用于硼中子捕获疗法的硼化氨基酸组合物及其方法与流程

用于硼中子捕获疗法的硼化氨基酸组合物及其方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年3月4日提交的美国临时专利申请第62/919,156号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
3.在联邦资助的研究下作出的发明的权利声明
4.不适用。
技术领域
5.本文所述的发明涉及硼中子捕获疗法(bnct)领域。具体地，本发明涉及可以用作人类的中子捕获疗法的媒介物的硼化氨基酸(“baa”)或(“baa”)组合物。本发明进一步涉及癌症和其它免疫障碍和疾病的治疗。


背景技术：

6.在全球范围内，癌症是仅次于冠心病的第二大死亡原因。每年有数百万人死于癌症，并且仅在美国，每年就有超过五十万人死于癌症，其中2017年诊断出1,688,780例新癌症病例(美国癌症协会)。虽然因心脏病导致的死亡一直显著下降，但由于癌症导致的死亡总体上在增加。在下个世纪初，除非医学发展改变当前的趋势，否则癌症预计将成为主要的死亡原因。
7.几种癌症由于高死亡率而突出。特别是，肺癌(占所有癌症死亡的18.4％)、乳腺癌(占所有癌症死亡的6.6％)、结肠直肠癌(占所有癌症死亡的9.2％)、肝癌(占所有癌症死亡的8.2％)和胃癌(占所有癌症死亡的8.2％)代表全球所有年龄的男女癌症死亡的主要原因(globocan 2018)。这些癌和几乎所有其它癌都具有共同的致死特征，即它们转移到远离原发肿瘤的部位，并且除极少数例外，转移性疾病是致命的。此外，即使对于那些最初从其原发性癌症中存活下来的癌症患者，共同的经验已经表明，他们的生活发生了巨大的变化。许多癌症患者经历由意识到有复发或治疗失败的可能驱动的强烈的焦虑。许多癌症患者还在治疗后经历身体虚弱。此外，许多癌症患者经历他们的疾病的复发。
8.尽管癌症疗法在过去的几十年中已经有所改善并且生存率有所提高，但是癌症的异质性仍然需要利用多种治疗模式的新的治疗性策略。这在治疗有时限制于标准放疗和/或化疗的解剖关键部位处的实体瘤(例如，胶质母细胞瘤、头颈部鳞状细胞癌和肺腺癌)时尤其如此。然而，这些疗法的有害效应是化学抗性和辐射抗性，除了降低患者生活质量的严重副作用外，所述化学抗性和辐射抗性还促进局部区域复发、远处转移和第二原发肿瘤。
9.中子捕获疗法(nct)是一种有前途形式的放疗。这是一种在保留正常细胞的同时，使用硼化合物选择性杀死肿瘤细胞的技术。bnct依赖于非放射性
10
b同位素吸收落入0.5kev<e
n
<30kev的低能量范围的超热中子的倾向。在中子捕获后，硼原子经历核裂变反应，产生α粒子和反冲锂核(7li)，如下所示：
10.10
b n
→7li 4he
11.α粒子沿其短路径沉积高能量(即150kev/μm)，该短路径基本上限于单个细胞直
径，这导致双链dna断裂，随后癌细胞通过凋亡死亡。因此，bnct综合了化疗、靶向疗法和传统放疗的大体解剖定位的概念。
12.尽管nct(并且特别是硼中子捕获疗法(bnct))的概念技术是熟知的，但与此类治疗相关的技术限制已减缓了进展。在20世纪60年代使用mit的研究反应堆进行早期研究期间，对几十个患者使用十氢十硼酸二钠进行治疗，十氢十硼酸二钠被认为比以前使用的简单硼化合物毒性更低，但能够向细胞递送更多的硼。不幸的是，由于在经历bnct的患者中严重的脑坏死以及使用核反应堆的潜在危害，在美国，bnct研究被迫停止。
13.畠中洋(hiroshi hatanaka)于1968年通过将光束导向手术暴露的颅内肿瘤，重新研究了在日本使用硼卡钠(bsh)的bnct的临床应用，并报告实现了58％的5年生存率。1987年，日本临床医生使用硼苯丙氨酸(bpa)作为硼化合物应用bnct来治疗恶性黑色素瘤。因此，bnct出现了缓慢复苏，尽管仅限于能够使用能够递送超热中子束的研究反应堆设施的国家。目前，鉴于(i)优选地集中在肿瘤中的捕获化合物的输注和递送，以及(ii)使用回旋加速器更丰富和更容易地获得中子束的技术改进，nct治疗方法已经有所复苏。
14.质子硼融合反应依赖于天然丰富的
11
b同位素，而不是bnct所需的
10
b。与bnct不同，在质子(1h)与硼(
11
b)原子核之间的融合反应后发射出三个α粒子：p
11
b—>3α。质子束具有布拉格峰特性的优点，可减少正常组织的损伤，并且当与质子捕获相结合时可以提高单独的质子疗法的疗效。
15.自20世纪50年代以来，硼的载体不断发展，并且在乐敦车志安(nedunchezhian)等人《临床和诊断研究杂志(j.clin.diag.res.)》第10(12)卷(2016年12月)中进行了综述。简而言之，以硼酸及其衍生物为代表的第1代硼化合物具有毒性，或者具有低的肿瘤累积/存留率。bpa和bsh都被认为是20世纪60年代出现的第2代化合物。它们具有显著较低的毒性以及更好的pk和生物分布。bpa
‑
果糖复合物被认为是自1994年以来使用bnct用于治疗患有h&n、成胶质细胞瘤和黑色素瘤的患者的第3代化合物。迄今为止，bpa
‑
果糖和bsh是临床上唯一用作硼载体的化合物，尽管已在临床前模型中评估了诸如核苷、卟啉、脂质体、纳米颗粒和mab的低分子量和高分子量生物分子的肿瘤靶向性。bpa
‑
果糖的主要缺陷是与其快速清除结合的相对低的溶解度，其阻碍在血液中达到高cmax，这是影响肿瘤摄取的驱动因素之一。
16.根据前述内容，对于本领域技术人员而言将容易明显的是，在癌症和免疫疾病的治疗中需要新的治疗范例。通过使用现代化学合成并利用硼对天然氨基酸进行修饰，可以实现一种新的疾病治疗，其总体目标是更有效的治疗、减少的副作用和较低的生产成本。
17.考虑到与nct相关的当前缺陷，本发明的目的是提供利用硼化氨基酸和nct治疗癌症、免疫障碍和其它疾病的新的和改进的方法。


技术实现要素：

18.本发明提供了包括天然氨基酸的组合物，所述天然氨基酸已经通过化学合成被硼化，所述组合物用作药物递送模式用于治疗人类疾病诸如癌症、免疫障碍(包含但不限于类风湿性关节炎、强直性脊柱炎)和其它细胞疾病(包含但不限于阿尔茨海默病)。在某些实施例中，硼化氨基酸由天然存在的氨基酸组成，诸如苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、组氨酸和表i中列出的任何其它天然存在的氨基酸。
19.在另外的实施例中，本发明包括在细胞中浓缩硼的方法，包括(i)合成硼化氨基酸(“baa”)；(ii)向患者施用baa，和(iii)用中子照射细胞。
20.在另一个实施例中，本公开教导了合成baa的方法。
21.在另一个实施例中，本公开教导了治疗人类的癌症、免疫障碍和其它疾病的方法。
附图说明
22.图1.bpa
‑
bs的化学合成。
23.图2.bpa
‑
bn的化学合成。
24.图3.tls00192的化学合成。
25.图4.tls00178的化学合成。
26.图5.tls00190的化学合成。
27.图6.tls00192的lcms纯度和质量确认。
28.图7.tls00178的lcms纯度和质量确认。
29.图8.tls00190的lcms纯度和质量确认。
30.图9.lcms纯度和质量确认总结。
31.图10.tls00192和bpa
‑
果糖的动力学参数。
32.图11.tls00192和bpa
‑
果糖在fadu细胞中的细胞滞留。
33.图12.tls00192的lat
‑
1介导的竞争研究。
34.图13.在fadu细胞中tls00190和tls00178的硼摄取。
35.图14.tls00190、tls00178和bpa
‑
果糖在fadu细胞中的细胞滞留。
具体实施方式
36.章节概要
37.i.)定义
38.ii.)bpa
39.iii.)bsh
40.iv.)硼
41.a.硼概述
42.v.)天然存在的氨基酸
43.vi.)硼化氨基酸(baa)
44.a.bpa
‑
bs
45.b.bpa
‑
bn
46.c.氨基酸组合物
47.d.包括苯丙氨酸的baa
48.e.包括色氨酸的baa
49.f.包括酪氨酸的baa
50.g.包括组氨酸的baa
51.vii.)使用baa的硼中子捕获疗法
52.viii.)使用baa的质子硼融合疗法
53.ix.)将baa递送至细胞的方法
54.x.)试剂盒/制品
55.i.)定义：
56.除非另外定义，否则本文所使用的所有技术术语、符号和其它科学术语或用辞均旨在具有本发明所属领域的技术人员通常理解的含义，除非上下文另有明确说明。在一些情况下，为了清楚和/或便于参考起见，本文对具有通常理解的含义的术语进行了定义，并且本文中包含这些定义不应被必然解释为表示与本领域通常理解的含义相比的实质性差异。
57.当本文中使用商品名称时，除非上下文另外指出，否则对商品名称的提及还指商品名称产品的产品制剂、仿制药和活性药物成分。
58.术语“晚期癌症”、“局部晚期癌症”、“晚期疾病”和“局部晚期疾病”意指已经延伸穿过相关组织包膜的癌症并且旨在包含按照美国泌尿外科协会(aua)系统的c期疾病、按照惠特莫尔
‑
朱厄特系统的c1
‑
c2期疾病以及按照tnm(肿瘤、结节、转移)系统的t3
‑
t4和n 期疾病。通常，不建议对患有局部晚期疾病的患者进行手术，并且与患有临床局部性(器官局限性)癌症的患者相比，这些患者具有明显不利的结果。
[0059]“氨基酸”是指含有羧基(
‑
cooh)和氨基(
‑
nh2)基团的简单有机化合物。
[0060]“硼化”是指通过脂族和芳族c
‑
h键的官能团化生成有机硼化合物的反应。
[0061]“硼化氨基酸”(baa)是指包括天然存在的氨基酸的化合物，诸如表i中所列的氨基酸，该化合物经历硼化反应。根据所使用的潜在氨基酸，可以以多种形式合成baa。
[0062]
术语“化合物”是指并且包含化学化合物(例如baa)本身，以及无论是否明确说明，并且除非上下文清楚地表明应排除以下情况：化合物的无定形和结晶形式，包含多晶型，其中这些形式可以是混合物的一部分或以分离形式存在；所述化合物的游离酸和游离碱形式，其通常是在本文提供的结构中所示的形式；化合物的异构体，其指旋光异构体和互变异构体，其中旋光异构体包含对映异构体和非对映异构体、手性异构体和非手性异构体，并且旋光异构体包含分离的旋光异构体以及旋光异构体的混合物，包含外消旋混合物和非外消旋混合物；其中异构体可以是分离的形式或与一或多种其它异构体的混合物；化合物的同位素，包含含氘的化合物和含氚的化合物，并且包含含有放射性同位素的化合物，包含治疗有效的和诊断有效的放射性同位素；化合物的多聚体形式，包含二聚体、三聚体等形式；化合物的盐，优选地药学上可接受的盐，包含酸加成盐和碱加成盐，包含具有有机抗衡离子和无机抗衡离子的盐，并且包含两性离子形式，其中如果化合物与两种或更多种抗衡离子缔合，则两种或更多种抗衡离子可以相同或不同；和化合物的溶剂化物，包含半溶剂化物、单溶剂化物、二溶剂化物等，包含有机溶剂化物和无机溶剂化物，所述无机溶剂化物包含水合物；其中如果化合物与两个或更多个溶剂分子缔合，则两个或更多个溶剂分子可以相同或不同。在一些情况下，本文提及本发明的化合物将包含明确提及一或多种上述形式，例如盐和/或溶剂化物；然而，该提及仅用于强调，并且不应当被解释为排除如上所述的其它上述形式。
[0063]
如本文所使用的术语“抑制”或“对
……
的抑制”意指减少可测量的量或完全阻止。
[0064]
术语“哺乳动物”是指被分类为哺乳动物的任何生物体，包含小鼠、大鼠、兔、狗、猫、牛、马和人。在本发明的一个实施例中，哺乳动物是小鼠。在本发明的另一个实施例中，
哺乳动物是人。
[0065]
术语“转移性癌症”和“转移性疾病”是指已经扩散到局部淋巴结或远处位点的癌症并且旨在包含按照aua系统的d期疾病和按照tnm系统的t
×
n
×
m 期。
[0066]“分子识别”意指其中主体分子能够与第二种分子(即，客体)形成复合物的化学事件。此过程通过非共价化学键发生，包含但不限于氢键合、疏水相互作用、离子相互作用。
[0067]“药学上可接受的”是指与人或其它哺乳动物生理学上相容的无毒的、惰性和/或组合物。
[0068]
术语“中子捕获剂”意指当被中子激活时产生α粒子的稳定的非反应性化学同位素。
[0069]
术语“中子捕获疗法”意指用于通过用中子照射中子捕获剂来治疗局部浸润性恶性肿瘤(诸如原发性脑瘤和复发性头颈癌以及其它免疫障碍和疾病)的非侵入性治疗模式。
[0070]
如本文所使用的，“用于治疗”或“治疗性”和语法上相关的术语是指疾病的任何后果的任何改善，诸如延长的生存期、更少的发病率和/或副作用减轻，所述副作用是替代性治疗模式的副产物；如本领域中容易理解的，完全根除疾病是优选的，尽管并非治疗行为的要求。
[0071]
ii.)bpa
[0072]
作为参考，(
10
b)
‑
bpa、l
‑
bpa或4
‑
硼
‑
l
‑
苯丙氨酸(密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇(sigma aldrich))是一种具有化学式c9h
12
bno4的合成化合物。结构如下所示：
[0073][0074]
并且是通过bnct用于治疗癌症的重要的硼化化合物。它是一种已进行了多种合成的广为人知的化合物(参见，us 8,765,997(中国台湾桃园县的台湾生物科技有限公司(taiwan biotech co,ltd.))和us2017/0015684(日本大阪府立大学的斯特拉制药公司(stella pharma corp.)))。
[0075]
iii.)bsh
[0076]
此外，bsh或硼卡钠，或bsh硼卡钠，或硼卡钠
10
b，或十一氢十二硼烷硫醇是一种具有化学式na2b
12
h
11
sh的合成化学化合物。结构如下所示：
[0077][0078]
其中硼原子由二十面体的顶点中的点表示。bsh在bnct中被用作捕获剂。一般来说，bsh被注射到静脉中，并且成为集中在肿瘤细胞中。然后，患者接受用被称为中子的原子粒子的放疗。中子与bsh的硼核融合并且产生杀死肿瘤细胞的高能α粒子。
[0079]
iv.)硼
[0080]
(a.)硼概述
[0081]
一般而言并且出于本公开的目的，硼是符号为b和原子序数为5的化学元素。主要用于化学化合物中，天然硼由两种稳定的同位素组成，其中一种是硼
‑
10，并且另一种是硼
‑
11。硼
‑
10同位素可用于捕获超热中子，这使其成为使用硼中子捕获疗法进行治疗的情况中有前景的工具。在生物学上，本文公开的硼化化合物对人和动物无毒。基于前述内容，对于本领域技术人员将容易明显的是，用于向癌细胞中提供高浓度硼的改进形式是有利的。本公开的目的是提供该优点。
[0082]
v.)天然存在的氨基酸
[0083]
一般而言并且出于本公开的目的，天然存在的氨基酸是含有胺(
‑
nh2)和羧基(
‑
cooh)官能团以及每个氨基酸特有的侧链(r基团)的有机化合物。氨基酸的关键元素是碳(c)、氢(h)、氧(o)和氮(n)，尽管在某些氨基酸的侧链中发现其它元素。已知约500种天然存在的氨基酸(尽管在遗传密码中出现仅20种(表i))，并且可以以多种方式进行分类。它们可以根据核心结构官能团的位置被分为alpha
‑
(α
‑
)、beta
‑
(β
‑
)、gamma
‑
(γ
‑
)或delta
‑
(δ
‑
)氨基酸；其它类别涉及极性、ph水平和侧链基团类型(脂族、无环、芳族、含羟基或硫等)。以蛋白质的形式，氨基酸残基形成人类肌肉和其它组织的第二大组分(水是最大的)。除了它们作为蛋白质中的残基的作用外，氨基酸还参与许多过程，诸如神经递质转运和生物合成。
[0084]
由遗传密码(参见，表i)直接编码的二十(20)种氨基酸可以根据其性质分为几组。重要的因素为电荷、亲水性或疏水性、大小和官能团。这些性质对于蛋白质结构和蛋白质
‑
蛋白质相互作用很重要。水溶性蛋白质倾向于具有被包埋在蛋白质的中间的其疏水性残基(leu、ile、val、phe和trp)，而亲水性侧链被暴露于水性溶剂。
[0085]
整合膜蛋白倾向于具有暴露的疏水性氨基酸的外环，其将整合膜蛋白锚定到脂质双层中。在这两个极端的中间情况下，一些外周膜蛋白在其表面上具有疏水性氨基酸的片段，其锁定到膜上。以类似的方式，必须结合至带正电荷的分子的蛋白质具有富含带负电荷的氨基酸(如谷氨酸盐和天冬氨酸盐)的表面，而结合至带负电荷的分子的蛋白质具有富含带正电荷的链(如赖氨酸和精氨酸)的表面。存在不同的疏水性规模的氨基酸残基。
[0086]
一些氨基酸具有特殊的性质，诸如半胱氨酸，其可以与其它半胱氨酸残基形成共价二硫键；脯氨酸，其可以与多肽主链形成循环，和甘氨酸，其比其它氨基酸更柔性。
[0087]
vi.)硼化氨基酸(baa)
[0088]
作为简要介绍并且为了更好地理解本公开的创造性努力的背景，大的中性氨基酸转运蛋白1(lat
‑
1，slc7a5)是钠和ph独立的转运蛋白，其向细胞供应必需的氨基酸(例如亮氨酸、苯丙氨酸)。功能性转运蛋白是由多跨膜亚单位slc7a5和单跨膜亚单位slc3a2(cd98)组成的异二聚体二硫键复合物。lat
‑
1是引导必需氨基酸穿过诸如胎盘或血脑屏障等隔室的主要转运蛋白。此外，lat
‑
1还转运甲状腺激素t3和t4(参见，弗里斯马(friesema)等人《内分泌学(endocrinology)》142(10):4339
‑
4348(2001))、多巴胺前体l
‑
dopa，以及氨基酸相关的外源性化合物，诸如药物美法仑和加巴喷丁(参见，内野(uchino)等人《分子药理学(mol.pharmacol)》61:729
‑
737(2002))。此外，其表达在以代谢和生长对氨基酸的强烈需求为特征的各种类型的人类癌症中被高度上调(参见，辛格(singh)等人《国际分子科学杂志(int.j.mol.sci.)》2018,19,1278)。此外，据报道，氨基酸侧链的性质会影响lat
‑
1对各种氨基酸的选择性，按照转运速率的增加顺序为：phe>trp>leu>ile>met>his>tyr>val(参见
金井(kanai)等人《生物化学杂志(j.biol.chem.)》第273卷第37号第23629页
‑
第23632页(1998))。然而，硼添加修饰对氨基酸的影响在本领域中是未知的，并且本公开代表了开创性的突破。
[0089]
bnct作为有效的癌症治疗的治疗潜力在于癌细胞内足够量的
10
b的选择性累积。
[0090]
基于前述内容，本领域普通技术人员已经表明必需氨基酸转运蛋白(诸如lat1)负责某些天然存在的氨基酸的摄取。参见，斯卡利司(scalise)等人《化学前沿(frontiers in chem.)》第6卷文章243(2018年6月)。考虑到这一原理，本公开预期通过硼化反应来合成天然存在的氨基酸以产生具有肿瘤寻找和肿瘤定位特性的硼化氨基酸(“baa”)，用于在硼中子捕获疗法(“bnct”)和/或通常称为质子硼融合疗法(“pbft”)的硼质子捕获疗法中用作中子捕获剂。参见，例如哈托利(hattori)等人《药物化学杂志(j.med.chem.)》55,6980
‑
6984(2012)。
[0091]
(a)bpa
‑
硫代十一氢十二硼烷，即bpa
‑
bs
[0092]
在一个实施例中，具有下式的前体组合物在本公开的范围内：
[0093][0094]
本领域普通技术人员将理解，上述组合物是使用另外的天然存在的氨基酸(诸如苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和/或组氨酸)的更复杂的支链baa的前体。在图1中示出的bpa
‑
bs的合成可以通过使用fmoc保护的bpa的肽偶联条件，然后脱保护以揭示目标材料来实现。
[0095]
(b)bpa
‑
氨基十一氢十二硼烷，即bpa
‑
bn
[0096]
在一个实施例中，具有下式的第二前体组合物在本公开的范围内：
[0097][0098]
本领域普通技术人员将理解，bpa
‑
bn前体是bpa
‑
bs的修饰形式，并且是使用另外的天然存在的氨基酸(诸如苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和/或组氨酸)的更复杂的支链baa的另外的前体。合成如图2所示发生。对于更多的参考，参见，切畑(kirihata)等人台北第18届bnct国际会议(18
th international bnct conference)(2018年10月)。这些化合物的合成可以通过fmoc保护的bpa与十一氢十二硼酸氨之间的肽偶联，然后脱保护以揭示目标材料来实现。
[0099]
利用本公开的前体，可以合成在某些复合物中具有功能性摄取的baa，以将浓缩量的硼递送至癌症或其它患病细胞，用于bnct和/或其它癌症治疗模式。为了本公开的目的，在一个实施例中，氨基酸包括缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸和表i中所列的任何氨基酸。
[0100]
该原理可以通过侧链操作、肽偶联和脱羧
‑
硼化来实现。参见，李(li)等人《科学(science)》356,1045(2017)；《合成快报(synlett)》1996(02):167
‑
168；和us2018/0155368
(中国南京的中硼联康医疗科技有限公司(neuboron medtech))。硼酸特有的各种有用的反应性(诸如交叉偶联、氧化、胺化和同系物化)被示出以指导逆合成分析。在本公开中还考虑了通过使用硼酸酯代替酸来控制溶解度和亲油性。在本文公开的修饰之后，可以通过对它们各自的分子底物进行选择性硼化来涉及额外的抗原复合物和转运蛋白。
[0101]
(c)氨基酸组合物
[0102]
在一个实施例中，具有下式的baa在本公开(“苯丙氨酸衍生物”)的范围内：
[0103][0104]
其中e＝co2h、conhb
12
h
11
、b(oh)2；并且
[0105]
x＝h、b(oh)2、bpin、(
‑
o
‑
ch2ch2)2‑
o
‑
b
12
h
11
。
[0106]
在另外的实施例中，具有下式的baa在本公开(“组氨酸衍生物”)的范围内：
[0107][0108]
其中e＝co2h、conhb
12
h
11
、b(oh)2；并且
[0109]
x＝h、b(oh)2、bpin、(
‑
o
‑
ch2ch2)2‑
o
‑
b
12
h
11
。
[0110]
在另外的实施例中，具有下式的baa在本公开(“酪氨酸衍生物”)的范围内：
[0111][0112]
其中e＝co2h、conhb
12
h
11
、b(oh)2；并且
[0113]
x＝h、b(oh)2、bpin、(
‑
o
‑
ch2ch2)2‑
o
‑
b
12
h
11
。
[0114]
在另外的实施例中，具有下式的baa在本公开的范围内：
[0115][0116]
(d)包括苯丙氨酸的baa
[0117]
苯丙氨酸是一种具有以下化学式的必需氨基酸：
[0118][0119]
并且是氨基酸酪氨酸的前体。苯丙氨酸在人脑和血浆中高度富集。苯丙氨酸的高血浆浓度影响大型中性氨基酸的血脑屏障转运。高血浆苯丙氨酸浓度增加苯丙氨酸进入大脑，并限制其它大型中性氨基酸的进入。已发现苯丙氨酸会干扰不同的脑酶系统。苯丙氨酸
比酪氨酸吸收更好，并且已知引起较少的头痛。已知某些癌症比其它类型的癌症使用更多的苯丙氨酸。例如，已显示黑色素瘤利用较高浓度的苯丙氨酸。
[0120]
因此，本公开考虑了在某些癌症中使用硼化苯丙氨酸作为中子捕获剂。
[0121]
在本公开的一个实施例中，包括苯丙氨酸的baa具有以下化学式：
[0122][0123]
应当注意，结构iv中的点代表bh。一个顶点处的黑点代表b。b12h11簇具有
‑
2的净电荷。
[0124]
(e)包括色氨酸的baa
[0125]
色氨酸是一种具有以下化学式的必需氨基酸：
[0126][0127]
并且是血清素和褪黑素的前体。褪黑素是一种由哺乳动物松果体产生的激素，其调节睡眠和觉醒。血清素是一种大脑神经递质、血小板凝血因子和神经激素，其存在于全身各器官中。存在许多以色氨酸缺乏为特征的病症或疾病。
[0128]
例如，果糖吸收不良会导致色氨酸在肠道中的不当吸收，其降低血液中色氨酸的水平，并导致抑郁症。高玉米或其它色氨酸缺乏饮食可以导致糙皮病，这是一种具有皮炎、腹泻和痴呆的症状的烟酸
‑
色氨酸缺乏症。哈特纳普病是一种其中色氨酸和其它氨基酸没有被适当吸收的障碍。哈特纳普病的症状包含皮疹、运动协调困难(小脑共济失调)和精神症状诸如抑郁症或精神病。色氨酸在“盛宴诱发的”困倦中起作用。摄入富含碳水化合物的食物会触发胰岛素的释放。胰岛素进而刺激大型中性支链氨基酸(bcaa)摄取到肌肉中，增加血流中色氨酸与bcaa的比率。增加的色氨酸比率降低了大型中性氨基酸转运蛋白(其转运bcaa和色氨酸)的竞争，导致更大的色氨酸摄取穿过血脑屏障进入脑脊液(csf)。一旦进入csf，色氨酸被转化为血清素，并且产生的血清素被松果体进一步代谢为褪黑素，其促进睡眠。
[0129]
因此，本公开考虑了在某些癌症中使用硼化色氨酸作为中子捕获剂。
[0130]
在本公开的一个实施例中，包括色氨酸的baa具有以下化学式：
[0131][0132]
(f)包括酪氨酸的baa
[0133]
酪氨酸是一种具有以下化学式的必需氨基酸：
[0134][0135]
并且已知容易通过血脑屏障。一旦进入大脑，它是神经递质多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素(更好地被称为肾上腺激素)的前体。这些神经递质是身体交感神经系统的重要部分，并且其在身体和大脑中的浓度直接取决于饮食中的酪氨酸。酪氨酸被迅速代谢。叶酸、铜和维生素c是这些反应的辅因子营养素。酪氨酸也是激素、甲状腺、儿茶酚雌激素和主要人类色素黑色素的前体。酪氨酸是许多蛋白质、肽以及甚至脑啡肽(人体的天然止痛药)中的重要氨基酸。缬氨酸和其它支链氨基酸，可能还有色氨酸和苯丙氨酸，可能会减少酪氨酸的吸收。出现许多酪氨酸代谢的遗传错误，诸如乙酸尿和酪氨酸血症i。最常见的是在早产儿的血液中的酪氨酸量增加，其表现为运动活动减少、昏睡和喂养不良。可能发生感染和智力缺陷。一些成年人在其血液中也会出现酪氨酸升高。这表明需要更多的维生素c。一般来说，酪氨酸是在应激下需要的，并且酪氨酸补充剂可以防止应激诱导的去甲肾上腺素耗竭，并且可能治愈生化抑郁症。
[0136]
因此，本公开考虑了在某些癌症中使用硼化酪氨酸作为中子捕获剂。
[0137]
在本公开的一个实施例中，包括酪氨酸的baa具有以下化学式：
[0138][0139]
(g)包括组氨酸的baa
[0140]
组氨酸是具有咪唑官能团的α
‑
氨基酸，其具有以下化学式：
[0141][0142]
它是二十二(22)种蛋白质原性氨基酸之一。组氨酸是人类和其它哺乳动物中的必需氨基酸。组氨酸是组胺和肌肽生物合成的前体。存在先天性组氨酸代谢错误，包含组氨酸血症、枫糖浆尿病、丙酸血症和酪氨酸血症i，并以血液中升高的组氨酸水平为标志。升高的血液组氨酸伴有多种症状，从智力和身体发育迟缓到智力功能不良、情绪不稳定、震颤、共济失调和精神病。组氨酸和其它咪唑类化合物具有抗氧化、抗炎和抗分泌的特性。l
‑
组氨酸在保护炎症组织中的功效归因于咪唑环清除在急性炎性反应期间由细胞产生的活性氧物质(ros)的能力。组氨酸当以治疗量施用时能够抑制参与细胞和组织损伤的细胞因子和生长因子(参见，托梅斯(thomes)等人的美国专利6,150,392)。医学疗法中的组氨酸在类风湿性关节炎方面具有其最有前景的试验，其中在严重受累的患者中，每天高达4.5g已经被有效地使用。已发现关节炎患者具有低的血清组氨酸水平，这显然是因为组氨酸从其血液中
的非常快速的清除。除关节炎患者外，发现血清组氨酸低的其它患者为患有慢性肾衰竭的患者。组氨酸的尿水平在患有肺炎的儿科患者中降低。哮喘患者相对于正常对照表现出增加的血清组氨酸水平。在肥胖女性中血清组氨酸水平较低，并且与炎症和氧化应激呈负相关。研究显示，在患有代谢综合征的肥胖女性中，补充组氨酸可以降低胰岛素抵抗，减少bmi和脂肪量，并且抑制炎症和氧化应激。组氨酸似乎抑制脂肪细胞中促炎细胞因子的表达，可能是通过nf
‑
κb途径抑制。在慢性肾病患者中，低血浆组氨酸浓度与蛋白质能量消耗、炎症、氧化应激和更高的死亡率相关。组氨酸可能具有许多其它可能的功能，因为它是普遍存在的神经激素
‑
神经递质组胺的前体。组氨酸会增加血液中的组胺，并且可能增加大脑中的组胺。在类风湿性关节炎患者中出现低血组胺伴低血清组氨酸。低血组胺也出现在精神病患者的一些躁狂的、精神分裂的、高铜和过度活跃的组中。
[0143]
因此，本发明考虑了在某些癌症中使用硼化组氨酸作为中子捕获剂。
[0144]
在本公开的一个实施例中，包括组氨酸的baa具有以下化学式：
[0145][0146]
vii.)使用baa的硼中子捕获疗法
[0147]
本公开的一个方面是baa作为用于硼中子捕获疗法(bnct)和/或硼质子捕获疗法(“bpct”)的模式的用途。简而言之，bnct是一种二元治疗模式，其中没有一种组分单独对肿瘤是致命的或有毒的。这两种组分包括(i)输注或递送优先地集中在肿瘤中的捕获化合物，和(ii)用中子或质子照射肿瘤部位。在bnct，考虑到热中子与
10
b的相互作用的大的横截面，因此硼核分裂成4he
2
和7li

的可能性很高。鉴于he
2
和li

的电离能力较高，并且行进的距离较短，因此，由于缺乏高浓度的硼，杀死了优选富含硼的细胞，并且对健康细胞的损伤小得多。有鉴于此，bnct的优势为在无需高度创伤性的外科手术的情况下可破坏肿瘤细胞。然而，如本领域技术人员将理解的，成功是预测
10
b在肿瘤细胞中的高浓度和选择性定位。
[0148]
在一个实施例中，
10
b集中在baa上。然后将baa给予患者，并且将baa定位到肿瘤细胞中。将含有
10
b的baa集中到肿瘤中，并使用超热中子照射肿瘤。肿瘤细胞被破坏。
[0149]
viii.使用baa的质子硼融合疗法
[0150]
本公开的另一个方面是baa作为用于质子硼融合疗法(pbft)的模式的用途。简而言之，质子硼融合反应是在20世纪60年代引入的。在质子(1h)与硼粒子(
11
b)之间的反应后会发射出三个α粒子。这三个α粒子对肿瘤细胞提供损伤，就像bnct中的α粒子一样。理论上，在pbft的情况下，每个入射粒子的疗法功效是比bnct的疗法功效高三倍(3倍)。此外，由于质子束具有布拉格峰特性的优势，可以减少正常组织的损伤。一般来说，已经进行了许多使用α粒子用于肿瘤治疗的研究。为了利用α粒子进行剂量递送，应考虑两个关键点。首先，硼摄取应被准确地标记至靶细胞。如前所述，α粒子在硼酸盐化合物累积的地方生成。如果这种情况发生在肿瘤区域附近的正常组织中，则α粒子将损害正常组织以及肿瘤细胞。其次，产生的α粒子的数量也是有效疗法的一个重要因素。通过使用pbft，可以实现比单独的bnct或常规质子疗法更有效的疗法。
[0151]
在一个实施例中，
10
b和/或
11
b集中在baa上。然后将baa给予患者，并且将baa定位到肿瘤细胞中。将含有
10
b和/或
11
b的baa集中到肿瘤中，并使用超热中子照射肿瘤。肿瘤细胞被破坏。
[0152]
ix.将baa递送至细胞的方法
[0153]
如本领域普通技术人员将理解的，有效地将高浓度的硼递送至细胞的能力是本发明的优点。
[0154]
显示本发明的baa能够在哺乳动物中将较高量的硼安全地施用给细胞。简而言之，本公开的baa如本公开阐述的制备。生成的baa被肿瘤细胞通过上调的lat
‑
1转运蛋白摄取。
[0155]
x.)试剂盒/制品
[0156]
对于在本文所述的实验室、预后、预防、诊断和治疗应用中的使用，试剂盒在本发明的范围内。这种试剂盒可以包括载体、包装或容器，其被分隔以接收一或多个容器，诸如小瓶、管等，每个容器包括将在该方法中使用的分离元件之一，以及包括使用说明(诸如本文所述的使用)的标签或插页。例如，容器可以包括本公开的baa或若干种baa。试剂盒可以包括包括有药物单元的容器。试剂盒可以包含用于检测癌症和/或其它免疫障碍的所有或部分baa和/或诊断测定。
[0157]
本发明的试剂盒通常将包括上述容器和与之相关的一或多个其它容器，所述一或多个其它容器包括从商业和用户的角度来看所需的材料，所述材料包含缓冲剂、稀释剂、过滤器、针、注射器；列出内容物和/或使用说明的载体、包装、容器、小瓶和/或管标签；以及带有使用说明的包装插页。
[0158]
标签可以呈现在容器上或与容器一起呈现，以指示组合物用于特定疗法或非治疗应用(诸如预后、预防、诊断或实验室应用)，并且还可以指示体内或体外使用指导，诸如本文所述的那些。指导和/或其它信息也可以被包含在试剂盒随附或在试剂盒上包含的插页或标签上。标签可以在容器上或与容器相关。当将形成标签的字母、数字或其它字符模制或蚀刻到容器本身中时，标签可以在容器上；当标签存在于也容纳容器的接收器或载体中例如作为包装插页时，标签可以与容器相关。标签可以指示组合物用于诊断、治疗、预防或预测病症，诸如癌症或其它免疫障碍。
[0159]
术语“试剂盒”和“制品”可以用作同义词。
[0160]
在本发明的另一个实施例中，制品含有组合物，诸如本公开的baa。制品通常包括至少一个容器和至少一个标签。合适的容器包含，例如，瓶子、小瓶、注射器和试管。容器可以由各种材料(诸如玻璃、金属或塑料)制成。该容器可以容纳一或多种baa和/或一或多种治疗剂量的baa。
[0161]
容器还可以可替代地容纳有效用于治疗、诊断、预测和预防病症的组合物并且可以具有无菌接入端口(例如，容器可以是具有通过皮下注射针可刺穿的塞子的静脉内溶液袋或小瓶)。组合物中的活性剂可以是本公开的baa。
[0162]
制品可以进一步包括第二容器，所述第二容器包括药学上可接受的缓冲剂，诸如磷酸盐缓冲盐水、林格氏溶液和/或右旋糖溶液。制品可以进一步包含从商业和用户的角度来看期望的其它材料，所述其它材料包含其它缓冲剂、稀释剂、过滤器、搅拌器、针、注射器和/或具有使用指示和/或使用说明的包装插页。
[0163]
本文公开的另外的实施例包含在以下条款中描述的实施例：
[0164]
条款1是一种包括如下化学结构的组合物的实施例：
[0165][0166]
其中e＝co2h、conhb
12
h
11
、b(oh)2；和x＝h、b(oh)2、bpin、(
‑
o
‑
ch2ch2)2‑
o
‑
b
12
h
11
。
[0167]
条款2是一种组合物的实施例，其中该组合物包括：
[0168][0169]
条款3是一种组合物的实施例，其包括以下的化学结构：
[0170][0171]
其中e＝co2h、conhb
12
h
11
、b(oh)2；和x＝h、b(oh)2、bpin、(
‑
o
‑
ch2ch2)2‑
o
‑
b
12
h
11
。
[0172]
条款4是一种组合物的实施例，其中该组合物包括：
[0173][0174]
条款4是一种组合物的实施例，其包括以下的化学结构：
[0175][0176]
其中e＝co2h、conhb
12
h
11
、b(oh)2；和x＝h、b(oh)2、bpin、(
‑
o
‑
ch2ch2)2‑
o
‑
b
12
h
11
。
[0177]
条款5是一种组合物的实施例，其中该组合物包括：
[0178][0179]
条款6是试剂盒的实施例，其包括条款1的组合物。
[0180]
条款7是试剂盒的实施例，其包括条款2的组合物。
[0181]
条款8是试剂盒的实施例，其包括条款3的组合物。
[0182]
条款9是试剂盒的实施例，其包括条款4的组合物。
[0183]
条款10是试剂盒的实施例，其包括条款5的组合物。
[0184]
条款11是试剂盒的实施例，其包括条款6的组合物。
[0185]
条款12是剂量单位形式的实施例，其包括条款1的组合物。
[0186]
条款13是剂量单位形式的实施例，其包括条款2的组合物。
[0187]
条款14是剂量单位形式的实施例，其包括条款3的组合物。
[0188]
条款15是剂量单位形式的实施例，其包括条款4的组合物。
[0189]
条款16是剂量单位形式的实施例，其包括条款5的组合物。
[0190]
条款17是剂量单位形式的实施例，其包括条款6的组合物。
[0191]
条款18是条款12的人体单位形式的实施例，其中人体单位形式用于硼中子捕获疗法(bnct)。
[0192]
条款19是条款13的人体单位形式的实施例，其中人体单位形式用于硼中子捕获疗法(bnct)。
[0193]
条款20是条款14的人体单位形式的实施例，其中人体单位形式用于硼中子捕获疗法(bnct)。
[0194]
条款21是条款15的人体单位形式的实施例，其中人体单位形式用于硼中子捕获疗法(bnct)。
[0195]
第22条是条款16的人体单位形式的实施例，其中人体单位形式用于硼中子捕获疗法(bnct)。
[0196]
条款23是条款17的人体单位形式的实施例，其中人体单位形式用于硼中子捕获疗法(bnct)。
[0197]
条款24是一种生产条款1所述的组合物的方法的实施例。
[0198]
条款25是一种生产条款2所述的组合物的方法的实施例。
[0199]
条款26是一种生产条款3所述的组合物的方法的实施例。
[0200]
条款27是一种生产条款4所述的组合物的方法的实施例。
[0201]
条款28是一种生产条款5所述的组合物的方法的实施例。
[0202]
条款29是一种生产条款6所述的组合物的方法的实施例。
[0203]
条款30是一个实施例，其包括具有下式的硼化氨基酸(“baa”)：
[0204][0205]
条款31是一种生产条款30所述的组合物的方法的实施例。
[0206]
条款32是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞。
[0207]
条款33是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款1的组合物。
[0208]
条款34是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款2的组合物。
[0209]
条款35是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款3的组合物。
[0210]
条款36是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款4的组合物。
[0211]
条款37是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，该方法包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款5的组合物。
[0212]
条款38是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款6的组合物。
[0213]
条款39是对哺乳动物进行硼中子捕获疗法(“bnct”)的方法的实施例，包括在细胞中浓缩baa，包括(i)向受试者施用baa，和(iii)用中子照射细胞，其中baa包括条款30的组合物。
[0214]
条款40是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa。
[0215]
条款41是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款1的组合物。
[0216]
条款42是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款2的组合物。
[0217]
条款43是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款3的组合物。
[0218]
条款44是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款4的组合物。
[0219]
条款45是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款5的组合物。
[0220]
条款46是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款6的组合物。
[0221]
条款47是在人类癌症的治疗中进行中子捕获疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人类单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用中子照射baa，其中baa是条款30的组合物。
[0222]
条款48是在条款40
‑
47中的任一项中进行中子捕获疗法的方法的实施例，其中中子捕获疗法是硼中子捕获疗法。
[0223]
条款49是在条款40
‑
47中的任一项中进行中子捕获疗法的方法的实施例，其中照射包括超热中子。
[0224]
条款50是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa。
[0225]
条款51是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款1的组合物。
[0226]
条款52是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款2的组合物。
[0227]
条款53是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款3的组合物。
[0228]
条款54是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款4的组合物。
[0229]
条款55是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款5的组合物。
[0230]
条款56是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款6的组合物。
[0231]
条款57是在人类癌症的治疗中进行质子硼融合疗法的方法的实施例，包括：(a)合成人单位剂量的硼化氨基酸(baa)组合物；(b)将baa注射到肿瘤中，由此baa累积到细胞中；和(c)用质子照射baa，其中baa包括条款30的组合物。
[0232]
实例：
[0233]
本发明的各个方面将通过下面的几个实例进一步描述和说明，这些实例均不旨在限制本发明的范围。
[0234]
实例1：包括苯丙氨酸的1号baa的合成。
[0235]
以下列方式合成包括苯丙氨酸的1号baa。受保护的bpa将进行脱羧
‑
硼化，然后进行脱保护，以揭示目标材料。
[0236]
包括苯丙氨酸的1号baa具有以下化学结构：
[0237]
[0238]
实例2：包括组氨酸的2号baa的合成。
[0239]
以下列方式合成包括组氨酸的2号baa。受保护的组氨酸将进行脱羧
‑
硼化，然后进行脱保护以揭示目标材料。
[0240]
包括组氨酸的2号baa具有以下化学结构：
[0241][0242]
实例3：包括组氨酸的3号baa的合成。
[0243]
以下列方式来合成包括组氨酸的3号baa。受保护的琥珀酸组氨酸将通过bnh进行亲核加成，然后进行脱保护以揭示目标材料。
[0244]
包括组氨酸的3号baa具有以下化学结构：
[0245][0246]
实例4：包括组氨酸的4号baa的合成。
[0247]
以下列方式来合成包括组氨酸的4号baa。受保护的组氨酸将进行有机锂化，然后加入到硼酸三甲酯中，并且然后脱保护以揭示目标材料。
[0248]
包括组氨酸的4号baa具有以下化学结构：
[0249][0250]
实例5：tls00192的合成。
[0251]
使用以下方案来合成被称为tls00192的baa化合物(参见图3)。首先，向在二氯甲烷中的酪氨酸甲酯的溶液中加入三乙胺，然后加入二碳酸二叔丁酯。在反应完成后，在酸性洗涤中除去未反应的起始材料，然后在减压下除去溶剂。
[0252]
然后，将分离的boc
‑
酪氨酸甲酯加入到dmf和碳酸钾的溶液中，然后加入甲基碘。在反应完成后，它用水稀释并提取到乙酸乙酯中，有机层用饱和nacl水溶液洗涤，并用无水硫酸钠干燥。
[0253]
然后，向在甲醇中的碘和硫酸银的混合物中加入受保护的酪氨酸化合物。在反应完成后，通过过滤除去沉淀。用10％亚硫酸氢钠水溶液洗涤滤液，然后用水洗涤。在用无水硫酸钠干燥后，在减压下除去溶剂。通过硅胶柱色谱法来分离产物。
[0254]
然后，在dmso中加入催化剂pd(dppf)cl2、双(频哪醇合)二硼和乙酸钾，然后用氮气冲洗系统。然后将在dmso中的碘酪氨酸的溶液加入到反应产物中，并将温度升至80℃。将产物提取到乙酸乙酯中，用水洗涤，用硫酸镁干燥，并且在过滤后，在减压下除去溶剂。
[0255]
然后，将频哪醇硼化酪氨酸溶解在丙酮中，向其中加入naio4。在搅拌反应混合物
十五(15)分钟后，加入一(1)m的hcl，并允许反应搅拌四(4)小时。将所得的混合物用etoac提取，用去离子水洗涤，并且最后用盐水洗涤。用mgso4干燥有机层。在过滤后，在真空下除去有机溶剂。
[0256]
然后，将在dcm中的上述合成的硼酸甲醚酪氨酸的溶液加热至
‑
78℃，并用氮气冲洗。向该混合物中逐滴加入三溴化硼，并允许反应十二(12)小时。将反应产物倒入水中并提取，用硫酸镁干燥，并且然后在真空下除去溶剂。
[0257]
最后，将硼酸酪氨酸甲酯放入thf与水的三(3)比一(1)的溶液中。向其中加入lioh，并允许反应，直到仅观察到目标材料。用hcl中和溶液，并在减压下除去溶剂。
[0258]
tls00192具有以下化学结构：
[0259][0260]
实例6：tls00178的合成。
[0261]
使用以下方案来合成被称为tls00178的baa化合物(参见图4)。首先，在0℃下向dmf的溶液中加入1
‑
氨基
‑
十一氢十二硼酸盐，然后逐份加入氢化钠。一旦气体析出停止，则添加boc保护的组氨酸的琥珀酰亚胺酯。在浓缩后，材料被向前伸缩。向材料中加入四(4)摩尔的在二噁烷中的hcl，并加入12体积％的水。一旦反应产物完全转化，如通过lcms所监测的，在减压下除去溶剂。通过用乙醇研磨获得目标材料。
[0262]
tls00178具有以下化学结构：
[0263][0264]
实例7：tls00190的合成。
[0265]
使用以下方案来合成被称为tls00190的baa化合物(参见图5)。首先，在50℃下，向乙腈/水(20％v/v)的溶液中加入boc保护的酪氨酸甲酯。然后向该溶液中加入碳酸钾，并允许反应十五(15)分钟。1
‑
(1,4
‑
二噁烷)
‑
十一氢十二硼酸酯。允许反应进行过夜。将溶剂换成meoh/水，20％v/v。加入氢氧化锂，并且使溶液回流。一旦未观察到甲酯，用hcl中和反应，并除去溶剂。将材料加入四(4)摩尔的在二噁烷中的hcl中，并向其中加入20％v/v的水。通过制备型液相色谱法获得目标材料。
[0266]
tls00190具有以下化学结构：
[0267][0268]
实例8：tls00192、tls00178和tls00190的lcms纯度和质量确认。
[0269]
tls00192、tls00178和tls00190的ls/ms纯度确认由lcms进行。简而言之，使用acquity h
‑
class系统(马萨诸塞州米尔福德的沃特斯(waters))的lcm(其配备有acquity beh c18柱(50x 2.1mm，1.7μm)或c18肽csh柱(100x2.1 mm，1.7μm)在40℃或60℃下保持在含有0.1％甲酸的乙腈流动相的梯度中。使用qda esi质谱仪进行检测。
[0270]
图6
‑
8中的结果显示了hplc uv痕迹，其显示了tls00192(图6)、tls00178(图7)和tls00190(图8)的纯度和质量确认。所有化合物具以满足或超过90％的纯度生产；对每种化合物，优化ms电离模式。此外，tls00192、tls00178和tls00190的纯度和质量确认的总结在图9中阐述。
[0271]
实例9：tls00192和bpa
‑
果糖的动力学参数。
[0272]
为了研究tls00192向fadu鼻咽鳞状细胞癌细胞递送硼的能力，我们询问了一系列浓度，包括假设与硼苯丙氨酸(bpa)的生理相关量的浓度，bpa是目前bnct临床实践中研究最广泛的硼药物。
[0273]
fadu细胞系是人鼻咽癌细胞系。细胞系于2019年从位于美国弗吉尼亚州马纳萨斯大学大道10801号(va 20110
‑
2209)(10801 university boulevard manassas,va 20110
‑
2209usa)的美国型培养物保藏中心(“atcc”)获得。它具有htb
‑
43
tm
的atcc名称并且批号为70014320。fadu细胞在补充有10％胎牛血清的dmem培养基中增殖，通过胰蛋白酶消化和重新接种进行常规传代。细胞系在液氮中冷冻保存。
[0274]
此外，通过icp oes在agilent 5110 icp
‑
oes上进行硼测量。使用7.4.2.10790版agilent icp expert软件分析数据。在249.772nm波长轴向测量硼，并且在313.042nm波长轴向测量内标铍。在通过t型连接器引入到喷雾室中之前，在1:5流速的溶液中加入铍内标物。最后，使用1000ppb、100ppb、10ppb、1ppb和0ppb的硼的标准曲线来计算每个样品中的硼浓度。
[0275]
为了测定tls00192的动力学参数，向在hbss中最终浓度为2.5mm的fadu细胞中加入硼化合物，并将细胞在37℃下、在加湿的5％co2气氛下在振荡的情况下孵育两(2)小时。在两(2)小时孵育后，收获细胞并悬浮在冰冷的pbs中，并且在ripa缓冲液中裂解，并通过bca测定来确定蛋白含量。还使用icp
‑
oes对一部分进行了硼测量。结果被表示为ng硼/每mg细胞蛋白/每分钟。使用prism(graphpad)软件，通过米氏非线性回归来确定动力学参数(速度和km)。
[0276]
结果表明，在底物浓度超过5mm时达到摄取饱和，并且在约10mm时达到稳定状态。tls00192和bpa
‑
果糖化合物均表现出依赖于浓度的细胞摄取，这种摄取是高效的，并且按照典型的米氏动力学是可饱和的。米氏非线性回归曲线拟合表明，tls00192的km约为bpa
‑
果糖的50％(分别为1.97mm与0.84mm)，表明bpa可能是优选的lat
‑
1底物。(图10)。
[0277]
应当注意，数据与关于非硼化氨基酸报告的数据一致。参见，金井等人《生物化学杂志》1998,273,23629
‑
23632。然而，tls00192的表观vmax较高(8.91ng与15.87ng硼mg
‑1min
‑1)。对于tls00192在细胞系中硼累积的较高的速率表明(i)较高的摄取速率或(ii)较慢的流出(即与bpa
‑
果糖相比，tls00192的滞留更好)。
[0278]
实例10：tls 00192和bpa
‑
果糖在fadu细胞中的细胞滞留。
[0279]
随后，确定在fadu细胞中的细胞滞留试验中，相对于tls00192，由lat1或lat2或其它转运蛋白介导的流出对于bpa
‑
果糖是否相等。在与化合物最初孵育两(2)小时后，立即收获“时间零点”样品。然后在指定时间收获细胞，并经历裂解、硼测量和蛋白质含量。数据被表示为时间零点的残余硼含量％。
[0280]
图11中的结果显示，在两个时间点，硼逐渐从细胞中消除。然而，与bpa
‑
果糖相比，tls00192的消除慢得多。应当注意，到第十六(16)小时，与约10％的残留bpa相比，存在超过40％的残留tls00192。这些结果表明，与bpa相比，tls00192的一个显著特点是改善了向细胞递送的硼的量。
[0281]
实例11：tls00192的lat
‑
1介导的竞争研究。
[0282]
研究表明，系统l转运蛋白(lat
‑
1)介导l
‑
氨基酸向细胞中的转运，并在基于bpa的bnct系统中对bpa的摄取起主要作用(旺特海(wongthai)等人《癌症科学(cancer sci)》第106卷第279页
‑
第286页(2015))。为了评估tls00192是否通过lat
‑
1依赖机制转运，我们询问了其被lat1底物超越的能力，在不存在(子集a)或存在增加浓度的竞争物phe(子集b)、l
‑
系统拮抗剂bch(子集c)或lat
‑
1特异性抑制剂jph203(子集d)的情况下，在37℃下用0.5mm的tls00192或bpa
‑
果糖在hbss培养基中培养l
‑
phe fadu细胞两(2)小时。收获细胞，并通过icp oes测定每种硼化细胞相关化合物的量。还显示了每种化合物上相应抑制剂的ic50。bpa用作lat
‑
1介导的摄取的阳性对照。
[0283]
图12a中的结果显示了在没有竞争物的情况下对纯化合物的摄取。对于本研究和后续研究，tls00192维持在0.5mm。在0.01mm至20mm范围内的增加的phe浓度表明bpa和tls00192的摄取量均减少(参见图12b)。值得注意的是，意想不到的结果是，需要约一个log更高浓度的l
‑
phe竞争物来抑制tls00192 lat1介导的转运。在存在bpa
‑
果糖和tls00192的情况下，对于l
‑
phe，ic50分别为0.04mm和0.43mm。因此，与bpa相比，tls00192能够更成功地与内源性氨基酸竞争，并有效地利用lat
‑
1来获得细胞累积。
[0284]
接下来，在竞争测定中评估pan
‑
lat拮抗剂2
‑
氨基双环
‑
(2,2,1)
‑
庚烷
‑2‑
羧酸(bch)(图12c)和特异性lat
‑
1抑制剂jph203(图12d)。与图12b中的结果相似，bch以浓度依赖性方式抑制硼摄取。与tls00192相比，bch更容易与bpa竞争(对于bpa和tls00192分别为0.14mm和0.80mm)。jph203是lat1介导的tls00192和bpa摄取的比bch更强的抑制剂，例如分别为0.19μm和0.78μm(图12d)。结果表明：(i)tls00192的摄取是由lat
‑
1介导的，以及(ii)从lat
‑
1结合口袋中置换tls00192需要更高浓度的竞争物。
[0285]
实例12：在fadu细胞中tls00190和tls00178的硼摄取。
[0286]
使用fadu细胞测定tls00190和tls00178的硼摄取的效率。在孵育两(2)小时后，收获细胞并悬浮在冰冷的pbs中，并且在ripa缓冲液中裂解一部分，并通过bca测定来确定蛋白质含量。对剩余部分进行硼测量，使用icp
‑
oes进行。使用bpa
‑
果糖作为对照。在孵育两(2)小时后，根据硼测量值来测定吸收的化合物的量。
[0287]
结果(以ng硼/mg蛋白表示)在图13中示出。tls00190具有连接至苯丙氨酸侧链的b
12
h
112
‑
硼簇。tls00178具有连接至组氨酸的c
‑
末端的b
12
h
112
‑
硼簇。如所示出的，无论在它们各自的侧链上还是在c末端上，这两种用12硼簇修饰的化合物都保留了被转运到fadu癌细胞中的能力。
[0288]
此外，还在fadu细胞中研究了与bpa
‑
果糖相比，tls00190和tls00178在最初2小时摄取后的滞留。如图14所示，在二十(20)小时时，bpa
‑
果糖从细胞中清除达到与之前所看到的相似的约8％的水平，然而tls00190和tls00178的保留水平分别为43％和57％。值得注意的是，tls00190细胞水平在两(2)小时时降至14％的水平，但在二十(20)小时时回升至43％，表明在排泄后能够重新累积回细胞中。tls00190和tls0078的这些特性表明，与bpa
‑
果糖相比，在bnct患者的癌细胞中具有更好的累积和滞留潜力。
[0289]
实例13：通过使用baa来治疗人类癌症的人类临床试验。
[0290]
根据本发明合成在肿瘤细胞中特异性累积的baa，并将其用于治疗某些肿瘤和其它免疫障碍和/或其它疾病。针对这些适应症中的每一种，成功地采用了两种临床方法。
[0291]
i.)辅助疗法：在辅助疗法中，结合化疗剂或药物剂或生物药物剂或其组合用baa来治疗患者。通过添加baa按照标准方案治疗原发癌靶标并且然后照射。方案设计解决了如通过以下实例所评估的有效性，包含但不限于原发性或转移性病变的肿瘤质量减小、无进展生存期增加、总生存期、患者健康改善、疾病稳定以及能够减少标准化疗和其它生物剂的常用剂量。这些剂量减少通过减少化疗剂或生物剂的剂量相关毒性而允许另外的和/或延长的疗法。
[0292]
ii.)单一疗法：结合在肿瘤的单一疗法中使用baa，将baa施用于患者，而无需化疗剂或药物剂或生物剂。在一个实施例中，在患有广泛转移性疾病的晚期癌症患者中临床上进行单一疗法。方案设计解决了如通过以下实例所评估的有效性，包含但不限于原发性或转移性病变的肿瘤质量减小、无进展生存期增加、总生存期、患者健康改善、疾病稳定以及能够减少标准化疗和其它生物剂的常用剂量。
[0293]
剂量
[0294]
可以调整剂量方案以提供最佳的期望响应。例如，可以施用baa的单次注射，可以随时间推移施用若干个分开剂量，或者可以如通过治疗情况的紧急程度所指示的成比例地减少或增加剂量。如本文所使用的“剂量单位形式”是指适于作为用于待治疗的哺乳动物受试者的单一剂量的物理上离散的单位；每个单位含有经计算以与所需的药物载体相关联地产生期望的治疗效果的预定量的活性化合物。本发明的剂量单位形式的规格由以下决定并且直接取决于以下：(a)baa的独特特性、照射机构(反应堆)的各种机械学和待实现的特定治疗或预防效果；以及(b)复合用于治疗个体的敏感性的这种化合物在本领域固有的局限性。
[0295]
临床开发计划(cdp)
[0296]
cdp使用本公开的baa跟踪和开发癌症和/或免疫障碍的治疗，然后结合辅助疗法或单一疗法使用中子捕获疗法对baa进行照射。试验最初证明了安全性并且此后以重复剂量确认疗效。试验是开放标签的，比较了标准化疗与标准疗法加上baa，所述baa然后使用中子捕获疗法进行照射。如将理解的，可以结合患者纳入利用的一个非限制性准则是如通过本领域已知的标准检测方法确定的baa在肿瘤中的浓度。
[0297]
本发明不限于本文所公开的实施例的范围，所述实施例旨在作为本发明的各个方面的简单说明，并且在功能上相当的任何实施例均在本发明的范围内。除了本文描述的那些修改之外，对本发明的模型、方法和生命周期方法论的各种修改根据前述描述和教导对于本领域技术人员而言将变得明显并且类似地旨在落入本发明的范围内。这种修改或其它实施例可以在不背离本发明的实际范围和精神的情况下进行实践。
[0298]
表i.天然存在的氨基酸。
[0299]
单个字母三个字母全名
ꢀꢀꢀ
fphe苯丙氨酸lleu亮氨酸sser丝氨酸ytyr酪氨酸ccys半胱氨酸wtrp色氨酸ppro脯氨酸hhis组氨酸qgln谷氨酰胺rarg精氨酸iile异亮氨酸mmet蛋氨酸tthr苏氨酸nasn天门冬酰胺klys赖氨酸vval缬氨酸aala丙氨酸dasp天冬氨酸eglu谷氨酸ggly甘氨酸