JP2024512744A - 3-(4-(ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸誘導体の新規用途 - Google Patents
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Abstract
本発明の3-(4-(ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸誘導体は、筋形成因子であるMyoGおよびMyHCの発現を促進しつつ、筋萎縮因子であるアトロギン-1の発現を抑制し、筋管の形成を促進し、筋細胞アポトーシスを抑制するので、筋形成を促進し、筋減少を抑制することができる。
Description
本発明は、3-(4-(ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸誘導体の新規用途に関する。具体的には、本発明は、3-(4-(ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸誘導体の筋肉疾患の予防または治療用途に関する。
国際連合(UN)は、65歳以上を「高齢者」と規定し、高齢者人口が全体人口のうちで占める割合が7%以上であれば、「高齢化社会」、14%以上であれば、「高齢化社会」、20%以上であれば、「超高齢化社会」に分類する。韓国は、2000年高齢者人口が全体人口の7.2%を占め、高齢化社会に進入し、2020年基準65歳以上の高齢者人口が全体人口の15.7%を占め、高齢化社会に進入した(2020年高齢者統計、韓国統計庁)。
高齢者人口が増加するに伴い、加齢性疾患に対する研究および関心が増加している。人の筋肉量は、年を取るにつれて減少し、50歳~70歳は10~15%、70歳~80歳は30%以上減少する。これによって、筋力と筋機能も低下し、このような老化による筋肉減少を加齢性筋肉減弱症(sarcopenia)という。加齢性筋肉減弱症は、活動障害、歩行障害、転倒などを誘発し、高齢者の独立した生活を制限する主な原因となる。また、筋肉減弱症は、基礎代謝率を低下させてインスリン抵抗性を高めるため、2型糖尿病の発生を促進し、高血圧および心血管系疾患の発生リスクを3~5倍増加させる。
現在、筋肉減弱症の治療用途に承認された医薬品は1つもないのが現状であり、マイオスタチン(myostatin)抑制物質またはFDA承認を受けた他の疾患の既存治療剤を筋肉減弱症の治療に適用する薬物再配置(drug repositioning)技術が開発中にある。一例として、韓国登録特許第10-1666659号には、咽頭炎/口内炎の治療剤として用いられていたセチルピリジニウム(Cetylpyridinium Chloride)が筋原細胞の促進効果があることを開示している。
本発明の目的は、3-(4-(ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸誘導体の筋肉疾患の予防または治療用途を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一態様は、化学式1の化合物、その光学異性体またはその薬学的に許容可能な塩を有効成分として含む筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物を提供する。
本発明において、筋肉疾患とは、筋肉減弱症、筋萎縮症、筋無力症、筋ジストロフィー、筋緊張症、筋緊張低下および筋力低下から成る群から選ばれる1つ以上の筋肉が減少する疾患であり、好ましくは、筋肉減弱症でありうる。
本発明において、「筋肉減弱症(sarcopenia)」とは、老化、病気などの理由で骨格筋および筋力が減少し、身体の活動が円滑でない状態をいう。筋肉減弱は、一般的に30代~40代に始まって80代に全体筋肉量の半分程度が減少する。体質量の60%まで占めることができる重要な代謝組織である骨格筋の減少は、インスリン抵抗性のような代謝疾患、心血管疾患、転倒などの重要な原因である。
筋肉減弱症には、運動、タンパク質およびカロリー補充が役に立つと知られているが、筋肉減弱症患者の大部分を占める高齢者では、大きく役に立たないため、筋肉減弱症の治療剤が切実に要求されている。しかしながら、筋肉減少の改善および筋肉量の増加に直接的な効果を示す薬物は、未だ臨床試験レベルの段階であり、現在、最終的にFDA承認を受けた薬剤がない状況である。
本発明において、「予防」とは、前記組成物の投与によって筋肉減少関連疾患の発病を抑制したり遅延させるすべての行為を意味する。
本発明において、「治療」とは、筋形成が促進されたり筋肉減弱速度および筋肉減弱量が減少することのように、前記組成物の投与によって筋肉減少関連疾患の症状が好転したり有益に変更されるすべての行為をいう。
本発明の化学式1の化合物は、(3S)-3-(4-(3-(1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-7-エン-8-イル)ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸であり、本発明による化合物には、前記化学式1の化合物およびその薬学的に許容可能な塩だけでなく、これから製造することができる溶媒和物、光学異性体、水和物などを全て含む。
前記化学式1の化合物を薬学的に許容可能な塩の形態で使用する場合、塩基を使用して薬学的に許容可能な金属塩を調製することができる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩は、例えば、化合物を過剰のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物溶液中に溶解し、非溶解性化合物塩をろ過し、ろ液を蒸発し、乾燥させて得る。この際、金属塩としては、ナトリウム、カリウムまたはカルシウム塩を製造することが製薬上適している。また、これに対応する塩は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩を適当な銀塩(例えば、硝酸銀)と反応させて得る。
さらには、有機酸にアミノ基を付けたアミノ酸を用いて薬学的に許容可能な塩を製造することができ、前記アミノ酸塩としては、例えば、グリシン、アラニン、フェニルアラニン、バリン、リシン、グルタミン酸などの天然アミノ酸を使用することが製薬上適している。好ましくは、下記化学式2の構造を有するリジン塩を製造することができる。具体的には、(3S)-3-(4-(3-(1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-7-エン-8-イル)ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸とL-リジン塩をメタノールに溶解し、イソプロピルアセテートを加えた後、反応生成物からリジン塩を収得することができる。
また、前記化学式2のリジン塩は、4.61±0.2、5.49±0.2、6.84±0.2、11.74±0.2、12.05±0.2、13.74±0.2、16.50±0.2、16.94±0.2、18.45±0.2、19.11±0.2、20.13±0.2、20.42±0.2、20.87±0.2、21.57±0.2、23.04±0.2、および25.02±0.2から選択される2[θ]値で4個以上の回折ピークを有するX線粉末回折パターンで特定される結晶型であることを特徴とする。
特に、前記X線粉末回折パターンは、4.61±0.2、6.84±0.2、11.74±0.2、16.50±0.2、16.94±0.2、20.42±0.2、20.87±0.2から選択される2[θ]値で回折ピークを有することを特徴とする。
より具体的には、化学式2のリジン塩の結晶型は、下記表1に列挙されたピーク位置とピーク位置が一致するX線粉末回折パターンで特定されることを特徴とする。
前記化学式1の化合物は、GPR(G-protein coupled receptor)40酵素を活性化させることが知られている。GPR40は、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)であって、膵臓のインスリン分泌細胞において主に発現する。GPR40発現プロファイルは、肥満および糖尿病を含む様々な代謝性疾患の治療に対して潜在的な有用性を有する。しかしながら、化学式1の化合物の筋形成の促進や筋肉減弱の抑制効果についてはまだ知られていない。
本発明者らは、化学式1の化合物が筋肉減弱または筋形成に影響を及ぼすかを確認するために、筋原細胞であるC2C12細胞に化学式1の化合物を処理した結果、筋形成因子であるMyoGおよびMyHCの発現が上昇し、筋管の形成が促進されることを確認した(実験例1)。
また、化学式1の化合物は、糖尿、肥満、炎症反応のように筋肉減弱症が加速化する状況でも筋減少を抑制することができる。具体的には、C2C12細胞にパルミテートのみを処理する場合、Bax/Bcl2の割合が増加し、細胞生存率が減少し、MyoGとMyHCの発現も減少し、MyHC陽性面積と筋管の厚さも減少し、筋肉減弱現象が発生する。しかしながら、パルミテートと化学式1の化合物を一緒に処理する場合、上記のような現象が逆転し、これは、化学式1の化合物によって筋肉減弱が抑制されることを意味する(実験例2)。
上記のように、化学式1の化合物は、優れた筋形成の促進および筋肉減弱の抑制効果を示す。したがって、本発明は、前記筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物だけでなく、筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物の製造のための化学式1の化合物、その光学異性体またはその薬学的に許容可能な塩の用途および治療上有効量の化学式1の化合物、その光学異性体またはその薬学的に許容可能な塩を対象体に投与することを含む筋肉疾患の予防または治療方法を提供する。
本発明において「対象体」とは、病気の治療を必要とする対象を意味し、より具体的には、筋肉疾患の治療を必要とするヒトまたは非ヒトである霊長類、マウス(mouse)、イヌ、ネコ、ウマおよびウシなどの哺乳類を意味する。
本発明の薬学組成物は、目的とする方法によって経口投与したり非経口投与(例えば、静脈内、皮下、腹腔内または局所に適用)することができ、製剤化する場合には、通常使用する充填剤、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩解剤、界面活性剤などの希釈剤または賦形剤を用いて製造される。
経口投与用の固形製剤には、錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤、トローチ剤などが含まれる。これらの固形製剤は、1つ以上の本発明の化合物に少なくとも1つ以上の賦形剤、例えば、デンプン、炭酸カルシウム、スクロース(sucrose)またはラクトース(lactose)またはゼラチンなどを混ぜて製造される。また、単純な賦形剤の他に、マグネシウムステアレート、タルクのような潤滑剤も使用される。経口投与用の液状製剤としては、懸濁剤、内容液剤、乳剤またはシロップ剤などが該当するが、頻用される単純希釈剤である水、リキッドパラフィン以外に、様々な賦形剤、例えば、湿潤剤、甘味剤、芳香剤、保存剤などが含まれ得る。
非経口投与用の製剤には、滅菌水溶液、非水性溶剤、懸濁溶剤、乳剤、凍結乾燥製剤、坐剤などが含まれる。非水性溶剤、懸濁溶剤としては、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブオイルのような植物油、エチルオレートのような注射可能なエステルなどが使用できる。坐剤の基剤としては、ウィテップゾール(witepsol)、マクロゴール、ツイン(tween)61、カカオ脂、ラウリン脂、グリセロール、ゼラチンなどが使用できる。
また、本発明の薬学組成物の有効量は、患者の年齢、性別、状態、体重、体内活性成分の吸収度、不活性率および排泄速度、病気の種類、併用される薬物によって変えることができ、一般的には、これに制限されるものではないが、化学式1の化合物は、1日1回~数回投与時、体重1kg当たり0.001mg~200mg、好ましくは、0.01mg~100mg、より好ましくは、0.2mg~50mgを投与することができる。しかしながら、投与経路、肥満の重症度、性別、体重、年齢などによって増減することができるので、前記投与量がいかなる方法でも本発明の範囲を限定するわけではない。
本発明の他の態様は、前記筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物を治療が必要な個体に投与する段階を含む筋肉疾患の治療方法を提供する。
前記筋肉疾患の治療方法で言及された用語または要素のうち前記筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物に対する説明で言及されたものと同じものは、上で前記組成物に対する説明で言及されたものと同じものと理解される。
本発明の3-(4-(ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸誘導体は、筋形成因子であるMyoGおよびMyHCの発現を促進しつつ、筋萎縮因子であるアトロギン-1の発現を抑制し、筋管の形成を促進し、筋細胞アポトーシスを抑制するので、筋形成を促進し、筋減少を抑制することができる。
以下、1つ以上の具体例を実施例に基づいてより詳細に説明する。しかしながら、これらの実施例は、1つ以上の具体例を例示的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれら実施例に限定されるものではない。
実験例1:化合物Aの筋形成促進効果
本発明において使用した化合物は、(3S)-3-(4-(3-(1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-7-エン-8-イル)ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸リジン塩(以下、化合物Aという)である。
本発明において使用した化合物は、(3S)-3-(4-(3-(1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-7-エン-8-イル)ベンジルオキシ)フェニル)ヘキサ-4-イン酸リジン塩(以下、化合物Aという)である。
筋原細胞(myoblast)としてのC2C12細胞を培養し、化合物Aを分化培地[2%ウマ血清(Cat No.16050,Invitrogen、米国)を含有するDMEM(Cat No.11965,Invitrogen)]と混合し、3日間処理した。その後、筋形成因子と知られたMyoG(myogenin,myogenic factor 4)とMyHC(myosin heavy chain)の発現の変化をウェスタンブロットで確認した。一次抗体としては、MyoG抗体(santa cruz,sc-12732)、MyHC抗体(santa cruz,sc-32732)およびBeta-actin抗体(santa cruz,sc-47778)を用いた。結果を確認すると、化合物Aの処理濃度が増加するほどMyoGおよびMyHCの発現が増加することが分かった(図1)。
また、上記と同じ方法でC2C12細胞に化合物Aを処理した後、MyHC抗体で免疫細胞化学染色を行った。その結果、化合物Aの処理濃度が増加するほどMyHC陽性面積と筋管(myotube)の厚さが増加することを確認した(図2)。
図1および図2の結果から、化合物Aが筋形成(myogenesis)の促進に関与することが分かる。
実験例2:化合物Aの筋損失抑制効果
筋肉減弱症は、糖尿、肥満、炎症反応によって加速化することが知られている。したがって、化合物Aが上記のような状態でも筋損失を抑制できることを次のように確認した。パルミテート(palmitate(PA);P9767,Sigma-Aldrich,米国)を、エタノールに溶かした後、DMEMに溶かしたBSA(bovine serum albumin;A7888,Sigma-Aldrich)と6:1モル比(molar ratio)で混ぜて、60℃で1時間コンジュゲーション(conjugation)させた後、細胞に処理した。
筋肉減弱症は、糖尿、肥満、炎症反応によって加速化することが知られている。したがって、化合物Aが上記のような状態でも筋損失を抑制できることを次のように確認した。パルミテート(palmitate(PA);P9767,Sigma-Aldrich,米国)を、エタノールに溶かした後、DMEMに溶かしたBSA(bovine serum albumin;A7888,Sigma-Aldrich)と6:1モル比(molar ratio)で混ぜて、60℃で1時間コンジュゲーション(conjugation)させた後、細胞に処理した。
化合物Aと前記パルミテートを生長培地(10%FBS(Cat No.16000,Invitrogen)を含有するDMEM)に混ぜて、24時間C2C12細胞に処理し、ウェスタンブロットでBax/Bcl2の割合を確認し、細胞生存率アッセイキット(Dozen,EZ-3000)で細胞生存率を確認した。使用した一次抗体は、Bax抗体(santa cruz,sc-7480)およびBcl2抗体(santa cruz,sc-7382)である。Baxは、細胞アポトーシスを誘導するタンパク質であり、Bcl2は、Baxがミトコンドリアに移動することを阻害し、細胞アポトーシスを抑制するタンパク質である。
当該結果から、C2C12細胞にパルミテートのみを処理する場合、Bax/Bcl2の割合が増加し、細胞生存率が減少するが、化合物Aを一緒に処理する場合、Bax/Bcl2の割合が減少し、細胞生存率が増加することを確認した(図3)。
化合物Aと前記パルミテートを生長培地(10%FBSを含有するDMEM)に混ぜて、C2C12細胞に処理した。24時間後に新鮮な生長培地に交替し、3日間分化を誘導し、3日後に細胞を回収して、MyoGとMyHCの発現、MyHC陽性面積と筋管の厚さの変化を確認した。
当該結果を確認すると、C2C12細胞にパルミテートのみを処理する場合、MyoGとMyHCの発現、MyHC陽性面積と筋管の厚さが減少するが、化合物Aを一緒に処理する場合、前記結果が逆転することが分かった(図4および図5)。
アトロギン-1(atrogin-1)は、E3ユビキチンリガーゼ(ubiquitin ligase)の一種であり、筋萎縮に関連したマーカーであり、遺伝子発現が増加する場合、筋肉が分解されることが知られている。化合物Aによるアトロギン-1の発現の変化を確認するために、C2C12細胞を分化培地で6日間培養し、筋管への分化を誘導し、化合物Aとパルミテートを分化培地と混ぜて、分化した細胞に処理した。その後、アトロギン-1抗体(Abnova,PAB15627)で発現レベルを確認し、細胞生存率を測定した。
その結果、C2C12細胞にパルミテートのみを処理する場合、アトロギン-1の発現が増加するが、化合物Aを一緒に処理する場合、アトロギン-1の発現が減少することを確認した(図6のA)。また、パルミテート処理によって減少した細胞生存率は、化合物Aの処理により回復することが分かった(図6のB)。
実験例3:LY2922470の筋形成促進効果の確認
化合物AはGPR40アゴニスト(G-protein-coupled receptor40 agonist)として知られているので、化合物Aの筋形成促進効果(実験例1)がGPR40アゴニストの一般的な効能であることを確認した。
化合物AはGPR40アゴニスト(G-protein-coupled receptor40 agonist)として知られているので、化合物Aの筋形成促進効果(実験例1)がGPR40アゴニストの一般的な効能であることを確認した。
具体的には、化合物Aの代わりに、LY2922470をC2C12細胞に処理したことを除いて、実験例1および2と同じ実験を進めた。当該実験の結果から、C2C12細胞にLY2922470を処理する場合、筋形成因子であるMyoGとMyHCの発現が抑制され(図7)、MyHC陽性面積が減少し、筋管の形成が抑制されることが分かった(図8)。
また、化合物Aがパルミテート処理による細胞アポトーシスを抑制したのに対し(図3のB)、LY2922470は、パルミテートによる細胞アポトーシスを抑制しないことを確認した(図9)。
化合物AとLY2922470の効果の違いは、GPR40のリガンドによる偏ったアゴニズム(biased agonism)によるものと予想され、本実験例の結果を通じて、GPR40アゴニストであっても、いずれも筋形成促進効果を有するわけではないことが分かる。
Claims (6)
- 化学式1の化合物、その光学異性体またはその薬学的に許容可能な塩を有効成分として含む筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物であって、
前記筋肉疾患は、筋肉減弱症(sarcopenia)、筋萎縮症(muscular atrophy)、筋無力症(myasthenia)、筋ジストロフィー(muscular dystrophy)、筋緊張症(myotonia)、筋緊張低下(hypotonia)および筋力低下(muscular weakness)から成る群から選ばれる1つ以上の疾患である、筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物。
- 前記化学式1の化合物は、筋形成因子であるMyoG(myogenin)またはMyHC(myosin heavy chain)の発現を促進する、請求項1に記載の筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物。
- 前記化学式1の化合物は、筋萎縮因子であるアトロギン-1(atrogin-1)の発現を減少させる、請求項1に記載の筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物。
- 前記化学式1の化合物の薬学的に許容可能な塩は、下記化学式2の構造を有するリジン塩である、請求項1に記載の筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物。
- 前記化学式2の構造を有するリジン塩は、4.61±0.2、5.49±0.2、6.84±0.2、11.74±0.2、12.05±0.2、13.74±0.2、16.50±0.2、16.94±0.2、18.45±0.2、19.11±0.2、20.13±0.2、20.42±0.2、20.87±0.2、21.57±0.2、23.04±0.2、および25.02±0.2から選択される2[θ]値で4個以上の回折ピークを有するX線粉末回折パターンで特定される、請求項4に記載の筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の筋肉疾患の予防または治療用薬学的組成物を治療が必要な個体に投与する段階を含む筋肉疾患の治療方法であって、
前記筋肉疾患は、筋肉減弱症、筋萎縮症、筋無力症、筋ジストロフィー、筋緊張症、筋緊張低下および筋力低下から成る群から選ばれる1つ以上の疾患である、筋肉疾患の治療方法。
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