JP2023154006A - 細胞外マトリクスの合成を促進するグルコサミンのアミノ酸誘導体、及びこれを含む医薬組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】軟骨組織の細胞外マトリクスを構成する高分子の代謝回転の調節に主に関連する病気の治療若しくは予防のための薬剤を提供する。【解決手段】以下の化学式１の一般構造：JPEG2023154006000005.jpg36131又は、薬学的に許容可能な塩、溶媒和物、水和物、若しくはこれらの立体異性体を有するグルコサミンのアミノ酸誘導体であって、前記基Ｒは、アミノ酸、アミノ酸のＮ－アシル誘導体、又はペプチドのＮ－アシル誘導体を表し、前記グルコサミンのアミン基は、カルバミド結合によって前記アミノ酸のカルボキシル側鎖に結合されている、グルコサミンのアミノ酸誘導体である。【選択図】なし

Description

周知のように、人体及びその構成器官は、構造的及び支持的な役割を意味する「結合組織」なる用語で従来から呼ばれる組織によって、共に支持及び保持されている。しかしながら、結合組織は支持的な機能を有するだけではなく、他の組織へのリンクとして働き、生物の防御機能に関与するとともに、新生血管が形成されていない組織に対する栄養を確保する機能も有する。

様々なタイプの結合組織は、いずれも、２つの必須成分である細胞集団及び細胞外マトリクス（ECM）からなる。後者の細胞外マトリクスは、アモルファス成分及び繊維成分か
らなり、これらの２つの成分の各々の相対比率は、対象の結合組織のタイプによって異なる。

細胞外マトリクス（ECM）は、原形質膜（plasma membrane）の近傍にある細胞外物質の組織ネットワークであり、細胞の形状及び働きを決定する上で重要な役割を果たす。その成分は、様々な生理学的プロセスを適切に機能させるために継続的に再構築されるが、そのリズムは、年齢を重ねるにつれて遅くなる。したがって、再構築が不十分な場合、特に運動器官及び皮膚の双方に関連する様々な疾患を発症する原因となる（Naba et al、2015年）。

特殊な結合組織の一種として軟骨組織がある。軟骨は、実際には、単一の細胞種、軟骨細胞、及び豊富な細胞外マトリクス（abundant extracellular matrix：ECM）からなる支持結合組織として定義される。軟骨細胞は、上記組織の２～５％を構成するものであり、細胞外マトリクスの成分の産生、及びその継続的な再構築に関与している。上記マトリクスは、コラーゲン繊維及び高分子凝集体、並びにアグリカンに代表されるプロテオグリカンで構成されている。軟骨組織は、継続的に再構築されるが、このプロセスには、同化経路と異化経路（anabolic and catabolic pathways）との間の微妙なバランスを維持する
ことも含まれる。

軟骨組織に影響を及ぼす主な病状は、変形性関節症（ＯＡ）である。これは、いくつかの筋骨格障害の原因となる最も一般的なタイプの関節疾患であり、痛み、紅斑、腫れ、関節の周囲及び内部における滲出、並びに関節レベルの運動障害及び機能障害を特徴とする。実際、この病状は、関節軟骨の基本物質における摩擦及び繊維の離解（defibration）
による構造変化を特徴とし、負荷をかけた状態又は動作において力学的ストレス（mechanical stresses）を吸収する能力が低下する。この結果、下層の骨は、骨形成の増進に反
応するが、最終的には変形してしまう。ゆっくりとした進化形態において、ＯＡは、関節の摩擦の傍生理的状態（paraphysiological condition）であり、老化の現れであるとみ
なすことができるが、急速に変化する形態においては、事実上の疾患を表すものである。ＯＡは、主に変性の側面を呈しているが、多かれ少なかれ激しい炎症の兆候も示す。ＯＡの進行中、軟骨基質（cartilaginous matrix）の再構築に関与する同化プロセスと異化プロセスとの間に不均衡が生じる。炎症誘発性サイトカインが分泌されると、新たなマトリクスの合成が減少するが、軟骨の損傷（erosion of cartilage）は、メタロプロテアーゼ（metalloproteases）の過剰活性化の結果として生じる。変形性関節症のプロセスの最終的な結果としては、患部の関節が完全にブロックされ、その機能が失われる。

ＯＡ療法においては、予防措置から薬理学的、物理的、外科的治療に至るまで、様々な種類の手法が知られている。

人工装具置換法（prosthetic replacement procedures）に関するＯＡの外科治療は、
一般に痛みの症状を完全になくして、関節機能を向上させることができるが、外科手術の実行や移植される人工装具の寿命などの制限がある。この外科治療を除けば、ＯＡでの全ての治療法の目的は、残念ながら、痛みの制御、関節機能の維持、及び関節の衰えを遅くすることにより患者の生活の質を改善することだけである。

本発明の利用分野では、ＯＡの薬物療法に注目する必要がある。この薬物療法における薬は、痛みと戦うことを目的とした対症療法薬（symptomatic）と、軟骨保護剤（chondroprotectors）と呼ばれる関節軟骨の構造に作用する薬とに分けることができる。非ステロイド性抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）は、痛みと疾患の炎症段階の治療として最初に選択される治療薬である。ＯＡの対症療法のためのより効果的又はより適切なＮＳＡＩＤはまだ認識されていない。ＮＳＡＩＤの種類は、忍容性（tolerability）、作用の持続時間や選択性などの分子に関連するいくつかの特性、及び臨床反応に基づいて選択される。最も使用されている薬剤として、イブプロフェン、ニメスリド、ナプロキセン、ケトプロフェン、ジクロフェナクが挙げられる。これらの薬剤の使用制限は、特に胃への有害性などの副作用に関連しており、継続的な使用が認められていない。パラセタモール（paracetamol）は
、鎮痛作用のある薬剤として広く使用されており、特に胃腸のリスクがある患者やＮＳＡＩＤの使用に対する他の禁忌がある患者に対して使用される。我々の国では数年前からオピオイド鎮痛薬をＯＡに使用可能であるが、この鎮痛薬は、ＮＳＡＩＤに耐性のない患者や、非アヘン系鎮痛薬にあまり反応しない患者に役立つ。最も使用されているものとして、コデイン及びトラマドールがあり、互いに関連させて、或いは組み合わせて摂取することができる。特殊な環境で時折使用することが可能な他の治療法としては、コルチゾン製剤を使用した関節内浸潤、又はヒアルロン酸に基づく関節内浸潤があるが、これらの治療法は長期的にみると限られた効果しかない。

別のレベルでは、軟骨保護剤は、軟骨代謝に直接影響を及ぼしたり、変性過程を阻害したり、軟骨細胞による新たなＥＣＭの合成を促進したりするため、ＯＡの治療における新たな治療的観点の１つとして考えられている。これらの新たな物質について行われた研究からより高い効果を示したものは、天然由来のグルコサミンであり、この物質は、軟骨の炎症因子の産生を抑制し、その衰えを阻止するとともに、新たな軟骨の形成を促進することができると考えられている。この役割を果たす他の候補物質、例えばヒアルロン酸自体、コンドロイチン硫酸、ジアセリン抽出物、大豆抽出物、及びアボカド抽出物などは依然として研究中であるが、これらの作用機序は完全には解明されていないため、その有効性はすべての人に受け入れられているわけではない（Cutolo et al、2015年）。

将来の治療学的展望に関しては、組織工学の進歩に大きな期待が寄せられており、「自家培養軟骨細胞移植術（the implantation of autologous chondrocytes）」、すなわち
同じ患者から採取した軟骨細胞の移植については、良い結果が得られている。しかしながら、この治療法は依然として限定的なものであり、若年患者、一部の関節、及び下層の骨に影響を及ぼしていない軽度の損傷の場合にのみ効果を及ぼしうる（B.L. Kidd et al、2007年）。

疫学に関する限りでは、変形性関節症は全ての脊椎動物に影響を及ぼす疾患であり、人間の場合、この疾患の発生頻度が非常に高く、世界人口の大部分、特に平均年齢及び高齢の人口を苦しめる疾患である。ＯＡの放射線学的兆候は、５０歳から６５歳までの８０％以上の人々に見られるが、同じ年齢層における実際の症状は、女性の約２０％、及び男性の１５％に見られる。イタリアでは、その病状は、約４００万人の人々に影響を及ぼし、一般的な医療機関での診療を受ける最も多い理由のうちの１つである。

上述したように、平均寿命の延びに関連して、ＯＡは、患者の生活の質に悪影響を及ぼすだけでなく、国民の医療制度に必然的にのしかかる大きな社会経済的負担を伴う最も重要な社会問題になっている。

したがって、本発明は、概して、この病状の進化過程を阻止して、これに起因して生じうる衰弱性の損傷を防止すると同時に、健康な軟骨の構造に極似する構造を取り戻し、可能な限り上述した病理学的側面をなくすことが可能な新たな薬理学的経路を確立することを目的とする。

本発明の他の利点は、以下に示す非限定的な例として提供される本発明の実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。

本願に開示される化合物は、驚くべき予想外の生物学的効果を発揮することが発見された。特に、言及される化合物、又はこれらを含む医薬組成物は、結合組織、特に軟骨組織におけるＥＣＭの成分を適度に刺激し、これらの組織がこれまでの健康な構造に酷似した構造、又は変形性関節症などに起因する変性の兆候のない軟骨の構造を取り戻すよう作用することが示された。

上述した本発明の化合物は、概して、グルコサミンのアミノ酸誘導体からなり、より好ましくは、グルコサミンのＮ－アセチル－フェニルアラニン誘導体によって表され、この化合物においては、以下の実験的試験の大部分が集約されている。

上述した内容は、概して、グルコサミンの革新的なアミノ酸誘導体の作用機序及び生物活性を検証可能なインビトロ（in vitro）法及びインビボ（in vivo）法を用いて実施さ
れた、発明者による詳細な研究に由来する。

上述したクラスの化合物、具体的にはグルコサミンのＮ－アセチル－フェニルアラニン誘導体は、ウサギ及びマウスの両方におけるＯＡのインビボモデルで研究された。この研究において、ウサギ又はマウスの変形関節症を患った膝に上記化合物を関節内投与すると、新たなＥＣＭの合成が促され、軟骨が変形性関節症のない健康な構造に酷似した構造を取り戻すということが分かった。このことから、上述したクラスの化合物が重要な再生効果を有することが示された。

分子機構を解明するために、初代培養軟骨細胞を用いて、インビトロによりグルコサミン由来のＮ－アセチル－フェニルアラニンを研究した。活性化タンパク質（ＡＰ）－１により制御される炎症経路を研究するため、ＩＬ－１により軟骨細胞を刺激した。具体的には、グルコサミンの上記Ｎ－アセチル－フェニルアラニン誘導体は、最初に２つのキナーゼ、すなわちＪＮＫ及びｐ３８のリン酸化反応を阻害し、結果として、ＡＰ－１の成分の１つであるｃ－ｊｕｎの活性化に影響を及ぼすのに予想外に効果的であった。次に、転写因子である核内因子κＢ（ＮＦ－κＢ）によって制御される炎症経路を妨げる有効性を分析した。この因子は、ＩＫＫα及びＩＫＫβの２つのキナーゼで構成されるＩＫＫ複合体によって制御される。上述したグルコサミンのＮ－アセチル－フェニルアラニン誘導体は、とりわけ細胞域において作用するＩＫＫαキナーゼの核移行を妨げて、ＩＫＫαのキナーゼ活性を選択的に阻害したが、ＩＫＫβのキナーゼ活性は阻害しなかった。

最後に、グルコサミンに由来する上記Ｎ－アセチル－フェニルアラニンによっていずれの細胞内経路が活性化されてＥＣＭ合成を促進するのかを理解するために、インビトロによるヒト初代軟骨細胞（human primary chondrocytes）についての研究がさらに実施された。生理学的条件をシミュレートするために、ヒト軟骨細胞の培養を三次元で実施して、
スフェロイド（spheroids）の形態の細胞を培養した。この結果は予想外なものであり、
本発明の上記化合物が、軟骨組織の特徴であるＩＩ型コラーゲンの合成を促進することを示した。さらに、これらの実験において、グルコサミン、及びグルコサミンに由来する上記Ｎ－アセチル－フェニルアラニンで細胞に対して同時に処置を行うと、相乗効果によりＩＩ型コラーゲンがさらに生成され、ＥＣＭの合成を制御する因子、すなわち成長因子であるＩＧＦ－１（インスリン成長因子）、及び転写因子であるＳＯＸ－９（Ｓｒｙ関連ＨＭＧｂＯＸ含有遺伝子）の発現が誘導され、これら２つの分子の結合により実現される興味深い同化作用が確認されることが分かった。その他の重要且つ予想外の発見として、上述したグルコサミンのアミノ酸誘導体、より具体的にはグルコサミンのＮ－アセチル－フェニルアラニン誘導体は、ヒアルロン酸の酵素シンテターゼ（ＨＡＳ－２）の発現を促進し、結果的に、ヒアルロン酸（ＨＡ）の産生を促進することが可能であると分かった。

本発明を実施する目的のための他の有望な発見は、上述したクラスの本発明の化合物が、初代ヒト線維芽細胞（primary human fibroblasts）に対しても特に有効であると証明
されたことであり、スフェロイドのように当該初代ヒト線維芽細胞を三次元で成長させた場合、上述した本発明の化合物なしで成長したスフェロイドと比較して相対的に多量のＩ型コラーゲンを生成した。さらに、太陽のＵＶＢ照射をシミュレートする程度までＵＶＢで刺激された線維芽細胞の培地に対して、グルコサミンのＮ－アセチル－フェニルアラニン誘導体を添加した結果、分子が、ＵＶＢによって刺激される炎症経路を抑制するとともに、ＵＶＢ処置により阻害されるＩ型コラーゲンの合成を回復させることが可能であると分かった。この発見により、本願の発明者は、このクラスの生成物が皮膚のＥＣＭの再構築を抑制し、その際、代謝回転（turn over）の相対的な変化によって皮膚が萎縮し、結
果として皮膚の老化を引き起こす可能性があること、また場合によっては、皮膚癌の発生過程の始まりにも繋がりうる可能性があることに対して即座に関心を示した。

したがって、以下の発明の発明者は、上述したインビボ及びインビトロの研究の両方において説明した有望な結果に基づき、上述したグルコサミンの革新的なアミノ酸誘導体の使用を開発した。このグルコサミンのアミノ酸誘導体は、一般に、結合組織、特に軟骨組織のＥＣＭを構成する高分子の代謝回転の調節に主に関連する病状の治療又は予防に使用される。以下では、この例示的且つ非限定的な目的を詳細に説明する。

本発明の他の特徴は、請求の範囲における様々な従属項で保護される、１つ以上の特定の実施形態についての以下の詳細な説明に記載されている。

以下においては、本発明の可能な実施形態のうちのいくつかのみを非限定的な例として示すが、記載された特定の技術的解決法に基づいて他の多くの実施形態を説明することも可能である。

本願は、グルコサミンの革新的なアミノ酸誘導体を使用すること、或いは、結合組織、より具体的には、軟骨組織のＥＣＭを構成する高分子の代謝回転の調節に主に関連する病気の治療又は予防のための薬剤を用意するために、単一の有効成分として、又は１つ以上のさらなる有効成分に関連して、上述したグルコサミンのアミノ酸誘導体を含む医薬組成物を使用することに関する。

したがって、本発明は、概して、変形性関節症の進化経路を阻止して、これに起因して生じうる衰弱性の損傷を防止することが可能な新しい薬理学的方法を提供することを目的とする。

本発明は、さらに、新たな細胞外マトリクスの内因性合成を促進することが可能な薬剤
を提供することを目的とする。

また、本発明は、マトリクス、並びにコラーゲン、プロテオグリカン、グリコサミノグリカン、及びアグリカンの成分を生成するように細胞を適切に刺激して、軟骨の構造を、健康な軟骨の構造に極似したものに戻すこと、すなわち、変形性関節症の進行による変性、又は激しいスポーツ活動による過度なストレスなどの他の原因による変性のない構造に戻すことを目的とする。

さらなる目的は、このクラスの生成物が、線維芽細胞の活性によりＩ型及びＩＩ型のコラーゲンの合成を回復させ、皮膚のＥＣＭの再構築に介入するという上述した能力を有することに関し、本発明は、このクラスの生成物を、皮膚の老化の治療において適切に使用することにより、皮膚の萎縮を抑制、又は、場合によっては防止し、皮膚癌の治療における新たな治療戦略として提案することを目的とする。

上述した本発明の化合物は、概して、以下の化学式１の一般構造を有するグルコサミンのアミノ酸誘導体からなる。
ここで、基Ｒは、アミノ酸、アミノ酸のＮ－アシル誘導体、又はペプチドのＮ－アシル誘導体を表し、グルコサミンのアミン基は、カルバミド結合によって前記アミノ酸のカルボキシル側鎖に結合されている。

本発明の特に好ましい実施形態において、上述した本発明の化合物は、好ましくは、以下の化学式２の構造を有するグルコサミンに由来するＮ－アセチル－フェニルアラニンによって表される。
本発明による化学式１を有する化合物、又は化学式２を有する化合物は、１つ以上の賦形剤又は担体とともに、当該化合物を単独で、或いは１つ以上の有効成分に結合して含む医薬組成物として存在しうる。なお、上述した１つ以上の賦形剤又は担体は、優れた製造技術及び薬事法（pharmaceutical legislation）の公知の基準に従って選択及び調製された投与経路に適したものである。

上述した実験的証拠に照らして、本発明の好ましい実施形態は、０．５重量％から４．
５重量％、より好ましくは１重量％から３重量％の濃度で含まれる、化学式１を有する化合物、又は薬学的に許容可能な塩、溶媒和物、水和物、若しくはこれらの立体異性体で構成される関節内又は皮内用の注射液を実現することにより、非経口投与経路に適した医薬組成物、より具体的には関節内又は経皮的経路に適した医薬組成物を、当該投与経路に適した公知の担体とともに提供することを想定している。

さらに好ましい実施形態において、上述した医薬組成物は、０．５重量％から４．５重量％、より好ましくは１重量％から３重量％の濃度、さらに好ましくは２．５重量％の濃度の、本発明の化学式１を有するグルコサミンのアミノ酸誘導体、又は薬学的に許容可能な塩、溶媒和物、水和物、若しくは立体異性体、並びに各々が０．１重量％から０．４重量％の濃度、より好ましくは０．２５重量％に等しい濃度のグルコサミン及び／又はヒアルロン酸で構成される有効成分の結合により構成される。特に、上述した薬理学的結合は、グルコサミンの添加が、薬剤の薬理学的活性に相乗効果をもたらすことと、ヒアルロン酸の添加が、より高い粘度を製剤に与えるというこの分子の特性によって明確に示唆されており、関節に投与されたときに潤滑効果をもたらすことと、を実証する実験的証拠に基づくものである。なお、全てのヒト骨格関節は、上述した投与の対象となりその恩恵を受けることができるが、特に膝への投与が好ましいことに留意されたい。

上述した治療及び予防効果を目的とした本発明によるさらなる実施形態は、ベースクリームに０．１重量％から２重量％の濃度、より好ましくは１重量％に等しい濃度で含まれる、化学式１を有する化合物で構成されるクリーム、又は薬学的に許容可能な塩、溶媒和物、水和物、若しくは立体異性体で構成されるクリームを作製することにより、局所投与経路に適した医薬組成物を提供することを目的とする。

好ましい実施形態に従って、例示的且つ非限定的な目的で本発明を説明してきたが、当業者であれば、以下の従属請求項に記載された関連する保護範囲から逸脱しない範囲で変形及び／又は改変を行うことが可能である。

Claims (10)

1. 以下の化学式１の一般構造：
   又は、薬学的に許容可能な塩、溶媒和物、水和物、若しくはこれらの立体異性体を有するグルコサミンのアミノ酸誘導体であって、前記基Ｒは、アミノ酸、アミノ酸のＮ－アシル誘導体、又はペプチドのＮ－アシル誘導体を表し、前記グルコサミンのアミン基は、カルバミド結合によって前記アミノ酸のカルボキシル側鎖に結合されている、グルコサミンのアミノ酸誘導体。
2. 好ましくは、以下の構造式２を有するグルコサミンのＮ－アセチル－フェニルアラニン誘導体：
   又は、薬学的に許容可能な塩、溶媒和物、水和物、若しくはこれらの立体異性体で構成される、請求項１に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
3. 非経口投与経路に適した医薬組成物の形態で存在することを特徴とする、請求項１及び２に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
4. 前記非経口投与経路は、関節内経路及び経皮的経路を含むことを特徴とする、請求項３に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
5. 前記投与経路に適した担体とともに、０．５重量％から４．５重量％、より好ましくは１重量％から３重量％の濃度で前記医薬組成物に含まれることを特徴とする、請求項３に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
6. 前記医薬組成物は、前記グルコサミンのアミノ酸誘導体、並びにグルコサミン及び／又はヒアルロン酸からなる有効成分の結合により構成されており、前記グルコサミンのアミノ酸誘導体の濃度は、０．５重量％から４．５重量％、より好ましくは１重量％から３重量％であり、グルコサミン及び／又はヒアルロン酸の各々の濃度は、０．１重量％から０．４重量％、より好ましくは０．２５重量％であり、前記投与経路に適した担体とともに存在する、請求項３に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
7. 局所投与経路に適した医薬組成物の形態で存在することを特徴とする、請求項１及び２に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
8. ０．１重量％から２重量％の濃度、より好ましくは１重量％に等しい濃度でベースクリームとしての前記医薬組成物に含まれる、請求項７に記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
9. 結合組織の再生治療に使用されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか１つに記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体。
10. 変形性関節症による関節軟骨の変性過程、人間の場合には、関節軟骨の過度なストレスによる変性過程に続く結合組織の再生のための治療、並びに皮膚の老化に対する治療、及び皮膚癌の予防における、請求項１～９のいずれか１つに記載のグルコサミンのアミノ酸誘導体の使用。