[发明专利]可光裂解化合物的用途

说明书

技术领域

本发明涉及可光裂解化合物(所谓的“笼状化合物(caged compound)”)或其盐与能够中和可光裂解化合物的自发降解形成的生物学活性化合物的试剂一起在单光子或多光子辐射实验中的用途。

背景技术

可光裂解化合物，所谓的“笼状试剂”，是研究生物学过程中非常有用的化合物。这样的试剂及其用途特别地描述在本发明人的EP1757585A1和US6765014说明书中，和Morrison等人的论文(Photochemical&Photobiological Sciences,(2002),1,960),M.Canepari et al.(J.Neurosci Methods,(2001),112,29),M.Canepari et al.(J.Physiol.,(2001),533,765)中。这些化合物是生物学非活性的，但是这些化合物由于光而裂解且衍变成生物学活性化合物。由于UV或可见光，这些化合物快速衍变。这些可光裂解化合物可以用于将生物学活性化合物(比如神经活性氨基酸)递送至需要其活性的位点。使用单光子或多光子辐射方法(优选双光子辐射方法)从可光裂解化合物释放活性化合物是一种神经元研究的动力学研究方法，如在Fedoryak et al.的论文中(Chemical Communications,(2005),29,3664-3666)描述的。在多光子辐射方法的过程中，光化学反应是由两个或多个光子的激发进行。使用这些方法，可以局部且非常特异性地进行神经元刺激。上述文件公开了使用单光子或双光子辐射方法从其可光裂解衍生物释放谷氨酸和γ-氨基丁酸(GABA)。在所有情形中，所述可光裂解化合物作为碱使用。在公开的专利申请号EP1757585和专利号US6765014中，描述了可用作可光裂解试剂的7-二氢吲哚化合物。在这些文件中，可光裂解化合物描述为碱或与阳离子形成的盐。在专利申请号WO2008/094922的公开中，二硝基衍生物被描述为碱或与阳离子的盐。

[2-氨基-5-(4-甲氧基-7-硝基-2,3-二氢吲哚-1-基)-5-氧代戊酸(下文称为“MNI-Glu”)是一种单硝基二氢吲哚(MNI)衍生物，其包含谷氨酸组分，并且是用于神经系统的多光子辐射检查的熟知有用的化合物。然而，这些单硝基二氢吲哚衍生物的量子产率很低，活性氨基酸的释放也相对缓慢，并且它们的最大光子吸收也不理想。可以使用二硝基-吲哚衍生物，比如基于4-甲氧基-5,7-二硝基-2,3-二氢-1H-吲哚的结构的化合物获得较高的量子产率。这样的化合物为例如由Fedoryak et al.(Chemical Communications,(2005),29,3664-3666),G.C.R.Ellis-Davies et al.(The Journal of Neuroscience,June20,(2007),27(25),6601-6604)和G.Papageorgiou et al.(Photochemical&Photobiological Sciences,(2005),4(11),887-896)公开的2-氨基-5-(4′-甲氧基-5′,7′-二硝基-2′,3′-二氢吲哚-1-基)-5-氧代戊酸(下文称为“DNI-Glu”)。这些论文中没有公开生物学实验，但是仅仅公开了类似化合物的制备。根据Fedoryak et al.，DNI-Glu的制备是通过两步骤硝化进行的。首先，制备其氨基和羧基保护的2-氨基-5-(4-甲氧基-2,3-二氢吲哚-1-基)-5-氧代戊酸，然后在7位硝化。在下一步中，在5位硝化该单硝基衍生物。接着，除去保护基，如此得到称为DNI-Glu的产物。一种类似的方法描述在专利申请号WO2008/094922中。根据该发明人，制备DNI-Glu的有效的方法需要合适纯度的未保护单硝基氨基酸进行第二个硝化步骤。因此，仅仅可以在第二个步骤中引入第二个硝基。发现DNI-Glu在生理溶液中的溶出非常差，在海马神经元的双光子辐射实验中没有出现任何电信号。一个进一步的问题是当升温至室温时，DNI-Glu与冷冻缓冲液分离而不能溶解。根据该专利申请，在DNI-Glu的4位插入羧基-甲氧基可消除这些问题。4-羧基甲氧基-5,7-二硝基二氢吲哚基-Glu(下文称为CDNI-Glu)是通过两步骤硝化法制备的。基于吲哚衍生物计，制备的CDNI-Glu化合物仅具有6.9％的产率。因此，根据现有技术，不能获得更好的DNI衍生物量子产率，因为不能制备在贮存或生物测定期间适宜稳定的这种稳定的衍生物。因此，这些试剂不能以工业规模制备，因为不能解决它们的工业制备和稳定性保存。而且，不存在消除试验干扰的任何溶液，所述试验干扰是由从易降解的DNI衍生物自发形成的生物学活性化合物所引起的。