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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft bestimmte neuartige Triazepine mit neurotropher
Aktivität.
Diese Verbindungen sind, zusammen mit verwandten Zusammensetzungen,
nützlich
bei der Behandlung und Vorbeugung von neuronalen Störungen,
wie etwa Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall,
multipler Sklerose, amyotropher Lateralsklerose, diabetischer Neuropathie
und Bell'scher Lähmung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Neurodegenerative
Erkrankungen stellen eine wichtige Bedrohung der öffentlichen
Gesundheit auf der gesamten Welt dar. Eine der schwerwiegendsten
solcher Erkrankungen ist die Alzheimer-Krankheit (AD), ein Hauptgrund
für Demenz
bei älteren
Menschen und der vierthäufigste
medizinische Grund für
Todesfälle
in den Vereinigten Staaten. Es wird geschätzt, daß AD in den U.S. zwei bis drei
Millionen Individuen insgesamt befällt und mehr als 5% der Bevölkerung
in einem Alter über
65. Obgleich die genaue Ätiologie
von AD noch definiert werden muß,
ist die Erkrankung gekennzeichnet durch das Vorliegen einer großen Anzahl
von Amyloidplaques und neurofibrillären Plaques in Bereichen des
Gehirns, die bei einer kognitiven Funktion involviert sind, und Degeneration
cholinerger Neuronen, die vom basalen Vorderhirn zu Rinden- und
Hippocampusbereichen aufsteigen. Gegenwärtig gibt es keine wirksamen
Therapien für
AD (Brinton, R.D. und Yamazaki, R.S., Pharm. Res., 1998, 15:386-98).
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Ähnlich zu
AD ist Parkinson-Krankheit (PD) eine progessive degenerative Erkrankung
des Zentralnervensystems (ZNS). Das Auftreten der Erkrankung über die
Lebenszeit beträgt
ungefähr
2% in der allgemeinen Bevölkerung.
Bei PD führt
Degeneration der dopaminergen Neuronen der Substantia nigra zu einer
Abnahme der Dopamin-Spiegel in der Hirnregion, die willkürliche Bewegung
steuert, dem Corpus striatum. Daher haben sich Standardbehandlungen
auf die Verabreichung von solchen Mitteln wie L-Dopa und Bromocriptin
konzentriert, die Dopamin-Spiegel in den befallenen Bereichen des
Gehirns wieder auffüllen.
Dopaminerge Regimes verlieren jedoch ihre Wirksamkeit, so daß die Nervenzellen
weiterhin absterben und die Erkrankung fortschreitet. Gleichzeitig
schreitet das unwillkürliche
Zittern, das in den frühen
Stadien von PD zu sehen ist, zu Perioden von Schwierigkeiten bei
der Bewegung und letztendlich Immobilität voran. Daher sind alternative
Therapien aktiv gesucht (Pahwa, R. und Koller, W.C., Drugs Today,
1998, 34:95-105).
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Neurodegenerative
Erkrankungen des somatosensorischen Nervensystems stellen auch eine
Klasse schwächender
und potentiell tödlicher
Zustände
dar. Amyotrophe Lateralskerlose (ALS) ist eine Erkrankung mit tödlichem
Ausgang, die gekennzeichnet ist durch progessive Degeneration der
oberen und unteren Motoneuronen. Obgleich die genaue Ätiologie
von ALS unbekannt ist, schlagen populäre Theorien vor, daß Excitotoxizität und/oder
oxidativer Stress, beitragende Faktoren sind. Riluzol ist das erste
für ALS
zugelassene und vermarktete Arzneimittel. Es besitzt antiexcitotoxische
Eigenschaften, und es ist gezeigt worden, daß es die Überlebensrate von ALS-Patienten
erhöht.
Das Arzneimittel ist jedoch keine Heilung, und klinische Versuche alternativer
Mittel laufen gegenwärtig
(Louvel, E., Hugon, J. und Doble, A., Trends Pharmacol. Sci., 1997, 18:196-203).
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Periphere
Neuropathien sind sekundär
für eine
Anzahl von Stoffwechsel- und Gefäßzuständen. Insbesondere
leiden ungefähr
30% der Patienten mit Diabetes mellitus an irgendeiner Form von
peripherer Neuropathie, die entweder die kleinen myelinierten Fasern
beeinflusst, was Verlust von Schmerz- und Temperaturempfindung bewirkt,
oder die großen
Fasern, was motorische oder somatosensorische Defekte bewirkt. Pharmakotherapeutische
Intervention neigt dazu, symptomatisch zu sein, und der beste Ansatz
zur Behandlung und Vorbeugung bleibt die Aufrechterhaltung normaler
Blutglucosespiegel durch Ernährung
und Insulinverabreichung (Biessels, G.J. und Van Dam, P.S., Neurosci.
Res. Commun., 1997, 20:1-10).
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Ein
beträchtlicher
Umfang von Belegen legt nunmehr nahe, daß Defizite bei den Spiegeln
bestimmter proteinhaltiger Wachstumsfaktoren, oder neurotropher
Faktoren, pathoätiologische
Schlüsselrollen
bei sowohl peripheren als auch zentralen neurodegenerativen Erkrankungen
spielen könnten
(Tomlinson et al., Diabetes, 1997, 46 (suppl. 2):S43-S49; Hamilton,
G.S., Chem. Ind., (London) 1998, 4:127-132; Louvel et al., Trends Pharmacol.
Sci., 1997,18:196-203; Ebadi et al., Neurochem. Int., 1997, 30:347-374).
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Diese
neurotrophen Faktoren können
in zwei strukturelle Klassen unterteilt werden: 1) die Neurotrophine,
einschließlich
Nervenwachstumsfaktor (NGF); Gliazellen-abgeleitetem neurotrophen
Wachstumsfaktor (GDNF); Hirn-abgeleitetem neurotrophen Faktor (BDNF);
Neurotrophin 3 (NT-3); Neurotrophin 4/5 (NT-4/5); Neurotrophin 2
(NT-2); und ziliärem
neutrophen Faktor (CNTF), der verwandt ist mit der Cytokin-Familie
von Molekülen.
Alle neurotrophen Faktoren fördern
das Herauswachsen von Neuriten, induzieren Differenzierung und unterdrücken programmierten
Zelltod oder Apoptose in spezifischen Unterpopulationen peripherer
und zentraler Neuronen. NGF übt
z.B. trophische Effekte auf sympathetische und sensorische Neuronen
des Spinalganglions und cholinerge Neuronen des Septum medialis
im ZNS aus, was potentielle therapeutische Nützlichkeit bei AD nahelegt.
CNTF besitzt trophische Wirkungen auf einen breiten Querschnitt
von Neuronen, einschließlich
parasympathetischer, sensorischer, sympathetischer, motorischer,
zerebraler, Hippocampus- und Septumneuronen.
Von besonderem Interesse ist die Tatsache, daß CNTF teilweise die Atrophie
von Skelettmuskel im Anschluß an
die Bildung von Nervenläsionen
verhindert, aber keinen Effekt auf innervierten Muskel besitzt,
was darauf hinweist, daß CNTF
primär
im pathologischen Zustand operativ ist. Als ein Ergebnis wird CNTF
gegenwärtig
auf seine Effekte bei muskuloskelettalen Erkrankungen wie ALS untersucht.
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Die
klinische Nützlichkeit
proteinhaltiger neurotropher Mittel wird stark behindert durch ihre
begrenzte Bioverfügbarkeit,
insbesondere im ZNS. Dies erfordert die Verabreichung dieser Mittel
direkt in das Gehirn, um einen therapeutischen Effekt zu induzieren.
Verabreichung in das Gehirn kann ein relativ gefährlicher und ein umständlicher
Verabreichungsweg sein.
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Proteinbasierte
Verbindungen, die gegenwärtig
als neurotrophe Mittel in klinischem Gebrauch sind, können nicht
oral verabreicht werden und zeigen ansonsten schlechte Bioverfügbarkeit,
ausgenommen wenn sie intrazerebroventrikulär (ICV) für eine ZNS-Indikation oder intravenös für periphere
Nervendysfunktionen, wie etwa diabetische Neuropathie und Bell'sche Lähmung, verabreicht
werden. Demgemäß besteht
ein deutliches Bedürfnis
nach bioverfügbaren
kleinmolekularen Mimetika neurotropher Faktoren, die oral bioverfügbar sind
und leicht die Blut-Hirn-Schranke penetrieren können.
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Große Anstrengungen
sind unternommen worden, um kleine Moleküle mit neurotropher Aktivität zu identifizieren,
aber alle solche Verbindungen, über
die bisher berichtet worden ist, besitzen keine strukturelle Ähnlichkeit
mit Triazepinen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Erfindung stellt neuartige Triazepinverbindungen mit überraschender
neuotropher Aktivität
zur Verfügung.
Für die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung, wie dargestellt in Formel
I und II:
oder ein
pharmazeutisch annehmbares Salz derselben, wobei
R
1,
R
2, R
3 und R
4 unabhängig
ausgewählt
sind aus Wasserstoff, C
1-C
10-Alkyl,
Aryl und Heterocyclyl oder R
1, das an R
1 gebundene Stickstoffatom und R
2 zusammen
einen 4- bis 8-gliedrigen
Heterozyklus mit 1 bis 4 Heteroatomen bilden, die ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus S, O und N; und
R
5 ausgewählt ist
aus C
1-C
10-Alkyl,
Aryl und Heterocyclyl oder R
1, das an R
1 gebundene Stickstoffatom und R
2 zusammen
einen 4- bis 8-gliedrigen Heterozyklus mit 1 bis 4 Heteroatomen
bilden, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, bestehend aus S, O und N,
ist durch in-vitro-
und in-vivo-Tests, die im weiteren beschrieben sind, nachgewiesen
worden, daß sie
diese biologischen Aktivitäten
besitzen.
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Diese
Erfindung betrifft auch eine therapeutische Zusammensetzung, die
die vorliegende Verbindung und einen pharmazeutisch annehmbaren
Trägerstoff
umfasst, sowie damit zusammenhängende
Syntheseverfahren.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Diese
Erfindung stellt neuartige Triazepinverbindungen mit überraschender
neurotropher Aktivität
zur Verfügung.
Diese Verbindungen sind, zusammen mit verwandten pharmazeutischen
Zusammensetzungen und Verfahren, nützlich bei der Behandlung und
Vorbeugung von neuronalen Störungen,
einschließlich
z.B. Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall, multipler Sklerose,
amyotropher Lateralsklerose, diabetischer Neuropathie oder Bell'scher Lähmung. Sie
sind auch nützlich
bei der Behandlung von Störungen, die
durch Trauma am Gehirn, Rückenmark
oder peripheren Nerven verursacht sind.
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Spezifisch
stellt diese Erfindung eine Verbindung von Formel I oder Π bereit
oder ein pharmazeutisch annehmbares
Salz derselben, wobei
R
1, R
2, R
3 und R
4 unabhängig
ausgewählt
sind aus Wasserstoff, C
1-C
10-Alkyl,
Aryl und Heterocyclyl oder R
1, das an R
1 gebundene Stickstoffatom und R
2 zusammen
einen 4- bis 8-gliedrigen
Heterozyklus mit 1 bis 4 Heteroatomen bilden, die ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus S, O und N; und
R
5 ausgewählt ist
aus C
1-C
10-Alkyl,
Aryl und Heterocyclyl oder R
1, das an R
1 gebundene Stickstoffatom und R
2 zusammen
einen 4- bis 8-gliedrigen Heterozyklus mit 1 bis 4 Heteroatomen
bilden, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, bestehend aus S, O und N.
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Spezifischer
stellt die Erfindung eine Verbindung von Formel Ia oder IIa bereit
wobei R
1,
R
2, R
3, R
4 und R
5 sind, wie
oben beschrieben.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Verbindung ist R
4 Wasserstoff
oder ein C
1-C
10-Alkyl, substituiert
mit einem Aryl oder einem N-haltigen Heterocyclyl. In einer weiteren
Ausführungsform
ist R
3 C
4-C
10-Alkyl. In noch einer weiteren Ausführungsform
bilden R
1, das an R
1 gebundene
Stickstoffatom und R
2 zusammen einen 4-
bis 8-gliedrigen Heterozyklus mit 1 bis 4 Heteroatomen, die ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus S, O und N. Insbesondere bilden R
1, das an R
1 gebundene
Stickstoffatom und R
2 zusammen
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Sofern
nicht anders spezifiziert, bezieht sich der Begriff "Alkyl" auf einen geraden,
verzweigten oder zyklischen Substituenten, der ausschließlich aus
Kohlenstoff und H besteht, mit oder ohne Ungesättigtheit, fakultativ substituiert
mit einer oder mehreren unabhängigen
Gruppen, einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf, Halogen (F, Cl, Br, I), OH, Amino, Alkoxy, Aryl, substituiertem
Aryl, Heteroaryl, substituiertem Heteroaryl, Heterocyclyl und substituiertem
Heterocyclyl. Der Begriff "Alkoxy" bezieht sich auf
O-Alkyl, worin Alkyl ist, wie oben definiert. Der Begriff "Halo" oder "Halogen" bedeutet Fluor,
Chlor, Brom oder Iod.
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Der
Begriff "Aryl" oder "aromatischer Ring" bezieht sich auf
einen 5- bis 6-gliedrigen Ring, der ein delokalisiertes konjugiertes
6-Elektronen-n-Bindungssystem enthält, wie etwa Phenyl, Furanyl
und Pyrrolyl. Der Begriff "Aryl" oder "aromatischer Ring" schließt Mono-
und kondensierte aromatische Ringe ein, wie etwa Phenyl, Naphthyl,
Diphenyl, Fluorphenyl, Difluorphenyl, Benzyl, Benzoyloxyphenyl,
Carboethoxyphenyl, Acetylphenyl, Ethoxyphenyl, Phenoxyphenyl, Hydroxyphenyl,
Carboxyphenyl, Trifluormethylphenyl, Methoxyethylphenyl, Acetamidophenyl,
Tolyl, Xylyl oder Dimethylcarbamylphenyl. Das Symbol "Ph" bezieht sich auf
Phenyl.
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Der
Begriff "Heteroaryl", wie hierin verwendet,
steht für
eine stabiles fünf-
oder sechsgliedriges mono- oder bicyclisches aromatisches Ringsystem,
das aus Kohlenstoffatomen und von einem bis drei Heteroatomen, ausgewählt aus
N, O und S, besteht. Die Heteroarylgruppe kann an jedem Heteroatom
oder Kohlenstoffatom gebunden sein, das zur Schaffung einer stabilen
Struktur führt.
Beispiele für
Heteroarylgruppen schließen Pyridinyl,
Pyrazinyl, Pyridazinyl, Pyrimidinyl, Thiophenyl, Furanyl, Imidazolyl,
Isoxazolyl, Pyrazolyl, Pyrrolyl, Thiazolyl, Thiadiazolyl, Triazolyl,
Benzimidazolyl, Benzofuranyl, Benzothienyl, Benzisoxazolyl, Benzoxazolyl, Benzopyrazolyl,
Indolyl, Benzothiazolyl, Benzothiadiazolyl, Benzotriazolyl oder
Chinolinyl ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
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Sofern
nicht anders spezifiziert, kann Aryl oder Heteroaryl mit einer bis
drei unabhängigen
Gruppen substituiert sein, wie etwa Halogen, Aryl, Heteroaryl, OH,
CN, Mercapto, Nitro, C1-10-Alkyl, Halo-C1-C10-Alkyl, C1-C10-Alkoxy, C1-C10-Alkylthio,
Amino, C1-C10-Alkylamino,
Di(C1-C8-alkyl)amino, Arylamino, Nitro, Formyl,
Carboxyl, Alkoxycarbonyl, C1-C10-Alkyl-CO-O-,
C1-C10-Alkyl-CO-NH-
und Carbaxamid. Substituiertes Heteroaryl kann auch mit einem substituierten
Aryl oder einem zweiten substituierten Heteroaryl substituiert sein,
um z.B. ein 2-Phenylpyrimidin oder ein 2-(Pyrid-4-yl)pyrimidin zu
ergeben.
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"Heterocyclyl" oder "Heterozyklus" ist ein 3- bis 8-gliedriges
gesättigtes
oder teilweise gesättigtes,
einzelnes oder kondensiertes Ringsystem, das aus Kohlenstoffatomen
und von einem bis vier Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, besteht.
Sofern nicht anders spezifiziert, kann die Heterocyclylgruppe an
jedes Heteroatom oder Kohlenstoffatom gebunden sein, das zur Schaffung
einer stabilen Struktur führt.
Beispiele für Heterocyclylgruppen
schließen
Pyridin, Pyrimidin, Oxazolin, Pyrrol, Imidazol, Morpholin, Furan,
Indol, Benzofuran, Pyrazol, Pyrrolidin, Piperidin und Benzimidazol
ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. "Heterocyclyl" oder "Heterozyklus" kann mit einer oder mehreren unabhängigen Gruppen
substituiert sein, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf, H, Halogen, Oxo, OH, C1-C10-Alkyl,
Amino und Alkoxy.
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Die
vorliegenden Verbindungen können
als freie Basen isoliert und verwendet werden. Sie können auch
als pharmazeutisch annehmbare Salze isoliert und verwendet werden.
Die Phrase "pharmazeutisch
annehmbares Salz" bezeichnet
Salze der freien Base, die die gewünschte pharmakologische Aktivität der freien Base
besitzen und die weder biologisch noch in anderer Weise unerwünscht sind.
Diese Salze können
von anorganischen oder organischen Säuren abgeleitet sein. Beispiele
für anorganische
Säuren
sind Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Iodwasserstoffsäure, Perchlorsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und
Phosphorsäure.
Beispiele für
organische Säuren
sind Essigsäure,
Propionsäure,
Glykolsäure,
Milchsäure,
Brenztraubensäure,
Malonsäure,
Bernsteinsäure, Äpfelsäure, Maleinsäure, Maieinsäure, Fumarsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Benzoesäure, Zimtsäure, Mandelsäure, Oxalsäure, Pamoasäure, Zuckersäure, Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Methylsulfonsäure, Salicylsäure, Hydroethansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, 2-Naphthalinsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder
Cyclohexansulfamidsäure.
Alternativ bezeichnet "pharmazeutisch
annehmbares Salz" Salze
der freien Säure,
die die gewünschte
pharmakologische Aktivität der
freien Säure
besitzen und die weder biologisch noch in anderer Weise unerwünscht sind.
Diese Salze können
von einem Metall-Ion oder einer organischen Base abgeleitet sein,
wie etwa Li, Na, K oder NH4.
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Wo
die Verbindungen gemäß dieser
Erfindung ein oder mehrere sterogene Zentren aufweisen, sind selbstverständlich alle
möglichen
optischen Isomere, Antipoden, Enantiomere und Diastereomere, die
aus zusätzlichen
stereogenen Zentren resultieren, die in optischen Antipoden, Razematen
und razemischen Mischungen derselben vorkommen können, ebenfalls Teil dieser
Erfindung. Die Antipoden können
mit den Fachleuten bekannten Verfahren getrennt werden, wie etwa
z.B. fraktionierter Umkristallisation diastereomerer Salze von enantiomer
reinen Säuren.
Alternativ können
die Antipoden durch Chromatographie in einer Pirkle-Säule getrennt
werden.
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Einige
der kristallinen Formen für
die Verbindungen können
als Polymorphe vorkommen und sollen als solche in der vorliegenden
Erfindung einbezogen sein. Zusätzlich
können
einige der Verbindungen Solvate mit Wasser (d.h. Hydrate) oder üblichen
organischen Lösemitteln
bilden, und solche Solvate sollen ebenfalls im Schutzumfang dieser
Erfindung eingeschlossen sein.
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Die
folgenden Verbindungen sind beispielhaft für die vorliegende Erfindung:
1H-Pyrrolo[2,1-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylpropyl)-7,8,9,9a-tetrahydro-;
1H-Pyrrolo[2,1-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylpropyl)-7,8,9,9a-tetrahydro-2-[3-(3-pyridinyl)propyl]-, (9aS)-;
1H-Pyrrolo[2,1-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylpropyl)-7,8,9,9a-tetrahydro-2-[3-(3-pyridinyl)propyl]-, (9aS)-;
1H-Pyrrolo[2,1-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylpropyl)-7,8,9,9a-tetrahydro-2-(3-phenylpropyl)-, (9aS)-;
1H,7H-Thiazolo[4,3-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
9,9a-Dihydro-4-(2-thienyl)-, (9aR)-; und
1H,7H-Thiazolo[4,3-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
2-(3,3-Diphenylpropyl)-9,9a-dihydro-4-(2-thienyl)-, (9aR)-.
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Diese
Erfindung stellt auch eine pharmazeutische Zusammensetzung bereit,
die die vorliegende Erfindung und einen pharmazeutisch annehmbaren
Trägerstoff
umfasst.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen, die die Verbindung der vorliegenden Erfindung
als den aktiven Inhaltsstoff in inniger Vermischung mit einem pharmazeutischen
Trägerstoff
enthalten, können
gemäß herkömmlichen
pharmazeutischen Techniken hergestellt werden. Der Trägerstoff
kann eine breite Vielfalt von Formen annehmen, in Abhängigkeit
von der Form der für
die Verabreichung gewünschten
Zubereitung, wie etwa topische Verabreichung und systemische Verabreichung,
einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf, intravenöse
Infusion, oral, nasal oder parenteral. Bei Herstellung der Zusammensetzungen
in oraler Dosierungsform können
alle üblichen
pharmazeutischen Trägerstoffe
eingesetzt werden, wie etwa Wasser, Glycerol, Glykole, Öle, Alkohole,
Geschmacksstoffe, Konservierungsstoffe, Färbemittel oder Sirup, im Falle
oraler flüssiger
Zubereitungen (z.B. Suspensionen, Elixiere und Lösungen); oder Trägerstoffe,
wie etwa Stärken,
Zucker, Methylcellulose, Magnesiumstearat, Dicalciumphosphat oder
Maannitol, im Falle oraler fester Zubereitungen (z.B. Pulver, Kapseln
und Tabletten). Alle Hilfsstoffe können nach Erfordernis mit Desintegrationsmitteln,
Verdünnungsmitteln,
Granulationsmitteln, Gleitmitteln oder Bindemitteln unter Verwendung
herkömmlicher
Techniken vermischt werden, die den Fachleuten auf dem Gebiet der
Herstellung von Dosierungsformen bekannt sind.
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Der
bevorzugte Verabreichungsweg ist orale Verabreichung. Wegen der
Einfachheit dieser Verabreichung stellen Tabletten und Kapseln eine
vorteilhafte orale Dosierungseinheitsform dar, wobei in diesem Fall offensichtlich
feste pharmazeutische Trägerstoffe
eingesetzt werden. Falls gewünscht,
können
Tabletten mit Standardtechniken zuckerbeschichtet oder magensaftresistent
beschichtet werden. Für
parenterale Zubereitung wird der Trägerstoff üblicherweise steriles Wasser
umfassen, obgleich andere Inhaltsstoffe, um z.B. Löslichkeit
zu fördern,
oder für
Konservierungszwecke, eingeschlossen sein können. Injizierbare Suspensionen können ebenfalls
hergestellt werden, wobei in diesem Fall geeignete flüssige Trägerstoffe,
Suspendiermittel und dergleichen eingesetzt werden können.
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Neuronenwachstum
kann stimuliert werden, indem Neuronen mit einer wirksamen Menge
der vorliegenden Erfindung in Kontakt gebracht werden. Das Inkontaktbringen
kann zum Beispiel in vitro, ex vivo oder in vivo durchgeführt werden.
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Die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung stimulieren Neuronenwachstum.
So kann ein Patient, der an einem Zustand leidet, der gekennzeichnet
ist durch neuronale Schädigung,
die verursacht ist durch Erkrankung oder Trauma, behandelt werden,
indem dem Patienten eine therapeutisch wirksame Dosis der vorliegenden
pharmazeutischen Zusammensetzung verabreicht wird. Wie hierin verwendet,
schließt
der Begriff "Patient", ohne Beschränkung, jedes
Tier oder künstlich
modifizierte Tier ein. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Patient
ein Mensch.
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Die
behandelte Störung
kann verursacht sein durch eine Erkrankung, die ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit,
Schlaganfall, multipler Sklerose, amyotropher Lateralsklerose, peripheraler
Neuropathie und Bell'scher
Lähmung
besteht. Die behandelte Störung
kann auch verursacht sein durch Trauma am Gehirn, Rückenmark
oder den peripheren Nerven. Insbesondere kann der Zustand Alzheimer-Krankheit sein.
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Das
Einsetzen eines Zustandes, der gekennzeichnet ist durch neuronale
Schädigung,
die verursacht ist durch Erkrankung oder Trauma, kann bei einem
Patienten gehemmt werden, indem dem Patienten eine prophylaktisch
wirksame Dosis der vorliegenden pharmazeutischen Zusammensetzung
verabreicht wird. Insbesondere kann der Zustand Alzheimer-Krankheit
sein.
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Wie
hierin verwendet, bedeutet "Behandeln" einer Störung das
Eliminieren oder anderweitige Lindern des Grundes und/oder der Wirkungen
davon. "Hemmen" des Einsetzens einer
Störung
bedeutet Vorbeugen, Verzögern
oder Verringern der physikalischen Manifestationen der Erkrankung
oder Verringern der Wahrscheinlichkeit eines solchen Einsetzens.
In ähnlicher
Weise sind "therapeutisch
wirksame" und "prophylaktisch wirksame" Dosen Dosen, die
die Behandlung bzw. Hemmung einer Störung erlauben. Verfahren zur
Bestimmung therapeutisch und prophylaktisch wirksamer Dosen für die vorliegende
pharmazeutische Zusammensetzung sind auf diesem Gebiet bekannt.
Die wirksame Dosis zur Verabreichung der pharmazeutischen Zusammensetzung
an einen Menschen kann zum Beispiel mathematisch aus den Ergebnissen
von Tierversuchen bestimmt werden.
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In
einer Ausführungsform
reichen die oralen Dosen der vorliegenden Verbindungen von etwa
0,01 bis etwa 200 mg/kg täglich.
In einer weiteren Ausführungsform
reichen die oralen Dosen von etwa 0,1 bis etwa 50 mg/kg täglich und
in einer weiteren Ausführungsform
von etwa 1 bis etwa 30 mg/kg täglich.
Infusionsdosen können
zum Beispiel von etwa 1,0 bis etwa 1,0 × 104 µg/kg/min
der vorliegenden Verbindung reichen, vermischt mit einem pharmazeutischen
Trägerstoff, über einen
Zeitraum, der von mehreren Minuten bis mehreren Tagen reicht. Für topische
Verabreichung kann die vorliegende Erfindung mit einem pharmazeutischen
Trägerstoff
in einer Konzentration von zum Beispiel etwa 0,1 bis etwa 10% Wirkstoff
zu Vehikel vermischt werden.
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Schließlich stellt
diese Erfindung Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Verbindungen
bereit. Diese Verbindungen können,
wie unten gezeigt, aus ohne weiteres verfügbaren Ausgangsmaterialien
und/oder Zwischenprodukten unter Befolgung von im Stand der Technik
gut bekannten Verfahren hergestellt werden.
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Diese
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die experimentellen Details,
die folgen, besser verständlich
sein, aber die Fachleute werden ohne weiteres anerkennen, daß diese
nur veranschaulichend für
die Erfindung sind, wie sie vollständiger in den Ansprüchen beschrieben
ist, die darauf folgen.
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Experimentelle Details
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A. Schemata und Synthesen
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Die
Synthese der beanspruchten Verbindungen ist in den Schemata I, II
und III zusammengefasst, worin R1, R2, R3, R4 und
R5 sind, wie hierin zuvor beschrieben, R3a R3 außer H ist,
X vorzugsweise Halogen oder OH ist und RA und
RB fakultativ substituiertes Alkyl sind
(vorzugsweise Niederalkyl oder Benzyl).
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Aminosäurederivate
1 können
mit Oxalsäurederivaten
2 umgesetzt werden, um Verbindungen von Formel 3 zu ergeben. Wenn
X ein Halogen ist, wie etwa Chlor oder Brom, kann die Reaktion in
einem organischen Lösemittel,
vorzugsweise THF (Tetrahydrofuran), DCM (Dichlormethan), Ether oder
Dioxan, bei einer Temperatur vorzugsweise zwischen etwa –78°C und 80°C in Gegenwart
einer organischen oder anorganischen Base, vorzugsweise TEA (Triethylamin),
DIEA (Diisopropylethylamin) oder NaHCO3,
durchgeführt
werden. Wenn X OH ist, kann die Reaktion in einem organischen Lösemittel,
vorzugsweise THF, DMF (N,N-Dimethylformamid) oder DCM, in Gegenwart
eines Kopplungsreagens, vorzugsweise DCC (Dicyclohexylcarbodiimid)
oder HOBt (1-Hydroxybenzotriazol), bei einer Temperatur vorzugsweise
zwischen 15°C
und 80°C
durchgeführt
werden. Verbindungen von Formel 3 können mit einem metallorganischen
Reagens R3-M, worin M vorzugsweise Li oder
MgY (Y=Halogen) ist, in Verbindungen von Formel 4 umgewandelt werden.
Verbindungen von Formel 4 können
mit einem Hydrazin in Gegenwart einer Base, vorzugsweise TEA oder
DIEA, in einem organischen Lösemittel
oder einer Mischung von Wasser mit einem geeigneten organischen
Lösemittel,
wie etwa Dioxan und Ethanol, bei einer Temperatur vorzugsweise zwischen
60-120°C
behandelt werden, um Verbindungen von Formel Ia zu ergeben.
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Wenn
R3 ein Wasserstoff ist, wie dargestellt
in Schema II, wird Verbindung I mit XCO-CHO unter ähnlichen
Bedingungen umgesetzt, wie in Schema I beschrieben, um 5 zu ergeben.
Die Zwischenprodukte 5 können
durch Reaktion mit Hydrazin in Verbindungen von Formel Ib umgewandelt
werden.
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Wenn
R4 ein Wasserstoff ist, wie dargestellt
in Schema III, können
Verbindungen Ic durch Alkylierungen mit verschiedenen Alkylierungsmitteln,
vorzugsweise Halogeniden, Triflaten oder Sulfonaten, weiter modifiziert
werden, um Verbindungen der Formeln Id und II zu ergeben. Verbindungen
von Formel Id und II können
leicht mit bekannten Methoden, wie etwa Chromatographie, getrennt
werden.
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Die
Beispiele unten beschreiben in größerem Detail die chemische
Synthese repräsentativer
Verbindungen der vorliegenden Erfindung. Die restlichen Verbindungen,
die hierin offenbart sind, können
in ähnlicher Weise
gemäß einer
oder mehreren dieser Methoden hergestellt werden. Es ist kein Versuch
unternommen worden, die in diesen Reaktionen erhaltenen Ausbeuten
zu optimieren, und es wäre
für einen
Fachmann klar, daß Variationen
in Reaktionszeiten, Temperaturen, Lösemitteln und/oder Reagentien
solche Ausbeuten erhöhen
könnten.
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Verbindung (1)
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1H-Pyrrolo[2,1-d]1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylpropyl)-7,8,9,9a-tetrahydro-,
(9aS)-
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Wasserfreies
Hydrazin (0,28 g, 8,58 mmol) wurde tropfenweise zu einer Lösung von
2(S)-Methyl-1-(1,2-dioxo-3,3-dimethylpentyl)prolin
(2,0 g, 7,8 mmol) in Ethanol (400 ml) zugegeben. Die Lösung wurde 30
Min. bei 25°C
gerührt,
wurde dann für
3 Std. auf Rückfluß erhitzt,
gefolgt von Konzentration. Der Rückstand wurde
in Xylolen (100 ml) gelöst
und 8 Std. auf Rückfluß erhitzt,
gefolgt von Konzentration. Das Produkt wurde durch Triturieren des
Rückstandes
in Ethylacetat mit Pentan erhalten, um 5,2 g Produkt als weißen Feststoff zu
liefern (28%). 1H-NMR (d6-DMSO): δ 0,78 (t,
3H); 1,19 (2 überlappende
s's, 6H); 1,62 (m,
2H); 1,83 (m, 2H); 1,98 (m, 1H); 2,44 (m, 2H); 3,27 (m, 1H); 3,58
(m, 1H); 4,10 (m, 1H).
-
-
Verbindung (2)
-
1H-Pyrrolo[2,1-d]1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylpropyl)-7
8,9,9a-tetrahydro-2-(3-phenylpropyl)-, (9aS)-
-
Kaliumhexamethyldisilazan
(0,5 M Lösung
in THF, 0,17 mmol) wurde zu einer Lösung von (1) (0,04 g, 0,17
mmol) in DMF (5 ml) bei 0°C
zugegeben. Die Lösung
wurde auf 25°C
erwärmt
und für
1 Std. gerührt,
dann wurde 1-Brom-3-phenylpropan (0,068 g, 0,34 mmol) zugegeben,
und die Lösung
wurde 20 Std. bei 25°C
gerührt.
Die Lösung
wurde mit ges. Ammoniumchlorid verdünnt und in Ethylacetat hinein
extrahiert. Die organischen Phasen wurden vereinigt und mit Wasser
und Salzlösung
gewaschen, dann getrocknet (MgSO4) und konzentriert.
Der Rückstand
wurde durch Säulenchromatographie
(Silicagel, 98:2, Dichlormethan:Methanol) gereinigt, um 0,034 g
Produkt als klares Öl
zu liefern (56%). 1H-NMR (CDCl3): δ 0,86 (t,
3H); 1,27 (2 überlappende
s's, 6H); 1,69 (m,
2H); 1,96 (überlappende
m's, 5H); 2,49 (t,
2H); 2,73 (m, 1H); 3,36 (m, 1H); 3,74 (m, 2H); 3,89 (m, 2H); 7,17
(m, 3H); 7,28 (m, 2H).
-
-
Verbindung (3)
-
1H-Pyrrolo[2,1-d]1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
4-(1,1-Dimethylproy)-7,8,9,9a-tetrahydro-2-[3-(3-pyridinyl)propyl)-,
(9aS)-
-
Thionylchlorid
(2,6 g, 22,2 mmol) wurde tropfenweise zu einer Lösung von 3-(3-Pyridyl)-1-propanol (2,0 g,
14,6 mmol) in Chloroform (10 ml) bei 0°C zugegeben. Die Lösung wurde
auf 25°C
erwärmt
und 20 Std. gerührt.
Die Lösung
wurde über
Eis gegossen und in Ethylacetat hinein extrahiert. Die organischen
Phasen wurden vereinigt, getrocknet (MgSO4) und
konzentriert, um 1,68 g 1-Chlor-3-(3-pyridyl)propan-Hydrochlorid
zu liefern (68%), das ohne weitere Reinigung verwendet wurde. Kaliumhexamethyldisilizan
(0,5 M Lösung
in THF, 1,92 mmol) wurde zu einer Lösung von (1) (0,39 g, 1,6 mmol)
in DMF (5 ml) bei 0°C
mit Kaliumiodid (0,16 mmol) und 18-c-6 (0,16 mmol) zugegeben. Diese
Mischung wurde auf 25°C
erwärmt
und 1 Std. gerührt,
woraufhin 1-Chlor-3-(3-pyridyl)propan tropfenweise zugegeben und
die Reaktion für
20 Std. gerührt
wurde. Die Lösung
wurde auf 0°C
abgekühlt
und mit der tropfenweisen Zugabe von gesättigtem NH4Cl(5
ml) neutralisiert. Die Mischung wurde auf 25°C erwärmt, mit gesättigtem
NH4Cl verdünnt und mit Ethylacetat extrahiert.
Die organischen Phasen wurden vereinigt, getrocknet (MgSO4) und konzentriert. Der Rückstand
wurde durch Säulenchromatographie
(Silicagel, 65:36, Pentan:Ethylacetat) gereinigt, um 0,073 g Produkt
als klares Öl
zu liefern (13%). 1H-NMR (CDCl3): δ 0,86 (t,
3H); 1,28 (2 überlappende
s's, 6H); 1,71 (m,
2H); 1,98 (überlappende
m's, 5H); 2,59 (t,
2H); 2,73 (m, 1H); 3,38 (m, 1H); 3,75 (m, 2H); 3,89 (m, 2H); 7,21
(m, 1H); 7,49 (m, 1H); 8,45 (m, 2H).
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Beispiel 4
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2(S)-Methyl 1-(1,2-dioxo-2-(2-thiophen)ethan)-4-thioprolin
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Oxalylchlorid
(4,56 g, 35,4 mmol) wurde zu einer Lösung von 2-Thiophenglyoxylsäure (5,11
g, 32,6 mmol) in Dichlormethan (20 ml) bei 0°C zugegeben. Nach 10 min wurde
DMF (mehrere Tropfen) in die Lösung zugegeben.
Die Lösung
wurde auf 25°C
erwärmt
und für
30 min gerührt
und dann konzentriert. Der Rückstand wurde
in Dichlormethan (10 ml) gelöst
und tropfenweise zu einer Lösung
von 2(S)-Methyl-4-thioprolin-Hydrochlorid (5,0 g, 27,2 mmol) mit
Triethylamin (3,6 g, 35,4 mmol) in Dichlormethan (40 ml) zugegeben.
Die Reaktion wurde für
20 Std. gerührt,
wurde dann durch Celite filtriert und konzentriert. Der Rückstand
wurde durch Säulenchromatographie
(Silicagel, 60:40, Pentan:Ethylacetat) gereinigt, um 6,65 g Produkt
als braunes Öl
zu liefern (87%). NMR zeigt Verdopplung von Resonanzen aufgrund
von Amidbindungs-Rotameren. 1H-NMR (CDCl3): δ 3,38
(m, 2H); 3,67, 3,84 (2s's,
3H); 4,76 (m, 2H); 5,19, 5,41 (2 m's, 1H); 7,23 (m, 1H); 7,34 (m, 1H); 8,10
(m, 1 H).
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Verbindung (5)
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1H,7H-Thiazolo[4,3-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
9,9a-Dihydro-4-(2-thienyl)-, (9aR)-
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Wasserfreies
Hydrazin (0,78 g, 24,5 mmol) wurde tropfenweise zu einer Lösung von
(4) (6,65 g, 23,3 mmol) in Ethanol (600 ml) zugegeben, und die Mischung
wurde für
3 Std. auf Rückfluß erhitzt.
Die Reaktion wurde abgekühlt
und konzentriert. Der Rückstand
wurde in Chlorbenzol (100 ml) gelöst und die Lösung für 8 Std.
auf Rückfluß erhitzt.
Die Reaktion wurde abkühlengelassen
und wurde konzentriert. Der Rückstand
wurde mit Ethylacetat trituriert und filtriert, um 1,3 g Produkt
als blassgelben Feststoff zu liefern (21%). 1H-NMR (CDCl3): δ 3,27
(überlappende
m's, 2H); 3,57 (m,
1H); 4,53 (m, 1H); 4,81 (m, 1H); 7,17 (m, 1H); 7,52 (m, 1H); 7,71
(m, 1H).
-
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Verbindung (6)
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1H,7H-Thiazolo[4,3-d][1,2,5]triazepin-1,5(2H)-dion,
2-(3,3-Diphenylpropyl)-9,9a-dihydro-4-(2-thienyl]-,
(9aR)-
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Kaliumhexamethyldisilazan
(0,5 M Lösung
in THF, 1,13 mmol) wurde zu einer Lösung von (5) (0,25 g, 0,94
mmol) in DMF (5 ml) mit Kaliumiodid (0,094 mmol) bei 0°C zugegeben.
Die Lösung
wurde auf 25°C
erwärmt
und für
20 min. gerührt,
gefolgt von der Zugabe von 1-Brom-3,3-diphenylpropan.
Die Lösung
wurde 20 Std. gerührt,
wurde dann mit gesättigtem
NH4Cl verdünnt und in Ethylacetat hinein
extrahiert. Die organischen Phasen wurden vereinigt und mit Salzlösung gewaschen,
getrocknet (MgSO4) und konzentriert. Der
Rückstand wurde
durch Säulenchromatographie
(Silicagel, 70:30, Pentan:Ethylacetat) gereinigt, um 0,12 g Produkt
als klares Öl
zu liefern (28%). 1H-NMR (CDCl3): δ 2,53 (überlappende
m's, 2H); 3,21 (m,
1H); 3,82 (m, 2H); 4,05 (überlappende
m's, 3H); 4,68 (m,
2H); 7,14 (m, 3H); 7,29 (m, 7H); 7,50 (m, 1H); 7,77 (m, 1H).
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B. Tests
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Ergebnisse
aus den Beispielen 7, 8 und 9 sind in Tabelle 1 dargestellt. Beispiele
8 und 9 stellen detailliert die Methoden dar, die zur Herstellung
der Zellkulturen verwendet wurden, die in Beispiel 10 verwendet wurden.
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Beispiel 7
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Spinalganglion(DRG)-Kultur
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DRG
wurde aus neugeborenen oder 1 Tag alten CD-Ratten herausseziert
und in PBS auf Eis gegeben. Nach zweimaligem Spülem mit sterilem Plattierungsmedium
wurde DRG in leere Vertiefungen einer 6-Well-Platte überführt, beschichtet
mit Polyornithin/Laminin (Becton Dickinson Labware), unter Verwendung einer
gebogenen Pinzette #7. Drei ml/Vertiefung Plattierungsmedium wurden
dann sehr vorsichtig zugegeben, um das DRG nicht zu stören. Plattierungsmedium
ist Leibovitz's
L-15-Medium (Gibco), plus 0,6% Glucose, 33 mM KCl, 10% FCS, 10 mM
Hepes und Penicillin/Streptomycin/Glutamin. Nach Inkubation über Nacht
bei etwa 37°C
in 5% CO2 wurde dieses Medium mit 3 ml/Vertiefung
Testmedium [Leibovitz's
L-15-Medium plus 0,6% Glucose, 1% FCS, 1% N-2-Supplement (Gibco),
10 µM
ara-C, 10 mM Hepes und Penicillin/Streptomycin/Glutamin], das entweder
Vehikel (DMSO, 1/200.000), Positivkontrolle (2-4 mg/ml NGF) oder
Testverbindung (50-250 nM) enthielt, ersetzt. Alle Medien wurden
täglich
frisch hergestellt. DRG wurde mikroskopisch auf Herauswachsen von
Neuriten an den Tagen 1-5 untersucht. Unter optimalen Bedingungen
induzierte die Behandlung mit Vehikel kein Herauswachsen von Neuriten
aus DRG. Ein Experiment wurde als positiv (+) angesehen, wenn die
vorliegende Verbindung Neuriten mit einem Durchmesser des DRG von > 1 induzierte.
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Beispiel 8
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Primäre Rattenhippocampuszellen
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Hippocampuszellen
wurden aus den Gehirnen von embryonischen, 18 Tage alten Rattenjungen
herausseziert und mit Trypsin (1 mg/ml) und Trituration dissoziiert.
Zellen wurden mit 30.000 Zellen/Vertiefung in 96-Well-Platten eingeimpft,
die mit 100 µl
MEM und 10% FBS gefüllt
waren. Nach 7 Tagen in Kultur wurden die Zellen mit 4% Paraformaldehyd
fixiert und Immunfluoreszenz wird durchgeführt.
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Beispiel 9
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Menschliche M17-Neuroblastomzellen
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Menschliche
M17-Neuroblastomzellen wurden in einem 1:1-Verhältnis von EMEM und Ham's F12 mit 1xNEAA
und 10% FBS kultiviert. Das Kulturmedium enthielt 1xPSN-Antibiotikum und
wurde jeden zweiten Tag ausgetauscht, und die Zellen wurden nahe
Konfluenz in die log-Phase überführt. Tabelle
1. Neurotrophe in-vitro-Aktivität
- + = Positive Ergebnisse für jedes
Experiment
- NT = nicht getestet
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Beispiel 10
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Test auf Herauswachsen
von Neuriten
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Kulturen
wurden mit normalem Pferdeserum (1:50; Vector Labs) für etwa 20
min. inkubiert, gespült
und dann mit primärem
Antikörper,
Mikrotubuli-assoziiertem Protein 2 (anti-Mäuse-MAP-2; 1:1000; Chemicon) für etwa 2h
bei etwa RT inkubiert. Im Anschluß an den primären Antikörper wurden
die Kulturen gespült
und mit Fluorescein-anti-Mäuse-IgG
(rattenabsorbiert; 1:50; Vector Labs) für 1h inkubiert. Nach Fluorescein-Inkubation
wurden die Kulturen gespült
und in PBS auf einem Fluoreszenz-Plattenlesegerät abgelesen (Anregung: 485 nm;
Emission: 530 nm). Eine Verbindung wurde als aktiv angesehen, wenn
die Reaktion des Herauswachsens von Neuriten größer ist als die durchschnittliche
mit DMSO behandelte Kontrollreaktion auf derselben Platte. Die Reaktion
auf Testverbindung wurde als Prozente der mit DMSO behandelten Kontrolle
angegeben. Die Signal-Rauschen-Trennung
ist konsistent: die Fluoreszenz von DMSO-Kontrollvertiefungen ist
wenigstens zweimal größer als
Blindvertiefungen.
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Während die
vorstehende Beschreibung die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
lehrt, wobei Beispiele zu Zwecken der Veranschaulichung vorgelegt
werden, wird man verstehen, daß die
Praxis der Erfindung alle üblichen
Variationen, Anpassungen und/oder Modifikationen umfasst, wie sie
in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche und deren Äquivalente
fallen.