JP2004510703A - Enzyme-degradable prodrug compounds - Google Patents

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デュボワ,バンサン
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ピックフォード,レスリー ビー.
トロウエト,アンドレ
ヤーラントン,ジェフリー ティー.
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Abstract

本発明のプロドラッグは、治療剤の変性された形であり、そして治療剤、オリゴペプチド、安定化基及び任意には、リンカー基を含んで成る。プロドラッグは、酵素チメットオリゴペプチド又はTOPにより分解できる。また、接合体内にTOP−分解性配列を用いることによってプロドラッグを企画する方法、及び本発明のプロドラッグにより患者を処理する方法が開示される。A prodrug of the invention is a modified form of a therapeutic agent and comprises a therapeutic agent, an oligopeptide, a stabilizing group, and optionally a linker group. Prodrugs can be degraded by the enzyme thimet oligopeptide or TOP. Also disclosed are methods of designing prodrugs by using a TOP-degradable sequence in a conjugate, and methods of treating a patient with a prodrug of the present invention.

Description

【0001】
序説:
技術分野
本発明は、プロドラッグとして有用な新規化合物に関する。そのようなプロドラッグは、患者における疾病、特に腫瘍の処理のために使用され得る。
【0002】
背景
多くの治療剤、例えばアントラサイクリン及びビンカアルカロイドは、癌の処理のために特に効果的である。しかしながら、それらの分子はしばしば、急性毒性、特に骨髄及び粘膜毒性、及びアントラサイクリンの場合、慢性心臓毒性及びビンカアルカロイドの場合、慢性神経学的毒性によりインビボで特徴づけられる。同様に、メトトレキセートは、炎症反応、例えばリウマチ患者の処理のために使用され得るが、しかしその高い毒性がその適用を制限する。より特異的で且つ安全な抗腫瘍剤の開発が、腫瘍細胞に対する高い有効性、及びそれらの生成物の副作用(毒性、非腫瘍細胞の破壊、等)の数及び重症度の低下のために所望される。より特異的に抗炎症剤の開発がまた所望される。
【0003】
毒性問題を最少にするために、治療剤は好都合には、プロドラッグの形で患者に提供される。プロドラッグは、それらの構造の化学的又は酵素的修飾により、インビボで、薬物(活性治療化合物)に転換できる分子である。毒性を低めるためには、この転換は、循環システム又は非標的組織よりもむしろ作用又は標的組織の部位に制限されるべきである。しかしながら、血液及び血清は、プロドラッグが患者の身体内の所望する部位に達する前、そのプロドラッグを分解するか又は活性化する酵素を含むので、プロドラッグはしばしば、血液及び血清において低い安定性により特徴づけられる。
【0004】
そのような問題を克服する所望する種類のプロドラッグは、特許協力条約国際発行WO96/05863号及びアメリカ特許第5,962,216号(それらは引用により本明細書に組み込まれる)に開示されている。しかしながら、さらに有用なプロドラッグ化合物及びそのようなプロドラッグの製造方法が所望される。
権利不在状態で存在する類似する構造(特に、最も接近した構造)のプロドラッグに対して、血液において高い作用特異性、低められた毒性及び改良された安定性を示すプロドラッグが特に所望される。
【0005】
発明の要約
本発明の化合物は、安定化基に結合されるオリゴペプチドに直接的に又は間接的に接合される治療剤のプロドラッグ形である。前記化合物は、標的細胞により結合される酵素により分解できる。
【0006】
より一般的には、本発明は、治療剤の新規プロドラッグ化合物、特に、従来技術の生成物に対して改良された治療性質、特に癌腫瘍の処理及び/又は炎症性反応、例えばリウマチ性疾患の処理における改良された治療性質を示す抗腫瘍治療剤を含んで成るプロドラッグとして記載され得る。改良された治療性質とは、低められた毒性及び高められた効能を包含する。血清及び血液における高い作用特異性、低められた毒性、改良された安定性を示し、そして標的細胞結合酵素により活性化されるまで、標的細胞中に移動しないプロドラッグが特に所望される。腫瘍の特徴づけを可能にするマーカー(診断、腫瘍進行、腫瘍細胞により分泌される因子のアッセイ、等)のプロドラッグ化学物がまた企画される。従って、本発明は、本発明の化合物を用いる診断又はアッセイキットを包含する。
【0007】
本発明はまた、本発明の化合物、及び任意には、医薬的に許容できるキャリヤー、アジュバント、ビークル又は同様のものを含んで成る医薬組成物にも関する。
さらに、プロドラッグを創造するために治療剤を変性することによって毒性を低め、そして安全性指数を改良する方法が開示される。本発明の他の観点は、患者への投与のためのプロドラッグの企画方法、及び治療的用量の化合物を投与することによる患者の治療方法を包含する。
本発明のプロドラッグを創造するためのいくつかの方法もまた記載される。
【0008】
特定の記載
略語:
ACN=アセトニトリル;Aib=アミノイソ酪酸;All=アリル;Aloc=アリルオキシカルボニル;Amb=4−(アミノメチル)安息香酸;AAP=3−アミノ−3−フェニルプロピオン酸;DCC=N, N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド;Boc=t−ブチルオキシカルボニル;Cap=アミノカプロン酸;Cou=アミノメチルクマリン;DBN=1,5−ジアザビシクロ[4. 3. 0]ノン−5−エン;DBO=1,4−ジアザビシクロ[2. 2. 2]オクタン;DBU=1,8−ジアザビシクロ[5. 4. 0]ウンデク−7−エン;DCM=ジクロロメタン;DIC=N, N’−ジイソプロピルカルボジイミド;DIEA=ジイソプロピルエチレンアミン;Dg=ジグリコール酸;DMF=ジメチルホルムアミド;
【0009】
Dnr=ダウノルビシン;Dox=ドキソルビシン;Dox−HCL=ドキソルビシンの塩酸塩;EtO=ジエチルエーテル;Fmoc=9−フルオレニルメチルオキシカルボニル;Gl=グルタル酸;OSU=N−ヒドロキシスクシンイミド;HATU=O−(7−アザベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート;HBTU=2−(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート;HEPES=ヒドロキシエチルピペリジン;HOBt=N−ヒドロキシベンゾトリアゾール;HPLC=高圧液体クロマトグラフィー;MeOH=メタノール;MeOSuc=メチルヘミスクシネート/メチルヘミスクシニル;MDR=多薬物耐性;MTD=最大耐性用量;NAA=3−アミノ−4,4−ジフェニル酪酸;
【0010】
NaI=2−ナフチルアラニン;Naph=1,8−ナフタレンジカルボン酸;NIe=ノルロイシン;NMP=N−メチルピロリジン;Nva=ノルバリン;PAM樹脂=4−ヒドロキシメチルフェニルアセトアミドメチル;Phg=フェニルグリシン;Pyg=ピログルタミン酸;Pyr=3−ピリジルアラニン;rRTOP=組換えラットTOP;RT,rt=室温;SD−MTD=単一用量−最大許容用量;SD=単一用量;RD−MTD=反復用量−最大許容用量;RD=反復用量;Suc=琥珀酸/スクシニル;TCE=トリクロロエチル;TFA=トリフルオロ酢酸;THF=テトラヒドロフラン;Thi=2−チエニルアラニン;Thz=チアゾリジン−4−カルボン酸;Tic=テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸;TOP=チメット(Timet)オリゴペプチダーゼ。
【0011】
本発明は、治療剤のプロドラッグ形として記載され得る化合物を包含する。それらの治療剤の個々は、安定化基に結合されるオリゴペプチドに直接的に又は間接的に結合することによって変性される。プロドラッグ及び特に、そのプロドラッグのオリゴペプチド部分は、標的細胞により結合される酵素により分解できる。酵素は好ましくは、トロウアーゼ(trouase)であり、そしてより好ましくは、チメットオリゴペプチダーゼである。
【0012】
プロドラッグ:
本発明のプロドラッグは、治療剤の変性された形であり、いくつかの部分、例えば
(1)治療剤、
(2)オリゴペプチド、及び
(3)安定化基、及び
(4)任意には、リンカー基を含んで成る。
プロドラッグの部分の個々は、下記により詳細に論じられる。プロドラッグのそれらの部分の典型的な配向は次のとおりである:
【0013】
(安定化基)−(オリゴペプチド)−(任意のリンカー基)−(治療剤)。
安定化基は、オリゴペプチドの第1の結合部位でそのオリゴペプチドに直接的に連結される。オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第2の結合部位で治療剤に直接的に又は間接的に連結される。オリゴペプチド及び治療剤が間接的に連結される場合、リンカー基が存在する。
【0014】
プロドラッグの2種の部分の直接的な結合は、それらの2種の部分間に存在する共有結合を意味する。従って、安定化基及びオリゴペプチドは、オリゴペプチドの第1結合部位、典型的にはオリゴペプチドのN−末端で共有化学結合を通して直接激に結合される。オリゴペプチド及び治療剤が直接的に結合される場合、それらはオリゴペプチドの第2の結合部位でもう1つのものに共有結合される。オリゴペプチドの第2の結合部位は典型的には、オリゴペプチドのC−末端であるが、しかしオリゴペプチド上の他の位置ででもあり得る。
【0015】
プロドラッグの2つの部分の間接的結合は、その2つの部分の個々がリンカー基に共有結合されることを意味する。他の態様においては、プロドラッグは、治療剤へのオリゴペプチドの間接的結合を有する。従って、典型的には、オリゴペプチドは、治療剤に共有結合されるリンカー基に共有結合される。
【0016】
本発明のプロドラッグは、そのオリゴペプチド部分内で分解できる。プロドラッグは、典型的には、インビボ変性を受け、そしてプロドラッグの活性部位、すなわち輸送−成分部分が標的細胞に侵入する。プロドラッグのオリゴペプチド部分内の第1の分解は、分解生成物の1つとして、プロドラッグの輸送成分部分を残すことができる。他方では、1又は複数のペプチダーゼによるさらなる分解は、細胞に侵入することができるプロドラッグの一部をもたらすために必要とされる。プロドラッグの活性又は輸送成分部分は、少なくとも治療剤を有し、そして直接的に、又は標的細胞内のさらなる転換に基づいて治療効果を発揮するために標的細胞内に侵入できるプロドラッグのその部分である。従って、前記化合物は活性部分を有し、そして活性部分は、標的細胞により結合される酵素による分解の前よりも、標的細胞により結合される酵素による分解の後、標的細胞により侵入することができる。
【0017】
安定化基及びオリゴペプチドの構造は、血液又は非標的組織に存在できる酵素によるプロドラッグのクリアランス及び代謝を制限するよう選択され、そしてさらに、細胞中へのプロドラッグの輸送を制限するよう選択される。安定化基は、プロドラッグの分解を阻止し、そしてプロドラッグの好ましい電荷又は他の物理的特性の提供において使用することができる。オリゴペプチドのアミノ酸配列は、標的細胞により結合される酵素、より特定には、トロウアーゼ酵素、及びさらにより特定には、チメットオリゴペプチダーゼが(“TOP”)による特定の分解を確保するよう企画される。
【0018】
プロドラッグ形への治療剤の変性により不活性化される、治療剤、特に抗腫瘍及び/又は抗炎症性治療剤を製造することが所望される。本発明によれば、標的細胞は通常、腫瘍細胞又は炎症反応において沈殿する細胞、特にリウマチ性疾患に関連するそれらの細胞、例えばマクロファージ、好中球及び単球である。治療剤のプロドラッグ形への変性は、治療剤の副作用をいくらか減じる。治療剤のプロドラッグ形への変性はさらに、接合されていない形での治療剤の用量に対して、プロドラッグ形での治療剤の高められた用量の患者への投与を可能にする。
【0019】
標的細胞においては、治療剤(任意には、1又は2つのアミノ酸及びたぶんまた、リンカー基に結合される)は、その特定の細胞内作用部位に対して直接的に作用するか、又は細胞内ペプチダーゼの作用下での変性の後、標的細胞を殺害するか、又はその増殖を阻止する。正常細胞はインビボでTOPをほとんどか又はまったく放出しないので、本発明の化合物は不活性を維持し、そして正常細胞に侵入しないか又は比較的少量で侵入する。TOPは身体において広く分布されると思われるが、それは典型的には、細胞内酵素として存在する。従って、それは一般的に、循環においてペプチドプロドラッグに接近できない。腫瘍の環境下で、TOPは壊死組織から放出されると思われる。
【0020】
プロドラッグは、患者に投与され、安定形で血流を通して担持され、そして標的細胞の付近にある場合、TOPにより作用を及ぼされる。酵素活性は正常細胞の細胞外付近内に最少に存在するので、プロドラッグは維持され、そしてその活性部分(治療剤を包含する)は最少に正常細胞中に侵入する。しかしながら、腫瘍又は他の標的細胞付近において、局部環境におけるTOPの存在は、プロドラッグの分解を引き起こす。安定化基が除去されると、追加のアミノ酸が標的細胞付近での他のペプチダーゼにより除去され得る。図2に示される例は、細胞外分解され、そして標的細胞中に侵入する、N−キャップドテトラペプチドプロドラッグを示す。標的細胞内で、それは、例えば標的細胞を殺害するか又はその増殖を阻止することによって、治療効果を提供するためにさらに変性され得る。プロドラッグの活性部位は正常細胞にある程度、侵入するが、その活性部分は主に標的細胞付近でプロドラッグの残りから開放される。従って、正常細胞に対する毒性が最少にされる。
【0021】
この方法は、標的組織が正常細胞又は組織により開放されない酵素を放出する場合、標的細胞破壊のために特に有用であり、そしてそのために企画される。本明細書において、“正常細胞”とは、その意図される使用のために適切な態様で、プロドラッグの投与に基づいてプロドラッグにより遭遇される非標的細胞を意味する。正常(すなわち、非特異的)細胞は、インビボでプロドラッグの残りからのプロドラッグの活性部分(例えば、治療剤)を結合する結合を分解することを担当する標的細胞酵素、例えばTOPをほとんど又はまったく生成しないので、本発明の化合物は、不活性で維持され、そして正常細胞に侵入しない。
【0022】
他の態様においては、プロドラッグの配向は、逆転され、その結果、安定化基がオリゴペプチドのC−末端に結合され、そして治療剤がオリゴペプチドのN−末端に直接的に又は間接的に結合される。従って、他の態様においては、オリゴペプチドの第1の結合部位は、オリゴペプチドのC−末端であり得、そしてオリゴペプチドの第2の結合部位は、オリゴペプチドのN−末端であり得る。リンカー基は、任意には、治療剤とオリゴペプチドとの間に存在することができる。本発明のプロドラッグのもう1つの態様は、一次態様と同じ態様で機能する。
【0023】
標的細胞結合酵素:
本発明のプロドラッグは、患者の身体内の標的化される部位で、又はその近くで、標的細胞により結合される酵素との相互作用を通しての選択的活性化を利用するよう企画される。そのようなタイプの酵素の1つは、引用により本明細書に組み込まれるPCT/US99/30393号により詳細に記載されるトロウアーゼである。
【0024】
トロウアーゼは、標的組織でプロドラッグを活性化すると思われるタイプの酵素である。トロウアーゼは、オリゴペプチド分解部位のカルボキシ側でのロイシンとイソロイシンとの間の著しい程度の区別を示す種類のエンドペプチダーゼである。適切なアッセイ条件下で、トロウアーゼはSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnrを容易に分解するが、しかしそれは、Suc−βAla−Ile−Ala−Leu−Dnrとは、少なくとも20倍低い活性を有することを特徴とする。TOPは、トロウアーゼ種類の酵素のメンバーである。
【0025】
標的細胞は、トロウアーゼを開放すると思われる。たぶん、前記酵素は、標的細胞により、又は標的細胞により結合される正常細胞、例えば、基質細胞、好中球、マクロファージ又はB細胞により生成される。標的細胞結合の酵素は、細胞外表面により結合されるか、又はその表面(少なくとも活性部位)上に結合され、分泌され、開放され、又は標的細胞の細胞外付近に他の態様で存在することができる。その結果、トロウアーゼは、標的細胞の細胞外付近において分泌されるか、又はその付近で他の態様で存在することができる。多くの場合、本発明のプロドラッグは、癌の処理のための治療剤を含み、そして標的細胞は腫瘍細胞である。従って、トロウアーゼは腫瘍細胞により細胞外に分泌され得、又はそれは、例えば一般的に腫瘍により結合される相当量の細胞溶解物が存在するので、細胞外に存在することができる。細胞溶解物はまた、炎症性組織、すなわちもう1つの標的細胞部位により結合される。
【0026】
しかしながら、トロウアーゼ活性は、ヒト血漿において低い。トロウアーゼ活性は、癌細胞抽出物、及び培養された癌細胞、赤血球細胞及び種々のヒト組織、特に腎臓からのならし培地において観察されている。HeLa(頸部癌)細胞均質物の超遠心分離(145,000倍、30分)上清液からのトロウアーゼの部分精製スキームは、次の通りに4種の段階から成る:
1.20mMのトリエチルアミンクロライド、pH7.2、0.01%のTritonX−100中、0〜0.5MのNaCl線状グラジエントにより溶解される15Qカラム(Pharmacia)を用いてのアニオン交換クロマトグラフィー;
【0027】
2.CoClにより予備充填され、そして10mMのリン酸ナトリウム、0.5MのNaCl、pH7.2、0.01%のTritonX−100, 0.02%のNaN中、0〜200mMのイミダゾール線状グラジエント溶解されるChelating Sepharose Fast Flow (Pharmacia) を用いての親和性クロマトグラフィー;
3.分離用電気泳動;及び
4.0.3ml/分で50mMのリン酸カリウム、200mMの硫酸カリウム(pH7.0)により溶出される7.8mm×60cmのTSK Gel G−3000SWXL(TosoHaas)を用いてのゲル濾過高性能液体クロマトグラフィー。
【0028】
トロウアーゼ分解の後に開放されるプロドラッグの一部のさらなる分解は、たぶん、アミノ−エキソペプチダーゼにより、細胞内又は細胞外で生じ得る。インビトロ実験は、広い特異性のアミノ−エキソペプチダーゼがヒト血液及び癌細胞環境において存在することを示す。
【0029】
証拠は、TOPがトロウアーゼの例であることを示す。HeLa細胞抽出物から単離され、そしてMCF−7/6ヒト癌細胞からのならし培地又は均質物において研究されたトロウアーゼは、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの初期分解を触媒する。それらの源から単離されたトロウアーゼは、TOPであると思われる。構造的及び機能的証拠は、癌細胞において見出されるトロウアーゼがチメットオリゴペプチダーゼ又は“TOP”であることを示す。
【0030】
文献によれば、TOP又はEC3. 4. 24. 15は、6〜17個のアミノ酸を有する種々のオリゴペプチドの内部(エンド)分解を触媒するエチール活性化された亜鉛メタロペプチダーゼである(Dando、など., “Human thimet oligopeptidase”, Biochem. J. 294: 451−457 (1993))。それはまた、Pz−ペプチダーゼ、コラゲナーゼ様ペプチダーゼ、キナーゼA、アミロイジンプロテアーゼ、及びメタロエンドペプチダーゼとしても言及される。
【0031】
前記酵素は、鶏胚(Morales, など., “PZ−peptidase from chick embryos. Purification, properties, and action on collagen peptides”, J. Biol. Chem. 252: 4855−4860 (1997))、鶏肝臓(Barrett,など., “Chicken liver PZ−peptidase, a thiol−dependent metallo−endopeptidase”, Biochem. J. 271: 701−706 (1990))、ラット精巣(Orlowski. など., “Endopeptidase 24.15 from rat testes. Isolation of the enzyme and its specificity toward synthetic and natural peptides, including enkephalin−containing peptides”, Biochem. J. 261: 951−958 (1989))、及びヒト赤血球(Dando, など., “Human thimet oligopeptidase”, Biochem. J. 294: 451−457 (1993))から単離されて来た。
【0032】
この酵素のための遺伝子は、クローン化され、そしてDNA配列はヒト脳(Doveyなど., WO92/07068号)、ラット精巣(Pierottiなど., “Endopeptidase−24.15 in rat hypothalamic/pituitary/gonadal axis”, Mol. Cell. Endocrinol. 76: 95−103 (1991))、及びブタ肝臓(Katoなど., “Cloning, amino acid sequence and tissue distribution of porcine thimet oligopeptidase. A comparison with soluble angiotensin−binding protein”, Eur. J. Biochem. 221: 159−165 (1994))から得られた。
【0033】
TOPは、HeLa(Krauseなど., “Characterization and localization of mitochondrial aligopeptidase (Mop) (EC 3. 4. 24. 16) activity in the human cervical adenocarcinoma cell line Hela”, J. Cell. Biochem. 66: 297−308 (1997)); AT−20細胞(Crackなど., “The association of metalloendopeptidase EC 3. 4. 24. 15 at the extracellurar surfece of the AtT−20 Cell plasma membrane”, Brain Res. 835: 113−124 (1999); Ferroなど., “Secretion of metalloendopeptidase 24. 15 (EC 3. 4. 24. 15)”, DNA Cell Biol. 18: 781−789 (1999);
【0034】
Garridoなど., “Confocal microscopy reveals thimet oligopeptidase (EC 3. 4. 24. 15) and neurolysin (EC 3. 4. 24. 16) in the classical secretory pathway”, DNA Cell. Biol. 18: 323−331 (1999)); Madin−Darbyイヌ腎臓細胞(Oliveiraなど., “Characterization of thiol−, aspartyl−, and thiol−metall−peptidase activities in madin−darby canine kidney cells”, J. Cell. Biochem. 76: 478−488 (2000)); 及び前立腺癌細胞系(など., “Neurotensin is metabolized by endogenous proteases in prostate cancer cell lines”, Peptides 19: 253−258 (1998))の抽出物において免疫学的に又は官能的に同定されている。
【0035】
HeLa細胞から精製されたトロウアーゼは、例12において見られるように、既知のヒト酵素配列の十分な長さに対して分配されるすべての残基の33%を満たすトリプシンフラグメントの質量:電荷比に基づいて、ヒトTOPとの配列同一性を示す。部分的に精製されたHeLa細胞画分(F1)及びMCF−7/6細胞均質物と共に特定の抗−TOP抗体調製物を用いての免疫沈殿はまた、例13に見られるように、構造的同一性を示す。SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動による74KDの精製されたHeLa細胞トロウアーゼのサイズは、TOPについて報告される範囲内である。
【0036】
HeLa細胞から同時精製するマイナーな63KDバンドは、これまで報告されたことはなく、そして抽出の間に形成されるTOPのタンパク質加水分解生成物であり得る。例9に見られるように、生来のHeLa細胞トロウアーゼのゲル濾過評価されたサイズは、78KDの報告されるTOPサイズよりもむしろ68KDであるが、しかしながら、その差異はそのような生来のタンパク質サイズ評価方法の固有の誤差により説明され得る。精製された癌細胞トロウアーゼの等電点は、TOPについて報告される範囲内にある、例9に見られる5.2である。
【0037】
TOP及びヒト癌細胞トロウアーゼは、例6に見られるように、9種の異なった実験化合物と同じ基質特異性を示す。この特異性は、Suc−βAla−Ile−Ala−Leu−Doxの分解よりも約12倍早い速度でSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを分解する能力を包含する。前記癌細胞トロウアーゼはまた、TOPと実質的に同じpH最適性(例11を参照のこと)及びインヒビタープロフィール(例8を参照のこと)を有する。
【0038】
TOPに関しては(Barrettなど., “Chicken liver PZ−peptidase, a thiol−dependent metall−endopeptidase”, Biochem. J. 271: 701−706 (1997))、癌細胞トロウアーゼは、メタロペプチダーゼインヒビターEDTA及び1,10−フェナントロリンにより阻害されるが、しかしセリン、チオール、又は酸プロテイナーゼインヒビター、例えばアミノエチルベンゼン−スルホネート、E64、ペプスタチン、ロイペプチン、アプロチニン、CA074又はフマギリンによっては阻害されない。TOPについて報告されるように、EDTA処理された癌細胞トロウアーゼは、Co2+(50〜100μM)又はMn2+(50〜100μM)により再活性化される。
【0039】
EDTA−不活性化された鶏(Barrettなど., “Chicken liver PZ−peptidase, a thiol−dependent metallo−endopeptidase”, Biochem. J. 271: 701−706 (1990))、又はラット(Orlowskiなど., “Endopeptidase 24. 15 from rat testes. Isolation of the enzyme and its specificity toward synthetic and natural peptides, including enkephalin−containing peptides”, Biochem. J. 261: 951−958(1989))を再活性化することもまた可能である。
【0040】
TOPはまた、Zn2+により再活性化されるが、しかしながら、Zn2+再活性化は、EDTA−処理されたMCF−7/6細胞均質物に関してはみられない。EDTA処理及び除去のために使用される特定の方法は、癌細胞トロウアーゼによる結果に影響を及ぼすことができる。100μMほどの低い濃度のZn2+がTOPに対して阻害性である事実はまた、1つの要因でもあり得る。100μMでのZn2+は、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−DoxのHela細胞画分1による加水分解を完全に阻害する。EDTAにより不活性化された癌細胞トロウアーゼは、第二銅イオンにより再活性化され得ない。最終的に、ヒト培養された細胞トロウアーゼは、例10に見られるように、TOPメタロエンドペプチダーゼのユニークチオール感受性を示す。
【0041】
TOP活性は、空気−不活性化された調製物のチオール活性化により示されるように、酵素添加された溶液(例えば、血液)において阻害され、そして軽い還元(低酸素性)環境において活性化され得る(Shrimptonなど., “Thiolactivation of endopeptidase EC 3. 4. 24. 15. A novel mechanism for the regulation of catalytic activity”, J. Biol. Chem. 272: 17395−17399 (1997))。従って、それは、低酸素性環境、例えば腫瘍組織において活性化されるプロドラッグを企画する一般的なアプローチのための有用な酵素である。
【0042】
CD10(CALLA、ネプリリシン、中性エンドペプチダーゼ、EC 3. 4. 24. 11)は、限定された数の癌腫瘍タイプを包含する多くの細胞の外側の細胞膜に結合されるオリゴペプチダーゼである。それはまた、近位腎臓細管の刷子縁において高濃度で、及び結腸組織及び多数の免疫系細胞、例えばB−リンパ球において低レベルで存在するので、それはペプチジルプロドラッグの全身性活性化に寄与することができる。この付与された全身性活性化は、CD10基質でないペプチジルプロドラッグに比較される場合、正常組織に高められた毒素を導くことができた。Su−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、CD10のための基質であり、そして例17に示されるように、分解はAlaとLeu(AA2とAA1)との間で生じる。
【0043】
CD10は、グリシン又はアラニンがP1’分解部位に存在する場合、不十分に分解し(Pozgayなど., Biochemistry (1986))[基質特異性下でのCD10特許を参照のこと]、従って、Suc−βAla−Leu−Ala−Gly−Dox及びβAla−Leu−Ala−Ala−DoxはCD10により不十分に分解されることが予測される。他方では、下記に示されるように、Suc−βAla−Leu−Ala−Gly−Dox及びたぶん、Suc−βAla−Leu−Ala−Ala−Doxは、TOPにより十分に分解された。従って、本発明の好ましい態様は、Suc−βAla−Leu−Ala−Gly−Dox又はSuc−βAla−Leu−Ala−Ala−Doxにより例示されるように、CD10によってではなく、TOPにより活性化される化合物である。
理想的には、非CD10含有腫瘍を処理する場合、プロドラッグはCD10酵素により分解できない。
【0044】
安定化基:
プロドラッグの重要な部分は、プロドラグが患者に投与される場合、循還血液におけるプロドラッグ化合物の分解を保護するよう作用し、そして比較的損なわれていない標的細胞の付近へのプロドラッグの到達を可能にする安定化基である。安定化基は典型的には、血液、血清及び正常組織に存在するプロテイナーゼ及びペプチダーゼによるプロドラッグの分解を保護する。特に、安定化基はオリゴペプチドのN−末端をキャップし、そして従って、時々、N−キャップ又はN−ブロックとして言及されるので、それは、他方では、プロドラッグが敏感であるペプチダーゼに対して保護するよう作用する。
【0045】
理想的には、安定化基は、それが、ヒト血液において37℃で2時間のプロドラッグ化合物の貯蔵により試験される場合、変性、すなわち分解からプロドラッグを保護するよう作用し、そして所定のアッセイ条件下で、ヒト血液に存在する酵素によるプロドラッグの分解を、20%以下、好ましくは2%以下もたらす場合、本発明のプロドラッグにおいて有用である。
【0046】
より特定には、安定化基は、
(1)アミノ酸以外であるか、又は
(2)(i)4又はそれ以上の炭素原子を有する非遺伝的にコードされるアミノ酸であるか、又は(ii)アスパラギン酸のβ−カルボキシル基又はグルタミン酸のγ−カルボキシル基で、オリゴペプチドのN−末端に結合されるアスパラギン酸又はグルタミン酸であるアミノ酸である。
【0047】
例えば、ジカルボン酸(又は高級カルボン酸)又は医薬的に許容できるその塩が、安定化基として使用され得る。複数のカルボン酸を有する化学基はまだ、安定化基として使用され得る。複数のカルボン酸を有する化学基がまた、プロドラッグの一部として許容されるので、ジカルボン酸(又は高級カルボン酸)を有する末端基は、典型的なN−キャップである。従って、N−キャップは、アミドがペプチドのアミノ末端に結合され、そして残るカルボン酸が遊離し、そして結合されていない、複数のカルボン酸を有する化学基のモノアミド誘導体であり得る。このためには、N−キャップは好ましくは、琥珀酸、アジピン酸、グルタミン酸又はフタル酸であり、そして琥珀酸が最も好ましい。
【0048】
本発明のプロドラッグ化合物において有用なN−キャップの他の例は、ジグリコール酸、フマル酸、ナフタレンジカルボン酸、ピログルタミン酸、酢酸、1−又は2−ナフチルカルボン酸、1,8−ナフチルジカルボン酸、アコニット酸、カルボキシ桂皮酸、トリアゾールジカルボン酸、グルコン酸、4−カルボキシフェニルホウ素酸、(PEG)−類似体、例えばポリエチレングルコール酸、ブタンジスルホン酸、マレイン酸、イソニペコチン酸及びニペコチン酸を包含する。
【0049】
さらに、マウスにおける凝集する正に荷電されたプロドラッグの静脈内投与は、急性毒性をもたらした。しかしながら、そのような毒性は、このプロドラッグ上の荷電が、負に荷電された安定化基による誘導体化により逆転される場合、観察されなかった。この効果は、下記でより詳細に論じられる。
従って、治療剤の凝集が関係する場合、結合された安定化基に負に荷電されるか、又は中性である。
【0050】
急性毒性:
多くの細胞毒性化合物は本来、低い溶解性を有する。例えば、正に荷電されたアントラサイクリンは、高濃度で凝集体を形成し、そしてそれらの凝集体は、静脈内投与される場合、静脈内凝固を誘発する。トロウアーゼは、ペプチド配列の特異的部位を認識する。それらの疎水性配列の1つ(例えば、βAla−Leu−Ala−Leu)が細胞毒性化合物(例えば、ドキソルビシン)に接合される場合、それは、濃縮されたボーラスとして静脈内注射される場合、大きな凝集体を形成することができる低可溶性化合物をもたらす。
【0051】
ほとんどのペプチドは生理学的pHで、暴露される正に荷電されたアミノ末端を有するので、それらの凝集体はインビボで、多陽性的に荷電された表面を形成できる。静脈内に与えられるそれらの凝集体は、投与の数分(通常、30分以下)以内で、マウスにおいて凝固カスケード及び死を誘発する。これは、懸濁液での凝集体を生成する手段で配合されるいずれかの正に荷電されたプロドラッグを、治療使用のために不適切にする。
【0052】
いくつかの実験は、正に荷電された凝集体がペプチド接合されたドキソルビシンにより形成される仮説を支持する。レーザー光散乱及びサイズ排除限外濾過による、類似して配列された溶液の試験は、少量の材料のみが10kD以下の分子量を有することを示した。凝集体の平均分子サイズは、約70kDであることが見出された。動物がIV用量で付随してヘパリンを投与される場合(例22を参照のこと)、急性毒性は非常に低められるか又は排除された。動物が同じ薬剤(同じ合計用量)の希釈溶液を与えられる場合、急性毒性は存在しなかった。それらの結果は、文献の報告と一緒に考慮すると、不十分な溶解性のために、凝集体を形成する化合物のペプチドプロドラッグが最適な治療を行わない結論を支持する。
【0053】
この問題の凝集体の溶液は、それらのペプチドプロドラッグをより実際的にする。それらのペプチドプロドラッグが、所望する配合される濃度での不十分な溶解性のために凝集体を形成する場合、ペプチド鎖上の安定化基は、負に荷電されるか、又は中性の官能性で終結すべきである。例えば、ペプチドプロドラッグ上の安定化基としてのスクシニルの使用は、プロドラッグの急性毒性を緩和する(例22を参照のこと)。これは、ヒトのための実験的な治療としてのペプチドプロドラッグの使用における重要な問題を解決する。
【0054】
オリゴペプチド:
オリゴペプチドは一般的に、短い長さの、典型的には12個の又はそれよりも少ないアミノ酸のポリペプチドとして定義される。しかしながら、本発明のプロドラッグにおいて有用なオリゴペプチドは、少なくとも4個の長さのアミノ酸である。上限端で、12個以下又は12個のアミノ酸のオリゴペプチドが最も有用であるが、但し、オリゴペプチドは12個よりも長い長さのアミノ酸の鎖長を有し、そして科学分野において一般的に認識されるような用語の定義及びさらに、本発明の範囲内にある。従って、本発明のプロドラッグのオリゴペプチド部分は、4個又はそれよりも多くのアミノ酸を有する。典型的には、本発明のプロドラッグのオリゴペプチド部分は、4〜12個のアミノ酸を有する。好ましくは、それは4又は5個のアミノ酸を有する。
【0055】
番号付けスキーム
前記オリゴペプチドは、式 又は配列(AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]を有する。
これは、位置配列P(n+2)…P2−P1−P1’−P2’に対応する。TOPは、P1とP1’位置間を分解すると思われる。オリゴペプチドは、右側でカルボキシル末端(又はC末端)及び左側でアミノ末端(又はN末端)を伴なって、従来の態様で書かれる。従って、上記式においては、AAはカルボキシル末端である。
【0056】
好ましいアミノ酸
特にことわらない限り、すべてのアミノ酸は、L配置で存在する。下記でさらに詳細に記載されるように阻止機能を供給する。非遺伝的にコードされるアミノ酸であるAAを除いて、いずれのアミノ酸でも、プロドラッグのオリゴペプチド部分に存在することができるが、一定のアミノ酸が好ましい。
【0057】
P2位置、すなわちAAにおいては、次のアミノ酸の1つが最も好ましくは、存在する:β−アラニン、チアゾリジン−4−カルボン酸、2−チエニルアラニン、2−ナフチルアラニン、D−アラニン、D−ロイシン、D−メチオニン、D−フェニルアラニン、3−アミノ−3−フェニルプロピオン酸、γ−アミノ酪酸及び3−アミノ−4,4−ジフェニル酪酸。テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、4−アミノメチル安息香酸、ニペコチン酸、イソニペコチン酸又はアミノイソ酪酸がまた、P2位置において好ましい。
【0058】
P1又はAA位置においては、次のアミノ酸の1つが最も好ましい:ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、p−C1−フェニルアラニン、p−ニトロフェニルアラニン、バリン、ノルロイシン、ノルバリン、フェニルグリシン、トリプトファン、テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、3−ピリジルアラニン、アラニン、グリシン又はチエニルアラニン。P1位置においては、メチオニン、バリン又はプロリンがまた好ましい。
【0059】
P1’位置においては、AAは、最も好ましくは次のアミノ酸から選択される:アラニン、ロイシン、チロシン、グリシン、セリン、3−ピリジルアラニン、2−チエニルアラニン、ノルロイシン、ホモセリン、ホモフェニルアラニン、p−C1−フェニルアラニン又はp−ニトロフェニルアラニン。この位置においては、アミノイソ酪酸、トレオニン及びフェニルアラニンがまた好ましい。
【0060】
P2又はAA位置においては、次のアミノ酸の1つが最も好ましくは存在する:ロイシン、フェニルアラニン、イソロイシン、アラニン、グリシン、チロシン、2−ナフチルアラニン、セリン、p−C1−フェニルアラニン、p−ニトロフェニルアラニン、1−ナフチルアラニン、トレオニン、ホモセリン、シクロヘキシルアラニン、チエニルアラニン、ホモフェニルアラニン又はノルロイシン。P2’位置におけるβ−アラニンがまた好ましい。
【0061】
本発明のプロドラッグにおいて特に有用なオリゴペプチドは、図10A−10Dに示されるそれら、特に次のものの1つを包含する:D−AlaThiβAlaβAlaLeuAlaLeu(配列番号1)、ThiβAlaβAlaLeuAlaLeu(配列番号2)、βAlaβAlaLeuAlaLeu(配列番号3)βAlaAlaAlaIle(配列番号4)、βAlaAlaAlaLeu(配列番号5)、βAlaPheTyrLeu(配列番号6)、βAlaPheThrPhe(配列番号7)、βAlaPheGlyIle(配列番号8)、βAlaPheGlyLeu(配列番号9)、βAlaPhePhePhe(配列番号10)、βAlaPhePheIle(配列番号11)、βAlaPhePheLeu(配列番号12)、βAlaPheAlaIle(配列番号13)、βAlaPheAlaLeu(配列番号14)、ThiGlyAlaLeu(配列番号15)、NalGlyAlaLeu(配列番号16)、βAlaLeuTyrLeu(配列番号17)、βAlaLeuThiLeu(配列番号18)、βAlaLeuThrPhe(配列番号19)、βAlaLeuThrIle(配列番号20)、
【0062】
βAlaLeuThrLeu(配列番号21)、βAlaLeuSerLeu(配列番号22)、βAlaLeuPyrLeu(配列番号23)、βAlaLeuLeuLeu(配列番号24)、βAlaLeuGlyPhe(配列番号25)、βAlaLeuGlyIle(配列番号26)、ThiLeuGlyLeu(配列番号27)、βAlaLeuGlyLeu(配列番号28)、AibLeuGlyLeu(配列番号29)、βAlaLeuPheIle(配列番号30)、βAlaLeuPheLeu(配列番号31)、βAlaLeuAibLeu(配列番号32)、βAlaLeuAlaAla(配列番号33)、βAlaLeuAlaβAla(配列番号34)、βAlaLeuAlaPhe(配列番号35)、βAlaLeuAlaGly(配列番号36)、βAlaLeuAlaIle(配列番号37)、βAlaLeuAlaLeu(配列番号38)、TicLeuAlaLeu(配列番号39)、ThzLeuAlaLeu(配列番号40)、
【0063】
ThiLeuAlaLeu(配列番号41)、NalLeuAlaLeu(配列番号42)、NAALeuAlaLeu(配列番号43)、D−LeuLeuAlaLeu(配列番号44)、D−AlaLeuAlaLeu(配列番号45)、D−MetLeuAlaLeu(配列番号46)、APPLeuAlaLeu(配列番号47)、AmbLeuAlaLeu(配列番号48)、βAlaLeuAlaNal(配列番号49)、βAlaLeuAlaSer(配列番号50)、βAlaLeuAlaTyr(配列番号51)、βAlaMetTyrPhe(配列番号52)、βAlaMetTyrLeu(配列番号53)、βAlaMetGlyIle(配列番号54)、ThiMetGlyLeu(配列番号55)、βAlaMetPhePhe(配列番号56)、βAlaMetPheIle(配列番号57)、TicMetAlaLeu(配列番号58)、NalMetAlaLeu(配列番号59)、NAAMetAlaLeu(配列番号60)、
【0064】
βAlaMetAlaLeu(配列番号61)、APPMetAlaLeu(配列番号62)、βAlaNleTyrIle(配列番号63)、βAlaNleTyrLeu(配列番号64)、βAlaNleThrIle(配列番号65)、βAlaNleThrLeu(配列番号66)、βAlaNleGlyPhe(配列番号67)、βAlaNleGlyIle(配列番号68)、βAlaNleGlyLeu(配列番号69)、βAlaNlePheIle(配列番号70)、βAlaNleAlaIle(配列番号71)、βAlaNleAlaLeu(配列番号72)、βAlaNleAlaPhe(配列番号73)、βAlaNvaAlaLeu(配列番号74)、βAlaPheTyrIle(配列番号75)、ThiProGlyLeu(配列番号76)、ThiProAlaLeu(配列番号77)、NalProAlaLeu(配列番号78)、βAlaProAlaLeu(配列番号79)、βAlaPhe(Cl),AlaLeu(配列番号80)、
【0065】
βAlaPhe(NO),AlaIle(配列番号81)、βAlaPhe(NO),AlaLeu(配列番号82)、βAlaPhgAlaLeu(配列番号83)、βAlaPyrAlaLeu(配列番号84)、TicThrGlyLeu(配列番号85)、βAlaThiGlyIle(配列番号86)、βAlaThiAlaLeu(配列番号87)、βAlaTicAlaIle(配列番号88)、βAlaTicAlaLeu(配列番号89)、βAlaValAlaLeu(配列番号90)、βAlaTrpAlaLeu(配列番号91)、βAlaTyrTyrPhe(配列番号92)、βAlaTyrTyrIle(配列番号93)、βAlaTyrTyrLeu(配列番号94)、βAlaTyrThrLeu(配列番号95)、βAlaTyrPheLeu(配列番号96)、βAlaTyrGlyIle(配列番号97)、ThiTyrGlyLeu(配列番号98)、βAlaTyrGlyLeu(配列番号99)、βAlaTyrPheIle(配列番号100)、βAlaTyrAlaIle(配列番号101)、ThiTyrAlaLeu(配列番号102)、及びβAlaTyrAlaLeu(配列番号103)。
【0066】
阻止アミノ酸
プロドラッグのオリゴペプチドは、上記番号付けスキームによれば、オリゴペプチド配列のAAとして、すなわち位置配列の位置P2で阻止アミノ酸を包含する。その阻止アミノ酸は、遺伝的にコードされないアミノ酸である。
【0067】
位置P2での阻止アミノ酸の機能は、TOPによるプロドラッグの分解のための選択性を維持し、そしてプロドラッグ化合物の治療剤部分に最も接近して連結される(直接的に又は間接的に連結される)オリゴペプチドのその部分における他の酵素によるオリゴペプチドの分解を阻害するか、又は前記酵素のための分解部位の提供を回避することである。より特定には、位置P2で阻止アミノ酸を配置することによって、オリゴペプチド配列AA−AA−AA−AA及び位置配列P2−P1−P1’−P2’の4個のアミノ酸のペプチド連鎖内の所望しない分解が減じられる。トロウアーゼはオリゴペプチドのP1位置とP1’位置との間を分解すると思われる。
【0068】
血液及び正常細胞は種々のペプチダーゼに関連しているので、プロドラッグが標的細胞に接近して存在するまで、位置P2での阻止アミノ酸の配置は、プロドラッグのオリゴペプチド部分を保護するよう作用する。特に、位置P2に阻止アミノ酸を配置することによって、オリゴペプチドは、P2とP1との間の所望しない分解から保護される。その阻止アミノ酸が存在しない場合、プロドラッグは、血液及び正常組織に存在するエキソペプチダーゼ及びエンドペプチダーゼの両者に対して攻撃されやすく、ここで前記種類の酵素は、他方では、プロドラッグがその標的物に達する前、そのプロドラッグを分解する。下記例14は、プロドラッグのこの重要な特徴を示す。
【0069】
TOPによるスクリーニング:
TOPは、さらなる使用のためのオリゴペプチドを選択するために使用され得る重要な酵素であり、そして従って、本発明のもう1つの観点は、
式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるで表される、TOPにより分解できるオリゴペプチドである。
前記オリゴペプチドは、TOPによる分解性について試験する場合、治療剤及び/又は安定化基に結合され得る。
【0070】
治療剤:
本発明に従ってプロドラッグに変性するために特に好都合である治療剤は、狭い治療窓を有するそれらの剤である。狭い治療窓を有する薬剤又は治療剤は、その毒性が一般的な医学的基準により明らかである用量が、効能が明らかである用量に非常に接近するものである。
本発明のプロドラッグを形成するために、安定化基及びオリゴペプチド、及び任意には、リンカー基に接合される治療剤は、癌、炎症性疾患、又はいくつかの他の医学的状態の処理のために有用であり得る。好ましくは、治療剤は、次の種類の成分から選択される:
【0071】
アルキル化剤、抗増殖剤、チューブリン結合剤、ビンカアルカロイド、エネジイン、ポドフィロトキシン又はポドフィロトキシン誘導体、プテリジン種類の薬物、タキサン、アントラサイクリン、ドラスタチン、トポイソメラーゼインヒビター、及び白金錯体化学療法剤。
【0072】
特に、治療剤は、好都合には、次の化合物又はその誘導体又は類似体から選択される:ドキソルビシン、ダウノルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、カリケアミシン、エトポシド、エトポシドホスフェート、CC−1065、ズオカルマイシン、KW−2189、メトトレキセート、メトプテリン、アミノプテリン、ジクロロメトトレキセート、ドセタキセル、パクリタキセル、エピチオロン、コンブレタスタチン、コンブレタスタチンA4ホスフェート、ドラスタチン10、ドラスタチン11、ドラスタチン15、トポテカン、カンフォテシン、マイトマイシンC、ポルフィロマイシン、5−フルオロウラシル、6−メルカプトプリン、フルダラビン、タモキシフェン、シトシンアラビノシド、アデノシンアラビノシド、コルヒチン、シスプラチン、カルボプラチン、マイトマイシンC、ブレオマイシン、メルファラン、クロロキン、シクロポリンA、クロロキン、メイタンシン又はシスプラチン。
【0073】
誘導体とは、命名された化合物ともう1つの化学的成分との反応に起因し、そして前記命名された化合物の医薬的に許容できる塩、酸、塩基又はエステルを包含する化合物を意味する。類似体とは、前記命名された化合物に類似する構造及び機能性質、例えば生物学的活性を有する化合物を意味する。
【0074】
リンカー基:
オリゴペプチドと治療剤との間のリンカー基は、例えば次のような理由のために好都合であり得る:
1.AAアミノ酸の酵素的開放又は他の酵素的活性化段階を促進するために立体的な考慮のためのスペーサーとして;
2.治療剤とオリゴペプチドとの間に適切な結合化学を提供するために;
3.プロドラッグ接合体を製造する合成方法を改良するために(例えば、収率又は特異性を増強するために、接合の前、リンカー基により治療剤又はオリゴペプチドを予備誘導体化することによって);
【0075】
4.プロドラッグの物性を改良するために;
5.薬剤の細胞内開放のための追加の機構を提供するために。
リンカー構造は、必要とされる官能性により指図される。可能性あるリンカー化学の例は、ヒドラジド、エステル、エーテル及びスルフヒドリルである。アミノカプロン酸は、二官能価リンカー基の例である。アミノカプロン酸がリンカー基に使用される場合、それは、オリゴペプチドの番号付けスキームにおいてアミノ酸として数えられない。
【0076】
任意に存在するリンカー基は、TOPにより分解できず、すなわちそれは、生理学的条件下でTOPにより分解できない。
特に有用な態様は、トロウアーゼにより分解できるが、しかしCD10又は他の全身性又は血液酵素による分解に対して耐性である化合物である。
【0077】
プロドラッグの企画:
プロドラッグの企画方法は、本発明のもう1つの観点であり、そして上記に記載されるように、最初に、オリゴペプチドの同定を必要とする。次に、オリゴペプチドが、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で、安全な血液に存在する酵素によるオリゴペプチド分解を妨げる安定化基に結合され、そしてオリゴペプチドの第2の結合部位で治療剤に直接的に又は間接的に結合される。治療剤及び安定化基へのオリゴペプチドの結合は、いずれの順序でも又は同時にでも行われ得る。その得られる接合体は、TOPによる分解性について試験される。得られる接合体はまた、完全な血液における安定性について試験され得る。完全な血液において安定する試験化合物が選択される。
【0078】
第1の結合部位は通常、オリゴペプチドのN末端であるが、しかしオリゴペプチドのC末端、又はオリゴペプチドのもう1つの部分でもあり得る。第2の結合部位は通常、オリゴペプチドのC末端であるが、しかしオリゴペプチドのN末端又はオリゴペプチドのもう1つの部分でもあり得る。そのような方法により企画されるプロドラッグはまた、本発明の一部である。
【0079】
さらに、本発明は、患者への投与のために意図される治療剤の毒性を低めるための方法を包含する。特に、治療剤の変性されたプロドラッグ形は、トロウアーゼにより分解できるか、又はより特定には、TOPにより分解できるオリゴペプチドに治療剤を直接的に又は間接的に結合することによって形成される。オリゴペプチドはまた、安定化基にも結合される。このようにして形成されるプロドラッグは、患者に投与される場合、治療剤の低められた毒性を提供する。この態様での治療剤の変性はまた、接合されていない形での治療剤の用量に対して、患者への治療剤の高められた用量の投与を可能にする。
【0080】
医薬組成物:
本発明はまた、本発明の化合物、特にプロドラッグ化合物、及び任意には、医薬的に許容できるキャリヤー、例えば、アジュバント又はビークル、又は同様のものを含んで成る医薬組成物を包含する。
本発明はまた、医薬的状態の処理のために指図される医薬製品の調製のためへの前記医薬組成物の使用にも関する。
【0081】
例えば、医薬組成物は、患者に非経口、特に静脈内、筋肉内又は腹腔内投与され得る。非経口投与のための本発明の医薬組成物は、無菌の水性又は非水性溶液、懸濁液又はエマルジョンを包含する。医薬的に許容できる溶媒又はビールとして、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、注射できる有機エステル、例えばエチルオレエート、又はシクロデキストリンが使用され得る。等張塩溶液は、医薬組成物の一部であり得る。それらの組成物はまた、湿潤剤、乳化剤及び/又は分散剤を含むことができる。
【0082】
殺菌は、いくつかの手段で、例えば細菌学的フィルターを用いて、組成物に殺菌剤を導入することにより、又は照射により行われ得る。それらはまた、無菌水又はいずれか他の無菌の注射用媒体への使用の時点で溶解され得る無菌の固体組成物の形で調製され得る。
医薬組成物はまた、当業界において良く知られており、そしてそれらが投与される医学的状態の処理を改良し、そして延長するために、本発明の化合物を組合して使用され得るアジュバント(例えば、ビタミンC、酸化防止剤、等)を含んで成る。
【0083】
本発明の化合物の患者への投与のための用量は一般的に、Bruce A. Chabner and Jerry M. Collins, Cancer Chemotherapy, Lippincott Ed., ISBN 0−397−50900−6 (1990) に記載される、当業界において知られている治療剤の少なくとも通常の用量であり、又はそれらは、プロドラッグ製剤の卓越した有効性、又は処理される患者の特定の環境を適合するために、処理する医者の判断内で調節され得る。従って、投与される用量は、本発明の化合物の調製のために使用される治療剤に従って変化する。
【0084】
プロドラッグ化合物による処理:
治療的有効用量の医薬組成物を患者に、特に非経口又は静脈内投与することを包含する、医薬的状態の治療的処理のための方法はまた、本発明の範囲内である。従って、患者を処理するための方法は、治療的有効量の
(1)標的細胞に挿入できる治療剤、
(2)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(3)安定化基、及び
(4)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
【0085】
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記治療剤に直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
【0086】
前記化合物が標的細胞に関連する酵素により分解できることを特徴とする化合物を、前記患者に投与することを包含する。標的細胞により結合される酵素は好ましくは、トロウアーゼ及びより好ましくは、TOPである。
プロドラッグ化合物は、多くの医学的状態、例えば癌、新形成性疾患、腫瘍、炎症性患者及び感染性疾患の処理のために有用である。好ましくは疾病の例は、乳癌、結腸直腸癌、肝臓癌、肺癌、前立腺癌、卵巣癌、脳癌及び膵臓癌である。本発明のプロドラッグ化合物はまた、多薬剤耐性標的細胞の問題を取り組むことにおいても有用である。
【0087】
例えば、反復される化学療法に続いて、多くの腫瘍細胞は多薬剤耐性(MDR)を進行する。MDRは、インビトロ及び臨床学的に明らかであり、そして特に、ドキソルビシン及び他のアドリアマイシン類似体の場合、明らかである。一般的に広範囲の輸送−関連細胞膜タンパク質の発現又は活性における変化を包含する、MDRの作用の種々の基本的機構が存在する。それらは、細胞からドキソルビシン又は他の治療剤を活動的に輸送するP−糖タンパク質のポンプを包含する。
【0088】
MDRを進行する腫瘍においては、腫瘍細胞を殺害するのに有効な用量は、それが全体的な毒性用量に達するまで上昇する。従って、他方では、非常に効果的な化学療法は、許容できない副作用レベル及び死亡率のために、薬剤としてはもはや有用ではない。しかしながら、本明細書に教授されるようなプロドラッグを形成するために変性される化学療法又は他の治療剤は、治療剤に対する標的細胞のそのような耐性を妨げることにおいて有用である。
【0089】
従って、患者に、治療的有効量の、
(1)標的細胞に挿入できる治療剤、
(2)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(3)安定化基、及び
(4)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
【0090】
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記治療剤に直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物を投与することを含んで成る、処理の必要な患者における治療剤に対する耐性を処理するための方法を包含する。
【0091】
医薬的に許容できるビークル(例えば、等張塩溶液)に配合されるプロドラッグ化合物は、0.05mg/kg/用量/日〜300mg/kg/用量/日の範囲の静脈内用量で動物又はヒトに投与され得る。それはまた、静脈内点滴又は他の遅い注入方法を通して投与され得る。ヒト患者は本発明のプロドラッグの通常の受容体であるが、但し獣医学的使用もまた企画される。
【0092】
診断又はアッセイ:
診断又はアッセイのために製品、例えばキットはまた、本発明の範囲内である。そのような製品は好ましくは、上記のような化合物を使用するが、但し、マーカー例えばクマリンが治療剤の代わりにオリゴペプチド及び安定化基に接合されている。マーカーは、オリゴペプチドに接合され得、そして当業界において知られているいずれかの方法により容易に検出できるいずれかの成分を意味する。マーカーの検出において有用な少なくとも1つの試薬が典型的には、キットの一部として包含される。
【0093】
従って、製品は、
(1)(a)マーカー、
(b)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(c)安定化基、及び
(d)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
【0094】
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記マーカーに直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位でマーカーに前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物、及び
(2)任意には、前記マーカーの検出において有用な少なくとも1つの試薬を包含する。
製品は、腫瘍を診断するか、又はプロドラッグ治療により処理に対して敏感な患者を同定するために、患者サンプルと共に使用され得る。
【0095】
工程化学の一般的方法:
オリゴペプチド:ペプチドの合成のための一般的方法:
本発明のプロドラッグ接合体におけるペプチド又はオリゴペプチド配列は、固相ペプチド合成(Boc又はFmoc化学のいずれかを用いて)方法により、又は溶液相合成により合成され得る。一般的なBoc及びFmoc方法は広く使用され、そして次の文献に記載されている:Merrifield,J.A. Chem. Soc., 88: 2148 (1963); Bodanszky and Bodanszky, The Prectice of Peptide Synthesis, Springer−Verlay, Berlin, 7−161 (1994); Stewart, Solid Phase Peptide Synthesis, Prierce Chemical, Rockford, (1984)。
【0096】
一般的なFmoc固相方法:
好ましい固相合成方法(自動又は手動)を用いて、所望する長さ及び配列のペプチドが、固体樹脂に結合される成長する鎖へのアミノ酸の段階的付加を通して合成される。有用なFmoc 適合性樹脂の例は、Wang樹脂、HMPA−PEGA樹脂、Rink酸樹脂又はヒドロキシエチル−フォトリンカー樹脂を包含するが、但しそれらだけには限定されない。ペプチド鎖のC末端はポリマー樹脂に共有結合され、そして保護されたα−アミノ酸が、カップリング試薬と共に段階的態様で添加された。好ましいα−アミノ保護基は、カップリング条件に対して安定し、そして軽いアルカリ性条件下で容易に除去され得るFmoc基である。反応溶媒は好ましくは、DMF、NMP、DCM、MeOH及びEtOHであるが、しかしそれらだけには限定されない。
【0097】
カップリング剤の例は、DCC、DIC、HATU、HBTUである。N−末端保護基の分解は、0〜40℃でDMF中、10〜100%のピペリジンにおいて達成され、そして温度は周囲温度が好ましい。合成の最後で、最終Fmoc保護基が、上記N−末端分解方法を用いて除去される。樹脂上の残るペプチドは、酸性条件下で樹脂を処理することによって、いずれかの酸感受性側鎖保護基と共に樹脂から分解される。例えば、酸性分解条件は、ジクロロメタン中、トリフルオロ酢酸(TFA)の混合物である。ヒドロキシエチル−フォトリンカー樹脂が使用される場合、分解を誘発するための適切な波長は、λ365nmの紫外線である。この工程の図示は、図3に与えられる。
【0098】
固相合成を通しての一般的N−キャップ方法:
N−末端誘導体化されたペプチドの調製は便利には、固相上で達成される。ペプチド合成が完結する場合、末端Fmocが除去され、そしてペプチドはまだ、固体支持体上に存在する。次に、選択のN−キャップが、ペプチドのN−末端上に、標準のペプチドカップリング条件を用いてカップリングされる。N−キャップのカップリングの完結に基づいて、ペプチドが、上記方法を用いて、樹脂から分解される。
【0099】
一般的なBoc固相方法:
Boc化学を用いての固相方法に関しては、Merrivield樹脂又はPAM樹脂が有用である。アミノ酸は、カップリング剤により活性化されたBoc−保護されたアミノ酸の連続的付加により、固相上の成長鎖にカップリングされる。カップリング剤の例は、DCC、DIC、HATU、HBTUである。反応溶媒は、DMF、DCM、MeOH及びNMPであり得る。Boc保護基の分解は、0〜40℃で、DCM中、10〜100%のTFAにおいて達成され、温度に関しては、周囲温度が好ましい。ペプチド鎖アセンブリーの完結に基づいて、N末端保護基(通常、Boc)が上記のようにして除去される。ペプチドは、ジクロロメタン中、液体HF又はトリフルオロメタンスルホン酸を用いて、樹脂から除去される。溶液相合成によるFmocオリゴペプチドの一般的調製方法:
【0100】
他方では、プロドラッグペプチド中間体は、Boc又はFmoc化学を用いて、溶液相合成を通して製造され得る。この方法の図示(図4)においては、C−末端Leuテトラペプチドが一般的に例として使用されるが、しかし類似する反応が他のC−末端テトラペプチドにより行われ得ることが理解されるであろう。このペプチドは、固相方法に類似する段階的アセンブリー(N−末端方向又はC−末端方向に)により、又は単一のアミノ酸による2種の適切に保護されたジペプチド又はトリペプチドのカップリングを通して増大され得る。
【0101】
溶液相合成の1つの方法は、図4に示される、Fmoc化学を用いてのプロドラッグペプチド中間体の段階的増大である。そのC−末端は、副生成物の形成を低めるために保護されるべきである。図4におけるC−末端R基は、Me, tBu, ベンジル又はTCEである。(N−キャプがメチルスクシニルである場合、C−末端R基はメチルであり得ないことを注意すること。)DMFは溶媒として与えられるが、他の溶媒、例えばDMSO、CHCN又はNMP(又はそれらの混合物)がそれと置換され得る。
【0102】
ピリジン、EtN又は他の塩基が成長するペプチド鎖保護のアミノ末端の保護解除において、ピペリジンにより置換され得る。同様に、HBTUは活性剤として上記図に与えられるが、他の活性剤、例えばDCC、DIC、DCC+HOBt、Osu、活性化されたエステル、アジド又はトリフェニルホスホリルアジドが使用され得る。さらに、保護されたペプチド酸クロライド又は酸ブロミドが、アミノ酸又はペプチドフラグメントに直接的にカップリングするために使用され得る。オリゴペプチドアセンブリーの完結に基づいて、N−末端保護解除された及びC−末端保護されたペプチドは所望するN−キャップに容易に受容される。
【0103】
溶液相合成を通してのN−キャップオリゴペプチドの一般的調製方法:
溶液相合成により、N−キャップされたオリゴペプチドを構成する場合、N−キャップはわずかに改良された方法により合成される必要がある(図4)。最初に、FmocオリゴペプチドのC−末端は、N−キャップ上のC−末端の選択的保護解除に適合できる、酸不安定性又は水素化感受性保護基により保護される必要がある。次に、Fmoc保護基は、N−末端を表すためにオリゴペプチドから除去される必要がある。
【0104】
保護解除されたN−末端及び保護されたC−末端を有するオリゴペプチドは、所望するN−キャップの活性化されたヘミエステルと反応せしめられる。N−キャップは、塩基及び適切な溶媒においてアミノ酸、例えばDCC又はHATUを活性化するための方法を用いて活性化され得る。他方では、メチル−ヘミスクシネートが使用される場合、カップリングはまた、有機又は無機塩基、例えばDIEA、トリエチルアミン又はCsCOの存在下で不活性溶媒を用いて、メチルヘミスクシニルクロライド(又は他の酸ハロゲン化物)を通して行われ得る。
【0105】
そのような合成の1つの例は、メチル−ヘミスクシネート及びβAla−Leu−Ala−Leuベンジルエステルを反応することによってであり得る。カップリング方法は、一般的に当業界において使用される方法のいずれか1つの方法であり得る(例えば、Bodanszky, M., The Practice of Peptide Synthesis, Springer Verlag, 185 (1984); Bodanszky, M., Principles of Peptide Synthesis, Springer Verlag, 159 (1984) を参照のこと)。次に、ベンジル基が、βAla−Leu−Ala−Leuの所望するN−キャップメチル−スクシニル形を提供する触媒水素化により除去され得る。適切な、選択的に除去できるC−末端保護基の他の例は、tBu、アルコキシ−メチル及びTCEであり得るが、但しそれらだけには限定されない。この段階を達成するための他の方法は、文献に記載される。
【0106】
上記方法のいずれかの組合せ、例えばジ−又はトリペプチドの“フラグメントの縮重”が、考慮され得る。反応条件は、当業界において良く知られており、そして与えられる引例に記載される。上記方法の利点は、溶液相合成により生成される生成物の容易な精製である。
【0107】
プロドラッグ接合体:
接合及び保護解除段階のための一般的方法:
本明細書に記載されるオリゴペプチド−治療剤のN−キャップ形は、ペプチド合成に使用される標準の活性化試薬のいずれかを用いて、ダウノルビシン、ドキソルビシン又はいずれかの適切な治療剤によりオリゴペプチドのFmoc形(FmocがオリゴペプチドのN−末端に結合されることを意味する)をカップリングすることにより合成され得る(図5)。溶媒は、トルエン、酢酸エチル、DMF、DMSO、CHCN、NMP、THF、DCM又は当業界において知られているようないずれかの他の不活性溶媒であり得、そして試薬はそこに溶解できる。好ましい溶媒は、DMF及びNMPである。
【0108】
適切な温度範囲は−25〜+25℃であり、そして周囲温度が好ましい。活性化剤は、次のものの1つから選択され得る:PyBOP、HBTU、HATU、EDC、DIC、DCC、DCC+HOBT、OSu、活性化されたエステル、アジド又はトリフェニルホスホリルアジド。HBTU又はHATUが好ましい活性化剤である。他方では、保護されたペプチドの酸クロライド又は酸ブロミドがまた、このカップリング反応のために使用され得る。2〜4当量、好都合には2〜2.5当量の塩基が、カップリング反応のために必要とされる。塩基は、無機塩基、例えばCsCO、Na又はKCO、又は有機塩基、例えばTEA、DIEA、DBU、DBN、DBO、ピリジン、置換されたピリジン、N−メチル−モルホリン、等、好ましくはTEA又はDIEAから選択され得る。反応は、−15°〜50℃、好都合には−10℃〜10℃の温度で行われ得る。
【0109】
反応時間は、5〜90分であり、そして好都合には、20〜40分である。生成物は、反応混合物を水中に注ぎ、そして形成される沈殿物を濾過することによって単離される。粗生成物は、DCM、THF、酢酸エチル、又はアセトニトリル、好ましくはジクロロメタン又はアセトニトリルからの再結晶化により、さらに精製され得る。次に、オリゴペプチド治療剤接合体の単離されたFmoc形が、10〜100倍過剰の塩基を用いて、−10〜50℃の温度で、2〜90分間、好ましくは3〜8分間、保護解除される。理想的には、5〜60当量の塩基が好ましい。ピペチジンは、Fmoc基を保護解除するための好ましい塩基である。オリゴペプチド治療剤接合体の保護解除されたアミノ末端は、オリゴペプチド−治療剤の最終N−キャップ形を得るために、活性化されたヘミ−エステルとして無水二酸によりアシル化される。
【0110】
他方では、最終プロドラッグは、オリゴペプチドの保護されたN−キャップ形、例えばスクシニル−N−キャップオリゴペプチドのメチル−ヘミエステルから同様にして調製され、そして治療剤に接合され得る。この方法は図6に例示される。
保護されたN−キャップ−オリゴペプチド治療剤は、治療剤の安定性に適合できる方法により保護解除される。例えば、アントラサイクリンは、メチル基により保護され、そしてエステラーゼにより保護解除され得る。他の治療剤に関しては、ベンジル保護基及び触媒水素化が保護解除するために選択され得る。
【0111】
負に荷電されたN−キャップオリゴペプチド治療剤の塩形への転換は、次の群から選択された溶媒により行われ得る:アルコール(例えば、メタノール、エタノール又はイソプロパノール)、水、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジグリメ(diglyme)又は他の極性溶媒。ナトリウム源は、1モル当量のNaHCO、NaOH、NaCO、NaOAc、NaOCH(一般的に、ナトリウムアルコキシド)又はNaHである。Na(例えば、強い又は弱いイオン交換体)により荷電されたイオン交換カラムはまた、適切な場合、N−キャップオリゴペプチド治療剤の塩形を製造するこの最後の段階のためにも有用である。ナトリウムは、単に例として記載される。
【0112】
一般的に、プロドラッグは、そのプロドラッグの溶解性を改良するために、医薬的に許容できる塩形に転換され得る。N−キャップ−オリゴペプチド治療剤は、医薬的に許容できる塩、例えばNaHCO、NaCO、NaOH、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、KHCO、KCO、CaCO、NHOH、CHNH、(CHNH、(CHN、アセチルトリエチルアンモニウムにより中和される。プロドラッグの好ましい塩形は、ナトリウムであり、そして好ましい中和化塩はNaHCOである。
【0113】
アントラサイクリン型分子、例えばドキソルビシン及びダウノルビジンが、非常に低い濃度で有機溶媒においてゲルを形成することは記載されている(Matzankeなど., Eur. J. Biochem. 207: 747−55 (1992); Chaires など., Biochemistry 21: 3927−32(1982);Hayakawaなど., Chem. pharm. Bull. 39: 1282−6 (1991)。これは、ペプチドアントラサイクリン接合体を製造する場合、高収率の汚染されていない生成物を得るためには相当の障害であり得る。ゲル形成は、所望しない副反応の形成に寄与する。
【0114】
この問題を最少にするための1つの手段は、カップリング反応のために非常に希釈した溶液(1〜2%)を使用することであるが、しかしながらそれは工程の環境(多量の廃棄物、複雑な単離)において実際的でない。この問題を克服するためには、ウレア又は他のカオトロピック剤が、ゲルを形成する強い疎水性及び水素結合力を破壊するために使用され得る。従って、カップリング反応がウレア含有溶媒、好都合には、DMF又はNMP中、ウレアの20%〜飽和溶液において行われる場合、副反応は、反応の濃度が10%を超える場合でさえ、2%以下に維持され得る。これは、高濃度での接合段階を実際的にし、そして良好な収率を生成する。
【0115】
一般的な酵素方法:
酸又は塩基により触媒される十分なN−キャップ化合物への保護されたN−キャップ−オリゴペプチド治療剤の加水分解は、適度な酸性又は塩基性条件下でさえ、多くの治療剤の不安定性のために、複数な反応混合物を誘導する。酵素は基質又は生成物を破壊しないで、加水分解を促進することができる。この反応のために適切な酵素は、エステラーゼ又はリパーゼであり得、そしてそれらの性質的には、水溶性形で存在するか、又は交差カップリング又は結合により、市販の固体支持体材料に固定され得る。
【0116】
評価される可溶性酵素のうち、カンジダ アンタルクチカ(Candida Antarctica)“B”リパーゼ(Altus Biologics)が特に有用である。交差カップリングにより固定される酵素の例は、ChiroCLEC−PCTM (Alus Biologics) である。カンジダ アンタルクチカ“B”リパーゼ(Altus Biologics)は、NHS活性化SepharoseTM 4 Fast Flow (American Pharmacia Biotech)との反応により固定され得る。加水分解の間、その反応混合物のpHは、注意して調節され、そしてNaHCO溶液の調節された添加を通して、5.5〜7.5、好都合には5.7〜6.5のpH−開始により維持される。反応が完結される場合、生成物は、濾過された反応混合物の凍結乾燥により単離される。固定された酵素は、フィルターケーク上に存続し、そして所望により、再使用され得る。
【0117】
一般的なアリル又はアルキルエステル方法:
プロドラッグはまた、治療剤によりN−キャップオリゴペプチドのアリル−ヘミエステル又はアルキル−ヘミエステル形をカップリングし、そして接合体から遊離酸形を生成することにより調製され得る。図8は、スクシニル−β−Ala−Leu−Ala−Leu及びドキソルビシンによるこの工程を例示する。
ドキソルビシンによるアリル−スクシニル−β−Ala−Leu−Ala−Leuのカップリングは、オリゴペプチド接合方法のいずれか1つの方法により行われ得る。
【0118】
アリル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu−ドキソルビシンはまた、ドキソルビシンへの保護されたテトラペプチド前駆体のカップリングが図5に示される前記方法に記載されるように、類似して、βAla−Leu−Ala−Leuと、既知方法(Casimirなど., Tet. Lett. 36: 3409 (1995))を通して調製されたアリルヘミスクシネートとを反応せしめることによって合成され得る。適切な不活性溶媒は、THF、ジクロロメタン、酢酸エチル、トルエン、好ましくは反応が進行するにつれて、生成物酸形が沈殿するTHFである。単離された酸は、前記のようにして、そのナトリウム塩に転換される。反応時間は、0〜60℃、好ましくは15〜30℃の温度で、10〜180分、好都合には10〜60分である。
【0119】
アリル又はアルキル基の除去は、当業界において良く知られており、そして専門文献に記録されているように、受容体分子へのアリル又はアルキル基のPd(0), 又はNi(0), 好都合にはPd(0)促進された移行により行われ得る(Genetなど., Tet. Lett. 50: 497 (1994); Bricout など., Tet. Lett. 54: 1073 (1998); Genetなど., Synlett 680 (1993); Waldmannなど., Bioorg. Med. Chem. 7: 749 (1998); Shaphiroなど., Tet. Lett. 35: 5421 (1994))。触媒の量は、基質に対して0.5〜25モル%であり得る。
【0120】
一般的なトリチル又は置換されたトリチル方法:
プロドラッグはまた、図7に示される方法により合成され得る。このアプローチは、R’−オリゴペプチド(ここで、R’はトリチル又は置換されたトリチルである)を利用する。治療剤によるR’−オリゴペプチドのカップリングは、治療剤による保護されたオリゴペプチドの接合についての前記方法のいずれか1つの方法により、0〜20℃で30〜120分間、行われ得る。
【0121】
トリチル又は置換されたトリチル基の除去は、正に荷電されたプロドラッグを得るために、酸性条件下で達成され得る。この正に荷電されたプロドラッグは、図4に示され、そして前述のように、N−キャップされる。トリチル保護解除は、酢酸、蟻酸及び希塩酸により達成され得る。
プロドラッグは、無水琥珀酸との反応により、スクシニル又はグルタリルβAla−Leu−Ala−Leu治療剤に転換され得る。スクシニル又はグルタリルβAla−Leu−Ala−Leu治療剤は、いずれかの医薬的に許容できる塩に転換され得る。カップリング段階のための溶媒、DMF、DMSO、CHCN、NMP、又はいずれかの他の適切な溶媒は、当業界において知られている。
【0122】
一般的な逆方向固相接合方法:
本発明のプロドラッグ化合物は、“段階的様式”の逆方向(N−末端からC−末端の方向)方法を通して、固相化学を用いることによって合成され得る。
1つの手段は、スクシニル−ヘミエステル、例えばスクシニル−ベンジルエステル又は−アリルエステルを固定するために樹脂を使用することである。選択される樹脂の例は、“Wang樹脂”(Wong, J. Am. Chem. Soc, 95: 1328 (1973); Zhangなど., Tet. Lett. 37: 5457 (1996))、“Rink樹脂”(Rink, Tet. Lett. 28: 3787 (1987))、“トリチル−、又は置換された−トリチル樹脂”(Chenなど., J. Am. Chem. Soc. 116: 2611 (1994); Bartosなど., Peptides Proc. 22nd European Peptide Sympasium (1992); Schneider and Eberle (Eds.), Escom Leiden. Pp. 281 (1993))である。
【0123】
次に、固定されたエステルが保護解除され、そして例えば、同様にC−末端保護されたβ−アラニンと反応せしめられる。次に、それらの段階が、ロイシン、アラニン及び最終的にロイシンエステルにより反復され、続いて、固定されたスクシニル−テトラペプチドへのドキソルビシンのカップリングを行う。次に、分子が、遊離プロドラッグ、例えば、遊離Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを形成するために、軽い酸性条件を用いることによって樹脂から生成されるこの方法論は、図9のスキーム上に表される。もう1つのバージョンの相合成は、固定されたスクシニルオリゴペプチドを用いる。次に、これがC−末端保護解除され、続いてドキソルビシン又は他の治療剤へのカップリング段階を伴ない、そして最終的に、図9のスキーム上に表されるように、樹脂から生成される。次に、プロドラッグ分子の酸形が最終的に、上記のようにして、そのナトリウム塩に転換され得る。
【0124】
一般的な大規模化合物合成:
プロドラッグ化合物は、本発明の単純且つ効果的な三段階工程を用いて合成され得る。第1段階は、治療剤へのアルキル−エステル保護されたオリゴペプチドフラグメントのカップリングを包含する。第1段階の好ましい態様は、MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを得るために、カップリング剤としてHATUを用いてのドキソルビシによるMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−OHのカップリングを包含する(図16)。この段階の焦点は、加水分解段階が純度に対する影響を有さないことが見出されたので、メチルエステルの純度及び収率に対してである。
【0125】
第2段階は、プロドラッグ化合物を、少なくとも90%の最終純度で良好な収率で直接的に付与する、酵素(エステラーゼ)によるアルキル−エステル基の加水分解である。例えば、第2段階は、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxのナトリウム塩を、高い純度で定量的収率で直接的に付与する、酵素(CLEC CAB, 架橋されたカンジダ アンタルクチカ“B”リパーゼ)による、MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxにおけるメチルエステル基の加水分解であり得る。
【0126】
最終段階は、加水分解段階の後、生成物を単離することである。ほとんどの治療剤は毒性物質であるので、カップリングされた生成物からいずれかの遊離治療剤を排除する特別な段階を付加することが好ましい。最終段階の焦点は、最終生成物、例えばSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを、加水分解段階の後、単離することである。これは、0.2ミクロンのフィルターを用いて、加水分解段階からの反応混合物を濾過し、そして次に、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox. Naを得るために、前記濾過を凍結乾燥することによって、単純に達成される。
【0127】
遊離治療剤の除去:
接合されていない治療剤は、プロドラッグの製造段階の後期に存在することができる。例えば、治療剤としてドキソルビシンを用いての(安定化基)−(オリゴペプチド)接合体のカップリング段階の間、多くの場合、反応は完全には進行しなかったことが見出された。カップリングされた生成物に残存する約2〜4%の残留ドキソルビシンが存在した。酸洗浄により生成物からドキソルビシンを完全に除去するために初期試みは、完全な除去をもたらさなかった。MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの大規模合成に関しては、ドキソルビシンの完全な除去が決定的である。遊離治療剤の完全な除去は、スキャベンジング樹脂又はビーズを用いる、例41及び図14に概略される工程によりもたらされた。
【0128】
MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox及び残留ドキソルビシンを含む粗生成物がDMFに溶解され、そしてポリスチレンメチルイソシアネート又はポリスチレンスルホニルクロライド樹脂又はビーズが添加された。反応は60分間、撹拌された。ドキソルビシンの遊離アミノ基が、ウレア又はスルホンアミド誘導体を形成するために、ビーズ上のイソシアネート又はスルホニルクロライド基と反応する。次に、固体ビーズに結合されるドキソルビシンを有するそれらのビーズが、濾過により、所望の生成物から分離された。所望する生成物は、DMF溶液に残存する。このアプローチは、生成物から残留治療剤を除去するための非常に穏かで且つ効果的な方法であると思われる。
【0129】
従って、本発明は、
(1)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるFmoc−保護されたオリゴペプチドを選択し、
【0130】
(2)Fmoc−保護されたオリゴペプチド−治療剤接合体を形成するために、治療剤の存在下で活性化剤によりFmoc−保護されたオリゴペプチドを活性化することによって、治療剤に前記Fmoc−保護されたオリゴペプチドをカップリングし、
(3)オリゴペプチド−治療剤接合体を形成するために、前記Fmoc−保護されたオリゴペプチド−治療剤接合体を、それと塩基とを接触することによって保護解除し、そして
(4)化合物を形成するために、安定化基に前記オリゴペプチド−治療剤接合体をカップリングすることを含んで成る、化合物の製造方法を包含する。
【0131】
他方では、化合物の製造方法は、次の段階:
(1)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチドを選択し、
【0132】
(2)アルキルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド接合体を形成するために、前記オリゴペプチドをアルキルエステル−保護された安定化基にカップリングし、
(3)アルキルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体を形成するために、アルキルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド接合体を、治療剤の存在下で活性剤により活性化することによって、治療剤にアルキルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド接合体をカップリングし、そして
(4)化合物を形成するために、前記アルキルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド治療剤接合体を保護解除する段階を含んで成る。
【0133】
本発明の化合物はまた、次の段階:
(1)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチドを選択し、
【0134】
(2)アリルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド接合体を形成するために、前記オリゴペプチドをアリルエステル−保護された安定化基にカップリングし、
(3)アリルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体を形成するために、アリルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド接合体を、治療剤の存在下で活性剤により活性化することによって、治療剤にアリルルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド接合体をカップリングし、そして
(4)化合物を形成するために、前記アリルエステル−保護された安定化基−オリゴペプチド治療剤接合体を保護解除する、
段階により製造される。
【0135】
本発明の化合物のさらにもう1つの製造方法は、次の段階:
(1)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるトリチル−保護されたオリゴペプチドを選択し、
【0136】
(2)トリチル−保護されたオリゴペプチド−治療剤接合体を形成するために、治療剤の存在下で活性化剤によりトリチル−保護されたオリゴペプチドを活性化することによって、治療剤に前記トリチル−保護されたオリゴペプチドをカップリングし、
(3)オリゴペプチド−治療剤接合体を形成するために、前記トリチル−保護されたオリゴペプチド−治療剤接合体を、酸性条件下で保護解除し、そして
(4)化合物を形成するために、安定化基に前記オリゴペプチド−治療剤接合体をカップリングする、
ことを含んで成る。
【0137】
それらの方法のいずれかに関するもう1つの可能な段階は、スキャベンジング樹脂又はビーズの使用により、カップリングされていない治療剤を除去することである。さらに、化合物は、所望により、医薬的に許容できる塩により中和され得る。
【0138】
従って、プロドラッグの製造方法においては、本発明は、
(1)任意に保護された安定化基−オリゴペプチド接合体を遊離治療剤によりカップリングし、
(2)治療剤−ポリマー樹脂複合体を形成するために、段階(1)の後に残存する遊離治療剤を結合するポリマー樹脂と段階(1)の反応体とを接触し、そして
(3)前記治療剤−ポリマー樹脂複合体を除去することを含んで成る、遊離治療剤を除去するための方法を包含する。
前記ポリマー樹脂は、ポリスチレンメチルイソシアネート又はポリスチレンスルホニルクロライドであり得る。
【0139】
特定の化合物:
本発明の化合物は、プロドラッグ、すなわちSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr、及びG1−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを包含する。
さらに、本発明のプロドラッグの調製方法において主要な次の中間化合物は本発明の一部である:
【0140】
βAla−Leu−Ala−Leu
トリチル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox
ジフェニルメチル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox
ベンジルオキシカルボニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox
Fmoc−βAla−Leu−Ala−Leu−OBn
βAla−Leu−Ala−Leu−OBn
メチル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu−OBn
メチル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu
Fmoc−βAla−Leu−Ala−Leu
Fmoc−Thi−Tyr−Gly−Leu
Fmoc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr
Fmoc−Thi−Tyr−Gly−Leu−Dnr
Suc−Thi−Tyr−Gly−Leu−Dnr
G1−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox
βAla−Leu−Ala−Leu−Doxラクテート
アリル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox
Suc−βAla−Leu−Ala−Leu
Suc−βAla−Leu−Ala−Leuのメチルエステル
Fmoc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox
メチル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox、及び
アリル−ヘミスクシネート。
【0141】
実施例
例1MCF7/6 細胞ホモジュネートの調製
MCF7/6細胞を、DMEM:F12(1:1)、50mg/lのウシ血清アルブミン、ITS−X(10mg/lのインスリン、5.5mg/lのトランスフェリン、6.7μg/lの亜セレン酸ナトリウム、2mg/lのエタノールアミン)、及び脂質濃縮物(Gibco#21900−030)を含む血清フリー培地において集密性まで増殖した。100mlの細胞を、4℃で10,000×gで20分間、遠心分離し、そして上清液をデカントすることによって収穫した。ペレットを、2mlのリン酸緩衝溶液(Gibco)に再懸濁し、そして18,000×gで10分間、遠心分離した。上清液をデカントした後、細胞(約300μlの湿潤物)を、10mMのHEPES緩衝液(pH7.2)(ナトリウム塩)10mlにおいて粉砕することによって均質化した。そのホモジュネートを、4℃で18,000×gで5分間、遠心分離し、そして上清液をアリコートし、そして化合物のスクリーニングへの続く使用のために−20℃以下で貯蔵した。
【0142】
例2MCF7/6 ならし培地の調製
MCF7/6細胞を、10%ウシ胎児血清、0.05%(w/v)のL−グルタミン、250IU/mlのペニシリン及び100μg/mlのストレプトマイシンを含むDMEM/F12(1:1)において集密性まで増殖した。次に、細胞を、リン酸緩衝溶液により2度、洗浄し、そしてMDEM/F12(1:1)、0.02%のBSA、ITS−X(10mg/lのインスリン、5.5mg/lのトランスフェリン、6.7μg/lの亜セレン酸ナトリウム、2mg/lのエタノールアミン)において、5%のCO下で、37℃で24時間インキュベートした。次に前記ならし培地をデカントし、そしてYM10(10,000MWのカットオフ)限外濾過膜(Millipore)を備えた、撹拌された細胞装置を用いて、10mMのHEPES緩衝液(pH7.2)により1度、交換し、そして20倍に濃縮した。この溶液を、化合物のスクリーニングへの使用のために、−20℃で、アリコートで貯蔵した。
【0143】
例3HeLa 細胞アニオン交換画分プール( PI )の調製
商業的に生成された30×1010個のHeLa細胞(ヒト頚部癌、Computer Cell Culture Center, Seneffe, Belgium)を、108mlのリシン水溶液において、音波処理機及びDounceホオジナイザーにより均質化した。そのリシン溶液は、0.02%(w/v)のTriton X−100, 0.04%(w/v)のアジ化ナトリウム、及びプロテアーゼのインヒビターのカクテル(2つの錠剤/50mlのCompleteTM, EDTA−フリーの錠剤、Roche Molecular Biochemicals)を含んだ。細胞ホモジネートを、5000×gで4℃で30分間、遠心分離し、そしてペレットを、Dounceホモジナイザーを用いて、第2の108mlのリシン溶液において均質化し、そして前記のように遠心分離した。上清液を組合し、そして145,000×gで4℃で90分間、遠心分離した。
【0144】
その超遠心分離上清液の一部を、0.01%(w/v)のX−100及び0.02%(w/v)のアジ化ナトリウムを含む、20mMのトリエタノールアミン−HCl(pH7.2)緩衝液(平衡化緩衝液)により2倍に希釈した。約180mgのタンパク質に対応する前記の得られる溶液30mlを、2.6×9.4cmのSourceTM 15Q (Amershm Pharmacia Biotech) 低圧アニオン交換クロマトグラフィーカラム上に4℃で負荷した(1ml/分)。次に、カラムを250mlの平衡化緩衝液により、1ml/分の流速で洗浄した。
【0145】
タンパク質を、NaCl線状濃度グラジエント(平衡化緩衝液において0〜0.5M;グラジエントの合計体積は1000mlであった)において、3ml/分の流速で溶出した。2分の画分を集め、そして基質としてβAla−Leu−Ala−Leu−Doxを用いて、酵素活性決定に使用した。Ala−Leu−Doxへのその転位を、アントラサイクリン成分の蛍光検出を用いて、逆相高性能クロマトグラフィーにより定量化した。最高の活性レベルを含む画分をプールし(画分#43〜46;約0.13MのNaCl)、プロテアーゼインヒビター(CompleteTM, EDTA−フリー錠剤、Roche Molecular Biochemicals)を補充し、そして−80℃でアリコートとして貯蔵した。
【0146】
例4HeLa 細胞トロウアーゼの精製
HeLa細胞画分1(F1)を、例3に記載のようにして、50×1010のHeLa細胞から調製し、但し、例3とは異なって、約350mgのタンパク質の負荷による6回の実験を行い、そして50μMのCoClを、平衡化及び溶出緩衝液に添加した。F1画分を、限外濾過(30KD MWCO)により濃縮し、そして1.25%のEDTAの存在下で、4℃で2時間インキュベートした。EDTAを、平衡化された脱塩カラム(PD10)上で除去し、そして平衡化緩衝液(20mMのリン酸、0.01%のTriton−X100、0.02%のNaN、0.5MのNACl、pH7.2)により溶出した。
【0147】
次に、F1画分に対応する約20mgのタンパク質を、250mlの5%EDTA、250mlの水、250mlの0.1mlの0.1MのCoCl、250mlの水及び250mlの平衡化緩衝液により前もって連続的に処理された、12×150mmのChelating−Sepharose(Amersham Pharmacia Biotech)カラム上に負荷した。サンプル吸着の後、カラムを150mlの平衡化緩衝液により洗浄し、そして600mlの0〜0.2Mのイミダゾールグラジエントにより溶出した。すべての段階は、0.1ml/分の流速で行われた。40分の画分を集めた。活性含有画分(約1mlのタンパク質)をプールし、限外濾過により濃縮し、そして電気泳動サンプル緩衝液(0.12Mのトリス−HCl、5%のグリセロール、0.01%のブロモフェノールブルー、pH6.8)により希釈した(1:1)。
【0148】
このサンプルを、分離用ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分別した。モデル491PrepCell(BioRad)を、0.37Mのトリス−HCl(pH8.8)により緩衝された、37×120mmの7%T、2.5%C分解ゲル、及び0.12Mのトリス−HCl(pH6.8)により緩衝された、37×5mmの4%T、2.6%C濃縮ゲルと共に使用した。電極緩衝液は、25mMのトリス、192mMのグリシン(pH8.3)であり、そして溶出緩衝液は、100mMのトリエタノールアミン、0.01%のTriton X−100, 50μMのCoCl(pH7.2)であった。30mAで30分後、分離を、40mAで約24時間、行った。12分の画分を、0.4ml/分の溶出流速により集めた。
【0149】
活性を含む画分(約150μgのタンパク質)をプールし、限外濾過により濃縮し、そしてサンプルを、平衡化されたゲル濾過HPLCカラム(Toso Haas TSK G3000SKXL, 7.8×600mM)に適用し、そして0.2MのKSOを含む、50mMのリン酸緩衝液(pH7.2)により0.3ml/分で溶出した。0.5分の画分を集めた。活性を含む画分を、−80℃で貯蔵した。
【0150】
例5トロウアーゼ及びヒト血液による可能性あるプロドラッグのスクリーニング
消化生成物のHPLC分析に基づいて、プロドラッグの遊離毒性への活性化が、一連の酵素触媒された分解反応を通して生じる。例えば、プロドラッグ、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを、癌細胞の抽出物又は癌細胞ならし培地において、少なくとも2種の酵素により触媒される2段階で、Leu−Doxに転換する。初期エンドペプチダーゼ分解が、AA(P1)及びAA(P1’)アミノ酸間で生じる、Ala−Leu−Doxを生成する。続いて、エキソペプチダーゼはアラニンを除去し、活性毒素、すなわちドキソルビシンが開放される細胞中に摂取されることが知られているロイシル−ドキソルビシンを得る。
【0151】
改良された治療指数を有するプロドラッグのための良好な候補体を、完全なヒト血液において比較的安定性である癌細胞により活性化する。3種の異なった癌調製物を用いて、種々のN−キャップされたペプチジル−毒素をスクリーンした。それらの3種の調製物は次の通りであった:
(a)MCF7/6(乳癌)細胞ホモジネート;
(b)MCF7/6(乳癌)ならし培地;及び
(c)HeLa(頸部癌)細胞抽出物アニオン交換画分プール。
【0152】
単一のアミノ酸毒素接合体(すなわち、AA−(任意のリンカー)−治療剤)に加水分解される化合物をさらに、完全なヒト血液において安定性について試験した。完全な血液を、市販の酸緩衝されたクエン酸完全血液収集管(Decton Dickinson)を用いて集めた。
試験化学物を、12.5μg/mlの濃度で、癌酵素の3種の異なった調製物及び完全な血液と共に37℃で2時間インキュベートした。インキュベーションに続いて、3種の体積のアセトニトリルを添加し、反応を停止し、そして混合物からタンパク質を除去した。サンプルを、18.000gで5分間、遠心分離し、そして上清液100μlを、HPLCによる分析の前、水300μlと共に混合した。
【0153】
HPLC分析のために、50μlのサンプルを、4.6×50mMの2μ TSK Super−ODSクロマトグラフィーカラム上に40℃で注入し、そして20mMの水性アンモニウムホルメート(pH4.5)緩衝液中、26%〜68%のアセトニトリルの3分の線状グラジエントにより、2ml/分で溶出した。検出は、235nmの励起波長及び560nmの発光波長を用いて、蛍光により行われた。
【0154】
所定の条件下でトロウアーゼにより分解され、そしてヒト血液において安定する試験化合物のオリゴペプチド部分が、図10A−10Cに示される。図10A−10Cに示されるすべてのオリゴペプチドに関して、試験化合物はスクシニル安定化基及びダウノルビシン治療剤を有した。さらに、配列番号1を有するオリゴペプチドを、安定化基としてアミノメチル安息香酸、及び治療剤としてダウノルビシンを用いて試験した。配列番号35を有するオリゴペプチドを、安定化基としてジグリコール酸及びマレイ酸、治療剤としてダウノルビシンを用いて試験した。
【0155】
配列番号38を有するオリゴペプチドをまた、多くの追加の安定化基及び治療剤により試験した。特に、配列番号38のオリゴペプチドの試験化合物は、次のモノを包含した:アダマンテンカルボニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr、ジフェニル−アセチルβAla−Leu−Ala−Leu−Dnr、マレイン酸−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox、4−モルホリンカルボニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr、PEG−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox、2−フロイル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr、アセチル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr、ジグリコール酸−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox及びNapth−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox。
少数の例外を伴なって、癌酵素分解についての結果は、HeLa細胞、MFC7/6細胞ホモジネート又はMCF7/6ならし培地からの部分的に精製された画分について同じであった。
【0156】
例6加水分解率
異なったプロドラッグについての加水分解率、又は免疫沈殿の後、トロウアーゼ及びTOP活性の測定値の比較のために、酵素試験溶液(上記例1〜4において調製されるような)を、100μMのMnClを含む10mMのHEPES(pH7.2)において、37℃で2時間までの間、10μg/mlの基質と共にインキュベートした。反応を、3体積のアセトニトリルを添加することにより、停止した。沈殿されたタンパク質を遠心分離により、除去し、そして上清液を、上記例5に記載のようにして、HPLC分析の前、3体積の水に希釈した。加水分解された基質の画分を、基質及び生成物についての合計ピーク領域により生成物についてのピーク領域を割り算することによって計算した。
【0157】
部分的に精製されたHeLa細胞トロウアーゼの基質特異性は、Glucksman and Roberts, “Stratagies for characterizing, cloning, and expressing soluble endopeptidases”, Methods in Neurosciences, 23: 296−316 (1995)) の方法によれば、E.コリにおいて生成される組換えラットTOP(rRTOP)の特異性に実質的に同一であった。9種のペプチジル試験化合物が、HeLa細胞F1及びrR−TOPによる類似する加水分解率を有することが見出された(表1)。すべてのペプチジルDox基質に関して、Dox結合の反応生成物は、AA−AA−Doxであった。例えばSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、Ala−Leu−Dox及びたぶん、Suc−βAla−Leuに分解された。
【0158】
【表1】

Figure 2004510703
従って、癌細胞トロウアーゼ及びTOPは、ほぼ同一の基質特異性を有する。
【0159】
例7精製された CD10 による加水分解
等量の精製されたブタ腎臓CD10(Elastin Products Company)を、12.5μg/mlの種々のペプチジルドキソルビシン化合物と共に、pH7.4の50mMのトリス−HCl、150mMのNaCl、0.1%のTriton X−100において37℃で10時間までの間インキュベートした。反応生成物を、蛍光検出を用いて、HPLCにより分析した。加水分解率は、インキュベーション期間で実質的に直線的であった。観察される生成物は、Leu−ドキソルビシンであった。表2は、10時間にわたって加水分解された個々の試験化合物の%を提供する。さらに、それらの結果は、標準の試験化合物、Suc−Ala−Leu−Ala−Leu−Doxに対して表される。
【0160】
【表2】
Figure 2004510703
【0161】
例8Top 及び HeLa 細胞トロウアーゼの阻害及び不活性化
金属酵素について予測されるように、TOPは金属キレート化剤、例えばEDTA及び1,10−フェナントロリンへの暴露により不活性化される(Barrenttなど., “Thimet oligopeptidase and oligopeptidase Mor neurolysin”, Methods Enzymol. 248: 529−556 (1995))。ペプチド化合物N−[1−(RS)−カルボキシプロピル−Ala−Ala−Phe−p−アミノベンゾエート(Cpp−AAF−pAB)]は、より選択性で且つ感受性のインヒビターである(Knight and Barrett, “Structure/function relationships in the inhibition of thimet ligopeptidase by carboxyphenylpropyl−peptides”, FEBS Lett 294: 183−186 (1991))。
【0162】
Cpp−AAF−pABはまた、密接に関連する金属ペプチダーゼ神経溶解素を阻害するが、単なる神経溶解素活性は5mMのジペプチドPro−Ileにより阻害される(Serizawaなど., “Characterization of a mitocheondrial metallopeptidase reveals neurolysin as a homologue of thimet oligopeptidase”, J. Biol. Chem. 270: 2092−2098 (1995))。MCF−7/6細胞ホモジネートによる研究においては、トロウアーゼ活性は、1mMのEDTA及び2mMの1,10−フェナントロリンにより9倍、阻害されたが、ところが非金属ペプチダーゼのインヒビターは効果的でなかった。
【0163】
従って、50μMのアミノエチルベンゼンスルホニルフルオリド、4μg/mlアプロチニン(両者ともセリンペプチダーゼを阻害する)、20μMのE−64(システインペプチダーゼを阻害する)、1.5μMのペプスタチン(アスパラギン酸ペプチダーゼを阻害する)、20μMのロイペプチン(セリン及びシステインペプチダーゼを阻害する)、又は1μMのCA−074(カテプシンBを阻害する)により阻害されなかった。HeLa細胞画分についての試験においては、1.3μMのCpp−AAF−pABがSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox加水分解を完全に阻害したが、しかし5mMのPro−Ileは効果を有さなかった。
【0164】
Barrett and Brown (“Chicken liver Pz−peptidase, a thiol−dependent metallo−endopeptidase”, Biochem. J. 271: 701−706 (1990)) は、EDTAに対する透析の後、再活性化を測定するために、精製された鶏TOPを使用した。50μMの濃度で、Zn2+は活性を完全に回復した。同じ濃度での他の2価のカチオンは、次の有効性の順序で活性を一部、回復した:Mn2+>Ca2+>Co2+>Cd2+。他の2価のカチオン、例えばCu2+は効果を有さなかった。過剰のZn2+(100μM以上)は阻害性であった。EDTAにより処理されたMCF−7/6細胞ホモジネートによる再構成実験においては、活性は、50μMのCo2+又はMn2+により完全に回復されたが、しかしZn2+又はCu2+によって回復されなかった。
【0165】
例9ゲル濾過及び等電点電気泳動
MCF−7/6細胞ホモジネートは、保持用量の活性ゲル濾過クロマトグラフィー画分に基づいて、68KDのおおよその分子量を有した。それらの測定値に関しては、MCF−7/6細胞ホモジネート及びタンパク質分子量標準を、Superose S12, 10×300カラム(Amersham Pharmacia Biotech)上で分別した。HeLa細胞からの精製されたトロウアーゼを、例11に記載される方法を用いて、74及び63KDに対応する2種のタンパク質バンドに、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)により分離した。
【0166】
約74及び63KDのバンドが、抗−チミットオリゴペプチダーゼ抗体により染色されたHeLa細胞F1のSDS PAGEウェスターンイムノブロットにおいて観察された。74KDのバンドがまた、MCF−7/6、MDS−MD−231及びEA hy926細胞の粗ホモジネートのSDS PAGEウェスターンブロットにおいて観察された。それらの結果は、78KDとしてDNA配列から推定され、そして種々のSDS PAGE決定において74〜80KDとして報告されている、ヒト、ラット及びブタTOPの分子量と一致する(Barrettなど., “Thimet oligopeptidase and oligopeptidase Morneurolysin”, Methods Enzymol. 248: 529−556 (1995))。
【0167】
5.2の等電点が、Mono P HR5/5, 5×40mmカラム(Amersham−Pharmacia Biotech) 上でのクロマトフォーカシングによりMCF−7/6細胞ホモジネートトロウアーゼについて決定された。この結果は、種々の源からのTOPについて一般的に報告される5.0±0.27pI値と一致する(Tisljar, “Thimet oligopeptidase−a review of a thiol dependent motallo−endopeptidase also known as Pz−peptidase endopeptidase 24.15 and endo−oligopeptidase”, Biol. Chem. Hoppe. Seyler. 374: 91−100 (1993))。
【0168】
10チオール活性化
MCF−7/6ならし培地を、示される濃度でのジチオトレイトール(DTT)と共に室温で30分間、プレーインキュベートした。次に、10μg/mlのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを添加し、そして37℃でインキュベートした。加水分解生成物を抽出し、そして上記のようにして、Luna C18−3μ、4.6×100mmカラム(Phenomenex)上で分析した。残留Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox基質を、内部標準として、硼酸よりもむしろpH3.0のクエン酸緩衝液及びN−スクシニルドキソルビシンを用いて抽出し、そして、上記のようなLuna C18−3μカラム上で分析した。
【0169】
ほとんどの金属ペプチダーゼとは異なって、TOPは、低レベルのチオール還元剤、例えば50μMのジチオトレイトール(DTT)又は1mMのメルカプトエタノールにより活性化されるが、しかし高濃度、例えば5mMのDTTで阻害される(Orlowski, など. “Endopeptidase 24.15 from rat testes. Isolation of the enzyme and its specifixity toward synthetic and natural peptides, including enkephalin−containing peptides,” Biochem J 261: 951−958 (1989); Tisljar and Barrett “Thiol−dependent metallo−endopeptidase characteristics of Pz−peptidase in rat and rabbit,” Biochem J267: 531−533 (1990); Lew, など. “Substrate specificity differences between recombinant rat testes endopeptidase EC 3. 4. 24. 15 and the native brain enzyme, “Biochem Biophys Res Commun 209: 788−795 (1995))。
【0170】
Shrimptonなど., “Thiol activation of endopeptidase EC 3. 4. 24. 15。A novel mechanism for the regulation of catalytic activity”, J. Biol. Chem. 272: 17395−17399 (1997) は、還元剤がTOP酵素タンパク質の不活性ジスルフィド結合のダイマーの形成を逆転することによって活性化することを示した。同様に、MCF−7/6細胞ならし培地によるDTT前処理実験は、高レベルでの阻害性を伴なって、1mMのDTTでSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox加水分解の10倍の活性化を示した(図13)。従って、TOP及び癌細胞トロウアーゼの両者は、低レベルのチオール還元剤により活性化される。
【0171】
11pH 最適性
上記例1において調製されるようなMFC−7/6細胞ホモジネートを、種々のpHレベルで緩衝された100mMのトリエタノールアミンにおいて、βAla−Leu−Ala−Leu−Conと共に37℃でインキュベートした。Leu−Couの量を、ロイシンアミノペプチダーゼによる反応生成物の処理、及び得られるアミノメチルクマリン濃度の分光蛍光計による測定により決定した。TOPは、消光された蛍光基質による10分間のアッセイに関して、7.8のpH最適性を有する(Barrett、1995)。
【0172】
消光された蛍光基質Mcc−Pro−Leu−Gly−Pro−D−Lys(DNP)によるアッセイは、Barrettなど., (“Thimet oligopeptidase and oligopeptidase M or neurolysin”, Methods Enzymol. 248: 529−556 (1995)) に記載される通りであった。MCF−7/6細胞ホモジネートトロウアーゼ活性pH最適性は、βAla−Leu−Ala−Leu−Couアッセイを用いてのMCF−7/6細胞ホモジネート活性について7.2〜7.7であった。従って、TOP及びトロウアーゼ活性は、類似するpHで最適化される。
【0173】
12精製された HeLa 細胞トロウアーゼトリプシン消化物の質量分光学
精製されたHeLaトロウアーゼを一晩、凍結乾燥し、30μlのサンプル充填緩衝液に90℃で1分間、溶解し、遠心分離し、不溶性材料を除去し、そして小形式ゲルに基づいてのSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動により分離した。操作条件は、45分間、30mA, 300Vであった。クーマシーブルーR250による染色の後、74及び63KDの分子量に対応する2つのバンドが明らかであった。
【0174】
個々のバンドの2×2mm断片を、小管に移し、そして次の個々の溶液と共に撹拌しながら、15分の段階で洗浄した:25mMの炭酸水素(アンモニウム)、水中、50%のアセトニトリル、25mMの炭酸水素(アンモニウム)。次に、サンプルを、遠心分離濃縮機(Speedvac)において乾燥し、そして0.5μgのトリプシンを含む、25mMの炭酸水素アンモニウム溶液10μlと共に37℃で3時間インキュベートした。Nanospray−MSのために、トリプシン消化物の一部を、アセトニトリルにより抽出し、遠心分離真空濃縮機(Speedvac)において乾燥し、そして分析の前、ZipTipTM C18 微抽出装置により精製した。
【0175】
74KDのバンドからのトリプシン消化されたタンパク質を、MALDI−tof(マトリックス助力のレーザー脱着イオン化−飛行の時間)質量分光計により分析した。トリプシン消化物の質量スペクトルを、レフレクターモードで作動する遅延された抽出性を備えたBiflex(Bruker)MALDI−tof質量分光計上で獲得した。0.4μlの個々の消化物(25mMの炭酸水素アンモニウムにおける)を、ニトロセルロースと共に混合された乾燥薄層α−シアノ−4−ヒドロキシ−桂皮酸(CCA)マトリックス(イソプロパノール:アセトン(1:1)中、飽和CCA:5ng/mlのニトロセルロース(4:3;v/v))において、サンプルプローブ上に直接的に折出した。サンプルを、分析の前、0.1%のTFAにより洗浄した。
【0176】
個々の消化物に関して得られるペプチド質量フィンガープリントを、MS−FIT(http://prospector.ucsf.edu/ucsfhtm13.2/msfit.htm)を用いて既知のタンパク質配列からの予測される消化物パターンに適合せしめた。表3に示されるように、予測されるヒトTOPトリプシン断片化パターンへの観察される分子イオンの比較は、予測される質量を有する20のバンドをもたらした。それらの適合性は、既知のヒトTOP配列の33%を占めた(Thompsonなど., “Cloning and functional expression of a metalloendopeptidase from human brain with the ability to cleave a beta−APP substrate”, Biochem. Biophys. Res. Cammun. 213: 66−73 (1995))。トリプシン消化の後、63kDのバンドのMALDI−tof分析は、それが、カルボキシ末端の小さな部分の不在を除いて、同じ配列を共有したことを示した。
【0177】
【表3】
Figure 2004510703
【0178】
エレクトロスプレーイオン化(ESI)四極子飛行時間(Q−tof)タンデム質量分光測定を、ナノスプレーモードで作用するZ−スプレーイオン源を有するQ−tof装置(Micromass)を用いて行った。約3〜5μlの精製されたサンプルを、サンプル針(PROTANA Inc., Odense, DK)中に導入し、MS及びMS/MS実験を行った。平均細管電位は1000Vであり、そしてサンプルコーンを50Vに設定した。ヒト[Gln]−フィブリノペプチドBを用いて、MS/MSモードで装置を検量した。MS/MSスペクトルを、MaxEnt3を用いて変換し、そして配列を、PepSeq(Micromass Biolynx)を用いて決定した。
【0179】
構造同一性のさらなる確認のために、2種のHeLa細胞トリプシン処理された74KDのフラグメントを、エレクトロスプレーイオン化(ESI)四極子飛行時間(Q−tof)タンデム質量分光測定により配列決定した。表4に示されるように、両フラグメントは、ヒトTOPの既知配列と完全に一致した(Thompsonなど., “Cloning and functional expression of a metalloendopeptidase from human brain with the ability to cleare a beta−APP subetrate peptide”, Biochem. Biophys Res. Commun. 213: 66−73 (1995))。比較によれば、前記配列は、ラット及びブタTOPの配列と接近するが、しかし同一ではない。
【0180】
【表4】
Figure 2004510703
【0181】
13免疫沈殿
免疫沈殿を2段階で行った。第1段階においては、5μlの試験酵素を、10mMのヒドロキシエチルピペラジン(HEPES)(pH7.2)、150mMのNaCl溶液において、1:250に希釈された抗−TOP又は不適切なウサギIgG(10μl)と共に4℃で1時間インキュベートした。第2段階においては、この混合物を、同じ緩衝液において平衡化された15μlのプロテインAセファロース(Amersham Pharmacia Biotech) に添加し、そして4℃で1時間インキュベートした。微小遠心分離の後、残留酵素活性を、上清液において決定した。
【0182】
免疫沈殿は、構造同一性のさらなる表示を提供する。部分的に精製されたHeLaトロウアーゼ(F1)活性を、ウサギ抗−TOP、続くSepharose(商標)ビース固定のプロテインAとのインキュベーションの後、溶液から完全に除去した。同様に、MCF−7/6細胞ホモジネートトロウアーゼ活性を、ウサギ抗−TOP抗体による免疫沈殿により80%に低めた。対照実験は、同じ条件下で、rR−TOPが完全に免疫沈殿されたが、しかし不適切なウサギ抗体とのインキュベーションはrR−TOP、HeLa細胞トロウアーゼ活性、又はMCF7/6トロウアーゼ活性のいずれも免疫沈殿しなかったことを示した。
【0183】
14トロウアーゼについての特異性は、位置 P2 での非遺伝的にコードされたアミノ酸により提供される
特異性は、位置P2での、遺伝的にコードされたアミノ酸によりむしろ非遺伝的にコードされたアミノ酸の組み込みにより付与される。特に、位置P2での非遺伝的にコードされたアミノ酸β−アラニンを含む、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnrを、例1〜3に記載される3種の調製物の個々と共に、例5に記載のようにしてインキュベートした。次に、分解の程度を、その得られる混合物のHPLC分析により評価した。
【0184】
それらの結果を、P2位置での遺伝的にコードされたアミノ酸L−アラニンの位置を除いて同じ化合物により行われる同じインキュベーションについて得られる結果と比較し、例えばSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr対Suc−Ala−Leu−Ala−Leu−Dnrを比較した。細胞ホモジネートによる分解の程度(割合)は、P2のL−アラニン化合物対P2のβ−アラニン化合物について1.3倍高かった。しかしながら、部分的に精製されたトロウアーゼ調製物に関して、P2のL−アラニン化合物の分解の程度は、P2のβ−アラニン化合物のその程度のわずか0.6倍であった。それらの結果は、P2でのL−アラニンの存在が酵素のより粗製の混合物のために第2の分解部位を提供したことを示唆し;従って、インビボでの活性薬剤の開放が腫瘍組織に局在化される傾向を減じる。
【0185】
15プロドラッグは分解の前、不良な細胞摂取を有する
前骨髄球性白血病細胞、すなわちHL−60を、10%熱不活性化されたウシ胎児血清(FCS)を含むRPMI培地において培養した。研究の日、細胞を集め、洗浄し、そして10%のFCSを含むRPMIに、0.5×10個の細胞/mlの濃度で再建濁した。100μl/ウェルの細胞懸濁液を、96ウェルプレートに添加した。ドキソルビシン又は試験化合物の一連の希釈溶液(3倍の増大)を製造し、そして100μlの化合物をウェルに添加した。最終的に、10μlの100μCi/mlのH−チミジンをウェル当たり添加し、そしてプレートを24時間インキュベートした。プレートを、96ウェル収穫機(Packard Instruments) を用いて収穫し、そしてPackard Top Countカウンター上で計数した。4パラメーターロジスティック曲線を、Prismソフトフェアを用いて、薬剤モル濃度の関数として、H−チミジン組み込みに適合せしめ、IC50値を決定した。
【0186】
【表5】
Figure 2004510703
【0187】
ドキソルビシンは、HL60細胞における0.075μMのIC50を伴なって、可能性ある細胞毒性活性を示す。対照的に、プロドラッグSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、HL−60増殖アッセイにおいては、不良な細胞摂取及び50μM以上のIC50を有する。インビボ分解研究は、ロイシル−ドキソルビシンが、プロドラッグSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxのタンパク質加水分解の後に形成される中間体であることを示す。従って、ロイシル−ドキソルビシンを試験し、そして0.222μMのIC50を有することを示した。それらのデータは、ロイシル−ドキソルビシンが、それが活性ドキソルビシンを開放するために分解される細胞により摂取される概念を支持する。
【0188】
16マウスにおける比較代謝
2つのグループのICR正常雌マウスに、約100μモル/kgのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox又は10μモル/kgのドキソルビシン(Dox)の1回のIVボーラス用量を投与した。血漿を、5分、1,2,4又は6時間で、個々のグループにおける3匹の個々の動物から得た。親、ジペプチジル−ドキソルビシン(AL−Dox)、α−アミノ−ドキソルビシン(L−Dox)及びドキソルビシン濃度を、蛍光検出(λex=480nm,λem=560)を用いて、逆相グラジエントHPLCにより、血漿サンプルの抽出物において分析した。量を、マウスの血漿における10〜2000ng/mlのドキソルビシン溶液の測定値に対する線状標準曲線適合性を用いて決定した。
【0189】
6時間までの時間の経路に基づけば、L−Doxが最初の2時間、主要代謝物であり、そしてジペプチジル−接合体AL−Doxが、L−Doxとほぼ同じ時間で形成されるよりマイナーな生成物であった。ドキソルビシンは、後で出現し、そしてその血漿濃度は、現在及び前に測定されたドキソルビシン薬物動力学プロフィールから(Van der vijghなど., “Comparative metabolism and pharmacokinetics of doxorubicin and 4’−epidoxorubicin in plasma, heart and tumor of tumor−bearing mice”, Cancer Chemother Pharmacol. 26 (1): 9−12 (1990); 及びTabrizi−Fardなど., “Evaluatuin of the Pharmacokinetic Properties of a Doxorubicin Prodrug in Female ICR (CD1(商標)) Mice Following Intravenous Administration”, Proc. Amer. Assoc. Cancer Res. 42: 234 (2001))及びドキソルビシン対照グループにより予測されるような他の代謝物よりも、時間にわたってよりゆっくり低下する。
【0190】
これは、続くエキソペプチダーゼ活性による連続的な分解と一致する。ドキソルビシンについての血漿濃度時間曲線下の領域(AUC)(表6)は、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxが、ドキソルビシンのみへの同等のドキソルビシン暴露を生成したことを示す。これらの化合物の投与の後、ドキソルビシン暴露は、マウス安全性研究において最大の許容される用量として表される相対的安全性に類似することが注目されるべきである。
【0191】
【表6】
Figure 2004510703
【0192】
その結果、10倍の用量のSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxが、ドキソルビシンに対する類似する暴露を生成した。この研究においては、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、その単一回の用量(SD)及び反復用量(RD)MTDの約2倍で投与され、そしてドキソルビシンはそのSD MTDの約25%で投与されるが、しかしRD MTDに等しい用量で投与された。血漿からの分解されていないSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの急速なクリアランスは明らかに、ドキソルビシンに比較して、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox化合物の高い相対的許容性をもたらす。ドキソルビシンは比較的より遅くクリアランスされる。従って、プロドラッグは、MTDにおける相対的差異により示されるように、過剰の薬物を安全にクリアランスしながら、効果的レベルのドキソルビシン暴露への投与を可能にするので、反復−用量処理、例えば化学療法に使用されるそれらの処理において好都合である。
【0193】
17プロドラッグは、腫瘍異種移植モデルにおいて効果的であり、且つ十分に許容できる
Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、エストロゲン−依存性MCF−7/6乳癌及びアトリアマイシン体制結腸直腸癌CXF280/10及びLS−174Tを包含する、いくつかのヌードマウス異種移植モデルにおけるヒト腫瘍の増殖を阻害することにおいて効果的であることがわかっている。
【0194】
例えば、皮下移植されたLS174T腫瘍を有する10匹のマウスのグループがSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤の週5回静脈内用量により処理される場合、生存の平均日(MSD)における有意な用量依存性延長が観察され、そして57(グループ2)、64(グループ3)及び71(グループ4)mg/kgのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの用量で、ビークル処理された対照(グループ1)に比較して、腫瘍のサイズ(腫瘍体積)の低下が観察され、そして最高の用量は40mg/kgのドキソルビシンに等しかった(図11を参照のこと)。薬剤は、抗腫瘍効能を示す用量の反復用量レベル及び頻度下で、安全且つ十分に許容できた。いくらかの用量依存性体重の低下が観察された。研究の支持においては、腎臓毒性及び骨髄抑制は、106.8mg/kgまでの用量のSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxで観察されなかった。
【0195】
18Suc −β Ala Leu Ala Leu Dox はドキソルビシンよりもインビボでより許容される
本発明の典型的なテトラペプチドプロドラッグSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、マウスにおいて良好に許容される。第2の1回の用量の最大許容用量(SD−MTD)研究においては、5匹の正常ICRマウスのグループが、ボーラス用量のSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを静脈内投与された。マウスを毎日、49日間、観察し、そして体重を週2度、測定した。試験される用量レベルは、それぞれ、0, 29, 42又は56mg/kgのドキソルビシンに等しい、0, 50, 75又は100mg/kgであった。いずれの用量レベルでも、24時間以内に急性毒素は存在しなかった。
【0196】
毒性の用量及び時間依存性徴候が、この研究の間、観察された。毒性、例えば部分的な後脚の麻痺及び有意な体重の低下(それらの初期体重の20%以上)が、75及び100mg/kgの用量グループにおいて観察された。35日までに、死亡率は、75mg/kgの用量グループの40%に観察された。49日での生存率及び毒性の徴候の欠失に基づいて、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−DoxについてのSD−MTDは、50mg/kg(28mg/kgのドキソルビシンに相当する)であることが決定された。
【0197】
この用量は非常に許容され、そして悪影響は観察されなかった。従って、SD−MTDは、ドキソルビシンのみについてのSD−MTD(16mg/kg)よりも、モル濃度に基づいて約1.8倍、高かった。表7を参照のこと。これは、試験される範囲にわたって14mg/kgのドキソルビシン等量の増分での用量の範囲に基づいてのおおよそのSD−MTD決定である。
【0198】
プロドラッグの毒性プロフィールに関する予備観察は、それが一般的に、ドキソルビシンのその観察、例えば後での麻痺及びるいそうと一致することを示した。しかしながら、ドキソルビシンの特徴的なGI−毒性、心臓毒性及び骨髄抑制の形跡の欠失を包含する、毒性プロフィールにおける好ましいシフトを示すいくつかの差異が見られた。腎臓に対する著しい効果は観察されなかった。
【0199】
【表7】
Figure 2004510703
【0200】
19プロドラッグは比較体よりもより安全で且つより効果的である
有意に高い用量のSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxが投与され、それは、ドキソルビシンと比較して、LS−174Tヒト結腸直腸癌異種移植モデルにおける有意な毒性を有さない効力を達成することができる。49(グループ3)、57(グループ4)及び65mg/kg(グループ5)の十分に許容される用量でのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、急速に増殖するアドリアマイシン耐性LS−174T腫瘍の阻害(図5)及び腫瘍担持のマウスの生存性の延長(図12)において、3.0mg/kg (グループ2)及び塩溶液(グループ1)でのドキソルビシンに比較して、卓越した効力を示した。用量制限毒性(心臓毒性及び骨髄抑制)が、ヒトにけるドキソルビシンの反復投与により観察された。従って、本発明者のドキソルビシンよりも高い用量のSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxが投与され、それが全身性毒性よりも腫瘍阻害を好むことを示した。
【0201】
20プロドラッグは適度なドキソルビシン感受性腫瘍に対して有用である
適度なドキソルビシン感受性のヒト乳癌異種移植体であるMX−1腫瘍を、皮下(S.C.)移植し、そして投与の開始(日0)の前、少なくとも週1度、次に研究の間、週2度、マウスを計量し、そして腫瘍を測定した(カリパスによる)。投与の開始の直前(研究日2〜日0)、マウスを、腫瘍の重量に基づいて、種々のグループにランダマイズした。腫瘍が1.5gのカットオフ重量(エンドポイント)に達した後、マウスを安楽死せしめた。研究は、日60で終結された。
【0202】
【表8】
Figure 2004510703
【0203】
対照グループ腫瘍は急速に増殖し、そしてすべての動物を、日24までに、癌エンドポイントで終結した。腫瘍は比較的均等な増殖特性を示し、日15〜24の範囲の癌エンドポンとに達した。ドキソルビシンは、腫瘍担持のマウスの存在性を有意に延長することにおいて効果的であった(表8)。用量応答性を、MX−1腫瘍増殖の阻害及びマウス生存性の延長の両者においてSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxについて確立した(図18及び表8)。71mg/kgでのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、腫瘍増殖の阻害及びマウス生存性の延長において、ドキソルビシンよりも有意に良好であった(表8)。Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox及びドキソルビシンのすべての3種の用量レジメは、非常に良好に許容された。Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox71mg/kgグループにおける10匹のマウスのうちわずか1匹が、研究の最後の方で、20%までの重量の低下を有した(日46の後)。
【0204】
21プロドラッグは、多薬剤耐性機構の回避において有用である
Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、異種移植モデルにおいてマウスに移植されるMDRヒト細胞系に対して、遊離ドキソルビシンよりも活性的であることが示されている。変性された形、特にSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxとしてのプロドラッグ形で腫瘍に供給されるドキソルビシンは、その用量グループにおいて生存の有意な延長をもたらす腫瘍増殖の遅延において活性を示す。
【0205】
表9及び図15は、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxに関して、MDRヒト結腸直腸癌LS174−Tにおける生存性の用量依存性上昇が存在することを示す。LS174Tは、壊死中心を有する異種細胞形態学を示す、非常に攻撃的で且つ急速に増殖する腫瘍である。それは従来の化学療法に対して非常に耐性であり、そして数日以内に十分に確立されたようになる腫瘍がいくつかの動物において常に存在するので、それらの動物は腫瘍の増殖を阻害する試みを急速に促進し、従って、動物は、処理にもかかわらず、腫瘍エンドポイントに達する。ドキソルビシンは単独で、このモデルにおいて完全に不活性であり、腫瘍の増殖又は生存性に対して効果をもたらさない。
【0206】
【表9】
Figure 2004510703
【0207】
特に、表9は、ヌードマウス(Q7Dx5)におけるLS174T結腸直腸癌異種移植において、ドキソルビシンに比較して、3用量レベルでのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの効果の要約を提供する。測定されるパラメーターは、1500mg(腫瘍死)の予定されたカットオフサイズに達する腫瘍のために、終結により決定される、計算された平均生存日(MDS)、長期生存体(LTS)の数、及び毒性死(体重の20%以上の損失)を示すマウスの数による用量レジメの許容性を包含する。日60でのLTSの数は、すべてのグループにおいてゼロであった。毒性死は、いずれのグループにおいても観察されなかった。ビークル対象グループからの統計学的有意性::p<0.05;**:p<(不対t−検定)。
【0208】
対照グループ腫瘍は急速に増殖し、そしてすべての動物を、日33までに、癌エンドポイントで終結した。腫瘍は異質の増殖特性を示し、日15〜33の癌エンドポイントに達した。ドキソルビシン(3mg/kg)は、LS174T腫瘍増殖の阻害又は生存性の延長において無効果であった。用量応答性を、マウス生存性の延長においてSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxについて確立した(表9)。64mg/kgでのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、マウス生存性の延長において、ドキソルビシンよりも有意に良好であった(表9)。57mg/kgでのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxは、LS174T腫瘍増殖を有意に阻害した(図15及び表9)。Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox及びドキソルビシンのすべての3種の用量レジメは、非常に良好に許容され、そして毒性エンドポイントのために終結は存在しなかった。
【0209】
さらに、3種の良好に許容される用量レベル(Q7dx5)で投与されるSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(但し、ドキソルビシンではない)は、メジアン腫瘍重量に対して用量依存性阻害効果を示した(図15)。
図15は、ヌードマウス及びビークル対照におけるLS174T腫瘍結腸直腸癌異種移植の腫瘍増殖に対する、ドキソルビシンに比較してのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの効果を示す。グループDは、日19でビークル対照グループとは統計学的に有意に異なった(p<0.05)。
それらの結果は、腫瘍における高濃度での活性細胞毒性の局部生成がMDR経路を克服する治療剤のプロドラッグ形の秘訣であり得ることを示唆する。
【0210】
22β Ala Leu Ala Leu Dox 凝集
不十分な溶解性のアントラサイクリン薬剤は、水性緩衝液において調製される場合、凝集体を形成することが示されている(Menozziなど., “Self−association of doxorubicin and related compounds in aqueous solutions”, J. Pharmaceut. Sci., 73: 766−770 (1984); Canfalonieriなど., “The use of new leser particle sizer and shape analyser to detect and evaluate gelatinous microparticles suspended in reconstituted anthracycline infusion solutions”, J. Pharmaceut. Biomed. Anal. 9: 1−8 (1991))。
【0211】
17.4μM/mlの水溶液におけるβAla−Leu−Ala−Leu−Dox凝集体サイズの評価を、それらの溶液をAmicon CentriconTM フィルター単位を通して濾過する試みにより行った。ドキソルビシン(17.4μM/ml)及びβAla−Leu−Ala−Leu−Dox(17.4μM/ml)をそれぞれ蒸留水に溶解し、そして3,000, 10,000, 30,000及び50,000分子量カットオフ(MWCO)を有するCentriconフィルター中に配置した。個々のフィルター単位を、1500gで2時間、遠心分離した。フィルターを通して保持され、そして通過する薬剤の量を、λ475nmで定量化し、そして%に転換した。
【0212】
表10は、ドキソルビシンの81%が3,000MWCOフィルターを通して通過し、そして接合体、すなわちβAla−Leu−Ala−Leu−Doxのわずか5%が3,000MWCOフィルターを通過したことを示す。データは、50,000MWCOがβAla−Leu−Ala−Leu−Doxの40%以上を保持することを示す。それらのデータは、有意な%のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox凝集体が50KDよりも大きい(>50分子/凝集体)ことを示す。従って、βAla−Leu−Ala−Leu−Doxはいくつかの条件下で凝集することができる。
【0213】
【表10】
Figure 2004510703
【0214】
23マウスにおけるβ Ala Leu Ala Leu Dox の静脈内注入
急性毒性はたぶん、正に荷電されたポリマー、例えばプロタミン、ポリリシン又はそれらの凝集体、及び血管の管腔表面の相互作用を通して生じることは知られている(Deluciaなど., “Efficacy and toxicity of differently charged polycationic protamine−like peptides for heparin anticoagulation reversal”, J. Vase. Surg. 18: 49−60 (1993); Ekramiなど., “Carbamylation decrease the cytotoxicity but not the drug−carrier properties fo polylysines”, J. Drug Targ. 2: 469−475 (1994))。
【0215】
ヘパリンはウサギ心筋に対する硫酸プロタミンの毒性効果を減じることはさらに示されている(Wakefildなど., “Heparin−mediated reductions of the toxic effects of protamine sulfate on rabbit ayocardium”, J. Vasc. Surg. 16: 47−53 (1992))。ここで見られる急性毒性が正に荷電されたプロドラッグ凝集体によるものであった仮説を試験するために、βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(174μM/ml)を、対照に比較されるように、4.000I.U.のヘパリンによる1時間の静脈内前処理に続いて、マウスに与えた。表12は、ヘパリンに続いて、これまで急性致死容量のβAla−Leu−Ala−Leu−Doxが有意に低い毒性であったことを示す。
【0216】
それらのデータは、急性毒性が、プロタミン又はポリリシンについて見られる効果に類似する効果を引き起こす正に荷電された凝集体によるものである仮説を指示する。本発明の負及び中性に荷電されたプロドラッグは、この所望しない副作用を克服する。
【0217】
【表11】
Figure 2004510703
【0218】
前述の仮説に従って、負に荷電された成分による、βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの末端アミノ基のキャッピングが、250mg/kg(Dox−HCl)ほどの高い用量レベルでの急性毒素効果の完全な消出をもたらした。
この証拠として、関連する実験において、すべての動物は、グループ当たり3〜5匹のマウスが250mg/kg(Dox−HCl)のSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox又はG1−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの静脈内ボーラスにより処理された場合、8日まで生存した。
【0219】
残る例についての分析方法:
固相又は溶液相アプローチを用いて合成されるペプチド配列は、分析用HPLC(方法A, B & D)が80%以上の純度である粗生成物を示す場合、さらに精製しないで使用された。そうでなければ、材料は分離用HPLC方法Cを用いて精製された。
【0220】
HPLC方法A:
分析用HPLC分析は、溶媒A(0.1%TFA/HO)及び溶媒B(0.1%TFA/ACN)のグラジエントにより溶離するC−18カラム(4μm, 3.9×150mmのID、1ml/分の流速)を用いてWaters 2690上で行われ、そしてデータはWater Millenniumシステムを用いてλ254nmで処理された。分析用HPLCグラジエントは、90%の溶媒Aで開始し、そして14分間にわたって(線状)の100%の溶媒Bで終結した。この方法及び次の方法についての化合物の純度は、ピークの曲線下での相対的%領域として評価された。
【0221】
HPLC方法B:
分析用HPLC分析は、溶媒A(80%の20mMの蟻酸アンモニウム及び20%のアセトニトリル)及び溶媒B(20%の20mMの蟻酸アンモニウム及び80%のアセトニトリル)のグラジエントにより溶離するC−18カラム(3.5μm, 4.6×150mmのID、1ml/分の流速)を用いてWaters 2690上で行われ、そしてデータはWater Millenniumシステムを用いてλ254nmで処理された。分析用HPLCグラジエントは、100%の溶媒Aで開始し、そして14分間にわたって(線状)の100%の溶媒Bで終結した。
【0222】
HPLC方法C:
粗生成物の分離用精製は、溶媒A(HO)及び溶媒B(MeOH)のグラジエントにより溶離するC−4カラム(15μm, 40×100mmのID、30ml/分の流速)を用いて、Waters Delta Prep 4000システムにより達成された。分離用HPLCグラジエントは、80%の溶媒により開始し、そして70分間にわたって100%の溶媒Bに進行する(線状)。データは、Waters Millennium Systemを用いてλ254nmで処理された。
【0223】
HPLC方法D:
分析用HPLCは、TSK superODSカラム(TosoHaas)を用いて、Hewlett Packard装置上で達成された;溶媒A(水中、0.1%のTFA);溶媒B(アセトニトリル中、0.1%のTFA);グラジエント:2分での30〜36%のB、10分での36〜41%のB、3分での41〜90%のB、5分での90%のB、検出波長λ254nm。
【0224】
NMR及びMS:
追加の構造決定は、NMR及びMS技法により行われ、そして結果は、本発明の化合物を支持した。
TLC方法:
TLC分析は、溶出のためのDCM/MeOH/HO/88%の蟻酸(85/15/1/2)を用いて、シリカゲル60F−254nm−0.25mmプレート(Merck)上で行われた。
【0225】
ニンヒドリン試験:
数ミリグラムの生成物を試験に導入し、そして2滴の溶液A(エタノール中、50mg/mlのニンヒドリン)、2滴の溶液B(エタノール中、4mg/mlのフェノール)、次に、2滴の溶液C(100mlのピリジン中、2mlの0.01MのKSCN)を添加した。その混合物を、煮沸水浴に5分間放置した。遊離アミンの存在下で、溶液は紫色になる。
【0226】
特異的オリゴペプチド合成例:
市販の試薬源:
ドキソルビシン及びダウノルビシンはMeiji(Japan)により、Pd (PPhはStrem Chem (Newburyport, MA) により、PEGはShearwater(Huntsville, alabama)により、溶媒HATUはAldrich (Milwaukee, WI) により供給され;すべての樹脂及びアミノ酸は、ABI (Foster City, CA), Novabiochem (San Diego, CA), Advanced ChernTech (Louisville, KY), Peptide International (Louisvill, KY) 又はSynPep(Dublin, CA)により供給された。
【0227】
24Fmoc 形のβ Ala Leu Ala Leu ベンジルエステル
Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu(24.34g, 0.04モル)を、DMF(350ml)及び磁気撹拌機と共に丸底フラスコ中に添加した。テトラペプチドを溶解した後、臭化ベンジル(4.76ml、0.04モル)、続いて炭酸セシウム(13.04g、0.04モル)を、前記溶液に撹拌しながら添加した。その反応混合物を室温で1.5時間、撹拌した。次に、反応混合物を、450mlの氷冷却された水を含むフラスコ中にゆっくりと注いだ。多量の白色固形物が沈殿し、これを吸引濾過により集めた。生成物を水(2×200ml)により洗浄し、そして真空デシケーターに配置した。生成物(24.2g, 87%)をHPLCにより同定した(純度:95%)。C4050について計算されたMS m/z: 69.4; 実測値:699.5。
【0228】
25β Ala Leu Ala Leu ベンジルエステル
丸底フラスコ(25ml)において、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leuベンジルエステル(0.7g、1.0mモル)を、無水DMF5mlに溶解した。ピペリジン(1.2ml、12.1mモル)を前記溶液に添加し、そしてその混合物を室温で24分間、撹拌した。反応を水(6ml)により停止し、そして酢酸エチル(2×10ml)により抽出した。組合された有機層をさらに、水(2×5ml)、ブライン(5ml)により洗浄し、そして硫酸ナトリウム上で乾燥した。白色固形物(0.8g)を、溶媒の除去の後に得た。生成物の純度はわずか67%であった。C2540について計算されるMSm/z:476.3;実測値:477.2。
【0229】
26メチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu ベンジルエステル
丸底フラスコ(250ml)において、メチルヘミスクシネート(3.198, 24.2mモル)を、無水DMF (50ml) に溶解した。DIEA(4.22ml、24.2mモル)、続いてHBTU(9.17g、24.2mモル)を前記溶液に添加した。その混合物を室温で45分間、撹拌した。この混合物に、無水DMF(150ml)中、βAla−Leu−Ala−Leuベンジルエステル(粗、10.14g、21.3mモル)の溶液を添加した。その混合物を、室温で2.5時間、連続して撹拌した。
【0230】
次に、その反応混合物を、200mlの氷冷却された水を有するフラスコ中に、撹拌しながらゆっくりと注いだ。多量の白色固形物が沈殿し、これを酢酸エチル(3×200ml)により抽出した。組合された有機層をさらに、水(2×200ml)、ブライン(200ml)により洗浄し、そして硫酸ナトリウム上で乾燥した。白色固形物を、溶媒の除去の後に得た。酢酸エチルにおけるこの粗生成物の再結晶化により、80%の純度の生成物7.53g(60%)を得た。C3046について計算されるMS m/z: 591.4; 実測値:590.33.
【0231】
27メチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu
メチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leuベンジルエステル(1.0g、86%の純度、1.46mモル)を、メタノール100mlを含む三角フラスコ中に添加した。その溶液は、数分間の撹拌の後、曇った。メタノール50mlを添加したが、しかし溶液はまだ透明ではなかった。その溶液を水素化反応容器中に移した。この容器に、Pd−C(90mg、10%の湿潤、50%の水、0.042mモル)を添加した。室温で2時間の水素化の後、反応を停止し、そして触媒を濾過した。白色固形物(0.77g、78%)を、溶媒の除去の後に得た。C2340について計算されたMSm/z:501.2;実測値:500.3。
【0232】
28 −キャップアリル−ヘミスクシネートの合成
この分子を、Casimir, J.Rなど., Tet. Lett.36 (19): 3409, (1995) の方法に従って調製した。10.07g(0.1モル)の無水琥珀酸及び5.808g(0.1モル)のアリル−アルコールを、100mlのトルエンにおいて6時間、環流した。その反応混合物を減圧下で濃縮した(15.5g;98%)。得られる材料は、続く反応への使用のために十分な純度であった。半固形生成物の純度及び同一性を、H NMR及び13C NMR, 並びにLC/MSにより確かめた。
【0233】
29アリル−スクシニル−β Ala Leu Ala Leu Dox の合成
丸底フラスコ(50ml)において、N−キャップ−アリールヘミスクシニル形のβAla−Leu−Ala−Leu(1g, 1.9mモル)及びドキソルビシン(1.1g、1.9mモル)を、無水DMF(50ml)に溶解した。その混合物を5分間撹拌した後、DIEA(0.66ml、3.8mモル)、続いてHATU(0.76g、1.9mモル)を前記溶液に添加し、その混合物を室温で2時間、撹拌した。DMFを回転蒸発器により除去し、そして残留物を1:1のDCM:MeOH(4.0ml)に採取した。この溶液に、100mlのエーテルを、撹拌しながら、ゆっくりと添加した。赤色の沈殿物が形成され、そして吸引濾過によりそれを集めた。固形物をエーテル(2×2ml)におより洗浄し、そして真空デシケーターにおいて乾燥し、アリル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤を得、これは方法Bによれば、90%HPLC純度を有した。
【0234】
30アリル−スクシニル−β Ala Leu Ala Leu ドキソルビシンからの Suc −β Ala Leu Ala Leu Dox の調製
THF2ml中、0.1g(0.095mモル)のアリル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leuドキソルビシンの撹拌溶液に、窒素雰囲気下で、0.05g(0.095mモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを固形物として添加した。10分後、反応の間に形成される沈殿物を濾過し、THFにより洗浄した。乾量:0.1g。その固形物を、スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxであることが、HPLC、H NMR, LC/MSにより同定された。
【0235】
31Fmoc 形のβ Ala Leu Ala Leu の合成
Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leuを、標準のFomc化学と共に固相アプローチを用いて合成した。典型的な合成は、Wangのアルコキシ樹脂(0.60mモル/g負荷量)を使用した。Fomc−保護されたアミノ酸を、固相ペプチド合成のために使用した。樹脂上での1mMのペプチドの規模に関しては、3当量のアミノ酸を、2当量のDIEAと共に樹脂に添加される5分前、活性剤としてのHBTUにより予備活性化した。カップリング反応を2時間、行い、そして次に、DMF(25ml×3)及びDCM(25ml×3)により洗浄した。カップリング反応を、類似する条件下で2当量のアミノ酸を用いて反復した。
【0236】
反応の進行を、ニンヒドリン試験を用いてモニターし、そしてニンヒドリン試験が2時間後、不完全な反応を示す場合、カップリング段階を3度、反復した。保護解除を、DMF中、20%ピペリシンを用いて、15〜20分間、行った。カップリング段階を、所望するペプチドが樹脂上にアセンブリーされるまで、次のアミノ酸により反復した。樹脂からのペプチドの最終分解を、95%のTFA及び5%の水の溶液により樹脂を処理することによって達成した。反応混合物を室温で2時間、撹拌した後、樹脂を減圧下で濾過し、そしてTFAにより2度、洗浄した。濾液を組合し、そしてペプチドを、400mlの冷エーテルを添加することによって沈殿した。ペプチドを減圧下で濾過し、そして乾燥し、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu(方法Aによる94%のHPLC純度)を得た。粗ペプチドを、さらに精製しないで、次の段階のために使用した。
【0237】
32Fmoc 形の Thi Tyr Gly Len の合成
Fmoc形のThi−Tyr−Gly−Lenを、標準のFomc化学及びWangのアルコキシ樹脂(0.60mモル/g負荷量)と共に固相アプローチを用いて合成した。Fomc−保護されたアミノ酸及びFomc−Thi−OHを、固相ペプチド合成のために使用した。樹脂上での1mMのペプチドの規模に関しては、3当量のアミノ酸を、2当量のDIEAと共に樹脂に添加される5分前、活性剤としてのHBTUにより予備活性化した。
【0238】
カップリング反応を2時間、行い、そして次に、DMF(25ml×3)及びDCM(25ml×3)により洗浄した。カップリング反応を、類似する条件下で2当量のアミノ酸を用いて反復した。反応の進行を、ニンヒドリン試験を用いてモニターし、そしてニンヒドリン試験が2時間後、不完全な反応を示す場合、カップリング段階を3度、反復した。保護解除を、DMF中、20%ピペリシンを用いて、15〜20分間、行った。カップリング段階を、所望するペプチドが樹脂上にアセンブリーされるまで、次のアミノ酸により反復した。
【0239】
樹脂からのペプチドの最終分解を、95%のTFA及び5%の水の溶液により樹脂を処理することによって達成した。反応混合物を室温で2時間、撹拌した後、樹脂を減圧下で濾過し、そしてTFAにより2度、洗浄した。濾液を組合し、そしてペプチドを、400mlの冷エーテルを添加することによって沈殿した。ペプチドを減圧下で濾過し、そして乾燥し、Fmoc形のThi−Tyr−Gly−Len(方法Aによる88%のHPLC純度)を得た。粗Fmoc形のThi−Tyr−Gly−Lenを、さらに精製しないで、次の段階のために使用した。
【0240】
33Fmoc 形のβ Ala Leu Ala Leu Dnr 治療剤の合成
ダウノルビシン・HCl(185mg, 0.329mモル)及びFmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu(200mg, 0.32mモル)を、室温で無水DMF(15ml)に溶解した。この急速に撹拌された溶液に、DIEA(0.115ml, 0.658mモル)を、1回で添加し、そしてその反応混合物を室温で15分間、撹拌した。その反応混合物を、氷浴を用いて0℃に冷却し、そして138mg(0.362mモル)のHATUを、10分間にわたってゆっくりと添加した。
【0241】
反応混合物を、室温でさらに90分間、撹拌した。氷冷却された水(200ml)を、反応混合物に添加し、赤色の沈殿物の形成をもたらした。沈殿物を、粗フリット上に集め、3×50mlの水及び3×50mlのジエチルエーテルにより洗浄し、そして減圧下で乾燥し、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dnr治療剤を得た(94%の収率、方法Aによる95%のHPLC純度)。この生成物を、さらに精製しないで、次の段階のために使用した。
【0242】
34Fmoc 形の Thi Tyr Gly Leu Dnr 治療剤の合成
ダウノルビシン・HCl(90mg, 0.16mモル)及びFmoc形のThi−Tyr−Gly−Leu−Dnr(120mg, 0.16mモル)を、室温で無水DMF(15ml)に溶解した。この急速に撹拌された溶液に、DIEA(0.56ml, 0.16mモル)を、1回で添加し、そしてその反応混合物を室温で15分間、撹拌した。その反応混合物を、氷浴を用いて0℃に冷却し、そして61mg(0.16mモル)のHATUを、10分間にわたってゆっくりと添加した。
【0243】
反応混合物を、室温でさらに90分間、撹拌した。氷冷却された水(150ml)を、反応混合物に添加し、赤色の沈殿物の形成をもたらした。沈殿物を、粗フリット上に集め、3×50mlの水及び3×50mlのジエチルエーテルにより洗浄し、そして減圧下で乾燥し、Fmoc形のThi−Tyr−Gly−Leu−Dnr治療剤を得た(94%の収率、方法Aによる91%のHPLC純度)。この生成物を、さらに精製しないで、次の段階のために使用した。
【0244】
35Fmoc −β Ala Leu Ala Leu −ドキソルビシンの調製
ダウノルビシン・HCl(3.0g, 5.17mモル)及びFmoc−βAla−Leu−Ala−Leu(3.15g, 5.17mモル)を、室温で窒素雰囲気下で無水DMF(230ml)に溶解した。この急速に撹拌された溶液に、DIEA(1.798ml, 10.34mモル)を、1回で添加し、そしてその反応混合物を室温で15分間、撹拌した。その反応混合物を、氷/ブライン浴において約−2℃に冷却し、そして58mlのDMF中、2.56g(6.73mモル)のHATUを、撹拌しながら12分間にわたって滴化した。
【0245】
反応混合物を、−2℃でさらに30分間、撹拌し、次にDIEA(0.285ml, 1.64mモル)1回で添加した。0℃での水(580ml)を、反応混合物に添加し、柔毛状の赤色の沈殿物の形成をもたらした。沈殿物を、粗ガラスフリット上に集め、3×50mlの水及び3×50mlの水性ジエチルエーテルにより洗浄し、そして16時間、空気乾燥し、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox5.12gを得た(89.7%の収率、方法Bによる90.23%のHPLC純度)。
【0246】
36Fmoc −β Ala Leu Ala Leu Dox からのスクシニル−β Ala Leu Ala Leu Dox の調製
無水DMF230ml中、5.0g(4.41mモル)のFmoc−βAla−Leu−Ala−Leuの溶液に、室温で窒素下で、21.8ml (220mモル)のピペリジンを一度に添加し、赤色から紫色への色彩変化をもたらした。反応混合物を室温で5分間、撹拌し、次にドライアイス/アセトン浴において約−20℃に冷却した。22.5g(0.225モル)の無水琥珀酸を一度に添加し、そして反応温度を−5℃以下に維持した。−10℃〜−5℃で約2分間の撹拌の後、色彩は、紫色から赤/オレンジ色に変化した。冷却浴を除き、そしてその反応混合物を10分間、撹拌した。次に、反応混合物の体積を、回転蒸発により約100mlに減じ、そして次に、125mlのクロロホルムにより希釈した。
【0247】
この溶液に、1400mlのジエチルエーテルをすばやく添加し、赤色の沈殿物の形成をもたらした。この沈殿物を、中位のガラスフリット上に単離し、そして5×200mlのジエチルエーテルと共に粉砕し、89.13%のHPLC純度の材料を得た。沈殿物を1×20mlのジエチルエーテルにより再び洗浄し、そして空気乾燥し、3.62gのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを得た(81%の物理的収率、88.2%のHPLC純度)。この材料を0℃で30mlの水において撹拌し、そして33.98ml(0.95当量)の0.1Mの水性NaHCOを添加し、そして得られる懸濁液を、すべての固形物が溶解するまで、撹拌した。この溶液を凍結乾燥し、3.77gのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを得た(99%の物理的収率、方法Bによる89.06%のHPLC純度)。
【0248】
37 −キャップスクシニル形のβ Ala Leu Ala Leu Dnr −治療剤の合成
ピペリジン(0.442ml、4.48mモル)を、5mlの無水DMF中、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dnr(100mg、0.089mモル)の溶液に添加した。その反応混合物を室温で5分間、撹拌し、そして次に、ドライアイス/アセトン浴を用いて、−20℃に冷却した。無水琥珀酸(458mg、4.54mモル)を、前記冷却された反応応答物に一度に添加した。
【0249】
反応を、−5℃で5分間、次に室温でさらに90分間、急速に撹拌した。250mlの無水ジエチルエーテルを、反応混合物に添加し、そして得られる赤色の沈殿物を、中位のガラスフリット上で単離した。フィルターケークを、2回の連続的な50mlのジエチルエーテルにより洗浄し、そして減圧下で乾燥し、N−キャップスクシニル形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dnr−治療剤を得た(80%の収率、方法Bによる88%のHPLC純度)。LC/MSは、995(予測される分子量996)の分子量を付与した。
【0250】
38 −キャップスクシニル形の Thi Tyr Gly Leu Dnr 治療剤の合成
5mlの無水DMF中、Fmoc形のThi−Tyr−Gly−Leu−Dnr(100mg、0.079mモル)の溶液に、ピペリジン(0.391ml、3.95mモル)を一度に添加し、赤色から紫色への色彩変化をもたらした。その反応混合物を、室温で5分間、撹拌し、そして次に、ドライアイス/アセトン浴を用いて−20℃に冷却した。次に407mg(4.02mモル)の無水琥珀酸を、前記冷却された混合物に一度に添加した。反応を−5℃で5分間、次に室温でさらに90分間、急速に撹拌した。200mlの無水ジエチルエーテルを反応混合物に添加し、赤色の沈殿物をもたらした。この沈殿物を中位のガラスフリット上で単離し、3×50mlのジエチルエーテルにより洗浄し、そして減圧下で乾燥し、N−キャップスクシニル形のThi−Tyr−Gly−Leu−Dnr治療剤を得た(80%の収率、方法Aによる81%のHPLC純度)。LC/MSは、1141の分子量(1142の予測される分子量)を与えた。
【0251】
39 −キャップグルタリル形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤のナトリウム塩の合成
ピペリジン(436μl、4.413mモル)を、DMF(4.5ml)中、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox(100mg、0.088mモル)の溶液に添加した。室温で5分間、撹拌した後、反応混合物を−5℃に冷却し、そして無水グルタミン酸(624mg、5.472mモル)をすばやく添加した。冷却浴を、色彩が変化するとできるだけ早く除去し、そしてその混合物を室温でさらに10分間、撹拌した。
【0252】
DMFを回転蒸発により除去し、そして残留物をクロロホルム(2.5ml)に溶解した。ジエチルエーテル(14ml)を添加し、そして得られる沈殿物を濾過した。フィルターケークをジエチルエーテルにより洗浄し、空気乾燥し、次に、水(14ml)に再懸濁した。ナトリウム塩を、固体の完全な溶解まで、0.025MのNaOH(4ml、0.10mモル)の懸濁液への滴下により形成した。次に、この溶液を凍結乾燥し、G1−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxのナトリウム塩を得た(97%の収率、方法Dによる87%のHPLC純度)。
【0253】
40
接合体、すなわち酵素経路のための前駆体を調製するための“ウレア方法”
メチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu 及びドキソルビシンのカップリング
無水窒素雰囲気下で、26.04g(52.0mモル)のメチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu、23.26g (40.2mモル) のドキソルビシン塩酸塩を、800mlの無水ウレア−飽和(約30%w/v)DMF及び19.948ml(114.16mモル)のDIEAに懸濁し/溶解した。この混合物を、約25分間にわたって、0〜3℃に冷却した。
【0254】
この点で、21.2g(56.0mモル)のHATUを、約100mlのウレア飽和DMFにおける溶液として、10分間にわたって添加した(この溶液の体積は最少に維持されるべきである)。反応混合物を−2〜2℃で10分間、撹拌し、そして2%(v/v)の酢酸を含む氷冷却されたブライン4000ml中に、激しく撹拌しながら、約5分間にわたって注いだ、生成物を、中位の多孔性ガラス濾過器上で濾過し、水により十分に洗浄し、そして減圧下で乾燥した。43gの物理的収率:104.47%、方法Bによる93.45%のHPLC純度。
【0255】
41メチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の合成
丸底フラスコ(50ml)において、N−キャップ−メチルヘミスクシニル形のβAla−Leu−Ala−Leu(0.25g, 0.5mモル)及びドキソルビシン(0.29g、0.5mモル)を、無水DMF(20ml)に溶解した。その混合物を5分間撹拌した後、DIEA(0.17ml、1.0mモル)、続いてHATU(0.19g、0.5mモル)を前記溶液に添加した。その混合物を室温で4時間、撹拌した。DMFを回転蒸発器により除去し、そして残留物を1:1の塩化メチレン:メタノール(4.0ml)に採取した。この溶液に、40mlのエーテルを、撹拌しながら、ゆっくりと添加した。赤色の沈殿物が形成され、そして吸引濾過によりそれを集めた。固形物をエーテル(2×10ml)により洗浄し、そして真空デシケーターにおいて乾燥た。0.50gの生成物(98%)を得た。
【0256】
42MeOSuc −β Ala Leu Ala Leu Dox からの遊離ドキソルビシンの除去
MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(200mg、0.194mモル)、DIEA(0.068ml、0.388mモル)及び無水DMF(10ml)を、磁気撹拌棒を備えた50mlのフラスコに配置した。MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxが完全に溶解した場合、イソシアネート樹脂(340mg、0.582mモル;5mlのジクロロメタンにおいて5分間、予備膨潤された)を添加し、そして得られる溶液を室温で2時間、定期的なHPLCモニターを伴なって、撹拌した。HPLCクロマトグラフィーは、Doxが45分以内の樹脂処理で完全に除去されたことを示した。
【0257】
次に、反応混合物をフリットを通して濾過し、樹脂を除去した。樹脂を10mlのDMFにより洗浄し、そしてそのDMF洗浄物を、前記濾過された反応混合物と組合した。次に、濾過された反応混合物を、高い真空ポンプ及び30℃の水浴を備えた回転蒸発機上で赤色のガム上に濃縮した。その赤色のガム上残留物を、5mlのDMFに懸濁し、そして次に、その溶液を、急速に撹拌された無水ジエチルエーテル溶液中にゆっくりと添加した。赤色の生成物が形成され、次にこれを、フリット上で濾過し、そしてジエチルエーテルにより洗浄し、そして減圧下で乾燥し、MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(176mg、86%の収率)を得た。
【0258】
43架橋された酵素の使用によるメチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の加水分解
メチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤(1.0g、0.975mモル)及び100mlのDMFを、500mlのフラスコに配置した。その懸濁液を磁気撹拌機により激しく撹拌した。メチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤が完全に溶解した場合、400mlの脱イオン水を添加し、そしえ得られる溶液を35℃で撹拌した。1gの洗浄されたCLEC−PC(Altus Biologics)固定された酵素のスラリーを、3アリコートの脱イオン水によりすすぎ、次に使用の前、20%の水性DMF10mlに再懸濁した。得られる懸濁液を、定期的なHPLCモニターを伴なって、35℃で撹拌した。
【0259】
すべてのメチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤が消費された場合(約18時間)、その反応混合物を、0.45μMのナイロン膜フィルターを通して濾過し、CLEC−PC酵素を除去した。CLEC−PCケークを、3×10mlのメタノールにより洗浄し、そしてメタノール洗浄物を、前記濾過された反応混合物と組合した。次に、濾過された反応混合物及びメタノール洗浄物を、高い真空ポンプ及び30℃での水浴を備えた回転蒸発器上で、赤色のガム状物に濃縮した。次に、その赤色のガム状物を、室温で50mlの脱イオン水に懸濁し、そして機械的撹拌機を通して激しく撹拌した。
【0260】
この懸濁液に、100mlの脱イオン水中、77.8mg(0.926mモル、0.95当量)の炭酸水素ナトリウムの溶液を、2分間にわたって添加した。その懸濁液を室温で20分間、撹拌した。反応混合物を、0.45μMのナイロン膜フィルターを通して濾過し、そして連結乾燥した。スクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤のナトリウム塩0.936gを単離した(約100%の収率;方法Bによる84%のHPLC純度)。H及び13C NMRスペクトルを、それぞれ600及び150MHzの分光計、及びエレクトロスプレーMS上で記録し、それは、所望する構造と一致した。
【0261】
44可溶性酵素の使用によるメチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の加水分解
11.0g(10.72mモル)のメチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤を、HPLC品種の水に懸濁し、そしてUltraturrax T8ホモジナイザーにより60分間、均質化し、細かく分割された懸濁液を生成した。この懸濁液を35℃で撹拌し(500rpm)、そして76mMの水性炭酸水素ナトリウムによりpH=6.05に調節した。次に、1.0gのC.アンタルクチカ“B”リパーゼ(Altus Biologics)を添加し、そして反応混合物を35℃で48時間、撹拌した。48時間の反応時間の間、pHを、76mMの炭酸水素ナトリウムの定期的な添加による5.3〜6.2の間に維持し、そして反応をHPLCにより定期的にモニターした。48時間後、反応はHPLCによれば、約98%の完結であった。
【0262】
次に、反応混合物を76mMの水性炭酸水素ナトリウムによりpH=7に調節し、そしてセライト521のパッドを通して濾過した。次に、透明にされた反応混合物を、5mlの氷酢酸により約3のpHに酸性化し、ゴム状の赤色沈殿物の形成をもたらした。沈殿物をセライト521濾過、セライトパッドのメタノールによる続くすすぎ、10〜20μMのガラス濾過器を通してのメタノール溶液の濾過及び濾過された溶液の回転蒸発により単離した。7.31gのゴム状の赤色生成物を得た。この生成物を、70mlの76mMの炭酸水素ナトリウム(0.95当量)における溶解によりナトリウム塩に転換し、そして凍結乾燥し、7.30g(66.1%の物理的収率)のスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤のナトリウム塩を得た(HPLCによる84.5%の純度)。
生成物は、例45のものと同一であった。
【0263】
45メチルスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の固定されたカンジダ・アンタルクチカ“ ”リパーゼ加水分解
30.0gのカンジダ アンタルクチカ“B”リパーゼ(Altus Biologics)を、300mlの水に溶解し、そして3×4Lの50mMの水性炭酸水素ナトリウム(pH=6.4)に対して透析した。透析の後、その透析された溶液の体積は300mlであった。360mlのFharmacia NHS−Activated Sepharose 4 Fast Flowを、粗ガラス濾過器に置き、そして5×450mlの氷冷却された1mMの水性HClによりすすいだ。そのすすがれたNHS−Activated Sepharoseを、前記透析された酵素溶液と組合した。得られる懸濁液を、周囲温度(約22℃)で2.0時間、撹拌した。
【0264】
セファロース/酵素接合体を、粗ガラス濾過器上で単離し、そして次に、1000mlの100mMの水性TRIS(pH=7.45)において15分間、撹拌した。この懸濁液を濾過し、そしてもう1つの1000mlの100mMの水性TRIS緩衝液(pH=7.45)と共に4℃で一晩インキュベートした。朝、固定された酵素を濾過し、そして水による洗浄の後、2000mlの三ツ首丸底フラスコに配置した。43gのメチルスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Doxを添加し、そして固形物を800mlの脱イオン水に懸濁した。
【0265】
フラスコに、オーバーヘッド撹拌機、及び注射器ポンプを調節することによって反応混合物のpHを5.9〜6.2に維持するよう設定されたpH−安定装置を固定した。注射器ポンプを、0.1Mの炭酸水素ナトリウムにより充填した。反応の進行をHPLCにより追跡した。6日後、固定された酵素を濾過し、そして溶液相を凍結乾燥した。次に、乾燥固形物を約11mlの無水THFに懸濁し、そして濾過した。42.66g、98.34%の物理的収率、方法Bによる93.45%(254nm)、94.43%(480nm)HPLC純度。
【0266】
46β Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の乳酸塩[β Ala Leu Ala Leu Dox ラクテート]の合成
ピペリジン(26ml、264mモル)を、DMF(265ml)中、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤(6.00g、5.3mモル)の溶液に添加した。室温で5分間の撹拌の後、反応混合物を、氷−塩浴に配置し、そして予備冷却(4℃)をされた10%乳酸緩衝液(pH3)(600ml)をすぐに添加した。その水溶液を、DCM(3×500ml)により抽出し、そして過剰の塩を、固相抽出により除去した。
【0267】
C18 ODS−Aシリカゲル(120g)を、ガラス濾過器において条件づけし(500mlのメタノール、2×500mlの水)、そして粗生成物乳酸塩の水溶液において条件づけし(500mlのメタノール、2×500mlの水)、そして粗生成物乳酸塩の水溶液を充填した。水(2×500ml)による洗浄及び乾燥の後、フィルターケークをメタノールに溶解した。メタノールを蒸発し、そして残留物を水に溶解した。得られる溶液を、凍結乾燥し、3.54gのβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤の乳酸塩を得た(67%の収率、方法Bによる89%HPLC純度)。
【0268】
47β Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の乳酸塩から出発してのスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の合成
DIEA(417μl、2.40mモル)を、DMF(35ml)中、βAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤の乳酸塩(1.200g、1.20mモル)の溶液に添加した。室温での15分間の撹拌の後、97%の無水琥珀酸(0.144g、1.44mモル)を添加した。混合物を2時間、撹拌し、そしてDMFを回転蒸発により除去した。
【0269】
残留物を、CHCl/CHOH(4/1)(6ml)の混合物に溶解し、そして1:1のEtO:ヘキサンの混合物200mlを添加した。その混合物を30分間、撹拌した後、沈殿物を定量紙(Whatman42)上で濾過し、洗浄し(1:1のEtO:ヘキサン)、そして空気乾燥した。フィルターケークを、水(150ml)に懸濁し、そして1MのNaOH(±1.2当量、1.5ml)を、完全な溶解(pH=7.2)まで、滴下した。その溶液を凍結乾燥し、1.218gのスクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤(97%の収率;方法BによるHPLC純度:80.2%)。
【0270】
48Fmoc 形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤から出発してのスクシニル− −キャップ形のβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の合成
ピペリジン(2180μl、22.06mモル)を、DMF(21.5ml)中、Fmoc形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤(0.50g、0.44mモル)の溶液に添加した。室温での5分間の撹拌の後、反応混合物を、すばやく、−5℃に冷却し、そして無水琥珀酸(2.25g、22.51mモル)をすぐに添加した。冷浴を、色彩が変化するとできるだけすぐに除去し、その混合物を室温で10分間、撹拌した。
【0271】
DMFを回転蒸発により除去し、そして残留物をクロロホルム(12.5ml9に溶解した。ジエチルエーテル(360ml)をすばやく添加した。沈殿物がすぐに出現した。沈殿物をWhatman42紙上で濾過し、EtOにより洗浄した。固形物を水(120ml、pH=4.1)に懸濁し、そして0.025MのNaOH(20ml、0.53mモル)を、完全な溶解(pH=7.4)まで、滴下した。次に、溶液を凍結乾燥し、スクシニル−N−キャップ形のβAla−Leu−Ala−Leu−Dox治療剤を得た(89%の収率;及び方法Dによる91%のHPLC純度)。
【0272】
49メチルスクシニル− −キャップのβ Ala Leu Ala Leu Dox 治療剤の大規模合成
69.6gのドキソルビシン・HCl(120mモル)及び100gのMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu(199mモル)を、室温下で無水DMF(10L)に溶解した。76mlのDIEA(434mモル)を、反応混合物に添加し、そしてその反応混合物を、室温で、窒素下で10分間、撹拌した。次に、反応混合物を、10分にわたって0℃に冷却した。別々のフラスコにおいて、DMF(500ml)中、864gHATU(220mモル)の溶液を分離した。そのHATU溶液を、前記反応混合物に、その混合物を0℃で維持しながら、20分間にわたってゆっくりと添加した。反応混合物を30分間、0℃で撹拌した。
【0273】
水(25L)中、NaCl(7.5kg、少なくとも30%w/v)の溶液を分離し、そして0℃に冷却した。次に、反応混合物を、冷却されたブライン溶液に、撹拌しながら120分間にわたってゆっくりと添加した。前記溶液の色は赤色を維持し、青色の溶液は、pHが酢酸の添加により、5.8〜6.0にすぐに調節する必要があることを示した。温度を、約5℃で維持した。赤色の沈殿物を、中位の多孔性ガラス濾過器上で濾過し、水により洗浄し、そしてP上で真空下を乾燥し、115gのMeOSus−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを得た。
【0274】
50微量のドキソルビシンを除去するために Ps −イソシアネートビーズによる MeOSuc −β Ala Leu Ala Leu Dox の処理
146.4のPS−イソシアネートビース(240mモル;Argonaut Lab, San Carlos, CAにより供給される)を、1.5Lの無水DMFに溶解し、そして室温で5〜10分間、膨潤した。膨潤されたビーズを、ガラス濾過器を通して濾過し、そして追加の500mlの無水DMFにより洗浄した。115gのMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(112mモル)を、1000mlの無水DMFに溶解し、そして2.1mlのDIEA(12mモル)、続いて膨潤されたPS−イソシアネートビーズを添加した。反応混合物を室温で撹拌し、そしてドキソルビシンピークの量が0.1%以下になるまで、HPLCを用いてモニターした。
【0275】
バッチのサイズに依存して、2〜12時間を要した。HPLC分析を、Water 2690カラムを用いて行った:Water Symmetry shield C 3.5μM 4.6×150mm(カタログ番号WAT094269)、溶媒:A−80%の20mMの蟻酸アンモニウム(pH=4.5)、20%アセトニトリル、溶媒:B−20%蟻酸アンモニウム(pH=4.5)、80%アセトニトリル。カラム温度:調節された室温、サンプル温度;4℃、運転時間:37.5分、検出器:254nm, 流速:1.0ml/分、注入量10μg(0.5mg/ml×0.02ml)、移動相A及びB.グラジエント:100%移動相〜100%移動相Bの37.5分の洗浄グラジエント(7.5分の平衡化遅延を伴なう)。
【0276】
ドキソルビシンピークの量が0.1%以下である6時間で、反応混合物を、粗ガラス濾過を通して濾過し、ビーズを除いた。3.5lの水中、1.1kgのNaClのブライン溶液(少なくとも30%w/v)を調製し、そして0℃に冷却した。次に、濾過された反応混合物を、冷却されたブライン溶液に撹拌しながら45分間にわたってゆっくりと添加した。溶液の色彩は赤のままであり、青色の溶液は、pHが酢酸の添加により5.8〜6.0にすぐに調節する必要があることを示した。赤色の沈殿物を中位のガラス濾過器を通して濾過し、水により洗浄し、そしてP上で減圧下で乾燥し、いずれの残留ドキソルビシンも有さないMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを得た。
【0277】
MeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを、ILのMeOHに溶解し、そして次に、メタノール溶液を、撹拌しながら、60分間にわたって、14Lの冷却されたエチルエーテルにゆっくりと添加した。赤色の沈殿物を、中位のガラス濾過器を通して濾過し、エーテル(1L)により洗浄し、そして真空下で乾燥し、110gのMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを得た。純度は、例44に記載のようにして、HPLCにより96.5%であることが決定された。C506718についてのMSm/z計算値:1025;実測値:1048(M+Na)。
【0278】
51Suc −β Ala Leu Ala Leu Dox を生成するために MeOSuc −β Ala Leu Ala Leu Dox の酵素的加水分解
CLEC−CAB(Candida Antartica “B” リパーゼ)酵素を、溶液形で購入し(Altus Biologics., Boston, MAから)、ここで酵素の濃度は溶液1ml当たりの乾燥酵素の重量により定義される。粗酵素懸濁液を数分間、振盪し、均質溶液を得た。504ml(329mモル)のこの均質溶液をフラスコにアリコートした。2.5Lの脱イオン水を添加し、そしてこのスラリーを、磁気撹拌機を用いて10分間、撹拌した。酵素溶液を粗ガラス濾過器を用いて、酵素を乾燥しないで濾過した。酵素をフラスコに戻した。酵素を水に懸濁し、そしてさらに3度、濾過した。
【0279】
酵素ケークを、550mlの脱イオン水に再懸濁し、そしてRBフラスコに移した。この懸濁液に、109gのMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(105mモル)を添加し、そしてその反応混合物を室温(25℃)で撹拌した。反応混合物のpHを、1NのNaHCO溶液により充填された注射器ポンプを備えたpH−装置により、5.8〜6.1に維持した。反応の進行を、例44に記載のようにして、定期的なHPLCモニターにより追跡した。24時間後、反応は、HPLCにより決定される場合、94%の完結性であると思われる。
【0280】
反応を早めるために、追加のCLEC酵素を、24時間後、必要とした。168mlのCLEC酵素(均質溶液)を、上記のようにカラム型で洗浄した。酵素ケークを、1.1Lの脱イオン水に再懸濁し、そして反応金剛物に添加した。反応混合物を、定義的にHPLCによりモニターしながら、室温で撹拌し、そしてpHを、5.8〜6.1に維持した。60時間後、反応は、HPLCによりモニターされる場合、99.9%の完結性であった。
【0281】
CLEC酵素を、0.2μMのフィルターを通しての濾過により反応混合物から除去し、そして500mlの脱イオンによりすすいだ。次に、濾過を凍結乾燥し、95.2gのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox・Naを得た(87%の物理的収率;C496518についてのMSm/z計算値:1011;実測値:(M+Na)。
プロドラッグ化合物Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxを、質量スペクトル分析、FTIR、NMRにより十分に特徴づけた。
Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの質量スペクトル分析は、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox(C496518Na)についての計算されたm/z(1033)と適合する、分子イオンピーク(m/z;1034)の存在を明確に示す。
【0282】
Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxのサンプルをまた、FTIRにより分析した。そのスペクトルは、上記材料の対照標準のスペクトルと適合した。主要吸収率についての割り当ては、次の通りである:
ヒドロキシル    3379cm−1
C−H        3000−2700
カルボニル    1650−1725
【0283】
最終的に、サンプルをNMRにより分析した。化学シフト及び割り当ては、表13に列挙され、そして図17に示される。Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの構造と一致する、215.2, 187.7, 187.4ppmでケトン領域に3個の炭素が存在する。後者の2つは、類似する化学シフトを有し、その結果、187.7及び187.4ppmで、(2)及び(3)に割り当てられる。従って、残るケトンは(1)である。それらの割り当てからのさらなる証拠は、HMQC及びHMBCスペクトルから発生し;それらの3個はいずれのHMQCピークも示さず、その結果、陽子化されず、そして(1)のみが、4.77ppmでのプロトンに対して、広範囲のC−Hカップリング(HMBC)を有し、これはプロトンシングレットであり、従ってこれが(4)である。HMQCスペクトルから、65.7ppmでの炭素がそれらのプロトンに連結される。
【0284】
3.96ppmでのH NMRシグナルは化学シフト及びメトキシ基の領域を有し;それらのプトロンは57.2ppmで炭素にカップリングされ、そして構造(5)における唯一のメトキシに割り当てられる。13C化学シフトはまた、メトキシと一致する。プロトンの広範囲C−Hカップリングは、(6)であるべきである、162.3ppmでの炭素に対してである。
【0285】
HMQCスペクトルは、120.5、120.3及び137.2ppmで3種の陽子化された芳香族が存在することを示し;前記芳香族プロトンは、いずれの広範囲のC−Hカップリングも、隣接するプロトン間でのいずれのカップリングも示さなかった。芳香族プロトンシグナルは非常に広く、このことは、いずれかの観察されるカップリングの欠失を説明する、短いT緩和時間を示す。このカップリングの欠失が存在する場合、それらの3種の部位をユニークに割り当てることは不可能でありそして集合的に、(7)(8)及び(9)に割り当てられる。
【0286】
157.2及び156.1ppmでの2種の陽子化されていない芳香族炭素は、(10)及び(11)と一致する化学シフト、すなわち酸素に結合される芳香族炭素を有する。広範囲のカップリングは観察されない。
112.3及び112.0ppmでの13C NMRシグナルは、芳香族炭素と一致し、そして(2)及び(13)に割り当てられる。121.3での13C NMRシグナルもまた、この効果を示し、その結果、(14)に割り当てられる。残る3種の陽子化されていない芳香族炭素は、その領域において、(15)、(16)及び(17)の最後の3種の炭素に割り当てられる。
【0287】
いずれかの芳香族炭素へのいずれかの広範囲のC−Hカップリングの欠失は、予測されず、そしてカップリングが、短いT緩和時間又は平面形状のために、非常に小さいか又は存在しないことを示す。
181〜174ppmで6種のカルボニル炭素が存在し;それらのうち、180.6ppmでの1つが、ナトリウム塩と一致する化学シフトを有する唯一の1つであり、その結果、(18)に割り当てられる。このピークは、解決されていない、2.4ppmでのプロトンへの広範囲のC−Hカップリングを示す。残る5種のカルボニル炭素は、すべて1ppm化学シフト範囲内に存在し、そして可能な(19)、(20)、(21)、(22)、(23)ではない。
【0288】
102.3ppmでの炭素は、2種の別々の酸素に結合される炭素と一致する化学シフトを有し、これは、(25)に割り当てられる。このプロトンは、30.6ppmで炭素にカップリングされる。C−O領域(80〜60ppm)における炭素のうち、1つのみが77.4ppmで陽子化され、その結果、(26)であるべきである。これは、プロトン又は炭素のいずれかへの広範囲のC−Hカップリングを有さない。
【0289】
すべてのメチンが酵素に結合されている、80〜60ppmにおいて、まだ割り当てられていない3個の炭素が存在する。それらはすべて、類似する化学シフト(71.2、69.9及び68.8ppm)を有するが、しかし68.8ppmでの炭素が、(28)でのメチルへの広範囲のカップリングを示すことは明白であると思われる。69.9での炭素はまた、(28)でのメチルへの広範囲のカップリングを示し、その結果、(27)に隣接すべきであり、そして(29)に割り当てられる。従って、残るメチンは(30)である。
【0290】
3.6ppm(29)でのプロトンは、47.2ppmで、1つの炭素のみへの広範囲のC−Hカップリングを示す。唯一の隣接する割り当てられていない炭素は(31)であるべきである。(31)のプロトンは、他のプロトンをオーバーラップし、そして広範囲の相互関係は不可能である。
残る4個のメチルは、イソプロピル領域に存在し、そして1つは1.25/1.34ppmで存在し、そして最後の残るメチル(32)に対応するべきである。このメチルプロトンは、(33)であるべきである。51.3ppmでの1つの炭素のみへの広範囲のカップリングを示す。(33)のプトロンは、他のプロトンと厳格にオーバーラップし、そしていずれかの広範囲の相互関係のためには使用され得ない。
【0291】
残る4個のメチルはすべて、イソプロピルメチル、すなわち集合的にラベルされた(34)から生じるべきである。(34)のプロトンは、対合されたメチル間での、及び25.9/25.8及び41.6/41.7ppmでの炭素に対して広範囲のカップリングを示し;メチンは、(35)(36)に割り当てられ、そしてメチレンは(37)(38)に割り当てられる。それらのプロトンのすべては、1.5〜1.8ppmでオーバーラップするが、しかし54.7/53.5ppmでのメチニンへの広範囲のカップリングを示し、これはアミドに隣接するメチニンであり、そして(39)(40)に割り当てられる。
【0292】
すべてメチレンである残る5個の炭素は、カルボニルへの広範囲のカップリングを示し、その結果、そのようなカルボニルに隣接すべきであり、そして(41)、(42)及び(43)に割り当てられ;H NMR化学シフトはすべて、2.4ppmでオーバーラップし、そして37.2、34.4及び33.8ppmで炭素に対応する。37.2での炭素がほとんどの差異であるので、それはナトリウム塩カルボニル(41)に割り当てられ、そして他の2つは、アミドカルボニル(42)、(43)に割り当てられる。残る2つのメチレンは、特定の割り当て(44)、(45)のためには類似すぎる。
割り当てられない1つの部位が存在する。この割り当てられた部位を包含する、構造と一致する、5.5〜1.5ppm領域に30のプロトンが存在する。従って、炭素シグナルは、窒素に隣接するメチレンに関して一致する、約50ppmでの溶媒シグナル下に隠されていると思われる。
【0293】
【表12】
Figure 2004510703
【0294】
本明細書に言及されるすべての出版物及び特許出願は、個々の出版物又は特許出願が特異的に且つ個々に引用により組み込まれていることを示されているかのように、同じ程度に引用により本明細書に組み込まれる。
本発明は現在、十分に記載されているが、多くの変更及び修飾が本発明の範囲内で行われ得ることは、当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1A−1Dは、略語、名称及び構造の表である。
【図2】
図2は、標的細胞の細胞外付近及び標的細胞内での本発明のプロドラッグの分解の典型的なスキームである。
【図3】
図3は、本発明の典型的な中間体であるFmoc−βAla−Leu−Ala−Leuの合成を示す。
【図4】
図4は、本発明の典型的な中間体であるメチル−スクシニル−βAla−Leu−Ala−Leuの“Fmoc−経路”合成を示す。
【図5】
図5は、本発明の典型的な化合物であるSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの塩形の“Fmoc−経路”合成を示す。
【図6】
図6は、本発明の典型的な化合物であるSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの塩形の“エステル−経路”合成を示す。
【図7】
図7は、本発明の典型的な中間体であるアミノ保護されたβAla−Leu−Ala−Leu−Doxの合成を示す。
【図8】
図8は、本発明の典型的な化学であるSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの塩形の“アリルエステル経路”を示す。
【図9】
図9は、本発明の典型的な化合物であるSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの“樹脂経路”を示す。
【図10】
図10A−10Cは、本発明のプロドラッグにおいて有用なオリゴペプチドの表である。
【図11】
図11は、薬剤と共に又は薬剤を伴わないでビークルを与えられる動物についてのマウス異種移植片モデルにおける生存性のグラフである。
【図12】
図12は、ドキソルビシンプロドラッグ及びドキソルビシンを比較するマウス異種移植片モデルにおける生存性のグラフである。
【図13】
図13は、DTTの濃度を高めることによるHeLa細胞トロウアーゼの活性化及び次に阻害のグラフである。
【図14】
図14は、スキャベンジング樹脂又はビーズの使用を通しての遊離治療剤の除去を示す。
【図15】
図15は、マウス異種移植片モデルにおける腫瘍増殖阻害のグラフである。
【図16】
図16は、本発明の典型的な中間体であるMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxの大規模合成を示す。
【図17】
図17は、本発明の典型的な化合物であるMeOSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−DoxについてのNMR割り当てを示す。
【図18】
図18は、雌ヌードマウスにおけるMX−1ヒト乳癌腫瘍の増殖に対してのSuc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox及びドキソルビシン化合物、及びビークルの効果の比較を示す。[0001]
Introduction:
Technical field:
The present invention relates to novel compounds useful as prodrugs. Such prodrugs can be used for the treatment of a disease, especially a tumor, in a patient.
[0002]
background:
Many therapeutic agents, such as anthracyclines and vinca alkaloids, are particularly effective for treating cancer. However, these molecules are often characterized in vivo by acute toxicity, especially bone marrow and mucosal toxicity, and chronic cardiotoxicity in the case of anthracyclines and chronic neurological toxicity in the case of vinca alkaloids. Similarly, methotrexate can be used for the treatment of inflammatory reactions, such as rheumatic patients, but its high toxicity limits its application. The development of more specific and safe anti-tumor agents is desired due to the high efficacy against tumor cells and the reduced number and severity of side effects (toxicity, destruction of non-tumor cells, etc.) of their products Is done. The development of more specifically anti-inflammatory agents is also desirable.
[0003]
To minimize toxicity problems, the therapeutic agent is conveniently provided to the patient in the form of a prodrug. Prodrugs are molecules that can be converted in vivo into drugs (active therapeutic compounds) by chemical or enzymatic modification of their structure. In order to reduce toxicity, this conversion should be restricted to the site of action or target tissue rather than the circulatory system or non-target tissue. However, prodrugs often have low stability in blood and serum because blood and serum contain enzymes that degrade or activate the prodrug before it reaches the desired site in the patient's body. It is characterized by
[0004]
Desirable types of prodrugs that overcome such problems are disclosed in the Patent Cooperation Treaty International Publication No. WO 96/05863 and US Pat. No. 5,962,216, which are incorporated herein by reference. I have. However, more useful prodrug compounds and methods of making such prodrugs are desired.
Prodrugs that exhibit high specificity of action, reduced toxicity and improved stability in blood are particularly desirable for prodrugs of similar structure (especially the closest structure) that exist in the absence of rights. .
[0005]
Summary of the Invention:
The compounds of the invention are prodrug forms of a therapeutic agent conjugated directly or indirectly to an oligopeptide that is linked to a stabilizing group. The compound can be degraded by enzymes bound by the target cells.
[0006]
More generally, the present invention relates to novel prodrug compounds of therapeutic agents, in particular improved therapeutic properties over the products of the prior art, in particular the treatment of cancerous tumors and / or inflammatory reactions, such as rheumatic diseases Can be described as prodrugs comprising anti-tumor therapeutics that exhibit improved therapeutic properties in the treatment of Improved therapeutic properties include reduced toxicity and increased efficacy. Particularly desirable are prodrugs that exhibit high specificity of action in serum and blood, reduced toxicity, improved stability, and that do not migrate into target cells until activated by the target cell binding enzyme. Prodrug chemistry of markers that allow characterization of tumors (diagnosis, tumor progression, assays for factors secreted by tumor cells, etc.) are also designed. Accordingly, the present invention includes diagnostic or assay kits using the compounds of the present invention.
[0007]
The present invention also relates to a pharmaceutical composition comprising a compound of the present invention and, optionally, a pharmaceutically acceptable carrier, adjuvant, vehicle or the like.
In addition, methods are disclosed for reducing toxicity and improving safety index by modifying therapeutic agents to create prodrugs. Other aspects of the invention include methods of designing prodrugs for administration to a patient, and methods of treating a patient by administering a therapeutic dose of a compound.
Several methods for creating the prodrugs of the present invention are also described.
[0008]
Specific statement:
Abbreviations:
ACN = acetonitrile; Aib = aminoisobutyric acid; All = allyl; Aloc = allyloxycarbonyl; Amb = 4- (aminomethyl) benzoic acid; AAP = 3-amino-3-phenylpropionic acid; DCC = N, N′-dicyclohexyl Carbodiimide; Boc = t-butyloxycarbonyl; Cap = aminocaproic acid; Cou = aminomethylcoumarin; DBN = 1,5-diazabicyclo [4. 3. 0] non-5-ene; DBO = 1,4-diazabicyclo [2. 2. 2] octane; DBU = 1,8-diazabicyclo [5. 4. 0] undec-7-ene; DCM = dichloromethane; DIC = N, N'-diisopropylcarbodiimide; DIEA = diisopropylethyleneamine; Dg = diglycolic acid; DMF = dimethylformamide;
[0009]
Dnr = Daunorubicin; Dox = Doxorubicin; Dox-HCL = Doxorubicin hydrochloride; Et2O = diethyl ether; Fmoc = 9-fluorenylmethyloxycarbonyl; Gl = glutaric acid; OSU = N-hydroxysuccinimide; HATU = O- (7-azabenzotriazol-1-yl) -1,1,3, 3-tetramethyluronium hexafluorophosphate; HBTU = 2- (1H-benzotriazol-1-yl) -1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate; HEPES = hydroxyethylpiperidine; HOBt = N -Hydroxybenzotriazole; HPLC = high pressure liquid chromatography; MeOH = methanol; MeOSuc = methylhemisuccinate / methylhemisuccinyl; MDR = multidrug resistance; MTD = maximally tolerated dose; NAA = 3-amino-4,4-diphenyl. Butyric acid;
[0010]
NaI = 2-naphthylalanine; Naph = 1,8-naphthalenedicarboxylic acid; NIe = norleucine; NMP = N-methylpyrrolidine; Nva = norvaline; PAM resin = 4-hydroxymethylphenylacetamidomethyl; Phg = phenylglycine; Pyg = Pyrglutamic acid; Pyr = 3-pyridylalanine; rRTOP = recombinant rat TOP; RT, rt = room temperature; SD-MTD = single dose-maximum allowed dose; SD = single dose; RD-MTD = repeated dose-maximum allowed Dose; RD = repeated dose; Suc = succinic / succinyl; TCE = trichloroethyl; TFA = trifluoroacetic acid; THF = tetrahydrofuran; Thi = 2-thienylalanine; Thz = thiazolidine-4-carboxylic acid; Tic = tetrahydroisoquinoline- 3-Carbon ; TOP = Chimetto (Timet) oligo peptidase.
[0011]
The invention includes compounds that may be described as prodrug forms of a therapeutic agent. Each of these therapeutic agents is modified by direct or indirect attachment to an oligopeptide attached to a stabilizing group. The prodrug and, in particular, the oligopeptide portion of the prodrug can be degraded by enzymes bound by the target cells. The enzyme is preferably a troase, and more preferably a thimeto oligopeptidase.
[0012]
Prodrugs:
A prodrug of the invention is a modified form of a therapeutic agent, which comprises several moieties, for example,
(1) therapeutic agents,
(2) an oligopeptide, and
(3) a stabilizing group, and
(4) optionally comprising a linker group.
Each of the prodrug moieties is discussed in more detail below. Typical orientations of those portions of the prodrug are as follows:
[0013]
(Stabilizing group)-(oligopeptide)-(optional linker group)-(therapeutic agent).
The stabilizing group is directly linked to the oligopeptide at the first binding site of the oligopeptide. The oligopeptide is linked directly or indirectly to the therapeutic agent at the second binding site of the oligopeptide. Where the oligopeptide and the therapeutic agent are indirectly linked, a linker group is present.
[0014]
A direct bond between two parts of a prodrug means a covalent bond that exists between the two parts. Thus, the stabilizing group and the oligopeptide are strongly attached directly through a covalent chemical bond at the first attachment site of the oligopeptide, typically at the N-terminus of the oligopeptide. When the oligopeptide and the therapeutic agent are directly linked, they are covalently linked to one another at the second binding site of the oligopeptide. The second binding site of the oligopeptide is typically at the C-terminus of the oligopeptide, but can be at other positions on the oligopeptide.
[0015]
Indirect association of the two parts of the prodrug means that each of the two parts is covalently linked to a linker group. In other embodiments, the prodrug has indirect binding of the oligopeptide to the therapeutic. Thus, typically, the oligopeptide is covalently linked to a linker group that is covalently linked to the therapeutic agent.
[0016]
A prodrug of the invention can be degraded within its oligopeptide moiety. Prodrugs typically undergo in vivo denaturation, and the active site of the prodrug, the transport-component moiety, enters the target cell. A first degradation within the oligopeptide portion of the prodrug can leave the transport component portion of the prodrug as one of the degradation products. On the other hand, further degradation by one or more peptidases is required to provide some of the prodrug that can enter cells. The active or transport component portion of the prodrug is at least a portion of the prodrug that has a therapeutic agent and can enter the target cell to exert a therapeutic effect either directly or based on further transformation within the target cell. It is. Thus, the compound has an active moiety, and the active moiety can enter the target cell after degradation by the enzyme bound by the target cell rather than before degradation by the enzyme bound by the target cell. .
[0017]
The stabilizing groups and the structure of the oligopeptide are selected to limit the clearance and metabolism of the prodrug by enzymes that can be present in blood or non-target tissues, and further, to limit the transport of the prodrug into cells. You. Stabilizing groups prevent prodrug degradation and can be used in providing the prodrug's favorable charge or other physical properties. The amino acid sequence of the oligopeptide is designed to ensure that the enzyme bound by the target cell, more particularly the troidase enzyme, and even more particularly, the thimet oligopeptidase, is specifically degraded by ("TOP"). You.
[0018]
It is desirable to produce a therapeutic agent, particularly an anti-tumor and / or anti-inflammatory therapeutic agent, that is inactivated by denaturation of the therapeutic agent into a prodrug form. According to the invention, the target cells are usually tumor cells or cells that precipitate in an inflammatory response, especially those cells associated with rheumatic diseases, such as macrophages, neutrophils and monocytes. Denaturation of the therapeutic into the prodrug form somewhat reduces the side effects of the therapeutic. Modification of the therapeutic agent to the prodrug form further allows administration of an increased dose of the therapeutic agent in the prodrug form to the patient relative to the dose of the therapeutic agent in the unconjugated form.
[0019]
In the target cell, the therapeutic agent (optionally attached to one or two amino acids and possibly also a linker group) acts directly on that particular intracellular site of action, or After denaturation under the action of the peptidase, the target cell is killed or its growth is arrested. Since normal cells release little or no TOP in vivo, the compounds of the present invention remain inactive and do not enter normal cells or enter relatively small amounts. Although TOP appears to be widely distributed in the body, it typically exists as an intracellular enzyme. Therefore, it is generally inaccessible to peptide prodrugs in the circulation. In a tumor environment, TOP appears to be released from necrotic tissue.
[0020]
The prodrug is administered to the patient, carried in a stable form through the bloodstream, and is affected by TOP when near the target cells. Because the enzymatic activity is minimally in the extracellular vicinity of normal cells, the prodrug is maintained, and its active portion (including the therapeutic agent) minimally enters normal cells. However, near the tumor or other target cells, the presence of TOP in the local environment causes prodrug degradation. Once the stabilizing group is removed, additional amino acids can be removed by other peptidases near the target cell. The example shown in FIG. 2 shows an N-capped tetrapeptide prodrug that is extracellularly degraded and enters the target cell. Within the target cell, it can be further modified to provide a therapeutic effect, for example, by killing the target cell or inhibiting its growth. The active site of the prodrug penetrates into normal cells to some extent, but its active part is released from the rest of the prodrug mainly near the target cell. Thus, toxicity to normal cells is minimized.
[0021]
This method is particularly useful for, and designed for, target cell destruction, where the target tissue releases enzymes that are not released by normal cells or tissue. As used herein, “normal cells” means non-target cells that are encountered by a prodrug upon administration of the prodrug, in a manner appropriate for its intended use. Normal (i.e., non-specific) cells may have little or no target cell enzyme, e.g., TOP, responsible for breaking the bond that binds the active portion of the prodrug (e.g., therapeutic agent) from the rest of the prodrug in vivo. As it does not form at all, the compounds of the present invention remain inactive and do not enter normal cells.
[0022]
In other embodiments, the orientation of the prodrug is reversed so that the stabilizing group is attached to the C-terminus of the oligopeptide and the therapeutic agent is directly or indirectly attached to the N-terminus of the oligopeptide. Be combined. Thus, in other embodiments, the first binding site of the oligopeptide may be at the C-terminus of the oligopeptide, and the second binding site of the oligopeptide may be at the N-terminus of the oligopeptide. A linker group can optionally be present between the therapeutic agent and the oligopeptide. Another embodiment of the prodrug of the present invention functions in the same manner as the primary embodiment.
[0023]
Target cell binding enzyme:
Prodrugs of the present invention are designed to take advantage of selective activation through interaction with enzymes bound by target cells at or near a targeted site in the patient's body. One such type of enzyme is troase, described in more detail in PCT / US99 / 30393, which is incorporated herein by reference.
[0024]
Troases are a type of enzyme that are thought to activate prodrugs in target tissues. Troases are a class of endopeptidases that exhibit a significant degree of distinction between leucine and isoleucine on the carboxy side of the oligopeptide degradation site. Under the appropriate assay conditions, Troase readily degrades Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, but it has at least a 20-fold lower activity than Suc-βAla-Ile-Ala-Leu-Dnr. It is characterized by having. TOP is a member of the Troase class of enzymes.
[0025]
The target cells appear to release the troase. Maybe the enzyme is produced by the target cell or by a normal cell bound by the target cell, for example, a stromal cell, neutrophil, macrophage or B cell. The target cell binding enzyme is bound by the extracellular surface or is bound on its surface (at least the active site), secreted, released, or otherwise present near the extracellular area of the target cell. Can be. As a result, the troase may be secreted near the extracellular vicinity of the target cell or may be otherwise present near it. In many cases, the prodrugs of the invention will include a therapeutic for the treatment of cancer, and the target cells will be tumor cells. Thus, the troase can be secreted extracellularly by the tumor cells, or it can be extracellular, for example, because there is a significant amount of cell lysate that is generally bound by the tumor. The cell lysate is also bound by inflammatory tissue, another target cell site.
[0026]
However, troase activity is low in human plasma. TroWase activity has been observed in cancer cell extracts and in conditioned media from cultured cancer cells, red blood cells and various human tissues, especially kidneys. The partial purification scheme of troase from ultracentrifugation (145,000 ×, 30 min) supernatant of HeLa (cervical cancer) cell homogenate consists of four steps as follows:
Anion exchange chromatography using a 15Q column (Pharmacia) dissolved by a 0-0.5 M NaCl linear gradient in 1.20 mM triethylamine chloride, pH 7.2, 0.01% Triton X-100;
[0027]
2. CoCl2And 10 mM sodium phosphate, 0.5 M NaCl, pH 7.2, 0.01% Triton X-100, 0.02% NaN3Affinity chromatography using Chelating Sepharose Fast Flow (Pharmacia), in which a linear gradient of 0-200 mM imidazole is dissolved;
3. Separation electrophoresis; and
4. Gel filtration high performance liquid using 7.8 mm x 60 cm TSK Gel G-3000SWXL (TosoHaas) eluted with 50 mM potassium phosphate, 200 mM potassium sulfate (pH 7.0) at 0.3 ml / min. Chromatography.
[0028]
Further degradation of some of the prodrugs that are released after trolytic degradation may occur intracellularly or extracellularly, probably due to amino-exopeptidases. In vitro experiments indicate that a broad specificity of amino-exopeptidase is present in the human blood and cancer cell environment.
[0029]
Evidence indicates that TOP is an example of troase. Troases isolated from HeLa cell extracts and studied in conditioned media or homogenates from MCF-7 / 6 human cancer cells catalyze the early degradation of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. . Trousers isolated from those sources appear to be TOP. Structural and functional evidence indicates that the troase found in cancer cells is thimet oligopeptidase or "TOP".
[0030]
According to the literature, TOP or EC3. 4. 24. 15 is an ethyl-activated zinc metallopeptidase that catalyzes the internal (endo) degradation of various oligopeptides having 6 to 17 amino acids (Dando, et al., "Human thimegolipodeptidase", Biochem. 294: 451-457 (1993)). It is also referred to as Pz-peptidase, collagenase-like peptidase, kinase A, amyloidin protease, and metalloendopeptidase.
[0031]
The enzyme is a chicken embryo (Morales, et al., “PZ-peptidase from chicken embryos. Purification, properties, and action on collagen peptides”, J. Biol. 25-Ch. 48-Chicken. Barrett, et al., "Cicken river PZ-peptide, a thiol-dependant metallo-endopeptidase", Biochem. J. 271: 701-706 (1990), Rat testis (O.d. tests.Isolation of the Enzyme a nd its specificity toward synthetic and natural peptides, including enkephalin-containing peptides. ", Biochem J. 261:.. 951-958 (1989)), and human erythrocytes (Dando, such as," Human thimet oligopeptidase ", Biochem J. 294 : 451-457 (1993)).
[0032]
The gene for this enzyme has been cloned, and the DNA sequence has been cloned into human brain (Dovey et al., WO 92/07068), rat testis (Pierotti et al., "Endopeptidase-24.15 in rat hypothalamic / pitadialy / gonadarax." . ", Mol Cell Endocrinol 76:.... 95-103 (1991)), and pig liver (Kato such as," Cloning, amino acid sequence and tissue distribution of porcine thimet oligopeptidase A comparison with soluble angiotensin-binding protein ", Eur. J. Bi chem 221:. was obtained from 159-165 (1994)).
[0033]
TOP is described in HeLa (Krause et al., "Characterization and localization of mitochondrial alipopeptidase (Mop)" (EC 3.4.24.elco.com. AT-20 cells (Crack et al., "The association of metalloendopeptidase EC 3.4.24.15 at the extracellular surface of the radiation vector. 35:.. 113-124 (1999); Ferro, such as, "Secretion of metalloendopeptidase 24. 15 (EC 3. 4. 24. 15)", DNA Cell Biol 18: 781-789 (1999);
[0034]
Garrido et al. , "Confocal microscopy reviews thim oligopeptidase (EC 3.4.24.15) and neurolysin (EC 3.4.24.16) in the classical digital creator. Biol. 18: 323-331 (1999)); Madin-Darby canine kidney cells (Oliveira et al., "Characterization of thiol-, aspartyl-, and thiol-metal-all-in-one-department of drug-in-derivatives initiative-in-departure-in-department-industry-industry-industry-in-de-certification-in-department-in-de-certification-in-department. Biochem. 76: 478-488 (2000)); and prostate cancer cell lines (such as, "Neurotensin is metabolized by endogenous proteases in prostate cancer cells", Extracts 25, Peptides 25, p. Biologically or sensoryly identified You.
[0035]
Troase purified from HeLa cells, as seen in Example 12, has a mass: charge ratio of the trypsin fragment that fills 33% of all residues distributed over the full length of the known human enzyme sequence. Based on human TOP. Immunoprecipitation using a specific anti-TOP antibody preparation with partially purified HeLa cell fraction (F1) and MCF-7 / 6 cell homogenate was also performed as described in Example 13. Indicates identity. The size of the 74 KD purified HeLa cell troase by SDS polyacrylamide gel electrophoresis is in the range reported for TOP.
[0036]
The minor 63KD band co-purifying from HeLa cells has not been previously reported and may be a proteolytic product of TOP formed during extraction. As seen in Example 9, the gel filtration estimated size of native HeLa cell troWase is 68 KD, rather than the reported TOP size of 78 KD; however, the difference is such native protein sizing. It can be explained by the inherent error of the method. The isoelectric point of the purified cancer cell troWase is 5.2 found in Example 9, Which is in the range reported for TOP.
[0037]
TOP and human cancer cell troase show the same substrate specificity as the nine different experimental compounds, as seen in Example 6. This specificity includes the ability to degrade Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox at a rate about 12 times faster than that of Suc-βAla-Ile-Ala-Leu-Dox. Said cancer cell troWase also has substantially the same pH optimum (see Example 11) and inhibitor profile (see Example 8) as TOP.
[0038]
Regarding TOP (Barrett et al., “Cicken river PZ-peptide, a thiol-dependent metall-endopeptidase”, Biochem. J. 271: 701-706 (1997)), cancer cell metabolic inhibitors and cancer trousers, Inhibited by 10-phenanthroline, but not by serine, thiol, or acid proteinase inhibitors such as aminoethylbenzene-sulfonate, E64, pepstatin, leupeptin, aprotinin, CA074 or fumagillin. As reported for TOP, EDTA-treated cancer cell troases were2+(50-100 μM) or Mn2+(50-100 μM).
[0039]
EDTA-inactivated chickens (Barrett et al., "Cicken river PZ-peptide, a thiol-dependent metallo-endopeptidase", Biochem. J. 271: 701-706 (1990), or rat (1990), or rat. ". Endopeptidase 24. 15 from rat testes Isolation of the enzyme and its specificity toward synthetic and natural peptides, including enkephalin-containing peptides", Biochem J. 261:. 951-958 (1989)) can be re-activate also It is a function.
[0040]
TOP is also Zn2+But is reactivated by Zn2+Reactivation is not seen for EDTA-treated MCF-7 / 6 cell homogenates. The particular method used for EDTA treatment and removal can influence the outcome with cancer cell troases. Zn at a concentration as low as 100 μM2+The fact that is inhibitory for TOP can also be a factor. Zn at 100 μM2+Completely inhibits the hydrolysis of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox by Hela cell fraction 1. Cancer cell troase inactivated by EDTA cannot be reactivated by cupric ions. Finally, human cultured cell troWase exhibits the unique thiol sensitivity of TOP metallo endopeptidase, as seen in Example 10.
[0041]
TOP activity is inhibited in enzymatically added solutions (eg, blood) and activated in a light reducing (hypoxic) environment, as indicated by thiol activation of the air-inactivated preparation. (Shripton et al., "Thiolactation of endopeptidase EC 3.4.24.15. A novel mechanism for the regulation of catalytic activity", 19-27. Therefore, it is a useful enzyme for a general approach to designing prodrugs that are activated in a hypoxic environment, such as tumor tissue.
[0042]
CD10 (CALLA, neprilysin, neutral endopeptidase, EC 3.4.24.11) is an oligopeptidase that is bound to the outer cell membrane of many cells, including a limited number of cancer tumor types. It also contributes to the systemic activation of peptidyl prodrugs, as it is present at high concentrations at the brush border of the proximal renal tubules and at low levels in colon tissue and many immune system cells, such as B-lymphocytes. be able to. This conferred systemic activation could lead to enhanced toxin in normal tissues when compared to peptidyl prodrugs that were not CD10 substrates. Su-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox is a substrate for CD10, and as shown in Example 17, degradation occurs between Ala and Leu (AA2 and AA1).
[0043]
CD10 is poorly degraded when glycine or alanine is present at the P1 ′ degradation site (Pozgay et al., Biochemistry (1986)) [see CD10 Patent under Substrate Specificity], and therefore Suc- βAla-Leu-Ala-Gly-Dox and βAla-Leu-Ala-Ala-Dox are predicted to be poorly degraded by CD10. On the other hand, as shown below, Suc-βAla-Leu-Ala-Gly-Dox and probably Suc-βAla-Leu-Ala-Ala-Dox were well degraded by TOP. Thus, a preferred embodiment of the present invention is activated by TOP rather than by CD10, as exemplified by Suc-βAla-Leu-Ala-Gly-Dox or Suc-βAla-Leu-Ala-Ala-Dox. Compound.
Ideally, when treating non-CD10 containing tumors, the prodrug cannot be degraded by the CD10 enzyme.
[0044]
Stabilizing group:
An important part of the prodrug is that when the prodrug is administered to a patient, it acts to protect the prodrug compound from degradation in the circulating blood and to reach the prodrug near the relatively intact target cells. Is a stabilizing group that enables Stabilizing groups typically protect the prodrug from degradation by proteinases and peptidases present in blood, serum and normal tissues. In particular, because the stabilizing group caps the N-terminus of the oligopeptide, and thus is sometimes referred to as an N-cap or N-block, it, on the other hand, protects against the peptidases to which the prodrug is sensitive Act to
[0045]
Ideally, the stabilizing group acts to protect the prodrug from denaturation, ie, degradation, when tested by storage of the prodrug compound in human blood at 37 ° C. for 2 hours, and Useful in the prodrugs of the present invention if they provide for the degradation of the prodrug by enzymes present in human blood under the assay conditions to be less than 20%, preferably less than 2%.
[0046]
More particularly, the stabilizing group is
(1) It is other than an amino acid, or
(2) (i) a non-genetically encoded amino acid having 4 or more carbon atoms, or (ii) a β-carboxyl group of aspartic acid or a γ-carboxyl group of glutamic acid, An amino acid that is aspartic or glutamic acid attached to the N-terminus.
[0047]
For example, a dicarboxylic acid (or higher carboxylic acid) or a pharmaceutically acceptable salt thereof can be used as a stabilizing group. Chemical groups with multiple carboxylic acids can still be used as stabilizing groups. End groups with dicarboxylic acids (or higher carboxylic acids) are typical N-caps, as chemical groups with multiple carboxylic acids are also acceptable as part of the prodrug. Thus, the N-cap may be a monoamide derivative of a chemical group having more than one carboxylic acid, where the amide is attached to the amino terminus of the peptide and the remaining carboxylic acid is free and unattached. To this end, the N-cap is preferably succinic, adipic, glutamic or phthalic acid, and succinic acid is most preferred.
[0048]
Other examples of N-caps useful in the prodrug compounds of the invention include diglycolic acid, fumaric acid, naphthalenedicarboxylic acid, pyroglutamic acid, acetic acid, 1- or 2-naphthylcarboxylic acid, 1,8-naphthyldicarboxylic acid , Aconitic acid, carboxycinnamic acid, triazole dicarboxylic acid, gluconic acid, 4-carboxyphenylboronic acid, (PEG)n-Analogs, such as polyethylene glycolic acid, butanedisulfonic acid, maleic acid, isonipecotic acid and nipecotic acid.
[0049]
Furthermore, intravenous administration of aggregating positively charged prodrugs in mice resulted in acute toxicity. However, such toxicity was not observed when the charge on the prodrug was reversed by derivatization with a negatively charged stabilizing group. This effect is discussed in more detail below.
Thus, where aggregation of the therapeutic agent is involved, the attached stabilizing groups are negatively charged or neutral.
[0050]
Acute toxicity:
Many cytotoxic compounds inherently have low solubility. For example, positively charged anthracyclines form aggregates at high concentrations, and those aggregates, when administered intravenously, induce intravenous coagulation. Troases recognize specific sites in the peptide sequence. If one of their hydrophobic sequences (eg, βAla-Leu-Ala-Leu) is conjugated to a cytotoxic compound (eg, doxorubicin), it will have a large aggregation when injected intravenously as a concentrated bolus. This results in low soluble compounds that can form aggregates.
[0051]
Since most peptides have a positively charged amino terminus exposed at physiological pH, their aggregates can form multipositively charged surfaces in vivo. Those aggregates given intravenously trigger the coagulation cascade and death in mice within minutes (usually 30 minutes or less) of administration. This renders any positively charged prodrug formulated by means of forming aggregates in suspension unsuitable for therapeutic use.
[0052]
Some experiments support the hypothesis that positively charged aggregates are formed by peptide-conjugated doxorubicin. Testing of similarly arranged solutions by laser light scattering and size exclusion ultrafiltration showed that only a small amount of material had a molecular weight of 10 kD or less. The average molecular size of the aggregate was found to be about 70 kD. When animals were concomitantly administered heparin at an IV dose (see Example 22), acute toxicity was greatly reduced or eliminated. No acute toxicity was present when animals received a dilute solution of the same drug (same total dose). The results, when considered in conjunction with the literature reports, support the conclusion that peptide prodrugs of aggregate-forming compounds do not provide optimal therapy because of poor solubility.
[0053]
Solutions of the aggregates in question make those peptide prodrugs more practical. If the peptide prodrugs form aggregates due to insufficient solubility at the desired compounded concentrations, the stabilizing groups on the peptide chain may be negatively charged or neutral. Should end with sensuality. For example, use of succinyl as a stabilizing group on a peptide prodrug alleviates the acute toxicity of the prodrug (see Example 22). This solves a significant problem in using peptide prodrugs as experimental treatments for humans.
[0054]
Oligopeptide:
Oligopeptides are generally defined as polypeptides of short length, typically 12 or fewer amino acids. However, oligopeptides useful in the prodrugs of the invention are at least four amino acids in length. At the upper end, oligopeptides of 12 or less or 12 amino acids are most useful, provided that the oligopeptides have a chain length of more than 12 amino acids and are commonly used in the scientific art. It is within the scope of the present invention, as well as the definition of terms as recognized. Thus, the oligopeptide portion of a prodrug of the invention has four or more amino acids. Typically, the oligopeptide portion of a prodrug of the invention has from 4 to 12 amino acids. Preferably, it has 4 or 5 amino acids.
[0055]
Numbering scheme:
The oligopeptide has the formula or sequence (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid].
This corresponds to the position array P (n + 2)... P2-P1-P1'-P2 '. TOP appears to resolve between the P1 and P1 'positions. Oligopeptides are written in a conventional manner, with the carboxyl terminus (or C-terminus) on the right and the amino terminus (or N-terminus) on the left. Therefore, in the above equation, AA1Is the carboxyl terminus.
[0056]
Preferred amino acids:
Unless otherwise stated, all amino acids are in the L configuration. Provides a blocking function as described in further detail below. AA, a non-genetically encoded amino acid4With the exception of, any amino acid can be present in the oligopeptide portion of the prodrug, but certain amino acids are preferred.
[0057]
P2 position, ie AA4Wherein one of the following amino acids is most preferably present: β-alanine, thiazolidine-4-carboxylic acid, 2-thienylalanine, 2-naphthylalanine, D-alanine, D-leucine, D-methionine, D-methionine. -Phenylalanine, 3-amino-3-phenylpropionic acid, [gamma] -aminobutyric acid and 3-amino-4,4-diphenylbutyric acid. Tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid, 4-aminomethylbenzoic acid, nipecotic acid, isonipecotic acid or aminoisobutyric acid are also preferred at the P2 position.
[0058]
P1 or AA3In position, one of the following amino acids is most preferred: leucine, tyrosine, phenylalanine, p-C1-phenylalanine, p-nitrophenylalanine, valine, norleucine, norvaline, phenylglycine, tryptophan, tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid, 3 -Pyridylalanine, alanine, glycine or thienylalanine. At the P1 position, methionine, valine or proline is also preferred.
[0059]
At the P1 'position, AA2Is most preferably selected from the following amino acids: alanine, leucine, tyrosine, glycine, serine, 3-pyridylalanine, 2-thienylalanine, norleucine, homoserine, homophenylalanine, p-C1-phenylalanine or p-nitrophenylalanine. . In this position, aminoisobutyric acid, threonine and phenylalanine are also preferred.
[0060]
P2 or AA1In position, one of the following amino acids is most preferably present: leucine, phenylalanine, isoleucine, alanine, glycine, tyrosine, 2-naphthylalanine, serine, p-C1-phenylalanine, p-nitrophenylalanine, 1-naphthylalanine. , Threonine, homoserine, cyclohexylalanine, thienylalanine, homophenylalanine or norleucine. Β-alanine at the P2 ′ position is also preferred.
[0061]
Oligopeptides particularly useful in the prodrugs of the invention include those shown in FIGS. 10A-10D, particularly one of the following: D-AlaThβAlaβAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 1), ThiβAlaβAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 2), βAlaβAlaLeuAluLeu (SEQ ID NO: 2). SEQ ID NO: 3) βAlaAlaAlaIle (SEQ ID NO: 4), βAlaAlaAlaLeu (SEQ ID NO: 5), βAlaPheTyrLeu (SEQ ID NO: 6), βAlaPheThrPhe (SEQ ID NO: 7), βAlaPheGlyIle (SEQ ID NO: 8), βAlaPhePhePheGayPePheGy 10), βAlaPhePheIle (SEQ ID NO: 11), βAlaPhePheLeu (SEQ ID NO: 12), β laPheAlaIle (SEQ ID NO: 13), βAlaPheAlaLeu (SEQ ID NO: 14), ThiGlyAlaLeu (SEQ ID NO: 15), NalGlyAlaLeu (SEQ ID NO: 16), βAlaLeuTyrLeu (SEQ ID NO: 17), βAlaLeuThuLu, Sequence ID No. (SEQ ID NO: 20),
[0062]
βAlaLeuThrLeu (SEQ ID NO: 21), βAlaLeuSerLeu (SEQ ID NO: 22), βAlaLeuPyrLeu (SEQ ID NO: 23), βAlaLeuLeuLeu (SEQ ID NO: 24), βAlaLeuGlyPhe (SEQ ID NO: 25), βAlaLeuLuGyLuLuLuGuY (Sequence ID No. (SEQ ID NO: 28), AibLeuGlyLeu (SEQ ID NO: 29), βAlaLeuPheIle (SEQ ID NO: 30), βAlaLeuPheLeu (SEQ ID NO: 31), βAlaLeuAibLeu (SEQ ID NO: 32), βAlaLeuAlaAla (SEQ ID NO: 33), βAlaLae SEQ ID NO: 35), βAlaLeuAl Gly (SEQ ID NO: 36), βAlaLeuAlaIle (SEQ ID NO: 37), βAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 38), TicLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 39), ThzLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 40),
[0063]
ThiLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 41), NalLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 42), NAALeuAlaLeu (SEQ ID NO: 43), D-LeuLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 44), D-AlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 45), D-MetLeuAluP SEQ ID NO: 47), AmbLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 48), βAlaLeuAlaNal (SEQ ID NO: 49), βAlaLeuAlaSer (SEQ ID NO: 50), βAlaLeuAlaTyr (SEQ ID NO: 51), βAlaMetTyrPhe (SEQ ID NO: 52), βAlaMetTyL (Sequence No. No. 54), ThiMetGlyLeu (SEQ ID NO. 55), βAlaMetP ephe (SEQ ID NO: 56), βAlaMetPheIle (SEQ ID NO: 57), TicMetAlaLeu (SEQ ID NO: 58), NalMetAlaLeu (SEQ ID NO: 59), NAAMetAlaLeu (SEQ ID NO: 60),
[0064]
βAlaMetAlaLeu (SEQ ID NO: 61), APPMetAlaLeu (SEQ ID NO: 62), βAlaNleTyrIle (SEQ ID NO: 63), βAlaNleTyrLeu (SEQ ID NO: 64), βAlaNleThrIle (SEQ ID NO: 65), βAlaNleThrLeu (SEQ ID NO: 66), AlNPleGy, βAlaNleGy (SEQ ID NO: 68), βAlaNleGlyLeu (SEQ ID NO: 69), βAlaNlePheIle (SEQ ID NO: 70), βAlaNleAlaIle (SEQ ID NO: 71), βAlaNleAlaLeu (SEQ ID NO: 72), βAlaNleAlaPhe (SEQ ID NO: 73), βAlaNvaAleTra (AlaNleAleTra) SEQ ID NO: 75), ThiProGly Leu (SEQ ID NO: 76), ThiProAlaLeu (SEQ ID NO: 77), NalProAlaLeu (SEQ ID NO: 78), βAlaProAlaLeu (SEQ ID NO: 79), βAlaPhe (Cl), AlaLeu (SEQ ID NO: 80),
[0065]
βAlaPhe (NO2), AlaIle (SEQ ID NO: 81), βAlaPhe (NO2), AlaLeu (SEQ ID NO: 82), βAlaPhgAlaLeu (SEQ ID NO: 83), βAlaPyrAlaLeu (SEQ ID NO: 84), TicThrGlyLeu (SEQ ID NO: 85), βAlaThiGlyIle (SEQ ID NO: 86), βAlaThiAlaLeu (SEQ ID NO: 87), (SEQ ID NO: 87) , ΒAlaTicAlaLeu (SEQ ID NO: 89), βAlaValAlaLeu (SEQ ID NO: 90), βAlaTrpAlaLeu (SEQ ID NO: 91), βAlaTyrTyrPhe (SEQ ID NO: 92), βAlaTyrTyrIle (SEQ ID NO: 93), βAlaTyrTyrLue, βAlaTyrTyrLuer, and βAlaTyrPheLeu (SEQ ID NO: 96), βAlaTyrGlyIle ( SEQ ID NO: 97), ThiTyrGlyLeu (SEQ ID NO: 98), βAlaTyrGlyLeu (SEQ ID NO: 99), βAlaTyrPheIle (SEQ ID NO: 100), βAlaTyrAlaIle (SEQ ID NO: 101), ThiTyrAlaLeu (SEQ ID NO: 102), and βALaTru (SEQ ID NO: 102).
[0066]
Blocking amino acids:
The oligopeptide of the prodrug is, according to the numbering scheme described above, the AA of the oligopeptide sequence.4, Ie, the blocking amino acid at position P2 of the position sequence. The blocking amino acids are those that are not genetically encoded.
[0067]
The function of the blocking amino acid at position P2 maintains selectivity for prodrug degradation by TOP and is most closely linked (directly or indirectly) to the therapeutic moiety of the prodrug compound. To prevent degradation of the oligopeptide by other enzymes in that part of the oligopeptide, or to avoid providing a degradation site for said enzyme. More particularly, by placing a blocking amino acid at position P2, the oligopeptide sequence AA4-AA3-AA2-AA1And unwanted degradation within the peptide chain of the four amino acids of the position sequence P2-P1-P1'-P2 'is reduced. It is believed that the troase degrades between the P1 and P1 'positions of the oligopeptide.
[0068]
Since blood and normal cells are associated with various peptidases, the placement of a blocking amino acid at position P2 acts to protect the oligopeptide portion of the prodrug until the prodrug is in close proximity to the target cell. . In particular, by placing a blocking amino acid at position P2, the oligopeptide is protected from unwanted degradation between P2 and P1. In the absence of the blocking amino acid, the prodrug is susceptible to both exopeptidases and endopeptidases present in blood and normal tissue, where enzymes of the type, on the other hand, have the prodrug in its target Before reaching, the prodrug is degraded. Example 14 below illustrates this important feature of the prodrug.
[0069]
Screening by TOP:
TOP is an important enzyme that can be used to select oligopeptides for further use, and thus another aspect of the invention is that
Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], and can be degraded by TOP.
The oligopeptide can be conjugated to a therapeutic agent and / or a stabilizing group when tested for degradability by TOP.
[0070]
Therapeutic agents:
Therapeutic agents that are particularly advantageous for converting into prodrugs according to the present invention are those agents that have a narrow therapeutic window. Drugs or therapeutics with a narrow therapeutic window are those whose toxicity is evident by general medical standards, very close to that at which efficacy is evident.
The therapeutic agent conjugated to the stabilizing group and the oligopeptide and, optionally, the linker group to form a prodrug of the invention may be used to treat cancer, inflammatory diseases, or some other medical condition. May be useful for Preferably, the therapeutic agent is selected from the following types of components:
[0071]
Alkylating agents, antiproliferative agents, tubulin binders, vinca alkaloids, enyne, podophyllotoxin or podophyllotoxin derivatives, drugs of the pteridine class, taxanes, anthracyclines, dolastatin, topoisomerase inhibitors, and platinum complex chemotherapeutic agents .
[0072]
In particular, the therapeutic agent is advantageously selected from the following compounds or derivatives or analogs thereof: doxorubicin, daunorubicin, vinblastine, vincristine, calicheamicin, etoposide, etoposide phosphate, CC-1065, zuocarmycin, KW-2189. , Methotrexate, metopterin, aminopterin, dichloromethotrexate, docetaxel, paclitaxel, epithiolone, combretastatin, combretastatin A4 phosphate, dolastatin 10, dolastatin 11, dolastatin 15, topotecan, camphothecin, mitomycin C, porphyromycin , 6-mercaptopurine, fludarabine, tamoxifen, cytosine arabinoside, adenosine arabinoside, colchici , Cisplatin, carboplatin, mitomycin C, bleomycin, melphalan, chloroquine, Shikuroporin A, chloroquine, maytansine or cisplatin.
[0073]
Derivative means a compound resulting from the reaction of a named compound with another chemical moiety and including pharmaceutically acceptable salts, acids, bases or esters of the named compound. By analog is meant a compound having similar structural and functional properties to the named compound, eg, biological activity.
[0074]
Linker group:
A linker group between the oligopeptide and the therapeutic agent may be advantageous, for example, for the following reasons:
1. AA1As a spacer for steric considerations to facilitate the enzymatic release of amino acids or other enzymatic activation steps;
2. To provide the appropriate coupling chemistry between the therapeutic agent and the oligopeptide;
3. To improve synthetic methods of producing prodrug conjugates (eg, by pre-derivatizing a therapeutic agent or oligopeptide with a linker group prior to conjugation to enhance yield or specificity);
[0075]
4. To improve the physical properties of prodrugs;
5. To provide an additional mechanism for intracellular release of the drug.
The linker structure is dictated by the functionality required. Examples of possible linker chemistries are hydrazides, esters, ethers and sulfhydryls. Aminocaproic acid is an example of a bifunctional linker group. If aminocaproic acid is used for the linker group, it is not counted as an amino acid in the oligopeptide numbering scheme.
[0076]
An optionally present linker group cannot be degraded by TOP, ie it cannot be degraded by TOP under physiological conditions.
Particularly useful embodiments are compounds that can be degraded by troases, but are resistant to degradation by CD10 or other systemic or blood enzymes.
[0077]
Prodrug planning:
Prodrug design methods are another aspect of the invention and, as described above, first require the identification of oligopeptides. The oligopeptide is then attached at a first binding site of the oligopeptide to a stabilizing group that prevents oligopeptide degradation by enzymes present in safe blood, and at a second binding site of the oligopeptide the therapeutic agent. Directly or indirectly. The conjugation of the oligopeptide to the therapeutic agent and the stabilizing group can be performed in any order or simultaneously. The resulting conjugate is tested for degradability by TOP. The resulting conjugate can also be tested for stability in whole blood. A test compound that is stable in whole blood is selected.
[0078]
The first binding site is usually at the N-terminus of the oligopeptide, but can also be at the C-terminus of the oligopeptide, or another portion of the oligopeptide. The second binding site is usually at the C-terminus of the oligopeptide, but can also be at the N-terminus of the oligopeptide or another portion of the oligopeptide. Prodrugs designed by such methods are also part of the present invention.
[0079]
In addition, the present invention includes a method for reducing the toxicity of a therapeutic agent intended for administration to a patient. In particular, a modified prodrug form of the therapeutic agent is formed by directly or indirectly attaching the therapeutic agent to an oligopeptide that can be degraded by troase, or more specifically, degraded by TOP. The oligopeptide is also attached to a stabilizing group. The prodrugs thus formed, when administered to a patient, provide for reduced toxicity of the therapeutic agent. Modification of the therapeutic in this manner also allows for the administration of an elevated dose of the therapeutic to the patient relative to the dose of the therapeutic in an unconjugated form.
[0080]
Pharmaceutical composition:
The invention also encompasses pharmaceutical compositions comprising a compound of the invention, particularly a prodrug compound, and optionally a pharmaceutically acceptable carrier, such as an adjuvant or vehicle, or the like.
The invention also relates to the use of said pharmaceutical composition for the preparation of a pharmaceutical product directed for the treatment of a pharmaceutical condition.
[0081]
For example, the pharmaceutical composition can be administered to the patient parenterally, especially intravenously, intramuscularly or intraperitoneally. Pharmaceutical compositions of the present invention for parenteral administration include sterile aqueous or non-aqueous solutions, suspensions or emulsions. As pharmaceutically acceptable solvents or beers, propylene glycol, polyethylene glycol, injectable organic esters such as ethyl oleate, or cyclodextrin may be used. The isotonic salt solution can be part of a pharmaceutical composition. These compositions may also contain wetting agents, emulsifying and / or dispersing agents.
[0082]
Disinfection may be effected in several ways, for example using a bacteriological filter, by introducing a disinfectant into the composition, or by irradiation. They can also be prepared in the form of sterile solid compositions which can be dissolved at the time of use in sterile water or any other sterile injectable medium.
Pharmaceutical compositions are also well known in the art and can be used in combination with the compounds of the present invention to improve and extend the treatment of the medical condition to which they are administered, such as adjuvants (eg, , Vitamin C, antioxidants, etc.).
[0083]
Doses for administration of a compound of the present invention to a patient are generally described in Bruce A. et al. Chabner and Jerry M. Collins, Cancer Chemotherapy, Lippincott Ed. , ISBN 0-397-50900-6 (1990), or at least the usual doses of therapeutic agents known in the art, or they are the superior efficacy of prodrug formulations or It can be adjusted within the judgment of the treating physician to adapt to the particular environment of the patient. Thus, the dose administered will vary according to the therapeutic used for the preparation of the compound of the invention.
[0084]
Treatment with prodrug compounds:
Methods for therapeutic treatment of a pharmaceutical condition, including administering a therapeutically effective dose of a pharmaceutical composition to a patient, particularly parenterally or intravenously, are also within the scope of the invention. Thus, methods for treating patients require therapeutically effective amounts of
(1) a therapeutic agent that can be inserted into target cells,
(2) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], an oligopeptide represented by the formula:
(3) a stabilizing group, and
(4) optionally comprising a linker group that cannot be degraded by TOP;
[0085]
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the therapeutic agent or the oligopeptide Indirectly attached to the therapeutic agent through the linker group at the second binding site of
The stabilizing group prevents degradation of the compound by enzymes present in whole blood, and
[0086]
Administering to the patient a compound characterized in that the compound can be degraded by enzymes associated with target cells. The enzyme that is bound by the target cell is preferably Troase and more preferably TOP.
Prodrug compounds are useful for the treatment of many medical conditions, such as cancer, neoplastic diseases, tumors, inflammatory patients, and infectious diseases. Examples of preferred diseases are breast, colorectal, liver, lung, prostate, ovarian, brain and pancreatic cancer. The prodrug compounds of the present invention are also useful in addressing the problem of multidrug resistant target cells.
[0087]
For example, following repeated chemotherapy, many tumor cells develop multidrug resistance (MDR). MDR is evident in vitro and clinically, and especially in the case of doxorubicin and other adriamycin analogs. There are a variety of basic mechanisms of MDR action, including changes in the expression or activity of a wide range of transport-associated cell membrane proteins in general. They include P-glycoprotein pumps that actively transport doxorubicin or other therapeutic agents from cells.
[0088]
In tumors that develop MDR, the dose effective to kill the tumor cells increases until it reaches an overall toxic dose. Thus, on the other hand, very effective chemotherapy is no longer useful as a drug due to unacceptable side effects levels and mortality. However, chemotherapy or other therapeutic agents that are modified to form prodrugs as taught herein are useful in preventing such resistance of target cells to the therapeutic agent.
[0089]
Accordingly, a therapeutically effective amount of
(1) a therapeutic agent that can be inserted into target cells,
(2) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], an oligopeptide represented by the formula:
(3) a stabilizing group, and
(4) optionally comprising a linker group that cannot be degraded by TOP;
[0090]
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the therapeutic agent or the oligopeptide Indirectly attached to the therapeutic agent through the linker group at the second binding site of
The stabilizing group prevents degradation of the compound by enzymes present in whole blood, and
A method for treating resistance to a therapeutic agent in a patient in need thereof, comprising administering a compound characterized in that the compound is degradable by TOP.
[0091]
Prodrug compounds formulated in a pharmaceutically acceptable vehicle (eg, an isotonic salt solution) can be administered to an animal or human at an intravenous dose ranging from 0.05 mg / kg / dose / day to 300 mg / kg / dose / day. Can be administered. It can also be administered via intravenous infusion or other slow infusion methods. Human patients are normal receptors for the prodrugs of the invention, although veterinary use is also contemplated.
[0092]
Diagnosis or assay:
Products, such as kits, for diagnosis or assays are also within the scope of the invention. Such products preferably employ a compound as described above, except that a marker such as coumarin is conjugated to the oligopeptide and stabilizing group instead of the therapeutic agent. Marker refers to any component that can be conjugated to an oligopeptide and that can be readily detected by any method known in the art. At least one reagent useful in the detection of the marker is typically included as part of the kit.
[0093]
Therefore, the product
(1) (a) a marker,
(B) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], an oligopeptide represented by the formula:
(C) a stabilizing group, and
(D) optionally comprising a linker group that cannot be degraded by TOP;
[0094]
Wherein the oligopeptide is directly attached to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is directly attached to the marker or Indirectly attached to the marker at said second binding site through said linker group;
The stabilizing group prevents degradation of the compound by enzymes present in whole blood, and
A compound characterized in that the compound can be decomposed by TOP, and
(2) Optionally, at least one reagent useful in detecting the marker is included.
The product can be used with patient samples to diagnose tumors or identify patients who are sensitive to treatment with prodrug treatment.
[0095]
General methods of process chemistry:
Oligopeptides: General methods for peptide synthesis:
The peptide or oligopeptide sequences in the prodrug conjugates of the invention can be synthesized by solid phase peptide synthesis (using either Boc or Fmoc chemistry) or by solution phase synthesis. The general Boc and Fmoc methods are widely used and are described in: Merrifield, J .; A. Chem. Soc. , 88: 2148 (1963); Bodanszky and Bodanszky, The Correction of Peptide Synthesis, Springer-Verlay, Berlin, 7-161, 1994, Steph, Desert, Petr.
[0096]
General Fmoc solid phase method:
Using the preferred solid phase synthesis method (automatic or manual), peptides of the desired length and sequence are synthesized through the stepwise addition of amino acids to a growing chain that is bound to a solid resin. Examples of useful Fmoc compatible resins include, but are not limited to, Wang resin, HMPA-PEGA resin, Rink acid resin or hydroxyethyl-photolinker resin. The C-terminus of the peptide chain was covalently linked to the polymer resin, and the protected α-amino acid was added in a stepwise manner along with the coupling reagent. Preferred α-amino protecting groups are Fmoc groups that are stable to coupling conditions and can be easily removed under mild alkaline conditions. The reaction solvent is preferably, but not limited to, DMF, NMP, DCM, MeOH and EtOH.
[0097]
Examples of coupling agents are DCC, DIC, HATU, HBTU. Decomposition of the N-terminal protecting group is achieved at 10 to 100% piperidine in DMF at 0 to 40 ° C, and the temperature is preferably ambient. At the end of the synthesis, the final Fmoc protecting group is removed using the N-terminal cleavage method described above. The remaining peptide on the resin is degraded from the resin along with any acid sensitive side chain protecting groups by treating the resin under acidic conditions. For example, acidic decomposition conditions are a mixture of trifluoroacetic acid (TFA) in dichloromethane. If a hydroxyethyl-photolinker resin is used, a suitable wavelength to induce degradation is UV at λ 365 nm. An illustration of this process is given in FIG.
[0098]
General N-cap method through solid phase synthesis:
Preparation of the N-terminally derivatized peptide is conveniently achieved on a solid phase. When peptide synthesis is complete, the terminal Fmoc is removed and the peptide is still present on the solid support. The selected N-cap is then coupled onto the N-terminus of the peptide using standard peptide coupling conditions. Upon completion of the N-cap coupling, the peptide is degraded from the resin using the method described above.
[0099]
General Boc solid phase method:
For solid phase methods using Boc chemistry, Merrivield resins or PAM resins are useful. Amino acids are coupled to the growing chain on the solid phase by sequential addition of Boc-protected amino acids activated by a coupling agent. Examples of coupling agents are DCC, DIC, HATU, HBTU. The reaction solvent can be DMF, DCM, MeOH and NMP. Decomposition of the Boc protecting group is achieved at 0-40 ° C. in 10-100% TFA in DCM, with regard to temperature, ambient temperature being preferred. Upon completion of the peptide chain assembly, the N-terminal protecting group (usually Boc) is removed as described above. The peptide is removed from the resin using liquid HF or trifluoromethanesulfonic acid in dichloromethane. General method for preparing Fmoc oligopeptides by solution phase synthesis:
[0100]
On the other hand, prodrug peptide intermediates can be made through solution phase synthesis using Boc or Fmoc chemistry. In the illustration of this method (FIG. 4), the C-terminal Leu tetrapeptide is generally used as an example, but it will be understood that similar reactions can be performed with other C-terminal tetrapeptides. There will be. This peptide is amplified by step-wise assembly (N-terminal or C-terminal) similar to the solid phase method, or through coupling of two suitably protected dipeptides or tripeptides with a single amino acid. Can be done.
[0101]
One method of solution phase synthesis is the step-wise increase of a prodrug peptide intermediate using Fmoc chemistry, shown in FIG. The C-terminus should be protected to reduce by-product formation. The C-terminal R group in FIG. 4 is Me, tBu, benzyl or TCE. (Note that if N-cap is methylsuccinyl, the C-terminal R group cannot be methyl.) DMF is provided as a solvent, but other solvents such as DMSO, CH3CN or NMP (or mixtures thereof) can be substituted for it.
[0102]
Pyridine, Et3N or other bases can be replaced by piperidine in deprotection of the amino terminus of the growing peptide chain protection. Similarly, HBTU is given as an activator in the above figure, but other activators such as DCC, DIC, DCC + HOBt, Osu, activated ester, azide or triphenylphosphoryl azide may be used. In addition, protected peptide acid chlorides or acid bromides can be used to couple directly to amino acids or peptide fragments. Based on the completion of the oligopeptide assembly, the N-terminally deprotected and C-terminally protected peptides are readily accepted by the desired N-cap.
[0103]
General method for preparing N-capped oligopeptides through solution phase synthesis:
When constructing N-capped oligopeptides by solution phase synthesis, N-caps need to be synthesized by a slightly improved method (FIG. 4). First, the C-terminus of the Fmoc oligopeptide needs to be protected by an acid labile or hydrogenation sensitive protecting group that is compatible with the selective deprotection of the C-terminus on the N-cap. Next, the Fmoc protecting group needs to be removed from the oligopeptide to represent the N-terminus.
[0104]
Oligopeptides having a deprotected N-terminus and a protected C-terminus are reacted with an activated N-cap activated hemiester. The N-cap can be activated using a method for activating an amino acid, such as DCC or HATU, in a base and a suitable solvent. On the other hand, if methyl-hemisuccinate is used, the coupling may also be with an organic or inorganic base such as DIEA, triethylamine or Cs2CO3Using an inert solvent in the presence of methylhemisuccinyl chloride (or other acid halide).
[0105]
One example of such a synthesis may be by reacting methyl-hemisuccinate and βAla-Leu-Ala-Leu benzyl ester. The coupling method may be any one of the methods commonly used in the art (eg, Bodanszky, M., The Practice of Peptide Synthesis, Springer Verlag, 185 (1984); Bodanszky, M.D.). , Principles of Peptide Synthesis, Springer Verlag, 159 (1984)). Next, the benzyl group can be removed by catalytic hydrogenation to provide the desired N-cap methyl-succinyl form of βAla-Leu-Ala-Leu. Other examples of suitable, selectively removable C-terminal protecting groups may be, but are not limited to, tBu, alkoxy-methyl and TCE. Other methods for accomplishing this step are described in the literature.
[0106]
Combinations of any of the above methods, such as "fragment degeneracy" of di- or tripeptides, may be considered. Reaction conditions are well known in the art and are described in the references given. The advantage of the above method is the easy purification of the product produced by the solution phase synthesis.
[0107]
Prodrug conjugate:
General methods for the joining and deprotection steps:
The N-capped forms of the oligopeptide-therapeutic agents described herein can be oligo-drugated with daunorubicin, doxorubicin, or any suitable therapeutic agent using any of the standard activating reagents used in peptide synthesis. It can be synthesized by coupling the Fmoc form of the peptide (meaning that Fmoc is attached to the N-terminus of the oligopeptide) (Figure 5). Solvents are toluene, ethyl acetate, DMF, DMSO, CH3It can be CN, NMP, THF, DCM or any other inert solvent as known in the art, and the reagent can be dissolved therein. Preferred solvents are DMF and NMP.
[0108]
A suitable temperature range is −25 to + 25 ° C., and ambient temperature is preferred. The activator may be selected from one of the following: PyBOP, HBTU, HATU, EDC, DIC, DCC, DCC + HOBT, OSu, activated ester, azide or triphenylphosphoryl azide. HBTU or HATU is the preferred activator. On the other hand, the protected peptide acid chloride or acid bromide can also be used for this coupling reaction. 2-4 equivalents, conveniently 2-2.5 equivalents, of base are required for the coupling reaction. The base is an inorganic base such as CsCO3, Na2Or K2CO3Or an organic base such as TEA, DIEA, DBU, DBN, DBO, pyridine, substituted pyridine, N-methyl-morpholine, and the like, preferably TEA or DIEA. The reaction may be carried out at a temperature between -15 and 50C, conveniently between -10 and 10C.
[0109]
The reaction time is between 5 and 90 minutes and conveniently between 20 and 40 minutes. The product is isolated by pouring the reaction mixture into water and filtering off the precipitate formed. The crude product can be further purified by recrystallization from DCM, THF, ethyl acetate, or acetonitrile, preferably dichloromethane or acetonitrile. Next, the isolated Fmoc form of the oligopeptide therapeutic agent conjugate is treated with a 10-100 fold excess of base at a temperature of -10 to 50 ° C for 2 to 90 minutes, preferably 3 to 8 minutes. The protection is released. Ideally, 5 to 60 equivalents of base are preferred. Pipetidine is a preferred base for deprotecting the Fmoc group. The deprotected amino terminus of the oligopeptide therapeutic conjugate is acylated with the diacid anhydride as an activated hemi-ester to obtain the final N-cap form of the oligopeptide-therapeutic.
[0110]
On the other hand, final prodrugs can be similarly prepared from protected N-capped forms of the oligopeptide, such as the methyl-hemiester of a succinyl-N-capped oligopeptide, and conjugated to a therapeutic agent. This method is illustrated in FIG.
The protected N-cap-oligopeptide therapeutic is deprotected in a manner compatible with the stability of the therapeutic. For example, anthracyclines can be protected by methyl groups and deprotected by esterases. For other therapeutic agents, a benzyl protecting group and catalytic hydrogenation may be selected for deprotection.
[0111]
Conversion of the negatively charged N-cap oligopeptide therapeutic to a salt form can be performed with a solvent selected from the following group: alcohol (eg, methanol, ethanol or isopropanol), water, acetonitrile, tetrahydrofuran, Diglyme or other polar solvent. The sodium source was 1 molar equivalent of NaHCO3, NaOH, Na2CO3, NaOAc, NaOCH3(Generally sodium alkoxide) or NaH. Na+Ion exchange columns charged with (e.g., strong or weak ion exchangers) are also useful, where appropriate, for this last step in making the salt form of the N-cap oligopeptide therapeutic. Sodium is described merely as an example.
[0112]
Generally, a prodrug can be converted to a pharmaceutically acceptable salt form to improve the solubility of the prodrug. The N-cap-oligopeptide therapeutic is a pharmaceutically acceptable salt, such as NaHCO3, Na2CO3, NaOH, tris (hydroxymethyl) aminomethane, KHCO3, K2CO3, CaCO3, NH4OH, CH3NH2, (CH3)2NH, (CH3)3Neutralized with N, acetyltriethylammonium. The preferred salt form of the prodrug is sodium and the preferred neutralizing salt is NaHCO3It is.
[0113]
It has been described that anthracycline-type molecules, such as doxorubicin and daunorubidine, form gels in organic solvents at very low concentrations (Matzanke et al., Eur. J. Biochem. 207: 747-55 (1992); Chaires). Etc., Biochemistry 21: 3927-32 (1982); Hayagawa et al., Chem. Pharm. Bull. 39: 1282-6 (1991) This is a high yield of contaminants when producing peptide anthracycline conjugates. Gel formation can contribute to the formation of undesired side reactions.
[0114]
One means for minimizing this problem is to use a very dilute solution (1-2%) for the coupling reaction, however, it is not suitable for the process environment (high waste, complex Isolation is not practical. To overcome this problem, urea or other chaotropic agents can be used to break the strong hydrophobic and hydrogen bonding forces that form the gel. Thus, when the coupling reaction is carried out in a urea-containing solvent, conveniently from 20% to a saturated solution of urea in DMF or NMP, the side reaction is less than 2%, even when the concentration of the reaction exceeds 10%. Can be maintained. This makes the bonding step at high concentrations practical and produces good yields.
[0115]
General enzyme methods:
Acid or base catalyzed hydrolysis of a protected N-cap-oligopeptide therapeutic to a sufficient N-cap compound results in the instability of many therapeutics, even under moderately acidic or basic conditions. To derive a plurality of reaction mixtures. Enzymes can promote hydrolysis without destroying the substrate or product. Suitable enzymes for this reaction may be esterases or lipases and, by their nature, exist in water-soluble form or are immobilized on commercially available solid support materials by cross-coupling or conjugation. obtain.
[0116]
Among the soluble enzymes that are evaluated, Candida Antarctica "B" lipase (Altus Biologics) is particularly useful. An example of an enzyme immobilized by cross-coupling is ChiroCLEC-PCTM (Alus Biologicals). Candida antarctica "B" lipase (Altus Biologics) is an NHS-activated SepharoseTM 4 Fast Flow (American Pharmacia Biotech). During the hydrolysis, the pH of the reaction mixture was carefully adjusted and the NaHCO3Through a controlled addition of the solution, a pH of 5.5-7.5, advantageously 5.7-6.5, is maintained with a pH onset. When the reaction is completed, the product is isolated by lyophilization of the filtered reaction mixture. The immobilized enzyme remains on the filter cake and can be reused if desired.
[0117]
General allyl or alkyl ester method:
Prodrugs can also be prepared by coupling the allyl- or alkyl-hemiester form of the N-capped oligopeptide with a therapeutic agent and generating the free acid form from the conjugate. FIG. 8 illustrates this step with succinyl-β-Ala-Leu-Ala-Leu and doxorubicin.
Coupling of allyl-succinyl-β-Ala-Leu-Ala-Leu with doxorubicin can be performed by any one of the oligopeptide conjugation methods.
[0118]
Allyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu-doxorubicin is also analogous to βAla-, as described in the method wherein coupling of the protected tetrapeptide precursor to doxorubicin is shown in FIG. It can be synthesized by reacting Leu-Ala-Leu with allyl hemisuccinate prepared through a known method (Casimir et al., Tet. Lett. 36: 3409 (1995)). Suitable inert solvents are THF, dichloromethane, ethyl acetate, toluene, preferably THF in which the product acid form precipitates as the reaction proceeds. The isolated acid is converted to its sodium salt as described above. The reaction time is from 10 to 180 minutes, conveniently from 10 to 60 minutes, at a temperature of from 0 to 60C, preferably from 15 to 30C.
[0119]
Removal of allyl or alkyl groups is well known in the art and, as recorded in the specialist literature, Pd (0), or Ni (0), of the allyl or alkyl group on the receptor molecule, conveniently. Tet. Lett. 50: 497 (1994); Bricot et al., Tet. Lett. 54: 1073 (1998); Genet et al., Synlett. 680 (1993); Waldmann et al., Bioorg. Med. Chem. 7: 749 (1998); Shaphilo et al., Tet. Lett. 35: 5421 (1994)). The amount of the catalyst may be 0.5 to 25 mol% based on the substrate.
[0120]
General trityl or substituted trityl method:
Prodrugs can also be synthesized by the method shown in FIG. This approach utilizes R'-oligopeptides, where R 'is trityl or substituted trityl. Coupling of the R'-oligopeptide by the therapeutic agent may be performed at 0-20 <0> C for 30-120 minutes by any one of the methods described above for conjugation of protected oligopeptide by the therapeutic agent.
[0121]
Removal of the trityl or substituted trityl group can be achieved under acidic conditions to obtain a positively charged prodrug. This positively charged prodrug is shown in FIG. 4 and is N-capped as described above. Trityl deprotection can be achieved with acetic acid, formic acid and dilute hydrochloric acid.
Prodrugs can be converted to succinyl or glutaryl βAla-Leu-Ala-Leu therapeutics by reaction with succinic anhydride. The succinyl or glutaryl βAla-Leu-Ala-Leu therapeutic can be converted to any pharmaceutically acceptable salt. Solvent for coupling step, DMF, DMSO, CH3CN, NMP, or any other suitable solvent is known in the art.
[0122]
General reverse solid phase joining method:
The prodrug compounds of the present invention can be synthesized by using solid-phase chemistry through a “step-wise” reverse (N-terminal to C-terminal) method.
One means is to use a resin to fix the succinyl-hemiester, for example succinyl-benzyl or -allyl ester. Examples of resins selected are "Wang resin" (Wong, J. Am. Chem. Soc, 95: 1328 (1973); Zhang et al., Tet. Lett. 37: 5457 (1996)), "Rink resin". (Rink, Tet. Lett. 28: 3787 (1987)), “Trityl- or substituted-trityl resin” (Chen et al., J. Am. Chem. Soc. 116: 2611 (1994); Bartos et al. , Peptides Proc.nd European Peptide Symposium (1992); Schneider and Eberle (Eds.), Escom Leiden. Pp. 281 (1993)).
[0123]
The immobilized ester is then deprotected and reacted, for example, with similarly C-terminally protected β-alanine. The steps are then repeated with leucine, alanine and finally the leucine ester, followed by coupling of doxorubicin to the immobilized succinyl-tetrapeptide. This methodology in which molecules are then generated from the resin by using mild acidic conditions to form a free prodrug, eg, free Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, is shown in the scheme of FIG. Represented above. Another version of phase synthesis uses immobilized succinyl oligopeptides. This is then C-terminally deprotected, followed by a coupling step to doxorubicin or other therapeutic agent, and finally produced from the resin, as depicted on the scheme of FIG. . The acid form of the prodrug molecule can then be ultimately converted to its sodium salt as described above.
[0124]
General large-scale compound synthesis:
Prodrug compounds can be synthesized using the simple and effective three-step process of the present invention. The first step involves coupling of an alkyl-ester protected oligopeptide fragment to a therapeutic agent. A preferred embodiment of the first step is to couple MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-OH by doxorubici using HATU as a coupling agent to obtain MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. Include (FIG. 16). The focus of this step is on the purity and yield of the methyl ester, as the hydrolysis step was found to have no effect on purity.
[0125]
The second step is the hydrolysis of the alkyl-ester group by an enzyme (esterase), which directly gives the prodrug compound with a final purity of at least 90% in good yield. For example, the second stage involves the enzyme (CLEC CAB, cross-linked Candida antarctica "B"), which directly provides the sodium salt of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox in high purity and quantitative yield. Lipase) by hydrolysis of the methyl ester group in MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.
[0126]
The final step is to isolate the product after the hydrolysis step. Since most therapeutic agents are toxic, it is preferable to add an extra step to eliminate any free therapeutic agent from the coupled product. The focus of the final step is to isolate the final product, for example Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, after the hydrolysis step. This uses a 0.2 micron filter to filter the reaction mixture from the hydrolysis step and then filter the Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. It is simply achieved by freeze-drying the filtration to obtain Na.
[0127]
Removal of free therapeutic agent:
The unconjugated therapeutic can be present later in the prodrug manufacturing phase. For example, during the coupling step of the (stabilizing group)-(oligopeptide) conjugate with doxorubicin as a therapeutic agent, it was found that in many cases the reaction did not proceed completely. There was about 2-4% residual doxorubicin remaining in the coupled product. Initial attempts to completely remove doxorubicin from the product by acid washing did not result in complete removal. For large-scale synthesis of MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, complete removal of doxorubicin is crucial. Complete removal of free therapeutic agent was provided by the steps outlined in Example 41 and FIG. 14 using scavenging resin or beads.
[0128]
The crude product containing MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox and residual doxorubicin was dissolved in DMF and polystyrene methyl isocyanate or polystyrene sulfonyl chloride resin or beads were added. The reaction was stirred for 60 minutes. The free amino groups of doxorubicin react with isocyanate or sulfonyl chloride groups on the beads to form urea or sulfonamide derivatives. Next, those beads with doxorubicin bound to the solid beads were separated from the desired product by filtration. The desired product remains in the DMF solution. This approach appears to be a very gentle and effective method for removing residual therapeutic agents from the product.
[0129]
Therefore, the present invention
(1) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], and selects an Fmoc-protected oligopeptide represented by
[0130]
(2) activating the Fmoc-protected oligopeptide with an activating agent in the presence of the therapeutic agent to form an Fmoc-protected oligopeptide-therapeutic agent conjugate, thereby providing the therapeutic agent with the Fmoc-protected oligopeptide. Coupling the protected oligopeptide,
(3) deprotecting the Fmoc-protected oligopeptide-therapeutic agent conjugate by contacting it with a base to form an oligopeptide-therapeutic agent conjugate; and
(4) a method of preparing a compound comprising coupling the oligopeptide-therapeutic agent conjugate to a stabilizing group to form a compound.
[0131]
On the other hand, the process for preparing the compounds comprises the following steps:
(1) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], and an oligopeptide represented by
[0132]
(2) coupling the oligopeptide to an alkyl ester-protected stabilizing group to form an alkyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate;
(3) The alkyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent conjugate is converted to the active agent in the presence of the therapeutic agent to form an alkyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate. Coupling the alkyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate to the therapeutic agent by activation with
(4) deprotecting the alkyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide therapeutic conjugate to form a compound.
[0133]
The compounds of the present invention also include the following steps:
(1) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], and an oligopeptide represented by
[0134]
(2) coupling the oligopeptide to an allyl ester-protected stabilizing group to form an allyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate;
(3) Allyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate is treated with an active agent in the presence of a therapeutic agent to form an allylic ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate in order to form a conjugate. Coupling the allyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide conjugate to the therapeutic agent by activation with
(4) deprotecting said allyl ester-protected stabilizing group-oligopeptide therapeutic conjugate to form a compound;
Manufactured by stages.
[0135]
Yet another method for preparing the compounds of the present invention comprises the following steps:
(1) Formula (AA)n-AA4-AA3-AA2-AA1:
[Wherein each AA independently represents an amino acid;
n is an integer of 0 to 16,
AA4Represents an amino acid that is not genetically encoded,
AA3Represents any amino acid,
AA2Represents any amino acid, and
AA1Represents any amino acid], and selects a trityl-protected oligopeptide represented by the formula:
[0136]
(2) activating the trityl-protected oligopeptide with an activating agent in the presence of the therapeutic agent to form a trityl-protected oligopeptide-therapeutic agent conjugate, thereby providing the therapeutic agent with said trityl Coupling the protected oligopeptide,
(3) deprotecting the trityl-protected oligopeptide-therapeutic agent conjugate under acidic conditions to form an oligopeptide-therapeutic agent conjugate;
(4) coupling the oligopeptide-therapeutic agent conjugate to a stabilizing group to form a compound;
Comprising.
[0137]
Another possible step for any of these methods is to remove the uncoupled therapeutic agent by using a scavenging resin or beads. In addition, the compounds can be neutralized, if desired, with pharmaceutically acceptable salts.
[0138]
Therefore, in the method for producing a prodrug, the present invention
(1) coupling the optionally protected stabilizing group-oligopeptide conjugate with a free therapeutic agent;
(2) contacting the polymer resin binding free therapeutic agent remaining after step (1) with the reactant of step (1) to form a therapeutic agent-polymer resin complex;
(3) A method for removing free therapeutic agent, comprising removing the therapeutic agent-polymer resin complex.
The polymer resin may be polystyrene methyl isocyanate or polystyrene sulfonyl chloride.
[0139]
Specific compounds:
The compounds of the present invention include prodrugs, namely, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, and G1-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.
In addition, the following key intermediate compounds in the process for preparing the prodrugs of the present invention are part of the present invention:
[0140]
βAla-Leu-Ala-Leu
Trityl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox
Diphenylmethyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox
Benzyloxycarbonyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox
Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu-OBn
βAla-Leu-Ala-Leu-OBn
Methyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu-OBn
Methyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu
Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu
Fmoc-Thi-Tyr-Gly-Leu
Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr
Fmoc-Thi-Tyr-Gly-Leu-Dnr
Suc-Thi-Tyr-Gly-Leu-Dnr
G1-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox
βAla-Leu-Ala-Leu-Dox lactate
Allyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox
Suc-βAla-Leu-Ala-Leu
Methyl ester of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu
Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox
Methyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, and
Allyl-hemisuccinate.
[0141]
Example
Example 1.MCF7 / 6 Preparation of Cell Homodnate
MCF7 / 6 cells were treated with DMEM: F12 (1: 1), 50 mg / l bovine serum albumin, ITS-X (10 mg / l insulin, 5.5 mg / l transferrin, 6.7 μg / l selenite) Grow to confluency in serum-free medium containing sodium, 2 mg / l ethanolamine) and lipid concentrate (Gibco # 21900-030). 100 ml of cells were centrifuged at 10,000 xg for 20 minutes at 4 ° C and harvested by decanting the supernatant. The pellet was resuspended in 2 ml of phosphate buffer solution (Gibco) and centrifuged at 18,000 xg for 10 minutes. After decanting the supernatant, the cells (about 300 μl wet) were homogenized by grinding in 10 ml of 10 mM HEPES buffer (pH 7.2) (sodium salt). The homodunate was centrifuged at 18,000 × g for 5 minutes at 4 ° C., and the supernatant was aliquoted and stored at −20 ° C. or lower for subsequent use in compound screening.
[0142]
Example 2.MCF7 / 6 Preparation of conditioned medium
MCF7 / 6 cells were confluent in DMEM / F12 (1: 1) containing 10% fetal calf serum, 0.05% (w / v) L-glutamine, 250 IU / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin. Proliferated to sex. The cells are then washed twice with phosphate buffered saline and MDEM / F12 (1: 1), 0.02% BSA, ITS-X (10 mg / l insulin, 5.5 mg / l Transferrin, 6.7 μg / l sodium selenite, 2 mg / l ethanolamine) with 5% CO 22Incubated at 37 ° C for 24 hours. The conditioned medium is then decanted and 10 mM HEPES buffer (pH 7.2) using a stirred cell apparatus equipped with a YM10 (10,000 MW cutoff) ultrafiltration membrane (Millipore). Once, and concentrated 20-fold. This solution was stored in aliquots at −20 ° C. for use in compound screening.
[0143]
Example 3.HeLa Cell anion exchange fraction pool ( PI Preparation of
30x10 commercially produced10HeLa cells (human cervical cancer, Computer Cell Culture Center, Seneffe, Belgium) were homogenized in a 108 ml aqueous lysine solution with a sonicator and a Dounce homogenizer. The lysine solution was a cocktail of 0.02% (w / v) Triton X-100, 0.04% (w / v) sodium azide, and an inhibitor of protease (2 tablets / 50 ml Complete).TM, EDTA-free tablets (Roche Molecular Biochemicals). The cell homogenate was centrifuged at 5000 × g for 30 minutes at 4 ° C., and the pellet was homogenized in a second 108 ml lysine solution using a Dounce homogenizer and centrifuged as above. The supernatants were combined and centrifuged at 145,000 × g at 4 ° C. for 90 minutes.
[0144]
A portion of the ultracentrifuged supernatant was aliquoted into 20 mM triethanolamine-HCl (0.01% (w / v) X-100 and 0.02% (w / v) sodium azide). pH 7.2) Diluted 2-fold with buffer (equilibration buffer). 30 ml of the above obtained solution, corresponding to about 180 mg of protein, was added to a 2.6 × 9.4 cm SourceTM 15Q (Amersham Pharmacia Biotech) was loaded on a low pressure anion exchange chromatography column at 4 ° C (1 ml / min). Next, the column was washed with 250 ml of equilibration buffer at a flow rate of 1 ml / min.
[0145]
Protein was eluted at a flow rate of 3 ml / min in a NaCl linear concentration gradient (0-0.5 M in equilibration buffer; total volume of the gradient was 1000 ml). Two minute fractions were collected and used for enzyme activity determination using βAla-Leu-Ala-Leu-Dox as substrate. Its translocation to Ala-Leu-Dox was quantified by reverse-phase high performance chromatography using fluorescence detection of the anthracycline component. Fractions containing the highest activity level were pooled (fractions # 43-46; about 0.13 M NaCl) and protease inhibitors (CompleteTM, EDTA-free tablets, Roche Molecular Biochemicals) and stored as aliquots at -80 ° C.
[0146]
Example 4.HeLa Purification of cell troase
HeLa cell fraction 1 (F1) was treated as described in Example 3 with 50 × 1010Of HeLa cells, but unlike Example 3, six experiments were performed with a load of about 350 mg of protein and 50 μM CoCl2Was added to the equilibration and elution buffer. The F1 fraction was concentrated by ultrafiltration (30 KD MWCO) and incubated at 4 ° C. for 2 hours in the presence of 1.25% EDTA. EDTA is removed on an equilibrated desalting column (PD10) and equilibration buffer (20 mM phosphoric acid, 0.01% Triton-X100, 0.02% NaN3, 0.5M NACl, pH 7.2).
[0147]
Next, about 20 mg of the protein corresponding to the F1 fraction was added to 250 ml of 5% EDTA, 250 ml of water, 250 ml of 0.1 ml of 0.1 M CoCl.2, Loaded on a 12 x 150 mm Chelating-Sepharose (Amersham Pharmacia Biotech) column, which was previously treated sequentially with 250 ml of water and 250 ml of equilibration buffer. After sample adsorption, the column was washed with 150 ml of equilibration buffer and eluted with a 600 ml 0-0.2 M imidazole gradient. All steps were performed at a flow rate of 0.1 ml / min. The 40 minute fraction was collected. The activity-containing fractions (about 1 ml of protein) were pooled, concentrated by ultrafiltration, and electrophoresis sample buffer (0.12 M Tris-HCl, 5% glycerol, 0.01% bromophenol blue, pH 6.8) (1: 1).
[0148]
This sample was fractionated by preparative polyacrylamide gel electrophoresis. Model 491 PrepCell (BioRad) was run on a 37 × 120 mm 7% T, 2.5% C degradation gel, buffered with 0.37 M Tris-HCl (pH 8.8), and 0.12 M Tris-HCl (pH 6). .8), used with 37 × 5 mm 4% T, 2.6% C condensed gel. The electrode buffer was 25 mM Tris, 192 mM glycine, pH 8.3, and the elution buffer was 100 mM triethanolamine, 0.01% Triton X-100, 50 μM CoCl.2(PH 7.2). After 30 minutes at 30 mA, separation was performed at 40 mA for about 24 hours. The 12 min fraction was collected with an elution flow rate of 0.4 ml / min.
[0149]
Active fractions (about 150 μg protein) were pooled, concentrated by ultrafiltration, and the sample was run on an equilibrated gel filtration HPLC column (Toso Haas TSK G3000SK).XL, 7.8 x 600 mM) and 0.2 M K2SO4And eluted at 0.3 ml / min with a 50 mM phosphate buffer (pH 7.2). The 0.5 minute fraction was collected. Fractions containing activity were stored at -80 ° C.
[0150]
Example 5.Screening for potential prodrugs with troase and human blood
Based on HPLC analysis of the digestion products, activation of the prodrug to free toxicity occurs through a series of enzyme-catalyzed degradation reactions. For example, the prodrug, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, is converted to Leu-Dox in two steps catalyzed by at least two enzymes in extracts of cancer cells or conditioned medium of cancer cells. . The initial endopeptidase degradation is AA3(P1) and AA2(P1 ') Generate Ala-Leu-Dox, which occurs between amino acids. Subsequently, exopeptidase removes alanine, yielding the active toxin, leucyl-doxorubicin, which is known to be taken into cells where doxorubicin is released.
[0151]
Good candidates for prodrugs with improved therapeutic index are activated by cancer cells that are relatively stable in whole human blood. Various N-capped peptidyl-toxins were screened using three different cancer preparations. The three preparations were as follows:
(A) MCF7 / 6 (breast cancer) cell homogenate;
(B) MCF7 / 6 (breast cancer) conditioned medium; and
(C) HeLa (cervical cancer) cell extract anion exchange fraction pool.
[0152]
A single amino acid toxin conjugate (ie, AA1-(Optional linker) -Therapeutic agent) was further tested for stability in whole human blood. Whole blood was collected using a commercially available acid-buffered citrate complete blood collection tube (Decton Dickinson).
The test chemistry was incubated at 37 ° C. for 2 hours with three different preparations of the cancer enzyme and whole blood at a concentration of 12.5 μg / ml. Following incubation, three volumes of acetonitrile were added, the reaction was stopped, and proteins were removed from the mixture. The sample was centrifuged at 18.000 g for 5 minutes and 100 μl of the supernatant were mixed with 300 μl of water before analysis by HPLC.
[0153]
For HPLC analysis, 50 μl of the sample was injected at 40 ° C. onto a 4.6 × 50 mM 2 μ TSK Super-ODS chromatography column and 26 μm in 20 mM aqueous ammonium formate (pH 4.5) buffer. Eluted at 2 ml / min with a 3 minute linear gradient of% -68% acetonitrile. Detection was performed by fluorescence using an excitation wavelength of 235 nm and an emission wavelength of 560 nm.
[0154]
The oligopeptide moieties of the test compounds that are degraded by troase under defined conditions and are stable in human blood are shown in FIGS. 10A-10C. For all oligopeptides shown in FIGS. 10A-10C, the test compound had a succinyl stabilizing group and a daunorubicin therapeutic. In addition, the oligopeptide having SEQ ID NO: 1 was tested using aminomethylbenzoic acid as a stabilizing group and daunorubicin as a therapeutic. The oligopeptide having SEQ ID NO: 35 was tested using diglycolic acid and maleic acid as stabilizing groups and daunorubicin as a therapeutic.
[0155]
The oligopeptide having SEQ ID NO: 38 was also tested with a number of additional stabilizing groups and therapeutic agents. In particular, the test compounds of the oligopeptide of SEQ ID NO: 38 included the following: Adamantenecarbonyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, diphenyl-acetyl βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, maleic acid- βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, 4-morpholinecarbonyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, PEG-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, 2-furoyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr Acetyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, diglycolic acid-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox and Napth-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.
With a few exceptions, the results for cancer enzymatic degradation were the same for partially purified fractions from HeLa cells, MFC7 / 6 cell homogenates or MCF7 / 6 conditioned media.
[0156]
Example 6.Hydrolysis rate
After hydrolysis rates for different prodrugs, or after immunoprecipitation, enzyme test solutions (as prepared in Examples 1-4 above) were treated with 100 μM MnCl for comparison of troase and TOP activity measurements.2Were incubated with 10 μg / ml substrate for up to 2 hours at 37 ° C. in 10 mM HEPES, pH 7.2. The reaction was stopped by adding 3 volumes of acetonitrile. The precipitated protein was removed by centrifugation, and the supernatant was diluted in 3 volumes of water before HPLC analysis as described in Example 5 above. The fraction of hydrolyzed substrate was calculated by dividing the peak area for product by the total peak area for substrate and product.
[0157]
The substrate specificity of the partially purified HeLa cell troase was determined by the method of Glucksman and Roberts, "Stratagies for characterizing, cloning, and expressing solutions, available from the end of the method of eds. , E .; The specificity of the recombinant rat TOP (rRTOP) produced in E. coli was substantially identical. Nine peptidyl test compounds were found to have similar rates of hydrolysis by HeLa cell F1 and rR-TOP (Table 1). For all peptidyl Dox substrates, the reaction product of Dox binding is AA2-AA1-Dox. For example, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was decomposed into Ala-Leu-Dox and possibly Suc-βAla-Leu.
[0158]
[Table 1]
Figure 2004510703
Thus, cancer cell troase and TOP have nearly identical substrate specificities.
[0159]
Example 7.Refined CD10 Hydrolysis
Equal amounts of purified porcine kidney CD10 (Elastin Products Company) were combined with various peptidyl doxorubicin compounds at 12.5 μg / ml with 50 mM Tris-HCl, pH 7.4, 150 mM NaCl, 0.1% Triton X at pH 7.4. Incubate at -100 at 37 ° C for up to 10 hours. The reaction products were analyzed by HPLC using fluorescence detection. The hydrolysis rate was substantially linear over the incubation period. The product observed was Leu-doxorubicin. Table 2 provides the percentage of individual test compound that was hydrolyzed over 10 hours. In addition, the results are expressed against a standard test compound, Suc-Ala-Leu-Ala-Leu-Dox.
[0160]
[Table 2]
Figure 2004510703
[0161]
Example 8.Top as well as HeLa Inhibition and inactivation of cellular troase
As expected for metal enzymes, TOP is inactivated by exposure to metal chelators such as EDTA and 1,10-phenanthroline (Barrentt et al., "Thime oligopeptidase and oligopeptidase Mor neurosin", Methods. 248: 529-556 (1995)). The peptide compound N- [1- (RS) -carboxypropyl-Ala-Ala-Phe-p-aminobenzoate (Cpp-AAF-pAB)] is a more selective and sensitive inhibitor (Knight and Barrett, " Structure / function relations in the inhibition of this lipopeptidase by carboxyphenylpropyl-peptides, FEBS Lett 189: FEBS Lett.
[0162]
Cpp-AAF-pAB also inhibits the closely related metalpeptidase neurolysin, but the mere neurolysin activity is inhibited by the 5 mM dipeptide Pro-Ile (Serizawa et al., “Characterization of a mitochondrial metabolites). neurosin as a homologue of this oligopeptide ", J. Biol. Chem. 270: 2092-2098 (1995)). In studies with MCF-7 / 6 cell homogenate, troase activity was inhibited 9-fold by 1 mM EDTA and 2 mM 1,10-phenanthroline, whereas inhibitors of non-metallic peptidases were not effective.
[0163]
Thus, 50 μM aminoethylbenzenesulfonyl fluoride, 4 μg / ml aprotinin (both inhibit serine peptidase), 20 μM E-64 (inhibit cysteine peptidase), 1.5 μM pepstatin (inhibit aspartate peptidase) , 20 μM leupeptin (which inhibits serine and cysteine peptidase), or 1 μM CA-074 (which inhibits cathepsin B). In tests on HeLa cell fractions, 1.3 μM Cpp-AAF-pAB completely inhibited Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox hydrolysis, but 5 mM Pro-Ile had an effect. I didn't.
[0164]
Barrett and Brown ("Cicken river Pz-peptidase, a thiol-dependant metallo-endopeptidase", Biochem. J. 271: 701-706 (1990)). Purified chicken TOP was used. At a concentration of 50 μM, Zn2+Completely recovered activity. Other divalent cations at the same concentration partially recovered activity in the following order of effectiveness: Mn2+> Ca2+> Co2+> Cd2+. Other divalent cations such as Cu2+Had no effect. Excess Zn2+(100 μM or more) was inhibitory. In reconstitution experiments with MCF-7 / 6 cell homogenate treated with EDTA, the activity was 50 μM Co2+Or Mn2+Was completely recovered by2+Or Cu2+Was not recovered by.
[0165]
Example 9.Gel filtration and isoelectric focusing
The MCF-7 / 6 cell homogenate had an approximate molecular weight of 68 KD based on a retained dose of active gel filtration chromatography fraction. For their measurements, MCF-7 / 6 cell homogenates and protein molecular weight standards were fractionated on a Superose S12, 10 × 300 column (Amersham Pharmacia Biotech). Purified tropase from HeLa cells was separated by SDS polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) into two protein bands corresponding to 74 and 63 KD using the method described in Example 11.
[0166]
Approximately 74 and 63 KD bands were observed in SDS PAGE Western immunoblots of HeLa cells F1 stained with anti-thymite oligopeptidase antibody. A 74 KD band was also observed on SDS PAGE Western blots of crude homogenates of MCF-7 / 6, MDS-MD-231 and EA hy926 cells. The results are consistent with the molecular weights of human, rat and porcine TOP, estimated from the DNA sequence as 78 KD and reported as 74-80 KD in various SDS PAGE determinations (Barrett et al., "Thymet oligopeptidase and oligopeptidase"). Morneurolysin ", Methods Enzymol. 248: 529-556 (1995)).
[0167]
An isoelectric point of 5.2 was determined for MCF-7 / 6 cell homogenate troase by chromatofocusing on a Mono P HR5 / 5, 5 × 40 mm column (Amersham-Pharmacia Biotech). This result is in agreement with the commonly reported 5.0 ± 0.27 pI values for TOP from various sources (Tisljar, “Thiemet oligopeptidase-a review of a thiol dependent metallo-dose catalysis. Endopeptidase 24.15 and endo-oligopeptidase ", Biol. Chem. Hoppe. Seyler. 374: 91-100 (1993)).
[0168]
An example 10.Thiol activation
MCF-7 / 6 conditioned media was pre-incubated with dithiothreitol (DTT) at the indicated concentrations for 30 minutes at room temperature. Next, 10 μg / ml Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was added and incubated at 37 ° C. The hydrolysis products were extracted and analyzed on a Luna @ C18-3μ, 4.6 × 100 mm column (Phenomenex) as described above. Residual Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox substrate was extracted using citrate buffer at pH 3.0 and N-succinyl doxorubicin rather than boric acid as an internal standard, and Luna C18 as described above. Analyzed on a -3μ column.
[0169]
Unlike most metal peptidases, TOP is activated by low levels of thiol reducing agents, such as 50 μM dithiothreitol (DTT) or 1 mM mercaptoethanol, but is inhibited at high concentrations, such as 5 mM DTT. . is the (Orlowski, etc. ". Endopeptidase 24.15 from rat testes Isolation of the enzyme and its specifixity toward synthetic and natural peptides, including enkephalin-containing peptides," Biochem J 261: 951-958 (1989); Tisljar and Barrett “Thiol-depend nt metallo-endopeptidase characteristics of Pz-peptidase in rat and rabbit, "Biochem J267:. 531-533 (1990); Lew, such as" Substrate specificity differences between recombinant rat testes endopeptidase EC 3. 4. 24. 15 and the native brain Enzyme, "Biochem Biophys Res Commun 209: 788-795 (1995)".
[0170]
Shrimpton and others. , "Thiol activation of endopeptidase EC 3.4.24.15. A novel mechanism for the regulation of catalytic activity", J. Biol. Biol. Chem. 272: 17395-17399 (1997) showed that reducing agents activate the TOP enzyme protein by reversing the formation of inactive disulfide bond dimers. Similarly, DTT pretreatment experiments with MCF-7 / 6 cell conditioned medium, with a high level of inhibitory activity, were 10 times higher than Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox hydrolysis at 1 mM DTT. (Fig. 13). Thus, both TOP and cancer cell troWase are activated by low levels of thiol reducing agents.
[0171]
An example 11.pH Optimality
MFC-7 / 6 cell homogenate as prepared in Example 1 above was incubated at 37 ° C. with βAla-Leu-Ala-Leu-Con in 100 mM triethanolamine buffered at various pH levels. The amount of Leu-Cou was determined by treating the reaction product with leucine aminopeptidase and measuring the resulting aminomethyl coumarin concentration by spectrofluorometer. TOP has a pH optimum of 7.8 for a 10 minute assay with a quenched fluorescent substrate (Barrett, 1995).
[0172]
Assays with the quenched fluorescent substrate Mcc-Pro-Leu-Gly-Pro-D-Lys (DNP) are described in Barrett et al. , ("Thymet oligopeptidase and oligopeptidase Mor neurosin", Methods Enzymol. 248: 529-556 (1995)). The MCF-7 / 6 cell homogenate troase activity pH optimum was 7.2-7.7 for MCF-7 / 6 cell homogenate activity using the βAla-Leu-Ala-Leu-Cou assay. Thus, TOP and troase activities are optimized at similar pH.
[0173]
An example 12.Refined HeLa Mass Spectroscopy of Cell Trouser Trypsin Digest
The purified HeLa troWase is lyophiliZed overnight, dissolved in 30 pl of sample loading buffer at 90 ° C. for 1 min, centrifuged to remove insoluble material, and SDS polyacrylamide based on a small format gel. Separated by gel electrophoresis. Operating conditions were 30 mA, 300 V for 45 minutes. After staining with Coomassie Blue R250, two bands corresponding to molecular weights of 74 and 63 KD were evident.
[0174]
A 2x2 mm piece of each band was transferred to a small tube and washed in 15 min steps with stirring with the following individual solutions: 25 mM bicarbonate (ammonium), 50% acetonitrile in water, 25 mM Bicarbonate (ammonium). The samples were then dried in a centrifugal concentrator (Speedvac) and incubated with 10 μl of a 25 mM ammonium bicarbonate solution containing 0.5 μg of trypsin at 37 ° C. for 3 hours. For Nanospray-MS, a portion of the trypsin digest was extracted with acetonitrile, dried in a centrifuge vacuum concentrator (Speedvac), and analyzed before ZipTip analysis.TM The product was purified by a C18 fine extraction device.
[0175]
Tryptic digested protein from the 74 KD band was analyzed by MALDI-tof (matrix assisted laser desorption ionization-time of flight) mass spectrometer. Mass spectra of tryptic digests were acquired on a Biflex (Bruker) MALDI-tof mass spectrometer with delayed extractability operating in reflector mode. 0.4 μl of each digest (in 25 mM ammonium bicarbonate) was mixed with a dry thin-layer α-cyano-4-hydroxy-cinnamic acid (CCA) matrix (isopropanol: acetone (1: 1)) mixed with nitrocellulose. Medium, saturated CCA: 5 ng / ml in nitrocellulose (4: 3; v / v)) directly on the sample probe. Samples were washed with 0.1% TFA before analysis.
[0176]
Peptide mass fingerprints obtained for individual digests were obtained using MS-FIT (http://spector.ucsf.edu/ucsfhtm13.2/msfit.htm) to predict the expected digest pattern from the known protein sequence. Adapted to. As shown in Table 3, comparison of the observed molecular ions to the expected human TOP trypsin fragmentation pattern resulted in twenty bands with the expected mass. Their suitability accounted for 33% of the known human TOP sequences (Thompson et al., "Cloning and functional expression of a metallodope peptidase from the biobrain bioavailability of the biobrain bioavailability of the biobrain bioavailability of the biochemistry and the biochemistry of the biochemistry and the biobrain biotherapeutics and the biopsy). 213: 66-73 (1995)). After trypsin digestion, MALDI-tof analysis of the 63 kD band showed that it shared the same sequence except for the absence of a small portion at the carboxy terminus.
[0177]
[Table 3]
Figure 2004510703
[0178]
Electrospray ionization (ESI) quadrupole time-of-flight (Q-tof) tandem mass spectrometry measurements were performed using a Q-tof instrument (Micromass) with a Z-spray ion source operating in nanospray mode. About 3-5 μl of the purified sample was introduced into a sample needle (PROTANA Inc., Odense, DK) and MS and MS / MS experiments were performed. The average capillary potential was 1000V and the sample cone was set at 50V. Human [Gln1-The instrument was calibrated in fibrinopeptide B in MS / MS mode. MS / MS spectra were converted using MaxEnt3 and sequences were determined using PepSeq (Micromass Biolynx).
[0179]
For further confirmation of structural identity, two HeLa cell trypsinized 74 KD fragments were sequenced by electrospray ionization (ESI) quadrupole time-of-flight (Q-tof) tandem mass spectrometry. As shown in Table 4, both fragments were completely identical to the known sequence of human TOP (Thompson et al., "Cloning and functional expression of a metallo-endopeptidase from the brain after the ceremony of the ceremony of the brain in the ceremony). , Biochem. Biophys Res. Commun. 213: 66-73 (1995)). By comparison, the sequences are close, but not identical, to those of rat and pig TOP.
[0180]
[Table 4]
Figure 2004510703
[0181]
An example Thirteen.Immunoprecipitation
Immunoprecipitation was performed in two steps. In the first step, 5 μl of the test enzyme was added to a 10 mM hydroxyethylpiperazine (HEPES) (pH 7.2), 150 mM NaCl solution, diluted anti-TOP or inappropriate rabbit IgG (10 μl) diluted 1: 250. ) At 4 ° C. for 1 hour. In the second step, the mixture was added to 15 μl of Protein A Sepharose (Amersham Pharmacia Biotech) equilibrated in the same buffer and incubated at 4 ° C. for 1 hour. After microcentrifugation, residual enzyme activity was determined in the supernatant.
[0182]
Immunoprecipitation provides a further indication of structural identity. Partially purified HeLa Troase (F1) activity was completely removed from the solution after incubation with rabbit anti-TOP followed by Sepharose ™ Bees immobilized Protein A. Similarly, MCF-7 / 6 cell homogenate troase activity was reduced to 80% by immunoprecipitation with rabbit anti-TOP antibody. Control experiments showed that under the same conditions, rR-TOP was completely immunoprecipitated, but incubation with an improper rabbit antibody did not immunize with either rR-TOP, HeLa cell troWase activity, or MCF7 / 6 troWase activity. It did not precipitate.
[0183]
An example 14.Specificity for Troases depends on location P2 Provided by non-genetically encoded amino acids in
Specificity is conferred by incorporation of non-genetically encoded amino acids at position P2 rather than genetically encoded amino acids. In particular, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr, which contains the non-genetically encoded amino acid β-alanine at position P2, along with each of the three preparations described in Examples 1-3 Incubation was as described in Example 5. Next, the extent of degradation was evaluated by HPLC analysis of the resulting mixture.
[0184]
The results are compared with those obtained for the same incubation performed with the same compound except for the position of the genetically encoded amino acid L-alanine at the P2 position, for example Suc-βAla-Leu-Ala-Leu- Dnr versus Suc-Ala-Leu-Ala-Leu-Dnr was compared. The degree of degradation (proportion) by cell homogenate was 1.3 times higher for P2 L-alanine compound versus P2 β-alanine compound. However, for the partially purified tropase preparation, the degree of degradation of the P2 L-alanine compound was only 0.6 times that of the P2 β-alanine compound. These results suggest that the presence of L-alanine at P2 provided a second degradation site for a cruder mixture of enzymes; thus, release of the active agent in vivo was localized to tumor tissue. Reduce the tendency to be localized.
[0185]
An example Fifteen.Prodrugs have poor cell uptake before degradation
Promyelocytic leukemia cells, HL-60, were cultured in RPMI medium containing 10% heat inactivated fetal calf serum (FCS). On the day of the study, cells are collected, washed, and placed in RPMI containing 10% FCS at 0.5 × 10 56Reconstituted at a concentration of cells / ml. 100 μl / well of the cell suspension was added to a 96-well plate. Serial dilutions of doxorubicin or test compound (3-fold increase) were made and 100 μl of compound was added to the wells. Finally, 10 μl of 100 μCi / ml3H-thymidine was added per well and the plates were incubated for 24 hours. Plates were harvested using a 96-well harvester (Packard Instruments) and counted on a Packard Top Count counter. Four-parameter logistic curves were plotted using Prism software as a function of drug molarity.3IC adapted to H-thymidine incorporation50The value was determined.
[0186]
[Table 5]
Figure 2004510703
[0187]
Doxorubicin has an IC of 0.075 μM in HL60 cells50With potential cytotoxic activity. In contrast, the prodrug Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox showed poor cell uptake and IC> 50 μM in the HL-60 proliferation assay.50Having. In vivo degradation studies indicate that leucyl-doxorubicin is an intermediate formed after proteolysis of the prodrug Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. Therefore, leucyl-doxorubicin was tested and an IC of 0.222 μM was used.50Has been shown. These data support the concept that leucyl-doxorubicin is taken up by cells where it is degraded to release active doxorubicin.
[0188]
An example 16.Comparative metabolism in mice
Two groups of ICR normal female mice received a single IV bolus dose of approximately 100 μmol / kg Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox or 10 μmol / kg doxorubicin (Dox). Plasma was obtained from three individual animals in individual groups at 5 minutes, 1, 2, 4, or 6 hours. The parent, dipeptidyl-doxorubicin (AL-Dox), α-amino-doxorubicin (L-Dox) and doxorubicin concentrations were measured by reverse phase gradient HPLC using fluorescence detection (λex = 480 nm, λem = 560). The extracts were analyzed. Amounts were determined using linear standard curve fit to measurements of 10-2000 ng / ml doxorubicin solution in mouse plasma.
[0189]
Based on a time course of up to 6 hours, L-Dox is the major metabolite for the first 2 hours, and the dipeptidyl-conjugate AL-Dox is formed at about the same time as L-Dox than the minor. It was a product. Doxorubicin appears later, and its plasma concentration can be determined from current and previously measured doxorubicin pharmacokinetic profiles (Van der vijgh et al., "Comparative metabolism and pharmacokinetics of doxorubicin drug and dioxin ubiquitin and dioxorubicin drug and dioxorubicin drug). and Tumor of tumor-bearing mice, "Cancer Chemother Pharmacol. 26 (1): 9-12 (1990); and Tabrizi-Fard et al. CR (CD1 ™) Mice Following Intravenous Administration ”, Proc. Amer. Assoc. Cancer Res. 42: 234 (2001)) and other metabolites as predicted by the doxorubicin control group more slowly over time. descend.
[0190]
This is consistent with the subsequent continuous degradation by exopeptidase activity. The area under the plasma concentration time curve (AUC) for doxorubicin (Table 6) shows that Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox produced equivalent doxorubicin exposure to doxorubicin alone. It should be noted that after administration of these compounds, doxorubicin exposure is similar to the relative safety expressed as the maximum tolerated dose in mouse safety studies.
[0191]
[Table 6]
Figure 2004510703
[0192]
As a result, a 10-fold dose of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox produced similar exposure to doxorubicin. In this study, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was administered at about twice its single dose (SD) and repeated dose (RD) MTD, and doxorubicin was produced at about twice its SD MTD. It was administered at 25% but at a dose equal to the RD MTD. The rapid clearance of undegraded Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox from plasma is clearly due to the high relative tolerance of the Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox compound compared to doxorubicin Bring. Doxorubicin is cleared relatively slowly. Thus, prodrugs allow for the administration of effective levels of doxorubicin exposure while safely clearing excess drug, as indicated by the relative differences in MTD, so that repeat-dose treatments such as chemotherapy Is advantageous in those treatments used.
[0193]
An example 17.Prodrugs are effective and well tolerated in tumor xenograft models
Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox has been demonstrated in several nude mouse xenograft models, including estrogen-dependent MCF-7 / 6 breast cancer and atriamycin regimen colorectal cancer CXF280 / 10 and LS-174T. It has been found to be effective in inhibiting the growth of human tumors.
[0194]
For example, if a group of 10 mice with LS174T tumors implanted subcutaneously are treated with an intravenous dose of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapy five times a week, the mean day of survival (MSD) And a vehicle treatment at doses of 57 (Group 2), 64 (Group 3) and 71 (Group 4) mg / kg Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. A decrease in tumor size (tumor volume) was observed, as compared to the control (Group 1) given, and the highest dose was equal to 40 mg / kg doxorubicin (see FIG. 11). The drug was safe and well tolerated under repeated dose levels and frequency of doses showing antitumor efficacy. Some dose-dependent weight loss was observed. In support of the study, no nephrotoxicity and myelosuppression was observed with doses of up to 106.8 mg / kg of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.
[0195]
An example 18.Suc −β Ala Leu Ala Leu Dox Is more tolerated in vivo than doxorubicin
The typical tetrapeptide prodrug Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox of the present invention is well tolerated in mice. In a second single dose maximum tolerated dose (SD-MTD) study, a group of five normal ICR mice received a bolus dose of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox intravenously. . Mice were observed daily for 49 days and body weight was measured twice weekly. The dose levels tested were 0, 50, 75 or 100 mg / kg, equivalent to 0, 29, 42 or 56 mg / kg doxorubicin, respectively. There was no acute toxin within 24 hours at any dose level.
[0196]
Dose- and time-dependent signs of toxicity were observed during this study. Toxicity, such as partial hind limb paralysis and significant weight loss (more than 20% of their initial body weight) were observed in the 75 and 100 mg / kg dose groups. By day 35, mortality was observed in 40% of the 75 mg / kg dose group. Based on survival at 49 days and lack of signs of toxicity, the SD-MTD for Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox is 50 mg / kg (equivalent to 28 mg / kg doxorubicin). It was decided.
[0197]
This dose was very tolerated and no adverse effects were observed. Thus, the SD-MTD was approximately 1.8-fold higher on a molar basis than the SD-MTD for doxorubicin alone (16 mg / kg). See Table 7. This is an approximate SD-MTD determination based on a range of doses in 14 mg / kg doxorubicin equivalent increments over the range tested.
[0198]
Preliminary observations on the toxicity profile of the prodrug have shown that it is generally consistent with that observation of doxorubicin, eg, later paralysis and wasting. However, some differences were seen indicating a favorable shift in the toxicity profile, including the characteristic GI-toxicity of doxorubicin, the lack of evidence of cardiotoxicity and myelosuppression. No significant effect on the kidney was observed.
[0199]
[Table 7]
Figure 2004510703
[0200]
An example 19.Prodrugs are safer and more effective than comparisons
A significantly higher dose of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox is administered, which achieves efficacy without significant toxicity in the LS-174T human colorectal cancer xenograft model compared to doxorubicin be able to. Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox at well-tolerated doses of 49 (Group 3), 57 (Group 4) and 65 mg / kg (Group 5) produced a rapidly growing adriamycin-resistant LS-174T Outstanding potency in inhibiting tumors (FIG. 5) and extending the survival of tumor-bearing mice (FIG. 12) compared to doxorubicin at 3.0 mg / kg (Group 2) and salt solution (Group 1) showed that. Dose limiting toxicity (cardiotoxicity and myelosuppression) was observed with repeated administration of doxorubicin in humans. Thus, a higher dose of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox than our doxorubicin was administered, indicating that it favored tumor inhibition over systemic toxicity.
[0201]
An example 20.Prodrugs are useful for moderate doxorubicin-sensitive tumors
MX-1 tumors, moderately doxorubicin-sensitive human breast cancer xenografts, were implanted subcutaneously (SC) and at least once a week before the start of dosing (Day 0) and then during the study. Twice a week, mice were weighed and tumors were measured (by calipers). Immediately before the start of dosing (Study Day 2 to Day 0), mice were randomized into various groups based on tumor weight. Mice were euthanized after the tumor reached a cut-off weight (end point) of 1.5 g. The study was terminated on day 60.
[0202]
[Table 8]
Figure 2004510703
[0203]
Control group tumors grew rapidly and all animals had terminated by day 24 at the cancer endpoint. The tumors showed relatively uniform growth characteristics, reaching cancer end-pons ranging from 15 to 24 days. Doxorubicin was effective in significantly extending the presence of tumor-bearing mice (Table 8). Dose responsiveness was established for Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox in both inhibiting MX-1 tumor growth and increasing mouse survival (FIG. 18 and Table 8). Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox at 71 mg / kg was significantly better than doxorubicin in inhibiting tumor growth and prolonging mouse survival (Table 8). All three dose regimes of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox and doxorubicin were very well tolerated. Only one of the 10 mice in the Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox 71 mg / kg group had a weight loss of up to 20% towards the end of the study (after day 46).
[0204]
An example 21.Prodrugs are useful in evading multidrug resistance mechanisms
Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox has been shown to be more active than free doxorubicin on the MDR human cell line implanted in mice in a xenograft model. Doxorubicin supplied to tumors in denatured form, especially as a prodrug as Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, is active in delaying tumor growth resulting in a significant prolongation of survival in that dose group .
[0205]
Table 9 and FIG. 15 show that for Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, there is a dose-dependent increase in survival in MDR human colorectal cancer LS174-T. LS174T is a very aggressive and rapidly growing tumor that displays heterogeneous cell morphology with necrotic centers. Because it is very resistant to conventional chemotherapy and tumors that become well-established within a few days are always present in some animals, those animals try to inhibit tumor growth , And animals reach tumor endpoints despite treatment. Doxorubicin alone is completely inactive in this model and has no effect on tumor growth or viability.
[0206]
[Table 9]
Figure 2004510703
[0207]
In particular, Table 9 provides a summary of the effects of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox at three dose levels compared to doxorubicin in LS174T colorectal cancer xenografts in nude mice (Q7Dx5). The parameters measured are calculated mean survival days (MDS), number of long-term survivors (LTS), determined by termination, for tumors that reach a predetermined cutoff size of 1500 mg (tumor death), And tolerability of the dose regimen by the number of mice that show toxic death (> 20% loss of body weight). The number of LTS at day 60 was zero in all groups. No toxic death was observed in any of the groups. Statistical significance from vehicle control group:*: P <0.05;**: P <(unpaired t-test).
[0208]
Control group tumors grew rapidly and all animals had terminated by day 33 at the cancer endpoint. Tumors displayed heterogeneous growth characteristics and reached the cancer endpoint on days 15-33. Doxorubicin (3 mg / kg) was ineffective at inhibiting LS174T tumor growth or prolonging survival. Dose responsiveness was established for Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox in prolonging mouse survival (Table 9). Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox at 64 mg / kg was significantly better than doxorubicin in prolonging mouse survival (Table 9). Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox at 57 mg / kg significantly inhibited LS174T tumor growth (FIG. 15 and Table 9). All three dose regimes of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox and doxorubicin were very well tolerated and there was no termination due to toxicity endpoint.
[0209]
Furthermore, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (but not doxorubicin) administered at three well-tolerated dose levels (Q7dx5) has a dose-dependent inhibitory effect on median tumor weight. (FIG. 15).
FIG. 15 shows the effect of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox compared to doxorubicin on tumor growth of LS174T tumor colorectal cancer xenografts in nude mice and vehicle controls. Group D was statistically significantly different from the vehicle control group at day 19 (p <0.05).
These results suggest that local generation of active cytotoxicity at high concentrations in tumors may be the key to prodrug forms of therapeutics that overcome the MDR pathway.
[0210]
An example 22.β Ala Leu Ala Leu Dox Aggregation
Poorly soluble anthracycline drugs have been shown to form aggregates when prepared in aqueous buffers (Menozzi et al., "Self-association of doxorubicin and related compounds in aqueous solutions", . J. Pharmaceut Sci, 73:.. 766-770 (1984); Canfalonieri such as, "The use of new leser particle sizer and shape analyser to detect and evaluate gelatinous microparticles suspended in reconstituted anthracycline infusion solutions ", J. Pharmaceut. Biomed. Anal. 9: 1-8 (1991)).
[0211]
Evaluation of the size of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox aggregates in an aqueous solution at 17.4 μM / ml was performed by using Amicon Centricon.TM An attempt was made to filter through the filter unit. Doxorubicin (17.4 μM / ml) and βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (17.4 μM / ml) were dissolved in distilled water, respectively, and 3,000, 10,000, 30,000 and 50,000 molecular weights Placed in a Centricon filter with cut-off (MWCO). Individual filter units were centrifuged at 1500 g for 2 hours. The amount of drug retained and passing through the filter was quantified at λ 475 nm and converted to%.
[0212]
Table 10 shows that 81% of the doxorubicin passed through the 3,000 MWCO filter and only 5% of the conjugate, βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, passed the 3,000 MWCO filter. The data shows that 50,000 MWCO retains more than 40% of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. The data show that significant% of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox aggregates are greater than 50 KD (> 50 molecules / aggregate). Therefore, βAla-Leu-Ala-Leu-Dox can aggregate under some conditions.
[0213]
[Table 10]
Figure 2004510703
[0214]
An example 23.Β in mice Ala Leu Ala Leu Dox Intravenous infusion of
It is known that acute toxicity probably occurs through the interaction of positively charged polymers such as protamine, polylysine or their aggregates, and the luminal surface of blood vessels (Delucia et al., “Efficacy and toxicity of differentiation”. charged polycationic protamine-like peptides for heparin anticoagulation reversal ", J. Vase Surg 18:... 49-60 (1993); Ekrami such as," Carbamylation decrease the cytotoxicity but not the drug-carrier properties fo polylysines ", J. DrugTarg. 2: 469-475 (1994)).
[0215]
It has further been shown that heparin reduces the toxic effects of protamine sulfate on rabbit myocardium (Wakefield et al., "Heparin-mediated reductions of the toxic effects of protamine sulphate. -53 (1992)). To test the hypothesis that the acute toxicity seen here was due to positively charged prodrug aggregates, βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (174 μM / ml) was compared to controls. At 4.000 I. U. Mice were given following 1 hour intravenous pretreatment with heparin. Table 12 shows that, following heparin, the so far acute lethal volume of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was significantly less toxic.
[0216]
These data support the hypothesis that acute toxicity is due to positively charged aggregates causing effects similar to those seen for protamine or polylysine. The negative and neutrally charged prodrugs of the present invention overcome this unwanted side effect.
[0217]
[Table 11]
Figure 2004510703
[0218]
According to the previous hypothesis, the capping of the terminal amino groups of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox by the negatively charged component is sufficient to complete the acute toxic effect at dose levels as high as 250 mg / kg (Dox-HCl). Quenching.
As evidence of this, in the relevant experiments, all animals had 3-5 mice per group with 250 mg / kg (Dox-HCl) of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox or G1-βAla-Leu-Dox. Survived up to 8 days when treated with an intravenous bolus of Ala-Leu-Dox.
[0219]
How to analyze the remaining examples:
Peptide sequences synthesized using the solid or solution phase approach were used without further purification if analytical HPLC (Methods A, B & D) indicated a crude product with a purity of 80% or more. Otherwise, the material was purified using preparative HPLC method C.
[0220]
HPLC Method A:
Analytical HPLC analysis was performed using solvent A (0.1% TFA / H2O) and solvent B (0.1% TFA / ACN) on a Waters 2690 using a C-18 column (4 μm, 3.9 × 150 mm ID, 1 ml / min flow rate), eluting with a gradient of The data was then processed at λ 254 nm using a Water Millennium system. The analytical HPLC gradient started with 90% solvent A and ended with (linear) 100% solvent B over 14 minutes. The purity of the compounds for this and the next method was evaluated as the relative% area under the peak curve.
[0221]
HPLC method B:
Analytical HPLC analysis was performed on a C-18 column (3) eluting with a gradient of solvent A (80% 20 mM ammonium formate and 20% acetonitrile) and solvent B (20% 20 mM ammonium formate and 80% acetonitrile). 0.5 μm, 4.6 × 150 mm ID, flow rate 1 ml / min) was performed on a Waters 2690, and the data was processed at λ 254 nm using a Water Millennium system. The analytical HPLC gradient started with 100% solvent A and ended with (linear) 100% solvent B over 14 minutes.
[0222]
HPLC Method C:
Purification for separation of the crude product is carried out using solvent A (H2This was achieved with a Waters Delta Prep 4000 system using a C-4 column (15 μm, 40 × 100 mm ID, 30 ml / min flow rate) eluting with a gradient of O) and solvent B (MeOH). The preparative HPLC gradient starts with 80% solvent and progresses to 100% solvent B over 70 minutes (linear). Data was processed at λ254 nm using a Waters Millennium System.
[0223]
HPLC Method D:
Analytical HPLC was accomplished on a Hewlett Packard instrument using a TSK superODS column (TosoHaas); solvent A (0.1% TFA in water); solvent B (0.1% TFA in acetonitrile). Gradient: 30-36% B at 2 minutes, 36-41% B at 10 minutes, 41-90% B at 3 minutes, 90% B at 5 minutes, detection wavelength λ 254 nm.
[0224]
NMR and MS:
Additional structure determination was performed by NMR and MS techniques, and the results supported the compounds of the present invention.
TLC method:
TLC analysis showed DCM / MeOH / H for elution2Performed on silica gel 60F-254 nm-0.25 mm plate (Merck) using O / 88% formic acid (85/15/1/2).
[0225]
Ninhydrin test:
A few milligrams of the product were introduced into the test and two drops of solution A (50 mg / ml ninhydrin in ethanol), two drops of solution B (4 mg / ml phenol in ethanol), and then two drops Solution C (2 ml of 0.01 M KSCN in 100 ml of pyridine) was added. The mixture was left in a boiling water bath for 5 minutes. In the presence of free amine, the solution turns purple.
[0226]
Example of specific oligopeptide synthesis:
Commercial reagent sources:
Doxorubicin and daunorubicin were obtained from Meiji (Japan) using Pd (PPh3)4Supplied by Strem Chem (Newburyport, Mass.), PEG by Shearwater (Huntsville, Alabama) and solvent HATU by Aldrich (Milwaukee, Wis.); (San Diego, CA), Advanced ChernTech (Louisville, KY), Peptide International (Louisville, KY) or SynPep (Dublin, CA).
[0227]
An example 24.Fmoc Β of shape Ala Leu Ala Leu Benzyl ester
ΒAla-Leu-Ala-Leu in Fmoc form (24.34 g, 0.04 mol) was added to a round bottom flask with DMF (350 ml) and a magnetic stirrer. After dissolving the tetrapeptide, benzyl bromide (4.76 ml, 0.04 mol) was added to the solution with stirring, followed by cesium carbonate (13.04 g, 0.04 mol). The reaction mixture was stirred at room temperature for 1.5 hours. The reaction mixture was then slowly poured into a flask containing 450 ml of ice-cooled water. A large amount of white solid precipitated, which was collected by suction filtration. The product was washed with water (2 × 200 ml) and placed in a vacuum desiccator. The product (24.2 g, 87%) was identified by HPLC (purity: 95%). C40H50N4O7MS m / z calculated for: 69.4; Found: 699.5.
[0228]
An example 25.β Ala Leu Ala Leu Benzyl ester
In a round bottom flask (25 ml), βAla-Leu-Ala-Leu benzyl ester in Fmoc form (0.7 g, 1.0 mmol) was dissolved in 5 ml of anhydrous DMF. Piperidine (1.2 ml, 12.1 mmol) was added to the solution and the mixture was stirred at room temperature for 24 minutes. The reaction was quenched with water (6ml) and extracted with ethyl acetate (2x10ml). The combined organic layers were further washed with water (2 × 5 ml), brine (5 ml) and dried over sodium sulfate. A white solid (0.8 g) was obtained after removal of the solvent. The purity of the product was only 67%. C25H40N4O5MS m / z calculated for 476.3; found 477.2.
[0229]
An example 26.Methylsuccinyl- N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Benzyl ester
In a round bottom flask (250 ml), methyl hemisuccinate (3.198, 24.2 mmol) was dissolved in anhydrous DMF (50 ml). DIEA (4.22 ml, 24.2 mmol) was added to the solution, followed by HBTU (9.17 g, 24.2 mmol). The mixture was stirred at room temperature for 45 minutes. To this mixture was added a solution of βAla-Leu-Ala-Leu benzyl ester (crude, 10.14 g, 21.3 mmol) in anhydrous DMF (150 ml). The mixture was continuously stirred at room temperature for 2.5 hours.
[0230]
The reaction mixture was then slowly poured with stirring into a flask with 200 ml of ice-cold water. A large amount of white solid precipitated, which was extracted with ethyl acetate (3 × 200 ml). The combined organic layers were further washed with water (2 × 200 ml), brine (200 ml) and dried over sodium sulfate. A white solid was obtained after removal of the solvent. Recrystallization of this crude product in ethyl acetate yielded 7.53 g (60%) of the product with 80% purity. C30H46N4O8MS m / z calculated for: 591.4; found: 590.33.
[0231]
An example 27.Methylsuccinyl- N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu
ΒAla-Leu-Ala-Leu benzyl ester in methyl succinyl-N-cap form (1.0 g, 86% purity, 1.46 mmol) was added to an Erlenmeyer flask containing 100 ml of methanol. The solution became cloudy after several minutes of stirring. 50 ml of methanol were added, but the solution was not yet clear. The solution was transferred into a hydrogenation reactor. To this vessel was added Pd-C (90 mg, 10% wet, 50% water, 0.042 mmol). After hydrogenation at room temperature for 2 hours, the reaction was stopped and the catalyst was filtered. A white solid (0.77 g, 78%) was obtained after removal of the solvent. C23H40N4O8MS m / z calculated for: 501.2; found: 500.3.
[0232]
An example 28.N Synthesis of cap-allyl-hemisuccinate
This molecule is described in Casimir, J. et al. R etc. , Tet. Lett. 36 (19): Prepared according to the method of 3409, (1995). 10.07 g (0.1 mol) of succinic anhydride and 5.808 g (0.1 mol) of allyl-alcohol were refluxed in 100 ml of toluene for 6 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure (15.5 g; 98%). The resulting material was of sufficient purity for use in subsequent reactions. The purity and identity of the semi-solid product1H NMR andThirteenIt was confirmed by C NMR and LC / MS.
[0233]
An example 29.Allyl-succinyl-β Ala Leu Ala Leu Dox Synthesis of
In a round bottom flask (50 ml), β-Ala-Leu-Ala-Leu in the N-cap-arylhemisuccinyl form (1 g, 1.9 mmol) and doxorubicin (1.1 g, 1.9 mmol) were added to anhydrous DMF (50 ml). ). After stirring the mixture for 5 minutes, DIEA (0.66 ml, 3.8 mmol) was added to the solution followed by HATU (0.76 g, 1.9 mmol) and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. did. DMF was removed by rotary evaporation and the residue was taken up in 1: 1 DCM: MeOH (4.0 ml). To this solution, 100 ml of ether was added slowly with stirring. A red precipitate formed and was collected by suction filtration. The solid was washed with ether (2 × 2 ml) and dried in a vacuum desiccator to give the allyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic, which, according to Method B, was 90% It had HPLC purity.
[0234]
An example 30.Allyl-succinyl-β Ala Leu Ala Leu From doxorubicin Suc −β Ala Leu Ala Leu Dox Preparation of
To a stirred solution of 0.1 g (0.095 mmol) of allyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu doxorubicin in 2 ml of THF, under a nitrogen atmosphere, 0.05 g (0.095 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) ) Palladium was added as a solid. After 10 minutes, the precipitate formed during the reaction was filtered and washed with THF. Dry weight: 0.1 g. The solid was determined to be succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox by HPLC,11 H NMR, identified by LC / MS.
[0235]
An example 31.Fmoc Β of shape Ala Leu Ala Leu Synthesis of
The Fmoc form of βAla-Leu-Ala-Leu was synthesized using a solid-phase approach with standard Fomc chemistry. A typical synthesis used Wang's alkoxy resin (0.60 mmol / g loading). Fomc-protected amino acids were used for solid phase peptide synthesis. For a 1 mM peptide scale on the resin, 3 equivalents of amino acids were preactivated with HBTU as activator 5 minutes before being added to the resin with 2 equivalents of DIEA. The coupling reaction was performed for 2 hours and then washed with DMF (25 ml × 3) and DCM (25 ml × 3). The coupling reaction was repeated with two equivalents of amino acid under similar conditions.
[0236]
The progress of the reaction was monitored using the ninhydrin test, and if the ninhydrin test showed an incomplete reaction after 2 hours, the coupling step was repeated three times. Deprotection was performed with 20% pipericin in DMF for 15-20 minutes. The coupling step was repeated with the next amino acid until the desired peptide was assembled on the resin. Final degradation of the peptide from the resin was achieved by treating the resin with a solution of 95% TFA and 5% water. After stirring the reaction mixture at room temperature for 2 hours, the resin was filtered under reduced pressure and washed twice with TFA. The filtrates were combined and the peptide was precipitated by adding 400 ml of cold ether. The peptide was filtered under reduced pressure and dried to give βAla-Leu-Ala-Leu in Fmoc form (94% HPLC purity by Method A). The crude peptide was used for the next step without further purification.
[0237]
An example 32.Fmoc Shaped Thi Tyr Gly Len Synthesis of
The Fmoc form of Thi-Tyr-Gly-Len was synthesized using a solid phase approach with standard Fomc chemistry and Wang's alkoxy resin (0.60 mmol / g loading). Fomc-protected amino acids and Fomc-Thi-OH were used for solid phase peptide synthesis. For a 1 mM peptide scale on the resin, 3 equivalents of amino acids were preactivated with HBTU as activator 5 minutes before being added to the resin with 2 equivalents of DIEA.
[0238]
The coupling reaction was performed for 2 hours and then washed with DMF (25 ml × 3) and DCM (25 ml × 3). The coupling reaction was repeated with two equivalents of amino acid under similar conditions. The progress of the reaction was monitored using the ninhydrin test, and if the ninhydrin test showed an incomplete reaction after 2 hours, the coupling step was repeated three times. Deprotection was performed with 20% pipericin in DMF for 15-20 minutes. The coupling step was repeated with the next amino acid until the desired peptide was assembled on the resin.
[0239]
Final degradation of the peptide from the resin was achieved by treating the resin with a solution of 95% TFA and 5% water. After stirring the reaction mixture at room temperature for 2 hours, the resin was filtered under reduced pressure and washed twice with TFA. The filtrates were combined and the peptide was precipitated by adding 400 ml of cold ether. The peptide was filtered under reduced pressure and dried to give Thi-Tyr-Gly-Len in Fmoc form (88% HPLC purity by Method A). The crude Fmoc form of Thi-Tyr-Gly-Len was used for the next step without further purification.
[0240]
An example 33.Fmoc Β of shape Ala Leu Ala Leu Dnr Synthesis of therapeutic agents
Daunorubicin.HCl (185 mg, 0.329 mmol) and βAla-Leu-Ala-Leu in Fmoc form (200 mg, 0.32 mmol) were dissolved in anhydrous DMF (15 ml) at room temperature. To this rapidly stirred solution DIEA (0.115 ml, 0.658 mmol) was added in one portion and the reaction mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. The reaction mixture was cooled to 0 ° C. using an ice bath and 138 mg (0.362 mmol) HATU was added slowly over 10 minutes.
[0241]
The reaction mixture was stirred at room temperature for a further 90 minutes. Ice-cooled water (200 ml) was added to the reaction mixture, resulting in the formation of a red precipitate. The precipitate was collected on a crude frit, washed with 3 × 50 ml of water and 3 × 50 ml of diethyl ether, and dried under reduced pressure to obtain the Fmoc form of βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr therapeutic. (94% yield, 95% HPLC purity by Method A). This product was used for the next step without further purification.
[0242]
An example 34.Fmoc Shaped Thi Tyr Gly Leu Dnr Synthesis of therapeutic agents
Daunorubicin.HCl (90 mg, 0.16 mmol) and Thi-Tyr-Gly-Leu-Dnr in Fmoc form (120 mg, 0.16 mmol) were dissolved in anhydrous DMF (15 ml) at room temperature. To this rapidly stirred solution DIEA (0.56 ml, 0.16 mmol) was added in one portion and the reaction mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. The reaction mixture was cooled to 0 ° C. using an ice bath and 61 mg (0.16 mmol) of HATU was added slowly over 10 minutes.
[0243]
The reaction mixture was stirred at room temperature for a further 90 minutes. Ice-cooled water (150 ml) was added to the reaction mixture, resulting in the formation of a red precipitate. The precipitate was collected on a crude frit, washed with 3 × 50 ml of water and 3 × 50 ml of diethyl ether, and dried under reduced pressure to obtain the Fmoc form of the Thi-Tyr-Gly-Leu-Dnr therapeutic. (94% yield, 91% HPLC purity by Method A). This product was used for the next step without further purification.
[0244]
An example 35.Fmoc −β Ala Leu Ala Leu -Preparation of doxorubicin
Daunorubicin.HCl (3.0 g, 5.17 mmol) and Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu (3.15 g, 5.17 mmol) were dissolved in anhydrous DMF (230 ml) at room temperature under a nitrogen atmosphere. To this rapidly stirred solution DIEA (1.798 ml, 10.34 mmol) was added in one portion and the reaction mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. The reaction mixture was cooled to about −2 ° C. in an ice / brine bath and 2.56 g (6.73 mmol) of HATU in 58 ml of DMF was added dropwise with stirring over 12 minutes.
[0245]
The reaction mixture was stirred at −2 ° C. for a further 30 minutes, then added in one portion of DIEA (0.285 ml, 1.64 mmol). Water (580 ml) at 0 ° C. was added to the reaction mixture, resulting in the formation of a fluffy red precipitate. The precipitate is collected on a coarse glass frit, washed with 3 × 50 ml of water and 3 × 50 ml of aqueous diethyl ether and air-dried for 16 hours, 5.12 g of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox in Fmoc form. (89.7% yield, 90.23% HPLC purity by Method B).
[0246]
An example 36.Fmoc −β Ala Leu Ala Leu Dox Succinyl-β from Ala Leu Ala Leu Dox Preparation of
To a solution of 5.0 g (4.41 mmol) of Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu in 230 ml of anhydrous DMF at room temperature under nitrogen was added 21.8 ml (220 mmol) of piperidine all at once. It caused a color change to purple. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, then cooled to about -20 C in a dry ice / acetone bath. 22.5 g (0.225 mol) of succinic anhydride were added in one portion and the reaction temperature was kept below -5 ° C. After stirring at −10 ° C. to −5 ° C. for about 2 minutes, the color changed from purple to red / orange. The cooling bath was removed and the reaction mixture was stirred for 10 minutes. Next, the volume of the reaction mixture was reduced to about 100 ml by rotary evaporation and then diluted with 125 ml of chloroform.
[0247]
To this solution, 1400 ml of diethyl ether was quickly added, resulting in the formation of a red precipitate. The precipitate was isolated on a medium glass frit and triturated with 5 × 200 ml of diethyl ether to give 89.13% HPLC pure material. The precipitate was washed again with 1 × 20 ml of diethyl ether and air dried to give 3.62 g of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (81% physical yield, 88.2%). HPLC purity). This material is stirred at 0 ° C. in 30 ml of water and 33.98 ml (0.95 eq.) Of 0.1 M aqueous NaHCO 33Was added and the resulting suspension was stirred until all solids were dissolved. The solution was lyophilized to give 3.77 g of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (99% physical yield, 89.06% HPLC purity by Method B).
[0248]
An example 37.N -Β in capsuccinyl form Ala Leu Ala Leu Dnr -Synthesis of therapeutic agents
Piperidine (0.442 ml, 4.48 mmol) was added to a solution of βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr in Fmoc form (100 mg, 0.089 mmol) in 5 ml of anhydrous DMF. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 minutes and then cooled to -20 ° C using a dry ice / acetone bath. Succinic anhydride (458 mg, 4.54 mmol) was added in one portion to the cooled reaction mass.
[0249]
The reaction was stirred rapidly at -5 ° C for 5 minutes, then at room temperature for a further 90 minutes. 250 ml of anhydrous diethyl ether were added to the reaction mixture and the resulting red precipitate was isolated on a medium glass frit. The filter cake was washed with two successive 50 ml portions of diethyl ether and dried under reduced pressure to give the β-Ala-Leu-Ala-Leu-Dnr-therapeutic in N-cap succinyl form (80%). Yield, 88% HPLC purity according to method B). LC / MS gave a molecular weight of 995 (expected molecular weight 996).
[0250]
An example 38.N -Cap succinyl form Thi Tyr Gly Leu Dnr Synthesis of therapeutic agents
To a solution of Thi-Tyr-Gly-Leu-Dnr (100 mg, 0.079 mmol) in Fmoc form in 5 ml of anhydrous DMF was added piperidine (0.391 ml, 3.95 mmol) in one portion and red to purple. Brought a change in color. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 minutes and then cooled to -20 <0> C using a dry ice / acetone bath. Then 407 mg (4.02 mmol) of succinic anhydride was added in one portion to the cooled mixture. The reaction was stirred rapidly at -5 ° C for 5 minutes, then at room temperature for a further 90 minutes. 200 ml of anhydrous diethyl ether was added to the reaction mixture, resulting in a red precipitate. The precipitate is isolated on a medium glass frit, washed with 3 × 50 ml of diethyl ether and dried under reduced pressure to give the N-cap succinyl form of the Thi-Tyr-Gly-Leu-Dnr therapeutic. (80% yield, 81% HPLC purity by Method A). LC / MS gave a molecular weight of 1141 (expected molecular weight of 1142).
[0251]
An example 39.N -Β of cap glutaryl form Ala Leu Ala Leu Dox Synthesis of sodium salt of therapeutic agent
Piperidine (436 μl, 4.413 mmol) was added to a solution of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox in Fmoc form (100 mg, 0.088 mmol) in DMF (4.5 ml). After stirring at room temperature for 5 minutes, the reaction mixture was cooled to -5 ° C and glutamic anhydride (624 mg, 5.472 mmol) was added quickly. The cooling bath was removed as soon as the color changed and the mixture was stirred at room temperature for a further 10 minutes.
[0252]
DMF was removed by rotary evaporation, and the residue was dissolved in chloroform (2.5 ml). Diethyl ether (14 ml) was added and the resulting precipitate was filtered. The filter cake was washed with diethyl ether, air dried and then resuspended in water (14 ml). The sodium salt was formed by dropwise addition to a suspension of 0.025 M NaOH (4 ml, 0.10 mmol) until complete dissolution of the solid. The solution was then lyophilized to give the sodium salt of G1-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (97% yield, 87% HPLC purity by Method D).
[0253]
An example 40.
"Urea method" for preparing conjugates, ie precursors for enzymatic pathways
Methylsuccinyl- N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu And doxorubicin coupling
Under an atmosphere of anhydrous nitrogen, 26.04 g (52.0 mmol) of β-Ala-Leu-Ala-Leu in methyl succinyl-N-cap form, 23.26 g (40.2 mmol) of doxorubicin hydrochloride were added to 800 ml of anhydrous Suspended / dissolved in urea-saturated (about 30% w / v) DMF and 19.948 ml (114.16 mmol) DIEA. The mixture was cooled to 0-3 C over about 25 minutes.
[0254]
At this point, 21.2 g (56.0 mmol) of HATU was added over 10 minutes as a solution in about 100 ml of urea-saturated DMF (the volume of this solution should be kept to a minimum). The reaction mixture was stirred at −2 to 2 ° C. for 10 minutes and poured into 4000 ml of ice-cooled brine containing 2% (v / v) acetic acid for about 5 minutes with vigorous stirring. Was filtered on a medium porous glass filter, washed well with water and dried under reduced pressure. 43 g physical yield: 104.47%, HPLC purity 93.45% according to method B.
[0255]
An example 41.Methylsuccinyl- N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Dox Synthesis of therapeutic agents
In a round bottom flask (50 ml), N-cap-methylhemisuccinyl form of βAla-Leu-Ala-Leu (0.25 g, 0.5 mmol) and doxorubicin (0.29 g, 0.5 mmol) were added to anhydrous DMF. (20 ml). After the mixture was stirred for 5 minutes, DIEA (0.17 ml, 1.0 mmol) was added to the solution followed by HATU (0.19 g, 0.5 mmol). The mixture was stirred at room temperature for 4 hours. DMF was removed by rotary evaporation and the residue was taken up in 1: 1 methylene chloride: methanol (4.0 ml). To this solution, 40 ml of ether was added slowly with stirring. A red precipitate formed and was collected by suction filtration. The solid was washed with ether (2 × 10 ml) and dried in a vacuum desiccator. 0.50 g of the product (98%) was obtained.
[0256]
An example 42.MeOSuc −β Ala Leu Ala Leu Dox Of free doxorubicin from food
MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (200 mg, 0.194 mmol), DIEA (0.068 ml, 0.388 mmol) and anhydrous DMF (10 ml) were placed in a 50 ml flask equipped with a magnetic stir bar. did. When MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox is completely dissolved, isocyanate resin (340 mg, 0.582 mmol; pre-swollen in 5 ml of dichloromethane for 5 minutes) is added and the resulting solution is allowed to stand at room temperature. For 2 hours with periodic HPLC monitoring. HPLC chromatography showed that Dox was completely removed by resin treatment within 45 minutes.
[0257]
Next, the reaction mixture was filtered through a frit to remove the resin. The resin was washed with 10 ml of DMF and the DMF washes were combined with the filtered reaction mixture. The filtered reaction mixture was then concentrated onto a red gum on a rotary evaporator equipped with a high vacuum pump and a 30 ° C. water bath. The red gum residue was suspended in 5 ml of DMF and then the solution was added slowly into a rapidly stirred solution of anhydrous diethyl ether. A red product is formed, which is then filtered on a frit and washed with diethyl ether and dried under reduced pressure to give MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (176 mg, 86% Yield).
[0258]
An example 43.Methyl succinyl- by using a cross-linked enzyme N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Dox Hydrolysis of therapeutic agents
The βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in methylsuccinyl-N-cap form (1.0 g, 0.975 mmol) and 100 ml DMF were placed in a 500 ml flask. The suspension was stirred vigorously with a magnetic stirrer. When the β-Ala-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in methyl succinyl-N-cap form was completely dissolved, 400 ml of deionized water was added and the resulting solution was stirred at 35 ° C. A slurry of 1 g of washed CLEC-PC (Altus Biologics) immobilized enzyme was rinsed with 3 aliquots of deionized water and then resuspended in 10 ml of 20% aqueous DMF before use. The resulting suspension was stirred at 35 ° C. with regular HPLC monitoring.
[0259]
When all the methyl succinyl-N-capped form of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic has been consumed (about 18 hours), the reaction mixture is filtered through a 0.45 μM nylon membrane filter and subjected to CLEC- The PC enzyme was removed. The CLEC-PC cake was washed with 3 × 10 ml of methanol, and the methanol wash was combined with the filtered reaction mixture. The filtered reaction mixture and methanol wash were then concentrated to a red gum on a rotary evaporator equipped with a high vacuum pump and a water bath at 30 ° C. The red gum was then suspended in 50 ml of deionized water at room temperature and stirred vigorously through a mechanical stirrer.
[0260]
To this suspension was added a solution of 77.8 mg (0.926 mmol, 0.95 equiv) of sodium bicarbonate in 100 ml of deionized water over 2 minutes. The suspension was stirred at room temperature for 20 minutes. The reaction mixture was filtered through a 0.45 μM nylon membrane filter and ligated and dried. 0.936 g of the sodium salt of the βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in succinyl-N-cap form was isolated (approximately 100% yield; 84% HPLC purity by Method B).1H andThirteenC NMR spectra were recorded on a spectrometer at 600 and 150 MHz, respectively, and on electrospray MS, which was consistent with the desired structure.
[0261]
An example 44.Methyl succinyl by using a soluble enzyme N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Dox Hydrolysis of therapeutic agents
11.0 g (10.72 mmol) of the methyl succinyl-N-cap form of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic is suspended in HPLC grade water and homogenized with an Ultraturrax T8 homogenizer for 60 minutes, A finely divided suspension was produced. The suspension was stirred at 35 ° C. (500 rpm) and adjusted to pH = 6.05 with 76 mM aqueous sodium bicarbonate. Next, 1.0 g of C.I. Antarctica "B" lipase (Altus Biologics) was added and the reaction mixture was stirred at 35 ° C for 48 hours. During the 48 hour reaction time, the pH was maintained between 5.3 and 6.2 by periodic addition of 76 mM sodium bicarbonate, and the reaction was monitored periodically by HPLC. After 48 hours, the reaction was about 98% complete by HPLC.
[0262]
The reaction mixture was then adjusted to pH = 7 with 76 mM aqueous sodium bicarbonate and filtered through a pad of Celite 521. The clarified reaction mixture was then acidified to a pH of about 3 with 5 ml of glacial acetic acid, resulting in the formation of a gummy red precipitate. The precipitate was isolated by filtration through Celite 521, subsequent rinsing of the celite pad with methanol, filtration of the methanol solution through a 10-20 μM glass filter and rotary evaporation of the filtered solution. 7.31 g of a rubbery red product were obtained. The product was converted to the sodium salt by dissolution in 70 ml of 76 mM sodium bicarbonate (0.95 eq) and lyophilized, giving 7.30 g (66.1% physical yield) of succinyl-N -The sodium salt of the beta-Ala-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in capped form was obtained (84.5% purity by HPLC).
The product was identical to that of Example 45.
[0263]
An example 45.Methylsuccinyl- N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Dox Candida antarctica with fixed therapeutic agent B ”Lipase hydrolysis
30.0 g of Candida antarctica "B" lipase (Altus Biologics) was dissolved in 300 ml of water and dialyzed against 3 x 4 L of 50 mM aqueous sodium bicarbonate (pH = 6.4). After dialysis, the volume of the dialyzed solution was 300 ml. 360 ml of Pharmacia NHS-Activated Sepharose 4 Fast Flow was placed on a coarse glass filter and rinsed with 5 × 450 ml of ice-cold 1 mM aqueous HCl. The rinsed NHS-Activated Sepharose was combined with the dialyzed enzyme solution. The resulting suspension was stirred at ambient temperature (about 22 ° C) for 2.0 hours.
[0264]
The Sepharose / enzyme conjugate was isolated on a coarse glass filter and then stirred in 1000 ml of 100 mM aqueous TRIS (pH = 7.45) for 15 minutes. The suspension was filtered and incubated overnight at 4 ° C. with another 1000 ml of 100 mM aqueous TRIS buffer (pH = 7.45). In the morning, the immobilized enzyme was filtered and, after washing with water, placed in a 2000 ml three-necked round bottom flask. 43 g of β-Ala-Leu-Ala-Leu-Dox in methylsuccinyl-N-cap form was added and the solid was suspended in 800 ml of deionized water.
[0265]
The flask was fitted with an overhead stirrer and a pH-stabilizer set to maintain the pH of the reaction mixture at 5.9-6.2 by adjusting the syringe pump. The syringe pump was filled with 0.1 M sodium bicarbonate. The progress of the reaction was followed by HPLC. After 6 days, the immobilized enzyme was filtered and the solution phase was lyophilized. Next, the dried solid was suspended in about 11 ml of anhydrous THF and filtered. 42.66 g, 98.34% physical yield, 93.45% (254 nm), 94.43% (480 nm) HPLC purity by Method B.
[0266]
An example 46.β Ala Leu Ala Leu Dox Lactate [β Ala Leu Ala Leu Dox Of lactate]
Piperidine (26 ml, 264 mmol) was added to a solution of the β-Ala-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in Fmoc form (6.00 g, 5.3 mmol) in DMF (265 ml). After stirring at room temperature for 5 minutes, the reaction mixture was placed in an ice-salt bath and precooled (4 ° C.) 10% lactate buffer (pH 3) (600 ml) was added immediately. The aqueous solution was extracted with DCM (3 × 500 ml) and excess salts were removed by solid phase extraction.
[0267]
C18 ODS-A silica gel (120 g) was conditioned in a glass frit (500 ml methanol, 2 × 500 ml water) and in an aqueous solution of the crude lactate (500 ml methanol, 2 × 500 ml). Water) and an aqueous solution of the crude lactate. After washing with water (2 × 500 ml) and drying, the filter cake was dissolved in methanol. The methanol was evaporated and the residue was dissolved in water. The resulting solution was lyophilized to give 3.54 g of the lactate salt of the βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic (67% yield, 89% HPLC purity by Method B).
[0268]
An example 47.β Ala Leu Ala Leu Dox Succinyl- starting from the lactate of the therapeutic agent N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Dox Synthesis of therapeutic agents
DIEA (417 μl, 2.40 mmol) was added to a solution of the lactate salt of the βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic (1.200 g, 1.20 mmol) in DMF (35 ml). After stirring for 15 minutes at room temperature, 97% succinic anhydride (0.144 g, 1.44 mmol) was added. The mixture was stirred for 2 hours and DMF was removed by rotary evaporation.
[0269]
The residue was washed with CHCl3/ CH3Dissolved in a mixture of OH (4/1) (6 ml) and 1: 1 Et2200 ml of a mixture of O: hexane was added. After stirring the mixture for 30 minutes, the precipitate was filtered on a metering paper (Whatman 42) and washed (1: 1 Et.sub.2).2O: hexane) and air dried. The filter cake was suspended in water (150 ml) and 1 M NaOH (± 1.2 eq, 1.5 ml) was added dropwise until complete dissolution (pH = 7.2). The solution was lyophilized and 1.218 g of succinyl-N-capped βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic (97% yield; HPLC purity by Method B: 80.2%).
[0270]
An example 48.Fmoc Β of shape Ala Leu Ala Leu Dox Succinyl- starting from a therapeutic agent N -Cap-shaped β Ala Leu Ala Leu Dox Synthesis of therapeutic agents
Piperidine (2180 μl, 22.06 mmol) was added to a solution of βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in Fmoc form (0.50 g, 0.44 mmol) in DMF (21.5 ml). After stirring at room temperature for 5 minutes, the reaction mixture was quickly cooled to −5 ° C., and succinic anhydride (2.25 g, 22.51 mmol) was added immediately. The cold bath was removed as soon as the color changed, and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes.
[0271]
DMF was removed by rotary evaporation, and the residue was dissolved in chloroform (12.5 ml. 9. Diethyl ether (360 ml.) Was added quickly. A precipitate appeared immediately. The precipitate was filtered over Whatman 42 paper and Et.2Washed with O. The solid was suspended in water (120 ml, pH = 4.1) and 0.025 M NaOH (20 ml, 0.53 mmol) was added dropwise until complete dissolution (pH = 7.4). The solution was then lyophilized to give the βAla-Leu-Ala-Leu-Dox therapeutic in succinyl-N-cap form (89% yield; and 91% HPLC purity by Method D).
[0272]
An example 49.Methylsuccinyl- N -Cap β Ala Leu Ala Leu Dox Large-scale synthesis of therapeutic agents
69.6 g of doxorubicin.HCl (120 mmol) and 100 g of MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu (199 mmol) were dissolved in anhydrous DMF (10 L) at room temperature. 76 ml of DIEA (434 mmol) was added to the reaction mixture, and the reaction mixture was stirred at room temperature under nitrogen for 10 minutes. Next, the reaction mixture was cooled to 0 ° C. over 10 minutes. In a separate flask, a solution of 864 g HATU (220 mmol) in DMF (500 ml) was separated. The HATU solution was added slowly to the reaction mixture over 20 minutes while maintaining the mixture at 0 ° C. The reaction mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes.
[0273]
A solution of NaCl (7.5 kg, at least 30% w / v) in water (25 L) was separated and cooled to 0 ° C. The reaction mixture was then added slowly to the cooled brine solution over 120 minutes with stirring. The color of the solution remained red and the blue solution indicated that the pH needed to be adjusted immediately to 5.8-6.0 by addition of acetic acid. The temperature was maintained at about 5 ° C. The red precipitate is filtered on a medium porous glass filter, washed with water and2O5The above was dried under vacuum to obtain 115 g of MeOSus-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.
[0274]
An example 50.To remove trace amounts of doxorubicin Ps -By isocyanate beads MeOSuc −β Ala Leu Ala Leu Dox Processing
146.4 PS-isocyanate bead (240 mmol; supplied by Argonaut Lab, San Carlos, Calif.) Was dissolved in 1.5 L of anhydrous DMF and swelled at room temperature for 5-10 minutes. The swollen beads were filtered through a glass filter and washed with an additional 500 ml of anhydrous DMF. 115 g of MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (112 mmol) was dissolved in 1000 ml of anhydrous DMF and 2.1 ml of DIEA (12 mmol) was added, followed by swollen PS-isocyanate beads. . The reaction mixture was stirred at room temperature and monitored using HPLC until the amount of doxorubicin peak was less than 0.1%.
[0275]
It took between 2 and 12 hours, depending on the size of the batch. HPLC analysis was performed using a Water 2690 column: Water Symmetry shield C8 3.5 μM 4.6 × 150 mm (catalog number WAT094269), solvent: A-80% 20 mM ammonium formate (pH = 4.5), 20% acetonitrile, solvent: B-20% ammonium formate (pH = 4. 5), 80% acetonitrile. Column temperature: adjusted room temperature, sample temperature; 4 ° C., operation time: 37.5 minutes, detector: 254 nm, flow rate: 1.0 ml / min, injection amount 10 μg (0.5 mg / ml × 0.02 ml), Mobile phases A and B. Gradient: 37.5 minute wash gradient from 100% mobile phase to 100% mobile phase B (with 7.5 minute equilibration delay).
[0276]
At 6 hours when the amount of doxorubicin peak was less than 0.1%, the reaction mixture was filtered through coarse glass filtration to remove beads. A solution of 1.1 kg of NaCl in brine (at least 30% w / v) in 3.5 l of water was prepared and cooled to 0 ° C. The filtered reaction mixture was then added slowly to the cooled brine solution with stirring over 45 minutes. The color of the solution remained red, and a blue solution indicated that the pH needed to be immediately adjusted to 5.8-6.0 by addition of acetic acid. The red precipitate is filtered through a medium fritted filter, washed with water and2O5Drying under reduced pressure yielded MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox without any residual doxorubicin.
[0277]
MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was dissolved in IL in MeOH and the methanol solution was then added slowly with stirring to 14 L of cooled ethyl ether over 60 minutes. The red precipitate was filtered through a medium glass funnel, washed with ether (1 L) and dried under vacuum to give 110 g of MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. Purity was determined to be 96.5% by HPLC as described in Example 44. C50H67N5O18MS / z calculated for: 1025; found: 1048 (M++ Na).
[0278]
An example 51.Suc −β Ala Leu Ala Leu Dox To generate MeOSuc −β Ala Leu Ala Leu Dox Enzymatic hydrolysis of
CLEC-CAB (Candida Antartica "B" lipase) enzyme is purchased in solution form (from Altus Biologics., Boston, Mass.), Where the concentration of the enzyme is defined by the weight of dry enzyme per ml of solution. The crude enzyme suspension was shaken for several minutes to obtain a homogeneous solution. 504 ml (329 mmol) of this homogeneous solution was aliquoted into the flask. 2.5 L of deionized water was added and the slurry was stirred using a magnetic stirrer for 10 minutes. The enzyme solution was filtered using a coarse glass filter without drying the enzyme. The enzyme was returned to the flask. The enzyme was suspended in water and filtered three more times.
[0279]
The enzyme cake was resuspended in 550 ml of deionized water and transferred to an RB flask. To this suspension was added 109 g of MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (105 mmol) and the reaction mixture was stirred at room temperature (25 ° C.). The pH of the reaction mixture was adjusted to 1N NaHCO3The pH was maintained at 5.8-6.1 by means of a pH device equipped with a syringe pump filled with the solution. The progress of the reaction was monitored by a regular HPLC monitor as described in Example 44. After 24 hours, the reaction appears to be 94% complete as determined by HPLC.
[0280]
Additional CLEC enzyme was required after 24 hours to speed up the reaction. 168 ml of CLEC enzyme (homogeneous solution) was washed in column form as described above. The enzyme cake was resuspended in 1.1 L of deionized water and added to the reaction. The reaction mixture was stirred at room temperature, while being monitored by definition by HPLC, and the pH was maintained between 5.8 and 6.1. After 60 hours, the reaction was 99.9% complete as monitored by HPLC.
[0281]
CLEC enzyme was removed from the reaction mixture by filtration through a 0.2 μM filter and rinsed by 500 ml deionization. The filtration was then lyophilized to give 95.2 g of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.Na (87% physical yield; C49H65N5O18MS m / z calculated for: 1011; found: (M++ Na).
The prodrug compound Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was well characterized by mass spectrometry, FTIR, NMR.
The mass spectrum analysis of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was performed using Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox (C49H65N5O18The presence of the molecular ion peak (m / z; 1034) is clearly shown, which is compatible with the calculated m / z for Na) (1033).
[0282]
A sample of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox was also analyzed by FTIR. The spectrum matched that of the control standard for the material. The assignments for the main absorption rates are as follows:
Hydroxyl 3379cm-1
CH 3000-2700
Carbonyl @ 1650-1725
[0283]
Finally, the samples were analyzed by NMR. Chemical shifts and assignments are listed in Table 13 and shown in FIG. There are three carbons in the ketone region at 215.2, 187.7, 187.4 ppm, consistent with the structure of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. The latter two have similar chemical shifts and are therefore assigned to (2) and (3) at 187.7 and 187.4 ppm. Therefore, the remaining ketone is (1). Further evidence from their assignment arises from the HMQC and HMBC spectra; three of them do not show any HMQC peaks, so they are not protonated, and only (1) at 4.77 ppm It has a wide range of CH couplings (HMBCs) to protons, which is a proton singlet and therefore this is (4). From the HMQC spectrum, the carbon at 65.7 ppm is linked to their protons.
[0284]
At 3.96 ppm1The 1 H NMR signal has regions of chemical shifts and methoxy groups; their ptrons are coupled to carbon at 57.2 ppm and assigned to the only methoxy in structure (5).ThirteenThe C chemical shift is also consistent with methoxy. The broad CH coupling of the proton is to carbon at 162.3 ppm, which should be (6).
[0285]
The HMQC spectrum shows that there are three protonated aromatics at 120.5, 120.3 and 137.2 ppm; Did not show any coupling between the protons. The aromatic proton signal is very broad, which indicates that a short T2Indicates relaxation time. If a deletion of this coupling is present, it is not possible to assign these three sites uniquely and collectively to (7), (8) and (9).
[0286]
The two unprotonated aromatic carbons at 157.2 and 156.1 ppm have chemical shifts consistent with (10) and (11), ie, the aromatic carbon bonded to oxygen. No extensive coupling is observed.
At 112.3 and 112.0 ppmThirteenThe C NMR signal is consistent with the aromatic carbon and is assigned to (2) and (13). In 121.3ThirteenThe C NMR signal also shows this effect and is consequently assigned to (14). The remaining three unprotonated aromatic carbons are assigned in that region to the last three carbons of (15), (16) and (17).
[0287]
Deletion of any of the widespread CH couplings to any of the aromatic carbons is not expected, and the coupling will be short T2Indicates very small or non-existent due to relaxation time or planar shape.
There are six carbonyl carbons at 181 to 174 ppm; of them, one at 180.6 ppm is the only one with a chemical shift consistent with the sodium salt, and is therefore assigned to (18) . This peak shows an unresolved broad CH coupling to the proton at 2.4 ppm. The remaining five carbonyl carbons are all within the 1 ppm chemical shift range and are not possible (19), (20), (21), (22), (23).
[0288]
The carbon at 102.3 ppm has a chemical shift consistent with the carbon bound to two separate oxygens, which is assigned to (25). This proton is coupled to carbon at 30.6 ppm. Of the carbon in the CO region (80-60 ppm), only one should be protonated at 77.4 ppm, resulting in (26). It does not have extensive C—H coupling to either protons or carbon.
[0289]
At 80-60 ppm, where all methine is bound to the enzyme, there are three carbons that have not yet been assigned. They all have similar chemical shifts (71.2, 69.9 and 68.8 ppm), but the carbon at 68.8 ppm shows extensive coupling to methyl at (28). Seems obvious. The carbon at 69.9 also shows extensive coupling to methyl at (28), so that it should be adjacent to (27) and assigned to (29). Therefore, the remaining methine is (30).
[0290]
The proton at 3.6 ppm (29) shows a broad CH coupling to only one carbon at 47.2 ppm. The only adjacent unassigned carbon should be (31). The (31) protons overlap other protons, and extensive correlation is not possible.
The remaining four methyls are in the isopropyl region, and one is at 1.25 / 1.34 ppm and should correspond to the last remaining methyl (32). This methyl proton should be (33). Extensive coupling to only one carbon at 51.3 ppm is shown. The (33) putron strictly overlaps with other protons and cannot be used due to any extensive correlation.
[0291]
All four remaining methyls should come from isopropylmethyl, ie, collectively labeled (34). The proton of (34) shows extensive coupling to the carbon between paired methyls and at 25.9 / 25.8 and 41.6 / 41.7 ppm; methine has (35) ) (36) and methylene is assigned to (37) (38). All of those protons overlap at 1.5-1.8 ppm, but show extensive coupling to methinein at 54.7 / 53.5 ppm, which is methineine adjacent to the amide, Then, (39) and (40) are assigned.
[0292]
The remaining five carbons, all methylene, exhibit extensive coupling to the carbonyl, so that they should be adjacent to such a carbonyl and assigned to (41), (42) and (43) ;1All 1 H NMR chemical shifts overlap at 2.4 ppm and correspond to carbon at 37.2, 34.4 and 33.8 ppm. Since the carbon at 37.2 is the most different, it is assigned to the sodium salt carbonyl (41), and the other two are assigned to the amidocarbonyl (42), (43). The remaining two methylenes are too similar for the specific assignments (44), (45).
There is one site that cannot be assigned. There are 30 protons in the 5.5-1.5 ppm region, consistent with the structure, encompassing this assigned site. Thus, the carbon signal appears to be hidden under the solvent signal at about 50 ppm, consistent with the methylene adjacent to the nitrogen.
[0293]
[Table 12]
Figure 2004510703
[0294]
All publications and patent applications cited herein are cited to the same extent as if each individual publication or patent application was specifically and individually indicated to be incorporated by reference. Hereby incorporated by reference.
While the present invention is now fully described, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made within the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1A-1D are tables of abbreviations, names and structures.
FIG. 2
FIG. 2 is an exemplary scheme for the degradation of a prodrug of the present invention near and outside of target cells.
FIG. 3
FIG. 3 shows the synthesis of Fmoc-βAla-Leu-Ala-Leu, a typical intermediate of the present invention.
FIG. 4
FIG. 4 shows the “Fmoc-route” synthesis of methyl-succinyl-βAla-Leu-Ala-Leu, a typical intermediate of the present invention.
FIG. 5
FIG. 5 shows the “Fmoc-route” synthesis of the salt form of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, a typical compound of the invention.
FIG. 6
FIG. 6 shows the “ester-route” synthesis of the salt form of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, a typical compound of the invention.
FIG. 7
FIG. 7 shows the synthesis of an amino-protected βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, a typical intermediate of the present invention.
FIG. 8
FIG. 8 shows the “allyl ester route” of the salt form of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, a typical chemistry of the invention.
FIG. 9
FIG. 9 shows the “resin pathway” of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, a typical compound of the present invention.
FIG. 10
FIGS. 10A-10C are a table of oligopeptides useful in the prodrugs of the present invention.
FIG. 11
FIG. 11 is a graph of viability in a mouse xenograft model for animals receiving a vehicle with or without a drug.
FIG.
FIG. 12 is a graph of viability in a mouse xenograft model comparing doxorubicin prodrug and doxorubicin.
FIG. 13
FIG. 13 is a graph of the activation and then inhibition of HeLa cell troase by increasing the concentration of DTT.
FIG. 14
FIG. 14 illustrates the removal of free therapeutic agent through the use of scavenging resin or beads.
FIG.
FIG. 15 is a graph of tumor growth inhibition in a mouse xenograft model.
FIG.
FIG. 16 shows a large scale synthesis of MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, a typical intermediate of the present invention.
FIG.
FIG. 17 shows the NMR assignment for a typical compound of the invention, MeOSuc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox.
FIG.
FIG. 18 shows a comparison of the effects of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox and doxorubicin compounds and vehicle on the growth of MX-1 human breast cancer tumors in female nude mice.

Claims (79)

(1)標的細胞に挿入できる治療剤、
(2)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(3)安定化基、及び
(4)任意には、TOPにより分解できないリンカー基、
を含んで成り、ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記治療剤に直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血(whole blood)に存在する酵素による前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物。
(1) a therapeutic agent that can be inserted into target cells,
(2) Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1 :
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid.
(3) a stabilizing group, and (4) optionally a linker group that cannot be degraded by TOP;
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the therapeutic agent. Or indirectly attached to the therapeutic agent at the second binding site of the oligopeptide through the linker group,
The compound wherein the stabilizing group prevents degradation of the compound by enzymes present in whole blood and the compound can be degraded by TOP.
nが0〜8の整数である請求項1記載の化合物。The compound according to claim 1, wherein n is an integer of 0 to 8. 前記標的細胞が、腫瘍又は炎症細胞である請求項1記載の化合物。The compound according to claim 1, wherein the target cell is a tumor or an inflammatory cell. 前記TOPが、前記治療剤のための標的細胞の細胞外付近に存在する請求項1記載の化合物。2. The compound of claim 1, wherein said TOP is in the extracellular vicinity of a target cell for said therapeutic agent. 前記TOPが、オリゴペプチドのAAとAAとの間の結合を分解する請求項1記載の化合物。The TOP is a compound of claim 1 wherein decomposing a bond between the AA 3 and AA 2 of the oligopeptide. 活性部分を有するプロドラッグであり、前記プロドラッグの活性部分が、TOPによる分解の前よりもTOPによる分解の後、前記標的細胞により一層、侵入することができ、前記活性部分が少なくとも前記治療剤を含む請求項1記載の化合物。A prodrug having an active moiety, wherein the active moiety of the prodrug is more capable of entering the target cell after degradation by TOP than before degradation by TOP, wherein the active moiety is at least the therapeutic agent. 2. The compound according to claim 1, comprising: 前記プロドラッグの活性部分が、前記治療剤から成る請求項6記載の化合物。7. The compound of claim 6, wherein the active portion of said prodrug comprises said therapeutic agent. 前記プロドラッグの活性部分が、前記治療剤及び少なくとも前記リンカー基を含む請求項6記載の化合物。7. The compound of claim 6, wherein the active portion of the prodrug comprises the therapeutic agent and at least the linker group. 前記プロドラッグの活性部分が、前記治療剤、及び前記オリゴペプチドのAAを含む請求項6記載の化合物。Active portion of the prodrug, the therapeutic agent, and a compound of claim 6, further comprising a AA 1 of the oligopeptide. 前記プロドラッグの活性部分がさらに、AAに結合されるオリゴペプチドのAAを含んで成る請求項9記載の化合物。The pro-active portion of the drag further compound of claim 9, wherein comprising AA 2 of the oligopeptide coupled to AA 1. 前記オリゴペプチドが、D−AlaThiβAlaβAlaLeuAlaLeu(配列番号1)、ThiβAlaβAlaLeuAlaLeu(配列番号2)、βAlaβAlaLeuAlaLeu(配列番号3)βAlaAlaAlaIle(配列番号4)、βAlaAlaAlaLeu(配列番号5)、βAlaPheTyrLeu(配列番号6)、βAlaPheThrPhe(配列番号7)、βAlaPheGlyIle(配列番号8)、βAlaPheGlyLeu(配列番号9)、βAlaPhePhePhe(配列番号10)、βAlaPhePheIle(配列番号11)、βAlaPhePheLeu(配列番号12)、βAlaPheAlaIle(配列番号13)、βAlaPheAlaLeu(配列番号14)、ThiGlyAlaLeu(配列番号15)、NalGlyAlaLeu(配列番号16)、βAlaLeuTyrLeu(配列番号17)、βAlaLeuThiLeu(配列番号18)、βAlaLeuThrPhe(配列番号19)、βAlaLeuThrIle(配列番号20)、βAlaLeuThrLeu(配列番号21)、βAlaLeuSerLeu(配列番号22)、βAlaLeuPyrLeu(配列番号23)、βAlaLeuLeuLeu(配列番号24)、βAlaLeuGlyPhe(配列番号25)、βAlaLeuGlyIle(配列番号26)、ThiLeuGlyLeu(配列番号27)、βAlaLeuGlyLeu(配列番号28)、AibLeuGlyLeu(配列番号29)、βAlaLeuPheIle(配列番号30)、βAlaLeuPheLeu(配列番号31)、βAlaLeuAibLeu(配列番号32)、βAlaLeuAlaAla(配列番号33)、βAlaLeuAlaβAla(配列番号34)、βAlaLeuAlaPhe(配列番号35)、βAlaLeuAlaGly(配列番号36)、βAlaLeuAlaIle(配列番号37)、βAlaLeuAlaLeu(配列番号38)、TicLeuAlaLeu(配列番号39)、ThzLeuAlaLeu(配列番号40)、ThiLeuAlaLeu(配列番号41)、NalLeuAlaLeu(配列番号42)、NAALeuAlaLeu(配列番号43)、D−LeuLeuAlaLeu(配列番号44)、D−AlaLeuAlaLeu(配列番号45)、D−MetLeuAlaLeu(配列番号46)、APPLeuAlaLeu(配列番号47)、AmbLeuAlaLeu(配列番号48)、βAlaLeuAlaNal(配列番号49)、βAlaLeuAlaSer(配列番号50)、βAlaLeuAlaTyr(配列番号51)、βAlaMetTyrPhe(配列番号52)、βAlaMetTyrLeu(配列番号53)、βAlaMetGlyIle(配列番号54)、ThiMetGlyLeu(配列番号55)、βAlaMetPhePhe(配列番号56)、βAlaMetPheIle(配列番号57)、TicMetAlaLeu(配列番号58)、NalMetAlaLeu(配列番号59)、NAAMetAlaLeu(配列番号60)、βAlaMetAlaLeu(配列番号61)、APPMetAlaLeu(配列番号62)、βAlaNleTyrIle(配列番号63)、βAlaNleTyrLeu(配列番号64)、βAlaNleThrIle(配列番号65)、βAlaNleThrLeu(配列番号66)、βAlaNleGlyPhe(配列番号67)、βAlaNleGlyIle(配列番号68)、βAlaNleGlyLeu(配列番号69)、βAlaNlePheIle(配列番号70)、βAlaNleAlaIle(配列番号71)、βAlaNleAlaLeu(配列番号72)、βAlaNleAlaPhe(配列番号73)、βAlaNvaAlaLeu(配列番号74)、βAlaPheTyrIle(配列番号75)、ThiProGlyLeu(配列番号76)、ThiProAlaLeu(配列番号77)、NalProAlaLeu(配列番号78)、βAlaProAlaLeu(配列番号79)、βAlaPhe(Cl),AlaLeu(配列番号80)、βAlaPhe(NO),AlaIle(配列番号81)、βAlaPhe(NO),AlaLeu(配列番号82)、βAlaPhgAlaLeu(配列番号83)、βAlaPyrAlaLeu(配列番号84)、TicThrGlyLeu(配列番号85)、βAlaThiGlyIle(配列番号86)、βAlaThiAlaLeu(配列番号87)、βAlaTicAlaIle(配列番号88)、βAlaTicAlaLeu(配列番号89)、βAlaValAlaLeu(配列番号90)、βAlaTrpAlaLeu(配列番号91)、βAlaTyrTyrPhe(配列番号92)、βAlaTyrTyrIle(配列番号93)、βAlaTyrTyrLeu(配列番号94)、βAlaTyrThrLeu(配列番号95)、βAlaTyrPheLeu(配列番号96)、βAlaTyrGlyIle(配列番号97)、ThiTyrGlyLeu(配列番号98)、βAlaTyrGlyLeu(配列番号99)、βAlaTyrPheIle(配列番号100)、βAlaTyrAlaIle(配列番号101)、ThiTyrAlaLeu(配列番号102)、及びβAlaTyrAlaLeu(配列番号103)からなる群から選択される請求項1記載の化合物。The oligopeptides are D-AlaThβAlaβAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 1), ThiβAlaβAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 2), βAlaβAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 3), βAlaAlaAlaIle (SEQ ID NO: 4), βAlaAlaLaElaH SEQ ID NO: 7), βAlaPheGlyIle (SEQ ID NO: 8), βAlaPheGlyLeu (SEQ ID NO: 9), βAlaPhePhePhe (SEQ ID NO: 10), βAlaPhePheIle (SEQ ID NO: 11), βAlaPhePheLeu (SEQ ID NO: 12), βAla (SeI) No. 14), ThiGlyA laLeu (SEQ ID NO: 15), NalGlyAlaLeu (SEQ ID NO: 16), βAlaLeuTyrLeu (SEQ ID NO: 17), βAlaLeuThuLeu (SEQ ID NO: 18), βAlaLeuThrPhe (SEQ ID NO: 19), βAlaLeuThrIle (SEQ ID NO: Lu, AlA) (SEQ ID NO: 22), βAlaLeuPyrLeu (SEQ ID NO: 23), βAlaLeuLeuLeu (SEQ ID NO: 24), βAlaLeuGlyPhe (SEQ ID NO: 25), βAlaLeuGlyIle (SEQ ID NO: 26), ThiLeuGlyLeu (SEQ ID NO: 27), AyLuGuL (GluLu) SEQ ID NO: 29), βAlaLeuPheIle (SEQ ID NO: 0), βAlaLeuPheLeu (SEQ ID NO: 31), βAlaLeuAibLeu (SEQ ID NO: 32), βAlaLeuAlaAla (SEQ ID NO: 33), βAlaLeuAlaβAla (SEQ ID NO: 34), βAlaLeuAlaPhe (SEQ ID NO: 35), βAlaLeuAlaGly (SEQ ID NO: 36), βAlaLeuAlaIle (SEQ ID NO: 37 ), ΒAlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 38), TicLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 39), ThzLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 40), ThiLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 41), NalLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 42), NAALeuAlaLeu (Sequence ID No. 44), D-AlaLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 45), D-Me LeuAlaLeu (SEQ ID NO: 46), APPLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 47), AmbLeuAlaLeu (SEQ ID NO: 48), βAlaLeuAlaNal (SEQ ID NO: 49), βAlaLeuAlaSer (SEQ ID NO: 50), βAlaLeuAlaTyr (SEQ ID NO: 52Met), βAlaLeuAlaTyr (SEQ ID NO: 53), βAlaMetGlyIle (SEQ ID NO: 54), ThiMetGlyLeu (SEQ ID NO: 55), βAlaMetPhePhe (SEQ ID NO: 56), βAlaMetPheIle (SEQ ID NO: 57), TicMetAlaLeu (SEQ ID NO: 58), NalMetAlaLeuM (Sequence No. SEQ ID NO: 60), βAlaMetAlaLeu (sequence SEQ ID NO: 61), APPMeAlaLeu (SEQ ID NO: 62), βAlaNleTyrIle (SEQ ID NO: 63), βAlaNleTyrLeu (SEQ ID NO: 64), βAlaNleThrIle (SEQ ID NO: 65), βAlaNleThrLeu (SEQ ID NO: 66), βAlaNleGlyPhe (Sequence No. 68), βAlaNleGlyLeu (SEQ ID NO: 69), βAlaNlePheIle (SEQ ID NO: 70), βAlaNleAlaIle (SEQ ID NO: 71), βAlaNleAlaLeu (SEQ ID NO: 72), βAlaNleAlaPhe (SEQ ID NO: 73), βAlaNvaAlaLeu, SEQ ID NO: 74 ), ThiProGlyLeu (SEQ ID NO: 76), Thi RoAlaLeu (SEQ ID NO: 77), NalProAlaLeu (SEQ ID NO: 78), βAlaProAlaLeu (SEQ ID NO: 79), βAlaPhe (Cl), AlaLeu ( SEQ ID NO: 80), βAlaPhe (NO 2) , AlaIle ( SEQ ID NO: 81), βAlaPhe (NO 2 ), AlaLeu (SEQ ID NO: 82), βAlaPhgAlaLeu (SEQ ID NO: 83), βAlaPyrAlaLeu (SEQ ID NO: 84), TicThrGlyLeu (SEQ ID NO: 85), βAlaThiGlyIle (SEQ ID NO: 86), βAlaThiAlaLeu (SEQ ID NO: 87), (SEQ ID NO: 87) , ΒAlaTicAlaLeu (SEQ ID NO: 89), βAlaValAlaLeu (SEQ ID NO: 90), βAlaTrpAlaLeu (SEQ ID NO: 90) 91), βAlaTyrTyrPhe (SEQ ID NO: 92), βAlaTyrTyrIle (SEQ ID NO: 93), βAlaTyrTyrLeu (SEQ ID NO: 94), βAlaTyrThrLeu (SEQ ID NO: 95), βAlaTyrPheLeu (SEQ ID NO: 96), βAlaTyrGlyTyGly ), ΒAlaTyrGlyLeu (SEQ ID NO: 99), βAlaTyrPheIle (SEQ ID NO: 100), βAlaTyrAlaIle (SEQ ID NO: 101), ThiTyrAlaLeu (SEQ ID NO: 102), and βAlaTyrAlaLeu (SEQ ID NO: 103). . 前記オリゴペプチドのAAが、ロイシン、フェニルアラニン、イソロイシン、アラニン、グリシン、チロシン、2−ナフチルアラニン、セリン、p−Cl−フェニルアラニン、p−ニトロフェニルアラニン、1−ナフチルアラニン、トレオニン、ホモセリン、シクロヘキシルアラニン、チエニルアラニン、ホモフェニルアラニン、ノルロイシン及びβ−アラニンから成る群から選択される請求項1記載の化合物。AA 1 of the oligopeptide is leucine, phenylalanine, isoleucine, alanine, glycine, tyrosine, 2-naphthylalanine, serine, p-Cl-phenylalanine, p-nitrophenylalanine, 1-naphthylalanine, threonine, homoserine, cyclohexylalanine, The compound according to claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of thienylalanine, homophenylalanine, norleucine and β-alanine. 前記オリゴペプチドのAAが、アラニン、ロイシン、チロシン、グリシン、セリン、3−ピリジルアラニン、2−チエニルアラニン、ノルロイシン、ホモセリン、ホモフェニルアラニン、p−Cl−フェニルアラニン、p−ニトロフェニルアラニン、アミノイソ酪酸、トレオニン及びフェニルアラニンから成る群から選択される請求項1記載の化合物。Wherein AA 2 of the oligopeptide, alanine, leucine, tyrosine, glycine, serine, 3-pyridylalanine, thienylalanine, norleucine, homoserine, homophenylalanine, p-Cl @ - phenylalanine, p- nitro-phenylalanine, aminoisobutyric acid, threonine The compound of claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of: 前記オリゴペプチドのAAが、ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、p−Cl−フェニルアラニン、p−ニトロフェニルアラニン、バリン、ノルロイシン、ノルバリン、フェニルグリシン、トリプトファン、テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、3−ピリジルアラニン、アラニン、グリシン、チエニルアラニン、メチオニン、バリン及びプロリンから成る群から選択される請求項1記載の化合物。Wherein AA 3 of the oligopeptide, leucine, tyrosine, phenylalanine, p-Cl @ - phenylalanine, p- nitrophenylalanine, valine, norleucine, norvaline, phenylglycine, tryptophan, tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid, 3-pyridylalanine, alanine 2. The compound of claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of, glycine, thienylalanine, methionine, valine and proline. 前記オリゴペプチドのAAAが、β−アラニン、チアゾリジン−4−カルボン酸、2−チエニルアラニン、2−ナフチルアラニン、D−アラニン、D−ロイシン、D−イチオニン、D−フェニルアラニン、3−アミノ−3−フェニルプロピオン酸、γ−アミノ酪酸、3−アミノ−4,4−ジフェニル酪酸、テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、4−アミノメチル安息香酸及びアミノイソ酪酸から成る群から選択される請求項1記載の化合物。The AAA 4 oligopeptide, beta-alanine, thiazolidine-4-carboxylic acid, 2-thienyl alanine, 2-naphthylalanine, D- alanine, D- leucine, D- Ichionin, D- phenylalanine, 3-amino-3 2. The composition of claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of -phenylpropionic acid, [gamma] -aminobutyric acid, 3-amino-4,4-diphenylbutyric acid, tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid, 4-aminomethylbenzoic acid and aminoisobutyric acid. Compound. 前記安定化基が、ジカルボン酸又は高級カルボン酸である請求項1記載の化合物。The compound according to claim 1, wherein the stabilizing group is a dicarboxylic acid or a higher carboxylic acid. 前記安定化基が、琥珀酸、アジピン酸、グルタル酸、フタル酸、ジグリコール酸、フマル酸、ナフタレンジカルボン酸、ピロクルタミン酸、酢酸、1−ナフチルカルボン酸、2−ナフチルカルボン酸、1,8−ナフチルジカルボン酸、アコニット酸、カルボキシ桂皮酸、トリアゾールジカルボン酸、グルコン酸、4−カルボキシフェニルボロン酸、ポリエチレングリコール酸、ブタンジスルホン酸及びマレイン酸から成る群から選択される請求項1記載の化合物。The stabilizing group is succinic acid, adipic acid, glutaric acid, phthalic acid, diglycolic acid, fumaric acid, naphthalenedicarboxylic acid, pyrocurutamic acid, acetic acid, 1-naphthylcarboxylic acid, 2-naphthylcarboxylic acid, 1,8- The compound of claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of naphthyldicarboxylic acid, aconitic acid, carboxycinnamic acid, triazoledicarboxylic acid, gluconic acid, 4-carboxyphenylboronic acid, polyethylene glycolic acid, butanedisulfonic acid, and maleic acid. 前記安定化基が、4個又はそれよりも多くの炭素原子を有する、非遺伝的にコードされるアミノ酸である請求項1記載の化合物。2. The compound of claim 1, wherein said stabilizing group is a non-genetically encoded amino acid having 4 or more carbon atoms. 前記安定化基が、アスパラギン酸のβ−カルボキシ基で前記オリゴペプチドに結合されるアスパラギン酸、又はグルタミン酸のγ−カルボキシ基で前記オリゴペプチドに結合されるグルタミン酸の1つである請求項1記載の化合物。The method according to claim 1, wherein the stabilizing group is one of aspartic acid bound to the oligopeptide at the β-carboxy group of aspartic acid, or glutamic acid bound to the oligopeptide at the γ-carboxy group of glutamic acid. Compound. 前記安定化基が、負に荷電されているか又は中性である請求項1記載の化合物。2. The compound of claim 1, wherein said stabilizing group is negatively charged or neutral. 前記安定化基が、患者に静脈内投与される場合、前記化合物と、血管の内部をおおう内皮細胞との間の相互作用を低めるために選択される請求項1記載の化合物。2. The compound of claim 1, wherein the stabilizing group is selected to reduce the interaction between the compound and endothelial cells lining a blood vessel when administered intravenously to a patient. 前記治療剤が、アルキル化剤、抗増殖剤、チューブリン結合剤、ビンカアルカロイド、エネジイン、ポドフィロトキシン又はポドフィロトキシン誘導体、プテリジン種類の薬物、タキサン、アントラサイクリン、ドラスタチン、トポイソメラーゼインヒビター、及び白金錯体化学療法剤から成る群から選択される請求項1記載の化合物。The therapeutic agent, an alkylating agent, an antiproliferative agent, a tubulin binder, a vinca alkaloid, an enediyne, a podophyllotoxin or a podophyllotoxin derivative, a pteridine-type drug, a taxane, an anthracycline, dolastatin, a topoisomerase inhibitor, and The compound of claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of platinum complex chemotherapeutic agents. 前記治療剤が、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、カリケアミシン、エトポシド、エトポシドホスフェート、CC−1065、ズオカルマイシン、KW−2189、メトトレキセート、メトプテリン、アミノプテリン、ジクロロメトトレキセート、ドセタキセル、パクリタキセル、エピチオロン、コンブレタスタチン、コンブレタスタチンA4ホスフェート、ドラスタチン10、ドラスタチン11、ドラスタチン15、トポテカン、カンフォテシン、マイトマイシンC、ポルフィロマイシン、5−フルオロウラシル、6−メルカプトプリン、フルダラビン、タモキシフェン、シトシンアラビノシド、アデノシンアラビノシド、コルヒチン、シスプラチン、カルボプラチン、マイトマイシンC、ブレオマイシン、メルファラン、クロロキン、シクロポリンA、前記のいずれかの誘導体及び前記のいずれかの類似体から成る群から選択される請求項1記載の化合物。The therapeutic agent is doxorubicin, daunorubicin, vinblastine, vincristine, calicheamicin, etoposide, etoposide phosphate, CC-1065, duocarmycin, KW-2189, methotrexate, methopterin, aminopterin, dichloromethrexate, docetaxel, epiclitaxel, paclitaxel, paclitaxel, paclitaxel Statins, combretastatin A4 phosphate, dolastatin 10, dolastatin 11, dolastatin 15, topotecan, camfothecin, mitomycin C, porphyromycin, 5-fluorouracil, 6-mercaptopurine, fludarabine, tamoxifen, cytosine arabinoside, adenosine arabinoside , Colchicine, cisplatin, carboplatin, mitomycin C, bleomyci , Melphalan, chloroquine, Shikuroporin A, compound of claim 1 wherein is selected from any one of the derivatives and the group consisting of analogs of any of the above. 前記オリゴペプチドが、前記治療剤に直接的に結合される請求項1記載の化合物。2. The compound of claim 1, wherein said oligopeptide is directly linked to said therapeutic agent. 前記オリゴペプチド配列が、アミノカプロン酸、ヒドライド基、エステル基、エーテル基及びスルフィドリル基から成る群から選択されたリンカー基を通して、前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に間接的に結合される請求項1記載の化合物。The oligopeptide sequence is indirectly linked to a therapeutic agent at a second binding site of the oligopeptide through a linker group selected from the group consisting of aminocaproic acid, hydride groups, ester groups, ether groups and sulfhydryl groups. A compound according to claim 1. 前記化合物が、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dox、Suc−βAla−Leu−Ala−Leu−Dnr及びグルタリル−βAla−Leu−Ala−Leu−Doxから成る群から選択される請求項1記載の化合物。The compound according to claim 1, wherein the compound is selected from the group consisting of Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox, Suc-βAla-Leu-Ala-Leu-Dnr and glutaryl-βAla-Leu-Ala-Leu-Dox. Compound. 前記化合物が、CD10によ分解に対して耐性である請求項1記載の化合物。2. The compound of claim 1, wherein said compound is resistant to degradation by CD10. 式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表される、TOPにより分解できるオリゴペプチドを含んで成る接合体。
Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1:
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid], comprising an oligopeptide degradable by TOP.
前記オリゴペプチドが、安定化基に結合される請求項28記載の接合体。29. The conjugate of claim 28, wherein said oligopeptide is attached to a stabilizing group. 前記オリゴペプチドが、治療剤に結合される請求項28記載の接合体。29. The conjugate of claim 28, wherein said oligopeptide is conjugated to a therapeutic agent. (1)(a)標的細胞に挿入できる治療剤、
(b)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(c)安定化基、及び
(d)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記治療剤に直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血(whole blood)に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物、及び
(2)医薬的に許容できるキャリヤーを含んで成る医薬組成物。
(1) (a) a therapeutic agent that can be inserted into a target cell,
(B) Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1:
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid.
(C) comprising a stabilizing group, and (d) optionally a linker group that is not degradable by TOP.
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the therapeutic agent or the oligopeptide Indirectly attached to the therapeutic agent through the linker group at the second binding site of
The stabilizing group comprises a compound characterized by preventing degradation of the compound by enzymes present in whole blood, and wherein the compound is degradable by TOP, and (2) a pharmaceutically acceptable carrier. A pharmaceutical composition comprising:
患者の処理方法であって、治療的有効量の
(1)標的細胞に挿入できる治療剤、
(2)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(3)安定化基、及び
(4)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記治療剤に直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血(whole blood)に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物を、前記患者に投与することを含んで成る方法。
A method of treating a patient, comprising: a therapeutically effective amount of (1) a therapeutic agent that can be inserted into a target cell;
(2) Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1 :
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid.
(3) a stabilizing group, and (4) optionally a linker group that cannot be degraded by TOP.
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the therapeutic agent or the oligopeptide Indirectly attached to the therapeutic agent through the linker group at the second binding site of
The method comprising administering to the patient a compound characterized by the stabilizing group preventing degradation of the compound by enzymes present in whole blood, and wherein the compound is degradable by TOP.
前記化合物が、静脈内投与される請求項32記載の方法。33. The method of claim 32, wherein said compound is administered intravenously. 前記患者が、癌、新形成疾患、腫瘍、炎症性疾患及び感染性疾患から成る群から選択された医学的状態について処理される請求項32記載の方法。33. The method of claim 32, wherein said patient is treated for a medical condition selected from the group consisting of cancer, neoplastic disease, tumor, inflammatory disease and infectious disease. 前記標的細胞が、多薬物耐性である請求項32記載の方法。33. The method of claim 32, wherein said target cells are multidrug resistant. 患者への投与のためのプロドラッグを企画するための方法であって、
(1)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチドを同定し、
(2)完全な血液に存在する酵素による前記オリゴペプチドの分解を妨げる安定化基に前記オリゴペプチドの第1の結合部位でそのオリゴペプチドを連結し、
(3)前記オリゴペプチドの第2の結合部位で治療剤にそのオリゴペプチドを直接的に又は間接的に連結し、
ここで段階(2)及び(3)はいずれかの順序で又は同時に行われ得、そしてさらに、接合体が段階(1)〜(3)の実施により形成され、
(4)前記接合体がTOPにより分解できるかどうかを試験し、そして
(5)前記接合体がTOPにより分解できる場合、その接合体をプロドラッグとして選択する、
ことを含んで成る方法。
A method for designing a prodrug for administration to a patient,
(1) Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1 :
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid.]
(2) linking the oligopeptide at a first binding site of the oligopeptide to a stabilizing group that prevents degradation of the oligopeptide by enzymes present in whole blood;
(3) linking the oligopeptide directly or indirectly to a therapeutic agent at the second binding site of the oligopeptide;
Wherein steps (2) and (3) can be performed in any order or simultaneously, and further, the conjugate is formed by performing steps (1)-(3);
(4) testing whether the conjugate can be degraded by TOP, and (5) if the conjugate can be degraded by TOP, selecting the conjugate as a prodrug;
A method comprising:
前記第1の結合部位が、前記オリゴペプチドのN−末端である請求項36記載の方法。37. The method of claim 36, wherein said first binding site is the N-terminus of said oligopeptide. 前記第2の結合部位が、前記オリゴペプチドのC−末端である請求項36記載の方法。37. The method of claim 36, wherein said second binding site is the C-terminus of said oligopeptide. 前記第1の結合部位が、前記オリゴペプチドのC−末端である請求項36記載の方法。37. The method of claim 36, wherein said first binding site is the C-terminus of said oligopeptide. 前記第2の結合部位が、前記オリゴペプチドのN−末端である請求項36記載の方法。37. The method of claim 36, wherein said second binding site is the N-terminus of said oligopeptide. 請求項36記載の方法により企画されるプロドラッグ。37. A prodrug designed according to the method of claim 36. 処理の必要な患者における治療剤に対する耐性を処理するための方法であって、前記患者に、治療的有効量の、
(1)標的細胞に挿入できる治療剤、
(2)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(3)安定化基、及び
(4)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記治療剤に直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位で治療剤に前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血(whole blood)に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物を、投与する、
ことを含んで成る方法。
A method for treating resistance to a therapeutic agent in a patient in need thereof, comprising administering to said patient a therapeutically effective amount of
(1) a therapeutic agent that can be inserted into target cells,
(2) Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1 :
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid.
(3) a stabilizing group, and (4) optionally a linker group that cannot be degraded by TOP.
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the therapeutic agent or the oligopeptide Indirectly attached to the therapeutic agent through the linker group at the second binding site of
Administering a compound characterized in that the stabilizing group prevents degradation of the compound by enzymes present in whole blood and that the compound can be degraded by TOP;
A method comprising:
患者への投与のために意図される治療剤の毒性を低めるための方法であって、
TOPにより分解できるオリゴペプチドを、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で安定化基に結合し、そして前記治療剤を前記オリゴペプチドの第2の結合部位で直接的に又は間接的に結合することによって、TOPにより分解できるプロドラッグを共有的に形成し、それにより前記プロドラッグが、患者に投与される場合、前記治療剤の低められた毒性を提供することを特徴とする方法。
A method for reducing the toxicity of a therapeutic agent intended for administration to a patient,
Binding the oligopeptide that can be degraded by TOP to a stabilizing group at a first binding site of the oligopeptide and binding the therapeutic agent directly or indirectly at a second binding site of the oligopeptide. Thereby covalently form a prodrug that can be degraded by TOP, thereby providing reduced toxicity of the therapeutic agent when administered to a patient.
前記プロドラッグが、接合されていない形での治療剤の用量に対して、プロドラッグ形での治療剤の高められた用量の患者への投与を可能にする請求項43記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the prodrug allows for administration of an increased dose of the therapeutic agent in prodrug form to the patient relative to the dose of the therapeutic agent in unconjugated form. 前記オリゴペプチドが、
式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]のものである請求項43記載の方法。
The oligopeptide,
Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1:
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid].
診断又はアッセイのための製品であって、
(1)(a)マーカー、
(b)式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチド、
(c)安定化基、及び
(d)任意には、TOPにより分解できないリンカー基を含んで成り、
ここで前記オリゴペプチドは、そのオリゴペプチドの第1の結合部位で前記安定化基に直接的に結合され、そして前記オリゴペプチドは、前記マーカーに直接的に結合されるか、又は前記オリゴペプチドの第2結合部位でマーカーに前記リンカー基を通して間接的に結合され、
前記安定化基は全血に存在する酵素により前記化合物の分解を妨げ、そして
前記化合物がTOPにより分解できることを特徴とする化合物、及び
(2)任意には、前記マーカーの検出において有用な少なくとも1つの試薬、
を含んで成る製品。
A product for diagnosis or assay,
(1) (a) a marker,
(B) Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1:
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid.
(C) a stabilizing group, and (d) optionally a linker group that is not degradable by TOP.
Wherein the oligopeptide is directly linked to the stabilizing group at the first binding site of the oligopeptide, and the oligopeptide is linked directly to the marker, or Indirectly attached to the marker at said second binding site through said linker group;
The stabilizing group prevents degradation of the compound by enzymes present in whole blood, and the compound is characterized in that the compound can be degraded by TOP, and (2) optionally, at least one compound useful in the detection of the marker. One reagent,
A product comprising:
プロドラッグの製造において、遊離治療剤を除去するための方法であって、
(1)任意に保護された安定化基−オリゴペプチド接合体を遊離治療剤によりカップリングし、
(2)治療剤−ポリマー樹脂複合体を形成するために、段階(1)の後に残存する遊離治療剤を結合するポリマー樹脂と段階(1)の反応体とを接触し、そして
(3)前記治療剤−ポリマー樹脂複合体を除去することを含んで成る方法。
A method for removing free therapeutic agent in the manufacture of a prodrug, comprising:
(1) coupling the optionally protected stabilizing group-oligopeptide conjugate with a free therapeutic agent;
(2) contacting the polymer resin binding free therapeutic agent remaining after step (1) with the reactant of step (1) to form a therapeutic agent-polymer resin complex; and A method comprising removing a therapeutic agent-polymer resin complex.
前記ポリマー樹脂が、ポリスチレンメチルイソシアネート又はポリスチレンスルホニルクロライドである請求項47記載の方法。The method according to claim 47, wherein the polymer resin is polystyrene methyl isocyanate or polystyrene sulfonyl chloride. 前記任意に保護された安定化基−オリゴペプチド接合体が、
式 (AA)−AA−AA−AA−AA
[式中、個々のAAは独立して、アミノ酸を表し、
nは、0〜16の整数であり、
AAは、遺伝的にコードされないアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、
AAは、いずれかのアミノ酸を表し、そして
AAは、いずれかのアミノ酸を表す]で表されるオリゴペプチドを包含する請求項47記載の方法。
Wherein said optionally protected stabilizing group-oligopeptide conjugate comprises:
Formula (AA) n -AA 4 -AA 3 -AA 2 -AA 1:
Wherein each AA independently represents an amino acid,
n is an integer of 0 to 16,
AA 4 represents an amino acid that is not genetically encoded;
AA 3 represents any amino acid,
AA 2 represents any amino acid, and AA 1 represents any amino acid].
(1)アルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体を製造するために、活性化剤の存在下で、アルキル又はアリルエステル保護された安定化基、オリゴヌクレオチド及び治療剤をカップリングし、
(2)前記カップリング段階の後に残存するカップリングされなかった治療剤を除去し、そして
(3)安定化基−オリゴペプチド−治療剤プロドラッグ化合物を製造するために、前記アルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体を保護解除する段階を含んで成るプロドラッグ化合物の製造方法。
(1) Alkyl or allyl ester protected stabilizing groups, oligonucleotides and therapeutics in the presence of an activating agent to produce an alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent conjugate Couple the agent,
(2) removing the uncoupled therapeutic agent remaining after the coupling step, and (3) protecting the alkyl or allyl ester to prepare a stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent prodrug compound. A method for producing a prodrug compound comprising the step of deprotecting a stabilized conjugate-oligopeptide-therapeutic agent conjugate.
アルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチド及び治療剤は、2:1〜1:1のモル比で存在する請求項50記載の方法。51. The method of claim 50, wherein the alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide and the therapeutic agent are present in a 2: 1 to 1: 1 molar ratio. 前記モル比が1.75:1〜1.5:1である請求項51記載の方法。52. The method of claim 51, wherein said molar ratio is between 1.75: 1 and 1.5: 1. 前記モル比が、1.66:1である請求項52記載の方法。53. The method of claim 52, wherein said molar ratio is 1.66: 1. 前記カップリング段階が、
(a)DMFにおいてアルキル又はアリルエステル保護された安定化基、オリゴペプチド及び治療剤を組合し、
(b)DIEAを添加し、
(c)接合体を形成するために活性剤の存在下で、アルキル又はアリルエステル保護された安定化基、オリゴペプチド及び治療剤を反応せしめ、そして
(d)沈殿物を形成するために、ブライン溶液を添加することによって前記接合体を沈殿することを含んで成る請求項50記載の方法。
The coupling step comprises:
(A) combining an alkyl or allyl ester protected stabilizing group, an oligopeptide and a therapeutic agent in DMF,
(B) adding DIEA,
(C) reacting the alkyl or allyl ester protected stabilizing group, oligopeptide and therapeutic agent in the presence of an active agent to form a conjugate, and (d) brine to form a precipitate. 51. The method of claim 50, comprising precipitating the conjugate by adding a solution.
前記治療剤が、アントラサイクリンである請求項50記載の方法。51. The method of claim 50, wherein said therapeutic agent is an anthracycline. 前記アントラサイクリンが、ドキソルビシンである請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, wherein said anthracycline is doxorubicin. 前記活性剤が、HATUである請求項54記載の方法。55. The method of claim 54, wherein said activator is HATU. DIEA及びアルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチドが、3:1〜1.5:1のモル比で存在する請求項54記載の方法。55. The method of claim 54, wherein the DIEA and the alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide are present in a molar ratio of 3: 1 to 1.5: 1. 前記モル比が、2.5:1〜2:1である請求項58記載の方法。59. The method of claim 58, wherein said molar ratio is between 2.5: 1 and 2: 1. 前記モル比が、2.18:1である請求項59記載の方法。60. The method according to claim 59, wherein said molar ratio is 2.18: 1. 前記反応段階が、0℃で行われる請求項54記載の方法。55. The method of claim 54, wherein said reacting step is performed at 0 <0> C. 前記反応段階が、30分間、行われる請求項54記載の方法。55. The method of claim 54, wherein said reacting is performed for 30 minutes. 前記活性剤及びアルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチドが、1.5:1〜1:1のモル比で存在する請求項57記載の方法。58. The method of claim 57, wherein the activator and the alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide are present in a molar ratio of 1.5: 1 to 1: 1. 前記モル比が1.1:1である請求項63記載の方法。64. The method of claim 63, wherein said molar ratio is 1.1: 1. 前記ブライン溶液が、水中、20%(w/v)〜40%(w/v)のNaClである請求項54記載の方法。55. The method of claim 54, wherein the brine solution is 20% (w / v) to 40% (w / v) NaCl in water. 前記ブライン溶液が、水中、25%(w/v)〜35%(w/v)のNaClである請求項65記載の方法。66. The method of claim 65, wherein the brine solution is 25% (w / v) to 35% (w / v) NaCl in water. 前記ブライン溶液が、水中、30%(w/v)のNaClである請求項66記載の方法。67. The method of claim 66, wherein the brine solution is 30% (w / v) NaCl in water. 前記沈殿段階が、5.0〜7.0のpHで行われる請求項54記載の方法。55. The method of claim 54, wherein said precipitation step is performed at a pH of between 5.0 and 7.0. 前記pHが、5.8〜6.0である請求項68記載の方法。69. The method of claim 68, wherein said pH is between 5.8 and 6.0. 前記除去段階が、
(a)DMFに前記接合体を溶解し、
(b)無水DMFにスキャベンジャー樹脂を溶解し、
(c)接合体−樹脂混合物を形成するために、前記スキャベンジャ−樹脂に、前記カップリング段階で形成される、アルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体を添加し、
(d)前記混合物を、0℃〜30℃で2〜24時間、維持し、ここでカップリングされていない治療剤が前記樹脂と反応し、
(e)前記混合物から樹脂を除去し、そして
(f)アルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体の沈殿物を形成するために、ブライン溶液を添加することによって前記残存物を沈殿せしめることを含んで成る請求項50記載の方法。
The removing step comprises:
(A) dissolving the conjugate in DMF,
(B) dissolving the scavenger resin in anhydrous DMF,
(C) adding an alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent conjugate formed in the coupling step to the scavenger resin to form a conjugate-resin mixture. And
(D) maintaining the mixture at 0 ° C. to 30 ° C. for 2 to 24 hours, wherein the uncoupled therapeutic agent reacts with the resin;
(E) removing the resin from the mixture and (f) adding a brine solution to form a precipitate of an alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent conjugate. 51. The method of claim 50 comprising precipitating the residue.
前記スキャベンジャー樹脂が、ポリスチレンイソシアネート、ポリスチレンメチルイソシアネート、ポリスチレンチオイソシアネート、ポリスチレンメチルチオイソシアネート、ポリスチレンスルホニルクロライド、ポリスチレンメチルスルホニルクロライド及びポリスチレンベンズアルデヒドから成る群から選択される請求項70記載の方法。71. The method of claim 70, wherein said scavenger resin is selected from the group consisting of polystyrene isocyanate, polystyrene methyl isocyanate, polystyrene thioisocyanate, polystyrene methyl thioisocyanate, polystyrene sulfonyl chloride, polystyrene methyl sulfonyl chloride, and polystyrene benzaldehyde. 前記スキャベンジャー樹脂が、ポリスチレンイソシアネートである請求項71記載の方法。72. The method of claim 71, wherein said scavenger resin is polystyrene isocyanate. 前記保護解除段階がさらに、酵素により保護解除することを含んで成る請求項50記載の方法。51. The method of claim 50, wherein said deprotecting step further comprises deprotecting with an enzyme. 前記酵素が、エステラーゼである請求項73記載の方法。74. The method of claim 73, wherein said enzyme is an esterase. 前記エステラーゼが、ブタ肝臓エステラーゼ、カンジダ・アンタルチカ(Candida antartica)Bリパーゼ、カンジダ・ルゴサ(Candida rugosa)リパーゼ、プソイドモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)リパーゼ、CLEC−CAB(架橋されたカンジダ・アンタルチカBリパーゼ)、CLEC−CR(架橋されたカンジダ・ルゴサリパーゼ)、CLEC−PC(プソイドモナス・セパシアリパーゼ)及びキラザイム(セファロース上に固定されるエステラーゼ)から成る群から選択される請求項74記載の方法。The esterases may be porcine liver esterase, Candida anartica B lipase, Candida rugosa lipase, Pseudomonas cepacia lipase, CLEC-B-lipase, CLEC-B-lipase, Candida rugosa lipase, Pseudomonas cepacia lipase. 75. The method of claim 74, wherein the method is selected from the group consisting of CLEC-CR (cross-linked Candida rugosa lipase), CLEC-PC (pseudomonas cepacia lipase), and chirazyme (esterase immobilized on Sepharose). 前記エステラーゼが、カンジダ・アンタルチカBリパーゼである請求項75記載の方法。76. The method of claim 75, wherein said esterase is Candida antartica B lipase. 前記エステラーゼが、固体支持体上に架橋されるか、又は固定される請求項74記載の方法。75. The method of claim 74, wherein said esterase is cross-linked or immobilized on a solid support. 前記保護解除段階が、
(a)遊離酵素を除去するために前記酵素を洗浄し、
(b)前記洗浄された酵素を、アルキル又はアリルエステル保護された安定化基−オリゴペプチド−治療剤接合体に添加し、
(c)前記安定化基−オリゴペプチド−治療剤プロドラッグ化合物を創造するために、前記酵素と前記接合体とを、15℃〜40℃で、5.0〜8.0のpHで、少なくとも18時間、反応せしめ、そして
(d)前記プロドラッグ化合物から前記酵素を分離する、
ことを含んで成る請求項77記載の方法。
The step of releasing protection includes:
(A) washing the enzyme to remove free enzymes,
(B) adding the washed enzyme to an alkyl or allyl ester protected stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent conjugate;
(C) in order to create the stabilizing group-oligopeptide-therapeutic agent prodrug compound, the enzyme and the conjugate are at least at 15 ° C to 40 ° C at a pH of 5.0 to 8.0 Reacting for 18 hours and (d) separating the enzyme from the prodrug compound
78. The method of claim 77, comprising:
前記酵素と前記接合体との反応段階の後、団体支持体上に架橋されているか又は固定されている追加の酵素を添加することをさらに含んで成る請求項78記載の方法。79. The method of claim 78, further comprising, after the step of reacting the enzyme with the conjugate, adding an additional enzyme cross-linked or immobilized on a tissue support.
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