專利名稱：測定ldh活性的超極化的乳酸鹽造影劑的制作方法
測定LDH活性的超極化的乳酸鹽造影劑本發(fā)明涉及新的超極化的成像劑和涉及可用于測定乳酸脫氫酶(LDH)活性的13C-MR檢測方法。前期的研究已經(jīng)證明，超極化的[I-13C]丙酮酸鹽代謝可使用13C磁共振光譜成像(13C MR成像)在體內(nèi)成像。例如W02006/011809公開包含13C丙酮酸鹽的組合物和在13CMR成像中使用其的方法。在腫瘤中，檢測丙酮酸鹽和乳酸鹽之間的超極化13C標(biāo)記物的乳酸脫氫酶(LDH)-催化的流量，已經(jīng)與腫瘤評級和對治療的應(yīng)答相關(guān)，參見如Albers，M. J.,等，超極化的13C乳酸鹽、丙酮酸鹽和丙氨酸前列腺癌檢測和分級的非侵入性生物標(biāo)志(Hyperpolarized 13C lactate, pyruvate, and alanine: noninvasive biomarkers forprostate cancer detection and grading), Cancer Res 68, 8607-8615 (2008)。體內(nèi)磁化傳遞檢測和體外腫瘤細(xì)胞懸浮液的研究已經(jīng)清楚明白地證明，丙酮酸鹽和乳酸鹽之間 的同位素交換，與凈化學(xué)流量相對比，對觀察到的丙酮酸鹽和乳酸鹽之間的超極化13C標(biāo)記物的流量產(chǎn)生顯著貢獻(xiàn)。此與以下的長期存在的觀測相一致，即LDH催化細(xì)胞中接近平衡的反應(yīng)，和酶的機(jī)制是規(guī)則的三元(ordered ternary)復(fù)雜機(jī)制,其中輔酶NAD+和NADH分別在之前結(jié)合丙酮酸鹽和乳酸鹽。因此，LDH催化容易可逆的、伴隨著NADH和NAD+的互換的丙酮酸鹽和乳酸鹽的互換，如流程I中所示，
0OH
1LDH I
COOHOOOH
丙W酸4乳酸蓋
流程I:
丙酮酸鹽是檢測LDH-催化流量的卓越的超極化的底物，原因是其無毒性，此使極化易于達(dá)到高水平，該極化具有相對長的壽命且轉(zhuǎn)運入細(xì)胞的過程快速。然而，丙酮酸鹽具有許多重要的限制。雖然它是是內(nèi)源性分子，但沒有證據(jù)顯示在相對高濃度用于超極化的13C體內(nèi)成像實驗時是有毒的，盡管如此，使用乳酸鹽去檢測LDH-催化的流量將仍然是更優(yōu)選的，因為乳酸鹽以比丙酮酸鹽高得多的濃度自然存在，并且也更迅速地被轉(zhuǎn)運進(jìn)細(xì)胞。使用標(biāo)記的丙酮酸鹽檢測LDH活性的再一個缺點是，酶受到用于超極化的13C成像實驗的高濃度的丙酮酸鹽的抑制。然而，應(yīng)用乳酸鹽的企圖相當(dāng)不成功，因為在丙酮酸鹽中檢測到非常少的標(biāo)記物。此可能是由于組織中穩(wěn)態(tài)丙酮酸鹽濃度非常低，因此僅有一小池用于要交換的乳酸鹽中的超極化的13C標(biāo)記物。Simpson，R. J.，Brindlej K. Μ·，Brown, F. F.，Campbell, I. D. & FoxalljD. L.質(zhì)子核磁共振(pmr)同位素_交換方法研究在完整細(xì)胞中脫氫酶的動力學(xué)特性(A pmrisotope-exchange method for studying the kinetic-properties of dehydrogenasesin intact-cells). Biochemical Journal 202， 573-579 (1982)矛口 Simpson， R. J.,Brindlej K. M.，Brown, F. F.，Campbell, I. D. & Foxallj D. L 乳酸鹽-脫氫酶在純化狀態(tài)和在完整紅細(xì)胞中的研究。仍/仙/7^7 202，581-587 (1982)均描述了丙酮酸鹽和乳酸鹽之間的同位素標(biāo)記物的LDH-催化的交換。1H MRS用于這些實驗中以檢測人紅細(xì)胞懸浮液中的甲基氘化的丙酮酸鹽([3-2 ]丙酮酸鹽)與質(zhì)子化的乳酸鹽的交換。在添加甲基氘化的丙酮酸鹽和質(zhì)子化的乳酸鹽至紅細(xì)胞懸浮液中后，有來自丙酮酸鹽的甲基質(zhì)子信號增加和來自乳酸鹽的甲基質(zhì)子信號的相應(yīng)的減少，因為氘標(biāo)記物在兩種分子之間交換。隨后不是通過檢測丙酮酸鹽和乳酸鹽之間標(biāo)記物交換，而是通過檢測以它們的甲基標(biāo)記(1H或2H)為特征的、兩個不同的同位素標(biāo)記的乳酸鹽核素的C2位置之間氘標(biāo)記物的交換，實施在具有[3-2 ]丙酮酸鹽和質(zhì)子化乳酸鹽的1H MRS實驗中LDH的丙酮酸鹽抑制(Brindle，K. Μ.等，由人紅細(xì)胞中乳酸脫氫酶表達(dá)的活性的1H NMR研究.Eur. J.Biochem. 158，299-305 (1986)。該實驗使用自旋回波脈沖序列，τ = 1/2J，其中J是乳酸鹽甲基和C2質(zhì)子之間的1H-1H耦合常數(shù)(7.4 Hz)而τ是90和180°脈沖之間的延遲(68 ms)。在這些情況下，在得到的光譜中完全反轉(zhuǎn)乳酸鹽甲基共振。乳酸鹽C2質(zhì)子對氘(D)的交換去除質(zhì)子耦聯(lián)和甲基共振的相位調(diào)制，其現(xiàn)在假定為正相。從而，可在同核1H自旋回波實驗中經(jīng)由自旋-耦聯(lián)的甲基質(zhì)子的相位調(diào)制檢測乳酸鹽C2碳的質(zhì)子化狀態(tài)。例 如，如果將等摩爾的過氘化的和質(zhì)子化的乳酸鹽的混合物，加至含乳酸脫氫酶和NAD+的溶液中，則1H光譜將最初顯示自質(zhì)子化的乳酸鹽的反轉(zhuǎn)的甲基共振。在質(zhì)子化的和氘化的乳酸鹽核素之間的C2位置的氘標(biāo)記物的LDH-催化的交換之后，在同位素平衡上將存在以下的乳酸鹽核素的混合物[3- 2」HJ乳酸鹽、[3-2 2」HJ乳酸鹽、[3-1 2」Hj乳酸鹽和[3」H3，2-1 ]乳酸鹽。僅觀察到甲基質(zhì)子化的核素，且這些中的一半在C2位置將具有質(zhì)子，從而將反轉(zhuǎn)甲基共振，且一半將在C2位置具有氘，從而甲基共振將具有正相。這些甲基質(zhì)子共振將增加給出無信號(有微小的氘位移，從而信號并未完全消除)。可用[3-1 2-2Hj乳酸鹽和[3-2 2」HJ乳酸鹽開始實施相同的實驗。在這種情況下，觀察到的乳酸鹽甲基共振最初具有正相，由于C2氘核，且此在C2位置的標(biāo)記物交換之后衰減至零?，F(xiàn)在已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，可實施采用超極化的[I-13C]乳酸鹽的實驗，其中監(jiān)測組織中超極化的[1-13C，2-2Hj乳酸鹽和內(nèi)源性未標(biāo)記的乳酸鹽之間的2H標(biāo)記物的交換。在本發(fā)明中，發(fā)明人提議使用超極化的[1_13C，2-2Hj乳酸鹽或其他雙重-標(biāo)記的同位素異位體，以檢測LDH活性，此處，在異核13CV1H自旋回波實驗中，經(jīng)由在Cl或在其他乳酸鹽碳上的自旋-耦聯(lián)的超極化的13C標(biāo)記物的相位調(diào)制，檢測乳酸鹽C2碳的質(zhì)子化狀態(tài)。存在由升高的LDH所指示的紊亂，諸如多種類型的癌癥。因此，存在對新的改良的、測定LDH活性，尤其是體內(nèi)LDH活性的方法的需求。發(fā)明人在本文描述了一種造影劑和通過檢測[1_13C，2- ]乳酸鹽和內(nèi)源性未標(biāo)記的乳酸鹽之間的氘標(biāo)記物的LDH-催化的交換，而避免使用丙酮酸鹽的使LDH活性成像的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可將超極化的[13C，2H]乳酸鹽用作經(jīng)采用13C-MR檢測在體內(nèi)和體外測定LDH活性的試劑。流程2顯示在C2位置具有氘標(biāo)記物的乳酸鹽是如何代謝為質(zhì)子化的(未標(biāo)出)乳酸鹽的。所述Cl位置可為13C富集的，然后此位置被超極化。也可將13C標(biāo)記物置于C2或C3位置，此處也將顯示與C2質(zhì)子的自旋-自旋耦聯(lián)。乳酸鹽甲基(C3)質(zhì)子也可被氘交換，這樣僅存在于Cl、C2或C3位置的C2質(zhì)子和13C之間自旋-自旋耦聯(lián)，
權(quán)利要求
1.通過13C-MR檢測，采用包含超極化的[13C，2H]乳酸鹽的成像介質(zhì)測定LDH活性的方法，其中測定[13C，2H]乳酸鹽和內(nèi)源性未標(biāo)記的乳酸鹽之間的氘標(biāo)記物的LDH-催化的交換。
2.依據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述方法是體內(nèi)測定人類或非-人類動物中的LDH活性的方法。
3.依據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述方法是體外測定源于人類或非-人類的動物的細(xì)胞培養(yǎng)物、身體樣本、離體組織或分離的器官中的LDH活性的方法。
4.依據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中所述信號用于產(chǎn)生LDH活性的繪圖。
5.依據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其中[13C，2H]乳酸鹽和內(nèi)源性未標(biāo)記的乳酸鹽之間的氘標(biāo)記物的LDH-催化的交換采用異核13CV1H自旋回波成像來監(jiān)測。
6.依據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其中[13C，2H]乳酸鹽和內(nèi)源性未標(biāo)記的乳酸鹽之間的氘標(biāo)記物的LDH-催化的交換采用異核雙回波成像來監(jiān)測。
7.依據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的方法，該方法在體內(nèi)或體外實施，且其中所獲得的信息 用于評估改變LDH活性的潛在藥物的功效，該信息包括乳酸鹽轉(zhuǎn)運進(jìn)細(xì)胞或內(nèi)源性乳酸鹽濃度，或 用于在正接受對患者的疾病治療的患病的患者中評估對治療的應(yīng)答和/或確定治療功效，或 用于鑒別處于發(fā)展成疾病風(fēng)險的患者和/或為避免疾病發(fā)展而采取預(yù)防措施的候選者，或 用于疾病的早期檢測，或 用于監(jiān)測疾病的進(jìn)展，或 用于確定疾病的嚴(yán)重程度，或 用于鑒別和評估與疾病相關(guān)的并發(fā)癥。
8.包含[13C,2H]乳酸鹽同位素異位體的MR成像介質(zhì)。
9.依據(jù)權(quán)利要求8的MR成像介質(zhì)，其中的[13C,2H]乳酸鹽同位素異位體選自[I-13C,2」H]乳酸鹽、[2-13C, 2」H]乳酸鹽、[3-1 , 2- ]乳酸鹽、[I-13C, 2，3_2H]乳酸鹽、[2-1 ,2，3」H]乳酸鹽和[3-1 , 2，3」H]乳酸鹽。
10.依據(jù)權(quán)利要求8的MR成像介質(zhì)，其中[13C,2H]乳酸鹽同位素異位體的Cl、C2和C3位置中多于一個是13C標(biāo)記的且其中C2位置或C2和C3位置是氣標(biāo)記的。
11.依據(jù)權(quán)利要求8-10的任一項的MR成像介質(zhì)，其中的同位素異位體是超極化的。
12.依據(jù)權(quán)利要求8-11的任一項的MR成像介質(zhì)，其還包含三苯甲游基和任選的順磁性金屬離子。
13.依據(jù)權(quán)利要求12的MR成像介質(zhì)，其中存在所述順磁性金屬離子并且是含Gd3+的順磁性螯合物。
14.通過動態(tài)核極化獲得的依據(jù)權(quán)利要求11-13的任一項的MR成像介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及新的超極化的MR成像介質(zhì)和涉及使用這樣的介質(zhì)用于測定乳酸脫氫酶(LDH)活性的13C-MR檢測方法。造影劑含超極化的[13C,2H]乳酸鹽。
文檔編號A61K49/10GK102858377SQ201180022128
公開日2013年1月2日 申請日期2011年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月3日
發(fā)明者K.M.布林德爾, M.I.克圖寧, B.W.C.肯尼迪 申請人:通用電氣健康護(hù)理有限公司