一种靶向G-四链体多肽类PET显像剂及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种靶向G‑四链体多肽类PET显像剂及其制备方法与应用，该PET显像剂是优良的药代动力学新型探针，其结构包括多肽、金属螯合基团和放射性金属核素，其制备方法简便快捷，产率较高，该PET显像剂稳定性好、水溶性强，体内血液清除快，主要经肾脏、肝脏代谢，能特异性摄取于肿瘤部位，该PET显像剂可广泛应用于生物学功能显像中。

说明书

技术领域

本发明属于制药领域，具体涉及一种靶向G-四链体多肽类PET显像剂及其制备方法与应用。

背景技术

恶性肿瘤(癌症)作为全球最大的公共卫生问题之一，传统的癌症治疗方法主要包括手术治疗、化学治疗及放射治疗等。对于非实体瘤、全身广泛转移的癌症存在不能进行有效的手术治疗及放疗，同时化疗的方法也存在副作用大、特异性差、疗效低等问题，难以满足临床治疗的需求。针对特定致癌基因、蛋白或受体的分子靶向治疗相较普通化疗具有特异性强、疗效显著，同时副作用明显小的优点，现已逐渐成为临床肿瘤治疗的重要手段之一。近年来，抗肿瘤新药物的研发已经取得了较大进展，大量新靶点及新靶点药物被开发应用，其中以G-四链体为靶点的抗肿瘤药物的研究引起了人们的广泛关注。

G-四链体(G-quadruplex)是一种可以在富含鸟嘌呤(G)的核酸序列中形成的一种非典型结构，DNA单链通过G碱基间的氢键作用形成平面的G-四分体，两层或以上的四分体经过π-π堆积最终形成G-四链体螺旋结构。人体大约有70万个可以形成G-四链体的基因序列，主要包括端粒末端、基因的突变热点区、基因的启动子区(如：Bcl-2、c-myc、c-myb、c-kit、Kras、VEGF和VEGFR)，涵盖了衰老、凋亡、生长因子及其受体、转录调控因子、信号转导因子相关的基因，在细胞衰老、增殖、凋亡及肿瘤形成中起着重要作用。在肿瘤组织中，当特异性配体与这些基因序列形成的G-四链体结合后，导致相应生化过程发生变化(如端粒酶活性被抑制、癌基因转录水平下调等)，从而达到抗肿瘤的效果，这些可能的生物学功能和其独特的结构特征，使G-四链体成为一个抗肿瘤药物的重要靶点。

正电子发射计算机断层显像(positron emission tomography PET)已被广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、疗效评价、脏器功能研究和新药开发等方面。临床应用最多的广谱肿瘤显像剂

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种靶向G-四链体多肽类PET显像剂；本发明的目的之二在于提供这种靶向G-四链体多肽类PET显像剂的制备方法；本发明的目的之三在于提供这种靶向G-四链体多肽类PET显像剂的应用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供一种靶向G-四链体多肽类PET显像剂，所述靶向G-四链体多肽类PET显像剂的结构如式(I)或式(Ⅱ)所示：

式(I)中，R

式(Ⅱ)中，R

优选的，所述放射性金属核素M

优选的，所述金属离子螯合基团R

优选的，所述式(1)为1,4,7-三氮杂环九烷基-4,7-二乙酸基-1-乙酰基(-NOTA)。

优选的，所述式(2)为1-(4-异硫氰基苄基)-1,4,7-三氮杂环九烷基-4,7-二乙酸(p-SCN-Bn-NODA)。

优选的，所述式(3)为2-(4-异硫氰基苄基)-1,4,7-三氮杂环九烷-1,4,7-三乙酸(p-SCN-Bn-NOTA)。

优选的，所述式(4)为1-(2-(2-(2,5-二氧代-1-吡咯烷基)乙氨基)酰乙基)-1,4,7-四氮杂环九烷-4,7-二乙酸(MaI-NODA)。

优选的，所述式(5)为1-(2-(2,5-二氧代-1-吡咯烷基)酰乙基)-1,4,7-四氮杂环九烷-4,7-二乙酸。

优选的，所述式(6)为2-((4,7-二羧甲基)-1,4,7三氮杂环九烷)基戊二酸。

优选的，所述式(7)为1,4,7,10-四氮杂环十二烷基-4,7,10-三乙酸基-1-乙酰基(-DOTA)。

优选的，所述式(8)为1-(2-(2-(2,5-二氧代-1-吡咯烷基)乙氨基)酰乙基)-1,4,7,10-四氮杂环九烷-4,7,10-三乙酸(MaI-NODA)。

优选的，所述式(9)为2-(4-异硫氰基苄基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(p-SCN-Bn-DOTA)。

优选的，所述靶向G-四链体多肽类PET显像剂包括如下所示结构的化合物；

优选的，所述多肽结构中氨基酸为L型氨基酸。

优选的，所述多肽的氨基酸序列为KRIVKLIKKWLR。

本发明第二方面提供根据本发明第一方面所述靶向G-四链体多肽类PET显像剂的制备方法，包括以下步骤：

将PET显像剂前体与放射性金属核素在缓冲溶液中反应，得到所述的靶向G-四链体多肽类PET显像剂。

优选的，所述缓冲溶液包括醋酸钠、醋酸铵、醋酸钾、盐酸、醋酸中的至少一种；进一步优选的，所述缓冲溶液为醋酸钠。

优选的，所述缓冲溶液的浓度为0.05mol/L-0.7mol/L；进一步优选的，所述缓冲溶液的浓度为0.1mol/L-0.6mol/L。

优选的，所述反应在pH值为3.5-7.0条件下进行；进一步优选的，所述反应在pH值为4.0-5.5条件下进行。

优选的，所述反应的温度为80℃-120℃；进一步优选的，所述反应的温度为90℃-110℃。

优选的，所述反应的时间为8min-40min；进一步优选的，所述反应的时间为10min-30min。

优选的，所述反应后还包括将靶向G-四链体多肽类PET显像剂分离提纯的步骤。

优选的，所述分离提纯包括使用HLB小柱或Sep-pak C18小柱将靶向G-四链体多肽类PET显像剂分离纯化。

本发明第三方面提供根据本发明第一方面所述靶向G-四链体多肽类PET显像剂在生物学功能显像中的应用。

优选的，所述生物学功能显像包括疾病生物学功能显像。

优选的，所述疾病包括肿瘤。

优选的，所述肿瘤包括脑胶质瘤、肺癌或乳腺癌中的至少一种。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种靶向G-四链体多肽类PET显像剂，该PET显像剂是优良的药代动力学新型探针，其结构包括多肽、金属螯合基团和放射性金属核素，其制备方法简便快捷，产率较高，该PET显像剂稳定性好、水溶性强，体内血液清除快，主要经肾脏、肝脏代谢，能靶向特异性摄取于肿瘤部位，该PET显像剂可广泛应用于生物学功能显像中。

附图说明

图1为前体NOTA-KR12C的HPLC图谱。

图2为前体NOTA-KR12C的高分辨质谱图。

图3为靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

图4为靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

图5为[

图6为[

图7为[

图8为[

图9为[

图10为[

图11是[

具体实施方式

以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器末注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

实施例1

前体NOTA-KR12C的制备步骤如下：

采用L型氨基酸为原料，通过固相多肽合成法合成KR12C多肽，金属离子螯合基团为2-(4-异硫氰基苄基)-1,4,7-三氮杂环九烷-1,4,7-三乙酸(p-SCN-Bn-NOTA)，在N端的赖氨酸(Lys)的侧链氨基与NOTA连接，利用制备型HPLC分离纯化收集产品峰后冻干即得NOTA-KR12C前体。图1为前体NOTA-KR12C的HPLC图谱；图2为前体NOTA-KR12C的高分辨质谱图。HPLC图谱保留时间Rt为11.708，质谱MS(m/z)分子量[M+2H]2H

靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

由回旋加速器通过

实施例2

靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

在含50μL实施例1制备的前体NOTA-KR12C(1μg/μL)的反应管中加入900μL浓度为0.25mol/L的乙酸钠溶液。从

实施例3

靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

在含100μL实施例1制备的前体NOTA-KR12C(1μg/μL)的反应管中加入1.0mL

实施例4

前体DOTA-KR12C的制备步骤如下：

采用L型氨基酸为原料，通过固相多肽合成法合成KR12C多肽，金属离子螯合基团为1,4,7,10-四氮杂环十二烷基-4,7,10-三乙酸基-1-乙酰基(-DOTA)，在N端的赖氨酸(Lys)的侧链氨基与DOTA连接，利用制备型HPLC分离纯化收集产品峰后冻干即得DOTA-KR12C前体。

靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

在含50μL前体DOTA-KR12C溶液(金属离子螯合基团为2,4,7,10-四氮杂环十二烷基-4,7,10-三乙酸基-1-乙酰基(-DOTA)，1μg/μL)的反应管中加入0.25mol/L乙酸钠溶液900μL。从

实施例5

靶向G-四链体多肽类PET显像剂[

在反应管中依次加入50μL实施例4制备的DOTA-KR12C(金属离子螯合基团为2,4,7,10-四氮杂环十二烷基-4,7,10-三乙酸基-1-乙酰基(-DOTA)，1μg/μL)和1.0mL

性能检测

1.放射化学纯度和稳定性的测定

用高效液相色谱(HPLC)测定药物注射液的放射化学纯度及稳定性。HPLC分析条件：分析柱为ZORBAX Eclipse XDB-C18柱；流动相：A相为0.1％三氟乙酸(TFA)的水溶液，B相为0.1％TFA的乙腈溶液。淋洗梯度为：0-2min，A相85％，B相15％，流速1mL/min；2min-20min，A相降至5％，B相升至95％，流速1mL/min；20min-22min，A相升至85％，B相降至15％，流速1mL/min；22min-30min，A相85％，B相15％，流速1mL/min。紫外检测波长220nm，放射性检测器为LabLogic Systems Ltd。

为了检测显像剂在体外的稳定性，分别测试[

取2mL PBS(pH＝7.4)缓冲液与50μCi显像剂充分混合，在孵箱中37℃孵育2h，取少量溶液，通过HPLC检测显像剂稳定性，以上实验重复4次。图5为[

取体重22g左右昆明鼠，尾静脉注射[

图5和图6结果表面[

2.酯水分配系数测试

取10μL配制好的[

公式1中，counts in water表示水相中放射性计数；counts in 1-octanol表示正辛醇相中放射性计数；Log取以10为底的对数。

通过放射性技术方法测定[

3.[

实施例1制备得到的靶向EGFR的多肽类PET显像剂[

4.Micro PET/CT显像测试

Micro-PET/CT显像研究利用Siemens Inveon Micro-PET/CT，采集工作站为Inveon Acquirision workplace(IAW)2.2，数据分析工作站为Inveon Researchworkplace(IRW)。取脑胶质瘤U87、宫颈癌细胞HeLa以5×10

动态显像：取U87荷瘤鼠经10％水合氯醛麻醉后固定于扫描床上，并建立好方法让床位位于PET视野，取[

静态显像：取[

抑制显像：其他操作同“动态显像”“静态显像”，在注射药物中加入250μg KR12C多肽。

图8为[

PET显像结果表明：[

本实施例以KR12C多肽结构为药效基团，连接一金属离子螯合基团构建前体，利用放射性金属核素M

式(I)中，R

本申请实施例还可以在KR12C多肽赖氨酸(Lys)N端修饰一个半胱氨酸(Cys)后，将半胱氨酸的巯基侧链与金属离子螯合基团(如NOTA或DOTA类似物)反应构建前体，然后与放射性金属核素A

式(Ⅱ)中，R

[M

上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。