JP2018505151A - アペリン受容体により媒介される疾患の処置における代謝的に安定なアペリン類似体 - Google Patents

アペリン受容体により媒介される疾患の処置における代謝的に安定なアペリン類似体 Download PDF

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Abstract

本発明は、代謝的に安定なアペリン類似体、並びにアペリン受容体により媒介される疾患、特に心血管疾患(心不全、高血圧症、肺高血圧症、腎不全)及び不適切なバソプレッシン分泌(SIADH)の予防又は治療のためのそれらの使用に関する。

Description

発明の分野:
本発明は、代謝的に安定なアペリン類似体並びにアペリン受容体により媒介される疾患、特に心血管疾患(心不全、腎不全、高血圧症、肺高血圧症)及び抗利尿ホルモン不適切分泌症候群(SIADH)の予防又は治療のためのその使用に関する。
発明の背景:
アンジオテンシンIIIに特異的な受容体を探して、本発明者らは以前に、ラット脳cDNAライブラリーから7回膜貫通ドメインを有するGタンパク質共役受容体(GPCR)をコードする遺伝子を単離した(1)。この受容体のアミノ酸配列は、ラットアンジオテンシン受容体1型(AT1受容体)のアミノ酸配列と31%同一であり、O'Dowdらにより以前にクローニングされたヒトオーファン受容体APJのアミノ酸配列と90%同一であった(2)。ヒトAPJ受容体の内因性リガンドは、Tatemotoらにより発見され(3)、アペリンと名付けられた。アペリンは、アミノ酸77個のより大きな前駆体、プレプロアペリンから生成するアミノ酸36個のペプチド(アペリン36)である。哺乳類でのプレプロアペリンのアミノ酸配列アライメントにより、アペリン−17又はK17Fとして公知のC末端アミノ酸17個の厳密な保存が実証された。アペリンのいくつかの分子形態:インビボ型アペリン36、K17F及びピログルタミル形態のアペリン13(pE13F)が同定されている(4〜8)。
本発明者らは、ラットアペリン受容体がアデニル酸シクラーゼと負のカップリングを行い、K17Fの作用下でインターナリゼーションしたことを実証した(9)。本発明者らは、また、成ラット脳においてアペリン受容体mRNAが神経内分泌の制御、摂食の調節及び体液のホメオスタシスに関与する脳構造に発現されたことを示した(1)。本発明者らは、これらの構造にアペリン作動性ニューロンが存在することを免疫組織化学により示した(10)。本発明者らは、続いて、アペリン及びその受容体が室傍核(PVN)及び視索上核(SON)の大細胞性バソプレッシン作動性ニューロンにおいてアルギニンバソプレッシン(AVP)と共局在したことを示した(4、11、12)。これらのニューロンは、下垂体後葉に投射し、そこでこれらは、血流中にAVPを放出する。続いて、AVPは、腎臓レベルで、集合管に位置するAVP受容体2型(V2受容体)に作用することにより、水チャネルであるアクアポリン−2を活性化し、頂端膜へのこれらの挿入を促進し、利尿減少を招く(抗利尿効果)。次に、本発明者らは、バソプレッシン作動性ニューロンの過活動を示している(乳汁産生を最適化するために体の水分含量を維持することが可能な)泌乳ラットにおいて、K17Fの中枢注射がこれらのニューロンの位相電気活動を減少させ、血流中へのAVPの分泌減少及び水利尿の増加を招くことを示した(4)。これらのデータは、アペリンがAVPの抗利尿効果の天然阻害剤であり得ると示唆している。
ラット及びヒト腎臓においてアペリン受容体及びプレプロアペリンのmRNA転写物、並びにアペリンペプチドが検出されたので、アペリンの水利尿効果は、中枢作用に加えて、おそらく腎臓作用を伴う(5、13)。アペリン受容体mRNAは、全ての腎臓部位に、髄質の外層の内帯に最も豊富に検出されている(14)。糸球体からも高レベルの発現が検出され、全てのネフロンセグメントにおいて、特にバソプレッシンV2受容体を発現する集合管において、中等度の発現が観察された。この局在に一致して、泌乳ラットにおける漸増する用量のアペリンの静脈内(iv)注射は、用量依存的に利尿を増加させる(14)。そのうえ、本発明者らは、この効果が集合管の頂端膜でのアクアポリン−2の挿入減少によることを示した(15)。これは、V2受容体を介してAVPが誘導するcAMP産生に及ぼすアペリンの阻害効果が原因である。したがって、アペリン及びAVPは、血漿溶質濃度の変化に対抗するように水排出量を調整することにより、平均基礎レベルの数パーセントよりも大きい浸透圧変化を防止することもできる。
そのうえ、血流中へのAVPの分泌を増加させ、大細胞性AVPニューロンのニューロンAVP含量の減少をもたらすラットの24時間脱水は、対応する血漿中アペリン濃度を減少させ、これらのニューロン中のアペリン含量の蓄積を増加させる。これは、脱水の間にアペリン及びAVPが逆の様式で調節され、それにより血流中へのAVP分泌を最適化し、利尿を減少させて腎臓レベルで追加的な水喪失を回避していることを示す(4、16)。それらは、また、ヒトにおける血漿アペリンレベルが、浸透圧刺激及び血液量刺激によりAVPと反対方向に調節されることも最初に示し、これは、AVPのようにアペリンが、げっ歯類だけでなくヒトにおいても体液ホメオスタシスの維持に関与し得ることを示唆している(17)。最近になって、本発明者らは、抗利尿ホルモン不適切分泌症候群(SIADH)又は慢性心不全を有する低ナトリウム血症患者を含む研究から、血漿での異常なアペリン/AVPバランスがこれらの患者から観察された水代謝障害の原因となり得ることを観察した(18)。
アペリンは、心血管系にも存在する。アペリン受容体mRNAは、心筋及び血管内皮から検出されている(7)。ラットにおけるアペリンの全身注射は、一酸化窒素産生(19)を介して血圧(BP)を減少させることが示された(9、19)。最終的に、アペリン受容体欠損マウスは、アンジオテンシンIIの血管収縮応答の増加を示し、アペリン受容体及びAT1受容体の両方に関してホモ接合性の二重変異型マウスのベースラインBPは、AT1受容体欠損マウスと比べて有意に上昇した(20)。これは、アペリンがインビボで降圧効果を発揮し、アンジオテンシンIIの昇圧作用に対して対抗制御的な役割を果たすことを実証している。他方、げっ歯類心臓において、アペリンは、陽性変力効果により心筋の収縮力を増加させる一方で、心負荷を減少させる(21、22)。加えて、アペリンの免疫反応性における増加が、心不全の初期段階に患者の血漿から観察されているのに対して、その後のより重篤な段階では減少が観察される(23)。そのうえ、ラット肥大心及び心不全においてアペリン受容体mRNAが減少していることが示された(24)。最終的に、アペリン遺伝子欠損マウスは、加齢及び圧過負荷に関連する心収縮障害及び進行性心不全を発生することが示された(25)。したがって、アペリン系の下方調節は、心機能の低下と同時に起こり、アペリンが心機能に対する保護剤であり得るという可能性が生じている。まとめると、これらのデータは、アペリンが体液ホメオスタシス及び心血管機能の維持に主要な役割を果たすことを実証している。
血液循環中のアペリンの半減期は約1分であるので、本発明は、アペリン/アペリン受容体経路を活性化する、強力で安定な新薬を設計、合成及び検査することを目指すものである。そのような化合物は、水利尿及び心筋収縮性を増加させる一方で血管抵抗を減少させることにより、特定の心血管疾患(心不全、腎不全、高血圧症、肺高血圧症)及び抗利尿ホルモン不適切分泌症候群(SIADH)における、特に心不全患者における、アペリン受容体により媒介される疾患を処置するための潜在的に新しい治療剤となる。
心不全は、先進国における大きな増え続ける健康上の重荷である。ヨーロッパにおいて、ヨーロッパ心臓病学会(ESC)は、人口が9億人を超える諸国を代表し、心不全を有する患者は少なくとも1500万人いる(26)。米国において、心不全は、5,800,000人近くを冒している(27)。心不全の発生率は、65歳を過ぎると1,000人あたり10人に近づく(28)。米国において、心不全は、年間280,000人の死亡を引き起こし、2010年の心不全の直接及び間接的推定費用は、392億ドルである(27)。西側諸国における心不全の増え続ける重荷は、2つの大きな要因:1)高齢化集団は心不全の発生率がより高いこと、及び2)急性心筋梗塞(MI)から生存したより多くの患者が心不全の発生を招くことを反映している。処置の選択肢は、根本原因及び生活習慣の変化を処置することを含めた、心不全の種類、原因、症状及び重症度に依存する。いくつかの投薬が心不全のために処方され、大部分の患者は、1つを超える薬物を施される。投薬は、血管を拡張するか(例えばアンジオテンシンI変換酵素(ACE)阻害剤又はAT1受容体ブロッカー)、心臓のポンプ作用を強化するか(例えばジゴキシン)、又は体内の水及びナトリウムを減少させて心臓の作業負荷を低下させる(例えば利尿薬)ために処方され得る。しかし、ACE阻害剤、AT1受容体ブロッカー及びβアドレナリン作動性受容体ブロッカーだけが、大規模臨床試験で心不全患者における罹患率及び死亡率を減少させることが証明されている(29、30、31、32、33、34、35)。内科治療で得られた進歩にかかわらず、心不全の死亡率は高いままであり:心不全を有すると診断された人々のほぼ50%が5年以内に死亡する(36、37)。心不全の新しい薬理学的処置が、患者のケアを改善するために活発に研究されている。血液循環中のアペリンの半減期は、分の範囲であるので、本発明の全般的な目的は、アペリン受容体により媒介される疾患、特に心血管疾患(心不全、腎不全、高血圧症、肺高血圧症)、多発性嚢胞腎疾患、低ナトリウム血症及びSIADHの処置に有用な治療剤として、代謝的に安定なアペリン類似体(アペリン受容体アゴニスト)を使用するという治療的関心を実証することである。
発明の概要
本発明は、次式(I):
リシン−フェニルアラニン−Xaa1−アルギニン−Xaa2−アルギニン−プロリン−アルギニン−Xaa3−セリン−Xaa4−リシン−Xaa5−プロリン−Xaa6−プロリン−Xaa7(I)
で示されるペプチド
[その際:
− フルオロカーボン基、アセチル基、又はアシル基−C(O)Rが、該ペプチドと直接又はPEG、リシン及びアルギニンからなる群より選択されるスペーサーを経由して、式(I)で示されるペプチドの少なくとも1つのリシンのアルファ−アミノ基又はイプシロン−アミノ基のいずれかで連結しており、スペーサーがリシンである場合、フルオロカーボン基又はアセチル基又はアシル基は、該スペーサーのアルファ−アミノ基又はイプシロン−アミノ基のいずれかで直接連結しており、式中、
Xaa1は、アルギニン(R)又はD−異性体アルギニン(R)であり、
Xaa2は、グルタミン(Q)又はD−異性体グルタミン(Q)であり、
Xaa3は、ロイシン(L)又はD−異性体ロイシン(L)であり、
Xaa4は、ヒスチジン(H)又はα−アミノイソ酪酸(Aib)であり、
Xaa5は、アラニン(A)又はD−異性体アラニン(A)又はグリシン(G)であり、
Xaa6は、メチオニン(M)又はノルロイシン(Nle)であり、
Xaa7は、フェニルアラニン(F)又は4−Brフェニルアラニン(F)であり、
Rは、C7−30アルキルである]
を有するアペリン類似体を提供する。
該アペリン類似体は、有利には、代謝的に安定である。
好ましい実施態様では、Xaa1は、D−異性体アルギニン(R)であり、Xaa2は、D−異性体グルタミンであり(Q)、Xaa3は、D−異性体ロイシン(L)であり、Xaa4は、α−アミノイソ酪酸(Aib)であり、Xaa5は、D−異性体アラニン(A)であり、Xaa6は、ノルロイシン(Nle)であり、Xaa7は、4−Brフェニルアラニン(4BrF)である。
好ましい実施態様では、アペリン類似体は、(i)アセチル−Lys−Phe−(D−Arg)−Arg−(D−Gln)−Arg−Pro−Arg−(D−Leu)−Ser−Aib−Lys−(D−Ala)−Pro−Nle−Pro−(4−Br)Phe(本明細書においてP92化合物と呼ばれる)又は(ii)NH2末端にフルオロカーボン基を有する、配列番号:1(KFRRQRPRLSHKGPMPF)で示されるアミノ酸配列(本明細書においてJFM V−0196B化合物と呼ばれる)又はiii)フルオロカーボン基が最初のリシン残基のNH2αで連結しているKFRRQRPRLSAibKAPNleP(4−Br)F)(フルオロ−P92化合物)又は(iv)アシル基が最初のリシン残基のNH2αで連結しているKFRRQRPRLSAibKAPNleP(4−Br)F)(リポ−P92化合物)を含む又はそれからなる。
本発明は、さらに、本発明のアペリン類似体を薬学的に許容し得る担体と一緒に含む医薬組成物、及びアペリン受容体により媒介される疾患、特に心血管疾患(心不全、腎不全、高血圧症、肺高血圧症、多発性嚢胞腎疾患、低ナトリウム血症及びSIADHを治療又は予防するための、本発明によるアペリン類似体又は医薬組成物の使用に関する。
発明の詳細な説明:
アペリンは迅速に代謝されるので(血液循環中のK17Fの半減期:40秒、個人的なデータ)、アペリン/アペリン受容体経路を活性化する代謝的に安定なアペリン類似体が、心不全を有する患者でのアペリンシグナル伝達を増加させる治療潜在性を決定するために必要とされる。この目的で、本発明者らは、アペリン13(pE13F)及びアペリン17(K17F:配列番号:1:KFRRQRPRLSHKGPMPF)の構造活性相関研究を行った。本発明者らは、代謝的に安定なアペリン類似体(P92化合物及びJFM V−0196B化合物)を得たが、それらのうち最も強力なのは化合物P92であった。この化合物は、[125I]pE13Fを用いた競合放射性リガンド結合アッセイ法により決定された0.2±0.06nMというKiをラットアペリン受容体に対して示した。AT1受容体に対するその選択性は、アペリン受容体と比較して100倍である。この化合物は、フォルスコリンにより誘導されるcAMP産生阻害に対して、及びアペリン受容体のインターナリゼーションに向けて全アゴニストとして挙動する。絶水マウスにおける漸増する用量のP92の脳室内(i.c.v.)注射は、K17Fのi.c.v.注射により誘導されるよりも高い効力で血漿AVPレベルに用量依存的減少を誘導した。そのうえ、P92は、ノルアドレナリンを用いて予備狭窄させた大動脈輪又はアンジオテンシンIIにより予備収縮させた糸球体細動脈の血管弛緩を、K17Fにより誘導される血管弛緩に類似して誘導した。麻酔された正常血圧ラットにP92を漸増する用量で静脈内経路により注射すると、動脈圧(BP)が用量依存的に減少する。分離された潅流ラット心臓に適用されたP92は、心収縮性を増加させる。さらに、本発明の化合物(P92化合物及びJFM V−0196B化合物)は、血漿中で半減期の安定性の増加を示す。
このように、本発明者らは、アペリン受容体により媒介される疾患を処置するための新しい標的治療を発見した。本発明は、心血管疾患(心不全、高血圧症)及び抗利尿ホルモン不適切分泌症候群(SIADH)を処置するために特に有利である。
定義:
本明細書にわたり、いくつかの用語が採用され、以下の段落で定義される。
本明細書に使用される用語「アペリン」は、アペリン受容体の内因性リガンドであって、アミノ酸77個のプレプロペプチドとして合成され、このプレプロペプチドが、アペリン−36、アペリン−17(K17F)及びピログルタミル型アペリン−13(pE13F)と表示されるC末端断片にプロセシングされる。
アペリンは、心内膜内皮細胞及び血管内皮細胞に発現され、一方でアペリン受容体は、広く分布し、オートクリン及びパラクリン心血管系効果を可能にする。アペリンは、陽性変力効果を媒介し、バソプレッシンの放出を中枢的に阻害し、利尿を促進する。アペリン/アペリン受容体軸は、血管新生促進性であり、内皮NOを活性化して血管拡張を導く。アペリンの喪失は、MI(心筋梗塞)後機能不全、心不全(HF)及び肺動脈高血圧症(PAH)を悪化させる。アペリンペプチドは、血管幹細胞及び心幹細胞を刺激することによって組織損傷修復作用を促進する。アペリン受容体における遺伝的変異は、拡張型心筋症におけるHF進行を改変し、アペリン/アペリン受容体系は、ヒトHF及びPAHにおいて損なわれる。アペリン投与は、心係数を増加させ、HFを有する患者に低血圧なしに末梢血管抵抗を低下させた。PAHは、顕著な炎症及び血管リモデリングに関連し、治療が限られている血管疾患の定型の例である。アペリンペプチドは、PAHを含めた病的状態の炎症性血管疾患に主要な役割を果たす。しかし、ネイティブなアペリンペプチドの短い半減期(1〜2分)のせいで、目下の治療応用は実現可能ではなく、それにより、その商業的応用は損なわれる。
用語「APJ受容体」又は「アペリン受容体」は、O'Dowdらによりヒトゲノムライブラリーから本来同定され(2)、続いてマウス(38)及びラット((1)、本発明者らの研究所)にクローニングされた、アペリンに対する受容体を意味する。
本明細書に使用される用語「アミノ酸」は、キラルなアミノ酸についてのD及びL立体異性体としての天然又は非天然アミノ酸を表す。これは、アミノ酸と、例えばペプチド構造として存在する場合の対応するアミノ酸残基との両方を表すことが理解されている。天然及び非天然アミノ酸は、当技術分野において周知である。通常の天然アミノ酸には、非限定的に、アラニン(Ala)、アルギニン(Arg)、アスパラギン(Asn)、アスパラギン酸(Asp)、システイン(Cys)、グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、グリシン(Gly)、ヒスチジン(His)、イソロイシン(Ile)、ロイシン(Leu)、リシン(Lys)、メチオニン(Met)、フェニルアラニン(Phe)、プロリン(Pro)、セリン(Ser)、トレオニン(Thr)、トリプトファン(Trp)、チロシン(Tyr)、及びバリン(Val)が含まれる。非通常で非天然のアミノ酸には、非限定的に、α−アミノイソ酪酸(Aib)、アリルグリシン(アリルGly)、ノルロイシン(Nle)、ノルバリン、ビフェニルアラニン(Bip)、シトルリン(Cit)、4−グアニジノフェニルアラニン(Phe(Gu))、ホモアルギニン(hArg)、ホモリシン(hLys)、2−ナフチルアラニン(2−Nal)、オルニチン(Orn)及びペンタフルオロフェニルアラニンが含まれる。
アミノ酸は、典型的には、その側鎖に応じて、極性、疎水性、酸性、塩基性及び芳香族を含めた1つ以上の種類に分類される。極性アミノ酸の例には、ヒドロキシル、スルフヒドリル、及びアミドなどの側鎖官能基を有する極性アミノ酸、並びに酸性及び塩基性アミノ酸が含まれる。極性アミノ酸には、非限定的に、アスパラギン、システイン、グルタミン、ヒスチジン、セレノシステイン、セリン、トレオニン、トリプトファン及びチロシンが含まれる。疎水性又は非極性アミノ酸の例には、非限定的に、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、アラニン、プロリン、メチオニン及びフェニルアラニンなどの非極性脂肪族側鎖を有する残基が含まれる。塩基性アミノ酸残基の例には、アミノ基又はグアニジノ基などの塩基性側鎖を有する塩基性アミノ酸残基が含まれる。塩基性アミノ酸残基には、非限定的に、アルギニン、ホモリシン及びリシンが含まれる。酸性アミノ酸残基の例には、カルボキシル基などの酸性側鎖官能基を有する産生アミノ酸残基が含まれる。酸性アミノ酸残基には、非限定的に、アスパラギン酸及びグルタミン酸が含まれる。芳香族アミノ酸には、芳香族側鎖基を有する芳香族アミノ酸が含まれる。芳香族アミノ酸の例には、非限定的に、ビフェニルアラニン、ヒスチジン、2−ナフチルアラニン(napthylalananine)、ペンタフルオロフェニルアラニン、フェニルアラニン、トリプトファン及びチロシンが含まれる。一部のアミノ酸は、1つを超える群に分類されることが留意されており、例えば、ヒスチジン、トリプトファン及びチロシンは、極性アミノ酸及び芳香族アミノ酸の両方として分類される。アミノ酸は、さらに、非荷電アミノ酸又は荷電(正荷電若しくは負荷電)アミノ酸として分類され得る。正荷電アミノ酸の例には、非限定的に、リシン、アルギニン及びヒスチジンが含まれる。負荷電アミノ酸の例には、非限定的に、グルタミン酸及びアスパラギン酸が含まれる。上記群のそれぞれに分類される追加的なアミノ酸は、当業者に公知である。
「等価のアミノ酸」は、認識可能な機能喪失なしに、本発明によるペプチド化合物中の別のアミノ酸の代わりに置換され得るアミノ酸を意味する。等価のアミノ酸は、当業者により認識されている。似ているアミノ酸の置換は、例えば、本明細書記載のサイズ、電荷、親水性及び疎水性に関する、側鎖置換基の相対類似性に基づき行われる。「又はその等価のアミノ酸」という語句は、個別のアミノ酸の列挙に続いて使用される場合、列挙に含まれる個別のアミノ酸の1つ以上の等価物を意味する。
本明細書に使用される「アペリン類似体」は、配列番号:1のペプチドの生物学的活性の少なくとも1つ、好ましくは全てを示す化合物を表す。アペリン類似体は、例えば、実験によりアペリン/アペリン受容体経路を活性化可能なことで特徴付けられ得る(実施例参照)。
本明細書に使用される「代謝的に安定な」アペリン類似体は、K17Fよりも優れた半減期を有するアペリンを表す(P92化合物及びJFM V−0196B化合物について実施例に記載された試験を参照されたい)。好ましくは、「代謝的に安定な」アペリン類似体は、P92化合物及びJFM V−0196B化合物について実施例に記載された試験で測定された場合、K17Fの半減期よりも2倍長い、又は少なくとも20分若しくは1時間を超える半減期を有するアペリン類似体を表す。
参照ペプチドに「実質的に相同な」ペプチドは、1つ以上の保存的置換により参照配列から派生し得る。好ましくは、これらの相同ペプチドは、2つのシステイン残基を含まないことにより、環化が防止されている。1つ以上のアミノ酸残基が生物学的に類似な残基により置き換えられる場合、又はアミノ酸の80%超が同一である、若しくは約90%超、好ましくは約95%が類似である(機能的に同一である)場合、2つのアミノ酸配列は、「実質的に相同」又は「実質的に類似」である。好ましくは、類似、同一又は相同な配列は、例えば、GCG(Genetics Computer Group, Program Manual for the GCG Package, Version 7, Madison, Wisconsin)パイルアップ(pileup)プログラム、又は当技術分野において公知のプログラムのいずれか(BLAST、FASTAなど)を使用してアライメントにより同定される。例えばNeedleを使用し、ギャップ開始ペナルティー10及びギャップ伸長ペナルティー0.5でBLOSUM62マトリックスを使用して、Needleman-Wunschアライメントアルゴリズムに基づく対でのグローバルアライメントを行って、2つの配列の全長に沿ってそれらの最適なアライメント(ギャップを含む)を見つけることにより、同一パーセンテージが計算され得る。
本明細書に使用される用語「保存的置換」は、類似の性質(例えば、極性、水素結合ポテンシャル、酸性、塩基性、形状、疎水性、芳香族など)を有するアミノ酸によるアミノ酸の置き換えを非限定的に含めた、ペプチドの全体的なコンフォメーション及び機能を変化させない、別のアミノ酸残基によるアミノ酸残基の置き換えを意味する。類似の性質を有するアミノ酸は、当技術分野において周知である。例えば、アルギニン、ヒスチジン及びリシンは、親水性−塩基性アミノ酸であり、互換的であり得る。同様に、疎水性アミノ酸であるイソロイシンは、ロイシン、メチオニン又はバリンにより置き換えられ得る。相互に置換できる中性親水性アミノ酸には、アスパラギン、グルタミン、セリン及びトレオニンが含まれる。
「置換された」又は「改変された」により、本発明は、天然アミノ酸から変化又は改変されたアミノ酸を含む。
組成物、担体、希釈剤及び試薬を表すときの、本明細書に使用される用語「薬学的に許容し得る」及びその文法的変形は、互換的に使用され、それらの物質が、悪心、めまい、胃の不調などの望ましくない生理効果の産生なしに哺乳類に、又は哺乳類上に投与することが可能なことを表す。
用語「患者」又は「対象」は、雄、雌、成体及び子供を含めた、ヒト又は非ヒト哺乳類、好ましくはマウス、ネコ、イヌ、サル、ウマ、家畜(すなわちウシ、ヒツジ、ヤギ、水牛)を表す。
本明細書に使用される用語「処置」又は「治療」は、治療的処置及び/又は予防的処置を含む。より詳細には、治療的処置は、症状の緩和、寛解及び/又は消失、低減及び/又は安定化(例えば、より進んだ段階に進行しないこと)、並びに特定障害の症状の進行遅延のいずれかを表す。予防的処置は、発症を食い止めること、発生リスクを低下させること、発生率を低下させること、発症を遅延させること、発生を低下させること、並びに特定の障害の発症までの時間を延ばすことのいずれかを表す。
アペリン類似体
本発明は、アペリン/アペリン受容体経路を活性化する;及び/又はアペリン受容体により媒介される疾患、特に心血管疾患(心不全、腎不全、高血圧症)、多発性嚢胞腎疾患、低ナトリウム血症及び不適切なバソプレッシン分泌(SIADH)を処置する能力を有する、アペリンK17Fアイソフォームから誘導された新規なアペリン類似体に関する。
一態様では、本発明は、次式(I):
リシン−フェニルアラニン−Xaa1−アルギニン−Xaa2−アルギニン−プロリン−アルギニン−Xaa3−セリン−Xaa4−リシン−Xaa5−プロリン−Xaa6−プロリン−Xaa7 (I)
で示されるペプチド
[その際:
− フルオロカーボン基、アセチル基、又はアシル基RC(O)−は、該ペプチドと直接又はPEG、リシン及びアルギニンからなる群より選択されるスペーサーを経由して、式(I)で示されるペプチドの少なくとも1つのリシンのアルファ−アミノ基又はイプシロン−アミノ基のいずれかで連結しており、スペーサーがリシンである場合、フルオロカーボン基又はアセチル基又はアシル基は、該スペーサーのアルファ−アミノ基又はイプシロン−アミノ基のいずれかで直接連結しており、式中、
Xaa1は、アルギニン(R)又はD−異性体アルギニン(R)であり、
Xaa2は、グルタミン(Q)又はD−異性体グルタミン(Q)であり、
Xaa3は、ロイシン(L)又はD−異性体ロイシン(L)であり、
Xaa4は、ヒスチジン(H)又はα−アミノイソ酪酸(Aib)であり、
Xaa5は、アラニン(A)又はD−異性体アラニン(A)又はグリシンであり、
Xaa6は、メチオニン(M)又はノルロイシン(Nle)であり、
Xaa7は、フェニルアラニン(F)又は4−Brフェニルアラニン(F)であり、
Rは、C7−30アルキルである]
を有するアペリン類似体を提供する。
該アペリン類似体は、有利には代謝的に安定である。
本明細書に使用される用語《フルオロカーボン》には、パーフルオロカーボン(全ての水素がフッ素により置き換わっている)又はハイドロフルオロカーボン(C−H結合及びC−F結合の両方を含有する)のいずれかが含まれる。
フルオロカーボン基は、パーフルオロカーボン又は混合フルオロカーボン/炭化水素基由来の1つ以上の鎖を含む場合があり、飽和又は不飽和の場合があり、各鎖は、炭素原子3〜30個を有する。フルオロカーボン基は、共有結合を経由してペプチドに、例えば、式Iで示されるペプチドのリシンのNH2基を介して連結される。ペプチドへのカップリングは、式Iで示されるペプチドのリシンに本来存在する−NH又はスペーサーへの連結のための官能基を経由して達成され得る。そのような連結の例にはアミド、ヒドラジン、ジスルフィド、チオエーテル(thiother)及びオキシム結合が含まれる。
場合により、フルオロカーボン基からのペプチドの切断を許すように、切断可能なスペーサーエレメント(ペプチド又は非ペプチド性)が組み入れられ得る。スペーサーは、また、分子の合成を助けるために、並びにその安定性及び/又は溶解性を改善するために組み入れられる場合がある。スペーサーの例には、ポリエチレングリコール(PEG)、タンパク質分解酵素により切断され得るリシン又はアルギニンなどのアミノ酸が含まれる。
したがって、本発明によるアペリン類似体のフルオロカーボン基は、化学構造CmFn−CyHx−(L)−[式中、m=3〜30、n≦2m+1、y=0〜15、x≦2y、(m+y)=3〜30であり、適宜の(L)は、ペプチドへの共有結合の結果として生じる官能基である]を有する。例えば、該官能基は、リシンの−NH2とアミド結合を形成しているカルボニル基である。関連するさらなる特定の実施態様では、m=5〜15である。他の特定の実施態様では、m=5〜15であり、y=1〜4である。
上式の特定の実施態様では、フルオロカーボン基は、式A

で示されるパーフルオロウンデカン酸、又は代替的に式(B)

で示される2H,2H,2H,3H,3H−パーフルオロウンデカン酸、又は式(C)

で示されるヘプタデカフルオロ−ペンタデカン酸の連結に起因する。
他の特定の実施態様では、本発明によるアペリン類似体のアシル基は、以下の構造:
CH3−CyHx−C(O)−[式中、y=7〜30、x=2yである]を有する。関連するさらなる特定の実施態様では、y=10〜20である。例えば、y=14である。
フルオロカーボン基又はRC(O)−アシル基は、ペプチドのN末端部分に直接、又はリシンを経由してアルファ−アミノ基若しくはイプシロン−アミノ基のいずれかで連結している可能性がある。
一部の実施態様では、Xaa1は、D−異性体アルギニン(R)であり、Xaa2は、D−異性体グルタミン(Q)であり、Xaa3は、D−異性体ロイシン(L)であり、Xaa4は、α−アミノイソ酪酸(Aib)であり、Xaa5は、D−異性体アラニン(A)であり、Xaa6は、ノルロイシン(Nle)であり、Xaa7は、4−Brフェニルアラニン(4−BrF)である。
特別な実施態様では、本発明は:
i)アセチル−Lys−Phe−(D−Arg)−Arg−(D−Gln)−Arg−Pro−Arg−(D−Leu)−Ser−Aib−Lys−(D−Ala)−Pro−Nle−Pro−(4−Br)Phe(P92化合物)、
ii)フルオロカーボン基がNH2α末端に連結した、配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)のペプチド(JFM V−0196B化合物)、
iii)フルオロカーボン基が最初のリシン残基のNH2εに連結した、配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)のペプチド(JFM V−0220B化合物)、
iv)フルオロカーボン基がリンカーLリシンのリシン残基のεNH2に連結した、配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)のペプチド(JFM V−0210/1化合物)、
v)フルオロカーボン基が最初のリシン残基のNH2αに連結した、配列番号:2のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSAibKAPNleP(4−Br)F)のペプチド(フルオロ−P92化合物)、
vi)アシル基が最初のリシン残基のNH2αに連結した、配列番号:2のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSAibKAPNleP(4−Br)F)のペプチド(リポ−P92化合物)、
vii)(i)〜(iv)の配列と実質的に相同なアミノ酸配列、好ましくは(i)〜(iv)の配列と少なくとも80%同一なアミノ酸配列のペプチドを有するアペリン類似体、
viii)(i)〜(iv)のペプチドと比較して少なくとも1つの又は2つのアミノ酸保存的置換を有するペプチドを有するアペリン類似体
からなる群より選択されるアペリン類似体を提供する。
好ましい実施態様では、アペリン類似体は、(i)アセチル−Lys−Phe−(D−Arg)−Arg−(D−Gln)−Arg−Pro−Arg−(D−Leu)−Ser−Aib−Lys−(D−Ala)−Pro−Nle−Pro−(4−Br)Phe(本明細書においてP92化合物と呼ばれる)又は(ii)NH2末端にフルオロカーボン基を有する配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)(本明細書においてJFM V−0196B化合物と呼ばれる)又は(iii)フルオロカーボン基が最初のリシン残基のNH2αに連結した、KFRRQRPRLSAibKAPNleP(4−Br)F)(フルオロ−P92化合物)又は(iv)アシル基が最初のリシン残基のNH2αに連結した、KFRRQRPRLSAibKAPNleP(4−Br)F)(リポ−P92化合物)を含む、又はそれからなる。
特別な実施態様では、本発明は:
i)アシル基RC(O)−がNH2α末端に連結した、配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)のペプチド(JFM V−0196A化合物)、
ii)アシル基RC(O)−が最初のリシン残基のNH2εに連結した、配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)のペプチド(JFM V−0220A化合物)
iii)アシル基RC(O)−がリンカーLリシンのリシン残基のεNH2に連結した、配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)のペプチド(JFM V−0210/2化合物)
iv)(i)〜(iii)の配列に実質的に相同なアミノ酸配列、好ましくは(i)〜(iii)の配列と少なくとも80%同一なアミノ酸配列のペプチドを有するアペリン類似体、
v)(i)〜(iii)のペプチドと比較して、少なくとも1つ又は2つのアミノ酸保存的置換を有するペプチドを有するアペリン類似体
からなる群より選択されるアペリン類似体を提供する。
好ましくは、本発明によるアペリン類似体は、(i)アペリン/アペリン受容体経路を活性化する、及び/又は代謝的に安定なアペリン受容体アゴニストである能力を有する。
当業者は、アペリン類似体が生物学的に活性かどうかを容易に決定することができる。例えば、アペリン/アペリン受容体経路を活性化する能力は、フォルスコリンにより誘導されるcAMP産生の阻害、ERKリン酸化、及びアペリン受容体のインターナリゼーションを評価することにより決定することができる(例えば、実施例記載のように)。APJ受容体に対するアペリン類似体のアゴニスト活性は、当技術分野において周知の任意の方法により決定され得る。例えば、本発明の化合物は、アペリン受容体の機能を推進することができるので、アゴニストは、APJ受容体の天然アゴニスト(すなわちアペリン)及びその受容体を競合結合試験及び生物学的活性に関連する試験(下記参照)に使用することによりスクリーニングすることができる。
さらに、アペリン類似体がアペリン受容体アゴニストであるかどうかを決定するための方法は、Iturriozら(39)に記載されている。米国特許出願公開第2005/0112701号も、APJ受容体を含むアンジオテンシン受容体様−1(APJ受容体)に対するリガンドの同定のための試験システムを記載した。米国特許出願公開第6,492,324号に別の方法も記載されている。
このように、本発明に関連して、保存的置換は、当技術において類似の性質を有する別のアミノ酸の代わりの1つのアミノ酸の置換として認識されていることを理解すべきである。
本発明によると、第2のアミノ酸配列と少なくとも80%の同一性を有する第1のアミノ酸配列は、第1の配列が、第2のアミノ酸配列と80;81;82;83;84;85;86;87;88;89;90;91;92;93;94;95;96;97;98;又は99%の同一性を有することを意味する。アミノ酸配列の同一性は、好ましくは、BLAST Pなどの適切な配列アライメントアルゴリズム及びデフォルトのパラメータを使用して決定される(40)。
代謝的に安定なアペリン類似体の合成は、実施例(材料及び方法)に記載されている。
医薬組成物
本発明の別の態様は、対象への投与のために調製された医薬組成物であって、上記のような本発明の代謝的に安定なアペリン類似体の1つ以上の治療有効量を含む医薬組成物を含む。代謝的に安定なアペリン類似体の治療有効量は、投与経路、対象である哺乳類のタイプ及び処置されようとする対象の身体的な特徴に依存する。考慮できる具体的な要因には、疾患の重症度及び時期、体重、食事及び同時の投薬が含まれる。開示された化合物の治療有効量を決定するためのこれらの要因の関係は、当業者により理解されている。
より詳細には、本発明は、本発明の代謝的に安定なアペリン類似体を薬学的に許容し得る担体と一緒に含む医薬組成物に関する。
化合物は、薬学的に許容し得る担体と共に製剤化される。
本明細書記載の代謝的に安定なアペリン類似体のいずれかを、薬学的に許容し得るビヒクル又は賦形剤と組み合わせて医薬組成物を形成させてもよい。薬学的ビヒクル又は賦形剤は、当業者に公知である。これらは、最も典型的には、無菌水、食塩水、及び生理的pHの緩衝溶液などの溶液を含めた、ヒトへの組成物の投与のための標準的なビヒクル又は賦形剤である。組成物は、また、筋肉内、皮下、又はエアロゾル形態で投与することができる。他の化合物は、当業者によって使用される標準的な手順により投与される。薬学的賦形剤には、選択された分子に加えて、増粘剤、希釈剤、緩衝剤、保存料、表面活性剤などが含まれる。これらの薬学的に許容し得る賦形剤又はビヒクルの一部の説明は、the American Pharmaceutical Association及びthe Pharmaceutical Society of Great Britainにより刊行されたThe Handbook of Pharmaceutical Excipientsから見出され得る。Remington: the Science and Practice of Pharmacy 20th edition (2000)は、水溶液、凍結乾燥製剤又は他の乾燥製剤の形態の、本発明の化合物の薬学的送達に適した組成物及び製剤を記載している。医薬組成物は、また、降圧剤、抗炎症剤などの1つ以上の追加的な活性成分を含むことができる。
一般に、ビヒクルの性質は、採用される特定の投与様式に依存する。例えば、非経口製剤は、通常、ビヒクルとして水、生理食塩水、平衡塩類溶液、水性デキストロース、グリセロールなどの医薬的及び生理的に許容される液体を含む注射用液を含有する。
固形経口製剤、例えば、散剤、顆粒剤、カプセル剤、カプレット剤、ジェルキャップ(gelcap)、丸剤及び錠剤(それぞれ、即時放出製剤、持続放出(timed release)製剤及び徐放製剤を含む)において、適切なビヒクル及び賦形剤には、非限定的に、希釈剤、造粒剤、滑沢剤、結合剤、流動促進剤、崩壊剤などが含まれる。錠剤及びカプセル剤は、投与が容易であるので、これらは、固形医薬賦形剤が明白に採用される最も有利な経口投薬ユニット剤形に相当する。所望であれば、錠剤は、標準技法により糖衣、ゼラチンコーティング、フィルムコーティング又は腸溶コーティングされ得る。
好ましくは、これらの組成物は、経口、鼻腔内、舌下、眼内、経皮、非経口、直腸、膣又は吹送手段による投与のための、錠剤、丸剤、カプセル剤、散剤、顆粒剤、トローチ剤、無菌非経口液剤若しくは懸濁剤、定量エアロゾル若しくは液体スプレー、ドロップ、アンプル、自己注入装置、又は坐剤などのユニット投薬形態である。
生物学的に中性の担体に加えて、投与されるべき医薬組成物は、湿潤剤又は乳化剤、保存料、及びpH緩衝剤など、例えば酢酸ナトリウム又はモノラウリン酸ソルビタンなどの、少量の無毒性補助物質を含有する可能性がある。
特定の実施態様では、組成物は、気道へのそれらの例えば吸入による投与のために製剤化される。したがって、本発明の医薬組成物は、吸入に適切な溶液として製剤化され得る。
投薬は、抗感染効果が達成されるように当業者により選択され、使用される投与経路及び投薬形態に依存する。単回用量又は分割用量で対象に投与されるペプチドの合計1日用量は、例えば、1日約0.001〜約100mg/kg体重及び好ましくは0.01〜10mg/kg/日の量であり得る。投薬単位組成物は、まとめると1日用量になるように使用され得るような分割量を含有し得る。しかし、任意の特定の患者に特定の用量レベルが、体重、全身の健康状態、性別、食事、時間及び投与経路、吸収及び排泄速度、他の薬物との組み合わせ並びに処置される特定の疾患の重症度を含めた多様な要因に依存することが理解されている。
治療応用
上に定義される代謝的に安定なアペリン類似体及び本発明の医薬組成物は、アペリン受容体により媒介される疾患、特に心血管疾患(心不全、腎不全、高血圧症、肺高血圧症)、多発性嚢胞腎疾患、低ナトリウム血症及びSIADHを処置するために使用される。
特に、本発明の代謝的に安定なアペリン類似体は、対象における高血圧症を少なくとも50%、60%、70%、80%、90%又は100%減少させる能力を有する。
本発明は、また、アペリン受容体により媒介される疾患の処置を必要とする患者における該処置の方法であって、該患者に本発明の代謝的に安定なアペリン類似体を投与することを含む方法を提供する。
様々な疾患の病態生理に果たすアペリンの役割は、(41)に記載されている。
したがって、本発明の代謝的に安定なアペリン類似体は、中枢神経系の機能(バソプレッシンニューロンの活動及び全身バソプレッシン放出、飲水行動、摂食)、心血管機能(血圧、心筋収縮性)、免疫機能、消化管機能、代謝機能、生殖機能などのモジュレーションに適切であり、したがって、多様な疾患のための治療剤及び/又は予防剤として使用することができる。
したがって、本発明は、哺乳類におけるアペリンにより媒介される疾患、状態又は障害を治療及び/又は予防するための方法であって、それを必要とする哺乳類に、本発明の代謝的に安定なアペリン類似体又はその医薬組成物の治療有効量を投与する段階を伴う方法に関する。
代謝的に安定なアペリン類似体の投与により治療又は予防できる疾患、状態及び/又は障害は、例えば:
− 心血管疾患:心不全、腎疾患(例えば腎不全、腎炎など)、高血圧症、肺高血圧症、硬変、動脈硬化症、肺気腫、肺水腫;脳卒中、脳虚血、敗血症における心筋障害
− 神経原性糖尿病(例えば、糖尿病性腎症、糖尿病性神経障害、糖尿病性網膜症などの糖尿病性合併症)のような病理を含めた抗利尿ホルモン不適切分泌症候群(SIADH)、敗血症性ショック、口渇トラブル;
− 代謝疾患:肥満、食欲不振、過食症、大食症、高コレステロール血症、高トリグリセリド血症、高脂血症;
− 老人性認知症、脳血管性認知症、家系性変性疾患(genealogical denaturation degenerative disease)(例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病、ピック病、ハンチントン病など)が原因の認知症、感染症(例えば、クロイツフェルトヤコブ病などの遅発性ウイルス感染)に起因する認知症、内分泌疾患、代謝疾患、又は中毒(例えば甲状腺機能低下症、ビタミンB12欠乏症、アルコール依存症、様々な薬物、金属、若しくは有機化合物により起こる中毒)に関連する認知症、腫瘍(例えば脳腫瘍)により起こる認知症、及び外傷性疾患(例えば慢性硬膜下血腫)が原因の認知症などの様々なタイプの認知症、抑うつ、過活動児童症候群(小頭症)、意識障害、不安障害、統合失調症、恐怖症;
− サルコペニア:身体障害、生活の質の不良及び死亡などの有害転帰のリスクのある、骨格筋量及び骨格筋強度の進行性で全体的な減損により特徴付けられる症候群、
− 腎臓の嚢胞性遺伝障害である多発性嚢胞腎疾患(PKD又はPCKD、多発性嚢胞腎症候群としても公知)[2種類のPKD:常染色体優性多発性嚢胞腎疾患(ADPKD)及びより一般的でない常染色体劣性多発性嚢胞腎疾患(ARPKD)がある。PKDは、PKD1又はPKD2のいずれかにおける機能喪失型変異により起こる];
− 135mEq/L未満の血清ナトリウムレベルと定義され、血清レベルが125mEq/Lを下回る場合に重症と見なされる低ナトリウム血症(うっ血性心不全、肝不全、腎不全、SIADH又は肺炎などの多くの内科的疾患は、低ナトリウム血症に関連する場合がある)
である。
代謝的に安定なアペリン類似体は、術後栄養状態改善剤として、又は変力剤、血管拡張薬又は水利尿薬として使用される。
好ましい実施態様では、対象は、心血管疾患及び/又はSIADHを患う。
さらに、本発明は、抗凝集剤の血小板処置を、それを必要とする対象において使用するための、代謝的に安定なアペリン類似体に関する。
本明細書に使用される用語「対象」は、任意の対象(好ましくはヒト)を表す。好ましくは、対象は、虚血状態に苦しむ又は虚血状態を有するリスクがある。
用語「虚血状態」は、血小板凝集により形成される血餅が原因の、少なくとも1つの器官又は組織における血液供給の制限に起因する任意の状態を表す。これらの状態は、典型的には、血餅による血管の閉塞に起因する。例えば虚血状態には、非限定的に、腎虚血、網膜虚血、脳虚血、脚虚血及び心筋虚血が含まれる。
本発明のアペリン類似体は、特に、非閉塞性血栓又は閉塞性血栓のいずれかの可能性がある血栓の形成を予防するために特に適切である。特に、代謝的に安定なアペリン類似体は、急性冠動脈閉塞などの動脈血栓形成を予防することが想定されている。本発明の代謝的に安定なアペリン類似体は、さらに、罹患した動脈の開存を維持するため、PCTA又はステントの留置後などに再狭窄を予防するため、狭窄した動脈内の血栓形成を予防するため、血管形成術、アテローム切除術又は動脈ステント留置後の過形成を予防するため、不安定狭心症を予防するため、及び一般的に血管系における閉塞性症候群を予防又は治療するための抗血栓処置方法において提供される。
したがって、本発明のアペリン類似体は、血栓症、並びに特定の静脈及び動脈血栓症の予防に有用であり得る。
本発明のアペリン類似体は、また、急性冠症候群を有する患者を、特に冠動脈におけるさらなるイベントを予防することにより、処置するために使用され得る。
本発明のアペリン類似体は、最終的に、血管損傷後の再狭窄を予防するために使用され得る。
本発明のアペリン類似体は、最終的に、低ナトリウム血症を患う患者を処置するために使用され得る。
本発明のアペリン類似体は、最終的に、多発性嚢胞腎疾患を患う患者を処置するために使用され得る。
本発明は、さらに、以下の図面及び実施例により例証される。しかし、これらの実施例及び図面は、本発明の範囲を限定するものとして決して解釈されるべきではない。
CHO細胞に安定発現されるラットアペリン受容体−EGFPのインターナリゼーションに及ぼすK17F、pE13F、P26及びP92の効果。 2A:ノルアドレナリン(NA)により予備収縮したラット大動脈輪に対する、2B:アンジオテンシンII(AngII)により予備収縮したラット糸球体細動脈に対する、K17F、pE13F、P26及びP92の血管弛緩効果。 2A:ノルアドレナリン(NA)により予備収縮したラット大動脈輪に対する、2B:アンジオテンシンII(AngII)により予備収縮したラット糸球体細動脈に対する、K17F、pE13F、P26及びP92の血管弛緩効果。 静脈内注射後に麻酔された正常血圧ラットにおける動脈圧に及ぼす2用量のK17F及びP92の降圧効果の動態(3A及び3B)。 静脈内注射後に麻酔された正常血圧ラットにおける動脈圧に及ぼす2用量のK17F及びP92の降圧効果の動態(3A及び3B)。 静脈内注射後の麻酔された正常血圧ラットにおける平均動脈圧(MABP)に対するK17F又はP92の用量反応曲線。 麻酔された正常血圧ラットにおける3用量での静脈内注射後の動脈圧に及ぼすJFM V−196Bの降圧効果の動態。 覚醒している体水分正常マウス及び脱水症マウスにおける全身AVP放出に及ぼすK17F又はP92の脳室内注射の効果。 単離された潅流ラット心臓調製物における心収縮性に及ぼすK17F及びP92の効果。 アルキル基ペプチド及びフルオロカーボン基ペプチドの化学構造。 CHO細胞におけるラットアペリンR−EGFPのインターナリゼーションに及ぼすpE13F、P26、K17F、P92及びJFM V−0196Bの効果。pE13F、P26、K17F、P92、K17F及びJFM V−0196BがアペリンRのインターナリゼーションを誘導する能力を、異なる化合物の漸増する濃度(100pM〜10nM)で37℃で20分間処置されたラットアペリンR−EGFPを安定発現しているCHO細胞において研究した。次に、細胞を固定し、共焦点顕微鏡法により分析した。画像は、少なくとも3回の独立する実験からのデータの代表である。 K17F、pE13F及びアペリン類似体の血管弛緩効果。(A)NA(3μM)により予備収縮したラット大動脈におけるpE13F(黒)、P26(緑)、K17F(青)、P92(赤)及びJFM V−0196B(紫)の累積濃度反応曲線。(B)L−NAME(20μM)の不在下又は存在下でのAngIIに対するラット糸球体細動脈の収縮応答に及ぼすK17F、P92及びJFM V−0196Bの効果。細動脈直径を基礎状態で測定し(対照)、次にAngIIが誘導する血管収縮細動脈へのAngII(10nM)の添加1分後及び500nM K17F、P92又はJFMV−0196Bの添加1分後に測定した。データは、5〜8回の独立する実験の平均±SEMである。*p<0.05、**p<0.01。 K17F、pE13F及びアペリン類似体の血管弛緩効果。(A)NA(3μM)により予備収縮したラット大動脈におけるpE13F(黒)、P26(緑)、K17F(青)、P92(赤)及びJFM V−0196B(紫)の累積濃度反応曲線。(B)L−NAME(20μM)の不在下又は存在下でのAngIIに対するラット糸球体細動脈の収縮応答に及ぼすK17F、P92及びJFM V−0196Bの効果。細動脈直径を基礎状態で測定し(対照)、次にAngIIが誘導する血管収縮細動脈へのAngII(10nM)の添加1分後及び500nM K17F、P92又はJFMV−0196Bの添加1分後に測定した。データは、5〜8回の独立する実験の平均±SEMである。*p<0.05、**p<0.01。 水欠乏が誘導する全身AVP放出に及ぼすマウスでのK17F、P92及びJFM V−0196Bのi.c.v.注射の効果。24時間水欠乏後に、マウスに、食塩水又は漸増する量のJFMV−0196B(0.001〜0.03μg)又はK17F(1μg)10μlをi.c.v.で施し、このマウスに食塩水又はJFM V−0196B(1μg)10μlをi.c.v.で施した自由摂水マウスと比較した。注射の1分後に血漿AVPレベルをRIAにより決定した。ヒストグラムは、状態の各セットについての動物7〜20匹からの血漿AVPレベル(pg/ml)の平均±SEMを表す。データをGraphPad Prism(GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)で解析した。一元配置分散分析法(ANOVA)に続くBonferroni事後検定を用いて統計的比較を行った。###体水分正常と比べてP<0.001;食塩水を与えられた絶水マウスと比べて*P<0.05、***P<0.001。挿入図:意識のある絶水マウスでのAVP放出に及ぼすJFMV−0196Bの用量反応のS字状曲線 フルオロ−P92化合物の化学構造 リポ−P92化合物の化学構造
実施例:1 材料及び方法
I − 薬物及び放射性リガンド
1)K17F、pE13F及びそれらの誘導体をそれぞれPolyPeptide Laboratories(Strasbourg, France)及びGL Biochem(Shangai, China)が合成した。125I−pE13F(Bolton Hunterによりリシンでヨウ素化されている)をPerkin Elmer(Wellesley, MA, USA)から購入した。
2)アペリン−13から誘導されたアルキルペプチド及びパーフルオロアルキルペプチドの合成を、Pr M. Hibert、Dr. D. Bonnet及びDr. JF Margatheにより指揮されるTherapeutic Innovationの研究所で行った。
(i)ピペリジン/DMF;(ii)CH(CH14COH、HBTU、HOBt、DIPEA、DMF;(iii)CF(CF(CHCOH、HBTU、HOBt、DIPEA、DMF;(iv)TFA/フェノール/チオアニソール/EDT/MeS/HO/NH
一般的方法
Applied Biosystem ABI 433A合成装置(Appelar, France)を使用してFmoc−L−Phe−Wang樹脂(276mg、0.37mmol/g)上での標準自動化SPPSによりアペリン(62−77)配列を合成した。溶媒としてN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中でカップリング試薬として2−(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸(HBTU)、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、及びジイソプロピルエチルアミン(Huenig塩基)(DIPEA)を使用して10倍過剰のFmoc−L−アミノ酸誘導体のカップリングにより伸長を実施した。各カップリング段階の後に、ピペリジンによる処理に続く301nmのUVにより、Fmocの脱保護を行った。溶媒としてDMF中で、カップリング試薬としてHBTU、HOBt、及びDIPEAを使用して、5倍過剰のFmoc−L−Lys(Boc)−OH又はBoc−L−Lys(Fmoc)−OHのいずれかをカップリングさせることにより、Lys(61)を手作業で導入した。C18 Ascentis Express(2.7μm、4.6mm×75mm)を用いて、直線勾配(7.5分かけて溶媒A中に溶媒Bが5%から100%、流速1.6mL・min-1、検出220nm;溶媒A:水/0.1% TFA;溶媒B:アセトニトリル/0.1% TFA)を使用して分析用逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)分離を行った。Waters XBridge RP-C18カラム(5μm、19×100mm)を用いて、直線勾配(溶媒A中の溶媒B;溶媒A:水/0.1% TFA;溶媒B:アセトニトリル/0.1% TFA;流速20mL.min-1;220nmで検出)を使用して、半分取逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)分離を行った。精製された化合物は、下に示される保持時間(t)で単一ピークで対称のピークとして溶出した(それにより純度≧95%が確認された)。Bruker MicroTof質量分析計を用いて、エレクトロスプレーイオン化(ESI)及び飛行時間型分析計(TOF)を使用して、高分解能質量スペクトル(HRMS)を取得した。
アルキルペプチド及びパーフルオロアルキルペプチドの合成のための一般的プロトコール
Fmoc−L−Lys(Boc)−Ap(62−77)−Wang樹脂(1)又はBoc−L−Lys(Fmoc)−FR(Pbf)R(Pbf)QR(Pbf)PR(Pbf)LS(tBu)H(Trt)K(Boc)GPMPF−Wang樹脂(2)(1当量)をDMF中で膨潤させ、過剰な溶媒を濾過により除去した。ピペリジンのDMF溶液(20%v/v-1mL)を添加し、この混合物を室温で15分間振盪した。溶液を排出し、操作を15分間繰り返した。溶液を排出し、樹脂をDMF及びCHClで洗浄した。別のバイアルの中、DIPEA(5当量)をヘキサデカン酸又は4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11−ヘプタデカフルオロウンデカン酸(2当量)、HBTU(2当量)、及びHOBt(2当量)のDMF溶液(1mL)に添加した。この混合物を室温で1分間撹拌し、樹脂に添加した。この混合物を室温で90分間撹拌した。溶液を排出し、この手順を90分間繰り返した。溶液を排出し、樹脂をDMF、CHCl、及びジエチルエーテルで洗浄し、次に真空中で乾燥させた。乾燥した樹脂をTFA/フェノール/チオアニソール/1,2−エタンジチオール/MeS/水/NHI、81/5/5/2.5/2/3/1.5(試薬H、2mL)で処理し、この混合物を室温で3時間振盪した。溶液を収集し、ビーズをTFAで洗浄した。溶液を真空中で蒸発させ、粗生成物を半分取RP−HPLCにより精製した。予期される生成物が凍結乾燥により産出した。
JFM V−0196Aの合成
Fmoc−L−Lys(Boc)−FR(Pbf)R(Pbf)QR(Pbf)PR(Pbf)LS(tBu)H(Trt)K(Boc)GPMPF−Wang樹脂(15μmol)、ヘキサデカン酸(7.7mg、30μmol)、HBTU(11.3mg、30μmol)、HOBt(4.6mg、30μmol)、及びDIPEA(13.1μL、75μmol)を一般的な手順により反応させ、標題化合物が白色固体として産出した(7.5mg、16%)。t=4.50min。(純度>98%[220nm]);C1121913421S([M+5H]5+)についてのHRMS(ESI)の計算値476.09287;実測値476.09308。
JFM V−0196Bの合成
Fmoc−L−Lys(Boc)−FR(Pbf)R(Pbf)QR(Pbf)PR(Pbf)LS(tBu)H(Trt)K(Boc)GPMPF−Wang樹脂(15μmol)、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11−ヘプタデカフルオロウンデカン酸(14.8mg、30μmol)、HBTU(11.3mg、30μmol)、HOBt(4.6mg、30μmol)、及びDIPEA(13.1μL、75μmol)を一般的手順により反応させ、標題化合物が白色固体として産出した(20.6mg、49%)。t=4.07min。(純度>98%[220nm]);C107164173421S([M+5H]5+)についてのHRMS(ESI)の計算値523.24519;実測値523.24507。
JFM V−0220Aの合成
Boc−L−Lys(Fmoc)−FR(Pbf)R(Pbf)QR(Pbf)PR(Pbf)LS(tBu)H(Trt)K(Boc)GPMPF−Wang樹脂(10μmol)、ヘキサデカン酸(5.1mg、20μmol)、HBTU(7.5mg、20μmol)、HOBt(3.1mg、20μmol)、及びDIPEA(8.7μL、50μmol)を一般的手順により反応させ、標題化合物が白色固体として産出した(15.8mg、25%)。t=4.50min。(純度>98%[220nm]);C1121913421S([M+5H]5+)についてのHRMS(ESI)の計算値476.09287;実測値、476.09096。
JFM V−0220Bの合成
Boc−L−Lys(Fmoc)−FR(Pbf)R(Pbf)QR(Pbf)PR(Pbf)LS(tBu)H(Trt)K(Boc)GPMPF−Wang樹脂(10μmol)、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11−ヘプタデカフルオロウンデカン酸(9.8mg、20μmol)、HBTU(7.5mg、20μmol)、HOBt(3.1mg、20μmol)、及びDIPEA(8.7μL、50μmol)を一般的手順により反応させ、標題化合物が白色固体として産出した(16.8mg、25%)。t=4.07min。(純度>98%[220nm]);C107164173421S([M+5H]5+)についてのHRMS(ESI)の計算値523.24519;実測値523.24349。
II − トランスフェクション及び安定細胞系の樹立
CHO−K1(American Type Culture Collection; Rockville, MD, USA)細胞を、10%ウシ胎児血清、0.5mM グルタミン、100ユニット/mL ペニシリン及び100μg/mL ストレプトマイシン(全てInvitrogen, Carlsbad, CA, USAから)を補充したHamのF12培地中で維持した。Lipofectamine 2000(Invitrogen)を使用して、細胞に野生型アペリン受容体−EGFPをコードするプラスミドをトランスフェクトし、以前に記載されたように安定細胞系を樹立した(42)。
III − 細胞膜調製物及び放射性リガンド結合実験
野生型ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHOからの粗膜調製物を、以前に記載されたように調製した(39)。単独又は様々な濃度(10−14M〜10−4M)のアペリン若しくはその類似体の存在下の結合緩衝液(50mM Hepes、5mM MgCl、1% BSA、pH7.4)中で、膜調製物(膜タンパク質総質量0.5〜300μg/アッセイ)を2.10−10M 125I−pE13F(PerkinElmer Life Sciences)と共に20℃で60分間インキュベートした。氷冷した結合緩衝液を添加することにより反応を停止させ、ガラスマイクロファイバーフィルター(Whatman GF/Cフィルター)を通して濾過した。放射能をWizard 1470 Wallacガンマカウンター(Perkin Elmer, Turku, Finland)で計数した。
IV − cAMPアッセイ法
ホモジニアス時間分解蛍光(HTRF)技法に基づくcAMP dynamic 2アッセイキット(Cisbio Bioassays, Codolet, France)を使用してcAMPを定量した。刺激緩衝液(HBSS、5mM Hepes、0.1% BSA安定化剤、1mM IBMX、pH7.4)中で刺激を行った。簡潔には、ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞 2,000個/ウェルを384ウェルプレートに添加し、10−6M フォルスコリン(FSK)及び漸増する濃度(10−14〜10−4M)のアペリン又はその類似体を用いて室温で30分間刺激した。次に、細胞を溶解させ、製造業者の説明書に従ってcAMPレベルを決定した。
V − インターナリゼーションアッセイ法
ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞を用いて、以前に記載されたようにインターナリゼーションアッセイを行った(43)。簡潔には、細胞を10−6M アペリン又はその類似体で処理し、それらを37℃で20分間インキュベートすることにより、インターナリゼーションをトリガーした。次に、共焦点顕微鏡分析のために細胞をAquapolymount(Polysciences, Warrington, PA, USA)中に取り付けた(詳細については(42)を参照されたい)。
VI − ERK1/2リン酸化アッセイ法
K17F、pE13F、P92及びP26がERK1/2のリン酸化を誘導する能力を比較するために、野生型アペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞を、漸増する濃度のK17F、pE13F、P92及びP26(10−11〜10−5M)で10分間処理した。次に、Alphascreen technologyによりERK1/2のリン酸化をモニタリングした。
VII − マウス血漿中での安定性
37℃のマウス血漿中でのK17F、pE13F、P26、P92、JFM V−0196A及びJFM V−0196Bの安定性を決定した。各化合物について、原溶液(水中に100μM)を血漿に希釈して最終インキュベーション濃度5μMにした。0.1%トリフルオロ酢酸を含有する氷冷アセトニトリル 1容を添加することにより、それぞれt及び4時間で、37℃でのインキュベーションを停止した。試料を1分間ボルテックス撹拌し、次に4℃で遠心分離した後、上清をLC−MSに注入した。Kinetex RP-C18カラム(2.6μm、100Å、50×4.6mm)を用いて、直線勾配(溶媒A中に溶媒B、溶媒A:水/0.05% TFA;溶媒B:アセトニトリル;流速2mL.min-1、358nmで検出)を使用して分析を行った。tに対する残留被験化合物のパーセンテージを、クロマトグラムのピーク面積をモニタリングすることにより測定した。
VIII − 動物
餌及び水を自由摂取させて12時間の明暗サイクル下で雄性Sprague Dawleyラット(130〜180g BW)、雄性成Wistarラット(300〜400g)、及び雄性Swissマウス(18〜20g)を維持し、これらの動物をCharles River Laboratories(L’Arbresle, France)から入手した。実験動物の管理と使用のための最新の施設内ガイドラインに従って全ての動物実験を実施した。
IX − 糸球体細動脈の顕微解剖
以前に記載されたように、細動脈の顕微解剖のために雄性ラットの左腎を調製した(44)。実体顕微鏡観察下で糸球体細動脈を単離した。輸入細動脈及び筋肉の輸出細動脈を糸球体と共に単離し、Helouら(45)により以前に記載されたようにその形態及び腎皮質内部での局在により同定した。
X − 糸球体細動脈の直径の測定
これらの実験のために、糸球体に付属した輸入細動脈及び筋輸出細動脈を顕微解剖した。対照、10−9M AngII及び10−9M AngII+5.10−7M P92について3つの実験条件で1分間隔でデジタルカメラ(カメラNikon DXM1200を装着した顕微鏡LEICA DMRB)を用いて同じ細動脈の連続写真を記録した。細動脈の直径をAdobe Photoshop CSで測定した。糸球体の約100μm上流の距離で直径を測定し、各細動脈について3つ組で行った。ステージのマイクロメーターを使用して較正を行った。統計解析のために各実験条件についての平均直径を使用した。輸入細動脈と筋肉の輸出細動脈との間の細動脈の直径の差を考慮して(45)、細動脈直径の変動を、対象に対するパーセンテージで表現した。
XI − 大動脈輪の調製及び等尺性張力の記録
以前に記載されたように、ラット大動脈輪を用いて実験を行った(39)。ラットに麻酔し(ペントバルビタールナトリウム、腹腔内経路により60mg/kg)、胸部大動脈を慎重に切除し、以下(mmol/L):118.3 NaCl、4.7 KCl、2.5 CaCl、1.2 MgSO、1.2 KHPO、25 NaHCO、0.016 EDTA及び11.1 グルコースを含有する冷生理食塩水溶液(PSS)中に入れた。大動脈から過剰の結合組織及び脂肪を取り除き、長さ約3〜4mmの輪に切断した。内皮の管腔表面の損傷を避けるよう特別な注意を払った。5% CO、95% Oの混合物を連続的に通気した,37.4℃でpH7.4のPSS 20mLを満たしたジャケット型オルガンバス20mL中に大動脈輪を懸濁した。大動脈輪の一端を組織ホルダーに接続し、他方を等尺性力変換器(EMKA Technologies, Paris, France)に接続した。輪を休止張力2gで120分間平衡化した。平衡化期間中に、輪を30分ごとに洗浄した。次に、NA(3×10−8mol/L)で予備収縮した輪における完全性又は内皮の不在をチェックするために、アセチルコリン(Ach、10−4mol/L)に対する最初の弛緩を実行した。ベースライン張力までPSSですすいだ後、輪を90分間平衡化した。この平衡期間の終わりに、NA(3×10−6mol/L)を用いた予備収縮後に、K17F(10−12〜10−4M)、pE13F(10−12〜10−4M)、P26(10−12〜10−4M)又はP92(10−12〜10−4M)に対する累積濃度反応曲線を描いた。各濃度の薬物を、先行する濃度で最大効果となったときに添加した。将来の分析(Datanalyst v2.1, EMKA Technologies, Paris)のために、濃度反応曲線をIOX v2.4(EMKA Technologies, Paris)によりPCに継続的に記録した。
XII − 麻酔したWistarラットにおける血圧記録
Wistarラットを、100mg/kg腹腔内(i.p.)イナクチン[5−エチル−2−(1c−メチルプロピル)−2−チオバルビツール酸](RBI, IL, USA)で麻酔した。アペリン断片(K17F又はP92)をKrebs緩衝液(mM: NaCl 118.5、KCL 4.75、CaCl2 1.4、NaHCO3 24、MgSO4 1.19、KH2PO4 1.21、グルコース 11)0.2ml中に溶解させた。結果として生じた溶液を、右大腿静脈に挿入されたカテーテルを介してラットに投与し、直後にKrebs緩衝液0.2ml単独に切り替えて静脈カテーテルを洗い流した。以前に記載されたように(48)、平均動脈圧(MBP)のモニタリングのために、以前に記載されたように、右大腿静脈に追加的なカテーテルを挿入した(47)。Maclabシステム(Phymep, Paris, France)に連結したCOBE CDX III圧変換器(Phymep, Paris, France)に動脈カテーテルを接続した。血圧シグナルによりHR測定をトリガーした。実験全体にわたりBPを連続的に記録した。動脈カテーテルが圧変換器に接続された15分後に、各ラットは、アペリン断片のi.v.注射を受けた。
各動物について、注射の直後15分間のΔMBPの曲線下面積(AUC、ベースラインと平均BPとの間の面積)を計算した。次に、各群についての平均AUCを計算した。独立Student t検定を使用して、投与された物質(K17F又はP92、i.v.)に対して観察されたBPが統計的に有意な差を有するかどうかを判定した。
XIII − マウスにおける脳室内注射及びAVPのラジオイムノアッセイ
水を自由摂取させた覚醒マウス又は以前に記載されたように24時間絶水した覚醒マウス(4)に、K17F(1μg)及びP92(0.01μg〜1μg)をi.c.v.経路により投与した。注射の1分後に動物を屠殺し、0.3M EDTA(pH7.4)50μlを含有する冷チューブ内に体幹血(trunk blood)(0.5〜1ml)を収集した。特異的バソプレッシン−[Arg]RIAキット(Peninsula Laboratories International Inc, San Carlo, USA)を使用することにより、以前に記載されたように(4)、血漿0.2mlからAVP濃度を決定した。
XIV − 単離された潅流ラット心調製物及び心筋収縮能の記録
ペントバルビタールナトリウム(50mg/kg、腹腔内)で動物を麻酔した。ヘパリン(200IU/kg)を大腿静脈内に投与した。心臓を手早く切除し、以下(mM):NaCl 118.5、KCl 4.75、MgSO 1.19、KHPO1.2、NaHCO 24、CaCl 1.4及びグルコース 11を含有する氷冷Krebs-Henseleit溶液中で停止させた。次に、潅流装置に心臓を取り付け、蠕動ポンプ(Minipuls 3, model 172)を用いて一定流速6ml/minで上行大動脈を介して逆行性潅流を樹立した。pH7.4を保つために95% O/5% COを通気している37℃のKrebs-Henseleit重炭酸緩衝液で心臓を潅流した。右房に挿入したサーモプローブにより温度を連続的にモニタリングした。心臓は洞調律で自発的に拍動する。国内食品ラップ製液体充填等容性バルーンを、左心耳を経由して左室内に導入し、膨張させて、8〜10mmHgの前負荷を与えた。データ取得システム(Chart V5, Powerlab 16/30, ADInstruments, UK)を経由して左室圧を連続的にコンピューターに記録した。左室圧の最大上昇速度(dP/dtmax)及び心拍数を左室圧から得た。20分の平衡時間の後に、輸液ポンプ(Harvard Apparatus Pump 11)を用いて潅流液に速度100μl/minで30分間添加した薬物により心臓を処置した。
XV− データ及び統計解析
結合実験及びcAMP実験からのデータをGraphPad Prism(GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)で解析した。Studentの独立t検定又はDunnetの事後検定を伴う一元配置分散分析(ANOVA)を用いて統計的比較を行った。Studentの独立t検定又は加重平均に対する一元配置分散分析(ANOVA)に続くFisherの検定を使用して、カルシウム測定についての統計的な差を評価した。
大動脈の等尺性張力の記録値を、平均±semとして示す。一元配置ANOVA(Emax及びpDの比較)又は繰り返し測定についてのANOVAに続くFisherの制約付き最小有意性(濃度−反応曲線の比較)を使用して、結果の有意性を評価した。P<0.05を有意と見なした。
実施例:2 結果
1 − CHO細胞に安定発現されたラットアペリン受容体−EGFPに対するK17F、pE13F及びアペリン類似体の親和性
pE13Fをインビボ酵素分解から保護するために、本発明者らは、pE13Fの各アミノ酸をそのD−異性体又は合成アミノ酸により置き換える。本発明者らは、最初に、pE13Fのどのアミノ酸がアペリン受容体への改変ペプチドの結合に影響せずに置き換えることができるかを決定する。アペリン受容体についてのD−スキャニング実験からのKi値は、pE13Fについて0.6±0.1nMであり、pE13F(D−Arg)、pE13F(D−Arg)、pE13F(D−Leu)、pE13F(D−Ser)、pE13F(D−His)、pE13F(D−Lys)、pE13F(D−Ala)及びpE13(D−Phe13)についてそれぞれ37.5±11.3nM、40.2±9.0nM、3.4±0,4nM、23.3±4.7nM、4.1±2.0nM、12.2±4.6nM、4.3±1.8nM、8.6±2.7nMであった。本発明者らは、また、Ac−R12Fについて1.4±0.7nM、pE13F(Aib)について2.6±2.3nM、pE13F(Nle11)について0.8±0.2nM及びpE13(4Br−Phe13)について0.06±0.02nMという、アペリン受容体に対するKi値を得た。pE13FにおけるpGluの欠失並びにN−アセチルArg、D−Leu、Aib、D−Ala、Nle11及び4Br−Phe13の付加の組み合わせは、化合物P26を提供し、この化合物は、Ki値2.1±0.4nMを示した(表2)。
表1にK17Fでの置換の組み合わせについてのKiを示した。置換D−Leu、Aib11、D−Ala13、Nle15及び4Br−Phe17と一緒のLysのアセチル化は、親和性0.11±0.14nMを有する化合物P96を産生した。5位での置換、D−Glnを加えることで、化合物P95(0.03nM)の親和性がK17Fと比較してなお10倍改善する。最終的に、P95に行われた全ての変化に加えて本発明者らが3位にD−Argを導入した化合物P92は、K17Fに類似する親和性0.21±0.13nMを示した。
最終的に、K17F並びに類似体P26及びP92についてのKi値は、それぞれ0.3±0.1nM、2.1±0.4nM、0.2±0.06nMであった(表2)。
2 − ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞におけるフォルスコリン誘導cAMP産生の阻害に及ぼす効果
ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞を、漸増する濃度のK17F、pE13F及びそれらの類似体(10−14〜10−6M)の存在下で10−6M フォルスコリンと共にインキュベーションすることで、pE13F及びK17FについてそれぞれIC50値1.0±0.2nM及び0.3±0.2nM、並びにpE13F(D−Arg)、pE13F(D−Arg)、pE13F(D−Leu)、pE13F(D−Ser)、pE13F(D−His)、pE13F(D−Lys)、pE13F(D−Ala)及びpE13(D−Phe13)についてそれぞれIC50値927±312nM、419±58nM、25±9.6nM、350±180nM、317±143nM、76±10nM、43±12nM、109±27nMを有して、フォルスコリン誘導cAMP産生の濃度依存性阻害を生じた。本発明者らは、また、Ac−R12Fについて2.4±1.4nM、pE13F(Aib)について1.2±0.6nM、pE13F(Nle11)について1.0±0.5nM及びpE13(4Br−Phe13)について0.1±0.05nMのIC50値を得た。K17F類似体P92、P95、P96の方は、K17Fに類似した阻害効力を示した(表1)。最終的に、類似体P26及びP92についてのIC50値は、それぞれ4.4±0.9nM及び0.2±0.06nMであった(表2)。
3 − CHO細胞に安定発現されるラットアペリン受容体−EGFPのインターナリゼーションに及ぼす効果
本発明者らは、また、pE13F又はK17F及びそれらの類似体がラットアペリン受容体を安定発現しているCHO細胞におけるラットアペリン受容体−EGFPのインターナリゼーションを誘導する能力を検討した。組換えアペリン受容体をそのC末端部分でEGFPによりタグ付けしたので、本発明者らは、形質膜区画から小型の細胞質蛍光小胞への蛍光の再分布を追従することにより、アペリン受容体のインターナリゼーションを視覚化することができた。アペリン受容体−EGFPを安定トランスフェクトされたCHO細胞を、それぞれ1.7及び0.26nMのEC50値を有する漸増する濃度のpE13F又はK17Fと共に20分間インキュベートすることで、形質膜での蛍光消失及び多数の細胞内蛍光小胞の出現により示されるように、アペリン受容体の進行性で顕著なエンドサイトーシスが生じた(表3、図1)。対照的に、ラットアペリン−受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞を1μM pE13F(D−Arg)、pE13F(D−Arg)及びpE13F(D−Lys)と共にインキュベートすることは、アペリン受容体のインターナリゼーションを誘導しなかった。実際に、CHO細胞は、細胞内蛍光小胞なしに形質膜レベルで強いアペリン受容体−EGFP蛍光を示した。対照的に、類似体AcR12F、pE13F(Aib)、pE13F(D−Lys)、pE13F(D−Ala)、pE13F(Nle11)、pE13(4Br−Phe13)は、アペリン受容体のインターナリゼーションの強力な誘導物質である。同様に、P26、P92及びJFM V−0196Bは、それぞれ2.11±1.14、0.38±0.11及び0.41±0.16nMのEC50値でアペリンRのインターナリゼーションを誘導することができた(表2、7、図1、9)。pE13F及びK17Fと比較した類似体P26及びP92により誘導されるインターナリゼーションの定量により、効率の順序:K17F=P92>pE13F=P26が示された。
4 − ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞におけるERK1/2リン酸化に及ぼすK17F、pE13F、P92及びP26の効果
K17F、pE13F、P92及びP26に対するERK1/2リン酸化の用量反応曲線は、K17F及びペプチド92についてそれぞれ等価のEC50値4.08±1.17nM及び3.42±2.41nMを有して類似の最大効果を示したが、一方で、pE13F及びペプチド26についてのEC50値は、K17Fよりも3及び18倍高い(それぞれEC50=12.0±2.79 10−9M及び71.3±19.1 10−9M)(表2)。様々な化合物を用いたERK1/2リン酸化の用量反応曲線は、K17F、P92及びJFM V−0196Bについてそれぞれ4.08±1.17nM、3.42±2.41nM及び0.89±0.61nMのEC50値を有して、類似の最大効果を示した(表7)。対照的に、pE13F及びP26は、それぞれ対応するEC50値12.01±2.79nM及び72.10±19.60nMを有して、ERK1/2リン酸化のより弱いプロモーターであった(表7)。したがって、以下の化合物についての効率の順位は、JFM V−0196B>P92=K17F>pE13F≫P26であった。
5 − CHO細胞内に安定発現されるラットアペリン受容体−EGFPに対するK17F由来のアルキルペプチド及びパーフルオロアルキルペプチドの親和性並びにフォルスコリン誘導cAMP産生に及ぼすそれらの阻害剤効力
アペリン受容体に対するアルキルK17F類似体の親和性は、パーフルオロアルキルペプチドの親和性よりも低かった(表3)。
最良の化合物は、親和性0.2nMを有するJFM V−0196B及びJFM V−0220Bである。K17FのN末端部分にパーフルオロアルキル鎖を有するリシン残基を付加する事実(化合物JFM V−0210/1)は、それ自体のリシンのイプシロンにパーフルオロアルキルで標識されたK17Fと比べて親和性に影響しない。フォルスコリン誘導cAMP産生に及ぼすこれらの化合物の阻害効力は、ナノモル濃度範囲である。結論として、K17FのN末端部分にアルキル又はパーフルオロアルキル基を付加するための事実は、その親和性(4から15倍の間)又はフォルスコリン誘導cAMP産生を阻害する能力(15から40の間)を大々的には改変しない(表3)。
6 − pE13F、P26、K17F、P92並びに化合物JFM V−0196A及びJFM V−0196Bの血漿半減期
マウス血漿中の安定性。37℃のマウス血漿中のK17F、pE13F、P26、P92、JFM V−0196A及びJFM V−0196Bの安定性を決定した(表4)。K17F及びpE13Fの血漿中半減期の値は、それぞれ4.6及び7.2分である一方、K17F及びpE13Fのそれぞれの誘導体:P92及びP26は、半減期の値が24及び86分と血漿安定性の増加を示す。そのうえ、K17Fのアルキル又はパーフルオロアルキル誘導体は、4時間インキュベーション後であっても分解が観察されなかったので、より高い血漿安定性を示す。
7 − K17F、pE13F、P92及びP26の血管弛緩効果
ノルアドレナリン(NA)により予備収縮したラット大動脈輪に対して
3×10−6M NAを用いて予備収縮されたラット大動脈輪において、K17F、pE13F、P92及びP26は、濃度依存性弛緩を誘導した(図2)。P26の効力(pD)(6.27±0.42)は、K17F(8.30±0.44)、pE13F(8.00±0.59)及びP92(7.68±0.57)の効力よりも有意に低かった(P<0.05)。対照的に、pE13Fにより誘導される最大効果(62±6%)は、K17F(87±8%、P<0.01)、P26(93±3%、P<0.001)及びP92(100±1%、P<0.001)により誘導される最大弛緩効果よりも有意に低かった(図2A)。対照的に、最大濃度100μMで、pE13F(62±6%)及びJFM V−0196B(60±3%)により誘導される血管弛緩効果は、同濃度のK17Fにより誘導される効力よりも有意に低く(93±3%、P<0.01)、K17Fと比較してこれらの2つの化合物が低い効力であることを示した(図10A)。
アンジオテンシンII(AngII)により予備収縮したラット糸球体細動脈に対して
ラット糸球体細動脈の血管反応性にこれらの化合物が及ぼす効果を評価するために、1)基礎状態で、2)AngIIを添加後に、並びに3)AngII及びP92の存在下で直径を測定した。結果を図2Bに示すが、1nM AngIIがベースライン状態で測定された値と比較して細動脈直径を有意に減少させたことを示した(それぞれ100.0±4.1対87.6±1.9%、n=5、P<0.05)。1nM AngIIにより予備狭窄した細動脈への500nM P92の添加は、87.6±1.9から98.1±2.5%に細動脈直径を増加させた(n=5、p<0.05)。これらの結果は、P92が、K17KとしてAngIIにより予め予備狭窄した糸球体細動脈の血管拡張を誘導可能であったことを示した。
そのうえ、1nM AngIIにより予備収縮した細動脈への500nM JFM V−196Bの適用は、細動脈直径を12.97±0.50から13.88±0.45μmに増加させた(n=5、p<0.05)。K17F及びP92の血管弛緩効果は、有意に変化しなかったJFM V−196Bの効果と対照的に、NOシンターゼ阻害剤である20M L−NAMEの存在下で遮断された(図10B)。
8− 麻酔された正常血圧ラットにおける動脈圧に及ぼすK17F又はP92又はJFM V−0196Bの静脈内注射の効果
A)動脈圧に及ぼすP92の効果
イナクチン(用量100mg/kg)で麻酔された正常血圧Wistarラット(300g)において基礎MBPは100.3±1.2mmHgであった。K17F(15nmol/ラット=50nmol/kg)の静脈内注射は、平均動脈圧(MABP)を7.8mmHg減少させた。おそらく血流中でのペプチドの急速な分解を反映して、降圧応答は、注射の1.2分後に最大であり、単に一過性であった。ベースラインへの復帰は、注射の4.2分後に観察された。用量15nmol/ラットで、P92は、K17FよりもBPの減少にずっと有効であり(15nmol K17Fの投与を受けているWistarラットと比較して、1分で−20.8mmHg、P<0.05)、注射の10.8分後にベースラインに復帰した(15nmol K17Fの投与を受けているWistarラットと比較してP<0.05)(図3A)。K17Fの静脈内注射(100nmol/ラット=333nmol/kg=0.3μg/kg)は、MABPを30.5mmHg減少させ、プラトー値−12mmHgへの復帰が、約22分で観察された。同用量のP92について、本発明者らは、約35分で観察された−約20mmHgというプラトー値への復帰を伴うMABPにおける55.4mmHgの減少を観察した(図3B)。
Wistarラットにおいて、P92又はK17F(5〜100nmol/ラット)のi.v.注射は、それぞれ29.5及び30nmolのED50でMABPを用量依存的に減少させた(図4)。BP応答のAUCの計算によると、P92をi.v.注射されたWistarラットにおいて、K17Fを注射されたラットと比較して、より重大な降圧応答が確認された(100nmol P92 vs 100nmol K17F後のAUC:−34303±4003mmHg.s vs −13712±5271mmHg.s、P<0.05)。
麻酔されたWistarラットに漸増する用量(16.6〜50nmol/kgに対応する5〜15nmol/ラット)でi.v.注射されたJFM V−0196Bは、用量依存的にBPを減少させ、用量15nmolについて10分で観察された最大減少が−51.4±6.1mmHgであり、これに対し、同用量のK17Fについては5.4±1mmHgであった。注射の108分後にBPにわずかな減少(6から10mmHgの間)が、まだ観察された(示さず)。15nmolでのBPにおける減少及び降圧効果の持続は、同用量のK17Fの降圧効果よりもそれぞれ9及び27倍高い。
B)動脈圧に及ぼすJFM V−0196Bの効果
第2系列の実験では、本発明者らは、麻酔されたWistar正常血圧ラットにおけるBPに及ぼす化合物JFM V−0196Bの効果を測定した(図5)。漸増する用量(5〜15nmol/ラット)でi.v.注射されたJFM V−0196Bは、用量依存的にBPを減少させ、用量15nmolについて最大減少50mmHgであり、それに対し、K17Fについて7.8mmHgであった。プラトー値−25mmHgへの復帰が、約33分で10又は15nmol P92について観察された。対照的に、15nmol K17Fの投与を受けているWistarラットでは、10.8分後にベースラインへの復帰が観察された。
麻酔された正常血圧ラットにおけるi.v.注射後の化合物P92の最大降圧応答及び降圧効果の持続時間は、K17Fよりも3倍高い(表5)。化合物JFM V−0196Bについて、最大降圧応答及び降圧効果の持続時間は、K17Fよりもそれぞれ6.7及び8倍高く、30分後にプラトー値でまだ21mmHgのBP減少があることが分かっている。P92及びJFM V−0196Bの注射後のベースラインに復帰する時間を定義するために追加的な実験が必要である(表5)。
9 − 血液循環内のAVP放出に及ぼす、覚醒している体水分正常マウス又は脱水マウスにおけるK17F P92又はJFMV−196Bの脳室内(icv)注射の効果
マウスの24時間水欠乏は、2セットの実験において血漿AVPレベルを有意に増加させる(425±46pg/ml、n=18に対して対照マウス175±17pg/ml、n=20;P<0.001、図6A及びB並びに644±60pg/ml、n=14に対して対照マウス232±54pg/ml、n=8;P<0.001、図6A及びB)。以前に記載されたように{Iturrioz, 2010 #32}、絶水マウスにおける用量1μg(468pmol)でのK17Fのi.c.v.注射は、食塩水を注射された絶水マウスと比較して(425±46pg/ml)、血漿AVPレベル(190±27pg/ml、n=7)を有意に減少させた(P<0.001)(図6)。
絶水マウスへの漸増する用量(0.01μg〜1μg、4.5〜454pmolに対応)のP92のi.c.v.注射は、血漿AVPレベルに用量依存的な減少を誘導した。P92(0.02μg=9.1pmol;図6)についてのED50は、K17FのED50と比較して6倍低かった(ED50=56pmol{Iturrioz, 2010 #32})。P92の用量0.1μg(45pmol/マウス)で観察されたP92により誘導されるAVP放出の最大減少(−85%)は、K17F 1μg(468pmol/マウス)で観察された放出と類似していた(−94%)(図11)。絶水マウスに漸増する用量(0.001μg〜0.03μg、0.29〜8.79pmolに対応)のJFM V−0196Bをi.c.v.注射することは、血漿AVPレベルに漸進性の減少を誘導した(図11)。用量0.01μg(2.93pmol/マウス)のJFM V−0196Bについて観察された、AVP放出における最大減少が、JFM V−0196Bにより誘導された(−75%)。JFM V−0196BについてのED50(0.001μg=0.29pmol;図11)は、K17FのED50(ED50=56pmol)の193倍低かった。体水分正常マウスに過最大用量1μgで単独i.c.v注射されたP92及びJFM V−0196Bは、血漿AVPレベルに効果を有さない。
10 − 単離された潅流ラット心臓調製物における心収縮性に及ぼすK17F又はP92の効果
単離されたラット心からの左室圧の記録から、K17F(0.01〜300nM)は発生する圧を用量依存的に増加させたことが明らかとなった。100から300nMの間に含まれる用量について最大効果が観察された。他方で、用量200及び400nMのP92は、K17Fに類似した振幅で心収縮性を増加させる(図7)。試験した2つの化合物について変時効果は観察されなかった。
ペプチドの結合親和性の値(Ki)、FSK誘導cAMP産生の阻害の効力(IC50)、インターナリゼーションの効力(EC50)及びERK1/2リン酸化能は、2つ組又は3つ組で行われた少なくとも3つの独立した実験からの平均±S.E.M.を表す。表2と比較して、K17F、P92及びJFM V−196BのKi値をフルオロP92及びリポP92のKi値と平行して決定するための追加的な実験を行った。
実施例:3 化合物フルオロ−P92及びリポ−P92の結合試験:
本発明の他の化合物について実施例1に記載されたように、これらの化合物を合成する。フルオロ−P92及びリポ−P92の化学構造を、それぞれ図12及び図13に開示する。
アペリン受容体に対する化合物フルオロ−P92及びリポ−P92の親和性を、ラットアペリン受容体−EGFPを安定発現しているCHO細胞からの膜調製物を用いてチェックした。これらの化合物は、ナノモル濃度以下の範囲の高い親和性を示す。フルオロ−P92のKi値は、0.31±0.05nMであり、一方でリポ−P92のKi値0.25±0.02nMは、P92と比較してわずかに2〜3倍減少する(Ki値0.09nM)。
参考文献:
本出願にわたり、様々な参考文献が、本発明が属する技術の現状を記載している。これにより、これらの参考文献の開示は、参照により本開示に組み入れられる。


Claims (19)

  1. 次式(I):
    リシン−フェニルアラニン−Xaa1−アルギニン−Xaa2−アルギニン−プロリン−アルギニン−Xaa3−セリン−Xaa4−リシン−Xaa5−プロリン−Xaa6−プロリン−Xaa7 (I)
    で示されるペプチド
    [その際:
    − フルオロカーボン基、アセチル基、又はアシル基−C(O)Rは、該ペプチドと直接又はPEG、リシン及びアルギニンからなる群より選択されるスペーサーを経由して、式(I)で示されるペプチドの少なくとも1つのリシンのアルファ−アミノ基又はイプシロン−アミノ基のいずれかで連結しており、スペーサーがリシンである場合、パーフルオロ基又はアセチル基又はアシル基は、該スペーサーのアルファ−アミノ基又はイプシロン−アミノ基のいずれかで直接連結しており、式中、
    Xaa1は、アルギニン(R)又はD−異性体アルギニン(R)であり、
    Xaa2は、グルタミン(Q)又はD−異性体グルタミン(Q)であり
    Xaa3は、ロイシン(L)又はD−異性体ロイシン(L)であり、
    Xaa4は、ヒスチジン(H)又はα−アミノイソ酪酸(Aib)であり、
    Xaa5は、アラニン(A)又はD−異性体アラニン(A)又はグリシン(G)であり、
    Xaa6は、メチオニン(M)又はノルロイシン(Nle)であり、
    Xaa7は、フェニルアラニン(F)又は4−Brフェニルアラニン(F)であり、
    Rは、C7−30アルキルである]
    を有するアペリン類似体。
  2. 代謝的に安定な類似体である、請求項1記載のアペリン類似体。
  3. Xaa1が、D−異性体アルギニン(R)である、請求項1又は2記載のアペリン類似体。
  4. Xaa2が、D−異性体グルタミン(Q)である、請求項1〜3のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  5. Xaa3が、ロイシン(L)である、請求項1〜4のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  6. Xaa4が、α−アミノイソ酪酸(Aib)である、請求項1〜5のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  7. Xaa5が、D−異性体アラニン(A)である、請求項1〜6のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  8. Xaa6が、ノルロイシン(Nle)である、請求項1〜7のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  9. Xaa7が、4−Brフェニルアラニン(F)である、請求項1〜8のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  10. ペプチドと連結したフルオロカーボン基が、次の構造:CmFn−CyHx−(L)−[式中、m=3〜30、n≦2m+1、y=0〜15、x≦2y、(m+y)=3〜30であり、適宜の(L)は、ペプチドのリシンへのアミド結合を形成するための、該ペプチドへの共有結合の結果として生じる官能基、好ましくはカルボニル−C(O)−である]を有する、請求項1〜9のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  11. アシル基が、次の構造:CH3−CyHx−C(O)−[式中、y=7〜30、x=2yである]を有する、請求項1〜9のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  12. (i)アセチル−Lys−Phe−(D−Arg)−Arg−(D−Gln)−Arg−Pro−Arg−(D−Leu)−Ser−Aib−Lys−(D−Ala)−Pro−Nle−Pro−(4−Br)Phe;
    (ii)(i)の配列と実質的に相同なアミノ酸配列、好ましくは(i)の配列と少なくとも80%同一なアミノ酸配列を有するアペリン類似体;及び
    (iii)配列(i)のアミノ酸配列と比較して少なくとも1つ又は2つのアミノ酸保存的置換を有するアペリン類似体
    からなる群より選択される、請求項1〜11のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  13. ペプチドが:
    i)配列番号:1のアミノ酸配列(KFRRQRPRLSHKGPMPF)を有するペプチド;及び
    ii)(i)の配列と実質的に相同なアミノ酸配列、好ましくは(i)の配列と少なくとも80%同一なアミノ酸配列;及び
    iii)(i)のペプチドと比較して、少なくとも1つ又は2つのアミノ酸保存的置換を有するペプチド
    からなる群より選択され、
    (i)、(ii)又は(iii)のいずれかのペプチドにおいて、フルオロカーボン基又はアシル基RC(O)−が、該ペプチドのNH2末端残基若しくは最初のリシン残基のNH2εに直接、又はリンカーLリシンのリシン残基のεNH2に連結している、
    請求項1又は2記載のアペリン類似体。
  14. 薬物として使用するための、請求項1〜13のいずれか一項記載のアペリン類似体。
  15. − 心血管疾患:心不全、腎疾患(例えば腎不全、腎炎など)、高血圧症、肺高血圧症、硬変、動脈硬化症、肺気腫、肺水腫;脳卒中、脳虚血、敗血症における心筋障害
    − 神経原性糖尿病(例えば、糖尿病性腎症、糖尿病性神経障害、糖尿病性網膜症などの糖尿病性合併症)のような病理を含めた抗利尿ホルモン不適切分泌症候群(SIADH)、敗血症性ショック、口渇トラブル;
    − 代謝疾患:肥満、食欲不振、過食症、大食症、高コレステロール血症、高グリセリド血症、高脂血症;
    − 老人性認知症、脳血管性認知症、家系性変性疾患(genealogical denaturation degenerative disease)(例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病、ピック病、ハンチントン病など)が原因の認知症、感染症(例えば、クロイツフェルトヤコブ病などの遅発性ウイルス感染)に起因する認知症、内分泌疾患、代謝疾患、又は中毒(例えば甲状腺機能低下症、ビタミンB12欠乏症、アルコール依存症、様々な薬物、金属、若しくは有機化合物により起こる中毒)に関連する認知症、腫瘍(例えば脳腫瘍)により起こる認知症、及び外傷性疾患(例えば慢性硬膜下血腫)が原因の認知症などの様々なタイプの認知症、抑うつ、過活動児童症候群(小頭症)、意識障害、不安障害、統合失調症、恐怖症;
    − サルコペニア;
    − 多発性嚢胞腎疾患;
    − 低ナトリウム血症
    からなる群より選択される、アペリン受容体により媒介される疾患の処置のための方法における使用のための、請求項1〜13記載のアペリン類似体。
  16. 心血管疾患及び/又はSIADHの処置のための方法における使用のための、請求項15記載のアペリン類似体。
  17. 心血管疾患が、心不全、腎不全、高血圧症、肺高血圧症からなる群より選択される、請求項16記載の使用のためのアペリン類似体。
  18. 請求項1〜17のいずれか一項記載のアペリン類似体及び1つ以上の薬学的に許容し得る賦形剤を含む、医薬組成物。
  19. 哺乳類におけるアペリンにより媒介される疾患、状態又は障害を治療及び/又は予防するための方法であって、それを必要とする哺乳類に、請求項1〜17に記載の代謝的に安定なアペリン類似体又は請求項18記載の医薬組成物の治療有効量を投与する段階を伴う方法。
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