CN117615765A - 用ALK-5(TGFβR1)抑制剂治疗肺部疾病的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将含有ALK5(TGF‑βR1)抑制剂的组合物治疗性吸入递送至所需解剖部位的液体制剂、干粉制剂和计量剂量制剂，用于治疗或预防多种肺部疾病状况，例如特发性肺纤维化、特发性间质性肺炎、硬皮病相关间质性肺病、结节病、囊性纤维化、肺癌和COVID感染。

Description

用ALK-5(TGFβR1)抑制剂治疗肺部疾病的方法
本申请要求于2021年5月3日提交的第63/183,393号美国临时申请的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于将包含ALK5(TGF-βR1)抑制剂的组合物吸入递送至期望的解剖部位的液体制剂、干粉制剂和计量剂量制剂(metered-dose formulation)，用于治疗或预防多种肺部疾病。
背景技术
许多肺部疾病例如肺纤维化、慢性阻塞性肺病(COPD和其中的亚类疾病)、哮喘和囊性纤维化由外部挑战引发。作为非限制性实例，这些引发因素包括感染、吸烟、环境暴露、辐射暴露、外科手术和移植排斥。其他原因包括遗传倾向和衰老的影响。最近的出版物也已提出了对COVID-19或其变种之一的感染可能导致肺纤维化的担忧。
特发性肺纤维化(Idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是最常见的特发性间质性肺炎类型，其特征在于预后不良，估计5年存活率为约20％。进行性和不可逆的肺功能损害导致慢性呼吸功能不全，严重损害生活质量。在IPF中，受损的功能失调的肺泡上皮细胞促进成纤维细胞的募集和增殖，导致肺组织瘢痕形成。在过去的20年里，随着对疾病发病机制和病理生物学的理解不断加深，IPF的新治疗方法得到了发展。然而，开发有效治疗IPF的主要问题之一是其发病机制中涉及的途径的冗余(redundancy)。与癌症类似，抑制单一介质或信号通路在减缓IPF进展方面基本无效。因此，两种获批的治疗IPF的药物，尼达尼布(nintedanib)和吡非尼酮(pirfenidone)，并不能逆转或治愈疾病，而只能减缓疾病的发展。
转化生长因子-β(Transforming Growth Factor-β，TGF-β)及其I型(ALK5)受体的异常信号转导与多种人类疾病有关，并且该途径被认为是治疗肺纤维化的潜在主要靶点。事实上，TGF-β被称为“肺纤维化的Titan”(Yue et al(2010)Curr.Enzyme Inhib.6(2):10.2174/10067。此外，超过30年的研究和数以千计的出版物已经证明了TGF-β在几乎每一种纤维化疾病中的核心作用。
先前抑制TGF-β途径的努力集中于实现治疗量的靶向TGF-β配体或TGF-β受体(ALK5)的激酶活性的药剂的全身(systemic)暴露。然而，尽管多家制药公司为开发此类抑制剂付出了巨大努力，但是已证明难以通过临床试验获得成功进展。鉴于TGF-β的多效性生物学，当使用TGF-β抑制剂进行全身给药时，找到一个可接受的治疗窗口是一个主要挑战。通过将ALK5抑制剂施用至肺部的吸入疗法具有产生最大的局部效果且潜在的全身毒性较小的优点。也就是说，提高治疗效果与不良副作用的比率。
本文描述了适用于吸入递送至肺部和/或全身性隔室(compartment)的ALK5(TGF-βR1)抑制剂化合物的组合物以及使用此类组合物的方法。
通过气雾剂或其他可吸入递送溶媒(vehicle)的肺部疾病的治疗可实现靶向药物治疗，因为活性剂可通过吸入装置的方式直接递送至药理学靶位。这要求吸入的液滴或颗粒到达目标组织并沉积在那里。一般来说，气溶胶颗粒的直径越小，活性剂到达肺部周围部分的可能性就越大。根据药物颗粒沉积的种类和程度，例如肺纤维化、哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)和肺气肿等疾病可以通过吸入进行“准局部地(quasi-topically)”治疗。目前，多种方法用于通过吸入施用活性剂。这些方法包括加压气体推进的计量剂量吸入器(pressurized gas propelled metered dose inhaler)、粉末吸入器和喷雾器。在目标位置处沉积的类型和程度取决于液滴或颗粒的大小、接受治疗的人类患者呼吸道的解剖结构以及患病肺的整体功能容量(overall functional capacity)。
发明内容
本发明提供了适用于经口肺(oral pulmonary)或鼻内吸入递送的ALK5(TGF-βR1)抑制剂化合物制剂或组合物，其包含适用于雾化施用ALK5抑制剂化合物的制剂，用于预防或治疗与肺相关的各种纤维化和炎性疾病。
本文公开的一些实施方案提供了一种治疗哺乳动物个体的肺部疾病的方法，包括施用ALK5抑制剂化合物，其中所述化合物或其药学上可接受的盐以气雾剂的形式经由口肺或鼻内吸入递送向哺乳动物施用。
本文公开的其他实施方案提供了一种治疗哺乳动物的肺部疾病的方法，包括施用ALK5抑制剂化合物，其中所述化合物或其药学上可接受的盐以干粉形式经由口肺部或鼻内吸入递送向哺乳动物个体施用。
本文公开的一个实施方案涉及施用具有式I的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
在式(I)的一些实施方案中：
R1选自噻吩并[3,2-c]吡啶基、噻吩并[3,2-b]吡啶基、噻吩并[2,3-c]吡啶基和噻吩并[2,3-b]吡啶基；其中各基团可以任选地被1-3个取代基取代，每个取代基独立地选自C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR8R9、卤素、—CN和—OH；
R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR10R11、卤素、—CN、—OH和C3-C6-环烷基；
或者，R2和R3可以一起形成5-6元杂芳基、苯基、C4-C6-环烷基或4-6元杂环烷基；其中C4-C6-环烷基和4-6元杂环烷基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—OH、氧(oxo)和C1-C3烷基的取代基取代；其中5-6元杂芳基和苯基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—CN、—OH、—O(C1-C3烷基)和C1-C3烷基的取代基取代；
R4、R5、R6和R7选自H、C3-环烷基、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR12R13、卤素、—CN、—OH；
R8和R9各自独立地选自H和—(C1-C3烷基)OH、C1-C3-烷基、卤素和—O(C1-C3-烷基)；
R10和R11各自独立地选自H和C1-C3烷基；并且
R12和R13各自独立地选自H、C1-C3烷基、卤素和—O(C1-C3烷基)。
本文公开的一个实施方案包括施用具有式II的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
本文公开的一个实施方案包括施用具有式III的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
本文公开的一个实施方案包括施用具有式IV的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
本文公开的一个实施方案包括施用具有式V的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
本文公开的一个实施方案包括施用具有式VI的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
本文公开的一个实施方案包括施用具有式Ⅶ的结构的ALK5抑制剂化合物以及其前药和药学上可接受的盐：
本文公开的一个实施方案包括施用具有如下结构的化合物：
在一些实施方案中，本文公开的为软ALK5抑制剂。如本文所用，术语“软药”或“软ALK5抑制剂”是指在进入体循环(systemic circulation)时转化为可预测的相对于母体化合物表现出降低的生物活性的代谢物的生物活性化合物。软药优选在靶器官或组织处局部发挥其期望的治疗效果，然后在进入体循环时迅速转化为活性较低的代谢物，从而减少生物活性化合物的全身暴露。因此，软药相对于具有相当生物活性的非软药化合物而言具有不良副作用的可能性更低。优选地，本文公开的软药在预期的作用部位处(例如，肺部)表现出良好的稳定性，并且在进入体循环时迅速代谢。
在一些实施方案中，本文公开的是一种软ALK5抑制剂，其被氧化并因此在肝脏中快速代谢。优选地，软药为ALK5活性的强效抑制剂(potent inhibitor)，而相应的经氧化的软药(oxidized soft drug)表现出降低的ALK5抑制活性。例如，ALK5抑制剂和相应的经氧化的ALK5抑制剂的抑制效力的差异可以为10至100倍。在一些实施方案中，例如通过吸入将本文公开的软ALK5抑制剂施用至肺部，并抑制肺中的ALK5的活性。然而，当离开肺部时，软ALK5抑制剂可以容易地在肝脏中被氧化，因此减少了软药的全身暴露(systemicexposure)。
本文公开的另一个实施方案包括用喷雾器、计量剂量吸入器(metered doseinhaler)或干粉吸入器(dry powder inhaler)施用式I、II、III、IV、V、VI和VII的化合物。
本文公开的其他实施方案包括式I、II、III、IV、V、VI和VII化合物的液体制剂或干粉制剂。
本文公开的其他实施方案包括施用式I、II、III、IV、V、VI和VII的化合物每周至少一次，以连续的每日给药方案施用，每天一次、每天两次或每天三次施用。
可用本文提供的化合物和组合物治疗的疾病的非限制性实例包括各种肺癌以及所有类型的肺纤维化。肺部疾病，例如包括特发性肺纤维化(IPF)、特发性间质性肺炎(IIP)、硬皮病相关间质性肺病(SSc-ILD)、结节病、闭塞性细支气管炎、朗格汉斯细胞组织细胞增生症(也称为嗜酸性肉芽肿或组织细胞增生症X)、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎、胶原血管病、肉芽肿性血管炎、肺出血肾炎综合征、肺泡蛋白沉积症(PAP)和囊性纤维化的间质性肺病。
一个实施方案包括用式I、II、III、IV、V、VI和VII的化合物治疗特发性肺纤维化(IPF)的方法。
一个实施方案包括用式I、II、III、IV、V、VI和VII的化合物治疗硬皮病相关间质性肺病(SSc-ILD)的方法。
应理解，前文的一般描述和以下的详细描述仅是示例性和解释性的，并不限制所要求保护的公开内容。
具体实施方式
本文提供了用于通过例如经口肺或鼻内吸入递送雾化的ALK5(TGF-βR1)抑制剂化合物的方法来预防或治疗与肺相关的各种纤维化和炎性疾病的组合物和方法。
许多不良肺部疾病，例如间质性肺病(ILD；和其中的亚类疾病)、慢性阻塞性肺病(COPD；和其中的亚类疾病)、哮喘、囊性纤维化和肺的纤维化指征，是由外部挑战引发的。非限制性举例而言，这些效应物可以包括感染、吸烟、环境暴露、辐射暴露、外科手术和移植排斥。然而，也可能归因于与遗传倾向和衰老影响相关的其他原因。
在上皮中，瘢痕形成在损伤后具有重要的愈合作用。然而，上皮组织可能会在更长期和/或反复的损伤后逐渐结疤，导致功能异常。在特发性肺纤维化(IPF；以及ILD的其他亚类)和囊性纤维化的情况下，如果足够比例的肺部出现结疤，就会发生呼吸衰竭。在任何情况下，进行性瘢痕形成都可能是由对器官不同区域的一系列反复发生的损伤或损伤愈合后未能停止修复过程而引起的。在这种情况下，瘢痕形成过程变得不受控制和放松管制(deregulated)。在某些形式的纤维化疾病中，疤痕形成仍然局限于有限的区域，但在另一些疾病中，它可能影响更广泛(diffuse)和广阔(extensive)的区域，导致直接或相关的器官衰竭。
在例如肺纤维化的病症中，以用ALK5抑制剂化合物控制促炎因子和促纤维化因子为特征的生理反应可能有利于使纤维化减轻和/或逆转。本文考虑了利用此类ALK5抑制剂化合物在这些疾病和其他适应症中的作用的治疗策略。
转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)是一种分泌蛋白，被发现有三种不同亚型，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3(ten Dijke et al1988Proc.Nat.Acad.Sci.85,pp.4715-4719；Tzavlaki&Moustakas,Biomolecules 2020,10,487)。这三种TGF-β具有80％以上的序列一致性，结合相同的受体系统，并利用相同的信号转导机制。然而，它们具有不同的启动子区域，并显示出细胞类型特异性表达。虽然多种途径参与了复杂的TGF-β信号传导过程，但在最简单的模型中，TGF-β与其受体结合激活了ALK-5激酶结构域，从而使SMAD转录因子(以及其他)磷酸化，进而上调涉及多个基因的促纤维化反应(Walton et al 2017Front.Pharmacol.；8:461)。也有不依赖于SMAD的TGF-β信号转导过程，但它们也受ALK-5激酶结构域的控制(Liu et al 2017,Exper&Therap Med.13,2123-2128)。因此，抑制ALK-5激酶有可能阻断由这种机制驱动的过度纤维化。
TGF-β是一种进化上保守的多效性因子，调节无数的生物过程，包括发育、组织再生、免疫应答和肿瘤发生。基因工程小鼠模型证明，TGF-β是肺器官发生和稳态所必需的。TGF-β在肺分支形态发生和肺泡化过程中对上皮-间质相互作用至关重要。肺中三种TGF-β配体亚型的表达和激活在时间和空间上受多种机制的调节。肺在结构上暴露于外部刺激和病原体，易受炎症、过敏反应和致癌作用的影响。在包括肺纤维化、肺气肿、支气管哮喘和肺癌等主要的肺部疾病中观察到TGF-β配体的上调。TGF-β调节例如上皮细胞的生长抑制、肺泡上皮细胞分化、成纤维细胞活化和细胞外基质组织(extracellular matrixorganization)等多种细胞过程。这些效应与肺纤维化和肺气肿的组织重塑密切相关。TGF-β也是T细胞稳态的核心，并与哮喘气道炎症密切相关。TGF-β是非小细胞肺癌癌细胞中上皮-间质转化的最有效诱导物(inducer)，并且对于肺癌组织中肿瘤促进微环境的发展至关重要(Noguchi et al(2018)Inter.J.Molecular Sciences,19(8),3674)。
TGF-β信号转导也与哮喘和慢性阻塞性肺病(COPD)的发病机理有关。这两种疾病的特征是气道阻塞(通常认为在哮喘中是可逆的，但在COPD中是不可逆的)、炎症和重塑(remodeling)。从哮喘患者获得的支气管肺泡灌洗(BAL)液和COPD患者气道和肺泡上皮中的TGF-β1水平升高。TGF-β1的高产生多态性(producing polymorphisms)与哮喘严重程度的恶化相关。从机制上讲，假设TGF-β通过促进杯状细胞增生、上皮下纤维化、上皮损伤和气道平滑肌肥大在这些疾病中产生病理效应。
在某些情况下，TGF-β信号转导还驱动囊性纤维化(CF)肺病病理生理学中涉及的许多过程，包括纤维化、杯状细胞增生、异常炎症反应和离子转运失调(Kramer et al.,2018Expert Opinion on Therapeutic Targets,22(2),177–189)。TGF-β下调上皮氯离子转运，加剧CF全身上皮细胞中已经失调的离子转运，并驱动杯状细胞增生和粘蛋白分泌，这是CF肺病的病理特征。此外，TGF-β会导致异常的炎症反应，已知GF肺会因受到更具攻击性的炎症反应、无法清除慢性感染和先天免疫失调而受损。最后，TGF-β促进纤维化，在感染和炎症周期后，纤维化肺病，导致CF患者肺功能明显下降。
TGF-β在早期和晚期CF疾病中可能都很重要(Kramer et al(2018)AmericanJournal of Physiology,315(3),L456-L465)。用Ad-TGF-β治疗后，诱导了固有的潜在TGF-β表达，表明可能发生正反馈，这可能与早期CF疾病有关。此外，TGF-β还通过驱动肌成纤维细胞分化和增殖，参与CF后期的肺纤维化和气道重塑。对CF患者肺样本的研究已经确定了TGF-β信号转导与严重纤维化和肌成纤维细胞增生区域相关，并且发现患有难治性肺功能下降的CF青少年患有缩窄性细支气管炎(constrictive bronchiolitis)、纤维化和增加的TGF-β信号转导。这些数据强调了TGF-β在驱动不可逆的气道重塑和纤维化中的潜在作用，这导致CF的肺部发病和死亡(pulmonary morbidity and mortality)。
TGF-β也是CF肺病的遗传修饰剂(Kramer et al.2018Expert Opinion onTherapeutic Targets,22(2),177–189)。在全基因组关联研究中发现，两种TGF-β1多态性(启动子区域的C-509T多态性和密码子10中的T29C多态性)与更严重的囊性纤维化(CF)肺病相关。此外，CF患者血浆和支气管肺泡灌洗液中TGF-β1水平升高，并与肺功能下降相关。与健康对照组相比，患有急性加重和非急性加重的CF患者血清中TGF-β1水平升高；急性加重期的水平明显较高。研究还报道了在所有类型的细菌感染中TGF-β1水平的增加，而在感染铜绿假单胞菌的患者中水平的增加更多。这些多态性在体外和非CF人群中与更高水平的基因表达和分泌相关。T29C多态性在HeLa细胞中的转染导致TGF-β1分泌增加2.8倍，并且至少有一个T29C等位基因拷贝与增加的血清TGF-β1蛋白水平相关。C-509T启动子区多态性与较高的TGF-β1的体外转录活性和较高的血浆TGF-β1水平相关。然而，这些多态性与TGF-β1的血液水平或BAL水平之间的关系在CF人群中尚未明确。
TGF-β的作用也是CF肺病严重程度增加的生物标志物。CF患者中的增加的TGF-β1血液(血浆)水平和BAL水平与肺部恶化、肺部疾病严重程度、BAL中中性粒细胞炎症增加、铜绿假单胞菌感染和CF的几种临床表型有关(Sagwal et al.,2020Lung,198(2),377-383)。总之，这些研究表明TGF-β1是CF的一个突出的潜在治疗靶点。
鉴于疫情的全球规模，SARS-CoV-2感染后的纤维化肺病的负担预计将显著增加。COVID-19最严重的病例有广泛的肺纤维化组织，并且细胞因子和包括TGF-β在内的生长因子的血清水平显著增加。活性TGF-β的突然和不受控制的增加，以及其他促炎细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β(“细胞因子风暴”)不可避免地导致快速和大规模的水肿和纤维化，重塑和阻塞气道(George et al 2020.Lancet Respiratory Medicine,8(8),807-815)。
人们认为，由于无论疾病病因如何，可用的抗纤维化疗法都具有广泛的抗纤维化活性，因此这些药物可能在减弱SARS-CoV-2感染中的促纤维化途径方面发挥作用。事实上，最近的文章建议，像吡非尼酮和尼达尼布(nintedanib)这样的药物应该在新冠肺炎患者中进行测试(George etal.,2020Lancet Respiratory Medicine,8(8),807-815)。然而，可商购的吡非尼酮(pirfenidone)和尼达尼布(nintedanib)只能为口服形式，因此它们不能用于插管和机械通气的患者。
持续性COVID后综合征(post-COVID syndrome)，也称为长期COVID，是一种病理实体(pathologic entity)，其涉及COVID-19后的持续性身体、医学和认知后遗症，包括持续性免疫抑制以及肺、心脏和血管纤维化。器官和血管系统(vasculature)的病理性纤维化导致死亡率增加和生活质量严重恶化。解释长期疾病的一个潜在的统一假设是TGF-β的过度表达，这导致了免疫抑制和纤维化的长期状态，下文将对此进行更详细的研究。COVID-19患者肺部的组织学变化显示成纤维细胞增生和间质纤维化，提示TGF-β参与(Oronsky,B.,etal.2021.Clinic Rev Allerg Immunol 20,1-9)。FBM5712的吸入制剂及其作为可吸入药物的潜力代表了这种新兴疾病的另一个机会(opportunity)。
这一证据支持TGF-β在纤维化(包括人类和鼠肺纤维化)的发病机理中的核心作用。破坏TβRI/激活素受体样激酶5(ALK5)受体的方法(Journal of ClinicalInvestigation(2011),121(1),277-287)在肺纤维化的实验模型中提供了保护。在纤维化开始后，用ALK5抑制剂化合物SB-525334对博来霉素攻击的大鼠(bleomycin-challengedrat)进行治疗性处理，与溶媒(vehicle)处理的对照组相比，导致在测得的所有肺功能参数中显著的剂量依赖性改善。肺功能的这些改善与肺病理学的显著减少相关(Jarman et alPhysiological Reports,(2014),2(9),e12133)。在另一项研究中，基于短期荧光素酶和长期常规分析的结果，ALK5抑制剂化合物R-268712在博莱霉素模型中具有强抗纤维化功效(Terashima et al Pulmonary Pharmacology&Therapeutics(2019),51,31–38)。尽管到目前为止，许多研究小组做出了很大努力，但正如所讨论的，TGF-β途径的治疗性拮抗剂的临床开发仍具有挑战性。
迄今为止报道的抑制TGF-β途径的努力集中于通过靶向TGF-β配体或TGFβ受体ALK5的激酶活性来实现治疗剂的全身暴露。临床前研究(包括在大鼠和狗中的临床前研究)的观察结果显示，某些全身毒性与体内TGF-β的抑制有关。此外，尽管一些TGFβ/ALK5抑制剂进入了临床试验，但由于全身副作用，多个以TGF-β为靶点的临床项目已经停止。
例如，Anderton等人(Toxicologic Pathology(2011),39(6),916-924)报道了ALK5的两种小分子抑制剂，即AZ12601011和AZ12799734，在临床前动物模型中诱导了特征为瓣膜间质细胞的出血、炎症、变性和增殖的心脏瓣膜病变。在所有测试的剂量下，在所有心脏瓣膜中均观察到毒性。Frazier等人(Toxicologic Pathology(2007),35(2),284-295)报道了施用ALK5抑制剂GW788388诱导了大鼠中的骨骺(physeal)发育异常。
Stauber等人(Journal of Clinical Toxicology(2014),4(3),1000196/1-1000196/10)报道称，长期(>3个月)施用ALK5抑制剂LY2157299(正在研究其对某些癌症的治疗)会导致大鼠和狗出现涉及心血管、胃肠、免疫、骨/软骨、生殖和肾系统的多器官毒性。然而，应当注意的是，这种心血管安全性问题可能不会发生在人类身上(Kovacs etal2015Cardiovasc Toxicol.2015；15(4):309–323)。
据报道，非苏木单抗(Fresolimumab)(GC 1008)，一种能够中和TGF-β的所有人类同种型的“泛(pan)”TGF-β抗体，在食蟹猴(cynomolgus macaques)研究中多次施用后，可诱导牙龈、膀胱和鼻甲上皮的上皮增生(Current Pharmaceutical Biotechnology(2011),12(12),2176-2189)。类似地，尽管有明确的临床抗纤维化疗效，但各种出血和贫血问题阻碍了硬皮病(scleroderma)的临床开发(Rice et al 2015.J Clin Invest.；125(7):2795-2807)。
对于临床开发中的ALK5抑制剂，管理毒性问题的常用方法是采用间歇给药方案(intermittent dosing regimen)，例如14天给药，14天停药方案(Yap et al，Proceedingsfrom the 2018SITC Annual Meeting，摘要030)。连续给药ALK5抑制剂以实现对该途径的不间断抑制可能具有更大的治疗益处，但迄今为止，安全性考虑阻碍了口服给药ALK5抑制剂的连续方案在临床中的使用。
因此，需要通过吸入将ALK5抑制剂直接递送至肺部，并且递送软ALK5抑制剂以进一步使潜在的全身毒性最小化从而实现更大的治疗益处是有利的。
本文提供的一些实施方案涉及通过吸入ALK-5抑制剂治疗疾病的方法，所述疾病包括所有类型的肺纤维化。肺部疾病，例如间质性肺病，包括特发性肺纤维化(IPF)、特发性间质性肺炎(IIP)、硬皮病相关的间质性肺病(SSc-ILD)、结节病、闭塞性细支气管炎、朗格汉斯细胞组织细胞增生症(也称为嗜酸肉芽肿或组织细胞增生症X)、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎、胶原血管病、肉芽肿性血管炎、肺出血肾炎综合征、肺泡蛋白沉积症(PAP)和囊性纤维化。吸入ALK-5抑制剂也可用于肺癌的治疗。
定义
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。所有专利、申请、公开的申请和其他出版物都通过援引整体并入本文。如果本文中的术语存在多个定义，除非另有说明，否则以本部分中的定义为准。
如本文所用，“烷基”是指仅含碳和氢的支链或直链化学基团，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基和新戊基。烷基可以是未取代的或者被一个或多个取代基取代的。在一些实施方案中，烷基基团包括1至9个碳原子(例如，1至6个碳原子、1至4个碳原子或1至2个碳原子)。
如本文所用，“环烷基”是指在环系主链中仅包含碳原子的环状环系，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环己烯基。环烷基可以包括多个稠合环。碳环基团可以具有任何程度的饱和度，条件是环系中的环都不是芳族的。碳环基团可以是未取代的或者被一个或多个取代基取代的。在一些实施方案中，碳环基团包括3至10个碳原子，例如3至6个碳原子。
如本文所用，“芳基”是指在具有5至14个环原子，或者5、6、9或10个环原子的环主链中仅存在碳原子的单环、双环、三环或多环基团；并且在环状阵列(cyclic array)中共享6、10或14个π电子；其中该体系中至少一个环是芳族的。芳基可以是未取代的或者被一个或多个取代基取代的。芳基的实例包括苯基、萘基、四氢萘基、2,3-二氢-1H-茚基等。在一些实施方案中，芳基是苯基。
如本文所用，术语“杂芳基”是指具有5至14个环原子，或者5、6、9或10个环原子的单环、双环、三环或多环基团；并且在环状阵列中共享6、10或14个π电子；其中该体系中的至少一个环是芳族的，并且该体系中的至少一个环包含一个或多个独立地选自N、O和S的杂原子。杂芳基可以是未取代的或者被一个或多个取代基取代的。杂芳基的实例包括噻吩基、吡啶基、呋喃基、噁唑基、噁二唑基、吡咯基、咪唑基、三唑基、噻二唑基、吡唑基、异噁唑基、噻二唑基、吡喃基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、噻唑基苯并噻吩基(thiazolylbenzothienyl)、苯并噁二唑基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、苯并三唑基、噌啉基(cinnolinyl)、吲唑基、吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、萘啶基、嘌呤基、噻吩并吡啶基、吡啶并[2,3-d]嘧啶基、吡咯并[2,3-b]吡啶基、喹唑啉基、喹啉基、噻吩并[3,2-c]吡啶基、噻吩并[3,2-b]吡啶基、噻吩并[2,3-c]吡啶基、噻吩并[2,3-b]吡啶基、吡唑并[3,4-b]吡啶基、吡唑并[3,4-c]吡啶基、吡唑并[4,3-c]吡啶基、吡唑并[4,3-b]吡啶基、四唑基、色满、2,3-二氢苯并[b][1,4]二噁烷、苯并[d][1,3]二噁唑、2,3-二氢苯并呋喃、四氢喹啉、2,3-二氢苯并[b][1,4]氧硫杂环己烯(2,3-dihydrobenzo[b][1,4]oxathiine)、异吲哚啉等。在一些实施方案中，杂芳基选自噻吩基、吡啶基、呋喃基、吡唑基、咪唑基、异吲哚啉基、吡喃基、吡嗪基和嘧啶基。
如本文所用，“卤代(halo)”、“卤化物(halide)”或“卤素(halogen)”是氯代、溴代、氟代或碘代原子团。在一些实施方案中，卤代是氯代、溴代或氟代。例如，卤化物可以为氟代。
如本文所用，“卤代烷基”是指被一个或多个氯、溴、氟和/或碘原子取代的烃取代基，所述烃取代基是直链或支链的烷基、烯基或炔基。在一些实施方案中，卤代烷基是氟代烷基，其中一个或多个氢原子被氟取代。在一些实施方案中，卤代烷基长为1至约3个碳(例如，长为1至约2个碳或长为1个碳)。术语“卤代亚烷基”是指卤代烷基的双自由基变体，这种双自由基可以作为基团、其他原子之间或环和另一个官能团之间的间隔基。
如本文所用，“杂环烷基”是指在环系主链中包含至少一个杂原子的非芳族环状环系。杂环基可以包括多个稠合环。杂环基是可以被一个或多个取代基取代的或未被取代的。在一些实施方案中，杂环具有3-11个成员。在六元单环杂环中，杂原子选自O、N或S中的一至三个，并且其中当杂环为五元的时，它可以具有一或两个选自O、N或S的杂原子。杂环基的实例包括氮杂环丙烯基(azirinyl)、氮杂环丙烷基(aziridinyl)、氮杂环丁烯基(azetidinyl)、氧杂环丁烷基、硫杂环丁烷基、1,4,2-二噻唑基(1,4,2-dithiazolyl)、二氢吡啶基、1,3-二氧杂环己烷基(1,3-dioxanyl)、1,4-二氧杂环己烷基(1,4-dioxanyl)、1,3-二氧杂环戊基(1,3-dioxolanyl)、吗啉基、硫代吗啉基、哌嗪基、吡喃基、吡咯烷基、四氢呋喃基、四氢吡啶基、噁嗪基、噻嗪基、硫杂环己烯基(thiinyl)、噻唑烷基、异噻唑烷基、噁唑烷基(oxazolidinyl)、异噁唑烷基、哌啶基、吡唑烷基咪唑烷基、硫代吗啉基等。在一些实施方案中，杂环基选自氮杂环丁烷基、吗啉基、哌嗪基、吡咯烷基和四氢吡啶基。
术语“取代的”是指具有取代基取代分子中的一个或多个非氢原子上的氢的基团(moieties)。应当理解,“取代”或“用…取代”包括隐含的限制性条件，即这种取代符合被取代原子和取代基的允许化合价，并且该取代产生稳定的化合物，例如，其不会自发地经历例如重排、环化、消除等的转化。取代基可以包括例如任选被一个或多个羟基、-NH2、-NH(C1-3烷基)和-N(C1-3烷基)2中的一个或多个取代的-(C1-9烷基)；-(C1-9卤代烷基)；卤化物；羟基；羰基[例如-C(＝O)OR和-C(＝O)R]；硫代羰基[例如-C(＝S)OR、-C(＝O)SR和-C(＝S)R]；任选被卤化物、羟基、-NH2、-NH(C1-3烷基)和-N(C1-3烷基)2中的一个或多个取代的-(C1-9烷氧基)；-OPO(OH)2；膦酸盐[例如-PO(OH)2和-PO(OR’)2]；-OPO(OR’)R”；-NRR’；-C(O)NRR’；-C(NR)NR’R”；-C(NR’)R”；氰基；硝基；叠氮基；-SH；-S-R；-OSO2(OR)；磺酸盐[例如-SO2(OH)和-SO2(OR)]；-SO2NR’R”；和-SO2R；其中每次出现的R、R’和R”均独立选自H；-(C1-9烷基)；任选被1-3R”’取代的C6-10芳基；具有1-4个独立选自N、O和S的杂原子并任选被1-3R”’取代的5-10元杂芳基；具有1-4个独立选自N、O和S的杂原子并任选被1-3R”’取代的C3-7碳环；以及具有1-4个独立选自N、O和S的杂原子并任选被1-3R”’取代的3-8元杂环；其中每个R”’独立选自-(C1-6烷基)、-(C1-6卤代烷基)、卤化物(例如F)、羟基、-C(O)OR、-C(O)R、-(C1-6烷氧基)、-NRR’、-C(O)NRR’和氰基，其中每次出现的R和R’均独立选自H和-(C1-6烷基)。在一些实施方案中，取代基选自-(C1-6烷基)、-(C1-6卤代烷基)、卤化物(例如F)、羟基、-C(O)OR、-C(O)R、-(C1-6烷氧基)、-NRR’、-C(O)NRR’和氰基，其中每次出现的R和R’均独立选自H和-(C1-6烷基)。
如本文所用，当两个基团被表示为“连接”或“键合”以形成“环”时，应理解为在两个基团之间形成键，并且可涉及用该键取代一个或两个基团上的氢原子，从而形成碳环、杂环、芳基环或杂芳基环。熟练的技术人员将认识到，这种环可以并且容易地通过常规化学反应形成。在一些实施方案中，这种环具有3-7个成员，例如5或6个成员。
本领域技术人员将认识到，本文所述的一些化学结构可通过一种或多种其他共振形式在理论上呈现；或者可以以一种或多种其他互变异构形式存在，即使技术人员认识到在动力学上，这种互变异构形式仅代表这种化合物样品的很小一部分。这种化合物显然在本发明的范围内，尽管这种共振形式或互变异构体在本文中没有明确表示。
本文提供的化合物可包括各种立体化学形式。该化合物还包括非对映异构体以及旋光异构体，例如对映异构体的混合物，包括外消旋混合物，以及单个对映异构体和非对映异构体，它们是某些化合物中结构不对称的结果。各异构体的分离或各异构体的选择性合成是通过应用本领域技术人员熟知的各种方法来实现的。除非另有说明，当所公开的化合物被命名或由没有具体说明立体化学的结构描述并具有一个或多个手性中心时，应理解为代表该化合物所有可能的立体异构体。
本文公开了包括所有药学上可接受的同位素标记的式I、II、III、IV、V、VI和VII的化合物，其中一个或多个原子被具有相同原子序数、但原子质量或质量数不同于自然界中占优势的原子质量或质量数的原子替代。适合包含在本发明化合物中的同位素的实例包括但不限于氢的同位素，例如2H(氘)和3H(氚)，碳的同位素，例如11C、13C和14C，氯的同位素，例如36Cl，氟的同位素，例如18F，碘的同位素，例如123I和125I，氮的同位素，例如13N和15N，氧的同位素，例如15O、17O和18O，磷的同位素，例如32P，以及硫的同位素，例如35S。
术语“施用(administration)”或“给药(administering)”和“递送(delivery)”是指向哺乳动物提供一定剂量的化合物或药物组合物的方法，其中所述方法为，例如，口服、鼻内、肺内、腹膜内、胸膜内、支气管内、经由吸入、经由气管内或支气管内滴注(instillation)、经由直接滴注到肺腔内、胸腔内和经由胸廓造口冲洗。施用的方法可以根据不同因素而变化，例如药物组合物的组分、制剂导入、递送或给药的期望部位、寻求治疗益处的部位，或初始递送部位与下游患病器官的接近程度，例如气雾剂递送至肺部。在一些实施方案中，本文所述的药物组合物通过肺部给药来施用。
术语“肺部给药”或“吸入”或“肺部递送”或“口服吸入”或“鼻内吸入”及其他相关术语是指通过将所需治疗剂或预防剂递送至哺乳动物肺部的途径向哺乳动物提供一定剂量的化合物或药物组合物的方法。这种向肺部的递送可以通过鼻内施用、口服吸入施用来进行。这些施用途径中的每一种都可以吸入本文所述制剂的气雾剂。在一些实施方案中，肺部施用通过机械通气被动递送本文所述的气雾剂来进行。
术语“鼻内吸入施用”和“鼻内吸入递送”是指通过一种途径向哺乳动物提供一定剂量的化合物或药物组合物的方法，所述途径使得所述制剂通过鼻腔直接靶向递送并将治疗制剂吸收到哺乳动物的肺中。在一些实施方案中，用喷雾器进行鼻内吸入施用。
术语“鼻内施用”和“鼻内递送”是指通过一种途径向哺乳动物提供一定剂量的化合物或药物组合物的方法，所述途径使得所需的治疗剂或预防剂经由鼻腔递送。这种向鼻腔的递送可以通过鼻内施用来进行，其中这种施用途径可以通过吸入本文所述制剂的气雾剂、注射本文所述制剂的气雾剂、管饲本文所述制剂或通过机械通气被动递送来进行。
术语“口服吸入施用”或“口服吸入递送”或“口服吸入”是指通过口腔向哺乳动物提供一定剂量的化合物或药物组合物的方法，用于将制剂直接递送和吸收至哺乳动物的肺部。在一些实施方案中，通过使用喷雾器进行口服吸入施用。
术语“哺乳动物”以其通常的生物学意义使用。因此，它具体包括人、牛(cattle)、马、猴、狗、猫、小鼠、大鼠、奶牛(cow)、绵羊、猪、山羊和非人灵长类动物，但也包括许多其他物种。
术语“药学上可接受的载体”、“药学上可接受的稀释剂”或“药学上可接受的赋形剂”包括任何和所有不是在生物学上或在其它方面不期望的溶剂、助溶剂、络合剂、分散介质、包衣、等渗剂和吸收延迟剂(absorption delaying agent)等。将此类介质和剂(agents)用于药物活性物质的用途是本领域众所周知的。除了与活性成分不相容的任何常规介质或剂之外，其在治疗组合物中的用途是可以预期的。也可以将补充的活性成分掺入到组合物中。此外，可以包括本领域常用的各种佐剂。这些和其他这样的化合物在文献中有描述，例如，在Merck Index，Merck&Company，Rahway，NJ中。在药物组合物中包含各种组分的考虑因素在例如Brunton et al.(Eds.)(2017)；Goodman and Gilman’s:The Pharmacological Basis of Therapeutics,13th Ed.,The McGraw-Hill Companies中有描述。
术语“药学上可接受的盐”是指保留本文提供的化合物的生物有效性和性质的盐，并且其不是生物学上或其他方面不期望的。在许多情况下，由于氨基和/或羧基或类似基团的存在，本文提供的化合物能够形成酸和/或碱式盐。许多这样的盐是本领域已知的，例如，如WO 87/05297中所述的。可以用无机酸和有机酸形成药学上可接受的酸加成盐。可以衍生盐的无机酸包括例如盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等。可以衍生盐的有机酸包括例如乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、马来酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸等。可与无机碱和有机碱形成药学上可接受的碱加成盐。可衍生盐的无机碱包括，例如，钠、钾、锂、铵、钙、镁、铁、锌、铜、锰、铝和铍等；特别优选的是铵盐、钾盐、钠盐、钙盐和镁盐。可衍生盐的有机碱包括，例如，伯胺、仲胺和叔胺，取代胺，包括天然存在的取代胺、环胺、碱性离子交换树脂等，具体如异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、组氨酸、精氨酸、赖氨酸、苯乙苄胺、N-甲基-葡糖胺和乙醇胺。其他酸包括十二烷基磺酸、萘-1,5-
二磺酸、萘-2-磺酸和糖精。
术语“降低pH值的酸”是指保留本发明化合物的生物有效性和性质的酸，并且不是生物学上等方面不期望的酸。药学上可接受的降低pH值的酸包括例如盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸。同样作为非限制性实例，降低pH值的酸还可以包括有机酸，例如柠檬酸、乙酸、丙酸、萘酸、油酸、棕榈酸、双羟萘酸、硬脂酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、马来酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸、葡庚糖酸、葡萄糖醛酸、乳酸、乳糖酸(lactobioic acid)、酒石酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸等。
术语“酸性赋形剂”通常作为酸性赋形剂水溶液存在。实例可以包括酸式盐，例如磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐、甲酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、丙酸盐和山梨酸盐，有机酸，例如羧酸、磺酸、膦酸、次膦酸、膦酸单酯和膦酸二酯，和/或含有1至12个碳原子的其他有机酸、柠檬酸、乙酸、甲酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸、水杨酸、三氟乙酸、苯磺酸、甲苯磺酸、甲基膦酸、甲基次膦酸、二甲基次膦酸和膦酸单丁酯(phosphonicacid monobutyl ester)。其还可以包括稳定的或可生物降解的聚酸性聚合物或共聚物，例如聚卡波非、酸性纤维素、聚乙交酯、聚交酯和聚甲基丙烯酸酯。
本文所用的“患者”是指人类或非人类哺乳动物，例如狗、猫、小鼠、大鼠、奶牛、绵羊、猪、山羊、非人灵长类动物或鸟类，例如鸡，以及任何其他脊椎动物或无脊椎动物。在一些实施方案中，患者是人类。
本文提供的化合物的“治疗有效量”是足以实现期望的生理效果的量，并且可以根据疾病状况的性质和严重性以及化合物的效力而变化。
“治疗有效量”还旨在包括一种或多种式I、II、III、IV、V、VI和VII
的化合物与一种或多种有效治疗本文所述疾病和/或病症的其他药剂的组合。化合物的组合可以是协同组合。例如，如Chou和Talalay，Advances in Enzyme Regulation(1984),22,27-55所述，当组合施用时化合物的作用大于作为单一药物单独施用时化合物的累加作用时，就会产生协同作用。一般来说，在化合物的次优浓度(sub-optimalconcentration)下，协同效应表现得最为明显。应当理解，用于预防的浓度可以不同于用于治疗活动期疾病的浓度。该量可能进一步取决于患者的身高、体重、性别、年龄和病史。
治疗效果是在一定程度上缓解疾病的一种或多种症状。
本文所用的“处理(treat)”、“医治(treatment)”或“治疗(treating)”是指施用本文提供的化合物或药物组合物用于治疗的目的。术语“治疗性处理(therapeutictreatment)”是指向已经患有疾病的患者施用处理，从而产生治疗上的有益效果，例如改善现有症状，改善症状的潜在代谢原因，推迟或防止疾病的进一步发展，和/或降低将要或预期发展的症状的严重程度。
术语“给药间隔(dosing interval)”是指在多次给药方案中两次连续给药之间的时间。
术语“可吸入递送剂量”是指在呼吸模拟器的吸气阶段吸入的等于或小于5微米的雾化化合物颗粒的量。
本文所用术语“肺沉积”是指沉积在肺部内表面的活性药物成分(API)的标称剂量的分数(fraction)。
术语“标称剂量”或“负荷剂量(loaded dose)”是指在向哺乳动物施用前，放入喷雾器中的药物量。含有标称剂量的溶液体积被称为“填充体积”。
术语“增强的药代动力学特征”是指某些药代动力学参数方面的改善。可以改善的药代动力学参数包括AUC最后、AUC(0-∞)、T最高和可选的C最高。在一些实施方案中，增强的药物动力学特征可以通过将由一种类型的吸入装置施用的活性药物成分(API)的标称剂量获得的药物动力学参数与由口服施用相同活性药物成分(API)的组合物获得的相同药物动力学参数进行比较来定量测量。
术语“血浆浓度”是指个体或患者群体的血液的血浆成分中活性药物成分(API)的浓度。
本文所用术语“呼吸病症”是指身体上在呼吸道中表现出的疾病或病症，包括但不限于肺纤维化、慢性阻塞性肺病(COPD)、支气管炎、慢性支气管炎、肺气肿或哮喘。
本文所用术语“计量剂量吸入器(metered-dose inhaler)”是指一种将特定量的药物以通常由患者通过吸入自行施用的短时间喷发(short burst)的雾化药物的形式递送至肺部的装置。
本文所用术语“干粉吸入器”是指一种将药物以干粉形式递送至肺部的装置。干粉吸入器有几种设计。例如，一种设计是计量装置，其中将药物的储存器放置在装置内，患者将一定剂量的药物添加到吸入室中。另一种方法是工厂计量装置(factory-metereddevice)，其中每个单独的剂量都生产在单独的容器中。这两种系统都依赖于将药物配制成质量中值直径(mass median diameter)为约1微米至约5微米的小颗粒，并且通常涉及与较大的赋形剂颗粒(通常为直径100微米的乳糖颗粒)的共同配制。将药物粉末放入吸入室(通过装置计量或通过破坏工厂计量的剂量)，患者的吸气气流加速粉末从装置中流出并进入口腔。
本文使用的术语“喷雾器(nebulizer)”是指将药物、组合物、制剂、悬浮液和混合物等转化为细雾或气溶胶递送到肺部的装置。喷雾器也可以被称为雾化器(atomizer)。
本文使用的术语“软雾吸入器(soft mist inhaler)”是指当用手将吸入器的液体底部顺时针旋转180度时，在柔性液体容器周围的弹簧中增加累积张力(builduptension)，向使用者提供计量剂量的装置。当使用者启动吸入器的底部时，来自弹簧的能量被释放并对柔性液体容器施加压力，使得液体从两个喷嘴喷出，从而形成软雾以待吸入。Soft MistTM吸入器就是一个实例。
本文所用术语“喷射喷雾器(jet nebulizer)”是指利用空气压力将水溶液破碎成气溶胶液滴的装置。喷射喷雾器通过管道连接到压缩气体(通常是压缩空气或氧气)源，使其以高速流经液体药物，将其转化为气溶胶，然后由患者吸入。
本文所用术语“超声喷雾器(ultrasonic nebulizer)”是指利用电子振荡器产生高频超声波的装置，超声波可引起压电元件(piezoelectric element)的机械振动。该振动元件与贮液器接触，其高频振动足以在液体表面处产生蒸汽雾。非限制性实例是Omron NE-U17和Beurer喷雾器IH30。
本文使用的术语“振动网喷雾器”是指由压电元件驱动并使用超声波频率使具有1000-7000个激光钻孔的网/膜振动的装置，该装置在贮液器顶部振动，从而通过孔压出非常细的雾滴。非限制性实例是Pari快速雾化器系统、Respironics I-neb、Beurer喷雾器IH50和Aerogen Aeroneb。
本文所用术语“呼吸驱动喷雾器”是指在吸气过程中产生气雾的装置，此时患者产生的负压足以将致动器向下拉到适当位置，密封喷嘴，使药物从储药器中吸出，从而产生气雾。呼吸驱动雾化器就是一个实例。
本文使用的术语“高效液体喷雾器”是指将大部分负荷剂量递送至患者的装置。一些高效液体喷雾器利用以下一种或多种：微穿孔膜、主动或被动振动微穿孔膜、振动膜、具有多个孔(aperture)的振动网或板、具有气雾混合室的振动发生器、共振系统和/或脉冲膜(pulsating membrane)。一些高效液体喷雾器持续运行。一些包含锥形喷嘴的振动微穿孔膜，可在不需要压缩气体的情况下使散装液体(bulk liquid)产生羽流雾滴。一些使用被动喷嘴膜和与溶液接触的独立压电换能器。一些采用主动喷嘴膜，其利用喷雾器中的声压通过喷嘴膜的高频振动产生非常细小的溶液液滴。
术语“约”用于指定量值时，是指特定的量可能大于或小于所述数值的1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
化合物
本文所述的化合物和组合物可用作抗纤维化剂。此外，这些化合物可用作一种或多种激活素受体样激酶(ALK)的抑制剂。ALK是TGF-β受体超家族的一部分，其参与了包括成纤维细胞、免疫细胞、干细胞、内皮细胞、壁细胞和肿瘤细胞在内的多种细胞系统的不同生理和病理过程。
本文所述的化合物和组合物还可用于缓解任何类型的TGF-β介导的病症。TGF-β介导的病症的实例包括肺癌，以及所有类型的肺纤维化疾病。在一个实施方案中，TGF-β介导的疾病是特发性肺纤维化。在另一个实施方案中，发生在硬皮病患者中的是肺纤维化，也称为系统性硬化症。
在一些实施方案中，用作ALK5抑制剂的化合物包括如下文期刊文章、美国专利和美国专利申请中所述的化合物。
在一些实施方案中，ALK5抑制剂化合物是美国专利公开号20080090861；美国专利第7964612号；美国专利第8455512号；美国专利第9090625号；或者美国专利第9260450号中任一个所描述的，每个专利的内容在此并入本文。
本发明的一些实施方案包括式I的化合物或其盐、其药学上可接受的盐或前药：
在一些实施方案中，R1选自噻吩并[3,2-c]吡啶基、噻吩并[3,2-b]吡啶基、噻吩并[2,3-c]吡啶基和噻吩并[2,3-b]吡啶基；其中各基团可以任选地被1-3个取代基取代，每个取代基独立地选自C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR8R9、卤素、—CN和—OH。
在一些实施方案中，R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR10R11、卤素、—CN、—OH和C3-C6-环烷基；
在一些实施方案中，R2和R3可以一起形成5-6元杂芳基、苯基、C4-C6-环烷基或4-6元杂环烷基；其中C4-C6-环烷基和4-6元杂环烷基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—OH、氧和C1-C3烷基的取代基取代；其中5-6元杂芳基和苯基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—CN、—OH、-O(C1-C3烷基)和C1-C3烷基的取代基取代。
在一些实施方案中，R4、R5、R6和R7选自H、C3-环烷基、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR12R13、卤素、—CN、—OH。
在一些实施方案中，R8和R9各自独立地选自H和—(C1-C3烷基)OH、C1-C3-烷基、卤素和—O(C1-C3-烷基)。
在一些实施方案中，R10和R11各自独立地选自H和C1-C3烷基。
在一些实施方案中，R12和R13各自独立地选自H、C1-C3烷基、卤素和—O(C1-C3烷基)。
在一些实施方案中，R1是未被取代的噻吩并[3,2-c]吡啶基。
在一些实施方案中，R1是未被取代的噻吩并[3,2-b]吡啶基。
在一些实施方案中，R1是未被取代的噻吩并[2,3-c]吡啶基。
在一些实施方案中，R1是未被取代的噻吩并[2,3-b]吡啶基。
在一些实施方案中，R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基、卤素、—CN
和—OH。
在一些实施方案中，R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基和卤素。
在一些实施方案中，R2和R3独立地选自H和C1-C3-烷基。
在一些实施方案中，R2和R3均为H；在一些实施方案中，R2和R3均为C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R2和R3均为甲基(Me)；在一些实施方案中，R2和R3均为乙基(Et)；在一些实施方案中，R2为Me且R3为Et；在一些实施方案中，R2为Et且R3为Me；在一些实施方案中，R2为H且R3为C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R2为C1-C3烷基且R3为H；在一些实施方案中，R2为H且R3为Me；在一些实施方案中，R2为Me且R3为H；在一些实施方案中，R2为H且R3为Et；在一些实施方案中，R2为Et且R3为H。
在一些实施方案中，R2和R3一起形成C4-C6-环烷基；在一些实施方案中，R2和R3一起形成环丁基；在一些实施方案中，R2和R3一起形成环戊基；在一些实施方案中，R2和R3一起形成环己基。
在一些实施方案中，R4、R5、R6和R7选自H、C1-C3-烷基、卤素、—CN、-OH。
在一些实施方案中，R4、R5、R6和R7选自H、C1-C3-烷基和卤素。
在一些实施方案中，R4、R5、R6和R7选自H和C1-C3-烷基。
在一些实施方案中，R4、R5、R6和R7都是H；在一些实施方案中，
R4、R5和R6都是H，并且R7是C1-C3-烷基；
在一些实施方案中，R4、R5和R7都是H，并且R6是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R4、R6和R7都是H，并且R5是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R5、R6和R7都是H，并且R4是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R4、R5和R6都是H，并且R7是Me；在一些实施方案中，R4、R5和R7都是H，并且R6是Me；在一些实施方案中，R4、R6和R7都是H，并且R5是Me；在一些实施方案中，R5、R6和R7都是H，并且R4是Me；在一些实施方案中，R4和R5都是H，并且R6和R7都是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R4和R6都是H，并且R5和R7都是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R5和R6都是H，并且R4和R7都是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R4和R7都是H，并且R5和R6都是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R6和R7都是H，R4和R5都是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R5和R7都是H，并且R4和R6都是C1-C3-烷基；在一些实施方案中，R4和R5都是H，并且R6和R7都是Me；在一些实施方案中，R4和R6都是H，并且R5和R7都是Me；在一些实施方案中，R5和R6都是H，并且R4和R7都是Me；在一些实施方案中，R4和R7都是H，并且R5和R6都是Me；在一些实施方案中，R6和R7都是H，并且R4和R5都是Me；在一些实施方案中，R5和R7都是H，并且R4和R6都是Me；在一些实施方案中，R4、R5和R6都是C1-C3-烷基，并且R7是H；在一些实施方案中，R4、R5和R7都是C1-C3-烷基，并且R6是H；在一些实施方案中，R4、R6和R7都是C1-C3-烷基，并且R5是H；在一些实施方案中，R5、R6和R7都是C1-C3-烷基，并且R4是H；在一些实施方案中，R4、R5和R6都是Me，并且R7是H；在一些实施方案中，R4、R5和R7都是Me，并且R6是H；在一些实施方案中，R4、R6和R7都是Me，并且R5是H；在一些实施方案中，R5、R6和R7都是Me，并且R4是H。
在式(I)的一些实施方案中：
R1选自任选被1-2个各自独立选自Me、卤素、—CN和—OH的取代基取代的噻吩并[3,2-c]吡啶基和噻吩并[2,3-c]吡啶基；
R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基、卤素、—CN和—OH；
或者，R2和R3可以一起形成C4-C6-环烷基，任选被1-2个独立选自卤素、
—OH、氧代和Me的取代基取代；并且
R4、R5、R6和R7选自H、C1-C3-烷基、卤素、—CN、—OH。
在某些实施方案中，R1为噻吩并[3,2-c]吡啶基，噻吩并[3,2-c]吡啶基可如本文所述任选被取代。噻吩并[3,2-c]吡啶的位置编号如下：
噻吩并[3,2-c]吡啶基是噻吩并[3,2-c]吡啶的单价基团。因此，在本发明的某些实施方案中，是式Ia的化合物：
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7具有本文指定的任何值，并且其中噻吩并[3,2-c]吡啶基连接在2、3、4、6或7位的任何位置处。
在某些实施方案中，R1为噻吩并[2,3-c]吡啶基，噻吩并[2,3-c]吡啶基可如所述任选被取代。噻吩并[2,3-c]吡啶的位置编号如下：
噻吩并[2,3-c]吡啶基是噻吩并[2,3-c]吡啶的单价基团。因此，在本发明的某些实施方案中，是式Ib的化合物：
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7具有本文指定的任何值，并且其中噻吩并[2,3-c]吡啶基连接在2、3、4、6或7位的任何位置处。
在某些实施方案中，R1是噻吩并[2,3-b]吡啶基，噻吩并[2,3-b]吡啶基可如所述任选被取代。噻吩并[2,3-b]吡啶的位置编号如下：
噻吩并[2,3-b]吡啶基是噻吩并[2,3-c]吡啶的单价基团。因此，在本发明的某些实施方案中，是式Ic的化合物：
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7具有本文指定的任何值，并且其中噻吩并[2,3-b]吡啶基连接在2、3、4、6或7位的任何位置处。
在某些实施方案中，R1是噻吩并[3,2-b]吡啶基，噻吩并[3,2-b]吡啶基可如所述任选被取代。噻吩并[3,2-b]吡啶的位置编号如下：
噻吩并[3,2-b]吡啶基是噻吩并[3,2-c]吡啶的单价基团。因此，在本发明的某些实施方案中，是式Id的化合物：
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7具有本文指定的任何值，并且其中噻吩并[3,2-b]吡啶基连接在2、3、4、6或7位的任何位置处。
在某些实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂选自以下结构之一或其药学上可接受的盐，
在某些实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂选自以下结构之一或其药学上可接受的盐，
在某些实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂选自以下结构之一或其药学上可接受的盐，
在某些实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂选自以下结构之一或其药学上可接受的盐，
在某些优选的实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂为2-(2-(6-甲基吡啶-2-基)-2,4,5,6-四氢环戊并[c]吡唑-3-基)噻吩并[2,3-c]吡啶(如下所示)或其药学上可接受的盐，
在某些优选的实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂为2-(4-甲基-1-(6-甲基吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-基)噻吩并[2,3-c]吡啶(如下所示)或其药学上可接受的盐，
在某些优选的实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂为2-(2-(6-甲基吡啶-2-基)-2,4,5,6-四氢环戊并[c]吡唑-3-基)噻吩并[3,2-c]吡啶(如下所示)或其药学上可接受的盐，
在某些优选的实施方案中，ALK5(TGFβR1)抑制剂为2-[4-甲基-1-(6-甲基吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-基]噻吩并[3,2-c]吡啶(如下所示)或其药学上可接受的盐，
式(I)的示例性化合物示于表1中：
表1
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世界知识产权组织，WO/2002/094833A1和WO/2004/048382A1描述了具有式II的化合物，现将其全文援引加入本文。
本文公开的一些实施方案包括式II的化合物，或其药学上可接受的盐或前药：
式(II)的示例性化合物示于表2中。
表2
在一些实施方案中，化合物41被称为galunisertib(LY2157299)，化合物41被称为LY2109761。
第20110319406号美国申请描述了具有式III的化合物，现将其全文援引加入本文。
本文公开的一些实施方案包括式III的化合物或其盐、其药学上接受的盐或前药：
式(III)的示例性化合物示于下表3中。
表3
在一些实施方案中，化合物43被称为vactosertib(EW-7197)，化合物44被称为EW-7195。
美国申请第20050096333号描述了具有式IV的化合物，现将其全文援引加入本文。
本文公开的一些实施方案包括式IV的化合物或其盐、其药学上可接受的盐或前药：
式(IV)的示例性化合物示于表4中。
表4
在一些实施方案中，化合物45被称为SD208。
世界知识产权组织，WO/2002/066462描述了具有式V的化合物，现将其全文援引加入本文。
本文公开的一些实施方案包括式V的化合物、其盐、其药学上可接受的盐或前药，
式(V)的示例性化合物示于表5中。
表5.
在一些实施方案中，化合物46被称为GW788388。
Molecular Pharmacology(2019),95(2),222-234描述了表6中示出的化合物47和48，现将其全文援引加入本文。
表6.
在一些实施方案中，化合物47被称为AZ12601011，化合物48被称为AZ12799734。
美国申请第20160096823号描述了具有式VI的化合物，现将其全文援引加入本文。
本文公开的一些实施方案包括式VI的化合物或其盐、其药学上可接受的盐或前药：
式(VI)的示例性化合物示于表7中。
表7.
在一些实施方案中，化合物49被称为LY3200882。
美国专利8067591和世界知识产权组织WO/2020/058820A1描述了具有式VII的化合物，现将其全文援引加入本文。
本文公开的一些实施方案包括式VII的化合物或其盐、其药学上可接受的盐或前药：
式VII的示例性化合物示于表8中。
表8.
在一些实施方案中，化合物49被称为PF-06952229。
化合物制备
用于制备本发明化合物的起始物料是已知的，通过已知方法制备，
或可商购获得。对于本领域技术人员而言显而易见的是，制备与本文要求保护的化合物相关的前体和官能团的方法通常描述于文献中。考虑文献和本文的公开内容，熟练技术人员将完全有能力制备任何化合物。
公认有机化学领域的熟练技术人员无需进一步指导即可容易地进行操作，即，进行这些操作完全在熟练技术人员的范围和实践内。这些操作包括将羰基化合物还原成它们相应的醇、氧化、酰化、亲电和亲核的芳香取代、醚化、酯化和皂化等。这些操作在标准教科书中均有论述，如《March高等有机化学：反应、机理和结构》(March's AdvancedOrganicChemistry:Reactions,Mechanisms,and Structure)第7版，John Wiley&
Sons出版社(2013)、Carey和Sundberg，《高等有机化学》(AdvancedOrganicChemistry)第5版，Springer出版社(2007)、《全面的有机转化：官能团转化指南》(Comprehensive Organic Transformations:A Guide to FunctionalGroupTransformations)，第二版，John Wiley&Sons出版社(1999)(其全部内容通过援引加入本文)等。
熟练技术人员将容易理解，当分子中的其他官能团被掩蔽或保护时，
某些反应最容易进行，从而避免任何不期望的副反应和/或增加反应的产率。技术人员通常利用保护基团来实现这种增加的产率或避免不期望的反应。这些反应可以在文献中找到，并且也在技术人员的能力范围内。
许多这些操作的例子可以在例如P.Wuts的《有机合成中的保护基》
(Greene's Protective Groups in Organic Synthesis)，第5版，John Wiley&
Sons出版社(2014)中找到，其全部内容通过援引加入本文。
提供以下示例方案以指导读者，并共同代表制备本文提供的化合物的示例方法。此外，根据以下反应方案和实施例，制备本发明化合物的其他方法对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。根据文献和本发明的那些方法，熟练技术人员将完全有能力制备这些化合物。下面描述的合成方案中使用的化合物编号仅意味着用于那些特定的方案，并且不应该被解释为本申请的其他部分中的相同编号或与本申请的其他部分中的相同编号相混淆。除非另有说明，否则所有变量如上定义。
一般步骤
制备式I的化合物的一般合成方案在下文的方案1和方案2中列出。
方案1
方案1描述了吡唑的合成。在例如THF(四氢呋喃)、乙醚等的非质子溶剂中的噻吩并[3,2-c]吡啶1(J.Het.Chem.(1993),30,289-290)可与例如正丁基锂的烷基锂试剂在约-40℃或低于约-40℃下反应。噻吩并[3,2-c]吡啶在方案1中显示为未取代的；然而，它可以如本文所述任选被取代。然后将N-甲基-N-甲氧基乙酰胺(或其他合适的酰化剂，如N-乙酰吗啉、乙酸酐和乙酰氯)加入到反应中，并使反应在-30℃至-45℃下进行，以得到酮(例如1-(噻吩并[3,2-c]吡啶-2-基)乙酮)。然后将酮与二甲基甲酰胺-二甲基缩醛(“DMF-DMA”)在DMF(二甲基甲酰胺)中在约70℃下反应，以得到诸如(E)-3-(二甲基氨基)-1-(噻吩并[3,2-c]吡啶-2-基)丙-2-烯-1-酮的物质，然后将其在约80℃下用吡啶肼(例如1-(6-甲基吡啶-2-基)肼)在乙酸中处理，以得到所示的两种位置异构体(regioisomer)。使用常规的纯化技术，例如沉淀、过滤和柱色谱，可以从所需化合物中分离出位置异构体。
方案2
方案2描述了吡唑的替代合成路线。噻吩并[3,2-c]吡啶的溶液可以在氮气气氛下，在例如THF的溶剂中，在约-50℃至-78℃下与例如正丁基锂的烷基锂试剂反应。噻吩并[3,2-c]吡啶在方案2中显示为未取代的；然而，它可以如本文所述任选被取代。硼酸三异丙酯和磷酸的加入产生硼酸的磷酸盐。然后通过加入例如无机碳酸盐碱(例如Na2CO3、K2CO3、NaHCO3等)或磷酸三钾的碱和例如Pd(Cl2)dppf[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯钯(II)]的钯催化剂，将硼酸盐偶联到吡啶基-吡唑上以得到吡唑。该反应可以通过在合适的溶剂如THF或1,2-二甲氧基乙烷中回流1-24小时来进行；或者在约80-100℃下在二氧杂环己烷中进行。该反应也可以在KF和水的存在下进行。可以用相应的硼酸酯来代替硼酸。基团LG代表例如三氟甲磺酰基、Br、I或Cl等合适的离去基团。
可分别使用噻吩并[3,2-b]吡啶、噻吩并[2,3-c]吡啶和噻吩并[2,3-b]吡啶代替噻吩并[3,2-c]吡啶来制备相应的噻吩并[3,2-b]吡啶-2-基、噻吩并[2,3-c]吡啶-2-基和噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基类似物。
施用和药物组合物
一些实施方案包括药物组合物，该药物组合物包含：(a)治疗有效量的本文提供的化合物，或其相应的对映异构体、非对映异构体或互变异构体，或药学上可接受的盐；和(b)药学上可接受的载体。
为了本文所述方法的目的，可以使用液体喷雾、干粉或计量剂量吸入器施用ALK5抑制剂化合物，最优选2-[4-甲基-1-(6-甲基吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-基]噻吩并[3,2-c]吡啶(3)。在一些实施方案中，本文公开的ALK5抑制剂化合物被生产为药物组合物，该药物组合物适于气雾形成、适应症剂量、沉积位置、用于肺部或鼻内递送，以发挥肺部、鼻内/窦内或呼吸道外治疗作用，具有良好的味道、生产和储存稳定性以及患者安全性和耐受性。
在一些实施方案中，活性药物成分是ALK5抑制剂化合物的盐。在一些这样的实施方案中，阳离子选自钠、钾、锂、铵、钙、镁、铁、锌、铜、锰、铝和铍。在一些实施方案中，活性药物成分不是ALK5抑制剂化合物的盐。在一些这样的实施方案中，组合物是稳定的水溶性制剂。
本文提供的ALK5抑制剂化合物也可用于与其他已知药物组合(一起或依次施用)。
在一些实施方案中，特发性肺纤维化/肺纤维化可以用式(I)的化合物与一种或多种以下药物的组合来治疗：吡非尼酮(pirfenidone)(吡非尼酮于2011年在欧洲获批以商品名使用)、泼尼松(prednisone)、硫唑嘌呤/>N-乙酰半胱氨酸、干扰素-γ1b、环磷酰胺(/> 和)、霉酚酸酯(mycophenolate mofetil)/霉酚酸(mycophenolic acid)尼达尼布(nintedanib)(/>和/>)、Actemra(托珠单抗)以及皮质类固醇等抗炎剂。在一些实施方案中，其他形式的间质性肺病(ILD)可以用式(I)的化合物与以下抗炎疗法中的一种或多种的组合来治疗，所述抗炎疗法为例如甲氨蝶呤、环磷酰胺、环孢菌素、雷帕霉素(西罗莫司)和他克莫司。
在一些实施方案中，式(I)的化合物可用于与以下方法中的任一者组合来治疗特发性肺纤维化/肺纤维化：氧疗、肺部康复和外科手术。
本文公开的化合物或其药学上可接受的盐可以通过任何可接受的给药方式施用，包括但不限于口服、鼻内、肺内、支气管内、通过吸入、通过气管内或支气管内滴注、通过直接滴注到肺腔内、胸内、仅鼻气雾吸入、气管内液体、喷雾滴注、干粉吹入和通过胸廓造口冲洗。在一些实施方案中，施用方法包括通过吸入施用。
这些化合物可以单独施用，也可以与常规药物载体、赋形剂等联合施用。药学上可接受的赋形剂包括但不限于离子交换剂、氧化铝、硬脂酸铝、卵磷脂、自乳化药物递送系统(SEDDS)例如d-α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯、用于药物剂型的表面活性剂如吐温、泊洛沙姆或其他类似的聚合物递送基质、血清蛋白如人血清白蛋白、缓冲物质如磷酸盐、三羟甲基氨基甲烷(tris)、甘氨酸、山梨酸、山梨酸钾、饱和植物脂肪酸的偏甘油酯混合物、水、盐或电解质如硫酸鱼精蛋白、磷酸氢二钠、磷酸氢钾(potassium hydrogen phosphate)、氯化钠、锌盐、胶体二氧化硅(colloidal silica)、三硅酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素基物质、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯、蜡、聚乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物和羊毛脂、环糊精如α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精，或经化学修饰的衍生物如羟烷基环糊精，包括2-和3-羟丙基-β-环糊精，或其他增溶的衍生物也可用于增强本文所述化合物的递送。制备剂型的实际方法对本领域技术人员而言是已知的或显而易见的；例如，参见《雷明顿：药学的科学和实践》(Remington:The Science and Practice of Pharmacy)，第22版(药学出版社，伦敦，英国。2012年)。
例如，可通过将本文提供的化合物和任选的药物佐剂通过溶解、分散等于载体(例如，水、盐水、含水葡萄糖、甘油、乙二醇、乙醇等)中形成溶液、胶体、脂质体、乳液、复合物、凝聚层(coacervate)或悬浮液来制备液体可药用组合物。如果需要，药物组合物还可以含有少量无毒的辅助物质，例如润湿剂、乳化剂、助溶剂、增溶剂、pH缓冲剂等(例如乙酸钠、柠檬酸钠、环糊精衍生物、脱水山梨醇单月桂酸酯、三乙醇胺乙酸酯、三乙醇胺油酸酯等)。
在一个实施方案中，提供了含有可溶性或纳米颗粒药物颗粒的水性制剂。水性气雾制剂提供了向肺部适当区域的有效递送，更浓缩的气雾剂制剂具有能够在非常短的时间内将大量药物物质递送至肺部的额外优势。在一个实施方案中，对制剂进行优化以提供耐受性良好的制剂。因此，在一个实施方案中，本文公开的ALK5抑制剂化合物被配制成具有良好的味道、从约4.0至约8.0的pH、从约100至约5000毫渗透压摩尔/kg的渗透压。在一些实施方案中，渗透压为从约100至约1000毫渗透压摩尔/kg。在一些实施方案中，渗透压为从约200至约500毫渗透压摩尔/kg。在一些实施方案中，渗透离子浓度为从约30至约300mM。
在一些实施方案中，本文描述了一种水性药物组合物，其包含ALK5抑制剂化合物、水和一种或多种选自助溶剂、张度剂、甜味剂、表面活性剂、润湿剂、螯合剂、抗氧化剂、盐和缓冲剂的额外成分。应当理解，许多赋形剂即使在同一制剂中也可以发挥多种功能。
在一些实施方案中，本文所述的药物组合物不包含任何增稠剂。
在一些实施方案中，pH介于约pH4.0与约pH8.0之间。在一些实施方案中，pH介于约pH5.0与约pH8.0之间。在一些实施方案中，pH介于约pH6.0与约pH8.0之间。在一些实施方案中，pH介于约pH6.5与约pH8.0之间。
在一些实施方案中，药物组合物包含一种或多种助溶剂。在一些实施方案中，药物组合物包含一种或多种助溶剂，其中助溶剂的总量为组合物总体积的约1％至约50％v/v。在一些实施方案中，药物组合物包含一种或多种助溶剂，其中助溶剂的总量为组合物总体积的约1％至约50％v/v、约1％至约40％v/v、约1％至约30％v/v或约1％至约25％v/v。助溶剂包括但不限于乙醇、丙二醇、甘油、PEG 200-400。助溶剂还可包括脂质分散体，具有如中链甘油三酯(MCT)、甘油单油酸酯、癸二酸二乙酯的油类与如卵磷脂、聚氧乙烯化脂肪酸、泊洛沙姆的表面活性剂的组合。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约25％的乙醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约15％的乙醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)、2％(体积/体积)、3％(体积/体积)、4％(体积/体积)、5％(体积/体积)、6％(体积/体积)、7％(体积/体积)、8％(体积/体积)、9％(体积/体积)、10％(体积/体积)、11％(体积/体积)、12％(体积/体积)、13％(体积/体积)、14％(体积/体积)、15％(体积/体积)、16％(体积/体积)、17％(体积/体积)、18％(体积/体积)、19％(体积/体积)、20％(体积/体积)、21％(体积/体积)、22％(体积/体积)、23％(体积/体积)、24％(体积/体积)或25％(体积/体积)的乙醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约25％的甘油。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约15％的甘油。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)、2％(体积/体积)、3％(体积/体积)、4％(体积/体积)、5％(体积/体积)、6％(体积/体积)、7％(体积/体积)、8％(体积/体积)、9％(体积/体积)、10％(体积/体积)、11％(体积/体积)、12％(体积/体积)、13％(体积/体积)、14％(体积/
体积)、15％(体积/体积)、16％(体积/体积)、17％(体积/体积)、18％(体积/
体积)、19％(体积/体积)、20％(体积/体积)、21％(体积/体积)、22％(体积/
体积)、23％(体积/体积)、24％(体积/体积)或25％(体积/体积)的甘油。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约25％的丙二醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)、2％(体积/体积)、3％(体积/体积)、4％(体积/体积)、5％(体积/体积)、6％(体积/体积)、7％(体积/体积)、8％(体积/体积)、9％(体积/体积)、10％(体积/体积)、11％(体积/体积)、12％(体积/体积)、13％(体积/体积)、14％(体积/体积)、15％(体积/体积)、16％(体积/体积)、17％(体积/体积)、18％(体积/体积)、19％(体积/体积)、20％(体积/体积)、21％(体积/体积)、22％(体积/体积)、
23％(体积/体积)、24％(体积/体积)或25％(体积/体积)的丙二醇。
在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约25％的乙醇和约1％(体积/体积)至约50％的丙二醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/体积)至约15％的乙醇和约1％(体积/体积)至约30％的丙二醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含约1％(体积/
体积)至约8％的乙醇和约1％(体积/体积)至约16％的丙二醇。在一些实施方案中，水性药物组合物包含乙醇和两倍体积的丙二醇。
在一些实施方案中，水性药物组合物包含缓冲剂。在一些实施方案中，缓冲剂是柠檬酸盐缓冲剂或磷酸盐缓冲剂。在一些实施方案中，缓冲剂是柠檬酸盐缓冲剂。在一些实施方案中，缓冲剂是磷酸盐缓冲剂。
在一些实施方案中，水性药物组合物主要由ALK5抑制剂化合物、水、乙醇和/或丙二醇、将pH维持在约4至8的缓冲剂和任选的一种或多种选自盐、表面活性剂和甜味剂(掩味剂)的成分组成。在一些实施方案中，一种或多种盐选自张度剂。在一些实施方案中，一种或多种盐选自氯化钠和氯化镁。
在一些实施方案中，药物组合物包含浓度为约1mg/mL至约50mg/mL的ALK5抑制剂化合物，与水和一种或多种助溶剂(例如，浓度为约1％(体积/体积)至约10％(体积/体积)的乙醇和/或浓度为约1％(体积/体积)至约50％(体积/体积)的丙二醇)的组合。理想地，组合物包含缓冲剂以将维持pH在约4至8，并且任选地包含一种或多种选自盐、表面活性剂和甜味剂(掩味剂)的成分。
在一个实施方案中，用于制备气雾剂制剂的溶液或稀释剂的pH范围为约4.0至约8.0。这一pH范围提高了耐受性。
非限制性举例而言，组合物还可包含缓冲剂或pH调节剂，通常为由有机酸或有机碱制得的盐。具有代表性的缓冲剂包括柠檬酸、抗坏血酸、葡萄糖酸、碳酸、酒石酸、琥珀酸、乙酸或邻苯二甲酸的有机酸盐、三羟甲基氨基甲烷(也称为氨丁三醇)、盐酸盐或磷酸盐缓冲剂。
许多患者对各种化学味道(包括苦味、咸味、甜味、金属味(metallicsensation))的敏感性增加。非限制性举例而言，为了制造耐受性良好的药物产品，可以通过添加掩味赋形剂、调节的克分子渗透压重量浓度(osmolality)和甜味剂等来实现掩味。
在一些实施方案中，通过提供赋形剂来调整本文公开的ALK5抑制剂化合物的水溶液的克分子渗透压重量浓度。在一些情况下，需要一定量的氯化物或另一种阴离子来成功和有效地递送雾化的ALK5抑制剂化合物。
本文提供的用于制药用途的ALK5抑制剂化合物可以作为结晶或无定形产品施用，例如冻干或无定形药物或复合物，例如喷雾干燥分散体或共晶体。这种固体形式的药学上可接受的组合物可以包括液体、溶液、胶体、脂质体、乳液、悬浮液和气雾剂。剂型，例如粉末、液体、悬浮液、气雾剂、控释剂等。它们可以通过例如沉淀、结晶、碾磨(milling)、研磨(grinding)、超临界流体处理、凝聚(coacervation)、复合凝聚(complexcoacervation)、包封、乳化、络合、冷冻干燥、喷雾干燥或蒸发干燥的方法，例如作为固体栓(solid plug)、粉末或膜获得。微波或射频干燥可用于此目的。
根据本文提供的ALK5抑制剂化合物的物理化学性质、期望的溶解速率、成本考虑和其他标准，固体组合物可以各种不同类型的剂型提供。
在一个实施方案中，固体组合物是单一单位(single unit)。这意味着将化合物的一个单位剂量包含在单一的、物理成形的固体形式或制品中。换句话说，固体组合物是连贯的(coherent)，这与多单位剂型(multiple unitdosage form)相反，在多单位剂型中，单位是不连贯的。
另一方面，对于一些应用，固体组合物也可以形成如上定义的多单位剂型。多单位的实例是粉末、颗粒、微粒、丸、小片、珠、冻干粉末等。在一个实施方案中，固体组合物是冻干粉末。这种分散的冻干体系包含大量粉末颗粒，并且由于粉末形成中使用的冻干工艺，每个颗粒具有不规则的多孔微结构，通过该微结构粉末能够非常快速地吸收水分，
导致快速溶解。泡腾组合物也被认为有助于化合物的快速分散和吸收。
另一种也能够实现药物快速溶解的多颗粒体系是由水溶性赋形剂制成的粉末、颗粒或丸，其用本文提供的化合物包衣，使得该化合物位于单个颗粒的外表面。在这种类型的体系中，水溶性低分子量赋形剂可用于制备这种包衣颗粒的核，随后可以用包含所述化合物和例如一种或多种额外赋形剂的包衣组合物对其进行包衣，所述额外赋形剂例如粘合剂、成孔剂、糖类、糖醇、成膜聚合物、增塑剂或药物包衣组合物中使用的其他赋形剂。
在一些实施方案中，提供固体药物纳米颗粒用于产生干燥气雾剂或用于产生液体悬浮液中的纳米颗粒。包含纳米颗粒药物的粉末可以通过对纳米颗粒药物和表面改性剂的水分散体进行喷雾干燥以形成由聚集的药物纳米颗粒组成的干粉来制备。在一个实施方案中，聚集体可以具有约1微米至约2微米的尺寸，其适合于肺深部递送。通过增加喷雾干燥分散体中的药物浓度或通过增加喷雾干燥器产生的液滴大小，可以增加聚集体粒径以靶向其他递送部位，例如上支气管区域(upper bronchialregion)或鼻粘膜。
或者，药物和表面改性剂的水分散体可包含溶解的稀释剂，如乳糖或甘露醇，其在喷雾干燥时形成可吸入的稀释剂颗粒，每个颗粒包含至少一种包埋的药物纳米颗粒和表面改性剂。具有包埋的药物的稀释剂颗粒可具有约1微米至约2微米的粒径，适合于肺深部递送。此外，通过在喷雾干燥前增加水分散体中溶解的稀释剂的浓度，或通过增加喷雾干燥器产生的液滴大小，可以增加稀释剂的粒径以靶向其他递送部位，例如上支气管区域或鼻粘膜。
喷雾干燥粉末可用于干粉吸入器或加压的计量剂量吸入器中，单独使用或与冻干纳米颗粒粉末结合使用。此外，含有药物纳米颗粒的喷雾干燥粉末可以被重构并用于喷射或超声喷雾器中，以产生具有可吸入液滴尺寸的水分散体，其中每个液滴含有至少一种药物纳米颗粒。浓缩的纳米颗粒分散体也可以用于本发明的这些实施方案中。
纳米颗粒药物分散体也可冷冻干燥，以获得适用于鼻腔或肺部递送的粉末。这种粉末可以包含具有表面改性剂的聚集的纳米颗粒药物颗粒。
这种聚集体可以具有在可吸入的范围内的尺寸，例如约1微米至约5微米的质量中值空气动力学直径(mass median aerodynamic diameter，
MMAD)。
也可通过冷冻干燥药物和表面改性剂的水分散体来获得适当粒径的冷冻干燥粉末，其另外含有溶解的稀释剂，例如乳糖或甘露醇。在这些情况下，冻干粉末由稀释剂的可吸入颗粒组成，每个颗粒包含至少一种包埋的药物纳米颗粒。
冻干粉末可用于干粉吸入器或加压的计量剂量吸入器中，单独使用或与喷雾干燥的纳米颗粒粉末结合使用。此外，含有药物纳米颗粒的冻干粉末可被重构并用于喷射或超声喷雾器中，以产生具有可呼吸液滴尺寸的水分散体，其中每个液滴含有至少一种药物纳米颗粒。
本发明的一个实施方案涉及用于基于推进剂系统的方法和组合物，
该组合物包含纳米颗粒药物颗粒和表面改性剂。这种制剂可以通过在环境压力或高压条件下对液体推进剂中的粗药物(coarse drug substance)和表面改性剂进行湿磨来制备。或者，可以通过喷雾干燥或冷冻干燥药物纳米颗粒的水分散体来制备含有药物纳米颗粒的干粉，并将所得粉末分散到合适的推进剂中用于常规加压的计量剂量吸入器。这种纳米颗粒加压的计量剂量吸入器制剂可用于鼻腔或肺部递送。对于肺部给药，由于这些方法可获得小的(例如，约1微米至约2微米MMAD)粒径，因此这种制剂提供了对肺深部区域的增加的递送。浓缩气雾剂制剂也可用于加压的计量剂量吸入器中。
另一个实施方案涉及干粉，其包含用于肺部或鼻腔递送的纳米颗粒组合物。粉末可以由纳米颗粒药物颗粒的可呼吸聚集体组成，或者由含有至少一种包埋药物纳米颗粒的稀释剂的可呼吸颗粒组成。可以通过喷雾干燥或冻干(lyophilization)(冷冻干燥(freezedrying))除去水，由纳米颗粒的水分散体制备含有纳米颗粒药物颗粒的粉末。喷雾干燥比冷冻干燥耗时更少，并且成本更低，因此更具成本效益。然而，某些药物，例如生物制剂，在制作干粉制剂时，冻干比喷雾干燥更有优势。
用于干粉气雾剂递送的粒径为约1微米至约5微米MMAD的常规微粉化药物颗粒通常难以进行少量计量和分散，原因是此类粉末中固有的静电内聚力(electrostaticcohesive force)。这些困难会导致递送装置中的药物损失，以及粉末分散不完全和向肺部递送不理想。由于常规制备的干粉的平均粒径通常在约1微米至约5微米MMAD的范围内，因此实际到达肺泡区域的物质的比例可能非常小。因此，由于粉末本身的性质，将微粉化干粉递送到肺部，特别是肺泡区域的效率通常很低。
含有纳米颗粒药物的干粉气雾剂可制作得比同类的微粉化药物更小，因此适用于向肺深部有效递送。此外，纳米颗粒药物的聚集体呈几何球形，并且具有良好的流动性，从而有助于剂量计量和所施用的组合物在肺或鼻腔中的沉积。
干燥的纳米颗粒组合物可用于干粉吸入器或加压的计量剂量吸入器。如本文所用，“干燥的”是指含有小于约5％水的组合物。
在一个实施方案中，提供了含有纳米颗粒的组合物，所述纳米颗粒的有效平均粒径约为1-5μm的空气动力学粒径范围内的药物颗粒，其具有到达下呼吸道的潜力。“小于约5μm的有效平均粒径”是指当通过例如光散射技术等方法测量时，至少50％的药物颗粒具有小于约5μm的重均粒径。在一些实施方案中，至少70％的药物颗粒具有小于约5μm的平均粒径，在一些实施方案中，至少90％的药物颗粒具有小于约5μm的平均粒径，在一些实施方案中，至少约95％的颗粒具有小于约5μm的重均粒径。
用于气雾剂施用的纳米颗粒药物组合物可通过以下方式制成，例如，
(1)雾化通过研磨或沉淀获得的纳米颗粒药物的分散体；(2)雾化纳米颗粒药物和表面改性剂的聚集体的干粉(雾化的组合物可以另外含有稀释剂)；
或(3)雾化纳米颗粒药物或药物聚集体在非水推进剂中的悬浮液。纳米颗粒药物和表面改性剂的聚集体(可以另外含有稀释剂)，可以在非加压或加压的非水体系中制成。浓缩气雾剂制剂也可以通过这种方法制成。
通过将药物颗粒分散在液体分散介质中，并在研磨介质的存在下应用机械手段将药物颗粒尺寸减小至所需的有效平均颗粒尺寸，可以进行水性药物的研磨以获得纳米颗粒药物。可以在一种或多种表面改性剂的存在下减小颗粒的尺寸。或者，颗粒可以在减径(attrition)后与一种或多种表面改性剂接触。在减小尺寸过程中，可以向药物/表面改性剂组合物中加入其他化合物，如稀释剂。分散体可以连续生产或分批生产。
形成纳米颗粒分散体的另一种方法是通过微沉淀。这是一种在一种或多种表面改性剂和一种或多种增强胶体稳定性的表面活性剂存在下制备稳定的药物分散体的方法，所述表面活性剂不含任何痕量有毒溶剂或溶解的重金属杂质。这种方法包括，例如，(1)将药物溶解在合适的溶剂中并混合；(2)将来自步骤(1)的配制物(formulation)加入到包含至少一种表面改性剂的溶液中并混合，以形成澄清的溶液；和(3)使用合适的非溶剂将步骤(2)中的制剂混合沉淀。该方法之后可以通过透析或透析过滤除去任何已形成的盐(如果存在的话)，并通过常规方法浓缩分散液。所得纳米颗粒药物分散体可用于液体喷雾器或加工成干粉，用于干粉吸入器或加压的计量剂量吸入器。
在非水性、非加压研磨系统中，可使用室温下蒸气压为约1atm以下且药物基本不溶于其中的非水性液体湿磨介质来制备纳米颗粒药物组合物。在这种方法中，可以在非水介质中研磨药物和表面改性剂的浆液，以产生纳米颗粒药物颗粒。合适的非水介质的实例包括乙醇、三氯一氟甲烷(CFC-11)和二氯四氟乙烷(CFC-114)。使用CFC-11的一个优点在于在稍冷的室温下即可处理，而CFC-114则需要更严格的控制条件以避免蒸发。研磨完成后，可以在真空或加热下除去并回收液体介质，得到干燥的纳米颗粒组合物。然后可以将干燥的组合物装入合适的容器中，并装入最终的推进剂。理想地不含氯代烃的示例性最终产品推进剂包括HFA-134a(四氟乙烷)和HFA-227(七氟丙烷)。尽管出于环境原因，不含氯的推进剂可能是优选的，但含氯推进剂也可用于本发明的实施方案中。
在非水性、加压研磨系统中，室温下蒸气压显著大于1atm的非水液体介质可用于研磨过程，以制备纳米颗粒药物组合物。如果研磨介质是合适的卤代烃推进剂，则可以直接将所得分散体填充到合适的加压的计量剂量吸入器容器中。或者，可以在真空或加热下除去并回收研磨介质，以得到干燥的纳米颗粒组合物。然后可以将该组合物填充到合适的容器中，并装入合适的推进剂，用于加压的计量剂量吸入器。
喷雾干燥是一种用于在液体介质中减小药物粒径后获得含有纳米颗粒药物颗粒的粉末的方法。通常而言，当液体介质在室温下的蒸汽压小于约1atm时，可以使用喷雾干燥。喷雾干燥器是一种使液体蒸发和收集药物粉末的装置。将液体样品(溶液或悬浮液)送入喷嘴。喷嘴产生直径在约20微米至约100微米范围内的样品液滴，然后由载气(carriergas)输送到干燥室中。载气温度通常为约80℃至约200℃。使液滴进行快速液体蒸发，留下的干燥颗粒被收集到旋风装置下方的特殊储存器中。也可以使用约1微米至约5微米范围内的更小颗粒。
如果液体样品由纳米颗粒和表面改性剂的水分散体组成，则收集的产品将由纳米颗粒药物颗粒的球形聚集体组成。如果液体样品由溶解有惰性稀释材料(如乳糖或甘露醇)的纳米颗粒的水分散体组成，则收集的产品将由含有包埋纳米颗粒药物颗粒的稀释剂(如乳糖或甘露醇)颗粒组成。
所收集产品的最终尺寸可以控制，并取决于液体样品中纳米颗粒药物和/
或稀释剂的浓度，以及喷雾干燥器喷嘴产生的液滴尺寸。所收集的产品可用于常规干粉吸入器，用于肺部或鼻腔递送；分散在推进剂中，用于加压的计量剂量吸入器；或者颗粒可在水中重构，用于喷雾器。
在一些情况下，可能需要向喷雾干燥的材料中添加惰性载体，以改善最终产品的定量性能。尤其是当喷雾干燥的粉末非常小(小于约5微米)或当预期剂量非常小的情况，因而剂量计量变得困难。一般而言，这种载体颗粒(也称为填充剂(bulking agent))太大而不能递送到肺部，只能通过口腔和喉咙吞咽。这种载体通常由糖组成，例如乳糖、甘露醇或海藻糖。其他惰性材料，包括多糖和纤维素，也可用作载体。
含有纳米颗粒药物颗粒的喷雾干燥粉末可用于常规干粉吸入器中，
分散在推进剂中用于加压的计量剂量吸入器，或在液体介质中重构用于喷雾器。
对于因受热而变性或不稳定的化合物，例如具有低熔点(即，约70℃
至约150℃)的化合物，升华法比蒸发法更适合获得干粉纳米颗粒药物组合物。这是因为升华法避免了与喷雾干燥相关的高加工温度。此外，升华，也称为冷冻干燥或冻干，可以增加药物化合物的储存稳定性。冻干颗粒也可以重构并用于喷雾器中。冻干纳米颗粒药物颗粒的聚集体可以与干粉中间体混合，或者单独用于干粉吸入器或加压的计量剂量吸入器中，用于鼻腔或肺部递送。
升华包括冷冻产品并将样品置于强真空条件下。这使得形成的冰直接从固态转变成气态。这种方法非常高效，因此比喷雾干燥的产率更高。
所得冻干产品含有药物和改性剂。药物通常以聚集状态存在，可单独用于吸入(经肺或经鼻)、与稀释剂材料(乳糖、甘露醇等)一起用于干粉吸入器或加压的计量剂量吸入器中，或重构用于喷雾器中。
在一些实施方案中，可以将本文公开的ALK5抑制剂化合物配制成脂质体颗粒，然后可将其雾化用于吸入递送。可用于本发明的脂质可以是多种脂质中的任何一种，包括中性脂质和带电脂质。可以使用脂质、靶向基团和循环增强剂的适当组合来制备具有所需性质的载体系统。此外，本文提供的组合物可以是脂质体或脂质颗粒的形式。如本文所用，术语“脂质颗粒”是指“包裹”化合物并且内部几乎没有或没有水的脂质双层载体。更具体地，该术语用于描述一种自组装脂质双层载体，其中部分内层包含阳离子脂质，该阳离子脂质与化合物(例如，质粒磷酸二酯骨架)上的负电荷形成离子键或离子对。内层也可以包含中性脂质或融合脂质(fusogenic lipid)，并且在一些实施方案中，包含带负电荷的脂质。
颗粒的外层通常包含以尾对尾方式(如在脂质体中)取向的脂质混合物和内层的疏水尾部。外层脂质上存在的极性头基团将形成颗粒的外表面。
可将脂质体生物活性剂设计成具有持续的治疗效果或较低的毒性，
从而减少施用频率并提高治疗指数。脂质体由包裹(entrap)所需药物的双层组成。这些脂质体可以被配置为同心双层的多层囊泡(multilamellarvesicle)，其中药物被截留在不同层的脂质或层间的水性空间中。
非限制性举例而言，组合物中使用的脂质可以是合成的、半合成的或天然存在的脂质，包括磷脂、生育酚、类固醇、脂肪酸、例如白蛋白的糖蛋白、带负电荷的脂质和阳离子脂质。磷脂包括卵磷脂(eggphosphatidylcholine，EPC)、卵磷脂甘油(EPG)、卵磷脂肌醇(EPI)、卵磷脂丝氨酸(EPS)、磷脂酰乙醇胺(EPE)和卵磷脂酸(EPA)；大豆对应物，大豆磷脂酰胆碱(soy phosphatidylcholine，SPC)；SPG、SPS、SPI、SPE和SPA；氢化的卵和大豆对应物(例如HEPC，HSPC)，由甘油2位和3位含有12至26个碳原子的链的脂肪酸和甘油1位的不同首基(head group)(包括胆碱、甘油、肌醇、丝氨酸、乙醇胺，以及相应的磷脂酸)的酯键组成的其他磷脂，以及相应的磷脂酸。这些脂肪酸上的链可以是饱和的或不饱和的，磷脂可以由不同链长和不同不饱和度的脂肪酸组成。特别地，制剂的成分可以包括二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)(天然存在的肺表面活性物质的主要成分)以及二油酰磷脂酰胆碱(DOPC)和二油酰磷脂酰甘油(DOPG)。其他实例包括二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)和二肉豆蔻酰磷脂酰甘油(DMPG)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)和二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)和二硬脂酰磷脂酰甘油(DSPG)、二油酰磷脂酰乙醇胺(DOPE)和混合磷脂，如棕榈酰硬脂酰磷脂酰胆碱(PSPC)和棕榈酰硬脂酰磷脂酰甘油(PSPG)，以及单酰化磷脂如单油酰磷脂酰乙醇胺(MOPE)。
在一个优选的实施方案中，将PEG改性的脂质作为抗聚集剂掺入本发明的组合物中。使用PEG改性的脂质将大体积的PEG基团定位在脂质体或脂质载体的表面，并防止DNA与载体的外部结合(从而抑制脂质载体的交联和聚集)。PEG-神经酰胺的使用通常是优选的，并且具有稳定膜双层和延长循环寿命的额外优点。此外，还可以制备具有不同的脂质尾长度的PEG-神经酰胺，以控制PEG-神经酰胺在脂质双层中的寿命。以这种方式，可以实现“可编程的”释放，从而控制脂质载体的融合。例如，具有连接到神经酰胺部分的C20-酰基的PEG-神经酰胺将从脂双层载体中扩散出来，半衰期为22小时。而具有C14-酰基和C8-酰基的PEG-神经酰胺将分别以10分钟和少于1分钟的半衰期从同一载体中扩散出来。因此，脂质尾长的选择提供了一种组合物，其中双层以已知的速率变得不稳定(从而融合)。其他PEG-脂质或脂质-聚氧乙烯缀合物可用于本发明组合物中。合适的PEG改性的脂质的实例包括PEG改性的磷脂酰乙醇胺和磷脂酸、PEG改性的二酰基甘油和二烷基甘油、PEG改性的二烷基胺和PEG改性的1,2-二酰氧基丙-3-胺。特别优选的是美国专利第5820873号中描述的PEG-神经酰胺缀合物(例如，PEG-Cer-C8、PEG-Cer-C14或PEG-Cer-C20)，援引加入本文。
本发明的组合物可以制备成提供直径为约50nm至约400nm的脂质体组合物。本领域技术人员将理解，组合物的尺寸可以更大或更小，这取决于封装的体积。因此，对于较大的体积，尺寸分布通常为约80nm至约300nm。
本文公开的ALK5抑制剂化合物可制备成具有合适的表面改性剂的药物组合物，所述表面改性剂可选自已知的有机和无机药物赋形剂。此类赋形剂包括低分子量低聚物、聚合物、表面活性剂和天然产物。优选的表面改性剂包括非离子表面活性剂和离子表面活性剂。可以组合使用两种以上表面改性剂。
表面改性剂的代表性实例包括氯化十六烷基吡啶、明胶、酪蛋白、卵磷脂(磷脂)、葡聚糖、甘油、阿拉伯胶、胆固醇、黄芪胶、硬脂酸、苯扎氯铵、硬脂酸钙、单硬脂酸甘油酯、鲸蜡硬脂醇、鲸蜡硬脂醇乳化蜡、山梨醇酯、聚氧乙烯烷基醚(例如，鲸蜡硬脂醇1000等聚乙二醇醚)、聚氧乙烯蓖麻油衍生物、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯(例如，可商购的TweensTM，例如Tween 20TM和Tween 80TM(ICI特种化学品公司(ICI Specialty Chemicals))；聚乙二醇(例如Carbowaxs 3350TM和1450TM以及Carbopol 934TM(联合碳化物公司(Union Carbide)))、十二烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯硬脂酸盐、胶体二氧化硅、磷酸盐、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钙、羟丙基纤维素(HPC、HPC-SL和HPC-L)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基纤维素邻苯二甲酸酯、非晶纤维素、硅酸镁铝、三乙醇胺、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚与环氧乙烷和甲醛的聚合物(又称tyloxapol、superione和triton)、泊洛沙姆(例如Pluronics F68TM和F108TM，它们是环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物)；泊洛沙胺(例如，Tetronic 908TM，也称为泊洛沙胺908TM，它是由环氧丙烷和环氧乙烷顺序加成到乙二胺上得到的四官能嵌段共聚物(巴斯夫·怀恩多特公司，新泽西州帕西帕尼)(BASF WyandotteCorporation，Parsippany，NJ))；带电磷脂，例如二肉豆蔻酰磷脂酰甘油、磺基琥珀酸二辛酯(DOSS)；Tetronic 1508TM(T-1508)(巴斯夫·怀恩多特公司)，磺基琥珀酸钠的二烷基酯(例如Aerosol OTTM，它是磺基琥珀酸钠的二辛基酯(美国氰胺公司(AmericanCyanamid)))；Duponol PTM，它是一种十二烷基硫酸钠(杜邦公司(DuPont))；Tritons X-200TM，它是一种烷基芳基聚醚磺酸盐(罗门哈斯公司(Rohm and Haas))；Crodestas F-110TM，它是蔗糖硬脂酸酯和蔗糖二硬脂酸酯的混合物(Croda公司(Croda Inc.))；对异壬基苯氧基聚(缩水甘油)，也称为Olin-logTM或表面活性剂10-GTM(奥林化学公司，康涅狄格州斯坦福德(Olin Chemicals，Stamford，Conn.))；Crodestas SL-40TM(Croda公司)；和SA9OHCO，即C18H37CH2(CON(CH3)—CH2(CHOH)4(CH2OH)2(伊士曼柯达公司(Eastman KodakCo.))；癸酰-N-甲基葡糖酰胺；正癸基β-D-吡喃葡萄糖苷；正癸基β-D-吡喃麦芽糖苷；正十二烷基β-D-吡喃葡萄糖苷；正十二烷基β-D-麦芽糖苷；庚酰基-N-甲基葡糖酰胺；正庚基-β-D-吡喃葡萄糖苷；正庚基β-D-硫代葡萄糖苷；正己基β-D-吡喃葡萄糖苷；壬酰基-N-甲基葡糖酰胺；正酰基β-D-吡喃葡萄糖苷；辛酰基-N-甲基葡糖酰胺；正辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷；辛基β-D-硫代吡喃葡萄糖苷；等等。在一些实施方案中，表面改性剂是泰洛沙泊，其优选用于类固醇的肺部或鼻内递送，尤其适用于雾化治疗。
用于本文公开的溶液中的表面活性剂的实例包括但不限于月桂醇聚醚硫酸铵、氧化十六胺、氯化十六胺、鲸蜡醇、肉豆蔻酸十六烷基酯、棕榈酸十六烷基酯、椰油酰胺DEA、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基氧化胺、椰油酰胺MEA、DEA月桂醇硫酸酯、二硬脂基邻苯二甲酸酰胺、二鲸蜡基二甲基氯化铵、二棕榈酰乙基羟乙基铵、月桂醇磺琥珀酸二钠、二(氢化)牛油邻苯二甲酸、甘油二月桂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油油酸酯、甘油硬脂酸酯、肉豆蔻酸异丙酯正烷基酯(isopropyl myristatenf)、棕榈酸异丙酯正烷基酯、月桂酰胺DEA、月桂酰胺MEA、氧化月桂酰胺、氧化肉豆蔻胺、异壬酸辛酯、棕榈酸辛酯、新戊酸辛基十二烷基酯、油烷氯铵、PEG-2硬脂酸酯、PEG-32甘油辛酸酯/癸酸酯、PEG-32甘油硬脂酸酯、PEG-4和PEG-150硬脂酸酯和二硬脂酸酯、PEG-4至PEG-150月桂酸酯和二月桂酸酯、PEG-4至PEG-150油酸酯和二油酸酯、PEG-7甘油椰油酸酯、PEG-8蜂蜡、丙二醇硬脂酸酯、C14-16烯烃磺酸钠、月桂醇磺基乙酸钠、月桂醇硫酸钠、十三烷基硫酸钠、硬脂烷氯铵、氧化硬脂酰胺、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、月桂醇硫酸三乙醇胺。
这些表面改性剂中的大多数是已知的药物赋形剂，并在由美国药物协会和英国药物学会联合出版的《药物赋形剂手册》(The Pharmaceutical Association and ThePharmaceutical Society of Great Britain，ThePharmaceutical Press，1986)中有详细描述，特此通过引用并入。表面改性剂可商购得到和/或通过本领域已知的技术制备。药物和表面改性剂的相对量可以在很大范围内变化，表面改性剂的最佳量可以取决于例如所选择的特定药物和表面改性剂、表面改性剂形成胶束时的临界胶束浓度、表面改性剂的亲水-亲油平衡(HLB)、表面改性剂的熔点、表面改性剂和/
或药物的水溶性、表面改性剂水溶液的表面张力等。
在本发明中，药物与表面改性剂的最佳比例为约0.1％至约99.9％的ALK5抑制剂化合物。在一些实施方案中，约10％至约90％的ALK5抑制剂化合物。
在一些实施方案中，通过首先添加适量的待溶于水的药物化合物，
可将微球用于ALK5抑制剂化合物的肺部递送。例如，通过冰浴超声探针处理(probe sonication)1-3分钟，可以将ALK5抑制剂化合物水溶液分散在含有预定量(0.1-1％重量/体积(w/v))的聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)的二氯甲烷中。另外，可以将ALK5抑制剂化合物溶解在含有PLGA(0.1-1％w/v)的二氯甲烷中。通过冰浴探针超声处理3-5分钟，将所得油包水初级乳液或聚合物/药物溶液分散在由1-2％聚乙烯醇(预先冷却至4℃)组成的水性连续相中。将所得乳液在室温下连续搅拌2-4小时，以蒸发二氯甲烷。通过以8000-10000rpm离心5-10分钟，将由此形成的微粒从连续相中分离出来。沉淀出来的颗粒将用蒸馏水洗涤三次并冷冻干燥。冷冻干燥的ALK5抑制剂化合物微粒将被储存在-20℃下。
在一些实施方案中，可使用喷雾干燥方法来制备ALK5抑制剂化合物微球。将适量的ALK5抑制剂化合物溶解在含有PLGA(0.1-1％)的二氯甲烷中。该溶液将被喷雾干燥以获得微球。
在一些实施方案中，可使用适当的技术和方法来表征ALK5抑制剂化合物微粒的大小分布(要求：90％<5μm，95％<10μm)、形状、药物装载效率和药物释放。
在一些实施方案中，该方法还可用于螯合(sequester)和改善固体AUC形状增强制剂(AUC shape-enhancing formulation)(例如用于纳米颗粒基制剂的低溶解度ALK5抑制剂化合物或盐形式)的水溶性。
在一些实施方案中，可先将ALK5抑制剂化合物溶解在最低量的96％乙醇中，当用水从96％稀释至75％时，该最低量的乙醇是将该化合物保持在溶液中所必需的。然后可以用水稀释该溶液以获得75％的乙醇溶液，然后可以加入一定量的聚合物以获得以下重量/重量的药物/聚合物比例：
1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、6:1、9:1和19:1。这些最终溶液在下列条件下进行喷雾干燥：进料速率，15mL/分钟；入口温度，110℃；出口温度，
85℃；压力为4巴，干燥空气的通过量为35m3/小时。然后收集粉末，并在真空下储存在干燥器中。
在一些实施方案中，ALK5抑制剂化合物固体脂质颗粒的制备可包括将药物溶解在至少保持在脂质熔化温度的脂质熔化物(例如磷脂酰胆碱和磷脂酰丝氨酸的磷脂)中，随后将含药物的熔化物分散在至少保持在脂质熔化温度的热表面活性剂水溶液(w/v通常为1-5％)中。使用将粗分散体均质化1-10分钟，以获得纳米乳剂。将纳米乳剂冷却到4-25℃之间的温度会使脂质重新固化，导致固体脂质纳米颗粒的形成。将进行配方参数(脂质基质的类型、表面活性剂浓度和生产参数)的优化，以实现延长的药物递送。非限制性举例而言，该方法也可用于螯合和改善固体AUC形状增强制剂(例如用于纳米颗粒基制剂的低溶解度ALK5抑制剂化合物或盐形式)的水溶性。
在一些实施方案中，熔融挤出AUC形状增强的ALK5抑制剂化合物制剂可通过以下方式制备：通过添加表面活性剂将药物溶解在胶束中，或制备微乳剂，与其他分子(例如环糊精)形成包合复合物，形成药物的纳米颗粒，或将无定形药物包埋在聚合物基质中。将药物均匀包埋在聚合物基质中产生固体分散体。固体分散体可以用两种方法制备：溶剂法和热熔法。溶剂法使用有机溶剂，其中将药物和适当的聚合物溶解，然后(喷雾)干燥。这种方法的主要缺点是使用有机溶剂和分批生产过程。热熔法利用热量将药物分散或溶解在合适的聚合物中。熔融挤出工艺是热熔法的优化版本。熔融挤出法的优点是缺少有机溶剂和连续生产过程。由于熔融挤出是一种新的制药技术，因此相关文献有限。该技术装置包括ALK5抑制剂化合物、羟丙基-b-环糊精(HP-b-CD)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)的混合和挤出，以便，非限制性举例而言，产生ALK5抑制剂化合物的AUC形状增强制剂。环糊精是一种环状分子，其外表面有羟基，中心有一个空腔。环糊精通过形成包合复合物来螯合药物。环糊精和药物之间的复合物形成已经被广泛研究。已知水溶性聚合物在复合物形成过程中与环糊精和药物相互作用，形成药物和环糊精与聚合物共复合的稳定复合物。这种复合物比传统的环糊精-药物复合物更稳定。例如，HPMC是水溶性的；因此，在熔体中使用这种具有HP-b-CD的聚合物有望产生水溶性AUC形状增强制剂。非限制性举例而言，该方法也可用于螯合和改善固体AUC形状增强制剂(例如用于纳米颗粒基制剂的低溶解度ALK5抑制剂化合物或盐形式)的水溶性。
在一些实施方案中，可通过与药理学惰性聚合物材料形成共沉淀物来制备共沉淀ALK5抑制剂化合物制剂。已经证明，与各种水溶性聚合物形成分子固体分散体或共沉淀物以产生AUC形状增强制剂可以显著降低它们的体外溶解速率和/或体内吸收。在制备粉末产品时，研磨通常用于减小粒径，因为溶解速率受到粒径的强烈影响。此外，强的力(如研磨)可能会增加表面能，导致晶格畸变，并减小粒径。将药物与羟丙基甲基纤维素、b-环糊精、甲壳质和壳多糖、结晶纤维素和明胶共研磨，可以增强溶出特性，从而使原本易于生物利用的ALK5抑制剂化合物获得AUC形状增强。非限制性举例而言，该方法也可用于螯合和改善固体AUC形状增强制剂(例如用于纳米颗粒基制剂的低溶解度ALK5抑制剂化合物或盐形式)的水溶性。
在一些实施方案中，组合物可包括一种或多种二酮哌嗪(diketopiperazine)、二酮吗啉和二酮二噁烷(diketodioxanes)及其取代类似物。通过进一步的非限制性实例，美国专利第10912821号公开了二酮哌嗪羧酸盐的形成和含有该盐的微粒，其全部内容通过援引加入本文。
在一些实施方案中，可将ALK5抑制剂化合物掺入由杂环化合物形成的微粒中。这些杂环化合物包括但不限于二酮哌嗪、二酮吗啉和二酮二噁烷及其取代类似物。这些杂环组合物包含具有相反杂原子和未键合电子对的刚性六边形环。这些杂环化合物形成掺入待递送的ALK5抑制剂化合物的微粒。这些微粒包括微胶囊，其具有由单独的杂环化合物或与一种或多种药物的组合组成的外壳。药物可以以分子形式分散并与杂环化合物基质复合，或者可以作为分散在基质中的微晶固体存在，或者与基质杂环化合物形成共晶体，这取决于固体的设计意图。它可以被设计用于深肺部渗透和在与呼吸膜接触时快速溶解；或者，这种设计可以是从基质中缓慢释放，以某种方式控制膜的生物反应或影响渗透性，作为组合。该外壳可以包围核心材料。该外壳还可以包围或构成实心或空心或两者兼有的微球，微球中包含一种或多种分散在整个球体中和/或吸附在球体表面上的药物。外壳还可以单独或与前述微球结合包围具有不规则形状的微粒。在肺部给药的优选实施方案中，微粒的直径为约0.1微米至约10微米。在药物递送系统中，这些微粒表现出理想的形状、密度和尺寸分布以及良好的负荷容差(cargo tolerance)。
在一些实施方案中，杂环化合物为二酮哌嗪。
在一些实施方案中，二酮哌嗪为3,6-二(4-氨基丁基)-2,5-二酮哌嗪的衍生物。示例性衍生物包括3,6-二(琥珀酰-4-氨基丁基)-二酮哌嗪(琥珀酰二酮哌嗪或SDKP)、3,6-二(马来酰-4-氨基丁基)-二酮哌嗪、3,6-二(柠康酰-4-氨基丁基)-二酮哌嗪、3,6-二(戊二酰-4-氨基丁基)-二酮哌嗪、3,6-二(丙二酰-4-氨基丁基)-二酮哌嗪、3,6-二(草酰-4-氨基丁基)-二酮哌嗪和3,6-二(富马酰-4-氨基丁基)-2,5-二酮哌嗪(富马酰二酮哌嗪或FDKP)。
在一些实施方案中，二酮哌嗪的盐选自钠(Na)、钾(K)、锂(Li)、镁(Mg)、钙(Ca)、铵或单-、二-或三-烷基铵(衍生自三乙胺、丁胺、二乙醇胺、三乙醇胺或吡啶等)盐。盐可以是单盐、二盐或混合盐。可以选择二酮哌嗪盐抗衡阳离子以产生具有不同溶解度的盐。这些不同的溶解度可能是溶解速率和/或固有溶解度不同的结果。通过控制二酮哌嗪盐的溶解速率，也可以控制二酮哌嗪盐/ALK5抑制剂化合物组合中的药物吸收速率，以提供具有立即和/或持续释放特性的制剂。例如，有机化合物的钠盐的特征是在生物系统中高度可溶，而钙盐的特征是在生物系统中微溶。
因此，包含二酮哌嗪钠盐/ALK5抑制剂化合物组合的制剂将提供立即的药物吸收，而包含二酮哌嗪钙盐/ALK5抑制剂化合物组合的制剂将提供较慢的药物吸收。此外，碱性更强的ALK5抑制剂化合物可以作为成盐剂，与二酮哌嗪酸的形成离子复合物，由于在生物流体中的溶解性和被离子置换而释放，从而形成控制释放机制。含有后两种制剂的组合的制剂可用于提供立即的药物吸收，然后是一段时间的持续吸收。
在一些实施方案中，组合物可包括一种或多种含有两个或多个亮氨酸残基的二肽或三肽。通过进一步的非限制性实例，美国专利第6835372号公开了增强分散的肽，在此通过引用整体并入。该专利描述了这样的发现，即含二亮氨酰基的二肽(例如，二亮氨酰)和三肽在增加粉末组合物分散性的能力方面是优越的。
在另一个实施方案中，施用包含氨基酸的高度可分散颗粒。疏水性氨基酸是优选的。合适的氨基酸包括天然存在和非天然存在的疏水性氨基酸。一些天然存在的疏水性氨基酸，包括但不限于非天然存在的氨基酸，包括例如β-氨基酸。疏水性氨基酸的D、L两种构型和外消旋构型都可以使用。合适的疏水性氨基酸也可以包括氨基酸类似物。如本文所用，氨基酸类似物包括具有下式的氨基酸的D或L构型：
—NH—CHR—CO—，其中R是脂族基团、取代的脂族基团、苄基、取代的苄基、芳族基团或取代的芳族基团，并且其中R与天然存在的氨基酸的侧链不一致。如本文所用，脂族基团包括完全饱和的直链、支链或环状C1-C8烃，其含有一个或两个杂原子如氮、氧或硫和/或含有一个或多个去饱和单元。芳族基团包括碳环芳族基团如苯基和萘基，以及杂环芳族基团如咪唑基、吲哚基、噻吩基、呋喃基、吡啶基、吡喃基、噁唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、喹啉基、异喹啉基和吖啶基。
脂族、芳族或苄基上的合适取代基包括—OH、卤素(—Br、—Cl、—I和—F)—O(脂族、取代脂族、苄基、取代苄基、芳基或取代芳基)、—CN、
—NO2、—CO2H、—NH2、—NH(脂族、取代脂族、苄基、取代苄基、芳基或取代芳基)、—N(脂族、取代脂族、苄基、取代苄基、芳基或取代芳基)2、—CO2(脂族、取代脂族、苄基、取代苄基、芳基或取代芳基)、
—CONH2、—CONH(脂族、取代脂族、苄基、取代苄基、芳基或取代芳基)、—SH、—S(脂族、取代脂族、苄基、取代苄基、芳族或取代芳香族基团)和—NH—C(CONH)—NH2。取代的苄基或芳族基团也可以具有脂族或取代的脂族基团作为取代基。取代的脂族基团也可以具有苄基、取代的苄基、芳基或取代的芳基作为取代基。取代的脂族、取代的芳族或取代的苄基可以具有一个或多个取代基。修饰氨基酸取代基可以增加例如亲水的天然氨基酸的亲脂性或疏水性等。
许多合适的氨基酸、氨基酸类似物及其盐可通过商业途径获得。其他的可以通过本领域已知的方法合成。
疏水性通常根据氨基酸在非极性溶剂和水之间的分配来定义。疏水性氨基酸是那些表现出对非极性溶剂的偏好的氨基酸。氨基酸的相对疏水性可以用疏水性标度来表示，其中甘氨酸的疏水性标度值为0.5。在这样的标度上，偏好水的氨基酸的值低于0.5，偏好非极性溶剂的氨基酸的值高于0.5。如本文所用，术语“疏水性氨基酸”是指在疏水性标度上具有大于或等于0.5的值的氨基酸，换句话说，在非极性酸中具有至少等于甘氨酸的分配趋势。
可使用的氨基酸的实例包括但不限于：甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸。优选的疏水性氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和甘氨酸。也可以使用疏水性氨基酸的组合。此外，也可以使用疏水性和亲水性(优先分配在水中)氨基酸的组合，其中整体组合是疏水性的。
氨基酸可以以至少10重量％的量存在于本发明的颗粒中。优选地，
氨基酸可以以约20至约80重量％的量存在于颗粒中。疏水性氨基酸的盐可以以至少10重量％的量存在于本发明的颗粒中。优选地，氨基酸盐以约20至约80重量％的量存在于颗粒中。在优选的实施方案中，颗粒的振实密度小于约0.4g/cm3。
标题为“简单氨基酸在喷雾干燥过程中形成多孔颗粒的用途”的第6586008号美国专利中描述了形成和递送包含氨基酸的颗粒的方法，其教导通过引用整体并入本文。
蛋白赋形剂可包括白蛋白，例如人血清白蛋白(HSA)、重组人白蛋白(rHA)、明胶、酪蛋白、血红蛋白等。合适的氨基酸(除了本发明的二亮氨酰肽之外)，包括丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、甜菜碱、组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、色氨酸等，也可以具有缓冲能力。优选用作分散剂的氨基酸和多肽。属于这一类别的氨基酸包括疏水性氨基酸，如亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、色氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、组氨酸和脯氨酸。增强分散性的肽赋形剂包括包含一种或多种如上所述的疏水性氨基酸成分的二聚体、三聚体、四聚体和五聚体。
非限制性举例而言，碳水化合物赋形剂可包括例如果糖、麦芽糖、半乳糖、葡萄糖、D-甘露糖、山梨糖等的单糖；例如乳糖、蔗糖、海藻糖、纤维二糖等的二糖；例如棉子糖、松三糖、麦芽糖糊精、葡聚糖、淀粉等的多糖；和例如甘露醇、木糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇山梨醇(葡萄糖醇)、吡喃糖基山梨醇、肌醇、异麦芽酮糖醇(isomalt)、海藻糖(trehalose)等的糖醇。
非限制性举例而言，组合物还可包括聚合物赋形剂/添加剂，例如也可以使用聚乙烯吡咯烷酮、诸如羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的衍生纤维素、Ficolls(一种聚合糖)、羟乙基淀粉、葡聚糖(非限制性举例而言，环糊精可包括2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精、随机甲基化的β-环糊精、二甲基-α-环糊精、二甲基-β-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡萄糖基-1-α-环糊精、葡萄糖基-2-α-环糊精、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精和磺基丁基醚-β-环糊精)、聚乙二醇和果胶。
所施用的高分散性颗粒包含生物活性剂和生物相容的，优选可生物降解的聚合物、共聚物或共混物(blend)。可以定制聚合物以优化颗粒的不同特性，包括：i)待递送的药剂和聚合物之间的相互作用，以提供药剂的稳定性和递送后的活性保持；ii)聚合物降解的速率，从而优化药物释放曲线的速率；iii)通过化学修饰的表面特性和靶向能力；和iv)颗粒孔隙率。
例如聚酐的表面侵蚀聚合物可用于形成颗粒。例如，可以使用诸如聚[(对羧基苯氧基)己烷酐](PCPH)的聚酐。可生物降解的聚酐在美国专利第4857311号中有描述。也可以使用块状侵蚀聚合物(Bulk eroding polymer)，例如基于聚酯(包括聚(羟基酸))的聚合物。例如，可以使用聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)或其共聚物以形成颗粒。聚酯也可以具有带电或可官能化的基团，例如氨基酸。在一个优选的实施方案中，具有控释特性的颗粒可以由聚(D，L-乳酸)和/或聚(DL-乳酸-共-乙醇酸)(“PLGA”)形成，其中掺入了诸如二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)的表面活性剂。
其他聚合物包括聚酰胺、聚碳酸酯、诸如聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚烯烃类(polyalkylenes)；诸如聚乙烯醇、聚乙烯醚和聚乙烯酯的聚乙烯化合物；丙烯酸和甲基丙烯酸的聚合物、纤维素和其他多糖、肽或蛋白，或它们的共聚物或共混物。对于不同的受控药物递送应用，可以对聚合物进行选择或改性以具有适当的体内稳定性和降解速率。
高度可分散的颗粒可由官能化的聚酯接枝共聚物形成，如在下列文献中所描述的：Hrkach等人，Macromolecules,28:4736-4739(1995)；和Hrkach等人，“聚(L-乳酸-共-氨基酸)接枝共聚物：一类功能性可生物降解的生物材料”，载于《用于生物应用的水凝胶和可生物降解的聚合物》，ACS专题讨论会系列第627号，Raphael M，Ottenbrite等人编辑，美国化学学会，第8章，第93-101页，1996年。
在一个实施方案中，施用了包含生物活性剂和磷脂的高度可分散颗粒。合适的磷脂的实例包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇及其组合。磷脂的具体实例包括但不限于磷脂酰胆碱类二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)、二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)或它们的任意组合。其他磷脂是本领域技术人员已知的。在另一个实施方案中，磷脂是肺内源性的。
磷脂在颗粒中的含量可以在约0重量％到约90重量％的范围内。在另一个实施方案中，磷脂在颗粒中的含量可以在约10重量％到约60重量％的范围内。
在本发明的另一个实施方案中，选择磷脂或其组合，以赋予高分散性颗粒控释性能。特定磷脂的相变温度可以低于、约为或高于患者的生理体温。优选的相变温度范围从30℃至50℃(例如，在患者正常体温的+/-10℃之内)。通过根据磷脂的相变温度选择磷脂或磷脂的组合，可以定制具有控释特性的颗粒。例如，通过施用包含相变温度高于患者体温的磷脂或磷脂组合的颗粒，可以减缓多巴胺前体、激动剂或前体和/或激动剂的任何组合的释放。另一方面，通过在颗粒中包含具有较低转变温度的磷脂可以实现快速释放。
在一些实施方案中，本文公开的ALK5抑制剂化合物制剂和相关组合物还可包含一种或多种掩味剂，例如调味剂、无机盐(例如氯化钠)、甜味剂、抗氧化剂、抗静电剂、表面活性剂(例如“吐温20”和“吐温80”
等的聚山梨醇酯)、山梨醇酯、糖精(例如糖精钠或其他糖精形式，如本文别处所述，其可在某些实施方案中以相对于ALK5抑制剂化合物的特定浓度或特定摩尔比存在)、碳酸氢盐、环糊精、脂质(例如，如卵磷脂和其他磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等的磷脂)、脂肪酸和脂肪酯、类固醇(例如，胆固醇)和螯合剂(例如，EDTA、锌和其他此类适当的阳离子)。适用于本发明组合物的其他药物赋形剂和/或添加剂列于《雷明顿：药学的科学和实践》(“Remington:The Science&Practice of Pharmacy”)，第19版，Williams&Williams出版社，(1995年)，以及《医师案头参考》(“Physician'sDesk Reference”)，第52版，医学经济学出版社，蒙特威尔，新泽西州(1998年)。
在一些实施方案中，ALK5抑制剂化合物制剂中的掩味剂可包括使用调味剂、甜味剂和其他各种包衣策略，例如，糖(例如蔗糖、葡萄糖和乳糖等)、羧酸、薄荷醇、氨基酸或氨基酸衍生物(例如精氨酸、赖氨酸和谷氨酸一钠等)，和/或合成调味油和调味芳香剂和/或天然油、源自植物、叶、花、果实等的提取物和它们的组合。这些掩味剂可以包括肉桂油、冬青油、薄荷油、三叶草油(clover oil)、月桂油、茴香油、桉树油、香草油、柑橘油(如柠檬油、橙油、葡萄和葡萄柚油)、水果香精(包括苹果、桃、梨、草莓、覆盆子、樱桃、李子、菠萝、杏等)。额外的甜味剂包括蔗糖、葡萄糖、阿斯巴甜安赛蜜-K、蔗糖素(三氯蔗糖)和糖精(例如糖精钠或其他糖精形式，如本文别处所述，其可在某些实施方案中以相对于ALK5抑制剂化合物的特定浓度或特定摩尔比存在)、有机酸(非限制性举例而言，为柠檬酸和天冬氨酸)。这种香料的含量可以为约0.05重量％至约4重量％，并且可以以更低或更高的含量存在，这取决于香料的效力、香料的溶解度、香料对其他制剂组分的溶解度或其他物理化学或药物动力学特性的影响中的一个或多个因素等。
改善或掩盖吸入药物的令人不愉快的味道的另一种方法可能是例如，降低药物的溶解度，因为药物必须溶解才能与味觉感受器相互作用。
因此，递送固体形式的药物可以避免味觉反应，并产生期望的改善的味觉效果。本文描述了降低ALK5抑制剂化合物溶解度的非限制性方法，例如，通过在制剂中使用ALK5抑制剂化合物的特定盐形式，如与西那佛酸(xinafoic acid)、油酸、硬脂酸和/或帕莫酸(pamoic acid)络合。额外的共沉淀剂包括二氢吡啶和如聚乙烯吡咯烷酮的聚合物。
此外，可通过产生亲脂性囊泡来实现掩味。额外的包衣剂或封端剂(cappingagent)包括糊精(dextrates)(非限制性举例而言，环糊精可包括2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精、随机甲基化的β-环糊精、二甲基-α-环糊精、二甲基-β-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡糖基-1-α-环糊精、葡糖基-2-α-环糊精、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精和磺丁基醚-β-环糊精)、改性纤维素(如乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素)、聚亚烷基二醇、聚亚烷基氧化物、糖和糖醇、蜡、虫胶、丙烯酸及其混合物。非限制性举例而言，根据某些实施方案递送非溶解形式的ALK5抑制剂化合物的其他方法，或在其他实施方案中递送非溶解形式的ALK5抑制剂化合物的其他方法，是单独施用药物或以简单的不影响溶解度的制剂施用药物，例如结晶微粉化的、干粉、喷雾干燥的和/或纳米混悬制剂。
在一些实施方案中，ALK5抑制剂化合物制剂中包含味道改良剂(taste-modifyingagent)。这些实施方案考虑在制剂中包括掩味物质，该物质与活性药物ALK5抑制剂化合物或其盐混合、包被在活性药物ALK5抑制剂化合物或其盐上或以其他方式与活性药物ALK5抑制剂化合物或其盐结合。在这些制剂中包含一种或多种此类的剂也可以用来改善制剂中包含的除了ALK5抑制剂化合物之外的其他药理学活性化合物的味道，例如粘液溶解剂。这种味道改良物质的非限制性实例包括酸性磷脂、溶血磷脂、生育酚聚乙二醇琥珀酸酯和扑酸(embonic acid)(双羟萘酸盐(pamoate))。这些药剂(agents)中的许多可以单独使用或与ALK5抑制剂化合物(或其盐)组合使用，或者在单独的实施方案中，与ALK5抑制剂化合物组合使用，用于气雾剂施用。
将制备制剂的方法与包括例如N-乙酰半胱氨酸或Nacystelyn(NAL)的药剂组合，以在使用ALK5抑制剂化合物进行气雾剂治疗期间降低痰液的粘度。这些药剂可以以固定组合的形式制备，或者与气雾剂ALK5抑制剂化合物疗法一起连续施用。
最常用的处方药是N-乙酰半胱氨酸(NAC)，其在体外通过破坏大分子之间的二硫键解聚粘液。据推测，这种痰液黏性(tenacity)的降低有助于将其从呼吸道中清除。此外，NAC可以作为氧自由基清除剂。NAC可以口服或吸入。这两种施用方法之间的差异尚未经过正式研究。口服NAC后，NAC在肝脏和肠道中被还原成半胱氨酸，半胱氨酸是抗氧化剂谷胱甘肽的前体。抗氧化特性可用于预防下列疾病中的肺功能下降：囊性纤维化(CF)、慢性阻塞性肺病(COPD)或肺纤维化疾病(例如，特发性肺纤维化)。雾化的NAC是CF患者的常用处方药，尤其是在欧洲大陆，目的是通过降低痰液的黏性来改善排痰。这样做的最终目的是减缓CF患者肺功能的下降。
L-赖氨酸-N-乙酰半胱氨酸(ACC)或Nacystelyn(NAL)是一种具有粘液溶解、抗氧化和抗炎特性的新的粘液活性剂。从化学角度看，它是ACC的盐。由于L-赖氨酸和ACC的协同粘液溶解活性，该药物表现出优于其母体分子ACC的活性。此外，其几乎中性的pH值(6.2)使其在肺部施用时支气管痉挛的发生率非常低，这与酸性ACC(pH 2.2)的情况不同。NAL很难配制成吸入形式，因为所需的肺部剂量非常高(约2mg)，并且微粉化药物是粘性和内聚性的，因此很难生产出可再分散的制剂。NAL最初是作为含有氯氟化碳(CFC)的计量剂量吸入剂(MDI)开发的，因为这种形式进行开发是最容易和最快速的，可以开始临床前和首次临床研究。NALMDI每次吸入(per puff)递送2mg，其中大约10％能够到达健康志愿者的肺部。这种制剂的一个主要不便是患者的依从性，因为需要吸入多达12次才能获得所需的剂量。此外，从医药产品中逐步去除CFC气体以及在大部分患者群体中遇到的配合问题，促使人们研发出一种新的NAL盖仑剂型(galenical form)。选择干粉吸入剂(DPI)配方是为了解决计量剂量吸入剂的顺应性问题，并将其与最佳的、可重复的和舒适的方式相结合，以将药物施用给包括幼儿在内尽可能多的患者群体。
NAL的干粉吸入剂配方涉及使用非常规乳糖(通常用于直接压片)，
即滚筒干燥(RD)无水β-乳糖。当用单剂量干粉吸入器装置进行体外试验时，这种粉末制剂产生为标称剂量的至少30％的细颗粒分数(fine particlefraction，FPF)，即是使用计量剂量吸入器的三倍。这种方法可以与ALK5抑制剂化合物组合使用，用于组合施用或固定组合疗法。
除粘液溶解活性外，囊性纤维化(CF)患者气道内过量的中性粒细胞弹性蛋白酶活性会导致进行性肺损伤。还原剂破坏弹性蛋白酶上的二硫键可能会改变其酶活性。检测了三种天然存在的二硫醇还原系统对弹性蛋白酶活性的影响：1)大肠杆菌硫氧还蛋白(Trx)系统，2)重组人硫氧还蛋白(rhTrx)系统，和3)二氢硫辛酸(DHLA)。Trx系统由Trx、Trx还原酶和NADPH组成。如弹性蛋白酶活性的分光光度测定所示，两种Trx系统和DHLA抑制纯化的人中性粒细胞弹性蛋白酶以及CF痰的可溶相(sol)中存在的促弹性组织离解活性(elastolytic activity)。去除三种Trx系统成分中的任何一种都会阻止抑制。与单硫醇N-乙酰半胱氨酸和还原型谷胱甘肽相比，二硫醇显示出更强的弹性蛋白酶抑制作用。为了简化Trx作为研究工具，可以合成稳定的还原型rhTrx，并作为单一成分使用。还原型rhTrx在没有NADPH或Trx还原酶的情况下抑制纯化的弹性蛋白酶和CF痰sol弹性蛋白酶。Trx和DHLA限制弹性蛋白酶活性的能力以及它们的粘液溶解作用使这些化合物成为CF的潜在疗法，并且可以与ALK-5抑制剂组合使用以获得更大的疗效。
此外，存在于囊性纤维化(CF)患者痰液中但不存在于正常气道液中的成束F-肌动蛋白和DNA有助于改变痰液的粘弹性，其抑制受感染气道液的清除并加剧CF的病理。可溶性多价阴离子单独或与其他粘液溶解剂组合时，具有选择性解离CF痰液中形成的大束带电生物聚合物的潜力。
因此，NAC、未分级肝素、还原型谷胱甘肽、二硫醇、Trx、DHLA、其他单硫醇、DNAse、丹纳酸酶α(dornase alfa)、高渗制剂(例如，摩尔渗透压浓度大于约350mOsmol/kg)、多价阴离子如聚合天冬氨酸盐或谷氨酸盐、糖苷酶和以上列出的其他实例可与ALK5抑制剂化合物和其他粘液溶解剂组合用于气雾剂施用，以通过降低痰粘度改善分布来提高抗纤维化和/或抗炎活性，并通过改善肺部功能(通过改善痰液流动性和黏液纤毛清除率)来改善临床收益并降低来自于免疫炎症反应的肺组织损伤。
在一个实施方案中，组合物可通过例如喷雾器、计量剂量吸入器、雾化器(atomizer)、弥雾机(mister)、气雾剂(aerosol)、干粉吸入器、吹药器(insufflator)、液体滴注器等其它合适的装置或技术施用至呼吸道(包括鼻腔和肺部)。
在一些实施方案中，提供了旨在向鼻粘膜递送的气雾剂，以通过鼻子吸入。为了最佳地递送到鼻腔，约5微米至约100微米的吸入粒径是有用的，其中约10微米至约60微米的粒径是优选的。对于鼻腔递送，可能需要更大的吸入粒径，以最大化对鼻粘膜的嵌塞(impaction)，并最小化或防止所施用制剂的肺部沉积。在一些实施方案中，提供了旨在向肺部递送的气雾剂，以通过鼻子或嘴吸入。对于向肺部的递送，小于约10μm的吸入空气动力学粒径是有用的(例如，约1微米至约10微米)。吸入颗粒可定义为含有溶解药物的液滴、含有悬浮药物颗粒的液滴(在药物不溶于悬浮介质的情况下)、纯药物的干颗粒、掺入赋形剂的药物、脂质体、乳剂、胶体系统、凝聚层、药物纳米颗粒的聚集体或含有包埋药物纳米颗粒的稀释剂的干颗粒。
在一些实施方案中，本文公开的旨在呼吸递送(全身或局部)的式(I)的化合物可以作为水性制剂、作为非水性溶液或悬浮液、作为含或不含醇的卤代烃推进剂中的悬浮液或溶液、作为胶体系统、作为乳剂、作为凝聚层或作为干粉的形式施用。水性制剂可以通过使用液压或超声雾化的液体喷雾器或通过改进的微泵系统(如软雾吸入器、或系统)雾化。基于推进剂的系统可使用合适的加压的计量剂量吸入器(pMDI)。干粉可以使用干粉吸入器装置(DPI)，其能够有效地分散药物。通过选择合适的设备可以获得所需的粒径和分布。
在一些实施方案中，用于雾化吸入施用的液体溶液可包含浓度为约1μg/mL至约20μg/mL的ALK5抑制剂化合物，单位增量(unit increment)为约0.1μg/mL组合物。
在一些实施方案中，用于雾化吸入施用的液体溶液可包含浓度为约0.1mg/mL至约100mg/mL的ALK5抑制剂化合物，单位增量为约0.01mg/mL组合物。
在一些实施方案中，直接向哺乳动物肺部施用的各吸入剂量包含约0.05mL至约10mL的ALK5抑制剂化合物水溶液，单位增量为约0.01mL。
在一些实施方案中，克分子渗透压重量浓度大于约50mOsmol/kg组合物，单位增量为约1mOsmol/kg。
在一些实施方案中，pH大于约3.0，单位增量为约0.1。例如，约3的pH、约3.5的pH、约4的pH、约4.5的pH、约5的pH、约5.5的pH、约6的pH、约6.5的pH、约7的pH、约7.5的pH、约8的pH、约8.5的pH和约9的pH。
在一些实施方案中，通过包含选自柠檬酸、柠檬酸盐、苹果酸、苹果酸盐、吡啶、甲酸、甲酸盐、哌嗪、琥珀酸、琥珀酸盐、组氨酸、马来酸盐、双三氨基甲烷(bis-tris)、焦磷酸盐、磷酸、磷酸盐、PIPES、ACES、MES、卡可基酸(cacodylic acid)、碳酸、碳酸盐、ADA(N-(2-乙酰胺基)-2-亚氨基二乙酸)的有机缓冲剂来平衡pH。
在一些实施方案中，ALK5抑制剂化合物溶液具有渗透离子浓度(permeant ionconcentration)。在一些实施方案中，渗透离子选自溴、氯和锂。在一些实施方案中，渗透离子浓度是以10mM为增量从约10mM到约300mM。例如，约10mM至20mM、20mM至30mM、30mM至40mM、约50mM、约60mM、约70mM、约80mM、约90mM、约100mM、约150mM、约200mM、约250mM以及约300mM。
在一些实施方案中，组合物还包含掩味剂。在一些实施方案中，掩味剂选自乳糖、蔗糖、葡萄糖、糖精、阿斯巴甜、三氯蔗糖、抗坏血酸盐、多价阳离子和柠檬酸盐。在一些实施方案中，掩味剂浓度为约0.01mM至约50mM，增量为约0.01mM。例如，约0.01mM、约0.05mM、约0.1mM、约0.2mM、约0.3mM、约0.4mM、约0.5mM、约0.6mM、约0.7mM、约0.8mM、约0.9mM、约1mM、约2mM、约3mM、约4mM、约5mM、约6mM、约7mM、约8mM、约9mM、约10mM、约15mM、约20mM、约25mM、约30mM、约35mM、约40mM、约45mM以及约50mM。
在另一个实施方案中，提供了一种药物组合物，其包括简单的液体ALK5抑制剂(或其盐)化合物制剂，该制剂具有克分子渗透压重量浓度为约50mOsmol/kg至约6000mOsmol/kg的非包封水溶性赋形剂。在一个实施方案中，克分子渗透压重量浓度为约50mOsmol/kg至约1000mOsmol/kg。在一个实施方案中，克分子渗透压重量浓度为约400mOsmol/kg至约5000mOsmol/kg。在其他实施方案中，克分子渗透压重量浓度为从约50、100、150、200、250、300、350、400、450、500mOsmol/kg至约1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2200、2400、2600、2800、3000、3200、3400、3600、3800、4000、4200、4400、4600、4800、5000、5200、5400、5600、5800以及6000mOsmol/kg。
在一些实施方案中，每天递送吸入剂量<4次、<3次、<2次、<1次，
或少于每天一次给药。在一些实施方案中，吸入剂量通过使用连续流气雾剂或呼吸驱动气雾剂的标准潮式呼吸的雾化来递送。在这种雾化递送的实施方案中，递送时间可以是<10分钟、<8分钟、<6分钟、<4分钟、
<2分钟和<1分钟。在一些实施方案中，吸入剂量通过使用被动分散干粉吸入器或主动分散干粉吸入器呼吸吸入分散干粉气雾剂<10次、<8次、
<6次、<5次、<4次、<3次、<2次或1次来递送。在一些实施方案中，吸入剂量通过使用有或没有间隔物(spacer)的压缩气体计量剂量吸入器吸入气雾剂<10次、<8次、<6次、<5次、<4次、<3次、<2次或1次来递送。
另一方面，本文描述的用于治疗哺乳动物肺部疾病的方法包括：向有此需要的哺乳动物通过吸入施用一定剂量的ALK5抑制剂化合物，其中所述ALK5抑制剂化合物的吸入剂量(inhaled dose)通过喷雾器、计量剂量吸入器或干粉吸入器施用。在一些实施方案中，吸入剂量包含ALK5抑制剂化合物的水溶液，并且该剂量用液体喷雾器施用。在一些实施方案中，直接向哺乳动物肺部施用的每个吸入剂量包含约0.1mL至约6mL的ALK5抑制剂化合物的水溶液，其中ALK5抑制剂化合物在水溶液中的浓度为约0.1mg/mL至约60mg/mL，并且水溶液的克分子渗透压重量浓度为约50mOsmol/kg至约6000mOsmol/kg。在一些实施方案中，每个吸入剂量的水溶液还包含：一种或多种选自助溶剂、张度剂、甜味剂、表面活性剂、润湿剂、螯合剂、抗氧化剂、盐和缓冲剂中的额外成分。
在一些实施方案中，每个吸入剂量的水溶液还包含：柠檬酸盐缓冲剂或磷酸盐缓冲剂，以及一种或多种选自氯化钠、氯化镁、溴化钠、溴化镁、氯化钙和溴化钙的盐。在一些实施方案中，每个吸入剂量的水溶液包含：
水；浓度为约0.1mg/mL至约20mg/mL的ALK5抑制剂化合物；一种或多种盐，其中一种或多种盐的总量为水溶液重量的约0.01重量％至约2.0重量％；和任选的将溶液的pH维持在约pH 5.0至约pH 8.0的磷酸盐缓冲剂，或者将溶液的pH维持在约4.0至约7.0的柠檬酸盐缓冲剂。在一些实施方案中，ALK5抑制剂化合物的吸入剂量以连续给药方案施用。
在一些实施方案中，肺部疾病是间质性肺病(ILD)。在一些实施方案中，间质性肺病(ILD)选自：特发性肺纤维化(IPF)、硬皮病相关间质性肺病(SSc-ILD)、结节病、闭塞性细支气管炎、朗格汉斯细胞组织细胞增生症(也称为嗜酸细胞肉芽肿或组织细胞增生症X)、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎、胶原血管病、肉芽肿性血管炎、肺出血肾炎综合征或肺泡蛋白沉积症(PAP)。在一些实施方案中，肺部疾病是特发性肺纤维化。在一些实施方案中，肺部疾病是囊性纤维化。在一些实施方案中，该方法还包括向哺乳动物施用一种或多种额外的治疗剂。
在一个实施方案中，基于允许形成本文公开的ALK5抑制剂化合物的气雾剂来选择喷雾器，所述气雾剂具有主要在约1微米至约5微米之间的中值质量空气动力学直径(MMAD)。在一个实施方案中，所递送的ALK5抑制剂化合物的量为肺部病变和/或肺外、全身、组织或中枢神经系统分布提供了治疗效果。
对于水性和其他非加压液体系统，可使用各种喷雾器(包括小体积喷雾器)雾化制剂。压缩机驱动的喷雾器结合了喷射技术，并使用压缩空气来产生液体气雾剂。这种装置可从例如达因健康科技公司(HealthdyneTechnologies，Inc)；Invacare公司；山地医疗设备公司(Mountain MedicalEquipment,Inc.)；帕里呼吸公司(Pari Respiratory,Inc.)；马达医疗公司(Mada Medical,Inc.)；清教徒贝内特公司(Puritan-Bennet)；舒科公司(Schuco,Inc.)、德维比斯医疗保健公司(DeVilbiss Health Care,Inc.)和Hospitak公司商购获得。超声波喷雾器依靠压电晶体振动形式的机械能来产生可呼吸的(respirable)液滴，并且可从例如欧姆龙医疗保健公司(Omron Heathcare,Inc.)、勃林格殷格翰公司(BoehringerIngelheim)和德维比斯医疗保健公司商购获得。与ALK5抑制剂化合物一起使用的喷雾器的其他实例描述于美国专利第4268460号；4253468号；4046146号；3826255号；4649911号；4510929号；4624251号；5164740号；5586550号；5758637号；6644304号；6338443号；5906202号；5934272号；5960792号；5,971,951号；6070575号；6192876号；6230706号；6349719号；6367470号；6543442号；6584971号；6601581号；4263907号；5709202号；5823179号；6192876号；6644304号；5549102号；6083922号；6161536号；6264922号；6557549号和6612303中，所有这些文献在此通过引用整体并入。
适用于递送本文所述药物的任何已知吸入雾化器均可用于本文所述的各种实施方案和方法中。这种喷雾器包括例如喷射喷雾器、超声波喷雾器、脉冲膜喷雾器、具有多孔振动网或振动板的喷雾器，以及包括振动发生器和水室(例如Pari)的喷雾器。适用于本发明的市售喷雾器可包括/>Pro和/>Go、/>Solo、/>Solo/Idehaler组合、/>Solo或Go组合、PARI/>PARI LC-Start、PAR1/>eFlow和eFlowPari/>N和Pari/>(帕瑞有限公司(PARI,GmbH))、/>(欧姆龙医疗保健公司)、/>(Profile Therapeutics公司)、/>(勃林格殷格翰公司)、/>(Aerogen公司，加利福尼亚州山景城(Aerogen,Inc,Mountain View,Calif.))、Omron/>(欧姆龙医疗保健公司)、Omron/>(欧姆龙医疗保健公司)、Mabismist/>(马比斯医疗保健公司(Mabis Healthcare,Inc.))、/>6610(Lumiscope公司(The Lumiscope Company,Inc.))、Airsep/>(AirSep公司(AirSep Corporation))、Acorn-1和Acorn-II(卫特新公司(Vital Signs,Inc.))、(美国医疗工业公司(Medical Industries America))、/>(哈德逊呼吸护理公司(Hudson Respiratory Care Incorporated))、/>(国际外科公司(Intersurgical Incorporated))、/>(专业医疗产品公司(Professional MedicalProducts))、/>Pulmo Aide(德维比斯医疗保健公司)、/>(Marquest公司)、Fan/>(Marquest公司)、MB-5(Mefar公司)、Misty/>(Baxter公司)、Salter8900(索尔特实验室(Salter Labs))、/>(Medic-Aid公司)、(哈德逊呼吸护理公司)、Whisper/>(Marquest Medical Products)、(Aiolos Medicnnsk Teknik)、/>(Intertech Resources,Inc.)、(Unomedical Inc.)、/>(呼吸护理中心(RespiratoryCare Center))、/>和AERx EssenceTM(Aradigm)、Respirgard/>LDI雾化器(Evit Labs)、旋流器W放射气雾剂系统(AMICI，Inc.)、Maquet SUN 145超声波、Schill超声波、来自Omron的compare和compare Elite、Monoghan AeroEclipse BAN、Transneb、DeVilbiss 800、AerovectRx、/>Freeway FreedomTM、Sidestream、Ventstream和由美国飞利浦公司(Philips,Inc.)生产的I-neb。通过进一步的非限制性举例而言，美国专利第6196219号，在此通过引用整体并入。
适用于递送本文所述的含水吸入药物的任何上述及其他已知喷雾器可用于本文所述的各种实施方案和方法。在一些实施方案中，喷雾器可获自例如帕瑞有限公司(德国，施塔恩贝格)、德维比斯医疗保健公司(英国米德尔塞克斯郡赫斯顿)、达因健康科技公司、Vital Signs公司、Baxter公司、Allied Health Care公司、Invacare公司、哈德逊呼吸护理公司、欧姆龙医疗保健公司、Bremed公司、AirSep公司、Luminscope公司、Medisana公司、西门子公司(Siemens)、Aerogen公司、山地医疗设备公司、Aerosol医疗有限公司(AerosolMedical Ltd.)(英国埃塞克斯科尔切斯特)、AFP医疗公司(AFP Medical)(英国沃里克郡拉格比)、Bard有限公司(Bard Ltd.)(英国桑德兰)、Carri-Med有限公司(Carri-Med.Ltd.)(英国多金)、Plaem Nuiva公司(意大利布雷西亚)、亨利医疗器械公司(Henleys MedicalSupplies)(英国伦敦)、国际外科公司(英国伯克郡)、生命护理医院用品公司(LifecareHospital Supplies)(英国莱斯)、Medic-Aid有限公司(英国西萨塞克斯)、Medix有限公司(英国埃塞克斯)、Sinclair医疗有限公司(Sinclair Medical Ltd.)(英国萨里)等等。
适用于本文所述方法和系统的其他雾化器可包括但不限于喷射喷雾器(任选与压缩机一起出售)、超声波喷雾器等。本文使用的示例性喷射喷雾器可以包括Pari LC plus/ProNeb、Pari LC plus/ProNeb Turbo、Pari LCPlus/Dura Neb 1000&2000Pari LC plus/Walkhaler、Pari LC plus/Pari Master、Pari LC star、Omron CompAir XL便携式喷雾器系统(NE-C18和JetAir一次性喷雾器)、欧姆龙比较精英压缩机雾化器系统(Omron compareElite Compressor Nebulizer System)(NE-C21和Elite Air可重复使用喷雾器)、Pari LCPlus或配备Proneb Ultra压缩机的Pari LC Star型喷雾器(Pari LC Star nebulizerwith Proneb Ultra compressor)、Pulomo-aide、Pulmo-aide LT、Pulmo-aid旅行者(Pulmo-aide traveler)、Invacare Passport、灵感健康达因626(InspirationHealthdyne 626)、Pulmo-Neb旅行者(Pulmo-Neb Traveler)、DeVilbiss 646、耳语喷雾器(Whisper Jet)、AcornII、Misty-Neb、联合喷雾器(Allied aerosol)、舒科家庭护理(Schuco Home Care)、Lexan Plasic Pocet Neb、侧流手持喷雾器(SideStream Hand HeldNeb)、Mobil Mist、Up-Draft、Up-DraftII、T Up-Draft、ISO-NEB、Ava-Neb、Micro Mist和PulmoMate。
适于提供本文所述药物递送的示例性超声喷雾器可包括MicroAir、UltraAir、西门子超声喷雾器145(Siemens Ultra Nebulizer 145)、CompAir、Pulmosonic、Scout、5003超声喷雾器(5003Ultrasonic Neb)、5110超声喷雾器(5110Ultrasonic Neb)、5004台式超声喷雾器(5004Desk Ultrasonic Nebulizer)、Mystique Ultrasonic、Lumiscope超声喷雾器(Lumiscope's Ultrasonic Nebulizer)、Medisana超声喷雾器(Medisana UltrasonicNebulizer)、Microstat超声喷雾器(Microstat Ultrasonic Nebulizer)和Mabismist手持式超声喷雾器(Mabismist Hand Held Ultrasonic Nebulizer)。本文使用的其他喷雾器包括5000Electromagnetic Neb、5001Electromagnetic Neb 5002Rotary Piston Neb、Lumineb I活塞喷雾器5500(Lumineb IPiston Nebulizer 5500)、Aeroneb便携式喷雾器系统(Aeroneb Portable Nebulizer System)、Aerodose吸入器(Aerodose Inhaler)和AeroEclipse呼吸驱动喷雾器(AeroEclipse Breath Actuated Nebulizer)。
R.Dhand在《新喷雾器技术——通过使用具有多个孔的振动网或板产生气雾剂》，Long-Term health Care Strategies 2003，(2003年7月)，第1-4页和Respiratory Care，47:1406-1416(2002)中描述了包括具有多个孔的振动网或板的示例性喷雾器，每篇文献的全部公开内容在此通过引用并入。
适用于本发明的其他雾化器包括由振动发生器和水室组成的雾化器。此类喷雾器在市场上以例如Pari eFlow等出售，并在美国专利第6962151号、第5518179号、第5261601号和第5152456号中有所描述，其中每项专利均通过引用具体并入本文。
使用喷雾器递送制剂的组合物和方法的示例性公开可参见例如US
2006/0276483，包括使用振动网状喷雾器递送雾化雾的技术、方案和特征的描述。
在一个实施方案中，选择喷射喷雾器。
在一个实施方案中，选择超声波喷雾器。
在一个实施方案中，选择振动网喷雾器。
在一个实施方案中，使用振动网喷雾器递送ALK5抑制剂化合物的气雾剂。振动网喷雾器包括与隔膜和吸气阀和呼气阀流体接触的液体储存容器。在一个实施方案中，将约1ml至约6ml的ALK5抑制剂化合物制剂置于储存容器中，并使用气雾剂发生器生产粒径选择性地在约1微米至约5微米之间的雾化气雾剂。在一个实施方案中，将约1mL至约10mL的ALK5抑制剂化合物制剂置于储存容器中，并使用气雾剂发生器生产粒径选择性地在约1微米至约5微米之间的雾化气雾剂。在一个实施方案中，替换最初放置在储存容器和气雾剂发生器中的大约1/4体积的ALK5抑制剂化合物制剂，以增加施用剂量。
在一个实施方案中，选择高效液体喷雾器。
在一些实施方案中，基于向哺乳动物施用的ALK5抑制剂化合物的标称剂量，高效液体喷雾器实现约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％或约85％的肺沉积。
在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供的由高效液体喷雾器施用的溶液的喷射液滴尺寸分布的几何标准偏差(GSD)为约1.0μm至约2.5μm、约1.2μm至约2.5μm、约1.3μm至约2.0μm、至少约1.4μm至约1.9μm、至少约1.5μm至约1.9μm、约1.5μm、约1.7μm或约1.9μm。
在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供的由高效液体喷雾器喷出的溶液的液滴尺寸的质量中值空气动力学直径(MMAD)为约1μm至约5μm、约2μm至约4μm或约2.5μm至约4.0μm。在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供的体积平均直径(VMD)为1μm至约5μm、约2μm至约4μm或约2.5μm至约4.0μm。在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供1μm至约5μm、约2μm至约4μm或约2.5μm至约4.0μm的质量中值直径(MMD)。
在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供从高效喷雾器喷出的液滴的细颗粒分数(FPF＝％≤5μm)为约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％或约90％。
在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供的输出速率为至少0.1mL/
分钟、至少0.2mL/分钟、至少0.3mL/分钟、至少0.4mL/分钟、至少0.5mL/
分钟、至少0.6mL/分钟、至少0.8mL/分钟或至少1.0mL/分钟。
在一些实施方案中，高效液体喷雾器(vi)将填充体积(fill volume)的约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％或约80％输送到哺乳动物。
在一些实施方案中，高效液体喷雾器提供的RDD为约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％或约85％。
美国专利第6962151、5152456、5261601和5518179以及美国专利第6983747号中公开了带穿孔膜的高效液体喷雾器的其他特征，其中每一篇在此通过引用整体并入。高效液体喷雾器的其他实施方案包含可振荡膜。这些高效液体喷雾器的特征于美国专利第7252085；7059320；6983747中公开，其中每一篇在此通过引用整体并入。
高效液体喷雾器可从以下公司商购获得：帕瑞公司(德国)，商品名为内克塔治疗公司(Nektar Therapeutics)(加利福尼亚州圣卡洛斯)，商品名为/>Go和Pro，以及/>Solo，Respironics公司(加利福尼亚州默里斯维尔)，商品名为/>欧姆龙公司(伊利诺伊州班诺克本)商品名为/>Activaero公司(德国)，商品名为/>利用/>喷雾器技术的Aerogen公司(爱尔兰戈尔韦(Galaway))，以及Carefusion公司(加利福尼亚州圣地亚哥)，商品名为/>Sidestream。
在一个实施方案中，选择了计量剂量吸入器。
在一些实施方案中，可优化选择计量剂量吸入器中药物的粒径。在一些实施方案中，活性成分颗粒的直径小于约50微米。在一些实施方案中，颗粒的直径小于约10微米。在一些实施方案中，颗粒的直径为约1微米至约5微米。在一些实施方案中，颗粒的直径小于约1微米。在一个有利的实施方案中，颗粒的直径为约2微米至约5微米。
非限制性举例而言，本文公开的ALK5抑制剂化合物以符合计量剂量吸入器要求的制剂的剂量制备。本文公开的ALK5抑制剂化合物可溶于推进剂，可溶于推进剂加助溶剂(非限制性实例为乙醇)，可溶于推进剂加促进溶解度增加的额外部分(非限制性实例为甘油或磷脂)，或作为稳定的悬浮液或微粉化、喷雾干燥或纳米悬浮液。
非限制性举例而言，计量剂量的ALK5抑制剂化合物可以以所述可呼吸递送的剂量在10次以下的吸入呼吸、8次以下的吸入呼吸、6次以下的吸入呼吸、4次以下的吸入呼吸或2次以下的吸入呼吸中施用。
用于计量剂量吸入器的推进剂可以是本领域已知的任何推进剂。推进剂的实例包括氯氟烃(CFC)如二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷和二氯四氟乙烷；氢氟烷烃(HFA)；和二氧化碳。由于与使用CFC相关的环境问题，使用HFA代替CFC可能是有利的。含有HFA的药用气雾剂制剂的实例见于美国专利第6585958号；2868691号和3014844号，所有这些文献在此通过引用整体并入。在一些实施方案中，助溶剂与推进剂混合以促进药物的溶解或悬浮。
在一些实施方案中，推进剂和活性成分包含在单独的容器中，如美国专利第4534345号中所述，该专利通过引用整体并入本文。
在一些实施方案中，本文所用的计量剂量吸入器由患者按下杠杆、按钮或其他致动器启动。在其他实施方案中，气雾剂的释放是由呼吸启动的，使得在初始启动装置之后，一旦患者开始吸气，活性化合物气雾剂就被释放出来，如美国专利第6672304号；5404871号；5347998号；5284133号；5217004号；5119806号；5060643号；4664107号；4648393号；3789843号；3732864号；3636949号；3598294号；3565070号；3456646号；3456645号；和3456644中所述，其中的每一篇都通过引用整体并入本文。这种系统能够使更多的活性化合物进入患者的肺部。帮助患者获得足够剂量的活性成分的另一种机制可以包括阀机制，阀机制允许患者使用一次以上的呼吸来吸入药物，例如在美国专利第4470412号和5385140号中所述，这两篇文献通过引用整体并入本文。
本领域已知的适用于本发明的计量剂量吸入器的其他实例包括美国专利第6435177号；6585958号；5642730号；6223746号；4955371号；5404871号；5364838号；和6523536号中，所有这些文献通过引用整体并入本文。
在一个实施方案中，选择干粉吸入器。
非限制性举例而言，干粉ALK5抑制剂化合物可在10次以下的吸入呼吸、8次以下的吸入呼吸、6次以下的吸入呼吸、4次以下的吸入呼吸或2次以下的吸入呼吸中以所述可呼吸递送剂量施用。
在一些实施方案中，干粉吸入器用于分配本文所述的ALK5抑制剂化合物。干粉吸入器含有细小的干燥颗粒形式的药物。通常，患者的吸入导致干燥颗粒形成气溶胶云状物(aerosol cloud)，被吸入患者的肺部。可以通过本领域已知的任何技术生产细小的干燥药物微粒。一些公知的技术包括使用喷射研磨机或其他粉碎设备、从饱和或过饱和溶液中沉淀、喷雾干燥、原位微粉化(Hovione)或超临界流体方法。典型的粉末配制(formulation)包括球形颗粒或粘合剂混合物的生产。在粘合剂混合物中，药物颗粒附着在较大的载体颗粒上，如直径约50-100微米的乳糖一水合物。较大的载体颗粒增加了载体/药物团聚体上的空气动力，从而改善了气雾剂的形成。湍流和/或机械装置将团聚体破碎成它们的组成部分。然后，较小的药物颗粒被吸入肺部，而较大的载体颗粒则沉积在口腔或咽喉中。粘合剂混合物的一些实例在美国专利第5478578号和PCT公布第WO 95/11666、WO 87/05213、WO 96/23485和WO 97/03649号中有描述，所有这些文献通过引用整体并入本文。药物(drugsubstance)中还可以包含其他赋形剂。
有三种常见类型的干粉吸入器，均可与本文所述的ALK5抑制剂化合物一起使用。在单剂量干粉吸入器中，将含有一剂干药物/赋形剂的胶囊装载入吸入器中。启动后，胶囊破裂，干粉被分散，并使用干粉吸入器吸入。为了分配额外的剂量，必须移除旧的胶囊并装入新的胶囊。单剂量干粉吸入器的实例在美国专利第3807400号；3906950号；3991761号；和4013075号中有描述，所有这些文献通过引用整体并入本文。在多单位剂量干粉吸入器中，提供了包含多个单剂量隔室的包装。例如，包装可以包括泡罩包装，其中每个泡罩格包含一个剂量。每一剂量可在泡罩格破裂时进行分配。包装中隔室的排列可以使用任何一种。例如，常见的是旋转或条状排列。多单位剂量干粉吸入器的实例在欧洲专利申请公布号0211595A2、0455463A1和0467172A1中有所描述，所有这些文献通过引用整体并入本文。在多剂量干粉吸入器中，使用单个干粉储存器。提供了从储存器中测量出待雾化和吸入的单剂量的机构(mechanism)，例如在美国专利第5829434号；5437270号；2587215号；5113855号；5840279号；4688218号；4667668号；5033463号；和4805811号以及PCT公布第WO 92/09322号中所描述的，所有这些文献通过引用整体并入本文。
在一些实施方案中，除患者吸入之外，还可提供辅助能量(auxiliary energy)，以便于干粉吸入器的操作。例如，可以提供加压空气来帮助粉末解聚，如美国专利第3906950号；5113855号；5388572号；6029662号和PCT公布第WO 93/12831号、WO 90/07351号和WO99/62495号中所述，所有这些文献通过引用整体并入本文。也可以提供电驱动的叶轮，如美国专利第3948264号；3971377号；4147166号；6006747号，以及PCT公布第WO 98/03217号中所述，所有这些文献通过引用整体并入本文。另一种机构是电动攻丝活塞(electricallypowered tapping piston)，例如在PCT公布第WO 90/13327号中所描述的，其通过引用整体并入本文。其他干粉吸入器使用振动器，例如美国专利第5694920号和6026809号中所描述的，这两篇文献通过引用整体并入本文。最后，可以采用刮刀系统，例如在PCT公布第WO 93/24165号中所描述的，其通过引用整体并入本文。
本文使用的干粉吸入器的其他实例在以下美国专利中有所描述：第4811731号；5113855号；5840279号；3507277号；3669113号；3635219号；3991761号；4353365号；4889144号；4907538号；5829434号；6681768号；6561186号；5918594号；6003512号；5775320号；5740794号；和6626173号，所有这些文献通过引用整体并入本文。
在一些实施方案中，本文所述的任何吸入器均可使用间隔物或室，以增加患者吸收的药物量，如美国专利第4470412号；4790305号；4926852号；5012803号；5040527号；5024467号；5816240号；5027806号和60268072号中所述，所有这些文献通过引用整体并入本文。例如，间隔物可以延迟从气雾剂产生到气雾剂进入患者口中的时间。这种延迟可以提高患者吸入和气雾剂产生之间的同步性。还可以为难以使用传统口含器(mouthpiece)的婴儿或其他患者安装面罩，如美国专利第4809692号；4832015号；5012804号；5427089号；5645049号；和5988160号中所述，所有这些文献通过引用整体并入本文。
干粉吸入器涉及干粉颗粒的分解和雾化，通常依靠吸入的空气通过装置递送药物剂量。此类装置在以下文献中有所描述：例如美国专利第4807814号，其涉及一种具有抽吸级(suction stage)和喷射级(injection stage)的气动粉末喷射器；SU 628930(摘要)，描述了一种具有轴向气流管的手持式粉末分散器；Fox等人，《粉末和散装工程(Powder andBulk Engineering)》，第33-36页(1988年3月)，描述了一种文丘里喷射器，其在文丘里节流器的上游具有轴向进气管；EP 347779描述了一种具有可折叠膨胀室的手持式粉末分散器，以及美国专利第5785049号涉及用于药物的干粉递送装置。
可与本文所述的ALK5抑制剂化合物制剂一起使用的干粉吸入器的商业实例包括Aerolizer、Turohaler、Handihaler和Discus。
非限制性举例而言，雾化ALK5抑制剂化合物可以以所述可呼吸递送剂量在少于约20分钟、少于约15分钟、少于约10分钟、少于约7分钟、少于约5分钟、少于约3分钟或少于约2分钟内施用。
雾化中使用的参数，如流速、网膜尺寸、气雾剂吸入室尺寸、面罩尺寸和材料、阀和电源，可根据需要进行改变，以提供本文所述的药物递送，从而最大限度地利用不同类型和水性吸入混合物。
在一些实施方案中，在患者使用喷雾器之前形成药物溶液。在其他实施方案中，药物以液体形式储存在喷雾器中，液体形式可以包括悬浮液、溶液等。在其他实施方案中，药物以固体形式储存在喷雾器中。在这种情况下，溶液在喷雾器启动时被混合，如美国专利第6,427,682号和PCT公布第WO 03/035030号中所述，这两篇文献通过引用整体并入本文。在这些喷雾器中，固体药物，任选地与赋形剂结合以形成固体组合物，储存在与液体溶剂分开的隔室中。
液体溶剂能够溶解固体成分以形成液体成分，并可被雾化并吸入。
除其他因素外，这种能力还取决于所选的量以及可能的液体成分。为了便于操作和重复给药，无菌水性液体可能能够在短时间内溶解固体组合物，可能需要轻轻摇动。在一些实施方案中，最终液体在不超过约30秒后即可使用。在一些情况下，固体组合物在约20秒内溶解，有利地，在约10秒内溶解。如本文所用，术语“被溶解(dissolve(d))”、“消溶(dissolving)”和“溶解(dissolution)”是指固体组合物的崩解和活性化合物的释放，即溶解。由于用液体溶剂溶解固体组合物，形成了液体组合物，其中活性化合物以溶解状态存在。本文所用的活性化合物在至少约90重量％，更优选当至少约95重量％被溶解时处于溶解状态。
关于基本的分隔室喷雾器设计，其主要取决于具体应用，是在同一容器或主包装(primary package)的独立室内容纳含水液体和固体组合物更有用，还是应在独立容器中提供它们。如果使用单独的容器，则应将它们作为一套放在同一个辅助包装(secondarypackage)中。对于含有两个或更多个剂量的活性化合物的喷雾器，使用单独的容器是特别优选的。多剂量套件中提供的容器总数没有限制。在一个实施方案中，将固体组合物作为单位剂量装入多个容器或容器的多个室中，而将液体溶剂装入一个室或容器中。在这种情况下，有利的设计是在计量剂量分配器中提供液体，该分配器可以由用分配装置封闭的玻璃瓶或塑料瓶组成，例如用于计量液体的机械泵。例如，泵送机构的一次启动就可以分配出用于溶解一个剂量单位的固体组合物的精确液体量。
在多剂量分隔室喷雾器的另一个实施方案中，固体组合物和液体溶剂二者均作为匹配的单位剂量提供在多个容器内或容器的多个腔室内。例如，可以使用双室容器，在其中一个室中容纳一个单位的固体组合物，在另一个室中容纳一个单位的液体。如本文所用，一个单位由固体组合物中存在的药物量定义，即一个单位剂量。然而，这种双室容器也可以有利地用于仅包含一个单一药物剂量的喷雾器。
在分隔室喷雾器的一个实施方案中，使用具有两个泡罩的泡罩包装，泡罩表示用于容纳匹配量的固体组合物和液体溶剂的腔室，用于制备最终液体组合物的剂量单位。如本文所用，泡罩包装代表热成型或压力成型的初级包装单元，最可能包括聚合物包装材料，其任选地包括金属箔，例如铝。泡罩包装的形状可以方便内容物的分装。例如，包装的一侧可以是锥形的或具有锥形部分或区域，在锥形端打开泡罩包装时，内容物通过该锥形部分或区域分配到另一个容器中。锥形端可以是一个尖端(tip)。
在一些实施方案中，泡罩包装的两个室由一个通道连接，该通道适于将液体(fluid)从含有液体溶剂的泡罩引导至含有固体组合物的泡罩。在储存期间，通道用密封件封闭。在这个意义上，密封件是防止液体溶剂接触固体组合物的任何结构。该密封件优选是可破坏的或可去除的；当使用喷雾器时，破坏或去除密封件会使液体溶剂进入另一个室并溶解固体成分。摇动泡罩包装可以改善溶解过程。因此，获得了用于吸入的最终液体组合物，液体存在于由通道连接的包装的一个或两个室中，具体取决于包装的盛放方式(held)。
根据另一个实施方案，其中一个室(优选靠近泡罩包装锥形部分的室)与第二通道连通，该通道从该室延伸至锥形部分的远端位置。在储存期间，该第二通道不与包装的外部连通，而是以气密方式封闭。可选地，第二通道的远端由可破坏的或可去除的盖或封闭物封闭，该盖或封闭物可以是例如扭转盖、折断盖或切断盖。
在一个实施方案中，使用具有两个隔室的小瓶或容器，隔室表示用于容纳匹配的量的固体组合物和液体溶剂的室，以制备最终液体组合物的剂量单位。可以包含匹配量的液体组合物和第二种液体溶剂，用于制备最终液体组合物的剂量单位(非限制性举例而言，在两种可溶性赋形剂或ALK5抑制剂化合物和赋形剂对于储存是不稳定的，但需要在相同的混合物中施用的情况下)。
在一些实施方案中，两个隔室是物理上分开的，但流体上是连通的，例如当小瓶或容器通过通道或可破坏隔片(barrier)连接时，通道或可破坏隔片适于在两个隔室之间引导流体，以便在施用前混合。在储存期间，通道用密封件或完好的可破坏隔片封闭。从这个意义上说，密封件是防止两个隔室中的内容物混合的任何结构。该密封件优选是可破坏的或可去除的；当使用喷雾器时，破坏或去除密封件会使液体溶剂进入另一个室并溶解固体组合物，或者在两种液体的情况下允许混合。摇动容器可以改善溶解或混合过程。因此，获得了用于吸入的最终液体组合物，液体存在于由通道或可破坏隔片连接的包装的一个或两个室中，具体取决于包装的盛放方式。
固体组合物本身可以根据药物的物理化学性质、所需的溶出速率、成本考虑和其他标准，以各种不同类型的剂型提供。在一个实施方案中，固体组合物是单一单位的。这意味着一个单位剂量的药物包含在单一的、物理形状的固体形式或制品中。换句话说，固体组合物是连贯的(coherent)，这与单位是不连贯的多单位剂型相反。
可用作固体组合物剂型的单一单位的实例包括片剂(例如压缩片)、膜状单元(film-like unit)、箔状单元(foil-like unit)、薄片、冻干基质单元等。在优选的实施方案中，固体组合物是高孔隙率的冻干形式。这种冻干物，有时也称为薄片(wafer)或冻干片(lyophilized tablet)，因其崩解速度快而特别有用，这也使得活性化合物能够快速溶解。
另一方面，对于一些应用，固体组合物也可以形成如上定义的多单位剂型。多单位的实例是粉末、颗粒、微粒、小球、珠子、冻干粉等。在一个实施方案中，固体组合物是冻干粉。这种分散的冻干系统包含大量粉末颗粒，并且由于粉末形成中使用的冻干工艺，每个颗粒都具有不规则的多孔微结构，通过该微结构粉末能够非常快速地吸收水分，导致快速溶解。
另一种也能够实现药物快速溶解的多颗粒系统是由水溶性赋形剂制成的粉末、颗粒或小丸，其被药物包衣，使得药物位于单个颗粒的外表面。在这种类型的系统中，水溶性的低分子量赋形剂可用于制备这种包衣颗粒的核，随后可以用包衣组合物对核进行包衣，所述包衣组合物包含药物和优选的一种或多种额外的赋形剂，例如粘合剂、成孔剂、糖、糖醇、成膜聚合物、增塑剂或药物包衣组合物中使用的其他赋形剂。
在另一个实施方案中，固体组合物类似于在由不溶性材料制成的多个单元上包衣的包衣层。不溶性单元的实例包括由玻璃、聚合物、金属和矿物盐制成的珠子。同样，期望的效果主要是包衣层的快速崩解和药物的快速溶解，这可以通过提供具有特别高的表面积-体积比的物理形式的固体组合物来实现。典型地，包衣组合物除了药物和水溶性的低分子量赋形剂之外，还将包含一种或多种赋形剂，例如上述用于包衣可溶性颗粒的那些赋形剂，或已知可用于药物包衣组合物的任何其他赋形剂。
为达到期望的效果，将一种以上水溶性的低分子量赋形剂掺入固体组合物中可能是有用的。例如，可以根据其药物载体和稀释能力选择一种赋形剂，而可以选择另一种赋形剂来调节pH。如果最终的液体组合物需要缓冲，可以选择两种赋形剂一起形成缓冲系统。
在一个实施方案中，用于分隔室喷雾器的液体为水性液体，水性液体在本文中定义为主要成分为水的液体。液体不一定只由水组成；然而，在一个实施方案中，它是纯化水。在另一个实施方案中，液体包含其他成分或物质，优选其他液体成分，但也可能包含溶解的固体。除了水以外，可能有用的液体成分包括丙二醇、甘油和聚乙二醇。掺入固体化合物作为溶质的原因之一是这样的化合物在最终的液体组合物中是理想的，但是与固体组合物或其组分如活性成分不相容。
液体溶剂的另一个期望的特性是无菌。如果不采取措施确保无菌，
水性液体将面临大量微生物污染和生长的风险。为了提供基本无菌的液体，可以加入有效量的可接受的抗微生物剂或防腐剂，或者可以在提供液体之前对液体进行灭菌，并用气密密封将液体密封。在一个实施方案中，液体是不含防腐剂的无菌液体，并且被提供在合适的气密容器中。
然而，根据另一个实施方案，其中喷雾器包含多剂量的活性化合物，液体可以提供在多剂量容器中，例如计量剂量分配器，并且可能需要防腐剂以防止第一次使用后的微生物污染。
应注意的是，浓度和剂量值也可根据具体化合物和待缓解病症的严重程度而变化。还应理解的是，对于任何特定的患者，具体的剂量方案应根据个体需要以及施用或监督组合物施用的人员的专业判断而随时间进行调整，并且本文所述的浓度范围仅是示例性的，并不旨在限制所要求保护的组合物的范围或实践。
本文还提供了试剂盒。通常，试剂盒包括一种或多种如本文所述的化合物或组合物。在某些实施方案中，试剂盒可包括一种或多种递送系统，例如用于递送或施用本文提供的化合物，以及试剂盒的使用说明(例如治疗患者的说明)。在另一个实施方案中，试剂盒可以包括本文所述的化合物或组合物以及标明内容物将被施用给患有间质性肺病(ILD)的患者的标签。在另一个实施方案中，试剂盒可以包括本文所述的化合物或组合物以及标明内容物将被施用给患有以下一种或多种疾病的患者的标签：特发性肺纤维化(IPF)、家族性肺纤维化(FPF)、非特异性间质性肺炎(NSIP)、隐源性机化性肺炎(COP)、淋巴细胞性间质性肺炎(LIP)、呼吸性细支气管炎相关间质性肺病(RB-ILD)、脱屑性间质性肺炎(DIP)、普通间质性肺炎(UIP)、巨细胞间质性肺炎(GIP)、过敏性肺炎、尘肺、急性间质性肺炎(AIP)。在另一个实施方案中，试剂盒可以包括本文所述的化合物或组合物，以及标明内容物将被施用给囊性纤维化患者的标签。
治疗的方法
本文所述的化合物和组合物可用作抗纤维化剂。此外，这些化合物可用作一种或多种激活素受体样激酶(ALK)的抑制剂。ALK是TGF-β超家族的一部分，该家族参与了多种细胞系统的不同生理和病理过程，包括成纤维细胞、免疫细胞、干细胞、内皮细胞、壁细胞和肿瘤细胞。因此，本文所述的化合物和组合物也可用于缓解任何类型的TGF-β介导的病症。TGF-β介导的病症的实例包括所有类型的肺纤维化疾病和肺癌。在一个实施方案中，TGF-β介导的病症是特发性肺纤维化。TGF-β诱导的病理学的另一个实例是囊性纤维化。
在一些实施方案中，所述障碍或疾病为肺部疾病。
在一些实施方案中，本发明提供了治疗或改善间质性肺病(ILD)中纤维化的方法。
在一些实施方案中，间质性肺病(ILD)选自：特发性肺纤维化(IPF)、特发性间质性肺炎(IIP)、硬皮病相关间质性肺病(SSc-ILD)、结节病、闭塞性细支气管炎、朗格汉斯细胞组织细胞增生症(也称为嗜酸细胞肉芽肿或组织细胞增生症X)、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎、胶原血管病、肉芽肿性血管炎、肺出血肾炎综合征或肺泡蛋白沉积症(PAP)。
在一些实施方案中，本发明提供了一种治疗或改善特发性间质性肺炎(IIP)的方法，特发性间质性肺炎是肺部纤维化的一种形式和间质性肺病(ILD)的一个子组(subgroup)。
在一些实施方案中，特发性间质性肺炎(IIP)选自：特发性肺纤维化(IPF)、家族性肺纤维化(FPF)、非特异性间质性肺炎(NSIP)、隐源性机化性肺炎(COP)、淋巴细胞性间质性肺炎(LIP)、呼吸性细支气管炎相关间质性肺病(RB-ILD)、脱屑性间质性肺炎(DIP)、普通间质性肺炎(UIP)、巨细胞间质性肺炎(GIP)、过敏性肺炎(也称为外源性变应性肺泡炎)、尘肺病(也称为职业性间质性肺病)、急性间质性肺炎(AIP)(也称为哈曼-里奇综合征(Hamman-Rich Syndrome))。
在一些实施方案中，本发明提供了一种治疗或改善弥漫性肺泡损伤(如在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、输血相关急性肺损伤(TRALI)和急性间质性肺炎(AIP)中所见的弥漫性肺泡损伤)的方法。
在一些实施方案中，本发明提供了一种治疗或改善与结缔组织和自身免疫性疾病相关的肺部纤维化的方法。
在一些实施方案中，本发明提供了一种治疗或改善药物诱导的肺部纤维化的方法。在一些实施方案中，药物诱导的肺部纤维化是由以下物质引起的：抗生素(例如，呋喃妥因(Macrobid)和柳氮磺吡啶(Azulfidine))、免疫抑制剂药物(例如，甲氨蝶呤)、心脏疾病药物(例如，胺碘酮(Nexterone))、癌症化疗药物(例如，环磷酰胺)、或用于治疗癌症或免疫疾病的生物制剂(例如，阿达木单抗(Humira)或依那西普(Enbrel))。
在一些实施方案中，本发明提供了治疗或改善结节病的方法。在一些实施方案中，结节病可选自：环形结节病(annular sarcoidosis)、红皮病型结节病(erythrodermicsarcoidosis)、鱼鳞病样结节病(iihthyosiform sarcoidosis)、色素减退性结节病(hypopigmented sarcoidosis)、洛夫格伦综合征(syndrome)、冻疮样狼疮(lupuspernio)、变形型结节病(morpheaform sarcoidosis)、粘膜结节病(Mucosalsarcoidosis)、神经结节病(neurosarcoidosis)、丘疹性结节病(papular sarcoid)、疤痕结节病(scar sarcoid)、皮下结节病(subcutaneous sarcoidosis)、全身性结节病(systemic sarcoidosis)和溃疡性结节病(ulcerative sarcoidosis)。
在一些实施方案中，本发明提供了治疗或改善由自身免疫性疾病(例如，类风湿性关节炎、干燥综合征(Sjogren's)、红斑狼疮(也称为狼疮)、硬皮病、多发性肌炎、皮肌炎或血管炎)引起的肺部纤维化的方法。
在一些实施方案中，本发明提供了治疗或改善由感染(例如，细菌感染或病毒感染(例如，丙型肝炎、腺病毒、疱疹病毒和其他病毒))引起的肺部纤维化的方法。
在一些实施方案中，本发明提供了一种治疗或改善由环境暴露(例如，石棉纤维、谷物粉尘、硅石粉尘、某些气体、吸烟或辐射)引起的肺部纤维化的方法。
在一些实施方案中，本发明提供了治疗或改善由细支气管炎(小气道(细支气管)炎症)、肺泡炎(气囊(肺泡)炎症)、血管炎(小血管(毛细血管)炎症)引起的肺部纤维化的方法。
在一些实施方案中，本发明提供了治疗囊性纤维化的方法。
在一些实施方案中，障碍或疾病为肺部纤维化。
在一些实施方案中，障碍或疾病为特发性肺纤维化(IPF)。
在一些实施方案中，患者为哺乳动物。
在一些实施方案中，哺乳动物为人类。
在一些实施方案中，障碍或疾病为纤维化障碍，其中所述纤维化障碍选自下列项：皮肤纤维化；硬皮病；进行性系统性纤维化；肺部纤维化；肌肉纤维化；肾脏纤维化；肾小球硬化；肾小球肾炎；增生性瘢痕形成；子宫纤维化；肾纤维化；肝硬化、肝纤维化；粘连；慢性阻塞性肺病；心肌梗塞后纤维化；肺部纤维化；与弥漫性/间质性肺病相关的纤维化和瘢痕形成；中枢神经系统纤维化；与增生性玻璃体视网膜病变相关的纤维化(PVR)；再狭窄；子宫内膜异位症；缺血性疾病和辐射性纤维化。
在本发明的一个实施方案中，方法包括用本发明的化合物或药物组合物治疗患有肺部疾病的患者，肺部疾病为COVID感染或与COVID感染相关，例如，治疗患有肺部纤维化或有患肺部纤维化风险的COVID患者。
实施例
实施例1.ALK5激酶抑制体外筛选
在本领域中已经描述了ALK5激酶测定方法(《分子药理学(MolecularPharmacology)》(2002)，62(1)，58-64)。以下测试了具有代表性的化合物对ALK5自磷酸化活性的抑制和对α-酪蛋白的ALK5磷酸化的抑制。
使用如下所述的ALK5激酶活性的测定步骤筛选具有代表性的化合物。
在96孔过滤器底板(密理博公司(Millipore)，#MSDV N6B 50)上的各个孔中添加58μL分析缓冲液。在分析缓冲液中加入10μL冷ATP混合物(Cold ATP mix)，然后加入10μLα-酪蛋白原液的1:10稀释液。然后加入2μL 50×终浓度的待测化合物(DMSO)。加入热ATP混合物(Hot ATP mix)(10μL)，然后在含有0.05％ BSA(牛血清白蛋白)的分析缓冲液中加入10μL ALK5蛋白的1:350稀释液(终浓度为2nM)开始反应。在室温下将反应混合5分钟，然后在室温下继续145分钟。然后加入100μL冰冷的20％TCA(三氯乙酸)终止反应。然后，在4℃下将该测定孵育至少1小时，然后通过过滤器抽吸来过滤各孔的内容物。用200μL冰冷的10％ TCA洗涤孔三次。在去除塑料底座之前和之后，将板底吸干，并在室温下干燥过夜。添加30μL闪烁液(scintillation fluid)，并在Wallac Tri-Lux闪烁计数器上每孔计数1分钟。
下表2中报告的IC50(nM)值是在一次或多次实验中测定的两个或多个IC50值的平均值。
表9示出了本文提供的具有代表性的式I化合物的活性。
表9
实施例2.ALK5抑制的人类细胞分析
评估胶原蛋白(1A2)表达抑制的分析方法已在本领域中有描述(BMC PulmonaryMedicine(2018),18(63),1-13)。具有代表性的化合物对胶原蛋白(1A2)表达的抑制测试如下。
人成纤维细胞培养刺激：在6孔板(Nunc热电科学公司(Nunc ThermoScientific))中具有10％ FBS的适当培养基中培养人肺原代成纤维细胞和A549细胞系；当细胞达到80％融合度(confluence)时，将培养基改为含2％ FBS的培养基。在一定浓度范围(例如，10、25、50、100、250和500nM)的待测化合物(DMSO)的存在下，用活化的TGFβ(5ng/mL)(美国明尼苏达州明尼阿波利斯R&D系统公司(R&D Systems Minneapolis,MN,USA))刺激细胞。培养期结束后，收集细胞和上清液，通过离心分离并冷冻用于进一步分析。
RNA提取和实时聚合酶链式反应(RT-PCR)：按照上述方案用TGFβ和ALK5抑制剂化合物处理后，根据制造商的建议，使用Qiagen RNeasy Mini试剂盒(美国加利福尼亚州巴伦西亚市凯杰公司(Qiagen，Valencia，CA，USA))从培养得到的细胞中分离出总RNA。用DNaseI(凯杰公司)消化样品以除去污染的基因组DNA。使用紫外分光光度法测量各样品的RNA浓度和纯度。使用iScript cDNA合成试剂盒(伯乐公司(Bio-Rad))，用具有寡脱氧胸苷和随机六聚体引物对总共1μg RNA进行逆转录。逆转录酶反应以20μL的总体积在常规热循环仪(伯乐公司)中于25℃下进行5分钟，随后在42℃下进行30分钟，在85℃下进行5分钟。使用SYBRGreen PCR Master Mix和特异性序列引物(西格玛公司(Sigma))，将20μL的反应体积置于带粘性盖的384孔光学反应板(美国加利福尼亚州福斯特市ABI PrismTM应用生物系统公司(ABIPrismTMApplied Biosystems,Foster City,CA,USA))中。将从相同样品中扩增的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GADPH)mRNA用作内部对照。将样品加热至95℃持续10分钟，然后使用ABIPrism 7900(应用生物系统公司(Applied Biosystems))进行40个循环的PCR扩增，扩增条件为95℃15秒和60℃1分钟。通过使用比较CT法(ΔΔCt法)减去相应的持家基因(β-肌动蛋白、GADPH、HPRT和RNA18s)的阈值循环(Ct)值，对各靶基因的相对表达进行归一化。
表10示出了本文提供的具有代表性的式I化合物的活性。
表10.
化合物 IC50(nM)
3 81
实施例3.人肝微粒体的固有清除率(Intrinsic Clearance)
在本领域中已描述过评估人肝微粒体(HLMs)中固有清除率(CLINT)的分析方法(Drug Metab.Dispos.,(2005),33(9),1304-1311BMC Pulmonary Medicine(2018),18(63),1-13)。具有代表性的化合物在人肝微粒体中的固有清除率(CLINT)测试如下。
用缓冲至pH 7.4的100mM磷酸钾制备5微粒体孵育辅因子溶液(马萨诸塞州，沃本，BD生物科学公司(BD Biosciences,Woburn,Mass.))，并补充2mM NADPH(密苏里州，圣路易斯，西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,Mo.))。将测试化合物的10mM DMSO原液稀释并掺入辅因子溶液中，得到0.2μM的浓度(体积比为0.02％，DMSO)。将等份冷冻的人肝微粒体(马里兰州，巴尔的摩，IVT生物再造公司(Bioreclamation IVT,Baltimore Md.))解冻并稀释到100mM磷酸钾缓冲液中，以得到浓度为0.2mg/mL的微粒体蛋白。将辅因子/药物和微粒体溶液分别在37℃水浴中预热4分钟。将等体积的辅因子/药物溶液与微粒体溶液混合，开始孵育(n＝1)。测试化合物的最终浓度为0.1μM，最终20蛋白的浓度为0.1mg/mL，NADPH的最终浓度为1mM。在0、3、8、15、30和45分钟时收集样品，以监测测试化合物的消失。在每个时间点处，取出50μL孵育样品，并加入25μL水加3％甲酸加内标(InternalStandard)以终止反应。然后将样品注入AB Sciex API 4000三重四极杆质谱仪(triplequadrupole mass spectrometer)上，通过LC-MS/MS进行定量。流动相A由含0.2％甲酸的HPLC级水组成，流动相B由含0.2％甲酸的30HPLC级乙腈组成，所有样品均通过ThermoHyPURITY C18 50x2.1mm色谱柱(马萨诸塞州，沃尔瑟姆(Waltham,Mass.))。HLM CLINT数据以mL/分钟/kg为单位进行报告。
表11示出了本文提供的具有代表性的式I化合物的活性。
表11.
化合物 CLINT(mL/分钟/kg)
3 199
实施例4.肺纤维化模型中的功效研究
化合物3可用于预防和逆转肺部纤维化，并改善肺功能和运动能力。功效研究使用来自杰克逊实验室(缅因州，巴尔港(Bar Harbor,ME))的雄性C57BL6/J小鼠(7-9周龄)。将硫酸博来霉素(美国，俄亥俄州，索伦，MP生物医学公司(MP Biomedicals，Solon，OH，USA))溶解在0.9％的盐水中，并装载到IA-1C液体微型喷雾器(MicroSprayer)(美国，宾夕法尼亚州，温德摩尔，PennCentury公司(PennCentury,Wyndmoor,PA,USA))中。用异氟烷(在100％O2中，5％)轻度麻醉的小鼠，气管内喷入50ml博莱霉素(1-5U/kg)。对照组动物接受50ml0.9％的生理盐水。在功效研究中，在博莱霉素给药(2U/kg)后2天(预防性)或5天(治疗性)开始以适当的量和频率鼻内施用化合物3。治疗动物持续到研究结束(施用博莱霉素后第21天)。
肺功能和运动能力：在施用博莱霉素后的特定时间点进行侵入性肺功能测量。用2.5mg戊巴比妥钠(伊利诺伊州，雅培实验室(Abbott Labs,IL))麻醉小鼠，并插入气管导管。使用计算机控制的活塞式呼吸机(加拿大，蒙特利尔，SCIREQ有限公司(SCIREQ Inc.)，flexiVent，潮气量＝10ml/kg，呼吸率为150次呼吸/分钟，3厘米H2O呼气末正压)对动物进行机械通气。为了测试运动能力，将动物置于跑步机上，坡度为5％，速度为10m/分钟，测试过程中每4分钟速度增加1米/分钟，直到力竭为止。在施用盐水或博来霉素前2天评估每只小鼠的基线运动能力，然后在施用后于灌注后(post-instillation)第6天、12天和19天每周评估一次。
支气管肺泡灌洗液细胞评估：在肺功能测量后，立即对小鼠进行放血，收集支气管肺泡灌洗液(BALF)，并进行总细胞计数和差异细胞计数。将样品离心(3006g)并将剩余的BALF上清液储存起来，直到使用MSD多重试剂盒(马里兰州，盖瑟斯堡(Gaithersburg,MD))和密理博免疫测定试剂盒(马萨诸塞州，比尔里卡(Billerica,MA))分析细胞因子和趋化因子水平。为了分析4-羟脯氨酸(HP)，分别用体积比为1:6的乙腈提取BALF样品。离心后，分别向上清液中加入体积比为1.5:1的乙酸(0.1％水溶液)。将样品混合后离心，然后进样进行LC/MS/MS分析。LC/MS/MS分析采用梯度HPLC法和选择性反应监测(SRM)法进行。校准范围为40-2000ng/ml。用于分析的LC/MS/MS系统由AB-Sciex API4000(带有连接到Agilent 1200泵的电喷雾源)、Waters 2777自动进样器和Agilent 1100系列柱温箱组成。色谱分析采用带有Ascentis Express HILIC(3062.1mm，2.7μm)色谱柱的HILIC HPLC进行。SRM跃迁为m/z132到m/z 41。
组织学：在进行肺功能测量后，在25cm H2O压力下通过气管插管用10％中性缓冲福尔马林对整个肺(未进行支气管肺泡灌洗)充气，并浸入福尔马林中至少24小时。在加工成石蜡块后，将肺切片(5mm)并用苏木精和伊红(H&E)染色或用抗胶原I抗体(加利福尼亚州，欧文，兔多克隆，Genetex股份有限公司(Genetex Inc.,Irvine,CA)进行免疫标记，以评估肺中的纤维化改变。为了确定每只小鼠肺的纤维化组织病理学评分，在100倍放大倍数下分别对整个左和右纵向肺切片(在气管分叉水平)进行评分，并将评分合并(总评分范围为0-8)。评分标准如下：0分＝无明显纤维化；1分＝最小纤维化(minimal fibrosis)，主要为肺泡间隔间质纤维化的罕见病灶，影响范围小于整个肺切片的5％；2分＝轻度纤维化(mildfibrosis)，其特征为多个病灶，肺泡间隔因纤维化而增厚，并发展为肺泡间隙内纤维沉积区域，对肺泡造成一定损害，影响范围为整个肺切片的5-25％；3分＝中度纤维化(moderatefibrosis)，伴有多个或单个聚结的大面积纤维化，脱出肺泡，对肺结构造成明确损害，影响范围为整个肺切片的25-50％；4分＝明显的纤维化(marked fibrosis)，肺实质因大面积连续纤维区域而严重变形，影响整个肺切片的50-75％。对于I型胶原IHC定量，使用蔡司Mirax扫描仪(纽约州，桑伍德，卡尔·蔡司显微成像公司(Carl Zeiss Microimaging,Thornwood,NY))以20X扫描载玻片，使用Definiens Tissue Studio软件((德国，慕尼黑，Definiens公司)Definiens,Munich,Germany)分析生成的数字载玻片。数值结果以阳性标记面积的百分比(胶原I标记面积/实质组织参照面积)表示。此外，α-平滑肌肌动蛋白(加利福尼亚州，弗里蒙特，赛默飞世尔公司(Thermo Scientific,Freemont,CA))的染色使用三步生物素-链霉亲和素-HRP检测方法，DAB(3,3-二氨基联苯胺)作为检测发色团(chromogen)进行。
化合物3治疗可预防和/或逆转博莱霉素诱导的肺部纤维化，具体表现为HP含量显著降低、肺部纤维化组织病理学评分改善以及通过IHC评估的胶原蛋白1减少。通过施用化合物3抑制肺部纤维化导致肺功能的显著改善和运动能力的增加。
实施例5.同基因肺癌模型(syngeneic lung cancer model)中的疗效研究
当单独施用化合物3或将其与免疫治疗剂组合施用时，化合物3可用于抑制同基因癌症模型的肺中的肿瘤生长。根据IACUC指南，将6-8周龄的BALB/c小鼠用于体内功效研究。表达萤火虫荧光素酶的CT-26小鼠结肠癌细胞(luc-CT26，CSC-RR0237，美国，纽约州，雪莉市，创意生物基因公司(Creative Biogene，Shirley，NY，USA))在37℃，5％ CO2湿润的气氛中在培养基中生长，该培养基为补充有10％胎牛血清(500105N1DD，多米尼克·多伊彻公司(Dominique Dutscher))、0.2％葡萄糖(美国，新罕布什尔州，汉普顿，赛默飞世尔科技公司，吉布科，19002-013(赛默飞世尔科技公司，吉布科，19002-013)、2mM L-谷氨酰胺(多米尼克·多伊彻公司，X0550)、100U/ml青霉素和100μg/ml链霉素(赛默飞世尔科技公司，吉布科，15140155)的杜尔贝克改良伊格尔培养基(法国，布鲁马特，多米尼克·多伊彻公司，D6429(D6429,Dominique Dutscher,Brumath,France))。用胰蛋白酶-EDTA(赛默飞世尔科技公司，11560626)进行酶处理来制备细胞悬浮液。将Luc-CT26细胞(2×105个细胞/小鼠)静脉注射到BALB/c小鼠中以产生癌症模型，其中观察到肿瘤在肺中生长。注射CT26细胞后，从第6天开始，使用IVIS光谱成像系统(Caliper，珀金埃尔默公司(PerkinElmer))每周监测小鼠3次(即第6天、第8天、第11天、第13天等)，每次给小鼠腹腔注射(ip)注射D-荧光素。当治疗组的平均生物发光强度达到2×106p/s/cm2/sr时，对小鼠进行以下择一方式处理：(1)溶媒对照，(2)以适当的量和频率鼻内给药的化合物3，(3)以适当的量和频率腹腔给药免疫治疗剂，如抗PD-1抗体，或(4)化合物3和免疫治疗剂，各自以适当的量和频率给药。每周测量两次体重。在单独用化合物3处理的动物的肺中观察到生物发光强度(BLI)统计学显著降低，并且如通过BLI的降低所测得的，在用化合物3和免疫治疗剂的组合处理的动物中观察到增强的功效。

Claims (50)

1.一种用于治疗患有肺部疾病的患者的方法，所述方法包括向哺乳动物个体的肺部施用治疗有效量的ALK5(TGF-βR1)抑制剂以治疗所述个体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述ALK5抑制剂选自下列项： 或它们的药学上可接受的盐。
3.一种用于治疗患有肺部疾病的患者的方法，所述方法包括施用治疗有效量的具有式I的结构的ALK5(TGF-βR1)抑制剂或其药学上可接受的盐，其中将化合物或其药学上可接受的盐施用至所述患者的肺部以治疗所述患者
其中
R1选自噻吩并[3,2-c]吡啶基、噻吩并[3,2-b]吡啶基、噻吩并[2,3-c]吡啶基和噻吩并[2,3-b]吡啶基；其中各基团可以任选地被1-3个取代基取代，每个取代基独立地选自C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR8R9、卤素、—CN和—OH；
R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR10R11、卤素、—CN、—OH和C3-C6-环烷基；
或者，R2和R3可以一起形成5-6元杂芳基、苯基、C4-C6-环烷基或4-6元杂环烷基；其中C4-C6-环烷基和4-6元杂环烷基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—OH、氧和C1-C3烷基的取代基取代；其中5-6元杂芳基和苯基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—CN、—OH、—O(C1-C3烷基)和C1-C3烷基的取代基取代；
R4、R5、R6和R7选自H、C3-环烷基、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR12R13、卤素、—CN、—OH；
R8和R9各自独立地选自H和—(C1-C3烷基)OH、C1-C3-烷基、卤素和—O(C1-C3-烷基)；
R10和R11各自独立地选自H和C1-C3烷基；并且
R12和R13各自独立地选自H、C1-C3烷基、卤素和—O(C1-C3烷基)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述式I化合物选自下列项： 以及它们的药学上可接受的盐。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述式I化合物选自下列项： 以及它们的药学上可接受的盐。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述式I化合物选自下列项： 以及它们的药学上可接受的盐。
7.根据权利要求3所述的方法，其中所述式I化合物选自下列项： 以及它们的药学上可接受的盐。
8.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述式I化合物为或其药学上可接受的盐。
9.根据权利要求3或5所述的方法，其中所述式I化合物为或其药学上可接受的盐。
10.根据权利要求3或6所述的方法，其中所述式I化合物为或其药学上可接受的盐。
11.根据权利要求3或7所述的方法，其中所述式I化合物为或其药学上可接受的盐。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述ALK5抑制剂的每一剂通过能够将有效量的所述ALK5抑制剂和至少一种药学上可接受的载体经由吸入递送到下呼吸道的装置来施用。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述装置选自喷雾器、计量剂量吸入器或干粉吸入器。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述装置能够递送液体或悬浮液。
15.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述有效量包含0.1mg至100mg的所述ALK5抑制剂。
16.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中将所述ALK5抑制剂配制在适于吸入的组合物中。
17.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中每个吸入剂量源自ALK5抑制剂的溶液。
18.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中每个吸入剂量源自ALK5抑制剂的干粉制剂。
19.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中每个吸入剂量包含水溶液和一种或多种额外成分，所述额外成分选自助溶剂、张度剂、甜味剂、表面活性剂、润湿剂、螯合剂、抗氧化剂、盐和缓冲剂。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其中每周至少施用一次所述ALK5抑制剂的制剂。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的方法，其中所述ALK5抑制剂的制剂以连续的每日给药方案施用。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述ALK5抑制剂的制剂每天施用一次、每天施用两次或每天施用三次。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中将至少一种或多种额外治疗剂与所述配制的ALK5抑制剂共同施用至所述患者。
24.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中将至少一种治疗剂与所述配制的ALK5抑制剂共同配制。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的方法，其中所述肺部疾病为间质性肺病。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其中所述间质性肺病选自特发性肺纤维化(IPF)、特发性间质性肺炎(IIP)、硬皮病相关间质性肺病(SSc-ILD)、结节病、闭塞性细支气管炎、朗格汉斯细胞组织细胞增生症(也称为嗜酸细胞肉芽肿或组织细胞增生症X)、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎、胶原血管病、肉芽肿性血管炎、肺出血肾炎综合征、肺癌和肺泡蛋白沉积症(PAP)。
27.根据权利要求1-26中任一项所述的方法，其中所述间质性肺病为特发性肺纤维化(IPF)。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的方法，其中所述个体或患者为人类。
29.一种适用于直接施用至下呼吸道的药物组合物，其包含治疗有效量的ALK5抑制剂和药学上可接受的载体。
30.根据权利要求29所述的药物组合物，其中所述ALK5抑制剂选自下列项： 以及它们的药学上可接受的盐。
31.根据权利要求29所述的药物组合物，其中所述ALK5(TGFβR1)抑制剂具有式I的结构，或者其药学上可接受的盐：
其中
R1选自噻吩并[3,2-c]吡啶基、噻吩并[3,2-b]吡啶基、噻吩并[2,3-c]吡啶基和噻吩并[2,3-b]吡啶基；其中各基团可以任选地被1-3个取代基取代，每个取代基独立地选自C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR8R9、卤素、—CN和—OH；
R2和R3独立地选自H、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR10R11、卤素、—CN、—OH和C3-C6-环烷基；
或者，R2和R3可以一起形成5-6元杂芳基、苯基、C4-C6-环烷基或4-6元杂环烷基；其中C4-C6-环烷基和4-6元杂环烷基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—OH、氧和C1-C3烷基的取代基取代；其中5-6元杂芳基和苯基可以任选被1-3个独立地选自卤素、—CN、—OH、—O(C1-C3烷基)和C1-C3烷基的取代基取代；
R4、R5、R6和R7选自H、C3-环烷基、C1-C3-烷基、—(C1-C3-烷基)S(C1-C3-烷基)、—S(C1-C3-烷基)、—(C1-C3-烷基)O(C1-C3-烷基)、—O(C1-C3-烷基)、—C(＝O)O(C1-C3-烷基)、—CO2H、—C(＝O)NR12R13、卤素、—CN、—OH；
R8和R9各自独立地选自H和—(C1-C3烷基)OH、C1-C3-烷基、卤素和—O(C1-C3-烷基)；
R10和R11各自独立地选自H和C1-C3烷基；并且
R12和R13各自独立地选自H、C1-C3烷基、卤素和—O(C1-C3-烷基)。
32.根据权利要求31所述的药物组合物，其中所述具有式I结构的抑制剂选自下列项：
以及它们的药学上可接受的盐。
33.根据权利要求31所述的药物组合物，其中所述具有式I结构的抑制剂选自下列项：
以及它们的药学上可接受的盐。
34.根据权利要求31所述的药物组合物，其中所述具有式I结构的抑制剂选自下列项：
以及它们的药学上可接受的盐。
35.根据权利要求31所述的药物组合物，其中所述具有式I结构的抑制剂选自下列项：
以及它们的药学上可接受的盐。
36.根据权利要求31或32所述的药物组合物，其中所述抑制剂具有下列结构：或其药学上可接受的盐。
37.根据权利要求31或33所述的药物组合物，其中所述抑制剂具有下列结构：或其药学上可接受的盐。
38.根据权利要求31或34所述的药物组合物，其中所述抑制剂具有下列结构：或其药学上可接受的盐。
39.根据权利要求31或35所述的药物组合物，其中所述抑制剂具有下列结构：或其药学上可接受的盐。
40.根据权利要求29-39中任一项所述的药物组合物，其中所述治疗有效量包含0.1mg至100mg的所述ALK5抑制剂。
41.根据权利要求29-40中任一项所述的药物组合物，其中所述ALK5抑制剂存在于适于吸入的载体中。
42.根据权利要求29-41中任一项所述的药物组合物，其中所述载体为ALK5抑制剂的水溶液。
43.根据权利要求29-41中任一项所述的药物组合物，其中所述载体为ALK5抑制剂的干粉制剂。
44.根据权利要求29-42中任一项所述的药物组合物，其中每个吸入剂的水溶液还包含:一种或多种额外成分，所述额外成分选自助溶剂、张度剂、甜味剂、表面活性剂、润湿剂、螯合剂、抗氧化剂、盐和缓冲剂。
45.根据权利要求29-44中任一项所述的药物组合物，其中每周至少施用一次所述ALK5抑制剂的制剂。
46.根据权利要求29-45中任一项所述的药物组合物，其中所述ALK5抑制剂的制剂以连续的每日给药方案施用。
47.根据权利要求29-46中任一项所述的药物组合物，其中所述ALK5抑制剂的制剂每天施用一次、每天施用两次或每天施用三次。
48.根据权利要求29-47中任一项所述的药物组合物，其中将至少一种或多种额外治疗剂与所述配制的ALK5抑制剂共同施用至所述患者。
49.根据权利要求29-48中任一项所述的药物组合物，其中将至少一种或多种额外治疗剂与所述配制的ALK5抑制剂共同配制。
50.一种如权利要求1-24中任一项所述的方法，其中所述肺部疾病为COVID感染或与COVID感染相关。
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