專利名稱：生物膜的治療的制作方法
生物膜的治療本發(fā)明涉及在醫(yī)療和環(huán)境中治療生物膜相關(guān)的感染和抑制生物膜形成或除去生物膜的方法。特別是，本發(fā)明涉及溶解肽和擬肽類(peptidomimetics)在所述方法中的用途。通常，術(shù)語(yǔ)生物膜是由細(xì)胞外聚合物(本領(lǐng)域中又稱為糖萼)的基質(zhì)所圍繞的微生物的集合或群落。這些細(xì)胞外聚合物通常為多糖，特別是由微生物自身所產(chǎn)生的多糖，但是它們還可以含有其他生物聚合物。生物膜通常附著于可以為惰性或活性的表面，但是據(jù)觀察生物膜可以從互相附著或位于任何界面的微生物形成。這樣的生長(zhǎng)模式對(duì)于微生物具有保護(hù)性，并使得它們難以除去或根除。生物膜導(dǎo)致明顯的經(jīng)濟(jì)、工業(yè)和醫(yī)療問(wèn)題，例如感染、污染、污垢和腐敗。生物膜群落中的微生物在細(xì)胞水平(表型)上表現(xiàn)出未由它們的浮游(自由浮動(dòng))等同物所共有的屬性。認(rèn)為這樣的固著微生物與浮游的自由浮動(dòng)細(xì)胞非常不同。還可以在群落水平上觀察到其他差異，這歸結(jié)于細(xì)胞外基質(zhì)的作用。也許最明顯的是經(jīng)常觀察到生物膜環(huán)境中的微生物不表現(xiàn)出相同的對(duì)抗微生物劑的易感性，例如抗生素、抗真菌劑和殺微生物劑以及宿主免疫防御或清除機(jī)制。認(rèn)為這種抗性是由于細(xì)胞外基質(zhì)和/或微生物自身的表型改變的屏障作用。還認(rèn)為生物膜中的微生物可以更緩慢地生長(zhǎng)，因而更緩慢地吸收抗微生物劑。生物膜的形成通常以自由浮動(dòng)的微生物附著于表面開始。這些最早的定居者 (colonist)最初通過(guò)微弱可逆的范德華力可以附著于表面。如果定居者沒(méi)有立即從表面分離，則它們可以通過(guò)諸如菌毛的細(xì)胞粘附結(jié)構(gòu)更永久地自身錨定。最早的定居者通常通過(guò)提供更多不同的粘附位點(diǎn)并開始建立將生物膜維持在一起的基質(zhì)來(lái)促進(jìn)其他細(xì)胞的到達(dá)。 某些物種自身不能附著至表面，但是通?？梢詫⑺鼈冏陨礤^定于基質(zhì)或直接錨定于早期定居者。在這樣的建群期間，細(xì)胞能夠通過(guò)群體感應(yīng)來(lái)聯(lián)系。一旦開始建群，生物膜可以通過(guò)細(xì)胞分裂和募集來(lái)生長(zhǎng)。生物膜形成的最終階段已知為顯現(xiàn)(development)，并且是建立生物膜的階段，僅可以在形狀和大小上發(fā)生改變。這種生物膜的顯現(xiàn)允許細(xì)胞變得對(duì)抗生素更具抗性?！帮@現(xiàn)”階段的生物膜可以稱為“成熟”的生物膜。生物膜很容易在表面形成，并且在任何暴露于水的表面(任何“濕表面”)上建立的微生物菌落可以作為生物膜結(jié)構(gòu)存在。而且，目前明顯且日益得以證明的是，生物膜還可能在微生物感染的情況下形成，即在感染的宿主內(nèi)或上。因此，生物膜形成也可能在“生理” 表面發(fā)生，即在活的或生物表面上，或者在感染的宿主有機(jī)體(如人或非人類動(dòng)物個(gè)體)的表面上或內(nèi)部，例如在體內(nèi)或體外或組織表面上。這樣的身體組織上的生物膜形成(或感染)逐漸被認(rèn)為促進(jìn)各種感染性疾病，包括例如自體瓣膜心內(nèi)膜炎(二尖瓣、主動(dòng)脈、三尖瓣、肺動(dòng)脈心臟瓣膜)、急性中耳炎(中耳)、慢性細(xì)菌性前列腺炎(前列腺)、囊性纖維化 (肺)、肺炎(呼吸道)、牙周炎(支撐牙齒的組織，如牙齦、牙周膜、牙槽骨)。當(dāng)移植了醫(yī)療器械(medical device)時(shí)存在生物膜小生境，并且此類移植的(“內(nèi)在”)器械上生物膜形成可以導(dǎo)致這樣的位置處感染的臨床問(wèn)題，例如人工瓣膜心內(nèi)膜炎和器械相關(guān)的感染， 例如宮內(nèi)節(jié)育器(intrauterine device)、隱形眼鏡(contact lenses)、假體(如假關(guān)節(jié))，以及導(dǎo)管插入位置處感染的臨床問(wèn)題，例如中央靜脈導(dǎo)管或?qū)蚬?。此類生物膜感染相關(guān)的明顯問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)是，微生物(或更具體地微菌落)可能從生物膜脫離或脫離并進(jìn)入其他組織，特別地包括循環(huán)。這樣的循環(huán)生物膜來(lái)源的微生物可以導(dǎo)致進(jìn)一步的感染，并引起明顯的臨床問(wèn)題，特別是當(dāng)脫離的循環(huán)微生物可能具有母群落的所有抗性特征時(shí)。死亡或損傷(如壞死或發(fā)炎)的身體或組織表面特別容易受到生物膜感染。傷口容易受到感染，并且生物膜形成可以在短時(shí)間內(nèi)未愈合的傷口中發(fā)生。傷口由于其對(duì)污染易感以及生物膜附著的基質(zhì)和表面的可利用性而對(duì)于生物膜形成是理想的環(huán)境。問(wèn)題在于傷口的感染經(jīng)常延緩進(jìn)一步愈合并因而使得傷口對(duì)生物膜形成和建立的感染易感。愈合延緩的慢性傷口代表與生物膜形成關(guān)系密切的位置。慢性傷口處于炎性狀態(tài)，并且具有水平升高的促炎細(xì)胞因子。這些細(xì)胞因子的作用是產(chǎn)生聚集免疫細(xì)胞(嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)的區(qū)域。如果這種防御系統(tǒng)以任何方式延緩，則細(xì)菌或其他微生物有時(shí)間附著至表面并進(jìn)入生物膜生長(zhǎng)模式。慢性和急性傷口都可以是生物膜感染的位置的證據(jù)日益增加，以及傷口特別是慢性傷口中存在各種微生物群落或群體包括慢性傷口中的厭氧細(xì)菌的證據(jù)。 慢性傷口感染與其他生物膜感染共有兩個(gè)重要特征未被宿主免疫系統(tǒng)清除的持續(xù)感染， 甚至在具有健康的先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的個(gè)體中；以及對(duì)全身和局部抗微生物劑具有抗性。因此，基于生物膜的感染非常難以治療并且生物膜污染難以根除。慢性傷口在全世界是主要的健康問(wèn)題，并且代表了臨床資源相當(dāng)?shù)南?。三種基本的慢性傷口類型是糖尿病足部潰瘍、下肢靜脈潰瘍和壓瘡，盡管包括手術(shù)傷口在內(nèi)的其他傷口可能變?yōu)槁缘摹４祟悅诘淖o(hù)理耗費(fèi)大量的資源和患者資金，因此有效的抗生物膜治療或者實(shí)際上有助于或促進(jìn)生物膜治療并因此加速或促進(jìn)傷口愈合的任何治療，會(huì)具有非常重要的影響。更具體而言，生物膜在金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和凝固酶陰性葡萄球菌(CoNS)所引起的嚴(yán)重感染的發(fā)病機(jī)理中起到關(guān)鍵作用，所述葡萄球菌經(jīng)常涉及慢性傷口感染和醫(yī)療器械相關(guān)的感染。生物膜中生長(zhǎng)的細(xì)菌比它們的浮游對(duì)應(yīng)部分對(duì)抗微生物劑更有抗性。浮游細(xì)菌的易感性測(cè)試未能預(yù)期器械相關(guān)的感染對(duì)抗微生物劑的體內(nèi)抗性。因此，亟需這樣的試劑，其是活性抗微生物劑，并且能夠發(fā)揮它們抗作為生物膜存在的微生物的作用。由對(duì)常規(guī)抗生素具有抗性的細(xì)菌分離物所引起的數(shù)量漸增的感染使得尋找新抗生素非常強(qiáng)烈。陽(yáng)離子抗微生物肽(CAP)廣泛分布于自然界并作為先天免疫的一部分發(fā)揮重要作用。通常，CAP是相當(dāng)大的分子，其帶有凈正電荷并含有約50%的疏水殘基。它們的作用模式涉及結(jié)合微生物膜上帶負(fù)電的結(jié)構(gòu)分子。一旦結(jié)合，CAP形成增加細(xì)胞膜通透性的孔，并最終導(dǎo)致細(xì)胞溶解。還存在其他抗微生物機(jī)制的證據(jù)，例如與細(xì)胞內(nèi)靶標(biāo)相互作用和激活自溶酶。CAP具有廣譜抗微生物活性并且難以形成抗性。CAP的修飾使得開發(fā)了非常短的合成抗微生物擬肽類，稱為 SAMP (Haug et al. [2008] J. Med. Chem. 51，4306-4314)。 SAMP模擬CAP的效果，但是可以具有改善的藥物動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。Beckloff et al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy[2007]p4125 4132中描述了小分子即苯撐乙炔作為抗生物膜的活性物的用途，但是該分子結(jié)構(gòu)上與本發(fā)明所用的基于肽的分子差異很大。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，某些CAP類型的分子和SAMP具有抗生物膜劑的獨(dú)特活性。因此，在一方面，本發(fā)明提供了用于治療生物膜相關(guān)的感染的肽或擬肽類，其a)帶有凈正電荷；b)長(zhǎng)度為1-6，優(yōu)選至少1或2且高達(dá)4、5或6，如2-5或2-6個(gè)氨基酸，或者大小相當(dāng)?shù)臄M肽類；以及c)性質(zhì)上是兩親的，并且具有一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)之一包含至少 7個(gè)非氫的原子?！吧锬ぁ北硎疚⑸锏墓讨郝?，其特征在于細(xì)胞附著至基質(zhì)或界面或者互相附著，細(xì)胞包埋在細(xì)胞外聚合物的基質(zhì)中(更具體地，它們所產(chǎn)生的細(xì)胞外聚合物)，并且細(xì)胞表現(xiàn)出關(guān)于生長(zhǎng)速率和基因轉(zhuǎn)錄的改變的表型(例如與它們的“非生物膜”或自由浮動(dòng)或浮游的對(duì)應(yīng)部分相比)。對(duì)人和非人類動(dòng)物個(gè)體成問(wèn)題的細(xì)菌感染中生物膜的流行目前正廣受關(guān)注。它們特別地涉及慢性傷口感染和醫(yī)療器械相關(guān)的感染。因此，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了本文所定義的肽和擬肽類，以用于治療與慢性傷口感染相關(guān)的生物膜或與醫(yī)療器械感染相關(guān)的生物膜。換言之，本發(fā)明提供了本文所定義的肽或擬肽類在制備用于治療生物膜相關(guān)的感染的藥物中的用途。換言之，本發(fā)明提供了治療個(gè)體的生物膜相關(guān)的感染的方法，該方法包括給予所述個(gè)體本文所定義的肽或擬肽類?！吧锬は嚓P(guān)的感染”是個(gè)體的微生物感染，其中已知或疑似微生物以生物膜的形式存在。通常，這是生物膜的存在與臨床狀況相關(guān)的感染，例如與診斷或預(yù)后相關(guān)，與治療方案相關(guān)，與感染的嚴(yán)重性相關(guān)，與從感染直到治療點(diǎn)或未來(lái)預(yù)期的持續(xù)時(shí)間相關(guān)?！爸委煛?包括預(yù)防性治療，并涵蓋生物膜大小的減小，生物膜中活微生物數(shù)目的減少以及防止或減少生物膜中微生物脫離并形成行生物膜菌落的趨勢(shì)。治療包括臨床醫(yī)生或患者所觀察到的與感染有關(guān)的一種或多種癥狀的改善。生物膜的大小、結(jié)構(gòu)、完整性以及其中微生物的數(shù)目可以通過(guò)任何常規(guī)方法來(lái)分析。例如，掃描和透射電子顯微鏡通常用于評(píng)價(jià)生物膜的大小、完整性和結(jié)構(gòu)。生物膜的分析描述于本文的實(shí)施例中?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明治療的生物膜不限于它們所包含的微生物，本文所述的溶解分子靶向細(xì)胞膜，因此具有相當(dāng)?shù)姆翘禺愋曰钚?。因此，生物膜可以包含任何綱、屬或種的微生物，即可以形成生物膜的任何微生物。這樣的微生物通常包括細(xì)菌，包括任何屬或種的細(xì)菌。因此，細(xì)菌可以是革蘭氏陽(yáng)性或革蘭氏陰性或者革蘭氏測(cè)試無(wú)應(yīng)答的。它們可以是好氧或厭氧的。細(xì)菌可以致病的或非致病的。特別令人驚訝的是，本文所定義的分子能夠殺死成熟生物膜中的細(xì)菌，并且特別優(yōu)選治療這樣的生物膜。生物膜可以包含革蘭氏陽(yáng)性菌、綠膿假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和/或真菌。包含革蘭氏陽(yáng)性菌或由革蘭氏陽(yáng)性菌組成的生物膜是優(yōu)選的靶標(biāo)。包含葡萄球菌(Staphylococcus)的生物膜是優(yōu)選的靶標(biāo)，并且包含溶血葡萄球菌(S. haemolyticus)的生物膜是特別優(yōu)選的。生物膜還可以包含真菌、藻類和其他微生物，例如寄生原生動(dòng)物?；旌暇渖锬な且阎模⑶铱梢愿鶕?jù)本文所述的方法進(jìn)行治療。慢性傷口在上文做了討論，并且是優(yōu)選的治療靶標(biāo)，這些傷口包括糖尿病足部潰瘍、下肢靜脈潰瘍和壓瘡以及變?yōu)槁缘氖中g(shù)傷口(手術(shù)后傷口感染)。醫(yī)療器械是其上可以形成生物膜的一類特別表面，并代表本發(fā)明的優(yōu)選治療靶標(biāo)。這可以包括任何種類的線，包括導(dǎo)管(如中央靜脈導(dǎo)管和導(dǎo)尿管)；假體器械 (prosthetic device)，如心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、假牙、牙冠、牙套和軟組織移植物)。包括了任何類型的可移植(或“內(nèi)在”)醫(yī)療器械(如支架、宮內(nèi)節(jié)育器、起搏器、插管、假體、假體器械、線或?qū)Ч??！皟?nèi)在”醫(yī)療器械可以包括任何部分包含在身體內(nèi)的器械，即該器械是可以完全或部分地內(nèi)在的。在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，肽和擬肽類可以用于治療自體瓣膜心內(nèi)膜炎、急性中耳炎、慢性細(xì)菌性前列腺炎、肺炎、牙菌斑、牙周炎、包括囊性纖維化在內(nèi)的呼吸疾病中的生物膜感染以及與可移植或假體醫(yī)療器械有關(guān)的器械相關(guān)的感染，如人工瓣膜心內(nèi)膜炎， 線、導(dǎo)管或人工關(guān)節(jié)或組織置換的感染。傷口可以是急性或慢性的。急性傷口是依次進(jìn)行愈合過(guò)程的三個(gè)公認(rèn)階段(即， 炎性階段、增生階段和重塑階段)的傷口，而沒(méi)有延長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程。然而，慢性傷口是不完成生化事件的有序次序的那些傷口，因?yàn)閭谕谟想A段之一。換言之，慢性傷口是在至少40天、優(yōu)選至少50天、更優(yōu)選至少60天、最優(yōu)選至少70天內(nèi)未愈合的傷口。要治療的傷口可以是例如由手術(shù)切口或損傷所導(dǎo)致的組織中的裂口或組織裸露， 例如機(jī)械、熱、電、化學(xué)或輻射損傷；自發(fā)形成的病變，例如皮膚潰瘍(如靜脈潰瘍、糖尿病潰瘍或壓瘡)；水泡(如摩擦或熱水泡或者由水痘的病菌感染引起的水泡)；肛裂或口腔潰瘍。慢性傷口的治療代表了本發(fā)明特別優(yōu)選的方面。盡管生物膜目前廣泛地視為促進(jìn)醫(yī)療疾病狀況，但是它們還涉及由表面的微生物建群所導(dǎo)致的非醫(yī)療問(wèn)題。這可以存在于例如需要保持無(wú)微生物污染的表面的家庭、工業(yè)、 研究或醫(yī)院環(huán)境中。如上文所述，生物膜可以存在于表面。表面并不受到限制并且包括微生物可以存在的任何表面，特別是如上文所述的暴露于水或潮濕的表面。表面可以是生物或非生物的， 并且無(wú)生命(或非生物)表面包括可以暴露于微生物接觸或污染的任何此類表面。因此， 特別地包括的是機(jī)器的表面，尤其是工業(yè)機(jī)器的表面；或者暴露于水環(huán)境的任何表面(例如海洋設(shè)備或者船只或小艇或者它們部分或組成件)；或者暴露于環(huán)境的任何部分的任何表面，例如管道或建筑物上。暴露于微生物接觸或污染的此類無(wú)生命表面特別包括以下的任何部分食品或飲料加工、制備、存儲(chǔ)或分發(fā)機(jī)器或設(shè)備，空氣調(diào)節(jié)裝置；工業(yè)機(jī)器，例如化學(xué)或生物技術(shù)加工工廠、存儲(chǔ)罐；以及醫(yī)療或手術(shù)設(shè)備。用于攜帶或運(yùn)輸或遞送材料的可以暴露于水或潮濕的任何裝置或設(shè)備，對(duì)生物膜形成是易感的。此類表面特別包括管道 (該術(shù)語(yǔ)在本文中廣泛使用，包括任何導(dǎo)管或線)。代表性的無(wú)生命或非生物表面包括但不限于食品加工、存儲(chǔ)、分發(fā)或制備設(shè)備或表面，罐，傳送帶，地板，水管，冷卻器，冷凍器，裝置表面，壁，閥門，帶，管道，空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管，冷卻裝置，食品或飲料分發(fā)線，熱交換器，船殼或船結(jié)構(gòu)暴露于水的任何部分，牙齒水線，石油鉆探導(dǎo)管，隱形眼鏡以及存儲(chǔ)箱。因此，在另一方面本發(fā)明提供了抑制生物膜形成或除去生物膜的方法，該方法包括使所述生物膜與本文所定義的肽或擬肽類接觸。所述生物膜可以在任何上述表面上。術(shù)語(yǔ)“接觸”包括直接或間接將所述肽或擬肽類遞送至生物膜的任何方式，以及因此將所述肽或模擬物(mimetic)施用于所述生物膜或者將所述生物膜暴露于所述肽或模擬物的任何方式，例如將所述肽或模擬物直接施用于所述生物膜。所述肽或擬肽類有利地帶有至少正2或正3的凈電荷。優(yōu)選的肽長(zhǎng)度為2-4個(gè)氨基酸，最優(yōu)選3個(gè)氨基酸。優(yōu)選的擬肽類大小相當(dāng)，并且優(yōu)選的特征已做了描述，此類特征是所述擬肽類已做修正的優(yōu)選特征。分子優(yōu)選具有親脂基團(tuán)，其具有至少9、10、11或12個(gè)非氫的原子。當(dāng)分子包含僅 7或8個(gè)非氫的原子的親脂基團(tuán)時(shí)，該分子優(yōu)選地包含至少3、通常至少6個(gè)非氫的原子的
另一親脂基團(tuán)。最大的親脂基團(tuán)通常為氨基酸R基團(tuán)，但是可以以N或優(yōu)選C末端修飾的部分存在。提供所述親脂基團(tuán)的合適的遺傳編碼的氨基酸是苯丙氨酸(7個(gè)非氫的原子)、色氨酸 (10個(gè)非氫的原子)和酪氨酸(8個(gè)非氫的子)。從現(xiàn)在開始當(dāng)提到氨基酸時(shí)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的單字母氨基酸縮寫或標(biāo)準(zhǔn)的三字母氨基酸編碼。親脂基團(tuán)之一通常包含環(huán)狀基團(tuán)，其可以是芳族的；具有2個(gè)環(huán)狀基團(tuán)的親脂基團(tuán)是優(yōu)選的，其可以是或者可以不是稠合的。親脂基團(tuán)可以含有諸如0、N、S或F的雜原子， 但是通常存在不多于一個(gè)雜原子，優(yōu)選為氮。親脂基團(tuán)優(yōu)選具有不多于2個(gè)極性基團(tuán)，更優(yōu)選無(wú)或一個(gè)極性基團(tuán)，最優(yōu)選無(wú)極性基團(tuán)。提供所述親脂基團(tuán)的優(yōu)選的非遺傳氨基酸是三丁基色氨酸(Tbt)、聯(lián)苯丙氨酸(biphenylalanine)或二苯基丙氨酸(diphenylalanine)或聯(lián)苯丙氨酸衍生物，例如 Bip (4- (2-萘基))、Bip (4-(1-萘基))、Bip (4-n-Bu)、Bip (4-Ph)或 Bip (4_T_Bu)或 Phe (4-(2'-萘基))、Phe(4-(l'-萘基))、Phe (4-正丁基苯基)、Phe (4-4 ‘-聯(lián)苯基) 或Wie (4 ‘-叔丁基苯基)。肽通常包含1、2或3個(gè)陽(yáng)離子氨基酸，優(yōu)選2個(gè)陽(yáng)離子氨基酸，優(yōu)選賴氨酸或精氨酸，但是可能是組氨酸或在PH 7. 0下帶有正電荷的任何非遺傳編碼的或修飾的氨基酸?？梢蕴峁╆?yáng)離子氨基酸的合適非遺傳編碼的氨基酸和修飾的氨基酸包括賴氨酸、 精氨酸和組氨酸的類似物，例如高賴氨酸、鳥氨酸、二氨基丁酸、二氨基庚二酸、二氨基丙酸和高精氨酸以及三甲基賴氨酸和三甲基鳥氨酸、4-氨基哌啶-4-羧酸、4-氨基-1-甲脒基 (carbamimidoyl)哌啶-4-羧酸及4-胍基苯丙氨酸。用于本發(fā)明的優(yōu)選分子是包含3個(gè)氨基酸部分的化合物，優(yōu)選肽，其中以任何順序，所述氨基酸部分中的2個(gè)為陽(yáng)離子氨基酸，優(yōu)選賴氨酸或精氨酸，但是可以是組氨酸或在pH 7. 0下帶有正電荷的任何非遺傳編碼的或修飾的氨基酸，并且所述氨基酸中的1個(gè)為具有大親脂R基團(tuán)的氨基酸，其中R基團(tuán)具有14-27個(gè)非氫的原子，并且優(yōu)選含有2個(gè)或更多個(gè)例如2或3個(gè)稠合或連接的環(huán)狀基團(tuán)，這些環(huán)狀基團(tuán)通常包含5或6個(gè)非氫的原子，優(yōu)選6個(gè)非氫的原子。在稠合環(huán)或系列(course)的情況下，非氫的原子可以是共有的。
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這些優(yōu)選化合物的長(zhǎng)度可以為3個(gè)氨基酸，即三肽。然而，還包括這樣的化合物， 其長(zhǎng)度為高達(dá)6個(gè)氨基酸，優(yōu)選4或5個(gè)氨基酸。長(zhǎng)度大于3個(gè)氨基酸的化合物可以在三肽的N和/或C末端處包含另外的氨基酸?？蛇x擇地，或者另外，長(zhǎng)度大于3個(gè)氨基酸的化合物可以包含在線性序列中由一個(gè)或多個(gè)其他氨基酸所隔離的上文所述三肽的氨基酸。優(yōu)選地，化合物的長(zhǎng)度大于3個(gè)氨基酸時(shí)，所述其他氨基酸為陽(yáng)離子氨基酸或親脂氨基酸。長(zhǎng)度為4個(gè)氨基酸的肽通常包含2個(gè)陽(yáng)離子氨基酸和2個(gè)親脂氨基酸；長(zhǎng)度為 5個(gè)氨基酸的肽通常包含3個(gè)陽(yáng)離子氨基酸和2個(gè)親脂氨基酸或者2個(gè)陽(yáng)離子氨基酸和3 個(gè)親脂氨基酸。長(zhǎng)度大于3個(gè)氨基酸的化合物的優(yōu)選組具有作為它們的C末端氨基酸的苯丙氨酸。任選地，本發(fā)明所用的化合物可以結(jié)合至固體支持物以防止生物膜在其上或在圍繞所述固體支持物的環(huán)境中形成。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“固體支持物”和“表面”互換使用。因此，在另一方面，提供了本文所用的固體支持物，所述固體支持物具有結(jié)合于其上的本文所述的化合物。此類固體支持物包括但不限于上文所述的表面?？梢栽谄渖闲纬缮锬さ谋砻姘ㄑb有水或其它流體的醫(yī)療器械、容器、載體或?qū)Ч艿?。醫(yī)療器械是一類特別的表面，在其上可以形成生物膜，并代表本發(fā)明所用的化合物結(jié)合于其上的優(yōu)選表面。術(shù)語(yǔ)“醫(yī)療器械”包括任何種類的線，包括導(dǎo)管(如中央靜脈導(dǎo)管和導(dǎo)尿管)；假體器械，如心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、假牙、牙冠、牙套和軟組織移植物)。包括了任何類型的可移植 (或“內(nèi)在”)的醫(yī)療器械(如支架、宮內(nèi)節(jié)育器、起搏器、插管、假體、假體器械、線或?qū)Ч?。 “內(nèi)在”醫(yī)療器械可以包括任何部分包含在身體內(nèi)的器械，即該器械可以是完全或部分地內(nèi)在的。本發(fā)明所用的化合物可以通過(guò)本領(lǐng)域任何已知的方式連接于固體支持物。化合物可以直接或間接連接于固體支持物，即它們可以通過(guò)連接基團(tuán)連接。優(yōu)選地，化合物直接連接于固體支持物，盡管如下文所討論的，可能要求化合物的修飾來(lái)允許連接。通常，化合物共價(jià)連接于期望的固體支持物。因此，任選地，本發(fā)明所用的化合物包含化學(xué)基團(tuán)，其允許共價(jià)連接于所述固體支持物?？蛇x擇地，修飾化合物以允許其共價(jià)連接于所述固體支持物。術(shù)語(yǔ)“修飾的”或“修飾”包括將本發(fā)明所用的化合物的化學(xué)基團(tuán)代替為允許共價(jià)連接于所述支持物的化學(xué)基團(tuán)。該術(shù)語(yǔ)還包括用允許共價(jià)連接于所述支持物的化學(xué)基團(tuán)取代已有的化學(xué)基團(tuán)。該術(shù)語(yǔ)還包括這樣的情況，其中不是代替或另外取代本發(fā)明所用的現(xiàn)有化合物的化學(xué)基團(tuán)，而是將所述化合物設(shè)計(jì)為包含這樣的化學(xué)基團(tuán)其允許共價(jià)連接于所述固體支持物，并且以這種形式制備。允許共價(jià)連接于支持物的化學(xué)基團(tuán)的確切性質(zhì)取決于所述化合物所連接的期望表面的化學(xué)性質(zhì)。同樣地，可以修飾固體支持物的表面以能夠連接。各種合適的化學(xué)基團(tuán)在本領(lǐng)域是已知的，并且用于連接的合適基團(tuán)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地確定。僅作為示例，允許共價(jià)連接于表面的化學(xué)基團(tuán)可以是含有雜原子的基團(tuán)，包括含氧基團(tuán)，例如羧基；含氮基團(tuán)，例如酰胺基團(tuán)；以及含硫基團(tuán)，例如巰基?？梢源嬖谟诒景l(fā)明所用的化合物與期望的支持物之間的共價(jià)鍵包括但不限于醚、酯酰胺、胺、硫化物、硫醚和硫酯鍵。因此， 例如可以從支持物的醇部分與本發(fā)明所用的化合物中的羧酸部分形成酯連接，或者反之亦然。可選擇地，可以經(jīng)由不涉及雜原子的連接實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所用的化合物共價(jià)連接于表面，例如利用烯基或乙烯基，其中烯基或乙烯基在本發(fā)明所用的化合物內(nèi)，而其他所需基團(tuán)在期望的表面上。環(huán)加成反應(yīng)也可以用于將本發(fā)明所用的化合物共價(jià)連接于期望的表面。優(yōu)選地，所述共價(jià)結(jié)合位于化合物的C末端與支持物之間。因此，優(yōu)選地所述化合物含有或經(jīng)修飾含有其C末端處的允許共價(jià)連接于支持物的化學(xué)基團(tuán)。任選地，修飾是在C末端處并入一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)含有允許共價(jià)鍵合至所述支持物的化學(xué)基團(tuán)。例如，連接形式的親脂基團(tuán)可以選自-NHCH(CH3)CO-、 -NH(CH2)5C0-、-NH(CH2)3C0-、-NH(CH2)2CO-和-NHCH2CH(CH3)C0-，并且最優(yōu)選-NHCH(CH3) CO-或-NH(CH2)5C0-。這些基團(tuán)的羧基允許化合物共價(jià)連接于支持物。優(yōu)選的分子是WO 01/66147所定義的那些分子，該國(guó)際申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。一組特別優(yōu)選的分子描述于GB 07M951.9，其內(nèi)容也通過(guò)引用并入本文。因此，本發(fā)明所用的優(yōu)選分子是式(I)的化合物，優(yōu)選肽AA-AA-AA-X-Y-Z(I)其中，以任何順序，所述AA (氨基酸)部分中的2個(gè)為陽(yáng)離子氨基酸，優(yōu)選賴氨酸或精氨酸，但是可以是組氨酸或在PH 7.0下帶有正電荷的任何非遺傳編碼的或修飾的氨基酸，并且所述AA中的1個(gè)為具有大親脂R基團(tuán)的氨基酸，R基團(tuán)具有14-27個(gè)非氫的原子，并且優(yōu)選含有2個(gè)或更多個(gè)、例如2或3個(gè)稠合或連接的環(huán)狀基團(tuán)，這些環(huán)狀基團(tuán)通常包含5或6個(gè)非氫的原子，優(yōu)選6個(gè)非氫的原子；X為N原子，其可以但優(yōu)選不由分枝或不分枝的C1-Cltl烷基或芳基取代，例如甲基、 乙基或苯基，并且該基團(tuán)可以并入高達(dá)2個(gè)選自N、0和S的雜原子；Y 代表選自-Ra-Rb_、-Ra-Rb-Rb-和-Rb-Rb-Ra-的基團(tuán)，其中艮為C、0、S、N或F，優(yōu)選C，和Rb為C況和Rb中的每個(gè)可以由例如C1-C4烷基或羧基取代，或者可以是未取代的， 優(yōu)選地，Y為-Ra-Rb-(其中Ra優(yōu)選為C)，并且優(yōu)選地該基團(tuán)是未取代的，當(dāng)Y為-Ra-Rb-Rb-或 Rb-Rb-Ra-時(shí)，則優(yōu)選地Ra和Rb中的一個(gè)或多個(gè)是取代的；以及Z為包含1至3個(gè)環(huán)狀基團(tuán)的基團(tuán)，每個(gè)環(huán)狀基團(tuán)具有5或6個(gè)非氫的原子(優(yōu)選 C原子)，這些環(huán)狀基團(tuán)中的2個(gè)或更多個(gè)可以是稠合的；這些環(huán)的中一個(gè)或多個(gè)可以是取代的，并且這些取代可以但通常不包含極性基團(tuán)，合適的取代基團(tuán)包括鹵素，優(yōu)選F和C1-C4 烷基；X部分包含最多15個(gè)非氫的原子，優(yōu)選5-12個(gè)，最優(yōu)選其是苯基；Y與Z之間的鍵為Y的Ra或Rb與Z的環(huán)狀基團(tuán)之一的非氫的原子之間的共價(jià)鍵。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述化合物，優(yōu)選肽，具有式(II)AA1-AA2-AA1-X-Y-Z (II)其中AA1*陽(yáng)離子氨基酸，優(yōu)選賴氨酸或精氨酸，但是可以是組氨酸或在pH 7. 0下帶有正電荷的任何非遺傳編碼的或修飾的氨基酸；AA2為具有大親脂R基團(tuán)的氨基酸，R基團(tuán)具有14-27個(gè)非氫的原子，并且優(yōu)選含有2個(gè)或更多個(gè)、例如2或3個(gè)稠合或連接的環(huán)狀基團(tuán)，這些環(huán)狀基團(tuán)通常包含5或6個(gè)非氫的原子，優(yōu)選6個(gè)非氫的原子；以及X、Y和Z如上文所定義。其他有用的化合物包括式(III)和(IV)的化合物
AA2-AA1-AA1-X-Y-Z (III)AA1-AA1-AA2-X-Y-Z (IV)其中，AA1. AA2、X、Y禾Π Z如上文所定義。在以上的化合物中，某些化合物是優(yōu)選的。特別是，最優(yōu)選的化合物是其中氨基酸具有大親脂R基團(tuán)的化合物，該氨基酸在本文中方便地稱為AA2，即三丁基色氨酸(Tbt)或聯(lián)苯丙氨酸衍生物，例如 Bip (4- (2-萘基))、Bip (4-(1-萘基))、Bip (4-n-Bu)、Bip (4-Ph) 或Bip(4-T-Bu，)、BipG-(2-萘基))和Tbt。另一組優(yōu)選的化合物是Y為如上文所定義的-Ra-Rb-的那些化合物，優(yōu)選其中Ra和Rb是未取代的，最優(yōu)選其中Ra和Rb都是碳原子。另一組優(yōu)選的化合物是-X-Y-Z —起為基團(tuán)-NHCH2CH2W1的那些化合物。所述化合物包括所有的對(duì)映異構(gòu)體形式，所有的D和L氨基酸以及得自氨基酸R 基團(tuán)和Y或Z部分中的手性中心的對(duì)映異構(gòu)體。特別優(yōu)選的化合物如下
權(quán)利要求
1.用于治療生物膜相關(guān)的感染的肽或擬肽類，其中所述肽或擬肽類a)帶有凈正電荷；b)長(zhǎng)度為1-6個(gè)氨基酸，或者是大小相當(dāng)?shù)臄M肽類；以及c)性質(zhì)上是兩親的，并且具有一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)之一包含至少7個(gè)非氫的原子。
2.治療個(gè)體的生物膜相關(guān)的感染的方法，所述方法包括給予所述個(gè)體肽或擬肽類，所述肽或擬肽類a)帶有凈正電荷；b)長(zhǎng)度為1-6個(gè)氨基酸，或者是大小相當(dāng)?shù)臄M肽類；以及c)性質(zhì)上是兩親的，并且具有一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)之一包含至少7個(gè)非氫的原子。
3.肽或擬肽類在制備用于治療生物膜相關(guān)的感染的藥物中的用途，所述肽或擬肽類a)帶有凈正電荷；b)長(zhǎng)度為1-6個(gè)氨基酸，或者是大小相當(dāng)?shù)臄M肽類；以及c)性質(zhì)上是兩親的，并且具有一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)之一包含至少7個(gè)非氫的原子。
4.如權(quán)利要求1所述的肽或擬肽類，如權(quán)利要求2所述的方法或如權(quán)利要求3所述的用途，其中所述感染是慢性傷口感染、自體瓣膜心內(nèi)膜炎、急性中耳炎、慢性細(xì)菌性前列腺炎、肺炎、牙菌斑、牙周炎、呼吸疾病中的生物膜感染或者與可移植或假體醫(yī)療器械有關(guān)的器械相關(guān)的感染。
5.抑制生物膜形成或除去生物膜的方法，所述方法包括使所述生物膜與肽或擬肽類接觸，所述肽或擬肽類a)帶有凈正電荷；b)長(zhǎng)度為1-6個(gè)氨基酸，或者是大小相當(dāng)?shù)臄M肽類；以及c)性質(zhì)上是兩親的，并且具有一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)之一包含至少7個(gè)非氫的原子。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述生物膜存在于醫(yī)療器械上。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述肽或擬肽類帶有至少正2的凈電荷。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述肽的長(zhǎng)度為 3個(gè)氨基酸或者所述擬肽類為相當(dāng)?shù)拇笮　?br> 9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述親脂基團(tuán)具有9-12個(gè)非氫的原子。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述親脂基團(tuán)包含任選的芳族環(huán)狀基團(tuán)。
11.如權(quán)利要求10所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述親脂基團(tuán)包含2個(gè)或更多個(gè)任選地稠合的環(huán)狀基團(tuán)。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述親脂基團(tuán)為氨基酸的R基團(tuán)。
13.如權(quán)利要求12所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中氨基酸選自苯丙氨酸、色氨酸或酪氨酸、三丁基色氨酸(Tbt)、聯(lián)苯丙氨酸、二苯基丙氨酸和聯(lián)苯丙氨酸衍生物。
14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述親脂基團(tuán)包含不多于2個(gè)極性基團(tuán)。
15.如權(quán)利要求14所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述親脂基團(tuán)不包含極性基團(tuán)。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽、方法或者用途，其中所述肽包含3個(gè)氨基酸部分，其中以任何順序，所述氨基酸部分中的2個(gè)是陽(yáng)離子氨基酸，并且所述氨基酸中的1個(gè)是具有親脂R基團(tuán)的氨基酸，所述R基團(tuán)具有14-27個(gè)非氫的原子。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽、方法或者用途，其中所述肽具有式(V)AA-AA-AA-R1-R2 (V)其中，以任何順序，所述AA (氨基酸)部分中的2個(gè)是陽(yáng)離子氨基酸，并且所述AA中的 1個(gè)是具有親脂R基團(tuán)的氨基酸，所述R基團(tuán)具有14-27個(gè)非氫的原子；R1為N原子，其可以由分枝或不分枝的C1-Cltl烷基或芳基取代，所述基團(tuán)可以并入高達(dá) 2個(gè)選自N、0和S的雜原子；以及R2為具有2-20個(gè)非氫的原子的脂肪族部分，所述部分是線性、分枝或環(huán)狀的。
18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述生物膜包含革蘭氏陽(yáng)性菌。
19.如權(quán)利要求18所述的肽或擬肽類，其中所述革蘭氏陽(yáng)性菌包括葡萄球菌 (Staphylococcus)0
20.如權(quán)利要求19所述的肽或擬肽類，其中所述葡萄球菌是溶血葡萄球菌 (S. haemolyticus) 0
21.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類、方法或者用途，其中所述肽或擬肽類連接于固體支持物。
22.固體支持物，其包含前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的肽或擬肽類。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于治療個(gè)體的生物膜相關(guān)的感染的肽或擬肽類，其中所述肽或擬肽類a)帶有凈正電荷；b)長(zhǎng)度為1-6個(gè)氨基酸，或者是大小相當(dāng)?shù)臄M肽類；以及c)性質(zhì)上是兩親的，并且具有一個(gè)或多個(gè)親脂基團(tuán)，所述親脂基團(tuán)之一包含至少7個(gè)非氫的原子。
文檔編號(hào)C07K5/09GK102171238SQ200980139263
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者弗雷德里克·艾倫·里森, 文哲·斯坦森, 斯蒂格·歐洛夫·馬格努斯·英格威斯特, 歐斯汀·瑞克德爾, 特隆德·弗萊戈斯塔德, 約翰·希谷爾德·斯萬(wàn)德森 申請(qǐng)人:萊特克斯生物制藥股份有限公司