短链脂肪酸尾多粘菌素衍生物及其用途
【专利摘要】本发明涉及多粘菌素衍生物，其中所述衍生物在生理pH下带有总共三个正电荷，且其中该衍生物的末端部分(D)包含总共1至5个碳原子；本发明还涉及包含至少两种这样的衍生物的组合产品。本发明还涉及使得革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的方法，这通过同时或以任意顺序依次向受试者施用治疗有效量的所述抗菌剂和本发明衍生物来实现；本发明还涉及用于开发新抗生素的方法，以及用于使得具有临床重要性的细菌对血清中存在的宿主防御机制补体致敏的方法。本发明还涉及通过向受试者施用本发明的多粘菌素衍生物和另一抗菌剂的组合来治疗革兰氏阴性菌感染受试者的方法。最后，本发明涉及制备此类多粘菌素衍生物的方法。
【专利说明】短链脂肪酸尾多粘菌素衍生物及其用途
[0001] 本申请是申请号为200980109086. 9、发明名称为"短链脂肪酸尾多粘菌素衍生 物及其用途"的申请的分案申请，该母案申请是2009年2月5日提交的PCT申请PCT/ FI2009/050093进入中国国家阶段的申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及多粘菌素衍生物及其在治疗由革兰氏阴性菌引起的感染中的用途。本 发明的多粘菌素衍生物特别适用于使细菌致敏以增强其他抗菌剂的效果。
【背景技术】
[0003] 脓毒症每年使超过215000名美国人丧生。估计每年有750000名美国人感染重症 脓毒症，其中29%死亡。脓毒症死亡占美国所有死亡人数中的9%。在美国，脓毒症造成的 死亡人数与心肌感染相同，甚至比交通事故还多。
[0004] 每年有两百万至三百万美国人发生医院感染，其中10%发展成为脓毒症。这些患 者中超过90000名死于在医院感染的脓毒症。
[0005] 根据2000年的0E⑶健康报告，在欧盟，重症监护室（I⑶）中重症脓毒症和脓毒性 休克（重症脓毒症合并低血压）每年夺走多达135000条生命。在英国，隶属于NHS组织的 急症护理医院中每年100000名患上医院感染的患者中有5000名死于脓毒症。
[0006] 由于易患脓毒症患者（例如老人、早产儿以及癌症患者）数量的增长，尤其是因为 许多严重疾病比以前更容易治疗，因此死亡人数逐年增加。同样，侵入性医疗装置和积极性 方法的使用也有所增加。
[0007] 革兰氏阴性菌所造成的脓毒症性感染超过总数的40%，许多革兰氏阴性菌具有极 高的多重抗药性。对革兰氏阴性菌的治疗比革兰氏阳性菌更有挑战性，因为它们具有独特 的结构--作为其最外层结构的外膜。位于外膜的脂多糖分子抑制许多抗菌剂向其最终靶 标所处的细胞深处扩散。1972-1991年间超过95%从自然界中分离或化学合成的新型抗菌 素对革兰氏阴性菌缺乏活性（Vaara 1993)。
[0008] 多粘菌素是由多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa)菌株及相关生物 所产生的一组密切相关的抗生素物质。这些阳离子药物是分子量约为1000的相对简 单的肽。多粘菌素（例如多粘菌素 B)是十肽抗生素，即它们由10个氨基酸残基组 成。它们具有杀菌性，对革兰氏阴性菌（例如大肠杆菌（Escherichia coli)以及肠杆 菌（Enterobacteriaceae)、假单胞菌（Pseudomonas)、波美不动杆菌（Acinetobacter baumannii)等的其他物种）尤其有效。但是，多粘菌素具有严重的副作用，包括肾毒性和神 经毒性。因此，由于其高全身毒性，这些药物作为治疗剂的用途十分有限。
[0009] 多粘菌素已经用于治疗由这些细菌所造成的严重感染，但是由于其毒性，在上世 纪70年代当开发了更新、耐受更好的抗生素时，它们大多被弃用。尽管它们具有毒性，最近 革兰氏阴性菌多重抗药性菌株的出现使得多粘菌素治疗性应用成为最后的手段，并且因为 许多较低毒性的抗生素对所述细菌的特定菌株已丧失效力，所以多粘菌素的应用已经再次 出现增长。
[0010] 因此，现在多粘菌素再次成为治疗工具，尽管由于其毒性而规模极为有限。但是， 其全身（即非局部）应用大多仅限于治疗由绿脓假单胞菌（Ps. aeruginosa)和波美不动杆 菌的多重抗药性菌株以及由具有卡巴培南抗性的肠细菌所造成的危及生命的感染。
[0011] 多粘菌素由环状七肽部分和线性部分组成，所述线性部分由三肽部分和与所述三 肽的N端氨基酸残基之α氨基相连的疏水脂肪酸尾组成，其可以由以下通式表示：
[0012]
【权利要求】
1. 通式（V)的多粘菌素衍生物或其可药用的前药和盐：
其中R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10 -起代表多粘菌素环部分，其选自多粘菌素 A、多粘 菌素 B、IL-多粘菌素&、多粘菌素 D、多粘菌素 E、多粘菌素 F、多粘菌素 M、多粘菌素 S、多粘 菌素 T、环杆菌素 A、八肽菌素 A、八肽菌素 B、八肽菌素 C和八肽菌素 D ; R1不存在， R2为L-丝氨酸或L-苏氨酸， R3为D-天冬酰胺、L-丝氨酸、D-丝氨酸、L-苏氨酸或D-苏氨酸；并且 R(FA)为具有任选取代的具有共1至5个碳原子的烷酰基残基； 其中所述衍生物在生理pH下带有三个正电荷。
2. 根据权利要求1的衍生物，其中R(FA)为具有1至3个碳原子的残基。
3. 根据权利要求1或2的衍生物，其中R(FA)为乙酰基。
4. 根据权利要求1的衍生物，其中R1-R10选自 Thr-DSer-cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-]和 Thr-DAsn-cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-]。
5. 根据权利要求4的衍生物，其选自 Ac-Thr-DSer-cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-]和 Ac-Thr-DAsn-cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-]。
6. 根据权利要求1的衍生物，其中所述衍生物为包含一个或多个正电荷掩蔽部分的前 药。
7. 根据权利要求6的衍生物，其中所述正电荷掩蔽部分在体内被切除。
8. 根据权利要求6的衍生物，其中所述正电荷掩蔽部分降低毒性。
9. 根据权利要求6的衍生物，其中所述正电荷掩蔽部分为磺基烷基。
10. 权利要求9中的衍生物，其中所述磺烷基部分为磺基甲基。
11. 根据权利要求1的衍生物，其中所述衍生物的毒性低于多粘菌素 B。
12. 根据权利要求1的衍生物，其中所述衍生物提高细菌对另一抗菌剂或血清补体的 敏感性。
13. 根据权利要求1的衍生物，其中所述衍生物将细菌对另一抗菌剂或血清补体的敏 感性提高到五倍或更高。
14. 根据权利要求13的衍生物，其中所述衍生物将细菌对另一抗菌剂或血清补体的敏 感性提高为十倍或更高。
15. 根据权利要求12的衍生物，其中所述另一抗菌剂为利福平、克拉霉素、莫匹罗星、 阿奇霉素、夫西地酸或万古霉素。
16. 根据权利要求1的衍生物，其中所述衍生物与天然多粘菌素、八肽菌素或者具有多 于五个碳原子之末端部分的多粘菌素衍生物相比具有一种或多种在药代动力学方面有利 的特性。
17. 根据权利要求16的衍生物，其中所述药代动力学方面有利的特性为：与天然多粘 菌素、八肽菌素或者具有多于五个碳原子末端部分的多粘菌素衍生物相比更高的血清半衰 期、更高的肾清除或更高的尿回收。
18. 根据权利要求17的衍生物，其中在24小时中所述尿回收高于所述衍生物给药剂量 的 10%。
19. 根据权利要求18的衍生物，其中在24小时中所述尿回收高于所述衍生物给药剂量 的 30%。
20. 根据权利要求17的衍生物，其中所述衍生物的所述肾清除高于0. 5ml/分钟/kg。
21. 根据权利要求20的衍生物，其中所述衍生物的所述肾清除高于2ml/分钟/kg。
22. 根据权利要求1的衍生物，其中所述多粘菌素环部分为多粘菌素 E的环部分。
23. 包含两种或更多种权利要求1至22中任一项所述衍生物的组合产品。
24. 包含至少一种权利要求1至22中任一项所述衍生物以及至少一种可药用载体和/ 或赋形剂的药物组合物。
25. 根据权利要求24的药物组合物，其还包含另一抗菌剂。
26. 权利要求1至22任一项所述衍生物或权利要求23所述组合用于生产使革兰氏阴 性菌对抗菌剂致敏的药物的用途，其中所述衍生物与治疗有效量的所述抗菌剂同时或以任 何顺序依次施用。
27. 根据权利要求26的用途，其中所述抗菌剂选自大环内酯类，酮内酯类，林可酰胺 类，链阳性菌素类，利福霉素类，夫西地酸、莫匹罗星、噁唑烷酮类、糖肽抗生素，氟喹诺酮 类、杆菌肽、四环素类、β内酰胺抗生素类、新生霉素和截短侧耳素类。
28. 根据权利要求27的用途，其中所述抗菌剂选自克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林 霉素、链阳性菌素组合奎奴普丁 -达福普汀、利福平、利福布汀、利福拉齐、夫西地酸、莫匹 罗星、噁唑烷酮类利奈唑胺、万古霉素、达贝万星、特拉万星、奥利万星、莫西沙星以及三甲 氧苄氨嘧啶。
29. 根据权利要求26的用途，其中所述抗菌剂选自叶酸合成抑制剂、去甲酰酶抑制剂 和细菌流出泵抑制剂。
30. 根据权利要求26的用途，其中所述细菌选自大肠杆菌（Escherichia coli)、肺炎 克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae)、产酸克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca)、阴沟肠杆 菌（Enterobacter cloacae)、弗氏朽1樣酸杆菌（Citrobacter freundii)和波美不动杆菌 (Acinetobacter baumanni) 〇
31. 开发新致敏剂的方法，其包括以下步骤： (a) 提供天然多粘菌素或八肽菌素化合物，其带有总共4至6个正电荷以及包含具有共 1至5个碳原子的烷酰基的末端部分R(FA); (b) 用不带正电荷的残基或者用共价键替换1至3个带有一个或多个正电荷的残基，由 此产生带有3个正电荷以及包含具有共1至5个碳原子之烷酰基的末端部分R(FA)的多粘 菌素化合物衍生物； (c) 测定所述多粘菌素衍生物使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的能力；和 (d) 选择能够使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的化合物。
32. 开发新致敏剂的方法，其包括以下步骤： (a) 提供天然多粘菌素或八肽菌素化合物，其带有总共4至6个正电荷以及具有多于5 个碳原子的末端部分R(FA); (b) 用不带正电荷的残基或者用共价键替换1至3个带有一个或多个正电荷的残基，由 此产生带有3个正电荷的多粘菌素化合物衍生物； (c) 用含有具有共1至5个碳原子的烷酰基的末端部分R(FA)替换所述具有多于5个 碳原子的末端部分R(FA)，由此产生带有3个正电荷以及含有具有共1至5个碳原子的烷酰 基的末端部分R(FA)的多粘菌素化合物衍生物； (d) 测定所述多粘菌素衍生物使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的能力；和 (e) 选择能够使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的化合物。
33. 开发新致敏剂的方法，其包括以下步骤： (a) 提供天然多粘菌素或八肽菌素化合物，其带有总共4或6个正电荷，并且没有末端 部分R(FA); (b) 用不带正电荷的残基或者用共价键替换1至3个带一个或多个正电荷的残基，由此 产生带有3个正电荷的多粘菌素化合物衍生物； (c) 引入含有具有共1至5个碳原子的烷酰基的末端部分R(FA)，由此产生带有3个正 电荷以及含有具有共1至5个碳原子之烷酰基的末端部分R(FA)的多粘菌素化合物； (e) 测定所述多粘菌素衍生物使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的能力；以及， (f) 选择能够使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的化合物。
34. 根据权利要求1-22中任一项的衍生物在制备使革兰氏阴性菌对抗菌剂致敏的药 物中的用途。
35. 根据权利要求34的用途，其中所述细菌选自大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、产酸克雷 伯氏菌、阴沟肠杆菌、弗氏朽1檬酸杆菌和波美不动杆菌。
36. 根据权利要求35的用途，其中所述抗菌剂选自：大环内酯类药物，酮内酯类、林可 酰胺类，链阳性菌素类，利福霉素类，夫西地酸、莫匹罗星、噁唑烷酮类、糖肽抗生素、氟喹诺 酮类、杆菌肽、四环素类、β内酰胺抗生素、新生霉素和截短侧耳素类。
37. 根据权利要求36的用途，其中所述抗菌剂选自：克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林 霉素、链阳性菌素组合奎奴普丁 -达福普汀、利福平、利福布汀、利福拉齐、夫西地酸、莫匹 罗星、噁唑烷酮类利奈唑胺、万古霉素、达贝万星、特拉万星、奥利万星、莫西沙星以及三甲 氧苄氨嘧啶。
38. 根据权利要求35的用途，其中所述抗菌剂选自叶酸合成抑制剂、去甲酰酶抑制剂 和细菌流出泵抑制剂。
39. 根据权利要求1-22中任一项的衍生物在制备使革兰氏阴性菌对血清中存在的宿 主防御机制补体致敏的药物中的用途。
40. 根据权利要求39的用途，其中所述细菌选自：大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、产酸克 雷伯氏菌、阴沟肠杆菌、弗氏朽1檬酸杆菌和波美不动杆菌。
41. 用于制备权利要求1所限定的式（V)多粘菌素衍生物的方法，其包括： (A) 修饰带有4至5个带正电残基以及含有具有共1至5个碳原子的烷酰基的末端部 分R(FA)的天然或合成多粘菌素或八肽菌素化合物，所述修饰通过以下来实现：用中性残 基或共价键替换1至2个所述带正电残基，或是将1至2个所述带正电残基转变成中性残 基，以获得带有3个带正电残基以及含有具有共1至5个碳原子的烷酰基的末端部分R(FA) 的权利要求1所述式（V)多粘菌素衍生物；或 (B) 修饰带有4至5个带正电残基以及含有多于5个碳原子的末端部分R(FA)的天然或 合成多粘菌素或八肽菌素化合物，所述修饰通过以下来实现：用中性残基或共价键替换1 至2个所述带正电残基，或是将1至3个所述带正电残基转变成中性残基，并用含有具有共 1至5个碳原子的烷酰基的的末端部分R(FA)替换含多于5个碳原子的末端部分R(FA)，以 获得带有总共3个带正电残基以及含有具有共1至5个碳原子的烷酰基的末端部分R(FA) 的权利要求1所述式（V)多粘菌素衍生物；或 (C) 修饰带有4至6个带正电残基并且没有末端部分R(FA)的天然或合成多粘菌素或 八肽菌素化合物，所述修饰通过以下来实现：用中性残基或共价键替换1至3个所述带正电 残基，或是将1至3个所述带正电残基转变成中性残基，并引入含有具有共1至5个碳原子 的烷酰基的的末端部分R(FA)，以获得带有3个带正电残基以及含有具有共1至5个碳原子 的烷酰基的末端部分R(FA)的权利要求1所述式（V)多粘菌素衍生物。
42. 根据权利要求41的方法，其包括以全合成方法来实施所述方法。
43. 根据权利要求41的方法，其包括以半合成方法来实施所述方法。
44. 根据权利要求43的方法，其包括下述步骤： (a) 切割天然或合成的多粘菌素或八肽菌素化合物以除去所述多粘菌素化合物的侧 链，并回收所述化合物的环部分，和 (b) 将步骤（a)中获得的环部分与合成制备的侧链相偶联，以获得权利要求1所述式 (V)多粘菌素衍生物。
45. 根据权利要求44的方法，其包括以酶促方式进行步骤（a)中的切割。
46. 根据权利要求44的方法，其包括以化学方式进行步骤（a)中的切割。
47. 根据权利要求44的方法，其包括使用化学处理和酶促处理的组合进行步骤（a)中 的切割。
48. 有效量的权利要求1-22中任一项所述衍生物与另一抗菌剂组合用于生产治疗受 试者中革兰氏阴性菌感染的药物的用途。
49. 权利要求48的用途，其中所述另一抗菌剂为大环内酯类、酮内酯类、林可酰胺类、 链阳性菌素、利福霉素类、夫西地酸、莫匹罗星、噁唑烷酮类、糖肽抗生素、氟喹诺酮类、杆菌 肽、四环素类、β内酰胺抗生素、新生霉素或截短侧耳素类。
50. 根据权利要求49的用途，其中所述抗菌剂选自：克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林 霉素、链阳性菌素组合奎奴普丁 -达福普汀、利福平、利福布汀、利福拉齐、夫西地酸、莫匹 罗星、噁唑烷酮类利奈唑胺、万古霉素、达贝万星、特拉万星、奥利万星、莫西沙星以及三甲 氧苄氨嘧啶。
51. 根据权利要求48的用途，其中所述抗菌剂选自叶酸合成抑制剂、去甲酰酶抑制剂 和细菌流出泵抑制剂。
52. 权利要求48的用途，其中所述受试者为哺乳动物。
53. 权利要求52的用途，其中所述受试者为人。
54. 权利要求48的用途，其中所述细菌感染为大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、产酸克雷伯 氏菌、阴沟肠杆菌、弗氏柠檬酸杆菌和波美不动杆菌的感染。
55. 权利要求48-54中任一项的方法，其中所述衍生物和所述另一抗菌剂与可药用载 体组合施用。
【文档编号】C07K7/62GK104086633SQ201410315345
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2009年2月5日 优先权日:2008年2月8日
【发明者】马尔蒂·瓦拉, 蒂莫·瓦拉 申请人:北方抗生素有限公司