[发明专利]施陶丁格连接在用于显像和治疗的显像和治疗目的试剂盒中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于医学显像和治疗中的新化合物、试剂盒和方法。本发明还涉及用于预靶向显像和/或治疗的新化合物和试剂盒，以及其制造方法和用途。

背景技术

Bertozzi及合作者采用基于叠氮化物和膦间经典施陶丁格(Staudinger)反应(图1的反应路线1)的化学选择性连接研究了细胞表面糖基化[参见Kohn & Breinbauer(2004)Angew.Chem.Int.Ed.43，3106-3116]。

进一步改进称作无痕迹的施陶丁格连接(traceless Staudingerligation)，并示于图2中。使用施陶丁格连接，Bertozzi及合作者证实，N-叠氮基乙酰基甘露糖胺(ManNAz)经代谢转化成相应的唾液酸并混合进细胞表面复合糖中。在细胞表面上的叠氮基可与外源性膦试剂进行施陶丁格连接。对照实验证实，没有发生因内源性单硫醇(如谷胱甘肽)使叠氮基减少和因膦探针使细胞表面上的二硫化物减少。

这种技术(″代谢干扰″(metabolic interference))的用途包括通过在细胞上化学构建新糖基化模式构造细胞表面组分(探查糖基化功能)。这种反应也已被用于在细胞环境中设置标签。例如，通过非天然氨基酸将叠氮基加到蛋白中，并将这些蛋白靶向于细胞溶解产物内的共价修饰[Kiick等人(2002)Proc.Natl.Acad.Sci.99，19-24]。当在甲硫氨酸缺失的细菌培养物中表达该蛋白时，叠氮基高丙氨酸(azidohomoalanine)被大肠杆菌的甲硫氨酰基-t-RNA合成酶活化，并替代了甲硫氨酸。一种应用是用受施陶丁格连接活化的前荧光(pro-fluorescent)香豆素染料修饰蛋白，从而使得在细胞内运输的蛋白显像[Lemieux等人(2003)J.Am.Chem.Soc.125，4708-4709]。

施陶丁格连接已经成功地用于多种目的，如肽连接、内酰胺合成、生物结合物(bioconjugate)、细胞内标签、代谢细胞工程、和制造微阵列。施陶丁格连接已被表明可以在体内(大鼠)中进行，叠氮化物和膦衍生物被证明在体外和体内均无毒性[Prescher等人(2004)Nature 430，873-877]。用于分子显像的这种反应的普遍用途很大程度上仍未进行研究。

在医学显像形式中，已经成功使用造影剂(增强图像例如在不同器官或组织之间或在正常和异常组织之间的对比的材料)。与疾病相关的具体分子靶标的显像允许较早诊断和更好地控制疾病。因此，特别有益的是借助于活性靶标使造影剂优先分布在个别身体部位例如肿瘤细胞。通过使对比增强部分直接或间接地与靶标构造结合实现这种活性靶标。靶标构造与细胞表面结合或与靶标部位的其他表面结合，或被细胞吸收。

用在活的人和动物上的成功显像剂的重要标准在于，其表现出高的靶标吸收，同时表现出从非靶标组织和从血液中的快速清除(通过肾和/或肝胆系统)，从而在靶标和周围组织之间实现高对比。然而，这经常引起问题。例如，人体中显像研究表明，肿瘤部位的抗体最大浓度在24h内达到，但是在循环中标记的抗体降低到成功进行显像所需的足够低的水平之前需要几天。对于核探针而言这尤其是个挑战，因为它们通过衰变持续地产生信号。因此，必须在示踪剂的几个半衰期内达到相对于背景水平足够信号。对于MRI探针，在显像之前可以等待足够长的时间以使背景信号减小。此外，MRI途径中存在可活化探针或″智能探针″；它们仅当与靶标或酶相互作用时才产生信号(参见US专利6,770,261)。然而，对于用于MRI的足够的信号积聚而言，内源性受体密度经常过低。

在靶标组织中积聚较慢或不充足，从非靶标区域清除较慢和低造影剂浓度(特别是对于MRI)这些问题已经导致预寻靶方案(pre-targeting scheme)的应用。图3所示为典型预寻靶方案。在预寻靶步骤中，经由一级寻靶部分选择性识别一级靶标，如相关受体。为了允许在结合后检测，一级寻靶部分与还带有二级靶标的预寻靶平台(pre-targeting scaffold)连接。在第二寻靶步骤中，给予将与预寻靶平台上的二级靶标结合的二级寻靶部分。二级寻靶部分本身与携带有对比提供单元(contrast providing unit)的二级寻靶骨架结合。二级靶标/二级寻靶部分对的典型例子是生物素/链亲和素或抗原/抗体体系。