[发明专利]基于活性的探针化合物、组合物及其使用方法

说明书

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日递交的美国临时申请No.61/794,296的权益，其公开内容通过引用的方式全部纳入本文。

政府支持说明

本发明是在政府支持的项目编号为5R01NS045684-07(由美国国立卫生研究院颁发)的项目下作出的。政府对本发明拥有特定的权利。

背景技术

目前正在开发各种技术以用于分子成像和疾病监测的领域。特别是，光学荧光成像是一种由于其敏感性、特异性和非侵入性而开始呈现出作为临床工具潜力的方法。荧光光学探针的特异性在某些情况下可以通过生物靶标来提供。例如，如果探针的荧光只在酶反应的情况下释放时，在生物样品中通过酶靶标识别的光学探针往往产生非常特异性的信号。理想情况下，即使在荧光信号已经通过酶反应被激活的情况下，探针的荧光部分也与它的酶靶标保持相连。已经公开了将这样的基于荧光活性的探针(ABP)用于蛋白酶靶标。Blum等，(2009)PLoSOne4:e6374；doi:10.1371/journal.pone.0006374。通过ABP与酶的活性部分催化残基之间的反应而生成的永久性共价键，从而能够从简单的荧光底物中区分出ABP。虽然由于由靶标酶进行的催化反转而导致的信号放大使得荧光底物可能似乎是有利的，但是已经发现，APB由于对靶标酶的共价修饰，示出了增加的组织摄入动力学和在靶组织中延长的探针保持期。

其中，所关注的与基于荧光的光学探针一起使用的靶标酶是蛋白酶，特别是半胱氨酸蛋白酶。该半胱氨酸蛋白酶是在健康与疾病中起到重要作用的蛋白酶家族。Reiser等，(2010)J.Clin.Invest.120:3421-31。虽然它们的功能已经主要描述为限制于胞内体途径中，然而越来越多的证据证明它们是基质降解的主要调节子，表明了它们也在细胞外发挥作用。&Wilson(2011)RoleofCysteineCathepsinsinExtracellularProteolysis.BiologyofExtracellularMatrixVolume223-51。此外，已经示出，半胱氨酸组织蛋白酶家族是几种类型的癌症的发展和进程的主要参与者。Mohamed&Sloane(2006)Nat.Rev.Cancer(2006)6:764-75；Palermo&Joyce(2008)TrendsPharmacol.Sci.29:22-8。此外，已在癌症观察到半胱氨酸组织蛋白酶内源抑制剂(半胱氨酸蛋白酶抑制剂)表达的改变。Cox(2009)Cystatinsandcancer.Front.Biosci.14:463-74。这些观察，与胞内和胞外环境的潜在变化联合，强调了允许在天然肿瘤微环境的情况中，直接评估这些蛋白酶的活性的工具的重要性。已经合成了针对半胱氨酸组织蛋白酶家族的几种ABP。Edgington等，(2011)Curr.Opin.Chem.Biol.15:798-805。特别地，荧光淬灭ABP(qABP)已被证明是在组织水平、细胞水平和蛋白水平上，用于癌症的非侵入性光学成像以及随后表征靶组织蛋白酶的强有力的工具。Blum等，(2007)Nat.Chem.Biol.3:668-77；Verdoes等.(2012)Chem.Biol.19:619-28。

已经报道了基于2,3,5,6-四氟苯氧基芳基甲基酮反应性基团的基于活性的二肽肽酶I的抑制剂(Deu等，(2010)ChemBiol.17:808-819)，但是这些抑制剂是非肽的，并且不包括可检测的基团。

还报道了用于含有活性蛋白酶(如组织蛋白酶)的细胞的荧光成像的淬灭的基于活性的肽抑制剂。参见，例如，美国专利申请公开No.2007/0036725。这些探针采用了酯连接的酰氧基甲基酮反应性基团来结合蛋白酶活性部位。在一些情况中，基于活性的荧光探针是非肽探针。参见，例如，PCT国际公开No.WO2012/118715。在一些情况中，基于活性的探针用于放射性标记其靶标酶。参见，例如，PCT国际公开No.WO2009/124265。

然而，在该领域仍然需要新型的基于活性的半胱氨酸蛋白酶的荧光探针，其具有更高的细胞摄取率，靶向更广谱的半胱氨酸蛋白酶活性，并且提供提高的检测灵敏性。

发明内容

本发明通过提供用于标记半胱氨酸蛋白酶的化合物、组合物以及所述化合物和组合物的使用方法，从而解决了上述问题和其它问题。

特别地，根据本发明的一个方面，提供一种由结构式(I)表示的化合物：

其中