CN103370308B - 缩氨基硫脲化合物和在癌症治疗中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通式(I)的二吡啶基缩氨基硫脲化合物:其中,R1是环己基或乙基;以及含有这些化合物的药物组合物,和这些化合物和组合物在治疗癌症中的用途。

Description

缩氨基硫脲化合物和在癌症治疗中的用途
本申请要求2010年12月17日提交的澳大利亚临时专利申请No 2010905539的优先权,通过交叉参考将其全部内容并入本文中。
技术领域
本发明涉及缩氨基硫脲化合物及其在治疗中的用途。更特别地,本发明涉及二吡啶基缩氨基硫脲化合物的选择、含有这些化合物的药物组合物以及这些化合物和组合物在癌症治疗中的用途。
背景技术
缩氨基硫脲铁螯合剂是一类抗癌剂,已经发现它们在体外和体内能非常有效并且有选择性地对抗多种不同肿瘤。这些化合物通过靶向癌细胞中的铁来起作用,而铁是DNA合成的必需元素。最初研发铁螯合剂是用于铁超负荷疾病(iron-overloaded disease)的,如β-地中海贫血,而且螯合剂去铁胺(DFO)最广泛地用于这种疾病的治疗。然而,测试DFO对抗神经母细胞瘤的临床试验发现了这种制剂能有效抑制一些病人中这种癌症的进展。这些早期研究首次鉴定了铁螯合剂作为抗癌剂的潜能。此后,研发了特意设计用于癌症治疗的铁螯合剂,而缩氨基硫脲铁螯合剂[(3-氨基吡啶-2-基)亚甲基氨基]硫脲()(Vion Pharmaceuticals,New Haven CT,美国)进入了许多I期和II期临床试验。
缩氨基硫脲铁螯合剂通过结合铁和铜并且形成氧化还原活性复合物来起作用,导致产生诱导癌细胞细胞毒性的活性氧物质(ROS)。迄今为止研发的最有活性的化合物之一是缩氨基硫脲类铁螯合剂,二-2-吡啶酮4,4-二甲基-3-缩氨基硫脲(本文中缩写为Dp44mT),其描述于WO 2004/069801中。已经证明Dp44mT能在体外和体内显著和令人惊讶地降低多种不同肿瘤的生长,并且发现比更有效且毒性更低。然而,使用高的非最佳剂量的Dp44mT的研究发现了其在裸鼠中诱导一定的心脏毒性。
缩氨基硫脲化合物靶向转移抑制剂NDRG1。NDRG1在体内抑制胰腺癌的生长和转移以及血管生成,导致降低的肿瘤进展。此外,NDRG1最近还与提高的胰腺癌分化关联起来,并且报道了其作为有前景的对抗胰腺癌的治疗目标的潜能(例如,Kovacevic,Z.和D.R.Richardson(2006).Carcinogenesis 27:2355-66;Maruyama,Y.,M.Ono等(2006).Cancer Res 66:6233-42)。NDRG1在胰腺癌中具有多个关键分子目标,包括肿瘤抑制剂PTEN和SMAD4,两者都是应答NDRG1而上调的。因此,NDRG1可能是具有前景的治疗目标,尤其是用于治疗前列腺癌。最近发现了在体外和体内使用铁-螯合抗癌剂使NDRG1得到了上调。铁螯合剂通过缺氧诱导转录因子(HIF-1)依赖性机制提高了NDRG1表达,尽管还观察到了HIF-1-无关性途径。因此,铁-螯合抗癌剂提供了通过细胞铁耗尽而靶向癌细胞中的NDRG1表达的重要机会。
存在对新的和可替换的癌症治疗的需求。本发明涉及选择有利地抑制细胞增殖并且可以用于癌症治疗的缩氨基硫脲化合物。
发明内容
在一个方面中,本发明涉及通式(I)的缩氨基硫脲化合物:
其中,R1是环己基或乙基;
及其盐、水合物和溶剂化物。
在优选的实施方案中,本发明涉及化合物二-2-吡啶酮4-乙基-4-甲基-3-缩氨基硫脲(本文中缩写为Dp4e4mT)及其盐、水合物和溶剂化物。
在另一个优选的实施方案中,本发明涉及化合物二-2-吡啶酮4-环己基-4-甲基-3-缩氨基硫脲(本文中缩写为Dp4cycH4mT)及其盐、水合物和溶剂化物。
在优选的实施方案中,盐是药物学上可接受的盐。酸加成盐,如盐酸盐,是本发明特别优选的实施方案。
在另一个方面中,本发明涉及包含通式(I)的化合物或其盐、水合物或溶剂化物与药物学上可接受的赋形剂、稀释剂或佐剂的药物组合物。
在进一步的方面中,本发明涉及治疗哺乳动物癌症的方法,该方法包括将有效量的通式(I)的化合物或其盐、水合物或溶剂化物或其药物组合物给药于需要的哺乳动物。在优选的实施方案中,哺乳动物是人。
在另一个方面中,本发明涉及通式(I)的化合物或其盐、水合物或溶剂化物在制造用于治疗癌症的药物中的用途。
在进一步的实施方案中,本发明涉及通式(I)的化合物或其盐、水合物或溶剂化物或其药物组合物用于癌症的治疗。
本发明的化合物可用于治疗多种癌症,包括实体和非实体肿瘤,包括但不限于,黑素瘤、皮肤癌、乳癌、前列腺癌、膀胱癌、肝癌、胃肠癌、结肠和直肠癌、脑肿瘤、头颈癌、骨癌、胰腺癌、子宫癌、卵巢癌、子宫颈癌、肺癌以及血液系统肿瘤(例如,白血病和淋巴瘤)。在优选的实施方案中,癌症选自胰腺癌、肺癌和脑肿瘤。在特别优选的实施方案中,癌症是胰腺癌。在另一个特别优选的实施方案中,癌症是肺癌。在另一个优选的实施方案中,癌症是脑肿瘤。在优选的实施方案中,本发明的化合物可用于实体肿瘤的治疗。在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可用于非实体肿瘤的治疗。
本文中公开的本发明的其他实施方案涉及抑制细胞增殖的方法,该方法包括将一种或多种细胞接触有效量的通式(I)的化合物或其盐、水合物或溶剂化物。细胞可以在体外或在体内。优选地,细胞是哺乳动物细胞。
在整个说明书中,除非文中另有需要,否则单词“包含(comprise)”或其变化如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”,将理解为表示包括所述要素、整体或步骤,或要素、整体或步骤的组,但不排除任何其他要素、整体或步骤,或要素、整体或步骤的组。因此,在本说明书的内容中,术语“包含”意思是“主要包括,但未必是唯一的”
本发明说明书中包括的文献、法条、材料、设备、论文等的任何讨论只是用于给本发明提供内容的目的。不能理解为承认在本说明书的每项权利要求的优先权之前,在澳大利亚或别处,任一个或全部的这些内容形成现有技术基础的一部分或是本发明相关领域的普通常识。
附图说明
图1.A化合物Dp4e4mT和Dp4cycH4mT的结构式。B Dp4cycH4mT的一般合成方案。
图2.Dp4e4mT和Dp4cycH4mT对抗SK-N-MC神经上皮瘤的抗增殖活性。
图3.Dp4cycH4mT对抗胰腺癌细胞系的抗增殖活性。
图4.SK-N-MC神经上皮瘤细胞中的铁流出(A)和铁吸收(B)研究。
图5.裸鼠中DMS-53肺癌的生长。Dp4e4mT静脉内给药研究。
图6.裸鼠中DMS-53肺癌的生长。Dp4e4mT静脉内给药研究:心脏纤维化的评价。
图7.裸鼠中DMS-53肺癌的生长。Dp4e4mT口服给药研究:A.肿瘤大小v治疗天数。B.肿瘤重量。
图8.裸鼠中DMS-53肺癌的生长。Dp4e4mT口服给药研究:心脏、脾、肝的组织学分析。
图9.裸鼠中PANC 1胰腺癌的生长。Dp4cycH4mT静脉内给药研究:A.肿瘤大小v治疗天数。B.肿瘤重量。C.代表性肿瘤的照片。
图10.裸鼠中PANC 1胰腺癌的生长。Dp4cycH4mT静脉内给药研究:心脏、脾脏、肝的组织学分析。
图11.裸鼠中PANC 1胰腺癌的生长。Dp4cycH4mT静脉内给药研究:Dp4cycH4mT对NDRG-1、TfR和细胞周期分子的作用。
图12.DFO和缩氨基硫脲螯合剂在体外对metHb形成的作用。用1-25μM螯合剂在37℃下将完整RBC孵育3h。用超纯H2O裂解细胞,并且通过分光光度计测量metHb水平。结果是来自3个实验的平均值±SD。
图13.缩氨基硫脲螯合剂在体内对metHb形成的作用。通过尾静脉静脉内给药6mg/kg剂量的Dp44mT、或Dp4cycH4mT体内治疗后的MetHb。用单独的载体治疗对照组中的小鼠。给药后30分钟时,收集全血,用于metHb水平的测定。
图14.缩氨基硫脲螯合剂在体内对metMb形成的作用。通过尾静脉静脉内给药6mg/kg剂量的Dp44mT、或Dp4cycH4mT体内治疗后的MetMb水平。用单独的载体治疗对照组中的小鼠。给药后30分钟时,收集全血,用于metMb水平的测定。
具体实施方式
定义
以下是有助于理解本发明说明书的一些定义。这些仅意欲作为一般定义并且决不应当将本发明的范围限于这些单独的术语,提出这些定义的目的只是为了更好地理解以下的描述。
除非内容另外需要或特意指出为相反,否则本文中所述的本发明的作为单个整体、步骤或要素的整体、步骤或要素明确包括所述整体、步骤或要素的单数和复数形式。
本领域技术人员将认识到,除了特意描述的那些,本文中所述的发明易于改变和变化。将理解,本发明包括所有这样的改变和变化。本发明还包括本说明书中单独或共同涉及或表示的所有步骤、特征、组合物和化合物,以及所述步骤、特征、组合物和化合物中的任何两个或多个的任意和全部组合。
通式(I)的化合物是能够螯合过渡金属离子(如,铁(Fe(II)和Fe(III)))的三齿配体。因此,在整个说明书中,本发明的化合物可以称为“配体”、“螯合剂”或“铁螯合剂”。在整个说明书中,本发明的“化合物”或“螯合剂”或“配体”是指通式(I)的化合物,包括其盐、水合物和溶剂化物,除非另外明确指出。
本发明在其范围内包括本文中公开的通式(I)的化合物及其盐、水合物和溶剂化物的所有异构体形式,包括所有非对映异构体(包括顺/反异构体)、消旋物和对映异构体。
在本发明的内容中,术语“给药(administering)”以及该术语的包括“给药(administer)”和“给药(administration)”的变化,包括通过任何合适的方式将本发明的化合物或组合物接触、施予、传送或提供给生物体、哺乳动物或表面。
在本说明书的内容中,术语“哺乳动物”包括人和在社会、经济或研究中具有重要性的任何物种的个体,包括但不限于绵羊、牛、马、猪、猫、犬、灵长类动物(包括人和非人灵长类动物)、啮齿动物、鼠、山羊、兔和鸟属的成员。在优选的实施方案中,哺乳动物为人。
在本说明书的内容中,术语“治疗”指的是以任何方式纠正疾病状态或症状、防止疾病确立或另外防止、阻碍、延迟或逆转疾病或其他不良症状进展的任意和全部用途。因此,为了避免疑惑,本文的“治疗”包括治愈性、缓和性和预防性治疗。
在本说明书的内容中,术语“有效量”在其意思范围内包括用于提供所需治疗效果的充足但无毒的本发明的化合物或组合物的量。所需的确切量在患者与患者之间是不同的,这取决于如待治疗的物种、患者的年龄和一般状况、待治疗病症的严重程度、待给药的特定药剂、给药方式等因素。因此,不可能具体说明确切的“有效量”。然而,对于任何给定的病例,本领域普通技术人员仅仅使用常规实验就可以确定合适的“有效量”。
本发明实施方案的详述
本发明涉及具有抗增殖性质并因此可以用于癌症治疗中的缩氨基硫脲化合物的选择。特别地,本发明涉及通式(I)的缩氨基硫脲化合物:
其中,R1是环己基或乙基;
及其盐、水合物和溶剂化物。
更特别地,本发明涉及二-2-吡啶酮4-乙基-4-甲基-3-缩氨基硫脲(Dp4e4mT)和二-2-吡啶酮-4-环己基-4-甲基-3-缩氨基硫脲(Dp4cycH4mT),及其盐、水合物和溶剂化物:
根据本发明的化合物是铁螯合剂并且可以螯合Fe(II)和Fe(III)。因此,本发明还包括通式(I)的化合物的铁复合物(即,Fe(II)和Fe(III)复合物)。
可以通过本领域技术人员已知的方法,包括例如,亚胺与酮的席夫碱缩合,例如在Advanced Organic Chemistry(高级有机化学),第4版(John Wiley&Sons,纽约,1992)和Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry(Vogel’s实用有机化学教程),第5版(JohnWiley&Sons,纽约,1989),来制备根据本发明的通式(I)的化合物,或其盐、水合物或溶剂化物。
用于制备通式(I)的化合物的示例性一般合成方案显示于以下的方案1中:
第一步涉及从仲胺(NHRaRb)与二硫化碳的反应形成羧甲基二硫代氨基甲酸盐。仲胺的Ra和Rb基团可以相同或不同,并且可以是直链或环状C1-6烷基。在本发明的优选实施方案中,根据方案1,Ra是甲基,而Rb是乙基或环己基。合适的卤代醋酸酯的实例包括氯代醋酸酯和溴代醋酸酯。合适的碱将是本领域技术人员公知的,并且包括,例如,氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨、二乙胺等。通常,在环境温度(例如,约20-25℃)下进行第一步。标准的酸处理(work-up)(例如,使用含水的盐酸、硫酸等)产生了羧甲基二硫代氨基甲酸盐。
下一步涉及通过羧甲基二硫代氨基甲酸酯与水合肼的反应形成氨基硫脲中间化合物。通常,在水中使用约25℃至约60℃范围温度的温和加热来进行这一步骤。通常,使用摩尔过量的水合肼。
接着,将氨基硫脲化合物在席夫碱缩合反应中与二-2-吡啶基酮反应,以形成通式(I)的缩氨基硫脲化合物。通常,在任何合适的极性溶剂(如,乙醇、丙醇、四氢呋喃等)中进行该反应。通常,通过将混合物在回流下加热合适的时间段来进行该反应,所述时间段通常为约1至约24小时,例如约2至约8小时,更常见为约2至约4小时。任选地,可以通过包含干燥剂,例如TiCl4或分子筛,或通过共沸蒸馏,来除去缩合反应中产生的水。
可以使用本领域技术人员已知的技术来容易地制备通式(I)的化合物的盐形式。例如,可以通过将通式(I)的化合物溶解于合适的非极性溶剂(如己烷、二氯甲烷等)中,并用对应于所需盐的含水酸搅拌,来制备酸加成盐。例如,盐酸将产生盐酸盐,硝酸将产生硝酸盐,硫酸将产生硫酸盐,等等。
可以使用本领域技术人员已知的标准技术来纯化通式(I)的化合物或其盐、水合物和溶剂化物。在优选的实施方案中,通过从合适的溶剂或溶剂混合物中结晶来纯化通式(I)的化合物。合适的溶剂将是本领域技术人员已知的并且包括,例如,甲醇、乙醇、乙腈、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜,及其混合物。在其他实施方案中,可以从包含一种或多种有机溶剂和水的溶剂混合物中重结晶产物,所述有机溶剂如上述那些。纯化后,通式(I)的化合物是基本上纯的。例如,可以以至少约80%、85%、90%、95%、98%或99%纯的形式分离通式(I)的化合物。
治疗
本发明还涉及通式(I)的缩氨基硫脲化合物及其盐、水合物和溶剂化物在治疗中的用途。特别地,通式(I)的缩氨基硫脲化合物具有抗增殖性质,并且因此可以用于癌症的治疗中。本发明的缩氨基硫脲化合物是铁螯合剂。本发明的化合物可以用于治疗多种癌症(肿瘤),包括但不限于,黑素瘤、皮肤癌、乳癌、前列腺癌、膀胱癌、肝癌、胃肠癌、结肠和直肠癌、脑癌、头颈癌、骨癌、胰腺癌、子宫癌、卵巢癌、子宫颈癌、肺癌以及血液系统肿瘤(例如,白血病和淋巴瘤)。在特别优选的实施方案中,癌症是胰腺癌。在其他特别优选的实施方案中,癌症是肺癌。在其他优选的实施方案中,癌症是脑癌。在优选的实施方案中,本发明的化合物用于实体肿瘤的治疗。在其他优选的实施方案中,本发明的化合物可用于非实体肿瘤的治疗。
胰腺癌是诊断后头5年内98-100%病例会死亡的毁灭性疾病,现今该疾病的存活率与20年前相同。目前用于胰腺癌的最佳治疗是抗癌剂吉西他滨(gemcitabine),其是核苷脱氧胞苷的类似物。吉西他滨是前药,它在细胞内转化成活性代谢物二氟脱氧胞苷二磷酸盐和三磷酸盐(dFdCDP、dFdCTP)。吉西他滨在胰腺癌治疗中的成功是有限制的。实际上,使用这种药剂的临床试验发现,其提高病人的寿命平均只有约3个月。吉西他滨已经结合其他抗癌剂如5-氟尿嘧啶(5-FU),导致其活性有一定的提高。然而,胰腺癌病人的预后仍然是可怕的。
令人惊讶地,本发明的缩氨基硫脲化合物或其盐、水合物或溶剂化物,有利地显示出抗增殖性质,其至少与已知的抗癌剂一样好,并且优选好于已知的抗癌剂。例如,在优选的实施方案中,与吉西他滨和5-氟尿嘧啶相比时,本发明的缩氨基硫脲化合物在抑制癌细胞(例如,胰腺癌细胞)的增殖中更有效。因此,与现有的抗癌剂相比,本发明的化合物(单独使用或结合其他抗癌剂使用,或作为治疗方案的一部分)是具有一个或多个有利治疗性质的替换性抗癌剂。
本发明另一个令人惊讶和有利的特征是,本发明的缩氨基硫脲化合物或其盐、水合物或溶剂化物实质上抑制了胰腺肿瘤生长,公知胰腺肿瘤是入侵性特别大的癌症形式。因此,在胰腺癌的治疗中,本发明的化合物可以单独使用或结合其他抗癌剂使用或作为治疗方案的一部分来使用。在优选的实施方案中,缩氨基硫脲化合物是Dp4e4mT或其盐或水合物。在其他优选实施方案中,缩氨基硫脲是Dp4cycH4mT或其盐或水合物。
本发明再一个令人惊讶和有利的特征是,本发明的缩氨基硫脲化合物比强力的抗增殖缩氨基硫脲化合物二-2-吡啶酮4,4-二甲基-3-缩氨基硫脲(Dp44mT)更有效且毒性更低。在特别优选的实施方案中,本发明的缩氨基硫脲化合物,例如,Dp4cycH4mT或Dp4e4mT,显示出比Dp44mT实质性低的心脏毒性。
蛋白肌红蛋白(Mb)在肌肉的氧存储和给予中起着重要作用,并且是血红蛋白的单体对应物。在涉及的癌症临床试验中,已经注意到高铁血红蛋白症和缺氧的诱导是剂量限制副作用(Attia S,Kolesar J等,(2008),Invest New Drugs 26:369-379;MaB,Goh BC等,(2008),Invest New Drugs 26:169-73)。在经历了癌症化疗的病人中,这种并发症是不利的,因为这些病人常常具有降低的呼吸性能。因此,metHb的过量产生降低了的临床实用性。本发明的化合物,特别是化合物Dp4cycH4mT,具有优于其他抗癌剂的另一种优势,因为它们不诱导高铁血红蛋白症(metHb)和/或高铁肌红蛋白(metMb)形成,或化合物诱导metHb和/或metMb形成至显著低于其他抗癌剂(如,Dp44mT和)的程度,同时保持抗肿瘤活性。
制剂
根据本发明,当用于治疗或预防感染、疾病或失调时,本发明的化合物可以单独给药,或结合其他药剂作为治疗方案的一部分而使用。化合物可以作为包含至少一种根据本发明的化合物的药物或兽用制剂而给药。化合物也可以作为合适的盐存在,包括药物学上可接受的盐。
适用于本发明化合物传送的药物组合物和其制备方法是本领域技术人员显而易见的。这样的组合物和其制备方法可以在例如Remington’s Pharmaceutical Sciences(雷明顿药物 科学),第19版(Mack Publishing Company,1995)中找到。
在其他实施方案中,本发明的化合物可以结合一种或多种其他治疗剂来配制。
在本发明的其他实施方案中,本发明的化合物可以包括在使用外科手术和/或其他已知治疗或治疗剂的联合治疗方案中,所述其他治疗剂如其他抗癌剂,特别是,化疗剂、放疗剂和/或佐剂或预防性药剂。合适的药剂列于例如Merck Index,An Encyclopaedia ofChemicals,Drugs and Biologicals(化学、药物和生物百科全书),第12版,1996,通过引用将其全部内容并入本文中。
例如,当用于实体肿瘤的治疗中时,本发明的化合物可以与一种或多种化疗剂或其组合一起给药,所述化疗剂如:阿霉素、紫杉醇、多西他赛、氟尿嘧啶、美法仑、顺铂、α干扰素、COMP(环磷酰胺、长春新碱、氨甲喋呤和强的松)、依托泊苷、mBACOD(氨甲喋呤、博来霉素、多柔比星、环磷酰胺、长春新碱和地塞米松)、PROMACE/MOPP(强的松、氨甲喋呤(w/leucovin援救)、多柔比星、环磷酰胺、紫杉酚、依托泊苷/二氯甲基二乙胺、长春新碱、强的松和甲基苄肼)、长春新碱、长春花碱、血管抑制素、TNP-470、戊聚糖多硫酸盐、血小板因子4、血管他丁、LM-609、SU-101、CM-101、Techgalan、沙利度胺、SP-PG等。
抗癌剂的其他实例包括烷化剂,如氮芥(例如,氮芥、美法仑、苯丁酸氮芥、环磷酰胺、(L-溶肉瘤素)和异环磷酰胺)、氮丙啶和甲基蜜胺(例如,六甲蜜胺、硫替派)、烷基磺酸盐(例如,白消安)、亚硝基脲(例如,卡氮芥、环已亚硝脲、司莫司汀、链脲霉素)、三氮烯(例如,氮烯唑胺(二甲基三氮烯基-咪唑氨甲酰)、替莫唑胺)、叶酸类似物(例如,氨甲喋呤)、嘧啶类似物(例如,5-氟尿嘧啶、5-氟脱氯尿苷、阿糖胞苷、吉西他滨)、嘌呤类似物(例如,6-巯基嘌呤、6-硫鸟嘌呤、喷司他丁(2’-脱氧助间型霉素)、克拉屈滨、氟达拉滨)、长春花属生物碱类(例如,长春花碱、长春新碱)、紫杉烷类(例如,紫杉醇、多西他赛)、表鬼臼脂毒素(例如,依托泊苷、替尼泊苷)、喜树碱类(拓扑替康、伊立替康)、抗生素(例如,放线菌素D、柔红霉素(道诺霉素、红比霉素)、多柔比星、博来霉素、丝裂霉素C、普卡霉素)、酶(例如,L-天门冬酰胺酶)、干扰素-α、白介素-2、顺铂、卡波铂、米托蒽醌、羟基脲、甲基苄肼、米托坦、氨鲁米特、伊马替尼、肾上腺类固醇类(例如,强的松)、孕激素类(例如,己酸羟孕酮、醋酸甲羟孕酮、甲地孕酮)、雌激素类(例如,己烯雌酚、乙炔雌二醇)、抗雌激素(例如,他莫昔芬、阿那曲唑)、雄激素类(例如,丙酸睾酮、氟羟甲睾酮)、抗雄激素(例如,氟他米特)和促性腺激素释放激素类似物(例如,亮丙瑞林)。
在特别优选的实施方案中,本发明的一种或多种化合物可以结合吉西他滨或5-氟尿嘧啶一起使用,或结合吉西他滨和5-氟尿嘧啶一起使用。
根据每个病例的合适情况,联合方案涉及一起地、顺序地或间隔地来给药活性剂。包括本发明化合物的活性剂的组合可以是协同作用的。
药物学上可接受的盐是指在合理的医学判断范围内,那些盐适用于接触人和低等动物的组织,而没有不恰当的毒性、刺激、过敏应答等,并且与合理的益处/风险比相称。药物学上可接受的盐是本领域公知的。酸加成盐,如盐酸盐,是本发明特别优选的实施方案。
例如,可以通过将本发明的化合物与药物学上可接受的酸(包括无机酸和有机酸)或药物学上可接受的碱(包括无机和有机碱)混合来制备根据本发明的化合物的合适的药物学上可接受的盐。因此,本发明化合物的合适的药物学上可接受的盐包括酸加成盐和碱盐。
合适的药物学上可接受的酸包括但不限于醋酸、苯磺酸、苯甲酸、樟脑磺酸、柠檬酸、乙烯磺酸、富马酸、葡糖酸、谷氨酸、氢溴酸、盐酸、羟乙磺酸、乳酸、马来酸、苹果酸、丙二酸、扁桃酸、甲磺酸、粘酸、硝酸、扑酸、泛酸、磷酸、草酸、琥珀酸、硫酸、酒石酸、p-甲苯磺酸等。本发明优选的酸加成盐是盐酸、氢溴酸、磷酸和硫酸的盐,并且最特别优选的是盐酸盐。
可以从形成无毒盐的碱形成合适的碱盐。实例包括铝、精氨酸、苄星青霉素g、钙、胆碱、二乙胺、二乙醇胺、甘氨酸、赖氨酸、镁、葡甲胺、环匹罗司乙醇胺、钾、钠、缓血酸胺和锌的盐。
也可以形成酸和碱的半盐,例如,半硫酸盐和半钙盐。
S.M.Berge等在J.Pharmaceutical Sciences,1977,66:1-19中详细描述了药物学上可接受的盐,并且在Stahl和Wermuth(Wiley-VCH,Weinheim,德国,2002)的Handbook of Pharmaceutical Salts:Properties,Selection,and Use(药物学盐的手册:特性、选择和使用)中提供了对合适盐的综述,在此将两篇参考文献全部并入本文中。
可以在本发明的化合物的最终分离和纯化过程中在原位制备盐,或通过将游离碱化合物与合适的有机酸反应来分开地制备盐。代表性的酸加成盐包括醋酸盐、己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯磺酸盐、苯甲酸盐、硫酸氢盐、硼酸盐、丁酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、柠檬酸盐、二葡糖酸盐、环戊烷丙酸盐、十二烷基硫酸盐、乙烷磺酸盐、延胡索酸盐、葡萄糖酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、葡庚糖酸盐、己酸盐、氢溴酸盐、盐酸盐、氢碘酸盐、2-羟基-乙烷磺酸盐、乳糖酸盐、乳酸盐、月桂酸盐、十二烷基硫酸盐、苹果酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、甲烷磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、油酸盐、草酸盐、棕榈酸盐、双羟萘酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、磷酸盐、苦味酸盐、特戊酸盐、丙酸盐、硬脂酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐、十一酸盐、戊酸盐等。代表性的碱或碱土金属盐包括钠、锂、钾、钙、镁等,以及无毒的铵、季铵和胺阳离子,包括但不限于铵、四甲铵、四乙铵、甲胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、乙胺、三乙醇胺等。
本发明化合物的方便给药方式包括肠胃外(例如,皮下、静脉内、肌内、经皮、腹膜内、鞘内、眼内、鼻内、心室内注射或灌输技术)、腹膜内、口服给药、吸入、经皮应用、局部霜剂或凝胶或粉,或直肠给药。根据给药途径,制剂和/或化合物可以涂覆材料来保护化合物免受酶、酸和其他使化合物的治疗活性失活的自然条件的作用。
也可以在甘油、液体聚乙二醇及其混合物以及在油类中制备根据本发明的化合物的分散体。在普通的存储和使用条件下,药物制备物可以含有防腐剂来防止微生物的生长。
适用于注射的药物组合物包括无菌水溶液(例如,水溶性的活性剂)或分散体以及用于临时制备无菌注射液或分散体的无菌粉末。理想地,组合物在制造和存储条件下是稳定的,并且可以包括防腐剂来稳定组合物,以对抗微生物(如,细菌和真菌)的污染作用。
在本发明的一个实施方案中,本发明的化合物可以口服给药,例如,使用惰性稀释剂或可吸收的可食载体。化合物和其他成分也可以包裹在硬或软壳明胶胶囊中、压制成片剂,或直接掺入个体膳食中。对于口服治疗性给药,可以将化合物与赋形剂混合,并以可摄取的片剂、颊含片、锭剂、胶囊、酏剂、悬浮液、糖浆、糯米纸(wafers)等形式来使用。合适地,这样的组合物和制备物可以含有至少1%重量比的活性化合物。本发明的化合物在药物组合物和制备物中的百分比当然可以改变。例如,含量可以方便地为约2%至约90%,约5%至约80%,约10%至约75%,约15%至约65%;约20%至约60%,约25%至约50%,约30%至约45%,或约35%至约45%的剂量单位的重量。治疗上有用的组合物中的化合物的量使得可以获得合适的剂量。可以通过单次或多次给药来获得合适的剂量。
术语“药物学上可接受的载体”包括溶剂、分散介质、涂层、抗细菌和抗真菌剂、等渗和吸收延迟剂等。这些用于药物学上的活性物质的介质和制剂的使用是本领域公知的。除非任何常规的介质或制剂与化合物不相适,否则就要考虑其在治疗组合物以及治疗和预防方法中的使用。也可以将补充的活性化合物掺入根据本发明的组合物中。对于易于给药和剂量的均一性,配制剂量单位形式的肠胃外组合物尤其有利。
如本文中所用的术语“剂量单位形式”指的是适宜作为用于待治疗个体的单一剂量的物理上分开的单位;每个单位含有预定量的化合物,计算所述量,以结合所需的药物载体产生所述的治疗作用。可以配制化合物,用于以可接受剂量单位与合适的药物学上可接受的载体以有效量来方便且有效地给药。在含有补充活性成分的组合物的情况中,通过参照所述成分的常用剂量和给药方式来确定剂量。
在一个实施方案中,载体可以是可口服给药的载体。
药物组合物的另一个形式是配制成适用于口服给药的肠涂覆颗粒、片剂或胶囊的剂型。
本发明的范围内还包括延迟或延长释放的制剂。
在优选的实施方案中,可以通过注射来给予本发明的化合物。在注射液的情况中,载体可以是溶剂或分散介质,其含有例如水(例如,注射用水)、盐水、5%葡萄糖溶液、乙醇、多元醇(例如,甘油、丙二醇和液体聚乙二醇等)及其合适的混合物,以及植物油。可以例如通过使用如卵磷脂这样的涂层、在分散体的情况中通过维持所需的颗粒大小和通过使用表面活性剂(例如,聚山梨酸酯80),来维持合适的流动性。可以通过包括各种抗细菌和/或抗真菌剂来实现对微生物作用的预防。合适的制剂是本领域技术人员公知的,并且包括,例如,对羟基苯甲酸酯类、氯丁醇、苯酚、苯甲醇、抗坏血酸、硫柳汞等。在许多情况中,可以优选在组合物中包括等渗剂,例如,糖类、多元醇(如甘露糖醇、山梨糖醇)、氯化钠。可以通过在组合物中包括延迟吸收的制剂,例如,单硬脂酸铝和明胶,使得可注射组合物延长吸收。
按照需要,可以通过将所需量的类似物掺入含有以上列举的一种成分或成分组合的合适溶剂中,接着过滤灭菌,来制备无菌注射液。通常,可以通过将类似物掺入无菌载体中来制备分散体,所述载体含有基础分散介质和来自以上列举的那些所需其他成分。
片剂、锭剂、丸剂、胶囊等还可以含有以下物质:粘合剂,如黄蓍胶、阿拉伯胶、玉米淀粉或明胶;赋形剂,如磷酸二钙;崩解剂,如玉米淀粉、马铃薯淀粉、海藻酸等;润滑剂,如硬脂酸镁;和甜味剂,如蔗糖、乳糖或糖精,或调味剂,如胡椒薄荷、冬青油,或樱桃调味剂。当剂量单位形式是胶囊时,除了以上类型的材料,其可以含有液体载体。各种其他材料可以作为涂层存在或用来另外改变剂量单位的物理形式。例如,片剂、丸剂或胶囊可以用虫胶、糖或两者来涂覆。糖浆或酏剂可以含有类似物,作为甜味剂的蔗糖、作为防腐剂的对羟基苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸丙酯、染料和调味剂,如樱桃或橙味调味剂。当然,制备任何剂量单位形式中所用的任何材料应当是药物纯的并且在所用的含量下基本上是无毒的。此外,可以将类似物掺入持续释放的制备物和制剂中。
优选地,药物组合物可以进一步包括合适的缓冲剂来最小化酸水解。合适的缓冲剂是本领域技术人员公知的,并且包括但不限于,磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸盐及其混合物。
可以进行根据本发明的药物组合物的单次或多次给药。本领域技术人员将能够通过常规实验来确定本发明的化合物和/或组合物的有效、无毒的剂量水平以及适用于治疗可对其施用化合物和组合物的疾病和/或感染的给药模式。
此外,本领域普通技术人员清楚,可以使用常规治疗确定测试过程来确定最佳的治疗过程,如每天给予的本发明的化合物或组合物的剂量次数并持续限定数量的天数。
通常,每24小时的有效剂量范围为约0.0001mg至约1000mg/kg体重;合适地,约0.001mg至约750mg/kg体重;约0.01mg至约500mg/kg体重;约0.1mg至约500mg/kg体重;约0.1mg至约250mg/kg体重;或约1.0mg至约250mg/kg体重。更合适地,每24小时的有效剂量范围为约1.0mg至约200mg/kg体重;约1.0mg至约100mg/kg体重;约1.0mg至约50mg/kg体重;约1.0mg至约25mg/kg体重;约5.0mg至约50mg/kg体重;约5.0mg至约20mg/kg体重;或约5.0mg至约15mg/kg体重。
或者,可以根据待治疗病人的体表面积(BSA)来计算有效剂量。可以使用本领域技术人员已知的方法来容易地计算病人的BSA。合适的剂量通常可以高达约500mg/m2。例如,通常,有效剂量范围为约10至约500mg/m2,约25至约350mg/m2,约25至约300mg/m2,约25至约250mg/m2,约50至约250mg/m2,和约75至约150mg/m2
现在将参照以下非限制性实施例来描述本发明。
实施例
实施例1-Dp4cych4mT、Dp4e4mT和相应的盐酸盐的合成
方法:
使用已确定方法的组合(Scovill,J P(1990).Phosphorous,Sulphur and Silicon 60:15-19;Richardson,D.R.等(2006).J Med Chem.49:6510-6521)来合成螯合剂二-2-吡啶酮-4-乙基-4-甲基-3-缩氨基硫脲化合物(Dp4e4mT)和二-2-吡啶酮-4-环己基-4-甲基-3-缩氨基硫脲化合物(Dp4cycH4mT)。简而言之,将二硫化碳(0.2mol)逐滴加入NaOH溶液(250mL,0.8M)中的N-甲基环己胺或N-乙基甲胺(0.2mol)中,并使其反应直至有机层几乎全部消失。接着,将氯醋酸钠(0.2mol)加入水提物中,并使其在室温下反应过夜。加入浓HCl(25mL),产生固体羧甲基硫代氨基甲酸盐中间体。将大约0.08mol羧甲基硫代氨基甲酸盐中间体溶解于20mL水合肼加10mL水中。接着五次温和加热(直至发烟)和冷却的循环。然后使溶液静置,直至形成氨基硫脲中间体的细白晶体。将水(15mL)中的氨基硫脲中间体(10mmol)的溶液加入溶解于EtOH(15mL)中的二-吡啶基酮(10mmol)中。接着,加入5滴冰醋酸,并且将混合物回流2h,并冷却至5℃,分别产生黄色的Dp4cycH4mT或Dp4e4mT沉淀物。最后,将Dp4cycH4mT或Dp4e4mT溶解于最小体积的冷己烷中,并且加入等摩尔的HCl,以获得相应的HCl盐。该合成方案显示于图1B中。
结果:
Dp4cycH4mT:产率64%(来自CS2)。分析计算。对于C19H23N5S:C,64.56;H,6.56;N,19.81%。发现:C,64.51;H,6.47;N,20.04%。
Dp4cycH4mT.HCl.5H 2 O产率87%(来自Dp4cycH4mT)。分析计算。对于C19H23N5S.HCl 5.5H2O:C,47.54;H,7.14;N,14.59%.发现:C,47.06;H,6.65;N,14.95%。1H-NMR(DMSO-d6):δ8.82(d,1H),8.61(d,1H),8.04-7.90(m,3H),7.62-7.56(t,2H),7.50-7.46(t,1H),3.18(s,3H),1.83-1.49(m,7H),1.40-1.10(m,3H)。MS m/z(%)376.3(M+H,5),376(M+Na,34)。
Dp4e4mT:产率44%(来自CS2)。分析计算。对于C15H16N4S:C,63.4;H,5.7;N,19.7%。发现:C,62.8;H,5.9;N,19.5%。
Dp4e4mT.HCl.5.5H 2 O产率91%(来自Dp4e4mT)。分析计算。对于C15H17N5S.HCl5.5H2O:C,41.42;H,6.72;N,16.10%。发现:C,41.31;H,6.45;N,15.95%。1H-NMR(DMSO-d6):δ8.84(d,1H),8.66(d,1H),8.13-8.09(t,1H),8.04-7.97(dt,2H),7.67-7.59(dt,3H),3.32(s,3H),1.20(s,3H)。MS m/z(%)322.0(M+Na,46),620.87(M;二聚体,+Na,100)。
实施例2-Dp4e4mT和Dp4cycH4mT的抗增殖活性
方法:
SK-N-MC人神经上皮细胞瘤细胞获自美国典型培养物保藏中心(ATCC;Rockville,MD,美国)并且根据之前所述的方法(Richardson,D R等,(1995).Blood 86:4295-306)来培养。将细胞维持在含有10%胎牛血清(FCS;JRH Biosciences,Kansas,美国)、1%非必需氨基酸(Gibco,Victoria,澳大利亚)、1%青霉素/链霉素/谷氨酰胺(Gibco,VIC,澳大利亚)和两性霉素B(0.28ng/mL;Squibb Pharmaceuticals,Montreal,加拿大)的最小必需培养基(MEM;Invitrogen,CA,美国)中。
胰腺癌细胞系,包括MIAPaCa-2、PANC 1、CAPAN-2和CFPAC-1,是来自AndrewBiankin教授(Garvan Institute,NSW,澳大利亚)的慷慨馈赠。将MIAPaCa-2、PANC 1和CFPAC-1细胞系生长于DMEM培养基(Invitrogen)中,而将CAPAN-2细胞生长于McCoy’s培养基(Invitrogen)中。所有培养基均补充了10%(v/v)胎牛血清(Invitrogen)、1%(v/v)非必需氨基酸(Invitrogen)、1%(v/v)丙酮酸钠(Invitrogen)、2mM L-谷氨酰胺(Invitrogen)、100μg/mL链霉素(Invitrogen)、100U/mL青霉素(Invitrogen)和0.28μg/mL两性霉素B。
结果:
最初通过MTT试验在SK-N-MC细胞中测定了化合物抑制细胞增殖的能力。Dp4e4mT和Dp4cycH4mT在SK-N-MC细胞中均呈现出显著高于DFO(p<0.05)和铁螯合剂2-羟基-1-萘醛异烟酰腙(311)(p<0.05)的抗增殖活性(图2;表1),各自具有0.0041和0.013μM的IC50值。
表1.Dp4e4mT和Dp4cycH4mT对抗SK-N-MC神经上皮瘤的抗增殖活性。通过MTT试验测定了Dp4e4mT和Dp4cycH4mT在SK-N-MC神经上皮瘤细胞系中的IC50(μM)值。接种细胞并使其贴附孔24h,然后在37℃下用对照培养基或螯合剂孵育72h。结果是平均值±SD(3个实验)
通过用烷基官能团替代末端氮(N4)上的氢原子,螯合剂Dp4e4mT和Dp4cycH4mT在结构上与化合物二-2-吡啶酮4-甲基-3-缩氨基硫脲(Dp4mT)相关。Dp4e4mT的形成涉及用乙基替代Dp4mT的N4上的氢原子,而Dp4cycH4mT的特征在于环己基取代基。发现这些结构改变显著(p<0.001)提高了两种类似物相对于Dp4mT的抗增殖活性,Dp4mT具有0.34μM的IC50值(图2,表1)。
为了进一步检测抗增殖活性谱,在体外测试了Dp4cycH4mT抗胰腺癌的活性,使用PANC 1、MIAPaCa-2、CFPAC-1和CAPAN-2胰腺癌细胞进行了MTT增殖试验。作为比较,还测试了目前所用的用于胰腺癌的治疗,包括吉西他滨和5-氟尿嘧啶。包括铁螯合剂DFO作为阳性对照。
在MIAPaCa-2、PANC 1和CAPAN-2细胞中,与吉西他滨和5-氟尿嘧啶相比,用Dp4cycH4mT观察到了最高的抗增殖活性(图3A、B和C),具有显著较低的IC50值(p<0.01)(表2A)。实际上,分别与吉西他滨和5-氟尿嘧啶相比时,Dp4cycH4mT的IC50值在4种细胞类型中的2种中至少低100倍和1000倍(表2A)。阳性对照DFO具有相对低的抗增殖活性。
表2A.Dp4cycH4mT对抗胰腺癌细胞系的抗增殖活性
通过MTT试验测定了Dp4cycH4mT在各种胰腺细胞系中的生长和抗增殖活性IC50(μM)值,并与DFO以及临床上使用的药物吉西他滨和5-氟尿嘧啶相比。接种细胞并使其贴附孔24h,然后在37℃下用对照培养基或螯合剂孵育72h。结果是平均值±SD(3个实验)。
与其他细胞类型相反,在缩氨基硫脲具有最高抗增殖活性的情况中,CFPAC-1细胞对吉西他滨最敏感。实际上,吉西他滨的IC50值显著(p<0.05)低于Dp4cycH4mT的(图3D和表2A)。Dp4cycH4mT在CFPAC-1细胞中具有低于吉西他滨的IC90值(图3D,表2B)。因此,这些数据表明,缩氨基硫脲以较高剂量在体外使用时具有几乎完全抑制该细胞类型增殖的潜能,而吉西他滨的抗增殖活性受到更多限制(图3D),这证明了不同细胞类型之间的应答差异。
表2B.Dp4cycH4mT对抗胰腺癌细胞系的抗增殖活性
通过MTT试验测定了Dp4cycH4mT在各种胰腺细胞系中的IC90(μM)值,并与DFO以及临床上使用的药物吉西他滨和5-氟尿嘧啶相比。接种细胞并使其贴附孔24h,然后在37℃下用对照培养基或螯合剂孵育72h。结果是平均值±SD(3个实验)。
实施例3-通过Dp4e4mT和Dp4cycH4mT的细胞铁流出和从转铁蛋白的Fe吸收的 抑制
方法:
铁流出试验
使用已确定的方法(例如,Baker,E等,(1992),Hepatology 15:492-501)检测了铁螯合剂Dp4e4mT和Dp4cycH4mT对从预先标记的SK-N-MC神经上皮瘤细胞的59Fe释放的作用。首先将SK-N-MC细胞置于35mm培养皿上,并且在37℃下在5%CO2/95%空气的潮湿培养箱中培养,直至它们大约80%汇合。此后,通过用含有0.06mg/mL 59Fe-Tf(按照Baker,E等,(1992),Hepatology 15:492-501中所示方法来制备)的合适培养基在37℃下培养3h来预先标记细胞。然后将培养皿置于冰上,吸出含有过量59Fe-Tf的上清液,并用冰冷PBS将细胞洗涤4次。然后将细胞在37℃下用含有25μM螯合剂的培养基或单独的培养基(对照)再培养3h。3h后,将培养皿再次置于冰上,将培养基收集在计数管中,并且这提供了释放的59Fe的测量。将冰冷PBS(1mL)加入含有细胞的平板中,然后使用特氟龙刮刀从塑料表面上刮下细胞,并且也收集在计数管中。这些管代表胞内59Fe含量。将结果表示为释放的总59Fe占存在的总59Fe的百分比。使用Wallac Wizard3”Gamma计数器(PerkinElmer,MA,美国)测量了放射性。
铁吸收试验
使用已确定的方法(Richardson,D R等,(1995).Blood86:4295-306;Baker,E等,(1992).Hepatology 15:492-501)检测了铁螯合剂Dp4e4mT和Dp4cycH4mT对SK-N-MC从培养基获得59Fe的能力的作用。以铁流出实验中相同的方式来培养细胞。一旦细胞为大约80%汇合,用含有25μM螯合剂的培养基或单独的培养基(对照)在37℃下培养3h。将59Fe-Tf(0.06mg/mL)加入培养基中。在培养结束时,将培养皿置于冰上,吸出培养基,并用冰冷PBS将细胞洗涤4次。将蛋白酶(1mL;1mg/mL;Sigma-Aldrich,NSW,澳大利亚)溶液加入每个平板中,并使其在冰上孵育30min。这有助于除去膜结合的59Fe-Tf。然后使用特氟龙刮刀从塑料表面上刮下细胞,并且收集在Eppendorf管中。将这些在10000rpm和4℃下离心3min。然后将上清液转移至计数管中,并且将细胞沉淀物重悬浮于PBS中,接着转移至另一组计数管中。使用Wallac Wizard 3”Gamma计数器(PerkinElmer,MA,美国)测量了放射性。将结果表示为作为对照值百分比的细胞部分的平均59Fe含量。
实施例3a-通过Dp4e4mT和Dp4cycH4mT介导的细胞Fe流出
所有二吡啶基缩氨基硫脲化合物呈现出与对照细胞相比显著提高的铁流出活性(p<0.001)(图4A)。用新鲜培养基重新孵育3h后,对照细胞释放出7%的总细胞59Fe(图4A)。化合物Dp4e4mT能够动员38%的细胞59Fe(图4A),这与化合物Dp4mT相当,其动员了42%细胞Fe。化合物Dp4cycH4mT只动员了22%的细胞59Fe,这与临床使用的动员了16%细胞Fe的螯合剂DFO相似,但低于结构上相关的类似物Dp4mT(图4A)。鉴于其相对于DFO和Dp4mT的显著的抗增殖活性,这表明了Dp4cycH4mT可能具有Fe螯合以外的其他作用机制(表1)。还检测了作为内标的化合物311的铁流出概况,并且与之前的研究相一致。
实施例3b-通过Dp4e4mT和Dp4cycH4mT抑制从 59 Fe转铁蛋白的细胞 59 Fe吸收
为了进一步表征Fe螯合功效,将Dp4e4mT和Dp4cycH4mT抑制59Fe从59Fe-Tf吸收的能力与结构相关化合物Dp4mT进行了比较。Dp4e4mT限制细胞59Fe吸收至对照的12%,这与Dp4mT相当,Dp4mT将细胞59Fe吸收限制至对照的6%(图4B)。Dp4cycH4mT没有Dp4e4mT或Dp4mT有效,将59Fe吸收限制至21%(图4B)。然而,所有化合物显示出比DFO显著更高的活性(p<0.001),DFO将59Fe吸收只限制至未治疗细胞中看到的84%(图4B)。与铁流出研究相似,也检测了作为内标的化合物311,其将细胞59Fe吸收限制至5%,这与之前的研究相一致(例如,Richardson,D R等(1995),Blood 86:4295-306)。
实施例4-通过Dp4e4mT和Dp4cycH4mT的体内肿瘤生长抑制
方法:
将8周大的雌性裸鼠(BALBc nu/nu)用于体内研究中,并且所有研究都由动物伦理协会(悉尼大学)批准。通过标准技术建立了肿瘤异种移植物(Whitnall,M.J.Howard等,(2006),Proc Natl Acad Sci USA 103:14901-6)。在检测DMS-53肺癌生长的研究中,收集了按指数生长的细胞,并且使用1×107细胞/100μL制备了1:1的含细胞培养基和(BD Biosciences,MA,美国)的混合物。将细胞/matrigel混合物皮下注入甲氧氟烷麻醉小鼠的右侧。在检查PANC 1胰腺癌细胞生长的研究中,给每只小鼠皮下注射悬浮于Matrigel(BD Biosciences,San Jose,CA,美国)中的2×106PANC 1细胞。通过游标卡尺测量了肿瘤大小,并且按照之前所述的方法计算了肿瘤体积(Balsari,A.,M.Tortoreto等,(2004).Eur J Cancer 40:1275-81.)。一旦肿瘤达到90mm3的平均值,开始治疗(第0天;图5)。
将Dp4e4mT和Dp4cycH4mT.HCl溶解于0.9%盐水中的30%丙二醇中,并且以各自研究中所指定的剂量,静脉内注射(通过尾静脉)5天/周,或通过口服管饲5天/周。
在PANC 1研究中,将吉西他滨溶解于0.9%盐水中的15%丙二醇中,并且每个第3天腹膜内注射,并且每组(n=8)接受了吉西他滨(5mg/kg)、Dp44mT(0.4mg/kg)、Dp4cycH4mT.HCl(5mg/kg)或载体对照。在PANC 1研究中,将载体对照组细分成两组(n=4),一组接受0.9%盐水中的30%丙二醇的静脉内注射5天/周,其作为铁螯合剂治疗组的对照。另一组接受了每个第3天腹膜内的0.9%盐水中的15%丙二醇,并且是用于吉西他滨治疗的合适对照。一旦对照肿瘤达到了1,000mm3,由于伦理要求,将动物安乐死。
血液学、生物化学和组织学:
在体内实验完成时,通过心脏穿刺采集血液,并且通过标准方法测定了血液学指标(Dunn,L.L,等(2006)Carcinogenesis 27:2157-69)。将组织(包括器官和肿瘤)包埋在石蜡块中,并且切片。利用了三种不同的染色,即苏木精和曙红(H&E),Pearl’s或Gomori-Trichrome。在PANC 1肿瘤异种移植物研究中,通过独立的兽医病理学者(TerrenceRothwell博士,Rothwell Consulting,Avalon Beach,NSW,澳大利亚)进行了组织学分析和病理特征的定量。
统计学分析:
通过使用Student’s t-测试比较了数据。将结果表示为平均值±SEM,除非另外指出。当p<0.05时,认为数据是统计学上显著的。
实施例4a-静脉内给药的Dp4e4mT.HCl对DMS-53人肺癌的体内抑制作用
在裸鼠DMS-53异种移植物模型中观察到了对Dp4e4mT.HCl的强力应答(图5)。在25天后,用对照载体治疗的小鼠中的平均净肿瘤大小是初始肿瘤体积的780%,而在用4或6mg/kg Dp4e4mT治疗的小鼠中,净肿瘤大小为初始体积的120-122%。这与0.75mg/kgDp44mT呈现的肿瘤抑制程度相当,0.75mg/kg Dp44mT将肿瘤生长抑制至初始肿瘤体积的122%(图5)。
实施例4a(i)-静脉内Dp4e4mT治疗后的生物学测定:带有DMS-53人肺癌的小鼠 中的体重丢失和血液学分析
在DMS-53肺癌研究中,用0.75mg/kg Dp44mT静脉内治疗的小鼠失去了9%的初始体重(表3)。相反,治疗25天后,用4或6mg/kg的Dp4e4mT治疗的小鼠各自经历了0.6%和7%的初始体重丢失(表3)。该实验中的对照小鼠失去了6%的初始体重(表3)。
表3.裸鼠静脉内给药Dp4e4mT研究中的DMS-53肺癌生长:体重和器官重量(g)。
结果是平均值±SEM,如通过学生T测试测定的,与载体对照相比,*p<0.05;**p<0.01;***p<0.001
关于血液学,用0.75mg/kg Dp44mT或1.5、4或6mg/kg的Dp4e4mT.HCl治疗2周后,不存在红细胞计数、血红蛋白或白细胞计数的显著变化(表4)。这表明在Dp4e4mT所用的剂量和给药时间表下是非常耐受的。
表4.裸鼠Dp4e4mT静脉内给药研究中的DMS-53肺癌的生长:血液学
WBC-白细胞;RBC-红细胞;HGB-血红蛋白;HCT-血细胞比容;PLT-血小板
实施例4a(ii)-带有DMS-53人肺癌的小鼠中静脉内Dp4e4mT治疗后Dp4e4mT对 组织的组织学作用
对来自静脉内DMS-53人肺癌实验的组织进行了组织学测定。讨论了结果,比较了来自用载体、Dp44mT(0.75mg/kg,两周)或Dp4e4mT.HCl(4mg/kg和6mg/kg,两周)治疗的DMS-53异种移植小鼠的组织。在苏木精和曙红(H&E)染色的切片中,在来自对照和螯合剂治疗的小鼠的肝、脾、肾、脑或肿瘤的组织学中没有发现显著差异。
然而,在用Dp44mT(0.75mg/kg;图6)治疗的小鼠中观察到了心肌损伤。这样的损伤由分化差的坏死灶组成,被未成熟的纤维组织替代,使用Gomori-Trichrome染色使其变得明显(箭头;图6),并且与之前对Dp44mT的那些描述相一致(Whitnall,M.,J.Howard,等(2006).Proc Natl Acad Sci USA 103:14901-6)。然而,在静脉内给药两周后,4mg/kg或6mg/kg的Dp4e4mT.HCl没有诱导心肌损伤(图6)。
实施例4b-口服给药的Dp4e4mT.HCl对DMS-53人肺癌的体内抑制的作用
与通过静脉内给药给予Dp4e4mT.HCl时发现的那些(图5)相似,在带有DMS-53异种移植物的裸鼠中观察到了对口服管饲Dp4e4mT.HCl的强烈应答(图7A)。21天后,对照载体治疗小鼠中的平均净肿瘤大小为初始肿瘤体积的1124%,而用7.5或10mg/kgDp4e4mT治疗的小鼠中,净肿瘤大小分别为初始肿瘤体积的404%和284%(图7A)。较低剂量的Dp4e4mT.HCl(2.5和5mg/kg)也将肿瘤生长分别限制至初始体积的645%和733%(图7A)。
在21天治疗阶段结束时,考虑肿瘤重量,未治疗的对照小鼠具有平均重1.8g的肿瘤(图7B)。通过口服管饲10mg/kg Dp4e4mT.HCl治疗的小鼠显示出平均肿瘤重量强力且显著(p<0.0002)的下降,至0.46g(图7B)。通过口服管饲的较低剂量的Dp4e4mT.HCl也显著抑制了肿瘤重量(图7B)。例如,给药的最低剂量2.5mg/kg导致了平均肿瘤重量显著(p<0.002)降至0.63g(图7B)。
实施例4b(i)-口服Dp4e4mT治疗后的生物学测定:带有DMS-53人肺癌的小鼠中 的重量丢失和血液学分析
在DMS-53肺癌研究中,用Dp4e4mT.HCl口服治疗的小鼠中,治疗组没有显示出与对照组相比任何显著的重量丢失(表5)。例如,对照小鼠保持96%的初始重量,而用最高剂量的Dp4e4mT.HCl(10mg/kg)治疗的小鼠保持了94%的初始重量;表明该剂量的治疗是非常耐受的(表5)。
表5.口服给药Dp4e4mT的裸鼠研究中的DMS-53肺癌的生长:体重和器官重量(g)。
值表示为平均值±SEM。如通过学生T测试测定的,与载体对照相比,*p<0.05;**p<0.01;***p<0.001
关于血液学,用2.5、5、7.5或10mg/kg的Dp4e4mT.HCl治疗21天后,红细胞计数、血细胞比容或白细胞计数存在显著变化(表6)。与未治疗动物相比,尽管5mg/kg的Dp4e4mT.HCl显著(p<0.05)降低了白细胞且在10mg/kg显著降低了血红蛋白(p<0.05),然而这些改变的临床显著性尚不清楚。总体而言,血液学表明在Dp4e4mT.HCl所用的剂量和给药时间表都是非常耐受的。
血清生物化学分析显示出,5mg/kg的Dp4e4mT.HCl治疗相对于对照显著(p<0.05)降低了“总铁结合能力”(TIBC)(各自为53.1±1.2至60.7±2μmol/L;表6)。然而,较高剂量的治疗组没有显示出TIBC的抑制(表6)。此外,在5和7.5mg/kg Dp4e4mT.HCl治疗组中,相对于未治疗组,“不饱和铁结合能力”(UIBC)显著(p<0.01)提高,但10mg/kg治疗组没有显示出任何显著的改变(表6)。与未治疗对照相比,10mg/kg Dp4e4mT.HCl治疗小鼠中的碱性磷酸酶也显著升高(p<0.01)(各自为89.5±4.5至68.7±12.8;表6)并且在2.5和7.5mg/kg组中也显著升高(表6)。
实施例4b(ii)-带有DMS-53人肺癌的小鼠口服Dp4e4mT后,Dp4e4mT对组织 组织学的作用
对来自口服DMS-53人肺癌实验的组织进行了组织学评估。讨论了结果,比较了来自用载体、Dp44mT(0.75mg/kg,2周)或Dp4e4mT.HCl(2.5、5、7.5和10mg/kg,3周)治疗的DMS-53异种移植小鼠的组织。在苏木精和曙红(H&E)染色的切片中,在来自对照和缩氨基硫脲治疗的小鼠的肝、脾、肾、脑或肿瘤的组织学中没有发现显著差异(图8)。
然而,在用Dp44mT(0.75mg/kg;图8)治疗的小鼠中观察到了心肌损伤。这样的损伤由分化差的坏死灶组成,被未成熟的纤维组织替代,使用Gomori-Trichrome染色使其变得明显(箭头;图8)。然而,在口服给药2.5、5、7.5和10mg/kg3周后,Dp4e4mT.HCl没有诱导心肌损伤(图6)。
实施例4c-静脉内给药的Dp4cycH4mT.HCl对PANC 1人胰腺癌的体内抑制的作用
体外分析证明了缩氨基硫脲Dp44mT和Dp4cycH4mT.HCl与吉西他滨相比时,在抑制多种胰腺癌细胞系的增殖中显著更有效(图3A-C,表2A和B)。为了进一步表征缩氨基硫脲对抗胰腺癌的功效,进行了体内研究。
使用PANC 1异种移植物,在治疗6周后,载体对照小鼠达到了初始肿瘤体积大约640%的平均肿瘤大小,而用吉西他滨、Dp44mT和Dp4cycH4mT.HCl治疗的组分别达到了初始肿瘤大小的319%、305%和112%的平均值(图9A)。在治疗43天后,吉西他滨(p<0.01)、Dp44mT(p<0.05)和Dp4cycH4mT.HCl(p<0.001)相对于对照全部显著减小了肿瘤体积。
此外,治疗43天后的最终肿瘤重量反映了肿瘤体积,对照肿瘤的称重平均值为292±65mg,而用吉西他滨、Dp44mT和Dp4cycH4mT.HCl治疗的肿瘤各自的称重平均值为67±25mg、122±33mg和40±12mg(图9B)。这些结果显示出每个治疗均能够显著抑制体内肿瘤异种移植物的生长和进展。
尽管Dp4cycH4mT.HCl和吉西他滨肿瘤体积之间的差异不是统计学显著的(p<0.05),但所获得的数据表明在第32天后,与Dp4cycH4mT.HCl相比,吉西他滨和Dp44mT治疗在抑制肿瘤生长中的有效性略低(图9A)。因为载体对照组的肿瘤大小是该实验持续过程中的限制因素,由于伦理限制,在43天后,不可能再继续进一步的治疗。
实施例4c(i)-静脉内Dp4cycH4mT.HCl治疗后的生物学评估:带有PANC 1人 胰腺癌的小鼠中的重量丢失和血液学分析
为了确定以上体内研究中使用的不同药剂是否与任何毒性相关,安乐死后分析了血液学指标以及体重和器官重量。
表7A.裸鼠静脉内给药Dp4cycH4mT研究中的PANC-1胰腺癌生长:体重和器官重 (g)
p<0.05;**p<0.01;***p<0.001
每一组在6周治疗后动物的体重保持接近治疗前重量的100%,除了Dp4cycH4mT.HCl(表7A)。与其治疗前重量相比,这些动物显示出显著(p<0.001)的12%的重量丢失(表7A)。尽管在不同治疗组之间没有发现器官重量的显著差异(表7A),但与对照组相比时,观察到了Dp4cycH4mT.HCl组也具有显著(p<0.001)较小的脾(表7A)。脾的组织学分析发现了所有组中的小鼠的脾红髓含有正常的造血细胞群。因此,没有证据表明脾毒性(图10)。
表7B.裸鼠Dp4cycH4mT静脉内给药研究中的PANC 1胰腺癌的生长:血液学
p<0.05,**p<0.01
血液学指标,特别是贫血的信号,是检查的重要参数,因为缩氨基硫脲化合物是铁螯合剂。在对照和不同治疗组之间没有检测到红细胞(RBC)、白细胞(WBC)或血小板计数的显著差异(表7B)。然而,与对照组相比时,Dp44mT和Dp4cycH4mT.HCl组具有显著(p<0.01)较低的血红蛋白(Hb)和显著(p<0.05)较高的网状细胞水平(表7B)。这可能是这些动物中轻微贫血的指示。
实施例4c(ii)-在带有PANC 1人胰腺癌的小鼠中口服Dp4cycH4mT.HCl治疗后对组织组织学的作用
为了进一步研究不同治疗对器官的潜在毒性作用,通过用H&E(用于一般病理学)、Pearls’(用于铁的存在)和Gomori-Trichrome(用于纤维化)的染色来进行脾、肾、肝、心脏、肺、脑和骨髓的组织学分析。通过兽医病理学者进行了组织学分析,并且结果呈现于表8中。
表8.独立的组织病理学测定
HP-组织病理学变化;Fe-通过Perl’s染色对染色的铁存在的评分;
HPC-脾红髓中造血细胞存在的评分;N-未检测到组织病理学变化。
(-)无损伤;(+/-)非常轻微的、定位的损伤;(+)低于10%的损伤;(++)低于20%的损伤。
Dp44mT治疗小鼠中的两只含有肝中造血细胞的一些证据。此外,在10只对照治疗小鼠中的5只以及所有Dp44mT肿瘤动物和Dp4cycH4mT.HCl治疗动物的肾中观察到了铁沉积(表8),这可能是分别由于膳食中的铁以及尿液中通过缩氨基硫脲螯合剂形成的铁复合物的排泄引起的。吉西他滨治疗组在肾中没有铁沉积的证据(表8)。Dp44mT组中的每只小鼠的心肌展示出了心肌损伤,其特征在于心肌纤维退化和坏死,被纤维组织替代(图10;表8)。观察到的病理学变化在右心室的壁中最明显,在左心室的心内膜下的心肌中也是明显的(图10)。这与之前的研究相一致,之前的研究也检测到Dp44mT治疗的裸鼠中的心脏纤维化。不存在Dp4cycH4mT.HCl治疗组的心脏中纤维化损伤的明显证据,证明了这种化合物在较高剂量下,在体内比Dp44mT更有效且毒性低得多。
重要地,在检查的其他任一个器官中不存在病理学的证据(表8),表明与未治疗对照相比,Dp4cycH4mT.HCl和吉西他滨都没有诱导明显的组织损伤。
实施例4d:Dp4cycH4mT对转移抑制蛋白NDRG-1、转铁蛋白受体和细胞周期控制 分子的表达的作用
方法:
Western印迹分析
按照之前所述的方法(Dunn,L.L.等(2006)Carcinogenesis 27:2157-69)进行了蛋白分离。
通过已确定的实验方案(Gao,J.和D.R.Richardson(2001).Blood 98:842-50)进行了Western印迹分析。所用的一抗是抗NDRG1(Abcam;英国)、p21、细胞周期蛋白D1、转铁蛋白受体1(TfR1;Santa Cruz,CA,美国)和β-肌动蛋白(Sigma-Aldrich)抗体,二抗为HRP-缀合的山羊和小鼠抗体(Sigma-Aldrich)。
结果:
检测了Dp4cycH4mT,以确定其能否上调NDRG-1表达。为了进一步评价螯合剂Dp4cycH4mT对细胞周期进展中涉及的其他关键分子的作用,还检测了细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂p21以及细胞周期蛋白D1在MIAPaCa-2细胞中的表达。作为用于铁螯合剂治疗的阳性对照,还检测了转铁蛋白受体1(TfR1),因为之前已经发现通过缩氨基硫脲化合物上调了这种蛋白。
Dp44mT和Dp4cycH4mT都显著(p<0.01)上调了MIAPaCa-2细胞中的NDRG1表达,而吉西他滨没有明显的作用(图11)。此外,Dp44mT和Dp4cycH4mT还显著(p<0.05)降低了细胞周期蛋白D1水平,同时显著(p<0.05)提高了这些细胞中的p21表达(图11)。此外,用缩氨基硫脲化合物处理后,MIAPaCa-2细胞中的TfR1水平也得到显著(p<0.05)上调,表明这些药剂有效地耗尽了细胞的铁(图11)。另一方面,吉西他滨治疗没有调节MIAPaCa-2细胞中的细胞周期蛋白D1、p21或TfR1水平(图11),表明其作用机制不同于缩氨基硫脲的。
总地,这些结果表明NDRG1受到Dp4cycH4mT的显著上调,表明Dp4cycH4mT是通过靶向癌细胞中的NDRG1表达,对抗癌症的有益治疗策略。
实施例5:通过铁螯合剂在体外和体内调节正铁血红蛋白(metHb)和正铁肌红蛋白(metMb)的水平
方法
化学物质
根据已公开的方法(Liu MC,Lin TC等(1992).J Med Chem 35:3672-3677)合成和表征了。也使用公开的程序合成和表征了Dp44mT、Bp4eT、DpC、二-2-吡啶酮-4-乙基-4-甲基-3-缩氨基硫脲(Dp4e4mT)、二-2-吡啶酮-4-苯基-3-缩氨基硫脲(Dp4pT)和二-2-吡啶酮-2-甲基-3-缩氨基硫脲(Dp2mT)。Richardson DR,Sharpe PC等,(2006).J MedChem 49:6510-6521;Kalinowski DS,Yu Y等,(2007).J Med Chem 50:3716-3729)。所有其他化学物质购自Sigma-Aldrich(St.Louis,MO,美国)。为了用于以下所述的试验中,在DMSO中新鲜制备化合物并且稀释(最终[DMSO]<0.05%)。
红细胞分离
将来自健康人供体或小鼠的全血样品收集在合适的含有EDTA的采血管中,并立即使用。通过离心(480×g/5min/4℃)分离红细胞(RBC),然后在Hank’s平衡盐溶液(HBSS)中洗涤。将RBC以1:1重悬浮于HBSS中,并且在37℃下进行整个RBC实验。
肌红蛋白制备
用冰冷HBSS彻底灌注小鼠心脏组织,以除去血液,并且在含有蛋白酶抑制剂混合物(Roche,Basel,瑞士)的冰冷HBSS中均质化。将心脏匀浆物离心(16,000×g/45min/4℃),并且立即使用上清液([oxyMb]=50μM)。
通过UV-Vis分光光度法测量metHb和metMb
根据公开的方法(Winterbourn CC和Carrell RW(1977).Biochem J165:141-148),使用Shimadzu UV-Vis分光光度计(UV-1800;Shimadzu Corporation,Kyoto,日本),在用于metHb和metMb的577nm和630nm下测定了RBC裂解物中的metHb和metMb水平。
小鼠中的MetHb形成和metMb形成
在悉尼大学动物伦理委员会批准的实验方案下使用了C57BL/6小鼠(7-8周大)。将Dp44mT、或Dp4cycH4mT(所有都为6mg/kg)溶解于30%丙二醇/盐水中,并且通过尾静脉静脉内给药。随后,在给药后30min,用异氟烷将小鼠麻醉并通过心脏穿刺获得血样。用2.5体积的超纯水裂解血样,用于metHb估算。用异氟烷将小鼠处死,用HBSS彻底灌注心脏,并分离Mb。
统计学
使用Student’s t-测试比较数据。当p<0.05时,认为结果是显著的。结果为平均值±SD。
实施例5a-铁螯合剂诱导人RBC中的MetHb形成的能力
用完整RBC评估了螯合剂浓度(1-25μM)对metHb产生的作用(图12)。在3h/37℃后,在用或Dp44mT处理的完整RBC中,在所有配体浓度下检测到了相对于对照的metHb的显著(p<0.001)剂量依赖性提高(图12),或Dp44mT是仅有的证明了具有诱导metHb形成的能力的螯合剂。在25μM下,这些螯合剂各自将metHb形成提高至总Hb的19.95±1.0和19.9±3.0%(图12)。阴性对照螯合剂Dp2mT,通过设计,特征在于阻碍复合物形成的甲基。因此,这种螯合剂不能参与产生metHb形成的与铁的氧化还原相互作用(图12)。此外,目前用作铁超负荷疾病治疗的非氧化还原活性螯合剂DFO也没有提高metHb形成。
显著地,Dp4cycH4mT没有在体外加强metHb形成(图12)。这可能构成了DpcycH4mT治疗相对于的明显优势。
实施例5b-铁螯合剂Triapine、Dp44mT和Dp4cycH4mT诱导体内metHb形成的 能力
为了证实实施例5a显示出的Dp4cycH4mT没有加强metHb形成的体外结果,检测了如上所述的小鼠模型中的metHb形成。
给C57BL/6小鼠静脉内给药Dp44mT(6mg/kg)、(6mg/kg)或Dp4cycH4mT(6mg/kg),并且在30min后采血,以测定metHb(图13)。如之前所观察到的,相对于载体,Dp44mT诱导了显著(p<0.001)水平的metHb(与各自的总Hb的1.3±0.9%metHb相比,其为6.3±0.8),而Dp4cycH4mT诱导的metHb水平与对照相当(图13)。
这个使用Dp4cycH4mT的结果证实了实施例5a的体外研究结果,并且进一步表明了与Dp44mT相比,Dp4cycH4mT具有不诱导metHb的特定优势。
实施例5c-铁螯合剂Triapine、Dp44mT和Dp4cycH4mT诱导体内正铁肌红蛋白 (metMb)形成的能力
肌红蛋白(Mb)在肌肉的氧存储和提供中起着重要作用,并且是血红蛋白的单体对应物。因此,评估了强力的抗癌活性螯合剂对体内metMb形成的作用。给C57BL/6小鼠静脉内给药Dp44mT(6mg/kg)、(6mg/kg)或Dp4cycH4mT(6mg/kg),并且在30min后采血以评估metMb(图14)。
螯合剂Dp44mT诱导了显著(p<0.001)水平的metMb(82.3±2.6%),其与的(75.2±4.2%)相似,而Dp4cycH4mT产生了显著(p<0.001)较低水平的metMb(31.7±3.2%;图14)。
然而,Dp4cycH4mT介导的metMb水平显著(p<0.001)高于对照(12.6±2.4%;图14)。
总地,Dp4cycH4mT诱导metHb形成和metMb形成的有效性显著较低同时维持抗肿瘤活性(Kovacevic Z,Chikhani S等,(2011).Mol Pharm 80:598-609)的特性表明了Dp4cycH4mT具有优于和Dp44mT的显著优势。

Claims (11)

1.一种通式(I)的化合物:
其中,R1是环己基或乙基;
及其盐和水合物。
2.根据权利要求1的化合物,其是二-2-吡啶酮-4-乙基-4-甲基-3-缩氨基硫脲,及其盐和水合物。
3.根据权利要求1的化合物,其是二-2-吡啶酮-4-环己基-4-甲基-3-缩氨基硫脲,及其盐和水合物。
4.根据权利要求1的化合物,其中盐是药物学上可接受的盐。
5.根据权利要求2的化合物,其是二-2-吡啶酮-4-乙基-4-甲基-3-缩氨基硫脲盐酸盐。
6.根据权利要求3的化合物,其是二-2-吡啶酮-4-环己基-4-甲基-3-缩氨基硫脲盐酸盐。
7.一种药物组合物,其包含根据权利要求1的通式(I)的化合物或其盐或水合物,以及药物学上可接受的赋形剂、稀释剂或佐剂。
8.权利要求1的通式(I)的化合物或其盐或水合物在制造用于治疗癌症的药物中的用途。
9.根据权利要求8的用途,其中癌症选自黑素瘤、皮肤癌、乳癌、前列腺癌、膀胱癌、肝癌、胃肠癌、结肠和直肠癌、脑癌、头颈癌、骨癌、胰腺癌、子宫癌、卵巢癌、子宫颈癌、肺癌和血液系统肿瘤。
10.根据权利要求9的用途,其中癌症选自胰腺癌、肺癌和脑癌。
11.根据权利要求9的用途,其中癌是实体肿瘤。
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