КОНТРАСТНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ДЕТЕКЦИИ РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
RADIOPAQUE SUBSTANCES FOR PROSTATE CANCER DETECTION

Область техники
Изобретение относится к соединению для диагностики рака предстательной железы у человека или животного, где соединение содержит направляющий модуль, который способен взаимодействовать со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы, и детектируемый компонент.
Изобретение также относится к диагностическим композициям, содержащим вышеупомянутые соединения.
Далее изобретение относится к применению таких соединений и диагностических композиций для изготовления лекарственного средства для диагностики рака предстательной железы у человека или животного.
in vivo
Настоящее изобретение также относится к способу диагностики  рака предстательной железы у человека или животного с использованием вышеупомянутых соединений и диагностических композиций.
Предпосылки изобретения
Рак предстательной железы является наиболее распространенным злокачественным заболеванием у мужчин и второй ведущей причиной связанной с раком смерти у мужчин в США (Jemal et al. (2003) в Cancer Statistics in CA Cancer J. Clin., 53:5-26). Он несет ответственность за 29% всех случаев рака у мужчин и 11% связанной с раком смерти у мужчин. Небольшие карциномы предстательной железы детектировали у 30% мужчин в возрасте от 30 до 49 лет, 40% мужчин в возрасте свыше 50 и 64% мужчин в возрасте от 60 до 70 лет (Sakr et al. (1993) in J. Urol., 150:379-385).
Частота случаев с поправкой на возраст неуклонно возрастала в течение последних нескольких десятилетий, при этом значительное увеличение связано с широким распространением использования скрининга на специфический антиген предстательной железы (PSA) в поздние 1980-е и ранние 1990-е.
Как правило, карциномы предстательной железы представляют собой хорошо дифференцированные опухоли и, как правило, только медленно растущие. Как следствие, существует значительное количество бессимптомных и латентных случаев. По топографической анатомии карциномы предстательной железы можно дифференцировать по четырем категориям:
- Бессимптомная/латентная карцинома предстательной железы, как правило, остается необнаруженной, и ее часто детектируют только при осуществлении аутопсии. Таким образом, этот тип рака не играет роли в обычной клинической практике.
- Случайная карцинома предстательной железы (T1-опухоль) не может быть выявлена с помощью клинических исследований, пальпации и ультразвуковой эхографии. Ее можно выявить только по гистологии ткани при резекции предстательной железы. Терапевтическое лечение зависит от возраста пациента, стадии и степени опухоли.
- Бессимптомная карцинома предстательной железы возникает клинически и симптоматически в виде метастаза. У первичной опухоли отсутствуют симптомы, и наличие карциномы предстательной железы можно детектировать только при повышенных уровнях PSA в метастатических клетках. Идентификация участка первичного озлокачествления часто затруднена, в частности, когда размер опухоли слишком мал.
- Клинически выраженная карцинома предстательной железы (T2-T4-опухоли) может быть диагностирована пальпацией, ультразвуковой эхографией и по гистологии. Повышенный уровень PSA может представлять собой важный индикатор наличия клинически выраженной опухоли предстательной железы.
В свете вышеперечисленных характеристик и частоты случаев рака предстательной железы, как правило, рекомендуют ежегодное обследование всех мужчин в возрасте свыше 50. Такое крупномасштабное обследование требует неинвазивных способов детекции и использования надежных, клинически опробованных маркеров.
В настоящее время скрининг рака предстательной железы основан на сочетании трех разных диагностических подходов, а именно физического обследования, биохимического исследования и анализа изображения.
Физическое обследование обычно осуществляют пальцевым исследованием прямой кишки (DRE). Пальцевое исследование прямой кишки обязательно для любого пациента с симптомами инфравезикальной обструкции. Этот тип обследования используют для оценки размера и консистенции предстательной железы. Другие подходы включают обследование живота путем осмотра, перкуссии и пальпации для детекции любого вздутия, пальпируемых почечных масс и увеличения мочевого пузыря или болезненности.
В то время как опытный врач может хорошо детектировать опухоль путем, например, пальцевого исследования прямой кишки, этот тип диагностики никоим образом не подходит для исключения наличия опухолей на особенно ранней стадии, не говоря уже о том, чтобы провести отчетливое и надежное разграничение между злокачественными или доброкачественными опухолями.
Биохимический анализ в значительной степени основан на обследовании в отношении содержания в сыворотке специфического антигена предстательной железы. В норме приемлемый верхний уровень для PSA в сыворотке, который определяют иммунологическим анализом с использованием моноклональных антител, составляет 4 нг/мл. Однако некоторые мужчины с раком предстательной железы могут обладать нормальными уровнями PSA, и повышение уровней PSA может также происходить вследствие других факторов, таких как возраст, наличие инфаркта и т.д. Таким образом, исследование PSA само по себе не является достаточным или для исключения, или для подтверждения наличия опухоли. Исследование PSA также не позволяет провести различие между злокачественностью и доброкачественностью детектируемой опухоли.
Гематологическое измерение может дополнять исследование PSA, и оно включает полный анализ крови, измерения вязкости плазмы, определение скорости оседания эритроцитов и т.д. С другой стороны, ни один из этих биохимических подходов не может, с определенностью, исключить отсутствие или наличие опухоли.
Таким образом, два вышеупомянутых диагностических подхода, а именно DRE и исследование PSA, необходимо подкреплять анализом биопсии под контролем трансректальной ультразвуковой эхографии (TRUS).
Большинство мужчин с выявленной патологией при пальцевом исследовании прямой кишки и/или повышенном значении PSA следует подвергать трансректальному ультразвуковому исследованию с биопсией патологической области ткани. До настоящего момента биопсия, как правило, нацелена на область очага патологической эхогенности или на область пальпируемой патологии. Поскольку область развития опухоли может не быть легко идентифицируемой в трансректальном ультразвуковом исследовании, берут 12 или несколько больше биоптатов из разных областей предстательной железы в ходе обычного ультразвукового сканирования. Эти прицельные биоптаты затем часто сочетают с систематическими биопсиями у конкретного пациента, за которыми следует последующий гистологический анализ.
Даже если гистологический анализ при осуществлении опытным гистопатологом может дать хорошее указание на то, является ли опухоль злокачественной или доброкачественной, все же морфологическое проявление и экспрессия некоторых молекулярных маркеров во множественных образцах ткани, полученных из разных областей пораженной раком предстательной железы, значительно различаются. Таким образом, каждая биопсия может не выявлять наличие рака предстательной железы, включая даже наиболее активные очаги. Пункционная биопсия под контролем TRUS может не выявлять вплоть до 34% случаев клинически выявленного рака предстательной железы, и приблизительно у 10-19% пациентов с первоначально отрицательной пункционной биопсией диагностировали рак предстательной железы при повторной биопсии (Keetch et al. (1994) in J. Urol. 151:1571-1574).
Взятые вместе, ни один из вышеупомянутых общепринятых способов не является достаточно чувствительным и специфическим для надежной диагностики рака предстательной железы, что делает трудной раннюю детекцию этого вида рака. Опухоли предстательной железы на ранней стадии не пальпируются по определению, и приблизительно одна третья часть всех опухолей предстательной железы не доступна для выявления посредством DER. Повышение уровня PSA не является специфичным для рака; кроме того, мужчины с раком предстательной железы часто обладают нормальными уровнями PSA. Биопсии под контролем TRUS могут не выявлять характерные участки ткани и приводить к ложноотрицательным результатам.
Более того, даже в случае успешной биопсии под контролем TRUS и получения образцов опухолевой ткани, гистологическая оценка того, является ли ткань злокачественной или доброкачественной, может быть обременительной, и для нее потребуется опытный, специально назначенный гистопатолог. Интерпретация образцов становится еще более сложной из-за вариабельности нормальной и злокачественной гистопатологии ткани предстательной железы. В дополнение к преобладающим злокачественным участкам повреждения, т.е. аденокарциноме, дермальные предраковые участки повреждения также обнаруживают по отдельности или в сочетании с существующим инвазионным заболеванием. Эти участки повреждения, которые группируют под термином «интраэпителиальная гиперплазия предстательной железы (PIN)», могут варьировать от низкой до высокой степени PIN.
Прогноз для пациентов со злокачественной или предраковой гистопатологией до некоторой степени будет зависеть от степени, размера и стадии любой наличествующей инвазивной опухоли. Гистологическое определение степени рака предстательной железы осуществляют путем оценки дифференцировки железы. Наиболее общепринятая система определения степени представляет собой так называемую систему Глисона. «Шкала Глисона» принимает во внимание, в числе других, отсутствие однородности. На основе шкалы Глисона можно дифференцировать пять степеней развития опухоли, на основе которой можно принять решение о лечении.
В настоящее время ситуация с диагностикой рака предстательной железы такова, что общее количество детектируемых карцином превышает количество клинически выраженных случаев, в то же время, существует значительное количество ложноотрицательных результатов. Более того, решение о злокачественности или доброкачественности опухоли не является непосредственным.
В свете довольно обременительного и запутанного взаимодействия диагностических подходов, которые необходимо осуществлять для диагностики рака предстательной железы, продолжает существовать потребность в способах диагностики, которые увеличивают вероятность получения биоптатов из пораженных опухолью тканей и которые подкрепляют гистопатологическое решение о злокачественности и доброкачественности опухолевой ткани.
Цели и сущность изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в предоставлении соединений, которые можно применять для диагностики рака предстательной железы. Другая цель настоящего изобретения состоит в предоставлении способа диагностики для детекции рака предстательной железы.
Эти и другие цели настоящего изобретения, как это станет очевидным из последующего описания, достигаются объектами независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам осуществления изобретения.
Настоящее изобретение в одном из аспектов относится к соединению для диагностики рака предстательной железы у человека или животного, где соединение содержит, по меньшей мере, один направляющий модуль и, по меньшей мере, один детектируемый компонент, где указанный направляющий модуль способен к взаимодействию со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы. Такие соединения могут функционировать в качестве контрастных веществ.
PCA3
Такие специфические маркеры рака предстательной железы могут быть выбраны из группы, содержащей хромогранин A (GRN-A), глутатион-S-трансферазу π (GSTPI), антиген стволовых клеток предстательной железы (PSCA), специфический мембранный антиген предстательной железы (PSMA), DD3 (DD3) и теломеразную обратную транскриптазу (теломеразу, TERT). Предпочтительным специфическим маркером рака является теломераза.
Направляющий модуль может представлять собой любую молекулу, которая способна специфически взаимодействовать со специфическими молекулярными маркерами рака предстательной железы. Как правило, направляющий модуль будет представлять собой, по меньшей мере, одну из молекул, выбранных из группы, включающей антитела, полипептиды, пептиды, пептидомиметики и низкомолекулярные органические соединения. Как правило, такие направляющие модули должны быть способны к легкому проникновению в предстательную железу, ткань предстательной железы и клетки, пораженные раком предстательной железы. Предпочтительно применение пептидов, пептидомиметиков и низкомолекулярных органических соединений, о которых известно, что они легко проникают через клеточные мембраны и тканевые барьеры, и которые взаимодействуют с вышеупомянутыми специфическими молекулярными маркерами рака предстательной железы. В случае TERT направляющий модуль можно предпочтительно выбрать из низкомолекулярных ингибиторов, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты.
Эти соединения описаны подробно в Strahl et al. (Mol. Cell. Biol. (1996), 16:53-56), Sun et al. (J. Med. Chem. (1997), 40:2113-2116), Perry et al., (J. Med. Chem. (1998), 14:3253-3260), Perry et al. (J. Med. Chem. (1999), 42:2679-2684), Harrison et al. (Biororgan. Med. Chem. Lett (1999), 9:2463-2568), Perry et al. (Anticancer Drug Des (1999), 14:373-382), Wheelhouse et al. (J. Am. Chem. Soc (1998), 120:3261-3262), Izbicka et al. (Anticancer Drugs (1999), 59:539-644) и Fedoroff et al. (Biochemistry (1998), 12367-12374). Дополнительные ссылки и примеры низкомолекулярных ингибиторов TERT можно найти у Gowan et al. (Mol. Pharmacology (2001), 60(5):981-988) или Fletcher et al. (Expert opinion on therapeutic agents (2001), 5(3):363-378).
11
18
99m
123/5/131
67
Детектируемый компонент может представлять собой любой тип молекулы, которую можно детектировать хорошо известными способами детекции, такими как магнитная резонансная томография (MRI), способы оптической детекции, такие как, например, микроскопия и, предпочтительно, флуоресцентная микроскопия, ультразвук, рентгеновская детекция, позитронно-эмиссионная томография (PET), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT), позитронно-эмиссионная томография-компьютерная томография (PET-CT) и т.д. Предпочтительными в настоящее время являются улучшающие контраст вещества, которые можно детектировать посредством PET, такие как C и F, посредством SPECT, такие как Tc, I, Ga, посредством оптической детекции, такие как люминесцентные вещества, например, нанофосфоры или полупроводящие нанокристаллы, карбоцианиновые красители, красители на основе тетрапиррола, дельта-аминолевулиновая кислота, флуоресцентные хелаты лантанидов, флуоресцеин или родственные флуоресцеину флуорофоры, или посредством ультразвуковой эхографии, такие как (инкапсулированные газовые) пузыри, заключенные в капсулу капли или наночастицы. Особенно предпочтительно применение флуоресцеина или родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров.
В особенно предпочтительном варианте осуществления соединения основаны на направляющих модулях, которые распознают TERT и выбраны из группы, состоящей из пептидов, пептидомиметиков и низкомолекулярных ингибиторов, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты. Детектируемый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
Настоящее изобретение также относится к диагностическим композициям, которые содержат вышеупомянутые соединения и, необязательно, фармацевтически приемлемые эксципиенты.
Такие композиции предпочтительно основаны на соединениях с направляющими модулями, которые распознают TERT и выбраны из группы, состоящей из пептидов, пептидомиметиков и низкомолекулярных ингибиторов, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты. Детектируемый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
in vivo
Другой вариант осуществления относится к применению вышеупомянутых соединений для изготовления фармацевтической композиции для диагностики рака предстательной железы у человека или животного. Предпочтительно эти фармацевтические композиции применяют для диагностики  рака предстательной железы у человека или животного. Соединение, которое содержит направляющий модуль и детектируемый маркер, может быть таким же, как описано выше. Таким образом, детектируемый направляющий модуль будет способен к взаимодействию со специфическими молекулярными маркерами рака предстательной железы, такими как вышеупомянутые GRN-A, GSTPI, PSCA, PSMA, DD3 и TERT. Направляющий модуль, кроме того, будет предпочтительно выбран из группы, содержащей антитела, полипептиды, пептиды, пептидомиметики и низкомолекулярные органические соединения, и компонент для детекции может быть также выбран согласно таким же критериям, как упомянуто выше. Такие композиции более предпочтительно основаны на соединениях с направляющими модулями, которые распознают TERT и выбраны из группы, состоящей из пептидов, пептидомиметиков и низкомолекулярных ингибиторов, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты. Детектируемый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
in vivo
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу диагностики  рака предстательной железы у человека или животного, включающему стадии:
a) введение соединения, содержащего направляющий модуль и детектируемый маркер, указанному человеку или животному, где направляющий модуль способен к взаимодействию со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
b) взаимодействие направляющего модуля указанного соединения со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
c) детекция взаимодействия между специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы и указанным соединением путем измерения сигнала, который может производиться детектируемым маркером; и
d) принятие решения о наличии рака предстательной железы на основе сигнала, измеренного на стадии c).
На стадии c) сигнал может быть предпочтительно измерен вне организма человека или животного.
Соединение, которое содержит направляющий модуль и детектируемый маркер, может быть таким же, как описано выше. Таким образом, детектируемый направляющий модуль будет способен к взаимодействию со специфическими молекулярными маркерами рака предстательной железы, такими как вышеупомянутые GRN-A, GSTPI, PSCA, PSMA, DD3 и TERT. Направляющий модуль, кроме того, будет выбран предпочтительно из группы, содержащей антитела, полипептиды, пептиды, пептидомиметики и низкомолекулярные органические соединения, и компонент для детекции может быть также выбран согласно таким же критериям, как упомянуто выше.
В предпочтительном аспекте эти способы диагностики основаны на соединениях с направляющими модулями, которые распознают TERT и выбраны из группы, состоящей из пептидов, пептидомиметиков и низкомолекулярных ингибиторов, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты. Детектируемый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
in vivo
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу детекции  специфического молекулярного маркера рака предстательной железы у человека или животного, включающему стадии:
a) введение соединения, содержащего направляющий модуль и детектируемый маркер, указанному человеку или животному, где направляющий модуль способен к взаимодействию со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
b) взаимодействие направляющего модуля указанного соединения со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы; и
c) детекция взаимодействия между специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы и указанным соединением путем измерения сигнала, который может производиться детектируемым маркером.
Природа соединения направляющего модуля, детектируемого компонента и специфического молекулярного маркера рака предстательной железы может быть такой же, как описано выше.
Подробное описание изобретения
Как описано выше, диагностика рака предстательной железы в настоящее время страдает различными недостатками. Рак предстательной железы эффективно можно диагностировать только сочетанием способов, включающих, как правило, DRE, определение концентрации PSA в сыворотке, биопсию под контролем TRUS и гистологический анализ образцов биопсии. Тем не менее, биопсия под контролем TRUS может приводить к ложноотрицательным результатам приблизительно в 30% всех случаев, и в настоящее время трудно определить на ранней стадии, является ли развивающаяся опухоль доброкачественной или злокачественной.
in vivo
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что определенные молекулярные маркеры, которые сверхэкспрессируются при раке предстательной железы, можно использовать для упрощения диагностики  рака предстательной железы.
Известно, что специфические факторы могут сверхэкспрессироваться при определенных типах рака. Это будет приводить к повышению уровня экспрессии белка специфического фактора в опухолевой ткани, и такой специфичный в отношении рака характер повышения уровня белка можно принять в качестве надежного индикатора продолжающегося развития рака.
in vivo
Из публикаций Tricoli et al. (Clinical Cancer Research, (2004), 10:3943-3953) и deKok et al. (Cancer Research, (2002), 62:2695-2698) известно, что рак предстательной железы характеризуется повышением экспрессии различных молекулярных маркеров. Сверхэкспрессию хромогранина A (GRN-A), глутатион-S-трансферазы π (GSTPI), PSCA, PSMA, DD3 и TERT рассматривают в качестве индикатора развития рака предстательной железы. В частности, для TERT известно, что она в основном сверхэкспрессируется в злокачественных карциномах предстательной железы. Однако ранняя диагностика рака предстательной железы  на основе повышения уровней белка этих вышеупомянутых факторов до настоящего времени не рассматривалась.
Важный аспект изобретения состоит в том, что можно детектировать наличие злокачественной ткани рака предстательной железы у пациента с высокой точностью как в отношении локализации, так и в отношении доброкачественности или злокачественности опухоли, если сочетать направляющий модуль, который способен к взаимодействию со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы, таким как вышеупомянутые белки, с молекулярным компонентом, который можно детектировать по технологии анализа изображений.
in vivo
in vivo
По существу, такие соединения составляют контрастные вещества, которые можно использовать для анализа изображений . Вследствие того, что эти контрастные вещества специфически распознают и позволяют локализовать специфические молекулярные мишени рака предстательной железы, их можно использовать для визуализации областей ткани в предстательной железе, которые, вероятно, содержат опухоли. Поскольку молекулярные мишени преимущественно экспрессируются в злокачественной ткани, также можно дифференцировать типы опухоли на ранней стадии. Более того, путем детекции таких областей с вероятным продолжающимся развитием рака можно сосредоточить проведение биопсий под контролем трансректальной сонографии в этих областях предстательной железы и, таким образом, снизить вероятность ложноотрицательных результатов, как описано выше. Поскольку соединения можно вводить человеку или животному, таким образом, по существу можно детектировать рак предстательной железы  уже на ранней стадии.
Изобретение в одном из аспектов, таким образом, относится к контрастным веществам для детекции рака предстательной железы у человека или животного. Соединения, которые могут быть использованы в качестве таких контрастных веществ, содержат, по меньшей мере, один направляющий модуль и, по меньшей мере, один детектируемый компонент. Направляющий модуль отличается своей способностью взаимодействовать со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы.
Термин «специфический молекулярный маркер рака предстательной железы» относится к любому клеточному фактору, о котором известно, что он обладает повышенным уровнем в ходе развития рака предстательной железы. Специалисту в данной области будет понятно, что такие специфические молекулярные мишени рака предстательной железы могут также сверхэкспрессироваться при других типах рака. Соответственно, применимость или пригодность такого молекулярного маркера будет основана на наблюдении того, что маркер наблюдают в повышенных количествах в канцерогенной ткани предстательной железы по сравнению с нормальной неканцерогенной тканью. Такие маркеры можно выбрать из группы, состоящей из A2M, Akt-1, AMACR, аннексина-2, Bax, Bcl-2, кадхерина-1, каспазы-8, катенина, Cav-1, CD34, CD44, Clar1, Cox-2, CTSB, циклина D1, DD3, DRG-1, EGFR, EphA2, ERGL, ETK/BMK, EZH2, Fas, GDEP, GRN-A, GRP78, GSTP1, гепсина, Her-2/Neu, HSP27, HSP70, HSP90, Id-1, IGF-1, IGF-2, IGFBP-2, IGFBP-3, IL-6, IL-8, KAI1, Ki67, KLF6, KLK2, маспина, MSR1, MXI1, MYC, NF-каппаB, NKX3.1, OPN, p16, p21, p27, p53, PAP, PART-1, PATE, PC-1, PCGEM1, PCTA-1, PDEF, P13K p85, P13K p110, PIM-1, PMEPA-1, PRAC, простазы, простатина, простеина, PSA, PSCA, PSDR1, PSGR, PSMA, PSP94, PTEN, RASSF1, RB1, РНКазы-L, RTVP-1, ST7, STEAP, TERT, TIMP1, TIMP2, TMPRSS2, TRPM2, Trp-p8, UROC28, VEGF (Tricoli et al., см. выше, deKok et al., см. выше). Их также можно выбрать из группы, состоящей из PTRF, EB1, интегрина-5-альфа, киназы P13, PAK3, ABP280, MCAM, TROY, миозина VI, AMACR, HSP60, CDK7, TPD52, BRG1, BUB3, PSA, MSH2, GS28, plCln, аурора-киназы A, RBBP, CK1, ERAB, XIAP (Varambally et al., (2005) Cancer Cell, 8, 393-406).
В предпочтительном варианте осуществления такая специфическая молекулярная мишень рака предстательной железы будет представлять собой белок, такой как вышеупомянутые GRN-A, GSTPI, PSCA, PSMA, DD3 и TERT, которые не только сверхэкспрессируются в ткани рака предстательной железы, но присутствуют в основном в злокачественной канцерогенной ткани.
Особенно предпочтительной специфической молекулярной мишенью рака предстательной железы для детекции рака предстательной железы является повышенная экспрессия TERT. Известно, что большое количество видов рака, включая рак предстательной железы, до некоторой степени характеризуется повышением экспрессии фермента теломеразной обратной транскриптазы (теломеразы, TERT), который в норме обеспечивает стабильность и целостность генома в клетках, но который отсутствует в нереплицирующихся клетках.
Термин «направляющий модуль» относится к любому молекулярному компоненту, который способен специфически взаимодействовать с одним из вышеупомянутых специфических структур молекулярных мишеней рака предстательной железы. Таким образом, такие направляющие модули могут представлять собой антитела, которые специфически распознают специфические молекулярные мишени рака предстательной железы, такие как GRN-A, GSTPI, PSCA, PSMA, DD3 и TERT. Такие антитела могут быть моноклонального или поликлонального происхождения. Если используют моноклональные антитела, то они могут происходить от мыши или крысы. Антитела могут также быть химерными, гуманизированными антителами, антителами человека, Fab-фрагментами, одноцепочечными антителами, или димерными антителами, или химерными антителами человек-мышь.
Аналогично антителам, полипептиды или пептиды можно использовать в качестве направляющего модуля при условии, что (поли)пептиды способны к взаимодействию со специфической молекулярной мишенью рака предстательной железы, такой как вышеупомянутые белки. Особенно предпочтительно использование полипептидов и пептидов, которые могут взаимодействовать с TERT.
Для целей настоящего изобретения полипептид, как правило, будет обозначать полипептиды и белки, которые содержат более 20 аминокислот, соединенных пептидными связями. Пептиды будут содержать от 2 до 19 аминокислот, соединенных пептидными связями. Предпочтительно, пептиды могут быть короче, и предпочтительная длина пептида будет находиться в диапазоне приблизительно от 5 до 17 и от 10 до 15 аминокислот, соединенных пептидными связями. Следует понимать, что это не означает, что термины «полипептиды» и «пептиды» ограничены существующими в природе аминокислотами. Более того, использование терминов «полипептиды» и «пептиды» также предусматривает использование аминокислот, которые дополнительно модифицированы, например, для придания повышенной стабильности или новых химических реакционных способностей. Также предусмотрено использование гликозилированных пептидов и полипептидов. Направляющий модуль может также содержать пептидомиметики.
Аналогично, направляющий модуль может быть выбран из макромолекул, таких как гиалуроновая кислота, апатит и дерматансульфат.
19
19
Специалист в данной области может также рассмотреть использование нуклеиновых кислот в качестве направляющих модулей при условии, что эти нуклеиновые кислоты способны к взаимодействию со специфическими молекулярными мишенями рака предстательной железы. Такие нуклеиновые кислоты могут представлять собой аптамеры, антисмысловые ДНК/РНК, пептидные нуклеиновые кислоты (ПНК), малые интерферирующие РНК и т.д. Специалист в данной области будет также предусматривать использование направляющих модулей, полученных из нуклеиновых кислот, в которых используют другие связи по сравнению с фосфатными связями в их остове. Направляющие модули, которые основаны на меченых нуклеиновых кислотах с меткой, являющейся контрастным веществом для MRI, веществом для F-магнитной резонансной томографии или F-NMR, радиоактивным фармацевтическим средством, веществом для ультразвукового исследования, веществом для оптического анализа изображений или веществом для рентгенографии, и для которых TERT является мишенью, не являются частью изобретения, при условии, что рассматриваются контрастные вещества. Они, однако, являются частью изобретения при условии, что рассматривается применение таких соединений для изготовления фармацевтических препаратов для диагностики рака предстательной железы или в способах диагностики рака предстательной железы.
Липиды, такие как фосфолипиды, лектины, такие как, например, лейкозид-стимулирующий лектин, и сахариды можно также использовать в качестве направляющего модуля.
Конечно, можно также использовать низкомолекулярные органические соединения, которые специфически взаимодействуют со специфическими молекулярными мишенями рака предстательной железы, такими как описанные выше. Эти низкомолекулярные органические соединения могут быть получены из коммерчески доступных библиотек соединений.
Таким образом, любой тип молекулярного объекта, который способен к взаимодействию со специфической молекулярной мишенью рака предстательной железы, можно использовать в качестве направляющего модуля. Предпочтительно, специалист в данной области будет рассматривать такие направляющие модули, о которых известно, что они легко проникают через клеточную мембрану или тканевые барьеры, и которые, таким образом, могут легко проникать в предстательную железу и ткани предстательной железы. По этой причине особенно предпочтительно использование довольно коротких полипептидов и, в частности, пептидов, пептидомиметиков и низкомолекулярных органических соединений.
При использовании TERT в качестве специфической молекулярной мишени рака предстательной железы можно применять, например, низкомолекулярные ингибиторы ферментативной активности TERT. Такие предпочтительные направляющие модули включают, например, 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты.
Понятно, что в случае других специфических молекулярных мишеней рака предстательной железы, таких как вышеупомянутые GRN-A, GSTPI, PRCA, PCMA и DD3, использование направляющего модуля, который получен из пептида или низкомолекулярного органического соединения, также предпочтительно при условии, что такие направляющие модули более подходят для легкого проникновения в ткань предстательной железы.
Соединения согласно изобретению, которые можно применять в качестве контрастного вещества для детекции рака предстательной железы, не только содержат вышеописанный направляющий модуль, но также, по меньшей мере, один компонент для детекции. Этот детектируемый компонент может представлять собой молекулярный компонент, который можно детектировать с использованием технологий анализа молекулярных изображений как тех, которые известны в данной области.
Для целей настоящего изобретения «анализ молекулярных изображений» в широком смысле обозначает характеристику и измерение биологических процессов и структур у живых животных, в органах, в ткани и на клеточном или молекулярном уровне. Разновидности анализа молекулярных изображений, которые, в частности, можно использовать для целей настоящего изобретения, основаны на радионуклидном, магнитно-резонансном и оптическом анализе изображений.
Нуклидные технологии в медицине включают однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT), позитронно-эмиссионную томографию (PET) и позитронно-эмиссионную томографию-компьютерную томографию (PET-CT). Оптический анализ изображений основан в значительной степени на использовании компонентов для детекции, которые излучают при подходящем возбуждении, предпочтительно в видимом или ультрафиолетовом спектре. Для оптического анализа изображений можно использовать микроскопию, такую как, например, лазерную сканирующую электронную микроскопию или флуоресцентную микроскопию. Использование оптической когерентной томографии можно также применять для визуальной оценки индивидуальных клеток или молекулярных событий, такой как детекция специфической молекулярной мишени рака предстательной железы, как описано в данном документе. Таким образом, для целей настоящего изобретения детектируемый компонент может представлять собой любой молекулярный компонент, который можно детектировать с использованием вышеупомянутых технологий, включая MRI, PET, SPECT, PET-CT, ультразвуковые, рентгеновские и оптические способы, такие как, например, флуоресцентная микроскопия. Некоторые из этих способов будут описаны более подробно.
Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия
Один из предпочтительных вариантов осуществления детекции взаимодействия между направляющим модулем и специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы основан на использовании конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, в которой в дополнительном предпочтительном варианте осуществления можно использовать источники УФ-излучения. Конфокальная микроскопия предоставляет несколько преимуществ по сравнению с общепринятой оптической микроскопией, где одним из наиболее важных преимуществ является устранение находящейся не в фокусе информации, которая искажает изображение, контролируемая глубина поля и разрешение на субмикронном уровне. Дополнительное преимущество конфокальной микроскопии состоит в том, что флуоресценцию различных частей образца, которые находятся не в фокусе, можно отфильтровать, и, таким образом, она не будет создавать помехи в частях или слоях, которые находятся в фокусе, тем самым, получая изображение, которое является значительно более резким и обладает лучшим разрешением по сравнению со сравнимым изображением, полученным с помощью классической световой микроскопии.
Основной принцип конфокальной сканирующей микроскопии состоит в использовании экрана с микроотверстием в фокальной точке системы линз микроскопа, которая «сопряжена» с точкой, на которой фокусируются линзы объектива. Только свет, приходящий из фокальной точки объектива, фокусируется на микроотверстии и может проходить через детектор, который, например, может представлять собой устройство с зарядовой связью (CCD). Свет, приходящий из слоя образца, который находится не в фокусе, будет практически полностью отфильтрован.
x
y
z
Таким образом, конфокальный микроскоп обладает значительно лучшим разрешением в - и -направлении, чем общепринятый микроскоп. Кроме того, он обладает меньшей глубиной поля в -направлении. Путем сканирования фокальной точки через образец, таким образом, можно видеть разные планы образца и затем воссоздать 3-мерное изображение образца. Кроме того, конфокальная микроскопия совместима с разными длинами волн света.
Если конфокальный лазерный сканирующий микроскоп интегрирован, например в эндоскопическое оборудование, приводное устройство можно использовать для сканирования конфокальным микроскопом области интересующей ткани. Первое грубое сканирование можно затем использовать для определения морфологии ткани, и ткань, в которой отмечается повышение уровня, например TERT, можно идентифицировать таким сканированием.
Для конфокального сканирующего микроскопа можно использовать монохроматический или полихроматический свет, однако монохроматический УФ-свет с длиной волны от 240 нм до 280 нм может быть предпочтительным. В качестве конфокального лазерного сканирующего микроскопа можно использовать микроскоп, такой как LEICA DMLM, обладающий 12-битовым фотоаппаратом Qimaging Retiga 2000R FASTCooled Mono (www.qimaging.com) для измерения интенсивности сигнала флуоресцентного сигнала. Leica DM6000 может быть особенно предпочтительным.
Для целей настоящего изобретения, где клетки следует наблюдать в их естественном тканевом окружении, конфокальный лазерный сканирующий микроскоп можно интегрировать в эндоскоп. Системы, которые известны для этой цели, отличаются преимущественно по способу, при помощи которого сканируется изображение. Доступны две довольно прогрессивные коммерческие системы, например, от Optiscan и Mauna Kir Technology. Устройство Mauna Kir представляет собой систему проксимального сканирования, при которой изображение переносится вниз по эндоскопу с помощью когерентного пучка оптических волокон. Выбранная точка или волокно отображается в ткани образца на дистальном конце. Этот конфокальный эндомикроскоп можно доставлять через рабочий канал эндоскопа. Так как поле зрения эндомикроскопа мало, то местоположение зонда управляется посредством общепринятой видеоэндоскопии. Таким образом, платформа эндоскопа должна включать как создатель видеоизображения, так и конфокальный микроскоп. Конечно, эндоскоп может также включать компьютерные устройства и пакеты программного обеспечения или быть соединенным с ними, которые позволяют обрабатывать полученные изображения.
Компоненты для детекции могут, например, представлять собой трехчиповую CCD-камеру Optronics DEI-700 CE, соединенную с компьютером через плату захвата изображения BQ6000. Альтернативно, можно использовать трехчиповую CCD-камеру Hitachi HV-C20. Пакеты программного обеспечения для анализа изображения могут, например, представлять собой пакет программного обеспечения для анализа изображений Bioquant True Color Windows 98 v3.50.6 (R&M Biometrics, Nashville, TN) или программного обеспечения для анализа изображений Image-Pro Plus 3.0. Другая система, которую можно использовать, представляет собой систему Bio View Duet (Bio View Ltd, Rehovot, Israel), которая основана на двухрежимном, полностью автоматизированном микроскопе (Axioplan 2, Carl Zeiss, Jena, Germany) с моторизованным в XY-направлении предметным столиком на 8 предметных стекол (Marzhauser, Wetzler, Germany), цветной 3CCD-камерой с построчной разверткой (DXC9000, Sony, Tokyo, Japan) и компьютером для контроля и анализа системы и данных.
В Optiscan разработан эндомикроскоп, в котором используется дистальное сканирование. В этой системе одиночное волокно передает свет вниз по эндоскопу, и волоконный конец дистальной головки пространственно сканируется и отображается при помощи оптики в ткань. В Optiscan совместно с Pentax разработан эндоскоп с конфокальным микроскопом, интегрированным в прибор, тем самым, приводя к освобождению рабочего канала. Изображения тканей, которые получены с использованием этой системы, обладают разрешением, которое позволяет идентифицировать расположение ядер клеток.
Другие малогабаритные конфокальные оптические устройства описаны в WO 2004/113962 A2, который приведен здесь путем ссылки. Системы для конфокального анализа изображений живой ткани также описаны в WO 02/073246 A2, а также в US 2005/0036667, оба также приведенные путем ссылки.
Оптическая когерентная томография
in vivo
Еще одна возможность локализации клеток, экспрессирующих специфический молекулярный маркер рака предстательной железы  в живой ткани человека или животного, состоит в использовании оптической когерентной томографии (OCT).
OCT представляет собой технологию анализа изображений, которая позволяет достичь глубины проникновения вплоть до нескольких миллиметров (обычно от 1,5 до 2 мм) со сверхвысоким разрешением (несколько микрон), получая 3-мерные изображения ткани в режиме реального времени. OCT позволяет получать 3-мерные структурные изображения (слоев ткани, изменений плотности) для получения спектроскопической информации и осуществления по желанию анализа функциональных и молекулярных изображений. OCT представляет собой основанную на интерферометрии технологию, которая позволяет измерять сигналы до -90 дБ.
Разветвитель расщепляет свет, приходящий от источника света. В то время как одно направление служит в качестве референсного направления интерферометра, другое направление служит для доставки света образцу и, таким образом, называется направлением образца. Сканирующая оптика обладает способностями латерального сканирования таким образом, что установка OCT получает осевую развертку (A-скан) для каждого латерального положения. Все A-сканы в сочетании формируют 3-мерное структурное изображение.
При получении каждого A-скана смещение референсного зеркала дает информацию в направлении глубины. Также возможно получение информации в направлении глубины с помощью сканирующих длин волн. Разработаны несколько более прогрессивные способы для получения большей информации в направлении глубины за более короткое время. Спектроскопическая OCT является наиболее прогрессивной из тех, которые дают данные развертки в направлении глубины без каких-либо движущихся частей.
В настоящее время наиболее быстрая система OCT может давать изображения приблизительно 30 блоков в секунду с более чем 1000 A-сканов в блоке. Латеральное разрешение ограничено только сканирующей оптикой и системой фокусирования света. Осевое разрешение в свою очередь зависит от источника света. Типичное осевое разрешение, в настоящее время достижимое с помощью коммерческих сверхлюминесцентных диодов, обладающих шириной полосы приблизительно 70 нм при 930 нм, составляет приблизительно 5 мкм. Одно из лучших полученных разрешений приблизительно 1,5 мкм достигнуто с использованием фс-лазера Ti:сапфир.
Для целей настоящего изобретения вышеописанные устройства OCT и, в частности, спектроскопические устройства OCT можно уменьшить таким образом, что их можно использовать, например, в эндоскопической системе. Относительно технологии уменьшения OCT можно, например, сослаться на предложения, сделанные в публикации в Optics Letters 29, 2261(2004). Как правило, уменьшенное устройство OCT, которое можно использовать в эндоскопической системе, будет содержать:
- Источник света. Он определяет осевое разрешение, которое пропорционально ширине полосы источника. Коммерчески доступные SLD (сверхлюминесцентные диоды) дают осевое разрешение приблизительно 5 мкм. Лучшее разрешение доступно при использовании фс-лазера Ti:сапфир или вольфрамовой лампы (очень низкой энергии) (разрешение близко к 1 мкм). Настраиваемый лазер необходим для Фурье-домена OCT.
- Оптико-волоконные компоненты для обеспечения доставки света, волоконный разветвитель и/или циркулятор для получения интерферометра Майкельсона.
- Компоненты для детекции. Они будут зависеть от типа OCT. Как правило, будут использоваться фотодиоды, но, в случае спектральной OCT, будет необходима детекция со спектральным разрешением (анализатор спектра в сочетании с линейной матрицей CCD).
- В случае поляризации или фазовой OCT компоненты прибора и зонда должны быть способны сохранять свойства поляризованного света.
2-фотонный анализ изображений
in vivo
Конечно, клетки и ткань, в которых сверхэкспрессирован специфический маркер рака предстательной железы, можно также локализовать с использованием технологий 2-фотонного анализа изображений. Двухфотонный способ дает возможность трехмерного анализа изображений ткани  в режиме реального времени. Основной лежащий в основе принцип состоит в том, что в этом способе флуорофор в ткани возбуждается при поглощении двух фотонов низкой энергии, что приводит к излучению флуоресценции. Это отличается от общепринятой (конфокальной) микроскопии, где одиночный высокоэнергетический фотон вызывает излучение флуорофора.
Для того чтобы произошел двухфотонный процесс, необходим относительно высокий поток фотонов, который, как правило, получают в фокальной точке конфокального микроскопа. Как следствие, в двухфотонном анализе изображений также применимы преимущества конфокальной микроскопии, такие как трехмерный анализ изображений и высокое разрешение (~0,2 микрона латерально и ~0,5 микрона вдоль оси).
in vivo
Вследствие низкой энергии возбуждающих фотонов поглощение одиночного фотона тканью находится на относительно низком уровне, что минимизирует количество индуцированного фотонами повреждения ткани. Это является значительным преимуществом для приложений . Более того, поглощение на низком уровне приводит к более глубокому проникновению фотонов в ткань, что дает глубину анализа изображений вплоть до 0,5 мм.
in vivo
В заключение, двухфотонный анализ изображений сочетает преимущества высокоразрешающей конфокальной микроскопии с большой глубиной анализа изображений и незначительным индуцированным фотонами повреждением. Это позволяет получить характеристики ткани  в режиме реального времени вплоть до клеточного уровня и обеспечивает свою пригодность для диагностики заболеваний.
Как изложено выше, компонент для детекции может представлять собой любой молекулярный компонент, который можно детектировать вышеупомянутыми способами, включая MRI, PET, SPECT, PET-CT, ультразвуковые, рентгеновские и оптические способы, такие как, например, флуоресцентная микроскопия. Соответственно, компонент для детекции может представлять собой любой из следующих молекулярных компонентов.
Магнитная резонансная томография
2
3
3
4
2
4
3
5
12
12
19
2
2
12
22
Для MRI можно использовать следующие компоненты для детекции, например, ферро-, антиферро-, ферримагнитные или суперпарамагнитные материалы, такие как железо (Fe), оксид железа γ-FeO или FeO, или феррит со структурой шпинели MFeO (M=Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd), или феррит со структурой граната MFeO (M=Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), или феррит со структурой магнитоплюмбита MFeO (M=Ca, Sr, Ba, Zn), или другие гексагональные структуры феррита, такие как, например, BaMFeO (M=Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Mg). Во всех случаях к основной структуре можно добавить дополнительно от 0,01 до 5,00 моль-% Mn, Co, Ni, Cu, Zn или F.
20-35
Можно также использовать контрастные компоненты для детекции на основе иона парамагнетика (например, лантанида, марганца, железа, меди), такие как хелаты гадолиния, такие как Gd(DTPA), Gd(BMA-DTPA), Gd(DOTA), Gd(DO3A); олигомерные структуры; макромолекулярные структуры, такие как альбумин-Gd(DTPA), декстран-Gd(DTPA), Gd(DTPA)-24-каскадный полимер, полилизин-Gd(DTPA), MPEG-полилизин-Gd(DTPA), дендримерные структуры усиливающих контраст компонентов на основе лантанидов, усиливающих контраст компонентов на основе марганца, таких как Mn(DPDP), Mn(EDTA-MEA), поли-Mn(EED-EEA), и полимерные структуры, а также липосомы в качестве носителей парамагнитных ионов, такие как липосомальный Gd(DTPA) или вещества для непротонного анализа изображений.
Оптическая детекция
4
4
Для оптической детекции можно использовать люминесцентные вещества, такие как нанофосфоры (например, YPO или LaPO с добавлением редкоземельных элементов) или полупроводящие нанокристаллы (так называемые квантовые точки; например, CdS, CdSe, ZnS/CdSe, ZnS/CdS), карбоцианиновые красители, красители на основе тетрапиррола (порфирины, хлорины, фталоцианины и родственные структуры), дельта-аминолевулиновая кислота, флуоресцентные хелаты лантанидов, флуоресцеин или 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), или другие родственные флуоресцеину флуорофоры, такие как орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
Ультразвук
Для ультразвуковой детекции можно использовать капсулу (например, из белка, липида, поверхностно-активного вещества или полимера), инкапсулированный газ (например, воздух, перфторпропан, додекафторкарбон, гексафторид серы, перфторкарбон), пузыри (такие как оптизон от Amersham, левовист от Schering); заключенные в капсулу (например, из белка, липида, поверхностно-активного вещества или полимера) капли или наночастицы (например, платина, золото, тантал).
Рентгенография
Для рентгеновской детекции можно использовать йодированные усиливающие контраст компоненты, такие как, например, ионные и неионные производные 2,4,6-трийодбензола; усиливающие контраст компоненты на основе сульфата бария; хелаты ионов металлов, такие как, например, соединения на основе гадолиния; кластеры бора с высоким содержанием йода, полимеры, такие как йодированные полисахариды, полимерные трийодбензолы, частицы из йодированных соединений, обладающие низкой растворимостью в воде, липосомы, содержащие йодированные соединения, йодированные липиды, такие как триглицериды или жирные кислоты.
PET
11
13
15
66/8
60
52
55
61/2/4
62/3
70/1/4
75/6
82
86
89
110
120/4
122
18
18
11
11
18
18
18
18
64
18
11
18
Для PET-анализа можно использовать изотопные индикаторы на основе C, N, O, Ga, Cu, Fe, Co, Cu, Zn, As, Br, Rb, Y, Zr, In, I, Xe и F, такие как, например, F-FDG (глюкозный метаболизм), C-метионин, C-тирозин, F-FMT, F-FMT или F-FET (аминокислоты), F-FMISO, Cu-ATSM (гипоксия), F-FLT, C-тимидин, F-FMAU (пролиферация).
SPECT
99m
123/5/131
67
67
111
201
Для SPECT можно использовать усиливающие контраст компоненты на основе радионуклидов, таких как, например, Tc, I, Cu, Ga, In и Tl.
4
157
177
212/3
186/8
67
90
131
114m
Помимо вышеупомянутых маркеров можно использовать, например, токсины, радиоактивные изотопы и хемотерапевтические средства, UV-C-испускающие наночастицы, такие как, например YPO:Pr, вещества для фотодинамической терапии (PDT), такие как, например, соединения на основе расширенных порфириновых структур или нуклеотидов для радиотерапии, такие как, например, Sm, Lu, Bi, Re, Cu, Y, I, In, At, Ra, Ho.
Альтернативой являются также значительно усиливающие контраст компоненты подобно, например, переносу насыщения химического обмена (CEST), термочувствительные контрастные вещества для MRI (например, липосомальные), pH-чувствительные контрастные вещества для MRI, чувствительные к давлению кислорода или ферментам контрастные вещества для MRI, зависимые от концентрации ионов металлов контрастные вещества для MRI.
2
3
3
4
Предпочтительно, компоненты для детекции для целей магнитной резонансной томография будут выбраны из ферро-, антиферро-, ферри- или суперпарамагнитных материалов, таких как железо (Fe), оксид железа γ-FeO или FeO. Также предпочтительны контрастные компоненты для детекции на основе парамагнитных ионов (например, лантанида, марганца, железа, меди), такие как хелаты гадолиния, подобные Gd(DTPA), Gd(BMA-DTPA), Gd(DOTA), Gd(D03A).
Для способов оптической детекции особенно предпочтительно использование следующих компонентов для детекции: люминесцентные вещества, такие как флуоресцеин или 5-аминофлуоресцеин, или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), или другие родственные флуоресцеину и/или производные от него флуорофоры, такие как орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
11
18
99m
123/5/131
67
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения контрастное вещество будет получено из направляющего модуля, который распознает TERT. Предпочтительно, специалист в данной области будет рассматривать такие направляющие модули, которые, как известно, легко проникают через клеточную мембрану или ткань и которые, таким образом, могут легко проникать в предстательную железу и ткань предстательной железы. По этой причине предпочтительно использование довольно коротких полипептидов и, в частности, пептидов и низкомолекулярных органических соединений, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты. Детектируемый компонент предпочтительно выбирают из группы, состоящей из C, F, Tc, I, Ga, люминесцентных веществ, таких как нанофосфоры, полупроводящих нанокристаллов, карбоцианиновых красителей, красителей на основе тетрапиррола, дельта-аминолевулиновой кислоты, флуоресцентных хелатов лантанидов, флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, инкапсулированного газа или пузырей, заключенных в капсулу капель или наночастиц. Детектируемый компонент особенно предпочтительно выбирают из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
Понятно, что для случая других специфических молекулярных мишеней рака предстательной железы, таких как вышеупомянутые GRN-A, GSTPI, PSCA, PCMA и DD3, использование направляющего модуля, который получен из пептида или низкомолекулярного органического соединения, также предпочтительно при условии, что такие направляющие модули более подходят для легкого проникновения в ткань предстательной железы. Кроме того, детектируемый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
Специалист в данной области хорошо осведомлен о том, что контрастное вещество согласно изобретению может содержать не только один направляющий модуль. Оно может также содержать два, три, четыре направляющих модуля. Направляющие модули могут специфически связываться с тем же самым или другим специфическим молекулярным маркером(ами) рака предстательной железы. При использовании более одного направляющего модуля и если все направляющие модули распознают одну и ту же специфическую молекулярную мишень рака предстательной железы специфичность контрастирующего вещества может возрастать. Это может, в частности, иметь место, если направляющие модули распознают разные структуры в молекулярном маркере. Если используют направляющие модули, которые специфичны в отношении разных специфических молекулярных маркеров рака предстательной железы, то селективность может возрастать, если сопутствующее наличие разных молекулярных мишеней указывает, например, на развитие злокачественной опухоли предстательной железы. Сопутствующее наличие можно подтвердить получением, например, различным образом локализованных сигналов внутри одной и той же клетки.
Аналогично, специалист в данной области осведомлен о том, что контрастное вещество может содержать более одного детектируемого компонента, например, два, три, четыре или более детектируемых компонентов. Использование более одного детектируемого компонента может повысить чувствительность измерения. Конечно, можно использовать различные типы детектируемых компонентов таким образом, что результаты MRI можно сравнивать и, в конечном счете, подтверждать оптическими измерениями.
Специалист в данной области будет также рассматривать сочетание вышеупомянутых способов и, таким образом, использовать, например, одновременно одно контрастное вещество, которое образовано направляющим модулем, который является специфическим для специфического молекулярного маркера рака предстательной железы, и детектируемым компонентом, и другое контрастное вещество, которое образовано направляющим модулем, распознающим другой специфический молекулярный маркер рака предстательной железы, и детектируемым компонентом, который основан на другом принципе детекции. Введение и измерение таких сочетаний контрастных веществ обеспечит детекцию рака предстательной железы независимыми способами в одном эксперименте.
Специалист в данной области осведомлен о том, что направляющий модуль и детектируемый компонент можно сочетать разными способами в одном соединении. Например, направляющий модуль может представлять собой низкомолекулярное органическое соединение, которое связано с флуоресцентным маркером посредством связи. Аналогично, направляющий модуль может представлять собой полипептид, который связан с любым из вышеупомянутых веществ для MRI. Связь между направляющим модулем и компонентом для детекции может быть ковалентной, но она также может быть ионной связью. Кроме того, компонент для детекции можно непосредственно связывать с направляющим модулем или его можно отделить от направляющего модуля спейсером. Специалист в данной области знаком со связыванием вышеупомянутых детектируемых компонентов с направляющим модулем, таким как полипептид. Например, химическую связь можно обеспечить, например, ацилфторидными функциональными группами детектируемого компонента. Другие химические вещества для ковалентного связывания также применимы, но не ограничены ангидридами, эпоксидами, альдегидами, гидразидами, ацилазидами, арилазидами, диазосоединениями, бензофеноном, карбодиимидом, сложными имидоэфирами, изотиоцианатами, сложными эфирами NHS, CNBr, малеимидами, тозилатами, трезилхлоридом, ангидридами малеиновой кислоты и карбонилдиимидазолом. Связь можно также создать посредством гомо- и/или гетеро-би- и/или полифункциональных поперечно-сшивающих веществ. Типичные поперечно-сшивающие вещества включают, но не ограничиваются ими, бис(сульфосукцинимид), бис(диазобензидин), диметиладипимидат, диметилпимелимидат, диметилсуберамидат, дисукцинилсуберат, глутаральдегид, N-малеимидобензоил-N-гидроксисукцинимид, сульфосукцинидил 4-(N-малеимидометил)циклогексан-1-карбоксилат и т.д.
Контрастные вещества или соединения в соответствии с изобретением могут содержать одну или несколько из следующих функциональных групп: спирты, фенолы, сложные эфиры, включая сложный эфир других кислот, карбоновые кислоты, амиды, амины, меркаптогруппы, системы ароматических колец и гетероциклических колец. Общая структура соединений может быть циклической или линейной.
Соединения могут нести общий заряд. В таком случае соединения можно использовать в форме соли физиологически приемлемого противоиона, например, иона аммония, иона замещенного аммония, катиона щелочного металла или щелочноземельного металла, или аниона, происходящего от неорганической или органической кислоты.
Выше изложено, что настоящее изобретение также относится к фармацевтическим композициям для диагностических целей, а именно детекции рака предстательной железы. Такие фармацевтические композиции, которые будут обозначены также как диагностические композиции, будут содержать вышеописанные соединения и, необязательно, фармацевтически приемлемые эксципиенты.
Понятно, что эти диагностические препараты будут содержать вышеупомянутые контрастные вещества и предпочтительно предпочтительные формы этих контрастных веществ. Таким образом, диагностические композиции предпочтительно будут содержать контрастное вещество, которое получено из направляющего модуля, который распознает TERT. Кроме того, специалист в данной области предпочтительно будет рассматривать такие направляющие модули, которые, как известно, легко проникают через клеточную мембрану или ткань и которые, таким образом, могут легко проникать в предстательную железу и ткань предстательной железы. По этой причине особенно предпочтительно использование довольно коротких полипептидов и, в частности, пептидов и низкомолекулярных органических соединений, таких как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты. В этих случаях детектируемый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
Контрастные вещества могут быть предпочтительно составлены в общепринятые фармацевтические или ветеринарные формы для парентерального введения, например, суспензии, дисперсии и т.д., например, в водных носителях, таких как вода или буферы для инъекций. Контрастные вещества могут также дополнительно содержать фармацевтически приемлемые разбавители и вещества, облегчающие составление композиций, например лубриканты, смягчители, антиоксиданты, вещества, регулирующие осмоляльность, буферы или вещества, регулирующие pH. Одна из наиболее предпочтительных композиций контрастных веществ согласно изобретению содержит стерильный раствор или суспензию для парентерального введения или для непосредственной инъекции в интересующую область.
Хотя контрастные вещества по настоящему изобретению могут быть составлены в готовую форму таким образом, что их парентеральное введение в сосудистую систему или непосредственно в орган или мышечную ткань является предпочтительным, внутривенное введение может быть особенно предпочтительным. Также можно предусмотреть непарентеральное введение, и оно включает, например, чрескожное, назальное, пероральное, буккальное и сублингвальное введение или введение в полость тела, такую как, например, желудочно-кишечный тракт, мочевой пузырь, матка или влагалище. Настоящее изобретение рассматривается как включающее такое введение.
Как изложено выше, соединения и диагностические композиции в соответствии с изобретением можно использовать для детекции образования канцерогенной опухоли в предстательной железе на ранней стадии.
in vivo
Таким образом, настоящее изобретение также относится к применению, по меньшей мере, одного такого соединения для изготовления фармацевтической композиции для диагностики рака предстательной железы у человека или животного. Предпочтительно, такие фармацевтические композиции применяют для диагностики  рака предстательной железы в организме человека или животного.
Вышеописанные предпочтительные соединения также предпочтительны для применения при изготовлении таких фармацевтических композиций. Таким образом, соединение содержит направляющий модуль, который способен к взаимодействию с TERT, и который можно получить из пептида или низкомолекулярного ингибитора, такого как 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидин, дизамещенные антрахиноны, флуореноны, акридины, соединения на основе тетрациклов, G-квадруплексные ингибиторы на основе порфирина и диимид перилентетракарбоновой кислоты, и который дополнительно содержит компонент для детекции, выбранный из группы, состоящей из флуоресцеина или других родственных флуоресцеину и/или производных от него флуорофоров, таких как 5-аминофлуоресцеин или флуоресцеин-изотиоцианат (FITC), орегоновый зеленый, техасский красный, Attodye, Cydye, Alexa647, Cy5, Cy3 или нафтофлуоресцеин.
in vivo
Другие варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу диагностики  рака предстательной железы у человека или животного, включающему стадии:
a) введение соединения, содержащего направляющий модуль и детектируемый компонент, указанному человеку или животному, где направляющий модуль способен к взаимодействию со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
b) взаимодействие направляющего модуля указанного соединения со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
c) детекция взаимодействия между специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы и указанным соединением путем измерения сигнала, производимого детектируемым компонентом при подходящем возбуждении; и
d) принятие решения о наличии рака предстательной железы на основе сигнала, измеренного на стадии c).
На стадии c) измерение сигнала предпочтительно можно осуществлять вне организма человека или животного.
Специалист в данной области осведомлен о том, что обычно будут использоваться сигналы от клеток, которые явным образом являются неканцерогенными, в качестве стандартного эталона для принятия решения о том, является ли детектируемый сигнал действительно свидетельством продолжающегося развития рака.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу детекции специфической молекулярной мишени рака предстательной железы у человека или животного, включающему стадии:
a) введение соединения, содержащего направляющий модуль и детектируемый компонент, указанному человеку или животному, где направляющий модуль способен к взаимодействию со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
b) взаимодействие направляющего модуля указанного соединения со специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы;
c) детекция взаимодействия между специфическим молекулярным маркером рака предстательной железы и указанным соединением путем измерения сигнала, порождаемого детектируемым компонентом при подходящем возбуждении.
Понятно, что соединения, которые применяют в вышеупомянутом способе диагностики и способе детекции специфической молекулярной мишени рака предстательной железы, содержат те же самые соединения и диагностические композиции, как упомянуто выше. Аналогично, вышеупомянутые предпочтительные контрастные вещества и диагностические композиции также предпочтительно будут применять в вышеупомянутом способе диагностики и детекции специфических молекулярных мишеней рака предстательной железы. Особенно предпочтительным соединением будет соединение, которое содержит направляющий модуль, полученный из пептида или низкомолекулярного ингибитора TERT, и компонент для детекции, такой как те, которые описаны выше.
Настоящее изобретение также относится к способу получения вышеупомянутых контрастных веществ и диагностических композиций.
Изобретение описано выше в отношении некоторых предпочтительных вариантов осуществления. Это, однако, не означает ограничения изобретения каким-либо образом, и специалист в данной области очевидным образом будет способен определить дополнительные варианты осуществления, которые относятся к объему и сущности изобретения.