KR20090082507A - 통증 및 소양증 치료용 방법, 조성물 및 키트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (i) 통각수용기 및/또는 소양수용기에 존재하는 해널 형성 수용기를 활성화시키는 제 1화합물; 및 (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기에 침투할 수 있는 제 2화합물과 세포를 접촉시킴으로서 세포에서 하나 이상의 전압-작동 이온 채널을 저해하는 방법을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 화합물의 4급 아민 유도체 또는 다른 영구적으로 또는 일시적으로 전하된 유도체를 특징으로 한다.

Description

통증 및 소양증 치료용 방법, 조성물 및 키트 {METHODS, COMPOSITIONS, AND KITS FOR TREATING PAIN AND PRURITIS}

본 발명은 저분자량의 약물 분자들(drug molecules)에 의한 통증-및 가려움(itch) 감지(sensing) 뉴런들(통각수용기 및 소양수용기)의 선택적 저해를 하지만, 비-통증-감지 뉴런들 또는 다른 형태의 세포들에 미치는 영향은 최소화하는 방법, 조성물 및 키트를 특징으로 한다. 본 발명의 방법에 따르면, 저분자의 친수성 약물 분자들은 통증- 및 가려움-감지 뉴런들에 존재하나 다른 형태의 뉴런들 또는 다른 형태의 조직들에는 덜 존재하거나 전혀 존재지 않는 수용체들을 통한 침투(entry)에 의해 통증-감지 뉴런들의 세포내 구획(compartment)에 접근한다.

리도카인(lidocaine) 및 아르티카인(articaine)과 같은 국소 마취제는 뉴런에서 전압-의존성 나트륨 채널들(voltage-dependent sodium channels)을 저해함으로서 작용한다. 이러한 마취제들은 나트륨 채널들을 차단함으로써 통증-감지 뉴런들(통각수용기) 뿐만 아니라 모든 뉴런들의 자극을 차단한다. 따라서, 국소 또는 부위 마취(topical or regional anesthesia)의 목적은 통각수용기들에서 신호의 전 달을 막아 통증을 차단하는 것이지만, 국부 마취제(local anesthetics)의 투여는 또한 낮은 역치의 압력 및 촉각 수용체들(pressure and touch receptor)의 차단으로 인한 일반적인 마비, 운동 축색(motor axons)의 차단으로 인한 운동 결손(motor deficits), 및 자율신경섬유(autonomic fibers)의 차단으로 인한 다른 복합증과 같은 불필요하거나 해로운 효과들을 야기한다. 국부 마취제는 세포막에서 또는 세포막을 통해 확산시킴으로서 나트륨 채널 상의 그들의 차단 부위(blocking site)에 접근하는 비교적 소수성의 분자들이다. 막-투과성이 아닌, (리도카인의 4급 질소 유도체인 QX-314와 같은) 이러한 화합물들의 영구적으로-전하된 유도체들은, 신경막(nerve membrane)의 외면에 적용할 때 뉴런의 나트륨 채널들에 영향을 미치지 않지만, 웬일인지 세포 내로, 예를 들어 분리된 뉴런들로부터 전세포 전기생리학적 기록(whole-cell electrophysiological recording)에 사용되는 마이크로피펫에 의해, 도입되면 나트륨 채널들을 차단할 수 있다. 통증-감지 뉴런들은 고통스러운 열 또는 칠리고추(chili pepper)에서 매운 성분인 캡사이신에 의해 활성화되는, TRPV1 수용체/채널을 발현하는 점에서(대부분의 경우에서) 다른 타입의 뉴런과 차이가 있다. 다양한 타입의 통증-감지 및 가려움-감지(소양수용기) 뉴런들에서 선택적으로 발현되는 다른 타입의 수용체들은 TRPA1, TRPM8 및 P2X(2/3) 수용체들을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

신경병증성(Neuropathic), 염증성(inflammatory) 및 통각수용성(nociceptive) 통증은 병인학(etiology), 병리생리학(pathophysiology), 진단 및 처치에 있어서 차이가 있다. 통각수용성 통증은 말초감각신경(peripheral sensory neurons)의 특이적 부분(specific subset), 즉 강렬한 또는 유해한 자극에 의해 통각수용기들의 활성화에 반응하여 일어난다. 통각수용성 통증은 일반적으로 민감하고, 자기제한적(self-limiting)이며 잠재적 또는 진행 중인 조직 손상의 경고로 작용함으로서 보호의 생물학적 기능을 제공한다. 통각수용성 통증은 전형적으로 국부에 매우 제한된다. 통각수용성 통증의 예들은, 외상성(traumatic) 또는 외과수술성(surgical) 통증, 분만 진통(labor pain), 염좌(sprains), 골절(bone fractures), 화상(burns), 충돌(bumps), 타박상(bruises), 주사(injections), 치과시술(dental procedures), 피부검사(skin biopsies) 및 폐색(obstructions)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

염증성 통증은 수술 후(postoperative), 외상 후(post-traumatic) 통증, 관절염(류마티스성(rheumatoid) 또는 골관절염(osteoarthritis)) 통증, 및 축성 하부요통(axial low back pain)의 경우와 같이 관절(joints), 근육 및 힘줄(tendons)의 손상과 관련된 통증을 포함하는 조직 손상 또는 염증이 있는 경우에 발생하는 통증이다.

신경병증성 통증은 만성적(chronic), 비-악성(non-malignant) 통증의 전형적인 타입으로, 말초 또는 중추 신경계의 상해(injury) 또는 부전(malfunction)의 결과이며 보호의 생물학적 기능을 제공하지 않는다. 신경병증성 통증은 미국 인구 중 1600만이상의 사람들에게 악영향을 주는 것으로 추정된다. 신경병증성 통증은 병인학적으로 많은 차이점을 갖는데, 예를 들어, 외상(trauma), 외과수술(surgery), 추간판 탈출증(herniation of an intervertebral disk), 척수손상(spinal cord injury), 당뇨병(diabetes), 대상포진(herpes zoster, shingles)으로 감염, HIV/AIDS, 말기암(late-stage cancer), (유방절제술을 포함하는) 절단수술(amputation), 손목 터널 증후군(carpal tunnel syndrome), 만성적 알코올 섭취(chronic alcohol use), 방사선 노출(exposure to radiation) 및 특정 항-HIV 및 화학요법 약물들과 같은, 신경독성 치료제의 예상치 못한 부작용으로 인하여 일어날 수 있다.

통각수용성 통증과 대조적으로, 신경병증성 통증은 실제 “타는 듯한(burning),” “감전된 듯한(electric),” “얼얼하거나 저린(tingling),” 또는 “쿡쿡 쑤시는(shooting)” 것으로 자주 묘사되고 있다. 신경병증성 통증은 종종 만성 이질통(chronic allodynia)(가벼운 터치와 같은, 보통 통증반응을 유발하지 않는 자극으로 인한 통증으로 정의된다) 및 감각과민(hyperalgesia)(정상적인 통증자극에 대한 높은 감수성으로 정의된다)에 의해 설명되며, 어떤 손상된 조직의 외관상 치료(apparent healing)후 수개월 또는 수년 동안 지속될 수 있다.

통증은 암환자들에서 일어날 수 있으며, 복합적인 원인들; 염증, 압박(compression), 침투(invasion), 뼈 또는 다른 조직들에 전이(metastatic spread)에 기인할 수 있다.

유해한 자극, 조직 손상 또는 기능장애성 통증(dysfunctional pain)으로 불리는 신경계(nervous system)의 장애(lesion)가 없는 경우에 통증이 일어나는 몇 가지 이상들(conditions)이 있으며 이는 섬유근육통(fibromyalgia), 긴장성 두통(tension type headache), 과민성 대장장애(irritable bowel disorders) 및 홍반 통증(erythermalgia)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

편두통(Migraine)은 뇌막(meninges of the brain)을 자극하는 감각섬유(sensory fibers)의 활성화와 관련이 있는 두통이다.

가여움(itch)(소양증, pruritus)은 국부에 제한하여 일반적으로 설명될 수 있는 피부병학적 이상이며 피부 병변들(발진(rash), 아토피성 습진(atopic eczema), 부스럼(wheals))과 관련될 수 있다. 가려움은 스트레스, 불안, 태양의 UV 조사, 물질대사 및 내분비 장애들(예컨대, 간 또는 신장 질환, 갑상선기능항진증(hyperthyroidism)), 암(예컨대, 림프종), 약물 또는 식품에 대한 반응들, 기생충 및 진균 감염, 알러지 반응들, 혈액 질환(예컨대, 적혈구증가증(polycythemia vera)) 및 피부병학적 이상들을 포함하나 이에 한정되지 않는 많은 이상들을 수반한다. 가려움은 일차감각뉴런(primary sensory neuron)의 직경이 작은 부분인 소양수용기에 의해 매개되는데, 소양수용기는 TRPV1 채널들의 발현을 포함하나 이에 한정되지 않는 통각수용기 뉴런의 많은 특징들을 공유한다. 에이코사노이드(eicosanoids), 히스타민(histamine), 브래디키닌(bradykinin), ATP 및 다양한 뉴로트로핀들(neurotrophins)과 같은-특정 가려움 매개인자들(mediators)은 엔도바닐로이드 작용기들(endovanilloid functions)을 갖는다. 국소 캡사이신(topical capsaicin)은 히스타민-유도된 가려움을 억제한다. 따라서 통각수용기와 유사한 소양수용기는 이온 채널 차단제(blockers)를 전달하는 본 발명의 방법에 적합한 표적이다.

통증 및 가려움에 대한 다양한 치료법의 개발에도 불구하고, 추가적인 약제 를 필요로 한다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 전압-작동 이온 채널들(voltage-gated ion channels)의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않고, 막 결합 수용체가 활성화될 때 막 결합 수용체/이온 채널을 통해 뉴런들에 침투할 수 있는 제 1화합물; 및, 선택적으로, 제 1화합물이 통과할 수 있는 수용체를 활성화시키는 제 2화합물을 환자에 투여함으로서, 환자에 있어서 소양증뿐만 아니라 통증 및 가려움 (예컨대, 신경병증성 통증, 염증성 통증, 통각수용성 통증, 특발성(idiopathic) 통증, 암 통증, 편두통, 기능장애성 통증 또는 시술 통증 (예컨대, 치과시술, 주사, 접골(setting fracture), 생체검사)을 치료하는 방법을 특징으로 한다. 특정 구현예에서, 상기 제 2화합물은 상기 제 1화합물이 통과할 수 있는 TRPV1, P2X(2/3), TRPA1 및 TRPM8로부터 선택된 수용체를 활성화시킨다. 통증 또는 가려움의 치료는 본 명세서에 개시된 것과 같은, 임의의 표준 통증 또는 가려움 지수를 사용하여 결정될 수 있거나, 또는 환자 개인의 통증 또는 가려움 평가에 기초하여 결정될 수 있다. 환자는 통증에서 확인된 감소 또는 통증을 유발시켰던 자극에 대한 감소된 반응 및 가려움에서 감소가 있었다면“치료됨(treated)”으로 간주된다. 특정 구현예에서, 제 2화합물을 투여하여 상기 수용체들(예컨대, TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들)이 활성화되는 것을 확보함으로써, 제 1화합물의 침투가 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 다른 구현예에서, 상기 수용체들(예컨대, TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들)은 이미 활성화되어 있기 때문에, 상기 제 2화합물은 투여되지 않는다. 따라서, 상기 제 1화합물은 내생적으로(endogenously) 활성화되는 수용체들을 갖는 뉴런에만 들어가게 된다. 또 다른 구현예에서, 상기 수용체들(예컨대, TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들)은 이러한 수용체들을 활성화시키는 생리적 상태를 유도함으로써 활성화되고, 이에 따라 제 1화합물의 침투를 가능하게 한다.

원할 경우, TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들을 활성화시키는 둘 이상의 화합물이 사용될 수 있으며, 마찬가지로 하나 이상의 전압-작동 이온 채널을 저해하는 둘 이상의 화합물들을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1화합물(들) 및 제 2화합물(들)은 서로 4기간, 2시간, 1시간, 30분 또는 15분 내 환자에 투여되거나, 또는 실질적으로 동시에 투여된다. 중요한 것은, 둘 중 하나의 화합물이 먼저 투여될 수 있다는 것이다. 그 예로서, 하나의 구현예에서는, TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들을 활성화시키는 하나 이상의 화합물이 먼저 투여되는 반면, 다른 구현예에서는, 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 하나 이상의 화합물이 먼저 투여된다. 상기 화합물들은 단일 조성물로 함께 제형화될 수 있거나 또는 개별적으로 제형화될 수 있다. 상기 각각의 화합물들은, 예를 들어, 경구, 비경구, 정맥내, 근육내, 직장, 피부, 피하, 국소(topical), 경피(transdermal), 설하(sublingual), 비강(nasal), 질(vaginal), 경막내(intrathecal), 경막외(epidural), 또는 안구(ocular) 투여, 또는 주사, 흡입(inhalation), 또는 비강 또는 경구 점막과 직접 접촉에 의해 투여될 수 있다.

TRPV1 수용체의 활성제들은 캡사이신(capsaicin), 유제놀(eugenol), 아르바닐(arvanil, N-arachidonoylvanillamine), 아난다마이드(anandamide), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate, 2APB), AM404, 리시니페라톡신(resiniferatoxin), 포르볼 12-페닐아세테이트 13-아세테이트 20-호모바닐레이트(phorbol 12-phenylacetate 13-acetate 20-homovanillate, PPAHV), 올바닐(olvanil, NE 19550), OLDA(N-oleoyldopamine), N-아라키도닐도파민(N-arachidonyldopamine, NADA), 6'-아이오도레시니페라톡신(6'-iodoresiniferatoxin, 6'-IRTX), C18 N-아실에탄올아민(C18 N-acylethanolamines), 12-하이드로페록시에이코사테트라에노인 산과 같은 리폭시게나아제 유도체들(lipoxygenase derivatives such as 12-hydroperoxyeicosatetraenoic acid), 저해제 시스테인 노트 펩티드들(inhibitor cysteine knot (ICK) peptides, vanillotoxins), 피레린(piperine), MSK195 (N-[2-(3,4-dimethylbenzyl)-3-(pivaloyloxy)propyl]-2-[4-(2-aminoethoxy)-3-methoxyphenyl]acetamide), JYL79 (N-[2-(3,4-dimethylbenzyl)-3-(pivaloyloxy)propyl]-N'-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)thiourea), 하이드록시-알파-산쇼올(hydroxy-alpha-sanshool), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate), 10-쇼가올(10-shogaol), 올레일진저롤(oleylgingerol), 올레일쇼가올(oleylshogaol), 및 SU200(N-(4-tert-butylbenzyl)-N'-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)thiourea)를 포함하나 이에 한정되지는 않는다. TRPV1 수용체의 또 다른 활성제들은 O'Dell et al., Bioorg Med Chem (2007) 15:6164-6149, 및 Sexton et al., FASEB J (2007) 21:2695-2703에 개시되어 있다.

TRPA1 수용체의 활성제들은 시남알데히드(cinnamaldehyde), 알릴-이소티오시나네이트(allyl-isothiocynanate), 디알릴 디설파이드(diallyl disulfide), 아이실린(icilin), 시나몬 오일(cinnamon oil), 인터그린 오일(wintergreen oil), 클로브 오일(clove oil), 아크롤레인(acrolein), 하이드록시-알파-산쇼올(hydroxy-alpha-sanshool), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate), 4-하이드록시노네날(4-hydroxynonenal), 메틸 p-하이드록시벤조에이트(methyl p-hydroxybenzoate), 머스타드 오일(mustard oil) 및 3'-카바모일비페닐-3-일 사이클로헥실카바메이트(3'-carbamoylbiphenyl-3-yl cyclohexylcarbamate, URB597)를 포함하나 이에 한정되지는 않는다. TRPA1 수용체의 또 다른 활성제들은 Taylor-Clark et al., Mol Pharmacol (2007) PMID: 18000030; Macpherson et al., Nature (2007) 445:541-545; 및 Hill et al., J Biol Chem (2007) 282:7145-7153에 개시되어 있다.

P2X 수용체의 활성제들은 ATP, 2-메틸티오-ATP,(2-methylthio-ATP), 2' 및 3'-O-4-(벤조일벤조일)-ATP(2' and 3'-O-(4-benzoylbenzoyl)-ATP), 및 ATP5'-O-(3-티오트리포스페이트)(ATP5'-O-(3-thiotriphosphate))를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

TRPM8 수용체의 활성제들은 멘톨(menthol), 아이시클린(iciclin), 유칼리프톨(eucalyptol), 라나로올(linalool), 게라니올(geraniol), 및 하이드록시시트로넬랄(hydroxycitronellal)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

특정 구현예에서, 상기 제 1화합물은 전압-작동 소디움 채널들(voltage-gated sodium channels)을 저해한다. 이러한 클래스의 예시적인 저해제들은 QX-314, N-메틸-프로카인(N-methyl-procaine), QX-222, N-옥틸-구아니딘(N-octyl-guanidine), 9-아미노아크리딘(9-aminoacridine), 및 판큐로늄(pancuronium)이다.

또 다른 구현예에서, 상기 제 1화합물은 전압-작동 칼슘 채널들(voltage-gated calcium channels)을 저해한다. 이러한 클래스의 예시적인 저해제들은 D-890 (quaternary methoxyverapamil), 및 CERM 11888 (quaternary bepridil)이다.

또 다른 구현예에서, 상기 제 1화합물은 릴루졸(riluzole), 멕실리틴(mexilitine), 페니토인(phenytoin), 카바마제핀(carbamazepine), 프로카인(procaine), 토카이니드(tocainide), 프릴로카인(prilocaine), 아르타카인(articaine), 부피비카인(bupivicaine), 메피비신(mepivicine), 디이소피라마이드(diisopyramide), 벤시클란(bencyclane), 퀴니딘(quinidine), 브레틸륨(bretylium), 리파리진(lifarizine), 라모트리진(lamotrigine), 플루나리진(flunarizine), 및 플루스피릴렌(fluspirilene)으로부터 선택된 화합물의 4급 아민 유도체(quarternary amine derivative) 또는 다른 전하된 유도체이다. 예시적인 유도체들은 본 명세서에 개시되어 있다.

본 발명은 릴루졸, 멕실리틴, 페니토인, 카바마제핀, 프로카인, 아르타카인, 부피비카인, 메피비카인(mepivicaine), 토카이니드, 프릴로카인, 디이소피라마이드, 벤시클란, 퀴니딘, 브레틸륨, 리파리진, 라모트리진, 플루나리진, 및 플루스피릴렌으로부터 선택된 화합물의 4급 아민 유도체 또는 다른 전하된 유도체를 특징으로 한다.

관련 양태에서, 본 발명은 릴루졸, 멕실리틴, 페니토인, 카바마제핀, 프로카인, 아르타카인, 부피비카인, 메피비카인, 토카이니드, 프릴로카인, 디이소피라마이드, 벤시클란, 퀴니딘, 브레틸륨, 리파리진, 라모트리진, 플루나리진, 및 플루스피릴렌으로부터 선택된 화합물의 4급 아민 유도체 또는 다른 전하된 유도체, 및 약학적으로 허용가능한 부형제를 포함하는 약학적 조성물을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 다음을 포함하는 조성물을 특징으로 한다: (i) TRPV1, P2X(2/3), TRPA1 및 TRPM8로부터 선택된 수용체를 활성화시키는 제 1화합물; 및 (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들이 활성화될 때 이러한 수용체들을 통해 통증 감지 뉴런들에 침투할 수 있는 제 2화합물.

하나의 구현예에서, 상기 제 2화합물은 상기 외면에 적용하면 활성이 감소하거나 또는 불완전하게 활성화되지만, 내면에 적용하면 더 활성화된다. 상기 조성물은, 예를 들어, 경구, 정맥내, 근육내, 직장, 피부, 피하, 국소, 경피, 설하, 비강, 질, 경막내, 경막외, 또는 안구 투여, 또는 주사, 흡입, 또는 비강 또는 경구 점막과 직접 접촉에 의한 투여용으로 제형화될 수 있다. 원할 경우, 상기 조성물은 TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및/또는 TRPM8 수용체들을 활성화시키는 둘 이상의 화합물, 및/또는 하나 이상의 전압-작동 이온 채널을 저해하는 둘 이상의 화합물을 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 다음의 화합물과 세포를 접촉시킴으로서 세포에서 하나 이상의 전압-작동 이온 채널을 저해하는 방법을 특징으로 한다: (i) TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및 TRPM8로부터 선택된 수용체를 활성화시키는 제 1화합물; 및 (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, 상기 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통증 감지 뉴런들에 침투할 수 있는 제 2화합물. 적절한 화합물들은 상기에서 제공된다.

또한 본 발명은 통증 및 가려움의 치료에 유용한 화합물을 동정하는 방법을 특징으로 한다. 이러한 방법은 다음의 단계들을 포함한다: (a) 하기 화합물과 TRPV1, TRPA1, TRPM8, 및/또는 P2X(2/3)-발현하는 뉴런들의 외면을 접촉시키는 단계: (i) TRPV1 TRPA1, TRPM8 또는 P2X(2/3) 수용체들을 활성화시키는 제 1화합물; 및 (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 제 2화합물, 및 (b) 상기 뉴런들에서 상기 전압-작동 이온 채널들을 저해하는 상기 제 2화합물인지를 결정하는 단계. 상기 제 2화합물에 의한 전압-작동 이온 채널들의 저해는 통증 및/또는 가려움의 치료에 유용한 화합물로서 상기 제 2화합물을 동정한다.

또한 상기 방법들, 조성물들 및 키트들은 TRPV, TRPA, TRPM, 및 P2X 수용체 패밀리(families)의 서로 다른 구성부분들(members)을 발현하는 다른 타입의 뉴런들에서 신경활성(neuronal activity)을 선택적으로 차단하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 제 1화합물은 이러한 타입의 뉴런들에 존재하는 특별한 TRPV, TRPA, TRPM, 및 P2X 수용체의 작용제(agonist)이고, 상기 제 2화합물은 정상 상태로는 막 투과성이 아닌(impermeant) 나트륨 또는 칼슘 채널 차단제이다.

다른 방법으로 침투할 수 없는 다른 화합물들의 침투가 가능하게 하는 또 다른 수용체들이 존재할 수 있음은 자명하다. 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 하나 이상의 화합물과 조합으로 하나 이상의 이러한 수용체들을 활성화시키는 화합물의 공동-투여(co-administration) 또한 본 발명의 한 양태이다.

본 발명의 상기 방법들, 조성물들, 및 키트들은 가벼운 터치(light touch) 또는 운동 조절(motor control)을 변경하지 않고 통증 또는 가려움의 차단을 허용한다. 예를 들어, 경막외 마취(epidural)를 받은 환자들은 감각 입력(sensory input)을 완전하게 상실하지는 않을 것이다.

상기 용어 “통증(pain)”은 본 명세서에서 넓은 의미로 사용되며, 통각수용성 통증과 같은 급성 및 만성 통증, 예컨대 체성 통증(somatic pain) 및 내장성 통증(somatic pain); 염증성 통증, 기능장애 통증, 특발성 통증, 신경병증성 통증, 예컨대, 중추발생성 통증(centrally generated pain) 및 말초발생성 통증(peripherally generated pain), 편두통 및 암 통증을 포함하는, 모든 타입의 통증을 의미한다.

상기 용어 “통각수용성 통증(nociceptive pain)”은 신체 조직들을 손상시킬 우려가 있거나 또는 실제로 손상시키는 유해한 자극에 의해 유발되는 모든 통증을 포함하는데 사용되며, 벤 상처(cut), 타박상(bruise), 골절(bone fracture), 압궤손상(crush injury), 화상(burn) 및 이와 유사한 상처에 의한 통증을 제한 없이 포함한다. 조직 손상에 대한 통증 수용체들(통각수용기, nociceptors)은 대부분 피부, 근골격계 또는 내부장기(internal organs)에 위치하고 있다.

상기 용어 “체성 통증(somatic pain)”은 뼈, 관절, 근육, 피부 또는 결합조직(connective tissue)에서 일어나는 통증을 나타내는데 사용된다. 이러한 타입의 통증은 전형적으로 매우 국부적이다.

상기 용어 “내장성 통증(visceral pain)”은 본 명세서에서 호흡기(respiratory), 위장기관(gastrointestinal tract) 및 췌장(pancreas)과 같은 내장장기들, 요로(urinary tract) 및 생식기관(reproductive organs)에서 일어나는 통증을 나타내는데 사용된다. 내장성 통증은 장기피막(organ capsule)의 종양 침범(tumor involvement)에 의해 유도되는 통증을 포함한다. 다른 타입의 내장성 통증은 전형적으로 유강장기(hollow viscus)의 폐색에 의해 유발되며, 간헐적 경련(intermittent cramping) 및 심한 국부 통증이 특징이다. 내장성 통증은 방광염(cystitis) 또는 역류성 식도염(reflux esophagitis)의 경우에서와 같아 염증과 관련될 수 있다.

상기 용어 염증성 통증은 외상(trauma), 외과수술, 감염 및 자가면역 질환등에 의해 유발될 수 있는 활동성 염증(active inflammation)과 관련이 있는 통증을 포함한다.

상기 용어 “신경병증성 통증(neuropathic pain)”은 본 명세서에서 말초 또는 중추신경계의 장애의 결과로 생기는 말초 또는 중추신경계에 의한 비정상적 과정(abnormal processing)의 감각 입력에서 비롯된 통증을 나타내는데 사용된다.

상기 용어 “시술 통증(procedural pain)”은 내과, 치과 또는 외과 시술에서 일어나는 통증을 나타내며 상기 시술은 보통 예정되어 있거나 또는 급성 외상과 관련되어 있다.

상기 용어 “가려움(itch)”은 본 명세서에서 넓은 의미로 사용되며, 국부에 제한하여 일반적으로 설명될 수 있는 급성 간헐성 및 지속성의, 모든 타입의 가렵고 찌르는 듯한 감각들을 의미한다. 상기 가려움은 특발성, 알러지성, 대사성, 감염성, 약물-유도성, 간, 신장 질환에 기인하거나 또는 암에 의한 것일 수 있다. “소양증(Pruritus)”은 중증 가려움증(severe itching)이다.

“환자”라 함은 임의의 동물을 의미한다. 하나의 구현예에서, 상기 환자는 인간이다. 본 발명의 상기 방법들, 조성물들 및 키트들을 이용하여 치료될 수 있는 다른 동물들은 비-인간 영장류들(예컨대, 원숭이, 고릴라, 침팬지), 가축(예컨대, 말, 돼지, 염소, 토끼, 양, 소, 라마), 및 반려동물들(예컨대, 기니피그, 래트(rats), 마우스(mice), 도마뱀, 뱀, 개, 고양이, 관상어, 햄스터 및 새)를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에 유용한 화합물들은, 부분입체이성질체(diastereomers) 및 광학이성질체(enantiomers)와 같은 이성질체, 염, 에스테르, 아마이드, 티오에스테르(thioester), 용매화합물(solvates) 및 그들의 다형체(polymorphs), 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 상기 화합물들의 라세미 혼합물(racemic mixtures) 및 순수한 이성질체를 포함하는, 그들의 약학적으로 허용가능한 임의의 형태들을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

“저분자량”이라 함은 약 500 달톤 이하를 의미한다.

상기 용어 “약학적으로 허용가능한 염”은, 유효한 의학적 판단의 범위 내에서, 과도한 독성, 자극(irritation), 알러지 반응 및 그와 유사한 반응 없이 인간 및 고등동물(lower animals)의 조직에 접촉하여 사용하는데 적합하고, 합리적인 유익성/위험성 비교(benefit/risk ratio)에 적절한 염들(salts)을 나타낸다. 약학적으로 허용가능한 염들은 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려져 있다. 상기 염들은 본 발명의 상기 화합물의 최종 분리 및 정제 시 동일공정 내에서, 또는 유리염기기(free base function)를 적당한 유기산과 반응시킴으로서 개별적으로 제조될 수 있다. 대표적인 산부가염들(acid addition salts)은 아세테이트(acetate), 아디페이트(adipate), 알지네이트(alginate), 아스코르베이트(ascorbate), 아스파르테이트(aspartate), 벤젠설포네이트(benzenesulfonate), 벤조에이트(benzoate), 비설페이트(bisulfate), 보레이트(borate), 부티레이트(butyrate), 캠포레이트(camphorate), 캠퍼설포네이트(camphersulfonate), 시트레이트(citrate), 사이클로펜탄프로피오네이트(cyclopentanepropionate), 디글루코네이트(digluconate), 도데실설페이트(dodecylsulfate), 에탄설페이트(ethanesulfonate), 푸마레이트(fumarate), 글루코헵토네이트(glucoheptonate), 글리세로포스페이트(glycerophosphate), 헤미설페이트(hemisulfate), 헵토네이트(heptonate), 헥사노에이트(hexanoate), 하이드로브로마이드(hydrobromide), 하이드로클로라이드(hydrochloride), 하이드로아이오다이드(hydroiodide), 2-하이드로-에탄설포네이트(2-hydroxy-ethanesulfonate), 이세티오네이트(isethionate), 락토바이오네이트(lactobionate), 락테이트(lactate), 라우레이트(laurate), 라우릴 설페이트(lauryl sulfate), 말레이트(malate), 말리에이트(maleate), 말로네이트(malonate), 메실레이트(mesylate), 메탄설포네이트(methanesulfonate), 2-나프탈렌설포네이트(2-naphthalenesulfonate), 니코티네이트(nicotinate), 나이트레이트(nitrate), 올레이트(oleate), 옥사레이트(oxalate), 팔미테이트(palmitate), 파모에이트(pamoate), 펙티네이트(pectinate), 퍼설페이트(persulfate), 3-페닐프로피오네이트(3-phenylpropionate), 포스페이트(phosphate), 피크레이트(picrate), 피발레이트(pivalate), 프로피오네이트(propionate), 스테아레이트(stearate), 석시네이트(succinate), 설페이트(sulfate), 타르트레이트(tartrate), 티오시아네이트(thiocyanate), 톨루엔설포네이트(toluenesulfonate), 운데카노에이트(undecanoate), 발레레이트 염들(valerate salts), 및 그 유사체를 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 대표적인 알칼리 또는 알칼리토금속염들(alkali or alkaline earth metal salts)은 나트륨, 리튬, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 그 유사물, 뿐만 아니라, 암모늄, 테트라메틸암노늄, 테트라에틸암노늄, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 에틸아민, 및 그 유사물을 포함하나 이에 한정되지 않는, 무독성 암모늄(nontoxic ammonium), 4급 암모늄(quaternary ammonium), 및 아민 양이온을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 화합물들에 대한 일반적인 설명에서, 치환기(substituent group)에 있어 특정 타입 원자들의 수는, 예컨대 탄소원자 1 내지 4, 또는 C_1-4 알킬을 포함하는 알킬기(alkyl group)의 범위로서 일반적으로 주어진다. 예들 들어, 탄소원자 1 내지 4의 알킬 그룹은 각각의 C₁, C₂, C₃, 및 C₄ 각각을 포함한다. C_1-12 헤테로알킬은, 예를 들어, 탄소원자 1 내지 12 외에 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatoms)를 포함한다. 다른 원자 수 및 다른 원자의 타입은 유사한 방식으로 나타낼 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 “알킬(alkyl)” 및 접두사 “alk-”는 직쇄(straight chain) 및 분지사슬(branched chain) 기 및 고리기(cyclic groups), 예컨대 사이클로알킬(cycloalkyl) 모두를 포함한다. 고리기는 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭일 수 있으며 바람직하게는 3 내지 6의 고리 탄소 원자들을 가질 수 있다. 예시적인 고리기들은 사이클로프로필(cyclopropyl), 사이클로부틸(cyclobutyl), 사이클로펜틸(cyclopentyl), 및 사이클로헥실(cyclohexyl)기를 포함한다.

“C_1-4 알킬”이라 함은 탄소원자 1 내지 4를 갖는 분지형 또는 비분지형(unbranched) 탄화수소기를 의미한다. C_1-4 알킬기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 예시적인 치환기들은 알콕시(alkoxy), 아릴록시(aryloxy), 설프하이드릴(sulfhydryl), 알킬티오(alkylthio), 아릴티오(arylthio), 할라이드(halide), 하이드록시(hydroxyl), 플루오로알킬(fluoroalkyl), 퍼플루오르알킬(perfluoralkyl), 아미노(amino), 아미노알킬(aminoalkyl), 이치환된 아미노(disubstituted amino), 4급 아미노(quaternary amino), 하이드록시알킬(hydroxyalkyl), 카르복시알킬(carboxyalkyl), 및 카르복실(carboxyl)기를 포함한다. C_1-4 알킬들은, 제한 없이, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 사이클로프로필, 사이클로프로필메틸, n-부틸, 이소-부틸, 세크-부틸(sec-butyl), 터트-부틸(tert-butyl), 및 사이클로부틸을 포함한다.

“C_2-4 알케닐(alkenyl)”이라 함은 하나 이상의 이중결합을 포함하고 탄소원자 2 내지 4를 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소기를 의미한다. C_2-4 알케닐은 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 고리들을 선택적으로 포함할 수 있으며, 각 고리는 바람직하게는 3 내지 6 원(members)을 갖는다. 상기 C_2-4 알케닐기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 예시적인 치환기들은 알콕시, 아릴록시, 설프하이드릴, 알킬티오, 아릴티오, 할라이드, 하이드록시, 플루오로알킬, 퍼플루오르알킬, 아미노, 아미노알킬, 이치환된 아미노, 4급 아미노, 하이드록시알킬, 카르복시알킬, 및 카르복실기를 포함한다. C_2-4 알케닐들은, 제한 없이, 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 2-사이클로프로필-1-에테닐(2-cyclopropyl-1-ethenyl), 1-프로페닐(1-propenyl), 1-부테닐(1-butenyl), 2-부테닐(2-butenyl), 3-부테닐(3-butenyl), 2-메틸-1-프로페닐(2-methyl-1-propenyl), 및 2-메틸-2-프로페닐(2-methyl-2-propenyl)을 포함한다.

“C_2-4 알키닐(alkynyl)”이하 함은 하나 이상의 삼중결합을 포함하고 탄소원자 2 내지 4를 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소기를 의미한다. C_2-4 알키닐은 모노사이클릭, 바이사이클릭, 또는 트리사이클릭 고리들을 포함하며, 각 고리는 바람직하게는 5 내지 6 원을 갖는다. 상기 C_2-4 알키닐기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 예시적인 치환기들은 알콕시, 아릴록시, 설프하이드릴, 알킬티오, 아릴티오, 할라이드, 하이드록시, 플루오로알킬, 퍼플루오르알킬, 아미노, 아미노알킬, 이치환된 아미노, 4급 아미노, 하이드록시알킬, 카르복시알킬, 및 카르복실기를 포함한다. C_2-4 알키닐들은, 제한 없이, 에티닐(ethynyl), 1-프로피닐(1-propynyl), 2-프로피닐(2-propynyl), 및 1-부티닐(1-butynyl), 2-부티닐(2-butynyl), 및 3-부티닐(3-butynyl)을 포함한다.

“C_2-6 헤테로사이클릴(heterocyclyl)”이라 함은 포화되거나, 부분적으로 불포화되거나 또는 불포화된(방향족), 안정한 5- 내지 7-원 모노사이클릭 또는 7- 내지 14-원 바이사이클릭 헤테로사이클릭 고리(bicyclic heterocyclic ring)를 의미하는데, 탄소원자 2 내지 6 및 질소(N), 산소(O) 및 황(S)으로부터 독립적으로 선택된 1, 2, 3 또는 4 헤테로 원자로 구성되며 상기-정의된 헤테로사이클릭 고리들 중 하나는 벤젠 고리와 융합되는 임의의 바이사이클릭기를 포함한다. 상기 헤테로사이클릭기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 예시적인 치환기들은 알콕시, 아릴록시, 설프하이드릴, 알킬티오, 아릴티오, 할라이드, 하이드록시, 플루오로알킬, 퍼플루오르알킬, 아미노, 아미노알킬, 이치환된 아미노, 4급 아미노, 하이드록시알킬, 카르복시알킬, 및 카르복실기를 포함한다. 상기 질소 및 황 헤테로 원자들은 선택적으로 산화될 수 있다. 상기 헤테로사이클릭 고리는 임의의 헤테로 원자 또는 탄소 원자를 통해 공유 부착될 수 있어 안정한 구조를 갖는다. 예컨대, 이미다졸리닐(imidazolinyl) 고리는 고리-탄소 원자 위치들 중 하나 또는 상기 질소 원자에서 결합될 수 있다. 상기 헤테로사이클릭에서 질소 원자는 선택적으로 4급화(quaternize)될 수 있다. 바람직하게는, 상기 헤테로사이클에서 S 및 O 원자의 총 수가 1을 넘으면, 이러한 헤테로 원자들은 서로 인접하지 않는다. 헤테로사이클들은, 제한 없이, 1H-인다졸(1H-indazole), 2-피롤리도닐(2-pyrrolidonyl), 2H,6H-1,5,2-디티아지닐(2H,6H-1,5,2-dithiazinyl), 2H-피롤릴(2H-pyrrolyl), 3H-인돌릴(3H-indolyl), 4-피페리도닐(4-piperidonyl), 4aH-카르바졸(4aH-carbazole), 4-H-퀴놀리지닐(4H-quinolizinyl), 6H-1,2,5-티아디아지닐(6H-1,2,5-thiadiazinyl), 아크리디닐(acridinyl), 아조시닐(azocinyl), 벤지미다졸릴(benzimidazolyl), 펜조퍼라닐(benzofuranyl), 벤조티오퍼라닐(benzothiofuranyl), 벤조티오페닐(benzothiophenyl), 벤즈옥사졸릴(benzoxazolyl), 벤즈티아졸릴(benzthiazolyl), 벤즈트리아졸릴(benztriazolyl), 벤즈테트라졸릴(benztetrazolyl), 벤즈이소옥사졸릴(benzisoxazolyl), 벤즈이소티아졸릴(benzisothiazolyl), 벤즈이미다잘로닐(benzimidazalonyl), 카르바졸릴(carbazolyl), 4aH-카르바졸릴(4aH-carbazolyl), b-카르볼리닐(b-carbolinyl), 크로마닐(chromanyl), 크로메닐(chromenyl), 신놀리닐(cinnolinyl), 디카하이드로퀴놀리닐(decahydroquinolinyl), 2H,6H-1,5,2-디티아지닐(2H,6H-1,5,2-dithiazinyl), 디하이드로푸로[2,3-b]테트라하이드로푸란(dihydrofuro[2,3-b]tetrahydrofuran), 푸라닐(furanyl), 푸라자닐(furazanyl), 이미다졸리디닐(imidazolidinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 이미다졸릴(imidazolyl), 1H-인다졸릴(1H-indazolyl), 인돌레닐(indolenyl), 인돌리닐(indolinyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인롤릴(indolyl), 이소벤조푸라닐(isobenzofuranyl), 이소크로마닐(isochromanyl), 이소인다졸릴(isoindazolyl), 이소인돌리닐(isoindolinyl), 이소인돌릴(isoindolyl), 이소퀴놀리닐(isoquinolinyl), 이소티아졸릴(isothiazolyl), 이소옥사롤릴(isoxazolyl), 모르폴리닐(morpholinyl), 나프티리디닐(naphthyridinyl), 옥타하이드로이소퀴놀리닐(octahydroisoquinolinyl), 옥사디아졸릴(oxadiazolyl), 1,2,3-옥사디아졸릴(1,2,3-oxadiazolyl), 1,2,4-옥사디아졸릴(1,2,4-oxadiazolyl), 1,2,5-옥사디아졸릴(1,2,5-oxadiazolyl), 1,3,4-옥사디아졸릴(1,3,4-oxadiazolyl), 옥사졸리디닐(oxazolidinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 옥사졸리디닐페리미디닐(oxazolidinylperimidinyl), 페난트리디닐(phenanthridinyl), 페난트롤리닐(phenanthrolinyl), 페나르사지닐(phenarsazinyl), 페나지닐(phenazinyl), 페노티아지닐(phenothiazinyl), 페녹사티이닐(phenoxathiinyl), 페녹사지닐(phenoxazinyl), 프탈라지닐(phthalazinyl), 피레라지닐(piperazinyl), 피페리디닐(piperidinyl), 프테리디닐(pteridinyl), 피페리도닐(piperidonyl), 4-피페리도닐(4-piperidonyl), 프테리디닐(pteridinyl), 푸리닐(purinyl), 피라닐(pyranyl), 피라지닐(pyrazinyl), 피라졸리디닐(pyrazolidinyl), 피라졸리닐(pyrazolinyl), 피라졸릴(pyrazolyl), 피리다지닐(pyridazinyl), 피리도옥사졸(pyridooxazole), 피리도이미다졸(pyridoimidazole), 피리도티아졸(pyridothiazole), 피리디닐(pyridinyl), 피리딜(pyridyl), 피리미디닐(pyrimidinyl), 피롤리디닐(pyrrolidinyl), 피롤리닐(pyrrolinyl), 피롤릴(pyrrolyl), 퀴나졸리닐(quinazolinyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 4H-퀴놀리지닐(4H-quinolizinyl), 퀴녹사리닐(quinoxalinyl), 퀴누클리디닐(quinuclidinyl), 카르볼리닐(carbolinyl), 테트라하이드로푸라닐(tetrahydrofuranyl), 테트라하이드로이소퀴놀리닐(tetrahydroisoquinolinyl), 테트라하이드로퀴놀리닐(tetrahydroquinolinyl), 6H-1,2,5-티아디아지닐(6H-1,2,5-thiadiazinyl), 1,2,3-티아디아졸릴(1,2,3-thiadiazolyl), 1,2,4-티아디아졸릴(1,2,4-thiadiazolyl), 1,2,5-티아디아졸릴(1,2,5-thiadiazolyl), 1,3,4-티아디아졸릴(1,3,4-thiadiazolyl), 티안트레닐(thianthrenyl), 티아졸릴(thiazolyl), 티에닐(thienyl), 티에노티아졸릴(thienothiazolyl), 티에노옥사졸릴(thienooxazolyl), 티에노이미다졸릴(thienoimidazolyl), 티오페닐(thiophenyl), 트리아지닐(triazinyl), 1,2,3-트리아졸릴(1,2,3-triazolyl), 1,2,4-트리아졸릴(1,2,4-triazolyl), 1,2,5-트리아졸릴(1,2,5-triazolyl), 1,3,4-트리아졸릴(1,3,4-triazolyl), 잔테닐(xanthenyl)을 포함한다. 5 내지 10 원 바람직한 헤테로사이클들은, 피리디닐(pyridinyl), 피리미디닐(pyrimidinyl), 트리아지닐(triazinyl), 푸라닐(furanyl), 티에닐(thienyl), 티아졸릴(thiazolyl), 피롤릴(pyrrolyl), 피라졸릴(pyrazolyl), 이디다졸릴(imidazolyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 이소옥사졸릴(isoxazolyl), 테트라졸릴(tetrazolyl), 벤조푸라닐(benzofuranyl), 벤조티오푸라닐(benzothiofuranyl), 인돌릴(indolyl), 벤즈이미다졸릴(benzimidazolyl), 1H-인다졸릴(1H-indazolyl), 옥사졸리디닐(oxazolidinyl), 이소옥사졸리디닐(isoxazolidinyl), 벤조트리아졸릴(benzotriazolyl), 벤즈이소옥사졸릴(benzisoxazolyl), 옥시인돌릴(oxindolyl), 벤조옥사졸리닐(benzoxazolinyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 및 이소퀴놀리닐(isoquinolinyl)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는 5 내지 6 원 헤테로사이클들은, 제한 없이, 피리디닐, 피리미디닐, 트리아지닐, 푸라닐, 디에닐, 티아졸릴, 피롤릴, 피페라지닐, 피레리디닐, 피라졸릴, 이이다졸릴, 옥사졸릴, 이소옥사졸릴, 및 트트라졸릴을 포함한다.

“C_6-12 아릴(aryl)”이라 함은 복합 π 전자들 (예컨대, 페닐)을 가진 탄소 원자들로 구성된 고리를 갖는 방향족기(aromatic group)를 의미한다. 상기 아릴기는 탄소원자 6 내지 12를 갖는다. 아릴기들은 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트리사이클릭 고리들을 선택적으로 포함할 수 있으며, 각 고리는 바람직하게는 다섯 또는 여섯의 구성부분을 갖는다. 상기 아릴기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 예시적인 치환기들은 알킬, 하이드록시, 알콜시, 아릴록시, 설프하이드릴, 알킬티오, 아릴티오, 할라이드, 플루오로알킬, 카르복실, 하이드록시알킬, 카르복시알킬, 아미노, 아미노알킬, 일치환 아미노(monosubstituted amino), 이치환 아미노(disubstituted amino), 및 4급 아미노기들을 포함한다.

“C_7-14 알카릴(alkaryl)”이라 함은 탄소원자 7 내지 14를 갖는 아릴기(예컨대, 벤질(benzyl), 펜에틸(phenethyl), 또는 3,4-디클로로펜에틸(dichlorophenethyl))에 의해 치환된 알킬을 의미한다.

“C_3-10 알크헤테로사이클릴(alkheterocyclyl)”이라 함은 탄소원자 3 내지 10 이외에 하나 이상의 헤테로원자들(예컨대, 3-푸라닐메틸, 2-푸라닐메틸, 3-테트라하이드로푸라닐메틸, 또는 2-테르라하이드로푸라닐메닐)을 갖는 헤테로사이클릭기로 치환된 알킬을 의미한다.

“C_1-7 헤테로알킬(heteroalkyl)”이라 함은 탄소원자 1 내지 7 이외에 N, O, S, 및 P로 구성된 군에서 선택된 1, 2, 3 또는 4 헤테로원자들을 갖는 분지형 또는 비분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐기를 의미한다. 헤테로알킬들은, 제한 없이, 3급 아민들(tertiary amines), 2급 아민들(secondary amines), 에테르(ethers), 티오에테르(thioethers), 아마이드(amides), 티오아마이드(thioamides), 카바메이트(carbamates), 티오카바메이트(thiocarbamates), 하이드라존(hydrazones), 이민(imines), 포르포디에스테르(phosphodiesters), 포스포아미데이트(phosphoramidates), 설폰아마이드(sulfonamides), 및 디설파이드(disulfides)를 포함한다. 헤테로알킬은 모노사이클릭, 바이사이클릭, 또는 트리사이클릭 고리들을 선택적으로 포함할 수 있으며, 이러한 각 고리는 바람직하게는 3 내지 6 원을 갖는다. 상기 헤테로알킬기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 예시적인 치환기들은 알킬, 아릴록시, 설프하이드릴, 알킬티오, 아릴티오, 할라이드, 하이드록시, 플루오로알킬, 퍼플루오르알킬(perfluoralkyl), 아미노, 아미노알킬, 이치환 아미노, 4급 아미노, 하이드록시알킬, 카르복시알킬, 및 카르복실기를 포함한다. C_1-7 헤테로알킬들의 예들은, 제한 없이, 메톡시메틸(methoxymethyl) 및 에톡시에틸(ethoxyethyl)을 포함한다.

“할라이드(halide)”라 함은 브로민(bromine), 클로린(chlorine), 아이오딘(iodine) 또는 플루오린(fluorine)을 의미한다.

“플루오로알킬(fluoroalkyl)”이라 함은 플루오린 원자로 치환된 알킬기를 의미한다.

“퍼플루오로알킬(perfluoroalkyl)”이라 함은 탄소 및 플루오린 원자로만으로 구성된 알킬기를 의미한다.

“카르복시알킬(carboxyalkyl)”이라 함은 화학식 -(R)-COOH를 갖는 화학 소량체(chemical moiety)를 의미하는 것으로, 상기 R은 C_1-7 알킬, C_2-7 알케닐, C_2-7 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-7 헤테로알킬로부터 선택된다.

“하이드록시알킬(hydroxyalkyl)”이라 함은 화학식 -(R)-OH를 갖는 화학 소량체를 의미하는 것으로, 상기 R은 C_1-7 알킬, C_2-7 알케닐, C_2-7 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-7 헤테로알킬로부터 선택된다.

“알콕시(alkoxy)”라 함은 화학식 -OR의 화학 치환기를 의미하는 것으로, 상기 R은 C_1-7 알킬, C_2-7 알케닐, C_2-7 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-7 헤테로알킬로부터 선택된다.

“아릴록시(aryloxy)”라 함은 화학식 -OR의 화학적 치환기를 의미하는 것으로, 상기 R은 C_6-12 아릴기이다.

“알킬티오(alkylthio)”라 함은 화학식 -SR의 화학 치환기를 의미하는 것으로, 상기 R은 C_1-7 알킬, C_2-7 알케닐, C_2-7 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-7 헤테로알킬로부터 선택된다.

“아릴티오(arylthio)”라 함은 화학식 -SR의 화학 치환기를 의미하는 것으로, 상기 R은 C_6-12 아릴기이다.

“4급 아미노(quaternary amino)”라 함은 화학식 -(R)-N(R')(R'')(R''')⁺의 화학적 치환기를 의미하는 것으로, 상기 R, R', R'', 및 R'''은 각각 독립적으로 알킬, 알키닐, 또는 알릴기이다. R은 4급 아미노 질소원자를, 치환기로서, 다른 소량체에 연결하는 알킬기일 수 있다. 상기 질소원자, N은 알킬, 헤테로알킬, 헤테로아릴, 및/또는 아릴기들의 4개의 탄소원자들에 공유 결합되기 때문에, 상기 질소원자는 양전하를 띄게 된다.

“전하된 소량체(charged moiety)”라 함은 생리적 pH에서 양자(proton)를 얻음으로써 양으로 전하되는 소량체(예컨대, 암모늄, 구아니디늄(guanidinium) 또는 아미디늄(amidinium)) 또는 양자화(protonation) 없이 순수형식양전하(net formal positive charge)를 포함하는 소량체(예컨대, 4급 암모늄)를 의미한다. 상기 전하된 소량체는 영구적 또는 일시적 둘 중 하나로 전하될 수 있다.

본 명세서에 사용된, 상기 용어 “모(parent)”는 모 화합물(parent compound)에 존재하는 아민 질소원자의 4급화(quaternization) 또는 구아닐화(guanylation)에 의해 변형될 수 있는 채널 차단 화합물을 나타낸다. 상기 4급화 및 구아닐화된 화합물들은 상기 모 화합물의 유도체이다. 본 명세서에 개시된 상기 구아니딜(guanidyl) 유도체들은 그들의 전하되지 않은 기본 형태로 존재한다. 이러한 화합물들은 염(즉, 산부가염) 또는 그들의 전하되지 않은 기본 형태 중 하나로 투여될 수 있으며, 본래 상태로 양자화되어 전하된 소량체를 형성한다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점들은 이하 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 명확해질 것이다.

통증-감지 뉴런들의 전압-의존 이온 채널들은 현재 통증 치료를 위한 약물을 개발하는데 있어서 매우 중요하다. 통증-감지 뉴런들에서 전압-의존 나트륨 채널들을 차단하는 것은 활동전위(action potential)의 개시 및 전달을 방해함으로써 통증 신호를 차단할 수 있고, 칼슘 채널들을 차단하는 것은 척수(spinal cord)에 있는 2차 뉴런(second order neuron)으로 통증 신호의 신경전달을 방해할 수 있다. 지금까지, 나트륨 채널 또는 칼슘 채널을 차단하는 작은 유기 분자들을 디자인하는데 있어서 한계점은 외면으로 목표 세포에 적용되는 경우 그들이 활성화되어야 한다는 것이다. 상기 대다수의 외면으로-적용되는 분자들은 소수성이며 막을 통과할 수 있다. 이러한 이유로, 그들이 모든 세포에 침투하면 통증-감지 뉴런들에만 영향을 주는 선택성이 없다. 또한, QX-314와 같은, 일부 차단제들은 세포 내 존재하는 경우에만 효과적인 것으로 알려져 있다. 현재까지, 이러한 차단제들은 처음에는 막의 기계적 파열에 의한 세포 내면의 투석을 가능하게 하는 전-세포 패치 클램프(whole-cell patch clamp)와 같은 전기생리학적 기록 기법들로 연구되어 왔다. 세포를 죽이지 않으면서 기계적으로 파열시키는데 어려움, 그리고 세포 내면에 차단제를 사용하는 가역성의 어려움으로 인해, 세포 내면에서 작용할 수 있는 약물 분자들에 대한 초고속 탐색방법(high-throughput screening assays)의 개발을 불가능하였다.

본 발명자들은 전압-작동 이온 채널들의 저해제를 통각수용성 뉴런들에 전달하는 방법을 개발하였다. 이러한 저해제들이 통각수용성 뉴런들에 침투하는 경로를 제공함으로써, 본 발명은 막-침투가 필요 없는 세포 내면에서 약물 차단제로 작용하는 전체 클래스의 분자들의 스크리닝 및 처치법에 모두 사용 가능하다. 게다가, 치료 조건하에서 이러한 차단제들의 통증-감지 뉴런들에 침투로 국한하는 것은 다른 타입의 세포들과 비교하여 통증-감지 뉴런들에 있어서 이온 채널들에 대한 고유의 선택성을 반드시 가질 필요는 없지만, 오히려 신경계 및 심혈관계에서 다른 세포들에 우선하여 통증-감지 뉴런들에 침투하게 됨으로써 통증-감지 뉴런들에서 그들의 선택적 작용을 갖는, 약물들의 사용을 가능케 한다. 추가적으로, 특히 TRPV1 수용체들은 종종 (염증과 같은) 통증과 관련된 조직 이상(tissue conditions)에서 더욱 활성을 보이기 때문에, 침투가 통증을 일으키고 있는 조직들과 가장 관련된 특정 감각 뉴런들에 선호된다. 또한 가려움-감수성의 일차 감각 뉴런들은 TRP 채널들, 특히 TRPV1을 발현하므로, 이러한 접근법 역시 적용할 수 있다.

본 발명은 이하 더욱 상세히 설명된다.

전압-작동 이온 채널들의 저해제

본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 사용하기 적절한 전압-작동 이온 채널들의 저해제들은 바람직하게는 양-전하된, 소수성 화합물이다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물들은 영구적으로 전하된다 (즉, 일시적이 아닌 전하를 갖는다). 다른 구현예에서, 상기 조성물들은 일시적으로 전하된다. 전압-작동 나트륨 채널들의 적절한 저해제들은 QX-314, N-메틸-프로카인 (QX-222), N-옥틸-구아니딘, 9-아미노아크리딘, 및 판큐로늄을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 전압-작동 칼슘 채널들의 적절한 저해제들은 D-890 (quaternary methoxyverapamil), 및 CERM 11888 (quaternary bepridil)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

추가적으로, 본 발명의 방법들에 유용한 적절한 크기(예컨대, 약 100 내지 4,000 Da, 100 내지 3,000 Da, 100 내지 2,000 Da, 150 내지 1,500 Da, 또는 심지어 200 내지 1,200 Da)를 가지며, 전하되기 위해 용이하게 변형될 수 있는, 전압-작동 이온 채널들의 저해제들은 많이 알려져 있다 (예컨대, 양-전하된 4급 아민들 또는 일시적으로 전하된 구아닐화된 화합물들). 이러한 저해제들은 릴루졸, 멕실리틴, 페니토인, 카바마제핀, 프로카인, 토카이니드, 프릴로카인, 디이소피라마이드, 벤시클란, 퀴니딘, 브레틸륨, 리파리진, 라모트리진, 플루나리진, 아르타카인, 부피비카인, 메피비카인, 및 플루스피릴렌을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 조성물들, 키트들 및 방법들에 사용될 수 있는 화합물들은 하기 화학식 I-X의 화합물을 포함한다.

[화학식 I]

화학식 I에서, 각각의 R^1A, R^1B 및 R^1C는 독립적으로, H, 할로겐(halogen), C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, OR^1H, NR^1IR^1J, NR^1KC(O)R^1L, S(O)R^1M, SO₂R^1NR^1O, SO₂NR^1PR^1Q, SO₃R^1R, CO₂R^1S, C(O)R^1T, 및 C(O)NR^1UR^1V로부터 선택되고; 각각의 R^1H, R^1I, R^1J, R^1K, R^1L, R^1M, R^1N, R^1O, R^1P, R^1Q, R^1R, R^1S, R^1T, R^1U 및 R^1V는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고 X¹은 -CR^1WR^1X-, -NR^1YC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR^1z-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^1W, R^1X, R^1Y 및 R^1Z는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; R^1D는 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^1E, R^1F 및 R^1G는 독립적으로, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 또는 R^1D 및 R^1G는 함께 적어도 하나의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 바람직한 구현예에서, X¹은 -NHC(O)-이다. 화학식 I의 예시적인 화합물들은 N-메틸 리토카인, N,N-디메틸 프릴로카인, N,N,N-트리메틸 토카이니드, N-메틸 에티도카인, N-메틸 로피바카인(ropivacaine), N-메틸 부피바카인, N-메틸 레보부피바카인(levobupivacaine), N-메틸 메피바카인과 같은, 마취제들의 메틸화된 4급 암모늄 유도체들을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 1에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다. 화학식 I의 화합물들은 QX-314 (CAS 21306-56-9) 및 QX-222 (CAS 21236-55-5)를 포함한다 (아래).

[화학식 II]

화학식 II에서, 각각의 R^2A, R^2B 및 R^2C는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, OR^2I, NR^2JR^2K, NR^2LC(O)R^2M, S(O)R^2N, SO₂R^2OR^2P, SO₂NR^2QR^2R, SO₃R^2S, CO₂R^2T, C(O)R^2U 및 C(O)NR^2VR^2W로부터 선택되고; 각각의 R^2I, R^2J, R^2K, R^2L, R^2M, R^2N, R^2O, R^2P, R^2Q, R^2R, R^2S, R^2T, R^2U, R^2V, R^2W는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; X²는 -CR^2XR^2Y-, -NR^2ZC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR^2AA-, -CO₂- 및 OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^2X, R^2Y, R^2Z 및 R^2AA는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; R^2D는 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; R^2E는 H 또는 C_1-4 알킬이고; 각각의 R^2F, R^2G 및 R^2H는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 또는 R^2F와 R^2G는 함께 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 여기서 R^2F와 R^2G는 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고, 그 결과 구아니딘기(guanidine group)는 바람직하게는,

로부터 선택되고, 여기서 R^2H는 H 또는 CH₃이다. 바람직하게는, R^2F와 R^2G는 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌(alkylene) 또는 알케닐렌(alkenylene), 예컨대 5, 6 및 7-원 고리들의 고리 시스템을 형성하기 위해 결합한다. 바람직한 구현예에서, X²는 -NHC(O)-이다. 화학식 II의 예시적인 화합물들은 데스에틸-N-구아니딜 리도카인(desethyl-N-guanidyl lidocaine), N-구아니딜 프릴로카인(N-guanidyl prilocaine), N-구아니딜 토카이니드(N-guanidyl tocainide), 데스에틸-N-구아니딜 에티도카인(desethyl-N-guanidyl etidocaine), 데스부틸-N-구아니딜 로피바카인(desbutyl-N-guanidyl ropivacaine), 데스부틸-N-구아니딜 부피바카인(desbutyl-N-guanidyl bupivacaine), 데스부틸-N-구아니딜 레보부피바카인(desbutyl-N-guanidyl levobupivacaine), 데스메틸-N-구아니딜 메피바카인(desmethyl-N-guanidyl mepivacaine)과 같은, 마취제의 N-구아니딜 유도체들 (예컨대, -C(NH)NH₂ 유도체들)을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 2-5에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

본 명세서에 개시된 상기 구아니딜 유도체들(예컨대, 화학식 II의 화합물들)은 그들의 전하되지 않은 기본 형태로 존재한다. 이러한 화합물들은 염(즉, 산부가염)으로 또는 그들의 전하되지 않은 기본 형태 중 하나로 투여될 수 있으며, 본래 상태로 양자화되어 전하된 소량체를 형성한다.

화학식 I 및 II의 모 약물(parent drugs)의 합성은 문헌에 개시되어 있다. 예를 들어, U.S. Patent No. 2,441,498 (리도카인의 합성), U.S. Patent No. 3,160,662 (프릴로카인의 합성), DE Patent No. 2235745 (토카이니드의 합성), DE Patent No. 2162744 (에티도카인의 합성), PCT Publication No. WO85/00599 (로피바카인의 합성), U.S. Patent No. 2,955,111 (부피바카인 및 레보부피바카인의 합성), 및 U.S. Patent No. 2,799,679 (메피바카인의 합성)를 참조한다.

[화학식 III]

화학식 III에서, n = 0-3 및 m = 0-3, (n+m) = 0-6이고; 각각의 R^3A, R^3B 및R^3C는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, OR^3L, NR^3MR^3N, NR^3OC(O)R^3P, S(O)R^3Q, SO₂R^3RR^3S, SO₂NR^3TR^3U, SO₃R^3V, CO₂R^3W, C(O)R^3X 및 C(O)NR^3YR^3Z로부터 선택되고; 각각의 R^3L, R^3M, R^3N, R^3O, R^3P, R^3Q, R^3R, R^3S, R^3T, R^3U, R^3V, R^3W, R^3X, R^3Y, R^3Z는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; Y³은 -CR^3AAR^3AB-, -NR^3ACC(O)-, -OC(O)-, SC(O)-, -C(O)NR^3AD-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^3AA, R^3AB, R^3AC 및 R^3AD는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^3D, R^3E, R^3F 및 R^3G는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴 및 C_3-10 알크헤테로사이클릴로부터 선택되고; 각각의 R^3H, R^3J 및 R^3K는 독립적으로, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택된다. 화학식 III에서 상기 4급 질소는 여기서 N’으로 나타낸다. 화학식 III의 예시적인 화합물들은 N’-메틸 프로카인(N’-methyl procaine), N’-메틸 프로파라카인(N’-methyl proparacaine), N’-메틸 알로카인(methyl allocain), N’-메틸 엔카이니드(N’-methyl encainide), N’-메틸 프로카인아미드(N’-methyl procainamide), N’-메틸 메토클로프라미드(N’-methyl metoclopramide), N’-메틸 스토바인(N’-methyl stovaine), N’-메틸 프로폭시카인(N’-methyl propoxycaine), N’-메틸 클로로프로카인(N’-methyl chloroprocaine), N’, N’-메틸 플레카이니드(N’-dimethyl flecainide) 및 N’-메틸 테트라카인(N’-methyl tetracaine)와 같은, 마취제의 메틸화된 4급 암모늄 유도체들을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 1에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

[화학식 IV]

화학식 IV에서, n = 0-3 및 m = 0-3, (n+m) = 0-6이고; 각각의 R^4A 및 R^4B는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, OR^4L, NR^4MR^4N, NR^4OC(O)R^4P, S(O)R^4Q, SO₂R^4RR^4S, SO₂NR^4TR^4U, SO₃R^4V, CO₂R^4W, C(O)R^4X 및 C(O)NR^4YR^4Z로부터 선택되고; 각각의 R^4L, R^4MR^4N, R^4O, R^4P, R^4Q, R^4R, R^4S, R^4T, R^4U, R^4V, R^4W, R^4X, R^4Y 및 R^4Z는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; Y⁴는 -CR^4AAR^4AB-, -NR^4ACC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR^4AD-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^4AA, R^4AB, R^4AC 및 R^4AD는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^4C, R^4D, R^4E 및 R^4F는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, 및 C_3-10 알크헤테로사이클릴로부터 선택되고; X⁴는 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 NR^4JR^4K로부터 선택되고; 각각의 R^4J 및 R^4K는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^4G, R^4H 및 R^4I는 독립적으로, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택된다. 화학식 IV에서 4급 질소는 여기서 N”으로 나타낸다. 화학식 IV의 예시적인 화합물들은 N”,N”,N”-트리메틸 프로카인, N”,N”,N”-트리메틸 프로파라카인, N”,N”,N”-트리메틸 프로카인아미드, N”,N”,N”-트리메틸 메토클로프라미드, N”,N”,N”-트리메틸 프로폭시카인, N”,N”,N”-트리메틸 클로로프로카인, N”,N”-디메틸 테트라카인, N”,N”,N”-트리메틸 벤조카인, 및 N”,N”,N”-트리메틸 부탐벤(N”,N”,N”-trimethyl butamben)과 같은, 마취제의 메틸화된 4급 암모늄 유도체들을 포함한다. 이러한 화합물들은 반응식 1에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

[화학식 V]

화학식 V에서, n = 0-3 및 m = 0-3, (n+m) = 0-6이고; 각각의 R^5A, R^5B 및 R^5C는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, OR^5M, NR^5NR^5O, NR^5PC(O)R^5Q, S(O)R^5R, SO₂R^5SR^5T, SO₂NR^5UR^5V, SO₃R^5W, CO₂R^5X, C(O)R^5Y, 및 C(O)NR^5ZR^5AA로부터 선택되고; 각각의 R^5M, R^5N, R^5O, R^5P, R^5Q, R^5R, R^5S, R^5T, R^5U, R^5V, R^5W, R^5X, R^5Y, R^5Z, 및 R^5AA는 독립적으로 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; Y⁵는 -CR^5ABR^5AC-, -NR^5ADC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR^5AE-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^5AB, R^5AC, R^5AD 및 R^5AE는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^5D, R^5E, R^5F 및 R^5G는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, 및 C_3-10 알크헤테로사이클릴로부터 선택되고; R^5H는 H 또는 C_1-4 알킬이고; 각각의 R^5J, R^5K 및 R^5L는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 또는 R^5J와 R^5K는 함께 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 여기서 R^5J 와 R^5K 는 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고, 그 결과 구아니딘기는 바람직하게는,

로부터 선택되고, 여기서 R^5L은 H 또는 CH₃이다. 바람직하게는, R^5J와 R^5K는 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌 또는 알케닐렌, 예컨대 5, 6 및 7-원 고리들의 고리 시스템을 형성하기 위해 결합한다. 화학식 V에서 상기 구아닐화된 질소는 여기서 N’으로 나타낸다. 화학식 V의 예시적인 화합물들은, 데스에틸-N’-구아니딜 프로카인, 데스에틸-N’-구아니딜 프로파라카인, 데스에틸-N’-구아니딜 알로카인, 데스에틸-N’-구아니딜 엔카이니드, 데스에틸-N’-구아니딜 프로카인아미드, 데스에틸-N’-구아니딜 메토클로프라미드, 데스에틸-N’-구아니딜 스토바인, 데스에틸-N’-구아니딜 프로폭시카인, 데스에틸-N’-구아니딜 클로로프로카인, N’-구아니딜 플레카이니드, 및 데스에틸-N’-구아니딜 테트라카인과 같은, 마취제의 N-구아니딜 유도체들(예컨대, -C(NH)NH₂ 유도체들)을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 2-5에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

[화학식 VI]

화학식 VI에서, n = 0-3 및 m = 0-3, (n+m) = 0-6이고; 각각의 R^6A 및 R^6B는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, OR^6K, NR^6LR^6M, NR^6NC(O)R^6O, S(O)R^6P, SO₂R^6QR^6R, SO₂NR^6SR^6T, SO₃R^6U, CO₂R^6V, C(O)R^6W, 및 C(O)NR^6XR^6Y로부터 선택되고; 각각의 R^6K, R^6L, R^6M, R^6N, R^6O, R^6P, R^6Q, R^6R, R^6S, R^6T, R^6U, R^6V, R^6W, R^6X 및 R^6Y는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; Y⁶은 -CR^6ZR^6AA-, -NR^6ABC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR6AC-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^6Z, R^6AA, R^6AB 및 R^6AC는 독립적으로 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^6C, R^6D, R^6E 및 R^6F는 독립적으로 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, 및 C_3-10 알크헤테로사이클릴로부터 선택되고; X⁶은 C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 NR^6ADR^6AE로부터 선택되고; 각각의 R^6AD 및 R^6AE는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; R^6G는 H 또는 C_1-4 알킬이고; 각각의 R^6H, R^6I 및 R^6J는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 또는 R^6H와 R^6I는 함께 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 여기서 R^6H와 R^6I는 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고, 그 결과 구아니딘기는 바람직하게는,

로부터 선택되고, 여기서 R^6J는 H 또는 CH₃이다. 바람직하게는, R^6H와 R^6I는 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌 또는 알케닐렌, 예컨대 5, 6 및 7-원 고리들의 고리 시스템을 형성하기 위해 결합한다. 화학식 VI에서 상기 구아닐화된 질소는 여기서 N”으로 나타낸다. 화학식 VI의 예시적인 화합물들은 N”-구아니딜 프로카인, N”-구아니딜 프로파라카인, N”-구아니딜 프로카이니드, N”-구아니딜 메토클로프라미드, N”-구아니딜 프로폭시카인, N”-구아니딜 클로로프로카인, N”-구아니딜 테트라카인, N”-구아니딜 벤조카인, 및 N”-구아니딜 부탐벤과 같은, 마취제의 N-구아니딜 유도체들(예컨대, -C(NH)NH₂ 유도체들)을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 2-5에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

화합물 III-VI의 모 약물의 합성은 문헌에 개시되어 있다. 예를 들어, U.S. Patent No. 812,554 (프로카인의 합성), Clinton et al., J. Am. Chem. Soc. 74:592 (1952) (프로파라카인의 합성), U.S. Patent No. 2,689,248 (프로폭시카인의 합성), Hadicke et al, Pharm. Zentralh. 94:384 (1955) (클로로프로카인의 합성), U.S. Patent No. 1,889,645 (테트라카인의 합성), Salkowski et al., Ber. 28:1921 (1895) (벤조카인의 합성), Brill et al., J. Am. Chem. Soc. 43:1322 (1921) (부탐벤의 합성), U.S. Patent No. 3,931,195 (엔카이니드의 합성), Yamazaki et al., J. Pharm. Soc. Japan 73:294 (1953) (프로카인아미드의 합성), U.S. Patent No. 3,177,252 (메토클로프라미드의 합성), U.S. Patent No. 3,900,481 (플레카이니드의 합성), 및 Fourneau et al., Bull. Sci. Pharmacol. 35:273 (1928) (스토바인의 합성)을 참조한다.

[화학식 VII]

화학식 VII에서, n = 0-3 및 m = 0-3, (n+m) = 0-6이고; 각각의 R^7A, R^7B 및 R^7C는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, OR^7L, NR^7MR^7N, NR^7OC(O)R^7P, S(O)R^7Q, SO₂R^7RR^7S, SO₂NR^7TR^7U, SO₃R^7V, CO₂R^7W, C(O)R^7X 및 C(O)NR^7YR^7Z로부터 선택되고; 각각의 R^7L, R^7M, R^7N, R^7O, R^7P, R^7Q, R^7R, R^7S, R^7T, R^7U, R^7V, R^7W, R^7X, R^7Y 및 R^7Z는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; X⁷는 -CR^7AAR^7AB-, -NR^7ACC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR^7AD-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^7AA, R^7AB, R^7AC 및 R^7AD는 독립적으로 H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^7D, R^7E, R^7F 및 R^7G는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, 및 C_3-10 알크헤테로사이클릴로부터 선택되고; 각각의 R^7H, R^7J 및 R^7K는 독립적으로, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택된다. 바람직한 구현예에서, X⁷는 -C(O)NH-이다. 화학식 VII의 예시적인 화합물들은 N’-메틸 디부카인과 같은, 마취제의 메틸화된 4급 암모늄 유도체들을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 1에 개시된 것과 같은 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

[화학식 VIII]

화학식 VIII에서, n = 0-3 및 m = 0-3, (n+m) = 0-6이고; 각각의 R^8A, R^8B, 및 R^8C는 독립적으로 H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, OR^8L, NR^8MR^8N, NR^8OC(O)R^8P, S(O)R^8Q, SO₂R^8RR^8S, SO₂NR^8TR^8U, SO₃R^8V, CO₂R^8W, C(O)R^8X 및 C(O)NR^8YR^8Z로부터 선택되고; 각각의 R^8L, R^8M, R^8N, R^8O, R^8P, R^8Q, R^8R, R^8S, R^8T, R^8U, R^8V, R^8W, R^8X, R^8Y 및 R^8Z는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; X⁸은 -CR^8AAR^8AB-, -NR^8ACC(O)-, -OC(O)-, -SC(O)-, -C(O)NR^8AD-, -CO₂- 및 -OC(S)-로부터 선택되고; 각각의 R^8AA, R^8AB, R^8AC 및 R^8AD는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 각각의 R^8D, R^8E, R^8F 및 R^8G 는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-4 헤테로알킬, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, 및 C_3-10 알크헤테로사이클릴로부터 선택되고; R^8H는 H 또는 C_1-4 알킬이고; 각각의 R^8I, R^8J 및 R^8K는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; 또는 R^8I와 R^8J는 함께 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 여기서 R^8I와 R^8J는 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고, 그 결과 구아니딘기는 바람직하게는,

로부터 선택되고, 여기서 R^8K는 H 또는 CH₃이다. 바람직하게는, R^8I와 R^8J는 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌 또는 알케닐렌, 예컨대 5, 6 및 7-원 고리들의 고리 시스템을 형성하기 위해 결합한다. 화화식 VIII에서 상기 구아닐화된 질소는 여기에 N’로 나타낸다. 바람직한 구현예에서, X⁸은 -C(O)NH-이다. 화학식 VIII의 예시적인 화합물들은 데스에틸-N-구아니딜 디부카인과 같은, 마취제의 N-구아니딜 유도체들(예컨대, -C(NH)NH₂ 유도체들)을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 2-5에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

[화학식 IX]

화학식 IX에서, n = 0-6 이고; 각각의 R^9A, R^9B, R^9C, R^9D 및 R^9E는 독립적으로, H, 할로겐, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, OR^9I, NR^9JR^9K, NR^9LC(O)R^9M, S(O)R^9N, SO₂R^9OR^9P, SO₂NR^9QR^9R, SO₃R^9S, CO₂R^9T, C(O)R^9U 및 C(O)NR^9VR^9W로부터 선택되고; 각각의 R^9I, R^9J, R^9K, R^9L, R^9M, R^9N, R^9O, R^9P, R^9Q, R^9R, R^9S, R^9T, R^9U, R^9V, 및 R^9W는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; X⁹는 -CR^9XR^9Y-, -O-, -S- 및 -NR^9Z-로부터 선택되고; 각각의 R^9X, R^9Y 및 R^9Z 는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; Y⁹는 NR^9AANR^9ABNR^9AC 또는 NR^9ADZ⁹이고; 각각의 R^9AA, R^9AB 및 R^9AC는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, 및 C_2-4 알키닐로부터 선택되고; R^9AD는 H 또는 C_1-4 알킬이고; Z⁹는

각각의 R^9F, R^9G 및 R^9H는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, 및 C_2-4 알키닐로부터 선택되고, 또는 R^9F와 R^9G는 함께 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 여기서 R^9F와 R^9G는 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고, 그 결과 구아니딘기는 바람직하게는,

로부터 선택되고, 여기서 R^9H는 H 또는 CH₃이다. 바람직하게는, R^9F와 R^9G는 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌 또는 알케닐렌, 예컨대 5, 6 및 7-원 고리들의 고리 시스템을 형성하기 위해 결합한다. 바람직한 구현예에서, X⁹ = -O- 이다. 화학식 IX의 예시적인 화합물들은 N-구아니딜 플루옥세틴(N-guanidyl fluoxetine)과 같은 N-구아니딜 유도체들(예컨대, -C(NH)NH₂ 유도체들), 및 N,N-디메틸 플루옥세틴과 같은 메틸화된 4급 암모늄 유도체들을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 1-5에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

[화학식 X]

화학식 X에서, W₃은 O, NH, NCH₂R^10J, NC(O)CH₂R^10J, CHCH₂R^10J, C=CHR^10J, 또는 C=CHR^10K이고; W₁-W₂는 S, O, OCHR^10K, SCHR^10K, N=CR^10K, CHR^10L-CHR^10K, 또는 CR^10L=CR^10K이고; 각각의 R^10A, R1^0B, R^10C, R^10D, R^10E, R^10F, R^10G 및 R^10H는 독립적으로, H, OH, 할라이드, C_1-4 알킬, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고; R^10J는 CH₂CH₂X^10A 또는 CH(CH₃)CH₂X^10A이고; R^10L은 H 또는 OH이고; R^10K는 H, OH, 또는 그 기:

X^10A는 NR^10MR^10NR^10P 또는 NR^10QX^10C이고; X^10B는 NR^10RR^10S 또는 NX^10C이고; 각각의 R^10M, R^10N, R^10P, R^10R 및 R^10S는 독립적으로, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, 및 C_2-4 헤테로알킬로부터 선택되고, 또는 R^10R과 R^10S는 함께 적어도 하나 이상의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성하고, R^10Q는 H 또는 C_1-4 알킬이고; X^10C는

각각의 R^10T, R^10U 및 R^10V는 독립적으로, H, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, 및 C_2-4 알키닐로부터 선택되고, 또는 R^10T와 R^10V는 함께 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 완성한다. 여기서 R^10T와 R^10V는 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고, 그 결과 구아니딘기는, 바람직하게는,

로부터 선택되고, 여기서 R^10U는 H 또는 CH₃이다. 바람직하게는 R^10T와 R^10V는 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌 또는 알케닐렌, 예컨대 5, 6 및 7-원 고리들의 고리 시스템을 형성하기 위해 결합한다. 화학식 X의 예시적인 화합물들은 N-구아니딜 유도체들(예컨대, C(NH)NH₂ 유도체들) 및 메틸화된 4급 암모늄 유도체들을 포함한다. 화학식 X의 상기 N-구아니딜 유도체들은, 제한 없이, N-구아니딜 아목사핀(amoxapine), 데스메틸-N-구아니딜 트리미프라민(trimipramine), 데스메틸-N-구아니딜 도티에핀(dothiepin), 데스메틸-N-구아니딜 독세핀(doxepin), 데스메틸-N-구아니딜 아미트리프틸린(amitriptyline), N-구아니딜 프로트리프틸린(protriptyline), N-구아니딜 데시프라민(desipramine), 데스메틸-N-구아니딜 클로미프라민(clomipramine), 데스메틸-N-구아니딜 클로자핀(clozapine), 데스메틸-N-구아니딜 록사핀(loxapine), N-구아니딜 노르트리프틸린(nortriptyline), 데스메틸-N-구아니딜 사이클로벤자프린(cyclobenzaprine), 데스메틸-N-구아니딜 시프로헵타딘(cyproheptadine), 데스메틸-N-구아니딜 올로파타딘(olopatadine), 데스메틸-N-구아니딜 프로메타진(promethazine), 데스메틸-N-구아니딜 트리메프라진(trimeprazine), 데스메틸-N-구아니딜 클로르프로티센(chlorprothixene), 데스메틸-N-구아니딜 클로르프로마진(chlorpromazine), 데스메틸-N-구아니딜 프로피오마진(propiomazine), 데스메틸-N-구아니딜 프로클로르페라진(prochlorperazine), 데스메틸-N-구아니딜 티에틸페라진(thiethylperazine), 데스메틸-N-구아니딜 트리플루오페라진(trifluoperazine), 데스에틸-N-구아니딜 에타시진(ethacizine), 및 데스메틸-N-구아니딜 이미프라민(imipramine)을 포함한다. 화학식 X의 메틸화된 4급 암모늄 유도체들은, 제한 없이, N,N-디메틸 아목사핀, N-메틸 트리미프라민, N-메틸 도티에핀, N-메틸 독세핀, N-메틸 아미트리프틸린, N,N-디메틸 프로트리프틸린, N,N-디메틸 데시프라민, N-메틸 클로미프라민, N-메틸 클로자핀, N-메틸 록사핀, N,N-디메틸 노르트리프틸린, N-메틸 사이클로벤자프린, N-메틸 시프로헵타딘, N-메틸 올로파타딘, N-메틸 프로메타진, N-메틸 트리메프라진, N-메틸 클로르프로티센, N-메틸 클로르프로마진, N-메틸 프로피오마진, N-메틸 모리시진, N-메틸 프로클로르페라진, N-메틸 티에틸페라진, N-메틸 플루페나진(fluphenazine), N-메틸 퍼페나진(perphenazine), N-메틸 플루펜티솔(flupenthixol), N-메틸 아세토페나진(acetophenazine), N-메틸 트리플루오페라진, N-메틸 아타시진, 및 N-메틸 이미프라민을 포함한다. 이러한 유도체들은 반응식 1-5에 개시된 것과 유사한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

본 명세서에 개시된 바와 같이, 구아닐화되거나 또는 4급화될 수 있는 아민 질소(amine nitrogen)를 포함할 수 있는 다른 이온 채널 차단제들은, 제한 없이, 오르페나드린(orphenadrine), 펜벤자민(phenbenzamine), 베프리딜(bepridil), 피모지드(pimozide), 펜플루리돌(penfluridol), 플루나리진(flunarizine), 플루스피릴렌(fluspirilene), 프로피베린(propiverine), 디소피라미드(disopyramide), 메타돈(methadone), 톨테로딘(tolterodine), 트리디헥스에틸 염(tridihexethyl salts), 트리펠렌아민(tripelennamine), 메피라민(mepyramine), 브롬페니라민(brompheniramine), 클로르페니라민(chlorpheniramine), 덱스클로르페니라민(dexchlorpheniramine), 카르비녹사민(carbinoxamine), 레보메타딜 아세테이트(levomethadyl acetate), 갈로파밀(gallopamil), 베라파밀(verapamil), 디바파밀(devapamil), 티아파밀(tiapamil), 에모파밀(emopamil), 디클로닌(dyclonine), 프라목신(pramoxine), 라모트리진(lamotrigine), 미베프라딜(mibefradil), 가바펜틴(gabapentin), 아밀로라이드(amiloride), 딜티아젬(diltiazem), 니페디핀(nifedipine), 니모디핀(nimodipine), 니트렌디핀(nitrendipine), 코카인(cocaine), 멕실레틴(mexiletine), 프로파페논(propafenone), 퀴니딘(quinidine), 옥세타자인(oxethazaine), 아르티카인(articaine), 릴루졸(riluzole), 벤시클란(bencyclane), 리파리진(lifarizine) 및 스트리크닌(strychnine)을 포함한다. 또 다른 이온 채널 차단제들은 변형되어 4급화 또는 구아닐화에 적절한 질소원자를 편입할 수 있다. 이러한 이온 채널 차단제들은, 제한 없이, 포스페니토인(fosphenytoin), 에토토인(ethotoin), 페니토인(phenytoin), 카르바마제핀(carbamazepine), 옥스카바제핀(oxcarbazepine), 토피라메이트(topiramate), 조니사미드(zonisamide) 및 발프로산의 염들(salts of valproic acid)을 포함한다.

합성

전하-변형된 이온 채널 차단제들의 합성은 알코올, 아민, 케톤, 설프히드릴 물질(sulfhydryls) 또는 모 이온 채널 차단제의 카르복실 작용기들, 링커, 거대한 기(bulky group) 및/또는 전하된 기의 선택적 보호 및 탈보호(protection and deprotection)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아민에 대해 일반적으로 사용되는 보호기들(protecting groups)은 터트-부틸(tert-butyl), 벤질(benzyl), 2,2,2-트리클로로에틸(trichloroethyl), 2-트리메틸실릴에틸(trimethylsilylethyl), 9-플루오레닐메틸(fluorenylmethyl), 알릴(allyl) 및 m-니트로페닐과 같은 카바메이트(carbamates)를 포함한다. 아민에 대해 일반적으로 사용되는 또 다른 보호기들은 포름아마이드(formamides), 아세트아마이드(acetamides), 트리플루오로아세트아마이드(trifluoroacetamides), 설폰아마이드(sulfonamides), 트리플루오로메탄설포닐 아마이드(trifluoromethanesulfonyl amides), 트리메틸실릴에탄설폰아마이드(trimethylsilylethanesulfonamides) 및 터드-부틸설포닐 아마이드(tert-butylsulfonyl amides)와 같은 아마이드들을 포함한다. 카르복실(carboxyls)에 대해 일반적으로 사용되는 보호기의 예들은, 메틸, 에틸, 터트-부틸, 9-플루오레닐메틸, 2-(트리메틸실릴)에톡시 메틸, 벤질, 디페닐메틸(diphenylmethyl), O-니트로벤질, 오르토-에스터(ortho-esters) 및 할로-에스터(halo-esters)와 같은 에스터들(esters)을 포함한다. 알코올에 대해 일반적으로 사용되는 보호기의 예들은 메틸, 메톡시메틸(methoxymethyl), 메톡시에톡시메틸(methoxyethoxymethyl), 메틸티오메틸(methylthiomethyl), 벤질옥시메틸(benzyloxymethyl), 테트라하이드로피라닐(tetrahydropyranyl), 에톡시에틸(ethoxyethyl), 벤질, 2-나프틸메틸, O-니트로벤질, P-니트로벤질, P-메톡시벤질, 9-페닐잔틸(phenylxanthyl), (메톡시-트리틸(methoxy-trityls)을 포함하는) 트리틸, 및 실릴 에테르(silyl ethers)와 같은 에테르들(ethers)을 포함한다. 설프히드릴(sulfhydryls)에 대해 일반적으로 사용되는 보호기의 예들은 하이드록실(hydroxyls)에 사용되는 동일한 보호기들을 많이 포함한다. 또한, 설프히드릴은 환원된 형태 (예컨대, 디설파이드(disulfides)와 같은) 또는 산화된 형태 (예컨대, 설폰산(sulfonic acids), 설포닉 에스터(sulfonic esters) 또는 설포닉 아마이드(sulfonic amides)와 같은)로 보호될 수 있다. 보호기들은 선택 조건들(예컨대, 산성 조건, 염기성 조건, 친핵성 물질(nucleophile)에 의한 촉매, 루이스 산(lewis acid)에 의한 촉매 또는 수소화)이, 분자에서 다른 보호기들을 제외하고, 각각을 제거하는데 필요한 범위에서 선택될 수 있다. 아민, 알코올, 설프히드릴 및 카르복실 작용기들(functionalities)에 보호기들을 부가하는데 필요한 상기 조건들 및 그들을 제거하는데 필요한 조건들은 T,W. Green and P.G.M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis (2nd Ed.), John Wiley & Sons, 1991 및 P.J. Kocienski, Protecting Groups, Georg Thieme Verlag, 1994에서 상세히 제공된다.

전하-변형된 이온 채널 차단제들은 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려진 방법들을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 변형들은, 예를 들어, J. March, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure, John Wiley & Sons, Inc., 1992, page 617에 개시된 방법들을 이용하여 모 이온 채널 차단제의 알킬화(alkylation)에 의해 제조될 수 있다. 아미노기의 구아니딘기로의 변환은 표준 합성 프로토콜을 이용하여 완성될 수 있다. 예를 들어, Mosher는 아미노이미노메탄설포닉 산(aminoiminomethanesulfonic acid)의 반응에 의해 아민으로 일-치환된(mono-substituted) 구아니딘을 제조하는 일반적인 방법을 설명하고 있다 (Kim et al., Tetrahedron Lett. 29:3183 (1988)). 1급 및 2급 아민들의 구아닐화에 대한 좀더 편리한 방법은 1H-피라졸-1-카르복사미딘 하이드로클로라이드; 1-H-피라졸-1-(N,N’-비스(터트-부톡시카르보닐)카르복사미딘; 또는 1-H-피라졸-1-(N,N’-비스(벤질옥시카르보닐)카르복사미딘을 적용한 Bernatowicz에 의해 개발되었다. 이러한 시약들은 아민들과 반응하여 일-치환된 구아니딘을 제공한다 (Bernatowicz et al., J. Org. Chem. 57:2497 (1992) 참조). 또한, 티오요소(Thioureas) 및 S-알킬-이소티오요소는 치환된 구아니딘의 합성에 있어서 유용한 중간생성물(intermediates)인 것으로 알려져 있다 (Poss et al., Tetrahedron Lett. 33:5933 (1992)). 특정 구현예에서, 상기 구아니딘은 2개의 질소원자를 갖는 헤테로사이클릭 고리의 한 부분이다 (예를 들어, 하기 구조를 참조). 상기 고리 시스템은 탄소원자 2 내지 4의 알킬렌 또는

알케닐렌, 예컨대 5, 6 및 7-원 고리의 고리 시스템을 포함한다. 이러한 고리 시스템들은, 예들 들어, Schlama et al., J. Org. Chem., 62:4200 (1997)에 발표된 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.

전하-변형된 이온 채널 차단제들은 반응식 1에 나타난 바와 같이 모 화합물에서 아민 질소의 알킬화에 의해 제조될 수 있다.

[반응식 1]

다른 방법으로, 전하-변형된 이온 채널 차단제들은 구아니딘기의 도입에 의해 제조될 수 있다. 상기 모 화합물은 시나미드(cynamide), 예컨대 반응식 2에 나타난 바와 같이, 메틸시나미드 또는 반응식 3 (여기서 Z는 H 또는 적절한 보호기)에 나타난 바와 같이 피라졸-1-카르복사미딘 유도체들과 반응할 수 있다. 다른 방법으로, 상기 모 화합물은 시안화브롬(cyanogens bromide)과 반응한 후 반응식 4에 나타난 바와 같이 메틸클로로알루미늄 아마이드(methylchloroaluminum amide)와 반응할 수 있다. 2-(메틸티오)-2-이미다졸린과 같은 시약들은 또한 적절하게 작용되는 유도체를 제조하는데 사용될 수 있다 (반응식 5).

[반응식 2]

[반응식 3]

[반응식 4]

[반응식 5]

아민 질소 원자를 포함하는 임의의 이온 채널 차단제는 반응식 1-5에 나타난 바와 같이 변형될 수 있다.

TRPV1 작용제들

본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 적용될 수 있는 TRPV1 작용제(TRPV1 agonists)는 통각수용기 상에서 TRPV1 수용체들을 활성화시켜 전압-작동 이온 채널들에 대한 적어도 하나의 저해제의 침투를 가능하게 하는 임의의 화합물을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

적절한 TRPV1 작용체들은 캡사이신(capsaicin), 유제놀(eugenol), 아르바닐(arvanil, N-arachidonoylvanillamine), 아난다마이드(anandamide), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate, 2APB), AM404, 리시니페라톡신(resiniferatoxin), 포르볼 12-페닐아세테이트 13-아세테이트 20-호모바닐레이트(phorbol 12-phenylacetate 13-acetate 20-homovanillate, PPAHV), 올바닐(olvanil, NE 19550), OLDA(N-oleoyldopamine), N-아라키도닐도파민(N-arachidonyldopamine, NADA), 6'-아이오도레시니페라톡신(6'-iodoresiniferatoxin, 6'-IRTX), C18 N-아실에탄올아민(C18 N-acylethanolamines), 12-하이드로페록시에이코사테트라에노인 산(12-hydroperoxyeicosatetraenoic acid)과 같은 리폭시게나아제 유도체들(lipoxygenase derivatives), 저해제 시스테인 노트 펩티드들(inhibitor cysteine knot (ICK) peptides, vanillotoxins), 피페린(piperine), MSK195 (N-[2-(3,4-dimethylbenzyl)-3-(pivaloyloxy)propyl]-2-[4-(2-aminoethoxy)-3-methoxyphenyl]acetamide), JYL79 (N-[2-(3,4-dimethylbenzyl)-3-(pivaloyloxy)propyl]-N'-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)thiourea), 하이드록시-알파-산쇼올(hydroxy-alpha-sanshool), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate), 10-쇼가올(10-shogaol), 올레일진저롤(oleylgingerol), 올레일쇼가올(oleylshogaol), 및 SU200(N-(4-tert-butylbenzyl)-N'-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)thiourea)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

TRP1A 작용제들

본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 적용될 수 있는 TRP1A 작용제는 통각수용기 또는 소양수용기 상에서 TRP1A 수용체들을 활성화시켜 전압-작동 이온 채널들에 대한 적어도 하나의 저해제의 침투를 가능하게 하는 임의의 화합물을 포함한다. 적절한 TRP1A 작용제는 시남알데히드(cinnamaldehyde), 알릴-이소티오시나네이트(allyl-isothiocynanate), 디알릴 디설파이드(diallyl disulfide), 아이실린(icilin), 시나몬 오일(cinnamon oil), 인터그린 오일(wintergreen oil), 클로브 오일(clove oil), 아크롤레인(acrolein), 하이드록시-알파-산쇼올(hydroxy-alpha-sanshool), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate), 4-하이드록시노네날(4-hydroxynonenal), 메틸 p-하이드록시벤조에이트(methyl p-hydroxybenzoate), 머스타드 오일(mustard oil) 및 3'-카바모일비페닐-3-일 사이클로헥실카바메이트(3'-carbamoylbiphenyl-3-yl cyclohexylcarbamate, URB597)를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

P2X 작용제들

본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 적용될 수 있는 P2X 작용제는 통각수용기 또는 소양수용기 상에서 P2X 수용체들을 활성화시켜 전압-작동 이온 채널들에 대한 적어도 하나의 저해제의 침투를 가능하게 하는 임의의 화합물을 포함한다. 적절한 P2X 작용제들은 2-메틸티오-ATP,(2-methylthio-ATP), 2' 및 3'-O-4-(벤조일벤조일)-ATP(2' and 3'-O-(4-benzoylbenzoyl)-ATP), 및 ATP5'-O-(3-티오트리포스페이트)(ATP5'-O-(3-thiotriphosphate))를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

TRPM8 작용제들

본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 적용될 수 있는 TRPM8 작용제는 통각수용기 또는 소양수용기 상에서 TRPM8 수용체들을 활성화시켜 전압-작동 이온 채널들에 대한 적어도 하나의 저해제의 침투를 가능하게 하는 임의의 화합물을 포함한다. 적절한 TRPM8 작용제들은 멘톨(menthol), 아이시클린(iciclin), 유칼리프톨(eucalyptol), 라나로올(linalool), 게라니올(geraniol), 및 하이드록시시트로넬랄(hydroxycitronellal)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

추가적인 약제들

본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들은 통증 (예컨대, 신경병증성 통증, 통각수용성 통증, 특발성 통증, 염증성 통증, 기능장애성 통증, 편두통 또는 시술 통증) 및 가려움 (아토피성 습진 또는 건선과 같은 피부병학적 이상, 기생충 및 진균 감염에서의 소양증, 약물-유도성, 알러지성, 대사성, 암에서 또는 간 및 신장 질환)의 치료에 사용될 수 있다. 원할 경우, 통증을 치료하는데 통상적으로 사용되는 하나 이상의 추가적인 약제들이 본 명세서에 개시된 조성물들 및 키트들에서 본 발명의 조합과 함께 사용될 수 있다. 이러한 약제들은 NSAIDs, 오피오이드(opioids), 트리사이클릭 항우울제(tricyclic antidepressants), 아민 트랜스포터 저해제(amine transporter inhibitors), 항경련제(anticonvulsants)를 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 원할 경우, 가려움을 치료하는데 통상적으로 사용되는 하나 이상의 추가적인 약제들이 본 명세서에 개시된 방법들, 조성물들 및 키트들에서 본 발명의 조합과 함께 사용될 수 있다. 이러한 약제들은 국소(topical) 또는 경구 스테로이드제 및 항히스타민제를 포함한다.

조성물의 제형화

본 발명의 조합(combination)은 임의의 적절한 방법으로 투여됨으로써 목적 부위에서 통증 감각의 감소를 가져올 수 있다. 전압-작동 이온 채널들의 저해제들 및 TRPV1/TRPA1/P2X/TRPM8 수용체 작용제들은 임의의 적당한 담체 물질에 적절한 양으로 포함될 수 있으며, 일반적으로 조성물의 총 중량에 대하여 1-95 중량%까지 포함된다. 상기 조성물은 경구, 비경구(예컨대, 정맥내, 근육내), 직장, 피부, 피하, 국소(topical), 경피(transdermal), 설하(sublingual), 비강(nasal), 질(vaginal), 경막내(intrathecal), 경막외(epidural), 또는 안구(ocular) 투여, 또는 주사, 흡입(inhalation), 또는 비강 또는 경구 점막과 직접 접촉에 의한 투여에 적절한 투여 형태로 제공될 수 있다.

예로서, 상기 조성물은 예컨대, 정제, 캡슐, 환제, 분말, 과립, 현탁액, 에멀젼, 액제(solutions), 하이드로겔을 포함한 겔, 페이스트, 연고, 크림, 플라스터, 물약(drenches), 삼투성 전달 장치(osmotic delivery devices), 좌약, 관장제, 주사제(injectables), 임플란트(implants), 스프레이(sprays) 또는 에오로졸(aerosols)의 형태일 수 있다. 상기 조성물들은 통상적인 약제학적 방법 (예컨대, Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th edition, 2000, ed. A.R. Gennaro, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, and Encyclopedia of Pharmaceutical Technology, eds. J. Swarbrick and J. C. Boylan, 1988-1999, Marcel Dekker, New York 참조)에 따라 제형화될 수 있다. 상기 조성물의 각 화합물은 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 다양한 방법들로 제형화될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 약제들은 함께 또는 개별적으로 제형화될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 약제들은 약제의 동시 또는 거의 동시 투여를 위해 함께 제형화될 수 있다.

상기 독자적으로 또는 개별적으로 제형화된 약제들은 키트로서 함께 패키지될 수 있다. 비-제한적인 예들은 2개의 환제, 환제와 분말, 바이얼 내 좌제와 액상, 2개의 국소 크림 등을 포함하는 키트들을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 상기 키트는 분말 형태를 재구성하는 바이얼, 주사용 주사기, 주문제작된 IV 전달시스템, 흡입기 등과 같은, 환자에게 1회 복용량(unit dose)의 투여를 돕는 선택적 구성요소들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 1회 복용량 키트는 상기 조성물들의 제조 및 투여에 대한 설명서를 포함할 수 있다.

상기 키트는 1명의 환자를 위한 1회 복용량 단일 용도, 또는 (일정 복용량을 갖거나 또는 개별적 화합물들이 치료가 진행됨에 따라 효능에서 달라질 수 있는) 특정 환자를 위한 복합 용도로서 제조될 수 있거나; 상기 키트는 다수의 환자에게 투여하기 적합한 다회 복용량(multiple dose)을 포함할 수 있다 (“벌크 패키징”). 상기 키트 구성요소들은 상자(cartons), 발포 포장, 병, 튜브 및 그 유사물로 조립될 수 있다.

경구 사용을 위한 고형 투여 형태

경구 사용을 위한 제형(formulations)은 비-독성의 약학적으로 허용가능한 부형제와의 혼합물에 활성성분들을 포함하는 정제(tablets)를 포함한다. 이러한 부형제들(excipients)은, 예를 들어, 비활성 희석제 또는 충진재 (예컨대, 수크로오스 및 솔비톨), 윤활제, 유동화제(glidants) 및 유착방지제(antiadhesive) (예컨대, 마그네슘 스테아레이트, 징크 스테아레이트, 스테아르산, 실리카, 식물성 경화유, 또는 탈크)일 수 있다.

둘 이상의 화합물들은 정제, 캡슐 또는 다른 비히클(vehicle)에 혼합되거나, 또는 구획화(partition)될 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 제 1화합물은 정제의 내면에 포함되어 있고 상기 제 2화합물은 외면에 있어서, 제 2화합물의 상당 부분이 제 1화합물의 방출에 앞서 방출된다.

또한 경구 사용을 위한 제형은 저작성 정제(chewable tablets), 또는 상기 활성 성분이 비활성 고형 희석재와 혼합되어 있는 경질 젤라틴 캡슐, 또는 상기 활성 성분이 물 또는 오일 미디엄(medium)과 혼합되어 있는 연질 젤라틴 캡슐로 제공될 수 있다.

일반적으로, 인간에 투여하는 경우, 본 발명의 상기 조합의 임의의 화합물의 경구 복용량(dosage)은 상기 화합물의 특성에 따를 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 대체로, 이러한 복용량은 정상적으로는 1일당 약 0.001 내지 2000 mg, 바람직하게는 1일당 약 1 내지 1000 mg, 더욱 바람직하게는 1일당 5 내지 500 mg이다. 1일당 200 mg까지 복용이 필요할 수 있다. TRPV1/TRPA1/P2X/TRPM8 수용체를 활성화시키는데 필요한 최소 치료 용량을 투여하는 것이 유익하며, 이는 표준 방법을 이용하여 결정될 수 있다.

상기 조합에서 각 약물의 투여는, 독립적으로, 1일 내지 1년간 매일 1회 내지 4회일 수 있으며, 심지어 환자의 일생 동안일 수 있다. 많은 경우에서 만성의, 장-기간 투여를 볼 수 있을 것이다.

국소 제형

조성물들은 또한 0.0001%에서 25% (w/w) 사이 또는 그 이상의 활성 성분을 포함하는 국소 비히클로 국소(topical) 용도에 적당할 수 있다.

바람직한 조합에 있어서, 상기 활성 성분들은 바람직하게는 각각 0.0001 내지 10% (w/w) 사이, 더욱 바람직하게는 0.0005% 내지 4% (w/w) 사이의 활성 약제이다. 상기 크림은 매일 1회 내지 4회, 또는 필요한 만큼 사용될 수 있다. 예를 들어, 국소 투여에 적당한 프레드니솔론(prednisolone)에 있어서, 국소 비히클은 0.01 내지 5% (w/w) 사이, 바람직하게는 0.01% 내지 2% (w/w) 사이, 더욱 바람직하게는 0.01% 내지 1% (w/w) 사이를 포함할 것이다.

본 명세서에 개시된 방법들을 실행함에 있어서, 본 발명의 조합을 포함하는 국소 비히클은 바람직하게는 환자의 불편한 부위에 사용된다. 예를 들어, 크림은 관절염에 걸린 손가락으로 고통 받는 환자의 손에 사용될 수 있다.

복합물(conjugates)

원할 경우, 본 명세서에 개시된 임의의 조합에 상기 약물들은 다른 약물들에 공유 부착되어 화학식 XI의 복합물(conjugates)을 형성할 수 있다.

(A)-(L)-(B) (XI)

화학식 XI에서, (A)는 통각수용기 및/또는 소양수용기에 존재하는 채널-형성 수용체를 활성화시키는 화합물이고; (L)은 링커이고; (B)는 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 화합물이며, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기에 침투할 수 있다.

본 발명의 복합물들은, 예를 들어, 세포내 및 세포외 효소들(예컨대, 아미다아제, 에스터라아제 및 포스파타아제)에 의한 상기 복합물의 절단으로 생긴, 약물 (A)와 (B)를 방출하는 전구약물(prodrugs)일 수 있다. 본 발명의 상기 복합물은 생체내에서 대부분은 그대로 있도록 디자인될 수도 있어, 복합물로 있는 한 세포내 및 세포외 효소들에 의한 절단을 견디게 하여, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기로 침투할 수 있다. 생체내에서 상기 복합물의 분해는 복합물의 합성 시 링커(L) 및 화합물(A)와 화합물(B)로 형성된 공유결합의 디자인에 의해 조절될 수 있다.

복합물들은 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려진 방법들을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 복합물들은 G. Hermanson, Bioconjugate Techniques, Academic Press, Inc., 1996에 발표된 방법들을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 복합물들의 합성은 알코올, 아민, 케톤, 설프히드릴 또는 약물(A), 링커, 및/또는 약물(B)의 카르복실 작용기의 선택적 보호 및 탈보호를 포함할 수 있다.

예를 들어, 아민에 대해 일반적으로 사용되는 보호기들은 터트-부틸, 벤질, 2,2,2-트리클로로에틸, 2-트리메틸실릴에틸, 9-플루오레닐메틸, 알릴 및 m-니트로페닐과 같은 카바메이트들을 포함한다. 아민에 대해 일반적으로 사용되는 또 다른 보호기들은 포름아마이드, 아세트아마이드, 트리플루오로아세트아마이드, 설폰아마이드, 트리플루오로메탄설포닐 아마이드, 트리메틸실릴에탄설폰아마이드 및 터드-부틸설포닐 아마이드와 같은 아마이드들을 포함한다. 카르복실(carboxyls)에 대해 일반적으로 사용되는 보호기의 예들은, 메틸, 에틸, 터트-부틸, 9-플루오레닐메틸, 2-(트리메틸실릴)에톡시 메틸, 벤질, 디페닐메틸, O-니트로벤질, 오르토-에스터 및 할로-에스터와 같은 에스터들을 포함한다. 알코올에 대해 일반적으로 사용되는 보호기의 예들은 메틸, 메톡시메틸, 메톡시에톡시메틸, 메틸티오메틸, 벤질옥시메틸, 테트라하이드로피라닐, 에톡시에틸, 벤질, 2-나프틸메틸, O-니트로벤질, P-니트로벤질, P-메톡시벤질, 9-페닐잔틸, (메톡시-트리틸을 포함하는) 트리틸, 및 실릴 에테르와 같은 에테르들을 포함한다. 설프히드릴에 대해 일반적으로 사용되는 보호기의 예들은 하이드록실에 사용되는 동일한 보호기들을 많이 포함한다. 또한, 설프히드릴은 환원된 형태 (예컨대, 디설파이드와 같은) 또는 산화된 형태 (예컨대, 설폰산(sulfonic acids), 설포닉 에스터(sulfonic esters) 또는 설포닉 아마이드와 같은)로 보호될 수 있다. 보호기들은 선택 조건들(예컨대, 산성 조건, 염기성 조건, 친핵성 물질에 의한 촉매, 루이스 산에 의한 촉매 또는 수소화)이, 분자에서 다른 보호기들을 제외하고, 각각을 제거하는데 필요한 범위에서 선택될 수 있다. 아민, 알코올, 설프히드릴 및 카르복실 작용기들에 보호기들을 부가하는데 필요한 상기 조건들 및 그들을 제거하는데 필요한 조건들은 T,W. Green and P.G.M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis (2nd Ed.), John Wiley & Sons, 1991 및 P.J. Kocienski, Protecting Groups, Georg Thieme Verlag, 1994에서 상세히 제공된다. 추가적인 합성은 이하 상세히 설명한다.

링커

본 발명의 링커 구성요소는, 매우 단순하게는, 화합물(A)와 화합물(B) 사이의 결합이지만, 화합물(A)를 화합물(B)에 공유 결합시키는 펜던트기(pendant groups)를 갖는 선형, 환형 또는 분지형 분자 골격을 제공한다. 예로서, 화합물(A)와 화합물(B)의 결합은 공유 방식으로 이루어지므로, 화합물(A)와 화합물(B)에 위치된 하나 이상의 작용기들을 결합 형성에 끌어들인다. 이러한 목적에 사용시킬 수 있는 화학적으로 반응하는 작용기의 예들은, 제한 없이, 아미노, 하이드록실, 설프히드릴, 카르복실, 카르보닐, 탄수화물기(carbohydrate groups), 인접 디올(vicinal diols), 티오에테르, 2-아미노알코올, 2-아미노티올, 구아니딜, 이미다졸릴, 및 페놀기(phenolic groups)를 포함한다.

화합물(A)와 화합물(B)의 공유 결합은 화합물(A)와 화합물(B)에 존재하는 이러한 작용기들과 반응할 수 있는 반응성 소량체들을 포함하는 링커를 이용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 화합물(A)의 아민기는 링커의 카르복실기, 또는 활성화된 그들의 유도체와 반응하여, 둘을 연결하는 아마이드를 형성할 수 있다.

설프히드릴기들과 반응할 수 있는 소량체의 예들은 XCH₂CO- (여기서 X=Br, Cl 또는 I) 타입의 α-할로아세틸 화합물들을 포함하고, 이는 설프히드릴기들에 대해 특별한 반응성을 나타내지만, 이미다졸릴, 티오에테르, 페놀, 및 Gurd, Methods Enzymol. 11:532 (1967)에 의해 개시된 바와 같은 아미노기들을 변형하는데 사용될 수 있다. N-말레이미드(Maleimide) 유도체들은 또한 설프히드릴기들에 대하여 선택적으로 고려될 수 있으나, 그 외에 특정 조건하에서 아미노기들과 커플링하는데 유용할 수 있다. 아미노기의 변환을 통해 티올기를 도입하는, 2-이미노티오레인(iminothiolane)(Traut et al., Biochemistry 12:3266 (1973))과 같은 시약(reagents)은, 이황화다리(disulphide bridges)의 형성을 통해 연결이 일어난다면 설프히드릴 시약으로서 고려될 수 있다.

아미노기들과 반응할 수 있는 반응성 소량체의 예들은, 예를 들어, 알킬화 및 아실화 약제들을 포함한다. 대표적인 알킬화 약제들은 다음을 포함한다:

(i) α-할로아세틸 화합물, 이는 반응성 티올기가 없는 경우 아미노기들에 대하여 특이성을 나타내고, XCH₂CO- (여기서 X=Cl, Br 또는 I), 예를 들어, Wong Biochemistry 24:5337 (1979)에 의해 개시된 바와 같은, 타입에 속한다;

(ii) N-말레이미드 유도체들, 이는 마이클 타입 반응(Michael type reaction) 또는 고리 카르보닐기에 부가에 의한, 예를 들어, Smyth et al., J. Am. Chem. Soc. 82:4600 (1960) and Biochem. J. 91:589 (1964)에 의해 개시된 바와 같은, 아실화 중 하나를 통해 아미노기들과 반응할 수 있다;

(iii) 반응성 니트로할로아로마틱 화합물(nitrohaloaromatic compounds)과 같은 아릴 할라이드들;

(iv) 예를 들어, McKenzie et al., J. Protein Chem. 7:581 (1988)에 의해 개시된 바와 같은, 알킬 할라이드들;

(v) 아미노기와 쉬프 염기(Schiff’s base) 형성이 가능한 알데히드들과 케톤들, 형성된 부가물들은 보통 환원을 통해 안정화되어 안정한 아민을 제공한다;

(vi) 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 및 비스옥시란(bisoxiranes)과 같은 에폭시드(epoxide) 유도체들, 이들은 아미노, 설프히드릴 또는 페놀릭 하이드록실기들과 반응할 수 있다;

(vii) s-트리아진(triazines)의 염소-함유 유도체들, 이들은 아미노, 설프히드릴 및 하이드록실기들과 같은 친핵성 물질에 대하여 매우 반응성이다;

(viii) 상기, 예를 들어, Ross, J. Adv. Cancer Res. 2:1 (1954)에 개시된 s-트리아진 화합물에 기초한 아지리딘(aziridines), 이는 고리 열림(ring opening)에 의해 아미노기들과 같은 친핵성 물질들과 반응한다;

(ix) Tietze, Chem. Ber. 124:1215 (1991)에 개시된 바와 같은 스쿠아릭 산 디에틸 에스터(squaric acid diethyl esters); 및

(x) α-할로알킬 에테르, 이는 Benneche et al., Eur. J. Med. Chem. 28:463 (1993)에 의해 개시된 바와 같이, 에테르 산소 원자에 의해 유발되는 활성화로 인해 정상 알킬 할라이드 보다 더 반응성의 알킬화 약제들이다.

대표적인 아미노-반응성 아실화 약제들은 다음을 포함한다:

(i) 이소시아네이트(isocyanates) 및 이소티오시아네이트(isothiocyanates), 특히 방향족 유도체들, 이들은 각각 안정한 요소 및 티오요소 유도체들을 형성한다;

(ii) 설포닐 클로라이드(sulfonyl chlorides), 이는 Herzig et al., Biopolymers 2:349 (1964)에 의해 설명되어 있다;

(iii) 산 할라이드(acid halides);

(iv) 니트로페닐에스터(nitrophenylesters) 또는 N-하이드록시석시니미딜 에스터(hydroxysuccinimidyl esters)와 같은 활성 에스터들;

(v) 혼합된, 대칭의, 또는 N-카르복시앤하이드라이드(carboxyanhydrides)와 같은 산 무수물(acid anhydrides);

(vi) 아마이드 결합 형성에 유용한, 예를 들어, M. Bodansky, Principles of Peptide Synthesis, Springer-Verlag, 1984에 개시된 바와 같은, 다른 시약들;

(vii) 아실라지드(acylazide), Wetz et al., Anal. Biochem. 58:347 (1974)에 의해 개시된 바와 같이, 예컨대 여기서 상기 아지드기(azide group)는 아질산나트륨을 이용하여 미리 형성된 하이드라지드 유도체로부터 생성된다; 및

(viii) 이미도에스터(imidoesters), 이는 예들 들어, Hunter and Ludwig, J. Am. Chem. Soc. 84:3491 (1962)에 개시된 바와 같이, 아미노기들과 반응하여 안정한 아미딘들을 형성한다.

알데하이드들과 케톤들은 아민들과 반응하여 쉬프 염기들을 형성할 수 있으며, 이는 환원 아미노화를 통해 편리하게 안정화될 수 있다. 알크옥실아미노 소량체들은 케톤들 및 알데히드들과 용이하게 반응하여, 예를 들어, Webb et al., in Bioconjugate Chem. 1:96 (1990)에 개시된 바와 같이, 안정한 알크옥사민(alkoxamines)을 형성한다.

카르복실기들과 반응할 수 있는 반응성 소량체의 예들은 디아조아세테이트 에스터(diazoacetate esters) 및 디아조아세트아미드(diazoacetamides)와 같은 디아조 화합물들을 포함하고, 이들은 높은 특이성으로 반응하여, 예를 들어, Herriot, Adv. Protein Chem. 3:169 (1947)에 개시된 바와 같이, 에스터기들을 생성한다. O-아실우레아(acylurea) 형성을 통해 반응한 다음 아마이드 결합 형성하는, 카르보디이미드(carbodiimides)와 같은 카르복실 변형 시약들 또한 사용될 수 있다.

화합물(A) 및/또는 화합물(B)에서 작용기들은, 원할 경우, 예를 들어, 반응성 및 선택성을 부가하기 위한, 반응 이전에 다른 작용기들로 변환될 수 있는 것으로 인정될 것이다. 이러한 목적에 유용한 방법의 예들은 디카르복실릭 앤하디드로(dicarboxylic anhydrides)와 같은 시약들을 사용하여 아민을 카르복실로 변환; N-아세틸호모시스테인 티오락톤(acetylhomocysteine thiolactone), S-아세틸머캅토석시닉 앤하이드라이드(acetylmercaptosuccinic anhydride), 2-이미노티올란(iminothiolane), 또는 티올-함유 석시니미딜(thiol-containing succinimidyl) 유도체들과 같은 시약들을 사용하여 아민을 티올로 변환; α-할로아세테이트와 같은 시약들을 사용하여 티올을 카르복실로 변환; 에틸렌이민(ethylenimine) 또는 2-브롬에틸아민과 같은 시약들을 사용하여 티올을 아민으로 변환; 카르보디이미드(carbodiimides)와 같은 시약들을 사용하여 카르복실을 아민으로 변환한 다음 디아민(diamines)으로 변환; 및 토실 클로라이드(tosyl chloride)와 같은 시약을 사용하여 알코올을 티올로 변환한 다음 티오아세테이트로 트랜스에스테르화(transesterification)시키고 소디움아세테이트로 티올로 가수분해을 포함한다.

추가적인 연결 물질(linking material)의 도입 없이, 화합물(A)의 반응성 화학적 기(chemical group)와 화합물(B)의 반응성 화학적 기의 직접적인 공유 결합을 포함하는 소위 제로-길이(zero-length) 링커들은, 원할 경우, 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

그러나, 가장 일반적으로, 상기 링커는, 상기 개시된 바와 같은, 스페이서 요소(spacer element)에 의해 연결된, 둘 이상의 반응성 소량체들을 포함할 것이다. 이러한 스페이서의 존재는 이기능성(bifunctional) 링커들이 화합물(A)과 화합물(B) 내 특이적 작용기들과 반응할 수 있게 하여, 둘 사이의 공유 결합을 유도한다. 링커에서 상기 반응성 소량체들은 동일하거나(호모이기능성 링커) 또는 서로 다를 수 (헤테로이기능성 링커, 또는, 여러 다른 반응성 소량체들이 존재하는, 헤테로다기능성 링커) 있어서, 화합물(A)와 화합물(B) 사이의 공유 부착을 초래할 수 있는 잠재적 시약들(potential reagents)의 다양성을 제공한다.

대체로 선형 또는 분지형 사슬들로 구성된 상기 링커에서 스페이서 요소들은 C_1-10 알킬, C_2-10 알케닐, C_2-10 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-10 헤테로알킬을 포함할 수 있다.

어떤 경우에 있어서, 상기 링커는 화학식 XII로 설명된다:

G¹-(Z¹)_o-(Y¹)_u-(Z²)_s-(R₃₀)-(Z³)_t-(Y²)_v-(Z⁴)_p-G² (XII)

화학식 XII에서, G¹은 화합물(A)와 상기 링커 사이의 결합이고; G²는 상기 링커와 화합물(B) 사이의 결합이고; Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴는 각각, 독립적으로, O, S 및 NR₃₁로부터 선택되고; R₃₁은 수소, C_1-4 알킬, C_2-4 알케닐, C_2-4 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-7 헤테로알킬이고; Y¹ 및 Y²는 각각, 독립적으로, 카르보닐, 티오카르보닐, 설포닐 또는 포스포릴로부터 선택되고; o, p, s, t, u 및 v는 각각, 독립적으로, 0 또는 1이고; R₃₀은 C_1-10 알킬, C_2-10 알케닐, C_2-10 알키닐, C_2-6 헤테로사이클릴, C_6-12 아릴, C_7-14 알카릴, C_3-10 알크헤테로사이클릴, 또는 C_1-10 헤테로알킬, 또는 G¹-(Z¹)_o-(Y¹)_u-(Z²)_s-와-(Z³)_t-(Y²)_v-(Z⁴)_p-G²를 연결하는 화학 결합이다.

본 발명의 복합물들의 제조에 유용한 호모이기능성 링커의 예들은, 제한 없이, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 헥사메틸렌디아민, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 사이클로헥산디올 및 폴리카프로락톤 디올로부터 선택된 디아민(diamines) 및 디올(diols)을 포함한다.

대표적인 용도

본 발명의 상기 방법들, 조성물들 및 키트들은, 등과 목의 통증, 암 통증, 부인과적 및 분만 통증, 섬유조직염(fibromyalgia), 관절염 및 다른 류마티스성 통증, 정형외과적 통증(orthopedic pains), 대상포진후 신경통(post herpetic neuralgia) 및 다른 신경병증성 통증, 겸상적혈구 붕괴(sickle cell crises), 간질성 방광염(interstitial cystitis), 요도염(urethritis) 및 다른 비뇨기과적 통증, 치과적 통증, 두통, 수술후 통증, 및 시술 통증 (즉, 주사와 관련된 통증, 농양 배액술(draining an abcess), 외과수술, 치과 시술, 안과 시술, 관절경검사(arthroscopies) 및 다른 의료 기구의 사용, 미용성형외과 시술, 피부과 시술, 접골(setting fractures), 생체검사 및 그와 유사한 것)을 포함하는, 임의의 다수의 이상들과 관련된 통증을 치료하는데 사용될 수 있다.

통각수용기의 서브클래스는 가려움 감각을 전달하기 때문에 본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들은 또한 피부염, 감염, 기생충, 벌레 물림, 임신, 대사 장애, 각 또는 신장 질환, 약물 반응(drug reaction), 알러지 반응, 습진 및 암과 같은 이상들을 가진 환자의 가려움을 치료하는데 사용될 수 있다.

통증 및 기능 지수

본 발명의 임의의 방법들, 조성물들 또는 키트들의 효능을 측정하기 위해, 측정 지수가 사용될 수 있다. 시각적 상사 척도(visual analog scale: VAS), 리커트 척도(Likert scale), 분류별 통증 척도(categorical pain scale), 지시자(descriptors), 리퀘스네 지수(the Lequesne index), WOMAC 지수 및 AUSCAN 지수를 포함하는 근골격성, 면역염증성 및 신경병증성 질환에 관련된 통증의 측정에 대한 본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 유용한 지수들은, 각각 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려져 있다. 이러한 지수들은 통증, 가려움, 기능, 경직도(stiffness) 또는 다른 변수(variables)를 측정하는데 사용될 수 있다.

시각적 상사 척도(VAS)는 일차원적 양의 측정을 제공한다. VAS는 일정한 거리 간격들, 예컨대 10개의 1-cm 간격들에 그어진 해시 마크(hash marks)를 갖는 선(line)의 영상(picture)과 같은, 거리의 표시를 일반적으로 이용한다. 예를 들어, 환자는 통증 또는 가려움의 느낌에 가장 잘 대응하는 선상의 점을 선택함으로서 통증 또는 가려움의 느낌을 등급(rank)매기도록 요청받을 수 있다. 여기서 상기 선의 한쪽 끝은 “통증 없음” (스코어 0 cm) 또는 “가려움 없음”에 해당하고 상기 선의 다른 끝은 “견딜 수 없는 통증” 또는 “견딜 수 없는 가려움”(스코어 10 cm)에 해당한다. 이러한 절차는 환자가 통증 또는 가려움을 어느 정도 격고 있는지에 대한 양적 정보를 얻는데 간단하고 빠른 접근을 제공한다. VAS 척도 및 그 사용은, 예컨대 U.S. Patent Nos. 6,709,406 및 6,432,937에 개시되어 있다.

리커트 척도는 유사하게 일차원적 양의 측정을 제공한다. 일반적으로, 리커트 척도는 낮은 값(예컨대, 통증 없음을 의미하는 0)에서 높은 값(예컨대, 극도의 통증을 의미하는 7)의 범위를 갖는 이산정수 값(discrete integer value)을 갖는다. 통증을 격고 있는 환자는 경험한 통증의 정도를 나타내는 상기 낮은 값에서 높은 값 사이의 수를 선택하도록 요청받는다. 리커트 척도 및 그 사용은, 예컨대 U.S. Patent Nos. 6,623,040 및 6,766,319에 개시되어 있다.

리퀘스네 지수 및 WOMAC(Western Ontario and McMaster Universities) 골관절염(osteoarthritis) 지수는 자가-응답 설문(self-administered questionnaires)을 이용하여 OA 환자의 무릎과 엉덩이에서 통증, 기능 및 경직도를 평가한다. 무릎과 엉덩이 모두는 WOMAC에 의해 완성되지만, 사실은 무릎에 대한 하나의 리퀘스네 설문과 엉덩이에 대한 별개의 리퀘스네 설문이 있다. 이러한 설문들은 VAS 또는 리커트와 비교하여 더 많은 정보 내용을 포함하기 때문에 유용하다. WOMAC 지수와 리퀘스네 지수 설문들 모두는 외과적 준비(예컨대, 무릎과 엉덩이 관절성형술)에 관련하여, OA에서 광범위하게 확인되어 왔다. 그들의 계측 특성들은 크게 다르지 않다.

AUSCAN (Australian-Canadian hand arthritis) 지수는 정확하고, 믿을 수 있으며, 바로 대답하는 환자가 자기-기입식 설문을 이용한다. 하나의 경우에 있어서, 이러한 설문은 3가지 측면(three dimensions)이내 15개 질문을 포함한다 (통증, 5개 질문; 경직도, 1개 질문; 및 신체적 기능, 9개 질문). AUSCAN 지수는, 예컨대 리커트 또는 VAS 척도를 사용할 수 있다.

통증 측정을 위한 본 발명의 방법들, 조성물들 및 키트들에 유용한 지수들은통증 지시자 척도(the Pain Descriptor Scale: PDS), 시각적 상사 척도(the Visual Analog Scale: VAS), 구두 지시자 척도(the Verbal Descriptor Scales: VDS), 수치적 통증강도 척도(the Numeric Pain Intensity Scale: NPIS), 신경병증성 통증 척도(the Neuropathic Pain Scale: NPS), 신경병증성 통증 증상 목록(the Neuropathic Pain Symptom Inventory: NPSI), 현재 통증 목록(the Present Pain Inventory: PPI), 노인병성 통증 측정(the Geriatric Pain Measure: GPM), 맥길 통증 설문(the McGill Pain Questionnaire: MPQ), 평균 통증 강도(지시자 구별 척도: Descriptor Differential Scale), 수치적 통증 척도(numeric pain scale: NPS) 세계 평가 점수(global evaluation score: GES) 단편 맥길 통증 설문(the Short-Form McGill Pain Questionnaire), 미네소타 다면 인격 목록(the Minnesota Multiphasic Personality Inventory), 통증 프로파일 및 다차원 통증 목록(the Pain Profile and Multidimensional Pain Inventory), 아동건강 설문(the Child Heath Questionnaire), 및 아동평가 설문(the Child Assessment Questionnaire)을 포함한다.

가려움은 주관적인 측정들(VAS, 리커트, 지시자)로 측정될 수 있다. 다른 접근은 진동 변환기(vibration transducer) 또는 움직임-감지 미터(movement-sensitive meter)를 사용하여 가려움의 객관적 상관물(objective correlate)인 스크래치를 측정하는 것이다.

스크리닝

통각수용기 및 소양수용기 상에 존재하고 발현되는 특정 채널들이 타겟 세포에서 전압-작동 이온 채널들을 저해하는 화합물들의 침투를 가능하게 한다는 본 발명자들의 발견은 통증 및 가려움의 치료에 유용한 화합물들을 동정하는 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 통각수용기 또는 소양수용기는 TRPV1, TRPA1, TRPM8 및/또는 P2X(2/3) 수용체를 활성화시키는 하나, 둘, 또는 그 이상의 화합물들과 접촉한다. 또한 동일한 통각수용기 또는 소양수용기는 통각수용기의 내면에 적용하면 (예컨대, 전-세포 패치-클램프 기술에서 마이크로피펫을 통\한해 세포내 적용에 의해) 하나 이상의 전압-작동 이온 채널들을 저해하지만 세포의 외면에 적용하면 (상기 화합물은 세포막을 통과하는 능력이 없기 때문에) 그러하지 않는 제 2화합물과 접촉한다. 상기 통각수용기 또는 소양수용기에서 이온 채널들의 저해는 세포가 잠재적 및/또는 시그널링 작용을 2차 뉴런(second order neuron)에 전달하는 것을 저해할 것이다. 어느 경우에서나 통증 시그널의 전달을 차단할 것이다. 따라서, 통각수용기에서 전압-작동 이온 채널을 저해하는 제 2화합물은 TRPV1, TRPA1, TRPM8 및/또는 P2X(2/3) 수용체들을 활성화시켜 통증 또는 가려움을 치료하는 화합물과 조합하여 사용될 수 있는 화합물로 취급할 수 있다.

도 1. 세포외 QX-314 (5 mM) 및 캡사이신 (1 μM)의 공동-적용은 캡사이신-반응성 후근신경절(dorsal root ganglion, DRG) 감지 뉴런들에서 나트륨 전류를 선택적으로 차단한다. (a) 왼쪽 패널: 작은 (24 μm) 캡사이신-민감한 성체 배양된 DRG 뉴런에서 5 mM QX-314 단독 (레드 트레이스), 1 μM 캡사이신 단독 (그린 트레이스), 및 공동-적용된 5 mM QX-314와 1 μM 캡사이신 (블루 트레이스)의 워시-인(wash-in) 후 10분의 (-70 내지 -5 mV까지 단계별로 유도된) 나트륨 전류에 대한 효과. 상부패널: 캡사이신의 단시간 적용은 이러한 뉴런에서 연장된 내향 전류 (-70 mV의 홀딩 전압)를 유도하였다. 오른쪽 패널: 큰 (52 μm) 캡사이신-둔감한 뉴런에서 동일한 일련의 약물 적용에 있어서 나트륨 전류에 대한 효과 (b) 5 mM QX-314 단독 (● 원형), 1 μM 캡사이신 단독 (▲ 삼각형), 및 공동-적용된 5 mM QX-314 및 1 μM 캡사이신 (▼ 역삼각형)에 있어서, 대조군(■ 사각형)에 기록된 테스트 펄스의 기능으로서 피크의 내향 전류. 심벌(simbols)은 25개의 작은 캡사이신- 민감한 뉴런들에 대한 실험에 있어 평균±SEM을 나타낸다. 전류는 -70 mV의 홀딩 전위(holding potential)에서 5 mV 증가하는 테스트 전위들의 범위까지 20 ms 탈분극 단계에 의해 유도되었다. (c) 피크의 나트륨 전류에 대한 캡사이신 및 QX-314 조합의 효과에 있어서 시간 추이. 바(bars)는 대조군(n=25)에 대하여 표준화된 피크 나트륨 전류의 평균±표준편차를 작성한다.

도 2. QX-314 및 캡사이신의 공동-투여는 통각수용성-유사 DRG 뉴런들에서 민감성(excitability)을 차단한다. (a) 작은 (23 μm) DRG 뉴런에 적용된 탈분극성 전류 단계 (250 pA, 4 ms)는 하강기(falling phase)에서 돌출 편향(prominent deflection)을 가진 통각수용기-유사한 넓은 활동 전위(broad action potential)를 유발시켰다 (화살표). QX-314 (5 mM)의 워시-인(wash-in) 후 2분은 영향이 없었다 (2번재 패널). 아마도 도 1에서와 같이 캡사이신에 의해 유도된 나트륨 전류의 적당한 감소 및 캡사이신으로 유도된 탈분극화에 버금가는 나트륨 전류의 불활성화의 조합으로 인해, 캡사이신(1 μM)은 활동 전위 진폭(action potential amplitudes)을 감소시켰다. 공동-적용된 QX-314와 캡사이신은 훨씬 자극 전류 주사에도 불구하고 활동 전위 생성을 완전하게 차단하였다. (b) 활동 전위 진폭의 평균±표준편차 (QX-314에 대하여 n=25, 캡사이신 및 캡사이신+QX-314에 대하여 n=15).

도 3. QX-314(2%, 10 μL)와 함께 캡사이신(10 μg/10 μL)의 백서 족부 주사는 기계적 (폰 프레이 필라멘트) 및 유해한 열 자극에 대하여 연장된 국부 마취 를 유도한다. (a) QX-314 단독 (2%, 10 μL; 그림 심벌), 캡사이신 단독 (10 μg/10 μL; 블랙 심벌), 또는 QX-314와 캡사이신이 함께 적용 (레드 심벌)의 백서 족부 주사 후 강도가 증가하는 폰 프레이 헤어에 반응하여 발 회피(paw withdrawal)에 대한 기계적 역치. 가장 높은 값(57g, 화살표)에 대해 전혀 반응하지 않은 동물 수는 가장 큰 효과를 나타내는 시점을 나타낸다 (각 그룹에 대하여 * = p<0.05, n=6). (b) 발 회피(paw withdrawal)에 대한 열 (방사열) 역치와 동일. 화살표는 컷오프를 나타내고, 가장 강한 자극에 반응하지 않는 동물의 수는 가장 큰 효과를 갖는 시점을 나타낸다 (각 그룹에 대하여 * = p<0.05, n=6).

도 4. QX-314 주사에 이어 좌골 신경(sciatic nerve)에 인접한 캡사이신 주사는 임의의 운동 결핍을 유도하지 않고 유해한 기계적 및 열 자극에 대하여 동물의 뒷다리(hindlimbs)를 마취시켰다. (a) QX-314 단독 (0.2%, 100 μL), 캡사이신 단독 (0.5 μg/μL, 100 μL), 또는 캡사이신 10분전에 주사된 QX-314의 좌골 주사 후 강도가 증가하는 폰 프레이 필라멘트에 반응하여 발 회피에 대한 기계적 역치. 가장 높은 값(57 g, 화살표)에 전혀 반응하지 않은 동물 수는 가장 큰 효과를 갖는 시점을 나타낸다 (각 그룹에 대하여 * = p<0.05, ** = p< 0.01, n=6). (b) 발 회피에 대한 열 (방사열) 역치와 동일 (c). 리도카인(2%; 0.2%), QX-314 (0.2%), 캡사이신 (5 μg/10 μL), 및 QX-314에 이어 캡사이신 주사의 좌골 주사 후 평가된 운동 기능에서의 변화 (스코어: 2 = 완전 마비; 1 = 부분적 마비; 0 = 이상 없음). 주사에 의해 영향을 받은 동물의 수는 상기 각 칼럼으로 나타난다.

도 5. 작은 후근신경절 뉴련에서의 나트륨 채널 전류의 전압 클램프 기록. 데이터는 유제놀 단독이 나트륨 전류(10-20% 저해)에 대한 적절한 저해 효과를 가짐을 나타낸다. 유제놀 및 QX-314의 공동-적용은 7분 후 완성될 수 있는 점진적인 차단을 일으킨다. 2개의 실시예들을 설명하고, 유사한 결과를 갖는 10개의 실험을 나타낸다.

도 6. TRPA 작용제 머스타드 오일(MO)(50 μM) 및 QX-314(5 mM)의 공동-적용. MO 단독은 20-30%까지 나트륨 전류를 감소시켜 약 3분 후 정체기(plateau)에 도달한다. MO 및 QX-314의 공동-적용은 나트륨 전류를 유의하게 감소시켰다.

실시예 1

본 발명자들은 쥐(audlt rat)의 DRG 뉴런에서 전압 클램프 기록(whole-cell voltage clamp recordings)을 이용하는 전압-의존성 나트륨 채널을 통해 전류를 기록하였다. 본 발명자들은 통각수용기를 선택하기 위해, 1 μM 캡사이신을 1초간 투여하여 TRPV1 수용체를 발현시킨 작은 뉴런(24±5 μm; n=25)을 검사하고 기록하였다. 도 1A(상부 패널)는 25/25의 작은 뉴런을 검사한 결과이다. 통각수용기가 반응한 뉴런과 동일하게 작은 뉴런에 캡사이신을 투여하였을 경우 장시간(10±3 sec)동안 내향 전류(inward current)를 유발하였다. 나트륨 전류는 -70 mV의 홀딩 전 위(holding potential)로부터 탈분극 단계에 의해 유도되었다. 5 mM QX-314의 배스 적용(bath application)의 경우 나트륨 전류에 대하여 최소의 효과(적용 5분 후, 3±0.5% 감소, n=25)를 보였다. 이는 도 1A의 b(좌)에 나타내었다. 캡사이신 (1-10분 동안,1 μM)만의 적용 시 나트륨 전류가 적절하게 감소(31±9% 억제 (n=25))하는 현상을 보였다. 반면, 도 1A의 b(좌)에서 나타내었듯이 QX-314 및 캡사이신을 함께 적용하였을 경우, 나트륨 전류가 완전히 파괴 (98±0.4% 억제, n=25)됨을 관찰 할 수 있었다. TRPV1 수용체를 통해 QX-314를 서서히 통과시키면 나트륨 전류가 억제되는 결과를 예상할 수 있는데, 도 1C에서와 같이 억제현상이 QX-314 주사 몇 분후부터 진행되며 15분 후에는 완전히 억제됨을 볼 수 있다.

캡사이신과 QX-314을 함께 적용 시, 나트륨 전류의 억제현상이 TRPV1 수용체를 발현하는 세포에 선택적으로 일어나는지에 대해 알아보기 위해, 본 발명자들은 큰 DRG 뉴런 (체세포 직경 > 40 μm)에 대해서도 기록하여 나타내었다. 이는 도 1A (우)에 나타내었다. 상기의 뉴런들에서는 캡사이신이 내향 전류를 도출시키지 않았다 (10/10). 작은 직경 뉴런에 QX-314만을 적용시킨 경우, 나트륨 전류에 대한 영향이 극히 미미하거나 나타나지 않았다(적용 10분 후 8±4% 적류 증가 나타냄, n=10). 큰 직경 뉴런에 캡사이신만을 적용시킨 경우 작은 직경 뉴런과는 달리 나트륨 전류의 효과가 극히 미미하거나 나타나지 않았다(적용 10분 후, 3±2%의 평균증가율을 보임, n=10). 특히, 큰 직경 뉴런에 QX-314과 캡사이신을 함께 적용시킨 경우 상기 뉴런의 나트륨 전류의 효과가 극히 미미하거나 나타나지 않았다(적용 10분 후, 9±5%의 감소율 보임, n=10). 결과적으로, QX-314와 캡사이신을 함께 적용시킬 경우 나트륨 전류를 억제시키는 효과가 TRPV1 수용체가 발현되는 뉴런에 매우 선택적으로 나타나며, 이는 TRPV1 수용체를 통해 QX-314가 뉴런으로 통과됨으로써 나타나는 것으로 예상할 수 있다.

또한 본 발명자들은 생리학적 세포내액·외액을 이용하는 전압 클램프 방법에 QX-314와 캡사이신을 함께 적용시켰을 경우의 효과를 측정하였다. 도 2는 작은 직경 뉴런에 QX-314와 캡사이신을 함께 적용시킨 경우의 효과를 나타낸 것으로, QX-314와 캡사이신을 함께 적용시키면 작은 직경 뉴런의 활동 전위 발생이 완전히 차단되어 상기 뉴런의 민감성(excitability)이 억제된다 (도 2, 15/15 뉴런).

본 발명자들은 생체내 실험을 통해 캡사이신과 QX-314의 혼합으로 고통을 감소시킬 수 있는지에 대한 여부를 관찰하였다. 도 3A는 쥐에 QX-314를 주입하였을 때의 효과를 나타낸 것이다. 폰 프레이 헤어(von Frey hairs, p=0.33)를 사용하여 측정한 결과, 쥐의 뒷발(hindpaw)에 QX-314 (2% 용액, 10 μL)만을 주입한 경우 회피(withdrawal) 반응을 도출하기 위한 기계적 역치에 대한 상당한 효과가 없음을 보였다. 도 3a는 캡사이신을 주입하였을 때의 효과를 나타낸 것이다. 캡사이신 (10 μg/10 μL)만을 주입하였을 경우 15~30분 후 기계적 역치(p<0.05)가 상당히 감소되었고 통각수용기 에 캡사이신의 직접적인 자극활성의 반영으로 자발적인 위축(flinches)(5분 내, 40±6 flinches)이 도출됨을 볼 수 있다. 캡사이신과 QX-314를 함께 주사하였을 경우 주사 후 처음 5분 동안 위축되는 수(30±7, p = 0.24)가 거의 변하지 않음을 보였다. 하지만, 캡사이신 및 QX-314 혼합 주사는 캡사이신에 의해서만 유도된 정상적인 기계적 역치 (p = 0.14, 주입 15분 후 측정)가 감소된 후 완전히 파기된다. 게다가, 캡사이신 및 QX-314의 조합을 주입한지 60분 후 기계적 역치가 실제로 증가하여 주입 2시간 후 에는 기본 값에 두 번 도달함을 볼 수 있다 (46±5 g vs. 24±3 g, p<0.05). 동물들 중 3마리는 그들의 발에 최상의 폰 프레이 필라멘트(von Frey filament, 57 g)로 자극을 주었음에도 무감각함을 보였다. 평균적인 기계적 역치가 약 3시간동안 지속되며 4시간 이후 기본 레벨로 차츰 돌아온다. 이는 도 3A에 나타내었다.

유사한 효과로써 표준화된 유해 방사열(radiant heat) 열적 자극에 의한 민감도를 조사하였다. 도 3B는 QX-314의 주입 후의 반응에 대한 결과이다. 예상외로, QX-314 단독 주입하였을 때 주입 30분 (30 min, p<0.01 ; 모든 측정 포인트, p> 0.05)후 온도에 따른 반응 지연시간이 순간적으로 감소하였다. 또한 캡사이신 (10 μg/10 μL)만의 단독 주입하였을 때에도 온도에 따른 반응 지연시간이 감소함을 볼 수 있었다 (15분, 30분, p<0.01). 그러나, QX-314와 캡사이신 각각의 주사 시 열적 민감성이 증가한 반면, QX-314와 캡사이신을 함께 주입하였을 경우, 25초 동안은 표준화된 유해 방사열의 자극이 동물들에게 적용되지 않았지만 2시간 후부터는 유해 열이 동물들에 점진적으로 마취됨을 보였다. 도 3B는 상기의 효과가 주입 후 4시간 동안 지속되어 나타남을 보인 것이다.

본 발명자들은 캡사이신과 QX-314의 혼합 주사시, 리도카인으로 국소마취를 유도하였을 때 나타나는 국부 신경의 차단이 운동(motor) 영향 없이 유도되는지에 대하여 연구하였다. 운동 효과는 0 (효과 없음; 정상적인 걸음걸이 및 사지 위치), 1 (사지의 움직임이 있으나 비정상적 사지 위치 및 움직임), 또는 2 (사지 움직임 의 완전한 상실)의 범위에 따라 기록하였다. 도 4C는 리도카인 주입 후의 반응에 대한 결과이다. 6마리의 동물의 좌골 신경(sciatic nerve)에 아주 근접하여 2% 리도카인 (국부 신경을 차단시키는 표준 농도)을 주입한 지 15분 후 하지의 마비가 유발되고, 주입 후 30분이 되었을 때는 부분적인 마비 (mean motor score 1.67±0.2, p<0.01)가 발생하였다. 45분 이내에 운동결핍과 감각회복을 갖는 모든 동물들에게서 적어도 30분 동안 지속시킨 촉각 자극으로 인해 발 내딛기 반사가 완전히 결핍됨을 볼 수 있다. 이는 도 4에 나타내었다. 마비상태 동안은, 감각에 대한 민감성을 검사할 수 없었다. QX-314 실험결과, 캡사이신과 함께 적용시켰을 경우 효과적인 국소마취를 유발하는 리도카인에 비해 낮은 농도의 QX-314만으로 국소 마취효과가 나타남을 확인할 수 있었다. 도 4C는 QX-314 주입에 따른 동물들의 반응에 대한 결과이다. QX-314 (0.2%, 100 μL)만 단독 주입하였을 경우, 6 동물 모두에게서 운동기능에 대한 효과가 나타나지 않았다. 또한, 도 4A와 4B는 기계적 역치(p=0.7) 뿐 아니라 유해 온도에 따른 반응 지연시간 (p=0.66)에 대해서도 상당한 효과가 없음을 보여주고 있다. 도 4A와 4B에 따르면, 신경 주위에 캡사이신 (0.5 μg/μL, 100 μL)을 단독 주입 시, 주입 후 30분 동안 기계적 역치 (p<0.05) 및 유해 온도에 따른 반응 지연시간 (p<0.05)이 감소함을 볼 수 있다. 4~6 동물의 상지에 주입시킨 기간 동안 반사작용의 변화가 없는 무릎과 엉덩이의 운동 없이 운동력에 대한 약간의 장애에 대해 지속된 굴곡작용이 증명되었다. 본 발명자들은 지속된 굴곡 반사작용에 의해 활성화된 통각수용기 축색돌기의 반사작용 활성화에 의한 민감성과 운동 변화에 대해 설명하였다. 본 발명자들은 좌골 신경 부위에 QX-314와 캡사이신을 함께 적용시켰을 때에 대한 연구를 진행하였다. QX-314는 세포외에 존재하다가 TRPV1 채널이 활성화되자마자 TRPV1 채널로 침투할 것이라는 생각으로 처음 QX-314 주입 후, 10분 후에 캡사이신을 적용시켰다. 실제로, QX-314를 먼저 투여 후 캡사이신의 투여에 의한 행동반응은 작거나 거의 없는 현상을 보였다. 이러한 행동반응은 유해 자극에 의한 국소마취가 매우 효과적임을 나타낸다. 모든 동물들이 폰 프레이 헤어(57 g; vs. pre-injection withdrawal to stimuli averaging 15.2±3.4; p<0.01, n=6)에 대한 무반응 및 유해 온도에 따른 반응 지연시간에 대한 무반응을 보이는 것은 기계적 역치가 현저하게 증가되었음을 보인다 (22.3±2.3 s vs. 14.9±0.4 s, p<0.05, n=6). 도 4A와 4B는 캡사이신 주입 15분 후의 물리적인 자극, 30분 후 열적 자극 그리고 상기의 자극을 90분 동안 지속시킨 결과 상기의 변화가 명백히 나타남을 보여준다. 도 4C에 따르면, 6마리의 동물들 중 5마리는 운동결함 (평균 운동 스코어 0. 17±0.17, p=0.34)이 없었으며, 반사(reflex) 작용의 위치적인 변화도 없었다. 한 마리의 동물에서 캡사이신만의 주입 시 나타나는 유사한 굴곡(flexion) 작용이 지속적으로 관찰됨을 보였다.

방법

전기 생리학

6~8주령된 쥐(Sprague-Dawley)의 후근신경절(dorsal root ganglia)을 제거하여 1% 페니실린-스트렙토마이신(Sigma)이 첨가된 DMEM(Dulbecco's Minimum Essential Medium) 배지에 넣은 후, 5 mg/ml 교원질 분해효소(collagenase)와 1mg/ml 디스파아제 II (Dispase II: Roche, Indianapolis, IN)를 90분 동안 처리한 후, 0.25% 트립신으로 7분 동안 처리한 후 2.5% 트립신 억제제가 첨가되었다. 세포는 DNA 분해효소 I 억제제 (50 U)의 존재하에 분해하였으며 15% BSA (Sigma)를 통해 원심분리시키고, 10 μM AraC, NGF (50 ng/ml), GDNF (2 ng/ml)가 첨가된 1ml 신경기초 배지 (Neurobasal medium; Sigma)에 현탁하였으며, 폴리-라이신 (poly-lysine, 500 μg/ml)과 라미닌 (laminin, 5 mg/ml)이 코팅된 35 mm 8000-9000/well의 조직배양 용기 (Becton Dickinson)에 배양하였다. 상기의 배양은 37℃, 5% CO₂환경에서 배양하였다. 기록은 플레이팅 후 48시간 동안 진행하였다. 실험에 사용된 통각수용기로부터 활성화된 작은 뉴런의 평균 크기는 23±6 μm (n=50)이고 큰 뉴런의 크기는 48±8 μm (n=10)이다.

전-세포 전압 클램프와 전류 클램프에 따른 기록은 액소패치 200A 증폭기(Axopatch 200A amplifier, Axon Instruments, Union City, CA)와 1-2 MΩ의 저항을 갖는 패치 피펫(patch pipettes)을 사용하여 진행하였다. 전압 클램프 기록의 피펫 전기용량은 파라필름으로 정강이 부분을 감거나 실가드(Sylgard, Dow Corning, Midland, MI)로 정강이 부분을 코팅함으로써 감소시킨다. 세포의 전기용량은 증폭기 회로를 사용하여 보정하고 선형의 새는 절류는 P/4 절차를 통해 감하였다. 일련의 저항 (일반적으로 3-7 MΩ이고, 10 MΩ을 넘지 않음)을 80%까지 보정하였다. 전압 클램프 기록은 칼륨, 칼슘전류를 차단하고 전압 클램프를 향상시키는 외부 나트륨을 차단시킴함으로 인해 단리된 나트륨 전류로 구성된 용액을 사용하였 다. 피펫 용액은 110 mM CsCl, 1mM CaCl₂, 2 mM MgCl₂, 11mM EGTA, 10 mM HEPES를 첨가하고 25 mM CsOH를 이용하여 pH 7.4로 적정한 용액이다. 세포외액은 60 mM NaCl, 60 mM 콜린클로라이드(choline chloride), 4 mM KCl, 2 mM CaCl₂, 1 mM MgCl₂, 0.1 mM CdCl₂, 15 mM 테트라에틸암모늄 클로라이드(tetraethylammonium chloride), 5 mM 4-아미노피리딘(4-aminopyridine), 10 mM 글루코오스, 10 mM HEPES를 첨가하고 NaOH를 이용하여 pH 7.4로 적정한 용액이다. 작은 액간 접촉전위(junction potential)(-2.2 mV)는 무보정을 하였다.

전류 클램프 기록은 액소패치 200A 증폭기를 이용한 빠른 전류 클램프 모드를 이용하여 수행되었다. 피렛 용액은 135 mM K 글루코네이트(gluconate); 2 mM MgCl₂; 6 mM KCl; 10 mM HEPES; 5 mM Mg ATP; 0.5 mM Li₂ GTP가 첨가되어 있고 KOH를 이용하여 pH 7.4로 적정한 용액이었다. 세포외액은 145 mM NaCl; 5 mM KCl; 1 mM MgCl₂; 2 mM CaCl₂; 10 mM HEPES; 10 mM 글루코오스가 첨가되어 있고 NaOH를 이용하여 pH 7.4로 적정한 용액이었다. -15 mV의 액간 접촉전위는 막전위(membrane potential)를 보정하였다.

제시된 프로토콜은 pCLAMP 8.2 소프트웨어 (Axon Instruments, Union City, CA)의 디지테이터 1200 A/D (Digidata) 인터페이스를 사용하여 데이터를 산출하고 디지털화하였다. 전압 클램프 전류 기록기는 2 kHz와 10 kHz에서 전류 클램프에 따라 기록하는 로 패스 필터(LPF : low pass filter)가 장착되어 있는 것이다.

QX-314 (5 mM)과 캡사이신 (1 μM 또는 500 nM) 또는 상기 물질의 혼합은 뉴런으로부터 약 200-250 μm에 위치하는 상업적으로 디자인된 멀티바랠(multibarrel) 빠른 약물전달시스템에 따라 적용된다. 용액 교환은 두 번 이하로 실시하여 완성시켰다.

행동

백서 족부(Intraplantar) 주사를 위해, 첫째로 쥐를 다루는 습관을 들이고 실험자의 맹목적 처리로써 테스트를 수행하였다. 왼쪽 뒷발(left hindpaw)에서 비히클 (vihicle: 생리식염수에 20 % 에탄올, 5% Tween 20을 넣은 혼합용액, 10 μL) 캡사이신 (1 μg/ μL), QX-314 (2%) 또는 캡사이신과 QX-314의 혼합물의 백서 족부 주사는 폰 프레이 헤어와 방사열을 이용하여 측정한 결과, 각각 물리적, 열적 민감성을 유발하였다.

좌골 신경 주사를 위해, 첫째로 10일 동안 동물들을 다루는 습관을 들인다. 리도카인 (0.2% or 2%, 100 μL), QX-314 (0.2%, 100 μL), 캡사이신 (50 μg in 100 μL) 각각의 단독 주입 또는 QX-314와 캡사이신의 혼합주입(10분 간격차로)은 엉덩이 아래 좌골 신경 부위에 주사한다. 기계적, 열적 역치는 폰 프레이 필라멘트와 방사열을 이용하여 측정한다. 주사한 다리의 운동기능은 제시된 등급 (0 = 정상, 1 = 부분적인 차단, 2 = 완전한 차단)을 기준으로 매 15분마다 평가하였다. 기둥위에서의 걷기, 오르기 및 반사위치에 대해 검사하였다. 전달수단 사지 결점(climb weakness)이 관찰되지 않았고 걸음걸이가 정상이었을 때는 운동 폐색이 발생하지 않음으로 분류하였고; 사지가 비정상적으로 움직이고 정상자세를 취하지 못하면서 움직였을 때는 부분적인 차단으로 분류하였으며; 사지가 축 늘어지고 사지 확장에 대한 저항이 없을 때는 완전한 차단으로 분류하였다. 모든 실시예는 실험자가 맹목적으로 진행한 것이다.

통계적 분석

통계분석은 student t-test 또는 던넷 테스트(Dunnett’s test)에 의한 일원분산분석(one-way ANOVA)을 사용하여 분석하였다. 0.2% 리도카인의 주사 후 얻어진 자료의 운동점수는 던넷 테스트를 사용하여 분석하였다. 실험 데이터는 평균±표준오차(mean±SEM)로 나타내었다.

실시예 2

본 발명자들은 또한, 유제놀(C₁₀H₁₂O₂), 알릴기 사슬이 치환된 과이어콜(guaiacol), 2-메톡시-4-(2-프로페닐)페놀 (정향나무의 오일에서 얻어지는 활성물질, TRPV1 수용체의 비자극 작용제)이 TRPV1 채널들을 활성화시킴으로써 후근신경절 내로 QX-314의 침투를 촉진시킴을 확인하였다. 도 5는 작은 후근신경절에서 나트륨 채널 전류의 전압 클램프 기록을 나타낸 것이다. 도 5에 따르면 유제놀은 나트륨 전류에 대해 일부의 억제효과 (10-20% 억제)를 나타냄을 볼 수 있다. 유제놀과 QX-314의 혼합적용 시 점진적인 차단을 유발하며 이는 적용 7분 후 완전하게 차단된다. 상기의 두 가지 예는 유사한 결과를 갖는 10개 실험들 중 대표 결과를 나타낸 것이다. 상기의 증명으로써, 세포내 QX-314는 나트륨 채널들을 차단하는 반면, 세포외 QX-314는 효과가 없음을 알 수 있었다. 그러므로, 상기의 실시예들로부터 유제놀이 TRPV1 채널들을 활성화시킴으로써 후근신경절 내로 QX-314의 침투를 촉진시킴을 알 수 있다.

실시예 3

도 6은 TRPA의 작용제인 겨자씨 기름 (50 μM)과 QX-314 (5 mM)의 혼합적용에 따른 결과를 나타낸 것이다. MO 만의 단일적용 시, 나트륨 전류가 20 ~ 30% 억제되었으며 약 3분 후 안정상태에 도달하였다. MO와 QX-314의 혼합적용 시에는 나트륨 전류가 극적으로 감소함을 나타내었다.

또 다른 구현예

본 발명의 개시된 방법 및 시스템의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 범주 및 기술정신에 속함은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명은 특별히 바람직한 구현예들과 함께 상세히 설명되고 있긴 하지만, 청구된 바로서 본 발명은 이러한 특별한 구현예들에 부당하게 한정되지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말해, 의료, 면역학, 약제학, 내분비학 또는 관련 분야의 당업자들에 자명한, 본 발명을 실행하는 개시도니 모드의 다양한 변형들은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다.

본 명세서에 언급된 모든 공개문헌들은 각각의 독립적 공개문헌이 특별히, 개별적으로 참조로서 편입되었던 것처럼 동일한 범위로 본 명세서에 참조로서 편입된다.

본 발명은 (i) 통각수용기 및/또는 소양수용기에 존재하는 해널 형성 수용기를 활성화시키는 제 1화합물; 및 (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기에 침투할 수 있는 제 2화합물과 세포를 접촉시킴으로서 세포에서 하나 이상의 전압-작동 이온 채널을 저해하는 방법을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 화합물의 4급 아민 유도체 또는 다른 영구적으로 또는 일시적으로 전하된 유도체를 특징으로 한다.

Claims (25)

1. 하기 화합물들을 환자에 투여하는 것을 포함하는, 환자에 있어서 통증 또는 가려움을 치료하는 방법:

   (i) 통각수용기(nociceptors) 및/또는 소양수용기(pruriceptors)에 존재하는 채널-형성 수용체를 활성화시키는 제 1화합물; 및

   (ii) 전압-작동 이온 채널들(voltage-gated ion channels)의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기에 침투(entry)할 수 있는 제 2화합물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1화합물은 TRPV1, P2X(2/3), TRPA1 및 TRPM8로부터 선택된 채널-형성 수용체(channel-forming receptors)를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1화합물은 TRPV1 수용체들의 활성제(activator)로서, 상기 활성제는 캡사이신(capsaicin), 유제놀(eugenol), 아르바닐(arvanil, N-arachidonoylvanillamine), 아난다마이드(anandamide), 2-아미노에톡시디페닐 보레 이트(2-aminoethoxydiphenyl borate, 2APB), AM404, 리시니페라톡신(resiniferatoxin), 포르볼 12-페닐아세테이트 13-아세테이트 20-호모바닐레이트(phorbol 12-phenylacetate 13-acetate 20-homovanillate, PPAHV), 올바닐(olvanil, NE 19550), OLDA(N-oleoyldopamine), N-아라키도닐도파민(N-arachidonyldopamine, NADA), 6'-아이오도레시니페라톡신(6'-iodoresiniferatoxin, 6'-IRTX), C18 N-아실에탄올아민(C18 N-acylethanolamines), 12-하이드로페록시에이코사테트라에노인 산(12-hydroperoxyeicosatetraenoic acid)과 같은 리폭시게나아제 유도체들(lipoxygenase derivatives), 저해제 시스테인 노트 펩티드들(inhibitor cysteine knot (ICK) peptides, vanillotoxins), 피페린(piperine), MSK195 (N-[2-(3,4-dimethylbenzyl)-3-(pivaloyloxy)propyl]-2-[4-(2-aminoethoxy)-3-methoxyphenyl]acetamide), JYL79 (N-[2-(3,4-dimethylbenzyl)-3-(pivaloyloxy)propyl]-N'-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)thiourea), 하이드록시-알파-산쇼올(hydroxy-alpha-sanshool), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate), 10-쇼가올(10-shogaol), 올레일진저롤(oleylgingerol), 올레일쇼가올(oleylshogaol), 및 SU200(N-(4-tert-butylbenzyl)-N'-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)thiourea)로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1화합물은 TRPA1 수용체의 활성제로서, 상기 활성 제는 시남알데히드(cinnamaldehyde), 알릴-이소티오시나네이트(allyl-isothiocynanate), 디알릴 디설파이드(diallyl disulfide), 아이실린(icilin), 시나몬 오일(cinnamon oil), 인터그린 오일(wintergreen oil), 클로브 오일(clove oil), 아크롤레인(acrolein), 하이드록시-알파-산쇼올(hydroxy-alpha-sanshool), 2-아미노에톡시디페닐 보레이트(2-aminoethoxydiphenyl borate), 4-하이드록시노네날(4-hydroxynonenal), 메틸 p-하이드록시벤조에이트(methyl p-hydroxybenzoate), 머스타드 오일(mustard oil) 및 3'-카바모일비페닐-3-일 사이클로헥실카바메이트(3'-carbamoylbiphenyl-3-yl cyclohexylcarbamate, URB597)로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 2항에 있어서, 상기 제 1화합물은 P2X 수용체들의 활성제로서, 상기 활성제는 ATP, 2-메틸티오-ATP,(2-methylthio-ATP), 2' 및 3'-O-4-(벤조일벤조일)-ATP(2' and 3'-O-(4-benzoylbenzoyl)-ATP), 및 ATP5'-O-(3-티오트리포스페이트)(ATP5'-O-(3-thiotriphosphate))로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1화합물은 TRPM8 수용체들의 활성제로서, 상기 활성제는 멘톨(menthol), 아이시클린(iciclin), 유칼리프톨(eucalyptol), 라나로올(linalool), 게라니올(geraniol), 및 하이드록시시트로넬랄(hydroxycitronellal) 로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2화합물은 전압-작동 나트륨 채널들(voltage-gated sodium channels)을 저해하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제 2화합물은 QX-314, N-메틸-프로카인(N-methyl-프로카인), QX-222, N-옥틸-구아니딘(N-octyl-guanidine), 9-아미노아크리딘(9-aminoacridine), 판큐로늄(pancuronium), 또는 세포 내부에 존재할 때 전압-작동 나트륨 채널들을 저해하는 다른 저분자량의 전하된 분자인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2화합물은 전압-작동 칼슘 채널들(voltage-gated calcium channels)을 저해하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 화합물은 D-890 (quaternary methoxyverapamil), CERM 11888 (quaternary bepridil), 또는 세포 내부에 존재할 때 전압-작동 칼슘 채널들을 저해하는 다른 저분자량의 전하된 분자인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2화합물은 릴루졸(riluzole), 멕실리틴(mexilitine), 페니토인(phenytoin), 카바마제핀(carbamazepine), 프로카인(프로카인), 토카이니드(tocainide), 프릴로카인(prilocaine), 아르타카인(articaine), 부피비카인(bupivicaine), 메피비신(mepivicine), 디이소피라마이드(diisopyramide), 벤시클란(bencyclane), 퀴니딘(quinidine), 브레틸륨(bretylium), 리파리진(lifarizine), 라모트리진(lamotrigine), 플루나리진(flunarizine), 및 플루스피릴렌(fluspirilene)으로부터 선택된 화합물의 4급 아민 유도체(quarternary amine derivative) 또는 다른 전하된 유도체인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통증은 신경병증성 통증(neuropathic pain)인 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통증은 염증성 통증인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통증은 통각수용성 통증(nociceptive pain)인 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통증은 시술 통증(procedural pain)인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 하기 화합물을 포함하는 조성물:

    (i) 통각수용기 및/또는 소양수용기에 존재하는 채널-형성 수용체를 활성화시키는 제 1화합물; 및

    (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기에 침투할 수 있는 제 2화합물.
17. 제 16항에 있어서, 상기 제 1화합물은 TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및 TRPM8로부터 선택된 수용체를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 조성물.
18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 조성물은 경구, 비경구(예컨대, 정맥내, 근육내), 직장, 피부, 피하, 국소(topical), 경피(transdermal), 설하(sublingual), 비강(nasal), 질(vaginal), 경막내(intrathecal), 경막외(epidural), 또는 안구(ocular) 투여, 또는 주사, 흡입(inhalation), 또는 비강 또는 경구 점막과 직접 접촉에 의한 투여를 위해 제형화된 것을 특징으로 하는 조성물.
19. 하기 화합물과 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포에서 하나 이상의 전압-작동 이온 채널을 저해하는 방법:

    (i) 통각수용기 및/또는 소양수용기에 존재하는 채널-형성 수용체를 활성화시키는 제 1화합물; 및

    (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않으며, 상기 채널-형성 수용체가 활성화될 때 상기 수용체를 통해 통각수용기 또는 소양수용기에 침투할 수 있는 제 2화합물.
20. 제 19항에 있어서, 상기 제 1화합물은 TRPV1, P2X(2/3), TRPA1, 및 TRPM8로부터 선택된 수용체를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 하기 단계들을 포함하는, 통증 또는 가려움의 치료에 유용한 화합물을 동정하는 방법:

    (a) 하기 화합물과 TRPV1, TRPA1, TRPM8, 또는 P2X(2/3)-발현하는 뉴런들(neurons)의 외면을 접촉시키는 단계:

    (i) TRPV1, TRPA1, TRPM8 or P2X(2/3) 수용체들을 활성화시키는 제 1화합물; 및

    (ii) 전압-작동 이온 채널들의 내면에 적용하면 하나 이상의 상기 채널들을 저해하지만 상기 채널들의 외면에 적용하면 상기 채널들을 실질적으로 저해하지 않는 제 2화합물, 및

    (b) 상기 제 2화합물이 상기 뉴런들에서 상기 전압-작동 이온 채널들을 저해하는지를 결정하는 단계로서, 상기 제 2화합물에 의한 상기 전압-작동 이온 채널들의 저해는 통증 또는 가려움의 치료에 유용한 화합물로서 상기 제 2화합물을 동정하는 것을 특징으로 한다.
22. 릴루졸(riluzole), 멕실리틴(mexilitine), 페니토인(phenytoin), 카바마제핀(carbamazepine), 프로카인(프로카인), 토카이니드(tocainide), 프릴로카인(prilocaine), 아르타카인(articaine), 부피비카인(bupivicaine), 메피비신(mepivicine), 디이소피라마이드(diisopyramide), 벤시클란(bencyclane), 퀴니딘(quinidine), 브레틸륨(bretylium), 리파리진(lifarizine), 라모트리진(lamotrigine), 플루나리진(flunarizine), 및 플루스피릴렌(fluspirilene)으로부터 선택된 화합물의 4급 아민 유도체 또는 다른 영구적으로 또는 일시적으로 전하된 유도체.
23. 제 22항에 있어서, 상기 화합물은 화학식 (I)-(X) 중 어느 하나의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 4급 아민 유도체 또는 다른 전하된 유도체.
24. (i) 릴루졸(riluzole), 멕실리틴(mexilitine), 페니토인(phenytoin), 카바마제핀(carbamazepine), 프로카인(프로카인), 토카이니드(tocainide), 프릴로카인(prilocaine), 아르타카인(articaine), 부피비카인(bupivicaine), 메피비신(mepivicine), 디이소피라마이드(diisopyramide), 벤시클란(bencyclane), 퀴니 딘(quinidine), 브레틸륨(bretylium), 리파리진(lifarizine), 라모트리진(lamotrigine), 플루나리진(flunarizine), 및 플루스피릴렌(fluspirilene)으로부터 선택된 화합물의 4급 아민 유도체 또는 다른 영구적으로 또는 일시적으로 전하된 유도체, 및 (ii) 약학적으로 허용가능한 첨가제(excipient)를 포함하는 약학적 조성물.
25. 제 24항에 있어서, 상기 화합물은 화학식 (I)-(X) 중 어느 하나의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.

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