AGENTES DE CONTRASTE PARA LA OBTECION DE IMAGENES POR RESONANCIA MAGNETICA.

Agente de contraste para la obtención de imágenes por resonancia magnética que comprende un ligando quelante y un ión de metal de transición,

llevando dicho ligando un sustituyente que puede reaccionar por vía química o bioquímica con una sustancia diana provocando un cambio del estado de espín, caracterizado porque presenta:

a) o bien la fórmula (I)

Agentes de contraste para la obtención de imágenes por resonancia magnética.

La presente invención se refiere a agentes de contraste para la obtención de imágenes por resonancia magnética.

La obtención de imágenes por resonancia magnética (IRM) es una técnica ampliamente usada en el campo médico, especialmente para fines de diagnóstico. La IRM se basa principalmente en la observación de la magnetización de los espines de los núcleos de los átomos de hidrógeno en las moléculas de agua. Consiste en medir la relajación mediante dos modos (T1 y T2) de las moléculas de agua con respecto a una distribución en el equilibrio, para formar una imagen. La relajación se produce tras un estado en el que todos los espines han estado completamente alineados bajo el efecto de un campo magnético externo mediante el uso de un impulso de radiofrecuencia. La IRM permite distinguir entre las zonas de alta concentración y las zonas de baja concentración de un agente de contraste. En el campo biológico, la imagen obtenida pone en evidencia los tejidos ricos en agente de contraste, esencialmente aquellos que son de naturaleza hidrófila.

Los agentes de contraste de primera generación son agentes denominados "pasivos" que se reparten a través de la muestra sometida a la IRM, esencialmente en función de gradientes de lipofilicidad y de enlaces no específicos.

Se han realizado trabajos para definir agentes activos, es decir agentes que pueden revelar la presencia de una actividad química o bioquímica, las condiciones de pH o una concentración de un ión particular. Estos agentes están constituidos por un ión fuertemente paramagnético complejado por un ligando, siendo el ión generalmente Gd(III). Los agentes de contraste que contienen un ión fuertemente paramagnético de este tipo constituyen en consecuencia un imán molecular permanente, que ejerce siempre una influencia, más o menos importante, sobre la relajación de las moléculas de agua del entorno. El medio para hacer que estos complejos de tipo imán molecular permanente sean sensibles a compuestos químicos específicos de su entorno se basaba esencialmente en la modificación de la accesibilidad del entorno inmediato del metal paramagnético para las moléculas de agua. Tales marcadores, para los cuales la relajación por una actividad enzimática se mejora por el hecho de que actúan como catalizadores para el intercambio rápido de moléculas de agua, se describen en diversos documentos.

El documento US-5.707.605 describe un agente de IRM que es un complejo de un ión de metal paramagnético y de un ligando, comprendiendo dicho ligando un grupo quelante y un sustituyente que está unido mediante enlace covalente al quelante. En ausencia de sustancia diana, el sustituyente está asociado o unido al ión metálico del complejo, y ocupa o bloquea al menos un sitio de coordinación del ión metálico. Todos los sitios de coordinación del ión metálico están entonces saturados por el quelante y el sustituyente. En presencia de la sustancia diana, el sustituyente reacciona con dicha sustancia y deja de bloquear o de ocupar al menos un sitio de coordinación del ión metálico, de manera que puede realizarse en el sitio un intercambio rápido de agua, lo que proporciona una mejora de la imagen de RM. Un derivado del ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-N,N',N'',N'''-tetraacético (DOTA) en el que uno de los sustituyentes acetato se sustituye por un sustituyente hidroxietil-ß-galactosa es un ejemplo de un complejo de este tipo. En este complejo, el grupo terminal sensible a la enzima sólo tiene un efecto protector débil del centro metálico frente a la coordinación por el agua: el número medio de moléculas de agua que están coordinadas en todo momento en el 9.º sitio de coordinación del gadolinio es de 0,65 en lugar de 1,02 para la forma "escindida" de un compuesto similar que contiene un ligando que puede ocupar solamente 8 sitios de coordinación. (Véase Meade, T. J. et al. "In vivo visualization of gene expression using magnetic resonance imaging. Nature Biotechnology 18, 321-325 (2000)"). Este débil acceso complementario de las moléculas de agua durante la bioactivación del agente de contraste no proporciona una modificación satisfactoria de la relajación.

Además, el solicitante ha señalado otro inconveniente relacionado con este agente de contraste, a saber, que no reacciona con una velocidad suficiente con la sustancia diana, a saber la enzima beta-galactosidasa. En efecto, el solicitante ha realizado experimentos que han demostrado que una inyección conjunta de este mismo agente de contraste con la enzima en un organismo vivo de prueba, a saber embriones de pez cebra, no conduce a ninguna modificación del contraste, ni tras 24 horas, ni tras 48 horas. Este resultado se ha obtenido en comparación con un experimento idéntico en el que el agente inyectado conjuntamente era un agente cromogénico comercial que dio lugar a una coloración intensa del embrión relacionada con su transformación enzimática.

El documento WO 99/21592 describe la aplicación de la técnica del documento US-5.707.605 a una sustancia diana del tipo agente terapéutico. No obstante, la mejora de la tasa de contraste que puede obtenerse con ayuda de los marcadores del tipo de los descritos en los dos documentos mencionados anteriormente es limitada.

Se conocen complejos formados por un ión de metal de transición y por un ligando que pueden existir en una forma de alto espín y una forma de bajo espín según la naturaleza del ligando. En el estado de alto espín, la casi totalidad de los electrones son electrones desapareados, no hay compensación interna de sus espines, lo que produce un aumento sustancial del momento magnético. En el estado de bajo espín, los complejos tienen un momento magnético débil, incluso nulo, según el número de electrones desapareados (en general 0 ó 1). Un ejemplo de compuesto de Fe(II) complejado por un ligando macrocíclico hexadentado de espín débil lo facilita Wieghardt et al. (Inorg. Chem. 1986, 25, 4877) y un ejemplo de compuesto de Fe(II) complejado por un ligando macrocíclico pentadentado similar de espín elevado lo facilita Spiccia et al. (Inorg. Chim. Acta, 1998, 279, 192).

El objetivo de la invención es proporcionar un agente de contraste que pueda detectar una sustancia diana o la actividad química asociada a esta sustancia diana en una célula, o un tejido sometido a la IRM, durante la fase de adquisición y de construcción de la imagen.

Un agente de contraste para IRM según la presente invención es un complejo que comprende un ligando quelante y un ión de metal de transición, llevando dicho ligando un sustituyente que puede reaccionar por vía química o bioquímica con una sustancia diana provocando un cambio del estado de espín y que tiene:

a) o bien la fórmula (I)

en la que:

- R⁴ representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, lineal o ramificado, o un radical arilo;

- W representa un grupo -(CH₂)_m-, siendo m igual a 0 o a 1;

- R⁵ representa un grupo que puede reaccionar con la sustancia diana para provocar una rotura entre el átomo de N del macrociclo y el carbono que lleva dicho grupo R⁵, o representa un átomo de hidrógeno, entendiéndose que:

        i)        cuando R⁵ representa un grupo que puede reaccionar con la sustancia diana para provocar una rotura entre el átomo de N del macrociclo y el carbono que lleva dicho grupo R⁵ (complejos Ia), de R¹ a R³, designados por Rⁱ, representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno o un grupo elegido para ajustar las propiedades de solubilidad, de dispersibilidad en los medios biológicos y de momento magnético del complejo, pudiendo uno de los Rⁱ representar incluso un grupo que puede experimentar una modificación electrónica del grupo piridilo vecino mediante reacción con la sustancia diana;

        ii)        cuando R⁵ representa un átomo de hidrógeno (complejos Ib), uno de los grupos Rⁱ representa un grupo que puede experimentar una modificación electrónica del grupo piridilo...

1. Agente de contraste para la obtención de imágenes por resonancia magnética que comprende un ligando quelante y un ión de metal de transición, llevando dicho ligando un sustituyente que puede reaccionar por vía química o bioquímica con una sustancia diana provocando un cambio del estado de espín, caracterizado porque presenta:

a) o bien la fórmula (I)

en la que:

- R⁴ representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, lineal o ramificado, o un radical arilo;

- W representa un grupo -(CH₂)_m-, siendo m igual a 0 o a 1;

- R⁵ representa un grupo que puede reaccionar con la sustancia diana para provocar una rotura entre el átomo de N del macrociclo y el carbono que lleva dicho grupo R⁵, o representa un átomo de hidrógeno, entendiéndose que:

        i)        cuando R⁵ representa un grupo que puede reaccionar con la sustancia diana para provocar una rotura entre el átomo de N del macrociclo y el carbono que lleva dicho grupo R⁵ (complejos Ia), los sustituyentes R¹ a R³, designados por Rⁱ, representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno o un grupo elegido para ajustar las propiedades de solubilidad, de dispersibilidad en los medios biológicos y de momento magnético del complejo, pudiendo uno de los Rⁱ representar también un grupo que puede experimentar una modificación electrónica del grupo piridilo vecino mediante reacción con la sustancia diana;

        ii)        cuando R⁵ representa un átomo de hidrógeno (complejos Ib), uno de los grupos Rⁱ representa un grupo que puede experimentar una modificación electrónica del grupo piridilo vecino mediante reacción con la sustancia diana, pudiendo representar los grupos Rⁱ restantes, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno o elegirse para ajustar las propiedades de solubilidad, de dispersibilidad en los medios biológicos y de momento magnético del complejo;

b) o bien la fórmula (II)

en la que:

- R¹ y R², designados por Rⁱ, representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno o un grupo elegido para ajustar las propiedades de solubilidad, de dispersibilidad en los medios biológicos y de momento magnético del complejo;

- R⁴ y W son tal como se definieron anteriormente;

- R⁵ representa un grupo (-C₆X₄-Y-R⁶), en el que X es un grupo electroatractor, Y es un heteroátomo elegido de un átomo de oxígeno, un átomo de nitrógeno o un átomo de azufre, y R⁶ representa un grupo susceptible de experimentar una escisión por una glicosidasa, o un grupo aminoacilo susceptible de experimentar una escisión por una aminopeptidasa, o un grupo acilo susceptible de experimentar una escisión por una esterasa o una lipasa, o un grupo susceptible de experimentar una transformación retroaldólica por una aldolasa natural,

o un grupo susceptible de experimentar una transformación por una fosfatasa;

- Z es un grupo divalente que forma con los dos átomos de nitrógeno que lo llevan un ciclo aromático de benzotriazol, triazol, tetrazol, pirazol, pudiendo llevar dicho ciclo aromático un sustituyente NO₂.

2. Agente de contraste de fórmula (II) según la reivindicación 1, caracterizado porque:

- R⁶ representa un grupo ß-galactosilo, un grupo ß-glucuronilo, un grupo L-prolilo, un grupo L-leucilo, un grupo -COC₅H₁₁, un grupo de tipo a,ß-dihidroxicetona

o un grupo fosforilo;

- los grupos X representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno, un átomo de flúor o un grupo NO₂.

3. Agente de contraste según la reivindicación 1, que responde a la fórmula (Ia), caracterizado porque los grupos Rⁱ representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno, un grupo electroatractor elegido de los grupos -COOR⁷ en los que R⁷ representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, el grupo -NO₂, un átomo de halógeno y el grupo -CH₂-COO^-, o bien uno de los tres grupos Rⁱ representa un grupo -CH(OH)CH(COOH)NH₂, siendo entonces los Rⁱ restantes tal como se definieron anteriormente.

4. Agente de contraste según la reivindicación 3, que responde a la fórmula Ia, caracterizado porque R⁵ responde a la fórmula -E-R⁶, en la que E es un grupo espaciador que puede autodesprenderse en caso de rotura del enlace E-R⁶ y R⁶ es un grupo que puede reaccionar con un compuesto químico o un compuesto bioquímico desencadenando una sucesión de roturas que provocan la eliminación de piridina-2-carbaldehído.

5. Agente de contraste según la reivindicación 4, caracterizado porque:

- R⁶ representa un grupo susceptible de experimentar una escisión por una glicosidasa o un grupo aminoacilo susceptible de experimentar una escisión por una aminopeptidasa o un grupo acilo susceptible de experimentar una escisión por una esterasa o una lipasa, o un grupo susceptible de experimentar una transformación retroaldólica por una aldolasa natural, o un grupo susceptible de experimentar una transformación por una fosfatasa, por ejemplo un grupo fosforilo;

- E es un grupo -O-CO-(CR'₂)_n-Y- en el que los grupos R' representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o dos R' llevados por dos átomos de carbono vecinos forman juntos un ciclo alifático o aromático de 5 ó 6 miembros llevado por los dos átomos de carbono vecinos;

- n es un número entero igual a 3 ó 4;

- Y es un heteroátomo elegido de un átomo de oxígeno, un átomo de nitrógeno o un átomo de azufre.

6. Agente de contraste según la reivindicación 5, caracterizado porque R⁶ representa un grupo ß-galactosilo, un grupo ß-glucuronilo, un grupo L-prolilo, un grupo L-leucilo, un grupo -COC₅H₁₁, un grupo de tipo a,ß-dihidroxicetona

o un grupo fosforilo.

7. Agente de contraste según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el ciclo aromático de 5 ó 6 miembros se elige de los grupos fenilo, piridilo, pirimidinilo, pirazinilo, indolilo, indazolilo, furilo y tienilo, pudiendo dichos grupos llevar diferentes sustituyentes elegidos de los grupos metilo, cloro, fluoro, nitro, metoxilo, carboxilo y acetamido, y el ciclo alifático de 5 ó 6 miembros es un grupo ciclohexilo o un grupo ciclopentilo.

8. Agente de contraste según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque E responde a una de las fórmulas siguientes:

9. Agente de contraste según la reivindicación 1 ó 3, que responde a la fórmula Ia, caracterizado porque:

- R⁵ responde a la fórmula -C₆X₄-Y-R⁶ en la que (C₆X₄-Y) es un grupo espaciador que puede autodesprenderse en caso de rotura del enlace -(C₆X₄-Y)-R⁶, y

- R⁶ es un grupo que puede reaccionar con un compuesto químico o un compuesto bioquímico desencadenando una sucesión de roturas que provocan la eliminación de un quinona-metanuro.

10. Agente de contraste según la reivindicación 9, caracterizado porque:

- Y es un heteroátomo elegido de un átomo de oxígeno, un átomo de nitrógeno o un átomo de azufre;

- X es un grupo electroatractor, y

- R⁶ representa un grupo susceptible de experimentar una escisión por una glicosidasa, o un grupo aminoacilo susceptible de experimentar una escisión por una aminopeptidasa, o un grupo acilo susceptible de experimentar una escisión por una esterasa o una lipasa, o un grupo susceptible de experimentar una transformación retroaldólica por una aldolasa natural, o un grupo susceptible de experimentar una transformación por una fosfatasa, por ejemplo un grupo fosforilo.

11. Agente de contraste según la reivindicación 10, caracterizado porque:

- R⁶ representa un grupo ß-galactosilo, un grupo ß-glucuronilo, un grupo L-prolilo, un grupo L-leucilo, un grupo -COC₅H₁₁, un grupo de tipo a,ß-dihidroxicetona

o un grupo fosforilo;

- los grupos X representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno, un átomo de flúor o un grupo NO₂.

12. Agente de contraste según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque (C₆X₄-Y) responde a una de las fórmulas siguientes:

13. Agente de contraste según la reivindicación 1, que responde a la fórmula Ib, caracterizado porque uno de los tres grupos Rⁱ representa un grupo -CH(OH)CH(COOH)NH₂ y los grupos Rⁱ restantes representan, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno, o un grupo elegido de los grupos -COOR⁷ en los que R⁷ puede representar un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, el grupo -NO₂, el grupo -CHO.

14. Agente de contraste según la reivindicación 1 ó 2, que responde a la fórmula (II), caracterizado porque (C₆X₄-Y) responde a una de las fórmulas siguientes:

15. Composición farmacéutica caracterizada porque comprende un agente de contraste según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Uso de un agente de contraste según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, para la preparación de una composición farmacéutica destinada al diagnóstico mediante obtención de imágenes por resonancia magnética.

17. Composición farmacéutica según la reivindicación 15, destinada a la determinación de la distribución tisular de ß-galactosidasa o de ß-glucuronidasa, caracterizada porque el agente de contraste es tal como se definió en una de las reivindicaciones 4 ó 9, representando R⁶ respectivamente un grupo ß-galactosilo o un grupo ß-glucuronilo.

18. Composición farmacéutica según la reivindicación 15, destinada a la determinación de la distribución tisular de aminopeptidasas, de lipasa, de transaldolasas y de fosfatasas, caracterizada porque el agente de contraste es tal como se definió en una de las reivindicaciones 4 ó 9, representando R⁶ un grupo L-leucilo, un grupo -COC₅H₁₁, un grupo de tipo a,ß-dihidroxiacetona

un grupo prolilo o un grupo fosforilo.

19. Composición farmacéutica según la reivindicación 15, destinada a la determinación de la distribución tisular de L-treonina aldolasa, caracterizada porque el agente de contraste es tal como se definió en la reivindicación 13.

20. Compuesto de fórmula (4),

útil como producto intermedio de síntesis.

21. Procedimiento de preparación de un complejo de fórmula (Ia), en la que R⁵ y Rⁱ son tal como se definieron en una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque se procede mediante acoplamiento de un compuesto (4) según la reivindicación 20, previamente hidrogenado, con un cloruro de acilo de fórmula Cl-CO-(CR'₂)_n-Y-R⁶ en presencia de una base para obtener el compuesto en el que el grupo R⁶ está eventualmente en forma protegida, eventualmente seguido por una desprotección para obtener el complejo de fórmula (Ia-1).

22. Procedimiento de preparación de un complejo de fórmula (Ia-1) en la que R⁵ es un grupo -O-CO-C(CH₃)₂-(CH₂)₂-OR⁶, R⁶ es un grupo ß-galactosilo pentaacetilado y los demás sustituyentes Rⁱ y R⁴ son átomos de hidrógeno, caracterizado porque comprende una etapa que consiste en hacer reaccionar un compuesto (4) según la reivindicación 21, previamente hidrogenado, con un compuesto de fórmula (6) a continuación

en presencia de una base, para obtener el complejo en el que el grupo galactosilo está en forma protegida, seguido por una desprotección para obtener el complejo de fórmula (Ia-1).

23. Compuesto de fórmula (9)

útil como producto intermedio de síntesis.

24. Procedimiento de preparación de un complejo de fórmula (Ia-2) en la que R⁵ es un grupo C₆H₄-O-R⁶, siendo R⁶ un grupo ß-galactosilo pentaacetilado y siendo los demás sustituyentes Rⁱ y R⁴ átomos de hidrógeno, caracterizado porque comprende una etapa que consiste en hacer reaccionar un compuesto de fórmula (2') a continuación

con un compuesto de fórmula (5') a continuación

para obtener el compuesto de fórmula (6') a continuación en el que el grupo galactosilo está en forma protegida,

seguido por una etapa de desprotección y por una etapa de tratamiento mediante Fe(BF₄)₂ para obtener el complejo de fórmula (Ia-2).

25. Procedimiento de preparación de un complejo de fórmula (Ib) en la que R⁵ es un átomo de hidrógeno y uno de los sustituyentes Rⁱ es un grupo CH(OH)CH(COOH)NH₂, caracterizado porque comprende una etapa que consiste en hacer reaccionar un compuesto de fórmula (9) según la reivindicación 23, con un compuesto de fórmula (8) a continuación

seguido por una etapa de desprotección del grupo amina primaria y por una transformación en un complejo de hierro para obtener el complejo de fórmula (Ib).

26. Procedimiento de preparación de un complejo de fórmula (II) en la que R⁵ es un grupo -C₆H₄-O-ß-galactosilo, los dos átomos de nitrógeno y el grupo Z constituyen juntos una unidad de benzotriazol, y R¹, R² y R⁴ representan átomos de hidrógeno, caracterizado porque comprende una etapa que consiste en hacer reaccionar un compuesto de fórmula (1'') a continuación

con un compuesto de fórmula (2'') a continuación

para obtener el compuesto de fórmula (3'') a continuación en el que el grupo galactosilo está en forma protegida,

seguido por una etapa de tratamiento mediante Fe(BF₄)₂, seguido por una etapa de desprotección para obtener el complejo de fórmula (II).

27. Uso según la reivindicación 16, de un agente de contraste que responde a la fórmula (Ia), en la que R⁵ representa un grupo -E-R⁶ o un grupo (C₆X₄-Y-R⁶), representando R⁶ respectivamente un grupo ß-galactosilo o un grupo ß-glucuronilo, y los grupos E, (C₆X₄-Y), R⁴ y Rⁱ son tal como se definieron en una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 12, para la preparación de una composición farmacéutica destinada a la determinación de la distribución tisular de ß-galactosidasa o de ß-glucuronidasa.

28. Uso según la reivindicación 16, de un agente de contraste que responde a la fórmula (Ia), en la que R⁵ representa un grupo E-R⁶ o un grupo (C₆X₄-Y-R⁶), representando R⁶ un grupo L-leucilo, un grupo -COC₅H₁₁, un grupo de tipo a,ß-dihidroxiacetona

un grupo prolilo o un grupo fosforilo, y los grupos E, (C₆X₄-Y), R⁴ y Rⁱ son tal como se definieron en una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 12, para la preparación de una composición farmacéutica destinada a la determinación de la distribución tisular de aminopeptidasa, de lipasa, de transaldolasa o de fosfatasa.

29. Uso según la reivindicación 16, de un agente de contraste que responde a la fórmula (Ib) según la reivindicación 13 para la preparación de una composición farmacéutica destinada a la determinación de la distribución tisular de L-treonina aldolasa.

30. Método de obtención de imágenes por resonancia magnética de una célula o de un tejido al que se le ha administrado un agente de contraste según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.