專利名稱：Cdk5抑制劑及其治療用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離自天然來源的新的Cdk抑制劑，這種Cdk抑制劑被用于治療用途。更具體地，本發(fā)明涉及分離自植物玫瑰紅景天(Rhodiola rosea)的天然來源的(Mk5抑制劑以及它們作為Cdk5抑制劑的生物學(xué)活性。
背景技術(shù)：
利用當(dāng)今的高通量化學(xué)合成技術(shù)和高效篩選方法學(xué)，在實驗室發(fā)現(xiàn)細(xì)胞水平顯示有前景的生物學(xué)作用的化合物可能不再困難。但是，由于很多因素的影響，這些化合物轉(zhuǎn)化·為臨床上有用的化合物比率非常低。其中一個關(guān)鍵的因素是毒性和副作用，在藥物開發(fā)的后期階段其通常嚴(yán)重且不被人體所忍受?；诖耍蓴?shù)千年來臨床使用的天然來源發(fā)現(xiàn)的新化合物重新受到了關(guān)注，這是因為它們已經(jīng)被人類使用了很長時間，且因此它們的毒性和副作用相對于純粹合成的化合物而言似乎更易接受。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CMk)屬于脯氨酸定向的絲氨酸/蘇氨酸激酶家族,其在調(diào)控細(xì)胞周期進展和轉(zhuǎn)錄控制中起著重要的作用。Cdk的活化需要與特異性調(diào)節(jié)亞単位細(xì)胞周期蛋白的結(jié)合，以及需要在Cdk的特異性蘇氨酸殘基上的磷酸化。Cdkl、2、3、4和6在調(diào)節(jié)不同細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換中起著重要作用。Cdkl為有絲分裂Cdk，而Cdk2、4和6為分裂期間Cdk，其在休眠Gl至S期的進程中起到調(diào)節(jié)作用。因此，Cdks的異?；罨瘜?dǎo)致細(xì)胞周期失調(diào)，例如持續(xù)的細(xì)胞增殖或不受限制的細(xì)胞周期重返，以及隨后的疾病(例如癌癥)的發(fā)生(Shapiro, 2006 ；Malumbres & Barbacid, 2009)。由于細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶 5 (Cdk5)(一種脯氨酸定向的絲氨酸/蘇氨酸激酶)在神經(jīng)元發(fā)育和功能中的必不可少的作用，因此Cdk5是獨特的。盡管與其他的Cdks在結(jié)構(gòu)上具有同源性，但Cdk5可能不參與細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)。Cdk5的活化依賴于其與兩個特異性活化子p35和p39 (其在神經(jīng)元細(xì)胞中表達)的結(jié)合。因此，盡管Cdk5在細(xì)胞中的表達無處不在，但是由于其局限于p35和p39的表達，因此其主要活躍在有絲分裂后的神經(jīng)元中(Tsai等，1993 ；Zheng等，1998)。Cdk5在神經(jīng)細(xì)胞中起多種生理作用，包括在早期神經(jīng)發(fā)育期間的神經(jīng)元的遷移(Xie等，2003)和軸突導(dǎo)向(Connell-Crowley等，2000)以及突觸形成和突觸可塑性(Cheung等，2006 ;Lai和Ip, 2009)。然而，最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Cdk5在中樞神經(jīng)系統(tǒng)外發(fā)揮重要作用，例如涉及感覺傳導(dǎo)通路的疼痛信號傳導(dǎo)(Pareek等，2006)，以及調(diào)節(jié)胰腺P細(xì)胞中的葡萄糖刺激的胰島素水平(Wei等，2005)。由于Cdk5起到關(guān)鍵的生理學(xué)作用，其不受控的活性已經(jīng)與多種疾病/病癥相關(guān)聯(lián)，從而使得Cdk5可作為治療藥物的潛在分子靶標(biāo)。在神經(jīng)元中，Cdk5失調(diào)引起神經(jīng)元細(xì)胞凋亡(Cheung和Ip,2004),這表明Cdk5活性的異常調(diào)節(jié)與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展有顯著關(guān)系，例如阿爾茨海默氏病(AD)和帕金森病(PD)。異常的Cdk5活性還與癌癥發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移(例如前列腺和甲狀腺瘤)相關(guān)聯(lián)(Stock等，2006 ；Lin 等，2007)。AD的兩個主要病理學(xué)標(biāo)志為老年斑的累積和在發(fā)病的腦部中的神經(jīng)原纖維纏結(jié)。Cdk5的失調(diào)是由于p25的存在所造成的，p25是在病理條件下p35產(chǎn)生的裂解產(chǎn)物(Patrick等，1999)。在AD患者的腦部中發(fā)現(xiàn)了 p25蛋白的累積(Patrick等，1999)。最近的發(fā)現(xiàn)也表明Wk5為調(diào)節(jié)老年斑的形成(Monaco, 2004)和神經(jīng)原纖維纏結(jié)(Cruz等，2003)的形成的關(guān)鍵酶之一。另ー種與Cdk5關(guān)聯(lián)的主要神經(jīng)退行性疾病為H)。病理學(xué)上，PD的特征在于由于所選神經(jīng)元，尤其是在黑質(zhì)致密部的多巴胺能神經(jīng)元的漸進性死亡而導(dǎo)致的運動原障礙(Muntane等，2008)。在I-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(MPTP)誘導(dǎo)的I3D小鼠模型中，過度的Cdk5的表達和活性與多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞死亡相關(guān)(Smith等，2003 ；Qu等，2007)。此外，有意義的是，Cdk5的抑制能導(dǎo)致多巴胺釋放的増加，這可有助于改善ro進展(Chergui等，2004)。Cdk5也發(fā)現(xiàn)涉及許多其他的神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)性病癥，例如亨廷頓病(Anne等,2007)、肌萎縮側(cè)索硬化(ALS ；Bajaj等，1998)和局部缺血損傷(Wang等，2003)。 最近的研究表明，異常的Cdk5活性還與糖尿病(2型糖尿病)的發(fā)病機制有夫。在胰腺P細(xì)胞中存在Cdk5的活化劑p35，其活性在葡萄糖刺激下負(fù)調(diào)控胰島素釋放(Wei和TomiZawa，2007)。并且在高葡萄糖暴露時，小鼠胰腺P細(xì)胞中的p35蛋白和Cdk5活性會持續(xù)增加(Ubeda等，2006)。此外，在培養(yǎng)的P細(xì)胞和糖尿病小鼠模型中，化學(xué)抑制劑對Cdk5活性的抑制以葡萄糖依賴方式増加了胰島素的分泌(Ubeda等，2006)。這些發(fā)現(xiàn)與觀察到的P35-/-小鼠對于葡萄糖負(fù)荷顯示的胰島素分泌増加相一致(Wei等，2005)。認(rèn)為Cdk5通過葡萄糖毒性期間的Ca2+通道活性的調(diào)節(jié)或胰島素基因表達的調(diào)節(jié)起作用(Wei等，2005 ；Ubeda等，2006)。因此，Cdk5抑制劑能夠作為治療2型糖尿病的潛在治療藥物(Kitani等，2007)。Cdk5也已成為止痛藥的主要潛在靶標(biāo)。Cdk5/p35與感覺通路間接相關(guān)。例如，在潛在的傷害性神經(jīng)元調(diào)節(jié)痛覺過敏中，Cdk5調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂素活化蛋白激酶(MAPK)的活化，導(dǎo)致MAPK活性増加。研究還表明Cdk5亦涉及其他的疼痛通路，例如鈣-鈣調(diào)素激酶II、
6FosB,NMDA受體和P/Q型電壓依賴性鈣通道等。此外，研究表明Cdk5抑制劑可能有助于控制急性疼痛。已表明Cdk5/p35涉及疼痛處理，其受到抑制能降低正常疼痛通路的響應(yīng)性(Pareek等，2006 ；Pareek和Kulkarni, 2006)。更具體地，大鼠中外周炎癥誘導(dǎo)Cdk5活性増加。盡管具有更高Cdk5活性的p35轉(zhuǎn)基因小鼠對于疼痛刺激更加敏感，但是p35-/_以及Cdk5條件基因敲除小鼠(具有顯著減低的Cdk5活性)對于疼痛刺激均顯示延遲的響應(yīng)(Pareek等,2006 ;Pareek等,2007)。在外周炎癥反應(yīng)中，Cdk5通過負(fù)反饋回路還調(diào)節(jié)促細(xì)胞分裂劑激活性蛋白激酶l/2(MEKl/2)/lM的活性(Pareek和Kulkarni，2006)。此外，最近亦確定瞬時受體電位香草酸亞型I (TRPVl)( ー種通過熱、質(zhì)子和辣椒辣素活化的配體-門控的陽離子通道)為Cdk5的底物(Pareek等，2007)?；诮?jīng)Cdk5的TRPVl磷酸化調(diào)節(jié)疼痛信號傳導(dǎo)期間的TRPVl的功能，Cdk5被認(rèn)為能夠作為用于開發(fā)止痛藥的新的分子靶標(biāo)。由于Cdk5與多種疾病相關(guān)，因此靶向Cdk5抑制劑的篩選可有助于鑒定潛在的藥物先導(dǎo)物。然而，至今僅鑒定了很少的Cdk5抑制劑，而且它們也不是用于神經(jīng)適應(yīng)癥的臨床評估。Roscovitine (2，6，9-取代的嘌呤類似物)為開發(fā)的Cdk5抑制劑之一，但其也是革巴向 Cdkl、Cdk2、Cdk7 和 Cdk9 抑制劑(Meijer 等，1997)。當(dāng)今,；roscovitine 處于 II 期臨床試驗階段(用于非小細(xì)胞肺癌、乳腺癌和B-細(xì)胞惡性腫瘤)。Indirubin類為另ー類來源于中藥的Cdk抑制劑。雙n引哚indirubin為當(dāng)歸龍薈丸(一種傳統(tǒng)的中藥處方)的活性成分，由于其抗有絲分裂和抗腫瘤的活性使其可用于治療白血病和其他慢性疾病(Leclerc等，2001)。Indirubin抑制多種激酶，包括Cdkl、Cdk5以及糖原合成酶激酶_3 @ (GSK3 3 )。認(rèn)為GSK3 ^和Cdk5與AD中觀察到的TAU的高度磷酸化有夫。概括而言，科學(xué)文獻清楚地、強烈地表明Cdk5抑制劑對于疼痛的治療和2型糖尿病的控制是有前景的治療藥物，以及也可以用于治療神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)學(xué)病癥。但是，缺乏可有效抑制Cdk5 (相對于其他的Cdk)的有前景的候選化合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之ー在于提供具有出色Cdk5抑制活性的玫瑰紅景天根的正丁醇組分，以及含有其的組合物。
相應(yīng)地，本發(fā)明的另一目的在于提供很多對Cdk5具有高特異性抑制作用的天然存在的化合物。所有的這些化合物分離并純化自天然植物玫瑰紅景天。這些化合物中的一些是新的化合物且具有通式(I)的結(jié)構(gòu)
rP0Rt1
ちょ:、
%I式I其中，R1-R11各自獨立地未被取代(即為氫)或被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所認(rèn)為的合適的相同或彼此不同的取代基所取代。實例如下F199-C22。"取代基"為有機化學(xué)中常用的術(shù)語，且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解為原子或基團，其在烴母鏈上的氫原子的位置上取代以替換氫原子。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠判斷在烴的母鏈或骨架的給定位置上存在何種具體取代基，而無需多余的實驗。因此，對于本發(fā)明和其權(quán)利要求而言，術(shù)語"取代基"是指在烴的母鏈上的氫原子的適宜取代，這對于有機化學(xué)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的或是容易確定的，而不需要多余的實驗。R1-R5的可能的取代基的實例為羥基、燒氧基、酸基、齒素、燒基、雜燒基、芳基燒基、環(huán)燒基、環(huán)燒基_燒基、齒代燒基、雜環(huán)燒基或芳基。對于R6，取代基可為酸基、燒基、雜燒基、芳基燒基、環(huán)燒基、環(huán)燒基_燒基、齒代燒基、雜環(huán)烷基或芳基，不包括Ph-CO。對于R7-R11，取代基可為羥基、烷氧基、?；?、鹵素、烷基、雜燒基、芳基燒基、環(huán)燒基、環(huán)燒基_燒基、齒代燒基、雜環(huán)燒基或芳基。由_ 表不的波浪線是指該波浪線所連接的碳原子具有順式、反式構(gòu)型或其混合構(gòu)型。誠然，正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解，那些天然存在的化合物可以實驗室或エ業(yè)規(guī)模通過合成エ藝而制備。還可理解，只要那些經(jīng)鑒定的化合物在其具體情況下可能被使用者認(rèn)為合適，便可以將其制成藥學(xué)上可接受的鹽、前體藥物、水合物及其異構(gòu)體的形式。
本發(fā)明的另一目的在于提供ー種具有高特異性的抑制Cdk5活性，尤其是抑制Cdk5/p25和Cdk5/p35活性的方法。該目標(biāo)通過將酶與分離自天然植物玫瑰紅景天的化合物接觸而實現(xiàn)。該化合物中的一些為式II或III化合物
權(quán)利要求
1.ー種包含如下所示骨架結(jié)構(gòu)的化合物
2.權(quán)利要求I所述的化合物，其包含下式的結(jié)構(gòu)
3.—種藥物組合物，其包含藥學(xué)有效量的權(quán)利要求I所述的化合物和一種或多種藥學(xué)上可接受的賦形劑。
4.權(quán)利要求3所述的藥物組合物，其包含藥學(xué)有效量的權(quán)利要求2所述的化合物和一種或多種藥學(xué)上可接受的賦形劑。
5.ー種抑制人類細(xì)胞Cdk5酶的方法，其包括將所述Cdk5酶與一定量的下式化合物接觸的步驟
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物選自由F119-C6、F199-C16、F199-C23、F199-C35、F199-C42 和 F199-C57 組成的組。
7.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物的も、R2和R3獨立地為H、OH或0CH3。
8.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物的R4為OH或OR12，其中R12為葡萄糖基、
9.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物的R7為OH或0-葡萄糖基。
10.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物的R5為H或=0。
11.權(quán)利要求5所述的方法，其用于治療或預(yù)防與異常Cdk5活性相關(guān)的疾病或病癥。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述疾病或病癥為神經(jīng)性疼痛、中風(fēng)、腦外傷、癲癇或神經(jīng)退行性疾病。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述神經(jīng)退行性疾病為肌萎縮側(cè)索硬化、阿爾茨海默氏病、帕金森病或亨廷頓病。
14.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物如權(quán)利要求I所定義。
15.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述化合物如權(quán)利要求2所定義。
16.ー種抑制人類細(xì)胞Cdk5酶的方法，其包括將所述Cdk5酶與一定量的選自由F199-C4、F199-C34和F199-BU組成的組中的物質(zhì)接觸的步驟。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其用于治療或預(yù)防與異常Cdk5活性相關(guān)的疾病或病癥。
18.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述疾病或病癥為神經(jīng)性疼痛、中風(fēng)、腦外傷、癲癇或神經(jīng)退行性疾病。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中所述神經(jīng)退行性疾病為肌萎縮側(cè)索硬化、阿爾茨海默氏病、帕金森病或亨廷頓病。
全文摘要
本發(fā)明涉及細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶5(Cdk5)的天然來源的抑制劑，其分離自玫瑰紅景天根，并且其結(jié)構(gòu)與已知的Cdk抑制劑不同。它們對不同的Cdks顯示出選擇性，并且通過混合類型的抑制模式而表現(xiàn)出抑制Cdk的效力，這使得其毒性和副作用較小。它們可用于預(yù)防和治療與異常Cdk5活性相關(guān)的疾病或病癥，例如，急性和/或慢性疼痛、神經(jīng)性疼痛、糖尿病、癌癥、神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)病理紊亂等。
文檔編號A61K31/7016GK102844323SQ201080055284
公開日2012年12月26日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者葉玉如, 葉翠芬, 傅穎瑜, 浮光苗 申請人:香港科技大學(xué)