KR20150036035A

KR20150036035A - 미토콘드리아 질환을 치료하기 위한 크로마닐 유도체

Info

Publication number: KR20150036035A
Application number: KR20157000618A
Authority: KR
Inventors: 리차드 핸드릭 브라우; 루벤 제라더스 조지 린더스; 길트 잔 스터크; 페드로 헤롤드 한 험켄즈
Original assignee: 콘드리온 아이피 비.브이.
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-04-07
Also published as: AU2013287347B2; SI2872497T1; RS55813B2; KR102137450B1; RS55813B1; ES2622190T3; AU2013287347A1; LT2872497T; SI2872497T2; WO2014011047A1; PL2872497T5; EP2872497B2; DK2872497T3; DK2872497T4; PL2872497T3; JP6292721B2; PT2872497T; CN104662011A; CN104662011B; HUE033757T2

Abstract

본 발명은 미토콘드리아 형태 및/또는 OXPHOS 효소들 및/또는 세포 ROS의 발현을 조정하는 데 유용한 신규 화합물들에 관한 것이다. 상기 화합물들은 트롤록시M의 유도체이며, 여기서 카복실산 부분은 아마이드 부분에 의해 교체되고, 아마이드 부분의 질소 원자는 연결기를 통해 양이온성 질소 원자에 연결된다. 본 발명의 화합물들은 약학 또는 화장품 조성물로 배합된다. 본 발명은 또한 본 발명의 화합물들이 미토콘드리아 장애, 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태, 예컨대 유해한 약물 효과 및/또는 신생물성 질환을 치료 또는 예방하는 데 사용되는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 피부의 추가 노화를 치료 또는 지연시키기 위한 화장용 방법 및 수의학적 용도들에 관한 것이다:
[화학식 I]

Description

미토콘드리아 질환을 치료하기 위한 크로마닐 유도체{CHROMANYL DERIVATIVES FOR TREATING MITOCHONDRIAL DISEASE}

발명의 분야

본 발명은 인간 및 동물 질환 및 화장품 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특별히 미토콘드리아 기능이상(dysfunction) 또는 미토콘드리아 결핍과 연관된 상태, 예컨대 미토콘드리아의 기능이상을 일으키는 유해한 약물 효과를 치료하기 위한, 신생물성 질환을 치료하기 위한, 그리고 피부의 노화에 대항하는 화장품 용도를 위한 화합물, 예컨대 트롤록스(Trolox)(상표명)-유도체에 관한 것이다.

발명의 배경

미토콘드리아는 세포의 '발전소(powerhouse)'를 구성하는 필수 소기관(organelle)이다. 이들 소기관 내의 결함은 종종 근육 및 뇌와 같이 고에너지 수요를 갖는 기관들에게 영향을 미치는 여러 심각한 대사 질환을 초래한다. 5000명의 개체(개인)(individual)들 중 적어도 1명의 발병률로, 이는 대사의 선천성 오류(inborn error)의 가장 일반적인 군으로서 인식된다. 더욱이, 프로그램된 세포 사멸(cell death)(세포사(apoptosis))이 미토콘드리아에 의해 유발되기 때문에, 이들 소기관의 결함은 질환을 넘어서는 결과들을 가졌고, 이는 초기에 우리의 관심을 끌었으며, 알츠하이머와 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환 및 암에서의 관련성이 입증되어 있다. 통상적으로 사용되는 많은 약물, 예컨대 NRTI, 특정 항생제 및 항간질 약물은 미토콘드리아 기능이상을 초래할 수 있다. 지금까지는 이들 질환 상태를 치료 또는 개선하기 위한 어떠한 이용 가능한 효과적인 치료가 존재하지 않는다.

미토콘드리아의 주요한 기능들 중 하나는 산화적 인산화(oxidative phophorylation)(OXPHOS)이다. 분자 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate)(ATP)은 세포에서 에너지 "통화(currency)" 또는 에너지 캐리어로서 기능하며, 진핵 세포는, 미토콘드리아에 의해 수행된 생화학 과정으로부터, 예컨대 산화된 NAD⁺로부터 환원된 NADH + H⁺를 생성시키는 시트르산 회로로부터, 및 NADH + H⁺가 NAD⁺로 산화되는 OXPHOS로부터 그들의 ATP 대부분을 유도한다. NADH + H⁺의 산화에 의해 방출된 전자들은, 미토콘드리아 호흡 쇄로서 알려져 있는 일련의 단백질 복합체(복합체 I, 복합체 II, 복합체 III 및 복합체 IV)를 왕복한다(shuttle down). 이들 복합체는 미토콘드리아의 내부 막에 매립되어 있다. 복합체 IV는 쇄의 단부에서 전자들을 산소에 전송하며, 이는 물로 환원된다. 이들 전자가 복합체를 가로지름에 따라 방출되는 에너지는, 미토콘드리아의 내부 막을 가로지르는 양성자 구배를 생성하는 데 사용되며, 이는 내부 막을 가로지르는 전기화학적 포텐셜(potential)을 생성시킨다. 또 다른 단백질 복합체, 복합체 V(이는 복합체 I, II, III 및 IV와 직접 연관되어 있지 않음)는 전기화학적 구배에 의해 저장된 에너지를 사용하여서 ADP를 ATP로 변환시킨다.

인간 질환에 대한 미토콘드리아 기능이상의 기여는 이미 1980년대 후반에 인지되었는 데, 이때 개발 과정에서 자연적으로 발생하는 결실(deletion)뿐만 아니라 모계 점 돌연변이(maternally inherited point mutation)가 희귀한 신경학적 증후군(syndrome)과 연관되어 있는 것으로 밝혀졌다. 미토콘드리아 기능이상은 다양한 질환 상태에 기여한다. 일부 미토콘드리아 질환은 미토콘드리아 게놈의 돌연변이 또는 결실에 기인한다. 세포에서 미토콘드리아의 임계 비율에 결함이 있는 경우, 그리고 조직 내에서 이들 세포의 역치 비율이 결함 미토콘드리아를 갖는 경우, 조직 또는 기관 기능이상의 증상들이 발생할 수 있다. 실제적으로 모든 조직이 영향을 받을 수 있으며, 조직이 관여하는 정도에 따라 매우 다양한 증상들이 존재할 수 있다. 미토콘드리아 질환의 일부 예로는 프리이드라이히 실조(Friedreich's ataxia)(FRDA), 레버씨 선천성 시신경병증(Leber's Hereditary Optic Neuropathy)(LHON), 우성유전 시신경 위축(Dominant Optic atrophy)(DOA); 미토콘드리아 근병증, 뇌병증, 고젖산혈증, 뇌졸중(Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, Stroke)(MELAS), 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질(Myoclonus Epilepsy Associated with Ragged-Red Fibers)(MERRF) 증후군, 레이(Leigh) 증후군, 및 산화적 인산화 장애가 있다. 대부분의 미토콘드리아 질환은 신경퇴행성 질환, 뇌졸중, 실명, 청각 장애, 당뇨병 및 심부전을 포함하는 가속화된 노화의 징후와 증상을 나타내는 아이들에서 수반된다.

이들 미토콘드리아 질환을 앓고 있는 환자에게 허용 가능한 치료는 거의 없다. 약물 이데베논(idebenone)(CoQ₁₀ 변형체)은 프리이드라이히 실조의 치료에 대해 승인되었다(문헌 [Benit et al., 2010, Trends Mol Med, 16:210-7]; 문헌 [Klopstock et al., 2011, Brain, 134:2677-86]). 또 다른 화합물, MitoQ₁₀(미토퀴논(mitoquinone))은 미토콘드리아 질환을 치료하기 위해 제안되었지만(US 7,179,928), MitoQ에 대한 임상 결과는 아직 보고되지 않았다. 성공적인 치료 전략은 울리히의 선천성 근이영양증(Ullrich's congenital muscular dystrophy) 및 베들렘의 근병증(Bethlem's myopathy)을 포함하는 보조 미토콘드리아 장애를 가진 환자를 위해 개발되었다. 이들 폐 질환의 병원성 메카니즘은 미토콘드리아 투과성 전이 기공의 부적절한 개구를 포함한다. 이 작용은 투과성 전이 기공 탈감작 CSA로 치료된 환자에게서 방지되었다(사이클로스포린 A; 문헌 [Angelin et al., 2007, Proc Natl Acad Sci U S A, 104:991-6]; 문헌 [Merlini et al., 2008, Proc Natl Acad Sci U S A, 105:5225-9]).

미토콘드리아 질환에 관한 현재의 임상 시도의 개요는 온라인으로 볼 수 있으며(www.clinicaltrials.gov/ct2/results?term=mitochondrial+disease); 이들에는, 근육 약화와 미토콘드리아 질환의 치료를 위한 CoQ10, MELAS를 위한 식이요법 식품, 미토콘드리아 질환을 위한 EPI-743, 비만을 위한 인간 성장 호르몬, 당뇨병을 위한 영양 요법, 당뇨병을 위한 피오글리타존(pioglitazone), MELAS를 위한 이데베논, 미토콘드리아 삼작용성 단백질 결핍을 위한 비타민 E의 연구들이 포함된다.

WO 2012/019032는, 비타민 K 유사체를 투여함으로써, 미토콘드리아 장애와 연관된 증상들을 치료, 예방 또는 억제하는 방법 및/또는 하나 이상의 에너지 바이오마커(biomarker) 하나 이상의 에너지를 조정, 정규화 또는 강화하는 것을 개시한다.

WO 2012/019029는, 나프토퀴논(naphtoquinone) 및 이의 유도체를 투여함으로써, 미토콘드리아 장애와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 방법 및/또는 하나 이상의 에너지 바이오마커 하나 이상의 에너지를 조정, 정규화 또는 강화하는 것을 개시한다.

디스텔마이어(Distelmaier) 등의 문헌(Antioxid Redox Signal. 2012, June 13(in press), PMID 22559215)은, 트롤록스(상표명)(6-하이드록시-2,5,7,8-테트라메틸크로만-2-카복실산)가 배양된 건강한 인간 피부 섬유아세포에서 ROS, 미토콘드리아 복합체 I의 증가된 미토푸신(mitofusin)-매개된 미토콘드리아 필라멘트화(filamentation) 및 발현, 시트레이트 합성효소 및 OXPHOS 효소의 활성 및 세포 O₂ 소모의 준위를 감소시킨다고 개시한다.

그러나, 당해 분야에서는 그들을 위해 미토콘드리아 질환 및/또는 미토콘드리아 기능이상과 관련된 상태의 치료에서, 종양 질환의 치료에서 또는 화장품 용도에서 사용되는 미토콘드리아 기능을 조정하는 데 효율적인 수단에 대한 필요성이 여전히 존재한다.

WO 2012/019032 WO 2012/019029

디스텔마이어(Distelmaier) 등의 문헌(Antioxid Redox Signal. 2012, June 13(in press), PMID 22559215)

발명의 요약

제 1 양태에서, 본 발명은 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:

[화학식 I]

상기 식에서,

L은 탄소, 질소 및 산소로부터 선택된 1 내지 10개의 임의적으로 치환된 주쇄 원자들을 포함하는 연결기(linker)이고;

R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되거나, 또는 R¹ 및 R²는 함께 접합하여서 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이의 제 2 연결기를 형성하거나, 또는 R¹은 사이클릭 구조에서 연결기 L의 주쇄 원자와 접합하고/하거나, R²는 사이클릭 구조에서 연결기 L의 주쇄 원자와 접합하고;

R³은 수소 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분(moiety)은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있거나, 또는 R³은 상기 양이온성 질소 원자가 이민 부분의 일부인 경우 부재하고;

R⁴는 수소 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고;

X^-는 약학적으로 허용 가능한 음이온이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 화합물은 하기와 같은 화합물이다:

L = L¹, R¹-R² = L¹, R³ = H, R⁴ = H, X = Cl; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L², R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L³, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L⁴, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L⁶, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L³, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는

L = L⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L⁸, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L⁹, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁰, R¹-R^1' = L¹, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L¹¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹³, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁴, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹¹, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁶, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁶, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁸, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²⁰, R¹ = H, R² = H, R⁶-R^6' = L³, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²², R¹-R^1' = L¹, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²³, R¹-R^1' = L¹, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²⁴, R¹-R^1' = L³, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²⁵, R¹-R^1' = L³, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²⁶, R¹ = H, R² = H, R⁶-R^6' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl.

하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 하기와 같은 화합물이다:

L = L⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L⁸, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁶, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²⁶, R¹ = H, R² = H, R⁵-R^5' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 하기와 같은 화합물이다:

L = L³, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I.

제 2 양태에서, 본 발명은 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 약학 또는 화장품 조성물에 관한 것이다.

제 3 양태에서, 본 발명은, 약제로서 사용하기 위한, 본 발명에 따른 화합물에 관한 것이다.

제 4 양태에서, 본 발명은, 미토콘드리아 형태 및 OXPHOS 효소들의 발현 중 적어도 하나를 조정하는 데 사용하기 위한, 본 발명에 따른 화합물에 관한 것이다.

제 5 양태에서, 본 발명은, 미토콘드리아 장애와 연관된 증상 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태를 치료, 예방 또는 억제하는 데 사용하기 위한, 본 발명에 따른 화합물에 관한 것이다:

L = L⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L⁸, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁶, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl.

바람직하게는 제 5 양태에서, 미토콘드리아 장애는 하기의 것들로 이루어진 군으로부터 선택된 장애이다: 근간대성 간질(Myoclonic epilepsy); 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질(Myoclonic Epilepsy Associated with Ragged Red Fibers)(MERRF); 레버씨 선천성 시신경병증(Leber's Hereditary Optic Neuropathy)(LHON); 신경병증 실조 망막색소변성(neuropathy ataxia and retinitis pigmentosa)(NARP); 미토콘드리아 근병증, 뇌병증, 고젖산혈증, 뇌졸중(Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, Stroke)(MELAS); 레이 증후군(Leigh syndrome); 레이-유사 증후군(Leigh-like syndrome); 우성유전 시신경 위축(Dominant Optic atrophy)(DOA); 컨스-세이어 증후군(Kearns-Sayre Syndrome)(KSS); 모계유전 당뇨병 및 난청(Maternally Inherited Diabetes and Deafness)(MIDD); 알퍼스-후텐로처 증후군(Alpers-Huttenlocher syndrome); 실조 신경병증 스펙트럼(Ataxia Neuropathy spectrum); 만성 진행성 외안근마비(Chronic Progressive External Ophthalmoplegia)(CPEO); 피어슨 증후군(Pearson syndrome); 미토콘드리아 신경위장관 뇌병증(Mitochondrial Neuro-Gastro-Intestinal Encephalopathy)(MNGIE); 셍거즈 증후군(Sengers syndrome); 3-메틸글루타콘 산성뇨, 감각신경성 난청, 뇌병증 및 레이-유사 증후군의 신경-방사선적 발견(MEGDEL); 근병증; 미토콘드리아 근병증; 심근증(cardiomyopathy); 및 뇌근병증(encephalomyopathy), SURF1(복합체 IV 과다 단백질 결핍(complex IV surfeit protein deficiency)으로 인한 COX 결핍 레이 증후군) 및 교란된 피루베이트 산화 및 ATP 플러스 PCr 생산율(ATP plus PCr production rate)을 포함하는 현재까지 미해결된 유전자 결함을 갖는 격리된 또는 조합된 OXPHOS 결핍.

바람직하게는 제 5 양태에서, 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태는 하기의 것들로 이루어진 군으로부터 선택된 상태이다: 프리이드라이히 실조(FRDA); 콩팥 요세관 산증(renal tubular acidosis); 파킨슨병(Parkinson's disease); 알츠하이머병; 근위축 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis)(ALS); 헌팅톤병(Huntington's disease); 전반적 발달 장애(developmental pervasive disorder); 청력 소실(hearing loss); 난청(deafness); 당뇨병; 노화; 및 미토콘드리아 기능을 방해하는 유해한 약물 효과.

추가로 바람직하게는 제 5 양태에서, 임상적 마커(marker)는 본 발명의 화합물을 사용한 치료의 효능을 평가하는 데 사용되며, 이에 의해 임상적 마커는 바람직하게는 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락트산(락테이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 피루브산(피루베이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락테이트/피루베이트 비율; 전혈, 혈장 또는 뇌척수 유체에서의 아미노산, 특히 알라닌, 시트룰린 및 프롤린, 체액에서의 유기산; 혈청과 골격 근육에서의 FGF21; 포스포크레아틴 준위, NADH(NADH + H⁺) 또는 NADPH(NADPH + H⁺) 준위; NAD 또는 NADP 준위; ATP 준위; 혐기성 역치; 환원된 조효소 Q(CoQ^red) 준위; 산화된 조효소 Q(CoQ^ox 준위; 전체 조효소 Q(CoQ^tot) 준위; 산화된 사이토크롬 C 준위; 환원된 사이토크롬 C 준위; 산화된 사이토크롬 C/환원된 사이토크롬 C 비율; 아세토아세테이트 준위, 베타-하이드록시 뷰티레이트 준위, 아세토아세테이트/베타하이드록시 뷰티레이트 비율, 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신(8-OHdG) 준위; 반응성 산소 종의 준위; 산소 소모의 준위(VO2), 이산화탄소 출력의 준위(VCO2) 및 호흡 지수(respiratory quotient)(VCO2/VO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커이다.

제 6 양태에서, 본 발명은, 신생물성 질환(neoplastic disease)과 연관된 증상들을 치료, 예방 또는 억제하는 데 사용하기 위한 것이며, 상기 화합물은 바람직하게는 하기와 같은 화합물이다:

L = L³, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I.

제 6 양태에서 바람직하게는, 신생물성 질환은, 암, 바람직하게는 기저 세포암종, 골암, 대장암, 뇌암, 유방암, 자궁경부암, 백혈병, 간암, 폐암, 림프종(lymphoma), 흑색종(melanoma), 난소암, 췌장암, 전립선암 또는 갑상선암으로 이루어진 군으로부터 선택된 암이다.

제 7 양태에서, 본 발명은, 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 조성물을 유효량으로 대상의 피부에 투여하는 단계를 포함하며, 바람직하게는 상기 화합물은 하기와 같은 화합물인, 대상에게서 피부의 추가적인 노화를 치료하거나 또는 지연시키기 위한 화장용 방법에 관한 것이다:

L = L⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는

L = L⁸, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁶, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2' = L³, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는

L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2' = L¹, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl.

제 8 양태에서, 본 발명은 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 방법, 본 발명에 따른 유효량의 화합물을 대상에게 투여하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서, 미토콘드리아 장애는 바람직하게는 상기 본원에서 한정된 바와 같은 장애이거나, 상기 상태는 바람직하게는 상기 본원에서 한정된 바와 같은 상태이다. 상기 방법에서 추가로 바람직하게는, 측정 가능한 임상적 마커는 본 발명의 화합물을 사용한 치료의 효능을 평가하는 데 사용되며, 이에 의해 임상적 마커는 바람직하게는 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락트산(락테이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 피루브산(피루베이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락테이트/피루베이트 비율; 포스포크레아틴 준위, NADH(NADH + H⁺) 또는 NADPH(NADPH + H⁺) 준위; NAD 또는 NADP 준위; ATP 준위; 혐기성 역치; 환원된 조효소 Q(CoQ^red) 준위; 산화된 조효소 Q(CoQ^ox 준위; 전체 조효소 Q(CoQ^tot) 준위; 산화된 사이토크롬 C 준위; 환원된 사이토크롬 C 준위; 산화된 사이토크롬 C/환원된 사이토크롬 C 비율; 아세토아세테이트 준위, 베타-하이드록시 뷰티레이트 준위, 아세토아세테이트/베타하이드록시 뷰티레이트 비율, 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신(8-OHdG) 준위; 반응성 산소 종의 준위; 산소 소모의 준위(VO2), 이산화탄소 출력의 준위(VCO2) 및 호흡 지수(respiratory quotient)(VCO2/VO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커이다.

발명의 설명

제 1 양태에서, 본 발명은 그의 상표명 트롤록스(상표명) 하에서 또한 알려져 있는 6-하이드록시-2,5,7,8-테트라메틸크로만-2-카복실산의 유도체인 화합물에 관한 것이다. 본 발명의 화합물에서, 카복실산 부분은 아마이드 부분에 의해 교체되며, 여기서 아마이드 부분의 질소 원자는 연결기를 통해 양이온성 질소 원자에 연결된다. 이 양이온성 질소 원자는 바람직하게는 정식적으로(formally) 3가 질소 원자의 양성자화 또는 알킬화로부터, 바람직하게는 양성자화 또는 메틸화로부터 유도된다. 3가 질소 원자는 바람직하게는 1차, 2차 또는 3차 아민, 또는 1차 또는 2차 이민 부분이다. 양이온성 질소 원자의 반대 이온(X^-)은 음(-)으로 하전된 이온, 바람직하게는 1가의 음(-)으로 하전된 이온, 더욱 바람직하게는 이후 본원에서 지적되는 바와 같은 음이온이다.

본 발명의 화합물의 합성에서는 아민 또는 이민 질소 원자의 알킬화 또는 양성자화를 포함할 필요가 없다. 양이온성 질소 원자는 또한 다른 경로를 통해 형성될 수 있다. 이와 같이, 오직 양이온성 질소 원자만은 "정식적으로" 아민 또는 이민 질소 원자의 알킬화 또는 양성자화로부터 유도된다.

본 발명의 화합물은 화학식 I에 의해 확인될 수 있다:

[화학식 I]

상기 식에서,

L은 아마이드 질소 원자와 양이오선 질소 원자 사이의 연결기이고;

R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소(H) 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되거나, 또는 R¹ 및 R²는 함께 접합하여서 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이의 제 2 연결기를 형성하거나, 또는 R¹은 사이클릭 구조에서 연결기 L의 주쇄 원자와 접합하고/하거나, R²는 사이클릭 구조에서 연결기 L의 주쇄 원자와 접합하고;

R³은 수소(H) 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있거나, 또는 R³은 상기 양이온성 질소 원자가 이민 부분의 일부인 경우 부재하고;

R⁴는 수소(H) 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고;

X^-는 음이온, 바람직하게는 약학적으로 허용 가능한 음이온이다.

화학식 I에 의해 확인된 화합물은 하나 이상의 키랄 탄소 원자(입체중심(stereocenter)), 즉 트롤록스(상표명)-부분의 2-위치에서의 원자를 포함한다. 여러 입체이성질체의 혼합물뿐만 아니라, 2-위치에서 탄소 원자의 S-배위를 갖는 화합물 및 R-배위를 갖는 화합물은 모두 본 발명에 포함된다. 이러한 혼합물은 거울상이성질체적으로 과도한(in enantiomeric excess) 배위들 중 하나를 가질 수 있거나, 또는 라세미체일 수 있다. 부가적인 입체중심이 본 발명에 따른 화합물에, 예컨대 연결기에 존재하는 경우, S-배위로서, R-배위로서 또는 이들 배위의 혼합물로서 존재할 수 있다. 이러한 혼합물은 거울상이성질체적으로 과도한 배위들 중 하나를 가질 수 있거나, 또는 라세미체일 수 있다. 하나 초과의 입체중심이 본 발명에 따른 화합물에 존재하는 경우, 상기한 바는 각각의 입체중심에 대해 독립적으로 동일하다.

양이온성 질소 원자가 이민 부분의 일부인 경우, 연결기 L은 양이온성 질소 원자와 연결기의 인접한 주쇄 원자 사이에 위치하는 적어도 하나의 이중 결합을 포함한다. 이러한 예에서, R³은 존재하지 않는다(부재). 양이온성 질소 원자는 아민 부분의 일부인 경우는, 단일 결합을 통해 연결기에 연결되고, R³이 존재한다. R³이 존재하는 예에서, R³은 수소(H) 또는 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고, 바람직하게는 R³은 수소(H) 또는 C₁-C₄ 알킬이며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고, 더욱 바람직하게는 R³은 수소(H) 또는 C₁-C₂ 알킬이며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있다. 할로젠 원자로는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 아이오딘(I) 및 아스타틴(astatine)(AT)이 포함되고, 바람직하게는 할로젠 원자는 불소(F)이다. 바람직한 알콕시 부분으로는 메톡시 및 에톡시가 포함된다. 할로알콕시 부분에서, 알콕시 부분의 적어도 하나의 수소 원자는 할로젠 원자에 의해, 바람직하게는 F에 의해 교체된다. R³에 적합한 부분으로는 H, 메틸(Me), 트라이플루오로메틸(-CF₃), 에틸(Et), 아이소프로필(iPr), 사이클로프로필(-cPr), 메틸렌 사이클로프로필(-CH₂cPr), n-프로필(n-Pr), 2,2,2-트라이플루오로에틸(-CH₂CF₃), 메톡시메틸(-CH₂OCH₃)이 포함되며, 바람직하게는 이에 국한된다. 더욱 바람직하게는, R³은 H 또는 메틸(Me), 가장 바람직하게는 R³은 H이다. 대안적으로는, R³은 바람직하게는 C₁-C₄ 알킬이며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고, 더욱 바람직하게는 R³은 C₁-C₂ 알킬이며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있다. 이민 부분을 포함하는 바람직한 부분은 구아니딘 및 아미딘을 포함하며, 질소 원자들 중 하나는 연결기 L을 통해 아마이드 질소 원자와의 연결을 형성하도록 치환된다.

R⁴는, 아민 또는 이민 부분의 정식적인 양성자화 또는 알킬화로부터 유도되는 양이온성 질소 원자 상의 치환기이다. 따라서, 본 발명에 따른 화합물은, 양이온성 질소 원자 및 X^-의 존재를 감안하면, 염, 바람직하게는 약학적으로 허용 가능한 염이다. 약학적으로 허용 가능한 염은 인간 및/또는 동물에게 약물 또는 약제로서 투여될 수 있는 염이다. 본 발명에 따른 화합물의 아민 또는 이민 부분의 약학적으로 허용 가능한 염은 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 공지되어 있고, 산 또는 알킬화제로의 화합물의 정식적인 치료로부터 유도된다. 적합한 산으로는 유기산 또는 무기산이 포함된다. 무기산의 예로는 염산(HCl), 브롬산(HBr), 요오드화수소산(HI), 황산(H₂SO₄), 질산(HNO₃), 트라이플루오로아세트산(TFAH 또는 CF₃CO₂H) 및 인산(H₃PO₄)이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 유기산의 예로는 폼산, 아세트산, 프로피온산, 글라이콜산, 피루브산, 옥살산, 말레산, 말론산, 숙신산, 퓨마르산, 타르타르산, 시트르산, 벤조산, 신남산, 만델산, 설폰산 및 살리실산이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 본원에서 예시된 산이 정식적으로 염을 제조하는 데 사용되는 경우, R⁴는 수소이며, 산의 종류는 반대 이온 X를 결정한다. 대안적으로, 염은 알킬화제로의 공식 처리에 의해 형성될 수 있다. 적합한 알킬화제로는 C₁-C₆ 알킬 할라이드(예컨대, 메틸 아이오다이드, 에틸 아이오다이드, 프로필 아이오다이드, 뷰틸 클로라이드, 뷰틸 플루오라이드, 뷰틸 브로마이드), 다이메틸 설페이트, 다이메틸 카보네이트, 메틸 트라이플레이트, 메틸 플루오로설포네이트, 메틸 클로로설포네이트, 메틸 메테인설포네이트 및 메틸 벤젠설포네이트가 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 염은 앞서 지적한 바와 같이 산 또는 알킬화제로 비-염(non-salt) 화합물의 실제 처리에 의해, 또는 당해 분야에 공지되고/되거나 이후 추가로 예시되는 다른 방법을 통해 제조될 수 있다.

R⁴는 수소(H) 또는 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고, 바람직하게는 R⁴는 H 또는 C₁-C₄ 알킬이며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고, 더욱 바람직하게는 R⁴는 H 또는 C₁-C₂ 알킬이며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있다. 할로젠 원자로는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 아이오딘(I) 및 아스타틴(AT)이 포함되고, 바람직하게는 할로젠 원자는 불소(F)이다. 바람직한 알콕시 부분으로는 메톡시 및 에톡시가 포함된다. 할로알콕시 부분에서, 알콕시 부분의 적어도 하나의 수소 원자는 할로젠 원자에 의해, 바람직하게는 F에 의해 교체된다. R⁴에 적합한 부분으로는 H, 메틸(Me), 트라이플루오로메틸(-CF₃), 에틸(Et), 아이소프로필(iPr), 사이클로프로필(-cPr), 메틸렌 사이클로프로필(-CH₂cPr), n-프로필(n-Pr), 2,2,2-트라이플루오로에틸(-CH₂CF₃), 메톡시메틸(-CH₂OCH₃)이 포함되며, 바람직하게는 이에 국한된다. 더욱 바람직하게는, R⁴는 H 또는 메틸(Me), 가장 바람직하게는 R⁴는 H이다. X는 임의의 음이온, 바람직하게는 생리학적으로 또는 약학적으로 허용 가능한 음이온, 더욱 바람직하게는 1가 음이온일 수 있다. X는 바람직하게는 F, Cl, Br, I, HSO₄, NO₃, TFA(CF₃CO₂), 포메이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 글라이콜레이트, 피루베이트, 옥살레이트, 말레에이트, 말로네이트, 숙시네이트, 퓨마레이트, 타르타레이트, 시트레이트, 벤조에이트, 신나메이트, 만델레이트, 설포네이트 및 살리실레이트로부터 선택된다. 바람직하게는, X는 Cl, I, TFA 또는 포메이트, 더욱 바람직하게는 Cl, I 또는 TFA이고, 가장 바람직하게는 X는 CL이다. 양이온성 질소 원자가 정식적인 양성자화로부터 유도하는 경우, 이 양성자화는 바람직하게는 염화수소(HCl), 트라이플루오로아세트산(TFAH 또는 CF₃CO₂H) 또는 폼산(HCOOH), 더욱 바람직하게는 염산 또는 TFAH로 달성된다. 정식적인 메틸화는 바람직하게는 메틸 아이오다이드(MeI)로 달성된다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, X^-= I^-의 경우, R⁴ = 메틸, 및 X^-= Cl^-, TFA^- 또는 포메이트인 경우, R⁴ = H.

이후 여기서 기재되는 바와 같은 것 이외에, R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 C₁-C₆ 알킬로부터 선택된다. 바람직하게는 R¹은 H 또는 C₁-C₂ 알킬이고, 더욱 바람직하게는 R¹은 H 또는 메틸(Me)이고, 가장 바람직하게는 R¹은 H이다. 바람직하게는, R²는 H 또는 C₁-C₂ 알킬이고, 더욱 바람직하게는 R²는 H 또는 메틸(Me)이고, 가장 바람직하게는 R²는 Me이다.

일 실시양태에서, 아마이드 질소 원자는 제 2 연결기를 통해 양이온성 질소 원자에 연결된다. 이 제 2 연결기는, 아마이드 질소 원자 상의 R¹ 및 양이온성 질소 원자 상의 R²를 함께 접합시킴으로써 한정된다. 따라서, 아마이드 질소 원자, 양이온성 질소 원자, 제 1 연결기 및 제 2 연결기는 함께 사이클릭 구조, 바람직하게는 4 - 10원 사이클릭 구조, 더욱 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조를 형성한다. 바람직한 실시양태에서, 제 2 연결기는 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기(bridge), 가장 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기이며, 2 또는 3개, 바람직하게 2개의 탄소 원자는 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이에 존재한다.

다른 실시양태에서, 아마이드 질소 원자는 연결기의 주쇄 원자에 연결되며, 이로 인해 사이클릭 구조, 바람직하게는 4 - 10원 사이클릭 구조, 더욱 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조가 형성된다. 이와 관련하여 질소 원자가 연결되는 연결기의 주쇄 원자는 치환기 R^1'를 가지며, 이는 아마이드 질소 원자 상의 R¹과 함께 접합된다. 이 실시양태에서, 양이온성 질소 원자는 사이클릭 구조에 포함되지 않고, 대신에 오직 연결기의 주쇄의 부분만이 포함된다. 바람직한 실시양태에서, 아마이드 질소 원자와 연결기의 주쇄 원자 사이의 이 연결은 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기, 가장 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기이며, 2 또는 3개, 바람직하게 2개의 탄소 원자는 아마이드 질소 원자와 연결기의 주쇄 원자 사이에 존재한다.

다른 실시양태에서, 양이온성 질소 원자는 연결기의 주쇄 원자에 연결되며, 이로 인해 사이클릭 구조, 바람직하게는 4 - 10원 사이클릭 구조, 더욱 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조가 형성된다. 이와 관련하여 질소 원자가 연결되는 연결기의 주쇄 원자는 치환기 R^2'를 가지며, 이는 양이온성 질소 원자 상의 R²와 함께 접합된다. 이 실시양태에서, 아마이드 질소 원자는 사이클릭 구조에 포함되지 않고, 대신에 오직 연결기의 주쇄의 부분만이 포함된다. 바람직한 실시양태에서, 양이온성 질소 원자와 연결기의 주쇄 원자 사이의 이 연결은 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기, 가장 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기이며, 2 또는 3개, 바람직하게 2개의 탄소 원자는 아마이드 질소 원자와 연결기의 주쇄 원자 사이에 존재한다. 또한, 아마이드 질소 원자 상의 R¹과 연결기 상의 R^1' 치환기 사이에 및 양이온성 질소 원자 상의 R²와 연결기 상의 R^2' 치환기 사이에 연결이 존재할 수 있다.

바람직한 실시양태에서, log(P_ow)로서 표현된, 물에서 본 발명의 화합물의 용해도는, 2.0 내지 5.0, 바람직하게는 2.5 내지 4.5, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 4.0이다. 1-옥탄올과 물 사이에서 분배 계수의 대수인 log(P_ow)는 수용성의 잘 알려진 척도이다. 3 내지 4의 log(P_ow) 값을 갖는 화합물들은, 이상적으로는 세포막에 걸쳐 화합물의 효율적인 전송을 보장하기 위해, 수용액 또는 현탁액의 제조에 대한 충분한 수용성과 충분한 친유성 사이가 균형된다. 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게는, 앞서 한정된 바와 같은 L, R¹, R², R³, R⁴ 및 X의 어떤 조합에 의해 3 내지 4의 log(P_ow) 값을 갖는 화합물이 수득되는 지를 결정하는 방법을 이해할 것이다. 화합물의 log(P_ow) 값을 정의하는 데 적합한 시험은 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 잘 알려져 있고, 쉐이크-플라스크 방법(shake-flask method), ITIES, 소적 방법(droplet method) 또는 HPLC를 사용하는 것을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 화합물의 log(P_ow)는 또한 QSPR 알고리즘을 사용하여 예측될 수 있다.

아마이드 질소 원자를 양이온성 질소 원자에 연결하는 적절한 연결기 L은, 바람직하게는 1 내지 10개의 임의적으로 치환된 주쇄 원자를 포함하는 연결기, 더욱 바람직하게는 1 내지 8개의 임의적으로 치환된 주쇄 원자를 포함하는 연결기이다. 따라서, L은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 임의적으로 치환된 주쇄 원자를 포함할 수 있다. 여기서, 주쇄 원자는 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이의 최단 쇄를 구성하는 이들 원자이다. 주쇄는 선형 구조일 수 있지만, 또한 사이클릭 구조의 일부일 수 있다. 주쇄가 사이클릭 구조의 일부인 경우, 주쇄는 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이의 최단 쇄로서 한정된다. 이러한 경우, 주쇄 원자들 중 하나는 치환기 R⁵를 포함하고, 주쇄 원자들 중 하나는 치환기 R^5'를 포함하고, 바람직하게는 2개의 다른 주쇄 원자들은 치환기 R⁵ 및 R^5'를 포함하며, R⁵ 및 R^5'는 접합하여서 사이클릭 구조, 바람직하게는 4 - 10원 사이클릭 구조, 더욱 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조를 형성한다. 이 실시양태에서, 아마이드 질소 원자 및 양이온성 질소 원자는 사이클릭 구조에 포함되지 않지만, 대신에 오직 연결기의 주쇄의 부분만이 포함된다. 바람직한 실시양태에서, R⁵ 및 R^5' 치환기를 갖는 연결기의 주쇄 원자(들) 사이의 이 연결은 -(CH₂)_n-가교기(여기서, n은 1 내지 6임), 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기, 가장 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기이며, 1 내지 6개, 바람직하게는 2 또는 3개의 탄소 원자는 연결기의 치환된 주쇄 원자(들) 사이에 존재한다.

바람직한 실시양태에서, 주쇄 원자는 탄소, 질소 및 산소로부터, 바람직하게는 탄소 및 질소로부터 선택된다. 이 바람직한 실시양태에 따른 이러한 주쇄는 C_n-mN_m으로서 확인될 수 있으며, n은 주쇄에서 원자의 총 개수를 지정하며, m은 주쇄에서 질소 원자의 수를 나타낸다. n 및 m의 각각은 음(-)이 아닌 정수이다. 적합한 연결기들은 n = 1 - 10 및 m = 0 - 4, 바람직하게는 n = 2 - 7 및 m = 0 - 3, 더욱 바람직하게는 n = 4 - 7 및 m = 0 - 2를 갖는다. 특히 바람직한 연결기는 C_n _-mN_m으로서 확인된 주쇄를 가지며, n = 2 및 m = 0(C₂); n = 5 및 m = 1(C₄N); n = 3 및 m = 0(C₃); n = 4 및 m = 1(C₃N); n = 7 및 m = 2(C₅N₂); n = 4 및 m = 0(C₄); n = 6 및 m = 1(C₅N); 또는 n = 5 및 m = 0(C₅). 가장 바람직하게는, 모든 주쇄 원자는 탄소 원자이다(m = 0).

그들의 원자가 요건을 충족시키기 위해, 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 연결기의 탄소 및 질소 주쇄 원자는 수소 원자를 보유할 수 있거나, 치환될 수 있거나, 또는 이중 또는 삼중 결합은 인접한 주쇄 원자들 사이에 존재할 수 있다. 본 발명에서, 수소는 치환기로서 간주되지 않는다. 산소 원자는 연결기에서 주쇄 원자로서 존재하는 경우, 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자는 산소 주쇄 원자에는 수소 원자, 치환기 또는 이중 또는 삼중 결합을 갖지 않는 것으로 이해할 것이다. 삼중 결합은 주쇄의 2개의 탄소 원자들 사이에 존재할 수 있다. 주쇄 원자는 수소 원자 및/또는 치환기와 함께 연결기를 구성한다. 본 발명에서, 상기 (주쇄) 원자의 원자가 요건을 충족시키기 위해, "임의적으로 치환된"은 (주쇄) 원자가 하나 이상의 치환기를 보유할 수 있거나, 또는 치환기를 갖지 않을 수 있으며, 대신에 0 내지 3개의 수소가 존재할 수 있음을 나타내는데 사용된다.

적합한 치환기는 할로젠, NH₂, NHR⁶, N(R⁶)₂, NHNH₂, N₃, NHC(=O)R⁶, NHC(=O)NHR⁶, NHC(=O)NH₂, NHC(=O)OR⁶, OH, OR⁶, OC(=O)R⁶, R⁶(예컨대, 알킬, 사이클로알킬), 아르알킬, 알켄일, 알킨일, 아릴, 헤테로아릴, OC(=O)OR⁶, OC(=O)NHR⁶, O(SO₂)R⁶, O(SO₂)OH, O(PO₂)OH, SH, SR⁶, C(=O)R⁶, 알킬-NH₂, 알킬-OH, 알킬-SH, C(=O)CF₃, C(=O)OR⁶, C(=O)OH, C(=O)H, C(=O)OR⁶, C(=O)NH₂, C(=O)NMe₂, C(=O)N(R⁶)₂, C(=S)NH₂ C(=S)SH, CN, NC, CNO, ONC, OCN, SCN, SNC, CNS, S(=O)R⁶, S(=O)₂R⁶, S(=O)₂(OH), P(=O)(OH)₂ 또는 P(=O)(OH)(OR⁶)을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 2개 이상의 잔여 원자가를 갖는 원자, 예컨대 탄소 주쇄 원자들은, 이중 결합된 치환기, 예컨대 옥소(=O), 이미노(=NH 또는 =NR⁶), 티옥소(=S), 알킬리덴(=CH₂ 또는 =CHR⁶ 또는 =C(R⁶)₂)를 가질 수 있다. 또한, 동일한 원자 또는 상이한 원자 상의 2개의 치환기는 접합되어서 사이클릭 구조를 형성할 수 있다. 단일 주쇄 원자 상의 2개의 치환기들이 사이클릭 구조에 접합되는 경우, 이 사이클릭 구조는 스피로 접합(spiro junction)을 통해 주쇄에 연결되는 것으로 간주될 수 있다. 다른 주쇄 원자들 상의 2개의 치환기가 사이클릭 구조에 접합되는 경우, 이 사이클릭 구조의 일부는 주쇄(의 일부)이고, 주쇄는 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이의 원자들의 최단 쇄인 것으로 간주된다. 후술되는 바와 같이, 사이클릭 구조는 또한 주쇄 원자 상의 하나의 치환기를 아마이드 질소 원자 상의 R¹ 또는 양이온성 질소 원자 상의 R²와 접합시킴으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 사이클릭 구조는 모든-탄소(all-carbon)일 수 있거나, 또는 0 - 3개의 헤테로원자(예컨대, N, O, S 및/또는 P)를 포함할 수 있고, 0 - 3개의 이중 결합을 포함할 수 있다. 이들 사이클릭 구조에서의 모든 원자는 임의적으로 치환될 수 있다. 적합한 사이클릭 구조의 예로는 임의적으로 치환된 사이클로알킬, 임의적으로 치환된 사이클로헤테로알킬, 임의적으로 치환된 아릴 또는 임의적으로 치환된 헤테로아릴이 있다. 여기서, 각각의 R⁶은 독립적으로 알킬 부분, 바람직하게는 C₁-C₆ 알킬 부분, 더욱 바람직하게는 C₁-C₂ 알킬 부분이다. R⁶에서, 하나 이상의 CH₂ 부분은 각각 독립적으로 O, S 또는 NH 중 하나에 의해 교체될 수 있고/있거나, 하나 이상의 CH 부분은 N에 의해 교체될 수 있다.

본 발명에서, 용어 "알킬"은, 탄소 원자의 수가 특정화된 직쇄, 분지쇄, 사이클릭 기 및 이들의 조합을 포함하는 포화 지방족 기를 지칭하거나, 또는 수가 지정되지 않은 경우, 바람직하게는 12개 이하의 탄소 원자를 갖는다. "직쇄 알킬" 또는 "선형 알킬" 기는 사이클릭이 아니거나 또는 분지되지 않은 알킬 기를 지칭하며, 일반적으로 "n-알킬"기로 지정된다. 알킬기의 하나의 하위세트(subset)는 C₁-C₆ 알킬이며, 이는 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, 뷰틸, n-뷰틸, 아이소뷰틸, sec-뷰틸, t-뷰틸, 펜틸, n-펜틸, 사이클로프로필, 사이클로뷰틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 임의의 기타 알킬기와 같은 기를 포함하며, C₁-C₆ 알킬기는 임의의 원자가를 통해 C₁-C₆ 알킬기 상에 부착될 수 있다.

주쇄 원자의 바람직한 치환기로는 알킬, 메틸(Me 또는 -CH₃), 카복시(-C(=O)OH), 옥소(=O), 1차 아미노(-NH₂)이다.

바람직한 연결기는 이후 L¹ 내지 L²⁶으로서 확인된다:

여기서, L¹ 내지 L²⁶에 대한 각 구조의 좌측에서의 점선 결합은 연결기와 아마이드 질소 원자 사이의 결합을 지적하고, L¹ 내지 L²⁶에 대한 각 구조의 우측에서의 점선 결합은 연결기와 양이온성 질소 원자 사이의 결합을 지적한다. 화학식으로서 도시된 연결기는 동일한 방향으로 배향되는 데, 즉 L¹ 내지 L²⁶에 대한 각각의 화학식의 좌측에서의 펜던트 결합은 연결기와 아마이드 질소 원자 사이의 결합을 지적하고, L¹ 내지 L²⁶에 대한 각각의 화학식의 우측에서의 점선 결합은 연결기와 양이온성 질소 원자 사이의 결합을 지적한다.

R^1'의 각 경우는 연결기와 아마이드 질소 원자 사이의 가교기이고, R^1'는 상기 가교기를 통해 R¹과 접합되며, 이로 인해 4 - 10원 사이클릭 구조, 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조가 형성되고, 이는 아마이드 질소 원자, 연결기의 주쇄의 1 - 4개의 원자들 및 R¹과 R^1'를 접합시키는 가교기로 구성된 1 - 4개의 원자들로부터 구축된다. 유사하게는, R^2'의 각 경우는 연결기와 양이온성 질소 원자 사이의 가교기이고, R^2'는 상기 가교기를 통해 R²와 접합되며, 이로 인해 4 - 10원 사이클릭 구조, 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조가 형성되고, 이는 양이온성 질소 원자, 연결기의 주쇄의 1 - 4개의 원자들 및 R²와 R^2'를 접합시키는 가교기로 구성된 1 - 4개의 원자들로부터 구축된다. 유사하게는, R⁵ 및 R^5'의 각 경우는 R⁵를 갖는 연결기의 주쇄 원자들 중 하나와 R^5'를 갖는 연결기의 주쇄 원자들 중 하나 사이의 가교기이고, R^5'는 상기 가교기를 통해 R⁵와 접합되며, 이로 인해 4 - 10원 사이클릭 구조, 바람직하게는 5 - 8원 사이클릭 구조, 가장 바람직하게는 6원 사이클릭 구조가 형성되고, 이는 연결기의 주쇄의 2 - 5개의 원자들 및 R⁵와 R^5'를 접합시키는 가교기로 구성된 1 - 5개의 원자들로부터 구축된다. 따라서, 연결기 L¹⁰, L²², L²³, L²⁴ 및 L²⁵에서, R^1'는 가교기, 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기, 더욱 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기를 통해 R¹과 접합된다. 따라서, 연결기 L¹⁰을 포함하는 화합물에서, R^1' 및 R¹은 -CH₂-CH₂- 가교기를 통해 접합되고, 아마이드 질소 원자는 6원 사이클릭 구조에서 혼입되며, 이는 아마이드 질소 원자, 연결기의 2개의 탄소 원자 및 하나의 질소 원자, 및 R¹ 및 R^1'의 가교기를 구성하는 2개 이상의 탄소 원자로부터 구축된다. 아마이드 질소 원자와 연결기 L¹⁰의 주쇄에서의 중심 질소 원자 사이의 이 -CH₂-CH₂- 가교기는 L¹로서 나타낼 수 있다. 유사하게는, 연결기 L¹⁸, L¹⁹ 및 L²¹에서, R^2'는 가교기, 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기, 더욱 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기를 통해 R¹과 접합된다. 유사하게는, 연결기 L²⁰ 및 L²⁶에서, R^5'는 가교기, 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 또는 -CH₂-CH₂-CH₂- 가교기, 더욱 바람직하게는 -CH₂-CH₂- 가교기를 통해 R⁵와 접합된다.

연결기 L¹¹, L¹², L¹³, L¹⁴, L¹⁵, L¹⁸(R²-R^2'가 -C(O)-가 아닌 한), L¹⁹(R²-R^2'가 -CH₂-가 아닌 한), L²⁰(R⁵-R^5'가 -CH₂-가 아닌 한), L²¹(R²-R^2'가 -CH₂-CH₂-가 아닌 한), L²²(R¹-R^1'가 -CH₂-CH₂-가 아닌 한), L²³(R¹-R^1'가 -CH₂-CH₂-가 아닌 한), L²⁴(R¹-R^1'가 -CH₂-가 아닌 한) 및 L²⁵(R¹-R^1'가 -CH₂-가 아닌 한)는 추가의 입체중심을 포함한다. 이들 연결기의 구조에서 표시할 때 입체이성질체는 예시적인 것으로서 의미하는 것이지, 제한적인 것으로서 의미하는 것은 아니다. 앞서 추가로 지적된 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물에 존재하는 각각의 입체중심은 개별적으로 그의 각 입체이성질체 형태, S 또는 R로서, 또는 임의 비율의 2개의 이성질체의 혼합물로서 존재할 수 있다. 연결기 L²⁶은 이치환된 사이클로알킬 부분, 바람직하게는 치환된 사이클로헥실 부분을 포함하며, 따라서 시스형 또는 트랜스형, 바람직하게는 트랜스형으로 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에서, 특히 바람직한 연결기는 L⁵, L⁸, L¹¹ 및 L¹²이고, 더욱더 바람직한 연결기는 L⁸ 및 L¹¹이고, 본 발명의 이 실시양태에 따른 가장 바람직한 연결기는 L¹¹이다. 이 실시양태에 따른 추가의 바람직한 연결기는 L¹⁶, L¹⁷, L¹⁹, L²¹ 및 L²⁶, 더욱 바람직하게는 L¹⁶ 및 L¹⁹이다. 따라서, 이 실시양태에 따라, 바람직한 연결기는 L⁵, L⁸, L¹¹, L¹², L¹⁶, L¹⁷, L¹⁹, L²¹ 및 L²⁶, 더욱 바람직하게는 L⁸, L¹², L¹⁶, L¹⁷, L¹⁹, L²¹ 및 L²⁶, 가장 바람직하게는 L¹⁶ 및 L¹⁹이다. 바람직하게는, L¹⁹는 R²-R^2' = L¹ 또는 L³, 가장 바람직하게는 R²-R^2' = L³과 조합된다. 바람직하게는, L²¹는 R²-R^2' = L¹ 또는 L³, 가장 바람직하게는 R²-R^2' = L¹과 조합된다. 바람직하게는, L²⁶은 R⁵-R^5' = L¹ 또는 L³, 더욱 바람직하게는 R⁵-R^5' = L¹, 가장 바람직하게는 R⁵-R^5' = L¹과 조합되며, 사이클로헥실은 트랜스-1,4-이치환된다. 특히 바람직하게는, 연결기 L¹⁹과 R²-R^2' = L³ 및 R³ = H, Me, Et, iPr, CH₂OCH₃ 또는 CH₂CF₃, 더욱 바람직하게는 R³ = Me, Et, iPr 또는 CH₂CF₃와의 조합이다.

본 발명의 다른 실시양태에서, 특히 바람직한 연결기는 L⁷ 및 L¹이고, 더욱더 바람직한 연결기는 L⁷이다.

본 발명에 따른 바람직한 화합물들은, 이후 화학식 I에 의해 한정되는 화합물 A 내지 O으로서 하기와 같이 확인된다:

- 화합물 A: L = L¹, R¹-R² = L¹, R³ = H, R⁴ = H, X^- = Cl^-;

- 화합물 B: L = L¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 C: L = L², R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 D: L = L³, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 E: L = L⁴, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = TFA^-;

- 화합물 F: L = L⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = TFA^-;

- 화합물 G: L = L⁶, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = TFA^-;

- 화합물 H: L = L³, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X^- = I^-;

- 화합물 I: L = L¹, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X^- = I^-;

- 화합물 J: L = L⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 K: L = L⁸, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 L: L = L⁹, R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 M: L = L¹⁰, R¹-R^1'= L¹, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = TFA^-;

- 화합물 N: L = L¹¹, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 O: L = L¹², R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = Cl^-.

본 발명에 따른 추가의 바람직한 화합물들은, 이후 화학식 I에 의해 한정되는 화합물 P 내지 AH로서 하기와 같이 확인된다:

- 화합물 P: L = L¹³, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 Q: L = L¹⁴, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 R: L = L¹⁵, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 S: L = L¹¹, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 T: L = L¹⁶, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 U: L = L¹⁷, R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 V: L = L¹⁶, R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 W: L = L¹⁸, R¹ = H, R²-R^2'= L³, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 X: L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2'= L³, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 Y: L = L²⁰, R¹ = H, R² = H, R⁵-R^5'= L³, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 Z: L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2'= L¹, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AA: L = L²², R¹-R^1'= L¹, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AB: L = L²³, R¹-R^1'= L¹, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AC: L = L²⁴, R¹-R^1'= L³, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AD: L = L²⁵, R¹-R^1'= L³, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AE: L = L²⁶, R¹ = H, R² = H, R⁵-R^5'= L¹, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-.

- 화합물 AF: L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2'= L³, R³ = Me, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AG: L = L¹⁹, R¹ = H, R²-R^2'= L¹, R³ = H, R⁴ = H; X^- = Cl^-;

- 화합물 AH: L = L²¹, R¹ = H, R²-R^2'= L¹, R³ = Me, R⁴ = H; X^- = HCOO^-.

일 실시양태에서, 본 발명의 화합물은 화합물 D가 아니며, 바람직하게는 화합물 A 내지 C 및 E 내지 AH로 이루어진 군, 더욱 바람직하게는 화합물 A 내지 C 및 E 내지 P로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 일 실시양태에서, 특히 바람직한 화합물은 본 발명에 따른 화합물 F, K, N 및 O이다. 본 발명에 따른 더욱더 바람직한 화합물은 화합물 K 및 N이다. 본 발명의 이 실시양태에 따른 가장 바람직한 화합물은 화합물 N이다. 이 실시양태에 따른 추가의 바람직한 화합물은 화합물 U, V, T, X, Z, AE, AF, AG 및 AH, 더욱 바람직하게는 화합물 U, V, X, Z, AE, AF 및 AH, 가장 바람직하게는 화합물 V, X 및 AF이다. 따라서, 이 실시양태에 따르면, 바람직한 화합물은 F, K, N, O, U, V, T, X, Z, AE, AF, AG 및 AH, 더욱 바람직하게는 K, N, U, V, X, Z, AE, AF 및 AH, 가장 바람직하게는 V, X 및 AF이다.

화합물 F는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 F는 R-거울상이성질체와 S-거울상이성질체의 혼합물, 더욱 바람직하게는 라세미체 혼합물이다. 화합물 K는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 K는 R-거울상이성질체와 S-거울상이성질체의 혼합물, 더욱 바람직하게는 라세미체 혼합물이다. 화합물 N은 R,R-배위, R,S-배위, S,R-배위, S,S-배위 또는 이들의 임의의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 N은 R,S-부분입체이성질체(diastereomer)와 S,S-부분입체이성질체의 혼합물, 더욱 바람직하게는 1/1(몰/몰) 혼합물이다. 화합물 O는 R,R-배위, R,S-배위, S,R-배위, S,S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 O는 R,S--부분입체이성질체와 S,S--부분입체이성질체의 혼합물, 더욱 바람직하게는 1/1(몰/몰) 혼합물이다. 화합물 U는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 U는 R-배위 또는 S-배위를 갖는다. 화합물 V는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 V는 R-배위를 갖는다. 화합물 T는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 T는 R-배위 또는 S-배위를 갖는다. 화합물 X는 R,R-배위, R,S-배위, S,R-배위, S,S-배위 또는 이들의 임의의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 X는 S,R-배위를 갖는다. 화합물 Z는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 Z는 R-거울상이성질체와 S-거울상이성질체의 혼합물, 더욱 바람직하게는 라세미체 혼합물이다. 화합물 AE는 R,트랜스-배위, R,시스-배위, S,트랜스-배위, S,시스-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 AE는 R,트랜스-배위 또는 S,트랜스-배위를 갖는다. 화합물 AF는 R,R-배위, R,S-배위, S,R-배위, S,S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 AF는 S,R-배위를 갖는다. 화합물 AG는 R,R-배위, R,S-배위, S,R-배위, S,S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 AG는 S,S-배위 또는 S,R-배위를 갖는다. 화합물 AH는 R-배위, S-배위 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있으며, 바람직하게는 화합물 AH는 S-배위를 갖는다. 여기서, 배위의 제 1 지정자(designator)(R 또는 S)는 트롤록스(Trolox) 부분의 2-위치에 대한 것이고, 추가 입체중심이 본 발명에 따른 화합물에 존재하는 경우이며, 그의 배위는 제 2 지정자에 의해 한정된다. 본 발명에 따른 가장 바람직한 화합물은 R-배위의 화합물 V(R-V), S,R-배위의 화합물 X(S,R-X) 및 S,R-배위의 화합물 AF(S,R-AF)이다.

본 발명의 다른 실시양태에서, 특히 바람직한 화합물은 화합물 I 및 J, 더욱더 바람직한 화합물은 화합물 J이다.

본 발명은 또한 부분입체이성질체, 거울상이성질체, 및 시스/트랜스(E/Z) 이성질체를 포함하는 화합물의 모든 입체이성질체 및 기하 이성질체를 포함한다. 또한, 본 발명은, 라세미체 혼합물을 포함하지만 이에 국한되지는 않는, 입체이성질체 및/또는 기하 이성질체의 혼합물을 임의의 비율로 포함한다.

일 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 하기와 같은 화학식 I로 표시되는 화합물이 아니다:

- L = -(CH₂)₃-(L³), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 및/또는

- L = -(CH₂)₂-CHR¹-CH₂-NH-(CH₂)₄-, R¹-R^1' = -(CH₂)₂-(L¹), R² = H, R³ = -(CH₂)₂-CH₃(프로필), R⁴ = H; X = Cl; 및/또는

- L = -(CH₂)₃-(L³), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = TFA, 이는 트롤록스(상표명)-부분의 2-위치에서 S-배위로 존재함.

화합물들은 전구약물 형태로 투여될 수 있다. 전구약물은, 그 자체가 상대적으로 비활성이지만, 대상에게 도입되는 경우 생체 내에서 화학적 또는 생물학적 과정에 의해 예컨대 효소적 변환에 사용되는 활성 화합물로 전환하는 화합물의 유도체이다. 적합한 전구약물 배합물은 본 발명의 화합물의 펩타이드 접합체(conjugate) 및 본 발명의 화합물의 에스터를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 적합한 전구약물의 추가 논의는, 문헌 [H. Bundgaard, Design of Prodrugs (New York: Elsevier, 1985)]; 문헌 [R. Silverman, The Organic Chemistry of Drug Design and Drug Action (Boston: Elsevier, 2004)]; 문헌 [R. L. Juliano , Biological Approaches to the Controlled Delivery of Drugs (Annals of the New York Academy of Sciences, volume 507, New York: N. Y. Academy of Sciences, 1987)]; 및 문헌 [E. B. Roche, Design of Biopharmaceutical Properties Through Prodrugs and Analogs (Symposium sponsored by Medicinal Chemistry Section, APhA Academy of Pharmaceutical Sciences, November 1976 national meeting, Orlando, Florida), published by The Academy in Washington, 1977]에서 제공된다.

본 발명의 다양한 화합물은 그 자체 및 스스로는 치료제(therapeutic agent) 또는 화장제(cosmetic agent)로서, 또는 신체에서 다른 유효 물질로 변환하는 전구약물로서 투여될 수 있다.

본 발명의 화합물은 미토콘드리아 형태, 즉 미토콘드리아 분절(fragmentation) 또는 미토콘드리아 필라멘트화(filamentation)를 조정하는 데, 및/또는 복합체 I 및 복합체 II와 같은 OXPHOS 효소의 발현(즉, 정상-상태(steady-state) 준위)을 조정하는 데 유용하다. 따라서, 일 양태에서, 본 발명은, OXPHOS 효소의 미토콘드리아 형태 및 발현 중 적어도 하나를 조정하기 위한 치료 및/또는 화장 방법에서의 본 발명의 화합물의 용도에 관한 것이다.

일 실시양태에서, 본 발명의 화합물의 효과는 미토콘드리아 필라멘트화의 유인, 미토콘드리아 분절의 예방 또는 감소, 및 OXPHOS 효소의 증가된 발현 중 하나 이상을 포함한다. 이 실시양태에 대한 바람직한 화합물은, 연결기가 L⁵, L⁸, L¹¹, L¹², L¹⁶, L¹⁷, L¹⁹, L²¹ 및 L²⁶인 화합물, 더욱 바람직하게는 연결기가 L⁸, L¹¹, L¹⁶, L¹⁷, L¹⁹, L²¹ 및 L²⁶인 화합물, 가장 바람직하게는 본 발명의 이 실시양태에 따른 연결기가 L¹⁶ 및 L¹⁹인 화합물이다. 더욱 특히는, 이들 효과 중 하나 이상을 갖는 본 발명의 바람직한 화합물은, 화합물 F, K, N, O, U, V, T, X, Z, AE, AF, AG 및 AH이다. 이들 효과 중 하나 이상을 갖는 본 발명에 따른 더욱 바람직한 화합물은 화합물 K, N U, V, X, Z, AE, AF 및 AH이다. 본 발명의 실시양태에 따른 가장 바람직한 화합물은 화합물 V, X 및 AF이다.

또다른 실시양태에서, 본 발명의 화합물의 효과는 미토콘드리아 필라멘트화의 감소, 미토콘드리아 분절의 유인, 및 OXPHOS 효소의 감소된 발현 중 하나 이상을 포함한다. 이 실시양태에 대한 바람직한 화합물은 연결기가 L⁷ 및 L¹인 화합물이며, 더욱더 바람직하게는 연결기는 L⁷이다. 더욱 특히는, 이들 효과 중 하나 이상을 갖는 본 발명의 바람직한 화합물은 화합물 I 및 J이며, 이들 효과 중 하나 이상을 갖는 더욱더 바람직한 화합물은 화합물 J이다.

다른 양태에서, 본 발명은 앞서 본원에서 약제로서의 용도에 대해 한정된 바와 같은 본 발명의 화합물에 관한 것이다. 약제는 모두 의학(인간) 뿐만 아니라 수의학(동물) 용도에 사용될 수 있다.

또 다른 양태에서, 본 발명은, 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 앞서 본원에서 한정된 바와 같은 유효량의 하나 이상의 본 발명의 화합물을 대상에게 투여하는 것을 포함한다. 대안적으로, 본 발명은, 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 방법에 사용하기 위한, 앞서 본원에서 한정된 바와 같은 본 발명의 화합물에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 바람직하게는 앞서 본원에서 한정된 바와 같은 유효량의 하나 이상의 본 발명의 화합물, 및 허용 가능한 캐리어, 부형제 또는 비히클, 바람직하게는 약학적으로 또는 생리학적으로 허용 가능한 캐리어, 부형제 또는 비히클을 대상에게 투여하는 것을 포함한다.

미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태를 치료하기 위한 본 발명의 바람직한 화합물은, 앞서 본원에서 한정된 바와 같이, 그의 효과가 미토콘드리아 필라멘트화의 유인, 미토콘드리아 분절의 예방 또는 감소, 및 OXPHOS 효소의 증가된 발현 중 하나 이상을 포함하는 화합물이다.

본 발명의 방법에서, 미토콘드리아 장애 및/또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태는 바람직하게는 OXPHOS 결핍을 특징으로 하는 상태이다. 모든 세포는 에너지를 필요로 한다. 그러므로, 에너지의 부족은 모든 세포의 활성에 영향을 미친다. 따라서, 원칙적으로, 모든 세포는 OXPHOS 복합체 중 하나 이상의 차선의 양(sub-optimal amount)에 의해 영향을 받는다. 그러나, 차선인 실제 양은 세포로부터 세포까지 변화한다. 뇌 및 근육 세포와 같이 비교적 높은 에너지 소모를 갖는 세포는, 전형적으로 잔여 T-세포와 같이 낮은 에너지 소모를 갖는 세포보다 높은 양의 OXPHOS 시스템 복합체를 필요로 한다. 그러므로, 산화적 인산화 결핍과 연관된 상기 결핍에 의해 영향을 받는 세포는, 통상적으로 근육 세포 또는 뇌 세포이지만 이는 필수적인 것은 아니다. 미토콘드리아 장애는 그들의 임상 양상에서 다중발현성이다(pleiotropic). 다양한 조직은 예컨대 췌장, 심장, 간, 눈, 내이(inner ear), 혈액, 결장(colon) 및 신장에 영향을 받을 수 있다. 또한, 섬유아세포와 같이 비-임상적으로(non-clinically) 영향받은 조직으로부터의 세포는 또한 종종 미토콘드리아 결함을 나타낸다. OXPHOS 결핍의 영향받은 세포는, 본 발명의 화합물을 세포에 제공함으로써 더욱 높은 양의 OXPHOS 복합체로 치료 및 제공될 수 있다. 세포는, OXPHOS 용량이 정상(즉, 건강한 개체로부터 동일한 종류의 비교 가능한 세포)보다 낮을 경우, OXPHOS 결핍에 의해 영향받을 수 있다. 용량은 전형적으로는 장기간에 걸쳐 낮다. OXPHOS 결핍인 개체로부터 유도되는 것 이외에, 세포가 OXPHOS 결핍을 갖는 지에 대해 결정하는 몇몇 방법들이 존재하며, 이러한 시험은 개별 OXPHOS 복합체의 산소 소모, ATP 생산 용량 및 효소 활성을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다(문헌 [Chretien and Rustin J Inherit Metab Dis. 2003;_26_(2-3): 189-98]). 이는 놀랍게도 세포에 대한 본 발명의 화합물의 투여가 더욱 높은 양의 OXPHOS 복합체를 생성시키는 것으로 밝혀졌다(즉, 세포의 미토콘드리아).

본 발명의 방법에서, 미토콘드리아 장애는 바람직하게는 하기의 것들로 이루어진 군으로부터 선택된 장애이다: 근간대성 간질(MERRF); 레버씨 선천성 시신경병증(LHON); 신경병증 실조 망막색소변성(NARP); 미토콘드리아 근병증, 뇌병증, 고젖산혈증, 뇌졸중(MELAS); 레이 증후군; 레이-유사 증후군; 우성유전 시신경 위축(DOA); 컨스-세이어 증후군(KSS); 모계유전 당뇨병 및 난청(MIDD); 알퍼스-후텐로처 증후군; 실조 신경병증 스펙트럼; 만성 진행성 외안근마비(CPEO); 피어슨 증후군; 미토콘드리아 신경위장관 뇌병증(MNGIE); 셍거즈 증후군; 3-메틸글루타콘 산성뇨, 감각신경성 난청, 뇌병증 및 레이-유사 증후군의 신경-방사선적 발견(MEGDEL); SURF1 레이 증후군; 근병증; 미토콘드리아 근병증; 심근증; 및 뇌근병증 및 격리된 또는 조합된 산화적 인산화 장애.

본 발명의 방법에서, 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태는 바람직하게는 하기의 것들로 이루어진 군으로부터 선택된 상태이다: 프리이드라이히 실조(FRDA); 콩팥 요세관 산증; 파킨슨병; 알츠하이머병; 근위축 측삭 경화증(ALS); 헌팅톤병; 바르트 증후군(Barth syndrome)(3-메틸글루타코닉 산증 II형으로서도 알려져 있음); 황반 변성(macula degeneration), 바람직하게는 연령-관련 황반 변성; 전반적 발달 장애; 청력 소실; 난청; 당뇨병; 노화; 예컨대 뉴클레오사이드 유사체 역전사 효소 억제제(nucleoside analog reverse transcriptase inhibitor)(NRTI), 특정 항생제 및 항간질 약물을 포함하는, (정상적) 미토콘드리아 기능을 방해하는 유해한 약물 효과; 및 허혈 및 재관류 손상, 바람직하게는 급성 심근 경색(acute myocardial infarction)(AMI) 후, 출생전후기(perinatal) 뇌졸중을 포함하는 뇌졸중 후, 출혈성 쇼크 후, 장 허혈 후, 실패한 경피적 관상동맥 혈관성형술(percutaneous transluminal coronary angioplasty)(PCTA)에 대한 응급 관상동맥 수술 후, (예컨대, 골격근 허혈이 초래되는 대동맥의) 혈관 크로스 클램핑(cross clamping)을 갖는 혈관 수술 후, 췌장관 또는 담관의 췌장염 조작(ERCP) 후, 및/또는 장기 이식 후 허혈성 재관류 손상.

본 발명의 방법에서, "대상", "개체(개인)" 또는 "환자"는 개별 유기체, 바람직하게는 척추동물, 더욱 바람직하게는 포유류, 가장 바람직하게는 인간인 것으로 이해된다.

본원에서 논의된 화합물 및 방법으로 질환을 "치료"하는 것은, 질환 또는 상기 질환의 하나 이상의 증상을 감소 또는 제거하기 위하여, 질환 또는 상기 질환의 하나 이상의 증상의 진행을 지연시키기 위하여, 또는 질환 또는 상기 질환의 하나 이상의 증상의 위중성을 감소시키기 위하여, 추가의 치료제를 사용하거나 또는 사용하지 않고서, 본원에 논의된 하나 이상의 화합물을 투여하는 것으로 한정된다. 본원에서 논의된 화합물 및 방법으로 질환을 "억제"시키는 것은, 질환의 임상 징후(clinical manifestation)를 억제하기 위하여, 또는 질환의 유해한 증상을 억제하기 위하여, 추가의 치료제를 사용하거나 또는 사용하지 않고서, 본원에 논의된 하나 이상의 화합물을 투여하는 것으로 한정된다. 치료와 억제 사이의 구별은, 치료는 대상에게서 질환의 유해한 증상들이 나타난 후에 발생하는 반면, 억제는 대상에게서 질환의 유해한 증상들이 나타나기 전에 발생하는 것이다. 억제는 부분적이거나, 실질적으로 전체이거나, 또는 전체가 될 수 있다. 미토콘드리아 장애의 대다수는 유전되기 때문에, 유전자 검사(genetic screening)는 질환의 위험에 처한 환자를 확인하는 데 사용될 수 있다. 그 다음, 본 발명의 화합물 및 방법은, 임의의 유해한 증상의 출현을 억제하기 위하여, 질환의 임상 증상을 발병시키는 위험에서 무증상 환자에게 투여될 수 있다. 본원에서 논의된 화합물의 "치료 용도"는, 앞서 한정된 바와 같이, 질환을 치료 또는 억제하기 위하여 본원에서 논의된 하나 이상의 화합물을 사용하는 것으로서 한정된다. 화합물의 "유효량"은, 대상에게 투여되는 경우, 질환의 하나 이상의 증상을 감소 또는 제거하는 데, 질환의 하나 이상의 증상의 진행을 지연시키는 데, 질환의 하나 이상의 증상의 위중성을 감소시키는 데, 질환의 징후(manifestation)를 억제하는 데, 또는 질환의 유해한 증상을 억제하는 데 충분한 화합물의 양이다. 유효량은 하나 이상의 투여로 제공될 수 있다.

몇몇 용이하게 측정 가능한 임상적 마커는 미토콘드리아 장애를 갖는 환자의 대사 상태를 평가하는 데 사용된다. 이들 마커는, 마커의 준위가 병적 값(pathological value)으로부터 건강 값(healthy value)까지 이동됨에 따라, 본 발명의 화합물을 사용하여 치료의 효능의 지시자(indicator)로서 사용될 수 있다. 이들 임상적 마커는, 하나 이상의 에너지 바이오마커, 예컨대 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락트산(락테이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 피루브산(피루베이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락테이트/피루베이트 비율; 전혈, 혈장 또는 뇌척수 유체에서의 아미노산, 특히 알라닌, 시트룰린 및 프롤린, 체액에서의 유기산; 혈청과 골격 근육에서의 FGF21, 포스포크레아틴 준위, NADH(NADH + H⁺) 또는 NADPH(NADPH + H⁺) 준위; NAD 또는 NADP 준위; ATP 준위; 혐기성 역치; 환원된 조효소 Q(CoQ^red) 준위; 산화된 조효소 Q(CoQ^ox 준위; 전체 조효소 Q(CoQ^tot) 준위; 산화된 사이토크롬 C 준위; 환원된 사이토크롬 C 준위; 산화된 사이토크롬 C/환원된 사이토크롬 C 비율; 아세토아세테이트 준위, 베타-하이드록시 뷰티레이트 준위, 아세토아세테이트/베타하이드록시 뷰티레이트 비율, 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신(8-OHdG) 준위; 반응성 산소 종의 준위; 산소 소모의 준위(VO2), 이산화탄소 출력의 준위(VCO2) 및 호흡 지수(respiratory quotient)(VCO2/VO2)를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 이들 임상적 마커 중 일부는, 운동 생리학 실험실에서 일상적으로 측정되고, 대상의 대사 상태의 편리한 평가가 제공된다. 본 발명의 일 실시양태에서, 미토콘드리아 질환, 예컨대 프리이드라이히 실조, 레버씨 선천성 시신경병증, 우성유전 시신경 위축, 레이 증후군, SURF1, MERRF, MELAS 또는 KSS를 앓는 환자에게서의 하나 이상의 에너지 바이오마커의 준위는, 건강한 대상에서의 평균 준위의 2개의 표준 편차 내로 개선된다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 미토콘드리아 질환, 예컨대 프리이드라이히 실조, 레버씨 선천성 시신경병증, 우성유전 시신경 위축, 레이 증후군, SURF1, MERRF, MELAS 또는 KSS를 앓는 환자에게서의 하나 이상의 이들 에너지 바이오마커의 준위는, 건강한 대상에서의 평균 준위의 하나의 표준 편차 내로 개선된다. 운동 불내성은 또한 소정 요법의 효능의 지시자로서 사용될 수 있으며, 여기서 운동 내성에서의 개선(즉, 운동 불내성에서의 감소)는 소정 요법의 효능을 나타낸다.

몇몇 대사(metabolic) 바이오마커는 이미 CoQ₁₀의 효능을 평가하기 위해 사용되어 왔으며, 이들 대사 바이오마커는 본 발명의 방법에 사용하기 위한 에너지 바이오마커로서 모니터링될 수 있다. 글루코스의 혐기성 대사의 생성물인 피루베이트는 혐기성 세팅(anaerobic setting)에서의 락트산으로의 환원에 의해, 또는 작용성 미토콘드리아 OXPHOS에 의존하는 산화 대사에 의해 제거된다. OXPHOS의 기능이상은 순환으로부터 락테이트 및 피루베이트의 불충분한 제거를 초래할 수 있으며, 상승된 락테이트/피루베이트 비율이 미토콘드리아 세포병증(cytopathy)에서 관찰된다(문헌 [Scriver CR, The metabolic and molecular bases of inherited disease, 7th ed., New York: McGraw-Hill, Health Professions Division, 1995]; 및 문헌 [Munnich et al., J. Inherit. Metab. Dis. 15(4):448-55 (1992)]). 그러므로, 혈액 락테이트/피루베이트 비율(문헌 [Chariot et al., Arch. Pathol. Lab. Med. 118(7):695-7 (1994)])은 미토콘드리아 세포병증의 검출(문헌 [Scriver CR, The metabolic and molecular bases of inherited disease, 7th ed., New York: McGraw-Hill, Health Professions Division, 1995;] 및 문헌 [Munnich et al., J. Inherit. Metab. Dis. 15(4):448-55 (1992)]) 및 독성 미토콘드리아 근병증(문헌 [Chariot et al., Arthritis Rheum. 37(4):583-6 (1994)])을 위한 비침습적 시험으로서 널리 사용된다. 간 미토콘드리아의 산화환원 상태에서의 변화는 동맥 케톤체 비율을 측정함으로써 조사될 수 있다(아세토아세테이트/3-하이드록시뷰티레이트: AKBR)(문헌 [Ueda et al., J. Cardiol. 29(2):95-102 (1997)]). 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신(8-OHdG)의 소변 배출은 종종 둘다의 임상적 및 직업적 세팅에서 ROS-유인된 DNA 손상의 복구 정도를 평가하는 데 바이오마커로서 사용된다(문헌 [Erhola et al. , FEBS Lett. 409(2):287-91 (1997)]; 문헌 [Honda et al., Leuk. Res. 24(6):461-8 (2000)]; 문헌 [Pilger et al., Free Radic. Res. 35(3):273-80 (2000)]; 문헌 [Kim et al., Environ Health Perspect 112(6):666-71 (2004)]).

자기 공명 분광법(MRS)은, 양성자 MRS(¹H-MRS)를 사용하여 뇌척수 유체(CSF)와 피질 백색 물질(cortical white matter) 락테이트에서의 상승을 입증함으로써 미토콘드리아 세포병증의 진단에서 유용한 것이었다(문헌 [Kaufmann et al., Neurology 62(8):1297-302 (2004)]). 포스포러스 MRS(³¹P-MRS)는, 피질 포스포크레아틴(cortical phosphocreatine)(PCr)의 낮은 준위(문헌 [Matthews et al., Ann. Neurol. 29(4):435-8 (1991)]), 및 골격 근육에서의 운동에 따른 PCr 회복 동력학에서의 지연(문헌 [Matthews et al., Ann. Neurol. 29(4):435-8 (1991)]; 문헌 [Barbiroli et al., J. Neurol. 242(7):472-7 (1995)]; 문헌 [Fabrizi et al. , J. Neurol. Sci. 137(1):20-7 (1996)])를 입증하기 위해 사용되었다. 또한, 낮은 골격근 PCr은 직접 생화학적 측정에 의해 미토콘드리아 세포병증을 앓는 환자에게서 확인되었다.

운동 시험은 미토콘드리아 근병증의 평가 및 선별 도구로서 특히 유용하다. 미토콘드리아 근병증의 특징들 중 하나는 최대 전신 산소 소모량에서의 감소이다(VO2max)(문헌 [Taivassalo et al., Brain 126(Pt 2):413-23 (2003)]). VO2max는 심박출량(cardiac output)(Qc) 및 말초 산소 추출(동맥-정맥 총 산소 함량) 차이에 의해 결정되는 점을 감안하면, 일부 미토콘드리아 근병증은 그의 전달이 변경될 수 있는 심장 기능에 영향을 미치지만, 대부분의 미토콘드리아 근병증은 말초 산소 추출(A-V 02 차이) 및 향상된 산소 전달(과잉운동 순환)에서의 특징적 부족을 나타낸다(문헌 [Taivassalo et al., Brain 126(Pt 2):413-23 (2003)]). 이것은, 직접 AV 밸런스 측정(문헌 [Taivassalo et al., Ann. Neurol. 51(1):38-44 (2002)])으로 및 근적외선 분광법(문헌 [Lynch et al., Muscle Nerve 25(5):664-73 (2002)]; 문헌 [van Beekvelt et al., Ann. Neurol. 46(4):667-70 (1999)])에 의해 비침습적으로 정맥 혈액의 운동 유인된 탈산소의 부족에 의해 입증될 수 있다.

이들 에너지 바이오마커의 일부는 다음과 같이 더욱 상세하게 논의된다. 이것은, 특정 에너지 바이오마커가 본원에 논의되고 열거되어 있지만, 본 발명은 이들 열거된 에너지 바이오마커의 조정, 정규화 및 향상에 국한되어 있지 않음이 강조되어야 한다.

락트산(락테이트) 준위: 미토콘드리아 기능이상은 전형적으로 피루베이트 준위가 증가하고 피루베이트가 해당작용(glycolysis)을 위한 용량을 유지하기 위해 락테이트로 전환됨에 따라 락트산의 비정상적 준위를 초래한다. 또한 미토콘드리아 기능이상은, 환원된 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드가 호흡 쇄에 의해 효율적으로 처리되지 않는 한, NADH + H⁺, NADPH + H⁺, NAD 또는 NADP의 비정상적인 준위를 초래할 수 있다. 락테이트 준위는 적절한 체액 샘플, 예컨대 전혈, 혈장 또는 뇌척수 유체를 취함으로써 측정될 수 있다. 자기 공명을 사용하여, 락테이트 준위는 뇌와 같은 원하는 신체의 거의 모든 부피로 측정될 수 있다.

MELAS 환자에게서 자기 공명을 사용하여 뇌 락트산 산증(cerebral lactic acidosis)의 측정은 문헌 [Kaufmann et al., Neurology 62(8):1297 (2004)]에 기재되어 있다. 뇌의 측뇌실에서의 락트산의 준위의 값은 MELAS, mt.3243A>G 및 mt.8344A>G에서 초래되는 2개의 돌연변이에 대해 제시된다. 전혈, 혈장 및 뇌척수 유체 락테이트 준위는 상업적으로 허용 가능한 장비, 예컨대 YSI 2300 STAT 플러스 글루코스 앤드 락테이트 분석기(YSI 2300 STAT Plus Glucose & Lactate Analyzer)(YSI Life Sciences, Ohio)에 의해 측정될 수 있다.

NAD, NADP, NADH 및 NADPH 준위: NAD, NADP, NADH(NADH + H⁺) 또는 NADPH(NADPH + H⁺)의 측정은, 다양한 형광적, 효소적 또는 전기화학적 기술들, 예를 들면 US2005/0067303에서 설명된 전기화학적 검정에 의해 측정될 수 있다.

산소 소모(vO₂ 또는 VO2), 이산화탄소 출력(vCO₂ 또는 VCO2) 및 호흡 지수(VCO2/VO2):vO₂는 통상적으로 잔여부분(잔여 vO₂)에서 또는 최대 운동 강도(vO₂ max)에서 측정된다. 최적으로는, 둘다의 값들이 측정될 것이다. 그러나, 중증 장애인 환자에 대하여, v O₂ max의 측정은 비현실적일 수 있다. v O₂의 두 형태의 측정은 다양한 공급업자, 예컨대 Korr Medical Technologies, Inc.(Salt Lake City, Utah)로부터의 표준 장비를 사용하여 용이하게 달성된다. VCO2도 또한 용이하게 측정될 수 있으며, 동일한 조건 하에서 VO2 대 VCO2의 비율(VCO2/VO2, 잔여부분 또는 최대 운동 강도에서 모두)은 호흡 지수(RQ)를 제공한다.

산화된 사이토크롬 C, 환원된 사이토크롬 C, 및 산화된 사이토크롬 C 대 환원된 사이토크롬 C의 비율: 사이토크롬 C 파라미터, 예컨대 산화된 사이토크롬 C 준위(Cyt C^ox), 환원된 사이토크롬 C 준위(Cyt C^red), 및 산화된 사이토크롬 C/환원된 사이토크롬 C의 비율(Cyt C^ox)/(Cyt C^red)은, 생체 내 근적외선 분광법으로 측정될 수 있다. 예를 들면, 문헌 [Rolfe, P., "In vivo near-infrared spectroscopy, " Annu. Rev. Biomed. Eng. 2:715-54 (2000)] 및 문헌 [Strangman et al., "Non-invasive neuroimaging using near-infrared light" Biol. Psychiatry 52:679-93 (2002)]을 참조한다.

운동 내성/운동 불내성: 운동 불내성은 "호흡곤란 또는 피로의 증상 때문에 큰 골격 근육의 동적 움직임을 포함하는 활동을 수행할 수 있는 능력의 감소(the reduced ability to perform activities that involve dynamic movement of large skeletal muscles because of symptoms of dyspnea or fatigue)"로서 정의된다(문헌 [Pina et al., Circulation 107:1210 (2003)]). 종종 운동 불내성은, 근육 조직의 고장과 후속적인 소변에서의 근육 미오글로빈의 배설로 인해, 미오글로빈뇨(myoglobinuria)를 동반한다. 고갈되기 전에 러닝머신에서 도보 또는 구보에서 소요되는 시간, 고갈되기 전에 운동 자전거(고정식 자전거)에서 소요되는 시간 등과 같은 운동 불내성의 다양한 척도가 사용될 수 있다. 본 발명의 화합물 또는 방법으로의 치료는, 운동 내성에서의 약 10 % 이상 개선(예를 들면, 고갈까지의 10 % 이상의 증가, 예컨대 약 10분 내지 11분), 운동 내성에서의 약 20 % 이상 개선, 운동 내성에서의 약 30 % 이상 개선, 운동 내성에서의 약 40 % 이상 개선, 운동 내성에서의 약 50 % 이상 개선, 운동 내성에서의 약 75 % 이상 개선, 또는 운동 내성에서의 약 100 % 이상 개선을 초래할 수 있다. 운동 내성은 엄격하게는 에너지 바이오마커가 아니지만, 본 발명의 목적을 위하여, 에너지 바이오마커의 조정, 정규화 또는 향상은 운동 내성의 조정, 정규화 또는 향상을 포함한다.

유사하게는, 피루브산(피루베이트) 준위, 락테이트/피루베이트 비율, ATP 준위, 혐기성 역치; 환원된 조효소 Q(CoQ^red) 준위, 산화된 조효소 Q(CoQ^ox) 준위, 전체 조효소 Q(CoQ^tot) 준위, 산화된 사이토크롬 C 준위, 환원된 사이토크롬 C 준위, 산화된 사이토크롬 C/환원된 사이토크롬 C 비율, 아세토아세테이트 준위, 베타-하이드록시 뷰티레이트 준위, 아세토아세테이트/베타하이드록시 뷰티레이트 비율, 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신(8-OHdG) 준위, 및 반응성 산소 종의 준위는 당해 분야에 공지되어 있으며, 본 발명의 화합물 및 방법의 효능을 평가하는 데 사용될 수 있다(본 발명의 목적을 위하여, 에너지 바이오마커의 조정, 정규화 또는 향상은 혐기성 역치의 조정, 정규화 또는 향상을 포함한다).

하기 표 1은, 다양한 기능이상이 생화학 및 에너지 바이오마커에 대해 가질 수 있는 효과를 예시한 것이다. 또한, 이것은 소정의 기능이상과 전형적으로 연관된 물리적 효과(예컨대, 질환 증상 또는 기능이상의 기타 효과)를 나타낸다. 이는, 다른 곳에서 열거된 에너지 바이오마커에 덧붙여, 표에서 나열된 임의의 에너지 바이오마커가 또한 본 발명의 화합물 및 방법에 의해 조정, 향상 또는 정규화될 수 있음을 유의해야 한다. RQ = 호흡 지수; BMR = 기초 대사 속도; HR(CO) = 심박수(심장 출력); T = 체온(바람직하게는 코어 온도로서 측정됨); AT = 혐기성 역치; pH = 혈액 pH(정맥 및/또는 동맥).

기능이상의 부위	생화학적 사건	측정 가능한 에너지 바이오마커	물리적 효과
OXPHOS	↑NADH	Δ락테이트 Δ락테이트:피루베이트 비율, Δ아세토아세테이트:β-하이드록시뷰티레이트 비율	대사질환&피로
OXPHOS	↑NADH	아미노산	대사질환&피로
OXPHOS	↑NADH	유기산	대사질환&피로
OXPHOS	↑NADH	FGF21	대사질환&피로
OXPHOS	↓H⁺ 구배	ΔATP	기관 의존적 기능이상
OXPHOS	↓전자 플럭스	ΔVO₂,RQ,BMR,ΔT,AT,pH	대사질환&피로
미토콘드리아&세포질	↓ATP,↓VO₂	ΔWork,ΔHR(CO)	운동 불내성
미토콘드리아&세포질	↓ATP	ΔPCr	운동 불내성
호흡 쇄	↓Cyt C^Ox ^/ ^red	Δ~700-900nm(NIR 분광)	운동 불내성
중간 대사	↓이화작용	ΔC¹⁴-표지된 기질	대사질환&피로
호흡 쇄	↓전자 플럭스	Δ혼합된 정맥 VO₂	대사질환&피로
미토콘드리아&세포질	↑산화적 응력	Δ토코페롤&토코트라이에놀, CoQ10 도코사헥사노산	불확실
미토콘드리아&세포질	↑산화적 응력	Δ글루타티온^red	불확실
미토콘드리아&세포질	핵산 산화	Δ8-하이드록시 2-데옥시 구아노신	불확실
미토콘드리아&세포질	지질 산화	Δ아이소프로스테인, 에이카사노이드	불확실
세포 막	지질 산화	Δ에테인(breath)	불확실
세포 막	지질 산화	Δ말론다이알데하이드	불확실

본 발명의 방법에 따른 미토콘드리아 질환으로 시달리는 대상의 치료는, 대상에게서 예컨대 장애의 추가 진행의 중단까지 증상의 감소 또는 완화의 유인을 초래할 수 있다.

미토콘드리아 질환의 부분적 또는 완전한 억제는, 다른 경험을 대상이 겪게 되는 하나 이상의 증상의 심각성을 축소시키는 것을 초래할 수 있다. 예를 들어, MELAS의 부분 억제는 앓고 있는 뇌졸중-유사 또는 발작 에피소드의 수를 감소시킬 수 있다.

본원에 기재된 임의의 에너지 바이오마커 또는 에너지 바이오마커들의 임의의 조합은, 치료 또는 억제 요법의 효과를 계측하는 측정 가능한 벤치마크(benchmark)를 편리하게 제공한다. 또한, 다른 에너지 바이오마커는 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 공지되어 있으며, 억제 또는 치료 요법의 효능을 평가하기 위해 모니터링될 수 있다.

미토콘드리아 기능이상은 종종 신경계를 포함하는 유전된 멀티시스템(multisystem) 질환의 공통적인 원인이다. 미토콘드리아 질환의 병태생리의 우리의 이해에 있어서의 주요 진보들에도 불구하고, 이들 상태의 임상적 관리는 여전히 크게 유지되어 남아있다(supportive). 체계적인 접근을 사용하여(문헌 [Pfeffer et al., 2013, Nat , Rev . Neurol . (in press) PMID: 23817350])는, 우리는 미토콘드리아 질환 치료에 대한 1,039개의 출판물을 확인했으며, 이들 중 오직 35개에는 5명 초과의 환자에 대한 관찰이 포함되어 있다. 검증되지 않은 임상적 유의성의 바이오마커에 기초하는 긍정적인 결과의 보고가, 비무작위 및 비맹검 연구에서 더욱 통상적이었으며, 이는 긍정적인 출판물이기는 하지만 허술하게 실시된 연구임을 시사한다. 시도하는 디자인이 개선되었지만, 미토콘드리아 질환의 새로운 바이오마커를 개발하고자 하는 절박한 필요성이 존재한다. 임상 시도는 오직 그의 결과만큼만 신뢰 가능하며, 따라서 결과 측정의 신중하고 체계적인 선택이 극도로 중요하다. 현재, 미토콘드리아 장애를 앓는 환자에게서 새로운 약물을 평가하도록 디자인된 임상 시도에 대한 결과 측정의 선택은, 비효율적인 것이며 체계적으로는 해결되지 않았다. 결과가 오직 유효 기기를 사용하여 평가되는 시도에서만 의미있는 데이터를 얻을 수 있는 것을 감안하면, 하나는 우선적으로 표적 집단에서 선택한 기기의 세트의 검증에 대해 초점을 맞추어야 한다. 출판된 문헌의 광범위한 검색을 사용하여, 우리는 가능한 기기들에 대한 기본 검색에 기초하여 결과 측정들로 툴박스(toolbox)를 체계적으로 편집하였다(문헌 [Koene et al., 2013, Dev, Med. Child Neurol. 55:698-706]). 후속적으로, 우리는 미국식품의약국(United States Food and Drug Administration)에서 채택된 엄격한 기준을 사용하여 이 툴박스를 감소시켰다. 향후, 이들 기기의 유효성에 관한 신뢰 가능한 결론이 도출될 수 있기 전, 다양한 미토콘드리아 질환 표현형을 앓는 어린이에게서 이들 결과 측정을 사용하는 더 많은 경험이 취해져야 한다.

따라서, 바람직한 실시양태에서, 발명의 방법으로 치료 또는 억제 요법의 효능은 문헌 [Koene et al (2013, supra)]의 표 1에 나열된 툴박스의 결과 측정들 중 하나 이상을 사용하여 결정될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 효능은 문헌 [Koene et al (2013, supra)]의 표 1에서 "공통 코어 세트(Common core set)"의 결과 측정들 중 하나 이상을 사용하여 결정된다.

추가 양태에서, 본 발명은, 신생물성 질환의 증상들을 치료, 예방 또는 억제하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 앞서 본원에서 한정된 바와 같이 하나 이상의 본 발명의 화합물의 유효량으로 대상에게 투여하는 것을 포함한다. 대안적으로, 본 발명은, 신생물성 질환의 증상들을 치료, 예방 또는 억제하는 방법에 사용하기 위한, 앞서 본원에서 한정된 바와 같은 본 발명의 화합물에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 바람직하게는 앞서 본원에서 한정된 바와 같은 유효량의 하나 이상의 본 발명의 화합물, 및 허용 가능한 캐리어, 부형제 또는 비히클, 바람직하게는 약학적으로 또는 생리학적으로 허용 가능한 캐리어, 부형제 또는 비히클을 대상에게 투여하는 것을 포함한다. 신생물성 세포를 포함하는 모든 세포는 에너지를 필요로 한다. 그러므로, 에너지의 부족은 모든 세포의 활성에 영향을 미치고, 원칙적으로 모든 세포는 차선으로(sub-optimally) 작용하는 미토콘드리아에 의해 영향을 받는다. 그러나, 차선인 실제 양은 세포로부터 세포까지 변화한다. 급속하게 분열하는 신생물성 세포와 같이 비교적 높은 에너지 소모를 갖는 세포는, 전형적으로 잔여 세포와 같이 낮은 에너지 소모를 갖는 세포보다 높은 양의 OXPHOS 복합체를 필요로 한다. 그러므로, 신생물성 세포는, 정식적인 세포보다, OXPHOS을 포함하여 미토콘드리아 기능의 하향-조절에 대해 더 민감하다. 미토콘드리아 필라멘트화의 감소, 미토콘드리아 분절의 유인 및 OXPHOS 효소의 감소된 발현 중 하나 이상의 효과를 갖는 본 발명의 화합물은, 정식적인 세포에 비해 신생물성 세포의 활성 및 성장에 대해 강한 효과를 가질 것이다. 이와 같이, 이들 효과를 갖는 화합물들은 신생물성 세포의 성장을 감소 또는 억제하거나 또는 심지어 상기 세포를 사멸시키는 데 사용될 수 있다.

신생물성 질환 질환의 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 방법의 바람직한 실시양태에서, 신생물성 또는 증식성 질환은 암이다. 특정 실시양태에서, 암은 기저 세포암종, 골암, 대장암, 뇌암, 유방암, 자궁경부암, 백혈병, 간암, 폐암, 림프종, 흑색종, 난소암, 췌장암, 전립선암 또는 갑상선암으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 다른 실시양태에서, 암은 급성 림프아구 백혈병, 급성 골수성 백혈병, 부신피질 암종, AIDS-관련 암, 항문암, 충수암, 성상세포종, B-세포 림프종, 기저 세포암종, 담도암, 방광암, 골암, 대장암, 뇌간 신경교종, 뇌 종양, 유방암, 기관지 선종/카르시노이드, 버킷 림프종(Burkitt's lymphoma), 카르시노이드 종양, 뇌 성상세포종/악성 신경교종, 자궁경부암, 소아암, 만성 림프구 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 만성 골수증식 장애, 결장암, 피부 T-세포 림프종, 결합조직형성 소원형세포 종양(desmoplastic small round cell tumour), 자궁내막암, 뇌실막세포종, 식도암, 두개외 생식세포 종양, 고환외 생식세포 종양, 간외 담도암, 눈암, 안구내 흑색종/망막모세포종, 담낭암, 위암, 위장관 카르시노이드 종양, 위장관 간질 종양(gastrointestinal stromal tumour)(GIST), 생식세포 종양, 임신성 융모성 종양, 신경교종, 위 카르시노이드, 머리 및/또는 목의 암, 심장암, 간세포(간) 암, 하인두암, 시상하부 및 시각적 통로 신경교종(hypothalamic and visual pathway glioma), 카포시(Kaposi) 육종, 신장암, 후두암, 백혈병(급성 림프구/급성 골수성/만성 림프구/만성 골수성/털모양 세포(hairy cell)), 입술 및/또는 구강의 암, 간암, 비-소세포(non-small cell) 폐암, 소세포 폐암, 림프종(AIDS-관련/버킷/피부 T-세포/호지킨(Hodgkin)/비-호지킨(non-Hodgkin)/일차 중추 신경계), 마크로글로불린혈증(macroglobulinemia), 골/골육종의 악성섬유 조직구종(malignant fibrous histiocytoma of bone/osteosarcoma), 수모세포종, 흑색종, 메르켈(Merkel) 세포암종, 중피종, 전이성 편평 목암, 구강암(mouth cancer), 다발성 내분비 신생물성 증후군, 다발성 골수종/형질세포 신생물, 균상식육종, 골수형성이상 증후군, 골수형성이상/골수증식 질환, 골수성(myelogenous) 백혈병, 골수성(myeloid) 백혈병, 골수증식 질환, 비강 및/또는 부비동 암, 비강인두 카르시노마, 신경모세포종, 비-호지킨 림프종, 비-소세포 폐암, 구강암(oral cancer), 구인두암(oropharyngeal cancer), 뼈의 골육종/악성 섬유성 조직구종, 난소암, 난소상피암, 난소 생식세포 종양, 췌장암, 섬세포암, 부비동 및 비강의 암, 갑상선암, 음경암, 인두암(pharyngeal cancer), 크롬친화세포종(pheochromocytoma), 뇌의 성상세포종, 뇌의 종자세포종(germinoma), 송과체모세포종(pineoblastoma) 및/또는 천막상 원시신경 외배엽 종양(supratentorial primitive neuroectodermal tumour), 뇌하수체 선종, 형질세포 신생물/다발성 골수종, 흉막폐장 모세포종(pleuropulmonary blastoma), 중추신경계 림프종, 전립선암, 직장암, 신장세포 암종, 망막모세포종, 횡문근 육종, 타액선암, 유잉(Ewing) 육종, 카포시 육종, 연조직 육종, 자궁 육종, 세자리(Sezary) 증후군, 피부암(비-흑색종), 피부암(흑색종), 피부 암종(메르켈 세포), 소세포 폐암, 소장암, 연조직 육종, 편평세포 암종, 전이성 오컬트 주 편평 목암(squamous neck cancer with metastatic occult primary), 위암, 천막상 원시신경 외배엽 종양, T-세포 림프종, 고환암, 후두암, 흉선종 및/또는 흉선 암종, 갑상선암, 전이성 암, 융모 종양, 요관 및/또는 신우의 암, 요도암, 자궁내막암, 자궁 육종, 질암, 시각 통로와 시상하부 신경교종(visual pathway and hypothalamic glioma), 외음부암, 발덴스트롬(Waldenstrom) 마크로글로불린혈증 또는 윌름즈(Wilms) 종양을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 화합물의 화장품 용도에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 화합물은 치료된 개체에서, 특히 노화로 인해 또는 태양에 대한 과도한 노출로 인해 피부가 노화된 개체에서의 피부를 소생시키기 위해 (방법에서) 사용될 수 있다. 둘다의 상태는 피부에서 자유 라디칼의 생성과 관련되어 있다. 상기 개체의 세포에서 미토콘드리아 필라멘트화, 미토콘드리아 분절의 예방 또는 감소, 및 OXPHOS 효소의 증가된 발현 중 적어도 하나에 의해, 피부에서 자유 라디칼의 활성을 저하시킬 수 있으며 적어도 피부에서 추가적으로 노화시키는 것을 지연시킬 수 있다. 이와 같이, 하나에서는 또한 예방으로서, 즉 치료되지 않은 채로 잔존하면 피부에 작용할 수 있는 자유 라디칼을 감소시키기 위해 본 발명의 조성물을 사용할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 이 양태에서, 본 발명의 화합물은 미토콘드리아 필라멘트화, 미토콘드리아 분절의 예방 또는 감소, 및 OXPHOS 효소의 증가된 발현 중 하나 이상을 포함하는 효과에 적용된다. 이들 효과를 갖는 바람직한 화합물들은 앞서 본원에서 지적된다.

본 발명의 화합물은 또한 실험적인 시스템에서 하나 이상의 에너지 바이오마커를 조정하기 위해 연구 용도들에서, 예컨대 시험관 내에서, 생체 내에서, 또는 생체 외 실험에서 사용될 수 있다. 이러한 실험 시스템은 세포 샘플, 조직 샘플, 세포 성분 또는 세포 성분들의 혼합물, 부분 기관, 전체 기관 또는 유기체일 수 있다. 이러한 연구 용도들로는, 검정 시약으로서의 용도, 생화학적 경로의 해명, 또는 하나 이상의 본 발명의 화합물의 존재/부재에서의 실험 시스템의 대사 상태에 대한 다른 제제의 효과의 평가가 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다.

또한, 본 발명의 화합물은 생화학적 시험 또는 검정에 사용될 수 있다. 이러한 시험들에는, 하나 이상의 본 발명의 화합물의 투여에 대한 대상의 잠재적 반응(또는 대상의 특정 하위세트의 반응)을 평가하기 위해, 또는 본 발명의 화합물이 특정 대상 또는 대상의 하위세트에서 최적 효과를 생성시키는 지를 결정하기 위해, 대상으로부터의 조직 또는 세포 샘플로 하나 이상의 본 발명의 화합물의 항온처리가 포함될 수 있다. 이러한 시험 또는 검정 중 하나에서는, 1) 하나 이상의 에너지 바이오마커의 조정이 검정될 수 있는 대상 또는 대상의 세트로부터의 세포 샘플 또는 조직 샘플을 얻는 것; 2) 세포 샘플 또는 조직 샘플에 하나 이상의 본 발명의 화합물을 투여하는 것; 및 3) 하나 이상의 화합물의 투여 전 에너지 바이오마커의 상태와 비교하여, 하나 이상의 화합물의 투여 후에 하나 이상의 에너지 바이오마커의 조정의 양을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

이러한 시험 또는 검정 중 다른 것에서는, 1) 하나 이상의 에너지 바이오마커의 조정이 검정될 수 있는 대상 또는 대상의 세트로부터의 세포 샘플 또는 조직 샘플을 얻는 것; 2) 세포 샘플 또는 조직 샘플에 적어도 2개의 본 발명의 화합물을 투여하는 것; 3) 적어도 2개의 화합물의 투여 전 에너지 바이오마커의 상태와 비교하여, 적어도 2개의 화합물의 투여 후에 하나 이상의 에너지 바이오마커의 조정의 양을 결정하는 것; 및 4) 단계 3)에서 결정된 조정의 양에 기초하는 치료, 억제 또는 조정에서 사용하기 위한 화합물을 선택하는 것을 포함할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 화합물을 포함하는 조성물은, 의약 및 화장 제조물로서 또는 다양한 다른 매체, 예컨대 인간 또는 동물을 위한 식품, 예컨대 의학 식품 및 식이요법 보충제로 제조될 수 있다. "의학 식품"은 특유의 영양 요건이 존재하는 질환 또는 상태의 특정 식이요법 관리를 위해 의도된 제품이다. 비제한적인 예로서, 의학 식품은 (소화관 내 투여로서도 지칭되는) 공급관(feeding tube)을 통해 공급된 비타민 및 미네랄 배합물을 포함할 수 있다. "식이요법 보충제"는 인간 식이요법을 보충하도록 의도되고 전형적으로는 환제, 캡슐 및 정제 등의 배합물(제형)(formulation)의 형태로 제공되는 제품을 의미한다. 비제한적인 예로서, 식이요법 보충제는 하기 성분들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 비타민, 미네랄, 허브(herb), 식물(botanical); 아미노산, 총 식이요법 섭취를 증가시킴으로써 식이요법을 보충하도록 의도된 식이요법 물질, 및 임의의 전술된 것들의 농축물, 대사물, 구성성분, 추출물 또는 조합물. 식이요법 보충제는 또한 식품 바(food bar), 음료, 분말, 시리얼, 조리된 식품, 식품 첨가물 및 캔디(candy); 또는 미토콘드리아 기능이상을 수반하는 신경퇴행성 질환의 진행을 예방 또는 중단하도록 또는 뇌 건강을 촉진시키도록 설계된 다른 기능성 식품을 포함하지만 이에 국한되지는 않는 식품 내에 혼입될 수 있다. 의약 제조물로서 투여하는 경우, 조성물은 다수의 방법 중 임의의 것으로 환자에게 예방 또는 치료로서 투여될 수 있다. 조성물은 단독으로 또는 다른 약학적 또는 화장용 제제와 함께 투여될 수 있으며, 이의 생리학적으로 허용 가능한 캐리어와 조합될 수 있다. 특정 배합물의 투여를 위한 유효량 및 방법은 개별 대상, 상태 또는 질환의 단계, 및 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 자명한 기타 요인들에 따라 달라질 수 있다. 치료의 과정 동안, 본 발명의 조성물의 농도는 원하는 준위로 유지되는 것을 보장하기 위해 모니터링될 수 있다. 본 발명의 조성물은, 식품을 포함하지만 이에 국한되지는 않는, 소화될 수 있는 다른 생리학적으로 허용 가능한 물질과 배합될 수 있다.

본원에 기재된 화합물은 약학적으로 또는 생리학적으로 허용 가능한 부형제, 캐리어 및 비히클과 같은 첨가제와의 배합에 의해 약학 또는 화장품 조성물로서 배합될 수 있다. 적합한 약학적으로 또는 생리학적으로 허용 가능한 부형제, 캐리어 및 비히클로는, 처리제(processing agent) 및 약물 전달 개질제(modifier) 및 개선제(enhancer), 예컨대, 예컨대 칼슘 포스페이트, 마그네슘 스테아레이트, 활석, 모노사카라이드, 다이사카라이드, 전분, 젤라틴, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 소듐 카복시메틸 셀룰로스, 덱스트로스, 하이드록시프로필-P-사이클로덱스트린, 폴리바이닐피롤리디논, 저융점 왁스, 이온 교환 수지 등뿐만 아니라, 이들 중 임의의 2개 이상의 조합이 포함된다. 다른 적합한 약학적으로 허용 가능한 부형제는, 본원에 참고로 인용되어 있는, 문헌 ["Remington's Pharmaceutical Sciences, " Mack Pub. Co. , New Jersey (1991)], 및 문헌 ["Remington: The Science and Practice of Pharmacy, " Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 20th edition (2003) and 21" edition (2005)]에 기재되어 있다.

약학 또는 화장품 조성물은 단위 투여 배합물(unit dose formulation)을 포함할 수 있으며, 단위 투여량(unit dose)은 치료 또는 억제 효과를 갖기에 충분한 투여량 또는 에너지 바이오마커를 조정, 정규화 또는 향상시키는 데 유효량이다. 단일 투여량은 치료 또는 억제 효과를 갖는 단위 투여량으로서 충분할 수 있거나, 또는 에너지 바이오마커를 조정, 정규화 또는 향상시키는 데 유효량일 수 있다. 대안적으로, 단위 투여량은 장애의 치료 또는 억제의 과정에서, 또는 에너지 바이오마커를 조정, 정규화 또는 향상시키기 위해 주기적으로 투여되는 투여량일 수 있다.

본 발명의 화합물을 함유하는 약학 또는 화장품 조성물은, 의도된 투여 방법에 적합한 임의의 형태, 예컨대 용액, 현탁액, 또는 에멀젼일 수 있다. 액체 캐리어는 전형적으로 용액, 현탁액 및 에멀션을 제조하는 데 사용된다. 본 발명의 실시에 사용하기 위해 고려되는 액체 캐리어는, 예컨대 물, 염수, 약학적으로 허용 가능한 유기 용매(들), 약학적으로 허용 가능한 오일 또는 지방 등뿐만 아니라, 이들 중 2개 이상의 혼합물을 포함한다. 액체 캐리어는 다른 적합한 약학적으로 허용 가능한 첨가제, 예컨대 가용화제, 유화제, 영양제, 완충제, 보존제, 현탁제, 증점제, 점도 조절제, 안정화제 등을 함유할 수 있다. 적합한 유기 용매는 예컨대 일가 알코올, 예컨대 에탄올, 및 다가 알코올, 예컨대 글라이콜을 포함한다. 적합한 오일로는 예를 들면 대두유, 코코넛유, 올리브유, 잇꽃유, 면실유 등이 포함된다. 비경구 투여를 위해, 캐리어는 또한 오일성 에스터, 예컨대 에틸 올레에이트, 아이소프로필 미리스테이트 등일 수 있다. 본 발명의 조성물은 미립자, 마이크로캡슐, 리포좀 캡슐화 등뿐만 아니라, 이들 중 2개 이상의 조합의 형태로 존재할 수 있다.

확산 제어된 매트릭스 방식 또는 부식성 시스템과 같이 시간-방출 또는 제어된 방출 전달 시스템이 예컨대 하기 문헌에서 기재된 바와 같이 사용될 수 있다: 문헌 [Lee, "Diffusion-Controlled Matrix Systems", pp. 155-198 and Ron and Langer, "Erodible Systems", pp. 199-224, in "Treatise on Controlled Drug Delivery", A. Kydonieus Ed. , Marcel Dekker, Inc. , New York 1992]. 매트릭스는 예컨대 가수 분해 또는 효소 절단에 의해, 예컨대 프로테아제에 의해 제자리에서 및 생체 내에서 자연적으로 분해할 수 있는 생분해 가능한 물질일 수 있다. 전달 시스템은 예를 들면 하이드로 겔의 형태로 예컨대 천연 또는 합성 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 분할 가능한 연결기를 갖는 중합체의 예로는 폴리에스터, 폴리오쏘에스터, 폴리안하이드라이드, 폴리사카라이드, 폴리(포스포에스터), 폴리아마이드, 폴리유레테인, 폴리(이미도카보네이트) 및 폴리(포스파젠)이 포함된다.

본 발명의 화합물은, 필요에 따라 통상적인 비독성 약학적으로 또는 생리학적으로 허용 가능한 캐리어, 보조제 및 비히클을 함유하는 투여 단위 배합물로, 소화관 내로, 경구적으로, 비경구적으로, 설하로, 흡입에 의해(예컨대, 미스트 또는 스프레이), 직장으로 또는 국소적으로 투여될 수 있다. 예를 들어, 적합한 투여의 모드는 경구, 피하, 경피, 점막투과, 이온삼투요법, 정맥 내, 동맥 내, 근육 내, 복강 내, 비강 내(예컨대, 비강 점막을 통해), 경막 하, 직장, 위장관 등, 및 특정 또는 영향받은 기관 또는 조직에 직접적인 투여를 포함한다. 중추 신경계로의 전달을 위해, 척추 및 경막 외 투여 또는 대뇌 심실에 대한 투여가 사용될 수 있다. 국소 투여는 또한 경피 패치 또는 이온삼투요법 장치와 같은 경피 투여의 사용을 수반할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 비경구는 피하 주사, 정맥 내, 근육 내, 흉골 내 주사 또는 주입 기법을 포함한다. 화합물은 투여의 원하는 경로에 적절하게 약학적으로 허용 가능한 캐리어, 보조제 및 비히클과 혼합된다. 경구 투여는 투여의 바람직한 경로이고, 경구 투여에 적합한 배합물이 바람직한 배합물이다. 본원에 사용하기 위해 기재된 화합물은 고체 형태로, 액체 형태로, 에어로졸 형태로, 또는 정제, 환제, 분말 혼합물, 캡슐, 과립, 주사, 크림, 용액, 좌제, 관장, 결장 관개(colonic irrigation), 에멀젼, 분산액, 식품 프리믹스(food premix)의 형태로, 및 기타 적절한 형태로 투여될 수 있다. 화합물은 또한 리포좀 배합물로 투여될 수 있다. 화합물은 또한 전구약물로서 투여될 수 있으며, 전국약물은 치료된 대상에게서 치료적으로 효과를 갖는 형태로 변형을 겪는다. 추가의 투여 방법은 당해 분야에 알려져 있다.

주사 가능한 제조물, 예컨대 멸균 주사 가능한 수성 또는 유성(oleaginous) 현탁액은, 적합한 분산 또는 습윤제 및 현탁제를 사용하여 공지된 기술에 따라 배합될 수 있다. 멸균 주사 가능한 제조물은 또한 예컨대 프로필렌 글라이콜의 용액으로서 비독성 비경구적으로 허용 가능한 희석제 또는 용매 중의 멸균 주사 가능한 용액 또는 현탁액일 수 있다. 사용될 수 있는 허용 가능한 비히클 및 용매는 물, 링거 용액 및 등장성 염화나트륨 용액이다. 또한, 통상적으로 용매 또는 현탁 매질로서 멸균의 고정된 오일이 사용된다. 이들 목적을 위해, 합성 모노- 또는 다이글리세라이드를 포함하는 임의의 블랜드 고정된 오일이 사용될 수 있다. 또한, 올레산과 같은 지방산은 주사제의 제조에서의 용도를 갖는다.

약물의 직장 투여용 좌제는, 실온에서 고체이지만 직장 온도에서는 액체이며 따라서 직장에서 용융되어 약물을 방출하게 되는, 코코아 버터 및 폴리에틸렌 글라이콜과 같은 적합한 비자극성 부형제와 약물을 혼합함으로써 제조될 수 있다.

경구 투여용 고체 투여 형태로는 캡슐, 정제, 환제, 분말 및 과립이 포함될 수 있다. 이러한 고체 투여 형태에서, 활성 화합물은 수크로오스, 락토오스 또는 전분 같은 적어도 하나의 불활성 희석제와 혼합될 수 있다. 이러한 투여 형태는 또한 불활성 희석제 이외의 추가 물질, 예컨대 마그네슘 스테아레이트와 같은 윤활제를 포함할 수 있다. 캡슐, 정제 및 환제의 경우, 투여 형태는 또한 완충제를 포함할 수 있다. 정제 및 환제는 부가적으로 장용 코팅으로 제조될 수 있다.

경구 투여용 액체 투여 형태는 약학적으로 허용 가능한 에멀젼, 용액, 현탁액, 시럽, 및 물과 같이 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 불활성 희석제를 함유하는 엘릭시르(elixir)를 포함할 수 있다. 이러한 조성물은 또한 보조제, 예컨대 습윤제, 유화제 및 현탁제, 사이클로 덱스트린, 및 감미제, 풍미제 및 방향제를 포함할 수 있다.

본 발명의 화합물은 또한 리포좀 형태로 투여될 수 있다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 리포좀은 일반적으로 인지질 또는 다른 지질 물질로부터 유도된다. 리포좀은 수성 매질 중에 분산되어 있는 모노- 또는 다중층 수화된 액정에 의해 형성된다. 리포좀을 형성할 수 있는 임의의 비독성의 생리학적으로 허용 가능한 및 대사 가능한 지질이 사용될 수 있다. 리포좀 형태의 본 발명의 조성물은, 본 발명의 화합물에 덧붙여, 안정화제, 보존제, 부형제 등을 함유할 수 있다. 바람직한 지질은, 천연 및 합성 둘다인, 인지질 및 포스파티딜 콜린(레시틴)이다. 리포좀을 형성하는 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 문헌 [Prescott, Ed., Methods in Cell Biology, Volume XIV, Academic Press, New York, N. Y., p. 33 et seq (1976)]을 참조한다.

또한, 본 발명은 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 데 유용한 물질을 함유하는 제조 물품 및 키트를 제공한다. 제조 물품은 라벨(label)을 갖는 콘테이너(container)를 포함한다. 적절한 콘테이너는 예컨대 병(bottle), 바이알(vial) 및 시험관(test tube)을 포함한다. 콘테이너는 유리 또는 플라스틱과 같은 다양한 물질로부터 형성될 수 있다. 콘테이너는 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방, 또는 억제하는 데 효과적인 활성화제를 갖는 조성물을 보유하고 있다. 조성물 중의 활성화제는 본 발명의 화합물들 중 하나 이상이다. 콘테이너 상의 라벨은 바람직하게는 조성물이 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 데 사용된다는 것을 나타내며, 또한 전술된 바와 같이 생체 내 또는 시험관 내 용도에 대한 지시사항(direction)을 나타낼 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명의 화합물 중 임의의 하나 이상을 포함하는 키트를 제공한다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 키트는 전술된 콘테이너를 포함한다. 다른 실시양태에서, 본 발명의 키트는 전술된 콘테이너 및 완충액을 포함하는 제 2 콘테이너를 포함한다. 이것은, 다른 완충제, 희석제, 필터, 바늘, 주사기, 및 본원에 기재된 임의의 방법을 수행하기 위한 지시사항을 갖는 패키지 삽입물을 포함하는, 상업적 및 사용자 관점에서 바람직한 다른 물질들을 추가로 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 키트는 예컨대 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방, 또는 억제하기 위한 방법을 포함하는, 본원에 기재된 방법들 중 임의의 것에 사용될 수 있다.

캐리어 물질과 조합되어 단일 투여 형태를 제조할 수 있는 활성 성분의 양은 활성 성분이 투여되는 숙주 및 특정 투여 모드에 따라 변할 것이다. 그러나, 임의의 특정 환자에 대한 특정 투여량 준위는, 사용되는 특정 화합물의 활성, 연령, 체중, 신체 영역, 체질량 지수(body mass index)(BMI), 총체적 건강, 성별, 식이요법, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도, 약물의 조합, 및 치료되는 요법 또는 상태를 겪는 특정 질환의 종류, 진행 및 위중성을 포함하는 다양한 요인들에 따라 달라질 것임이 이해될 것이다. 선택된 단위 투여는 통상적으로 제조되며, 혈액, 조직, 기관 또는 신체의 다른 표적화된 영역에서 약물의 한정된 최종 농도를 제공하도록 투여된다. 소정 상황에 대한 유효량은 통상적 실험에 의해 용이하게 결정되며, 통상적인 임상의(clinician) 또는 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자의 기술과 판단 내에 존재한다.

사용될 수 있는 투여의 예는, 약 0.1 μg/kg 내지 약 300 mg/kg의 투여 범위 내, 또는 약 1.0 μg/kg 내지 약 40 mg/kg 체중 내, 또는 약 1.0 μg/kg 내지 약 20 mg/kg 체중 내, 또는 약 1.0 μg/kg 내지 약 10 mg/kg 체중 내, 또는 약 10.0 μg/kg 내지 약 10 mg/kg 체중 내, 또는 약 100 μg/kg 내지 약 10 mg/kg 체중 내, 또는 약 1.0 mg/kg 내지 약 10 mg/kg 체중 내, 또는 약 10 mg/kg 내지 약 100 mg/kg 체중 내, 또는 약 50 mg/kg 내지 약 150 mg/kg 체중 내, 또는 약 100 mg/kg 내지 약 200 mg/kg 체중 내, 또는 약 150 mg/kg 내지 약 250 mg/kg 체중 내, 약 200 mg/kg 내지 약 300 mg/kg 체중 내, 또는 약 250 mg/kg 내지 약 300 mg/kg 체중 내에서 본 발명의 화합물의 유효량이다. 사용될 수 있는 다른 투여는 약 0.01 mg/kg 체중, 약 0.1 mg/kg 체중, 약 1 mg/kg 체중, 약 10 mg/kg 체중, 약 20 mg/kg 체중, 약 30 mg/kg 체중, 약 40 mg/kg 체중, 약 50 mg/kg 체중, 약 75 mg/kg 체중, 약 100 mg/kg 체중, 약 125 mg/kg 체중, 약 150 mg/kg 체중, 약 175 mg/kg 체중, 약 200 mg/kg 체중, 약 225 mg/kg 체중, 약 250 mg/kg 체중, 약 275 mg/kg 체중, 또는 약 300 mg/kg 체중이다. 본 발명의 화합물은 일일 단일 투여량으로 투여될 수 있거나, 또는 총 일일 투여는 매일 2, 3 또는 4회의 분할 투여로 투여할 수 있다.

본 발명의 화합물은 단독의 활성 약학 또는 화장품 제제로서 투여될 수 있지만, 이들은 또한 장애의 치료 또는 억제에 사용되는 하나 이상의 다른 제제와 조합하여 사용될 수도 있다. 미토콘드리아 장애 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태와 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하기 위한 본 발명의 화합물과의 조합에 유용한 대표적인 제제로는, 조효소 Q, 비타민 E, 이데베논, MitoQ, EPI-743, 비타민 K 및 이의 유사체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 다른 비타민 및 항산화 화합물이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다.

추가의 활성화제가 본 발명의 화합물과 조합되어 사용되는 경우, 추가의 활성화제는 일반적으로 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌 [Physicians' Desk Reference (PDR) 53rd Edition (1999)]에 나타낸 바와 같이 치료학적 양으로, 또는 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 공지되는 바와 같은 치료학적으로 유용한 양으로 사용될 수 있다. 본 발명의 화합물 및 다른 치료학적 활성화제는 권장된 최대 임상 투여 또는 더욱 낮은 투여량으로 투여될 수 있다. 투여의 경로, 질환의 위중도 및 환자의 반응에 따라 원하는 치료 반응을 얻기 위하여, 본 발명의 조성물 중의 활성 화합물의 투여 준위는 변화될 수 있다. 다른 치료제와 조합되어 투여되는 경우, 치료제는 동일한 시간에서 또는 기타 시간들에서 제공되는 별도의 조성물로서 배합될 수 있거나, 또는 치료제는 단일 조성물로서 제공될 수 있다.

이 문서에서 및 이의 특허청구범위에서, 동사 "포함하는(to comprise)" 및 이의 활용형은 어휘를 뒤따르는 항목(item)들이 포함되지만 특별히 언급되지 않은 항목들이 배제되지 않는 것을 의미하는 것으로서 비제한적인 방식으로 사용된다. 또한, 부정 관사 "a" 또는 "an"에 의한 요소의 참조는, 내용상 명백하게 하나가 존재하고 요소들 중 오직 하나만이 요구되지 않는다면, 하나 초과의 요소가 존재할 가능성을 배제하지 않는다. 따라서, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 통상적으로 "적어도 하나(at least one)"를 의미한다.

본 명세서에서 인용된 모든 특허 및 참조 문헌들은 본원에 그 전체가 참조로 인용되어 있다.

하기 실시예는 오직 예시적 목적으로만 제공되며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

도 1. 지정된 농도들에서, 화합물 F(KH001; 도 1a), 화합물 K(KH002; 도 1b) 또는 화합물 N(KH003; 도 1c)에 72시간 동안 세포를 노출시킨 후, 웨스턴 블롯팅(western blotting)에 의해 결정되는 복합체 I 및 II의 단백질 발현 준위. CT는 대조군 인간 피부 섬유아세포 세포주 5120-C이고, P1은 환자 세포주 7206-S7이고, P2는 환자 세포주 5175-S7이고, C I는 완전하게 조립된 단백질 복합체 I이고, C II는 완전하게 조립된 단백질 복합체 II이다.
도 2. 완전하게 조립된 복합체 I(도 2a) 또는 복합체 II(도 2b)의 단백질 준위는 대조군 세포주 5120-C 또는 환자 세포주 5175-S7를 72시간 동안 지정된 농도들에서 화합물 N(KH003)에 노출시킨 후에 결정되었다. 막대에서의 숫자는 독립적인 실험의 수를 나타낸다. *, ** 및 ***는 비히클-처리된 대조군 또는 환자 세포와 비교되는 유의적 차이(P<0.05, P<0.01 및 P<0.001)를 나타낸다.
도 3. 복합체 I 하위단위에서 여러 돌연변이들을 함유하는, 도면에 나타낸 바와 같은 환자 세포주들은, 화합물 F(KH001; 도 3a), 화합물 K(KH002; 도 3b) 또는 화합물 N(KH003; 도 3c)의 농도를 증가시키면서 항온처리되었다. 72시간 후, CM-DCF의 형성은 세포 내 ROS 준위들의 간접 지표(indication)로서 측정되었다. N은 독립적 실험의 수를 나타내고, n은 각 실험 내의 샘플의 수를 나타내고, veh(비히클은 100%로서 설정됨)는 세포주가 오직 0.1 % DMSO만으로 처리된 것을 나타낸다.
도 4. 실시예 4에서 기재된 바와 같이 시험된, Ndufs4 녹아웃 마우스(knockout mouse)의 그립 강도(Grip Strength)에 대한 화합물 N(KH003)의 생체 내 효과. KO = Ndufs4 녹아웃 마우스; WT = 상응하는 야생형 마우스; 비히클 = 활성 성분이 없는 대조군 주사; KH003 = 활성 성분으로서 화합물 N을 갖는 주사.

약어 목록

8-OHdG 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신

Ac 아세테이트

ACBT ε-아미노카프로산 및 비스-트리스/HCl

ADP 아데노신 다이포스페이트

AKBR 아세토아세테이트/3-하이드록시뷰티레이트

ALS 근위축성 측삭 경화증

AT 혐기성 역치

ATP 아데노신 트라이포스페이트

BOC t-뷰톡시카보닐

BMI 체질량 지수

BMR 기초 대사 속도

BN-PAGE 블루 네이티브(Blue Native) 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동

CM-H₂DCFDA 5-(및-6)-클로로메틸-2',7'-다이클로로다이하이드로플루오레세인 다이아세테이트

CO 심장 출력

CPEO 만성 진행성 외부 안근마비

CSA 사이클로스포린 A

CT 대조군 인간 피부 섬유아세포 세포주

CYT C 사이토크롬 c

DCM 다이클로로메테인

DIPEA N,N-다이아이소프로필에틸아민

DMF 다이메틸폼아마이드

DMSO 다이메틸 설폭사이드

DOA 우성유전 시신경 위축

EDCI 1-에틸-3-(3-다이메틸아미노프로필)카보다이이미드

EDTA 에틸렌다이아민테트라아세트산

Et 에틸

FRDA 프리이드라이히 실조

Gly 글라이실

HEPES 4-(2-하이드록시에틸)-1-피페라진에테인설폰산

HOBt 하이드록시벤조트라이아졸

HPLC 고성능 액체 크로마토그래피

HR 심박수

ITIES 2개의 비혼화성의 전해질 용액들 사이의 인터페이스

KSS 컨스-세이어 증후군

LHON 레버씨 선천성 시신경병증

Me 메틸

MEGDEL 3-메틸글루타콘 산성뇨, 감각신경성 난청, 뇌병증 및 레이-유사 증후군의 신경-방사선적 발견

MELAS 미토콘드리아 근병증, 뇌병증, 고젖산혈증, 뇌졸중

MERRF 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질

MIDD 모계유전 당뇨병 및 난청

MitoQ₁₀ 미토퀴논

MNGIE 미토콘드리아 신경위장관 뇌병증

MRS 자기 공명 분광법

NAD⁺ 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드

NADH 환원된 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드

NARP 신경병증 실조 망막색소변성

NMM N-메틸모르폴린

Orn 오르니틸(ornithyl)

OXPHOS 산화적 인산화

PBS 포스페이트-완충된 염수

PCr 포스포크레아틴

PDR 의사약전(Physicians' Desk Reference)

PVDF 폴리바이닐리덴 다이플루오라이드

Qc 심장 출력

QSPR 정량적 구조-성질 관계(Quantitative Structure-Property Relationship)

ROS 반응성 산소 종

RQ 호흡 지수

Su 숙신이미드

THF 테트라하이드로퓨란

TFA 트라이플루오로아세테이트

TFAH 트라이플루오로아세트산

VCO2 이산화탄소 출력의 준위

VO2 산소 소모의 준위

VO2max 전신 산소 소모

Z 벤질옥시카보닐

실시예

실시예 1: 화합물의 합성

1.1 화합물 F, K, N 및 O의 합성

1.1.1 총체적 정보

달리 지적되지 않는다면, 물질은 상업적 공급업자로부터 구입하며, 받은 대로 사용하였다. 수소화칼슘으로부터 CH₂Cl₂을 새로이 증류하였다. 모든 공기 및 습기 민감성 반응들은 건조한 질소의 불활성 분위기 하에서 수행하였다. Acros 실리카 겔(0.035-0.070 mm, 6 nm)를 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 수행하였다.

1.1.2 트롤록스 (상표명) 2- 구아니디노글라이실아미노에틸아마이드 트라이플루오로아세테이트(화합물 F)의 합성

단계 A: DMF(45 mL) 중의 트롤록스(상표명)(1.2 g, 4.65 mmol)의 용액에 HOBt(0.691 g, 5.12 mmol), 이어서 EDCI(0.981 g, 5.12 mmol)을 첨가하였다. 맑은 용액이 얻어질 때까지 혼합물을 교반하였다. 그 다음, DIPEA(0.891 mL, 5.12 mmol)를 적가하였다. 용액을 4 ℃까지 냉각시키고(얼음 조), Boc-에틸렌다이아민(0.811 mL, 4.88 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 5분 동안 4 ℃에서 교반하고, 실온까지 가온시키고, 1시간 더 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 EtOAc(200 mL)로 희석하고, 수성 시트르산(10 중량%, 2 × 60 mL)으로 세척하였다. 합쳐진 수성상을 EtOAc(60 mL)로 추출한 후, 유기상을 합하고, H₂O(60 mL), 포화 수성 NaHCO₃(60 mL), H₂O(60 mL) 및 염수(60 mL)로 세척하고, Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 수득된 중간체 A(1.8 g)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: EtOAc(25 mL) 중의 중간체 A(1.75 g, 4.46 mmol)의 용액에 EtOAc(45 mL) 중의 HCl의 새로이 제조된 포화 용액을 첨가하였다. 용액을 45분 동안 교반 하였으며, 그 동안 백색 침전물이 형성되었다. 그 다음, 현탁액을 Et₂O(150 mL)로 희석하고, 생성된 혼합물을 추가로 30분 동안 교반하였다. 고체를 여과에 의해 수거하고, Et₂O(2 × 30 mL)로 세척하고, 진공 하에서 건조시켰다. 수득된 중간체 B(1.36 g)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 C: DMF(40 mL) 중의 중간체 B(1.32 g, 4.0 mmol)의 용액을 4 ℃까지 냉각시켰다(얼음 조). 그 다음, DIPEA(1.5 mL, 8.8 mmol)를 적가한 후, Boc-Gly-OSu(1.1 g, 4.0 mmol)를 적가하였다. 혼합물을 실온까지 가온하고, 1.5시간 동안 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 EtOAc(250 mL)로 희석하고, 수성 시트르산(10 중량%, 2 × 50 mL), H₂O(50 mL), 포화 수성 NaHCO₃(2 × 50 mL), H₂O(50 mL) 및 염수(50 mL)로 세척하고, Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 수득된 중간체 C(1.52 g)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 D: EtOAc(20 mL) 중의 중간체 C(1.42 g, 3.16 mmol)의 용액에 EtOAc(40 mL) 중의 HCl의 새로이 제조된 포화 용액을 첨가하였다. 용액을 1시간 동안 교반하였으며, 그 동안 백색 침전물이 형성되었다. 그 다음, 현탁액을 Et₂O(120 mL)로 희석하고, 생성된 혼합물을 추가로 30분 동안 교반하였다. 고체를 여과에 의해 수거하고, Et₂O(2 × 25 mL)로 세척하고, 진공 하에서 건조시켰다. 수득된 중간체 D(925 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 E: DMF(3 mL) 중의 중간체 D(200 mg, 0.52 mmol)의 용액에 1,3-다이-Boc-2-(트라이플루오로메틸설포닐)구아니딘(223 mg, 0.57 mmol), 이어서 NMM(0.15 mL, 1.35 mmol)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 16시간 동안 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 EtOAc(15 mL)로 희석하고, 수성 시트르산(10 중량%, 2 × 5 mL), H₂O(5 mL), 염수(2 × 5 mL)로 추출하고, Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 플래쉬 칼럼 크로마토그래피(EtOAc/헵테인 2:1)에 의해 정제하여 백색 고체로서 중간체 E(259 mg)를 수득하였다.

단계 F: TFA/DCM(1:1 v/v, 4 mL) 중의 중간체 E(144 mg, 0.24 mmol)의 용액을 2시간 동안 교반하였다. 그 다음, 용액을 톨루엔(2 × 10 mL)으로 희석하고, 진공 하에서 농축시켰다. 잔류물을 H₂O(2 × 10 mL)로 스트리핑시키고(strip), H₂O(3 mL)로부터 동결시켰으며, 이로 인해 백색 분말로서 트롤록스(상표명) 2-구아니디노글라이실아미노-에틸아마이드 트라이플루오로아세테이트(123 mg)가 수득되었다.

화합물 F의 ¹H NMR(D₂O, 400 MHz): δ (ppm) = 3.74 (s, 2H), 3.44-3.21 (m, 4H), 2.72-2.60 (m, 1H), 2.54-2.41 (m, 1H), 2.35-2.25 (m, 1H), 2.17 (s, 3H), 2.16 (s, 3H), 2.07 (s, 3H), 1.88-1.77 (m, 1H), 1.50 (s, 3H).

1.1.3 트롤록스 (상표명)-2- 아세트아미디노글라이실아미노에틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 K)

단계 G: 메탄올(4 mL) 중의 중간체 D(136 mg, 0.35 mmol)의 용액에 메탄올(7 N, 0.2 mL) 중의 NH₃을 첨가한 후, 에틸 아세트이미데이트 하이드로클로라이드(65 mg, 0.53 mmol)를 적가하였다. 혼합물을 15분 동안 교반하였다. 그 다음, 실리카 겔(400 mg)을 용액에 첨가하고, 생성된 혼합물을 환원 하에서 농축시켰다. 플래쉬 칼럼 크로마토그래피(DCM/메탄올 9:1 내지 8:2)에 의해 정제시킨 후, H₂O(3 mL)로부터 동결시켰으며, 이로 인해 회백색 분말로서 트롤록스(상표명) 2-아세트아미디노글라이실아미노에틸아마이드 하이드로클로라이드(120 mg)이 수득되었다.

화합물 K의 ¹H NMR(D₂O, 400 MHz): δ (ppm) = 3.86-3.75 (m, 2H), 3.46-3.23 (m, 4H), 2.72-2.63 (m, 1H), 2.51-2.47 (m, 1H), 2.35-2.28 (m, 1H), 2.29 (s, 3H), 2.18 (s, 3H), 2.16 (s, 3H), 2.07 (s, 3H), 1.87-1.78 (m, 1H), 1.51 (s, 3H).

1.1.4 트롤록스 (상표명) 오르틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 N)

단계 H: DMF(7 mL) 중의 Z-Orn(Boc)-OH(2.5 g, 6.8 mmol)의 용액을 4 ℃까지 냉각시키고(얼음 조), 이어서 탄산칼륨(6.8 mmol 0.94 g)을 적가하였다. 생성된 현탁액을 5분 동안 교반한 후, 아이오도메테인(0.51 mL, 8.2 mmol)을 적가하였다. 혼합물을 실온까지 가온하고, 2.5시간 동안 교반하였다. 그 다음, H₂O(10 mL)을 첨가하고, 수성상을 EtOAc(3 × 10 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기층을 Na₂S₂O₅(2.5 중량%, 5 mL) 및 염수(5 mL)로 세척하고, Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 수득된 중간체 H(2.43 g)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 I: 아이소-프로판올(54 mL) 중의 중간체 H(2.4 g, 6.4 mmol)의 용액에 아세트산(0.4 mL, 7 mmol), 이어서 H₂O(6 mL) 중의 탄소 상의 팔라듐의 현탁액(10 중량%, 0.68 g, 0.64 mmol)을 적가하였다. 생성된 흑색 현탁액을 H₂의 분위기 하에서 배치하고, 3시간 동안 교반하였다. 그 다음, 반응 혼합물을 5분 동안 질소 기체로 퍼징한 후, 혼합물을 셀라이트(Celite)를 통해 여과하였다. 여액을 진공 하에서 농축시켰으며, 이로 인해 무색 오일로서 중간체 I(1.76 g)가 수득되었고, 이는 다음 단계에서 추가의 정제 없이 사용하였다.

단계 J: DMF(22 mL) 중의 트롤록스(상표명)(0.72 g, 2.8 mmol)의 용액에 HOBt(0.42 g, 3.1 mmol), 이어서 EDCI(0.59 g, 3.1 mmol)를 첨가하였다. 맑은 용액이 수득될 때까지 혼합물을 교반하였다. 그 다음, DIPEA(0.54 mL, 3.1 mmol)를 적가하였다. 용액을 4 ℃까지 냉각시키고(얼음 조), 중간체 I(900 mg, 2.94 mmol)를 첨가하였다. 혼합물을 5분 동안 4 ℃에서 교반하고, 실온까지 가온하고, 1시간 더 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 EtOAc(120 mL)로 희석하고, 수성 시트르산(10 중량%, 2 × 40 mL)으로 세척하였다. 합쳐진 수성상을 EtOAc(40 mL)로 추출한 후, 유기상을 합하고, H₂O(40 mL), 포화 수성 NaHCO₃(40 mL), H₂O(40 mL) 및 염수(40 mL)로 세척하고, Na₂SO₄, 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 플래쉬 칼럼 크로마토그래피(EtOAc/헵테인 1:1)에 의해 정제하여 백색 포움으로서 중간체 J(1.1 g)를 수득하였다.

단계 K: THF(2.5 mL) 중의 중간체 J(587 mg, 1.23 mmol)의 용액을 4 ℃까지 냉각시켰다(얼음 조). 그 다음, 수성 NaOH(1M, 2.5 mL, 2.5 mmol)를 적가하였다. 용액을 실온까지 가온하고, 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 H₂O(15 mL) 및 Et₂O(15 mL)로 희석하였다. 층들을 혼합한 후, 분리시켰다. 수성상을 Et₂O(15 mL)로 세척하고, 포화 수성 KHSO₄를 사용하여 pH = 2.5까지 산성화시키고, Et₂O(2 × 10 mL)로 추출하였다. 최종 2개의 유기상들을 합하고, 포화 수성 NH₄Cl(2 × 10 mL), 염수(10 mL)로 세척하고, Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 수득된 중간체 K(490 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 L: EtOAc(4 mL) 중의 중간체 K(170 mg, 0.36 mmol)의 용액을 25분 동안 HCl(g)로 퍼징하였다. 그 다음, 용액을 15분 동안 아르곤으로 퍼징하였으며, 이로 인해 침전물이 형성되었다. 혼합물을 Et₂O(20 mL)로 희석하고, 15분 동안 교반한 후, 형성된 고체를 여과에 의해 수거하였다. 고체를 H₂O(3 mL)로부터 동결시켰으며, 이로 인해 회백색 고체로서 트롤록스(상표명) 오르니틸아마이드 하이드로클로라이드(115 mg)가 수득되었다.

화합물 N의 ¹H NMR(부분입체이성질체들의 1:1 혼합물, D₂O, 400 MHz): δ (ppm) = 4.38-4.23 (m, 2 × 1H), 3.01-2.93 (m, 2H), 2.73-2.27 (m, 2H + 2 × 3H), 2.21 (s, 3H), 2.19 (s, 3H), 2.15 (s, 2 × 3H), 2.05 (s, 2 × 3H), 2.00-1.73 (m, 2 × 3H), 1.68-1.51 (m, 2 × 1H), 1.58 (s, 3H), 1.55 (s, 3H), 1.12-0.94 (m, 2 × 1H).

1.1.5 트롤록스 (상표명) 아르기닐아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 O)

단계 M: DMF(20 mL) 중의 트롤록스(상표명)(0.49 g, 1.9 mmol)의 용액에 HOBt(0.29 g, 2.1 mmol), 이어서 EDCI(0.40 g, 2.1 mmol)를 첨가하였다. 맑은 용액이 수득될 때까지 혼합물을 교반하였다. 그 다음, DIPEA(0.37 mL, 2.1 mmol)를 적가하였다. 용액을 4 ℃까지 냉각시키고(얼음 조), H-Arg(PMC)-OtBu(1.0 g, 2.0 mmol)를 첨가하였다. 혼합물을 5분 동안 4 ℃에서 교반하고, 실온까지 가온하고, 1시간 더 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 EtOAc(100 mL)로 희석하고, 수성 시트르산(10 중량%, 2 × 30 mL)으로 세척하였다. 합쳐진 수성상들을 EtOAc(30 mL)로 추출한 후, 유기상들을 합하고, H₂O(30 mL), 포화 수성 NaHCO₃(30 mL), H₂O(30 mL) 및 염수(30 mL)로 세척하고, Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 수득된 중간체 M(1.31 g)을 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 N: DCM/TFA(1:1 v/v, 3 mL) 중의 중간체 M(200 mg, 0.27 mmol)의 용액을 30분 동안 교반하였다. 그 다음, 혼합물을 톨루엔(10 mL)으로 희석하고, 감압 하에서 농축시켰다. 잔류물을 톨루엔(2 × 10 mL)으로 스트리핑하고, 물(10 mL) 중에서 취하였다(take up). 생성된 현탁액은 수성 HCl(1M, 55 mL)을 사용하여 산성화하고, Et2O(10 mL)로 희석하고, 15분 동안 격렬하게 교반하였다. 층들을 분리하고, 수성상을 Et₂O(2 × 10 mL)로 세척하였다. 수성상을 동결시켜 회백색 고체로서 트롤록스(상표명) 아르기닐아마이드 하이드로클로라이드(120 mg)를 수득하였다.

화합물 O의 ¹H NMR(부분입체이성질체들의 1:1 혼합물, D₂O, 400 MHz): δ (ppm) = 4.35 (dd, J = 8.6, 4.0 Hz, 1H), 4.24 (dd, J = 8.6, 4.8 Hz, 1H), 3.08 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 2.76 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 2.59-2.33 (m, 2 × 3H), 2.23 (s, 3H), 2.21 (s, 3H), 2.16 (s, 2 × 3H), 2.07 (s, 3H), 2.06 (s, 3H), 1.98-1.73 (m, 2 × 3H), 1.62 (s, 3H), 1.57 (s, 3H), 1.57-1.30 (m, 2 × 1H), 1.00-0.76 (m, 2 × 1H).

1.2 화합물 R -T, S -T, R -U, S -U, R -V, S -V, R,R -X, R,S -X, S,R -X, S,S -X, rac -Z, R,트랜스 - AE , S,트랜스 - AE , S,R - AF , S,R - AG , S,S - AG 및 S - AH 의 합성

1.2.1 총체적 정보

트롤록스(상표명)에 대한 아민의 EDCI/HOAt 커플링에 관한 일반 절차 A: DMF(건조, ~0.2M) 중의 트롤록스(상표명)(1 eq)와 아민(1 eq)의 혼합물에 질소 분위기 하에서 EDCI.HCl(1.1 eq) 및 HOAt(0.1 eq)를 첨가하였다. 완전한 변환까지 혼합물을 실온에서 교반하였다(LCMS). 혼합물을 H₂O(20 mL)로 희석하고, EtOAc(3 × 20 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 0.5M KHSO₄(20 mL), 포화 수성 NaHCO₃(20 mL) 및 염수(3 × 20 mL)로 연속적으로 세척하였다. 유기상을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다.

BOC-탈보호를 위한 일반 절차 B: DCM(~0.03M) 중의 중간체 A(1 eq)의 용액에 다이옥세인(36 eq) 중의 4N HCl을 첨가하였다. 완전한 변환까지 혼합물을 실온에서 교반하고(LCMS), 농축시키고, DCM(2x)으로 코이베포레이션하고(coevaporate), 역상 칼럼 크로마토그래피(H₂O + 0.01% (w/w) 폼산/MeCN)에 의해 정제하고, 동결-건조시켰다.

1.2.2 트롤록스 (상표명) 피페리딘-3- 아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 X, R , R -입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라, (R)-트롤록스(상표명)(250 mg) 및 (R)-3-아미노-1-N-Boc-피페리딘(200 mg)을 사용하여 중간체 Xa를 제조하였다. 중간체 Xa(349 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B를 따라 최종 화합물 R,R-X(209 mg)를 제조하였다. ¹H NMR(400 MHz, DMSO): δ(ppm): 8.23 (1H, s), 7.55 (1H, br s), 7.30 (1H, d, J=8.4 Hz), 3.85 - 3.73 (1H, m), 2.99 - 2.90 (1H, m), 2.89 - 2.79 (1H, m), 2.73 - 2.64 (1H, m), 2.64 - 2.37 (3H, m), 2.23 - 2.14 (1H, m), 2.11 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.79 - 1.67 (1H, m), 1.54 - 1.45 (1H, m), 1.44 - 1.26 (3H, m), 1.39 (3H, s).

1.2.3 트롤록스 (상표명) 피페리딘-3- 아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 X, R , S -입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라 (R)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 (S)-3-아미노-1-N-Boc-피페리딘(80 mg)을 사용하여 중간체 Xb를 제조하였다. 중간체 Xb(143 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 R,S-X(68 mg)를 제조하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.25 (1H, s), 7.53 (1H, br s), 7.26 (1H, d, J=8.4 Hz), 3.78 - 3.64 (1H, m), 2.83 - 2.71 (2H, m), 2.63 - 2.34 (4H, m), 2.17 - 2.03 (1H, m), 2.09 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.82 - 1.72 (1H, m), 1.72 - 1.55 (2H, m), 1.54 - 1.41 (2H, m), 1.36 (3H, s).

1.2.4 트롤록스 (상표명) 4- 다이메틸아미노뷰틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 V, R -입체이성질체)

일반 절차 A에 따라 (R)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 4-(다이메틸아미노)뷰틸아민(46 mg)을 사용하여 최종 화합물 R-V를 제조하였다. 반응이 완전한 변환에 도달되는 경우, 혼합물을 H₂O(20 mL)로 켄칭하고(quench), pH ~9까지 포화 수성 Na₂CO₃로 염기화시키고, EtOAc(3 × 40 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 조질의 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피(MeOH 중 DCM/7N NH₃)에 의해 정제하고, 다이에틸 에터(5 mL) 중에 용해시키고, 다이에틸 에터(1 mL) 중의 1N HCl로 처리하였다. 혼합물을 진공 하에서 농축시키고, DCM(3x)으로 코이베포레이션하고, 동결-건조시켜서(H₂O/MeCN) 최종 화합물 R-V(86 mg)을 수득하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 10.14 (1H, s), 7.53 (1H, br s), 7.46 - 7.38 (1H, m), 3.17 - 2.99 (2H, m), 2.98 - 2.87 (2H, m), 2.63 (6H, s), 2.57 - 2.35 (2H, m), 2.22 - 2.13 (1H, m), 2.10 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.78 - 1.65 (1H, m), 1.50 - 1.29 (4H, m), 1.37 (3H, s).

1.2.5 트롤록스 (상표명) 4- 다이메틸아미노뷰틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 V, S -입체이성질체)

일반 절차 A에 따라 (S)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 4-(다이메틸아미노)뷰틸아민(46 mg)을 사용하여 최종 화합물 S-V를 제조하였다. 반응이 완전하 변환에 도달되는 경우, 혼합물을 H₂O(20 mL)로 켄칭하고, pH ~9까지 포화 수성 Na₂CO₃으로 염기화시키고, EtOAc(3 × 40 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 조질의 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피(MeOH 중 DCM/7N NH₃)에 의해 정제하고, 다이에틸 에터(5 mL) 중에 용해시키고, 다이에틸 에터(1 mL) 중의 1N HCl로 처리하였다. 혼합물을 진공 하에서 농축시키고, DCM(3x)로 코이베포레이션하고, 동결-건조시켜서(H₂O/MeCN) 최종 화합물 S-V(92 mg)를 수득하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 10.12 (1H, s), 7.53 (1H, br s), 7.42 (1H, t, J=5.92 Hz), 3.16 - 2.99 (2H, m), 2.98 - 2.86 (2H, m), 2.63 (6H, s), 2.58 - 2.35 (2H, m), 2.23 - 2.14 (1H, m), 2.11 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.78 - 1.64 (1H, m), 1.53 - 1.29 (4H, m), 1.37 (3H, s).

1.2.6 트롤록스 (상표명) 피페리딘-3- 아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 X, S , R -입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라 (S)-트롤록스(상표명)(5.49 g) 및 (R)-3-아미노-1-N-Boc-피페리딘(4.39 g)을 사용하여 중간체 Xc를 제조하였다. 실리카 칼럼 크로마토그래피(헵테인/EtOAc)에 의해 정제한 후, 중간체 Xc(6.11 g)는 다음 단계에서 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라, 역상 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제 없이, 최종 화합물 S,R-X(4.43 g)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.95 (2H, s), 7.58 - 7.48 (2H, m), 4.03 - 3.88 (1H, m), 3.16 - 3.05 (1H, m), 3.03 - 2.93 (1H, m), 2.76 - 2.62 (2H, m), 2.60 - 2.37 (2H, m), 2.18 - 2.03 (1H, m), 2.08 (3H, s), 2.07 (3H, s), 2.00 (3H, s), 1.86 - 1.72 (3H, m), 1.72 - 1.45 (2H, m), 1.36 (3H, s).

1.2.7 트롤록스 (상표명) 피페리딘-3- 아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 X, S , S -입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라 (S)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 (S)-3-아미노-1-N-Boc-피페리딘(80 mg)을 사용하여 중간체 Xd를 제조하였다. 중간체 Xd(158 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 S,S-X(122 mg)를 제조하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.24 (1H, s), 7.56 (1H, br s), 7.28 (1H, d, J = 8.4 Hz), 3.82 - 3.69 (1H, m), 2.95 - 2.85 (1H, m), 2.85 - 2.73 (1H, m), 2.70 - 2.61 (1H, m), 2.61 - 2.35 (3H, m), 2.23 - 2.13 (1H, m), 2.11 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.79 - 1.66 (1H, m), 1.53 - 1.42 (1H, m), 1.42 - 1.24 (3H, m), 1.39 (3H, s).

1.2.8 트롤록스 (상표명) 1- 메틸피페리디늄 -4- 아마이드 포메이트 (화합물 AH , S -입체이성질체)

DMF(건조, 2 ml) 중의 (S)-트롤록스(상표명)(100 mg)와 1-메틸피페리딘-4-아민(46 mg)의 혼합물에 PyBOP(249 mg, 1.2 eq)를 첨가하였다. 하룻밤 동안 실온에서 교반한 후, 혼합물을 H₂O(20 ml)로 켄칭하였다. 포화 수성 NaHCO₃(30 ml)을 첨가하고, 수성상을 EtOAc(3 × 30 ml)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 조질의 물질을 역상 칼럼 크로마토그래피((H₂O + 0.01% (w/w) 폼산/MeCN)에 의해 정제하고, 동결-건조시켜서 최종 화합물 S-AH(75 mg)를 수득하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.21 (1H, s), 7.57 (1H, br s), 6.91 (1H, d, J = 7.32 Hz), 3.64 - 3.43 (1H, m), 2.62 - 2.27 (4H, m), 2.24 - 2.01 (3H, m), 2.14 (3H, s), 2.10 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.98 (3H, s), 1.78 - 1.62 (2H, m), 1.57 - 1.42 (2H, m), 1.42 - 1.29 (1H, m), 1.38 (3H, s).

1.2.9 트롤록스 (상표명) 4- 아미노사이클로헥실아마이드 하이드로클로라이드(화합물 AE , R ,트랜스-입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라 (R)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 N-Boc-트랜스-1,4-사이클로헥세인다이아민(86 mg)을 사용하여 중간체 AEa를 제조하였다. 중간체 AEa(186 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 R,트랜스-AE(102 mg)를 제조하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.42 (1H, s), 7.57 (2H, br s), 6.92 (1H, d, J = 8.3 Hz), 3.79 - 2.98 (1H, m), 2.84 - 2.69 (1H, m), 2.61 - 2.36 (2H, m), 2.19 - 1.91 (1H, m), 2.07 (3H, s), 2.06 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.89 - 1.65 (4H, m), 1.61 - 1.46 (1H, m), 1.40 - 1.05 (4H, m), 1.35 (3H, s).

1.2.10 트롤록스 (상표명) 4- 아미노사이클로헥실아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 AE , S ,트랜스-입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라 (S)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 N-Boc-트랜스-1,4-사이클로헥세인다이아민(86 mg)을 사용하여 중간체 AEb를 제조하였다. 중간체 AEb(182 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 S,트랜스-AE(84 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.43 (1H, s), 7.57 (2H, br s), 6.93 (1H, d, J = 8.4 Hz), 3.53 - 3.35 (1H, m), 2.86 - 2.72 (1H, m), 2.60 - 2.36 (2H, m), 2.21 - 1.92 (1H, m), 2.08 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.98 (3H, s), 1.90 - 1.66 (4H, m), 1.61 - 1.47 (1H, m), 1.41 - 1.08 (4H, m), 1.35 (3H, s).

1.2.11 트롤록스 (상표명) 4- 아미노뷰틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 T, R -입체이성질체)

단계 A: (R)-트롤록스(상표명)(200 mg) 및 N-Boc-1,4-뷰테인다이아민(150 mg)을 사용하여 중간체 Ta를 제조하였다. DMF(건조, 0.05 M) 중의 반응물들의 냉각된(0 ℃) 혼합물에 질소 분위기 하에서 EDCI.HCl(1.1 eq) 및 HOAt(0.1 eq)를 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 0 ℃에서 교반하고, 실온에 도달하도록 허용하고, 완전한 변환까지 교반하였다(LCMS). 반응 혼합물을 물 10 eq(to DMF) 중에 붓고, EtOAc(3 × 50 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 0.5M KHSO₄(50 mL), 포화 수성 NaHCO3(50 mL) 및 염수(3 × 50 mL)로 연속적으로 세척하였다. 유기상을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 중간체 Ta(100 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 R-T(66 mg)를 제조하였다. ¹H NMR(400 MHz, DMSO): δ(ppm): 8.41 (1H, s), 7.34 (2H, t, J=6.0 Hz), 3.14 - 2.95 (2H, m), 2.72 - 2.59 (2H, m), 2,54 (1H, s), 2.47 - 2.34 (2H, m), 2,21 - 2.12 (1H, m), 2,09 (3H, s), 2,07 (3H, s), 1,99 (3H, s), 1.79 - 1.65 (1H, m), 1.45- 1.27 (4H, m), 1.35 (3H, s).

1.2.12 트롤록스 (상표명) 4- 아미노뷰틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 T, S -입체이성질체)

단계 A: (S)-트롤록스(상표명)(200 mg) 및 N-Boc-1,4-뷰테인다이아민(150 mg)을 사용하여 중간체 Tb를 제조하였다. DMF(건조, 0.05 M) 중의 반응물들의 냉각된(0 ℃) 혼합물에 질소 분위기 하에서 EDCI.HCl(1.1 eq) 및 HOAt(0.1 eq)를 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 0 ℃에서 교반하고, 실온에 도달되도록 허용하고, 완전한 변환까지 교반하였다(LCMS). 반응 혼합물을 물 10 eq(to DMF) 중에 붓고, EtOAc(3 × 50 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 0.5M KHSO₄(50 mL), 포화 수성 NaHCO3(50 mL) 및 염수(3 × 50 mL)로 연속적으로 세척하였다. 유기상을 Na2SO4 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 중간체 Tb(100 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 S-T(67 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, DMSO): δ(ppm): 8.41 (1H, s), 7,37 - 7.30 (1H, m), 3.13 - 2.97 (3H, m), 2.68 - 2.61 (2H, m), 2.20 - 2.11 (1H, m), 2.09 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.79 - 1.66 (1H, m), 1.46 - 1.23 (4H, m), 1.35 (3H, s).

1.2.13 트롤록스 (상표명) 5- 아미노펜틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 U, R -입체이성질체)

단계 A: (R)-트롤록스(상표명)(200 mg) 및 1-Boc-아미노-1,5-펜테인다이아민(162 mg)을 사용하여 중간체 Ua를 제조하였다. DMF(건조, 0.05 M) 중의 반응물들의 냉각된(0 ℃) 혼합물에 질소 분위기 하에서 EDCI.HCl(1.1 eq) 및 HOAt(0.1 eq)를 혼합하였다. 혼합물을 1시간 동안 0 ℃에서 교반하고, 실온에 도달되도록 허용하고, 완전한 변환까지 교반하였다(LCMS). 반응 혼합물을 물 10 eq(to DMF) 중에 붓고, EtOAc(3 × 50 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 0.5M KHSO₄(50 mL), 포화 수성 NaHCO₃(50 mL) 및 염수(3 × 50 mL)로 연속적으로 세척하였다. 유기상을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 중간체 Ua(232 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 R-U(134 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ(ppm): 8.51 (1H, s), 7.22 - 6.45 (2H, broad s), 6.29 - 6.16 (1H, m), 3.64 - 3.41 (1H, m), 2.89 - 2.72 (1H, m), 2.69 - 2.40 (5H, m), 2.19 (3H, s), 2.18 (3H, s), 2.08 (3H, s), 1.83 - 1.68 (1H, m), 1.55 (3H, s), 1.45 - 1.33 (2H, m), 1.33 - 1.21 (1H, m), 1.20 - 1.03 (1H, m), 0.80 - 0.58 (2H, m).

1.2.14 트롤록스 (상표명) 5- 아미노펜틸아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 U, S -입체이성질체)

단계 A: (S)-트롤록스(상표명)(200 mg) 및 1-Boc-아미노-1,5-펜테인다이아민(162 mg)을 사용하여 중간체 Ub를 제조하였다. DMF(건조, 0.05 M) 중의 반응물들의 냉각된(0 ℃) 혼합물에 질소 분위기 하에서 EDCI.HCl(1.1 eq) 및 HOAt(0.1 eq)를 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 0 ℃에서 교반하고, 실온에 도달되도록 허용하고, 완전한 변환까지 교반하였다(LCMS). 반응 혼합물을 물 10 eq(to DMF) 중에 붓고, EtOAc(3 × 50 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 0.5M KHSO₄(50 mL), 포화 수성 NaHCO₃(50 mL) 및 염수(3 × 50 mL)로 연속적으로 세척하였다. 유기상을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 중간체 Ub(242 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 S-U(164 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ(ppm): 8.51 (1H, broad s), 6.26 - 6.23 (2H, dd), 3.64 - 3.37 (1H, m), 2.91 - 2.74 (1H, m), 2.72 - 2.61 (3H, m), 2.60 - 2.42 (3H, m), 2.19 (3H, s), 2.18 (3H, s), 2.08 (3H, s), 1.83 - 1.67 (1H, m), 1.55 (3H, s), 1.47 - 1.34 (2H, m), 1.34 - 1.22 (1H, m), 1.21 - 1.05 (1H, m), 0.80 - 0.62 (2H, m).

1.2.15 트롤록스 (상표명) 1- 메틸피페리딘 -3- 아마이드 하이드로클로라이드(화합물 AF , S , R -입체이성질체)

단계 A: (R)-t-뷰틸 3-아미노피페리딘-1-카복실레이트(200 mg)를 사용하여 중간체 AFa를 제조하였다. 기질을 THF(건조, 0.1M) 중에 용해시키고, 얼음-조로 0 ℃까지 냉각시켰다. 냉각된 용액에 LiAlH₄(THF 중 5 eq 2.4 M)를 적가하였다. 반응 혼합물을 15분 동안 0 ℃에서 교반하고, 실온에 도달되도록 허용하였다. 그 다음, 완전한 변환까지 혼합물을 환류시켰다(GCMS). 혼합물을 0 ℃까지 냉각시키고, 물(0.2 mL), 15% NaOH 용액(0.2 mL) 및 물(0.6 mL)로 연속적으로 켄칭하고, 1시간 동안 교반하였다. 침전물을 여거하고, 다이옥세인 중의 4M HCl을 여액에 첨가하였다. 여액을 진공 하에서 농축시키고, MeCN/MeOH 중에서 분쇄하여서(triturate) 백색 고체를 수득하였다.

단계 B: (S)-트롤록스(상표명)(60 mg) 및 중간체 AFa(45 mg)를 사용하여 최종 화합물 S,R-AF를 제조하였다. 둘다의 반응물들을 DMF(건조, 0.25M) 중에 용해시켰다. 트라이에틸아민(2.5 eq) 및 PyBOP(1.2 eq)를 첨가하고, 실온에서 완전한 변환까지 반응 혼합물을 교반하였다(LCMS). 혼합물을 H₂O(20 ml)로 켄칭하였다. 포화 수성 NaHCO₃(30 ml)을 첨가하고, 수성상을 EtOAc(3 × 30 ml)로 추출하였다. 합쳐진 유기상들을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고, 여과하고, 진공 하에서 농축시켰다. 조질의 물질을 역상 칼럼 크로마토그래피((H₂O + 0.01% (w/w) 폼산/MeCN)에 의해 정제하고, 동결-건조시켜서 최종 화합물 S,R-AF(34 mg)를 수득하였다. ¹H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.19 (1H, s), 7.53 (1H, broad s), 7.14 - 7.12 (1H, d), 3.70 (1H, broad s), 2.59 - 2.36 (2H, m), 2.36 - 2.25 (1H, m), 2.24 - 2.11 (2H, m), 2,08 (3H, s), 2.07 (3H, s), 2.03 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.91 - 1.82 (1H, m), 1.81 - 1.68 (1H, m), 1.65 - 1.51 (1H, m), 1.50 - 1.40 (3H, m), 1.39 - 1.33 (3H, m).

1.2.16 트롤록스 (상표명) 피페리딘-4- 아마이드 하이드로클로라이드(화합물 Z, 라세메이트)

단계 A: 트롤록스(상표명)(500 mg) 및 t-뷰틸아미노피페리딘-1-카복실레이트(400 mg)를 사용하여 중간체 Za를 제조하였다. DMF(건조, 0.05 M) 중의 반응물들의 냉각된(0 ℃) 혼합물에 질소 분위기 하에서 EDCI.HCl(1.1 eq) 및 HOAt(0.1 eq)를 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 0 ℃에서 교반하고, 실온에 도달되도록 허용하고, 완전한 변환까지 교반하였다(LCMS). 반응 혼합물을 물 10 eq(to DMF) 중에 부었다. 백색 침전물이 형성되었으며, 이를 여거하였다(filter out). 잔류물을 필터 내의 물로 세척하고, 건조시켰다. 중간체 Za(80 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 Z(60 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.32 (1H, s), 7.14 - 7.12 (1H, d), 3.78 - 3.63 (1H, m), 3.61 - 3.45 (1H, m), 3.13 - 3.02 (1H, m), 3.01 - 2.91 (1H, m), 2.83 - 2.65 (2H, m), 2.62 - 2.36 (2H, m), 2.24 - 2.13 (1H, m), 2.09 (3H, s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.86 - 1.68 (2H, m), 1.67 - 1.44 (2H, m), 1.43 - 1.24 (1H, m), 1.38 (3H, s).

1.2.17 트롤록스 (상표명) 피롤리딘 -3- 아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 AG , S , R -입체이성질체)

단계 A: : 일반 절차 A에 따라 (S)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 (R)-t-뷰틸 3-아미노피롤리딘-1-카복실레이트(74 mg)를 사용하여 중간체 AGa를 제조하였다. 중간체 AGa(110 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 S,R-AG(80 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 8.36 (1H, broad s), 7.60 - 7.59 (1H, d), 4.37 - 4.01 (2H, m), 3.15 - 2.98 (2H, m), 2.97 - 2.79 (1H, m), 2.77 - 2.59 (1H, m), 2.58 - 2.38 (2H, m), 2.26 - 2.10 (2H, m), 2.09 (3H,s), 2.07 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.85 - 1.54 (2H, m), 1.35 (3H, s).

1.2.18 트롤록스 (상표명) 피롤리딘 -3- 아마이드 하이드로클로라이드 (화합물 AG , S , S -입체이성질체)

단계 A: 일반 절차 A에 따라 (S)-트롤록스(상표명)(100 mg) 및 (S)-t-뷰틸 3-아미노피롤리딘-1-카복실레이트(74 mg)를 사용하여 중간체 AGb를 제조하였다. 중간체 AGb(115 mg)를 다음 단계에서 추가 정제 없이 사용하였다.

단계 B: 일반 절차 B에 따라 최종 화합물 S,S-AG(80 mg)를 제조하였다. 1H NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm): 9.11 (2H, broad s), 7.74 - 7.72 (1H, d), 7.52 (1H, s), 4.48 - 4.20 (1H, s), 3,33 - 3.18 (2H, m), 3.17 - 3.09 (1H, m), 3.08 - 2.99 (1H, m), 2.62 - 2.38 (2H, m), 2.22 - 2.12 (1H , m), 2.10 (3H, s), 2.06 (3H, s), 1.99 (3H, s), 1.82 -1.62 (2H, m), 1.37 (3H, s).

실시예 2: 건강한 세포 및 환자 세포에서 완전하게 조립된 복합체 I 및 복합체 II의 단백질 발현 준위에 대한 화합물의 효과

2.1 방법 및 물질

2.1.1 미토콘드리아 및 OXPHOS 복합체의 격리

정상 및 환자 인간의 피부 섬유아세포의 복합체 I 및 II 준위에 대한 화합물의 효과를 결정하기 위해, 세포를 화합물 F(300 μM), 화합물 K(300 μM) 또는 화합물 N(10 또는 100 ㎚)으로 처리하였다. 환자 피부 섬유아세포는 여러 복합체 I 하위단위들에서의 돌연변이를 갖는 환자들로부터 유도되고, 대조군 세포는 건강한 대조군으로부터 유도된 인간 피부 섬유아세포이다.

화합물과 함께 72시간 배양 후, (약 2 × 10⁶) 세포는 트립신화(trypsinization)에 의해 수확하고, 빙냉(ice-cold) 포스페이트-완충된 염수(PBS; Life Technologies, Bleiswijk, Netherlands)로 2회 세척하였다. 그 다음, 세포 현탁액을 5분 동안; 287 ×g; 4 ℃ 원심분리하고, 세포 펠릿(pellet)을 액체 질소에서 스냅-동결시켰다(snap-freeze).

미토콘드리아 및 OXPHOS 복합체의 격리 전, 펠릿을 얼음 상에서 해동시키고, 100 μL 빙냉 PBS 중에서 재현탁하였다. 미토콘드리아 풍부한 분획의 제조를 위해, 100 μL(4 mg/mL) 디기토닌(digitonin)(Sigma, Zwijndrecht, Netherlands)dmf 첨가하고, 세포 현탁액을 10분 동안 얼음 상에 배치하였다. 디기토닌은 콜레스테롤을 함유하는 막을 해리시킨다. 따라서, 이것은 내부 미토콘드리아 막이 아닌 세포막 및 외부 미토콘드리아 막을 해리시킨다. 그 다음, 1 ml 빙냉 PBS를 첨가하여 디기토닌을 희석한 후, 원심분리하였다(10분; 15,600 ×g, 4 ℃). 원심분리 후, 펠릿은 마이토플라스트(mitoplast)를 위한 풍부한 세포 분획을 함유하였다. 상청액을 제거하고, 펠릿을 100 μl 빙냉 PBS에서 재현탁하였다. 후속적으로 1 mL 빙냉 PBS를 첨가하고, 현탁액을 다시 원심분리한 후(5분; 15,600 ×g, 4 ℃), 100 μL 빙냉 PBS에서 펠릿의 상청액 및 재현탁액의 제거, 1 ml 빙냉 PBS의 추가 및 원심분리(5분, 15,600 ×g, 4 ℃)를 수행하였다. 상층액을 주사기 및 바늘로 제거하고, 펠릿을 마이토플라스트 분획을 밤새도록 저장하였다(-20 ℃).

OXPHOS 시스템의 복합체는 β-라우릴 말토사이드 및 아미노카프로산으로 내부 막로부터 추출된다. β-라우릴 말토사이드는 미토콘드리아 막을 용해시키는 온화한 세제이고, 아미노 카프로산은 복합체를 추출시킨다. 카프로산은 pH 7에서 0의 순전하를 갖는 양쪽이온성 염이며, 따라서, 전기영동에 영향을 주지 않는다. 따라서, OXPHOS 복합체의 격리를 위해, 펠릿을 얼음 상에서 해동하고, 1.5 M ε-아미노카프로산(Serva, Amsterdam, Netherlands) 및 75 mM 비스-트리스/HCl(PH 7.0)(Sigma)을 함유하는 100 μL ACBT 완충액 중에 용해시켰다. 후속적으로, 10 μL 20 %(w/v) β-라우릴 말토사이드(Sigma)를 첨가하고, 현탁액을 10분 동안 얼음 상에서 배치하였다. 그 다음, 현탁액을 원심분리하고(30분; 15,600 ×g, 4 ℃), 격리된 복합체들을 함유하는 상층액은 깨끗한 튜브에 전달하였다(문헌 [L.G. Nijtmans, N.S. Henderson, I.J. Holt, Blue Native electrophoresis to study mitochondrial and other protein complexes, Methods 26 (2002) 327-34.]).

2.1.2 단백질 검정

격리된 OXPHOS 복합체의 단백질 농도는, 바이오라드 단백질 검정(Biorad Protein Assay)(Biorad, Veenendaal, Netherlands)을 사용하여 결정하였다. 0, 2, 4, 6, 8, 10 또는 15 μL 1 mg/mL BSA(Sigma)를 갖는 표준 곡선을 중복하여(in duplicate) 준비하였다. 표준 곡선의 각 샘플에 5 μL ACBT/LM을 첨가하였으며, 이는 2.1.1 하에서 기재된 바와 같은 150 μL ACBT 및 15 μl 20 % β-라우릴 말토사이드로 이루어졌다. 염료 시약 농축액(Dye Reagent Concentrate) 5x (Biorad)을 Milli Q로 5x 희석하고, 희석된 시약 2 ml를 표준 곡선의 샘플에 또는 격리된 OXPHOS 복합체를 함유하는 샘플 5 μL에 첨가하였다. 5 내지 60분 동안의 항온처리 기간 후, 595 nm에서 흡광(extinction)을 측정하였다.

2.1.3 BN - PAGE

블루 네이티브(Blue Native) 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동(BN-PAGE)은 그들의 하위단위로의 해리 없이 서로에 대하여 5개의 OXPHOS 복합체를 분리한다. 분리는 분자 질량에 기초한다. 전기영동 기간 동안, Serva Blue G(Serva)는 전기의 동안 복합체를 해리시키지 않고서 전기영동 이동성을 위한 전하를 단백질 복합체에 을 제공하는 데 사용된다. 전기영동은 복합체의 더욱 우수한 분리를 위한 구배 겔에서 수행된다.

네이티브 PAGE 4-16% 비스-트리스 겔(Life Technologies)는 제조업자의 지시사항에 따라 XCell SureLock Mini-Cell(Life Technologies)에서 조립되었다. 슬롯(slot)은 캐소드 완충액 A(Cathode buffer A)로 헹구며, 이는 50 mM 트리신(Sigma), 15 mM 비스-트리스 pH 7.0(Sigma) 및 0.02 % Serva Blue G(Serva)로 이루어진다. 슬롯은 캐소드 완충액 B로 채우며, 이는 50 mM 트리신 및 15 mM 비스-트리스 pH 7.0으로 이루어진다. 각각의 샘플에, 블루 네이티브 샘플 완충액은 1:10 부피 비율로 첨가하였다. 이 샘플 완충액은 750 mM ε-아미노카프로산, 50 mM 비스-트리스, 0.5 mM EDTA(Merck, Schiphol-Rijk, Netherlands), 5 % Serva Blue G pH 7.0로 이루어지며, 각 샘플의 단백질 20 μg은 겔 상에 적재하였다. 외부 구획은 애노드 완충액(50 mM 비스-트리스 pH 7.0) 500mL로 채우고, 내부 구획은 캐소드 완충액 A로 채웠다. 겔을 30분 50V, 30분 150V로 진행시킨 후, 캐소드 완충액 A를 캐소드 완충액 B에 의해 교체하였다. 블루 전면이 겔의 최하부에 도달할 때까지, 겔을 150V에서 다시 진행시켰다(문헌 [L.G. Nijtmans, N.S. Henderson, I.J. Holt, Blue Native electrophoresis to study mitochondrial and other protein complexes, Methods 26 (2002) 327-334.]).

2.1.4 복합체 I 또는 복합체 II 단백질 검출

BN-PAGE 겔에 존재하는 복합체 I 또는 복합체 II의 양을 가시화하기 위해, 단백질은 표준 웨스턴 블로팅 기법을 이용하여 PVDF 막(Millipore, Amsterdam, Netherlands)에 전송하고 면역염색으로 검출하였다. 블로팅한 후 그리고 1:1 PBS-희석된 오디세이 차단(Odyssey blocking) 완충액(Li-cor Biosciences, Cambridge, UK)으로 PVDF 막을 차단하기 전, PVDF 블롯(blot)은 60 ℃에서 15분 동안 완충액을 스트리핑하면서 스트리핑하였다. 스트리핑 완충액은 PBS, 0.1 % 트윈-20(Sigma) 및 2 % SDS(Serva)로 이루어진다. 복합체 I의 검출을 위해, NDUFA9에 대항하는 모노클론성 1차 항체(39 kDa)(Molecular probes, Leiden, The Netherlands)를 1 μg/ml의 최종 농도로 사용하였다. 복합체 II를 검출하기 위해, 복합체 II의 70 kDa의 하위단위에 대항하는 모노클론성 항체를 0.5 μg/ml의 최종 농도로 사용하였다(Molecular probes). 둘다의 1차 항체들은 PBS, 0.1 % 트윈-20 및 2.5 % 프로티파 플러스(Protifar Plus)(Nutricia, Cuijk, The Netherlands) 중에 희석하고, 실온에서 또는 밤새도록 4 ℃에서 4시간 동안 복합체에 대한 결합을 허용하였다. 결합된 1차 항체들을 0.1 μg/ml의 최종 농도에서 IRDye 800 CW 공액결합된 안티-마우스 항체(Li-cor Biosciences)에 의해 검출하였다. 어둠 속에서 2시간 동안 블롯을 건조시킨 후, 오딧세이 적외선 이미지화 시스템(Odyssey Infrared Imaging System)을 이용하여 IRDye를 검출하였다.

2.1.5 통계 분석

통계 분석은 오리지널 프로 플러스 소프트웨어(Origin Pro Plus software)(version 6.1; OriginLab Corporation, Northampton, MA, USA)를 사용하여 수행한다. 평균들은 본페로니 수정(Bonferroni correction)으로 쌍이 아닌 독립적인 스튜던트 t-시험(unpaired independent Student's t-test)을 이용하여 비교하였다. 오차 막대는 표준 편차(SD)를 나타낸다.

2.2 결과

복합체 I 하위단위에서 돌연변이를 함유하는 환자-유도된 세포주에 대한 화합물 F의 첨가는, 완전하게 조립된 복합체 I 단백질 준위에서의 증가를 초래한다(도 1a). 또한, 화합물 K는 동일한 환자-유도된 세포주에서 복합체 I 단백질 준위를 증가시킨다(도 1b). 또한, 복합체 I 단백질 준위에서의 투여량-의존적 증가는 환자-유도된 세포로의 10 nM 내지 100 nM 화합물 N의 첨가 후에 알 수 있다(도 1c). 상기 준위에서의 증가는 복합체 I(패널 A) 및 복합체 II(패널 B)에 대해 도 1에서 정량화하였다. 복합체 I 준위에서의 통계학적으로 유의적인 증가는, 환자-유도된 세포주로의 여러 농도의 화합물 N의 첨가 후에 관찰되었다. 또한, 완전하게 조립된 단백질 복합체 II의 준위에서의 증가는 화합물 N의 최고 농도에서 검출하였다. 이들 데이터에서는, 화합물 F, K 및 N의 작용 모드가 완전하게 조립된 복합체 I 및 잠재적으로 복합체 II 단백질 준위의 양을 증가시키는 것을 수반하는 것을 나타낸다.

실시예 3: 환자 세포에서의 CM - H ₂ DCF -산화 반응성 산소 종( ROS )의 증가된 준위에 대한 화합물의 효과

3.1 방법 및 물질

CM-H₂DCFDA는, 세포 내 에스터라제에 의해 그의 아세테이트 기들을 제거한 후 비형광성 및 막-불투과성 CM-H₂DCF로 변환되는, 반응성 산소 종(ROS)에 대한 세포-투과성 리포터(reporter) 분자이다. ROS에 의해 산화됨에 따라, CM-H₂DCF는 형광성 CM-DCF로 변환된다. 매우 다양한 ROS가 세포 산화제 준위의 적당한 리포터로 만드는 CM-H₂DCF 산화에 대해 책임질 수 있음이 널리 수용되고 있다. 평균 세포 CM-DCF 형광 강도는 세포 ROS 준위의 간접적 척도로서 간주된다.

여러 환자 인간 피부 섬유아세포에서의 세포 내 ROS 준위들에 대한 화합물들의 효과를 측정하기 위해, 세포를 96-웰 포맷에서 1500 세포/웰의 밀도로 씨딩하고, 화합물 F, K 및 N의 농도를 증가시키면서 항온처리하였다. 처리한 지 3일 동안, 배지는 최종 농도 1 μM(Life Technologies)로 CM-H₂DCFDA/웰 100 μL로 교체하였다. CM-H₂DCFDA 용액은 1 mM 스톡 용액(DMSO(Sigma) 중에 용해된 CM-H₂DCFDA) 1:1000을 HT-완충액 pH 7.4로 희석함으로써 제조된다. 이 HT-완충액은 132 mM NaCl, 4 mM KCl, 1 ㎜ MgCl₂, 10 mM HEPES, 1 mM CaCl₂ 및 5 mM D-글루코스로 이루어진다.

CM-H₂DCFDA를 함유하는 세포 배양 플레이트를 37 ℃ 또는 실온에서 정확히 10분 동안 배치하였다. 그 다음, 세포를 PBS로 2회 세척하고, 100 μL 1x HT-완충액을 4개의 빈 웰과 더불어 세포를 함유하는 각각의 웰에 첨가하였다. 또 다른 4개의 빈 웰에서, HT-완충액 중에 용해된 100 μL(5 pM) 형광물질(Sigma)을 첨가하였다. 세포가 없지만 HT-완충액을 갖거나 또는 HT-완충액 및 형광물질을 갖는 웰은 각각 배경 형광 또는 균등한 조명을 수정하도록 기능하였다.

CM-DCF 형광은 파라미터들을 사용하여 BD 경로 855 시스템으로 측정하였다: 노출(Exposure): 0.4; 게인(Gain): 10; 오프셋(Offset): 255. BD 경로 수정 절차를 사용하여, 모든 측정은 임의의 배경 형광에 대해 수정하고, BD 경로 855 시스템에 의해 불균등한 조명을 제거하도록 플랫 필드 수정(flat field correction)을 가졌다. 값은 평균 CM-DCF 강도/세포 화소/웰로서 표기하고, 환자 세포주로부터 유도된 값은 오직 0.1 % DMSO만으로 처리된 대조군 세포주 C5120의 평균 값의 백분율로서 계산하였다.

3.2.1 화합물 F, K 및 N에 대한 결과

화합물이 세포 내 ROS 준위에 대한 효과를 갖는 지를 결정하기 위해, 증가된 ROS 준위를 갖는 하나 또는 몇몇 환자 세포주(문헌 [W.J.H. Koopman, S. Verkaart, H.J. Visch, S.E. van Emst-de Vries, L.G. Nijtmans, J.A. Smeitink, P.H. Willems, Human NADH:ubiquinone oxidoreductase deficiency: radical changes in mitochondrial morphology?, Am J Physiol Cell Physiol 293 (2007) C22-C29])는, 화합물 F(도 3a), K(도 3b) 또는 N(도 3c)의 증가하는 농도에 노출시켰다. 3개의 화합물 모두의 경우, 화합물 농도와 ROS 준위 사이의 네거티브 상관 관계가 관찰되었는 데, 이는 증가된 농도들이 CM-DCF 형성에 의해 결정되면 감소된 ROS 준위를 초래하는 것을 의미한다. 미토콘드리아 분열이 너무 높은 ROS 준위의 결과로서 발생함에 따라(문헌 [W.J.H. Koopman, S. Verkaart, H.J. Visch, S.E. van Emst-de Vries, L.G. Nijtmans, J.A. Smeitink, P.H. Willems, Human NADH:ubiquinone oxidoreductase deficiency: radical changes in mitochondrial morphology?, Am J Physiol Cell Physiol 293 (2007) C22-C29]; 문헌 [Distelmaier F., Valsecchi, F., Forkink, M., van Emst-de Vries, S., Swarts, H., Rodenburg, R., Verwiel, E., Smeitink, J., Willems, P.H.G.M., Koopman, W.J.H. (2012)] Trolox^TM-sensitive ROS regulate mitochondrial morphology, oxidative phosphorylation and cytosolic calcium handling in healthy cells. Antioxidants and redox signaling. (in press), PMID 22559215), 화합물은 생리학적 준위로 다시 감소하는 ROS 준위를 통해 치료 효과를 적어도 부분적으로 발휘할 수 있다.

3.2.2 추가 화합물의 결과

세포 내 ROS 준위를 감소시킬 수 있는 추가의 화합물은 표 2에 열거된다. 화합물은, 필수적으로 앞서 3.1에서 기재된 바와 같이 DCFDA 검정에서 증가된 ROS 준위로, 환자 세포주에서 세포 내 ROS 준위의 감소에 대한 그들의 효과를 시험하였다(NDUFS7 유전자에서 돌연변이를 갖는 환자로부터의 섬유아세포인 S7-5175 세포). 투여량-반응 곡선은, EC₅₀(효능(potency)), 즉 최대 반응의 절반을 제공하는 화합물의 농도가 표 2에서 계산 및 지적되는 나열된 각 화합물에 대하여 결정하였다.

표 2 : DCFDA 검정에서의 화합물의 효능

* +는 10 내지 100 μM의 범위의 EC₅₀를 나타내고; ++는 1 내지 10 μM의 범위의 EC₅₀를 나타내고; +++는 0.1 μM의 범위의 EC₅₀를 나타낸다.

실시예 4: 완전하게 조립된 복합체 I의 단백질 발현 준위에 대한 화합물 I 및 J의 효과

화합물 I 및 J는 건강한 사람 세포주에서 복합체 I의 발현에서의 약간의 감소를 생성시키는 반면, 상기 화합물들은 환자 세포주에서 복합체 I의 발현에서의 극적인 감소를 생성시키며, 이로 인해 화합물 J의 효과는 화합물 I의 효과보다 강한 것이다.

실시예 5 : Ndufs4 녹아웃 마우스의 그립 강도에 대한 화합물 N의 생체 내 효과

동물 및 치료: Ndufs4 이형접합자 수컷과 암컷의 교차(cross)에 의해 Ndufs4 녹아웃(KO) 및 야생형(WT) 마우스를 발생시켰다(문헌 [Kruse SE, et al., 2008, Cell Metab 7:312-320]). 이 프로젝트에 사용된 동물의 총 수(n)는 다음과 같다: 비히클 WT: 7, 화합물 N (KH003) WT: 7, 비히클 KO: 5, 화합물 N KO: 5. 동물은 생후 3, 5, 6주에서 시험하였다. 동물들에게는, 4 mL/kg의 투여량 부피로, 400 mg/kg의 투여량의 화합물 N 또는 멸균수로 이루어진 비히클(대조군) 주사를 수용시켰다. 매일 2회 동물에게 주사하였다(주사당 2 mL/kg). 주사는 생후 3주 동안 시작하였으며, 6주에 실험의 결론 때까지 매일 계속하였다.

데이터 분석: 모든 데이터는 평균(mean) ± SEM으로 표현된다. 데이터는 SPSS 버전 20.0에서 one-way ANOVA를 이용하여 분석하였다. 유의적인 전반적 효과(즉, 유전자형, 치료 및/또는 유전자형^* 치료 상호작용)는 피셔 PLSD 사후 분석(Fisher's PLSD post-hoc analys)을 사용하여 추가로 분석하였다.

그립 강도 패러다임: 그립 강도 시험은 설치류의 근육 강도를 측정하도록 설계된다. 이 장치는, 동물이 본능에 의해 쥐게 되는 하나의 막대로 구성되어 있다. 일단 막대가 쥐어지면, 동물이 막대를 놓아 주도록 강요될 때까지 실험자들은 동물을 부드럽게 후퇴시킨다(retract). 막대에 대하여 동물에 의해 가해지는 힘의 양은 폰드(Pond)(p)로 측정한다(1 p = 1 그램). 그립 강도 시험을 5회 반복하고, 평균 발휘된 힘은 정량적 판독으로서 사용한다. 모든 측정은 다음의 식을 사용하여 체중에 대해 수정하였다:

그립 강도 점수 = ((X주 시도 1 + 2 + 3 + 4 + 5)/5)/평균 체중의 X주(g)(X주 = 3, 5 또는 6주)

시험 절차: 시험 날에서, 동물에게는 그들의 시험 시간 30분 전에 그들의 아침 주사를 실시하였다. 주사 후, 동물을 30분 순응 기간 동안 시험장에 배치하였다.

결과: 화합물 N으로의 만성 치료에서는, 도 4에서 제시된 바와 같이, 비히클 녹아웃(P < 0.002)과 비교하여, 시험 6주에 KO 동물에게서 유의적으로 개선된 그립 강도를 나타냈다. 또한, 화합물 N으로 처리된 KO 동물에게는 6주에 처리 군들 모두에서 야생형과 비교하여 더 이상 유의적으로 다른 점이 전혀 없었으며, 이는 화합물 N이 이 시점에서 야생형에 필적할만하게 하는 근육 강도 성능을 유의적으로 개선시켰음을 나타낸다. 3 및 5주에서, 군들 사이에서는 유의적인 차이가 전혀 없었다.

화합물 N과 비교하여 10배 더 낮은 투여량으로, 즉 4 ml/kg(매일 2 ml/kg 2회 주사)의 투여량 부피와 함께 40 mg/kg의 투여량으로 투여되는 경우, 화합물 N으로 수득된 바와 유사한 결과가 화합물 S,R-X(KH176)로 수득되었다(데이터는 제시되어 있지 않음).

Claims

하기 화학식 I의 화합물:
[화학식 I]

상기 식에서,
L은 탄소, 질소 및 산소로부터 선택된 1 내지 10개의 임의적으로 치환된 주쇄 원자들을 포함하는 연결기(linker)이고;
R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되거나, 또는 R¹ 및 R²는 함께 접합하여서 아마이드 질소 원자와 양이온성 질소 원자 사이의 제 2 연결기를 형성하거나, 또는 R¹은 사이클릭 구조에서 연결기 L의 주쇄 원자와 접합하고/하거나, R²는 사이클릭 구조에서 연결기 L의 주쇄 원자와 접합하고;
R³은 수소 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분(moiety)은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있거나, 또는 R³은 상기 양이온성 질소 원자가 이민 부분의 일부인 경우 부재하고;
R⁴는 수소 및 C₁-C₆ 알킬로부터 선택되며, 상기 알킬 부분은 하나 이상의 할로젠 원자들 또는 (할로)알콕시 부분들로 치환될 수 있고;
X^-는 약학적으로 허용 가능한 음이온이다.
제1항에 있어서,
하기와 같은 화합물:
L = -(CH₂)₂-(L¹), R¹-R² = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = H, R⁴ = H, X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂-(L¹), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂NHC(O)CH₂-(L²), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₃-(L³), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂NHC(NH₂) = (L⁴), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는
L = -(CH₂)₂NHC(O)CH₂NHC(NH₂) = (L⁵), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는
L = -(CH₂)₃NHC(NH₂) = (L⁶), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는
L = -(CH₂)₃-(L³), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는
L = -(CH₂)₂-(L¹), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는
L = -(CH₂)₂NHC(Me) = (L⁷), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂NHC(O)CH₂NHC(Me) = (L⁸), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₃NHC(Me) = (L⁹), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂NR^1'C(NH₂) = (L¹⁰), R¹-R^1' = -(CH₂)₂-(L¹), R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₃-(L¹¹), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₃NHC(NH₂) = (L¹²), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)CH₂-(L¹³), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₂-(L¹⁴), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₃-(L¹⁵), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₃-(L¹¹), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₄-(L¹⁶), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₅-(L¹⁷), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₄-(L¹⁶), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'C(O)-(L¹⁸), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₃-(L³), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'CH₂-(L¹⁹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₃-(L³), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR⁵CH₂NR^5'C(Me) = (L²⁰), R¹ = H, R² = H, R⁵-R^5' = -(CH₂)₃-(L³), R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'(CH₂)₂-(L²¹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂CHR^1'-(L²²), R¹-R^1' = -(CH₂)₂-(L¹), R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₂CHR^1'NHC(O)C(Me)-(L²³), R¹-R^1' = -(CH₂)₂-(L¹), R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CH₂CHR^1'-(L²⁴), R¹-R^1' = -(CH₂)₃-(L³), R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CH₂CHR^1'NHC(Me) = (L²⁵), R¹-R^1' = -(CH₂)₃-(L³), R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR⁵(CH₂)₂CHR^5'-(L²⁶), R¹ = H, R² = H, R⁵-R^5' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'CH₂-(L¹⁹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₃-(L³), R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'CH₂-(L¹⁹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'(CH₂)₂-(L²¹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl.
제2항에 있어서,
하기와 같은 화합물:
L = -(CH₂)₂NHC(O)CH₂NHC(NH₂) = (L⁵), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = TFA; 또는
L = -(CH₂)₂NHC(O)CH₂NHC(Me) = (L⁸), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₃-(L¹¹), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -C(CO₂H)(CH₂)₃NHC(NH₂) = (L¹²), R¹ = H, R² = H, R³ = 부재, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₅-(L¹⁷), R¹ = H, R² = H, R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -(CH₂)₄-(L¹⁶), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'CH₂-(L¹⁹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₃-(L³), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'(CH₂)₂-(L²¹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR⁵(CH₂)₂CHR^5'-(L²⁶), R¹ = H, R² = H, R⁵-R^5' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = H, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'CH₂-(L¹⁹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₃-(L³), R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl; 또는
L = -CHR^2'(CH₂)₂-(L²¹), R¹ = H, R²-R^2' = -(CH₂)₂-(L¹), R³ = Me, R⁴ = H; X = Cl.
제2항에 있어서,
하기와 같은 화합물:
L = -(CH₂)₃-(L³), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I; 또는
L = -(CH₂)₂-(L¹), R¹ = H, R² = Me, R³ = Me, R⁴ = Me; X = I.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물 및 생리학적으로 허용 가능한 캐리어를 포함하는 약학 또는 화장품 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
약제로서 사용하기 위한 화합물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
미토콘드리아 형태 및 OXPHOS 효소들의 발현 중 적어도 하나를 조정하는 데 사용하기 위한 화합물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
미토콘드리아 장애와 연관된 증상 또는 미토콘드리아 기능이상과 연관된 증상을 치료, 예방 또는 억제하는 데 사용하기 위한 것이며,
바람직하게는 상기 화합물은 제3항에 따른 화합물인 화합물.
제8항에 있어서,
상기 미토콘드리아 장애는, 근간대성 간질(Myoclonic epilepsy); 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질(Myoclonic Epilepsy Associated with Ragged-Red Fibers)(MERRF); 레버씨 선천성 시신경병증(Leber's Hereditary Optic Neuropathy)(LHON); 신경병증 실조 망막색소변성(neuropathy ataxia and retinitis pigmentosa)(NARP); 미토콘드리아 근병증, 뇌병증, 고젖산혈증, 뇌졸중(Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, Stroke)(MELAS); 레이 증후군(Leigh syndrome); 레이-유사 증후군(Leigh-like syndrome); 우성유전 시신경 위축(Dominant Optic atrophy)(DOA); 컨스-세이어 증후군(Kearns-Sayre Syndrome)(KSS); 모계유전 당뇨병 및 난청(Maternally Inherited Diabetes and Deafness)(MIDD); 알퍼스-후텐로처 증후군(Alpers-Huttenlocher syndrome); 실조 신경병증 스펙트럼(Ataxia Neuropathy spectrum); 만성 진행성 외안근마비(Chronic Progressive External Ophthalmoplegia)(CPEO); 피어슨 증후군(Pearson syndrome); 미토콘드리아 신경위장관 뇌병증(Mitochondrial Neuro-Gastro-Intestinal Encephalopathy)(MNGIE); 셍거즈 증후군(Sengers syndrome); 3-메틸글루타콘 산성뇨, 감각신경성 난청, 뇌병증 및 레이-유사 증후군의 신경-방사선적 발견(MEGDEL); 근병증; 미토콘드리아 근병증; 심근증(cardiomyopathy); 및 뇌근병증(encephalomyopathy), SURF1(복합체 IV 과다 단백질 결핍(complex IV surfeit protein deficiency)으로 인한 COX 결핍 레이 증후군) 및 교란된 피루베이트 산화 및 ATP 플러스 PCr 생산율(ATP plus PCr production rate)을 포함하는 현재까지 미해결된 유전자 결함을 갖는 격리된 또는 조합된 OXPHOS 결핍으로 이루어진 군으로부터 선택된 장애인 화합물.
제8항에 있어서,
상기 미토콘드리아 기능이상과 연관된 상태는, 바람직하게는 프리이드라이히 실조(Friedreich's Ataxia)(FRDA); 콩팥 요세관 산증(renal tubular acidosis); 파킨슨병(Parkinson's disease); 알츠하이머병; 근위축 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis)(ALS); 헌팅톤병(Huntington's disease); 전반적 발달 장애(developmental pervasive disorder); 청력 소실(hearing loss); 난청(deafness); 당뇨병; 노화; 및 미토콘드리아 기능을 방해하는 유해한 약물 효과로 이루어진 군으로부터 선택된 상태인 화합물.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
본 발명의 화합물들을 사용한 치료의 효능을 평가하기 위해 측정 가능한 임상적 마커(marker)가 사용되는 화합물.
제11항에 있어서,
상기 임상적 마커는, 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락트산(락테이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 피루브산(피루베이트) 준위; 전혈, 혈장, 뇌척수 유체 또는 뇌실 유체에서의 락테이트/피루베이트 비율; 전혈, 혈장 또는 뇌척수 유체에서의 아미노산, 특히 알라닌, 시트룰린 및 프롤린, 체액에서의 유기산; 혈청과 골격 근육에서의 FGF21; 포스포크레아틴 준위, NADH(NADH + H⁺) 또는 NADPH(NADPH + H⁺) 준위; NAD 또는 NADP 준위; ATP 준위; 혐기성 역치; 환원된 조효소 Q(CoQ^red) 준위; 산화된 조효소 Q(CoQ^ox 준위; 전체 조효소 Q(CoQ^tot) 준위; 산화된 사이토크롬 C 준위; 환원된 사이토크롬 C 준위; 산화된 사이토크롬 C/환원된 사이토크롬 C 비율; 아세토아세테이트 준위, 베타-하이드록시 뷰티레이트 준위, 아세토아세테이트/베타하이드록시 뷰티레이트 비율, 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신(8-OHdG) 준위; 반응성 산소 종의 준위; 산소 소모의 준위(VO2), 이산화탄소 출력의 준위(VCO2) 및 호흡 지수(respiratory quotient)(VCO2/VO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커인 화합물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
신생물성 질환(neoplastic disease)과 연관된 증상들을 치료, 예방 또는 억제하는 데 사용하기 위한 것이며,
바람직하게는 상기 화합물은 제4항에 따른 화합물인 화합물.
제13항에 있어서,
상기 신생물성 질환은, 암, 바람직하게는 기저 세포암종, 골암, 대장암, 뇌암, 유방암, 자궁경부암, 백혈병, 간암, 폐암, 림프종(lymphoma), 흑색종(melanoma), 난소암, 췌장암, 전립선암 또는 갑상선암으로 이루어진 군으로부터 선택된 암인 화합물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 조성물을 유효량으로 대상의 피부에 투여하는 단계를 포함하며,
바람직하게는 상기 화합물은 제3항에 따른 화합물인,
대상에게서 피부의 추가적인 노화를 치료하거나 또는 지연시키기 위한 화장용 방법(cosmetic method).