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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbindungen mit einem
Cyclopentabenzofurankern. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung Cyclopentabenzofuranverbindungen, in welchen der Cyclopentabenzofurankern
mit einem Dioxanyloxy-Rest substituiert ist. Die Erfindung betrifft
auch die Verwendung dieser Verbindungen in der Therapie sowie Zusammensetzungen,
welche diese Verbindungen umfassen.
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HINTERGRUND
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Aglaia
ist eine große
Gattung der Familie Meliaceae umfassend über 100 (meist holzige) Arten
in Indo-Malaysia und der West-Pazifikregion. Verwendungen umfassen
die Behandlung von Fieber, von Brüchen, der Niederkunft und von
Entzündung.
Extrakte werden auch als Bakterizide, Insektizide, in der Parfümerie, als Adstringens,
als Tonikum, als Kühlmittel
(Dr Duke's Phytochemical
and Ethnobotanical Databases) und zur Behandlung von Bauchgeschwulsten
(Pannel, et al, 1992, Kew Bull., (16) 273–283) verwendet.
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Kürzlich wurden
mehrere 1-H-Cyclopenta[b]benzofuran-Lignane aus Aglaia-Arten isoliert
(siehe beispielsweise
WO 97/08161 ;
JP 97171356 ; Ohse, et al,
J Nat Prod, 1996, 59(7): 650–52;
Lee et al, Chem. Biol. Interact., 1998, 115(3): 215–28; Wu
et al, J. Nat. Prod., 1997, 60(6): 606–08; Bohnenstengel et al, Z.
Naturforsch., 1999, 54c (12): 55–60 und Bohnenstengel et al,
Z. Naturforsch, 1999, 54c (12): 1075–83, Xu, Y. J., et al, 2000,
J. Nat. Prod, 63, 473–76).
Mehrere dieser Verbindungen wurden auch hinsichtlich ihrer insektiziden Aktivität erwähnt (Janprasert,
et al, 1993, Phytochemistry, 32 (1), 67–69; Ishibashi et al, 1993, Phytochemistry, 32
(2), 307–310;
Hiort, et al, 1999, J. Nat. Prod., 62(12), 1632–1635). Insektizide Verbindungen
mit einer eng verwandten Kernstruktur wurden aus Aglaia roxburghiana
isoliert und in
WO 9604284 zur
Verwendung als aktive Inhaltsstoffe in agrochemischen Formulierungen
beschrieben.
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Es
wurden nun neue Verbindungen (Verbindungen A und B wie hierin beschrieben)
aus Aglaia leptantha, Miq. (Meliaceae) isoliert, welche in einzigartiger
Weise eine Dioxanyloxy-Gruppe aufweisen, welche am Cyclopenta[b]benzofurankern
angebracht ist. Es wurde gezeigt, dass die Verbindungen A und B
starke zytotoxische und zytostatische Effekte auf das Krebszellwachstum
und die Lebensfähigkeit
von Krebszellen aufweisen und dass die Verbindungen der Erfindung
deshalb als therapeutische Mittel bei der Behandlung von Krebs und
kanzerösen
Zuständen
oder anderen Erkrankungen, welche mit zellulärer Hyperproliferation assoziiert
sind, nützlich
sein können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Durch
die Beschreibung und die folgenden Ansprüche wird das Wort „umfassend" und Abwandlungen davon
wie beispielsweise „umfasst" und „umfassend" soweit es der Zusammenhang
nicht anders erfordert so verstanden, dass die Einbeziehung einer
spezifizierten ganzen Zahl oder eines Schritts oder einer Gruppe ganzer
Zahlen oder Schritte impliziert ist, aber nicht der Ausschluss einer
beliebigen anderen ganzen Zahl oder eines Schritts oder einer Gruppe
von ganzen Zahlen oder Schritten.
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In
einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Cyclopentabenzofuranverbindung
oder ein Salz, Derivat oder Prodrug davon, wie in Anspruch 1 beansprucht.
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In
einem anderen Aspekt stellt die Erfindung eine Zusammensetzung bereit,
umfassend eine Cyclopentabenzofuranverbindung oder ein Salz, ein
Derivat oder ein Prodrug davon, wie in Anspruch 1 beansprucht, zusammen
mit einem pharmazeutisch annehmbaren Träger, Hilfsmittel oder Verdünnungsmittel.
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Die
Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Cyclopentabenzofuranverbindung
oder eines Salzes, eines Derivats oder Prodrugs davon, wie in Anspruch
1 beansprucht, bei der Herstellung zur Behandlung von Krebs oder
kanzerösen
Zuständen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1:
Verbindung A fördert
die Differenzierung von THP-1 leukämischen Zellen.
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THP-1-Zellen
wurden für
4 Tage in Anwesenheit oder in Abwesenheit von 10 nM Verbindung A
wie angegeben kultiviert. Wo angezeigt, wurden die Zellen auch behandelt
mit IFNy (100 ng/ml) (3 Tage) oder mit PMA (0,1 μM) (4 Tage) in Anwesenheit oder
in Abwesenheit von Verbindung A. Abbildungen der Zellen wurden durch
Phasenkontrastmikroskopie (Vergrößerung ×200) visualisiert.
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2:
Effekte von Verbindung A auf die Progression des Zellzyklus und
die Lebensfähigkeit
von THP-1-Zellen.
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THP-1-Zellen
wurden für
2 Tage mit der angegebenen Konzentration für Verbindung A oder 1000 nM Paclitaxel
kultiviert, anschließend
gewonnen und in 70% Ethanol vor Färbung mit Propidiumiodid fixiert,
und es wurde der DNA-Gehalt
durch Flusszytometrie bestimmt. Die Zahlen geben die % der Zellen
in den verschiedenen Zellzyklusphasen relativ zu allen Zellen mit ≥ 2N DNA-Gehalt
an und auch die % toten Zellen (d. h. subdiploid ≤ 2N Zellen)
links des Markers (der vertikalen Linie), welche während des
Kultivierungszeitraums auftraten.
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3:
Effekte von Verbindung A auf die Proliferation von A549-Zellen.
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A549-Zellen
wurden mit ~10000 Zellen/Well ausgesät und in Gegenwart der angegebenen
Konzentrationen von Verbindung A oder Paclitaxel kultiviert. Die
Zellen wurden gewonnen und die Zahl lebensfähiger Zellen wurde bestimmt
durch Zählen
der Trypanblau-gefärbten
Zellen zu verschiedenen Zeiten mittels eines Hämozytometers. Die Ergebnisse
sind die Durchschnittswerte ± SEM
von jeweils drei Kulturen.
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4:
Effekte von Verbindung A auf die Progression des Zellzyklus und
die Lebensfähigkeit
von A549-Zellen.
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A549-Zellen
wurden für
6 Tage mit der angegebenen Konzentration für Verbindung A oder 1 μM Paclitaxel
kultiviert, anschließend
gewonnen und vor Färbung
mit Propidiumiodid in 70% Ethanol fixiert und es wurde der DNA-Gehalt
durch Flusszytometrie bestimmt. Die Zahlen geben die % der Zellen
in den verschiedenen Zellzyklusphasen relativ zu allen Zellen mit ≥ 2N DNA-Gehalt
an und auch die % toten Zellen (d. h. subdiploid ≤ 2N Zellen)
links des Markers, welche während
des Kultivierungszeitraums auftraten.
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5:
Die Verbindungen A und B induzieren G2/M-Phasenakkumulation von
K562-leukämischen
Zellen
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K562-Zellen
wurden für
3 Tage mit der angegebenen Konzentration für die Verbindungen A oder B
kultiviert, anschließend
gewonnen und vor dem Färben
mit Propidiumiodid in 70% Ethanol fixiert und es wurde der DNA-Gehalt
durch Flusszytometrie bestimmt. Die Zahlen geben die % der Zellen
in den G0/G1-, S- und G2/M-Phasen des Zellzyklus an, jeweils relativ
zu allen Zellen mit ≥ 2N
DNA-Gehalt.
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6:
Zytostatische Effekte von Verbindung A auf A549-Zellen sind reversibel
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A549-Zellen
wurden ausgesät
mit ~10000 Zellen/Well und kultiviert in Gegenwart der angegebenen Konzentrationen
von Verbindung A oder Paclitaxel und die Zahl der lebensfähigen Zellen
wurde bestimmt durch Zählen
von Trypanblau-gefärbten
Zellen zu verschiedenen Zeiten mittels eines Hämozytometers. An Tag 5 wurden
einige der Zellen gewaschen, in frischem Medium, welches nicht den
verschiedenen Behandlungen unterzogen wurden, resuspendiert und
für weitere
4 Tage vor dem Zählen
kultiviert.
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7:
Verbindung A hemmt Camptothecin- und Paclitaxel-induzierte Zytotoxizität von A549-Zellen
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A549-Zellen
wurden in 96 Well-Platten für
3 Tage in Anwesenheit oder Abwesenheit von 10 nM Verbindung A zusammen
mit den angegebenen Konzentrationen an (A) Camptothecin oder (B)
Paclitaxel kultiviert. Der Verlust der Membranintegrität wurde
anschließend
durch die Zugabe des fluoreszierenden DNA-bindenden Farbstoffs YOYO-1
bewertet und die erhöhte
Fluoreszenz, welche mit dem Zelltod einhergeht, wurde unter Verwendung
einer Fluoreszenzplattenlesevorrichtung gemessen.
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8:
Verbindung A hemmt Zellzyklusarrest und Zelltod induziert durch
Anti-Krebsmittel, aber nicht durch Staurosporin.
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A549-Zellen
wurden in 6 Well-Platten für
3 Tage in Anwesenheit oder Abwesenheit von 10 nM Verbindung A zusammen
mit 0,1 μM
Camptothecin, 10 μM
Vinblastin, 1 μM
Paclitaxel oder 1 μM
Staurosporin wie angegeben kultiviert. Die Zellen wurden anschließend gewonnen
und vor dem Färben
mit Propidiumiodid in 70% Ethanol fixiert und es wurde DNA-Gehalt
durch Flusszytometrie bestimmt. Die Zahlen geben die % der Zellen
in den verschiedenen Zellzyklusphasen relativ zu allen Zellen mit ≥ 2N DNA-Gehalt
an und auch die % toten Zellen (d. h. subdiploid ≤ 2N-Zellen)
links des gepunkteten Markers, welche während des Kultivierungszeitraums
auftraten.
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9:
Verbindung A induziert nicht Seneszenz-assoziierte β-Galaktosidase-Aktivität in A549-Zellen.
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A549-Zellen
wurden mit 10000 Zellen/Well in 6 Well-Platten in Anwesenheit oder
Abwesenheit von variierenden Konzentrationen an Verbindung A (10–50 nM)
oder 250 nM Doxorubicin für
10 Tage vor ihrer Verarbeitung ausgesät und hinsichtlich Seneszenz-assoziierter β-Galaktosidase-Aktivität wie kürzlich beschrieben über Nacht
gefärbt
(Dimri et al., 1995, Proc Natl Acad Sci USA 1995 92(20): 9363–7). Für Verbindung
A ist nur die 10 nM Behandlung gezeigt, aber es lag bei allen anderen
untersuchten Konzentrationen keine detektierbare SA-β-gal-Aktivität vor. PC,
Phasenkontrastmikroskopie, BF, Hellfeldbeleuchtungsmikroskopie,
Vergrößerung ×200.
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10:
Verbindung A inhibiert das Wachstum von humanen Tumorzellen in einem
Mausxenotransplantatmodell.
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Athymische
Balb/c nackte Mäuse
(Rygard und Povisen, 1969, Acta Pathol Microbiol Scand, 77: 758) wurden
subkutan in der dorsalen Flanke mit 2 × 106 PC3-Zellen
inokuliert. Verbindung A (3 mg/kg) wurde nach acht Tagen, wenn die
Tumore palpabel wurden durch intraperitoneale Injektion dreimal
wöchentlich
verabreicht. Verbindung A wurde zuerst in Ethanol solubilisiert,
anschließend
mit Cremaphor 1:1 gemischt und in Salzlösung zur Injektion verdünnt. Kontrolltiere
wurden auf analoge Art und Weise mit dem gleichen Vehikel, welches
aber keine Verbindung A enthielt, behandelt. (A) Effekt von Verbindung
A auf das mittlere Tumorvolumen. Die Tumorvolumen wurden zu den
angegebenen Zeiten unter Verwendung eines Mikrometermesstasters gemessen.
Die Daten repräsentieren
das mittlere Tumorvolumen ± SEM.
(B) Effekt von Verbindung A auf die mittlere Tumormasse. Am Ende
des Experiments (29 Tage nach Inokulation von PC3-Zellen) wurden die
Mäuse geopfert,
die Tumore operativ entfernt und anschließend gewogen. Die Daten stellen
das mittlere Tumorgewicht ± SEM
dar.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mehrere
Cyclopenta[b]benzofurane wurden kürzlich beschrieben, Greger
et al, 2001, Phytochemistry, 57, (1); 57–64. Die Verbindungen A und
B der vorliegenden Verbindung tragen eine Dioxanylgruppe (ii) angebracht
an einem Cyclopental[b]benzofurankern (i).
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Die
Dioxanylgruppe der Formel (ii) ist zuvor nicht aus einer natürlichen
Quelle beschrieben worden. Ohne dass es beabsichtigt ist, die Erfindung
durch die Theorie zu beschränken,
wird angenommen, dass das Vorliegen einer sterisch sperrigen Gruppe,
d. h. räumlich
größer als
eine Methoxygruppe, den Verbindungen mit einem Cyclopenta[b]benzofurankern
sowohl zytotoxische als auch zytostatische Eigenschaften verleihen kann.
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Der
Ausdruck „Salz,
oder Prodrug" bezeichnet
ein beliebiges pharmazeutisch annehmbares Salz, einen Ester, ein
Glycosid, ein Solvat, ein Hydrat oder eine beliebige andere Verbindung,
welche nach Verabreichung an das Empfängersubjekt eine Verbindung
der vorliegenden Erfindung wie hierin beschrieben bereitstellen
kann (direkt oder indirekt).
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Geeignete
pharmazeutisch annehmbare Salze umfassen Salze von pharmazeutisch
annehmbaren anorganischen Säuren,
wie beispielsweise Salzsäure,
Schwefelsäure,
Phosphorsäure,
Salpetersäure,
Kohlensäure,
Borsäure,
Sulfaminsäure,
Bromwasserstoffsäure
oder Salze von pharmazeutisch annehmbaren organischen Säuren, wie
beispielsweise Essigsäure,
Propionsäure,
Buttersäure,
Weinsäure,
Maleinsäure,
Hydroxymaleinsäure,
Fumarsäure,
Citronensäure,
Milchsäure,
Schleimsäure,
Gluconsäure,
Benzoesäure,
Bernsteinsäure,
Oxasäure,
Phenylessigsäure,
Methansulfonsäure,
Toluolsulfonsäure,
Benzolsulfonsäure,
Salicylsäure,
Sulphanilsäure,
Asparaginsäure,
Glutaminsäure,
Ethylendiamintetraessigsäure,
Stearinsäure,
Palmitinsäure, Ölsäure, Laurinsäure, Pantothensäure, Gerbsäure, Ascorbinsäure und
Valeriansäure.
Basische Salze umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, diejenigen, welche
gebildet werden mit pharmazeutisch annehmbaren Kationen, wie beispielsweise
Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Magnesium, Ammonium oder Alkylammonium.
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Die
Herstellung von Salzen kann durch Verfahren, welche im Fachbereich
bekannt sind durchgeführt werden.
Es wird anerkannt, dass nicht pharmazeutisch annehmbare Salze auch
in den Bereich der Erfindung fallen, da sie als Zwischenstufen bei
der Herstellung von pharmazeutisch annehmbaren Salzen nützlich sein können.
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Die
Verbindungen der Erfindung können
in kristalliner Form oder als Solvat vorliegen (z. B. Hydrate). Lösungsverfahren
sind dem Fachmann bekannt.
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Prodrugs
der Verbindungen A oder B fallen ebenfalls in den Bereich der Erfindung.
Der Ausdruck „Prodrug" umfasst Derivate,
welche in vivo in die Verbindungen der Erfindung umgewandelt werden
und umfasst beispielsweise Ester-, Acetat- und Glycosidderivate
von freien Hydroxygruppen.
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Die
Derivatisierung von Hydroxygruppen der Verbindungen A und B kann
durch im Fachbereich bekannte Verfahren zur Alkylierung, Arylierung
oder Acetylierung von Hydroxygruppen durchgeführt werden, wie beispielsweise
beschrieben in Protective Groups in Organic Synthesis T. W. Greene
und P. G. M. Wutz (1999) Wiley Interscience, New York, und Advanced
Organic Chemistry, J. March (4. Ausgabe), Wiley-InterScience. Beispielsweise
können
Hydroxygruppen unter Verwendung von Alkylhalogeniden alkyliert werden,
wie beispielsweise Methyliodid oder Dialkylsulfaten, wie beispielsweise
Dimethyl- und Dieethylsulfat. Eine Acetylierung kann bewirkt werden
durch Behandlung mit geeigneten Carbonsäuren, Säurehalogeniden und Säureanhydriden
in Anwesenheit einer Base oder eines Kupplungsmittels. Eine Benzylierung
kann bewirkt werden durch Behandlung mit einer Benzylhalogenidverbindung,
wie beispielsweise Benzylbromid, -chlorid oder -iodid. Eine Entesterung
des Methylesters kann durch Behandlung des Esters mit einer wässrigen
Base bewirkt werden. Eine Veresterung einer Carbonsäure kann
erreicht werden durch übliche
Mittel, umfassend Behandlung mit einem geeigneten Alkohol in der
Gegenwart von Säure
oder Behandlung mit Alkylsulfaten oder Alkylhalogenen.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Alkyl", wenn er allein verwendet wird oder
wenn er in zusammengesetzten Wörtern
wie beispielsweise „Arylalkyl" verwendet wird,
auf eine geradkettige oder verzweigte Gruppe, vorzugsweise C1-20, wie beispielsweise C1-10.
Der Begriff „C1-C6-Alkyl" bezieht sich auf
eine geradkettige oder verzweigte Gruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für „C1-6-Alkyl" umfassen
Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, t-Butyl,
n-Pentyl, Isopentyl, 2,2-Dimethylpropyl, n-Hexyl, 2-Methylpentyl, 2,2-Dimethylbutyl,
3-Methylpentyl und 2,3-Dimethylbutyl. Zyklische Alkylgruppen können bis
zu 20 Kohlenstoffatome aufweisen, z. B. bis zu 10 Kohlenstoffatome.
Beispiele für
zyklisches C1-6-Alkyl umfassen Cyclopropyl,
Cyclobutyl, Cyclopentyl und Cyclohexyl. Andere Beispiele für Alkyl
umfassen: Heptyl, 5-Methylhexyl, 1-Methylhexyl, 2,2-Dimethylpentyl,
3,3-Dimethylpentyl, 4,4- Dimethylpentyl,
1,2-Dimethylpentyl, 1,3-Dimethylpentyl, 1,4-Dimethylpentyl, 1,2,3-Trimethylbutyl, 1,1,2-Trimethylbutyl,
1,1,3-Trimethylbutyl, Octyl, 6-Methylheptyl, 1-Methylheptyl, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl,
Nonyl, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Methyloctyl, 1-, 2-, 3-, 4-
oder 5-Ethylheptyl, 1-, 2- oder 3-Propylhexyl, Decyl, 1-, 2-, 3-,
4-, 5-, 6-, 7- und 8-Methylnonyl, 1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Ethyloctyl,
1-, 2-, 3- oder 4-Propylheptyl, Undecyl, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-,
7-, 8- oder 9-Methyldecyl, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Ethylnonyl,
1-, 2-, 3-, 4- oder 5-Propyloctyl, 1-, 2- oder 3-Butylheptyl, 1-Pentylhexyl, Dodecyl, 1-,
2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9- oder 10-Methylundecyl, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-,
7- oder 8-Ethyldecyl, 1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Propylnonyl, 1-, 2-, 3- oder 4-Butyloctyl,
1-2-Pentylheptyl und dergleichen. Alkenyl- oder Alkynyl-Gruppen
können
geradkettig, verzweigt oder zyklisch sein (mit wenigstens 2 Kohlenstoffatomen)
und einen, zwei oder mehr Grade an Unsättigung enthalten, vorzugsweise
ein C2-20-Alkenyl, stärker bevorzugt ein C2-6-Alkenyl, oder
ein C2-20-Alkynyl, stärker bevorzugt ein C2-6-Alkynyl.
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Der
Begriff „Aryl", wenn er allein
verwendet wird oder in zusammengesetzten Wörtern, wie beispielsweise „Arylalkyl", bezeichnet einzelne,
polynukleäre,
konjugierte oder fusionierte Reste von aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Heteroaryl bezeichnet einzelne, polynukleäre, konjugierte oder fusionierte
Reste von aromatischen heterozyklischen Ringsystemen, worin eines
oder mehrere Kohlenstoffatome eines zyklischen Wasserstoffrests
substituiert ist/sind mit einem Heteroatom, um einen aromatischen
Rest bereitzustellen. Wenn zwei oder mehr Kohlenstoffatome ersetzt
sind, kann dies durch zwei oder mehrere des gleichen Heteroatoms oder
durch verschiedene Heteroatome sein. Geeignete Heteroatome umfassen
O, N, S und Se.
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Beispiele
für "Aryl" oder "Heteroaryl" umfassen Phenyl,
Biphenyl, Terphenyl, Quaterphenyl, Naphthyl, Tetrahydronaphthyl,
Anthracenyl, Dihydroanthracenyl, Benzanthracenyl, Dibenzanthracenyl,
Phenanthrenyl, Fluorenyl, Pyrenyl, Idenyl, Azulenyl, Chrysenyl,
Pyridyl, 4-Phenylpyridyl, 3-Phenylpyridyl,
Thienyl, Furyl, Pyrrolyl, Indolyl, Pyridazinyl, Pyrazolyl, Pyrazinyl,
Thiazolyl, Pyrimidinyl, Quinolinyl, Isoquinolinyl, Benzofuranyl, Benzothienyl,
Purinyl, Quinazolinyl, Phenazinyl, Acridinyl, Benzoxazolyl, Benzothiazolyl
und dergleichen. Bevorzugte Arylgruppen umfassen Phenyl und Naphthyl.
Bevorzugte Heteroarylgruppen umfassen Pyridyl, Thienyl, Furyl, Pyrrolyl.
Eine Aryl- oder Heteroarylgruppe kann ggf. substituiert sein mit
einem oder mehreren optionalen Substituenten wie hierin definiert.
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Der
Begriff „Acyl" bezieht sich auf
eine Gruppe -C(O)-R, wobei R ein Alkyl, Alkenyl, zyklisches Alkyl, Alkynyl,
zyklisches Alkenyl, zyklisches Alkynyl, Heteroaryl oder eine Arylgruppe
ist. Beispiele für
Acyl umfassen geradkettiges oder verzweigtes Alkanoyl wie beispielsweise
Acetyl, Propanoyl, Butanoyl, 2-Methylpropanoyl,
Pentanoyl, 2,2-Dimethylpropanoyl, Hexanoyl, Heptanoyl, Octanoyl,
Nonanoyl, Decanoyl, Undecanoyl, Dodecanoyl, Tridecanoyl, Tetradecanoyl,
Pentadecanoyl, Hexadecanoyl, Heptadecanoyl, Octadecanoyl, Nonadecanoyl
und Icosanoyl; Cycloalkylcarbonyl, wie beispielsweise Cyclopropylcarbonyl,
Cyclobutylcarbonyl, Cyclopentylcarbonyl und Cyclohexylcarbonyl;
Aroyl wie beispielsweise Benzoyl, Toluoyl und Naphthoyl; Aralkanoyl
wie beispielsweise Phenylalkanoyl (z. B. Phenylacetyl, Phenypropanoyl,
Phenylbutanoyl, Phenylisobutyloyl, Phenylpentanoyl und Phenylhexanoyl)
und Naphthylalkanoyl (z. B. Naphthylacetyl, Naphthylpropanoyl und
Naphthylbutanoyl]. Da die R-Gruppe wie vorausstehend beschrieben
optional substituiert sein kann, wird „Acyl" herangezogen, um Bezug auf optional
substituiertes Acyl zu nehmen.
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Optionale
Substituenten für
Alkyl, Alkenyl, zyklisches Alkyl, Alkynyl, zyklisches Alkenyl, zyklisches
Alkynyl, Heteroaryl, Aryl oder Acyl umfassen Halogen (Brom, Fluor,
Chlor, Iod), Hydroxy, C1-6-Alkyl (z. B.
Methyl, Ethyl, Propyl (n- und i-Isomere)), C1-6-Alkoxy
(z. B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy (n- und i-Isomere), Butoxy (n-, sec- und t-Isomere),
Nitro, Amino, C1-6-Alkylamino (z. B. Methylamino,
Ethylamino, Propyl (n- und i-Isomere)amino), C1-6-Dialkylamino
(z. B. Dimethylamino, Diethylamino, Diisopropylamino), Halogenmethyl
(z. B. Trifluormethyl, Tribrommethyl, Trichlormethyl), Halogenmethoxy
(z. B. Trifluormethoxy, Tribrommethoxy, Trichlormethoxy) und Acetyl.
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Eine
Alkyl-, Alkenyl-, zyklische Alkyl-, Alkynyl-, zyklische Alkenyl-
oder zyklische Alkynylgruppe kann ebenfalls substituiert sein (vorzugsweise
terminal) durch eine Aryl- oder eine zyklische Alkylgruppe. Eine
Acylgruppe kann substituiert sein (beispielsweise terminal substituiert
sein) mit Aryl, Heteroaryl oder einer zyklischen Alkylgruppe.
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Glycosidbildung
kann chemisch bewirkt werden, z. B. durch Umsetzen der Ausgangsverbindung
mit einer geschützten
Zuckerverbindung, in welcher C-1 aktiviert worden ist durch Halogenierung
zur Kupplung mit den Hydroxyl- oder Carboxylgruppen und die Zuckerhydroxyle
durch Schutzgruppen blockiert worden sind. Alternativ kann Glycosidbildung
enzymatisch bewirkt werden unter Verwendung einer geeigneten Glycosyltransferase
wie beispielsweise UDP-Galactose-abhängige Galactocyltransferase
und UDP-Glucose-abhängige Glycocyltransferase
(SIGMA).
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Bevorzugte
C-1-verknüpfte
Saccharide sind ein Furanose- oder Pyranose-Saccharid (Zucker)-Substituent,
welcher an die Rückgratstruktur
geknüpft
ist, die in Formel (I) gezeigt ist durch den 1-Kohlenstoff des Saccharids
(übliche
chemische Nummerierung) zur Bildung einer Acetalverknüpfung an
einer beliebigen Position der Positionen R1,
R2, R3, R4, R5, R6 oder
R7 oder einer Esterverknüpfung an Position R8 oder ein Amid an Positionen R9 oder
R10. Beispielhafte Saccharidgruppen umfassen
reduzierende Zucker, wie beispielsweise Glucose, Ribose, Arabinose,
Xylose, Mannose und Galactosen, wobei jede mit einem Sauerstoffatom
der Struktur der Formel (I) durch den C-1-Kohlenstoff der Saccharidgruppe verknüpft ist.
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Der
Fachmann erkennt, dass ein vernünftiger
Schutz und/oder Entschützung
von einer oder mehreren der Oxy- und/oder Carboxygruppen des Cyclopentabenzofurankerns
notwendig sein kann, um eine oder mehrere der Derivatgruppen wie
hierin definiert einzubauen. Eine selektive Derivatisierung einer
oder mehrerer Hydroxy- oder Carboxygruppen kann erreicht werden
mittels üblicher
Techniken durch Verwendung von Schutzgruppen mit einem unterschiedlichen
Grad an Stabilität
unter den jeweiligen Bedingungen.
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Verfahren
zur Umwandlung einer Carbonsäure-
oder Estergruppe in ein Amid sind dem Fachmann bekannt und umfassen
die Behandlung einer Carbonsäure
mit einem geeigneten Amin in Gegenwart eines Kopplungsreagenzes,
wie beispielsweise DCC, oder die Behandlung eines Säurehalogenids
mit einem geeigneten Amin. Andere Verfahren, welche geeignet sein
können,
werden beschrieben in Larock, R. E. Comprehensive Organic Transformations
S. 963–995,
VCH Publishers (1989).
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Wie
hierin verwendet bezieht sich der Begriff „Schutzgruppe" auf eine eingeführte Funktionalität, welche
eine bestimmte funktionelle Gruppe, z. B. eine Hydroxy- oder Carbonsäuregruppe,
unter bestimmten Bedingungen, unter denen die Gruppe sonst reaktiv
wäre, zeitweise
inaktiv gestalten kann. Geeignete Schutzgruppen sind dem Fachmann
bekannt, wie beispielsweise beschrieben in Protective Groups in
Organic Synthesis (vorausstehend). Geeignete Schutzgruppen für Hydroxy
umfassen Alkyl (wie beispielsweise C1-C6-Alkyl), Acyl (wie beispielsweise C(O)C1-C5-Alkyl, Benzoyl
und dergleichen), Benzyl-, und Silylgruppen (wie beispielsweise
Trimethylsilyl, t-Butyldimethylsilyl, t-Butyldiphenylsilyl und dergleichen).
Andere geeignete Gruppen für
Hydroxysubstituenten und einen Carboxysubstituenten (Säure, Amid
etc) können
Greene, vorausstehend, entnommen werden. Die Stabilität verschiedener
Gruppen unter verschiedenen Bedingungen ist für den Fachmann selbstverständlich und
wird ferner in Protective Groups in Organic Synthesis (vorausstehend)
beispielhaft dargestellt.
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Es
ist selbstverständlich,
dass die Dioxanylgruppe der Formel (II) asymmetrische Zentren aufweisen kann
und deshalb in mehr als einer stereoisomeren Form existieren kann.
Die Erfindung betrifft deshalb sowohl auch Verbindungen in im Wesentlichen
reiner isomerer Form an einem oder mehreren asymmetrischen (chiralen)
Zentren der Dioxanylgruppe, z. B. mehr als 90% ee, wie beispielsweise
etwa 95% oder 97% ee, vorzugsweise mehr als 99% ee, als auch Gemische
umfassend racemische Gemische davon. Derartige Isomere können durch übliche Verfahren,
z. B. Chromatographie, oder durch Verwendung eines auflösenden Mittels aufgelöst werden.
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Es
ist auch selbstverständlich,
dass Cyclopentabenzofuranverbindungen, welche einen Methoxy- oder Hydroxysubstituenten
aufweisen, wie beispielsweise diejenigen, welche hierin in den Referenzen
zitiert sind, z. B. Referenzverbindungen 1–3 (wie in Beispiel 3 beschrieben),
demethyliert werden können
wo geeignet, und dass die sich ergebende Hydroxygruppe mit einem
geeigneten V-Precursor zur Bildung einer OY-Gruppe umgesetzt werden
kann. Verfahren hierzu sind im Fachbereich bekannt, beispielsweise
kann ein Verfahren das Umsetzen der OH-Gruppe mit einer V-Halogenverbindung
umfassen, wobei Halogen Cl, Br und I umfasst.
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Die
Verbindungen der Erfindung können
Anwendung finden bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung
von kanzerösen
Zuständen
und anderen Zuständen,
welche mit zellulärerer
Hyperproliferation assoziiert sind, in einem Subjekt. Subjekte,
welche mit den Verbindungen der Erfindung behandelt werden können, umfassen
Säuger,
wie beispielsweise Menschen, Primaten, Tiere aus Viehbeständen (z.
B. Schafe, Kühe, Pferde,
Ziegen, Schweine), Haustiere (z. B. Hunde, Katzen, Kaninchen, Meerschweinchen),
Versuchstiere (z. B. Ratten, Mäuse,
Meerschweinchen, Hunde, Kaninchen, Primaten) oder eingefangene Wildtiere.
Am stärksten
bevorzugt sind Menschen die zu behandelnden Subjekte.
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Wie
hierin verwendet, soll der Begriff „Behandlung" das Vorbeugen, das
Verlangsamen, das Unterbrechen oder das Anhalten des Wachstums von
Krebs, eines Tumors oder einer hyperproliferativen Zelle umfassen
oder eine Verringerung hinsichtlich der Zahl der Zielzellen (oder
der Größe der Wachstumsmasse)
oder die totale Zerstörung
der Zelle, wobei die Zellen Krebszellen, Tumorzellen oder hyperproliferative
Zellen sind.
-
Kanzeröse Zustände, welche
mit den Verbindungen der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, umfassen
Zustände,
in welchen der Krebs oder die Tumore einfach (monoklonal, d. h.
bestehend aus einem einzigen neoplastischen Zelltyp), gemischt (polyklonal,
d. h. zusammengesetzt aus mehr als einem neoplastischen Zelltyp)
oder vermischt (d. h. bestehend aus mehr als einem neoplastischen
Zelltyp und abgeleitet aus mehr als einem Keimblatt) sein können und
können
gutartige und bösartige
Neoplasie/Hyperplasie umfassen. Einige Beispiele für kanzeröse Zustände, welche
durch die vorliegende Erfindung behandelt werden können, umfassen
Leukämie
und Brust-, Dickdarm-, Uterus-, Prostata-, Lungen-, Eierstock-,
Gehirn-, Haut-, Leber-, Darm- und Magenkrebs, -Tumore und -Melanome.
Beispiele für
gutartige Hyperplasie umfassen Hyperplasie von vaskulärem Gewebe
(z. B. Hämangiom),
Prostatagewebe, Nierengewebe, Nebennierengewebe, Lebergewebe, Dickdarmgewebe
(z. B. Kolonkrypt), Gewebe der Nebenschilddrüse und andere Gewebe.
-
Da
die Verbindungen der Erfindung sowohl zytostatische als auch zytotoxische
Eigenschaften aufweisen können,
können
sie auch eine mögliche
Verwendung als therapeutische Mittel bei der Suppression des Wachstums
von Zielzellpopulationen, welche anders als Krebs oder Tumorzellen
sind, aufweisen, wie beispielsweise Erkrankungsstadien oder -zustände, welche
assoziiert sind mit zellulärer
Hyperproliferation. Solche Zustände
können
umfassen Atherosklerose und Restinose (neointimale Hyperplasie)
und Hyperproliferation aufgrund von oder in Begleitung einer Entzündungsreaktion,
z. B. Arthritis (umfassend rheumatoide Arthritis, Osteoarthritis
und entzündliche
Arthritis), Psoriasis und eine Erkrankung des Zahnfleisches oder
zelluläre Hyperproliferation
aufgrund der viralen Infektion von Zellen wie beispielsweise dem
menschlichen Papilloma-Virus.
-
Die
Verbindungen der Erfindung können
kombiniert werden mit anderen therapeutischen Verbindungen, wie
beispielsweise Anti-Krebsverbindungen,
umfassend Paclitaxel, Camptothecin, Vinblastin und Doxorubicin.
-
Deshalb
betrifft ein anderer Aspekt der Erfindung eine Verwendung einer
Verbindung der Formel (I) bei der Herstellung eines Medikaments
zur Behandlung von Krebs oder kanzerösen Zuständen zur Verwendung in Verbindung
mit anderen therapeutischen Mitteln.
-
Die
Verbindungen der Erfindung und das weitere therapeutische Mittel
können
gleichzeitig verabreicht werden, als eine einzige Zusammensetzung
oder als getrennte Zusammensetzungen oder können getrennt verabreicht werden,
d. h. eine nach der anderen in geeigneten Zeitabständen, wie
es durch den zuständigen Arzt
bestimmt wird.
-
Wie
hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „effektive Menge" einer Verbindung
auf eine Menge einer Verbindung, welche, wenn sie gemäß einem
gewünschten
Dosierungsplan verabreicht wird, die gewünschte therapeutische Wirksamkeit
bereitstellt. Eine Dosierung kann stattfinden in Intervallen von
Minuten, Stunden, Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren oder kann über einen
beliebigen dieser Zeiträume
kontinuierlich erfolgen. Geeignete Dosierungen liegen innerhalb
des Bereichs von etwa 0,1 ng pro kg Körpergewicht bis 1 g pro kg
Körpergewicht
pro Dosierung. Die Dosierung liegt vorzugsweise im Bereich von 1 μg bis 1 g
pro kg Körpergewicht
pro Dosierung, wie beispielsweise im Bereich von 1 mg bis 1 g pro
kg Körpergewicht
pro Dosierung. In einer Ausführungsform
ist die Dosierung im Bereich von 1 mg bis 500 mg pro kg Körpergewicht Dosierung.
in einer anderen Ausführungsform
ist die Dosierung im Bereich von 1 mg bis 250 mg pro kg Körpergewicht
pro Dosierung. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Dosierung
im Bereich von 1 μg
bis 100 mg pro kg Körpergewicht
pro Dosierung, wie beispielsweise bis zu 50 mg pro kg Körpergewicht
pro Dosierung. Der Dosierungsplan für jedes Subjekt kann vom Alter,
dem Gewicht, der Gesundheit und der Anamnese des Subjekts abhängig sein
sowie dem Ausmaß und
der Progredienz des zu behandelnden Zustands und kann durch den
behandelnden Arzt bestimmt werden.
-
Der
aktive Inhaltsstoff kann in einer einzelnen Dosis oder in einer
Reihe von Dosen verabreicht werden. Obwohl es möglich ist, den aktiven Inhaltsstoff
allein zu verabreichen, ist es bevorzugt, wenn er als Zusammensetzung
präsentiert
wird, vorzugsweise als eine pharmazeutische Zusammensetzung.
-
Der
Träger
muss dahingehend pharmazeutisch annehmbar sein, dass er mit den
anderen Inhaltsstoffen der Zusammensetzungen kompatibel ist und
für das
Subjekt nicht schädlich
ist. Zusammensetzungen umfassen diejenigen, welche geeignet sind
zur oralen, rektalen, nasalen, topischen (umfassend buccal und sublingual),
vaginalen oder parentalen (umfassend subkutan, intramuskulär, intravenös und intradermal)
Verabreichung. Die Zusammensetzungen werden geeigneterweise in einer
Einheitsdosierungsform präsentiert
und können
durch beliebige Verfahren, welche im Fachgebiet der Pharmazie bekannt
sind, hergestellt werden. Solche Verfahren umfassen den Schritt
des Zusammenbringens des aktiven Inhaltsstoffs mit dem Träger, welcher einen
oder mehrere zusätzliche
Inhaltsstoffe bildet. Im Allgemeinen werden die Zusammensetzungen
hergestellt durch gleichmäßiges und
enges Inkontaktbringen des aktiven Inhaltsstoffs mit flüssigen Trägern oder
fein verteilten festen Trägern
oder beidem und anschließend,
falls nötig,
Formen des Produkts.
-
Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, welche zur oralen
Verabreichung geeignet sind, können
präsentiert
werden als diskrete Einheiten, wie beispielsweise Kapseln, Päckchen oder
Tabletten, wobei jede/jedes eine vorbestimmte Menge des aktiven
Inhaltsstoffs enthält;
als ein Pulver oder als ein Granulat; als eine Lösung oder eine Suspension in
einer wässrigen
oder nicht-wässrigen
Flüssigkeit
oder als eine Öl-in-Wasser-Flüssigemulsion
oder als eine Wasser-in-Öl-Flüssigemulsion.
Der aktive Inhaltsstoff kann auch präsentiert werden als ein Bolus,
als Latwerge oder als Paste.
-
Eine
Tablette kann hergestellt werden durch Kompression oder Formen,
ggf. mit einem oder mehreren zusätzlichen
Inhaltsstoffen. Komprimierte Tabletten können hergestellt werden durch
Komprimieren in einer geeigneten Maschine des aktiven Inhaltsstoffs
in einer frei fließenden
Form, wie beispielsweise einem Pulver oder Granulat, ggf. gemischt
mit einem Bindemittel (z. B. inertes Verdünnungsmittel, konservierendes
Disintegrationsmittel wie beispielsweise Natriumstärkeglycolat,
quer-verknüpftes
Polyvinypyrrolidon, quer-verknüpfte Natriumcarboxymethylcellulose),
einem Oberflächen-aktiven
Mittel oder einem dispergierendem Mittel. Geformte Tabletten können hergestellt
werden durch Formen eines Gemisches der gepulverten Verbindung in
einer geeigneten Maschine, welche mit einem inerten flüssigen Verbindungsmittel
angefeuchtet ist. Die Tabletten können ggf. beschichtet werden
oder angeritzt werden und können
formuliert werden, um eine langsame oder kontrollierte Freisetzung
des darin enthaltenen aktiven Inhaltsstoffs bereitzustellen, wobei
beispielsweise Hydroxypropylmethylcellulose in variierenden Anteilen,
um das gewünschte
Freisetzungsprofil bereitzustellen. Tabletten können ggf. mit einer enterischen
Beschichtung bereitgestellt werden, um eine Freisetzung in anderen
Teilen des Bauchs als dem Magen bereitzustellen.
-
Zusammensetzungen,
welche zur topischen Verabreichung im Mund geeignet sind, schließen Lutschtabletten
ein, umfassend den aktiven Inhaltsstoff in einer aromatisierten
Grundlage, üblicherweise
Saccharose und Akazien- oder Tragantgummi; Pastillen, welche den
aktiven Inhaltsstoff in einer inerten Grundlage enthalten, wie beispielsweise
Gelatine oder Glycerin oder Saccharose und Akaziengummi; und Mundspülungen,
welche den aktiven Inhaltsstoff in einem geeigneten flüssigen Träger enthalten.
-
Zusammensetzungen
zur rektalen Verabreichung können
präsentiert
werden als Zäpfchen
mit einer geeigneten Grundlage umfassend beispielsweise Kakaobutter,
Gelatine, Polyethylenglycol.
-
Zusammensetzungen,
welche zur vaginalen Verabreichung geeignet sind, können präsentiert
werden als Pessare, Tampons, Cremes, Gele, Pasten, Schäume oder
Sprayformulierungen zusätzlich
enthaltend zum aktiven Inhaltsstoff Träger, von denen im Fachbereich
bekannt ist, dass sie geeignet sind.
-
Zusammensetzungen,
welche zur parenteralen Verabreichung geeignet sind, umfassen wässrige und nicht-wässrige isotonische
sterile Injektionslösungen,
welche Antioxidanzien, Puffer, Bakterizide und gelöste Stoffe
enthalten können,
welche die Zusammensetzung zum Blut des beabsichtigten Empfängers isotonisch gestalten;
und wässrige
und nicht-wässrige
sterile Suspensionen, welche suspendierende Mittel und Verdickungsmittel
enthalten können.
Die Zusammensetzungen können
präsentiert
werden in verschlossenen Behältern
für eine
Einheitsdosis oder mehrere Dosen, wie beispielsweise Ampullen und
Glasgefäßen, und
können
gelagert werden im gefriergetrockneten (lyophilisierten) Zustand,
welcher nur die Zugabe des sterilen flüssigen Trägers erfordert, wie beispielsweise
Wasser für
Injektionen, kurz vor der Verwendung. Unvorbereitete Injektionslösungen und
Suspensionen können
aus sterilen Pulvern, Granulat und Tabletten der zuvor beschriebenen
Art hergestellt werden.
-
Bevorzugte
Einheitsdosierungszusammensetzungen sind solche, welche eine Tagesdosis
oder eine Einheit, eine tägliche
Unterdosis wie hierin vorausstehend beschrieben oder einen geeigneten
Teil davon, des aktiven Inhaltsstoffs enthalten.
-
Es
sollte selbstverständlich
sein, dass zusätzlich
zu den aktiven Inhaltsstoffen, welche vorausstehend besonders beschrieben
wurden, die Zusammensetzungen der Erfindung andere Mittel enthalten
können,
welche im Fachbereich im Hinblick auf die Art der fraglichen Zusammensetzung üblich sind;
beispielsweise können
solche, welche zur oralen Verabreichung geeignet sind, weitere Mittel
umfassen, wie Bindemittel, Süßstoffe,
Verdickungsmittel, Aromastoffe, disintegrierende Mittel, Beschichtungsmittel,
Konservierungsstoffe, Presszusätze
und/oder Verzögerungsmittel.
Geeignete Süßstoffe
umfassen Saccharose, Lactose, Glucose, Aspartam oder Saccharin.
Geeignete disintegrierende Mittel umfassen Kornstärke, Methylcellulose,
Polyvinylpyrrolidon, Xanthangummi, Bentonit, Alginsäure oder
Agar. Geeignete Aromastoffe umfassen Pfefferminzöl, Wintergrünöl, Kirschen-, Orangen- oder
Himbeeraroma. Geeignete Beschichtungsmittel umfassen Polymere oder Copolymere
von Acrylsäure
und/oder Methacrylsäure
und/oder deren Ester, Wachse, Fettalkohole, Zein, Schellack oder
Gluten. Geeignete Konservierungsmittel umfassen Natriumbenzoat,
Vitamin E, Alpha-Tocopherol, Ascorbinsäure, Methylparaben, Propylparaben
oder Natriumbisulphit. Geeignete Presszusätze können umfassen Magnesiumstearat,
Stearinsäure,
Natriumoleat, Natriumchlorid oder Talk. Geeignete Verzögerungsmittel
können
Glycerylmonostearat oder Glyceryldistearat umfassen.
-
Eine
oder mehrere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
auch Zusammensetzungen, Mittel oder Verbindungen bereitstellen,
welche einen Vorteil aufweisen (oder einen Nachteil vermeiden), welcher
mit bekannten Verfahren, Zusammensetzungen, Mitteln oder Verbindungen
verbunden ist, die bei der chemotherapeutischen Behandlung von kanzerösen Zuständen und
von Zuständen,
welche mit der Hyperproliferation von Zellen verbunden sind, verwendet
werden. Solche Vorteile können
einen Vorteil oder mehrere Vorteile der im folgenden genannten Vorteile
umfassen: Erhöhte
therapeutische Wirksamkeit, verringerte Nebeneffekte, reduzierte
Zytotoxizität
gegenüber
nicht-kanzerösen
oder nicht-proliferativen Zellen, verbesserte Löslichkeit oder Dispersionseigenschaften
zur Formulierung in pharmazeutische Zusammensetzungen, verbesserte
Stabilität
oder ein leichter zur Verfügung
stehendes Mittel zum Erhalten der Verbindungen, z. B. furch einfachere,
kostengünstigere
synthetische Verfahren oder Isolationsverfahren oder synthetische
Verfahren oder Isolationsverfahren mit höheren Ausbeuten.
-
Der
Fachmann erkannt an, dass die hierin beschriebene Erfindung gegenüber Variationen
und Modifikationen, welche sich von den hierin spezifisch beschriebenen
unterscheiden, zugänglich
ist. Es ist selbstverständlich,
dass die Erfindung alle diese Variationen und Modifikationen, welche
in den Bereich der Ansprüche fallen,
umfasst.
-
Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele
beschrieben, welche zum Zwecke der Veranschaulichung von Ausführungsformen
der Erfindung enthalten sind und welche nicht dazu gedacht sind,
die allgemeinen Grundsätze,
welche hierin zuvor beschrieben wurden, zu beschränken.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1
-
Isolierung der Verbindungen A und B aus
Aglaia leptantha
-
Die
Verbindungen A und B wurden isoliert unter Verwendung des folgenden
Arbeitsverfahrens:
- a. Behandeln einer Probe
gemahlener Rinde der Baumart Aglaia leptantha mit Methanol.
- b. Filtern des Extrakts und Konzentrieren der sich ergebenden
Lösung
unter Vakuum.
- c. Fraktionieren des Extrakts via Festphasenextraktion auf einer
C-18-Varian-Extraktionssäule (10
g) unter Verwendung von 0,1% Ameisensäure in Acetonitril/Wasser mit
ansteigenden Acetonitril-Konzentrationen.
- d. Sammeln des Eluats, welches mit einem Acetonil/Wasser-Verhältnis von
7:20 erhalten wurde. Die Verbindungen A und B weisen ein UV-Absorptionsmaximum
von 200, 273 nm auf (Acetonitril/Wasser/0,1% Ameisensäure) und
HPLC-Retentionszeiten von etwa 30,67 (Verbindung A) und 31,05 Minuten
(Verbindung B) unter den folgenden Bedingungen: C-8-Symmetriesäule (WATERS),
4,6 × 250
mm, 5 μm
1 ml/Min, linearer Gradient von 0% bis 90% Acetonitril in Wasser
in 40 Minuten mit 0,1% Ameisensäure.
- e. Konzentrieren der in Schritt (d) erhaltenen Fraktion.
- f. Chromatographieren des unter Schritt (e) erhaltenen Konzentrats
auf einer präparativen
C-18-Säule
(WATERS, Nova-Pak C-18, 6 Mikrometer, 2,5 × 25 cm) mit einer Flussgeschwindigkeit
von 20 ml/Min unter Verwendung eines linearen Gradienten von 25%
bis 45% Acetonitril in Wasser in 30 Minuten mit 0,1% Ameisensäure.
- g. Sammeln und Konzentrieren der Eluate mit den chromatographischen
und spektroskopischen Eigenschaften, welche in Schritt (d) dargelegt
sind bei etwa 22 Minuten.
- h. Chromatographieren eines jeden unter (g) erhaltenen Eluats
auf einer Sephadex LH20-Säule
unter Verwendung von Methanol als Lösungsmittel. Sammeln und Konzentrieren
der Fraktionen mit den in (d) dargestellten Spektraleigenschaften.
- i. (i) Alternativ zu den Schritten (b), (c) und (d) kann der
unter (a) erhaltene Ethanolextrakt partitioniert werden mit gleichen
Volumen an Wasser und Dichlormethan. Die Dichlormethanphase wird
anschließend
gemäß den Schritten
(e) bis (h) verarbeitet.
-
Die
auf diese Art und Weise erhaltenen Verbindungen weisen die folgenden
Spektraleigenschaften und physikalischen Eigenschaften auf:
UV/Vis-Absorptionsmaxima:
223, 275 nm (in MeCN/H2O, 0,1% HCOOH).
-
MS:
Massenspektren wurden erhalten auf einem Finnigan LCQ-Ionenfallenmassenspektrometer
unter Verwendung der ESI-Quelle im positiven Ionenmodus. Die Probe
wurde gelöst
in 0,1% FA in MeOH und in die Quelle durch Infusion mit einer Spritzenpumpe
mit einer Geschwindigkeit von 3 μl/Min
eingeführt.
Für Verbindung
A wurden Signale beobachtet bei m/z 677 [M+Na+]+; MS2 ergab m/z
659 [M+Na-H2O]+;
MS3 ergab m/z 627 (Verlust von 32 amu);
MS4 ergab m/z 595 (Verlust von weiteren
32 amu) und m/z 451 (Verlust von 176 amu, entsprechend der Dioxanseitenkette).
Für Verbindung
B wurden im positiven Ionmodus Signale beobachtet bei m/z 677,2
[M+Na+]+; MS2 ergab Tochterionen bei m/z 627,2 und m/z
659,2. Weitere Fragmentierung des Signals bei m/z 627,2 ergab ein
Tochterion bei m/z 595.3.
-
Genaue
Massenspektren für
Verbindung A wurden erhalten auf dem Bruker 47e Fourier Transform-Ionenzyklotronresonanzmassenspektrometer
(FTMS), welches ausgerüstet
war mit einer Analytica Electrospray Source (ESI). Die Probe wurde
gelöst
in MeOH und in die Quelle durch direkte Infusion mit einer Spritzenpumpe
bei einer Rate von 60 μl/Min
eingeführt.
Die Quelle wurde betrieben mit einer Kapillarspannung von 100 V.
Es wurde ein Signal beobachtet bei m/z 677.2194 [M+Na]+ gemessen;
C34H38O13Na+ erfordert 677.2204.
-
NMR
-
NMR-Spektren
der Verbindungen A und B wurden erhalten auf 400 und 500 MHz Varian
(NOVA NMR-Spektrometern in CD
3OD bzw. CDCl
3. Es wurden die folgenden Experimente durchgeführt:
1H,
13C, DEPT, HMQC,
HMBC, COSY. Die
1H NMR chemischen Verschiebungen
(erhalten in CDCl
3) und die 130 NMR chemischen
Verschiebungen sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Tabelle 1
Positionszuordnung | Verbindung
A | Verbindung
B |
1H NMR
(ppm) | 13C NMR
(ppm) | 1H NMR
(ppm) | 13C NMR
(ppm) |
1 | CH | 5.03,
d, 6.7 Hz, 1H | 79.6 | 5.04,
d, 6.8 Hz, 1H | 79.6 |
2 | CH | 3.89,
dd, 14.2, 6.7 Hz, 1H | 50.03 | 3.9,
dd, 14, 6.8 Hz, 1H | 50 |
| COOCH3 | | 170.6 | | 170.7 |
| COOCH3 | 3.65,
s, 3H | 52.06 | 3.66,
s, 3H | 52 |
3 | CH | 4.28,
d, 14.2 Hz, 1H | 55.03 | 4.28,
d, 14 Hz, 1H | 55 |
3a | C | | 101.9 | | 101.8 |
4a | C | | 160.6 | | 160.2 |
5 | CH | 6.43,
d, 2 Hz, 1H | 92.8 | 6.45,
d, 2 Hz, 1H | 92.8 |
| C | | 157.1 | | 157.1 |
| OCH3 | 3.87,
s, 3H | 55.9 | 3.86,
s, 3H | 55.8 |
7 | CH | 6.28
d, 2 Hz, 1H | 93.9 | 6.29
d, 2 Hz, 1H | 94.3 |
| C | | 160 | | 159.8 |
8a | C | | 109.6 | | 109.4 |
8b | C | | 93.4 | | |
1' | C | | 126.2 | | 126.2 |
2', 6' | 2 × CH | 7.10,
br d, 9 Hz, 2H | 128.9 | 7.10,
br d, 9 Hz, 2H | 128.9 |
3', 5' | 2 × CH | 6.68,
br d, 9 Hz, 2H | 112.7 | 6.69,
br d, 9 Hz, 2H | 112.8 |
4' | C | | 158.8 | | 158.8 |
| OCH3 | 3.71,
s, 3H | 55.05 | 3.72,
s, 3H | 55 |
1'' | | | 136.7 | | 136.6 |
2'', 6'' | 2 × CH | 6.84,
m, 2H | 127.8 | 6.86,
m, 2H | 127.5 |
3'', 5'' | 2 × CH | 7.06,
m, 2H | 127.8 | 7.06,
m, 2H | 127.5 |
4'' | CH | 7.06,
m, 1H | 126.6 | 7.06,
m, 1H | 126.6 |
1''' | CH | 5.28,
s, 1H | 94 | 5.26,
s, 1H | 93.4 |
2''' | CH | 4.59,
s, 1H | 95.2 | 4.60,
s, 1H | 95.2 |
| OCH3 | 3.49,
s, 3H | 55.1 | 3.5,
s, 3H | 55 |
| | 4.13,
t, 11.2 Hz, 1H | | 4.02,
t, 11.2 Hz, 1H | |
3''' | CH2 | 3.56,
dd, 11.7, 2 Hz, 1H | 59 | 3.78,
dd, 11.7, 2.4 Hz, 1H | 59.6 |
4''' | CH | 4.23,
br t, 11.3 Hz, 1H | 68.3 | 4.12,
ddd, 11, 6.8, 2.8 Hz, 1H | 67.6 |
5''' | CH | 3.61,
m, 1H | 70.6 | 3.66,
m, 1H | 71.4 |
6''' | CH2 | 3.61,
m, 2H | 63.3 | 3.61,
dd, 10.4, 4.4 Hz, 1H
3.72, m, 1H | 62.5 |
-
Beispiel 2
-
Die Verbindungen A und B sind für humane
Tumorzelllinien zytostatisch und zytotoxisch
-
Die
Verbindungen A und B wurden identifiziert aus einer Baumrindenprobe
von Aglaia lepthantha über ihre
Fähigkeit,
die Produktion von Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) durch THP-1 humane promonozytische
Leukämiezellen
(Tsuchiya, et al, Int. J. Cancer, 1980, 26(2): 171–6) aktiviert
mit Lipopolysaccharid (LPS) zu hemmen. Tabelle 2 fasst die Ergebnisse
zusammen, welche die Aktivität
der Verbindungen A und B zur Hemmung von TNF-α-Produktion mit ihren Effekten auf den
allgemeinen Zellzyklusmetabolismus vergleichen, welche gemessen
wurde unter Verwendung von WST-1-Reduktion, DNA-Synthese und Proteinsyntheseassays
für THP-1-Zellen.
Die Verbindungen A und B hemmten die TNF-α-Produktion bei im Allgemeinen ähnlichen
Konzentrationen, welche hinsichtlich der WST-1-Reduktion, den DNA-
und Proteinsyntheseassays aktiv waren. Zum Vergleich wurden die
Effekte der Verbindungen A und B auf A549-Lungenepithelialkarzinomazellen
(Leiber et al, Int J Cancer, 1976, 17(1): 62–70) ebenfalls gemessen und
die Daten sind von Tabelle 2 ebenfalls umfasst. Die Verbindungen
A und B sind zur Hemmung der Interleukin-1 (IL-1)-induzierten Intercellular
Adhesion Molecule-1 (ICAM-1)-Expression
durch A549-Zellen signifikant weniger potent, obwohl in diesen Zellen die
Protein- und DNA-Synthesehemmung bei im Allgemeinen ähnlichen
Konzentrationen wie für
THP-1-Zellen auftritt.
-
Tabelle 2: Vergleich der Effekte der Verbindungen
A und B in THP-1 und A549-Zellen.
-
Es
wurden gereinigte Verbindung A oder Verbindung B, welche in DMSO
gelöst
waren, über
einen breiten Konzentrationsbereich parallel zur hemmenden Aktivität in den
verschiedenen Assays sowohl in THP-1 als auch in A549-Zellen getestet.
Es ist die Konzentration gezeigt, welche zu einer 50%-Hemmung hinsichtlich der
relevanten Reaktion (IC
50) führt. Die
Produktion von TNF-α durch
THP-1-Zellen wurde gemessen als die, welche in den Kulturüberstand über 18 Stunden
hinweg freigesetzt wird durch einen Enzymgekoppelten Immunadsorptionsassay
(ELISA) im Sandwich-Verfahren unter Verwendung der im Folgenden
beschriebenen Anti-TNFα-monoklonalen
Maus-Antikörper (Fangantikörper, MAB610;
Detektionsantikörper,
biotinyliert MAB210; beide von R & D
Systems, Minneapolis MN, USA). Die Oberflächenexpression von ICAM-1 durch A549-Zellen
wurde nach 24 Stunden Kultur durch direkte Antikörperbindung unter Verwendung
eines Europium-markierten Maus-Anti-ICAM-1-monoklonalen Antikörpers (R & D Systems Cat
Nr. BBA3) untersucht und durch zeitaufgelöste Fluoreszenz unter Verwendung
des Delfia-Assays (EG&G
Wallac, Turku, Finnland) gemessen. Die Reduktion von WST-1 (Roche,
Kat. Nr. 1644807) durch THP-1-Zellen wurde nach 18 Stunden Kultur
gemäß den Anweisungen
des Herstellers gemessen. Die Proteinsynthese wurde gemessen als
die Aufnahme von [
14C]-Leucin (0,5 μCi/ml) nach
48 Stunden für
THP-1-Zellen und 72 Stunden für
A549-Zellen kultiviert in Wachstumsmedium (RPMI-1640, 10% FBS),
welches 10% der üblichen
L-Leucinkonzentration (5 mg/ml) enthielt. Die DNA-Synthese wurde
gemessen als die Aufnahme von [
14C]-Thymidin
(0,5 μCi/ml)
nach 48 Stunden für
THP-1-Zellen und 72 Stunden für
A549-Zellen in normalem Wachstumsmedium.
Verbindung | IC50 (μM) |
THP-1-Zellen | A549-Zellen |
TNF-α-Produktion | WST-1-Reduktion | Protein-Synthese | DNA-Synthese | ICAM-1-Produktion | Protein-Synthese | DNA-Synthese |
Verbindung
A | 0,06 | 0,03 | 0,06 | 0,015 | 2 | 0,02 | 0,007 |
Verbindung
B | 0,015 | 0,04 | 0,003 | 0,003 | 5 | 0,01 | 0,004 |
-
Verbindung
A wurde hinsichtlich der zytotoxischen und zytostatischen Aktivität gegenüber einem
Panel von Zelllinien untersucht, welche aus verschiedenen humanen
Tumortypen abgeleitet waren, zusätzlich
zu THP-1- und A549-Zellen (Tabelle 3). Diese umfassten K562-Leukämiezellen
(Lozzio und Lozzio, 1975, Blood 45: 321–34), PC3-Prostatatumorzellen
(Kaighn et al., 1979, Invest. Urol. 17: 16–23) und SF268-Glioblastomzellen
(Westphal et al, 1985, Biochem. Biophys. Res. Commun., 132: 284–9). Verbindung
A zeigte eine starke zytostatische Aktivität in nahezu allen untersuchten
Zelllinien mit GI50-Werten im Bereich von
zwischen 1–7
nM. Verbindung A zeigte auch starke zytotoxische Effekte gegenüber den
verschiedenen Tumorzelllinien. Interessanterweise erwiesen sich
die THP-1- und PC3-Zellen als die am schnellsten getöteten Zellen
mit einem kleinen Unterschied hinsichtlich der LC50-Werte,
welche nach 3 oder 6 Kulturtagen erhalten wurden. Jedoch ist die zytotoxische
Stärke
von Verbindung A nach 6 Kulturtagen für die K562-, A549- und SF268-Zellen
drastisch erhöht.
Es sollte angemerkt werden, dass die Konzentration an Verbindung
A, welche erforderlich war, um die Zellproliferation zu hemmen,
signifikant niedriger war als diejenigen, welche notwendig waren,
um eine zytotoxische Reaktion auszulösen. Deshalb ist der zytostatische
Effekt von Verbindung A biochemisch unterscheidbar von ihrer Fähigkeit,
Zelltod zu induzieren. Tabelle 4 zeigt, dass Verbindung B zytotoxische
Effekte gegenüber
den verschiedenen Tumorzelllinien mit vergleichbarer Stärke zu der
aufwies, welche für
Verbindung A beobachtet wurde.
-
Tabelle 3: Verbindung A weist eine starke
zytostatische und zytotoxische Aktivität in verschiedenen humanen Tumorzelllinien
in vitro auf.
-
Gereinigte
Verbindung A wurde über
einen Konzentrationsbereich bis zu einem Maximum von 1 × 10
–6 M
(1000 nM) hinsichtlich zytostatischer und zytotoxischer Aktivität gegenüber einem
Panel von Zelllinien getestet, welche wie angegeben aus verschiedenen
humanen Tumorarten abgeleitet waren. Der G150-Wert stellt die Konzentration der Verbindung
dar, welche die Zellzahlzunahme (relativ zu unbehandelten Zellen)
nach 3 Kulturtagen um 50% hemmte. Die relative Zellzahl wurde bestimmt
durch Messen zellulärer
DNA unter Verwendung eines fluoreszierenden DNA-bindenden Farbstoffs
(YOYO-1) nach Lysieren der Zellen mit Digitonin (Becker et al.,
Anal Biochem, 1994, 221(1): 78–84).
Der LC
50-Wert
stellt die Verbindungskonzentration dar, welche 50% der Zellen tötete. Der
Zelltod wurde gemessen als Anteil der toten Zellen, welche einen
sub-diploiden DNA-Gehalt aufwiesen, wobei dies durch Flusszytometrie
nach Färbung
mit Propidiumiodid bestimmt wurde (Nicoletti et al., J. Immunol.
Methods, 1991, 139: 271–79).
Tumorquelle | Tumorzelllinie | Verbindung
A |
GI50 (nM)
(3 Tage Kulturen) | LC50 (nM)
(3 Tage Kulturen) | LC50 (nM)
(6 Tage Kulturen) |
Leukämie | THP-1
K562 | -
1 | 36
> 1000 | 24
10 |
Lunge | A549 | 7 | 914 | 21 |
Prostata | PC3 | 5 | 18 | 12 |
Gehirn | SF268 | 3 | 461 | 29 |
-
Tabelle 4: Die Verbindungen A und B zeigen ähnliche
zytotoxische Aktivität
-
Es
wurde die zytotoxische Aktivität
der Verbindungen A und B für
die verschiedenen Tumorzelllinien wie in Tabelle 3 beschrieben verglichen.
Tumorquelle | Tumorzelllinie | LC50 (nM)
(6 Tage Kulturen) |
Verbindung
A | Verbindung
B |
Leukämie | THP-1
K562 | 11
12 | 15
15 |
Lunge | A549 | 15 | 12 |
Prostata | PC3 | 12 | 12 |
Gehirn | SF268 | 12 | 22 |
-
Beispiel 3
-
Die zytotoxische Aktivität von Verbindung
A wird von anderen bekannten verwandten Verbindungen, welchen die
neue Dioxanyloxysubstitution fehlt, nicht geteilt.
-
Tabelle
5 vergleicht die zytostatischen und zytotoxischen Effekte von Verbindung
A mit drei zuvor identifizierten 1H-Cyclopenta[b]benzofuran-Lignanen,
welche die neue Dioxanyloxygruppe nicht aufweisen. Die Referenzverbindungen
sind: Rocaglaol (Referenzverbindung 1) (Ohse et al., J Nat Prod,
1996, 59(7): 650–52); 4'-Demethoxy-3',4'-methylendioxyrocaglaol
(Referenzverbindung 2); Methyl-4'-demethoxy-3',4'-methylendioxyrocaglate
(Referenzverbindung 3) (Lee et al., Chem Biol Interact, 1998, 115(3):
215–28).
Alle vier Verbindungen zeigten detektierbare zytostatische Aktivität in A549-Zellen,
wobei Verbindung A die stärkste
war und in absteigender Reihenfolge die Referenzverbindungen 3,
2 bzw. 1 folgten. Wichtig ist, dass von den untersuchten Verbindungen,
anders als Verbindung A, keine der Referenzverbindungen eine nennenswerte
Zytotoxizität weder
in THP-1- noch in A549-Zellen bis hin zu Dosierungen von 5000 nM über den
3 Tage-Assay zeigte. Ohne dass es beabsichtigt ist, die Erfindung
durch Theorie zu beschränken,
wird vorgeschlagen, dass die neue Dioxanyloxysubstitution für die zytotoxische
Aktivität,
welche von Verbindung A gezeigt wird, wichtig ist und sie von allen
anderen zuvor identifizierten 1H-Cyclopenta[b]benzofuran-Lignanen
unterscheidet.
-
Tabelle 5: Verwandte 1H-Cyclopenta[b]benzofuran-Lignane,
welchen die neue Dioxanyloxy-Seitenkette fehlt, zeigen keine zytotoxische
Aktivität.
-
A549-
und THP-1-Zellen wurden mit steigenden Konzentrationen der verschiedenen
Verbindungen bis zu einem Maximalwert von 5 × 10
–6 M
(5000 nM) behandelt und es wurden die Effekte auf die Zellproliferation und
die Zelllebensfähigkeit
nach 3 Kulturtagen bestimmt. Die GI
50-Werte
wurden bestimmt durch Messen der relativen Veränderungen hinsichtlich der
Zellzahl unter Verwendung von YOYO-1 wie für Tabelle 3 beschrieben. Die
LC
50-Werte wurden bestimmt durch Messen
des Zelltods als Funktion des Verlusts an Membranintegrität unter
Verwendung von YOYO-1-Aufnahme (Becker et al., Anal Biochem, 1994,
221(1): 78–84).
Die Strukturen der Referenzverbindungen sind ebenfalls gezeigt.
Verbindung | A549-Zellen | THP-1-Zellen |
GI50 (nM) | LC50 (nM) | LC50 (nM) |
Verbindung
A | 13 | 514 | 15 |
Referenzverbindung
1 | 3980 | > 5000 | > 5000 |
Referenzverbindung
2 | 389 | > 5000 | > 5000 |
Referenzverbindung
3 | 56 | > 5000 | > 5000 |
-
Beispiel 4
-
Verbindung A weist akute Proteinsynthese-hemmende
Aktivität
auf
-
Verbindung
A wurde auch untersucht, um zu bestimmen, ob sie die allgemeine
Biosynthese schnell hemmen kann: Unter Verwendung von [14C]
Leucin-Einbau in unlösliches
zelluläres
Material als Assay für
die allgemeine Proteinsynthese zeigt Tabelle 6, dass Verbindung
A einen hemmenden Effekt aufwies, welcher 3 Stunden nach Zugabe
zu THP-1-Zellen mit einem IC50 von 30 nM
sichtbar wurde. Die DNA-Synthese, welche über die gleiche Zeit hinweg
gemessen wurde, wurde ebenfalls gehemmt, aber weniger stark (1050 ~ 70 nM), und kann zur Proteinsynthesehemmung
sekundär
sein. Cycloheximid, ein bekannter Proteinsyntheseinhibitor (Obrig
et al, 1971, J. Biol. Chem. 246(1), 174–181) hemmte ebenfalls sowohl
die Protein- als auch die DNA-Synthese, wobei Verbindung A hinsichtlich
ihrer Effekte signifikant stärker
war als Cycloheximid. Tabelle 6 zeigt, dass Verbindung A auch die
allgemeine Proteinsynthese in A549-Zellen mit einem IC50 von
~30 nM hemmte, wobei dies zu dem in den THP-1-Zellen beobachteten Effekt ähnlich ist.
-
Tabelle 6: Verbindung A hemmt die allgemeine
Proteinbiosynthese.
-
THP-1-Zellen
und A549-Zellen wurden vorbehandelt mit den angegebenen Konzentrationen
an Verbindung A für
1 Stunde vor der Zugabe von (1 μCi/ml)
[
14C] Leucin (Proteinsynthese) oder [
14C] Thymidin (DNA-Synthese) für weitere
2 Stunden. Die IC
50-Werte stellen die Konzentration
von Verbindung A dar, welche benötigt
wurde, um den Einbau von Isotop um 50% relativ zu unbehandelten
Kontrollzellkulturen zu hemmen.
Verbindung | IC50 (nM) |
THP-1-Zellen | |
Proteinsynthese | DNA-Synthese | Proteinsynthese |
Verbindung
A | 27 | 72 | 32 |
Cycloheximid | 263 | 303 | 238 |
-
Beispiel 5
-
Verbindung A induziert Differenzierung
von humanen leukämischen
Zelllinien.
-
In
den Experimenten mit den THP-1-monozytischen leukämischen
Zellen, welche normalerweise nicht anhaftend in Suspension wachsen,
beobachteten wir, dass eine verlängerte
Exposition der Zellen gegenüber 10
nM Verbindung A zu einer Akkumulation der Zellen führte, welche
am Kunststoff anhafteten und zahlreiche Pseudopodien zeigten (1).
Es handelt sich dabei um eine Morphologie, welche für reife
Makrophagen in hohem Maße
charakteristisch ist und es wurden ähnliche morphologische Effekte
beobachtet, wenn die Zellen mit anderen bekannten Induktionsmitteln
von Makrophagendifferenzierung behandelt wurden, umfassend Interferon-γ (IFN-γ) oder Phorbol-12-myristat-13-acetat
(PMA). Um dies weiter zu untersuchen, wurden die Effekte von Verbindung
A auf HL60 humane promyelozytische leukämische Zellen (Collins, et
al, Nature, 1977, 270: 347–9)
untersucht (Tabelle 7). Diese weitverbreitet verwendete Zelllinie
ist gut charakterisiert als Modell zur humanen myelomonozytischen
Differenzierung (Collins, Blood, 1987, 70(5): 1233–44). In
diesem Experiment wurde die monozytische Differenzierung quantifiziert
durch Messen der CD14-Oberflächen-Antigen-Expression
mittels Flusszytometrie-Analyse. CD14, ein LPS-Bindungsprotein,
wird auf der Oberfläche
von Zellen mit myelomonozytischer Abstammung exprimiert und wird üblicherweise
in undifferenzierten HL60-Zellen in sehr niedrigen Mengen exprimiert
(Ferrero et al., Blood, 1983, 61(1): 171–9). Konsistent mit den THP-1-Daten, welche vorausgehend
beschrieben wurden, zeigt Tabelle 7, dass Verbindung A bei größeren Dosierungen
als 10 nM die CD14-Expression in den lebensfähigen HL60-Zellen, welche nach
4 Kulturtagen übrig
waren, signifikant steigerte. Zusammengenommen zeigen diese Daten
nachhaltig, dass Verbindung A die Fähigkeit aufweist, die Differenzierung
von humanen leukämischen
Zelllinien zu induzieren.
-
Tabelle 7: Verbindung A fördert die
monozytische Differenzierung von HL60 leukämischen Zellen.
-
HL60-Zellen
wurden kultiviert für
4 Tage mit der angegebenen Konzentration von Verbindung A, anschließend gewonnen
und in 70% Ethanol fixiert. Die Zellen wurden anschließend gefärbt mit
dem Maus-monoklonalen Anti-CD14-Antikörper (OKM1)
und dies wurde unter Verwendung des FITC-konjugiertem Ziege-Anti-Maus-IgG1 als
sekundärem
Antikörper
gemessen. Die gefärbten
Zellen wurden visualisiert mittels Flusszytometrie und die Analyse
wurde auf solche Zellen beschränkt,
welche zum Zeitpunkt der Fixierung auf Grundlage ihrer Lichtstreu-Charakteristika
nach vorne und zur Seite als lebensfähig eingestuft wurden. Eine nicht-spezifische
Färbung
von Zellen wurde kontrolliert durch Inkubation nur mit sekundärem Antikörper.
Verbindung
A
Konzentration (nM) | %
Zellen,
welche CD14 exprimieren |
0 | 1,3% |
5 | 3,3% |
10 | 5,7% |
25 | 46,0% |
50 | 43,0% |
-
Beispiel 6
-
Die zytostatische Aktivität von Verbindung
A ist assoziiert mit einer allgemeinen Hemmung der Progression des Zellzyklus
in A549-Zellen
-
Eine
DNA-Gehaltsanalyse von THP-1-Zellen, welche mit variierenden Konzentrationen
von Verbindung A (2) behandelt worden waren, zeigte,
dass sie bei 10 nM nur schwach zytotoxisch war (erhöhte Akkumulation
von toten Zellen von 7% auf 17%) und unter diesen Bedingungen Zellen
dazu brachte, sich in den G0/G1-Phasen des Zellzyklus zu akkumulieren.
Dies zeigt, dass Verbindung A auch zytotoxische Aktivität in THP-1-Zellen
aufweist. Zum Vergleich zeigt 2, dass
das die Mikrotubuli-destabilisierende Arzneimittel Paclitaxel (Sorger
et al., Curr Opin Cell Biol, 1997, 9(6): 807–14), welches auch THP-1-Zelltod induziert,
Zellen dazu brachte, sich in den G2/M-Phasen des Zellzyklus zu akkumulieren.
-
Der
zytostatische Effekt von Verbindung A auf die Proliferation von
A549-Zellen wurde bestätigt
durch direktes Zählen
der Zellzahlen in Intervallen über
einen neun-Tages-Zeitraum hinweg (3). Im Vergleich
mit unbehandelten Zellen verhinderten 10 nM Verbindung A einen Anstieg
der Zellzahl um mehr als 95%, wobei weniger als 10% tote Zellen
zu diesem Zeitpunkt beobachtet wurden (gemessen durch Trypanblau-Ausschluss).
Deshalb kann unter diesen Bedingungen die erhöhte Zellzahl nicht nur mit
einem erhöhten
Zelltod begründet
werden. Eine signifikante Hemmung der Zellzahl wurde innerhalb eines
2-Tages-Zeitraums gesehen, wodurch gezeigt wird, dass Verbindung
A in einer schnellen Art und Weise wirkt. Bei den höheren Konzentrationen
von 50 nM und 250 nM wies Verbindung A zytotoxische Effekte auf
und erhöhte
den Zelltod auf 86% bzw. 100% nach 9 Tagen und begründet die
Abnahme der Zellzahl auf Mengen unterhalb der ursprünglichen
Ausgangszahl zu diesem Zeitpunkt. Bei der nicht-zytotoxischen Konzentration
von 10 nM weist Verbindung A einen schnellen und starken zytostatischen
Effekt auf A549-Zellen auf.
-
Um
einen möglichen
Mechanismus für
die Effekte von Verbindung A zu identifizieren, wurde eine DNA-Gehaltsanalyse
durchgeführt,
um zu bestimmen, an welcher Stelle des Zellzyklus sie ihren Effekt
ausübt (4).
Die Zellzyklusanalyse von A549-Zellen, welche mit Verbindung A für 6 Tage
behandelt worden waren, zeigte dass bei 10 nM, wobei hier keine
offensichtliche Zytotoxizität
erwiesen war, ein kleiner Abfall hinsichtlich des Anteils an Zellen
in den G0/G1-Phasen des Zellzyklus vorlag, mit einem begleitendem
Anstieg von Zellen in den G2/M-Phasen. Zusammengenommen mit den
Wachstumskurvendaten in 3 vorausstehend, zeigen diese
Daten, dass 10 nM Verbindung A zu einer allgemeinen Verlängerung
von alten Phasen des Zellzyklus führt, mit einer vielleicht etwas
stärker
betonten Elongation der G2/M-Phasen.
Dies steht im Gegensatz zu den Effekten von Paclitaxel, wobei es
sich um ein Arzneimittel handelt, von welchem bekannt ist, dass
es selektiv auf die G2/M-Phasen des Zellzyklus wirkt (4).
Als die Konzentration von Verbindung A erhöht wurde und seine zytotoxischen
Effekte offensichtlich wurden, erniedrigte sich der Anteil an Zellen
in den S- und G2/M-Phasen mit einem korrespondierendem Anstieg an
Zellen in den G0/G1-Phasen. Obwohl ein kleiner Unterschied hinsichtlich
der Zahl an toten Zellen zwischen 50 nM und 250 nM vorlag, führte die
höhere
Dosierung zu einer größeren Akkumulation
von Zellen in den G0/G1-Phasen des Zellzyklus. Deshalb sind im Vergleich zu
THP-1- Zellen (siehe 2)
höhere
Konzentrationen an Verbindung A erforderlich, um eine Progression durch
die G0/G1-Phasen des Zellzyklus in A549-Zellen zu hemmen.
-
K562
leukämische
Zellen, welche mit 10–15
nM an Verbindungen A oder B behandelt worden waren, zeigten eine
charakteristische Akkumulation von Zellen in den G2/M-Phasen des
Zellzyklus (5). Dies geschah über einen
engen Konzentrationsbereich, da die Verbindungen A oder B bei weniger
als 5–8
nM oder mehr als 25 nM nicht zu einer G2/M-Phasenakkumulation führten. Diese
Daten zeigen, dass die verschiedenen Zelllinien hinsichtlich ihrer
Sensitivität
und Reaktionen auf die Verbindungen A und B im Hinblick auf Zellzyklusphasenspezifische
Effekte variieren können.
-
Beispiel 7
-
Der zytostatische Effekt von Verbindung
A ist in A549-Zellen reversibel
-
Die
Reversibilität
der Effekte der Verbindung A wurde untersucht. Hierzu blieben A549-Zellen
unbehandelt oder wurden kultiviert in Gegenwart von verschiedenen
Konzentrationen an Verbindung A oder mit Paclitaxel für 5 Tage
vor der Entfernung der Verbindungen und die Zellen wurden für weitere
4 Tage vor der Bestimmung der Zellzahl (6) kultiviert.
10 nM Verbindung A supprimierten signifikant die erhöhte Zellzahl
für bis
zu 9 Tage ohne signifikante Zytotoxizität. Jedoch lag in diesen Kulturen,
wenn Verbindung A nach 5 Tagen entfernt wurde, ein fünffacher
Anstieg hinsichtlich der Zellzahl über die anschließenden 4
Kulturtage vor, wobei dies 2–3
Populationsverdopplungen entspricht. Die Effekte der Behandlung,
welche für
die Zellen schädlich waren,
wie beispielsweise bei höheren
Konzentrationen an Verbindung A oder bei Vorliegen von Paclitaxel wurden
nach deren Entfernung nicht umgekehrt.
-
Beispiel 8
-
Verbindung A hemmt die Zellzyklus-abhängige Zytotoxizität, welche
von verschiedenen Anti-Krebs-Mitteln ausgelöst wird
-
Um
die Zellzykluseffekte von Verbindung A weiter zu untersuchen, wurde
eine zytostatische Konzentration dieser Verbindung zusammen mit
anderen Anti-Krebs-Mitteln kombiniert, von welchen bekannt ist,
dass sie an spezifischen Punkten im Zellzyklus wirken, um zu sehen
ob Verbindung A deren Zellzyklus-abhängige Effekte stören konnte.
Die Zelllebensfähigkeit
wurde untersucht nach 3 Tagen durch Messen des Ausschlusses des
fluoreszierenden DNA-Bindungsfarbstoffs YOYO-1. (Becker et al.,
Anal Biochem, 1994, 221(1): 78–84). Die
A549-Zellen wurden behandelt mit einer 10 nM nicht-zytotoxischen
Dosierung von Verbindung A in Gegenwart steigender Konzentrationen
an Camptothecin und Paclitaxel. Camptothecin ist ein Inhibitor der
DNA-Topoisomerase
I, wobei es sich um ein Enzym handelt, welches zur DNA-Replikation notwendig
ist, und zu Störungen
in der S-Phase des Zellzyklus führt,
mit anschließendem
Zelltod aufgrund der Aktivierung eines S-Phasen-Kontrollpunkts (Darzynkiewicz et al.,
Ann N Y Acad Sci, 1996, 803: 93–100).
Paclitaxel hemmt, wie bereits erwähnt, die Mikrotubuli-Funktion,
welche zur Bildung der mitotischen Spindeln notwendig ist, was zur
Aktivierung eines M-Phasen-Kontrollpunkts
und anschließendem
Zelltod führt
(Sorger et al., Curr Opin Cell Biol, 1997 9(6): 807–14). 7 zeigt,
dass 10 nM Verbindung A die zytotoxischen Effekte sowohl von Camptothecin
und Paclitaxel signifikant reduzierte, auch wenn diese Arzneimittel
mit einem bis zu 2000-fachen Überschuss
zugegeben wurden. Verbindung A kann in einer dominanten Art und
Weise den Zellzyklus-abhängigen
zytotoxischen Effekten von Camptothecin und Paclitaxel vorbeugen.
-
Dies
wurde ausführlicher
untersucht unter Verwendung von DNA-Gehaltsanalyse, um die Progression des
Zellzyklus und des Zelltods spezifisch zu messen. In diesem Experiment
wurden die Zellen zusätzlich
zu Camptothecin und Paclitaxel auch mit Vinblastin (ein anderer
Mikrotubuli-Inhibitor) (Sorger et al., 1997, vorausstehend) und
Staurosporin (ein Kinaseinhibitor) (Gescher, Crit Rev Oncol Hematol.,
2000, 34(2): 127–35) behandelt.
Wie zuvor herausgefunden, zeigten A549-Zellen, welche mit 10 nM
Verbindung A behandelt worden waren, eine schwache Abnahme hinsichtlich
von Zellen in G0/G1, mit einer leichten Zunahme von Zellen in der
G2/M-Phase bei keinem detektierbaren Anstieg an Zelltod über die
drei Tage Kultur hinweg (8). Konsistent mit seinem bekannten
Mechanismus führte
Camptothecin zur Akkumulation von Zellen in der S-Phase des Zellzyklus
und erhöhte
auch die Menge an toten Zellen, welche als solche Zellen mit einem
sub-diploiden DNA-Gehalt detektiert wurden. Ebenso wie erwartet
führten
sowohl Vinblastin als auch Paclitaxel bei der Mehrheit der Zellen
zu einem Arrest in den G2/M-Phasen des Zellzyklus und zu einem erhöhten Auftreten
von sub-diploiden toten Zellen. Jedoch beugte bei allen diesen Mitteln
das Vorliegen von 10 nM Verbindung A ihrem charakteristischen Zellzyklusarrest
vor und hemmte ihre zytotoxischen Effekte signifikant, wobei das
Auftreten von sub-diploiden toten Zellen drastisch reduziert wurde.
Im Gegensatz dazu hatte Verbindung A nur einen geringen Effekt auf
die zytotoxischen Effekte von Staurosporin, wobei es sich um ein
Mittel handelt, welches in der Lage zu sein scheint, Zellen in allen
aktiven Phasen des Zellzyklus zu töten.
-
Beispiel 9
-
Die zytostatischen Effekte von Verbindung
A korrelieren nicht mit einem Biomarker für replikative Seneszenz.
-
Die
drastisch erniedrigte Wachstumsrate von A549-Zellen, welche in Anwesenheit
von 10 nM Verbindung A (siehe 3) kultiviert
wurden, führte
zu der Überlegung
hinsichtlich der Möglichkeit,
dass diese Verbindung replikative Seneszenz dieser immortalen Tumorzellen
induzierte. Konsistent mit dieser Möglichkeit wurden unter diesen
Bedingungen A549-Zellen oft mit einer Morphologie erhalten, welche
in hohem Ausmaße einen
seneszenten Phänotyp
nahelegt, wobei sie in starkem Ausmaße abgeflacht mit einer vergrößerten Oberfläche im Vergleich
zu ihrem üblichen
Erscheinen waren (vergleiche beispielsweise 9, Subpanele
a und b). Dies wurde ferner durch Messen der Seneszenz-assoziierten β-Galactosidase
(SA-β-gal)-Aktivität bewertet,
wobei es sich um einen Biomarker handelt, von dem kürzlich beschrieben
wurde, dass er mit der Seneszenz von humanen Zellen gut korreliert
(Dimri et al., Proc Natl Acad Sci USA 1995 92(20): 9363–7). Es
wurde kürzlich
herausgefunden, dass einige Anti-Krebs-Mittel, welche durch unterschiedliche
Mechanismen wirken, einschließlich
Doxorubicin, Cisplatin, Cytarabin, Etoposid und Paclitaxel alle
SA-β-gal-Aktivität in verschiedenen
Tumorzelllinien induzieren können
(Chang et al., Cancer Res 1999, 59(15): 3761–7). Deshalb wurden die A549-Zellen
zusätzlich
zu Verbindung A alle mit Doxorubicin als experimenteller Kontrolle
behandelt. Dieses Arzneimittel wirkt durch Stabilisieren von DNA/Topoisomerase
II-Komplexen, wodurch DNA-Schaden verursacht wird, welcher zu einem
nachfolgenden S-Phasen-Zellzyklus-Arrest
und/oder Zelltod führt
(Froelich-Ammon und Osheroff, 1995, J. Biol. Chem. 270(37): 21429–21432). 9 zeigt,
dass in Übereinstimmung
mit der früheren
Beschreibung A549-Zellen, welche mit 250 nM Doxorubicin behandelt
worden waren, den abgeflachten vergrößerten Phänotyp von seneszenten Zellen
zeigten und SA-β-gal-Aktivität aufwiesen.
Im Gegensatz dazu konnte Verbindung A bei verschiedenen Dosierungen
von 10–50
nM keine SA-β-gal-Aktivität induzieren, auch
wenn die Zellen die abgeflachte vergrößerte Morphologie aufwiesen.
Deshalb korrelieren im Gegensatz zu einer Vielzahl von anderen Anti-Krebs-Mitteln
die zytostatischen Effekte von Verbindung A nicht mit diesem speziellen
Marker von Zellseneszenz.
-
Beispiel 10
-
Verbindung A hemmt die Zellproliferation,
aber nicht eine gesteigerte Zellgröße
-
Es
ist wohlbekannt, dass Zellproliferation und Zellwachstum, welche
sich in einer erhöhten
Masse von einzelnen Zellen widerspiegeln, biochemisch unterscheidbare
Prozesse darstellen (Pardee, Science, 1989, 246: 603–8). Obwohl
bei bestimmten Konzentrationen Verbindung A Zellproliferation ohne
offenkundige Zytotoxizität
hemmen kann, wurde auch bewertet, ob Verbindung A das Zellwachstum
beeinflussen kann. Für
diese Experimente wurden A549-Zellen mit verschiedenen nicht-zytotoxischen
Dosierungen von Verbindung A bis zu 10 nM behandelt und es wurde
die relative Zellgröße nach
6 Kulturtagen durch Messen der Lichtstreuung in Vorwärtsrichtung
unter Verwendung eines Flusszytometers bestimmt. Die in Tabelle
8 dargestellten Daten zeigen, dass bei Vorliegen von Verbindung
A A549-Zellen einen Anstieg hinsichtlich des vorwärts gestreuten Lichts
um 20% zeigten. Dies geschah nur bei Konzentrationen, welche für diesen
Zelltyp zytostatisch sind.
-
Tabelle 8: Verbindung A steigert die Zellgröße
-
A549-Zellen,
welche für
6 Tage mit den verschiedenen nicht-zytotoxischen Konzentrationen von Verbindung
A wie angegeben kultiviert worden waren, wurden durch Flusszytometrie
hinsichtlich ihrer Vorwärtslichtstreuungscharakteristika
untersucht, welche mit der Zellgröße in direkter Beziehung stehen.
Die %-Zunahme hinsichtlich des mittleren Zellvolumens stellen die
relative Veränderung
im mittleren Lichtvorwärtsstreuwert für die behandelten
gegenüber
den unbehandelten Zellpopulationen dar.
Verbindung
A
Konzentration (nM) | %
Zunahme
hinsichtlich des mittleren Zellvolumens |
0 | - |
2,5 | 10,4% |
5,0 | 10,7% |
10,0 | 22,4% |
-
Beispiel 11
-
Verbindung A hemmt das Wachstum von humanen
Tumorzelllinien in einem Maus-Xenotransplantat-Tumormodell.
-
Es
wurde die Fähigkeit
von Verbindung A untersucht, das Wachstum von humanen Tumorzelllinien
in vivo zu hemmen, wobei männliche
athymische Mäuse
verwendet wurden, welchen dorsal in den Flankenbereich 2 × 106 PC3 humane Prostata-Tumorzellen subkutan
injiziert wurden. Die Verabreichung von Verbindung A (3 mg/kg) durch
intraperitoneale Injektion begann acht Tage nachdem der PC3-Tumor
palbabel war und wurde fortgeführt
dreimal wöchentlich
bis 29 Tage nach der anfänglichen
Inokulation der Tumorzellen. Zu diesem Zeitpunkt wurden alle Mäuse getötet und
die Tumore wurden chirurgisch entfernt und gewogen. 10A zeigt, dass
im Vergleich mit den Kontrolltieren, welche nur mit Vehikel behandelt
worden waren, die Mäuse,
welche mit Verbindung A behandelt worden waren, eine in großem Ausmaß reduzierte
Zunahme des mittleren Tumorvolumens über den Verlauf des Experiments
zeigten. Dies wurde am Ende des Experiments bestätigt, wenn die Tumore chirurgisch
entfernt und gewogen wurden, und es wurde herausgefunden, dass die
Behandlung mit Verbindung A das mittlere Tumorgewicht um ~60% (10B) reduzierte. Das Körpergewicht blieb sowohl in
den Kontrollgruppen als auch in den behandelten Kontrollgruppen
unbeeinflusst, welche eine ähnliche
~12% Abnahme hinsichtlich des mittleren Körpergewichts über die
Dauer des Experiments zeigten. Deshalb zeigt Verbindung A in vivo-Anti-Tumor-Aktivität.