiR-1による染色を行った場合は、図9A、図9C及び図9Eの破線で囲んだ部分のように、神経管が融合する箇所で蛍光シグナルが強くなっている様子が観察された。一方、葉酸存在下で、FolateSiR-1による染色を行った場合(図9G参照)では、神経管が融合する箇所において強い蛍光シグナルは観察されなかった。
したがって、先行研究の知見と合わせると、神経管の形成が進行している箇所で見られる強い蛍光シグナルは葉酸受容体にプローブが結合したことに由来すると考えられた。
また、胚全体から見られる蛍光は葉酸競合によっても観察されたことから一部のプローブは胚に吸着したもの(又は、非特異的に細胞内に取り込まれたもの)と考えられた。
さらに、図9Cに見られる神経管形成部位以外の斑点(実線で囲んだ部分)は、図9Eにも観察されており、死細胞が染まっているものと考えられた。
また、この神経管形成部位以外の斑点(実線で囲んだ部分)の染色パターンと神経管形成部位(破線で囲んだ部分)で見られる染色パターンとは異なっていることから、神経管形成部でのシグナルは死細胞由来ではないことも考えられた。
以上のことから、FolateSiR-1を用いた蛍光イメージングによってマウス胚神経管閉鎖部の葉酸受容体の発現が示唆された。なお、マウス胚の神経管閉鎖部における葉酸受容体の発現についての報告は先述したin situハイブリダイゼーションによる報告の一報のみであり、今回の結果は蛍光イメージングによって葉酸受容体の発現を示唆した初の報告である。
[実施例6]腫瘍モデルマウスの蛍光イメージング1
次いで、腫瘍モデルマウスを作成し、FolateSiR-1を用いてin vivoイメージングを行った。
次いで、腫瘍モデルマウスを作成し、FolateSiR-1を用いてin vivoイメージングを行った。
まず、腫瘍モデルマウスの作製は、先行論文(参考文献4:「Moon WK et al., “Enhanced tumor detection using a folate receptor-targeted near-infrared fluorochrome conjugate.”, Bioconjug Chem., Vol. 14, No. 3, p539-545, 2003.」)に基づいて行った。具体的には、葉酸受容体発現細胞としてKB細胞をマウスの前足の付け根に皮下注射して7~10日間飼育することで、KB細胞腫瘍モデルマウスを得た。
次いで、各蛍光プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)は、生理食塩水100μLに100μMとなるように溶解させた。次いで、各蛍光プローブ溶液を尾静注によって投与し、蛍光の経時変化をin vivoイメージャー(Ex.661nm、Em.700~800nm)にて観察した(各蛍光プローブについて、n=3で行った)。なお、投与前、並びに、投与から0、0.5、1、2、3及び6時間後にKB細胞腫瘍モデルマウスの撮影を行った。結果を図10A、図10B、図11A及び図11Bに示す。
図10Aは、FolateSiR-1を用いたKB細胞腫瘍モデルマウスのin vivo蛍光イメージングの結果を示す画像である。図11Aは、FolateSiR-2を用いたKB細胞腫瘍モデルマウスのin vivo蛍光イメージングの結果を示す画像である。図10A及び図11Aにおいて、Tは腫瘍部位(Tumor)を示し、Mは非腫瘍部位(Muscle)を示す。また、上側は白色光下での明視野像であり、下側は蛍光像である。
図10Bは、FolateSiR-1を投与したKB細胞腫瘍モデルマウスの腫瘍部位(Tumor)及び非腫瘍部位(Muscle)における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。図11Bは、FolateSiR-2を投与したKB細胞腫瘍モデルマウスの腫瘍部位(Tumor)及び非腫瘍部位(Muscle)における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。
また、時間経過観察後、マウスを頸椎脱臼によって安楽死させ、取り出した臓器の蛍光イメージングを行うことでプローブの体内分布を調べた。結果を図10C(FolateSiR-1)及び図11C(FolateSiR-2)に示す。図10C及び図11Cにおいて、上側は白色光下での明視野像であり、下側は蛍光像である。
図10A及び図10Bから、KB細胞腫瘍モデルマウスにFolateSiR-1を投与した直後は全身から蛍光が観測されたが、30分経過後には非腫瘍部である筋肉における蛍光は十分に低下し、S/N高いイメージングが達成できた。
一方、腫瘍部における蛍光は投与後2時間で最大となったが、投与後6時間まで蛍光が残り続けた。
経時変化を観察後のKB細胞腫瘍モデルマウスを安楽死して、蛍光観察からFolateSiR-1の臓器分布を調べたところ、腫瘍部と胃から蛍光が観察された(図10C参照)。胃に蛍光が見えるのは、食物に含まれる成分の自家蛍光と考えられる。
図11A及び図11Bから、KB細胞腫瘍モデルマウスにFolateSiR-2を投与した場合では、FolateSiR-1と同様に、プローブの投与直後は全身から蛍光が観察された。
一方、FolateSiR-2では、非腫瘍部である筋肉における蛍光は投与後6時間までバックグラウンドレベルには落ちきらなかった。腫瘍部における蛍光は緩やかに低下した後、2時間経過したところで上昇に転じ、6時間経過後まで上昇し続けた。これは、一度、腫瘍細胞に非特異的に吸着したFolateSiR-2が乖離し再度血流に乗った後、改めて葉酸受容体に結合したためであると考えられる。
FolateSiR-1の場合と同様に、経時変化を観察後に安楽死させ開腹したところ、腫瘍の他に腸と腎臓からも蛍光が観察された。腸における蛍光が糞の形状であることから、プローブの一部は胆汁中に排泄された後に、糞に混入したものと考えられる。また、プローブが尿からも排泄されることが分かった。
[実施例7]腫瘍モデルマウスの蛍光イメージング2
葉酸非発現細胞としてヒト繊維肉腫由来のHT1080細胞を用いた以外は、実施例6と同様の方法を用いて、HT1080細胞腫瘍モデルマウスを作製した。次いで、得られた腫瘍モデルマウスについて、実施例6と同様の方法を用いて、各蛍光プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を用いた蛍光イメージングを行った。結果を図12A、図12B、図13A及び図13Bに示す。
葉酸非発現細胞としてヒト繊維肉腫由来のHT1080細胞を用いた以外は、実施例6と同様の方法を用いて、HT1080細胞腫瘍モデルマウスを作製した。次いで、得られた腫瘍モデルマウスについて、実施例6と同様の方法を用いて、各蛍光プローブ(FolateSiR-1及びFolateSiR-2)を用いた蛍光イメージングを行った。結果を図12A、図12B、図13A及び図13Bに示す。
図12Aは、FolateSiR-1を用いたHT1080細胞腫瘍モデルマウスのin vivo蛍光イメージングの結果を示す画像である。図13Aは、FolateSiR-2を用いたHT1080細胞腫瘍モデルマウスのin vivo蛍光イメージングの結果を示す画像である。図12A及び図13Aにおいて、Tは腫瘍部位(Tumor)を示し、Mは非腫瘍部位(Muscle)を示す。また、上側は白色光下での明視野像であり、下側は蛍光像である。
図12Bは、FolateSiR-1を投与したHT1080細胞腫瘍モデルマウスの腫瘍部位(Tumor)及び非腫瘍部位(Muscle)における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。図13Bは、FolateSiR-2を投与したHT1080細胞腫瘍モデルマウスの腫瘍部位(Tumor)及び非腫瘍部位(Muscle)における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。
また、時間経過観察後、マウスを頸椎脱臼によって安楽死させ、取り出した臓器の蛍光イメージングを行うことでプローブの体内分布を調べた。結果を図12C(FolateSiR-1)及び図13C(FolateSiR-2)に示す。図12C及び図13Cにおいて、上側は白色光下での明視野像であり、下側は蛍光像である。
図12A及び図12Bから、HT1080細胞腫瘍モデルマウスにFolateSiR-1を投与した場合には、プローブ投与直後から速やかに蛍光が消失し、その後は腫瘍部で蛍光が上昇することはなかった。
また、安楽死した後に開腹してプローブの臓器分布を調べたところ、腸と胃以外からの蛍光は観察されなかった(図12C参照)。
このことから、FolateSiR-1が腫瘍に集積する理由は、腫瘍細胞に発現している葉酸受容体に結合しているためであることが明らかとなった。
一方、図13A及び図13Bから、HT1080細胞腫瘍モデルマウスにFolateSiR-2を投与した場合には、プローブ投与直後から、全身から蛍光が観察され、その後、時間経過に伴い蛍光が低下する様子が観察された。一方、腫瘍部では蛍光が上昇する様子は観察されなかった。
また、腫瘍部から蛍光が観察されなかった以外は、KB細胞腫瘍モデルマウスの結果と同じで、安楽死の後の摘出臓器の蛍光観察によるプローブの体内分布の検討の結果、胃、腸及び腎臓から蛍光が観察された(図13C参照)。
[実施例8]腫瘍モデルマウスの蛍光イメージング3
次いで、KB細胞腫瘍モデルマウスでの過剰量の葉酸及びFolateSiR-1を用いた競合阻害実験を行った。
次いで、KB細胞腫瘍モデルマウスでの過剰量の葉酸及びFolateSiR-1を用いた競合阻害実験を行った。
まず、実施例6と同様の方法を用いて、KB細胞腫瘍モデルマウスを作製した。次いで、葉酸を生理食塩水100μLに6mMとなるように溶解させて、葉酸溶液を調製した。また、FolateSiR-1を生理食塩水100μLに100μMとなるように溶解させて蛍光プローブ溶液を調製した。次いで、葉酸溶液をを尾静注によって投与した。その後、蛍光プローブ溶液を尾静注によって投与し、蛍光の経時変化をin vivoイメージャー(Ex.661nm、Em.700~800nm)にて観察した(n=3)。なお、投与前、並びに、投与から0、0.5、1、2、3及び6時間後にKB細胞腫瘍モデルマウスの撮影を行った。結果を図14A及び図14Bに示す。
図14Aは、6mMの葉酸存在下で、FolateSiR-1を投与したKB細胞腫瘍モデルマウスのin vivo蛍光イメージングの結果を示す画像である。図14Aにおいて、Tは腫瘍部位(Tumor)を示し、Mは非腫瘍部位(Muscle)を示す。また、上側は白色光下での明視野像であり、下側は蛍光像である。
図14Bは、6mMの葉酸存在下で、FolateSiR-1を投与したKB細胞腫瘍モデルマウスの腫瘍部位(Tumor)及び非腫瘍部位(Muscle)における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。
また、時間経過観察後、マウスを頸椎脱臼によって安楽死させ、取り出した臓器の蛍光イメージングを行うことでプローブの体内分布を調べた。結果を図14Cに示す。図14Cにおいて、上側は白色光下での明視野像であり、下側は蛍光像である。
図14A及び図14Bから、6mMの葉酸存在下で、FolateSiR-1を投与したKB細胞腫瘍モデルマウスの腫瘍部位から蛍光は観察されなかった。
また、時間経過観察後、安楽死させてプローブの各臓器への分布を観察したところ、腸の糞と胃とから蛍光が観察された(図14C参照)。
これらのことから、FolateSiR-1は葉酸受容体に結合することで腫瘍を選択的に可視化していることが確かめられた。
また、以上の結果から、FolateSiR-1は投与後わずか30分で葉酸受容体が発現している腫瘍部位を高いS/N比で観察できる化合物であることが示された。このように、FolateSiR-1において、早いタイムコースで感度の高いイメージングが達成された。
一方、FolateSiR-2においては、非腫瘍部位での蛍光も高く、腫瘍部位及び非腫瘍部位のS/N比は低かった。これは、上記のFolateSiR-2の葉酸受容体非依存的な細胞内への取り込みに起因すると考えられる。また、他の理由としては、FolateSiR-1を構成する蛍光団である2-COOH SiRのスピロ環化の形成にも関係すると考えられる。
[実施例9]ヒト腫瘍組織の蛍光イメージング
FolateSiR-1を用いて、市販のヒト卵巣腫瘍組織アレイ(Ovary Tumor Frozen Tissue Array;Cat.No. T6235183-5;Lot.No.B705061;BioChain(登録商標))の蛍光イメージングを行った。
FolateSiR-1を用いて、市販のヒト卵巣腫瘍組織アレイ(Ovary Tumor Frozen Tissue Array;Cat.No. T6235183-5;Lot.No.B705061;BioChain(登録商標))の蛍光イメージングを行った。
具体的には、3個の正常卵巣組織と37個の卵巣腫瘍組織との計40組織のアレイをFolateSiR-1にて蛍光染色した。結果を図15Aに示す。
図15Aから、正常検体(3検体)からは蛍光が観察されなかったが、卵巣腫瘍検体(37検体)の多くで蛍光が観察された。
さらに、上記市販のヒト卵巣腫瘍組織アレイを抗葉酸受容体抗体を用いて免疫染色した。結果を図15Bに示す。
図15A及び図15Bから、FolateSiR-1の蛍光が観察された卵巣腫瘍検体と免疫染色の結果とは、高い相関を示した。
以上のことから、ヒト卵巣腫瘍で高発現する葉酸受容体もFolateSiR-1によって検出できる可能性が示された。
本実施形態の化合物は、葉酸受容体イメージングプローブ、がん検出用マーカー(特に、卵巣癌検出用マーカー)、神経管閉鎖検出用マーカー等に利用可能である。
Claims (17)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
- 前記XはSiR2である請求項1に記載の化合物。
- 前記Y11はアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基である請求項1又は2に記載の化合物。
- 複数あるR11のうち少なくとも一つがメチル基又はカルボキシ基である請求項1~3のいずれか一項に記載の化合物。
- 前記R13、R14、R15及びR16はメチル基又はエチル基である請求項1~4のいずれ一項に記載の化合物。
- 前記R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成している請求項1~4のいずれ一項に記載の化合物。
- 下記一般式(1-1)で表される化合物。
- 前記Y11はアスパラギン残基、グルタミン残基、リジン残基、オルニチン残基又はアルギニン残基である請求項7に記載の化合物。
- 前記R13、R14、R15及びR16はメチル基又はエチル基である請求項7又は8に記載の化合物。
- 前記R12及びR13、並びに、R16及びR17はそれぞれつながって環を形成している請求項7又は8に記載の化合物。
- 請求項1~11に記載の化合物を含む葉酸受容体イメージングプローブ。
- 請求項12に記載の葉酸受容体イメージングプローブを用いる葉酸受容体の検出方法。
- 請求項12に記載の葉酸受容体イメージングプローブを備える葉酸受容体検出用キット。
- 請求項12に記載の葉酸受容体イメージングプローブを含むがん検出用マーカー。
- 前記がんが、卵巣癌又は子宮内膜腫瘍である請求項15に記載のがん検出用マーカー。
- 請求項12に記載の葉酸受容体イメージングプローブを含む神経管閉鎖検出用マーカー。
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