抗体-药物缀合物以及相关化合物、组合物和方法
【专利摘要】抗体-细胞毒素抗体-药物缀合物和相关化合物，如接头-细胞毒素缀合物和用于制备其的接头、微管溶素类似物和在其合成中的中间体；组合物；和方法，包括治疗癌症的方法。
【专利说明】抗体-药物缀合物以及相关化合物、组合物和方法
[0001] 发明背景 发明领域
[0002] 本发明涉及抗体-药物缀合物（ADC)以及相关化合物，如用于制备它们的接头、 微管溶素（tubulysin)类似物和在其合成中的中间体；组合物；和方法，包括治疗癌症的方 法。
[0003] 相关领域的描述
[0004] 癌症是美国第二常见的死亡原因，而除了手术切除以外几乎没有有效的治疗方 案。在癌症的医学治疗中，使用靶向存在于癌细胞上的抗原的单克隆抗体已经变得普遍。已 批准用于在美国治疗应用的抗癌抗体包括阿仑单抗（C ampattT )，其是一种用于治疗 慢性淋巴细胞性白血病的人源化抗⑶52抗体；贝伐单抗（AVASTIN?)，其是一种用于 结肠直肠癌的人源化抗VEGF抗体；西妥昔单抗（ERBITUX?),其是一种用于结肠直肠 癌、头颈癌和鳞状细胞癌的嵌合抗表皮生长因子抗体；伊匹单抗（YERVOY?)，其是一种 用于黑色素瘤的人抗CTLA-4抗体；奥法木单抗（ARZERRAk )，其是一种用于慢性淋巴 细胞性白血病的人抗⑶20抗体；帕尼单抗（VECTIBIX?：)，其是一种用于结肠直肠癌的 人抗表皮生长因子受体抗体；利妥昔单抗（RTTUXAN?：)，其是一种用于非霍奇金淋巴 瘤的嵌合抗⑶20抗体；托西莫单抗（BEXXAR?)，其是一种用于非霍奇金淋巴瘤的鼠 抗⑶2〇抗体；和曲妥珠单抗（Herceptinx )，其是一种用于乳腺癌的人源化抗her2抗 体。虽然这些抗体已被证明在其适用的癌症的治疗中有用，但是其很少作为单一药剂有疗 效，而是一般地与癌症的标准化疗组合使用。
[0005] 作为一个实例，曲妥珠单抗是重组DNA衍生的人源化单克隆抗体，其以高亲和 力选择性地结合于人表皮生长因子受体2蛋白（HER2(ErbB2))的胞外域（Coussens等 人，Sciencel985, 230, 1132-9 ;Salmon 等人，Science 1989, 244, 707-12)，从而抑制 HER2-阳性癌细胞的生长。虽然HERCEPTIN在对之前已接受过广泛抗癌治疗的患有HER2-过 表达乳腺癌的患者进行治疗是有用的，但在该群体中的一些患者未能响应或仅较差地响应 HERCEPTIN治疗。因此，对于进一步开发针对未能响应或仅较差地响应HERCEPTIN治疗的患 有HER2-过表达肿瘤或与HER2表达相关的其他疾病的患者的HER2定向癌症疗法具有显著 的临床需求。
[0006] 抗体药物缀合物（ADC)是迅速增长的一类靶向疗法，其代表了对改善癌症药物的 选择性和细胞毒活性的有希望的新方法。参见例如，Trail等人，"Monoclonal antibody drug immunoconjugates for targeted treatment of cancer"，Cancer Immunol. Immunother. 2003,52,328-337 ; 和 Chari，"Targeted Cancer Therapy:Conferring Specificity to Cytotoxic Drugs'',Acc.Chem. Res. ,2008, 41 (I) ,98-107。这些 ADC 具有三 个组分：（1)单克隆抗体，其通过（2)接头缀合于（3)细胞毒素。细胞毒素通过与赖氨酸上 的伯胺或与半胱氨酸上的巯基选择性反应的接头与抗体上的赖氨酸或半胱氨酸侧链连接。 能够缀合的接头/药物的最大数量取决于存在于抗体上的反应性氨基或巯基的数目。典型 的抗体含有高达90个赖氨酸作为潜在的缀合位点；然而，由于ADC与较高数目的细胞毒素 发生聚集，因此对于大多数ADC，每个抗体的细胞毒素的最佳数目通常为2至4。因此，常 规的赖氨酸连接的ADC目前在临床开发中是含有每个抗体0至10个细胞毒素的异质混合 物，所述细胞毒素缀合于抗体上的不同氨基。ADC成功的关键因素包括：单克隆抗体是癌症 抗原特异性的、非免疫原性、低毒性和被癌细胞内化；细胞毒素是高效的并且适用于接头连 接；并且接头可以对半胱氨酸（S)或赖氨酸（N)结合具有特异性、在循环中稳定、可以是蛋 白酶可切割的和/或PH敏感的且适用于连接于细胞毒素。
[0007] 在美国被批准用于治疗应用的抗癌ADC包括贝伦妥单抗-维多汀（brentuximab ved〇tin) (Adcetrisx)，一种用于间变性大细胞淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤的缀合到一 甲基奥里斯他汀E(monomethylauristatin E)的嵌合抗⑶30抗体；和吉妥珠单抗奥佐米 星（MYLOTARG")，一种用于急性骨髓性白血病的缀合到卡里奇霉素 Y的人源化抗 ⑶33抗体-但是在2010年由于缺乏有效性而被撤销。
[0008] 虽然若干ADC已证实了近来的临床成功，但是目前开发中的大多数ADC的效 用可能受限于繁琐的合成工艺导致产品成本高，与有限的细胞效力相关的抗肿瘤活性 不足，以及由于接头的不稳定性和ADC异质性导致的可疑的安全性。参见例如，Ducry 等人,"Antibody-Drug Conjugates:Linking Cytotoxic Payloads to Monoclonal Antibodies"，Bioconjugate Chem. 2010, 21，5-13 ;Chari，"Targeted Cancer Therapy:Conferring Specificity to Cytotoxic Drugs"，Acc. Chem. Res. 2008, 41，98-107 ; 和Senter，"Recent advancements in the use of antibody drug conjugates for cancer therapy"，Biotechnol. :Pharma. Aspects，2010, 11，309-322。
[0009] 作为一个实例，已将曲妥珠单抗缀合到美登木素生物碱（maytansinoid)药物美 登素（mertansine)，以形成ADC曲妥珠单抗艾坦辛（trastuzumab emtansine)，也称为 曲妥珠单抗-DMl或曲妥珠单抗-MC-DM1，缩写为T-DMl (LoRusso等人，"Trastuzumab Emtansine:A Unique Antibody-Drug Conjugate in Development for Human Epidermal Growth Factor Receptor 2-Positive Cancer"，Clin. Cancer Res. 2011，17,6437-6447 ; Burris 等人，"Trastuzumab emtansine:a novel antibody-drug conjugate for HER2_positive breast cancer"，Expert Opin. Biol. Ther. 2011，11，807-819)。目前其在 美国处于针对该适应症的III期研究阶段。美登素通过马来酰亚胺己酰基（MC)接头缀合 于曲妥珠单抗，所述接头在马来酰亚胺处结合于美登素侧链的4-硫戊酸末端，并在接头的 羧基和曲妥珠单抗的赖氨酸碱性胺之间形成酰胺键。曲妥珠单抗具有88个赖氨酸（和32 个半胱氨酸）。因此，曲妥珠单抗艾坦辛是高度异质的，含有每个曲妥珠单抗包含〇至8个 美登素单元的数十种不同的分子，平均美登素/曲妥珠单抗比为3. 4。
[0010] 抗体半胱氨酸也可以用于通过含有马来酰亚胺或其他硫醇特异性官能团的接头 缀合于细胞毒素。典型的抗体含有4个或有时含有5个链间二硫键（2个在重链之间以及 2个在轻链之间），其将重链和轻链共价地键合在一起并有助于抗体在体内的稳定性。可以 选择性地使用二硫苏糖醇、三（2-羧乙基）膦或其他温和的还原剂来还原这些链间二硫键， 以得到8个用于缀合的反应性巯基。由于半胱氨酸连接的ADC具有更少的潜在缀合位点， 因此半胱氨酸连接的ADC比赖氨酸连接的ADC异质性更低；然而，由于目前的半胱氨酸接头 仅键合于一个硫原子，因此其也由于在缀合过程中的链间二硫键部分丧失而倾向于不太稳 定。对于半胱氨酸连接的ADC，每个抗体的细胞毒素的最佳数量也为2至4。例如，ADCETRIS 是每个通过半胱氨酸缀合的抗体含有O至8个一甲基奥里斯他汀E残基的异质混合物。 [0011] 微管溶素首先由H6f!e/Reichenbach研究小组从粘细菌培养物中分离（Sasse 等人，J. Antibiot. 2000, 53, 879-885)，是非常有效的细胞生长抑制剂，其通过抑制微管蛋 白聚合并从而诱导细胞凋亡而起作用（Khalil等人，Chem. Biochem. 2006, 7, 678-683 ;和 Kaur等人，Biochem. J. 2006, 396, 235-242)。微管溶素中的微管溶素 D是最有效的，具有超 过大多数其他微管蛋白调节剂（包括埃博霉素、长春碱和紫杉醇（TAXOLk )) 1〇至1〇〇 倍的活性（Steinmetz 等人，Angew. Chem. 2004, 116, 4996-5000 ;Steinmetz 等人，Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4888-4892 ;和 H6fle 等人，Pure App. Chem. 2003, 75, 167-178)。紫 杉醇和长春碱目前用于多种癌症的治疗，而埃博霉素衍生物正在临床试验中进行活性评 价。微管溶素 D的合成衍生物将提供与抑制和关键结合相互作用有关的必要信息，并且作 为抗癌剂可以具有优越的性质，所述抗癌剂作为分离的实体或作为靶向抗体或配体上的化 学弹头。
[0012] 微管溶素D是复杂的四肽，其可以分为四个区域，Mep(D-N_甲基哌啶甲 酸）、Ile(异亮氨酸）、Tuv(管式缴氨酸，tubuvaline)和Tup(管式苯丙氨酸， tubuphenylalanine),如下式所不：
【权利要求】
1. 下式所示的抗体-药物缀合物： 其中：
A为抗体， ro为吡咯-2, 5-二酮或吡咯烷-2, 5-二酮， 双键代表从吡咯-2, 5-二酮或吡咯烷-2, 5-二酮的3位和4位到所述抗体中的开放半 胱氨酸-半胱氨酸二硫键的两个硫原子的键， L 为-(CH丄-或-(CH2CH2O)mCH2CH 2 -， CTX为通过酰胺键键合于L的细胞毒素， n为1至4的整数,和 m为1至12的整数。
2. 如权利要求1所述的抗体-药物缀合物，其中，A为单克隆抗体。
3. 如权利要求1或2所述的抗体-药物缀合物，其中，A为人或人源化抗体。
4. 如权利要求1-3中任一项所述的抗体-药物缀合物，其中，A为对癌抗原具有特异性 的抗体。
5. 如权利要求1所述的抗体-药物缀合物，其中，A为阿仑单抗、贝伐单抗、布妥昔单 抗、西妥昔单抗、吉妥珠单抗、伊匹单抗、奥法木单抗、帕尼单抗、利妥昔单抗、托西莫单抗或 曲妥珠单抗。 1
6. 如权利要求1所述的抗体-药物缀合物，其中，A为曲妥珠单抗。
7. 如权利要求1-6中任一项所述的抗体-药物缀合物，其中，CTX为奥里斯他汀、卡里 奇霉素、美登木素生物碱或微管溶素。
8. 如权利要求7所述的抗体-药物缀合物，其中，CTX为一甲基奥里斯他汀E、一甲基 奥里斯他汀F、卡里奇霉素Y、美登素、微管溶素T3或微管溶素T4。
9. 如权利要求1-8中任一项所述的抗体-药物缀合物，其中，15D为批咯烷-2, 5-二酮。
10. 如权利要求1-8中任一项所述的抗体_药物缀合物，其中，ro为吡咯-2, 5-二酮。 1L如权利要求卜1〇中任一项所述的抗体-药物缀合物，其中，L为-(CH2) ii-。
12.如权利要求1-1〇中任一项所述的抗体-药物缀合物，其中，1为-（CH2CH2O) InCH2CH2_ 〇 13?-种药物组合物，其含有如权利要求I-I2中任一项所述的抗体-药物缀合物。 14?一种通过向患有癌症的人类给予有效量的如权利要求卜12中任一项所述的抗 体-药物缀合物或如权利要求13所述的药物组合物来治疗癌症的方法。
15.式A、B或C所示的接头-细胞毒素缀合物：
其中，R为Cg烷基，其可选地被卤素或羟基取代；苯基，其可选地被卤素、羟基、羧基、 Ci_3烷氧羰基或CV3烷基取代；萘基，其可选地被卤素、羟基、羧基、焼氧撰基或Cl_ 3焼基 取代；或2-吡啶基,其可选地被1?素、轻基、羧基、CV3烷氧羰基或3 代， L 为 _ (CH丄-或 _ (CH2CH2O)inCH2CH2 _， CTX为通过酰胺键键合于L的细胞毒素，和 m为1至12的整数。
16. 如权利要求15所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，所述缀合物具有式A。
17. 如权利要求15所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，所述缀合物具有式B。 18?如权利要求15所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，所述缀合物具有式C。a 19?如权利要求15-18中任一项所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，R为2_批陡基， 其可选地被齒素、羟基、羧基、Q_ 3烷氧羰基或Cp3烷基取代。 -
20. 如权利要求19所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，R为2-批陡基。
21. 如权利要求15-20中任一项所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，CTX为奥里斯他 汀、卡里奇霉素、美登木素生物碱或微管溶素。
22. 如权利要求21所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，CTX为一甲基奥里斯他汀E、 一甲基奥里斯他汀F、卡里奇霉素 Y、美登素、微管溶素 T3或微管溶素 T4。
23. 如权利要求15-21中任一项所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，1为 24?如权利要求15-21中任一项所述的接头-细胞毒素缀合物，其中，1为-(1?*? 0) ^CH2CH2-O 25?式AA、BB或CC所示的接头：
其中，R为Cp6烷基，其可选地被卤素或羟基取代；苯基，其可选地被卤素、羟基、羧基、 Cp3烷氧羰基或(V3烷基取代；萘基，其可选地被卤素、羟基、羧基、C1-S烷氧羰基或C 1^烷基 取代；或2-吡啶基，其可选地被齒素、轻基、羧基、C^3烷氧羰基或Ci_3烷基取代， L 为-(CH2)m-或 -（CH2CH2O)niCH2CH2-, Z为羧基、Cm烷氧羰基或氨基，和 m为1至12的整数。
26.如权利要求25所述的接头，其中，所述接头具有式AA。 27?如权利要求25所述的接头，其中，所述接头具有式BB。
28. 如权利要求25所述的接头，其中，所述接头具有式CC。
29. 如权利要求25-28中任一项所述的接头，其中，R为2-吡啶基。 30?如权利要求25-29中任一项所述的接头，其中，L为_ (CH2)in -。 31?如权利要求25-29中任一项所述的接头，其中，L为-（CH2CH2O)mCH 2CH2 -。 32?如权利要求25-31中任一项所述的接头，其中，Z为羧基。 33?如权利要求25-31中任一项所述的接头，其中，Z为Cg烷氧羰基。
34. 如权利要求25-31中任一项所述的接头，其中，Z为氨基。
35. 式AAA、BBB或CCC所示的接头：
其中，R'为氯、溴、碘、CV6烷基磺酰氧基、三氟甲磺酰氧基、苯磺酰氧基或4-甲苯磺酰 氧基， L 为 _ (CH2)m -或 _ (CH2CH2O)mCH2CH2 _， Z为羧基、Cp6烷氧羰基或氨基，和 m为1至12的整数。
36. 如权利要求35所述的接头，其中，所述接头具有式AAA。
37. 如权利要求35所述的接头，其中，所述接头具有式BBB。
38. 如权利要求35所述的接头，其中，所述接头具有式CCC。
39. 如权利要求35-38中任一项所述的接头，其中，L为-(CH2)m -。 40?如权利要求35-38中任一项所述的接头，其中，L为-(CH2CH2O)mCH 2CH2 -。
41. 如权利要求35-40中任一项所述的接头，其中，Z为羧基。
42. 如权利要求35-40中任一项所述的接头，其中，Z为Cp6烷氧羰基。
43. 如权利要求35-40中任一项所述的接头，其中，Z为氨基。
44. 如权利要求35-43中任一项所述的接头，其中，R'为氯、溴或碘。
45. 如权利要求44所述的接头，其中，R'为溴。
46. -种如式T3所示的微管溶素化合物：
47. -种如式T4所示的微管溶素化合物：
【文档编号】A01N57/00GK104244718SQ201280067454
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年12月4日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】大卫·Y·杰克逊, 爱德华·哈 申请人:伊格尼卡生物治疗公司