Atp-結合盒轉運蛋白的調節劑的制作方法

Atp-結合盒轉運蛋白的調節劑的制作方法
【專利摘要】本發明的化合物及其藥學上可接受的組合物可用作ATP-結合盒(“ABC”)轉運蛋白或其片段（包括囊性纖維化跨膜傳導調節因子(“CFTR”)）的調節劑。本發明也涉及使用本發明的化合物治療ABC轉運蛋白介導的疾病的方法。
【專利說明】ATP-結合盒轉運蛋白的調節劑
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求2011年11月8日提交的美國臨時申請系列號61/557，043和2012年3月13日提交的美國臨時申請系列號61/610，257的優先權，它們的整個內容通過引用并入本文。
【技術領域】
[0002]本發明涉及包括囊性纖維化跨膜傳導調節因子(“CFTR”)的ATP-結合盒(“ABC”)轉運蛋白或其片段的調節劑、其組合物和應用方法。本發明還涉及使用此類調節劑治療ABC轉運蛋白介導的疾病的方法。
【背景技術】
[0003]ABC轉運蛋白是調節轉運多種藥理學試劑、潛在毒性藥物和外源物以及陰離子的膜轉運蛋白的蛋白家族。ABC轉運蛋白是結合和利用細胞的腺苷三磷酸(ATP)來實現它們的特異性活性的同源膜蛋白。發現這些轉運蛋白中的一些為多藥抗性蛋白(如MDR1-P糖蛋白或多藥抗性蛋白，MRPI)，從而使惡性癌細胞對化學治療劑產生抵抗。迄今為止，已經鑒別出48種ABC轉運蛋白，并基于它們的序列同一性和功能將它們分成7個家族。
[0004]ABC轉運蛋白在體內調節多種重要的生理作用，并且提供對抗有害環境化合物的防御。因此，它們代表重要的潛在藥物靶標，用以治療與轉運蛋白缺陷相關的疾病、阻止藥物轉運出靶細胞和干預其中調節ABC轉運蛋白活性可為有益的其它疾病。
[0005]通常與疾病相關的ABC轉運蛋白家族的一個成員是cAMP/ATP-介導的陰離子通道，CFTR。CFTR在多種細胞類型(包括吸收上皮細胞和分泌上皮細胞)中表達，在所述細胞處它調整通過膜的陰離子流，以及其它離子通道和蛋白的活性。在上皮細胞中，CFTR的正常功能對整個機體(包括呼吸和消化組織)中電解質轉運的維持是關鍵性的。CFTR由大約1480個氨基酸組成，其編碼由串聯重復的跨膜結構域組成的蛋白，每個跨膜結構域包含6個跨膜螺旋和I個核苷酸結合結構域。兩個跨膜結構域通過調節通道活性和細胞運輸的具有多個磷酸化位點的大的、極性的、調節性的(R)-結構域連接。
[0006]編碼CFTR的基因已被鑒別和測序(參見Gregory, R.J.等人(1990) Nature347:382-386; Rich, D.P.等人(1990) Nature 347:358-362)，(R1rdan, J.R.等人(1989) Science 245:1066-1073)。該基因的缺陷導致CFTR中的突變，該突變引起囊性纖維化(下稱“CF”)，囊性纖維化是人類最常見的致命性遺傳疾病。在美國大約每2500個嬰兒中有大約I個受囊性纖維化影響。在全部美國人口中，多達I千萬人攜帶有單拷貝的所述缺陷基因，而沒有明顯的疾病效應。相反，帶有兩個拷貝的CF相關基因的個體遭受CF的虛弱和致命效應(包括慢性肺病)的痛苦。
[0007]在患有囊性纖維化的患者中，在呼吸上皮細胞中內源性表達的CFTR中的突變引起頂部陰離子分泌(apical an1n secret1n)減少，導致離子和流體轉運失衡。所引起的陰離子轉運減少促進肺中的粘液蓄積增加，以及伴隨的微生物感染，其最終導致CF患者死亡。除了呼吸疾病以外，CF患者通常還遭受胃腸問題和胰腺功能不全的痛苦，其如果不經治療，會導致死亡。另外，大多數患有囊性纖維化的男性不能生育，而患有囊性纖維化的女性生育力下降。與兩個拷貝的CF相關基因的嚴重效應相反，帶有單拷貝的CF相關基因的個體表現出對霍亂和因腹瀉所致脫水的抗性的增加一也許這解釋了人群中相對高頻率的CF基因的原因。
[0008]CF染色體的CFTR基因的序列分析已經揭示多種致病性突變(Cutting，G.R.等人(1990) Nature 346:366-369; Dean, Μ.等人(1990) Cell 61:863:870 ;和 Kerem, B-S.等人(1989) Science 245:1073-1080; Kerem, B-S 等人(1990) Proc.Natl.Acad.Sc1.USA87:8447-8451)。迄今為止，已鑒別了 CF基因中超過1000個致病性突變(http://www.genet, sickkids.0n.ca/cftr/)。最普遍的突變是CFTR氨基酸序列的508位苯丙氨酸的缺失，通常將其稱為AF508-CFTR。這種突變發生在大約70%的囊性纖維化病例中，并與嚴重的疾病相關聯。
[0009]AF508-CFTR中508位殘基的缺失阻止了初生蛋白的正確折疊。這導致該突變蛋白不能從ER中出來并轉運至質膜。其結果是，膜中存在的通道數量遠少于在表達野生型CFTR的細胞中所觀察到的數量。除了運輸受損外，這種突變導致缺陷性通道門控。合起來，膜中通道數量的減少和缺陷性門控導致通過上皮的陰離子轉運減少，從而導致缺陷性離子和流體轉運。(Quinton, P.Μ.(1990)，FASEB J.4: 2709-2727)。然而，研究表明，膜中AF508-CFTR數量的減少是功能性的，盡管其比野生型CFTR少。(Dalemans等人(1991)，Nature Lond.354: 526-528; Denning 等人，同上；Pasyk 和 Foskett (1995)，J.Cell.B1chem.270: 12347-50)。除Λ F508-CFTR之外，CFTR中導致缺陷性運輸、合成和/或通道門控的其它引起疾病的突變可被上調或下調以改變陰離子分泌，并且改變疾病進程和/或嚴重程度。
[0010]雖然除轉運陰離子之外CFTR還轉運多種分子，但顯然這種作用(陰離子轉運)代表了轉運離子和水跨越上皮的重要機理中的一種要素。其它要素包括上皮Na+通道、ENaC, Na+/2C17K+協同轉運蛋白、Na+-K+-ATP酶泵和底外側膜K+通道，其負責將氯離子(chloride)攝入細胞。
[0011]這些要素經由它們的選擇性表達和細胞內定位，共同發揮作用以實現通過上皮的定向轉運。氯離子吸收通過存在于頂端膜上的ENaC和CFTR以及在細胞底外側表面上表達的Na+-K+-ATP酶泵和Cl—通道的協調活性而發生。氯離子從腔側的次級主動轉運導致細胞內氯離子的蓄積，然后所述氯離子能夠經由Cl—通道被動離開細胞，導致向量轉運(vectorial transport)。底外側表面上的Na+/2Cr/K+協同轉運蛋白、Na+-K+-ATP酶泵和底外側膜K+通道以及位于腔側的CFTR的排列，經由位于腔側的CFTR協調氯離子的分泌。因為水本身可能從不主動轉運，所以它跨過上皮的流動依賴于由鈉和氯離子大量流動所產生的微小跨上皮滲透梯度。
[0012]除了囊性纖維化以外，CFTR活性的調節對于不是由CFTR突變直接引起的其它疾病可能是有益的，所述疾病為諸如分泌性疾病和其它由CFTR介導的蛋白折疊疾病。這些包括、但不限于:肺氣腫、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、干眼病和舍格倫綜合征(Sjogren’ sSyndrome)。
[0013]COPD以進行性且不完全可逆的氣流受限為特征。氣流受限是由于粘液分泌過多、肺氣腫和細支氣管炎。突變型或野生型CFTR的活化劑會提供在COPD中常見的粘液分泌過多和減弱的粘液纖毛清除功能的潛在治療。具體地，增加陰離子通過CFTR的分泌可促進液體轉運進入氣道表面液體以使粘液水合并且使纖毛流體粘性最優化。此將導致增強的粘液纖毛清除功能和與CCffD相關的征狀的減輕。干眼病以淚液產生減少以及異常的淚膜脂質、蛋白和粘蛋白特性為特征。干眼有許多原因，其中的一些包括年齡、準分子激光原位角膜磨鑲術(Lasik)眼科手術、關節炎、藥物治療、化學/熱灼傷、變態反應和疾病，諸如囊性纖維化和舍格倫綜合征。經由CFTR增加陰離子分泌將增強液體從角膜內皮細胞和眼周圍的分泌腺轉運以增加角膜水合。此將有助于減輕與干眼病相關的征狀。舍格倫綜合征是一種自身免疫性疾病，其中免疫系統侵襲全身產生水分的腺體，包括眼、口、皮膚、呼吸組織、肝、陰道和腸。征狀包括干眼、口干和陰道干燥以及肺病。該疾病還與類風濕性關節炎、系統性狼瘡、系統性硬化癥和多發性肌炎/皮肌炎相關。相信蛋白轉運缺陷引起該疾病，對于該病的可選治療方法有限。CFTR活性的調節劑可使該病累及的器官水合并且有助于解除相關征狀。
[0014]如以上所討論的，據信AF508-CFTR中第508殘基的缺失阻止了初生蛋白正確地折疊，導致這種突變體蛋白不能從ER中出來并轉運到質膜。結果，存在于質膜的成熟蛋白的量不足，并且上皮組織內的氯離子轉運顯著降低。事實上已顯示，這種由ER機構進行的ABC轉運蛋白的缺陷性內質網(ER)加工的細胞現象不僅是CF疾病的潛在基礎，而且是大量其它單獨和遺傳疾病的潛在基礎。ER機構可能發生機能障礙的兩種方式為:通過失去與蛋白的ER輸出的偶聯導致降解，或者通過這些有缺陷的/錯誤的折疊的蛋白的ER累積[AridorM,等人，Nature Med., 5 (7),第 745- 751 頁(1999); Shastry, B.S.,等人，Neurochem.1nternat1nal, 43,第 1-7 頁(2003) ; Rutishauser, J.,等人，Swiss MedWkly, 132,第 211-222 頁(2002) ; Morello, JP 等人，TIPS, 21,第 466- 469 頁(2000);Bross P.,等人,Human Mut., 14,第186-198頁(1999)]。與第一類ER機能障礙相關的疾病是囊性纖維化(如以上所討論的，由于錯誤折疊的AF508-CFTR)、肺氣腫(由于al_抗胰蛋白酶；非Piz變體)、遺傳性血色素沉著癥、凝血-纖維蛋白溶解缺陷，諸如蛋白C缺陷、I型遺傳性血管性水腫、脂質加工缺陷(Lipid processing deficiencies),諸如家族性高膽固醇血癥、I型乳糜微粒血癥、無β脂蛋白血癥、溶酶體貯積病諸如1-細胞疾病/假胡爾勒氏病(Pseudo-Hurler)、粘多糖累積病(由于溶酶體處理酶)、桑德霍夫/泰-薩克斯病(由于β -己糖胺酶)、11型克里格勒-納賈爾綜合癥(由于UDP-葡糖醛酸基-唾液酸基(sialyc)-轉移酶)、多內分泌腺病/高胰島素血癥、糖尿病(由于胰島素受體)、拉倫侏儒癥(由于生長激素受體)、髓過氧化物酶缺乏、原發性甲狀旁腺功能減退(由于前甲狀旁腺激素原)、黑色素瘤(由于酪氨酸酶)。與后一類ER機能障礙相關的疾病是I型聚糖病CDG、肺氣腫(由于α 1-抗胰蛋白酶(PiZ變體)、先天性甲狀腺功能亢進、成骨不全(由于1、I1、IV型前膠原)、遺傳性低纖維蛋白原血癥(由于纖維蛋白原)、ACT缺乏(由于α?-抗糜蛋白酶)、尿崩癥(DI)、神經生長性尿崩癥(由于血管加壓素激素/V2-受體)、腎源性尿崩癥(由于水通道蛋白II)、夏-馬-圖綜合征(由于周圍髓磷脂蛋白22)、佩-梅病、神經變性疾病諸如阿爾茨海默氏病(由于β APP和早老素)、帕金森病、肌萎縮性側索硬化、進行性核上性麻痹、皮克病、幾種聚谷氨酰胺神經障礙諸如亨廷頓病(Huntington)、I型脊髓小腦性共濟失調、脊髓延髓肌肉萎縮癥、齒狀核紅核蒼白球丘腦下部核萎縮(Dentatorubalpallidoluysian)和肌強直性營養不良、以及海綿狀腦病諸如遺傳性克雅病(由于朊病毒蛋白加工缺陷)、法布里病(由于溶酶體α-半乳糖苷酶A)和Straussler-Scheinker綜合征(由于Prp加工缺陷)。
[0015]除了上調CFTR活性以外，通過CFTR調節劑減少陰離子分泌可有益于治療分泌性腹瀉，其中作為促分泌素激活的氯離子轉運的結果，上皮細胞水轉運引人注目地增加。此機制包括提升cAMP和刺激CFTR。
[0016]盡管腹瀉有很多原因，但由氯離子轉運過量引起的腹瀉性疾病的主要后果是共同的，包括脫水、酸中毒、生長受損和死亡。
[0017]急性和慢性腹瀉代表了世界上很多地區的主要醫學問題。腹瀉是營養不良的重要因素，并且是導致5歲以下兒童死亡的主要原因(每年死亡5，000, 000人)。
[0018]分泌性腹瀉也是獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS)和慢性炎性腸病(IBD)患者的一種危險的征狀。每年都有1600萬從發達國家到發展中國家的旅行者會發生腹瀉，腹瀉病例的嚴重性和數量隨著所旅行的國家和地區而變化。 [0019]牲畜和寵物，如牛、豬、馬、綿羊、山羊、貓和狗的腹瀉也稱為家畜腹瀉病，是這些動物死亡的主要原因。腹瀉可以由任何重大轉變所致，如斷奶或身體運動，以及響應于多種細菌或病毒感染，一般發生在動物生命的前幾個小時內。
[0020]最常見的致腹瀉性細菌是腸產毒性大腸桿菌(ETEC)，具有K99纖毛抗原。腹瀉的常見病毒原因包括輪狀病毒和冠形病毒。其它感染性成分包括隱孢子蟲、蘭伯氏賈第蟲和沙門氏菌等。
[0021]輪狀病毒感染的征狀包括水樣便的排泄、脫水和虛弱。冠形病毒導致更嚴重的新生動物疾病，具有比輪狀病毒感染更高的死亡率。不過經常是年幼動物可能同時感染有一種以上病毒或者病毒與細菌微生物的組合。這戲劇性地增加疾病的嚴重性。
[0022]因此，對可以用于調節哺乳動物細胞膜中ABC轉運蛋白活性的ABC轉運蛋白活性調節劑及其組合物存在需求。
[0023]對使用這種ABC轉運蛋白活性調節劑治療ABC轉運蛋白介導的疾病的方法存在需求。
[0024]對調節離體哺乳動物細胞膜中ABC轉運蛋白活性的方法存在需求。
[0025]對可以用于調節哺乳動物細胞膜中CFTR活性的CFTR活性調節劑存在需求。
[0026]對使用這種CFTR活性調節劑治療CFTR-介導的疾病的方法存在需求。
[0027]對調節離體哺乳動物細胞膜中CFTR活性的方法存在需求。

【發明內容】

[0028]現在已經發現，本發明的化合物及其藥學上可接受的組合物可用作ABC轉運蛋白活性(尤其是CTFR活性)的調節劑。這些化合物具有通式1:
【權利要求】
1.式I的化合物或其藥學上可接受的鹽:
2.根據權利要求1所述的式I的化合物，其中2個R—起形成-OCF2O-, R1是H，且R2是F。
3.根據權利要求1所述的式I的化合物，其中2個R—起形成-OCF2O-, R1是H，R2是F，且 &是013。
4.根據權利要求1所述的式I的化合物，其中2個R—起形成-OCF2O-, R1是H，R2是F、R3 是 CH3,且 X 是 CO2H0
5.根據權利要求1所述的式I的化合物，其中2個R—起形成-OCF2O-, R1是H，R2是F、R3 是 CH3> X 是 CO2H,且 Y 是 0H。
6.根據權利要求1所述的式II的化合物，其中2個R—起形成-OCF2O-, R1是H，且R2是F。
7.根據權利要求1所述的式II的化合物，其中2個R—起形成-OCF2O-, R1是H，R2是F，且 &是013。
8.根據權利要求1所述的化合物或其藥學上可接受的鹽，其具有式IIa:
9.根據權利要求8所述的化合物，其中R2是F。
10.根據權利要求1所述的化合物，其中所述化合物是
11.根據權利要求1所述的化合物，其中所述化合物是
12.根據權利要求1所述的化合物，其中所述化合物是
13.一種藥物組合物，其包含 (i)根據權利要求1-12中的任一項所述的化合物；和 (?)藥學上可接受的載體。
14.根據權利要求13所述的組合物，所述組合物進一步包含選自溶粘蛋白劑、支氣管擴張劑、抗生素、抗感染劑、抗炎劑、CFTR矯正劑、CFTR增強劑或營養劑的額外藥劑。
15.一種增加細胞膜中的功能性ABC轉運蛋白的數目的方法，所述方法包括下述步驟:使所述細胞與權利要求1-12中的任一項所述的化合物接觸。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述ABC轉運蛋白是CFTR。
17.一種治療受試者中涉及ABC轉運蛋白活性的病癥、疾病或障礙的方法，所述方法包括下述步驟:給所述受試者施用權利要求1-14中的任一項所述的化合物或組合物。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述病癥、疾病或障礙選自:囊性纖維化、肺氣腫、遺傳性血色素沉著癥、凝血-纖維蛋白溶解缺陷、蛋白C缺陷、I型遺傳性血管性水腫、脂質加工缺陷、家族性高膽固醇血癥、I型乳糜微粒血癥、無β脂蛋白血癥、溶酶體貯積病、1-細胞疾病/假胡爾勒氏病、粘多糖累積病、桑德霍夫/泰-薩克斯病、II型克里格勒-納賈爾綜合癥、多內分泌腺病/高胰島素血癥、糖尿病、拉倫侏儒癥、髓過氧化物酶缺乏、原發性甲狀旁腺功能減退、黑色素瘤、I型聚糖病⑶G、先天性甲狀腺功能亢進、成骨不全、遺傳性低纖維蛋白原血癥、ACT缺乏、尿崩癥(di)、神經生長性尿崩癥、腎源性尿崩癥、夏-馬-圖綜合征、佩-梅病、神經變性疾病、阿爾茨海默氏病、帕金森病、肌萎縮性側索硬化、進行性核上性麻痹、皮克病、聚谷氨酰胺神經障礙、亨廷頓病、I型脊髓小腦性共濟失調、脊髓延髓肌肉萎縮癥、齒狀核紅核蒼白球丘腦下部核萎縮、肌強直性營養不良、海綿狀腦病、遺傳性克雅病、法布里病、Straussler-Scheinker綜合征、C0PD、干眼病或舍格倫病。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述病癥、疾病或障礙選自囊性纖維化、肺氣腫、COPD或干眼病。
20.一種用于測量體外或體內生物樣品中的ABC轉運蛋白或其片段的活性的試劑盒，所述試劑盒包含: (i)根據權利要求1-12中的任一項所述的化合物；和 (ii)說明書，其關于: a)使所述化合物與所述生物樣品接觸；和 b)測量所述ABC轉運蛋白或其片段的活性。
21.根據權利要求20所述的試劑盒，所述試劑盒進一步包含說明書，其關于: a)使額外化合物與所述生物樣品接觸； b)在有所述額外化合物存在下，測量所述ABC轉運蛋白或其片段的活性，和 c)將在有所述額外化合物存在下所述ABC轉運蛋白的活性與在有所述第一化合物存在下所述ABC轉運蛋白的密度進行對比。
22.—種用于制備式Ia的化合物的方法

23.根據權利要求22所述的方法，其中R2是H或F，且R4是甲基、乙基、異丙基、丁基或芐基。
24.根據權利要求23所述的方法，其中R2是H或F，且R4是異丙基或芐基。
25.根據權利要求22所述的方法，其中轉化包括:在有溶劑存在下，使式1-1的化合物與堿接觸。
26.根據權利要求25所述的方法,其中所述堿是堿或堿金屬氫氧化物,在一個實施方案中，所述堿是NaOH或L1H，且所述溶劑是甲醇或THF，其中的任一種可以與水混合。
27.一種用于制備式Ia的化合物的方法
28.根據權利要求27所述的方法，其中R2是H或F。
29.一種用于制備式IIa的化合物的方法
30.根據權利要求29所述的方法，其中R2是H或F。
31.一種化合物，它是:
32.根據權利要求30所述的化合物，它是:
33.根據權利要求30所述的化合物，它是:
34.根據權利要求30所述的化合物，它是:
【文檔編號】A61P27/00GK104039775SQ201280054919
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2011年11月8日
【發明者】A.R.盧克, B.J.利特勒, A.喬扈里, C.哈里森, R.韋盧里, M.P.賴安, L.蔣, E.盧斯-盧西斯 申請人:弗特克斯藥品有限公司