JP2007223952A - アミロイドβ蛋白が蓄積する疾患の画像診断プローブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放射性標識、好ましくは陽電子放出核種、とりわけ11Cで標識された6−[2−(フルオロ)エトキシ]−2−[2−(2−ジメチルアミノチアゾール−5−イル)エテニル]ベンゾキサゾールをアミロイドβ蛋白が蓄積する疾患の画像診断のためのプローブとして使用する。
【選択図】なし
Description
(1)アミロイドβ蛋白(ペプチド研より購入)はリン酸緩衝液(pH7.4)で溶解し37℃で4日間放置した。
(2)同緩衝液に溶解したコンゴーレッド50μlを96穴マイクロプレートに分注した(最終濃度0.1μM)。
(3)アミロイドβ蛋白100μlずつを添加(最終濃度5μM)し、30分間放置した。
(4)同緩衝液に溶解したBF−227を100μlずつ添加(最終濃度10マイクロM)し、60分間放置した。
(5)蛍光マイクロプレートリーダー(モレキュラーデバイス社製、fmax)を用いて、あらかじめ測定してあった、最適励起および測定波長で測定した。
(6)BF−227とアミロイドβ蛋白とコンゴーレッド共存下の蛍光度をA、被験化合物とコンゴーレッド共存下のそれをB、BF−227とアミロイドβ蛋白共存下のそれをC、BF−227単独のそれをDとして、BF−227のβ構造認識度を以下の式で算出した。
BF−227β構造認識度(%)={(A−B)/(C−D)}×100
(7)このβ構造認識度が大きいほど化合物のアミロイドβ蛋白に対する結合特異性が高いといえる。
(1)病理学的にアルツハイマー病と確定診断された患者および正常高齢者の、側頭葉または海馬における脳標本を使用した。
(2)パラフィン包埋された脳組織は厚さ6μmあるいは8μmで薄切し、スライドグラス上に伸展、乾燥させた。パラフィン脳切片はキシレン10分×2、100%エタノールl5分×2、95%エタノールl5分×2、流水洗10分の順で脱パラフィン化した。
(3)本発明化合物による染色の前処理として、リポフスチンによる自己蛍光を除去する処置を行った。はじめに、脱パラフィン化した切片を10%ホルマリン溶液に60分間浸漬し、PBSで5分間洗浄した後、0.25% KMnO4溶液に90分間浸漬した。PBSにて2分間×2回洗浄した後、0.1% K2S2O5/シュウ酸溶液中に約30秒間浸し、さらにPBSにて2分間×3回洗浄を行った。
(4)50%エタノールに溶解した100μMのBF−227溶液を約150μl滴下し、10分間反応させた。水道水中に5回つけた後、50%エタノールに3〜5回つけて速やかに分別を行い、その後PBSに60分間浸漬した上、Fluor Save Reagent(Calbiochem)で封入し、蛍光顕微鏡(Nikon,Eclips E800)を用いて鏡検した。画像はデジタルカメラ(Plaroid PDMCII)にて撮影した。
対照として、アルツハイマー病患者脳切片上でのアミロイドβ蛋白の免疫染色試験を下記手順で行った。
(1)(b)における脱パラフィン工程後、蒸留水中で2分×2で洗浄を行い、イムノペンにより組織を囲んだ後、蟻酸を約150μl滴下し、室温で5分間静置した。水道水で5分間洗浄した後、冷PBS−Tween20に2分間浸漬し、その後、0.05%トリプシン溶液を約150μl滴下して、37℃、15分間反応させた。
(2)氷浴中、冷PBS−Tween20で5分間×2回洗浄した後、ブロッキング用血清を2滴滴下して、37℃、30分間反応させ、余分な水分を除去した後に、アミロイドβ蛋白の特異抗体である6F/3D(DAKO社、1:50希釈)を約150μl滴下して、37℃、1時間反応させた。
(3)さらに冷PBS−Tween20で2分間×5回洗浄した後、抗マウスIgG(H+L)、ヤギ、ビオチン結合溶液を2滴滴下して37℃、1時間反応させ、冷PBS−Tween20で2分間×3回洗浄した上でABC溶液(ストレプトアビジン−ビオチン−ペルオキシダーゼ複合体溶液)を2滴滴下して、30分間静置した。再び、冷PBS−Tween20で2分間×3回洗浄した後、DAB溶液(20mlの0.05mol/lトリス塩酸緩衝液にDAB 10mgを溶解し、使用直前に3%過酸化水素水100μlを添加)を約150μl滴下して、十分な発色を得たのち、蒸留水で1分間洗浄し、反応を停止させ、封入後、鏡検した。
BF−227の急性毒性を、マウスを用いて静脈内投与で検討した。Crj:CD1系雄性マウスを一群4匹として使用した(各群の平均体重は31〜32gであった)。BF−227は1N HCl、ポリエチレングリコール400、蒸留水の混合液に溶解、またはDMSOに溶解後、蒸留水にて希釈し、尾静脈を介して投与し、以後7日まで観察した。
マウスにBF−227を静脈内投与し、インビボにおける脳移行性を測定した。
(1)マウスは30〜40g(7週齢、n=3)のSlc:ICR(日本SLC)を用いた。
(2)BF−227は1N HCl、ポリエチレングリコール400、DMSOの混合液で溶解、DMSOまたはエチルアルコールで溶解後、精製水にて希釈して、尾静脈より注入し、投与より2分後にエーテル麻酔下で腹部大動脈からヘパリン処理注射筒を用いての採血、脳の採材をおこなった。
(3)血液は採血後4℃、14,000rpmで10分間遠心し、上清を血漿として−80℃で保存した。脳(小脳を含む)は採材後−80℃で保存した。
(4)使用時には血漿は溶解後、精製水で希釈した後、コンディショニングしたC18固相抽出カートリッジ(bond elute C18、200 mg、Varian)に添加しメチルアルコールにて溶出した。または溶解後ジエチルエーテル/シクロヘキサン混合液を加え震盪した後、遠心し油層を分注した。
(5)脳は使用時には凍結したまま湿重量を測定し生理食塩水を加え、ホモジェナイズを行った。ホモジェネートを10分間遠心し、上清をコンディショニングしたC18固相抽出カートリッジに添加し、メチルアルコールにて溶出を行った。または湿重量を測定後ジエチルエーテル/シクロヘキサン混合液を加えホモジネートし震盪した後、遠心し油層を分注した。
(6)高速液体クロマトグラフィを用い、吸光および蛍光を検出した。
(7)血漿、脳それぞれについて、投与量に対する血漿もしくは脳内のBF−227含有量(%ID(injected dose)/mlまたはg)を求めた。
下式:
で示される前駆体化合物6−[2−(フルオロ)エトキシ]−2−[2−(2−メチルアミノチアゾール−5−イル)エテニル]ベンゾキサゾール(以下、「THK−001」と称する)のメチルアミノ基の水素を、以下に説明するメチル化反応により[11C]CH3とすることにより、[11C]BF−227を得た。
2(10.0g,99.9mmol)をテトラヒドロフラン(20ml)に溶解し、(Boc)2O(27.5ml,119.9mmol)を加え、室温で16時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、得られた結晶にn−ヘキサンを加えて粉砕し、3(19.25g,96%)を無色結晶として得た。
m.p. : 181.5〜182.5℃、1H NMR(CDCl3)δ 1.60(9H, s), 6.88(1H, d, J=3.7Hz), 7.38(1H, d, J=3.7Hz), 11.9(1H, s)、IR (Nujol) 1713 cm-1、APCI-MS m/z: 201 [M+H]+
3(10.0g,49.9mmol)をテトラヒドロフラン(100ml)に溶解し、0℃で攪拌下、t−ブトキシカリウム(6.72g,59.9mmol)を加え、同温で10分攪拌し、ヨードメタン(4.66ml,74.9mmol)を加え、室温で16時間撹拌した。反応液の不溶物をろ別し、ろ液の溶媒を減圧留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン/酢酸エチル=9、1)で精製し、4(6.53g,61%)を無色固体として得た。
m.p. : 51〜52℃、 1H NMR(DMSO)δ 1.53(9H, s), 3.47(3H, s), 7.25(1H, d, J=3.5Hz), 7.45(1H, d, J=3.5Hz)、 IR (Neat) 1734 cm-1、APCI-MS m/z: 215 [M+H]+
ジイソプロピルアミン(5.12ml,36.4mmol)のテトラヒドロフラン(50ml)溶液に、アルゴン雰囲気下、−60℃以下で1.58M n−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(23.0ml,36.4mmol)を滴下し、除々に0℃まで昇温した。次に−70℃以下で4(7.08g,33.1mmol)のテトラヒドロフラン(10ml)溶液を滴下し、−78℃で1時間撹拌した。同温で、N−ホルミルモルホリン(4.98ml,49.6mmol)のテトラヒドロフラン(10ml)溶液を一度に加え、同温で30分撹拌した。反応液に冷水を加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を水洗後、乾燥し、溶媒を減圧留去した。残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン/酢酸エチル=10〜4)で精製し、5(6.40g,80%)を黄色固体として得た。
m.p. : 80〜81℃、 1H NMR(DMSO)δ 1.55(9H, s), 3.52(3H, s), 8.38(1H, s), 9.90(1H, s)、 IR (Nujol) 1714, 1659 cm-1、APCI-MS m/z: 243 [M+H]+
文献法1)により合成した6(1.20g,8.1mmol)のテトラヒドロフラン(30ml)溶液に、2−フルオロエタノール(1.04ml,17.7mmol)およびトリフェニルホスフィン(4.64g,17.7mmol)を加え、室温撹拌下、ジイソプロピルアゾジカルボキシレート(3.48ml,17.7mmol)を滴下し、室温で16時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン/酢酸エチル=1)で精製し、7(1.50g,96%)を無色油状物として得た。
1H NMR(DMSO)δ 2.56(3H, s), 4.29(2H, dt, J=30.1, 3.7Hz), 4.77(2H, dt, J=47.9, 3.7Hz), 6.96(1H, dd, J=8.7, 2.3Hz), 7.33(1H, d, J=2.3Hz), 7.54(1H, d, J=8.7Hz)、APCI-MS m/z: 196 [M+H]+
1) Fujita, S., Koyama, K., Inagaki, Y.; Synthesis, 1982, 68.
ジイソプロピルアミン(1.51ml,10.7mmol)のテトラヒドロフラン(40ml)溶液に、アルゴン雰囲気下、−60℃以下で1.58M n−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(6.78ml,10.7mmol)を滴下し、除々に0℃まで昇温した。次に−70℃以下で7(1.90g,9.7mmol)のテトラヒドロフラン(10ml)溶液を滴下し、−78℃で1時間撹拌した。同温で、5(3.06g,12.6mmol)のテトラヒドロフラン(10ml)溶液を滴下し、同温で30分撹拌した。反応液に冷水を加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を水洗後、乾燥し、溶媒を減圧留去した。残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン/酢酸エチル=1)で精製し、8(2.26g,53%)を淡橙色油状物として得た。
1H NMR(DMSO)δ 1.51(9H, s), 3.40(3H, s), 4.28 (2H, dt, J=30.0, 3.7Hz), 4.76(2H, dt, J=47.7, 3.7Hz), 5.33(1H, m), 6.02(1H, d, J=5.3Hz), 6.97(1H, dd, J=8.7, 2.3Hz), 7.27(1H, s), 7.34(1H, d, J=2.3Hz), 7.56(1H, d, J=8.7Hz)、APCI-MS m/z: 438 [M+H]+
8(2.26g,5.2mmol)のジクロロメタン(30ml)溶液にトリエチルアミン(4.33ml,20.7mmol)を加え、氷冷撹拌下、メタンスルホニルクロライド(0.800ml,10.3mmol)を滴下し、室温で30分撹拌した。反応液に冷水を加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を水洗後、乾燥し、溶媒を減圧留去した。残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製後、酢酸エチル/n−ヘキサンで再結晶し、9(1.61g,74%)を橙色結晶として得た。
m.p. : 194〜195℃、1H NMR(DMSO)δ 1.56(9H, s), 3.49(3H, s), 4.33 (2H, dt, J=29.9, 3.5Hz), 4.78(2H, dt, J=47.7, 3.5Hz), 6.77(1H, d, J=16.1Hz), 7.02(1H, dd, J=8.7, 2.2Hz), 7.37(1H, d, J=2.2Hz), 7.62(1H, d, J=8.7Hz), 7.84(1H, d, J=16.1Hz), 7.87(1H, s)、IR (Nujol) 1695, 1632 cm-1、APCI-MS m/z:420 [M+H]+
9(1.00g,2.4mmol)をジクロロメタン(24ml)に懸濁し、氷冷攪拌下、トリフルオロ酢酸(6ml)を滴下し、室温で1.5時間撹拌した。反応液に氷片を加え、炭酸カリウム水溶液を加え、pH=8とし、酢酸エチルで抽出した。抽出液を水洗後、乾燥し、溶媒を減圧留去した。残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製後、酢酸エチルで再結晶し、1(633mg,83%)を黄色結晶として得た。
m.p. : 234〜236℃、1H NMR(DMSO)δ 2.89(3H, d, J=4.6Hz), 4.30(2H, dt, J=30.2, 3.9Hz), 4.77(2H, dt, J=47.8, 3.9Hz), 6.28(1H, d, J=15.7Hz), 6.97(1H, dd, J=8.7, 2.4Hz), 7.31(1H, d, J=2.4Hz), 7.51(1H, s), 7.54(1H, d, J=8.7Hz), 7.74(1H, d, J=15.7Hz),8.20(1H, q, J=4.6Hz)、IR (Nujol) 3240, 1637, 1618 cm-1、APCI-MS m/z:320 [M+H]+
探索的臨床試験は東北大学医学部・医学系研究科倫理委員会の承認のもとで行われた。同委員会承認番号は正常健常人を用いた試験では2005−52(平成17年6月20日付け)、またアルツハイマー病患者様を用いた試験では2005−186(平成17年10月18日付け)である。
MMSE:Mini-Mental State Examination(Folstein MF et al.: Mini-mental state". A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiat Res 12 :189-198. 1975)。
PETスキャナーは、SET−2400W(島津製作所製)を3次元モードで使用した。被検者はPETスキャナーのベッドに仰臥位になり、頭部をヘッドホルダーに固定した後、吸収補正のための外部線源を用いたトランスミッションスキャンを8分間施行した。引き続き、あらかじめ右上腕静脈に確保しておいた静脈カテーテルから[11C]BF−227 5〜10mCiを速やかに静脈内投与し、投与開始から90分間のダイナミック撮像を施行した。撮像プロトコルは、30秒X5フレーム、60秒X5フレーム,150秒X5フレーム,300秒X14フレームの計29フレームとした。また左前腕部を加温し、動脈化した上腕静脈にカテーテルを留置し、撮像開始と同時に連続採血を実施した。採血時間は、投与開始後20秒、40秒、1分、1分20秒、1分40秒、2分、2分20秒、2分40秒、3分、4分、5分、7分30秒、10分、15分、20分、30分、40分、50分、60分、70分、80分、90分の計22回とし、採血量は、5分後・15分後・30分後の3回は代謝分析用に5ml、その他の時間は1.5mlとした。採取した血液サンプルはヘパリン入り採血管へ移し、3000回転/分で3分間遠心した後、血漿サンプルのみを分離し、その後ガンマカウンターにより各タイムポイントにおける血中放射能を測定した。減衰補正および代謝物補正を加えた後、血漿における時間放射能曲線を算出し、定量計算における入力関数として使用した。
一方、アルツハイマー病患者の前頭葉、側頭葉、頭頂葉、後頭葉、前部帯状回、後部帯状回におけるDVRは健常若年者および健常高齢者のそれらに比し明らかに高かった。
一方、健常者−アルツハイマー病患者間では図3および図4で示したように、大脳皮質領域において明らかな両者間の差が認められた。
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