連邦政府による資金提供を受けた研究または開発 本発明は、国立衛生研究所によって認められた、付与番号R01−CA−115296に基づき、政府支援で作製された。政府は、本発明における一定の権利を有してもよい。

本発明は、改善した信号対バックグラウンド比をもたらす、望ましいインビボ特性を有する造影剤を使用して、組織または細胞を光学的に造影する方法に関する。

近赤外(NIR)蛍光は、医学分野において、特に、診断および画像誘導手術において、潜在的重要性を有する。しかしながら、造影剤としての好適な蛍光体の有効性が、主な障害となっている。臨床的に実行可能になるために、理想的なNIR蛍光体は、溶解度、生体内分布、およびクリアランスに関して、良好な光学特性および優れたインビボ特性の両方を有さなければならない。造影剤としての使用を企図する最新の蛍光体は、それらのインビボ特性と連結することができない。例えば、公知の蛍光体は、肝臓を介して除去する傾向があり、それは、消化管にわたって望ましくない蛍光をもたらす。また、いくつかの場合では、公知の蛍光体は、正常な組織内に取り込まれた有意な非特異性バックグラウンドの弱点があり、低い信号対バックグラウンド比をもたらす。故に、現在、新規の改善したNIR蛍光造影剤、特に、血管内間隙と血管外間隙との間で迅速に平衡化することができ、腎臓ろ過によって効率よく除去される造影剤に対する必要性が存在する。本発明の造影剤は、これらの必要性および他の必要性を対象とする。

本発明は、1個が、造影剤分子上の全体の電荷を均衡する、またはほぼ均衡する場合に、得られた電荷均衡分子は、優れた臨床画像特徴につながる、インビボ特性を改善したという発見に、少なくとも部分的に基づく。

一態様では、本発明は、組織または細胞を造影する方法を提供し、該方法は、(a)組織または細胞を、染料またはその複合体を含む造影剤と接触させることであって、複合体は、染料に結合した標的リガンドを含み、染料または複合体は、+1、0、または−1の正味電荷を有し、1個以上のイオン基を含むこと、(b)染料または複合体によって吸収される波長で組織または細胞を照射すること、(c)照射された組織または細胞から光信号を検出することを含み、検出された光信号の信号対バックグラウンド比は、少なくとも約1.1であり、それによって、組織または細胞を造影する。

本発明はさらに、組織または細胞を造影するための染料を調製する方法を提供し、該方法は、(a)約500nmから約850nmにおいてピーク吸収、および約550nmから約875nmにおいてピーク蛍光放射を有する染料を選択すること、(b)連結基を含むように、染料を任意に修飾すること、(c)10mMのHEPES溶液(pH7.4)において少なくとも約10μMの染料の溶解度を達成するために、1個以上のイオン基を含むように、染料、および任意に連結基を修飾すること、を含み、1個以上のイオン基は、染料の正味電荷が、+1、0、または−1であるように選択され、造影中に染料化合物から検出される蛍光放射の信号対バックグラウンド比は、少なくとも約1.1である。

別の態様では、本発明はさらに、組織または細胞を造影するための複合体を調製する方法を提供し、複合体は、染料および標的リガンドを含む。これらの方法は、(a)約500nmから約850nmにおいてピーク吸収、および約550nmから約875nmにおいてピーク蛍光放射を有する染料を選択すること、(b)連結基を含むように、染料を任意に修飾すること、(c)10mMのHEPES溶液(pH7.4)において少なくとも約10μMの溶解度を達成するために、1個以上のイオン基を含むように、染料および任意に連結基を修飾すること、(d)標的リガンドを、任意に連結基を介して染料に抱合して、複合体を形成すること、を含み、標的リガンドおよび1個以上のイオン基は、複合体の正味電荷が、+1、0、または−1であるように選択され、造影中に複合体から検出される蛍光放射の信号対バックグラウンド比は、少なくとも約1.1である。

加えて、本発明は、組織または細胞を造影するための造影剤を含み、造影剤は、少なくとも約1.1の信号対バックグラウンド比を有する、検出可能な蛍光を有することを特徴とする、複合体を含み、複合体は、 式VI:

VI を有し、構成変数を本明細書に画定する。

本発明はさらに、式VIII:

VII の分子またはイオンを含む、染料を提供し、構成変数を本明細書に画定する。

本発明の電荷均衡造影剤は、それらのインビボ挙動が、優れた光学的造影特性に寄与すると考えられるため、特に有益である。より具体的には、電荷均衡は、薬剤に最良の生体内分布特性およびクリアランス特性を与え、望ましくない非特異的結合を低減すると考えられる。これらのインビボ特性は、造影した組織の信号対バックグラウンド比の改善に役立ち、より高い分解能造影につながる。

定義しない限り、本明細書に使用する、すべての技術的および科学的用語は、本発明が属する分野において当業者が一般に理解する同一の意味を有する。本明細書に説明するものと同様、または同等の方法および材料を、本発明の実践または試験に使用することができるが、好適な方法および材料を下記に説明する。本明細書に言及したすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参照文献は、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。矛盾する場合では、定義を含む、本明細書が支配する。加えて、材料、方法、および実施例は、例証目的であり、制限することを意図しない。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、および請求項から明らかであろう。

様々な正味電荷を有する染料分子の図である。

染料分子ZW+1(MM−19)の合成の略図である。

染料分子ZW+5の合成の略図である。

5個の染料分子の図であり、それらの特性をインビトロおよびインビボで比較した。

ラットモデルにおける、図4の染料分子のインビボ生体内分布およびクリアランスに関する実験結果の図である。

ブタモデルにおける、図4の染料分子のインビボ生体内分布およびクリアランスに関する実験結果の図である。

標的リガンドcRGDに抱合した、2つの異なる染料の図である。

図7の2つの複合体のためのラット腫瘍モデルにおけるインビボ実験結果の図である。

電荷均衡のためのイオン基と、PSMAに選択的に結合する部分とを含む、一例のアダマンタンベースの標的リガンドの調製の図である。

本開示は、とりわけ、連結基を介して、標的リガンドに任意に抱合される染料分子から成る、造影剤に関する。本明細書に説明する造影剤は、例えば、異常または罹患した生物学的組織および細胞の検出において有用である。複合体は、それらが、非標的組織への低非特異性結合等のインビボ挙動を改善し、検出された光信号に関連する、信号対バックグラウンド比の改善をもたらしたため、全有機体を造影する上で有用である。これらの改善したインビボ特性が、複合体上の形式電荷の均衡から得られ、中性、または中性に近い正味電荷を有する「電荷均衡」分子にすることが考えられる。

造影方法 組織または細胞を造影する新規方法は、以下の基本的工程を含む: (a)組織または細胞を、染料またはその複合体を含む、造影剤と接触させることであって、複合体は、染料に結合した標的リガンドを含み、染料または複合体は、+1、0、または−1の正味電荷を有し、1個以上のイオン基を含むこと、 (b)染料または複合体によって吸収された波長で、組織または細胞を照射すること、 (c)照射された組織または細胞から光信号を検出すること、を含み、 検出された光信号の信号対バックグラウンド比は、少なくとも約1.1であり、それによって、組織または細胞を造影する。

本明細書に説明する造影剤は、診断目的、治療目的、画像誘導手術目的、および同等の目的のための、有機体のもの等の組織または細胞を造影するために使用することができる、物質または分子である。いくつかの実施形態では、有機体は、ヒト等の哺乳類である。

造影剤は、一般に、典型的には、紫外線(UV)領域、可視領域、または近赤外(NIR)領域において、電磁放射の吸収が可能な染料を含む。造影剤はまた、可視領域、またはNIR領域等において蛍光放射が可能である可能性がある。染料または複合体から検出される光信号は、例えば、吸収または蛍光放射である可能性がある。いくつかの実施形態では、染料からの蛍光放射は、造影目的のために検出される、一次光信号である。いくつかの実施形態では、染料は、約525nmから約850nm、約550nmから約825nm、約600nmから約825nm、約700nmから約825nm、または約750nmから約825nmにおいてピーク吸光度を有する。いくつかの実施形態では、染料は、約700から875nm、約725から約850nm、約750nmから約850nm、または約775から約850nmにおいてピーク蛍光放射を有する。

蛍光放射による造影のための好適な染料には、2個の環状基がメチンまたはポリメチン架橋を介して連結される、陽イオン分子である、シアニン染料類が含まれる。例えば、種々のシアニン染料誘導体の以下の参考文献(Mojzych,M.et al.「Synthesis of Cyanine Dyes」Top.Heterocycl.Chem.(2008)14:1−9、Sysmex Journal International(1999),Vol.9,No.2.pg185(appendix)、Strekowski,L.et al.Synthetic Communications(1992),22(17),2593−2598、Strekowski,L.et al.J.Org.Chem.(1992)57,4578−4580、Narayanan,N.et al.J.Org.Chem.(1995),60(8),2391−2395、Makin,S.M.et al.Journal of Organic Chemistry of the USSR(1977)13(6),part1,1093−1096、Lee,H.et al.J.Org.Chem.(2006)71,7862−7865、国際公開第WO2009/006443号、同第2008/015415号、同第2007/136996号、同第2007/005222号、同第2003/082988号、同第2001/090253号、米国特許第12/376,243号(2009年2月3日出願)、および同第12/376,225号(2009年2月3日出願))を参照されたく、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。本発明の造影方法における使用に好適な染料およびそれらの複合体の例を、本明細書に説明する。

造影剤は、標的リガンドに抱合される染料を指す、複合体を含むことができる。「標的リガンド」は、特定の組織または生物学的標的といくつかの特異性または選択性で結合する部分である。組織または生物学的標的は、正常な組織、ならびに異常または罹患した組織を含むことができる。標的リガンドは、例えば、Frangioni et al.in 「Modified PSMA Ligands and Uses Related Thereto,」、2002年2月7日に出願された国際公開第WO02/098885号(現在、米国特許第6,875,886号として発行)に説明される、特異的タンパク質、タンパク質断片、ペプチド、抗体、炭水化物、または抗原から選択することができる。

標的リガンドの例は、生物学的標的α_vβ₃インテグリンに選択的に結合する、cRGDペプチドである。このインテグリンは、種々の腫瘍によって過剰発現し、したがって、これらのRGD標的ペプチドは、染料をこれらのインテグリンを過剰発現する腫瘍を優先的に標識させることを可能にすることが分かっている。他の標的リガンドは、メラノーマ細胞に結合する、メラニン細胞刺激ホルモン(MSH)、またはソマトスタチン受容体を標的とする、ボンベシン、ソマトスタチン、またはサンドスタチン(商標)(合成)を含む。他の標的リガンドは、「KUE」、および生物学的標的前立腺特異的膜抗原(PSMA)に選択的に結合する、他の小分子を含む(Humblet,V.et al.Mol.Imaging,2005,4:448−62、Misra P.et al.J.Nucl.Med.2007,48:1379−89、Chen,Y.,et al.J.Med.Chem,2008,51:7933−43、Chandran,S.S.,et al.Cancer Biol.Ther.,2008,7:974−82、Banerjee,S.R.,J.Med.Chem,2008,51:4504−17、Mease,R.C.,et al.Clin.Cancer Res.,2008,14:3036−43、Foss,C.A.et al.Clin.Cancer.Res.,2005,11:4022−8を参照されたく、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる)。好適な標的リガンドの例を本明細書の他所に説明する。

造影剤は、特に特定しない限り、一般に、「電荷均衡」であり、ゼロ、または+1もしくは−1等のゼロに近い全正味電荷を有することを指す。電荷均衡は、造影剤上の負に荷電された置換基が、同等数、または同等数に近い、同一分子上の正に荷電された置換基の存在によって対抗された時に、生じ、逆の場合でも同じである。いくつかの実施形態では、正味電荷は、0または+1である。いくつかの実施形態では、正味電荷は、0である。いくつかの実施形態では、正味電荷は、+1である。さらなる実施形態では、正味電荷は、−1である。本明細書に提供する式中の「n」という値は、正味電荷を表す。

本明細書に説明する造影剤は、一般に、現在公知の蛍光造影剤と比較して、改善した「信号対バックグラウンド比」(SBR)を有する。SBRの改善は、「電荷均衡」によって改善したインビボ特性の結果であると考えられる。SBRは、標的(ピーク信号)から取得された蛍光信号の強度の測定対標的(バックグラウンド信号)の近傍で取得された蛍光信号の強度の測定であり、標的は、造影剤によって標的とされる組織または細胞である。SBR測定は、定期的測定処置を介して容易に取得することができる。蛍光造影システムおよび他の光学型システムでは、標的の光信号を記憶するデジタル画像は、SBR測定を促進する。より高いSBR値は、より望ましく、造影した組織のより高い解像度をもたらす。いくつかの実施形態では、造影剤は、少なくとも約1.1のSBR(すなわち、ピーク信号は、バックグラウンドにわたり少なくとも10%である)を達成する。さらなる実施形態では、造影剤は、少なくとも約1.2、少なくとも約1.3、少なくとも約1.4、少なくとも約1.5、少なくとも約1.6、少なくとも約1.7、少なくとも約1.8、少なくとも約1.9、または少なくとも約2.0のSBRを達成する。またさらなる実施形態では、造影剤は、約1.1から約50、約1.5から約30、約2.0から約20、約2.0から約5.0、または約5.0から約10のSBRを達成する。

造影剤は、一般に、1個以上のイオン基を含む。いくつかの実施形態では、造影剤は、2個以上、3個以上、4個以上、または5個以上のイオン基を含む。イオン基は、造影剤の一般に疎水性染料部の溶解度を増大するように機能し、したがって、生体内分布を改善する。イオン基は、染料部、標的リガンド、またはその両方等の造影剤のいかなる部分上に位置することができる。

「イオン基」という用語は、1個以上の荷電した置換基を含む、部分を指す。「荷電した置換基」は、実質的に中性水性状態(例えば、約6.5から8.0のpH、または好ましくはほぼ生理的pH(7.4))で、一般に陰イオンまたは陽イオンである、官能基である。荷電した陽イオン置換基の例には、スルホン酸(−SO₃¹⁻)、スルフィン酸、カルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、リン酸、およびそのエステル(アルキルエステル等)等の無機酸および有機酸の陽イオンが挙げられる。いくつかの実施形態では、荷電した置換基は、スルホン酸である。荷電した陽イオン置換基の例には、第4級アミン(−NR₃⁺)が挙げられ、Rは、C_1〜6アルキル、アリール、およびアリールアルキルから独立して選択される。他の荷電した陽イオン置換基は、プロトン化された第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミン、ならびにグアニジンを含む。いくつかの実施形態では、荷電した置換基は、−N(CH₃)₃⁺である。イオン基のさらなる例を以下に説明する。

本明細書に説明する造影剤は、一般に、実質的に中性水性媒体中で、具体的には、血液および血液血清中で最良の溶解度を有する。いくつかの実施形態では、造影剤は、10mMのHEPES溶液(pH7.4)において少なくとも約10μMの溶解度を有する。さらなる実施形態では、造影剤は、少なくとも約15μM、少なくとも約20μM、少なくとも約25μM、少なくとも約30μM、少なくとも約40μM、または少なくとも約50μMの10mMのHEPES溶液(pH7.4)における溶解度を有する。

造影剤は、中性分子または塩である可能性がある。例えば、染料または染料複合体が荷電される場合、造影剤は、染料または染料複合体の塩または酸(またはそれらの組み合わせ)であるか、またはそれらを含む可能性がある。正に荷電した染料または複合体では、好適な対イオンは、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、酢酸、過塩素酸、PF₆⁻、および同等物等の陰イオンを含む。負に荷電した染料または複合体では、好適な対イオンは、Na⁺、K⁺、および第4級アミン等の陽イオンを含む。

本発明の造影剤は、腸内方法および非経口方法の両方を含む、いかなる好適な技術によって投与することができる。いくつかの実施形態では、造影剤は、薬学的に許容される製剤に製剤され、造影のために有機体に静脈内投与することができる。投与された有機体は、例えば、カラービデオ(すなわち、外科的解剖)および不可視のNIR蛍光(700nmおよび800nm)光の2つのチャネルの同時のリアルタイムの取得、および表示が可能である、連続波(CW)術中造影システムである、FLARE(商標)画像誘導手術システムを使用して造影することができる。造影システムは、投与された有機体を、造影剤によって吸収された放射線で照射し、造影剤を含む有機体の標的部から放出される、NIR蛍光等の光信号を検出することができる。検出された信号は、対象有機体のデジタル画像またはビデオを取得することによって、記録および分析され、それによって、診断処置および画像誘導医学技術を促進する。

染料および複合体 いくつかの実施形態では、本発明の染料または複合体は、式I:

I を有することができ、式中、 nは、+1、0、または−1であり、 Wは、C_1〜6アルキル、反応性連結基、または連結基および標的リガンドを含む部分から独立して選択される、1個、2個、3個、または4個の置換基で任意に置換された、C₁メチンまたはC_2〜13ポリメチン基であり、2個の置換基は、それらが結合する原子、および任意にWの1個以上のメチン基と共に、任意に、5員、6員、または7員の炭素環、または5員、6員、または7員のヘテロ環を形成し、該炭素環またはヘテロ環は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、5個、6個の置換基で任意に置換され、 環Aおよび環Bは、単環式ヘテロ環、二環式ヘテロ環、三環式ヘテロ環、単環式炭素環、二環式炭素環、および三環式炭素環から独立して選択され、環Aおよび環Bのうちの1個は、任意に荷電され、 R^AおよびR^Bは、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 xおよびyは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、および11から独立して選択され、 R^AおよびR^Bのうちの少なくとも1個が存在し、イオン基である。

いくつかの実施形態では、R^AおよびR^Bのうちの少なくとも2個が存在し、イオン基である。さらなる実施形態では、R^AおよびR^Bのうちの少なくとも3個が存在し、イオン基である。またさらなる実施形態では、R^AおよびR^Bのうちの少なくとも4個が存在し、イオン基である。いくつかの実施形態では、少なくとも1個のイオン基は、陽イオン基である。さらなる実施形態では、少なくとも2個のイオン基は、陽イオン基である。

いくつかの実施形態では、環Aは、単環式ヘテロ環、二環式ヘテロ環、および三環式ヘテロ環から選択される。

いくつかの実施形態では、環Aは、二環式ヘテロ環および三環式ヘテロ環から選択され、環Aは、+1の形式電荷を有する。

いくつかの実施形態では、環Aは、式:

を有し、式中、 環Aは、二環式または三環式ヘテロ環であり、 R^Aは、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールであり、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 R^A′は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールであり、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 tは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10である。

いくつかの実施形態では、染料または複合体は、式II:

II を有し、式中、 nは、+1、0、または−1であり、 Wは、C_1〜6アルキル、反応性連結基、または連結基および標的リガンドを含む部分から独立して選択される、1個、2個、3個、または4個の置換基で任意に置換される、C₁メチン、またはC_2〜13ポリメチン基であり、2個の置換基は、それらが結合する原子、および任意にWの1個以上のメチン基と共に、任意に、5員、6員、または7員の炭素環、または5員、6員、または7員のヘテロ環を形成し、該炭素環またはヘテロ環は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、5個、6個の置換基で任意に置換され、 環Aおよび環Bは、単環式ヘテロ環、二環式ヘテロ環、三環式ヘテロ環から独立して選択され、 R^AおよびR^Bは、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 R^A′およびR^B′は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 uおよびtは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、および10から独立して選択され、 R^A、R^B、R^A′、R^B′、およびR^Wのうちの少なくとも1個が存在し、イオン基であり、いかなる他の置換基は、下記および上記に定義するとおりである。

いくつかの実施形態では、R^A、R^B、R^A′、R^B′、およびR^Wのうちの少なくとも2個が存在し、イオン基である。さらなる実施形態では、R^A、R^B、R^A′、R^B′、およびR^Wのうちの少なくとも3個が存在し、イオン基である。またさらなる実施形態では、R^A、R^B、R^A′、R^B′、およびR^Wのうちの少なくとも4個が存在し、イオン基である。いくつかの実施形態では、R^A、R^B、R^A′、R^B′、およびR^Wのうちの少なくとも1個は、陽イオン基である。いくつかの実施形態では、R^A、R^B、R^A′、R^B′、およびR^Wのうちの少なくとも2個は、陽イオン基である。

いくつかの実施形態では、染料または複合体は、式III:

III を有し、式中、 Gは、H、C_1〜6アルキル、連結基を含む部分、および標的リガンドを含む部分から独立して選択され、 Yは、O、S、CR¹¹R¹²、NRⁿ、−CR¹¹=CR¹²−、または−CR¹¹=N−であり、 R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、およびR⁸は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換されるか、または 2個の隣接するR¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、およびR⁸は、それらが結合する原子と共に、5〜7員縮合アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、またはヘテロシクロアルキル基を形成し、それぞれは、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の置換基で任意に置換され、 R⁹、R¹⁰、Rⁿは、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 R¹¹およびR¹²は、1個、2個、3個のハロで任意に置換される、C_1〜4アルキルから独立して選択され、 R¹⁵およびR¹⁶は、HおよびC_1〜6アルキルから独立して選択されるか、 またはR¹⁵およびR¹⁶は、それらが結合する原子、および任意に1個以上の−CH=部分と共に、6員アリール基、またはシクロアルキル基を形成し、それぞれは、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の置換基で任意に置換され、 vは、0、1、2、3、4、または5であり、 R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、イオン基であり、いかなる他の置換基は、下記および上記に定義するとおりである。

いくつかの実施形態では、1個以下のGは、連結基を含む部分、または標的リガンドを含む部分である。いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも3個は、イオン基である。またさらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも4個は、イオン基である。いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、陽イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、陽イオン基である。

いくつかの実施形態では、染料または複合体は、式IV:

IV を有し、式中、R¹³およびR¹⁴は、1個、2個、3個のハロで任意に置換される、C_1〜4アルキルから独立して選択され、いかなる他の置換基は、下記および上記に定義するとおりである。

いくつかの実施形態では、1個以下のGは、連結基を含む部分、または標的リガンドを含む部分である。いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも3個は、イオン基である。またさらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも4個は、イオン基である。いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、陽イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、陽イオン基である。

いくつかの実施形態では、染料または複合体は、式V:

V を有し、式中、R²²、R²³、R²⁴、R²⁵、R²⁶およびR²⁷は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、いかなる他の置換基は、下記および上記に定義するとおりである。

いくつかの実施形態では、1個以下のGは、連結基を含む部分、または標的リガンドを含む部分である。いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも3個は、イオン基である。またさらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも4個は、イオン基である。いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、陽イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、陽イオン基である。

複合体 本明細書に説明する好適な複合体は、式VI:

VI を特徴とすることができ、式中、 TLは、生物学的標的に結合する、少なくとも1つの結合部分を含む、標的リガンドであり、 Lは、連結部分であり、 R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、およびR⁸は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換されるか、または 2個の隣接するR¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、およびR⁸基は、それらが結合する原子と共に、5〜7員縮合アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、またはヘテロシクロアルキル基を形成し、それぞれは、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の置換基で任意に置換され、 R⁹およびR¹⁰は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 R¹¹、R¹²、R¹³、およびR¹⁴は、1個、2個、3個のハロで任意に置換される、C_1〜4アルキルから独立して選択され、 R¹⁵およびR¹⁶は、HおよびC_1〜6アルキルから独立して選択されるか、 またはR¹⁵およびR¹⁶は、それらを繋ぐ−CH=CH−CH=部分と共に、6員アリール基、またはシクロアルキル基を形成し、それぞれは、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される、1個、2個、3個、4個の置換基で任意に置換され、 nは、+1、0、または−1である。

いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、イオン基である。さらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、イオン基である。またさらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも3個は、イオン基である。またさらなる実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも4個は、イオン基である。

いくつかの実施形態では、nは、0である。さらなる実施形態では、nは、+1である。またさらなる実施形態では、nは、−1である。

いくつかの実施形態では、イオン基は、 (a)荷電した置換基、および (b)1個以上の荷電した置換基で置換され、かつハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の置換基で任意に置換される、C_1〜20アルキル基から独立して選択され、 アルキル基の0個、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の炭素原子は、O、S、C(O)、C(O)O、NR′、C(O)NR′、SO、SO₂、SO₂NR′で個別に交換され、R′は、HまたはC_1〜6アルキルであるが、但し、交換が不安定な部分をもたらさないことを条件とする。

いくつかの実施形態では、荷電した置換基は、式−NR₃⁺のスルホン酸または第4級アミンから選択され、Rは、C_1〜6アルキル、アリール、およびアリールアルキルから独立して選択される。

いくつかの実施形態では、1個以上の荷電した置換基で置換される、C_1〜20アルキル基は、式:

または

を有し、式中、yおよびzは、1、2、3、4、5、6、7、および8から独立して選択される。

いくつかの実施形態では、1個以上の荷電した置換基で置換される、C_1〜20アルキル基は、

および

から独立して選択される。

いくつかの実施形態では、1個以上の荷電した置換基で置換される、C_1〜20アルキル基は、双性イオン基である。例えば、双性イオン基は、式−NR₃⁺のスルホン酸基および第4級アミンを含むことができ、Rは、C_1〜6アルキル、アリール、およびアリールアルキルから独立して選択される。

いくつかの実施形態では、R¹¹、R¹²、R¹³、およびR¹⁴はそれぞれ、メチルである。

いくつかの実施形態では、R¹⁵およびR¹⁶は、それらを繋ぐ−C=C−C−部分と共に、6員アリール基、またはシクロアルキル基を形成し、それぞれは、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される、1個、2個、3個、または4個の置換基で任意に置換される。

いくつかの実施形態では、R¹⁵およびR¹⁶は共に、−CH₂−CH₂−CH₂−を形成する。

いくつかの実施形態では、Lは、式:

L を有し、式中、 Eが欠如するか、OまたはSであり、 Qは、(CH₂)_q、または非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化部分であり、 Jは、C(O)、C(O)O、またはC(O)NHであり、 R¹⁷、R¹⁸、R¹⁹、およびR²⁰は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、シアノ、ニトロ、C_1〜4アルキル、C_1〜4アルコキシ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択され、 qは、0、1、2、3、4、5、6、7、または8である。

いくつかの実施形態では、複合体は、式VII:

VII を有し、置換基を上記および下記に説明し、R²、R⁶、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、イオン基である。いくつかの実施形態では、nは、+1である。さらなる実施形態では、R²、R⁶、R⁹、およびR¹⁰のうちの2個は、陽イオン基である。またさらなる実施形態では、R²、R⁶、R⁹、およびR¹⁰のうちの2個は、陽イオン基であり、R²、R⁶、R⁹、およびR¹⁰のうちの2個は、陰イオン基である。

いくつかの実施形態では、複合体は、式VIII:

VIII を有し、式中、 nは、+1、0、または−1であり、 TLは、標的リガンドである。

染料 本明細書に説明する好適な染料は、式VIII:

VIII の分子またはイオンを含み、式中、 L′は、反応性連結基であり、 R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、およびR⁸は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換されるか、または 2個の隣接するR¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、およびR⁸基は、それらが結合する原子と共に、5〜7員縮合アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、またはヘテロシクロアルキル基を形成し、それぞれは、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の置換基で任意に置換され、 R⁹およびR¹⁰は、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択され、該アルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、または5個の基で任意に置換され、 R¹¹、R¹²、R¹³、およびR¹⁴は、1個、2個、3個のハロで任意に置換される、C_1〜4アルキルから独立して選択され、 R¹⁵およびR¹⁶は、HおよびC_1〜6アルキルから独立して選択されるか、または R¹⁵およびR¹⁶は、それらを繋ぐ−C=C−C−部分と共に、6員アリール基、またはシクロアルキル基を形成し、それぞれは、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、C_1〜6アルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される、1個、2個、3個、または4個の置換基で任意に置換され、 pは、−6、−5、−4、−3、−2、−1、0、+1、+2、+3、+4、+5、または+6である。

いくつかの実施形態では、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷、R⁸、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、少なくとも1個の陽イオン置換基を含む、イオン基である。

いくつかの実施形態では、L′は、−COOH基、または−C(O)O−NHS基を含む。

いくつかの実施形態では、L′は、式:

L′ を有し、式中、 Eが欠如するか、OまたはSであり、 Qは、(CH₂)_q、または非イオンオリゴマーもしくはポリマー可溶化部分であり、 R¹⁷、R¹⁸、R¹⁹、およびR²⁰は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、ハロ、シアノ、ニトロ、C_1〜4アルキル、C_1〜4アルコキシ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択され、 R²¹は、HまたはN−スクシンイミジルであり、 qは、0、1、2、3、4、5、6、7、または8である。

いくつかの実施形態では、染料は、式IX:

IX の分子またはイオンを含み、置換基を上記および下記に説明し、R²、R⁶、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも1個は、少なくとも1個の陽イオン置換基を含む、イオン基である。

いくつかの実施形態では、pは、0または+1である。さらなる実施形態では、pは、+1である。

いくつかの実施形態では、R²、R⁶、R⁹、およびR¹⁰のうちの少なくとも2個は、イオン基であり、それぞれ、少なくとも1個の陽イオン置換基を含む。

いくつかの実施形態では、染料化合物は、式X:

X を有する。

定義および付加的な実施形態 本明細書に使用するとき、「標的リガンド」(TL)は、生物学的標的と、いくつかの特異性または選択性で結合する、結合部分を含む、いかなる分子的実体を指し、有機体またはサンプル内の特定組織に結合するための本発明の複合体のための主な手段である。標的リガンドはさらに、抱合した染料分子上で荷電を平衡するであろう荷電官能基を含むことができる。一般に、複合体の総正味電荷が、−1、0、または+1であるように、標的リガンド上の電荷が、染料化合物上のいかなる電荷を実質的に中和することが望ましい。いくつかの実施形態では、総正味電荷は、0である。

標的リガンドは、標準的カップリング処置を介して、本発明の染料化合物の反応性連結基に共有的に結合することができる。例えば、反応性連結基のカルボキシルまたは活性カルボキシル基は、アミンまたはアルコキシ誘導体等の標的リガンド上の求核官能性と反応して、アミドまたはエステル連結を形成することができる。染料の抱合ための付加的な詳細は、国際公開第WO2008/017074号、およびFrangioni et al.Molecular Imaging,Vol.1(4),354−364(2002)で確認することができ、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。

標的リガンドはさらに、そこに結合分子および他の基が結合することができる、分子足場部分を含むことができる。例えば、分子足場は、以下の(1)染料の反応性連結基と反応して、共有結合を形成するように指定される部分、(2)本明細書に説明するイオン基のうちのいずれか等の電荷均衡部分、および(3)生物学的標的に結合する部分のうちの1個以上を担うことができる。分子足場の一例は、米国特許出願公開公報第2006/0063834号に説明するもの等のアダマンタン誘導体であり、それは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれ、アダマンタン足場を組み込む、標的リガンドの調製を例証する。具体的には、アダマンタンコアは、(1)染料化合物と反応することが可能なアミノ基、(2)染料分子上の負電荷を中和する電荷均衡部分、(3)生物学的標的PSMAに結合する2つの部分を保持する。PSMAに結合する部分の説明については、Humblet,V.et al.Mol.Imaging,2005,4:448−62、Misra P.et al.J.Nucl.Med.2007,48:1379−89、Chen,Y.,et al.J.Med.Chem,2008,51:7933−43、Chandran,S.S.,et al.Cancer Biol.Ther.,2008,7:974−82、Banerjee,S.R.,J.Med.Chem.2008,51:4504−17、Mease,R.C.,et al.Clin.Cancer Res.,2008,14:3036−43、Foss,C.A.et al.Clin.Cancer Res.,2005,11:4022−8を参照されたく、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。

本明細書に使用するとき、「接触する」という用語は、物質が互いに相互作用することができるように、物質を共に物理的に接触させることを指す。例えば、造影剤が、組織または細胞と「接触する」時、組織または細胞は、造影剤と相互作用することができ、例えば、薬剤と、組織または細胞の分子成分との間の結合相互作用の可能性を可能にする。「接触する」は、有機体への本発明の造影剤等の物質の投与を含むことを意図する。投与は、例えば、経口または非経口である可能性がある。

本明細書に使用するとき、「イオン基」という用語は、1個以上の荷電した置換基を含む部分を指す。「荷電した置換基」は、一般に、実質的に中性水性状態(例えば、約6.5から8.0のpH、または生理的pH(7.4))にある時に、陰イオンまたは陽イオンである、官能基である。上記に復唱するように、荷電した陰イオン置換基の例には、スルホン酸(−SO₃¹⁻)、スルフィン酸、カルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、リン酸、およびそのエステル(アルキルエステル等)等の無機酸および有機酸の陰イオンが挙げられる。いくつかの実施形態では、荷電した置換基は、スルホン酸である。荷電した陽イオン置換基の例には、第4級アミン(−NR₃⁺)が挙げられ、Rは、C_1〜6アルキル、アリール、およびアリールアルキルから独立して選択される。他の荷電した陽イオン置換基は、プロトン化された第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミン、ならびにグアニジンを含む。いくつかの実施形態では、荷電した置換基は、−N(CH₃)₃⁺である。

いくつかの実施形態では、イオン基は、単に、荷電した置換基から成る。荷電した置換基の例には、スルホン酸および−N(CH₃)₃⁺を含む、上述の荷電した置換基のうちのいずれかが挙げられる。

さらなる実施形態では、イオン基は、1個以上の荷電した置換基で置換される、C_1〜20アルキル基に対応し、C_1〜20アルキル基は、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4 ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の置換基で任意にさらに置換され、アルキル基の0個、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の炭素原子は、O、S、C(O)、C(O)O、NR′、C(O)NR′、SO、SO₂、SO₂NR′で個別に交換され、R′は、HまたはC_1〜6アルキルであるが、但し、交換が不安定部分(例えば、−O−O−、−O−S−等)をもたらさないことを条件とする。

イオン基の例には、式:

の基が挙げられ、式中、yおよびzは、0、1、2、3、4、5、6、7、および8から独立して選択される。いくつかの実施形態では、yおよびzは、1、2、3、4、5、6、7、および8から独立して選択される。いくつかの実施形態では、yおよびzは、1、2、3、および4から独立して選択される。いくつかの実施形態では、yおよびzは、0である。

イオン基のさらなる例には、式:

および

の基が挙げられる。

いくつかの実施形態では、イオン基は、2個以上の荷電した置換基を含むことができる。例えば、イオン基は、陰イオン置換基および陽イオン置換基の両方を含むことができ、「双性イオン基」(または「双性イオン」)を形成する。双性イオン基は、それらが複合体に付加的な形式電荷を組み込むが、総正味電荷に影響を及ぼさず、それによって、電荷均衡を促進するため、本発明において置換基として特に有用である可能性がある。いくつかの実施形態では、双性イオン基は、双性イオン基の全体の電荷が0であるように、少なくとも1個の正に荷電した(陽イオン)置換基、および少なくとも1個の負に荷電した(陰イオン)置換基で置換される、C_1〜20アルキル基に対応し、C_1〜20アルキル基はさらに、ハロ、シアノ、ニトロ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択される、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の置換基で任意に置換され、C_1〜20アルキル基の0個、1個、2個、3個、4個、5個、または6個の炭素原子は、O、S、C(O)、C(O)O、NR′、C(O)NR′、SO、SO₂、SO₂NR′で個別に交換され、R′は、HまたはC_1〜6アルキルであるが、但し、交換が不安定部分(例えば、−O−O−、−O−S−等)をもたらさないことを条件とする。

双性イオン基の例は、式−NR₄⁺のスルホン酸基および第4級アミンの両方を含み、Rは、C_1〜6アルキル、アリール、およびアリールアルキルから独立して選択される。例えば、双性イオン基は、式:

を有し、式中、wは、1、2、3、4、5、6、7、または8である。

いくつかの実施形態では、双性イオン基は、式:

を有する。

本明細書に使用するとき、「非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基」という句は、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、酸化ポリエチレンおよび酸化プロピレンコポリマー、炭水化物、デキストラン、ポリアクリルアミド、および同等物等の可溶性ポリマーを指す。可溶化基は、いかなる望ましい方法によって結合することができる。結合点は、例えば、炭素−炭素結合、炭素−酸素結合、または窒素−炭素結合である可能性がある。結合基は、例えば、エステル基、炭酸塩基、エーテル基、スルフィド基、アミノ基、アルキレン基、アミド基、カルボニル基、またはリン酸基である可能性がある。

可溶化基のいくつかの例には、−(CH₂CH₂O)_a−H、−OC(=O)O(CH₂CH₂O)_aH、−OC(=O)O(CH₂CH₂O)_aCH₃、−O(CH₂CH₂O)_aCH₃、および−S(CH₂CH₂O)_aCH₃等のポリエチレングリコールが挙げられ、「a」は、約2から約250の間の整数である。いくつかの実施形態では、「a」は、4から12、または5から10である。さらなる実施形態では、「a」は、6、7、または8である。可溶化基の他の例には、−OC(=O)O(デキストラン)等のデキストランが挙げられる。

可溶化部分は、約500amuから約100,000amu、例えば、約1,000amuから約50,000amu、または約1,500amuから約25,000amuの絶対分子量を有することができる。

いくつかの実施形態では、R⁹およびR¹⁰は、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基である。

可溶化基のさらなる例には、−(CH₂)_c−(OCH₂CH₂)_d−OR^aが挙げられ、「c」は、0から6であり、「d」は、1から200であり、R^aは、HまたはC_1〜6アルキルである。いくつかの実施形態では、「c」は、1から4であり、「d」は、1から10であり、R^aは、Hである。いくつかの実施形態では、「d」は、6または7である。

国際公開第WO2008/017074号、米国特許第12/376,243(2009年2月3日出願)、および米国特許第12/376,225号(2009年2月3日出願)を参照されたく、それらのそれぞれは、好適な非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化基、およびそれらを染料内に組み込むための方法のさらなる説明のために、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。

本明細書に使用するとき、「反応性連結基」(L′)は、標的リガンド(TL)と抱合することが可能である、約50から約500Daの分子量を有する、いかなる分子的実体を指す。具体的には、反応性連結基は、カルボキシル酸基、またはその無水物もしくはエステル、ならびにイソチオシアネート基から選択される、少なくとも1個の反応基を含む。いくつかの実施形態では、反応性連結基は、カルボキシル酸基を含む。

いくつかの実施形態では、L′は、式:

L′ を有し、式中、 Eが欠如するか、O、またはSであり、 Qは、(CH₂)_q、または非イオンオリゴマーもしくはポリマー可溶化部分であり、 R¹⁷、R¹⁸、R¹⁹、およびR²⁰は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化部分、ハロ、シアノ、ニトロ、C_1〜4アルキル、C_1〜4アルコキシ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択され、 R²¹は、HまたはN−スクシンイミジルであり、 qは、0、1、2、3、4、5、6、7、または8である。

種々の実施形態では、以下のうちのすべてもしくはいくつか、または以下のうちのいかなる組み合わせが当てはまる場合がある:Eが欠如するか、またはOである、Qが(CH₂)_qである、QがCH₂CH₂である、R¹⁷、R¹⁸、R¹⁹、およびR²⁰がそれぞれ、Hである、R²¹がHである、R²¹がN−スクシンイミジルである、qが0である。

部分−C(O)O−R²¹は、標的リガンドに共有的に結合することが可能である、反応性連結基の反応部分を表す。故に、R²¹は、アミンまたは他の求核試薬と反応する、カルボキシ基を形成するために、Hである可能性がある。R²¹はまた、抱合を促進することができる、N−スクシジミジル(NHS)等の置換基を活性化するカルボキシルを表すことができる。

同様に、「連結基(linking group)」(L)は、本発明の複合体中のL′の二価誘導体であり、上記に特定する同一の特徴(反応基が抱合した標的リガンド(the conjugated targeting ligand)に共有的に結合することを除く)を有する。

いくつかの実施形態では、Lは、式:

L を有し、式中、 Eが欠如するか、O、またはSであり、 Qは、(CH₂)_q、または非イオンオリゴマーもしくはポリマー可溶化部分であり、 Jは、C(O)、C(O)O、またはC(O)NHであり、 R¹⁷、R¹⁸、R¹⁹、およびR²⁰は、H、イオン基、非イオンオリゴマーまたはポリマー可溶化部分、ハロ、シアノ、ニトロ、C_1〜4アルキル、C_1〜4アルコキシ、およびC_1〜4ハロアルキルから独立して選択され、 qは、0、1、2、3、4、5、6、7、または8である。

種々の実施形態では、以下のうちのすべてもしくはいくつか、または以下のうちのいかなる組み合わせが当てはまる場合がある:Eが欠如するか、またはOである、Qが(CH₂)_qである、QがCH₂CH₂である、R¹⁷、R¹⁸、R¹⁹、およびR²⁰がそれぞれ、Hである、qが0である、JがC(O)である。

いくつかの実施形態では、Lは、式:

を有する。

いくつかの実施形態では、Lは、式:

を有する。

参照により、その全体として本明細書に組み込まれる、Lee,H.et al.J.Org.Chem.(2006)71(20),7862−7865を参照されたい。

本明細書に使用するとき、「メチン」という用語は、−CH=基を指す。同様に、「ポリメチン」いう用語は、例えば、2個から20個の炭素原子を含む、−CH=基の鎖を指す。いくつかの実施形態では、ポリメチン基は、3個から13個の炭素原子を有する。さらなる実施形態では、ポリメチン基は、3個、5個、7個、9個、11個、または13個の炭素原子を有する。またさらなる実施形態では、ポリメチン基は、7個の炭素原子を有する、ヘプタメチンである。

本明細書に使用するとき、「アルキル」という用語は、直鎖または分岐である、飽和炭化水素基を指すことを意図する。アルキル基の例には、メチル(Me)、エチル(Et)、プロピル(例えば、n−プロピルおよびイソプロピル)、ブチル(例えば、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル)、ペンチル(例えば、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、ネオペンチル)、および同等物が挙げられる。アルキル基は、1個から約20個、2個から約20個、1個から約10個、1個から約8個、1個から約6個、1個から約4個、または1個から約3個の炭素原子を含むことができる。

本明細書に使用するとき、「ハロアルキル」は、1個以上のハロゲン置換基を有する、アルキル基を指す。ハロアルキル基の例には、CF₃、C₂F₅、CHF₂、CCl₃、CHCl₂、C₂Cl₅、および同等物が挙げられる。

本明細書に使用するとき、「アリール」は、例えば、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、インダニル、インデニル、および同等物等の単環式または多環式(例えば、2個、3個、または4個の縮合環を有する)芳香族炭化水素を指す。いくつかの実施形態では、アリール基は、6個から約20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アリール基は、フェニルである。

本明細書に使用するとき、「シクロアルキル」は、1個以上の不飽和を任意に含む、非芳香族環状炭化水素を指す。シクロアルキル基は、単環式または多環式(例えば、2個、3個、または4個の縮合環を含む)基およびスピロ環を含むことができる。シクロアルキル基の環形成炭素原子は、オキソまたはスルフィドによって任意に置換することができる。シクロアルキル基はまた、シクロアルキリデンを含むことができる。シクロアルキル基の例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロヘキサジエニル、シクロヘプタトリエニル、ノルボルニル、ノルピニル、ノルカルニル、アダマンチル、および同等物が挙げられる。シクロアルキル環、例えば、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、および同等物のベンゾまたはチエニル誘導体に縮合された(すなわち、それと共通する結合を有する)1個以上の芳香族環を有する部分もまた、シクロアルキルの定義に含まれる。縮合芳香族環を含むシクロアルキル基は、縮合芳香族環の環形成原子を含む、いかなる環形成原子を介して結合することができる。いくつかの実施形態では、シクロアルキル基は、5員から7員の飽和シクロアルキル基である。

本明細書に使用するとき、「炭素環」または「炭素環式」は、アリールまたはシクロアルキル基を指す。

本明細書に使用するとき、「ヘテロアリール」は、硫黄、酸素、または窒素等の少なくとも1個のヘテロ原子環成員を有する、芳香族ヘテロ環を指す。ヘテロアリール基は、単環式および多環式(例えば、2個、3個、または4個の縮合環を有する)システムを含む。ヘテロアリール基の例には、ピリジル、ピリミジニル、ピラジニル、ピリダジニル、トリアジニル、フリル、キノリル、イソキノリル、チエニル、イミダゾリル、チアゾリル、インドリル、ピリル、オキサゾリル、ベンゾフリル、ベンゾチエニル、ベンズチアゾリル、イソオキサゾリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、インダゾリル、1,2,4−チアジアゾリル、イソチアゾリル、ベンゾチエニル、プリニル、カルバゾリル、ベンズイミダゾリル、インドリニル、および同等物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ヘテロアリール部分内のいかなる環形成Nは、オキソによって置換することができる。いくつかの実施形態では、ヘテロアリール基は、1個から約20個の炭素原子、さらなる実施形態では、約3個から約20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、ヘテロアリール基は、3個から約14個、4個から約14個、3個から約7個、または5個もしくは6個の環形成原子を含む。いくつかの実施形態では、ヘテロアリール基は、1個から約4個、1個から約3個、または1個から2個のヘテロ原子を含む、いくつかの実施形態では、ヘテロアリール基は、5員または6員ヘテロアリール環である。

本明細書に使用するとき、「ヘテロシクロアルキル」は、O原子、N原子、またはS原子等の1個以上の環形成へテロ原子を有する、非芳香族ヘテロ環を指す。ヘテロシクロアルキル基は、単環式および多環式(例えば、2個、3個、または4個の縮合環を有する)系、ならびにスピロ環を含む。「ヘテロシクロアルキル」基の例には、モルホリノ、チオモルホリノ、ピペラジニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチエニル、2,3−ジヒドロベンゾフリル、1,3−ベンゾジオキソール、ベンゾ−1,4−ジオキサン、ピペリジニル、ピロリジニル、イソオキサゾリジニル、イソチアゾリジニル、ピラゾリジニル、オキサゾリジニル、チアゾリジニル、イミダゾリジニル、および同等物が挙げられる。ヘテロシクロアルキル基の環形成炭素原子およびヘテロ原子は、オキソまたはスルフィドによって、任意に置換することができる。非芳香族ヘテロ環状環、例えば、ヘテロ環のフタルイミジル誘導体、ナフタルイミジル誘導体、およびベンゾ誘導体に縮合された(すなわち、それと共通する結合を有する)、1個以上の芳香族環を有する、部分もまた、ヘテロシクロアルキルの定義に含まれる。ヘテロシクロアルキル基は、環形成炭素原子または環形成ヘテロ原子を介して結合することができる。縮合芳香族環を含む、ヘテロシクロアルキル基は、縮合芳香族環の環形成原子を含む、いかなる環形成原子を介して結合することができる。いくつかの実施形態では、ヘテロシクロアルキル基は、1個から約20個の炭素原子、さらなる実施形態では、約3個から約20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、ヘテロシクロアルキル基は、3個から約14個、4個から約14個、3個から約7個、または5個から6個の環形成原子を含む。いくつかの実施形態では、ヘテロシクロアルキル基は、1個から約4個、1個から約3個、または1個から2個のヘテロ原子を有する。いくつかの実施形態では、ヘテロシクロアルキル基は、0個から3個の二重結合または三重結合を含む。いくつかの実施形態では、ヘテロシクロアルキル基は、0個から2個の二重結合または三重結合を含む。いくつかの実施形態では、ヘテロシクロアルキル基は、5員、6員、または7員環である。

本明細書に使用するとき、「ヘテロ環」または「ヘテロ環状」は、ヘテロアリール基またはヘテロシクロアルキル基を指す。

本明細書に使用するとき、「ハロ」は、フルオロ、クロロ、ブロモ、またはヨードを含む。

本明細書に使用するとき、「アリールアルキル」は、アリールによって置換された、アルキルを指す。アリールアルキル基の例は、ベンジルである。

本明細書に使用するとき、「アルコキシ」は、−O−アルキル基を指す。アルコキシ基の例には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ(例えば、n−プロポキシおよびイソプロポキシ)、t−ブトキシ、および同等物が挙げられる。

本仕様書の種々の場所で、置換基を群または範囲で開示する。具体的に、本発明が、かかる群および範囲の成員の個々の副組み合わせのそれぞれ、およびすべてを含むことを意図する。例えば、「C_1〜6アルキル」という用語は、具体的に、メチル、エチル、C₃アルキル、C₄アルキル、C₅アルキル、およびC₆アルキルを個々に開示することを意図する。

明確にする目的で、別個の実施形態の内容において説明される本発明のある特徴はまた、単一の実施形態と組み合わせて提供することができることをさらに理解されたい。反対に、簡潔にする目的で、単一の実施形態の内容において説明される本発明の種々の特徴はまた、別個に、またはいかなる好適な副組み合わせで提供することができる。

本発明の化合物はまた、中間体または最終化合物において生じる、原子のすべての同位体を含むことができる。同位体は、同一の原子番号であるが、異なる質量数を有する、これらの原子を含む。例えば、水素の同位体は、三重水素および重水素を含む。

名称、化学式、または構造によって本明細書に示す化学物質は、特定しない限り、すべての立体異性体、幾何異性体、互変異性体、共鳴構造、およびその同位体を含むことを意味する。

本明細書に説明する化学物質は、形式電荷を有する置換基で荷電する、またはそれらを含んでもよい。かかる化学物質が荷電して示されるとき、特定しない限り、電荷は、一般に、適切な対イオンで対抗されることを理解されたい。例えば、−1の電荷を有する、化学物質または官能基は、+1の電荷を有するイオンで対抗されることを理解されたい。+1の電荷を有する好適な対イオンは、Na+、K+、テトラアルキルアンモニウムイオン、および同等物を含む。反対に、+1の電荷を有する化学物質または官能基は、−1の電荷を有する、イオンで対抗されることを理解されたい。好適な−1の電荷を有する対イオンは、F−、Cl−、Br−、I−、過塩素酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、および同等物を含む。

染料および複合体を調製する方法 本発明はさらに、本明細書に説明する造影方法に好適な染料および複合体を調製する方法を提供する。いくつかの実施形態では、該方法は、(a)約500nmから約850nmにおいてピーク吸収、約550nmから約875nmにおいてピーク蛍光放射を有する、染料を選択すること、(b)連結基を含むように染料を任意に修飾すること、(c)1個以上のイオン基を含むように染料、および任意に連結基を修飾して、10mMのHEPES溶液(pH7.4)において少なくとも約10μMの染料の溶解度を達成すること、を含み、1個以上のイオン基は、染料の正味電荷が、+1、0、または−1であるように選択され、造影中に染料化合物から検出された蛍光放射の信号対バックグラウンド比は、約1.1である。

本発明はさらに、組織または細胞を造影するための複合体を調製する方法を提供し、複合体は、染料および標的リガンドを含む。これらの方法は、(a)約500nmから約850nmにおいてピーク吸収、約550nmから約875nmにおいてピーク蛍光放射を有する、染料を選択すること、(b)連結基を含むように染料を任意に修飾すること、(c)1個以上のイオン基を含むように染料、および任意に連結基を修飾して、10mMのHEPES溶液(pH7.4)において少なくとも約10μMの溶解度を達成すること、(d)標的リガンドを、連結基を介して染料に任意に抱合して、複合体を形成すること、を含み、標的リガンドおよび1個以上のイオン基は、複合体の正味電荷が、+1、0、または−1であるように選択され、造影中に複合体から検出された蛍光放射の信号対バックグラウンド比は、約1.1である。

本明細書に説明する染料は、有機化学分野において公知の標準的処置に従い合成することができる。シアニン染料の多くの調製が刊行されている。故に、本発明の染料は、公知の文献の方法のうちのいずれかに従い調製することができる。例えば、Mojzych,M.et al.「Synthesis of Cyanine Dyes」 Top.Heterocycl.Chem.(2008)14:1−9、Sysmex Journal International(1999),Vol.9,No.2,pg185(appendix)、Strekowski,L.et al.Synthetic Communications(1992),22(17),2593−2598、Strekowski,L.et al.J.Org.Chem.(1992)57,4578−4580、Narayanan,N.et al.J.Org.Chem.(1995),60(8),2391−2395、Makin,S.M.et al.Journal of Organic Chemistry of the USSR(1977)13(6),part1,1093−1096、Lee,H.et al.J.Org.Chem.(2006)71,7862−7865、国際公開第WO2009/006443号、同第WO2008/015415号、同第WO2007/136996号、同第WO2007/005222号、同第WO2003/082988号、同第WO2001/090253号、米国特許第12/376,243号(2009年2月3日出願)、同第12/376,225号(2009年2月3日出願)を参照されたく、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。

染料、複合体、および造影剤は、塩、酸、塩基、またはそれらの組み合わせとして単離することができる。例えば、複数の荷電した置換基を有する、染料、複合体、および造影剤は、染料、複合体、または造影剤が、例えば、固体物質として単離することができるように、通常、中性pH中に存在する、種々の置換基の荷電に対抗するために十分な対イオンおよび/またはプロトンを導入することによって、単離することができる。

用途、特性、および組成物 本明細書に説明する複合体は、例えば、腫瘍および他の異常の検出、造影、および治療のための光断層撮影用途、内視鏡用途、光音響用途、および音波蛍光用途に使用することができる。複合体はまた、局所療法に使用することができる。これは、例えば、ポルフィリン、または他の光力学的療法薬剤を複合体に結合させるか、複合体を所望の標的部位に方向付けるか、または複合体が、標的部位内で選択的に蓄積することを可能にし、適切な波長の光を発光して、薬剤を活性化することによって達成することができる。したがって、新規複合体を使用して、組織切片、例えば、腫瘍を検出、造影、および治療することができる。

加えて、例えば、ソマトスタチンサブタイプ2(SST−2)陽性腫瘍の小さい微小転移を検出するためのレーザー補助の誘導手術のために、ならびに動脈硬化性プラークおよび血液凝固の診断のために、複合体の血液クリアランスプロファイルを監視することによって、複合体を使用して、腫瘍および他の異常の存在を検出することができる。

複合体は、腸内または非経口投与のための診断用組成物および治療用組成物に調剤することができる。一般に、これらの組成物は、企図する投与の種類に適切な従来の薬学的担体および賦形剤と共に、有効量の複合体を含む。例えば、非経口製剤は、無菌水性溶液または懸濁液中の染料または染料複合体を含む。非経口組成物は、所望部位において、対象に直接注入するか、または全身投与のために大量の非経口組成物と混合することができる。かかる溶液はまた、薬学的に許容される緩衝液、任意に、塩化ナトリウム等の電解質を含むことができる。

腸内投与のための調剤では、一般的に、水性溶液または懸濁液中に有効量の所望の染料または複合体を含む、液体を含むことができる。かかる腸内組成物は、任意に、緩衝液、界面活性剤、およびチキソトロピック剤を含むことができる。経口投与のための組成物はまた、それらの官能特性を強化するために、香味剤、および他の原料を含むことができる。

一般に、診断用組成物は、所望の信号強度を達成し、検出を可能にするために有効な用量で投与される。かかる用量は、使用される特定の染料または染料複合体、造影される臓器または組織、使用される造影装置によって、異なる可能性がある。例えば、Zeheer et al.,Nature Biotechnology,19,1148−1154(2001)は、IR染料78がインビボで抱合するため、0.1μmol/kgを用量として使用する。診断用組成物は、全身的または局所的に患者の造影される臓器または組織に投与することができ、次いで、患者は、造影処置を受ける。

一般に、複合体または染料化合物は、電磁波スペクトルの可視的および赤外領域内で光を吸収し、放出する、例えば、それらは、緑色、黄色、橙色、赤色光、または近赤外光(「NIR」)を放出することができる。

いくつかの実施形態では、染料は、約300nmから約1000nm、例えば、約400nmから約900nm、または約450nmから約850nmの波長を有する放射能を放出する、および/または吸収する。

いくつかの実施形態では、複合体および染料化合物は、約525nmから約875nm、例えば、約550nmから約825nm、または約550nmから約800nmの10mMのHEPES溶液(pH7.4)中で測定される、最大励起および/または最大放射を有する。

本発明を具体的な実施例として詳細に説明する。以下の実施例を例証目的で提供し、いかなる方法で本発明または請求項を制限することを目的としない。これらの実施例における種々の重要性の低いパラメータを変更または改変して、実質的に同一結果を得ることができる。

実施例 実施例1:染料 図1は、本発明の造影方法に使用することができる、ある染料を図示する。分子ZW−3、ZW−1、ZW+1、ZW+3、およびZW+5では、標的リガンドは、中立性を達成するために、+3、+1、−1、−3、およびー5の電荷をそれぞれ有して、導入されなければならない場合があることに留意されたい。

実施例2:染料ZW+1の調製 染料ZW+1(図1を参照)を、図2に図示する合成方法に従い作製した。ナトリウム4−ヒドラジニルベンゼンスルホン酸(1)を、3−メチルブタン−2−オンと反応させて、2,3,3−トリメチル−3H−インドール誘導体(2)を形成した。次いで、インドール窒素を、3−ブロモ−N,N,N−トリメチルプロパン−1−臭化アミニウム、および2−クロロ−3−((フェニルアミノ)メチレン)シクロヘクス−1−エニル)エチレン)ベンゼンアミニウム化合物(4)と反応させられた生成物(3)との反応によってキャッピングし、シアニン染料(5)を得た。連結基を、3−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン酸との(5)の反応によって結合させ、ZW+1染料(6)を形成した。また、Mojzych,M.et al.「Synthesis of Cyanine Dyes」Top.Heterocycl. Chem.(2008)14:1−9、Sysmex Journal International(1999),Vol.9,No.2,pg185(appendix)、Strekowski,L.et al.Synthetic Communications(1992),22(17),2593−2598、Strekowski,L.et al.J.Org.Chem.(1992)57,4578−4580、およびMakin,S.M.et al.Journal of Organic Chemistry of the USSR(1977)13(6),part 1,1093−1096を参照されたく、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。

実施例3:染料ZW+5の調製 染料ZW+5(図1を参照)は、図3に示す合成方法に従い作製することができる。第1の工程は、インドレニン7のアルキル化を伴う。得られた第4級塩8を、3−アミノプロパノイル塩化物(アミノ基を保護するためにアンモニウム塩の形態)と反応させることができる。次いで、末端アミノ基を、過剰のメチルヨウ化物と四級化して、ビス四級塩9を得ることができる。その後の工程9→10→11は、上記の実施例2に説明する合成と類似する。イオン交換を使用して、塩化物または臭化物等の単一の対陰イオンを有する、最終生成物を調製することができる。

芳香族環近傍の四級アンモニウム陰イオンの存在は、最終染料の形成を阻害する場合がある。故に、ZW+5の芳香族環とアンモニウム基との間に短いスペーサを導入することができる。

精製は、高圧条件および低圧条件下で、シリカゲルクロマトグラフィー、または逆相クロマトグラフィーを介して達成することができる。サイズ排除クロマトグラフィーもまた、有用である場合がある。

実施例4:染料の特性化 均質に精製した後、染料の光特性を100%のウシ血清で測定することができる。吸収分光法(200から870nm)を、USB2000光ファイバー分光計、およびキュベットホルダー(Ocean Optics,Dunedin,FL)を有するCHEM2000UV−VIS光源を使用して実施することができる。蛍光分光法(200から1100nm)を、HR2000光ファイバー分光計、CUV−ALL−UV4−wayキュベットホルダー(Ocean Optics)、および250mのW770nmのレーザーダイオード(Electro−Optical Components,Santa Rosa,CA)を使用して実施することができる。量子収率を、較正標準として、DMSO(QY=13%)内のICGを使用して、一致した吸収条件および770nmのレーザー励起条件下で測定することができる。

実施例5:電荷均衡複合体の調製 インビボ試験前に、染料が標準リガンドへの抱合後に正味電荷を反復するように、染料を、正味電荷=0を有する、「電荷均衡」造影剤に変換する。純粋に陰イオンまたは陽イオン電荷を、例えば、以前に詳細に説明するアミノアダマンタン誘導体を使用して、染料の連結基上の遊離カルボキシル酸を介して導入することができる(Maison,W.,J.V.Frangioni,and N.Pannier,Synthesis of rigid multivalent scaffolds based on adamantane.Org Lett,2004.6:4567−9、Nasr,K.,N.Pannier,J.V.Frangioni,and W.Maison,Rigid Multivalent Scaffolds Based on Adamantane.J.Org Chem,2008、および米国特許広報第2006/0063834号、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる)。

簡潔に述べると、陽イオン「均衡」基を導入するために、アミノ−トリ−カルボキシ−アダマンタン(ATCA)(図9を参照)の使用可能な橋頭カルボキシル酸基のうちの1個、2個、または3個は、(2−アミノエチル)塩化トリメチルアンモニウム、または2,2′−イミノビス(N,N,N−塩化トリメチルエタナミニウム)、および、エタノールアミンで阻害された、いかなる残りのカルボキシル酸のいずれかに抱合して、+1、+2、+3、+4、+5、および+6の電荷を有する分子を作製することができる。同様に、−1、−2、−3、−4、−5、または−6の電荷を有する均衡基を作製するために、ATCAの3個の橋頭カルボキシル酸(すなわち、残りのカルボキシル酸)をキャッピングしないか、エタノールアミンでキャッピングするか、またはグルタミンに抱合する。インビボ特性化の前に、適切な均衡基を、各染料に共有的に抱合して、正味電荷=0を有する、最終複合体を生成することができる。

実施例6:有機体の造影 FLARE(商標)画像誘導手術システムは、カラービデオ(すなわち、外科的解剖)、および不可視NIR蛍光(700nmおよび800nm)光の2つのチャネルの同時のリアルタイムの取得、および表示が可能である、連続波(CW)術中画像システムである。造影システムの理論、工学、および操作の詳細は、以前に説明されている。Tanaka,E.,H.S.Choi,H.Fujii,M.G.Bawendi,and J.V.Frangioni,Image−guided oncologic surgery using invisible light:completed pre−clinical development for sentinel lymph node mapping.Ann Surg Oncol,2006.13:1671−81、De Grand,A.M.and J.V.Frangioni,An operational near−infrared fluorescene imaging system prototype for large animal surgery.Technol Cancer Res Treat,2003.2:553−562、およびNakayama,A.,F.del Monte,R.J.Hajjar,and J.V.Frangioni,Functional near−infrared fluorescence imaging for cardiac surgery and targeted gene therapy.Molecular Imaging,2002.1:365−377を参照されたく、それらのそれぞれは、参照することにより、その全体として本明細書に組み込まれる。

FLARE(商標)画像誘導手術システムの仕様を、下記の表1に提供する。

実施例7:染料および複合体のインビボ特徴化 インビボ特性化では、40pmol/g(平均10nmol)の各染料または複合体を、主な臓器が外科的に露出している250gのスプラーグドーリーラットに静脈注射することができる。FLARE(商標)造影システムを、5mW/cm2の760nmの励起フルエンス率に設定することができる。同時カラービデオおよびNIR蛍光(800nm)画像を、注入前、最初の20秒では1秒毎に、2時間では、1分毎に取得することができる。カメラ取得は、一定(典型的には、100ミリ秒)に保たれ、すべての強度測定が、12−bit−Orca−AG(Hamamatsu)NIRカメラの直線範囲内であることを確実にするために選択される。血液は、尾静脈を介して、0分、1分、2分、5分、10分、15分、30分、60分、および120分でサンプルすることができる。すべての主要臓器および組織の強度−時間曲線は、定量化することができる。ピーク蛍光強度および時間は、注入後1時間のそれぞれにおける強度と共に、各組織/臓器で決定することができる。次いで、皮膚ならびにすべての内部組織および臓器のNIR蛍光強度の測定を用いて、実験をブタで反復することができる。ラットおよびブタ使用の統計的正当化は、Vertebrate Animalsで確認することができる。

実施例8:染料のインビボ光および安定特性 −4から+2の正味電荷の範囲の5つのヘプタメチンインドシアニン染料を図4に示し、それらのインビボ光特性および安定性に関して特性化した。IR Dye(商標)800−RS(RS−800)、IR Dye(商標)800−CW(CW−800)、Cy5.5、およびCy7等の市販のNIR蛍光体は、水性溶解度を達成するために、種々の程度のスフホン化を有する。NIR蛍光体MM−25(+2の正味電荷)を、第4級アンモニウム陽イオン(quats)を用いて調製した。MM−19を、図2に概説する合成スキーム(実施例2を参照)に従い、スルホン酸基およびquatsの両方を用いることによって合成した。MM−19(ZW+1、図1参照)が、0の正味電荷を有することに留意する。

下記の表2は、100%のウシ血清中のこれらの染料のそれぞれの光特性および安定性特性を要約する(50mMのHEPES、pH7.4で補充)。

実施例9:染料の比較的インビボ挙動 実施例8の5つの試験した染料のインビトロ光特性および安定性特性が同様である一方、これらの染料のインビボ挙動は、著しく異なることが分かった。結果を図5に示す。40pmol/g(10nmol)の用量で、染料をラットに静脈注入した。外科的に露出されたすべての主要臓器および組織のカラービデオ画像(上段)および800nmのNIR蛍光画像(下段)を図5に示す。励起フルエンス率は、5mW/cm2であった。カメラ積分時間は、200ミリ秒であった。すべてのNIR蛍光画像は、同一の正規化を有する。Bl=膀胱。Li=肝臓。In=腸。

図5に見られるように、0(MM−19)の正味電荷を有する染料は、他の染料をしのいだ。−1(ICG)または−2(RS−800)の正味電荷、および高い「疎水性モーメント」(すなわち、分子の半分は、疎水性が高く、残りの半分は、親水性である)を有する、染料は、肝臓による望ましくない迅速な取り込み(すなわち、短い血中半減期)、および胆汁内への最終的排泄をもたらした。−4の正味電荷(CW−800)を有する染料は、肝臓および腎臓によって、同様に除去され、高い腸内信号をもたらしたが、それはまた、皮膚ならびに他の主要組織および臓器内で比較的高い滞留も示した。+2の正味電荷(MM−25)を有する染料は、肝臓よりも腎臓によって除去されたが、臓器および組織内の非特異的取り込みは、比較的高かった。最後に、0の正味電荷を有するMM−19は、血管内間隙と血管外間隙との間の迅速な平衡、測定不可能な肝臓取り込み、尿内への迅速な腎排泄、および正常な組織および臓器内の非常に低いバックグラウンド滞留を示した。

これらの結果をブタで確認した(図6)。すべての染料を、40pmol/g(1.6μmol)の用量で、ブタに静脈注入した。注入後1時間の皮膚の測定されたSBRと共に、皮膚のカラービデオ画像およびNIR蛍光(800nm)画像を図6に示す。励起フルエンス率は、5mW/cmであった。カメラ積分時間は、200ミリ秒であった。すべてのNIR蛍光画像は、同一の正規化を有した。クリアランスのわずか1時間後であっても、皮膚内のMM−19信号は、わずか11%のピーク蛍光(図6)であり、非特異的取り込みは、いかなる他の組織および臓器においてみられなかった。これは、ICG、RS−800、およびCW−800とは対照的であり、ブタの肝臓および腸において非常に高い取り込みをもたらした。CW−800、RS−800、ICG、MM−19、およびMM−25の血中半減期はそれぞれ、30.6分、6.5分、4.6分、13.4分、および44分であった。

実施例10:複合体の比較インビボ挙動 −4の正味電荷を有する染料CW−800(図4参照)、および0の正味電荷を有する染料MM−19(図4参照)を、α_vβ₃インテグリンに対して特異的結合剤である、cRGDと抱合させた。複合体の構造については、図7を参照されたい。

左脇腹(T+、矢印)上にインテグリンα_vβ₃発現腫瘍、右脇腹上にインテグリンα_vβ₃陰性腫瘍(T−、矢の根)有する、無胸腺nu/nuマウスを、この実験に使用した。40pmol/g(1nmol)のcRGD−CW−800(左)およびcRGD−MM−19(右)の静脈注入後、0時間、および4時間のカラービデオ画像(上段)および800NIR蛍光画像(下段)を示す。

cRGD−MM−19複合体上の正味電荷が、インドール窒素により+1であったにもかかわらず、この複合体が優れたか造特性を有したという結果は、明確であった。cRGD−MM−19およびcRGD−CW−800の同一用量の静脈注入後、MM−19ベースの複合体は、すべての時点でより高い腫瘍対バックグラウンド比(TBR)を有し、迅速な腎クリアランスを呈した(図8参照)。CW−800ベースの複合体(正味電荷−3)は、皮膚、筋肉、および骨内の非常に高い非特異的取り込みを有した(図8)。注入後4時間で、cRGD−CW−800は、5.0のTBRを有し、cRGD−MM−19は、17.2のTBRを有し、TBRにおいて3.4倍の改善に相当する。

他の実施形態 本発明をその詳細な説明と併せて説明してきたが、先述の説明は、添付の請求項の範囲で画定される、本発明の範囲を例証するものであり、限定するものではないことを理解されたい。他の態様、利点、および修正は、以下の請求項の範囲内である。