CN113825741A

CN113825741A - 离域亲脂性阳离子化合物及其使用方法

Info

Publication number: CN113825741A
Application number: CN202080021194.7A
Authority: CN
Inventors: 程震; 陈浩
Original assignee: Leland Stanford Junior University
Current assignee: Leland Stanford Junior University
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-12-21
Also published as: US20220064140A1; EP3911630A4; WO2020150103A1; JP7227656B2; EP3911630B1; EP3911630A1; JP2022522977A; US12172976B2

Abstract

本发明提供了一种离域亲脂性阳离子(DLC)化合物和使用这种化合物的方法。还提供了包括DLC化合物的药物组合物。所提供的方法包括：通过将细胞与本公开的DLC化合物接触来杀死细胞的方法和荧光标记线粒体的方法。还提供了对细胞线粒体进行成像的方法、确定患者是否患有线粒体相关疾病的方法以及治疗患者的线粒体相关疾病的方法。还提供了包括本公开的化合物的试剂盒。

Description

离域亲脂性阳离子化合物及其使用方法

政府权利

本发明是在由美国能源部授予的编号为DE-SC0008397的政府资助下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2019年1月15日提交的美国临时专利申请No.62/792,703的申请日的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术

癌症给社会带来了巨大的负担。事实上，2018年世界人口中大约有1810万新癌症病例。传统地，癌症治疗涉及化学或生物化合物(化学疗法)、放射(放射疗法)或手术。然而，尽管这些治疗在某些情况下有效，但在其他情况下却没有效果。此外，手术切除癌组织有时边缘切除不充分，癌症会再次发生。

离域亲脂性阳离子(delocalized lipophilic cation，DLC)已经被用作荧光染料，并且已经被研究作为治疗癌症的可能化疗药物。某些DLC已被证明对癌细胞具有细胞毒性，并会在癌细胞的线粒体内积累。然而，许多DLC对癌细胞的细胞毒性低，并且构效关系仍然知之甚少。

发明内容

附图简述

当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本发明。专利或申请文件至少包含一张彩色绘图。带有彩色附图的本专利或专利申请出版物的副本，将由专利局根据请求且支付必要费用提供。需要强调的是，按照惯例，附图的各种特征并不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。附图中包括以下图。

图1显示了用于合成化合物(1)至(11)的合成示意图。

图2A显示了化合物(1)至(11)的荧光吸收光谱。

图2B显示了化合物(1)至(11)的荧光发射光谱。

图2C显示了化合物(1)至(11)的荧光量子产率。

图2D显示了化合物(3)与线粒体染料的共定位。

图3A显示了化合物(3)在已经在低或高K⁺浓度下预孵育的H838细胞中的荧光。

图3B显示了化合物(3)在已经与K⁺预孵育之后的H838细胞中，在加入羰基氰对(三氟甲氧基)苯腙(FCCP)后的荧光。

图3C显示了来自已经在低或高K⁺浓度下预孵育的细胞的化合物(3)的平均荧光密度。

图3D显示了沿图3B中的白色虚线截取的横截面荧光强度分布图。

图4显示了化合物(1)至(11)对T24、H838和3T3细胞的细胞毒性。

图5A显示了化合物(3)在九种肺癌细胞系中的细胞毒性IC₅₀。

图5B显示了携带人肺癌HCC827的小鼠在化合物(3)注射后(post injection，PI)2小时的代表性体内荧光图像。

图5C显示了化合物(3)对裸鼠(每组n＝10)中HCC827的肿瘤生长的影响。

图5D显示了与对照组(PBS)相比，化合物(3)(15mg/kg)对荷瘤裸鼠的裸体重的影响。

图6显示了化合物(1)至(11)与水和青霉素-链霉素两种对照相比的影响。

图7显示了用化合物(3)对大肠杆菌的荧光标记。

图8显示了使用化合物(6)1小时后对拟南芥(Arabidopsis thaliana)根的荧光标记。

图9显示了使用化合物(6)20小时后对拟南芥根的荧光标记。

图10显示了用于拍摄拟南芥整株图像的实验装置。

定义

术语“治疗(名词)”、“治疗(动名词)”、“治疗(动词)”等在本文中用于一般指获得期望的药理学和/或生理学效果。这种效果可以是预防性的，即完全或部分预防疾病或其症状方面，和/或可以是治疗性的，即部分或完全稳定或治愈疾病和/或可归因于该疾病的不利影响方面。术语“治疗”包括哺乳动物(特别是人)的疾病的任何治疗，并且包括：(a)预防疾病和/或症状在可能易患该疾病或症状但尚未被诊断为患有此病的对象中发生；(b)抑制疾病和/或症状，即阻止疾病和/或相关症状的发展；或(c)缓解疾病和相关症状，即使疾病和/或症状消退。那些需要治疗的对象可以包括那些已经受到伤害的对象(例如，那些患癌症的人，例如那些患有肿瘤的人)以及那些需要预防的对象(例如，那些易患癌症的人；那些患有癌症的人；那些怀疑患有癌症的人；等等)。

术语“接受者”、“个体”、“对象”、“宿主”和“患者”在本文中可互换使用，是指任何需要诊断、治疗或疗法的哺乳动物对象，特别是人。用于治疗目的的“哺乳动物”是指任何归类为哺乳动物的动物，包括人类、家养和农场动物以及动物园、运动或宠物动物，例如狗、马、猫、牛、绵羊、山羊、猪、骆驼等。在一些实施方式中，哺乳动物是人。

术语“共同施用”和“联合”包括同步、同时或依次施用两种或多种治疗剂，而没有特定的时间限制。在一个实施方式中，该药剂存在于细胞中或同时在对象体内，或同时发挥其生物学或治疗效果。在一个实施方式中，所述治疗剂处于同一个组合物或单位剂型中。在其他实施方式中，所述治疗剂在分开的组合物或单位剂型中。在某些实施方式中，可在施用第二治疗剂之前(例如，分钟、15分钟、30分钟、45分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、12小时、24小时、48小时、72小时、96小时、1周、2周、3周、4周、5周、6周、8周或12周之前)、同时、或之后(例如，5分钟、15分钟、30分钟、45分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、12小时、24小时、48小时、72小时、96小时、1周、2周、3周、4周、5周、6周、8周，或12周之后)，施用第一药剂。

如本文所用，术语“样品”涉及包含一种或多种感兴趣的组分的材料或材料的混合物，典型地但不一定必须地，为流体形式即水溶液形式。样品可以来自各种来源，例如来自食品、环境材料、生物样品或固体，例如从个体分离的组织或体液，包括但不限于：例如血浆，血清，脊髓液，精液，淋巴液；皮肤、呼吸道、肠道和泌尿生殖道的外部切片；眼泪，唾液，乳汁，血细胞，肿瘤，器官，以及体外细胞培养成分的样品(包括但不限于，由细胞在细胞培养基中生长而产生的条件培养基、假定的病毒感染细胞、重组细胞和细胞成分)。在该方法的某些实施方式中，所述样品包括细胞。在该方法的一些情况下，所述细胞在体外。在该方法的一些情况下，所述细胞在体内。

“治疗有效量”、“治疗有效剂量”或“治疗剂量”是足以实现期望临床结果(即达到治疗效果、达到期望治疗反应等)的量。治疗有效剂量可以一次或多次施用的形式进行给药。出于本公开的目的，组合物的治疗有效剂量是当施用于个体时，足以减轻、改善、稳定、逆转、预防、减缓或延迟存在于对象的疾病状态(例如，癌症等)的进展的量。

提供了对合成本发明化合物的公知化学合成方案和条件有用的许多通用参考文献(参见，例如，史密斯和马奇，马奇的高级有机化学：反应、机理和结构，第五版，威利-交互科学(Wiley-Interscience)，2001；或沃尔戈，实用有机化学教科书，包括定性有机分析，第四版，纽约：朗文，1978年)，是可获得的。

当本文所述的化合物包含一个或多个手性中心和/或双键异构体(即几何异构体)、对映异构体或非对映异构体时，该化合物的所有可能的对映异构体和立体异构体(其包括立体异构纯形式(例如几何纯、对映纯或非对映纯)，以及对映异构体的和立体异构体的混合物)，被包括在本发明的化合物的描述中。对映异构体的和立体异构体的混合物，可以使用技术人员熟知的分离技术或手性合成技术拆分成它们的组分对映异构体或立体异构体。化合物还可以以几种互变异构的形式存在，包括烯醇形式、酮形式及其混合物。因此，本文描述的化学结构包括所述化合物的所有可能的互变异构形式。所描述的化合物还包括同位素标记的化合物，其中一个或多个原子的原子质量不同于通常在自然界中发现的原子质量。可并入本文公开的化合物中的同位素的实例包括但不限于²H、³H、¹¹C、¹³C、¹⁴C、¹⁵N、¹⁸O、¹⁷O等。化合物可以非溶剂化形式以及溶剂化形式存在，包括水合形式。通常，化合物可以是水合的或溶剂化的。某些化合物可以多种结晶或无定形的形式存在。通常，所有物理形式对于本文考虑的用途是等同的，并且落于在本发明的范围内。

如本文所用，术语“烷基”是指支链或无支链的饱和烃基(即单基)，通常但不一定包含1至约24个碳原子，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、辛基、癸基等，以及环烷基，例如环戊基、环己基等。通常地且尽管不是必须地，本发明的烷基可包含1至约18个碳原子，并且这种基团可包含1至约12个碳原子。术语“低级烷基”意指具有1至6个碳原子的烷基。“取代的烷基”是指被一个或多个取代基取代的烷基，这包括一个烷基取代基中来自相同碳原子的两个氢原子被取代的情况，例如在羰基中(即，取代的烷基可包括-C(＝O)-基团)。如下文进一步详细描述，术语“含杂原子的烷基”和“杂烷基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的烷基取代基。如果没有另外说明，术语“烷基”和“低级烷基”分别包括直链的、支链的、环状的、未取代的、取代的和/或含杂原子的烷基或低级烷基。

术语“取代的烷基”是指如本文所定义的烷基，其中烷基链中的一个或多个碳原子已任选地被杂原子例如-O-、-N-、-S-、-S(O)_n-(其中n为0至2)、-NR-(其中R为氢或烷基)取代，并具有1至5个选自下组的取代基：烷氧基、取代的烷氧基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨酰基、氨酰氧基、氧氨酰基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、氧代、硫酮基、羧基、羧基烷基、硫代芳氧基、硫杂芳氧基、硫杂环氧基、巯基、硫代烷氧基、取代的硫代烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟基氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO-烷基、-SO-芳基、-SO-杂芳基、-SO₂-烷基、-SO₂-芳基、-SO₂-杂芳基和-NR^aR^b，其中R'和R"可以相同或不同并且选自氢、任选取代的烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基、芳基、杂芳基和杂环。

如本文所用，术语“烯基”是指包含至少一个双键的2至约24个碳原子的直链、支链或环状烃基，例如乙烯基、正丙烯基、异丙烯基、正丁烯基、异丁烯基、辛烯基、癸烯基、十四碳烯基、十六碳烯基、二十碳烯基、二十四碳烯基等。通常地且尽管又不是必须地，本发明的烯基可包含2至约18个碳原子，例如可包含2至12个碳原子。术语“低级烯基”意指具有2至6个碳原子的烯基。术语“取代的烯基”是指被一个或多个取代基取代的烯基，术语“含杂原子的烯基”和“杂烯基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的烯基。如果没有另外说明，术语“烯基”和“低级烯基”分别包括直链的、支链的、环状的、未取代的、取代的和/或含杂原子的烯基和低级烯基。

“取代的亚烷基”是指具有从1至3个氢被如以下“取代的”的定义中针对碳所描述的取代基取代。

如本文所用，术语“炔基”是指包含至少一个三键的2至24个碳原子的直链或支链烃基，例如乙炔基、正丙炔基等。通常地且尽管又不是必须地，本发明的炔基可包含2至约18个碳原子，这种基团可进一步包含2至12个碳原子。术语“低级炔基”意指具有2至6个碳原子的炔基。术语“取代的炔基”是指被一个或多个取代基取代的炔基，术语“含杂原子的炔基”和“杂炔基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的炔基。如果没有另外说明，术语“炔基”和“低级炔基”分别包括直链的、支链的、未取代的、取代的和/或含杂原子的炔基和低级炔基。

术语“烷芳基”或“芳烷基”是指基团-亚烷基-芳基和-取代的亚烷基-芳基，其中亚烷基、取代的亚烷基和芳基如本文中所定义。

“烷氧基”是指基团-O-烷基，其中烷基如本文所定义。烷氧基包括，举个例子，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基等。术语“烷氧基”还指基团：烯基-O-、环烷基-O-、环烯基-O-和炔基-O-，其中烯基、环烷基、环烯基和炔基如本文所定义。

术语“取代的烷氧基”是指基团：取代的烷基-O-、取代的烯基-O-、取代的环烷基-O-、取代的环烯基-O-和取代的炔基-O-，其中取代的烷基、取代的烯基、取代的环烷基、取代的环烯基和取代的炔基如本文所定义。

术语“卤代烷基”是指如上所述的取代烷基，其中烷基上的一个或多个氢原子已被卤素基团取代。这种基团的实例包括但不限于氟烷基，例如三氟甲基、二氟甲基、三氟乙基等。

术语“烷基烷氧基”是指基团：-亚烷基-O-烷基、亚烷基-O-取代的烷基、取代的亚烷基-O-烷基和取代的亚烷基-O-取代的烷基，其中烷基、取代的烷基、亚烷基和取代的亚烷基如本文所定义。

“烯基”是指具有2至6个碳原子，优选2至4个碳原子且具有至少1个，优选1至2个双键不饱和位点的直链或支链烃基。该术语包括，举个例子，双乙烯基、烯丙基和丁-3-烯-1-基。在该术语内包括顺式和反式异构体或这些异构体的混合物。

术语“取代的烯基”是指具有1至5个取代基，或1至3个取代基的如本文定义的烯基，所述取代基选自烷氧基、取代的烷氧基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、取代的氨基、氨酰基、氨酰氧基、氧氨酰基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、氧代、硫酮基、羧基、羧基烷基、硫代芳氧基、硫杂芳氧基、硫杂环氧基、巯基、硫代烷氧基、取代的硫代烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟基氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO-烷基、-SO-取代的烷基、-SO-芳基、-SO-杂芳基、-SO₂-烷基、-SO₂-取代的烷基、-SO₂-芳基和-SO₂-杂芳基。

“酰基”是指基团：H-C(O)-、烷基-C(O)-、取代的烷基-C(O)-、烯基-C(O)-、取代的烯基-C(O)-、炔基-C(O)-、取代的炔基-C(O)-、环烷基-C(O)-)-、取代的环烷基-C(O)-、环烯基-C(O)-、取代的环烯基-C(O)-、芳基-C(O)-、取代的芳基-C(O)-、杂芳基-C(O)-、取代的杂芳基-C(O)-、杂环基-C(O)-和取代的杂环基-C(O)-，其中所述烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环和取代的杂环如本文定义。例如，酰基包括“乙酰”基团CH₃C(O)-。

“酰氨基”是指-NR²⁰C(O)烷基、-NR²⁰C(O)取代的烷基、NR²⁰C(O)环烷基、-NR²⁰C(O)取代的环烷基、NR²⁰C(O)环烯基，-NR²⁰C(O)取代的环烯基，-NR²⁰C(O)烯基，NR²⁰C(O)取代的烯基，-NR²⁰C(O)炔基，-NR²⁰C(O)取代的炔基，-NR²⁰C(O)芳基、-NR²⁰C(O)取代的芳基、-NR²⁰C(O)杂芳基、-NR²⁰C(O)取代的杂芳基、-NR²⁰C(O)杂环和-NR²⁰C(O)取代的杂环，其中R²⁰是氢或烷基，并且其中所述烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环和取代的杂环如本文所定义。

“氨基羰基”或术语“氨基酰基”是指基团-C(O)NR²¹R²²，其中R²¹和R²²独立地选自下组：氢、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环和取代的杂环，其中R²¹和R²²任选地和与其结合的氮连接在一起以形成杂环或取代的杂环基团，并且其中所述烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环和取代的杂环如本文所定义。

“氨基羰基氨基”是指基团-NR²¹C(O)NR²²R²³，其中R²¹、R²²和R²³独立地选自氢、烷基、芳基或环烷基，或其中两个R基团连接形成杂环基。

术语“烷氧基羰基氨基”是指基团-NRC(O)OR，其中每个R独立地为氢、烷基、取代的烷基、芳基、杂芳基或杂环基，其中所述烷基、取代的烷基、芳基、杂芳基和杂环基如本文所定义。

术语“酰氧基”是指基团：烷基-C(O)O-、取代的烷基-C(O)O-、环烷基-C(O)O-、取代的环烷基-C(O)O-、芳基-C(O)O-、杂芳基-C(O)O-和杂环基-C(O)O-，其中所述烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、杂芳基和杂环基如本文所定义。

如本文所用，术语“芳基”，除非另外说明，否则是指芳香族取代基，通常地且尽管不是必须地，包含5至30个碳原子，包含单个芳香环或稠合在一起、直接连接或间接连接(使得不同的芳香环结合到共同的基团，如亚甲基或亚乙基)的多个芳香环。芳基可以，例如，包含5至20个碳原子，并且作为进一步实例，芳基可包含5至12个碳原子。例如，芳基可包含一个芳环，或两个或更多个稠合或连接的芳环(即，联芳基、芳基取代的芳基等)。实例包括苯基、萘基、联苯、二苯醚、二苯胺、二苯甲酮等。“取代的芳基”是指被一个或多个取代基取代的芳基，并且术语“含杂原子的芳基”和“杂芳基”是指芳基取代基，其中至少一个碳原子被杂原子取代，这在下文将更详细地描述。芳基旨在包括稳定的环状、杂环、多环和多杂环的不饱和C₃-C₁₄基团，例如但不限于苯基、联苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、嘧啶基和恶唑基；其可以进一步被选自下组的一至五个成员取代：羟基、C₁-C₈烷氧基、C₁-C₈支链或直链烷基、酰氧基、氨基甲酰基、氨基、N-酰氨基、硝基、卤素、三氟甲基、氰基和羧基(参见例如Katritzky，杂环化学手册)。如果没有另外说明，术语“芳基”包括未取代的、取代的和/或含杂原子的芳香族取代基。

术语“芳烷基”是指具有芳基取代基的烷基，而术语“烷芳基”是指具有烷基取代基的芳基，其中“烷基”和“芳基”如上所定义。通常，本文中的芳烷基和烷芳基包含6至30个碳原子。芳烷基和烷芳基可例如包含6至20个碳原子，并且作为进一步实例，这些基团可包含6至12个碳原子。

“芳氧基”是指基团：-O-芳基，其中所述芳基如本文所定义，包括例如苯氧基、萘氧基等，包括也如本文所定义的任选的取代的芳基。

“氨基”是指基团-NH₂。

术语“取代的氨基”是指基团-NRR，其中每个R独立地选自下组：氢、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、炔基、取代的炔基、芳基、杂芳基和杂环基，前提条件是至少一个R不是氢。

术语“叠氮基”或“叠氮化物”是指-N₃基团。

“羧基(carboxyl)”、“羧基(carboxy)”或“羧酸盐”是指-CO₂H或其盐。

“羧基酯(carboxyl ester)”或“羧基酯(carboxy ester)”或术语“羧基烷基(carboxyalkyl)”或“羧基烷基(carboxylalkyl)”是指基团-C(O)O-烷基、-C(O)O-取代的烷基、-C(O)O-烯基、-C(O)O-取代的烯基、-C(O)O-炔基、-C(O)O-取代的炔基、-C(O)O-芳基、-C(O)O-取代的芳基、-C(O)O-环烷基、-C(O)O-取代的环烷基、-C(O)O-环烯基、-C(O)O-取代的环烯基、-C(O)O-杂芳基、-C(O)O-取代的杂芳基、-C(O)O-杂环和-C(O)O-取代的杂环，其中所述烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、杂环和取代杂环如本文所定义。

“(羧基酯)氧基”或“碳酸酯”是指基团：-O-C(O)O烷基、-O-C(O)O-取代的烷基、-O-C(O)O-烯基、-O-C(O)O-取代的烯基、-O-C(O)O-炔基、-O-C(O)O-取代的炔基、-O-C(O)O-芳基、-O-C(O)O-取代的芳基、-O-C(O)O-环烷基、-O-C(O)O-取代的环烷基、-O-C(O)O-环烯基、-O-C(O)O-取代的环烯基、-O-C(O)O-杂芳基、-O-C(O)O-取代的杂芳基、-O-C(O)O-杂环和-O-C(O)O-取代的杂环，其中所述烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环和取代的杂环如本文所定义。

“氰基”或“腈”是指-CN基团。

如本文所用，“碳环(carbocycle)”或“碳环(carbocyclic ring)”旨在表示具有确定碳数的任何稳定的单环、双环或三环，其中的任何一个可以是饱和的、不饱和的或芳香的。例如，C3-14的碳环旨在表示具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的单环、双环或三环。碳环的实例包括但不限于环丙基、环丁基、环丁烯基、环戊基、环戊烯基、环己基、环庚烯基、环庚基、环庚烯基、金刚烷基、环辛基、环辛烯基、环辛二烯基、芴基、苯基、萘基、茚满基、金刚烷基和四氢萘基。桥环也包括在碳环的定义中，包括例如[3.3.0]双环辛烷、[4.3.0]双环壬烷、[4.4.0]双环癸烷和[2.2.2]双环辛烷。当共价键或一个或多个碳原子连接环中的两个不相邻的碳原子时，就会出现桥环。在一个实施方式中，所述桥环为一个或两个碳原子。需要注意的是，桥总会将单环转化为双环。当环被桥接时，对环列举的取代基也可以存在于桥上。稠环(例如，萘基和四氢萘基)和螺环也包括在内。

“环烷基”是指具有单个或多个环的3至10个碳原子的环状烷基，包括稠环、桥环和螺环系。合适的环烷基的实例包括，例如金刚烷基、环丙基、环丁基、环戊基、环辛基等。这种环烷基包括，举个例子，单环结构如环丙基、环丁基、环戊基、环辛基等，或多环结构如金刚烷基等。

术语“取代的环烷基”是指具有1至5个或1至3个取代基的环烷基，所述取代基选自烷基、取代的烷基、烷氧基、取代的烷氧基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、取代的氨基、氨酰基、氨酰氧基、氧氨酰基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、氧代、硫酮基、羧基、羧基烷基、硫代芳氧基、硫杂芳氧基、硫杂环氧基、巯基、硫代烷氧基、取代的硫代烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟基氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO-烷基、-SO-取代的烷基、-SO-芳基、-SO-杂芳基、-SO₂-烷基、-SO₂-取代的烷基、-SO₂-芳基和-SO₂-杂芳基。

“环烯基”是指3至10个碳原子的非芳香族环状烷基，其具有单环或多环并具有至少一个双键，优选1至2个双键。

术语“取代的环烯基”是指具有1至5个或1至3个取代基的环烯基，所述取代基选自烷氧基、取代的烷氧基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、取代的氨基、氨基酰基、氨基酰氧基、氧氨酰基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫酮基、羧基、羧基烷基、硫代芳氧基、硫杂芳氧基、硫杂环氧基、巯基、硫代烷氧基、取代的硫代烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟基氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO-烷基、-SO-取代的烷基、-SO-芳基、-SO-杂芳基、-SO₂-烷基、-SO₂-取代的烷基、-SO₂-芳基和-SO₂-杂芳基。

“环炔基”是指5至10个碳原子的非芳香族环烷基，其具有单环或多环并具有至少一个三键。

“环烷氧基”是指-O-环烷基。

“环烯氧基”是指-O-环烯基。

“卤代”或“卤素”是指氟、氯、溴和碘。

“羟基(Hydroxy)”或“羟基(hydroxyl)”是指基团-OH。

“杂芳基”是指具有1至15个碳原子，例如1至10个碳原子，并且在环内具有1至10个选自氧、氮和硫的杂原子的芳香族基团。这种杂芳基可具有单环(例如吡啶基、咪唑基或呋喃基)或在一个环系中具有多个稠环(例如在诸如吲哚茚基、喹啉基、苯并呋喃、苯并咪唑基或苯并噻吩基的基团中)，其中环系内至少一个环是芳香族的且环系内至少一个环是芳香族的，前提条件是连接点是通过芳香环的原子。在某些实施方式中，杂芳基的氮和/或硫环原子任选地被氧化，形成N-氧化物(N→O)、亚磺酰基或磺酰基。该术语包括，举个例子，吡啶基、吡咯基、吲哚基、噻吩基和呋喃基。除非被杂芳基取代基的定义限制，否则这种杂芳基可任选地被1至5个取代基或1至3个取代基取代，所述取代基选自酰氧基、羟基、巯基、酰基、烷基、烷氧基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、取代的烷基、取代的烷氧基、取代的烯基、取代的炔基、取代的环烷基、取代的环烯基、氨基、取代的氨基、氨酰基、酰氨基、烷芳基、芳基、芳氧基、叠氮基、羧基、羧基烷基、氰基、卤素、硝基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、氨酰氧基、氧酰氨基、硫代烷氧基、取代的硫代烷氧基、硫代芳氧基、硫杂芳氧基、-SO-烷基、-SO-取代的烷基、-SO-芳基、-SO-杂芳基、-SO₂-烷基、-SO₂-取代的烷基、-SO₂-芳基和-SO₂-杂芳基和三卤甲基。

术语“杂芳烷基”是指基团：-亚烷基-杂芳基，其中所述亚烷基和杂芳基在本文中被定义。该术语包括，举个例子，吡啶甲基、吡啶乙基、吲哚甲基等。

“杂芳氧基”是指-O-杂芳基。

“杂环”、“杂环的”、“杂环烷基”和“杂环基”是指具有单环或多个稠环的饱和或不饱和基团，包括稠合的、桥接的和螺环的环系，并且具有3至20个环原子，包括1至10个杂原子。这些环原子选自氮、硫或氧，其中在稠环系中，一个或多个所述环可以是环烷基、芳基或杂芳基，前提条件是连接点是通过非芳香环。在某些实施方式中，杂环基的氮和/或硫原子任选地被氧化得到N-氧化物、-S(O)-或-SO₂-基团。

杂环和杂芳基的例子包括但不限于，氮杂环丁烷、吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、吲哚嗪、异吲哚、吲哚、二氢吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、异喹啉、喹啉、酞嗪、萘基吡啶、喹喔啉、喹唑啉、肉桂碱、蝶啶、咔唑、咔啉、菲啶、吖啶、菲咯啉、异噻唑、吩嗪、异恶唑、吩恶嗪、吩噻嗪、咪唑烷、咪唑啉、哌啶、哌嗪、吲哚啉、邻苯二甲酰亚胺、1,2,3,4-四氢异喹啉，4,5,6,7-四氢苯并[b]噻吩、噻唑、噻唑烷、噻吩、苯并[b]噻吩、吗啉基、硫吗啉基(thiomorpholinyl)(也称为硫吗啉基(thiamorpholinyl))、1,1-二氧硫吗啉基、哌啶基、吡咯烷、四氢呋喃基等。

除非被杂环取代基的定义所限制，否则这种杂环基可任选地被1至5个，或1至3个取代基取代，所述取代基选自烷氧基、取代的烷氧基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、取代的氨基、氨酰基、氨酰氧基、氧氨酰基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、氧代、硫酮基、羧基、羧基烷基、硫代芳氧基、硫杂芳氧基、硫杂环氧基、巯基、硫代烷氧基、取代的硫代烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟基氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO-烷基、-SO-取代的烷基、-SO-芳基、-SO-杂芳基、-SO₂-烷基、-SO₂-取代的烷基、-SO₂-芳基和-SO₂-杂芳基和稠合杂环。

“硝基”是指基团-NO₂。

“氧代”是指原子(＝O)。

“磺酰基”是指基团：SO₂-烷基、SO₂-取代的烷基、SO₂-烯基、SO₂-取代的烯基、SO₂-环烷基、SO₂-取代的环烷基、SO₂-环烯基、SO₂-取代的环烯基、SO₂-芳基、SO₂-取代的芳基、SO₂-杂芳基、SO₂-取代的杂芳基、SO₂-杂环和SO₂-取代的杂环，其中所述烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、环烷基、取代的环烷基、环烯基、取代的环烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环和取代的杂环如本文所定义。磺酰基包括，举例来说，甲基-SO₂-、苯基-SO₂-和4-甲基苯基SO₂-。

“巯基”是指基团-SH。

“硫代”或术语“硫酮基”是指原子(＝S)。

“烷基硫基”或术语“硫代烷氧基”是指基团：-S-烷基，其中所述烷基如本文所定义。在某些实施方式中，硫可被氧化成-S(O)-。亚砜可以一种或多种立体异构体存在。

术语“取代的硫代烷氧基”是指基团：-S-取代的烷基。

术语“硫代芳氧基”是指基团：芳基-S-，其中所述芳基如本文所定义，其包括也在本文所定义的任选取代的芳基。

除了在本文公开的，术语“取代的”，当用于修饰特定的基团或自由基时，还可以指特定基团或自由基的一个或多个氢原子各自独立地被如下定义的相同或不同的取代基取代。

除了关于本文的个别术语所公开的基团之外，除非另有说明，用于取代在指定基团或自由基中的饱和碳原子上的一个或多个氢(一个碳上的任意两个氢可以用＝O、＝NR⁷⁰、＝N-OR⁷⁰、＝N₂或＝S取代)的取代基基团为：-R⁶⁰、卤素、＝O、-OR⁷⁰、-SR⁷⁰、-NR⁸⁰R⁸⁰、三卤甲基、-CN、-OCN、-SON、-NO、-NO₂、＝N₂、-N₃、-SO₂R⁷⁰、-SO₂O^-M⁺、-SO₂OR⁷⁰、-OSO₂R⁷⁰、-OSO₂O^-M⁺、-OSO₂OR⁷⁰、-P(O)(O^-)₂(M⁺)₂、-P(O)(OR⁷⁰)O^-M⁺、-P(O)(OR⁷⁰)₂、-C(O)R⁷⁰、-C(S)R⁷⁰、-C(NR⁷⁰)R⁷⁰、-C(O)O^-M⁺、-C(O)OR⁷⁰、-C(S)OR⁷⁰、-C(O)NR⁸⁰R⁸⁰、-C(NR⁷⁰)NR⁸⁰R⁸⁰、-OC(O)R⁷⁰、-OC(S)R⁷⁰、-OC(O)O^-M⁺、-OC(O)OR⁷⁰、-OC(S)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)R⁷⁰、-NR⁷⁰C(S)R⁷⁰、-NR⁷⁰CO₂ ^-M⁺、-NR⁷⁰CO₂R⁷⁰、-NR⁷⁰C(S)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)NR⁸⁰R⁸⁰、-NR⁷⁰C(NR⁷⁰)R⁷⁰和-NR⁷⁰C(NR⁷⁰)NR⁸⁰R⁸⁰，其中R⁶⁰选自下组：任选取代的烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、杂芳基和杂芳烷基；每个R⁷⁰独立地为氢或R⁶⁰；每个R⁸⁰独立地为R⁷⁰或可选地，两个R⁸⁰和与其键合的氮原子共同形成5-、6-或7-元杂环烷基，其可任选地包括1至4个相同或不同的选自O、N和S的额外杂原子，其中N可以有-H或C₁-C₃烷基取代；并且每个M⁺是具有净单个正电荷的抗衡离子。每个M⁺可以独立地为，例如碱离子，例如K⁺、Na⁺、Li⁺；铵离子，例如⁺N(R⁶⁰)₄；或碱土离子，例如[Ca² ⁺]_0.5、[Mg²⁺]_0.5或[Ba²⁺]_0.5(“下标0.5表示这种二价碱土离子的抗衡离子的其中一个可以是本发明化合物的电离形式，另一个是典型的抗衡离子如氯离子，或两个本文公开的离子化的化合物可以作为这种二价碱土离子的抗衡离子，或本发明的双离子化的化合物可以作为这种二价碱土金属离子的抗衡离子)。具体实例中，-NR⁸⁰R⁸⁰意在包括-NH₂、-NH-烷基、N-吡咯烷基、N-哌嗪基、N-甲基-哌嗪-1-基和N-吗啉基。

除了本发明的公开之外，除非另有说明，在“取代的”烯烃、炔、芳基和杂芳基的基团中的不饱和碳原子上的氢的取代基为：-R⁶⁰、卤素、-O^-M⁺、-OR⁷⁰、-SR⁷⁰、-S^-M⁺、-NR⁸⁰R⁸⁰、三卤甲基、-CF₃、-CN、-OCN、-SCN、-NO、-NO₂、-N₃、-SO₂R⁷⁰、-SO₃ ^-M⁺、-SO₃R⁷⁰、-OSO₂R⁷⁰、-OSO₃ ^-M⁺、-OSO₃R⁷⁰、-PO₃ ^-2(M⁺)₂、-P(O)(OR⁷⁰)O^-M⁺、-P(O)(OR⁷⁰)₂、-C(O)R⁷⁰、-C(S)R⁷⁰、-C(NR⁷⁰)R⁷⁰、-CO₂ ^-M⁺、-CO₂ ^-R⁷⁰、-C(S)OR⁷⁰、-C(O)NR⁸⁰R⁸⁰、-C(NR⁷⁰)NR⁸⁰R⁸⁰、-OC(O)R⁷⁰、-OC(S)R⁷⁰、-OCO₂ ^-M⁺、-OCO₂R⁷⁰、-OC(S)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)R⁷⁰、-NR⁷⁰C(S)R⁷⁰、-NR⁷⁰CO₂ ^-M⁺、-NR⁷⁰CO₂R⁷⁰、-NR⁷⁰C(S)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)NR⁸⁰R⁸⁰、-NR⁷⁰C(NR⁷⁰)R⁷⁰和-NR⁷⁰C(NR⁷⁰)NR⁸⁰R⁸⁰，其中R⁶⁰、R⁷⁰、R⁸⁰和M⁺如前所定义，前提条件是在取代烯烃或炔烃的情况下，所述取代基不是-O^-M⁺、-OR⁷⁰、-SR⁷⁰、或-S^-M⁺。

除了关于本文的个别术语所公开的基团之外，除非另有说明，在“取代的”杂烷基和环杂烷基中氮原子上的氢的取代基为：-R⁶⁰、-O^-M⁺、-OR⁷⁰、-SR⁷⁰、-S^-M⁺、-NR⁸⁰R⁸⁰、三卤甲基、-CF₃、-CN、-NO、-NO₂、-S(O)₂R⁷⁰、-S(O)₂O^-M⁺、-S(O)₂OR⁷⁰、-OS(O)₂R⁷⁰、-OS(O)₂O^-M⁺、-OS(O)₂OR⁷⁰、-P(O)(O^-)₂(M⁺)₂、-P(O)(OR⁷⁰)O^-M⁺、-P(O)(OR⁷⁰)(OR⁷⁰)、-C(O)R⁷⁰、-C(S)R⁷⁰、-C(NR⁷⁰)R⁷⁰、-C(O)OR⁷⁰、-C(S)OR⁷⁰、-C(O)NR⁸⁰R⁸⁰、-C(NR⁷⁰)NR⁸⁰R⁸⁰、-OC(O)R⁷⁰、-OC(S)R⁷⁰、-OC(O)OR⁷⁰、-OC(S)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)R⁷⁰、-NR⁷⁰C(S)R⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(S)OR⁷⁰、-NR⁷⁰C(O)NR⁸⁰R⁸⁰、-NR⁷⁰C(NR⁷⁰)R⁷⁰和-NR⁷⁰C(NR⁷⁰)NR⁸⁰R⁸⁰，其中R⁶⁰、R⁷⁰、R⁸⁰和M⁺如前所定义。

除了本发明的公开之外，在某一实施方式中，被取代的基团具有1、2、3或4个取代基，1、2或3个取代基，1或2个取代基，或1个取代基。

应理解，在所有上文所定义的取代基中，通过定义对它们本身具有进一步取代基的取代基(例如，具有取代芳基的取代芳基作为一个本身被取代芳基取代的取代基，其可以进一步被取代芳基取代等)而得到的聚合形式，不打算包含在本文中。在这种情况下，这种取代的最大次数为三。例如，本文具体考虑的取代芳基的连续取代限于取代芳基-(取代芳基)-取代芳基。

除非另有说明，本文未明确定义的取代基的命名法，是通过命名官能团的末端部分，然后朝向连接点的相邻官能团来实现的。例如，取代基“芳烷氧基羰基”是指基团：(芳基)-(烷基)-O-C(O)-。

至于本文公开的包含一个或多个取代基的任何基团，当然可以理解的是，这种基团不包含任何空间上无法实现和/或合成上不可行的取代或取代模式。此外，本发明化合物包括由这些化合物的取代所产生的所有立体化学异构体。

术语“药学上可接受的盐”表示对于施用于患者(例如哺乳动物)而言可接受的盐(对于给定的剂量方案，具有可接受的哺乳动物安全性的带有抗衡离子的盐)。这种盐可以衍生自药学上可接受的无机碱或有机碱，以及衍生自药学上可接受的无机酸或有机酸。“药学上可接受的盐”是指化合物的药学上可接受的盐，这种盐衍生自本领域熟知的多种有机和无机的抗衡离子，包括，举例来说，钠、钾、钙、镁、铵、四烷基铵等；当该分子包含碱性官能团时，有机或无机酸的盐，例如盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、酒石酸盐、苯磺酸盐、甲磺酸盐、乙酸盐、马来酸盐、草酸盐等。

“药学有效量”和“治疗有效量”是指足以引起期望的治疗效果(例如治疗特定病症或疾病或其症状的一种或多种，和/或预防疾病或病症的发生)的化合物的量。关于聚谷氨酰胺疾病，药学有效量或治疗有效量包括除其他物质以外，足以预防或导致减少对象脑中蛋白质沉积物的量。

术语“其盐”表示当酸的质子被阳离子取代(例如金属阳离子或有机阳离子等)时形成的化合物。在适用的情况下，该盐是药学上可接受的盐，尽管这对于不打算施用于患者的中间化合物的盐，这不是必需的。举例来说，本发明化合物的盐包括这样的化合物，其中该化合物被无机或有机酸质子化以形成阳离子，其中所述无机或有机酸的共轭碱作为盐的阴离子组分。

“溶剂化物”是指由溶剂分子与溶质的分子或离子结合形成的复合物。所述溶剂可以是有机化合物、无机化合物或两者的混合物。溶剂的一些实例包括但不限于甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜和水。当溶剂是水时，形成的溶剂化物是水合物。

“立体异构体”和“立体异构体(复数)”是指具有相同的原子连接但不同的空间上的原子排列的化合物。立体异构体包括顺反异构体、E和Z异构体、对映异构体和非对映异构体。

“互变异构体”是指仅在原子的电子键合和/或质子的位置有区别的分子的替代形式，例如烯醇-酮和亚胺-烯胺互变异构体，或含有-N＝C(H)-NH-环原子排列的杂芳基的互变异构形式，例如吡唑、咪唑、苯并咪唑、三唑和四唑。本领域普通技术人员将认识到可以有其他的互变异构环原子排列。

术语“官能团”是指化学基团，例如卤素、羟基、巯基、C1-C24烷氧基、C2-C24烯氧基、C2-C24炔氧基、C5-C20芳氧基、酰基(包括C2-C24烷基羰基(-CO-烷基)和C6-C20芳基羰基(-CO-芳基))、酰氧基(-O-酰基)、C2-C24烷氧基羰基(-(CO)-O-烷基)、C6-C20芳氧基羰基(-(CO)-O-芳基)、卤代羰基(-(CO)-X，其中X是卤素)、C2-C24烷基碳酸酯基(-O-(CO)-O-烷基)、C6-C20芳基碳酸酯基(-O-(CO)-O-芳基)、羧基(-COOH)、羧酸酯基(-COO-)、氨基甲酰基(-(CO)-NH₂)、单取代的C1-C24烷基氨基甲酰基(-(CO)-NH(C1-C24烷基))、二取代的烷基氨基甲酰基(-(CO)-N(C1-C24烷基)₂)、单取代的芳基氨基甲酰基(-(CO)-NH-芳基)、硫代氨基甲酰基(-(CS)-NH₂)、脲基(-NH-(CO)-NH₂))、氰基(-C≡N),异氰基(-N+≡C-),氰氧基(-O-C≡N)、异氰氧基(-O-N+≡C-)、异硫氰基(-S-C≡N)、叠氮基(-N＝N+＝N-)、甲酰基(-(CO)-H)、硫代甲酰基(-(CS)-H)、氨基(-NH2)、单-和二-(C1-C24烷基)-取代的氨基，单-和二-(C5-C20芳基)-取代的氨基、C2-C24烷基酰胺(-NH-(CO)-烷基)、C5-C20芳基酰胺(-NH-(CO)-芳基)、亚氨基(-CR＝NH，其中R＝氢、C1-C24烷基、C5-C20芳基、C6-C20烷芳基、C6-C20芳烷基等)、烷基亚氨基(-CR＝N(烷基)，其中R＝氢、烷基、芳基、烷芳基等)、芳亚氨基(-CR＝N(芳基))，其中R＝氢、烷基、芳基、烷芳基等)、硝基(-NO₂)、亚硝基(-NO)、磺胺基(-SO₂-OH)、磺酸酯基(-SO₂-O-)、C1-C24烷基硫基(-S-烷基；也称为“烷硫基”)、芳基硫基(-S-芳基；也称为“芳硫基”)、C1-C24烷基亚磺酰基(-(SO)-烷基)、C5-C20芳基亚磺酰基(-(SO)-芳基)、C1-C24烷基磺酰基(-SO₂-烷基)、C5-C20芳基磺酰基(-SO₂-芳基)、膦羧基(-P(O)(OH)₂)、膦羧酯基(-P(O)(O-)₂)、次膦酸酯(-P(O)(O-))、二氧磷基(-PO₂)和膦基(-PH₂)、单-和二-(C1-C24烷基)-取代的膦基、单-和二-(C5-C20芳基)-取代的膦基。此外，如果特定基团允许，上述官能团可以进一步被一个或多个额外的官能团或一个或多个烃基(例如以上具体列举的那些)取代。

如在“连接的基团(linking group)”、“连接的部分(linking moiety)”等中的“连接”、“连接基团(linker)”，是指通过共价键连接两个基团的连接部分。所述连接基团(linker)可以是线性的、分支的、环状的或单原子。这种连接基团的实例包括：烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚烷芳基、亚芳烷基，和包含官能团的连接部分，其包括但不限于：酰氨基(-NH-CO-)、亚脲基(-NH-CO-NH-)、酰亚胺(-CO-NH-CO-)、环氧(-O-)、环硫(-S-)、环二氧(-O-O-)、环二硫(-S-S-)、羰基二氧基(-O-CO-O-)、烷基二氧基(-O-(CH₂)_n-O-)、环氧亚氨基(-O-NH-)、环亚胺基(-NH-)、羰基(-CO-)等。在某些情况下，所述连接基团骨架的一、二、三、四或五个或更多个碳原子可以任选地被硫、氮或氧杂原子取代。骨架原子之间的键可以是饱和的或不饱和的，通常不超过一、二或三个不饱和键存在于连接基团的骨架中。所述连接基团可包括一个或多个取代基，例如烷基、芳基或烯基。连接基团可以包括但不限于：聚(乙二醇)单元(例如-(CH₂-CH₂-O)-)；醚；硫醚；胺；烷基(例如(C1-C12)烷基)，其可以是直链或支链的，例如甲基、乙基、正丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基、1,1-二甲基乙基(叔丁基)等。所述连接基团骨架可以包括环状基团，例如芳基、杂环或环烷基，其中环状基团的2个或更多个原子(例如2、3或4个原子)被包括在骨架中。连接基团可以是可切割的或不可切割的。可以使用所述连接基团的任何方便的方向和/或连接，来连接到连接基团。

如本文所用，术语“末端基团”或“端基”可互换使用，是指位于内体破坏物(endosomal disruptor)末端的基团(例如，如本文所述)，感兴趣的末端基团包括但不限于：末端的封端基团，例如H、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、烷基或取代的烷基。在某些情况下，所述末端基团可定义为化学选择性基团(例如，如本文所述)。

如本文所用，术语“亲水基团”本身是指包括亲水基团和任选的连接基团的单价或多价基团。在一些情况下，所述亲水基团连接到目标内体破坏物的亲水掩蔽基团(moiety)和亲水尾基团。亲水部分(moiety)是在水性环境中良好溶剂化的基团，例如，在反相(RP)色谱条件下，使得其连接或结合的基团(例如，连接基团)的水溶性增加。在一些情况下，所述亲水基团被称为亲水官能团。在一些情况下，所述亲水基团是杂环。在某些情况下，所述亲水基团是杂芳基。在一些情况下，所述亲水基团带电(例如，离子型的)。在一些情况下，所述亲水基团是极性和中性的(例如，非离子型的)。应理解，某些官能团可以离子或非离子形式存在，其取决于周围条件，例如溶剂、pH等，且本文所述的亲水基团的所有这种形式均意在包括在本公开的范围内。例如，所述亲水基团可以是碱性基团，其在质子化(例如在具有合适pH的水溶液条件下)之前是中性的，或者所述亲水基团可以是酸性基团，其在去质子化之前(例如在合适pH的水溶液条件下)是中性的。

与缺乏亲水基团的对照组相比，亲水基团可以增加其所连接的基团在主要为水性的溶液中的溶解度。亲水基团不同于在水环境中无法良好溶剂化的疏水基团。在某些情况下，亲水基团每5个碳包括至少一个中性极性官能团，或每7个碳包括至少一个带电官能团。在一些情况下，亲水基团(例如，作为离散分子的分离形式的亲水基团)在水中的溶解度至少为1重量％。

感兴趣的亲水基团(group)和亲水部分(moiety)包括但不限于：含氮杂环、酰胺、氨基甲酸酯、羧酸、羧酸酯、甲醚、氰基、胺、磺酰胺、磺酸根、尿素、硫脲、磺酸、羧酸根、膦酸根、磷酸根、硫酸根、亚磺酸根、锍、聚乙二醇(PEG)和改性PEG、羟基、铵、胍、吡啶、多胺和锍、多元醇、直链或环状糖类、伯胺、仲胺、叔胺或季胺和多胺、膦酸酯基、次膦酸酯基、抗坏血酸酯基、二醇，包括聚醚、-COOM'、-SO₃M'、-PO₃M'、-NR₃₊、Y'、(CH₂CH₂O)_pR及其混合物，其中Y'可以是任何卤素、硫酸盐、磺酸盐或含氧阴离子，p可以是1到500，每个R可以独立为H或烷基(例如甲基)，M'可以是阳离子抗衡离子或氢，-(CH₂CH₂O)_yyCH₂CH₂XR_yy、--(CH₂CH₂O)_yyCH₂CH₂X-、-X(CH₂CH₂O)_yyCH₂CH₂-、乙二醇和聚乙二醇，其中yy选自1至1000，X选自O、S和NR_zz，R_zz和R_yy独立地选自H和C_1-3烷基。在一些情况下，亲水基团是(CH₂)_x(OCH₂CH₂)_yOCH₃，其中每个x独立地为0-20的整数，每个y独立地为0-50的整数。

已发现可用作亲水基团的感兴趣的含氮杂环包括但不限于：氮杂环丁烷、吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、吲哚嗪、异吲哚、吲哚、二氢吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、异喹啉、喹啉及其取代形式。

如本文所用，术语“PEG”是指聚乙二醇或改性聚乙二醇。改性聚乙二醇聚合物包括甲氧基聚乙二醇，和未取代的或在一端被烷基、取代烷基或官能团(例如，如本文所述)取代的聚合物。在PEG的末端可以使用任何方便的连接基团，从而将该基团连接到感兴趣的基团，包括但不限于：烷基、芳基、羟基、氨基、酰基、酰氧基、羧基酯和酰胺末端基团和/或取代基。

应当理解，术语“或其盐或其溶剂化物或其立体异构体”旨在包括盐、溶剂化物和立体异构体的所有形式，例如本发明化合物的立体异构体的药学上可接受的盐的溶剂化物。

在某些实施方式中，取代基可有助于化合物的光学异构和/或立体异构。化合物的盐、溶剂化物、水合物和前药形式也是令人感兴趣的。本公开包括所有这些形式。因此，本文所述的化合物包括其盐、其溶剂化物、其水合物、其前药和其异构体形式，包括其药学上可接受的盐、其溶剂化物、其水合物、其前药和其异构体。在某些实施方式中，化合物可被代谢成药学活性衍生物。

除非另有说明，提及原子意在包括该原子的同位素。例如，提及H意在包括¹H、²H(即D)和³H(即T)，提及C意在包括¹²C和碳的所有同位素(例如¹³C)。

其他术语和概念的定义在以下具体实施方式中出现。

具体实施方式

提供了一种离域亲脂性阳离子(DLC)化合物和使用这种化合物的方法。还提供了包括DLC化合物的药物组合物。所提供的方法包括通过将细胞与本公开的DLC化合物接触，来杀死细胞的方法和由此荧光标记线粒体的方法。还提供了对细胞线粒体进行成像的方法、确定患者是否患有线粒体相关疾病的方法以及治疗患者的线粒体相关疾病的方法。还提供了包括本公开的化合物的试剂盒。

在更详细地描述本发明之前，应理解本发明不限于所描述的特定实施方式，因为这些实施方式当然可以变化。还应理解，本文中使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，并非旨在限制，因为本发明的范围将仅由所附权利要求限制。

在提供数值范围的情况下，应当理解，在该范围的上限和下限之间的每一个中间值，到下限的十分之一，除非上下文另外明确指出，以及在所陈述的范围内的任何其他所陈述的或中间值，均被包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小范围内，并且也包括在本发明内，但要遵守所陈述的范围内的任何明确排除的限制。当所陈述的范围包括一个或两个限值时，排除那些被包括的限值的任一个或两个的范围也包括在本发明中。

在本文中某些范围是以在数值前加术语“约”来呈示的。本文中使用术语“约”以提供对其后面的精确数字以及其后面的数字的附近或近似该数字的数字提供字面支持。在确定某一数字是否接近或近似具体列举的数字时，接近或近似的所列举的数字可以是，在其出现的上下文中，提供与具体列举的数字的基本等同性质的数字。

除非另有定义，否则本文所用的所有技术术语和科学术语都具有与由本发明所属领域的技术人员所通常理解相同的含义。虽然与本文描述的方法和材料相似或等价的任何方法和材料都可用于本发明的实施或测试中，但是现在描述代表性的示例性方法和材料。

本说明书中引用的所有出版物和专利都通过引用并入本文，就如将每个单独的出版物或专利被具体地和单独地指定为通过引用并入一样，并且都通过引用并入本文来公开和描述与这些被引用的出版物相关的方法和/或材料。对任何出版物的引用都是针对其在提交日期之前的公开内容，并且其不应解释为承认：本发明不享有基于在先发明而早已该出版物的权利。此外，提供的出版物的日期可能与实际的公开日期不同，这可需要进行单独地确认。

应注意，除非上下文另有清楚指明，否则本文以及所附权利要求中所用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该/所述”包括复数指示物。还应注意，可撰写权利要求书来排除任何可选要素。同样地，该陈述旨在用作在先的表述，以便使用与表述权利要求要素相关的此类排他性术语如“单独”、“仅仅”等，或使用“否定”限制。

在阅读本公开后，对本领域技术人员应知晓，本文描述和示出的每一个单独的实施方式具有单独的组分和特征，其可与任何其他一些实施方式的特征进行分离或组合，而不脱离本发明的范围和精神。任何列举的方法可按所列举的事件的顺序或以逻辑可行的任何其他顺序进行。

尽管为了语法流畅性和功能解释，已经或即将描述该装置和方法，但应明确理解，除非根据35U.S.C.§112进行明确制定，否则权利要求不应被解释为必须受到“手段”或“步骤”限制构造的任何限制，而应赋予在等价物的司法原则下的权利要求所提供的定义的含义和等价物的全部范围，并且当权利要求根据35U.S.C.§112进行明确制定的情况下，应包括根据35U.S.C.§112的完全的法定等同形式。

如上所总结，本公开提供了包括离域亲脂性阳离子化合物的化合物。这种离域亲脂性阳离子化合物可用于多种不同领域，包括但不限于，例如通过使细胞与化合物接触来杀死细胞，通过使细胞与化合物接触来荧光标记细胞或其子部分，以及通过施用所述化合物或包括所述化合物的药物组合物来治疗对象的病症。

在一些情况下，本公开的化合物选择性地在癌细胞的线粒体中积累。“选择性地在癌细胞的线粒体中积累”通常表示：相对于正常(即非癌性)细胞的线粒体，所述化合物在癌细胞的线粒体中积累的程度更高。不受理论束缚，DLC可部分或完全消散穿过内部线粒体膜的质子梯度，并且在某些情况下可导致癌细胞坏死、导致癌细胞凋亡、降低癌细胞生长速率、减少癌细胞分裂，或其组合。

本发明还提供了包括本发明化合物的药物组合物，其中本公开的化合物可以与药学上可接受的赋形剂一起配制。可以以单位剂量得到制剂，其中所述剂量提供了有效实现期望结果的化合物的量。期望结果可能会不同，可包括但不限于，例如部分或完全消散穿过内部的线粒体膜的质子梯度、导致癌细胞坏死、导致癌细胞凋亡、降低癌细胞生长速率、减少癌细胞分裂速率，或其组合。

如上所述，这些化合物和方法可用于多种应用。这种应用的非限制性实例包括以下应用：部分或完全消散穿过内部的线粒体膜的质子梯度、治疗癌症或两者都需要的应用。这些化合物还可用于其他应用，例如但不限于，例如光动力疗法、光热疗法、光学成像、荧光图像引导手术等。

组合物

本公开提供了离域亲脂性阳离子化合物。本公开的亲脂性阳离子化合物包含芳基、连接基团和含正电荷的第三基团，其中所述离域亲脂性阳离子化合物是π-共轭体系。芳基通过连接基团与第三基团连接。如本文所用，术语“π-共轭体系”是指离域亲脂性阳离子化合物具有π-共轭，其包括芳基、连接基团和含正电荷的第三基团。在一些情况下，所述芳基可以是取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基。

在一些情况下，所述离域亲脂性阳离子化合物为式(I)化合物：

A-L-Z⁺

(I)

其中：

A选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基；

L是连接基团；

Z⁺是含正电荷的基团，

其中所述化合物是π-共轭体系。

A基团

在式(I)的一些实施方式中，基团A具有结构(A1)：

其中：

X选自CR⁸和N；

R¹选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基；

R²、R³和R⁴各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基；

R⁵和R⁶各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基；或R⁵和R⁶与其连接的碳原子共同形成选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基的稠环。

在式(I)的一些实施方式中，基团A是吲哚或取代的吲哚。在一些情况下，基团A具有结构(A2)：

其中：

在一些情况下，基团A具有结构(A3)：

其中：

R²、R⁴和R⁶各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基。

在基团A具有结构A3的一些情况下，R¹是H。在一些情况下，R¹是烷基，例如甲基。在一些情况下，R²是H。在一些情况下，R²是烷基，例如甲基。在一些情况下，R⁶是H。在一些情况下，R⁴是烷基，例如甲基。在一些情况下，R⁴是卤素，例如溴。在一些情况下，R⁴是硝基。在一些情况下，R⁴是腈基。在一些情况下，R⁶是H。在一些情况下，R⁶是烷基，例如甲基。

在基团A具有结构A3的一些情况下，R³是吸电子基团。在一些情况下，R⁴是给电子基团。

在式(I)的一些实施方式中，基团A具有结构(A4)：

其中：

X选自CR⁸和N；

R¹和R⁸各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基；

R²、R³和R⁴各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基。

在基团A具有结构A4的一些情况下，X是CH。在一些情况下，R¹、R²、R³和R⁴都是H。

连接基团L

在一些情况下，基团L选自亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚烷芳基和亚芳烷基。在一些情况下，基团L具有结构(L1)：

其中：

j是0到10之间的整数，且

波浪线(即

)表示碳-碳双键可能是顺式或反式的任意组合。

在基团L具有结构L1的一些情况下，j是0、1、2、3、4或5。在一些情况下，j为0。在一些情况下，j为0且碳-碳双键是反式的(即，基团L具有结构(L2))：

基团Z⁺

在一些实施方式中，Z⁺选自具有正电荷的杂芳基或取代的杂芳基。在一些情况下，Z⁺是吡啶鎓(pyridinium)或取代的吡啶鎓。在一些情况下，Z⁺具有结构(Z1)：

其中：

R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁵和R¹⁶各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基。

在Z⁺具有结构Z1的一些情况下，R¹¹是烷基，例如甲基。在一些情况下，R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁵和R¹⁶都是H。在一些情况下，R¹¹是甲基，而R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵都是H(即Z⁺具有结构(Z4))：

在一些情况下，Z⁺是吡啶鎓或取代的吡啶鎓。在一些情况下，Z⁺具有结构(Z3)：

其中：

在一些情况下，Z⁺是吡啶鎓或取代的吡啶鎓。在一些情况下，Z⁺具有结构(Z4)：

其中：

离域亲脂阳离子化合物

在式(I)的一些实施方式中，所述离域亲脂阳离子化合物具有式(II)：

其中：

X^-是抗衡离子；

L是连接基团；

Z⁺是含正电荷的基团；

在式(II)的一些实施方式中，L具有选自L1和L2的结构。在式(II)的一些实施方式中，Z⁺具有选自Z1、Z2、Z3和Z4的结构。在式(II)的一些实施方式中，L具有选自L1和L2的结构，并且Z⁺具有选自Z1、Z2、Z3和Z4的结构。

在一些式(I)或(II)的实施方式中，所述离域亲脂阳离子化合物具有式(III)：

其中：

X^-是抗衡离子；

R⁵和R⁶各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基；或R⁵和R⁶与其连接的碳原子共同形成选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基的稠环；以及

R¹¹选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基。

在式(III)的一些实施方式中，R¹、R²、R³、R⁴、R⁵和R⁶中的至少一个是氢以外的取代基。在式(II)的一些实施方式中，X^-是碘离子。

在式(I)至(III)的一些实施方式中，所述离域亲脂性阳离子化合物具有式(IV)：

其中：

X^-是抗衡离子；

R²选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基；

R⁶选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基；或R⁵和R⁶与其连接的碳原子共同形成选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基的稠环；以及

在式(IV)的一些实施方式中，R¹、R²、R⁴和R⁶中的至少一个是氢以外的取代基。在式(III)的一些实施方式中，X^-是碘化物。

在式(I)至(IV)的一些实施方式中，所述离域亲脂性阳离子化合物是F16的衍生物，其中所述F16具有结构(F16)：

在式(I)至(III)的一些实施方式中，所述离域亲脂性阳离子化合物具有选自以下的结构：

如本文所用，化合物(3)也可互换地称为5BMF。

在式(I)至(IV)的一些实施方式中，所述离域亲脂性阳离子化合物具有结构：

在一些情况下，所述离域亲脂性阳离子化合物具有细胞毒性。在一些情况下，所述化合物对癌细胞具有选择性细胞毒性，即与对正常细胞的化合物的细胞毒性相比，它们对癌细胞具有更高的细胞毒性。在一些情况下，所述化合物的选择性细胞毒性的因子为2或更高，例如3或更高、4或更高、5或更高、10或更高、20或更高、50或更高、或100或更高。

在一些情况下，所述化合物对癌细胞的细胞毒性半数最大抑制浓度(即细胞毒性IC₅₀)为100μM或更少，例如50μM或更少、25μM或更少、10μM或更少、5μM或更少、1μM或更少，500nM或更少、250nM或更少、或100nM或更少。在一些情况下，所述化合物对癌细胞的细胞毒性IC₅₀大于对正常细胞的细胞毒性IC₅₀。在一些情况下，癌细胞的细胞毒性IC₅₀与正常细胞的细胞毒性IC₅₀的比例为2或更高，例如3或更高、4或更高、5或更高、10或更高、20或更高、50或更高、或100或更高。

在一些情况下，所述化合物在350nm和500nm之间具有荧光吸收峰，例如在375nm和475nm之间，在400nm和450nm之间，或在400nm和425nm之间。在一些情况下，所述化合物在475nm和575nm之间具有荧光发射峰，例如在490nm和550nm之间，或在500nm和525nm之间。

在一些情况下，所述化合物具有相对于参考标准的5％或更高的荧光量子产率。合适的参考标准会有所不同并且可以包括各种荧光分子，其包括但不限于例如，荧光素、罗丹明、N,N,N',N'-四甲基吖啶-3,6-二胺(吖啶橙)、别藻蓝蛋白、叶绿素、丙二碘化物、4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)、Hoechst 33342、R-藻红蛋白等。在一些情况下，所述化合物具有相对于罗丹明6G参照物的5％或更高的荧光量子产率，例如10％或更多，15％或更多、20％或更多、25％或更多、30％或更多、或40％或更多。在一些情况下，所述化合物具有相对于罗丹明6G参照物的10％或更高的荧光量子产率。在一些情况下，所述化合物具有相对于罗丹明6G参照物在乙醇溶剂中10％或更高的荧光量子产率。

在一些情况下，所述化合物会在细胞的线粒体中积累。在一些情况下，所述化合物选择性地在癌细胞的线粒体中积累。化合物的选择性积累可以指化合物在癌细胞的线粒体中的积累大于化合物在正常细胞的线粒体中的积累。在一些情况下，所述化合物选择性地在癌细胞的线粒体积累的因子为2或更高，例如3或更高、4或更高、5或更高、10或更高、20或更高、50或更高、或100或更高。

在一些情况下，所述化合物可导致癌细胞的凋亡。在一些情况下，所述化合物可导致癌细胞坏死。在一些情况下，由本公开的化合物导致的凋亡和/或坏死可以对癌细胞具有选择性，即，由本公开的化合物导致的凋亡和/或坏死在癌细胞中比正常(即，非癌性)细胞更多。在一些情况下，所述化合物会降低肿瘤的生长速度。在已些情况下，所述化合物会降低肿瘤的大小。

药物组合物

包括本发明化合物(即，离域亲脂性阳离子化合物或其组合)的药物组合物，可以单独或与其他补充活性剂组合施用于患者。药物组合物可使用各种工艺中的任一种制造，包括但不限于：常规混合、溶解、制粒、糖衣丸制作、悬浮、乳化、包封、包埋和冻干。药物组合物可以采取多种形式中的任一种，包括但不限于：无菌溶液、悬浮液、乳液、冻干物、片剂、丸剂、颗粒剂、胶囊、粉末、糖浆、酏剂或任何其他适合施用的剂型。

可以使用任何能够使疾病病症或症状期望地减轻的方便的方式，将本发明化合物施用于宿主。因此，可以将本发明化合物掺入用于治疗性施用的多种制剂中。更具体地，本发明化合物可以通过与合适的药学上可接受的载体或稀释剂组合而配制成药物组合物，并且可以配制成固体、半固体、液体或气体形式的制剂，例如片剂、胶囊剂、粉剂、颗粒剂、乳膏剂、溶液剂、栓剂、注射剂、吸入剂和气雾剂。

药物组合物的制剂是本领域熟知的。例如，E.W.Martin所著的Remington'sPharmaceutical Sciences(Mack Publishing Co.,Easton,PA,，第19版，1995年)，描述了适用于公开的化合物的药物递送的示例性制剂(及其组分)。可以配制包括至少一种本发明化合物的药物组合物，用于人类药物或兽药。公开的药物组合物的特定制剂可取决于，例如给药方式和/或待治疗感染的部位。在一些实施方式中，除了至少一种活性成分(如本发明化合物)之外，所述制剂还包括药学上可接受的载体。在其他的实施方式中，例如，对所治疗的疾病具有相似、相关或互补效果的其他药物或药剂，也可以作为活性成分包括在药物组合物中。

可用于公开的方法和组合物的药学上可接受的载体是本领域常规的。药物载体的性质取决于所采用的特定给药方式。例如，肠胃外制剂通常包括可注射流体，其包括药学上和生理学上可接受的流体，例如水、生理盐水、平衡盐溶液、葡萄糖水溶液、甘油等作为载体。对于固体组合物(例如，粉末剂、丸剂、片剂或胶囊剂形式)，常规的无毒固体载体可以包括例如药物级的甘露醇、乳糖、淀粉或硬脂酸镁。除了生物学的中性载体之外，待施用的药物组合物可以任选地包含少量无毒的辅助物质(例如赋形剂)，例如润湿剂或乳化剂、防腐剂和pH缓冲剂等；例如，醋酸钠或脱水山梨糖醇单月桂酸酯。其他非限制性的赋形剂包括非离子增溶剂，例如克列莫佛，或蛋白质(例如人血清白蛋白或血浆制剂)。

可用作药学上可接受的载体的材料的一些实例包括：(1)糖，例如乳糖、葡萄糖和蔗糖；(2)淀粉，如玉米淀粉和马铃薯淀粉；(3)纤维素及其衍生物，如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、醋酸纤维素；(4)黄蓍胶粉；(5)麦芽；(6)明胶；(7)滑石；(8)赋形剂，例如可可脂、栓剂蜡；(9)油类，如花生油、棉籽油、红花油、麻油、橄榄油、玉米油、豆油；(10)二醇类，如丙二醇；(11)多元醇，如甘油、山梨醇、甘露醇、聚乙二醇；(12)酯类，例如油酸乙酯、月桂酸乙酯；(13)琼脂；(14)缓冲剂，例如氢氧化镁、氢氧化铝；(15)海藻酸；(16)无热原水；(17)等渗盐水；(18)林格溶液；(19)乙醇；(20)pH缓冲溶液；(21)聚酯、聚碳酸酯和/或聚酐；以及(22)在药物制剂中使用的其他无毒相容物质。

公开的药物组合物可以配制成公开的化合物的药学上可接受的盐。药学上可接受的盐是化合物游离碱形式的无毒盐，其具有游离碱期望的药理学活性。这些盐可以衍生自无机或有机酸。合适的无机酸的非限制性实例为盐酸、硝酸、氢溴酸、硫酸、氢碘酸和磷酸。合适的有机酸的非限制性实例为乙酸、丙酸、乙醇酸、乳酸、丙酮酸、丙二酸、琥珀酸、苹果酸、马来酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、甲基磺酸、水杨酸、甲酸、三氯乙酸、三氟乙酸、葡萄糖酸、天冬氨酸、天冬氨酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸等。在E.W.Martin所著的Remington's Pharmaceutical Sciences(MackPublishing Co.,Easton,PA,，第19版，1995年)中，列出了其他合适的药学上可接受的盐。药学上可接受的盐也可用于调节组合物的渗透压。

本发明化合物可单独使用或与适当的添加剂组合使用制成片剂、粉末剂、颗粒剂或胶囊剂，例如与常规添加剂，如乳糖、甘露醇、玉米淀粉或马铃薯淀粉；与粘合剂，如结晶纤维素、纤维素衍生物、阿拉伯胶、玉米淀粉或明胶；与崩解剂，如玉米淀粉、马铃薯淀粉或羧甲基纤维素钠；与润滑剂，如滑石粉或硬脂酸镁；并且如果需要，还可以加入稀释剂、缓冲剂、润湿剂、防腐剂和调味剂。这种制剂可用于口服给药。

本发明化合物可通过将其溶解、悬浮或乳化于水性或非水性溶剂，例如植物油或其他类似油、合成脂肪酸甘油酯、高级脂肪酸酯或丙二醇中而配制成注射剂；如果需要，还可以加入常规添加剂，例如增溶剂、等渗剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂和防腐剂。所述制剂也可以被乳化，或将活性成分包埋在脂质体载体中。适合注射的制剂可以通过玻璃体内、眼内、肌肉内、皮下、舌下或其他给药途径给药，例如注射到牙龈组织或其他口腔组织中。这种制剂也适用于局部给药。

在一些实施方式中，本发明化合物可以通过连续递送系统(continuous deliverysystem)递送。术语“连续递送系统”在本文中可与“受控递送系统”互换使用，其包括与导管、注射装置等组合的连续的(例如受控的)递送装置(例如泵)，其中多种这类递送系统在本领域中是已知的。

本发明化合物可用于通过吸入给药的气雾剂制剂。本发明化合物可以配制入加压可接受的推进剂，如二氯二氟甲烷、丙烷、氮气等。

此外，本发明化合物可以通过与多种基质(如乳化基质或水溶性基质)混合制成栓剂。本发明化合物可以通过栓剂直肠给药。所述栓剂可包括载体，例如可可脂、碳蜡和聚乙二醇，它们在体温下熔化，但在室温下固化。

如本文所用，术语"单位剂量形式"是指适合作为用于人和动物对象的单位剂量的物理上分离的单位，每个单位包含预定量的本发明化合物，其通过与药学上可接受的稀释剂、载体或媒介物一起足以产生期望的效果的量来计算。本发明化合物的规格取决于采用的特定化合物和要实现的效果，以及与每种化合物在宿主中相关的药效学。

公开的药物组合物的剂型将取决于所选择的给药方式。例如，除了可注射的流体之外，还可以使用局部或口服剂型。局部制剂可包括滴眼剂、乳膏剂、喷雾剂等。在一些情况下，本文所述方法中可用的药物的局部制剂可包括，例如乳膏剂，其除了一种或多种额外的活性剂之外还包括一种或多种赋形剂，所述赋形剂包括例如矿物油、石蜡、碳酸丙烯酯、白凡士林、白蜡等。

口服制剂可以是液体(例如糖浆剂、溶液剂或混悬剂)，或固体(例如粉末剂、丸剂、片剂或胶囊剂)。制备这些剂型的方法对本领域技术人员而言是已知的或将是显而易见的。

包含本发明化合物的药物组合物的某些实施方式，可以配制成适合于精确剂量的单独施用的单位剂型。施用的活性成分的量取决于被治疗的对象、病痛的严重程度和给药方式，且是本领域技术人员已知的。在这些范围内，要施用的制剂包含在接受治疗的对象中可有效实现期望效果的量的本文公开的提取物或化合物。

每种治疗化合物可以独立地在任何剂型中，例如如本文所述的那些，并且也可以如本文所述以各种方式施用。例如，可以将化合物一起配制在单一剂量单位中(即，以一种形式组合在一起，例如胶囊剂、片剂、粉剂或液体剂等)作为组合产品。或者，当不一起配制在单一剂量单位中时，单个本发明化合物可以与另一种治疗化合物同时或依次地以任何顺序施用。

在一些情况下，所述药物组合物可以包括离域亲脂性阳离子化合物和药学上可接受的赋形剂。

方法

如上所述，本发明的组合物在一些情况下可用于治疗癌症。本发明的组合物可用于治疗各种癌症，包括但不限于：急性淋巴细胞白血病(ALL)、急性髓性白血病(AML)、肾上腺皮质癌、AIDS相关癌症(例如卡波西肉瘤、淋巴瘤等)，肛门癌、阑尾癌、星形细胞瘤、非典型畸胎瘤/横纹肌瘤、基底细胞癌、胆管癌(肝外)、膀胱癌、骨癌(如尤文肉瘤、骨肉瘤和恶性纤维组织细胞瘤等)、脑干胶质瘤、脑肿瘤(例如，星形细胞瘤、中枢神经系统胚胎肿瘤、中枢神经系统生殖细胞肿瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤等)、乳腺癌(例如，女性乳腺癌、男性乳腺癌、儿童乳腺癌等)、支气管肿瘤，Burkitt淋巴瘤、类癌瘤(如儿童、胃肠道等)、不明原发癌、心脏肿瘤、中枢神经系统(如非典型畸胎瘤/横纹肌瘤、胚胎肿瘤、生殖细胞肿瘤、淋巴瘤等)、宫颈癌、儿童癌症、脊索瘤、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、慢性粒细胞白血病(CML)、慢性骨髓增生性肿瘤、结肠癌、结直肠癌、颅咽管瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、导管癌(例如，胆管、肝外等)、导管原位癌(DCIS)、胚胎肿瘤、子宫内膜癌、室管膜瘤、食管癌、上皮神经母细胞瘤、Ewing肉瘤、颅外生殖细胞肿瘤、外生殖细胞肿瘤、肝外胆管癌、眼癌(例如，眼内黑色素瘤、视网膜母细胞瘤等)、骨纤维组织细胞瘤(例如，恶性的、骨肉瘤等)、胆囊癌、胃癌、胃肠道类癌、胃肠道间质瘤(GIST)、生殖细胞肿瘤(例如，颅外、性腺、卵巢、睾丸等)、妊娠滋养细胞疾病、胶质瘤、毛细胞白血病、头颈癌、心脏癌、肝细胞(肝脏)癌、组织细胞增生症(例如，朗格汉斯细胞等)、霍奇金淋巴瘤、下咽癌、眼内黑色素瘤、胰岛细胞瘤(例如，胰腺神经内分泌肿瘤等)、卡波西肉瘤、肾癌(例如，肾细胞、肾母细胞瘤、儿童肾肿瘤等)、朗格汉斯细胞组织细胞增生症、喉癌、白血病(例如，急性淋巴细胞性(ALL)、急性髓性(AML)、慢性淋巴细胞性(CLL)、慢性髓性(CML)、毛细胞等)、唇和口腔癌、肝癌(原发性)、小叶原位癌(LCIS)、肺癌(例如，非小细胞、小细胞等)、淋巴瘤(例如，AIDS相关、Burkitt、皮肤T细胞、霍奇金、非霍奇金、原发中枢神经系统(CNS)等)、巨球蛋白血症(例如，瓦尔登斯特伦

等)、男性乳腺癌、骨和骨肉瘤的恶性纤维组织细胞瘤、黑色素瘤、Merkel细胞癌、间皮瘤、隐匿性原发性转移性鳞状颈癌、涉及NUT基因的中线管癌、嘴癌、多发性内分泌肿瘤综合征、多发性骨髓瘤/浆细胞肿瘤、蕈样真菌病、骨髓增生异常综合征、骨髓增生异常/骨髓增殖性肿瘤、髓细胞性白血病(例如慢性(CML)等)、骨髓性白血病(例如急性(AML)等)、骨髓增殖性肿瘤(例如，慢性等)、鼻腔和鼻窦癌、鼻咽癌、神经母细胞瘤、非霍奇金淋巴瘤、非小细胞肺癌、口癌、口腔癌(例如，唇等)、口咽癌、骨肉瘤和恶性骨纤维组织细胞瘤、卵巢癌(例如，上皮细胞瘤、生殖细胞瘤、低恶性潜能肿瘤等)、胰腺癌、胰腺神经内分泌肿瘤(胰岛细胞瘤)、乳头状瘤病、副神经节瘤、鼻窦和鼻腔癌、甲状旁腺癌、阴茎癌、咽癌、嗜铬细胞瘤、垂体瘤、胸膜肺母细胞瘤、原发性中枢神经系统(CNS)淋巴瘤、前列腺癌、直肠癌、肾细胞(肾)癌、肾盂和输尿管、移行性细胞癌、视网膜母细胞瘤、横纹肌肉瘤、唾液腺癌、肉瘤(例如，Ewing、Kaposi、骨肉瘤、横纹肌肉瘤、软组织、子宫等)、Sezary综合征、皮肤癌(例如，儿童、黑色素瘤、Merkel细胞癌、非黑色素瘤等)、小细胞肺癌、小肠癌、软组织肉瘤、鳞状细胞癌、鳞状颈癌(例如，具有隐匿性原发性、转移性等)、胃癌、T-细胞淋巴瘤、睾丸癌、喉癌、胸腺瘤和胸腺癌、甲状腺癌、肾盂和输尿管的移行细胞癌、输尿管和肾盂癌、尿道癌、子宫癌(例如，子宫内膜等)、子宫肉瘤、阴道癌、外阴癌、Waldenstrom巨球蛋白血症、肾母细胞瘤等。

如上所总结，在一些情况下，本发明的组合物可用于治疗癌。本发明的组合物可用于治疗各种癌，包括但不限于：腺泡癌、腺泡细胞癌、腺泡样上皮癌、腺囊癌、腺样囊性癌、腺鳞癌、附件癌、肾上腺皮质癌、肺泡癌、成釉细胞癌、顶泌腺癌、基底细胞癌、细支气管肺泡癌、支气管癌、胆管细胞癌、绒毛膜癌、透明细胞癌、胶体癌、筛状癌、导管原位癌、胚胎癌、包膜癌、子宫内膜样癌、表皮样癌、恶性混合性瘤、多形性癌腺瘤、甲状腺滤泡癌、肝细胞癌、原位癌、导管内癌、Hurthle细胞癌、炎性乳腺癌、大细胞癌、浸润性小叶癌、小叶癌、原位小叶癌(LCIS)、髓样癌、脑膜癌、Merkel细胞癌、粘液癌、粘液表皮样癌、鼻咽癌、非小细胞癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、燕麦细胞癌、乳头状癌、肾细胞癌、硬癌、皮脂腺癌、单纯癌、印戒细胞癌、小细胞癌、小细胞肺癌、梭形细胞癌、鳞状细胞癌、终末导管癌、移行细胞癌、管状癌、疣状细胞癌等。

在一些情况下，本公开的方法包括通过向对象施用有效量的一种或多种离域亲脂性化合物来治疗所述对象的癌症。

在本发明方法中可以使用任何有用的离域亲脂性阳离子化合物。有用的离域亲脂性阳离子化合物的非限制性实例包括化合物(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)和(11)。

可以施用本公开的化合物的对象，可以不同并且可以包括患有病症或怀疑患有病症的对象。施用本公开的化合物的对象可能患有或怀疑患有的病症可有所不同，并且可包括但不限于，例如瘤形成。在一些情况下，根据本方法治疗的个体将是患有瘤形成的个体。如本文所用，“瘤形成(neoplasia)”包括任何形式的异常新组织形成等。在某些情况下，个体近期接受了瘤形成(例如，癌症、肿瘤等)的治疗，因此有复发的风险。在一些情况下，个体近期或以前没有接受过瘤形成(例如，癌症、肿瘤等)的治疗，但新诊断出瘤形成。任何和所有的瘤形成都是适合通过本发明方法(例如，利用离域亲脂性阳离子化合物)治疗的瘤形成。

本公开的组合物(例如，包括一种或多种离域亲脂性阳离子化合物的组合物)可以以药物组合物的形式提供。可以使用任何合适的药物组合物，其在下面更详细地描述。因此，在一些情况下，本公开的方法可以包括：施用包括赋形剂(例如，等渗赋形剂)的组合物中的离域亲脂性阳离子化合物，所述组合物是在足够无菌的条件下制备的，以施用于哺乳动物，例如人。

如本文所述，可使用多种给药途径向对象施用离域亲脂性阳离子化合物。可以根据多种因素选择给药途径，包括但不一定限于，要治疗的病症、所使用的制剂和/或装置、要治疗的患者等。可以采用的给药途径包括但不限于：口服和肠胃外途径，例如口服、静脉内(iv)、腹膜内(ip)、直肠、局部、眼、鼻和经皮。这些剂型的制剂在本文中描述。

本发明化合物的有效量至少取决于具体的使用方法、所治疗的对象、疾病的严重程度和治疗组合物的给药方式。组合物的“治疗有效量”是足以在接受治疗的对象(宿主)中实现期望效果的特定化合物的量。

本发明化合物或药物组合物的治疗有效量可以由本领域技术人员确定，以达到以下目的：局部(例如，组织)浓度至少与本文公开的适用化合物的IC₅₀一样高。

任何特定对象的具体剂量水平和给药频率可以变化，并且取决于多种因素，包括本发明化合物的活性，该化合物的代谢稳定性和作用时间，对象的年龄、体重、一般健康状况、性别和饮食，给药方式和时间，排泄率，药物组合和接受治疗的宿主的病症的严重程度。

在一些情况下，动物剂量转换为人体等效剂量(human equivalent dose，HED)可以使用换算表和/或由美国卫生与公众服务部、食品和药物管理局、药物评价与研究中心(CDER)在，例如行业指南：估计成人健康志愿者治疗的初始临床试验中的最大安全起始剂量(2005)食品和药物管理局(5600Fishers Lane,Rockville,MD 20857)中提供的算法进行转换；(在www.fda.gov/cder/guidance/index.htm获取，其公开内容通过引用并入本文)(表1).

表1.基于体表面积的动物剂量与人体等效剂量的转换。

本发明的所述治疗对象的方法包括：向有此需要的对象施用离域亲脂性阳离子化合物或包括这种离域亲脂性化合物的组合物。在一些情况下，所述药物组合物通过静脉内注射、肌内注射或腹腔注内射施用。

在一些情况下，该需要用离域亲脂性阳离子化合物治疗的对象患有病症。在一些情况下，所述病症是细菌感染。在一些情况下，所述病症是瘤形成。在一些情况下，所述瘤形成是肿瘤。在一些情况下，所述瘤形成是癌症。在一些情况下，所述癌症是乳腺癌、卵巢癌、结直肠癌、胃癌、肝癌、食道癌、胰腺癌、肾细胞癌、前列腺癌、脑肿瘤、甲状腺癌、膀胱癌、头颈癌、肺癌或血癌。

在一些情况下，所述治疗对象的方法包括：施用治疗有效量的离域亲脂性阳离子化合物和治疗对象的病症。在一些情况下，治疗有效量的离域亲脂性阳离子化合物的施用可以抑制对象中的生长，例如对象中细菌感染的生长或对象中癌症的生长。

在一些实施方式中，所述离域亲脂性阳离子化合物可用于通过光动力疗法或光热疗法来治疗对象。本公开提供了一种治疗对象的方法，其包括：向对象施用治疗有效量的离域亲脂性阳离子化合物，并使在体内的离域亲脂性阳离子化合物与光接触。在一些情况下，使离域亲脂性阳离子化合物与光接触导致活性氧的产生。在一些情况下，所述方法杀死至少一种癌细胞。在一些情况下，所述方法会减小肿瘤的大小。在一些情况下，所述方法减少了肿瘤的生长。

本发明的离域亲脂性阳离子化合物是荧光的。因此，本发明的离域亲脂性阳离子化合物可用于荧光内窥镜检查或荧光引导手术。

本发明提供了一种治疗对象的方法，包括：向对象施用离域亲脂性阳离子化合物，并检测由施用的离域亲脂性阳离子化合物产生的荧光信号。在一些情况下，所述化合物以足以在体内产生荧光的量施用于对象。在一些情况下，荧光体内成像包括荧光内窥镜检查，例如上消化道内窥镜检查。在一些情况下，所述荧光内窥镜检查包括结肠镜检查。在一些情况下，所述方法包括从对象获得活检样品，并检测来自活检的细胞中所施用化合物的荧光信号。在一些情况下，所述活检是癌症活检。在一些情况下，所述癌症被切除并且所述方法进一步包括：通过使被施用的化合物的荧光信号可视化，来评估切除的癌症的手术切缘。

本发明提供了一种杀死细胞的方法，包括：使细胞与有效量的离域亲脂性阳离子化合物接触。在一些情况下，所述细胞是原核细胞。在一些情况下，所述细胞是真核细胞，例如植物细胞，动物细胞。在一些情况下，所述细胞是癌细胞。在一些情况下，所述真核细胞是哺乳动物细胞。在一些情况下，所述哺乳动物细胞是癌细胞。

在一些实施方式中，本发明的方法提供了荧光标记细胞的线粒体。这种方法可包括：使细胞与有效量的离域亲脂性阳离子化合物接触。根据这种方法可以标记各种细胞。在一些情况下，所述细胞是癌细胞。在一些情况下，所述细胞是原核细胞。在一些情况下，所述细胞是真核细胞，例如植物细胞、动物细胞等。在一些情况下，所述真核细胞是哺乳动物细胞。在一些情况下，所述哺乳动物细胞是癌细胞。

本发明提供了一种对细胞线粒体进行成像的方法，包括：使细胞与有效量的离域亲脂性阳离子化合物接触，并检测来自所述化合物的荧光信号。在一些情况下，所述检测是体外检测。在一些情况下，所述检测包括荧光成像，包括例如荧光显微术。各种不同细胞可以使用这种方法。在一些情况下，所述细胞是癌细胞。在一些情况下，所述细胞是原核细胞。在一些情况下，所述细胞是真核细胞，例如植物细胞、动物细胞等。在一些情况下，所述真核细胞是哺乳动物细胞。在一些情况下，所述哺乳动物细胞是癌细胞。

本发明提供了一种确定患者是否患有线粒体相关疾病的方法，包括：使患者的细胞与有效量的离域亲脂性阳离子化合物接触，并检测所述化合物的荧光信号。在一些情况下，所述接触包括向患者施用离域亲脂性阳离子化合物。在一些情况下，所述接触包括从活检获得细胞并在体外使细胞与离域亲脂性阳离子接触。在一些情况下，所述检测包括荧光体内成像。在一些情况下，所述荧光体内成像包括荧光内窥镜检查。在一些情况下，所述荧光内窥镜检查包括上消化道内窥镜检查。在一些情况下，所述荧光内窥镜检查包括结肠镜检查。

在一些确定患者是否患有线粒体相关疾病的方法中，所述线粒体相关疾病是线粒体肌病；糖尿病和耳聋(DAD)；Leber氏遗传性视神经病变(LHON)；Leigh综合征(Leighsyndrome)；肌神经源性胃肠脑病(MNGIE)；伴参差不齐的红纤维的肌阵挛性癫痫(MERRF)；神经系统疾病、共济失调、视网膜色素变性、和上睑下垂(NARP)；线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒、中风样症状(MELAS)、线粒体神经胃肠脑病综合征(MNGIE)、或Friedrieich共济失调。

本发明提供了治疗患者的线粒体相关疾病的方法，包括：确定患者是否患有线粒体相关疾病，其中所述确定包括使患者的细胞与离域亲脂性阳离子化合物接触并检测所述化合物的荧光信号，以及如果确定患者患有线粒体相关疾病则对该患者进行疾病治疗。在一些情况下，所述接触包括向患者施用离域亲脂性阳离子化合物。在一些情况下，所述接触包括：从活检获得细胞并在体外使细胞与离域亲脂性阳离子接触。在一些情况下，所述检测包括荧光体内成像。在一些情况下，所述荧光体内成像包括荧光内窥镜检查。在一些情况下，所述荧光内窥镜检查包括上消化道内窥镜检查。在一些情况下，所述荧光内窥镜检查包括结肠镜检查。

在一些治疗患者的线粒体相关疾病的方法中，所述线粒体相关疾病是线粒体肌病；糖尿病和耳聋(DAD)；Leber氏遗传性视神经病变(LHON)；Leigh综合征(Leighsyndrome)；肌神经源性胃肠脑病(MNGIE)；伴参差不齐的红纤维的肌阵挛性癫痫(MERRF)；神经系统疾病、共济失调、视网膜色素变性、和上睑下垂(NARP)；线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒、中风样症状(MELAS)、线粒体神经胃肠脑病综合征(MNGIE)、或Friedrieich共济失调。

试剂盒

本发明还提供了用于实施一种或多种上述方法和/或生产一种或多种上述组合物的试剂盒。本发明试剂盒可以有很大变化。本发明试剂盒中包括的试剂和装置，可以包括上面针对所述方法而提及的试剂和装置，所述方法包括例如治疗对象的方法、标记细胞的方法、杀死细胞的方法等。在本发明试剂盒中，一种或多种组分，根据方便或需要，可以存在于相同或不同的容器中。

本公开的试剂盒可以包括一种或多种用于制备用于处理和/或测定样品的试剂和/或装置，包括例如，在如本文所述的方法中的处理和/或测定。可包括在本发明试剂盒中的有用试剂和/或装置包括但不限于，例如固定试剂、包括至少一种固定试剂的固定溶液、均化装置、用于产生细胞悬液的装置、用于培养细胞悬液的装置、DNA标记试剂、用于获得样品的装置(例如，采血装置、活检装置、抽吸针等)等。

本公开的试剂盒可以包括一种或多种用于对本发明的化合物成像的试剂和/或装置。这种装置可以不同，并可以包括但不限于：例如荧光内窥镜的装置和/或试剂、荧光引导手术的装置和/或试剂等。

除了上述组件之外，本发明试剂盒还可以包括(在某些实施方式中)实施本发明方法的说明。这些说明可以多种形式存在于本发明试剂盒中，其中一种或多种是可以存在于试剂盒中。这些说明可以存在的一种形式是作为在合适的介质或基底上的印刷信息，例如印有信息的一张或多张纸、在试剂盒的包装中、在包装插页中等。这些说明的另一种形式是计算机可读介质，例如磁盘、光盘(CD)、闪存驱动器等，其上已经记录了信息。可能存在的这些说明的另一种形式是网站地址，该地址可以通过互联网访问在远程站点上的信息。

实用性

本发明的离域亲脂性阳离子化合物有多种不同应用，包括但不限于：例如标记细胞，杀死细胞(包括真核细胞和原核细胞)，治疗肿瘤例如癌症、肿块等。不受理论束缚，离域亲脂性阳离子化合物的抗癌活性可以涉及离域亲脂性阳离子化合物相对于正常细胞在癌细胞的线粒体中的选择性积累。在一些情况下，向患有癌症的对象施用离域亲脂性阳离子化合物可以杀死癌细胞、减少增殖和/或另外导致癌症尺寸减小。在一些情况下，向患有癌症的对象施用离域亲脂性阳离子化合物可导致癌症生长速率的降低。

此外，许多离域亲脂性阳离子化合物是荧光的。因此，这种离域亲脂性阳离子化合物可用于各种不同的使用荧光信号检测的应用，例如但不限于：例如光学成像、荧光图像引导手术、荧光内窥镜检查等。用于荧光内窥镜检查的方法和系统是本领域已知的，例如，美国专利号4,821,117、5,092,331和5,749,830中所述，其通过引用并入本文。用于荧光图像引导手术的方法和系统是本领域已知的，例如，美国专利申请公开2014/0276008、2008/010339和2014/0276008中所述，其通过引用并入本文。

以说明而非限制的方式提供以下实施例。

实施例

提供以下实施例是为了向本领域普通技术人员提供关于如何制作和使用本发明的完整公开和描述，并且不旨在限制发明人认为其发明的范围，也不旨在表示以下实验是全部或唯一进行的实验。已努力确保所用数字(例如数量、温度等)的准确性，但应考虑一些实验误差和偏差。除非另有说明，份数为重量份数，分子量为重均分子量，温度为摄氏度，压力为大气压或接近大气压。

分子和细胞生物化学的一般方法可在标准教科书中找到，诸如分子克隆：实验室手册(Molecular Cloning:A Laboratory Manual)，第3版(Sambrook et al.,HarborLaboratory Press 2001)；分子生物学精编(Short Protocols in Molecular Biology),第4版.(Ausubel et al.编辑,John Wiley&Sons 1999)；蛋白质方法(Protein Methods)(Bollag et al.,John Wiley&Sons 1996)；基因治疗的非病毒载体(Nonviral Vectorsfor Gene Therapy)(Wagner et al.编辑,Academic Press1999)；病毒载体(ViralVectors)(Kaplift&Loewy eds.,Academic Press 1995)；免疫学方法手册(ImmunologyMethods Manual)(I.Lefkovits ed.,Academic Press1997)；以及，细胞和组织培养：生物技术实验室程序(Cell and Tissue Culture:Laboratory Procedures inBiotechnology)(Doyle&Griffiths,John Wiley&Sons1998),这些文献的公开内容通过引用并入本文。用于在本公开中提及或与之相关的方法的试剂、克隆载体、细胞和试剂盒可从商业供应商处获得，例如BioRad、Agilent Technologies、Thermo Fisher Scientific、Sigma-Aldrich、新英格兰生物实验室(New England Biolabs，NEB)、Takara Bio USA,Inc.等，以及诸如Addgene,Inc.、美国典型培养物保藏中心(ATCC)等储存库。

通用信息

所有空气和水分敏感反应均在火焰干燥的玻璃器皿中在氮气气氛下进行。反应性液体化合物通过气密注射器进行测量和转移，并通过橡胶隔片加入反应烧瓶中。四氢呋喃(THF)是由二苯甲酮羰基钠新鲜蒸馏而成。从CaH₂中蒸馏出二氯甲烷、甲苯和DMF。所有标准合成试剂均购自Sigma-Aldrich Chemical Co.(St.Louis,MO)，无需进一步纯化即可使用。细胞系获自美国典型培养物保藏中心(Manassas,VA)。雌性无胸腺裸鼠(nu/nu)购自Charles River Laboratories(Boston,MA)。在带有F254指示剂的玻璃背衬硅胶板上进行分析薄层色谱。在紫外灯下，或通过在碘、香兰素、磷钼酸溶液显色，或在高锰酸钾溶液中然后在热板上加热至约350℃来看见化合物。快速色谱法在230-400目硅胶上，用使用前蒸馏过的工业级溶剂进行。¹H NMR光谱在Bruker AV400上在400MHz记录，以含有四甲基硅烷(δ＝0ppm)的CDCl₃溶液作为内标。¹³C光谱是在相同仪器上以100MHz频率获得，CDCl₃(δ＝77ppm)作为内参。化学位移以百万分之几(ppm)为单位报告。多重性以s(单峰)、d(双峰)、t(三重峰)、q(四重峰)、m(多重峰)、dd(双峰双峰)等报告。高分辨质谱在Bruker APEX III7.0Tesla Ion Spec 4.7Tesla FTMS和Thermo Scientific LTQ ORBITRAP XL上进行。基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)，由斯坦福大学蛋白质和核酸生物技术设施提供。分析或制备型高效液相色谱(HPLC)在带有PDA检测的DIONEX ultimate3000仪器上进行。

实施例1：离域亲脂性阳离子化合物的合成

化合物(1)至(11)根据图1所示的合成示意图合成。1,4-二甲基吡啶碘化物(1.1mmol)和不同的吲哚-3-甲醛衍生物(1mmol)被加入到10mL甲醇中。搅拌十分钟后，将催化量的哌啶(0.2mmol)加入混合物中。在氮气保护下，将反应液加热至回流并保持回流4至24小时，这取决于衍生物。反应液由浅黄色变为深褐色，并有褐色沉淀形成。薄层色谱分析用于检测反应终点。当吲哚-3-甲醛衍生物消失后，停止反应。

产物经乙醚重结晶和半制备型HPLC纯化。对于重结晶，收集相应的沉淀物，用甲醇洗涤然后在乙腈中重结晶，得到橙色或棕色粉末作为产物。对于半制备型HPLC纯化，使用带有340U四通道的紫外-可见光吸光度检测器、反相半制备型HPLC柱Zorbax SB(C18，9.4mm×250mm)的Dionex Summit高效液相色谱(HPLC)系统(Dionex Corporation，Sunnyvale,CA)。流动相为水和乙腈(均含有0.1％TFA)。流速为3mL/min，从5％乙腈开始梯度洗脱，在27分钟时以95％乙腈结束。254nm和650nm用作检测波长。

化合物(1)至(11)的纯度通过分析HPLC检测，使用Dionex Acclaim 120(C18，4.6mm×250mm)分析柱，1mL/min流速，运行相同的梯度。所有产品纯度都在98％以上。所有NMR光谱(¹H、¹³C)均在Varian XL-400(Varain公司,Palo Alto,CA)上进行。

进行电子喷雾电离(ESI)质谱。

实施例2：离域亲脂性阳离子化合物的吸光度和荧光

测量了离域亲脂性阳离子化合物(1)至(11)的吸光度和荧光。在Agilent 8453紫外分光光度计上记录化合物在水中浓度为31μM的紫外吸收。在Fluoromax-3荧光光谱仪(Jobin Yvon)上记录在水中浓度为7.8μM的荧光。

化合物在波长为350nm和500nm之间的吸光度如图2A所示。所有化合物的吸收峰均约为425nm，除了化合物(5)和(9)的吸收最大值约为450nm。化合物的荧光发射光谱如图2B所示。化合物的荧光最大值约为525nm。

化合物(1)至(11)的量子产率在乙醇中使用罗丹明6G作为参比进行测量。观察到的量子产率如图2C所示。化合物(4)显示出最高的量子产率，为49.1％。

实施例3：离域亲脂性阳离子化合物的光稳定性

评估了化合物(1)至(5)、(7)至(9)、(11)、线粒体绿色荧光探针(

Green)和罗丹明6G的光稳定性。化合物(2)、(3)、(4)、(5)、(7)和(11)具有与罗丹明6G和线粒体绿色荧光探针相似的光稳定性，而(1)、(8)和(9)相对容易漂白。

带有420-470nm波段通过滤波器(MF445-45，Thorlabs公司，Newton,New Jersey,USA)的75W氙弧灯(Flamamatsu公司,San Jose,California,USA)，被用作F16衍生物、罗丹明6G和线粒体绿色荧光探针的光源。类似地，使用540-580nm波段通过滤波器(MF559-34，Thorlabs公司，Newton,New Jersey,USA)来激发线粒体红色荧光探针(Mitotracker Red)。在700μL微型石英比色皿(10mm，Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)中，将所有染料以10μM的浓度溶解在水中。它们被持续激发50分钟。在此期间，每5分钟，在525nm(F16s、罗丹明6G、线粒体绿色荧光探针)或600nm(线粒体红色荧光探针)处测量一次荧光强度。随时间监测相对荧光强度的变化。

实施例4：离域亲脂性阳离子化合物的量子产率

评估了化合物(1)至(11)和罗丹明6G的量子产率。化合物(4)表现出最高的量子产率(49.1％)。化合物(3)、(7)、(9)的量子产率约为20％，(1)、(2)约为12％，(5)、(6)、(8)、(10)、(11)低于10％。

化合物的荧光量子产率用公式Φx＝Φs(Fx/Fs)(As/Ax)测定，其中Φ为量子产率，F为校正发射光谱下的积分面积，A为激发波长处的吸光度；下标x和s分别指的是F16化合物和标准品。罗丹明6G(ΦF＝95％)的乙醇溶液用作标准品。所有化合物和罗丹明6G以5种不同浓度溶解在乙醇中，这些浓度在425nm处的吸光度均小于0.1。化合物和罗丹明6G的相应5种不同荧光在425nm处激发，并获得450nm至650nm的发射光谱，用于以下积分面积的测量。使用Origin Pro 9.0软件(OriginLab，Northampton,Massachusetts,USA)分析所有数据，以获得化合物的最终量子产率。

实施例5：离域亲脂性阳离子化合物的线粒体靶向特性

测试了化合物(1)至(11)的线粒体靶向特性。将3μM化合物添加到在MatTek玻璃底培养皿(Ashland,Massachusetts)中生长的细胞并维持1小时，并用PBS(磷酸盐缓冲盐水)洗涤3次。更换培养基后，使用荧光显微镜(Zeiss)和63×油或20×物镜(在GFP通道中激发)对细胞进行成像。

按照制造商的步骤，将

Red(分子探针)和Hoechst(ThermoScientific)加入培养基，给线粒体和细胞核染色。使用63×油或20×物镜对细胞进行拍照。

发现所有化合物都对测试细胞系中的线粒体进行了染色。图2D显示了化合物(3)与在NIH-353、H838和T24细胞系中与MitoTrack的共定位。

实施例6：检测离域亲脂性阳离子化合物在线粒体中的积累是否由线粒体膜电位 (ΔΨm)引起

为了检测线粒体膜电位(ΔΨm)是否导致离域亲脂性阳离子化合物在线粒体中的积累，H838细胞被用含高浓度K⁺离子(即137mM)的培养基预孵育，以使线粒体膜去极化，或用含低浓度K⁺离子(即3mM)的培养基预孵育。接着，加入3μM的化合物(3)并将细胞孵育30分钟。荧光分析表明，低浓度的K⁺离子导致更多的化合物(3)在线粒体中积累，而在高K⁺浓度下观察到的积累较少(见图3A、3C)。

此外，当羰基氰对(三氟甲氧基)苯腙(FCCP)(一种消散线粒体膜电位的质子载体)，被添加到细胞中，线粒体染色立即减少并扩散到细胞质中(图3B和3D)。因此，化合物(3)选择性积累于线粒体，是由线粒体的负跨膜电位引起。

实施例7：离域亲脂性阳离子化合物的细胞毒性和构效关系

使用膀胱癌T24细胞、非小细胞肺癌(NSCLC)H838细胞和正常HIN-3T3，测试化合物(1)至(11)的体外细胞毒性(图4)。所有测试细胞系在96孔板中以3000细胞/孔的密度孵育过夜。用200μL的培养基替换培养基，其中测试化合物以各种浓度(1.95-500μM)分散。孵育3天后，检查活细胞数并在显微镜(10×)下直接计数。从每一个细胞培养的至少三个完全独立的区域中计数最小1mm×1mm的面积。细胞增殖率按下式计算：细胞增殖率(％)＝(样品孔平均细胞数/对照孔平均细胞数)×100％。完整培养基作为对照进行评估。

11种化合物中的6种显示出很强的抗肿瘤活性，IC₅₀值在0.36-6.21μM之间(2、3、4、5、7、10)。其中两个显示大于10的选择性指数(3、7)。化合物(3)具有最好的抗肿瘤活性和相对较高的选择性，T24和H838细胞的IC₅₀值分别为0.82μM和0.36μM。

基于这些在细胞毒性研究，提出了离域亲脂性阳离子化合物的构效关系。以下构效关系根据式(IV)的离域亲脂性阳离子化合物来描述，其中R¹¹是甲基。R¹被甲基取代会降低抗肿瘤活性(ATAC)和正常细胞毒性(NCT)，例如比较(1)和(7)的毒性。R²取代增加NCT，例如比较(5)和(8)。R⁴被吸电子基团取代会增加ATAC，并且这是ATAC中的最大因素，例如比较(4)、(6)、(7)和(11)。R⁶被给电子基团取代增加了ATAC，例如比较(3)、(4)和(10)。吲哚环与扩展的π体系共轭增加NCT和ATCA。

因此，改变离域亲脂性阳离子化合物的吲哚环中电子密度的分布，在决定此类化合物的抗肿瘤活性方面似乎起着关键作用。

实施例8：化合物(3)的体内细胞毒性和对体重的影响

进行了化合物(3)对小鼠模型的肿瘤生长和体重的影响的体内研究。4-6周龄的雌性无胸腺裸鼠(nu/nu)从Charles River Laboratories(Boston,MA,USA)获得，并保持在无菌条件下。悬浮于150μL的PBS中的5×10⁶个人肺腺癌HCC827细胞，被皮下接种于裸鼠的右肩。当肿瘤直径达到3～5mm时，给荷瘤小鼠在第1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21天，以15mg/kg的浓度，静脉注射施用化合物(3)(溶于150pL的PBS，含2pL DMSO)。相应地，未治疗的荷瘤小鼠作为对照，在治疗小鼠的同天静脉注射施用150pL的1×PBS pH7.4(含2pL DMSO)。每组使用10只小鼠。每次静脉注射后用游标卡尺测量椭圆形肿瘤的长度和宽度。使用修正椭球公式1/2(长×宽²)计算肿瘤大小。肿瘤生长如下计算：(最终体积(FV)减去初始体积(IV))与初始体积(IV)的比值。

在注射化合物(3)15mg/kg后40分钟和2小时，拍摄体内荧光成像。使用IVIS光谱仪。激发波长设置为450nm。采集波长设置为550nm，采集时间为3s。每组使用4只小鼠。在每组体内成像后，处死小鼠并收获器官。器官的荧光图像在相同的设置下拍摄。

图5A显示了非小细胞肺癌(NSCLC)细胞系HCC827以及NSCLC细胞系H838、HCC4006、H1693、H2030、H2228、A549、H1437和H1944的细胞毒性研究结果。化合物(3)在所有这些细胞系中显示出非常高的ATCA。特别是H2228细胞系显示出48.9nM的IC₅₀。此外，针对癌细胞与针对正常细胞(3T3，图4a)的比率约为225(图5A)。

此外，选择HCC827细胞系用于进一步的体内研究。图5B展示了将15mg/kg化合物(3)静脉注射到具有皮下HCC827肿瘤的裸鼠后(PI)2小时的典型荧光图像。肿瘤在周围的背景组织中清晰可见，肿瘤与背景的比率为约2，足以进行荧光图像引导手术。与肝、脾、心、肺和脑相比，肿瘤、肾、骨、胃、肠、胰腺和皮肤积累了更多的化合物(3)。肿瘤与大多数正常器官的比率(PI后2小时，为约2到约7)很高，尤其是观察到的高的肿瘤/肺比率，这意味着潜在的低肺组织毒性，并且可用于肿瘤检测和荧光图像引导的肺癌手术。

此外，图5C显示了HCC827异种移植对静脉(IV)注射的化合物(3)的治疗反应。如对照组和治疗组的平均肿瘤大小所示，化合物(3)在PI第21天表现出显著的ATCA。化合物(3)治疗组(药物组)的肿瘤体积相比PBS治疗组(对照组)显著减小，具有统计学意义(p＝0.0426)。同时，对照组和治疗组之间的体重没有显示出显著差异(p＝0.477)(图5D)，这说明化合物(3)的体内毒性低。流式细胞结果表明，化合物(3)以时间依赖的方式抑制癌细胞生长。肿瘤病理切片H&E染色结果显示，化合物(3)引起肿瘤炎性细胞浸润、纤维组织增殖和细胞凋亡。

实施例9：离域亲脂性阳离子化合物的细胞毒性和细胞染色

通过使已在培养板上培养的大肠杆菌与化合物接触，来评估化合物(1)至(11)对大肠杆菌的细胞毒性。将大肠杆菌与水和青霉素-链霉素样品接触，来进行对照。细胞毒性测定的结果显示在图6中。

进一步评估了化合物(3)染色大肠杆菌的能力，如图7所示。板A和板B显示了通过GFP和明场图像显示的染色。板C和D显示了在pH 7.4，1×PBS(空白)用GFP和明场图像下的染色。

通过将根与化合物(6)接触，进一步评估了化合物(6)即“CN-F16”对染色拟南芥(Arabidopsis thaliana)根的能力，这是如图8和9所示。图8图像是在接触后1小时拍摄的，而图9图像是在接触后20小时拍摄的。在这两种情况下，都使用了10×显微镜和20ms的曝光时间。在两幅图中，板A-C显示了与化合物(6)接触的根，而板D-F是对照。图10显示了用于拍摄拟南芥整株图像的实验装置。

尽管有附加的权利要求，本公开内容还由以下条款定义：

条款1.一种式(I)化合物：

A-L-Z⁺

(I)

其中：

A选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基；

L是连接基团；

Z⁺是含正电荷的基团，

其中所述化合物是π-共轭体系。

条款2.如权利要求1所述的化合物，其中A选自吲哚和取代的吲哚。

条款3.如权利要求1或2所述的化合物，其中Z⁺选自含正电荷的杂芳基或取代的杂芳基。

条款4.如权利要求3所述的化合物，其中Z⁺选自吡啶鎓(pyridinium)或取代的吡啶鎓。

条款5.如权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中L选自亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚烷芳基和亚芳烷基。

条款6.如权利要求1至5中任一项所述的化合物，具有式(II)：

其中，

X^-是抗衡离子；

Z⁺是含正电荷的基团；

L是连接基团；

X选自CR⁸和N；

条款7.如权利要求1至6中任一项所述的化合物，具有式(III)：

其中，

X^-是抗衡离子；

X选自CR⁸和N；

条款8.如权利要求6或7所述的化合物，其中R¹、R²、R⁴、R⁵和R⁶中的一个或多个是氢以外的取代基。

条款9.如权利要求1至7中任一项所述的化合物，具有式(IV)：

其中，

X^-是抗衡离子；

R²、R⁴和R⁶各自独立地选自H、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、硝基和氰基；以及

条款10.如权利要求1至9中任一项所述的化合物，其中R¹为H。

条款11.如权利要求1至10中任一项所述的化合物，其中R⁴为溴。

条款12.如权利要求1至11中任一项所述的化合物，其中R⁶为甲基。

条款13.如权利要求6至12中任一项所述的化合物，其中所述抗衡离子为碘离子。

条款14.如权利要求1至13中任一项所述的化合物，选自结构：

条款15.如权利要求14所述的化合物，具有结构：

条款16.如权利要求1至15中任一项所述的化合物，其中所述化合物对癌细胞具有选择性细胞毒性。

条款17.如权利要求1至16中任一项所述的化合物，其中所述化合物的癌细胞的IC₅₀小于10μM。

条款18.如权利要求17所述的化合物，其中所述癌细胞的IC₅₀为500nM或更小。

条款19.如权利要求1至18中任一项所述的化合物，其中所述化合物的针对非癌细胞的IC₅₀至少是针对癌细胞的IC₅₀的两倍。

条款20.如权利要求1至19中任一项所述的化合物，其中所述化合物在375nm至475nm之间具有荧光吸收峰，并且在475nm至575nm之间具有荧光发射峰。

条款21.如权利要求1至20中任一项所述的化合物，其中所述化合物相对于罗丹明6G参比具有10％或更高的荧光量子产率。

条款22.如权利要求1至21中任一项所述的化合物，其中所述化合物是F16的衍生物。

条款23.一种药物组合物，包括：

权利要求1-22中一项所述的化合物；和

药学上可接受的赋形剂。

条款24.一种方法，包括向有此需要的对象施用权利要求23所述的药物组合物。

条款25.如权利要求24所述的方法，其中所述药物组合物通过静脉内注射、肌内注射或腹腔内注射来施用。

条款26.如权利要求24或25所述的方法，其中所述对象具有病症。

条款27.如权利要求26所述的方法，其中所述病症是细菌感染。

条款28.如权利要求26所述的方法，其中所述病症是癌症。

条款29.如权利要求28所述的方法，其中所述癌症是乳腺癌、卵巢癌、结直肠癌、胃癌、肝癌、食道癌、胰腺癌、肾细胞癌、前列腺癌、脑肿瘤、甲状腺癌、膀胱癌、头颈癌、肺癌或血癌。

条款30.如权利要求26至29中任一项所述的方法，其中所述方法包括施用治疗有效量的所述组合物并治疗对象的病症。

条款31.如权利要求30所述的方法，其中所述治疗有效量抑制对象中细菌感染的生长或对象中癌症的生长。

条款32.如权利要求24至31中任一项所述的方法，其中所述方法包括：检测施用的化合物的荧光信号。

条款33.如权利要求32所述的方法，其中以足以进行体内荧光成像的量，将所述组合物施用于所述对象。

条款34.如权利要求33所述的方法，其中所述体内荧光成像包括荧光内窥镜检查。

条款35.如权利要求34所述的方法，其中所述荧光内窥镜检查包括上消化道内窥镜检查。

条款36.如权利要求34所述的方法，其中所述荧光内窥镜检查包括结肠镜检查。

条款37.如权利要求24至36中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括从对象获得活检，并检测所述活检细胞中施用的化合物的荧光信号。

条款38.如权利要求37所述的方法，其中所述活检是癌症活检。

条款39.如权利要求28至38中任一项所述的方法，其中所述癌症被切除并且所述方法进一步包括：通过使施用的化合物的荧光信号可视化，来评估切除的癌症的手术切缘。

条款40.一种杀死细胞的方法，所述方法包括：使细胞与有效量的权利要求1-22中任一项所述的化合物接触。

条款41.如权利要求40所述的方法，其中所述细胞是原核细胞。

条款42.如权利要求40所述的方法，其中所述细胞是真核细胞。

条款43.如权利要求42所述的方法，其中所述真核细胞是植物细胞。

条款44.如权利要求42所述的方法，其中所述真核细胞是哺乳动物细胞。

条款45.如权利要求44所述的方法，其中所述哺乳动物细胞是癌细胞。

条款46.一种荧光标记细胞线粒体的方法，所述方法包括：使细胞与有效量的权利要求1-22中任一项所述的化合物接触。

条款47.如权利要求46所述的方法，其中所述细胞是原核细胞。

条款48.如权利要求46所述的方法，其中所述细胞是真核细胞。

条款49.如权利要求48所述的方法，其中所述真核细胞是植物细胞。

条款50.如权利要求48所述的方法，其中所述真核细胞是哺乳动物细胞。

条款51.如权利要求50所述的方法，其中所述哺乳动物细胞是癌细胞。

条款52.如权利要求46至51任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括：将接触的细胞暴露于激发波长的光下，以检测化合物的发射波长的荧光信号，从而使荧光标记的细胞线粒体可视化。

条款53.一种包括权利要求1-22中任一项所述的化合物的试剂盒。

条款54.如权利要求53所述的试剂盒，其中所述试剂盒还包括药学上可接受的赋形剂。

条款55.如权利要求53或54所述的试剂盒，还包括递送装置。

尽管为了清楚理解的目的，已经通过说明和实施例的方式对上述发明进行了一些详细的描述，但根据本发明的教导对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下对其进行某些改变和修改。

因此，前述仅说明本发明的主旨。应当理解，尽管在本文中没有明确描述或示出，本领域技术人员将能够进行各种安排，其可以体现本发明的主旨并且包括在其精神和范围内。此外，本文中引用的所有实施例和条件语言，主要旨在帮助读者理解发明人为促进本领域所贡献的本发明的主旨和概念，应被解释为不限于这些具体引用的实施例和条件。此外，本文中引用本发明的主旨、方面和实施方式及其具体实施例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等价物。另外，旨在该等价物包括目前已知的等价物和将来开发的等价物，即执行相同功能的开发的任意成员，无论其结构如何。此外，无论在权利要求中是否明确引用了这种公开内容，在此公开的任何内容均不旨在捐献给公众。

因此，本发明的范围并不旨在限于在此示出和描述的示例性实施方式。相反，本发明的范围和精神由所附权利要求体现。在权利要求书中，35U.S.C.§112(f)或35U.S.C.§112(6)被明确定义为：仅当在权利要求书中的此类限制的开头引用确切的短语“手段”或确切的短语“步骤”时，所述法条才被援引以进行权利要求中的限制；如果在权利要求的限制中未使用这样的确切短语，则35U.S.C.§112(f)或35U.S.C.§112(6)没有被调用。

Claims

1.一种式(I)化合物：

A-L-Z⁺

(I)

其中：

A选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基；

L是连接基团；

Z⁺是含正电荷的基团，

其中所述化合物是π-共轭体系。

2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，A选自吲哚和取代的吲哚。

3.如权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，Z⁺选自含正电荷的杂芳基或取代的杂芳基。

4.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，Z⁺选自吡啶鎓或取代的吡啶鎓。

5.如权利要求1至4中任一项所述的化合物，其特征在于，L选自亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚烷芳基和亚芳烷基。

6.如权利要求1至5中任一项所述的化合物，其特征在于，具有式(II)：

其中，

X^-是抗衡离子；

Z⁺是含正电荷的基团；

L是连接基团；

X选自CR⁸和N；

7.如权利要求1至6中任一项所述的化合物，其特征在于，具有式(III)：

其中，

X^-是抗衡离子；

X选自CR⁸和N；

8.如权利要求1至7中任一项所述的化合物，其特征在于，具有式(IV)：

其中，

X^-是抗衡离子；

9.如权利要求1至8中任一项所述的化合物，其特征在于，选自结构：

10.如权利要求1至9中任一项所述的化合物，其特征在于，所述化合物对癌细胞具有选择细胞毒性。

11.一种药物组合物，其特征在于，包括：

a)权利要求1-10中任一项所述的化合物；和

c)药学上可接受的赋形剂。

12.一种方法，包括：向有此需要的对象施用权利要求11所述的药物组合物。

13.一种杀死细胞的方法，其特征在于，所述方法包括使细胞与有效量的权利要求1-10中任一项所述的化合物接触。

14.一种荧光标记细胞线粒体的方法，其特征在于，所述方法包括使细胞与有效量的权利要求1-10中任一项所述的化合物接触。

15.一种包括权利要求1-10中任一项所述的化合物的试剂盒。