由双重化合物激活的强有效的抗癌活性的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于诱导细胞死亡(例如癌细胞死亡)的组合物和方法。本发明公开了化合物的结合物以及相关方法用途，包括化合物在用于治疗癌症和在细胞中选择性诱导细胞凋亡的疗法中的用途。所公开的药物结合物可比其他的化合物和化合物的结合物具有更低的神经毒性效应。
【专利说明】由双重化合物激活的强有效的抗癌活性
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 根据35U.S.C. § 119(e)，本专利申请要求2012年3月2日提交的美国临时申请 No. 61/605, 819的优先权，所述申请以引用的方式纳入本文。
【背景技术】
[0003] 细胞凋亡，或程序性细胞死亡，在所有多细胞生物的发育和动态平衡中起着重要 的角色。癌症的频发性标志是对自然细胞凋亡信号的抵抗。取决于癌症的类型，这种抵抗通 常是由于细胞凋亡级联反应中关键蛋白质的上调或下调造成的，或由于编码这些蛋白质的 基因发生突变造成的。这些改变发生在内源性细胞凋亡途径（通过线粒体和半胱天冬酶-9 汇集）和外源性细胞凋亡途径（涉及死亡受体和半胱天冬酶_8的作用）中。例如，已在癌 症中观察到蛋白质-如p53、Bim、Bax、Apaf-1、FLIP和很多其他蛋白质-适当水平的 改变。这种改变可导致有缺陷的细胞凋亡级联反应，在这种有缺陷的细胞凋亡级联反应中， 上游促凋亡信号没有被充分传递来激活执行者（executioner)半胱天冬酶、半胱天冬酶-3 和半胱天冬酶-7。
[0004] 因为大多数细胞凋亡途径最终涉及半胱天冬酶-3酶原的激活，上游基因异常有 效地"阻断"了细胞凋亡线路，因此这些细胞非典型地增殖。考虑到细胞凋亡在癌症中的重 要作用，已经致力于开发靶向细胞凋亡级联反应中特定蛋白质的治疗方法。例如，与级联反 应成员（如P53和Bcl家族中的蛋白质）结合的或者与细胞凋亡抑制剂（IAP)蛋白家族结 合的肽结合物（binder)或小分子结合物具有促凋亡活性，并且促进Apaf-I寡聚化作用的 化合物也具有该活性。然而，由于这些化合物靶向细胞凋亡级联反应中早期（或中间到高） 的位置，在那些成员的下游蛋白质上具有突变的癌症仍然可以抵抗那些化合物的可能的有 益效果。
[0005] 对直接激活细胞凋亡级联反应远端下游的促凋亡蛋白的小分子进行识别，会对治 疗目的有利。这种方法可涉及级联反应中相对较低的位置，因此使得甚至能够杀死在其上 游凋亡机器（machinery)上具有突变的那些细胞。而且，如果在癌症细胞中所述促凋亡蛋 白被上调，，这种治疗策略会有更高的成功可能性。因此，靶向细胞凋亡下游效应蛋白的识 别小分子-半胱天冬酶_3-会大大有助于目前的癌症治疗。
[0006] 半胱天冬酶-3酶原到半胱天冬酶-3的转化或激活导致产生活性"执行者"半胱天 冬酶形式，其随后催化多种蛋白质底物的水解。活性半胱天冬酶-3是异源二聚体的同源二 聚体，并且其由半胱天冬酶-3酶原的蛋白水解产生。在体内，这种蛋白水解的激活通常通 过半胱天冬酶-8或半胱天冬酶-9的作用而发生。为了确保酶原不会被过早地激活，半胱 天冬酶-3酶原含有阻碍进入蛋白水解的ETD位点（氨基酸序列，异亮氨酸-谷氨酸-苏氨 酸-天冬氨酸）的12个氨基酸的"保险栓"。此保险栓使得半胱天冬酶-3酶原能够抵抗半 胱天冬酶-9的自动催化激活和蛋白水解。诱变研究表明，三个连续的天冬氨酸残基看起来 是保险栓的关键组分。所述保险栓的位置对PH值敏感，因此在细胞酸化时（如在细胞凋亡 过程中发生），所述保险栓被认为允许进入蛋白水解的位置，并且可通过半胱天冬酶-9的 作用或通过自身激活机制产生活性半胱天冬酶-3。
[0007] 在某些癌症中，半胱天冬酶-3酶原的水平相对于正常组织是增高的。对来自20 位结肠癌患者的初级分离物的研究显示，平均而言，相对于邻近的非癌组织，这种分离物中 的半胱天冬酶-3酶原被上调六倍。另外，半胱天冬酶-3酶原在某些神经母细胞瘤、淋巴瘤 和肝癌中被上调。此外，对被国家癌症研究所（NCI)开发治疗项目用于癌症筛选的60个细 胞系组中半胱天冬酶-3酶原的水平进行了系统性评估，结果表明某些肺癌、黑色素瘤癌、 肾癌及乳腺癌显示出显著增高的半胱天冬酶-3酶原表达水平。
[0008] 由于活性半胱天冬酶-3在实现细胞凋亡中的作用，在某些癌细胞类型中相对高 水平的半胱天冬酶-3酶原和令人感兴趣的保险栓介导的对半胱天冬酶_3酶原自身激活的 抑制，直接修饰半胱天冬酶-3酶原的小分子可能在靶向癌症治疗中具有很大应用。
[0009] 联合治疗已成为治疗癌症患者的标准。联合治疗药物鸡尾酒疗法的目标是在化 疗药物间实现协同或累加效应，从而有利于缩短治疗时间，降低毒性，和提高患者存活率。 作用于单一生化途径的药物是用于协同作用或增强作用的特别强的候选药物，因为它们可 模拟"合成致死"的基因组合。例如，如细胞培养、动物模型、和人类临床试验所证明的，聚 (ADP-核糖）聚合酶（PARP-I)的抑制剂--一种促进DNA损伤修复的酶--有效地与DNA 损伤剂协同作用。然而，仍需要更有效的疗法用于治疗多种形式的癌症，抗癌药物的新的协 同组合将有助于该诉求。因此，需要识别新的细胞毒性剂，所述新的细胞毒性剂能有效杀死 癌细胞还能保护正常宿主组织免受其不需要的细胞毒性剂的毒性的影响。
【发明内容】
[0010] 本发明主要提供治疗处理的化合物、组合物和方法。在实施方案中，本发明可适用 于多种癌症疾病和癌细胞类型的情况，如乳腺、淋巴瘤、肾、黑色素瘤、白血病、神经母细胞 瘤、肺、脑及本领域已知的其他癌细胞类型。本文尤其公开了包括能够诱导细胞死亡的小分 子的组合物和方法。在多个实施方案中，所述组合物和方法涉及可直接地或间接地与程序 性细胞死亡途径成员（如半胱天冬酶-3酶原）相互作用的化合物。在一些实施方案中，所 述组合物和方法与其他直接地或间接地与程序性细胞死亡途径成员（如半胱天冬酶-3酶 原）相互作用的化合物相比具有降低的神经毒性。
[0011] 联合抗癌治疗可由靶向不同生化途径的药物组成，或由攻击同一途径中不同靶标 的那些药物组成，模拟了"合成致死"基因组合。本公开内容证实了联合治疗的新概念，即， 使用选择性激活同一生物靶标但通过不同机制的两种化合物来进行酶激活。半胱天冬酶-3 酶原激活剂PAC-I和1541B的结合物在体外半胱天冬酶-3酶原酶活性的激活作用中表现 出相当大的协同作用，在培养的多种癌细胞系中诱导半胱天冬酶-3酶原快速且惊人的自 我成熟（automaturation)，并且有效地诱导培养的癌细胞的凋亡性死亡至远远超过累加效 应的水平。最后，PAC-I和1541B的结合物有效地降低鼠肿瘤模型中的肿瘤负荷，而单独的 化合物在此模型中具有很小的影响或没有影响。这些数据表明PAC-1/1541B结合物用于癌 症治疗的潜力，更广义地说，表明差异性作用的酶激活剂可协同作用以提供显著提高的生 物学效应。
[0012] 因此，本发明提供了一种组合物，包括（a)式（I)的化合物：
[0013]
【权利要求】
1. 一种组合物，包含（a)式⑴的化合物：
其中R是H或甲基； (b)化合物PAC-1 :
和（c)可药用的稀释剂、赋形剂或载体。
2. 权利要求1的组合物，其中式（I)的R是H。
3. 权利要求1的组合物，其中式⑴的R是甲基。
4. 权利要求1-3任一项的组合物，其中所述载体包含水和任选地缓冲液、环糊精、或其 结合物。
5. 权利要求5的组合物，其中所述环糊精是2-羟丙基-0 -环糊精。
6. 抑制癌细胞生长或增殖的方法，包括使癌细胞与有效量的权利要求1的组合物接 触，从而抑制所述癌细胞的生长或增殖。
7. 权利要求6的方法，其中所述癌细胞是肛门癌细胞、膀胱癌细胞、乳腺癌细胞、子宫 颈癌细胞、结肠直肠癌细胞、胃癌细胞、头颈癌细胞、白血病细胞、肺癌细胞、霍奇金淋巴瘤 细胞、非-霍奇金淋巴瘤细胞、恶性淋巴瘤细胞、神经母细胞瘤细胞、眼癌细胞、骨癌细胞、 卵巢癌细胞、前列腺癌细胞、肾癌细胞、黑色素瘤细胞、软组织肉瘤细胞、甲状腺癌细胞或维 尔姆瘤细胞。
8. 权利要求6的方法，其中所述癌细胞是乳腺癌细胞、白血病细胞或淋巴瘤细胞。
9. 将半胱天冬酶-3酶原激活为半胱天冬酶-3的方法，所述方法包括使半胱天冬酶-3 酶原与权利要求1-5任一项的组合物接触。
10. 权利要求9的方法，其中所述接触为在体外。
11. 权利要求9的方法，其中所述接触为在体内。
12. 增强式（I)的化合物的活性的方法：
其中R是H或甲基； 包括将癌细胞与式I的化合物和有效激活量的PAC-1的结合物接触：
其中所述PAC-1增强式（I)的化合物对癌细胞的活性。
13. 在癌细胞中诱导细胞凋亡的方法，所述方法包括将癌细胞与有效量的式（I)的化 合物和有效量的化合物PAC-1接触：
其中R是H或甲基；
其中由此在癌细胞中诱导细胞凋亡。
14. 权利要求13的方法，其中所述癌细胞与式（I)的化合物和PAC-1同时接触。
15. 权利要求13的方法，其中在所述癌细胞与PAC-1接触之前，所述癌细胞与式（I)的 化合物接触。
16. 权利要求13的方法，其中在所述癌细胞与式（I)的化合物接触之前，所述癌细胞与 PAC-1接触。
17. 治疗有需要的患者中癌症的方法，所述方法包括同时或依次将治疗有效量的式 (I)的化合物和有效量的化合物PAC-1给予患者：
其中所述癌症是乳腺癌、白血病或淋巴瘤。
18. 权利要求17的方法，其中同时给予式（I)的化合物和化合物PAC-1。
19. 权利要求17的方法，其中依次给予式（I)的化合物和化合物PAC-1。
20. 权利要求19的方法，其中在所述化合物PAC-1之前给予式（I)的化合物。
21.权利要求19的方法，其中在所述化合物PAC-1之后给予式⑴的化合物。
【文档编号】A61K31/166GK104487059SQ201380023336
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年3月4日 优先权日:2012年3月2日
【发明者】保罗·J·赫甘罗斯尔, 瑞秋·C·博特姆, 蒂莫西·M·范, 马克·J·吉尔伯特, 迈克尔·K·汉德里, 索多尔·M·塔拉索 申请人:伊利诺伊大学评议会, 抑制肿瘤公司