CN102850400A - 喜树碱衍生物及其制备方法、药物组合物与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喜树碱衍生物,其具有式(II)所示的结构,其中,Xn+选自H+、K+、Na+、Li+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Fe3+、和铵离子,R1、R2、R3、R4独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选取代的C1-C6烷氧基,可选取代的C1-C6烷基羰基,可选取代的C1-C6烷基,或可选取代的C1-C6环烷基;或者,R1,R2通过另外的一个至三个原子连接成杂环;在另一种实施方式中,R3,R4通过-O-(CH2)n-O-形成环状化合物,其中n=1或者2。该化合物具有良好的水溶性和化合物稳定性,对癌症的治疗具有良好的疗效。
Description
技术领域
本发明涉及医药领域,具体涉及抗癌药领域,更具体涉及小分子药物化合物及其制备方法和医药用途。
背景技术
天然喜树碱(CPT)具有一个由喹啉环(A环和B环)、吡咯烷(C环)、α-吡啶酮(D环)以及一个六元内酯环(E环)的稠环体系构成的五环结构。CPT仅在20-位有一个不对称中心,并且由于叔羟基的S-构型而显右旋。CPT是一种细胞毒性生物碱,其最先由Wall小组报道,他们从一种原生于中国的植物——喜树(Camptotheca accuminata,Nyssaceae)的叶子和树皮中分离出并确证出CPT,开拓了其应用先河(J.Am.Chem.Soc.88,3888,1966)。CPT的主要细胞靶点是拓扑异构酶I(topo I),该酶参与在DNA复制过程中通过双DNA的瞬时单链剪切、解链和再连接的超螺旋染色体DNA的松弛作用。CPT在共价二元topo I-DNA复合物的界面结合,形成稳定的三元复合物,其阻止解链后的DNA的再连接,因此导致复制介导的双链断裂和DNA损伤。因为CPT抑制可以导致在细胞循环的S阶段的细胞死亡,CPT在抗癌药开发中已经成为一个深入研究的焦点(Nature Review/Cancer,October 2006 Vol.6,pp789-802;Bioorg.Med.Chem.,2004,12,pp1585-1604)。
CPT不溶于水或者其他适宜给药的含水性介质,在pH=7或以上,CPT的内酯环(E-环)被水解形成羧酸衍生物。CPT的羧酸衍生物溶于水,但是没有所需的生物活性且在临床上毒性很高。内酯环(E-环)水解开环的反应在生理条件下会加剧,原因是在生理条件下,该羧酸衍生物较天然喜树碱优先(高150倍)结合到人血清蛋白(J.Med.Chem.1993,36,2580;Anal.Biochem.1993,212,285;Biochemistry,1994,33,10325;Biochemistry,1994,33,10325;Pharm.Sci.1995,84.518)。CPT的水不溶性和其羧酸衍生物的临床毒性这两个难以克服的制约因素使得天然喜树碱不能作为抗癌化疗剂在临床应用(Nature Review/Cancer,October 2006 Vol.6,pp789-802)。由此可见,通过化学修饰CPT来提高其在体内的内酯稳定性和水溶性是基于CPT的抗癌药研发中药物化学努力的焦点(Bioorg.Med.Chem.,2004,12,pp1585-1604;Chem.Rev.,2009,109(1),pp 213-235)。
在以往的公开报道中,在保持一定生物活性的前提下提高水溶性的成功尝试主要集中在于CPT的A、B、C环上引入亲水基团(Bioorg.Med.Chem.,2004,12,pp1585-1604;Chem.Rev.,2009,109(1),pp 213-235)。然而,与天然喜树碱相比,这类稠环体系上的附加的化学修饰基团在一定程度下影响了CPT与共价二元topo I-DNA复合物之间的三元复合物的稳定形成,从而导致这类衍生物(例如抑制癌细胞生长的标准化疗药物拓扑替康Topotecan)的生物活性普遍低于CPT(Nature Review/Cancer,October 2006 Vol.6,pp789-802;Bioorg.Med.Chem.,2004,12,pp1585-1604)。另外,A、B、C环上的化学修饰未能缓解E-环内酯的水解。一般认为,E-环内酯的水解是受20(S)-羟基与相邻羰基之间氢键相互作用促进的(Bioorg.Med.Chem.,2004,12,pp1585-1604;Chem.Rev.,2009,109(1),pp 213-235)。早期的报道显示,为了提高CPT的E-环内酯环的稳定性,一般通过用例如烷基或者酰基与20(S)-羟基成醚或者酯来使得20(S)-羟基不能与相邻羰基之间形成氢键,从而防止由此而加速的E-环内酯的水解反应。但是由于该20(S)-羟基对于喜树碱的药物活性至关重要,失去20(S)-羟基的CPT衍生物被证明一般不具有抗癌活性(Organic Lett.,2004,6(3),pp321-324;Bioorg.Med.Chem.,2004,12,pp1585-1604;Chem.Rev.,2009,109(1),pp 213-235)。
从以上阐述可见,在20(S)-羟基位点上引入水溶性前药基团(例如离子化官能团)的策略是一个既能提高所得前药分子水溶性(给药途径可行性)又能提高CPT前药在血液循环阶段中E-环内酯的稳定性(药用临床安全性)的方法。在这种情况下,该前药策略将不溶于水的CPT转化为水溶性CPT前药;由于该水溶性CPT前药在给进血管后短时间快速地散布到全身,这些CPT前药在降解过程中以很低的浓度存在,这样避免了CPT在血管中的沉淀。另外,在20(S)-羟基位点上引入屏蔽性的前药基团,可以避免20(S)-羟基与相邻羰基之间通过氢键作用而促进的E-环内酯的水解反应,从而提高CPT前药在血液循环阶段中E-环内酯的稳定性,这样可以缓解由CPT水解而生成羧酸衍生物引起的血液毒性等药用临床安全性问题。很显然,在20(S)-羟基位点上引入水溶性前药基团的前药策略是能够实现内酯稳定性、水溶性、生物活性等便利CPT抗癌药开发的药物化学方法。
对于基于20(S)-羟基位点的化学修饰来制备CPT前药和CPT基化合物的尝试已有报道,其中,绝大多数是用20(S)-羟基的酯化的途径来引入各种保护官能团(包括亲油和可离子化官能团)(Chem.Rev.,2009,109(1),pp 213-235)。酯前药向天然CPT转化由一组称为酯酶的酶所介导,这种酶广泛存在于动物(包括人)血液中。酯前药的弱点是酯链在人体内生理条件下较差的稳定性,很容易被酯酶打断,CPT酯前药的临床效果不理想(Chem.Rev.,2009,109(1),pp 213-235)。另外,已有人制备出CPT的20(S)-O-磷酸酯或简单膦酸酯(Organic Lett.,2004,6(3),pp321-324)。已公开的CPT的20(S)-O-磷酸酯或简单膦酸酯的化学修饰虽然能增大水溶性和在体内的内酯稳定性,但是经实验验证,这类CPT的20(S)-O-磷酸或简单膦酸酯衍生物缺乏抗癌活性(Organic Lett.,2004,6(3),pp321-324)。20(S)-O-磷酸或简单膦酸酯在生理条件下不能转化成CPT(Organic Lett.,2004,6(3),pp321-324)。
因此,现有技术仍然需要开发既具有适宜的水溶性和内酯环稳定性,又能显示良好抗癌活性的CPT衍生物。
发明内容
本发明的一个目的是提供新的喜树碱衍生物,其具有理想的抗癌活性、水溶性和内酯环稳定性。
本发明的另一目的是提供上述CPT衍生物的制备方法。
本发明的再一目的是提供上述CPT衍生物在制备用于治疗癌症的药物中的用途。
在本发明的第一方面,提供了式I的CPT亚磷酸单酯:
其中,R1、R2、R3、R4独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基。
或者,R1,R2通过另外的一个至三个原子连接成杂环,所述杂环为氮杂环、硫杂环、氧杂环、或者含两个杂原子的环,当杂环含两个杂原子时,该杂原子选自氮原子、氧原子、硫原子构成的组,R3、R4同上所述;
或者,R1、R2同上所述,而R3,R4通过-O-(CH2)n-O-形成环状化合物,其中n=1或者2。
在本发明的第二方面,提供了式Ⅱ的CPT亚磷酸单酯盐:
其中,R1,R2,R3和R4的定义同上,Xn+选自K+、Na+、Li+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Fe3+、和铵离子。
本发明还涉及上述化合物的制备方面,以及包含上述化合物的药物组合物,以及其在药物制备中的用途。
根据本发明的CPT衍生物除了具有较好的生理活性外,还显示出理想的水溶性和在生理条件下较高的内酯环稳定性。本发明的药物化合物还显示出较低的毒理学性质。
附图说明
图1示出了合成本发明喜树碱衍生物的路线图;
图2显示了化合物WQ1001在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图3显示了化合物WQ1001在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图4显示了化合物WQ1001在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图5显示了化合物WQ1002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图6显示了化合物WQ1002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图7显示了WQ1003和WQ1004在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图8显示了WQ2001和WQ2002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图9显示了WQ2001和WQ2002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图10显示了WQ2001和WQ2002在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图11显示了WQ3001和WQ3002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图12显示了WQ3001和WQ3002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡;
图13显示了WQ3001和WQ3002在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。
具体实施方式
除非另有说明,否则本发明的上下文中所用的术语具有下面给出的含义。本文没有具体给出含义的其他术语具有其在本领域中通常的含义。
术语“CPT前药”是指带有可生物降解的20(S)-羟基保护基团的喜树碱衍生物。在生理条件下,这些可生物降解的20(S)-羟基的保护基团被特定的酶慢慢裂解而释放出药物活性的喜树碱。
术语“哺乳动物”包括但不限于灵长类动物,特别是人;啮齿类动物,包括小鼠、大鼠和仓鼠;家畜,例如兔、马、牛、狗、猫等。在一些实施方案中,所述哺乳动物是人。
本发明的第一方面涉及喜树碱亚磷酸酯,其由式I表示:
其中,R1、R2、R3、R4独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基。
或者,R1,R2通过另外的一个至三个原子连接成杂环,所述杂环为氮杂环、硫杂环、氧杂环、或者含两个杂原子的环,当杂环含两个杂原子时,该杂原子选自氮原子、氧原子、硫原子构成的组,R3、R4独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基;
或者,R1、R2独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基,而R3,R4通过-O-(CH2)n-O-形成环状化合物,其中n=1或者2。
在上述实施方式中,当取代基含有氨基或羟基时,氨基或者羟基可以被本领域常用的保护基保护。氨基保护基优选苯甲酰基,异丁酰基,叔丁氧羟基,三苯甲基,甲酰基等;羟基保护基优选烷基,甲基,甲氧甲基,苯基氧基甲基,苄基,三甲基硅烷基,叔丁基甲基硅基,乙酰基,三氟乙酰基,三甲基乙酰基,苯甲酰基,烷基酰基等。本领域其他合适的氨基或羟基保护基,可参见Theodora W.Green,Peter G.M.Wuts:Protective Groups in Organic Synthesis,第3版,John Wiley & Sons(1999)。
进一步地,该保护基优选在生理条件下能被酶水解掉的基团,如酰基。
作为优选,为了利于发挥本发明的CPT类化合物的活性,R1,R2,R3和R4优先选择为相对于CPT位阻比较小的基团,这通常通过选择较低分子量的基团来实现。例如,通常分别控制R1,R2,R3和R4的分子量在100以下。
经过试验发现,该化合物具有良好的药物活性和水溶性。
本发明第二方面涉及喜树碱亚磷酸单酯的盐,其由式Ⅱ表示:
其中,R1,R2,R3和R4的定义同上,Xn+选自K+、Na+、Li+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Fe3+、和铵离子。其中的铵离子可以衍生自例如下列碱中的任一种:NH3、一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、一甲基乙胺、二甲基乙胺、二异丙胺、吡咯烷、二氢异吲哚、吗啉、N,N-二烯丙基胺、4-甲基哌啶、乙醇胺、5-溴二氢异吲哚、硫代吗啉、顺式-2,6-二甲基吗啉和乙二胺。
上述盐除了具有良好的药物活性外,还具有在人体生理条件下良好的稳定性和更佳的水溶性。
作为本发明的优选技术方案,对表1中列出的式Ⅳ化合物加以改性,在C-20位引入亚磷酸根,以获得根据本发明的式I和式Ⅱ化合物:
可以按照图1所示的方案合成本发明的化合物,具体包括以下步骤:
(1)使PCl3与式RH的氮唑类活性物质反应,生成式Ⅲ的亚磷酰三胺中间体:
(2)使式Ⅲ的亚磷酰三胺中间体与式Ⅳ化合物反应,生成式Ⅴ的20(S)-O-亚磷酰胺酯中间体:
其中R1、R2、R3、R4定义如上,当R1、R2、R3、R4是氨基或者羟基或者连有氨基、羟基时,与式Ⅳ反应前先用保护基保护;
(3)使式Ⅴ的20(S)-O-亚磷酰胺酯中间体水解,生成式I的CPT 20(S)-O-亚磷酸单酯:
当R1、R2、R3、R4是氨基或者羟基或者连有氨基、羟基的保护基时,脱去保护基。
(4)可以用碱将式I化合物进一步盐化,得到式Ⅱ化合物。可以使用的碱包括但不限于NaOH、Na2CO3、NaHCO3、KOH,KHCO3、K2CO3、LiOH、LiHCO3、Li2CO3,NH4HCO3、Ca(OH)2、CaCO3、Ca(HCO3)2、Ca(OH)2、CaCO3、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、Zn(HCO3)2、Zn(OH)2、Fe(OH)3。当欲获得季铵盐时,可以用相应的季铵碱。
本发明的式I和式Ⅱ化合物可有效地用于治疗哺乳动物、尤其是人的癌症(也称为“恶性肿瘤”),包括所有形式的处于低度分化、中度分化和高度分化期的癌症。在将本发明的化合物投药给需要这种治疗的个体时,将有效量的本发明的化合物或含有一种或多种本发明的化合物的制剂施给所述个体。如本文所使用的,“有效量”是指能产生所希望的效果的本发明的化合物的量。例如,就治疗癌症/恶性肿瘤而言,有效量是这样一种用量,其抑制、减缓癌症的发展,或者杀死癌细胞或肿瘤细胞,和/或例如使恶性肿瘤的症状消退和/或减轻,例如减小肿瘤的体积或大小,或完全消除肿瘤。本发明的化合物的有效量(剂量)优选为每公斤体重0.1-100mg一种本发明的化合物。更优选地,有效量(剂量)为每公斤体重0.1-50mg的一种或多种的本发明的化合物。如果医生或兽医认为必要和可行,有效量可以在上述范围之外。当本发明的化合物以其可药用的盐、溶剂合物、水合物的形式施用时,所述有效量是指游离化合物的量。
本发明的化合物或者药物组合物可以用来治疗各种癌症,包括但不限于肺癌、乳腺癌、结肠癌、直肠癌、前列腺癌、黑素瘤、胰腺癌、胃癌、肝癌、脑癌、肾癌、子宫癌、宫颈癌、卵巢癌、尿道癌、胃肠癌等实体瘤以及血液肿瘤例如白血病。优选的实体瘤包括但不限于结肠癌和直肠癌、乳腺癌、肺癌,尤其是小细胞肺癌。
本发明的化合物可以与一种或多种其他抗癌药组合使用。上下文中所述的其他抗癌药包括:1)雌激素受体调节剂,例如他莫昔芬、雷洛昔芬、艾多昔芬;2)雄激素受体调节剂,例如非那雄胺、尼鲁米特、氟他胺、比卡鲁胺;3)类视色素受体调节剂,例如贝沙罗汀、维甲酸、13-顺式-视黄酸、9-顺式-视黄酸;4)细胞毒物质,包括烷化剂、肿瘤坏死因子、微管蛋白抑制剂、拓扑异构酶抑制剂,例如异环磷酰胺、卡铂、雷莫司汀、福莫司汀、奥沙利铂、米托蒽醌、紫杉醇、拓扑替康;5)抗增殖剂,例如三甲曲沙、氟达拉滨、卡培他滨;6)异戊烯基蛋白转移酶抑制剂,7)HMG-CoA还原酶抑制剂,8)HIV蛋白酶抑制剂,和9)逆转录酶抑制剂等。
本发明的化合物还可用作拓扑异构酶I的抑制剂。本发明的化合物可以以抑制酶拓扑异构酶I的有效量给予。所述有效量一般为每公斤体重每周0.1-100mg,优约1-50mg。
此外,本发明的化合物还可以作为抗病毒(例如抗HIV)剂和抗寄生虫剂。
本发明可以以其本身的形式用作药物或者以药物组合物的形式用作药物。除了本发明的化合物和可药用载体以外,本发明的药物组合物还可以进一步包含其他的不损害其期望作用和/或补充完善该期望作用的活性物质。
本发明的化合物和药物组合物可以以任何途径给药,例如以液体或固体的形式采用口服、经鼻、非肠胃、静脉、皮内注射、皮下注射或者局部给药。
为了非肠胃给药的目的,可以将活性成分置于溶液或混悬液中。溶液和混悬液还可以包含下面的成分:用于注射的无菌稀释剂,例如注射用水;脂质体颗粒混悬物,其中在颗粒的中心包含稳定的活性药,该颗粒具有预定的pH值和受保护的内环境;脂质体颗粒混悬物,其中活性药外挂在颗粒的外表或是双膜的任何一膜;盐水溶液、不挥发油、聚乙二醇、甘油、丙二醇或者其他合成溶剂;抗菌剂,例如苄醇或对羟基苯甲酸甲酯;抗氧化剂,例如抗坏血酸或者亚硫酸氢钠;螯合剂,例如乙二胺四乙酸;缓冲剂,例如乙酸(盐)、柠檬酸(盐)以及用于调节张力的物质,例如氯化钠或者葡萄糖。非肠胃给药的制剂可以装在由玻璃或塑料制成的安瓿、一次性注射器或者多次剂量的小瓶中。
口服组合物通常包含惰性稀释剂或者可食用载体。它们可被装在明胶胶囊中或者压成片剂。为了口服给药,可将本发明的化合物制备成片剂、丸剂、胶囊剂、锭剂、酏剂、混悬剂、糖浆剂、膜剂、咀嚼片剂等。这些片剂、丸剂、胶囊剂等可以包含下面的成分:粘合剂,例如微晶纤维素、黄蓍胶或明胶;赋形剂,例如淀粉或乳糖;崩解剂,例如褐藻酸、Primogel、玉米淀粉等;润滑剂,例如硬脂酸镁或者Sterote;助流剂,例如硅胶;以及甜味剂,例如蔗糖或者糖精,或者矫味剂,例如薄荷油、水杨酸甲酯或橙味剂(orange flavoring)。胶囊剂可以除上述成分之外还包含液态载体例如脂肪油。其他剂型可以包含调节剂型物理形态的其他多种物质,例如涂层。例如,丸剂和片剂可以用糖、虫胶或其他肠溶物质包覆。糖浆剂除活性化合物外可以包含蔗糖作为甜味剂以及一些防腐剂、染料、着色剂和矫味剂。用于制备药物组合物的材料应该是可药用的
实施例1-1:CPT 20(S)-O-亚磷酸单酯(WQ1000)的制备
称取0.69g的1-氢-1,2,4-三氮唑(10mmol)溶于20ml无水吡啶中,冰浴冷却至0℃,加入0.69g三氯化磷(5mmol),撤去冰浴,室温下搅拌后加入3.48g喜树碱(CPT)溶于30ml吡啶的溶液,在室温下搅拌反应完全,CPT转化完全后加入10ml水搅拌,反应结束后,反应液减压蒸干,过硅胶柱。收集流出物,减压蒸干,固体溶于甲醇或者乙醇中,滴加入丙酮或者乙醚中,析出固体,得目标物WQ1000,为淡黄色粉末。
M.W.:412.33;1H NMR(500MHz,CDCl3):d 8.387(s,1H),8.202-8.185(d,1H),7.949-7.933(d,1H),7.844-7.815(t,1H),7.737-6.301(d,1H),7.683-7.651(m,2H),5.550-5.516(d,1H),5.319-5.269(m,3H),2.172-2.100(m,1H),2.067-1.995(m,1H),0.909-0.880(t,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3):d 169.000,156.489,151.529,147.783,147.541,144.449,130.035,129.589,128.626,127.397,127.039,126.906,118.630,97.542,75.765,65.641,48.840,32.789,9.803,6.655;31P NMR(202MHz,CDCl3):d 2.26;[M+1]413。
实施例1-2:CPT 20(S)-O-亚磷酸单酯盐的制备
WQ1000适量,加入少量水,滴加入饱和的碳酸氢钠水溶液,搅拌,至无气泡放出,固体全部溶解后再搅拌0.5h,过C18柱,收集目标流出物,冻干,得目标产物WQ1001。
以类似方法从式Ⅳ化合物获得其他几种代表性的化合物,它们被列于表1中。它们皆为黄色固体,常温下稳定,不易氧化,不分解,水溶性>10mg/mL。
表2
实施例2-:WQ1001的抗癌评价和毒理学评价
(a)抗癌活性评价
利用Promega公司的CellTiter-Glo试剂盒,用不同种细胞进行了细胞活性分析。该试剂盒通过酶促荧光素酶测试ATP水平。具有正常代谢速率并产生正常水平ATP的活细胞具有高的荧光素酶底物周转,其需要ATP进行酶促反应并发出荧光信号。相反,死亡细胞将给出低的荧光信号结果,因为它们的代谢功能消失。发出的荧光信号将被光度计捕获。
为进行活性分析,将小细胞肺癌细胞(ATCC目录号H446)、乳腺癌细胞(ATCC目录号MDAMB231)或结肠癌细胞(ATCC目录号HCT116)接种在96孔板中,用WQ1001和其他抗癌药物处理24、48、72小时。在各个时间点,将细胞与CellTiter-Glo试剂混合1小时并记录荧光信号。
为了Caspase活化,在细胞经过各自的试剂在不同时间点处理之后,用Promega的Caspase-Glo3/7试剂盒进行类似的分析。Caspase 3/7 Glow分析的机理是利用以Luciferase底物融合的Caspase3/7底物,其可以被活化的Caspase 3/7裂解。释放的Luciferase底物再经过酶反应并发出荧光信号。与活性分析相反,这种分析的受限制步骤是Caspase活化。带有活化Casapsed的死亡细胞具有高的记录在光度计中的荧光信号读数。
化合物WQ1001的抗癌活性如图2-4及表3-5中所示。
图2显示了化合物WQ1001在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“CPT”组是用CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1001”组是用WQ1001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表3:用CPT和WQ1001处理48小时后H446细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ1001在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果优于CPT。
图3显示了化合物WQ1001在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“CPT”组是用CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理MDAMB231(乳腺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1001”组是用WQ1001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理MDAMB231(乳腺癌)细胞48小时。
表4:用CPT和WQ1001处理后MDAMB231细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ1001在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果与CPT相当。
图4显示了化合物WQ1001在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“CPT”组是用CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1001”组是用WQ1001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞。
表5:用CPT和WQ1001处理48小时后HCT116细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ1001在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其中,在1.0μM浓度时,试验品的细胞存活率显著显著低于对照品。
(b)毒理学评价
试验组(WQ1001):挑选健康雌性Balb/c裸鼠(上海斯莱克实验动物有限公司,SPF级)12只。其中8只雌性裸鼠用于给药,每周两次,连续给予WQ1001两周,剂量为10mg/kg、30mg/kg。受试物按0.2mL/20g的给药体积通过静脉注射给药。
对照组(拓扑替康):挑选健康雌性Balb/c裸鼠(上海斯莱克实验动物有限公司,SPF级)12只。其中8只雌性裸鼠用于给药,每周两次,连续给予拓扑替康两周,剂量为10mg/kg。受试物按0.2mL/20g的给药体积通过静脉注射给药。
对所有动物每天进行两次笼边观察,以确定其是否有发病、死亡、损害等状况出现,以及供食和供水是否充足。实验期间所有动物,每天进行两次详细临床观察;实验期间记录给药当天及实验最后一天的体重。实验结束时对所有存活的动物进行安乐死。
试验结果:每周两次,连续两周静脉注射给予试验组WQ1001 30mg/kg后,所有受试动物均存活至实验结束,未出现与受试物相关的毒性反应,而且受试动物体重在实验过程中逐渐增长了6.64%。
每周两次,连续两周静脉注射给予对照组拓扑替康10mg/kg后,所有受试动物均存活至实验结束,但对照组注射处出现红肿,而且受试动物体重在实验过程中逐渐消瘦了10.06%。
综上所述,雌性裸鼠每周两次,连续两周静脉给予WQ1001 30mg/kg后,未出现毒性反应,其最大耐受量大于30mg/kg。对照组(拓扑替康)的最大耐受量小于10mg/kg。
实施例3:WQ1002的抗癌评价
利用实施例2中的方法测试了化合物WQ1002的抗癌活性,试验结果如图5-6及表6-7中所示。
图5显示了化合物WQ1002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“CPT”组是用CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1002”组是用WQ912(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“依托泊甙”组是用依托泊甙(Etoposide,别名:足叶乙苷,溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表6:用CPT、WQ1002、依托泊甙处理48小时后H446细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ1002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果优于CPT,也好于依托泊甙(已于临床使用,细胞靶点为topo II)。
图6显示了化合物WQ1002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“CPT”组是用CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1002”组是用WQ1002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“依托泊甙”组是用依托泊甙(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时。
表7:用CPT、WQ1002、依托泊甙处理48小时后HCT116细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ1002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果优于CPT,也好于依托泊甙(已于临床使用,细胞靶点为topo II)。
实施例4和5:WQ1003和WQ1004的抗癌评价
利用实施例2中的方法测试了化合物WQ1003和WQ1004的抗癌活性,试验结果如图7及表8中所示。
图7显示了WQ1003和WQ1004在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“CPT”组是用CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“依托泊甙”组是用依托泊甙(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1003”组是用WQ1003(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ1004”组是用WQ1004(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表8:用CPT、依托泊甙、WQ1003、WQ1004处理48小时后H446细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ1003、WQ1004在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果优于CPT,也好于依托泊甙(已于临床使用,细胞靶点为topo II)。
实施例6和7:WQ2001和WQ2002的抗癌评价
利用实施例2中的方法测试了化合物WQ2001和WQ2002的抗癌活性,试验结果如图8-10及表9-11中所示。
图8显示了WQ1003和WQ1004在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“SN38”组是用SN38(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“拓扑替康”组是用拓扑替康(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ2001”组是用WQ2001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ2002”组是用WQ2002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表9:用SN38、拓扑替康、WQ2001、WQ2002处理48小时后H446细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ2001、WQ2002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果与SN38、拓扑替康(已于临床使用,细胞靶点为topo I)相当。
图9显示了WQ2001和WQ2002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“SN38”组是用SN38(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“拓扑替康”组是用拓扑替康(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ2001”组是用WQ2001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ2002”组是用WQ2002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时。
表10:用SN38、拓扑替康、WQ2001、WQ2002处理48小时后HCT116细胞的存活率
可以看到WQ2001、WQ2002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果与SN38、拓扑替康(已于临床使用,细胞靶点为topo I)相当,均具有很好的效果。
图10显示了WQ2001和WQ2002在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“SN38”组是用SN38(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理MDAMB231细胞48小时;在横坐标中“拓扑替康”组是用拓扑替康(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理MDAMB231细胞48小时;在横坐标中“WQ2001”组是用WQ2001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ2002”组是用WQ2002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表11:用SN38、拓扑替康、WQ2001、WQ2002处理48小时后MDAMB231细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ2001、WQ2002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果略低于SN38但是与拓扑替康效果(已于临床使用,细胞靶点为topo I)相当。
实施例8和9:WQ3001和WQ3002的抗癌评价
利用实施例2-1中的方法测试了化合物WQ3001和WQ3002的抗癌活性,试验结果如图11-13及表12-14中所示。
图11显示了WQ3001和WQ3002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“10羟基CPT”组是用SN38(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“拓扑替康”组是用拓扑替康(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ3001”组是用WQ3001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ3002”组是用WQ3002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表12:用10-羟基CPT、拓扑替康、WQ3001、WQ3002处理48小时后H446细胞的存活率
可以看到WQ2001、WQ2002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果与SN38、拓扑替康(已于临床使用,细胞靶点为topo I)相当。
图12显示了WQ3001和WQ3002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“10-羟基CPT”组是用10-羟基CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“拓扑替康”组是用拓扑替康(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ3001”组是用WQ3001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ3002”组是用WQ3002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理HCT116(结肠癌)细胞48小时。
表13:用10-羟基CPT、拓扑替康、WQ2001、WQ2002处理48小时后HCT116细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ2001、WQ2002在HCT116(结肠癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果与SN38、拓扑替康(已于临床使用,细胞靶点为topo I)相当。
图10显示了WQ3001和WQ3002在MDAMB231(乳腺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡。在横坐标中“10-羟基CPT”组是用10-羟基CPT(溶解于DMSO中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理MDAMB231细胞48小时;在横坐标中“拓扑替康”组是用拓扑替康(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理MDAMB231细胞48小时;在横坐标中“WQ3001”组是用WQ3001(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时;在横坐标中“WQ3002”组是用WQ3002(溶解于食盐水中)按相应的4个浓度梯度(分别为0、0.1、1.0、10微摩尔)处理H446(小细胞肺癌)细胞48小时。
表14:用10-羟基CPT、拓扑替康、WQ2001、WQ2002处理48小时后MDAMB231细胞的存活率
可以看到水溶性的WQ2001、WQ2002在H446(小细胞肺癌)细胞中引发依剂量的细胞死亡,其效果与SN38和拓扑替康(已于临床使用,细胞靶点为topo I)相当。
表15列出了根据本发明化合物的示例化合物与若干现有CPT衍生物的性质比较。从中可以看出本发明化合物在水溶性、内酯环稳定性和毒理学方面的差异。其中,内酯环稳定性是以所试化合物在PH值为8.0的氢氧化钠溶液中放置72小时后以液相色谱测得的内酯环保持率来表征。
表15:实施例化合物以及对照化合物的生物活性、物理性质比较
前面的具体实施方式的说明将能充分地揭示本发明的一般特征,以致他人借助现有知识很容易为具体应用对这些具体实施方式做调整和/或适应性变化,这些皆没有偏离本发明的范围,因此这些调整和修改应该视为对本发明中所披露实施方式的等同替换。
Claims (12)
1.喜树碱衍生物,其为式I的CPT亚磷酸单酯或其可药用盐:
其中,R1、R2、R3、R4独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基;或者,
R1,R2通过另外的一个至三个原子连接成杂环,所述杂环为氮杂环、硫杂环、氧杂环、或者含两个杂原子的环,当杂环含两个杂原子时,该杂原子选自氮原子、氧原子、硫原子构成的组;而R3、R4独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基;或者,
R1、R2独立地代表氢,羟基,硝基,腈基,卤素,羧基,可选取代的氨基,取代的硅基,单环芳氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷氧基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基羰基,可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6烷基,或可选地由羟基、硝基、腈基、卤素、或氨基取代的C1-C6环烷基,而R3,R4通过-O-(CH2)n-O-形成环状化合物,其中n=1或者2。
3.根据权利要求1或2所述的喜树碱衍生物,其中,氨基或羟基被保护基保护。
4.根据权利要求2所述的喜树碱衍生物,其中,所述铵离子衍生自下列碱中的任一种:
NH3、一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、一甲基乙胺、二甲基乙胺、二异丙胺、吡咯烷、二氢异吲哚、吗啉、N,N-二烯丙基胺、4-甲基哌啶、乙醇胺、5-溴二氢异吲哚、硫代吗啉、顺式-2,6-二甲基吗啉和乙二胺。
5.根据权利要求1至4任一项所述的喜树碱衍生物,其衍生自由喜树碱、SN38、拓扑替康、9-氨基CPT、伊立替康、9-硝基CPT、.勒托替康、7-乙基-10,11-甲二氧基CPT、依喜替康、7-乙基CPT、10-羟基CPT、吉麻替康、卡诺尼替康、和斯拉替康构成的组。
7.一种药物组合物,其包含权利要求1或2所述的喜树碱衍生物。
8.根据权利要求7所述的药物组合物,其中,氨基或羟基被保护基保护。
9.根据权利要求8所述的药物组合物,其中,所述铵离子衍生自下列碱中的任一种:NH3、一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、一甲基乙胺、二甲基乙胺、二异丙胺、吡咯烷、二氢异吲哚、吗啉、N,N-二烯丙基胺、4-甲基哌啶、乙醇胺、5-溴二氢异吲哚、硫代吗啉、顺式-2,6-二甲基吗啉和乙二胺。
10.权利要求1或2所述的喜树碱衍生物在制备用于治疗癌症的药物中的用途,其中所述癌症选自肺癌、乳腺癌、结肠癌、直肠癌、前列腺癌、黑素瘤、胰腺癌、胃癌、肝癌、脑癌、肾癌、子宫癌、宫颈癌、卵巢癌、尿道癌、胃肠癌和白血病构成的组。
11.根据权利要求10所述的用途,其中,所述癌症选自由乳腺癌、结肠癌、直肠癌、和肺癌构成的组。
12.根据权利要求11所述的用途,其中,所述癌症是小细胞肺癌。
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