專利名稱：具有可控的藥物釋放速率的前藥和藥物-大分子軛合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)用于在遞送藥物中進(jìn)行藥物代謝動(dòng)力學(xué)控制的化合物。特別地， 本發(fā)明涉及具有期望的藥物釋放速率的前藥和藥物-大分子軛合物。
背景技術(shù)：
很多藥物都具有不利的藥物代謝動(dòng)力學(xué)參數(shù)，這限制了它們的有效性。這些藥物 通過(guò)代謝或排泄從生理隔室中迅速清除導(dǎo)致持續(xù)時(shí)間縮短并減少了對(duì)靶點(diǎn)的暴露。例如， 基于肽和蛋白質(zhì)的治療可能性很多，但是由于代謝不穩(wěn)定性和腎清除，基于肽和蛋白質(zhì)的 藥物通常都會(huì)發(fā)生快速的全身清除。類似地，核酸例如反義DNA和小的干擾RNAs (siRNAs) 具有很大的治療可能性，但是也會(huì)具有代謝不穩(wěn)定性和細(xì)胞不可穿透性。最后，很多小有機(jī) 分子也會(huì)具有快速清除，這限制了它們的治療有效性。因此非常需要在體循環(huán)和/或生理隔室中延長(zhǎng)半衰期并改善小分子，基于肽、蛋 白質(zhì)和核酸的治療劑的利用率和細(xì)胞攝取的方法，以在疾病的治療中提供改善的基于藥物 和基因的治療。一種增加藥物生理半衰期的方法是通過(guò)將它們與大分子相連來(lái)增加它們的流體 大小(hydrodynamic size)。大分子例如高分子量蛋白質(zhì)、抗體、聚合物、聚(乙二醇)(PEG) 從體循環(huán)中的清除可以是極其緩慢的。mw > 5000的PEG的代謝是不顯著的，mw 50kDa 的PEG的腎小球過(guò)濾和膽汁排泄均幾乎無(wú)效。例如，已經(jīng)報(bào)道了數(shù)種PEG-超氧化物歧化 酶(PEG-SOD)軛合物在大鼠或小鼠中的血漿半衰期從使用分子量1900的PEG的軛合物為 1. 5小時(shí)，至使用分子量72，000的PEG的軛合物為36小時(shí)不等，而未軛合的SOD的半衰期 為 0. 08 小時(shí)。參見(jiàn) Veronese, "Peptide 禾口 protein PEGylation :a review of problems and solutions, '^Biomaterials (2001) 22 :405_417。同樣，單克隆抗體和血清白蛋白在全身 和其他生理隔室中具有非常長(zhǎng)的停留時(shí)間，極大地延長(zhǎng)了與大分子軛合的藥物的全身/隔 室半衰期，這主要取決于軛合物的分子量。對(duì)于基于肽和蛋白質(zhì)的藥物，與聚合物殘基例如PEG共價(jià)連接(稱作“PEG化”) 已經(jīng)有效地改善了藥物代謝動(dòng)力學(xué)參數(shù)，也可以使藥物避開(kāi)代謝和免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致免疫 原性降低。PEG化已經(jīng)產(chǎn)生了這樣的修飾性藥物，例如用于X-染色體性中毒合并免疫原 性綜合征(X-linked severe combined immunogenicity syndrome)的 PEG-牛腺苷脫 氨酶(ADAGEN ，Enzon)、用于治療丙型肝炎的PEG-α干擾素(PEGASYS , Hoffman-LaRoche ；PEG- Introil , khering-Plough/Enzon)、用于治療急性成淋巴細(xì)胞 性白血病的PEG-L-天冬酰胺酶(Oncaspar ，EnZon)、用于治療嗜中性白細(xì)胞減少癥的 PEG-重組人粒細(xì)胞集落刺激因子(Neulasta , Amgen)、用于治療Crohn，s病的PEG-抗腫瘤壞死因子α (Cimzia ，EnZOn)、用于治療肢端肥大癥的PEG-生長(zhǎng)激素受體拮抗劑 (Somavert ，Pfizer)和用于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的 PEG-抗-TNFFab (CD870，Pfizer)。PEG化也顯示出對(duì)核酸向細(xì)胞遞送的改善。例如，美國(guó)專利公開(kāi)2008/0064863披 露了其中一條鏈與聚(環(huán)氧乙烷)單元共價(jià)連接的雙鏈核酸，它與多聚陽(yáng)離子復(fù)合，用于核 酸藥物向細(xì)胞遞送。PCT公開(kāi)W02007/021142披露了共價(jià)PEG化的siRNA分子。PEG-抗-VEGF 適體(Macugen ，osi/Pfizer)已經(jīng)批準(zhǔn)用于與年齡有關(guān)的黃斑變性的眼內(nèi)治療。也已經(jīng)報(bào)道了小分子的PEG化。EZN-2208是SN_38 (伊立替抗的活性代謝產(chǎn)物) 的PEG軛合物，其在臨床前腫瘤模型中顯示出活性。在該情況下，PEG化改善了小分子藥物 的溶解性。已經(jīng)披露了肽和蛋白質(zhì)藥物與PEG以外的大分子的共價(jià)連接。例如，已經(jīng)報(bào)道了 與單克隆抗體的各種肽類藥物例如凝血酶敏感素-1擬肽(mimetic peptide)、血管生成 素-2拮抗劑、高血糖素樣肽-1 (GLP-I)和exendins的軛合物。但是，肽、蛋白質(zhì)和小分子與PEG或其他大分子的共價(jià)修飾常常導(dǎo)致母體藥物的 生物活性有害地喪失。因此，一些近來(lái)的研究活動(dòng)已經(jīng)聚焦于研發(fā)可逆或暫時(shí)的PEG化，其 中聚合物鏈通過(guò)可分裂的連接單元軛合到藥物上。最終的PEG化的軛合物是具有足夠的分 子大小，以具有有利的全身保留。在生理?xiàng)l件下，通過(guò)酶或化學(xué)作用分裂連接單元會(huì)導(dǎo)致藥 物或迅速轉(zhuǎn)化為活性藥物的前藥釋放。根據(jù)連接單元分裂速率與前藥或游離藥物的清除速 率的相互關(guān)系，可以用這種方法實(shí)現(xiàn)活性藥物生物活性的充分穩(wěn)態(tài)濃度。已經(jīng)報(bào)道了使用這種方法的成功，例如使用通過(guò)賴氨酸殘基與PEG可逆軛合的 免疫毒素 SS1P。參見(jiàn) Filpula 等人，“Releasable PEGylation of Mesothelin Targeted Immunotoxin SSlP Achieves Single Dosage Complete regression of a Human Carcinoma in Mice，”Bioconjugate Chemistry(2007) 18 :773-7840 然而，未修飾的 SSlP 以約沈分鐘的半衰期從小鼠血漿中清除，可逆地PEG化將半衰期延長(zhǎng)至2. 5-5小時(shí)。在腎 上腺素治療的大鼠中，心房鈉尿肽(血漿半衰期為2-5分鐘)的可逆PEG化已經(jīng)顯示出對(duì) 血壓的拖延效果的延長(zhǎng)(Nesher 等人，Bioconjugate Chem(2008) 19 =342-348)?？赡鍼EG化或其他軛合大分子和藥物的大多數(shù)方法都有潛在的缺點(diǎn)。例如，一些 需要通過(guò)血清蛋白酶或酯酶來(lái)酶水解，其他則需要還原環(huán)境來(lái)分裂二硫鍵，并且大多會(huì)釋 放“自殺性”前藥，所述前藥會(huì)自發(fā)分裂成活性藥物和小的、可能有毒性的烷化劑。有利的 是，設(shè)計(jì)不同類型的可逆PEG化或大分子-藥物連接，它們不需要難控制的實(shí)體例如酶和氧 化還原環(huán)境，也不會(huì)受到這些實(shí)體和環(huán)境的影響。美國(guó)專利6，504，005描述了通過(guò)pH的β消除部分在生理?xiàng)l件下釋放活性藥的前 藥分子。該方法的一個(gè)具體實(shí)施方案在W02004/089279中進(jìn)行了描述。盡管受到范圍和實(shí) 施例的限制，在美國(guó)專利公開(kāi)2006/0171920中還是描述了該方法它利用了該軛合物暴露 于生理pH下時(shí)引發(fā)的藥物從PEG載體中分裂的自發(fā)性一級(jí)速率。提供在生理?xiàng)l件下具有 各種可預(yù)測(cè)和可控的自發(fā)性一級(jí)釋放速率的大分子-藥物軛合物的一般策略將為疾病的 治療提供有價(jià)值的治療工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供當(dāng)施用于需要用該治療劑治療的患者時(shí)可以控制治療劑(“藥物”)的遞送速率的前藥和藥物-大分子軛合物。本發(fā)明的前藥和藥物-大分子軛合物提供了一種 在延長(zhǎng)的時(shí)間段遞送治療劑(即使對(duì)于從系統(tǒng)中快速清除的治療劑)的手段，因此延長(zhǎng)了 治療劑的治療效果。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及化合物，其是下式的藥物-大分子軛合物其中m是1-10的整數(shù)；Z是大分子的殘基；L'是連接子(linker)的殘基；D是藥物或前藥的殘基；X 是 0 或 S ；A是烯基(C2)、芳基或不存在；各R1和R2獨(dú)立地是CN ；NO2 ；任選取代的芳基；任選取代的雜芳基；任選取代的烯基；任選取代的炔基；或各R1和R2獨(dú)立地是COR3或SOR3或SO2R3，其中R3是H或任選取代的烷基；任選取代的芳基；任選取代的雜芳基；任選取代的烯基；任選取代的炔基；或OR或NR2,其中各R獨(dú)立地是H或任選取代的烷基；或各R1和R2獨(dú)立地是SR4，其中R4是任選取代的烷基；任選取代的芳基；任選取代的雜芳基；任選取代的烯基；或任選取代的炔基；其中R1和R2可以連接形成3-8元環(huán)；和其中R1和R2不能都是H;其中R5是H或烷基(Cu)。
Z-L'一C一X一( )
6
典型地，連接子的殘基是分子量為14Da_20kDa的二價(jià)鏈，其可以包括不飽和鍵、 雜原子、環(huán)結(jié)構(gòu)、芳香部分和/或雜芳基部分，將Z共價(jià)連接到分子的剩余部分。連接子可 以包括肽骨架、假肽(pseudop印tide)骨架、三唑、亞苯基或馬來(lái)酰亞胺(maleimido)殘基 或它們的組合。在一些實(shí)施方案中，式(3)中所示的羰基是藥物本身產(chǎn)生的。在一些實(shí)施 方案中，m是1和/或R5是H。m的值也可以是1_10之間的任意中間整數(shù)；因此m可以是 2、5、7或任意之間的整數(shù)。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供具有式O)的前藥
/ R1JLR2 \
I 1 (2)
V L其中，m、X、A、R1、R2和R5如上述定義，L是能與大分子結(jié)合的連接基團(tuán)，和D是藥物或前藥的殘基。在一些實(shí)施方案中，m是1和/或R5是H。在體內(nèi)的生理?xiàng)l件下，式C3)和式O)的化合物通過(guò)非酶消除以可控速率釋放藥 物或前藥。通過(guò)適當(dāng)選擇基團(tuán)R1和R2，可以調(diào)節(jié)藥物釋放的速率。在一些實(shí)施方案中，基 團(tuán)R1和R2之一可以分別獨(dú)立地被改變插入R1-CH-R2質(zhì)子的酸性的給電子和/或吸電子取 代基取代，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物消除速率的巨大靈活性和可控性。在本發(fā)明的一些實(shí)施方 案中，可以使用在生理?xiàng)l件下具有不同的藥物釋放速率的式C3)或式O)的化合物的混合 物，以為需要治療的患者提供特定的(tailored)藥物遞送特征。本發(fā)明也涉及制備式(3)和(2)的化合物以及在它們的形成中作為中間體的化合 物的方法。因此，在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及下式的化合物
H
A(1)
L--X——H
R5其中AJU1、! 2和R5如上述定義。本發(fā)明也提供下式的化合物
權(quán)利要求
1.下式的化合物其中m是1-10的整數(shù)； Z是大分子的殘基； L'是連接子的殘基； D是藥物或前藥的殘基； X是0或S ；A是烯基(C2)、芳基或不存在； 各R1和R2獨(dú)立地是CN ； NO25任選取代的芳基； 任選取代的雜芳基； 任選取代的烯基； 任選取代的炔基；或各R1和R2獨(dú)立地是COR3或SOR3或SO2R3,其中 R3是H或任選取代的烷基； 任選取代的芳基； 任選取代的雜芳基； 任選取代的烯基； 任選取代的炔基；或OR或NR2,其中各R獨(dú)立地是H或任選取代的烷基；或各R1和R2獨(dú)立地是SR4，其中 R4是任選取代的烷基； 任選取代的芳基； 任選取代的雜芳基； 任選取代的烯基；或 任選取代的炔基；其中R1和R2可以連接形成3-8元環(huán)；和 其中R1和R2不都是H ； 其中R5是H或烷基D。
2.權(quán)利要求1的化合物，其中m是1。
3.權(quán)利要求1的化合物，其中R5是H。
4.權(quán)利要求1的化合物，其中所述連接子的殘基是分子量14Da-20kDa的二價(jià)鏈，其可 以包括不飽和鍵、雜原子、環(huán)結(jié)構(gòu)、芳香部分和/或雜芳基部分，將Z共價(jià)連接到分子的剩余 部分。
5.權(quán)利要求4的化合物，其中所述連接子是肽或假肽和/或包含三唑和/或亞苯基、和 /或馬來(lái)酰亞胺的殘基。
6.權(quán)利要求1的化合物，其中所述大分子是抗體、多糖、白蛋白或合成聚合物。
7.權(quán)利要求6的化合物，其中所述合成聚合物是聚乙二醇(PEG)。
8.權(quán)利要求1的化合物，其中藥物是肽、核酸或小分子。
9.權(quán)利要求1的化合物，其中所述R1和R2中的一個(gè)是CN。
10.權(quán)利要求1的化合物，其中所述R1和R2中的至少一個(gè)包含苯基或亞苯基。
11.權(quán)利要求1的化合物，其中所述R1和R2中的一個(gè)是S&R3且另一個(gè)是H、烷基或苯
12.權(quán)利要求1的化合物，其中所述A不存在。
13.下式的化合物
14.下式的化合物
15.下式的化合物
16.藥物組合物，包含權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)的化合物。
17.權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)的化合物，用作藥物。
18.式(3)的化合物的制備方法，該方法包括將式O)的化合物與大分子反應(yīng)。
19.式( 的化合物的制備方法，該方法包括在藥物與式(4)的化合物偶合的條件下將 式的化合物與所述藥物反應(yīng)。
20.式( 的化合物的制備方法，該方法包括在藥物與式(1)的化合物偶合的條件下將 式(1)的化合物與所述藥物反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供允許控制和延長(zhǎng)藥物體內(nèi)釋放的方法和組合物?；衔锸蔷哂锌烧{(diào)釋放速率的前藥，或者顯示可調(diào)的控制釋放速率的藥物與大分子的軛合物。
文檔編號(hào)A61K9/22GK102076331SQ200980123829
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者B·赫恩, D·V·桑迪, G·阿什利 申請(qǐng)人:普羅林科斯有限責(zé)任公司