用于调节骨量的组合物和方法.pdf

本发明涉及用于治疗或预防骨病的组合物和方法。在某些方面中本发明提供了包含与骨靶向分子结合的β－肾上腺素能拮抗剂或激动剂的组合物，以及通过给予本发明组合物调节哺乳动物骨量和/或生长的方法。在其它方面中本发明提供了通过给予包含β2－选择性拮抗剂或激动剂的组合物调节哺乳动物骨量和/或生长的方法。

1.  一种缀合药物，它包含与骨靶向部分结合的β-肾上腺素能药剂，以便相对于单独的β-肾上腺素能药剂增加该β-肾上腺素能药剂局部递送至成骨细胞和/或其功效。

2.  权利要求1所述的缀合药物，其中所述的β-肾上腺素能药剂和骨靶向部分共价结合。

3.  权利要求1所述的缀合药物，其中所述的β-肾上腺素能药剂和骨靶向部分非共价结合。

4.  权利要求1所述的缀合药物，关于由肾上腺素能拮抗作用而产生的不需要的副作用，该缀合药物的治疗指数大于单独的β-肾上腺素能药剂的治疗指数至少2倍。

5.  一种影响骨代谢的缀合药物，其以如下通式(I)表示：
                    (A)_m^*(B)_n
其中
A每次出现时独立地表示β-肾上腺素能药剂；
B每次出现时独立地表示骨靶向部分；
n和m各自独立地表示1或大于1的整数；并且
^*表示使β-肾上腺素能药剂A与骨靶向部分B结合的共价或非共价相互作用。

6.  权利要求5所述的缀合药物，其中A与B部分之间的结合相互作用在生理条件下是可逆的或被代谢，其中所述的缀合药物被分布和/或集中到骨中，解离释放A或A的前药形式。

7.  权利要求5所述的缀合药物，其中A与B部分之间的结合相互作用是不可逆的，所述的β-肾上腺素能药剂相对于成骨细胞而言保留了β-肾上腺素能活性。

8.  权利要求5所述的缀合药物，它以通式(II)A-L-B表示，其中，A和B如上所定义，并且L适合地为A与B的原子之间的共价键，或连接A与B形成所述缀合药物的共价连接体。

9.  权利要求5所述的缀合药物，它以如下通式(III)表示：
A::B，其中A和B如上所定义；并且::表示A与B之间的离子键，它在适合的生理条件下解离以在靶向的成骨细胞附近释放A。

10.  权利要求5所述的缀合药物，它以如下通式(IV)表示：
                [(A-L’]_n[B-L”]_m
其中
A、B、n和m如上所定义；并且
L’和L”独立地表示连接基团，该连接基团彼此非共价地结合形成药物缀合物。

11.  权利要求5所述的缀合药物，它以如下通式(V)表示：
                  (A)_m^*(B)_n(T)_p
其中
A、B、n、m和*如上所定义；
T表示除β-肾上腺素能药剂以外的治疗剂；并且
p为1或大于1的整数。

12.  权利要求5-11任意一项所述的缀合药物，其中β-肾上腺素能药剂为β-肾上腺素能拮抗剂。

13.  权利要求12所述的缀合药物，其中所述的β-肾上腺素能拮抗剂为β₂-肾上腺素能受体的选择性拮抗剂。

14.  权利要求12所述的缀合药物，其中所述的β-肾上腺素能拮抗剂选自由小有机分子、肽类、蛋白质、抗体和碳水化合物组成的组。

15.  权利要求12所述的缀合药物，它以如下通式结构(VI)表示：

其中：
R₁表示：-L-B；取代或未取代的环状或脂族部分；或包括可以含有一个或多个选自C、N和O的杂原子的单-和多环结构的环状部分；
并且
R₂和R₃各自独立地表示：-L-B；氢；或取代和未取代的烷基；
R₄表示：-L-B；或氢；
L适合地为共价键或共价连接体；
B表示骨靶向部分；
R₁、R₂和R₃中至少一个为-L-B。

16.  由如下通式结构(VII)表示的权利要求12所述的缀合药物：

及其旋光活性的异构体和药学上可接受的盐，
其中
R’₁表示：-L-B；氢；卤素；C_1-5烷基；C_2-5链烯基；具有结构Y-X-Z-的基团，其中Y为直链或支链C_1-4烷基，其任选被苯基或被任选被一个或多个卤素原子、羟基、C_1-3烷基或烷氧基取代的苯基取代，X为氧或硫并且Z为甲基或乙基；具有结构R”-HNCO的氨甲酰基，其中R”为C_1-5烷基；C_1-5环烷基；C_1-4烷氧基；苯基或取代的苯基，其中取代基选自一个或多个卤素原子、C_1-3烷基或C_1-3烷氧基；苯基-低级烷基，其中苯基部分可以未被取代或被一个或多个卤素原子、C_1-3烷基或C_1-3烷氧基取代；具有结构-N(-R”₂)R”₃的胺，其中R”₂表示氢、低级烷基和羟基-取代的低级烷基，R”₃表示氢、低级烷基、羟基-取代的低级烷基和苯基，或R”₂和R”₃可以与它们连接的氮直接连接在一起形成3-7元环，该3-7元环未被取代或被取代，优选被一个或多个低级烷基和羟基-低级烷基取代，或R”₂和R”₃可以通过氧、氮或硫原子连接形成任选被低级烷基取代的5或6元环；或具有氧、氮或硫作为杂原子的5或6元杂环；
R’₂、R’₃和R’₄各自独立地表示：-L-B；或氢；
L合适地为共价键或共价连接体；
B表示骨-靶向部分，
R’₁、R’₂、R’₃和R’₄中至少一个为-L-B。

17.  权利要求12所述的缀合药物，其中所述的β-肾上腺素能拮抗剂选自由如下药物的外消旋形式和对映异构形式组成的组：Acc 9369、醋丁洛尔、阿普洛尔、AMO-140、氨磺洛尔、阿罗洛尔、阿替洛尔、苯呋洛尔、倍他洛尔、贝凡洛尔、比索洛尔、波吲洛尔、布新洛尔、布库洛尔、布尼洛尔、布诺洛尔、布拉洛尔、丁非洛尔、布他沙明、卡辛洛尔、卡拉洛尔、卡替洛尔、卡维地洛、塞利洛尔、环丙洛尔、氯拉洛尔、CP-331684、二醋洛尔、地来洛尔、地丙苯酮、艾生利特、艾司洛尔、己丙洛尔、法林洛尔、Fr-172516、羟基左布诺洛尔、ICI118551、茚诺洛尔、IPS 339、异洛尔、ISV-208、L-653328、拉贝洛尔、左布诺洛尔、左美丙嗪、LM-2616、甲吲洛尔、美替洛尔、美托洛尔、纳多洛尔、奈必洛尔、硝苯洛尔、氧烯洛尔、帕马洛尔、喷布洛尔、吲哚洛尔、普拉洛尔、普西洛尔、普萘洛尔、SB-226552、索他洛尔、SR-58894A、SR-59230A、他佐洛尔、替诺洛尔、噻吗洛尔、替普洛尔、托利洛尔、美托洛尔、TZC-5665、UK-1745、心得静、扎莫特罗、YM-430及其前药。

18.  权利要求5-11任意一项所述的缀合药物，其中所述的β-肾上腺素能药剂为β-肾上腺素能激动剂。

19.  权利要求5-18任意一项所述的缀合药物，其中所述的骨靶向部分选自由四环素、钙黄绿素、DHEA、降钙素、二膦酸盐、膦酸(例如二-膦酸、三-膦酸、四-膦酸、四氨基膦酸)、焦磷酸盐、螯合剂、磷酸盐、氨基磷糖、雌激素、肽、骨唾液蛋白和骨桥蛋白，以及具有骨矿物结合结构域的蛋白质组成的组。

20.  权利要求19所述的缀合药物，其中所述的二膦酸盐选自阿仑膦酸盐、英卡膦酸盐、氯膦酸盐、替鲁膦酸盐、依替膦酸盐、伊班膦酸盐、奈立膦酸盐、利塞膦酸盐、吡膦酸盐、帕米膦酸盐、替鲁膦酸盐和唑来膦酸盐。

21.  权利要求19所述的缀合药物，其中所述的肽为小酸性肽。

22.  权利要求21所述的缀合药物，其中所述的小酸性肽为(Asp)₆或(Glu)₆。

23.  权利要求19所述的缀合药物，其中所述的肽与骨的矿质相，例如骨粘连蛋白、骨唾液蛋白或骨桥蛋白结合。

24.  权利要求8所述的缀合药物，其中所述的连接体在生理条件下被裂解以在成骨细胞附近释放β-肾上腺素能药剂。

25.  权利要求24所述的缀合药物，其中所述的连接体在生理条件下被裂解以在成骨细胞附近释放β-肾上腺素能药剂。

26.  权利要求25所述的缀合药物，其中所述的连接体为二酸连接体或其酰基卤或酸酐。

27.  权利要求24所述的缀合药物，其中所述的连接体为氨基酸或肽连接体。

28.  权利要求24所述的缀合药物，其中所述的连接体为二胺。

29.  权利要求24所述的缀合药物，其中所述的连接体为氨基醇。

30.  权利要求24所述的缀合药物，其中所述的连接体为羟基烷基酸。

31.  权利要求24所述的缀合药物，其中所述的连接体包括可水解的基团，其选自由酯、酰胺、氨基甲酸酯、碳酸酯、环酮缩醇、硫酯、硫代酰胺、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯、黄原酸酯、硫醇、硫酯和磷酸酯组成的组。

32.  权利要求8所述的缀合药物，其中所述的连接体在生理条件下不被裂解，并且所述的β-肾上腺素能药剂在缀合药物形式中保持其活性。

33.  增加哺乳动物中合成代谢骨生长和/或骨密度的方法，它包括对该哺乳动物给予治疗有效量的权利要求12-17任意一项的缀合药物。

34.  权利要求33所述的方法，其中所述的哺乳动物患有骨病，该骨病的特征在于与相应的健康骨相比骨量减少。

35.  权利要求34所述的方法，其中该方法为骨病的治疗或预防的一部分，所述的骨病选自：骨质疏松症、骨质稀少、佩吉特病、骨软化症、肾性骨营养不良、牙周病和与假体周围骨质溶解相关的局限性骨丢失。

36.  权利要求35所述的方法，其中所述的骨质疏松症为绝经后骨质疏松症、类固醇-诱导的骨质疏松症、男性骨质疏松症、疾病-诱导的骨质疏松症或特发性骨质疏松症。

37.  权利要求34所述的方法，其中所述的哺乳动物具有特征在于性腺衰竭-诱导的骨丢失的骨病。

38.  权利要求33所述的方法，其中将所述的缀合药物与一种或多种其它抑制骨吸收的药剂共同给药。

39.  权利要求33所述的方法，其中将所述的缀合药物与瘦素拮抗剂共同给药。

40.  用于减少哺乳动物中合成代谢骨形成的方法，它包括对该哺乳动物给予治疗有效量的权利要求18的缀合药物。

41.  权利要求40所述的方法，其中将所述的缀合药物与一种或多种其它药剂共同给药，所述的其它药剂选自由瘦素、瘦素激动剂和降低脂质的他汀类组成的组。

42.  权利要求40所述的方法，其中该方法为骨病的治疗的一部分，该骨病选自骨肥厚、骨石化病、骨硬化和骨软骨病。

43.  权利要求33-42任意一项所述的方法，其中所述的哺乳动物为人类患者。

44.  一种包装的药物，它包含以适用于人类患者形式的权利要求1-32任意一项的缀合药物，并伴随有说明该缀合药物在治疗或预防骨病中的适当应用和副作用的用法说明和/或标签。

45.  增加哺乳动物中合成代谢骨生长和/或骨密度的方法，它包括对该哺乳动物给予治疗有效量的至少一种β2-选择性拮抗剂。

46.  减少哺乳动物中合成代谢骨形成的方法，它包括对该哺乳动物给予治疗有效量的至少一种β2-选择性激动剂。

47.  权利要求1-32任意一项的缀合药物在制备用于增加哺乳动物中合成代谢骨生长和/或骨密度的药物中的应用。

48.  权利要求1-32任意一项的缀合药物在制备用于减少哺乳动物中合成代谢骨形成的药物中的应用。

49.  β2-选择性拮抗剂在制备用于增加哺乳动物中合成代谢骨生长和/或骨密度的药物中的应用。

50.  β2-选择性激动剂在制备用于减少哺乳动物中合成代谢骨形成的药物中的应用。

用于调节骨量的组合物和方法
发明背景
在个体整个生命过程中骨时常再建，从而除去老化的骨并且用新骨替代。这一再建过程通过充分确定的细胞过程来进行。预先存在的骨吸收由破骨细胞介导，而重新骨形成由成骨细胞介导。再建中的失衡导致骨质疏松，即一种特征在于低骨量与微结构退化而导致脆性增加的疾病。特别地，以损失成骨细胞活性为代价的骨更新相对增加和破骨细胞活性增强成为骨质疏松症的基础。这一情况可以因许多因素导致，包括绝经后雌激素衰竭，例如糖皮质激素这类药物疗法，移植和影响骨更新的其它不相关疾病。
据估计骨质疏松症在全世界范围内影响2亿妇女，并且通常导致不动性，且在某些情况中导致死亡。骨质疏松症的生理标志为使骨易发生骨折的骨量降低。骨质疏松症和骨和软骨的其它疾病是导致发达国家中医疗保健成本显著部分的原因-仅在美国每年就有140亿美元花费在治疗骨质疏松性骨折上(Dewitt，Nature 423：314-15，2003)。目前用于骨质疏松症的疗法主要是延缓，但无法完全逆转骨矿物质密度降低。
因此，需要拥有通过增加骨量治疗骨病的方法和组合物。本文中提供了这类方法和组合物。
发明概述
本发明提供了用于调节骨生长和骨密度的缀合药物。一般来说，本发明的化合物为缀合药物，它包含与骨靶向部分结合的β-肾上腺素能药剂，其中后者相对于单独的β-肾上腺素能药剂增加了β-肾上腺素能药剂局部递送至成骨细胞和/或其功效。
正如下文更详细描述的，β-肾上腺素能药剂与骨靶向部分共价结合，或非共价结合。
对某些本发明的主题缀合物而言，一个有益性是关于与不需要的副作用，例如因身体其它部分中肾上腺素能拮抗作用或激动作用而产生的作用，其具有的治疗指数大于单独的β-肾上腺素能药剂的治疗指数。
在某些优选的实施方案中，所述的缀合药物以如下通式(I)表示：
                      (A)_m*(B)_n
其中：
A每次出现时独立地表示β-肾上腺素能药剂；
B每次出现时独立地表示骨靶向部分；
n和m各自独立地表示1或大于1的整数；并且
*表示使β-肾上腺素能药剂A与骨靶向部分B结合的共价或非共价相互作用。
在某些实施方案中，A与B部分之间的结合相互作用在生理条件下可以为可逆的或被代谢，其中所述的缀合药物被分布和/或集中在骨中，例如解离释放A或A的前药形式。
在其它实施方案中，A与B部分之间的结合相互作用是不可逆的，例如就成骨细胞而言，所述的β-肾上腺素能药剂在其缀合形式中保留了β-肾上腺素能活性。
本领域技术人员可以理解本发明的缀合药物包括其中β-肾上腺素能药剂为β-肾上腺素能拮抗剂的实施方案和其中β-肾上腺素能药剂为激动剂的其它实施方案。
在某些实施方案中，本发明的主题缀合药物可以用作用于增加哺乳动物，例如人、陪伴宠物和/或家畜的合成代谢骨生长和/或骨密度的方法的一部分。
在其它实施方案中，本发明的主题缀合药物可以用作用于减少哺乳动物，例如人、陪伴宠物和/或家畜的合成代谢骨形成的方法的一部分。
本发明的另一个方面提供了包装的药物，它包含适用于人类患者形式的本发明的缀合药物，并伴随有说明该缀合药物在治疗或预防骨病中的适当应用和副作用的用法说明和/或标签。
附图简要说明
附图1表示因Adrb2缺乏诱导的骨形成增加。(a)椎骨切片的冯·科萨(Von Kossa)染色。6个月龄的Adrb2-/-和Adrb2+/-小鼠与wt同窝仔相比在骨体积方面/组织体积(BV/TV)方面展示出增加。(b)骨形成参数：Adrb2-/-和Adrb2+/-小鼠在骨形成速度(BFR)、成骨细胞表面/骨表面(ObS/BS)和成骨细胞数量/骨周长(ObNb/BPm)方面增加。(c)骨吸收参数：Adrb2-/-和Adrb2+/-小鼠在破骨细胞表面/骨表面(OcS/BS)、破骨细胞数量/骨周长(OcNb/BPm)和脱氧吡啶啉(dpd)的尿消除方面增加。相反(In contract)，普萘洛尔(PRO)治疗的wt小鼠在骨吸收参数方面未展示出显著性增加。n＝8，*：p＜0.05。
附图2表示SNS对成骨细胞起作用以便调节骨吸收。(a)Adrb2缺乏不影响体外骨诱裂发生。使用所示量的RANK-L和MCS-F分化BBMs并且在5天后对TRAP+破骨细胞的数量进行计数。(b)异丙肾上腺素(ISO)治疗不会影响体外破骨细胞分化。在有MCS-F和RANK-L以及有或没有10uM ISO存在下使BBMs分化，并且在5天后对TRAP+破骨细胞的数量进行计数。(c)ISO治疗不会诱导成熟破骨细胞中的cAMP产生。在有MCS-F和RANK-L存在下使BBMs分化并且用ISO(10μM)，多巴酚丁胺(Dobu，10μM)或降钙素(100pg/ml)处理。通过EIA测定胞内cAMP产生。(d)ISO通过刺激成骨细胞中的b2AR刺激破骨细胞分化。将成骨细胞和BMMs与1,25(OH)2-维生素D(10-8M)在有或没有ISO(10μM)下共同培养并且在4天后对TRAP+破骨细胞的数量进行计数。(e)ISO通过b2AR诱导成骨细胞中Rank-1的表达。(f)ISO通过b2AR诱导成骨细胞中IL6的表达。使用ISO(10μM)处理将WT和Adrb2初级成骨细胞处理所示的时间并且通过实时RT-PCR对基因表达进行定量。(g)Rank-1和IL6启动子结构的示意图。方块表示CREB-类共有结合位点。
附图3表示异丙肾上腺素(ISO)处理导致RANK-L和IL6表达增加。
附图4表示b2-肾上腺素能受体缺乏对卵巢切除术-诱导的骨丢失的保护作用。
附图5表示异丙肾上腺素(ISO)和甲状旁腺激素(PTH)，而非dobutamol刺激成骨细胞中的cAMP产生。
发明详述
I.概述
本发明的特征在于用于使β-肾上腺素能拮抗剂和激动剂(本文统称作“β-肾上腺素能药剂”)的骨靶向递送的组合物和使用这类组合物调节骨密度和生长的方法。一般来说，本发明的组合物提供了以共价或非共价方式与一个或多个部分(本文称作“骨-靶向部分”)结合的β-肾上腺素能药剂，其中所述的一个或多个部分增强β-肾上腺素能药剂到骨和其它含有成骨细胞的器官/隔室中的分布和/或定位。
正如本申请中所述的，申请人通过交感神经信号调节成骨细胞中几种有利于破骨细胞分化的基因的表达的能力，将交感神经信号鉴定为骨吸收的关键调节物。该发现与在先的观察结果共同表明，交感神经系统(SNS)为最终有利于骨丢失的骨再建的中心调节物。骨形成的下调通过SNS与骨吸收的上调结合在所有已知的骨再建的生理调节物中是独特的。还证实这两种功能不需始终在同一方向上受到共同调节。此外，Adrb2基因座上单倍剂量不足对骨再建具有这类显著后果的观察结果也强调了交感神经信号在控制骨量中的重要性。
已经预先描述了成骨细胞表达β-肾上腺素能受体并且β-肾上腺素能药剂可以影响骨密度和生长。然而，β-肾上腺素能药剂的全身给药可以产生各种不需要的副作用。例如，β-肾上腺素能拮抗剂可以导致支气管收缩、低血糖、心力衰竭和CNS作用，例如恶心、梦魔、失眠症和抑郁症、头晕、不能获得或维持勃起(阳萎)、因到达臂、手、腿或足区域的血流量少而造成的这些区域冷、心率缓慢、呼吸急促和患有哮喘的人的喘鸣。
这些不良方面在某些情况中可以限制β-肾上腺素能药剂在治疗骨病中的潜在应用。
通过使β-肾上腺素能药剂集中于骨，本主题β-肾上腺素能药剂的骨靶向递送可以减少母体β-肾上腺素能药剂的有害或不需要的作用。因为可以按照这种方式将相对高的剂量递送至骨，所以还可以降低治疗所需的β-肾上腺素能药剂的有效剂量，从而进一步减少不需要的副作用。此外，骨靶向部分自身可以为影响骨代谢，包括骨吸收和形成的活性剂。在那些实施方案中，β-肾上腺素能药剂与骨靶向部分的组合可以产生加和作用或协同作用。
为了进一步举例说明，本发明的骨靶向β-肾上腺素能药剂包括以如下通式(I)表示的缀合药物：
                      (A)_m*(B)_n
其中：
A每次出现时独立地表示β-肾上腺素能药剂(激动剂或拮抗剂)；
B每次出现时独立地表示骨靶向部分；
n和m各自独立地表示1或大于1的整数(优选1-6，且更优选1-2)；并且
*表示使β-肾上腺素能药剂A与骨靶向部分B结合的共价或非共价相互作用。
在某些实施方案中，A与B部分之间的结合相互作用可以为在生理条件下可逆的或被代谢的那种，其中所述的缀合药物被分布和/或集中到骨和体内其它含有成骨细胞的器官或部位。在那些实施方案中，解离释放A或A的前药形式。在其它实施方案中，A与B部分之间的结合相互作用是不可逆的，在这种情况中，就其对成骨细胞的作用而言，各β-肾上腺素能药剂甚至在以缀合药物形式提供时也可以保留β-肾上腺素能活性。
在其中m为2或大于2且在药物缀合物中提供两种不同的β-肾上腺素能药剂的那些实施方案中，各自优选属于同一类型-各A为激动剂或各A为拮抗剂。
在某些优选的实施方案中，缀合的药物以如下通式(II)表示：
                       A-L-B
其中，A和B如上所定义，并且L适合地为A与B原子之间的共价键或形成缀合药物的连接A与B的共价连接体。
尽管下文为进一步举例说明而进行了更详细地描述，但是连接体基团可以为亚烷基链、聚乙二醇(PEG)链、聚琥珀酸酐、聚-L-谷氨酸、聚(乙烯亚胺)、寡糖、氨基酸链或任意其它适合的键。在某些实施方案中，连接体基团自身可以在生理条件下是稳定的，例如亚烷基链。
在其它实施方案中，用于缀合药物中的连接体可以在生理条件下被代谢(裂解)，例如被酶(例如键含有为肽酶底物的肽序列)或通过水解(例如键包括一个或多个可水解基团，它们选自酯、酰胺、氨基甲酸酯、碳酸酯、环酮缩醇、硫酯、硫代酰胺、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯、黄原酸酯和磷酸酯)被代谢(裂解)。在这种方式中，连接体L被代谢以便释放A或A的前药形式，不过，它足够稳定以便将完整性保持至少到缀合物被递送至靶向的成骨细胞附近为止。可以通过选择在靶骨区域的条件下选择性不稳定的连接键或部分实现骨特异性治疗剂的靶向释放。仅为了举例说明，对酸敏感的连接体可以是其优先在骨的低pH环境下被裂解。例如，连接体可以为以在低于6或5的pH下比在pH7下快2、5、10、100或甚至1000倍的速率发生水解的连接体。作为另一种举例说明，连接键或部分可以被在靶区域中具有选择性活性的酶进行酶裂解。例如，连接体可以为焦磷酸盐分子。在骨靶向部分结合骨基质后，成骨细胞分泌的碱性磷酸酶可以裂解焦磷酸盐连接，从而将β-肾上腺素能药剂释放至靶向的成骨细胞附近。
在其它实施方案中，连接体不被代谢，但是连接体和骨靶向部分均不会明显干扰A的肾上腺素能活性。
在其它实施方案中，药物以如下通式(III)表示：
                         A::B
其中：A表示β-肾上腺素能药剂或其前药；B表示骨靶向部分；并且::表示A与B之间的离子键，它在适合的生理条件下解离以便在靶向的成骨细胞附近释放A。
在其它实施方案中，骨靶向部分和β-肾上腺素能药剂通过连接体对的非共价相互作用结合，例如以如下通式(IV)表示的：
                     [(A-L’]_n[B-L”]_m
其中：
A、B、n和m如上所定义；并且
L’和L”独立地表示为连接基团，该连接基团彼此非共价地结合形成药物缀合物。适合的L’/L”对的实例为生物素和链霉抗生物素。
还可能需要缀合另一种治疗剂以便形成多功能(例如包括双功能)药物缀合物，例如，例如以如下通式(V)表示的：
                    (A)_m*(B)_n(T)_p
其中：
A、B、n、m和*如上所定义；
T表示β-肾上腺素能药剂以外的治疗剂；并且
p为1或大于1的整数。
可以为T的典型治疗剂包括雌激素或其等效物、抗雌激素药、降钙素、二膦酸盐、钙补充剂、维生素B12、百日咳毒素、硼、DHEA和其它骨生长因子，例如转化生长因子β、激活蛋白、骨形态发生蛋白、(HGH)人生长激素、(EGF)表皮生长因子或(FGF)成纤维细胞生长因子。例如，典型的双功能缀合物为具有将β-肾上腺素能药剂与另一种成骨剂，例如雌激素递送至骨的能力的缀合物。
在优选的实施方案中，本发明的缀合药物在治疗骨病或病况中具有高于β-肾上腺素能药剂自身的治疗指数(TI)。药物的“治疗指数”指的是治疗剂产生不需要作用时的浓度与它在产生所需作用时的浓度之比。优选较高的治疗指数，因为它提供较大的安全范围。
如上所述，已知β-肾上腺素能拮抗剂在骨以外的部位中具有各种不良副作用，包括，例如支气管收缩；低血糖；心力衰竭和CNS作用，例如恶心、梦魔、失眠症和抑郁症、头晕、不能获得或维持勃起(阳萎)、因到达臂、手、腿或足区域的血流量少而造成的这些区域冷、心率缓慢、呼吸急促和患有哮喘的人的喘鸣。
通过使β-肾上腺素能拮抗剂靶向至骨，本发明的缀合物可以具有比相同但未缀合的β-肾上腺素能拮抗剂更高的TI。治疗指数的增加可以提供这类给药特征，如：(1)通过特异性地将β-肾上腺素能拮抗剂递送至骨，其在患者循环中的浓度可以有效地降低，从而使得在身体其它部分中的不良作用减少；和/或(2)β-肾上腺素能拮抗剂的骨靶向递送可以减少产生治疗有效结果的β-肾上腺素能拮抗剂的量，即给予较低剂量(摩尔)的β-肾上腺素能拮抗剂。
因此，在一个实施方案中，关于至少一种不需要的副作用，本发明的组合物可以具有的调节骨密度或生长的治疗指数大于单独的β-肾上腺素能药剂至少5倍，且更优选大于它至少10、50、100或甚至1000倍。例如，缀合药物关于一种或多种副作用的治疗指数可以较高，所述的副作用包括，例如恶心、梦魔、失眠症和抑郁症、心力衰竭和/或低血糖、头晕、不能获得或维持勃起(阳萎)、因到达臂、手、腿或足区域的血流量少而造成的这些区域冷、心率缓慢、呼吸急促和患有哮喘的人的喘鸣。
在优选的实施方案中，本主题骨靶向的β-肾上腺素能药剂具有大于单独的β-肾上腺素能药剂治疗指数至少2倍，更优选至少5、10或甚至20倍的治疗指数。β-肾上腺素能拮抗剂尤其可以用于患有哮喘、慢性支气管炎或气肿的患者或患有恶化或严重心力衰竭的患者。
在典型的实施方案中，本主题缀合药物可以用于治疗或预防这样的骨病，例如骨质疏松症、青少年骨质疏松症、骨生成不全、血钙过多、甲状旁腺功能亢进、骨软化症、骨质缺乏、溶骨骨病、骨坏死、骨的佩吉特病、因类风湿性关节炎、炎性关节炎、骨髓炎、皮质类固醇治疗导致的骨丢失、牙周骨丢失、骨骼转移、因癌症导致的骨丢失、与年龄相关的骨丢失、骨质稀少和变性关节病以及需要促进骨修复或骨置换的情况，例如骨折、骨缺陷、整形外科术、牙齿和其它植入。
在具体的实施方案中，本发明提供了涉及选择性β₂激动剂和选择性β₂拮抗剂的组合物和方法。
II.定义
肾上腺素能受体为膜内在蛋白质，它被分类成2大类型，即α和β-肾上腺素能受体。两种类型的肾上腺素能受体均在结合儿茶酚胺类时介导外周交感神经系统的作用。肾上腺素能受体对这些化合物形式的结合亲和力形成了分类的一种基础：α受体趋向于结合去甲肾上腺素比结合肾上腺素更为强烈并且远强于结合合成化合物异丙肾上腺素。这些激素对β受体的优选结合亲和力是可逆的。在许多组织中，由受体活化诱导的功能反应，例如平滑肌收缩与β受体结合诱导的反应相反。
随后，通过对这些来自不同动物和组织来源的受体进行药理学表征来进一步突出和细化α与β受体之间的功能差异。作为结果，进一步将α和β-肾上腺素能受体再分成α₁和α₂以及β₁、β₂和β₃亚型。
术语“β-肾上腺素能拮抗剂”和“β-阻滞剂”各自指的是结合β-肾上腺素能受体并且抑β-肾上腺素能刺激的作用的活性剂。
术语“选择性β₂拮抗剂”指的是具有β-肾上腺素能阻滞活性的对β₂-肾上腺素能受体具有选择性的活性剂。
“肾上腺素能激动剂”指的是活化、诱导，或以其它方式增加肾上腺素能受体的信号转导活性的活性剂。肾上腺素能激动剂可以包括，但不限于蛋白质、抗体、小有机分子或碳水化合物。β-肾上腺素能激动剂的实例包括，但不限于儿茶酚胺类和儿茶酚胺类似物、异丙肾上腺素、多巴胺和多巴酚丁胺。
术语“选择性β₂激动剂”指的是具β-肾上腺素能诱导活性的对β₂-肾上腺素能受体具有选择性的活性剂。
术语“骨病”指的是导致或特征在于骨的健康或完整性丧失的任意骨病、障碍或状态，并且包括不需要或不理想的骨密度、生长和/或形成的增加和减少。骨病包括，但不限于骨质疏松症、骨质稀少、有缺陷的骨形成或吸收、佩吉特病、骨折和断骨、骨转移、骨石化病、骨硬化和骨软骨病。就结合了β-肾上腺素能拮抗剂的药物缀合物而言，可以按照本发明治疗和/或预防的典型骨病包括特征在于与相应的未患病骨相比骨量减少的骨病，例如骨质疏松症、骨质稀少和佩吉特病。结合了β-肾上腺素能激动剂的药物缀合物可以用于治疗特征在于与相应的未患病骨相比骨量增加的骨病，并且包括骨石化病、骨硬化和骨软骨病。
本发明的药物缀合物可以用于预防和治疗骨病。骨病的“预防”包括在疾病发作前主动干预以便预防疾病发生。骨病的“治疗”包括在发作后主动干预以便减缓疾病或状态、改善其症状或逆转它们。
本文所用的术语“与...结合”或“结合”或“结合到”指的是缀合物中的一个成分与另一个成分结合、连接，或以其它方式扩散偶联。β-肾上腺素能药剂与骨靶向部分之间的结合可以通过共价结合、氢键、金属键、范德华力、离子键、疏水或亲水力、吸附或吸收、螯合物型结合或其任意的组合进行。在“与...结合”或“结合”或“结合到”的含义范围内还关注其中β-肾上腺素能拮抗剂部分可以溶解和由此与溶剂溶剂化的溶液或分散体力。
术语“共价连接体”指的是结合和连接两个或更多个离散和以其它方式分开的药物活性部分的官能团的原子的直接键或基团。“可逆的”共价连接体为在生理条件下被代谢(例如通过酶活性，通过水解等)生成β-肾上腺素能活性剂或其前药的共价连接体。优选，共价连接体部分实质上为直链的部分并且包括不超过50个原子且甚至更优选少于25个或甚至10个原子。优选的连接体为在代谢时产生药物活性的β-肾上腺素能药剂(或其前药)作为分离和单独的化学实体的连接体，并且如果还产生了任何副产物，那么这类副产物在药物缀合物的给药浓度下一般为惰性的。
术语“ED₅₀”指的是产生其最大反应或作用的50％的药物的剂量。或者，该剂量在50％的测试受试者或制备物中产生预定反应。
III.典型β-肾上腺素能拮抗剂
适用于形成本发明骨靶向的药物缀合物的β-肾上腺素能拮抗剂和激动剂包括，但不限于小有机分子、肽类、蛋白质、抗体和碳水化合物。优选地，与α-肾上腺素能受体相比，β-肾上腺素能药剂对β-肾上腺素能受体是选择性的并且对α-肾上腺素能受体活性没有显著性作用。
一类典型的本发明β-肾上腺素能拮抗剂缀合物具有以如下通式结构(VI)表示的结构：

其中：
R₁表示：-L-B；取代或未取代的环状或脂族部分；或环状部分，包括可以含有一个或多个选自C、N和O的杂原子的单-和多环结构；并且
R₂和R₃各自独立地表示：-L-B；氢；或取代和未取代的烷基；
R₄表示：-L-B；或氢；
L合适地为共价键或共价连接体；
B表示骨靶向部分；
R₁、R₂和R₃中至少一个为-L-B。
可以使用的另一类β-阻滞剂为某些4-(3-取代的氨基-2-羟基丙氧基)-1，2，5-噻二唑类。适用于本发明的典型噻二唑类缀合物具有以如下通式结构(VII)表示的结构及其旋光活性的异构体和药学上可接受的盐：

其中：
R’₁表示：-L-B；氢；卤素(优选氯或溴)；具有直链或支链的C_1-5烷基(例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基和戊基)；C_2-5链烯基(例如乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基等)；具有结构Y-X-Z-的基团，其中Y为直链或支链C_1-4烷基，其任选被苯基取代或被任选被一个或多个卤素原子(尤其是氯、溴、氟)、羟基、C_1-3烷基或烷氧基取代的苯基取代，X为氧或硫并且Z为甲基或乙基；具有结构R”-HNCO的氨甲酰基，其中R”为C_1-5烷基；C_1-5环烷基(例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基等)；C_1-4烷氧基(直链或支链并且包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基和戊氧基)；苯基或取代的苯基，其中所述的取代基选自一个或多个卤素原子(优选氯或氟)、C_1-3烷基或C_1-3烷氧基；苯基-低级烷基，其中苯基部分可以未被取代或被一个或多个卤素原子(优选氯、氟或溴)、C_1-3烷基或C_1-3烷氧基取代；具有结构-N(-R’₂)R’₃的胺，其中R’₂表示氢、低级烷基和羟基-取代的低级烷基，R’₃表示氢、低级烷基、羟基-取代的低级烷基和苯基，或R’₂和R’₃可以与它们连接的氮一起直接连接成3-7元环(例如形成氮杂环丙烷基、氮杂环丁烷基、吡咯烷基、哌啶基或六氢吖庚因基)，所述的3-7元环未被取代或被取代，优选被一个或多个低级烷基和羟基-低级烷基取代，或R’₂和R’₃可以通过氧、氮或硫原子连接形成任选被低级烷基取代的5或6元环(例如吗啉代、六氢嘧啶基、噻唑烷基、p-thiaiinyl、哌嗪基等)；或具有氧、氮或硫作为杂原子的5或6元杂环(优选2-呋喃基、2-或3-噻吩基、2-吡咯基或邻-、间-或对-吡啶基)；
R’₂、R’₃和R’₄各自独立地表示：-L-B；或氢；
L合适地为共价键或共价连接体；
B表示骨-靶向部分，
R’₁、R’₂、R’₃和R’₄中至少一个为-L-B。
用于形成骨靶向的药物缀合物的典型β-肾上腺素能拮抗剂包括如下药物的外消旋形式和对映异构体形式：Acc 9369、醋丁洛尔、阿普洛尔、AMO-140、氨磺洛尔、阿罗洛尔、阿替洛尔、苯呋洛尔、倍他洛尔、贝凡洛尔、比索洛尔、波吲洛尔、布新洛尔、布库洛尔、布尼洛尔、布诺洛尔、布拉洛尔、丁非洛尔、丁氧胺、卡辛洛尔(Capsinolol)、卡拉洛尔、卡替洛尔、卡维地洛、塞利洛尔、环丙洛尔、氯拉洛尔、CP-331684、二醋洛尔、地来洛尔、地丙苯酮、艾生利特、艾司洛尔、己丙洛尔、法林洛尔、Fr-172516、羟基左布诺洛尔、ICI 118551、茚诺洛尔(Indenolol)、IPS 339、异洛尔、ISV-208、L-653328、拉贝洛尔、左布诺洛尔、左美丙嗪(Levoprolol)、LM-2616、甲吲洛尔、美替洛尔、美托洛尔、纳多洛尔、奈必洛尔、硝苯洛尔、氧烯洛尔、帕马洛尔、喷布洛尔、吲哚洛尔、普拉洛尔、普西洛尔、普萘洛尔、SB-226552、索他洛尔、SR-58894A、SR-59230A、他佐洛尔、替诺洛尔、噻吗洛尔、替普洛尔、托利洛尔、美托洛尔、TZC-5665、UK-1745、心得静(Viskenit)、扎莫特罗、YM-430等。
可以基于其靶向选择性将β-肾上腺素能拮抗剂再进一步分成两组：(1)阻断所有三种β受体的非选择性β-肾上腺素能拮抗(例如普萘洛尔)；(2)选择性阻断β受体中的一种亚型的选择性β-肾上腺素能拮抗剂。选择性β-肾上腺素能拮抗剂可以在高剂量下失去选择性。选择性β-肾上腺素能拮抗剂包括选择性β1肾上腺素能拮抗剂(例如阿替洛尔和普拉洛尔)、选择性β2肾上腺素能拮抗剂(例如丁氧胺)和选择性β3肾上腺素能拮抗剂。用于本发明的β-肾上腺素能拮抗剂可以属于所有这三组中的任意组。然而，在某些优选的实施方案中，β-肾上腺素能拮抗剂为选择性抑制β2肾上腺素能受体的β-肾上腺素能拮抗剂。典型的非选择性β-肾上腺素能拮抗剂包括纳多洛尔、普萘洛尔、索他洛尔和噻吗洛尔。具有选择性β2拮抗剂活性的适用于本发明的大量化合物为公知的。它们包括，但不限于丁氧胺、ICI 118,551、H35/25、普瑞特罗、各种4-和5-[2-羟基-3-(异丙氨基)丙氧基]苯并咪唑类、1-(叔丁基-氨基-3-醇-2-丙基)肟基-9芴和各种2-(α-羟基芳基甲基)-3，3-二甲基氮丙啶类。这些化合物的合成方法、β₂/β₁选择性比和各种生物和药理特性为公知的并且报导在下列文献中：例如J.Pharm.Pharmacol.，1988，32(9)，659-660；J.Med.Chem.，22(2)，210-214(1979)；J.Med.Chem.，21(1)，68-72(1978)；J.Med.Chem.20(12)，1657-62(1977)；以及Br.J.Pharmacol.60(3)，357-362(1977)，将所有这些文献引入本文作为参考。各种其它选择性β2肾上腺素能拮抗剂描述在美国专利第4,625,586号中，将该文献的全部内容引入本文。
主要在骨骼和平滑肌、骨、软骨、结缔组织、肠、肺、支气管淋巴结、肝和膀胱中发现了β₂-肾上腺素能受体。主要在心脏、血管和脂肪组织中发现了β₁-肾上腺素能受体。因此，在某些优选的实施方案中，所述β-肾上腺素能拮抗剂表现出对β₂-受体的抑制和/或结合比对β₁-受体的抑制和/或结合的功效大至少10-倍，即具有的β₂/β₁选择性比至少为5，更优选至少为10、50或甚至100。可以通过评价含有大部分β₂受体的组织(例如兔睫状突、兔肝、猫脉络丛或肺)、含有大部分β₁受体的组织(例如猫和豚鼠心脏)和含有混合物的组织(例如豚鼠气管)测定对β₂和β₁受体的各种活性剂的亲和力。测定对这些不同类型组织的相对结合选择性的方法广泛披露在O′Donnell和Wanstall，Naunyn-Schmiedeberg′s Arch.Pharmaco.，308，183-190(1979)，Nathanson，Science.204，843-844(1979)，Nathanson，Life Sciences，26，1793-1799(1980)，Minneman等，Mol.Pharmacol.，15，21-33(1979a)；和Minneman等，Journal of Pharmacology and ExperimentalTherapeutics，211，502-508(1979)，将这些文献引入本文作为参考。
在其它实施方案中，β-肾上腺素能拮抗剂的选择性为缀合物定位和/或活性拮抗剂在骨而非在其它组织中的局限化释放的结果。
IV.典型骨靶向分子
当用作本主题药物缀合物中的成分时，适合的骨靶向分子为那些使缀合物的至少一部分，特别是缀合物中的β-肾上腺素能药剂被递送至骨的分子。换句话说，适合的骨靶向分子在与治疗剂结合时使得该活性剂优先对骨，在这种情况中为对成骨细胞发挥药理学作用。靶向分子适合地包括表现出靶向特异性的化学官能度，例如激素(例如生物学反应修饰剂)和抗体(例如单克隆或多克隆抗体)或具有例如对特异性细胞表面抗原的必需靶向特异性的抗体片段。
本发明的骨靶向分子可以包括四环素；钙黄绿素；降钙素；二膦酸盐；螯合剂；磷酸盐；多磷酸盐；焦磷酸盐；膦酸盐；双膦酸盐；四膦酸盐；亚膦酸盐；亚氨二磷酸盐；聚天冬氨酸；聚谷氨酸；氨基磷糖；雌激素；已知与骨的矿物质相结合的肽、例如骨粘连蛋白、骨唾液蛋白和骨桥蛋白；具有骨矿物质结合结构域的蛋白质；骨钙蛋白和骨钙蛋白肽类等。
本发明的骨靶向分子还可以包括重复性酸性氨基酸的肽类，它们可以作为β-肾上腺素能药剂的载体起作用。适合的小酸性肽类的实例包括，但不限于Asp寡肽类、Glu寡肽类、γ-羧化Glu(Gla)寡肽类以及包括Asp、Glu和Gla的组合的肽类。(Asp)₆或(Glu)₆为Asp寡肽类和Glu寡肽类的实例。
骨靶向分子还可以包括自身影响骨吸收和骨形成速率的分子，例如二膦酸盐、雌激素和其它类固醇，例如脱氢表雄酮(DHEA)。这些骨靶向分子可以对骨具有亲和力并且还具有骨生长治疗特性和/或与β-肾上腺素能药剂一起对骨吸收或形成产生协同或加和作用。这类分子的实例为二膦酸盐和氟化物。
下列部分给出了对某些用于形成本发明缀合药物的骨靶向分子的更深入的描述。
1.二膦酸盐
二膦酸盐为含有结合中心(孪位)碳的两个膦酸根基团的合成化合物。二膦酸盐的两个特征使得它们成为理想的骨靶向分子。首先，二膦酸盐对骨具有亲和力：它们骨选择性被骨组织吸收。基于某些二膦酸盐化合物的应用的骨扫描剂在过去已经用于实现理想的高明晰度的骨扫描(例如，参见Kelly等的美国专利第4,810,486号)。其次，二膦酸盐为用于骨病的有用的治疗剂。它们能够抑制骨丢失，认为是以阻止破骨细胞活性的方式起作用，以便骨丢失得到减少它们适用于治疗骨病，包括佩吉特病、骨质疏松症、类风湿性关节炎和骨关节炎(例如，参见Sugioka等的美国专利第5,428,181号)。
二膦酸盐含有与中心孪位碳结合的两个额外的链(分别为R-1和R-2)。两个侧链的可用性能够进行大量取代和开发各种具有不同药理学特性的类似物。活性随化合物与化合物的不同而显著改变，最新的二膦酸盐的活性比描述的第一种二膦酸盐依替膦酸盐高5,000-10,000倍。作用机理包括：
a)对破骨细胞活性的直接作用；
b)对破骨细胞募集的直接和间接作用，后者由成骨细胞系的细胞介导并且涉及破骨细胞募集抑制剂的产生；和
c)因编程性细胞死亡导致破骨细胞存活缩短。大量二膦酸盐还可以通过晶体成长的物理化学抑制来抑制矿化。R-1结构与P--C--P一起主要产生与骨矿物质结合和二膦酸盐的物理化学作用。R-1上的羟基对这些作用提供最佳条件。R-2产生二膦酸盐和小修饰物的抗吸收作用或分子的该部分的构象限制性在抗吸收效价方面产生显著差异。R-2中的烷基链或环结构中的氮功能的存在显著增强可抗吸收效价和二膦酸盐对骨吸收的特异性，且较新强效的二膦酸盐中的大部分在其结构中含有氮。
本文所用的术语“二膦酸盐(bisphosphonate)”和“二膦酸盐(bisphosphonates)”指的是还包括双膦酸盐、双膦酸和双膦酸以及这些物质的盐和衍生物。除非另有说明，涉及二膦酸盐或二膦酸盐具体命名法的应用并不意味着限制本发明的范围。本文适用的二膦酸盐的非限制性实例包括如下化合物：阿仑膦酸、4-氨基-1-羟基亚丁基-1，1-二膦酸、阿仑磷酸盐(也称作阿仑膦酸钠或一钠三水合物)、4-氨基-1-羟基亚丁基-1，1-二膦酸一钠三水合物；阿仑膦酸和阿仑膦酸盐描述在1990年5月1日授权的Kieczykowski等的美国专利第4,922,007号和1991年5月28日授权的Kieczykowski的第5,019,651号中，将这两篇文献的全部内容引入本文作为参考；环庚基氨基亚甲基-1，1-二膦酸、YM 175、Yarnanouchi(cimadronate)描述在1990年11月13日授权的Isomura等的美国专利第4,970,335号中，将该文献的全部内容引入本文作为参考；1-二氯亚甲基-1，1-双膦酸(氯膦酸)和二钠盐(氯膦酸盐，Procter和Gamble)描述在比利时专利第672,205号(1966)和J.Org.Chem 32，4111(1967)中，将这两篇文献的全部内容引入本文作为参考；1-羟基(1-吡咯烷基)-亚丙基-1，1-二膦酸(EB-1053)。1-羟基乙烷-1，1-双膦酸(依替膦酸)；1-羟基(N-甲基-N-戊氨基)亚丙基-1，1二膦酸，也称作BM-210955，Boehringer-Mannheim(伊班膦酸盐)描述在1990年5月22日授权的美国专利第4,927,814号中，将该文献的全部内容引入本文作为参考；6-氨基-1-羟基亚己基-1，1-二膦酸(nen′dronate)；3-(二甲氨基)-1-羟基亚丙基-1，1-二膦酸(奥帕膦酸盐)；3-氨基-1-羟基亚丙基-1，1-二膦酸(帕米膦酸盐)。[2-(2-吡啶基)亚乙基]-1，1-二膦酸(吡膦酸盐)描述在美国专利第4,761,406号中，将该文献的全部内容引入作为参考；1-羟基(3-吡啶基)-亚乙基-1，1-二膦酸(利塞膦酸盐)、(4-氯苯基)硫代甲烷-I，I-二膦酸(替鲁膦酸盐)如1989年10月24日的Breliere等的美国专利第4,876,248号中所述，将该文献的全部内容引入本文作为参考；1-羟基(IH-咪唑基)亚乙基-1，1-二膦酸(唑来膦酸盐)。优选的二膦酸盐选自阿仑膦酸盐、英卡膦酸盐(cimadronate)、氯膦酸盐、替鲁膦酸盐、依替膦酸盐、伊班膦酸盐、奈立膦酸盐、利塞膦酸盐、吡膦酸盐、帕米膦酸盐、唑来膦酸盐、其药学上可接受的盐或酯类及其混合物。更优选阿仑膦酸盐、伊班膦酸盐、利塞膦酸盐、其药学上可接受的盐或酯类及其混合物。更优选阿仑膦酸盐、其药学上可接受的盐及其混合物。最优选阿仑膦酸一钠三水合物。在其它实施方案中，其它优选的盐为伊班膦酸的钠盐和利塞膦酸一钠半-五水合物(即一钠盐的2.5水合物)。参见WO02/98354，将该文献的全部内容引入本文作为参考。
2.氟化物
氟化物为另一种双功能骨靶向分子的实例。氟化物可以被骨吸收并且在成骨细胞水平上对骨矿物质、骨结构和功能的发挥双相作用。氟化物已经单独或与抗吸收药联合用于治疗骨质疏松症。Rubin和Bilezikian，Endocrinol.Metab.Clin.North.Am.，32：285-307；Pak等，Trends Endocrinol.Metab.6：229-34。
用于本发明的氟化物可以为氟化钠形式。术语氟化钠指的是所有其形式的氟化钠(例如缓释的氟化钠、持续释放的氟化钠)。持续释放的氟化钠披露在美国专利第4,904,478号中，将该文献披露的内容引入本文作为参考。氟化钠的活性易于由本领域技术人员根据生物学方案测定(例如，参见Eriksen E.F.等，Bone Histomorphometry，RavenPress，New York，1994，1-74页；Grier S.J.等，The Use of Dual-EnergyX-Ray Absorptiometry In Animals，Inv.Radiol.，1996，31(1)：50-62；Wahner H.W.和Fogelman I.，The Evaluation of Osteoporosis：DualEnergy X-Ray Absorptiometry in Clinical Practice.，Martin DunitzLtd.，London 1994，1-296页)。
3.小酸性肽类
本发明的骨靶向分子还可以为小酸性肽。羟磷灰石(HA)为一种硬组织，例如骨和牙齿基质中的主要无机成分和组分，它可以用作小酸性肽可以表现出亲和力的靶向骨组织中的特异部位。
例如，在其结构上具有重复酸性氨基酸(Asp或Glu)序列的几种骨非胶原性蛋白对羟磷灰石(HA)具有亲和力并且趋向于与之结合。两种主要的骨中的非胶原性蛋白骨桥蛋白和骨唾液蛋白分别具有Asp和Glu重复序列。骨桥蛋白和骨唾液蛋白对HA具有强亲和力并且与之快速结合。因此，使β-肾上腺素能拮抗剂部分与结合了这些和其它非胶原性蛋白的肽类缀合因结合的肽类对HA的亲和力而可以有效地将β-肾上腺素能拮抗剂靶向递送至骨。(Asp)₆缀合因(Asp)₆对羟磷灰石(HA)的高亲和力而可以为特别有效的递送方法，不过，(Glu)₆恰为有效的。
与二膦酸盐缀合相反，用于肽缀合中的酸性肽类趋向于在吸收过程中降解并且可能不表现出药理学作用。用二膦酸盐缀合，所治疗的组织趋向于表现出一定的二膦酸盐作用。参见US 20030129194，将该文献的全部内容引入作为参考。
4.抗骨特异性蛋白的抗体
本发明的骨靶向分子还可以为抗体或抗体片段。可以通过本领域众所周知的杂交技术生产高特异性单克隆抗体。例如，参见Kohler等，245Nature 495(1975)；和6 Eur.J.Immunol.511(1976)，将这两篇文献引入本文作为参考。这类抗体一般可以具有高度特异性的反应性。多克隆抗体也适合于用作所述缀合物中的靶向分子成分。然而，当靶向部分为抗体时，它最适合为单克隆抗体(Mab)。选择的单克隆抗体对单一表位具有高度特异性，使得单克隆抗体特别适用作本发明的骨靶向分子。适合的抗体识别骨组织的特异性细胞表面抗原。用于分离和生产针对特异性抗原的单克隆或多克隆抗体的方法，例如制备对选择的靶组织或甚至对特异性靶蛋白的方法为已知的。例如，参见Molecular Cloning，2nd ed.，Sambrook等编辑，Cold Spring HarborLab.Press，1989，18.3等项下。
5.金属离子
本发明的骨靶向分子还可以为金属离子。已知某些金属离子靶向骨，包括，例如锶离子。金属离子可以与β-肾上腺素能拮抗剂部分直接结合。或者，金属离子可以与β-肾上腺素能拮抗剂部分通过连接体，例如氨基酸连接。例如，已经披露了金属离子-氨基酸螯合物能够靶向组织部位递送。例如，参见美国专利第4,863,898；4,176,564；和US4,172,072号，将这些文献各自引入本文作为参考。例如，已经表明镁-赖氨酸螯合物靶向骨。这类螯合物还为上文描述的聚氨基酸缀合物。金属离子可以适当为二价离子，例如Sr²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Cr²⁺或Mo²⁺。
6.示踪物
本发明的骨靶向分子还可以为用于分析骨代谢的已知示踪物。这类示踪物包括：例如锝-99m、铼184、铼186的骨靶向复合物。在1971年4月，G.Subramanian和J.O.McMee描述了(Radiology，99，192-a)通过在有三聚磷酸盐存在下用氯化亚锡还原高锝酸盐TcO4-制备的骨扫描剂。所得标记的复合物表现出良好的骨骼吸收，但存在几个缺点，其中最重要的是在注射与扫描之间的24-小时延迟(使得为了获得足够的影像而需要高水平的放射性)和三聚磷酸盐在水解方面的不稳定性。在1970年代对较好的磷酸盐和基于膦酸盐的骨扫描剂的深入寻找已经产生了大量的出版物和几种商业产品。最广泛使用的化合物为亚甲基双膦酸盐(MDP)，它与锡和锝-99m的复合物为美国专利第4,032,625号的主题。近期引入市场的包括羟基亚甲基双膦酸盐(RDP)，它是欧洲专利申请EP7676的主题；和描述在German O.S.No.2755874中的1，1-双膦酸丙烷-2，3-二羧酸(DPD)。
因此，在某些优选的实施方案中，本主题骨靶向部分为膦酸，例如选自由有机双-膦酸、三-膦酸、四-膦酸、四氨基膦酸及其混合物组成的组。双-膦酸的实例包括亚乙基羟基双膦酸(EHDP)、亚甲基双膦酸(MDP)和氨基乙基-双膦酸(ADEP)。三膦酸的实例包括次氮基三-亚甲基-膦酸(NTP)和氨基三亚甲基-膦酸(AMP)。四-膦酸的实例包括乙二胺四亚甲基-膦酸(EDTMP)、次氮基三-亚甲基膦酸(NTMP)、四氮杂环-十二烷四亚甲基膦酸(DOTMP)、二亚乙基-三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)。
四环素及其衍生物为另一组具有骨亲和力的示踪物。它们通常用于在全身给药后的骨的荧光标记，表明其对矿化组织的足够亲和力。用于本发明的适合的四环素及其衍生物包括：例如盐酸氯四环素、盐酸去甲金霉素、多西环素、四环素、美他环素和土霉素。
本发明化合物范围内的其它骨靶向部分为双膦酸盐，例如，例如乙烷-1-羟基-1，1-双膦酸(EHDP)、二氯甲烷双膦酸(Cl₂MDP)和3-氨基-1-羟基丙烷-1，1-双膦酸(AHPDP)。
7.杂环分子
发现一系列小的5-元杂环分子在常规的药物动力学研究中具有高度的骨亲和力。关于其结构，参见Willson等，Med.Chem.Lett.，6：1043(1996)和Willson等，Med.Chem.Lett.6：1047(1996)。选择的杂环分子与雌激素药己烷雌酚缀合产生了具有所需骨亲和力的缀合物。Willson，文献同前。照此，杂环分子可以用作本发明的骨靶向分子。
V.连接体
在本发明的某些实施方案中，β-肾上腺素能药剂和骨靶向部分彼此例如通过在经各部分上的活性基团形成适合的共价键直接共价结合。优选的连接体官能团为伯或仲胺类、羟基、羧酸基团或硫醇-反应基。例如，所述部分上的酸基团可以分别与另一部分上的胺、酸或醇缩合，以形成相应的酰胺、酸酐或酯。
除羧酸基团、胺基和羟基外，用于在两个或更多个部分之间形成键的其它适合的活性基团还包括磺酰基、巯基、硫醇和卤酸(haloicacid)以及羧酸的酸酐衍生物。
在其它实施方案中，药物缀合物中的部分可以通过中间的连接体彼此共价连接。连接体有利地具有两个活性基团，其中之一可以与β-肾上腺素能药剂上的活性基团互补。而其中另一个可以与骨靶向部分上的活性基团互补。例如，如果β-肾上腺素能药剂和骨靶向部分均具有游离的羟基，那么连接体可以适当为二酸，他可以与两种化合物均起反应而在两个残基之间形成二醚键。除羧酸基团、胺基和羟基外，形成药物活性部分之间的键的其它适合的活性基团还包括磺酰基、巯基和卤酸(haloic acid)以及羧酸的酸酐衍生物。
适合的连接体如下表1中所列。