CN108685923A - Wnt信号通路抑制剂在治疗LGR5阳性癌症中的应用 - Google Patents
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Abstract
本文公开了Wnt信号通路抑制剂在制备用于治疗受治者体内特征为LGR5阳性的癌症的药物中的应用。本文中所述的Wnt信号通路抑制剂可以有效抑制肠肿瘤和胃肿瘤的生长，显示出统计学显著的抗肠肿瘤和抗胃肿瘤作用。
Description
技术领域
本文公开的内容涉及作为Wnt信号通路抑制剂的化合物，具体而言，本文公开的内容涉及该化合物或其药学上可接受的盐在治疗受治者体内特征为LGR5阳性的癌症方面的应用。
背景技术
WNT信号传导对成体动物的胚胎发育和成体稳态具有至关重要的作用。WNT通路总体上由调节下列三个过程的蛋白质网络构成：1、WNT蛋白的产生和分泌；2、WNT与细胞受体的结合；以及，3、细胞内传导由相互作用触发的生物化学反应(Mikels和Nusse，2006；MacDonald，2009；Moon，2005)。
通过WNT蛋白与细胞表面共受体卷曲蛋白(Frizzled)LRP5/6的结合而触发的经典WNT通路导致到达细胞核的β-链蛋白的量发生改变，在细胞核中，β-链蛋白和TCF/LEF家族转录因子发生相互作用，从而促进特定基因的转录。
由一系列不同的细胞内蛋白传导的非经典WNT通路控制昆虫体内平面细胞极性以及诸如脊椎动物体内原肠胚形成之类的若干种过程。
本领域已知WNT信号传导在控制胚胎干细胞和成体干细胞的多能性和分化方面发挥作用(Nusse，2008)。举例来说，在原肠胚形成的过程中，原条的形成与类胚体内局部WNT活化有关(Ten Berge，2008)。从胚胎干细胞或iPS细胞中衍生诸如心脏细胞、胰腺β细胞，多巴胺神经元和肝细胞之类的多种类型的细胞都受到WNT调控的影响(Yang，2008；D’Amour，2006；Inestrosa和Arenas，2010；Sullivan，2010)。WNT通路在诸如骨形成和软骨形成之类的骨骼组织的发育中发挥非常重要的作用(Hoeppner，2009；Chun，2008)。WNT信号传导还与成体中枢神经系统的神经元再生有关(Lie，2005)。
WNT通路活性的改变可引发许多疾病。例如，经典WNT通路的超活化可导致异常细胞生长(Reya和Clevers，2005)。最值得关注的是，90％的结肠直肠癌是由腺瘤性结肠息肉(APC)基因的缺失引起的，所述腺瘤性结肠息肉(APC)是WNT/β-链蛋白通路的抑制因子。WNT蛋白的表达提高和通常抑制WNT蛋白功能的细胞外抑制剂的缺失可引发WNT-依赖性肿瘤。另一方面，非经典WNT通路也表现出在一些癌症的发展过程中发挥作用(Camilli和Weeraratna，2010)。最新的研究成果也显示WNT信号传导还涉及癌症干细胞(Takahashi-Yanaga和Kahn，2010)。
富含亮氨酸的G蛋白偶联受体5(LGR5)是人体内LGR5基因编码的蛋白质，其是GPCR家族受体蛋白质。R-spondin蛋白质是LGR5的生物配体。LGR5在多种组织中表达，例如，肌肉，脊髓和大脑，并且在某些组织中，LGR5是成体干细胞的生物标记物。LGR5以一个非常独特的方式表达于小肠的上皮细胞，LGR5细胞散落生长在小肠上皮的隐窝底部。这个特殊的结构式在1887年Paneth发现的(Paneth J.等人，1887)，但是在1974年Cheng和Leblond通过电镜才清楚地阐述了具体的细胞分布和结构(Schuijers，J和Clevers，H等人，2012)，提出了小肠干细胞的假设。在2007年Barker鉴定LGR5是肠内膜上皮和正常胃的组织中的干细胞标志物(Barker N.等人，2007)。随后，2008年，Vermeulen从肠上皮细胞中提取出单个LGR5，在体外培养基中培养可以分化出一个肠小体的单位(Vermeulen，L等人，2008)。LGR5不仅是小肠的干细胞标记物，作为肠癌的干细胞标记物在2012年已经确定，并且有很多相关的报道，其中Clevers和同事通过研究多色的报告转基因小鼠，检测LGR5干细胞命运，研究证实位于隐窝的干细胞LGR5也标记了刺激肠癌生成的癌细胞亚群(Schepers，A.G.，等人，2012)，这些细胞占肿瘤细胞的5％-10％。这个研究有力地证明了LGR5作为干细胞标记物在肠癌中的存在。有研究表明，LGR5和一些其他干细胞标记物同时在一区域出现，并且和胃癌的发展进程相关(Simon，E.等人，2012)，还有研究表明LGR5表达在空间上也有差别。LGR5是Wnt通路的靶基因，同时也是Wnt通路上的重要成员。
发明内容
本发明涉及Wnt信号通路抑制剂在制备用于治疗受治者体内特征为LGR5阳性的癌症的药物中的应用，其中，所述LGR5阳性是LGR5mRNA的表达是正常细胞中的至少10％至至少10倍，或者，所述LGR5阳性是LGR5蛋白的表达是正常细胞中的至少10％至至少10倍。
在一些实施方式中，所述LGR5阳性是LGR5 mRNA在癌细胞中的表达是正常细胞中的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％，或正常细胞中的表达的至少1倍、至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍。
在一些实施方式中，所述LGR5阳性是LGR5蛋白在癌细胞中的表达是正常细胞中的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％，或正常细胞中的表达的至少1倍、至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍。
在一些实施方式中，所述Wnt信号通路抑制剂是具有下述通式(I)的化合物或其生理学上可接受的盐：
其中：
X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8独立地为CR4或N；
Y1是氢或CR4；Y2，Y3独立地为氢、卤素或CR3；
R1是喹啉基，芳基，C3-6杂环，包含1至2个选自N，O和S的杂原子的5或6元杂芳基；
R2是喹啉基，芳基，C3-6杂环，包含1至2个选自N，O和S的杂原子的5或6元杂芳基；
R3是氢，卤素，氰基，C1-6烷基，被卤素、氨基、羟基、烷氧基或氰基任选地取代的C1-6烷氧基；
R4是氢，卤素，C1-6烷氧基，-S(O)2R5，-C(O)OR5，-C(O)R5，-C(O)NR6R7，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；
R5，R6和R7独立地为氢，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代。
其中，所述5或6元杂芳基选自下列基团：
其中，
R4是氢，卤素，C1-6烷氧基，-S(O)2R5，-C(O)OR5，-C(O)R5，-C(O)NR6R7，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；
R5，R6和R7独立地为氢，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；以及
R8是氢或C1-6烷基。
在本发明的一些实施方式中，所述Wnt信号通路抑制剂是Porcupine拮抗剂，所述Porcupine拮抗剂是具有如下通式(II)的化合物或其生理学上可接受的盐：
其中：
X1，X2，X3和X4选自：N和CR7；
X5，X6，X7和X8中的一个为N并且另一个为CH；
X9选自：N和CH；
Z选自：苯基，吡嗪基，吡啶基，哒嗪基和哌嗪基；
其中，Z中的每个苯基，吡嗪基，吡啶基，哒嗪基和哌嗪基被R6基团任选地取代；
R1，R2和R3是氢；
m是1；
R4选自：氢，卤素，二氟甲基，三氟甲基和甲基；
R6选自：氢，卤素和-C(O)R10，其中，R10是甲基；并且
R7选自：氢，卤素，氰基，甲基和三氟甲基。
所述Porcupine拮抗剂选自下列化合物或其药学上可接受的盐：
N-[5-(3-氟苯基)吡啶-2-基]-2-[5-甲基-6-(哒嗪-4-基)吡啶-3-基]乙酰胺；
2-[5-甲基-6-(2-甲基吡啶-4-基)吡啶-3-基]-N-[5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基]乙酰胺(LGK974)；
N-(2，3′-联吡啶-6′-基)-2-(2′，3-二甲基-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；
N-(5-(4-乙酰基哌嗪-1-基)吡啶-2-基)-2-(2′-甲基-3-(三氟甲基)-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；
N-(5-(4-乙酰基哌嗪-1-基)吡啶-2-基)-2-(2′-氟-3-甲基-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；以及
2-(2′-氟-3-甲基-2，4′-联吡啶-5-基)-N-(5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基)乙酰胺。
在一些实施方式中，所述特征为LGR5阳性的癌症是消化道肿瘤，其包括肠道肿瘤和胃肿瘤。
附图说明
本发明的新颖性特征在所附的权利要求书中具体列出。参考下文以示例性的实施方式的形式给出的详细描述可更好地理解本发明的特点和优势，在下文的实施方式中使用本发明的原理，并且如下对本发明的实施方式所参考的附图进行说明：
图1显示了GA007胃肿瘤模型样品中的LGR5的流式细胞分选图。
图2A和图2B分别显示了HEK293细胞和LOVO细胞培养物随CGX1321浓度的吸光度变化。
图3显示了1μM和3μM的CGX1321对HEK293和LOVO细胞生长的影响。
图4显示了CGX1321对带有GA3055肿瘤的小鼠的疗效。
图5显示了CGX1321对带有CR3056肿瘤的小鼠的疗效。
图6显示了CGX1321对带有GA007肿瘤的小鼠的疗效。
具体实施方式
下文参考用于举例说明的示例性的应用对本发明的许多方面进行描述。应当理解的是，所列举的很多具体细节、相互关系以及方法是为了提供对本发明的全面理解。然而，本领域技术人员知晓本发明可不采用具体细节中的一种或多种进行实施或者可采用其他方法实施。本发明不限于所举例说明的操作顺序或事件，一些操作可以不同的顺序进行和/或与其他操作或事件同时进行。
I.释义和缩写
除非另有说明，本文使用的所有科技和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。总体而言，本文使用的命名法和细胞培养、分子遗传学、有机化学和核酸化学以及杂交中的实验规程是本领域熟知的且普遍使用的。本文使用的命名法和下文所述的生物化学的实验规程是本领域所熟知的并且是本领域普遍使用的。
本文使用的“WNT信号传导通路”或者“WNT通路”是指WNT蛋白和细胞受体的结合导致细胞行为改变的通路。WNT通路涉及多种蛋白，包括卷曲蛋白、蓬乱蛋白(Disheveled)、轴蛋白(Axin)、APC、GSK3β、β-链蛋白、LEF/TCF转录因子，以及与WNT蛋白的合成和分泌相关的分子。功能性WNT的分泌所涉及的蛋白质的实例包括但不限于：wntless/evennessinterrupted(Wls/Evi)、porcupine(Porcn)、Vps35p。Wls/Evi是一种具有七次跨膜结构的蛋白，其主要集中在高尔基体中并且是Wg(果蝇)、MOM-2(秀丽隐杆线虫)和Wnt3A分泌所必需的。它包含保守结构基序，该基序的结构和功能目前还处于未知的状态。Porcupine(Porcn)是棕榈酰转移酶的膜结合O-酰基转移酶(MBOAT)家族的一员。Wnt的脂肪酸修饰对于Wnt的功能非常重要。Wnt在一个或者两个高度保守位点上进行棕榈酰化。因此，Porcn的抑制剂可以阻断所有功能性Wnt信号传导。Vps35p是被称作retromer复合物的多蛋白复合物的亚单位，retromer蛋白复合物涉及细胞内蛋白的运输。Vps35p在结合像WNT这样的目标蛋白以将其招募进入囊泡方面发挥作用。
“WNT通路抑制剂”或者“WNT信号传导抑制剂”是一种有机小分子，该分子的分子量一般为约800g/mol或小于约800g/mol，其抑制WNT信号传导的活性。术语“抑制WNT通路的方法”是指抑制与功能性WNT蛋白的产生有关的或与WNT蛋白的细胞反应有关的已知的生物化学事件的方法。正如本文中所提到的，根据该定义，有机小分子可抑制WNT反应。
“WNT蛋白”是一种与卷曲蛋白和LRP5/6共受体结合以活化经典或者非经典WNT信号传导的蛋白。WNT蛋白的具体实例包括：WNT-1(NM005430)、WNT-2(NM003391)、WNT-2B/WNT-13(NM004185)、WNT-3(NM030753)、WNT3a(NM033131)、WNT-4(NM030761)、WNT-5A(NM003392)、WNT-5B(NM032642)、WNT-6(NM006522)、WNT-7A(NM004625)、WNT-7B(NM058238)、WNT-8A(NM058244)、WNT-8B(NM003393)、WNT-9A/WNT-14(NM003395)、WNT-9B/WNT-15(NM003396)、WNT-10A(NM025216)、WNT-10B(NM003394)、WNT-11(NM004626)、WNT-16(NM016087)。
术语“癌症”是指特征为不受控制的细胞增殖的人体内病理状态。实例包括但不限于：恶性上皮肿瘤(carcinoma)、淋巴瘤、母细胞瘤和白血病。癌症更具体的实例包括但不限于：肺(小细胞和非小细胞)癌、乳腺癌、前列腺癌、类癌、膀胱癌、胃癌、胰腺癌、肝(肝细胞)癌、肝母细胞瘤、结直肠癌、头颈鳞状上皮细胞癌、食道癌、卵巢癌、子宫颈癌、子宫内膜癌、间皮瘤、黑色素瘤、肉瘤、骨肉瘤、脂肪肉瘤、甲状腺癌、硬纤维瘤、急性粒细胞白血病(AML)和慢性粒细胞白血病(CML)。
除非另有说明，术语“烷基”其自身或作为另一取代基的一部分是指含有指定数目的碳原子(即，C1-C10是指1至10个碳原子)的直链或支链或环状烃自由基或者其组合，所述直链或支链或环状烃自由基或者其组合可为完全饱和的、单不饱和的或多不饱和的并且可包括二价和多价自由基。饱和的烃自由基的实例包括但不限于如下基团，例如，甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、环己基、(环己基)甲基、环丙基甲基、它们的同系物或异构体，例如，n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基等等。不饱和烷基为具有一个或一个以上双键或三键的烷基。不饱和烷基的实例包括但不限于：乙烯基、2-丙烯基、巴豆基、2-异戊烯基、2-(丁二烯基)、2，4-戊二烯基、3-(1，4-戊二烯基)、乙炔基、1-丙炔基和3-丙炔基、3-丁炔基以及高级同系物和异构体。除非另有说明，术语“烷基”还意在包括下文更加详细定义的那些烷基衍生物，例如，“杂烷基”。限定为烃基的烷基基团被称为“均烷基(homoalkyl)”。
术语“亚烷基”其自身或作为另一取代基的一部分是指从烷烃衍生得到的二价自由基，例如，但不限于：-CH2CH2CH2CH2-，并且还包括下面如“杂亚烷基”所描述的那些基团。通常，烷基(或亚烷基)基团可具有1至24个碳原子，本发明中优选地为具有10个或更少的碳原子的那些基团。“低级烷基”或“低级亚烷基”是较短链烷基或亚烷基基团，通常具有8个或更少的碳原子。
术语“烷氧基”、“烷基氨基”和“烷硫基”(或硫代烷氧基)以其常规含义使用，并且分别是指通过氧原子、氨基基团或硫原子与分子的剩余部分连接的那些烷基基团。
除非另有说明，术语“杂烷基”其自身或与另一术语结合是指由规定数目的碳原子和至少一个选自O、N、Si和S的杂原子构成的、稳定的直链或支链或环状烃自由基或者其组合，并且，其中，氮和硫原子可被任选地氧化并且氮杂原子可被任选地季铵化。杂原子O、N和S以及Si可位于杂烷基的任何内部位置或者位于烷基与分子的剩余部分连接的位置。实例包括但不限于：-CH2-CH2-O-CH3，-CH2-CH2-NH-CH3，-CH2-CH2-N(CH3)-CH3，-CH2-S-CH2-CH3，-CH2-CH2，-S(O)-CH3，-CH2-CH2-S(O)2-CH3，-CH＝CH-O-CH3，-Si(CH3)3，-CH2-CH＝N-OCH3，和-CH＝CH-N(CH3)-CH3。最多两个杂原子可以连续，例如，-CH2-NH-OCH3和-CH2-O-Si(CH3)3。类似地，术语“杂亚烷基”其自身或作为另一取代基的一部分是指从杂烷基衍生得到的二价自由基，例如但不限于：-CH2-CH2-S-CH2-CH2-和-CH2-S-CH2-CH2-NH-CH2-。对于杂亚烷基基团而言，杂原子还可占据链端中的一个末端或者链端的两个末端(例如，亚烷基氧、亚烷基二氧、亚烷基氨基、亚烷基二氨基，等等)。而且，对于亚烷基和杂亚烷基的连接基团而言，连接基团的分子式的书写方向并不暗示连接基团的方向。例如，分子式-C(O)2R’-代表-C(O)2R’-和-R’C(O)2-。
一般而言，“酰基取代基”也选自上面列举的基团。如本文使用的术语“酰基取代基”指连接至羰基碳且满足羰基碳的化合价的基团，所述羰基碳直接或间接地连接至本发明化合物的多环核心。
除非另有说明，术语“环烷基”和“杂环烷基”其自身或者与其他术语的组合分别表示“烷基”和“杂烷基”的环状形式。此外，对于杂环烷基而言，杂原子可占据杂环与分子的剩余部分连接的位置。环烷基的实例包括但不限于：环戊基、环己基、1-环己烯基、3-环己烯基、环庚基，等等。杂环烷基的实例包括但不限于：1-(1，2，5，6-四氢吡啶基)、1-哌啶基、2-哌啶基、3-哌啶基、4-吗啉基、3-吗啉基、四氢呋喃-2-基、四氢呋喃-3-基、四氢噻吩-2-基、四氢噻吩-3-基、1-哌嗪基、2-哌嗪基，等等。
除非另有说明，术语“卤代”或“卤素”其自身或作为另一取代基的一部分是指氟、氯、溴或碘原子。此外，诸如“卤代烷基”之类的术语意在包括单卤代烷基和多卤代烷基。例如，术语“卤代(C1-C4)烷基”意在包括但不限于：三氟甲基、2，2，2-三氟乙基、4-氯代丁基、3-溴代丙基，等等。
除非另有说明，术语“芳基”是指多不饱和的、芳香性烃取代基，其可以是单环或多环(优选1至3环)，所述环稠合在一起或共价连接。术语“杂芳基”是指包含1个至4个选自N、O和S的杂原子的芳基基团(或环)，其中，氮原子和硫原子被任选地氧化并且氮原子被任选地季铵化。杂芳基基团可通过杂原子与分子的其余部分连接。芳基和杂芳基的非限定实例包括：苯基，1-萘基，2-萘基，4-联苯基，1-吡咯基，2-吡咯基，3-吡咯基，3-吡唑基，2-咪唑基，4-咪唑基，吡嗪基，2-恶唑基，4-恶唑基，2-苯基-4-恶唑基，5-恶唑基，3-异恶唑基，4-异恶唑基，5-异恶唑基，2-噻唑基，4-噻唑基，5-噻唑基，2-呋喃基，3-呋喃基，2-噻吩基，3-噻吩基，2-吡啶基，3-吡啶基，4-吡啶基，2-嘧啶基，4-嘧啶基，5-苯并噻唑基，嘌呤基，2-苯并咪唑基，5-吲哚基，1-异喹啉基，5-异喹啉基，2-喹喔啉基，5-喹喔啉基，3-喹啉基，和6-喹啉基。上述芳基和杂芳基环系统中的每一个的取代基选自下文所述的可接受的取代基。
为了简洁起见，当与其他术语(例如，芳氧基、芳硫氧基、芳基烷基)组合使用时，术语“芳基”包括上述芳环和杂芳环。因此，术语“芳基烷基”意在包括其中芳基连接至烷基的那些自由基(例如，苯甲基、苯乙基、吡啶甲基，等等)，所述烷基包括碳原子(例如，亚甲基)被例如氧原子取代的那些烷基(例如，苯氧基甲基、2-吡啶基氧甲基、3-(1-萘基氧)丙基，等等)。
上述术语(例如“烷基”、“杂烷基”、“芳基”和“杂芳基”)中的每一个包括所指定的自由基的取代形式和未取代形式这两者。每种类型的自由基的优选的取代基在下文提供。
烷基和杂烷基自由基(包括通常称为亚烷基、烯基、杂亚烷基、杂烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、环烯基和杂环烯基的那些基团)的取代基通常分别被称为“烷基取代基”和“杂烷基取代基”，并且它们可为选自下列多种基团中的一种或一种以上，但不限于下列基团：-OR’，＝O，＝NR’，＝N-OR’，-NR’R”，-SR’，-卤素，-SiR’R”R”’，-OC(O)R’，-C(O)R’，-CO2R’，-CONR’R”，-OC(O)NR’R”，-NR”C(O)R’，-NR’-C(O)NR”R”’，-NR”C(O)2R’，-NR-C(NR’R”R”’)＝NR””，-NR-C(NR’R”)＝NR”’，-S(O)R’，-S(O)2R’，-S(O)2NR’R”，-NRSO2R’，-CN和-NO2，数量为0至(2m’+1)，其中，m’为该自由基的碳原子总数。优选地，R’，R”，R”’和R””分别独立地指氢、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的芳基(例如，被1个至3个卤素取代的芳基)，取代或未取代的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或者芳基烷基基团。例如，当本发明的化合物包括一个以上R基团时，如各个R’，R”，R”’和R””基团(当存在这些基团中的一个以上时)一样独立地选择R基团中的每一个。当R’和R”连接至相同的氮原子时，它们可与氮原子结合形成5元环、6元环或7元环。例如，-NR’R”意在包括但不限于：1-吡咯烷基和4-吗啉基。通过以上对取代基的讨论，本领域技术人员会理解的是，术语“烷基”意在包括如下基团：该基团包括连接至除了氢基团以外的基团的碳原子，例如，卤代烷基(例如，-CF3和-CH2CF3)和酰基(例如，-C(O)CH3，-C(O)CF3，-C(O)CH2OCH3，等等)。
类似于对于烷基自由基的取代基的描述，芳基取代基和杂芳基取代基通常被分别称为“芳基取代基”和“杂芳基取代基”，并且是不同的，选自例如，卤素，-OR’，＝O，＝NR’，＝N-OR’，-NR’R”，-SR’，-卤素，-SiR’R”R”’，-OC(O)R’，-C(O)R’，-CO2R’，-CONR’R”，-OC(O)NR’R”，-NR”C(O)R’，-NR’-C(O)NR”R”’，-NR”C(O)2R’，-NR-C(NR’R”)＝NR”’，-S(O)R’，-S(O)2R’，-S(O)2NR’R”，-NRSO2R’，-CN和-NO2，-R’，-N3，-CH(Ph)2，氟代(C1-C4)烷氧基和氟代(C1-C4)烷基，数量为0至芳香族环系统上开放的化合价的总数，并且其中，R’，R”，R”’和R””优选地独立地选自：氢、(C1-C8)烷基和杂烷基、未取代的芳基和杂芳基，(未取代的芳基)-(C1-C4)烷基以及(未取代的芳基)氧-(C1-C4)烷基。例如，当本发明的化合物包含一个以上R基团时，如各个R’，R”，R”’和R””基团(当存在这些基团中的一个以上时)一样独立地选择R基团中的每一个。
芳环或杂芳环的相邻原子上的芳基取代基中的两个可任选地被通式-T-C(O)-(CRR’)q-U-的取代基取代，其中，T和U独立地为-NR-，-O-，-CRR’-或单个化学键，并且q为0至3的整数。可选地，芳环或杂芳环的相邻原子上的取代基中的两个可任选地被通式-A-(CH2)r-B-的取代基取代，其中，A和B独立地为-CRR’-，-O-，-NR-，-S-，-S(O)-，-S(O)2-，-S(O)2NR’-或单个化学键，并且r为1至4的整数。由此形成的新环中的单个化学键中的一个可被双键任选地取代。可选地，芳基环或杂芳基环的相邻原子上的取代基中的两个可任选地被通式-(CRR’)s-X-(CR”R”’)d-的取代基取代，其中，s和d独立地为0至3的整数，并且X为-O-，-NR’-，-S-，-S(O)-，-S(O)2-，或-S(O)2NR’-。优选地，取代基R，R’，R”和R”’独立地选自氢或者取代或未取代的(C1-C6)烷基。
本文使用的术语“杂原子”包括氧(O)、氮(N)、硫(S)、磷(P)和硅(Si)。
II.Wnt信号通路抑制剂
本发明涉及Wnt信号通路抑制剂在制备用于治疗受治者体内特征为LGR5阳性的癌症的药物中的应用。
在一些实施方式中，Wnt抑制剂是适用于人类的Porcupine拮抗剂。Wnt抑制剂可以是具有与已知的Porcupine拮抗剂(例如，IWP-2，IWP-3或IWP-4)类似的功能的Porcupine拮抗剂，所述已知的Porcupine拮抗剂由Chen B等人的文章(Chen B等人，(2009)NatureChem.Biol.5：100-107)描述并且可购自Miltenyi Biotech，例如，StemoleculeTM Wnt抑制剂IWP-2(#130-095-584)，StemoleculeTM Wnt抑制剂IWP-3(#130-095-585)以及StemoleculeTM Wnt抑制剂IWP-4。StemoleculeTM IWP-2，StemoleculeTM IWP-3，以及StemoleculeTM IWP-4防止Wnt蛋白被Porcupine(PORCN，膜结合O-酰基转移酶)棕榈酰化。
可选地，Wnt抑制剂可以是药物设计的产物并且可使用本领域已知的多种方法生产。参见，国际申请WO2010/101849，公开日2010年9月10日。用于设计模拟物或本发明使用的其他化合物的各种不同的药物设计方法在Maulik等人，(1997)MolecularBiotechnology：Therapeutic Applications and Strategies.Wiley-Liss，Inc.(其全部内容通过引用并入本文)中公开。Wnt抑制剂可获自分子多样性策略(允许快速构建大的化学上多样化的分子文库的相关策略的组合)，天然或合成化合物的文库，具体而言，Wnt抑制剂可获自化学或组合文库(即，在顺序或尺寸上有差异但具有类似构件的化合物的文库)或者Wnt抑制剂可由合理的、定向的或随机的药物设计获得。参见，例如，Maulik等人，(1997)Molecular Biotechnology：Therapeutic Applications and Strategies.Wiley-Liss，Inc。在分子多样性策略中，使用生物方法、酶方法或化学方法，由肽、寡核苷酸、天然或合成的类固醇化合物、糖类或天然或合成的有机且非类固醇分子合成大的化合物文库。开发分子多样性策略中的关键参数包括亚单位多样性、分子尺寸和文库多样性。筛选这种文库的总体目的在于顺序应用组合选择以获得对期望的目标具有高亲和性的配体并且随后通过随机或定向设计策略优化目标分子。分子多样性的方法在Maulik等人的文章(Maulik等人，(1997)Molecular Biotechnology：TherapeuticApplications and Strategies.Wiley-Liss，Inc)中详细描述。
在一些实施方式中，所述Wnt信号通路抑制剂是具有下述通式(I)的化合物或其生理学上可接受的盐：
其中：
X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8独立地为CR4或N；
Y1是氢或CR4；Y2，Y3独立地为氢、卤素或CR3；
R1是喹啉基，芳基，C3-6杂环，包含1至2个选自N，O和S的杂原子的5或6元杂芳基；
R2是喹啉基，芳基，C3-6杂环，包含1至2个选自N，O和S的杂原子的5或6元杂芳基；
R3是氢，卤素，氰基，C1-6烷基，被卤素、氨基、羟基、烷氧基或氰基任选地取代的C1-6烷氧基；
R4是氢，卤素，C1-6烷氧基，-S(O)2R5，-C(O)OR5，-C(O)R5，-C(O)NR6R7，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；
R5，R6和R7独立地为氢，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代。
其中，所述5或6元杂芳基选自下列基团：
其中，
R4是氢，卤素，C1-6烷氧基，-S(O)2R5，-C(O)OR5，-C(O)R5，-C(O)NR6R7，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；
R5，R6和R7独立地为氢，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；以及
R8是氢或C1-6烷基。
在本发明的一些实施方式中，所述Wnt信号通路抑制剂是Porcupine拮抗剂，所述Porcupine拮抗剂是具有如下通式(II)的化合物或其生理学上可接受的盐：
其中：
X1，X2，X3和X4选自：N和CR7；
X5，X6，X7和X8中的一个为N并且另一个为CH；
X9选自：N和CH；
Z选自：苯基，吡嗪基，吡啶基，哒嗪基和哌嗪基；
其中，Z中的每个苯基，吡嗪基，吡啶基，哒嗪基和哌嗪基被R6基团任选地取代；
R1，R2和R3是氢；
m是1；
R4选自：氢，卤素，二氟甲基，三氟甲基和甲基；
R6选自：氢，卤素和-C(O)R10，其中，R10是甲基；并且
R7选自：氢，卤素，氰基，甲基和三氟甲基。
在一些实施方式中，所述Porcupine拮抗剂选自下列化合物或其药学上可接受的盐：
N-[5-(3-氟苯基)吡啶-2-基]-2-[5-甲基-6-(哒嗪-4-基)吡啶-3-基]乙酰胺；
2-[5-甲基-6-(2-甲基吡啶-4-基)吡啶-3-基]-N-[5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基]乙酰胺(LGK974)；
N-(2，3′-联吡啶-6′-基)-2-(2′，3-二甲基-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；
N-(5-(4-乙酰基哌嗪-1-基)吡啶-2-基)-2-(2′-甲基-3-(三氟甲基)-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；
N-(5-(4-乙酰基哌嗪-1-基)吡啶-2-基)-2-(2′-氟-3-甲基-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；以及
2-(2′-氟-3-甲基-2，4′-联吡啶-5-基)-N-(5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基)乙酰胺。
III.LGR5阳性癌症
本发明提供了利用本领域已知的方法和/或本文提供的方法筛选具有LGR5阳性是的癌症患者的方法和组合物，且任选地使用本文提供的Wnt抑制剂治疗所述患者。
LGR基因可在mRNA水平或蛋白水平上被检测。利用本领域已知的方法获取需要检测的受治者的生物样本。所述生物样本被任选地进行处理以获取蛋白质、RNA和，进而用于检测LGR基因的试验。
A.生物样本
本文中的“生物样本”是指任何疑似含有LGR5阳性的生物样本，并且可包括细胞，RNA(在溶液中或结合在例如用于northern分析的固体载体上)，cDNA(在溶液中或结合在固体载体上)，来自细胞、血液、尿液、骨髓或组织等的提取物。
用于本发明方法的实际操作中的生物样本可以获自任何哺乳动物，所述哺乳动物体内存在或正在形成特征为LGR5阳性的癌症。在一种实施方式中，所述哺乳生物是人类，所述人类可以是用于治疗癌症(例如，结肠癌、胃癌和食道癌)的Wnt抑制疗法的候选人。所述人类候选人可以是正在接受或正在考虑接受例如本文所提供的Wnt抑制剂治疗的患者。在另一实施方式中，所述哺乳动物是大型动物，例如，马或牛，而在其他实施方式中，所述哺乳动物是小型动物，例如，猫或狗，已知所有这些哺乳动物患有癌症，包括结肠癌、胃癌和食道癌。
含有来自哺乳动物癌症的细胞(或细胞提取物)的任何生物样本适用于本发明的方法。利用肿瘤标志物、角蛋白标志物或其他所描述的阴性选择方法(参见Ma等人，Anticancer Res.23(1A)：49-62(2003))也可以从血清中获得循环肿瘤细胞。对于白血病患者来说，血清和骨髓样本尤为优选。对于涉及实体瘤(例如，肉瘤和恶性上皮肿瘤(carcinomas))的癌症而言，所述生物样本可包括获自肿瘤活检的细胞，其可以根据标准临床技术获得。
例如，可以采用以商标Vita-AssaysTM，Vita-CapTM和(购自Vitatex，LLC(强生公司))销售的试剂盒和试剂纯化循环肿瘤细胞(“CTC”)。对其他用于分离CTC的方法进行了描述(参见，例如，公开号为WO/2002/020825的PCT申请，Cristofanilli等人，NewEngl.J.of Med.351(8)：781-791(2004)以及Adams等人，J.Amer.Chem.Soc.130(27)：8633-8641(2008年7月))。在具体实施方式中，可分离和鉴定来源于肺、结肠、胃、食道的循环肿瘤细胞(“CTC”)。
B.LGR5多肽或蛋白的检测
在一些实施方式中，采用免疫分析法检测LGR5多肽或蛋白。产生LGR5多肽或蛋白以制备LGR5多肽或蛋白特异性抗体(单克隆或多克隆)。所述抗体随后被用于检测LGR5多肽或蛋白的分析方法中。
LGR5多肽或蛋白通常采用LGR5多肽或蛋白特异性试剂检测。本文中的“LGR5多肽或蛋白特异性试剂”是指任何能够特异性结合LGR5多肽或蛋白、检测和/或量化生物样本中LGR5多肽或蛋白的存在/表达水平的试剂(生物试剂或化学试剂)。该术语包括但不限于下述优选的抗体和试剂，以及在本发明保护范围之内的等同试剂。
人类LGR5多肽或蛋白特异性抗体也可结合到其他哺乳动物(例如，老鼠和兔)中的高度同源肽序列和等同表位肽序列，反之亦然。在本发明的方法的实际操作中有用的抗体包括(a)单克隆抗体；(b)纯化的多克隆抗体，其特异性结合至目标多肽(例如，LGR5多肽或蛋白)；(c)如上述(a)-(b)中所述的结合其他非人类物种(例如，大鼠和小鼠)中的等同且高度同源表位或磷酸化位点的抗体；以及(d)如上述(a)-(c)中所述的抗体的片段，其结合至被本文所公开的示例性抗体结合的抗原(或更优选为表位)。
在本文中，“抗体”是指所有类型的免疫球蛋白，包括IgG，IgM，IgA，IgD和IgE。所述抗体可以是单克隆的或多克隆的，且可以是来源于任何物种，包括(例如)大鼠、小鼠、兔、马或人类，也可以是嵌合抗体，参见，例如，M.Walker等人，Molec.Immunol.26：403-11(1989)；Morrision等人，Proc.Nat′l.Acad.Sci.81：6851(1984)；Neuberger等人，Nature 312∶604(1984)。所述抗体可以是根据美国专利US 4,474,893(Reading)或US 4,816,567(Cabilly等人)中公开的方法制备的重组单克隆抗体。所述抗体还可以是根据美国专利US 4,676,980(Segel等人)中公开的方法制备的化学构建的特异性抗体。
本发明不限于使用抗体，还包括等同分子，例如，结合结构域的蛋白质或核酸适体，所述等同分子以融合蛋白或截短蛋白特异性的方式结合至如下表位，所述表位与本发明的方法中使用的LGR5多肽或蛋白特异性抗体所结合的表位实质上相同。参见，例如，Neuberger等人，Nature 312：604(1984)。这样的等同非抗体试剂可适用于下文进一步描述的本发明的方法。
在本发明的方法的实际操作中使用的多克隆抗体可以根据标准技术如下制备：采用含有期望的LGR5多肽或蛋白特异性表位(例如，本文所述的LGR5多肽或蛋白)的抗原免疫合适的动物(例如，兔或羊等)；从所述动物中采集免疫血清；从所述免疫血清中分离多克隆抗体；以及根据已知的步骤纯化具有期望的特异性的多克隆抗体。抗原可以是根据已知技术选择和构建的含有所期望的表位序列的合成肽抗原，参见，例如，ANTIBODIES：ALABORATORY MANUAL，Chapter 5，p.75-76，Harlow&Lane Eds.，Cold Spring HarborLaboratory(1988)；Czemik，Methods In Enzymology，201：264-283(1991)；Merrifield，J.Am.Chem.Soc.85：21-49(1962)。可以根据下文的进一步描述筛选和分离如本文所述的那样制备的多克隆抗体。
单克隆抗体也可以有利地用于本发明的方法，其可以根据熟知的Kohler和Milstein技术在杂交瘤细胞系中产生。Nature 265：495-97(1975)；Kohler和Milstein，Eur.J.Immunol.6：511(1976)；还可以参考CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY，Ausubel et al.Eds.(1989)。如此制得的单克隆抗体是高度特异性的并且使本发明提供的分析方法的选择性和特异性得到改善。例如，含有合适抗原(例如，包含Rspo3-PTPRK或Rspo2-EIF3E融合多肽的融合连接的合成肽)的溶液可以注射至小鼠体内，在足够的时间(用常规技术饲养)之后，处死小鼠，获得脾细胞。然后通过将脾细胞与骨髓瘤细胞融合以产生杂交瘤细胞而使脾细胞永生化，该过程通常是在聚乙二醇存在下进行的。例如，兔融合杂交瘤可以根据1997年10月7日授权的美国专利US5,675,063(Knight)所描述的那样而制得。如下所述，杂交瘤细胞随后在适当选择的培养基中生长并且筛选具有所期望的特异性的单克隆抗体的上清液，所述培养基例如，次黄嘌呤-氨基喋呤-胸腺嘧啶脱氧核苷(HAT)。分泌的抗体可以通过常规方法，例如，沉淀、离子交换或亲和层析法等从组织培养物上清液中回收。
单克隆的Fab片段还可以通过本领域技术人员己知的重组技术在大肠杆菌中制得。参见，例如W.Huse，Science 246：1275-81(1989)；Mullinax et al.，Proc.Nat′lAcad.Sci.87：8095(1990)。如果某一同种型的单克隆抗体优选用于特定应用，特定的同种型可以通过从最初融合中选择而直接制得，或使用近亲选择技术从分泌不同的同种型的单克隆抗体的亲本杂交瘤中分离类别转换的变异体而间接制得(Steplewski，等人，Proc.Nat′l.Acad.Sci.，82：8653(1985)；Spira等人.，J.Immunol.Methods，74：307(1984))。单克隆抗体的抗原结合位点可以通过PCR克隆，并且单链抗体制成噬菌体展示的重组抗体或大肠杆菌中的可溶抗体(参见，例如，ANTIBODY ENGINEERING PROTOCOLS，1995，1995，Humana Press，Sudhir Paul editor)。
进一步地，美国专利US 5,194,392(Geysen，1990)描述了一种检测或确认单体(氨基酸或其他化合物)序列的通用方法，所述单体是表位的拓扑等价物(例如，模拟表位)，所述表位与目标抗体的特定补位(抗原结合位点)互补。更普遍而言，该方法涉及检测或确认单体序列，所述单体是与特定目标受体的配体结合位点互补的配体的拓扑等价物。类似地，美国专利US5,480,971(Houghten等人，1996)公开了线性C1-C-烷基全烷基化的寡聚肽以及所述肽的集合和文库，还公开了利用所述寡聚肽集合和文库确定优先结合到目标受体分子的全烷基化寡聚肽的序列的方法。因此，本发明的具有表位(epitope-bearing)的肽的非肽类似物也可以通过这些方法常规制备。
本发明方法中使用的抗体，无论是多克隆的或单克隆的，可以根据标准技术筛选出表位和融合蛋白特异性。参见，例如，Czemik等人，Methods in Enzymology，201：264-283(1991)。例如，可以通过ELISA从肽文库中筛选抗体，以确保对所期望的抗原的特异性以及在需要的情况下仅仅与，例如，本发明的Rspo3-PTPRK融合多肽反应而不与野生型Rspo3或野生型PTPRK的反应性。也可以通过Western印迹从含有靶蛋白的细胞制剂中检测抗体，以确认抗体仅仅与所期望的靶点的反应性，并确保抗体不与涉及Rspo的其他融合蛋白发生可检测的结合。融合蛋白特异性抗体的制备、筛选和使用是本领域技术人员已知的，且已经被公开。参见，例如，美国专利公开US 20050214301(Wetzel等人.，2005年9月29日)。
用于实践本文所公开的方法的本发明的LGR5多肽或蛋白特异性抗体对于人类LGR5多肽或蛋白具有理想的特异性，但是不限于仅仅结合人类自身。本发明包括制备和使用还结合其他哺乳动物物种(例如，小鼠、大鼠、猴)中的保守且高度同源性或同一性表位的抗体。其他物种中的高度同源性或同一性序列可易于通过标准序列比对鉴定，例如，使用BLAST LGR5多肽或蛋白比对。
用于本发明方法的抗体可以进一步用特定的分析方式(例如，流式细胞术(FC)、免疫组化(IHC)和/或免疫细胞化学(ICC))进行表征和确认。抗体也可以有利地偶联至用于多参数分析的荧光染料(例如，Alexa488，PE)或者标记物(例如，量子点)，以及其他信号转导(磷酸-AKT，磷酸-Erk 1/2)和/或细胞标记物(细胞角蛋白)抗体。
C.LGR5过表达的检测
另一方面，本发明提供了用于检测LGR5过表达或表达水平提高的组合物和方法。LGR5的过表达可与Wnt的过表达或激活共存，也可不与Wnt的过表达或激活共存。
LGR5过表达可以是LGR5 mRNA或多肽的过表达，或这两者的过表达。
LGR5过表达是相对于基准表达水平确定的，基准表达水平可以通过测定正常细胞或正常受治者群体(例如，正常人类群体)中的LGR5(mRNA或多肽)的表达水平获得。
LGR5在mRNA水平上的表达水平采用本领域已知的方法测定，例如，Northern印迹，RT-PCR，与实时PCR结合的RT-PCT，数字PCR，DNA芯片，高通量测序或原位杂交，NanostringnCounter，等等。
LGR5在mRNA水平或蛋白水平上的表达水平采用本领域已知的方法测定，例如，Western印迹，蛋白质芯片，免疫组化染色等等。
在任何方法的一些实施方式中，表达提高是指，与参比样本、参比细胞、参比组织、对照样本、对照细胞或对照组织相比，由本领域已知的标准方法检测的生物标志物(例如，蛋白质或核酸(例如，基因或mRNA))的水平总体上增加约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％，95％，96％，97％，98％，99％或更高中的任一种。在一些实施方式中，表达提高是指，样本中生物标志物的表达水平/量提高，其中，所述提高是参比样本、参比细胞、参比组织、对照样本、对照细胞或对照组织中的各个生物标志物的表达水平/量的至少约1.5倍、1.75倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、25倍、50倍、75倍或100倍中的任一种。在一些实施方式中，表达提高是指，与参比样本、参比细胞、参比组织、对照样本、对照细胞、对照组织或内参(例如，管家基因)相比，总体上提高超过约1.5倍、超过约1.75倍、超过约2倍、超过约2.25倍、超过约2.5倍、超过约2.75倍、超过约3.0倍、或超过约3.25倍。
D.采用Nanostring nCount检测LGR5过表达
另一方面，采用分析系统(Nanostring Technologies，Seattle，WA)检测或确定LGR5过表达。该系统在国际专利申请公开WO 08/124,847和美国专利US8,415,102中描述，这两篇专利文献的全部内容通过引用并入本文，用于教导该系统。
NanoString无需扩增RNA，样本需要量低并且有效评估FFPE样本中的基因表达，例如，肿瘤FFPE样本。而且，NanoString是用于检测基因表达的复用方法并且提供直接测量mRNA而无需使用转录或扩增的方法。从福尔马林固定的肿瘤标本中提取的RNA可能质量很差并且迄今无法进行这样的分析。然而，NanoString允许对这些标本进行分析。带有500attomolar灵敏度的NanoString可使用100纳克总RNA作为输入检测到仅仅1拷贝RNA/细胞。
分析系统的基础是分配给待分析的每个核酸靶点唯一的编码。所述编码由着色的荧光点的有序数列构成，所述有序数列建立了每个待分析的靶点的唯一条码。为每个DNA或RNA靶点设计一对探针，即，带有荧光条码的生物素化的捕获探针和报告探针。在本文中，该系统也被称为纳米报告编码系统。
为每个靶点合成特定的报告探针和捕获探针。简言之，将序列特异性DNA寡核苷酸探针连接至编码特异性报告分子。优选地，每个序列特异性报告探针包括能够与不超过一个目标基因(例如，LGR5)杂交的靶点特异性序列，并且任选地包括至少两个，至少三个或至少四个标签连接区域，所述连接区域包括一个或多个发光的标签单体。捕获探针通过将每个靶点的第二序列特异性DNA寡核苷酸连接至包含生物素的通用寡核苷酸而制得。报告探针和捕获探针均汇合至单个杂交混合物“探针文库”。优选地，所述探针文库包括本文提供的每个目标基因的探针对(捕获探针和报告体)。
每个靶点的相对丰度在单个复用杂交反应中进行测量。该方法包括：使生物样本接触探针文库，所述探针文库包括目标基因的探针对，这样，样本中存在的靶点建立了探针对和靶点复合物。随后纯化所述复合物。更加具体而言，样本与探针文库结合并且在溶液中发生杂交。杂交之后，采用连接至捕获探针和报告探针上存在的通用序列的寡核苷酸补体的磁珠，以两步步骤纯化一式三份的杂交复合物(探针对和靶点)。该两步纯化处理使得杂交反应在大大过量的靶点特异性探针的驱动下完成，因为，靶点特异性探针最终被除去，所以这些探针不会干扰样本的结合和成像。所有杂交后步骤在定制的液体-处理机器人上由机器人处理(Prep Station，NanoString Technologies)。
纯化的反应通过Prep Station沉积于样本筒的各个流动池中，通过捕获探针结合至链霉亲和素(streptavidm)包被的表面，经过电泳以拉长报告探针并进行固定。处理之后，将所述样本筒转移至全自动成像和数据收集装置(Digital Analyzer，NanoStringTechnologies)。靶点的表达水平通过使每个样本进行成像并对待检测的靶点的编码的倍数进行计数。数据以列出每个样本、每个靶点的计数的简单电子数据表的形式输出。
该系统可与纳报告体一同使用。关于纳报告体的其他公开内容可在国际申请WO07/076,129和WO 07/076,132，以及美国专利公开US2010/0015607和US2010/0261026中找到，上述专利文献的全部内容通过引用并入本文。而且，术语核酸探针和纳报告体可包括国际申请WO2010/019826和美国专利公开US2010/0047924中描述的合理设计的序列(例如，合成的序列)，上述专利文献的全部内容通过引用并入本文。
nCounter系统的一个优势在于能够在单个分析中测量基因融合和基因过表达这两者。nCounter元素化学分析使复用分析能够在单个反应中检测并识别超过200个表达的基因和基因融合。已知的基因融合可采用靶向融合连接序列的特异性探针对表征。不带有已知的搭档基因的新型融合基因型可通过5’和3’外显子不平衡来识别。融合连接的5’上游外显子表达和3’下游外显子表达的比例可采用序列特异性探针进行有力地评价。因此，偏离1的5’/3’表达的比例代表了已发生融合事件。在癌干细胞中由癌干细胞的5’融合搭档基因驱动Rspo2和Rspo3表达的提高是融合事件另外的强指示剂。参见，See Lira ME，Kim TM，Huang D，Deng S，Koh Y，Jang B，Go H，Lee SH，Chung DH，Kim WH，Schoenmakers EF，ChoiYL，Park K，Ahn JS，Sun JM，Ahn MJ，Kim DW，Mao M.Multiplexed gene expression andfusion transcript analysis to detect ALK fusions in lung cancer.J Mol Diagn201315(1)：51-61.Lira ME，Choi YL，Lim SM，Deng S，Huang D，Ozeck M，Han J，Jeong JY，Shim HS，Cho BC，Kim J，Ahn MJ，Mao M.A single-tube multipleXed assay fordetecting ALK，ROS1，and RET fusions in lung cancer.J Mol Diagn 201416(2)：229-243。
NanoString及其各个方面在Geiss等人，″Direct multiplexed measurement ofgene expression with color-coded probe pairs″Nature Biotechnology 26，317-325(2008)；美国专利US7,473,767，US7,941,279和US7,919,237，以及美国专利申请公开US2010/0112710中描述，上述参考文献以及专利文献的全部内容通过引用并入本文。NanoString也在Payton等人，″High throughput digital quantification of mRNAabundance in primary human acute myeloid leukemia samples″The Journal ofClinical Investigation 119(6)：1714-1726(2009)；和Vladislav等人，″Multiplexedmeasurements of gene signatures in different analytes using theNanoStringnCounter Assay System″BMC Research Notes 2：80(2009)中进行讨论，上述参考文献的全部内容通过引用并入本文。
E.筛选和治疗带有LGR5过表达的受治者
再一方面，本发明提供确定患有癌症的受治者是否应当接受抑制Wnt活性的组合物(例如，Procupine拮抗剂或抑制剂)的治疗的方法，所述方法包括：(a)从所述受治者中分离生物样本；(b)在所述生物样本上进行分析以确定LGR5mRNA或多肽的过表达(阳性)；以及(c)如果所述生物样本包含LGR5mRNA或多肽过表达和，那么确定受治者应当接受抑制Porcupine活性的组合物的治疗，其中，所述组合物包含本文提供的Porcupine拮抗剂。
在一些实施方式中，所述方法还包括采用本文提供的组合物治疗所述受治者。
IV.用于筛选带有LGR5过表达方法和试剂盒
又一方面，本发明提供用于筛选LGR5过表达的受治者(例如，人类患者)的试剂盒。
本发明的分析试剂盒和方法可用于识别预计会对特定Wnt抑制剂产生响应的患者、细胞或组织。这种伴随诊断试剂盒的使用类似于政府药物登记机构批准的与批准的药物一同使用的其他伴随诊断测试。参见，例如，2011年食品药品监督管理局批准的用于治疗ALK4-突变的肺癌的克唑替尼和用于治疗BRAF突变的黑色素瘤的威罗菲尼。
本发明的分析试剂盒和方法还可用于识别可改善对Wnt抑制剂具有耐受性的癌细胞的响应性的治疗并且用于开发提高Wnt抑制剂的响应的辅助治疗。
本发明的分析试剂盒和方法对于患有可由Wnt抑制剂进行治疗的任何癌症的患者有用，所述癌症例如，胰腺癌或结肠癌，或者Wnt抑制剂可减缓其生长的任何肿瘤，例如，导管癌，腺癌或黑色素瘤。通过使用本发明的方法，在患者并不具有LGR5过表达的情况下，这些患者可免受无效治疗的副作用和经济成本的影响。本发明的分析试剂盒和方法对于医师而言是有用的，医师可以基于患者的肿瘤的分子特征信息向特定患者推荐进行Wnt抑制剂治疗或不向特定患者推荐进行Wnt抑制剂治疗。本发明的分析试剂盒和方法还有用地提高了对开发有效的人LGR5分析的需求，所述人LGR5分析方法可与尚未开发的核苷酸探针一同使用。
在一种实施方式中，本发明提供用于选择癌症患者的分析试剂盒，所述癌症患者被预计能够得益于或不能得益于Wnt抑制剂的治疗给药。所述分析试剂盒包括：
(a)用于检测肿瘤细胞样本中生物标志物水平或选自下列的生物标志物的组合的水平的方式或系统，所述生物标志物选自：(i)LGR5 mRNA的表达水平；或(ii)LGR5R多肽或蛋白的表达水平。
(b)对照，其选自：(i)用于检测对Wnt抑制剂的灵敏性的对照样本；(ii)用于检测对Wnt抑制剂的耐受性的对照样本；(iii)包含与对Wnt抑制剂的灵敏性有关联的生物标志物的预定对照水平的信息；或(iv)包含与对Wnt抑制剂的耐受性有关联的生物标志物的预定对照水平的信息。
在一种实施方式中，所述试剂盒还可包括用于检测LGR5 mRNA的表达水平或LGR5R多肽或蛋白的表达水平的方式系统。
试剂盒还可包括用于检测对照标志物的方式，其特征为所采样的细胞类型，其通常可以是任何类型的试剂，该试剂可在检测样本中存在已知标志物(核酸水平或蛋白质水平)的方法中使用，例如，通过检测前文所述的生物标志物的存在的方法。具体而言，所述方式的特征为其识别正在被分析的细胞类型的特异性标志物，所述标志物阳性识别所述细胞类型。例如，在肺肿瘤分析中，理想的是，筛选生物标志物表达水平或生物活性水平的肺上皮细胞。因此，用于检测对照标志物的方式识别特征为上皮细胞，优选地为肺上皮细胞的标志物，这样，所述细胞与其他细胞类型区分开，所述其他细胞类型例如结缔组织或炎症细胞。这样的方式增加了本发明的分析方法的准确性和特异性。这种用于检测对照标志物的方式包括但不限于：在严格杂交条件下与编码蛋白质标志物的核酸分子杂交的探针；扩增这种核酸分子的PCR引物；特异性结合靶分子上的构象不同的位点的适体；或选择性结合样本中的对照标志物的抗体、其抗原结合片段或抗原结合肽。许多细胞标志物的核酸和氨基酸序列是本领域已知的并且用于生成这些检测试剂。
在一些实施方式中，分析或试剂盒包括nCounter系统的探针和其他必须的试剂。Nanostring nCounter分析可在检测融合连接和评估基因表达的多种设计中进行：(1)代码集设计使用在溶液中杂交的两个约50个碱基探针/mRNA。报告探针带有信号；捕获探针允许复合物被固定，用于数据收集；(2)元素标签集GRP设计使用基于NanoString的专利技术的数字分子条码化学，其允许用户组装其自己的分析方法；以及(3)通用连接序列设计使用具有一定优势的交换技术以产生高特异性检测。
在一些实施方式中，所述LGR5阳性是LGR5 mRNA在癌细胞中的表达是正常细胞中的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％，或正常细胞中的表达的至少1倍、至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍。
在一些实施方式中，所述LGR5阳性是LGR5蛋白在癌细胞中的表达是正常细胞中的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％，或正常细胞中的表达的至少1倍、至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍。
本文中的“癌症”是指人体内的病理状态，其特征为不受控制的细胞增殖。实例包括但不限于：癌症、淋巴瘤、母细胞瘤和白血病。癌症的更加具体的实例包括但不限于：肺癌(肺小细胞癌和肺非小细胞癌)、乳腺癌、前列腺癌、类癌性癌症、膀胱癌、胃癌、胰腺癌、肝癌(肝细胞癌)、肝母细胞瘤、结肠直肠癌、头颈癌、鳞状细胞癌、食管癌、卵巢癌、子宫癌、子宫内膜癌、间皮瘤、黑色素瘤、肉瘤、骨肉瘤、脂肪肉瘤、甲状腺癌、硬纤维瘤、急性髓细胞白血病(AML)和慢性髓细胞白血病(CML)。
“不受控的生长”包括癌细胞的数量和/或尺寸增加(本文中也称为“增殖”)。“转移”是指癌细胞从受治者体内的原发肿瘤位点移动或迁移(例如，侵入)至受治者体内的一个或多个其他区域(在这些区域中，所述细胞可随后形成继发性肿瘤)。因此，在一种实施方式中，本发明提供用于完全或部分抑制患有癌症的受治者体内的继发性肿瘤形成的化合物和方法。
在本发明的一些实施方式中，特征为LGR5阳性的癌症包括消化道肿瘤，其可以是肠道肿瘤和胃肿瘤。
参考文献
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实施例
本发明进一步通过下述实施例举例说明，但不限于此。
实施例1.LGR5在肠癌/胃癌肿瘤模型中的表达
1.实验方法
首先，将肿瘤剪碎，用2U/ml分散酶，2000U/ml胶原蛋白酶消化肿瘤组织，37℃孵育2小时。在这个过程中用1ml的枪头吹打数次。40微米细胞筛过滤。PBS洗涤2遍后用于流式标记或培养。
细胞流式分选：PBS洗涤2遍，加入1mlPBS，800rpm离心5分钟，用PBS稀释LGR5一抗1：100，总体积250μl，加入细胞并慢慢吹打均匀，冰上孵育1小时，PBS洗涤2遍，离心后，弃掉上清液，加入荧光二抗1∶1000，体积250μl，冰上孵育30分钟，离心弃掉上清液，PBS洗涤2遍，离心后用PRMI 1640培养基稀释细胞至106个细胞/ml，分选细胞。
2.LGR5在肠癌/胃癌肿瘤中的表达
如图1所示的GA007胃肿瘤模型样品中的LGR5的流式细胞分选图中可以看出，GA007胃肿瘤中48％的细胞是LGR5阳性。
如下表1的数字PCR检测所显示的，CR3056肠肿瘤(低分化腺癌)模型，GA3055胃肿瘤(低分化鳞癌)和GA007胃肿瘤(高分化鳞癌)模型中LGR5的mRNA表达显示阳性。
表1.CR3056，GA3055和GA007肿瘤模型中的LGR5 mRNA表达的数字PCR数据
| 探针 | CR3056 | GA3055 | GA007 |
| ACTB | 182,975 | 146,709 | 339,401 |
| GAPDH | 75,988 | 45,855 | 63,458 |
| AXIN2 | 1765 | 193 | 496 |
| LGR5 | 170 | 119 | 3034 |
实施例2.Wnt通路抑制剂对LGR5阳性癌症的抑制作用
2.1 Wnt通路抑制剂对HEK293人胚胎肾细胞、LOVO人结肠癌细胞的生长抑制作用
细胞培养：将HEK293细胞和LOVO细胞培养到70％融合，消化后将10000个细胞接种至96孔板，细胞培养基分别含CGX1 321 200μM，依次稀释3倍，一共8个浓度，每个浓度3个重复孔，培养48小时后，加入20μL CellTiter，在培养箱中孵育1小时，测量吸光度。
Foci形成实验：将HEK293细胞和LOVO细胞消化成单细胞并确保存活率90％以上，以2000-6000个细胞/孔的密度将上述细胞接种于六孔板中，每孔添加2ml含有10％FBS的培养基，第二天，更换培养基并添加DMSO溶解的不同浓度的CGX1321，每隔2-3天换液一次，待克隆增殖至含200个以上细胞且肉眼可见时，进行染色鉴定，弃去培养基，用PBS洗涤一遍，每孔添加1ml 10％甲醛溶液，常温放置30分钟，弃去甲醛溶液，每孔加入0.5ml-1ml 0.1％结晶紫溶液，常温放置30分钟，弃去结晶紫溶液，用超纯水洗涤2-3次，拍照记录细胞克隆大小、数目。
从图2A和图2B所示的细胞吸光度图可以看出，CGX1321抑制了HEK293细胞和LOVO细胞的生长并且呈现药物浓度相关性。
如图3所示，通过Foci形成实验在体外检测了LGR5对细胞生长的影响，从图中可以看出，CGX1321对HEK293和LOVO单细胞形成克隆的生长显示抑制性作用。
2.2 CGX1321对LGR5阳性PDX小鼠模型中的肿瘤生长的抑制
动物饲养条件：
动物饲养在独立送风笼具中，每笼3只；
温度：20-26℃；
湿度：30-70％；
光照：12小时亮暗循环；
玉米芯垫料，每周更换一次；
饮食：自由取食，干燥颗粒饲料经由辐射灭菌；
饮水：自由饮水，饮用水经过高压灭菌；
笼卡标记：动物数量、性别、品系、接收时间、处理方式、项目号、组号、鼠号、开始给药时间；
动物标记：动物用耳号标记
PDX模型的建立：将人来源的CR3056肠肿瘤、GA3055胃肿瘤和GA007胃肿瘤剪碎到2mm*2mm*2mm，放入到50％marigel+50％1640培养基中，将小鼠用异氟烷麻醉，碘酒消毒小鼠背部皮肤，将肿瘤碎片植入小鼠腋下。
在雌性BALB/c裸鼠中接种了CR3056肠肿瘤、GA3055胃肿瘤和GA007胃肿瘤之后，每天给药CGX1321(1.22mg/kg CGX1321磷酸盐)一次，持续27天，每周测量肿瘤两次。采用卡尺每周测量两次肿瘤，肿瘤体积根据如下公式估算：TV＝a x b2/2，其中，a和b分别是肿瘤的长直径和短直径。利用肿瘤体积计算相对肿瘤增殖率(ΔT/ΔC％)。当动物健康状况持续恶化，动物连续遭受痛苦、疼痛或无法饮食，或者当动物消瘦体重下降超过20％，或当单个小鼠的肿瘤体积超过3000mm3时，终止实验。
如图4至图6所示，对于接种有CR3056肠肿瘤异种移植物的小鼠而言，在治疗27天后，与溶剂(20％v/vPEG400+5％m/v Solutol+55％v/v 5％葡萄糖水溶液)处理组相比，CGX1321治疗组的相对肿瘤增殖率为22.65％，有统计学显著的抗CR3056肠肿瘤生长的作用。对于接种有GA3055胃癌异种移植物的小鼠而言，在治疗27天后，与溶剂(20％v/vPEG400+5％m/v Solutol+55％v/v5％葡萄糖水溶液)处理组相比，CGX1321治疗组的相对肿瘤增殖率为2.52％，有统计学显著的抗GA3055胃癌生长的作用。对于接种有GA007胃癌异种移植物的小鼠而言，在治疗27天后，与溶剂(20％v/vPEG400+5％m/v Solutol+55％v/v 5％葡萄糖水溶液)处理组相比，CGX1321治疗组的相对肿瘤增殖率为39.7％，有统计学显著的抗GA007胃癌生长的作用。
Claims (10)
1.Wnt信号通路抑制剂在制备用于治疗受治者体内特征为LGR5阳性的癌症的药物中的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其中，所述Wnt信号通路抑制剂是Porcupine拮抗剂。
3.如权利要求1所述的应用，其中，所述LGR5阳性是LGR5mRNA在癌细胞中的表达是正常细胞中的至少10％至至少10倍。
4.如权利要求1所述的应用，其中，所述LGR5阳性是LGR5蛋白在癌细胞中的表达是正常细胞中的至少10％至至少10倍。
5.如权利要求1所述的应用，其中，所述Wnt信号通路抑制剂是具有下述通式(I)的化合物或其生理学上可接受的盐：
其中：
X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8独立地为CR4或N；
Y1是氢或CR4；Y2，Y3独立地为氢、卤素或CR3；
R1是喹啉基，芳基，C3-6杂环，包含1至2个选自N，O和S的杂原子的5或6元杂芳基；
R2是喹啉基，芳基，C3-6杂环，包含1至2个选自N，O和S的杂原子的5或6元杂芳基；
R3是氢，卤素，氰基，C1-6烷基，被卤素、氨基、羟基、烷氧基或氰基任选地取代的C1-6烷氧基；
R4是氢，卤素，C1-6烷氧基，-S(O)2R5，-C(O)OR5，-C(O)R5，-C(O)NR6R7，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；
R5，R6和R7独立地为氢，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代。
6.如权利要求5所述的应用，其中，所述5或6元杂芳基选自下列基团：
其中，
R4是氢，卤素，C1-6烷氧基，-S(O)2R5，-C(O)OR5，-C(O)R5，-C(O)NR6R7，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；
R5，R6和R7独立地为氢，C1-6烷基，C2-6烯基或C2-6炔基，它们中的每一个可被卤素，氨基，羟基，烷氧基或氰基任选地取代；以及
R8是氢或C1-6烷基。
7.如权利要求2所述的应用，其中，所述Porcupine拮抗剂是具有如下通式(II)的化合物或其生理学上可接受的盐：
其中：
X1，X2，X3和X4选自：N和CR7；
X5，X6，X7和X8中的一个为N并且另一个为CH；
X9选自：N和CH；
Z选自：苯基，吡嗪基，吡啶基，哒嗪基和哌嗪基；
其中，Z中的每个苯基，吡嗪基，吡啶基，哒嗪基和哌嗪基被R6基团任选地取代；
R1，R2和R3是氢；
m是1；
R4选自：氢，卤素，二氟甲基，三氟甲基和甲基；
R6选自：氢，卤素和-C(O)R10，其中，R10是甲基；并且
R7选自：氢，卤素，氰基，甲基和三氟甲基。
8.如权利要求7所述的应用，其中，所述Porcupine拮抗剂选自下列化合物或其药学上可接受的盐：
N-[5-(3-氟苯基)吡啶-2-基]-2-[5-甲基-6-(哒嗪-4-基)吡啶-3-基]乙酰胺；
2-[5-甲基-6-(2-甲基吡啶-4-基)吡啶-3-基]-N-[5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基]乙酰胺(LGK974)；
N-(2，3′-联吡啶-6′-基)-2-(2′，3-二甲基-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；
N-(5-(4-乙酰基哌嗪-1-基)吡啶-2-基)-2-(2′-甲基-3-(三氟甲基)-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；
N-(5-(4-乙酰基哌嗪-1-基)吡啶-2-基)-2-(2′-氟-3-甲基-2，4′-联吡啶-5-基)乙酰胺；以及
2-(2′-氟-3-甲基-2，4′-联吡啶-5-基)-N-(5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基)乙酰胺。
9.如权利要求8所述的应用，其中，所述Porcupine拮抗剂是2-[5-甲基-6-(2-甲基吡啶-4-基)吡啶-3-基]-N-[5-(吡嗪-2-基)吡啶-2-基]乙酰胺。
10.如权利要求1至9中任一项所述的应用，其中，所述特征为LGR5阳性的癌症是消化道肿瘤，其包括肠道肿瘤和胃肿瘤。
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