CN108136040B - 用于药物递送的多配体试剂 - Google Patents

Abstract

本文描述具有式I、II或III的结构的化合物，其中R包括双链RNA分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、胆固醇基或肽；药学上可接受的盐或其药物组合物；以及制备所述化合物的方法。

Description

用于药物递送的多配体试剂

相关申请的交叉引用

本申请主张于2015年7月31日提交的美国临时专利申请案第62/199,577号的权益，所述申请案的内容以引用的方式全文并入本文中。

技术领域

描述了促进生物活性治疗性分子的胞内递送的分子试剂。所述分子试剂由共价连接到生物活性分子和至少两个配体的合成C4或C6环状氨基三醇组成。所述分子试剂适合于将配体立体特异性地递送至靶细胞。包含分子试剂的药物组合物可用于将治疗有效量的生物活性分子递送到患者的细胞中。

背景技术

治疗性化合物向受试者的递送对于其治疗作用是至关重要的，并且通常可能因所述化合物到达靶细胞和组织的能力有限而受到阻碍。通过多种递送方式改善这类化合物进入组织的靶细胞的能力是至关重要的。

通常不能实现有效地靶向到患者的组织的生物活性分子的实例包括：诸多蛋白质，所述蛋白质包括免疫球蛋白质、诸如基因组DNA、cDNA、mRNA和siRNA的多核苷酸、反义多核苷酸；和合成或天然产生的许多低分子量化合物，例如肽激素和抗生素。

体内向细胞的有效递送需要特异的靶向，例如通过将靶向配体结合到生物活性分子而提供。靶向配体通过促进所需要的靶细胞或组织处的受体结合而提供特异性。靶向配体也可调节靶向部位处的受体介导的胞吞作用，通过所述胞吞作用而结合至膜受体的生物活性分子经由膜结构的内陷而被膜包封或由递送系统与细胞膜的融合而被膜包封。受体介导的胞吞系统的实例为识别糖(例如半乳糖、甘露糖、甘露糖-6-磷酸酯)或肽和蛋白质(例如转铁蛋白、去唾液酸糖蛋白、维生素B12、胰岛素和表皮生长因子)的那些系统。

根据其结合蛋白质上的β-连接的半乳糖或N-乙酰基半乳糖胺(GalNAc)残余物的能力来识别并表征肝细胞上的去唾液酸糖蛋白受体(ASGP-R)。ASGP-R由ASGR1和ASGR2亚基组成，所述亚基形成通过胞吞作用导入大分子穿过细胞质膜的多种多聚体，所述胞吞作用是使得其变成受体介导的药物递送到肝细胞和肝癌细胞的可能目标的特性。由若干GalNAc分子组成的多价配体可实现纳摩尔级的亲和力。多价配体的糖中的间隔和定向影响结合。例如胆固醇或脂肪酸的亲脂性配体可增强血浆蛋白结合且因此延长循环半衰期，并结合至例如脂蛋白的血浆蛋白质。这些配体还可提高在表达对应脂蛋白受体的特异组织中的摄入。

仍然存在对于受体特异性多配体递送试剂以及制备这种试剂以改善生物活性分子的体内递送的方法的未满足的需求。

发明内容

本文中描述的一个方面是一种化合物，其由式I、II或III的氨基三醇组成，

其中R包含生物活性分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、多肽或亲脂体。式I的氨基三醇可具有式Ia、Ib或Ic的结构：

式II的氨基三醇可具有式IIa的结构：

式III的氨基三醇可具有式IIIa、IIIb或IIIc的结构：

生物活性分子优选的是治疗性分子，更优选地选自抗体、多核苷酸、激素、抗生素或分子量小于1000道尔顿的药物。最优选地，生物活性分子为RNA分子。RNA分子可由有义链和反义链组成。氨基三醇可在有义链的3'端、有义链的5'端、反义链的3'端或反义链的5'端处共价连接。RNA分子可包含经修饰的核苷酸，例如至少一个UNA。

R优选地进一步包含具有结构-O-P(Z')(Z")-O-的磷酸部分，其中Z'和Z"在每次出现时独立地为O或S，且其中磷酸部分共价连接到RNA分子的3'端或5'端。R、L₁、L₂或L₃中的一个或多个优选地进一步包含连接体，所述连接体包含结构

-(A-B¹-Z)_n-D¹-，或

-D¹-B¹-D¹'-E-D²'-B²-D²-，

其中

A、D¹、D¹'、D²、D²'在每次出现时独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、NHC(O)、CH₂、CH₂NH或CH₂O；

B¹和B²在每次出现时为不存在、亚烷基、经取代的亚烷基，其中一或多个亚甲基可被O、S、S(O)、SO₂、N(R^N)、C(R')＝C(R")、C≡C或C(O)中的一个或多个间断或终止，其中R'和R"各自独立地为H、C₁-C₆烷基、OH、SH或N(R^N)₂，且R^N在每次出现时独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或苄基；

Z为不存在、NH、O、S、CH₂、C(O)O、C(O)NH、NHCH(R^a)C(O)、C(O)CH(R^a)NH、CO、CH＝NO或杂环基，其中R^a为H或氨基酸侧链；

E为-CH₂N(E^L)CH₂-，其中E^L为-D³-B³-D³'-R^x，其中D³和D³'在每次出现时各自独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、OC(O)O、NHC(O)、NHC(O)NH、NHC(O)O、CH₂、CH₂NH或CH₂O，且R^x为胆固醇基或阳离子脂质；且

n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。

上文所描述的R、L₁、L₂或L₃中的一个或多个的连接体可进一步包含式IV、V或VI的氨基三醇，

其中L₄、L₅、L₆和L₇在每次出现时独立地包含结构

-(A-B¹-Z)_n-D¹-，或

-D¹-B¹-D¹'-E-D²'-B²-D²-，

其中

A、D¹、D¹'、D²、D²'在每次出现时独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、NHC(O)、CH₂、CH₂NH或CH₂O；

B¹和B²在每次出现时为不存在、亚烷基、经取代的亚烷基，其中一或多个亚甲基可被O、S、S(O)、SO₂、N(R^N)、C(R')＝C(R")、C≡C或C(O)中的一个或多个间断或终止，其中R'和R"各自独立地为H、C₁-C₆烷基、OH、SH或N(R^N)₂，且R^N在每次出现时独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或苄基；

Z为不存在、NH、O、S、CH₂、C(O)O、C(O)NH、NHCH(R^a)C(O)、C(O)CH(R^a)NH、CO、CH＝NO或杂环基，其中R^a为H或氨基酸侧链；

E为-CH₂N(E^L)CH₂-，其中E^L为-D³-B³-D^3'-R^x，其中D³和D³'在每次出现时各自独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、OC(O)O、NHC(O)、NHC(O)NH、NHC(O)O、CH₂、CH₂NH或CH₂O，且R^x为胆固醇基或阳离子脂质；且

n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。

L₁、L₂和L₃中的一个或多个可包含亲脂体。亲脂体选自胆固醇基、胆酸、金刚烷乙酸、1-芘丁酸、二氢睾酮、1,3-双-O(十六烷基)甘油、香叶基氧基己基、十六烷基甘油、冰片、薄荷醇、1,3-丙二醇、十七烷基、棕榈酸、肉豆蔻酸、O-3-(油酰基)石胆酸、O-3-(油酰基)胆烯酸、二甲氧基三苄基和吩噁嗪。优选的亲脂体为胆固醇基，例如胆固醇。

L₁、L₂和L₃中的一个或多个可包含碳水化合物。碳水化合物为选自以下的单糖：N-乙酰基-半乳糖胺(GalNAc)、阿洛糖、阿卓糖、阿拉伯糖、克拉定糖、赤藓糖、赤藓酮糖、果糖、D-岩藻糖醇、L-岩藻糖醇、岩藻糖胺、岩藻糖、墨角藻糖(fuculose)、半乳糖胺、D-半乳糖胺醇、半乳糖、葡糖胺、N-乙酰基-葡糖胺、葡糖胺醇、葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸酯、古洛糖甘油醛、L-甘油-D-甘露糖-庚糖、甘油、甘油酮、古洛糖、艾杜糖、来苏糖、甘露糖胺、甘露糖、甘露糖-6-磷酸酯、阿洛酮糖、奎诺糖、奎诺糠胺、鼠李糖醇、鼠李糖胺、鼠李糖、核糖、核酮糖、景天庚醛糖、山梨糖、塔格糖、塔罗糖、酒石酸、苏糖、木糖和木酮糖。单糖优选为D-构型或L-构型。优选地，碳水化合物为GalNAc或D-半乳糖。

单糖可选自脱氧糖、氨基糖、硫糖、硒糖、碲糖、氮杂糖、亚胺糖、磷酸糖(phosphanosugar)、磷杂糖(phospha sugar)、C-经取代的单糖、不饱和单糖、醛醇、醛糖酸、酮糖酸、糖醛酸或醛糖二酸。

碳水化合物可为二糖、三糖或多糖，包含阿比可糖、阿卡波糖、阿奴色糖(anucetose)、胶淀粉、直链淀粉、芹菜糖、阿卡诺糖(arcanose)、蛔糖、抗坏血酸、波伊文糖、纤维二糖、纤维二糖、纤维素、马铃薯三糖、查耳糖、壳多糖、可立糖、环糊精、磁麻糖、糊精、2-脱氧核糖、2-脱氧葡萄糖、脱氧毛地黄糖(diginose)、毛地黄糖、洋地黄毒素糖(digitoxose)、依瓦糖(evalose)、依乌咪糖(evemitrose)、果寡糖、半乳寡糖(galto-oligosaccharide)、龙胆三糖、龙胆二糖、葡聚糖、糖原、肝糖、金缕梅糖、肝素、菊糖、异左旋葡萄糖酮、异麦芽糖、异麦芽三糖、异葡糖基麦芽糖、曲二糖、乳糖、乳糖胺、乳糖二胺、昆布二糖、左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮、β-麦芽糖、麦芽三糖、甘露聚糖-寡糖、甘露三糖、松三糖、蜜二糖、胞壁酸、碳霉糖、脱氧阿洛糖(mycinose)、神经氨酸、黑曲霉糖、野艽霉素、诺维糖(noviose)、齐墩果糖、潘糖、泊雷糖、车前糖、樱草糖(pnmeverose)、棉子糖、玫瑰醇糖(rhodinose)、芦丁糖、沙门糖(sarmentose)、景天庚醛糖、景天庚糖、茄三糖、槐糖、水苏糖、链霉糖、蔗糖、海藻二糖(am-trehalose)、海藻糖胺、松二糖、泰威糖(tyvelose)、木二糖或伞形糖。

L₁、L₂和/或L₃可包含多肽。多肽可为针对细胞受体的配体，例如，为精胺酰基甘胺酰基天冬胺酸(RGD)或针对转铁蛋白受体(TfR)的包含转铁蛋白的TfR结合结构域的配体。多肽可为抗体。

L₁、L₂和L₃可独立地包含连接体，所述连接体由以下组成

-(A-B-Z)_n-D-

其中

A和D在每次出现时独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、NHC(O)、CH₂、CH₂NH或CH₂O；

B为不存在、亚烷基、经取代的亚烷基，其中一或多个亚甲基可被O、S、S(O)、SO₂、N(R^N)、C(R')＝C(R")、C≡C或C(O)中的一个或多个间断或终止，其中R'和R"各自独立地为H、C₁-C₆烷基、OH、SH或N(R^N)₂，且R^N在每次出现时独立为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或苄基；

Z为不存在、NH、O、S、CH₂、C(O)O、C(O)NH、NHCH(R^a)C(O)、C(O)CH(R^a)NH、CO、CH＝NO或杂环基，其中R^a为H或氨基酸侧链；且

n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。

L₂或L₃或两者可包含连接体，所述连接体包含聚乙二醇。优选地，L₂或L₃或两者包含连接体，所述连接体包含酰胺键。更优选地，L₂或L₃或两者包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₄(CO)NH(CH₂)₃NH(CO)(CH₂)₂O-，且配体为GalNAc。优选地，L₁包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₁₀O-且配体为胆固醇。最优选地，L₁包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₁₀O-，且L₁配体为胆固醇，且L₂和L₃两者包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₄(CO)NH(CH₂)₃NH(CO)(CH₂)₂O-，且相关联的配体为GalNAc。

描述的另一方面为制备式45所示多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使氨基三醇化合物

与亲脂体42反应

ii.从步骤i的产物中移除羟基保护基；

iii.使步骤ii的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

iv.将氨基保护基添加到步骤iii的产物中；

v.使用1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺-氢氯化物(EDC)和羟基苯并三唑(HOBT)使步骤iv的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

vi.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤v的产物与GalNAc酸反应

用于所述方法的起始物质优选的是具有式1、5或9的结构的氨基三醇：

描述的另一方面为制备式53所示多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使氨基三醇化合物

与n-Bu4NF反应，

ii.使步骤i的产物与CH₃C(OCH₃)₂CH₃和对甲苯磺酸反应，

iii.使步骤ii的产物与LiBH₄反应，

iv.使步骤iii的产物与亲脂体42反应，

v.从步骤iv的产物中移除羟基保护基；

vi.使步骤v的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

vii.将氨基保护基添加到步骤vi的产物中；

viii.使用EDC和HOBT使步骤viii的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

ix.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤ix的产物与GalNAc酸反应

方法优选地起始于具有式13、19或30的结构的氨基三醇化合物：

描述的另一方面为制备式45所示多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使具有式38的氨基三醇化合物

与亲脂体42反应，

ii.从步骤i的产物中移除羟基保护基；

iii.使步骤ii的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

iv.将氨基保护基添加到步骤iii的产物中；

v.使用EDC和HOBT使步骤iv的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

vi.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤v的产物与GalNAc酸反应

描述的另一方面为药物组合物，其包含由式I、II或III的氨基三醇组成的化合物，

其中R包含治疗性分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、多肽或亲脂体。所述药物组合物可进一步包含药学上可接受的抗衡离子或药学上可接受的赋形剂。优选地，治疗性分子为RNA，更优选地为双链siRNA。双链siRNA可包含UNA。优选地，L₂和L₃配体为碳水化合物，最优选地为GalNAc或半乳糖。

描述的另一方面为治疗疾病的方法，包含给予治疗有效量的药物组合物，所述药物组合物包含由式I、II或III的氨基三醇组成的化合物，

其中R包含治疗性分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、多肽或亲脂体。化合物可包含敲除靶基因的表达的RNA，所述靶基因例如因子VII、Eg5、PCSK9、TPX2、apoB、SAA、TTR、RSV、PDGFβ、Erb-B、Src、CRK、GRB2、RAS、MEKK、JNK、RAF、Erkl/2、PCNA(p21)、MYB、JUN、FOS、BCL-2、细胞周期蛋白D、VEGF、EGFR、细胞周期蛋白A、细胞周期蛋白E、WNT-1、β-连环蛋白、c-MET、PKC、NFKB、STAT3、存活素、Her2/Neu、拓扑异构酶I、或拓扑异构酶IIα；或p73的突变基因、p21(WAFl/CIPl)、p27(KIPl)、PPM1D、RAS、小窝蛋白I、MIB I、MTAI、M68或p53肿瘤抑制基因。药物组合物优选地经皮下给药。

附图说明

图1展示式IIIa的氨基三醇的合成。

图2展示式IIIb的氨基三醇的合成。

图3展示式IIIc的氨基三醇的合成。

图4展示式Ia的氨基三醇的合成。

图5展示式Ib的氨基三醇的合成。

图6展示式Ib的氨基三醇的合成。

图7展示式Ic的氨基三醇的合成。

图8展示化合物1的合成。

图9展示化合物5的合成。

图10展示化合物9的合成。

图11展示中间体5到7的合成。

图12展示中间体5到7的水解的产物。

图13展示式IIa的氨基三醇的合成。

图14展示胆固醇连接体片断42的制备。

图15展示基于氮杂环丁烷的/胆固醇结合物45的合成。

图16展示基于氮杂环丁烷的/胆固醇结合物48的合成。

图17展示基于氮杂环丁烷的/胆固醇结合物51的合成。

图18展示基于哌啶的/胆固醇结合物54的合成。

图19展示基于哌啶的/胆固醇结合物57的合成。

图20展示基于哌啶的/胆固醇结合物60的合成。

图21展示基于哌啶的/胆固醇结合物63的合成。

图22展示基于环己烷的/胆固醇结合物66的合成。

图23展示用于将初始胆固醇加成物转换成图15到22中提到的结合物45、48、51、54、57、60、63和66的其余步骤。

图24A展示将RNA引入到图15到17的基于氮杂环丁烷的/胆固醇结合物的溶液相合成。

图24B继续展示图24A中展示的溶液相合成。

图25A展示将RNA引入到图15到17的基于氮杂环丁烷的/胆固醇结合物的固相合成。

图25B继续展示图25A中展示的固相合成。

具体实施方式

本文中描述用于在皮下给药之后将治疗性分子递送到受试者的身体中的靶细胞的多配体试剂。

多配体试剂包含作为共价结合的取代基的治疗性分子。优选的治疗性分子为生物活性多核苷酸或寡核苷酸，例如基因组DNA、mRNA、mRNA的DNA拷贝(cDNA)、双链短干扰RNA(siRNA)、部分双链短发夹RNA(shRNA)、单链反义RNA或微RNA(miRNA)的片段。更优选地，治疗性分子为能够在进入表达靶基因的细胞之后通过干扰mRNA功能而敲除靶基因的表达的siRNA，所述靶基因编码与siRNA的一个链的序列互补的mRNA。寡核苷酸的长度(nt)可为10到10,000nt、10到1,000nt、10到500nt，优选地15到100nt，最优选地15到35nt。

多配体试剂还包含一组配体。在生物化学和药理学中，配体为与生物分子形成复合物以服务于生物目的的物质。在蛋白质配体结合中，配体通常为结合到靶蛋白上的位点的信号触发分子。结合通过分子间力发生，例如离子键、氢键和范德华力。对接(关联)通常为可逆的(解离)，且通过解离常数(K_D)来表征。K_D的值与配体与受体之间的结合强度(亲和力)成反比相关，因此，K_D的值越小，配体与受体的亲和力越大。配体包括底物、抑制剂、活化剂和神经递质。配体结合通常通过配体浓度来表征，在所述浓度下，受体结合位点的一半被占据，被称为IC50，其与解离常数相关但不相同。通过拥有一个以上的配体，多配体试剂比单个配体独自结合的程度大得多(即，具有更低的K_D值)。多配体试剂的亲和力的增强大幅地大于单配体。

本文所述的多配体试剂为由式I、II或III的氨基三醇组成的化合物，

其中R包含生物活性分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、多肽或亲脂体。

式I的氨基三醇可具有式Ia、Ib或Ic的结构：

式II的氨基三醇可具有式IIa的结构：

式III的氨基三醇具有式IIIa、IIIb或IIIc的结构：

生物活性分子优选的是治疗性分子，更优选地选自抗体、多核苷酸、激素、抗生素或分子量小于1000道尔顿的药物。最优选地，生物活性分子为RNA分子。RNA分子可由有义链和反义链组成。氨基三醇可在有义链的3'端、有义链的5'端、反义链的3'端或反义链的5'端处共价连接。RNA分子可包含经修饰的核苷酸，例如至少一个UNA。

R优选地进一步包含具有结构-O-P(Z')(Z")-O-的磷酸部分，其中Z'和Z"在每次出现时独立地为O或S，且其中磷酸部分共价连接到RNA分子的3'端或5'端。R、L₁、L₂或L₃中的一个或多个优选地进一步包含连接体，所述连接体包含结构

-(A-B¹-Z)_n-D¹-，或

-D¹-B¹-D¹'-E-D²'-B²-D²-，

其中

A、D¹、D¹'、D²、D²'在每次出现时独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、NHC(O)、CH₂、CH₂NH或CH₂O；

B¹和B²在每次出现时为不存在、亚烷基、经取代的亚烷基，其中一或多个亚甲基可被O、S、S(O)、SO₂、N(R^N)、C(R')＝C(R")、C≡C或C(O)中的一个或多个间断或终止，其中R'和R"各自独立地为H、C₁-C₆烷基、OH、SH或N(R^N)₂，且R^N在每次出现时独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或苄基；

Z为不存在、NH、O、S、CH₂、C(O)O、C(O)NH、NHCH(R^a)C(O)、C(O)CH(R^a)NHCO、CH＝NO或杂环基，其中R^a为H或氨基酸侧链；

E为-CH₂N(E^L)CH₂-，其中E^L为-D³-B³-D³'-R^x，其中D³和D³'在每次出现时各自独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、OC(O)O、NHC(O)、NHC(O)NH、NHC(O)O、CH₂、CH₂NH或CH₂O，且R^x为胆固醇基或阳离子脂质；且

n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。

连接体可进一步包含式IV、V或VI的氨基三醇，

其中L₄、L₅、L₆和L₇在每次出现时独立地包含结构

-(A-B¹-Z)_n-D¹-，或

-D¹-B¹-D¹'-E-D²'-B²-D²-，

其中

A、D¹、D¹'、D²、D²'在每次出现时独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、NHC(O)、CH₂、CH₂NH或CH₂O；

B¹和B²在每次出现时为不存在、亚烷基、经取代的亚烷基，其中一或多个亚甲基可被O、S、S(O)、SO₂、N(R^N)、C(R')＝C(R")、C≡C或C(O)中的一个或多个间断或终止，其中R'和R"各自独立地为H、C₁-C₆烷基、OH、SH或N(R^N)₂，且R^N在每次出现时独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或苄基；

Z为不存在、NH、O、S、CH₂、C(O)O、C(O)NH、NHCH(R^a)C(O)、C(O)CH(R^a)NH、CO、CH＝NO或杂环基，其中R^a为H或氨基酸侧链；

E为-CH₂N(E^L)CH₂-，其中E^L为-D³-B³-D³'-R^x，其中D³和D³'在每次出现时各自独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、OC(O)O、NHC(O)、NHC(O)NH、NHC(O)O、CH₂、CH₂NH或CH₂O，且R^x为胆固醇基或阳离子脂质；且

n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。

L₁、L₂和L₃中的一个或多个可包含亲脂体。亲脂体选自胆固醇基、胆酸、金刚烷乙酸、1-芘丁酸、二氢睾酮、1,3-双-O(十六烷基)甘油、香叶基氧基己基、十六烷基甘油、冰片、薄荷醇、1,3-丙二醇、十七烷基、棕榈酸、肉豆蔻酸、O-3-(油酰基)石胆酸、O-3-(油酰基)胆烯酸、二甲氧基三苄基和吩噁嗪。优选的亲脂体为胆固醇基，例如胆固醇。

L₁、L₂和L₃中的一个或多个可包含碳水化合物。碳水化合物优选为选自以下的单糖：GalNAc、阿洛糖、阿卓糖、阿拉伯糖、克拉定糖、赤藓糖、赤藓酮糖、果糖、D-岩藻糖醇、L-岩藻糖醇、岩藻糖胺、岩藻糖、墨角藻糖、半乳糖胺、D-半乳糖胺醇、半乳糖、葡糖胺、N-乙酰基-葡糖胺、葡糖胺醇、葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸酯、古洛糖甘油醛、L-甘油-D-甘露糖-庚糖、甘油、甘油酮、古洛糖、艾杜糖、来苏糖、甘露糖胺、甘露糖、甘露糖-6-磷酸酯、阿洛酮糖、奎诺糖、奎诺糠胺、鼠李糖醇、鼠李糖胺、鼠李糖、核糖、核酮糖、景天庚醛糖、山梨糖、塔格糖、塔罗糖、酒石酸、苏糖、木糖和木酮糖。单糖优选为D-构型或L-构型。单糖可选自脱氧糖、氨基糖、硫糖、硒糖、碲糖、氮杂糖、亚氨基糖、磷酸糖、磷杂糖、C-经取代的单糖、不饱和单糖、醛醇、醛糖酸、酮糖酸、糖醛酸或醛糖二酸。碳水化合物可为二糖、三糖或多糖，包含阿比可糖、阿卡波糖、阿奴色糖、胶淀粉、直链淀粉、芹菜糖、阿卡诺糖、蛔糖、抗坏血酸、波伊文糖、纤维二糖、纤维二糖、纤维素、马铃薯三糖、查耳糖、壳多糖、可立糖、环糊精、磁麻糖、糊精、2-脱氧核糖、2-脱氧葡萄糖、脱氧毛地黄糖、毛地黄糖、洋地黄毒素糖、依瓦糖、依乌咪糖、果寡糖、半乳寡糖、龙胆三糖、龙胆二糖、葡聚糖、糖原、肝糖、金缕梅糖、肝素、菊糖、异左旋葡萄糖酮、异麦芽糖、异麦芽三糖、异葡糖基麦芽糖、曲二糖、乳糖、乳糖胺、乳糖二胺、昆布二糖、左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮、β-麦芽糖、麦芽三糖、甘露聚糖-寡糖、甘露三糖、松三糖、蜜二糖、胞壁酸、碳霉糖、脱氧阿洛糖、神经氨酸、黑曲霉糖、野艽霉素、诺维糖、齐墩果糖、潘糖、泊雷糖、车前糖、樱草糖、棉子糖、玫瑰醇糖、芦丁糖、沙门糖、景天庚醛糖、景天庚糖、茄三糖、槐糖、水苏糖、链霉糖、蔗糖、海藻二糖、海藻糖胺、松二糖、泰威糖、木二糖或伞形糖。优选地，碳水化合物为GalNAc或D-半乳糖。

L₁、L₂和/或L₃可包含多肽。多肽可为针对细胞受体的配体，例如为RGD或针对TfR的包含转铁蛋白的TfR结合结构域的配体。多肽可为抗体。

L₁、L₂和L₃可独立地包含连接体，所述连接体由以下组成

-(A-B-Z)_n-D-

其中

A和D在每次出现时独立地为不存在、CO、NH、O、S、OC(O)、NHC(O)、CH₂、CH₂NH或CH₂O；

B为不存在、亚烷基、经取代的亚烷基，其中一个或多个亚甲基可被O、S、S(O)、SO₂、N(R^N)、C(R')＝C(R")、C≡C或C(O)中的一个或多个间断或终止，其中R'和R"各自独立地为H、C₁-C₆烷基、OH、SH或N(R^N)₂，且R^N在每次出现时独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或苄基；

Z为不存在、NH、O、S、CH₂、C(O)O、C(O)NH、NHCH(R^a)C(O)、C(O)CH(R^a)NH、CO、CH＝NO或杂环基，其中R^a为H或氨基酸侧链；且

n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。

L₂或L₃或两者可包含连接体，所述连接体包含聚乙二醇。优选地，L₂或L₃或两者包含连接体，所述连接体包含酰胺键。更优选地，L₂或L₃或两者包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₄(CO)NH(CH₂)₃NH(CO)(CH₂)₂O-，且配体为GalNAc。优选地，L₁包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₁₀O-，且配体为胆固醇。最优选地，L₁包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₁₀O-，且L₁配体为胆固醇，且L₂和L₃两者包含连接体，所述连接体包含-O(CH₂)₄(CO)NH(CH₂)₃NH(CO)(CH₂)₂O-，且相关联的配体为GalNAc。

定义

“至少一个”意味着一个或多个(例如1到3个、1到2个或1个)。

“组合物”包括包含指定量的指定成分的产物，以及由指定量的指定成分的组合直接或间接产生的任何产物。

“与……组合”在用于描述本发明的治疗方法中式1、I和II的化合物与其它药剂的给药时，意指式1、I和II的化合物与其它药剂以分开的剂型依次或同时给药，或以同一剂型同时给药。

“哺乳动物”意指人类或其它哺乳动物，或意指人类。

“患者”包括人类和其它哺乳动物，优选地人类。

“烷基”为饱和或不饱和的直链或支链烃链。

在多个实施例中，烷基具有1到18个碳原子，即，C₁-C₁₈基团、或C₁-C₁₂基团、C₁-C₆基团或C₁-C₄基团。在多个实施例中，烷基独立地具有零个分支(即，是直链)、一个分支、两个分支或大于两个分支。“烯基”意指可具有一个双键、两个双键、多于两个双键的不饱和烷基。“炔基”为可具有一个三键、两个三键或多于两个三键的不饱和烷基。烷基链可任选被1个取代基(即，烷基为经单取代的)，或1到2个取代基，或1到3个取代基，或1到4个取代基等取代。取代基可选自由以下组成的组：羟基、氨基、烷基氨基、冰片基、羧基、硝基、氰基和类似基团。当烷基并入一个或多个杂原子时，烷基在本文中被称为杂烷基。当烷基上的取代基是烃时，那么所得基团简称为经取代的烷基。在多个方面中，包含取代基的烷基具有小于25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8或7个碳。

“低级烷基”意指在链中具有一至六个碳原子的基团，所述链可为直链或支链。合适烷基的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基和己基。

“烷氧基”意指烷基-O-基团，其中烷基如上文所定义。烷氧基的非限制性实例包括：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基和庚氧基。经由醚氧键结至母体部分。

“烷氧基烷基”意指烷氧基-烷基-基团，其中烷氧基和烷基如先前所描述。优选的烷氧基烷基包含低级烷基。经由烷基键结至母体部分。

“烷芳基”意指烷基-芳基-基团，其中烷基和芳基如先前所描述。优选的烷基芳基包含低级烷基。经由芳基键结至母体部分。

“氨基烷基”意指经由烷基键结至母体部分的NH₂-烷基-基团，其中烷基如上文所定义。

“羧基烷基”意指经由烷基键结至母体部分的HOOC-烷基-基团，其中烷基如上文所定义。

“市售的化学物质”和用于本文中所阐述实例的化学物质可从标准商业来源获得。

“化学文献中所描述的化合物”可通过所属领域的普通技术人员已知的关于化合物和化学反应的参考书和数据库来鉴别。详细描述对本文所公开的化合物的制备有用的反应物的合成或提供对描述本文所公开的化合物的制备的产品的参考的合适的参考书籍和论文包括(例如)Wagner，《合成有机化学(SYNTHETIC ORGANIC CHEMISTRY)》，John Wiley，纽约，1953；Sandler，《有机官能团制备(ORGANIC FUNCTIONAL GROUP PREPARATIONS)》第2版，学术出版社，纽约，1983；House，《现代合成反应(MODERN SYNTHETIC REACTIONS)》第2版，加拿大，门洛帕克，华盛顿州本杰明，1972；Glichrist，《杂环化学(HETEROCYCLICCHEMISTRY)》第2版，John Wiley and Sons，纽约1992；March，《高级有机化学：反应、机理和结构(ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY:REACTIONS,MECHANISMS AND STRUCTURE)》第5版，Wiley Interscience，纽约2001。

“卤代”意指氟代、氯代、溴代或碘代。优选的是氟代、氯代或溴代，并且更优选的是氟代和氯代。

“卤素”意指氟、氯、溴或碘。优选的是氟、氯和溴。

“杂烷基”是含有碳和至少一个杂原子的饱和或不饱和直链或支链。在多个实施例中，杂烷基具有一个杂原子，或1或2个杂原子，或1、2或3个杂原子，或1、2、3或4个杂原子。在一个方面中，杂烷基链含有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18(即，1到18)元原子(碳原子和杂原子)，且在多个实施例中含有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12(1到12)或1到6或1到4元原子。在多个实施例中，杂烷基独立地不具有分支(即，是直链)、具有一个分支、两个分支或大于两个分支。独立地，在一个实施例中，杂烷基是饱和的。在另一个实施例中，杂烷基是不饱和的。在多个实施例中，不饱和杂烷基可具有一个双键、两个双键、大于两个双键，和/或一个三键、两个三键或大于两个三键。杂烷基链可为经取代的或未经取代的。在一个实施例中，杂烷基链为未经取代的。在另一个实施例中，杂烷基链为经取代的。经取代的杂烷基链可具有1个取代基(即，通过单取代)，或可具有例如1到2个取代基、或1到3个取代基、或1到4个取代基。示例性杂烷基取代基包括酯(-C(O)OR)和羰基(-C(O)-)。

“羟基烷基”意指HO-烷基-基团，其中烷基如先前所定义。优选的羟基烷基含有低级烷基。合适的羟基烷基的非限制性实例包括羟甲基和2-羟乙基。

“水合物”是其中溶剂分子是H₂O的溶剂合物。

“亲脂性分子”和“脂质”意指包括脂肪酸的酯且特征为不可溶于水但可溶于许多有机溶剂中的有机化合物。脂质通常分成至少三类：(1)“简单脂质”，其包括脂肪和油以及蜡；(2)“化合物脂质”，其包括磷脂和糖脂；和(3)“衍生脂质”，如类固醇。

“溶剂合物”意指本发明化合物与一个或多个溶剂分子的物理性缔合。此物理性缔合涉及不同程度的离子和共价键结，包括氢键结合。在某些情况下，溶剂合物将能够分离，例如当一个或多个溶剂分子并入结晶固体的晶格中时。“溶剂合物”涵盖溶液相和可分离的溶剂合物两者。合适溶剂合物的非限制性实例包括乙醇合物、甲醇合物等等。

“经脂质包封”可意指提供完全包封、部分包封或完全包封和部分包封两者的治疗性核酸(如mRNA)的脂质粒子。在一优选实施例中，核酸(例如，mRNA)完全包封于脂质粒子中。

“脂质结合物”意指抑制脂质粒子聚集的结合的脂质。这类脂质结合物包括(但不限于)PEG-脂质结合物，如与二烷氧基丙基偶联的PEG(例如，PEG-DAA结合物)、与二酰基甘油偶联的PEG(例如，PEG-DAG结合物)、与胆固醇偶联的PEG、与磷脂酰乙醇胺偶联的PEG和与神经酰胺偶联的PEG；阳离子PEG脂质；聚噁唑啉(POZ)-脂质结合物；聚酰胺寡聚物(例如，ATTA-脂质结合物)和其混合物。PEG或POZ可直接结合到脂质或可经由连接体部分连接到脂质。可使用适合于将PEG或POZ偶联到脂质的任何连接体部分，包括例如含有非酯的连接体部分和含有酯的连接体部分。在某些优选实施例中，使用不含酯的连接体部分，如酰胺或氨基甲酸酯。

术语“经取代的”意味着经除氢外的指定基团，或一个或多个基团、部分或可各自(例如)独立选择的相同或不同的基团取代。

如本文所使用的“核苷酸”在本领域中被认为包括天然碱基(标准)和在本领域中熟知的经修饰的碱基。此类碱基通常位于核苷酸糖部分的1'位置处。核苷酸通常包含碱基、糖和磷酸基。核苷酸可未经修饰或在糖、磷酸和/或碱基部分处经修饰，还可互换地称为核苷酸类似物、经修饰的核苷酸、非天然核苷酸、非标准核苷酸等互换。可引入到核酸分子的碱基修饰的一些非限制性实例包括：肌苷、嘌呤、吡啶-4-酮、吡啶-2-酮、苯基、假尿嘧啶、2,4,6-三甲氧基苯、3-甲基尿嘧啶、二氢尿苷、萘基、氨基苯基、5-烷基胞苷(例如，5-甲基胞苷)、5-烷基尿苷(例如，核糖胸苷)、5-卤代尿苷(例如，5-溴代尿苷)或6-氮杂嘧啶或6-烷基嘧啶(例如，6-甲基尿苷)、丙炔等。在此方面中的“经修饰的碱基”意指在1'位置或其等效物处的除腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶外的核苷酸碱基。

“核酸”指代单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸和其聚合物。该术语涵盖含有已知的核苷酸类似物或经修饰的主链残基或键的核酸，它们为合成的、天然存在和非天然存在的，具有与参考核酸类似的结合特性，且以类似于参考核苷酸的方式代谢。此类类似物的实例包括但不限于硫代磷酸酯、磷酰胺酯、膦酸甲酯、手性膦酸甲酯、2-O-甲基核糖核苷酸以及肽-核酸(PNA)。

“RNA”意指包含至少一个核糖核苷酸残基的分子。“核糖核苷酸”意指在β-D-核糖-呋喃糖部分的2'位置处具有羟基的核苷酸，或其中不存在β-D-核糖-呋喃糖的C2'-C3'键的非环类似物(UNA)。该术语包括双链RNA、单链RNA、经分离的RNA，例如部分纯化的RNA、基本纯的RNA、合成的RNA、以重组方式产生的RNA以及通过添加、删除、取代和/或改变一或多个核苷酸而得到的与天然存在的RNA不同的改变的RNA。此类改变可包括添加非核苷酸物质，例如在干扰RNA的末端或例如在RNA的一个或多个核苷酸内部添加非核苷酸物质。本发明的RNA分子中的核苷酸也可包含非标准核苷酸，例如非天然存在的核苷酸或化学合成的核苷酸或脱氧核苷酸。这些改变的RNA可被称作类似物或天然产生的RNA的类似物。如本文所使用，术语“核糖核酸”和“RNA”指代含有至少一个核糖核苷酸残基的分子，所述核糖核苷酸残基包括siRNA、反义RNA、单链RNA、微RNA、mRNA、非编码RNA和多价RNA。

如本文所使用，互补核苷酸碱基为彼此形成氢键的一对核苷酸碱基。在RNA中，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)或尿嘧啶(U)配对，且鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。核酸的互补片段或链彼此杂交(由氢键结合)。“互补”意指可通过传统的Watson-Crick或其他非传统的结合模式与另一核酸序列形成氢键的核酸。

“反义核酸”意指借助于RNA-RNA或RNA-DNA或RNA-PNA(蛋白质核酸)相互作用而结合到目标RNA并改变目标RNA的活性的非酶促核酸分子。通常，反义分子沿反义分子的单个相邻序列与靶序列互补。但是，在某些实施例中，反义分子可结合至底物，使得底物分子形成环，和/或反义分子可结合使得反义分子形成环。因此，反义分子可与两个(或甚至更多个)非相邻的底物序列互补，或反义分子的两个(或甚至更多个)非相邻的序列部分可与靶序列互补，或者两种情况都存在。另外，反义DNA可用于借助于DNA-RNA相互作用而靶向RNA，借此活化核糖核酸酶H，所述核糖核酸酶H分解双链中的目标RNA。反义寡核苷酸可包含一个或多个核糖核酸酶H活化区域，所述活化区域能够活化目标RNA的核糖核酸酶H裂解。可经由使用单链DNA表达载体或其等效物而化学地合成或表达反义DNA。“反义RNA”为具有与靶基因mRNA互补的序列的RNA链，所述序列可通过结合至靶基因mRNA而诱导RNAi。“反义RNA”为具有与靶基因mRNA互补的序列的RNA链，且其被认为通过结合至靶基因mRNA而诱导RNAi。“有义RNA”具有与反义RNA互补的序列，且其退火为其互补反义RNA以形成iNA。这些反义和有义RNA已经使用RNA合成器常规地合成。

微RNA(miRNA)为长度为21到23个核苷酸的单链RNA分子，所述分子调节基因表达，miRNA由自DNA转录但不翻译成蛋白质的基因(非编码RNA)编码；实际上其自称为pri-miRNA的初级转录物处理成称为pre-miRNA的短茎环结构并最终成为功能性miRNA。成熟miRNA分子与一个或多个信使RNA(mRNA)分子部分地互补，且其主要功能为下调基因表达。

如本文所使用，有时称为短干扰RNA或沉默RNA的术语“小干扰RNA(siRNA)”用以指长度为16到40个核苷酸，在生物学中扮演多种角色的一类双链RNA分子。最值得注意的是，siRNA参与RNA干扰(RNAi)途径，其中其干扰特定基因的表达。除了其在RNAi途径中的作用之外，siRNA还在RNAi相关的途径中起作用，例如抗病毒机制或塑形基因组的染色质结构；这些途径的复杂度仅在此时阐明。

如本说明书中所使用，术语RNAi指代RNA依赖性基因沉默过程，所述过程由RNA诱导的沉默复合物(RISC)控制，且由细胞中的短双链RNA分子启动，其中其与催化性RISC组分argonaute相互作用。当双链RNA或RNA类iNA或siRNA为外源性(来自由具有RNA基因组的病毒的传染或来自经转染的iNA或siRNA)时，RNA或iNA直接导入至细胞质中，且由dicer酶裂解成短片段。起始dsRNA也可为内源性(起源于细胞中)，如自基因组中的RNA编码基因表达的pre-微RNA。来自此类基因的初级转录物首先处理以形成原子核中的pre-miRNA的特征性茎-环结构，接着导出到待由dicer酶裂解的细胞质。因此，两个dsRNA途径(外源性和内源性的)在RISC复合物处会合。RNA诱导的沉默复合物(RISC)的活性组分是被称作argonaute蛋白的核酸内切酶，所述argonaute蛋白裂解与其结合的siRNA或iNA互补的目标mRNA链。因为由dicer产生的片段为双链，理论上，其可各自产生功能性siRNA或iNA。但是，已知为引导链的两个链中的仅一者结合argonaute蛋白且引导基因沉默。其它防引导链或过客链在RISC活化期间降低。

还在本发明的范围内的是本发明的化合物的多晶型物(即，式I化合物的多晶型物在本发明的范围内)。

预期本发明化合物的所有立体异构体(例如，几何异构体，光学异构体等)(包括化合物的盐、溶剂合物和前药以及前药的盐和溶剂合物的那些化合物)，例如可由于多个取代基上的不对称碳而存在的那些化合物，包括对映异构形式(可甚至在缺乏不对称碳的情况下存在)、旋转异构形式、阻转异构体和非对映异构形式在本发明的范围内。本发明的化合物的个别立体异构体可(例如)大体上不含其它异构体，或可掺合(例如)为外消旋体或与所有其它或其他所选择的立体异构体掺合。本文中化合物的手性中心可具有S或R构型。术语“盐”、“溶合物”等的使用意欲同等地适用于所公开的化合物的对映异构体、立体异构体、旋转异构体、互变异构体、外消旋体或前药的盐和溶合物。

可用作化疗剂(抗瘤形成试剂)的化合物的类别包括：烷化剂、抗代谢物、天然产物和其衍生物、激素和类固醇(包括合成类似物)和合成物。这些类别内的化合物的实例在下文中给出。

合成方法

描述的另一方面为制备式45所示多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使氨基三醇化合物

与亲脂体42反应

ii.从步骤i的产物中移除羟基保护基；

iii.使步骤ii的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

iv.将氨基保护基添加到步骤iii的产物中；

v.使用EDC和HOBT使步骤iv的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

vi.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤v的产物与GalNAc酸反应

用于所述方法的起始物质优选的是具有式1、5或9的结构的氨基三醇：

描述的另一方面为制备式53所示多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使氨基三醇化合物

与n-Bu4NF反应，

ii.使步骤i的产物与CH₃C(OCH₃)₂CH₃和对甲苯磺酸反应，

iii.使步骤ii的产物与LiBH₄反应，

iv.使步骤iii的产物与亲脂体42反应，

v.从步骤iv的产物中移除羟基保护基；

vi.使步骤v的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

vii.将氨基保护基添加到步骤vi的产物中；

viii.使用EDC和HOBT使步骤viii的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

ix.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤ix的产物与GalNAc酸反应

方法优选地起始于具有式13、19或30的结构的氨基三醇化合物：

描述的另一方面为制备式45所示多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使具有式38的氨基三醇化合物

与亲脂体42反应，

ii.从步骤i的产物中移除羟基保护基；

iii.使步骤ii的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

iv.将氨基保护基添加到步骤iii的产物中；

v.使用EDC和HOBT使步骤iv的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

vi.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤v的产物与GalNAc酸反应

用于给药的组合物和制剂

本文中描述的另一方面为包含由式I、II或III的氨基三醇组成的化合物的药物组合物，

其中R包含治疗性分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、多肽或亲脂体。所述药物组合物可进一步包含药学上可接受的抗衡离子或药学上可接受的赋形剂。优选地，治疗性分子为RNA，更优选地为双链siRNA。双链siRNA可包含UNA。优选地，L₂和L₃配体为碳水化合物，最优选地l'-O-(N-乙酰基-D-半乳糖胺)或l'-O-(D-半乳糖)。

本文中的描述的组合物可通过多种途径给药，例如经由静脉内、肠胃外、腹膜内或局部途径而实现全身递送。在一些实施例中，siRNA可在靶组织(例如肺或肝脏)的细胞中或发炎组织中经细胞内递送。在一些实施例中，本发明提供用于体内递送siRNA的方法。核酸-脂质组合物可经静脉内、皮下或腹膜内给予受试者。在一些实施例中，本发明提供将干扰RNA体内递送到哺乳动物受试者的肺的方法。

本发明的组合物和方法可通过多种经粘膜给药方式给予受试者，包括经口、经直肠、经阴道、鼻内、肺内、或经皮或皮肤递送，或通过局部递送到眼睛、耳朵、皮肤或其它粘膜表面。在本发明的一些方面中，粘膜组织层包括上皮细胞层。上皮细胞可为肺部的、气管的、支气管的、齿槽的、鼻的、颊内的、表皮的或肠胃的。本发明的组合物可使用常规致动器给药，例如机械喷雾器装置，以及加压的、电动的或其它类型的致动器。组合物优选地通过注射经皮下给药。

在一些实施例中，本发明为包括含有本发明的组合物的溶液和用于经肺部、经粘膜或鼻内喷雾剂或气雾剂的致动器的医药产品。

本发明的组合物的剂型可为液态，采用液滴或乳液的形式，或采用气雾剂的形式。

本发明的组合物的剂型可为固体，所述固体可在给药之前在液体中复水。固体可作为散剂给药。固体可采用胶囊、片剂或凝胶的形式。

生物活性试剂可分散于基质或媒介物中，所述基质或媒介物可包含具有分散活性剂和任何所要添加剂的能力的亲水性化合物。基质可选自广泛范围的合适的载剂，包括但不限于多元羧酸的共聚物或其盐，具有其它单体(例如，(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸等)的羧酸酸酐(例如，顺丁烯二酸酐)，亲水性乙烯基聚合物如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮，纤维素衍生物如羟甲基纤维素、羟丙基纤维素等，和天然聚合物如壳聚糖、胶原蛋白、海藻酸钠、明胶、透明质酸及其无毒性金属盐。通常，可生物降解聚合物选自基质或载体，例如聚乳酸、聚(乳酸-乙醇酸)共聚物、聚羟基丁酸、聚(羟基丁酸-乙醇酸)共聚物和其混合物。替代或另外地，例如聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等的合成脂肪酸酯可用作载体。亲水性聚合物和其它载体可单独使用或以组合形式使用，且可通过部分结晶、离子键合、交联等方式赋予载体增强的结构完整性。载体可以多种形式提供，包括直接应用到鼻黏膜的流体或黏稠溶液、凝胶、膏体、粉剂、微球体和薄膜。在此上下文中所选择的载体的使用可导致促进生物活性试剂的吸收。

用于经粘膜、鼻或肺部递送的制剂可含有作为基质或赋形剂的亲水性低分子量化合物。此类亲水性低分子量化合物提供通道媒介，通过所述通道媒介，水溶性活性剂(例如生理学上的活性肽或蛋白质)可通过基质扩散到机体表面，所述活性剂在所述机体表面处被吸收。亲水性低分子量化合物任选地吸收来自黏膜或给药环境的水分，并且溶解水溶性活性肽。亲水性低分子量化合物的分子量为3,000到10,000道尔顿。亲水性低分子量化合物的实例包括多元醇化合物，例如低聚糖、二糖和单糖，包括蔗糖、甘露醇、乳糖、L-阿拉伯糖、D-赤藓糖、D-核糖、D-木糖、D-甘露糖、D-半乳糖、乳果糖、纤维二糖、龙胆二糖、甘油、聚乙二醇和其混合物。亲水性低分子量化合物的其它实例包括N-甲基吡咯啶酮、醇类(例如，寡聚乙烯醇、乙醇、乙二醇、丙二醇等)和其混合物。

本发明的组合物可可替代地含有根据需要接近生理条件的药学上可接受的载体物质，例如pH调整和缓冲剂、渗透压调节剂和润湿剂，例如，乙酸钠、乳酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、三乙醇胺油酸酯和其混合物。对于固体组合物，可使用常规无毒性药学上可接受的载体，包括(例如)药物级的甘露醇、乳糖、淀粉、硬脂酸镁、糖精钠、滑石、纤维素、葡萄糖、蔗糖、碳酸镁等。

在本文中描述的某些实施例中，生物活性试剂可在时间释放制剂中给药，例如在包括缓慢释放聚合物的组合物中给药。可将活性剂与保护其免受快速释放的载体一起配制，例如，控制释放媒介物如聚合物，微包封递送系统或生物粘着凝胶。在本发明的多种组合物中，可通过在延迟吸收的组合物药剂中包括(例如)单硬脂酸铝水凝胶和明胶而实现活性剂的长期递送。

本文中描述的另一方面为治疗疾病的方法，包含给予治疗有效量的药物组合物，所述药物组合物包含由式I、II或III的氨基三醇组成的化合物：

其中R包含治疗性分子，且L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自由以下组成的组的配体：碳水化合物、多肽或亲脂体。化合物可包含敲除选自由以下组成的组的靶基因的表达的RNA：因子VII、Eg5、PCSK9、TPX2、apoB、SAA、TTR、RSV、PDGFβ基因、Erb-B基因、Src基因、CRK基因、GRB2基因、RAS基因、MEKK基因、JNK基因、RAF基因、Erkl/2基因、PCNA(p21)基因、MYB基因、JUN基因、FOS基因、BCL-2基因、细胞周期蛋白D基因、VEGF基因、EGFR基因、细胞周期蛋白A基因、细胞周期蛋白E基因、WNT-1基因、β-连环蛋白基因、c-MET基因、PKC基因、NFKB基因、STAT3基因、存活素基因、Her2/Neu基因、拓扑异构酶I基因、拓扑异构酶IIα基因、p73基因中的突变、p21(WAFl/CIPl)基因中的突变、p27(KIPl)基因中的突变、PPM1D基因中的突变、RAS基因中的突变、小窝蛋白I基因中的突变、MIB I基因中的突变、MTAI基因中的突变、M68基因中的突变、肿瘤抑制基因中的突变和p53肿瘤抑制基因中的突变。药物组合物优选地经皮下给药。

尽管已采用某些实施例来描述了本发明，且许多细节已经出于说明的目的而阐述，但对于所属领域的技术人员很明显的是，本发明包括其他实施例，且本文所述的一些细节可在不脱离本发明的情况下被极大地改变。本发明包括此类其他实施例、改变和等效物。具体地说，本发明包括特征、术语或各种说明性组分和实例的任何组合。

实例

本文所述的氨基三醇提供用于选择性类固醇/连接体连接的方式。上式Ia、Ib、Ic、II、IIIa、IIIb和IIIc的完全去保护基的化合物由图1到7中所示的反应式(1)到(7)中所描述的方法轻易地合成。化合物1、5、9、13、19和30提供不同的保护官能团，其中单个-OH部分是游离的以用于反应，或提供操控保护官能团以便允许单个-OH游离以用于反应的机会。这提供选择性地引入反应式(1)到(7)中所描述的L₁、L₂和L₃部分的机会。L₁为胆固醇基取代基，且L₂和L₃为GalNAc。

实例1

式IIIa的氨基三醇由根据图1中的反应式(1)中所示方法的反应来合成。

反应式(1)的起始物质化合物1根据图8中所示的方法制得，如Lee，2012，J OrgChem，77：3082-98中所描述的。从已知的环氧丙酮开始，该方法完成(2R,3S,4S)-3-羟基氮杂环丁烷。反应剂和条件如下：(a)NaN₃、NH₄Cl、2-甲氧基乙醇、水9:1，回流；(b)NaH、苄基溴、TBAI、THF，室温，1小时；(c)LiAlH₄、THF；(d)甲苯磺酰氯、三乙胺、CH₂Cl₂、室温；(e)2N HCl：甲醇，40℃；(f)TBSCl、三乙胺、DMAP、CH₂Cl₂；(g)PPh₃、DIAD、CH₂Cl₂，室温；(h)Na、萘、DME，-60℃；(i)醛(丁醛或壬醛)、三乙酰氧基硼氢化钠、ClCH₂CH₂Cl，室温；(j)TBAF、THF，室温；(k)PdCl₂、H₂、甲醇。

实例2

式IIIb的氨基三醇根据图2中的反应式(2)中所示方法来合成。

反应式(2)的起始物质化合物5根据图9中所示的方法制得，如Lee中所描述的。四元亚氨基糖的合成通过使L-甘油醛缩丙酮(a)与乙氧甲酰基亚甲基-三苯基膦于苯中回流进行维蒂希反应而开始，接着(b)在-78℃到0℃下，在CH₂Cl₂中进行二异丁基铝氢化物(DIBAL-H)还原以得到烯丙乙醇。(c)使用过氧化氢枯烯、(+)-L-酒石酸二异丙酯(DIPT)、四异丙醇钛(Ti(OiPr)₄)、

分子筛、CH₂Cl₂，-40℃，以及通过反应(d)与NaH、苄基溴、四丁铵碘(TBAI)于四氢呋喃(THF)在室温下反应1小时进行羟基保护而得到环氧化物。(e)采用叠氮化钠，采用于甲氧基乙醇:水9:1中的NH₄Cl₂在回流下使环氧化物开环，并通过(f)NaH、苄基溴、TBAI、THF在室温下对仲醇羟基进行苄基化1小时以得到苄基醚。(g)采用于THF中的LiAlH₄对叠氮基进行还原，并将所得氨基与(h)甲苯磺酰氯在三乙胺和CH₂Cl₂中反应以形成甲苯磺酸盐。(i)在40℃下于2N HC1：甲醇中移除中间体的缩丙酮保护基，并在叔丁基二甲基硅烷基氯化物(TBSCl)、三乙胺、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、CH₂Cl₂中将伯醇转化为硅烷醚33。通过Mitsunobu反应(k)联三苯-磷化氢、偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)、CH₂Cl₂、室温来完成环闭合为四元环，接着(1)在-60℃下采用Na、萘、二甲氧基乙烷(DME)还原移除N-甲苯磺酰基以得到氮杂环丁烷。采用丁醛和壬醛(m)在室温下于三乙酰氧基硼氢化钠、ClCH₂CH₂Cl中对氮杂环丁烷进行还原氨化，接着(n)在室温下采用四-正丁基铵氟化物(TBAF)、THF脱甲硅基而得到中间体。(o)通过PdCl₂和氢气于甲醇中对苄基保护基进行氢解而得到目标产物四元(2R,4R)-3-羟基氮杂环丁烷。

实例3

式IIIc的氨基三醇根据图3中的反应式(3)中所示方法来合成。

反应式(3)的起始物质化合物9根据图10中所示的方法制得，如Lee中所描述的。反应试剂和条件如下：(a)NaN₃、NH₄Cl、2-甲氧基乙醇、水9:1，回流；(b)NaH、苄基溴、TBAI、THF，室温，1小时；(c)LiAlH₄、THF；(d)甲苯磺酰氯、三乙胺、CH₂Cl₂，室温；(e)2N HCl：甲醇，40℃；(f)TBSCl、三乙胺、DMAP、CH₂Cl₂；(g)PPh₃、DIAD、CH₂Cl₂，室温；(h)Na、萘、DME，-60℃；(i)醛(丁醛或壬醛)、三乙酰氧基硼氢化钠、ClCH₂CH₂Cl，室温；(j)TBAF、THF，室温；(k)PdCl₂、氢气、甲醇。

实例4

式Ia的氨基三醇根据图4中的反应式(4)中所示方法来合成。

反应式(4)的起始物质化合物13根据Lohse，2000，J Chem Soc Perkin Trans，1:659-65中所描述的而制备，如图11和12中所示。图12的三个关键中间体5到7是根据图11中所示的方法来合成的。用于合成的起始物质为市售的被二叔丁基焦碳酸酯保护的4-氧代哌啶-3-甲酸乙酯氢氯化物。使用二异丙氨基锂(LDA)的处理产生可在更具反应性的5位使用2-(三甲基硅烷基)乙氧基甲基氯化物(SEM-Cl)选择性地烷基化的二价阴离子。根据图12中所示的方法，保护基的完全移除通过首先采用与于CH₂Cl₂中的50％TFA处理反应产物，接着在4M氢氯酸中水解而得到化合物。通过首先使用LiBH₄还原酯官能团，接着移除保护基而制得第二系列的衍生物。三个二羟甲基化合物还充当关键中间体的构型的正确指定的证明。

实例5

式Ib的各异构体的氨基三醇分别根据图5和6中所示的反应式(5)和(6)的方法来合成。反应式(5)和(6)的起始物质化合物19根据实例4所述使用Lohse的方法而制备。

实例6

式Ic的氨基三醇根据图7中的反应式(7)中所示的方法来合成。反应式(7)的起始物质化合物30根据实例4所述使用Lohse的方法而制备。

实例7

式IIa的化合物根据图13中的反应式(8)中所示的方法来合成。反应式(8)的起始物质化合物36根据Lichtenthaler，1968，ChemBer，101：1815-18和Zen，1969，Bull ChemSoc Japan，42：1761-62所述，通过在非水性条件下采用硝基乙醇(OH(CH₂)₂)NO₂)使戊二醛(CHO(CH₂)₃CHO)环化而制备。

实例8

标准GalNAc基序的改变被用于将标准2-氨基、2-羟基甲基-1,3-丙二醇基序交换为更刚性的立体化学和空间上所定义的氨基三醇替代物。本文中，所连接的胆固醇片断作为本说明书框架内的氨基三醇结构的实例而包括，用于通过类固醇部分来提供细胞特异性。

反应式(1)到(7)的化合物1、5、9、13、19和30提供不同的保护官能团，其中单个-OH部分为游离的以用于反应，或提供操控保护官能团以便允许单个-OH游离以用于反应的机会。这提供选择性地引入图1到7中所示的L₁、L₂和L₃部分的机会。

基于链可用性而选择10个碳的链长用于胆固醇部分与氨基三醇之间的连接链。这很容易发生，因为二醇极其常见且可非常容易转化成双亲电性物种。通过图14中所示的方法使用Wang，2013，Chemistry Asian J，8：101-07和Wang，2012，J Mater Chem，22：7529-36的方法使胆固醇与BrCH₂(CH₂)₈CH₂Br在KOH/THF中反应，或通过Wang，2011，Steroids，76：204-09和Jensen，2012，《J Liposome Res》，22：295-305的方法使用NaOH/DMF或THF来制备胆固醇连接链部分42。

实例9

经类固醇修饰/改变的氨基三醇GalNAc同类物的合成经得起如上文所描述的单点反应性且在此示于根据图15中所示反应而合成的化合物中。从被不同保护基保护的氮杂环丁烷氨基三醇1开始，硅烷基裂解(nBu₄NF)之后引入胆固醇-连接体片断42(NaH、THF或DMF)而得到43。苄基醚裂解(如上文的氨基三醇：氢气Pd/C的制备中所见)暴露先前封闭的伯和仲-OH基团(44)，这允许在应用图23中所概述的化学方法之后制备得到45。

类似地，基于氮杂环丁烷基的三个保护基保护的氨基三醇5(图16)和9(图17)反应以得到类固醇-结合物GalNAc类似物48(图16)和51(图17)。

实例10

基于哌啶的/胆固醇结合物的合成示于图18、19、20和21中。单保护基保护的二醇13(图18)为去封闭的(nBu₄NF)且二醇被保护为对应的缩丙酮化物从而得到14。酯的还原(LiBH₄)提供醇，该醇可与42烷基化以提供52。使用水性TFA移除缩酮和BOC基团以在应用图23中所描述的化学方法之后产生53，这通向所要的54。化合物19(图19)被还原和缩酮化以得到21，这通向57的结构。在保护为缩丙酮化物之后，当首先使用nBiqNF去除19的保护基以得到25时，从19(图20)实现替代的区域化学。SEM醚(nBiqNF)的去保护提供醇，该醇在使用42的烷基化之后产生58。使用水性TFA移除缩酮和BOC基团以在应用图23中所描述的化学方法之后产生59，这通向所要的60(图20)。

将被单保护基保护的哌啶-二醇30(图21)还原并将二醇保护为缩丙酮化物以得到32。使用42进行SEM-去保护基和烷基化产生61。使用水性TFA的处理裂解缩酮和BOC基团以提供62，这在应用图23的化学方法之后得到所要的63。

实例11

基于环己烷的胆固醇结合物的合成示于图22中。缩丙酮化物38使用42烷基化以得到64。使用水性TFA移除缩酮和BOC基团以提供65，这在应用图23中所描述的化学方法之后得到所要的66。

实例12

将RNA引入到氨基三醇结合物中的溶液相合成示于图24A和图24B中。通过氢气和钯移除氨基保护基。所得氨基与戊二酸酐和三乙胺反应以产生酰胺键和游离羧基。该产物与2,2,2-三氟乙酸全氟苯酯反应以产生具有五氟苯基离去基的酯。该产物与5-甲基膦酸氨基戊酯反应以产生氨基三醇结合物，该氨基三醇结合物具有游离磷酸基团以用于与核酸结合。

将RNA引入到氨基三醇结合物中的固相合成示于图25A和图25B中。通过H₂和钯移除氨基保护基。所得氨基与戊二酸酐和三乙胺反应以产生酰胺键和游离羧基。制备该产物以用于与固相核酸合成器反应。

Claims (14)

1.一种化合物，或其药学上可接受的盐，或其药物组合物，所述化合物由式I、II或III的氨基三醇组成：

其中：

R包含生物活性分子，所述生物活性分子是RNA分子，且

L₁、L₂和L₃在每次出现时独立地包含选自以下的配体：胆固醇配体和N-乙酰基-半乳糖胺(GalNAc)配体，

其中：

当L₁、L₂或L₃是GalNAc配体时，所述GalNAc配体包含包含–O(CH₂)₄(CO)NH(CH₂)₃NH(CO)(CH₂)₂O–的连接体，且

当L₁、L₂或L₃是胆固醇配体时，所述胆固醇配体包含包含–O(CH₂)₁₀O–的连接体。

2.根据权利要求1所述的化合物，其具有式Ia、Ib或Ic的结构：

3.根据权利要求1所述的化合物，其具有式IIa的结构：

4.根据权利要求1所述的化合物，其具有式IIIa、IIIb或IIIc的结构：

5.根据权利要求1所述的化合物，其中所述RNA分子由有义链和反义链组成。

6.根据权利要求5所述的化合物，其中所述氨基三醇共价连接在所述有义链的3'端、所述有义链的5'端、所述反义链的3'端或所述反义链的5'端处。

7.根据权利要求6所述的化合物，其中，R进一步包含具有结构-O-P(Z')(Z")-O-的磷酸部分，其中Z'和Z"在每次出现时独立地为O或S，且其中磷酸部分共价连接到RNA分子的3'端或5'端。

8.根据权利要求1所述的化合物，其中L₁、L₂和L₃中的每个是GalNAc配体。

9.一种制备式45所示的多配体化合物的方法，

所述方法包含以下步骤：

i.使以下结构的氨基三醇化合物

与亲脂体42反应，

ii.从步骤i的产物中移除羟基保护基；

iii.使步骤ii的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

iv.将氨基保护基添加到步骤iii的产物中；

v.使用1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺-氢氯化物(EDC)和羟基苯并三唑(HOBT)使步骤iv的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

vi.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤v的产物与

GalNAc酸反应。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氨基三醇化合物为式1、5或9的化合物

11.一种制备式53所示的多配体化合物的方法，

包含以下步骤：

i.使具有以下结构的氨基三醇化合物

与n-Bu₄NF反应，

ii.使步骤i的产物与CH₃C(OCH₃)₂CH₃和对甲苯磺酸反应，

iii.使步骤ii的产物与LiBH₄反应，

iv.使步骤iii的产物与亲脂体42反应，

v.从步骤iv的产物中移除羟基保护基；

vi.使步骤v的产物与(CHCH)COO-叔丁基在NaOH中反应；

vii.将氨基保护基添加到步骤vi的产物中；

viii.使用1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺-氢氯化物(EDC)和羟基苯并三唑(HOBT)使步骤vii的产物与BocN(CH₂)₃NH₂反应；

ix.使用EDC、HOBT和N,N-二异丙基乙胺使步骤viii的产物与

GalNAc酸反应。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述氨基三醇化合物是式13、19或30的化合物

13.一种用于治疗疾病的药物组合物，其包含根据权利要求1所述的化合物，其中所述药物组合物适合于给予有需要的受试者，其中所述生物活性分子是由有义链和反义链组成的RNA分子。

14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述组合物适合于皮下给药。

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