WO2020139127A1 - Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированный саркозин, и способ диагностики с использованием этого препарата - Google Patents
Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированный саркозин, и способ диагностики с использованием этого препарата Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020139127A1 WO2020139127A1 PCT/RU2019/000325 RU2019000325W WO2020139127A1 WO 2020139127 A1 WO2020139127 A1 WO 2020139127A1 RU 2019000325 W RU2019000325 W RU 2019000325W WO 2020139127 A1 WO2020139127 A1 WO 2020139127A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- sarcosine
- deuterium
- diagnostic
- magnetic resonance
- deuterated
- Prior art date
Links
- FSYKKLYZXJSNPZ-UHFFFAOYSA-N sarcosine Chemical class C[NH2+]CC([O-])=O FSYKKLYZXJSNPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 122
- 239000003814 drug Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229940079593 drug Drugs 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 title claims description 62
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 title abstract description 11
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims abstract description 53
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims abstract description 53
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 claims description 48
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 40
- 108010077895 Sarcosine Proteins 0.000 claims description 38
- 229940043230 sarcosine Drugs 0.000 claims description 38
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 32
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 30
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 29
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 125000004431 deuterium atom Chemical group 0.000 claims description 21
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 19
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Natural products NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 claims description 14
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 12
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 claims description 11
- 108090000301 Membrane transport proteins Proteins 0.000 claims description 10
- 102000003939 Membrane transport proteins Human genes 0.000 claims description 10
- 230000009061 membrane transport Effects 0.000 claims description 10
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 9
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims description 9
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims description 9
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 8
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 claims description 6
- 241000720974 Protium Species 0.000 claims description 6
- 230000017858 demethylation Effects 0.000 claims description 5
- 238000010520 demethylation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 claims description 4
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 4
- 238000002559 palpation Methods 0.000 claims description 4
- 238000002601 radiography Methods 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 4
- 208000023275 Autoimmune disease Diseases 0.000 claims description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 claims description 3
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 claims description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- 206010052779 Transplant rejections Diseases 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- 125000003630 glycyl group Chemical group [H]N([H])C([H])([H])C(*)=O 0.000 claims description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 claims description 2
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 claims description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 20
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract 2
- 235000015816 nutrient absorption Nutrition 0.000 abstract 2
- 238000005361 D2 NMR spectroscopy Methods 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 238000013421 nuclear magnetic resonance imaging Methods 0.000 abstract 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 37
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 16
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 12
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 12
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 12
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 10
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 7
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 230000036210 malignancy Effects 0.000 description 6
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 6
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 6
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 6
- VDKFCCZUCXYILI-UHFFFAOYSA-N 2-[(4-methylphenyl)sulfonylamino]acetic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(=O)(=O)NCC(O)=O)C=C1 VDKFCCZUCXYILI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- -1 amino acids Chemical class 0.000 description 5
- 201000008275 breast carcinoma Diseases 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 4
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 4
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000012502 diagnostic product Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 3
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 3
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 3
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 3
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 3
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012217 radiopharmaceutical Substances 0.000 description 3
- 229940121896 radiopharmaceutical Drugs 0.000 description 3
- 230000002799 radiopharmaceutical effect Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 3
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 3
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N Isoflurane Chemical compound FC(F)OC(Cl)C(F)(F)F PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001294 alanine derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 2
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002303 glucose derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 229960002725 isoflurane Drugs 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 2
- 230000037323 metabolic rate Effects 0.000 description 2
- 230000001394 metastastic effect Effects 0.000 description 2
- 206010061289 metastatic neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000001225 nuclear magnetic resonance method Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000017693 oxidative demethylation Effects 0.000 description 2
- 238000007067 oxidative demethylation reaction Methods 0.000 description 2
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- GZCGUPFRVQAUEE-GVCCWPMGSA-N (2r,3s,4r,5r)-1-deuterio-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexan-1-one Chemical compound [2H]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO GZCGUPFRVQAUEE-GVCCWPMGSA-N 0.000 description 1
- MSTNYGQPCMXVAQ-RYUDHWBXSA-N (6S)-5,6,7,8-tetrahydrofolic acid Chemical compound C([C@H]1CNC=2N=C(NC(=O)C=2N1)N)NC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 MSTNYGQPCMXVAQ-RYUDHWBXSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 208000003174 Brain Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 101100493706 Caenorhabditis elegans bath-38 gene Proteins 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000009030 Carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 208000008839 Kidney Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 206010067125 Liver injury Diseases 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000015914 Non-Hodgkin lymphomas Diseases 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010061902 Pancreatic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010060862 Prostate cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000000236 Prostatic Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 206010038389 Renal cancer Diseases 0.000 description 1
- MEFKEPWMEQBLKI-AIRLBKTGSA-N S-adenosyl-L-methioninate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](C[S+](CC[C@H](N)C([O-])=O)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 MEFKEPWMEQBLKI-AIRLBKTGSA-N 0.000 description 1
- 208000002495 Uterine Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 229960001570 ademetionine Drugs 0.000 description 1
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 208000030961 allergic reaction Diseases 0.000 description 1
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000001363 autoimmune Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 208000029742 colonic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 150000001975 deuterium Chemical class 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 1
- 238000013535 dynamic contrast enhanced MRI Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 235000001727 glucose Nutrition 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 1
- 231100000234 hepatic damage Toxicity 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 208000027866 inflammatory disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000005445 isotope effect Effects 0.000 description 1
- 201000010982 kidney cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 201000007270 liver cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000008818 liver damage Effects 0.000 description 1
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 208000015486 malignant pancreatic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 210000005075 mammary gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 201000001441 melanoma Diseases 0.000 description 1
- RMIODHQZRUFFFF-UHFFFAOYSA-M methoxyacetate Chemical compound COCC([O-])=O RMIODHQZRUFFFF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 210000001672 ovary Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000002528 pancreatic cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000008443 pancreatic carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 239000005460 tetrahydrofolate Substances 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
- 206010046766 uterine cancer Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/185—Acids; Anhydrides, halides or salts thereof, e.g. sulfur acids, imidic, hydrazonic or hydroximic acids
- A61K31/19—Carboxylic acids, e.g. valproic acid
- A61K31/195—Carboxylic acids, e.g. valproic acid having an amino group
- A61K31/197—Carboxylic acids, e.g. valproic acid having an amino group the amino and the carboxyl groups being attached to the same acyclic carbon chain, e.g. gamma-aminobutyric acid [GABA], beta-alanine, epsilon-aminocaproic acid or pantothenic acid
- A61K31/198—Alpha-amino acids, e.g. alanine or edetic acid [EDTA]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
- A61K49/08—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by the carrier
- A61K49/10—Organic compounds
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
- G01R33/5601—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution involving use of a contrast agent for contrast manipulation, e.g. a paramagnetic, super-paramagnetic, ferromagnetic or hyperpolarised contrast agent
Definitions
- the invention relates to medicine, namely to means for magnetic resonance imaging.
- Non-invasive diagnosis of diseases including early diagnosis, is a priority in healthcare.
- One of the informative methods for diagnosing diseases is magnetic resonance imaging (MRI).
- the main method for increasing the information content of 1 H MRI is the use of contrast agents that change the relaxation time of water protons in their environment [Topics in Current Chemistry, Contrast Agents I, Magnetic Resonance Imaging. Krause, W. (Ed.), Springer, 2002].
- contrast agents are known for MRI diagnostics, including the commercially available Omniscan ® , Magnevist ® , ProHance ® and Clariscan ® , which are gadolinium complexes, as well as Feridex ® and Resovist ® , which are aqueous suspensions of stabilized magnetic nanoparticles. In addition to increasing the contrast of the images, these substances allow the evaluation of perfusion.
- An alternative to conducting 1 H MRI with contrast agents is to record the signal of other nuclei, in particular, at different stages of clinical trials, methods using isotopes 31 P, 13 C, 19 F, 23 Na are found.
- Deuterium ( 2 N) is a natural, non-radioactive isotope of hydrogen, the content of which in biological objects is 0.0156% of the total amount of hydrogen.
- US5042488 has shown the possibility of detecting a deuterium signal after injection of D2O and 1-deuteroglucose in vivo (in rat liver).
- US20030211036 A1 proposed a method for measuring perfusion in selected tissue sites using isotope-labeled compounds (e.g., D2O) by analogy with paramagnetic contrast agents.
- US20100322865 A1 describes the use of metabolic precursors of water to evaluate metabolic rate.
- An example of a metabolic precursor of HOD is 1,2,3,4,5,6,6-deuterated glucose.
- NMR signals are recorded on deuterium of metabolic water and an aliphatic chain of fatty acids, and there are no NMR signals of deuterated glucose.
- the objective of the invention is to develop a new effective diagnostic product for the diagnosis of diseases by MRI and / or MR spectroscopy and a diagnostic method, including the use of the specified drug.
- the technical result of this invention is to create a new and effective diagnostic drug that can be used for non-invasive diagnosis of diseases and pathological processes, accompanied by a locally altered (increased or decreased) level of absorption of nutrients by cells, in particular oncological diseases, by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei.
- the signal-to-noise ratio grows nonlinearly (proportionally to Vn, where n is the number of scans; for example, if the survey takes 10 minutes, and the signal-to-noise ratio should be increased by 10 times, an increase in the time shooting 100 times, i.e. up to 16 hours).
- the duration of shooting in living organisms is limited both by the pharmacokinetics of the diagnostic drug and by their practical applicability in clinical practice (the study should not take more than 1 -2 hours) and the need for the patient to remain motionless during the entire scan time.
- the intensity of the magnetic resonance signal also depends on the magnetic field strength. Since MRI scanners with a magnetic field strength of not more than 7T are currently approved for clinical use, only such diagnostic preparations that provide sufficient signal intensity at 7T are practically applicable.
- the deuterated compound in the diagnostic preparation according to the invention must have such a set of physicochemical and biological properties that provides both selective accumulation of deuterium and maintaining its concentration in the tissues under study for a time sufficient to record the signal.
- concentration of the deuterated compound achieved in the tissue the longer it takes to average the signal and, therefore, the longer the deuterated compound must be present in the tissues, while maintaining a selective distribution.
- increasing the dose of a diagnostic drug is not a universal solution, since it can accelerate its excretion (in particular, by exceeding the reabsorption capacity of the kidneys), increase the risk of toxicity, decrease the selectivity of accumulation in various tissues, in addition, the dose is limited by solubility.
- the technical result of the present invention is also the development of a new effective and informative method for diagnosing diseases and pathological processes, accompanied by a locally altered (increased or decreased) level of absorption of nutrients by cells, in particular oncological diseases, by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei, including the administration of a diagnostic preparation according to the invention, which is able to accumulate in the analyzed tissues and organs (in particular, in the tumor tissue) in a concentration sufficient to record an informative deuterium tomogram or 2 H-NMR spectrum in vivo.
- Additional technical results in the implementation of the invention are the ability to obtain information about the level of perfusion at different points in the scan area, information about the structure of the tumor, its borders, about the malignancy or benignity of the tumor.
- Another additional technical result is the ability to estimate local speed metabolic processes in the scan area, which, in turn, allows you to assess the level of metabolic activity and / or cell proliferation, tumor growth rate and is an additional parameter that increases the reliability and reliability of the diagnosis.
- the method according to the invention is also characterized by the fact that it is carried out without the harmful effects of ionizing radiation (typical, for example, for imaging of CT, PET, SPECT), which in turn increases the safety of studies, makes it possible to conduct more frequent repeated studies, in particular, makes the method attractive for pediatrics.
- the invention is directed to obtaining diagnostic information similar to the method of positron emission tomography or single-photon emission computed tomography (deviation of the level or rate of accumulation of the drug in the pathological tissue from the norm or from the values achieved in the surrounding parts of the same tissue / organ), but with This eliminates the risks associated with the ionizing radiation of radiopharmaceuticals.
- the production of the deuterated preparations according to the invention is not limited to the synthesis and logistics of small batches of short-lived isotopes.
- a diagnostic preparation including the deuterated derivative of sarcosine and / or its pharmaceutically acceptable salt or mixture, for the diagnosis of diseases by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei.
- a first aspect of the invention is a diagnostic preparation comprising at least one compound selected from a deuterated sarcosine derivative and / or a pharmaceutically acceptable salt of a deuterated sarcosine derivative for the diagnosis of diseases or pathological processes by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei.
- the diagnostic preparation further includes at least one pharmaceutically acceptable excipient.
- the pharmaceutically acceptable excipient is a carrier, excipient and / or solvent.
- the diagnostic preparation further includes an inhibitor of sarcosine metabolism and / or an inhibitor of sarcosine membrane transport.
- the sarcosine membrane transport inhibitor is glycine or proline.
- a sarcosine metabolism inhibitor is a pharmaceutically acceptable sarcosine demethylation inhibitor, in particular acetic acid or a salt thereof.
- the deuterated derivative of sarcosine and / or its pharmaceutically acceptable salt, along with deuterium atoms bound to carbon atoms contains deuterium atoms that partially or completely replace mobile hydrogen atoms bound to oxygen and / or nitrogen atoms.
- the diagnostic drug comprises
- deuterated derivatives of sarcosine and / or their pharmaceutically acceptable salts in which there is at least one deuterated derivative that contains deuterium atoms in the 2nd position, and at least one deuterated derivative that contains deuterium atoms in the 4th position .
- the deuterated sarcosine derivative is sarcosine-4,4,4-bz, sarcosine-2,2-bg or sarcosine-2,2,4,4,4-b5.
- the diagnostic preparation comprises a mixture of at least two different compounds selected from a deuterated sarcosine derivative and / or a pharmaceutically acceptable salt of the deuterated sarcosine derivative.
- the diagnostic preparation comprises a mixture of at least two compounds selected from sarcosine-4,4,4-c! S, sarcosine-2,2-bg and sarcosine-2,2,4,4, 4-b5.
- Another aspect of the invention is a method for diagnosing a disease or pathological process in a subject, comprising the following steps:
- the diagnosed disease or pathological process is accompanied by a locally altered (increased or decreased) level of absorption of nutrients by cells.
- the pathological process is an inflammatory process, an infectious process, a process accompanied by active regeneration, a disease associated with ischemia of organs and tissues, a transplant rejection reaction, an autoimmune disease.
- the disease is an oncological disease.
- the oncological disease is a solid tumor or tumor metastases, including metastases in the lymph nodes.
- the presence or absence of the disease is diagnosed based on a comparison of the signal strength of the deuterium nuclei in the test subject with the typical signal intensity observed in healthy subjects in the corresponding tissue or corresponding organ. In some other embodiments, the presence or absence of the disease is diagnosed based on a comparison of the signal strength of deuterium nuclei in areas corresponding to normal and abnormal tissue according to additional medical research. In some embodiments, the presence or absence of the disease is diagnosed based on a combination of the above comparisons.
- At least one additional medical examination is selected, selected from magnetic resonance imaging on nuclei other than deuterium nuclei, ultrasound, computed tomography, radiography, palpation, biopsy, analysis of biological fluids for tumor markers, radionuclide diagnostics and / or visual observation.
- additional medical research is carried out before the diagnosis of the disease or pathological process by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei, as described above.
- additional medical research is carried out after the diagnosis of the disease or pathological process by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei, as described above.
- the presence or absence of a disease or pathological process is diagnosed based on a comparison of a deuterium tomogram of a test subject with an image, obtained as a result of magnetic resonance imaging of a subject on protium nuclei.
- the rate of perfusion at different points in the scan area is inferred from the rate of change in the intensity of the deuterium signal in the deuterium tomogram and / or NMR spectrum (s) after its introduction.
- Particular embodiments of a method for diagnosing a disease or pathological process in a subject of the invention also include all embodiments of the invention in terms of the diagnostic preparation described above.
- an administered diagnostic drug comprises
- deuterated derivatives of sarcosine and / or their pharmaceutically acceptable salts in which there is at least one deuterated derivative that contains deuterium atoms in the 2nd position, and at least one deuterated derivative that contains deuterium atoms in the 4th position ;
- the local metabolic rate of sarcosine is evaluated, which allows a more accurate diagnosis, in in particular, evaluate the growth rate or malignancy of a tumor.
- the deuterated sarcosine derivative is sarcosine-4,4,4-bz, sarcosine-2,2-bg or sarcosine-2,2,4,4,4-b5.
- the diagnostic preparation comprises a mixture of at least two different compounds selected from a deuterated sarcosine derivative and / or a pharmaceutically acceptable salt of a deuterated sarcosine derivative.
- the diagnostic preparation includes a mixture of at least two compounds selected from sarcosine-4,4,4-bz, sarcosine-2,2-bg and sarcosine-2,2,4,4,4-b5.
- the diagnostic drug is administered orally to a subject. In some other embodiments, the diagnostic drug is administered parenterally.
- Figure 1 a) a deuterium tomogram (left) and a 2 H spectrum (right) of a sample with sarcosine-4,4,4-bz; b) a deuterium tomogram (left) and a 2 H spectrum (right) of a sample with sarcosine-2, 2, 4,4,4-ds; c) a deuterium tomogram (left) and a 2 H spectrum (right) of a sample with a mixture of sarcosine-2,2-b and sarcosine-4,4,4-b 3 .
- FIG. 1 Tomograms of an Ns1 mouse with 4T1 breast carcinoma after administration of 30 mg of sarcosine-4,4,4-cb: a) 2 H tomograms obtained at different times after administration; b) 2 N tomogram (left), superposition of 2 N and 1 N tomogram (center), 1 N tomogram (right).
- FIG. 3 Tomograms of a mouse with 4T1 breast carcinoma after administration: a) 30 mg b-alanine-3,3,3-bz; b) 10 mg of b-phenylalanine-b, b, 2,3,4,5,6-67.
- subject encompasses all types of mammals, preferably humans.
- deuterated derivative in this document refers to a compound containing deuterium bound to carbon in an amount exceeding its natural content in at least one position. In particular cases of the embodiment of the invention, the deuterium content in at least one position exceeds 10%, in other particular cases - 90%. By “mixture of at least two different deuterated derivatives” is meant a mixture of compounds containing deuterium in different positions, or containing different amounts of deuterium in the same position.
- the symbol “d"("D) in this document denotes a hydrogen atom represented by the 2 H isotope in a fraction exceeding its natural content.
- Deuterated derivatives of sarcosine include sarcosine-4,4,4-c1z, sarcosine-2,2-d 2 , sarcosine-2,2,4,4,4-b 5 , as well as other derivatives, for example, sarcosine-2,4 , 4-6z, sarcosine-2.2.4-6z, sarcosine-2,4,4,4-b 4 , capK03HH-4,4-d 2 , but not limited to (accepted in this document, atom numbering is shown below).
- voxel in this document refers to the minimum volume element of the scanning area, which corresponds to a certain value of the signal strength of deuterium or a specific local spectrum.
- salts refers to those salts which are suitable for use in contact with human and animal tissues without undue toxicity, irritation, allergic reaction, etc., and correspond to a reasonable ratio of benefit and risk.
- Pharmaceutically acceptable salts of amines, carboxylic acids, phosphonates and other types of compounds are well known in medicine. Salts can be prepared in situ during the isolation or purification of the compounds of the invention, and can also be prepared separately by reacting the free acid or free base of the compound of the invention with a suitable base or acid, respectively.
- An example of pharmaceutically acceptable, non-toxic salts of acids are amino salts formed by inorganic acids such as hydrochloric, phosphoric, or organic acids such as acetic, oxalic, maleic, fumaric, tartaric, succinic, ascorbic, citric, butyric, lactic, gluconic acids , or obtained by other methods used in this field, for example, by ion exchange.
- Typical salts of alkali and alkaline earth metals contain sodium, potassium, calcium, magnesium and others.
- pharmaceutically acceptable salts may contain, if desired, non-toxic cations of ammonium, quaternary ammonium and amine obtained using counterions such as halides, hydroxides, carboxylates, sulfates, phosphates, and others.
- the diagnostic preparation of the invention may include one or more pharmaceutically acceptable excipients suitable for the particular dosage form, in particular any carriers, solvents and / or excipients, such as can be administered to the patient along with the compound of the invention , and which do not destroy this compound, and are non-toxic when administered.
- pharmaceutically acceptable excipients include sodium chloride, glucose, sweeteners, food flavorings, and colorings, etc.
- the successful implementation of a disease diagnosis using 2 H MRI or MR spectroscopy is based on the ability of a particular deuterated compound to selectively accumulate in various tissues and at the same time create a signal with an intensity sufficient from the point of view of fundamental physical limitations of nuclear magnetic resonance methods (gyromagnetic ratio, nuclear relaxation parameters deuterium).
- the intensity of the deuterium signal in this case: a) is proportional to the concentration of deuterium reached in the tissue (depends on the dose, the kinetics of membrane transport, the concentration ability of the tissue),
- time taken is limited by the rate of excretion and / or metabolism of the deuterated compound, as well as the need for the patient to remain motionless throughout the scan
- c) depends on the relaxation time Ti (determines the maximum averaging rate and, therefore, the intensity of the total signal received per unit time; for different compounds it differs several times: see Biological Magnetic Resonance, Volume 1 1, In Vivo Spectroscopy. Kirk LJ, Reuben, J. (Eds.), Springer, 1992).
- Each chemical compound has unique pharmacokinetic parameters (in particular, the concentration of the compound and the rate of its change in the blood, various organs and tissues).
- the pharmacokinetics in an unobvious manner depends on the dose used (in particular, an excess of the reabsorption capacity of the kidneys with respect to a particular compound can lead to its accelerated excretion). In this case, the dose is limited by the toxicity and solubility of this compound.
- the experiments conducted by the authors, as well as information from the prior art show that freely diffusing deuterated compounds, such as D2O, do not show selective accumulation in various organs and tissues of the subject.
- sarcosine is not a physiologically significant nutrient
- the authors found that it selectively accumulates in various organs and tissues of the subject in a concentration sufficient for MRI imaging. In turn, this allows for the effective diagnosis of diseases and pathological processes accompanied by a locally altered (increased or decreased) level of absorption of nutrients by cells, including determining the presence and localization of an oncological disease by means of magnetic resonance imaging on deuterium nuclei.
- a distinctive feature of deuterated sarcosine derivatives is the possibility of observing two deuterium signals at once in MRI or MR spectroscopy using a derivative containing deuterium atoms in both the 2nd and 4th positions, for example, sarcosine-2,2,4,4 , 4-s1 5 ( Figure 16) or a mixture of sarcosines in which the individual components contain deuterium atoms in the 2nd and / or 4th position (with the exception of variants in which only components containing deuterium atoms in only 2- m (or only in the 4th) position), for example, a mixture of sarcosine-2,2-c1 2 and sarcosine-2,2,4,4,4-c1 5 or a mixture of sarcosine-4,4,4-c1z and sarcosine -2.2-6g Unlike methods based on radioactive isotopes, this allows, in addition to the level of accumulation of the deuterated derivative, to obtain information on
- the ratio of the NMR signal intensities of deuterium atoms in the 2nd and 4th positions of sarcosine in this case reflects the differences in the studied voxels of the scan region in the rate of oxidative demethylation (first metabolic stage) of sarcosine. It is known that sarcosine serves as a methyl group donor in the system of metabolism of monocarbon fragments (S. de Vogel et al. Int. J. Cancer, 2014, 134, 1, 197-206). Monocarbon fragments (mainly associated with tetrahydrofolate and S-adenosylmethionine) are used by the body, including for the synthesis of DNA, necessary for cell proliferation.
- an increased local rate of sarcosine metabolism may indicate a locally increased proliferation rate, in particular, the growth of the tumor or its individual parts.
- the ratio of the NMR signal intensities of deuterium atoms in the 2nd and 4th positions of sarcosine can be measured both once per scan and several times. A reduced ratio of the signal in the 2nd position to the signal in the 4th position compared to the intact deuterated derivative indicates demethylation. Thus, the lower the ratio of these signals in a given voxel, the faster sarcosine demethylation proceeds in it.
- the mass ratio of two different deuterated derivatives of sarcosine can be from 1: 1 to 1: 10, in preferred embodiments, from 1: 1 to 1: 3, but not limited to.
- deuterium tomography or spectroscopy involves the introduction of doses several times higher than physiological, and different organs and tissues are characterized by different kinetics of accumulation and capacity for different amino acids, it is not possible to predict the presence of selective accumulation of a specific amino acid without conducting a direct experiment.
- deuterated component of the diagnostic preparation according to the invention is its sufficient resistance to metabolic metabolism of deuterium to protium in vivo.
- Such an exchange lowers the concentration of the deuterium label, while increasing the background signal of heavy water (DOH), which is evenly distributed throughout the body due to rapid diffusion. This process reduces image contrast and also prevents quantifying the concentration of the deuterated component by comparing it with the signal intensity of natural DOH.
- DOH background signal of heavy water
- the method according to the invention allows to diagnose, in particular, the presence or absence of an oncological disease, accompanied by the formation of solid tumors (both primary and metastatic) and / or metastases in the lymph nodes.
- Cancers diagnosed by deuterated diagnostic drugs include: breast cancer, lung cancer, prostate cancer, melanoma, brain cancer (including metastases of tumors of other origin), kidney cancer, colon cancer, pancreatic cancer, cancer ovaries, uterine cancer, non-Hodgkin's lymphoma, liver cancer, sacra, but are not limited to.
- the method according to the invention can be used in the diagnosis of other diseases characterized by high metabolic activity or cell proliferation: for example, in rejection of transplanted organs and cells, in case of autoimmune, inflammatory or infectious diseases, in case of liver damage accompanied by active regeneration. It is also possible to diagnose diseases developing as a result of impaired blood supply (ischemia) of various organs, for example, the heart, brain, and kidneys. Disruption of blood supply leads to a decrease in the rate of absorption and the achieved level of accumulation of amino acids in these organs, including sarcosine, observed using 2 N MRI or MR spectroscopy.
- the method according to the invention is based on the use of a deuterated diagnostic preparation and registration of tomograms and / or NMR spectra at the frequency of deuterium.
- the diagnostic method according to the invention provides data on the membrane transport rate and the level of sarcosine accumulation in the cells, characteristic for PET or SPECT, and not available in traditional methods of embodiment of 1 H MRI.
- the method according to the invention allows to obtain more accurate diagnostic information.
- the method according to the invention allows the metabolic activity of the test tissue to be evaluated, and, as a result, to conclude that the tumor is malignant or benign, to evaluate its aggressiveness.
- the signal of the diagnostic preparation according to the invention can be observed for at least 3 hours (see figure 2).
- the rate of change of signal intensity in a cancer tumor and various internal organs (liver, spleen, pancreas, kidneys) after repeated scanning for up to 3 hours reflects the level of perfusion and metabolic activity of these tissues and organs, which can be used in making a more accurate diagnosis based on deuterium tomography and / or MR spectroscopy.
- the embodiment of the invention according to the spatial distribution of the signal of the deuterium of the diagnostic drug concludes the spatial structure of the tumor.
- the embodiment of the invention according to the intensity of the deuterium signal in the area with a high content of the diagnostic drug, concludes the degree of malignancy / aggressiveness of the tumor.
- Malignant tumors are characterized by a more active metabolism and increased activity of membrane transport. Therefore, in tumors with a higher degree of malignancy, the signal strength of deuterium will be higher.
- perfusion in the study area is assessed by the rate of change in the signal intensity of the deuterium of the diagnostic drug.
- the rate of change of the deuterium signal over time is higher.
- the diagnostic preparation of the invention is administered in an amount effective for diagnosis.
- An effective amount in this case means such an amount of a compound (a deuterated derivative of sarcosine and / or its pharmaceutically acceptable salt) administered or delivered to a patient in which the desired effect is most likely to occur - the possibility of implementing the diagnostic method according to the invention by magnetic resonance imaging and / or magnetic resonance spectroscopy on deuterium nuclei. Due to the fundamental limitations of the deuterium MRI method, the amount of deuterated derivative of sarcosine and / or its pharmaceutically acceptable salt cannot be ultra small and is used in an amount of several mg per kg of weight, in doses of more than 10 mg / kg, for example 0.1 -1, 5 g / kg.
- the dose of preparations for mammals of different species it is usually not weight that is used, but the surface area of the body, which non-linearly depends on weight.
- the exact amount required can vary from subject to subject, depending on the type of mammal, age, body weight and general condition of the patient, the severity of the disease, the method of administration of the drug.
- the half-life of one and the same compound can differ in different animal species (usually the half-life is longer in animals of larger species), and therefore the optimal time between drug administration and scanning can differ significantly for different mammals.
- the optimal time between drug administration and scanning depends on the nature of the disease and the investigated area of the subject's body. As can be seen in Figure 2, the subject's internal organs (liver, pancreas, spleen, etc.) appear on the deuterium tomogram before the accumulation of sarcosine in the tumor reaches its maximum.
- the diagnostic preparation according to the invention can be introduced into the patient’s body by any route of administration effective for diagnosis, for example, it can be administered orally, parenterally, topically, etc.
- Membrane transport of sarcosine is carried out by the same transporters as transport of glycine and proline (F.H. Glorieux et al. J. Clin. Investigation, 1971, 50, 2313-2322).
- Glycine and proline inhibit sarcosine transport in proportion to their concentration and are characterized by a biodistribution different from that for sarcosine. Therefore, the administration of glycine and / or proline simultaneously with the preparation of the invention or as part of the preparation of the invention is capable of changing the levels of sarcosine accumulation in various organs and tissues of the subject. Such a change can enhance the contrast of deuterium tomography if the scanned organs and tissues of the subject accumulate sarcosine, glycine and / or proline to varying degrees.
- sarcosine Since the membrane transport of sarcosine is carried out by several transporters with different affinities for different amino acids, the introduction of amino acids using the same transporters as sarcosine, in particular glycine and proline, together with the deuterated derivative of sarcosine, inhibits the transport of sarcosine by individual transporters and, thus, selectively visualize the accumulation carried out by other transporters.
- inhibitors for example, glycine and / or proline, can improve the contrast of the diagnostic image without changing the structure of the deuterated derivative of sarcosine.
- Oxidative demethylation of sarcosine is inhibited by some compounds, for example, acetate and methoxy acetate (W.R. Frisell, C. G. Mackenzie, J. Biol. Chem. 1955, 217, 1, 275-285).
- acetate or another pharmaceutically acceptable sarcosine demethylation inhibitor to the subject at the same time as or as part of a diagnostic preparation can slow down the oxidation of the deuterated derivative of sarcosine and thus increase the signal intensity of the deuterated derivative and / or the duration of its presence in a concentration sufficient to record deuterium MRI or spectra.
- the diagnostic process includes an MRI scan and is performed as follows:
- MRI is performed on protium nuclei ( 1 N). Registration of 1 N MRI allows, firstly, anatomical binding of the deuterium signal, and secondly, to identify areas with suspected pathology, in particular, malignant neoplasms (in other embodiments of the invention, the determination of the area of 2 N MRI can be carried out in other ways, in particular, through ultrasound, computed tomography, radiography, palpation, biopsy, analysis of biological fluids for tumor markers, radionuclide diagnostics and / or visual observation);
- the obtained deuterium tomograms are analyzed in order to find areas with abnormally high or low intensity and, therefore, corresponding to the selective accumulation of a diagnostic drug.
- the diagnostic process includes conducting MR spectroscopy on deuterium nuclei and is carried out as follows: a) 1 H MRI is performed, resulting in identification of areas with suspected pathology, in particular, malignant neoplasm (in other embodiments of the invention, the definition of the area 2 H MRI can be done in other ways, in particular, by ultrasound, computed tomography, radiography, palpation, biopsy, analysis of biological fluids for tumor markers, radionuclide diagnostics and / or visual observation);
- the spectrum of deuterium is recorded (in particular, using local spectroscopy methods); optionally, spectrum is recorded in neighboring voxels to compare signal intensity;
- the signal intensity in voxels corresponding to an area with a suspected pathology is compared, in particular, with: (i) typical values for a given organ or tissue (which must be determined previously in healthy subjects) and / or (ii) the intensity in neighboring voxels corresponding to the same organ or tissue and free from abnormalities according to 1 H MRI.
- Increased or reduced signal intensity allows us to talk about the selective accumulation of a diagnostic drug and, as a consequence, the presence of pathology, in particular, malignant neoplasms.
- steps “a), b), c)” in both of the above embodiments of the invention may be changed to “b), a), c)” or “b), c), a)”. It is also possible parallel registration of signals 1 N and 2 N (ie, the simultaneous implementation of steps “a)” and “c)”).
- individual voxels are selected that lie both within and outside the suspicious region (in particular, a series of neighboring voxels lying on the same line crossing the border of the suspicious region can be selected). Registration of the integral 2 N signal or local 2 H spectra in the selected voxels with subsequent comparison of their intensity makes it possible to quickly and more sensitively detect the accumulation regions of the diagnostic drug.
- MRI images and MR spectra can be obtained on any magnetic resonance imager equipped with equipment for recording the deuterium signal.
- the method according to the invention is carried out without the harmful effects of ionizing radiation (characteristic, for example, for CT, PET, SPECT), which in turn increases the safety of studies, makes it possible to conduct more frequent repeated studies, in particular, makes the method attractive for pediatrics.
- ionizing radiation characteristic, for example, for CT, PET, SPECT
- the diagnostic method according to the invention can be used, in particular, for early diagnosis of malignant tumors of various localization, metastatic lesions, assessment of the tumor response to treatment and conclusions on the effectiveness of the therapy, to clarify the diagnosis based on the results of 1 N MRI and / or other diagnostic methods .
- the method according to the invention extends the existing capabilities of non-invasive diagnostics, including, allows for the effective diagnosis of cancer.
- the pharmaceutically acceptable salts of the deuterated sarcosine derivatives have all the properties necessary for their use in the diagnostic preparation of the invention.
- the examples given in this document illustrate the principle of action of the developed method, and do not limit the range of doses used, as well as the time interval between the introduction of a diagnostic drug and the registration of a deuterium signal, because depending on the sensitivity and other parameters of the equipment used, the diagnosed disease and the nature of the subject (person or laboratory animal) the necessary doses and the time required for the accumulation of the drug may vary.
- the half-life of one and the same compound may differ in different animal species, and that when switching from one animal species to another or to a human, the doses, as a rule, scale proportionally to the surface area of the body, and not to the mass body.
- the given parameters for recording spectra and tomograms, including time signal accumulations are part of specific embodiments of the invention and may vary depending on the equipment used and specific diagnostic tasks.
- N-tosylglycine was obtained by the literature method (A. Cohen et al. J. Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals, 1986, 24, 5, 587-597).
- the product was isolated from a reaction mixture consisting of the product itself, residual hydrochloric acid and TsOH by ion exchange chromatography as follows: a mixture in the form of a dilute aqueous solution (200 ml) was passed at a rate of 0, 1 pillow volume per minute through a column containing 46 ml (88 meq) of Dowex 50 resin. The column was washed with water until a neutral eluate of 300 ml emerged. The product was eluted with 250 ml of a 1 M NhUOH solution and dried on a rotary evaporator. Yield of sarcosine-4,4,4-b 3 : 0.86 g (85%).
- Tosyl glycine 0.47 g (0.002 mol) was dissolved in a solution of sodium alkali in D 2 0 prepared from 3.5 ml of D 2 0 and 0.29 g (0.007 mol) NaOH. The resulting solution was placed in a glass autoclave and cooled in an ice bath. 0.46 g (0.003 mol) of CH 3 1 was added to a cold solution of tosylglycine in aqueous alkali with magnetic stirring. The reaction mixture was placed in a water bath preheated to 85 ° C and intensively alter at a given temperature for 8 h. Then the mixture was cooled to room temperature and left overnight in the refrigerator.
- N-T03nncapK03HH-2,2,4,4,4-d 5 was obtained analogously to the previous example, but using CD 3 I instead of CH 3 1. Yield: 88%.
- the pulse sequence FLASH (Fast low angle shot) was used.
- Example 1 Registration of a deuterium tomogram and 2 H NMR spectrum of a sample containing a dilute solution of deuterated sarcosine.
- FIG. 1 a shows a deuterium tomogram (left) and a 2 H spectrum (right) of a sample with sarcosine-4,4,4-cb.
- Figure 16 shows a deuterium tomogram (left) and a 2 H spectrum (right) of a sample with sarcosine-2,2,4,4,4-si.
- Figure 1 c shows a deuterium tomogram (left) and a 2 H spectrum (right) of a sample with a mixture of sarcosine-2,2-cb and sarcosine-4,4,4-bz.
- Example 2 The use of deuterium tomography to visualize mouse mammary carcinoma 4T1 in vivo using a diagnostic preparation containing sarcosine-4,4,4-s1z-
- mice were inoculated with 4T1 mammary carcinoma of the breast (injection of 5x10 s cells / 60 ⁇ p under the left front paw 12 days before the experiment).
- An animal weighing 20 g was injected intraperitoneally with a solution of 30 mg sarcosine-4,4,4-z in 0.5 ml of water. 10 minutes after administration, the animal was immobilized with isoflurane, placed on a heated bed in a tomograph.
- the surface receiving 2 N coil was located above the front of the animal's body from the dorsal side, as indicated by a dotted line in Figure 2.
- Figure 2 shows that the onset of the process of accumulation of the deuterated derivative of sarcosine in the tumor tissue is observed only a few minutes after administration, over time, the deuterated derivative of sarcosine is accumulated in the tumor tissue, and the maximum signal intensity of deuterium is observed approximately 90-140 minutes after drug administration.
- the deuterium signal is stored for several tens of minutes, thus, sarkosin-4,4,4-b 3 has favorable pharmacokinetics for practical use in 2 N MRI and MR spectroscopy.
- a diagnostic drug based on a deuterated derivative of sarcosine can accumulate in pathological (tumor) tissue in a concentration sufficient to record an informative deuterium tomogram or 2 H-NMR spectrum in vivo and, therefore, can be used for non-invasive diagnosis of diseases, including oncological, by 2 N MRI and / or MR spectroscopy.
- Example 3 The use of deuterium tomography to visualize carcinoma of the mammary gland of mouse 4T1 in vivo using a diagnostic preparation containing L-alanine-3, 3,3-s1z and L-phenylalanine-bb " 2,3,4,5,6-7 .
- mice were inoculated with 4T1 mammary carcinoma of the breast (injection of 5x10 * cells / 60 ⁇ l under the left front paw 12 days before the start of the experiment).
- Figure 3 shows that the deuterated derivatives of alanine and phenylalanine do not accumulate in the tumor tissue and do not show selectivity of accumulation in various organs. This suggests that the deuterated derivatives of alanine and phenylanine cannot be used to diagnose cancer with 2 H MRI or MR spectroscopy.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Medical Treatment And Welfare Office Work (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам для магнитно-резонансной диагностики онкологических заболеваний и других заболеваний, сопровождающихся локально измененным уровнем поглощения клетками питательных веществ. Изобретение представляет собой диагностический препарат, содержащий, по меньшей мере, одно дейтерированное производное саркозина, а также способ диагностики, основанный на использовании данного диагностического препарата. Способ по изобретению включает проведение магнитно-резонансной томографии и/или магнитно-резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия после введения диагностического препарата спустя время, достаточное для накопления диагностического препарата в исследуемой области тела субъекта. Предложенный способ позволяет с высокой информативностью осуществлять диагностику онкологических заболеваний и других заболеваний, сопровождающихся локально измененным уровнем поглощения клетками питательных веществ.
Description
Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированный саркозин, и способ диагностики с использованием этого препарата
Область техники
Изобретение относится к медицине, а именно к средствам для магнитно- резонансной томографии.
Уровень техники
Неинвазивная диагностика заболеваний, в том числе ранняя диагностика, является приоритетным направлением в здравоохранении. Одним из информативных методов диагностики заболеваний является магнитно-резонансная томография (МРТ).
Большинство разновидностей МРТ, применяемых в клинической практике, основано на регистрации сигнала магнитного резонанса протонов (ядер 1Н), входящих в состав воды в организме человека. 1Н МРТ обеспечивает высокую степень анатомической детализации. В то же время, из клинической практики известно, что МРТ не всегда дает однозначную информацию о природе заболевания. В частности, в онкологии достоверное различение злокачественных новообразований и неопасных доброкачественных образований, очагов воспаления и т.п. остается нерешенной задачей [см., например: Baltzer, Р.А.Т. et at. Am. J. Roentenology, 2010, 194, 1658-1663; Shahid, H. et al. Appl. Radiol. 2016, 45, 7-13.]. В связи с этим также затруднена ранняя диагностика онкологических заболеваний, так как высок риск ложноположительного результата.
Основной метод повышения информативности 1Н МРТ - использование контрастных агентов, изменяющих время релаксации протонов воды в своем окружении [Topics in Current Chemistry, Contrast Agents I, Magnetic Resonance Imaging. Krause, W. (Ed.), Springer, 2002]. Известен широкий круг контрастных препаратов, использующихся в МРТ диагностике, включая коммерчески доступные Omniscan®, Magnevist®, ProHance® и Clariscan®, представляющие собой комплексы гадолиния, а также Feridex® и Resovist®, представляющие собой водные суспензии стабилизированных магнитных наночастиц. Помимо повышения контраста изображений эти вещества позволяют оценивать перфузию.
Альтернативой проведения 1Н МРТ с контрастными агентами является регистрация сигнала других ядер, в частности, на разных стадиях клинических испытаний находятся методы, использующие изотопы 31Р, 13С, 19F, 23Na.
Дейтерий (2Н) - это природный, нерадиоакгивный изотоп водорода, содержание которого в биологических объектах составляет 0,0156% от общего количества водорода.
В документе US5042488 была показана возможность регистрации сигнала дейтерия после инъекции D2O и 1-дейтероглюкозы in vivo (в печени крысы).
В документе US20030211036 А1 был предложен способ измерения перфузии в выбранных участках тканей с помощью изотопно-меченых соединений (например, D2O) по аналогии с парамагнитными контрастными агентами.
В документе US20100322865 А1 описывается применение метаболических прекурсоров воды для оценки скорости метаболизма. В качестве примера метаболического предшественника HOD приводится 1 ,2,3,4,5,6,6-дейтерированная глюкоза. В рамках описанного изобретения осуществляется регистрация только ЯМР сигналов на дейтерии метаболической воды и алифатической цепи жирных кислот, и отсутствуют ЯМР сигналы дейтерированной глюкозы.
Несмотря на широкое клиническое применение технологии 1Н МРТ, сохраняется потребность в разработке новых более эффективных методов МРТ-диагностики.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является разработка нового эффективного диагностического препарата для диагностики заболеваний посредством МРТ и/или МР-спектроскопии и способа диагностики, включающего использование указанного препарата.
Технический результат данного изобретения заключается в создании нового и эффективного диагностического препарата, который может использоваться для неинвазивной диагностики заболеваний и патологических процессов, сопровождающихся локально измененным (повышенным или пониженным) уровнем поглощения клетками питательных веществ, в частности, онкологических заболеваний, методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно- резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия.
Данный технический результат достигается за счет разработки диагностического препарата, совместимого с фундаментальными физическими ограничениями метода ядерного магнитного резонанса (МРТ или МР-спектроскопии). Известно, что гиромагнитное отношение ядра дейтерия в 6,5 раз меньше, чем протия. Как следствие, чувствительность регистрации сигнала дейтерия составляет примерно 0,01 (т.е. 1 %) от чувствительности регистрации сигнала протия [Biological Magnetic Resonance, Volume 1 1 , In Vivo Spectroscopy. Berliner L.J., Reuben, J. (Eds.), Springer, 1992]. Регистрация слабого сигнала может быть осуществлена путем усреднения сигнала нескольких идентичных сканирований. Однако такое усреднение требует увеличения времени съемки, причем отношение сигнал/шум растет нелинейно (пропорционально Vn, где п - число сканирований; например, если съемка занимает 10 минут, и при этом отношение сигнал/шум должно быть увеличено в 10 раз, потребуется увеличение времени съемки в 100 раз, т.е. до 16 часов). При этом продолжительность съемки в живых организмах ограничена как фармакокинетикой диагностического препарата, так и практической применимостью в клинической практике (исследование не должно
занимать более 1 -2 часов) и необходимостью для пациента сохранять неподвижность в течение всего времени сканирования. Интенсивность сигнала магнитного резонанса также зависит от напряженности магнитного поля. Поскольку в настоящее время одобрены к клиническому применению МР-томографы с напряженностью магнитного поля не более 7Т, практически применимы только такие диагностические препараты, которые обеспечивают достаточную интенсивность сигнала при 7Т.
Таким образом, дейтерированное соединение в диагностическом препарате по изобретению должно обладать таким набором физико-химических и биологических свойств, который обеспечивает как селективное накопление дейтерия, так и поддержание его концентрации в исследуемых тканях в течение времени, достаточного для регистрации сигнала. Чем ниже достигаемая в ткани концентрация дейтерированного соединения, тем дольше необходимо усреднять сигнал и, следовательно, тем дольше дейтерированное соединение должно присутствовать в тканях, сохраняя селективное распределение. С другой стороны, увеличение дозы диагностического препарата не является универсальным решением, поскольку при этом может ускоряться его выведение (в частности, за счет превышения реабсорбционной способности почек), увеличивается риск токсичности, снижается селективность накопления в различных тканях, кроме того, доза ограничивается растворимостью.
Для большинства химических соединений, включая аминокислоты, отсутствуют данные о максимально достижимых нетоксичных концентрациях в тканях при патологии. Вследствие этого, разработка диагностического препарата, отвечающего вышеизложенным критериям, требует экспериментального подтверждения его применимости в 2Н МРТ и/или МР-спектроскопии in vivo.
Техническим результатом настоящего изобретения также является разработка нового эффективного и информативного способа диагностики заболеваний и патологических процессов, сопровождающихся локально измененным (повышенным или пониженным) уровнем поглощения клетками питательных веществ, в частности, онкологических заболеваний, методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно-резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия, включающего введение диагностического препарата по изобретению, который способен накапливаться в анализируемых тканях и органах (в частности, в опухолевой такни) в концентрации, достаточной для регистрации информативной дейтериевой томограммы или 2Н-ЯМР спектра in vivo. Дополнительными техническими результатами при осуществлении изобретения являются возможность получения сведений об уровне перфузии в разных точках области сканирования, сведений о структуре опухоли, ее границах, о злокачественности или доброкачественности опухоли. Еще одним дополнительным техническим результатом является возможность оценки локальной скорости
метаболических процессов в области сканирования, которая, в свою очередь, позволяет оценить уровень метаболической активности и/или пролиферации клеток, скорость роста опухоли и является дополнительным параметром, повышающем надежность и достоверность диагностики.
Способ по изобретению также характеризуется тем, что осуществляется без вредного воздействия ионизирующего излучения (характерного, например, для методов визуализации КТ, ПЭТ, ОФЭКТ), что в свою очередь повышает безопасность исследований, делает возможным проведение более частых повторных исследований, в частности делает метод привлекательным для педиатрии. Изобретение направлено на получение диагностической информации, сходной с методом позитронно-эмиссионной томографии или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (отклонение уровня или скорости накопления препарата в патологической ткани от нормы или от значений, достигаемых в окружающих частях той же ткани/того же органа), но при этом позволяет устранить риски, связанные с ионизирующим излучением радиофармпрепаратов. Кроме того, в отличие от радиофармпрепаратов для ПЭТ, производство дейтерированных препаратов по изобретению не ограничено синтезом и логистикой малых партий короткоживущих изотопов.
Указанные технические результаты обеспечиваются за счет разработки диагностического препарата, включающего дейтерированное производное саркозина и/или его фармацевтически приемлемую соль или смесь, для диагностики заболеваний методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно- резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия.
Таким образом, первым аспектом изобретения является диагностический препарат, включающий по меньшей мере одно соединение, выбранное из дейтерированного производного саркозина и/или фармацевтически приемлемой соли дейтерированного производного саркозина, для диагностики заболеваний или патологических процессов методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно-резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия.
В некоторых вариантах осуществления изобретения диагностический препарат дополнительно включает, по меньшей мере, одно фармацевтически приемлемое вспомогательное вещество. В некоторых частных случаях фармацевтически приемлемое вспомогательное вещество представляет собой носитель, наполнитель и/или растворитель.
В некоторых вариантах осуществления изобретения диагностический препарат дополнительно включает ингибитор метаболизма саркозина и/или ингибитор мембранного транспорта саркозина. В некоторых частных случаях ингибитор мембранного транспорта саркозина представляет собой глицин или пролин.
Ингибитор метаболизма саркозина представляет собой фармацевтически приемлемый ингибитор деметилирования саркозина, в частности, уксусную кислоту или ее соль.
В некоторых вариантах осуществления изобретения дейтерированное производное саркозина и/или его фармацевтически приемлемая соль наряду с атомами дейтерия, связанными с атомами углерода, содержит атомы дейтерия, частично или полностью замещающие подвижные атомы водорода, связанные с атомами кислорода и/или азота.
В некоторых вариантах осуществления изобретения диагностический препарат включает
- дейтерированное производное саркозина, содержащее атомы дейтерия как во 2-м, так и в 4-м положении, или его фармацевтически приемлемую соль; или
- смесь дейтерированных производных саркозина и/или их фармацевтически приемлемых солей, в которой присутствует по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия во 2-м положении, и по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия в 4-м положении.
В некоторых частных вариантах осуществления изобретения дейтерированное производное саркозина представляет собой саркозин-4,4,4-бз, саркозин-2,2-бг или саркозин-2,2,4,4,4-б5.
В некоторых других вариантах осуществления изобретения диагностический препарат включает смесь, по меньшей мере, двух разных соединений, выбранных из дейтерированного производного саркозина и/или фармацевтически приемлемой соли дейтерированного производного саркозина. В некоторых частных вариантах осуществления изобретения диагностический препарат включает смесь, по меньшей мере, двух соединений, выбранных из саркозина-4,4,4-с!з, саркозина-2,2-бг и саркозина-2,2,4,4,4-б5.
Еще одним аспектом изобретения является способ диагностики заболевания или патологического процесса у субъекта, включающий следующие этапы:
- вводят субъекту диагностический препарат по изобретению;
- проводят магнитно-резонансную томографию и/или магнитно-резонансную спектроскопию на ядрах дейтерия после введения диагностического препарата спустя время, достаточное для его накопления в исследуемой ткани, для получения, соответственно, томограммы (дейтериевой томограммы) и/или ЯМР спектра(ов);
- диагностируют наличие или отсутствие заболевания на основании наблюдаемой интенсивности сигнала ядер дейтерия, отражающей уровень накопления диагностического препарата.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения диагностируемое заболевание или патологический процесс сопровождается локально измененным (повышенным или пониженным) уровнем поглощения клетками питательных веществ.
В некоторых вариантах осуществления изобретения патологический процесс представляет собой воспалительный процесс, инфекционный процесс, процесс, сопровождающийся активной регенерацией, заболевание, связанное с ишемией органов и тканей, реакцию отторжения трансплантата, аутоиммунное заболевание. В некоторых других вариантах осуществления изобретения заболевание представляет собой онкологическое заболевание. В некоторых частных вариантах осуществления изобретения онкологическое заболевание представляет собой солидную опухоль или метастазы опухоли, в том числе метастазы в лимфоузлах.
В некоторых вариантах осуществления изобретения наличие или отсутствие заболевания диагностируют на основании сравнения интенсивности сигнала ядер дейтерия у исследуемого субъекта с типичной интенсивностью сигнала, наблюдаемой у здоровых субъектов в соответствующей ткани или соответствующем органе. В некоторых других вариантах осуществления изобретения наличие или отсутствие заболевания диагностируют на основании сравнения интенсивности сигнала ядер дейтерия в областях, соответствующих нормальной и аномальной ткани по данным дополнительного медицинского исследования. В некоторых вариантах наличие или отсутствие заболевания диагностируют на основании комбинирования вышеуказанных сравнений.
В некоторых вариантах осуществления изобретения проводят, по меньшей мере, одно дополнительное медицинское исследование, выбранное из магнитно- резонансной томографии на ядрах, отличных от ядер дейтерия, ультразвукового исследования, компьютерной томографии, рентгенографии, пальпации, биопсии, анализа биологических жидкостей на онкомаркеры, радионуклидной диагностики и/или визуального наблюдения. В некоторых частных вариантах осуществления изобретения дополнительное медицинское исследование проводят перед проведением диагностики заболевания или патологического процесса методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно-резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия, как это описано выше. В некоторых других частных вариантах осуществления изобретения дополнительное медицинское исследование проводят после проведения диагностики заболевания или патологического процесса методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно-резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия, как это описано выше.
В некоторых частных вариантах осуществления изобретения наличие или отсутствие заболевания или патологического процесса диагностируют на основании сравнения дейтериевой томограммы исследуемого субъекта с изображением,
полученным в результате магнитно-резонансной томографии субъекта на ядрах протия.
В некоторых частных вариантах осуществления изобретения по пространственному распределению области с повышенным накоплением диагностического препарата на дейтериевой томограмме, делается вывод о пространственной структуре опухоли.
В некоторых частных вариантах осуществления изобретения по интенсивности сигнала дейтерия на дейтериевой томограмме и/или ЯМР спектре(ах) в области повышенного накопления диагностического препарата делается вывод о злокачественности или доброкачественности опухоли.
В некоторых частных вариантах осуществления изобретения по скорости изменения интенсивности сигнала дейтерия на дейтериевой томограмме и/или ЯМР спектре(ах) после его введения делается вывод об уровне перфузии в разных точках области сканирования.
Частные варианты осуществления способа диагностики заболевания или патологического процесса у субъекта по изобретению также включают все варианты воплощения изобретения в части диагностического препарата, описанные выше.
В некоторых вариантах осуществления способа диагностики заболевания или патологического процесса у субъекта вводимый диагностический препарат включает
- дейтерированное производное саркозина, содержащее атомы дейтерия как во 2-м, так и в 4-м положении, или его фармацевтически приемлемую соль; или
- смесь дейтерированных производных саркозина и/или их фармацевтически приемлемых солей, в которой присутствует по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия во 2-м положении, и по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия в 4-м положении;
при этом на основании сравнения интенсивности сигналов ядер дейтерия во 2-м и в 4-м положении дейтерированного соединения, на дейтериевой томограмме и/или ЯМР спектре(ах) в исследуемой ткани оценивают локальную скорость метаболизма саркозина, что позволяет проводить более точную диагностику, в частности, оценивать скорость роста или злокачественность опухоли.
В некоторых частных случаях вышеописанных вариантов осуществления изобретения дейтерированное производное саркозина представляет собой саркозин- 4,4,4-бз, саркозин-2,2-бг или саркозин-2,2,4,4,4-б5. В некоторых других частных случаях вышеописанных вариантов осуществления изобретения диагностический препарат включает смесь, по меньшей мере, двух разных соединений, выбранных из дейтерированного производного саркозина и/или фармацевтически приемлемой соли дейтерированного производного саркозина. В некоторых частных вариантах
осуществления изобретения диагностический препарат включает смесь, по меньшей мере, двух соединений, выбранных из саркозина-4,4,4-бз, саркозина-2,2-бг и саркозина-2,2,4,4,4-б5.
В некоторых вариантах осуществления изобретения диагностический препарат вводят субъекту перорально. В некоторых других вариантах осуществления изобретения диагностический препарат вводят субъекту парентерально.
Краткое описание чертежей
Фигура 1. а) дейтериевая томограмма (слева) и 2Н спектр (справа) образца с саркозином-4,4,4-бз; б) дейтериевая томограмма (слева) и 2Н спектр (справа) образца с саркозином-2, 2, 4,4,4-ds; в) дейтериевая томограмма (слева) и 2Н спектр (справа) образца со смесью саркозина-2,2-б и саркозина-4,4,4-б3.
Фигура 2. Томограммы мыши Ns1 с карциномой молочной железы 4Т1 после введения 30 мг саркозина-4,4,4-сЬ: а) 2Н томограммы, полученные в разные моменты времени после введения; б) 2Н томограмма (слева), наложение 2Н и 1Н томограмм (по центру), 1Н томограмма (срава).
Фигура 3. Томограммы мыши с карциномой молочной железы 4Т1 после введения: а) 30 мг Ь-аланина-3,3,3-бз; б) 10 мг Ь-фенилаланина-b,b, 2,3,4,5,6-67.
Определения и термины
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем описании изобретения.
В описании данного изобретения термины «включает» и «включающий» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».
Термин «субъект» охватывает все виды млекопитающих, предпочтительно человека.
Под термином «дейтерированное производное» в данном документе понимается соединение, содержащее дейтерий, связанный с углеродом, в количестве, превышающем его природное содержание, по меньшей мере, в одном положении. В частных случаях воплощения изобретения содержание дейтерия, по меньшей мере, в одном положении, превышает 10%, в других частных случаях - 90%. Под «смесью, по меньшей мере, двух разных дейтерированных производных» понимается смесь соединений, содержащих дейтерий в разных положениях, или содержащих разное количество дейтерия в одном и том же положении. Символом «d» («D») в данном документе обозначается атом водорода, представленный изотопом 2Н в доле, превышающей его природное содержание.
Дейтерированные производные саркозина включают саркозин-4,4,4-с1з, саркозин-2,2- d2, саркозин-2,2,4,4,4-б5, а также другие производные, например, саркозин-2,4,4-6з, саркозин-2,2,4-6з, саркозин-2,4,4,4-б4, capK03HH-4,4-d2, но не ограничиваются ими (принятая
в данном документе нумерация атомов показана ниже).
саркозин саркозин-2,2-с12 саркозин-4,4,4-с13 capK03HH-2,2,4,4,4-d5
Под термином «воксел» в данном документе понимается минимальный элемент объема области сканирования, которому соответствует определенное значение интенсивности сигнала дейтерия или определенный локальный спектр.
Используемый здесь термин «фармацевтически приемлемая соль» относится к таким солям, которые пригодны для использования в контакте с тканями человека и животных без излишней токсичности, раздражения, аллергической реакции и т.д., и отвечают разумному соотношению пользы и риска. Фармацевтически приемлемые соли аминов, карбоновых кислот, фосфонатов и другие типы соединений хорошо известны в медицине. Соли могут быть получены in situ в процессе выделения или очистки соединений изобретения, а также могут быть получены отдельно, путем взаимодействия свободной кислоты или свободного основания соединения изобретения с подходящим основанием или кислотой, соответственно. Примером фармацевтически приемлемых, нетоксичных солей кислот могут служить соли аминогруппы, образованные неорганическими кислотами, такими как соляная, фосфорная, или органическими кислотами, такими как уксусная, щавелевая, малеиновая, фумаровая, винная, янтарная, аскорбиновая, лимонная, масляная, молочная, глюконовая кислоты, или полученные другими методами, используемыми в данной области, например, с помощью ионного обмена. Типичные соли щелочных и щелочноземельных металлов содержат натрий, калий, кальций, магний и другие. Кроме того, фармацевтически приемлемые соли могут содержать, если требуется, нетоксичные катионы аммония, четвертичного аммония и амина, полученные с использованием таких противоионов, как галогениды, гидроксиды, карбоксилаты, сульфаты, фосфаты, и другие.
Диагностический препарат по изобретению может включать одно или несколько любых фармацевтически приемлемых вспомогательных веществ, подходящих для конкретной формы дозирования, в частности, любых носителей, растворителей и/или наполнителей, таких, которые могут быть введены в организм пациента совместно с соединением, составляющим суть данного изобретения, и которые не разрушают это соединение, и являются нетоксичными при введении. Неограничивающими частными примерами фармацевтически приемлемых вспомогательных веществ могут служить хлорид натрия, глюкоза, подсластители, пищевые ароматизаторы ,и красители и др.
Подробное раскрытие изобретения
Успешная реализация диагностики заболевания с помощью 2Н МРТ или МР- спектроскопии основывается на способности конкретного дейтерированного соединения селективно накапливаться в различных тканях и при этом создавать сигнал с интенсивностью, достаточной с точки зрения фундаментальных физических ограничений методов ядерного магнитного резонанса (гиромагнитное отношение, параметры релаксации ядер дейтерия). Интенсивность сигнала дейтерия при этом: а) пропорциональна достигаемой в ткани концентрации дейтерия (зависит от дозы, кинетики мембранного транспорта, концентрирующей способности ткани),
б) пропорциональна квадратному корню из времени съемки (время ограничено скоростью выведения и/или метаболизма дейтерированного соединения , а также необходимостью для пациента оставаться без движения в течение всего сканирования),
в) зависит от времени релаксации Ti (определяет максимальную скорость усреднения и, следовательно, интенсивность суммарного сигнала, получаемого в единицу времени; для разных соединений различается в несколько раз: см. Biological Magnetic Resonance, Volume 1 1 , In Vivo Spectroscopy. Berliner L.J., Reuben, J. (Eds.), Springer, 1992).
Каждое химическое соединение обладает уникальными параметрами фармакокинетики (в частности, концентрация соединения и скорость ее изменения в крови, различных органах и тканях). Фармакокинетика при этом неочевидным образом зависит от используемой дозы (в частности, превышение реабсорбционной способности почек в отношении конкретного соединения может приводить к его ускоренному выведению). При этом доза ограничена токсичностью и растворимостью данного соединения. Эксперименты, проведенные авторами, а также сведения из уровня техники показывают, что свободно диффундирующие дейтерированные соединения, такие как D2O, не демонстрируют селективного накопления в различных органах и тканях субъекта.
Авторами было обнаружено, что дейтерированные производные саркозина, входящие в состав диагностического препарата по изобретению:
- способны селективно накапливаться в тканях животных в концентрации, достаточной для визуализации различных органов и тканей in vivo, в том числе, раковых опухолей, методом 2Н МРТ или МР-спектроскопии;
- обладают фармакокинетическими свойствами, позволяющими использовать нетоксичные дозы, и при этом успешно регистрировать 2Н МРТ и/или 2Н ЯМР спектры;
- в концентрациях, достаточных для успешной регистрации 2Н МРТ и/или 2Н ЯМР, характеризуются достаточно медленным выведением и метаболизмом,
совместимыми с временными ограничениями методов дейтериевой томографии и МР- спектроскопии.
Несмотря на то, что саркозин не является физиологически значимым питательным веществом, авторами было обнаружено, что он селективно накапливается в различных органах и тканях субъекта в концентрации, достаточной для проведения визуализации методом МРТ. В свою очередь, это позволяет осуществлять эффективную диагностику заболеваний и патологических процессов, сопровождающихся локально измененным (повышенным или пониженным) уровнем поглощения клетками питательных веществ, в том числе, определять наличие и локализацию онкологического заболевания, посредством магнитно-резонансной томографии на ядрах дейтерия. При этом наши эксперименты показали, что другие аминокислоты, в частности, глицин-сЬ, 1_-аланин-3,3,3-с1з и L-фенилаланин- b,b, 2,3,4,5,6-67 не обладают подходящими физико-химическими и биологическими свойствами и, таким образом, не могут быть использованы для диагностики заболеваний методом 2Н МРТ или МР-спектроскопии.
Отличительной особенностью дейтерированных производных саркозина является возможность наблюдения сразу двух сигналов дейтерия в МРТ или МР- спектроскопии при использовании производного, содержащего атомы дейтерия как во 2-м, так и в 4-м положении, например, саркозина-2,2,4,4,4-с15 (Фигура 16) или смеси саркозинов, в которой отдельные компоненты содержат атомы дейтерия во 2-м и/или в 4-м положении (за исключением вариантов, в которых присутствуют лишь компоненты, содержащие атомы дейтерия только во 2-м (или только в 4-м) положении), например смеси саркозина-2,2-с12 и саркозина-2,2,4,4,4-с15 или смеси саркозина-4,4,4-с1з и саркозина-2,2-6г В отличие от методов, основанных на радиоактивных изотопах, это позволяет, помимо уровня накопления дейтерированного производного, получать информацию о метаболизме саркозина на основании разницы в отношении интенсивностей сигналов дейтерия препарата. Отношение интенсивностей сигналов ЯМР атомов дейтерия во 2-м и в 4-м положении саркозина в данном случае отражает различия исследуемых вокселов области сканирования в скорости окислительного деметилирования (первой стадии метаболизма) саркозина. Известно, что саркозин служит донором метильной группы в системе метаболизма одноуглеродных фрагментов (S. de Vogel et al. Int. J. Cancer, 2014, 134, 1 , 197-206). Одноуглеродные фрагменты (в основном, связанные с тетрагидрофолатом и S-аденозилметионином) используется организмом, в том числе, для синтеза ДНК, необходимого для пролиферации клеток. Таким образом, повышенная локальная скорость метаболизма саркозина может свидетельствовать о локально повышенной скорости пролиферации, в частности, о росте опухоли или отдельных ее частей. Использование такой дополнительной диагностической
информации о метаболизме саркозина делает метод диагностики по изобретению более достоверным. Отношение интенсивностей сигналов ЯМР атомов дейтерия во 2- м и в 4-м положении саркозина может измеряться как один раз за сканирование, так и несколько раз. Пониженное отношение сигнала во 2-м положении к сигналу в 4-м положении по сравнению с интактным дейтерированным производным свидетельствует о деметилировании. Таким образом, чем ниже отношение этих сигналов в данном вокселе, тем быстрее протекает в нем деметилирование саркозина.
Массовое отношение двух различных дейтерированных производных саркозина, входящих в состав одного диагностического препарата, может составлять от 1 :1 до 1 : 10, в предпочтительных вариантах воплощения - от 1 : 1 до 1 :3, но не ограничивается ими.
Из уровня техники известно, что метаболизм дейтерированного саркозина отличается от метаболизма недейтерированного саркозина за счет кинетического изотопного эффекта реакции окисления N-метильной группы (R.H. Abeles, W.R. Frisell, C.G. Mackenzie; J. Biol. Chem. 1960, 235, 3, 853-856). Это делает невозможной прямую экстраполяцию результатов, полученных со сверхнизкими дозами радиоактивно- меченых производных саркозина на дейтерированные производные саркозина по изобретению, применяемые в дозах более 10 мг/кг, ввиду фундаментальных ограничений метода дейтериевой МРТ.
Из уровня техники известно, что разные аминокислоты обладают различной кинетикой накопления в клетках животных и человека, а также различаются в десятки раз по достигаемому в равновесном состоянии градиенту концентрации [Johnstone, R.M., Scholefield, P.G., Adv. Cancer Res. 1965, 9, 143-226]. Поведение аминокислот in vivo дополнительно осложняется гомеостазом и направленным транспортом на уровне целого организма. В частности, известно, что избыток аланина, высвобождаемого мышцами, активно поглощается печенью; в физиологической концентрации глутамин активно поглощается несколькими видами раковых опухолей . Поскольку дейтериевая томография или спектроскопия предполагает введение доз, в несколько раз превышающих физиологические, а разные органы и ткани характеризуются различной кинетикой накопления и емкостью в отношении различных аминокислот, не представляется возможным предсказать наличие селективного накопления конкретной аминокислоты без проведения прямого эксперимента.
Важным свойством дейтерированного компонента (саркозина) диагностического препарата по изобретению является достаточная устойчивость к метаболическому обмену дейтерия на протий in vivo. Такой обмен понижает концентрацию дейтериевой метки, одновременно повышая фоновый сигнал тяжелой воды (DOH), которая равномерно распределяется по организму за счет быстрой диффузии. Этот процесс приводит к снижению контрастности изображения, а также препятствует
количественной оценке концентрации дейтерированного компонента путем сравнения с интенсивностью сигнала природной DOH. Проведенные нами исследования показали, что некоторые дейтерированные природные аминокислоты, в частности, глицин-2, 2-дг и 1_-аланин-3,3,3-с1з не могут быть использованы для получения диагностически значимых изображений по изобретению, поскольку очень быстро теряют дейтерий in vivo.
Благодаря низкому содержанию дейтерия в организме (0,015% атомов водорода), фоновые сигналы в 2Н МРТ на несколько порядков ниже, чем в 1Н МРТ. Таким образом, даже в низкой концентрации диагностического препарата его сигнал не накладывается на сигналы естественных фоновых компонентов. Разработка аналогичных методов с использованием недейтерированных диагностических препаратов на основе 1Н МРТ затруднена из-за существования большого количества фоновых сигналов естественных низкомолекулярных соединений с интенсивностью, сравнимой с максимальной достижимой интенсивностью сигнала недейтерированного диагностического препарата.
Способ по изобретению позволяет диагностировать, в частности, наличие или отсутствие онкологического заболевания, сопровождающегося образованием солидных опухолей (как первичных, так и метастатических) и/или метастазов в лимфоузлах. Онкологические заболевания, поддающиеся диагностике с помощью дейтерированных диагностических препаратов, включают: рак молочной железы, рак легкого, рак предстательной железы, меланому, рак мозга (в том числе, метастазы опухолей другого происхождения), рак почки, рак кишечника, рак поджелудочной железы, рак яичников, рак матки, неходжкинскую лимфому, рак печени , сакромы, но не ограничиваются ими. Помимо онкологических заболеваний способ по изобретению может быть использован в диагностике других заболеваний, характеризующихся высокой метаболической активностью или пролиферацией клеток: например, при отторжении пересаженных органов и клеток, при аутоиммунных, воспалительных или инфекционных заболеваниях, при поражениях печени, сопровождающихся активной регенерацией. Также возможна диагностика заболеваний, развивающихся вследствие нарушения кровоснабжения (ишемии) различных органов, например, сердца, мозга, почек. Нарушение кровоснабжения приводит к снижению скорости поглощения и достигаемого уровня накопления в этих органах аминокислот, в том числе, саркозина, наблюдаемого с помощью 2Н МРТ или МР-спектроскопии. Метод по изобретению основан на использовании дейтерированного диагностического препарата и регистрации томограмм и/или ЯМР спектров на частоте дейтерия.
Известно, что 1Н МРТ сама по себе во многих случаях обладает недостаточной диагностической точностью. То же самое касается методов МРТ, основанных на измерении параметров перфузии (например, dynamic contrast-enhanced MRI). В
отличие от перфузионных методов, способ диагностики по изобретению предоставляет данные о скорости мембранного транспорта и уровне накопления саркозина в клетках, характерные для ПЭТ или ОФЭКТ, и недоступные в традиционных способах воплощения 1Н МРТ. Таким образом, способ по изобретению позволяет получить более точную диагностическую информацию. В частности, при онкологическом заболевании способ по изобретению позволяет производить оценку метаболической активности исследуемой ткани, и, как следствие, делать вывод о злокачественности или доброкачественности опухоли, оценивать ее агрессивность. Сигнал диагностического препарата по изобретению может наблюдаться в течение по меньшей мере 3-х часов (см. фигуру 2). Скорость изменения интенсивности сигнала в раковой опухоли и различных внутренних органах (печень, селезенка, поджелудочная железа, почки) при повторном сканировании на протяжении до 3-х часов отражает уровень перфузии и метаболическую активность данных тканей и органов, что может использоваться при постановке более точного диагноза на основании дейтериевой томографии и/или МР-спектроскопии.
В частных случаях воплощения изобретения по пространственному распределению сигнала дейтерия диагностического препарата делают вывод о пространственной структуре опухоли.
В других частных случаях воплощения изобретения по интенсивности сигнала дейтерия в области с повышенным содержанием диагностического препарата делают вывод о степени злокачественности/агрессивности опухоли. Злокачественные опухоли характеризуются более активным метаболизмом и повышенной активностью мембранного транспорта. Следовательно, в опухолях, имеющих более высокую степень злокачественности, интенсивность сигнала дейтерия будет выше.
В других частных случаях воплощения изобретения по скорости изменения интенсивности сигнала дейтерия диагностического препарата оценивают перфузию в исследуемой области. В областях с высокой степенью перфузии скорость изменения сигнала дейтерия во времени (от момента начала накопления в опухолевой ткани до полного выведения) выше.
Диагностический препарат по изобретению вводят в количестве, эффективном для проведения диагностики. Под эффективным количеством в данном случае подразумевается такое количество соединения (дейтерированного производного саркозина и/или его фармацевтически приемлемой соли), вводимого или доставляемого пациенту, при котором с наибольшей вероятностью проявится желаемый эффект - возможность осуществления способа диагностики по изобретению методом магнитно- резонансной томографии и/или магнитно-резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия. Ввиду фундаментальных ограничений метода дейтериевой МРТ, количество дейтерированного производного саркозина и/или его фармацевтически приемлемой соли
не может быть сверхмалым и применяется в количестве от нескольких мг на кг веса, в дозах более 10 мг/кг, например 0,1 -1 ,5 г/кг. В частности, при расчете дозы препаратов для млекопитающих разных видов обычно используется не вес, а площадь поверхности тела, которая нелинейно зависит от веса. Точное требуемое количество может меняться от субъекта к субъекту в зависимости от вида млекопитающего, возраста, массы тела и общего состояния пациента, тяжести заболевания, методики введения препарата.
Из уровня техники также известно, что период полувыведения одного и того же соединения может различаться у разных видов животных (обычно период полувыведения больше у животных более крупных видов), в связи с чем оптимальное время между введением препарата и сканированием может существенно отличаться для разных млекопитающих. Оптимальное время между введением препарата и сканированием зависит от природы заболевания и исследуемой области тела субъекта. Как видно на Фигуре 2, внутренние органы субъекта (печень, поджелудочная железа, селезенка и т.д.) проявляются на дейтериевой томограмме до того, как накопление саркозина в опухоли достигает максимума.
Диагностический препарат по изобретению может быть введен в организм пациента любым путем введения, эффективным для проведения диагностики, например, он может быть введен перорально, парентерально, местно и т.п.
Мембранный транспорт саркозина осуществляется теми же транспортерами, что и транспорт глицина и пролина (F.H. Glorieux et al. J. Clin. Investigation, 1971 , 50, 2313-2322). Глицин и пролин ингибируют транспорт саркозина пропорционально своей концентрации и при этом характеризуются биораспределением, отличным от такового для саркозина. Поэтому введение глицина и/или пролина одновременно с препаратом по изобретению или в составе препарата по изобретению способно изменять уровни накопления саркозина в различных органах и тканях субъекта. Такое изменение может усиливать контрастность дейтериевой томографии, если сканируемые органы и ткани субъекта в разной степени накапливают саркозин, глицин и/или пролин.
Поскольку мембранный транспорт саркозина осуществляется несколькими транспортерами с различной аффинностью к разным аминокислотам, введение аминокислот, использующих те же транспортеры, что и саркозин, в частности, глицина и пролина, вместе с дейтерированным производным саркозина позволяет ингибировать транспорт саркозина отдельными транспортерами и, таким образом, селективно визуализировать накопление, осуществляемое другими транспортерами. Такое использование ингибиторов, например, глицина и/или пролина, позволяет улучшить контрастность диагностического изображения без изменения структуры дейтерированного производного саркозина. Улучшение контрастности диагностических изображений за счет селективного использования отдельных типов транспортеров при переходе от 2-дезокси- 2-[18Г]фторглюкозы к метил 4-дезокси-4-[18Р]фторглюкозиду ранее было
продемонстрировано (V. Kepe et al. J. Neurooncol., 2018, 138, 5, 557-569), но, в отличие от этой работы, способ по изобретению позволяет изменять селективность транспорта без изменения химической структуры действующего вещества.
Окислительное деметилирование саркозина ингибируется некоторыми соединениями, например, ацетатом и метоксиацетатом (W.R. Frisell, C.G. Mackenzie, J. Biol. Chem. 1955, 217, 1 , 275-285). Введение субъекту ацетата или другого фармацевтически приемлемого ингибитора деметилирования саркозина одновременно с или в составе диагностического препарата позволяет замедлить окисление дейтерированного производного саркозина и таким образом увеличить интенсивность сигнала дейтерированного производного и/или продолжительность его присутствия в концентрации, достаточной для регистрации дейтериевой МРТ или спектров.
В одном из вариантов воплощения изобретения процесс диагностики включает проведение МРТ и осуществляется следующим образом:
а) в некоторых вариантах воплощения изобретения проводится МРТ на ядрах протия (1Н). Регистрация 1Н МРТ позволяет, во-первых, осуществить анатомическую привязку дейтериевого сигнала, во-вторых, идентифицировать области с подозрением на патологию, в частности, злокачественное новообразование (в других вариантах воплощения изобретения определение области проведения 2Н МРТ может быть осуществлено другими способами, в частности, посредством ультразвукового исследования, компьютерной томографии, рентгенографии, пальпации, биопсии, анализа биологических жидкостей на онкомаркеры, радионуклидной диагностики и/или визуального наблюдения);
б) вводится диагностический препарат;
в) спустя время, достаточное для накопления диагностического препарата в исследуемой ткани субъекта, проводится регистрация томограммы на частоте прецессии ядер дейтерия диагностического препарата;
г) полученные дейтериевые томограммы анализируется с целью нахождения участков с аномально высокой или низкой интенсивностью и, следовательно, отвечающих селективному накоплению диагностического препарата. В частности, возможно сравнение томограмм, полученных на 1Н и на 2Н: если аномальные участки на 1Н и 2Н совпадают, можно говорить о большей вероятности наличия патологии.
В другом варианте воплощения изобретения процесс диагностики включает проведение МР-спектроскопии на ядрах дейтерия и осуществляется следующим образом: а) проводится 1Н МРТ, в результате чего идентифицируются области с подозрением на патологию, в частности, злокачественное новообразование (в других вариантах воплощения изобретения определение области проведения 2Н МРТ может быть осуществлено другими способами, в частности, посредством ультразвукового исследования, компьютерной томографии, рентгенографии, пальпации, биопсии,
анализа биологических жидкостей на онкомаркеры, радионуклидной диагностики и/или визуального наблюдения);
б) вводится диагностический препарат;
в) спустя время, достаточное для накопления диагностического препарата в исследуемой ткани субъекта в вокселах, соответствующих области с подозрением на патологию (например, по результатам 1Н МРТ), проводится регистрация спектра дейтерия (в частности, с использованием методов локальной спектроскопии); опционально проводится регистрация спектра в соседних вокселах для сравнения интенсивности сигнала;
г) интенсивность сигнала в вокселах, соответствующих области с подозрением на патологию, сравнивается, в частности, с: (i) типичными значениями для данного органа или ткани (которые должны быть определены предварительно на здоровых субъектах) и/или (ii) интенсивностью в соседних вокселах, соответствующих тому же органу или ткани и свободных от аномалий по данным 1Н МРТ. Повышенная или пониженная интенсивность сигнала позволяет говорить о селективном накоплении диагностического препарата и, как следствие, о наличии патологии, в частности, злокачественного новообразования.
Порядок этапов «а), б), в)» в обоих вышеуказанных вариантах воплощения изобретения может быть изменен на «б), а), в)» или «б), в), а)». Также возможна параллельная регистрация сигналов 1Н и 2Н (т.е. одновременное проведение этапов «а)» и «в)»).
В частных случаях воплощения изобретения после идентификации области с подозрением на злокачественное образование выбираются отдельные вокселы, лежащие как в пределах, так и за пределами подозрительной области (в частности, может быть выбрана серия соседних вокселов, лежащих на одной линии, пересекающей границу подозрительной области). Регистрация интегрального сигнала 2Н или локальных 2Н спектров в выбранных вокселах с последующим сравнением их интенсивности позволяет быстро и с большей чувствительностью обнаруживать области накопления диагностического препарата.
МРТ изображения и МР спектры могут быть получены на любом магнитно- резонансном томографе, оснащенном оборудованием для регистрации сигнала дейтерия.
Исследования, проведенные авторами изобретения, свидетельствуют о хорошей переносимости диагностического препарата животными, отсутствии видимых побочных эффектов при использовании в указанных дозах. Из уровня техники известно, что саркозин безопасен при введении в больших дозах (LDso > 5 г/кг). Учитывая эффективный катаболизм природного саркозина с сопутствующим высвобождением дейтерия в виде DOH (нетоксична в очень высоких дозах, вплоть до замещения 10-30% воды в организме, а также присутствует в воде организма в
концентрации около 1x10 2 моль/л), мы не ожидаем побочных эффектов, связанных с введением множественных атомов дейтерия.
Способ по изобретению осуществляется без вредного воздействия ионизирующего излучения (характерного, например, для методов КТ, ПЭТ, ОФЭКТ), что в свою очередь повышает безопасность исследований, делает возможным проведение более частых повторных исследований, в частности делает метод привлекательным для педиатрии.
Способ диагностики по изобретению может применяться, в частности, для ранней диагностики злокачественных опухолей различной локализации, метастатических поражений, оценки ответа опухоли на лечение и заключения об эффективности проводимой терапии, для уточнения диагноза, составленного на основании результатов 1Н МРТ и/или других методов диагностики.
Способ по изобретению расширяет существующие возможности неинвазивной диагностики, в том числе, позволяет осуществлять эффективную диагностику онкологических заболеваний.
Фармацевтически приемлемые соли дейтерированных производных саркозина обладают всеми свойствами, необходимыми для их использования в составе диагностического препарата по изобретению.
Осуществление изобретения
Возможность объективного проявления технического результата при использовании изобретения подтверждена достоверными данными, приведенными в примерах, содержащих сведения экспериментального характера, полученные в процессе проведения исследований по методикам, принятым в данной области. Сущность изобретения поясняется фигурами.
Следует понимать, что эти и все приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены только для иллюстрации настоящего изобретения.
Приведенные в данном документе примеры служат иллюстрациями принципа действия разработанного метода, и не ограничивают диапазон используемых доз, а также диапазон времени между введением диагностического препарата и регистрацией сигнала дейтерия, поскольку в зависимости от чувствительности и других параметров используемого оборудования, диагностируемого заболевания и природы субъекта (человек или лабораторное животное) необходимые дозы и время, необходимое для накопления препарата, могут отличаться. В частности, из уровня техники известно, что период полувыведения одного и того же соединения может различаться у разных видов животных, и что при переходе от одного вида животного к другому или к человеку дозы, как правило, масштабируются пропорционально площади поверхности тела, а не массе тела. Кроме того, приведенные параметры регистрации спектров и томограмм, включая время
накопления сигнала, являются частью конкретных вариантов воплощения изобретения и могут меняться в зависимости от используемого оборудования и конкретных диагностических задач.
Синтез 1М-(СОз)-глицина (саркозина-4,4,4-03).
N-тозилглицин был получен по литературной методике (A. Cohen et al. J. Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals, 1986, 24, 5, 587-597).
В 17.2 мл 3M NaOH растворили 3.29 г (0.014 моль) тозилглицина. Полученный раствор поместили в стеклянный автоклав и охладили на ледяной бане. К холодному раствору тозилглицина в водной щелочи при перемешивании добавили 3.25 г (0.022 моль) CD3I. Реакционную смесь поместили в предварительно нагретую до 85 °С водяную баню, и интенсивно перешивали при заданной температуре 8ч. Затем смесь охладили до комнатной температуры и оставили на ночь в холодильнике. Реакционную смесь охладили в бане со льдом, и при перемешивании добавили 4 мл холодной конц. HCI. Полученную суспензию перемешивали 1 ч в бане со льдом, после этого отфильтровали светло-желтый осадок. Выход 1\1-тозилсаркозина-4,4-б3: 3.15 г (92%).
Спектр ЯМР 1Н (600 MHz, DMSO-d6, ppm): d = 7.67 (2H, d, 3J=8.2 Hz, 2,6-Ar), 7.71 (2H, d, 3J=8.2 Hz, 3,4 Ar), 3.84 (2H, s, CH2), 2.39 (3H, s, ArCH3).
Тпл = 149-151 °C.
Раствор тозилсаркозина-б3 2.8 г (0.01 1 моль) в 12 мл концентрированной HCI интенсивно перемешивали при 100 °С в течение 14 ч. После этого смесь охладили до комнатной температуры и разбавили водой. Полученный раствор концентрировали на роторном испарителе (водяная баня 38°С), повторно разбавили водой и снова концентрировали для удаления соляной кислоты. Продукт был выделен из реакционной смеси, состоящей из самого продукта, остаточной соляной кислоты и TsOH с помощью ионообменной хроматографии следующим образом: смесь в виде разбавленного водного раствора (200 мл) была пропущена со скоростью 0, 1 объема подушки в минуту через колонну, содержащую 46 мл (88 мэкв) смолы Dowex 50. Колонку промывали водой до выхода нейтрального элюата 300 мл. Продукт был элюирован 250 мл 1 М раствора NhUOH и высушен на роторном испарителе. Выход саркозина-4,4,4-б3: 0.86 г (85%).
Спектр ЯМР 1Н (600 MHz, D20, ppm): d = 3.59 (s, CH2).
Тпл. = 202-204 °С
Синтез саркозина-2,2-02.
Тозил глицин 0.47 г (0.002 моль) растворили в растворе натриевой щелочи в D20, приготовленном из 3.5 мл D20 и 0.29г (0.007 моль) NaOH. Полученный раствор поместили в стеклянный автоклав и охладили на ледяной бане. К холодному раствору тозилглицина в водной щелочи при магнитном перемешивании добавили 0.46 г (0.003 моль) СН31. Реакционную смесь поместили в предварительно нагретую до 85 °С водяную баню, и интенсивно перешивали при заданной температуре 8ч. Затем смесь охладили до
комнатной температуры и оставили на ночь в холодильнике. Реакционную смесь охладили в бане со льдом, и при перемешивании добавили 0.7 мл холодной концентрированной HCI. Полученную суспензию перемешивали 1ч в бане со льдом, после этого отфильтровали светло-желтый осадок. Для дальнейших реакций продукт не нуждается в очистке. Выход М-тозилсаркозина-2,2-б2: 0.44 г (90%).
Спектр ЯМР Ή (600 MHz, DMSO-c , ppm): d = 7.67 (2H, d, 3J= 8.2 Hz, 2,6-Ar), 7.71 (2H, d, 3J= 8.2 Hz, 3,4 AT), 2.74 (3H, s, NMe), 2.39 (3H, s, ArCH3).
Tnn. = 149-151 *C
Гидролиз проводили аналогично методике, описанной выше для случая саркозина- 4,4-d3. Выход саркозина-2,2-02: 84%.
Спектр ЯМР 1Н (600 MHz, D20, ppm): d = 2.68 (s, CH3).
Тпл. = 200-203 °С
Синтез саркозина-2,2,4,4,4-с1б.
N-T03nncapK03HH-2,2,4,4,4-d5 был получен аналогично предыдущему примеру, но с использованием CD3I вместо СН31. Выход: 88%.
Спектр ЯМР Ή (600 MHz, DMSO-d6, ppm): d = 7.67 (2H, d, 3J=8.2 Hz, 2,6-Ar), 7.71 (2H, d, ZJ= 8.2 Hz, 3,4 Ar), 2.39 (3H, s, ArCH3).
Тпл. = 150-152”C.
Гидролиз проводили аналогично методике, описанной выше для случая саркозина- 4,4-d3. Выход саркозина-2,2,4,4,4-05: 85%
Спектр ЯМР 1Н (600 MHz, D20, ppm): В спектре присутствуют только сигналы остаточных протонов растворителя.
Тпл. = 200-203 °С
В приведенных ниже примерах использовался томограф Bruker BioSpec ВС70/30 USR с постоянным полем 7,05 Тл, оснащенный объемным резонатором, настроенным на частоты 1Н (передача/прием) и 2Н (передача), а также поверхностной приемной катушкой диаметром 5 см.
Для регистрации дейтериевой томограммы использовалась импульсная последовательность FLASH (Fast low angle shot). Частота возбуждения определялась по 2Н ЯМР спектру и составляла на используемом приборе: sfo1 ® 46.17452 МГц, прямоугольный возбуждающий импульс шириной 2560 Гц и мощностью 1 1.2 dB, угол отклонения FA = 30°, время повторения TR = 1 1.8 мс, время эхо ТЕ = 4.07 мс, область сканирования 10 см х 10 см, матрица сканирования 50 х 50, толщина среза 3 см, ширина пропускания частот 12500 Гц, общее время сканирования 9 минут 34 секунды (1024 накопления).
Пример 1. Регистрация дейтериевой томограммы и 2Н ЯМР спектра образца, содержащего разбавленный раствор дейтерированного саркозина.
Для демонстрации принципиальной возможности регистрации дейтериевой томограммы разбавленного раствора дейтерированного саркозина был проведен следующий эксперимент.
Стеклянный флакон, содержащий 5 мл раствора саркозина-4,4,4-с1з (5 мг) или саркозина-2,2,4,4,4-б5 (5 мг) или смеси саркозина-4,4,4-с1з (5 мг) и саркозина-2,2-б2 (5 мг) в дистиллированной воде, помещался в центре магнита томографа. Поверхностная катушка диаметром 5 см располагалась непосредственно над флаконом.
На фигуре 1 а показаны дейтериевая томограмма (слева) и 2Н спектр (справа) образца с саркозином-4,4,4-сЬ. На фигуре 16 показаны дейтериевая томограмма (слева) и 2Н спектр (справа) образца с саркозином-2,2,4,4,4-си. На фигуре 1 в показаны дейтериевая томограмма (слева) и 2Н спектр (справа) образца со смесью саркозина- 2,2-сЬ и саркозина-4,4,4-бз.
Пример 2. Использование дейтериевой томографии для визуализации карциномы молочной железы мыши 4Т1 in vivo с использованием диагностического препарата, содержащего саркозин-4,4,4-с1з-
В данном примере проводились эксперименты на мышах Balb/c с привитой карциномой молочной железы 4Т1 (инъекция 5x10s клеток/60 мкп под левой передней лапой за 12 дней до эксперимента). Животному весом 20 г вводился внутрибрюшинно раствор 30 мг саркозин-4,4,4- з в 0.5 мл воды. Через 10 мин после введения животное обездвиживалось с помощью изофлурана, размещалось на подогреваемой кроватке в томографе. Поверхностная приемная 2Н катушка располагалась над передней частью тела животного с дорсальной стороны, как отмечено на фигуре 2 пунктиром.
На фигуре 2 видно, что начало процесса накопления дейтерированного производного саркозина в опухолевой ткани наблюдается уже через несколько минут после введения, со временем дейтерированное производное саркозина накапливается в опухолевой ткани, причем максимальная интенсивность сигнала дейтерия наблюдается примерно через 90-140 минут после введения препарата. Как видно из приведенных данных, сигнал дейтерия сохраняется в течение нескольких десятков минут, таким образом, саркозин-4,4,4-б3 обладает благоприятной фармакокинетикой для практического использования в 2Н МРТ и МР-спектроскопии.
Как следует из приведенных результатов, диагностический препарат на основе дейтерированного производного саркозина способен накапливаться в патологической (опухолевой) ткани в концентрации, достаточной для регистрации информативной дейтериевой томограммы или 2Н-ЯМР спектра in vivo и, следовательно, может использоваться для неинвазивной диагностики заболеваний, включая онкологические, методом 2Н МРТ и/или МР-спектроскопии.
Пример 3. Использование дейтериевой томографии для визуализации карциномы молочной железы мыши 4Т1 in vivo с использованием диагностического препарата, содержащего L -аланин-3, 3,3-с1з и L-фенилаланин- b.b»2,3,4,5,6- 7.
В данном примере проводились эксперименты на мышах Balb/c с привитой карциномой молочной железы 4Т1 (инъекция 5x10* клеток/60 мкл под левой передней лапой за 12 дней до начала эксперимента).
Животному весом 20 г вводился внутрибрюшинно раствор:
а) 30 мг 1_-аланина-3,3,3-с1з в 0.5 мл воды; либо
б) 10 мг 1_-фенилаланина-р,р,2,3,4,5,6-с17 в 1.0 мл воды (меньшая доза фенилаланина в пересчете на дейтерий обусловлена низкой растворимостью фенилаланина и, как следствие, невозможностью введения большего объема диагностического препарата без вреда для здоровья субъекта) .
Через 10 мин после введения животное обездвиживалось с помощью изофлурана, размещалось на подогреваемой кроватке в томографе. Поверхностная приемная 2Н катушка располагалась над передней частью тела животного с дорсальной стороны, как отмечено на фигуре 3 пунктиром.
На фигуре 3 видно, что дейтерированные производные аланина и фенилаланина не накапливается в опухолевой ткани и не проявляют селективности накопления в различных органах. Это свидетельствует о том, что дейтерированные производные аланина и фениланина не могут быть использованы для проведения диагностики онкологических заболеваний методом 2Н МРТ или МР-спектроскопии.
Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким- либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.
Claims
1. Диагностический препарат, включающий по меньшей мере одно соединение, выбранное из дейтерированного производного саркозина и/или фармацевтически приемлемой соли дейтерированного производного саркозина, для диагностики заболеваний методом магнитно-резонансной томографии и/или магнитно- резонансной спектроскопии на ядрах дейтерия.
2. Диагностический препарат по п.1 , который дополнительно включает, по меньшей мере, одно фармацевтически приемлемое вспомогательное вещество.
3. Диагностический препарат по п.2, характеризующийся тем, что фармацевтически приемлемое вспомогательное вещество представляет собой носитель, наполнитель и/или растворитель.
4. Диагностический препарат по п.1 , дополнительно включающий ингибитор метаболизма саркозина и/или ингибитор мембранного транспорта саркозина.
5. Диагностический препарат по п.4, в котором ингибитор мембранного транспорта саркозина представляет собой глицин или пролин.
6. Диагностический препарат по п.4, в котором ингибитор мембранного транспорта саркозина представляет собой фармацевтически приемлемый ингибитор деметилирования саркозина.
7. Диагностический препарат по п. 1 , в котором дейтерированное производное саркозина представляет собой саркозин-4,4,4-бз, саркозин-2,2-бг, саркозин-2,2,4,4,4-б5.
8. Диагностический препарат по п.1 , который включает смесь, по меньшей мере, двух разных соединений, выбранных из дейтерированного производного саркозина и/или фармацевтически приемлемой соли дейтерированного производного саркозина.
9. Диагностический препарат по п. 1 , в котором дейтерированное производное саркозина и/или его фармацевтически приемлемая соль наряду с атомами дейтерия, связанными с атомами углерода, содержат атомы дейтерия, частично или полностью замещающие подвижные атомы водорода, связанные с атомами кислорода и/или азота.
10. Диагностический препарат по п.1 , который включает
- дейтерированное производное саркозина, содержащее атомы дейтерия как во 2-м, так и в 4-м положении, или его фармацевтически приемлемую соль; или
- смесь дейтерированных производных саркозина и/или их фармацевтически приемлемых солей, в которой присутствует по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия во 2-м положении, и по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия в 4-м положении.
1 1. Способ диагностики заболевания у субъекта, включающий следующие этапы:
а) вводят субъекту диагностический препарат по любому из п.п.1-10;
б) проводят магнитно-резонансную томографию и/или магнитно-резонансную спектроскопию на ядрах дейтерия после введения диагностического препарата спустя время, достаточное для его накопления в исследуемой ткани, для получения, соответственно, томограммы и/или ЯМР спектра(ов);
в) диагностируют наличие или отсутствие заболевания на основании наблюдаемой интенсивности сигнала ядер дейтерия, отражающей уровень накопления диагностического препарата.
12. Способ по п.1 1 , в котором заболевание представляет воспалительный процесс, инфекционный процесс, процесс, сопровождающийся активной регенерацией, заболевание, связанное с ишемией органов и тканей, реакцию отторжения трансплантата и/или аутоиммунное заболевание.
13. Способ по п.11 , в котором заболевание представляет собой онкологическое заболевание.
14. Способ по п. 11 , в котором проводят, по меньшей мере, одно дополнительное медицинское исследование, выбранное из магнитно-резонансной томографии на ядрах, отличных от ядер дейтерия, ультразвукового исследования, компьютерной томографии, рентгенографии, пальпации, биопсии, анализа биологического материала субъекта на онкомаркеры, радионуклидной диагностики и/или визуального наблюдения.
15. Способ по п.1 1 , в котором диагностируют наличие или отсутствие заболевания на основании сравнения интенсивности сигнала ядер дейтерия у исследуемого субъекта с типичной интенсивностью сигнала, наблюдаемой у здоровых субъектов в соответствующей ткани или соответствующем органе.
16. Способ по п.1 1 , в котором диагностируют наличие или отсутствие заболевания на основании сравнения интенсивности сигнала ядер дейтерия в областях, соответствующих нормальной и аномальной ткани по данным дополнительного медицинского исследования.
17. Способ по п.1 1 , в котором
используют диагностический препарат, включающий
- дейтерированное производное саркозина, содержащее атомы дейтерия как во 2-м, так и в 4-м положении, или его фармацевтически приемлемую соль; или
- смесь дейтерированных производных саркозина и/или их фармацевтически приемлемых солей, в которой присутствует по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия во 2-м положении, и по меньшей мере одно дейтерированное производное, которое содержит атомы дейтерия в 4-м положении,
и в котором дополнительно оценивают уровень метаболической активности и/или пролиферации клеток исследуемой ткани на основании сравнения интенсивности сигналов ядер дейтерия во 2-м и в 4-м положении.
18. Способ по п.14, в котором диагностируют наличие или отсутствие заболевания на основании сравнения дейтериевой томограммы исследуемого субъекта с изображением, полученным в результате магнитно-резонансной томографии у субъекта на ядрах протия.
19. Способ по п.13, в котором по пространственному распределению области с повышенным накоплением диагностического препарата делается вывод о структуре опухоли.
20. Способ по п.13, в котором по интенсивности сигнала дейтерия в области повышенного накопления диагностического препарата делается вывод о злокачественности или доброкачественности опухоли.
21. Способ по п.11 , в котором по скорости изменения интенсивности сигнала дейтерия после введения делается вывод об уровне перфузии в разных участках области сканирования.
22. Способ по п.11 , в котором диагностический препарат вводят субъекту перорально.
23. Способ по п.11 , в котором диагностический препарат вводят субъекту парентерально.
24. Способ по п.11 , в котором магнитно-резонансную томографию и/или магнитно-резонансную спектроскопию на ядрах дейтерия проводят через 10-180 минут после введения диагностического препарата.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SG11202107127UA SG11202107127UA (en) | 2018-12-29 | 2019-05-08 | Magnetic resonance imaging drug containing deuterated sarcosine, and diagnostic method using said drug |
| JP2021538501A JP2022516274A (ja) | 2018-12-29 | 2019-05-08 | 重水素化サルコシンを含む磁気共鳴画像用薬物及び同薬物を使用した診断法 |
| CN201980093266.6A CN113507943B (zh) | 2018-12-29 | 2019-05-08 | 含有氘代肌氨酸的磁共振成像药物及使用所述药物的诊断方法 |
| US17/419,638 US20220079905A1 (en) | 2018-12-29 | 2019-05-08 | Magnetic resonance imaging drug containing deuterated sarcosine, and diagnostic method using said drug |
| EP19902172.6A EP3903832A4 (en) | 2018-12-29 | 2019-05-08 | MAGNETIC RESONANCE IMAGING DRUG WITH DEUTERATED SARCOSIN AND DIAGNOSTIC PROCEDURE USING SUCH DRUG |
| IL284432A IL284432A (en) | 2018-12-29 | 2021-06-28 | A preparation for magnetic resonance imaging containing sarcosine containing deuterium, and a diagnostic method using the aforementioned preparation |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018147613 | 2018-12-29 | ||
| RU2018147613A RU2738873C2 (ru) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированный саркозин, и способ диагностики с использованием этого препарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020139127A1 true WO2020139127A1 (ru) | 2020-07-02 |
Family
ID=71128301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000325 WO2020139127A1 (ru) | 2018-12-29 | 2019-05-08 | Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированный саркозин, и способ диагностики с использованием этого препарата |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220079905A1 (ru) |
| EP (1) | EP3903832A4 (ru) |
| JP (1) | JP2022516274A (ru) |
| CN (1) | CN113507943B (ru) |
| IL (1) | IL284432A (ru) |
| RU (1) | RU2738873C2 (ru) |
| SG (1) | SG11202107127UA (ru) |
| WO (1) | WO2020139127A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220142567A1 (en) * | 2020-11-09 | 2022-05-12 | GE Precision Healthcare LLC | Systems and methods for detecting glucose metabolism by a patient |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5042488A (en) | 1987-09-29 | 1991-08-27 | The Washington University | Methods employing deuterium for obtaining direct, observable deuterium magnetic resonance images in vivo and in situ |
| US6574496B1 (en) * | 1999-05-19 | 2003-06-03 | Amersham Health As | Magnetic resonance imaging |
| US20030211036A1 (en) | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Hadassa Degani | Method and apparatus for monitoring and quantitatively evaluating tumor perfusion |
| US20100322865A1 (en) | 2009-06-19 | 2010-12-23 | Duerk Jeffrey L | Deuterated metabolic water precursor for detecting and treating diseased tissue |
| RU2663286C1 (ru) * | 2017-11-21 | 2018-08-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Сольвекс" | Препарат для магнитно-резонансной диагностики онкологических заболеваний, содержащий дейтерированную 2-амино-2-метилпропионовую кислоту и/или 2-(n-метиламино)-2-метилпропионовую кислоту, и способ диагностики с использованием этого препарата |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2317952B (en) * | 1995-08-22 | 1998-11-25 | Zeneca Ltd | Determination of the number of deuterium containing protecting groups in solid phase bound reactants |
| CN111491629A (zh) * | 2017-11-22 | 2020-08-04 | 康塞特医药品公司 | D-丝氨酸的氘化类似物及其用途 |
-
2018
- 2018-12-29 RU RU2018147613A patent/RU2738873C2/ru active
-
2019
- 2019-05-08 US US17/419,638 patent/US20220079905A1/en active Pending
- 2019-05-08 WO PCT/RU2019/000325 patent/WO2020139127A1/ru active Application Filing
- 2019-05-08 CN CN201980093266.6A patent/CN113507943B/zh active Active
- 2019-05-08 EP EP19902172.6A patent/EP3903832A4/en active Pending
- 2019-05-08 JP JP2021538501A patent/JP2022516274A/ja active Pending
- 2019-05-08 SG SG11202107127UA patent/SG11202107127UA/en unknown
-
2021
- 2021-06-28 IL IL284432A patent/IL284432A/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5042488A (en) | 1987-09-29 | 1991-08-27 | The Washington University | Methods employing deuterium for obtaining direct, observable deuterium magnetic resonance images in vivo and in situ |
| US6574496B1 (en) * | 1999-05-19 | 2003-06-03 | Amersham Health As | Magnetic resonance imaging |
| US20030211036A1 (en) | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Hadassa Degani | Method and apparatus for monitoring and quantitatively evaluating tumor perfusion |
| US20100322865A1 (en) | 2009-06-19 | 2010-12-23 | Duerk Jeffrey L | Deuterated metabolic water precursor for detecting and treating diseased tissue |
| RU2663286C1 (ru) * | 2017-11-21 | 2018-08-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Сольвекс" | Препарат для магнитно-резонансной диагностики онкологических заболеваний, содержащий дейтерированную 2-амино-2-метилпропионовую кислоту и/или 2-(n-метиламино)-2-метилпропионовую кислоту, и способ диагностики с использованием этого препарата |
Non-Patent Citations (13)
| Title |
|---|
| "Topics in Current Chemistry", 2002, SPRINGER, article "Contrast Agents I, Magnetic Resonance Imaging" |
| "Vivo Spectroscopy", vol. 11, 1992, SPRINGER, article "Biological Magnetic Resonance" |
| A. COHEN ET AL., J. LABELLED COMPOUNDS AND RADIOPHARMACEUTICALS, vol. 24, no. 5, 1986, pages 587 - 597 |
| BALTZER, P.A.T. ET AL., AM. J. ROENTENOLOGY, vol. 194, 2010, pages 1658 - 1663 |
| CÉLINE TAGLANG, KORENCHAN DAVID E., VON MORZE CORNELIUS, YU JUSTIN, NAJAC CHLOÉ, WANG SINAN, BLECHA JOSEPH E., SUBRAMANIAM SUKUMAR: "Late-stage deuteration of 13C-enriched substrates for Tl prolongation in hyperpolarized 13C MRI", CHEMICAL COMMUNICATIONS, vol. 54, no. 41, 17 May 2018 (2018-05-17), pages 5233 - 5236, XP055723197 * |
| F.H. GLORIEUX ET AL., J. CLIN. INVESTIGATION, vol. 50, 1971, pages 2313 - 2322 |
| JOHNSTONE, R.M.SCHOLEFIELD, P.G., ADV. CANCER RES., vol. 9, 1965, pages 143 - 226 |
| R.H. ABELESW.R. FRISELLC.G. MACKENZIE, J. BIOL. CHEM., vol. 235, no. 3, 1960, pages 853 - 856 |
| S. DE VOGEL ET AL., INT. J. CANCER, vol. 134, no. 1, 2014, pages 197 - 206 |
| See also references of EP3903832A4 |
| SHAHID, H. ET AL., APPL. RADIOL., vol. 45, 2016, pages 7 - 13 |
| V. KEPE ET AL., J. NEUROONCOL., vol. 138, no. 5, 2018, pages 557 - 569 |
| W.R. FRISELLC.G. MACKENZIE, J. BIOL. CHEM., vol. 217, no. 1, 1955, pages 275 - 285 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022516274A (ja) | 2022-02-25 |
| EP3903832A4 (en) | 2023-01-11 |
| CN113507943B (zh) | 2023-12-01 |
| CN113507943A (zh) | 2021-10-15 |
| US20220079905A1 (en) | 2022-03-17 |
| EP3903832A1 (en) | 2021-11-03 |
| RU2018147613A (ru) | 2020-06-29 |
| RU2018147613A3 (ru) | 2020-06-29 |
| RU2738873C2 (ru) | 2020-12-17 |
| IL284432A (en) | 2021-08-31 |
| SG11202107127UA (en) | 2021-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qin et al. | Clinical translation of hyperpolarized 13C pyruvate and urea MRI for simultaneous metabolic and perfusion imaging | |
| US20090088578A1 (en) | Nuclear magnetic resonance imaging of selective small molecule drugs as contrast agents | |
| RU2738873C2 (ru) | Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированный саркозин, и способ диагностики с использованием этого препарата | |
| RU2663286C1 (ru) | Препарат для магнитно-резонансной диагностики онкологических заболеваний, содержащий дейтерированную 2-амино-2-метилпропионовую кислоту и/или 2-(n-метиламино)-2-метилпропионовую кислоту, и способ диагностики с использованием этого препарата | |
| CN106456807B (zh) | 用于诊断疾病状态的葡萄糖类似物 | |
| US11229712B2 (en) | In vivo detection of a xenon-binding cage molecule | |
| Longo et al. | Iodinated contrast media as pH-responsive CEST agents | |
| US20200330618A1 (en) | Preparation for magnetic resonance diagnostics for oncological diseases, comprising deuterated 3-o-methylglucose, and diagnostic method using said preparation | |
| RU2738850C2 (ru) | Препарат для магнитно-резонансной томографии, содержащий дейтерированную природную аминокислоту с разветвленной боковой цепью, и способ диагностики с использованием этого препарата | |
| RU2718052C2 (ru) | Препарат для магнитно-резонансной диагностики онкологических заболеваний, содержащий дейтерированную 3-о-метилглюкозу, и способ диагностики с использованием этого препарата | |
| CA3083111C (en) | Preparation for magnetic resonance diagnostics for oncological diseases, comprising deuterated 2-amino-2-methylpropionic acid and/or 2-(n-methylamino)-2-methylpropionic acid, and diagnostic method using said preparation | |
| US11771779B2 (en) | Non-metallic magnetic resonance contrast agent | |
| CN115572299B (zh) | 一种肺癌c-Met靶向小分子类PET显像剂及应用 | |
| EA044027B1 (ru) | Препарат для магнитно-резонансной диагностики онкологических заболеваний, содержащий дейтерированную 2-амино-2-метилпропионовую кислоту и/или 2-(n-метиламино)-2-метилпропионовую кислоту, и способ диагностики с использованием этого препарата | |
| Giuffrida | Alternative formats | |
| US20160296645A1 (en) | Hyperpolarized 1-13c-1,1-bis(acetoxy(methyl))-2,2'-cyclopropane as metabolic marker for mr | |
| WADA et al. | Cancer Screening Using FDG-PET A Looker-on: The New Wave? | |
| Jaffray | Basic Science of Oncology,(McGraw-Hill International Editions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19902172 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021538501 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2019902172 Country of ref document: EP |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019902172 Country of ref document: EP Effective date: 20210729 |