CN101237771B - 多重耐药抗癌药蒽环类 - Google Patents

Abstract

合成的带有稀有糖(uncommon sugar)的新型蒽环类化合物显示了在治疗多种抗药性癌症的效果提高。

Description

多重耐药抗癌药蒽环类

政府权利 

这里说明的工作至少部分由美国国家自然科学基金(NSF GrantCH-0316806)；美国化学会(ACS Grant IRG-98-278-04)；和RhRMA科研启动基金支持。 

相关申请资料： 

本专利申请是基于以下在美国2005年5月12日填报的临时申请(Provisional Application 60/680,326，filed May 12，2005)；2005年7月28日填报的临时申请(Provisional Application 60/703,079，filed July 28，2005)；2005年8月9日填报的临时申请(Provisional Application60/706,688，filed August 9，2005)；和2006年1月4日填报的临时申请(Provisional Application 60/756,041，filed January 4，2006)。在这次专利申请中特此要求所有这些临时申请的利益。另外，这次申请包括了所有这些临时的发明申请。 

背景技术

蒽环类药物不论是以单独试剂使用还是在复合制疗中使用都被认为是已开发抗癌药物中最有效的之一。自从上个世纪六十年代，阿霉素(DOX)和柔红霉素(DNR)第一次从链霉素(Streptomycin paucities)中分离出来后，已有上千种相应类似物被合成出来，但只有几种用于临床，包括伊达比星(IDA，Zavedos

)，麦柔比星(EPI，Farmorubicin

)，阿柔比星(Aclarubicin)，吡柔比星(Pirarubicin，Theprubicin)，和戊柔比星(Valrubicin，Valstar)。 

这些药物是天然或半合成产物，含有类似的结构和糖基部分。例如，DOX和DNR具有同样的碳骨架(包含稠合四环结构)和糖基部分(柔红糖胺，daunosamine)。DOX和DNR的唯一区别是C14的侧链不同，DNR的C14位侧链是甲基而DOX是伯醇基。尽管所有这些蒽环类药物具有类 似的结构，但治疗作用却有很大差别。例如，DNR和IDA主要用于治疗白血病和淋巴瘤。而DOX和EPI抗癌活性更广，用于白血病、淋巴瘤、以及多种固体肿瘤包括乳腺癌、小细胞肺癌、宫颈癌、以及头和颈部的癌症。 

尽管蒽环类抗生素在癌症治疗中得到广泛的应用，但抗药性和心脏毒性限制了它们的临床应用。 

尽管已经报道了很多蒽环类药物的抗癌活性的作用机制，但哺乳动物拓扑异构酶(尤其是Top1和Top2)被认为是它们主要的分子靶。Top1和Top2是普遍存在的酶，它们处理在DNA的复制、转录，重组和染色质再造过程中DNA的拓扑结构。哺乳动物的Top1是单亚基酶，其在反应的DNA strand-passing步骤中通过酪氨酰连接到3’磷酸而保持与DNA相连。相反，哺乳动物的Top2是双亚基酶，其将一个过渡、交错的dsDNA断裂引入DNA双螺旋，并且通过该断裂穿过另一个dsDNA。在strand-passing过程中，Top2的两个亚基通过酪氨酰连接到5’磷酸而与DNA键合相连。 

一般认为，蒽环类药物是Top2毒物(Top2 poisons)。也有报道显示，有些蒽环类化合物也作用于Top1. 

蒽环类抗生素的抗药性通常认为是由P-gp媒介引起的，P-gp通过多重耐药性基因(MDR1)编码。在许多抗药的癌症细胞里，P-gp被过度表达将药物从癌症细胞里排出，减少了细胞内药物的浓度，从而诱发了在白血病和实体瘤中的抗药性。蒽环类药物的结构修饰显示出了在克服抗药性和心脏毒性方面的成功。 

发明内容

本发明发现修饰糖基部分后获得的一些蒽环类药物化合物在治疗多种癌症中疗效提高。 

本发明提供的新型蒽环类化合物分子具有如下结构式： 

其中，X为H或OMe； 

Y为H或OH；且 

M为单糖或二糖结构，其中，近端(proximal)糖基被以下基团取代： 

单个叠氮基或被C_1-10烷基取代的三氮唑；或 

H、Me、OH和OMe中至少一个基团，条件是当近端的糖基中既不含有叠氮基又不含有三氮唑基团时，3’位不能仅被单个OH取代；并且 

当M是二糖时，末端糖基被一个或多个H、Me、OH、OMe、NH₂、NHMe、NMe₂和N₃基团取代。 

本文中，形容叠氮基或三氮唑的“单个”是指近端的糖基仅被一个叠氮基或一个三氮唑取代而与糖基上其他取代基无关。 

另外，本发明提供一种新的治疗多种癌症的方法，这种方法使用一个或更多本发明的化合物包括其药学可接受的盐的治疗有效量治疗那些需要治疗的受治疗者。 

类似的是，本发明通过由一类新的具有不同结构的糖基取代过去使用的蒽环类药物的糖基，提供了一种降低该类药物的心脏毒性和/或普遍存在的多重耐药性(multi-drug resistance，MDR)，从而提高这些药物的癌症治疗效果。 

附图说明

通过介绍以下附图将会更容易理解本发明： 

图1A和图1B说明了本发明中的某些化合物在一种结肠癌细胞株中测试的细胞毒性。 

图2A和图2B说明了本发明中的某些化合物在一种白血病细胞株中测试的细胞毒性。 

图3说明了本发明中的其它一些化合物在一种白血病细胞株中测试的活性。 

图4A，图4B和图4C说明了图3所测的对抗白血病细胞的化合物在某体内测试的活性及毒性结果。 

图5说明了本发明中另外的一些化合物在耐阿霉素的白血病细胞株中测试的细胞毒性。 

具体实施方式

本发明中，某些合成的蒽环类化合物可被看作是带有稀有糖(uncommon sugars)的柔红霉素(DNR)和阿霉素(DOX)的类似物，其显示了在治疗多种癌症中治疗效果提高。这些稀有糖既可以是单糖也可以是二糖，其中近端的糖基被一个叠氮基，一个烷基三氮唑基团或多个Me、OH和OMe基团的组合取代，不同于已知的DOX和DNR化合物。 

本文所用的“治疗(动词)”，意指治愈、改善或减缓癌症的严重性及与之相关的症状。所用术语“治疗(动词)”，“治疗(名词)”和“疗法”是指有疗效的疗法、预防性的疗法和防治性疗法。 

“预防(动词)”或“预防(名词)”表示预防癌症的发生或者当癌症发生后通过立刻用药缓和其严重程度。这完全预防了临床上显著的过量细胞增殖的起始，或预防了高危人群中细胞过量快速增殖的临床前显著阶段的起始。这个定义也涵盖了预防癌细胞的转移以及阻止或逆转癌细胞的恶化。这也包括了预防性治疗那些前期癌症和癌症的高危人群。 

“有治疗效果”和“药理上有效”这两个术语用于量化治疗过程中每种药物的用量，使单独使用时达到改善病症严重性及发生频率且同时避免通常与其他疗法有关的副作用。 

“受治疗者”包括了已形成瘤的任何人类或动物，比如癌症或癌症前期。对于预防方法，受治疗者是任何人类或动物，在某些具体情况中，一般是癌症高危的人类。这种高危的受治疗者可能是由于暴露于致癌因素，或遗传上易于产生快速过量细胞增殖的疾病特征，等等。目前的药物除了可用于人类治疗，还可应用于兽医学中的哺乳动物，包括宠物和农场动物，例如，但不限于狗、猫、马、牛、羊、猪等。某些具体情况中受治疗者指 人类。 

本发明的药物可以通过口服、静脉、鼻内、腹膜内、皮下、直肠给药或其他将有效量的活性物质输送到目标组织或区域的方式。不同的病症可能需要不同的剂量，这点将得到重视。所谓有效量，是指能够引起瘤细胞数量、生长、或大小获得统计学上显著减少的用量。对本发明的药物有响应的肿瘤疾病包括但不限于乳腺癌。 

药物剂型和用量可通过参考已有的治疗或预防方案来建立。施用的治疗活性化合物的用量及使用本发明的化合物和/组合物治疗某种疾病的给药方案取决于多种因素，因此差别很大，这些因素包括受治疗者的年龄、体重、性别、身体状况、病症的严重性、用药的途径和频率、所使用的具体化合物、过量增殖细胞的位置、以及受治疗个体的药代动力学特征。局部施用的药物往往比全身施用的剂量低，预防目的所使用的剂量往往比治疗所需的低。这些治疗可以依需要的频率而使用，所需的时间需由治疗医师判断。这一过程中值得重视的一点是，给药方案或使用剂量可能需要针对每个个体给予优化。每剂药剂组成中的活性成分可以从约0.1到2000毫克不等。 

活性药物可以和药剂载体或稀释剂同时施用。本发明的药物也可以和其他药物组合使用，比如其他化学治疗或免疫刺激药物。本发明使用的药剂载体或稀释剂包括生理缓冲介质，即，约pH 7.0～7.4的适宜的水溶性有机载体。合适的水溶性有机载体包括但不限于玉米油、二甲基亚砜、明胶胶囊等。 

除了包括在本发明中的修饰过的阿霉素和柔红霉素化合物，还应包括其药学可接受的盐。“药学可接受的盐”意指通常可用以形成碱金属盐和形成其它游离酸或游离碱的盐。盐的性质并不关键，关键的是它必须是药学可接受的。 

“辅助治疗”(又名联合治疗)，定义为本发明中的化合物和一种或多种其它药物联合使用，其包括给药方案中采用顺序给予每种药物，通过药物的联合而得到更好的疗效，或者将这些药物本质上同时施用，比如将这些药物以固定比例制成单独剂型同时给药，或各药物分别为单独剂型的形式同时给药。 

许多的抗肿瘤化合物已经用于商业、临床或者临床评估及临床前研究中，可选用这些药物采用联合化疗的方式用于治疗癌症或者其他的肿瘤。这些抗肿瘤药物可以分为几个大类，即抗生素类，烷化剂类，抗代谢类，激素类，免疫类，干扰素类以及其它类。另外还有一些可选的抗肿瘤药物，如金属蛋白抑制剂也可以使用。本领域技术人员将会认识到可用于联合治疗的合适药物。 

大约0.1-1000mg的本发明使用的治疗用化合物或化合物的混合物、或其生理可接受的盐或酯与生理可接受的赋形药，载体，赋形剂，粘合剂，防腐剂，稳定剂，调味剂等，以药学常用的形式制备单位剂量剂型。在这些组合物或制剂中活性组分的量是在一个已经得到的明确范围内。可以采用单位剂量剂型制备组合物，每个剂量包含了从约1mg到500mg，或约10mg到100mg的活性成分。“单位剂量剂型”指物理上分离的单元，作为用于人和其他哺乳动物的单一剂量，每个单元包含了预定量的活性物质和合适的药学赋形剂，该预定量是通过计算活性物质可以产生理想治疗作用而得到的量。 

将一种或多种本发明的方法中所用的化合物与合适的药学可接受的载体混合以制备组合物。经混合或添加化合物，所得的混合物可以是溶液、混悬液、乳剂等。脂质体混悬液也可作为药学可接受的载体使用。这些可以根据本领域技术人员已知的方法制备。得到的混合物的形式依赖于许多的因素，包括预期给药的形式和化合物在选定的载体或赋形剂中的溶解度。有效的浓度可以充分减轻或改善所治疗的疾病、病症或疾病状态中的至少一个症状，其也可以根据经验来确定。 

适于本方法中化合物给药的药物载体包括所有适用于具体给药方式的载体。而且，活性物质可以与其他活性物质混合，所述其他活性物质不影响所需的作用，或者可以增强所需的作用，或者具有其他的作用。化合物可以制备成单一药物活性成分的组合物，也可以和其他的活性成分组合。 

如果这些化合物的溶解度不理想，可以使用增溶的方法。这些已知的增溶方法包括但不限于使用共溶剂，例如二甲基亚砜(DMSO)，使用表面活性剂，例如TWEEN，或者溶解在碳酸氢钠水溶液中。这些化合物的衍 生物，如它们的盐或前体药物也可以用来制备有效的药物组合物。正如上面介绍的，这些化合物如同多聚核酸或者多肽可以复合或标记靶向部分来改善递送效果。 

该化合物的浓度可在给药后能有效用于递送可降低或改善至少一种症状的化合物的量。通常，组合物制成单剂量给药的剂型。 

本发明方法中所用的化合物可以在制备时用载体来防止它们在体内被迅速代谢，比如缓释制剂或包衣。这些载体包括控释制剂，例如，但不限于微囊给药系统。活性化合物可以包含在药学可接受的载体中，同时保证足够的剂量来对病人产生治疗效果并避免不良反应。通过该化合物在所治疗疾病的体内和体外模型中的测试，可以经验性地得出这些化合物的有效治疗浓度。 

本发明方法中所用的化合物和组合物可以封装在多剂量或单剂量的容器中。封装的化合物和组合物可以做成药盒的形式，例如，可以包括几个可以组装的组件部分。例如冻干形式的化合物和合适的稀释剂可以在组合使用前作为分开的组件提供。这个药盒也可以包括合并施用的化合物和第二治疗药物。该化合物和第二治疗药物可以以分开的组件提供。药盒可以包括多个容器，每个容器可以含有一个或多个剂量单位的本发明方法所用的本发明化合物。根据不同的给药途径的需要，容器可以根据需要的给药模式而调整，包括但不限于用于口服给药的如片剂、胶囊、缓释胶囊等；用于胃肠外给药的如贮库型产品、预填充的注射器、安瓿、针剂小瓶等；以及外用给药的如贴剂、medipads、乳膏等。 

药物组合物中活性化合物的浓度取决于活性化合物的吸收、灭活和排泄速率，剂量的安排，给药量以及其它本领域公知的一些相关因素。 

活性成分可以一次性给予，或者分成数次小剂量在不同时间段给予。可以理解，精确的药物剂量和治疗的时间取决于被治疗的疾病，而这些可以通过应用已知的测试方法取得或者通过体内或体外试验数据推断而得。需要注意的是浓度和剂量可以随着待减轻的病情性而有所改变。另外需要理解的是，对任何特殊的受治疗者，给药方案应该根据个体的需要和那些给予该组合物的人或者监督组合物给予的人的专业的判断而随着时间调整，所以这里提出的浓度范围只是作为范例，而不能用它来限制所要求的 组合物的范围或实用。 

这些活性物质可以与其它不影响所需作用的活性物质或者增补所需作用的化合物混合使用。例如，这些化合物可以和抗癌药物、激素、类固醇、或维甲酸类组合使用。抗癌药物可以是各种化疗药物，例如去甲基化药物、抗代谢物、激素、抗生素、秋水仙碱、长春碱、L-天冬酰胺酶、丙卡巴肼、羟基脲、米托坦(mitotane)、亚硝基脲、或氨甲酰咪唑。 

胃肠外、皮内、皮下或外用给药所用的溶液或混悬液可以使用下列成分：消毒过的稀释液，例如注射用的水、盐水，不挥发油、天然的植物油例如芝麻油、椰子油、花生油、棉籽油等，或者合成的脂肪载体如油酸乙酯等，聚乙二醇、甘油、丙二醇及其它合成溶剂；抗微生物的药物如苯甲醇和羟苯甲酸甲酯；抗氧化剂如抗坏血病酸和亚硫酸氢钠；螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)；缓冲液如醋酸盐、柠檬酸盐和磷酸盐；以及调节渗透压的物质如氯化钠和葡萄糖。胃肠外给药的制剂可以保存在安瓿、一次性注射器、或者由玻璃、塑料及其它合适材料制成的多剂量药瓶中。缓冲液、防腐剂、抗氧化剂等可以按要求加入。 

对于口服给药，药物组合物的形式可以是如片剂、胶囊、混悬液或液体。药物组合物制成包含一定量的活性成分的单位剂型。单位剂型的实例可以是胶囊、片剂、粉末、颗粒或者混悬液，另外包括常规的添加剂如乳糖、甘露醇、玉米淀粉或土豆淀粉；粘结剂例如结晶纤维素、纤维素衍生物、阿拉伯树胶、玉米淀粉或明胶；崩解剂如玉米淀粉、土豆淀粉或羧甲基纤维素纳；润滑剂如滑石粉或硬脂酸镁。活性成分也可以通过注射给药，以盐水、葡萄糖或水作为合适的载体。 

该化合物可以溶于与接受者血液等渗的消过毒的水溶液，以用于静脉、肌肉、皮下、或腹腔内给药。这种制剂可以通过将固体活性成分溶解在含有生理性兼容的物质(如氯化钠、甘氨酸，等等)并有符合生理条件的pH值的水中形成水溶液，并且将该溶液消毒而制备。该制剂可以储存于单剂量或多剂量容器，如密封安瓿或小瓶中。 

如果静脉注射，合适的载体包括，但不仅限于，生理盐水、磷酸盐缓冲盐水(PBS)和含有增稠剂及助溶剂(如葡萄糖，聚乙二醇，  聚丙二醇及其混合物)的溶液。脂质体混悬液包括组织靶向的脂质体，其也可适合 作为药剂学上可接受的载体。这些可以根据本领域已知的方法制备。 

化合物可以用能保护化合物免受体内迅速消除的载体来制备，例如缓释剂型或包衣。这些载体包括控释剂型，如但不仅限于，植入物和微囊化系统，可生物降解的、生物相容性聚合物，如胶原蛋白、乙烯醋酸乙烯酯、聚酸酐、聚乙醇酸、聚原酸酯、聚乳酸等。制备方法都是本领域技术人员已知的。 

本发明的化合物和方法可以用来抑制动物的肿瘤细胞增殖。该方法包括对体内具有至少一种肿瘤细胞的动物给予上述组合物，该组合物含有治疗有效量的至少一种化合物。所述动物可以是哺乳类动物，包括驯养的哺乳动物。所述动物也可以是人类。 

本领域技术人员应该明白，具体的给药剂量和频率将由给予的本发明方法中所用的特定化合物，本领域熟练的医者所知的被治疗特定的症状、被治疗的症状的严重性、特定患者的年龄、体重、身体状况，和正在施用的其他药物来决定。 

治疗组合物 

现在回到本发明的化合物本身。在第一组化合物中，M是具有以下结构的单糖基： 

其中R₁、R₃和R₄独立选自H、Me、OH和OMe，而R₂是选自H、Me、OH、OMe和NH₂，但不包括在这个单糖中3’和4’位同时被单个OH取代，然后单糖中2’位也被单个OH基团取代的情况。本文中Me是指甲基。 

这些化合物可被看作是具有如下结构： 

这个类型的具体化合物包括以下化合物： 

这些化合物可以参照Lear和Hirama报道的方法制备(Lear，M.J.；Yoshimura，F.；Hirama，M.Angew.Chem.，Iht.Ed.2001，40，946-949)，这是一种直接的和有效的用于kedarcidin糖和L-碳霉糖(L-mycarose)的α-选择性的糖基化方法。使用AgPF₆作为2-脱氧硫代糖苷的显著激活剂。使用包括AgPF₆/TTBP(2，4，6-叔丁基嘧啶)的促进系统。对于上面6个具体的化合物(即，DNR-1、2、3、4、5和6)的制备方法如下： 

制备IA：试剂和条件：a)0.2M HCl，90℃，1h；b) PhSH， 

          BF₃·Et₂O/CH₂Cl₂，0℃，4h 

柔红霉素类似物的合成由糖基受体的制备开始。糖苷配基(DNR-A)可以很容易从将柔红霉素的盐酸盐在稀盐酸中，在90℃下水解1小时得到。过滤得到的糖苷配基为红色粉末(制备.IA)，其直接用于糖基化反应中。对应的糖基供体是由相应前体(化合物1-6)制备的。乙酰基被用作糖环上羟基的保护基，因为它们可以在THF中被0.1M NaOH溶液裂解(cleavable)，这使得在最终的脱保护过程中，蒽环类药物中对酸和强碱条件敏感的糖苷配基不会受到影响。如制备.I所示，在BF₃·Et₂O的存在下，在0℃与硫酚反应4小时后，得到高收率(超过94％)的糖基供体(化合物7-12)。这些硫代糖苷是α-和β-异构体的混合物。由于两种异构体都可以用于糖基化产生需要的α-连接的柔红霉素衍生物，不需要进一步分离。以前的研究发现²²叔羟基不会影响进一步的糖基化，因此化合物2直接转化为糖基供体8。有了糖苷配基和糖基供体，继而进行糖基化。 

制备IB：试剂和条件：a)TTBP，AgPF₆/CH₂Cl₂，4

MS，0℃，4h；b)0.1M NaOH/THF，0℃，6h. 

糖苷配基(DNR-A)和糖基供体的混合物在TTBP和4分子筛存在下与AgPF₆在0℃反应4小时生成糖基化产物13-17和DNR-6，收率大约为60％左右。最终，脱保护步骤之后得到的纯的DNR-2收率为39％，这是两步的总收率。化合物13-17与0.1M NaOH溶液反应6小时，成功除去乙酰基得到化合物DNR-1-DNR-6，收率为65％至75％。 

在宫颈癌细胞株(SW620)中用MTS测试方法测定了所得化合物DNR-1-DNR-6的细胞毒性。50000个细胞用0.001-10μM的DNR及其衍生物培养(incubate)72小时。然后向每个测试井中加入20μL MTS/PMS测试溶液并记录吸光度。存活细胞计算为未处理过的对照组细胞的百分数。这些对抗宫颈癌细胞株(SW620)的化合物的IC₅₀值总结在表1中，并且图示于图1A和图1B中。这些IC₅₀值是通过WinNonlin 4.1(Pharsight)计算得来的，基于细胞生长百分比的剂量-反应曲线(模型：E＝Emax-(Emax-E₀)×[C/(C+EC₅₀)])。 

表1.合成化合物对抗宫颈癌细胞株(SW620)的细胞毒性(IC₅₀) 

化合物

DNR-1

DNR-2

DNR-3

DNR-4

DNR-5

DNR-6

DNR-A

DNR

SW620中的IC50(nM)

264.6

＞1000

＞1000

104

350

＞1000

＞2000

33.4

从表1及图1A和1B中即可知道：糖苷配基DNR-A显示了比其它化合物DNR-1-DNR-6的细胞毒性低70至100倍。这说明柔红霉素中糖基部分的结构在决定抗癌活性方面起着决定性的作用。 

化合物DNR-4具有3’-OMe端基的2，6-双脱氧糖，其显示了非常强的细胞毒性，其IC₅₀值是104nM，见图1A。重要的是，化合物DNR-4(带有横键的3’-OMe基团)比DNR-2和DNR-3(带有竖键的3’-OMe或竖键的3’-OH基团)的抗癌活性高10至20倍。这说明糖(例如化合物DNR-2和DNR-3)中在糖基3’位竖键上的取代基会干扰柔红霉素与DNA的结合。 

化合物DNR-1和DNR-5带有竖键的4’-OH，它们具有近似的活性。而DNR-6(糖基结构中4’-OH被竖键的4’-N₃取代)与糖苷配基DNR-A类似，失去了细胞毒性(图1B)。这说明糖上4-OH在含有糖的蒽环类抗癌药物中非常重要。 

DNR-1、DNR-4、DNR-5、和DNR-6的IC₅₀值显示，DNR-4具有最好的活性，其后依次是DNR-1，DNR-5和DNR-6。这个趋势表明了与6-脱氧糖、2，3，6-三脱氧糖及2，3，4，6-四脱氧糖相比，2，6-双脱氧糖是制备生物活性的柔红霉素类似物的最好选择。 

在第二组发明的化合物中，糖基部分具有以下结构： 

在这类化合物中，在此有时称为“ADNR”的化合物具有如下结构： 

化合物ADNR可以很容易的参照文献(Alper，P.B.；Hung，S.-C.；Wong，C.-H.，Tetrahedron Lett.1996，37，6029-6032.)的方法利用DNR与TfN₃溶液反应制备。 

在第三组发明的化合物中，糖基部分具有以下结构： 

其中n＝1、2、3或4；且 

这些化合物，在此有时称为“ADNR”和“A1”-“A4”的化合物具有如下结构： 

这些化合物可以通过Huisgen 1，3-双偶极环加成反应用(EtO)₃PCuI/DIPEA作催化剂来制备。(见Perez-Balderas，F.；Ortega-Munoz，M.；Morales-Sanfrutos，J.；Hernandez-Mateo，F.；Calvo-Flores，F.G.；Calvo-Asin，J.A.；Isac-Garcia，J.；Santoyo-Gonzalez，F.，MultivalentNeoglycoconjugates by Regiospecific Cycloaddion of Alkynes and AzidesUsing Organic-Soluble Copper Catalysts，Organic Lett.2003，5，1951-1954) 

如上所述，白血病及固体肿瘤的耐药性被认为至少部分是由于P-gp 的过分表达造成的，这种表达反过来(in turn)造成治疗蒽环类药物被主动地从癌症细胞中被排出。为了测定式(III)化合物对这种现象的抗性，以DNR作为对照，测定了对这些合成化合物在加有P-gp抑制剂(环孢霉素，CsA)和不加环孢霉素的耐药白血病细胞株(K562/Dox)中的P-gp输出作用。由于P-gp在耐药性细胞株K562/Dox癌细胞中被显著的过度表达，这些细胞提供了好的P-gp介导的抗药性研究模型。 

这些测试揭示出：当不存在P-gp抑制剂CsA时，DNR在培养30分钟后容易渗入进K562/Dox细胞里，然后由于存在于细胞膜的P-gp的缘故又被排出细胞外。然而，当使用CsA(5μM)与DNR一起培养30分钟时，利用FACS测定方法可以看出，在细胞里(摄入相，uptake phase)积累有多得多的药物。另外，P-gp抑制剂CsA显著的抑制了药物从细胞中渗出，增加了药物在细胞中的积累。这进一步证实了DNR是P-gp作用底物，并且对P-gp的抑制作用增加了DNR在细胞内的积累。 

形成对照的是，新型蒽环类似物(ADNR和A1-A4)也容易渗入进K562/Dox细胞里。然而，P-gp抑制剂CsA却对这些新化合物在不管是癌细胞的摄入相还是散发相(efflux phase)的存留有任何影响。这些结果有力地说明了这些新化合物中DNR的糖基结构的修饰改变了P-gp的结合作用，减少了药物的渗出，并且也许可以很好的克服P-gp-介导的抗药性。 

为了确定新型化合物ADNR和A1-A4是否能克服抗药性，使用MTS测试方法，用DNR作为对照，在抗药性白血病细胞株(K562/Dox)中测定了这些新化合物的细胞毒性。测试结果图示于图2A和图2B。如图所示，DNR显示了作用于K562/Dox的IC₅₀值(＞5μM)比作用于K562的IC₅₀ 值(15nM)高很多。抗药性指数DRI(是指作用于抗药性细胞的IC₅₀值与作用于敏感细胞的IC₅₀值的比值)是一个很好的药物克服抗药性能力的标识。DNR的DRI超过了333。这个数据显示了K562/Dox细胞对DNR有强烈的耐受性，这是由于药物通过P-gp排除(如FACS所测得)。与此相对的是，ADNR具有强大的抗癌活性：其针对药物敏感细胞株K562的IC₅₀值是0.075μM，针对抗药性细胞株的IC₅₀值为1.0μM。对比DNR，ADNR针对敏感细胞株的活性比DNR低，但针对抗药性细胞株K562细胞的活性比DNR高至少5倍。ADNR的抗药性指数DRI只有13，比DNR 的DRI低25倍。这些数据表明了ADNR克服P-gp介导的抗药性。 

然而，化合物A1-A4显示了在药物敏感和抗药性K562细胞中都具有很低的活性。 

为了进一步确定对DNR的抗药性部分由于P-gp的排出作用引起的和ADNR能改变P-gp的识别作用，测试了DNR和ADNR在P-gp抑制剂CsA存在下作用于K562/Dox的细胞毒性。测试结果示于图3。如图中所示，单独的CsA(5μM)对K562/Dox没有细胞毒性，而单独的DNR(1μM)显示出30％的细胞杀死效果；然而，在同样条件下，CsA和DNR的组合显示出超过70％的细胞杀死效果。这表明CsA抑制P-gp对药物的渗出作用并增加了DNR细胞内的积累从而具更好的细胞毒性。然而，ADNR在1μM的浓度下能杀死超过50％的癌细胞，并且CsA不能改变ADNR杀死细胞的效果。这进一步确定了ADNR不再是P-gp作用底物，从而克服P-gp介导的抗药性。 

基于以上体外活性数据，在异体移植小鼠模型中评价ADNR对抗药性癌的体内抗癌活性。在这种动物模型中，10⁷抗药性K562/Dox细胞注射于裸鼠的皮下。14天后，肿瘤达到100mm³。从15天开始，连续3周，每周向小鼠腹腔内注射ADNR(5或10mg/kg)和DNR(5或10mg/kg)两次。肿瘤体积每三天测一次。测定结果图示于图4A、图4B和图4C中。如这些图所示，在对照组(未用药物治疗过)，肿瘤的生长非常迅速。然而，给药1周后ADNR和DNR显著抑制肿瘤的生长，同时ADNR(5mg/kg)比DNR显示出2.5倍高的对产生了抗药性癌的最高抑制率。这个结果表明ADNR比DNR对抗药性癌具有更好的效果。 

每周两次以最大耐受剂量10mg/kg用ADNR和DNR治疗异种移植模型，治疗三周，DNR治疗组的小鼠的体重降低了70％，并且小鼠在DNR治疗两周后全部死亡，而ADNR治疗组和对照组没有显示任何显著的体重变化(图4C)。50天后，ADNR组所有动物(8/8)全部存活(100％)，而DNR组(6/6)的小鼠在30天前全部死亡(归因于肿瘤的生长和药物毒性，50％小鼠死于20天前)。对照组的小鼠(5/5)全部在33天内死亡(50％的小鼠25天内死亡)(图4B)。这个数据表明了ADNR克服P-gp介导的抗药性，并且对抗药性癌有好的治疗效果且更加安全。 

在第四组发明的化合物中，糖基部分具有以下结构： 

这些化合物可被看作是具有如下结构： 

其中，Q是单个取代基选自于H、OH、OMe和N₃或是两个取代基选自于Me加OMe或Me加OH。 

在这些化合物中，第一个糖是3-叠氮基-2，3，6-三脱氧-L-lyxo-α-吡喃己糖，而第二个糖，可以选自稀有糖(uncommon sugars)，包括四个2，6-双脱氧糖和两个2，3，6-三脱氧糖，第二个糖通过α(1→4)与第一个糖连接。 

这个类型具体化合物包括以下化合物： 

这些化合物可以有两种方法制备。两种方法都是基于上面提到过的使 用催化系统AgPF₆/TTBP的糖基化方法。其中一种方法图示于方案2中，DNR分子中的氨基通过Alper & Wong的方法转换为叠氮基生成3’-叠氮-脱氨基-柔红霉素(8)作为糖基受体用于于第二个2，6-双脱氧糖糖基化。见Alper，P.B.；Hung，S.-C.；Wong，C.-H.，Metal catalyzed diazo transfer for thesynthesis of azides from amines.Tetrahedron Lett.1996，37，(34)，6029-6032 

方案2：试剂和条件：(a)TTBP，AgPF₆/CH₂Cl₂，0℃；(b)0.1MNaOH/THF，0℃ 

第二种制备方法中，3’-N-三氟乙酰柔红霉素(7)作为糖基供体用于糖基化反应，氨基在发生糖基化反应及脱保护后转化为叠氮基。该制备示于方案3。 

方案3：试剂和条件：(a)TTBP，AgPF₆/CH₂Cl₂，0℃；(b)0.1M NaOH/THF，0℃；(c)K₂CO₃，CuSO₄，TfN₃溶液 

糖基受体(7和8)和糖基供体的合成路线示于方案1。 

方案1：试剂和条件：(a)K₂CO₃，CuSO₄，TfN₃溶液；(b)(CF₃CO)₂/吡啶，-20℃，15min；(c)PhSH，BF₃Et₂O/CH₂Cl₂，0℃，2h. 

化合物8可以通过DNR与TfN₃溶液反应很容易的得到，收率为70％。DNR与三氟乙酸酐在吡啶中，在-20℃反应15分钟高收率(例如95％)生成糖苷配基7。对应的糖基供体是从相应中间体(9-14)制备的。乙酰基被用作糖分子上羟基的保护基是由于它们可以在THF中被0.1MNaOH溶液裂解，这使得在最终的脱保护过程中，对酸和强碱条件敏感的糖苷配基的不会受到影响。如方案3所示，在BF₃·Et₂O的存在下，在0℃与硫酚反应2小时高收率生成糖基供体(化合物15-20)。这些硫代糖苷是α-和β-异构体混合物。由于两种异构体都可以用于糖基化产生需要的α-连接的柔红霉素衍生物，不需要进一步分离。 

有了糖基受体和糖基供体，继而进行糖基化。糖基受体(7和8)和糖基供体(15-20)的混合物在TTBP和4

分子筛存在下与AgPF₆在0℃反应2-4小时以良好的收率生成产物21-26(方案2-3)。化合物8与糖基供体15和16的糖基化反应高选择性地生成了α-产物21和22，收率分别为62％和52％。¹H NMR数据显示所需要的α-连接占大多数(α∶B＞5∶1)在温和的酯基脱保护条件下用0.1M NaOH溶液在THF中生成目标产物1和2，收率分别为70％和60％。化合物7与糖基供体18和20的缩合反应 高选择性形成了α-产物24和26，收率分别为81％和82％。然而，化合物7与糖基供体17和19的缩合反应生成了混合物(α∶β＝2∶1)，收率分别为83％和60％。糖基化之后，所需二糖中间体21-26用THF中的0.1MNaOH脱保护，然后与TfN₃溶液在CH₂Cl₂中反应生成最终产物3-6，总收率分别为53％，50％，43％和37％。 

在白血病细胞株K562和抗阿霉素K562/Dox两种细胞株中用MTS测试方法测定了所得化合物1-6的抗癌活性。抗药性细胞株K562/Dox是由阿霉素(Dox)治疗导致的。这种细胞株每月用0.1μM的Dox培养一周，此后在实验前10天不用Dox进行培养。这是为了在每次实验前维持类似高水平的P-gp表达。当用实时PCR测定，在抗药性K562细胞中导致的MDR1 mRNA比敏感的K562细胞高600倍(数据未示出)。2000-10000个细胞用0.001-5μM的DNR及其衍生物培养72小时。然后向每个测试井中加入20μL MTS/PMS测试溶液并记录吸光度。存活细胞计算为未处理过的对照组细胞的百分数。抗癌活性总结在表2中，并且示于图5中。IC₅₀ 值是通过WinNonlin 4.1(Pharsight)计算得来的，基于细胞生长百分比的剂量-反应曲线(模型：E＝Emax-(Emax-E₀)×[C/(C+EC₅₀)])。 

表2 

二糖柔红霉素和DNR的细胞毒性(IC₅₀)和抗药指数(DRI) 

化合物	1	2	3	4	5	6	8	DNR
									K562中的IC50 (M)K562/Dox中的IC50(M)DRI	0.787  1.926  2.45	0.287  5.437  18.94	0.278   0.289   1.04	0.225   12.070   53.64	0.448   1.628   3.63	1.132  6.388  5.64	0.075  1  13.3	0.015  ＞5  ＞333

在药物敏感细胞株中，化合物1-6对白血病细胞K562具有活性，其IC₅₀值在纳摩尔范围(200-1100nM)，但高于母体化合物DNR的IC₅₀值(15nM)。具有2，6-双脱氧糖的化合物2-5的活性比具有2，3，6-三脱氧糖的化合物1和6的活性好3至4倍。这些结果表明与2-脱氧糖、6-脱氧糖、2，3，6-三脱氧糖相比，在修饰二糖结构蒽环类药物的糖链时2，6-双脱氧糖是最好的选择。 

在抗阿霉素K562/Dox细胞中，化合物1，3和5(IC₅₀值在0.29-2.0μM)显示出比DNR(IC₅₀值大于5μM)的活性更好。抗药性指数DRI(是指作用于抗药性细胞的IC₅₀值与作用于敏感细胞的IC₅₀值的比值)是一个很好的药物克服抗药性能力的标识。DRI越小表明克服抗药性能力越强。如表2所示，化合物1-6的抗药性指数DRI值比DNR的DRI值(333)低6.2-320倍。相比之下，具有3’-叠氮基的单糖柔红霉素(化合物8)也同样具有强的细胞毒性，它对抗药性K562的DRI值为13.3(表2)。在所有合成的化合物中，化合物3在抗药性细胞显示了最好的活性，比DNR高至少17倍。在这种白血病细胞系中，化合物3完全克服抗药性，它的DRI值只有1.04，比母体化合物DNR的小320倍。它是值得进一步作为候选药物进行评价。 

具有3”-横键羟基的化合物2和具有3”-横键甲氧基的化合物3具有类似的糖基结构，在药物敏感细胞也具有类似的活性。然而，化合物3的活性比化合物2的活性好18倍。第二个糖的横键位的3-OH的氢原子被甲基取代导致在抗药性细胞的活性显著增加。与此相对的是，具有3”-竖键羟基化合物5比具有3”-竖键甲氧基化合物5对抗药性K562的活性好14倍。这表明第二个糖上3-OH基团的取向对其与P-gp的结合和针对抗药性细胞的活性都有显著影响。 

从上所述明显可以看出，本发明提供一种新的治疗多种癌症的方法，这种方法使用一个或更多上述化合物包括其药学可接受的盐的治疗有效量治疗那些需要治疗的受治疗者。特别是，本发明通过由一类新的具有不同结构的糖基取代过去使用的蒽环类药物的糖基，提供了一种降低该类药物的心脏毒性和/或普遍存在的多重耐药性(MDR)，从而提高这些药物的癌症治疗效果。具体地讲，本发明为那些患有对一种或多种化疗药物产生了抗药性的癌症的受治疗者提供了治疗方法和组合物。 

尽管这个发明中的化合物已经被证明治疗白血病和结肠癌特别有效，但是预计它们在治疗其它的当前正在使用蒽环类抗癌药物治疗的癌症也有类似的效果。这些癌症包括各种各样的淋巴瘤和各种各样的实体瘤癌症包括乳腺癌，小细胞肺癌，子宫颈癌，头颈癌。其它形式癌症诸如乳腺癌，子宫癌，卵巢癌，子宫颈癌，结肠癌，直肠癌，胃癌、甲状腺癌，肺癌，睾丸癌，肾癌，膀胱癌，气管癌，小肠癌，阴道癌，肝癌，胰腺癌和前列腺癌也应该可用本发明的化合物进行治疗。

Claims (15)

1.具有下式的化合物或其药学可接受的盐：

其中

X为H或OMe；

Y为H或OH；且

M为单糖或二糖结构，其中，近端的糖基上具有单个叠氮基取代基；

其中M选自以下结构：

其中Q是选自H、OH、OMe和N₃的单个取代基，或选自Me加OMe或Me加OH的双取代基。

2.根据权利要求1所述的化合物或其盐，其中X是OMe。

3.根据权利要求2所述的化合物或其盐，其中Y是H。

4.根据权利要求3所述的化合物或其盐，其中M是

5.根据权利要求3所述的化合物或其盐，其中所述化合物的结构为:

6.根据权利要求3的化合物或其盐，其中所述化合物选自化合物1、化合物2、化合物3、化合物4、化合物5和化合物6：

7.权利要求1-6中任一项所述的化合物或其药学可接受的盐在制备用于治疗癌症的药物中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其中所述癌症选自由乳腺癌、子宫癌、卵巢癌、子宫颈癌、结肠癌、直肠癌、胃癌、甲状腺癌、肺癌、睾丸癌、肾癌、膀胱癌、气管癌、小肠癌、阴道癌、肝癌、胰腺癌、前列腺癌和白血病组成的组。

9.根据权利要求7所述的应用，其中所述癌症是淋巴瘤或乳腺癌、小细胞肺癌、子宫颈癌、头颈癌中的癌症。

10.根据权利要求7所述的应用，其中所述癌症是白血病。

11.根据权利要求7所述的应用，其中受治疗者是人类受治疗者。

12.治疗癌症患者的癌症的制剂，其包括权利要求1-6中任一项所述的化合物或其盐或其组合。

13.根据权利要求12所述的制剂，其进一步包括载体。

14.权利要求1-6中任一项所述的化合物或其药学可接受的盐在制备用于治疗已经对一个或多个化疗药物产生耐药性的受治疗者的癌症的药物中的应用。

15.根据权利要求14所述的应用，其中所述癌症是白血病。

Images