使用含三唑的大环内酯的生物防御的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请为申请日是2009年10月24日、申请号是2009801500685(PCT/US2009/ 061978 )、发明名称为"使用含三唑的大环内酯的生物防御"的中国申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉参考
[0003] 本申请根据35 USC§119(e)要求2008年10月24日提交的美国临时申请序列号61/ 108，110、2008年10月24日提交的美国临时申请序列号61/108，112、2008年10月24日提交的 美国临时申请序列号61/108,134、2008年10月24日提交的美国临时申请序列号61/108， 137、2008年10月24日提交的美国临时申请序列号61/108，168和2009年3月20日提交的美国 临时申请序列号61/162,109的优先权，上述每个的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0004] 本文所述的发明涉及治疗急性接触和由生物防御病原体引起的疾病。特别地，本 文所述的发明涉及用大环内酯和酮内酯抗生素治疗急性接触和由生物防御病原体引起的 疾病。
【背景技术】
[0005] 在战场上使用或国内恐怖袭击中使用能导致大规模感染的雾化微生物始终是一 种恐怖的情景。鉴于对抗通过基因工程或自然进化的现有治疗的可能性，确定新的有效抗 生素来对付这种袭击是至关重要的。在对抗生物恐怖和生物战争的治疗设备中需要有针对 系列吸入病原体的有效治疗剂。已经意外地发现，含三唑的大环内酯和酮内酯对构成潜在 生物战和/或生物恐怖威胁的多种生物体表现出高活性。
[0006] 在一个实施例中，本文所述的化合物、组合物、方法和药物用于治疗由一种或多种 生物恐怖和/或生物战试剂引起的疾病。示例性试剂包括炭疽杆菌(BA)、鼠疫耶尔森氏菌 (YP)、土拉弗朗西斯菌(FT)、鼻疽伯克霍尔德氏菌(BM)和假鼻疽伯克霍尔德氏菌(BP)。在另 一实施例中，本文所述的化合物、组合物、方法和药物用于治疗由一种或多种生物恐怖和/ 或生物战试剂(选自炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌） 引起的疾病。本文中已意外地发现，本文所述含三唑的化合物对土拉弗朗西斯菌具有高活 性。在另一实施例中，所述化合物、组合物、方法和药物适合用作在接触或吸入一种或多种 生物恐怖和/或生物战试剂后的接触后预防剂，如医疗对抗措施。在另一实施例中，所述化 合物、组合物、方法和药物适用于治疗由接触或吸入一种或多种生物恐怖和/或生物战试剂 引起的疾病，包括但不限于肺炎、瘟疫、土拉菌病、类鼻疽等。
[0007] 在一个示例性实施例中，本文描述了式(I)的化合物：
[0009]包括其药学上可接受的盐、水合物、溶剂化物、酯和前药。
[0010]在一方面，Rio是氢或酰基。在另一方面，X是Η; Y是OR?;其中R?是单糖或二糖、烷基、 芳基、杂芳基、酰基或C(0)NR8R9,其中R8和R9各自独立地选自：氢、羟基、烷基、芳烷基、烷基 芳基、杂烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、二甲基氨烷基、酰基、磺酰基、脲基和氨甲酰基;或者X 和Y与所连接的碳合起来形成羰基。
[0011] 在另一方面，V 是 c(0)、c( 或 NUdOfc，其中 N(RW)连接到式 1 和 2的化合物的C-10碳;其中Rn是羟基或烷氧基，R12和R13各自独立地选自：氢、羟基、akyl、芳 烷基、烷基芳基、烷氧基、杂烷基、芳基、杂芳基、^甲基氣烷基、醜基、横醜基、脈基和氣甲醜 基;Rl4是氣、羟基、烷基、芳烷基、烷基芳基、烷氧基、杂烷基、芳基、杂芳基、^甲基氣烷基、醜 基、磺酰基、脲基或氨甲酰基。
[0012] 在另一方面，W是H、F、Cl、Br、lS〇H。
[0013] 在另一方面，A是 012、(：(0)、(：(0)0、(：(0)順、5(0)2、3(0)2順、(：(0)順5(0)2。在另一方 面，B是(CH 2)n，其中η是范围在0-10的整数，或者B是2-10个碳的不饱和碳链。在另一方面，C 是氢、羟基、烷基、芳烷基、烷基芳基、烷氧基、杂烷基、芳基、杂芳基、氨芳基、烷基氨芳基、酰 基、酰氧基、磺酰基、脲基或氨甲酰基。
[0014] 在另一实施例中，本文描述了包含治疗有效量的一种或多种式（I)的化合物或其 各种亚类的组合物。药物组合物可包含其它药学上可接受的载体、稀释剂和/或赋形剂。
【附图说明】
[0015] 图1。疾病动物模型的初步体内研究也显示了针对这些病原体的保护作用。
[0016] 图2。以条形图的形式显示CEM-101最小抑制浓度分布。
[0017]图3。基于在pH值经调节的肉汤中的MIC测定，金黄色葡萄球菌ATCC 25923和单核 细胞增生李斯特菌E⑶对CEM-101、TEL、AZI和CLR的比较易感性。
[0018] 图4。在肉汤中（左面;pH值7·4)或者在THP-l巨噬细胞吞噬之后（右面)CEM-101和 AZI对金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)的短期时间-杀灭效果。两种药物的细胞外使用浓度为 0 · 7mg/升（上面)或4mg/升（下面）XEM-101和AZI的MIC分别是0 · 06mg/升和0 · 5mg/升。所有 的值均为三次独立实验的平均值土标准偏差(SD)(当不明显时，SD条比符号小）。
[0019] 图5。在肉汤中（左面)和在THP-1巨噬细胞吞噬之后(右面)CEM-101、TEL、CLI^PAZI 对金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)的浓度-效果关系。纵坐标显示出与初始接种体相比，每ml (肉汤)或每mg的细胞蛋白（THP-1巨噬细胞）的CFU变化（Δ log CFU)。横坐标显示出抗生素 的浓度如下：（i)上面，在肉汤中（左)或在培养基（右）中的重量浓度(mg/升），和（ii)下面， 如在pH值为7.4的肉汤中测定的MIC的倍数。所有的值均为三次独立实验的平均值±标准偏 差SD)(当不明显时，SD条比符号小）。基于曲线拟合参数整体分析的统计分析(单向方差分 析）；唯一显著的差别在肉汤中的CEM-101与AZI之间（P = 0.04)。相关药理学描述符的数值 以及它们的差异的统计分析示于表1。
[0020] 图6XEM-101和AZI对内吞噬性单核细胞增生李斯特菌(E⑶株，左面)和嗜肺军团 菌(ATCC 33153株，右面）的浓度-效果关系。纵坐标显示出与初始的吞噬后接种体相比，在 24h (单核细胞增生李斯特菌）或48h (嗜肺军团菌）时的每mg细胞蛋白中的CFU变化（△ logCFU)。横坐标显示出抗生素的浓度如下：（i)上面，重量浓度(mg/升下面，pH值为 7.4时肉汤中测定的MIC的倍数。所有的值均为三次独立实验的平均值±标准偏差（SD)(当 不明显时，SD条比符号小）。
[0021]图7。37°(：下在THP-1细胞中与比较物相比的CEM-101累积(所有药物细胞外浓度是 1 Omg/升）。(A)累积的动力学(AZI); Cc，细胞内浓度;Ce，细胞外浓度）；⑶培养基的pH值对 CEM-101 (实心符号和实线)和AZI(空心符号和虚线）的累积(30分钟）的影响；（C)莫能菌素 (50μM;2-h培育）、维拉帕米（150μM ;24-h培育）或吉非贝齐（250μM;24-h培育）对AZI和CEM-1 〇 1的细胞累积的影响。所有的值均为三次独立实验的平均值土标准偏差（SD)(当不明显 时，SD条比符号小）。
[0022]图8。细胞内活性:与其它抗葡萄球菌剂的比较研究。抗生素在THP-1巨噬细胞中对 抗细胞内金黄色葡萄球菌(ATCC 25923株)的比较剂量-静态响应。条表示MIC(mg/L)或细胞 外静态剂量。
[0023] 图9XEM-101与AZI、CLR和TEL比较的细胞内活性，以从时间0至24小时的Δ log CFU对log剂量的剂量响应曲线表达。
【具体实施方式】
[0024] 在一个实施例中，本文描述了具有细胞内活性的化合物。本文中也已经发现，含三 唑的大环内酯的细胞内累积和细胞内活性不受Pgp或多抗药性蛋白（MRP)抑制剂的影响。因 此，据信本文中所述的化合物不是P-糖蛋白（血浆或渗透性糖蛋白，Pgp)的底物或者是其较 差的底物。应当意识到，其可导致一些生物体针对某些抗生素的抗性，其中两种抗生素都是 P-糖蛋白的底物。本文中所述的化合物在细胞内累积。本文中所述的含三唑的大环内酯和 酮内酯化合物具有高的细胞内活性。本文中还已经意外地发现，在较低的pH值下，如在见于 细菌感染(包括但不限于脓肿）的pH值下，本文中所述的化合物与通常的大环内酯相比具有 较低的蛋白结合性。应意识到，用抗菌剂(包括其它大环内酯和酮内酯)通常观察到的缺少 细胞内活性可归因于高的蛋白结合性和/或归因于细胞内隔室的相对较低的pH值(如脓肿 中所存在的）。
[0025] 然而，即使在没有被活性流出物除去的时候，其它抗菌剂(包括其它大环内酯和酮 内酯)在巨噬细胞中的浓度也可能不会有效地治疗疾病，因为溶酶体隔室的pH值低。例如， 吞噬溶酶体占优势的酸性环境(其中炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌和/或鼻 疽伯克霍尔德氏菌中的一种或多种在其细胞内阶段期间可能停留）可削弱抗生素(如AZI、 CLR和TEL)的活性。已经意外地发现，本文中所述的化合物在低pH值条件下保持它们的抗菌 活性。应意识到，本文中所述的化合物的细胞内活性对于快速和完全根除以及也可能防止 靶生物体中的抗性来说可能是重要的决定因素。
[0026]缺乏有效的抗微生物治疗导致细菌在细胞内存活，这仍然是细菌传播、危及生命 的治疗失败和产生慢性、复发感染的主要原因。在由许多生物防御性生物体引起的感染过 程中可观察到这些情形，所述生物防御性生物体包括炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗 西斯菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌。
[0027]虽然已经报道抗生素的细胞内累积表明了对细菌的有效活性，但对大系列的常用 抗生素的药效评价显示出，其它参数(如细胞内生物利用度和感染隔室中的活性调节)也很 重要。与已知的大环内酯和酮内酯（如TEL、AZI和CLR)相比，由于本文中所述的含三唑的大 环内酯显示出意外的差别性行为的原因，本文中所述的观察结果证实并延伸了前面就此用 大环内酯得到的观察结果。
[0028]意外地发现，含三唑的大环内酯累积到比比较物(包括AZI)大得多的程度，并且一 致地表达较高的药力（降低的E5Q和(：8值），同时显示出与比较物相似的最大疗效(E max)。不受 理论的约束，据信这表明由在CEM-101中引入结构修改产生的改进涉及药代动力学性质和 内在活性的调节(包括其对感染隔室中占优势的物理化学条件的易感性的降低)而不是涉 及其作用方式的变化。因此，含三唑的大环内酯显示出大环内酯的基本抑菌特征，但在细胞 内环境中和在比比较物低得多的细胞外浓度条件下将其表达得更好。
[0029]不受理论的约束，据信含三唑的大环内酯（如CEM-101)的细胞累积起因于对所有 大环内酯设想的弱有机碱的质子捕获的一般机制，因为通过暴露于酸性pH值或质子离子载 体莫能菌素，与AZI同时，累积几乎受到完全的抑制。基于弱碱在酸性膜结合的隔室中的扩 散/分离的一般模型，通过可离子化基团的数目以及药物的未离子化形式的膜渗透系数与 药物的离子化形式的膜渗透系数之间的比例确定累积。虽然CEM-101具有两个可离子化的 官能团，但计算的氨苯基三唑的pKa小于4，表明在中性pH值以及甚至在溶酶体pH值(~5)条 件下，分子主要是单阳离子性的(类似于CLR和TEL)。相反，AZI具有两个可离子化的官能团， pKas>6,因此是细胞内双阳离子性的。然而，CEM-101在2位置具有氟取代基，这应当使之比 CLR或TEL更亲脂。不受理论的约束，据信为确定弱有机碱的细胞累积水平，与CLR或TEL相 比，CEM-101的未离子化形式与离子化形式的渗透常数比可能与可离子化官能团的数目同 样重要。不受理论的约束，据信CEM-101的较大的细胞累积可部分地归因于其缺少对Pgp-介 导的流出物(在我们的培养条件下由THP-1巨噬细胞表达）的易感性，这与阿奇霉素或其它 大环内酯或酮内酯抗生素形成对比。
[0030]已经观察到许多已知的大环内酯具有大量的分布，据信这与它们能够通过在酸性 隔室（即溶酶体及相关液泡）中扩散/分离而累积在真核细胞内有关。结果，已知的大环内酯 已经被考虑作为用于治疗在这些隔室局部感染的候选物。因此可以推断：大环内酯适合治 疗由典型的细胞内病原体(如炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌和鼻疽伯克霍尔 德氏菌）引起的感染。然而，使用兼性细胞内病原体(如金黄色葡萄球菌或单核细胞增生李 斯特菌)直接定量比较细胞内活性与细胞外活性表明，已知的大环内酯在细胞内仅表达它 们的抗菌潜力的最小部分，特别是考虑到它们有大的细胞内累积。这种针对在吞噬溶酶体 和相关液泡中复制的生物体的最小化抗菌潜力据信与酸性pH值有关，已知酸性pH值降低已 知大环内酯的活性。另一因素是，一些生物体(如炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯 菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌)实际上可以在其它亚细胞隔室中复制。此外，某些大环内酯（如 AZI)经受来自巨噬细胞的活性流出物，这进一步促成了次优的细胞内活性。
[0031] 相反，使用已开发用于研究抗生素的细胞内药效的模型，本文中所述的含三唑的 化合物的细胞累积和细胞内活性的提高基本上超过了已知的大环内酯（包括酮内酯）。因 此，与TEL、AZI和CLR相比，本文中所述的化合物保持它们的MIC的最大疗效，并显示出针对 (例如）炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌的细胞内形式 的较大药力。不受理论的约束，据信本文中所述的含三唑的化合物的这种细胞内药力的提 高起因于针对炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌的较高 内在活性连同在低pH值下保留的活性以及分布到许多细胞内隔室的能力的组合。
[0032] 在另一实施例中，在另一实施例中，含三唑的大环内酯和酮内酯化合物具有细胞 内活性，如针对炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌的细胞 内活性。金黄色葡萄球菌在真核细胞内的存活对感染的持久性是至关重要的。应当意识到， 通常仅针对细胞外细菌进行常规的易感性测试，因此在针对细胞内生物体预测疗效时可能 会误导。
[0033] 在另一实施例中，本文中所述的化合物、方法和药物包括治疗有效量的本文中所 述的一种或多种化合物，其中所述治疗有效量是有效显示出细胞内抗菌活性的量。
[0034]在另一实施例中，本文描述具有杀菌性的化合物。在另一实施例