KR101717280B1 - 게르마늄의 착체 화합물, 이를 제조하는 방법, 및 약물 - Google Patents

게르마늄의 착체 화합물, 이를 제조하는 방법, 및 약물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이러스 질환, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 의해 유발된 바이러스 질환의 예방 및/또는 치료를 위해 의도된 약물의 개발에 관한 것이다. 일반 구조식 Gex[AD][CA]y[AA]z(I)을 갖는 게르마늄의 착체 화합물로서: 식 중 AD는 항바이러스 활성을 갖는 퓨린 계열의 질소 염기의 유도체이고, 아시클로비르, 발라시클로비르, 간시클로비르 및 펜시클로비르와 같은 구아닌 유도체, 또는 비다라빈과 같은 아데닌 유도체로부터 선택될 수 있고; CA는 시트르산, 락트산 및 말산과 같은 (그러나 이에 한정되지 않는) 산으로부터 선택될 수 있는 히드록시카르복실산이며; AA는 아르기닌, 글리신, 라이신 및 트레오닌과 같은 다양한 α-아미노산으로부터 선택될 수 있는 아미노산이고, 식 중에서, x = 1-2, y = 2-4, 및 z = 0-2인 것인 게르마늄의 착체 화합물이 제안된다. 게르마늄의 착체 화합물은 높은 수준의 항바이러스 및 면역자극 활성을 갖고 물에 용이하게 용해될 수 있다. 전술된 화합물은 게르마늄 디옥시드의 수성 현탁액을 제조하는 단계, 히드록시카르복실산, 퓨린 계열의 질소 염기의 유도체 및, 선택적으로, 그러나 바람직하게, 아미노산을 첨가하는 단계, 수득된 상기 혼합물을 교반하면서 3-14 시간 동안 40-100℃의 온도에서 가열하는 단계, 및 용액으로부터 물을 제거하여, 게르마늄의 착체 화합물을 제조하는 단계에 의해 제조된다.

Description

게르마늄의 착체 화합물, 이를 제조하는 방법, 및 약물{Complex compounds of germanium, methods for producing same, and drugs}
본 발명은 의약 및 약리학, 즉 다양한 바이러스 질환, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 의해 유발된 바이러스 질환의 예방 및/또는 치료를 위해 의도된 치료 약물의 설계에 관한 것이고, 항암 요법 및 면역요법과 조합하여 사용하기에 적합하다.
본 발명은 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 바람직하게 아미노산을 갖는 신규한 게르마늄 착체 화합물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 아시클로비르, 발라시클로비르, 간시클로비르, 펜시클로비르, 비다라빈 등이 바람직한 종인 아데닌 및/또는 구아닌 유도체를 갖는 게르마늄 착체 화합물에 관한 것이다.
청구된 화합물은 높은 수준의 생물학적 활성, 구체적으로 내성 균주, 예를 들면, 아시클로비르-내성 균주를 포함한, 헤르페스 바이러스, 예를 들면 헤르페스 심플렉스(herpes simplex) 바이러스 타입 1 및 타입 2에 대한 항바이러스 활성을 제공한다.
현재, 질소 염기의 일부 유도체가 다양한 바이러스 감염, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 의해 유발된 감염의 치료 및 예방을 위한, HIV-감염 환자 및 암 환자, 및 기관 이식을 갖는 환자의 병용 요법을 포함하는, 치료 약물로서 사용된다. 예를 들면, 구아닌 유도체가 항바이러스 치료 약물, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 의해 유발된 감염의 치료를 위해 사용된다.
헤르페스는 가장 흔한 인간 질환이고, 헤르페스 바이러스의 병인(causative agent)이다. 헤르페스 바이러스의 8가지 유형이 알려져 있고, 헤르페스 심플렉스 바이러스 타입 1 및 타입 2 (HSV-1 및 HSV-2), 바리셀라-즈스터 바이러스 (HHV-3), 엡스타인-바르 바이러스 (HHV-4), 시토메갈로바이러스 (HHV-5) 등이 가장 알려져 있다. 세계에서 인구의 상당 부분이 잠복 감염의 형태로 헤르페스 바이러스로 감염된다. 헤르페스 바이러스는 감염된 자의 신경 세포에 영구히 존재하지만, 질환이 악화기(exacerbation period), 즉, 병원체의 활성 증식의 기간 동안에만 임상적으로 나타난다. HSV-1은 각막염, “입술에 감기(cols on the lips)”, 및 뇌염과 같은 질환의 원인이고; HSV-2는 생식기 감염을 유발하고; HHV-3은 바리셀라 조스터 (Varicella Zoster) 및 대상포진(shingles) 질환을 유발하고; HHV-4는 감염성 단핵증(infectious mononucleosis)의 원인이고; HHV-5는 시토메갈로바이러스(cytomegaloviral) 간염, 대장염, 및 폐렴의 원인이다.
헤르페르 바이러스에 의해 유발된 질병을 치료하기 위해 사용된 치료 약물은, 정기적으로 받는 경우, 바이러스 감염의 증상, 바이러스 증식 및 발병의 증상을 효과적으로 저해할 수 있는 것이다. 광범위하게 사용되는 치료 약물 중 하나는 아시클로비르이고, 이는 구아닌의 유도체이고, 세포에서 바이러스의 증식을 억제한다. 그러나, 아시클로비르는 고용량으로 사용되는 경우 바이러스 증식을 억제하는데 효율적이고; 구체적으로 섭취로 위한 치료 약물의 양은 4,000 mg/day 이하이다. 1회 아시클로비르 용량 증가는 그의 생체이용률을 줄이고 이는 신체에 약제의 독성 효과를 일으킬 수 있다. 아시클로비르의 하나 이상의 단점은 낮은 수 용해도, 25℃에서 1.3 mg/mL 및 37℃에서 2.5 mg/mL에 있고; 또한, 아시클로비르는 소수성계(hydrophobic system)에 거의 불용성이다. 이러한 이유로, 아시클로비르 섭취는 미세 결정이 요소에서 형성될 수 있는 일부 가능성을 생기게 하고 (Mason, W.J., and Nickols H.H., "Crystalluria from acyclovir use," N. Engl. J. Med., 2008, 358: e14 참조) 및 네프로독성(nefrotoxicity)이 생길 것이다. 또한, 아시클로비르-내성 헤르페스 바이러스 균주는 증가하는 빈도와 함께 최근 발생하였고, 특히 면역약화된 자(immunocompromised people)에서 발생하였다.
발라시클로비르는 아시클로비르의 변형 종이고 더 높은 활성 및 생체이용률을 갖고, 아시클로비르에 대한 15-20%에 대하여 54%이다. 그렇기는 하지만, 아시클로비르처럼, 발라시클로비르는 1,000 내지 4,000 mg/day의 고용량에서만 효율적이다.
또한 기타 구아닌 유도체, 예를 들면 펜시클로비르 및 간시클로비르는 헤르페스 심플렉스 바이러스 타입 1 및 2 (HSV-1 및 HSV-2), 바리셀라-조스터(Varicella-Zoster) 바이러스, 엡스타인-바르 바이러스, 및 시토메갈로바이러스 감염에 대한 활성을 갖고 이들 바이러스에 의해 유발된 감염의 치료 및 예방, 구체적으로 면역약화된 자, 예를 들면 AIDS 환자, 암 환자 및 기관 이식을 갖는 자의 치료 및 예방하는 것으로 알려져 있다. 펜시클로비르 및 간시클로비르의 일 보통 결점은 그의 중간 수 용해도(펜시클로비르의 경우 0.17% 및 간시클로비르의 경우 0.43%) 및 낮은 생체이용률(각각, 1.5% 및 5%)에 있다.
항바이러스 치료 약물은 하기 특성을 가질 것이다: 세포를 투과하는 능력, 최소 세포독성, 선택성, 비중독(non-addictivity), 및 신체에서의 비축적(non-accumulation). 따라서, 투여 형태 설계 중 하나의 방식은 함께 제제화되는 경우 선행-기술 치료 약물의 항바이러스 활성을 개설할 화합물을 검색하는데 있다. 유럽 특허 제0477871호 (1992, IPC: A61K 31/52)는 헤르페스 심플렉스 바이러스 타입 1 및 2에 대한 선택적 및 상승 활성을 갖는 항바이러스 조성물을 개시한다. 그 항바이러스 조성물은 구아닌의 유도체인 2개 이상의 화합물, 옥세타노신 G (OXT-G), 아시클로비르 (ACV), 및 카르보시클릭 옥세타노신 G (C-OXT-G)로 구성된다.
Figure 112014121826447-pct00001
헤르페스 심플렉스 바이러스 타입 1 및 2 (HSV-1 및 HSV-2)의 증식에 대한 이들 항바이러스 조성물의 효과를 베로(Vero) 세포 배양물에서 연구하였다. 단층 베로 세포 배양물을 37 ℃의 온도에서 10% 송아지(calf) 혈청으로 보충된 이글 영양 배지에서 성장시켰다. 그 뒤에, 상기 배양물을 HSV-1 및 HSV-2로 감염하였다. 그 후, 구아닌 유도체를 개별적으로 또는 서로 조합하여 감염된 세포의 배양 배지에 주입하고, 바이러스-유발 세포병변 효과의 50% 억제 (ID50)를 제공하는 농도를 결정하였다. 두개의 화합물로 구성된 조성물은 개별적 성분의 각각에 대하여 요구되는 것보다 더 낮은 농도로 ID50 값에 도달하는 것으로 보였다. 예를 들면, 옥세타노신 G (0.4-5.4 mcg/mL) 또는 카르보시클릭 옥세타노신 G (0.01-0.2 mcg/mL)를 포함하는 아시클로비르 (0.04-0.4 mcg/mL)의 조합은 HSV-1에 대한 상승 작용을 제공하고, 옥세타노신 G (0.4-4 mcg/mL) 또는 카르보시클릭 옥세타노신 G (0.04-0.54 mcg/mL)를 포함하는 아시클로비르 (0.1-3.4 mcg/mL)의 조합은 HSV-2에 대한 상승 작용을 제공한다.
러시아 특허 제2240792호 (2004, IPC: A61K 31/40)는 아시클로비르 및 간시클로비르를 포함하는 네트롭신 또는 그의 비스-유도체를 포함하는 조성물을 청구하고, 이들 조성물은 헤르페스 심플렉스 바이러스 타입 1 (HSV-1)에 대한 높은 항바이러스 활성 수준을 제공한다.
Figure 112014121826447-pct00002
아시클로비르 및 간시클로비르를 포함하는 네트롭신 화합물의 조합은 개별적으로 투여되는 조합된 항바이러스제의 각각 보다 항헤르페스 활성의 현저한 증진을제공한다. 예를 들면, 아시클로비르를 포함하는 네트롭신 (2.5 mcg/mL)과 비스-네트롭신(0.15 mcg/mL) 의 조합된 사용의 경우, 바이러스-유발 세포병변 효과의 50% 억제가 0.075 mcg/mL 및 0.15 mcg/mL의 아시클로비르 농도에 대하여 달성되고, 이는 각각, 단독으로 사용된 아시클로비르의 농도(0.4 mcg/mL)보다 5배 및 3배 더 낮다. 간시클로비르를 포함하는 네트롭신과 비스-네트롭신의 조합은 간시클로비르 농도의 5배 감소를 제공한다.
미국 특허 제6448227호 (2002, IPC: A61K 38/00)는 헤르페스 심플렉스 바이러스 또는 바리셀라-조스터 바이러스에 대한 작용제로서 S-아세틸 글루타티온 및 아시클로비르를 활성 성분으로서 포함하는 혼합물을 개시한다. 글루타티온은 트리펩티드 γ-글루타밀 시스테인일 글리신이다.
Figure 112014121826447-pct00003
S-아세틸 글루타티온은 0.35 mg/mL의 농도로 시작하는 헤르페스 심플렉스 바이러스 (HSV-1)에 대하여 유용한 작용제인 것으로 보이고; 아시클로비르는 0.45 mcg/mL의 농도에서 특히 효율적이다. S-아세틸 글루타티온과 아시클로비르의 조합은 HSV-1에 대한 강한 상승 작용을 일으킨다. 예를 들면, S-아세틸 글루타티온 (0.7 mg/mL)이 아시클로비르 (0.45 mcg/mL)와 함께 사용되는 경우, 바이러스 역가가 결정되지 않는다.
3개의 아시클로비르 농도를 갖는 S-아세틸 글루타티온의 조성물(0.35 mg/mL)이 바리셀라-조스터 바이러스에 대한 현저한 상승 작용을 초래하는 것으로 보이고, 이는 아시클로비르 농도가 0.9 mcg/mL인 경우 특히 강하였다.
러시아 특허 2104032 (1998, IPC: A61K 47/22)는 유기게르마늄 화합물 (게르마트레인의 유도체)에 의한 치료 약물의 효율을 증진하기 위한 방법을 개시한다. 유기게르마늄 화합물은 아다만탄(adamantane) 유도체 (메타돈 및 리만타딘(rimantadine)), 뉴클레오시드 유사체 (아시클로비르, 간시클로비르, 비다라빈, 및 이독수리딘), 티오세미카르바존 유도체 (메티사존), 및 포스카르네트(foscarnet)와 같은 알려진 많은 항바이러스 치료 약물의 활성을 증진시키는 것으로 보인다. 치료 지수가 동시적 독성의 감소 및 부작용의 경감과 함께 4배 증가한다. 포스카르네트 또는 아시클로비르를 포함하는 게르마트레인(germatrane) 유도체로 구성된 조성물의 항바이러스 활성을 헤르페스 심플렉스 바이러스 HSV-2로 감염된 수컷 기니피그에서 분석하였다. 임상 연구는 포스카르네트 또는 아시클로비르로 제제화된 게르마트레인 유도체의 사용은 HSV-2의 치료에서 후자의 효과에서 2배 내지 4배 증진을 제공하였다는 것을 보여주었다.
독일 특허 제10343365호 (2005, IPC: A61K 45/00)는 바이러스 질환의 치료를 위한 항바이러스 치료 약물과 조합된 크산토게네이트 (디티오카르보네이트)의 약학적 조성물을 청구한다. 크산토게네이트, 특히 트리시클로데칸-9-일-크산토게네이트 (D609)는 그의 항바이러스 활성 및 항종양 활성으로 잘 알려져 있다.
Figure 112014121826447-pct00004
항바이러스 치료 약물로서 크산코게네이트의 사용은 고농도의 이들 작용제가 살아있는 신체를 치료하기 위해 요구된다는 사실에 의해 복잡하게 된다. 마지막-인용된 특허는 아시클로비르와 조합된, D609와 같은 크산토게네이트 유도체의 사용이 항바이러스 활성의 증진을 가져온다는 것을 보여준다. 낮고, 비효율적 농도의 크산토게네이트의 존재에서, 세포 배양물 중 아시클로비르의 활성이 5배 증가하였다. 살아있는 신체에 대한 실험에서, D609와 아시클로비르의 조합은 HSV-1으로 감염된 모든 동물의 생존을 제공하였다.
여러 활성 화합물을 포함하는 항바이러스 조성물의 제제에 포함된 알려진 치료 약물의 항바이러스 활성을 개선하기 위한 선행 기술에 사용된 방식이 치료 약물의 항바이러스 효과를 증진시켰다는 것이 뒤따른다.
본 발명의 저자는 알려진 화합물의 항바이러스 활성을 개선시키는 근본적으로 상이한 시도를 제안한다. 본 발명에 따라 청구된 것은 퓨린 질소 염기의 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체 화합물이고, 상기 게르마늄 착체 화합물은 개선된 생물약학적 값, 구체적으로 관련된 퓨린 질소 염기 유도체에 비하여 높은 수 용해도를 갖고, 관련 퓨린 질소 염기 유도체에 비하여 더 높은 항바이러스 활성을 갖는 개별적 화학 화합물이다.
본 발명의 목적
본 발명의 일 목적은 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하고, 항바이러스 활성, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 대한 항바이러스 활성을 가질, 신규한 게르마늄 착체 화합물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 관련있는 질소 염기의 항바이러스 활성 보다 더 높은, 항바이러스 활성, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 대한 활성을 가질, 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하는 신규한 게르마늄 착체 화합물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 수용성(water solubility)를 가질, 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하는 신규한 게르마늄 착체 화합물을 제공하는데 있다.
본 발명의 하나 더의 목적은 고체 상태에서 안정할 것이고 수용액으로 용이하게 이동될 수 있는, 다양한 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 다양한 속성의 히드록시카르복실산, 및 다양한 속성의 아미노산을 포함하는 신규한 게르마늄 착체 화합물을 제조하는 간단한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 착체 화합물 중 게르마늄, 퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산 간의 비율을 제어할 수 있게 하고, 즉 상기 착체 화합물의 조성(composition)을 제어할 수 있게 할, 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체 화합물을 제조하기 위한 방법을 개발하는데 있다.
본 발명의 하나 더의 목적은 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체 화합물을 활성 성분으로서 포함하는 항바이러스 치료 약물을 제공하는데 있다.
본 발명의 추가 목적은 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체 화합물을 면역을 향상시키기 위한 치료 약물을 제조하기 위해 사용하는데 있다.
본 발명의 추가 목적은 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체), 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체 화합물을 바이러스 질환, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 의해 유발된 것을 치료 및/또는 예방하기 위해 사용하는데 있다.
본 발명의 간략한 개시
청구된 목적은 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체)를 포함하는 신규한 유기게르마늄 착체 화합물의 제공으로 인해 달성할 수 있고, 그 조성물은 하기 구조식에 의해 기재된다:
Gex[AD][CA]y[AA]z (I)
식 중에서, AD는 항바이러스 활성을 갖는 퓨린 질소 염기 유도체이고;
CA는 히드록시카르복실산이며;
AA는 α-아미노산으로부터 선택된 아미노산이고,
x = 1-2, y = 2-4, 및 z = 0-2이고,
상기 착체 화합물 중 모든 AD는 동일하거나 상이하고,
상기 착체 화합물 중 모든 CA는 동일하거나 상이하고, 및
상기 착체 화합물 중 모든 AA는 동일하거나 상이하다.
본 발명의 맥락에서 유용한 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체)는 아데닌 및/또는 구아닌 유도체, 바람직하게 아시클로비르, 발라시클로비르, 간시클로비르, 펜시클로비르, 및 비다라빈이다.
본 발명에서 사용될 바람직한 히드록시카르복실산은 시트르산, 락트산, 및/또는 말산이다.
본 발명에서 사용될 바람직한 아미노산은 아르기닌, 글리신, 라이신, 및 트레오닌이다.
구조식 (I)의 게르마늄 착체 화합물은 물에 잘 가용성인 개별 화학적 화합물이고 고체 형태로 단리될 수 있다.
퓨린 질소 염기 유도체를 포함하는 구조식 (I)의 게르마늄 착체 화합물은 높은 항바이러스 활성 및 면역자극 활성을 갖는다.
구조식 (I)의 게르마늄 착체 화합물을 제조하는 방법은 게르마늄 디옥시드를 물과 혼합하여 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리를 제공하는 단계; 결과적으로 수득된 슬러리를 히드록카르복실산, 퓨린 질소 염기 유도체, 및 선택적이지만 바람직하게 아미노산의 혼합물에 첨가하는 단계; 그에 의해-수득된 혼합물을 3-14 시간 동안 40-100℃의 온도에서 가열하여 원하는 산물을 형성하는 단계; 및 알려진 방법에 의해 물을 제거하여 분말 산물을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법에서, 상기 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리는 하나 보다 많은 화학적으로 상이한 아미노산의 혼합물, 및/또는 하나 보다 많은 화학적으로 상이한 히드록시카르복실산의 혼합물, 및/또는 하나 보다 많은 화학적으로 상이한 퓨린 질소 염기 유도체의 혼합물과 첨가될 수 있다.
본 발명의 구체적 사항
본 발명자는 퓨린 질소 염기 유도체 (뉴클레오시드 유사체)를 포함하는 신규한 유기게르마늄 착체 화합물을 제조하였고, 그의 조성물은 하기 구조식에 의해 기재된다:
Gex[AD][CA]y[AA]z (I)
식 중에서, AD는 항바이러스 활성을 갖는 퓨린 질소 염기 유도체이고;
CA는 히드록시카르복실산이며;
AA는 α-아미노산으로부터 선택된 아미노산이고,
x = 1-2, y = 2-4, 및 z = 0-2이고,
상기 착체 화합물 중 모든 AD는 동일하거나 상이하고,
상기 착체 화합물 중 모든 CA는 동일하거나 상이하고, 및
상기 착체 화합물 중 모든 AA는 동일하거나 상이하다.
상기 구조식 (I)에서; x는 1 또는 2의 값을 가질 수 있고; y는 2, 3, 또는 4일 수 있고; z는 0, 1, 또는 2일 수 있고, 즉, 각각의 x, y, 및 z는 정수이다.
본 발명의 맥락에서 유용한 퓨린 질소 염기 유도체 (AD)는 항바이러스 활성, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 대한 항바이러스 활성을 갖는 아데닌 및/또는 구아닌 유도체이다. 이러한 유도체는 선행 기술에 잘 알려져 있다. 이들은 아시클로비르 (9-[(2-히드록시에톡시)메틸] 구아닌), 발라시클로비르 (2-(구아닌-9-일메톡시)에틸 L-발린 에테르), 간시클로비르 (9-[(1,3-디히드록시-2-프로폭시)메틸]구아닌), 펜시클로비르 (9-[4-히드록시-3-(히드록시메틸)부틸]구아닌) 등과 같은 시클로비르 패밀리에 속하는 구아닌 유도체가 예가 된다. 알려진 아데닌 유도체, 예를 들면, 비다라빈 (9- β-D-리보퓨라노실 아데닌)이 또한 본 발명의 맥락에서 유용하다. 선행 기술에서 이들 화합물은 대안적으로 뉴클레오시드 유사체라고 지칭된다. 본 출원의 맥락에서, 이들 용어는 상호교환적이다.
본 발명에서 사용될 바람직한 퓨린 질소 염기 유도체 (AD)는 항바이러스 활성, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 대한 활성을 갖는 구아닌 유도체이다.
본 발명의 맥락에서 유용한 히드록시카르복실산 (CA)은 시트르산, 락트산, 말산 등과 같은 다양한 히드록시카르복실산이다. 시트르산은 본 발명의 방법에서 사용되기에 바람직하다.
본 발명의 맥락에서 유용한 아미노산 (AA)은 α-아미노산, 바람직하게 아르기닌, 글리신, 라이신, 및 트레오닌이고, 가장 바람직하게 아르기닌 및 라이신이다.
구조식 (I)의 화합물은 무정형 분말로서 고체 상태에서 단리될 수 있는 개별 화합물이다.
식 (I)의 개별 화학적 화합물은 한 분자에 많은 생물학적 활성 성분, 예를 들면 항바이러스 활성을 갖는 게르마늄 및 질소 염기 유도체를 포함하는, 유기 게르마늄 화합물이다. 이는 청구된 화합물에 높은 항바이러스 활성 및 면역자극 활성을 부여한다. 상기 착체 화합물에 포함된 히드록시카르복실산 및 아미노산은 높은 수용해도를 부여한다. 또한, 상기 아미노산 및 히드록시카르복실산은 식 (I)의 착체 화합물의 생물학적 활성을 증진시킨다.
본 발명은 식 (I)의 화합물을 제조하기 위한, 최소 수의 단계를 포함한 간단한 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 게르마늄 디옥시드를 물과 혼합하여 수성 슬러리를 제공하는 단계를 특징으로 한다. 게르마늄 디옥시드의 교반된 수성 슬러리에, 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산 또는 질소 염기 유도체 및 히드록시카르복실산을 첨가한다. 하나 이상의 질소 염기 유도체, 하나 이상의 히드록시카르복실산, 및 하나 이상의 아미노산이 본 발명에 따라 첨가될 수 있다. 혼합물을 3-14시간 동안 40-100℃에서 교반하여 원하는 산물의 용액을 수득하였고; 그 후 물을 알려진 방법에 의해 제거하여 백색 무정형 분말로서 원하는 산물을 수득하였다.
사용된 게르마늄 디옥시드는 수불용성인 α-게르마늄 디옥시드이거나, 수용성인 β-게르마늄 디옥시드이다. 수 불용성 α-게르마늄 디옥시드가 물과 함께 혼합되는 경우, 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리를 형성하기 때문에 바람직하다.
유용한 퓨린 질소 염기 유도체 (AD)는 항바이러스 활성, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 대한 활성을 갖는 아데닌 또는 구아닌 유도체이다. 본 방법에 사용될 바람직한 유도체는 아시클로비르 (9-[(2-히드록시에톡시)메틸] 구아닌), 발라시클로비르 (2-(구아닌-9-일메톡시)에틸 L-발린 에테르), 간시클로비르 (9-[(1,3-디히드록시-2-프로폭시)메틸]구아닌), 및 펜시클로비르 (9-[4-히드록시-3-(히드록시메틸)부틸]구아닌)과 같은 시클로비르 패밀리의 구아닌 유도체이다. 본 발명의 방법의 또 다른 구체예는 아데닌 유도체, 예를 들면, 비다라빈 (9-β-D-리보퓨라노실 아데닌)을 사용한다.
본 발명의 방법에 유용한 히드록시카르복실산 (CA)는 시트르산, 락트산, 말산, 및 기타 산과 같은 히드록시카르복실산이다. 시트르산이 본 발명의 방법에 사용되기에 바람직하다.
본 발명의 방법에 유용한 아미노산 (AA)은 α-아미노산, 바람직하게 아르기닌, 글리신, 라이신, 및 트레오닌이고 가장 바람직하게 아르기닌 및 라이신이다.
상기 게르마늄 착체 화합물 중 게르마늄, 퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산 간의 비율은 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리에 첨가된 성분의 양에 의존한다. 게르마늄 디옥시드의 양과 퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산의 양 간의 비율을 조절하여, 게르마늄, 퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산 간의 상이한 비율을 갖는 착체 화합물을 수득할 수 있다. 질소 염기 유도체(notrogenous base derivative)가 화학량론 비율(stoichiometric proportion)로 게르마늄 디옥시드의 수용액에 첨가되는 경우, 결과적으로 수득된 착체 화합물 중 상기 질소 염기 유도체와 게르마늄 디옥시드 간의 몰비(molar ratio)는 1:1이다. 구아닌 유도체와 게르마늄 디옥시드 간의 몰비를 조절하여, 그에 의해 결과적으로 수득된 착체 화합물 중 게르마늄과 퓨린 질소 염기 유도체 간의 상기 비를 조절할 수 있다.
상기 착체 화합물 중 히드록시카르복실산 및 아미노산에 대한 게르마늄의 비율이 동일한 방식으로 조절될 수 있다. 히드록시카르복실산 (또는 아미노산)이 게르마늄 디옥시드를 갖는 수용액에 화학량론 비율로 첨가되는 경우, 결과적으로 수득된 착체 화합물 중 게르마늄 대 히드록시카르복실산 (또는 아미노산)의 몰비는 1:1이다. 상기 히드록시카르복실산 (또는 아미노산)이 상기 화학량론에 비하여 2배의 양으로 첨가되는 경우, 결과적으로 수득된 착체 화합물 중 히드록시카르복실산 (또는 아미노산) 대 게르마늄의 몰비는 2:1이다.
더 상세한 방식으로 본 발명에 따른 게르마늄, 퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산 간의 다양한 비율을 갖는 게르마늄 착체 화합물을 제조하는 실행가능성(feasibility)이 본 발명의 예시적인 구체예에 의해 입증된다.
본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물의 조성물 조절은 다양한 양의 퓨린 질소 염기 유도체를 포함하는 착체 화합물을 수득할 수 있게 한다. 이는 증가되거나 감소된 항바이러스 활성을 갖는 치료 약물의 제조를 가능하게 하기 때문에, 바이러스 질환의 치료에서 치료약으로서 사용하는데 청구된 착체 화합물의 중요한 장점이 된다.
퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 선택적이지만 바람직하게, 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체 화합물을 제조하기에 반응이 수행되는 온도는 40-100 ℃ 이다. 바람직한 온도는 80 내지 100℃이고, 더 바람직한 온도는 85 내지 100℃이다.
반응 시간은 3-14 시간이다. 바람직한 반응 시간은 5-12 시간이고, 가장 바람직한 반응 시간은 6-8 시간이다.
유기게르마늄 착체의 형성은 (불용성 게르마늄 디옥시드가 사용되는 경우) 게르마늄 디옥시드의 완전한 용해 및 투명한 용액(clear solution)의 형성에 의해 모니터링된다. 기타 방법이 또한 산물 형성을 모니터링하기 위해, 예를 들면 시료 추출(sampling)과 시료를 분석하는 것을 포함하는 방법이 유용하다.
유기게르마늄 착체 화합물을 단리하기 위해, 용액을 여과하고 그 후 공지된 방법에 의해 물을 용액으로부터 제거한다. 공지된 방법은 이러한 목적을 위해 적절하고, 예를 들면 물 증발, 가열하 감압 증류(vacuum distillation under heating), 또는 동결 건조(lyophilic drying) (얼림 건조(freeze drying)이다. 원하는 화합물이 무정형 분말로서 수득된다.
퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산이 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리에 동시에 또는 이들 성분과 연속적으로 도입되어 첨가될 수 있다. 상기 성분이 첨가되는 순서는 결과적으로 수득된 원하는 산물에 실질적으로 영향을 미치지 않고, 이는 사용된다면, 퓨린 질소 염기 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산을 포함하는 게르마늄 착체이다.
본 발명의 일 구체예는 히드록시카르복실산을 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리에 첨가하는 단계 및 그에 의해-수득된 혼합물을 투명한 용액이 형성될 때까지 6-10 시간 동안 80-100℃에서 교반하에 가열하는 단계; 그 후 아미노산 및 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 유도체를 첨가하는 단계; 및 2-3 시간 동안 80-100℃에서 가열을 계속하는 단계, 상기 용액을 여과하는 단계, 및 물을 제거하여 착체 화합물을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예는 아미노산을 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리에 첨가하는 단계; 그에 의해-수득된 혼합물을 투명한 용액이 형성될 때까지 3-5 시간 동안 80-100℃에서 교반하에 가열하는 단계; 그 후 히드록시카르복실산 및 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 유도체를 첨가하는 단계; 및 3-5 시간 동안 80-100℃에서 가열을 계속하는 단계, 상기 용액을 여과하는 단계, 및 물을 제거하여 고체 형태로 착체 화합물을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예는 아미노산 및 히드록시카르복실산을 게르마늄의 수성 슬러리에 첨가하는 단계; 그에 의해-수득된 혼합물을 투명한 용액이 형성될 때까지 6-8 시간 동안 80-100℃에서 교반하에 가열하는 단계; 그 후 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 유도체를 첨가하는 단계; 및 2-3 시간 동안 80-100℃에서 가열을 계속하는 단계, 상기 용액을 여과하는 단계, 및 물을 제거하여 고체 형태로 착체 화합물을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나 더 구체예는 아미노산, 히드록시카르복실산과 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 유도체의 혼합물을 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리에 첨가하는 단계; 그에 의해-수득된 혼합물을 투명한 용액이 형성될 때까지 6-12 시간 동안 80-100℃에서 교반하에 가열하는 단계; 상기 용액을 여과하는 단계, 및 물을 제거하여 고체 형태로 착체 화합물을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나 더 구체예는 히드록시카르복실산을 게르마늄 디옥시드의 수성 슬러리에 첨가하는 단계 및 그에 의해-수득된 혼합물을 투명한 용액이 형성될 때까지 8-9 시간 동안 80-100℃에서 교반하에 가열하는 단계를 포함한다. 뒤이어 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 유도체를 첨가하고; 2-3 시간 동안 80-100℃에서 가열을 계속하고, 상기 용액을 여과하고, 및 물을 제거하여 고체 형태로 착체 화합물을 수득한다.
산물은 물에 용이하게 가용성인 백색 무정형 분말로서 수득된다. 주목할만하게도, 구아닌 유도체가 일반적으로 가장 좋지 못하게(poorly) 수용성이다(발라시클로비르 예외). 예를 들면: 아시클로비르의 수용해도는 37 ℃에서 2.5 mg/mL이고, 간시클로비르의 수용해도는 25 ℃에서 4.3 mg/mL이고, 펜시클로비르의 수용해도는 20 ℃에서 1.74 mg/mL이고, 발라시클로비르으 수용해도는 25 ℃에서 174 mg/mL이다. 동일한 방식으로, 아데닌 유도체는 제한된 수용해도를 갖고; 예를 들면, 비다라빈은 물에 좋지 못하게 수용성이고 연고로서 사용된다. 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 착체 화합물은 20 ℃에서 25 wt%를 초과하는, 즉, 20 ℃에서 250 mg/mL를 초과하는 우수한 수용해도를 갖는다. 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 차게 화합물의 높은 용해도는 고농도의 이들 화합물을 갖는 수용액이 네프로독성(nefrotoxicity) 부작용을 유발하지 않고 항바이러스 치료 약물로서 제조되고 사용될 수 있게 한다.
본 발명에 따라 제조되고, 사용된다면, 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산을 포함하는 게르마늄착체 화합물에 대하여 NMR 및 IR 스펙트럼이 연구되었다. 그 결과는 이들 게르마늄착체 화합물이 하기의 일반 구조식을 갖는다는 것을 나타낸다:
Gex[AD][CA]y[AA]z (I)
상기 AD는 항바이러스 활성을 갖는 퓨린 질소 염기 유도체이고; CA는 히드록시카르복실산이며; AA는 α-아미노산이고, 식 중에서, x = 1-2, y = 2-4, 및 z = 0-2이고, 식 중에서, 각각의 x, y, z는 정수이고, 식 중에서
상기 착체 화합물 중 모든 AD는 동일하거나 상이하고,
상기 착체 화합물 중 모든 CA는 동일하거나 상이하고, 및
상기 착체 화합물 중 모든 AA는 동일하거나 상이하다.
퓨린 질소 염기, 아미노산, 및 히드록시카르복실산의 존재는 게르마늄 착체 화합물에 높은 생물학적 활성 및 우수한 수용해도를 부여하여, 이들 화합물이 다양한 약효가 있는 적용을 위한 신규한 약학적 조성물 및 치료약의 제조에 유용할 것이다. 퓨린 질소 염기, 아미노산, 및/또는 히드록시카르복실산의 속성을 변경하는 것은 고효율 의약을 제조하는데 사용하기 위한 매우 높은 생물학적 활성을 가질 게르마늄 착체 화합물을 제조하는 방식을 제공한다. 본 발명자는 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물을 이들 의약 및 치료약 중 활성 성분으로서 사용하는 것을 제안한다. 청구된 바와 같이 바람직한 게르마늄 착체 화합물은, 실시예 1 및 5에 따라 제조된 화합물에 대하여 하기 표시될 것과 같이, 관련된(involved) 퓨린 질소 염기가 갖는 것과 동일한 유형의 생물학적 활성을 갖는 것으로 예상된다. 그러나, 게르마늄 착체 화합물은 또한 그에 포함된 초기 성분에 고유하지 않은, 또 다른 유형의 생물학적 활성을 가질 수 있다.
게르마늄 착체 화합물은 유효량으로 사용하기 위해 의도된다. 약학적 조성물 및 제제는 추가로 선행 기술에 잘 알려진, 통상적인 보조 성분을 포함할 수 있다.
하기 본 발명자는 사용된다면 퓨린 질소 염기 유도체, 구체적으로 구아닌 및 아데닌 유도체, 히드록시카르복실산, 및 아미노산을 갖는 게르마늄 착체 화합물의 예시적 제조를 기재한다. 이들 실시예는 게르마늄 착체 화합물을 제조하기 위한 방법을 예시하는 전용으로 작용하며, 본 발명은 이들 실시예로 한정하는 의도를 갖지 않는다.
실시예 1.
교반기 및 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드 및 12.6 g (0.06 mol) 시트르산 일수화물, 및 200 mL 증류수를 채운다. 슬러리를 투명한 용액이 형성될 때까지 8-9 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 그 후, 2.61 g (0.015 mol) 아르기닌 및 3.38 g (0.015 mol) 아시클로비르를 첨가하고, (85-95℃에서) 가열 하에 교반을 2시간 동안 수행한다. 그 후, 수득된 용액을 냉각하고 여과하고, 물을 회전 증발기(rotary evaporator)에서 제거한다. 산물을 19.5 g (95%)의 백색 무정형 분말로서 수득한다.
NMR 및 IR 스펙트럼을 측정하고 해석하고, 원소 분석 데이터를 실시예 1에 따라 제조된 게르마늄 착체 화합물에 대하여 수득하였다. 도 1은 아르기닌, 시트르산, 및 아시클로비르를 갖는 게르마늄 착체 화합물에 대한 D2O 중 1H NMR 스펙트럼을 보인다. 도 2는 아르기닌, 시트르산, 및 아시클로비르를 갖는 게르마늄 착체 화합물의 IR 스펙트럼을 보인다. 실시예 1에 따라 제조된 화합물에 대한 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 실시예 1에 따라 제조된 화합물은 이하 WDS-1으로 나타낸다.
실시예 2.
교반기 및 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드 및 12.6 g (0.06 mol) 시트르산 일수화물, 4.5 g (0.06 mol) 글리신, 9.73 g (0.03 mol) 발라시클로비르, 및 250 mL 증류수를 채운다. 슬러리로 10-12 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 결과적으로 수득된 투명한 용액을 냉각하고 여과하고, 물을 회전 증발기에서 제거한다. 산물을 27.1 g (94%)의 백색 무정형 분말로서 수득한다. 관련있는 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 본 실시예의 화합물은 이하 WDS-2로 나타낸다.
실시예 3.
교반기 및 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드 및 12.6 g (0.06 mol) 시트르산 일수화물, 7.6 g (0.03 mol) 펜시클로비르, 및 250 mL 증류수를 채운다. 슬러리를 투명한 용액이 형성될 때까지 7-9 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시키고, (85-95℃에서) 가열 하에 교반을 2 시간 동안 수행한다. 그 후, 수득된 용액을 냉각하고 여과하고, 물을 회전 증발기에서 제거한다. 산물을 26 g (95%)의 백색 무정형 분말로서 수득한다. 관련있는 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 본 실시예의 화합물은 이하 WDS-3으로 나타낸다.
실시예 4.
교반기 및 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드, 7.14 g (0.06 mol) 트레오닌, 및 250 mL 증류수를 채운다. 슬러리를 5-7 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 그 후, 7.65 g (0.03 mol) 간시클로비르 및 8.04 g (0.06 mol) 말산을 첨가하고, 그 혼합물을 3 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 그 후, 수득된 용액을 냉각하고 여과하고, 물을 회전형 증발기에서 제거한다. 산물을 23.1 g (93%)의 백색 무정형 분말로서 수득한다. 관련있는 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 본 실시예의 화합물은 이하 WDS-4로 나타낸다.
실시예 5.
교반기 및 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드, 2.46 g (0.015 mol) 라이신 일수화물, 12.6 g (0.06 mol) 시트르산 일수화물, 및 200 mL 증류수를 채운다. 슬러리를 투명한 용액이 형성될 때까지 6-7 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 그 후 3.38 g (0.015 mol) 아시클로비르를 첨가하고, 교반을 2시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 수행한다. 그 후, 수득된 용액을 냉각하고 여과하고, 물은 회전형 증발기에서 제거한다. 산물을 19.2 g (94%) 의 백색 무정형 분말로서 수득한다.
실시예 5에 따라 제조된 화합물에 대한 NMR 및 IR 스펙트럼은 도 3 및 도 4에 각각 보인다. 관련있는 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 본 실시예의 화합물은 이하 WDS-5로 나타낸다.
실시예 6.
교반기 및 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드, 12.6 g (0.06 mol) 시트르산 일수화물, 및 200 mL 증류수를 채운다. 슬러리를 투명한 용액이 형성될 때까지 8-9 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 그 후, 3.38 g (0.015 mol) 아시클로비르를 첨가하고, 교반을 2시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 수행한다. 그 후, 수득된 용액을 냉각하고 여과하고, 물을 동결 건조에 의해 제거한다. 산물을 16.9 g (94%)의 백색 무정형 분말로서 수득한다. 관련있는 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 본 실시예의 화합물은 이하 WDS-6으로 나타낸다.
실시예 7.
교반기와 온도계가 구비된 둥근 바닥 플라스크에, 3.12 g (0.03 mol) α-게르마늄 디옥시드, 12.6 g (0.06 mol) 시트르산 일수화물, 및 200 mL 증류수를 채운다. 슬러리를 투명한 용액이 형성될 때까지 8-9 시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 교반시킨다. 그 후, 8.55 g (0.03 mol) 비다라빈 일수화물을 첨가하고, 교반을 2시간 동안 (85-95℃에서) 가열 하에 수행한다. 그 후, 수득된 용액을 냉각하고 여과하고, 물을 동결 건조에 의해 제거한다. 산물을 20.5 g (95%)의 백색 무정형 분말로서 수득한다. 관련있는 원소 분석 데이터가 표 1에 표시된다. 본 실시예의 화합물은 이하 WDS-7로 나타낸다.
Figure 112014121826447-pct00005
급성 독성
각각, 20 g 마우스 체중에 대하여 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 및 0.5 mL의 양으로 20% 수용액의 1 000, 2 000, 3 000, 4 000, 및 5 000 mg/kg의 용량으로 1회 위내 (i/g) 투여로, 18-20 g의 체중을 갖는 비선형(nonlinear) 수컷 백색 마우스에서, 신규한 화합물, 구체적으로 실시예 1, 5 및 6에 따라 제조된 것의 급성 독성을 결정하였다. 각각의 화합물을 개별적으로 투여하였다. 중독의 징후, 체중 증가의 지체, 또는 동물의 사망이 각각의 화합물의 투여한 후 14일 이내에 관찰되지 않았다. 동물의 움직임(movement), 반사(reflex), 또는 행동의 위배(violation)가 연구된 용량의 범위에 걸쳐서 관찰되지 않았다. 해부학 연구는 폐, 신장, 비장, 또는 기타 기관에서의 어떤 변화도 발견하지 못했다. 연구된 화합물의 경우 마우스에서의 LD50 값은 5,000 mg/kg 보다 더 컸고, 그에 의해 이들 화합물은 Russian State Standard (GOST) 12.1.007-76에 따른 신체에 대한 이들의 영향에 의해 물질의 위험 분류의 측면에서 Class IV 위험, 또는 Hodge 및 Sterner 등급 (1943)에 따른 Class V 독성 (사실상 무독성)으로 분류될 수 있다.
실험들은 또한 테스트된 화합물의 피부-자극성(skin-irritating), 피부-재흡수성(skin-resorptive), 또는 감작 작용(sensitizing effect)이 발견되지 않았다.
테스트된 화합물은 신체에 축적되지 않고 누적 특성(cumulative property)을 갖지 않는다. 상기 화합물을 1,000 mg/kg의 용량으로 위내 14일 동안 비선형(nonlinear) 마우스에 투여한 경우, 실험군의 동물은 사망을 보이지 않았고 대조군 동물 중 개별적 값(respective value)에 비하여 실질(parenchymatous) 기관 (간, 신장, 및 비장)의 체중 또는 체중 계수에 변화를 보이지 않았다.
생물약학적 값( Biopharmaceutical Values )
위장관의 생물학적 유체 (위액, 장액(intestinal fluid))에서의 약물의 용해도는 중요한 생물약학적 특성이다. 본 발명자는 아시클로비르에 비하여, 일부의 새로 제조된 화합물, 구체적으로 WDS-1 및 WDS-5에 대하여 선택된 생물약학적 값을 연구하였다. 테스트를 생물학적 동등성의 조사에 대한 안내(Guidance on the Investigation of Bioequivalence), 유럽의약품청(European Medicines Agency, EMA), 약물 사용 의약품에 대한 위원회 (Committee for Medicinal Products of Human Use, CHMP), 2010의 요건을 적용하여 수행하였다.
이러한 목적을 위해, 본 발명자는 위장액(장액의 경우 pH는 1.2이고; 십이지장액의 경우 pH는 4.4이고, 소장액의 경우 pH는 6.8임)의 대응하는 다양한 pH 값에서 이들 화합물의 용해도를 연구하였다.
치료 약물 (TD)를 "높은 (high)" 또는 "낮은 (low)" 용해도를 갖는 화합물로 기재할 수 있게 하는 일 생물약학적 용해도(biopharmaceutical solubility) 값은 용량/용해도 비율 (D/S)이다. 상기 용량/용해도 비율은 하기와 같이 결정된다: 최대 용량 (D) (mg) / 수 용해도 (S) (mg/mL). D/S = 250 mL인 경우, 상기 TD는 관련있는 수용액에서 “높은 (high)” 용해도를 갖는다.
중요하게, 생물약학적 용해도는 주어진 치료 약물 (TD)에 대한 상수(constant value)가 아니고; 오히려, 이는 전신 효과를 위해 의도된 즉시-방출 TD의 최대 등록된 용량(maximal registered dosage)에 의존한다. 이들 실험에서, 용량/용해도 비율을 러시아 연방에서 약효 사용을 위해 등록된 정제 투여 형태 중 최대 아시클로비르 용량을 사용하여 계산하였다 (800 mg).
하나 이상의 생물약학적 값은 생체관련 매질(biorelevant media) 중 용해도이다. 이들은 화학적 조성물 및 이화학적 특성(pH, 삼투질농도(osmomolality), 버퍼 용량, 표면 장력)의 측면에서 가능한 근접하게 인체 체액(장액 및 위액)에 접근하도록 하는 용해 매질(dissolution media)이다. 생리적 조건의 자극은 계면활성제 (레시틴 및 소듐 타우로콜레이트)를 이들 매질로 도입하여 제공된다. 두가지 주요 유형의 생체관련 매질이 존재하고, 주로: 빈 위 중 인공 장액 (공복 상태 자극된 장액 (fasted state simulated intestinal fluid, FaSSIF)) 및 식사 후 인공 장액 (공급 상태 자극된 장액 (fed state simulated intestinal fluid, FeSSIF)). 이들 매질 중 화합물의 용해도 간의 차이는 (빈 위(empty stomach)와 함께 복용되거나 식사 후 복용될) 최적화 용량 용법(optimizing dosage regimen)에서 고려될 수 있다. 최대 용량의 치료 약물이 완전하게 이들 매질의 각각의 250-mL 씩에서 완전히 용해하는 경우, 본 발명자는 이 약물을 “높은(high)” 생체관련 용해도를 갖는 것으로 취급할 수 있다.
소장의 벽을 통해 용질의 흡수의 척도로서 작용할 수 있는 기준은 투과성(permeability), 즉, 장벽(intestinal wall)을 통해 투과하는 물질의 부분(fraction)이다. 투과성에 가장 우수하게 기여하게 하는 분자의 이화학적 특성은 친유성이다. 장내 투과성의 간접적 평가에 사용될 친유성(liphophilicity)의 척도는 옥탄올-물 분배 계수 (octanol-water partition coefficient), 2개의 비혼화성 액체 (n-옥탄올 및 물)의 시스템에서 이온화하지 않은 물질의 농도의 비율의 로그인, 로그 P이다. “높은” (90%를 초과하는) 장내 투과성의 간접적 기준은 다음과 같다: 분배 계수 로그 P가 기준 물질 (로그 P = 1.72인 메토프롤롤)에 대한 값을 초과하는 경우, 장내 투과성이 높은 것으로 간주된다. 실험의 결과를 표 2에 작성한다.
아시클로비르에 비하여 화합물 WDS-1 및 WDS-5의 생물약학적 값
용해도, mg/mL
용해 매질 아시클로비르 WDS-1 WDS-5
pH 1.2 3.5 > 32 > 64
pH 4.4 - 4.5* 2.6 > 32 > 64
pH 6.8 2.4 > 32 > 64
FaSSIF 1.44 > 32 > 64
FeSSIF 1.38 > 32 > 64
비율 D/S, mL
pH 1,2 < 229 < 25 < 12.5
pH 4,4 - 4,5* 308 < 25 < 12.5
pH 6,8 333 < 25 < 12.5
FaSSIF 555.5 < 25 < 12.5
FeSSIF 579.7 < 25 < 12.5
용해도 ("높은"/"낮은")
pH 1.2 "높은" "높은" "높은"
pH 4.4 - 4.5* "낮은" "높은" "높은"
pH 6.8 "낮은" "높은" "높은"
FaSSIF "낮은" "높은" "높은"
FeSSIF "낮은" "높은" "높은"
옥타놀-물 분배 계수(partition coefficient)
Log P - 1.57 - 1.57 -1.66
*pH는 테스트된 화합물의 경우 4.4, 아시클로비르의 경우 4.5이다.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 착체 화합물의 생물약학적 용해도는 위, 십이지장, 또는 소장의 초기 영역에서의 pH 값에 대응하여, 생리적 pH 값의 전체 범위에 걸쳐 “높은 (high)” 것으로 간주될 수 있다. 주목할만하게도, 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물에 대한 상기 용해도 값은 아시클로비르의 상기 용해도와 양적으로뿐만 아니라, 질적으로 다르다. 따라서, 상기 게르마늄 착체 화합물에 대한 용해도 값은 상기 아시클로비르의 용해도의 10배 이상이고, 또한, 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물의 용해도는 연구된 전체 pH 범위에 걸쳐 “높고(high)”, 반면에 pH 4.4 - 4.5 및 6.8에서의 아시클로비르의 용해도는 “낮다(low)”.
생체관련 매질 (FaSSIF 및 FeSSIF) 중 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물의 생체관련 용해도는 “높고 (high)”, 또한 250 mL에 대하여 물질의 10 최대 용량(10 maximal dosage)보다 많이 용해한다. 2개의 생체관련 매질 중 용해도가 높으므로, 식사(eating)는 위장관 환경에서 물질의 용해에 대하여 속도-제한 방법(rate-limiting process)이 아닐 것이고, 기타 요인이 최적화 용량 요법(optimizing dosage regimen) (예를 들면, 자극이 위장벽에서 유발된 것인지, 상기 화합물이 식사되면서 파괴된 것인지 여부, 등)에 고려되어야 한다.
본 발명에 따른 연구된 게르마늄 착체 화합물에 대한 분배 계수 로그 P는 메트프롤롤 보다 더 낮고, 그의 값은 아시클로비르에 대한 분배 계수 로그 P에 어울린다. 따라서, 이들 화합물의 장내 삼투성(intestinal permeability)은 “낮은(low)” 것을 특징으로 할 수 있다. (상기 논의되고 표 2에 표시된) 이들 화합물의 높은 생물약학적 용해도를 고려하여, 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물은, 동시에, 아시클로비르의 상기 생체이용률보다 더 높은 생체이용률을 갖는 것으로 예상된다. 그러나, 장벽을 통한 흡수가 혈류에 들어가는 본 발명에 따른 화합물에 대하여 속도-제어 단계(rate-controlling stage)일 것이 배제될 수 없다.
전체적으로 보아, 아시클로비르의 것과 유사한 친유성을 갖는 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물은 더 높은 생체관련 및 생물약학적 용해도를 갖고, 이는 그들의 더 높은 생체이용률의 증거로 작용할 수 있다.
항바이러스 활성
(A) 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물의 인 비트로 항바이러스 활성.
본 발명에 따른 신규한 게르마늄 화합물, 구체적으로 WDS-1 및 WDS-5의 항바이러스 활성을 통상적인 기법에 따라 녹색 원숭이(green monkey) 신장 세포 (VERO) 배양물에서 인 비트로 연구하였다 (Gus'kova, T.A., Nikolaeva, I.S., and Peters, V.V., "Methodological Guidance to Study Antiviral Activity of Pharmacological Agents" in "The Manual on the Experimental (Preclinical) Study of New Pharmacological Agents," Moscow, Ministry of Public Healthcare of the Russian Federation, Remedium IPA, CJSC, 2000, pp. 274-280;
Cotarelo, M., Catalan, P., Sanchez-Carrillo, C., Menasalvas, A., Cercenado, E., et al., "Cytopathic effect inhibition assay for determining the in vitro susceptibility of herpes simplex virus to antiviral agents," J. Antimicrob. Chemother., 1999, Vol. 44, pp. 705-708;
Kruppenbacher, J. P., Klass, R., and Eggers, H. J., "A rapid and reliable assay for testing acyclovir sensitivity of clinical herpes simplex virus isolates independent of virus dose and reading time," Antiviral Res., 1994, Vol. 23, pp. 11-22; 및
Flint, S.J., Enquist, W., Racaniello, V.R., and Skalka, A.M., (2009). "Virological Methods" in Principles of Virology, ASM Press 참조).
사용된 기준(reference)은 각각, 아시클로비르 및 발라시클로비르이었다.
항바이러스 활성을 연구하기 위해 사용된 시험 바이러스는 아시클로비르에 대하여 대단히 내성인, 헤르페스 심플렉스 바이러스 I형 (HSV) 균주이었다 (균주 "L2/R").
상기 항바이러스 활성을 평가하기 위해 사용된 기준은 세포 배양 중 바이러스의 증식 억제 능력 및 바이러스-유발 세포변성 효과(virus-induced cytopathic effect)의 발생 예방 능력이었다. 테스트 샘플을 배양물이 특정 용량의 바이러스로 감염된 후 1시간 영양 배지(nutrient medium)에 삽입하였다 (치료 계획(scheme)). 세포 배양물 중 샘플의 항바이러스 활성 및 바이러스-유발 세포변성 효과를 세포 단층의 형태학적 변경의 정도로서 광학 현미경을 사용해 매일 모니터링하였다. 종점(endpoint)은 명확한(well-defined) (100%) 세포변성 효과가 대조군 샘플 (양성 대조군)에 발생한 후, 세포와 감염성 재료의 접촉의 4일이었다. 본 발명에 따른 유기게르마늄 화합물의 샘플 중 항바이러스 활성의 존재가 실험군 및 대조군에서 측정된 바이러스 역가(viral titer) 사이의 차이로 확인되었다. 바이러스 역가를 Reed 및 Muench (Reed, L.J. and Muench, H., "A simple method of estimating fifty percent endpoints," The American Journal of Hygiene 1938, 27: 493-497)에 따라 결정하였다. 상기 역가 간의 차이가 1.5 log TCD50, 단층 중 50% 세포 사망을 유발하는 세포변성 조직 배양물 용량 (TCD50은 배양된 세포의 50%에서 세포병리(cytopathology)를 유발하는 조직 배양물 용량) 이하인 경우, 그 화합물은 낮은 항바이러스 활성을 갖는 것으로 여겨지고, 상기 차이가 1.5 내지 2.0 log TCD50의 범위인 경우, 상기 화합물은 중간(moderate) 항바이러스 활성을 갖는 것으로 여겨지고; 상기 차이가 2.0 log TCD50 이상인 경우, 상기 화합물은 명확한(well-defined) HSV-억제 활성을 갖는다.
본 실험에서, 500 내지 100 mcg/mL 농도의 범위의 아시클로비르 샘플이 바이러스 감염 활성을 2.0 로그 내지 1.0 로그의 범위의 값까지 유의성있게 감소시켰다. 500 mcg/mL 및 250 mcg/mL의 농도의 발리시클로비르 샘플은 HSV-1 "L2/R" 바이러스의 감염 활성을 1.5 로그까지 유의성있게 감소시켰다. 400 내지 160 mcg/mL 아시클로비르와 동등한 농도의 범위의 본 발명에 따른 착체 화합물 WDS-1의 샘플은 HSV-1 "L2/R" 바이러스를 3.25-1.5 log TCD50의 범위의 값까지 유의성있게 감소시켰다. 400 내지 160 mcg/mL 아시클로비르와 동등한 농도의 범위의 본 발명에 따른 착체 화합물 WDS-5의 샘플은 HSV-1 "L2/R" 바이러스를 1.75-1.0 log TCD50의 범위의 값까지 유의성있게 감소시켰다.
(B) 본 발명에 다른 게르마늄 착체 화합물의 인 비보 항바이러스 활성 연구.
(a) 본 발명에 따른 화합물의 치료적 항바이러스 활성.
아시클로비르를 사용하여 제조된, 본 발명에 따른 화합물 WDS-1의 치료 효율을 평가하기 위해 의도된 인 비보 실험을 토끼(rabbit) 중 유발된 눈의 헤르페스 (각막염)에 수행하였다 (Kaufman, H.E, Martola, E.L., and Dohlman, C.H., "The use of 5-iodo-2-deoxyuridine (IDU) in the treatment of herpes simplex keratitis," Arch. Ophthalmol. 1962; 68:235-239). 동물을 10 TCID50(TCID50은 조직 배양물 50% 감염 용량이고, 단층의 50% 세포 병변을 유발함)의 용량으로 HSV-1을 포함하는 배양액으로 감염시키고, 미리-연마된(pre-abraded) 각막 (뒤이어 문지름(rubbing)에 피펫을 사용하여 적용하였다. HSV-감염 토끼의 치료를 감염-후 48시간에 시작하였다. 시약(agent)을 8일 동안 10 mg/mL의 농도로 일일 6회 매일 경구로 투여하였다.
본 발명에 따른 화합물 WDS-1의 사용은 명확한 양성 치료 효과를 보이고, 대조군의 개별적 값에 비하여, 눈 헤르페스(ophthalmic herpes), 감소된 질병 지속시간, 및 수막뇌염(meningoencephalitis)을 갖는 헤르페스 눈 감염의 합병증의 발병 예방(prevented development)의 임상 상황의 심각도(severity)의 통계적으로 유의성있는 경감을 초래하였다.
도 5는 토끼 중 눈 헤르페스의 동역학(dynamics)을 보여준다. 화합물 WDS-1에 대한 치료 지수는 42.9%이었다. WDS-1로 치료된 토끼의 군에서, 염증 반응의 심각성의 감소가 2번째 치료일(2nd treatment day)에 가능한 초기에 감지되었고, 임상 양상의 급격한 감소를 초래한다. 시약의 활성은 상피성 각막염(epithelial keratitis)의 치료에서 가장 급격히 나타났다. 감염 후 13일까지, 임상 양상이 약화되었다. 실험군중 동물의 생존은 대조군에서의 66.7%에 대하여 우수한 내약성(tolerability)의 백그라운드(background)에서 100%이었다.
WDS-1과 함께, 눈 면봉으로부터의 바이러스 분리체(viral isolate)가 감염후 9일까지만 감지되었고, 이는 대조군보다 3일 더 빨랐다 (표 3).
표 3. 눈 헤르페스를 갖는 토끼로부터 수득된 눈 면봉 샘플 중 HSV-1 증식에 대한 화합물 WDS-1의 효과.
No./No. 동물의 군 감염-후 시간, 바이러스 분리체를 갖는 동물 중 일(日)/ 바이러스 역가, log TCD50/0.1 mL(M±m).


2 5 7 9 12
1. 대조군 (위약) 2.75 ±0.25 4.0±0.25 2.75±0.1 1.0±0.1 0.5±0.1
2. "WDS-1" 2.85±0.25 1.25±0.2 0.75±0.1 0.5±0.1 0
표 3으로부터 감염 후 5일에 WDS-1을 받은 동물로부터 단리된 바이러스 역가값은 위약을 받은 동물로부터 단리된 바이러스 역가보다 유의성있게 낮았고, 개별적 값은 4.0 log TCD50/0.1 mL와 비교하여 1.25 log TCD50/0.1 mL이었다. 대조군 동물에서의 높은 바이러스 역가는 활성 바이러스 증식의 지속, 구체적으로 각막 상피에서 상기 지속을 나타낸다.
바이러스 분리체를 갖는 동물 중 HSV-1의 빈도 및 수준에 대한 테스트 화합물에 의해 유발된 효과에 대한 결과는 화합물 WDS-1이 특이한 항바이러스 효과를 갖는다는 것을 나타낸다.
(b) 본 발명에 따른 화합물의 면역자극 활성의 연구
토끼 중 유발된 헤르페스 눈 감염의 과정에서 본 발명에 따른 화합물 WDS-1의 효과를 동시에 결정하면서, 본 발명자는 토끼 중 인 비트로 중화 반응에서 특이한 바이러스-중화 항체 (VAB)의 생산을 연구하였다. 본 실험 전에, 바이러스-중화 항체는 모든 동물에 존재하지 않았다. 감염 후 14일에, 감염된 동물 중 새로운 물질의 투여가 바이러스 중화 항체 (VAB)의 유발(induction)의 유의성있는 증가를 초래하였다. 따라서, 대조군 동물은 중화 지수 (NI)를 갖고, 이는 2.0 log TCD50의 바이러스-중화 항체 (VAB)의 혈청 농도를 보이는 반면, WDS-1 투여의 백그라운드에 감염된 동물 중, 중화 지수는 3.5 log TCD50이었다. 유사한 동향을 관찰의 21일 내에 관찰하였다.
따라서, 본 발명자의 연구는 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물이 항바이러스 활성의 조합 메커니즘을 갖는다는 것을 증명하였다. 이들은 아시클로비르-내성 균주 (구체적으로 HSV-1 "L2/R")를 포함한 헤르페스 바이러스에 억제 효과를 가질뿐 아니라, 동시에 장시간 동안 특정 체액성 면역의 형성 및 유지를 자극한다.
본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물은 다양한 감염, 구체적으로 헤르페스 바이러스에 의해 유발된 것의 치료 및 예방을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물은 면역자극제로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 화합물의 조합 활성 메커니즘 덕분에, 이들을 포함하는 치료 약물은 면역약화된 자, 예를 들면 AIDS 환자, 및 암 환자 및 기관 이식을 갖는 자의 치료 및 예방에 효율적일 것이다.
새로 제조된 화합물은 비독성이고 우수한 생물약학적 값을 갖고, 그에 의해 유효 용량(effective dose)으로 본 발명에 따른 게르마늄 착체 화합물을 활성 성분으로서 포함하는, 광범위한 치료 약물이 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 치료 약물은 고체 투여 형태 (캡슐, 정제), 액체 투여 형태 (주입용 용액 및 섭취용 용액, 점안액), 연성(soft) 투여 형태 (연고, 겔, 좌약)의 다양한 투여 형태로 구현될 수 있고, 이들은 보조 성분으로서, 약학적으로 허용가능한 담체 및 기타 통용되는 성분을 포함할 수 있다.

Claims (20)

  1. 일반 구조식 (I)을 갖는 게르마늄 착체 화합물로서:
    Gex[AD][CA]y[AA]z (I)
    식 중에서, AD는 퓨린 질소 염기 유도체로서, 구아닌 또는 아데닌의 유도체이고;
    CA는 히드록시카르복실산이며;
    AA는 α-아미노산으로부터 선택된 아미노산이고,
    x = 1-2, y = 2-4, 및 z = 0-2이고,
    상기 착체 화합물 중 모든 CA는 동일하거나 상이하고, 및
    상기 착체 화합물 중 모든 AA는 동일하거나 상이한 것인 착체 화합물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 구아닌 유도체는 아시클로비르 (9-[(2-히드록시에톡시)메틸]구아닌), 발라시클로비르 (2-(구아닌-9-일메톡시)에틸 L-발린 에테르), 간시클로비르 (9-[(1,3-디히드록시-2-프로폭시)메틸]구아닌) 및 펜시클로비르 (9-[4-히드록시-3-(히드록시메틸)부틸]구아닌)으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 착체 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 아데닌 유도체는 비다라빈 (9-β-D-리보퓨라노실 아데닌)이도록 선택되는 것인 착체 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 아미노산 AA는 아르기닌, 글리신, 라이신 및 트레오닌으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 착체 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 히드록시카르복실산 CA는 시트르산, 락트산 및 말산으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 착체 화합물.
  7. 청구항 1, 및 3 내지 6 중 어느 한 항에 따른 게르마늄 착체 화합물을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
    (a) 게르마늄 디옥시드를 물과 혼합하여 수용액 또는 수성 슬러리를 제공하는 단계;
    (b) 상기 수용액 또는 상기 수성 슬러리에
    (i) 퓨린 질소 염기 유도체로서, 구아닌 또는 아데닌의 유도체인 화합물, 하나 이상의 히드록시카르복실산, 및 하나 이상의 아미노산;
    또는
    (ii) 퓨린 질소 염기 유도체로서, 구아닌 또는 아데닌의 유도체인 화합물 및 하나 이상의 히드록시카르복실산을 첨가하고,
    상기 성분은 임의의 순서로 첨가하는 것인 단계;
    (c) 그에 의해-수득된 혼합물을 3 내지 14 시간 동안 40-100℃의 온도에서 교반 하에 가열하는 단계;
    (d) 결과적으로 수득된 용액을 여과하는 단계; 및
    (e) 상기 용액으로부터 물을 제거하여 착체 화합물을 수득하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 가열은 5-12 시간 동안 80-100℃의 온도에서 수행되는 것인 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 가열은 6-8 시간 동안 85-100℃의 온도에서 수행되는 것인 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 가열은 투명한 용액이 형성될 때까지 교반 하에 수행되는 것인 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 구아닌 유도체는 아시클로비르 (9-[(2-히드록시에톡시)메틸]구아닌), 발라시클로비르 (2-(구아닌-9-일메톡시)에틸 L-발린 에테르), 간시클로비르 (9-[(1,3-디히드록시-2-프로폭시)메틸]구아닌) 및 펜시클로비르 (9-[4-히드록시-3-(히드록시메틸)부틸]구아닌)으로 구성된 군으로부터 선택된 화합물인 것인 방법.
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 아데닌 유도체는 비다라빈 (9-β-D-리보퓨라노실 아데닌)인 것인 방법.
  14. 청구항 7에 있어서, 상기 아미노산은 아르기닌, 글리신, 라이신 및 트레오닌으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 방법.
  15. 청구항 7에 있어서, 상기 히드록시카르복실산은 시트르산, 락트산 및 말산으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 방법.
  16. 활성 성분으로서 청구항 1 및 3 내지 6 중 어느 한 항에 따른 게르마늄 착체 화합물을 포함하는 항바이러스제용 치료 약물.
  17. 청구항 16에 있어서, 헤르페스 바이러스에 대하여 항바이러스 활성을 갖는 것인 항바이러스제용 치료 약물.
  18. 활성 성분으로서 청구항 1 및 3 내지 6 중 어느 한 항에 따른 게르마늄 착체 화합물을 포함하는 AIDS 치료용 면역자극제(immunostimulatory agent).
  19. 제17항에 있어서, 헤르페스 바이러스 타입 1 및 타입 2에 대하여 항바이러스 활성을 갖는 것인 치료 약물.
  20. 활성 성분으로서 청구항 1 및 3 내지 6 중 어느 한 항에 따른 게르마늄 착체 화합물을 포함하는 암 치료용 면역자극제(immunostimulatory agent).
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