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1 BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Verbindungen, die mit spezifischen Sequenzen in Proteinen reagieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Klasse von
Verbindungen, die unter physiologischen Bedingungen mit Proteinen
reagieren, die an Lysine angrenzen oder danebenliegen. Die Verbindungen
der Erfindung können
zur Kennzeichnung speziell dieser Proteine für Forschungszwecke und zur
Störung
ihrer Funktion für
pharmakologische Zwecke verwendet werden. Die Verbindungen der Erfindung
können
auch zur Behandlung von Infektionskrankheiten wie HIV-Infektion
und Malaria verwendet werden.
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2 HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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2.1 DIE DERIVATISIERUNG
VON PROTEINEN
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Mit dem Stand der Technik vertraute
Personen verstehen, dass viele Verbindungen mit spezifischen Aminosäurerückständen in
Proteinen reagieren können,
z.B. mit Sulfhydryl-, Amino-, Carboxyl-Komponenten. Diese Reagenzien
sind insofern substratspezifisch als das jedes nur mit einer oder
einigen wenigen spezifischen Aminosäuren reagiert, wenn sie in
der Sequenz eines Proteins auftreten. Die Reaktivität solcher
Reagenzien wird jedoch nicht von angrenzenden oder benachbarten
Aminosäuren
beeinflusst, die das Umfeld der reaktiven Komponenten bilden. Somit
ist die Reaktivität
solcher Verbindungen nicht kontext- oder nachbarschaftsspezifisch.
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2.2 KERNIMPORT
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Die Funktion eines intrazellulären Proteins
ist gewöhnlich
das Ergebnis der gesamten dreidimensionalen (tertiären) Struktur
des Proteins. Der Kernimport wird jedoch durch die einfache Anwesenheit
einer kurzen Sequenz, des so genannten Kernlokalisierungssignals
(Nuclear Localisation Signal, NLS) bestimmt, welches relativ unabhängig von
seiner Position im Verhältnis
zum Rest der Objektstruktur, die importiert wird, funktioniert.
In eukaryotischen Zellen werden alle Proteine im Cytoplasma produziert,
welches sich außerhalb
des Zellkerns befindet. Im Allgemeinen müssen Proteine von mehr als
40 kD, die spezifisch im Zellkern lokalisiert sind, über einen
von der Zellteilung unabhängigen
ATP-abhängigen
Mechanismus durch die Kernmembran vom Cytoplasma aktiv in den Zellkern
importiert werden. Bei den Proteinen und anderen Objekten, die importiert
werden, befindet sich ein Kernlokalisierungssignal (NLS) im NH2-Endsegment des Proteins. Mehrere solcher
Signalsequenzen sind bekannt:
- a. PKKKRKV vom
großen
T-Antigen des SV40, Kalderon, D., et al., 1984, Cell 39: 499-509;
- b. [AV]KRPAATKKAGQAKKKK[LD] von Nukleoplasmin, bei dem nur eine
der beiden in Klammern angegebenen Sequenzen erforderlich ist, Dingwall,
C., et al., 1988, J. Cell Biol. 107: 841–49;
- c. PRRRRSQS von Hepatitis B HbcAg- Yeh, C. T., 1990, J. Virol.
- d. KRSAEGGNPPKPLKKLR aus dem Retinoblastom-Genprodukt p110rb1 – Zacksenhaus
E., et al., 1993, Mol. Cell. Biol. 13: 4588
- e. KIRLPRGGKKKYKLK aus dem Matrixprotein von HIV-1, Bukrinsky,
M. I., et al., 1993, Nature 365: 666.
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Andere Viren mit NLS-Sequenzen umfassen
den Herpes simplex- und Masern-Virus. Die Erkennung einer NLS-Sequenz
ist zum großen
Teil unabhängig
von der detaillierten Struktur des Objekts, die das Objekt und seinen
Anhaftungsort umfasst. Goldfarb, D. S. et al., 1986, Nature 332:
641–44;
Lanford, R. E., 1986, Cell 46: 575. Die reine Nebeneinanderstellung
der Aminosäuren
des NLS ist für
die Funktion nicht ausreichend; so wird die NLS-Funktion z. B. nicht
durch das Peptid mit der gleichen Sequenz von Aminosäuren in
umgekehrter Reihenfolge wie die NLS-Sequenz übertragen. Adam, S. A., et
al., 1989, Nature 337: 276–79.
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Die primäre Struktur, d. h. die Linearsequenz
des NLS enthält
meist aufeinander folgende Lysine, die Nε-Komponenten,
die vermutlich nahe zueinander kommen, d. h. sie sind Nachbarn.
Bestimmten funktionalen NLS-Peptiden fehlen jedoch die konsekutiven
Lysine. Robbins, J. et al., 1991, Cell 64: 615–23. Vermutlich verursacht
die sekundäre
und tertiäre
D-Struktur dieser
so genannten „zweiteiligen" NLS-Peptide die
Bildung benachbarter NI-Komponenten, was für deren Aktivität wichtig
sein kann.
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Die zellulären Proteine oder Proteinkomplexe,
welche Proteine mit NLS-Sequenzen erkennen und transportieren, sind
vollkommen erforscht. Scheinbar gibt es Proteine auf der cytoplasmatischen
Seite der Zellmembran, welche das NLS erkennen, und nach dieser
Erkennung wird dieser Komplex durch den Zellporenkomplex transportiert.
Review: Stochaj, U., et al., Eur. J. Cell Biol. 59: 1–11; Hurt.,
E. C., 1993, FEBS Letters 325: 76–80; Pante, N., et al., 1993,
J. Cell. Biol. 122: 977–84;
Forbes, D. J., 1992, Ann. Rev. Cell Biol. 8: 495–527.
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Ein Rezeptor für die NLS-Sequenz wurde vor
kurzem in einem Xenopus-System beschrieben. Görlich, D., 1994, Cell 79: 767.
Es handelt sich um ein mit zuvor beschriebenen Proteinen von unbekannter
Funktion gleichwertiges cytoplasmatisches 60-kDa-Protein., SRP1p
der Hefe, Yano, R., et al., 1992, Mol. Cell. Biol. 12-5640 und Rch1
von Säugetieren,
Cuomo C. A., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 6156.
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Zwei Inhibitoren des Kernlokalisierungsprozesses
wurden beschrieben. Die Kernlokalisierung wurde durch Lectine inhibiert
(z. B. Weizenkeim-Agglutinin (Wheat Germ Agglutinin, WGA)), das
sich an die mit der Kernlokalisierung assoziierten O-verknüpften Glycoproteine
bindet. Dabauvalle, M.-C., 1988, Exp. Cell Res. 174: 291–96; Sterne-Marr
R., et al., 1992, J. Cell biol. 116: 271. Der auch von der GTP-Hydrolyse
abhängige Kernlokalisierungsprozess
wird durch ein nicht-hydrolysierbares Analog von GTP blockiert,
z. B. (γ-S)GTP, Melchior,
F., 1993, J. Cell Biol. 123: 1649.
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Weder (γ-S)GTP noch WGA können jedoch
als Pharmazeutika verwendet werden. Proteine wie WGA können nur
mit beträchtlichen
Schwierigkeiten in das Innere einer Zelle eingeführt (5) werden. Die gleiche
Einschränkung
gilt auch für
Thiotriphosphate wie (γ-S)GTP.
Außerdem
sind GTPasen an einer Vielzahl von Zell- und intrazellulären Signalprozessen
beteiligt, so dass der Gebrauch eines allgemeinen Inhibitors von
GTPasen wahrscheinlich nicht akzeptable Nebenwirkungen haben würde.
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2.3 DIE BEDEUTUNG DES
ZELLIMPORTS BEI HIV-1-INFEKTIONEN
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Obwohl es sich bei HIV-1 um einen
Retrovirus handelt, sind er und andere Lentiviren von Viren der Oncoretrovirus-Gruppe,
die nicht mit fortschreitenden, tödlichen Infektionen assoziiert
sind, zu unterscheiden. Zum Beispiel replizieren sich Lentiviren
in nicht-wuchernden Zellen wie z. B. terminal differenzierte Makrophagen,
Weinberg, J. B., 1991 J. Exp. Med. 172: 1477–82, was bei Onkoretroviren
nicht der Fall ist. Humphries, E. H., & Temin, H. M., 1974, J. Virol. 14:
531–46.
Zweitens können
Lentiviren sich in nicht-integrierter, extrachromosomaler Form in
ruhenden T-Zellen bewahren. Stevenson, M., et al., 1990, EMBO J.
9: 1551–60;
Bukrinsky, M. I., et al., 1991, Science 254: 423; Zack, J. L. et
al., 1992, J. Virol. 66: 1717–25.
Es ist jedoch unklar, ob dieses Phänomen mit der Anwesenheit von
latent infizierten peripheren Blutlymphozyten (PBL) bei mit HIV-1
infizierten Personen, bei denen das Virus in einer Provirus-Form
vorhanden ist, zusammenhängt. Schnittman,
S. M., 1989, Science 245: 305; Brinchmann, J. E., et al., 1991,
J. Virol. 65: 2019; Chapel, A., et al., 1992 J. Virol. 66: 3966.
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Die produktive Infektion einer Zelle
durch ein Retrovirus umfasst die Schritte der Penetration in die
Zelle, Synthese eines DNA-Genoms aus genetischem RNA-Material im
Virion und Einführung
des DNA-Genoms in ein Chromosom des Hosts und dadurch Bildung eines
Provirus. Sowohl Lenti- als auch Onkoretroviren erhalten während der
Mitose, bei der sich die Kernmembran auflöst, Zugang zum Zellkern des
Hosts. Die Lentiviren sind jedoch auch fähig die Kernmembran zu durchqueren,
da Virenproteine mit Kernlokalisierungsfrequenzen mit dem viralen
Nukleoproteinkomplex assoziiert sind.
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Die produktive Infektion terminal
differenzierter Makrophagen im Zentralnervensystem wird für die mit AIDS
assoziierte Demenz verantwortlich gemacht. Keonig, S., et al., 1986,
Science 233: 1089; Wiley, C. A., et al., 1986, Proc. Natl. Acad.
Sci. 83: 7089–93;
Price, R. W., et al., 1988, Science 239: 586–92. Die Infektion terminal
differenzierter Makrophagen im Lymphsystem erzeugt bekanntermaßen eine
anomale Cytokinproduktion. Guilian, D., et al., 1990 Science 250:
1593: Fauci, A. S., et al., 1991, Ann. Int. Med. 114: 678. Somit
ist die mit HIV-1 assoziierte Auszehrung wahrscheinlich ein pathologischer,
vom Verlust von CD4-T-Zellen unabhängiger Prozess.
Die Pathobiologie der Auszehrung steht vielmehr in engem Zusammenhang
mit der Pathobiologie der Kachexie bei chronisch entzündlichen
und malignen Erkrankungen. Weiss, R. A., 1993, Science 260: 1273.
Aus diesen Gründen
stellt die Inhibition der HIV-1-Infektion der Makrophagen und anderer
nichtgeteilter Zellen bekanntermaßen eine sehr wünschenswerte
Modalität
bei der Behandlung der HIV-1-Infektion dar, insbesondere bei Patienten,
deren klinischer Zustand von Demenz oder Kachexie dominiert ist.
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Makrophagen spielen ebenfalls eine
wichtige Rolle bei der Übertragung
von HIV. In den Anfangsstadien der Infektion könnten Makrophagen und von Makrophagen
abstammende Zellen (z. B. dendritische Zellen) das primäre Reservoir
von HIV-1 im Körper
sein und die Infektion von T-Zellen durch Antigenpräsentationsaktivitäten, Pantaleo,
G., et al., 1993, Nature 362: 355–358, sowie durch die Freisetzung
des freien Virus unterstützen.
Die direkte Übertragung
des Virus von Zelle zu Zelle kann die Hauptmethode darstellen, mit
der sich Infektion nach der Auflösung
der anfängliche
Virämie
in den frühen
Krankheitsstadien ausbreitet.
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Es ist in dieser Hinsicht erwähnenswert,
dass makrophagen-trophe HIV-1-Stämme
in den Anfangsstadien der Infektion vorherrschen. Somit scheint
die Infektion von Makrophagen während
der Entwicklung eines chronischen Infektionszustands des Hosts bei
einer frisch infizierten Person besonders wichtig zu sein. Zweitens
sind Makrophagen der HIV-empfängliche
Zelltyp, der während
des Geschlechtsverkehrs am leichtesten von einer HIV-infizierten
Person in den Kreislauf einer nicht infizierten Person übertragen
werden kann.
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Zum Schluss wurde die Infektion von
ruhenden T-Zellen in vitro nachgewiesen, Stevenson, M., et al., 1990,
EMBO J. 9: 1551–1560;
Zack, J. A., 1990, Cell 61: 213–222,
und sie stellt wahrscheinlich einen wichtigen Pfad für die Ausbreitung
der Infektion in vivo in verschiedenen Krankheitsstadien dar. Bukrinsky,
M. I., et al., 1991, Science 254: 423–427. Obwohl HIV-1 zwar keine
produktive Replikation in ruhenden T-Zellen bewirkt, kann die extrachromosomale
retrovirale DNA für
einen erheblichen Zeitraum im Cytoplasma solcher Zellen verharren
und nach Aktivierung der Host-Zelle eine Replikation initiieren.
Stevenson, M., et al., 1990, EMBO J. 9: 1551–1560; Spina, C. A., et al.,
J. Exp. Med. 179: 115–123;
Miller, M. D., et al., 1994, J. Exp. Med. 179: 101–113. Aus
einem jüngsten
Bericht geht hervor, dass die Dauer des Verharrens des Virus in
ruhenden T-Zellen von der Anwesenheit eines funktionierenden NLS
abhängt.
von Schwedler, U., et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 6992–6996. Deshalb
erkennen Ärzte,
wie wünschenswert
es ist, die Infektion von Makrophagen mit HIV zu verhindern und
sie verstehen, dass ein pharmakologisches Mittel zur Verhütung der
HIV-Infektion dieser Zellen wesentliche Vorteile bringen würde.
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Der Mechanismus mit dem HIV-Viren,
jedoch nicht Onkoretroviren, nichtgeteilte Zellen infizieren, ist heute
in groben Zügen
bekannt. Es steht fest, dass die Funktion des Präintegrationskomplexes des Retrovirus in
dieser Beziehung nicht von den Zellmechanismen der Mitose oder DNA-Replikation
an sich abhängig
ist. Der Integrationskomplex muss vielmehr nur Zugang zum Zellkern
erhalten, Brown, P. O., et al., 1987, Cell 49: 347. Onkoretroviren
erhalten durch die Auflösung
der Zellmembran während
der Mitose Zugang zum Zellkern. Im Gegensatz dazu enthalten Lentiviren
zwei ausgeprägte
Proteine, die bei Fehlen der Zellteilung den Zugang zum Zellkern über den
Zellporenkomplex vermitteln. Beim ersten dieser Proteine, dem Matrixprotein
(MA oder p17), ist die Kernimportierungsaktivität eindeutig auf das Vorhandensein
einer Trilysyl-enthaltenden NLS-Sequenz zurückzuführen. Bukrinsky, M. I., et
al., 1993, Nature 365: 666; von Schwedler, U., et al., 1994 Proc. Natl.
Acad. Sci. 91: 6992. Ein zweites Protein, das die Funktion des Kerneintritts
unterstützt,
das so genannte VPr-Protein, enthält keine identifizierbare NLS-Konsensussequenz.
Emerman, M., et al., 1994, Nature 369: 108; Heinzinger, N. K., et
al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 7311. Das VPr-Protein bildet
vielmehr einen Komplex mit einem zellulären Protein, das eine solche
NLS-Sequenz besitzt.
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Die Bedeutung der NLS-Sequenz für den Import
von HIV-1 in den Kern nichtgeteilter Zellen wurde in Experimenten
gezeigt, bei denen das Vorhandensein einer hohen Konzentration (0,1
M) des Peptids mit der Sequenz des SV40 T-Antigen NLS im Medium
den Import von HIV-1
in den Kern von aphidicolin-inhibierten CD4+ M74-Zellen blockierte.
Gulizia, J., et al., 1994, J. Virol. 68: 2021–25.
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2.4 INFEKTIONSKRANKHEITEN
UND DEREN BEHANDLUNG
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Bei der Behandlung von Infektionskrankheiten
mit Chemikalien wird der Infektionserreger, der frei-lebende und
parasitische Organismen umfassen kann, abgetötet oder im Wachstum arretiert.
Parasitische Erkrankungen sind in der Tierwelt weit verbreitet,
wo ein parasitischer Organismus auf Kosten eines Host-Organismus
lebt und Schäden
verursacht oder seinen Host tötet.
Menschen, Haustiere und Vieh sind ebenfalls Hosts für eine Vielzahl
von Parasiten. Parasiten umfassen keine einzelne taxonomische Gruppe,
sondern sind u. a. in den Protozoen und Metazoen zu finden. Parasitische
Infektionskrankheiten ähneln
in vielerlei Hinsicht infektiösen
Erkrankungen, die durch mikrobiologische Elemente wie Fungi, Bakterien
und Viren verursacht wurden.
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Malaria ist weiterhin eines der größten Gesundheitsprobleme
in den Tropen. Jedes Jahr werden schätzungsweise 300 Millionen Menschen
mit Malaria infiziert (World Health Organization, 1990, Malaria,
S. 15–27). In
Tropical Diseases, Progress in Research 1989–1990, Genf). Malaria wird
in endemischen Gebieten durch die Anophelesmücke und in nichtendemischen
Gebieten oft durch Bluttransfusionen verbreitet.
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Beim Menschen wird Malaria durch
mindestens vier Protozoen-Spezies von Plasmodium verursacht: P.
falciparum, P. vivax, P. ovale und P. malariae. Der ungeschlechtliche
erythrozytische Parasit, Merozoit, ist das Stadium im Lebenszyklus,
der die Malariakrankheit mit einem charakteristischen Muster von
Fieber, Schüttelfrost
und Schweißausbrüchen verursacht.
Anämie,
akutes Nierenversagen und Bewusstseinsstörungen sind oft mit einer Malariainfektion
assoziiert. P. falciparum kann rasch eine große Anzahl von Parasiten im Blut
produzieren und verursacht die höchste
Morbidität
und Mortalität.
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Die wichtigste Behandlungsmethode
für Malaria
ist bis jetzt Chemotherapie mit einer Reihe von natürlichen
und synthetischen Medikamenten Antifolate wie z. B. Pyrimethamin
inhibieren die Dihydrofolat-Reduktase, und Aminoquinoline wie Chloroquin
(4-Aminoquinolin) wirken hauptsächlich
auf die Verdauungsvakuolen. Vor der Einführung von Chloroquin in den
40er Jahren war Chinin das einzige wirksame Behandlungsmittel für Malaria.
Chloroquin wird gewöhnlich
zur Behandlung akuter Infektionen mit allen vier Spezies verwendet, hat
jedoch keine Wirkung auf Rückfälle von
Infektionen durch P. vivax oder P. ovale. Chloroquin (500 mg wöchentlich)
kann auch zur Verhütung
von Malaria verwendet werden, indem die Stadien der Multiplikation
in den Erythrozyten, die die Symptome verursachen, unterdrückt werden.
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Der Einsatz dieser Medikamente wird
in bestimmten Gebieten und in der Zukunft jedoch stark durch das
Auftreten medikamentenresistenter Parasiten beeinträchtigt.
Chloroquin-Resistenz
ist weit verbreitet und wird sich weiterhin auf neue Gebiete ausdehnen.
Wegen der Möglichkeit
einer Resistenz wird das Vorhandensein von Parasiten im Blut (d.
h. Parasitämie)
während
der Behandlung sorgfältig überwacht,
und falls indiziert werden alternative Medikamente eingeführt. Die
Entscheidung über
die medikamentöse
Behandlung ist vom Ursprung der Infektion abhängig. Zur Behandlung von Chloroquin-resistem
P. falciparum wird eine Kombinationstherapie, wie z. B. Chinin und
Fansidar (Pyrimethamin und Sulfadoxin) eingesetzt. Auf Grund des
Vorhandenseins von multimedikamentenresistentem P. falciparum in
vielen Teilen der Welt ist die Verhütung von Malaria durch Chemoprophylaxe
mit den derzeit zur Verfügung
stehenden Medikamenten nicht immer wirksam.
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In den letzten 20 Jahren wurden nur
einige Medikamente zur Behandlung von P. falciparum entwickelt, wie
Mefloquin-, Halofantrin- und Arternisinin-Derivate. (Kosten et al.,
1995, Drug Saf. 12: 264–73).
Angesichts der anhaltenden Ausbreitung des multimedikamentenresistenten
P. falciparum liegt die Notwendigkeit neuer wirksamer Chemotherapeutika
für den
Einsatz zur Bekämpfung
von Malaria auf der Hand.
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US-Patent 4.051.256 bezieht sich
auf N,N-R1,R2-disubstituierte
Guanidine als Anti-Rhinovirusmittel.
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US-Patent 3.908.013 bezieht sich
auf pharmazeutische Zusammensetzungen mit vasokonstriktiver Aktivität, die N-(3-Acetylphenyl)guanidin
umfassen.
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FR-A-2 113 916 bezieht sich auf pharmazeutische
Zusammensetzungen mit vasokonstruktiver Aktivität, die N-(4-Acetylphenyl)guanidin
umfassen.
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Chemical Abstracts, Vol. 100, Nr.
10 1984; Abstract Nr. 68812E, Yuki, Y. et al., Kobunshi Ronbunshu, Vol.
40, Nr. 12, 1983, JP, Seite 777–783
und XP002061167 beziehen sich auf polymerisierbare Isopropenyl-S-Triazine.
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WO 95/19767 offenbart N-(3,5-Diacetylphenyl)guanidin
und N-(3,5-Diacetylphenyl)biguanidin
als Synthesenzwischenprodukte.
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3 ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Klasse
von Acryl-Alkyl-Carbonyl-Verbindungen wie in Anspruch 1 und den davon
abhängigen
Ansprüchen
definiert, insbesondere divalente Aryl-Carbonyl-Komponenten, die über die Arene
mit einer stickstoffhaltigen heterozyklischen Funktionalität N-glykosidisch
verknüpft
sind, z. B. eine Acetyl- oder Propanoyl-substitutierte Anilin-Komponente,
die N-glykosidisch mit einer Pyrimidinium-, Pyrimidin- oder Triazin-Komponente verknüpft ist.
Die Erfindung umfasst weiterhin Methoden für den Einsatz der Verbindungen
der Erfindung wie in den Ansprüchen
17 und 18 definiert zur Bildung von Tandem-Schiffbasen in Proteinen
mit benachbarten Nε-Komponenten von Lysin-Rückständen. Wie
hierin verwendet sind die benachbarten Nε-Komponenten
zwei Nε-Komponenten
eines Proteins, die sich einander so sehr nähern wie die Carbonyle der
Arylenbis(Methylcarbonyl)-Verbindungen
der Erfindung, wenn sich das Protein in seiner naturierten Konformation
befindet. Wie hierin verwendet sind „benachbart", „angrenzend" und „nebeneinander
gestellt" gleichwertige
Ausdrücke
in Bezug auf die N 4-Komponenten und beziehen sich auf die physikalischen
Positionen der Nε-Komponenten in der Struktur
des nativen Proteins und nicht auf die Positionen der Lysine in
der linearen Sequenz.
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Die Erfindung umfasst weiterhin den
Gebrauch der Verbindungen wie in Anspruch 19 und den davon abhängigen Ansprüchen definiert
zur Präparation
eines Medikaments zur Hemmung der produktiven Infektion durch HIV-1
von terminal differenzierten (nichtgeteilten Zellen), insbesondere
Makrophagen, durch die Hemmung des Imports des cytoplasmatischen
HIV-1-Komplexes in den Zellkern. Die Erfindung betrifft insbesondere
die direkte Einführung
durch die cytoplasmatische Membran einer Zelle von Verbindungen,
die solch einen Import blockieren. Somit umfasst die Erfindung in
einem Ausführungsbeispiel
den Gebrauch der oben beschriebenen Verbindungen zur Verhütung einer
produktiven Infektion von terminal differenzierten Makrophagen und
ruhenden T-Zellen bei HIV-1-infizierten Patienten. Ohne Begrenzung
hinsichtlich der Theorie herrscht der Glaube, dass die Erfindung
die HIV-1-Replikation
durch die Bildung von Tandem-Schiffbasen mit benachbarten Nε-Komponenten
der viralen Proteine blockiert, was zur Folge hat, dass der virale
Nukloeproteinkomplex nicht durch eine Interaktion mit dem Kernporen-Transportkomplex
und/oder anderen zellulären
Komponenten die Kernmembran durchquert.
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Die Erfindung umfasst weiterhin den
Gebrauch der Verbindungen der Erfindung zur Präparation eines Medikaments
zur Behandlung oder Verhütung
von Infektionskrankheiten wie derjenigen, die durch Parasiten verursacht
werden, insbesondere Plasmodium-Spezies, die Malaria bewirken.
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4 KURZBESCHREIBUNG DER
ABBILDUNGEN
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1A–C. Die Strukturen der Beispielverbindungen
Nr. 2, 11 und 13 sind in 1A, 1B bzw. 1C dargestellt.
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2A–C. Die Wirkung der verschiedenen Konzentrationen
von Verbindung Nr. 2 auf die RT-Aktivität im Überstand von HIV-1-infizierten
Monozyten. 2A: Multiplizität (Multiplicity
of Infection, MOI) 1 ng p24/106 Monozyten,
kultiviert in Gegenwart von M-CSF. 2B:
MOI 8 ng p24/101 Monozyten, kultiviert in Abwesenheit
von M-CSF. 2C: MOI 0,8
ng p24/106 Monozyten, kultiviert in Abwesenheit
von M-CSF.
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3.
Die Wirkung der verschiedenen Konzentrationen der Verbindung Nr.
2 auf die RT-Aktivität im Überstand
von HIV-1 infizierten mitogen-stimulierten peripheren Blutleukozyten
infiziert mit 10 und 1,0 ng p24/106 Zellen, 3A bzw. 3B.
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4A–F. Die Strukturen der in Beispiel 7 verwendeten
Verbindungen sind in 4A bzw. 4F dargestellt. 4A: 2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)Amino-l,6-Dimethylpyrimidiniumchlorid
(CNI-0294). 4B. 2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)Amino-6-Methylpyrimidin
(CNI-1194). 4C: 2-Amino-4-(3-Acetylphenyl)Amino-6-Methylpyrimidin
(CNI-1594). 4D: 2-Amino-4-(4-Acetylphenyl)Amino-6-Methylpyrimidin (CNI-1794). 4E: 3,5-Diacetylanalin (CNI-1894). 4F: 4-Phenylamino-2-Amino-6-Methylpyrimidin (CNI-4594).
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5.
Repräsentative
Plasmakonzentrationen im Zeitablauf bei mit CNI-1194 behandelten
Mäusen. Weibliche
ND4 Swiss-Webster-Mäuse
erhielten eine einzige 50-mg/kg-Injektion intraperitoneal (Kreise)
oder oral (Vierecke). Die berechneten Plasmakonzentrationen, in μg/ml, wurden
gegen die Probenentnahmezeit geplottet.
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6A–6B. Chromatogramme der Plasmaextrakte
von mit CNI-0294 oder CNI-1594 behandelten Tieren.
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Weibliche ND4 Swiss-Webster-Mäuse erhielten
eine einzige intraperitoneale Dosis von 50 mg/kg CNI-0294 (A) oder
20 mg/kg CNI-1594 (B). Das für
CNI-0294 dargestellten Chromatogramm wurde am 2-Stunden-Zeitpunkt
erfasst und das für
CNI-1594 am 1-Stunden-Zeitpunkt. Die mit „ 2" und „15" bezeichneten Spitzen sind die Ursprungsspitzen
für CNI-0294
bzw. CNI-1594. Die anderen Spitzen im Chromatogramm repräsentieren
potenzielle Metaboliten (mit „x" gekennzeichnet)
und endogene Plasmaspitzen.
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7A–7D. Der in vitro Metabolismus
der CNI-Verbindungen. Die Medikamente wurden über verschiedene Zeiträume mit
post-mitochondrialen Mäuseleber-Überständen und
NADPH inkubiert. Die dargestellten Chromatogramme wurden am 60-Minuten-Zeitpunkt
für (A)
CNI-0294, (B) CNI-1194,
(C) CNI-1594 und (D) (CNI-1894 erfasst. Die mit „2, 11, 15, 18" bezeichneten Spitzen
beziehen sich auf die Ursprungsverbindungsspitzen, und die mit „a–n" bezeichneten Spitzen
beziehen sich auf putative Metabolitspitzen, die im Zeitverlauf
zunahmen und in Kontrollinkubationen nicht vorhanden waren. Alle
Spitzen außerhalb
der Skala waren einzelne Spitzen, und die Skala wurde gewählt, um
die Präsentation
von Spurenmetabolitspitzen zu ermöglichen.
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8A–8D. Der in vivo Metabolismus
der CNI-Verbindungen. Weibliche ND4 Swiss-Webster-Mäuse erhielten eine einzige
intraperitoneale Dosis von (A) 50 mg/kg CNI-0294, (B) 50 mg/kg CNI-1994,
(C) 20 mg/kg CNI-1594 oder (D) 50 mg/kg CNI-1894. In allen vier
Graphen repräsentiert
der offene Balken den Spitzenbereich der Ursprungsverbindung und
die schwarzen Balken repräsentieren
die ersichtlichen Metabolitspitzen. Folgende Metabolitspitzen sind
dargestellt (von links nach rechts in jedem Graph): (a) Spitze „d" (die Buchstabenkennzeichnung
der Spitzen ist in 7 zu
finden), Spitze „a", Spitze „c" und eine nach 13
Minuten eluierende Spitze; (b) Spitze „h", Spitze „e", Spitze „f", Spitze „g", eine nach 14 Minuten eluierende Spitze
und eine nach 23 Minuten eluierende Spitze; (c) Spitze „j", Spitze „i", Spitze „1" und eine nach 14
Minuten eluierende Spitze; (d) Spitze „m", Spitze „n" und eine nach 11 Minuten eluierende
Spitze. Die Spitzenbereichseinheiten sind arbiträr und vom HPLC-Betriebssystem berechnet.
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9.
Die Aktivität
von CNI-0294 gegen mit dem Erreger Plasmodium berghei infizierte
Mäuse. Weibliche
ND4 Swiss-Webster-Mäuse
wurden mit infizierten Erythrozyten infiziert und dann einmal täglich für 4 Tage
mit 50 mg/kg CNI-0294 oder destilliertem Wasser behandelt. Sechs
Stunden nach der letzten Dosis wurden von jedem der Tiere dünne Blutabstriche
gemacht und die Parasitämie
bestimmt. Die Balken repräsentieren
die mittlere Parasitämie
(n = 4 für
Kontrollen und n = 5 für
behandelte Tiere).
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5 DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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5.1 DIE VERBINDUNGEN UND
METHODEN IHRER SYNTHESE
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Die Verbindungen der vorliegenden
Erfindung können
durch Reaktion von Anilin – zur
Bildung einer Verbindung von Formel II, nachfolgend beschrieben,
worin P = 1 – oder
von Diacetyl- oder Dipropanoyl-Anilinderivativ – zur Bildung einer Verbindung
der Formel I oder Formel II, wobei P = 2 – mit einem Chlorderivativ von
Purin, Aminomethylpyrimidine, Diamino-Triazin oder mit einem Cyanoguanidin
synthetisiert werden. Die Reaktion kann bei 90–100°C in einer wässrigen Lösung unter Verwendung einer
Mineralsäure
durchgeführt werden
und ergibt das entsprechende Aminophenylpyridin oder -triazin. Das
Pyrimidinium kann durch Reaktion mit einem überschüssigen Methyliodid bei 40–45°C unter Reflexbedingungen
in 1 : 1 Acetonitril/Tetrahydrofuran oder in einer 1 : 1 : 2 Mischung
von Dichloromethan/Acetonitril/Tetrahydrofuran synthetisiert werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Verbindungen der Erfindung Bisketonarylenverbindungen mit
einem dritten stickstoffhaltigen Substituent. Das stickstoffhaltige
Substituent kann mit einer aromatischen stickstoffhaltigen heterozyklischen
Verbindung weiter substituiert werden.
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Genauer gesagt werden die Verbindungen
der Erfindung mit Formel (I) gebildet:
worin A = CH
3 oder
CH
2CH
3 und
worin X = NH
2,
CH
3 oder CH
2CH
3; X = CH
3 oder CH
2CH
3; Y = NH
2, NHCH
3, N(CH
3)
2 und Z = H, CH
3 oder CH
ZCH
3 oder
worin
Y und Z, unabhängig,
= H, NH
2, NHCH
3,
N(CH
3)
2 oder N
+(CH
3)
3 oder
deren Salze.
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5.2 DIE INHIBITION DES
HIV-1-IMPORTS IN DEN KERN NICHTGETEILTER ZELLEN
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Eine quantitative Messung der Aktivität der Verbindungen
der Erfindung zur Blockierung der Replikation von HIV-1 in nichtgeteilten
Zellen lässt
sich durch eine Kultur eines makrophagen-trophen HIV-1-Stamms auf
peripheren, blutabgeleiteten Makrophagen durchführen. Die Zellen werden 5–6 Tage
vor der Infektion in einem Medium kulturiert, das aus DMEM mit Zusatz
von 10% Humanserum Typ AB-Zusatz und 200 U/ml Makrophagen-Kolonie
stimulierender Faktor, bestand, wobei die Hälfte des Mediums nach 3 Tage
ausgewechselt wurde, um eine Dichte von ca. 106 Zellen
pro 5 ml Lösung
zu erhalten. Auf diesen Zellen kann ein makrophagen-tropher Virenstock
gezüchtet
werden. Die Konzentration der infektiösen Partikel dieses Virenstocks
wird durch Messung der p24-Antigen-Konzentration geschätzt.
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Um die Wirkung der Verbindungen der
Erfindung auf die HIV-1-Infektion in dem oben beschriebenen Kultursystem
zu testen, wird das Medium entfernt und durch ein Medium ersetzt,
das HIV-1 in einer Konzentration von 1 ng von p24 (104 TCID50/ml (TCID = tissue culture infectious dosis
[Infektionsdosis für
eine Gewebskultur]) und eine bekannte Konzentration der Verbindung
der Erfindung (den Inhibitor) enthält. Nach 24 Stunden werden
die Kulturen gewaschen, um den nicht-adhärenten Virus zu entfernen,
und danach wird der Kultur wieder Medium mit dem Inhibitor in der
gewünschten
Konzentration zugesetzt. Die Replikationsmenge des HIV-1 wird mit
Hilfe eines Assays der reversen Transkriptase-Aktivität oder durch
ein Assay der Konzentration des p24-Antigens im Kulturmedium alle
2–3 Tage
während
des Postinfektionszeitraums geschätzt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Anti-HIV-Potenz
des Medikamentenanwärters
durch einen Vergleich der Konzentration der reversen Transkriptase
(RT) oder des p24-Antigens im Medium der behandelten und Kontrollkulturen
zum Zeitpunkt des Spitzenwerts in nicht-behandelten Kontrollkulturen,
d. h. 5 bis 6 Tage nach der Infektion, gemessen. Wiederholungen
mit verschiedenen Konzentrationen des Inhibitors ermöglichen die
Berechnung der Konzentration des Inhibitors, mit dem eine Inhibition
des viralen Wachstums von 50%, IC50, erreicht
wird. In Tabelle I ist die IC50 der verschiedenen
Inhibitoren angegeben.
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-
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Alternativ können die Verbindungen alle
hinsichtlich der Inhibition der HIV-Replikation mit einer fixierten Konzentration
verglichen werden. In Tabelle II sind die Verbindungen präsentiert,
die mit einer Konzentration von 100 nM zur Inhibition der Produktion
von HIV-1 in kulturierten Monozyten, die 10 Tage vor dem Assay mit
HIV-1 infiziert wurden (10 ng von p24/106 Zellen),
verwendet wurden. Die HIV-1-Produktion in jeder behandelten Kultur
ist als Prozentsatz der unbehandelten Kontrolle berichtet.
-
-
In 2A sind
weitere Ergebnisse zur Verwendung der aktivsten Verbindung aus Tabelle
I, Verbindung Nr. 2, zur Blockierung der Replikation von HIV-1 in
gereinigten Monozyten, die in mit Monozyten-Kolonie stimulierendem
Faktor (M-CSF) angereichertem Medium kultiviert wurden, präsentiert.
Die Kulturen wurden mit keiner oder zwischen 10–12 und
10–6 M
der Verbindung Nr. 2 behandelt und die Zellen wurden gleichzeitig mit
dem Behandlungsbeginn für
2 Stunden dem monozyten-trophen Stamm HIV-1ADA bei
ca. 0,01 TCID50 /Zelle (1 ng p24/106 Zellen) ausgesetzt. Am Tag 3, 6, 10, 14
und 17 nach der Infektion wurden Proben entnommen und auf reverse
Transkriptionsaktivität
hin untersucht. Verbindung Nr. 2 weist keine reverse Transkriptase
auf, Daten nicht dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die IC50-Konzentration unter diesen Bedingungen
zwischen 0,1 und 1,0 nM liegt und dass eine Konzentration zwischen
0,1 μM und
1,0 μM die
Replikation des Virus vollständig
inhibiert.
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In 2B und 2C sind die Wirkungen verschiedener
Konzentrationen der Verbindung Nr. 2 auf die Produktion von HIV-1
in Monozytenkulturen ohne M-CSF-Zusatz dargestellt. In diesen Studien
lag die MOI, die durch die Konzentration des p24-Antigens bestimmt
wurde, in 2B bei (8
ng/106 Zellen) und in 2C bei (0,8 ng/106 Zellen).
Diese Experimente zeigten IC50s-Werte von
ca. 10 nM bzw. von weniger als 1,0 nM.
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Die Inhibition der Replikation von
HIV-1 ist nicht auf allgemeine cytotoxische Wirkungen der Verbindung
zurückzuführen. Selbst
so hohe Konzentrationen der Verbindung Nr. 2 wie 10 μM hatten
keine toxischen Wirkungen auf die Myozytenkulturen, was durch Laktatdehydrogenasefreisetzung
und Trypan-Blau-Exklusion nachgewiesen wurde. Weitere Nachweise
der Spezifität
der Inhibition durch Verbindung Nr. 2 werden durch die in 3A und 3B angegebenen Daten geliefert, worin
mitogen-stimulierte periphere Blutleukozyten in Medium mit IL-2-Zusatz
kulturiert und HIV-1ADA in p24-Konzentrationen
von 10 bzw. 1 ng/106 ausgesetzt wurden. In
diesem Experiment hatten bis zu 10 μM von Verbindung NR. 2 nur marginale
Auswirkungen auf die Virenproduktion bei der höheren MOI. Bei der niedrigeren
MOI bewirkten 1 und 10 μM
von Verbindung Nr. 2 eine ca. zweifache Reduktion des Virenausgangs.
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Die Inhibition des HIV-1-Imports
in den Kern nichtgeteilter Zellen lässt sich auch direkt messen.
In einer geeigneten Methode zur direkten Bestimmung der Aktivität von Verbindungen
der Erfindung wird eine für die
HIV-1-Infektion empfängliche
Zelllinie, z. B. MT-4-Zellen,
die mit Aphidicolin im Wachstum arretiert und HIV-1 ausgesetzt wurden,
verwendet. Zur Erkennung doppelsträngiger, geschlossener zirkulärer HIV-1-Genome,
die nur nach dem Kernimport gebildet werden, wurde PCR-Amplifikation
verwendet, indem Primer gewählt wurden,
die die Verbindungsstelle der Genome überbrücken. Für mehr Details siehe Bukrinsky,
M. I., et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. 89: 6580–84.
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5.3 BEHANDLUNG VON HIV-INFEKTION
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Die vorliegende Erfindung liefert
den Gebrauch einer Verbindung mit Formel (I) zur Präparation
eines Medikaments zur Behandlung von HIV-1-Infektion. In einem Ausführungsbeispiel
ist die zu verabreichende Verbindung die Verbindung Nr. 2. Für die orale,
intraperitoneale und intravenöse
Verabreichung geeignete pharmazeutische Verbindungen können in
der Praxis der Erfindung verwendet werden. Solche pharmazeutischen
Verbindungen umfassen beispielsweise u. a. wässrige Lösungen der Chlorid-, Bicarbonat-,
Phosphat- und Acetatsalze der Verbindung Nr. 2 und deren pH-gepufferte
Mixturen. Das Chlorinsalz von Verbindung Nr. 2 wird hierin mit CNI-0294
bezeichnet. Verbindung Nr. 11 und Verbindung Nr. 15 sind ebenfalls
bekannt als CNI-1194 bzw. CNI-1594.
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Die effektive Dosis des Wirkstoffs
lässt sich
durch Methoden bestimmen, die mit den Techniken der medizinischen
Chemie und Pharmakologie vertrauten Personen gut bekannt sind. Eine
effektive Dosis ist die Dosis, mit der in der Plasmakonzentration
des Patienten eine ausreichende Menge des Wirkstoffs erzielt wird, um
die Replikation von HIV-1 in Monozytenkulturen wie im nachfolgenden
Abschnitt 5.4 beschrieben zu inhibieren, die jedoch nicht zu cytopathischen
Effekten in solchen Kulturen führt.
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Die Tagesdosis und der Dosierplan
für einen
Patienten kann von mit der Technik vertrauten Personen mit Hilfe
der in Tabelle III angegebenen pharmakokinetischen Konstanten festgelegt
werden, um die Zielplasmakonzentrationen zu erhalten. Die Zielplasmakonzentration
kann mit der Technik vertrauten Personen bekannten routinemäßigen pharmakologischen
und klinischen Untersuchungsmethoden gewählt werden und auf einer Spanne
von Konzentrationen basieren, die die für die jeweilige Verbindung
berechneten IC50 umfasst. So kann die Dosis
zum Beispiel angepasst werden, um eine Spanne von Zielplasmakonzentrationen
zu erhalten, die die IC50 für die Verbindungen
einschließen,
wie in Tabelle I oben gezeigt.
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So lassen sich zum Beispiel mit Hilfe
der oben angegebenen pharmakokinetischen Konstanten, insbesondere
der Clearancerate, die Tagesdosis und der Dosierplan berechnen,
die für
den Erhalt einer bestimmten Zielplasmakonzentration erforderlich
sind. Die Ergebnisse solcher Berechnungen für Verbindung 2, 11 und 15 sind
in Tabelle N angegeben. Die berechneten Dosen für die Verbindungen Nr. 2 und
15 liegen weit unter den toxischen Spiegeln, wie durch die LD50 dieser Verbindungen gemessen wurde. Siehe
nachfolgender Abschnitt 6.4.
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-
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Unter Verwendung solcher Methoden
kann eine Dosis zur Erlangung einer vorbestimmten Zielplasmakonzentration
berechnet werden. Eine praktikable Zielplasmakonzentration für Verbindung
Nr. 2 reicht von 0,5 nM bis 10 nM, für Verbindung Nr. 11 von (5)
25 nM bis 100 nM und für
Verbindung Nr. 15 von 7,5 nM bis 50 nM.
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Personen, die vom Gebrauch der Verbindungen
der Erfindung profitieren können,
umfassen alle mit HIV-1 infizierten Personen. Genauer gesagt gehören dazu
erstens diejenigen, bei denen die Gefahr der Entwicklung von ZNS-Symptomen
der HIV-1-Infektion besteht oder die solche bereits haben und/oder
Personen, die unter einem signifikanten Gewichtsverlust leiden,
und zweitens diejenigen, die erst vor kurzem HIV-1 ausgesetzt wurden
und bei denen noch keine chronische Infektion eingetreten ist.
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5.4 PHARMAZEUTISCHE FORMELN
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Auf Grund ihrer pharmakologischen
Merkmale können
die Verbindungen der vorliegenden Erfindung insbesondere als Mittel
zur Behandlung von Patienten mit HIV eingesetzt werden und als Mittel
zur Behandlung von Patienten, die unter anderen viralen Infektionen
oder chronischen Krankheiten leiden, die von der Kernlokalisierung
als Teil ihres pathogenen Prozesses abhängig sind. Die Verbindungen
der Erfindung können auch
zur Behandlung oder Verhütung
von anderen Infektionskrankheiten eingesetzt werden, wie parasitische Krankheiten
und insbesondere Malaria. Eine solche Verbindung kann dem Patienten
entweder alleine oder in pharmazeutischen Zusammensetzungen verabreicht
werden, in denen sie mit geeigneten Trägern bzw. Exzipienten gemischt
werden.
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Die Verwendung pharmazeutisch akzeptabler
Träger
zur Umsetzung der hierin offenbarten Verbindungen für die Praxis
der (5) Erfindung in für
die systemische Verabreichung geeigneten Dosierungen liegt innerhalb
des Umfangs der Erfindung. Mit der angemessenen Wahl der Träger und
geeigneten Herstellungspraktiken können die Verbindungen der vorliegenden
Erfindung, insbesondere die als Lösungen formulierten, parenteral
wie z. B. durch intravenöse
Injektionen verabreicht werden. Die Verbindungen lassen sich leicht
mit pharmazeutisch akzeptablen und nach dem Stand der Technik bekannten
Trägern
zu Dosierungen formulieren, die für die orale Verabreichung geeignet
sind. Mit Hilfe solcher Träger
lassen sich die Verbindungen dieser Erfindung zu Tabletten, Pillen,
Kapseln, Flüssigkeiten,
Gel, Sirup, Brei, Suspensionen und Ähnliches für die orale Einnahme durch
den zu behandelnden Patienten verarbeiten.
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Für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete pharmazeutische
Zusammensetzungen umfassen Zusammensetzungen, bei denen die Wirkstoffe
in einer effektiven Menge zum Erreichen des vorgesehenen Zwecks
enthalten sind. Die Bestimmung der effektiven Mengen liegt im Rahmen
der Fähigkeiten
mit der Technik vertrauter Personen, insbesondere angesichts der
hierin enthaltenen detaillierten Offenbarung.
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Neben den Wirkstoffen können diese
pharmazeutischen Zusammensetzungen auch geeignete und pharmazeutisch
akzeptable Träger
enthalten, die Hilfsmittel umfassen, welche die Verarbeitung der
aktiven Verbindungen zu pharmazeutisch verwendbaren Präparaten
erleichtern. Für
die orale Verabreichung formulierte Präparate können die Form von Tabletten,
Dragees, Kapseln oder Lösungen
haben.
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Die pharmazeutischen Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung können
auf bekannte Arten hergestellt werden, z. B. durch herkömmliches
Mischen, Auflösen,
Granulieren, Dragee-Formen, Suspendieren, Emulgieren, Einkapseln,
Umhüllen
oder Lyophilisieren.
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Pharmazeutische Zusammensetzungen
für die
parenterale Verabreichung umfassen wässrige Lösungen der aktiven Verbindungen
in wasserlöslicher
Form. Weiterhin können
Suspensionen der aktiven Verbindungen wie für ölige Injektionssuspensionen
angemessen hergestellt werden. Zu den geeigneten lipophilen Lösungsmitteln
oder Trägern
gehören
fettige Öle
wie Sesamöl,
oder synthetische Fettsäureester
wie Ethyloleat oder Triglyzeride oder Liposome. Wässrige Injektionssuspensionen
können
Substanzen enthalten, welche die Viskosität der Suspension erhöhen, wie
z. B. Natriumcarboxylmethylcellulose, Sorbitol oder Dextran. Wahlweise
können
die Suspensionen auch geeignete Stabilisatoren enthalten oder Substanzen,
die die Löslichkeit
der Verbindungen erhöhen,
um die Präparation
hochkonzentrierter Lösungen
zu ermöglichen.
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Pharmazeutische Präparate für den oralen
Gebrauch lassen sich erreichen, indem die aktiven Verbindungen mit
festen Trägern
kombiniert und dann wahlweise zermahlen und die Körnchen dann
nach Zugabe geeigneter Hilfsmittel, falls erwünscht, zu Tabletten oder Drageekernen
verarbeitet werden. Geeignete Träger sind
insbesondere Füllstoffe
wie Zucker, einschließlich
Laktose, Sukrose, Mannitol oder Sorbitol; Cellulosepräparate wie
z. B. Maisstärke,
Weizenstärke,
Reisstärke,
Kartoffelstärke,
Gelatine, Tragantgummi, Methylzellulose, Hydroxypropylmethylcellulose,
Natriumcarboxymethylcellulose und/oder Polyvinylpyrrolidon (PVP). Nach
Wunsch können
Zersetzungsmittel hinzugefügt
werden, wir das querverbundene Polyvinylpyrrolidon, Agar oder Alginsäure oder
deren Salze wie Natriumalginat.
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Drageekerne werden mit geeigneten
Umhüllungen
versehen. Zu diesem Zweck können
konzentrierte Zuckerlösungen
verwendet werden, die wahlweise Gummiarabikum, Talkum, Polyvinylpyrrolidon,
Carbopolgel, Polyethylenglycol und/oder Titandioxid, Lacklösungen und
geeignete organische Lösungsmittel
oder Lösungsmittelmischungen
enthalten können.
Den Tabletten- oder Drageeumhüllungen
können
zur Identifikation oder zur Unterscheidung zwischen verschiedenen
Kombinationen der Wirkstoffdosen Färbemittel oder Pigmente hinzugefügt werden.
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Pharmazeutische Präparate für den oralen
Gebrauch umfassen zusammensteckbare Gelantinekapseln sowie weiche,
versiegelte Gelantinekapseln und einen Weichmacher wie Glycerol
oder Sorbitol. In den Steckkapseln können den Wirkstoffen Füllstoffe
wie Laktose, Bindemitteln wie Stärken
und/oder Gleitmitteln wie Talkum oder Magnesiumstearat und wahlweise
Stabilisatoren beigemengt sein. In weichen Kapseln können die
Wirkstoffe in geeigneten Flüssigkeiten
wie fettige Ölen,
flüssiges
Paraffin oder flüssiges
Polyethylenglykolen aufgelöst
oder suspendiert sein. Es können
auch Stabilisatoren hinzugefügt
werden.
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5.5 GEBRAUCH DER VERBINDUNGEN
DER ERFINDUNG ZUR DERIVATISIERUNG VON PROTEINEN
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Die Verbindungen der vorliegenden
Erfindung nach Formel II, worin P = 1 oder 2, können zur Derivatisierung eines
Zielproteins und dadurch zur Bestimmung des Vorhandenseins von benachbarten
Nε-Komponenten
verwendet werden. Die Testreaktion kann in einem wässrigen
Puffer mit mild oder moderat alkalischem pH zwischen ca. 7,2 und
8,0 durchgeführt
werden. Die spezifische Derivatisierung des Zielproteins kann mit jedem
Mittel, das die proteingebundene und frei derivatisierende Verbindung
trennt, erkannt werden. Die derivatisierende Verbindung kann wahlweise
auch durch radioaktive Markierung erkannt werden. In einem Ausführungsbeispiel
kann die Verbindung mit 14C-Methyliodid
an Stelle von Methyliodid synthetisiert werden. Alternativ kann
die starke UV-Absorption oder Fluoreszenz der derivatisierenden
Verbindung genutzt werden. Verbindung Nr. 2 hat beispielsweise eine
Absorptionsspitze von 16.000 M–1 cm–1 bei λ = 298 nm.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
das Zielprotein durch eine Verbindung der Erfindung derivatisiert,
mit Natriumborhydrid oder Cyanborhydrid irreversibel reduziert und
durch Trypsin oder Ähnliches
in Peptide fragmentiert. Die resultierenden Peptide können mit
den aus einer unreagierten Probe des Proteins erhaltenen Peptiden
durch eine Analyse verglichen werden, zu der eine Peptide aufreinigende
chromatographische oder elektrophoretische Technik verwendet wird,
z. B. Umkehrphasen-Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC).
Nachdem die Peptide durch ein Chromatographieverfahren mit hoher
Auslösung
aufgereinigt wurden, sind die derivatisierten Peptide anhand ihrer
veränderten
Elutionszeit und der Absorbanz bei λ = 298 nm leicht nachzuweisen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der Praktiker die Reaktion an verschiedenen pH-Punkten durchführen, um
zu bestimmen, ob an einem Punkt innerhalb des erwarteten Bereichs
ein positives Ergebnis erzielt werden kann. Als ein positives Ergebnis,
d. h. ein Ergebnis, das das Vorhandensein von benachbarten Nε-Komponenten
anzeigt, gilt ein Ergebnis, bei dem ein hoher Anteil jedes einer
begrenzten Anzahl von Peptiden des Zielproteins, z. B. zwischen
1–4, derivatisiert
wird und unerheblich Mengen anderer Peptide betroffen sind.
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Die oben beschriebene Proteinderivatisierungstechnik
kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Verbindungsanwärter gemäß der Erfindung
dazu verwendet werden kann, die produktive HIV-1-Infektion von Makrophagen
zu verhindern. Es kann ein Vergleich der Aktivität eines Verbindungsanwärters mit
der Aktivität
von Verbindung Nr. 2 als Derivatisierungsmittel speziell für Kernlokalisierungssequenzen
angestellt werden. Eine Verbindung, die die gleichen Peptide im
gleichen Ausmaß derivatisiert
wie Verbindung Nr. 2, kann zur Praktizierung der Erfindung verwendet
werden.
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5.6 DIE BEHANDLUNG VON
INFEKTIONSKRANKHEITEN
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Die Verbindungen der vorliegenden
Erfindung können
zur Verhütung
oder Behandlung von Infektionskrankheiten in Tieren, einschließlich Säugetieren
und vorzugsweise Menschen verwendet werden, und diese Verbindungen
eignen sich insbesondere für
die Behandlung von parasitischen Krankheiten, besonders Malaria.
Die hierin beschriebene Erfindung liefert den Gebrauch der Verbindungen
der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Infektionen, einschließlich und
ohne Einschränkung,
Infektionen durch Parasiten und zur Verhütung von mit solchen Infektionen
assoziierten Krankheiten. Die Verbindungen können bei Verabreichung an ein
mit Parasiten infiziertes Tier die Parasitämie reduzieren.
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Zu den Infektionskrankheiten gehören ohne
Einschränkung:
Protozoen-Krankheiten wie die durch Kinetoplastida verursachten
wie Trypanosoma und Leishmania, die durch Diplomonadina verursachten
wie Giardia, die durch Trichomonadida verursachten wie Dientamoeba
und Trichomonas, die durch Gymnamoebia verursachten wie Naegleria
und die durch Amoebia verursachten wie Entamoeba und Acanthamoeba,
die durch Sporozoasida verursachten wie Babesia, die durch Coccidiasina
verursachten wie Isospora, Toxoplasma, Cryptosporidium, Eimeria,
Thelleria sowie Plasmodium; Metazoen-Krankheiten wie die durch den
Nematoda (Ringwurm) verursachten wie Ascaris, Toxocara, die Hakenwürmer, Strongyloides,
Peitschenwürmer,
Madenwürmer,
Dranculus, Trichinella und die Fadenwürmer sowie durch die Platyhelminthes
(Flachwürmer)
verursachten wie Trematoda wie Schistosoma, die Blutegel, Leberegel,
Darmegel und Lungenegel, und die Cestoda wie Bandwürmer; virale
und Chlamydia-Krankheiten einschließlich z. B. solcher durch Poxviridae,
Iridoviridae, Herpesviridae, Adenoviridae, Papovaviridae, Hepadnaviridae,
Parvoviridae, Reoviridae, Birnaviridae, Togaviridae, Coronarviridae,
Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Filoviridae, Orthomyxoviridae, Bunyaviridae, Arenaviridae,
Retroviridae, Picornaviridae, Calciviridae und durch Chlamydia verursachte;
bakterielle Krankheiten; mikrobakterielle Krankheiten; Spirochätenkrankheiten;
Rickettsienkrankheiten und Pilzkrankheiten.
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In einem Ausführungsbeispiel werden die Verbindungen
der Erfindung mit anti-infektiöser Aktivität gemäß Formel
(I) wie in Abschnitt 5.1 beschrieben gebildet. Weiterhin können die
Verbindungen der Erfindung mit anti-infektiöser Aktivität auch gemäß Formel II gebildet werden:
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Amoebida wie Entamoeba und Acanthamoeba,
durch Sporozoasida wie Babesia und der Coccidiasina wie Isospora,
Toxoplasma, Cryptosporidium, Eimeria, Thelleria und Plasmodium;
Metazoen-Krankheiten wie die durch den Nematoda (Ringwurm) Verursachten
wie Ascaris, Toxocara, die Hakenwürmer, Strongyloides, Peitschenwürmer, Madenwürmer, Dranculus,
Trichinella und die Fadenwürmer
sowie durch die Platyhelminthes (Flachwürmer) verusachten wie Trematoda
wie Schistosoma, die Blutegel, Leberegel, Darmegel und Lungenegel,
und die Cestoda wie Bandwürmer;
virale und Chlamydia-Krankheiten einschließlich z. B. solcher durch Poxviridae,
Iridoviridae, Herpesviridae, Adenoviridae, Papovaviridae, Hepadnaviridae,
Parvoviridae, Reoviridae, Birnaviridae, Togaviridae, Coronarviridae,
Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Filoviridae, Orthomyxoviridae, Bunyaviridae,
Arenaviridae, Retroviridae, Picornaviridae, Calciviridae und durch
Chlamydia Verursachter; bakterielle Krankheiten; mikrobakterielle
Krankheiten; Spirochätenkrankheiten;
Rickettsienkrankheiten und Pilzkrankheiten.
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In einem Ausführungsbeispiel werden die Verbindungen
der Erfindung mit anti-infektiöser Aktivität gemäß Formel
(I) wie in Abschnitt 5.1 beschrieben gebildet. Weiterhin können die
Verbindungen der Erfindung mit anti-infektiöser Aktivität auch gemäß Formel II gebildet werden:
wobei A, unabhängig, =
CH
3 oder CH
2CH
3 und P = 1 oder 2 und
wobei X = NH
2,
CH
3 oder CH
2CH
3; X = CH
3 oder CH
2CH
3; -Y = NH
2, NHCH
3, N(CH
3)
2 und Z = H, CH
3 oder CH
2CH
3 oder
wobei Y und Z , unabhängig, =
H, NH
2, NHCH
3, N(CH
3)
2 oder N
+(CH
3)
3;
Q ist N oder CH und deren Salze, mit der Maßgabe wie in Anspruch 1 definiert.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
können
die Verbindungen der Erfindung wie in Anspruch 19 und den davon
abhängigen
Ansprüchen
definiert therapeutisch bei Infektionen mit Plasmodium-Spezies wie P.
falciparum, P. vivax, P. ovale und P. malariae eingesetzt werden,
die im Menschen akute und rekurrierende Malaria verursachen. Die
Verbindungen der Erfindung sind auch aktiv gegen Infektionen durch
andere Plasmodium-Spezies, einschließlich P. berghei, P. knowlesi,
P. simium, P. cynomolgi bastianelli und P. brasilianum.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
die Verbindungen nützlich
sein für die
Chemoprophylaxe für
Personen mit Infektionsrisiko, z. B. bei Reisen in endemische Gebiete.
Durch die Aufrechterhaltung einer wirksamen Konzentration einer
Verbindung der Erfindung im Kreislauf kann Malaria verhütet werden,
indem die pathologischen Stadien der Infektion mit Plasmodium-Spezies
unterdrückt
werden. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein können die
Verbindungen der Erfindung effektiv gegen 5 verschiedene Stadien
des Lebenszyklus der Parasiten sein, einschließlich Sporozoiten und Merozoiten,
sowie gegen ruhende, ungeschlechtliche und geschlechtliche Stadien.
Die Verbindungen der Erfindung können
im Blutstrom, in den Erythrozyten, in der Leber und in anderem Gewebe,
wo der Malaria-Parasit residieren könnte, aktiv sein.
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In einem spezifischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Verbindung der Erfindung zur Verhütung oder
Behandlung von Malaria oder zur Behandlung von Infektionen mit anderen
Plasmodium-Spezies, die gegen Antimalariamittel wie u. a. Chloroquin
und Pyrimethamin resistent sind, eingesetzt werden. Die Antimalaria-Merkmale
der Verbindungen sind bei P. falciparum, das bekanntermaßen resistent
ist gegenüber Chloroquin
oder Pyrimethamin, nicht vermindert (siehe Abschnitt 8 infra). Ohne
an eine Theorie des Mechanismus der Verbindungen gebunden sein zu
wollen, wird in Erwägung
gezogen, dass die Verbindungen mit den biochemischen Zielen interagieren,
die verschieden und unabhängig
sind von denen, auf die diese beiden klassischen Antimalariamittel
wirken. Somit können
die Verbindungen der Erfindung bevorzugt zur Behandlung von Malaria-Infektionen
eingesetzt werden, die aus Gebieten stammen, in denen bekannter-
oder vermutetermaßen
medikamentenresistente Plasmodium-Spezies residieren.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
können
die Verbindungen eine einzige Acyl-Gruppe auf dem Arylen-Ring enthalten,
d. h. P = 1, und/oder der heterozyklische Substituent, d. h. R,
kann ungeladen sein. Im Ausführungsbeispiel
der Erfindung, worin es auf dem Arylen-Ring zwei Acyl-Gruppen gibt,
d. h. P = 2, wird es vorgezogen, dass solche Acyl-Gruppen sich nicht
in einer Ortho-Anordnung zueinander befinden. In einem weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Verbindungen, die potenzielle Antimalaria-Aktivität besitzen,
Arylenbis(methylketon)-Verbindungen, die einen geladenen heterozyklischen
Ring enthalten wie Pyrimidinium, wie in CM-0294 (siehe 4A).
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Die Antimalaria-Eigenschaften der
Verbindungen der Erfindung können
mit nach dem Stand der Technik gut bekannten Techniken, Assays und
experimentellen Tiermodellen analysiert werden. So lässt sich
z. B. die Inhibition des Wachstums von Plasmodium falciparum durch
die Verbindungen in (5) vitro durch die Hypoxanthinaufnahmemethode
beurteilen (Desjardins et al., 1979, Anti-microb. Ag. Chemother.
16: 710–718).
Die in vitro antiparasitischen Aktivitäten mehrerer Beispielsverbindungen
der Erfindung wurde mit dieser Methode beurteilt, und die Ergebnisse
sind in Abschnitt 8 beschrieben. Die in vivo Wirksamkeit der Verbindungen
kann auch in Mausmodellen getestet werden, in denen die Parasitämie nach
der Verabreichung der Verbindung enumeriert ist (Ager, A. L., 1984,
Rodent malaria models, S. 225–264).
Im Handbook of Experimental Pharmacology Vol. 68, Antimalarial Drugs,
Peters and Richards eds. Springer-Verlag, Berlin). Die in vivo Aktivität mehrerer
Beispielsverbindungen wurde in einem 4-tägigen Unterdrückungsmodell
in Mäusen
beurteilt und die Ergebnisse sind in Abschnitt 8 angegeben. [0069]
Die vorliegende Erfindung liefert auch pharmazeutische Zusammensetzungen.
Diese pharmazeutischen Zusammensetzungen umfassen eine prophylaktisch
oder therapeutisch wirksame Menge der Verbindung wie in Anspruch
8 und den davon abhängigen
Ansprüchen
definiert, sowie einen pharmazeutischen Träger, wie die in Abschnitt 5.4
beschriebenen. Eine wirksame Menge bedeutet, genauer gesagt, die
Menge, die zur Verhütung
der Entwicklung oder zur Linderung der vorhandenen Symptome der
zu behandelnden Person wirksam ist. Die Bestimmung der effektiven
Mengen liegt im Rahmen der Fähigkeiten
mit der Technik vertrauter Personen, insbesondere angesichts der
hierin enthaltenen detaillierten Offenbarung. Für jede in der Methode der Erfindung
verwendete Verbindung kann die effektive Dosis anfänglich durch
ein in vitro Assay bestimmt werden. Eine Dosis kann in Tiermodellen
formuliert werden, um den Zirkulationsbereich zu erhalten, der die
IC50 (d. h. die Konzentration der Verbindung,
mit der eine halb-maximale Wachstumsinhibition des Parasiten erreicht
wird) umfasst wie im in vitro Assay bestimmt. Solche Informationen können zur
genaueren Bestimmung nützlicherer
Dosen in Versuchsobjekten, z. B. Menschen, verwendet werden. Die
Dosierung kann innerhalb dieses Bereichs je nach der verwendeten
Dosierungsform und der Verabreichungsmethode schwanken. Verschiedene
Verabreichungssysteme sind bekannt und können zur Verabreichung der
Verbindung verwendet werden, z. B. Einkapselung in Liposome. Andere
Verabreichungsmethoden umfassen u.a. interdermale, intramuskuläre, intraperitoneale,
intravenöse,
subkutane, intranasale und orale Wege.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel
liefert die Erfindung den Gebrauch der Verbindung wie in Anspruch
19 und den davon abhängigen
Ansprüchen
definiert zur Präparation
eines Medikaments zur Verhütung oder
Behandlung von Malaria. Die Erfindung liefert auch den Gebrauch
einer Verbindung der Erfindung und ein Antimalariamittel bei der
Herstellung eines Medikaments zur Verhütung oder Behandlung von Malaria.
Solche Antimalariamittel können
u.a. Chinin, Aminoquinoline (Chloroquin und Primaquin), Pyrimethamin,
Mefloquin, Halofantrin und Artemisinin umfassen.
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Die „Zusatzverabreichung" einer Verbindung
der Erfindung und eines Antimalariamittels bedeutet, dass die beiden
entweder als Mixtur oder nacheinander verabreicht werden. Bei der
aufeinander folgenden Verabreichung kann die Verbindung vor oder
nach dem Antimalariamittel gegeben werden, solange das zuerst verabreichte
Mittel zum Zeitpunkt der Verabreichung des zweiten Mittels im Tier
immer noch malaria-aktiv ist. Jede der oben beschriebenen Verabreichungsmethoden
kann zur Gabe der Verbindung und des Antimalariamittels in Kombination
verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung soll so
verstanden werden, dass sie alle solche Verwendungsmöglichkeiten einbezieht
und der Begriff „Zusatzverabreichung" muss dementsprechend
ausgelegt werden. Wenn eine Verbindung der Erfindung und ein Antimalariamittel
zusätzlich
als Mixtur verabreicht werden, sollten sie vorzugsweise in Form
einer pharmazeutischen Zusammensetzung gegeben werden, die beide
Mittel enthält.
Somit ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine pharmazeutische Zusammenstellung geliefert, die eine
Verbindung der Erfindung und ein Antimalariamittel zusammen mit
einem pharmazeutisch akzeptablen Träger umfasst.
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6 BEISPIELE
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6.1 SYNTHESE DER SPEZIFISCHEN
VERBINDUNGEN
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Verbindung Nr. 2, 1A: Eine Suspension von Verbindung Nr.
11 (2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)amino-6-Methylpyrimidin)
(0,284 g) wurde in 1 : 1 Acetonitril-Tetrahydrofuran suspendiert, mit Methyliodid (2
ml) behandelt und für
18 Stunden bei 40–45°C unter einem
Rückflusskühler erhitzt.
Die Kühlung
und Filtration ergab 0,35 g von 2-Amino-4-(3,5-Diazetylphenyl)amino-l,6-Dimethylpyrtmidinium-Iodid,
Schmp. 292°C.
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2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)amino-l,4-Dihydro-l,6-Dimethylpyrimidin.
Eine Suspension von 21 g (49,3 mmol) 2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)amino-1,6-Dimethylpyrimidinium-Iodid
(Verbindung Nr. 2, wie in Abschnitt 6.1 beschrieben synthetisiert)
in 1 : 1 Methanol/Wasser (750 ml) bei 60°C wurde mit überschüssigem 2 N NaOH behandelt,
mit Kühlung
um ca. 60°C
beizubehalten. Weitere 200 ml Wasser wurden hinzugegeben und die
Mischung wurde in Eis gekühlt
und gefiltert, um 14,69 g 2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)imino-1,4-Dihydro-l,6-Dimethylpyrtmidin
als gelbe Kristalle zu ergeben, Schmp. 219–220°C.
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2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)amino-1,6-Dimethylpyrimidinium-Chlorid
(CNI-0294). CNI-0294
ist das Chloridsalz der Verbindung Nr. 2. Die Base 2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)imino-l,4-Dihydro-l,6-Dimethylpyrimidin
(14,35 g, 48 mmol) wurde in 500 ml Methanol und mit HCl-Gas behandelt,
bis die Präzipitation
komplett erschien. Die Filtration ergab 12,8 g weiße Kristalle
mit einer leichten Gelbfärbung,
Schmp. 306,5–307,5°C.
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Verbindung Nr. 11 (CNI-1194): Eine
Suspension von 3,5-Diacetylanilin (0,885 g) in Wasser (18 ml) wurde
mit 2-Amino-4-Chloro-6-Methylpyrimidin (0,718 g) und konzentriertem
HCl (0,42 ml) behandelt und 30 Minuten bei 90–100°C erhitzt. Nach der Abkühlung wurde
die Mixtur mit 10 ml wässrigem
1 N KOH behandelt. Die Mixtur wurde 10 Minuten gerührt und
der Feststoff herausgefiltert, mit Wasser gewaschen und getrocknet und
ergab 1,322 g 5 beige Kristalle. Die Rekristallisierung aus Ethylacetat-2-Methoxyethanol
ergab 1,175 g von 2-Amino-4-(3,5-Diacetylphenyl)amino-6-Methylpyrimidin
als helle, glänzende
Kristalle, Schmp. 240–241 °C.
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Verbindung Nr. 12. Eine Suspension
von 3,5-Diacetylanilin (0,531 g) in Wasser (8 ml) wurde mit Cyanoguanidin
(0,285 G) und konz. HCl (0,25 ml) behandelt und unter Rückfluss
erhitzt. Nach 6 Stunden war die Mixtur abgekühlt und konzentriert und es
wurden 0,248 g eines kremfarbenen Feststoffs herausgefiltert und getrocknet,
um N-(3,5-Diacetylphenyl)biguanid-Hydrochlorid zu ergeben, Schmp. 260–270°C (Grad Celsius).
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Verbindung Nr. 13: Eine Suspension
von 3,5-Diacetylanilin (1,95 g) in Wasser (10 ml) wurde mit 2-Chloro-4,6-Diamino-1,3,5-Triazin
(1,455 g) und konzentriertem HCl (0,1 ml) behandelt und unter Rückfluss für 20 Minuten
erhitzt. Nach dem Abkühlen
wurde das Hydrochlorid aus Verbindung Nr. 13 als weißes Pulver ausgeschieden.
Dieses wurde ausgefiltert, in 60 ml kochendem, wässrigem 75%igen Methanol aufgelöst und mit
Triethylamin (1,5 ml) behandelt. Nach dem Abkühlen wurden weiße Flocken
abgesondert. Die Filtration und Trocknung ergab 1,79 g von 2-(3,5-Diacetylphenyl)amino-4,6-Diamino-1,3,5-Triazin,
Schmp. 271–272°C.
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Verbindung Nr. 14: 4-(3-Acetylphenyl)amino-2-Amino-6-Methylpyrimidin.
Verbindung Nr. 15 (0,968 g) wurde in Methyl-Iodid (2 ml) enthaltendem
Aceton (5 ml) suspendiert und bei Rückfluss für 48 Stunden erhitzt. Die Filtration
nach dem Abkühlen
ergab 0,657 g von 4-(3-Acetylphenyl)amino-2-Amino-l,6-Dimethylpyrimidinium-Iodid
als weißes
Pulver, Schmp. 238–240°C.
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Verbindung Nr. 15 (CNI-1594): Eine
Suspension von m-Aminoacetophenon (2,7 g) und 2-Amino-4-Chloro-6-Methylpyrimidin
(2,87 g) in 40 ml Wasser wurde mit 1,7 ml konzentriertem HCl behandelt
und für
1 Stunde bei Rückfluss
erhitzt. Die Zugabe von 40 ml 1 N KOH ergab einen hellen, glänzenden
Feststoff, der ausgefiltert und getrocknet wurde und 3,8 g 4-(3-Acetylphenyl)amino-2-Amino-6-Methylpyrimidin
ergab, Schmp. 196–198°C.
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Verbindung Nr. 16: Eine Suspension
von 3,5-Diacetylanilin (0,531 g) in Wasser (10 ml) wurde mit 6-Chloro-Purin
(0,464 g) und konzentriertem HCl (0,25 ml) behandelt und 30 Minuten
bei Rückfluss
erhitzt. Nach dem Abkühlen
wurde die Mixtur mit 6 ml wässrigem
1 N KOH behandelt. Die Mixtur wurde 10 Minuten gerührt und
der Feststoff herausgefiltert, mit Wasser gewaschen und getrocknet
und ergab 0,80 g von 6-[(3,5-Diacetylphenyl)amino]purin, Schmp.
(Grad Celsius) 340–350°C.
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Verbindung Nr. 17 (CNI-1794): Eine
Suspension von p-Aminocetophenon (1,35 g) und 2-Amino-4-Chloro-6-Methylpyrimidin
(1,435 g) in 20 ml Wasser wurde mit 0,85 ml konz. HCl behandelt
und 1 Stunde unter Rückfluss
erhitzt. Die Zugabe von 20 ml 1 N KOH ergab einen hellen, glänzenden
Feststoff, der ausgefiltert und getrocknet wurde und 2,28 g 4-(3-Acetylphenyl)amino-2-Amino-6-Methylpyrimidin
ergab, Schmp. 194–196°C. Davon
wurden 1,21 g mit Methyliodid (3 ml) in Demethylformamid (15 ml)
bei Raumtemperatur 42 Stunden lang behandelt. Die Verdünnung mit
Ethylacetat und Filtration ergab 1,11 g 4-(4-Acetylphenyl)amino-2-amino-l,6-Dimethylpyrimidium-Iodid
in Form eines weißen
Pulvers, Schmp. 302–303°C.
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Verbindung Nr. 45 (CNI-4594): Eine
Mixtur aus Anilin (0,93 g und 2-Amino-4-Chloro-6-Methylpyrimidin, (1,44 g) in 36 ml
Wasser wurde mit 0,84 ml konz. HCl behandelt und 1 Stunde unter
Rückfluss
erhitzt. Die Zugabe von 20 ml 1 N KOH ergab einen hellen, glänzenden
Feststoff, der herausgefiltert, getrocknet und aus Ethylenacetat/2-Methoxyethanol
und Ethylacetat/Hexan rekristallisiert wurde und 0,69 g 4-Phenylamino-2-Amino-6-Methylpyrimidin
ergab, Schmp. 179–180°C.
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Verbindung Nr. 46. Eine Suspension
von 4-Phenylamino-2-Amino-6-Methylpyrimidin, Verbindung Nr. 45,
(0,25 g) in Ethanol (4 ml) wurde mit Methylmethansulfonat (0,090
g) behandelt und 5 Tage unter Rückfluss erhitzt.
Weiteres Methylmethansulfonat (0,090 g) wurde hinzugegeben und die
Mixtur weitere 2 Tage unter Rückfluss
erhitzt. Die Konzentration und Rekristallisierung aus einer Mixtur
von Methanol, Ethylacetat und Tertbutylethylether ergab 0,10 g von
4-Phenylamino-2-Amino-l,6-Dimethylpyrimidinium-Methansulfonat.
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3,5-Diacetylanilin (CNI-1894) wurde
gemäß Ulrich
et al., (1983, J Med Chem 27: 35-40)
synthetisiert. In anderen Positionen substituierte Diacetulaniline
können
gemäß Ulrich
et al. oben oder McKinnon et al. (1971, Can J Chem 49: 2019–2022) synthetisiert
werden. Alle anderen Grundstoffe wurden von der Aldrich Chemical
Co. bezogen. Die kernmagnetischen Resonanzspektren und Elementanalysen
stimmten mit den erwarteten Werten überein.
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6.2 DER GEBRAUCH VON VERBINDUNG
NR. 2 ZUR INHIBITION DER HIV-REPLIKATION
IN PRIMÄREN MAKROPHAGENLINIEN
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6.2.1 Materialien und
Methoden
-
Durch Ficoll-Hypaque-Zentrifugation
und Adhärenz
zu Plastik, wie zuvor beschrieben, wurden primäre humane Monozyten aus peripherem
Blut gewonnen. Gartner S. P. et al., 1986, Science 233: 215. Kurz
gesagt wurden die PBMCs nach Ficoll-Hypaque (Pharmacia) 4 Mal mit
DMEM gewaschen (die letzte Wäsche
erfolgte bei 800 U/min zur Entfernung der Blutplättchen) und in Monozyten-Kulturmedium
resuspendiert [DMEM mit Zusatz von 1 nM Glutamin, 10% hitze-inaktiviertem
Humanserum, 1% Penicillin + Streptomycin-Lösung (Sigma)] bei einer Dichte
von 6 × 106 Zellen/ml. Die Zellen wurden auf 24 Mikrotiterplatten
ausgesät
(1 ml pro Platte) und 2 Stunden bei 37°C, 5% CO2 inkubiert.
Nach der Inkubation wurden die Zellen 3 Mal mit DMEM gewaschen,
um nicht-adhärente
Zellen zu entfernen, und die Inkubation wurde dann in mit 250 U/ml
humanem M-CSF (Sigma) angereichtem Monozyten-Kulturmedium fortgesetzt.
Die Zellen wurden vor der Infektion mit dem monozyten-trophen Stamm
HIV-1ADA 7 Tage lang ausgereift. Nuovo,
G. J., et al., 1992, Diagn. Mol. Pathol. 1: 98. Zwei Stunden nach
der Infektion wurden die Zellen mit Medium gewaschen und RPMI mit
10% Humanserum-Zusatz kulturiert. In Experimenten, in denen eine
PCR-Analyse vorgenommen wurde, wurde der Virus 2 Stunden bei Raumtemperatur
mit RNAse-freier DNAse (Boehringer-Mannheim) vorbehandelt und dann
vor der Injektion durch einen Nitrocellulosefilter (0,2 μm Porengröße) gefiltert.
-
PBMCs wurden durch Ficoll-Hypaque-Zentrifugation
gereinigt und mit 10 μg/ml
PHA-P (Sigma) sowie 20
U/ml rekombinantem humanem IL-2 (rh1L-2) in RPMI 1640 mit 10% FBS
(HyClone)-Zusatz aktiviert. Nach 24 h Inkubation wurden die Zellen
gewaschen und mit HIV-1ADA in RPMI 1640 mit 10% FBS-Zusatz inokuliert. Nach
2 h Absorption wurde freier Virus ausgewaschen und die Zellen wurden
in RPMI 1640 mit Zusatz von 10% FBS und 20 U/ml rh1L-2 kulturiert. Virenstock
und Infektion. Der makrophagen-trophe Stamm HIV-1ADA wurde
in primären
humanen Monozyten amplifiziert und konzentriert, um einen Virenstock
mit einer TCID50 von ca. 105/ml
zu produzieren. Die HIV-1-Konzentration wurde dann durch Immunoassay
der viralen p24-Konzentration unter Verwendung eines Umrechnungsfaktors
von 1 ng/200 HIV-1-Partikel bestimmt.
-
6.2.2 P24 und RT-Assay
-
Für
das p24-Assay wurden sequenzielle Verdünnungen von 1 : 9 des Kulturüberstands
erstellt und mit ELISA wie vom Hersteller (Cellular Products, Buffalo,
NY) empfohlen analysiert. Für
das reverse Transkriptase (RT) Assay wurden 10 μl Kulturüberstand 40 μl Reaktionsmischung
hinzugefügt
(die endgültige
Zusammensetzung war 50 mM Tris-HCl, pH 7,8; 20 mM KCl; 5 mM MgCl
2; 1 mM DTT; 0,1% Triton X-100; 0,2 OD/ml
polyA; 0,2 OD/ml oligo(dT)
12–18 und 40 μCi/ml
3H-dTTP (76 Ci/mmol. DuPont) und für 2 h bei
37°C inkubiert.
5 μl der Reaktionsmischung
wurden dann auf das
DE 81 (Whatman)
Papier aufgetupft. Das Papier wurde luftgetrocknet und 5 Mal mit
5% NaHP
2O
4 gewaschen
und dann mit destilliertem Wasser gespült. Nach dem Lufttrocknen wurde
das Papier auf eine Flexi-Filterplatte (Packard) gelegt, mit Szintillationsflüssigkeit überschichtet
und in einem TopCount Mikrotiterplattenzähler (Packard) gezählt. Die
Ergebnisse wurden als counts per minute in 1 ml Überstand (cpm/ml) angegeben.
-
6.2.3. Ergebnisse für teilende
und ruhende Zellen
-
Die Zytotoxizität der Verbindung Nr. 2 wurde
in Monozytenkulturen durch Trypan-Blau-Exklusionsassay oder Laktat-Dehydrogenase
(LDH) Freisetzung getestet. In beiden Assays wurden bei Konzentrationen der
Verbindung bis zu 10 μM
keine zytotoxischen Wirkungen beobachtet (Daten nicht dargestellt).
Die in 2 dargestellten
Ergebnisse zeigen die Wirkung verschiedener Konzentrationen von
Verbindung Nr. 2 auf die HIV-1-Replikation in Monozyten. Auf Grund
dieses Experiments schätzen
wir, dass die IC50 für diese Verbindung zwischen
0,1 und 1 nM liegt. Ähnliche
und höhere
Konzentrationen der Verbindung wurden auch auf aktivierten PBLs
getestet. Die anti-virale Wirkung dieser Verbindung war in diesen
sich aktiv teilenden Zellpopulationen weit weniger bemerkbar (3). Es wurde keine anti-virale Wirkung festgestellt,
wenn replizierende Zellkulturen mit der Multiplizität der Infektion
von Monozyten infiziert wurden.
-
6.2.4. AZT und Verbindung
Nr. 2 in Kombination
-
AZT ist ein Medikament, das routinemäßig zur
Behandlung HIV-1- infizierter Personen eingesetzt wird. Es sind
jedoch zwei Faktoren bekannt, die die Wirkung von AZT beeinträchtigen:
seine Toxizität
und das Erscheinen resistenter mutanter HIV-1-Stämme. Die Effekte dieser beiden
Faktoren können
verringert werden, indem ein zweites, synergistisches HIV-1-hemmendes
Mittel zusammen mit AZT verabreicht wird.
-
Angesichts dieser Prämissen wurden
die Wirkungen der verschiedenen Konzentrationen von AZT, allein
oder in Kombination mit 100 nM der Verbindung Nr. 2, auf die HIV-1-Replikation in humanen
Monozytenkulturen mit den in Abschnitt 6.2.1 und 6.2.2 genannten
Protokollen getestet. Die Medikamente wurden zusammen mit HIV-1
bei ca. 105 TCID/ml den Monozytenkulturen
hinzugefügt.
Die Medikamentenkonzentration wurde bei der Rückspeisung aufrechterhalten.
Die HIV-1-Replikation wurde durch ein Assay des Überstands für reverse Transkriptase-Aktivität beurteilt.
Die Ergebnisse sind als Mittelwert ± Standardabweichung (cpm × 10–3)
in Tabelle V angegeben.
-
-
Diese Ergebnisse zeigen, dass zwischen
AZT und Verbindung Nr. 2 Synergie besteht. Die synergistischen Wirkungen
sind bei den niedrigeren Dosen von AZT an Tag 11 am ausgeprägtesten.
Zum Beispiel produzieren 10 pM AZT allein eine Reduzierung der RT-Aktivität von ca.
20% an Tag 11, 100 nM Verbindung Nr. 2 allein produzieren eine Reduzierung
von ca. 60%. Ohne Synergie sollte die Kombination eine Reduzierung von
70% produzieren (100 × (1 – ( 0,8 × 0,4)).
Stattdessen wurde eine Reduzierung von 90% beobachtet.
-
6.3 DIE VERBINDUNGEN DER
ERFINDUNG BEWIRKEN KEINE BLOCKIERUNG DES KERNIMPORTS VON ESSENZIELLEN
PROTEINEN IN ZELLEN
-
6.3.1. Direkte Demonstration
der Inhibition des Zellimports von HIV-1 durch Verbindung Nr. 2
-
Die Wirkungen von Verbindung Nr.
2 auf den Kernimport von HIV-1-Präintegrationskomplexen
kann die Erkennung des Vorhandenseins von zirkulärer Duplex-HIV-1 Genom-DNA
direkt messen. Diese Duplex-Ringe können mit PCR-Amplifikation
mit Primern, die die Verbindungsstelle des zirkulären HIV-1-Genoms überbrücken, leicht
erkannt werden. Bukrinsky, M. I., et al., 1992, Proc. Natl. Acad.
Sci. 89: 6580–84.
-
Kurz gesagt wurde die Wirksamkeit
der Kerntranslokation durch das Verhältnis zwischen den 2-LTR- und
pol-spezifischen PCR-Produkten, welches den Anteil der LTR-2-Ring-DNA-Moleküle als einen
Teil des gesamten Pools intrazellulärer HIV-1-DNA reflektiert,
geschätzt.
Virale 2-LTR-Ring-DNA wird ausschließlich im Kern infizierter Zellen
gebildet und ist somit ein praktischer Marker für eine erfolgreiche Kerntranslokation.
Bukrinsky, M. I., (5) 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. 89: 6580–84; Bukrinsky,
M. I., 1993, Nature 365: 666–669. PCR-Analyse
der HIV-1-DNA: Mit dem IsoQuick Extraktionskit (Microprobe Corp.,
Garden Grove, CA) wurde Gesamt-DNA aus HIV-1-infizierten Zellen
extrahiert. Die DNA wurde dann mit PCR mit Primer-Paaren analysiert,
die folgende Sequenzen amplifizieren: ein Fragment von HIV-1 (LTR/gag)
das während
der reversen Transkription als Letztes synthetisiert wird und somit
den Pool viraler DNA-Moleküle
mit voller Länge
repräsentiert;
ein Fragment des Polymerase-Gens
(pol); eine 2-LTR-Verbindungsregion, die nur in HIV-1 2-LTR Ring-DNA-Molekülen zu finden
ist oder ein Fragment des zellulären
a-Tubulin-Gens. Verdünnungen
von 8E5-Zellen (die eine integrierte Kopie der HIV-1-DNA pro Genom
enthalten) in CEM-Zellen dienten als Standards. Die Amplifikationsprodukte
wurden auf Nylonmembranfilter transferiert und zu 32P-markierten Oligonukleotiden
hybridisiert, die für
jedes PCR-Amplifikationsfragment spezifischen internen Sequenzen
entsprechen, gefolgt von einer Exposition mit Kodak XAR-S-Film oder
einem Phosphorfilm.
-
Quantitation der PCR-Reaktionen:
Nach der Hybridisierung enthüllte
Bänder
der richtigen Größe wurden
mit einem Phosphorimager (Melocular Dynamics) quantifiziert, indem
die gesamte Dichte (integriertes Volumen) der das entsprechende
Produktband umschließenden
Rechtecke gemessen wurde. Die Schätzung der Wirksamkeit der Kerntranslokation
der HIV-1-DNA erfolgte durch Messung der Menge der 2-LTR-Ring-DNA (N2-LTR) in Bezug auf die gesamte virale DNA
(Ntot) in jeder Kultur, indexiert auf das
gleiche Verhältnis
der entsprechenden Kontrollkulturen. Somit ist der Translokationsindex
= (N2-LTR/Ntot/(C2-LTR/Ctot) × 100.
-
Ergebnisse: Primäre humane Monozyten wurden
in Anwesenheit von 100 nM Konzentration von Verbindung Nr. 2 oder
ohne Medikamente (Kontrolle) mit HIV-1ADA infiziert.
Die Hälfte
des Mediums wurde alle 3 Stunden erneuert, und während des gesamten Experiments
waren Medikamente vorhanden. 48 und 96 Stunden nach der Infektion
wurden Zellproben entnommen und der Translokationsindex in Bezug
auf die medikamentenfreie Kontrolle wurde bestimmt. Zu beiden Zeitpunkten
betrug der Translokationsindex weniger als 10, was bedeutet, dass
eine Inhibition des Kernimports von mehr als 90% 5 vorlag.
-
7 PHARMAKOKINETIK AND
TOXIKOLOGISCHE STUDIEN
-
Dieser Abschnitt enthält eine
detaillierte Beschreibung der Techniken, die zur Studie der toxikologischen
und pharmakologischen Merkmale der Verbindungen der Erfindung verwendet
wurden.
-
7.1 Medikamentenanalyse
-
Für
jeden Test wurden Standardadditionskurven konstruiert, indem Maus-
oder humanem A+-Plasma erhöhte Medikamentenmengen
hinzugegeben wurden (Long Island Blood Services; Melville, NY).
Der Plasmaprobe wurde die gleiche Menge von 10 mM Tetramethylammoniumchlorid/10
mM Heptansulfonat/4,2 mM HP3O4 (Puffer
A) hinzugegeben und diese wurde dann in eine gewaschene 1 g Cyanopropylsilan
(oder Octadecylsilan für
CNI- 1894) Festphasenextraktionssäule (Fisher
Scientific) geladen. Die Säule
wurde mit 1,0 ml Wasser gewaschen und dann mit 1,0 ml von 10 mM
Tetramethylammoniumchlorid/10 mM Heptansulfonat/4,2 mM HP3O4/95% CH3CN/5% H2O (Puffer
C) eluiert. Die eluierte Probe wurde in einem Rotationsverdampfer
zu Trockenheit reduziert und in 1,0 ml Puffer A resuspendiert.
-
Zweihundert μl der resuspendierten Probe
wurden in ein Hewlett-Packard Modell 1090 Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographiesystem
(HPLC) (Wilmington, DE) injziert, das mit einem Fotodiodenarray-ultraviolettsichtbaren
spektrofotometrischen Detektor, Autosampler udn Chemstation-Betriebssoftware ausgerüstet war.
Die verwendete Säule
war eine 250 × 4,6
mm Zorbax RX-C8 Säule
(Mac-Mod Analyticals; Chadd's
Ford, PA), die auf Raumtemperatur gehalten und mit 1,5 ml/min laufen
gelassen wurde. Die verwendete mobile Phase war Puffer A und 10
mM Tetramethylammoniumchlorid/10 mM Heptansulfonat/4,2 mM HP3O4/75% CH3CN/25% H2O (Puffer
B) und alle Durchläufe
wurden mit 10% Puffer B initiiert. Dann wurde ein linearer 30-Min-Gradient
zu 60% Puffer B durchgeführt,
gefolgt von einem 4-Min-Umkehrgradient
zu den ursprünglichen
Bedingungen. Die Verbindungen CNI-0294, -1194, -1594 und -1794 wurden
durch ultraviolette Absorbanz bei 300 nm erkannt, CNI-1894 bei 240
nm und Pentamidin bei 265 nm. In diesem Assay-System hatten die
CNI-Testverbindungen eine lineare Reaktion und sind bis hinunter
zu mindestens 19,5 ng pro Injektion nachweisbar.
-
7.2 TOXIZITÄTSSTUDIEN
-
7.2.1 Methode
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Die Dosen der Verbindungen der Erfindung,
die bei 50% der Mäuse
letal waren (LD50), wurden durch intraperitoneale
Injektion in Gruppen von 5 Tieren mit zunehmenden Dosen jeder Verbindung
bestimmt. CNI-0294 wurde mit 0, 2, 10, 20, 40, 80, 100, 160, 320,
640, 1280 mg/kg in 0,5 ml Wasser/HCl verabreicht; CNI-1594 mit 0,
2,4, 5, 10, 20, 40, 80 mg/kg in 0,5 ml Wasser/HCl; CNI-1794 mit
0, 20, 50, 80 mg/kg in 0,5 ml Wasser/HCl und CNI-1894 mit 0, 10,
20, 40, 80, 240, 480, 960 mg/kg in Wasser/HCl. Alle Tiere wurden
auf sichtbare Anzeichen für
akute oder langfristige Toxizität
hin beobachtet. Der Prozentsatz der in jeder Gruppe gestorbenen
Tiere wurde zur Berechnung des LD50 durch
nicht-lineare Kurvenanpassung mit der Enzfit-Software (Elsevier
Bioscience; Cambridge, UK), die mit der Chou-Formel (Chou 1976,
J Theor Biol 39: 253–276) programmiert
war, verwendet.
-
7.2.2 Ergebnisse
-
Die Verbindungen (4A–E) wurden mit einem modifizierten LD50-Assayverfahren
wie oben beschrieben in einem nicht zuchtverwandten Mäusetstamm
untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI folgendermaßen dargestellt:
-
-
CNI-0294 erwies sich als sehr gut
verträglich
(siehe Tabelle VI), ohne erkennbare offenkundige Anzeichen für Toxizität bei LD50 nahe kommenden Dosen. Die anderen Verbindungen
in der CNI-Serie wurden entwickelt, um Struktur-Funktionsverhältnisse
hinsichtlich Aktivität
und Toxizität
zuzulassen. CNI-1194, welche sich von CNI-0294 nur durch das Fehlen
einer Methyl-Gruppe auf dem heterozyklischen Stickstoff unterscheidet,
war ebenfalls gut verträglich,
mit einer hohen LD50 (Tabelle VI). CNI-1594,
welche ähnlich
ist wie bei CNI-1194
bis auf die Auslassung einer der Acetyl-Gruppen auf den Benzenringen,
war merklich stärker
letal (Tabelle VI). Die Toxizität
war sofortig und der Tod trat in Minuten ein, und die Tiere zeigten
Symptome einer akuten Neurotoxizität. CNI-1794, die identisch
ist mit CNI-1594, nur dass die einzelne Acetyl-Gruppe neben den
heterozyklischen Substituenten versetzt wurde, hatte eine ähnliche
LD50 wie CNI-1594 (Tabelle VI). CNI-1894,
die ähnlich
ist wie CNI-0294 und -1194, der jedoch der heterozyklische Ring
fehlt, war ebenfalls ziemlich gut verträglich. Tiere, die große Dosen
von CNI-1894 erhielten, starben 2–3 Tage nach der Injektion und
zeigten keine Anzeichen für
eine sofortige Toxizität.
Auf Grund der obigen Beobachtung wird die Schlussfolgerung gezogen,
dass die Anwesenheit des heterozyklischen Rings in den Verbindungen
der Erfindung nur eine kleine Rolle spielt für die Bestimmung der Toxizität, wohingegen
das Vorhandensein von zwei Acetylgruppen auf dem Benzenring sehr
wichtig ist. Somit enthält
eine bevorzugte Verbindung der Erfindung mit niedriger Toxizität zwei Acetylgruppen
auf dem Benzenring.
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7.3 PHARMAKOKINETISCHE
STUDIEN
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7.3.1 Methoden
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Weibliche ND4 Swiss-Webster-Mäuse (21–24 g) wurden
von Harlan Sprague Dawley (Indianapolis, IN) bezogen und in randomisierten
Fünfergruppen
in Käfige
mit freiem Zugang zu Nahrung und Wasser gegeben. Jede Tiergruppe
erhielt 50 mg/kg von CNI-0294, -1194 oder -1894 oder 20 mg/kg von CNI-1594 in einem Volumen
von 0,5 ml. Die Verbindung CNI-0294 wurde intraperitoneal oder über orale
Sondenfütterung
als Lösung
in Wasser oder als Suspension in 10% DMSO/Erdnussöl verabreicht.
Die anderen CNI-Verbindungen wurden intraperitoneal oder über orale
Sondenfütterung
als Lösung
in Wasser, das mit ausreichend HCl zur Auflösung des Medikaments titriert
war, verabreicht. Zu verschiedenen Zeitpunkten von 5 Minuten bis
zu 4 Tagen wurde eine einzige Tiergruppe durch Kohlendioxidinhalation
euthanisiert und durch Herzpunktion und mit Heparin als Antikoagulanz
ausgeblutet. Das Blut der fünf
Mäuse der
Gruppe wurde gepoolt und bei 14.000 × g für 10 Minuten zentrifugiert.
Das Plasmavolumen wurde gemessen und die gleiche Menge von Puffer
A hinzugegeben, und die Mixtur wurde wie oben beschrieben extrahiert
und analysiert, außer
dass die getrockneten Eluate in 200 μl Puffer A resuspendiert wurden
und 100 μl
in ein Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographiesystem
(HPLC) injiziert wurde.
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Da die Untersuchung der Blutkonzentration-Zeitkurven
für eine
einzige i.p.-Injektion ein typisches biphasisches Erscheinungsbild
aufwies, wurden Standardmethoden der pharmakokinetischen Messungen
angesetzt (1982, Gibaldi et al., Pharmacokinetiks. Marcel Dekker,
New York). Es wurde die Fläche
unter der Plasmakonzentrations-Zeit-Kurve (AUC) bestimmt und die
Bioverfügbarkeit
wurde als AUCoral/AUCi.p. gemessen.
A und B repräsentieren
den Null-Zeit-Abschnitt der Distributions- bzw. Eliminationsphasen,
und α und β die jeweiligen
Phasensteigungen, multipliziert mit 2,303. Die t1/2α- und
t1/2β-Werte
sind die kalkulierten Halbwertszeiten des Medikaments in jeder Phase
(0,693/α bzw.
0,693β).
Das Distributionsvolumen (VD) wurde als
Dosis/B berechnet und die gesamte Clearance-Rate (Cltot)
als β*VD. Cmax und
tmax sind die maximale Plasmakonzentration
bzw. der Zeitpunkt dieser Messung.
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7.3.2 Ergebnisse
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Nach den Plasmakonzentrations-Zeit-Kurven
einer einzigen intraperitonealen Injektion zu urteilen hat jede
Verbindung in der CNI-Serie trotz struktureller Unterschiede ähnliche
pharmakokinetische Eigenschaften. Die kinetischen Parameter sind
in Tabelle III zusammengefasst und in 5 ist
ein typisches Muster für CNI-1194
gezeigt. Die Medikamente wurden rasch absorbiert, mit Erreichen
der maximalen Plasmakonzentration in 5-15 Minuten, und hatten auch eine rasche
Distributionsphase mit einem t1/2α von
0,32–0,62
h. Unterschiede wurden in der maximalen Plasmakonzentration und
in den Parametern der Eliminationsphase festgestellt. CNI-0294 erzielte
den höchsten
maximalen Plasmaspiegel für
eine einzige i.p.-Injektion von 50 mg/kg mit 18,76 μg/ml und
CNI-1894 war sehr ähnlich
mit einem Wert von 13,43 μg/ml.
Da CNI-1194 Vergleich zu CNI-0294 einen deutlich niedrigeren maximalen
Plasmaspiegel und eine langsamere tmax hatte,
scheint das Vorhandensein des Methylsubstituenten auf dem heterozyklischen
Stickstoff die Absorption des Medikaments aus dem Peritoneum zu
verbessern. Ein Vergleich von CNI-1194 und CNI-1594 deutet an, dass
die Anzahl der Acetyl-Gruppen wenig Auswirkung auf die Medikamentenabsorption
hatte. Die Werte hinsichtlich der Elimination (β , B, t1/2β, VD, Cltot) schwankten,
es konnte jedoch kein eindeutiger struktureller Zusammenhang festgestellt
werden. Alle Verbindungen mit Ausnahme von CNI-1894, waren nach
24 h im Plasma nicht mehr nachweisbar und erreichten ihre Nachweisbarkeitsgrenze
nach 5–6
Stunden. Somit ist ein allgemeines Merkmal der Verbindungen ihre
rasche Absorption und Elimination. Eine bevorzugte Verbindung der
Erfindung hat einen Methyl-Substituenten auf dem heterozyklischen
Ring, Stickstoff in Position 1 und besitzt erhöhte Absorption aus dem Peritoneum.
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Mit CNI-0294 und -1194 wurden auch
Experimente zur Bestimmung der relativen Bioverfügbarkeit durchgeführt. Durch
den Vergleich von AUCoral mit AUCi.p. für
eine einzige Dosis von 50 mg/kg wurde für CNI-0294 eine relative Bioverfügbarkeit
von 6% und für
CNI-1194 von 15%
festgestellt. Der maximale Plasmaspiegel betrug 0,4 μg/ml für CNI-0294
und 0,35 μg/ml
für CNI-1194
und die Medikamente waren mindestens 6 Stunden im Plasma nachweisbar
(siehe 5).
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7.4 METABOLISCHE STUDIEN
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Während
der Analyse der Plasmaproben für
die pharmakokinetischen Parameter wurden eine Reihe weiterer HPLC-Spitzen
entdeckt, die über
die Zeit zu- und abnahmen. Zusätzliche
Spitzen dieser An waren in Proben jeder Verbindung in der CNI-Serie
zu beobachten, wie in 8A–8D dargestellt. Da die Möglichkeit besteht,
dass es sich bei diesen Spitzen um Metaboliten der CNI-Verbindungen
handelt, wurden die Verbindungen der Erfindung in einem einfachen
Modell für
primären
Metabolismus geprüft.
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7.4.1 Methode
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Mehrere weibliche ND4 Swiss-Webster-Mäuse wurden
durch Kohlendioxidinhalation euthanisiert und ihre Lebern wurden
exzidiert und mit eiskalter phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (pH
7,4) gespült.
Dann wurden die Lebern zerkleinert, in 50 mM Phosphatpuffer (pH
7,4) mit einem Dounce Homogenisiergerät vorsichtig homogenisiert
und 20 Minuten bei 9.600 × g
zentrifugiert. Der post-mitochondriale Überstand wurde behalten, 20%
wurde mit Glycerol versetzt und bei –70°C in 1,0 ml Aliquot bis zum
Gebrauch gefroren. Für
jede Inkubation wurde 1,0 ml einer 1,0-mg/kg-Medikamentenlösung 3,0
ml eines 50-mM-Phosphatpuffers
(pH 7,4), 1,0 ml von 2 mg/ml NADPH in 50 mM Phosphat (pH 7,4) und
1,0 ml des post-mitochondrialen Überstands
hinzugegeben. Fünfhundert μl jedes Inkubats
wurden dann sofort in ein eiskaltes Röhrchen transferiert, um Null-Zeit-Proben
zu erhalten, und weitere 500 μl
Aliquote wurden nach 8, 15, 30 und 60 Minuten in eiskalte Röhrchen gegeben.
Die Proben wurden dann extrahiert und wie in Abschnitt 7.1 beschrieben
analysiert. Es wurden auch Kontrollinkubationen vorgenommen, bei
denen das Medikament oder der post-mitochondriale Überstand
weggelassen wurden. Eine Inkubation mit Pentamidin wurde vorgenommen,
um die mikrosomale Aktivität
zu bestätigen
(Berger et al., 1992, Antimicrob. Ag. Chem-other. 36: 1825-1831). Spitzen in
den CNI-Verbindungsinkubationen, die über die Zeit zunahmen und in
den Kontrollproben ohne das Enzympräparat nicht vorhanden waren,
wurden als putative Metabolite behandelt.
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7.4.2 Ergebnisse
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Unter Verwendung von post-mitachondrialen Überständen von
homogenisierten Mäuselebern
als Enzymquelle wurden die Medikamente in Anwesenheit von NADPH
inkubiert. Wie in Berger et al. oben beschrieben wurde Pentamidin
als positive Kontrolle verwendet und die sieben erwarteten primären Metabolite
waren nachweisbar, was die Aktivität des Enzympräparats bestätigte. Die
Extraktion und Analyse der CNI-Inkubate ergab das Vorhandensein
zahlreicher putativer Metabolitspitzen, die in den negativen Kontrollinkubationen nicht
vorhanden waren (6).
Bei der Inkubation von CNI-0294, -1594 oder -1194 wurde die Produktion
von drei kleineren und einem größeren Metaboliten
festgestellt und CNI-1894 hatte einen kleineren und einen größeren Metaboliten.
Für den
größeren Metaboliten
wurde festgestellt, dass er für
CNI-0294, -1194- und -1594 0,9–1,2
Min näher
an der Lösungsmittelfront
eluiert, woraus sich schließen
lässt,
dass in jeder dieser Verbindungen die gleiche Position geändert wurde.
Die metabolische Umwandlung im post-mitochondrialen Überstand
war bedeutend, mit einer Änderung
im Verlauf einer 60-minütigen
Inkubation von 43,5% von CNI-0294, 65,19% von CNI-1194, 11,74% von
CNI-1594 und 17,28% von CNI-1894 (nach der Spitzenfläche zu urteilen). Diese
Ergebnisse weisen darauf hin, dass ein nennenswerter Metabolismus
der Verbindungen der Erfindung in vivo stattfinden sollte.
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Die erneute Untersuchung der Plasmaproben
bestätigte,
dass mehrere der unbekannten Plasmaspitzen, die in 6A und 6B zu
sehen sind, mit den putativen Metaboliten in 7A–7D übereinstimmen. Mit dem metabolischen
Modellsystem konnten jedoch nicht alle in den Plasmaproben sichtbaren
unbekannten Spitzen produziert werden. Im Besonderen war bei allen
Verbindungen in vivo eine bei 11–14 Minuten eluierende Plasmaspitze
zu sehen, die im in vitro-Testsystem jedoch überhaupt nicht auftrat. Wie
aus den Plasma-Zeit-Kurven ersichtlich war, schien in vivo in allen
Verbindungen, unabhängig
von der Verabreichungsmethode, eine starke metabolische Umwandlung
stattzufinden.
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7.5 SCHLUSSFOLGERUNGEN
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Die Toxizität, Pharmakokinetik und der
Metabolismus der neuartigen Arylenbis(Methylketon)-Verbindungen
der Erfindung und mehrerer neuartiger Analoge davon, ebenfalls der
Erfindung, wurden in Mäusen
untersucht. Mit einer mittleren letalen Dosis von 587,77 mg/kg war
CNI-0294 bei der intraperitonealen Verabreichung gut verträglich. Analoge,
die ebenfalls zwei Acetyl-Gruppen auf der Phenyl-Komponente hatten,
waren ebenfalls gut verträglich,
mit mittleren letalen Dosen von mehr als 160 mg/kg i.p. Alle sichtbaren
toxischen Reaktionen schienen reichlich verzögert zu sein (im Allgemeinen
2–3 Tage
nach der Injektion). Es wurden zwar keine Biopsie-Proben entnommmen,
eine solche Verzögerung
würde jedoch
mit Organschäden
durch sehr hohe Dosen dieser Verbindung im Einklang stehen. Verbindungen
mit nur einer Acetyl-Gruppe erwiesen sich als stärker toxisch, mit mittleren
letalen Dosen von 48,93–-49,04 mg/kg i.p.
Während
die sichtbaren Symptome nach der Injektion von CNI-1594 oder -1794
auf eine letale Neurotoxizität
schließen
lassen, weisen die strukturellen Unterschiede zwischen den beiden
Verbindungen jedoch darauf hin, dass ein Antagonismus eines endogenen
Neurotransmitters unwahrscheinlich ist.
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In Versuchstieren besaßen alle
Verbindungen sehr rasche pharmakokinetische Eigenschaften, d. h. die
maximale Plasmakonzentration für
intraperitoneale Injektion wurde in 5-15 Minuten und bei oraler Verabreichung
in 15–60
Minuten erreicht. Bei CNI-0294 wurde eine maximale Plasmakonzentration
von 18,76–18,93 μg/ml nach
einer i.p.-Injektion von 50 mg/kg erreicht. Die anderen getesteten
Verbindungen erreichten niedrigere Plasmaspiegel (1,9–13,43 μg/ml). Die
Halbwertszeit der Distributionsphase (t1/2α) betrug
0,32–0,62
Stunden und die für
die Eliminationsphase (t1/2β) 3,65–23,10 Stunden. Alle kinetischen
Parameter stehen im Einklang mit Medikamenten, die sehr rasch aus
dem Plasma eliminiert werden und nicht über lange Zeit im Gewebe verbleiben.
CNI-0294 und CNI-1194 wurden oral absorbiert, mit einer relativen
Bioverfügbarkeit
von 6 bzw. 15 Prozent. Diese letztere Eigenschaft ist sehr vorteilhaft
für die
weitere Entwicklung dieser Verbindungen als Anti-Infektionsmittel,
insbesondere als antivirale und antiparasitische Mittel und spezifisch
als anti-retrovirale und Anti-Protozoen-Mittel und ganz besonders
als Anti-HIV- und Antimalariamittel. Die Toxizitäts-, kinetischen und Bioverfügbarkeitsdaten
lassen darauf schließen,
dass mit häufigen,
hohen, oralen Dosen von CNI-0294
therapeutisch wirksame Plasmakonzentrationen sicher aufrechterhalten
werden können.
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Der Metabolismus der Medikamente
wurde in einem post-mitochondrialen Mausleber-Überstandssystem
beurteilt und es wurde ein erheblicher Metabolismus entdeckt (11,74–65,19 metabolisiert
in einer 60-minütigen
Inkubation). Die Untersuchung der Plasmaproben zeigte einen erheblichen
in vivo Metabolismus, mit mindestens 4–6 Metaboliten, die in den
ersten 3 Stunden nach der i.p.-Verabreichung der Testverbindungen leicht
zu erkennen waren. Die Metabolitspiegel überschritten rasch die Plasmakonzentrationen
der Ausgangsverbindung. Die HPLC-Retentionszeiten weisen darauf
hin, dass die Verbindungen wahrscheinlich in der gleichen Position
geändert
wurden. Außerdem
scheinen die Metaboliten, wie auch die Ausgangsverbindungen, eine
sehr rasche Plasmakinetik zu haben.
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8. BEISPIEL: DEMONSTRATION
DER ANTIMALARIA-AKTNIÄT
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8.1 DIE VERBINDUNGEN HABEN
ANTIMALARIA-AKTNITÄT
IN VITRO
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8.1.1 Methode
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Die Antimalaria-Aktivität der Verbindungen
wurde im Wesentlichen wie in Desjardins et al. oben beschrieben
bestimmt. Fünfzig μl verschiedener
Konzentrationen einer Verbindung der Erfindung, Chloroquin oder
Pyrimethamin wurden in die Mulden von Mikrotiterplatten aufgetragen,
gefolgt von 200 μl
synchronisierten, mit P. falciparum infizierten Erythrozyten im
Ring-Stadium (letztes Hämatokrit
= 1,5%, letzte Parasitämie =
1–5%).
Die Platten wurden für
24 h in einem Candle Jar mit 37°C
inkubiert und dann wurden 25 μl
[3H]-Hypoxanthin (Amhersham, Arlington Heights,
IL; 2,5 μl
Ci/well) hinzugegeben. Danach wurden die Platten für weiter
24 h inkubiert und dann auf Unifilter-96 GF/C Filtermikroplatten
(Packard; Meriden, CT) geerntet. Jeder Mulde der Filtermikroplatte
wurde 25 μl
Microscint Szintillationsflüssigkeit
(Packard) hinzugegeben, die dann in einem TopCount Mikroplatten-Szintillationszähler (Packard)
gezählt
wurde. Der Prozentsatz der Aufnahme von [3H]-Hypoxanthin
im Verhältnis
zur infizierten Erythrozyten-Kontrolle wurde zur Bestimmung des
IC50-Werts für die Verbindungen durch nichtlineare
Regression für
die LD50 Bestimmung verwendet.
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8.1.2 Ergebnisse
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Bei Verwendung der Hypoxanthinaufnahmemethode
zur Beurteilung des in vitro-Wachstums
von Plasmodium falciparum wie oben beschrieben wurde für CNI-0294
eine beachtliche Antimalaria-Aktivität festgestellt (Tabelle VII).
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Die mittlere inhibitorische Konzentration
(IC50) für
CNI-0294 wurde auf 1,79–4,00 μM berechnet
für eine
Reihe von geklonten Parasiten mit verschiedenen Sensitivitäten für Chloroquin
oder Pyrimethamin (Tabelle VII).
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Der Dd2-Klon von P. falciparum, der
sowohl Chloroquin- als auch Pyrimethamin-resistent war, wurde für den Vergleich
der Antimalaria-Aktivität
der übrigen
CNI-Verbindungen verwendet (Tabelle VIII).
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In unabhängigen Messungen wurden mit
CNI-0294 ähnliche
Ergebnisse erzielt wie in Tabelle VII angegeben und CNI-1194 erwies
sich als ca. 5 Mal weniger aktiv. Diese Differenz lässt darauf
schließen,
dass die heterozyklische Methyl-Gruppe für maximale Aktivität erforderlich
ist. CNI-1594 hatte die gleiche IC50 wie CNI-1194
oder CNI-4594, was zeigt, dass der Verlust einer oder beider Acetyl-Gruppen
wenig Auswirkung auf die Antimalaria-Aktivität haben kann. CNI-1894 war
jedoch auch bei den höchsten
getesteten Konzentrationen inaktiv.
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8.2 DIE VERBINDUNGEN HABEN
EINE ANTIMALARIA-AKTNITÄT
IN VIVO
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8.2.1 Methode
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Die Beurteilung der Antimalaria-Aktivität von CNI-0294
in vivo erfolgte durch die Infektion weiblicher ND4 Swiss-Webster-Mäuse mit
100 μl Plasmodium
berghei NYU-2 infizierten Mauserythrozyten (50% Parasitämie) durch
intraperitoneale Injektion. Die Tiere wurden anschließend einmal
täglich
an Tag 1–4
der Infektion intraperitoneal mit 0,5 ml Wasser oder 0,5 ml von
50 mg/kg CNI-0294 in Wasser injiziert. Vier Stunden nach der letzten
Injektion wurden kleine Blutproben aus dem 5 Schwanz entnommen,
und dünne
Abstriche mit Dif-Quick (Baxter, Miami, FL) gefärbt. Die Parasitämie der
Kontroll- und behandelten Tiere wurde durch die Untersuchung von
mindestens 1000 Erythrozyten in jedem Tier enumeriert.
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8.2.2 Ergebnisse
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Da die IC50 von
CNI-0294 für
P. falciparum für
ca. eine Stunde nach einer einzigen i.p.-Injektion von 50 mg/kg
in Mäusen
im erzielten Bereich lag, wurde die Verbindung auch in vivo in mit
Plasmodium berghei infizierten Mäusen
getestet. Im viertägigen
Unterdrückungstest,
bei dem die Parasitämie
nach vier täglichen
Injektionen der Testverbindung (in diesem Fall 50 mg/kg i.p.) enumeriert
wird, wurde festgestellt, dass CNI-0294 die Parasitämie signifikant
(P 0,01) um das 10-fache senkte (9).
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8.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN
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Wie in Tabelle VII gezeigt war CNI-0294
wirksam gegen verschiedene Klons von P. falciparum. Die Gleichförmigkeit
der IC50 von CNI-0294 über einen solchen Bereich der
IC50 von Chloroquin und Pyrimethamin lässt darauf
schließen,
dass CNI-0294 einen anderen Wirkungsmechanismus besitzt als diese
beiden etablierten Antimalariamittel.
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Tägliche
i.p.-Injektionen von 50 mg/kg über
einen Zeitraum von 4 Tagen hat die P. berghei-Injektion in Mäusen zwar
stark unterdrückt,
aber die Tiere wurden während
dieser Behandlungsrunde nicht vollständig geheilt. Der Unterschied
zwischen diesen in vivo-Ergebnissen
und den erstaunlicheren in vitro-Ergebnissen mit P. falciparum sind
wahrscheinlich auf die kinetischen und metabolischen Eigenschaften
der Verbindung zurückzuführen. In
vitro werden die Parasiten für
48 Stunden einem konstanten Spiegel des Medikaments ausgesetzt,
ohne eine Quelle für
Host-metabolisierende Enzyme. Im in vivo-Fall lieferte die tägliche i.p.-Injektion nur
für ca.
1 Stunde therapeutische Plasmakonzentrationen, und es besteht ein
beträchtlicher
Metabolismus bei Verbindungen mit reduzierter antiplasmodischer
Aktivität.
In Anbetracht dieser Beobachtungen könnte eine mit der Technik vertraute
Person die Dosierung weiter optimieren.