(57)【要約】  本発明は、乳酸の取り込みをイメージングするための、［１８Ｆ］で標識された乳酸誘導体であるポジトロン断層法（ＰＥＴ）放射性トレーサに関する。本発明は、［１８Ｆ］で標識された乳酸誘導体の放射性合成のためのプロセスも提供する。本発明はさらに、特にヒトの生細胞における乳酸の取り込みをイメージングするための［１８Ｆ］で標識された乳酸誘導体の使用に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸：
【化１】
2019536735.tif 000011
またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物である化合物。
【請求項２】
前記塩は、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ナトリウム塩である、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の化合物と少なくとも１種の薬学的に許容される賦形剤とを含む医薬組成物。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の化合物を含む薬。
【請求項５】
ポジトロン断層法イメージングのための請求項１または請求項２に記載の化合物の使用。
【請求項６】
細胞による乳酸の取り込みのポジトロン断層法イメージングのための請求項１または請求項２に記載の化合物の使用。
【請求項７】
乳酸を取り込む個体の細胞または細胞集団、および／または乳酸の取り込みにおける変化を有する個体の細胞または細胞集団を決定する際に使用するための請求項１または請求項２に記載の化合物。
【請求項８】
個体の腫瘍が乳酸の取り込みおよび／または乳酸の代謝を調節する治療に対して治療応答を示すか否かを予測および／または監視する際に使用するための請求項１または請求項２に記載の化合物。
【請求項９】
前記乳酸の取り込みを調節する治療は、ＭＣＴを阻害する薬物、好ましくはＭＣＴ１を阻害する薬物から選択される、請求項８に記載の使用のための化合物。
【請求項１０】
前記乳酸の代謝を調節する治療は、ＬＤＨを阻害する薬物、好ましくはＬＤＨＢ、ＭＰＣまたはＡＬＴを阻害する薬物から選択される、請求項８に記載の使用のための化合物。
【請求項１１】
組織における乳酸の取り込みのインビトロでの検出のための方法であって、
（１）前記組織をＰＥＴによって検出するのに十分な量の請求項１または請求項２に記載の化合物と接触させる工程と、
（２）少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と、
（３）前記画像を観察することにより乳酸の取り込みを決定する工程と
を含む方法。
【請求項１２】
疾患をイメージングする際に使用するための請求項１または請求項２に記載の化合物であって、
（１）ＰＥＴによって検出するのに十分な量の請求項１または請求項２に記載の化合物を個体に投与する工程と、
（２）前記個体の体内における請求項１または請求項２に記載の化合物の分布を示す少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と
を含む化合物。
【請求項１３】
個体における疾患の治療法を監視する際に使用するための請求項１または請求項２に記載の化合物であって、
（１）イメージングを達成するのに十分な量の請求項１または請求項２に記載の化合物を前記個体に投与する工程と、
（２）前記個体の体内における請求項１または請求項２に記載の化合物からのシグナルを検出することによってＰＥＴを用いるイメージングを行って前記治療法に対する前記個体の応答を追跡する工程と
を含む化合物。
【請求項１４】
［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の製造プロセスであって、
ａ）オキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）：
【化２】
2019536735.tif 000012
に対するエポキシド開環反応を［１８Ｆ］−フッ化物の存在下で行って［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）：
【化３】
2019536735.tif 000013
を得る工程と、
ｂ）［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）の加水分解を行って［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を得る工程と
を含む製造プロセス。
【請求項１５】
アクリル酸ベンジル（Ｉ）のエポキシ化によるオキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）の合成の予備工程を含む、請求項１４に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳酸の取り込みをイメージングするための、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその塩、好ましくは、［１８Ｆ］−３−フルオロ乳酸または［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロパン酸とも称される［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸の塩であるポジトロン断層法（ＰＥＴ）放射性トレーサに関する。本発明は［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸の放射性合成のためのプロセスも提供する。本発明はさらに、特にヒトの生細胞における乳酸の取り込みをイメージングするための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳酸はいくつかの生化学プロセスにおいて役割を担っている。生理的ｐＨでは、乳酸（ｐＫａ：３．８６）は完全に解離して乳酸イオンと水素イオンになる。
【０００３】
インビボでは、Ｌ−（＋）−乳酸は、代謝時の発酵のプロセスにおいて乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）によってピルビン酸から生成される。乳酸は細胞の中で生成され、そのレベルは酸素利用率およびモノカルボン酸輸送体（ＭＣＴ）などの各種因子によって制御される。ＭＣＴは受動的輸送体であり、そのうちＭＣＴ１〜ＭＣＴ４は乳酸を輸送することができる。
【０００４】
乳酸は運動時にエネルギーを供給することに関与している。それは脳代謝においても重要な役割を担っている。各種疾患は乳酸の取り込みを暗示しており、かつ／または例えば、癌、疲労症候群、潜在性運動不耐性、運動誘発性高インスリン血症、深刻なX染色体連鎖性精神運動遅延、免疫疾患、加齢に伴う認知機能障害、健忘症、アルツハイマー病、てんかん、糖尿病、低血糖症および肥満症などの制御されない乳酸濃度を特徴とする（Ｈａｌｅｓｔｒａｐ，Ｍｏｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ  Ｍｅｄ，２０１３，３４，３３７−３４９；Ｔｓａｉら，Ｆｒｏｎｔ  Ａｇｉｎｇ  Ｎｅｕｒｏｓｃｉ  ２０１６，８，５７；Ｐｅｒｅｚ−Ｅｓｃｕｒｅｄｏら，ＢＢＡ  Ｍｏｌ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｓ，２０１６，１８６３，２４８１−２４９７；Ｂｒｉｎｋｍａｎｎら，Ｊ  Ｄｉａｂｅｔｅｓ  Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１５，２７，９６５−９６９；Ｃａｒｎｅｉｒｏら，Ｏｂｅｓ  Ｒｅｖ  ２０１５，１６  Ｓｕｐｐｌ  １，５５−６６）。
【０００５】
代謝可塑性は、エネルギー生成および生合成経路のための既存の資源を最適に使用することができる癌細胞の顕著な特徴である。可能な燃料の中から乳酸が選び出されるが、その理由は、乳酸を生成する解糖系（ｇｌｙｃｏｌｙｔｉｃ）癌細胞と乳酸を使用する酸化系（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ）癌細胞との代謝共同の中心にあるからである（Ｓｏｎｖｅａｕｘら，Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｉｎｖｅｓｔ，２００８，１１８，３９３０−３９４２）。この共同は共生的性質であり、グルコースと比較して乳酸への代謝優先（ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を有する酸化系癌細胞に乳酸を届けることにより、解糖系癌細胞は低酸素／解糖系癌の区画におけるグルコース拡散および使用を促進する（Ｆｅｒｏｎら，Ｒａｄｉｏｔｈｅｒ  Ｏｎｃｏｌ，２００９，９２，３２９−３３３；Ｋｅｎｎｅｄｙら，Ｆｕｔｕｒｅ  Ｏｎｃｏｌ，２０１０，６，１２７−１４８；Ｐｅｒｅｚ−Ｅｓｃｕｒｅｄｏら，ＢＢＡ  Ｍｏｌ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｓ，２０１６，１８６３，２４８１−２４９７）。他のプロセスと共に代謝共同性（ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｉｔｙ）は、代謝的に変化した環境における癌細胞の生存および増殖のための進化的解決法を表す（Ｐａｙｅｎら，Ｃａｎｃｅｒ  Ｊ，２０１５，２１，７５−８７）。
【０００６】
代謝共同は、抗血管新生療法に対する耐性様式として動員することができる（Ｊｉｍｅｎｅｚ−Ｖａｌｅｒｉｏ  Ｇら，Ｃｅｌｌ  Ｒｅｐ，２０１６，１５：１１３４−４３；Ｐｉｓａｒｓｋｙ  Ｌら，Ｃｅｌｌ  Ｒｅｐ，２０１６，１５：１１６１−７４；Ａｌｌｅｎ  Ｅら，Ｃｅｌｌ  Ｒｅｐ，２０１６，１５：１１４４−６０）。全体的に見て、それは細胞膜に位置するＭＣＴファミリーのメンバーの発現および活性によって決まる（Ｈａｌｅｓｔｒａｐ，Ｍｏｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ  Ｍｅｄ，２０１３，３４，３３７−３４９；Ｐｉｓａｒｓｋｙら，Ｃｅｌｌ  Ｒｅｐｏｒｔｓ，２０１６，１５，１１６１−１１７４）。ＭＣＴ４は解糖系癌細胞による乳酸のエクスポートの主要な促進体（ｆａｃｉｌｉｔａｔｏｒ）であり（Ｄｉｍｍｅｒら，Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｊ，２０００，３５０  Ｐｔ  １：２１９−２７；Ｍａｎｎｉｎｇ  Ｆｏｘら，Ｊ  Ｐｈｙｓｉｏｌ，２０００，５２９  Ｐｔ  ２：２８５−９３；Ｃｈｉｃｈｅら，Ｉｎｔ  Ｊ  Ｃａｎｃｅｒ，２０１２，１３０（７），１５１１−１５２０）、ＭＣＴ１は主に酸化系癌細胞によって取り込まれた乳酸を運ぶ（Ｕｌｌａｈら，Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ，２００６，２８１，９０３０−９０７４；Ｈａｌｅｓｔｒａｐ，ＩＵＢＭＢ  Ｌｉｆｅ，２０１２，６４，１−９）。ＭＣＴ１およびＭＣＴ４と比較して、ＭＣＴ２およびＭＣＴ３は癌においてあまり頻繁には発現されない（Ｐｅｒｅｚ−Ｅｓｃｕｒｅｄｏら，ＢＢＡ  Ｍｏｌ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｓ，２０１６，１８６３，２４８１−２４９７）。
【０００７】
そのような代謝共同は、頭頸部癌、乳癌、肺癌、胃癌、結腸癌、膀胱癌、前立腺癌および頸癌ならびに神経膠腫などの異なる組織型の様々なヒトの癌において認められる（Ｂａｌｔａｚａｒら，Ｈｉｓｔｏｌ  Ｈｉｓｔｏｐａｔｈｏｌ，２０１４，２９，１５１１−１５２４；Ｐｉｎｈｅｉｒｏら，Ｊ  Ｂｉｏｅｎｅｒｇ  Ｂｉｏｍｅｍｂｒ，２０１２，４４，１２７−１３９；Ｍｉｒａｎｄａ−Ｇｏｎｃａｌｖｅｓら，Ｎｅｕｒｏ  Ｏｎｃｏｌ，２０１３，１５，１７２−１８８；Ａｆｏｎｓｏら，Ｍｏｌ  Ｃａｒｃｉｎｏｇ，２０１５，５４，１４５１−１４６６）。
【０００８】
これにより、いくつかのＭＣＴ阻害剤の開発および前臨床的評価が進められ（Ｄｒａｏｕｉら，Ｂｉｏｏｒｇ  Ｍｅｄ  Ｃｈｅｍ，２０１３，２１，７１０７−７１１７；Ｄｒａｏｕｉら，Ｍｏｌ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｔｈｅｒ，２０１４，１３，１４１０−１４１８；Ｂｕｅｎｏら，Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，２００７，８４，１２０４−１２０７；Ｏｖｅｎｓら，Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｊ，２０１０，４２５，５２３−５３０；Ｃｒｉｔｃｈｌｏｗら，Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ，２０１２，７２，３２２４）、そのうちＡＺＤ３９６５は、前立腺癌、胃癌またはびまん性大細胞型Ｂ細胞リンパ腫を有する患者のための第１相臨床試験において抗癌剤として現在評価されている（ＣｌｉｎｉｃａｌＴｒｉａｌｓ．ｇｏｖ  ＮＣＴ０１７９１５９５）。関連化合物ＡＲ−Ｃ１５５８５８は選択的ＭＣＴ１阻害剤であるにも関わらず、それが補助タンパク質ベイシジン（ｂａｓｉｇｉｎ）に結合する場合のみＭＣＴ２も阻害するが、その好ましいシャペロンタンパク質はエンビジン（ｅｍｂｉｇｉｎ）である（Ｏｖｅｎｓら，Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｊ，２０１０，４２５，５２３−５３０）。
【０００９】
ＭＣＴ１阻害剤は積極的に開発されており、ＡＺＤ３９６５は最近になって癌の治療のための臨床試験の段階に入ったが、乳酸の取り込みの測定および臨床背景におけるその阻害は未だ満たされていない臨床的必要性である。
【００１０】
従って、インビボでの乳酸流束をイメージングして、腫瘍の応答だけでなく癌以外の病状もイメージングすることできるという点、ならびに乳酸の役割を理解し、かつ乳酸を取り込む組織を決定することができるという点が重要である。
【００１１】
その目的のために、１３Ｃで標識された乳酸が開示された（Ｇａｌｌａｇｈｅｒら，Ｂｒａｉｎ，２００９，１３２：２８３９−２８４９）。それを前臨床用途のために動的核偏極法（ＤＮＰ）によってイメージングすることができる。しかし、１３Ｃの半減期が非常に短いこと、および１３Ｃイメージングのために精巧な機器が必要になることから、インビボでのイメージングのための用途が非常に限られたものとなる。
【００１２】
従って、乳酸の取り込みをイメージングすることができるトレーサおよび上記欠点を克服することが必要とされている。
【００１３】
ポジトロン断層法（ＰＥＴ）は各種トレーサを用いて診察室で使用されている。２−デオキシ−２−（１８Ｆ）フルオロ−Ｄ−グルコースとしても知られている１８Ｆ−フルオロデオキシグルコース（１８Ｆ−ＦＤＧ）は、例えばグルコースの取り込みを測定するために使用されており、患者における癌およびその転移を検出することを可能にする。１８Ｆ−ＦＤＧは日常的に臨床で使用されている。
【００１４】
従って、１８Ｆによる標識および検出は一般に診察室で行われており、病院において既に提供されている臨床背景を容易に適応させることができるため、１８Ｆで標識されたＰＥＴ乳酸トレーサを提供することは主要な関心事である。１８Ｆの放射能半減期は１１０分である。
【００１５】
好適な１８Ｆで標識された乳酸トレーサは、
・１８Ｆトレーサは投与前だけでなく投与後も化学的に安定なものでなければならない、
・１８Ｆによる乳酸の標識はその取り込みに影響をあたえるものであってはならない、
・１８Ｆによる乳酸の標識は、乳酸の機能、すなわち細胞内へのその蓄積を可能にするための乳酸輸送体による細胞内へのその輸送、ピルビン酸およびピルビン酸の下流代謝産物におけるその形質転換を維持するものでなければならない、
・１８Ｆトレーサは乳酸輸送体に対して選択的でなければならない、
・１８Ｆトレーサは乳酸輸送体を阻害するものであってはならない、
・１８Ｆトレーサは可能な限り少ない１８Ｆを放出するものでなければならない、
という仕様を満たすものでなければならない。
【００１６】
ＭＣＴの公知の基質、すなわち乳酸およびブロモピルビン酸（スキーム１を参照）の化学構造に基づいて、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸を１８Ｆで標識された乳酸トレーサ候補として調べた。この手法では、乳酸の３位にあるＨ原子のフッ素による生物学的等価置換を行う。
【化１】
2019536735.tif 000002
スキーム１：（＋）−乳酸、３−ブロモピルビン酸および（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸の構造
【００１７】
水素原子のフッ素による置換は通常は生物学的等価性化合物を提供するということが報告されているが、乳酸の３位へのその導入は本事例では非常に困難であった。その理由は、
（１）本出願人の知識が及ぶ範囲では、たとえ３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）が既に開示されていたとしても（国際公開第２０１０／０８８５６４号、フランス特許第２２９０４１７号、Ｇｏｎｃａｌｖｅｓら，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ａｓｓｙｍ，１９９６，７（５），１２３７−１２４０）、１８Ｆで標識された化合物は以前に報告されておらず、非放射性３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を開示する先行技術には化学合成は開示されておらず、かつ
（２）その高い電気陰性度により、フッ素原子はその分子を取り囲む電子に影響を与え、このようにしてＭＣＴ、特にＭＣＴ１によるその適切な認識および乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）による代謝に影響を与える可能性があった
からである。
【００１８】
１８Ｆの導入では、フッ素によるエポキシド開環が想定された。しかし、この経路により１８Ｆで標識される化合物の調製は非常に困難であった。その理由は、エポキシドのα位における電子供与基の存在下で最も少なく置換された炭素において好ましいことが知られているフッ素によるエポキシド開環（Ｓｃｈｉｒｒｍａｃｈｅｒら，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，５２（１６），１９７３−１９７６；Ｐａｒｋら，Ｂｕｌｌ  Ｋｏｒｅａｎ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ，２００７，２８（１０），１８３４−１８３６）は、このα位における電子求引基の存在下で以前に調査されたことがなく、かつ本事例ではカルボン酸がその位置に存在しているからである。
【００１９】
注目すべきことに、良好な放射化学的収率および優れた位置選択性で、すなわち（±）−［１８Ｆ］−２−フルオロ−３−ヒドロキシプロピオン酸（塩）の位置異性体に対して、標的化された（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を支持する、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）の合成が本明細書において初めて実証される。
【００２０】
乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）によるトレーサの代謝および従って細胞におけるその蓄積に対するフッ素原子の生じ得る影響に関しては、ＬＤＨによる変換の予備アッセイを行うことが必要であった。但し、この研究の時点では、非放射性３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）は市販されておらず、本出願人によって上手く合成することができなかった。従って、本出願人は代わりに、利用可能な３−フルオロピルビン酸（塩）を双方向性酵素であるＬＤＨによって３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）に変換することができることを検証した。得られたデータ（実験部分ＩＩ．１を参照）により、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）をＬＤＨによって、すなわち酸化系癌細胞における乳酸の酸化経路に沿って代謝させて［１８Ｆ］−３−フルオロピルビン酸（塩）に変換できるという可能性が支持された。
【００２１】
本出願人は、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）のポジトロン断層法（ＰＥＴ）のための乳酸の取り込みのトレーサとしての前臨床的検証も本明細書において提供する。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を臨床背景で生成し、癌の代謝共生（ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  ｓｙｍｂｉｏｓｉｓ）の発見に役立つ同じ癌モデルにおいて評価した。それを癌の別の異なるモデルにおいて前臨床的にさらに検証した。
【００２２】
実験部分（パートＩＩ．２、ＩＩ．３およびＩＩ．４）において証明されているように、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）はＰＥＴトレーサの必要とされる仕様を満たす。特に、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）は能動的に取り込まれ、インビトロで乳酸を消費する酸化系癌細胞によって保持され、かつインビボで乳酸を消費することが知られている腫瘍および組織に蓄積し、これは内向き乳酸輸送体ＭＣＴ１の薬理学的阻害によって効率的に防止される。ＭＣＴ１の使用される薬理学的阻害剤は既に上述されているＡＲ−Ｃ１５５８５８およびＡＺＤ３９６５であった。
【００２３】
［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）は、乳酸の取り込みのＰＥＴトレーサとして使用することができる。腫瘍学では、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）は、腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に対する応答を予測して文書化するための手段として使用することができ、このようにして個別尺度で治療を変えることが可能になる。腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に対する応答を予測するために、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を腫瘍患者に投与することができ、それが腫瘍内に蓄積し、このようにしてＰＥＴスキャンにおいて陽性シグナルを示した場合、本トレーサは、腫瘍が乳酸を取り込んだこと、およびその患者には腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療を受けることが有効であることを示す。腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に対する生物学的応答を文書化するために、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）をそのような治療の前後に投与することができ、ＰＥＴシグナルの減少によって認められるトレーサの取り込みの減少は、患者の腫瘍が腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に応答していることを示す。
【００２４】
他の病状では、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を乳酸の代謝の変化を証明するための診断手段として使用することができた。これらの病状としては、例えば、疲労症候群、潜在性運動不耐性、運動誘発性高インスリン血症、深刻なX染色体連鎖性精神運動遅延、免疫疾患、加齢に伴う認知機能障害、健忘症、アルツハイマー病、てんかん、糖尿病、低血糖症および肥満症が挙げられる（Ｈａｌｅｓｔｒａｐ，Ｍｏｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ  Ｍｅｄ，２０１３，３４，３３７−３４９；Ｔｓａｉら，Ｆｒｏｎｔ  Ａｇｉｎｇ  Ｎｅｕｒｏｓｃｉ  ２０１６，８，５７；Ｐｅｒｅｚ−Ｅｓｃｕｒｅｄｏら，ＢＢＡ  Ｍｏｌ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｓ，２０１６，１８６３，２４８１−２４９７；Ｂｒｉｎｋｍａｎｎら，Ｊ  Ｄｉａｂｅｔｅｓ  Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１５，２７，９６５−９６９；Ｃａｒｎｅｉｒｏら，Ｏｂｅｓ  Ｒｅｖ  ２０１５，１６  Ｓｕｐｐｌ  １，５５−６６）。
【発明の概要】
【００２５】
従って本発明は、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸：
【化２】
2019536735.tif 000003
またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物である化合物に関する。
【００２６】
一実施形態によれば、その塩は［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ナトリウム塩である。
【００２７】
本発明は、本発明の化合物と少なくとも１種の薬学的に許容される賦形剤とを含む医薬組成物にも関する。本発明は本発明の化合物を含む薬にも関する。
【００２８】
本発明はさらに、ポジトロン断層法イメージングのための本発明の化合物の使用に関する。本発明は、細胞による乳酸の取り込みのポジトロン断層法イメージングのための本発明の化合物の使用にも関する。
【００２９】
本発明は、乳酸を取り込む個体の細胞または細胞集団、および／または乳酸の取り込みにおける変化を有する個体の細胞または細胞集団を決定する際に使用するための本発明の化合物にも関する。
【００３０】
本発明は、個体の腫瘍が乳酸の取り込みおよび／または乳酸の代謝を調節する治療に対して治療応答を示すか否かを予測および／または監視する際に使用するための本発明の化合物にも関する。一実施形態によれば、乳酸の取り込みを調節する治療は、ＭＣＴを阻害する薬物、好ましくはＭＣＴ１を阻害する薬物から選択される。一実施形態によれば、乳酸の代謝を調節する治療は、ＬＤＨを阻害する薬物、好ましくはＬＤＨＢ、ＭＰＣまたはＡＬＴを阻害する薬物から選択される。
【００３１】
本発明は、組織における乳酸の取り込みのインビトロでの検出のための方法であって、
（１）前記組織をＰＥＴによって検出するのに十分な量の本発明の化合物と接触させる工程と、
（２）少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と、
（３）画像を観察することにより乳酸の取り込みを決定する工程と
を含む方法にも関する。
【００３２】
本発明は、疾患をイメージングする際に使用するための本発明の化合物であって、
（１）ＰＥＴによって検出するのに十分な量の本発明の化合物を個体に投与する工程と、
（２）個体の体内における本発明の化合物の分布を示す少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と
を含む方法にも関する。
【００３３】
本発明は、個体における疾患の治療法を監視する際に使用するための本発明の化合物であって、
（１）イメージングを達成するのに十分な量の本発明の化合物を前記個体に投与する工程と、
（２）個体の体内において本発明の化合物からシグナルを検出することによってＰＥＴを用いるイメージングを行って治療法に対する個体の応答を追跡する工程と
を含む化合物にも関する。
【００３４】
本発明はさらに、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の製造プロセスであって、
ａ）オキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）：
【化３】
2019536735.tif 000004
に対するエポキシド開環反応を［１８Ｆ］−フッ化物の存在下で行って［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）：
【化４】
2019536735.tif 000005
を得る工程と、
ｂ）［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）を加水分解して［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を得る工程と
を含む製造プロセスに関する。
【００３５】
従って一実施形態によれば、本プロセスは、アクリル酸ベンジル（Ｉ）のエポキシ化によるオキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）の合成の予備工程を含む。
【００３６】
定義
本発明では、以下の用語は以下の意味を有する。
【００３７】
数字の前の「約」は前記数字の値の±１０％を意味する。
【００３８】
「個体」とは、本発明の化合物を摂取する動物、好ましくは哺乳類、より好ましくはヒトを指す。
【００３９】
「乳酸の取り込みのイメージング」とは、細胞による乳酸の取り込みの相対的もしくは絶対的定量化を指す。
【００４０】
「乳酸の取り込みにおける変化」とは、細胞による乳酸の取り込みにおけるあらゆる変化を指す。
【００４１】
「乳酸の取り込みを変化させる治療に対する治療応答」とは、治療によって誘導される細胞による乳酸の取り込みにおけるあらゆる変化を指す。
【００４２】
「乳酸の代謝を調節する治療に対する治療応答」とは、治療によって誘導される乳酸の代謝におけるあらゆる変化を指す。
【００４３】
「薬学的に許容される賦形剤」とは、動物、好ましくはヒトに投与された場合に副作用、アレルギー反応または他の有害反応を生じさせない賦形剤を指す。このような賦形剤しては、ありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｄｅｌａｙｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）などが挙げられる。ヒトへの投与のために、製剤はＦＤＡまたはＥＭＡなどの規制当局によって要求される無菌性、発熱性、一般的な安全性および純度基準を満たすものでなければならない。
【００４４】
「溶媒和物」は、本発明の化合物と１種以上の薬学的に許容される溶媒分子、例えば、エタノールまたは水とを含む分子複合体を記述するために本明細書で使用される。溶媒が水である場合、溶媒和物は「水和物」とも称される。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）
本発明は、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸：
【化５】
2019536735.tif 000006
またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物である化合物に関する。
【００４６】
［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）は、［１８Ｆ］−３−フルオロ乳酸（塩）または［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロパン酸（塩）とも称される。
【００４７】
［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）はキラルであり、２種類の光学異性体として存在する。一実施形態によれば、本発明は、（＋）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）に関する。別の実施形態では、本発明は、（−）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）に関する。さらなる実施形態では、本発明はラセミ体、すなわち（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）に関する。本発明では、「［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）」という用語の使用は、鏡像異性体ならびに任意の比でのそれらの混合物のそれぞれに対する言及を包含する。
【００４８】
本発明の化合物は、塩、好ましくは薬学的に許容される塩の形態であってもよい。薬学的に許容される塩としては、その塩基性塩が挙げられる。好適な塩基性塩は非毒性塩を形成する塩基から形成される。例としては、アンモニウム、アルミニウム、アルギニン、ベンザチン、カルシウム、クロロプロカイン、コリン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、２−（ジエチルアミノ）エタノール、ジオラミン、エタノールアミン、エチレンジアミン、グリシン、リチウム、リジン、マグネシウム、メグルミン、Ｎ−メチル−グルタミン、モルホリン、オラミン、オルニチン、ピペラジン、カリウム、プロカイン、ナトリウム、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、トロメタミン、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、Ｎ−ベンジルフェネチル−アミンおよび亜鉛の塩が挙げられる。塩基のヘミ塩（ｈｅｍｉｓａｌｔ）、例えばヘミ硫酸塩およびヘミカルシウム塩が形成されてもよい。
【００４９】
薬学的に許容される塩は、（ｉ）本発明の化合物を所望の塩基と反応させることによって、および／または（ｉｉ）適当な塩基との反応または好適なイオン交換カラムにより本発明の化合物のある塩を別の塩に変換させることによって調製してもよい。これらの反応は典型的には溶液中で行う。その塩を溶液から沈殿させて濾過によって回収してもよく、あるいは溶媒の蒸発によって回収してもよい。その塩におけるイオン化の程度は、完全にイオン化された状態からほとんどイオン化されていない状態まで様々であってもよい。
【００５０】
本発明の化合物は、溶媒和物、好ましくは薬学的に許容される溶媒和物の形態であってもよい。薬学的に許容される溶媒和物とは、本発明の化合物と１種以上の薬学的に許容される溶媒分子、例えばエタノールまたは水とを含む分子複合体を指す。
【００５１】
製造プロセス
本発明は、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸およびその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を製造するためのプロセスにも関する。本発明の合成経路は以下のスキーム：
【化６】
2019536735.tif 000007
に要約されている。
【００５２】
一実施形態によれば、本発明のプロセスは、
ａ）オキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）：
【化７】
2019536735.tif 000008
に対するエポキシド開環反応を［１８Ｆ］−フッ化物の存在下で行って［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）：
【化８】
2019536735.tif 000009
を得る工程と、
ｂ）［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）の加水分解を行って［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を得る工程と
を含む。
【００５３】
一実施形態では、本発明のプロセスは遠隔操作される合成装置で行う。
【００５４】
工程ａ）
一実施形態では、［１８Ｆ］−フッ化物は、核反応１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆによりサイクロトロン、好ましくは医療用アイソトープサイクロトロンで生成する。一実施形態によれば、［１８Ｆ］−フッ化物は、例えばＣｈｒｏｍａｆｉｘ  ３０−ＰＳ−ＨＣＯ３カートリッジなどの陰イオンカートリッジにおいて照射された水から単離する。次いで、［１８Ｆ］−フッ化物をイオン交換および塩基性溶液における溶出によってカートリッジから回収する。一実施形態では、塩基性溶液は、Ｋ２ＣＯ３、水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＯＨ）、炭酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＨＣＯ３）、メタンスルホン酸カリウム、Ｋ２Ｃ２Ｏ４／２．２．２クリプタンド（２．２．２クリプタンドは好ましくは、４，７，１３，１６，２１，２４−ヘキサオキサ−１，１０−ジアザビシクロ−（８．８．８）−ヘキサコサンに対応するクリプトフィックス２．２．２である）混合物またはそれらの混合物の溶液から選択する。カリウムに代わる他の対イオンも使用してもよい。一実施形態では、塩基性溶液の溶媒は、アセトニトリル、水、メタノールまたはそれらの混合物である。特定の実施形態では、［１８Ｆ］−フッ化物は、メタノールで希釈したＫ２Ｃ２Ｏ４／クリプトフィックス（ｋｒｙｐｔｏｆｉｘ）２．２．２（１／２のモル比を有する）の水溶液を用いた溶出によりカートリッジから回収する。
【００５５】
一実施形態によれば、工程ａ）で使用される［１８Ｆ］−フッ化物は、［１８Ｆ］−ＫＦおよび［１８Ｆ］−ＴＢＡＦ（フッ化テトラブチルアンモニウム）から選択される。
【００５６】
一実施形態によれば、工程ａ）で使用される［１８Ｆ］−フッ化物は無水である。無水［１８Ｆ］−フッ化物は、カートリッジから溶出された溶液の共沸蒸留、好ましくは９５℃のアセトニトリルとの共沸蒸留によって得てもよい。好ましくは、共沸蒸留は例えばヘリウム流下などの不活性雰囲気下で行う。
【００５７】
一実施形態によれば、本発明のプロセスは６〜７．４の範囲のｐＨ、より好ましくは６．９〜７．１のｐＨで行う。これらの範囲のｐＨは、［１８Ｆ］−フッ化物をカートリッジから反応器の中に回収するために使用される塩基の量に対応し、これは［１８Ｆ］−フッ化物の回収のために通常用いられるｐＨと比較して低く、すなわち約１０倍低い塩基が本発明のプロセスで使用される。有利にはそのような条件で反応を行うことにより、特にエポキシド環の開環を支持すること、および中間体（ＩＩＩ＊）および最終生成物［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）の安定性を向上させることによって本プロセスの収率を向上させることができることが観察された。
【００５８】
一実施形態によれば、工程ａ）は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）および２−メチル−２−ブタノールから選択される溶媒中で行う。好ましくは溶媒は無水である。特に好ましい実施形態によれば、工程ａ）は溶媒としての無水２−メチル−２−ブタノール中で行う。プロトン性溶媒である２−メチル−２−ブタノールの使用は、［１８Ｆ］−２−フルオロ−３−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＶ＊）よりも［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）を形成する位置選択性を向上させる効果を有する。
【００５９】
一実施形態によれば、工程ａ）は９０℃〜１５０℃の範囲、好ましくは１００℃〜１２５℃の範囲、より好ましくは１００℃〜１１０℃の範囲の温度で行う。
【００６０】
一実施形態によれば、工程ａ）は５分〜３０分の範囲、好ましくは５分〜１５分の範囲、より好ましくは約１０分の期間で行う。
【００６１】
特定の実施形態によれば、工程ａ）は溶媒としての無水２−メチル−２−ブタノール中で、１０５℃の温度で１０分間行う。
【００６２】
一実施形態によれば、反応混合物をアルミナカートリッジに通して未反応の［１８Ｆ］−フッ化物を除去する。
【００６３】
一実施形態では、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）は高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）によって単離する。
【００６４】
工程ｂ）
一実施形態によれば、工程ｂ）の加水分解は塩基性条件で行う。一実施形態では、固相抽出法を用いて、好ましくはＣ１８  Ｓｅｐ−ＰａｋカートリッジおよびＮａＯＨ溶液を用いて加水分解を行う。
【００６５】
一実施形態によれば、工程ｂ）は１分〜２０分の範囲、好ましくは２分〜１０分の範囲、より好ましくは約５分の期間で行う。
【００６６】
他の実施形態によれば、工程ｂ）の加水分解は酵素加水分解によって行う。
【００６７】
予備工程
一実施形態によれば、オキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）はアクリル酸ベンジル（Ｉ）のエポキシ化によって得る。一実施形態によれば、エポキシ化は例えば３−クロロペルオキシ安息香酸（ｍ−ＣＰＢＡ）などのペルオキシ酸の存在下で行う。
【００６８】
医薬組成物およびイメージング組成物
本発明はさらに、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物と少なくとも１種の薬学的に許容される賦形剤とを含む医薬組成物に関する。
【００６９】
本発明は、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物と少なくとも１種の薬学的に許容される賦形剤とを含むイメージング組成物にも関する。
【００７０】
本発明の組成物は、製剤を等張性にする抗酸化剤、緩衝液、静菌剤および溶質を含んでいてもよい。
【００７１】
本発明の化合物は、経口、非経口（例えば、筋肉内、腹膜内、静脈内、ＩＣＶ、槽内注射もしくは注入、皮下注射または埋め込み）、吸入スプレー、経鼻、膣内、直腸内、舌下または局所投与経路によって投与してもよく、各投与経路に適した従来の薬学的に許容される非毒性賦形剤、アジュバントおよび媒体を含む好適な用量単位製剤において単独または一緒に製剤化してもよい。好ましくは、本発明の化合物を経口もしくは非経口投与経路によって投与する。
【００７２】
本発明の化合物の投与のための組成物は、好都合には用量単位剤形で提供してもよく、かつ１１０分である１８Ｆの短い放射能半減期を考慮して薬学の技術分野でよく知られている方法のいずれかによって調製してもよい。全ての方法は、有効成分を１種以上の副成分を構成する賦形剤と会合させる工程を含む。一般に、本医薬組成物およびイメージング組成物は、有効成分を液体の賦形剤または微粉固体の賦形剤または両方と均一かつ密接に会合させ、次いで必要であれば生成物を成形して所望の製剤にすることによって調製する。医薬組成物およびイメージング組成物中の活性化合物は所望の効果を生じさせるのに十分な量で含める。
【００７３】
有効成分を含む組成物は、経口使用、例えば水性もしくは油性懸濁液、分散性粉末または乳濁液に適した形態であってもよい。経口使用を目的とした組成物は医薬もしくはイメージング組成物の製造のための技術分野に公知の任意の方法に従って調製してもよく、そのような組成物は、薬学的に上品かつ美味な製剤を提供するために、甘味料、着香料、着色料および保存料からなる群から選択される１種以上の物質を含有していてもよい。水性懸濁液は、水性懸濁液の製造に適した賦形剤との混合物中に活性物質を含有する。そのような賦形剤は懸濁化剤であり、例えばカルボキシルメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、トラガカントゴムおよびアラビアゴムであり、分散剤または湿潤剤は天然に生じるホスファチド、例えばレシチン、またはアルキレンオキシドと脂肪酸との縮合生成物、例えばステアリン酸ポリオキシエチレン、またはエチレンオキシドと長鎖脂肪族アルコールとの縮合生成物、例えばヘプタデカエチレンオキシセタノール、またはエチレンオキシドと脂肪酸およびヘキシトール由来の部分エステルとの縮合生成物、例えばポリオキシエチレンソルビトールモノオレアート、またはエチレンオキシドと脂肪酸およびヘキシトール無水物由来の部分エステルとの縮合生成物、例えばポリエチレンソルビタンモノオレアートであってもよい。水性懸濁液は、１種以上の防腐剤、例えばエチルまたはｎ−プロピル、パラオキシ安息香酸エステル、１種以上の着色料、１種以上の着香料およびスクロースまたはサッカリンなどの１種以上の甘味料も含有していてもよい。油性懸濁液は、有効成分を植物油、例えばラッカセイ油、オリーブ油、胡麻油またはヤシ油あるいは液体パラフィンなどの鉱油に懸濁させることによって製剤化してもよい。油性懸濁液は、増粘剤、例えば蜜蝋、固形パラフィンまたはセチルアルコールを含有していてもよい。上に記載されているような甘味料および着香料を添加して美味な経口製剤を提供してもよい。アスコルビン酸などの抗酸化剤を添加して、これらの組成物を保存してもよい。
【００７４】
本医薬組成物およびイメージング組成物は無菌の注射可能な水性もしくは油性懸濁液の形態であってもよい。この懸濁液は、上述したそれらの好適な分散剤または湿潤剤および懸濁化剤を用いる公知の技術に従って製剤化してもよい。また無菌注射用製剤は、非経口的に許容される非毒性希釈液または溶媒を含む無菌注射溶液または懸濁液、例えば１，３−ブタンジオール溶液であってもよい。用いることができる許容される媒体および溶媒は、水、リンゲル液および等張性塩化ナトリウム溶液である。
【００７５】
本組成物は安定化剤をさらに含んでいてもよい。化学的安定化剤は、高い放射活性濃度の１８Ｆで標識された化合物の放射線分解により誘導される分解の可能性を低下させるのに有用である。好適な安定化剤としては、糖アルコールまたは糖ラクトンなどの抗酸化剤が挙げられ、糖アルコールは例えばエリスリトール、キシリトール、ソルビトールまたはマンニトールであり、糖ラクトンは例えばアスコルビン酸またはグルコノ−δ−ラクトンである。
【００７６】
乳酸の取り込みのイメージングは一般に１ＭＢｑ〜５３０ＭＢｑ／ｋｇ体重の範囲の線量の本発明の組成物を必要とする。但し、あらゆる特定の患者のための特定の線量レベルは様々であってもよく、年齢、体重、一般的健康状態、性別、食事、投与様式および時間、排泄率、薬物の組み合わせ、特定の病気の重症度および治療を受けている宿主などの様々な因子によって決まることが分かるであろう。
【００７７】
本発明は、所定の量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を含む密閉されたバイアルを含むキットにも関する。
【００７８】
医薬用途
本発明は、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を含む薬にも関する。一実施形態では、本発明は、薬として使用するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物に関する。一実施形態では、本発明は、薬の製造のための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用に関する。
【００７９】
本発明は、造影剤として使用するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物にも関する。一実施形態では、本発明は、造影剤の製造のための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用に関する。
【００８０】
一実施形態では、造影剤はポジトロン断層法（ＰＥＴ）のための造影剤である。
【００８１】
本発明は、ＰＥＴイメージングのための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。
【００８２】
本発明は、細胞による乳酸の取り込みのＰＥＴイメージングのための、好ましくは生細胞または組織、より好ましくは哺乳類の生細胞または組織における乳酸の取り込みのＰＥＴイメージングのための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。
【００８３】
本発明は、個体のどの組織または細胞が乳酸を取り込むかを決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。
【００８４】
本発明は、乳酸の取り込みおよび／または代謝の病態生理学的作用を決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。
【００８５】
本発明は、乳酸の取り込みおよび／または代謝における変化を有する個体の臓器または組織を決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。そのような決定は臨床研究または診断のために使用してもよい。
【００８６】
本発明は、所与の個体のどの腫瘍が乳酸を取り込むかを決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。
【００８７】
本発明は、所与の個体の腫瘍が乳酸の取り込みおよび／または代謝を調節する治療に対する治療応答を示すことができるか否かを予測するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。この使用により治療応答の予測を可能にする。腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に対する応答を予測するために、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を腫瘍患者に投与することができ、それが腫瘍内に蓄積し、このようにしてＰＥＴスキャンにおいて陽性シグナルを示した場合、本トレーサは、腫瘍が乳酸を取り込んだこと、およびその患者には腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療を受けることが有効であることを示す。
【００８８】
本発明は、所与の個体の腫瘍が乳酸の取り込みおよび／または代謝を調節する治療に対する治療応答を示すか否かを決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。この使用により治療応答のイメージングおよび定量化が可能になる。腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に対する生物学的応答を文書化するために、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）をそのような治療の前後に投与することができ、かつ治療後のトレーサの取り込みの減少はＰＥＴシグナルの減少によって認められ、この減少は、患者の腫瘍が腫瘍による乳酸の使用および消費を中断させることを目的とした薬剤および薬物治療に応答していることを示す。
【００８９】
本発明は、例えば疲労症候群、潜在性運動不耐性、運動誘発性高インスリン血症、深刻なX染色体連鎖性精神運動遅延、免疫疾患、加齢に伴う認知機能障害、健忘症、アルツハイマー病、てんかん、糖尿病、低血糖症または肥満症などの乳酸の代謝の変化を暗示する病状の診断手段としての［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。
【００９０】
本発明は、細胞および組織による乳酸の取り込みおよび／または代謝を調節することを目的とした治療のインビトロおよび／またはインビボでの有効性を決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用にも関する。一実施形態では、本発明は、癌細胞による乳酸の取り込みおよび／または代謝を調節することを目的とした治療のインビトロでの有効性を決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用に関する。一実施形態では、本発明は、腫瘍による乳酸の取り込みおよび／または代謝を調節することを目的とした治療のインビボでの有効性を決定するための［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の使用に関する。
【００９１】
一実施形態では、乳酸の取り込みを調節する治療は、乳酸の取り込みを阻害する治療である。一実施形態では、乳酸の取り込みを阻害する治療は、ＭＣＴを阻害する薬物、好ましくはＭＣＴ１を阻害する薬物である。一実施形態では、乳酸の取り込みを阻害する治療は、ＳＭＣＴなどの他の乳酸輸送体を阻害する薬物である。一実施形態では、乳酸の取り込みを阻害する治療は、乳酸の酸化経路を阻害する薬物である。別の実施形態では、乳酸の酸化経路を阻害する治療はＬＤＨ阻害剤である。さらに別の実施形態では、乳酸の酸化経路を阻害する治療はミトコンドリアピルビン酸輸送体（ＭＰＣ）阻害剤である。さらに別の実施形態では、乳酸の酸化経路を阻害する治療はアラニントランスアミナーゼ（ＡＬＴ）阻害剤である。
【００９２】
本発明は、細胞または細胞集団における乳酸の取り込みを検出するための方法であって、
（１）ＰＥＴによって検出するのに十分な量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を投与する工程と、
（２）細胞または細胞集団内での［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の分布を示す少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と、
（３）画像を観察することにより乳酸の取り込みを決定する工程と
を含む方法にも関する。
【００９３】
一実施形態では、細胞集団は、組織または器官、好ましくは哺乳類からの組織または器官のものである。
【００９４】
一実施形態では、［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を使用して、前立腺、血液、リンパ、卵巣、頸部、膀胱、乳房、肝臓、腎臓、心臓および脳などの幅広い臓器および／または組織をイメージングする。
【００９５】
一実施形態では、乳酸の取り込みを検出するための方法では、細胞または細胞集団は生きている哺乳類の体内にあり、本方法をインビボで行う。別の実施形態では、乳酸の取り込みを検出するための方法をインビトロで行う。
【００９６】
一実施形態では、乳酸の取り込みを検出するための方法をインビボで行う場合、投与は上記医薬組成物を哺乳類の血管の中に注射することにより行う。別の実施形態では、投与は上記医薬組成物を用いて経口で行う。
【００９７】
一実施形態では、本方法は癌細胞における乳酸の取り込みを検出することができる。一実施形態では、本方法は腫瘍を検出することができる。一実施形態では、本方法は腫瘍が乳酸の取り込みを調節する治療、特にＭＣＴ阻害剤、好ましくはＭＣＴ１阻害剤に対して治療応答を示すことができるか否かを予測することができる。一実施形態では、本方法は腫瘍が乳酸の取り込みを調節する治療に対して治療応答を示すか否かを決定することができる。
【００９８】
一実施形態では、乳酸の取り込みを検出するための方法では、有効量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物は１ＭＢｑ〜５３０ＭＢｑ／ｋｇ体重の範囲である。
【００９９】
一実施形態では、本発明は、組織における乳酸の取り込みのインビトロでの検出のための方法であって、
（１）前記組織をＰＥＴによって検出するのに十分な量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物と接触させる工程と、
（２）少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と、
（３）画像を観察することにより乳酸の取り込みを決定する工程と
を含む方法に関する。
【０１００】
一実施形態では、本発明は、疾患をイメージングするための方法であって、
（１）ＰＥＴによって検出するのに十分な量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を個体に投与する工程と、
（２）個体の体内における［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物の分布を示す少なくとも１つのＰＥＴ画像を形成する工程と
を含む方法に関する。
【０１０１】
一実施形態では、本発明は、個体を診断イメージングまたは監視する方法であって、
（１）診断イメージングを達成するのに十分な量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を前記個体に投与する工程と、
（２）個体の体内における［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物からのシグナルを検出することによってＰＥＴを用いて診断イメージングを行う工程と
を含む方法に関する。
【０１０２】
一実施形態では、本発明は、個体における疾患の治療法を監視する方法であって、
（１）イメージングを達成するのに十分な量の［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物を前記個体に投与する工程と、
（２）個体の体内における［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸またはその薬学的に許容される塩および／または溶媒和物からのシグナルを検出することによってＰＥＴを用いるイメージングを行って治療法に対する個体の応答を追跡する工程と
を含む方法に関する。
【０１０３】
一実施形態では、疾患の治療法は、癌療法、好ましくはＭＣＴ阻害剤、より好ましくはＭＣＴ１阻害剤を用いる治療法である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】図１Ａ：ＵＶ（Ａ１）およびＮａＩガンマ線（Ａ２）検出器を備えたＳｕｐｅｌｃｏ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｃ１８  ＨＰＬＣカラムにおける（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）および非放射性３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ）および（±）−［１８Ｆ］−２−フルオロ−３−ヒドロキシベンジルアクリル酸（塩）（ＩＶ＊）および非放射性２−フルオロ−３−ヒドロキシベンジルアクリル酸（塩）（ＩＶ）の共溶出スペクトル。図１Ｂ：ＮａＩガンマ線検出器を備えたＮｕｃｌｅｏｓｉｌ  Ｃ１８  Ｐｙｒａｍｉｄ  ＨＰＬＣカラムにおける（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）の溶出スペクトル。
【図２】ｔｅｒｔ−アミルアルコールをフッ素化溶媒として使用した場合の位置異性体比を示す、ＮａＩガンマ線検出器を備えたＳｕｐｅｌｃｏ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｃ１８  ＨＰＬＣカラムにおける（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）および（±）−［１８Ｆ］−２−フルオロ−３−ヒドロキシベンジルアクリル酸（塩）（ＩＶ＊）の溶出スペクトル（方法ＩＩ）。
【図３】乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）によって３−フルオロピルビン酸を還元して３−フルオロ乳酸に変換することができる。図３Ａ：３−フルオロピルビン酸の還元のために使用される反応スキーム。図３Ｂ：図３Ａに図式化されている反応後の質量分析を用いた３−フルオロピルビン酸および３−フルオロ乳酸の検出（ｎ＝３、Ｎ＝１）。
【図４】酸化系ヒト癌細胞は（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）を捕捉する。図４Ａ：ＳｉＨａ、ＨｅＬａおよびＳＱＤ９ヒト癌細胞においてＭＣＴ１発現を示す代表的なウェスタンブロット。図４Ｂ：ＳｅａｈｏｒｓｅバイオアナライザにおけるＳｉＨａ、ＨｅＬａおよびＳＱＤ９細胞の酸素消費率（ＯＣＲ）。細胞に１０％の透析されたＦＢＳを含有するＤＭＥＭにおける酸化燃料としてグルコース（２５ｍＭ）＋Ｌ−乳酸（１０ｍＭ）またはＬ−乳酸（１０ｍＭ）のみを与えた（ｎ＝８、＊Ｐ＜０．０５、＊＊＊Ｐ＜０．００５）。図４Ｃ：癌細胞（または空のウェル（ブランク））を（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）（４５μＣｉ／ｍｌ）の存在下で６分間インキュベートし、洗浄し、かつ細胞内１８Ｆ活性をＷｉｐｅｒ  Ｇｏｌｄガンマカウンタを用いて測定した（ｎ＝１２〜１４、Ｎ＝２、＊＊＊Ｐ＜０．００１）。
【図５】ＭＣＴ１阻害剤ＡＲ−Ｃ１５５８５８は、マウスにおけるＳｉＨａ腫瘍による（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）のインビボ取り込みを遮断する。マウスは、対照ｓｈＲＮＡ（ｓｈＣＴＲ）またはＭＣＴ１に対するｓｈＲＮＡ（ｓｈＭＣＴ１）を発現する２種類のＳｉＨａ腫瘍を有していた。図５Ａ：尾静脈注射（１００μＬ中に２１５μＣｉ）から１０分、３０分および６０分後の（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）の生理学的分布を示す、媒体で予め処置したマウスの代表的な画像。カラースケールは注射された線量および動物の体重に対して正規化されている。図５Ｂ：ｓｈＣＴＲまたはｓｈＭＣＴ１に感染したＳｉＨａ細胞におけるＭＣＴ１、ＭＣＴ４、β−アクチンおよびＨｓｐ９０発現を示すウェスタンブロット（ｎ＝３のうちの代表）。図５Ｃ：マウスをＡＲ−Ｃ１５５８５８で予め処置した（トレーサの注射の１０分前に５ｍｇ／ＫｇのＩＶ）こと以外は図５Ａと同じ。代表的な画像はその翌日に評価した図５Ａの場合と全く同じマウスを示す（３０分間のトレーサ画像）。膀胱が示されている。図５Ｄ：図５Ａおよび図５Ｃの定量化（ｎ＝６〜７、Ｎ＝２、＊＊＊Ｐ＜０．００１）。
【図６】（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）はＭＣＴ１阻害剤ＡＲ−Ｃ１５５８５８およびＡＺＤ３９６５に対するＳＱＤ９頭頚部癌の初期応答を文書化することができる。ＭＣＴ１阻害剤ＡＲ−Ｃ１５５８５８またはＡＺＤ３９６５を５ｍｇ／ｋｇの用量で静脈内に注射した。その注射から１０分後に（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（２５０μＣｉ）を静脈内に注射した。トレーサの注射から３０分後に画像を取得した。矢印はＳＱＤ９腫瘍の局在化を示す（ｎ＝６）（媒体と比較して＊＊＊Ｐ＜０．００５、スチューデントのｔ検定を用いる）。
【実施例】
【０１０５】
以下の実施例により本発明をさらに例示する。
【０１０６】
Ｉ．化学的実施例
Ｉ．１．材料および方法
化学物質。［１８Ｏ］−Ｈ２ＯはＲｏｔｅｍ社製であった。アクリル酸ベンジルはＡｌｐｈａ  Ａｅｓａｒ社製であり、ＤＭＳＯおよび重炭酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＨＣＯ３）はＡＢＸ社製であり、Ｈ３ＰＯ４はＲｉｅｄｅｌ−ｄｅ  Ｈａｅｎ社製であり、クリプトフィックス２．２．２はＭｅｒｃｋ社製であり、ＮａＨ２ＰＯ４およびＨＰＬＣアセトニトリルはＶＷＲ社製であり、ＣＤＣｌ３およびＴＭＳはＥｕｒｉｓｔｏｐ社製であった。全ての他の試薬はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製であった。
【０１０７】
高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）。直列に接続され、かつＧＡＢＩ  Ｓｔａｒインタフェースモジュール（Ｒａｙｔｅｓｔ社）によって監視されるＵＶ／ＶＩＳ−１５１およびガンマ線ＮａＩ検出器を備えたＧｉｌｓｏｎ機器（３０５および３０２ポンプ）でＨＰＬＣを行った。カラムは、半分取ＨＰＬＣ（Ｄｉｏｎｅｘ  Ｓｕｐｅｌｃｏ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｃ１８、５μｍ、２５０×１０ｍｍ）、分析用ＨＰＬＣ（ＭＮ、１５０／４．６  Ｎｕｃｌｅｏｓｉｌ  １００−５  Ｃ１８、１５０ｍｍ、ＩＤ：４．６ｍｍおよびＩｏｎＰａｃ  ＡＳ１５、Ｄｉｏｎｅｘ社）のためのものであった。
【０１０８】
［１８Ｆ］−フッ化物の生成。［１８Ｏ］−Ｈ２Ｏ液体標的を用いる医療用同位体サイクロトロン（ＩＢＡ  Ｃｙｃｌｏｎｅ  １８／９）で［１８Ｆ］−フッ化物を生成した。照射後に、標的の水をＣｈｒｏｍａｆｉｘ  ３０−ＰＳ−ＨＣＯ３（Ｍａｃｈｅｒｅｙ−Ｎａｇｅｌ社）またはＡｃｃｅｌ  Ｐｌｕｓ  ＱＭＡ  Ｓｅｐ  Ｐａｋ  Ｌｉｇｈｔカートリッジ（Ｗａｔｅｒｓ社）に通して［１８Ｆ］−フッ化物を捕捉した。
【０１０９】
一般的な合成スキーム：
【化９】
2019536735.tif 000010
【０１１０】
Ｉ．２．オキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）の合成
３−クロロペルオキシ安息香酸（１４．０４ｇ）をアクリル酸ベンジル（Ｉ）の溶液（９０ｍＬの乾燥ジクロロメタン（ＤＣＭ）中に２３．０４ｍｍｏｌ）に添加した。反応混合物を還流下で撹拌しながら７日間加熱した。次いで、ＤＣＭ（１００ｍＬ）をその溶液に添加し、飽和炭酸ナトリウム水溶液で２回洗浄した。残りのＤＣＭ画分を３０ｍＬまで濃縮し（真空ロータリーエバポレータ）、酢酸エチル（１５０ｍＬ）を添加した。この溶液を飽和炭酸ナトリウム水溶液で再度２回洗浄し、再び１つにまとめた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。最後に粗製生成物をシクロヘキサン／酢酸エチル（９５／５（１００ｍＬ）および１０／９０（８００ｍＬ））を用いるシリカゲルクロマトグラフィで精製し、残りの揮発性物質を真空下で除去して所望の化合物（ＩＩ）を得た。収率：５３％、１Ｈ  ＮＭＲ（０．０３％ｖ／ｖのＴＭＳを含むＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）：δ７．３８（５．２９Ｈ，ｍ，Ｈｄ，ＨｅおよびＨｆ），５．１８−５．２７（２．７Ｈ，ｑ，Ｈｃ），３．４７−３．４９（１Ｈ，ｄｄ，Ｈｂ），２．９４−３．０１（２．１８Ｈ，ｑｄ，Ｈａ）。
【０１１１】
Ｉ．３．（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）の合成
方法Ｉ．［１８Ｆ］−フッ化物を充填したＣｈｒｏｍａｆｉｘ  ３０−ＰＳ−ＨＣＯ３カートリッジを０．０７５Ｍの重炭酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＨＣＯ３、８０μＬ、６μｍｏｌ）のアセトニトリル（０．９ｍＬ）溶液を用いて逆の順序で反応器に溶出させた。ヘリウム流下で９５℃のアセトニトリルと共沸蒸留させて無水［１８Ｆ］−フッ化物を得た。［１８Ｆ］−フッ化物の回収は８０％超であった。無水ＤＭＳＯ（１ｍＬ）に溶解したオキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）（１０μＬ）を［１８Ｆ］−フッ化物に添加し、１２０℃で１０分間反応させた。冷却後、反応混合物を３．５ｍＬの水で希釈し、中性のアルミナカートリッジ（Ｗａｔｅｒｓ社）に通して未反応の［１８Ｆ］−フッ化物を捨てた。これにより２種類の位置異性体：（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）および（±）−［１８Ｆ］−２−フルオロ−３−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＶ＊）を得た。有機分子に組み込まれた約９０％の［１８Ｆ］放射活性は、約１／１の比を有する両方の位置異性体（ＩＩＩ＊）および（ＩＶ＊）に結び付けられていた（図１Ａ２）。
【０１１２】
化合物（ＩＩＩ＊）および（ＩＶ＊）（ＮａＩ検出器）をそれぞれ、非放射性３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ）および２−フルオロ−３−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＶ）（ＵＶ検出器）と共溶出した（図１Ａ２および図１Ａ１）。
【０１１３】
（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）を半分取ＨＰＬＣ（２０ｍＭのＮａＨ２ＰＯ４／ＣＨ３ＣＮ（７０／３０）、３ｍＬ／分、保持時間＝２１分）によって単離し、水（１．５×体積）で希釈し、調整済みのＣ１８  Ｓｅｐ−Ｐａｋカートリッジ（Ｗａｔｅｒｓ社）に充填した。このカートリッジを１０ｍＬの水で洗い流し、次いで０．５ＮのＮａＯＨを充填した。５分後、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（ＩＩＩ＊）を１ｍＬの水で溶出させ、Ｈ３ＰＯ４を添加してｐＨを７．０に設定した。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）を５．２５分間の保持時間により分析用ＨＰＬＣ（ＩｏｎＰａｃ  ＡＳ１５、Ｄｉｏｎｅｘ社、溶出液として１４ｍＭのＮａＯＨ）によって構造解析した（図１Ｂ）。
【０１１４】
方法ＩＩ．［１８Ｆ］−フッ化物を充填したＣｈｒｏｍａｆｉｘ  ３０−ＰＳ−ＨＣＯ３カートリッジを１ｍＬの「トレースセレクト（Ｔｒａｃｅ  Ｓｅｌｅｃｔ）」メタノールで希釈した０．５５ｍｇのＫ２Ｃ２Ｏ４（３．０μｍｏｌ）／２．２５ｍｇのクリプトフィックス２．２．２（６．０μｍｏｌ）の３０μＬの水溶液を用いて反応器に逆の順序で溶出させた。ヘリウム流下で９５℃のアセトニトリルと共沸蒸留させて無水［１８Ｆ］−フッ化物を得た。無水２−メチル−２−ブタノール（１ｍＬ）に溶解したオキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）（１０μＬ）を［１８Ｆ］−フッ化物に添加した。バイアルを密閉し、１０５℃で１０分間加熱した。次いで、溶媒を１００℃のヘリウム流下で蒸発乾固させた。冷却後、反応混合物を４．５ｍＬのアセトニトリル／水（１／２）溶液で希釈し、中性のアルミナカートリッジに通して未反応の［１８Ｆ］−フッ化物を捨てた。次いで、方法Ｉと同様の方法で（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（Ｖ＊）を調製した。
【０１１５】
方法ＩＩでは、２−メチル−２−ブタノール（プロトン性溶媒）において放射性フッ素化（ｒａｄｉｏｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ）反応を行うことによって、エポキシド開環の位置選択性を（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ＊）のために８０％超まで高め（図２）、全体的なフッ素化収率は僅かに上昇した（１５〜２０％）。
【０１１６】
Ｉ．４．参照化合物３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ）の合成
０℃まで冷却したオキシラン−２−カルボン酸ベンジル（ＩＩ）（１．１２ｇ）の乾燥ＤＣＭ（７．５ｍＬ）溶液に、オラー試薬（水素フッ化物ピリジン：ピリジンが約３０％、水素フッ化物が約７０％、３．４ｍＬ）を滴下した。室温に達した後、混合物を３５時間撹拌した。二相性溶液をシリカのＤＣＭ懸濁液（１００ｍｌ）に添加し、次いで濾過し、５０ｍＬのＤＣＭで洗浄した。所望の３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＩＩ）をシリカゲルクロマトグラフィでさらに精製した。１Ｈ  ＮＭＲ（０．０３％ｖ／ｖのＴＭＳを含むＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）：δ７．３５−７．３９（５．２９Ｈ，ｍ，Ｈｄ，ＨｅおよびＨｆ），５．２８（１．８５Ｈ，ｓ，Ｈｃ），４．５９−４．７６（１．９４Ｈ，ｄｑｄ，Ｈａ），４．３５−４．４４（０．９２Ｈ，ｄｑｕｉｎｔ，Ｈｂ）。望ましくない位置異性体２−フルオロ−３−ヒドロキシプロピオン酸ベンジル（ＩＶ）を微量で得た（図１Ａ１）。
【０１１７】
ＩＩ．生物学的実施例
統計学。Ｗｉｎｄｏｗｓ用のＧｒａｐｈＰａｄ  Ｐｒｉｓｍバージョン６．０４を用いてデータを分析した。全ての結果を平均±ＳＥＭで表した。Ｎは独立した実験の数を指し、ｎは治療条件ごとの反復数を指す。エラーバーはシンボルよりも小さい場合がある。スチューデントのｔ検定および一元配置分散分析（ＡＮＯＶＡ）を必要に応じて使用した。Ｐ＜０．０５を統計的に有意であるとみなした。
【０１１８】
ＩＩ．１．乳酸脱水素酵素アッセイ
乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）による３−フルオロピルビン酸（塩）の３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）への生じ得る還元を、以前に報告されたプロトコルを用いてインビトロで測定した（Ｇｏｎｃａｌｖｅｓら，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ，１９９６，７，１２３７−１２４０）。
【０１１９】
簡単に言うと、１４．６ｍｇの非放射性３−フルオロピルビン酸（塩）を、１０ＩＵのウサギの筋肉のＬＤＨ（Ｓｉｇｍａ社）および５．３ＩＵのギ酸脱水素酵素（Ｓｉｇｍａ社）を含む４ｍＬの再蒸留水に溶解した。ＮＡＤＨを０．２ｍＭの最終濃度になるまで添加し、かつギ酸ナトリウムを４０ｍＭの最終濃度になるまで添加することにより、反応を開始させた。最終体積は再蒸留水で５ｍＬになるように調整した。この反応を１２０ｒｐｍで一定かつ穏やかに撹拌しながら３７℃で２４時間行った。次いで、溶液を１０ｋＤａのフィルタを通して回転させて酵素を除去し、負イオンモードで動作するエレクトロスプレーイオン化源が装着されたＬｕｎａ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  ２５０×４．６０  ＨＰＬＣカラムおよびＴｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製ＬＴＱ−ＯＲＢＩＴＲＡＰ−ＸＬを備えたＡｃｃｅｌａ  Ｕ（ＨＰＬＣ）を用いるＨＰＬＣ−ＭＳによって３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を検出した。
【０１２０】
図３のデータは、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ乳酸（塩）をＬＤＨによって、すなわち酸化系癌細胞における乳酸の酸化経路に沿って代謝させて［１８Ｆ］−３−フルオロピルビン酸（塩）に変換できるという可能性を支持するものである。
【０１２１】
ＩＩ．２．酸化系癌細胞はインビトロで（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を取り込んで捕捉する。
細胞および遺伝子サイレンシング。ＨｅＬａおよびＳｉＨａヒト頸部扁平上皮癌ならびにＳＤＱ９ヒト喉頭扁平上皮癌はＡＴＣＣから入手したものであった。グルコース（４．５ｇ／Ｌ）、Ｇｌｕｔａｍａｘおよび１０％ＦＢＳを含むＤＭＥＭ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ社）において細胞を日常的に培養した。ＭＣＴ１欠失および対照ＳｉＨａ細胞をＯｐｅｎ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ社製のベクター：ＴＲＣＮ０００００３８３４０（ｓｈＭＣＴ１−１）およびＴＲＣＮ０００００３８３３９（ｓｈＭＣＴ１−２）を用いて先に記載したように生成した（Ｄｅ  Ｓａｅｄｅｌｅｅｒら，Ｏｎｃｏｇｅｎｅ，２０１４，３３，４０６０−４０６８）。対照ｓｈＲＮＡ（ｓｈＣＴＲ）はＡｄｄｇｅｎｅプラスミド１８６４であった。
【０１２２】
ウェスタンブロット法。先に記載したようにウェスタンブロット法を行った（Ｖａｎ  Ｈｅｅら，Ｆｒｏｎｔ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌ，２０１５，６，２２８）。一次抗体は、ＭＣＴ１（Ｍｅｒｃｋ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  ＃ＡＢ３５３８Ｐ）およびＭＣＴ４（Ｃｏｒｂｅｔ  Ｃら，Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ，２０１４，７４，５５０７−５５１９）に対するウサギポリクローナルならびにＨｓｐ９０（ＢＤ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ社＃６１０４１９）、ＣＤ１４７（ＢＤ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ社＃５５５９６１）およびβ−アクチン（Ｓｉｇｍａ社＃Ａ５４４１）に対するマウスのモノクローナルであった。
【０１２３】
酸素測定法。基礎酸素消費率を製造業者の推奨に従ってＳｅａｈｏｒｓｅ  ＸＦ９６生体エネルギー分析計で決定した。グルコースおよびグルタミンを含まず１０％の透析されたＦＢＳおよびＬ−乳酸（１０ｍＭ）、±Ｄ−グルコース（２５ｍＭ）を含むＤＭＥＭにおいて実験前に１ウェル当たり２０，０００個の細胞を１８時間平板培養した。実験の終了時にデータを細胞数に対して正規化した。
【０１２４】
インビトロトレーサ取り込みアッセイ。Ｄｒａｏｕｉら（Ｄｒａｏｕｉら，Ｂｉｏｏｒｇ  Ｍｅｄ  Ｃｈｅｍ，２０１３，２１，７１０７−７１１７）によって記載されている修正版の１４Ｃ−乳酸取り込みアッセイを使用した。簡単に言うと、２５０，０００個の細胞を平底の２４ウェルプレートにおいて平板培養した（ｔ＝０）。細胞が付着したとき（ｔ＝６ｈ）に、培地をグルコースおよびグルタミンを含まず１０％の透析されたＦＢＳおよび１０ｍＭのＬ−乳酸を含むＤＭＥＭ（ｐＨ７．０）と交換した。次いで、細胞を５％のＣＯ２中３７℃で一晩インキュベートした。実験当日（ｔ＝２４ｈ）に、細胞培地を除去し、グルコースを含まない修正されたＫＲＥＢＳ溶液（ＨＥＰＥＳが２５ｍＭ、ＮａＣｌが１２０ｍＭ、ＫＣｌが４．８ｍＭ、ＫＨ２ＰＯ４が１．２ｍＭ、ＭｇＳＯ４が１．２ｍＭ、ＣａＣｌ２が２ｍＭ）で細胞を簡単に２回洗浄した。指示されている場合には、１０ｍＭのＬ−乳酸を含むＫＲＥＢＳにおいてこれらの細胞をα−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣ、３０μＭ）、ＡＲ−Ｃ１５５８５８（１０μＭ）または媒体で１２分間処理した。インキュベーション後、この溶液を１０ｍＭのＬ−乳酸、薬剤または媒体および［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（４５μＣｉ／ｍｌ）を含むＫＲＥＢＳ溶液で交換した。細胞を（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）のために１０分間インキュベートし、その後、この溶液を除去し、細胞をＬ−乳酸を含む氷冷ＫＲＥＢＳ溶液（１０ｍＭ）で３回洗浄した。細胞を０．１ＮのＮａＯＨで溶解し、Ｗｉｐｅｒ  Ｇｏｌｄガンマカウンタ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）を用いて細胞溶解物中で１８Ｆ活性を測定した。活性は最初の線量の割合（％）として表した。バックグラウンドの決定のために、細胞を含まないウェルを全く同じ方法で処理した。
【０１２５】
結果。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を酸化系癌細胞による乳酸の取り込みのトレーサ候補として評価するために、ＳｉＨａ、ＨｅＬａおよびＳＱＤ９細胞をインビトロアッセイのために選択した。実際には、全ての３種類の細胞株はＭＣＴ１を発現し（図４Ａ）、Ｓｅａｈｏｒｓｅバイオアナライザでの酸素測定法により、ＨｅＬａおよびＳＱＤ９がインビトロではＳｉＨａ細胞と少なくとも同じくらい酸化的であることを確認した（図４Ｂ）。ＳｉＨａについて以前に報告されたように（Ｓｏｎｖｅａｕｘら，Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｉｎｖｅｓｔ，２００８，１１８，３９３０−３９４２）、細胞はグルコースの非存在下で乳酸を酸化燃料として使用することができた（図４Ｂ）。４５μＣｉ／ｍＬの本トレーサの送達から６分後に、インビトロでそれらは（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を取り込んで捕捉した（図４Ｃ）。この時点では細胞内線量は、最初の線量の約０．１％（ＳｉＨａおよびＨｅＬａ）〜約０．３％（ＳＱＤ９）の範囲であった。従って、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）は酸化系癌細胞による乳酸の取り込みのトレーサとして定量化することができるとみなした。
【０１２６】
ＩＩ．３．インビボでの（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）の腫瘍による乳酸の取り込みのトレーサとしての検証
インビボトレーサ取り込みアッセイ。全てのインビボ実験は、国家および欧州動物実験規制（ｎａｔｉｏｎａｌ  ａｎｄ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  ａｎｉｍａｌ  ｃａｒｅ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ）に従い、動物実験のためのＵＣＬ倫理委員会（ＵＣＬ  Ｃｏｍｉｔｅ  ｄ’Ｅｔｈｉｑｕｅ  ｐｏｕｒ  ｌ’Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ａｎｉｍａｌｅ）の認可（認可ＩＤ２０１４／ＵＣＬ／ＭＤ／０１４）により行った。対象間のばらつきを回避するために、ＨＢＳＳ：マトリゲル（１：１）溶液中の５００，０００個のＳｉＨａ−ｓｈＣＴＲおよびＳｉＨａ−ｓｈＭＣＴ１細胞をそれぞれ同じ６．５週齢の雄のＮＭＲＩヌードマウスの左および右脇腹に注射した。別のモデルでは、ＨＢＳＳ：マトリゲル（１：１）溶液中の１，０００，０００個のＳＱＤ９細胞を同じ６．５週齢の雄のＮＭＲＩヌードマウスの背中に注射した。約１０ｍｍの直径の腫瘍に対して実験を行った。すなわち、約３週間の腫瘍細胞を接種した。静脈内注射のために、ＭＣＴ１阻害剤ＡＲ−Ｃ１５５８５８（Ｔｏｃｒｉｓ社）を２．５ｍｇ／ｍｌの濃度で１０％の（２−ヒドロキシプロピル）−β−シクロデキストリンを含む０．９％ＮａＣｌに溶解した（Ｖｉｊａｙら，Ｐｈａｒｍ  Ｒｅｓ，２０１５，３２，１８９４−１９０６）。静脈内注射のために、ＭＣＴ１阻害剤ＡＺＤ３９６５（Ｓｅｌｌｅｃｋｃｈｅｍ社）を最初に１００ｍｇ／ｍｌの濃度で純粋なエタノールに溶解し、次いで２．５ｍｇ／ｍｌの最終濃度で１０％（２−ヒドロキシプロピル）−β−シクロデキストリンを含む０．９％ＮａＣｌで希釈した。ＡＲ−Ｃ１５５８５８（５ｍｇ／Ｋｇ）、ＡＺＤ３９６５（５ｍｇ／Ｋｇ）または媒体（７０μＬ）の送達から１０分後に、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）（１５０〜２５０μＣｉ）を動物の尾静脈に注射した。指示されている時間に、全身の１０分間の静的ＰＥＴイメージング（小動物用Ｍｏｓａｉｃ  ＰＥＴ  Ｓｃａｎシステム、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社）、直後に１０分間の透過型ＣＴスキャン（ＮａｎｏＳＰＥＣＴ／ＣＴ小動物画像装置、Ｂｉｏｓｃａｎ社；線源：３７０ＭＢｑの１３７Ｃｓ；Ｘ線管電圧：５５ｋＶｐ；投影数：１８０；曝露時間：１０００ｍｓ）を３５℃に維持されたイソフルランで麻酔したマウスに対して行った。ＰＥＴ画像を減衰のために補正し、１ｍｍ３のボクセルサイズを有する１２８×１２８×１２０の行列において完全３Ｄ反復アルゴリズム３Ｄ−ＲＡＭＬＡを用いて再構成した。ＣＴ画像を０．２２１×０．２２１×０．２２１ｍｍ３のボクセルサイズで再構成した。ＰＭＯＤソフトウェアバージョン３．５（ＰＭＯＤ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）を用いてＰＥＴ画像上に２Ｄ関心領域（ＲＯＩ）を手で描いた。腫瘍の局在化をＰＥＴ／ＣＴ融合された画像上で決定した。胸郭および皮膚をそれぞれ内部および外部限界として使用した。トレーサの取り込みは、手で定められた３Ｄ関心体積（ＶＯＩ）内のボクセル平均値で計算した標準取り込み値（ＳＵＶ：ｓｔａｎｄａｒｄ  ｕｐｔａｋｅ  ｖａｌｕｅ）として表した。
【０１２７】
結果。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を腫瘍による乳酸の取り込みのトレーサとして検証するために、ｓｈＣＴＲまたはｓｈＭＣＴ１のいずれかを発現する２種類のＳｉＨａ腫瘍を有するマウスを使用した。このモデルは乳酸の交換に基づく代謝共生が実証さたた元のモデルである（Ｓｏｎｖｅａｕｘら，Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｉｎｖｅｓｔ，２００８，１１８，３９３０−３９４２）。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を１５０〜２５０μＣｉの線量でＩＶ投与した。ＰＥＴ／ＣＴ画像から、トレーサ分布がトレーサの注射から３０分後の最良の腫瘍コントラストにより時間依存的であることが明らかになった（図５Ａ）。腸および肝臓などのＭＣＴを発現し、かつ乳酸を取り込むことが知られている他の臓器も標識された。この時点で、脱フッ素を示すことができた検出可能な骨の標識は存在しなかった。なお、トレーサの注射から６０分後に、若干の脱フッ素が生じたことを示す脊髄および関節の標識を検出した（図５Ａ）。３０分で、本トレーサによるＳｉＨａ−ｓｈＣＴＲとＳｉＨａ−ｓｈＭＣＴ１との見かけ上の区別は存在しなかった。この差異の欠如は、ウェスタンブロット法によって検出されたＭＣＴ１サイレンシング時のＭＣＴ４の代償性過剰発現によって説明された（図５Ｂ）。
【０１２８】
従って、（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）のＭＣＴ１の薬理学的阻害を検出する能力を評価し、このようにしてできる限り臨床治療を要約することを決定した。トレーサの生体内分布の最初の決定から１日後に、同じグループのマウスを２回目のＰＥＴ／ＣＴスキャンの１０分前にＩＶ投与されるＭＣＴ１阻害剤ＡＲ−Ｃ１５５８５８（５ｍｇ／Ｋｇ）で処置した。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）の送達から３０分後に取得された画像により、ＡＲ−Ｃ１５５８５８によるＭＣＴ１阻害が腫瘍、肝臓および腸におけるトレーサの取り込みにおける非常に有意な減少を誘導することが明らかになった（図５Ｃおよび図５Ｄ）。治療前の画像上で既に明らかであった膀胱（図５Ａ、３０分）は、全身のＭＣＴ１阻害後により肯定的に顕著であり（図５Ｃ）、これは尿が（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）のクリアランスの好ましい経路であることを示している。従って、治療後に乳酸のクリアランスのために優先的にＭＣＴ２を発現する腎臓が標識された。比較のために同じマウスのＰＥＴ／ＣＴスキャンが注射された線量のために正規化されたカラースケールにより３０分の取得時間で図５Ａおよび図５Ｃに示されていることに留意されたい。
【０１２９】
（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）のＭＣＴ１の薬理学的阻害を検出する能力を確認するために、この実験をマウスにおいてＳＱＤ９ヒト喉頭扁平上皮癌細胞を用いて繰り返した。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）を２５０μＣｉの線量で腫瘍を有するマウスにＩＶ投与し、腫瘍が本トレーサを捕捉して蓄積したことを示すＰＥＴ−ＣＴ画像を取得した。翌日に同じマウスを用いて、２回目のＰＥＴ／ＣＴスキャンの１０分前にＭＣＴ１阻害剤ＡＲ−Ｃ１５５８５８（５ｍｇ／Ｋｇ）またはＡＺＤ３９６５（５ｍｇ／Ｋｇ）をＩＶ投与した。（±）−［１８Ｆ］−３−フルオロ−２−ヒドロキシプロピオン酸（塩）の送達から３０分に取得された画像からＡＲ−Ｃ１５５８５８によるＭＣＴ１の阻害、あるいはＡＺＤ３９６５が腫瘍および肝臓におけるトレーサ取り込みの非常に有意な減少を誘導したことが明らかになった（図６）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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