JP6152167B2 - アルギナーゼ阻害剤としての環拘束性類似体 - Google Patents

Description

本発明は概して、アルギナーゼ阻害剤と、病理学的状態の処置のためのそれらの使用とに関する。アルギナーゼの2つのアイソフォーム、すなわち、サイトゾル中で発現するアルギナーゼI(ARG I)、およびミトコンドリア中で発現するアルギナーゼII(ARG II)がこれまで同定された。アルギナーゼ酵素はNOS酵素と一緒になって、細胞中の遊離アルギニンのレベルの制御に重要な役割を果たす。

発明の背景
アルギナーゼは各種の病理学的状態に役割を果たして関係している。これらとしては例えば、勃起不全、肺高血圧症、高血圧症、アテローム動脈硬化症、腎疾患、喘息、T細胞機能不全、虚血再灌流傷害、神経変性疾患、創傷治癒および線維症が挙げられる。これらの疾患状態におけるアルギナーゼ酵素の作用機序は依然として進行中の研究の主題だが、いくつかの研究は、病理学的疾患状態の間にアルギナーゼ酵素がしばしば上方制御されることを示唆している。

例えば、アルギナーゼ活性の上方制御がアルギニンのレベルの減少を生じさせ、これにより、細胞分裂、血流促進の刺激、ならびに筋および神経シグナル伝達の調節に必要である生理的に重要なシグナル伝達分子であるNOのレベルが減少すると仮定されている。

アルギナーゼは、NOレベルを制御する上でのその役割に加え、プトレシン、スペルミジンおよびスペルミンなどの重要なポリアミンの産生にも影響する。アルギナーゼは、アルギニンを消費する際にオルニチンを産生する。続いてオルニチンはそれぞれオルニチンデカルボキシラーゼ、スペルミジンシンターゼおよびスペルミンシンターゼを介してプトレシン、スペルミジンおよびスペルミンに変換される。したがって、アルギナーゼ酵素は、ポリアミンシグナルトランスデューサーの細胞内レベルを調節することにより生理的シグナル伝達事象を調節する。Wang, J-Y; and Casero, Jr., R. A., Ed; Humana Press, Totowa, NJ, 2006（非特許文献1）を参照。

従ってこれらの結果は、各種の病理学的状態の処置のための候補治療薬としての、アルギナーゼの阻害剤に関する役割を示唆する。本発明は、アルギナーゼ活性の阻害剤としての化合物、ならびに本発明の化合物を処置において使用するための方法を提供する。

Wang, J-Y; and Casero, Jr., R. A., Ed; Humana Press, Totowa, NJ, 2006

本発明は、アルギナーゼ活性の阻害剤であるホウ素含有化合物を提供する。本発明はまた、本発明の化合物を処置において使用するための方法を提供する。したがって、一態様では、本発明の化合物および薬学的に許容されるそれらの製剤は、アルギナーゼ活性を阻害することが可能な治療薬として提供される。本発明の化合物および薬学的製剤は、肺高血圧症、勃起不全(ED)、高血圧症、アテローム動脈硬化症、腎疾患、喘息、T細胞機能不全、虚血再灌流傷害、神経変性疾患、創傷治癒および線維症を含むがそれに限定されないいくつかの疾患および状態を処置するために有用である。

一態様では、本発明は、以下の表より選択される化合物を提供する。

本発明はまた、そのような化合物の薬学的に許容される塩、立体異性体、互変異性体、およびプロドラッグを包含する。

別の態様では、本発明は、上記の表より選択される化合物、または本発明の化合物の薬学的に許容される塩、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグと、薬学的に許容される担体とを含む、薬学的組成物を提供する。

一態様では、本発明はまた、細胞中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせを阻害するための方法であって、細胞と上記の表より選択される少なくとも1つの化合物とを接触させる段階を含む方法を提供する。別の態様によれば、本発明は、対象中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせの発現または活性に関連する疾患または状態を処置または予防するための方法であって、治療有効量の上記の表より選択される少なくとも1つの化合物を対象に投与する段階を含む方法を提供する。

本発明の化合物およびそれらの薬学的製剤は、心血管障害、性障害、創傷治癒障害、胃腸障害、自己免疫障害、免疫障害、感染症、肺障害、線維性障害および溶血性障害を含むがそれに限定されないいくつかの状態を処置するためにもまた有用である。
[本発明1001]
以下の表より選択される化合物、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグ：

。
[本発明1002]
(i) 治療有効量の本発明1001の少なくとも1つの化合物、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグと;
(ii) 薬学的に許容される担体と
を含む、薬学的組成物。
[本発明1003]
細胞中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせを阻害するための方法であって、細胞と、本発明1001の少なくとも1つの化合物、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグとを接触させる段階を含む、方法。
[本発明1004]
対象中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせの発現または活性に関連する疾患または状態の処置または予防のための方法であって、治療有効量の本発明1001の少なくとも1つの化合物、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグを対象に投与する段階を含む、方法。
[本発明1005]
疾患または状態が、心血管障害、性障害、創傷治癒障害、胃腸障害、自己免疫障害、免疫障害、感染症、肺障害、および溶血性障害からなる群より選択される、本発明1004の方法。
[本発明1006]
疾患または状態が、全身性高血圧症、肺動脈性肺高血圧症(PAH)、高地肺動脈性肺高血圧症、虚血再灌流(IR)傷害、心筋梗塞、アテローム動脈硬化症からなる群より選択される心血管障害である、本発明1005の方法。
[本発明1007]
疾患または状態が肺動脈性肺高血圧症(PAH)である、本発明1006の方法。
[本発明1008]
疾患または状態が心筋梗塞またはアテローム動脈硬化症である、本発明1006の方法。
[本発明1009]
疾患または状態が、化学物質誘発性肺線維症、特発性肺線維症、嚢胞性線維症、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、および喘息からなる群より選択される肺障害である、本発明1005の方法。
[本発明1010]
疾患または状態が、脳脊髄炎、多発性硬化症、抗リン脂質抗体症候群1、自己免疫性溶血性貧血、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチー、疱疹状皮膚炎、皮膚筋炎、重症筋無力症、天疱瘡、関節リウマチ、全身硬直症候群、1型糖尿病、強直性脊椎炎、発作性夜間血色素尿症(PNH)、発作性寒冷血色素尿症、重症特発性自己免疫性溶血性貧血、およびグッドパスチャー症候群からなる群より選択される自己免疫障害である、本発明1005の方法。
[本発明1011]
疾患または状態が、骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)媒介性T細胞機能不全、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、自己免疫性脳脊髄炎、およびABO不適合輸血反応からなる群より選択される免疫障害である、本発明1005の方法。
[本発明1012]
疾患または状態が骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)媒介性T細胞機能不全である、本発明1011の方法。
[本発明1013]
疾患あるいは状態が、鎌状赤血球症、地中海貧血症、遺伝性球状赤血球症、口唇状赤血球症、微小血管症性溶血性貧血、ピルビン酸キナーゼ欠損症、感染誘発性貧血、心肺バイパスおよび機械的心臓弁誘発性貧血、ならびに化学物質誘発性貧血からなる群より選択される溶血性障害である、本発明1005の方法。
[本発明1014]
疾患または状態が、胃腸運動障害、胃がん、炎症性腸疾患、クローン病、潰瘍性大腸炎、および胃潰瘍からなる群より選択される胃腸障害である、本発明1005の方法。
[本発明1015]
疾患または状態が、ペロニー病および勃起不全からなる群より選択される性障害である、本発明1005の方法。
[本発明1016]
疾患または状態が、肝IR、腎IR、および心筋IRからなる群より選択される虚血再灌流(IR)傷害である、本発明1005の方法。
[本発明1017]
疾患または状態が腎疾患、炎症、乾癬、リーシュマニア症、神経変性疾患、創傷治癒、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、ピロリ菌(H. pylori)感染症、線維性障害、関節炎、カンジダ症、歯周病、ケロイド、アデノイド口蓋扁桃疾患、アフリカ睡眠病、およびシャーガス病からなる群より選択される、本発明1004の方法。
[本発明1018]
疾患または状態が、感染性および非感染性創傷治癒からなる群より選択される創傷治癒障害である、本発明1017の方法。
[本発明1019]
対象がヒト、イヌ、ネコ、ウマ、雌ウシ、ヒツジ、爬虫類、および子ヒツジからなる群より選択される哺乳動物である、本発明1004の方法。
[本発明1020]
アルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせの発現または活性に関連する疾患または状態の処置または予防のための医薬の製造における、本発明1001の化合物、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグの使用。

詳細な説明
本発明の化合物は、アルギナーゼI活性およびアルギナーゼII活性の阻害剤である。従って、本発明の化合物は、細胞内アルギナーゼの不均衡に関連する疾患または状態を処置するための候補治療剤である。

本発明の化合物は、立体配置異性体、幾何異性体、ならびにシスまたはトランス配座を例えば含む配座異性体を含む、各種の異性形態で存在し得る。また、本発明の化合物は、単一の互変異性体と互変異性体の混合物との両方を含む1つまたは複数の互変異性形態で存在し得る。「異性体」という用語は、本発明の化合物の互変異性形態を含む該化合物のすべての異性形態を包含するように意図されている。

本発明のいくつかの化合物は一つまたは複数の不斉中心を有している。不斉中心があるために、本発明のある化合物は、鏡像異性体、ジアステレオ異性体、またはその混合で存在し得る。本発明の化合物の光学異性体は、不斉合成、キラルクロマトグラフィー、疑似移動床技術、または、光学活性分割剤の使用を通じた立体異性体の化学的分離などの公知の技術により得ることができる。

別途指示されない限り、「立体異性体」とは、ある化合物の他の立体異性体を実質的に含まないその化合物の1つの立体異性体を意味する。したがって、1つのキラル中心を有する立体異性的に純粋な化合物は、該化合物の逆の鏡像異性体を実質的に含まない。2つのキラル中心を有する立体異性的に純粋な化合物は、該化合物の他のジアステレオマーを実質的に含まない。典型的な立体異性的に純粋な化合物は、約80重量%超の該化合物の1つの立体異性体および約20重量%未満の該化合物の他の立体異性体、例えば、約90重量%超の該化合物の1つの立体異性体および約10重量%未満の該化合物の他の立体異性体、または約95重量%超の該化合物の1つの立体異性体および約5重量%未満の該化合物の他の立体異性体、または約97重量%超の該化合物の1つの立体異性体および約3重量%未満の該化合物の他の立体異性体を含む。

図示される構造とその構造に与えられる名称との間に矛盾がある場合、図示される構造が優越する。さらに、構造または構造の一部の立体化学が例えば太線または破線で示されない場合、構造または構造の一部はそのすべての立体異性体を包含するものと解釈されるべきである。しかし、1つを超えるキラル中心が存在するいくつかの場合では、相対立体化学を記述することを支援するために、構造および名称を単一の鏡像異性体として表すことができる。有機合成分野の当業者は、化合物が、それらを調製するために使用される方法により単一の鏡像異性体として調製されるかどうかを知っているであろう。

「薬学的に許容される塩」とは、本発明の化合物の薬学的に許容される有機または無機の酸または塩基の塩のことである。代表的な薬学的に許容される塩としては、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類塩、アンモニウム塩、水溶性塩および水不溶性塩、例えば酢酸塩、アムソン酸塩(4,4-ジアミノスチルベン-2,2-ジスルホン酸塩)、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸塩(benzonate)、炭酸水素塩、硫酸水素塩、酒石酸水素塩、ホウ酸塩、臭化物塩、酪酸塩、カルシウム塩、エデト酸カルシウム塩、カンシル酸塩、炭酸塩、塩化物塩、クエン酸塩、クラブラン酸塩(clavulariate)、二塩酸塩、エデト酸塩、エジシル酸塩、エストール酸塩、エシル酸塩、フマル酸塩、グルセプト酸塩、グルコン酸塩、グルタミン酸塩、グリコリルアルサニル酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、ヘキシルレゾルシン酸塩、ヒドラバミン塩、臭化水素酸塩、塩酸塩、ヒドロキシナフトエ酸塩、ヨウ化物塩、イソチオン酸塩、乳酸塩、ラクトビオン酸塩、ラウリン酸塩、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マンデル酸塩、メシル酸塩、臭化メチル塩、硝酸メチル塩、硫酸メチル塩、ムチン酸塩、ナプシル酸塩、硝酸塩、N-メチルグルカミンアンモニウム塩、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸塩、オレイン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、パモ酸塩(1,1-メテン-ビス-2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸塩、エインボネート塩(einbonate))、パントテン酸塩、リン酸塩/二リン酸塩、ピクリン酸塩、ポリガラクツロ酸塩、プロピオン酸塩、p-トルエンスルホン酸塩、サリチル酸塩、ステアリン酸塩、塩基性酢酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、スルホサリチル酸塩、スラメート塩(suramate)、タンニン酸塩、酒石酸塩、テオクル酸塩、トシル酸塩、トリエチオジド塩、および吉草酸塩が挙げられる。薬学的に許容される塩はその構造中に2個以上の荷電原子を有し得る。この場合、薬学的に許容される塩は複数個の対イオンを有し得る。したがって、薬学的に許容される塩は1個もしくは複数個の荷電原子および/または1個もしくは複数個の対イオンを有し得る。

「処置する」、「処置すること」および「処置」という用語は、疾患、または疾患に関連する症状の寛解または根絶を意味する。特定の態様では、そのような用語は、疾患を有する患者への1つまたは複数の予防薬または治療薬の投与により生じるそのような疾患の拡散または悪化の最小化を意味する。

「予防する」、「予防すること」および「予防」という用語は、予防薬または治療薬の投与により生じる患者における疾患の発症、再発または拡散の予防を意味する。

「有効量」という用語は、疾患の処置もしくは予防において治療効果もしくは予防効果を与えるために、または疾患に関連する症状を遅延させるかもしくは最小化するために十分な、本発明の化合物、または他の有効成分の量を意味する。さらに、本発明の化合物に関する治療有効量とは、疾患の処置または予防において治療効果を示す、単独または他の治療薬との組み合わせでの治療薬の量を意味する。本発明の化合物との関連で使用されるこの用語は、治療全体を改善するか、疾患の症状もしくは原因を減少させるかもしくは回避するか、または別の治療薬の治療有効性もしくはそれとの相乗作用を増強する量を包含し得る。

「調節する」、「調節」などの用語は、例えばアルギナーゼIまたはアルギナーゼIIの機能または活性を増大または減少させる本発明の化合物の能力を意味する。各種形態での「調節」は、アルギナーゼに関連する活性の阻害、アンタゴニズム、部分アンタゴニズム、活性化、アゴニズムおよび/または部分アゴニズムを包含するように意図されている。アルギナーゼ阻害剤とは、例えば、結合するか、刺激を部分的または完全に遮断するか、活性化を減少させ、防止し、遅延させるか、シグナル伝達を不活性化、脱感作または下方制御する、化合物のことである。アルギナーゼ活性を調節する化合物の能力は酵素アッセイまたは細胞ベースアッセイにおいて実証することができる。

「患者」はヒト、ウシ、ウマ、ヒツジ、子ヒツジ、ブタ、ニワトリ、シチメンチョウ、ウズラ、ネコ、イヌ、マウス、ラット、ウサギまたはモルモットなどの動物を含む。動物は、非霊長類および霊長類(例えばサルおよびヒト)などの哺乳動物であり得る。一態様では、患者はヒト乳幼児、小児、青年または成人などのヒトである。

「プロドラッグ」という用語は、患者への投与時に代謝過程による化学的変換を必ず経た後に活性な薬理学的作用物質になる化合物である、薬物の前駆体を意味する。本発明の化合物の例示的プロドラッグとしてはエステル、ピネン、ジオキサボロランおよびアミドがある。

本発明の化合物
本発明は、アルギナーゼIおよびII活性の強力な阻害剤である低分子治療薬を提供する。本発明の例示的化合物を以下の表1に示す。いくつかの例示的化合物は立体化学を伴って図示されるが、本発明が該化合物のジアステレオマーなどのすべての可能な立体異性体を含むと理解すべきである。

薬学的組成物および投与量
本発明は部分的に、本発明の化合物の薬学的製剤、および、アルギナーゼ活性の不均衡またはアルギナーゼ酵素の不適切な機能に関連する疾患状態を処置するための本発明の製剤の使用に関する。したがって、一態様では、本発明は、表2より選択される化合物、またはその塩、溶媒和物、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグと、薬学的に許容される担体とを含む、薬学的組成物を提供する。

一局面では、本発明は、治療を必要とする患者または対象に、本発明の化合物の製剤を、同様のまたは異なる生物活性を有する1つまたは複数の他の化合物との併用で投与する、併用療法を提供する。

日常的な併用療法の一局面によれば、それを必要とする患者または対象に、治療有効量の本発明の化合物を治療有効量の併用薬とは別に投与することができる。当業者は、2つの用量を互いに数時間または数日の範囲内で投与してもよく、2つの用量を一緒に投与してもよいということを認識するであろう。

本発明の併用療法をそれに対して実行することができる例示的疾患状態としては、以下でさらに具体的に記載される状態のいずれかが挙げられる。これらとしては心疾患、高血圧症、性障害、胃障害、自己免疫障害、寄生虫感染症、肺障害、平滑筋弛緩障害、喘息、および溶血性障害が挙げられるがそれに限定されない。

本発明の化合物と併用可能である好適な化合物としては以下が挙げられるがそれに限定されない。
勃起不全: シルデナフィル、バルデナフィル、タダラフィルおよびアルプロスタジル
肺高血圧症/高血圧症: エポプロステノール、イロプロスト、ボセンタン、アムロジピン、ジルチアゼム、ニフェジピン、アンブリセンタンおよびワルファリン
喘息: フルチカゾン、ブデソニド、モメタゾン、フルニソリド、ベクロメタゾン、モンテルカスト、ザフィルルカスト、ジロートン、サルメテロール、ホルモテロール、テオフィリン、アルブテロール、レバルブテロール(levalbuterol)、ピルブテロール、イプラトロピウム、プレドニゾン、メチルプレドニゾロン、オマリズマブ、副腎皮質ステロイドおよびクロモリン
アテローム動脈硬化症: アトルバスタチン、ロバスタチン、シンバスタチン、プラバスタチン、フルバスタチン、ロスバスタチン、ゲムフィブロジル、フェノフィブラート、ニコチン酸、クロピドグレル

本発明はまた、1つもしくは複数の本発明の化合物の薬学的有効量、または薬学的に許容される塩、溶媒和物、立体異性体、互変異性体、もしくはプロドラッグと薬学的に許容される担体との混合物を含む、薬学的に適した組成物を提供する。いくつかの態様では、組成物は、薬学的配合の許容される慣行に従って、1つまたは複数のさらなる治療薬、薬学的に許容される賦形剤、希釈剤、補助剤、安定剤、乳化剤、保存料、着色料、緩衝剤、香味付与剤をさらに含有する。

本発明の化合物は、投与単位剤形で、経口投与、局所投与、非経口投与、吸入、もしくは噴霧剤としての投与、または直腸投与を行うことができる。本明細書で用いられる非経口という用語は、皮下注射、静脈内注射、筋肉内注射、胸骨内注射または点滴の技術を意味する。

本発明の好適な経口組成物としては錠剤、トローチ剤、舐剤、水性もしくは油性懸濁液剤、分散性散剤もしくは顆粒剤、乳剤、硬もしくは軟カプセル剤、シロップ剤、またはエリキシル剤が挙げられるがそれに限定されない。

本発明の化合物、薬学的に許容されるその立体異性体、プロドラッグ、塩、溶媒和物、水和物または互変異性体、および薬学的に許容される担体を含む、単一の単位剤形に好適な薬学的組成物が、本発明の範囲内に包含される。

経口用に好適な本発明の組成物は、薬学的組成物の製造のための当技術分野で公知の任意の方法に従って調製することができる。例えば、本発明の化合物の液体製剤は、アルギナーゼ阻害剤の薬学的に上品で口当たりの良い製剤を与えるために甘味料、香味料、着色料および保存料からなる群より選択される1つまたは複数の薬剤を含有する。

錠剤組成物では、有効成分と無毒の薬学的に許容される賦形剤との混合物が錠剤の製造に使用される。そのような賦形剤の例としては、不活性希釈剤、例えば炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、ラクトース、リン酸カルシウムまたはリン酸ナトリウム; 造粒剤および崩壊剤、例えばトウモロコシデンプンまたはアルギン酸; 結合剤、例えばデンプン、ゼラチンまたはアラビアゴム、ならびに潤滑剤、例えばステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸またはタルクが挙げられるがそれに限定されない。錠剤はコーティングされていなくてもよく、胃腸管での崩壊および吸収を遅延させ、それにより所望の期間にわたって持続的治療作用を与えるための公知のコーティング技術でコーティングされていてもよい。例えば、モノステアリン酸グリセリンまたはジステアリン酸グリセリンなどの時間遅延物質を使用することができる。

経口用製剤は、有効成分が不活性固体希釈剤、例えば炭酸カルシウム、リン酸カルシウムもしくはカオリンと混合された硬ゼラチンカプセル剤として、あるいは有効成分が水または油媒体、例えばピーナッツ油、流動パラフィンもしくはオリーブ油と混合された軟ゼラチンカプセル剤として提示することもできる。

水性懸濁液剤では、本発明の化合物は、安定な懸濁液を維持するために好適な賦形剤と混合されている。そのような賦形剤の例としてはカルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロプロピルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、トラガカントゴムおよびアラビアゴムが挙げられるがそれに限定されない。

経口懸濁液剤は、分散剤または湿潤剤、例えば、天然ホスファチド、例えばレシチン、またはアルキレンオキシドと脂肪酸との縮合物、例えばステアリン酸ポリオキシエチレン、またはエチレンオキシドと長鎖脂肪族アルコールとの縮合物、例えばヘプタデカエチレンオキシセタノール、またはエチレンオキシドと脂肪酸およびヘキシトールから誘導される部分エステルとの縮合物、例えばポリオキシエチレンソルビトールモノオレエート、またはエチレンオキシドと脂肪酸および無水ヘキシトールから誘導される部分エステルとの縮合物、例えばポリエチレンソルビタンモノオレエートを含有してもよい。水性懸濁液剤は1つまたは複数の保存料、例えばp-ヒドロキシ安息香酸エチルまたはp-ヒドロキシ安息香酸n-プロピル、1つまたは複数の着色料、1つまたは複数の香味料、および1つまたは複数の甘味料、例えばスクロースまたはサッカリンを含有してもよい。

油性懸濁液剤は、有効成分を植物油、例えばラッカセイ油、オリーブ油、ゴマ油もしくはヤシ油、またはミネラルオイル、例えば流動パラフィンに懸濁させることで調剤することができる。油性懸濁液剤は増粘剤、例えばミツロウ、固形パラフィンまたはセチルアルコールを含有してもよい。

先に記載のものなどの甘味料、および香味料を加えることで、口当たりの良い経口製剤を与えることができる。これらの組成物はアスコルビン酸などの抗酸化剤の添加により保存することができる。

水の添加による水性懸濁液剤の調製に好適な分散性散剤および顆粒剤は、有効成分と分散剤または湿潤剤、懸濁化剤、および1つまたは複数の保存料との混合物を与えることができる。好適な分散剤または湿潤剤および懸濁液剤は、上記で既に言及したものにより例示される。さらなる賦形剤、例えば甘味料、香味料および着色料が存在してもよい。

本発明の薬学的組成物は水中油型乳剤の形態であってもよい。油相は植物油、例えばオリーブ油もしくはラッカセイ油、またはミネラルオイル、例えば流動パラフィン、あるいはこれらの混合物であり得る。好適な乳化剤は、天然ゴム、例えばアラビアゴムまたはトラガカントゴム、天然ホスファチド、例えばダイズ、レシチン、ならびに脂肪酸および無水ヘキシトールから誘導されるエステルまたは部分エステル、例えばソルビタンモノオレエート、ならびに該部分エステルとエチレンオキシドとの縮合物、例えばポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートであり得る。乳剤は甘味料および香味料を含有してもよい。

シロップ剤およびエリキシル剤は、甘味料、例えばグリセロール、プロピレングリコール、ソルビトールまたはスクロースを用いて調剤することができる。そのような製剤は粘滑剤、保存料、ならびに香味料および着色料を含有してもよい。薬学的組成物は滅菌注射液剤、水性懸濁液剤または油性懸濁液剤の形態であり得る。この懸濁液剤は、上記で言及した好適な分散剤または湿潤剤および懸濁化剤を使用して公知の技術に従って調剤することができる。滅菌注射用製剤は、例えば1,3-ブタンジオール中溶液剤としての、無毒の非経口的に許容される希釈剤または溶媒中の滅菌注射用溶液剤または懸濁液剤でもあり得る。使用可能な許容される媒体および溶媒としては、水、リンゲル液および等張塩化ナトリウム溶液がある。さらに、滅菌固定油を溶媒または懸濁化媒体として慣行的に使用する。この目的で、合成モノグリセリドまたはジグリセリドを含む任意の無刺激固定油を使用することができる。さらに、オレイン酸などの脂肪酸が注射液剤の調製において使用される。

本発明の化合物は、薬物の直腸投与用の坐薬の形態で投与することもできる。これらの組成物は、薬物と常温では固体であるが直腸温では液体である好適な非刺激性の賦形剤とを混合することで調製可能であり、したがって、直腸内で溶融して薬物を放出する。そのような材料には、カカオバターおよびポリエチレングリコールがある。

非経口投与用組成物は滅菌媒体中で投与される。使用される媒体、および製剤中の薬物の濃度に応じて、非経口製剤は、溶解した薬物を含有する懸濁液剤または溶液剤のいずれかであり得る。局所麻酔薬、保存料および緩衝剤などの補助剤を非経口組成物に加えてもよい。

化合物の合成
一般に、キラル中心を含有する中間体および標的化合物は立体特異的に命名される。この命名は、相対立体配置を区別するために主に使用されるものであり、光学純度を示すものではない。有機合成の当業者には、どの化合物が光学的に純粋かは、その化合物を調製するために使用される方法によって明白になるであろう。

さらに、以下に記載の化合物は、水和物または塩(例えば塩酸塩)として単離することもできるが、必ずしもそのように指定されるわけではない。本発明に記載の化合物は一般名、IUPAC名、またはChemDraw 10.0において命名アルゴリズムを使用して作成される名称を使用して一般に命名される。

実施例1
(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-(((2,3-ジヒドロ-1H-インデン-2-イル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程1:方法A:
アリル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレート(エステル交換反応)
メチル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレート(4.26g、30mmol)およびアリルアルコール(10.2mL、150mmol)の無水トルエン(25mL)中攪拌溶液に粉末亜鉛(0.40g、6mmol)を加えた。混合物を48時間還流後、室温に冷却し、懸濁液を濾過した。フィルターケーキをトルエンですすぎ、一緒にした濾液を濃縮してアリル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレート(5.01g、99%)を無色油状物として得た。

工程1:方法B:
アリル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレート(ディークマン)
アジピン酸ジアリル(4.53g、20mmol)の無水テトラヒドロフラン(100mL)中攪拌溶液に0℃でリチウムビス(トリメチルシリル)アミド(40mL、THF中1.0N、40mmol)を加えた。添加が完了した後、溶液を室温に昇温させ、2時間攪拌した。反応混合物を再度0℃に冷却した後、酢酸(2.53mL、44mmol)を滴下して導入することで酸性化した。酢酸の添加によって混濁混合物が得られ、この混合物を室温に昇温させ、濾過した。得られた濾液を濃縮し、最小量のジクロロメタンに溶解させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)で精製してアリル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレート(2.62g、78%)を無色油状物として得た。精製物のNMRスペクトルは、方法Aを使用して調製されたアリル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレートで観察されたものと同一であった。

工程2:
2-アリルシクロペンタノンの合成
窒素雰囲気下で酢酸パラジウム(II)(51mg、0.23mmol)およびトリフェニルホスフィン(0.24g、0.9mmol)の無水THF(20mL)中攪拌溶液を65℃に加熱した。熱溶液にアリル 2-オキソシクロペンタンカルボキシレート(2.52g、15mmol)の無水THF溶液を加えた。65℃で45攪拌後、反応混合物を冷却し、濃縮する。得られた残留黄色油状物を最小量のジクロロメタンに溶解させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)で精製して2-アリルシクロペンタノン(1.32g、71%)を無色油状物として得た。

工程3:
2-フェニルセレニル-5-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン異性体混合物の合成
不活性窒素雰囲気下で2-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン(12.4g、100mmol)の無水テトラヒドロフラン(100mL)溶液を-70℃に冷却した。この冷溶液にテトラヒドロフラン(200mL、200mmol)中1N リチウムビス(トリ-メチルシリル)アミドを、反応混合物の温度を-55℃未満に有効に維持する速度で加えた。添加が完了した時点で、混合物を-60〜-70℃でさらに1時間攪拌した。次に第2のフェニルセレニルクロリド(19.5g、102mmol)の無水テトラヒドロフラン(50mL)溶液を滴下し、反応混合物の攪拌を-60〜-70℃でさらに30分間続けた。次に反応液を0℃に昇温させ、反応混合物を急速に攪拌しながら酢酸エチル(500mL)と5%クエン酸水溶液(200mL)との混合物を加えることで反応停止させた。有機層および水層の分離後、水溶液を酢酸エチル(2x100mL)で再抽出した。一緒にした有機層を塩水(200mL)で洗浄し、(MgSO₄)で乾燥させ、減圧濃縮した。残渣をヘプタンに溶解させ、シリカゲルカラム(約600ml)および出発溶離液としての2:1ヘプタン/塩化メチレン溶液を使用するクロマトグラフィーにかけた。次に溶離溶液を1:1ヘプタン/塩化メチレン混合物に変えて表題化合物(19.7g、71%)を淡黄色油状物として得た。

工程4:
5-(プロペン-3-イル)シクロペンタ-2-エノンの合成
吹きこぼれ封じ込め(boil-over containment)を備えた1L丸底フラスコ中で2-フェニルセレニル-5-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン(異性体混合物(12.0g、43mmol))の塩化メチレン(200mL)中氷冷(3℃)溶液を攪拌した。この溶液に飽和塩化アンモニウム水溶液(45mL)を加えた後、30%過酸化水素水溶液(22mL)を滴下した。次に反応混合物を、必要に応じて過剰な泡立ちおよび吹きこぼれを防ぐために断続的に冷却しながら、室温にゆっくりと昇温させた。室温でさらに1時間攪拌後、溶液を水(100mL)で洗浄し、続いて10%チオ硫酸ナトリウム五水和物水溶液(75mL)と共に10分間攪拌した後、水層および有機層を分離した。有機溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および塩水(各75mL)で洗浄し、Na₂SO₄で乾燥させ、約30mL量に濃縮した。塩化メチレンを溶離溶媒としてシリカゲルカラム(約400cc)上に粗混合物を添加することで粗反応液の精製を行った。適切な画分を濃縮して5-(プロペン-3-イル)シクロペンタ-2-エノン(3.95g、75%)を非常に淡黄色の油状物として得た。

工程5:
3-ニトロメチル-5-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン異性体混合物の合成
窒素下で5-(プロペン-3-イル)シクロペンタ-2-エノン(0.428、3.5mmol)のニトロメタン(2mL)中攪拌溶液をDOWEX(登録商標)550A-OH樹脂(0.80g、既にメタノールですすぎ部分的に風乾)で処理し、60℃に2時間加熱した。混合物を室温に冷却し、塩化メチレン(20mL)で希釈し、濾過した。濾液を減圧濃縮し、最小量の塩化メチレンに再溶解させ、シリカゲルカラム(約100mL)上に添加した。塩化メチレンで溶離して表題化合物(0.368g、57%)を無色油状物として得た。

工程6:
1-アセトアミノ-3-ニトロメチル-5-(プロペン-3-イル)シクロペンタンカルボン酸t-ブチルアミド(異性体AおよびB)の合成
不活性窒素雰囲気下で3-ニトロメチル-5-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン(異性体混合物(0.366g、2.0mmol))の攪拌2,2,2-トリフルオロエタノール(1.5mL)溶液に酢酸アンモニウム(0.617g、8mmol)およびt-ブチルイソニトリル(0.68mL、6.0mmol)を加え、反応混合物を室温で2日間攪拌した。次に混合物を塩化メチレン(20mL)で希釈し、シリカゲルカラム(約250mL)上に直接添加した。アセトアミノ置換基およびアリル置換基をsyn配座で有する2つのシクロペンタン-t-ブチルカルボキサミド異性体(異性体1および2)を最初に溶離した後、異性体A(122mg、19%)、次に異性体B(195mg、30%)を白色固体として溶離した。

異性体Aについて：

異性体Bについて：

。

工程7:
(1S,2S,4S)-1-アセトアミド-N-(tert-ブチル)-4-(ニトロメチル)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミドの合成
窒素下で1-アセトアミノ-3-ニトロメチル-5-(プロペン-3-イル)シクロペンタンカルボン酸t-ブチルアミド異性体B(0.179g、0.55mmol)の無水塩化メチレン(5mL)中攪拌溶液にクロロ-1,5-シクロオクタジエンイリジウム二量体(12mg、0.018mmol)およびDiphos(登録商標)(14mg、0.035mmol)を加えた。30分間攪拌後、反応混合物を-25℃に冷却した。次にピナコールボラン(0.123mL、0.85mmol)をシリンジ経由で滴下し、反応混合物を徐々に0℃(氷浴温度)に昇温させた後、徐々に室温に終夜(18時間)昇温させた。反応液を水(3mL)の添加によって反応停止させ、室温で20分間攪拌した後、酢酸エチルで2回(それぞれ25mLおよび10mL)抽出した。一緒にした有機層を水、次に塩水(各20mL)で洗浄し、MgSO₄で乾燥させた。減圧濃縮後、粗生成物をアセトニトリル(2滴)から再結晶させて表題化合物0.173g(69%)を白色固体として得た。

工程8:
(1S,2S,4S)-1-アセトアミド-4-(アミノメチル)-N-(tert-ブチル)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミドの合成
窒素下で(1S,2S,4S)-1-アセトアミド-N-(tert-ブチル)-4-(ニトロメチル)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミド(0.907g、2.0mmol)のテトラヒドロフラン(20mL)、酢酸エチル(15mL)およびエタノール(5mL)の混合物中攪拌溶液にラネーニッケル(1.2g)を加えた。次に反応混合物を水素で掃流し、水素雰囲気下、室温で6時間攪拌した。この期間の終わりに、混合物を窒素で掃流した後、セライト(登録商標)を通じて慎重に濾過した。フィルターケーキを酢酸エチルですすいだ後、一緒にした濾液を減圧濃縮して表題化合物(0.841g、99%)を白色固体として得た。

工程9:
(1S,2S,4S)-1-アミノ-4-((ベンジルアミノ)メチル)-2-(3-ボロノプロピル)シクロペンタンカルボン酸の合成
ベンズアルデヒド(43mg、0.40mmol)のメタノール(3.5mL)中攪拌溶液に(1S,2S,4S)-1-アセトアミド-4-(アミノメチル)-N-(tert-ブチル)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミド(148mg、0.35mmol)および氷酢酸(1滴)を加えた。反応混合物を50℃で1時間攪拌した後、氷浴で冷却し、次に水素化ホウ素ナトリウム(17mg、0.45mmol)を加えた。3℃でさらに1時間攪拌後、反応液を室温に昇温させ、さらに20分間攪拌した。反応液を水(1mL)で反応停止させた後、粗生成物混合物を耐圧瓶中で濃HCl:氷酢酸:水の2:1:1混合物(8mL)によって処理し、60℃で2時間攪拌した後、蓋をし、130℃でさらに18時間攪拌した。次に反応混合物を室温に冷却した後、耐圧瓶の蓋を外した。粗混合物を水(20mL)で希釈し、塩化メチレン(20mL)で抽出し、減圧濃縮した。得られた残渣を水(20mL)で処理し、3回濃縮して過剰のHClを除去した。次に粗反応混合物を水(40mL)に溶解させ、使用前にメタノールですすいでおいたDOWEX(登録商標)550A-OH樹脂(3g)で処理した。40分間攪拌後、反応混合物を濾過し、樹脂を水、メタノールおよび塩化メチレンで順次2回洗浄した。洗浄後、樹脂を1N HCl(15mLx4)と共に攪拌し、濾過した。一緒にした濾液を濃縮し、残渣を水(20mL)で処理した後、水性混合物を3回濃縮して過剰のHClを除去した。粗生成物をHPLCで精製した後、塩酸塩を形成することで表題化合物(71.4mg、50%)を吸湿性白色泡状物として得た。

実施例2
(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-((((4'-クロロ-[1,1'-ビフェニル]-4-イル)メチル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程9において4'-クロロ-[1,1'-ビフェニル]-4-カルボアルデヒドをアルデヒドとして使用した以外は実施例1に記載の様式と類似の様式で(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-((((4'-クロロ-[1,1'-ビフェニル]-4-イル)メチル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸を調製した。

実施例3
(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-(((2,3-ジヒドロ-1H-インデン-2-イル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程9において1H-インデン-2(3H)-オンをケトンとして使用した以外は実施例1に記載の様式と類似の様式で(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-(((2,3-ジヒドロ-1H-インデン-2-イル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸を調製した。

実施例4
(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-(((1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2-イル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程9において3,4-ジヒドロナフタレン-2(1H)-オンをケトンとして使用した以外は実施例1に記載の様式と類似の様式で(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-(((1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2-イル)アミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸を調製した。

実施例5
(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-((シクロブチルアミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程9においてシクロブタノンをケトンとして使用した以外は実施例1に記載の様式と類似の様式で(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-((シクロブチルアミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸を調製した。1個および2個のシクロブタン部分が組み込まれた例を同一の反応液から単離した。

実施例6
(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-((ジシクロブチルアミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程9においてシクロブタノンをケトンとして使用した以外は実施例1に記載の様式と類似の様式で(1S,2S,4S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)-4-((ジシクロブチルアミノ)メチル)シクロペンタンカルボン酸を調製した。モノシクロブタン生成物とジシクロブタン生成物との両方を同一の反応液から単離した。

実施例7
(1S,2S)-2-(3-ボロノプロピル)-1-(メチルアミノ)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程1:
(1S,2R)-2-アリル-N-(tert-ブチル)-1-(N-メチルアセトアミド)シクロペンタンカルボキサミドの合成
2-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン(0.745g、6.0mmol)を含有する丸底フラスコに8Nメチルアミン/エタノール(3.0mL、24mmol)および氷酢酸(1.37mL、24mmol)のトリフルオロエタノール(3mL)中予備混合スラリーを加えた。反応混合物を30分間混合した後、t-ブチルイソニトリル(2.04mL、18mmol)で処理する。2日間攪拌後、反応混合物を塩化メチレン(10mL)で希釈し、シリカゲルカラム(175mL)を使用するクロマトグラフィーにかける。酢酸エチルとヘプタンとの20%、50%および80%混合物を使用する勾配溶離によって表題化合物(559mg、33%)を白色結晶性固体として得た。

工程2:
(1S,2S)-N-(tert-ブチル)-1-(N-メチルアセトアミド)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミドの合成
不活性窒素雰囲気下に維持された(1S,2R)-2-アリル-N-(tert-ブチル)-1-(N-メチルアセトアミド)シクロペンタンカルボキサミド(0.561g、2.00mmol)の無水塩化メチレン(20mL)溶液にクロロ-1,5-シクロオクタジエンイリジウム二量体(48mg、0.071mmol)および1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(57mg、0.143mmol)を加えた。反応液を30分間攪拌した後、-25℃に冷却した。ピナコールボラン(0.44mL、3.0mmol)を冷混合物に滴下し、ピナコールボランの添加後に混合物を室温にゆっくりと到達させた。室温で18時間攪拌後、水(12mL)を反応混合物に加え、攪拌をさらに30分間続けた。次に、混合物を酢酸エチル(75mL、次に25mL)で抽出した。一緒にした有機層を水、次に塩水(各50mL)で洗浄し、MgSO₄で乾燥させた後、減圧濃縮した。得られた残渣を温ヘプタンに溶解させ、シリカゲルカラム(175mL)上に添加し、最初に70%酢酸エチル/ヘプタンを含む溶媒混合物で溶離した後、酢酸エチルで溶離して表題化合物(0.611g、75%)を白色固体として得た。

工程3:
(1S,2S)-2-(3-ボロノプロピル)-1-(メチルアミノ)シクロペンタンカルボン酸の合成
(1S,2S)-N-(tert-ブチル)-1-(N-メチルアセトアミド)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミド(0.600g、1.47mmol)の溶液を実施例1、工程9に記載のそれと類似の様式で加水分解して表題化合物(256mg、66%)を淡琥珀色ガラス状物として得た。

実施例8
(1S,2S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)シクロペンタンカルボン酸の調製

工程1:
(1S,2R)-2-アリル-N-(tert-ブチル)-1-(N-((S)-1-フェニルエチル)アセトアミド)シクロペンタンカルボキサミドの合成
窒素雰囲気下で2-(プロペン-3-イル)シクロペンタノン(0.745g、6.0mmol)の2,2,2-トリフルオロエタノール(5mL)の攪拌溶液に(S)-α-メチルベンジルアミン(3.1mL、24mmol)、氷酢酸(1.38mL、24mmol)およびt-ブチルイソニトリル(2.04mL、18mmol)を加えた。室温で5日間、次に60℃でさらに2日間攪拌後、混合物を減圧濃縮し、水(50mL)中に取り込み、酢酸エチル(75mL、次に50mL)で抽出した。一緒にした有機層を塩水(75mL)で洗浄し、MgSO₄で乾燥させ、減圧濃縮した。残留油状物を最小量の塩化メチレンに溶解させた後、粗製物をシリカゲルカラム(175mL)上に添加した。20%酢酸エチル/ヘプタンで、次に30%酢酸エチル/ヘプタンを含む溶媒混合物でカラムを溶離することで粗混合物を精製して、表題化合物の単一の鏡像異性体(0.341g、15%)を淡黄色粘稠油状物として得た。

工程2:
(1S,2S)-N-(tert-ブチル)-1-(N-((S)-1-フェニルエチル)アセトアミド)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミドの合成
不活性窒素雰囲気下に維持された(1S,2R)-2-アリル-N-(tert-ブチル)-1-(N-((S)-1-フェニルエチル)アセトアミド)シクロペンタンカルボキサミド(0.322g、0.87mmol)の無水塩化メチレン(8mL)溶液をクロロ-1,5-シクロオクタジエンイリジウム二量体(20.5mg、0.030mmol)および1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(24.3mg、0.060mmol)で処理した。30分間攪拌後、反応混合物を-30℃に冷却した。次にピナコールボラン(0.19mL、1.3mmol)を冷反応混合物に滴下した。ピナコールボランの添加後、混合物を室温にゆっくりと昇温させ、さらに18時間攪拌した。次に水(4mL)を反応液に加え、混合物をさらに30分間攪拌した。粗生成物を酢酸エチル(30mL、次に20mL)で抽出した。一緒にした有機層を水、次に塩水(各20mL)で洗浄し、MgSO₄で乾燥させた後、減圧濃縮した。得られた残渣を最小量の塩化メチレンに溶解させ、シリカゲルカラム(50mL)上に加え、40%酢酸エチル/ヘプタンで溶離して標的化合物(285mg、66%)を無色粘稠油状物として得た。

工程3:
(1S,2S)-1-アミノ-2-(3-ボロノプロピル)シクロペンタンカルボン酸の合成
不活性窒素雰囲気下で(1S,2S)-N-(tert-ブチル)-1-(N-((S)-1-フェニルエチル)アセトアミド)-2-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)シクロペンタンカルボキサミド(0.400g、0.802mmol)の無水テトラヒドロフラン(5mL)中冷(-50℃)溶液と液体アンモニア(20mL)およびリチウムワイヤー(0.14g、20mmol)とを数分間の時間間隔をかけて徐々に一緒にした(小分けにして)。-40〜-50℃で1.5時間攪拌後、濃青色溶液を固体塩化アンモニウムで反応停止させ、室温にゆっくりと昇温させ、残留アンモニアを窒素で追い出した。次に水(3mL)を反応フラスコに加え、混合物を塩化メチレン(3x30mL)で抽出した。一緒にした有機層をNa₂SO₄で乾燥させ、減圧濃縮した後、HPLCで精製して表題化合物(100mg、50%)を白色泡状物として得た。

実施例9
(3R,4S)-3-アミノ-4-(3-ボロノプロピル)ピロリジン-3-カルボン酸の調製

工程1:
(3R,4S)-tert-ブチル 3-(tert-ブチルカルバモイル)-3-(N-((S)-1-フェニルエチル)アセトアミド)-4-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)ピロリジン-1-カルボキシレートの合成
窒素下で(S)-tert-ブチル 3-アリル-4-オキソピロリジン-1-カルボキシレート(0.451g、2.0mmol)の2,2,2-トリフルオロエタノール(1.5mL)中攪拌溶液に(S)-α-メチルベンジルアミン(1.03mL、8mmol)、氷酢酸(0.46mL、8mmol)およびt-ブチルイソニトリル(0.68mL、6mmol)を加えた。反応混合物を室温で3日間、次に60℃でさらに6時間攪拌した。次に混合物を塩化メチレン(15mL)で希釈し、シリカゲルカラム(175mL)に直接加えた。20%、30%および40%酢酸エチル/ヘプタンを使用するカラムの勾配溶離によって、分割不可能な中間体ジアステレオマー混合物(0.477g、51%、2:1混合物)を得た。不活性窒素雰囲気下で無水塩化メチレン(5mL)中のこのジアステレオマー混合物(0.472g、1.00mmol)にクロロ-1,5-シクロオクタジエンイリジウム二量体(17mg、0.025mmol)および1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)-エタン(20mg、0.05mmol)を加えた。反応混合物を30分間攪拌した後、-10℃に冷却し、次にピナコールボラン(0.22mL、1.5mmol)を滴下した。ピナコールボランの添加後、混合物を室温にゆっくりと到達させ、室温で18時間攪拌した。次に水(5mL)を反応フラスコに加え、混合物をさらに30分間攪拌した。次に反応混合物を酢酸エチル(30mL、次に15mL)で抽出した。一緒にした有機溶液を水、次に塩水(各20mL)で洗浄し、MgSO₄で乾燥させた後、減圧濃縮した。得られた残渣を、少量の酢酸エチルを含有するヘプタンに溶解させ、シリカゲルカラム(175cc)上に添加した。以下の濃度、すなわち25%酢酸エチル/ヘプタン、次に30%酢酸エチル/ヘプタン、最後に35%酢酸エチル/ヘプタンを使用して酢酸エチルとヘプタンとの混合物でカラムを溶離することで精製を行って、表題化合物(289mg、48%)を無色泡状物として得た。

工程2:
(3R,4S)-3-アミノ-4-(3-ボロノプロピル)ピロリジン-3-カルボン酸の合成
(S,S)-4-(N-アセチル-N-(1S-フェネチル)アミノ)-4-(t-ブチルアミノ)カルボニル-3-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)プロピル)ピロリジン(0.165g、0.275mmol)をHPLCで精製して表題化合物(61mg、77%)を白色固体として得た。フェネチル基をアミンから除去するためのさらなる手順は必要としなかった。

投与経路および投薬レジメン
アルギナーゼ阻害と各種疾患および状態の治療とを関連づける豊富なエビデンスにもかかわらず、アルギナーゼ活性を阻害可能な化合物は限られた数しか知られていない。したがって、本発明は、上記でより一般的に記載のそのような疾患または状態に罹患する対象を処置する上で有用な化合物およびそれらの薬学的組成物を提供する。

本発明の化合物は上記のように調剤することができ、任意の数の方法での対象への治療有効量での投与に好適である。本発明の化合物の治療有効量は、使用される賦形剤の量および種類、剤形での有効成分の量および具体的種類、ならびに、化合物をそれによって患者に投与すべき経路に依存し得る。しかし、本発明の典型的な剤形は、化合物、または薬学的に許容されるその塩、溶媒和物、水和物、異性体もしくはプロドラッグを含む。

本発明の化合物の典型的な投与量レベルは、一般に1日当たり、患者の体重1kg当たり約0.001〜約100mgの範囲であり、これを単一用量または複数用量で投与することができる。例示的な投与量は1日当たり約0.01〜約25mg/kg、または1日当たり約0.05〜約10mg/kgである。他の態様では、投与量レベルは1日当たり約0.01〜約25mg/kg、1日当たり約0.05〜約10mg/kg、または1日当たり約0.1〜約5mg/kgである。

典型的には、用量は1日当たり約0.1mg〜約2000mgの範囲であり、1日1回の単一用量として、あるいは1日を通じての分割用量として与えられ、場合によっては食物と共に摂取される。一態様では、一日量は、同等に分割された用量で1日2回投与される。一日量の範囲は1日当たり約5mg〜約500mg、例えば1日当たり約10mg〜約300mgであり得る。患者を管理する上で、治療をおそらくは1日当たり約1mg〜約25mgといった比較的低い用量で開始することができ、必要であれば、患者の全般的応答に応じて単一用量または分割用量のいずれかとして1日当たり約200mg〜約2000mgまで増大させることができる。

処置すべき疾患、および対象の状態に応じて、本発明の化合物の薬学的に許容可能な組成物を経口、非経口(例えば筋肉内、腹腔内、静脈内、ICV、大槽内注射もしくは点滴、皮下注射、または埋め込み)、吸入、経鼻、経膣、直腸、舌下、あるいは局所(例えば経皮、局在)投与経路で投与することができる。化合物は、上記の慣行的な無毒の薬学的に許容される担体、補助剤および媒体を含有する、各投与経路に適した好適な単位剤形製剤で、単独でまたは一緒に調剤することができる。本発明はまた、有効成分が所定の期間にわたって放出されるデポー製剤での本発明の化合物の投与を想定する。

方法および使用
本発明の化合物は、アルギナーゼI、アルギナーゼII、またはこれらの酵素の組み合わせの発現または活性を阻害するために有用である。アルギナーゼファミリーの酵素は、シグナル伝達分子一酸化窒素(一酸化窒素(NO))の前駆体であるL-アルギニンの生理的レベルを制御する上で、ならびに、重要な生理的シグナルトランスデューサーである特定のポリアミンの前駆体であるL-オルニチンのレベルを制御する上で、重要な役割を果たす。

より具体的には、本発明は、細胞中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせを阻害するための方法および使用であって、細胞と、本明細書に記載の本発明の少なくとも1つの化合物またはその組成物とを接触させる段階を含む方法および使用を提供する。いくつかの態様では、本発明は対象中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせの発現または活性に関連する疾患または状態の処置または予防のための方法を提供する。

例えば、疾患または状態は、心血管障害、胃腸障害、性障害、肺障害、免疫障害、感染症、自己免疫障害、肺障害および溶血性障害からなる群より選択される。

一態様によれば、本発明の化合物は、全身性高血圧症、肺動脈性肺高血圧症(PAH)、高地肺動脈性肺高血圧症を含む高血圧症、虚血再灌流(IR)傷害、心筋梗塞、アテローム動脈硬化症からなる群より選択される疾患または状態などの心血管障害を処置するために有用な候補治療薬である。

本発明の化合物を使用して処置可能な例示的性障害としては、ペロニー病および勃起不全(ED)からなる群より選択される疾患または状態がある。

一態様では、本発明のアルギナーゼ阻害剤は、化学物質誘発性肺線維症、特発性肺線維症、嚢胞性線維症、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、および喘息からなる群より選択される肺障害を処置するために好適である。

本発明の化合物は、胃腸運動障害、胃がん、炎症性腸疾患、クローン病、潰瘍性大腸炎、および胃潰瘍からなる群より選択される疾患または状態などの胃腸障害を処置する上でも有用である。

肝臓、腎臓および心臓などの臓器の輸送は、虚血再灌流傷害(IR)の危険性を増大させる。本発明の化合物は、輸送中に輸送される臓器をIRから保護する上で有用である。

本発明の一態様によれば、本発明の化合物は自己免疫障害を処置するために有用である。例示的な疾患または状態としては脳脊髄炎、多発性硬化症、抗リン脂質抗体症候群1、自己免疫性溶血性貧血、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチー、疱疹状皮膚炎、皮膚筋炎、重症筋無力症、天疱瘡、関節リウマチ、全身硬直症候群、1型糖尿病、強直性脊椎炎、発作性夜間血色素尿症(PNH)、発作性寒冷血色素尿症、重症特発性自己免疫性溶血性貧血、およびグッドパスチャー症候群が挙げられるがそれに限定されない。

本発明のアルギナーゼ阻害剤は、骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)媒介性T細胞機能不全、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、自己免疫性脳脊髄炎、およびABO不適合輸血反応からなる群より選択される疾患または状態などの免疫障害を処置するためにも有用である。

一態様では、本発明の化合物は、溶血性障害に罹患する対象を処置するための候補治療薬として有用である。例示的な疾患または状態としては鎌状赤血球症、地中海貧血症、遺伝性球状赤血球症、口唇状赤血球症、微小血管症性溶血性貧血、ピルビン酸キナーゼ欠損症、感染誘発性貧血、心肺バイパスおよび機械的心臓弁誘発性貧血、ならびに化学物質誘発性貧血が挙げられるがそれに限定されない。

本明細書に記載の化合物が候補治療薬となる他の例示的疾患状態としては、炎症、乾癬、リーシュマニア症、神経変性疾患、創傷治癒、B型肝炎ウイルス(HBV)、ピロリ菌(H. pylori)感染症、線維症、関節炎、カンジダ症、歯周病、ケロイド、アデノイド口蓋扁桃疾患、アフリカ睡眠病、およびシャーガス病がある。

有利なことに、本発明の化合物は、肺動脈性肺高血圧症(PAH)、勃起不全(ED)、高血圧症、心筋梗塞、アテローム動脈硬化症、腎疾患、喘息、炎症、乾癬、免疫応答、骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)媒介性T細胞機能不全などのT細胞機能不全、リーシュマニア症、虚血再灌流傷害、鎌状赤血球症、神経変性疾患、創傷治癒、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、ピロリ菌感染症、および嚢胞性線維症などの線維症からなる群より選択される疾患または状態を処置する上で特に有用である。さらに、本明細書に記載の化合物は、例えば臓器輸送中の臓器の保護において有用である。

いくつかの態様では、処置を受ける対象は哺乳動物である。例えば、本明細書に記載の方法および使用は、ヒトにおける医学的使用に好適である。あるいは、本方法および使用は獣医学的文脈でも好適であり、対象としてはイヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジ、子ヒツジおよび爬虫類が挙げられるがそれに限定されない。

疾患および状態のより具体的な説明は以下の通りである。

勃起不全
若年マウス対高齢マウスで陰茎中のアルギナーゼ活性に差があるという観察は、アルギナーゼが勃起不全(ED)に役割を果たし得るという結論を導いた。この文脈において、Championら(Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 292:340-351, (2006)およびBiochem. and Biophys. Research Communications, 283:923-27, (2001))は、高齢マウスにおけるmRNA発現レベルおよびアルギナーゼタンパク質の増大を構成的活性型NOSの活性の減少と共に観察した。

一酸化窒素は、陰茎勃起を可能にする海綿体中での平滑筋弛緩を導く非アドレナリン性非コリン性神経伝達に関係している(New England Journal of Medicine, 326, (1992))。したがって、多くの場合、勃起不全は、陰茎組織の一酸化窒素(NO)レベルを上昇させることで処置することができる。組織の一酸化窒素(NO)レベルのそのような上昇は、高齢対象の陰茎組織中のアルギナーゼ活性を阻害することで実現することができる。言い換えれば、アルギナーゼは、細胞中のNOSが利用可能な遊離L-アルギニンのプールを枯渇させることで一酸化窒素(NO)レベルの低下および勃起不全を生じさせると仮定されている。Christiansonら(Acc. Chem. Res., 38:191-201, (2005))および(Nature Structural Biol., 6(11):1043-1047, (1999))を参照。したがって、アルギナーゼ阻害剤は勃起不全の処置において役割を果たし得る。

肺高血圧症
アルギニン代謝の改変が肺高血圧症の発病に関与していると主張されている(Xu et al., FASEB J., 18:1746-48, 2004)。この主張は、アルギナーゼII発現およびアルギナーゼ活性が、クラスI肺高血圧症を有する患者の肺外植片に由来する肺動脈内皮細胞中で著しく上昇しているという発見に部分的に基づく。

さらに、二次性肺高血圧症が、地中海貧血症および鎌状赤血球症などの溶血性貧血に罹患する患者における主な死因および病因の1つであると明らかになっている。二次性肺高血圧症の根本的原因は、一酸化窒素(NO)合成に必要である遊離アルギニンのプールを減少させる溶血後のアルギナーゼの放出による一酸化窒素バイオアベイラビリティの低下である。したがって、アルギナーゼ活性の阻害は、肺高血圧症を処置するための潜在的治療手段を提供し得る。

高血圧症
Xu, W. et al., FASEB 2004, 14, 1746-8は、血圧制御におけるアルギナーゼIIの基礎的役割を主張した。この文脈では、高血圧動物において、高血管アルギナーゼレベルは血管一酸化窒素(NO)の同時の減少に相関している。例えば、遺伝的に高血圧症に罹患しているラット(すなわち自然発症的に高血圧のラット)において、アルギナーゼ活性の上方制御は血圧上昇よりも先に起こるが、降圧薬ヒドララジンの投与によって血圧は低下し、血管アルギナーゼの発現レベルは減少し、アルギナーゼ活性と血圧との間の強い相関が示された(Berthelot et al. Life Sciences, 80:1128-34, (2008))。自然発症的に高血圧の動物において、公知のアルギナーゼ阻害剤N^ω-ヒドロキシ-nor-L-アルギニン(nor-NOHA)の同様の投与によって、血圧が低下し、血流量および血圧に対する抵抗血管の血管応答が改善され、これにより、高血圧症を処置するための候補治療薬としてのアルギナーゼ阻害剤が注目された(Demougeotら(J. Hypertension, 26:1110-18, (2008))。

また、アルギナーゼは、細胞一酸化窒素(NO)レベルを低下させることで皮膚反射高血圧症において役割を果たす。一酸化窒素は血管拡張を引き起こし、一酸化窒素(NO)レベルは通常、生理学的に許容されるレベルに血圧を維持するように上昇または低下する。Kennyら(J. of Physiology 581 (2007) 863-872)は、高血圧対象における反射性血管拡張がアルギナーゼ阻害を減弱させ得るものであり、これにより高血圧症の処置のためのアルギナーゼ阻害剤の役割が示唆されると仮定した。

喘息
アルギナーゼ活性は、喘息における気道過敏にも関連している。例えば、ヒト喘息対象、ならびに急性および慢性喘息に罹患するマウスにおいてアルギナーゼIは上方制御され、一方、アルギナーゼIIおよびNOSアイソフォームのレベルは不変のままである(Scott et al., Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 296:911-920 (2009))。さらに、マウス慢性モデルにおける中枢気道のメタコリン誘発応答性は、アルギナーゼ阻害剤S-(2-ボロノエチル)-L-システインの投与時に減弱された。慢性喘息を有するヒトおよびマウスにおけるARG Iの発現プロファイル間の類似性は、アルギナーゼ活性を阻害可能な化合物が、喘息を処置するための候補治療薬であることを示している。

他のエビデンス、例えば喘息を有するマウスにおけるアルギナーゼIおよびIIを含む、カチオン性アミノ酸の代謝に関連する遺伝子の上方制御によって、喘息肺組織中のアルギナーゼ活性の増大と疾患進行との間の相関がさらに明らかになる(Rothenbergら J. Clin. Invest., 111:1863-74 (2003)およびMeursらExpert Opin. Investig Drugs, 14 10:1221 1231, (2005))。

さらに、正常対象に比べて、喘息対象の血漿中のすべてのアミノ酸のレベルは低いが、血漿中のアルギニンのレベルは著しく低い(Morrisら Am. J. Respir. Crit Care Med., 170:148-154, (2004))。したがって、喘息対象からの血漿中のアルギナーゼ活性は著しく増大しており、アルギナーゼ活性のレベルの上昇は、喘息対象における気道過敏を促進する原因である一酸化窒素(NO)欠乏を作り出す血漿アルギニンのバイオアベイラビリティの低下に寄与し得る。

炎症
アルギナーゼ活性は自己免疫性炎症にも関連している(Chen et al., Immunology, 110:141-148, (2003))。著者らは、実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を経験した動物からのマウス脊椎細胞中のARG I遺伝子の発現レベルの上方制御を同定した。しかし、アルギナーゼ阻害剤アミノ-6-ボロノヘキサン酸(ABH)の投与によって、対照動物よりもはるかに軽度の形態のEAEを発症する動物が生じた。これらの結果は、自己免疫性脳脊髄炎を処置するためのアルギナーゼ阻害剤の治療的役割を示唆している。

さらに、Horowitzら(American J. Physiol Gastrointestinal Liver Physiol., 292:G1323-36, (2007))は、血管病態生理におけるアルギナーゼ酵素の役割を示唆している。例えば、これらの著者は、過敏性腸疾患(IBD)、クローン病および潰瘍性大腸炎に罹患する患者における慢性炎症性腸血管中の一酸化窒素(NO)産生の損失を示している。一酸化窒素(NO)産生の損失は、アルギニンレベルを減少させることで一酸化窒素シンターゼ(NOS)が一酸化窒素(NO)を合成することを妨げる、アルギナーゼの発現および活性の上方制御に相関していた。したがって、アルギナーゼ活性阻害剤は、血管病態生理を処置するための候補治療薬であり得る。

虚血再灌流
また、アルギナーゼ阻害が虚血再灌流の間に心保護的役割を果たすと示唆されている。より具体的には、アルギナーゼの阻害は、NOS活性および結果としての一酸化窒素(NO)のバイオアベイラビリティに依存し得る機構によって、心筋梗塞に対して保護する(Pernowら(Cardiovascular Research, 85:147-154 (2010))。

心筋梗塞およびアテローム動脈硬化症
アルギナーゼI多型は、心筋梗塞に関連していると共に、アテローム動脈硬化症および他の冠動脈疾患の信頼できる指標であると考えられる頸動脈内中膜複合体厚を発達させる危険性の増大に関連している(Brousseauら(J. Med Genetics, 44:526-531, (2007))。アルギナーゼ活性の増大によって、アテローム動脈硬化症巣の基質成分および細胞成分の形成を促進することに生化学的に関与するオルニチンのレベルが上昇する。前掲論文。したがって、アルギナーゼ阻害剤は、アテローム動脈硬化症を処置するための候補治療薬として役立ち得る。Berkowitzら(Circ. Res. 102, 102, (2008), p.923-932)は、粥腫およびアテローム動脈硬化症の形成におけるARGIIの役割を示唆した。粥腫形成に伴うLDLPの酸化は、内皮細胞中でアルギナーゼ活性を増大させ、一酸化窒素(NO)レベルを低下させる。特に、ARGIIレベルはアテローム動脈硬化症マウスにおいて上昇しており、これはアテローム動脈硬化症を処置するための候補治療薬としてのアルギナーゼ阻害剤の役割を示している。

さらに、Mingらによる研究(Current Hypertension Reports., 54:54-59, (2006))は、内皮細胞一酸化窒素(NO)機能不全よりもむしろアルギナーゼの上方制御が、アテローム動脈硬化症を含む心血管障害において重要な役割を果たすことを示している。アルギナーゼが心血管疾患に関与していることは、ARGIおよびARGII活性が心筋細胞中で上方制御され、これによりNOS活性および心筋収縮性が負の影響を受けるという観察によってさらに裏付けられている(Margulies et. al., Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 290:1756-62, (2006)を参照)。

免疫応答
また、アルギニン/一酸化窒素(NO)経路は、例えば臓器移植後の免疫応答において役割を果たし得る。例えば、同所性の肝移植片の再灌流が、移植片中のアルギナーゼ活性の上方制御によるオルニチンレベルの著しい増大を引き起こすと仮定された(TsikasらNitric oxide, 20:61-67, (2009))。移植片中の加水分解性およびタンパク分解性酵素のレベルの上昇によって、移植された臓器にとって比較的好ましくない結果が生じ得る。したがって、アルギナーゼ酵素を阻害することは、移植の結果を改善するための代替的治療手段を提示し得る。

乾癬
アルギナーゼは、乾癬の発病において役割を果たすと示唆されている。例えば、ARG Iは過剰増殖性乾癬において高度に発現しており、実際、D. Bruch-Gerharz et al. American Journal of Pathology 162(1) (2003) 203-211が仮定するように、共通の基質L-アルギニンをめぐって競合することで、細胞増殖阻害剤である一酸化窒素(NO)の下方制御の原因となる。Abeyakirthiら(British J. Dermatology, (2010))およびBerkowitzら(WO/2007/005620)による比較的最近の研究は、乾癬ケラチノサイト中の低い一酸化窒素(NO)レベルの発見を裏付けている。Abeyakirthiらは、乾癬ケラチノサイトが不十分に分化され、過剰増殖性であることを発見した。不十分な分化は、NOSの不十分な発現を理由とするのではなくむしろ基質L-アルギニンをめぐってNOSと競合するアルギナーゼの過剰発現を理由とする、低一酸化窒素(NO)レベルにより生じると仮定された。したがって、アルギナーゼの阻害は乾癬の治療的軽減を与え得る。

創傷治癒
正常な生理的条件下で、一酸化窒素(NO)は創傷治癒を促進する上で重要な役割を果たす。例えば、Hulstら(Nitric Oxide, 21:175-183, (2009))は、創傷治癒におけるARGIおよびARG IIの役割を研究した。傷害の直後に、治癒に重要である血管新生および細胞増殖を促進するために組織一酸化窒素(NO)レベルを上昇させることが望ましい。したがって、アルギナーゼ阻害剤は、組織一酸化窒素(NO)レベルを上昇させることから、創傷を処置するための治療薬として使用され得る。創傷を処置するための候補治療薬としてのアルギナーゼ阻害剤の使用に対するさらなる裏付けはSouthら(Experimental Dermatology, 29:664-668 (2004))が示し、Southらは皮膚びらんおよび疱疹などの慢性創傷におけるアルギナーゼIの5倍の増大を発見した。

嚢胞性線維症
嚢胞性線維症(CF)は、嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子(CFTR)遺伝子の変異により引き起こされる多システム障害である。CFの一般的な症状は、持続性肺感染症、呼吸困難、膵機能不全、および汗中の塩化物イオンレベルの上昇である。CFは未処置の場合に致死的であることがあり、粘液蓄積および粘液線毛クリアランス減少により生じる肺疾患が主な病因および死因である。

嚢胞性線維症(CF)を有する患者が、血漿および痰のアルギナーゼ活性の増大を、これに伴う血漿l-アルギニンレベルの減少と共に示すと断定されている(H. Grasemann et al., Am. J. Respir. Crit. Care Med. 172(12) (2005) 1523-1528)。しかし、アルギナーゼ活性の増大は、嚢胞性線維症(CF)に罹患する患者において気道閉塞による肺機能の減少を引き起こし得る生理的一酸化窒素(NO)レベルの低下を生じさせる。

M. Mhanna et al. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 24(5) (200)1 621-626が主張するように、CFのマウスモデルの気道中の平滑筋弛緩の電界誘発性刺激の低下、ならびにl-アルギニンおよびNOの投与によって、この効果は逆転した。Graesmannらは、肺機能とCF患者の呼気中NOおよび痰中NO代謝産物濃度との間に正の相関が存在することを発見した(Grasemann, H; Michler, E; Wallot, M; Ratjen, F., Pediatr Pulmonol. 1997, 24, 173-7)。

まとめると、これらの結果は、CFにおけるアルギナーゼ活性の増大が、NOSによるl-アルギニンの利用可能性を制限することでCFにおけるNO欠乏および肺閉塞に寄与することを示す。したがって、アルギナーゼ活性阻害剤は、嚢胞性線維症(CF)を処置するための候補治療薬である。

臓器保護
本発明の化合物の別の治療用途は、ドナーから臓器がレシピエントに移植される場所までの輸送の間に臓器を保護することである。ある期間の温虚血(保存媒体で洗い流すまでのドナーからの時間)および冷虚血(低体温保存)への移植臓器の曝露による虚血再灌流傷害(IR)は、移植手術を経験する患者においてしばしば観察される。虚血再灌流傷害(IR)、ならびにこれに伴う原発性移植片機能不全および/または急性もしくは慢性拒絶反応は、L-アルギニン/NO経路の細胞活性の改変によって生じる。

身体からの臓器除去後最初の24時間以内にアルギナーゼ1およびアルギナーゼ2がアポトーシス内皮細胞および腎細胞から放出されると主張された。放出されたアルギナーゼに対抗するために、L-アルギニンを保存媒体に加える。イヌ腎移植による結果は、L-アルギニンを加えることで、虚血の発生率および重症度が減少し、移植後1時間でのMDAレベルの低下が生じ、最初の72時間でBUNおよび血清クレアチニンレベルが低下したことを示している。Erkasap, S; Ates, E., Nephrol Dial Transplant. 2000, 15, 1224-7を参照。

同様の結果が、L-アルギニンを補充したUniversity of Wisconsin溶液中に肺を保存した場合の24時間にわたるイヌ肺移植片について観察された。Yenらは、L-アルギニンを保存媒体に加えることによって、L-アルギニンを含有しない媒体中に保存された対照に比べて肺内皮細胞保護が増大し、虚血の発生率が低下したことを観察した(Chu, Y; Wu, Y.C.; Chou, Y.C.; Chueh, H.Y, Liu HP, Chu JJ, Lin PJ., J Heart Lung Transplant. 2004, 23, 592-8)。

Kochらは、L-アルギニンおよびN-α-アセチル-ヒスチジンを有するHTK溶液中に心臓を保存した場合に、移植後のラットの心筋における心筋収縮性および心筋弛緩が改善されたと述べた(Koch A, Radovits T, Loganathan S, Sack FU, Karck M, Szabo GB., Transplant Proc. 2009, 41, 2592-4)。

したがって、アルギナーゼ阻害剤を加えることは、保存媒体の臓器保護効果を相乗的に増大させることにより虚血再灌流傷害を予防しかつ/またはその発生率および危険性を減少させるための候補治療薬であり得る。移植に好適である利用可能な臓器の数が少ないこと、ならびに虚血の発症による臓器の損失および傷害を考慮すると、本発明のアルギナーゼ阻害剤は、臓器輸送の間に虚血再灌流傷害の量を減少させることで臓器バイオアベイラビリティを増大させる臓器保存用の治療薬として使用され得る。

リーシュマニア症
リーシュマニア症は原虫により引き起こされ、皮膚リーシュマニア症(すなわち、色素脱失した小結節を引き起こす皮膚感染症)および内臓リーシュマニア症(より重症で内臓を冒す)として現れる。発病に必須である細胞ポリアミンの合成について寄生虫がアルギナーゼに依存することから、アルギナーゼは疾患進行において役割を果たすと仮定される。したがって、アルギナーゼの阻害は、細胞寄生虫負荷を減少させ、一酸化窒素(NO)レベルの増大を促進することで寄生虫クリアランスを増強する。Liew FY et al. Eur J Immunol 21 (1991) 2489、Iniesta V et al. Parasite Immunol. 24 (2002) 113-118およびKane MM et al. J. Immunol. 166 (2001) 1141-1147を参照。したがって、本発明の化合物を、リーシュマニア症を処置するための治療薬として使用することができる。

骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)
MDSCは、いくつかの経路、例えば、微小環境へのアルギナーゼ1放出を介したL-アルギニン欠乏(Rodriguez 2009 Cancer Res)、MHC拘束性の抑制(Nagaraj S, Gupta K, Pisarev V, Kinarsky L, Sherman S, Kang L, Herber DL, Schneck J, Gabrilovich DI., Nat Med. 2007, 13, 828-35)、T制御細胞の誘導(Serafini P, Mgebroff S, Noonan K, Borrello I., Cancer Res. 2008,68, 5439-49)およびIL10の産生(Rodrigues JC, Gonzalez GC, Zhang L, Ibrahim G, Kelly JJ, Gustafson MP, Lin Y, Dietz AB, Forsyth PA, Yong VW, Parney IF., Neuro Oncol. 2010, 12, 351-65)(Sinha P, Clements VK, Bunt SK, Albelda SM, Ostrand-Rosenberg S., J Immunol. 2007, 179, 977-83)を通じた免疫応答を制限する強力な免疫調節物質である。

腫瘍発生は、末梢のMDSCと腫瘍内に浸潤したMDSCとの両方の数の増大を伴うと仮定される。Almand B, Clark JI, Nikitina E, van Beynen J, English NR, Knight SC, Carbone DP, Gabrilovich DI., J Immunol. 2001, 166, 678-89およびGabrilovich D., Nat Rev Immunol. 2004, 4, 941-52を参照。ゲムシタビンおよび5-フルオロウラシルなどの既成の化学療法薬による腫瘍保持マウスの処置によって、MDSC免疫抑制がなくなり、腫瘍成長が遅延される。Le HK, Graham L, Cha E, Morales JK, Manjili MH, Bear HD., Int Immunopharmacol. 2009, 9, 900-9およびVincent J, Mignot G, Chalmin F, Ladoire S, Bruchard M, Chevriaux A, Martin F, Apetoh L, Rebe C, Ghiringhelli F., Cancer Res. 2010, 70, 3052-61をそれぞれ参照。さらに、アルギナーゼ1の阻害は、MDSC機能を減少させることで抗腫瘍免疫を増強した。したがって、本発明の化合物などのアルギナーゼ阻害剤は、腫瘍成長を減少または遅延させるものであり、がんの処置において既存の抗がん剤と併用可能である。

ヘリコバクター・ピロリ(Helicobacter pylori)(ピロリ菌（H. pylori）)
ヘリコバクター・ピロリ(ピロリ菌)は、ヒト胃粘膜にコロニー形成するグラム陰性菌である。細菌コロニー形成は、急性または慢性胃炎を導くことがあり、消化性潰瘍疾患および胃がんに高度に関連している。ピロリ菌およびマクロファージの共培養液にL-アルギニンを加えることでピロリ菌の一酸化窒素(NO)媒介性死滅が増大したという観察(Chaturvedi R, Asim M, Lewis ND, Algood HM, Cover TL, Kim PY, Wilson KT., Infect Immun. 2007, 75, 4305-15)は、一酸化窒素(NO)合成に必要な遊離アルギニンをめぐって細菌アルギナーゼがマクロファージアルギナーゼと競合するという仮説を裏付けている。Gobert AP, McGee DJ, Akhtar M, Mendz GL, Newton JC, Cheng Y, Mobley HL, Wilson KT., Proc Natl Acad Sci U S A. 2001, 98, 13844-9を参照。L-アルギニンは、T細胞活性化、および感染細胞からの細菌の速やかなクリアランスに必要である。遊離L-アルギニンのプールをインビボで枯渇させることで、ピロリ菌は、T細胞上でのアルギニン誘発CD3ζ発現を減少させ、T細胞の活性化および増殖を妨げる。Zabaleta J, McGee DJ, Zea AH, Hernandez CP, Rodriguez PC, Sierra RA, Correa P, Ochoa AC., J Immunol. 2004, 173, 586-93を参照。

しかし、公知の阻害剤NOHAを使用する細菌アルギナーゼの阻害によって、T細胞上でのCD3発現が回復され(Zabaleta J 2004)、マクロファージによるNOの産生が増強され、したがって、感染細胞からの細菌のマクロファージ媒介性クリアランスが促進された。Chaturvedi R, Asim M, Lewis ND, Algood HM, Cover TL, Kim PY, Wilson KT., Infect Immun. 2007, 75, 4305-15を参照。

さらに、Lewisらはピロリ菌感染症におけるアルギナーゼIIの役割を示唆している。例えば、これらの著者は、ピロリ菌抽出物と共にインキュベートされたargII-/- 初代マクロファージがNO産生の増強、およびこれに対応して細菌細胞のNO媒介性死滅の増大(約15%)を示したことを示している(Lewis ND, Asim M, Barry DP, Singh K, de Sablet T, Boucher JL, Gobert AP, Chaturvedi R, Wilson KT., J Immunol. 2010, 184, 2572-82)。したがって、アルギナーゼ活性阻害剤は、血管病態生理を処置するための候補治療薬であり得る。したがって、アルギナーゼ活性阻害剤は、ピロリ菌感染症を処置するための、ならびに胃潰瘍、消化性潰瘍およびがんを処置するための、候補治療薬であり得る。

鎌状赤血球症(SCD)
鎌状赤血球症(SCD)、または鎌状赤血球貧血、または小鎌状赤血球は、異常で強固な鎌の形状をとる赤血球を特徴とする遺伝的血液障害である。鎌状であることで、細胞の可動性は減少し、合併症の危険性は増大する。循環中の反応性酸素種(ROS)の濃度の増大によって、血液細胞の付着およびNOの消費が引き起こされ、これによって不十分な血管拡張、または血管が血管拡張をすることの不可能性が生じる。SCDにおける血管拡張をすることの不可能性と血液細胞の付着の増大とによって、血管閉塞性発作および疼痛が生じる。

低血漿L-アルギニンレベルは、SCDを有する患者において通常検出される(Morris CR, Kato GJ, Poljakovic M, Wang X, Blackwelder WC, Sachdev V, Hazen SL, Vichinsky EP, Morris SM Jr, Gladwin MT., JAMA. 2005, 294, 81-90)。これらの著者によれば、SCDに罹患する患者における赤血球(RBC)の溶解によって、アルギナーゼの放出および引き続く生理的L-アルギニンレベルの低下が引き起こされる。この一連の生物学的事象によって、血管拡張において役割を果たすシグナル伝達分子である一酸化窒素(NO)の生理的濃度が低下する。他の生物学的事象もNOのバイオアベイラビリティを制限する。これらとしては例えば、一酸化窒素シンターゼ(NOS)の脱共役、および引き続く生理的NOレベルの減少、ならびに、スーパーオキシド(O^-2)反応性酸素種とNOとを反応させることで後者をONOO^-として捕捉することが挙げられる。

これらの観察に基づいて、本発明者らは、アルギナーゼ阻害剤、特にアルギナーゼI阻害剤を、鎌状赤血球症を有する患者用の候補治療薬であると主張する。上述のように、SCDは低い生理的レベルのL-アルギニンによるeNOSの脱共役を引き起こす。しかし、血液循環中に存在するアルギナーゼの阻害は、内皮細胞一酸化窒素シンターゼ(eNOS)の基質であるL-アルギニンの生理的レベルを増大させることでこの問題に対処し得る。重要なことに、本発明者らは、この一連の事象が内皮細胞機能を増強し、SCDに関連する血管収縮を軽減すると主張する。

ヒト免疫不全ウイルス(HIV)
HIVは、CD4+ヘルパーT細胞に感染するウイルスにより引き起こされるものであり、感染した個人を日和見感染症に罹患させる重症のリンパ球減少症を引き起こす。HIV感染症に対抗するために抗レトロウイルス治療(ART)が広範に使用されているが、抗レトロウイルス薬の広範な使用によってHIVの耐性株が発生している。

HIVに罹患する患者におけるアルギナーゼ活性とHIV疾患の重症度との間には相関が存在する。すなわち、HIV患者において、アルギナーゼ活性の増大はウイルス力価の増大に相関している。これらの患者は血清アルギニンレベルの減少およびCD4+/CD8+細胞レベルの減少も示す。

まとめると、これらの観察は、式Iまたは式IIの化合物などのアルギナーゼ阻害剤の、HIV感染症の処置における候補治療薬としての役割を示唆している。

慢性B型肝炎ウイルス(HBV)
慢性B型肝炎感染症は、感染体液との接触により伝染するウイルス性疾患である。慢性HBV感染症は、肝炎および黄疸を特徴としており、未処置のままの場合は肝硬変を引き起こすことがあり、肝硬変は進行して肝細胞がんを形成することがある。しかし、現在使用されている抗ウイルス薬は、慢性HBV感染症に対する低い有効性を示す。慢性HBV感染症を有する患者の血清および肝臓ホモジネートは、アルギニンレベルの減少およびアルギナーゼ活性の増大を示す。さらに、感染患者では、アルギナーゼ活性の増大は、IL-2産生およびCD3z発現の減少を伴う細胞毒性Tリンパ球(CTL)応答の低下に相関している。

しかし、血清アルギニンを生理学的に許容されるレベルまで補充することでCD3zおよびIL-2の発現が回復され、慢性HBV感染症の処置における潜在的治療薬としてのアルギナーゼ阻害剤の役割が示唆された。

アルギナーゼの阻害
公表されたプロトコールに記載のエクスビボアッセイにより証明されたように、本発明の化合物はヒトアルギナーゼI(ARG I)およびアルギナーゼII(ARG II)を阻害する(Baggio et al. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1999, 290, 1409-1416)。このアッセイにより、アルギナーゼ活性を50%減少させるために必要な阻害剤の濃度(IC₅₀)を確定した。

アッセイプロトコール
本発明の化合物によるアルギナーゼI(ARG I)およびアルギナーゼII(ARG II)の阻害を分光測定によって530nmで追跡する。キュベット中で、試験すべき化合物をその終濃度の50倍の初濃度でDMSOに溶解させる。130mM NaClを含有する0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.4)を含み、卵白アルブミン(OVA)が濃度1mg/mlで加えられたアッセイ緩衝液90μl中で、ストック溶液10μlを希釈する。OVA 1mg/mlを含有する100mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.4)中でアルギナーゼIおよびIIの溶液を調製することで、終濃度100ng/mlのアルギナーゼストック溶液を得る。

96ウェルマイクロタイタープレートの各ウェルに酵素40μl、本発明の化合物10μlおよび酵素基質(L-アルギニン+硫酸マンガン)10μlを加える。正の対照として使用するウェルでは酵素およびその基質のみを加え、一方、負の対照として使用するウェルは硫酸マンガンのみを含有させる。

マイクロタイタープレートを37℃で60分間インキュベートした後、等しい割合(1:1)の試薬AおよびBを組み合わせて得られる尿素試薬150μlをマイクロタイタープレートの各ウェルに加えることで反応を停止させる。尿素試薬は、試薬A(1.8M硫酸中10mM o-フタルジアルデヒドおよび0.4%ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル(w/v))と試薬B(3.6M硫酸中1.3mMプリマキン二リン酸塩、0.4%ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル(w/v)、130mMホウ酸)とを組み合わせることで、使用直前に作製する。反応混合物を反応停止させた後、マイクロタイタープレートを室温でさらに10分間静置して発色させる。反応混合物の光学濃度(OD)を530nmで測定すること、および対照において観察される阻害パーセントに対してOD値を正規化することにより、アルギナーゼの阻害を計算する。次に、正規化ODを使用することで、正規化OD値を対数[濃度]に対してプロットすることおよび回帰分析を使用してIC₅₀値を計算することにより用量反応曲線を作成する。

以下の表3は本発明の化合物の効力を1〜5のスケールで格付けし、すなわち、最も強力な化合物を1と指定し、最も強力ではない化合物を5と指定する。したがって、効力値1は、0.1nM〜25nMの範囲のIC₅₀値を有する本発明の化合物を指し、効力値2は、26nM〜100nMの範囲のIC₅₀値を有する本発明の化合物を指し、効力値3を有する化合物は、101nM〜500nMの範囲のIC₅₀値を示し、501nM〜1500nMの範囲のIC₅₀値を有する本発明の化合物は、効力値4が割り当てられ、1501nM超のIC₅₀値を有する化合物は、効力値5が割り当てられる。

^a効力の順序(最高 〜 最低): 1 = 0.1nM〜25nM; 2 = 26nM〜100nM; 3 = 101nM〜500nM; 4 = 501nM〜1500nM; および5 = 1501nM〜1501nM超。

前述の例は本発明の特定の態様を例示するように意図されており、本発明は以下の特許請求の範囲によって完全に規定される。さらに、本明細書に引用されるすべての刊行物は、本明細書に完全に記載されているかのように参照により組み入れられる。

Claims (20)

1. 以下の表より選択される化合物、または薬学的に許容されるその塩もしくは立体異性体：
   

   

   。
2. (i) 治療有効量の請求項1に記載の少なくとも1つの化合物、または薬学的に許容されるその塩もしくは立体異性体と；
   (ii) 薬学的に許容される担体と
   を含む、薬学的組成物。
3. 細胞中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせを阻害用の薬学的組成物であって、請求項1に記載の少なくとも1つの化合物、または薬学的に許容されるその塩もしくは立体異性体を含む、薬学的組成物。
4. 対象中のアルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせの発現または活性に関連する疾患または状態の処置用または予防用の薬学的組成物であって、治療有効量の請求項1に記載の少なくとも1つの化合物、または薬学的に許容されるその塩もしくは立体異性体を含む、薬学的組成物。
5. 疾患または状態が、心血管障害、性障害、創傷治癒障害、胃腸障害、自己免疫障害、免疫障害、感染症、肺障害、および溶血性障害からなる群より選択される、請求項4に記載の薬学的組成物。
6. 疾患または状態が、全身性高血圧症、肺動脈性肺高血圧症（PAH）、高地肺動脈性肺高血圧症、虚血再灌流（IR）傷害、心筋梗塞、およびアテローム動脈硬化症からなる群より選択される心血管障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
7. 疾患または状態が肺動脈性肺高血圧症（PAH）である、請求項6に記載の薬学的組成物。
8. 疾患または状態が心筋梗塞またはアテローム動脈硬化症である、請求項6に記載の薬学的組成物。
9. 疾患または状態が、化学物質誘発性肺線維症、特発性肺線維症、嚢胞性線維症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、および喘息からなる群より選択される肺障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
10. 疾患または状態が、脳脊髄炎、多発性硬化症、抗リン脂質抗体症候群1、自己免疫性溶血性貧血、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチー、疱疹状皮膚炎、皮膚筋炎、重症筋無力症、天疱瘡、関節リウマチ、全身硬直症候群、1型糖尿病、強直性脊椎炎、発作性夜間血色素尿症（PNH）、発作性寒冷血色素尿症、重症特発性自己免疫性溶血性貧血、およびグッドパスチャー症候群からなる群より選択される自己免疫障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
11. 疾患または状態が、骨髄由来サプレッサー細胞（MDSC）媒介性T細胞機能不全、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）、自己免疫性脳脊髄炎、およびABO不適合輸血反応からなる群より選択される免疫障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
12. 疾患または状態が骨髄由来サプレッサー細胞（MDSC）媒介性T細胞機能不全である、請求項11に記載の薬学的組成物。
13. 疾患あるいは状態が、鎌状赤血球症、地中海貧血症、遺伝性球状赤血球症、口唇状赤血球症、微小血管症性溶血性貧血、ピルビン酸キナーゼ欠損症、感染誘発性貧血、心肺バイパスおよび機械的心臓弁誘発性貧血、ならびに化学物質誘発性貧血からなる群より選択される溶血性障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
14. 疾患または状態が、胃腸運動障害、胃がん、炎症性腸疾患、クローン病、潰瘍性大腸炎、および胃潰瘍からなる群より選択される胃腸障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
15. 疾患または状態が、ペロニー病および勃起不全からなる群より選択される性障害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
16. 疾患または状態が、肝IR、腎IR、および心筋IRからなる群より選択される虚血再灌流（IR）傷害である、請求項5に記載の薬学的組成物。
17. 疾患または状態が腎疾患、炎症、乾癬、リーシュマニア症、神経変性疾患、創傷治癒、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）、B型肝炎ウイルス（HBV）、ピロリ菌（H. pylori）感染症、線維性障害、関節炎、カンジダ症、歯周病、ケロイド、アデノイド口蓋扁桃疾患、アフリカ睡眠病、およびシャーガス病からなる群より選択される、請求項4に記載の薬学的組成物。
18. 疾患または状態が、感染性および非感染性創傷治癒からなる群より選択される創傷治癒障害である、請求項17に記載の薬学的組成物。
19. 対象がヒト、イヌ、ネコ、ウマ、雌ウシ、ヒツジ、および子ヒツジからなる群より選択される哺乳動物である、請求項4に記載の薬学的組成物。
20. アルギナーゼI、アルギナーゼII、またはその組み合わせの発現または活性に関連する疾患または状態の処置用または予防用の医薬の製造における、請求項1に記載の化合物の使用。