JP7668596B2 - ガドリニウム系化合物、これを含むmri造影剤 - Google Patents
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Description
Lは、*-(CH2)x-A1-(CH2)y-A2-(CH2)z-*であり、
x,yおよびzは、0~5のいずれの整数にそれぞれ独立的に選択され、
A1およびA2は、単一結合、*-COO-*、*-CO-*、*-NH-*、*-CH2-*、*-CONH-*および*-O-*を含む群からそれぞれ独立的に選択された一つ以上の構造であり、
Xは、下記化学式(2)を有する構造であり:
*は、結合部位である。
一実施例において、前記A1は、*-CONH-*であってもよい。
一実施例において、前記xは、1であってもよい。
一実施例において、前記yは、2であってもよい。
一実施例において、前記zは、0であってもよい。
一実施例において、前記化合物は、下記化学式(3)を有してもよい。
一実施例において、前記化合物は、哺乳動物のアミロイドβ重合体(oligomeric Aβ)に特異的に結合してもよい。
一実施例において、前記化合物は、3.7~4.6s-1の緩和度(relaxivity)を有してもよい。
一実施例において、前記化合物は、静脈注射を介して注入される場合、血液脳関門(Blood-Brain-Barrier;BBB)を通過することができる。
一実施例において、前記MRI造影剤は、退行性脳疾患の診断に用いられることができる。
一実施例において、前記MRI造影剤は、アルツハイマー(Alzheimer)病の診断に用いられることができる。
一実施例において、前記神経炎症性疾患は、炎症性神経退行性脳疾患であってもよい。
一実施例において、前記炎症性神経退行性脳疾患は、アルツハイマー(Alzheimer)病またはパーキンソン病から選択された疾患であってもよい。
*は結合部位である。
物質1から最終物質5までを段階的に合成して、Gd-DO3A-Va化合物を製造した。
160mLのアセトニトリルにトリ-tert-ブチル2,2’,2’’-(1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-1,4,7-トリイル)トリアセテート(tri-tert-butyl 2,2’,2’’-(1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate)(9.72mmol)を溶かした後、炭酸水素カリウム(29.69mmol)を添加して30分間撹拌した。その後、ブロモ酢酸エチル(10.69mmol)を添加して、60℃で24時間撹拌した。24時間後に生成物をフィルタで濾過し、減圧濾過して、溶媒を取り除いた。生成物をジクロロメタンに溶かした後、溶けていない物質を取り除き、溶媒を全部取り除いた後、真空乾燥してやや黄色固体を得た。収率:99%
7mLのメタノールに1(5.33mmol)を溶かした後、6mLのエチレンジアミンを添加し、常温で4日間反応した。真空下で55℃に加熱して、溶媒を取り除き、オイルのような状態の固体を得て、エチルエーテルで数回洗浄した。真空乾燥させた後、メタノールに溶かし、溶けていな物質を濾過して取り除いた後、ジクロロメタン/メタノール混合溶媒条件でオープンカラムクロマトグラフィーを行って、やや黄色固体を分離精製した。収率:57%
バニリン酸(6.97mmol)をジメチルホルムアミドに溶かし、0℃で撹拌した。その後、ジメチルホルムアミドに溶かしたEDC・HCl(7.67mmol)とHOBt hydrate(7.67mmol)を没食子酸溶液に添加して、30分間撹拌した。次に、ジメチルホルムアミドに溶かした2(4.88mmol)を反応物に入れ、DIPEA(13.94mmol)を添加して、常温で24時間撹拌した。その後、減圧濾過して、ジメチルホルムアミドを最大限に濃縮させた後、ジクロロメタンとブライン(brine)を利用して抽出し、硫酸ナトリウムで脱水して減圧濾過した。その後、ジクロロメタン/メタノール混合溶媒条件でオープンカラムクロマトグラフィーを行って、固体を分離した。追加の分離精製なしに次の反応を実行した。
0℃で3にトリフルオロ酢酸を過量で添加した後、反応物を常温で20時間撹拌した。その後、ジクロロメタンを添加して減圧濾過を繰り返した。次に、0.1%トリフルオロ酢酸が添加された水/アセトニトリル混合溶媒条件で高性能液体クロマトグラフィーをして精製された固体を得た。収率(2→4):44%
4(0.84mmol)を水に溶かした後、1M水酸化ナトリウムでpHを3に調節し、水に溶かしたGdCl3・6H2O(0.59mmol)を添加した。その後、1M水酸化ナトリウムでpHを7に調節した後、常温で20時間撹拌した。減圧濾過して得た固体を10mM酢酸アンモニウムが添加された水/アセトニトリル混合溶媒条件で高性能液体クロマトグラフィーを用いて分離精製して固体を得た。収率:73%
Gd-DO3A-VaをHR-MSによって分析した。図1は、その結果を示した図面である。図1を参照すると、Gd-DO3A-Vaに対して予測されたピーク(752.1890m/z)に対応するピーク(752.1894m/z)が現われることを確認することができる。
また、HPLCを利用してGd-DO3A-Vaの純度を分析した結果を図2に示した。図2を参照すると、Gd-DO3A-Vaは、約98%の純度を有することを確認することができる。
1)緩和度(Relaxivity)測定
合成したGd-DO3A-Vaと環状常用造影剤であるGadovist(登録商標)、Dotarem(登録商標)を比較群として、各物質の緩和度(r1、r2)を測定した。具体的には、3次蒸溜水にガドリニウム複合体を5種類の濃度(0.0625、0.125、0.25、0.5、1mM)に希釈してファントムを製作した後、3T MRIでT1、T2緩和度(Relaxation time)を測定した。これによって、各濃度のR(Relaxation rate=1/T)を計算し、線型回帰分析(図3参照)を通じてガドリニウム複合体の緩和度(r1、r2)結果を得て、下記表1に示した。
Gd-DO3A-Vaと各種の常用造影剤を2.5mM濃度にPBS(pH7.4)に希釈してファントムを製作した後、250mM塩化亜鉛(ZnCl2)を1当量添加して、DO3Aリガンド(ligand)とGd金属イオンの結合安定性を評価した。これは亜鉛イオンによるガドリニウムイオンの金属交換反応(Transmetallation)を緩和度変化で測定して確認することができる。
その結果を示した図4を参照すると、本発明のGd-DO3A-Vaは、R2変化率が1に近い値を保持するので、MRI造影剤として活用するのに十分な安定性を有することを確認することができる。
1mM Gd-DO3A-Vaおよび比較群として常用造影剤であるGadovist(登録商標)をpH1、3、5、7、9、11のバッファー溶液に希釈した後、3週間の間、3TMRIで、T2強調映像を撮影して、R2値を測定する。時間によるR2値を測定して、希釈直後に対する数値変化を確認することができ、その値が一定に保持されるほど、pHに対する安定性が高いことに評価することができる。
その結果を示した図5を参照すると、本発明のGd-DO3A-Vaは、pH3~11の範囲で、3週の間R2値の変化がなかった。pH1の強い酸条件でその値が若干変化したが、その変化が大きくなかった。この結果により、Gd-DO3A-Vaが体内pH条件で安定しており、強い酸塩基条件でも安定していることを確認した。
4-1)アミロイドβ重合体標的性の確認のためのファントム実験方法
<1>1mgの1mM濃度のアミロイドβに221.5uLのHFIPを入れた後、シェーカーを用いて常温で1時間シェーキングして、Preaggregationを取り除いた。
<2>Preaggregationを取り除いたアミロイドβを乾燥し、221.5uLのDMSOを入れて1mM濃度に作った後、ミキサーと超音波機で懸濁液が形成されるようにし、その後、878.5uLのPBS(1X、pH7.4)を入れて、0.2mM濃度に作る。
<3>シェーカーを用いて、37℃で4日間培養した後、重合が完了されたアミロイドβ重合体を200uLずつ分注し、PBSに2mM濃度に溶かしたGd-DO3A-Vaと常用造影剤(Gadovist)を20uLずつ添加し、その後、シェーカーを用いて、37℃で24時間培養した。
<4>24時間後に遠心分離して上層液を取り除いた後、PBSでアミロイドβ重合体を洗浄し、その後、ペレット(Pellet)にPBS:DMSO=9:1溶液を200uL入れて、MRIファントム試料を製作した。対照群としては、アミロイドβ重合体のみを培養したファントム試料を使用した。
前記ファントム試料を使用して、本発明の実施例によるGd-DO3A-Vaおよび常用造影剤(Gadovist(登録商標))のアミロイドβ重合体標的性評価を9.4T MR装備で行った。
その結果を示した図6を参照すると、アミロイドβ重合体のみを培養したファントム(Aβ)とGadovist(登録商標)を一緒に培養したファントム(Aβ+Gadovist)は、造影増強効果の差がほとんどなかったが、Gd-DO3A-Vaと一緒に処理したファントム((Aβ+Gd-DO3A-Va)は、アミロイドβ重合体のみ培養したファントムに比べて増加した信号強度を見せた。これによって、本発明のガドリニウム造影剤がアミロイドβ重合体を標的効果を有することを確認した。
過剰発現されたアミロイドβ重合体は、神経細胞に蓄積されて毒性を誘発し、神経細胞を破壊して、退行性脳疾患であるアルツハイマー病を引き起こす。本発明の実施例によるGd-DO3A-Vaは、毒性タンパク質であるアミロイドβ重合体を標的する機能を有するので、アルツハイマー病を診断する製剤として活用されることができる。
C8-D1A(Astrocyte cells)とSIM-A9(Microglial cells)に対する細胞毒性を評価する実験をそれぞれ行い、その結果を図7、8に示した。
図7を参照すると、Gd-DO3A-Vaを各種濃度(0、100、200、400μM)で処理した時、400μMの高濃度まで約100%の細胞生存率(Cell viability)を見せた。
SIM-A9(Microglial cells)に対する細胞毒性評価も図8に示したように、Gd-DO3A-Vaを各種濃度(0、100、200、400μM)で処理した時、400μMの高濃度まで約100%の細胞生存率を見せた。
痴ほうマウスモデルである5XFAD(6ヶ月、雄)に、Gd-DO3A-Vaを2ヶ月間15回繰り返し投与した。対照群(control)は、同一週齢のマウスに食塩水(saline)を投与したグループであり、WBは未処理(non-treatment)6ヶ月マウスグループである。実験が終わったマウスの脳を摘出して、海馬(Hippocampus)と皮質(Cortex)を分離した後、ウェスタンブロット(western blot)によって分析した。
その結果を示した図9を参照すると、WBに比べて、対照群(control)グループで、NLRP3、ASC、iL-1βなどの炎症発生に関する因子が増加することを確認した。一方、Gd-DO3A-Va投与グループで、該因子とアミロイドβ発現に関するAβおよびBace-1が全部減少する結果を得た。この実験により、Gd-DO3A-Vaは、炎症性因子を減少させ、アミロイドβ 形成を抑制して、アルツハイマー病を治療することを確認することができる。
Claims (12)
- 下記化学式(1)を有する、化合物:
式(1)において、
Lは、*-(CH2)x-A1-(CH2)y-A2-(CH2)z-*であり、
A 1 は、*-CONH-*であり、
A 2 は、*-NH-*であり、
xは、1であり、
yは、2であり、
zは、0であり、
Xは、下記化学式(2)を有する構造であり:
*は、結合部位である。 - 下記化学式(3)を有する、化合物。
- 前記ガドリニウム(Gd)が1つ以上の水分子と配位する、請求項1に記載の化合物。
- 前記化合物は、哺乳動物のアミロイドβ重合体(oligomeric Aβ)に特異的に結合する、請求項1に記載の化合物。
- 前記化合物は、3.7~4.6s-1の緩和度(relaxivity)を有する、請求項1に記載の化合物。
- 前記化合物は、静脈注射によって注入される場合、血液脳関門(Blood-Brain-Barrier;BBB)を通過する、請求項1に記載の化合物。
- 請求項1~6のいずれか一項による化合物を含む、MRI造影剤。
- 前記MRI造影剤は、退行性脳疾患の診断に用いられる、請求項7に記載のMRI造影剤。
- 前記MRI造影剤は、アルツハイマー(Alzheimer)病の診断に用いられる、請求項8に記載のMRI造影剤。
- 請求項1~6のいずれか一項による化合物またはその薬学的に許容可能な塩を含む、神経炎症性疾患の予防または治療用薬学的組成物。
- 前記神経炎症性疾患は、炎症性神経退行性脳疾患である、請求項10に記載の薬学的組成物。
- 前記炎症性神経退行性脳疾患は、アルツハイマー(Alzheimer)病またはパーキンソン病から選択された疾患である、請求項11に記載の薬学的組成物。
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