专利名称：Cdk5抑制剂及其治疗用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及分离自天然来源的新的Cdk抑制剂，这种Cdk抑制剂被用于治疗用途。更具体地，本发明涉及分离自植物玫瑰红景天(Rhodiola rosea)的天然来源的(Mk5抑制剂以及它们作为Cdk5抑制剂的生物学活性。
背景技术：
利用当今的高通量化学合成技术和高效筛选方法学，在实验室发现细胞水平显示有前景的生物学作用的化合物可能不再困难。但是，由于很多因素的影响，这些化合物转化·为临床上有用的化合物比率非常低。其中一个关键的因素是毒性和副作用，在药物开发的后期阶段其通常严重且不被人体所忍受。基于此，由数千年来临床使用的天然来源发现的新化合物重新受到了关注，这是因为它们已经被人类使用了很长时间，且因此它们的毒性和副作用相对于纯粹合成的化合物而言似乎更易接受。细胞周期蛋白依赖性激酶(CMk)属于脯氨酸定向的丝氨酸/苏氨酸激酶家族,其在调控细胞周期进展和转录控制中起着重要的作用。Cdk的活化需要与特异性调节亚単位细胞周期蛋白的结合，以及需要在Cdk的特异性苏氨酸残基上的磷酸化。Cdkl、2、3、4和6在调节不同细胞周期的转换中起着重要作用。Cdkl为有丝分裂Cdk，而Cdk2、4和6为分裂期间Cdk，其在休眠Gl至S期的进程中起到调节作用。因此，Cdks的异常活化导致细胞周期失调，例如持续的细胞增殖或不受限制的细胞周期重返，以及随后的疾病(例如癌症)的发生(Shapiro, 2006 ；Malumbres & Barbacid, 2009)。由于细胞周期蛋白依赖性激酶 5 (Cdk5)(一种脯氨酸定向的丝氨酸/苏氨酸激酶)在神经元发育和功能中的必不可少的作用，因此Cdk5是独特的。尽管与其他的Cdks在结构上具有同源性，但Cdk5可能不參与细胞周期的调节。Cdk5的活化依赖于其与两个特异性活化子p35和p39 (其在神经元细胞中表达)的结合。因此，尽管Cdk5在细胞中的表达无处不在，但是由于其局限于p35和p39的表达，因此其主要活跃在有丝分裂后的神经元中(Tsai等，1993 ；Zheng等，1998)。Cdk5在神经细胞中起多种生理作用，包括在早期神经发育期间的神经元的迁移(Xie等，2003)和轴突导向(Connell-Crowley等，2000)以及突触形成和突触可塑性(Cheung等，2006 ;Lai和Ip, 2009)。然而，最近已经发现Cdk5在中枢神经系统外发挥重要作用，例如涉及感觉传导通路的疼痛信号传导(Pareek等，2006)，以及调节胰腺P细胞中的葡萄糖刺激的胰岛素水平(Wei等，2005)。由于Cdk5起到关键的生理学作用，其不受控的活性已经与多种疾病/病症相关联，从而使得Cdk5可作为治疗药物的潜在分子靶标。在神经元中，Cdk5失调引起神经元细胞凋亡(Cheung和Ip,2004),这表明Cdk5活性的异常调节与神经退行性疾病的发展有显著关系，例如阿尔茨海默氏病(AD)和帕金森病(PD)。异常的Cdk5活性还与癌症发生、进展和转移(例如前列腺和甲状腺瘤)相关联(Stock等，2006 ；Lin 等，2007)。AD的两个主要病理学标志为老年斑的累积和在发病的脑部中的神经原纤维缠结。Cdk5的失调是由于p25的存在所造成的，p25是在病理条件下p35产生的裂解产物(Patrick等，1999)。在AD患者的脑部中发现了 p25蛋白的累积(Patrick等，1999)。最近的发现也表明Wk5为调节老年斑的形成(Monaco, 2004)和神经原纤维缠结(Cruz等，2003)的形成的关键酶之一。另ー种与Cdk5关联的主要神经退行性疾病为H)。病理学上，PD的特征在于由于所选神经元，尤其是在黑质致密部的多巴胺能神经元的渐进性死亡而导致的运动原障碍(Muntane等，2008)。在I-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶(MPTP)诱导的I3D小鼠模型中，过度的Cdk5的表达和活性与多巴胺能神经元细胞死亡相关(Smith等，2003 ；Qu等，2007)。此外，有意义的是，Cdk5的抑制能导致多巴胺释放的増加，这可有助于改善ro进展(Chergui等，2004)。Cdk5也发现涉及许多其他的神经退行性疾病和神经性病症，例如亨廷顿病(Anne等,2007)、肌萎缩侧索硬化(ALS ；Bajaj等，1998)和局部缺血损伤(Wang等，2003)。 最近的研究表明，异常的Cdk5活性还与糖尿病(2型糖尿病)的发病机制有夫。在胰腺P细胞中存在Cdk5的活化剂p35，其活性在葡萄糖刺激下负调控胰岛素释放(Wei和TomiZawa，2007)。并且在高葡萄糖暴露时，小鼠胰腺P细胞中的p35蛋白和Cdk5活性会持续增加(Ubeda等，2006)。此外，在培养的P细胞和糖尿病小鼠模型中，化学抑制剂对Cdk5活性的抑制以葡萄糖依赖方式増加了胰岛素的分泌(Ubeda等，2006)。这些发现与观察到的P35-/-小鼠对于葡萄糖负荷显示的胰岛素分泌増加相一致(Wei等，2005)。认为Cdk5通过葡萄糖毒性期间的Ca2+通道活性的调节或胰岛素基因表达的调节起作用(Wei等，2005 ；Ubeda等，2006)。因此，Cdk5抑制剂能够作为治疗2型糖尿病的潜在治疗药物(Kitani等，2007)。Cdk5也已成为止痛药的主要潜在靶标。Cdk5/p35与感觉通路间接相关。例如，在潜在的伤害性神经元调节痛觉过敏中，Cdk5调节细胞分裂素活化蛋白激酶(MAPK)的活化，导致MAPK活性増加。研究还表明Cdk5亦涉及其他的疼痛通路，例如钙-钙调素激酶II、
6FosB,NMDA受体和P/Q型电压依赖性钙通道等。此外，研究表明Cdk5抑制剂可能有助于控制急性疼痛。已表明Cdk5/p35涉及疼痛处理，其受到抑制能降低正常疼痛通路的响应性(Pareek等，2006 ；Pareek和Kulkarni, 2006)。更具体地，大鼠中外周炎症诱导Cdk5活性増加。尽管具有更高Cdk5活性的p35转基因小鼠对于疼痛刺激更加敏感，但是p35-/_以及Cdk5条件基因敲除小鼠(具有显著减低的Cdk5活性)对于疼痛刺激均显示延迟的响应(Pareek等,2006 ;Pareek等,2007)。在外周炎症反应中，Cdk5通过负反馈回路还调节促细胞分裂剂激活性蛋白激酶l/2(MEKl/2)/lM的活性(Pareek和Kulkarni，2006)。此外，最近亦确定瞬时受体电位香草酸亚型I (TRPVl)( ー种通过热、质子和辣椒辣素活化的配体-门控的阳离子通道)为Cdk5的底物(Pareek等，2007)。基于经Cdk5的TRPVl磷酸化调节疼痛信号传导期间的TRPVl的功能，Cdk5被认为能够作为用于开发止痛药的新的分子靶标。由于Cdk5与多种疾病相关，因此靶向Cdk5抑制剂的筛选可有助于鉴定潜在的药物先导物。然而，至今仅鉴定了很少的Cdk5抑制剂，而且它们也不是用于神经适应症的临床评估。Roscovitine (2，6，9-取代的嘌呤类似物)为开发的Cdk5抑制剂之一，但其也是革巴向 Cdkl、Cdk2、Cdk7 和 Cdk9 抑制剂(Meijer 等，1997)。当今,；roscovitine 处于 II 期临床试验阶段(用于非小细胞肺癌、乳腺癌和B-细胞恶性肿瘤)。Indirubin类为另ー类来源于中药的Cdk抑制剂。双n引哚indirubin为当归龙荟丸(一种传统的中药处方)的活性成分，由于其抗有丝分裂和抗肿瘤的活性使其可用于治疗白血病和其他慢性疾病(Leclerc等，2001)。Indirubin抑制多种激酶，包括Cdkl、Cdk5以及糖原合成酶激酶_3 @ (GSK3 3 )。认为GSK3 ^和Cdk5与AD中观察到的TAU的高度磷酸化有夫。概括而言，科学文献清楚地、強烈地表明Cdk5抑制剂对于疼痛的治疗和2型糖尿病的控制是有前景的治疗药物，以及也可以用于治疗神经退行性疾病和神经学病症。但是，缺乏可有效抑制Cdk5 (相对于其他的Cdk)的有前景的候选化合物。
发明内容
本发明的目的之ー在于提供具有出色Cdk5抑制活性的玫瑰红景天根的正丁醇组分，以及含有其的组合物。
相应地，本发明的另一目的在于提供很多对Cdk5具有高特异性抑制作用的天然存在的化合物。所有的这些化合物分离并纯化自天然植物玫瑰红景天。这些化合物中的一些是新的化合物且具有通式(I)的结构
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%I式I其中，R1-R11各自独立地未被取代(即为氢)或被本领域的普通技术人员所认为的合适的相同或彼此不同的取代基所取代。实例如下F199-C22。"取代基"为有机化学中常用的术语，且本领域的普通技术人员理解为原子或基团，其在烃母链上的氢原子的位置上取代以替换氢原子。本领域的普通技术人员能够判断在烃的母链或骨架的给定位置上存在何种具体取代基，而无需多余的实验。因此，对于本发明和其权利要求而言，术语"取代基"是指在烃的母链上的氢原子的适宜取代，这对于有机化学领域的普通技术人员而言是显而易见的或是容易确定的，而不需要多余的实验。R1-R5的可能的取代基的实例为羟基、烧氧基、酸基、齒素、烧基、杂烧基、芳基烧基、环烧基、环烧基_烧基、齒代烧基、杂环烧基或芳基。对于R6，取代基可为酸基、烧基、杂烧基、芳基烧基、环烧基、环烧基_烧基、齒代烧基、杂环烷基或芳基，不包括Ph-CO。对于R7-R11，取代基可为羟基、烷氧基、酰基、卤素、烷基、杂烧基、芳基烧基、环烧基、环烧基_烧基、齒代烧基、杂环烧基或芳基。由_ 表不的波浪线是指该波浪线所连接的碳原子具有顺式、反式构型或其混合构型。诚然，正如本领域的普通技术人员所理解，那些天然存在的化合物可以实验室或エ业规模通过合成エ艺而制备。还可理解，只要那些经鉴定的化合物在其具体情况下可能被使用者认为合适，便可以将其制成药学上可接受的盐、前体药物、水合物及其异构体的形式。
本发明的另一目的在于提供ー种具有高特异性的抑制Cdk5活性，尤其是抑制Cdk5/p25和Cdk5/p35活性的方法。该目标通过将酶与分离自天然植物玫瑰红景天的化合物接触而实现。该化合物中的一些为式II或III化合物
权利要求
1.ー种包含如下所示骨架结构的化合物
2.权利要求I所述的化合物，其包含下式的结构
3.—种药物组合物，其包含药学有效量的权利要求I所述的化合物和一种或多种药学上可接受的赋形剂。
4.权利要求3所述的药物组合物，其包含药学有效量的权利要求2所述的化合物和一种或多种药学上可接受的赋形剂。
5.ー种抑制人类细胞Cdk5酶的方法，其包括将所述Cdk5酶与一定量的下式化合物接触的步骤
6.权利要求5所述的方法，其中所述化合物选自由F119-C6、F199-C16、F199-C23、F199-C35、F199-C42 和 F199-C57 组成的组。
7.权利要求5所述的方法，其中所述化合物的も、R2和R3独立地为H、OH或0CH3。
8.权利要求5所述的方法，其中所述化合物的R4为OH或OR12，其中R12为葡萄糖基、
9.权利要求5所述的方法，其中所述化合物的R7为OH或0-葡萄糖基。
10.权利要求5所述的方法，其中所述化合物的R5为H或=0。
11.权利要求5所述的方法，其用于治疗或预防与异常Cdk5活性相关的疾病或病症。
12.权利要求11所述的方法，其中所述疾病或病症为神经性疼痛、中风、脑外伤、癫痫或神经退行性疾病。
13.权利要求12所述的方法，其中所述神经退行性疾病为肌萎缩侧索硬化、阿尔茨海默氏病、帕金森病或亨廷顿病。
14.权利要求5所述的方法，其中所述化合物如权利要求I所定义。
15.权利要求5所述的方法，其中所述化合物如权利要求2所定义。
16.ー种抑制人类细胞Cdk5酶的方法，其包括将所述Cdk5酶与一定量的选自由F199-C4、F199-C34和F199-BU组成的组中的物质接触的步骤。
17.权利要求16所述的方法，其用于治疗或预防与异常Cdk5活性相关的疾病或病症。
18.权利要求17所述的方法，其中所述疾病或病症为神经性疼痛、中风、脑外伤、癫痫或神经退行性疾病。
19.权利要求18所述的方法，其中所述神经退行性疾病为肌萎缩侧索硬化、阿尔茨海默氏病、帕金森病或亨廷顿病。
全文摘要
本发明涉及细胞周期蛋白依赖性激酶5(Cdk5)的天然来源的抑制剂，其分离自玫瑰红景天根，并且其结构与已知的Cdk抑制剂不同。它们对不同的Cdks显示出选择性，并且通过混合类型的抑制模式而表现出抑制Cdk的效力，这使得其毒性和副作用较小。它们可用于预防和治疗与异常Cdk5活性相关的疾病或病症，例如，急性和/或慢性疼痛、神经性疼痛、糖尿病、癌症、神经退行性疾病和神经病理紊乱等。
文档编号A61K31/7016GK102844323SQ201080055284
公开日2012年12月26日 申请日期2010年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者叶玉如, 叶翠芬, 傅颖瑜, 浮光苗 申请人:香港科技大学