新的金属卟啉化合物及其在放射疗法中用作放射增敏剂的用途

摘要

本发明涉及含有有多个碳硼烷笼的硼化卟啉的卤化衍生物作为活性成分的放射增敏剂，该放射增敏剂可选择性地聚集在辐射区域内的肿瘤组织中，并且因此可用于治疗癌症，包括但不局限于硼中子俘获疗法和光动力疗法。本发明还涉及在肿瘤显像和癌症治疗中使用这些放射增敏剂的方法。

说明书

本发明得到了美国政府的支持，在美国能源部的合同号为DE-AC02-98CH10886，由布鲁克黑文(Brookhaven)国立实验室完成。美国政府享有本发明的某些权利。

                        背景技术

本发明涉及放射增敏剂以及使用该放射增敏剂治疗恶性肿瘤、特别是脑瘤和头颈肿瘤的方法。

放射增敏剂是使癌细胞对放射疗法的效应更敏感、因而提高放射剂量的效应的物质。当用放射疗法治疗癌症时，肿瘤中存在的乏氧细胞是最大的问题。放射和现有的化疗技术对乏氧的肿瘤细胞无效。与癌肿瘤相反，正常组织中没有任何乏氧细胞。因此，用放射增敏剂提高肿瘤中乏氧细胞的放射敏感性后，用放射疗法治疗癌症会更加有效。已经作出尝试用不同的化合物如卟啉作为放射增敏剂来增强乏氧细胞的放射敏感性，但是结果并不明确。

卟啉属于一类有色的芳香族四吡咯化合物，其中一些天然存在于植物和动物中，例如叶绿素和血红素。已知卟啉对哺乳动物包括人在内的瘤组织有高度亲和力。由于其对瘤组织的亲和力，通过硼中子俘获治疗(BNCT)，带有含硼取代基的卟啉可用于治疗中枢神经系统的原发和转移性肿瘤。卟啉和其它单线态寿命相对较长的四吡咯已经用于在光动力疗法(PDT)中治疗恶性肿瘤，但是由于用于激活增强剂使其对活组织(如靶肿瘤)有毒性所需要的可见光的穿透性很差，其临床应用是有限的。

卟啉还可以在体内用作某些顺磁金属离子的鳌合剂以在磁共振成像(MRI)中得到较强的对比。它们也可用于单光子发射计算机体层摄影术(SPECT)或正电子发射体层摄影术(PET)中与放射性金属离子鳌合使肿瘤显像。大体而言，当载体分子可以以足够的生物特异性靶向于预期的损害以避免正常组织的放射毒性时，卟啉也可用于高特异活性的放射性同位素疗法中，而所述的对正常组织的放射毒性在膀胱、骨髓、肝、肺等易于发生不希望的游离载体或其降解产物的生物聚集的部位中是最常见的。

硼中子俘获治疗(BNCT)是一种基于¹⁰B载体在肿瘤中选择性聚集、接着用热中子照射的双模式癌症治疗。在¹⁰B(n，α)⁷Li反应中，¹⁰B对热中子的俘获产生的微观定位的高线能量转移(LET)辐射是高效且不损伤正常组织的原因。更具体地说，稳定核素¹⁰B吸收热中子，产生了两种相互反冲的离子化高能带电荷粒子⁷Li和⁴He，其微观射程分别为5μm和9μm。

当BNCT用于治疗恶性肿瘤患者时，给予患者高度富含(≈95原子％)¹⁰B的硼化合物。根据硼化合物优先在辐射区域内的肿瘤中聚集的能力，选择硼化合物。对于脑瘤，注射硼化合物后，在脑瘤的大概位置用入射的超热(0.5eV-10keV)中子束或场照射患者的头部。这些中子在深入头部时逐渐变热(平均能量接近于0.04eV)。由于俘获截面与中子速度成反比，这些中子变热后更易于被聚集在肿瘤细胞和/或肿瘤支撑组织的硼-10俘获。肿瘤中及肿瘤附近的很小一部分硼-10核素俘获中子后立即进行核反应，这就是为什么在靶细胞或靶组织中和/或其附近需要有如此大的硼-10浓度从而使BNCT表现出临床效果的原因。当本发明在临床上单独或者与已有或其它的新疗法一起进行时，其比已知化合物更符合“高聚集且没有过强毒性”的要求。该核反应释放出高LET的α粒子(⁴He)和锂(⁷Li)粒子。用这些平均射程相当于或略少于典型肿瘤细胞直径的短射程粒子照射聚集有硼-10的肿瘤。由此发生了高度定位的特异性反应，因此肿瘤接受到比其周围含相对较低硼-10浓度的非肿瘤组织更高的辐射剂量。

用BNCT治疗恶性脑肿瘤时，特别重要的是，在中子辐射靶区域内肿瘤的硼摄取量比正常组织(如血和正常脑组织)高。在布鲁克黑文(Brookhaven)国立实验室医学部，用对二羟硼基苯丙氨酸(BPA)作为硼载体在临床上进行BNCT(Chanana等人，Neurosurgery(神经外科学)，44，1182-1192，1999)。BPA突出的性质是没有与其使用有关的任何化学毒性。然而，因为血和脑中的硼浓度接近于肿瘤中硼浓度的1/3，肿瘤剂量是受限制的。为了改进现有的硼递送剂BPA，已经要求肿瘤中硼的浓度应高于30μg B/g，并且肿瘤：血以及肿瘤∶脑的硼比率应大于5∶1(Fairchild和Bond，Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.，11，831-840，1985，Miura等人，Int.J.Cancer，68，114119，1996)。

在使用卟啉治疗恶性肿瘤的PDT中，给患者注射光敏的卟啉药物。该药物优选定位于照射区域内的肿瘤中。接着用红激光束照射患者在肉眼可见的肿瘤区域内的组织。如果有足够的光穿过组织，可使被照射肿瘤的血管细胞和一些肿瘤细胞不能进行有丝分裂或者完全不能生存。PDT中细胞破坏的生物化学机理被认为主要是单线态氧介导的。单线态氧通过从光激发的卟啉分子向氧分子的能量传递而产生。生成的单线态氧具有高化学活性，并且认为其能与细胞膜起作用使之失去能力。宏观上表现为对肿瘤细胞的一些直接破坏、对肿瘤脉管系统的内皮细胞的大面积破坏、以及巨嗜细胞侵入肿瘤。巨嗜细胞除去组织中PDT治疗区域中的死亡细胞碎片，并且认为在此过程中也破坏活细胞。

在PDT中，卟啉必须被肿瘤、特别是在照射区域内被肿瘤选择性地保留。然而，卟啉药物当以治疗有效量给药时应当是无毒或最小毒性的。另外，卟啉药物在长波长处有吸收峰，使组织穿透增加，并且因此使较深位置的肿瘤的一些或全部脉管系统和/或薄壁组织可能进行光割除。

虽然众所周知在医学领域卟啉已用于治疗癌症，但仍有一些由卟啉介导的人癌症辐射治疗必须符合的标准有待优化。在BNCT中，卟啉药物在发射治疗有效的药理学全身剂量下应当转运治疗有效浓度的硼至肿瘤，而对正常活组织和器官的毒性最小。另外在辐射区域内，相对于对周围正常组织的亲和力而言，卟啉应当对肿瘤有选择性的亲和力，并且所得到的肿瘤与正常组织的硼浓度比率应当高于5∶1。体内研究表明，如果适当设计、合成和纯化的卟啉不穿透正常CNS非水肿区的血脑屏障，后一标准对脑瘤是令人满意的。

另外，如果能精确快速且非侵害性地测定在肿瘤内及肿瘤周围的硼浓度与分布，则可以更快、更精确、并且更安全地进行BNCT治疗方案。例如，可计划中子辐射以便使得共存的硼浓度在肿瘤的生长边缘而不是整个肿瘤中达到最大值。因此，可通过使用大多数为超热的中子进行一次相对较短的照射或一系列短的照射来进行BNCT，适当地调整时间以利用通过SPECT或MRI确定的在肿瘤、周围组织及体内血中的最佳硼浓度。即使中子照射短至300毫秒也不会减少BNCT在体内的效力。该短辐射实际可通过脉冲模式的TRIGA(综合原子学)反应堆来有效释放。通过慢中子300毫秒脉冲照射的BNCT，可减轻、并且在很多情况下可治愈大腿皮下植入了晚期恶性肉瘤的小鼠(Lee E.Farr，Invited Lecture，医学部，Building 490，1989-1991作为BNL报道出版)。短辐射可避免因长期且经常是笨拙地将头定位在反应堆接收器而带给患者的不便和不舒适。如果肿瘤减轻的结果可至少与那些根据现有的、标准的、6星期的、术后30个部分的、基于直线加速器的光子辐射疗法所得到的肿瘤减轻结果一样好，则该优点本身就可以证明BNCT的临床应用是有道理的。

已经作出了很多努力来合成用于诊断、显像及治疗癌症的卟啉。在授权于Miura等人的美国专利No.4,959,356(在这里全文引入)中，合成了一类特定的卟啉化合物，用于在BNCT中治疗脑瘤。该专利中描述的卟啉为在3和8位含有两个碳硼烷笼的天然卟啉衍生物。天然卟啉具有特定的取代模式，通常为吡咯取代和不对称的。美国专利No.4,959,356中描述的卟啉用血红素、血红蛋白中的铁卟啉辅基作为化学原料；因此，生成的硼化卟啉的基本结构与血红素类似。相反，本发明的卟啉为次甲基位置被对称取代的合成四苯基卟啉(TPP)衍生物，并且大多数在大环的吡咯位置也被取代。用无环的前体作为化学原料，从而终产品的产率通常高于由天然卟啉衍生物得到的终产品的产率。

授权于Miura等人的美国专利No.5,877,165(这里全文引入)涉及含有多个碳硼烷笼的硼化卟啉，其可选择性地聚集在肿瘤组织中，并可用于癌症治疗如硼中子俘获疗法和光动力疗法。

授权于Kahl等人的美国专利No.5,284,831和5,149,801描述了另一类卟啉及其在BNCT、PDT以及其它生物医学应用中的用途。和Miura等人在前面的申请中描述的卟啉一样，这些也是天然的卟啉衍生物，但是它们在3和8位含有四个碳硼烷笼。

授权于Wong的美国专利No.4,500,507描述了一种用^99mTc标记血卟啉衍生物(HPD)的方法，其可作为用非侵害性的闪烁描绘显像技术如SPECT使肿瘤显像的手段。该专利教导的方法使用了血卟啉化合物，这些化合物同样也是天然卟啉衍生物。

Goldenberg的美国专利No.4,348,376、Lemelson的美国专利No.4,665,897以及Hawthorne的美国专利No.4,824,659教导了将抗体用硼-10以及一种或多种其它放射性核素包括碘放射性核素标记，用于肿瘤的非侵害性显像，并且因此描绘了热中子照射的靶肿瘤的轮廓。这些专利均需要将硼-10化合物与放射性标记的抗体连接。

提高使用化学试剂的常规放射疗法的效力是实验性放射肿瘤学感兴趣的关键领域。每年，在美国有750,000名以上的患者接受癌症的放射疗法。为了避免危险的正常组织的发病率而限制了肿瘤剂量，因此成功是非常有限的。肿瘤中的乏氧细胞是一个主要问题，因为它们对放射的敏感性比富氧细胞低三倍。虽然已经开发出了乏氧细胞的放射增敏剂，然而临床证明大多数是无效的。因此，需要提供一种有效的乏氧细胞放射增敏剂。

                        发明概述

本发明涉及包括具有下式卟啉化合物的放射增敏剂，

其中，M为单光子发射计算机体层摄影术(SPECT)可显像的放射性金属和/或顺磁金属，至少有一个R为卤素(氟、氯、溴或碘)、卤素同位素或硝基，Y选自邻、间或对O(CH₂)_nC₂HB₉H₁₀或O(CH₂)_nC₂HB₁₀H₁₀，其中0≤n≤20，C₂HB₉H₁₀为巢式邻、间或对碳硼烷，C₂HB₁₀H₁₀为邻碳硼烷、间碳硼烷或对碳硼烷。M选自钒(V)、锰(Mn)、铁(Fe)、钌(Ru)、锝(Tc)、铬(Cr)、铂(Pt)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、锗(Ge)、铟(In)、锡(Sn)、钇(Y)和钆(Gd)。最优选的金属为Cu和Ni。在优选实施方案中，1至8个R为卤素，最优选为溴、溴同位素、碘或碘同位素。在另一实施方案中，至少有一个R为卤素，1至7个R为氢。Y优选为OCH₂C₂HB₉H₁₀(其中C₂HB₉H₁₀为巢式邻碳硼烷)或OCH₂C₂HB₁₀H₁₀(其中C₂HB₁₀H₁₀为邻碳硼烷)。在另一实施方案中，R基团选自氟、氯、溴、碘和硝基。在另一实施方案中，R基团选自氟、氯、溴、碘、硝基和氢，其中至少有一个R为卤素。该式化合物为放射增敏剂的活性成分。

在本发明的一个实施方案中，放射增敏剂包括具有下式的卟啉化合物，

其中，M为单光子发射计算机体层摄影术(SPECT)可显像的放射性金属和/或顺磁金属，R基团选自氟、氟同位素、氯、氯同位素、溴、溴同位素、碘、碘同位素以及硝基，或者选自氟、氟同位素、氯、氯同位素、溴、溴同位素、碘、碘同位素、硝基和氢，其中至少有一个R为卤素；Y选自邻、间或对O(CH₂)_nC₂HB₉H₁₀或O(CH₂)_nC₂HB₁₀H₁₀，其中0≤n≤20，C₂HB₉H₁₀为巢式邻、间或对碳硼烷，C₂HB₁₀H₁₀为邻、间或对碳硼烷。M选自V、Mn、Fe、Ru、Tc、Cr、Pt、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn、Y和Gd。在优选实施方案中，Y优选为OCH₂C₂HB₉H₁₀(其中C₂HB₉H₁₀为巢式邻碳硼烷)或OCH₂C₂HB₁₀H₁₀(其中C₂HB₁₀H₁₀为邻碳硼烷)。

本发明的卟啉化合物中，R基团可以下述任一方式存在：

a)至少一个R选自氟、氟同位素、氯、氯同位素、溴、溴同位素、碘、碘同位素以及硝基。

b) a)的条件必须符合，并且此外，有1至7个R基团可以是氢。

c)两个或多个R基团选自a)中给出的选项。特别的，两个R基团可以：

1)相同(如均为溴或均为碘)；或者2)为一个卤素及其相应的同位素基团(如碘和碘同位素)。

d) c)中的条件符合，并且此外，一个或多个R基团为氢。

e) a)中的条件符合，并且所有R基团为卤素或氢。在这种情况下，卤素R基团可以是相同(例如均为碘)或不同的卤素。

f) a)中的条件符合，并且所有R基团为卤素同位素或氢。在这种情况下，卤素同位素中的卤素可以是相同(例如均为溴同位素)或不同的卤素同位素。

g) a)中的条件符合，并且所有R基团为卤素或相应的卤素同位素或氢。

h) a)中的条件符合，并且所有R基团为硝基或氢。

i) a)中的条件符合，并且所有R基团为一个或多个a)中给出的选项。

本发明还包括肿瘤显像的方法以及双模式癌症治疗的方法，该方法包括给予个体含有一种或多种上述放射增敏剂的组合物。在优选实施方案中，组合物基本上为放射增敏剂。

本发明还提供了根据本发明和本文中所描述的、用作药物的放射增敏剂组合物。优选的用途为用于肿瘤显像和/或用于癌症治疗方法。癌症治疗可特别为双模式癌症治疗。

本发明还提供了如文中所描述的本发明的化合物在制备用于肿瘤显像的组合物中的用途。

此外，本发明还提供了如文中所描述的本发明的化合物在制备用于癌症治疗的组合物中的用途。该癌症治疗可以是双模式治疗。在该用途中，组合物可以是药剂或药物。

因为用于本发明中放射增敏剂的卟啉在大环周围有拉电子基团，所以其还原电位比那些带有氢或烷基基团的化合物更正性。确信该电化学性质对于光子放射疗法中的放射增敏剂是有利的(R.A.Miller等人，Int.J.Radiat.Oncol.Biol Phys.，45，981-989，1999)。结合它们的生物分布以及毒理学性质，相信本发明的卟啉可能用作有效的放射增敏剂。

                        附图简述

结合以下附图并参考下述详细的说明，可更好地理解本发明，从而更好地理解本发明的其它目的和许多附带的特点：

附图1表示由CuTCPH合成CuTCPBr。

附图2表示使用本发明的放射增敏剂得到的辐射测试结果。

                        发明详述

本发明涉及包含卤化的(例如氟化的、氯化的、溴化的和碘化的)及硝化的四苯基卟啉的放射增敏剂以及它们在离子化和/或非离子化放射疗法中用作可显像的肿瘤靶向药物的用途。四苯基卟啉卤化物由含碳硼烷的四苯基卟啉合成。本发明的四苯基卟啉卤化物为含碳硼烷的四苯基卟啉的八卤代类似物，并且通过将含碳硼烷的四苯基卟啉与卤素在混合溶剂如氯仿与四氯化碳的混合溶剂中反应来制备。

已经发现CuTCPH和CuTCP这两种含碳硼烷的四苯基卟啉可将高浓度的硼转运至动物的各种肿瘤。另外，近来发现，CuTCPH介导的BNCT可控制相当比例的动物肿瘤，而正常组织只有很小的损害。在本发明的一个实施方案中，将CuTCPH溴化得到一种八溴类似物CuTCPBr，在患有EMT-6乳腺癌的小鼠中其生物分布和毒理学性质与CuTCP相似。该溴化卟啉比其不含溴的前体易于还原。据信在对肿瘤基于光子的放射疗法中，大环特沙弗林(texaphyrin)的低还原电位是其作为肿瘤选择性放射增敏剂时高体内效应的原因。然而在BNCT中，CuTCPBr比特沙弗林具有主要的实际优点，因为其肿瘤：正常脑和肿瘤∶血的浓度比率为100∶1，而特沙弗林为10∶1。

图1显示了通过溴化方法由CuTCPH合成CuTCPBr，包括将CuTCPH溶解在氯仿和四氯化碳1∶1的混合溶剂中。将混合物搅动并加入溶在相同混合溶剂中的溴。接着加入溶在混合溶剂中的吡啶并在室温下连续搅拌。将过量的溴用焦亚硫酸钠水溶液破坏。取有机层，用水洗，得到反应混合物。接着干燥有机层，除去溶剂。

类似地，用N-氯琥珀酰亚胺作为氯化剂生成CuTCPCl，用相似的碘化剂形成CuTCPI。七和八硝基卟啉可在K10蒙脱石的存在下用硝酸和乙酸酐合成。β取代的氟化卟啉不能通过将β游离的卟啉氟化来合成，而必须用3，4-二氟吡咯作为原料环化形成卟啉来合成。

本发明的四苯基卟啉卤化物也可用不同卤素的同位素来合成。优选的同位素为半衰期(T_1/2)为16小时的Br-76、Br-77(T_1/2＝57小时)、I-124(T_1/2＝101小时)、I-131(T_1/2＝192小时)以及F-18(T_1/2＝110分钟)。

CuTCPBr和七硝基以及八硝基四苯基卟啉具有函盖了特沙弗林的还原电位在内的一系列还原电位。以下实施例显示了在用患有EMT-6癌的小鼠进行的测试中这些化合物生物分布性质的有效性。

光活性可通过将X-射线能量转至上述金属或卤素的K-边缘来放大一些。K-边缘可通过K-壳电子与原子核之间的相互作用来测定，并且它对于每种元素是唯一的。每种元素有其独特的K-壳结合能。⁶⁴Cu、¹⁸F和⁷⁶Br为可用于定量正电子发射体层摄影术(PET)的同位素。⁶⁴Cu和⁷⁶Br可在合成的后期连接到四苯基卟啉上。由于放射性同位素的局部浓度可以可视化并且可以按体元(voxel)定量，这些同位素取代物可明显改善CuTCPBr或其类似物任何未来临床应用的治疗方案，因此使得在脑、头、颈或其它感兴趣的靶器官或组织中的硼浓度按体元(voxel)计算成为可能。

经体内测试，本发明的卟啉化合物在其可能治疗的剂量下是无毒的。当用超热中子或激光照射时，对所给药的动物和患者进行BNCT和/或PDT可以选择性地破坏肿瘤组织而不破坏正常组织的功能。出现肿瘤损害时没有在常规的肿瘤治疗(如放射疗法或化学疗法)中观察到的严重的副作用。

为了在肿瘤中聚集用于BNCT所必需的本发明化合物的量，通常与可药用载体一起对患者全身注射或输注剂量为约100-400mg/kg体重的卤代的四苯基卟啉化合物。该载体可包括脂质体和/或商业可得的溶剂，如Cremophore EL、丙二醇、吐温80等。化合物可按一次或多次剂量给药，最后一次剂量在超热中子照射之前的一小时至一个星期之间给予。本发明化合物的长滞留时间也使得在所谓“分段照射计划”中的一系列该照射成为可能。该计划被认为在避免常规光子放射疗法中对正常组织的损害时是有利的。除其它因素外，用于任一特定治疗的卤代四苯基卟啉化合物的量还取决于转运到肿瘤的硼浓度以及在治疗有效量下化合物的毒性。

中子照射的时间取决于血中硼的浓度，该浓度随时间下降的速度比在肿瘤中的硼的浓度更快。卤代四苯基卟啉化合物给药的时间由多种因素决定。重要的因素是化合物在患者中的药动学行为(例如在肿瘤和肿瘤脉管系统中化合物的吸收速度)以及在吸收化合物的各种组织中化合物的排泄和/或代谢速度。

早已知道卟啉化合物主要聚集在各种肿瘤和少数非肿瘤组织中。迄今为止，在人的癌症治疗中，该性质仅用于光动疗法(PDT)。然而，在开发用于硼中子俘获疗法(BNCT)的卟啉碳硼烷衍生物中，其临床前研究是有活性的。

在本发明的实施方案中，合成了碳硼烷卟啉溴化物，从而在卟啉中提供了可用于非损害性显像肿瘤的可显像核素。由于可显像核素与硼的比率是不变的(如果给予的含硼化合物在体内基本是化学稳定的)，因此对显像核素每体元定量可实现对硼进行实时的每体元定量。这极大提高了基于卟啉的临床BNCT的治疗计划，并且因此使得已被一些碳硼烷卟啉证明了的高肿瘤硼浓度具有潜在的优点。该金属卟啉的一个实例为铜八溴四碳硼烷苯基卟啉。溴可以是能通过正电子发射体层摄影术(PET)显像的⁷⁶Br(T_1/2＝16小时)或能通过单光子发射计算机体层摄影术(SPECT)显像的⁷⁷Br(T_1/2＝57小时)。在另一个实施方案中，可以用碘代替溴，PET和SPECT分别使用¹²⁴I和¹³¹I。此外，可通过使用CuTCPI中的碘组分作为放射照像对照增强剂，将非放射性天然丰度的碘用于螺旋计算机X射线断层造影(CT)来快速定位和定量肿瘤中的硼。

加上拉电子基团如溴后，卟啉大环的还原电位变得更加正性(即，更易于被还原)。铜四苯基卟啉(CuTPP)的第一还原电位E_1/2为-1.2V，而铜八溴四苯基卟啉(CuOBP)的第一还原电位E_1/2为-0.59V。铜四碳硼烷甲氧基苯基卟啉(CuTCPH)在其苯基部分间位取代的碳硼烷甲氧基预计不会影响还原电位。相应地，CuTCPH的八溴衍生物(如CuTCPBr)的E_1/2预计接近于-0.59V。

钆特沙弗林辐射增强的特性归因于它们相对较大的还原电位-0.04V。然而，仍然没有确定放射疗法的最佳还原电位。CuTCPBr中的八个溴基团为四苯基卟啉结构提供了适当强度的拉电子基团。如果为了更有效地控制肿瘤组织而需要更正性的还原电位，可用具有更强的拉电子性质的基团如氟或硝基来替换溴取代基。

对动物的测试表明，本发明的碳硼烷卟啉毒性较低，并且所述卟啉在肿瘤中的聚集较高。另外，本发明的碳硼烷卟啉可用于多种癌症治疗形式，并且它们可通过多种不同的方法显像。

现参照下述非限制性的实施例来描述本申请。

                          实施例1

在本实施例中，通过溴化方法由CuTCPH合成CuTCPBr。将CuTCPH(200mg，0.146mmol)溶解在氯仿与四氯化碳1∶1的混合溶剂(70mL)中。在对混合物搅拌时，于30分钟内加入溶于相同混合溶剂(20mL)中的溴(240μL，4.6mmol)。于30分钟内加入溶于混合溶剂(15mL)中的吡啶(0.6mL)，接着在室温下搅拌过夜。第二天用20％焦亚硫酸钠水溶液(40mL)除去过量的溴。将反应混合物进行后处理，分出有机层，用水洗涤3次。接着用无水硫酸钠干燥有机层，真空中除去溶剂。通过制备型薄层色谱法纯化所需的产品。产品重176mg(0.088mmol)，产率60％。

通过光学吸收光谱法和快原子轰击质谱法鉴定化合物。由于顺磁金属铜的存在，NMR难以解释。光谱显示了与起始卟啉的八溴化物一致的图谱。索雷谱带由415nm偏移至440nm，可见光谱由540nm偏移至580nm。质谱在1996显示出与化合物的分子量相符的母离子峰。

                      实施例2

                     胸背部肿瘤

5只胸背部皮下植入EMT-6乳腺癌的BALB/c小鼠，2天中腹膜内(ip)注射6次总剂量为186μg/g体重的CuTCPBr。最后一次注射后4天，将小鼠安乐处死，测定不同组织的平均硼浓度(μg/g湿组织)。结果如表1所示。

          表1

    样品 μg B/g湿组织    肿瘤    84±15    血    0.6±0.2    脑    0.5±0.1    肝    272±93

在卟啉给药中和给药后均没有观察到对小鼠躯体或行为的毒性作用。尸体剖检表明，所有组织均正常。

                          实施例3

                          腿部肿瘤

在该实施例中，2天内对皮下有EMT-6腿瘤的BALB/c小鼠给予156μgCuTCPBr/g体重，体积为0.01mL/g体重/注射液。接着测定BALB/c小鼠各种组织中的硼浓度(μg/g)，结果如表2所示。

                                          表2

最后一次注射后的天数小鼠数量  肿瘤    血   大脑    耳    肝    2    6  24±11  0.2±0.1  0±0.1  1±1  271±40    5    5  13±6  0.1±0.1  0.6±1  0.6±0.7  308±40

值得注意的是，腿部肿瘤中的硼浓度明显低于胸背部肿瘤中的硼浓度。与腿部相比，胸背部周围有较大的脉管系统，这可能是一个因素。然而，当为CuTCPH时，腿部肿瘤中的硼浓度比背部肿瘤的硼浓度高30％。将首次研究的剂量标准化至略高的剂量，肿瘤中硼的浓度在第2天和第5天时应该分别为29和15μg/g，这仍然较低。继续研究，重复这些试验。

在上述实施例2和3中显示的测试中，在卟啉给药时和给药后均没有观察到对小鼠躯体或行为的毒性作用。尸体剖检中，所有组织正常。毒性是关键性因素，既然没有观察到毒性，可增加剂量使肿瘤中硼的浓度比实施例2和3中更高。例如，当碳硼烷卟啉CuTCPH对皮下有9L神经胶质肉瘤的Fischer 344大鼠给药的总剂量由195mg/kg体重增加至450mg/kg体重时，肿瘤硼浓度由中值64μg/g增加至117μg/g。

          实施例5-7--CuTCPBr的生物分布研究

                      实施例5

两组各7只背部有EMT-6乳腺癌的BALB/c小鼠，2天中6次腹膜内注射剂量为432μg/g体重(94μg B/g体重)的CuTCPBr。最后一次注射后2天，将其中一组小鼠安乐处死，测定各组织中的硼浓度。最后一次注射后4天，对第二组小鼠进行同样的处理。表4的第2和3列给出了两组小鼠注射CuTCPBr后的平均硼浓度(平均值与括号内的标准偏差)。

                                              表4

组织    CuTCPBr  2天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)   CuTCPBr 4天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)  CuTCPH 2天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)  CuTCPH 4天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)肿瘤    256(51)    180(27)    62(10)    71(9)血    30(12)    0.8(0.2)    0(0)    0.3(0.1)脑    1.3(0.4)    0.7(0.1)    0.2(0.1)    0.7(0.3)舌    43(4.1)    37(4.0)    -    -耳(皮肤)    16(4.3)    12(1.6)    8.4(2.1)    14(2.6)肝    831(102)    592(24)    562(79)    534(124)脾    507(60)    336(40)    -    -

表4中CuTCPBr的结果表明，肿瘤中硼浓度较高，肿瘤与血和肿瘤与脑的硼浓度比率同样也较高。肿瘤与血的硼浓度比率2天后接近于8∶1，4天后增至232∶1。肿瘤与脑的硼浓度比率2天后接近于197∶1，4天后增至225∶1。

CuTCPBr的生物分布性质与其它先前研究的亲脂性四碳硼烷四苯基卟啉相似，特别是与Rad.Res.155，603-610，2001中报道的、在表4的第4和5列给出的CuTCPH的结果相似。CuTCPH的结果基于两组各7只、2天内6次腹膜内注射180μg/g体重的CuTCPH的BALB/c小鼠得到。最后一次注射两天后安乐处死第一组小鼠，最后一次注射4天后安乐处死第二组小鼠。接着测定不同组织中的硼浓度。

表4中CuTCPBr的结果与现有技术中报道的CuTCPH的结果之间一个显著的差异是，CuTCPH在2至4天时肝中硼浓度仅减少5％，而CuTCPBr在同样时间内减少了29％，表明CuTCPBr的清除时间较快。

                            实施例6

本实施例使用了J.NeuroOncol，52，111-117，2001中报道的实验型大鼠9L神经胶质肉瘤模型及用于静脉输注卟啉的方案。6只皮下有9L神经胶质肉瘤的雄性Fischer 344大鼠于48小时内静脉输注总剂量为220μg/g体重的CuTCPBr。于输注结束后的第0、1、2和3天取肿瘤和血样，测定硼浓度。结果如表5所示。

                             表5

  组织0天时的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)1天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)2天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)3天后的硼浓度    (μg/g)平均值(标准偏差)  肿瘤    67(26)    64(17)    75(34)    52(19)  血    360(30)    150(20)    23(7)    1.4(0.1)  肿瘤与血  的比率    0.19    0.43    3.3    38

表5显示了肿瘤和血中的硼浓度以及它们的比率与时间的函数。与其它已经测试的亲脂性四苯基卟啉相似，肿瘤中硼浓度随时间缓慢降低，而血中硼浓度快速降低，因此肿瘤与血的硼比率随时间显著增加，而肿瘤中的硼浓度保持在治疗水平。

                        实施例7

在本实施例中，比较了CuTCPBr与CuTCPH的生物分布。对一组含6只皮下有9L神经胶质肉瘤的雄性Fischer 344大鼠于48小时内静脉输注总剂量为220μg/g体重的CuTCPBr。对第二组含4只皮下有9L神经胶质肉瘤的雄性Fischer 344大鼠于48小时内静脉输注总剂量为195μg/g体重的CuTCPH。输注结束后第3天测定两组大鼠中各组织中的硼浓度。

表6第2列给出了CuTCPBr组大鼠的结果，表6第4列给出了CuTCPH组大鼠的结果。为了补偿卟啉剂量的差别(CuTCPH为195μg/g体重而CuTCPBr为220μg/g体重)和每种卟啉中硼％的差别(CuTCPH中为31.8％而CuTCPBr中为21.7％)，将给予CuTCPBr的大鼠的组织中硼浓度标准化，使它们相当于给予CuTCPH的大鼠的硼浓度。这可以通过将CuTCPBr组大鼠的硼浓度乘以CuTCPBr与CuTCPH的硼剂量比1.3来实现。CuTCPBr组大鼠标准化的硼浓度在表6第3列给出。

表6显示了CuTCPH与CuTCPBr的真实硼浓度值以及CuTCPBr在与CuTCPH相等的硼剂量时的标准化值。两种化合物在相等硼剂量时的生物分布值相似。两种化合物的毒性均不是主要问题。

                                 表6

    卟啉剂量220μg/g体重CuTCPBr标准化的CuTCPBr195μg/g体重CuTCPH    硼剂量47.7μg B/g体重61.8μg B/g体重61.8μg B/g体重    组织硼浓度(μg/g)平均值(标准偏差)硼浓度(μg/g)平均值(标准偏差)硼浓度(μg/g)平均值(标准偏差)    肿瘤52(19)6863(23)    脑0.4(0)0.53.2(1.4)    耳8.4(1.2)1117(3)    舌30(3)3947(11)    腮腺85(36)111125(26)    泪腺28(13)3745(11)    颌下腺68(8)89-    肾11(1)1416(2)    脾632(41)825832(169)    肝477(25)623638(53)    肺123(42)16183(12)    脊髓0.9(0.4)1.2-    淋巴结202(32)264284(68)

                      实施例8

             含CuTCPBr的放射增敏剂的研究

本实施例中，放射治疗研究中使用雌性BALB/c小鼠(Taconic Farms，Germantown，NY)(20-25g)来比较对患有EMT-6乳腺癌小鼠的肿瘤控制效果。将新从小鼠上切除的肿瘤组织切碎成小于0.5mm的碎块，形成EMT-6腿肿瘤。将碎块混在生理盐水中，用18号的套针皮下(sc)植入小鼠的腿部。使用肿瘤碎块是因为在该特定部位，由细胞混悬液引发的肿瘤易于在薄的皮下层扩展，并且侵入相邻的下层肌肉内。使用肿瘤碎块，肿瘤是可以触及的，但是在腿部比在背胸部稀少。碎块引发的肿瘤在晚期可侵入肌肉组织，但是并不像混悬液引发的肿瘤那样经常。

肿瘤植入后大约7天，按照肿瘤体积将小鼠分为6个匹配的实验组，其包括5组各12只小鼠的组和一组含33只小鼠的对照组。两组给予约400μg/g体重的CuTCPBr，且给予两次剂量为100kVp的x-辐射x-射线，两组仅给予两次剂量为100kVp的x-辐射，一组给予CuTCPBr，并且在照射后的当天安乐处死。立即安乐处死的组是用于确定在照射时组织中的硼浓度，而不是用于比较治疗效果的对照组。含33只小鼠的对照组完全不治疗。结果如图2所示。

从照射后立即安乐处死的小鼠中得到的各种组织的硼浓度如表7所示。肿瘤与血的硼浓度比率为约4∶1，其由于在血中的值较高而较低。在CuTCPH为400mg/kg的高剂量时也观察到这种趋势。

          表7

    组织    硼浓度(μg/g)    平均值(标准偏差)    肿瘤    277(45)    血    68(19)    肝    725(72)    肌肉    12(3)    皮肤    20(4.3)

在所有治疗组中，使用单次照射。在照射过程中，小鼠用戊巴比妥钠麻醉(约60μg/g体重，腹膜内给药)。每只小鼠麻醉后，定位在1厘米厚的铅屏后，以与热束辐射中使用的方法相似的方法将患有肿瘤的腿伸出铅屏上2厘米的小孔。肿瘤用Philips RT-100放射源(100kVp/8mA)(0.4mm铜滤过)以2.10Gy/分钟的剂量速度照射，其焦点与皮肤的距离为10厘米。改变小鼠照射的时间长度来给予25Gy和35Gy的剂量，例如将小鼠以2.10Gy/分钟照射11.9分钟得到25Gy。

五组治疗小鼠中，各只小鼠的肿瘤体积接近于20-170mm³。每星期测定2-3次肿瘤直径，当计算的肿瘤体积(x²y/2，其中x为较短的表面直径)超过500mm³或者观察到皮肤溃疡时，将小鼠安乐处死。除了在第一个星期每天称重外，在测定肿瘤时对小鼠称重。当出现湿脱屑的迹象时，认为皮肤损害是严重的。

患有肿瘤的小鼠在照射后观察89天(图2)。由于肿瘤的过度生长，在不同的时间点安乐处死小鼠。治疗的效果可用“％肿瘤控制”来计量。％肿瘤控制被定义为，在特定剂量组中，肿瘤治愈的小鼠数目除以小鼠总数。发现％肿瘤控制与剂量有关，单剂量X射线为25Gy时的控制率为25.0％，35Gy时的控制率为33.3％。当有CuTCPBr存在时，单剂量X照射有明显的放射增敏效应，给予25Gy和35Gy剂量后肿瘤控制率分别增加至41.7％和66.7％。这些发现表明，当CuTCPBr与X射线照射联合使用时，剂量修饰因子超过1.5。

因此，虽然这里已经描述了本发明的优选实施方案，然而本领域技术人员可以理解，可以进行其它实施方案而不背离本发明的宗旨，包括本申请权利要求的真实范围内的所有其它改进和变化。