用于治疗实体瘤的fap-活化的蛋白酶体抑制剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了蛋白酶体抑制剂、蛋白酶体抑制剂的FAP-活化的前药，和所述抑制剂和前药的药学可接受的盐。还公开了相关的药物组合物，和使用所述抑制剂和前药及其组合物，例如，治疗癌症和其他细胞增殖性疾病的方法。还公开了分别定量在活检样品和哺乳动物中的FAP表达的体外和体内方法。
【专利说明】用于治疗实体瘤的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂
[0001]相关申请
[0002]本申请要求在2011年8月30日提交的美国临时专利申请序号61/528，824的优先权，其整体通过引用并入。
[0003]发明背景
[0004]美国每四名死者中有一名死于癌症，是仅次于心脏病的第二致死原因。肺癌是癌症中的最主要的致死原因，并且大部分患者在诊断时具有局部晚期的或转移的非小细胞肺癌(NSCLC)。在女性中，乳腺癌是最流行的癌症，并且是癌症相关死亡的第二主导原因。
[0005]用于实体癌治疗的目前标准护理具有的功效有限。例如，在NSCLC中，尽管通过向一线钼基化疗添加靶向试剂实现了改进，但生存仍然不佳。在转移性乳腺癌中，曲妥珠单抗的功效受到肿瘤抗性的局限。当NSCLC进行到一线治疗之后，批准的二线试剂仅实现适度的存活率。
[0006]显然需要更有效的抗癌剂。很多批准的癌症药物，例如硼替佐米(Velcade?)，是杀死正常细胞和肿瘤细胞的细胞毒性剂。这些药物的治疗益处依赖于肿瘤细胞比正常细胞更敏感，从而允许在相对安全的药物剂量实现临床反应；然而，对正常组织的破坏是无法避免的并且常常限制治疗。硼替佐米在治疗多发性骨髓瘤(MM)中成功之后，蛋白酶体复合物的抑制成为有前途的新化疗途径。由于其在治疗多发性骨髓瘤中的显著功效，硼替佐米已在实体瘤中进行测试；遗憾的是，它一般无法产生临床反应。
[0007]硼替佐米抑制被称作蛋白酶体的细胞内蛋白复合物。蛋白酶体是有吸引力的药物靶标，这是因为它参与细胞周期和凋亡的调控，这些程序在癌症细胞中失调时，导致肿瘤进展、药物抗性和改变的免疫监视。通过抑制选择性降解参与细胞内稳态的蛋白的20S蛋白酶体，硼替佐米稳定Bcl-2家族的促凋亡成员，抑制导致NF- K B活化的两个主要途径，并导致错误折叠蛋白的细胞内累积；所有这些作用均有助于杀死肿瘤细胞。NF-κ B活化的阻断增加凋亡，减少血管生成细胞因子的产生，抑制癌细胞对基质的粘附，并且缓解免疫抑制。
[0008]然而，硼替佐米用于治疗癌症的更广泛的应用看起来受到系统毒性的抑制。硼替佐米分布到健康组织，导致腹泻、疲乏、体液潴留、低血钾症、低血钠症、低血压、不适、恶心，姿位性低血压(orthostasis)、硼替佐米引起的周围神经病变(BIPN)和血液学毒性，其中血小板减少症是最严重的。在硼替佐米的推荐剂量下，有用于治疗MM的治疗窗口，其通过对丽细胞的独特选择性提供，以抑制核因子-K B(NF-k B)并诱导未折叠的蛋白反应。然而，实体癌(例如，前列腺癌、胰腺癌和乳腺癌)看起来敏感性较低，并且通过提高硼替佐米剂量而实现功效的尝试已受到剂量-限制性毒性(DLTs)的阻挠。硼替佐米对于肿瘤的不良定位看起来导致其在实体瘤中的低治疗指数(TI)。在带有PC3前列腺癌的小鼠中，暴露于14C-硼替佐米的健康器官是肿瘤暴露的9倍以上，并且在健康组织中的蛋白酶体抑制看起来比在实体瘤中更多 。因此，有必要设计选择性靶向肿瘤细胞中的蛋白酶体的化合物，以克服由于在健康组织中的蛋白酶体抑制而导致的DLT的障碍。
[0009]过去数十年的大量努力集中于针对具体患者调整的疗法，即所谓个体化药物。由于遗传测序技术中的进展，现在可以并且日益成本有效地进行癌组织的基因分型，以鉴定癌症的个体遗传概况，并由此鉴定可导致肿瘤生长的特异突变或功能失常的蛋白。随后，可使用阻断其功能并由此杀死癌症的试剂靶向这样的“驱动”蛋白。尽管概念上是正确的，但这种方法受到预想不到的遗传多样性和癌症的染色体组不稳定性的阻碍。癌症的显著不同的基因型可存在于单个肿瘤中，导致靶向治疗对很多患者无效。即便肿瘤中的大多数癌细胞共享足够类似的遗传组成以使单靶向治疗有效时，带有抗性突变的少数癌细胞可在治疗后幸存，导致在初始改进后的复发。
[0010]需要使用其作用不依赖于癌症的遗传组成的细胞毒性试剂的选择性靶向肿瘤及其微环境的疗法。然而，这样的疗法仍难于定义。
【发明内容】
[0011]本发明的一个方面涉及由A-B表示的蛋白酶体抑制剂的FAP-活化的前药，或其药学上可接受的盐，其中:
[0012]A表示成纤维细胞活化蛋白(FAP)的底物；
[0013]B表示蛋白酶体抑制剂部分，其在作为FAP切割的产物以游离形式从所述前药释放时，以500nM或更小的Ki抑制蛋白酶体的蛋白水解活性；
[0014]A和B通过键共价连接，所述键通过FAP酶促切割而释放出所述游离形式的B ;和
[0015]所述前药具有比对于脯氨酰基内肽酶EC3.4.14.5 (PREP)高至少10倍的对于连接A和B的键的FAP切割的kMt/Km。
[0016]本发明的另一方面涉及由式I表示的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂:
[0017]
【权利要求】
1.由A-B表示的蛋白酶体抑制剂的FAP-活化的前药，或其药学上可接受的盐，其中: A表示成纤维细胞活化蛋白(FAP)的底物； B表示蛋白酶体抑制剂部分，其在作为FAP切割的产物以游离形式从所述前药释放时，以500 nM或更小的Ki抑制蛋白酶体的蛋白水解活性； A和B通过键共价连接，所述键通过FAP酶促切割而释放所述游离形式的B ;和 所述前药具有比对于脯氨酰基内肽酶EC 3.4.14.5 (PREP)高至少10倍的对于连接A和B的键的FAP切割的kMt/Km。
2.权利要求1的前药，其中所述蛋白酶体抑制剂部分的游离形式具有相对于所述前药低至少10倍的对于抑制体外细胞的蛋白酶体活性的IC5(I。
3.权利要求1的前药，其中所述蛋白酶体抑制剂部分的游离形式具有相对于所述前药低至少10倍的对于抑制蛋白酶体活性的K”
4.权利要求1的前药，其中所述蛋白酶体抑制剂部分的游离形式具有比所述前药高至少5倍的进入人细胞的细胞渗透性。
5.权利要求1的前药，其中所述前药具有比所述蛋白酶体抑制剂部分的所述游离形式高至少5倍的体内治疗指数。
6.权利要求1的前药，其中所述前药具有至少10的体内治疗指数。
7.权利要求1的前药，其中所述前药具有比[(IR)-3-甲基-1- ({(2S) -3-苯基-2-[(吡嗪-2-基羰基)氨基]丙酰基}氨基)丁基]硼酸高至少10倍的最大耐受剂量。
8.权利要求1的前药，其中所述蛋白酶体抑制剂部分的所述游离形式是二肽基部分，其在作为FAP切割的开链产物从所述前药释放时，经历随时间的依赖于环化作用的失活。
9.权利要求8的前药，其中所述开链产物经历依赖于环化作用的失活，且T1/2为5小时或更短。
10.权利要求1的前药，其中A表示是FAP底物的肽或肽类似物，其中所述肽或肽类似物包括N-末端封端基团。
11.权利要求10的前药，其中所述肽或肽类似物的长度是2-10个氨基酸残基。
12.权利要求10的前药，其中所述肽或肽类似物在C-末端连接到B。
13.权利要求10的前药，其中所述肽或肽类似物的至少一个氨基酸残基是非天然发生的氨基酸类似物。
14.权利要求10的前药，其中所述N-末端封端基团是在生理pH下，相对于所述蛋白酶体抑制剂的所述游离形式，降低所述前药的细胞渗透性的部分。
15.权利要求14的前药，其中所述N-末端封端基团包括在生理pH下离子化的一个或多个官能团。
16.权利要求14的前药，其中所述N-末端封端基团是由在生理pH下离子化的一个或多个官能团取代的(低级烷基)-C(=0)-。
17.权利要求14的前药，其中所述N-末端封端基团表示为式-C(=0) - (CH2) ^10-C (=0) -OH。
18.权利要求14的前药，其中所述N-末端封端基团包括一个或多个羧基基团。
19.权利要求14的前药，其中所述N-末端封端基团是琥珀酰基。
20.权利要求1的前药，其中B是共价或非共价的蛋白酶体抑制剂。
21.权利要求1的前药，其中B是共价的蛋白酶体抑制剂。
22.权利要求21的前药，其中B是在其羧基末端具有亲电子官能团的二肽基部分，所述亲电子官能团能够与蛋白酶体的活性位点中的氨基酸残基形成共价加合物。
23.权利要求22的前药，其中所述亲电子官能团是醛、硼酸、硼酸酯、环氧酮、β-内酯、乙烯基砜，或α，β -不饱和羰基。
24.权利要求22的前药，其中所述亲电子官能团是醛、硼酸，或环氧酮。
25.权利要求22的前药，其中所述亲电子官能团是环氧酮。
26.权利要求20的前药，其中B选自:
27.
28.权利要求20的前药，其中B选自:
29.权利要求1-28中任一项的FAP-活化的前药，其中A进一步包含通过化学键连接到B的自我消除的接头。
30.权利要求29的FAP-活化的前药，其中所述自我消除的接头是对氨基苄氧羰基(PABC)，或2，4-双(羟甲基)苯胺。
31.由下式表示的化合物或其药学可接受的盐:
32.权利要求31的FAP-活化的前药，其中所述化合物进一步包含与Xaa2的羧基末端成化学键且与Y成化学键的自我消除的接头。
33.权利要求31的FAP-活化的前药，其中所述自我消除的接头是对氨基苄氧羰基(PABC)，或2，4-双(羟甲基)苯胺。
34.权利要求31的化合物，其中R选自甲酰基、乙酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、琥珀酰基，和甲氧琥珀酰基。
35.权利要求31的化合物，其中R是琥珀酰基或甲氧琥珀酰基。
36.权利要求31的化合物，其中R是琥珀酰基。
37.权利要求31的化合物,其中Xaa1是Cys、Met、Ser,或Thr。
38.权利要求31的化合物，其中Xaa1是Ser。
39.权利要求31的化合物,其中Xaa2是Ala、Gly、lie、Leu,或Val。
40.权利要求31的化合物，其中Xaa2是Ala。
41.权利要求31的化合物，其中Xaa2是(D)_Ala。
42.权利要求31的化合物，其中Y是II '\h 9Η ο
43.权利要求31的化合物，其中R选自甲酰基、乙酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、琥珀酰基，和甲氧玻?白酉先基；Xaax 是 Cys、Met、Ser，或 Thr ；Xaa2 是 Ala、Gly、lie、Leu,或 Val ;和 Y
44.权利要求31的化合物，其中R是琥珀酰基或甲氧琥珀酰基Aaa1是Ser；Xaa2是 Ala;和 Y 是
45.权利要求31的化合物，其中R是琥珀酰基Aaa1是Ser；Xaa2是(D)-Ala ;和Y是
46.化合物或其药学可接受的盐，表示为
47.权利要求46的化合物，其中所述化合物表示为
48.由式I表示的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂:
49.权利要求48的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂，由式II表示:
50.权利要求49的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂，其中
51.权利要求49的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂，由式III表示:
52.权利要求51的FAP-活化的蛋白酶体抑制剂，如下所示:
53.药物组合物，其包含权利要求1-52中任一项所述的化合物；和药学可接受的赋形剂。
54.抑制细胞中的蛋白酶体功能的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
55.降低细胞中的肌肉蛋白降解速率的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
56.降低细胞中的NF-K B活性的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
57.降低蛋白酶体依赖性细胞内蛋白分解速率的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
58.降低细胞中的p53蛋白降解速率的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
59.抑制细胞中的细胞周期蛋白降解的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
60.抑制细胞中的抗原呈递的方法，包括使所述细胞接触有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
61.治疗癌症 、银屑病、再狭窄或其他细胞增殖性疾病的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
62.治疗癌症、银屑病、再狭窄或其他细胞增殖性疾病的方法，包括向有此需要的哺乳动物共施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物；和治疗有效量的化疗剂。
63.权利要求62的方法，其中所述化疗剂是多西他赛、紫杉醇、甲磺酸伊马替尼、吉西他滨、顺钼、卡钼、5-氟尿嘧啶、培美曲塞、甲氨蝶呤、阿霉素、来那度胺、地塞米松、或单甲基奥莉丝汀。
64.权利要求62的方法，其中所述化疗剂是多西他赛、吉西他滨、卡钼，或阿霉素。
65.权利要求62的方法，其中所述化疗剂是MG-132、PS1、fellutamideB、硼替佐米、CEP-18770、MLN-2238、MLN-9708、环氧酶素、卡非佐米(PR-171)、NC-005、YU-10ULU-005、YU-102、NC-OO1、LU-OOU NC-022、PR-957 (LMP7)、CPSI (β 5)、LMP2_sp_ek、B0DIPY-NC-001、叠氮基-NC-002、0NX-0912、omuralide、PS-519、marizomib、belactosin A、1251-NIP-L3VS, NC-005-VS,或 MV151。
66.治疗癌症的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
67.权利要求66的方法，其中所述癌症是实体瘤。
68.权利要求66的方法，其进一步包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的化疗剂。
69.权利要求68的方法，其中所述癌症是实体瘤。
70.权利要求69的方法，其中所述化疗剂是多西他赛、紫杉醇、甲磺酸伊马替尼、吉西他滨、顺钼、卡钼、5-氟尿嘧啶、培美曲塞、甲氨蝶呤、阿霉素、来那度胺、地塞米松、或单甲基奥莉丝汀。
71.权利要求70的方法，其中所述化疗剂是多西他赛、吉西他滨、卡钼，或阿霉素。
72.权利要求69的方法，其中所述化疗剂是MG-132、PS1、fellutamideB、硼替佐米、CEP-18770、MLN-2238、MLN-9708、环氧酶素、卡非佐米(PR-171)、NC-005、YU-10ULU-005、YU-102、NC-OOU LU-OOU NC-022、PR-957 (LMP7)、CPSI ( β 5)、LMP2_sp_ek、B0DIPY-NC-001、叠氮基-NC-002、0NX-0912、omuralide、PS-519、marizomib、belactosin A、1251-NIP-L3VS, NC-005-VS,或 MV151。
73.降低哺乳动物中肌肉量损失速率的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
74.降低哺乳动物中的NF-κB活性的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
75.降低哺乳动物中的蛋白酶体依赖性细胞内蛋白分解速率的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
76.降低哺乳动物中的p53蛋白降解速率的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
77.抑制哺乳动物中的细胞周期蛋白降解的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
78.抑制哺乳动物中的抗原呈递的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
79.抑制哺乳动物中的可诱导的NF-κB依赖性细胞粘着的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
80.抑制哺乳动物中的HIV感染的方法，包括向有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的权利要求1-52中任一项的化合物。
81.定量由哺乳动物中的肿瘤附近区域表达或在肿瘤附近区域中表达的FAP的量的方法，所述方法包括以下步骤: 向所述哺乳动物施用有效量的式IV表示的化合物:
82.权利要求81的方法，其中R12选自:
83.权利要求82的方法，其中R12是
84.定量由肿瘤活检样本表达的FAP的量的方法，所述方法包括以下步骤:将所述肿瘤活检样本与有效量的式IV表示的化合物组合，从而形成混合物:
85.权利要求84的方法，其中R12选自:
86.权利要求85的方法，其中R12是
87.权利要求61-83中任一项的方法，其中所述哺乳动物是灵长类动物、马科动物、犬科动物、猫科动物，或牛科动物。
88.权利要求61-83中任一项的方法，其中所述哺乳动物是人。
89.权利要求61-83中任一项的方法，其中所述化合物通过吸入、口服、静脉内、舌下、经眼、经皮肤、直肠、阴道、局部、肌肉内、动脉内、鞘内、皮下、口腔，或鼻内施用于所述哺乳动物。
90.权利要求61-83中任一项的方法，其中所述化合物通过静脉内施用于所述哺乳动物。
91.用于减少由FAP+基质细胞介导的局部免疫抑制和/或肿瘤支持活性的方法，包括向有此需要的患者施用治疗有效量的活性剂的前药，其中所述活性剂对于所述FAP+基质细胞具有细胞毒性或抑制所述FAP+基质细胞的蛋白表达或分泌，并且对所述FAP+基质细胞的细胞毒性比所述前药高至少2倍；并且所述前药:(i)包含FAP底物序列；(ii)通过FAP对所述FAP底物序列的切割转化成所述活性剂，其中所述底物序列具有比对于脯氨酰内肽酶EC 3.4.14.5 (PREP)的切割高至少10倍的对于FAP切割的kcat/Km ;和(iii)在体内通过FAP+基质细胞选择性地转化成所述活性剂。
92.权利要求91的方法，其中所述FAP底物序列具有比对于其他S9脯氨酰内肽酶切割高至少10倍的对于FAP切割的keat/Km。
93.权利要求91的方法，其中所述前药由式V表示:
94.权利要求93的方法，其中所述前药由式VI表示:
95.权利要求93的方法，其中所述前药由式VII表示:
96.权利要求94或95的方法,其中所述酰基N-末端封端基团是在生理pH下,相对于所述细胞毒性剂，降低所述前药的细胞渗透性的部分。
97.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团选自甲酰基、乙酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、琥珀酰基，和甲氧琥珀酰基。
98.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团包括在生理pH下离子化的一个或多个官能团。
99.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团包括一个或多个羧基基团。
100.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团是由在生理pH下离子化的一个或多个官能团取代的(低级烷基)-C (=0)-。
101.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团选自芳基(C1-C6)酰基，和杂芳基(C1-C6)酰基。
102.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团是芳基(C1-C6)酰基，其中芳基(C1-C6)酰基是由选自苯、萘、菲、酚和苯胺的芳基取代的(C1-C6)酰基。
103.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团是杂芳基(C1-C6)酰基，其中杂芳基(c「c6)酰基是由选自吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、三唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪和嘧啶的杂芳基取代的(C1-C6)酰基。
104.权利要求94或95的方法，其中所述酰基N-末端封端基团表示为式-C (=0) - (CH2) Htl-C (=0) -OH。
105.权利要求104的方法，其中所述酰基N-末端封端基团是琥珀酰基。
106.权利要求93-95中任一项的方法，其中Xaa(I)、Xaa(2)Xaa(3)中的至少一个是非天然发生的氨基酸类似物。
107.权利要求91-106中任一项的方法，其中所述细胞毒性剂是蛋白酶体抑制剂。
108.权利要求95的方法，其中所述细胞毒性剂由式VIII表示:
109.权利要求108的方法，其中所述蛋白酶体抑制剂是:
110.权利要求107的方法，其中在单独施用时，所述前药具有比所述蛋白酶体抑制剂的治疗指数高至少2倍的治疗指数。
111.权利要求91-110中任一项的方法，其中所述前药作为单独试剂治疗施用。
112.权利要求91-110中任一项的方法，其中所述前药与一种或多种抗癌剂在组合治疗中施用。
113.权利要求112的方法，其中所述抗癌剂是共价的蛋白酶体抑制剂。
114.权利要求112的方法，其中所述抗癌剂是化疗剂。
115.权利要求114的方法，其中所述化疗剂是多西他赛、紫杉醇、甲磺酸伊马替尼、吉西他滨、顺钼、卡钼、5-氟尿嘧啶、培美曲塞、甲氨蝶呤、阿霉素、来那度胺、地塞米松、或单甲基奥莉丝汀。
116.权利要求114的方法，其中所述化疗剂是多西他赛、吉西他滨、卡钼，或阿霉素。
117.权利要求114的方法，其中所述化疗剂是MG-132、PS1、fellutamideB、硼替佐米、CEP-18770、MLN-2238、MLN-9708、环氧酶素、卡非佐米(PR-171)、NC-005、YU-10ULU-005、YU-102、NC-OOU LU-OOU NC-022、PR-957 (LMP7)、CPSI (β 5)、LMP2_sp_ek、B0DIPY-NC-001、叠氮基-NC-002、0NX-0912、omuralide、PS-519、marizomib、belactosin A、1251-NIP-L3VS, NC-005-VS,或 MV151。
118.权利要求112的方法，其中所述抗癌剂是免疫治疗剂。
119.权利要求118的方法，其中所述免疫治疗剂是抗癌抗体。
120.权利要求118的方法，其中所述免疫治疗剂是肿瘤抗原疫苗或抗癌树突细胞疫苗。
121.权利要求1-52中任一项的前药在制造药物中的用途，所述药物用于治疗抑制蛋白酶体活性提供治疗益处的病变。
122.包装的药物，其包含配制在药学上可接受的赋形剂中的权利要求1-52中任一项的前药，连同描述推 荐剂量和/或制剂向患者施用的说明书(成文和/或图示)。
【文档编号】A61K38/00GK103945856SQ201280052940
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年8月30日
【发明者】W.W.巴乔夫钦, H-S.赖, S.E.波普拉夫斯基 申请人:塔夫茨大学信托人