JP6259861B2 - ビス−スルフヒドリル大環状化系 - Google Patents
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Description
本出願は、参照により本明細書に援用する2006年12月14日に出願された米国仮出願第60/874,819号の利益を請求する。
ペプチドは、薬物の発見に益々重要になっている。非修飾ペプチドは、しばしば、代謝安定性が乏しく、細胞浸透性が乏しく、コンホメーションフレキシビリティーによって不規則な結合となる。これらの特性を改善するために、研究者は、ジスルフィド結合形成、アミド結合形成、及び炭素−炭素結合形成を含む種々の方法によって環状ペプチド及びペプチドミメティックを作製している(Jacksonら(1991),J.Am.Chem.Soc.113:9391−9392;Phelanら(1997),J.Am.Chem.Soc.119:455−460;Taylor(2002),Biopolymers66:49−75;Brunelら(2005),Chem.Commun.(20):2552−2554;Hiroshigeら(1995),J.Am.Chem.Soc.117:11590−11591;Blackwellら(1998),Angew.Chem.Int.Ed.37:3281−3284;Schafmeisterら(2000),J.Am.Chem.Soc.122:5891−589)。これらの方法の制限には、代謝安定性が乏しいこと(ジスルフィド及びアミド結合)、細胞浸透性が乏しいこと(ジスルフィド及びアミド結合)、潜在的な毒性金属の使用(炭素−炭素結合)が含まれる
本発明は、新規なペプチドミメティック大環状化合物(peptidemimetic macrocycles)並びにその製造及び使用方法を提供する。一般的には、これらのペプチドミメティック大環状化合物の合成は、(1)2つの遊離SH部分を含有する前駆体ペプチドを合成すること;及び(2)前駆体ペプチドをビス−アルキル化試剤と接触させて、新規なペプチドミメティック大環状化合物を生成することを伴う。この一般方法により、前駆体ペプチド中の少なくとも2つの遊離チオレート部分の共有結合が可能となり、構造安定性、標的に対する親和性、タンパク質分解に対する耐性、及び細胞浸透などの生物学的特性の改善を示す新規な化合物を生成する。さらに、この一般方法により、ペプチドミメティック大環状化合物への多種多用な部分の迅速かつ選択的な導入が可能となり、関連する大環状化合物のライブラリーを作製することが可能となる。この一般方法により、標識(例えば、放射性同位体、化学発光又は蛍光標識)又は治療剤の容易な導入も可能となる。
各々のA、C、D、及びEは、独立して、天然又は非天然アミノ酸であり;
Bは、天然又は非天然アミノ酸、アミノ酸アナログ、
R1及びR2は、独立して、−H、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
R3は、水素、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアルキルアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリールであり、;
L1、L2、L3及びL4は、独立して、各々が非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
各R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7は、−H、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリールであり、又はD残基を有する環状構造の一部であり;
R8は、−H、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリールであり、又はE残基を有する環状構造の一部であり;
vは、1〜1000の整数であり;
wは、1〜1000の整数であり;
xは、0〜10の整数であり;
yは、0〜10の整数であり;
zは、0〜10の整数であり;
nは、1〜5の整数であり;
x+y+zは、少なくとも3である)。
R1は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
L1は、独立して、非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7は、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、又はヘテロシクリルアルキルであり;
R9及びR10は、独立して、−H又はペプチド合成に好適な保護基であり;
nは、1〜5の整数であり;
Qは、Sであり;
Pは、−H、−トリチル、p−メトキシトリチル、−S t−ブチル、又はペプチド合成に好適な任意の他の保護基であり;あるいはQ及びPは、一緒になって、−SH基への化学変換を行うことが可能な部分を形成する)。
a)式IIaの化合物及び式IIbの化合物:
R1は、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
R2は、−H、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
L1及びL3は、独立して、各々が非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、又はヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、−R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7及びR8は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、又はヘテロシクリルアルキルであり;
R9及びR10は、各々、独立して、−H又は脂質又は固相ペプチド合成に好適な任意の保護基であり;
Qは、Sであり;
Pは、−H、−トリチル、p−メトキシトリチル、−S t−ブチル、又は脂質又は固相ペプチド合成に好適な任意の他の保護基であり;あるいはQ及びPは、一緒になって、−SH基への化学変換を行うことが可能な部分を形成し;
nは、1〜5の整数である)及び
b)以下の構造の大環状化合物形成リンカー:
X−L2−Y
(L2は、各々が非置換であるかR12で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R11−K−R11−]nであり;
各R11は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R12は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR13、−N(R6)13、−SR13、−SOR13、−SO2R13、−CO2R13、−R13、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R13は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
X及びYは、各々、独立して、チオール基と反応することが可能な反応性基である)
を含む、キットも提供する。
本発明の好ましい実施態様を本明細書に示し記載したが、そのような実施態様は例示のみとして提供されることは当業者には自明であろう。当業者は、多くの変型、変化、及び置換を本発明から逸脱することなく思いつくであろう。本発明を実施する際、本明細書に記載された本発明の実施態様の種々の代替物を用いることができると理解しなければならない。以下の特許請求の範囲は本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲内の方法及び構造及びその等価物が特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
本明細書で使用する用語「大環状化合物」は、少なくとも9個の共有結合した原子によって形成される環(ring)又は環(cycle)を含む化学構造を有する分子をいう。
本発明は、式(I)のペプチドミメティック大環状化合物を提供する:
各々のA、C、D、及びEは、独立して、天然又は非天然アミノ酸であり;
Bは、天然又は非天然アミノ酸、アミノ酸アナログ、
R1及びR2は、独立して、−H、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
R3は、水素、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアルキルアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリールであり;
L1、L2、L3及びL4は、独立して、各々が非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
各R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7は、−H、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリール、又はD残基を有する環状構造の一部であり;
R8は、−H、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリール、又はE残基を有する環状構造の一部であり;
vは、1〜1000の整数であり;
wは、1〜1000の整数であり;
xは、0〜10の整数であり;
yは、0〜10の整数であり;
zは、0〜10の整数であり;
nは、1〜5の整数である)。
本発明のペプチドミメティック大環状化合物の合成方法を本明細書に開示する。代替可能であるが等価な保護基、脱離基、又は試剤が置き代えられ、ある種の合成工程は、所望の化合物を生成するために代替可能なシーケンス又は順序で行われる。本明細書に記載された化合物の合成に有用な合成化学変換及び保護基方法論(保護及び脱保護)には、例えば、Larock,Comprehensive Organic Transformations,VCH Publishers(1989);Greene及びWuts,Protective Groups in Organic Synthesis,2d.Ed.,John Wiley及びSons(1991);Fieser及びFieser,Fieser and Fieser’s Reagents for Organic Synthesis,John Wiley及びSons(1994);及びPaquette,ed.,Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis,John Wile及びSons(1995)に記載されたもの及びその続く版が含まれる。
本発明は、上記のペプチドミメティック大環状化合物の合成における天然及び非天然アミノ酸の両方並びにアミノ酸アナログの使用を企図する。安定なビス−スルフヒドリル含有ペプチドミメティック大環状化合物の合成に用いられる合成方法に従った任意のアミノ酸又はアミノ酸アナログを本発明で用いることができる。例えば、システインは、本発明において有用なアミノ酸として企図される。しかしながら、異なるアミノ酸側鎖を含むシステイン以外の硫黄含有アミノ酸も、本発明に有用である。例えば、システインは、アミノ酸のα−炭素及びアミノ酸側鎖の末端−SHの間に1個のメチレン単位を含む。本発明は、α−炭素及び末端−SHの間に複数のメチレン単位を有するアミノ酸の使用も企図する。非限定的な例は、L−ホモシステイン、D−ホモシステイン、α−メチル−L−ホモシステイン、及びα−メチル−D−ホモシステインを含む。いくつかの実施態様において、アミノ酸及びアミノ酸アナログは、D−立体配置を有する。別の実施態様において、それらは、L−立体配置である。いくつかの実施態様において、ペプチドミメティックに含まれるアミノ酸及びアミノ酸アナログのいくつかはD−立体配置である一方、アミノ酸及びアミノ酸アナログのいくつかはL−立体配置である。いくつかの実施態様において、アミノ酸アナログは、α−メチル−L−システイン及びα−メチル−D−システインなどのα,α−二置換である。いくつかの実施態様において、アミノ酸アナログは、N−アルキル化されており、例えば、N−メチル−L−システイン及びN−メチル−D−システインである。
R1は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
L1は、独立して、非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7は、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、又はヘテロシクリルアルキルであり;
R9及びR10は、独立して、−H又はペプチド合成に好適な保護基であり;
nは、1〜5の整数であり;
Qは、Sであり;
Pは、−H、−トリチル、p−メトキシトリチル、−S t−ブチル、又は任意の他のペプチド合成に好適な保護基であり;あるいは、Q及びPは、一緒になって、−SH基への化学変換を行うことが可能である部分を形成する)。
本発明は、ペプチドミメティック前駆体中の2つの以上の−SH部分を連結して本発明のペプチドミメティック大環状化合物を形成するのに用いる大環状化合物形成リンカーを含む。上記の通り、大環状化合物形成リンカーは、コンホメーションの剛性を付与し、代謝安定性を増加させ及び/又は細胞浸透性を増加させる。さらに、いくつかの実施態様において、大環状化合物を形成する連結は、ペプチドミメティック大環状化合物のα−螺旋二次構造を安定化させる。大環状化合物形成リンカーは、式X−L2−Yで表わされ、ここで、X及びYの両方は、上記の通り、同じ又は異なる部分である。X及びYはいずれも、ある大環状化合物形成リンカーL2−がビス−スルフヒドリル含有ペプチドミメティック前駆体をビス−アルキル化すること可能とする化学特徴を有する。上記の通り、リンカー−L2−は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、又はヘテロシクロアリーレン、又は−R4−K−R4−を含み、上記の通り、それらすべては、任意選択によりR5基で置換することができる。さらに、スルフヒドリル含有アミノ酸の−SHに結合された炭素以外の大環状化合物形成リンカー−L2−内の1〜3個の炭素原子は、任意選択によりN、S又はOなどのヘテロ原子で置換される。
別の態様において、本発明は、本明細書に記載されたアミノ酸アナログ及び/又は大環状化合物形成リンカーを含むキットをさらに提供する。
a)式IIaの化合物及び式IIbの化合物:
R1は、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
R2は、H、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
L1及びL3は、独立して、各々が非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、又はヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、−R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7及びR8は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、又はヘテロシクリルアルキルであり;
R9及びR10は、各々、独立して、−H又は脂質又は固相ペプチド合成に好適な任意の保護基であり;
Qは、Sであり;
Pは、−H、−トリチル、p−メトキシトリチル、−S t−ブチル、又は脂質又は固相ペプチド合成に好適な任意の他の保護基であり;あるいは、Q及びPは、一緒になって、−SH基への化学変換を行うことが可能である部分を形成し;
nは、1〜5の整数である);及び
b)以下の構造の大環状化合物形成リンカー:
X−L2−Y
(式中、
L2は、各々が非置換であるかR12で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R11−K−R11−]nであり;
各R11は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R12は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR13、−N(R6)13、−SR13、−SOR13、−SO2R13、−CO2R13、−R13、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R13は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
X及びYは、各々、独立して、チオール基と反応することが可能な反応性基である)を含む。
本発明のペプチドミメティック大環状化合物の特性は、例えば、以下に記載する方法を用いることによってアッセイされる。いくつかの実施態様において、本発明の大環状化合物は、対応する非大環状ポリペプチドに対して増強された特性を有する。対応する非大環状ポリペプチドは、例えば、ペプチドミメティック大環状化合物の前駆体であり、前記大環状化合物に変換される式IIIの化合物などである。あるいは、対応する非大環状ポリペプチドは、本発明の大環状化合物と実質的に配列が重複する天然ポリペプチド配列などのポリペプチド配列である。大環状ポリペプチドに対応する天然ポリペプチドの多数の例が表1、2、3及び4に示されている。
非修飾プロアポトーシスBH3ドメインのパーセント螺旋性は、溶液中では主にランダムコイルであり、通常は25%未満のα−螺旋含有量である。一方、最適化リンカーを有するペプチドミメティック大環状化合物は、例えば、対応する非大環状ポリペプチドのものより少なくとも2倍大きいアルファ螺旋性を有する。いくつかの実施態様において、本発明の大環状化合物は、50%超のアルファ螺旋性を有する。BH3ドメインをベースとした大環状化合物などの本発明のペプチドミメティック大環状化合物の螺旋性をアッセイするために、本化合物を50mM リン酸カリウム水溶液(pH7)又は蒸留H2Oに溶解し、25〜50μMに濃度にする。円偏光二色性(CD)スペクトルは、分光偏光計(例えば、JascoJ−710)上で、以下の標準的な測定パラメーターを用いて20℃で得る:波長190〜260nm;工程分解能0.5nm;速度20nm/秒;積算回数10;反応1秒;バンド幅1nm;路程0.1cm。各ペプチドのα螺旋含有量は、モデル螺旋デカペプチドについて平均の残基楕円率[Φ]222obsを報告された[Φ]222obsで割ることによって計算される(Yangら(1986),Methods Enzymol.130:208))。
α−ヘリックスなどの二次構造を含む本発明のペプチドミメティック大環状化合物は、例えば、対応する非大環状ポリペプチドより高い融点を示す。典型的には、本発明のペプチドミメティック大環状化合物は、Tm>60℃を示すので、水溶液中で高度に安定な構造を示している。ペプチドミメティック大環状化合物及び非修飾ペプチドを蒸留H2O中に溶解して最終濃度50μMとし、Tmは、分光偏光計(例えば、JascoJ−710)上で、以下の測定パラメーターを用い、温度範囲(4〜95℃)にわたって楕円率の変化を測定することによって決定する:波長222nm;工程分解能0.5nm;速度20nm/秒;積算回数10;反応1秒;バンド幅1nm;温度上昇速度1℃/秒;路程0.1cm。
ペプチド骨格のアミド結合はプロテアーゼによる加水分解に感受性であり、それによりペプチド化合物がin vivoでの急速な分解の影響を受けやすくなる。しかしながら、ペプチドヘリックス形成によって典型的にはアミド骨格は覆い隠され、したがって、タンパク質分解による開裂からそれを保護し得る。本発明のペプチドミメティック大環状化合物をin vitroでトリプシンタンパク質分解させて、対応する非大環状ポリペプチドとの比較で分解速度の任意の変化を評価する。ペプチドミメティック大環状化合物及び対応する非大環状ポリペプチドをトリプシンアガロースとともにインキュベーションし、反応物を種々の時点で遠心によってクエンチし、続いてHPLC注入して、280nmでの紫外吸収によって残存基質を計量する。簡潔には、ペプチドミメティック大環状化合物及び前駆体ペプチド(5mcg)をトリプシンアガロース(Pierce)(S/E〜125)とともに0〜10、20、90、及び180分間インキュベーションする。反応物を卓上遠心分離によって高速でクエンチし、単離上清中の残った基質を280nmでのHPLCに基づくピーク検出によって定量化する。タンパク質分解反応は、一次速度論及び速度定数を示し、kは、ln[S]対時間(k=−1×傾斜)のプロットから決定される。
最適化リンカーを有するペプチドミメティック大環状化合物は、例えば、対応する非大環状ポリペプチドペプチドのものよりも少なくとも2倍より大きいex vivo半減期を有し、12時間以上のex vivo半減期を有する。ex vivo血清安定性研究のため、ペプチドミメティック大環状化合物及び対応する非大環状ポリペプチド(特定の例では、対応する天然ポリペプチド)(2mcg)をフレッシュなマウス、ラット、及びヒト血清(2mL)とともに37℃で0、1、2、4、8、及び24時間インキュベーションする。無傷の化合物のレベルを決定するために、以下の手順を用いる:試料を、100μlの血清を2ml遠心環に移すことによって抽出し、続いて10μLの50%ギ酸及び500μLアセトニトリルを添加し、14、000RPMで10分間、4±2℃で遠心分離する。次いで、上清は、フレッシュな2ml管に移し、N2<10psi下、37℃にてターボバップ(Turbovap)上で蒸発させる。試料は、50:50 アセトニトリル:水100μLで再構成し、LC−MS/MS分析を施す。
受容体タンパク質へのペプチドミメティック大環状化合物及び前駆体ペプチドの結合及び親和性を評価するために、例えば、蛍光偏光アッセイ(FPA)を用いる。FPA技術は、偏光及び蛍光追跡子を用いて、分子配向及び移動性を測定する。偏光で励起した際、高いみかけの分子量を有する分子に結合する蛍光追跡子(例えば、FITC)(例えば、大きなタンパク質に結合したFITC−標識ペプチド)は、より小さい分子と結合した蛍光追跡子(例えば、溶液中で遊離であるFITC−標識ペプチド)と比較して、そのより遅い回転速度によって、より高いレベルの偏光蛍光を発光する。
ペプチド(例えば、BH3ペプチド又はp53ペプチド)及び受容体タンパク質の間の相互作用をアンタゴナイズする化合物の結合及び親和性をアッセイするために、例えば、前駆体ペプチド配列由来の蛍光発光ペプチドミメティック大環状化合物を利用する蛍光偏光アッセイ(FPA)を用いる。FPA技術は、偏光及び蛍光追跡子を用いて、分子配向及び移動性を測定する。偏光により励起した際、高い見かけの高分子量を有する分子に結合した蛍光追跡子(例えば、FITC)(例えば、大きなタンパク質に結合したFITC標識ペプチド)は、より小さい分子に結合した蛍光追跡子(例えば、溶液中で遊離であるFITC−標識ペプチド)と比較して、その遅い回転速度により、より高いレベルの偏光蛍光を発光する。蛍光発光ペプチドミメティック大環状化合物及び受容体タンパク質の間の相互作用をアンタゴナイズする化合物は、競合結合FPA実験で検出される。
免疫沈降実験により、無傷の細胞における天然受容体へのペプチド又はペプチドミメティック大環状化合物の結合を測定することができる。例えば、無傷の細胞を、蛍光発光(FITC標識)化合物とともに血清不存在下で4時間インキュベーションし、続いて血清を置き換え、さらに4〜18時間の範囲でインキュベーションする。次いで、細胞をペレット化し、溶解緩衝液(50mM Tris[pH7.6]、150mM NaCl、1%CHAPS、及びプロテアーゼ阻害剤カクテル)中でインキュベーションし、溶解緩衝液中で4℃にて10分間インキュベーションする。抽出物を14,000rpmで1〜5分間遠心し、上清を回収し、10μlヤギ抗FITC抗体とともに2時間インキュベーションし、4℃で回転し、続いてタンパク質A/Gセファロース(50μlの50%ビーズスラリー)とともに4℃で2時間さらにインキュベーションする。急速な遠心分離後、ペレットを高い塩濃度(例えば、150、300、500mM)を含有する溶解緩衝液中で洗浄する。次いで、ビーズを150mM NaClで再び平衡にした後、SDSを含有する試料緩衝液を添加し、沸騰させる。遠心分離後、上清を4%〜12%の勾配のBis−Trisゲルを用いて任意選択により電気泳動し、続いてイモビロン−P膜中に移す。ブロッキングした後、ブロットを、任意選択により、FITCを検出する抗体、及びBCL2、MCL1、BCL−XL、A1、BAX、BAK、MDM2又はMDMXを含むペプチドミメティック大環状化合物に結合するタンパク質を検出する1つ以上の抗体とともにインキュベーションする。
ペプチドミメティック大環状化合物は、例えば、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、より細胞浸透性である。いくつかの実施態様において、ペプチドミメティック大環状化合物は、対応する非大環状ポリペプチドよりも細胞浸透性である。最適化リンカーを有するペプチドミメティック大環状化合物は、例えば、対応する非大環状ポリペプチドよりも少なくとも2倍超の細胞浸透性を有し、適用したペプチドの20%以上が4時間後において細胞に浸透したことがしばしば観察される。ペプチドミメティック大環状化合物及び対応する非大環状ポリペプチドの細胞浸透性を測定するために、無傷の細胞を蛍光ペプチドミメティック大環状化合物又は対応する非大環状ポリペプチド(10μM)とともに血清遊離培地中で37℃にて4時間インキュベーションし、培地で2回洗浄し、トリプシン(0.25%)とともに37℃で10分間インキュベーションする。細胞を再度洗浄し、PBSに再懸濁する。例えば、FACSCaliburフローサイトメトリー又はCellomics Kinetic Scan(登録商標)HCSリーダーのいずれかを用いて、細胞蛍光を分析する。
例えば、ヒト又はマウス細胞集団由来の種々の腫瘍形成及び非腫瘍形成細胞系並びに一次細胞を用いた細胞をベースとする死滅アッセイ(killing assay)で、ある種のペプチドミメティック大環状化合物の効力を決定する。細胞生存性は、例えば、ペプチドミメティック大環状化合物(0.5〜50μM)とともにインキュベーションを行う24〜96時間にわたってモニタリングし、EC50<10μMで死滅するものを同定する。細胞生存性を測定するいくつかの標準的なアッセイは市販され、任意選択で用いて、ペプチドミメティック大環状化合物の効力をアッセイする。さらに、AnnexinV及びカスパーゼ活性化を測定するアッセイを任意選択で用いて、ペプチドミメティック大環状化合物がアポトーシス機構の活性化によって細胞を死滅させるかをアッセイする。
ペプチドミメティック大環状化合物のin vivo安定性を調べるために、本化合物を例えば、IV、IP、PO又は吸入経路により0.1〜50mg/Kgの範囲の濃度でマウス及び/又はラットに投与し、注射後0分、5分、15分、30分、1時間、4時間、8時間、及び24時間において血液試料を抜き取る。次いで、25μLのフレッシュな血清中の無傷化合物レベルを上記LC−MS/MSで測定する。
ある種のペプチドミメティック大環状化合物のin vivoでの抗腫瘍形成活性を決定するために、化合物を、例えば、単独で(IP、IV、PO、吸入又は鼻経路により)、あるいは最適下限(sub-optimal)用量の関連化学治療剤(例えば、シクロシクロホスファミド、ドキソルビシン、エトポシド)との組み合わせで与える。一例では、安定的にルシフェラーゼを発現する5×106 RS4;11細胞(急性リンパ芽球性白血病を有する患者の骨髄から確立されるもの)を、全身照射してから3時間後にNOD−SCIDマウスの尾の血管によって注射する。左を処置しない場合、この形態の白血病はこのモデルでは3週間で死にいたる。白血病は、例えば、マウスにD−ルシフェリン(60mg/kg)を注射し、麻酔した動物を画像化すること(例えば、Xenogen In vivoイメージングシステム、Caliper Life Sciences、Hopkinton、MA)によって容易にモニタリングされる。生物発光の全部を、Livingイメージソフトウエア(Caliper Life Sciences、Hopkinton、MA)によって光フラックス(光子/秒)を積算することによって定量化する。ペプチドミメティック大環状化合物は、単独であるいは最適下限用量の関連化学療法剤との組み合わせで、例えば、尾の血管又はIP経路により、0.1mg/kg〜50mg/kgの投与量で、7〜21日間、白血病マウスに投与される(注射後10日/実験1日、14〜16の生物発光)。任意選択により、実験の間中1日おきにマウスを画像化し、生存を実験期間中は毎日モニタリングする。死んだマウスは、任意選択により、実験終了時において検死を受ける。別の動物モデルは、ルシフェラーゼを安定して発現するNOD−SCIDマウスにヒト濾胞性リンパ由来の細胞系であるDoHH2を移植することである。これらのin vivo試験により、任意選択により、予備の薬物動態学的データ、薬力学データ、及び毒物学データを得る。
ヒトの治療に対する本発明のペプチドミメティック大環状化合物の適正を決定するために、臨床試験を行う。例えば、癌を有すると診断され、治療を必要とする患者を選択し、治療群及び1つ以上の対照群で分け、治療群には本発明のペプチドミメティック大環状化合物を投与する一方、対照群はプラセボ又は既知の抗癌薬物を享受させる。したがって、本発明のペプチドミメティック大環状化合物の治療安全性及び効力は、患者群を生存率及び生活の質などの要因について比較することによって評価することができる。この例において、ペプチドミメティック大環状化合物で処置した患者群は、プラセボを処置した患者対照群と比較して長期生存率の改善を示した。
本発明のペプチドミメティック大環状化合物は、薬学的に許容される誘導体またはそのプロドラッグも含む。「薬学的に許容される誘導体」は、任意の薬学的に許容される塩、エステル、エステルの塩、プロドラッグ、又は患者への投与の際に本発明の化合物を(直接にまたは間接に)付与することが可能である本発明の化合物の他の誘導体を意味する。特に好ましい薬学的に許容される誘導体は、哺乳動物に投与した際に(例えば、経口投与された化合物の血中への吸収を増加することにより)本発明の化合物のバイオアベイラビリティを増加するもの、又は患者種に関連した生物学的区分(例えば、脳又はリンパ系)への活性化合物の送達を増加するものである。いくつかの薬学的に許容される誘導体は、水溶性又は胃腸粘膜を通る活性輸送を増加させる化学基を含む。
一実施態様において、本発明は、ペプチドミメティック大環状化合物のもととなるタンパク質又はペプチドの天然リガンドを結合する剤を同定するための競合結合アッセイに有用な新規なペプチドミメティック大環状化合物を提供する。例えば、p53 MDM2系では、p53に基づく標識された安定化ペプチドミメティック大環状化合物が、MDM2に競合的に結合する小分子とともにMDM2結合アッセイにおいて用いられる。当該競合結合研究により、p53/MDM2系に特異的な薬物候補の迅速なin vitro評価及び決定が可能となる。BH3/BCL−XL抗アポトーシス系においては同様に、BH3に基づく標識したペプチドミメティック大環状化合物を、BCL−XLと競合的に結合する小分子とともにBCL−XL結合アッセイに用いることができる。当該競合結合研究により、BH3/BCL−XL系について特異的な薬物候補の迅速なin vitro評価及び決定が可能となる。本発明は、ペプチドミメティック大環状化合物に対する抗体を生成することをさらに提供する。いくつかの実施態様において、これらの抗体は、ペプチドミメティック大環状化合物及びp53の両方又はペプチドミメティック大環状化合物が由来するBH3前駆体ペプチドに特異的に結合する。そのような抗体は、例えば、それぞれp53/MDM2又はBH3/BCL−XL系を壊す。
増殖性障害の例は、造血腫瘍性障害を含む。本明細書で使用する「造血腫瘍性障害」との用語は、例えば骨髄系、リンパ系、又は赤血球系、又はそれらの前駆体細胞から生ずる造血起源の過形成/腫瘍性細胞を伴う疾患を含む。好ましくは、疾患は、未分化型急性白血病、例えば、赤芽球性白血病及び急性巨核芽球性白血病から生ずる。追加の代表的な骨髄性障害は、限定するものではないが、急性前骨髄球性白血病(APML)、急性骨髄性白血病(AML)、及び慢性骨髄性白血病(CML)を含み(Vaickus(1991),Crit Rev.Oncol./Hemotol.11:267−97に総説される);リンパ性悪性疾患は、限定するものではないが、B系ALL及びT系ALLを含む急性リンパ芽球白血病(ALL)、慢性リンパ球性白血病(CLL)、前リンパ球性白血病(PLL)、毛様細胞白血病(HLL)、及びヴァルデンストレームマクログロブリン血症(WM)を含む。悪性リンパ腫の追加の形態は、限定するものではないが、非ホジキンリンパ腫及びその変異体、末梢性T細胞リンパ腫、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATL)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、大顆粒リンパ球性白血病(LGF)、ホジキン病、及びリード‐スターンバーグ病を含む。
ファンコーニ貧血、再生不良性貧血、サラセミア(thalaessemia)、先天性好中球減少症、脊髄形成異常を含む、血液障害を含む。
脱保護 DMF中の20%ピペリジン 2×7分
洗浄 DMF 6×0.5分
カップリング 各アミノ酸につき5倍過剰、DMF中のTBTU及びDIEA 1×20分
洗浄 DMF 2×0.5分
カップリング 各アミノ酸につき5倍過剰、DMF中のTBTU及びDIEA 1×20分
洗浄 DMF 6×0.5分
前駆体ポリペプチドを、ジメチルホルムアミド(DMF)中の1mM無水酢酸及び1mMジイソプロピルエチルアミン(DIEA)で45分間処理することによってアミノ末端でアセチル化した。p−メトキシトリチル(Mmt)基で保護されたcys9及びcys13チオールを用いたリンクアミド樹脂(置換0.6mMol/g)上で合成を行った。Mmt基をジクロロメタン(DCM)中の1%TFA/4%TISで選択的に脱保護し、ジクロロエタン中の50モル等量の1,4−ジブロモブタン及び13モル等量のジイソプロピルエチルアミン(DIEA)を用いてポリペプチドを一晩室温でアルキル化した。ついで、ペプチドを94%TFA、2%TIS、2%アニソール、2%H2Oで3時間処理して樹脂から開裂し、続いてろ過、回転式蒸発による遠心分離、及びジエチルエーテルによる沈殿させた。最終ペプチドミメティック大環状化合物生成物の期待される分子量は、2448.91である。観察された分子量は、MALDIMSで2445.5である(図1を参照のこと)。
Claims (19)
- 式(I)のペプチドミメティック大環状化合物を含む医薬組成物であって:
各々のA、C、D、及びEは、独立して、天然又は非天然アミノ酸であり;
各々のBは、天然又は非天然アミノ酸、アミノ酸アナログ、
各々のR1及びR2は、独立して、−H、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルであり;
各々のR3は、独立して、水素、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアルキルアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリールであり;
各々のL1、L3及びL4は、独立して、各々が非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、シクロアリーレン、ヘテロシクロアリーレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
L2は、各々が非置換であるかR5で置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、又は[−R4−K−R4−]nであり;
Kは、O、S、SO、SO2、CO、CO2、又はCONR3であり;
各R4は、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキレン、アリーレン、又はヘテロアリーレンであり;
各R5は、独立して、ハロゲン、アルキル、−OR6、−N(R6)2、−SR6、−SOR6、−SO2R6、−CO2R6、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
各R6は、独立して、−H、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、蛍光部分、放射性同位体、又は治療剤であり;
R7は、−H、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリール、又はD残基を有する環状構造の一部であり;
R8は、−H、非置換であるかR5で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアリール、又はヘテロシクロアリール、又はE残基を有する環状構造の一部であり;
vは、1〜1000の整数であり;
wは、1〜1000の整数であり;
xは、0〜10の整数であり;
yは、0〜10の整数であり;
zは、0〜10の整数であり;
nは、1〜5の整数であり;
x+y+zは、少なくとも3である)、
前記ペプチドミメティック大環状化合物の二次構造は、対応する非大環状ポリペプチドの対応する二次構造より安定である、医薬組成物。 - R1及びR2の少なくとも1つは、非置換であるかハロ−で置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ヘテロアルキル、又はヘテロシクロアルキルである、請求項1に記載の医薬組成物。
- R1及びR2の少なくとも1つは、非置換であるかハロ−で置換されたアルキルである、請求項1に記載の医薬組成物。
- D及びEの少なくとも1つは、式[−L1−S−L2−S−L3−]の追加の大環状化合物形成リンカーに結合している、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記ペプチドミメティック大環状化合物は、α−ヘリックスを含む、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記α−ヘリックスは、1ターンから5ターンを含む、請求項4に記載の医薬組成物。
- [−L1−S−L2−S−L3−]の長さは、α−ヘリックス1ターンあたり約5オングストローム〜約9オングストロームである、請求項4に記載の医薬組成物。
- [−L1−S−L2−S−L3−]の長さは、約5個の炭素−炭素結合〜約13個の炭素−炭素結合の長さにほぼ等しい、請求項4に記載の医薬組成物。
- 前記大環状化合物は、約17個の原子〜25個の原子の環又は約29個の原子〜約37個の原子の環を含む、請求項5に記載の医薬組成物。
- L2は[−R4−K−R4−]nである、請求項1に記載の医薬組成物。
- R4はアリレンである、請求項10に記載の医薬組成物。
- KはCOである、請求項11に記載の医薬組成物。
- R4はフェニレンであり、且つnは1である、請求項12に記載の医薬組成物。
- L1及びL3はアルキレンである、請求項13に記載の医薬組成物。
- L1及びL3はメチレンである、請求項13に記載の医薬組成物。
- R1及びR2の少なくとも1つは水素である、請求項13に記載の医薬組成物。
- L2は、各々が非置換であるかR5で置換されたアリール、シクロアリーレン、又はヘテロシクロアリーレンである、請求項1に記載の医薬組成物。
- R1及びR2の少なくとも1つはメチルである、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記α−ヘリックスは、対応する非大環状ポリペプチドのα−ヘリックスより安定である、請求項5に記載の医薬組成物。
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