JP6370490B2 - 免疫抑制活性なしに神経再生活性が維持されるfk506誘導体及びその用途 - Google Patents

免疫抑制活性なしに神経再生活性が維持されるfk506誘導体及びその用途 Download PDF

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Description

本発明は、免疫抑制活性がなく、神経再生活性は維持されるFK506誘導体、その製造方法、それを含む神経系疾患の予防または治療用医薬組成物に関する。
タクロリムス(tacrolimus)またはフジマイシン(fujimycin)として知られているFK506は、23個の原子の大環状ラクタム(23-member macrocyclic lactam)であり、ストレプトマイセス・ツクバエンシス(Streptomyces tsukubaensis)から分離することができる。FK506及びこれと類似の薬物は、FK506−結合タンパク質(FK506-binding protein; FKBPs)といわれる細胞質イムノフィリンタンパク質(cytoplasmic immunophilin proteins)と相互作用して種々の生化学反応を変形させることが知られている(非特許文献1)。
特にFK506は臨床的に同種移植片拒絶反応を防止し(非特許文献2、非特許文献3)、アトピーのような自己免疫疾患を治療するための(非特許文献4)免疫抑制剤として使用されている。FK506はT細胞受容体のシグナル伝達において核心酵素であり、Tリンパ球の活性を抑制するカルシニューリン(calcineurin)の活性を阻害する。
FK506の免疫抑制活性のメカニズムに関する具体的な研究を詳察すると、FK506の化学構造は、カルシニューリンに結合する作用部位(effector region)と(非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6)、FKBPsと複合体を形成する結合部位の2つに分けられる。FKBP結合部位は、ピペコラート側鎖(pipecolate moiety)、トリカルボニル基(tricarbonyl group)、シクロヘキサン環を含み、FKBP12タンパク質との複合体の形成に重要な役割を果たす。これは、残りの部分である作用部位が自由にカルシニューリンと結合させることにより、三部位からなる結合体を形成するようにする。
上記免疫抑制作用を示すために、最初にFK506がFKBP12タンパク質と結合することが重要である。上記2部分からなる複合体が形成されると、上記複合体はカルシニューリンと相互作用することができる(非特許文献5、非特許文献6)。したがって、FK506−FKBPs複合体のカルシニューリンとの相互作用により、T細胞の増殖により媒介されたインターロイキン2が抑制され、免疫抑制作用が起こる。
一方、FK506は、PKS/NRPS(polyketide synthase/nonribosomal peptide synthetase)複合システムにより合成される。上記生合成過程はコリスマート(chorismate)に由来したDHCHC(4,5-dihydroxycyclohex-1-ene carboxylic acid)を出発物質として行い、上記DHCHCは2分子のマロニル−CoA(malonyl-CoA)、2分子のメトキシマロニル−アシル運搬タンパク質(methoxymalonyl-acyl carrier proteins; ACP)、5分子のメチルマロニル−CoA(methylmalonyl-CoA)、及びアリルマロニル-CoA(allylmalonyl-CoA)を用いた10段階の縮合過程を経て延長される(非特許文献7、非特許文献8)。上記延長された物質は、FfbLの作用によりリジンに由来したピペコラートと、NRPSであるFkbPにより線状ポリケチド鎖で縮合され、マクロライド環を生成するために環化される。上記環は、PKS改変後の過程によりさらに修正される。例えば、FkbM(S-adenosylmethionine(SAM)-dependent methyltransferase)により31番目の炭素にO−メチル化(O-methylation)が起きたり、FkbD(P450 hydroxylase)により9番目の炭素に酸化(oxidation)が起きることがある(非特許文献9、非特許文献10)。
最近、本発明者らは、すべてのFK506生合成中間体の特性を考慮し、PKS改変後の経路(post-PKS modification)が2個の独立した並列的な経路を含むことと定立した(非特許文献11)。
一方、FK506またはその誘導体は、上記免疫抑制活性以外にも、抗真菌(非特許文献12)、抗炎症(非特許文献13) 、神経保護及び神経再生効果(非特許文献14、非特許文献15)が報告されている。しかし、上記薬理活性にもかかわらず、免疫抑制活性が示されるため、免疫反応を必要とする一般的な患者には使用し難いという問題があった。
Kang, C. B. et al., Neurosignals 2008 Kino, H. et al., J. Antibiot. 1987 Fung, J. J. et al., Transplantation 2004 Parsons, W. H. et al., Ann. N. Y. Acad. Sci. 1993 Goulet, M. T. et al., Perspect. Drug Discov. 1994 Griffith, J. P. et al., Cell 1995 Andexer, J. N. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 Mo, S. J. et al., J. Am. Chem. Soc. 2011 Motamedi, H. et al., J. Bacteriol. 1996 Shafiee, A. et al., J. Antibiot. 1997 Ban, Y. H. et al., J. Nat. Prod. 2013 Nakagawa, H. et al,, Clin. Drug Invest. 1996 Migita, K. et al., Curr. Med. Chem. 2003 Gold, B. G. Expert Opin. Invest. Drugs 2000 Gold, B. G. et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1999 J. Nat. Prod. 2013, 76, 1091-1098 J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 976-985 J. Pharmacol. Exp. Ther. 2002, 302, 1278-1285 Gold, B. G. Expert Opin. Invest. Drugs 2000, 9, 2331-42
このような背景の下、本発明者らはPKS改変後の経路に関与する種々のFK506の特性を確認するために鋭意研究努力した結果、FK506生合成遺伝子の欠損を通じて新規なFK506誘導体である9−デオキソ−プロリル−FK506(9-deoxo-prolyl-FK506)を生産する方法を確認し、FK506誘導体である9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506(31-O-demethyl-FK506)、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506(9-deoxo-31-O-demethylFK506)が、免疫抑制活性を示さずして神経再生及び神経保護効果があり、これを神経疾患の治療用途として使用することができることを確認し、本発明を完成した。
本発明の主な目的は、免疫抑制活性がなく、31−O−デメチル−FK506、9−デオキソ−31−O−デメチルFK506、または9−デオキソ−プロリル−FK506からなる群から選択されるいずれか一つのFK506誘導体を含む、神経系疾患の予防または治療用医薬組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、fkbD 遺伝子が欠損されたストレプトマイセス属菌株を培養する段階を含む、9−デオキソ−プロリル−FK506の製造方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、9−デオキソ−プロリル−FK506、その異性体または薬剤学的に許容可能な塩を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、免疫抑制活性がなく、31−O−デメチル−FK506、9−デオキソ−31−O−デメチルFK506、または9−デオキソ−プロリル−FK506からなる群から選択されるいずれか一つのFK506誘導体を含む、神経再生促進用組成物を提供することにある。
本発明に係る9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506を含む組成物は、神経再生を促進することができ、免疫抑制活性がないので、神経系疾患の治療における副作用を減少させることができる。
fkbD 遺伝子をイン−フレーム欠失を通じて非活性化させた菌株(△fkbDin −frame菌株)から得た9−デオキソ−プロリル−FK506のHPLC ESI−MS分析の結果を示したものである。 9−デオキソ−プロリル−FK506のESI−MS/MS分析の結果を示したもので、(A)はESI−MS/MSフラグメントパターンを、(B)はMS/MSスペクトルを示したものである。 CDClに溶解された9−デオキソ−プロリル−FK506に対するNMRスペクトルの結果であり、H NMRスペクトルを示したものである。 CDClに溶解された9−デオキソ−プロリル−FK506に対するNMRスペクトルの結果であり、13C NMRスペクトルを示したものである。 CDClに溶解された9−デオキソ−プロリル−FK506に対するHSQCスペクトルを示したものである。 9−デオキソ−プロリル−FK506のCOSY及びHMBC分析結果を示したもので、上記化合物のCOSY及び主要HMBC相関関係を図示したものである。 9−デオキソ−プロリル−FK506のCOSY及びHMBC分析結果を示したもので、CDClに溶解された9−デオキソ−プロリル−FK506に対するCOSYスペクトルを示したものである。 9−デオキソ−プロリル−FK506のCOSY及びHMBC分析結果を示したものであり、CDClに溶解された9−デオキソ−プロリル−FK506に対するHMBCスペクトルを示したものである。 FK506と比較した9−デオキソ−プロリル−FK506の免疫抑制活性を示したものである。 FK506と比較した9−デオキソ−プロリル−FK506の神経再生活性を示したものである。 FK506と比較した9−デオキソ−プロリル−FK506を処理したPC12細胞で育った神経突起を示したものである。 FK506と比較した31−O−デメチル−FK506の免疫抑制活性を示したものである。 FK506と比較した31−O−デメチル−FK506の神経再生活性を示したものであり、 FK506と比較した31−O−デメチル−FK506を処理したPC12細胞で育った神経突起を示したものである。 FK506と比較した9−デオキソ−31−O−デメチルFK506の免疫抑制活性を示したものである。 FK506と比較した9−デオキソ−31−O−デメチルFK506の神経再生活性を示したものである。 FK506と比較した9−デオキソ−31−O−デメチルFK506を処理したPC12細胞で育った神経突起を示したものである。
上記の目的を達成するための一つの様態として、本発明は、下記式1で示されるFK506の新規な誘導体である、下記式2で示される9−デオキソ−プロリル−FK506、その異性体または薬剤学的に許容可能な塩を提供する。
Figure 0006370490
Figure 0006370490
上記の目的を達成するためのもう一つの態様として、本発明は、上記9−デオキソ−プロリル−FK506の製造方法を提供する。
一例として、上記の製造方法は、fkbD(P450 hydroxylase)遺伝子が欠損されたストレプトマイセス属菌株を培養する段階を含むものであってもよい。PKS改変後の過程で作用するFkbD酵素は、9番目の炭素に酸化(oxidation)を引き起こすことが知られているが、プロリル(prolyl)基との関連性については報告されていない。
他の一例として、上記製造方法は、fkbD遺伝子欠損菌株の培養液を遠心分離した上澄液を酢酸エチルを用いて分配し、60%の水性メタノールを使用してプレ逆相分取クロマトグラフィー(preparative reversed-phase HPLC)により画分する段階をさらに含むことができる。また他の一例として、上記分画段階後、50%の水性アセトニトリル(acetonitrile)で半-逆相分取クロマトグラフィーする段階をさらに含むことができる。
一方、上記9−デオキソ−プロリル−FK506を製造するための菌株は、生物体内でFK506を生産するストレプトマイセス属菌株であってもよい。例えば、上記菌株は、ストレプトマイセス属(Streptomyces sp.)KCTC 11604BP、ストレプトマイセス・カナマイセティカス(Streptomyces kanamyceticus)KCTC 9225ストレプトマイセス属ATCC 55098、放線菌No.9993(Streptomyces tsukubaensis No. 9993)、ストレプトマイセス属ATCC 53770、ストレプトマイセス属6260、ストレプトマイセス属49A、ストレプトマイセス属94128、ストレプトマイセス・グロセッセンス(Streptomyces glaucescens)MTCC 5115及びストレプトマイセス属BICC7522からなる群から選択されるものであってもよが、これに限定されず、FK506を生産することができる菌株であれば、いずれのものでも使用することができる。
上記菌株は、微生物が利用できる栄養源を含む培地で培養することができる。菌株の栄養源としては、当業界において通常使用される栄養源を制限なく使用することができ、例えば、マロン酸(malonic acid)、エタノール、メチオニン(methionine)、炭素源及び窒素源を含む培地で培養することができる。
本発明者らは、FK506を生産する菌株であるストレプトマイセス属KCTC11604BPのfkbD遺伝子を二重交差相同組換え(double cross-over homologous recombination)によるインフレーム(inframe)欠失を通じて非活性化して製造される物質を理化学的分析を利用して同定した結果、上記物質がFK506の新規な誘導体である9−デオキソ−プロリル−FK506であることを確認した。
分析された9−デオキソ−プロリル−FK506の異化的特性は以下の通りである:
(a)非定型の白色粉末;
(b)比旋光度(Specific Rotation):[a]23 =1.64(c=0.1、メタノール);
(c)UV吸収スペクトル(メタノール):λmax(log e)=227 nm(2.0);
(d)IR吸収スペクトル(film):νmax=3450、2960、1750、1640、1170、1050cm−1
(e)H、13C−NMR:表1で表示、
(f)(+)−ESI−MS:m/z 793.1[M+NH ;(+)−MS/MS:m/z 776.1、758.1、740.1、547.9;(+)−HR−ESI−MS:m/z 776.4940[M+H] ; 及び
(g)分子式及び分子量:C4370NO11、776.4949。
一つの具体例として、本発明の化合物は、その異性体または薬剤学的に許容可能な塩を含むことができる。
異性体とは、化学式は同じであるが、同じではない化合物の関係を意味し、例えば、9−デオキソ−プロリル−FK506の構造異性体、幾何異性体、光学異性体(鏡像異性体)、立体異性体、ジアステレオマーを含むことができる。
薬剤学的に許容可能な塩は、患者に比較的非毒性であり、無害な有効作用を有する濃度であり、その塩に起因した副作用が9−デオキソ−プロリル−FK506の有利な効能を低下させない任意のすべての有機または無機付加塩を意味することができる。例えば、上記塩は、薬学的に許容可能な遊離酸(free acid)により形成された酸付加塩であってもよい。酸付加塩は、常法、例えば、化合物を過量の酸水溶液に溶解させ、その塩を水混和性有機溶媒、例えば、メタノール、エタノール、アセトンまたはアセトニトリルを使用して沈殿させて製造することができる。同モル量の化合物及び水中の酸またはアルコール(例えば、グリコールモノメチルエーテル)を加熱し、続いて上記混合物を蒸発させて乾燥させたり、または析出された塩を吸引ろ過させて製造されたものであってもよい。この時、遊離酸としては、有機酸と無機酸を使用することができる。上記塩は、塩基を使用して製造された薬学的に許容可能な金属塩であってもよい。
もう一つの具体例として、本発明の化合物は、溶媒和物またはプロドラッグ(pro-drug)の形態であってもよく、これは本発明の範囲内に含まれる。溶媒和物は、好ましくは、水和物及びエタノール化物を含むことができる。
本発明の化合物は、当業界で通常使用される方法により合成することができ、一例として、本発明の製造方法を用いて変異株から生産することができる。
上記目的を達成するためのもう一つの態様として、本発明は、上記9−デオキソ−プロリル−FK506、下記式3で示される31−O−デメチル−FK506、または下記式4で示される9−デオキソ−31−O−デメチルFK506からなる群から選択されるいずれか一つのFK506誘導体を含む、神経系疾患の予防または治療用医薬組成物を提供する。
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FK506は、T細胞受容体のシグナル伝達において核心酵素であり、Tリンパ球の活性を抑制するカルシニューリン(calcineurin)の活性を阻害するため、臨床的に同種移植片拒絶反応を防止し、アトピーのような自己免疫疾患を治療するための免疫抑制剤として使用されている。また、免疫抑制活性以外にも、抗真菌、抗炎症、神経保護及び神経再生効果があると報告されている。しかし、上記薬理活性にもかかわらず、免疫抑制活性が表されるため、免疫反応を必要とする一般的な患者には使用し難いという問題があった。
本発明者らはCD3/CD28−活性化したヒトT−細胞に9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506を処理した結果、正常群に至る程度にインターロイキン−2の分泌が顕著に増加したことを確認した。また、上記FK506誘導体が優れた神経再生活性を示すことを確認した。したがって、本発明に係る医薬組成物は、免疫反応を抑制せずして、目的とする神経系疾患の治療効果を示すことができる。
一例として、上記神経系疾患は、退行性神経疾患であってもよい。退行性神経疾患は、中枢神経系の神経細胞に退行性変化が現れながら、様々な症状を誘発する疾患を意味するもので、例えば、認知症、アルツハイマー病(Alzheimer's disease)、パーキンソン病(Parkinson's disease)、進行性核上性麻痺(Progressive supranuclear palsy)、多系統萎縮症(Multiple system strophy)、オリーブ橋小脳萎縮症(Olivopontocerebellar atrophy:OPCA)、シャイ・ドレーガー症候群(Shy-Drager syndrome); 線条体黒質変性症(Striatonigral degeneration)、ハンチントン病(Huntington's disease)、筋萎縮性側索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis; ALS)、本態性振戦症(Essential tremor)、皮質基底核変性症(Corticobasal ganlionic degeneration)、びまん性レビー小体病(Diffuse Lewy body disease)、パーキンソン-ALS−痴呆複合症(Parkinson-ALS-dementia complex of Guam)またはピック病(Pick's disease)であることができる。
他の一例として、上記神経疾患は、てんかん、中風、脳卒中、虚血性脳疾患、脊髄損傷疾患、末梢神経疾患、行動障害、発達障害、精神遅滞、ダウン症候群、または統合失調症を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
他の一例として、上記神経疾患は、神経細胞の損傷または細胞死などを原因とする疾患であってもよい。
本発明者らは9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506がPC12細胞で神経突起の増殖を促進し、神経の再生を誘導するため、これを神経再生促進用途または神経疾患の予防または治療の目的で使用することができることを確認した。
本発明における用語「予防」とは、本発明に係る神経系疾患の予防または治療用組成物を個体に投与して神経系疾患の発症を抑制したり、遅延させる全ての行為を意味することができる。
本発明における用語「治療」とは、本発明の組成物を、神経系疾患発症の疑いのある個体に投与して神経系疾患の症状が好転するようにしたり、有利になるようにするすべての行為を意味することができる。
本発明の医薬組成物は、単一製剤としても使用することができ、公認された神経関連疾患の効果があると知られている薬剤をさらに含めて配合製剤として製造して使用することができ、薬剤学的に許容される担体または賦形剤を用いて製剤化することにより、単位容量の形態で製造されたり、大容量の容器内に入れて製造することができる。
本発明における用語「薬学的に許容可能な担体」とは、生物体を刺激することなく、注入される化合物の生物学的活性及び特性を阻害しない担体または希釈剤を意味することができる。本発明に使用可能な上記担体の種類は特に限定されず、当該技術分野において通常使用され、薬学的に許容される担体であれば、いずれのものでも使用することができる。上記担体の非制限的な例としては、食塩水、滅菌水、リンゲル液、緩衝食塩水、アルブミン注射溶液、デキストロース溶液、マルトデキストリン溶液、グリセロール、エタノールなどを挙げることができる。これらは単独で使用したり、2種以上を混合して使用することができる。上記担体は、非自然担体(non-naturally occuring carrier)を含むことができる。
また、必要な場合、抗酸化剤、緩衝液及び/または静菌剤など、他の通常の添加剤を添加して使用することができ、希釈剤、分散剤、界面活性剤、結合剤、潤滑剤などを付加的に添加して水溶液、懸濁液、乳濁液などのような注射用剤形、丸薬、カプセル、顆粒または錠剤などに製剤化して使用することができる。
また、本発明の薬学的組成物は、薬剤学的に有効な量の9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506を含むことができる。本発明において、用語「薬剤学的に有効な量」とは、医学的治療に適用可能な合理的な恩恵/リスク比で疾患を治療するのに十分な量を意味し、一般的に0.001〜1000mg/kgの量、好ましくは0.05〜200mg/kg、より好ましくは0.1〜100mg/kgの量を一日1回〜数回に分けて投与することができる。しかし、本発明の目的上、特定の患者に対する具体的な治療的有効量は、達成しようとする反応の種類と程度、場合によっては、他の製剤が使用されるかどうかをはじめとした具体的組成物、患者の年齢、体重、一般的な健康状態、性別及び食事、投与時間、投与経路及び組成物の比率、治療期間、具体的組成物と組み合わせて使用したり、同時使用される薬物をはじめとする様々な因子と医薬分野でよく知られている類似の因子に応じて適用することが望ましい。
本発明の薬学的組成物は、個別治療薬として投与するか、または他の治療薬と併用して投与することができ、従来の治療剤とは順次または同時投与することができる。そして、単一または多重投与することができる。上記要素をすべて考慮し、副作用を誘発せずに、最小限の量で最大の効果を得ることができる量を投与することが重要であり、当業者により容易に決定することができる。
本発明における用語「投与」とは、如何なる適切な方法で患者に本発明の薬学的組成物を導入することを意味し、本発明組成物の投与経路は、目的組織に到達することができる限り、経口または非経口の様々な経路を通じて投与することができる。
本発明に係る医薬組成物の投与方法は、特に制限されず、当該技術分野において通常使用される方法に従うことができる。上記投与方式の非限定的な例として、組成物を経口投与または非経口投与方法で投与することができる。本発明に係る医薬組成物は、目的とする投与方法に応じて様々な剤形で製作することができる。
本発明の医薬組成物の投与量は、例えば、本発明の医薬組成物をヒトを含む哺乳動物に、一日に1〜20mg/kg、より好ましくは1〜10mg/kg投与することができ、本発明の組成物の投与頻度は、特にこれに限定されないが、1日1回投与するか、または容量を分割して数回投与することができる。
上記目的を達成するためのもう一つの態様として、本発明は、免疫抑制活性がなく、上記9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506からなる群から選択されるいずれか一つのFK506誘導体を含む、神経再生促進用組成物を提供する。
一例として、上記組成物は、イン・ビトロ(in vitro)で神経細胞の突起の生成を促進する組成物として使用することができる。
上記目的を達成するためのもう一つの態様として、本発明は、上記医薬組成物または神経再生促進用組成物を個体に投与する段階を含む神経系疾患の予防または治療方法を提供する。
本発明における用語「個体」とは、神経系疾患が発症したり、発症する可能性があるヒトを含むすべての動物を意味することができる。上記動物はヒトだけでなく、これと類似の症状の治療を必要とする牛、馬、羊、豚、ヤギ、ラクダ、カモシカ、犬、猫などの哺乳動物であることができるが、これに限定されない。
本発明の上記予防または治療の方法は、具体的には、神経系疾患が発症又は発症する危険性がある個体に上記組成物を薬学的に有効な量で投与する段階を含むことができる。
本発明における用語「投与」とは、何らかの適切な方法で患者に本発明の薬学的組成物を導入することを意味し、本発明の組成物の投与経路は、目的組織に到達することができる限り、経口または非経口の多様な経路を通じて投与することができる。
以下、本発明を下記例により詳しく説明する。ただし、下記例は本発明を例示するためのものであり、下記例により本発明の範囲が制限されるものではない。
実施例1.材料の準備方法及び条件
(1)変異体の製造及び培養条件
Ban、YH外(非特許文献16)に記載された方法に基づいてFK506を生産する菌株であるストレプトマイセス属KCTC11604BPのfkbD 遺伝子を二重交差相同組換え(double cross-over homologous recombination)によるインフレーム(inframe)欠失を通じて非活性化して△fkbDin−frame菌株を製造した。
KCTC 11604BP菌株の胞子と上記遺伝子欠失された△fkbDin−frameの胞子をISP4寒天プレートで継代培養し、シード(seed)培養はR2YE培養液で準備した。シード培養で成長した栄養細胞(vegetative cell)50mgを250mlのバッフルドフラスコ(baffled flask)に入っている50ml R2YE培地に接種し、オービタルシェーカー(orbital shaker、180 rpm固定)で28℃で6日間培養した。
(2)抽出及び分離
上記△fkbDin−frame菌株の培養液4Lを遠心分離し、上澄液を酢酸エチルを用いて2回溶媒−溶媒分配(solvent-solvent partition)した。酢酸エチルに溶解した層を分離し、減圧下で蒸発させて暗赤色の抽出物を得た。上記抽出物を流速2mL/minにし、移動相としては60%の水性メタノールを使用し、逆相分取クロマトグラフィー(preparative reversed-phase HPLC)により分画してHPLC−ESI−MS分析を行った。
HPLC−ESI−MS/MSスペクトルは、ACQUITY UPLC BEH C18カラム(50 x 2.1 mm、1.7μm; Waters)を用い、Micromass Quattro micro MSと直接連結されたWaters 2695分離モジュールで構成されるWaters/Micromass QuattroマイクロMSインターフェースで記録した。
MS/MSによる追跡は、アンモニウム付加物(ammonium adduct)のような前駆イオン(parent ion)からの生成イオン(product ion)への変異を検出するために、選択された分析体に特異的な質量対を選択する多重反応モニタリングモードで行われた。
その後、上記分画物を2個の小分画物に分離するために、流速2mL/min、移動相50%の水性アセトニトリル(acetonitrile)で半-逆相分取りクロマトグラフィー(semipreparative reversed-phase HPLC)を行った。同じカラム及び同じHPLC条件の下で、上記小分画物を精製した結果、非定型の白色粉末が示された(7.4mg、tR 90min)。
(3)データの測定方法
光学回転は、0.1dm経路の長さのセルを利用してJasco P−1010 polarimeterで測定した。
UVスペクトルは、Scinco S−3100分光計(spectrophotometer)で記録し、IRスペクトルは、Varian FTS−800 FTIR分光計で得た。
NMRスペクトルは、Varian INOVA 500分光計(13C、125MHz)を利用し、1時間500MHzにして記録した。化学シフト(Chemical shifts)は、テトラメチルシラン(TMS)を内部リファレンスにしてppmで示した。すべてのNMRデータの加工はMnovaソフトウェア(Mestrelab Research SL)を用いた。NMR分析のためのサンプルは、CDCl3(Sigma)250μLに純粋化合物を溶解させて準備した後、溶媒と符合する5−mm ShigemiアドバンストNMRマイクロチューブ(Sigma)に位置させた。
HR−ESI−MSデータは、UPLCと結合されたWaters SYNAPT G2質量分析計を用いて収集した。HPLC精製は、UV730D UVディテクターセット(205nm)とCTS30カラムオーブンセット(50℃)が連結されたSP930Dグラジェントポンプ(gradient pump)で構成されたAcme 9000 HPLCシステム(YL Instrument Co. Ltd.、Korea)上の準−予備分離Watchers 120 ODS−BP(250 x 10 mm、5μm)カラムを用いて行った。実験に使用したHPLC grade溶媒は、JT Baker社から購入した。
実施例2.実施例1に対する観測結果
上記非定型の白色固体の分析結果は、下記の通りである。
(1)HPLC−ESI−MS
図1は、△fkbDin−frame菌株の培養抽出物のHPLC−ESI−MS分析の結果として、m/z 793.1、13分とm/z 807.1、28分でアンモニウム付加物イオンのピークが現れた。したがって、図2で示された776.1、758.1、740.1、547.9で示されたフラグメントイオン(fragment ion)を見たときに、m/z 793.1、13分で示されるピークは9−デオキソ−プロリル−FK506によるものと予測した。各フラグメントイオン間の間隔が14Daであるという点で9−デオキソ−プロリル−FK506のフラグメントパターンは、9−デオキソ−FK506と類似する。しかし、9−デオキソ−FK506で特有のC−1−C−24フラグメントイオンは、m/z 561.9で示されたのに対し、本発明の9−デオキソ−プロリル−FK506の場合、m/z 547.9で示された。これは、9−デオキソ−プロリル−FK506が9−デオキソ−FK506及び他の9−デオキソ−FK506誘導体に比べて特有のC−1−C−24フラグメントでメチレン基を1個少なく有していることを示唆するものである。
したがって、上記非定型の白色固体、即ち、9−デオキソ−プロリル−FK506がプロリンを含むものと判断した。
(2)1D−及び2D−NMR
1D−及び2D−NMRデータ
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上記表1及び図3aに示されるように、H NMRスペクトル分析結果、FK506骨格の特徴的な信号が観察された。具体的にはメチル基に相応する3個のダブレット(δ 0.95/H−38、0.90/H−41、0.75/H−39)、2個のメチルシングルレット(δ 1.67/H3−40、1.66/H3−42)、3個のメトキシシングルレット(δ 3.40/H3−45、3.37/H3−43、3.36/H3−44)、オレフィンプロトンのマルチフラット(δ 5.70/H−36)が観察された。
また、図3bに示されるように、13C NMRスペクトル分析結果、13C NMRスペクトルの42個の炭素シグナル及びHMBCスペクトルの1つのカルボニル炭素を見たときに、計43個の炭素があることが予想される。しかし、上記化合物(9−デオキソ−プロリル−FK506)と9−デオキソ−FK506のNMRデータを慎重に比較してみると、9−デオキソ−FK506のピペコラート側鎖(C−2−C−6)に対応する上記化合物の信号が移動したことが分かる。
また、上記H、13C、及び図4で示されたHSQCスペクトル分析結果、上記化合物は、δ 58.9/C−2(δ 4.35/H−2)、47.4/C−6(δ 3.63/H−6a、3.54/H−6b)、29.2/C−3(δ 2.19/H−3a、1.98/H−3b)、24.7/C−4(δ 1.96/H2−4)、即ち、単に5個の炭素シグナルを示しているため、ピペコラートの代わりに、上記化合物は、プロリン残基を有していることを確認することができる。
上記化合物のプロリン残基の存在は、図5a〜図5cで図示されたCOSY及びHMBC分析を通じても確認することができる。δ 4.35〜δ 3.54におけるCOSYのクロスピークは、H−2/H−3/H−4/H−6の連結を提供した。さらに、δ 4.35/H−2、2.19/H−3a、1.98/H−3bにおけるプロトン信号とδ 169.9/C−1におけるカルボニルエステル、炭素シグナルの間で、そしてδ 3.63/H−6a、3.54/H−6bにおけるプロトン信号とδ 58.9/C−2、29.2/C−3における炭素の信号の間で主要なHMBC相関関係が示された。
図4に示されるように、HSQCスペクトルは、δ 2.64(d、J=15Hz)、2.56(d、J=15Hz)におけるプロトンシグナルがδ 39.2における炭素シグナルと相関関係があることを示す。このようなプロトンシグナルは、C−8(δ 171.8)とC−10(δ 98.6)に対するHMBC相関関係を示すものであり(図5a及び図5c)、上記化合物が9−デオキソ−FK506と類似の9−デオキソ−プロリル−FK506誘導体であることを示すものである。
一方、上記化合物に対するCOSYスペクトルは、残りの4スピンシステム(remaining 4 spin systems)を示し、HMBC相関関係に基づいて連結される(図5a〜図5c)。メチル及びメトキシ基の位置は、相対的なHMBC相関関係に基づいて図5aで示されるように決定された。
したがって、上記化合物を9−デオキソ−プロリル−FK506と決定した。本発明者らは9−デオキソ−FK506誘導体のうち、最初に、一般のピペコラート環の代わりにプロリン側鎖を含む誘導体を確認した。また、上記化合物の立体化学構造は、親化合物であるFK506と同じである。
(3)HR−ESI−MS
上記非定型の白色固体に対してHR−ESI−MS分析した結果、m/z 776.4940で[M+H]+イオンを得、これは分子式であるC4370NO11(calcd m/z 776.4949)と一致するように明らかになった。
(+)−ESI−MS
m/z 793.1 [M+NH] ;(+)−MS/MS:M/Z 776.1、758.1、740.1、547.9
(+)−HR−ESI−MS
m/z 776.4940 [M+H](calcd for C43H70NO11,776.4949)。
上記結果に基づいてストレプトマイセス属菌株KCTC11604BPからfkbD遺伝子をイン−フレーム欠失を通じて非活性化させた菌株の培養液から分離された非定型の白色粉末は、下記のような異化的特性を有し、9−デオキソ−プロリル−FK506と決定した。
(a)非定型の白色粉末;
(b)比旋光度(Specific Rotation):[a]23 D=1.64(c=0.1、メタノール);
(c)UV吸収スペクトル(メタノール):λmax=(log e)227nm(2.0);
(d)IR吸収スペクトル(film):νmax=3450、2960、1750、
1640、1170、1050cm−1 ;
(e)表1に示されるH、13C−NMR
(f)(+)−ESI−MS:M/Z 793.1 [M+NH]
(+)-MS/MS:m/z 776.1、758.1、740.1、
547.9。
(+)−HR−ESI−MS:M/Z 776.4940 [M+H]
(g)分子式及び分子量:C4370NO11、776.4949。
実施例3.9−デオキソ−プロリル−FK506の活性分析
(1)イン・ビトロ(In vitro)T−細胞活性分析
実際に、FK506と比較した上記化合物9−デオキソ−プロリル−FK506の相対的な免疫抑制特性は、Tリンパ球(lymphocytes)を使用してMo、SJ外(非特許文献17)に記載された方法で決定した。簡略的に、CD3/CD28−活性化したヒトT−細胞に上記化合物を0.1nMの濃度で16〜20時間処理した後、インターロイキン−2の分泌量を定量した。
その結果、図6に示されるように、CD3/CD28−活性化したヒトT−細胞にFK506を処理した場合、インターロイキン−2の分泌がCD3/CD28−活性化していない細胞の分減少して免疫抑制活性が高く示される一方、本発明に係る9−デオキソ−プロリル−FK506(1と表示)をCD3/CD28−活性化したヒトT−細胞に処理した場合、正常群に至る程度に、インターロイキン−2の分泌が顕著に増加したことを確認した。即ち、親構造体であるFK506とその誘導体が免疫抑制活性を示すのとは正反対の結果を示した。
(2)神経再生活性の分析
FK506と比較した上記化合物の相対的な神経再生活性は、ラットPC12細胞(pheochromocytoma cell)を利用して、Mo、SJ外(非特許文献17)に記載の方法で決定した。上記PC12細胞に神経突起増殖を誘導する神経成長因子(NGF; KOMA Biotech; 10 ng/ml)を96時間処理した。このとき、10nM FK506または9−デオキソ−プロリル−FK506を共に処理または除外した。神経突起の長さは、プリントされた写真を使用してRevill、WP外(非特許文献18)に記載された方法で測定した。
その結果、図7a及び図7bで示されるように、本発明に係る9−デオキソ−プロリル−FK506(1と表示)は、優れた神経突起増殖促進効果を示すことを確認した。図7bにおいてAは無処理の細胞、Bは神経成長因子のみを処理した細胞、CはFK506の存在下で神経成長因子を処理した細胞、Dは9−デオキソ−プロリル−FK506の存在下で神経成長因子を処理した細胞を示したものである。
一方、免疫抑制と神経再生活性は、それぞれ異なるメカニズム、即ち、FKBP12の結合体またはFKBP52の結合体を通じて発生するようになる(非特許文献19)。したがってFKBP12と結合体を形成する能力が減少して免疫抑制活性が減少しても、FKBP52の結合を抑制しないため、神経再生活性は維持され得る。これは、下記の31−O−デメチル−FK506及び9−デオキソ−31−O−デメチルFK506にも同様に適用されることを確認した。
実施例4.31−O−デメチル−FK506に対する活性の分析
(1)イン・ビトロ(In vitro )T−細胞活性分析
FK506と比較した31−O−デメチル−FK506の相対的な免疫抑制特性は、上記実施例3(1)と同様の方法で決定した。
その結果、図8に示されるように、CD3/CD28−活性化したヒトT−細胞のFK506を処理した場合、インターロイキン−2の分泌がCD3/CD28−活性化しない細胞の分だ減少して免疫抑制活性が高く示される一方、本発明に係る31−O−デメチル−FK506(2と表示)をCD3/CD28−活性化したヒトT−細胞に処理した場合、正常群に至る程度に、インターロイキン−2の分泌が顕著に増加したことを確認した。即ち、親構造体であるFK506とその誘導体が免疫抑制活性を示すのとは正反対の結果を示した。
(2)神経再生活性の分析
FK506と比較した31−O−デメチル−FK506の相対的な神経再生活性の決定及び測定は、上記実施例3(2)と同様に行った。
その結果、図9a及び図9bに示されるように、本発明に係る31−O−デメチル−FK506(2と表示)は、優れた神経突起増殖促進効果を示すことを確認した。図9bにおいて、Aは無処理の細胞、Bは神経成長因子のみを処理した細胞、CはFK506の存在下で神経成長因子を処理した細胞、Dは31−O−デメチル−FK506の存在下で神経成長因子を処理した細胞を示したものである。
実施例5.9−デオキソ−31−O−デメチルFK506 に対する活性分析
(1)イン・ビトロ(In vitro )T−細胞活性の分析
FK506と比較した上記化合物の9−デオキソ−31−O−デメチルFK506の相対的な免疫抑制特性は、上記実施例3(1)と同様の方法で決定した。
その結果、図10に示されるように、CD3/CD28−活性化したヒトT−細胞のFK506を処理した場合、インターロイキン−2の分泌がCD3/CD28−活性化しない細胞の分だけ減少して免疫抑制活性が高く示される一方、本発明に係る9−デオキソ−31−O−デメチル−FK506(3と表示)をCD3/CD28−活性化したヒトT−細胞に処理した場合、正常群に至る程度に、インターロイキン−2の分泌が著しく増加したことを確認した。即ち、親構造体であるFK506とその誘導体が免疫抑制活性を示すのとは正反対の結果を示した。
(2)神経再生活性の分析
FK506と比較した9−デオキソ−31−O−デメチルFK506の相対的な神経再生活性の決定及び測定は、上記実施例3(2)と同様に行った。
その結果、図11a及び図11bに示されるように、本発明に係る9−デオキソ−31−O−デメチル−FK506(3と表示)は、優れた神経突起増殖促進効果を示すことを確認した。図11bにおいてAは無処理の細胞、Bは神経成長因子のみを処理した細胞、CはFK506の存在下で神経成長因子を処理した細胞、Dは9−デオキソ−31−O−デメチル−FK506の存在下で神経成長引数を処理した細胞を示したものである。
したがって、本発明に係る9−デオキソ−プロリル−FK506、31−O−デメチル−FK506、または9−デオキソ−31−O−デメチルFK506を含む組成物は、神経再生を促進することができ、免疫抑制活性がないので、神経系疾患の治療において副作用を減少させることができる。
本発明に係る組成物は、神経再生を促進することができ、免疫抑制活性がないので、神経系疾患の治療に効果的に使用することができる。
以上の説明から、本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施されることがあることを理解できるだろう。これに関連し、以上で記述した実施例はあくまで例示的なものであり、限定的なものでないことを理解すべきである。本発明の範囲は上記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれるあらゆる変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。

Claims (10)

  1. FK506に比べて免疫抑制活性が減少され、かつ下記式2で示される9−デオキソ−プロリル−FK506(9-deoxo-prolyl-FK506)を含む、神経系疾患の予防または治療用医薬組成物
    Figure 0006370490
  2. 前記組成物は、神経再生を促進する、請求項1に記載の医薬組成物。
  3. 前記神経系疾患は、神経変性疾患である、請求項1に記載の医薬組成物。
  4. 前記組成物は、FK506に比べてインターロイキン−2の分泌を増加させる、請求項1に記載の医薬組成物。
  5. fkbD遺伝子が不活性化されたストレプトマイセス属菌株を培養する段階を含む、FK506誘導体の製造方法であり、前記FK506誘導体は、下記式2で表される9−デオキソ−プロリル−FK506である、製造方法
    Figure 0006370490
  6. 前記菌株は、FK506を生産する菌株である、請求項5に記載の製造方法。
  7. 前記菌株は、ストレプトマイセス属(Streptomyces sp.)KCTC 11604BP、ストレプトマイセス・カナマイセティカス(Streptomyces kanamyceticus)KCTC 9225、ストレプトマイセス属ATCC 55098、放線菌No.9993(Streptomyces tsukubaensis No. 9993)、ストレプトマイセス属ATCC 53770、ストレプトマイセス属6260、ストレプトマイセス属49A、ストレプトマイセス属94128、ストレプトマイセス・グロセッセンス(Streptomyces glaucescens)MTCC 5115及びストレプトマイセス属BICC7522からなる群から選択される、請求項5に記載の9−デオキソ−プロリル−FK506の製造方法。
  8. 下記式2で示される9−デオキソ−プロリル−FK506、その異性体または薬剤学的に許容可能な塩
    Figure 0006370490
  9. 前記9−デオキソ−プロリル−FK506は、下記理化学的特性を有する、請求項8に記載の9−デオキソ−プロリル−FK506、その異性体または薬剤学的に許容可能な塩:
    (a)非定型の白色粉末;
    (b)比旋光度(Specific Rotation):[a]23D=1.64(c=0.1、メタノール);
    (c)UV吸収スペクトル(メタノール):λmax(log e)=227nm(2.0);
    (d)IR吸収スペクトル(film):νmax=3450、2960、1750、1640、1170、1050cm−1 ;
    (e)H、13C−NMR:表1に示し、
    (f)(+)−ESI−MS:m/z 793.1 [M+NH] ;
    (+)−MS/MS:m/z 776.1、758.1、740.1、547.9;
    (+)−HR−ESI−MS:m/z 776.4940 [M+H] ; 及び
    (g)分子式及び分子量:C4370NO11、776.4949。
  10. FK506に比べて免疫抑制活性が減少され、かつ下記式2で示される9−デオキソ−プロリル−FK506(9-deoxo-prolyl-FK506)を含む、神経再生促進用組成物
    Figure 0006370490
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