JP2012510512A - 記憶を推進するためのhdac2の阻害 - Google Patents

記憶を推進するためのhdac2の阻害 Download PDF

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Abstract

本発明は、失われた記憶の回復を増強および改善のための方法および製品に関する。特に、本方法は、HDAC2を阻害することおよびまたはHDAC1/2またはHDAC1/2/3を選択的に阻害することにより達成される。

Description

連邦政府の支援を受ける研究
本発明は、NIHNS051874の下で、政府の援助で為された発明である。したがって、政府は本発明においてある権利を有する。
関連出願
本出願は、35USC§119の下に、2008年12月3日に出願された米国仮出願第61/119,698に対して優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
発明の背景
脳萎縮は、通常の加齢を通して起こり、損傷した学習および記憶に関連する神経変性疾患の早期の特徴である。前脳における広範な神経変性疾患を有するマウスモデルが報告されたのはつい最近である(1〜3)。これらのモデルのうちの1つは、バイトランスジェニックCK−p25Tgマウスであり、これは、様々な神経変性疾患に関与するタンパク質である(4)p25の発現がCamKIIプロモーターの制御下にあり、ドキシサイクリン食(doxycycline diet)でオンまたはオフに切り替えることができる(3、5)。6週間のp25発現の出産後誘導は、深刻なシナプスおよび神経脱落に付随する学習の損傷の原因となった。しかしながら、臨床前研究は未だ、実質的な神経脱落が起こった後の記憶喪失を回復するための戦略を十分探索していない。
記憶形成および貯蔵に関わる神経適応応答は、機能的および構造的なシナプス変化を伴い、それは遺伝子発現の変更を必要とする(West, A. E. et al. Proc Natl Acad Sci U S A 98 (20), 11024-11031 (2001);Guan, Z. et al. Cell 111 (4), 483-493 (2002))。このプロセスの根底にあるメカニズムは依然として不明瞭である。コンパクトなクロマチン構造を変更させ、DNAの制御性タンパク質へのアクセシビリティを変化させる、特にヒストン尾部のアセチル化を介したクロマチン再構築は、発生および成人期における遺伝子発現の制御についての基礎的なメカニズムとして明らかになってきた(Kurdistani, S. K. & Grunstein, M. Nat Rev Mol Cell Biol 4 (4), 276-284 (2003);Goldberg, A. D., Allis, C. D., & Bernstein, E. Cell 128 (4), 635-638 (2007))。
発明の概要
中枢神経系の神経変性疾患は、しばしば損傷した学習および記憶と関連し、最終的には認知症へと導かれる。臨床前研究において大々的には取り組まれてこなかった重要な側面は、長期記憶の喪失およびこれらの記憶へのアクセスを再構築する戦略の探索である。いくつかの態様において、本発明は、シナプスおよび神経脱落がすでに起こった後での長期記憶へのアクセスを回復する方法を提供する。環境強化(EE)は、すでに顕著な脳萎縮および神経脱落が起こった後に、学習反応を復帰させ、長期記憶へのアクセスを再構築することが示された。また本明細書において、EEとエピジェネティックな変化との間の相関関係も示された。EEは、ヒストン尾部のアセチル化を増大させ、メチル化のレベルを変化させる。アセチル化の増加およびメチル化のレベルの変化が、海馬および大脳皮質のヒストン3(H3)およびヒストン4(H4)で観察された。次に、上昇したヒストンH3およびH4のアセチル化が、神経ネットワークの再配線を始動させる。
いくつかの側面において、本発明は、対象における記憶の増強に有効な量で、対象にHDAC2阻害剤を投与することにより、対象において記憶を増強するための方法である。該HDAC2阻害剤は、選択的HDAC2阻害剤であってよい。他の態様において、HDAC2阻害剤は、非選択的であるがHDAC1、HDAC5、HDAC6、HDAC7および/またはHDAC10ではない。さらに他の態様において、HDAC2阻害剤は、HDAC1/HDAC2選択的阻害剤またはHDAC1/HDAC2/HDAC3選択的阻害剤である。
いくつかの態様において、本発明は、長期記憶へのアクセスの低下を有する対象において長期記憶にアクセスするための方法であって、対象における長期記憶のアクセスを再構築するのに有効な量で、ヒストンアセチル化を増大させることを含む、前記方法を提供する。
本発明のいくつかの側面において、長期記憶が損傷している。いくつかの態様において、該損傷は、加齢によるものかまたは傷害によるものである。本発明のいくつかの態様において、対象におけるシナプスネットワークが再構築される。いくつかの態様においてシナプスネットワークの再構築は、活性脳シナプスの数の増大を含む。いくつかの態様において、シナプスネットワークの再構築は、神経脱落の好転を含む。いくつかの態様において、対象は、MCI(軽度認識障害)、アルツハイマー病、記憶喪失、アルツハイマー病に関連する注意欠陥症状、アルツハイマー病に関連する神経変性、混合血管起源の認知症(dementia of mixed vascular origin)、変性起源の認知症、初老期認知症、老年性認知症、パーキンソン病に関連する認知症、血管性認知症、進行性核上性麻痺、または大脳皮質基底核変性症からなる群から選択される障害を有している
本方法は、任意に、追加の化合物の投与を伴う。例えば、いくつかの態様において、HDAC3阻害剤が投与される。他の態様において、HDAC11阻害剤が投与される。さらに他の態様において、5−アザシチジン、5−アザ−2’デオキシシチジン、5,6−ジヒドロ−5−アザシチジン、5,6−ジヒドロ−5−アザ−2’デオキシシチジン、5−フルオロシチジン、5−フルオロ−2’デオキシシチジン、および5−アザ−2’デオキシシトシン、5,6−ジヒドロ−5−アザ−2’デオキシシトシン、および5−フルオロ−2’デオキシシトシンを含む短鎖オリゴヌクレオチド、およびプロカインアミド、ゼブラリン、および(−)−エピガロカテキン−3−ガレートなどのDNAメチル化阻害剤が投与される。ARICEPTまたはドネペジル、COGNEXまたはタクリン、EXELONまたはリバスチグミン、REMINYLまたはガランタミン、抗アミロイドワクチン、Aベータ低下治療、頭の体操、または精神的刺激などの追加の治療剤が投与されてもよい。
他の態様において、HDAC2阻害剤は、siRNA、shRNA、miRNA、dsRNAまたはリボザイムあるいはその変異体などの、HDAC2 RNAiである。
HDAC2阻害剤は、経口、静脈内、皮膚、皮下、鼻内、筋肉内、腹腔内、頭蓋内、または脳室内投与されてよい。
本方法はまた、HDAC2阻害剤の投与の後に、対象の認識機能を評価するステップを含んでもよい。さらに本方法は、脳血流または脳血液関門機能を評価することにより処置をモニターすることを伴ってもよい。
本発明の他の側面により、アルツハイマー病を有する対象に、アルツハイマー病の処置に有効な量でHDAC2阻害剤を投与することによって、アルツハイマー病を処置する方法が提供される。1つの態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC2阻害剤である。
いくつかの態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC1/HDAC2阻害剤である。他の態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC3阻害剤である。ある態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC10阻害剤である。ある態様において、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC10阻害剤は、BRD−6929である。他の態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC3/HDAC10阻害剤である。
さらに他の態様において、HDAC2阻害剤は、式(IV)
式中、RおよびRは、Hおよび−C(O)−C1〜6アルキルから独立して選択され;Rは、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、またはアリール−C1〜6アルキレンである、
の化合物である
いくつかの態様において、RがHであり;RおよびRがHであり、Rが−C(O)−C1〜6アルキルであり;Rが−C(O)−メチルであり;Rが−C(O)−メチルおよびRがHであり;Rが任意に置換されたアリールであり;Rがトルイルであり;Rが任意に置換されたヘテロアリールであり;Rがチエニルであり;Rがアリール−C1〜6アルキレンであり;またはRがフェニル−エチレンである。
他の態様において、式IVは
である。
他の態様において、式IVは
である。
他の態様において、式IVは
である。
他の態様において、式IVは
である。
他の態様におけるHDAC2阻害剤は、式(VI)
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アリール、およびアリール−C1〜6アルキレンから独立して選択される、
の化合物である。
いくつかの態様において、RがHであり;RおよびRがHであり;Rがメチル、エチル、プロピルまたはブチルであり;Rがアリール−C1〜6アルキレンであり;Rがフェニル−エチレンであり;またはRがHである。
他の態様において、式VIは
である。
他の態様におけるHDAC2阻害剤は、式(I)
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、C1〜6アルキレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、およびヘテロアリーレン−アルキレンから独立して選択され;およびRは、アリールまたはヘテロアリールである、
の化合物である。
いくつかの態様において、Rが非置換の非環式C1〜6アルキルであり;Rがメチル、エチル、プロピルおよびブチルからなる群から選択され;Rがヘテロアリーレン−アルキレンであり;Rがヘテロアリーレン−C1〜6アルキレンであり;Rがピリジニル−エチレンであり;Rが水素であり;Rがヘテロアリールであり;またはRがチエニルである。
さらに他の態様において、式Iは
である。
他の態様におけるHDAC2阻害剤は、式(II)
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、C1〜6アルキレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−アルキレン、アリーレン−アルキレン;および任意に置換されたヘテロシクリル−アルキレンから独立して選択され;および
は、アリールまたはヘテロアリールである、
の化合物である。
いくつかの態様において、Rが非置換の非環式C1〜6アルキルであり;Rがメチル、エチル、プロピルおよびブチルからなる群から選択され;Rがヘテロアリーレン−アルキレンであり;Rがヘテロアリーレン−C1〜6アルキレンであり;Rがピリジニル−エチレンであり;Rがアリーレン−アルキレンであり;Rがアリーレン−C1〜6アルキレンであり;Rがフェニル−エチレンであり;Rがヘテロシクリル−アルキレンであり;Rが非置換のヘテロシクリル−C1〜6アルキレンであり;Rがピペラジン−エチレンであり;Rが置換ヘテロシクリル−C1〜6アルキレンであり;Rが置換ピペラジン−エチレンであり;RがC1〜6アルキレン置換ピペラジン−エチレンであり;Rがメチル置換ピペラジン−エチレンであり;Rが水素であり;Rがヘテロアリールであり;Rがチエニルであり;またはRがピリジニルである。
他の態様において、式IIは
である。
他の態様において、式IIは
である。
他の態様において、式IIは
である。
他の態様において、式IIは
である。
他の態様において、式IIは
である。
他の態様におけるHDAC2阻害剤は、式(III)
式中、Xは−C(O)−N(R)(R)、C1〜6アルキレン−N(H)−C1〜6アルキレン−N(R)C(O)(R);または−N(R)C(O)Rであり;RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;およびRは、アルキニル、アリールまたはヘテロアリールである、
の化合物である。
いくつかの態様において、Xが−C(O)−N(R)(R)であり;RおよびRがH、非置換、非分岐、非環式C1〜6アルキルから独立して選択され;RおよびRがH、メチル、エチル、プロピルおよびブチルから独立して選択され;RがHであり;RおよびRがHであり;Xが−C(O)−NHであり;XがC1〜6アルキレン−N(R)−C1〜6アルキレン−N(R)C(O)(R)であり;Xが−N(R)C(O)Rであり;RがHであり;XがC1〜6アルキレン−N(H)−C1〜6アルキレン−N(H)C(O)(R)であり;Xが−N(R)C(O)Rであり;RがHであり;Rが非置換の非環式のC1〜6アルキルであり;Rがメチル、エチル、プロピルおよびブチルからなる群から選択され;Rが非置換の非環式のC1〜6アルキルであり;Rがメチル、エチル、プロピルおよびブチルからなる群から選択され;Rがヘテロアリールであり;Rがチエニルであり;Rがアリールであり;Rがアルキニルであり;RがC1〜6アルキニルであり;またはRがエチニルである。
いくつかの態様において、式IIIは
である。
いくつかの態様において、式IIIは
である。
いくつかの態様において、式IIIは
である。
他の態様におけるHDAC2阻害剤は、式(V)
式中、RおよびRは、H、および置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;およびRは、アリールまたはヘテロアリールである、
の化合物である。
いくつかの態様において、RがHであり;RおよびRがHであり;Rがメチル、エチル、プロピルまたはブチルであり;Rがアリールであり;Rがヘテロアリールであり;またはRがチエニルである。
他の態様において、式Vは
である。
いくつかの態様において、本方法は、式IVの分子の使用を具体的に排除する。
脳組織への送達のための処方における、HDAC2阻害剤および薬学的に許容可能な担体の医薬組成物もまた提供される。いくつかの態様において、HDAC2阻害剤は、血液脳関門を横断するように処方される。
他の側面において、本発明は、HDAC2阻害剤の組成物であって、該HDAC2阻害剤が式I、IIおよびIIIの化合物からなる群から選択される、前記組成物である。
本発明の各限定は、本発明の様々な態様を包含することができる。したがって、本発明の任意の一要素または要素の組み合わせを伴う各限定は本発明の各側面に含まれ得る。この発明は、その適用において、以下の記述または図面の描写にて説明されている構造の詳細および構成のアレンジメントに限定されない。本発明は他の構成を取り得、様々なやり方で実施され得、または実行され得る。また、本明細書において使用される用語および専門用語は記述の目的のためであって、限定と見なされるべきではない。
添付の図面は、縮尺通りに描くことを意図していない。図面において、様々な図で描かれている各同一のまたはほぼ同一の構成要素は同種の数字で表される。明確化の目的のため、全ての構成成分が全ての図面においてラベルされていない可能性がある。図面中において:
図1は、HDAC阻害剤がHDAC2を通じた連想的学習を改善することを示している。a.恐怖条件付け文脈学習(1mAの足へのショック)をさせたマウスの記憶テスト。HDAC2OEマウス(SAHA群、n=12;生理食塩水群、n=12)およびWT同腹子(SAHA群、n=12;生理食塩水群、n=15)を、記憶テストの前に10日間、生理食塩水およびSAHA(25mg/kg、腹腔内)で処置した。b.慢性的なSAHA処置または生理食塩水処置を受け、免疫染色を通して観察された、WTおよびHDAC2OEマウスからのCA1領域(錐体ニューロン層、放射状層(s.r.))。アセチルリジンの平均光学的シグナルを錐体ニューロン層上で計測し、SVPシグナルをs.r.から計測した。
c.海馬のCA1領域からのゴルジ染色像。WT、未処置について、n=23、WT、SAHAについて、n=41、HDAC2OE、未処置について、n=21、HDAC2OE、SAHAについて、n=32。スケールバーは10μm。d.10日間のSAHA注射後の恐怖条件付け文脈学習(0.5mAの足へのショック)を行ったマウスについての記憶テスト。WTマウス(SAHA、n=10、生理食塩水、n=10)およびHDAC2KOマウス(SAHA、n=8、生理食塩水、n=8)。
e.慢性的なSAHA処置または生理食塩水処置を受け、免疫染色を通して観察された、HDAC2KOマウスからのCA1領域。SVP−シグナルはs.r.内で定量した。生理食塩水、n=15、SAHA、n=22、スケールバー=50μm。f.HDAC2KOマウスからの海馬のCA1領域のゴルジ染色像。HDAC2KO、SAHA、n=24、HDAC2KO、未処置、n=27。*、p<0.05、**、p<0.005、***、p<0.001、対応のないstudent t−test、エラーバーはs.e.mを示す。
図2 HDAC6阻害によって増大したα−チューブリン(K40)のアセチル化は、マウスにおいて、連想的学習を促進しない。a.WT−161の構造を示す。b.全アセチル化リジン(Ac−lysine)に対するアセチル化α−チューブリン(K40)の増大についてのWT−161(2μM)の選択性を、16時間処置し、定量的免疫蛍光イメージングを用いて過アセチル化ヒストンおよび/またはα−チューブリン(K40)について評価したヒトMM1.S細胞において計測した。提示したデータは、デアセチラーゼ機能でバイアスされた化合物のライブラリーのプライマリースクリーニング由来のものである。
c.WT−161またはSAHA(どちらも25mg/kgに調整、腹腔内、10日間)または生理食塩水で処置したマウスからの海馬のCA1エリアにおけるアセチル化α−チューブリン(K40)の免疫染色を示す。CA1エリアにおけるアセチル化α−チューブリン(K40)の免疫反応強度シグナルを定量した(各群について、n=9)。**、p<0.005。d.SAHA(25mg/kg)またはWT−161(25mg/kg)を10日間注射したWTマウスの記憶テスト。マウスは、テストの24時間前に恐怖条件付け文脈学習に供した(WT、n=20、SAHA、n=20、WT−161、n=10、***、p<0.0005、student t−test)。
図3 HDAC1OEおよびHDAC2OEマウス脳におけるHDAC1およびHDAC2の発現および分布。a.WTおよびHDAC1OEマウス脳におけるHDAC1の発現を示す代表的な免疫染色像を提供する。WT脳において、HDAC1発現レベルは、脳の他の部位よりも歯状回において相対的に高い。HDAC1OE脳において、海馬においてだけでなく、大脳皮質、扁桃体(点線で示された部分)、および前脳基底部においても増大したHDAC1シグナルが検出される。b.WTおよびHDAC2OEマウス脳におけるHDAC2の発現を示す代表的な免疫染色像を提示する。スケールバー、400μm。挿入図についてのスケールバー、100μm。
図4 HDAC2KOマウスは、行動タスクにおいて、増強された記憶を呈する。a.可視踏み台付き水迷路試験(visible platform water maze test)におけるWT、HDAC1OEおよびHDAC2OEマウスの逃避潜時。マウスは、可視踏み台付きのスイミングプールで、1訓練日ごとに2回の試行で、3日間訓練を受けた。踏み台に到達するまでの潜時を定量化した(各群につきn=8)。3群全てのマウスは、初日は、類似の逃避潜時で踏み台に到達した。訓練の3日間で、3群間において逃避潜時における顕著な差異は検出されなかった。b.水迷路プールにおける水泳速度(各群についてn=8)を示す。c−d.WT、HDAC1OEおよびHDAC2OEマウスについて、文脈依存的および音刺激依存的恐怖条件付けパラダイムにおいて短期記憶が試験された(WT、n=9;HDAC2OE、n=9;HDAC1OE、n=8)。WT群とHDAC1/2OEマウスとの間に顕著な差異は検出されなかった。
e−f.HDAC2KOマウスについて、文脈依存的および音刺激依存的恐怖条件付けパラダイムにおいて短期記憶が試験された(WT、n=8;HDAC2KO、n=9)。HDAC2KOマウスは、文脈的恐怖条件付けにおいては顕著に増大したすくみ(freezing)を示した(p=0.0100、WT同腹子と比較)が、音刺激依存的恐怖条件付けにおいては示さなかった(p=0.1439)。
WT(n=8)およびHDAC2KO(n=10)マウスについての、高架式T字迷路上での空間的場所非見本合わせ試験(spatial non-matching to place testing)の間の正しい応答の平均パーセントを示す。HDAC2KOマウスは、訓練期間の間顕著に高い正確性を示した(ブロック2、p=0.044、ブロック3、p=0.0087、student t−テスト;遺伝子型間、p=0.0252、双方向ANOVA)。h.WT(n=8)、HDAC1OE(n=7)およびHDAC2OE(n=9)マウスについての、高架式T字迷路上での空間的場所非見本合わせ試験の間の正しい応答の平均パーセントを示す。HDAC2OEマウスは、訓練トレイルブロック2の間、正確性において顕著な欠陥を示した(p=0.0452、student t−テスト)。
図5 HDAC2KOマウスの特徴付け。a.マウスHdac2ゲノム遺伝視座の略図を示す。グレーに塗りつぶされたボックスはエクソンを示す。黒の矢印はloxPの位置を示す。P14F、P15RおよびP2は、遺伝子型決定(genotyping)に用いるオリゴDNAプライマーを示す。b.ベクター(V)またはCre−リコンビナーゼ発現レトロウィルスのいずれかに感染させた、野生型、Hdac2L/+およびHdac2L/LのMEFsから得られたタンパク質溶解物のウェスタンブロット解析を実施した。Cdk4をローディングコントロールとして供した。c.Hdac2+/−の多重交雑から得られる野生型、Hdac2+/−およびHdac2−/−マウスの、観察されたおよび期待される数および頻度。
d.Hdac2−/−マウスおよびWT同腹子からの脳溶解物中の、HDAC1およびHDAC2発現レベルのウェスタンブロット解析を実施した。HDAC1発現レベルはHdac2−/−マウスにおいて増大していた。
図6 SAHA処置はWTにおいてLTPを促進するが、HDAC2KO海馬では促進しない。a−b.1月齢のHDAC2KOマウスおよびそのWT同腹子に、SAHA(25mg/kg、i.p.)または生理食塩水を10日間注射した。追加の注射をサクリファイスの30分前に導入した。長期増強(LTP)が、シェファー側枝の一つのHFS刺激(1×100Hz、1s)により誘導された。a.生理食塩水群と比較した時、LTPの強さの顕著な増大が、SAHA処置WTマウスにおいて観察された。b.SAHA処置HDAC2KOマウスと生理食塩水処置HDAC2KOマウスとの間で、LTPの強さにおいて顕著な差異は検出されなかった(**、p<0.005、双方向ANOVA)。
図7はp25に誘導される毒性についての、HDAC過剰発現の保護効果を試験したin vitroアッセイの結果を描写した棒グラフである。ニューロンをE15.5の大脳皮質および海馬から分離し、p25−GFPおよびFlag−HDACをコードするプラスミドで、DIV4にトランスフェクトした。トランスフェクションの24時間後ニューロンを固定し、IHCのために加工した。全てのp25陽性ニューロンを計数し、ほとんどのニューロンがp25およびHDACの療法でトランスフェクとされたものであると推測された。
図8は、多重HDAC阻害剤の、複数の既知のHDACアイソフォームに対する酵素阻害活性を示す表である。 図9は、HeLa細胞溶解物におけるヒストンアセチル化マークにおけるHDAC阻害剤の効果を示す。一連の化合物は全HEK293細胞とともに10μMで6時間の期間インキュベートした。DMSOコントロールに対して増大したアセチル化のレベルを示す、抗アセチル化H4K12抗体および西洋わさびペルオキシダーゼ抱合二次抗体をルミノールベースの基質とともに用いる、ウェスタンブロット。これは、これらのアナログの細胞性HDAC活性およびH4K12のアセチル化による特異的マークの増大を実証する。
図10は、図9に示された生のウェスタンデータの定量化である。DMSOコントロールに関連して、多重選択性プロファイルはH4K12アセチル化レベルの増大に有効である。これは、HDAC1、2およびHDAC1、2、3選択的阻害剤は、細胞全体において特定のヒストン遺伝子座(H4K12)上での強固なHDAC活性を有することを実証する。BRD−9853はこのセルライン中で最小の活性を示す。BRD−4097はネガティブコントロールである。これは最小のHDAC阻害活性を有するベンズアミドである。
図11は、HeLa細胞溶解物におけるヒストンアセチル化マークについてのHDAC阻害剤の効果を計測するのに用いる生のウェスタンブロットの定量化である。DMSOコントロールに関連して、アセチル化の程度に変化がある。ヒストグラムは、HDAC1、2およびHDAC1、2、3選択的化合物が、H4K12遺伝子座のアセチル化の増大に有効であることを表している。
図12は、マウス初代線状体細胞におけるH4K12アセチル化の増大を示す。A.HDAC阻害剤で処置したマウス脳から単離した初代線状体細胞のウェスタンブロット。3つの独立したサンプル/セットによるデータの2つのセット。B.パネルAに示されたウェスタンブロットの定量化を表すヒストグラム。
図13は、BRD−6929およびBRD−5298による神経細胞の処置は、in vitroにおいてH4およびH2Bヒストンアセチル化を増強することを示す。 図14は、マウス初代神経培養における増大したH4K12−アセチル化の核強度を実証する。A.1および10μMのBRD−6929が、脳領域特異的初代培養(大脳皮質および線状体)における、6時間のインキュベーション後の全細胞数の増大または減少の原因とならないことを実証するコントロール。B.10μMのBRD−6929が、脳領域特異的初代培養(線状体)における、6時間のインキュベーション後のH4K12アセチル化の数の増大の原因となることを示すヒストグラム。したがって、HDAC1、2選択的化合物は、培養線状体神経細胞における特定のヒストン遺伝子座(H4K12)のアセチル化の増大に有効である。
図15は、HDAC1、2選択的化合物が、特定の脳領域から単離され、免疫蛍光を用いて分析された、神経細胞における記憶および学習に関連するアセチル化マークを顕著に増大することができることを実証する。A.1および10μMのBRD−6929が、脳領域特異的初代培養(線状体)における、6時間のインキュベーション後の全細胞数の増大または減少の原因とならないことを実証するコントロール。B.1および10μMのBRD−6929が、脳領域特異的初代培養(線状体)における、6時間のインキュベーション後のH2Bテトラ−アセチル化における2〜3倍の増大の原因となることを示すヒストグラム。この効果は、全ての場合においてDMSOコントロールと比べて顕著である。
図16は、HDAC1、2選択的化合物が、特定のヒストン遺伝子座H2Bのアセチル化の増大に有効であることを実証する。A.DMSOまたは10μMのBRD−5298、HDAC1、2選択的阻害剤、での処置後、6時間のインキュベーション後の初代神経細胞における増大した蛍光を示す顕微鏡写真。増大した赤紫色の蛍光は、H2Bアセチル化の増大したレベルに対応する。B.1および10μMのBRD−6929およびBRD−5298(HDAC1、2選択的阻害剤)が、初代神経細胞培養物における、6時間のインキュベーション後の全細胞数の増大または減少の原因とならないことを実証するコントロール。C.1および10μMのBRD−6929およびBRD−5298が、初代神経細胞培養物における、6時間のインキュベーション後のH2Bアセチル化における顕著な増大の原因となることを示すヒストグラム。
図17は、マウスへの45mg/kgのi.p.での単一投与後の、血漿および脳中のBRD−6929の濃度時間曲線である。 図18は、BRD−6929での急性処置のための実験プロトコルおよびオスの成体C57BL/6Jマウスの脳特異的領域におけるヒストンアセチル化への対応する効果である。
図19は、BRD−6929での急性処置が、オスの成体C57BL/6Jマウスの大脳皮質において、増大したH2B(テトラ)ヒストンアセチル化の原因となることを示す。左にあるヒストグラムは、右にあるウェスタンゲルデータの定量化である。データはヒストンH3レベルのレベルに正規化した。BRD−6929は、このマークについて大脳皮質における1.5〜2倍の増大の原因となる。このことは、BRD−6929が、全身的に単一投与された後、大脳皮質においてHDACの機能的阻害剤であることを実証する。
図20は、BRD−6929での急性処置が、オスの成体C57BL/6Jマウスの大脳皮質において、増大したH2BK5ヒストンアセチル化の原因となることを示す。1時間後の大脳皮質において、BRD−6929は、H2BK5のアセチル化レベルにおける1.5〜2倍の増大の原因となる。このアセチル化マークは増大した学習および記憶に関連する。 図21は、BRD−6929の慢性的な投与後の全脳におけるアセチル化マークの増大を実証する。 図22は、BRD−6929が、WT C57/BL6マウスにおける連想的学習および記憶を増大したことを実証する。
発明の詳細な説明
ヒストンデアセチラーゼの阻害剤(HDACis)により誘導された、増大したヒストン尾部アセチル化は、野生型のマウスにおいてだけでなく、神経変性のマウスモデルにおいても同様に、学習および記憶を促進する。HDACisの治療能力を役立てるには、認識増強とつながりがある特定のHDACファミリーメンバーの知識が求められる。HDAC1ではなくHDAC2のニューロン特異的な過剰発現が、樹状突起棘密度、シナプス数、シナプス可塑性および記憶形成を減少させたことが、本発明の側面にしたがって示されている。反対に、マウスにおける慢性的なHDAC阻害剤処置と同様、HDAC2の欠損がシナプス数および記憶促進の増大の結果となった。とりわけ、HDAC2過剰発現マウスの減少したシナプス数および学習損傷が、慢性HDACi処置によって完全によくなった。それに応じて、HDACi処置は、HDACi欠損マウスにおける記憶形成のさらなる促進はしなかった。さらに、プロモーター占有分析は、シナプス可塑性および記憶形成に関与する遺伝子のプロモーターとHDAC2が関連することを明らかにした。我々の結果は、HDAC2が、長期持続的なシナプスの変化の調節、次に学習および記憶のネガティブな制御において役割を果たすことを示している。
本発明は、いくつかの側面において、記憶を増強するおよび/または挽回する、ならびに学習および記憶を推進するための治療に関する。本明細書で用いられる場合、「記憶」とは、過去の出来事や知識についての情報を再生する能力を言う。記憶は、短期記憶(作業または近時記憶ともいう)および長期記憶を含む。短期記憶は近時の出来事に関係し、一方長期記憶はより遠い過去の出来事の想起に関する。記憶の増強または挽回は、学習とは区別される。しかしながら、当該分野のいくつかの場合において、学習は記憶と呼ばれる。本発明は、学習および記憶を区別し、記憶の増強に焦点を当てている。記憶増強とは異なり、学習は、以前には存在しなかった新たな記憶を創造する能力を言う。いくつかの場合において、本発明はまた、学習を増強する方法に関する。したがって、対象の古い記憶を想起するよりむしろ学習する能力に変化を生じる治療剤の能力を試験するため、治療剤は記憶が創造される前またはそれと同時に投与される。以前に創造された記憶の想起に変化を生じる治療剤の能力を試験するため、治療剤は記憶が創造された後および好ましくは記憶が喪失した後に投与される。
いくつかの場合において、本発明は、対象における記憶を取り戻す方法に関する。記憶を取り戻すため、記憶は失われている。失われた記憶は、本発明の治療など、補助無しには対象によって挽回することができない。言い換えると、対象は記憶を想起することができない。本明細書で用いる場合、「取り戻す」という語は、対象が以前は想起することができなかった記憶を、対象が想起する能力をいう。記憶喪失を有する対象は、1または2以上の記憶を想起することができない対象である。記憶は短期記憶または長期記憶であってよい。記憶を想起する能力を評価する方法は当業者に知られており、ありふれた認知テストを含んでよい。
他の場合において、本発明は、長期記憶への減退したアクセスを有する対象における、長期記憶にアクセスする方法に関する。記憶への減退したアクセスを有する対象は、1または2以上の長期記憶の衰退を経験した対象である。長期記憶の衰退は、断続的または連続的であってよい。したがって、長期記憶への減退したアクセスを有する対象はこれに限定するものではないが、長期記憶に関して、記憶喪失を有する対象を含む。
いくつかの場合において、「減退したアクセスを有する対象」の長期記憶は損傷している。損傷した長期記憶は、対象の生理学的状態が長期記憶の喪失に関連するものである。長期記憶の損失に関連する状態は、これに限定するものではないが、年齢に関係した記憶喪失および傷害に関係した記憶喪失を含む。
本明細書で用いる場合、「年齢に関係した記憶喪失」は、本明細書にさらに定義されたようにおよび/またはAmerican Psychiatric AssociationのDiagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders:第4版(DSM-IV、1994)によって定義されるように、認知症のレベルまでは上昇していない神経学的機能の劣化に特徴付けられる、任意の状態の連続体をいう。この語は特に、アルツハイマー病やパーキンソン病などの年齢に関係した認知症およびダウン症などの精神遅滞の状態を除く。年齢に関係した記憶喪失は、彼または彼女のより若い年代と比較してより老いた対象における客観的な記憶の喪失があるが、認識テストのパフォーマンスは対象の年齢について正常なリミット内にあることに特徴付けられる。年齢に関係した記憶喪失対象は、DSM-IVに記載されているような、認知症の標準的な診断テストにおいて正常な範囲内の得点を出す。さらに、DSM-IVは、年齢に関係した認知低下と名付けられる状態についての分離した診断的基準を提供する。本発明の文脈において、ならびに「年齢に関連した記憶損失」および「年齢と一致する記憶の低下」は、年齢に関係した記憶喪失と同義であると理解される。年齢に関係した記憶喪失は、減少した脳重量、脳回萎縮(gyral atrophy)、脳室拡張、および異なる脳領域内でのニューロンの選択的喪失を含んでよい。
本発明のいくつかの態様の目的のため、より進行性の形態の記憶喪失もまた、年齢に関係した記憶障害の定義の下に含まれる。したがって、その年齢で正常な記憶喪失および認識損傷よりも大きなものを有するが、露骨な認知症についての診断的閾値よりも低い得点を出す人は、穏やかな神経認知障害、穏やかな認識損傷、高齢期健忘症、良性の老年性健忘症、初期認知症、一時的認知症などを有すると言い得る。かかる対象は、後生の顕著な認知症の発症についてわずかにより感受性であり得る(参照として組み込まれる、米国特許出願2006/008517も参照)。年齢に関係する記憶喪失に関連する症状は、これに限定するものではないが、IL−1ベータ、IFN−ガンマ、p−JNK、p−ERKなどの老齢脳に関連する生化学マーカーの変化、長期増強における低減により明らかな、シナプス可塑性などのシナプス活性または機能の低減、記憶の縮小および認知の低減を含む。
本明細書で用いられる場合、「傷害に関係する記憶喪失」は、脳で起こり、神経学的なダメージとなり得るダメージをいう。脳傷害の源は、震盪性傷害または貫通性頭部創傷などの外傷性脳傷害、脳腫瘍、アルコール依存症、アルツハイマー病、卒中、心臓発作および脳から酸素を奪う他の状態、髄膜炎、AIDS、ウィルス性脳炎、および水頭症を含む。
対象は、これに限定するものではないが、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、七面鳥、ニワトリおよびサルなどの霊長類を含む、ヒトまたは脊椎動物または哺乳動物を意味するものとする。対象は、その他の点で(otherwise)HDAC阻害剤を必要としないものである。アルツハイマー病を有する対象が明確に指定されている場合を除き、対象からは特定的にアルツハイマー病を有する対象が除外される。
本発明の方法は、一般的に記憶を増強する方法に関する。記憶を増強する方法には、記憶へのアクセスの再構築ならびに記憶を取り戻すことが含まれる。本明細書で用いられるアクセスの再構築という語は、記憶の挽回を増大することをいう。出願人らは、作用機序に縛られるものではないが、本発明の化合物は、シナプスネットワークを再構築することにより、記憶の挽回を増大するのに効果的であると信じられている。シナプスネットワークを再構築するプロセスは、活性脳シナプスの数の増大および/または神経脱落の好転を含んでよい。
本明細書で用いる場合、記憶喪失または記憶衰退を含む障害に関して用いる場合、長期記憶へのアクセスを再構築するという語は、対象の記憶を想起する能力を増大する処置をいう。いくつかの場合において、本発明の治療剤は、記憶が失われるかまたは想起することができなくなる発生率および/または頻度を減少させる。
記憶の増強が必要な対象は、記憶喪失または記憶衰退を有するものである。記憶喪失は、年齢に関係してもよいし、または認識損傷と関連する傷害もしくは障害に関連してもよいなど、任意のメカニズムによって起こり得る。認識損傷と関連する障害は、例えばMCI(軽度認識障害)、アルツハイマー病、記憶喪失、アルツハイマー病に関連する注意欠陥症状、アルツハイマー病に関連する神経変性、混合血管起源の認知症、変性起源の認知症、初老期認知症、老年性認知症、パーキンソン病に関連する認知症、血管性認知症、進行性核上性麻痺、または大脳皮質基底核変性症を含む。
アルツハイマー病は、認知性および非認知性の精神神経性症状に特徴づけられる変性脳障害であり、65歳以上の患者についての全認知症のケースの約60%を占める。アルツハイマー病において、記憶をコントロールする認知システムがダメージを受ける。しばしば長期記憶は保持される一方、短期記憶が失われる;逆に言えば、記憶が混乱をきたし得、その結果馴染みであるべき人または場所を認識することにおいて失敗をする。アルツハイマー病において精神医学的症状は共通しており、多くの患者において精神病(幻覚および妄想)が存在する。アルツハイマー病の精神医学的症状が、ドーパミンまたはアセチルコリンの濃度のシフトを伴うことは可能であり、それはドーパミンの/コリンのバランスを増やし得、それにより精神病的行動の結果となる。例えば、増大したドーパミン放出は、統合失調症の陽性の症状の原因となり得ることが提案されている。これは、ドーパミンの/コリンのバランスのポジティブな崩壊をもたらし得る。確かに、統合失調症の精神病を和らげるのに用いられる抗精神疾患剤は、アルツハイマーの患者における精神病を緩和するのにも有用であり、本発明の方法において用いられる本明細書に記載の組成物と組み合わせることができる。
HDAC阻害剤を投与することによりアルツハイマー病を有する対象における記憶を取り戻す方法もまた、本発明に従って提供される。かかる方法は任意に阻害剤を投与し、対象をモニターして、以前に失われた記憶を取り戻したことを同定する。対象は、当該技術分野に知られたありふれた試験によってモニターしてよい。例えば、いくつかは上記DSMなどの本または医学的な文献に記載されている。
血管性認知症(「多発梗塞性認知症」とも言われる)は全て脳における血管病変の結果となる、様々なメカニズムに起因する症候群をいう。血管性認知症の主なサブタイプは、例えば、血管性軽度認知障害、多発梗塞性認知症、重要領域単一梗塞(strategic single infarct)(視床、前大脳動脈、頭頂葉または帯状回に発症する)に起因する血管性認知症、易出血性病変、小血管疾患に起因する血管性認知症(例えばラクナ病変およびビンスワンガー病に起因する血管性認知症を含む)、および血管性認知症との混合型アルツハイマー病である。
HDACは、他のクロマチン修飾酵素および共制御因子と相互作用し、後生的風景(epigenetic landscape)の形成において鍵となる役割を果たす(Goldberg, A. D., Allis, C. D. & Bernstein, E., Cell 128 (4), 635-638 (2007))。哺乳動物のゲノムには全部で18のHDAC酵素があり、通常クラスI、II、IIIおよびIVを含む4つのクラスに分けられる。これらの酵素はヒストンおよび非ヒストン両方の基質を有することが知られている。最近抗抑鬱作用(Tsankova, N. M. et al., Nat. Neurosci. 9 (4), 519-525 (2006))および慢性的な感情刺激(Renthal, W. et al., Neuron 56 (3), 517-529 (2007))の両方の応答に関与するとされたクラスIIのHDAC5を除き、脳におけるHDACの機能についてはほとんど知られていない。
HDACの中でも、クラスI、IIおよびIVのHDACは亜鉛依存的加水分解酵素である。クラスIのHDACは1、2、3および8を含み、これらはヒストン基質および非ヒストン基質上でデアセチラーゼ活性を発揮することが十分に立証されている。これらのファミリーメンバーは全て、非選択的HDAC阻害剤である酪酸ナトリウムで阻害される。クラスIIのHDACは、HDAC4、5、7および9を含むクラスIIaメンバーと、HDAC6および10を含むクラスIIbメンバーに分けることができる。HDAC5の場合、脳内での役割は、抗抑鬱作用および慢性的感情刺激への応答において同定されている。しかしながら、クラスIIaのHDACそれ自身が、共精製されるクラスIのHDACが貢献する活性よりも、機能的ヒストン(または他の非ヒストン)デアセチラーゼ活性を有するため、未だに不明である。クラスIIbファミリーメンバーであるHDAC6および10は、主に細胞質に局在している。HDAC6は、2つのデアセチラーゼドメインの所持という点で、ファミリーにおいてユニークである。HDAC6はα−チューブリン(K40)デアセチラーゼとして機能することおよびプロテアソームによるユビキチン依存性タンパク質分解を制御することが示されてきた。対照的に、クラスIIIのHDAC(サーチュイン;SIRT1〜7)は非古典的な、NAD(+)依存性酵素であり、SBを含む亜鉛依存性HDACの阻害剤のほとんどの構造的クラスと重複しない感受性を呈する。後者の発見は、サーチュインが、HDACiに誘導される記憶増強の関連するターゲットではないことを示している。
本発明において有用な化合物はHDAC2阻害剤である。本明細書で用いられる場合、HDAC2阻害剤は、HDAC2活性および/または発現を低減する、タンパク質、小分子および核酸を含む、任意の化合物である。HDAC2阻害剤は、いくつかの態様において、選択的HDAC2阻害剤であってよい。選択的HDAC2阻害剤は、HDAC2の活性または発現を阻害するが、少なくとも2つの他のHDAC酵素、HDAC1、HDAC3、HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC8、HDAC9、HDAC10、HDAC11、HDAC12、HDAC13、HDAC14、HDAC15、HDAC16、HDAC17、またはHDAC18など、の活性または発現を顕著に阻害しない化合物である。
いくつかの態様において、選択的HDAC2阻害剤は、HDAC2の活性または発現を阻害するが、その他のHDAC酵素の活性または発現を顕著に阻害しない化合物である。他の態様において、選択的HDAC2阻害剤は、他のクラスIのHDAC酵素の活性または発現を顕著に阻害しない。HDAC1/HDAC2選択的阻害剤は、HDAC1およびHDAC2の活性または発現を阻害するが、少なくとも1のクラスIでないHDAC酵素の活性または発現を顕著に阻害しない化合物である。いくつかの態様において、HDAC1/HDAC2選択的阻害剤は、他のクラスIでないHDAC酵素の活性または発現を顕著に阻害しない。HDAC1/HDAC2/HDAC3選択的阻害剤は、HDAC1およびHDAC2およびHDAC3の活性または発現を阻害するが、少なくとも1つのクラスIでないHDAC酵素の活性または発現を顕著に阻害しない化合物である。いくつかの態様において、HDAC1/HDAC2/HDAC3選択的阻害剤は、クラスIでないHDAC酵素の活性または発現を顕著に阻害しない。
顕著に阻害するとは、in vivoなど、細胞内におけるHDACの活性を検出可能に変化する量をいう。いくつかの態様において、非選択的HDAC2阻害剤は、部分的に選択的であってよい。例えば、全部ではないが、HDAC1〜HDAC18のうち1または2以上の他の酵素の阻害剤として作用し得る。好ましくは、HDAC阻害剤はHDAC1、HDAC5、HDAC6、HDAC7およびHDAC10の阻害剤としては作用しない。いくつかの態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC10阻害剤である。いくつかの態様において、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC10阻害剤は、BRD−6929である。他の態様において、HDAC2阻害剤は、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC3/HDAC10阻害剤である。
HDAC2阻害剤は、ヒストンデアセチラーゼと特異的に反応する、抗体、好ましくはモノクローナル抗体、抗体断片、scFvなどの結合ペプチド、小分子阻害剤(しばしば古典的にはHDAC阻害剤と言われる)およびアンチセンスおよびsiRNAなどの発現阻害剤を含む。
以下の実施例に記載された研究はまた、11のヒストンデアセチラーゼのいずれが観察された機能に関与するのかを決定し、記憶を増強するための選択的HDAC阻害剤を同定するために取り組まれた。HDAC1Tgマウスが、コントロールマウスと比較して、学習行動において何の違いも示さなかったのに対し、HDAC2Tgマウスは、パブロフの恐怖条件付けおよびモリスの水迷路試験で評価されたように、損傷した学習を有することが発見された。注目すべきは、HDAC2ニューロン特異的ノックアウトマウス(機能喪失)は増強された学習を示したことである。対照的に、クラスIのHDAC阻害剤(HDAC1/HDAC3特異的)であるMS−275は、マウスにおける連想的学習を促進せず、MD−275処置マウスは、生理食塩水処置群と比較して、恐怖条件付け訓練の後により少ない数のc−fos陽性細胞を示した。
追加データもまた、HDAC5、HDAC6、HDAC7およびHDAC10は記憶の増強に有用でないことを実証している。これらの観察は、HDAC2が学習および記憶に関与し、一般的なHDAC阻害剤による阻害のターゲットとなりがちであることを示している。より驚くべきことに、HDAC1/HDAC2およびHDAC1/HDAC2/HDAC3選択的阻害剤もまた学習および記憶の増強に有用であることが見出された。本発明者らの何人かによる以前の研究は、HDAC1アクチベータが神経新生を推進することを実証した。したがって、HDAC1/HDAC2阻害剤が記憶の増強に有用であることは予想外であった。
HDAC阻害剤は、これに限定するものではないが、以下の化合物、その機能的アナログおよび塩を含む:トリコスタチンA(TSA)、トリコスタチンB、トリコスタチンC、トラポキシンA、トラポキシンB、クラミドシン、酪酸のナトリウム塩、酪酸、フェニル酪酸のナトリウム塩、フェニル酪酸、スクリプタイド、FR901228、デプデシン、オキサムフラチン、ピロキサミド、アピシジンB、アピシジンC、ヘルミントスポリウム、カルボナムトキシン、2−アミノ−8−オキソ−9,10−エポキシ−デカノイル、3−(4−アロイル−1H−ピロール−2−イル)−N−ヒドロキシ−2−プロペンアミド、スベロイルアニリドヒドロキサム酸(SAHA)、バルプロ酸、FK228またはm−カルボキシ桂皮酸ビスヒドロキサミド。好ましい態様において、HDAC阻害剤は、酪酸ナトリウム、SAHAまたはTSAなどのHDAC2阻害剤である。増大した薬理学的半減期を示す阻害剤の誘導体もまた本発明に有用である(Brettman and Chaturvedi, J. Cli. Pharmacol. 36 (1996), 617-622)。
汎(pan)または普遍(universal)HDAC阻害剤はSAHAである。本明細書で用いられる場合、「SAHA」はスベロイルアニリドヒドロキサム酸、アナログ、誘導体および多形体をいう。SAHAの多形体は米国特許公開公報第20040122101に記載されており、参照として組み込まれる。
HDAC2選択的阻害剤、HDAC1/HDAC2選択的阻害剤およびHDAC1/HDAC2/HDAC3選択的阻害剤を含む本発明のHDAC2選択的阻害剤は、小分子ならびにアンチセンスおよびsiRNAなどの阻害性核酸を含む。小分子HDAC2阻害剤は、例えば以下の式の化合物を含む:
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、C1〜6アルキレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、およびヘテロアリーレン−アルキレンから独立して選択され;およびRは、アリールまたはヘテロアリールである。いくつかの態様において、Rは非置換の非環式C1〜6アルキルであり;Rはメチル、エチル、プロピルおよびブチルからなる群から選択され;Rはヘテロアリーレン−アルキレンであり;Rはヘテロアリーレン−C1〜6アルキレンであり;Rはピリジニル−エチレンであり;Rは水素であり;Rはヘテロアリールであり;またはRはチエニルである。
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、C1〜6アルキレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−アルキレン、アリーレン−アルキレン;および任意に置換されたヘテロシクリル−アルキレンから独立して選択され;およびRは、アリールまたはヘテロアリールである。いくつかの態様において、Rは非置換の非環式C1〜6アルキルであり;Rはメチル、エチル、プロピル、およびブチルからなる群から選択され;Rはヘテロアリーレン−アルキレンであり;Rはヘテロアリーレン−C1〜6アルキレンであり;Rはピリジニル−エチレンであり;Rはヘテロシクリル−アルキレンであり;Rは非置換のヘテロシクリル−C1〜6−アルキレンであり;Rはピペラジン−エチレンであり;Rは置換ヘテロシクリル−C1〜6アルキレンであり;Rは置換ピペラジン−エチレンであり;RはC1〜6置換ピペラジン−エチレンであり;Rはメチル置換ピペラジン−エチレンであり;Rは水素であり;Rはヘテロアリールであり;またはRはチエニルであり;Rはピリジニルである。
式中、Xは−C(O)−N(R)(R)、C1〜6アルキレン−N(H)−C1〜6アルキレン−N(R)C(O)(R);または−N(R)C(O)Rであり、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;およびRは、アルキニル、アリールまたはヘテロアリールである。いくつかの態様において、Xは−C(O)−N(R)(R)であり;RおよびRはH、非置換、非分岐、非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;RおよびRはH、メチル、エチル、プロピルおよびブチルから独立して選択され;RはHであり;RおよびRはHであり;Xは−C(O)−NHであり;XはC1〜6アルキレンN(R)−C1〜6アルキレン−N(R)C(O)(R)であり;RはHであり;C1〜6アルキレン−N(H)−C1〜6アルキレン−N(H)C(O)(R)であり;Xは−N(R)C(O)Rであり;RはHであり;Rは非置換の非環式C1〜6アルキルであり;Rはメチル、エチル、プロピル、およびブチルからなる群から選択され;Rは非置換の非環式C1〜6アルキルであり;Rはメチル、エチル、プロピル、およびブチルからなる群から選択され;Rはヘテロアリールであり;Rはチエニルであり;Rはアリールであり;Rはアルキニルであり;RはC1〜6アルキニルであり;またはRはエチニルである。
式中、RおよびRは、Hおよび−C(O)−C1〜6アルキルから独立して選択され;Rは、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、またはアリール−C1〜6アルキレンである。いくつかの態様において、RはHであり;RおよびRはHであり;Rは−C(O)−C1〜6アルキルであり;Rは−C(O)−メチルであり;Rは−C(O)−メチルおよびRはHであり;Rは任意に置換されたアリールであり;Rはトリルであり;Rは任意に置換されたヘテロアリールであり;Rはチエニルであり;Rはアリール−C1〜6アルキレンであり;またはRはフェニルエチレンである。
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;および
は、アリールまたはヘテロアリールである。いくつかの態様において、RはHであり;RおよびRはHであり;Rはメチル、エチル、プロピルまたはブチルであり;Rはアリールであり;Rはへテロアリールであり;Rはチエニルである。
式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アリール、およびアリール−C1〜6アルキレンから独立して選択される。いくつかの態様において、RはHであり;RおよびRはHであり;Rはメチル、エチル、プロピル、またはブチルであり;Rはアリール−C1〜6アルキレンであり;Rはフェニル−エチレンであり;またはRはHである。
「アルキル」は一般的に、1から約10の炭素原子およびそのすべての組み合わせおよび副次的組み合わせの範囲を鎖中に有する直鎖、分枝鎖または環状であってよい脂肪族炭化水素基をいう。「アルキル」という語は、「非置換アルキル」および「置換アルキル」の両方を含み、後者は、骨格の1または2以上の炭素上の水素を置き換える置換基を有するアルキル部分をいう。好ましい態様において、直鎖または分枝鎖アルキルは12またはそれ未満の炭素原子をその骨格に有し(例えば直鎖についてC〜C12、分枝鎖についてC〜C12)、より好ましくは6またはそれ未満であり、さらにより好ましくは4またはそれ未満である。同様に、好ましいシクロアルキルは、3〜10の炭素原子をその環構造中に有し、より好ましくは5、6または7の炭素原子を環構造中に有する。
炭素の数が他に特定されない限り、本明細書で用いられる場合、「低級アルキル」は、上記で定義されるアルキル基だが、1から10の炭素、より好ましくは1から6の炭素原子をその骨格構造中に有し、さらにより好ましくは1から4の炭素原子をその骨格構造中に有するものを意味する。同様に、「低級アルケニル」および「低級アルキニル」も同様の鎖長を有する。好ましいアルキル基は低級アルキルである。好ましい態様において、アルキルとして指定された置換基は低級アルキルである。アルキル基は、これに限定するものではないが、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−ペンチル、シクロペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、シクロヘキシル、シクロオクチル、アダマンチル、3−メチルペンチル、2,2−ジメチルブチル、および2,3−ジメチルブチルを含む。アルキル置換基は、例えばアルケニル、アルキニル、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホナト、ホスフィナト、シアノ、アミノ(アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノ、およびアルキルアリールアミノを含む)、アシルアミノ(アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドを含む)、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、スルフェート、アルキルスルフィニル、スルホナト、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロシクリル、アルキルアリール、または芳香族もしくはヘテロ芳香族部分を含むことができる。
「アルケニル」という語は、上記のアルキルと長さおよび可能な置換において相似であるが、少なくとも1つの二重結合を含有する不飽和脂肪族基をいう。
本明細書で用いられる場合、「ハロゲン」という語は−F、−Cl、−Brまたは−Iを指定し;「スルフヒドリル」という語は−SHを意味し;およひ「ヒドロキシル」という語は−OHを意味する。
単独または組み合わせた「アリール」という語は、1、2または3環を含む炭素環式芳香族系を意味し、かかる環は互いに張り出した形で付着していてもよいし、または縮合していてもよい。「アリール」という語は、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、インダンおよびビフェニルなどの芳香族基を包含し、炭素環式アリール、ヘテロ環式アリールおよびビアリール基を含み、これらの全ては任意に置換されていてよい。本明細書で用いられる場合、「アリール」という語は、0から4つのヘテロ原子を含んでもよい、5、6および7員の単環式芳香族基、例えばベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなど、を含む。
これらの環構造中にヘテロ原子を有するアリール基は、「アリールヘテロ環」または「ヘテロ芳香族」とも言われ得る。芳香族環は、1または2以上の環位置において上述したような置換基、例えばハロゲン、アジド、アルキル、アラルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヒドロキシル、アルコキシル、アミノ、ニトロ、スルフヒドリル、イミノ、アミド、ホスホネート、ホスフィネート、カルボニル、カルボキシル、シリル、エーテル、アルキルチオ、スルホニル、スルホンアミド、ケトン、アルデヒド、エステル、ヘテロシクリル、芳香族またはヘテロ芳香族部分、−CF、−CNなど、で置換されていることができる。「アリール」という語はまた、2または3以上の炭素が2つの隣接する環(環は「縮合環」である)に共通する2または3以上の環式環を有する多環式環系も含み、ここで少なくとも1つの環は芳香族性であり、例えば他の環式環はシクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリールおよび/またはヘテロシクリルであることができる。
「ビアリール」という語は、縮合環系および他のアリール基で置換されたアリール基の両方を含む、1より多い芳香族環を含む5〜14の原子を有するアリール基を表す。かかる基は任意に置換されていてもよい。好適なビアリール基はナフチルおよびビフェニルを含む。「炭素環式」という語は、全ての環員が炭素原子である環式化合物をいう。かかる環は任意に置換されていてもよい。化合物は単環またはビアリール環であることができる。「シクロアルキル」という語は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチルおよびノルボリルなど、3から10の炭素原子を有する基を包含する。かかる基は置換されていてよい。
「ヘテロ環式」アリールまたは「ヘテロアリール」基は、芳香族環中1〜4のヘテロ原子が環原子であり、残りの環原子が炭素原子である、5〜14の環原子を有する基である。好適なヘテロ原子は、酸素、硫黄、および窒素を含む。好適なヘテロアリール基は、フラニル、チエニル、ピリジル、ピロリル、N−低級アルキルピロリル、ピリジル−N−オキシド、ピリミジル、ピラジニル、イミダゾリル、インドリルなどであり、全て任意に置換されている。「ヘテロ環式」という語は、少なくとも2つの異なる要素の環員原子を有する環式化合物をいう。化合物は単環またはビアリールであることができる。ヘテロ環式基は、例えば、チオフェン、ベンゾチオフェン、チアントレン、フラン、ピラン、イソベンゾフラン、クロメン、キサントレン、フェノキサチイン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、イソチアゾール、イソキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インドリジン、イソインドール、インドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、キノリン、フタラジン、ナフチリデン、シンノリン、プテリジン、カルバゾール、カルボリン、フェナントリジン、アクリジン、ピリミジン、フェナントロリン、フェナジン、フェナルサジン、フェノチアジン、フラザン、フェノキサジン、ピロリジン、オキソラン、チオラン、オキサゾール、ピペリジン、ピペラジン、モルフォリン、ラクトン、アゼチジノンおよびピロリジノンなどのラクタム、スルタム、スルトンなどを含む。ヘテロ環式環は、上記のような置換基、例えばハロゲン、アルキル、アラルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヒドロキシル、アミノ、ニトロ、スルフヒドリル、イミノ、アミド、ホスホネート、ホスフィネート、カルボニル、カルボキシル、シリル、エーテル、アルキルチオ、スルホニル、ケトン、アルデヒド、エステル、ヘテロシクリル、芳香族またはヘテロ芳香族部分、−CF、−CNなどで、1または2以上の位置で置換されることができる。
「置換」または「置換される」は、かかる置換が置換原子および置換基に許される価数に従ってなされ、置換により例えば転移、環化、脱離などにより自然に変更が起こらない安定化合物となる、という暗黙の条件を含む。
本明細書で用いられる場合、「置換された」という語は、全ての許諾可能な有機化合物の置換基を含むと考慮される。広い側面において、許諾可能な置換基は、非環式および環式、分枝または非分枝、炭素環式およびヘテロ環式、芳香族および非芳香族の有機化合物の置換基を含む。実例の置換基は、例えば上記されたものを含む。許諾可能な置換基は、適切な有機化合物のため、1または2以上であることおよび同一または異なることができる。本発明の目的のため、窒素などのヘテロ原子は水素置換基および/またはヘテロ原子の価数を満たす、本明細書に記載された任意の許諾可能な有機化合物の置換基を有してよい。本発明は、許諾可能な有機化合物の置換基によって、いかなるやり方で限定されるものではない。
本発明の方法に有用なHDAC2阻害剤の非限定的な例は、
である。
本発明の化合物は、任意に、DNAメチル化阻害剤などの他の化合物とともに投与されてよい。DNAメチル化阻害剤は、直接的または間接的に核酸分子のメチル化のレベルを低減させる原因となる剤である。DNAメチル化阻害剤は、当該分野において周知であり、ありふれて利用されており、これに限定するものではないが、メチラーゼおよびメチルトランスフェラーゼなどのメチル化酵素の阻害剤を含む。DNAメチル化阻害剤の非限定的な例は、5−アザシチジン、5−アザ−2’デオキシシチジン(ヨーロッパにおいてはデシタビンとしても知られている)、5,6−ジヒドロ−5−アザシチジン、5,6−ジヒドロ−5−アザ−2’デオキシシチジン、5−フルオロシチジン、5−フルオロ−2’デオキシシチジン、および5−アザ−2’デオキシシチジン、5,6−ジヒドロ−5−アザ−2’デオキシシチジン、および5−フルオロ−2’デオキシシチジンを含む短鎖オリゴヌクレオチド、並びにプロカインアミド、ゼブラリンおよび(−)−エガロカテキン−3−ガレートを含む。
上記の古典的な小分子HDAC阻害剤に加え、HDAC2はまた、アンチセンスおよびRNAiなどの核酸ベースまたは発現阻害剤によって阻害され得る。したがって、本発明は、HDAC2をコードする核酸分子に、このタンパク質の発現および活性を減少させるために、選択的に結合するアンチセンスオリゴヌクレオチドなどの阻害性核酸を包含する。
本明細書で用いられる場合、「アンチセンスオリゴヌクレオチド」または「アンチセンス」という語は、生理学的条件下で特定の遺伝子を含むDNAまたはその遺伝子のmRNA転写物とハイブリダイズし、それによりその遺伝子の転写および/またはそのmRNAの翻訳を阻害するオリゴリボヌクレオチド、オリゴデオキシリボヌクレオチド、修飾オリゴリボヌクレオチドまたは修飾オリゴデオキシリボヌクレオチドであるオリゴヌクレオチドを表す。アンチセンス分子は、標的遺伝子または転写物とのハイブリダイゼーションにより、標的遺伝子の転写または翻訳を妨げるように設計される。ヒストンデアセチラーゼをコードする核酸分子に選択的に結合するアンチセンスオリゴヌクレオチドが特に好ましい。当業者は、アンチセンスオリゴヌクレオチドの正確な長さおよびその標的との相補性の程度は、標的の配列およびその配列を含む特定の塩基を含む、選択された特定の標的に依存することを認識するだろう。
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、生理学的条件下で標的に選択的に結合するように、すなわち、生理学的条件下で、標的細胞中でその他の配列より標的配列により顕著にハイブリダイズするように、構築および配置されるのが好ましい。ヒストンデアセチラーゼをコードする核酸分子(例えばGenBank Accession番号NP_848512、NP_848510、NP_478057、NP_478056、NP_055522)の核酸配列、あるいはアレルのまたは相同なゲノムおよび/またはcDNA配列に基づき、当業者は、本発明にしたがって使用するための任意の多数の適切なアンチセンス分子を容易に選び合成することができる。阻害の十分な選択性および効き目のため、ある場合においては7塩基の長さの修飾オリゴヌクレオチドがアンチセンスオリゴヌクレオチドとして成功裏に用いられるけれども、かかるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、少なくとも約10およびより好ましくは少なくとも約15の、標的に対して相補的な連続した塩基を含むべきである。Wagner et al., Nat. Med. 1(11):1116-1118, 1995参照。最も好ましくは、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、20〜30塩基の相補的な配列を含む。オリゴヌクレオチドは、遺伝子またはmRNA転写物の任意の領域のアンチセンスから選ばれてもよいが、好ましい態様において、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、翻訳開始部位、転写開始部位またはプロモーター部位など、N−末端または5’上流部位に対応する。加えて、3’−非翻訳領域がアンチセンスオリゴヌクレオチドによってターゲットにされてよい。mRNAスプライシング部位のターゲッティングもまた当該分野において用いられるが、選択的mRNAスプライシングが起こる場合には好ましくはないだろう。加えて、アンチセンスは好ましくは、mRNA二次構造が期待されず(例えばSainio et al., Cell Mol. Neurobiol. 14(5):439 457, 1994参照)、タンパク質が結合することが期待されない部位をターゲットする。
1セットの態様において、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、「天然の」デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチドまたはそれらの任意の組み合わせからなってよい。つまり、1つの自然のヌクレオチドの5’末端および別の自然のヌクレオチドの3’末端が、自然のシステムにおいては、ホスホジエステルヌクレオシド間結合を介して共有的に結合することができる。これらのオリゴヌクレオチドは、技術分野に認識された方法により調製され得、これらの方法は手動で行われても自動化された合成機で行われてもよい。これらはまたベクターによって組み換え的に産生されてもよい。
しかしながら、好ましい態様において、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、「修飾」オリゴヌクレオチドもまた含み得る。つまり、オリゴヌクレオチドは、それらが標的にハイブリダイズするのを妨げないが、それらの安定性もしくはターゲティングを増強するかまたは他のそれらの治療的有効性を増強する多数の方法で修飾されていてよい。
本明細書で用いられる「修飾オリゴヌクレオチド」という語は、(1)少なくとも2つのそのヌクレオチドが合成ヌクレオシド間結合(すなわち、1つのヌクレオチドの5’末端と、別のヌクレオチドの3’末端との間のホスホジエステル結合以外の結合)を介して共有結合的に連結している、および/または、(2)核酸分子と通常は関連しない化学基が共有結合的にオリゴヌクレオチドに取り付けられているオリゴヌクレオチドを表す。好ましい合成ヌクレオシド間結合はホスホロチオエート、アルキルホスホナート、ホスホロジチオエート、リン酸エステル、アルキルホスホロチオエート、ホスホラミダイト、カルバメート、カルボネート、リン酸トリエステル、アセトアミダイト、カルボキシメチルエステルおよびペプチドである。
「修飾オリゴヌクレオチド」という語は、共有結合的に修飾された塩基および/または糖を有するオリゴヌクレオチドも包含する。例えば修飾オリゴヌクレオチドは、3’位に水酸基以外および5’位にリン酸基以外の低分子量有機基が共有結合的に取り付けられた骨格糖を有するオリゴヌクレオチドを含む。したがって修飾オリゴヌクレオチドは2’−O−アルキル化リボース基を含み得る。加えて、修飾オリゴヌクレオチドはリボースの代わりにアラビノースなどの糖を含み得る。
本発明はしたがって、ヒストンデアセチラーゼをコードする核酸と相補的であり、生理学的条件下でハイブリダイズできる修飾アンチセンス分子を薬学的に許容可能な担体とともに含む医薬製剤を企図している。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、医薬組成物の一部として投与される。この後者の態様において、ゆっくりした静脈内注射を用いるのが好ましいだろう。かかる医薬組成物は、当該技術分野において知られた、任意の標準的な生理学的および/または薬学的に許容可能な担体と組み合わせて、アンチセンスオリゴヌクレオチドを含み得る。組成物は滅菌されるべきであり、対象に投与するのに好適な重量または体積の単位中にアンチセンスオリゴヌクレオチドの治療的有効量を含むべきである。
本発明の方法はまた、RNA干渉(RNAi)として知られたプロセスを通じたヒストンデアセチラーゼmRNAの配列特異的分解に向けられた、単離された短鎖RNAの使用を包含する。このプロセスは、哺乳動物および他の脊椎動物の胚を含む、広範で様々な生物において起こることが知られている。dsRNAが21〜23ヌクレオチド長(nt)のRNAセグメントにプロセシングされること、さらに、それらがより長いdsRNAの非存在下でRNA干渉を媒介することが実証されている。したがって、これら21〜23nt断片は、RNA分解の配列特異的メディエータであり、本明細書においてsiRNAまたはRNAiと言われる。本発明の方法は、本明細書において論じられている治療用途に有用な、哺乳動物細胞における分解のためのヒストンデアセチラーゼmRNAのターゲティングを可能にするための、これらの断片(または形質転換的に産生されたまたは化学的に合成された、同様または類似の性質のオリゴヌクレオチド)の使用を包含する。
HDAC2のヌクレオチド配列は、当該分野において周知であり、当業者は、当該分野に認識された技術と、適切なsiRNA分子を産生するために以下に説明されたガイダンスとを組み合わせて用いることができる。かかる方法は以下により詳細に記載されている。
1つの態様において、本発明は、標的HDAC2RNA(例えばコードまたは非コードRNA)に対してRNAi活性を有するsiNA分子を特色としており、ここでsiNA分子は、homo sapiensについてのHDAC2 GenBank Accession No: mRNA NM_001527を有する配列など、任意のHDAC2RNA配列と相補的な配列を含む。本発明の任意のsiNA構築物に対して化学的修飾を適用することができる。GenBank Accession No: mRNA NM_001527に示されているように、HDAC2のタンパク質配列は:
である。
核酸配列は:
である。
したがって、本発明は、例えばマイクロRNA(miRNA)、小干渉RNA(siRNA)、二本鎖RNA(dsRNA)、および短鎖ヘアピンRNA(shRNA)を含む、小干渉核酸(siNA)と言われる小核酸分子の使用を特色とする。本発明のsiNAは、修飾されていないかまたは化学的に修飾されていてもよい。本発明のsiRNAは、本明細書で論じているように、化学的に合成することができ、ベクターから発現させることができ、酵素的に合成することができる。本発明はまた、RNA干渉(RNAi)によって細胞中の遺伝子発現または活性を調節することができる、様々な化学的に修飾された合成小干渉核酸(siNA)分子を特色とする。化学的に修飾されたsiNAの使用は、例えばin vivoのヌクレアーゼ分解に対する増大した耐性を通じておよび/または改善された細胞取り込みを通じて、天然のsiNA分子の様々な特性を改善する。さらに、複数の化学的修飾を有するsiNAは、そのRNAi活性を維持し得る。本発明のsiNA分子は、様々な治療的適用についての有用な試薬および方法を提供する。
血清リボヌクレアーゼによる分解を妨げる修飾(塩基、糖およびリン酸)を有する化学的に合成された核酸分子は、その効能を増大させることができる(例えばEckstein et al.、国際出願公開第WO92/07065号明細書;Perrault et al 1990 Nature 344, 565;Pieken et al., 1991, Science 253, 314;Usman and Cedergren, 1992, Trends in Biochem. Sci. 17, 334;Usman et al.、国際出願公開第WO93/15187号明細書;およびRossi et al.、国際出願公開第WO91/03162号明細書;Sproat、米国特許第5,334,711号;および上記Burgin et al.;これら全ては、本明細書の核酸分子の塩基、リン酸および/または糖部分に対して施すことができる様々な化学修飾を記載する)。細胞における効能を増大させる修飾、およびオリゴヌクレオチド合成時間を短くし、化学的必要条件を低減させる核酸分子からの塩基の除去が所望される。(これらの出版物は本明細書に参照として組み込まれる)。
核酸分子に導入し、そのヌクレアーゼ安定性および効力を顕著に増強することができる糖、塩基およびリン酸修飾を記載した例が、当該分野においていくつかある。例えばオリゴヌクレオチドは、例えば2’アミノ、2’−C−アリル、2’−フルオロ、2’−O−メチル、2’−H、ヌクレオチド塩基修飾(総説として、Usman and Cedergren, 1992, TIBS. 17, 34;Usman et al., 1994, Nucleic Acids Symp. Ser. 31, 163;Burgin et al., 1996, Biochemistry, 35, 14090参照)などのヌクレアーゼ耐性基で修飾されて、安定性を増強しおよび/または生物学的活性を増強する。核酸分子の糖修飾は、当該分野において広く記載されている(Eckstein et al., 国際出願公開第WO92/07065号;Perrault et al. Nature, 1990, 344, 565 568;Pieken et al. Science, 1991, 253, 314317; Usman and Cedergren, Trends in Biochem. Sci., 1992, 17, 334 339;Usman et al.国際公開公報第WO 93/15187号; Sproat,米国特許番号第5,334,711 and Beigelman et al., 1995, J. Biol. Chem., 270, 25702; Beigelman et al.,国際出願公開第WO97/26270号;Beigelman et al., 米国特許番号第5,716,824;Usman et al.参照、分子は1または2以上の化学的修飾を含む)。
1つの態様において、二本鎖siNA分子の1つの鎖は、標的RNAまたはその一部分の核酸配列と相補的な核酸配列を含み、二本鎖siNA分子の2番目の鎖は、標的RNAの核酸配列またはその一部分と相同な配列を含む。別の態様において、二本鎖siNA分子の1つの鎖は、標的RNAまたはその一部分の核酸配列と実質的に相補的な核酸配列を含み、二本鎖siNA分子の2番目の鎖は、標的RNAの核酸配列またはその一部分と実質的に類似の配列を含む。別の態様において、siNA分子のそれぞれの鎖は約19から約23ヌクレオチドを含み、それぞれの鎖は少なくとも約19ヌクレオチドの、もう一方の鎖と相補的なヌクレオチドを含む。
いくつかの態様において、siNAは、遺伝学的に組み込まれた導入遺伝子またはプラスミドベースの発現ベクターによってコードされおよび発現される、shRNA、shRNA−mirまたはマイクロRNA分子である。したがって、いくつかの態様において、mRNA発現またはマイクロRNA活性を阻害することができる分子は、小干渉核酸をコードする導入遺伝子またはプラスミドベースの発現ベクターである。かかる導入遺伝子および発現ベクターは、これらのshRNAの発現を駆動し、細胞中で機能的なsiRNAを生じさせるのに、ポリメラーゼIIまたはポリメラーゼIIIプロモーターを採用することができる。前者のポリメラーゼは、誘導性および組織特異的発現システムを含む、古典的なタンパク質発現戦略を用いることができる。いくつかの態様において導入遺伝子および発現ベクターは、テトラサイクリン誘導性発現システムなど、組織特異的プロモーターにコントロールされる。
いくつかの態様において、本発明の小干渉核酸は、哺乳動物の発現ベクターを用いて、哺乳動物細胞中で発現される。形質転換哺乳動物発現ベクターは、特定の細胞型において核酸を優先的に発現する(例えば組織特異的制御要素を用いて核酸を発現する)ことに向けることができてよい。組織特異的制御要素は、当該分野において知られている。好適な組織特異的プロモーターの非限定的な例は、ミオシン重鎖プロモーター、アルブミンプロモーター、リンパ系特異的プロモーター、ニューロン特異的プロモーター、膵臓特異的プロモーターおよび乳腺特異的プロモーターを含む。例えばネズミhoxプロモーターおよびα−フェトタンパク質プロモーターなど、発生的に制御されたプロモーターもまた包含される。
用いることができる他の阻害剤分子は、リボザイム、ペプチド、DNAザイム、ペプチド核酸三重らせん形成オリゴヌクレオチド、抗体、およびアプタマー、並びに遺伝子、RNA転写物またはタンパク質における配列に向けられたそれらの修飾形態を含む。アンチセンスおよびリボザイム抑制戦略は、遺伝子生成物の発現を低減させることおよび変異体転写物を変異部位で開裂することにより、腫瘍フェノタイプの好転を導く(Carter and Lemoine Br. J. Cancer. 67(5):869-76, 1993;Lange et al., Leukemia. 6(11):1786-94, 1993;Valera et al., J. Biol. Chem. 269(46):28543-6, 1994;Dosaka-Akita et al., Am. J. Clin. Pathol. 102(5):660-4, 1994;Feng et al., Cancer Res. 55(10):2024-8, 1995;Quattrone et al., Cancer Res. 55(1):90-5, 1995;Lewin et al., Nat Med. 4(8):967-71, 1998)。例えば、新生物への転換(neoplastic reversion)は、膀胱癌細胞におけるH−Ras変異を標的としたリボザイムを用いて獲得することができる(Feng et al., Cancer Res. 55(10):2024-8, 1995)。リボザイムはまた、変異遺伝子の遺伝子発現を阻害することおよび標的化トランススプライシングにより変異を正すことが提案されている(Sullenger and Cech Nature 371(6498):619-22, 1994;Jones et al., Nat. Med. 2(6):643-8, 1996)。リボザイム活性は、例えば非特異的核酸結合タンパク質または促進剤オリゴヌクレオチドの使用により増やされてよい(Herschlag et al., Embo J. 13(12):2913-24, 1994;Jankowsky and Schwenzer Nucleic Acids Res. 24(3):423-9,1996)。複数標的リボザイム(連結型またはショットガン型)は、遺伝子抑制についてのリボザイムの効力を改善する手段として提示されている(Ohkawa et al., Nucleic Acids Symp Ser. (29):121-2, 1993)。
三重らせんアプローチもまた、配列特異的遺伝子抑制について調査されている。三重らせん形成オリゴヌクレオチドは、いくつかの場合において配列特異的なやり方で結合することが見出されている(Postel et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88(18):8227-31, 1991;Duval-Valentin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89(2):504-8, 1992;Hardenbol and Van Dyke Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93(7):2811-6, 1996;Porumb et al., Cancer Res. 56(3):515-22, 1996)。同様に、ペプチド核酸も遺伝子発現を抑制することが示されている(Hanvey et al., Antisense Res. Dev. 1(4):307-17, 1991;Knudsen and Nielson Nucleic Acids Res. 24(3):494-500, 1996;Taylor et al., Arch. Surg. 132(11):1177-83, 1997)。副溝結合ポリアミドは、配列特異的なやり方でDNA標的に結合することができ、ゆえに将来的なDNAレベルでの抑制についての有用な小分子となり得る(Trauger et al., Chem. Biol. 3(5):369-77, 1996)。加えて、ドミナントネガティブ変異体ペプチドおよび抗体を用いて、タンパク質レベルで妨げることにより、抑制を獲得することができる(Herskowitz Nature 329(6136):219-22, 1987;Rimsky et al., Nature 341(6241):453-6, 1989; Wright et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86(9):3199-203, 1989)。いくつかの場合において、抑制戦略は、タンパク質レベルでの付随する低減を伴わないRNAレベルでの低減を導き、一方他では、RNAにおける低減がタンパク質における低減に酷似する。
採用することができる多彩な抑制戦略は、例えばHDAC2等の標的に対して選択的であることができるDNAおよび/またはRNAアプタマーの使用を含む。アプタマーベースの抑制に対して不応性または一部不応性の修飾置き換え遺伝子およびコードされるタンパク質を抑制するための、アプタマーを用いた抑制および置き換えを、本発明において用いることができる。
RNAiを媒介するRNAの設計方法および該RNAを細胞および動物にトランスフェクトする方法は当該分野によく知られており、すぐに商業的に入手可能である(Verma N.K. et al, J. Clin. Pharm. Ther., 28(5):395-404(2004), Mello C.C. et al. Nature, 431(7006)338-42 (2004), Dykxhoorn D.M. et al., Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 4(6):457-67 (2003) Proligo (Hamburg, Germany), Dharmacon Research (Lafayette, CO, USA), Pierce Chemical (part of Perbio Science, Rockford, IL , USA), Glen Research (Sterling, VA, USA), ChemGenes (Ashland, MA, USA), and Cruachem (Glasgow, UK))。RNAは好ましくは、適切に保護されたリボヌクレオシドホスホロアミダイトおよび慣習的なDNA/RNAシンセサイザーを用いて化学的に合成される。最も便利には、siRNAは、本明細書に挙げられた商業的RNAオリゴ合成サプライヤーから獲得する。一般的に、RNAは合成がそれほど難しくはなく、RNAiに好適な質ですぐに供給される。典型的に0.2μmolスケールのRNA合成は、約1ミリグラムのRNAを供給し、これは24ウェル組織培養プレートフォーマットを用いた1000回のトランスフェクション実験に十分な量である。
ヒストンデアセチラーゼcDNA特異的siRNAは、好ましくは開始コドンおよび終止コドンから50〜100bpの範囲内ではなく、イントロンを避け、AAAA、CCCCなどの4またはそれ以上の連続体を避け、GC含量が<30%または>60%の領域を避け、繰り返しおよび低複雑性配列を避け、および一塩基多型の配列を避けるように配列を選択して設計する。ヒストンデアセチラーゼのsiRNAは、23ntの配列モチーフAA(N19)を捜索し、て設計されてよい。好適な配列が見出せなかった場合、23nt配列モチーフNA(N21)を、センスsiRNAの3’末端をTTに変更して用いてよい。代替的に、ヒストンデアセチラーゼsiRNAは、NAR(N17)YNNの捜索により設計することもできる。標的配列は50%付近のGC含量を有していてよい。siRNAターゲット配列は、他の遺伝子または配列に対するオフターゲット効果を避けるため、さらにBLASTホモロジー検索を用いて評価されてよい。ネガティブコントロールは、標的siRNA配列をスクランブルすることにより設計する。コントロールRNAは好ましくはsiRNAと同一の長さおよびヌクレオチド組成を有するが、少なくともsiRNAと4〜5塩基のミスマッチを有する。本発明のRNA分子は、3’ヒドロキシル基を有することができる。RNA分子は一本鎖または二本鎖であり得;かかる分子は平滑末端であることができまたは約1〜約6のヌクレオチド長(例えばピリミジンヌクレオチド、プリンヌクレオチド)のオーバーハング末端(例えば5’、3’)を含んでいることもできる。本発明のRNAの安定性をさらに増強するため、3’オーバーハングを分解に対して安定化することができる。RNAは、アデノシンまたはグアノシンヌクレオチドなどのプリンヌクレオチドを含めることにより安定化することができる。代替的に、例えば2’−デオキシチミジンによるウリジン2ヌクレオチド3’オーバーハングの置換など、修飾アナログによるピリミジンヌクレオチドの置換が許容され、RNAiの効力に影響しない。2’ヒドロキシルの不存在は、組織培養培地におけるオーバーハングのヌクレアーゼ耐性を顕著に増強する。
本発明の方法に用いられるRNA分子は、当業者に知られた多くの技術を用いて獲得することができる。例えば、RNAは、当該分野に知られた方法を用いて、化学的に合成または形質転換的に産生することができる。かかる方法は米国特許公開公報US2002−0086356A1およびUS2003−0206884A1に記載されており、これらはその全体が本明細書に参照により組み込まれる。
RNAiを媒介するためにHDAC2遺伝子と十分なホモロジーを有すれば、任意のRNAを本発明の方法に用いることができる。本発明に用いられるRNAは全HDAC2遺伝子またはその一部分に対応していることができる。利用できるRNAの長さに上限はない。例えば、RNAは、遺伝子の約21塩基対(bp)から遺伝子の全長またはそれ以上の範囲であってよい。ある態様において、本発明のRNAの好ましい長さは21〜23ヌクレオチドである。
さらに、ヒストンデアセチラーゼDNAメチル化酵素もまた、抗体などの結合ペプチドによって阻害することができる。数々のヒストンデアセチラーゼ抗体が、Sigma、Vinci Biochem、Cell Signaling Technologiesなどの給源から商業的に入手可能である。かかる抗体を修飾して、抗体断片またはヒト化バージョンを産生できる。代替的に、HDACが利用可能であるから、治療的に有用な抗体を当業者に知られた技術を用いて産生することができる。
本発明の治療化合物は、対象に直接投与されてもよいし、送達デバイスまたはビヒクルを併用して投与されてもよい。治療化合物を表面に送達するための送達ビヒクルまたは送達デバイスが記載されている。本発明の治療化合物は単独で(例えば生理食塩水中またはバッファ中で)または当該分野に知られた任意の送達ビヒクルを用いて投与されてよい。例えば、以下の送達ビヒクルが記載されている:コチリエート(Cochleates);エマルソーム(Emulsomes)、ISCOM;リポソーム;生菌ベクター(例えばサルモネラ,大腸菌、Bacillus calmatte-guerin、赤痢菌、乳酸菌);生きたウィルスのベクター(例えばワクシニア、アデノウィルス、単純ヘルペス);ミクロスフェア;核酸ワクチン;ポリマー;ポリマー環;プロテオソーム;フッ化ナトリウム;形質転換植物;ビロソーム;ウィルス様粒子。他の送達ビヒクルは当該分野で知られており、いくつかの追加の例が以下に提供されている。
本発明の治療化合物の有効量という語は、望まれた生物学的効果を現実化するのに必要または十分な量をいう。たとえば、上で論じたように、本発明の治療化合物の有効量とは、記憶へのアクセスを再構築するのに十分な量である。本明細書に提供されている教示と組み合わせて、様々な活性化合物の中から選択することおよび効力、相対的バイオアベイラビリティ、患者体重、副作用の重篤度および投与の好ましいモードなどの因子に重み付けすることにより、有効な予防的または治療的処置レジメンを計画することができ、実質的な毒性の原因とならず、さらに特定の対象を治療するのに全体として有効である。任意の特定の用途についての有効量は、処置すべき疾患または状態、特定の治療的化合物が投与される対象のサイズ、または疾患もしくは状態の重篤度にしたがってかかる因子に依存して変化できる。当業者は、本発明の特定の治療化合物の有効量を、過度の実験を必要とせずに、経験的に決定できる。本発明の組成物は、本明細書に記載された化合物またはその薬学的に許容可能な塩もしくは水和物を含む。
本明細書に記載の化合物の、送達のための対象投与量は、典型的には投与ごとに0.1μg〜10mgであり、投与が毎日、週毎または月毎に行われるか、およびこれらの間の任意の他の時間量であるかに依存する。これらの目的のための投与量は投与毎に約10μg〜5mgの範囲であってよく、最も典型的には、約100μg〜1mgを、数日または数週間の間を空けて2〜4回の投与で行う。いくつかの態様において、しかしながら、これらの目的のための非経口的な投与量は、上記の典型的な投与量よりも5〜10000倍高い範囲で用いてもよい。
1つの態様において、組成物は1日1回、約200〜600mgの投与量で投与される。別の態様において、組成物は1日2回、約200〜400mgの投与量で投与される。別の態様において、組成物は1日2回、約200〜400mgの投与量で、例えば週毎に3、4または5日など、断続的に投与される。別の態様において、組成物は1日3回、約100〜250mgの投与量で投与される。1つの態様において、1日の投与量は200mgであり、1日に1回、2回または3回投与できる。1つの態様において、1日の投与量は300mgであり、1日1回または2回投与できる。1つの態様において、1日の投与量は400mgであり、1日1回または2回投与できる。HDAC阻害剤は、1日の総投与量が800mgまで投与でき、1日に1回、2回または3回、連続的(すなわち毎日)または断続的(たとえば週に3〜5日)に投与できる。
本明細書に記載の任意の化合物について、治療的有効量は最初に動物モデルから決定することができる。治療的有効量はまた、ヒトにおいて試験されてきた(例えば、癌の処置について)HDAC阻害剤についての、および同様の薬理学的活性を呈示することが知られている化合物についてのヒトのデータから決定することもできる。高投与量は、非経口投与が求められ得る。適用される投与量は、投与される化合物の相対的バイオアベイラビリティおよび効力に基づいて加減することができる。上記の方法および当該分野において周知の他の方法に基づいて、最大の効能を達成するために投与量を加減することは、十分に当業者の能力の範囲内である。
予防的および/または治療的プロトコルの毒性および効能は、細胞培養または実験動物における標準的な薬理学的手順、例えばLD50(集団の50%に致命的な投与量)およびED50(集団の50%において治療的に有効な投与量)を決定することなど、により決定できる。毒性および治療的効果の間の投与量比は治療指数であり、これはLD50/ED50の比として表現することができる。大きな治療指数を呈示する予防および/または治療剤が好ましい。毒性の副作用を呈示する予防および/または治療剤を用いることができるが、非罹患細胞への潜在的ダメージを最小限にし、それにより副作用を低減させるための、かかる剤を罹患組織の部位へとターゲティングさせる送達システムの設計には注意を払うべきである。
細胞培養アッセイおよび動物研究から得られたデータは、ヒトに使用する予防および/または治療剤投与量の範囲を策定するのに使用することができる。かかる剤の投与量は、好ましくは毒性がほとんどまたは全くないED50を含む循環濃度の範囲内にある。投与量は、採用される投与形態および利用できる投与ルートに依存して、この範囲内で変化してよい。本発明に用いられる任意の剤について、治療的に有効な投与量はまず細胞培養アッセイから見積もることができる。細胞培養において決定したように、投与量は、IC50(すなわち、症状の最大阻害量の半分を達成する試験化合物の濃度)を含む循環血漿濃度範囲を達成するために、動物モデルにおいて策定し得る。かかる情報は、ヒトにおいて有用な投与量をより正確に決定するのに用いることができる。血漿におけるレベルは、例えば高速液体クロマトグラフィによって計測してよい。
ある態様において、医薬組成物は、例えば少なくとも約0.1%の活性化合物を含んでよい。他の態様において、活性化合物は、例えば、ユニットの約2%〜約75%の間の重量、または約25%〜約60%で含まれてよく、およびそのうちの送達可能な任意の範囲で含まれてよい。
本発明の分子の多重投与もまた考慮される。いくつかの場合において、本発明の分子が他の治療薬とともに投与される時、いずれかの剤の治療下(sub-therapeutic)投与量、または両方の剤の治療下投与量、が用いられる。本明細書で用いられる「治療下投与量」は、他の剤の非存在下において投与された場合、対象において治療的結果を産生するであろう投与量より少ない投与量をいう。したがって、例えば、抗アルツハイマー剤の治療下投与量は、本発明の化合物の投与無しでは対象において所望の治療的結果を産生しないであろうものである。
本発明の製剤は、薬学的に許容可能な溶液で投与され、それは通常薬学的に許容可能な濃度の塩、バッファ剤、保存料、混合可能な担体および任意に他の治療的有効成分を含んでよい。
治療における使用について、本発明の治療化合物の有効量を、例えば粘膜、全身など、所望の表面に治療剤または化合物を送達する任意のモードで対象に投与することができる。本発明の医薬組成物の投与は、当業者に知られた任意の方法で成し遂げられ得る。好ましい投与のルートは、これに限定するものではないが、経口、非経口、筋肉内、鼻腔内、舌下、気管内、吸入、眼内、膣内、直腸内および脳室内を含む。
経口投与について、本発明の治療化合物は、活性化合物と、当該分野で知られた薬理学的に許容可能な担体とを組み合わせることで、容易に製剤化可能である。かかる担体は、処置される対象による経口摂取のために、本発明の化合物の錠剤、丸薬、糖衣錠、カプセル、液剤、ゲル剤、シロップ剤、スラリー、懸濁液などとしての製剤化を可能にする。経口使用のための医薬製剤は、固体賦形剤として獲得することができ、任意に得られた混合物を粉砕し、所望により好適な助剤を添加した後、混合物の顆粒を加工し、錠剤または糖衣錠のコアを獲得する。好適な賦形剤は、特に、ラクトース、スクロース、マンニトールまたはソルビトールを含む糖などの充填剤;例えば、トウモロコシデンプン、小麦デンプン、米デンプン、ジャガイモデンプン、ゼラチン、ガムトラガカント、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウムおよび/またはポリビニルピロリドン(PVP)などのセルロース製剤である。所望により、架橋ポリビニルピロリドン、寒天、またはアルギン酸ナトリウムなどのアルギン酸またはその塩などの崩壊剤を添加してよい。任意に、経口製剤はまた、生理食塩水またはバッファ(すなわち内的な酸条件を中和するためのEDTAなど)中で製剤化されてもよく、任意の担体なしで投与されてもよい。
また特に考慮されるのは、上記構成の経口投与形態である。構成は、送達物が経口送達で効力を発揮するために、化学的に修飾されていてよい。一般的に、考慮される化学修飾は、少なくとも1の部分の構成分子そのものへの取り付けであり、かかる部分は(a)タンパク質分解の阻害;および(b)胃または腸からの血流への取り込みが可能である。また、望ましいのは、構成の全体的な安定性の増大および体内での循環時間の増大である。かかる部分の例は:ポリエチレングリコール、エチレングリコールのコポリマーおよびプロピレングリコール、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよびポリプロリンを含む。Abuchowski and Davis, 1981, Enzymes as Drugs 中の"Soluble Polymer-Enzyme Adducts", Hocenberg and Roberts, eds., Wiley-Interscience, New York, NY, pp. 367-383;Newmark, et al., 1982, J. Appl. Biochem. 4:185-189。利用できる他のポリマーは、ポリ−1,3−ジオキソランおよびポリ−1,3,6−チオキソカン(tioxocane)である。上記のような薬学的な使用に好ましいのは、ポリエチレングリコール部分である。
放出の場所は、胃、小腸(十二指腸、空腸または回腸)、または大腸であり得る。当業者は、胃で溶解せず、物質を十二指腸または小腸の他の場所で放出するであろう、利用可能な製剤を有している。好ましくは放出は、治療剤の保護によりまたは、小腸においてなど、胃を超えて生物学的活性物質を放出することにより胃環境の有害効果を回避するだろう。
完全な胃に対する抵抗性を確保するため、少なくともpH5.0で不透性であるコーティングが重要である。腸コーティングとして用いることができるより共通の不活性成分は、セルロースアセテートトリメリテート(CAT)、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(HPMCP)、HPMCP 50、HPMCP 55、ポリビニルアセテートフタレート(PVAP)、Eudragit L30D、Aquateric、セルロースアセテートフタレート(CAP)、Eudragit L、Eudragit S、およびShellacである。これらのコーティングは混合フィルムとして用いてもよい。
コーティングまたはコーティング混合物はまた、錠剤にも用いることができ、これは胃から保護する意図ではない。これは糖コーティングまたは錠剤を嚥下しやすくさせるものを含むことができる。カプセルは、乾燥した治療剤(つまり粉末)の送達のための固い殻(ゼラチンなど)からなってよく、液体について、柔らかいゼラチンの殻が用いられてもよい。カシェーの殻の材料は、厚いデンプンまたは他の可食性の紙であり得る。丸薬、トローチ剤、成型錠剤または粉末錠剤について、モイスト・マッシング法(moist massing techniques)を用いることができる。
治療剤は、粒子サイズ約1mmの顆粒またはペレットの形態で、多重粒子の微粒子として製剤中に含まれ得る。カプセル投与のための製剤の材料はまた、粉末、軽く圧縮したプラグまたは錠剤でさえあり得る。治療剤は、圧縮によって調製されてもよい。
着色剤およびフレーバー剤もまた含んでよい。冷蔵飲料が着色剤およびフレーバー剤を含むように、例えば、治療剤は製剤化(リポソームまたはマイクロスフェア封入などにより)されてよく、そこでさらに可食性製品の中に含ませてよい。
当業者は、不活性材料により、治療剤を希釈またはその体積を増大させてよい。これらの希釈剤は、炭化水素、特にマンニトール、α−ラクトース、無水ラクトース、セルロース、スクロース、修飾デキストランおよびデンプンを含み得る。三リン酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および塩化ナトリウムを含む、ある無機塩もまた充填剤として用いられてよい。いくつかの商業的に入手可能な希釈剤は、Fast-Flo、Emdex、STA-Rx 1500、EmcompressおよびAvicellである。
崩壊剤は、固形剤形に治療剤の製剤に含まれてよい。崩壊剤として使用される材料としては、これに限定するものではないが、デンプンに基づく市販の崩壊剤であるExplotabを含む、デンプンを含む。デンプングリコール酸ナトリウム、アンバーライト、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ウルトラミロペクチン(ultramylopectin)、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、オレンジピール、酸カルボキシメチルセルロース、海綿およびベントナイトはすべて使用してよい。崩壊剤の別の形態は、不溶性のカチオン交換樹脂である。粉末ゴムは、崩壊剤として、結合剤として使用することができ、寒天、カラヤまたはトラガカントなどは粉末ゴムを含むことができる。アルギン酸およびそのナトリウム塩もまた、崩壊剤として有用である。
結合剤は、固い錠剤を形成するために、一緒に治療剤を保持するために使用されてよく、アカシア、トラガカント、デンプンやゼラチンなどの天然物からの材料を含んでよい。他は、メチルセルロース(MC)、エチルセルロース(EC)とカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む。ポリビニルピロリドン(PVP)とヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)の両方は、治療剤を粒形化するアルコール溶液に使用することができる。
抗摩擦剤は、製剤工程中に付着を防ぐために治療剤に含まれていてもよい。潤滑剤は、治療とダイ壁との間の層として用いることができる、そしてこれに限定するものではないが、そのマグネシウムおよびカルシウム塩を含むステアリン酸、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、流動パラフィン、植物油およびワックスを含み得る。可溶性潤滑剤は、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸マグネシウム、様々な分子量のポリエチレングリコール、Carbowax 4000および6000なども使用してよい。
製剤中の薬物の流動特性を改善し、圧縮時の再配置を援助し得る流動促進剤が添加されてよい。流動促進剤としては、デンプン、タルク、焼成シリカ、ケイアルミン酸ナトリウム水和物を含んでよい。
水性の環境への治療剤の溶解を援助するため、界面活性剤を湿潤剤として添加してよい。界面活性剤はラウリル硫酸ナトリウム、スルホコハク酸ジオクチルナトリウムおよびジオクチルスルホン酸ナトリウム等のアニオン性デタージェントを含んでよい。カチオン性デタージェントを使用してもよく、これは塩化ベンザルコニウムまたは塩化ベンゼトニウムを含むことができる。界面活性剤として製剤に含むことができる潜在的な非イオン性デタージェントのリストは、ラウロマクロゴール400、ステアリン酸ポリオキシル40、ポリオキシエチレン水添ヒマシ油10、50および60、グリセロールモノステアレート、ポリソルベート40、60、65および80、ショ糖脂肪酸エステル、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースである。これらの界面活性剤は治療剤の製剤中に単独で、または異なる比率の混合物として存在し得る。
経口で使用することができる医薬製剤は、ゼラチンで作られた押し込み式カプセルだけでなく、ゼラチンと例えばグリセロールまたはソルビトールのような可塑剤から作られた、柔らかく、密封されたカプセルを含む。押し込み式カプセルは、活性成分を、ラクトースなどの充填剤、デンプン等の結合剤、および/またはタルクまたはステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤、任意に安定剤との混合物中に含み得る。ソフトカプセルにおいて、活性化合物を、脂肪油、流動パラフィン、または液体ポリエチレングリコールなどの好適な液体中に溶解または懸濁させてよい。さらに、安定剤を添加してよい。経口投与用に製剤化したマイクロスフェアもまた使用してよい。かかるマイクロスフェアは、当該技術分野においてよく定義されている。経口投与用のすべての製剤は、かかる投与に適した投与量にすべきである。
頬側投与について、組成物は、従来の方法で製剤化した錠剤またはトローチ剤の形態をとってよい。
吸入による投与について、本発明の使用のための化合物は、例えば、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、二酸化炭素または他の適切なガスなどの好適な噴射剤を使用して、加圧パックまたは噴霧器からエアロゾルスプレーのプレゼンテーションの形態で都合よく送達されてよい。加圧エアロゾルの場合、投与単位は、計量された量を送達するためのバルブを提供することによって決定してよい。吸入器または注入器で使用するためのカプセルと例えばゼラチンのカートリッジは、化合物とラクトースまたはデンプンなどの好適な粉末基剤の粉末混合物を含有して製剤化してよい。
本発明の治療化合物の経肺投与もまた、本明細書において考慮される。治療剤は、吸い込むと哺乳動物の肺に送達され、肺上皮層を横断して血流に至る。吸入分子の他の報告はAdjei et al., 1990, Pharmaceutical Research, 7:565 569;Adjei et al., 1990, International Journal of Pharmaceutics, 63:135 144(酢酸ロイプロリド);Braquet et al., 1989, Journal of Cardiovascular Pharmacology, 13(suppl. 5):143 146(エンドセリン−1);Hubbard et al., 1989, Annals of Internal Medicine, Vol. III, pp. 206 212(α1−抗トリプシン);Smith et al., 1989, J. Clin. Invest. 84:1145-1146(α1−プロテイナーゼ);Oswein et al., 1990, "Aerosolization of Proteins", Proceedings of Symposium on Respiratory Drug Delivery II, Keystone, Colorado, March,(組換えヒト成長ホルモン);Debs et al., 1988, J. Immunol. 140:3482 3488(インターフェロンγおよび腫瘍壊死因子α)およびPlatz et al., U.S. Patent No. 5,284,656(顆粒球コロニー刺激因子)を含む。全身的な効果のための薬物の経肺投与のための方法および組成物は、米国特許番号5,451,569、1995年9月19日Wong et al.に発行、に記載されている。
治療薬の肺送達のために設計された広範な機械デバイスが本発明の実施における使用のために考慮され、これに限定するものではないが、噴霧器、定量吸入器および粉末吸入器が含まれ、当業者はこれら全てに精通している。
本発明の実施において好適な、商業的に利用可能なデバイスのいくつかの特定の例は、the Ultravent nebulizer、Mallinckrodt, Inc., St. Louis, Missouri製;the Acorn II nebulizer、Marquest Medical Products, Englewood, Colorado製;the Ventolin metered dose inhaler、Glaxo Inc., Research Triangle Park, North Carolina製;およびthe Spinhaler powder inhaler、Fisons Corp., Bedford, Massachusetts製である。
すべてのかかるデバイスは、治療薬の投薬に好適な製剤の使用を求められる。典型的には、各製剤は採用するデバイスタイプに特異的であり、通常の希釈剤、および/または治療に有用な担体に加え、適切な噴射剤の材料の使用を伴ってよい。また、リポソーム、マイクロカプセルまたはマイクロスフェア、包接複合体、またはキャリアの他のタイプの使用が意図されている。化学的に修飾された治療薬は、化学修飾や使用デバイスの種類の種類に応じて異なる製剤に調製することができる。
噴霧器(ジェットまたは超音波のいずれか)での使用に適した製剤は、典型的には、溶液1mlあたりに生物学的に活性な化合物を約0.1〜25mgの濃度で水に溶解した治療剤を含むことになる。製剤はまた、バッファと単糖(例えば、安定化と浸透圧の調節のため)を含んでよい。噴霧器製剤はまた、エアロゾルの形成における溶液の噴霧化による化合物の表面誘導凝集を低減または防止するために、界面活性剤が含まれていてよい。
定量吸入器デバイスで使用するための製剤は、一般的に、治療剤を含む微粉化した粉末を、界面活性剤の援助で噴射剤に懸濁したものを含むことになる。噴射剤は、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタノール、および1,1,1,2テトラフルオロエタンを含む、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、または炭化水素、あるいはそれらの組み合わせなど、この目的のために採用される任意の従来の材料であってよい。好適な界面活性剤は、ソルビタントリオレアートおよび大豆レシチンを含む。オレイン酸もまた、界面活性剤として有用である。
粉末吸入器デバイスから投薬するための製剤は、治療剤を含む微粉化された乾燥粉末を含み、また、デバイスからの粉体の分散を促進する量、例えば製剤の50?90重量%、のラクトース、ソルビトール、スクロース、またはマンニトールなどの増量剤を含んでよい。治療薬は、末梢気道へ最も効果的に送達するために、平均粒径が10mm未満(またはミクロン)、最も好ましくは0.5〜5mmの間の粒子の形で、最も有利に調製すべきである。
本発明の医薬組成物の経鼻送達もまた考慮される。経鼻送達は、肺で製品が沈着する必要なしに、鼻に治療製品を投与後、直接血流への本発明の医薬組成物の通過を可能とする。経鼻送達のための製剤は、デキストランまたはシクロデキストランを有するものを含む。
経鼻投与について、有用なデバイスは、定量吸入スプレーが取り付けられている小さな、固いボトルである。1つの態様において、計量された用量は、定義された体積のチャンバーに、本発明の溶液の医薬組成物を引き込むことにより送達され、かかるチャンバーは、エアロゾル製剤を、チャンバー内の液体が圧縮されるときにスプレーを形成することによりエアロゾル化する寸法の開口部を有する。チャンバーは、本発明の医薬組成物を投与するために圧縮されている。特定の態様において、チャンバーはピストン配置である。かかるデバイスは、商業的に利用可能である。
代替的に、両側から押されたときにスプレーを形成することにより、エアロゾル製剤をエアロゾル化するような寸法の開口部または開放部を有するプラスチックスクイーズボトルが用いられる。開放部は通常、ボトルの上部に見出され、上部は一般的に、エアロゾル製剤の効率的な投与のために、部分的に鼻腔に収まるようにテーパーである。好ましくは、鼻吸入器は、薬剤の計測された用量の投与のために、計量された量のエアロゾル製剤を提供する。
化合物は、それらを全身的に送達することが望ましい場合、注射による、例えばボーラス注射または連続注入による、非経口投与用に製剤化することができる。注射用製剤は、保存料を添加して、例えばアンプルなどの単位投与形態または複数用量容器で存在してよい。組成物は、油性または水性ビヒクル中の懸濁液、溶液またはエマルジョンなどの形態をとることができ、懸濁剤、安定剤および/または分散剤のような製剤化剤(formulatory agent)を含んでよい。
非経口投与用医薬製剤は、水可溶性形態の活性化合物の水溶液を含む。さらに、活性化合物の懸濁液は、適切な油性注射用懸濁液として調製することができる。好適な親油性溶媒またはビヒクルは、ゴマ油などの脂肪油、またはオレイン酸エチルもしくはトリグリセリドのような合成脂肪酸エステル、またはリポソームを含む。水性注射懸濁液は、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、またはデキストランなどの懸濁液の粘度を増加させる物質が含まれていてよい。任意に、懸濁液はまた、高濃度の溶液の調製を可能にするために、好適な安定化剤や化合物の溶解度を増加させる剤が含まれていてよい。
代替的に、活性化合物は、使用の前に好適なビヒクル、例えば、無菌の発熱物質フリーの水で構成するための粉末形態であってもよい。
化合物はまた、坐剤または停留浣腸、例えば、カカオバターまたは他のグリセリドなどの従来の坐剤基剤を含むもの、などの直腸または膣用組成物に処方することができる。
前述の製剤に加えて、化合物はまた、デポー製剤として製剤化することもできる。かかる長時間作用型の製剤は、好適なポリマーまたは疎水性材料(例えば、許容可能な油中のエマルジョンとして)またはイオン交換樹脂として、または難溶性誘導体として、例えば難溶性塩として、処方してよい。
医薬組成物はまた、好適な固相もしくはゲル相の担体または賦形剤を含み得る。かかる担体または賦形剤の例としては、これに限定するものではないが、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、様々な糖、デンプン、セルロース誘導体、ゼラチン、およびポリエチレングリコールなどのポリマーを含む。
好適な液体または固体の医薬製剤の形態は、例えば、吸入用の水性または生理食塩水溶液、マイクロカプセル化物、コチリエート化物(encochleated)、金の微小粒子上にコートされたもの、リポソームに含まれるもの、噴霧化物、エアロゾル、皮膚に埋め込むためのペレット、または鋭利なものの上に乾燥させて皮膚をひっかくものなどである。医薬組成物はまた、顆粒剤、粉末剤、錠剤、コート錠剤、(マイクロ)カプセル、坐剤、シロップ剤、エマルジョン、懸濁液、クリーム、ドロップまたは活性化合物を持続的に放出する調製物を含み、これら調製物において、崩壊剤、結合剤、コーティング剤、膨潤剤、潤滑剤、香料、甘味料または可溶化剤などの賦形剤および添加剤および/または助剤は、上記のように習慣的に使用される。該医薬組成物は、様々な薬物送達システムでの使用に好適である。薬物送達のための方法の簡単な概説については、Langer, Science 249:1527-1533, 1990を参照し、これは参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の治療化合物および任意に他の治療薬はそれ自体(ニート)、または薬学的に許容可能な塩の形態で投与されてよい。医薬として使用される場合、塩は薬学的に許容されるべきであるが、薬理学的に許容されない塩を、その薬学的に許容可能な塩を調製するために利便的に用いてよい。かかる塩としては、これに限定するものではないが、以下の酸から調製される:塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、マレイン酸、酢酸、サリチル酸、p−トルエンスルホン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、ギ酸、マロン酸、コハク酸、ナフタレン−2−スルホン酸、およびベンゼンスルホン酸。また、かかる塩は、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属のカルボン酸基の塩として調製することができる。
好適なバッファ剤は:酢酸および塩(1〜2%w/v);クエン酸および塩(1〜3%w/v);ホウ酸および塩(0.5〜2.5%w/v);ならびにリン酸および塩(0.8〜2%w/v)を含む。好適な保存料は、塩化ベンザルコニウム(0.003〜0.03%w/v);クロロブタノール(0.3〜0.9%w/v);パラベン(0.01〜0.25%w/v)およびチメロサール(0.004〜0.02%w/v)を含む。
本発明の医薬組成物は、任意に薬学的に許容される担体に含まれる、本発明の治療化合物の有効量を含む。薬学的に許容可能な担体という語は、ヒトまたは他の脊椎動物への投与に好適な1または2以上の混合可能な固体または液体の充填剤、希釈剤またはカプセル化物質を意味する。担体という語は、活性成分が適用を促進するために組み合わせられている、有機または無機の、天然または合成の成分を表す。本医薬組成物の構成物はまた、互いに実質的に所望の薬学的効能を損傷する相互作用が存在しないような方法で、本発明の化合物と混蔵可能である。
治療薬は、血液脳関門を越えて治療薬を送達することができる製剤を使用して、脳に送達されてよい。脳へ治療薬を送達する1つの障害は、脳の生理学と構造である。血液脳関門は、単層の内皮細胞が並ぶ特殊な毛細血管で構成されている。細胞間領域は密着結合で密閉されているため、内皮細胞を通してのみ血液から脳へアクセスできる。バリアは、親油性分子などの特定の物質のみを通すことを可能にし、他の有害な化合物および病原体を締め出す。したがって、親油性の担体は、脳に非親油性化合物を送達するのに有用である。例えば、ヒトの脳に発生する天然の脂肪酸であるDHAは、それに共有結合で取り付けられた薬剤を脳へ送達するために有用であることが見出されている(米国特許6407137などに記載されているように)。米国特許5,525,727は、脳への薬物種の特異的かつ持続的な送達のための、ジヒドロピリジンピリジニウム塩の担体酸化還元システムについて記載している。米国特許5,618,803は、ホスホネート誘導体による標的薬物送達を記載している。米国特許7119074は、血液脳関門を横断して化合物を送達するための、PEGオリゴマー/ポリマーと抱合した治療用化合物の両親媒性プロドラッグを記載している。本明細書に記載される化合物は、親油性担体に共有結合的に取り付けられること、または親油性担体と共製剤化されることによって修飾され得る。その他は、当業者に知られている。
本発明の治療薬は、記憶喪失に関連する記憶の挽回の増強または他の障害の症状や原因を治療するため、他の治療薬とともに送達されてよい。例えば、記憶の増強のために、環境強化(environmental enrichment:EE)が用いられている。EEは、対象を取り巻く刺激的な環境の創造を伴う。他の治療剤をまた、基礎疾患を治療したり、記憶の想起を増強するために組み合わせることができる。
単位用量またはキット形態のいずれかにおける、本発明の化合物と他の薬剤との組合せの例は:抗アルツハイマー病剤、ベータ−セクレターゼ阻害剤、ガンマ−セクレターゼ阻害剤、HMG−CoAレダクターゼ阻害剤、イブプロフェンを含むNSAID、メマンチンなどのN−メチル−D−アスパラギン酸(NMDA)受容体アゴニスト、ガランタミン、リバスチグミン、ドネペジル、およびタクリンなどのコリンエステラーゼ阻害剤、ビタミンE、CB−1受容体アンタゴニストまたはCB−1受容体逆アゴニスト、ドキシサイクリンおよびリファンピンなどの抗生物質、抗アミロイド抗体、あるいは本発明の化合物の効力、安全性、利便性を向上させるか、または望まない副作用や毒性を低減するかのいずれかである受容体や酵素に影響を与える他の薬剤との組み合わせが含まれる。本発明の化合物はまた、多数のHDAC阻害剤のカクテルとして送達されてもよい。上記組み合わせのリストは例示のみであり、いかなる方法で限定されることも意図しない。
本発明はまた、任意の1つまたは1群の構成を参照する物品を含む。いくつかの態様において、物品はキットである。物品は、1つまたは複数の容器中の、薬学的または診断的グレードの本発明の化合物を含む。物品は、本発明の化合物の使用を推進するかまたは記述する、指示またはラベルを含んでよい。
本明細書中で使用される場合、「推進する」という語は、アルツハイマー病などの認知障害の処置に関する本発明の組成物に関連する、教育、病院や他の臨床指導、医薬品の販売を含む製薬業界の活動の方法、および任意の形式の書面、口頭および電子通信を含む任意の広告や他の推進的活動を含む、ビジネスを行うすべての方法を含む。
「指示」は推進の構成と定義することができ、典型的には本発明の組成物の包装上または包装に関連する書面の指示を伴う。指示はまた、任意の方法で提供される任意の口頭または電子指示を含み得る。
したがって、本明細書中に記載の剤は、いくつかの態様において、医薬、診断または研究への適用での使用を促進するための医薬または診断または研究キットに組み立てることができる。キットは、本発明の構成要素および使用説明書を収納する1または2以上の容器を含んでよい。特に、かかるキットは、本明細書に記載の1または2以上の剤を、意図した治療への適用およびこれらの薬剤の適した投与について記述する指示書とともに、含んでよい。ある態様において、キットの剤は、薬剤の特定の適用および投与方法に好適な医薬製剤および投与量であってよい。
本キットは、医師による本明細書に記載された使用を促進するために設計されてよく、様々な形態を取ることができる。キットの各組成物は、該当するものは、液体形態(例えば、溶液中)、または固体の形態(例えば、乾燥粉末)で提供されてよい。ある場合において、組成物の一部は、例えば、キットと共に提供されていてもされていなくてもよい好適な溶媒または他の種(例えば、水または細胞培養培地)を添加することにより、構成可能であるかまたは(例えば、活性型に)処理可能であってもよい。本明細書で使用する場合、「指示」は指示および/または推進の構成と定義され、典型的には本発明の包装上または包装に関連する書面の指示を伴う。指示はまた、使用者が指示はキットに関連付けられていることを明確に認識するであろう任意の方法、例えば、視聴覚的方法(例えば、ビデオテープ、DVD、等)、インターネット、および/またはWebベースの通信など、で提供される、任意の口頭または電子指示を含み得る。書面の指示は、医薬品または生物学的製品の製造、使用または販売を制御する政府機関によって規定された形態であってもよく、ここで指示はまた該機関によるヒトへの投与についての製造、使用または販売の承認を反映することができる。
このキットは、1または2以上の容器に本明細書に記載した任意の構成の1または2以上を含めてよい。例として、1つの態様において、キットは、1つまたは2以上のキットの構成を混合しおよび/または単離してサンプルを混合し、対象に適用する指示を含んでよい。このキットは、本明細書に記載の剤を収容した容器を含みうる。剤は、無菌的に調製し、シリンジ内に包装し、冷蔵出荷してよい。代替的に、貯蔵用のバイアルまたは他の容器に収容されてよい。第二の容器は、無菌的に調製された他の剤を含んでよい。代替的に、キットは、シリンジ、バイアル、チューブ、または他の容器内であらかじめ混合して出荷された活性剤が含まれてよい。
キットには、ブリスターポーチ、縮小包装ポーチ、真空シール可能なポーチ、シール可能な熱成形トレイ、または類似のポーチやトレイのフォーム、パウチ内に緩くパックされたアクセサリー、1つまたは2つ以上のチューブ、容器、箱または袋と共になど、様々な形態を有していてよい。キットはアクセサリーを追加した後に滅菌されてよく、それによって容器内の個々のアクセサリーが別に包装しないようにできる。キットは、放射線滅菌、熱滅菌、または当該分野で公知の他の滅菌方法など、任意の適切な滅菌技術を使用して滅菌することができる。キットはまた、特定の適用に依存して、例えば、容器、細胞培地、塩、バッファ、試薬、シリンジ、針、消毒剤を適用または除去するためのガーゼなどの布、使い捨て手袋、投与前の剤のサポートなど、他の構成を含めてよい。
キットの組成物は、例えば、液体溶液として、または乾燥粉末としてなど、任意の好適な形態として提供することができる。提供される組成物が乾燥粉末の場合、粉末は、それもまた提供されてもよい、好適な溶媒を添加することによって再構成されてよい。組成物の液体の形態が使用される態様において、液体の形態は、濃縮されていてもすぐに使用できてもよい。溶媒は、化合物および使用または投与のモードに依存する。剤組成物の好適な溶媒はよく知られており、文献で利用可能である。溶媒は、化合物および使用または投与のモードに依存する。
キットは、1セットの態様において、厳密な閉じ込めの中で受け取るように区分されていることを意味する担体、バイアル、チューブなどを意味する1つまたは2以上の容器を含んでよく、それぞれの容器が本方法で用いられる1つの分離した要素を含むことを意味する。例えば、容器の1つは、アッセイのポジティブコントロールを含んでよい。さらに、本キットは、例えばアッセイに有用なバッファなど、他の構成用の容器を含んでよい。
本発明はまた、完成したパッケージとラベルされた医薬品を包含する。この製造品は、ガラスバイアルまたは密閉的に封印された他のコンテナのような適切な器または容器内の適切な単位投与形態を含む。非経口投与に適した剤形のケースにおいて、有効成分は、無菌で微粒子フリーな溶液として投与に好適である。言い換えれば、本発明は、非経口溶液と凍結乾燥粉末の両方を包含し、それぞれは滅菌され、後者は注射前に再構成されるのに好適である。代替的に、単位投与形態は経口、経皮、局所または経粘膜投与に好適な固体であってよい。
好ましい態様において、単位投与形態は、静脈内、筋肉内または皮下送達に好適である。従って、本発明は、各送達経路に好適な、好ましくは無菌な溶液を包含する。
別の好ましい態様において、本発明の組成物は、これに限定するものではないが、レシチン、タウロコール酸、およびコレステロールを含む生体適合性デタージェントと共に、またはこれに限定するものではないが、ガンマグロブリンと血清アルブミンを含む他のタンパク質と共に容器中に保存される。より好ましくは、本発明の組成物は、ヒトへの使用についてヒト血清アルブミンと共に貯蔵され、獣医学用途についてウシ血清アルブミンと共に貯蔵される。
任意の医薬品と同様に、包装材料及び容器は、貯蔵および輸送中に製品の安定性を保護するために設計される。さらに、本発明の製品は医師、技術者や患者に、問題の疾患または障害をどのように適切に予防または治療するか助言するための使用説明書またはその他の情報材料が含まれる。言い換えれば、製造品は、これに限定するものではないが、実際の投与量、モニタリング手順およびその他のモニタリング情報を含む投与レジメンを示唆または提案することを意味する指示を含む。
より具体的には、本発明は、箱、ボトル、チューブ、バイアル、容器、噴霧器、吸入器、静脈内(i.v.)バッグ、封筒などの包装材、および前記包装材料の内に含まれる薬剤の少なくとも1つの単位投与形態を含む製造品を提供する。本発明はまた、箱、ボトル、チューブ、バイアル、容器、噴霧器、吸入器、静脈内(i.v.)バッグ、封筒などの包装材、および前記包装材料の内に含まれる各薬剤の少なくとも1つの単位投与形態を含む製造品を提供する。本発明はさらに、箱、ボトル、チューブ、バイアル、容器、噴霧器、吸入器、静脈内(i.v.)バッグ、封筒などの包装材、および前記包装材料の内に含まれる薬剤の少なくとも1つの単位投与形態を含む製造品を提供する。本発明はさらに、製剤の注射のための、好ましくは無菌の形態の、針またはシリンジおよび/またはパッケージ化されたアルコールパッドを含む製造品を提供する。
特定の態様において、製造物は、包装材ならびにその中に含まれている薬剤および指示を含み、該薬剤は、HDAC2阻害剤および薬学的に許容可能な担体であり、前記指示が、アルツハイマー病などの認知障害を有する対象を予防、処置または管理する投与レジメンを示唆する。
治療モニタリング:例えば投与量、スケジュール、アジュバントの選択など、選択された処置パラメータの妥当性は、記憶をモニタリングする従来の方法によって決定される。加えて、患者の臨床的状態を、例えば認知機能における増大など所望の効果のためにモニターすることができる。不十分な効果が達成されている場合、患者をさらなる処置で強化することができ、本発明の組成物および/または他の活性剤の量を増大させることにより、あるいは投与経路を変化させることにより、処置パラメータを修飾することができる。
本発明は、以下の例によってさらに描写されるが、これはいかなる方法でもさらに限定するものとして解釈されるべきではない。両方とも発明者が重複している米国特許出願11/998,834および米国仮出願61/119,698の例、データおよび図は、本明細書に参照として組み込まれる。

方法
環境強化:4匹までのマウスを連続的に、自発的なランニングのための2つの車輪と、トンネルを作製するための様々なおもちゃ(Petcoから入手)およびよじ登りデバイスを含むケージに収容した。食料と水は自由摂取であった。食べ物は、睡眠中は隠していた。おもちゃと実行中の車輪は毎日変更した。
カニューレ挿入と注入:マイクロカニューレは側脳室に挿入した。 酪酸ナトリウム(Sigma; St. Louis, MO)は人工脳脊髄液(aCSF)に溶解した。TSA(Sigma)のストック溶液をDMSOに溶解し、注入前にaCSFで希釈した。
HDAC過剰発現動物の生成:マウスHDAC1またはHDAC2コーディング配列は、Tau遺伝子のエクソン1に置き、内因性の開始コドンのインフレームで、それによりTauの最初の31アミノ酸を含む融合タンパク質を作製した。HDAC2KOはR.A.D.の実験室で産生され、Creを介した組換えがHDACタンパク質の鍵となる触媒コアをコードするエクソン5および6を削除するように、loxP組換え部位を含むように遺伝子操作された。
化学送達:酪酸ナトリウム(sigma)は、生理食塩水に溶解した。HDAC阻害剤は、50mg/mlでDMSOに溶解し、注射(100μl〜150μl、ip)する直前に、生理食塩水で希釈した。
イムノブロッティングおよび染色:イムノブロッティングのための溶解物を本明細書に記載したように調製した(Fischer, A. et al. Recovery of learning and memory is associated with chromatin remodeling. Nature 447 (7141), 178-182 (2007)も参照)。簡潔には、ヒストンを単離するために、脳組織は、TX−バッファ(50mMのトリスHCl、150mMのNaCl、2mMのEDTA、1%のTriton-100)中でホモジナイズし、4℃で15分間インキュベートした後、2000rpm(400g)で10分間遠心分離した。TX−バッファでの洗浄ステップの後、ペレットを、0.2MのHClを含むTX−バッファに溶解し、氷上で30分間インキュベートし、10000rpm(9300g)で10分間の二回目の遠心分離をした。上清をイムノブロッティングに使用した。イムノブロットのデータは、NIHのイメージングソフトウェアとUN-SCAN-itゲルデジタル化ソフトウェア(Silk Scientific)を使用して、バンドの強度を測定することにより定量化した。免疫染色は、LSMeta10ソフトウェアと共焦点顕微鏡(Zeiss)を使用して、本明細書に記載のように行った(Fischer, A. et al. Recovery of learning and memory is associated with chromatin remodeling. Nature 447 (7141), 178-182 (2007)も参照)。
HDAC1の過剰発現(OE)マウス用遺伝子ターゲティング構築物:〜1200ntの長さのマウスHDAC1 cDNAを脳cDNAライブラリーから増幅し、シークエンシングにより確認した。次にcDNAを、SpeIの平滑末端ライゲーションでpC8N2のポリアデニル化(pA)シグナルの上流にクローニングし、続いてHDAC1−PAをpBSK(Stratagene)にクローニングした。pGKneoLoxPの配列は、pBSKのHDAC1−pAの下流であるXhoI−Kpn1部位に、方向性をもって挿入した。HDAC1−pA−neoをXmaI−Acc65で放出し、Tau遺伝子のエクソン1にインフレームでクローニングした。Tauターゲッティングアームは、pTauKRから取得し、独自のNcoIサイトにXmaIとBsiWIリンカーを挿入することによって修飾した。Tauのエクソン1とHDAC1コード配列のインフレーム融合を含む得られたターゲティングベクター(pTH1)はシークエンシングにより確認した。3〜6カ月齢のマウスを行動テストとさらなる分析のために用いた。
HDAC2の過剰発現(OE)マウス用遺伝子ターゲティング構築物: マウスHDAC2 cDNAは、マウスの脳組織からRT−PCRを用いて得た。それをシークエンシングし、TOPO−TAベクター(Invitrogen)のXhoI−EcoR1サイトにサブクローニングした。 pTH1ターゲティングベクター(上記)をSmaI−SalIで切断し、HDAC1を放出した。HDAC2のcDNAをEcoRI−XhoIでTOPO−TAから切り出し、pTH1のSmaI−SalI部位にクローニングし、pTH2ターゲティングベクターを作製した。Tauのエクソン1へのHDAC2のインフレーム融合は、pTH2のシークエンシングにより確認した。
ターゲティングベクターpTH1とpTH2をSacIで直鎖状にし、V6.5(129XC57BL/ 6)F1胚性幹(ES)細胞株にエレクトロポレーションした。我々は96のネオマイシン耐性クローンを選び、そのうち46をサザンブロットで分析した。我々は、BamHI部位(左)およびEcoRI(右)で消化後、3’外部プローブのみを使用した。野生型クローンは8.8〜kbのバンドを呈示した。標的対立遺伝子は、正しいターゲットイベントで13kbまでのバンドシフトの結果となり、5個のクローンが正しく標的としていた。2つのクローンを使用して、(DBA/2XC57BL/6)F1の胚盤胞に注入してキメラを生成した。キメラは、雌のC57BL/6と交配し、子孫が生殖系伝達について分析した。ヘテロ接合性ノックイン株を混合バックグラウンドで維持し、それらを交配してホモ接合性動物を得た。3〜6カ月齢マウスを行動テストとさらなる分析のために使用した。
HDAC2KOマウスの作製:HDAC2のloxP導入(floxed)対立遺伝子を、Creリコンビナーゼ媒介性の削除後にタンパク質のHDAC触媒コアの削除を保証する、loxP組換え部位とエクソン5とエクソン6に隣接することによって生成した。ES細胞へのターゲティングの成功と、その後のキメラマウス誘導の成功により、我々は、HDAC2のloxP導入対立遺伝子(Hdac2)(FVB)を担持するマウス系統を確立した。のCre−リコンビナーゼを発現するレトロウィルスによるマウス胚線維芽細胞の感染は、HDAC2loxP導入対立遺伝子を担持する2つのMEFでのみHDAC2の完全切除をもたらした。これはloxP導入HDAC2対立遺伝子が機能しており、Cre−リコンビナーゼの発現によりHDAC2ヌル遺伝子型が得られたことを示す。EIIa−Creまたはネスチン−Creトランスジェニックマウスを用いた生殖系列におけるHDAC2の削除は、1年齢まで明らかな組織学的異常を有さない生存可能で繁殖性のHDAC2+/−マウスとなった。HDAC2+/−マウスの交雑は生存可能なHDAC2欠損マウスをもたらしたが、これらのマウスは通常のメンデル比率から予想されるより2倍も低い頻度(79の同腹のマウスのうち9のHDAC2−/−マウス、期待値は79のうち20)で生まれた。HDAC2−/−マウスは生存可能であり、子孫を産生することができるものの、その繁殖性は損なわれている(データは示さず)。HDAC2−/−マウス(雄と雌)は、野生型およびヘテロ接合体同腹子と比較して約25%小さかった(データは示さず)。行動テストに使用される動物はFVBxC57/BL6バックグラウンドにあり、相互に交配してホモ接合動物を得た。3〜6カ月齢のマウスを行動テストとさらなる分析のために使用した。雄と雌とのの間で行動テストに違いはなかった。
恐怖条件付けテスト:文脈依存的恐怖条件付け。訓練は、条件付けボックス(文脈)にマウスを3分曝露し、続いてフットショック(2秒、0.5/0.8/1.0mAの定電流)を与えることで構成されていた。記憶テストは、24時間後に、条件付けの文脈に3分間マウスを再曝露することにより行われた。うずくまり姿勢に関連する心拍と呼吸以外の運動の欠如として定義されるすくみは、2人の訓練を受けた観察者(1人は実験条件の知らされていない)により10秒ごとに3分間(18サンプリング間隔の合計)記録された。両方のオブザーバーからの平均として得られるすくみを示す観測値の数を観測値の総数の割合として表した。
短時間記憶テストでは、記憶テストは、フットショックの訓練後3時間で実施された。
音刺激依存的恐怖条件付け。訓練は、訓練は、条件付けボックス(文脈)にマウスを3分曝露し、続いて音刺激[30秒、20kHz、75dBの音圧レベル(SPL)]およびフットショック(2秒、0.8mAの定電流)で構成された。記憶テストは、新たな文脈に続いて、さらに音刺激(10kHz、75dBのSPL)への3分の曝露することにより、24時間後に行われた。すくみは、上記のように、2人の偏りのない観察者によって10秒ごとに記録された。
モリスの水迷路試験:水迷路のパラダイムは、不透明な水で満たされた円形のタンク(直径1.8m)で行われた。プラットフォーム(11×11cm)を標的象限の中央の水面下に沈めた。マウスの水泳経路は、ビデオカメラで記録し、Videomot2ソフトウェア(TSE)により分析した。各トレーニングセッションについて、マウスはタンクの4つのランダムな点から継続的に迷路に置かれた。マウスは60秒間プラットフォームを探すことができた。マウスが60秒以内にプラットフォームを見つけられなかった場合、穏やかにそこに導かれた。マウスは15秒間プラットフォーム上にいることができた。毎日2つのトレーニングの試験が行われ、各試験の潜時が分析のために記録された。記憶テスト(プローブテスト)の間、プラットフォームをタンクから除去し、マウスは60秒間迷路の中で泳がせた
高架式T字迷路上の空間的作業記憶:マウスは、自由摂食時重量の85%に制限した給餌スケジュールで維持した。空間的作業記憶は、最初の上昇プラスチックT字迷路で評価した。これは、スタートアーム(47×10センチ)と2つの同一の目標アーム(35×10cm)から成り、10センチの高さの壁に囲まれていた。プラスチック製の食餌ウェルはそれぞれのゴールのアームの端から3cmに位置していた。迷路は、様々な顕著な遠位の迷路外手がかりが含まれている十分明るい研究室の床面上1メートルに位置していた。空間的場所非見本合わせ試験の前に数日間にわたって、マウスを迷路に慣らし、甘いコンデンスミルクを飲ませた。
各試験は、サンプル試行と選択試行で構成された。サンプル試行において、マウス擬似ランダムシーケンス(セッションあたりの左と右の順番が等しい数となり、2回を越えて連続して同じ方向はない)にしたがって、プラスチックのブロックの存在によって左右どちらかを余儀なくされた。0.07ミリリットルの甘いコンデンスミルク(水で50分の50に希釈)からなる報酬は、アームの端の食餌ウェル利用可能であった。ブロックを除去し、マウスをスタートアームの端に、実験者に向かって置き、どちらかのアームの自由な選択を許された。サンプル試行と選択試行の間の時間間隔は約15秒であった。動物は、前回未訪問であったアーム(すなわち二者択一のため)を選択する方に報酬が与えられた。マウスは、約10分の試験間間隔(ITI)で一度に1つの試験を試行した。それぞれの毎日のセッションは、4試験で構成され、そしてマウスは、合計で24の試験を受けた。
化学物質投与:WO93/07148、PCT/US92/08454で前述したように、スベロイルアニリドヒドロキサム酸(SAHA)を合成した。酪酸ナトリウムはSigma(cat.B5887)から購入した。SAHAとWT−161は、ストック溶液としてDMSOに溶解し、注射の直前に生理食塩水で希釈した。酪酸ナトリウムは、生理食塩水で調製した。マウスは、10日または21日間の毎日、SAHAまたは生理食塩水のいずれかの腹腔内注射を受けた。
ゴルジ含浸:ゴルジ−Cox染色した脳をビブラトームで200μm厚の横断面にカットし、Zeiss 200 Axiovert顕微鏡とOpenlabソフトウェアを用いて分析した。海馬のCA1錐体ニューロンにおいて突端棘突起および基底棘突起の数を、遺伝子型を隠して計数した。各実験群について、スライスごとに最小で10細胞(動物の数n=3)の値を分析した。−1.4mm〜−1.6ミリメートル(ブレグマからの相対位置)までの領域内のCA1海馬ニューロンを分析のために含めた。
ウィルス媒介性棘突起ラベリング:HSV(0.5μl、Rachael Neve氏より寄贈)を発現するトマトは0.05μl/minの速度でCA1領域や海馬歯状回の両側にステレオ注入した。マウスは注射後48時間にサクリファイスした。脳を4%PFAで固定し、ビブラトーム(50μm、Leica)で切片化した。海馬切片は、共焦点顕微鏡で走査した。得られた画像の重ね合わせは、image Jを使用して再構築し分析した。
免疫組織化学:免疫組織化学的分析は、既述(Guan, J.S., et al., Cell, 2005. 122(4): p. 619-31)のように実施した。抗体は1:1000の濃度で使用された。抗HDAC1、および抗HDAC2抗体は、Abcamから購入した。抗−Ac−リジン、抗−Ac−H4K5、抗−Ac−H4K12、抗−Ac−H3K16、抗CREB、抗AKTおよび抗CaMKIIα抗体はCell Signalingから購入した。抗−Ac−α−チューブリン(K40)、抗アクチンおよび抗シナプトフィジン(SVP−38)抗体は、Sigmaから購入した。抗NR2Aと抗NR2Bは、BD Biosciencesから購入した。抗β−カテニン、抗EGR1、抗c−FOS、抗Brn1、抗TLE4、抗CDP、抗ER81と抗GAPDH抗体は、Santa Cruzから購入した。抗NeuN抗体はChemiconから購入した。共焦点画像(1μm)は、走査され、三次元再構成を行った。 LSMeta10ソフトウェア(Zeiss)は、平均シナプトフィジン強度を計算するために使用された。最も強い強度の脳切片を最初に走査した。分析に含まれる他の全ての画像を同じ設定を用いて走査した。染色はLSMeta10ソフトウェア(Zeiss)を用いて定量した。
タンパク質の抽出およびイムノブロッティング:海馬および前脳を回収し、RIPAバッファ中で溶解した。溶解物を氷上で15分間インキュベートし、15,000×g、4℃で15分間遠心分離した。上清を細胞質タンパク質抽出液として収集した。溶解液は、10%SDS−PAGEで免疫ブロッティングを行った。
ヒストンタンパク質の抽出:海馬のサンプルを収集し、400μlのTX−バッファ(50mMトリス−塩酸、pH8.5、5mMの酪酸ナトリウム)中でホモジナイズした。ペレットを0.2M塩酸/TXバッファに再懸濁し、30分間氷上でインキュベートした。サンプルは14000rpmでスピンダウンし、ヒストンを含む上清をウェスタン分析に供した。
電気生理学的解析:3〜6ヶ月齢のHDAC2OE、HDAC2KOまたはその同腹子を頸椎脱臼によって殺処分し、海馬をすばやく氷冷酸素添加人工CSF(ACSF)内で解体した。厚さ400μmの横方向海馬スライスは、チャンバー内に置き、継続的に酸素添加されたACSFで灌流した。放線層に置かれた双極刺激電極(0.002インチ径ニクロム線、A-M Systems)を、CA3軸索に活動電位を誘発するために用いた。0.5および3MΩとの間の抵抗値を有するACSFで満たされたガラス管微小電極は、CA1の放線層領域に置かれ、フィールド興奮性シナプス後電位(fEPSP)を記録するために用いた。データは、HEKA EPC10を使用して取得し、patchmaster(HEKA)により分析した。刺激からピークfEPSP振幅は少なくとも2mVとする必要があり、刺激強度は最大反応の40%を産生するように設定した。ベースライン応答を20分間記録した。低頻度(毎分2回)でシェファー側枝を刺激することにより、CA1シナプスでfEPSPを惹起し、安定したベースラインを確立した。高頻度刺激(HFS、100Hz、1秒)によるLTP誘導の直後、HDAC2OEとコントロールマウスからのスライスはfEPSP勾配および振幅の増加を示し、全てのグループにおける短期増強(STP)を示唆した。HDAC2KOとコントロールWTスライスの場合は、LTPは、100Hz、1秒の1連の刺激を適用することによって誘導された。HDAC2OEとそのコントロールWTスライスの場合は、100Hz、1秒の2連の刺激を20秒間の間隔で適用することによってLTPが誘導された。
培養神経細胞のEGR−1発現アッセイに基づくイメージング: EGR1−GFP BACトランスジェニックマウス(Genesat Project)の胚性皮質(embryonic cortici)(E17)を標準的な手順で単離し、トリプシン/DNAse消化で粉砕した。皮質ニューロンをポリ−D−リジン(Costar)でコートした黒色/透明底プレートに1ウェルあたり10,000細胞の密度でneurobasal培地(1.6%B27、2%グルタミン、1%pen/strepおよび熱で不動化した5%のウシ胎児血清)中および24時間後に血清のないneurobasal培地中に播種した。これらの培養条件下で、グリア細胞の割合は、5〜25の範囲内と推定された。6日目に、HDAC阻害剤またはDMSOコントロールを、(三連または四連)を約30時間培養物に加えた。BDNF、KClまたはフォルスコリンは、7日目に8時間培養物に加えた。
細胞をPBS中4%PFA/4%スクロースで固定した。固定液をPBSで洗い流し(3回の洗浄サイクル)、EGR1−GFPイメージングのために処理した。細胞(ウェルあたり3000〜5000)は、Cellomics ArrayScanの画像システムを用いて5倍の対物レンズでイメージングおよび分析をした。内蔵のTargetActivationアルゴリズムは、ヘキスト色素を使用して細胞をマークし、セル当たりの平均EGR1−GFP(ウェルあたり細胞あたりの平均蛍光強度)を計測するのに最適化された。データはコントロール(培地添加)に対して正規化した。
イメージング後、細胞を抗体染色のために処理した:細胞を0.25%TritonX100(10〜15分)で透過処理した。トリトンは3回のPBS洗浄サイクルによって洗い流し、細胞を10%のヤギまたはウマ血清を含むPBSでブロッキングした(1時間、37℃)。細胞は、抗アセチルリジン−ヒストンH3またはH4抗体に曝露した。その後、PBSで5回洗浄し、Alexa594に抱合した二次抗体、およびヘキスト(1時間、RT)で処理した。二次抗体をPBSで5回洗浄し、Cellomics ArrayScan Image systemでアッセイした。
クロマチン免疫沈降(ChIP):ChIPは、4%PFA液で固定され、使用前−80℃で貯蔵されているマウス前脳を用いて行った。脳は、10分の1量の新鮮な11%のホルムアルデヒド溶液を室温で15分間添加することにより化学的に架橋され、ホモジナイズし、再懸濁し、溶解バッファ中で溶解し、超音波処理して架橋DNAを可溶化およびせん断した。超音波処理の条件は、細胞、培養条件、架橋、および機器に依存して変化する。我々はMisonix Sonicator 3000を使用し、サンプルを氷浴に浸漬したまま、パワー7で、4℃、10×30秒パルス(パルス間で90秒休止)で超音波処理した。得られた全細胞抽出液を、適切な抗体10μgとプレインキュベートした100μlのDynal Protein G磁気ビーズと4℃で一晩インキュベートした。ビーズをRIPAバッファで5回、50mMのNaClを含むTEで1回洗浄した。結合複合体を65℃で加熱しながら時折ボルテックスしてビーズから溶出させ、65℃で一晩インキュベーションすることにより架橋を逆転させた。全細胞抽出液のDNA(超音波処理のステップから確保)もまた、架橋の逆転処理をした。免疫沈降したDNAと細胞全体の抽出DNAを、RNaseA、プロテイナーゼKで処理し、複数のフェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール抽出によって精製した。精製したDNAサンプルは、正規化し、PCR分析を行った。プルダウンに使用された抗体は:抗HDAC1(#31263)、抗HDAC2(#12169)、Abcamから;抗AcH4(#06-866)、抗AcH3(#06-599)Upstateから。IPの後、回収されたクロマチンの断片は、マウスの遺伝子のプロモーター領域(第1エクソンに近い開始コドンの上流の領域、)に対応する150〜250bpのセグメントに特異的なプライマーペアを用いて32から40サイクルの半定量的PCRまたはリアルタイムPCRを行った。
リアルタイムPCR:リアルタイムPCRは、CFX96 reat-time PCR Detection system(BioRad)を用いてSYBR-Greenベースの試薬(Invitrogen、express SYBR GreenER)で実施した。免疫沈降したDNA断片の相対量を、比較CT法を用いて算出した。結果を入力したDNAの連続希釈によって生成された標準曲線と比較した。データは3つの独立した増幅から得た。エラーバーは標準偏差を表す。
PCRに用いたプライマー配列:
統計解析:データは対応のないステューデントt検定と、一方向ANOVA(ANalysis Of VAriance)によって分析した。一方向ANOVA後の事後のシェフェのテストを、いくつかのグループからの平均値を比較するために採用した。エラーバーはS.E.M.を表す。
結果
例1:SAHAは、文脈的恐怖条件付けの訓練と記憶テストの前10日間、25mg/kgで腹腔内(ip)注射によって毎日投与した。驚くべきことに、生理食塩水処置群ではなくSAHA処置群が、顕著にHDAC2OEマウスのすくみ行動を増加させた(66.7±5.1%、n=12;26.9±5.9、n=12、p<0.0001、SAHA群対生理食塩水群、図1A)。同じトレーニングのパラダイムで、SAHA処置がWTコントロールマウスのすくみ行動を44.8±4.7%(n=15、生理食塩水コントロール)から63.9±4.2%(n=12、SAHA処置)に増加させたことに留意すべきである。したがって、SAHA処置後のHDAC2OEマウスのすくみレベルは生理食塩水処置HDAC2OEマウスが低いすくみ行動を示すという事実にもかかわらず、SAHAで処理したコントロールマウスのものと同等であった。それらと合致して、SAHA治療はHDAC2OEマウスにおける低減した樹状棘突起とシナプスの表現型を完全に廃止する(図1B、C)。
次に、我々はHDAC2KOマウスにおけるSAHAの影響を調べた。 HDAC2KOマウスは、処置なしでWT同腹子に比べて著しく増加したすくみ行動を示したので、我々の記憶テストであり得る天井効果を防ぐために、足へのショック強度を1.0mAから0.5mAに低下させることによって、アッセイの感度を高めた。このパラダイムを使用して、我々は、SAHA処置(n=10)が、生理食塩水処置(n=10)と比較して、WTコントロールマウス(45.0±6.9%対25.0±5.8%、図1D)において顕著に高いすくみ行動(P=0.0383)を誘導することを見出した。しかし、SAHA処置は生理食塩水処置と比較してHDAC2KOマウスのすくみ行動を変化させなかった(52.1±9.8%対49.3±8.4%、P=0.8324、各群に対してn=8)(図1D)。さらに、CA1ニューロンの樹状棘突起の密度とHDAC2KOマウスの放線層におけるシナプトフィジン染色がそれほど顕著にはSAHA処置(図1E、F)によって影響されなかった。一貫して、SAHA処置により適度にWT海馬でのLTPが増加したものの、それはHDAC2KOの海馬(図6)におけるLTPに対しては検出可能な効果を有していなかった。従って、HDAC2KOマウスでは、シナプス形成、およびSAHAにより誘発されるシナプス可塑性と記憶形成の円滑化に抵抗性である。これらの結果は、HDAC2は、それが記憶増強の誘発におけるSAHAの唯一の標的ではない場合であっても、主要なものであることを強く示唆している。
SAHAは、最初に汎HDACiであると報告されたが、最近の研究は、組換えHDACを使用し、適切なクラス固有の基質を用いたin vitro脱アセチル化酵素アッセイでSAHAはクラスIのHDACとHDAC6のより強力な阻害剤であるが、HDAC4、5および7などのクラスIIaには非常に弱いか阻害性がないことが明らかになっている。SBはin vitroでHDAC6の活性を阻害しないが、直接的にクラスIIbの潜在的な重要性に対処するため、我々は選択的に阻害するHDAC6が記憶の形成に何らかの影響があるかどうかを、HDACi WT−161(図2A、B)を使用して試験した。α−チューブリン(K40)脱アセチル化は、これらの実験で特異性のコントロールとしての役割を果たすHDAC6の既知の非ヒストン基質である。WT−161は、海馬錐体細胞(図2C)のα−チューブリン(K40)のレベルを増加したが、記憶形成には相関の増加(図2D)はなかった。この結果および観察されたSBおよびWT−161の細胞選択性は、SAHAによるHDAC6阻害がHDACi誘導性の記憶の増強に関与していないであろうことを示唆している。これらの合意の上、プロテオーム全体でのSAHAベースのアフィニティプローブの研究により、主な細胞標的としてHDAC1とHDAC2を同定した。したがって、クラスIのHDAC、特にHDAC1とHDAC2は、HDACi誘導性の記憶の増強のための潜在的なターゲットになり得る。
直接的に脳におけるHDAC1とHDAC2の生理的役割を評価するため、我々は、HDAC1またはHDAC2を神経細胞に過剰発現させた2つのマウス系統を生成した。マウスHDAC1またはHDAC2コード配列をTau遺伝子のエクソン1に置き、内因性開始コドンとインフレームにし、それによってTauの最初の31個のアミノ酸を含む融合タンパク質を作製する。以前、タウ変異体のホモ接合性動物は、記憶テストでの野生型の同腹子と表現型的に区別できないことが示された。ホモ接合体の動物の脳におけるHDAC1またはHDAC2タンパク質の発現がWTマウスに比べて2〜3倍増加していることが、海馬および脳の他の領域(図3)で観察された。一貫して、全体的なアセチル化リジンレベルは、特に海馬体の錐体細胞において、ホモ接合HDAC1(HDAC1OE)とHDAC2過剰発現マウス(HDAC2OE)で減少していた。我々は、HDAC2OEマウスの脳において、アセチル化H4K12、H4K5の低減が見出されたが、H3K14は低減しないことを見出した(データは示さず)。対照的に、アセチル化α−チューブリン(K40)のレベルはHDAC1OEまたはHDAC2OEマウスにおいて変化しなかった。したがって、HDAC1/2を過剰発現する動物は、野生型(WT)同腹子のそれに比べて脳における増加したヒストン脱アセチル化を示した。重要なのは、HDAC1/2過剰発現マウスにおける全脳の解剖学または神経細胞の位置には識別可能な違いはなく、それは、HDAC1/2の増加が脳の発達やニューロンの生存に明確に有害ではないことを示唆する。
脳溶解物からのウェスタンブロットが実行され、HDAC1やHDAC2ホモ接合過剰発現マウスは、それぞれHDAC1とHDAC2の上方制御を示した(データは示さず)。HDAC1OEとHDAC2OEマウスの海馬で、ヒストンアセチル化の減少が観察された。海馬ヒストン調製物からのサンプルも、HDAC1OEマウスとHDAC2OEマウスにおけるリジンアセチル化の減少を(〜16KDaで)示した。
興味深いことに、短期記憶のテストでは、HDAC1OE、HDAC2OEおよびWTコントロールの間での顕著な相違は、文脈および音刺激依存的恐怖の両方において訓練後3時間の学習で検出されなかった(図4B)。これらの観察は、神経系におけるHDAC1ではなくHDAC2−機能獲得が、連想的学習の損傷の結果となることを示唆している。エスケープ潜時と水泳のスピードは、可視型プラットホームテストにおいては、各群間で差は認められず(図4A&B)、これは様々な系統間で運動能と視覚機能が比肩していることを示す。これらの結果は、HDAC2OEマウスの空間学習の著しい減少を明らかにした。さらに、HDAC1OEではなくHDAC2OEマウスが、T字迷路での場所非見本合わせタスクにおける空間作業記憶の障害を示した(図4H)。従って、HDAC1ではなくHDAC2の機能獲得が、海馬依存性記憶形成を損傷する。
HDAC2遺伝子のノックアウトは、連想的学習を強化する。さらに連想的学習におけるHDAC2の役割を調べるために、HDAC2欠損マウス(HDAC2KO)をネスチン−Creトランスジェニックマウスを用いたloxP導入HDAC2対立遺伝子を持つマウスを交配することによって生成した。1年齢の年(図5)に明らかな組織学的異常を持つまで、HDAC2の生殖系列の削除が生存可能で繁殖性のHDAC2+/−となった。HDAC2+/−マウスの交配により、HDAC2発現が脳において無効にされた、生存可能なHDAC2欠損マウスをもたらした。
HDAC2ノックアウト(KO)マウスと対照マウスのすくみ行動、文脈依存の記憶テスト中には(HDAC2KO、n=10、コントロール、n=10)で検討した。HDAC2KOマウスでは、増強された恐怖条件付けを示した。
HDAC2の損失は、脳の解剖学や細胞の位置の検出可能な変化につながるものではない。H4K5、H4K12およびH2Bのアセチル化がHDAC2KOマウスの海馬で顕著に増加した。しかし、ヒストン調製物中のリジン残基の全体的なアセチル化は、わずかに減少していることが、アセチル化リジン抗体を用いたウエスタンブロット分析によって明らかとなった。これはHDAC2KOマウスにおいてHDAC1の代償的に増大した結果かもしれない(図5D)。注目すべきは、文脈と音刺激に依存する恐怖条件付けパラダイム(p=0.0036、p=0.0047、図12A)において評価したように、トレーニング後24時間でWT同腹子(n=11)と比較したとき、HDAC2KOマウス(n=9)が著しく増大したすくみ行動を示したことである。短期記憶のテストでは、HDAC2KOのマウス(n=9)は、文脈依存的条件付けにおいて、WTの同腹子(n=8)と比較して増大したすくみ行動(p=0.010、図4E)を示した。これらのマウスの二群間では、自発運動や痛みの感覚に差は検出されなかった。したがって、HDAC2の機能損失が連想的学習を強化した。さらに、HDAC2KOのマウスは、T字迷路の場所非見本合わせ試験(p=0.025、双方向ANOVA、図4G)で、大規模な空間的ワーキングメモリーの改善を示した。これらのデータは、機能獲得研究と組み合わさって、HDAC2はネガティブにマウスの記憶形成を調節することが示唆された。
例2:p25誘導毒性に対するHDACの過剰発現の保護効果を試験するためにin vitroアッセイを使用した。神経細胞はE15.5の大脳皮質および海馬から解離させた。これらをDIV4でP25−GFPとFlag−HDACをコードするプラスミドでトランスフェクションした。トランスフェクション後24時間、神経細胞を固定して、IHCのために処理した。HDAC1、5,6、7、10は保護を示した(図7)。
要約すると、マウス遺伝モデルを使用して、我々は、HDAC1およびHDAC2などのHDAC、クラスIHDACを含むHDACアイソフォームの機能を詳説し、HDAC2は記憶形成を調節するのにネガティブな役割を果たしているという証拠を示した。特に、我々は、学習や記憶を促進するHDACiの主要なターゲットとしてHDAC2を同定した。我々の観察は、HDAC1とHDAC2が、活性を制御する遺伝子のサブセットまたは可塑性および記憶に関与する遺伝子を違った形で制御するという考えを支持している。これは、HDAC1とHDAC2が機能的ヘテロダイマーを形成すると報告された(Grozinger, C. M. & Schreiber, S. L. Chem Biol 9 (1), 3-16 (2002))事実を考えれば、予想外である。ここに説明したように、これは脳内のHDAC1およびHDAC2の異なる分布に起因すること可能性がある。代替的に、神経性HDAC2およびHDAC1は、転写性コリプレッサーと異なる複合体を形成し、したがってクロマチンの異なる領域に濃縮されている。さらに、HDAC2は、記憶の形成に関し得る追加の非ヒストンタンパク質を、異なる形でターゲティングしてもよい。転写後修飾の違いなどの他の可能性もまた、HDAC1とHDAC2の間の生化学的/機能的解離に寄与し得る。それはマウスのHDAC1欠損は有害であり、結果として胚性致死となることに留意すべきである。我々は、また、神経性HDAC1の機能損失は、DNA損傷および細胞死を引き起こすことを発見した。対照的に、HDAC2欠損マウスは生存可能であり、増強された記憶の形成を示す。これらの結果は、HDACアイソフォームの重要な異なる機能だけでなく、そしてそれ故に、その標的遺伝子または非ヒストン基質を明らかにし、そのことはまた、HDAC2は記憶増強に適したターゲットであるという知見を支持している。
例3:in vitro酵素阻害アッセイのデータ
複数のHDAC阻害剤の酵素阻害活性を、既知のHDACのアイソフォームのいくつかに対して測定し、結果を図8に示す。SAHAを、参照混合クラスI−クラスII阻害剤として含む。BRD−6929は、このクラスの化合物は、HDAC8またはクラスIIのHDAC酵素を阻害しないことを示す。BRD番号の化合物のすべては、化合物のオルト−アニリドクラスから派生している。このクラスからの化合物すべてが、クラスIIのHDACと結合することが期待されているわけではない。
例4:非神経細胞株のin vitro細胞データ
標準的なウェスタンブロッティング法を、HeLa細胞溶解物中のヒストンのアセチル化のマークにHDAC阻害剤の効果を測定するために用いた。一連の化合物は10μMで、6時間の間全HEK293細胞とともにインキュベートされた。ウェスタンブロットは、抗アセチルH4K12抗体と西洋ワサビペルオキシダーゼ標識二次抗体をルミノールベース基質(図9)と一緒に用いて、DMSOコントロールに対して増大したアセチル化レベルを示した。これは、これらのアナログの細胞性HDAC活性および特定のマーク、H4K12でのアセチル化における増大を実証する。生のウェスタンデータ(図10)の定量は、DMSOコントロールと比較して、複数選択的プロファイルはH4K12アセチル化のレベル向上に効果的であり、そのHDAC1,2とHDAC1,2,3選択的阻害剤が全細胞において特定のヒストン遺伝子座(H4K12)上に強いHDAC活性を有することを証明した。
BRD−9853は、この細胞株では最小の活性を示した。BRD−4097がネガティブコントロールであった。これは、最小のHDAC阻害活性を有するベンズアミドである。
標準的なウェスタンブロッティング法を、HeLa細胞溶解物中のヒストンのアセチル化のマークにおけるHDAC阻害剤の効果を測定するために使用した。HeLa細胞におけるウェスタンブロットの定量かおよびH4K12アセチル化のレベルに対する化合物処置の効果が図11に示されている。DMSOコントロールと比較して、アセチル化の様々な程度が観察された。HDAC1,2、HDAC1,2,3選択的化合物はH4K12遺伝子座でのアセチル化を増加させるのに有効であることがわかった。
例5:BRD−6929の細胞性HDAC活性の機能的測定
図12は、HDAC阻害剤で処理したマウスの脳から分離された初代線条体細胞のウエスタンブロットを示している。3つの独立したサンプル/セットの2つのデータセットが提示されている。ウェスタンの定量化を表すヒストグラムもまた示されている。DMSOコントロールと比較して、BRD−6929は、ヒストン遺伝子座H4K12のアセチル化のレベルに顕著な影響を与える。BRD−6929処置は、1および10μMにおいて5〜10倍の増大の結果となる。BRD−6929は、HDAC1,2選択的な化合物であり、HDAC1,2対HDAC3において200倍の選択性を有している。これはHDAC1,2選択的化合物が効果的にHDAC2を阻害し、記憶、H4K12に関連付けられているアセチル化のマークを増加させることができることを示している。この場合、データはコントロールと比較した:SAHAとBRD−3696(CI−994)。HDAC1,2選択的化合物は、HDAC1,2,3阻害剤と汎阻害剤(すなわちSAHA)と同様にアセチル化を増加させる時に有効である。HDAC1、2の阻害は、このヒストン遺伝子座での増加したアセチル化に影響するのに十分である。
図13は初代線条体細胞における追加のアセチル化のマークを調べるウェスタンゲル分析の定量化を表すヒストグラムを示している。CI−994(BRD−3696)とSAHAを含む4種類の化合物を試験した。DMSOコントロールと比較して、BRD−6929とBRD−5298は、大幅にテトラアセチルH4を増加している。両方の化合物はまた、H2Bのテトラアセチル化を増加する傾向を示している。BRD−6929およびBRD−5298処置は、1および10μMにおけるマークの両方において、2〜5倍の増大の結果となる。このデータは、HDAC1,2特異的化合物(BRD−6929、5928)がHDAC2の阻害および学習および記憶に関連する特定のアセチル化の増大に効果的であることを実証する。
例6:神経細胞株におけるBRD−6929のin vitroのデータ(免疫蛍光分析)
材料と方法:
1日目:
1)化合物を384ウェルプレート(Abgene)から185nlピンツールを用いて、ノータッチボトムプロトコルを用いて、ピン転送した。
2日目:後〜24時間の化合物処置−
1)培地は、プレートウォッシャー(Tecan)プロトコルを使用して、〜5μlの残量を残し、プレートの底に触れることなく)吸引し、または代替的に、12チャンネルアスピレーターワンドで、ウェルを穏やかに吸飲して培地を除去した。
2)マルチチャンネルピペットやの液体操作システム(例えばCombi、標準のチューブ、低速)を、75μlのホルムアルデヒド(PBS中4%)を追加するために使用し、ウェルは室温で10分間インキュベートした。
3)ホルムアルデヒドを吸引し、細胞を100μlのPBSで3回洗浄した。
4)PBSを吸引し、100μlのブロッキング/透過化バッファ(PBS中0.1%のTriton−X100、2%BSA)を加え、室温でウェルを1時間インキュベートした。
5)ブロッキングバッファを吸引し、ブロッキング緩衝液で1:500に希釈した50μlの一次抗体を添加し、そしてウェルを4℃で一晩インキュベートした。
3日目:
1)一次抗体を吸引し、ウェルを100μlのブロッキング緩衝液で3回洗浄した
2)二次抗体50μlを、1:500に希釈し、Hoeschst(1:1000から10mg/mLの(16mM)ストック)を加え、ウェルの光退色を防止するために箔で覆い、室温で1.5時間インキュベートした。
3)ウェルを100μlのPBSで3回リンスし、そしてPBS100μlを追加し、プレートを密封した
4)その後、プレートをAcumen/IX Microで読取った
5)プレートを4℃で保存した。
結果:
1および10μMのBRD−6929は、脳の領域特異的初代培養(大脳皮質および線条体)の6時間のインキュベーションの後、全体の細胞数の増加または減少の原因とならなかった。10μMのでBRD−6929は、脳の領域特異的初代培養で6時間のインキュベーション(線条体)(図14)後のH4K12アセチル化の増加を引き起こす。1および10μMのBRD−6929とBRD−5298(HDAC1、2選択的阻害剤)は、初代神経細胞培養(図15、図16)で6時間のインキュベーション後に、H2Bアセチル化の顕著な増加を引き起こす。これは、HDAC1,2選択的化合物が特定のヒストン遺伝子座H2Bでのアセチル化を増加させるのに有効であることを示している。このヒストン遺伝子座のアセチル化の増加は、HDAC2の阻害または調節および学習および記憶に関連付けられている。我々の知る限り、特定の細胞型において、これらの特異的マークを引き起こすHDAC阻害的選択性を有する化合物の報告はない。
例7:血漿および脳内のBRD−6929の濃度−時間曲線
図17は、45mg/kgの単回投与BRD−6929を、腹膜内注射を介して全身的に投与した後の薬物動力学的データの概要を表す。5分〜24時間における、C−57マウスの血漿および脳におけるBRD−6929についての濃度−時間曲線が示されている。このデータは、BRD−6929は血液脳関門を横断し、脳全体で、HDAC1および2のIC50を超える濃度を達成することを実証する。脳Cmax(0.83μM)およびAUC(3.9μM)レベルは、酵素阻害に必要なin vitroの濃度でも上記の効果がある。
例8:マウスの急性投与後の、学習および記憶に関連する脳の特定領域におけるアセチル化のマークの増加
BRD−6929での急性処置や成体のオスのC57BL/6Jマウスの脳の特定の領域におけるヒストンアセチル化の対応する効果のための実験プロトコルを図18に示す。特定の脳切片のウェスタンブロット分析のための粗タンパク質溶解プロトコル。
1.解剖のために、脳組織を凍結させる:
A.氷上で凍結組織を解凍し、250μlの氷冷した懸濁バッファ中で直ちに注意深くホモジナイズする。
(100μlは、約2〜3立方ミリメートルの組織のために使用され;必要に応じて調整)
1.5mlの使い捨て乳棒(Fisher cat#03-392-100)
B.できるだけ早く、等量の2×SDSゲルローディングバッファを添加し、上下にピペッティングして混合する。
2.5分間95℃にサンプルを置く。
3.スムーズに23から25ゲージの皮下注射針(2〜3倍)を介して、または簡単に超音波処理(Alは、針の方法を使用して、問題なく動作した)して、粘性の染色体DNAをせん断する。気泡/発泡を避ける。
4.新しいチューブに上清を移す、室温で10分間10,000gでサンプルを遠心する。
5.タンパク質濃度に基づいて、必要に応じて分注しサンプル。
懸濁バッファ
0.1MのNaCl、0.01MのTrisCl(pH7.6)、0.001MのEDTA(pH8.0)(ここまでのバッファは、室温で先に調製、貯蔵することができる)使用直前に、追加:1×ホスファターゼ/プロテアーゼ阻害剤カクテル(例:ThermoFisher"HALT"cat#78440)
5mMの酪酸ナトリウム(HDAC阻害剤)。
2×SDSゲルローディング緩衝液:
100mMのTrisCl(pH6.8)、4%SDS、20%グリセロール(ここまでのバッファーは室温で先に調製、貯蔵することができる)使用直前に、追加:200mmのジチオスレイトール(1Mストックから)5mMの酪酸ナトリウム(HDAC阻害剤)。
結果:BRD−6929は、マウスの皮質におけるテトラアセチル化H2Bのレベルの有意な増加を引き起こす(図19)。これは、単回投与が全身的に与えられた後においても、BRD−6929は大脳皮質におけるHDACの機能的阻害剤であることを実証する。BRD−6929はH2BK5のアセチル化レベルにおける1.5〜2倍の増加を引き起こす(図20)。このアセチル化のマークの増加は、学習と記憶に関連付けられている。これらの実験は、BRD−6929、HDAC1,2選択的阻害剤は、脳、および学習と記憶に関連する特定の脳領域にある細胞の核に入っていくことを示している。また、BRD−6929はまた、学習と記憶の効果に関連付けられている特定のアセチル化のマークの増加を引き起こす。我々の知る限り、それはこのHDAC1,2選択的阻害の高いレベルを持つ化合物が、脳内のアセチル化レベルの増加に有効であることは実証されていない。
例9:BRD−6929の慢性投与後の全脳のアセチル化のマークの増加
ウェスタンのゲル分析は、BRD−6929の毎日10日間の慢性投与後であっても、BRD−6929はマウスの脳におけるアセチル化のレベルに対して効果を発揮できることを示した。ウェスタンブロットは、ビヒクルコントロールと比較してテトラアセチル化H2Bの増加を示した(図21)。これは、HDAC1,2選択的化合物が効果的に慢性投与後の脳内の特定のアセチル化のマークのアセチル化レベル(テトラアセチル化H2B)を増加させることができることを示している。
例10:マウスの行動データ:改善された記憶と認知に対応する表現型
C57/BL6 WTマウスに10日間ビヒクルまたはBRD−6929を注射した。11日目に、マウスは文脈恐怖条件付けパラダイム(訓練は条件付けボックス(文脈、TSE)へのマウスの3分の曝露および続くフットショック(2秒、0.8mAの定電流)からなる)。訓練の1時間後、マウスにBRD−6929またはビヒクルを注入した。12日目に、マウスは訓練ボックスに返され、すくみ行動を監視および記録された。
結果:10日間毎日与えられたBRD−6929の45mg/kg投与は、%すくみ時間で計測されたように、文脈的恐怖条件付けパラダイムにおけるマウスの記憶を改善した(図22)。我々の知る限り、あらゆる条件下でも、HDAC1,2選択的化合物またはこのクラスの化合物におけるこの効果は以前には報告されていない。このHDAC1,2選択的阻害剤が有効であることは全く予測不可能であった。
例11:
(E)−3−(4−((2−アセトアミドメチルアミノ)メチル)フェニル)−N−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)アクリルアミド(BRD−9460)の合成
酢酸エチル(3.0グラム、34.1ミリモル、1.0当量)およびエチレンジアミン(6.14グラム、102ミリモル、3.0当量)の混合物を4日間室温で撹拌した。次いで、反応混合物を減圧下で濃縮した。生成物をフラッシュクロマトグラフィー(シリカゲル、1%アンモニア/49パーセントCHCl/50%MeOH)で精製して、黄色の油(2.0グラム、収率57%)として、所望の生成物を得た。
4−ブロモベンズアルデヒド(9.25グラム、50.0ミリモル、1.0当量)、tert−ブチルアクリレート(8.01グラム、62.5ミリモル、1.25当量)、トリエチルアミン(10.12グラム、100ミリモル、2.0当量)、トリアセトキシパラジウム(0.14グラム、0.5ミリモル、0.01当量)およびトリ−o−トリルホスフィンは、(0.609グラム、2.0ミリモル、0.04当量)の混合物を窒素雰囲気下で2時間100℃で加熱した。次に、反応混合物を水で希釈し、酢酸エチルで抽出した。水層をHCLの1M水溶液でpHを約3に調整した。生成物を酢酸エチルで抽出した。混合有機層を濾過し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧で濃縮して、黄色固体(10.3g、89%の収率)として所望の生成物を得た。
トリフルオロ酢酸(100mL)中のtert−ブチルシンナメート(10.3グラム、44.3ミリモル)の混合物は、酸を室温で一晩攪拌した。溶媒を減圧下で蒸発によって除去した。得られた黄色の残渣を炭酸ナトリウムの飽和水溶液に溶解した。懸濁液を濾過し、濾液を白色の沈殿物を与えるためにHClの3M水溶液で処理した。沈殿物を濾別し、乾燥させて、白色固体(5.3グラム、収率67%)として所望の生成物を得た。
DMF(800mL)中の4−ブロモ−2−ニトロアニリン(50グラム、230.4ミリモル、1当量)の攪拌溶液に、DMF(200ml)中の60%NaH(6.1グラム、253.4ミリモル、1.1当量)および(Boc)O(60.3グラム、276ミリモル、1.2当量)を0oCで添加した。反応混合物を5時間室温で撹拌した。反応物を氷冷水に注ぎ、1時間攪拌した。得られた固体を濾過し、減圧下で乾燥させた。粗物質をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、1%EtOAc/ヘキサン)により精製して、目的生成物を得た(41.0グラム、収率56%)。
DME(7mL)中の化合物tert−ブチル4−ブロモ−2−ニトロフェニルカルバメート(1グラム、3.15ミリモル、1当量)の攪拌溶液に、チオフェン−2−イルボロン酸(0.48グラム、3.78ミリモル、1.2当量)、炭酸ナトリウム(1.0グラム、9.46ミリモル、3.0当量)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.36グラム、0.31ミリモル、0.1当量)および水(3mL)を添加した。反応混合物を18時間90oCで加熱した。反応物をEtOAcおよび水で希釈した。有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。粗物質をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、10%EtOAc/ヘキサン)により精製し、所望の生成物(0.51g、50%の収率)を得た。
メタノール(200mL)中のtert−ブチル2−ニトロ−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(12.0グラム、37.5ミリモル、1当量)の溶液に、ヒドラジン一水和物(80mL)および鉄(III)塩化(0.37グラム、2.24ミリモル、0.06当量)を添加した。反応物を1時間80℃で攪拌した。次いで、反応物をセライト上で熱濾過し、減圧下で濃縮した。得られた残渣を水(500mL)で希釈し、よく撹拌した。得られた固体濾過し、水、次いでヘキサンで洗浄し、乾燥した(10.5グラム、収率97%)。
THF中の(E)−3−(4−ホルミルフェニル)アクリル酸(1.0g、5.68ミリモル、1.0当量)、tert−ブチル2−アミノ−4−(チオフェン−2−イル)フェニル(1.48グラム、5.11ミリモル、0.9当量)の混合物を、HATU(2.2グラム、9.13ミリモル、1.0当量)およびDIPEA(1.8グラム、25.3ミリモル、4.46当量)で処理した。得られた混合物を20時間室温で撹拌した。溶媒を蒸発によって除去した。残渣を酢酸エチルで希釈し、水、次いで飽和食塩水で洗浄した。有機層を分離し、NaSOで乾燥し、減圧下で濃縮した。生成物を、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、50%石油エーテル/50%CHCl)により精製し、黄色の固体(2.2g、86%の収率)として粗生成物を得た。
ジクロロエタン中の(E)−tert−ブチル2(3−(4−ホルミルフェニル)アクリルアミド)−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(0.15グラム、0.33ミリモル、1.0当量)およびN−(2−アミノエチル)アセトアミド(0.07グラム、0.67ミリモル、2.0当量)の混合物に、NaBH(OAc)(0.43グラム、2.01ミリモル、6.0当量)を添加した。反応物を、20時間室温で撹拌した。反応液を濃縮し、酢酸エチル(30mL)を添加した。有機溶液を炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液(10mL)、次いでブライン(10mL)で洗浄し、有機層を減圧下で濃縮し、残渣をprepTLC(5%MeOH/CHCl)で精製し、白色の固体(0.04グラム、22%の収率)として所望の生成物を得た。
ジクロロメタン(4mL)中の(E)−tert−ブチル2−(3−(4−((2−アセトアミドエチルアミノ)メチル)フェニル)アクリルアミド)−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカーバメート(0.04グラム、0.08ミリモル)の混合物を、トリフルオロ酢酸(1mL)で処理し、1時間室温で撹拌した。反応混合物を炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液でクエンチし、酢酸エチルで抽出した。有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。得られた黄色固体をDCM/ヘキサンで洗浄し、減圧下で乾燥した(0.02グラム、55.4%の収率)。ESI+MS:m/z(相対強度)435(100,M+H),1H NMR(500MHz,d−DMSO):δ9.45(s,1H),7.87−7.78(m,1H),7.70(s,1H),7.63−7.52(m,3H),7.45−7.32(m,3H),7.28−7.20(m,2H),7.08−7.02(m,1H),6.89(d,J=15.5Hz,1H),6.79(d,J=8Hz,1H),5.22(s,2H),3.74(s,2H),3.14(d,J=6Hz,2H),2.60−2.42(m,2H),1.79(s,3H)。
N1−(2−アミノ−5−(ピリジン−3−イル)フェニル)−N4−(2−(4−メチルピペラジン−1−イル)エチル)テレフタルアミド(BRD−6551)の合成
ピリジン(5mL)中のtert−ブチル2−アミノ−4−(ピリジン−3−イル)フェニルカルバメート(0.50グラム、1.74ミリモル、1当量)[tert−ブチル2−アミノ−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメートと同様の方法で調製した]、4−(メトキシカルボニル)安息香酸(0.47グラム、2.62ミリモル、1.5当量)、およびBOP(1.4グラム、3.16ミリモル、1.8当量)の混合物を、20時間室温で撹拌した。溶媒を蒸発によって除去した。次いで、残渣を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で希釈した。得られた固体を濾過した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、2%MeOH/CHCl)により精製し、所望の生成物を得た(0.68グラム、87%の収率)。
THF(10mL)中のメチル4−(2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−5−(ピリジン−3−イル)フェニルカルバモイル)安息香酸(0.68グラム、1.52ミリモル、1当量)を、水(10mL)中の水酸化リチウム(0.18グラム、7.60ミリモル、5.0当量)の溶液で処理した。反応物を室温で2時間攪拌した。反応物を濃縮し、次いで、水で希釈し、クエン酸でpH約3に調整した。得られた固体を濾過して、次の反応で直接使用した(0.61、93%の粗収率)。
DMF(4mL)中の4−(2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−5−(ピリジン−3−イル)フェニルカルバモイル)安息香酸(0.20グラム、0.46ミリモル、1.0当量)、2−(4−メチルピペラジン−1−イル)エタンアミン(0.13グラム、0.92ミリモル、2.0当量)の混合物を、HATU(0.35グラム、0.92ミリモル、2.0当量)およびDIPEA(0.20mL、1.15ミリモル、2.5当量)で処理した。反応物を20時間室温で撹拌した。水を添加した。得られた固体を濾過し、乾燥させた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、30%EtOAc/ヘキサン)により精製し、所望の生成物(0.19グラム、収率77%)を得た。
1,4−ジオキサン(2mL)中のHClの4M溶液を、メタノール(2mL)中のtert−ブチル2−(4−(2−(4−メチルピペラジン−1−イル)エチルカルバモイル)ベンズアミド)−4−(ピリジン−3−イル)フェニルカルバメート(0.10グラム、0.18ミリモル、1当量)の攪拌溶液に0℃で添加した。次に反応物を室温まで加温し、2時間攪拌した。溶媒を蒸発により除去し、炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液を添加した。得られた固体を濾過し、真空下で乾燥させ、所望の化合物(0.05グラム、収率60%)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)459(96.6,M+H),1H NMR(500MHz,d6−DMSO):δ9.84(s,1H),8.79(d,J=1.5Hz,1H),8.53(t,J=5.5Hz,1H),8.44(dd,J=4.0,1.5Hz,1H),8.08(d,J=8.5Hz,2H),7.95(d,J=8.5Hz,3H),7.58(s,1H),7.42−7.38(m,2H),6.90(d,J=8.5Hz,1H),5.23(bs,1H),3.42−3.36(m,2H),2.55−2.20(m,10H),2.15(s,3H).
当業者は、後述する他の化合物が、上記の手順と同様の方法で調製できることを認識するであろう。
N1−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)−N4−(2−(4−メチルピペラジン−1−イル)エチル)テレフタルアミド(BRD−5298)を、ピリジン−3−イルボロン酸をチオフェン−2−イルボロン酸で置き換えることにより調製することができる。ESI+MS:m/z(相対強度)464(98.27,M+H)。
以下の4つの化合物は、2−(4−メチルピペラジン−1−イル)エタンアミンを2−フェニルエタンアミンで置き換えることおよび適切な安息香酸を活用することによって調製することができる。
N1−(2−アミノフェニル)−N4−フェネチルテレフタルアミド(BRD−1783)、ESI+MS:m/z(相対強度)359(100,M)。
N1−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)−N4−フェネチルテレフタルアミド(BRD−8451)、ESI+MS:m/z(相対強度)442(99.34,M+H)。
N1−(2−アミノ−5−(ピリジン−3−イル)フェニル)−N4−フェネチルテレフタルアミド(BRD−0984)、ESI+MS:m/z(相対強度)437(95.85,M+H).
N1−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)−N4−(2−(ピリジン−4−イル)エチル)テレフタルアミド(BRD−6597)は2−(4−メチル2−1−イル)エタンアミンを2−(ピリジン−4−イル)エタンアミンで置き換えることにより調製することができる。ESI+MS:m/z(相対強度)443(97.68,M+H)。
(E)−N−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)−4−(3−オキソ−3−(2−(ピリジン−2−イル)エチルアミノ)プロプ−1−エニル)ベンズアミド(BRD−9853)の合成
THF(10mL)中の(E)−3−(4−(メトキシカルボニル)フェニル)アクリル酸(0.25グラム、1.21ミリモル、1.0当量)、2−(ピリジン−2−イル)エタンアミン(0.30グラム、2.42、2.0当量)、HATU(0.46グラム、1.91、1.57当量)、DIPEA(0.31グラム、4.36ミリモル、3.6当量)の混合物を20時間室温で撹拌した。反応物を濃縮し、酢酸エチル(30mL)を添加した。有機層を水(20mL)で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、10%MeOH/CHCl)により精製し、所望の化合物(0.20g、52%の収率)を提供した。ESI+MS:m/z(相対強度)311(98.7,M+H).
THF(3mL)中の(E)−メチル4−(3−オキソ−3−(2−(ピリジン−2−イル)エチルアミノ)プロプ−1−エニル)安息香酸(0.20グラム、0.64ミリモル、1.0当量)を、水(3mL)中のLiOH溶液(0.05グラム、1.93ミリモル、3.0当量)を添加した。反応物を、20時間室温で撹拌した。反応物を濃縮し、水(5mL)で希釈した。溶液を、塩酸の1N水溶液でpH約2に酸性化した。形成した沈殿を濾過し、水(3mL)で洗浄し、白色固体(0.15g、79%の粗収率)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)297(63.8,M+H)。
THF(10mL)中の(E)−4−(3−オキソ−3−(2−(ピリジン−2−イル)エチルアミノ)プロプ−1−エニル)安息香酸(0.10グラム、0.34ミリモル、1.0当量)、tert−ブチル2−アミノ−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(0.19グラム、0.68ミリモル、2.0当量)、HATU(0.46グラム、1.91ミリモル、5.6当量)およびDIPEA(0.31グラム、4.36ミリモル、12.9当量)の混合物を20時間室温で撹拌した。反応物を濃縮し、酢酸エチル(30mL)を添加した。溶液を水(20mL)で洗浄した。混合有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、6%MeOH/CHCl)により精製し、目的化合物(0.11g、56%の収率)を提供した。ESI+MS:m/z(相対強度)569(98.5,M+H).
ジクロロメタン(4mL)中の(E)−tert−ブチル2(4−(3−オキソ−3−(2−(ピリジン−2−イル)エチルアミノ)プロプ−1−エニル)ベンズアミド)−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(0.11グラム、0.19ミリモル、1.0当量)の溶液に、トリフルオロ酢酸(1.5mL)を加えた。反応物を1時間室温で撹拌し、濃縮した。残渣を酢酸エチル(20mL)に溶解し、重炭酸ナトリウムの飽和水溶液(10mL)、水(10mL)で洗浄した。有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。残渣をエーテル(2mL)で洗浄し、黄色固体(0.07グラム、収率75%)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)469(97.9,M+H),ESI+MS:m/z(相対強度)469(97.9,M+H),1H NMR(500MHz,d−DMSO):δ9.79(s,1H),8.52(d,J=4Hz,1H),8.30−8.23(m,1H),8.034(d,J=7.5Hz,2H),7.75−7.65(m,3H),7.48(d,J=15Hz,2H),7.36(d,J=5Hz,1H),7.30(t,J=8.5Hz,2H),7.26−7.20(m,2H),7.05(t,J=4.5Hz,2H),6.81(d,J=8.5Hz,1H),6.74(d,J=15.5Hz,1H),5.19(s,2H),3.60−3.52(m,2H),2.95(t,J=7Hz,2H).
(E)−3−(3−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニルアミノ)−3−オキソプロプ−1−エニル)ベンズアミド(BRD−3636)の合成
メチル3−ブロモ安息香酸(10.8グラム、50.2ミリモル、1.0当量)、t−ブチルアクリレート(8.05グラム、62.8ミリモル、1.25当量)、トリエチルアミン(10.16、100ミリモル、2.0当量)、トリアセトキシパラジウム(0.14g、0.50ミリモル、0.01当量)およびトリ−o−トリルホスフィン(0.61グラム、2.0ミリモル、0.04当量)の混合物を、窒素雰囲気下で2時間100℃で加熱した。反応混合物を水で希釈した。生成物を酢酸エチルで抽出した。有機相をHClの1M水溶液でpHを約3に調整した。有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮し、黄色固体(11グラム、収率84%)を得た。
TFA(100mL)中の(E)−メチル3−(3−tert−ブトキシ−3−オキソプロプ−1−エニル)安息香酸(12.0グラム、45.7ミリモル)混合物を20時間室温で撹拌した。溶媒を減圧下で除去した。得られた残渣を酢酸エチルで洗浄し、白色固体(8.5g、90%の収率)を得た。
THF(80mL)中の(E)−3−(3−(メトキシカルボニル)フェニル)アクリル酸(5.56グラム、27ミリモル、1.5当量)、tert−ブチル2−アミノ−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(5.22グラム、17.98ミリモル、1.0当量)、HATU(10.30、42.7ミリモル、2.37当量)およびDIPEA(6.96グラム、98ミリモル、5.45当量)の混合物を20時間室温で撹拌した。次いで、反応物を濃縮した。残渣を酢酸エチルで希釈し、水、次いで飽和食塩水で洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、50%PE/CHCl)により精製し、黄色の固体(6.0グラム、64.9パーセントの収率)を得た。
THF(60mL)中の(E)−メチル3−(3−(2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−5−(チオフェン−2−イル)フェニルアミノ)−3−オキソプロプ−1−エニル)安息香酸(5.5グラム、11.49モル、1.0当量)の溶液に、水(60mL)中のLiOH(0.69グラム、28.7ミリモル、2.5当量)溶液を添加した。反応物を20時間室温で撹拌した。反応物を酢酸エチルで抽出した。水層を分離し、塩酸の1N水溶液でpH約2に酸性化した。生成した沈殿物を濾過し、続いて水(200mL)、次いで、メタノール(100mL)でリンスし、白色固体(4.2g、収率79%)を得た。
THF(10mL)中のアンモニア塩酸塩(0.02グラム、0.43ミリモル、2.0当量)、(E)−3−(3−(2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−5−(チオフェン−2−イル)フェニルアミノ)−3−オキソプロプ−1−エニル)安息香酸(0.10グラム、0.21ミリモル、1.0当量)、HATU(0.08グラム、0.32ミリモル、1.5当量)、HOBt(0.043グラム、0.32ミリモル、1.5当量)およびDIPEA(0.11グラム、0.86ミリモル、4.0等量)の混合物を20時間室温で撹拌した。次いで、反応物を濃縮した。残渣を酢酸エチルで希釈し、水、次いで飽和食塩水で洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、10%MeOH/CHCl)により精製し、所望の生成物(0.08グラム、収率80%)を得た。
CHCl中の(E)−tert−ブチル2−(3−(3−カルバモイルフェニル)アクリルアミド)−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(0.08グラム、0.17ミリモル、1.0当量)の溶液を、トリフルオロ酢酸(1mL)で処理した。溶液を1時間室温で撹拌した。次いで、反応物を濃縮した。残渣を酢酸エチル(20mL)に溶解した。溶液を炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液(10mL)、次いで水(10mL)で洗浄した。混合有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物エーテル(2mL)で洗浄し、目的化合物(0.05グラム、収率73%)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)364(92.63,M+H),1H NMR(500MHz,d−DMSO):δ9.48(s,1H),8.18(s,1H),8.09(s,1H),7.90(d,J=8Hz,1H),7.80−7.70(m,2H),7.62(d,J=16Hz,1H),7.54(t,J=8Hz,1H),7.49(s,1H),7.36(d,J=5Hz,1H),7.29−7.19(m,2H),7.10−6.59(m,2H),6.79(d,J=8Hz,1H),5.24(s,2H).
4−アセトアミド−N−(4−アミノ−2’−メチルビフェニル−3−イル)ベンズアミド(BRD−4029)の合成
DME/HO(2:1、5mL)中のtert−ブチル4−ブロモ−2−ニトロフェニルカルバメート(0.20グラム、0.62ミリモル)、o−トリルボロン酸(0.10グラム、0.74ミリモル)、炭酸ナトリウム(0.20グラム、0.93ミリモル)およびPd(PPh(50ミリグラム、0.04ミリモル)の混合物をアルゴン雰囲気下で110℃に加熱した。20時間激しく攪拌した後、水を添加した。生成物を酢酸エチルで抽出した。混合有機層を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。残渣をクロマトグラフィー(シリカゲル、10%のEtOAc/PE)により精製し、黄色固体(0.13ミリグラム、95%の収率)として所望の生成物を得た。HNMR(400MHz,DMSO−d):1.46(s,9H),2.25(s,3H),7.26−7.32(m,4H),7.66−7.70(m,2H),7.85(d,J=1.6Hz,1H),9.67(s,1H).
MeOH(5mL)中のtert−ブチル2’−メチル−3−ニトロビフェニル−4−イルカルバメート(0.13グラム、0.58ミリモル)、Pd/C(10%、0.06g)の溶液を水素雰囲気下で16時間激しく攪拌した。反応物をセライトを通して濾過した。濾液を濃縮した。生成物を、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、2.5%のEtOAc/PE)により精製し、黄色の固体として所望の生成物を得た(0.161グラム、収率92%)。HNMR(400MHz,d−DMSO):1.47(s,9H),2.22(s,3H),4.90(s,2H),6.48(dd,J=8.0,1.6Hz,1H),6.64(d,J=1.6Hz,1H),7.11−7.13(m,1H),7.19−7.25(m,4H),8.34(s,1H).
DMF(5mL)中のtert−ブチル3−アミノ−2’−メチルビフェニル−4−イルカルバメート(0.15グラム、0.508ミリモル、1.0当量)、4−アセトアミド安息香酸(0.56グラム、3.06ミリモル、6当量)、DIPEA(0.7mLを、4.08ミリモル、8当量)およびHATU(0.39グラム、1.14ミリモル、2当量)の溶液をアルゴン雰囲気下で16時間攪拌した。水を添加し、生成物をEtOAcで抽出した。混合有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、10%のEtOAc/PE)により精製し、黄色の固体として所望の生成物を得た(0.10グラム、42%の収率)。HNMR(400MHz,d6−DMSO):δ1.47(s,9H),2.08(s,3H),2.28(s,3H),7.16−7.3(m,5H),7.53(d,J=1.2Hz,1H),7.57(d,J=8.4Hz,1H),7.72(d,J=8.8Hz,2H),7.90−7.92(d,J=8.8Hz,1H),8.80(s,1H),9.80(s,1H),10.24(s,1H).
CHCl(1.5mL)中のtert−ブチル3−(4−アセトアミドベンズアミド)−2’−メチルビフェニル−4−イルカルバメート(0.06グラム、0.124ミリモル)溶液を、TFA(0.7mL)で0℃で処理した。反応混合物を2時間0℃で攪拌した後、反応物を酢酸エチルで希釈し、炭酸水素ナトリウムの飽和溶液で洗浄した。混合有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮して、所望の生成物を得た(0.03グラム、収率47%)。HNMR(400MHz,d−DMSO):δ2.08(s,3H),2.27(s,3H),5.00(s,2H),6.84(d,J=8.4Hz,1H),6.96(d,J=8.0,2.0Hz,1H),7.16−7.25(m,5H),7.69(d,J=8.8Hz,2H),7.94(d,J=8.8Hz,2H),9.60(s,1H),10.20(s,1H).MS:m/z(360,[M+H]+;382,[M+Na]).
当業者は、後述する他の化合物が、上記の手順と同様の方法で調製できることを認識するであろう。
4−アセトアミド−N−(2−アミノ−5−(ピリジン−3−イル)フェニル)ベンズアミド(BRD−9773)は、o−トリルボロン酸をピリジン−3−イルボロン酸で置き換えることによって調製することができる。ESI+MS:m/z(相対強度)369(96.2,M+Na).
4−アセトアミド−N−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)ベンズアミド(BRD−6929)は、O−トリルボロン酸をチオフェン−2−イルボロン酸で置き換えることによって調製することができる。ESI+MS:m/z(相対強度)382(96.2,M+Na).
N−(2−アミノ−5−(チオフェン−2−イル)フェニル)−4−スルファモイルベンズアミド(BRD−7726)の合成
DMF(5mL)中のtert−ブチル2−アミノ−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(0.30グラム、1.03ミリモル、1当量)、4−スルファモイル安息香酸(0.42グラム、2.06ミリモル、2当量)、HATU(780mg、2.06ミリモル、2.0当量)、およびDIPEA(0.45mL、2.58ミリモル、2.5当量)の溶液を室温で15時間攪拌した。反応物を、重炭酸ナトリウムの飽和溶液でクエンチした。得られた固体を濾過し、減圧下で乾燥した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、3%MeOH/CHCl)により精製し、所望の生成物(0.25グラム、収率51%)を得た。
CHCl中(2mL)中のtert−ブチル2−(4−スルファモイルベンズアミド)−4−(チオフェン−2−イル)フェニルカルバメート(0.15グラム、0.32ミリモル、1当量)の攪拌溶液に、TFA(1ml)を0oCで添加した。反応物を2時間室温で撹拌した。次いで、反応物を濃縮した。残渣をEtOAcに溶解した。溶液は、重炭酸ナトリウムの飽和溶液で洗浄した。混合有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、3%メタノール/CHCl中)により精製し、所望の生成物(0.03グラム、24.9%の収率)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)374(98.32,M+H),H NMR(500MHz,d−DMSO):δ8.15(d,J=8.5Hz,2H),7.94(d,J=8Hz,2H),7.49(s,1H),7.36(d,J=4.5Hz,1H),7.31(dd,J=8.5,2Hz,1H),7.44(d,J=2.5Hz,1H),7.05(t,J=3.5Hz,1H),6.81(d,J=8.5Hz,1H),5.21(s,2H).
4−アセトアミド−N−(2−アミノ−5−フェネチルフェニル)ベンズアミド(BRD−7050)の合成
5−ブロモ−2−ニトロアニリン(4.0グラム、18.43ミリモル、1.0当量)、4−アセトアミド安息香酸(4.95グラム、27.6ミリモル、1.5当量)およびBOP(10.60グラム、23.96ミリモル、1.3当量)の攪拌溶液に、水素化ナトリウム(2.96グラム、123.0ミリモル、6.7当量)を0oCで少しずつ添加した。反応混合物を室温まで温め、そして60時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させた。残渣を重炭酸ナトリウムの飽和溶液で希釈した。得られた沈殿を濾過した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、25%EtOAc/CHCl)により精製し、所望の生成物(3.31グラム、収率40%)を得た。
DME/HO(30mL)中のtert−ブチル2−(4−アセトアミドベンズアミド)−4−ブロモフェニルカルバメート(0.50グラム、1.11ミリモル、1.0当量)、(E)−スチリルボロン酸(0.33グラム、2.23ミリモル、2.0当量)、炭酸カリウム(0.46グラム、3.335ミリモル、3.0当量)、Pd(PPh(0.09グラム、0.08ミリモル、0.07当量)およびトリトリルホスフィン(0.10グラム、0.33ミリモル、0.3当量)の混合物を20時間加熱還流した。反応混合物を水で希釈した。得られた固体を濾過した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、2%MeOH/CHCl)により精製し、純粋な生成物を得た(0.30グラム、収率57%)。
エタノール(10mL)中の(E)−tert−ブチル2−(4−アセトアミドベンズアミド)−4−スチリルフェニルカルバメート(0.15グラム、0.32ミリモル、1.0当量)の溶液に、炭素上のパラジウム(0.02グラム、0.23ミリモル、0.7当量)を添加した。反応混合物を20時間H雰囲気下で攪拌した。反応混合物をセライトを通して濾過し、固形物をメタノールで洗浄した。次いで、反応物をさらに減圧下で濃縮し、オフホワイトの固体(0.14、93%の粗収率)を得、これを次の工程でさらなる精製をすることなく使用した。
0oCのCHCl(3mL)中のtert−ブチル2−(4−アセトアミドベンズアミド)−4−フェネチルフェニルカルバメート(0.14グラム、0.29ミリモル)の溶液に、TFA(2mL)を滴下した。反応混合物をゆっくり室温まで加温し、2時間攪拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて除去した。粗残渣を水で希釈し、炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液でクエンチした。得られた固体を濾過し、水で洗浄し、真空下で乾燥させ、所望の生成物(0.08グラム、68%の収率)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)374(95.0,M+H).
(E)−3−(4−アセトアミドフェニル)−N−(2−アミノ−5−エチニルフェニル)アクリルアミド(BRD−0063)の合成
トリエチルアミン(3mL)中のN−(4−ブロモフェニル)アセトアミド(2.14、10ミリモル、1.0当量)、tert−ブチルアクリレート(1.6グラム、13ミリモル、1.3当量)、ジアセトキシパラジウム(0.05グラム、0.2ミリモル、0.02当量)、P(o−tol)(0.12グラム、0.4ミリモル、0.04当量)の混合物を、窒素下で2時間100℃に加熱した。反応物を室温まで冷却した。酢酸エチル(50mL)を添加した。有機層を水(2×20mL)で洗浄した。混合有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、黄色固体として所望の生成物(2.2g、76%の粗収率)を得た。
トリフルオロ酢酸(10mL)中の(E)−tert−ブチル3−(4−アセトアミドフェニル)アクリル酸(2.2グラム、8.42ミリモル)を室温で10分間攪拌した。溶媒を蒸発によって除去した。残渣を炭酸ナトリウム水溶液(0.3N、30mL)に溶解した。水層を酢酸エチル(2×20ml)で洗浄し、塩酸塩酸の1N水溶液でpH約3に酸性化した。生成物を酢酸エチル(50mL)で抽出した。混合有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、所望の生成物(1.4グラム、77%の粗収率)を得た。
EtN(35mL)中のtert−ブチル4−ブロモ−2−ニトロフェニルカルバメート(0.97グラム、3.08ミリモル、1.0当量)、エチニルトリメチルシラン(0.45グラム、4.62ミリモル、1.5当量)、PdCl(PPh(0.11グラム、0.15ミリモル、0.05当量)およびCUI(0.04グラム、0.18ミリモル、0.06当量)の混合物を2時間100℃で還流した。反応物を室温まで冷却し、溶媒を蒸発によって除去した。残渣を水(50mL)と酢酸エチル(50mL)に溶解した。有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、黄色の油状物として粗生成物を(1.2グラム、116%の粗収率)を得、これを次の工程においてさらなる精製をすることなく使用した。
エタノール(30mL)中のtert−ブチル2−ニトロ−4−((トリメチルシリル)エチニル)フェニルカルバメート(1.2グラム、3.59ミリモル、1.0当量)、SnCl.2HO(4.05グラム、17.94ミリモル、5.0当量)およびEtN(15mL)の混合物を1時間で70℃に加熱した。次いで、この反応物を室温まで冷却した。溶媒を蒸発によって除去した。残渣を水(50mL)と酢酸エチル(50mL)に溶解した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、25%のEtOAc/PE)により精製し、黄色固体として所望の生成物(0.58グラム、収率53%)を得た。
メタノール(10mL)中のtert−ブチル2−アミノ−4−((トリメチルシリル)エチニル)フェニルカルバメート(0.20グラム、0.65ミリモル、1.0当量)の溶液を、KCO(0.45グラム、3.28ミリモル、5.0当量)で処理した。反応物を30分間室温で攪拌した。溶媒を留去し、残渣を水(20mL)と酢酸エチル(30ml)に溶解した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、所望の生成物(0.14g、89%の収率)を得、これを次のステップでさらなる精製をすることなく使用した。
THF(10mL)中の(E)−3−(4−アセトアミドフェニル)アクリル酸(0.14グラム、0.70ミリモル、1.2当量)、tert−ブチル2−アミノ−4−エチニルフェニルカルバメート(0.13グラム、0.58ミリモル、1.0当量)、HATU(0.26グラム、0.70ミリモル、1.2当量)およびDIPEA(0.23グラム、1.75ミリモル、3.0当量)の混合物を20時間室温で撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させた。残渣を水(20mL)で希釈した。生成物を酢酸エチル(20mL)で二度抽出した。混合有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、6%のMeOH/CHCl)により精製し、所望の生成物を得た(0.12グラム、49%の収率)。
室温の1,4−ジオキサン(1mL)中の(E)−tert−ブチル2−(3−(4−アセトアミドフェニル)アクリルアミド)−4−エチニルフェニルカルバメート(0.06グラム、0.14ミリモル)溶液を1,4のジオキサン(1mL)中のHSO(0.10グラム、7.15ミリモル、50当量)溶液で処理した。得られた混合物を2時間室温で撹拌した。反応混合物を炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液でクエンチした。生成物を酢酸エチルで抽出した。混合有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、6%MeOH/CHCl)により精製し、所望の生成物(0.01グラム、21%の収率)を得た。ESI+MS:m/z(相対強度)319(94.13,M+H).
本出願に記載されているすべての文献、特許および特許公報は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
本発明の少なくとも1つの実施形態のいくつかの側面を上記のように説明したが、当業者にとって容易な様々な変更、修正、および改良が起こることを理解すべきである。かかる変更、修正、および改良はこの開示の一部であることが意図されており、発明の精神および範囲内であることが意図される。したがって、前述の説明および図面は例示にすぎない。

Claims (53)

  1. 対象における記憶を増強する方法であって、対象における記憶の増強に有効な量で、対象にHDAC2阻害剤を投与することを含む、前記方法。
  2. HDAC2阻害剤が、選択的HDAC2阻害剤である、請求項1に記載の方法。
  3. 記憶が、長期記憶である、請求項1または2に記載の方法。
  4. 対象が、長期記憶へのアクセスの低下を有する、請求項1または2に記載の方法。
  5. 長期記憶が、損傷している、請求項4に記載の方法。
  6. 長期記憶の損傷が、加齢によるものである、請求項5に記載の方法。
  7. 長期記憶の損傷が、傷害によるものである、請求項5に記載の方法。
  8. 対象におけるシナプスネットワークが再構築される、請求項1または2に記載の方法。
  9. HDAC2阻害剤が、HDAC1阻害剤ではない、請求項1に記載の方法。
  10. HDAC2阻害剤が、HDAC5、HDAC6、HDAC7またはHDAC10阻害剤ではない、請求項1に記載の方法。
  11. HDAC3阻害剤を投与することをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
  12. HDAC11阻害剤を投与することをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
  13. 選択的HDAC2阻害剤が、siRNA、shRNA、miRNA、dsRNAまたはリボザイムなどのHDAC2 RNAiあるいはそれらの変異体である、請求項2に記載の方法。
  14. 記憶が、取り戻される、請求項1または2に記載の方法。
  15. DNAメチル化阻害剤を投与することをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
  16. DNAメチル化阻害剤が、5−アザシチジン、5−アザ−2’デオキシシチジン、5,6−ジヒドロ−5−アザシチジン、5,6−ジヒドロ−5−アザ−2’デオキシシチジン、5−フルオロシチジン、5−フルオロ−2’デオキシシチジン、および5−アザ−2’デオキシシトシン、5,6−ジヒドロ−5−アザ−2’デオキシシトシン、および5−フルオロ−2’デオキシシトシンを含む短鎖オリゴヌクレオチド、およびプロカインアミド、ゼブラリン、および(−)−エピガロカテキン−3−ガレートからなる群から選択される、請求項15に記載の方法。
  17. HDAC2阻害剤が、経口、静脈内、皮膚、皮下、鼻内、筋肉内、腹腔内、頭蓋内、または脳室内投与される、請求項1または2に記載の方法。
  18. 対象が、AMCI(軽度認識障害)、アルツハイマー病、記憶喪失、アルツハイマー病に関連する注意欠陥症状、アルツハイマー病に関連する神経変性、混合血管起源の認知症、変性起源の認知症、初老期認知症、老年性認知症、パーキンソン病に関連する認知症、血管性認知症、進行性核上性麻痺、または大脳皮質基底核変性症からなる群から選択される障害を有している、請求項1または2に記載の方法。
  19. HDAC2阻害剤の投与の後に、対象の認識機能を評価することをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
  20. 脳血流または脳血液関門機能を評価することにより処置をモニターすることをさらに含む、請求項18に記載の方法。
  21. 追加の治療剤を対象に投与することをさらに含む、請求項18に記載の方法。
  22. 追加の治療剤が、ARICEPTまたはドネペジル、COGNEXまたはタクリン、EXELONまたはリバスチグミン、REMINYLまたはガランタミン、抗アミロイドワクチン、Aベータ低下治療、頭の体操、または精神的刺激である、請求項21に記載の方法。
  23. アルツハイマー病を処置するための方法であって、アルツハイマー病を有する対象に、アルツハイマー病の処置に有効な量でHDAC2阻害剤を投与することを含む、前記方法。
  24. HDAC2阻害剤が、選択的HDAC2阻害剤である、請求項23に記載の方法。
  25. HDAC2阻害剤が、選択的HDAC1/HDAC2阻害剤である、請求項1または24に記載の方法。
  26. HDAC2阻害剤が、式(IV)
    式中、RおよびRは、Hおよび−C(O)−C1〜6アルキルから独立して選択され;
    は、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、またはアリール−C1〜6アルキレンである、
    の化合物である、請求項25に記載の方法。
  27. 式IVが、
    である、請求項26に記載の方法。
  28. 式IVが、
    である、請求項26に記載の方法。
  29. 式IVが、
    である、請求項26に記載の方法。
  30. 式IVが、
    である、請求項26に記載の方法。
  31. HDAC2阻害剤が、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC3阻害剤である、請求項1または24に記載の方法。
  32. HDAC2阻害剤が、式(VI)
    式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アリール、およびアリール−C1〜6アルキレンから独立して選択される、
    の化合物である、請求項31に記載の方法。
  33. 式VIが、
    である、請求項32に記載の方法。
  34. HDAC2阻害剤が、式(I)
    式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、C1〜6アルキレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、およびヘテロアリーレン−アルキレンから独立して選択され;および
    は、アリールまたはヘテロアリールである、
    の化合物である、請求項1または24に記載の方法。
  35. 式Iが、
    である、請求項34に記載の方法。
  36. HDAC2阻害剤が、式(II)
    式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキル、ヘテロシクリル、C1〜6アルキレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−アルキレン、アリーレン−アルキレン;および任意に置換されたヘテロシクリル−アルキレンから独立して選択され;および
    は、アリールまたはヘテロアリールである、
    の化合物である、請求項1または24に記載の方法。
  37. 式IIが、
    である、請求項36に記載の方法。
  38. 式IIが、
    である、請求項36に記載の方法。
  39. 式IIが、
    である、請求項36に記載の方法。
  40. 式IIが、
    である、請求項36に記載の方法。
  41. 式IIが、
    である、請求項36に記載の方法。
  42. HDAC2阻害剤が、式(III)
    式中、Xは−C(O)−N(R)(R)、C1〜6アルキレン−N(H)−C1〜6アルキレン−N(R)C(O)(R);または−N(R)C(O)Rであり、
    およびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;および
    は、アルキニル、アリールまたはヘテロアリールである、
    の化合物である、請求項1または24に記載の方法。
  43. 式IIIが、
    である、請求項42に記載の方法。
  44. 式IIIが、
    である、請求項42に記載の方法。
  45. 式IIIが、
    である、請求項42に記載の方法。
  46. HDAC2阻害剤が、式(V)
    式中、RおよびRは、H、置換または非置換、分岐のまたは非分岐の、環式のまたは非環式のC1〜6アルキルから独立して選択され;および
    は、アリールまたはヘテロアリールである、
    の化合物である、請求項1または24に記載の方法。
  47. 式Vが、
    である、請求項46に記載の方法。
  48. HDAC2阻害剤および薬学的に許容可能な担体を含み、脳組織への送達のための処方である、医薬組成物。
  49. HDAC2阻害剤が血液脳関門を横断するように処方されている、請求項48に記載の組成物。
  50. 対象における記憶を増強するために用いる組成物であって、対象における記憶を増強するのに有効な量のHDAC2阻害剤を含む、前記組成物。
  51. 対象における記憶を増強するために有効な量での、HDAC2阻害剤の使用。
  52. HDAC2阻害剤が、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC10阻害剤である、請求項1または24に記載の方法。
  53. HDAC2阻害剤が、選択的HDAC1/HDAC2/HDAC3/HDAC10阻害剤である、請求項1または24に記載の方法。
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