JP6378837B2 - イメージング剤として有用なビスホスホネート又はピロホスフェートを有する金属錯体 - Google Patents

Description

〈関連出願〉
本出願は、２０１５年４月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／１５２，４１７号の利益を請求し、この出願の開示全体を参照することができ、ここに引用することで本明細書の一部をなすものとする。

〈政府資金提供〉
本発明は一部、国防総省によって与えられた助成金番号Ｗ８１ＸＷＨ−１２−１−０４４７の下で政府支援によって行われた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。

最も高度な画像診断モダリティーであるコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）及び磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）は、高空間解像度でヒトの解剖学的構造及び病変の精巧なレンダリング（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇｓ）をもたらす。これらの「断面」画像化モダリティーは、複雑な疾患プロセスの診断評価、そのキャラクタリゼーション及びそれに対する治療応答の監視のゴールドスタンダード（ｇｏｌｄ−ｓｔａｎｄａｒｄ）ともいえ、ヒトの身体のあらゆる領域及び臓器系に利用されている。

がん、感染、神経及び心臓疾患におけるＣＴ及びＭＲＩ研究の診断感度及び特異度を増大させるために、画像化前及び／又は画像化中に造影材料を静脈内投与して、これらの疾患プロセスの検出及びキャラクタリゼーションを改善することが多い。ＣＴの場合には、最も一般的な造影剤は、臨床的Ｘ線吸収に理想的な「ｋ−エッジ」を有するヨウ素をベースとしている。

ＭＲＩの場合には、最も一般的な造影材料は、常磁性金属ガドリニウム（Ｇｄ）を含有する分子錯体をベースとしている。米国において、ＦＤＡによって認可されている９種のＭＲＩ造影剤は全て、Ｇｄをベースとしている。Ｇｄは、Ｔ_１強調（Ｔ_１−ｗｅｉｇｈｔｅｄ）画像上のＭＲＩ信号を局所的に増大させる強い「常磁性」を有する。しかし、Ｇｄ系造影剤は、皮膚、関節、眼及び内臓の広範な線維症を含む症候群である、いわゆる腎性全身性線維症（ＮＳＦ）を引き起こす可能性がある。これは、稀に引き起こるが、その場合、重度の衰弱状態を引き起こす。ＷＨＯ及びＦＤＡは、腎機能不全／腎不全患者におけるこれらの造影剤の使用に対する規制を発行し、ＦＤＡは、ガドリウニウムを含有する全ての商業的な造影剤に対しての「黒枠で囲まれた（ｂｌａｃｋ ｂｏｘ）」警告を義務づけている。結果として、米国における何百人もの患者及び世界的にははるかに多くの患者は、ＭＲＩの造影材料の投与をもはや受けることができず、いくつかの疾患の検出及びキャラクタリゼーションが著しく制限されている。

研究用として又は「認可外」としてより稀に使用される他の常磁性錯体は通常、静注用鉄補充治療薬（例えば、ＦＥＲＡＨＥＭＥ（登録商標）（フェルモキシトール）注射剤）として開発及び市販されている大きい酸化鉄系ナノ粒子をベースとする。しかし、ＭＲＩへのこれらの錯体の使用は、それらの不良なＴ_１緩和特性、強いＴ_２ ^＊緩和特性（ＭＲＩ信号（「負のコントラスト」）を減少させる）、及び細網内皮系（すなわち、マクロファージ、肝臓、脾臓）によって最終的に排出されるまでこれらの薬剤を血液プールにとどめる大きい分子サイズによって、制限される。

したがって、ＭＲＩ及び同様なスキャン技術に有用な代替的な造影剤が必要とされている。

本明細書では、一部の実施形態によれば、式
Ｙ−Ｘ−Ｚ
［式中、
ＸはＦｅ（ＩＩＩ）又はＭｎ（ＩＩ）であり、
Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、ピロホスフェート及びビスホスホネート（例えば、１−ヒドロキシビスホスホネート）から選択される］
によって表される構造を有する化合物又は医薬として許容されるその水和物及び／若しくは塩を含む磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）造影剤が提供される。

一部の実施形態において、ＸはＭｎ（ＩＩ）であり、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、式
［式中、Ｒ^１は−ＯＨであり、Ｒ^２はＨ、アルキル、アミノアルキル、アルキルアミノアルキル、アリールアルキル及びヘテロアリールアルキルからなる群から選択される］
のビスホスホネートであり、又は医薬として許容されるその水和物及び／若しくは塩である。

一部の実施形態において、ＭＲＩ造影剤は、２，０００ダルトン未満又は８００未満ダルトン未満の分子量を有する。

一部の実施形態において、化合物は八面体である。一部の実施形態において、化合物は一水和物又は二水和物である。一部の実施形態において、化合物は、１〜３個のカチオンを含む塩である。

一部の実施形態において、ＸはＭｎ（ＩＩ）であり、Ｙ及びＺはそれぞれ、ビスホスホネート（例えば、１−ヒドロキシビスホスホネート）である。

一部の実施形態において、ＸはＦｅ（ＩＩＩ）であり、Ｘ及びＺはそれぞれ、ピロホスフェートである。

一部の実施形態において、化合物は、１種又は複数の治療薬（例えば、化学療法薬）に結合されている。一部の実施形態において、１種又は複数の治療薬は、Ｙ及び／又はＺに共有結合されている。

本明細書中に記載するＭＲＩ造影剤を含む組成物は、医薬として許容される担体（例えば、滅菌水又は滅菌緩衝液、例えば、リン酸緩衝生理食塩水）中に添加される。一部の実施形態において、組成物は、静脈内又は動脈内投与のために製剤化されている（例えば、血液と等張）。一部の実施形態において、組成物は、７．０〜７．４のｐＨを有する。

対象に対してＭＲＩスキャンを行う方法であって、前記ＭＲＩスキャンの前及び／又はＭＲＩスキャンの間に造影剤を前記対象に投与するステップを含む、方法も提供される。

更に、それを必要とする対象に治療薬を投与する方法であって、治療薬に混合した造影剤を治療有効量で前記対象に投与するステップを含む、方法が提供される。一部の実施形態において、この方法は、前記対象において造影剤をＭＲＩで検出するステップを更に含む。

ＭＲＩスキャンを行うための、又はそれを必要とする対象に治療薬を投与するための、本明細書中で教示したＭＲＩ造影剤の使用も提供される。

塩付加物として追加のＮａ又はメグルミンを有する常磁性Ｎａ：Ｍｎ（エチドロネート）_２錯体のポジティブモードＥＳＩ ＭＳを示す図である。それぞれ、イオン化中のＰＯ_３フラグメント消失後の指定された錯体の基準ピークを表す。１Ｎａ：Ｃ_４Ｈ_１１Ｏ_１１Ｐ_３：Ｍｎ：Ｈ_２Ｏ（ｍ／ｚ＝４２４）。２Ｎａ：Ｃ_４Ｈ_１０Ｏ_１１Ｐ_３：Ｍｎ：Ｈ_２０（ｍ／ｚ＝４４６） ３Ｎａ：Ｃ_４Ｈ_９Ｏ_１１Ｐ_３：Ｍｎ：Ｈ_２Ｏ（ｍ／ｚ＝４６８） １Ｎａ：Ｃ_４Ｈ_１１Ｏ_１１Ｐ_３：Ｍｎ：Ｈ_２Ｏ：Ｃ_７Ｈ_１７ＮＯ_５（ｍ／ｚ＝６１９．１） ２Ｎａ：Ｃ_４Ｈ_１０Ｏ_１１Ｐ_３：Ｍｎ：Ｈ_２Ｏ：Ｃ_７Ｈ_１７ＮＯ_５（ｍ／ｚ＝６４１．１） ３Ｎａ：Ｃ_４Ｈ_９Ｏ_１１Ｐ_３：Ｍｎ：Ｈ_２Ｏ：Ｃ_７Ｈ_１７ＮＯ_５（ｍ／ｚ＝６６３．０） 市販のビスホスホネートを含むＭｎビスホスホネート錯体のＴ_１及びＴ_２緩和度（ｒ_１、左及びｒ_２、右）を、遊離Ｍｎ（ＩＩ）と比較して示すグラフである。 図３Ａで、１−ＯＨビスホスホネートとＭｎ^２＋の２：１の錯体が熱力学的に有利である。合成中に化学量論を変えても、ビスホスホネートとＭｎ^２＋の比が２：１より高くなるとＭｎ^２＋の追加の錯体形成は観察されない。Ｍｎ^２＋のｒ_２は完全にキレート化された一水和Ｍｎ^２＋のｒ_２の３０倍であるので、遊離Ｍｎ^２＋は、溶媒のＴ_２を時間の関数として測定することによって決定される（Ｃａｒａｖａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｌ．Ｉｍａｇｉｎｇ ２００９，４：８９）。図３Ｂで、アルカリ金属カチオンは、２：１ビスホスホネート：Ｍｎ^２＋錯体の安定性を増加させる。少なくとも１つのＮａ^＋カチオン及び少なくとも１つのＣａ^２＋カチオンを含有する異核錯体は、最も安定な２：１錯体を形成し、余分な配位子なしで一水和Ｍｎ^２＋が完全にキレート化される。横点線は、ｒ_２が、溶液中のＭｎＣｌ_２の値より３０倍低くなる点を示している。図３Ｃで、合成の２カ月後の異核２：１エチドロネート：Ｍｎ錯体のＥＳＩ ＭＳ。これは、その安定性及び化学量論を裏付けている。Ｃ_４Ｈ_９Ｏ_１４Ｐ_４：Ｍｎ^２＋：Ｃａ^２＋：Ｎａ^＋（ｍ／ｚ＝５２２．８）。 図４Ａは、ＭｎＮＴＡのｉ．ｖ．投与後の対照マウスにおけるインビボＭＲＩを示す図であり、図４Ｂは、Ｍｎ：ＥＴＩＤ（４０ｍＭ溶液５０μＬ）のｉ．ｖ．投与後のＭＲＩを示す図である。 スキーム１Ｃの場合と同様に、ＨＳＰ９０阻害剤に連結された１−ヒドロキシビスホスホネート：Ｍｎ錯体のｉ．ｖ．投与（２５ｍｇ／ｋｇ）後の４Ｔ１腫瘍の動的コントラスト強調を示すグラフ及び図である。左のグラフは、標識薬物（ｎ＝５）後及びＭｎ：ＥＴＩＤ錯体単独（ｎ＝６）後の腫瘍におけるＴ１強調の相対的変化を示している。 Ｎａ^＋及びＣａ^２＋を用いて合成された２：１エチドロネート：Ｍｎ^２＋錯体（Ｃ_４Ｈ_９Ｏ_１４Ｐ_４：Ｍｎ^２＋：_ｘＣａ^２＋：_ｘＮａ^＋）のＰＫ及び体内分布を示すグラフ及び図である。図６Ａは、静脈内投与後６０分にわたる造影剤の動的コントラスト強調（ＤＣＥ）分析である。臓器及び筋骨格系のピーク強調は、大動脈における変化に時間的に一致し、これは、造影剤が依然として未変化のまま、細胞外にあることを示している。図６Ｂでは、排泄系のＤＣＥ分析は、腎臓及び肝臓／胆嚢からの排出が完全な状態であることを示している。図６Ｃでは、標準化されたカラーリュートＴ１強調画像は、最初の６０分間にわたって、次いで２４時間及び４８時間に臓器系において相対的な変化を示した。２４時間において、残留コントラスト変化は、対象の全体にわたって腎臓以外では認められない。腎臓における変化は、４８時間でほぼ消失する。２４及び４８時間の胃（左上腹部）のより高い信号強度変化は、摂食における偶発的な常磁性により続発する。 常磁性Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２錯体及びチアミン鉄ピロホスフェート誘導体を示す図である。図７Ａは、Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２の分子図であり、２つの内圏配位水を示している。図７Ｂは、この錯体のＥＳＩ ＭＳである。この錯体がＥＳＩ条件下で未変化のままであることは、その安定性の更なる証拠である。図７Ｃは、チアミンピロホスフェートから形成された常磁性錯体である鉄錯体である。Ｄ、常磁性鉄チアミンピロホスフェート錯体のポジティブモードＥＳＩ ＭＳ。^＊ Ｃ_２４Ｈ_３４Ｎ_８Ｏ_１４Ｐ_４Ｓ_２Ｆｅ（ｍ／ｚ＝９０２）；^＊＊ Ｃ_２４Ｈ_３４Ｎ_８Ｏ_１４Ｐ_４Ｓ_２Ｆｅ＋Ｃ_７Ｈ_１７ＮＯ_５［メグルミン］（ｍ／ｚ＝１０９７）；Ｃ_２４Ｈ_３４Ｎ_８Ｏ_１４Ｐ_４Ｓ_２Ｆｅ−Ｎ_３Ｃ_６Ｈ_７［アミノジメチルピリジンフラグメント）（ｍ／ｚ＝７８１）；Ｃ_２４Ｈ_３４Ｎ_８Ｏ_１４Ｐ_４Ｓ_２Ｆｅ−（２）Ｎ_３Ｃ_６Ｈ_７（ｍ／ｚ＝６６０）

本明細書中に引用された全ての特許文献の開示は、本明細書中に示した開示を参照することができ、ここに引用することで本明細書の一部をなすものとする。本明細書において発明の説明及び添付した特許請求の範囲中で使用した単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈からそうでないことが明白に示されない限り、複数形も同様に含むものとする。

造影剤として有用な化合物が、本明細書中で提供される。本明細書中で使用する「化合物」は、共有結合、配位結合及び／又はイオン結合によって原子が結合されている分子を指す。

本明細書中で使用する「造影剤」は、医療用画像において身体内の構造又は体液のコントラストを強調するのに使用する物質である。公知の造影剤の例としては、放射線造影剤及びＭＲＩ造影剤が挙げられるが、これらに限定するものではない。

「放射線造影剤」は、Ｘ線に基づくスキャン中に身体内の構造又は体液のコントラストを強調できる物質である。例としては、ヨウ素及びバリウムが挙げられるが、これらに限定するものではない。

「ＭＲＩ造影剤」は、ＭＲＩスキャン中に身体内の構造又は体液のコントラストを強調できる物質（例えば、化合物及び／又は錯体）である。例としては、常磁性造影剤、例えば、ガドリニウム（ＩＩＩ）含有造影剤又はマンガンキレート、及び超常磁性造影剤、例えば、鉄白金粒子が挙げられるが、これに限定するものではない。例えば、米国特許出願公開第２０１４／０３５０１９３号（Ａｘｅｌｓｓｏｎら）；米国特許出願公開第２０１４／０２３４２１０号（Ｌｉｎら）も参照のこと。

一部の実施形態において、本発明の造影剤の使用は、対象の組織、例えば、動脈及び静脈のコントラスト（ＣＴにおいて「減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）」として、ＭＲＩにおいて「信号（ｓｉｇｎａｌ）」としても知られる）を強調し、血管の解剖学的構造及び病変の描写を大幅に改善することができる。コントラストによって検出できる血管疾患の例としては、アテローム硬化性プラーク、血栓症、脈管奇形、動脈瘤及び動脈解離が挙げられる。

一部の実施形態において、本発明の造影剤の使用は、造影材料が血管からの「初回通過」後に患部領域の細胞外区画（間質（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉｕｍ））に一時的に蓄積する場合に、対象の患部組織における「減衰作用」又は「信号」を強調することができる。したがって、組織の強調（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）は、多くの場合、腫瘍、感染、炎症、脱髄及び急性梗塞組織で観察される。

一部の実施形態において、本明細書中で教示する造影剤は、２，０００ダルトン未満、１，５００ダルトン未満、１，０００ダルトン未満、８００ダルトン未満又は５００ダルトン未満の分子量を有する。このような低分子量の薬剤は、例えば、患部の「漏出性（ｌｅａｋｙ）」血管を通して血液から拡散させることによって、組織の画像化を強調できる。

一部の実施形態において、造影剤は、ピロホスフェート及び／又はビスホスホネートと錯体形成している、それぞれ５つの不対電子を有する高スピン鉄（鉄（ＩＩＩ））又は高スピンマンガン（Ｍｎ（ＩＩ））を含む。

本発明の実施に使用できるビスホスホネートの具体例としては、アレンドロネート、リセドロネート、クロドロナート、チルドロネート、イバンドロネート、インカドロネート、ゾレドロネート、パミドロネート、メドロネート、ミノドロネート、ネリドロネート、オルパドロネート、チルドロネート、エチドロネート（１−ヒドロキシエチレンビスホスホネート）並びにそれらの塩及び／又はエステルが挙げられるが、これらに限定するものではない。

一部の実施形態において、ビスホスホネートは、１−ヒドロキシビスホスホネートである。

一部の実施形態において、ビスホスホネートは、式
［式中、Ｒ_１は−ＯＨであり、Ｒ_２はＨ、アルキル、アミノアルキル、アルキルアミノアルキル、アリールアルキル及びヘテロアリールアルキルからなる群から選択される］
を有する。

本明細書中で使用する「アルキル」は、１〜１０個の炭素原子を含有する（即ち、Ｃ_１〜１０）飽和直鎖若しくは分岐鎖又は環状炭化水素を指す。アルキルの代表例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｎ−ヘキシル、３−メチルヘキシル、２，２−ジメチルペンチル、２，３−ジメチルペンチル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。本明細書中で使用する「低級アルキル」は、アルキルの一部であり、１〜４個の炭素原子を含有する直鎖又は分岐鎖炭化水素基を指す。低級アルキルの代表例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、シクロプロピル、シクロブチルなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。アルキル基は、１個又は複数の好適な置換基、例えば、ハロ、ヒドロキシ、カルボキシ、アミンなどで場合により置換されていてもよい。

本明細書中で使用する「アリール」は、１個又は複数の芳香環を有する単環式炭素環系又は二環式炭素環式の縮合環系若しくは直接隣接する環系を指す。例としては、フェニル、インダニル、インデニル、テトラヒドロナフチルなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。述べた通り、一部の実施形態において、アリールは、環が縮合している又は直接隣接している２つの芳香環を有する。例としては、ビフェニル、ナフチル、アズレニルなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。アリールは、１個又は複数の好適な置換基、例えば、アルキル、ハロ、ヒドロキシ、カルボキシ、アミンなどで場合により置換されていてもよい。

本明細書中で使用する「ヘテロアリール」は、単一の環又は２つの縮合した若しくは直接隣接する環を有し、且つ環の少なくとも１つに、窒素、酸素及び硫黄から独立して選択される少なくとも１つ（典型的には１〜３個）のヘテロ原子を含有する一価芳香族基を指す。例としては、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、フラン、チオフェン、トリアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジンなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。述べた通り、一部の実施形態において、ヘテロアリールは、環が縮合している又は直接隣接している２つの芳香環を有する。例としては、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、フェニル−ピロール、フェニル−チオフェンなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。ヘテロアリールは、１個又は複数の好適な置換基、例えば、アルキル、ハロ、ヒドロキシ、カルボキシ、アミンなどで場合により置換されていてもよい。

特に明記しない限り、本明細書中で使用する化学基又は部分を記載するのに使用する命名法は慣例に従い、名称を左から右に読んで、分子の残りへの結合点が名称の右側となるようにする。例えば、「アリールＣ_１〜６アルキル」基は、Ｃ_１〜６アルキル末端が分子の残りに結合している。

特に明記しない限り、化学基を、「−」によって示される末端結合部分を含むその化学式によって記載する場合、結合は左から右に読むものと理解されたい。

高スピンＭｎ（ＩＩ）は、５つの不対電子、ＭＲＩ強調に好ましい電子緩和時間及び水滞留時間（Ｔ_ｍ＜＜Ｔ_１）を有する優れた常磁性金属の候補である。遊離金属としては、Ｍｎはまた、天然プール（ｎａｔｕｒａｌ ｐｏｏｌ）及びプロセシングのためのいくつかの恒常性維持機構に関して、Ｇｄほど有毒でない。

従来、ＭＲＩのための常磁性Ｍｎ錯体の開発は、インビボにおいて他の内因性（ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ）金属、例えば、亜鉛によってＭｎ（ＩＩ）が金属交換される傾向をもたらす、Ｍｎ（ＩＩ）に固有の配位不安定性（例えば、アーヴィング−ウィリアムズ系列）が課題となっていた。しかし、本明細書中で開示したＭｎ（ＩＩ）ビスホスホネート錯体は、注目に値するインビボ安定性を有し、組織造影材料として単独で又は他の小分子薬物と結合させて使用する場合のいずれでも，未変化のままである。単独で使用する場合、それは、商業的なＧｄ系造影材料と同様な時間経過で、腎臓及び肝臓／胆嚢／腸のいずれかを通して最終的に排出される。

一部の実施形態において、Ｍｎビスホスフェート化合物は、１Ｍｎ：２ビスホスホネート（例えば、エチドロネート）の化学量論を有し；少なくとも１つの配位Ｈ_２Ｏを有し（例えば、一水和物又は二水和物）；少なくとも１つのアルカリ金属（例えば、Ｎａ^＋、Ｋ^＋）若しくはアルカリ土類金属（例えば、Ｃａ^＋＋又はＭｇ^＋＋）を有し；且つ／又は少なくとも１つの追加のカチオン（例えば、Ｎａ^＋、メグルミンなど）を有する。

一部の実施形態において、造影剤は、７テスラで（例えば、摂氏２２度、２ｍＭ Ｔｒｉｓ緩衝ｄｄＨ_２Ｏ及び／又はｐＨ７．０で）測定して、５、８又は１０から１５、１８、２０、２５、３０、３５又は４０ｍＭ^−１秒^−１のｒ_２緩和度を有する。理論に拘泥するものではないが、溶液中の遊離Ｍｎ（例えば、ＭｎＣｌ_２塩）は、Ｔ２^＊磁化率及びスピン−スピン（Ｔ２’）効果がいずれも高いため、低Ｔ_２緩和／高ｒ_２緩和度（ｍＭ^−１秒^−１）を有する。Ｔ２（及びしたがって、ｒ２）は、Ｔ２^＊とＴ２’の両方の関数である。水和した遊離イオンは、幾つかの配位内圏水と一緒にクラスター形成し、局所磁場不均一性及び結合水分子と溶媒水分子とのスピン−スピン相互作用を増加させる。個々のＭｎイオンが配位子と配位し、クラスター形成している場合には、したがって、Ｔ２^＊効果（及びｒ_２緩和度）が減少する。配位内圏水を１つだけ有する強いＭｎ錯体はまた、スピン−スピン相互作用が減少しており、したがって、結合水分子と溶媒水分子との交換がより少ないことにより、Ｔ２’効果も減少している。個々のＭｎイオンが、溶液中で配位子キレートと完全に錯体形成している場合には、キレート金属の測定ｒ_２は、これまで、溶液中の遊離金属のｒ_２の３０分の１であると決定されている。Ｃａｒａｖａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｌ．Ｉｍａｇｉｎｇ ２００９，４：８９を参照のこと。したがって、ｒ_２は、錯体形成度のマーカーとなり得る。図３を参照のこと。

金属の錯体形成は、造影剤の毒性を低下させ且つ／又は安定性を増加させることができる。静脈内投与されるＭｎなどの遊離金属は、即時型の有害な毒性作用を有する可能性がある。遊離Ｍｎに関しては、陰性変時／変力（ｉｏｎｏｔｒｏｐｉｃ）効果のため、特に心臓毒性が問題となることがある。ＰＫ／体内分布の差が、例えば、１：１のＭｎ：ビスホスホネート錯体と１：２のＭｎ：ビスホスホネート錯体で、Ｎａ^＋及びＣａ^＋＋の代わりにメグルミン及びコリンなどのカチオンを用いた合成と同様に、認められる（データは示さず）。注射中に毒性も検出されることもあり、Ｎａ^＋及びＣａ^＋＋では認められない急速な心臓及び呼吸抑制が同等な用量の１：２のＭｎ：ビスホスホネート錯体で認められる（データは示さず）。

一部の実施形態において、本明細書中で教示する錯体は、１種又は複数の治療薬を含むことができる。これらの実施形態において、治療薬（１種又は複数）の送達のリアルタイム監視を、錯体の検出によって行うことができる。治療薬は、造影剤と錯体形成させるか、又は造影剤中の配位子に直接若しくはリンカー（ｌｉｎｋｅｒ）を介して共有結合させることができる。

一部の実施形態において、ビスホスホネートは、金属錯体形成の前に治療薬に直接結合させることができる。一部の実施形態において、治療薬は、ビスホスホネートのホスホネート間の架橋炭素に直接結合させる。一部の実施形態において、ビスホスホネートは、リン酸エステルを介して治療薬に結合させる。一部の実施形態において、ビスホスホネートは、金属錯体形成前にリンカー（例えば、アルキレン、アルキレンカルボニル、カルボニルアルキレン、カルボニル基、マレイミド、ＰＥＧなど）を介して治療薬に結合させる。米国特許第８，２４７，５７２号（Ｋｒａｕｓら）も参照のこと。

本発明は主として、ヒト対象のスキャン及び／又は治療に関するが、本発明は動物対象、特に哺乳動物対象、例えば、マウス、ラット、イヌ、ネコ、家畜及びウマに対して獣医学の目的で、並びに薬物スクリーニング及び薬物開発の目的で実施することもできる。

本明細書中で使用する用語「治療する」は、患者の状態（例えば、１つ又は複数の症状）の改善、疾患の進行遅延などを含む利益を、疾患に苦しむ患者に与えるあらゆる態様（ｔｙｐｅ）の治療を指す。

本明細書中で使用する用語「医薬として許容される」は、化合物又は組成物が、本明細書中で記載した治療を達成するために対象に投与するのに好適であり、疾患の重症度及び治療の必要性に鑑みて、過度に有害な副作用を伴わないことを意味する。

本発明を、以下の非限定的な実施例において更に詳述する。

［実施例１］
〈分子イメージング及び多重療法のための低分子量マンガンビスホスホネート錯体〉
（高スピンＭｎ（ＩＩ）錯体の合成例）
所望の最終容量の再（ｄｏｕｂｌｅ）蒸留水に絶えず撹拌しながら、２当量のエチドロン酸及び４当量の炭酸水素ナトリウムを添加する。溶液のｐＨは、１０分後に約３．８〜４．０となる。その後、ｐＨは、希ＮａＯＨによって約５．５〜７．０に更に調整することができる。この後、１当量のＭｎＣｌ_２を添加する。ＭｎＣｌ_２の添加後、溶液は予想通り、より酸性（ｐＨ約３〜４）となるが、ｐＨは中程度に希釈した塩基、例えば、ＮａＯＨで７．０〜７．５に上昇させるべきである。最も一貫性のある有効な結果は、Ｍｎ（ＩＩ）添加前にｐＨが５〜７であり且つアルカリ金属カチオン（例えば、Ｎａ）が予め存在して、ｐＫａが０．７０及び１．４６のエチドロネート上の２つのホスフェート酸素と少なくとも配位結合している場合に、達成された。

弱塩基性アミン緩衝液、例えば、Ｔｒｉｓ緩衝液を最初に又は主要な試薬の添加後に使用して、ｐＨを確実に中性以上にする良好な結果を得ることができるが、Ｍｎの添加前は、エチドロン酸１分子当たり少なくとも２当量のＮａ^＋が特に有益であると思われる。この反応のための加熱は、必要でない。

以下の実施例３で論じる鉄ピロホスフェート錯体と同様に、生成物は、過剰の極性有機溶媒（例えば、アセトン、ＭｅＯＨ、ＥＴＯＨ）によって沈殿及び単離させることができるが、この錯体に限って言えば、これらの溶媒により可溶（親水性がより低い）であり、したがって、沈殿及び単離により多くの時間及び挑戦（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）が必要である。最終固体生成物の代替的な単離は、直接的な凍結乾燥によっても達成可能である。

インビボにおける挙動を、Ｍｎ（ＩＩ）キレート化のための２つの比較的強い（ｌｏｇ Ｋ_１＞７）配位子、ＥＤＴＡに密接に関連するニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、及び３，４−ジヒドロ安息香酸（３，４−ＤＢＡ）について試験した。いずれもＭｎ（ＩＩ）配位錯体を容易に形成し、市販のＧｄキレートと同様な緩和プロフィールを示す。しかし、ｉ．ｖ．投与後のこれらの薬剤のインビボＭＲイメージングから、遊離Ｍｎの放出及び肝細胞への取り込み、即ち、実質的に強調が強いこと、胆嚢強調がないこと及び腎臓排出（図４Ａ）の証拠がないことと一致して、ＮＴＡ及び３，４−ＤＢＡの両方の体内分布が同一であることが明らかになった。

このインビボの挙動はまた、ＦＤＡに認可された薬剤Ｔｅｓｌａｓｃａｎについて観察されるものでもあった。従来、ＭＲＩのための常磁性Ｍｎ錯体の開発は、インビボにおいて亜鉛のような他の内因性金属によってＭｎ（ＩＩ）が金属交換される傾向をもたらす、Ｍｎ（ＩＩ）に固有の配位不安定性（例えば、アーヴィング−ウィリアムズ系列）が課題となっていた。ＦＤＡに認可された唯一のＭＲＩのためのＭｎ（ＩＩ） ＰＭ錯体はＴｅｓｌａｓｃａｎであったが、これは現在打ち切られている。Ｔｅｓｌａｃａｎは直ちに肝臓に分配されて遊離Ｍｎを放出し、それが次に肝細胞に取り込まれた。したがって、コントラストの強調は遊離Ｍｎに基づき、肝臓に限られた。加えて、心臓の強調もＮＴＡ及び３，４−ＤＢＡで認められ、これは、遊離Ｍｎが肝臓に入る前に血液プールに放出されることを示している。

ＮＴＡ及び３，４−ＤＢＡと比較して、Ｍｎ（ＩＩ）エチドロネート３０ｍｇ／ｋｇのｉ．ｖ．投与は最初に、顕著な動脈血プール相を可視化し、続いて腎集合系及び膀胱並びに胆嚢を迅速に強調する（図４Ｂ）。ＮＴＡ及び３，４−ＤＢＡほどは実質的に強くないが、肝実質（ｔｈｅ ｌｉｖｅｒ ｐａｒｅｎｃｈｙｍａ）の強調が観察され、投与後１０〜１５分でピークに達し、４時間までに正常Ｔ_１値に戻る。腸の強調も顕著であるが、より変化しやすく、これは、胆嚢から小腸への配位錯体の排出に相当すると考えられる。加えて、わずかであるが一過性のＴ_１変化が、骨格筋及び長骨において観察され、主要血管における弱い残留Ｔ_１変化と平行して３０分後に正常に戻る。これは、局所的な実質の取り込み効果ではなく血液プールの取り込み効果と一致する。Ｔ_１変化は、脳又は脊椎では観察されない（ｎ＝２０）。

［実施例２］
〈造影剤中のＭｎの錯体形成の差異〉
図３Ａで、１−ＯＨビスホスホネートとＭｎ^２＋の２：１錯体が熱力学的に有利であることが判明した。合成中に化学量論を変えることによって、ビスホスホネート：Ｍｎ^２＋の比が２：１より高くなっても、Ｍｎ^２＋の追加の錯体形成は観察されない（図３）。

Ｍｎ^２＋のｒ_２は完全にキレート化されている一水和Ｍｎ^２＋のｒ_２の３０倍であるので、遊離Ｍｎ^２＋は、溶媒のＴ_２を時間の関数として測定することによって決定される（Ｃａｒａｖａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｌ．Ｉｍａｇｉｎｇ ２００９，４：８９）。１−ＯＨビスホスホネート：Ｍｎ^２＋錯体及びＭｎＣｌ_２の緩和度測定は、７Ｔで２２℃において２ｍＭのＴｒｉｓ緩衝ｄｄＨ_２Ｏ中で行った。ナトリウム含有溶液は、ＮａＯＨでｐＨ７．０まで滴定した。ナトリウムを含まない溶液は、対応するカチオン塩基（コリン又はメグルミン）で中性ｐＨまで滴定した。各試料の原液を２０ｍＭのＭｎ^２＋を用いて調製した。ｒ_１及びｒ_２は、２００マイクロモル濃度の試料濃度について従来のＭＲ高速スピンエコー系マッピング方法から算出した。

アルカリ金属カチオンは、２：１ビスホスホネート：Ｍｎ^２＋錯体の安定性を増加させることが判明した。少なくとも１つのＮａ^＋カチオン及び少なくとも１つのＣａ^２＋カチオンを含有する異核錯体は、最も安定な２：１錯体を形成し、余分な配位子なしで一水和Ｍｎ^２＋が完全にキレート化される。

［実施例３］
〈体内分布の変更、画像診断及び治療活性の向上のための、金属と錯体形成した１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸由来の小分子薬物〉
Ｍｎビスホスホネート錯体は、ＭＲイメージング及び画像誘導療法のための一連の新規分子イメージングプローブを創出する新しい機会を提供する。１−ヒドロキシルエチレンジホスホネートは、中心炭素から離れたＲ２基を介して又はリン酸エステル化によって容易に結合することができ、したがって、公知のターゲティング及び／又は治療活性を有する多くの既存の小分子薬物を用いて誘導体化させることができる。

骨関連の状態の治療に加えて、ビスホスホネートは最近になって、いくつかの悪性腫瘍のための化学療法補助薬として大いに有望であることが示された。作用メカニズムは、ファルネシルジホスフェートシンターゼ（ＦＤＰＳ）及び／又はビスホスホネートの構造類似体であるピロホスフェートを通常利用する他の細胞内酵素の阻害によると考えられている。腫瘍親和性（ｔｕｍｏｒ−ａｖｉｄ）小分子及びＭｎと錯体形成したビスホスホネートの細胞内共輸送により、ビスホスホネートは、分子イメージング及び親分子の治療活性に加えて二次的な治療活性をいずれも可能にする。

最後に、遊離Ｍｎは、特定のニューロン集団に高濃度に蓄積させられるならば、神経病学的に有毒であると考えられている。Ｍｎの濃度が細胞内結合プールの限度を超えると、ＭｎはＦｅ及び他の遷移金属と同様に、特に高いレドックス活性種、例えば、Ｈ_２Ｏ_２、アスコルベート及びキノンの共存下で、フェントン媒介フリーラジカル産生を刺激する。しかし、組織内のＭｎ蓄積はＭＲＩによって容易に可視化されるので、Ｍｎ含有薬剤の選択的送達は容易に監視される。（実際、高分解度の定量的Ｔ_１マッピングを用いた全ての動物ＭＲＩ実験において、ＭｎのＣＮＳ蓄積は、１０倍超の用量でＭｎビスホスホネートを投与した後であっても決して観察されなかった。）開示した本発明において、したがって、ＭＲＩによって確認されるがん細胞中のＭｎの選択的蓄積は、腫瘍選択的レドックスドライバー、例えば、高用量非経口アスコルベート及び／又はキノンレダクターゼＩＩ阻害剤のアジュバント投与によって活性化される、レドックス媒介細胞毒性の制御によって更に別の治療機会を可能にする。

いくつかの合成ストラテジーを、小分子薬物を直接的に又はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）リンカーを介して標識するのに使用した。２つのリード錯体、１つ目はアミンを末端基とするＰＥＧリンカーを介するメドロネート類似体との錯体（スキーム１Ｂ）及び２つ目はＣＯＯＨを末端基とするＰＥＧリンカーを介して結合しているエチドロネート類似体（スキーム１Ｃ）が、現在合成され、特性決定され、インビボで予備研究されている。両錯体のパイロットデータは、常磁性配位錯体単独について認められるものより大きい、４Ｔ１腫瘍における強調の漸進的蓄積を示している（図５）。常磁性配位錯体投与の３０分前の非連結ＨＳＰ９０ｉ化合物の投与に関する予備データもまた、親薬物からのＰＭ錯体の若干の競合的阻害を示唆している。

更に、多くのがんにおいて高い蓄積選択性を有する別の十分に特性決定された小分子薬物である４−アミノキノリンキノンレダクターゼ２阻害剤クロロキンの１−ヒドロキシビスホスホネート誘導体を合成した。選択的蓄積に加えて、クロロキンは、化学療法試験において有効な補助薬として最近有望であることが示された。

小分子薬物の１−ヒドロキシビスホスホネート官能基化は、これらの薬物の直接コンジュゲーション（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）によって、又はこれらの小分子と１−ヒドロキシビスホスホネート類似体の両方に連結される分子架橋（例えば、ＰＥＧ）によって行うことができる。これらは、診断及び／又は治療用途に有用なその後の金属錯体の形成に使用できる。スキーム３及びスキーム４は、ＨＳＰ９０阻害剤への、及び、一部の乳がんの治療に使用される「高蓄積」チロシンキナーゼ阻害剤である、ＦＤＡによって認可されている薬物ラパチニブへの、直接連結のための方法の例を提示している。

［実施例４］
〈診断及び治療用の高スピン鉄ピロホスフェート錯体及びその誘導体〉
鉄（ＩＩＩ）とピロホスフェート（Ｐ_２Ｏ_７）との相互作用を探求した。遍在性（ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）のジホスフェートテトラアニオンであるＰ_２Ｏ_７は、Ｆｅ（ＩＩＩ）の最も強い公知のキレート剤の１つである。１つのＦｅ（ＩＩＩ）と共に２つのＰ_２Ｏ_７アニオンを組み込んでいる常磁性スキャフォールド（ｓｃａｆｆｏｌｄ）の合成のためのプロトコールを開発し、２つの内圏水を配位している高スピン八面体Ｆｅ（ＩＩＩ）錯体（ｑ＝２）を生成した（図７Ａ）。７Ｔの磁界強度で、この低分子量錯体のｒ_１は５．２ｍＭ^−１秒^−１であり、これは、同一磁界強度において最も強い市販Ｇｄ（ＩＩＩ）薬剤ガドブトロールの緩和度に等しい。１．５Ｔのより臨床的に関連する磁界強度では、Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２錯体のｒ_１は３５ｍＭ^−１秒^−１まで増加する。このような緩和度は、いかなるＦｅ（ＩＩＩ）造影剤でもこれまで報告されてない。このスキャフォールドの印象的なコントラスト強調は、２つの内水の並外れて安定な配位及びリン酸基の広範な水和によって媒介される著しい外圏寄与と関連している可能性がある。Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２錯体の安定度定数（ｌｏｇ Ｋ１）は、ＥＤＴＡ（ｌｏｇ Ｋ１＝２６）を用いた競合実験に基づき、中性ｐＨ及び室温において２２超と推定される。したがって、配位強度は、典型的に約１７のｌｏｇ Ｋ１を有する市販の大環状Ｇｄ（ＩＩＩ）錯体より高い。Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２の安定性は、種々の化学量論でピロホスフェート及びＦｅ（ＩＩＩ）についてこれまでに報告されている錯体と一致している。

動物実験により、Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２錯体の迅速な腎クリアランスが明らかとなり、錯体がインビボで未変化のままであるという更なる証拠を提供する。血液プールに放出された遊離Ｆｅ（ＩＩＩ）は、もはや腎臓から効率的に除去もされないし、Ｔ１強調を生じる能力も残存しない。２５ｍｇ／ｋｇの推定治療用量の１０倍超での迅速な静脈内ボーラス投与の場合、呼吸数、心拍数／リズム及び挙動は、急性的に、２４時間の時点で及び１週間後の時点で未変化である。

ピロホスフェートは、種々の配位子に連結されても、常磁性Ｆｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２スキャフォールドを形成する能力を保持する。したがって、チアミン、イノシン及びグアニンピロホスフェート誘導体は全て、類似したＦｅ（Ｐ_２Ｏ_７）_２常磁性錯体を形成することができる。Ｆｅ（ＩＩＩ）との２：１錯体におけるチアミンピロホスフェート（ＴｈＰＰ）は、常磁性部分を形成し、これはインビボでも同様に安定である。この常磁性スキャフォールドの汎用性を説明するだけでなく、これらの実験は、チアミンががん細胞の潜在的なターゲティング部分であることを示唆している。

〈高スピンＦｅ（ＩＩＩ）ピロホスフェート錯体の合成例〉
１当量の第二鉄塩（塩化第二鉄、酢酸第二鉄、クエン酸第二鉄など）を、所望の最終容量の再蒸留水中の２当量の二塩基性ピロリン酸ナトリウムに、絶えず撹拌しながら添加する。溶液は、曇りのままであるはずである。激しく撹拌しながら溶液の温度を８０又は９０℃に上昇させ、次いで３当量の炭酸水素ナトリウムを添加する。これは、結果として起こるＣＯ_２生成により測定される方法で行われるはずである。加熱下で継続的に激しく撹拌するにつれて、溶液は最終的に約２〜２０分にわたって透明になり、かすかな黄緑色の色相を保持するであろう。透明になるまでの時間及び色相度は、試薬の出発濃度及び適用される相対的熱量に左右される。溶液が透明になるとき、試料が熱から取り除かれるので撹拌は継続すべきである。溶液が室温に達したとき、最終ｐＨは約７．０〜７．２となるはずである。

最終溶液の試料のｐＨを、水酸化ナトリウム又は他の塩基によって８．０まで更に一過性に上昇させて、鉄酸化物として沈殿するであろう全ての遊離鉄を試験することができる。高品質の試薬を用いると、前記ステップにより、鉄の完全な錯体形成が起こり、沈殿物が生じないはずである。

所望ならば、固体生成物は、極性有機溶媒、例えば、アセトン、メタノール又はエタノールを４：１の比で用いて容易に沈殿及び単離させることができる。次に、試料を加熱下で穏やかに乾燥させるか、又は真空下で凍結乾燥することができる。固体材料は、無期限に常温保存可能であり続けるが、著しく吸湿性である。

〈常磁性チアミンピロホスフェートの合成例〉
４０ｍＭチアミンピロホスフェート及び４０ｍＭメグルミンを、室温で絶えず撹拌しながら_ｄｄＨ_２Ｏに溶解させる。絶えず撹拌しながら、Ｈ_２Ｏ中２０ｍＭのＦｅＣｌ_３をゆっくり添加する。次いで、６０ｍＭのＮａＨＣＯ_３を添加する。最終ｐＨは、６．５〜７である。試料を冷却し、ゴールドないしオレンジないしブラウン色の分散ガラス状ミクロビーズが得られるまで、フリーズドライ／凍結乾燥する。乾燥されると、錯体は、室温で数カ月を超えて安定であり続ける。

前述したのは、本発明の例証であって、本発明の限定と解してはならない。本発明は以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の均等形態も本発明に包含される。

Claims (18)

1. Ｙ−Ｘ−Ｚ
   ［式中、
   ＸはＭｎ（ＩＩ）であり、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、式
   （式中、Ｒ^１は−ＯＨであり、Ｒ^２はＨ、アルキル、アミノアルキル、アルキルアミノアルキル、アリールアルキル及びヘテロアリールアルキルからなる群から選択され、
   前記化合物が１：２の化学量論のＭｎ（ＩＩ）：ビスホスホネートを有し、及び
   前記化合物が、少なくとも一つのアルカリ金属塩である）
   のビスホスホネートである］
   によって表される構造を有する化合物又は医薬として許容されるその水和物を含む磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）造影剤。
2. ２，０００ダルトン未満の分子量を有する、請求項１に記載のＭＲＩ造影剤。
3. ８００ダルトン未満の分子量を有する、請求項１に記載のＭＲＩ造影剤。
4. 前記化合物が八面体である、請求項１に記載のＭＲＩ造影剤。
5. 前記化合物が一水和物又は二水和物である、請求項１に記載のＭＲＩ造影剤。
6. 前記ビスホスホネートがエチドロネートである、請求項１に記載のＭＲＩ造影剤。
7. 少なくとも１つのアルカリ土類金属をさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のＭＲＩ造影剤。
8. ２ｍＭのＴｒｉｓ緩衝ｄｄＨ_２Ｏ、ｐＨ７．０中で７テスラ、摂氏２２度において測定して、５〜１８ｍＭ^−１秒^−１のｒ_２緩和度を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のＭＲＩ造影剤。
9. 前記少なくとも１つのアルカリ土類金属がカルシウム及びマグネシウムから選択される、請求項７に記載のＭＲＩ造影剤。
10. 前記少なくとも１つのアルカリ金属がナトリウムを含む、請求項１から９に記載のＭＲＩ造影剤。
11. 前記化合物が、１種又は複数の治療薬に結合されている、請求項１に記載のＭＲＩ造影剤。
12. 前記１種又は複数の治療薬が、Ｙ及び／又はＺに共有結合されている、請求項１１に記載のＭＲＩ造影剤。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のＭＲＩ造影剤を、医薬として許容される担体中に含むＭＲＩ造影用組成物。
14. 静脈内又は動脈内投与のために製剤化されている、請求項１３に記載のＭＲＩ造影用組成物。
15. 前記医薬として許容される担体が、水又はリン酸緩衝生理食塩水である、請求項１３又は１４に記載のＭＲＩ造影用組成物。
16. ６．０〜８．０のｐＨを有する、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のＭＲＩ造影用組成物。
17. ７．０〜７．４のｐＨを有する、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のＭＲＩ造影用組成物。
18. 対象に対して磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）スキャンを行うための組成物を調製するための、請求項１から１２のいずれか１項に記載のＭＲＩ造影剤の、使用。