[发明专利]测定LDH活性的超极化的乳酸盐造影剂

说明书

本发明涉及新的超极化的成像剂和涉及可用于测定乳酸脱氢酶(LDH)活性的¹³C-MR检测方法。

前期的研究已经证明，超极化的[1-¹³C]丙酮酸盐代谢可使用¹³C磁共振光谱成像(¹³C MR成像)在体内成像。例如WO2006/011809公开包含¹³C丙酮酸盐的组合物和在¹³C MR成像中使用其的方法。

在肿瘤中，检测丙酮酸盐和乳酸盐之间的超极化¹³C标记物的乳酸脱氢酶(LDH)-催化的流量，已经与肿瘤评级和对治疗的应答相关，参见如Albers, M.J.,等，超极化的¹³C乳酸盐、丙酮酸盐和丙氨酸：前列腺癌检测和分级的非侵入性生物标志(Hyperpolarized ¹³C lactate, pyruvate, and alanine: noninvasive biomarkers for prostate cancer detection and grading), Cancer Res 68, 8607-8615 (2008)。体内磁化传递检测和体外肿瘤细胞悬浮液的研究已经清楚明白地证明，丙酮酸盐和乳酸盐之间的同位素交换，与净化学流量相对比，对观察到的丙酮酸盐和乳酸盐之间的超极化¹³C标记物的流量产生显著贡献。此与以下的长期存在的观测相一致，即LDH催化细胞中接近平衡的反应，和酶的机制是规则的三元(ordered ternary)复杂机制，其中辅酶NAD+和NADH分别在之前结合丙酮酸盐和乳酸盐。因此，LDH催化容易可逆的、伴随着NADH和NAD+的互换的丙酮酸盐和乳酸盐的互换，如流程1中所示，

流程1：

丙酮酸盐是检测LDH-催化流量的卓越的超极化的底物，原因是其无毒性，此使极化易于达到高水平，该极化具有相对长的寿命且转运入细胞的过程快速。然而，丙酮酸盐具有许多重要的限制。虽然它是是内源性分子，但没有证据显示在相对高浓度用于超极化的¹³C体内成像实验时是有毒的，尽管如此，使用乳酸盐去检测LDH-催化的流量将仍然是更优选的，因为乳酸盐以比丙酮酸盐高得多的浓度自然存在，并且也更迅速地被转运进细胞。使用标记的丙酮酸盐检测LDH活性的再一个缺点是，酶受到用于超极化的¹³C成像实验的高浓度的丙酮酸盐的抑制。然而，应用乳酸盐的企图相当不成功，因为在丙酮酸盐中检测到非常少的标记物。此可能是由于组织中稳态丙酮酸盐浓度非常低，因此仅有一小池用于要交换的乳酸盐中的超极化的¹³C标记物。

Simpson, R.J., Brindle, K.M., Brown, F.F., Campbell, I.D. & Foxall, D.L.质子核磁共振(pmr)同位素-交换方法研究在完整细胞中脱氢酶的动力学特性(A pmr isotope-exchange method for studying the kinetic-properties of dehydrogenases in intact-cells). Biochemical Journal 202, 573-579 (1982)和Simpson, R.J., Brindle, K.M., Brown, F.F., Campbell, I.D. & Foxall, D.L.乳酸盐-脱氢酶在纯化状态和在完整红细胞中的研究。Biochemical Journal 202, 581-587 (1982)均描述了丙酮酸盐和乳酸盐之间的同位素标记物的LDH-催化的交换。¹H MRS用于这些实验中以检测人红细胞悬浮液中的甲基氘化的丙酮酸盐([3-²H₃]丙酮酸盐)与质子化的乳酸盐的交换。在添加甲基氘化的丙酮酸盐和质子化的乳酸盐至红细胞悬浮液中后，有来自丙酮酸盐的甲基质子信号增加和来自乳酸盐的甲基质子信号的相应的减少，因为氘标记物在两种分子之间交换。