专利名称：作为突变cftr蛋白的调节剂的化合物及其在治疗与cftr蛋白失常相关的疾病中的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够改变突变CFTR蛋白的功能的新型蛋白调节剂，以及它们在治疗与CFTR蛋白失常(malfunction)相关的疾病中的用途。本发明提供校正CFTR突变蛋白的细胞变化的组合物、药物制剂和方法，其中CFTR突变是突变Λ F508-CFTR，或另一 II类突变。
背景技术：
囊性纤维化(也称为CF或黏液粘稠病)是人类中最常见的致死性遗传疾病之一。CF是遗传常染色体隐性遗传疾病，约影响2，500个活产儿中的I个儿童(I)。CF由cftr基因突变引起，其中cftr基因编码具有上皮氯离子通道活性的囊性纤维化跨膜转运调节剂(CFTR蛋白)(2，3)。作为该蛋白功能受损的结果，出现与呼吸、消化系统以及男性生殖系统相关的严重症状(4)。截至目前，已经确定并描述了 1600多种的CFTR基因突变(5)。基于引起CFTR蛋白失常的分子机制，CFTR基因突变被划分为五类(6，7)。I类突变造成不完整长度的蛋白的形成，并常常涉及活性的完全丧失(例如，G542X)。II类突变引起内质网和高尔基体中蛋白的异常成熟(maturation)。这些突变的作用是蛋白的过早退化(premature degradation)。因此，CFTR并未到达其应当发挥作用的细胞膜处(例如，Δ F508、A I507、S549R) (8)。具有III类突变的基因产物被适当地合成、转运并结合到细胞膜中，但是由于蛋白的异常调控而具有降低的活性。这些突变经常位于一个核苷酸结合域中(例如，G551D/S)。IV类突变造成跨膜蛋白的结构异常并因此降低氯通道的传导(例如，R117H、R334W)。改变mRNA稳定性的突变为V 类的 CFTR 基因突变(3849+10kbC->T，5T)。存在于约90%患者(9)的至少一个等位基因中的最普遍突变是CFTR氨基酸序列第508位苯丙氨酸的缺失(Λ F508CFTR)。这是造成蛋白的过早退化的II类突变的典型实例(8，10)。该突变(在氯化物阴离子跨过质膜流出细胞(11)以及钠离子移动入细胞(12)的那些情形中)与水-电解质失调相关并造成病理症状的出现。一些最严重的症状包括在上、下气道中出现壅塞和黏液黏度增加，引起肺部损伤。这些症状创造出对于由例如铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)引起的细菌感染的发展有利的环境。而且,CFTR蛋白的失常导致外分泌胰管的 阻塞以及相关的消化疾病(13)。CFTR是具有1480个氨基酸并被分类为ABC (ATP结合盒)转运子的糖蛋白。该蛋白由5个结构域构成。有两个核苷酸结合结构域(NBD1和NBD2)，调节结构域(RD)和两个结构跨膜域(TMD1和TMD2)。蛋白活性由催化调节结构域(RD)的磷酸化的cAMP依赖型蛋白激酶(PKA)调控，还通过将两个ATP分子结合至NBDl和NBD2结构域而进行调控(14)。在公开物W02005120497 (US20080319008)中，描述了增加CFTR突变蛋白的活性(离子转运)的化合物及其用途。该发明还提供增加CFTR突变蛋白(B卩，AF508CFTR、G551D-CFTR、G1349D-CFTR或D1152H-CFTR)的离子转运活性的组合物、药物制剂和方法，其可用于治疗囊性纤维化(CF)。本发明的组合物和药物制剂可以包括一种或多种含苯基甘氨酸的化合物或含磺胺的化合物或其类似物或衍生物。在公开物W02009051910中，描述了增加CFTR突变蛋白的离子转运活性的化合物及其用途。该发明提供用于增加突变CFTR的活性的组合物、药物制剂和方法。组合物、药物制剂和方法可用于与突变CFTR相关的研究和疾病治疗，例如囊性纤维化。该发明的组合物和药物制剂可以包括一个或多个含有苯基甘氨酸的化合物，或其类似物或衍生物。专利公开US5948814描述染料木黄酮(genistein)化合物在治疗CF中的用途。描述了一种通过在含有突变CFTR的细胞中产生CFTR功能来治疗囊性纤维化的方法以及用于治疗的治疗组合物。治疗方法包括对患有囊性纤维化的患者施用有效量的染料木黄酮、或染料木黄酮类似物和衍生物。在专利申请US20040006127中，描述了用于活化氯化物的方法。荧光素和衍生物在包括人类的有生命动物体的症状的疾病治疗中有用，该疾病响应于CFTR氯通道的活化，例如囊性纤维化、弥散性支气管扩张、肺部感染、慢性胰腺炎、男性不育和长QT综合症。在公开物W02006101740 (US20080318984)中，描述了用于校正CFTR突变蛋白的细胞变化的化合物及其用途。该发明提供用于校正CFTR突变蛋白(例如，Λ F508CFTR)的细胞加工的组合物、药物制剂和方法，其可用于治疗囊性纤维化。该发明的组合物和药物制剂可以包括一种或多种含有氨基苯并噻唑的化合物、含有氨基芳基噻唑的化合物、含有喹唑啉基氨基嘧啶酮的化合物、含有双氨基甲基双噻唑的化合物、或含有苯基氨基喹啉的化合物、或其类似物或衍生物。在公开物W02009051909中，描述了改善CFTR突变蛋白的细胞变化的化合物及其用途。该发明提供用于增加突变CFTR的活性的组合物、药物制剂和方法。该组合物、药物制剂和方法可用于与突 变CFTR相关的研究和疾病治疗，例如囊性纤维化。该发明的组合物可以包括一种或多种该发明的包含双噻唑的化合物、或其类似物或衍生物。CFTR蛋白中的苯丙氨酸508出现在CFTR的NBDl结构域的表面。当前的结构和生物物理研究显示，在野生型结构域蛋白与可能影响CFTR蛋白的折叠动力学和热力学稳定性的Λ F508突变结构域之间没有显著差异。解析的两个结构域的晶体结构仅在应由F508占据的位点旁的氨基酸的整组(reorganization)上显示出微小的差异(10)。
发明内容
本发明的目的是提供校正突变CFTR蛋白的细胞加工的组合物、药物制剂和方法。如在X射线结果中所观察到的，F508缺失对NBDl结构域的结构具有微小影响，并且F508缺失解释不了突变和原始形式的CFTR蛋白在细胞中表现的巨大差异。出于本发明的目的，将两种形式的蛋白的结构数据进行计算机模拟(被设计为用来确定NBDl的动态特性)。在本发明中使用分子动力学方法。该方法是基于形成模拟系统和求解运动方程的原子间相互作用的迭代计算(15)。这些模拟(对于NBDl的两个研究形式)根据初始物理假设(即所谓的轨迹)得出可以被目标蛋白采用的结构组。基于对两个结构域的分子动力学轨迹的分析，可以分离出突变蛋白构象，其显著不同于被野生型蛋白采用的构象状态。构象在蛋白表面上具有两个大口袋，位于ATP结合位点的两侧。该构象的蛋白结构被用来开发用于校正Λ F508-CFTR活性的化合物。
在本发明中已经以方法的最高效率达成了对于本发明目的的实现，以及与现有技术中描述的实际用于囊性纤维化治疗的化合物相关的问题的解决。本发明的主题涉及通式(I)的化合物，突变CFTR蛋白的调节剂:
权利要求
1.一种通式(I)的化合物，突变CFTR蛋白的调节剂:
2.根据权利要求1所述的化合物，其中Z1独立地选自:-CR’H-、-C2H3R’ -、E或Z-C2HR，-、-C3H5R，_、E 或 Z-C3H3R, -、-OCH2-、-CH20_、-NR” CH2-、-CH2NR” -； 其中 R’ 独立地选自:-H、卤素、-NH2、-OH、-CN、-CF3> -CHF2^-CH2F, _SH、-SCN、-CH3, -C2H5 其中R”独立地选自:-H、-CH3、-C2H5。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中R1和R2独立地选自子式(Ia):
4.根据权利要求1或2或3所述的化合物，所述化合物由以下结构表示:
5.—种通式(II)的化合物，突变CFTR蛋白的调节剂:
6.根据权利要求5所述的化合物，其中所述五元环A为选自以下的任选取代的部分:
7.根据权利要求5或6所述的化合物，具有通式(IIa)或(IIb):
8.根据权利要求5所述的化合物，所述化合物由以下结构表示:
9.一种通式(II)的化合物，突变CFTR蛋白的调节剂:
10.根据权利要求9所述的化合物，具有通式(IIIb):
11.根据权利要求9或10所述的化合物，所述化合物由以下结构表示:
12.—种通式(IV)的化合物，突变CFTR蛋白的调节剂:
13.根据权利要求12所述的化合物，所述化合物由以下结构表示:
14.根据权利要求1或5或9或12所述的调节剂，其特征在于，所述调节剂对CFTR依赖型跨细胞膜离子转运起作用，且/或所述调节剂具有增加到达细胞表面的突变CFTR蛋白的数量的能力。
15.根据权利要求1或5或9或12所述的调节剂，其特征在于，所述调节剂对突变CFTR蛋白的结构具有稳定作用，且/或所述调节剂将与引起突变CFTR过早降解的细胞蛋白的相互作用阻断。
16.根据权利要求1或5或9或12所述的调节剂，其特征在于，所述调节剂对突变CFTR蛋白起作用，其中所述CFTR突变是突变AF508-CFTR、或另一 II型突变。
17.根据权利要求1 16中任一项所述的调节剂或其药学可接受盐、或其前药在制备用于治疗与CFTR蛋白 失常相关的疾病的药物中的用途。
18.根据权利要求17所述的用途，其中所述与CFTR蛋白失常相关的疾病为囊性纤维化。
19.根据权利要求17所述的用途，其中突变AF508-CFTR、或另一II型突变与CFTR蛋白失常有关。
全文摘要
本发明涉及能够改变突变CFTR蛋白的功能的新的蛋白调节剂，以及它们在治疗与CFTR蛋白功能失常相关的疾病中的用途。本发明提供校正突变CFTR蛋白的细胞变化的组合物、药物制剂和方法，其中CFTR突变为突变△F508-CFTR、或另一II型突变。
文档编号C07D219/10GK103228632SQ201180048679
公开日2013年7月31日 申请日期2011年6月20日 优先权日2010年9月14日
发明者N.奥多拉兹奇, P.杰伦凯维奇, G.维乔雷克, A.埃德尔曼, D.通德莱尔, J.弗里奇 申请人:波兰科学院生物化学与生物物理研究所