用于胶质母细胞瘤的半胱天冬酶酶原结合的疗法
【专利说明】用于胶质母细胞瘤的半胱天冬酶酶原结合的疗法
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求依照35U.S.C. § 119(e)于2012年3月6日提交的第61/607, 103号 美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请通过引证方式纳入本申请。
[0003] 发明背景
[0004] 细胞凋亡或程序性细胞死亡在所有多细胞生物的发育和维持稳态过程中起着重 要作用。癌症的常见标志是抵抗天然的细胞凋亡信号。根据癌症的类型，这种抵抗通常是由 于细胞凋亡级联中关键蛋白的上调或下调，或者是由于编码这些蛋白的基因发生突变。这 些变化在内源性细胞凋亡途径和外源性细胞凋亡途径中均有发生，其中内源性凋亡途径经 由（funnelthrough)线粒体和半胱天冬酶-9 (caspase-9)，外源性凋亡途径涉及死亡受体 与半胱天冬酶-8的作用。例如，已经在癌症中观察到了蛋白的适当水平的改变，所述蛋白 诸如p53、Bim、Bax、Apaf-1、FLIP和许多其他蛋白。这些改变可导致有缺陷的细胞凋亡级 联，其中之一是上游的促细胞凋亡信号没有被充分地传递以激活执行者半胱天冬酶--半 胱天冬酶-3和半胱天冬酶-7。
[0005] 由于大多数细胞凋亡途径最终都涉及半胱天冬酶原_3酶原（procaspase-3)的激 活，因而上游的基因变异为细胞凋亡通路中的有效"中断"，因此，这些细胞非典型地增殖。 鉴于细胞凋亡在癌症中的重要作用，一直在努力开发以细胞凋亡级联中的特异蛋白为靶的 治疗剂。例如，与级联成员诸如P53和Bel家族中的蛋白结合的肽的或小分子的结合剂，或 者与蛋白的细胞凋亡抑制剂（IAP)家族结合的肽的或小分子的结合剂，具有促细胞凋亡活 性，促进Apaf-1低聚化的化合物也同样具有促细胞凋亡活性。然而，因为这些化合物以细 胞凋亡级联中的早期（或中间的至高的）位置为靶，因此，携带影响这些成员下游蛋白的突 变癌症仍然可以抵抗这些化合物的可能的有益效果。
[0006] 对治疗目的有利的是鉴定直接激活细胞凋亡级联中极下游（fardownstream)的 促细胞凋亡蛋白的小分子。这种方法能够影响级联中比较低的位置，因此，使得甚至能够杀 死那些携带影响上游细胞凋亡机制的突变的细胞。此外，如果促细胞凋亡蛋白质在癌细胞 中被上调了或者以增加的水平存在于癌细胞中，则这样的治疗策略成功的可能性较高。因 此，鉴定以细胞凋亡的下游效应蛋白--半胱天冬酶_3酶原--为靶的小分子，将显著有 助于目前的癌症治疗。
[0007] 半胱天冬酶-3酶原到半胱天冬酶-3的转化或激活导致活化的"执行者"半胱天 冬酶形式的产生，所述活化的"执行者"半胱天冬酶形式随后催化众多蛋白底物的水解。活 化的半胱天冬酶-3是异二聚体的均二聚体，并且是通过半胱天冬酶-3酶原的蛋白酶解产 生的。在体内，这种蛋白酶解激活通常经由半胱天冬酶-8或半胱天冬酶-9的作用而发生。 为确保酶原（前酶）不被过早地激活，半胱天冬酶-3酶原具有12个阻止接近蛋白酶解的 ETD位点（氨基酸序列，ile-glu-thr-asp)的氨基酸"安全制动片（safetycatch)"。这种 安全制动片使得半胱天冬酶-3酶原能够抵抗自催化激活和经半胱天冬酶_9的蛋白酶解。 突变研究表明，三个相连的天冬氨酸残基似乎是该安全制动片的关键性组成。安全制动片 的位置对pH敏感，因此，一旦发生细胞酸化（如在细胞凋亡过程中发生），安全制动片被认 为允许接近蛋白酶解的所述位点，活化的半胱天冬酶-3可通过半胱天冬酶-9的作用或经 由自身激活机制而产生。
[0008] 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提高的。来自20位 结肠癌患者的原代分离物（primaryisolates)的研究显示，平均起来，相对于临近的非癌 性组织，半胱天冬酶-3酶原在这些分离物中上调了六倍。此外，在某些神经母细胞瘤、淋 巴瘤和肝癌中，半胱天冬酶 -3酶原上调。而且，美国国家癌症研究所（NationalCancer Institute，NCI)治疗发展部（DevelopmentalTherapeuticsProgram)对用于癌症筛选的 60个细胞系调查对象（cell-linepanel)中的半胱天冬酶-3酶原的水平进行了系统评价， 揭示某些肺癌、黑素瘤、肾癌和乳腺癌表现出极大增强的半胱天冬酶-3酶原表达水平。
[0009] 鉴于活化的半胱天冬酶-3在实现细胞凋亡中的作用、某些癌性细胞类型中相对 高水平的半胱天冬酶-3酶原以及备受关注的安全制动片-介导的半胱天冬酶_3酶原自身 激活的抑制，直接修饰半胱天冬酶-3酶原的小分子能够在靶向癌症治疗中具有非常大的 适用性。
[0010] 对于治疗癌症患者，组合治疗已标准化。组合治疗药物鸡尾酒疗法的目标是在化 学治疗剂之间实现协同或相加作用，借此促进缩短治疗时间，降低毒性并增加患者存活。作 用于单一生化途径的药物对协同或增强作用而言是特别强有力的候选者，因为，它们可以 模拟"合成致死"基因组合（"syntheticlethal〃geneticcombinations)。例如，如在细胞 培养、动物模型和人体临床试验中所证明的，聚（ADP-核糖）聚合酶-l(PARP-l)(-种促进 DNA损伤修复的酶）的抑制剂，有效地与DNA损伤剂协同。然而，仍需要更多的有效治疗用 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实现这一目的。相应地，需要鉴 定新的细胞毒性药剂，它们在杀死癌细胞方面是有效的，还保护正常宿主组织免受细胞毒 性药剂的不期望的毒性。
【发明内容】
[0011] 本发明大体上提供化合物、组合物以及治疗学治疗的方法。在不同的实施方案中， 本发明适用于多种癌症和癌细胞类型诸如乳腺癌、淋巴瘤、肾上腺癌、肾癌、黑素瘤、白血 病、神经细胞瘤、肺癌、脑癌和本领域已知的其他癌症。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。在某些实施方案中，所述组合物和方法涉及能够直接或间 接与程序性细胞死亡途径成员诸如半胱天冬酶-3酶原相互作用的化合物。在某些实施方 案中，与直接或间接与程序性细胞死亡途径成员诸如半胱天冬酶-3酶原相互作用的其他 化合物相比，所述组合物和方法具有降低的神经毒性。
[0012] 组合抗癌治疗可由以不同生化途径为靶的药物组成，或者由那些在相同途径中打 击不同靶点的化合物组成，模拟"合成致死"的基因组合。半胱天冬酶-3酶原激活剂PAC-1 和烷基化剂替莫唑胺（TMZ)的组合对于诱导癌细胞的细胞凋亡性死亡显示相当大的协同 作用，达到远远超过相加作用的程度。PAC-1和TMZ的组合有效降低肿瘤模型中的肿瘤负 荷，其中单独的化合物具有极微小的作用或没有作用。这些数据表明PAC-1/TMZ组合用于 治疗癌症的有效性，更广泛而言，表明该协同组合提供显著加强的治疗益处。
[0013] 因此，本发明提供一种组合物，其包含（a)式（I)的化合物、（b)化合物PAC-1和 (c)药学上可接受的稀释剂、赋形剂或载体，
[0014]
【主权项】
1. 一种组合物，包括： (a)式（I)的化合物、(b)化合物PAC-I和（c)药学上可接受的稀释剂、赋形剂或载体，
2. 权利要求1的组合物，其中所述载体包括水和任选地包括缓冲剂、环糊精或其结合。
3. 权利要求2的组合物，其中所述环糊精是2-羟丙基-β -环糊精。
4. 权利要求1的组合物，其中式I化合物的浓度为约100 μ M至约ImM。
5. 权利要求1的组合物，其中PAC-I的浓度为约2 μ M至约50 μ Μ。
6. 权利要求1的组合物，其中式I化合物的浓度为约250 μ M至约750 μ Μ，并且PAC-I 的浓度为约5 μ M至约30 μ Μ。
7. -种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，从而抑制癌细胞生长或增殖。
8. 权利要求7的方法，其中所述癌细胞是胶质母细胞瘤细胞或少突神经胶质瘤细胞。
9. 权利要求7的方法，其中所述癌细胞是骨肉瘤细胞。
10. -种在癌细胞中诱导细胞凋亡的方法，包括使癌细胞与有效量的式（I)化合物和 有效量的化合物PAC-I接触，从而在癌细胞中诱导细胞凋亡，
11. 权利要求10的方法，其中所述接触在体外。
12. 权利要求10的方法，其中所述接触在体内。
13. 权利要求10的方法，其中所述癌细胞与式（I)的化合物和PAC-I同时接触。
14. 权利要求10的方法，其中先使所述癌细胞与式（I)的化合物接触，后使所述癌细胞 与PAC-I接触。
15. 权利要求10的方法，其中先使所述癌细胞与PAC-I接触，后使所述癌细胞与式（I) 的化合物接触。
16. -种在有需要的患者中治疗癌症的方法，包括同时或相继给予患者治疗有效量的 式（I)化合物和有效量的化合物PAC-I，从而治疗癌症，
17. 权利要求16的方法，其中式（I)的化合物与化合物PAC-I同时给药。
18. 权利要求16的方法，其中式（I)的化合物与化合物PAC-I相继给药。
19. 权利要求18的方法，其中式（I)的化合物在化合物PAC-I之前给药。
20. 权利要求18的方法，其中式⑴的化合物在化合物PAC-I之后给药。
21. 权利要求1-6中任一项的组合物用于制备治疗癌症的药物的用途。
22. 权利要求21的用途，其中所述癌症是胶质母细胞瘤、少突神经胶质瘤或骨肉瘤。
【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。公开了化合物的组合以及相关的使用方法，包括化合物在用于治疗癌症以及选择性地诱导细胞凋亡的疗法中的用途。与其它化合物以及化合物的组合相比，所公开的药物组合可具有较低的神经毒性作用。
【IPC分类】A61K31-4192, A61K31-4172, A61P35-00, A61K31-175, A61K31-05, A61K31-495
【公开号】CN104540501
【申请号】CN201380023777
【发明人】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, 格雷戈里·J·里金斯, 索多尔·M·塔拉索, 阿瓦德哈特·乔希
【申请人】伊利诺伊大学评议会, 抑制肿瘤公司, 约翰斯·霍普金斯大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2013年3月6日
【公告号】CA2866020A1, EP2822546A1, US20150025083, WO2013134398A1