DE69635670T2

DE69635670T2 - Threitol-buttersäureester-enthaltende zusammensetzungen und ihre verwendung

Info

Publication number: DE69635670T2
Application number: DE69635670T
Authority: DE
Inventors: W. Guy BEMIS; R. Pravin CHATURVEDI
Original assignee: Vertex Pharmaceuticals Inc
Current assignee: Vertex Pharmaceuticals Inc
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: US5945407A; WO1997016180A1; ATE314065T1; EP0862426B1; DE69635670D1; AU718721B2; EP0862426A1; AU7523896A; US5763488A

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Butyratestern von Threit, allein oder in Kombination mit anderen Mitteln, in Arzneimitteln zur Erhöhung des fetalen Hämoglobins und Gammaglobins bei einem Patienten. Sie sind besonders bei der Behandlung von β-Hämoglobinpathien wie Sichelzellensyndromen und β-Thalassämiesyndromen nützlich. Zusammensetzungen, umfassend Butyratester von Threit, allein oder in Kombination mit Proliferations-hemmenden und Differenzierungsmitteln sind bei Verfahren zur Induktion der Zelldifferenzierung in malignen Zellen ebenfalls nützlich. Insbesondere die Tetrabutyratester sind bei der Behandlung von Krebs nützlich.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
β-Hämoglobinpathien sind eine Gruppe von Erbkrankheiten der β-Globinbiosynthese. Obwohl Anstrengungen sich auf eine Vielfalt von therapeutischen Strategien konzentriert haben, bleiben realisierbare Behandlungen für diese entkräftenden Erkrankungen selten.
Verschiedene Therapien sind bei der Behandlung von β-Hämoglobinpathien benutzt worden, wobei jede von Nachteilen begleitet wurde [G. P. Rogers et al., „Current and Future Strategies for the Managements of Hemoglobinopathies and Thalassemia", Hematology 1994, Education Program American Society of Hematology, S. 9–20 (1994)]. Obwohl Hydroxyharnstoff die fetale Hämoglobinproduktion stimuliert und die Sichelzellbildungskrise bei Patienten mit Sichelzellenanämie verringert, ist seine Verwendung wegen Knochenmarksschädlichkeit und dem Risiko von Krebsentstehung potentiell beschränkt. Potentielle Langzeitkarzinogenität ist ebenfalls ein Nachteil von auf 5-Azacytidin beruhenden Therapien. Transfusionen roter Blutzellen setzen Patienten dem Potential eines weiten Bereichs von infektiösen viralen Krankheitserregern, Alloimmunisierung und Eisenüberladung aus. Knochenmarkstransplantate sind eine nicht leicht erhältliche Option für eine große Anzahl von Patienten. Auf Erythropoietin basierende Therapien haben sich in einem Bereich von Patientenpopulationen als nicht konsistent erwiesen. Derartig variierende Nachteile kontraindizieren die Langzeitverwendung derartiger Mittel oder Therapien.
Aus multizentrischen Studien, welche zahlreiche Patienten mit Sichelzellerkrankungen einbeziehen, ist klar, dass erhöhte Blutspiegel von fetalem Hämoglobin mit weniger Sichelzellkrisen-Ereignissen und längerer Überlebenszeit in Zusammenhang stehen [Platt et al., „Pain in Sickle Cell Disease, New Eng. J. Med., 325, S. 11–16 (1991); Platt et al., „Mortality in Sickle Cell Disease", New Eng. J. Med., 330, S. 1639–44 (1994)]. Demnach haben sich bei einer Anstrengung, die Nachteile von herkömmlichen Therapien für β-Hämoglobinpathien zu vermeiden, die Therapien um Wege, die fetale Hämoglobinproduktion zu erhöhen, gedreht. Neueste klinische Tests haben sich auf die Verwendung von Butyratanaloga, einschließlich Argininbutyrat und Isobutyramid, konzentriert, um die fetale Hämoglobinproduktion als ein Mittel zur Behandlung zu stimulieren [S. Perrine et al., „A Short Term Trial of Butyrate to Stimulate Fetal-Globin-Gene Expression in the β-globin Disorders", N. Eng. J. Med., 328, S. 81–86 (1993); S. P. Perrine et al., „Isobutyramide, an Orally Bioavailable Butyrate Analogue, Stimulates Fetal Globin Gene Expression in vitro and in vivo, "British J. Haematology, 88, S. 555–61 (1994); A. F. Collins et al., „Oral Sodium Phenylbutyrate Therapy in Homozygous 8-Thalassemia: A Clinical Trial", Blood, 85, S. 43–49 (1995)]. Klinische Tests haben ebenfalls Natriumphenylbutyrat als ein Mittel zur Hämoglobinumschaltung für 8-Thalassämie [Collins et al., s. o.] angewendet.
Nach der Beobachtung, dass Buttersäure Zelldifferenzierung in vitro induziert [A. Leder und P. Leder, „Butyric acid, a Potent Inducer of Erythroid Differentiation in Cultured Erythroleukemic Cells", Cell, 5, S. 319–22 (1975)], wurde von jener Verbindung festgestellt, dass sie durch Induktion der Zelldifferenzierung viel versprechende Wirkungen bei Patienten mit Leukämie demonstriert [A. Novogrodsky et al., „Effect of Polar Organic Compounds on Leukemic Cells", Cancer, 51, S. 9–14 (1983)]. Abgesehen von ihrer Verwendung bei der Behandlung von β-Hämoglobinpathien ist von Butyratderivativen wie Argininbutyrat, einem Argininsalz von Buttersäure, gezeigt worden, dass sie Tumor-hemmende und Leukämie-hemmende Wirkungen in Mäusen ausüben [C. Chany und I. Cerutti, „Antitumor Effect Of Arginine Butyrate in Conjunction with Corynebacterium Parvum and Interferon", Int. J. Cancer, 30, S. 489–93 (1982); M. Otaka et al., „Antibody-Mediated Targeting of Differentiation Inducers To Tumor Cells: Inhibition of Colonic Cancer Cell Growth in vitro und in vivo", Biochem. Biophys. Res. Commun., 158, S. 202–08 (1989)].
Butyratsalze induzieren die Differenzierung von Kolonkrebszelllinien und arretieren das Wachstum von neoplastischen Kolonocyten [O. C. Velazquez, H. M. Lederer und J. L. Rombeau, „Butyrate and the Colonocyte. Implications for Neoplasia", Dig. Dis. Sci., 41, S. 727–39, (1996)]. Von Natriumbutyrat ist gezeigt worden, dass es Apoptose in kolorektalen Carcinomzelllinien induziert. [A. Hague, D. J. Elder, D. J. Hicks und C. Paraskeva, „Apoptosis in Colorectal Tumour Cells; Induction by the Short Chain Fatty Acids Butyrate, Propionate And Acetate and by the Bile Salt Deoxycholate", Int. J. Cancer, 60, S. 400–6 (1995)].
Obwohl Butyratsalze den Vorteil von niedriger Toxizität im Vergleich zu herkömmlichen chemotherapeutischen Mitteln aufweisen, sind ihre kurzen Halbwertszeiten in vivo als ein potentielles Hindernis in klinischen Situationen betrachtet worden [A. Miller et al., „Clinical Pharmacology of Sodium Butyrate in Patients with Acute Leukemia", Eur. J. Clin. Oncol., 23, S. 1283–87 (1987); Novogrodsky et al., s. o.]. Die schnelle Clearance dieser Mittel führt zu einer Unfähigkeit, hohe Plasmaspiegel von Butyrat zu erstellen und zu erhalten, und macht eine Verabreichung durch intravenöse Infusion notwendig. Ein anderes potentielles Hindernis für die Verwendung von Butyratsalzen ist die Salzüberladung und ihre physiologischen Folgeerscheinungen.
In Anbetracht dieser Beobachtungen sind verschiedene Prodrugs von Buttersäure für die Verwendung bei 8-Hämoglobinopathie- und Leukämie-Differenzierungstherapien vorgeschlagen worden. Derartige Prodrugs schließen Tributyrin und n-Buttersäure-mono- und -polyester, abgeleitet von Monosacchariden [Z. Chen und T. Breitman, „Tributyrin: A Prodrug of Butyric Acid for Potential Clinical Application in Differentiation Therapy", Cancer Res., 54, S. 3494–99 (1994); H. Newmark et al., „Butyrate as a Differentiating Agent: Pharmacokinetics, Analogues und Current Status", Cancer Letts., 78, S. 1–5 (1994); P. Pouillart et al., „Pharmacokinetic Studies of N-Butyric Acid Mono- and Polyesters Derived From Monosaccharides", J. Pharm. Sci., 81, S. 241–44 (1992)] ein. Derartige Prodrugs haben sich allerdings wegen Faktoren wie niedriger Bioverfügbarkeit, fehlender wirksamer oraler Verabreichungsfähigkeit, kurzer Halbwertszeit, niedriger C_max oder hoher pharmakokinetischer Variabilität als nicht nützliche Therapeutika erwiesen. Andere Prodrugs wie AN-9 und AN-10 rufen Metabolite hervor, die Formaldehyd in vivo erzeugen können, was zu toxischen Wirkungen bei Patienten führen kann.
Bis heute haben sich herkömmliche Verfahren und therapeutische Mittel für die Langzeitbehandlung von β-Hämoglobinpathien als nicht sicher und wirksam für alle Patienten erwiesen. Dies ist für Erkrankungen, die durch neoplastisches, krebserzeugendes oder malignes Zellwachstum gekennzeichnet sind, oder für maligne hämatologische Erkrankungen ebenfalls der Fall. Dementsprechend besteht ein Bedarf für Alternativen mit Vorteilen gegenüber und Vermeidung von Nachteilen von derartigen herkömmlichen Verfahren und Mitteln, während eine wirksame Therapie für diese Zielerkrankungen bereitgestellt wird.
ERFINDUNGSGEMÄßE OFFENBARUNG
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme durch das Bereitstellen von Zusammensetzungen unter Verwendung von Butyratestern von Threit zur Erhöhung der Produktion des fetalen Hämoglobins und Gammaglobins bei einem Patienten. Diese Butyratester demonstrieren eine gute Bioverfügbarkeit, wirksame orale Verabreichungsfähigkeit, gute Halbwertszeit, gute C_max und überraschend niedrige pharmakokinetische Variabilität zwischen einzelnen Patienten. Dieser letzte Faktor erhöht ihre Benutzbarkeit als Mittel zur Abgabe therapeutisch effektiver Mengen von systemischen Butyrat.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind besonders nützlich für die Behandlung oder Verringerung des Fortschritts, des Schweregrades, der Symptome oder Wirkungen von β-Hämoglobinpathien, einschließlich Sichelzellsyndromen und β-Thalassämiesyndromen. Zusätzlich sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen für die Stimulierung der Zelldifferenzierung in malignen Zellen nützlich. Derartige Zusammensetzungen sind für die Behandlung von Krebs nützlich.
Dementsprechend sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht von der Vielfalt an Nebenwirkungen, welche typischerweise die herkömmlichen Therapiestrategien kennzeichnen, betroffen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um die hierin beschriebene Erfindung besser verstehen zu können, wird die folgende ausführliche Beschreibung dargelegt.
Gemäß einer Ausführungsform stellt diese Erfindung Arzneimittel, umfassend einen Butyratester von Threit, dargestellt durch die Formel:
wobei der Rest R
oder Wasserstoff ist, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Rest R
ist; und die Stereochemie an den chiralen Kohlenstoffen unabhängig ausgewählt ist aus R oder S, und einen pharmazeutisch verträglichen Träger oder Hilfsstoff bereit.
Vorzugsweise ist der Rest
Stärker bevorzugt umfassen die erfindungsgemäßen Arzneimittel ein ungefähr äquimolares Gemisch aus (R)- und (S)-Konfigurationen, dargestellt durch folgenden Fischer-Projektionen:
Die Tetrabutyratester von Threit und die partiell veresterten Analoga von Threit, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nützlich sind, können durch herkömmliche Techniken synthetisiert werden. Vorteilhafterweise werden diese Verbindungen zweckmäßigerweise aus im Handel erhältlichen Ausgangsmaterialien synthetisiert. Zum Beispiel können sie aus den D-, L- oder D,L-Formen von Threit unter Verwendung eines geeigneten aktivierten Reagenzen, wie eines aktivierten Buttersäurederivats in herkömmlichen Veresterungstechniken hergestellt werden. Beispielsweise wird eine Umsetzung von einem aktivierten Carboxylat wie einem Acylhalogenid (z. B. Säurefluoride, Säurechloride und Säurebromide), einem Acylcyamid von Acylimidazolid, einem aktivierten Ester wie Nitrophenylester oder 1-Hydroxysuccinimid(HOSU)-ester, einem Anhydrid wie dem symmetrischen Anhydrid oder dem mit Isobutyl gemischten Carbonanhydrid oder gemischten Carbonsäurephosphorsäure- oder Carbonsäurephosphonsäure-anhydriden mit einem geeigneten Alkohol den entsprechenden Ester ergeben.
Andere Verfahren zur Bildung von Estern aus Alkoholen und Carbonsäuren oder ihren Derivaten sind Fachleuten ebenfalls wohlbekannt. Diese schließen die Entfernung von Wasser durch Dean-Stark-Destillation, Fischer-Veresterung und Transveresterung ein. Verschiedene Katalysatoren und Zusatzstoffe, einschließlich protischer und/oder Lewissäuren, Basen oder Zeolithe, können verwendet werden, um die Leichtigkeit oder Effizienz dieser Umsetzungen zu erhöhen. Enzymatische Verfahren zur Herstellung von Estern sind auf dem Fachgebiet ebenfalls wohlbekannt.
Spezifische Modifikationen dieser Verfahren ebenso wie andere Mittel zur Esterbildung sind Fachleuten bekannt. Es ist leicht ersichtlich, dass, um spezifische Umsetzungen zu ermöglichen, der Schutz von einer oder mehreren potentiell reaktiven Gruppen, gefolgt von anschließender Entfernung dieser Gruppe erforderlich sein kann. Derartige Modifikationen liegen innerhalb des Fachgebiets.
In jedwedem Syntheseverfahren kann die gewünschte Verbindung durch jedwede Technik, einschließlich zum Beispiel Destillation, chromatographische Techniken wie Normalphase, Umkehrphase, Ionenaustausch, Affinität oder Gelpermeation ebenso wie Extraktion, Kristallisation oder andere Mittel isoliert werden. Die relative Leichtigkeit der Synthese der erfindungsgemäßen Verbindungen stellt einen Vorteil bei ihrer Produktion im großen Maßstab dar.
Es sollte ebenfalls selbstverständlich sein, dass die Butyratester von Threit, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden, durch Anhängen von geeigneten Funktionalitäten zur Verbesserung ausgewählter biologischer Eigenschaften modifiziert werden können. Derartige Modifikationen sind auf dem Fachgebiet anerkannt und schließen das Aufrechterhalten der Butyratkonzentration im Plasma und/oder Gesamtblut, erhöhte orale Verfügbarkeit, geänderten Metabolismus und geänderte Ausscheidungsgeschwindigkeit von Buttersäure oder Buttersäure-Prodrugs ein.
Die erfindungsgemäßen Arzneimittel sind durch die Anwesenheit eines Butyratesters von Threit in einer Menge, die wirksam ist, die Produktion von fetalem Hämoglobin zu erhöhen oder die Zelldiffenzierung bei einem Patienten zu stimulieren, und von einem pharmazeutisch verträglichen Träger oder Hilfsstoff gekennzeichnet. Spezifischer sind diese Zusammensetzungen darauf ausgelegt, einen Patienten, der an einer β-Hämoglobinpathie oder einer malignen Erkrankung leidet, zu behandeln. Der Begriff „maligne Erkrankung", wie hierin verwendet, bezeichnet einen Zustand, der durch neoplastisches, krebserzeugendes oder malignes Zellwachstum gekennzeichnet ist, oder eine hämatologische Erkrankung.
Eine Menge, die wirksam ist, die Produktion von fetalem Hämoglobin zu erhöhen oder die Zelldifferenzierung bei einem Patienten zu stimulieren, wird selbstverständlich von der bestimmten, zu behandelnden Erkrankung, dem Schweregrad der Erkrankung, dem physischen Zustand des Patienten und dem Urteil des behandelnden Arztes abhängen. Vorzugsweise wird das Prodrug der Formel I in einer Menge vorliegen, die fähig ist, innerhalb von 8 Stunden nach der Verabreichung eine Buttersäurekonzentration im Plasma von zwischen etwa 0,03 mM und 3,0 mM zu erzeugen. Stärker bevorzugt liegt das Prodrug in der Zusammensetzung in einer Menge vor, die innerhalb von 6 Stunden nach der Verabreichung eine Buttersäurekonzentration im Plasma von zwischen etwa 0,1 mM und 1,0 mM erzeugt. Am meisten bevorzugt liegt das Prodrug in der Zusammensetzung in einer Menge vor, die innerhalb von 2 Stunden nach der Verabreichung eine Buttersäurekonzentration im Plasma von zwischen etwa 0,1 mM und 1,0 mM erzeugt, und die Konzentration bleibt mindesten zwei Stunden lang auf diesen Spiegeln. Dosierungen von zwischen 25 mg/kg und 3000 mg/kg Körpergewicht Butyratester von Threit, die ein oder mehrmals am Tag verabreicht werden, werden die gewünschten Butyratkonzentration im Serum erzeugen. Vorzugsweise wird dem Patienten das Prodrug zwischen 1- und 4-mal pro Tag verabreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen diese Zusammensetzungen zusätzlich ein herkömmliches Mittel zur Behandlung von β-Hämoglobinpathien. Das herkömmliche Mittel kann in der gleichen oder kleineren Menge als jener, die normalerweise zur Behandlung von β- Hämoglobinpathien in einer Monotherapie erforderlich ist, vorliegen. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Derartige Mittel schließen Hydroxyharnstoff Clotrimazol, Isobutyramid, Erythropoietin und Salze von kurzkettigen Fettsäuren wie Phenylessigsäure, Phenylbuttersäure und Valproinsäure ein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen einen Butyratester von Threit und ein herkömmliches Mittel, das bei der Behandlung von Erkrankungen, die durch neoplastisches, krebserzeugendes oder malignes Zellwachstum gekennzeichnet sind, oder einer hämatologischen Erkrankung bei einem Patienten verwendet wird. Dieses zusätzliche Mittel kann in der gleichen oder kleineren Menge als jener, die normalerweise zur Behandlung von derartigen Erkrankungen in einer Monotherapie erforderlich ist, vorliegen. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Derartige Mittel schließen Erythropoietin oder Chemotherapeutika gegen Krebs wie Hydroxyharnstoff oder 5-Azacytidin ein.
Die in den erfindungsgemäßen Arzneimitteln nützlichen Träger oder Hilfsstoffe schließen zum Beispiel Ionenaustauschmittel, Tonerde, Aluminiumstearat, Lecithin, Serumproteine wie menschliches Serumalbumin, Puffersubstanzen wie Phosphate, Glycin, Sorbinsäure, Kaliumsorbat, partielle Glyceridgemische von gesättigten pflanzlichen Fettsäuren, Wasser, Salze oder Elektrolyte wie Protaminsulfat, Dinatriumhydrogenphosphat, Natriumchlorid, Zinksalze, kolloidales Silica, Magnesium, Trisilicat, Polyvinylpyrrolidon, auf Cellulose beruhende Substanzen und Polyethylenglycol ein. Hilfsstoffe für topische oder auf Gel beruhende Formen können ausgewählt sein aus Natriumcarboxymethylcellulose, Polyacrylaten, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockpolymeren, Polyethylenglycol und Holzwachsalkoholen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können in einer Vielfalt an herkömmlichen Depotformen vorliegen. Diese schließen zum Beispiel feste, halbfeste und flüssige Dosierungsformen wie Tabletten, Pillen, Pulver, flüssige Lösungen oder Suspensionen, Emulsionen, Ölverdünnungen, Liposomen, Kapseln, Zäpfchen, injizierbare Lösungen und Lösungen zur Infusion ein. Die bevorzuge Form hängt von der beabsichtigen Verabreichungsart und der therapeutischen Anwendung ab.
Zum Beispiel kann orale Verabreichung durch jedwede oral verträgliche Dosierungsform, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Kapseln, Tabletten und wässrigen oder nicht wässrigen Suspensionen und Lösungen sein. Im Fall von Tabletten zur oralen Verwendung schließen üblich verwendete Träger Lactose und Maisstärke ein. Gleitmittel wie Magnesiumstearat werden typischerweise ebenfalls zugegeben. Für die orale Verabreichung in Form einer Hartgelatinekapsel schließen nützliche Verdünnungsmittel Lactose und getrocknete Maisstärke ein. Weichgelatinekapseln, welche Öle und/oder Polyethylenglycol als Exzipienten einbeziehen, können ebenfalls verwendet werden. Flüssige Einheitsdosierungsformen zur oralen Verabreichung schließen Shakes, Sirupe und Suspensionen ein. Zum Beispiel kann der Butyratester von Threit in einem wässrigen Vehikel zusammen mit Zucker, Süßstoffen oder Aromastoffen und Konservierungsmitteln gelöst werden, um einen Shake oder einen Sirup zu bilden. Suspensionen können mit einem wässrigen Vehikel und einem Dispersionsmittel wie Gummi arabicum, Tragant oder Methylcellulose hergestellt werden.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Arzneimittel zur oralen oder rektalen Verabreichung formuliert. Eine bevorzugte Form der oralen Verabreichung wendet Emulsionen, umfassend zwischen etwa 5 bis 40 % (Gew./Gew.) des Prodrugs von Formel I, und ein ionisches oder nicht ionisches grenzflächenaktives Mittel an, wobei die sich ergebende Zusammensetzung einen HLB-Wert zwischen 0–40 aufweist. Bevorzugte grenzflächenaktive Mittel schließen Tween-20, Tween-80, Spam-20, Spam-40 und Poloxamere wie S-108 ein.
Eine bevorzugte Form der rektalen Verabreichung verwendet ein Rektalzäpfchen oder einen Einlauf unter Verwendung einer geeigneten flüssigen Dosierungsform. Ein Einlauf ist eine stärker bevorzugte Form der rektalen Verabreichung.
Die Butyratester von Threit, welche die erfindungsgemäße Zusammensetzung kennzeichnen, sind durch einige Vorteile gekennzeichnet. Sie werden metabolisiert, um über einen fortwährenden Zeitraum therapeutische Buttersäurekonzentrationen im Plasma zu ergeben, was zu einem therapeutisch wirksamen Kontakt mit Buttersäure führt. Zusätzlich sind sie oral bioverfügbar, nicht so wie Natriumbutyrat – das schnell beseitigt wird, bevor die therapeutischen Konzentrationsspiegel im Plasma erreicht werden können. Sie sind ebenfalls nicht toxisch, somit wird zum Beispiel eine Natriumüberladung und Reizung vermieden, die mit Injektionen von hyperosmolalen Lösungen in Zusammenhang stehen.
Das überraschendste und unerwartetste Merkmal der Butyratester von Threit, welche die erfindungsgemäßen Arzneimittel kennzeichnen, ist, dass sie eine wesentlich niedrigere pharmakokinetische Variabilität als herkömmliche Prodrugs von Buttersäure zeigen. Pharmakokinetische Variabilität ist das Maß von Unterschieden in den Butryratkonzentrationen im Serum zwischen verschiedenen Patienten, denen die gleiche Menge von Butyratestern von Threit verabreicht wurde. Pharmakokinetische Variabilität wird durch Teilen der Standardabweichung für einen gegebenen Parameter wie C_max oder AUC durch den Mittelwert jenes Parameters in einer Reihe von Patienten, denen die gleiche Dosis von Butyratester von Threit gegeben worden war, quantifiziert.
Insbesondere ist der Tetrabutyratester von Mesothreit durch eine pharmakokinetische Variabilität von 35–40 % gekennzeichnet, im Vergleich zu herkömmlichen Prodrugs von Buttersäure wie Tributyrin, das eine pharmakokinetische Variabilität von 70 % aufweist. Diese verringerte Variabilität bedeutet, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine fortwährende Freisetzung bereitstellen und eine konsistentere Buttersäurekonzentration im Plasma unter einzelnen Patienten erzeugen. Dies wiederum minimiert das Potential für zelluläre Toxizität, die, beruhend auf unseren eigenen in vitro-Zellkulturstudien, bei Buttersäurekonzentrationen über 3,0 mM unter bestimmten in vitro-Bedingungen beobachtet worden ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung einer β-Hämoglobinpathie bei einem Patienten bereit. Diese Verwendung umfasst den Schritt der Behandlung des Patienten mit einer vorstehend beschriebenen Zusammensetzung. Der Begriff „Behandlung", wie hierin verwendet, schließt das Verringern des Schwergrades, der Symptome oder Wirkungen der β-Hämoglobinpathie ein. Vorzugsweise stellt das Verfahren eine Buttersäurekonzentration im Serum von etwa zwischen 0,03 mM und 3,0 mM innerhalb etwa 8 Stunden nach der Verabreichung bereit. Stärker bevorzugt erzeugt dies eine Buttersäurekonzentration im Plasma von etwa zwischen 0,1 mM und 1,0 mM innerhalb etwa 6 Stunden nach der Verabreichung. Am stärksten bevorzugt liegt das Prodrug in der Zusammensetzung in einer Menge vor, die eine Buttersäurekonzentration im Plasma von etwa zwischen 0,1 mM und 1,0 mM innerhalb von 2 Stunden nach der Verabreichung erzeugt, und die Konzentration bleibt mindestens 2 Stunden lang innerhalb jenes Bereichs. Diese Plasmaspiegel werden durch Verabreichung eines Butyratesters von Threit an den Patienten in einer Dosis von etwa zwischen 25–3000 mg/kg Körpergewicht ein oder mehrmals am Tag erreicht. Vorzugsweise wird dem Patienten das Prodrug zwischen 1- und 4-mal pro Tag verabreicht.
Die β-Hämoglobinpathien, die mit diesem Verfahren behandelt werden können, schließen Sichelzellsyndrome wie Sichelzellanämie, Hämoglobin-SC-Erkrankung, Hämoglobin-SS-Erkrankung, Sichel-β-Thalassämie, β-Thalassämie; β-Thalassämiesynderome wie β-Thalassämie; andere genetische Mutationen des β-Globingenlokus, die zu instabilen Hämoglobinen führen, wie kongenitale Heinzkörperanämie, β-Globinmutanten mit abnormer Sauerstoffaffinität und strukturelle Mutanten von β-Globin, die zum thalassämischen Phänotyp führen, ein. Diese Erkrankungen werden in The Molecular Basis of Blood Disease, Bd. II, G. Stamatoyannopoulos et al., Hsg., S. 157–244 (1994) beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorstehend beschriebene Verwendung den zusätzlichen Schritt der Behandlung des Patienten mit einem Mittel, das normalerweise bei derartigen β-Hämoglobinpathien verwendet wird. Das Mittel kann vor, anschließend an oder nach der Behandlung mit der Butyrat-Prodrug-enthaltenden Zusammensetzung verabreicht werden. Selbstverständlich kann, falls die zur Behandlung der Erkrankung verwendete Zusammensetzung eine ist, die schon ein derartiges konventionelles Mittel enthält, dieser zusätzliche Schritt ausgelassen werden.
Die Menge eines herkömmlichen Mittels, das bei diesen Verfahren verabreicht wird, ist vorzugsweise kleiner als jene, die normalerweise für die Behandlung derartiger Erkrankungen in einer Monotherapie erforderlich ist. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Derartige Mittel schließen Hydroxyharnstoff, Clotrimazol, Isobutyramid, Erythropoietin und Salze von kurzkettigen Fettsäuren wie Phenylessigsäure, Phenylbuttersäure und Valproinsäure ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Erkrankungen, die durch neoplastisches, tumorigenes oder malignes Zellwachstum gekennzeichnet sind, ebenso wie von malignen hämatologischen Störungen bereit. Die Behandlung schließt die Vermeidung des Fortschritts der Erkrankung oder seines Wiederauftretens ein. Derartige Erkrankungen schließen Carcinome, Myelome, Melanome, Lymphome und Leukämien ein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von kolorektalem Krebs und Prostatakrebs bereit. Gemäß einer stärker bevorzugten Ausführungsform ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung das Behandeln von kolorektalem Krebs und Prostatakrebs unter Verwendung einer Formulierung, die für orale oder rektale Verabreichung geeignet ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung das Behandeln von Prostatakrebs unter Verwendung einer Formulierung, die für orale oder rektale Verabreichung geeignet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorstehend beschriebene Verwendung den zusätzlichen Schritt der Behandlung des Patienten mit einem Mittel, das normalerweise bei derartigen Malignitäten verwendet wird. Das Mittel kann vor, anschließend an oder nach der Behandlung mit der Butyrat-Prodrug-enthaltenden Zusammensetzung verabreicht werden. Selbstverständlich kann, falls die zur Behandlung der Erkrankung verwendete Zusammensetzung eine ist, die schon ein derartiges Mittel enthält, dieser zusätzliche Schritt ausgelassen werden.
Die Menge von herkömmlichen Mittel, das bei diesen Verfahren verabreicht wird, ist vorzugsweise kleiner als jene, die normalerweise für die Behandlung derartiger Erkrankungen in einer Monotherapie erforderlich ist. In solchen Fällen kann das Auftreten jedweder Nebenwirkung, die mit jenem Mittel in Zusammenhang steht, verringert oder vermieden werden. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Derartige Mittel schließen Erythropoietin oder Chemotherapeutika gegen Krebs wie Hydroxyharnstoff oder 5-Azacytidin ein.
Kombinationstherapien mit herkömmlichen erfindungsgemäßen Mitteln (ob Teil einer einzelnen Zusammensetzung oder einzeln von den erfindungsgemäßen Prodrugs verabreicht) können ebenfalls eine zusätzliche oder synergistische Wirkung ausüben, insbesondere wenn jede Verbindung über einen unterschiedlichen Mechanismus wirkt, um die Zielerkrankung zu behandeln oder zu vermeiden.
Um die hierin beschriebene Erfindung besser verstehen zu können, werden die folgenden Beispiele dargelegt.
BEISPIEL 1
Synthese von d-, 1- und d,1-Threittetrabutyratestern
Wir synthetisierten d-Threittetrabutyratester wie folgt: Wir gaben 17 ml Et₃N zu 3,0 g D-Threit, gelöst in CH₂Cl₂, und kühlten das Gemisch auf 0 °C. Dann gaben wir 11 ml CH₃(CH₂)₂COCl in 5 ml CH₂Cl₂ über 30 Minuten hinweg zu. Das Umsetzungsgemisch wurde bei Raumtemperatur über Nacht gerührt. Wir verdünnten dann die Umsetzung mit Ether und filtrieren das sich ergebende Material. Der Niederschlag wurde einmal über einem Filter mit Ether gewaschen. Die Filtrate wurden vereinigt, zwei Mal mit Wasser, einmal mit gesättigtem NaCl gewaschen und über MgSO₄ getrocknet, filtriert und konzentriert.
Das sich ergebende gelbe Öl wurde auf einer MPLC-Säule in 90 : 10 (Hexan : EtoAc) laufen gelassen. Die Ausbeute des gereinigten Produkts war 8,35 g eines hellgelben Öls.
Wir synthetisierten d-,1-Threittetrabutyratester unter Verwendung der gleichen Methode, wobei D-Threit durch D,L-Threit unter Verwendung des gleichen Verhältnisses an Äquivalenten (1 : 5 4,5; Threit : Et₃N : CH₃(CH₂)₂COCl) ersetzt wurde.
Die Struktur der gereinigten Verbindungen wurde durch NMR bestätigt.
BEISPIEL 2
Orale Verfügbarkeit von Butyratestern von Threit in Ratten
Wir bestimmten die orale Bioverfügbarkeit und das Aufrechterhalten von Buttersäurekonzentrationen im Plasma von Ratten, welche Tetrabutyratester von Threit und Tributyrin durch orale Zwangsfütterung erhielten.
Diese Analyse wurde gemäß dem in Daniel et al., Clinica Chimica Acta., 181, S. 255–64 (1989); Planchon et al., J. Pharm. Sci., 82, S. 1046–48 (1993); Pouillart et al., J. Pharm Sci., 81, S. 241–44 (1992) beschriebenen Protokoll durchgeführt. Jede Verbindung wurde in fünf bis sechs Ratten (Sprague Dawley; Harlan Labs, Inc.), die jeweils ungefähr 300 Gramm wogen, getestet. Die maßgeblichen pharmakokinetischen Parameter für diese Mittel sind in der nachstehenden Tabelle aufgelistet. In jener Tabelle werden die Daten als mittlere ± Standardabweichung (Bereich) ausgedrückt und wurden unter Verwendung des ungepaarten Student-T-Tests verglichen. Tabelle 1. Pharmakokinetik von Butyratestern von Threit bei Ratten

*Signifikanter Unterschied von 1-Threittetrabutyratester und d-Threittetrabutyratester (p < 0,01).

Wie vorstehend gezeigt, wurde von den Tetrabutyratestern von Threit festgestellt, dass sie Buttersäure in vivo mit einer niedrigeren Variabilität als Tributyrin freisetzen. Orale Verabreichung von jedem dieser Prodrugs von Buttersäure erhöhte ebenfalls die „scheinbare" Halbwertszeit von Buttersäure im Plasma signifikant um mehr als die 6 Minuten, die in Patienten mit Leukämie nach kontinuierlichen Infusionen von Natriumbutyrat [Miller et al., s. o.] beobachtet wurden. Die Fläche unter der Plasma-Konzentrations-Zeitkurve und die beobachteten C_max-Werte für Buttersäure unterschieden sich nicht signifikant für die Tetrabutyratester oder Tributyrin (nach Dosis-Normalisierung). Vorteilhafterweise und unerwarteterweise wurde vom Butyratester von D,L-Threit festgestellt, dass er eine „scheinbare" Halbwertszeit von Buttersäure im Plasma aufweist, die signifikant länger als jene für die Tetrabutyratester von entweder D-Threit oder L-Threit ist.
Eine nähere Prüfung der Daten zeigte, dass die Freisetzung von Buttersäure von Tributyrin variabler war, im Vergleich zu jener, die nach oraler Verabreichung des Tetrabutyratesters von D,L-Threit erhalten wurde. Die pharmakokinetische Variabilität bei der oralen Verabreichung von Tributyrin wird durch den weiten Bereich von C_max (0,295 bis 1,46 mM); AUC (0,72 bis 3,23 mM·Std.); und Halbwertszeit im Plasma (67,2 bis 259,8 Minuten) demonstriert. Andererseits waren die Bereiche für C_max, AUC und Halbwertszeit im Plasma für oral verabreichte Tetrabutyratester von D,L-Threit 0,26 bis 0,545 mM, 0,95 bis 1,53 mM·Std. bzw. 79,2 bis 126,9 Minuten. Somit sind sowohl Tributyrin als auch der Tetrabutyratester von D,L-Threit oral bioverfügbar, um therapeutische Plasmaspiegel von Buttersäure bereitzustellen. Jedoch ist ein klarer Vorteil von jenem Tetrabutyratester seine verringerte pharmakokinetische Variabilität – was ein konstantes pharmakokinetisches Profil bedeutet, was wiederum zuverlässigere klinische Behandlungsstrategien als jene, die auf Tributyrin beruhen, zulässt.

Claims

Arzneimittel, umfassend: a. einen Butyratester von Threit; und b. einen pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoff oder Träger; wobei der Butyratester von Threit die Formel
aufweist, wobei jeder Rest R unabhängig ausgewählt ist aus
oder Wasserstoff, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Rest R
ist, und die Stereochemie an den chiralen Kohlenstoffen unabhängig ausgewählt ist aus R oder S.
Arzneimittel nach Anspruch 1, wobei jeder Rest R
ist.
Arzneimittel nach Anspruch 2, umfassend ein Gemisch von
Arzneimittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Arzneimittel eine Emulsion ist, formuliert für orale Verabreichung.
Arzneimittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich umfassend ein herkömmliches Mittel zur Behandlung von β-Hämoglobinpathie bei einem Patienten.
Arzneimittel nach Anspruch 5, wobei das herkömmliche Mittel Hydroxyharnstoff ist.
Arzneimittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich umfassend ein herkömmliches Mittel zur Behandlung von Krebs bei einem Patienten.
Verwendung eines Arzneimittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für die Herstellung eines Medikaments zur Erhöhung der Bildung von fetalem Hämoglobin und zur Induktion der Produktion von Gammaglobin, oder zur Induktion von Differenzierung in einer malignen Zelle.
Verwendung nach Anspruch 8, wobei das Medikament zur Behandlung von β-Hämoglobinpathie bei einem Patienten verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 9, wobei das Medikament zur Behandlung von Sichelzellenanämie, Hämoglobin-SC-Erkrankung, Hämoglobin-SS-Erkrankung, Sichel-β-Thalassämie, β-Thalassämie oder kongenitaler Heinzkörperanämie verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Medikament weiterhin ein herkömmliches Mittel zur Behandlung von β-Hämoglobinpathie bei einem Patienten in einer Menge umfasst, die gleich oder niedriger ist als eine Menge, die in einer Monotherapie verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 11, wobei das herkömmliche Mittel Hydroxyharnstoff ist.
Verwendung nach Anspruch 8, wobei das Medikament zur Behandlung von Krebs bei einem Patienten verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 8 oder 13, wobei das Medikament eine Buttersäurekonzentration im Serum zwischen etwa 0,1 mM und 1,0 mM innerhalb von zwei Stunden nach der Verabreichung erzeugt und die Buttersäurekonzentration im Serum für mindestens 2 Stunden zwischen etwa 0,1 mM und 1,0 mM bleibt.
Verwendung nach Anspruch 13, wobei das Medikament weiterhin ein herkömmliches chemotherapeutisches Mittel in einer Menge umfasst, die gleich oder niedriger ist als eine Menge, die in einer Monotherapie verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 13 oder 15, wobei der Krebs kolorektaler Krebs ist.
Verwendung nach Anspruch 13 oder 15, wobei der Krebs Prostatakrebs ist.
Verwendung nach Anspruch 16, wobei das Medikament für orale oder rektale Verabreichung formuliert ist.