CN112638414B - 免疫调节小分子 - Google Patents

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Abstract

本发明包括新颖的组合物和治疗方法,其包含具有式I的化合物:其中n=0‑5;X=NH,O,S,CH2;Y=苯基,或被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,或芳基,取代的芳基,杂芳基,四至六元环烷基,四至六元杂环烷基;R=H,C(O)R2,SO2R2;R1=H,C(O)R2,SO2R2;R2=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,NH2,NR3R4;R3,R4=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,三至六元环烷基,和Z=NH,O,S,CH2,或无,其中所述化合物的量选自以下之一:抑制或激活免疫应答。

Description

免疫调节小分子
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年7月2日提交的序列号为62/693,023的美国临时申请的优先权,其全部内容通过引用的方式在此并入本文。
联邦资助研究声明
本研究部分由美国国立卫生研究院/美国国家工业与信息化部授予Ayu Vis研究所的联邦赠款1R43 AI129164-01资助。
发明技术领域
本发明总体上涉及免疫调节分子领域,更具体地,涉及碳水化合物衍生的Toll样受体调节剂。在一个实施方案中,本发明一般涉及能够刺激或调节受试者的免疫应答的化合物。更具体地,本发明涉及用于疫苗治疗的抗原与小分子的新组合。在一个实施方案中,该化合物可用作用于传染病和癌症的预防性和治疗性疫苗的佐剂。在另一个实施方案中,它们可以单独或与现有疗法组合用作癌症、传染病、过敏/哮喘、肺损伤、支气管肺发育不良的免疫疗法。在另一个实施方案中,本发明一般涉及鉴定小分子免疫调节剂的方法,并且更具体地,涉及通过测量免疫学标志物例如细胞因子,趋化因子和/或生长因子来检测免疫增强剂和免疫抑制剂的测定法。
发明背景
在不限制本发明范围的情况下,结合与炎症和免疫调节相关的疾病来描述其背景。
免疫。当免疫系统受到外来抗原的挑战时,它会通过发出保护性应答来反应。这种应答的特征在于先天和获得性免疫系统的协同相互作用。这些系统曾经被认为是分离的和独立的,现在被认为是两个相互依赖的部分,它们在整合时满足两个互斥的要求:速度(由先天系统贡献)和特异性(由适应性系统贡献)。
先天性免疫系统作为抵御入侵病原体的第一道防线,可在适应性应答成熟时抑制住病原体。它在感染后几分钟内以抗原非依赖性方式触发,对病原体中广泛保守的模式作出应答(尽管它不是非特异性的,并且可以区分自身和病原体)。至关重要的是,它还会产生炎症性的和共刺激的环境(有时称为危险信号),从而增强适应性免疫系统,并引导(或极化)针对最适合抵抗传染原的细胞或体液应答(下面将更详细地讨论)。
适应性应答在数天或数周内生效,但最终会提供完全消除病原体和产生免疫记忆所需的优良抗原特异性。它主要由经历胚系基因重排的T细胞和B细胞介导,其特征是敏锐的特异性和持久的记忆。然而,其也涉及募集先天免疫系统的要素,包括吞噬细菌、病毒甚至相对较大的原生动物寄生虫的专业吞噬细胞(巨噬细胞,嗜中性粒细胞等)和粒细胞(嗜碱性粒细胞,嗜酸性粒细胞等)。一旦适应性免疫应答成熟,随后暴露于病原体将导致其迅速消除(通常在感染症状显现之前),因为已经生成了高度特异性的记忆细胞,这些记忆细胞在随后暴露于其同源抗原后会被快速激活。
先天和适应性应答的相互依赖。现在认为,病原体入侵之后的最早事件受先天免疫系统的细胞成分影响。当驻留的组织巨噬细胞和树突状细胞 (DCs)遇到病原体并被模式识别受体(PRRs)和大批微生物共享的病原体相关分子模式(PAMPs)之间相互作用产生的信号激活时,就会启动响应。刺激活化的巨噬细胞和DCs以释放各种细胞因子(包括细胞因子和趋化因子,例如TNF-α,IL-1β,Il-6,IL-8,MIP-1α和MIP-1β),构成“危险信号”并触发自然杀伤(NK)细胞,巨噬细胞和未成熟树突状细胞流入组织。
载有抗原的活化的DCs随后迁移至淋巴结。到达那里后,它们通过充当抗原呈递细胞(APCs)来激活适应性应答的免疫细胞(主要是初始B细胞和T细胞)。然后活化的细胞迁移到感染部位(由“危险信号”引导)并在那里通过募集先天免疫系统的细胞(包括嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞,单核细胞,NK细胞和粒细胞)进一步放大应答。这种细胞运输是由大量细胞因子(特别是趋化因子亚组的细胞因子)协调的,并且涉及许多不同类型和组织来源的免疫细胞(Luster 2002)。
适应性免疫应答的极化。适应性免疫应答主要受两个独立分支的影响:细胞介导(1型)免疫和抗体介导或体液(2型)免疫。
1型免疫涉及T淋巴细胞的激活,该T淋巴细胞要么作用于携带外来抗原的感染细胞,要么刺激其他细胞作用于感染细胞。因此,免疫系统的这一分支有效地包含并杀死癌细胞或被病原体(特别是病毒)感染的细胞。 2型免疫涉及B淋巴细胞产生针对外来抗原的抗体。这种抗体介导的免疫系统分支攻击并有效地中和细胞外的外来抗原。
免疫系统的两个分支在对抗疾病中都很重要,并且人们越来越认识到,免疫应答的类型与其强度或持续时间一样重要。此外,由于1型和2型应答不一定是互斥的(在许多情况下,有效的免疫应答要求两者同时发生),因此,1型/2型应答的平衡(也称为Th1:Th2应答比/平衡,通过参考涉及各应答调节的不同细胞因子和效应细胞亚群-参见下文)有可能在确定免疫防御的有效性(和影响)方面起作用。
在许多情况下,暴露于抗原后不久,免疫应答就会严重偏向1型或2 型应答。这种1型/2型偏斜或极化的机理尚未完全了解,但已知其涉及细胞介导的化学信使(细胞因子,尤其是趋化因子)的复杂系统,其中1型/2 型极化(或平衡)至少部分地由先刺激先天免疫系统的DCs和巨噬细胞首次被刺激时的初始PRR-PAMP相互作用的性质决定,随后由初始辅助性T 细胞的抗原引发的细胞因子环境决定。
特别是两种细胞因子似乎在确定免疫应答的途径中具有早期作用。巨噬细胞分泌的白细胞介素-1(IL-1)通过刺激Th1细胞的分化来驱动1型应答,Th1细胞是监督1型应答的辅助性细胞。另一种巨噬细胞细胞因子白介素10(IL-10)抑制该应答,而不是驱动2型应答。
1型和2型应答尤其可以基于初始辅助性T细胞的启动和随后极化伴随的某些表型变化来区分。这些表型变化至少部分地以极化的辅助性T细胞分泌的细胞因子的性质为特征。
Th1细胞产生所谓的Th1细胞因子,其包括TNF-α,IL-1,IL-2,IFN-γ, IL-12和/或IL-18中的一种或多种。Th1细胞因子参与巨噬细胞活化且Th1 细胞协调1型应答。相反地,Th2细胞产生所谓的Th2细胞因子,其包括 IL-4,IL-5,IL-10和IL-13中的一种或多种。Th2细胞因子促进多种抗体的产生,并可以抑制1型应答。
Th1和Th2细胞和细胞因子在1型:2型免疫应答极化中的参与产生了术语Th1应答和Th2应答,其分别用于定义1型和2型免疫应答。因此,这些术语在本文中可互换使用。
人们越来越认识到,在治疗和预防中,免疫应答的类型与其强度或持续时间一样重要。例如,过量的Th1应答可导致自身免疫疾病、不适当的炎性反应和移植排斥。过量的Th2应答可导致过敏和哮喘。此外,Th1: Th2比值的扰动是许多免疫疾病和病症的症状,因此改变Thl:Th2比值的方法的开发现在是当务之急。
疫苗佐剂。通过使用疫苗佐剂可以增强对原本为弱抗原性的某些抗原的免疫应答。这种佐剂增强了对特定抗原的免疫应答,因此成为医学界相当感兴趣和研究的对象。
研究已允许开发以前无法生产的具有抗原表位的疫苗。例如,当前可用的疫苗候选物包括模拟链球菌、淋球菌和疟疾抗原的合成肽。这些纯化的抗原通常是弱抗原,但是需要佐剂才能引起保护性免疫。然而,传统的疫苗佐剂具有许多缺点,限制了它们的整体用途和有效性。同样地,这对疫苗有益但没有其他用途。
在体外刺激免疫细胞的物质在体内表现出相似的免疫刺激作用。这些化合物,例如重组细胞因子、病原体产物(例如毒素、脂质、蛋白质/肽、碳水化合物和核酸)和其他哺乳动物来源的免疫刺激分子(例如热休克蛋白、补体、免疫复合物和蛋白聚糖)在体内和体外均诱导可测量的促炎症反应。
历史上,经典佐剂是弗氏完全或不完全(即无分枝杆菌)佐剂。Edmund Coley描述了Coley毒素在癌症免疫治疗中的潜力。其他材料,例如矿物油和氢氧化铝也已经被用作佐剂,但是它们总是具有缺点。例如,已知矿物油会刺激组织并可能致癌。明矾是美国唯一获准使用的佐剂,能在接种部位诱导肉芽肿,并且不能有效诱导细胞介导的免疫。此外,目前可用的许多佐剂效用有限,因为它们含有在人体中不能代谢的组分。另外,大多数佐剂难以制备,因为它们可能需要耗时的程序,并且在某些情况下需要使用复杂且昂贵的设备来配制疫苗和佐剂系统。
免疫佐剂在“免疫佐剂的现状”(Ann.Rev.Immunol.,1986,4,pp. 369-388)以及“疫苗佐剂和递送系统的最新进展”(Derek T O'Hagan and Nicholas M.Valiente)中有所描述。另请参见第4,806,352;5,026,543和 5,026,546号美国专利文献公开了在专利文献中出现的各种疫苗佐剂。
作为免疫兴奋剂的TLR4激动剂。在宿主易患感染性并发症的各种临床情况下,使用旨在提高对细菌感染抵抗力的免疫调节策略可能是有益的。其中包括严重烧伤或严重外伤的患者、经历过重大外科手术的患者或接受过针对癌症或器官移植的免疫抑制疗法的患者。细菌之间,尤其是通常引起医院内感染的细菌之间,抗生素耐药性的发生率不断提高,可以改善宿主对感染反应的干预措施的吸引力进一步增强。
免疫功能低下的患者在中枢神经系统(CNS)中发生细菌感染的风险更高(Safdieh,Mead et al.2008)。病原体的列表包括许多在免疫活性宿主中低致病性的生物。此外,病原体的分布也与免疫活性宿主不同,并且取决于免疫缺陷的性质。B淋巴细胞功能降低或脾功能丧失的患者患由包膜细菌引起的脑膜炎的风险增加,而T淋巴细胞-巨噬细胞系统受损的患者更容易受到细胞内病原体引起的CNS感染。对CNS感染的易感性增加的另一个原因可能是局部免疫防御的下降。
细菌脂多糖(LPS;内毒素)是革兰氏阴性细菌细胞壁的一种成分,其具有已知的免疫调节特性(Broad,Jones et al.2006)。LPS被Toll样受体4 (TLR4)识别,该受体在多种白细胞上表达并激活TRIF和MyD88依赖性信号通路。TLR4信号的激活诱导多种促炎性介质如细胞因子、趋化因子和一氧化氮的产生,这些促炎性介质促进炎症的基本特征,例如增加的血管通透性,水肿形成和白细胞募集。令人关注的是,事先暴露于LPS诱导了一种状态,该状态下随后的LPS或细菌攻击导致促炎性介质产生量显著降低(Cavaillon,Adrie etal.2003)。由LPS引发的免疫表型改变在历史上被称为内毒素耐受性(Cross 2002)。内毒素耐受性的诱导已显示出在降低与正常致死剂量的LPS引起的后续攻击相关的发病率和死亡率方面都非常有效(Murphey,Fang et al.2008)。由于LPS引发会减弱对LPS或细菌攻击的促炎性细胞因子产生,因此许多研究人员先前将LPS耐受性描述为一种免疫抑制状态。但是,很少有研究检查LPS处理对宿主对活细菌感染的反应的影响。研究表明,用LPS预处理的小鼠对细菌感染的抵抗力有所提高(Wy, Goto et al.2000,Wynn,Scumpia et al.2008)。然而,LPS作为治疗剂或预防剂的临床适用性因其在人体中的毒性和狭义的治疗指数而被排除在外。
单磷酰脂质A(MPLA)是一种用作人类疫苗佐剂的内毒素衍生物 (Thoelen,VanDamme et al.1998),是TLR4激动剂。MPLA的预处理可以预防体温过低,提高生存率并改善全身感染小鼠的细菌清除率(Romero,Varma et al.2011)。MPLA的保护作用是通过TLR4介导的。用MPLA进行感染后治疗可提高细菌清除率,但不会减弱炎性细胞因子的产生或防止体温过低。
作为免疫兴奋剂的TLR7/8激动剂。跨膜Toll样受体(TLR)具有对不同的微生物和病毒组分具有特异性的结合结构域(Takeda,Kaisho et al. 2003)。TLR7/8识别单链病毒RNA(Diebold,Kaisho et al.2004,Heil,Hemmi et al.2004)。受体-配体对连接后,细胞内信号传导启动,下游转录因子激活促炎性细胞因子(TNF,IL-1)、I型干扰素(IFNa)和共刺激分子(CD80,CD86)的基因(Lore,Betts et al.2003,Russo,Cornella-Taracido etal.2011, Desmet and Ishii 2012)。这些基因的激活促进树突状细胞(DCs)的成熟,从而促进抗原的呈递并刺激随后的适应性免疫应答。产生的确切免疫应答取决于精确的刺激以及由此产生的转录和细胞变化。通过CD8+T淋巴细胞执行的细胞介导的免疫可以通过辅助性Thl细胞以及细胞因子IFNα,IL-2 和IL-12来实现(Pennock,White et al.2013)。然而,如果是先天性的,促炎性细胞因子如IL-1和TNFα的产生超过局部和全身炎症的结果。则产生过量的局部和全身性炎症结果的促炎性细胞因子,例如IL-1和TNFα。因此,为了产生增强对给定抗原的免疫应答的安全佐剂,必须产生这些信号的适当组合。
包括R848和R837在内的几种TLR7/8激动剂已经被研究作为潜在的疫苗佐剂。已经发现这些激动剂中的一些作为局部给药的药剂是成功的,但是在达到有效浓度之前口服或静脉内给药时显示出剂量限制性毒性。该状况使得当前的TLR7/8激动剂作为全身疫苗佐剂无效(Pockros,Guyader et al.2007)。这些试剂被设计为比CL075(TLR7/8激动剂)更有效,并诱导较低的炎症细胞因子水平,从而克服了它们作为全身性佐剂的问题。
急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种严重的呼吸衰竭,与多种损伤有关,包括大出血、全身感染、吸入有毒物质、细菌感染、烧伤和爆炸伤,总体死亡率为30-40%。据估计,在美国每年有200,000人患ARDS (Rubenfeld,Caldwell et al.2005,Villar,Blanco etal.2016)。军事战斗中创伤性疾病的主要并发症之一是ARDS的发生,其发生在8-82%的选定患者人群中。这些患者包括患有肺挫伤、严重创伤(损伤严重程度评分>25)、头部损伤、明显的输血要求以及主要的骨科损伤(例如长骨和骨盆骨折)的患者。ARDS的存在与发病率显著增加、医院资源的使用增加以及高达4.3 倍的死亡率增加有关(Salim,Martin etal.2006)。
迄今为止,ARDS尚无特效疗法。当前的疗法仅包括支持性护理、使用机械呼吸机支持肺部直至其完全恢复。因此,迫切需要用于该疾病的新疗法。
另一种这样的疾病是支气管肺发育不良(BPD),其是婴儿中最常见的慢性呼吸道疾病,并且是一种破坏性疾病,破坏了早产继发的肺的发育程序。BPD继发于遗传和环境因素(高氧,有创机械通气和败血症)之间的相互作用(Bhandari and Bhandari 2009,Bhandari and Bhandari 2011,Jensen and Schmidt 2014)。尽管BPD的定义在过去十年中有所发展,但目前其被定义为生命28天对氧气(O2)补充的需求以及对矫正月龄36周补充O2需求进行“生理”评估。(Bhandari and Bhandari 2011,Trembath and Laughon 2012,Bancalari and Claure 2016)。据估计,美国每年有10,000-15,000例BPD新病例发生,并且明显地,所有BPD病例中有97%发生在出生体重小于1250 克的婴儿中(Bhandari andBhandari 2011)。尽管新生儿通气技术取得了许多进展、表面活性剂和产前皮质类固醇的广泛使用以及积极的液体管理,但 BPD的发病率一直保持不变(Smith,Zupancic etal.2005)甚至略有增加((Bhandari and Bhandari 2011,Trembath and Laughon 2012)。BPD的管理对医疗服务造成了巨大损失。在早产儿中,婴儿住院期间费用最高的并发症是BPD,平均每次出院费用为116,000美元(Russell,Green et al.2007)。此外,BPD与严重的肺部和神经发育后遗症相关,并继续对成年后的健康产生影响(Bhandari and Bhandari2011,Natarajan,Pappas et al.2012,Bhandari and McGrath-Morrow 2013,Raju,Buistet al.2017)。因此,重要的是要了解 BPD的长期后果,因为它们可能对早产者的一生中对治疗、费用和医疗保健的应用产生重大影响。
BPD的病理特征包括:高氧诱导的肺部炎症(Bhandari 2014,Balany andBhandari 2015,Harijith and Bhandari 2016)、细胞死亡增加(Li,Choo-Wing etal.2011,Choo-Wing R 2013,Sureshbabu,Syed et al.2015,Sureshbabu,Syed etal.2016)、血管生成因子失调(Bhandari,Choo-Wing et al.2008,Sun H 2013, Sun H2013,Syed,Choo-Wing et al.2016)最终导致肺泡化受损和肺血管生成失调(Balany andBhandari 2015)。呼吸窘迫综合征(RDS)和高氧暴露是BPD 的常见先兆。目前用于治疗早产儿RDS的护理标准治疗方法是外源性表面活性剂和补充氧气,然而,尚无预防BPD的有效方法(Bhandari 2014)。根据国家儿童健康与人类发展研究所/国家心脏、肺和血液研究所(NICHD /NHLBI)的研究,识别针对早产儿BPD的潜在药物已被列为“研究重点”(McEvoy,Jain et al.2014)。在NIH的NHLBI的主持下,美国国立卫生研究院(NIH)举办了以BPD为重点的针对慢性肺病的初级预防研讨会 (McEvoy,Jain et al.2014)。关于“初级BPD预防研究有希望的近期机会”,特别是“BPD预防的临床研究重点和特定的临床试验”,令人失望的是,仅确定了两种特定的药物-咖啡因和吸入性一氧化氮(iNO)(Bhandari 2014)。
通过激活抗炎细胞因子IL-10减轻炎症可治疗急性肺损伤(ALI)、ARDS和BPD,这些疾病的特征是由于细菌感染、创伤、过度暴露于氧气和有毒气体而导致促炎性细胞因子TNF-α,IL-6,i-NOS and ROS的过量产生。这些介质诱导肺的内皮和上皮损伤、血管渗漏、水肿和血管扩张,随后引起ALI和ARDS的发展(Densmore,Signorino et al.2006)。已知主要由 T-helper 2细胞、B细胞、单核细胞、巨噬细胞和角质形成细胞产生的IL-10 会减少促炎性细胞因子的合成并终止炎性反应(Moore,Rousset et al.1991)。在患有输血相关性ALI的患者中发现低水平的IL-10(Kapur,Kim et al. 2017)。重要的是,用IL-10的治疗减轻了缺血再灌注、脂多糖(LPS)(Bi, Wang et al.2008)、博来霉素和臭氧引起的肺损伤;内源性IL-10的缺乏增强了卡拉胶诱导的ALI。除此之外,还有报道称,在65%高氧暴露之前,将培养的胎鼠II型肺泡细胞与重组IL-10进行预孵育培养可减少细胞坏死并增加细胞增殖(Leeand Kim 2011)。正如我们(Bhandari 2008)以及其他人 (Li,Zhang et al.2015)报道的那样,外源性IL-10治疗可能通过调节嗜中性粒细胞募集以及随后生成的细胞因子、NO和基质金属蛋白酶来减轻小鼠高氧诱导的ALI。
寻常痤疮是一种常见疾病,仅在美国就影响1700万人。尽管痤疮很少威胁生命,但它是一种对患者的身心健康有重大影响的疾病。痤疮的发病机理是多方面的,包括激素、微生物学和免疫学机制。导致痤疮发病的因素之一是痤疮丙酸杆菌,它是正常皮肤菌群的一部分,在痤疮患者的毛囊皮脂腺单位中可以显著增加(Leyden,McGinley et al.1975)。尽管痤疮丙酸杆菌是革兰氏阳性细菌,但它具有可变性和弱革兰氏阳性。它被描述为类白喉杆菌或棒状杆菌,因为它是棒状且略微弯曲。痤疮丙酸杆菌细胞壁和外壳的许多独特特征进一步将其与其他革兰氏阳性细菌区分开。痤疮丙酸杆菌合成磷脂酰肌醇,这与几乎所有其他细菌不同,但实际上是由所有真核生物制造的。痤疮丙酸杆菌的肽聚糖与大多数革兰氏阳性细菌不同,它含有肽链与L,L-二氨基庚二酸和Dalanine的交联区域,其中两个甘氨酸残基与两个L,L-二氨基庚二酸残基的氨基和羧基结合(Kamisango,Saiki et al.1982)。
痤疮丙酸杆菌通过诱导单核细胞分泌包括TNF-α,IL-1β和IL-8的促炎性细胞因子而导致痤疮的炎性(Vowels,Yang et al.1995)。特别是,IL-8 与其他痤疮丙酸杆菌诱导的趋化因子一起可能在将嗜中性粒细胞吸引到毛囊皮脂腺单位中起重要作用。另外,痤疮丙酸杆菌释放出脂肪酶、蛋白酶和透明质酸酶,这些酶导致组织损伤(Hoeffler,Ko etal.1976,Hoeffler 1977)。由于这些原因,痤疮丙酸杆菌已经成为炎性痤疮的主要治疗靶标。
痤疮丙酸杆菌激活单核细胞细胞因子释放的机制尚不清楚,但被认为涉及先天免疫系统的模式识别受体(PRRs)3。最近鉴定的Toll样受体 (TLR)是PRR的一个例子。最早在果蝇中发现了Toll受体,并且发现哺乳动物同源物介导了对微生物配体的免疫应答(Medzhitov,Preston-Hurlburt et al.1997,Yang,Mark et al.1998)。尽管有人提出TLRs可以区分革兰氏阳性和革兰氏阴性菌(Underhill,Ozinsky et al.1999),但已发现革兰氏阳性菌的细菌配体可以通过TLR2或TLR4激活单核细胞(Takeuchi,Hoshino et al. 1999)。
报道的证据表明,痤疮丙酸杆菌通过TLR2依赖性途径诱导单核细胞中的炎性细胞因子。TLR2在痤疮病变中的表达表明TLR2的激活可以导致疾病活动部位的炎症。因此,仍然需要治疗这些病症的改进的组合物和方法。
银屑病。白介素(IL)-10是重要的免疫调节细胞因子。其主要生物学功能之一似乎是炎症反应的限制和终止。值得注意的是,在银屑病中发现了IL-10表达的相对缺乏,银屑病是一种常见的炎症性皮肤病,以1型细胞因子模式为特征。通过常规抗银屑病疗法发现IL-10表达的诱导,这表明 IL-10可能是银屑病中的关键细胞因子,并且该细胞因子的应用可能具有治疗效果。在银屑病患者3-7周的首次临床试验中,IL-10的耐受性良好且临床有效。在一项缓解银屑病患者的长期试验中,IL-10治疗降低了复发率并延长了无病间隔时间。实验室研究表明,IL-10通过影响包括抗原呈递细胞和T细胞在内的不同细胞群体发挥其抗银屑病活性。IL-10导致持久的1型 /2型细胞因子平衡转移。但是,IL-10对角质形成细胞的直接作用不太可能导致临床反应,因为在体外发现了IL-10对角质形成细胞的无反应性。 IL-10似乎在银屑病中具有重要的意义(Asadullah,Volk et al.2002)。
迄今为止,作为细胞因子IL-10在治疗上已被用作重组蛋白,即大分子。因此,其生产相当昂贵,必须通过注射给药,这对患者来说非常不便,并且长期应用必须排除可能会限制其作用的中和抗体的诱导。因此,鉴定适用于小分子药物干预的介导这种细胞因子作用的分子将越来越受到关注。用低分子量化合物诱导IL-10细胞因子的产生代表了新颖的治疗方法。
关节炎。类风湿关节炎(RA)是一种自身免疫性疾病,其特征是慢性滑膜炎,通常会导致关节破坏。现已确定促炎性细胞因子如TNF-β、IL-1、 GM-CSF和IL-6均由RA的滑膜产生,并被认为是该疾病的病理生理学的重要参与者(Di Giovine,Nuki et al.1988,Hirano,Matsuda et al.1988, Miyasaka,Sato et al.1988,Harris 1990)。
IL-10的mRNA和蛋白都存在于RA和骨关节炎(OA)滑膜中,并且 IL-10是类风湿滑膜细胞因子网络的重要参与者,在炎症和可能的T细胞细胞因子产生中发挥免疫调节作用。相反,IL-10本身受IL-1和TNF-α调节,因此IL-10似乎是类风湿性滑膜炎的复杂细胞因子网络的重要组成部分。最后,外源性IL-10显示出抑制RA滑膜培养物中TNF-α和IL-1β的产生。这些发现提高了用于治疗类风湿性关节炎的IL-10上调剂的新治疗策略的可能性(Katsikis,Chu et al.1994)。
肺癌。在世界范围内,肺癌是男性和女性癌症相关死亡的最常见原因。近几十年来,肺癌死亡率一直在上升。慢性炎性疾病,例如慢性阻塞性肺疾病(COPD),已被确定为肺癌的危险因素。由于TLR4也积极参与针对癌症的免疫反应,因此研究人员推测TLR4在正常细胞中起防御作用,而在癌细胞中起负作用(Starska,Forma et al.2012)。但是,关于TLR4与肺癌之间的联系尚无定论。对小鼠中功能性TLR-4和突变型TLR4的研究发现,具有前者的小鼠肺毛细血管通透性降低,体重减轻,白细胞炎症和原发性肿瘤形成减少。因此,作者鲍尔等人推测TLR4通过抑制肿瘤进展来抑制肺癌发生(Bauer,Dixon et al.2005)。研究人员证明,TLR4的活化可以保护肺部在任何潜在的肿瘤发生过程中免于发炎。(Bauer,Fostelet al.2009)在其他地方,吸烟者鼻上皮中的TLR4含量与不吸烟者相比较低,严重COPD 患者的大幅降低。(MacRedmond,Greene et al.2007)该发现表明TLR4在气道炎症和肺癌进展中的潜在作用。体外研究还发现,TLR4在人肺癌细胞中不断表达和上调。(Zhang,He etal.2009)在一项研究中,TLR4的水平与免疫抑制细胞因子的产生、促血管生成趋化因子的产生以及肺癌细胞对细胞凋亡的抗性密切相关。(He,Liu et al.2007)尽管已有报道TLR-9在肺癌进展中具有重要意义,(Droemann,Albrecht et al.2005,Wang,Rayburn etal.2006, Manegold,Gravenor et al.2008,Ren,Wen et al.2008)但是报道了TLR4而非TLR-9与肺癌患者的肿瘤分化呈正相关(P,0.05)。(Zhang,He et al.2009)
血管生成。后段新生血管性眼病,例如增殖性糖尿病视网膜病变 (PDR)、渗出性年龄相关性黄斑变性(AMD)和早产儿视网膜病变(ROP),正在成为一种日益严重的健康威胁,需要新的有效疗法。与PDR相关的视网膜新生血管形成是工作年龄成人失明的主要原因。在美国,每年脉络膜新生血管形成(CNV)导致200,000例新渗出性AMD病例,使得这种新生血管病变成为非第三世界国家法定失明的主要原因。预计2020年患有AMD 的人数为1.96亿,到2040年将增加到2.88亿[Wong et al,The Lancet Global Health 2014,2,e106-e116]。与ROP相关的病理性血管生成是7岁以下儿童失明的主要原因[Harrell et al,NeonatalNetwork 2007,26,371-378]。
Toll样受体(TLR2/4)信号可能与视网膜疾病的病理变化有关[Cho et al,Investigative Ophthalmology&Visual Science 2009,50,5614-5618],包括由氧化脂质、脂褐素和玻璃疣成分引起的AMD眼。一旦激活,TLR4可能通过多种机制促进AMD的发病,例如释放TNF-α,白细胞介素-1β和其他促炎性介质的释放。TLR4激活抑制Wnt信号传导,从而导致生长因子表达,分泌减少,对氧化应激反应的感光细胞死亡增加,还可能导致光感受器外段的氧化损伤。TLR4对包括MAPK,NFk-B和Jakl/Stat1在内的几种炎症相关信号通路具有直接影响,并显示可通过caspase-3、神经元iNOS和 ERK1/2,JNK1/2和p38介导神经元毒性。有趣的是,视网膜炎症中内源性感光蛋白通过TLR4介导的小胶质细胞活化可加剧视网膜细胞死亡。最后,已证明在缺血性神经组织中高迁移率族蛋白B1的释放会引发TLR4依赖性反应,从而导致视网膜新生血管形成[He et al,Arteriosclerosis,Thrombosis, and VascularBiology.2013;33:330-338]。
因此,需要针对炎症尤其是干性和湿性AMD发病机理的更有效治疗。因此,本文所述的化合物和方法证明了TLR2/4活性的抑制在ROP、DR、 AMD和其他视网膜疾病中具有治疗价值。本发明的化合物是小分子,其可以协同抑制血管生成、炎症并加速吞噬作用,具有治疗这些疾病的治疗潜力。
发明概述
与MPLA和其他TLR4激动剂相比,本发明的化合物具有更易于合成的化学结构(Adanitsch,Shi et al.2018)。出乎意料地发现本发明的化合物为 TLR4、TLR6、TLR7和TLR8激动剂。在感染后治疗后它们增强了细菌和病毒的清除率并减少了炎性细胞因子的产生,表明这些化合物在Th1和Th2 细胞因子产生中的平衡,而MPLA并未显示。本发明的某些化合物的预处理刺激人单核细胞进入巨噬细胞并增加细菌的细胞内吞噬作用,因此具有免疫刺激活性。用本发明的某些化合物进行的后处理在BPD、ARDS的小鼠模型中减少了炎性细胞因子,并防止了组织损伤,因此具有抗炎活性。出乎意料地发现本发明的化合物为TLR2、TLR4、TLR7、TLR8和TLR9 拮抗剂。用本发明的这些化合物中的一些进行治疗阻止了肺癌细胞的增殖并减少了内皮细胞中新管的形成,因此分别具有抗癌和抗血管生成的活性。
在一个实施方案中,本发明包括具有式I的化合物:
Figure GDA0003861528890000231
其中n=0-5;X=NH,O,S,CH2;Y=苯基,或被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,或芳基,取代的芳基,杂芳基,四至六元环烷基,四至六元杂环烷基;R=H,C(O)R2,SO2R2;R1=H,C(O)R2,SO2R2;R2=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,NH2,NR3R4;R3,R4=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,三至六元环烷基,Z=NH,O,S,CH2,或无。一方面,改变或选择化合物的量以抑制或激活免疫应答。一方面,该化合物具有下式结构:
Figure GDA0003861528890000241
Figure GDA0003861528890000251
Figure GDA0003861528890000261
一方面,该化合物抑制TLR4、TLR2或TLR2和TLR4受体二者,并具有下式结构和浓度:
Figure GDA0003861528890000262
Figure GDA0003861528890000271
另一方面,所述化合物在第一浓度下抑制免疫应答,在第二浓度下激活免疫应答,其中所述化合物被配制成低剂量或高剂量组合物,其包含:
Figure GDA0003861528890000281
另一方面,该化合物具有下式结构:
Figure GDA0003861528890000291
并被配制为浓度在0.1-50毫克/kg之间的低浓度组合物,以抑制免疫应答。
在另一方面,该化合物具有下式结构:
Figure GDA0003861528890000292
并被配制为浓度高于50毫克/kg的高浓度组合物,以激活免疫应答。在另一方面,将化合物配制成用于治疗高炎症的组合物,所述高炎症选自肺损伤、肺癌、肠易激病、关节炎、银屑病、痤疮、BPD、关节炎、坏死性小肠结肠炎或败血症,并且以低浓度提供以抑制免疫应答,其中化合物选自:
Figure GDA0003861528890000293
Figure GDA0003861528890000301
在另一方面,将所述化合物配制成组合物,以作为疫苗佐剂、抗微生物剂、抗菌剂、抗病毒剂或免疫刺激剂来激活免疫应答,其中该化合物选自:
Figure GDA0003861528890000302
Figure GDA0003861528890000311
另一方面,将所述化合物配制成包含一种或多种药学上可接受的赋形剂、缓冲剂或盐的药物组合物。另一方面,将所述化合物配制成适于肺、肺泡、肠、肠胃外、静脉内、局部或口服给药的药物组合物。另一方面,将所述化合物配制成气雾剂、喷雾剂或吸入剂。另一方面,所述化合物用于进一步包含一种或多种脂质体、聚合物、表面活性剂、盐或缓冲剂的组合物中。另一方面,所述化合物用于进一步包含选自皮质类固醇、支气管扩张剂、抗胆碱能药、血管扩张剂、利尿剂、抗高血压剂、乙酰唑胺、抗生素、抗病毒药、免疫抑制药和表面活性剂的附加治疗剂的组合物中。另一方面,以竞争性抑制炎症并激活巨噬细胞的量提供所述化合物,以保护肺组织损伤或限制肺组织损伤。另一方面,以TLR4调节剂的量提供所述化合物并上调IL-10。另一方面,以TLR2、TLR4、TLR7和TLR8抑制剂的量提供所述化合物并下调IL-1β。另一方面,所述化合物是TLR9抑制剂并且下调IFN-α。
另一方面,一种或多种化合物中的每一种都能够直接结合至TLR4的活性位点。另一方面,所述化合物结合TLR2、TLR6、TLR7和TLR8,但不与TLR1和TLR5结合。另一方面,将化合物配制成包含一种或多种药学上可接受的赋形剂、缓冲剂或盐的药物组合物。在另一方面,将所述化合物配制成适于肺、肺泡、肠、肠胃外、静脉内、局部或口服给药的药物组合物。另一方面,将化合物配制成雾化形式。另一方面,所述化合物适用于喷雾剂或吸入剂。另一方面,所述组合物还包含一种或多种脂质体、聚合物、表面活性剂、盐或缓冲剂。另一方面,所述组合物还包含选自皮质类固醇、支气管扩张剂、抗胆碱能药、血管扩张剂、利尿剂、抗高血压剂、乙酰唑胺、抗生素、抗病毒药、抗癌药、免疫抑制药和表面活性剂的附加治疗剂。另一方面,所述化合物竞争性地抑制炎症并激活巨噬细胞的替代途径以保护肺组织损伤或限制肺组织损伤。另一方面,所述化合物选择性地杀死肺癌细胞而不是正常的肺上皮细胞。另一方面,所述化合物对外周血单核细胞、人脐带血管内皮细胞(HUVECs)没有细胞毒性。另一方面,所述化合物减少HUVECs中VEGF诱导的血管生成。
一种治疗肺部疾病的方法,其包括确定需要治疗肺部疾病的受试者;以及向受试者提供有效量的具有下式结构(式I)的化合物:
Figure GDA0003861528890000331
其中n=0-5;X=NH,O,S,CH2;Y=苯基,或被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,芳基,取代的芳基,杂芳基,四至六元环烷基,四至六元杂环烷基;R=H,C(O)R2,SO2R2;R1=H,C(O)R2,SO2R2;R2=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,NH2,NR3R4;R3,R4=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,三至六元环烷基,Z=NH,O,S,CH2,或无。一方面,改变或选择配方或组合物中所述化合物的量以抑制或激活免疫应答。
一方面,所述化合物是1或2或3或13。另一方面,所述受试者是人。另一方面,所述肺病是急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、成人呼吸窘迫综合征 (成人RDS)、高氧肺损伤或支气管肺发育不良(BPD)。另一方面,所述肺部疾病是慢性阻塞性肺病(COPD)、加重的COPD、囊性纤维化、哮喘、重度哮喘、哮喘加重、过敏性哮喘、急性肺损伤、特发性肺纤维化、气道重塑、闭塞性细支气管炎综合征或肺癌。另一方面,将所述化合物配制成适于肺、肺泡、肠、肠胃外、静脉内、局部或口服给药的药物组合物。另一方面,所述化合物通过喷雾剂或吸入剂给药。另一方面,所述化合物以雾化形式吸入。另一方面,所述化合物以包含直径小于10微米的液滴的雾化形式被吸入,其中所述液滴包含在合适的药理学上可接受的液体载体中的所述化合物。另一方面,所述化合物以粉末形式吸入,所述粉末包含直径小于10 微米的颗粒。另一方面,所述受试者是在约24至约32周的妊娠年龄出生的早产儿。另一方面,所述受试者是婴儿,所述婴儿出生时的体重约为1500 克或更少。另一方面,所述受试者是婴儿,所述婴儿出生时的体重约为1000 克或更少。另一方面,所述受试者是婴儿,并且至少一种另外的药剂或疗法选自氧气疗法、呼吸机疗法和支气管扩张剂。另一方面,所述方法还包括施用选自皮质类固醇、支气管扩张剂、抗胆碱能药、血管扩张剂、利尿剂、抗高血压剂、乙酰唑胺、抗生素、免疫抑制药、表面活性剂和补充氧的附加治疗剂。另一方面,以竞争性抑制炎症并激活巨噬细胞的量提供所述化合物,以保护肺组织损伤或限制肺组织损伤。另一方面,以TLR4调节剂的量提供所述化合物并上调IL-10。另一方面,以TLR2、TLR4、TLR7 和TLR8抑制剂的量提供所述化合物并下调IL-1β。另一方面,所述化合物是TLR9抑制剂并且下调IFN-α。另一方面,该化合物抑制癌细胞增殖并诱导癌细胞死亡。另一方面,该化合物抑制血管生成。另一方面,以足以竞争性抑制炎症和血管生成并保护免受眼血管生成相关损伤的量提供所述化合物。
一种通过抑制TLR2、TLR4、TLR7、TLR8和TLR9途径并上调抗炎细胞因子IL-10来抑制炎症的方法,其包括:确定需要治疗肺部疾病的受试者;向受试者提供有效量的式I化合物:
Figure GDA0003861528890000351
其中n=0-5;X=NH,O,S,CH2;Y=苯基,或被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,芳基,取代的芳基,杂芳基,四至六元环烷基,四至六元杂环烷基;R=H,C(O)R2,SO2R2;R1=H,C(O)R2,SO2R2;R2=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,NH2,NR3R4;R3,R4=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,三至六元环烷基和Z=NH,O,S,CH2,或无。其中所述化合物通过抑制TLR4/TLR2途径抑制炎症并在体内上调抗炎细胞因子IL-10。在某些方面,化合物的量被配制为如上文表中所选择的抑制或激活免疫应答的量。一方面,该组合物改善了体内肺屏障功能。另一方面,所述受试者是在约24至约32周的妊娠年龄出生的早产儿。另一方面,所述受试者是婴儿,所述婴儿出生时的体重约为1500克或更少。另一方面,所述受试者是婴儿,所述婴儿出生时的体重约为1000克或更少。另一方面,所述受试者是婴儿,并且至少一种另外的药剂或疗法选自氧气疗法、呼吸机疗法和支气管扩张剂。另一方面,所述化合物通过喷雾剂或吸入剂给药。另一方面,所述化合物以雾化形式吸入。另一方面,所述化合物以包含直径小于10微米的液滴的雾化形式被吸入,其中所述液滴包含在合适的药理学上可接受的液体载体中的所述化合物。另一方面,所述化合物以粉末形式吸入,所述粉末包含直径小于10微米的颗粒。在另一方面,所述受试者患有选自慢性阻塞性肺病(COPD)、加重的COPD、囊性纤维化、哮喘、重度哮喘、哮喘加重、过敏性哮喘、急性肺损伤、特发性肺纤维化、气道重塑、闭塞性细支气管炎综合征的肺病。另一方面,所述受试者患有败血症或急性肺损伤(ALI)。另一方面,将所述化合物配制成适于肺、肺泡、肠、肠胃外、静脉内、局部或口服给药的药物组合物。
一种具有式I结构的化合物:
Figure GDA0003861528890000371
其中n=0-5;X=NH,O,S,CH2;Y=苯基,或被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,芳基,取代的芳基,杂芳基,四至六元环烷基,四至六元杂环烷基;R=H,C(O)R2,SO2R2;R1=H,C(O)R2,SO2R2;R2=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,NH2,NR3R4;R3,R4=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,三至六元环烷基,Z=无。
一方面,该化合物选自:
Figure GDA0003861528890000381
在另一个实施方案中,本发明包括通过激动TLR4、TLR6、TLR7和 TLR8、增加细菌的吞噬作用或增强细菌清除来刺激Th1免疫应答的方法,包括:确定需要刺激Th1免疫反应的受试者、增加细菌的吞噬作用或增强细菌清除作用,并向受试者提供有效量的式I化合物:
Figure GDA0003861528890000391
其中n=0-5;X=NH,O,S,CH2;Y=苯基,或被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,芳基,取代的芳基,杂芳基,四至六元环烷基,四至六元杂环烷基;R=H,C(O)R2,SO2R2;R1=H,C(O)R2,SO2R2;R2=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,NH2,NR3R4;R3,R4=乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,三至六元环烷基,Z=无。此处的量足以刺激Th1免疫应答,增加细菌、病毒的吞噬作用或增强细菌或病毒的清除率。一方面,所述细菌清除是治疗以下至少一种:全身性细菌感染、败血症、肺部感染、特应性皮炎或皮肤伤口感染。一方面,所述病毒清除是治疗以下至少一种:全身性病毒感染、败血症、肺部病毒感染、特应性皮炎或皮肤伤口感染。在某些方面,所述化合物的量被配制为如上文表中所选择的抑制或激活免疫应答的量。另一方面,所述化合物是TLR2、TLR4、TLR7和TLR8抑制剂并且下调IL-1β。另一方面,所述化合物是TLR9抑制剂并且下调IFN-α。另一方面,所述化合物抑制癌细胞增殖并诱导癌细胞死亡。另一方面,所述化合物抑制血管生成。另一方面,以足以竞争性抑制炎症和血管生成并保护免受眼血管生成相关损伤的量提供所述化合物。
附图的简要说明
为了更全面地理解本发明的特征和优点,现在参考本发明的详细描述以及附图,其中:
图1示出了在低和高浓度下在THP-1细胞中具有TLR2和TLR4抑制和激活活性的化合物的表。
图2示出了具有TLR4激动剂活性的化合物上调炎性细胞因子IL-1β,指示先天免疫的刺激。
图3示出了具有TNF-α上调活性的化合物。
图4示出了了单核细胞中IL-10产生的调节。
图5示出了化合物8对单核细胞中响应TLR4配体脂多糖的IL-1β产生具有浓度依赖性调节。
图6示出了化合物8对单核细胞中响应于TLR7/8配体CL075的IL-1β产生具有浓度依赖性调节。
图7示出了化合物8和32单核细胞中的IL-10产生具有浓度依赖性调节。
图8示出了化合物8对单核细胞中响应TLR4配体LPS的IL-10产生具有浓度依赖性调节。
图9示出了响应TLR6配体Pam2CSK4化合物8上调单核细胞中IL-6 的产生
图10示出了化合物8对单核细胞中响应TLR1/2配体Pam3CSK4的IL-6 产生具有浓度依赖性调节。
图11示出了响应TLR9配体ODN2216化合物8下调单核细胞中IFN- α的产生。
图12示出了在人外周血(hPBMC)单核细胞中AVR化合物没有细胞毒性。
图13示出了AVR化合物在人原代I型肺泡(AT-1)肺上皮细胞中没有细胞毒性。
图14示出了AVR化合物在人肺腺癌A549细胞中的细胞毒性活性。
图15示出了AVR化合物在人脐血管内皮细胞(HUVEC)中没有细胞毒性。
图16示出了AVR化合物减少HUVEC中的VEGF诱导的闭合管结构数目的增加。
图17示出了AVR化合物减少了HUVEC中VEGF诱导的分支管结构数目的增加。
图18示出了用AVR化合物处理增加了THP-1细胞中铜绿假单胞菌的吞噬作用。
图19示出了用化合物8处理增加了THP-1细胞中铜绿假单胞菌的细胞内杀伤作用。
图20示出了化合物的最小抑制和部分抑制浓度以及与大肠菌素对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的协同活性的表。
图21示出了具有TLR4激动剂活性的化合物降低了小鼠皮肤伤口模型中的铜绿假单胞菌的CFU计数。
图22A、22B、22F和22G示出了在用或不用化合物1和8处理的小鼠中LPS和高氧诱导的肺损伤中支气管肺泡灌洗(BAL)液中的总和中性粒细胞计数;图22C-E、22H-J示出了用或不用化合物1和8处理的小鼠的 LPS BAL液中IL-6,IL-1β和IL-10以及高氧诱导的肺损伤的ELISA分析。
图23A、23B,、23D和23E示出了肺部肺水肿(通过BAL液中的总蛋白质和Evans Blue染料浓度测量)。图23C和23F示出了用化合物1和8 或对照组治疗的小鼠的肺损伤评分。在图22A-J和23A-F中的数据表示为平均±SE(n=6-8,*p<0.05**p<0.01和***p<0.001)。使用单因素方差分析,然后进行Tukey事后分析法,评估统计学显著性。
图24示出了当配制成盐溶液时,化合物1和8通过腹膜内(IP)和静脉内(IV)给药途径防止小鼠幼鼠因高氧诱导的BPD。
图25A至25C示出了通过IP注射,在室内空气(RA)、BPD和用化合物1化合物8之一处理的组中的小鼠肺的弦长、间隔厚度和辐射状肺泡计数的改善。n=4-8,***p<0.001,ANOVA。
图26A-G示出了使用ELISA用10mg/kg的化合物8治疗降低了炎性细胞因子和趋化因子(MIP-2,MCP-1,IL-17,IFN-,TNF-α,IL-1β和IL-6)。图 26H示出了使用ELISA用10mg/kg化合物8增加抗炎性细胞因子IL-10的治疗。n=4-8,***p<0.001,ANOVA。
图27A-C示出了PLGA包裹的纳米混悬液3NP,8NP和32NP在盐溶液中的缓慢药物释放曲线。
图28示出了纳米悬浮制剂3NP,8NP和32NP可以通过鼻内给药途径防止小鼠高氧诱导的BPD。
图29示出了用于制备化合物32和35的合成方案。
图30示出了用于制备化合物17的合成方案。
图31示出了用于制备化合物8的合成方案。
图32示出了用于制备化合物31的合成方案。
图33示出了用于制备化合物17的合成方案。
图34示出了用于制备化合物2和3的合成方案。
图35示出了用于制备化合物6和7的合成方案。
发明详述
虽然下面详细讨论本发明的各种实施例的制备和使用,但是应当理解,本发明提供了可以在各种各样的特定情况下体现的许多应用的发明构思。本文讨论的特定实施例仅是制备和使用本发明的特定方式的说明,并不限制本发明的范围。
为了便于理解本发明,以下定义了许多术语。本文所定义的术语具有与本发明相关的领域的普通技术人员通常理解的含义。诸如“一个”、“一种”和“该”之类的术语并非旨在仅指单数实体,而是包括其通用类别,其特定示例可用于说明。本文中的术语用于描述本发明的特定实施例,但是除了权利要求中概述的以外,它们的使用不限制本发明。
本发明包括新化合物和/或化合物的量,其中评估了免疫刺激或抑制活性。此外,还评估了结构上不同的TLR7/8激动剂/拮抗剂的免疫刺激或抑制活性。本发明的化合物是小分子,其可以调节TLR途径,上调IL-10并下调炎性细胞因子,具有治疗BPD、ARDS、ILD和COPD的治疗潜力。本发明的化合物是可以抑制TLR2途径的小分子,具有治疗银屑病、痤疮和其他炎性疾病的治疗潜力。本发明的化合物是小分子,其上调IL-10具有治疗类风湿性关节炎(RA)和骨关节炎(OA)的治疗潜力。本发明的化合物是可以抑制TLR4途径的小分子,具有治疗肺癌的治疗潜力。
本发明包括组合物和方法,其使用碳水化合物衍生的toll样受体拮抗剂同时抑制肺部炎症,同时改善可用于BPD、ARDS、COPD、囊性纤维化和肺炎的肺内皮屏障功能。一种这样的化合物具有下式(式I):
Figure GDA0003861528890000461
尽管本发明已进行了一定程度的描述,明显地,在不脱离本发明的精神和范围的条件下,可进行各个条件的适当变化。可以理解,本发明不限于所述实施方案,而归于权利要求的范围,其包括所述每个因素的等同替换。
其中n=0-5;
X=NH,O,S,CH2
Y=4至6元环烷基,被至少一个甲基取代的苯基,被至少一个硝基取代的苯基,被至少一个氮取代的苯基,被至少一个硼取代的苯基,芳基,取代的芳基,杂芳基,环烷基;
R=H,C(O)R2,SO2R2
R1=H,C(O)R2,SO2R2;和
R2=烷基,取代的烷基,芳基,取代的芳基,NHR3
R3=H,乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,
Z=NH,O,S,CH2或无。
本发明人已经制备了以下代表性化合物:
Figure GDA0003861528890000471
本发明的化合物在低密度和大尺寸的颗粒的递送到肺系统的药物递送中具有特殊用途。已经开发出可生物降解的颗粒用于化合物的控释和递送,例如本文公开的那些。Langer,R.,Science,249:1527-1533(1990)。
呼吸道包括上气道,包括口咽和喉,随后是下气道,其包括气管,然后分叉进入支气管和细支气管。上气道和下气道称为传导气道。末端细支气管再分成呼吸细支气管,然后通向最终的呼吸区,肺泡或深肺。本发明可以配制用于递送至呼吸道的任何部分,例如,Gonda,I."Aerosols for delivery of therapeutic and diagnostic agents to therespiratory tract,"in Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems 6:273-313,1990,相关部分通过引用并入本文。在一个非限制性实例中,深肺或肺泡是吸入用于本发明全身药物递送的治疗性气雾剂的主要靶标。
吸入的气雾剂已经用于治疗包括哮喘和囊性纤维化的局部肺部疾病,并且具有全身递送本发明化合物的潜力。肺部药物的递送策略为大分子的输送带来了许多困难,包括:口咽腔内吸入药物的过度损失(通常超过80%),对沉积部位的控制不佳,由于呼吸方式的变化而导致的治疗结果的不可再现性,药物吸收通常过快可能导致局部毒性作用,以及被肺部巨噬细胞吞噬。
为了提高吸入疗法的效率,治疗性气雾剂吸入器的设计和干粉气雾剂表面结构的设计受到了相当大的关注。本发明人已经认识到需要避免颗粒聚集,这是由于颗粒聚集而使吸入疗法的效率大大降低的现象,这是高效、一致的深肺输送的必要条件。
在用于肺部递送的制剂的一个实例中,包含本发明的一种或多种活性化合物的颗粒可以与局部和全身吸入疗法一起使用以提供治疗剂的受控释放。含有活性化合物的颗粒允许从治疗性气雾剂中缓慢释放并延长所施用药物在气道或腺泡中的停留时间,并降低药物在血流中的出现率。由于使用的减少和剂量一致性增加,患者的依从性增加。
人的肺可以在几分钟至几小时的时间内去除或迅速降解可水解分解的沉积气溶胶。在上气道中,纤毛上皮形成了“粘膜纤毛自动扶梯,”通过它颗粒从气道被吹向口腔。众所周知,在肺深部,肺泡巨噬细胞能够在沉积后立即吞噬颗粒。包含本文提供的一种或多种活性化合物的颗粒允许有效的干粉吸入疗法,用于短期和长期释放治疗剂,无论是局部递送还是全身递送,且聚集最少。预期增加的粒径一致性会通过肺部的自然机制降低微粒的清除,直到药物被有效释放为止。
具有延长的药物释放曲线的纳米颗粒制剂的PLGA包封的纳米混悬液。纳米颗粒制剂可以通过单乳液或双乳液技术进行。例如,对于单乳液技术,将10mg的化合物0r溶解在3ml的含100mgPLGA的氯仿中,形成油相。然后将该溶液滴加到20ml的5%PVA溶液(水相)中,并在50W下乳化5分钟以形成负载化合物的纳米颗粒。将最终乳液搅拌过夜,以使溶剂蒸发。使用前,洗涤纳米颗粒并通过超速离心收集并冻干。
例如,采用双乳液技术,将30mg的聚(D,L-丙交酯-乙交酯)(PLGA) 在4℃下溶解在1mL氯仿中。同时,形成2mL的2%w/v的聚(乙烯醇)(PVA) /蒸馏的去离子水溶液。将PVA溶解在水中后,将1mL乙醇或甲醇作为非溶剂添加到PVA溶液中。然后将活性化合物以1mM的浓度添加到PVA/乙醇溶液中并搅拌。通过将姜黄素在碱性条件下使用例如0.5M NaOH溶解在水中形成活性剂的储备溶液,例如10mg/ml。将活性剂以每150微升水体积0.5、1.0和2.0mg/mL的浓度添加到PLGA/氯仿溶液中。通过使活性剂-PLGA/氯仿溶液涡旋20秒,然后在W-350型Branson超声仪(Branson,Danbury,CN) 上在55W下进行尖端超声处理1分钟,以成初级乳液。然后将初级乳液添加到BS3/PVA/乙醇溶液中以引发次级乳液的形成。通过涡旋20秒并在55W下进行尖端超声处理2分钟来完成次级乳液。然后将稳定的活化纳米颗粒等分到1.5mL Eppendorf管中,并在18,000g下离心5分钟。吸出氯仿和残留的 PVA上清液,通过尖端超声处理将颗粒重悬在例如1mL pH 7.2的磷酸盐缓冲盐溶液(PBS)中。重悬后,将纳米颗粒在-80℃下放置1小时并冻干过夜。冻干可以在250μT的真空下在ATR FD 3.0系统(ATRInc,St.Louis,MO)中进行。冻干后,将纳米颗粒储存在4℃下。使用后,将纳米颗粒称重到eppendorf管中,并重悬于1mL pH 7.4的PBS中。
本发明包括使用碳水化合物衍生的toll样受体2和4(TLR2/4)拮抗剂来抑制痤疮和相关细菌感染中有用的皮肤炎症的组合物和方法。可用本发明治疗的炎性疾病的例子包括败血症、强直性脊柱炎、银屑病、银屑病关节炎、白塞氏病、关节炎、炎性肠病(IBD)和/或过敏。这些疾病中的一些与“细胞因子风暴”有关,可以用本文教导的量提供的组合物来治疗。这种化合物具有下式 (式I):
Figure GDA0003861528890000511
其中n=0-5;
X=NH,O,S;
Y=被至少一个甲基取代的苯基、被至少一个硝基取代的苯基、被至少一个氮取代的苯基、被至少一个硼取代的苯基、苯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、环烷基;
R=H,C(O)R2,SO2R2
R1=H,C(O)R2,SO2R2;和
R2=烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、NHR3
R3=H、乙基、甲基、异丙基、正丙基、叔丁基、正丁基;
Z=NH,O,S,CH2或无。
本发明人已经制备了以下代表性化合物:
Figure GDA0003861528890000531
本发明包括使用碳水化合物衍生的toll样受体激动剂的组合物和方法,所述激动剂刺激Th1免疫应答,增加细菌的吞噬作用,增强对全身性细菌感染、败血症、肺部感染、特应性皮炎和皮肤伤口感染有用的细菌清除。一种这样的化合物具有下式I:
Figure GDA0003861528890000532
其中n=0-5;
X=NH,O,S;
Y=被至少一个甲基取代的苯基、被至少一个硝基取代的苯基、被至少一个氮取代的苯基、被至少一个硼取代的苯基。苯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、环烷基;
R=H,C(O)R2,SO2R2
R1=H,C(O)R2,SO2R2;and
R2=烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、NHR3
R3=H,乙基,甲基,异丙基,正丙基,叔丁基,正丁基,
Z=无。
本发明人已经制备了以下代表性化合物:
Figure GDA0003861528890000541
在一些实施方案中,本公开的化合物被掺入肠胃外制剂中。本文使用的术语胃肠外包括皮下、静脉内、肌内和动脉内注射,采用多种输注技术。本文所用的动脉内和静脉内注射包括通过导管给药。对于某些适应症,优选的给药方法是允许快速进入被治疗的组织或器官,例如用于治疗内毒素血症或败血症的静脉注射。
本公开的化合物将以将提供适当抑制或激活靶细胞的TLR的剂量给药;通常,这些剂量优选为0.25-50mg/患者之间,或1.0-100mg/患者之间,或5.0-200mg/患者之间,或100-500mg/患者之间,更优选0.25-50mg/患者之间,最优选1.0-100mg/患者之间。剂量优选为28天每天一次,更优选14 天每天两次,或最优选7天每天3次。
含有活性成分的药物组合物可以是适合预期给药方法的任何形式。使用本发明制备有用剂型的技术和组合物在以下一个或多个参考文献中有所描述:Anderson,PhilipO.;Knoben,James E.;Troutman,William G,eds., Handbook of Clinical Drug Data,Tenth Edition,McGraw-Hill,2002;Pratt and Taylor,eds.,Principles of DrugAction,Third Edition,Churchill Livingston, New York,1990;Katzung,ed.,Basicand Clinical Pharmacology,Ninth Edition, McGraw Hill,2007;Goodman and Gilman,eds.,The Pharmacological Basis of Therapeutics,Tenth Edition,McGraw Hill,2001;Remington’s Pharmaceutical Sciences,20th Ed.,Lippincott Williams&Wilkins.,2000,and updates thereto; Martindale,The Extra Pharmacopoeia,Thirty-Second Edition(The Pharmaceutical Press,London,1999);所有这些都通过引用结合于此,类似地,相关部分通过引用结合于此。
本发明包括用于制备和产生气雾剂的组合物和方法,所述气雾剂用于以特定剂量递送本文所述的活性剂。在一个实施方案中,将化合物配制成要用气雾生成装置气雾化的制剂。本发明的典型实施方案包括具有预定物理和化学性质的液体组合物,该组合物有助于形成制剂的气雾剂。这种制剂通常包括三个或四个基本参数,例如,(i)活性成分;(ii)活性成分的液体载体;(iii)气溶胶性质调节材料;和任选地,(iv)至少一种赋形剂。这些组分的组合提供了一种治疗组合物,该组合物通过产生用于肺部递送的可吸入气雾剂而具有增强的递送特性。
本发明化合物的水性混悬液包含有活性物质与适于制造水性混悬液的赋形剂的混合物。Z这些赋形剂包括悬浮剂,例如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、黄蓍胶和阿拉伯胶,以及分散剂或润湿剂,例如天然存在的磷脂(例如卵磷脂)、环氧烷与脂肪酸的缩合产物(例如聚氧乙烯硬脂酸酯)、环氧乙烷与长链脂肪醇的缩合产物(例如庚二烯乙氧基鲸蜡醇),环氧乙烷与衍生自脂肪酸和己糖醇酐的偏酯的缩合产物(例如聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯)。水性混悬液还可以包含一种或多种防腐剂,例如对羟基苯甲酸正丙酯的乙酯。
本发明的药物组合物可以是无菌可注射制剂的形式,例如无菌可注射水性或油性混悬液。这种混悬液可以根据已知的技术,使用上面已经提到的那些合适的分散剂或润湿剂和悬浮剂来配制。无菌注射制剂也可以是在无毒的胃肠外可接受的稀释剂或溶剂中的无菌注射溶液或混悬液,例如在 1,3-丁二醇中的溶液或制备成冻干粉。可以使用的可接受的载体和溶剂包括水、林格氏溶液和等渗氯化钠溶液。此外,无菌固定油通常可用作溶剂或悬浮介质。为此,可以使用任何温和的固定油,包括合成甘油一酯或甘油二酯。此外,脂肪酸如油酸同样可用于注射剂的制备。
在一些实施方案中,所述制剂包含PLA或PLGA微粒,并且可以进一步与Na2HPO4、羟丙基甲基纤维素、聚山梨酯80、氯化钠和/或依地酸二钠混合。
适合于肠胃外给药的制剂包括水性和非水性等渗无菌注射溶液,其可以包含抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂和溶质,其与预期接受者的血液等渗;以及水性和非水性无菌混悬液,可包括悬浮剂和增稠剂。所述制剂可以存在于单位剂量或多剂量的密封容器中,例如安瓿和小瓶,并且可以在冷冻干燥(冻干)条件下储存,仅需要添加无菌液体载体,例如注射用水,使用前立即注入。临时注射溶液和混悬液可以由前述类型的无菌粉末制备。
然而,应当理解,任何特定患者的具体剂量水平将取决于多种因素,包括所用特定化合物的活性;接受治疗的个体的年龄、体重、总体健康状况和性别;给药的时间和途径;排泄率;先前已使用过的其他药物;以及正在接受治疗的特定疾病的严重程度。
在一些实施方案中,本公开的组合物还包含约80%至约99.5%,优选约90或95%至约98.5%的相容性的非水性药学上可接受的局部赋形剂。在美国专利4,621,075中描述了一些赋形剂,该公开内容结合到本文中。尽管优选这些赋形剂不含水,但本发明的组合物可包含至多约5%的水,而对所需凝胶的形成没有明显的不利影响。这些非水赋形剂组分在制药领域也是众所周知的,它们包括(但不限于)短链醇和酮和润肤剂,例如烃油和蜡、羊毛脂和羊毛脂衍生物、硅油、甘油一酯、甘油二酯和甘油三酯、脂肪醇、脂肪酸的烷基和烯基酯、二元羧酸的烷基和烯基二酯、多元醇及其醚和酯衍生物;蜡酯和蜂蜡衍生物。优选的赋形剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、聚丙二醇、聚乙二醇以及这些组分的混合物。特别优选的赋形剂包括乙醇、正丙醇和丁醇,尤其是乙醇。这些优选的溶剂也可以与其他组分结合,例如癸二酸二异丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、月桂酸甲酯、硅酮、甘油和这些组分的混合物,以提供也可用于本发明的非水载体。在这些附加组分中,癸二酸二异丙酯是特别有用的。实际上,优选的赋形剂包括乙醇和癸二酸二异丙酯的混合物,其重量比为约4∶1至约1∶4。优选的赋形剂包含约15%至约35%的癸二酸二异丙酯和约65%至约85%的乙醇。
在其本领域确定的使用水平上,本发明的组合物还可以额外包含常规用于局部药物组合物制剂的相容性辅助成分。这些辅助成分可包括但不限于药物活性物质(如补充的抗微生物或抗炎成分,例如类固醇)或用于增强制剂本身的成分(如赋形剂、染料、香料、皮肤渗透促进剂、稳定剂、防腐剂和抗氧化剂)。这种试剂的例子包括药学上可接受的酸性羧基聚合物,例如可从B.F.Goodrich Chemicals,Cleveland,Ohio.购得的Carbopol化合物。
在一个实施方案中,本发明的化合物可以配制成包装在普通触发式喷雾容器中的乳膏、洗剂或凝胶,当普通乳膏从容器中喷出后将牢固地粘附到目标区域上。这在WO 98/51273中有所描述,该文献在此引入作为参考。因此,一方面,本公开提供了一种可掺入局部施用的非气溶胶喷雾组合物中的药物,其包含单独或组合的本文所述的化合物。所述化合物的存在量为乳膏、洗剂或凝胶的0.1重量%至20重量%,或在一些实施方案中为1 至15重量%,或在某些实施方案中为2至10重量%。本发明的化合物可以掺入中性亲水基质乳膏、洗剂或凝胶中。在第一个优选实施方案中,局部施用的乳膏或洗剂基质的特征在于聚氧乙烯烷基醚。在第二个优选实施方案中,所述凝胶的特征在于高分子量的交联丙烯酸聚合物。聚氧乙烯烷基醚是一种非离子表面活性剂,广泛用于药物外用制剂和化妆品,主要用作油包水和水包油乳液的乳化剂。在本发明中,其特征在于作为非气溶胶触发性可喷雾乳膏或洗剂的基质。用于形成凝胶的交联丙烯酸聚合物(卡波姆)是本发明的另一个对象。
因此,特别适合用于非气溶胶喷雾的基质是乳膏或洗剂,其含有1-25%的聚氧乙烯烷基醚、3-40%的保湿剂和0.1-1%的一种或多种防腐剂,其余为100%的纯净水。适当地,所述聚氧乙烯烷基醚可以是选自聚氧乙烯20 鲸蜡硬脂基醚(Atlas G-3713)、聚氧乙烯2鲸蜡醚(ceteth-2)、聚氧乙烯10鲸蜡醚(ceteth-10)、聚氧乙烯20鲸蜡醚(ceteth-20)、聚氧乙烯4月桂基鲸蜡基醚(laureth-4)、聚氧乙烯23月桂基鲸蜡基醚(laureth-23)、聚氧乙烯2油基醚 (oleth-2)、聚氧乙烯10油基醚(oleth-10)、聚氧乙烯20油基醚(oleth-20)、聚氧乙烯2硬脂基醚(steareth-2)、聚氧乙烯10硬脂基醚(steareth-10)、聚氧乙烯20硬脂基醚(steareth-20)和聚氧乙烯100硬脂基醚(steareth-100)。合适的湿润剂可以是选自丙二醇、聚乙二醇、山梨醇或甘油中的一种或任意组合。合适的防腐剂选自对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、苯甲醇、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸及其盐或苯乙醇中的一种或任意组合。
另一种适合用于非气溶胶喷雾的基质是凝胶,其含有0.1-2.0%的卡波姆、0.1-1%的碱性溶液、3-40%的保湿剂和0.1-1%的一种或多种防腐剂,余量为100%的纯净水。适当地,卡波姆可以是选自卡波姆934、卡波姆940 或卡波姆941中的一种或任意组合。适用于凝胶的保湿剂、防腐剂和纯净水与乳膏或洗剂中的情况相同。其它可喷雾制剂美国预先批核出版物 US2005/00255048中有所描述,其通过引用明确并入本文。
眼用制剂(局部和玻璃体内给药):
本发明的化合物通常占整个眼用组合物的一小部分。本发明的化合物通常占眼用组合物的至少0.01w/v%,更通常地至少0.1w/v%,甚至更通常地至少0.5w/v%。本发明的化合物还将通常地不大于眼用组合物的5.0 w/v%,甚至更通常地不大于3.0w/v%,甚至更通常地不大于1.5w/v%。
眼用组合物通常还包括用于将化合物递送至眼睛的合适的眼用赋形剂。可以设想,眼用组合物可以被配置施用于眼睛的局部或玻璃体内,并且眼用赋形剂可能根据施用方式而不同。通常,对于局部或玻璃体内应用,优选眼用组合物是水性的并包含大量的水。通常,该组合物将包括至少30 w/v%,更通常地至少80w/v%,甚至更通常地至少90w/v%的水(例如纯净水)。
对于玻璃体内施用,特别是当用注射器将眼用组合物施用于眼睛时,眼用组合物可以仅包括例如水和本发明的化合物或者基本上由其组成。为了持续的药物释放,将使用本发明化合物的PLGA或PLA大颗粒制剂,如 Shelke等所述[Drug Deliv Transl Res.2011,(1):76–90]。当然,眼用组合物也可包括其他成分,如Na2HPO4,、羟丙基甲基纤维素、聚山梨酯80、氯化钠和依地酸二钠。
也可能是这样的情况,即用于局部施用的赋形剂仅是水或基本上由水组成,特别是如果在将水与测试化合物混合或以防止污染的方式包装组合物之后不久进行局部施用。然而,如果该眼用组合物以多剂量眼用组合物的形式长期施用(例如,每天一次、两次、三次或更多次从滴眼器滴用,持续多天),则该眼用组合物将可能包括额外的成分,例如抗微生物剂或防腐剂或系统、表面活性剂、缓冲剂、张力剂、抗氧化剂、粘度调节剂、其任何组合等。
对于局部应用,本发明的组合物通常包括抗微生物剂。潜在的抗微生物剂包括但不限于过氧化氢、含氯防腐剂如苯扎氯铵或其他。然而,根据一个优选的方面,本发明的组合物完全或基本上不含任何非聚合季铵抗微生物剂,例如苯扎氯铵(BAK)。药物组合物中最优选的抗微生物剂包括聚合季铵化合物。
如本文所使用的,短语“基本上不含”指的是眼用组合物的一种成分,这意味着可以预期眼用组合物可以完全不含该特定成分或者仅包括名义量的该特定成分。
可用于本发明组合物的聚合季铵化合物是那些具有抗微生物作用和眼科可接受的化合物。这种类型的优选化合物在美国专利中第3,931,319; 4,027,020;4,407,791;4,525,346;4,836,986;5,037,647和5,300,287号和PCT 申请WO 91/09523(Dziabo et al.)中有所描述,其通过引用明确地并入本文。最优选的聚合铵化合物是聚季铵盐1,也称为POLYQUADTM或 ONAMERMTM,其数均分子量在2,000至30,000之间。优选地,其数均分子量在3,000至14,000之间。
聚合季铵化合物在本发明混悬液中的用量通常大于混悬液的约 0.00001w/v%,更通常地大于约0.0003w/v%,甚至更通常地大于约0.0007 w/v%。此外,聚合季铵化合物在本发明组合物中的用量通常小于组合物的约3w/v%,更通常地小于约0.003w/v%,甚至更通常地小于约0.0015w/v %。
本发明组合物的抗微生物剂可以另外或替代地包括抗微生物体系,例如硼酸盐/多元醇复合体系。如本文所使用的,术语“硼酸盐”是指硼酸、硼酸盐、硼酸盐衍生物和其他药学上可接受的硼酸盐或其组合。最合适的有:硼酸、硼酸钠、硼酸钾、硼酸钙、硼酸镁、硼酸锰和其他此类硼酸盐。硼酸盐与多元醇如甘油、丙二醇、山梨醇和甘露醇相互作用,形成硼酸盐多元醇复合物。这种复合物的类型和比例取决于彼此不处于反式构型的相邻碳原子上多元醇的羟基数量。应当理解,多元醇和硼酸盐成分的重量/体积百分比包括那些量,无论是否作为复合物的一部分。
如本文所使用的,术语“多元醇”包括在彼此不处于反式构型的两个相邻碳原子的每一个上具有至少一个羟基的任何化合物。多元醇可以是线性的或环状的、取代的或未取代的,或其混合物,只要得到的复合物是水溶性的和药学上可接受的。这种化合物的例子包括:糖、糖醇、糖酸和糖醛酸。优选的多元醇是糖、糖醇和糖酸,包括但不限于:甘露醇、甘油、木糖醇、山梨醇和丙二醇。
当使用时,硼酸盐/多元醇复合抗微生物体系(即硼酸盐和多元醇一起) 通常占组合物的至少0.05w/v%,更通常地至少0.5w/v%,甚至可能至少 1或甚至至少1.2w/v%,还通常地占组合物的小于5w/v%,更通常地小于 2.2w/v%,甚至可能小于1.6w/v%。组合物中硼酸盐与多元醇的比例(重量比)通常为1∶1至1∶10,更通常为1∶2至1∶4(例如,约1∶3)。
泰洛沙普、聚山梨醇酯-80和聚氧化氢化蓖麻油是优选的表面活性剂。泰洛沙普是非常优选的表面活性剂。当使用时,表面活性剂通常地以组合物的至少0.01w/v%,更通常地至少0.025w/v%,甚至可能至少0.1w/v%的浓度存在,并且还通常小于组合物的5w/v%,更通常小于2.0w/v%,甚至可能小于1.0w/v%。
用于局部应用的本发明组合物通常被配制成与眼睛相容。用于直接施用于眼睛的眼用组合物将被配制成具有与眼睛相容的pH和张力。该组合物的通常pH为4-9,优选5.5-8.5,最优选5.5-8.0。特别期望的pH范围是6.0 至7.8,更具体地是6.4至7.6。该组合物的渗透压浓度为200至400或450 毫摩尔每千克(mOsm/kg),更优选240至360mOsm/kg。
本发明的优选组合物是多剂量眼用组合物,例如,其中该组合物在滴眼管中,并且可以作为滴剂每天一次、两次、三次或更多次局部施用于眼睛。在这种情况下,该组合物优选具有足够的抗微生物活性,以使组合物满足USP防腐剂功效要求,以及水性药物组合物的其他防腐剂功效标准。欧洲药典中有“A”和“B”两种防腐剂功效标准。
上述USP 27的标准与USP前几版的要求基本相同,特别是USP 24, USP 25和USP26,在此通过引用将其各自并入。作为一个额外的优点,这些含有本发明TLR4拮抗剂化合物的眼用组合物适用于局部施用于眼睛。本文所述的制剂还可包含其他活性成分,例如但不限于如上所述的抗微生物剂、止痛剂等。
高氧诱导的炎症是BPD发病机制的基石(Bhandari 2014)(即继发于活性氧或活性氧的产生)(Harijith and Bhandari 2016),因此,多种炎症分子,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6、诱导型一氧化氮合酶(iNOS),与BPD的发展有牵连和/或关联(Bhandari and Bhandari 2013)。toll样受体4(TLR-4)是涉及这一过程的一种信号通路(Menden,Xia et al.2016,Yao,Shi et al.2017),尤其是在产前败血症/炎症导致的情况下 (Glaser and Speer 2016)。
甲壳素和壳聚糖是具有多种生物活性的高分子量低聚糖,具有降胆固醇、抗微生物、免疫刺激、抗肿瘤、加速钙和铁的吸收、抗炎和抗氧化的特性(Xia,Liu et al.2011)。已知这些多糖可激活替代途径并抑制革兰氏阴性菌引起的败血症(Okawa,Kobayashi M Fau-Suzuki et al.,Minami,Suzuki et al.1998,Qiao,Bai et al.2011,Solov,#039etal.2013)。然而,尚未有任何小组研究过操纵这些高分子量多糖的化学核心结构以获得最佳的药物样性质。
本发明首次提供了一种双重作用的小分子,其能够产生交替活化的巨噬细胞并竞争性抑制LPS诱导的炎症,从而导致器官保护并限制组织损伤。一种这样的化合物是化合物1,其被设计和鉴定为不同地与其靶标结合。它不像其他拮抗剂如Eritoran(Kim,Park etal.2007)那样与TLR4-MD2复合物结合,而是直接与TLR4的活性位点结合,从而抑制下游成分。此外,通过SAR研究设计和鉴定了一系列新化合物,如化合物1、3、8和32,它们也在使用新生的BPD幼鼠体内模型系统中抑制TLR4。
甲壳质和壳聚糖具有优异的理想药物递送性能(Janes,Fresneau et al. 2001,Williams,Lansdown et al.2003,Li,Zhuang et al.2009)。LMW壳聚糖是没有全身毒性的天然分子。这些是能够作为聚合物纳米颗粒递送的药物样靶标的优异的候选物。在发明人先前的出版物中提出了N-六乙酰壳六糖与 TLR4活性位点结合的电子模型(Panda,Kumaret al.2012)。基于初步结果和分子对接,发明人设计并合成了如上所示的几种化合物,并在体外试验中进行了筛选。基于最佳的理化性质,发明人选择了化合物1、3、8和32用于在发育适宜的高氧暴露BPD小鼠模型中进行研究。
该化合物在概念和方法上都具有创新性。ARDS的多因素病理不能完全通过单一治疗来对抗。因此,本发明人开发了一种双功能分子,该分子将通过结合TLR4来上调补偿性抗炎细胞因子IL-10和改善肺屏障功能并抑制炎性细胞因子(TNF-α,IL-1β,IL-6)炎症。此外,由于本文使用的结构活性关系(SAR)方法,以及基于式I的多种化合物的合成,技术人员可以对该氨基糖系列化合物进行系统的结构修饰以产生另外的有效类似物。因此,本发明涉及SAR组合物和用于产生1-O-取代氨基糖类似物衍生物的方法,所述衍生物具有对抗由败血症、ARDS以及ALI引起的过度炎症的活性。图1示出了在低和高浓度下在THP-1细胞中具有TLR2和TLR4抑制和激活活性的化合物的表。
化合物1、2、3、6、7、8、14、32和35是有效的TLR2/4拮抗剂,而化合物17、23、28、-29、30、38、39和40是TLR4激动剂,如表-1所示。化合物8、32和35显示出浓度依赖性TLR4调节活性。具有TLR4激动剂活性的化合物显示出炎性细胞因子IL-1β(图2)和TNF-α(图3)的上调,表明先天免疫的刺激并将Th1:Th2比例朝Th1方向的移动。这类TLR4激动剂可用作疫苗佐剂用于脓毒症,在脓毒症中患者的免疫系统受到抑制并且易于继发感染。增强免疫系统对先天免疫受损的癌症和HIV患者非常有用。
当用100-200M的化合物8、14、17、23、29和32处理THP-1(人单核细胞)细胞时,它们产生增加的IL-1β和TNF-α响应,降低的抗炎细胞因子IL-10(图4)。
令人惊讶的是,48小时后,这些化合物中的两种8和32剂量依赖性地增加(在0.1-1.0M浓度下刺激Th2巨噬细胞)或减少(在10-100M浓度下)人外周血单核细胞中IL-10的产生(图7和8)。
这些化合物中的两种8和32刺激单核细胞分化为巨噬细胞,增加铜绿假单胞菌的吞噬作用(图18)和增加了细菌的细胞内杀伤(图19)。这些化合物有潜力用作疫苗佐剂,并与现有抗生素结合用于例如在囊性纤维化患者中的预防性治疗。
化合物8以浓度依赖的方式调节TLR4活性。在低浓度(0.1μM至<1 μM)下,化合物8单独或与TLR4配体LPS组合可通过ELISA检测在24 小时后下调hPBMC中I L-1β蛋白水平,这证明了TLR4拮抗剂活性。然而,在浓度为1.0μM时,化合物8单独以及与LPS结合显著刺激了IL-1β的产生,表明TLR4激动剂活性(图5)。
化合物8以浓度依赖的方式调节TLR7/8活性。在低浓度(0.1μM至<1 μM)下,化合物8单独或与TLR7/8配体CL075组合可通过ELISA检测,在24小时后下调hPBMC中的IL-1β蛋白水平,这证明了TLR7/8拮抗剂活性。然而,在浓度为1.0μM时,化合物8单独以及与CL075组合显著刺激 IL-1β的产生,表明TLR7/8激动剂活性(图6)。
化合物8以浓度依赖的方式调节TLR1/2活性。在低浓度(0.1μM至<1 μM)下,化合物8与TLR1/2配体Pam3CSK4结合可通过ELISA检测,在 24小时后下调hPBMC中的IL-6蛋白水平,这证明了TLR1/2拮抗剂活性。然而,在浓度为1.0、10和100μM时,化合物8与CL075组合显著刺激 IL-6的产生,表明TLR1/2激动剂活性(图10)。
化合物8刺激TLR6活性并与TLR6配体Pam2CSK4结合上调hPBMC 中IL-6细胞因子的产生(图9)。
通过ELISA检测,48小时处理后,化合物8拮抗TLR9活性并与TLR9 配体ODN2216结合下调hPBMC中IFN-α的产生(图11)。
化合物1、2、7、8、14、17和32在浓度为0.1、1.0、10、100和1000μM 的hPBMC中进行细胞毒性试验。用化合物处理细胞并孵育24小时。用 MTT细胞增殖试剂盒(Promega)评估细胞活力。所有化合物对hPBMC都没有毒性(图12)。
化合物8、17、29和35在浓度为1mM和2mM的正常肺上皮细胞(AT-1) 中进行细胞毒性试验。用化合物处理细胞并孵育48小时。用台盼蓝活/死试验评估细胞活力。所有化合物对AT1细胞都没有毒性,而阳性对照紫杉醇是有毒性的(图13)。
测试了化合物8、17、29和35在1mM和2mM浓度下对A549肺腺癌细胞的细胞毒性活性。用化合物处理细胞并孵育48小时。使用台盼蓝活 /死试验评估细胞存活率。化合物8、17和35对A549细胞有毒性,在杀死癌细胞方面优于标准抗癌药物紫杉醇(图14)。
评估了选定的TLR2/4拮抗剂化合物2、6、7、8、14、17和32在100 μM浓度下对HUVECs的细胞毒性。用化合物处理细胞并孵育24小时。使用MTT细胞增殖试剂盒(Promega)评估细胞存活率。所有化合物对HUVECs 均无毒性(图15)。
使用成管试剂盒(Cat#3470-096-K)评估了选定的TLR2/4拮抗剂化合物 2、6、7、8、14、17和32的抗血管生成活性。VEGF(100ng/mL)作为阳性对照。如图16和17所示,所有的化合物都显著地降低了VEGF诱导的血管形成。这些化合物在实体瘤、早产儿视网膜炎、糖尿病视网膜病变及AMD 等病理性血管生成相关疾病中有潜在的应用。
当针对选定的革兰氏阴性(大肠杆菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌) 和革兰氏阳性(MRSA)细菌进行筛选时(使用肉汤稀释试验),化合物1和8 显示出MIC90为50-200mg/L的杀菌活性。出乎意料的是,与标准抗生素粘菌素结合,化合物的MIC降低至3.1-6.25μg/mL(图20),显示出协同作用和添加活性。
基于抗炎和抗微生物活性,在皮肤伤口感染的小鼠研究中对化合物1 和8进行了评价。当以100μM的剂量局部施用时,化合物1和8都有效地封闭了C57BL6小鼠(n=4)中铜绿假单胞菌(ATCC-10145GFP)感染的皮肤伤口,并降低了组织中的CFU(图18)。
五组C57BL/6小鼠(8-10周龄,n=4)背部表面受伤。将25ul含106 CFU/mL铜绿假单胞菌的PBS混悬液移至伤口上,并让其吸收至少3分钟。然后用25μl粘菌素(4g/ml)或化合物1或8(100μg/ml)处理小鼠。随后,在接下来的13天里,每隔一天用粘菌素或试验化合物治疗感染的伤口。在第 13天,铜绿假单胞菌+粘菌素和铜绿假单胞菌+化合物1或8组的伤口达到完全闭合,而铜绿假单胞菌+赋形剂伤口的焦痂没有达到完全闭合。
在感染铜绿假单胞菌后(感染后13天),来自未经治疗的对照动物的细菌数与来自用铜绿假单胞菌+粘菌素和铜绿假单胞菌+化合物1处理的动物的细菌数显著不同。与对照相比,化合物8还显示出细菌计数的统计学上的显著减少(图21)。
损伤后第13天分离的H&E染色伤口的组织学检查表明,注射铜绿假单胞菌+赋形剂的伤口呈现延迟愈合表型,具有不完全的再上皮化和伤口床处的局部炎症。与对照组相比,铜绿假单胞菌(PA)+粘菌素和PA+化合物1 组的再上皮化和肉芽组织显著增强(p=0.050)。化合物8组观察到相同的趋势,尽管差异不显著(p=0.073)。与此同时,在化合物治疗组中观察到比PA 组更少的局部炎症。
两种TLR4调节剂化合物1和8通过腹膜内(IP)注射给药,改善了小鼠体内LPS和高氧诱导的肺部炎症。
使用雄性C57BL/6小鼠(Jackson Laboratories,),12-15周龄,25-28gms,每笼最多5只。
高氧诱导的ALI模型ARDS模型包括将成年小鼠暴露在100%氧气中 48小时,然后注射试验化合物。成年小鼠(5只)被安置在plexi室中,持续供应100%的氧气48小时。氧暴露4h后,注射化合物1和8,IP(10mg/kg);将小鼠放回笼子,并在12小时后再次取出进行第二次重复注射。48小时后处死小鼠,收集肺组织并收集液体。
LPS-诱导的ALI模型:成年小鼠(N=5)注射单剂量LPS(100μg/小鼠,体积为100μl,气管内),然后进行IP注射。在注射LPS后4小时和12小时注射化合物1或8(10mg/kg体重),然后在24小时后处死小鼠以收集肺组织并收集BAL液。H/E染色后对肺进行切片进行组织病理学评估,同时用 BAL液检测总细胞计数(中性粒细胞和巨噬细胞)并测量蛋白质(通过渗漏渗出)。在高氧暴露后,用化合物1或8处理后,通过蛋白质印迹法使肺裂解物定量某些标记物。在分别模拟ARDS和细菌性肺炎条件的小鼠模型中,这两种化合物均表现出对高氧和LPS诱导的肺损伤的显著保护作用。
图22A、22B、22F和22G示出了在用或不用化合物1和8处理的小鼠中LPS和高氧诱导的肺损伤中支气管肺泡灌洗(BAL)液中的总和中性粒细胞计数。图22C、22D、22E、22H、22I和22J示出了用或不用化合物1 和8处理的小鼠中LPS的BAL液中IL-6,IL-1β和IL-10和高氧诱导的肺损伤的ELISA测定。
图23A、23B、23D和23E示出了肺中的肺水肿(通过BAL液中的总蛋白质和伊文思蓝染料浓度测量)。图23C和23F示出了用化合物1和8 或对照治疗的小鼠的肺损伤评分。在图22和23两图中的数据表示为平均值±SE(n=6-8,*p<0.05**p<0.01and***p<0.001)。使用单因素方差分析,然后进行Tukey事后分析,评估统计学显著性。
蛋白质印迹结果显示在用化合物1或8或对照治疗的小鼠中肺中的连接粘附蛋白VE-cadherin,β-Catenin和Src。
接下来,发明人证明了化合物1、3、8和32在BPD肺损伤模型中的保护作用。为了证明该概念并证明其可行性,发明人在BPD小鼠模型中测试了化合物1、3、8和32,所有化合物均预防了BPD新生幼仔的肺部损伤。新生小鼠和人类经历相似的肺发育阶段,但每个阶段的持续时间及其与胎龄的时间关系不同。足月出生的小鼠的肺部处于囊状,并且表面活性剂足够。这可以认为与人类早产儿在肺部发育的同一阶段有点相似,后者已经暴露于完整的产前类固醇补充剂(已知会增强表面活性剂的产生)。在模仿人类状况方面,最成功的高氧模型是将高氧暴露限制在肺发育的囊性阶段的模型。小鼠BPD模型涉及将新生小鼠(出生后第1天或PN1)暴露于100 %氧气中直至PN4,然后在室内空气(RA)中恢复10天。该模型概括了临床场景中的人体模型。
以5mg/kg或10mg/kg的剂量将化合物1或8分别腹膜内(IP)或静脉内(IV)注射至PN2和PN4上的新生幼仔中(图24)。恢复期过后,收集肺部并进行定量PCR、蛋白质印迹、组织病理学和ELISA的处理。
化合物1和8注射后,肺组织和血清中的炎性细胞因子减少。由于炎症是BPD的特征,因此本发明人接下来确定化合物是否可以抑制炎症。通过ELISA证实,在化合物8处理之后,几种促炎性细胞因子的表达降低,同时抗炎标记IL-10增加(图26A-H)。
为了测试鼻内递送具有持续药物释放曲线并避免全身暴露的化合物的可行性,将化合物3、8或32各自封装在PLGA纳米颗粒中。所述纳米颗粒的尺寸在350-400nm之间。药物载量和药物释放曲线是使用我们较早发表的方法确定的(Le et al,Nat Sci,Rep,2017)。本发明的纳米混悬剂显示出缓慢的药物释放曲线(图27A-C)。
将封装在称为3NP、8NP和32NP的PLGA纳米颗粒中的化合物3、8 或32分别作为纳米混悬液经鼻内(IN)以不同剂量滴注到PN2和PN4上的新生幼仔(图28)。恢复期后,收集其肺部并进行定量PCR、蛋白质印迹、组织病理学和ELISA的处理。
在用测试化合物治疗后,BPD新生幼仔的肺形态得到改善。BPD的特征是大面积的简化肺泡、炎症、细胞死亡增加、细胞增殖减少、毛细血管构型降低以及间质细胞分布和/或纤维增生变化。在分别以IV和IN途径分别用盐和纳米混悬液配制的化合物3、8和32处理后,肺结构得以恢复。这是通过测量肺泡弦长、中隔厚度和辐射状肺泡计数(RAC)来确定的。在BPD中,肺泡面积增加,其特征是由于肺部发育受阻,肺泡囊直径增加,间隔变厚(从而干扰了气体交换),而RAC(肺病学家用来评估终末呼吸单位的复杂性的参数)减少了。用测试化合物治疗后,所有这些改变都恢复为正常健康肺的参数(图25A-C)。
痤疮中Toll样受体2的活化会触发炎性细胞因子反应(J Immunol.2002 August1;169(3):1535–1541),因此阻断TLR2活性将有益于治疗包括表皮葡萄球菌,金黄色葡萄球菌和痤疮丙酸杆菌的革兰氏阳性细菌感染引起的皮肤状况方面将是有益的。
用200nM PMA刺激THP-1单核细胞(1X105)48h,并用不同浓度的测试化合物处理。在24小时后,使用ELISA从细胞裂解物中测量TLR2 活性。
化合物32的合成(图29)。2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-a-D- 吡喃葡萄糖酰氯41:向商品2-乙酰氨基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000791
-D-葡萄糖的搅拌溶液中 (25g,0.113mmol)加入乙酰氯(50mL),并将反应混合物搅拌过夜。用另外一部分的CH2Cl2(100mL)稀释反应混合物,然后倒入冰水混合物中。用冰的NaHCO3饱和水溶液(2×150mL)和冰水(150mL)萃取有机相。将有机相干燥、浓缩并过短柱,使用EtOAc(15-50%)的己烷溶液作为洗脱剂,以68%的收率得到纯产物41,其为固体产物。NMR谱符合文献报道(Sauerzapfe,Namdjou etal.2008)。
对-松果烷硼酸酯苯基2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000792
-D-吡喃葡萄糖苷42:2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000793
-D-吡喃葡萄糖基氯 2(5.0g,13.67mmol),硫酸氢四丁铵(4.65g,13.67mmol)和4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷-2-基)苯酚(3.15g,1.05当量)在CH2Cl2(100mL) 和1N NaOH(50mL)的混合物中的剧烈搅拌1h。将混合物用CH2Cl2(2× 125mL)萃取,并用水和盐水洗涤。合并的有机相经无水Na2SO4干燥,过滤,浓缩,并通过硅胶柱纯化,使用EtOAc(15-50%)的己烷溶液作为洗脱剂,以48%的收率得到纯产物42,其为固体产物。
对-松果烷硼酸酯苯基2-乙酰胺基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000801
-D-吡喃葡萄糖苷32:将上述对-松果烷硼酸酯苯基2-乙酰胺基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000802
-D-吡喃葡萄糖苷42(2.45g,4.45mmol)悬浮在干燥的MeOH(70mL)中,并加入NaOMe 的甲醇溶液(1M solution,4.25当量),将混合物在室温搅拌直至溶解完全 (15min)。加入Dowex 50WX2-200(5g,先用甲醇洗涤),15分钟后过滤除去。将该溶液真空蒸发至干。将白色固体溶解在CH2Cl2中,加入MTBE 沉淀出白色固体。过滤出固体并在高真空下干燥,得到产率为89%的化合物32。LC/MS=423.9(M+1);1H NMR(CD3OD,500MHz):δ1.41(s,12H), 2.01(s,3H),3.41-3.45(m,1H),3.58-3.64(m,2H),3.68-3.80(m,1H), 3.90-4.15(m,2H),5.19(d,1H),7.10(d,2H),7.65(d,2H)。
对-硼酸苯基2-乙酰氨基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000803
-D-吡喃葡萄糖苷35:用丙酮/水(4: 1)中用NaIO4(2.5当量)、NH4OAc(1.5当量)处理上述对-松果烷硼酸酯苯基2-乙酰胺基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-
Figure GDA0003861528890000804
-D-吡喃葡萄糖苷42(1.5g,2.73 mmol),并在室温搅拌24小时。通过加入1N HCl将反应混合物的pH调节至3,并再搅拌30分钟。将反应混合物用DCM萃取,并用盐水洗涤,经无水Na2SO4干燥,过滤。浓缩合并的滤液,得到粗制的硼酸,并通过硅胶柱纯化,使用EtOAc(0-50%)的己烷溶液作为洗脱剂,得到产率为75%的固体产物43。然后按照上述步骤用NaOMe处理该产物32,以91%的收率得到化合物35,为白色固体。NMR和MS光谱证实了上述产物的结构。1H NMR(D2O+DMSOd6,500MHz):δ1.21(s,3H),2.6-2.8(m,4H),3.15(m, 2H),3.68-3.80(m,1H),4.35(m,1H),6.25(d,2H),7.01(d,2H)。
化合物17的合成(图30)。2R,3S,4S,5R,6S)-5-乙酰氨基-2-(乙酰氧基甲基)-6-(苯并[c][1,2,5]恶二唑-5-酰氧基)四氢-2H-吡喃-3,4-二乙酸二乙酯44:按照上述化合物32的方法,制备化合物2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖基氯41(1.0g,2.73mmol)将其与市售苯并 [c][1,2,5]恶二唑-5-醇(1.05当量)反应,以65%的收率提供中间体44,为白色固体。NMR光谱证实了上述产物的结构。
N-((2S,3R,4S,5S,6R)-2-(苯并[c][1,2,5]恶二唑-5-酰氧基)-4,5-二羟基-6-(羟甲基)四氢-2H-吡喃-3-基)乙酰胺17:按照与化合物32所述相同的步骤,将中间体44(0.25g,0.53mmol)以92%的收率转化为化合物17,为白色固体。NMR和MS光谱证实了上述产物的结构。1H NMR(CD3OD, 500MHz):δ2.01(s,3H),3.41-3.45(m,1H),3.58-3.64(m,2H),3.68-3.80(m, 1H),3.90-4.15(m,2H),5.25(d,1H),7.21(d,1H),7.32(s,1H),7.83(s,1H)。
化合物8的合成(图31)。对-硝基苯基2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基 -2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷中间体45:按照化合物42的步骤进行操作,化合物2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖基氯41(1.0g, 2.73mmol)与市售对硝基苯酚(1.05当量)偶联,以白色固体形式得到中间体45,产率为89%。1H NMR
对-硝基苯基2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷8:按照与合成32 相同的步骤,将上述中间体45(0.25g,0.53mmol)以92%的收率转化为纯白色固体化合物8。LC/MS=343.1(M+1);1H NMR(D2O)+CD3OD, 500MHz):δ2.01(s,3H),3.46(t,1H),3.60-3.65(m,2H),3.68-3.81(dd,1H), 3.90-4.15(m,2H),5.24(d,2H),7.20(d,2H),8.23(d,2H)。
化合物14的合成(图33)。对-氰基苯基-2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷中间体48:按照化合物42的步骤,化合物2- 乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖酰氯41(1.0g, 2.73mmol)与市售对氰基苯酚(1.05当量)偶联,以白色固体的形式提供产率为65%的化合物48。1H NMR(CD3OD,500MHz):δ1.65(s,3H),2.18(s, 12H),3.88(m,1H),4.15-4.22(m,2H),4.25(m,1H),5.19(m,1H),5.45(m, 2H),5.80(m,1H),7.15(d,2H),7.65(d,2H)。
对-氰基苯基2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷14:按照化合物32 的方法,将上述中间体48(0.25g,0.53mmol)以91%的收率转化为纯白色固体化合物14。1H NMR(D2O+CD3OD,600MHz):δ2.01(s,3H),3.52(t, 1H),3.60-3.68(m,2H),3.75-3.81(dd,1H),3.90-4.15(m,2H),5.24(d,2H), 7.20(d,2H),7.75(d,2H)。
化合物31的合成(图32)。4-乙基羧基苯基-2-乙酰氨基-3,4,6-三-O- 乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷中间体46:按照化合物42的步骤制备,将化合物2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖基氯41 (1.0g,2.73mmol)与市售4-羟乙基苯甲酸酯(1.05当量)偶联,得到产率为89%的油状中间体46。
4-羧酸基苯基2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷化合物31:按照化合物32的方法,将上述中间体46(0.25g,0.53mmol)以90%的收率转化为纯白色固体化合物31。1HNMR(D2O,500MHz):δ1.85(s,3H),3.41-3.45 (m,1H),3.58-3.64(m,3H),3.80-3.95(m,2H),5.19(d,2H),6.95(m.2H),7.85 (m,2H)。
2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷叠氮化物中间体49(图34):按照文献方法,将2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖酰氯41转化为叠氮化糖49,使用TPP和H2O将其转化为白色固体胺50,产率为89%。
二糖化合物2:向搅拌的胺50(0.25g,0.72mmol)无水DMF溶液中加入化合物31(0.197g,0.72mmol),EDCI(0.179g,1.44mmol),HOBt(0.089g, 0.866mmol)和DIPEA(0.195g,1.8mmol),将反应混合物搅拌过夜。通过加入水淬灭反应混合物,并在高真空下除去所有溶剂。粗固体物质通过硅胶柱纯化,使用MeOH(0-20%)的EtOAc溶液作为洗脱剂,以89%的收率得到固体纯产物2。1H NMR(CD3OD+D2O,500MHz):δ1.90(d,3H), 2.0-2.11(m,12H),3.45-3.58(m,2H),3.60-3.68(m,1H),3.68-3.80(m,1H), 3.82-4.05(m,3H),4.110-4.21(m,1H),4.35-4.45(m,1H),5.08-5.10(m,2H), 5.20(m,1H),5.42(m,1H),5.45(m,1H),7.12(d,2H),7.80(d,2H)。
二糖类似物化合物3:按照32的步骤,将化合物2(0.21g,0.313mmol) 以95%的收率转化为纯白色固体化合物3。LC/MS=544.2(M+1);1H NMR (CD3OD+D2O,600MHz):δ1.80(d,6H),3.30-3.45(m,3H),3.45-3.60(m,4H), 3.60-3.68(m,2H),3.71-3.90(m,4H),5.10(m,2H),6.90(d,2H),7.55(d,2H)。
按照与化合物17所述相同的步骤合成化合物23:1H NMR(CD3OD, 500MHz):δ1.01(s,12H),1.65(s,3H),3.20(m,1H),3.31(m,1H),3.40-3.51 (m,2H),3.60(m,1H),3.75(m,1H),5.20(d,1H),6.8(d,1H),7.05(t,1H), 7.21(d,1H),7.8(bs,1H)。
二糖类似物化合物6(图35)。使用众所周知的使用Fe,NH4Cl l将-NO2还原为胺的方法,将化合物45以91%的收率转化为半固体产物胺51,按照与化合物2相同的步骤将胺51与化合物31直接偶联,以89%的产率提供二糖酰胺化合物6。1H NMR(CD3OD+D2O,500MHz):δ1.80-2.2(m,15H), 3.40-3.65(m,4H),3.75-3.85(m,1H),3.85-4.25(m,4H),5.08-5.10(m,2H), 5.20(m,1H),5.42(m,1H),5.45(m,1H),7.0-7.20(dd,4H),7.60(d,2H),7.90 (d,2H)。
按照与32所述相同的步骤,将化合物6以92%的收率转化为化合物7,为纯白色固体。1H NMR(CD3OD+D2O,500MHz):δ1.80-2.2(2s,6H), 3.30-3.45(m,7H),3.55-3.85(m,5H),5.08-5.10(m,2H),7.0-7.20(dd,4H), 7.60(d,2H),7.90(d,2H)。
可以预期的是,可以相对于本发明的任何方法、试剂盒、试剂或组合物实现本说明书中讨论的任何实施例,反之亦然。此外,本发明的组合物可用于实现本发明的方法。
将理解的是,本文所述的特定实施方案是通过举例说明的方式显示的,而不是对本发明的限制。在不脱离本发明范围的情况下,可以在各种实施例中采用本发明的主要特征。仅使用常规实验,本领域技术人员将认识到或能够确定本文所述的具体方法的许多等同形式。这样的等同物被认为在本发明的范围内,并被权利要求所覆盖。
说明书中提到的所有出版物和专利申请均指示了本发明所属领域的技术人员的技术水平。所有出版物和专利申请都以相同的程度通过引用并入本文,就好像每个单独的出版物或专利申请都被具体地和单独地指示通过引用并入一样。
在权利要求书和/或说明书中,与“包括”一词结合使用时,词语“一”或“一个”的使用可能表示“一个”,但也与“一个或多个”“至少一个”及“一个或一个以上”的含义一致。除非明确指出仅指替代物或替代物是互斥的,否则权利要求中术语“或”的使用是指“和/或”,尽管本公开支持仅指替代物和“和/ 或”的定义。在整个申请中,术语“约”用于表示一个值包括该方法的固有误差变化,用于确定该值的方法或研究对象之间存在的变化。
如本说明书和权利要求书中所使用的,词语“包括”(以及包括的任何形式,例如“包括”和“包括)”,“具有”(以及具有的任何形式,例如“具有”和“具有)”,“包含”(以及任何形式的包含,例如“包含”和“包含)”或“包含”(以及任何形式的包含,例如“包含”和“包含)”是包含性的或开放的,且不排除其他未引用的元素或方法步骤。在本文提供的任何组合物和方法的实施方案中,“包含”可以替换为“基本上由...组成”或“由...组成。”如本文中所使用的,短语“基本上由...组成”需要指定的整数或步骤以及实质上不影响要求保护的发明的特征或功能的整数或步骤。如本文所用,术语“由……组成”用于指示所列举的整数(例如,特征,元素,特性,特性,方法/过程步骤或限制) 或整数组(例如,功能,要素,特性,属性,方法/过程步骤或限制)。
如本文所用,术语“或其组合”是指在该术语之前的所列项目的所有排列和组合。例如,“A,B,C或其组合”旨在包括以下至少一种:A,B,C, AB,AC,BC或ABC,并且如果顺序在特定情况下很重要,那么也包括 BA,CA,CB,CBA,BCA,ACB,BAC或CAB。继续该示例,明确包括的是包含一个或多个项目或术语的重复的组合,例如BB,AAA,AB, BBC,AAABCCCC,CBBAAA,CABABB等。本领域技术人员将理解,除非从上下文明显看出,否则通常对任何组合中的项或术语的数量没有限制。
如本文中所使用的,近似词,诸如但不限于,“大约,”“基本上”或“基本上”,是指这样的条件:当这样修改时,理解为不一定是绝对的或完美的,而是将被认为足够接近本领域普通技术人员必须保证指定存在的条件。说明书可以变化的程度将取决于可以进行多大的改变,并且本领域普通技术人员仍然认识到修改的特征仍然具有未修改的特征所需的特性和能力。一般而言,但以前面的讨论为准,本文中用诸如“约”之类的近似词修饰的数值可以与规定值相差至少±1、2、3、4、5、6、7,10%,12%或15%。
根据本公开内容,无需过度实验即可制备和实施本文公开和要求保护的所有组合物和/或方法。尽管已经根据优选实施方案描述了本发明的组合物和方法,但是对于本领域技术人员而言显而易见的是,可以对组合物和/或方法以及在步骤或步骤顺序中应用变化。在不脱离本发明的概念,精神和范围的情况下,对本文所述的方法进行了描述。对本领域技术人员显而易见的所有这些类似的替代和修改都被认为落入所附权利要求书所限定的本发明的精神,范围和概念之内。
为了帮助专利局以及根据本申请发布的任何专利的任何读者解释其所附权利要求,申请人希望注意,他们不希望任何所附权利要求援引美国法典第35卷第6段、美国法典第112条112(f)款或等同的条款,在本申请提交之日存在,除非在特定权利要求中明确使用“用于……的手段”或“针对……的步骤。”
对于各项权利要求,每项从属权利要求可以同时从属于独立权利要求和在其之前的每项在先权利要求的每项从属权利要求,只要该在先权利要求为权利要求的术语或要素提供了适当的前提基础即可。
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Figure GDA0003861528890000952
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Claims (13)

1.一种调节免疫应答的组合物,其中该组合物包括:
至少选自2、3、6、7中的一种化合物,其中所述组合物被配制用于抑制TLR4受体、TLR2受体或TLR2与TLR4两种受体,并且具有下式结构和浓度:
Figure FDA0003861528880000011
Figure FDA0003861528880000021
2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物配制成包含一种或多种药学上可接受的赋形剂的药物组合物。
3.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物配制成包含一种或多种药学上可接受的缓冲剂或盐的药物组合物。
4.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物配制成适于肺、肺泡、肠、肠胃外、静脉内、局部或口服给药的药物组合物。
5.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物配制成气雾剂、喷雾剂或吸入剂。
6.根据权利要求1所述的组合物,其进一步包含一种或多种脂质体、聚合物、表面活性剂、盐或缓冲剂。
7.根据权利要求1所述的组合物,其进一步包含选自皮质类固醇、支气管扩张剂、抗胆碱能药、血管扩张剂、利尿剂、抗高血压剂、抗生素、抗病毒药和免疫抑制药的附加治疗剂。
8.根据权利要求7所述的组合物,其中所述利尿剂为乙酰唑胺。
9.根据权利要求1所述的组合物,其进一步包含表面活性剂。
10.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物以竞争性抑制炎症并激活巨噬细胞的量提供,以保护肺组织损伤或限制肺组织损伤。
11.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物以TLR4调节剂的量提供并上调IL-10。
12.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物以TLR2、TLR4、TLR7和TLR8抑制剂的量提供并且下调IL-1β。
13.根据权利要求1所述的组合物,其中所述化合物是TLR9抑制剂并且下调IFN-α。
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