KR20150068374A - 광역학 치료에 사용하기 위한 피리디논 화합물 - Google Patents
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Abstract
화학식 (I)의 화합물 또는 이의 임의의 염인 화합물:
여기서
R1은 C1-C6 알킬기,
R2는 H 또는 C1-C6 알킬기,
R3는 H 또는 C1-C6 알킬기, 및
n은 정수 0 내지 5이다.
여기서
R1은 C1-C6 알킬기,
R2는 H 또는 C1-C6 알킬기,
R3는 H 또는 C1-C6 알킬기, 및
n은 정수 0 내지 5이다.
Description
본 발명은 신규한 화합물 및 이의 제법 및 용도, 그리고 상기 화합물을 포함하는 조성물에 관련된다.
광역학 치료(PDT)는 표면의 피부과적 악성종양의 치료에서 일반적으로 이용되는 치료이며 추가적인 종양 유형에 대하여 조사 중에 있다. 대부분의 PDT 적용은 광감작제(photosensitizer)로 알려진 활성 화합물, 및 광원의 사용을 포함하고, 광원의 파장은 반응성 산소 화학종을 생성하도록 광감작제를 여기시키기기 위해 적절하게 선택될 수 있다. 이는 선택적으로 광감작제를 흡수하거나 빛에 국부적으로 노출된 임의의 조직의 파괴를 유발한다.
예를 들어, 인간 피부암의 PDT 치료는 다음 단계를 포함할 수 있다. 먼저, 광감작제 전구물질이 환자에게 투여된다. 광감작제 전구물질은 세포에 의하여 흡수되어 광감작제로 전환된다. 이후 치료될 부위가 적절한 파장의 빛에 노출된다. 광감작제는 빛을 흡수하고 근처의 조직 산소와 반응하여, 반응성 산소 화학종을 생성한다. 이들 반응성 산소 화학종은 생분자와 반응하여, 치료 부위에서 세포 중 일부를 치명적으로 손상시킨다.
PDT는 빛이 피부의 표면에 쉽게 적용될 수 있고; 임상적으로 중요한 피부 종양의 하위부분이 (크기, 위치 또는 다발성 병변 존재로 인하여) 종래의 치료에 의하여 치료되기 어려운 경우에 피부과적 종양의 치료에서 알맞은 역할을 발견했다. 피부 상태의 치료에서, 광감작제 또는 광감작제 전구물질이 국소적으로 도포되고, 광원에 의하여 국부적으로 여기될 수 있다. 반면에 체내 암세포의 국부적 치료에서, 광감작제 또는 광감작제 전구물질이 예를 들어 정맥 내로 투여될 수 있고 빛이 내시경 및 광섬유 카테터를 이용하여 표적 부위에 전달될 수 있다. 정상적인 건강한 조직과 비교하여, 대부분 유형의 암세포가 광감작제의 섭취 및 축적 두 가지 모두에서 특히 활성이고, 이는 암세포를 PDT에 특히 취약하게 만드는데, 세포에 존재하는 더 많은 광감작제가 PDT 동안 세포에 더 많은 손상을 유발하기 때문이다.
피부과적 PDT에서 현재 사용되는 광감작제 전구물질에는 아미노레불린산(ALA), 메틸 아미노레불리네이트(MAL) 및 헥실 아미노레불리네이트(HAL)가 포함된다. ALA, MAL 또는 HAL이 광감작제 전구물질로서 사용될 경우, 이는 세포에 의하여 광감작제 프로토포르피린 IX(PpIX)로 전환된다.
포르피린은 오랫동안 종양 광진단(photodiagnosis) 및 종양 PDT에 대하여 적절한 제제로 간주되었는데 암세포가 정상적인 정지 조직과 비교하여 포르피린에 대하여 현저하게 더 큰 섭취 및 친화성을 나타내고; 따라서 암세포가 자연히 포르피린을 축적하기 때문이다.
광감작제 프로토포르피린 IX(PpIX)의 추가적인 특징은 형광을 내는 능력이며, 이는 암세포의 포르피린 자연적 축적과 조합으로 종양의 광진단(PD)을 허용한다. PD는 예를 들어 뇌종양과 같은 종양의 제거에서 정확도를 더 크게 하기 위하여 외과의에 의하여 이용되어 왔다.
PpIX는 모든 포유류 유핵 세포에 저농도로 천연으로 존재하며; 헴(haem)의 생합성에서 중간체이다. 헴 생합성에서, ALA는 (다수의 중간 단계를 통하여) PpIX로 전환되고, 그 후 PpIX는 효소 페로킬러테이스(ferrochelatase)에 의하여 PpIX에 Fe2+ 이온이 삽입됨으로써 헴으로 전환된다.
PDT가 효과적이기 위해서, 세포에 존재하는 PpIX의 양을 증가시킬 필요가 있다. 이를 수행하는 한 방법은 더 많은 ALA, MAL 또는 HAL을 세포에 첨가하는 것이고, 이들은 PpIX로 전환될 것이다. 그러나, 헴 생합성 경로는, 그 위에서 추가적인 전구물질 투여가 어떠한 추가적인 이점도 발생시키지 않는 최대 한계를 가진다. 더욱이, 과도한 ALA 경구 투여가 인간에서 간독성을 유발하는 것으로 입증되었다. 일반적으로, 유리 헴의 존재가 ALA 합성을 억제하는 음성 피드백 메커니즘으로 작용한다. 그러나, 다량의 ALA 또는 MAL의 외부 투여가 이러한 음성 피드백 신호를 우회하고 세포 내에서 일시적인 PpIX 축적을 야기하는데, 헴을 형성하기 위한 PpIX로의 Fe2+ 삽입이 비교적 느리기 때문이다. 더욱이, PpIX는 Fe2+의 삽입에 의하여 헴으로 PpIX가 전환되는 단계를 둔화시켜 세포에 더욱 축적될 수 있고, 이는 세포에서 철 공급을 제어하여 이루어질 수 있다. Bech, O. et al., J Photochem Photobiol B, 1997, 41, 136-144; Curnow, A. et al., BJC, 1998, 78, 1278-1282; Pye, A. et al., Photochem Photobiol, 2007, 83(3), 766-73; 및 Blake, E. et al., Photochem Photobiol, 2010, 86(5), 1154-60은 아래 나타나는 철 킬레이터 CP94를 ALA와 조합으로 사용하는 것이 어떻게 PpIX의 축적을 증가시킬 수 있는지 설명한다.
그러나, 특히 현재의 광역학 치료가 모든 종양 유형에 대하여 효과적이지 않고; 더 두꺼운 결절성(nodular) 기저 세포 암종(basal cell carcinoma, BCC)에 대한 제거율(clearance rate)이, 예를 들어, 얕은(superficial) BCC에 대한 것보다 더 낮게 유지되기 때문에, 광역학 치료에서 개선된 활성 프로파일을 가지는 신규한 광감작제 전구물질에 대한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명의 목적은 광감작제 전구물질로서 사용될 수 있고, 광역학 치료에서 개선된 활성 프로파일을 나타낼 수 있는 신규한 화합물을 제공하는 것이다.
발명의 설명
본 발명의 제1양태에 따르면 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 임의의 염인 화합물이 제공된다:
여기서
R1은 C1-C6 알킬기,
R2는 H 또는 C1-C6 알킬기,
R3는 H 또는 C1-C6 알킬기, 및
n은 정수 0 내지 5이다.
일 구현예에서, 본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 위에 정의된 화학식 (I)의 화합물, 화학식 (Ia)의 염 또는 화학식 (Ib)의 염이고:
여기서
R1, R2, R3 및 n은 위에 정의된 바와 같고;
각각의 X-는 독립적으로 일가 상대이온으로부터 선택된다.
일 구현예에서, 본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 위에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 화합물 또는 화학식 (Ia)의 염이다. 일 구현예에서, 본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 위에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 화합물이다.
일 구현예에서, 본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 위에 정의된 바와 같은 화학식 (Ia)의 염이다.
일가 상대이온 X-는 임의의 통상적인 산의 컨쥬게이트 염기일 수 있다. X-는, 예를 들어, 할라이드, 하이드로젠 설페이트, 니트레이트, 또는 카르복실레이트 예컨대 아세테이트 또는 포르메이트일 수 있다.
일 구현예에서, X-는, 예를 들어, F-, Cl-, Br- 또는 I-와 같은 할라이드이다. 일 구현예에서, X-는 Cl-이다.
알킬기는 선형 또는 분지형 사슬 알킬기일 수 있다.
본 발명의 제1양태에 따른 화합물에서, R1은 C1-C6 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, t-펜틸 및 헥실을 포함한다. 일 구현예에서, R1은 C1-C5 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, 및 t-펜틸을 포함한다. 일 구현예에서, R1은 C1-C4 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 일 구현예에서, R1은 C1-C3 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필 및 i-프로필을 포함한다. 일 구현예에서, R1은 C1-C2 알킬기, 즉 메틸 또는 에틸이다. 일 구현예에서, R1은 C2 알킬기, 즉 에틸이다.
본 발명의 제1양태에 따른 화합물에서, R2는 H 또는 C1-C6 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, t-펜틸 및 헥실을 포함한다. 일 구현예에서, R2는 H 또는 C1-C5 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, 및 t-펜틸을 포함한다. 일 구현예에서, R2는 H 또는 C1-C4 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 일 구현예에서, R2는 H 또는 C1-C3 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필 및 i-프로필을 포함한다. 일 구현예에서, R2는 H 또는 C1-C2 알킬기, 즉 메틸 또는 에틸이다. 일 구현예에서, R2는 H이다.
본 발명의 제1양태에 따른 화합물에서, R3는 H 또는 C1-C6 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, t-펜틸 및 헥실을 포함한다. 일 구현예에서, R3는 H 또는 C1-C5 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, 및 t-펜틸을 포함한다. 일 구현예에서, R3는 H 또는 C1-C4 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 일 구현예에서, R3는 H 또는 C1-C3 알킬기이고, 이는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필 및 i-프로필을 포함한다. 일 구현예에서, R3는 H 또는 C1-C2 알킬기, 즉 메틸 또는 에틸이다. 일 구현예에서, R3는 H이다.
일 구현예에서, R2 및 R3는 H이다.
본 발명의 제1양태에 따른 화합물에서, n은 정수 0 내지 5이다. 일 구현예에서, n은 0 내지 4, 또는 0 내지 3, 또는 0 내지 2, 또는 0 내지 1, 또는 1 내지 5, 또는 1 내지 4, 또는 1 내지 3, 또는 1 내지 2이다. 일 구현예에서, n은 1이다.
일 구현예에서, R1은 메틸 또는 에틸이고; R2는 H, 메틸 또는 에틸이고; R3는 H, 메틸 또는 에틸이고; n은 1이다.
일 구현예에서, R1은 에틸이고, R2 및 R3는 H이고, n은 1이다. 이 화합물 및 이의 염 형태는 사실상 에스테르 연결을 통하여 연결된 ALA 및 철 킬레이트화 화합물 CP94의 조합이다. 뜻밖에도, 이러한 연결된 화합물이 개별적인 활성 제제로서 ALA 및 CP94의 조합보다 더 우수한 활성 프로파일을 가진다.
이는 여러 이유로 매우 놀라운 것이다. 먼저, ALA 및 CP94를 (개별적이기보다는) 연결된 형태로 전달하는 것이 화합물이 세포에 들어가는 경로를 변형시키는 것으로 예상될 수 있고; 더 큰 분자는 더 작은 분자만큼 효과적으로 세포에 들어가지 못하는 경향이 있고 여러 상이한 수송체를 이용할 수 있다. 실제로, ALA 및 MAL이 여러 상이한 막 수송체를 통하여 세포에 들어갈 수 있고 따라서 이는 ALA 및 CP94가 연결된 본 발명의 화합물에 대해서도 또한 사실일 것으로 생각된다. 그러므로 이러한 신규한 엔티티(entity)는, 더 나은 것은 고사하고, 개별적인 제제로서의 ALA 및 CP94와 같은 수준의 결과조차도 발생시킬 것으로 보장되지 않았다.
이뿐만 아니라, 연결된 형태가 천연 광감작제 PpIX 생성에 의존하는 고유한 세포 생화학에 어떻게 영향을 미칠지 예측하는 것이 매우 어려웠다. ALA는 일반적으로 사이토졸에서 일어나는 헴 생합성 경로 부분에 들어가기 전에 미토콘드리아에서 ALA 합성효소에 의하여 형성된다. 헴을 형성하기 위한 PpIX 포르피린 고리로의 철의 삽입의 이후 단계가 미토콘드리아에서 일어난다. PpIX가 축적되도록 이러한 경로에 영향을 미치기 위하여, 철 킬레이터가 미토콘드리아 철 수준을 직접적으로 또는 간접적으로 감소시킬 수 있을 필요가 있다. 그러나, ALA 및 CP94가 연결된 본 발명의 화합물은 먼저 사이토졸에 존재하는 에스터레이스에 의하여 활성 제제로 분리될 필요가 있다. 그러므로 연결된 형태는 개별적인 화합물이 마지막에 도달하는 세포 구획(예컨대 사이토졸 및 미토콘드리아)을 변경시킬 것으로 예상될 수 있고, 이는 또한 헴 생합성 경로의 조절을 변경시킬 수 있다. 더욱이, 이론적으로 PpIX 생성에 앞서 철을 킬레이트화하기 위하여, ALA 이전에 CP94를 전달하는 것이 더 우수한 것으로 보일 수 있는 반면, 연결된 형태로 제제를 전달하는 것은 제제들이 동시에 전달됨을 의미한다. 이러한 요인들이 발명된 화합물의 유용성을 더욱 놀랍게 만드는 것에 추가로 기여했다.
또한, 철 킬레이터 CP94가 두자리(bidentate)이고 그러므로 하나의 Fe2+ 이온과 결합하기 위하여 세 CP94 분자가 소요된다. 이에 추가하여, 헴 생합성 경로에서 두 분자의 ALA가 이합체화하여 포르포빌리노젠을 형성하고 그 후 네 분자의 포르포빌리노젠이 축합되고, 재배열되고 고리화되어 우로포르피리노젠 III가 생성되고; 이는 이후 코프로포르피리노젠 III를 통하여 프로토포르피린 IX로 전환된다. 그러므로, 여덟 분자의 ALA가 하나의 PpIX 분자를 형성하기 위하여 필요하고, 이는 하나의 Fe2+ 이온에 결합하여 한 분자의 헴을 형성한다. 그러므로 Fe2+ 이온당 필요한 ALA : CP94의 이론적 비율은, 단순화된 생합성 조건에서, 8 ALA : 3 CP94, 즉 CP94보다 두 배 초과의 ALA일 것이다. 이런 점에도 불구하고, 발명자들은 매우 뜻밖에도, 본 발명의 화합물의 특정한 연결된 형태의 동량의 ALA 및 CP94가 우수한 활성 프로파일을 제공함을 발견했다. 이론에 의하여 구속되기를 바라는 것은 아니지만, 돌이켜 생각해 보면, PpIX로부터의 헴 형성이 덜 일어나도록 하기 위하여, 세포내 철 비축분을 배출시키기 위하여 이론적으로 예상된 것보다 더 많은 CP94가 필요할 수 있는 경우에 특히 그러하다.
위에 제시된 바와 같이, 세포에 첨가된 임의의 활성 제제의 활성 프로파일에 영향을 미치는 살아있는 세포 내의 환경에서의 다수의 여러 상이한 요인이 존재하고, 활성 제제의 성공을 예측하기 매우 어렵게 만든다. 그러므로, 본 발명의 화합물의 특정한 연결된 형태인 동량의 ALA 및 CP94가 그러한 우수한 활성 프로파일을 제공하는 것을 발견한 것이 매우 뜻밖이었다.
일 구현예에서, 본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 화학식 (Ic)의 염이다:
실시예 2B에서 알 수 있는 것과 같이, 화학식 (Ic)의 염은 ALA, MAL, 개별적인 활성 제제로서의 ALA 및 CP94의 조합, 및 개별적인 활성 제제로서의 MAL 및 CP94의 조합과 비교하여 현저한 PpIX 축적 증가를 발생시킬 수 있다. 더욱이, 실시예 2C에서 알 수 있는 것과 같이, 화학식 (Ic)의 염은 또한 특히 저농도에서도 PDT 이후에 세포 생존력(viability) 저하에서 현저하게 더 우수한 것으로 밝혀졌다.
그러므로 화학식 (Ic)의 염의 임상적 사용은, 피부과적 PDT 및 다른 PDT 적용을 겪는 환자에 대한 상당한 이점을 유발할 수 있다.
본 발명의 제2양태에 따르면 본 발명의 제1양태에 따른 화합물 및 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 약제학적 조성물이 제공된다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "약제학적"은 수의학을 포함한다. 일 구현예에서, 조성물은 국소 피부 치료 제형이다.
본 발명의 제3양태에 따르면 본 발명의 제1양태에 따른 화합물을 제조하는 공정이 제공되고, 방법은 다음 단계를 포함한다:
(a) 에스테르화 반응을 통하여 화학식 (II)의 화합물을 화학식 (III)의 화합물과 반응시켜 화학식 (IV)의 화합물을 형성하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
여기서 R1, R2, R3 및 n은 제1양태에 대하여 정의된 바와 같고;
RPG1 및 RPG2는 보호기이다.
용어 "보호기"는 산소 원자 또는 질소 원자를 보호할 수 있는 그룹을 의미하고, 이러한 보호기는, 보호가 이용된 반응 이후에, 분자의 나머지를 교란하지 않고 제거될 수 있다. 보호기는 공지이고 Kocienski P. J., Protecting Groups, 3rd ed., Georg Thieme Verlag, New York, 2005; 및 Greene T. W., Wuts P. G. M., Protective Groups In Organic Synthesis, 3rd ed., John Wiley & Sons, New York, 1998과 같은 문서에 나열된다.
일 구현예에서, RPG1는 벤질, 벤조일, 메톡시메틸(MOM), 메톡시에톡시메틸 에테르(MEM), 테트라하이드로피란일(THP), 및 예를 들어, 트리메틸실릴(TMS), 트리에틸실릴(TES), 트리이소프로필실릴(TIPS), 트리페닐실릴(TPS), t-부틸디메틸실릴(TBDMS), t-부틸디페닐실릴(TBDPS), (디메틸)헥실실릴, 및 2-(트리메틸실릴)에톡시메틸(SEM)과 같은 규소 보호기로부터 선택되는 보호기이다.
RPG1는 알코올 보호기이다. 알코올 보호기는 당해 분야의 숙련가에게 공지이고 위에 언급된 것과 같은 표준 문서에 나열된다.
일 구현예에서, RPG2는 벤조일 및 우레탄형 보호기 예컨대 카르복시벤질(Cbz), tert-부톡시카르보닐(Boc), 4-메톡시벤질옥시카르보닐, 4-니트로벤질옥시카르보닐 및 9-플루오렌일메틸옥시카르보닐(Fmoc)로부터 선택된 보호기이다.
RPG2는 일차 아민 보호기이다. 일차 아민 보호기는 보호기는 당해 분야의 숙련가에게 공지이고 위에 언급된 것과 같은 표준 문서에 나열된다.
일 구현예에서, 제3양태에 따른 공정은 다음 단계를 추가로 포함한다:
(b1) 화학식 (IV)의 화합물을 탈보호하여 화학식 (I)의 화합물을 제공하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
보호 및 탈보호는 당해 분야의 숙련가에게 공지인 일반적인 방식으로 수행될 수 있고; 이들은 화학적 합성에서 통상적인 단계이다.
일 구현예에서, 제3양태에 따른 공정은 다음 단계를 추가로 포함한다:
(b2) 화학식 (IV)의 화합물을 산 H+X-의 존재에서 탈보호하여 화학식 (Ia)의 염을 제공하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
일 구현예에서, 제3양태에 따른 공정은 다음 단계를 추가로 포함한다:
(b3) 화학식 (IV)의 화합물을 산 H+X-의 존재에서 탈보호하여 화학식 (Ib)의 염을 제공하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
본 발명의 제4양태에 따르면 치료에 사용하기 위한 본 발명의 제1양태에 따른 화합물이 제공된다.
본 발명의 제5양태에 따르면 광역학 치료에 사용하기 위한 본 발명의 제1양태에 따른 화합물이 제공된다.
일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태 치료에서 사용하기 위한 것이다.
일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 암 치료에서 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 화합물은 광역학 치료에 의하여 피부암 치료에서 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 화합물은 광역학 치료에 의하여 체내 암세포 치료에서 사용하기 위한 것이다.
일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 피부경화증, 경화성 태선, 건선 또는 사마귀 치료에서 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 만성 상처 치료에서 사용하기 위한 것이다. 그러한 만성 상처는, 예를 들어 노인의 다리 궤양일 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 여드름 치료에서 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 미생물 감염 치료에서 사용하기 위한 것이다. 그러한 미생물 감염은, 예를 들어 박테리아, 진균, 바이러스 및/또는 효모에 의하여 야기될 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 기생충 감염 치료에서 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 광역학 치료에 의하여 류마티스성 관절염 치료에서 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 백혈병의 치료에서 광역학 치료에 의하여 골수 정화(purging)에서 사용하기 위한 것이다.
일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 국소적으로 투여된다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 경구로 투여된다. 일 구현예에서, 본 발명의 제5양태에 따른 화합물은 정맥내로 투여된다.
본 발명의 제6양태에 따르면 미용적 목적을 위한 광역학 치료에서 본 발명의 제1양태에 따른 화합물의 용도가 제공된다.
일 구현예에서, 화합물은 비대흉터, 여드름흉터, 주름(wrinkle, rhytide), 화학작용으로 손상된 피부 (광손상 피부 또는 태양 손상 피부로도 알려짐), 장미증, 광선각화증, 피지선 증식, 흑색점, 다모증, 모세혈관확장증, 포도주색반점, 홍반, 다형피부증, 기미, 색채이상, 과다색소침착, 반상 또는 얼룩 색소침착, 거친 피부 패치, 불량한 피부결, 확대된 모공, 및/또는 피부 이완의 미용적 목적을 위한 광역학 치료에서 사용된다.
일 구현예에서, 화합물은 광역학 치료에 의한 피부의 미용적 광회춘술(photorejuvenation)에서 사용된다.
본 발명의 제7양태에 따르면 인간 또는 동물 신체에 대하여 실시되는 진단 방법에서 사용하기 위한 본 발명의 제1양태에 따른 화합물이 제공된다. 일 구현예에서, 진단 방법은 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태를 진단하는 방법이다. 일 구현예에서, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태는 암이다.
위에 언급된 바와 같이, PpIX는 형광 능력을 가지고, 이는 종양의 광진단(PD)을 가능하게 한다. 그러므로 본 발명의 제1양태에 따른 화합물을 사용하여 현저하게 더 짧은 시간 내에 현저하게 더 큰 수준의 PpIX를 생성하는 것이 또한 개선된 PD를 야기할 수 있다.
본 발명의 제8양태에 따르면 인간 또는 동물 신체에 대하여 실시되는 진단 방법 이외의 진단 방법에서 본 발명의 제1양태에 따른 화합물의 용도가 제공된다. 일 구현예에서, 진단 방법은 생체 외 진단 방법이다. 예를 들어, PD가 종양의 조직학적 및/또는 현미경 분석 향상에 이용될 수 있고; 이는 검체에서 정상 세포를 비정상 세포로부터 추가로 구분하도록 도울 수 있다.
일 구현예에서, 진단 방법은 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태를 진단하는 방법이다. 일 구현예에서, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태는 암이다.
제9양태에 따르면, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태의 광역학 치료에 의한 치료를 위한 약제의 제조에서 본 발명의 제1양태에 따른 화합물의 용도가 제공된다. 일 구현예에서, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태는 암이다.
본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 본 발명의 제5양태와 관련하여 언급된 임의의 상태의 광역학 치료에 의한 치료를 위한 약제의 제조에서 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 제10양태에 따르면 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태를 겪고 있거나 겪을 위험이 있는 인간 또는 동물 환자의 치료 방법이 제공되고, 상기 방법은 환자에게 치료적 유효량의 본 발명의 제1양태에 따른 화합물을 투여하는 단계, 및 화합물을 포함하는 환자의 부분을 광역학 치료의 일부로서 빛에 노출시키는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태는 암이다.
본 발명의 제1양태에 따른 화합물은 또한 본 발명의 제5양태에 관하여 언급된 임의의 상태를 겪고 있거나 겪을 위험이 있는 인간 또는 동물 환자의 치료 방법에서 사용될 수 있고, 상기 방법은 환자에게 치료적 유효량의 본 발명의 제1양태에 따른 화합물을 투여하는 단계, 및 화합물을 포함하는 환자의 부분을 광역학 치료의 일부로서 빛에 노출시키는 단계를 포함한다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐, 단어 "포함하다(comprise)" 및 "함유하다(contain)" 및 상기 단어들의 변형, 예를 들어 "포함하는(comprising)" 및 "포함하다(comprises)"는 "포함하지만 제한되지 않는(including but not limited to)"을 의미하고, 다른 모이어티(moiety), 첨가제, 성분, 정수 또는 단계를 제외하지 않는다. 더욱이 단수는 문맥상 달리 요구되지 않으면 복수를 포함한다: 특히, 부정관사가 사용되는 경우, 문맥상 달리 요구되지 않으면 복수뿐만 아니라 단수를 고려하는 것으로 명세서가 이해되어야 한다.
본 발명의 각각의 양태의 바람직한 특징은 임의의 다른 양태와 관련하여 기재될 수 있다. 본 발명의 다른 특징은 다음 실시예로부터 명백해질 것이다. 일반적으로 말해서 본 발명은 (임의의 첨부된 청구범위 및 도면을 포함하여) 본 명세서에 개시된 특징 중 임의의 신규한 특징, 또는 특징의 임의의 신규한 조합으로 확장된다. 따라서 본 발명의 특정 양태, 구현예 또는 실시예와 관련하여 기재된 특징, 정수, 특질, 화합물, 화학적 모이어티 또는 그룹이 본원에 기재된 임의의 다른 양태, 구현예 또는 실시예와 비양립성이 아닐 경우 이에 적용 가능한 것으로 이해되어야 한다. 더욱이 달리 언급되지 않으면, 본원에 개시된 임의의 특징은 동일하거나 유사한 목적을 제공하는 대안의 특징으로 대체될 수 있다.
상한 및 하한이 특성에 대하여 인용될 경우, 임의의 상한과 임의의 하한의 조합에 의하여 정의된 값의 범위가 또한 내포될 수 있다.
본 명세서에서, 광회전과 같은 화합물 특성에 대한 지칭은 - 달리 언급되지 않으면 - 주위 조건하에, 즉 대기압 및 16 내지 22 또는 25℃ ℃, 또는 18 내지 22 또는 25 ℃, 예를 들어 약 20 ℃ 또는 약 25 ℃의 온도에서 측정된 특성에 대한 것이다.
본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 임의의 염인 화합물은 광감작제 전구물질로서 사용될 수 있고, 광역학 치료에서 개선된 활성 프로파일을 나타내는 효과가 있다.
도 1은 화합물 AP2-18 (8)이 보유한 고유 (암흑) 독성 수준을 평가하기 위한 뉴트럴 레드 흡수 검사(neutral red uptake assay)로부터의 결과를 나타낸다; ***는 P<0.001 수준에서의 유의성을 나타낸다 (스튜던트 t-검정).
도 2a는 i) 화합물 AP2-18 (8), ii) ALA 단독, iii) ALA 및 CP94 (3), iv) MAL 단독, 및 v) MAL 및 CP94 (3)에 대한 노출 이후 시간 경과에 따른 인간 피부 섬유아세포(84BR)에서의 PpIX 형광의 축적(+/- 평균의 표준오차)을 나타낸다.
도 2b는 인간 피부 섬유아세포(84BR)에 대한 표 1 및 도 2a의 PpIX 축적 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 2b는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (반복실험 평균을 비교하기 위한 Bonferroni 사후검정으로써 이원 분산분석(ANOVA)에 의하여 획득됨).
도 3a는 i) 화합물 AP2-18 (8), ii) ALA 단독, iii) ALA 및 CP94 (3), iv) MAL 단독, 및 v) MAL 및 CP94 (3)에 노출시킨 이후 시간 경과에 따른 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에서의 PpIX 형광의 축적(+/- 평균의 표준오차)을 나타낸다.
도 3b는 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에 대한 표 2 및 도 3a의 PpIX 축적 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 3b는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (반복실험 평균을 비교하기 위한 Bonferroni 사후검정으로써 이원분산분석에 의하여 획득됨).
도 4a는 i) 화합물 AP2-18 (8), ii) ALA 단독, iii) ALA 및 CP94 (3), iv) MAL 단독, 및 v) MAL 및 CP94 (3)에 노출시킨 이후 시간 경과에 따른 인간 교아종 세포(U87MG)에서의 PpIX 형광의 축적(+/- 평균의 표준오차)을 나타낸다.
도 4b는 인간 교아종 세포(U87MG)에 대한 표 3 및 도 4a의 PpIX 축적 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 4b는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (반복실험 평균을 비교하기 위한 Bonferroni 사후검정으로써 이원분산분석에 의하여 획득됨).
도 5a는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시킨 이후 인간 피부 섬유아세포(84BR)에서 조사 직후 PpIX 광탈색 백분율을 나타낸다.
도 5b는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시키고 적색광으로 조사한 이후 인간 피부 섬유아세포(84BR)의 생존력에 대한 효과를 나타낸다.
도 5c는 인간 피부 섬유아세포(84BR)에 대한 표 5 및 도 5b의 세포 생존력 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 5c는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (열의 모든 쌍을 비교하여 Tukey 사후검정으로써 일원분산분석에 의하여 획득됨).
도 6a는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 대한 노출 이후 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에서 조사 직후 PpIX 광탈색 백분율을 나타낸다.
도 6b는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시키고 적색광으로 조사한 이후 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)의 생존력에 대한 효과를 나타낸다.
도 6c는 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에 대한 표 7 및 도 6b의 세포 생존력 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타낸다; 도 6c는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (열의 모든 쌍을 비교하여 Tukey 사후검정으로써 일원분산분석에 의하여 획득됨).
도 7a는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 대한 노출 이후 인간 교아종 세포(U87MG)에서 조사 직후 PpIX 광탈색 백분율을 나타낸다.
도 7b는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시키고 적색광으로 조사한 이후 인간 교아종 세포(U87MG)의 생존력에 대한 효과를 나타낸다.
도 7c는 인간 교아종 세포(U87MG)에 대한 표 9 및 도 7b의 세포 생존력 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 7c는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (열의 모든 쌍을 비교하여 Tukey 사후검정으로써 일원분산분석에 의하여 획득됨).
도 8a-8c는 가변적인 배양 기간 (2, 3 또는 4 시간) 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 μM)의 (a) ALA +/- CP94, (b) MAL +/- CP94 및 (c) AP2-18에 따른 A431 세포에서 측정된 평균 PpIX 형광을 나타낸다; *, ** 및 ***은 각각 0.050, 0.010 및 0.001 수준에서의 통계적 유의성을 나타낸다.
도 9aa-9cb는 (aa) 2 시간, (ba) 3 시간 및 (ca) 4 시간의 배양 기간 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 μM)의 ALA +/- CP94, MAL +/- CP94 및 AP2-18에 따른 A431 세포에서 측정되는 평균 PpIX 형광을 나타내고, 각각의 시간에 대한 상응하는 통계적 분석이 (ab), (bb) 및 (cb) 각각에 제시된다.
도 10a-10c는 가변적인 배양 기간 (2, 3 또는 4 시간) 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 mM)의 (a) ALA +/- CP94, (b) MAL +/- CP94 및 (c) AP2-18에 따른 A431 세포의 평균 세포 생존력을 나타내고; *, ** 및 ***은 각각 0.050, 0.010 및 0.001 수준에서의 통계적 유의성을 나타낸다.
도 11aa-11cb는 (aa) 2 시간, (ba) 3 시간 및 (ca) 4 시간의 배양 기간 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 mM)의 ALA +/- CP94, MAL +/- CP94 및 AP2-18에 따른 A431 세포의 평균 세포 생존력을 나타내고, 각각의 시간에 대한 상응하는 통계적 분석이 (ab), (bb) 및 (cb) 각각에 제시된다; DLI는 '약물-빛 간 시간(약물-light interval)', 즉 조사가 일어나기 전에 세포가 약물에 노출되는 동안의 배양 기간을 의미한다.
도 2a는 i) 화합물 AP2-18 (8), ii) ALA 단독, iii) ALA 및 CP94 (3), iv) MAL 단독, 및 v) MAL 및 CP94 (3)에 대한 노출 이후 시간 경과에 따른 인간 피부 섬유아세포(84BR)에서의 PpIX 형광의 축적(+/- 평균의 표준오차)을 나타낸다.
도 2b는 인간 피부 섬유아세포(84BR)에 대한 표 1 및 도 2a의 PpIX 축적 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 2b는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (반복실험 평균을 비교하기 위한 Bonferroni 사후검정으로써 이원 분산분석(ANOVA)에 의하여 획득됨).
도 3a는 i) 화합물 AP2-18 (8), ii) ALA 단독, iii) ALA 및 CP94 (3), iv) MAL 단독, 및 v) MAL 및 CP94 (3)에 노출시킨 이후 시간 경과에 따른 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에서의 PpIX 형광의 축적(+/- 평균의 표준오차)을 나타낸다.
도 3b는 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에 대한 표 2 및 도 3a의 PpIX 축적 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 3b는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (반복실험 평균을 비교하기 위한 Bonferroni 사후검정으로써 이원분산분석에 의하여 획득됨).
도 4a는 i) 화합물 AP2-18 (8), ii) ALA 단독, iii) ALA 및 CP94 (3), iv) MAL 단독, 및 v) MAL 및 CP94 (3)에 노출시킨 이후 시간 경과에 따른 인간 교아종 세포(U87MG)에서의 PpIX 형광의 축적(+/- 평균의 표준오차)을 나타낸다.
도 4b는 인간 교아종 세포(U87MG)에 대한 표 3 및 도 4a의 PpIX 축적 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 4b는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (반복실험 평균을 비교하기 위한 Bonferroni 사후검정으로써 이원분산분석에 의하여 획득됨).
도 5a는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시킨 이후 인간 피부 섬유아세포(84BR)에서 조사 직후 PpIX 광탈색 백분율을 나타낸다.
도 5b는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시키고 적색광으로 조사한 이후 인간 피부 섬유아세포(84BR)의 생존력에 대한 효과를 나타낸다.
도 5c는 인간 피부 섬유아세포(84BR)에 대한 표 5 및 도 5b의 세포 생존력 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 5c는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (열의 모든 쌍을 비교하여 Tukey 사후검정으로써 일원분산분석에 의하여 획득됨).
도 6a는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 대한 노출 이후 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에서 조사 직후 PpIX 광탈색 백분율을 나타낸다.
도 6b는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시키고 적색광으로 조사한 이후 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)의 생존력에 대한 효과를 나타낸다.
도 6c는 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에 대한 표 7 및 도 6b의 세포 생존력 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타낸다; 도 6c는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (열의 모든 쌍을 비교하여 Tukey 사후검정으로써 일원분산분석에 의하여 획득됨).
도 7a는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 대한 노출 이후 인간 교아종 세포(U87MG)에서 조사 직후 PpIX 광탈색 백분율을 나타낸다.
도 7b는 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 화합물 AP2-18 (8)에 노출시키고 적색광으로 조사한 이후 인간 교아종 세포(U87MG)의 생존력에 대한 효과를 나타낸다.
도 7c는 인간 교아종 세포(U87MG)에 대한 표 9 및 도 7b의 세포 생존력 데이터의 통계적 분석의 결과를 나타내고; 도 7c는 세 가지 농도의 테스트된 화합물 AP2-18 (8) vs 테스트된 다른 화합물 (ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3) 및 다른 농도의 AP2-18 (8))의 통계적 비교 각각을 나타낸다 (열의 모든 쌍을 비교하여 Tukey 사후검정으로써 일원분산분석에 의하여 획득됨).
도 8a-8c는 가변적인 배양 기간 (2, 3 또는 4 시간) 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 μM)의 (a) ALA +/- CP94, (b) MAL +/- CP94 및 (c) AP2-18에 따른 A431 세포에서 측정된 평균 PpIX 형광을 나타낸다; *, ** 및 ***은 각각 0.050, 0.010 및 0.001 수준에서의 통계적 유의성을 나타낸다.
도 9aa-9cb는 (aa) 2 시간, (ba) 3 시간 및 (ca) 4 시간의 배양 기간 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 μM)의 ALA +/- CP94, MAL +/- CP94 및 AP2-18에 따른 A431 세포에서 측정되는 평균 PpIX 형광을 나타내고, 각각의 시간에 대한 상응하는 통계적 분석이 (ab), (bb) 및 (cb) 각각에 제시된다.
도 10a-10c는 가변적인 배양 기간 (2, 3 또는 4 시간) 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 mM)의 (a) ALA +/- CP94, (b) MAL +/- CP94 및 (c) AP2-18에 따른 A431 세포의 평균 세포 생존력을 나타내고; *, ** 및 ***은 각각 0.050, 0.010 및 0.001 수준에서의 통계적 유의성을 나타낸다.
도 11aa-11cb는 (aa) 2 시간, (ba) 3 시간 및 (ca) 4 시간의 배양 기간 후 증가하는 용량(250, 500 또는 1000 mM)의 ALA +/- CP94, MAL +/- CP94 및 AP2-18에 따른 A431 세포의 평균 세포 생존력을 나타내고, 각각의 시간에 대한 상응하는 통계적 분석이 (ab), (bb) 및 (cb) 각각에 제시된다; DLI는 '약물-빛 간 시간(약물-light interval)', 즉 조사가 일어나기 전에 세포가 약물에 노출되는 동안의 배양 기간을 의미한다.
실시예
실시예 1 - 1-(2-(5-아미노-4-옥소펜타노일옥시)에틸)-2-에틸-3,4-디하이드록시피리디늄 클로라이드 하이드로클로라이드 (AP2-18),
8
의 합성
AP2-18 (8)의 합성은 벤질옥시카르보닐-보호된 아미노레불린산 5와 CP94 유사체 6의 커플링을 통하여 달성되었다.
ALA-유도체 5는 염기성 조건하에 ALA.HCl (4)(Sigma-Aldrich로부터 입수)를 벤질 클로로포르메이트에 노출시켜 합성되어, 벤질옥시-보호된 ALA 5가 제공되었다.
상보적 커플링 상대, CP94 유사체 6은, 벤질 보호 다음 에탄올아민을 사용한 아민화에 의하여 에틸 말톨 (1)로부터 합성되었다.
DCC/DMAP에 의하여 촉진되는 5 및 6의 에스테르화가, 원활하게 진행되어 커플링된 생성물 7을 제공했고, 이는 수소첨가분해에 의하여 탈보호되어 표적 화합물 AP2-18 (8)을 제공했다:
화합물 AP2-18 (8)은 본 발명의 제1양태에 따른 화합물이고, 화학식 (Ic)의 염에 상응한다.
이들 단계에 대한 완전한 실험적 절차가 아래에 주어진다.
1A. ALA-유도체
5
ALA-유도체 5는, 예를 들어 Neuberger A. et al., Biochemistry Journal, 1956, 64, 137-145의 절차를 통하여 획득될 수 있는 공지 화합물이다.
1B. CP94 유사체
6
CP94 유사체 6을 이전에 공개된 절차에 따라 제조했다 (Dobbin, P.S., et al., J Med Chem, 1993. 36(17): p. 2448-58; Liu, Z. D. et al., J. Pharm. Pharmacol, 1999, 51, 555-564.
1C. 2-(3-(벤질옥시)-2-에틸-4-옥소피리딘-1(4H)-일)에틸 5-(벤질옥시카르보닐아미노)-4-옥소펜타노에이트,
7
4-(디메틸아미노)피리딘 (3.3 mg, 0.0274 mmol)을 디클로로메탄 (8 mL) 중의 3-(벤질옥시)-2-에틸-1-(2-하이드록시에틸)피리딘-4(1H)-온 (6) (149 mg, 0.547 mmol), 5-(벤질옥시카르보닐아미노)-4-옥소펜탄산 (5) (145 mg, 0.547 mmol) 및 N,N'-디사이클로헥실카보디이미드 (118 mg, 0.574 mmol)의 교반되는 용액에 첨가했다. 24 시간 이후, 결과로 생성된 현탁액을 탈지면을 통하여 여과하고, 디클로로메탄으로 용리했다. 여과액을 진공에서 농축하고 잔류물을 에틸 아세테이트 이후 메탄올로 용리하는 실리카겔상의 플래시 크로마토그래피로 정제하여, 표제 화합물 7 (247 mg, 87%)이 무색 오일로 제공되었다, R F 0.7 (MeOH); δH (300 MHz; CDCl3) 7.46-7.20 (11H, m, Ar 및 Pyr 6-H), 6.40 (1H, d, J 9.0 Hz, Pyr 5-H), 5.97 (1H, br s, NH), 5.22 (2H, s, PhCH 2), 5.09 (2H, s, PhCH 2), 4.22 (2H, t, J 6.0 Hz, OCH 2 CH2), 4.10-3.95 (4H, m, HNCH 2 및 OCH2CH 2 ), 2.71-2.50 (6H, m, CH3CH 2 및 C(O)CH 2 CH 2 ) 및 0.99 (3H, t, J 7.0 Hz, CH 3); δC (75 MHz; CDCl3) 204.7, 174.3, 172.3, 156.9, 146.2, 139.4, 138.0, 136.8, 129.1, 128.9, 128.8, 128.7, 128.5, 128.4, 128.3, 117.8, 73.3, 67.3, 63.3, 51.5, 50.9, 34.4, 27.9, 19.8 및 13.5.
1D. 1-(2-(5-아미노-4-옥소펜타노일옥시)에틸)-2-에틸-3,4-디하이드록시피리디늄 클로라이드 하이드로클로라이드 (AP2-18),
8
6:1 v/v 에탄올:물 (3.5 mL) 중의 2-(3-(벤질옥시)-2-에틸-4-옥소피리딘-1(4H)-일)에틸 5-(벤질옥시카르보닐아미노)-4-옥소펜타노에이트 (7) (247 mg, 0.475 mmol)의 교반되는 용액을, 염산 (37% aq.)을 첨가하여 pH = 1로 산성화했다. 활성탄소 담지 팔라듐 (11 mg, 10% w/w)을 첨가하고, 반응 용기를 탈기시킨 다음 수소로 충전하고 반응을 수소하에 (대기압에서) 2 시간 동안 교반했다. 결과로 생성된 현탁액을 Celite®을 통하여 여과하고, 에탄올로 용리한 다음 여과액을 진공에서 농축하여 생성물을 모노- 및 디-염의 혼합물로 얻었다. 물에 용해, 염산 (37% aq.)의 첨가, 이후 진공에서의 농축의 세 사이클이 표제 화합물 8 (169 mg, 96%)을 갈색 오일로 제공했다, δH (300 MHz; D2O) 7.82 (1H, d, J 8.0 Hz, Ar 6-H), 6.92 (1H, d, J 8.0 Hz, Ar 5-H), 4.27 (2H, t, J 6.0 Hz, OCH 2 CH2), 3.91 (2H, s, H3N+CH 2 ), 3.74 (2H, t, J 6.0 Hz, OCH2CH 2 ), 2.80 (2H, q, J 7.0 Hz, CH3CH 2 ), 2.66 (2H, t, J 6.0 Hz, C(O)CH 2), 2.45 (2 H, t, J 6.0 Hz, C(O)CH 2) 및 0.98 ppm (3H, t, J 7.0 Hz, CH 3); δC (75 MHz; D2O) 204.3, 176.9, 158.6, 147.7, 142.5, 139.5, 111.0, 60.6, 57.8, 47.3, 34.6, 27.6, 20.1 및 11.3 ppm; m/z (ES+) 297.1445 (100%, [M-H-2Cl]+), C14H21N2O5는 M, 297.1445를 필요로 한다.
비교예 1 - CP94 (
3
)의 합성
화합물 CP94 (3)을 이전에 공개된 절차에 따라 제조했다 (Dobbin, P.S., et al., J Med Chem, 1993. 36(17): p. 2448-58). 아래에 나타나는 바와 같이, 에틸 말톨 (1)을 벤질 보호하고 아민화하여 2를 제공하고; 수소첨가분해에 의한 탈보호가 CP94 (3)을 제공했다.
실시예 2 - AP2-18 (
8
)의 실험적 테스트
NB: 달리 명시되지 않으면 제시된 모든 데이터는 각각의 조건의 3회 내부 반복으로 각각 이루어지는 3회 독립 실험의 평균이다.
2A. 독성 테스트
화합물 AP2-18 (8)이 임의의 고유한 독성 특성을 보유하는지 확립하기 위하여, 표준 세포 배양 배지 (1% (v/v) 소태아혈청(FBS), 200 mM L-글루타민, 200 U mL-1 페니실린 및 200 μg mL-1 스트렙토마이신을 함유하는 최소 필수 배지(MEM)) 중의 1000 μM 테스트 용액을 제조했다 (이 검토에서 테스트될 최고 농도). 이를 감소된 광도 조건하에 MRC-5 (태아 폐 섬유아세포) 세포에 적용하고, 암흑에서 4 시간 (이러한 시간은 피부과 PDT 클리닉에서 이용되는 것과 동등하게 선택되었다) 동안 방치하고 이후 뉴트럴 레드 흡수(NRU) 검사를 이용하여 세포 생존력을 결정했다. 뉴트럴 레드는 생존 가능 (살아 있는) 세포에 의하여 능동적으로 흡수하고 저장되는 비활성 염료이고, 이러한 작용은 생존 불가능 세포에 의하여 수행될 수 없으므로, 흡수된 뉴트럴 레드의 수준은 주어진 노출 이후 존재하는 생존 가능 세포의 수에 정비례한다. 염료의 흡수 이후, 세포를 용해하고 뉴트럴 레드의 수준을 플레이트 판독기를 이용하여 정량했다.
대조 세포를 표준 세포 배양 배지에서 배양했다. 또한 세포를 NRU 검사에 대한 양성 대조로서 작용하는 0.01% (v/v) 과산화수소에 노출시켰다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 0.01% (v/v) 과산화수소에 대한 노출은 유의한 세포 생존력 감소를 야기했다. AP2-18 (8)를 사용한 처리가 미미한 생존 가능 세포 수 감소를 야기했지만, 통계적 분석에 있어서 이는 표준 세포 배양 배지에서 배양된 대조 세포와 유의하게 차이가 있는 것으로 발견되지 않았다. 그러므로 AP2-18 (8)은 세포 배지에만 노출된 세포와 비교 시 MRC-5(폐 섬유아세포) 세포에 대하여 고유하게 독성이 아니다.
2B. PpIX 형광 축적
프로토포르피린 IX(PpIX) 축적의 수준을 기존에 잘 확립된, Blake, E. et al., Photochem Photobiol, 2011, 87(6), 1419-26; Blake, E. et al., Photochem Photobiol, 2010, 86(5), 1154-60; Curnow, A. et al., J Environ Pathol Toxicol Oncol, 2007, 26(2), 89-103; 및 Pye, A. et al., J Cancer Res Clin Oncol, 2008, 134(8), 841-9에 설명된 확인된(validated) 형광 기반 검사를 이용하여 모니터링했다.
요약하면, 세포를 96 웰 플레이트에 웰당 2 x 104 세포로 접종하고, 접착하도록 하룻밤 동안 두었다. 테스트 용액을 검사 당일 제조하고 세포에 도포했다. 생성된 PpIX의 수준을 400 (± 30) nm 여기 필터 및 645 (± 40) nm 발광 필터를 가지는 다중-웰 형광 플레이트 판독기를 사용하여 모니터링했고, 발생된 형광의 수준은 존재하는 PpIX의 수준에 정비례했다. 판독이 6 시간 동안 매시간마다 이루어지고 PpIX의 광탈색을 감소시키기 위한 저광도 조건하에 수행되었다.
세포 내에서 PpIX 축적 증가를 야기시키는 AP2-18 (8)의 능력을 평가하기 위하여 일련의 농도를 준비했고 (250 μM; 500 μM; 1000 μM) 이는 발명자 그룹에 의하여 이전에 이용된 것을 반영한다 (위에 언급된 인용 참조). 이들을 등몰 농도의 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, 및 MAL 및 CP94 (3)와 함께 테스트했고, 모든 테스트 화합물을 인간 피부 섬유아세포(84BR; 도 2a 및 2b), 인간 편평상피세포 암종 세포(A431; 도 3a 및 3b) 및 인간 교아종 세포(U87MG; 도 4a 및 4b)에서 검토했다.
결과는 아래 표에 주어진다: 표 1은 도 2a 및 2b에 상응하는 인간 피부 섬유아세포(84BR)를 사용한 테스트에 대한 결과를 나타낸다; 표 2는 도 3a 및 3b에 상응하는 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)를 사용한 테스트에 대한 결과를 나타낸다; 표 3은 도 4a 및 4b에 상응하는 인간 교아종 세포(U87MG)를 사용한 테스트에 대한 결과를 나타낸다.
검토된 전구약물 각각(AP2-18 (8), ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, 및 MAL 및 CP94 (3))에 의하여 발생된 PpIX 형광의 축적은 검사된 세 가지 세포 유형 각각에서 시간 경과에 따라 증가했다. 본 발명의 제1양태에 따른 화합물인 신규한 화합물 AP2-18 (8)은, 단독으로 또는 철 킬레이터 CP94 (3)와 조합으로 ALA 또는 MAL 투여로써 달성된 것을 훨씬 상회하여, 세 가지 세포 유형 모두에서 PpIX 축적을 유의하게 증가시키는 것으로 발견되었다. 이러한 발견은 생체 외 AP2-18 (8)이 유의하게 더 높은 수준의 PpIX를 잠재적으로 유의하게 더 짧은 시간 안에 생성할 수 있는 화합물을 대표하며, 따라서 AP2-18 (8)이 PpIX-유발 PDT를 실질적으로 개선시킬 잠재성을 가짐을 제안했다. 이러한 유의한 PpIX 축적 증가가 조사 시 증가된 세포 사멸로 해석될 수 있는지를 결정하기 위한 추가의 실험이 착수되었다.
2C. PDT 효능
PpIX-유발 PDT 효능에 대한 AP2-18 (8)의 효과를 검사하기 위하여, 상기 세 가지 세포 유형을 (이전에 설명된 바와 같이) 등몰 농도의 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 AP2-18 (8)에 노출시키고 암흑 속에서 4 시간 동안 배양했다. 이후 PpIX 축적의 수준을 적색광 (37 J/cm2; 635 ± 2 nm; Aktilite, Galderma, UK)으로 조사하기 전에 앞에서와 같이 정량했다. 조사 직후 잔류하는 PpIX의 수준이 또한 확인되었고 PpIX 수준 변화(PpIX 광탈색)가 백분율로 계산되었다 (도 5a, 6a 및 7a). 이후 세포 생존력을 (이전에 설명된 바와 같이) NRU 검사를 이용하여 검사했고 이들 데이터는 (정상 세포 배지에 노출된) 블랭크 대조 세포에 대하여 정규화되고 생존 가능 세포의 백분율로서 제시되었다 (도 5b, 6b 및 7b). 추후 착수된 통계적 분석의 결과가 도 5c, 6c 및 7c 각각에 제시된다.
인간 피부 섬유아세포(84BR)를 사용한 테스트의 결과가 아래 표 4 및 5 그리고 도 5a, 5b 및 5c에 주어진다. 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)를 사용한 테스트의 결과가 아래 표 6 및 7에 주어지고 도 6a, 6b 및 6c에 나타난다. 인간 교아종 세포(U87MG)를 사용한 테스트의 결과가 아래 표 8 및 9에 주어지고 도 7a, 7b 및 7c에 나타난다.
상당한 PpIX 광탈색(즉 광조사 동안 PpIX 형광 감소)이 검토된 처리군 대부분에서 관찰되었다 (도 5a, 6a 및 7a 참조). 이는 PpIX가 광처리 동안 소모되었음을 입증했고 PDT가 검토된 세 가지 세포 유형 모두에서 일어남을 나타냈다. 그러나 여기서 이용된 특정 처리 파라미터로써 완전한 PpIX 광탈색이 좀처럼 달성되지 않았다.
세포 생존력 결과의 분석(도 5b 및 5c, 6b 및 6c, 및 7b 및 7c 참조)은 블랭크 대조군 및 과산화수소 양성 대조군이 세 가지 세포 유형 모두에서 성공적이었으며, 각각 세포독성을 거의 발생시키지 않고 상당한 세포 사멸을 발생시킴을 나타냈다. 인간 피부 섬유아세포(84BR; 도 5b 및 5c)에서, 철 킬레이터 CP94 (3)의 사용이 농도 의존성 방식으로 ALA 및 MAL 양자의 PDT 효과를 개선했지만, 이용된 최저 농도(250 μM)를 고려했을 때 신규한 화합물 AP2-18 (8)이 PDT 이후 세포 생존력 감소에서 (임의의 검토된 다른 처리 파라미터보다) 유의하게 더 우수한 것으로 발견되었다. 유의성이 달성되지 않았을 때 더 높은 용량에서, AP2-18 (8)에 의하여 발생된 세포 사멸 수준은 다른 처리군을 사용하여 관찰된 것과 동등(하거나 이보다 우수)했다. 매우 유사한 경향 및 유의한 세포 생존력 감소가 인간 편평상피 암종 세포(A431; 도 6b 및 6c)에서 또한 관찰되었다. 그러므로 이러한 특정 세포 유형에서 AP2-18 (8)는 PpIX-유발 PDT에 대하여 유효한 전구약물인 것으로 결론을 내릴 수 있고, 이는 철 킬레이터 CP94 (3)를 투여하거나 투여하지 않고 ALA 또는 MAL로써 가능한 것보다 낮은 농도에서 이러한 효과를 달성한다. 그러나 철 킬레이터 CP94 (3) 존재 및 부재에서 투여된 다른 전구약물에 비하여 덜 현저한 세포 사멸 개선이 AP2-18 (8)로써 인간 교아종 세포(U87MG; 도 7b 및 7c)에서 관찰되었는데, 이들 세포가 낮은 용량에서 PpIX-PDT의 세포독성 효과에 더욱 민감한 것으로 나타나기 때문이다. 이러한 점에도 불구하고, AP2-18 (8)은 여전히 이러한 세포 유형에서도 매우 효과적인 PpIX-유발 PDT 세포 사멸을 발생시켰다.
화합물 AP2-18 (8)로써 수행된 PpIX-유발 PDT에 대하여 관찰된 유의한 세포독성 증가는 피부과적 PDT 및 다른 PDT 적용을 겪는 환자에 대한 실질적인 이점을 발생시키기 위한 임상적 PDT 설정으로 잠재적으로 해석될 수 있다.
2D. 가변적 배양 기간으로써 인간 편평상피 암종 세포(A431)에서의 PDT 효능
인간 편평상피 암종 세포(A431)를 (이전에 설명된 바와 같이) 등몰 농도의 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 AP2-18 (8)에 노출시키고 2, 3 또는 4 시간의 배양 기간 동안 암흑 속에서 배양했다. 이후 PpIX 축적의 수준을 측정했다; 결과가 아래 표 10에 주어지고 도 8a (ALA, ALA 및 CP94 (3)), 도 8b (MAL, MAL 및 CP94 (3)) 및 도 8c (CP94 (3))에 나타난다. 도 9aa-cb는 세포를 2 시간 (도 9aa), 3 시간 (도 9ba) 및 4 시간 (도 9ca) 동안 화합물(들)로써 배양한 후 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 AP2-18 (8)에 대한 노출 이후 인간 편평상피세포 암종 세포(A431)에서 측정된 PpIX 축적의 수준을 비교한다. 각각의 배양 기간 동안의 상응하는 통계적 분석의 결과가 도 9ab (2 시간), 도 9bb (3 시간), 및 도 9cb (4 시간)에 나타난다.
적절한 배양 기간 후, 세포를 적색광 (37 J/cm2; 635 ± 2 nm; Aktilite, Galderma, UK)으로 조사했다. 이후 세포 생존력을 (이전에 설명된 바와 같이) NRU 검사를 이용하여 검사했다; 세포 생존력 테스트의 결과가 아래 표 11에 주어진다. 이들 데이터는 (정상 세포 배지에 노출된) 블랭크 대조 세포에 대하여 정규화되고 도 10a (ALA, ALA 및 CP94 (3)), 10b (MAL, MAL 및 CP94 (3)), 및 10c (AP2-18 (8))에서 생존 가능 세포의 백분율로서 제시되었다. 도 11은 세포를 2 시간 (도 11aa), 3 시간 (도 11ba) 및 4 시간 (도 11ca) 동안 화합물(들)로써 배양한 후 ALA, ALA 및 CP94 (3), MAL, MAL 및 CP94 (3), 및 AP2-18 (8)에 대한 노출 이후 생존 가능 세포의 백분율을 비교한다. 각각의 배양 기간 동안 상응하는 통계적 분석의 결과가 도 11ab (2 시간), 도 11bb (3 시간), 및 도 11cb (4 시간)에 나타난다.
도 8 및 9는 조사된 세 가지 PpIX-전구약물 모두에서 시간 의존성 PpIX 수준 증가를 나타낸다. 비록 ALA 또는 MAL 배양 기간에 철 킬레이터 CP94 (3)의 첨가가 PpIX 수준을 개선했기는 하지만, 이는 조합된 철 킬레이트화 PpIX-전구약물 AP2-18 (8)에 의하여 능가됨이 명백하다 (A431 인간 편평상피 암종 세포에서 1000 ? AP2-18 (8)의 4 시간 배양으로써 검토된 임의의 다른 처리 파라미터보다 통계적으로 유의한 더 높은 PpIX 수준을 발생시킴). 최단 배양 시간 (2 시간)에서 검토된 최저 용량의 AP2-18 (8) (250 ?)이 또한 최장 배양 시간 (4 시간)에서 이용된 최고 용량의 ALA 또는 MAL (1000 ?)보다 더 많은 PpIX를 생성했음에 또한 유념해야 한다. 중요하게는 AP2-18 (8)을 사용하여 관찰된 증가된 PpIX 축적이 또한 조사 시 (도 10 및 11) (ALA 또는 MAL에 의하여 발생된 것과 비교할 때) 통계적으로 유의한 세포 사멸 증가로 해석되었으며 최대 세포독성이 4 시간에 발생했다.
Claims (20)
- 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 임의의 염인 화합물:
여기서
R1은 C1-C6 알킬기,
R2는 H 또는 C1-C6 알킬기,
R3는 H 또는 C1-C6 알킬기, 및
n은 정수 0 내지 5이다. - 제1항에 있어서,
제1항에 정의된 화학식 (I)의 화합물, 화학식 (Ia)의 염 또는 화학식 (Ib)의 염인 화합물:
여기서
R1, R2, R3 및 n은 제1항에서 정의된 바와 같고;
각각의 X-는 독립적으로 일가 상대이온으로부터 선택된다. - 제2항에 있어서,
X-는 Cl-인 것인 화합물. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
R1은 에틸이고, R2 및 R3는 H이고, n은 1인 것인 화합물. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물 및 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 약제학적 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 제조 방법에 있어서, 하기 단계를 포함하는 방법:
(a) 에스테르화 반응을 통하여 화학식 (II)의 화합물을 화학식 (III)의 화합물과 반응시켜 화학식 (IV)의 화합물을 형성하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
여기서
R1, R2, R3 및 n은 제1항에서 정의된 바와 같고;
RPG1 및 RPG2는 보호기이다. - 제6항에 있어서,
하기 단계를 추가로 포함하는 방법:
(b1) 화학식 (IV)의 화합물을 탈보호하여 화학식 (I)의 화합물을 제공하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
.
- 제6항에 있어서,
하기 단계를 추가로 포함하는 방법:
(b2) 화학식 (IV)의 화합물을 산 H+X-의 존재에서 탈보호하여 화학식 (Ia)의 염을 제공하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
- 제6항에 있어서,
하기 단계를 추가로 포함하는 방법:
(b3) 화학식 (IV)의 화합물을 산 H+X-의 존재에서 탈보호하여 화학식 (Ib)의 염을 제공하는 단계;
이는 하기 반응식을 따름:
- 치료에 사용하기 위한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 화합물.
- 광역학 치료에 사용하기 위한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 화합물.
- 제11항에 있어서,
화합물은 광역학 치료에 의하여, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태 치료에 사용하기 위한 것인 화합물. - 제11항에 있어서,
화합물은 광역학 치료에 의하여, 암 치료에 사용하기 위한 것인 화합물. - 제11항에 있어서,
화합물은 광역학 치료에 의하여, 피부경화증, 경화성 태선, 건선, 사마귀, 만성 상처, 여드름, 미생물 감염, 기생충 감염, 또는 류마티스성 관절염 치료에 사용하기 위한 것이거나; 화합물은 백혈병의 치료에서, 광역학 치료에 의하여, 골수 정화에서 사용하기 위한 것인 화합물. - 미용적 목적을 위한 광역학 치료에서 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.
- 인간 또는 동물 신체에 대하여 실시되는 진단 방법에 사용하기 위한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물.
- 제16항에 있어서,
진단 방법은 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태를 진단하는 방법인 화합물. - 생체 외(in vitro) 진단 방법에서 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.
- 광역학 치료에 의한, 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태의 치료를 위한 약제의 제조에서 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.
- 세포의 비정상 증식에 의하여 야기 및/또는 악화되는 상태를 겪고 있거나 겪을 위험이 있는 인간 또는 동물 환자의 치료 방법에 있어서, 상기 방법은 환자에게 치료적 유효량의 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 투여하는 단계, 및 화합물을 포함하는 환자의 부분을 광역학 치료의 일부로서 빛에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
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