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KR20060018902A - 글리코겐 신타제 키나제-3 억제제 - Google Patents

글리코겐 신타제 키나제-3 억제제 Download PDF

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KR20060018902A
KR20060018902A KR1020057025051A KR20057025051A KR20060018902A KR 20060018902 A KR20060018902 A KR 20060018902A KR 1020057025051 A KR1020057025051 A KR 1020057025051A KR 20057025051 A KR20057025051 A KR 20057025051A KR 20060018902 A KR20060018902 A KR 20060018902A
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KR
South Korea
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group
compound
amino
acid
gsk
Prior art date
Application number
KR1020057025051A
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English (en)
Inventor
하지트 엘다르-핀켈만
Original Assignee
텔 아비브 유니버시티 퓨쳐 테크놀로지 디벨롭먼트 엘.피.
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Filing date
Publication date
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Abstract

GSK-3 활성을 억제할 수 있는 화합물, 이를 포함하는 약학조성물 및 GSK-3 매개된 상태의 치료에 이를 사용하는 방법이 개시된다.

Description

글리코겐 신타제 키나제-3 억제제{GLYCOGEN SYNTHASE KINASE-3 INHIBITORS}
발명의 분야 및 배경
본 발명은 글리코겐 신타제 키나제-3 (GSK-3)을 억제하는 신규한 화합물 및 GSK-3 활성에 의해 매개된 생물학적 상태를 조절하기 위한 그의 용도에 관한 것이며, 더욱 특히는 II형 당뇨병, 신경변성 장애 및 질환, 및 정동장애와 같은 생물학적 상태의 치료에서의 이들 화합물의 용도에 관한 것이다.
단백질 기질을 인산화하는 효소인 단백질 키나제는 세포질 및 핵으로 세포외 경과(event)를 시그널링하는데 중요한 역할을 하며, 실제로 유사분열, 분화 및 아포토시스(apoptosis)를 비롯한 세포의 생존 및 사망과 관련이 있는 임의의 경과에 관여한다. 이와 같이 단백질 키나제는 오랜동안 유용한 약물 표적이 되어 왔다. 그러나, 단백질 키나제의 활성은 세포의 상태(well being)에 결정적인 반면, 그의 억제제는 종종 세포사를 야기하므로, 약물 표적으로서 그의 용도는 제한된다. 세포사는 항암 약물에 대해서는 바람직한 효과이나, 대부분의 다른 치료제에 대해서는 큰 단점이 된다.
단백질 키나제 패밀리의 한 구성원인 글리코겐 신타제 키나제-3 (GSK-3)는 배아발생기동안 세포 운명의 구도(scheme) 및 Wnt 시그널링 뿐만 아니라 인슐린 시 그널링 및 대사조절에 관여하는 세포질 프롤린-의존(directed) 세린-트레오닌 키나제이다. GSK-3α와 GSK-3β로 명명된 상기 효소의 두 개의 유사한 아이소형이 확인되었다.
시그널링 경로에 의해 전형적으로 활성화되는 다른 단백질 키나제와 달리, GSK-3는 보통 정지세포에서 활성화되며, 그의 활성은, 그의 세포-표면 수용체의 인슐린 결합에 의해 생성된 것과 같은 특정 시그널링 경로의 활성화에 의해 약화되기 때문에, GSK-3는 단백질 키나제 패밀리 사이에서 유용한 약물 표적으로서 고려되었다. 인슐린 수용체가 활성화되면 단백질 키나제 B(PKB, 또한 Akt라 불림)가 활성화되고, 이어 GSK-3가 인산화됨으로써 비활성화된다. GSK-3가 억제되면 아마도 글리코겐 합성이 활성화될 것이다. 복잡한 인슐린-시그널링 경로는, 세린 잔기상의 인슐린-수용체 기질-1을 인산화시키는 GSK-3 자체에 의한 인슐린 시그널링의 음성-피드백 조절에 의해 더욱 복잡해진다(Eldar-Finkelman et al., 1997).
따라서, 합성 GSK-3 억제제는 GSK-3 경로를 사용하는 인슐린과 같은 특정의 호르몬 및 성장 인자의 작용을 모방할지도 모른다. 특정의 병적상태에서, 이러한 구도는 결손 수용체 또는 시그널링 기관의 다른 결함 성분을 바이패스시킬 수 있어, 비인슐린-의존성 II형 당뇨병에서와 같이 시그널링 증폭경로의 일부 상류 플레이어(player)에 결함이 있는 경우에 조차 생체 시그널이 효력을 나타낼 것이다.
세포에서 글리코겐 이화작용의 조절은 호르몬 인슐린을 비롯한 시그널링 요소의 복잡한 배열을 포함하는 중요한 생체학적 기능이다. 각종 매개체를 통해, 인슐린은 글리코겐 신타제(GS)에 의한 글리코겐 합성을 증가시킴으로써 그의 조절 작 용을 발휘한다. 인슐린 작용에서 중요한 경과는 PI3 키나제를 비롯한 몇몇 시그널링 성분을 동시활성화시키는 다중-티로신 잔기에서의 인슐린 수용체 기질(IRS-1, IRS-2)의 인산화이다(Myers et al, 1992). 마찬가지로, 글리코겐 신타제의 활성은 그의 인산화에 의해 억제된다. II형 당뇨병 환자의 근육에서는 글리코겐 신타제 활성 및 글리코겐 수준(level)이 현저히 감소한다(Damsbo et al., 1991; Nikoulina et al., 1997; Shulman et al., 1990).
II형(비인슐린 의존성) 당뇨병의 발병과 연관이 있는 초기 변화의 하나는 인슐린 내성이다. 인슐린 내성은 고인슐린혈증 및 고혈당증에 의해 특징지워진다. 인슐린 내성의 기초가 되는 정확한 분자기전은 알려져 있지 않지만, 인슐린 시그널링 경로 하류 성분의 결함이 원인이 되는 것으로 고려된다.
글리코겐 신타제 키나제-3 (GSK-3)은 인슐린 시그널링의 하류 성분중 하나이다. GSK-3의 고활성은 인슐린 수용체 기질-1 (IRS-1) 세린 잔기를 인산화함으로써 무손상 세포(intact cell)에서의 인슐린 작용을 손상시키며(Eldar-Finkelman et al., 1997), 마찬가지로 세포에 발현된 증가된 GSK-3 활성이 글리코겐 신타제 활성을 억제시키는 것(Eldar-Finkelman et al, 1996)으로 밝혀졌다. 이러한 관점에서 수행된 추가의 연구는 GSK-3 활성이 당뇨병 마우스의 부고환 지방조직에서 크게 증가되는 것을 밝혀내지 못했다(Eldar-Finkelman et al., 1999). 그후, 증가된 GSK-3 활성은 II형 당뇨병 환자의 골격근에서 검출되었다(Nickoulina et al., 2000). 추가적인 최근의 연구에 의해 글리코겐 대사 및 인슐린 시그널링에서의 GSK-3의 역할이 확립되었고(검토예, Eldar-Finkelman, 2002; Grimes 및 Jope, 2001; Woodgett, 2001), 이로써 GSK-3 활성의 억제가 생체내 인슐린 활성을 증가시키는 방법일 수 있음을 제시하였다.
GSK-3는 또한 알츠하이머병의 발병기전에서 중요한 플레이어가 되는 것으로 여겨진다. GSK-3는 알츠하이머병의 초기 특성인 이중 나선형 사상체(PHF, paired helical filament) 형성의 원인인 미소관결합 단백질 타우(tau)를 인산화시키는 키나제의 하나로서 확인되었다. 명백하게도, 타우의 이상 과잉인산화는 미소관의 불안정화와 PHF 형성의 원인이다. 몇몇 단백질 키나제가 타우의 인산화를 촉진하는 것으로 나타났다는 사실에도 불구하고, GSK-3 인산화만이 미소관 자가구축(self-assembly)을 촉진하는 타우 능력에 직접 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다(Hanger et al., 1992; Mandelkow et al., 1992; Mulot et al., 1994; Mulot et al., 1995). 이러한 측면에서 GSK-3 역할에 대한 추가의 증거는 뇌에서 GSK-3를 특이적으로 발현시킨 형질전환 마우스로부터 및 GSK-3를 과잉발현하는 세포의 연구로부터 왔다. 두 경우 모두 GSK-3에 의해 PHF와 유사한 항원결정인자 타우가 생성되었다(Lucas et al., 2001).
GSK-3는 세포 아포토시스에서의 그의 역할에 의해 알츠하이머병과 추가로 연결된다. 인슐린이 신경세포의 생존인자이며(Barber et al., 2001), PI3 키나제 및 PKB의 활성화를 통해 항-아포토시스 작용을 일으킨다는(Barber et al. ,2001) 사실은, 이들 시그널링 성분에 의해 음성적으로 조절되는 GSK-3이 신경세포 아포토시스를 촉진시키는 것을 제시하였다. 몇몇 연구를 통해, 이러한 견해가 실제로 확인되었으며, GSK-3가 생존 및 사망 결정에 있어서 결정적으로 중요한 것으로 나타났다. 또한, 그의 아포토시스 기능은 PI3 키나제에 대해 비의존성인 것으로 나타났다. PC12 세포에서의 GSK-3의 과잉발현이 아포토시스를 야기하였다(Pap et al., 1998). 소뇌 과립 신경세포에서 GSK-3의 활성화는 이동 및 세포사를 매개하였다(Tong et al., 2001). 사람 경모세포종 SH-SY5 세포에서, GSK-3의 과잉발현은 스타우로아포린-유도 세포 아포토시스를 촉진하였다(Bijur et al., 2000).
GSK-3 억제와 세포사 예방의 관계는, GSK-3β 억제제인 Frat1의 발현이 PI3 키나제의 억제에 의해 유도되는 사망으로부터 신경세포를 충분히 구할 수 있었음을 나타내는 연구에 의해 추가로 입증되었다(Crowder et al., 2000).
GSK-3의 다른 관계는 정동장애의 배경(context), 즉 양극성 장애 및 조울증에서 발견하였다. 이러한 관계는 양극성 장애에 자주 사용되는 일차의 기분 안정제인 리튬이 임상에서 사용되는 치료제 농도 범위에서 GSK-3의 강하고 특이적인 억제제라는 발견에 기초한 것이다(Klein et al., 1996; Stambolic et al., 1996; Phiel et al., 2001). 이러한 발견은 리튬이 세포 과정에서 GSK-3 활성의 손실을 모의할 수 있는 지를 결정한 일련의 연구를 유도하였다. 실제로, 리튬은 글리코겐 합성의 활성화(Cheng et al., 1983), β-카테닌의 안정화 및 축적(Stambolic et al., 1996), Xenopus 배아에서 축 중복(axis duplication)의 유도(Klein et al., 1996), 및 신경세포사의 보호(Bijur et al., 2000)를 일으키는 것으로 나타났다. 또 다른 통상적으로 사용되는 기분 안정화제인 발프로인산이 또한 효과적인 GSK-3 억제제인 것으로 밝혀졌다(Chen et al., 1999). 전체적으로 보아, 이들 연구는 GSK-3가 리튬 및 발프로인산의 주된 생체내 표적이며, 따라서 정동장애의 신규한 치료제 치료에서 중요한 의미를 가진다는 것을 나타내었다.
양극성 장애를 치료할 수 있는 리튬 및 다른 GSK-3 억제제의 하나의 메카니즘은 신경전달물질인 글루타메이트에 의해 유도된 비정상적으로 높은 수준으로 여기(excitation)된 신경세포의 생존을 증가시키는 것이다(Nonaka et al. , 1998). 글루타메이트-유도된 신경세포의 흥분독성(excitotoxicity)이 또한 뇌허혈, 외상성 뇌손상 및 박테리아 감염과 같은 급성 손상과 관련이 있는 신경변성의 주된 원인인 것으로 여겨진다. 또한, 과도한 글루타메이트 시그널링은 알츠하이머, 헌팅톤, 파킨슨, 에이즈(AIDS) 관련 치매, 근위축성 측삭 경화증(AML) 및 다발경화증(MS)과 같은 질환에서 나타나는 만성적인 신경세포 손상의 원인인 것으로 여겨진다(Thomas, 1995).
따라서, GSK-3 억제제는 이들 및 다른 신경변성 장애에서 유용한 치료제가 될 것으로 여겨진다. 실제로, GSK-3 활성의 조절이상은 최근 정신분열병(Beasley et al., 2001; Kozlovsky et al., 2002), 뇌중풍 및 알츠하이머병(AD)(Bhat and Budd, 2002; Hernandez et al., 2002; Lucas et al., 2001; Mandelkow et al., 1992)을 비롯한 몇몇 CNS 장애 및 신경변성 질환에 연루되었다.
최근의 연구에 의해 GSK-3가 발달(He et al, 1995), 종양형성(Rubinfeld et al., 1996) 및 단백질 합성(Welsh et al., 1993)을 비롯한 추가의 세포과정과 관련이 있음이 추가로 입증되었다. 중요한 것은, GSK-3가 이들 경로에서 음성적인 역할을 하는 것이다. 이것은 GSK-3가 시그널링 경로에서 세포 억제제임을 추가로 제안한다.
다양한 시그널링 경로에서 GSK-3의 폭넓은 의미의 관점에서, GSK-3에 대한 특이적 억제제의 개발이 기초연구 뿐만 아니라 다양한 치료행위에 관해 전도유망하고 중요하다.
상기 언급된 일부 기분 안정화제가 GSK-3를 억제하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 염화리튬(LiCl)(PCT 국제특허출원 WO97/41854) 및 퓨린 억제제(PCT 국제특허출원 WO98/16528) 둘 다에 의한 GSK-3의 억제는 보고된 바 있으나, 이들 억제제는 GSK-3에 대해 비특이적이다. 사실, 이들 약물은 다중 시그널링 경로에 영향을 미치며, 이노시톨 모노포스파타제(IMpase) 및 히스톤 데아세틸라제와 같은 다른 세포내 표적을 억제하는 것으로 나타났다(Berridge et al., 1989; Phiel and Klein, 2001).
마찬가지로, GSK-3의 공지된 기질인 유전공학적으로 처리된(engineered) cAMP 반응요소 결합 단백질(response element binding protein, CREB)이 다른 강력한 GSK-3 펩티드 억제제(Fiol et al., 1990)와 함께 기술되었다(Fiol et al., 1994). 그러나, 이들 기질도 역시 단지 명목상으로 GSK-3 활성을 억제한다.
다른 GSK-3 억제제가 최근 보고되었다. GSK-3를 특이적으로 억제시키는 두 개의 구조적으로 관련이 있는 소분자 SB-216763 및 SB-415286 (Glaxo SmithKline Pharmaceutical)가 개발되었으며, 이들은 PI3 키나제 활성의 감소에 의해 유도된 신경세포사의 보호 및 글리코겐 대사 및 유전자 전사를 조절하는 것으로 나타났다(Cross et al., 2001; Coghlan et al., 2000). 다른 연구에 의해, 만성 골수성 백혈병에 대한 전통적인 한방약의 활성성분인 인두리빈(Induribin)이 GSK-3 억제제인 것으로 나타났다. 그러나, 인두리빈 역시 주기-의존성 단백질 키나제-2 (CDK-2)도 억제한다(Damiens et al., 2001). 이들 GSK-3 억제제는 ATP 경쟁적이었으며, 화학 라이브러리(chemical library)의 고성능 스크리닝(HTS, high throughput screening)에 의해 확인되었다. 일반적으로 ATP-경쟁 억제제의 주요 결점은 그의 제한된 특이성이라고 인정된다(Davies et al., 2000).
특이 펩티드 및 다른 GSK-3 억제제를 개발하기 위한 일반적인 방법이 본 발명자에 의한 WO01/49709 및 미국 특허출원 공개 제 20020147146호에 보고되었고, 이들 문헌은 본 명세서에 전체적으로 참고 문헌으로서 포함된다. 이 일반적인 방법은 GSK-3 기질의 구조적 특성을 한정하고, 이들 특성에 따라 GSK-3 억제제를 개발하는데 기초한다. 그러나, 이들 문헌은 이들 구조적 특성을 서술하고 GSK-3 활성을 효율적으로 억제하는 다양한 단(short) 펩티드를 교시하지만, GSK-3 억제제의 역할을 할 수 있는 소분자의 설계 및 합성을 교시하고 있지 않다. 본 발명자에 의한 PCT/IL03/01057에는 소수성 부분을 펩티드 GSK-3 억제제의 말단에 결합하는 것이 그의 억제 활성을 증가시킨다고 개시되어 있다.
그러나, 비록 펩티드가 흥미로운 약물 표적이지만, 그의 용도는 예를 들어 생물학적 불안정성, 면역원성, 세포막 및 혈뇌장벽과 같은 생체막 교차능의 결핍, 등에 의해 종종 제한된다.
따라서, GSK-3 활성을 억제하기 위한 비-펩티드 화합물에 대한 필요성이 폭넓게 인식되고 있으며, 이러한 화합물을 가지는 것이 매우 유리할 것이다.
발명의 요약
본 발명자들은 본 발명에 이르러, GSK-3 기질의 인지 모티프(recognition motif)의 독특한 특성에 따라 설계된 화합물이 GSK-3에 대해 기질 경쟁 억제 활성을 나타내며, 따라서 GSK-3 활성의 감소가 이로운 다양한 응용예에 효과적으로 사용될 수 있음을 밝혀 내었다.
따라서, 본 발명의 일면에 따라 하기 일반식을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염이 제공된다:
Figure 112005076601706-PCT00001
상기 식에서,
X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
B는 일반식
Figure 112005076601706-PCT00002
의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택되고,
단, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나는 질소원자이고/이거나 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹이며,
단, 화합물은 피리독살 포스페이트가 아니다.
이하 기술된 본 발명의 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 상기 일반식에서 D는 소수성 부분이며, 따라서 본 발명의 다른 일면에 따라 D가 소수성 부분인 상기 일반식을 가진 화합물이 제공된다. 본 발명의 이러한 일면에 따른 화합물은 또한 소수성 부분에 의해 치환된 상기 배제된 화합물도 포함한다.
상술한 화합물은 GSK-3의 활성을 억제할 수 있다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, A는 알킬이다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, L은 인 원자이다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, Q, G 및 D 각각은 산소이고, E는 바람직하게는 하이드록시이다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나는 질소원자이다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개는 질소원자이다. 바람직하게도, X 및 Y는 각각 질소원자이거나 Z 및 W는 각각 질소원자이다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹이다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 2 개는 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹이다. 바람직하게도, R1 및 R2 각각 또는 R3 및 R4 각각은 적어도 하나 아미노 부분을 가진 그룹이다.
적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹의 예로는 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노알킬, 그의 유사체, 그의 유도체 및 그의 임의의 배합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 적어도 하나 아미노 부분을 가진 그룹은 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함한다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 양으로 하전된 그룹은 암모늄 이온을 포함한다. 다르게는, 양으로 하전된 그룹은 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체와 같으나 이에 한정되지 않는 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학구조를 가진다.
D가 소수성 부분인 경우, 소수성 부분은 바람직하게는 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택된다.
지방산은 예를 들어 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 또는 리놀렌산일 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 화합물은 각각의 X, Y, Z 및 W이 탄소원자이고; R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 상술한 바와 같은 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물을 추가로 포함한다.
각각의 X, Y 및 Z는 탄소원자이고 W는 질소원자인 것들이 더욱 바람직한 화합물이다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 활성성분으로서 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 상술한 바와 같은 화합물, 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약학조성물이 제공된다.
이하 설명되는 본 발명의 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 약학조성물은 이하 설명된 바와 같이 GSK-3 활성과 관련된 생물학적 상태의 치료에 사용하기 위해 포장재(packaging material)안에 팩킹되고 포장재의 위 또는 그 안의 인쇄물로 식별된다.
기술된 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 약학조성물은 이하 설명된 바와 같이 GSK-3의 활성을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 추가의 활성성분을 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라, 이하 설명된 바와 같이 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 치료학적 유효량의 화합물을 이를 필요로 하는 대상에게 투여하는 것을 포함하여 GSK-3의 활성과 연관된 생물학적 상태를 치료하는 방법이 제공된다.
이하 설명되는 본 발명의 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 GSK-3의 활성을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 추가의 활성성분을 대상에게 공투여하는 것을 추가로 포함한다.
추가의 활성성분은 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 활성성분 또는 GSK-3의 발현을 하향조절(downregulating)할 수 있는 활성성분일 수 있다.
본 발명에 따른 생물학적 상태는 바람직하게는 비만증, 비-인슐린 의존성 당뇨병, 인슐린-의존성 상태, 정동장애, 신경변성 질환 또는 장애 및 정신병적 질환 또는 장애로 구성된 그룹중에서 선택된다.
정동장애는 단극성 장애(예, 우울증) 또는 양극성 장애(예, 조울증)일 수 있다.
신경변성 장애는 뇌허혈, 뇌중풍, 외상성 뇌손상 및 박테리아 감염으로 구성된 그룹중에서 선택되는 경과로부터 발생할 수 있거나, 알츠하이머병, 헌팅톤병, 파킨슨병, AIDS 관련 치매, 근위축성 측삭 경화증(AML) 및 다발경화증으로 구성된 그룹중에서 선택된 질환으로부터 발생하는 만성 신경변성 장애일 수 있다.
본 발명의 추가의 일면에 따라, GSK-3를 발현하는 세포를 본 발명에 따른 억제 유효량의 화합물과 접촉시키는 것을 포함하여 GSK-3의 활성을 억제하는 방법이 제공된다.
활성은 인산화 활성 및/또는 자기인산화 활성일 수 있다.
본 발명의 추가의 일면에 따라, 인슐린 반응성 세포를 상술한 유효량의 화합물과 접촉시키는 것을 포함하여 인슐린 시그널링을 강화시키는(potentiating) 방법이 제공된다.
이들 방법 각각에서, 세포의 접촉은 시험관내 또는 생체내에서 수행될 수 있다.
이하 설명되는 본 발명의 바람직한 일례에서 추가의 특성에 따라, 본 발명의 이들 추가적 일면에 따른 각각의 방법은 상술된 바와 같이 세포를 적어도 하나의 추가의 활성성분과 접촉시키는 것을 추가로 포함한다.
다양한 생물학적 상태의 치료에 효율적으로 사용될 수 있는 GSK-3 활성 억제를 위한 새로 설계된 비펩티드성 화합물을 제공함으로써, 현재 알려진 형태의 단점을 성공적으로 대처한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에 있는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 기술된 것과 유사 또는 동등한 방법 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 물질은 아래 기술된다. 불일치한 경우에, 정의를 비롯한 특허 명세서는 콘트롤할 것이다. 또한, 물질, 방법 및 실시예는 설명을 위한 것일 뿐, 제한하고자 의도된 것이 아니다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 단지 일례로서 여기에 기술된다. 도면과 관련하여 상세하게는 도시한 도면은 일례로서, 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 원리 및 개념적 양상을 가장 유용하고 쉽게 이해할 수 있게 설명하도록 하기 위해 나타낸다. 이 점에서, 본 발명을 근본적으로 이해하는데 필요한 설명 보다 더 상세하게 본 발명을 구조적으로 설명하고자 하는 시도는 이루어지지 않았지만, 도면에 의한 설명은 본 발명의 일부 형태가 실제로 어떻게 구체화될 수 있는지를 당업자들에게 명백하게 한다.
도면에서:
도 1a-b는, 2D 1H-NMR 연구에 의해 수득된 바와 같은 펩티드 p9CREB(도 1a) 및 CREB(도 1b)의 3D 구조의 컴퓨터 이미지를 나타내며(수소 원자 미도시; 탄소 백본은 회색이고, 질소원자는 청색이며, 산소 원자는 적색이고 인 원자는 황색이다);
도 2는 2D 1H-NMR 연구에 의해 수득된 펩티드의 3D 구조에 기초한 p9CREB 펩티드의 정전분포(electrostatic distribution)를 나타내는 이미지이고;
도 3은 페닐 포스페이트, 피리독살 포스페이트 (P-5-P), GS-1, GS-2, GS-3, 및 신규 화합물 GS-4, GS-5 및 GS-21의 화학적 구조를 나타내며;
도 4a-b는 GS-21의 합성에서 중간체인 1,3,5-트리스(하이드록실메틸)벤젠의 1H NMR 스펙트럼(도 4a) 및 13C NMR 스펙트럼(도 4b)을 나타내고;
도 5a-b는 GS-21의 합성에서 중간체인 3,5-비스(브로모메틸)벤질알콜의 1H NMR(도 5a) 및 13C NMR 스펙트럼(도 5b)을 나타내며;
도 6a-b는 GS-21의 합성에서 중간체인 3,5-비스(시아노메틸)벤질알콜의 1H NMR 스펙트럼(도 6a) 및 13C NMR 스펙트럼(도 6b)을 나타내고;
도 7은 GS-21의 합성에서 중간체인 3,5-비스(아미노에틸)벤질알콜의 1H NMR 스펙트럼을 나타내며;
도 8은 GS-21의 합성에서 중간체인 3,5-비스(tert-부톡시카보닐아미노에틸) 벤질알콜의 1H NMR 스펙트럼을 나타내고;
도 9a-c는 GS-21의 합성에서 중간체인 보호된 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트의 1H NMR 스펙트럼(도 9a), 13C NMR 스펙트럼(도 9b) 및 31P NMR 스펙트럼(도 9c)을 나타내며;
도 10a-d는 TFA 염 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트(GS-21 TFA 염)의 1H NMR 스펙트럼(도 10a), 13C NMR 스펙트럼(도 10b), 31P NMR 스펙트럼(도 10c) 및 ESI-MS(도 10d)를 나타내고;
도 11a-e는 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질포스페이트(GS-21)의 1H NMR 스펙트럼(도 11a), 13C NMR 스펙트럼(도 11b), 31P NMR 스펙트럼(도 11c), ESI-MS(도 11d) 및 HPLC 크로마토그램(도 11e)을 나타내며;
도 12는 시험관내 억제 에세이에서 페닐 포스페이트, GS-1, GS-2, GS-3 및 피리독살 포스페이트 (P-5-P)의 GSK-3 억제 활성을 입증하는 비교 도면을 나타내고;
도 13은 시험관내 억제 에세이에서 GS-1, GS-2, GS-3, GS-5 및 GS-21의 GSK-3 억제 활성을 입증하는 비교 도면을 나타내며(흑색 원은 GS-1을 나타내고, 적색 원은 GS-2를 나타내며, 녹색 원은 GS-3를 나타내고, 청색 원은 GS-5를 나타내며, 분홍색 원은 GS-21을 나타낸다);
도 14a-b는 마우스 지방세포에서 글루코스 흡수에 대한 GS-21(도 14b) 및 GS-5(도 14a)의 영향을 입증하는 막대 그래프로서, 펩티드 대조군(1 유닛으로 표준화시킴)로 처리한 세포에 비교하여 배수의 활성으로 GS-5 및 GS-21로 처리한 세포에서 [3H] 2-데옥시 글루코스 편입(incorporation)에 의해 나타내어졌다.
바람직한 일례의 설명
본 발명은 GSK-3 활성을 억제할 수 있고, 따라서 GSK-3에 의해 매개된 생물학적 상태의 치료에 사용될 수 있는 신규한 비펩티드성 화합물이다. 특히, 본 발명은 (i) 소수성 부분을 임의로 가진 GSK-3 기질의 스테아르산 배위에 따라 설계된 화합물; (ii) 이를 함유하는 약학조성물; (iii) GSK-3 활성을 억제하고 인슐린 시그널링을 강화하는데 이를 사용하는 방법; 및 (iv) 비만증, 비-인슐린 의존성 당뇨병, 인슐린-의존성 상태, 정동장애, 신경변성 질환 및 장애, 및 정신병적 질환 또는 장애와 같으나 이에 한정되지 않는 생물학적 상태의 치료에 이를 사용하는 방법이다.
본 발명의 원리 및 조작은 도면 및 첨부되는 발명의 상세한 설명에 의해 더욱 이해될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 구체예를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명은 이후의 발명의 설명에 나타내었거나 실시예로서 예시된 항목으로 그의 적용이 제한되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명은 그 외에도 구체화할 수 있거나 다양한 방법으로 실행 또는 수행될 수 있다. 또한, 여기에 사용하는 표현 및 용어는 설명 을 위한 것이지 제한하는 것으로서 간주되어서는 안되는 것으로 이해하여야 한다.
기질-키나제 인지의 원인이 되는 파라미터의 하나는 주로 "인지 모티프"로서 관련이 있는 기질내 위치한 요소(element)이다. 위에서 논의된 바와 같이, 다른 키나제와는 달리 GSK-3는 서열번호: 1로 표시되는 아미노산 서열 SX1X2X3S(p)을 포함하는 독톡한 인지 모티프를 가진다(여기서, S는 세린 또는 트레오닌이고, 각각의 X1, X2 및 X3은 임의의 아미노산이며, S(p)는 인산화된 세린 또는 인산화된 트레오닌이다).
본 명세서에 전체적으로 참고 문헌으로서 포함되는 WO01/49709 및 미국 특허출원 공개 제20020147146호에 널리 교시된 바와 같이, 이러한 인지 모티프에 기초하여 설계 및 합성된 단(short) 펩티드 세트를 기질 또는 억제제로서의 그의 활성에 대해 시험하였다. 이들 에세이에 근거하여, GSK-3에 대해 이들 펩티드 활성 기질 또는 억제제가 되게 하는 다수의 특성이 결정되었다. 가장 중요한 특성중의 하나는 GSK-3에 기질 및 억제제 둘 다를 결합하기 위해서는 모티프에 인산화된 세린 또는 트레오닌 잔기가 필요하다는 것이었다. 이들 에세이로부터 이들 펩티드의 일부가 GSK-3의 매우 강력하고 특이적인 억제제였음이 추가로 입증되었다. 이들 펩티드는 기질 경쟁 억제제로서 정의되었다.
GSK-3가 단지 예비-인산화된 기질, 즉 인산화된 세린 또는 트레오닌 잔기를 가진 기질만을 인지한다는 발견에 기초하여, 이들 예비-인산화된 GSK-3 기질이 이들을 GSK-3의 촉매 코어(catalytic core)와 상호작용하게 하는 독특한 구조를 가진 다고 가정하였다. 또한, 이들 독특한 구조를 결정하면 GSK-3의 기질 경쟁 억제제로서 작용할 수 있는 소분자를 개발할 수 있다고 가정하였다.
즉, 상술한 작은 GSK-3 펩티드 억제제의 억제활성을 모방하는 소분자에 대한 연구에서, 본 발명을 실행하는 동안, 단(short) 인산화된 펩티드 기질의 독특한 구조적 특성 뿐만아니라 3차원 구조가 결정되었고, 이들 특성에 의해 특징지워지는 다수의 화합물에 대해 GSK-3 억제제로서의 그의 활성이 시험되었다.
GSK-3 기질의 대표적인 예로서, 예비-인산화된 단 펩티드 p9CREB (ILSRRPS(p)YR, 서열번호: 2)가 선택되었다. p9CREB 및 상응하는 비-인산화 펩티드 CREB(ILSRRPSYR, 서열번호: 3)의 삼차원 구조를 다음에 오는 실시부에서 상세히 설명된 바와 같이 2D NMR에 의해 결정하였다.
도 1a 및 1b에 나타낸 바와 같이, 인산화된 p9CREB 기질은 용액중에서 정의된 구조를 가지며(도 1a), 상응하는 비인산화된 펩티드 CREB는 임의의 독특한 구조를 나타내지 않는다(도 1b).
이들 결과의 관점에서, 인산화 펩티드에서 포스페이트 그룹은 티로신 (Y8)과 아르기닌(R4) 사이의 양이온-파이 인터랙션(cation-pi interaction)을 통해 "루프와 같은 구조(loop-like 구조)"를 형성시키며(표 2 및 표 3 참조), 결과로서 인지 모티프에서 인산화된 세린은 루프의 바깥쪽에 위치하는 것이 제시되었다. 기질의 이러한 "굽은(bended)" 구조는 인산화 세린이 효소의 기질 결합 포켓(pocket)과 상호작용하기 쉽게 만든다.
이러한 제안의 토대는 실제로 다자니 등(Dajani et al. (2001))에 의해 설명 된, 최근 공개된 GSK-3의 결정화 데이터에서 발견되었다. 이 다자니 등의 결정화 데이터는 GSK-3의 기질 결합 부위가 포스페이트 이온과 상호작용하는 3 개의 양으로 하전된 잔기 Arg 96, Arg 180 및 Lys 205을 포함한다는 것을 나타낸다.
도 2는 이들 발견에 기초한 p9CREB 펩티드의 '표면'상의 정전분포를 나타낸다.
본 발명을 고안해 내는 동안, GSK-3 기질의 구조를 모방하여 기질 경쟁 억제 활성을 발휘하는 소분자는 다음의 특성에 따라 설계되어야 한다는 것이 상술된 발견으로부터 추론되었다:
분자는 음으로 하전된 그룹, 바람직하게는 포스페이트 그룹을 포함해야 하고;
음으로 하전된 그룹은 입체적으로 장애되어서는 안되며;
음으로 하전된 그룹은 바람직하게는 하나 또는 두 개의 양으로 하전된 그룹의 적어도 한쪽 또는 양쪽에 위치하여야 한다.
상기를 토대로, GSK-3 활성을 억제하는 강력한 화합물의 일반식이 설계되었다. 다음에 오는 실시부에서 설명된 바와 같이, 이들 화합물의 '제 1 생성물(first generation)', 즉 상기 일반식의 가장 단순화된 구조를 가진 화합물로서 수행되는 예비 실험에 의해 이들 화합물의 GSK-3 활성 억제능이 입증되었고, 따라서 이러한 일반식을 가진 화합물의 강력한 억제활성의 예비적 암시가 제공되었다.
신규한 화합물을 포함하는 화합물의 더욱 진보된 생성물은 또한 상기를 토대로 설계 및 합성되었다. 다음에 오는 실시부에 설명된 바와 같이, 이들 화합물로 서 수행되는 실험에 의해 GSK-3 활성을 억제하고 또한 마우스 지방세포에서 글루코스 흡수를 향상시키는 그의 능력이 입증되었고, 따라서 이러한 일반식에 따라 설계된 화합물에 의해 발휘되는 전도유망한 억제활성 및 치료효과가 입증되었다.
따라서, 본 발명의 일면에 따라 하기 일반식을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염이 제공된다:
Figure 112005076601706-PCT00003
상기 식에서,
X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
B는 일반식
Figure 112005076601706-PCT00004
의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록 시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택된다.
당업자라면 각각의 치환체(예, D, G, E 및 R1-R4)가 지정한 위치에 위치할 가능성은 그 치환체의 원자가 및 화학 융화성, 치환되는 위치 및 그 외의 치환체에 따라 달라지는 것을 인지할 것이다. 따라서, 본 발명은 임의의 위치에 대한 모든 실행가능한 치환체를 포괄하고자 한다.
본 명세서에 사용된 용어 "알킬"은 직쇄 및 측쇄 그룹을 포함하는 지방족 포화 탄화수소를 의미한다. 바람직하게도, 알킬 그룹은 1 내지 20 개의 탄소원자를 가진다. 수치적인 범위(예 "1-20")가 본 명세서에 언급된 경우, 그룹, 이 경우에 알킬 그룹이 1개의 탄소원자, 2개의 탄소원자, 3개의 탄소원자 등 20개 이하의 탄소원자를 가질 수 있음을 의미하는 것이다. 더욱 바람직하게도, 알킬은 1 내지 10 개의 탄소원자를 가진 중간 크기의 알킬이다. 가장 바람직하게도, 달리 지적되지 않으면 알킬은 1 내지 4 개의 탄소원자를 가진 저급 알킬이다. 알킬 그룹은 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 경우, 치환체 그룹은 예를 들어 하이드록시알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설포닐, 설피닐, 설폰아미드, 케토에스테르, 카보닐, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, 0-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온일 수 있다.
"사이클로알킬" 그룹은 다수의 환중 하나가 완전히 컨쥬게이트된 파이-전자 시스템을 가지지 않는 모든-탄소의 모노사이클릭 또는 융합 환(즉, 인접하는 쌍의 탄소원자를 공유하는 환) 그룹을 의미한다. 사이클로알킬의 비한정적인 예는 사이클로프로판, 사이클로부탄, 사이클로펜탄, 사이클로펜텐, 사이클로헥산, 사이클로 헥사디엔, 사이클로헵탄, 사이클로헵타트리엔 및 아다만탄이다. 사이클로알킬 그룹은 치환되거나 비치환된다. 치환된 경우, 치환체 그룹은 예를 들어 알킬, 하이드록시알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설포닐, 설피닐, 설폰아미드, 케토에스테르, 카보닐, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 카복시, 티오카복시, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온일 수 있다.
"알케닐" 그룹은 적어도 2개의 탄소원자 및 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합으로 이루어지는 상술한 바와 같은 알킬 그룹을 의미한다.
"알키닐" 그룹은 적어도 2개의 탄소원자 및 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합으로 이루어지는 상술한 바와 같은 알킬 그룹을 의미한다.
"아릴" 그룹은 완전히 컨쥬게이트된 파이전자 시스템을 가진 모든-탄소의 모노사이클릭 또는 융합-환 폴리사이클릭(즉, 인접하는 쌍의 탄소원자를 공유하는 환) 그룹을 의미한다. 아릴 그룹의 비한정적인 예는 페닐, 나프탈레닐 및 안트라세닐이다. 아릴 그룹은 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 경우, 치환체 그룹은 예를 들어 알킬, 하이드록시알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티 오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설포닐, 설피닐, 설폰아미드, 케토에스테르, 카보닐, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 카복시, 티오카복시, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, 0-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온일 수 있다.
"헤테로아릴" 그룹은 환(들)내에 예를 들어 질소, 산소 및 황과 같은 하나 이상의 원자를 가지며, 또한 완전히 컨쥬게이트된 파이원자 시스템을 가진 모노사이클릭 또는 융합 환(즉, 인접하는 쌍의 원자를 공유하는 환) 그룹을 의미한다. 헤테로아릴 그룹의 비한정적인 예로는 피롤, 푸란, 티오펜, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린 및 퓨린이 포함된다. 헤테로아릴 그룹은 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 경우, 치환체 그룹은 예를 들어 알킬, 하이드록시알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설포닐, 설피닐, 설폰아미드, 케토에스테르, 카보닐, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 카복시, 티오카복시, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, 0-카바밀, N-카바밀, 0-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온일 수 있다.
"헤테로알리사이클릭" 그룹은 환(들)내에 질소, 산소 및 황과 같은 하나 이상의 원자를 가진 모노사이클릭 또는 융합 환 그룹을 의미한다. 환은 또한 하나 이상의 이중결합을 가질 수 있다. 그러나, 환은 완전히 컨쥬게이트된 파이전자 시스템을 갖지 않는다. 헤테로알리사이클릭은 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 경우, 치환체 그룹은 예를 들어 독립전자쌍, 알킬, 하이드록시알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설포닐, 설피닐, 설폰아미드, 케토에스테르, 카보닐, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 카복시, 티오카복시, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, 0-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온일 수 있다. 대표적인 예는 피페리딘, 피페라진, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로피란, 모르폴리노 등이다.
"독립전자쌍"은 결합에 참여하지 않은 전자쌍을 의미한다. 독립전자쌍은 X, Y, Z 또는 W가 비치환된 질소원자인 경우에만 존재한다.
"하이드록시" 그룹은 -OH 그룹을 의미한다.
"아조" 그룹은 -N=N 그룹을 의미한다.
"알콕시" 그룹은 본 명세서에 정의된 바와 같은 -O-알킬 및 -0-사이클로알킬 그룹 둘 다를 의미한다.
"아릴옥시" 그룹은 본 명세서에 정의된 바와 같은 -O-아릴 및 -O-헤테로아릴 그룹 둘 다를 의미한다.
"티오하이드록시" 그룹은 -SH 그룹을 의미한다.
"티오알콕시" 그룹은 본 명세서에 정의된 바와 같은 -S-알킬 그룹 및 -S-사이클로알킬 그룹 둘 다를 의미한다.
"티오아릴옥시" 그룹은 본 명세서에 정의된 바와 같은 -S-아릴 및 -S-헤테로아릴 그룹 둘 다를 의미한다.
"카보닐" 그룹은 -C(=O)-R' 그룹을 의미하며, 여기서 R'는 본 명세서에 정의된 바와 같은 수소, 알킬, 알케닐, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴(환 탄소를 통해 결합됨) 또는 헤테로알리사이클릭(환 탄소를 통해 결합됨)이다.
"알데히드" 그룹은 R'가 수소인 카보닐 그룹을 의미한다.
"티오카보닐" 그룹은 -C(=S)-R' 그룹을 의미한다(여기서 R'는 R'에 대해 본 명세서에 정의된 바와 같다).
"C-카복시" 그룹은 -C(=O)-O-R' 그룹을 의미한다(여기서 R'는 R'에 대해 본 명세서에 정의된 바와 같다).
"O-카복시" 그룹은 R'C(=O)-O- 그룹을 의미한다(여기서 R'는 R'에 대해 본 명세서에 정의된 바와 같다).
"카복시산" 그룹은 R이 수소인 C-카복실 그룹을 의미한다.
"할로" 그룹은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 의미한다.
"트리할로메틸" 그룹은 -CX3 그룹을 의미하며, 여기서 X는 본 명세서에 정의된 할로 그룹이다.
"트리할로메탄설포닐" 그룹은 X3CS(=O)2- 그룹을 의미하며, 여기서 X는 본 명세서에 정의된 할로 그룹이다.
"설피닐" 그룹은 -S(=O)-R' 그룹을 의미하며, 여기서 R'는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"설포닐" 그룹은 -S(=0)2-R' 그룹을 의미하며, 여기서 R'는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"S-설폰아미도" 그룹은 -S(=0)2-NR'R" 그룹을 의미하며, 여기서 R'는 본 명세서에 정의된 바와 같고 R"는 R'에 대하여 정의된 바와 같다.
"N-설폰아미도" 그룹은 R'S(=0)2-NR" 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"트리할로메탄설폰아미도" 그룹은 X3CS(=O)2NR'- 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 X는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"O-카바밀" 그룹은 -OC(=O)-NR'R" 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"N-카바밀" 그룹은 R"OC(=O)-NR'- 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"O-티오카바밀" 그룹은 -OC(=S)-NR'R" 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"N-티오카바밀" 그룹은 R"OC(=S)NR'- 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"아미노" 그룹은 -NR'R" 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"아미노알킬" 그룹은 아미노 그룹에 의해 치환된 본 명세서에 정의된 바와 같은 알킬을 의미한다. 바람직하게도, 알킬은 아미노 그룹으로 종결된다.
"C-아미도" 그룹은 -C(=O)-NR'R" 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"N-아미도" 그룹은 R'C(=O)-NR" 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"우레아" 그룹은 -NR'C(=O)-NR"R"' 그룹을 의미하며, 여기서 R' 및 R"는 본 명세서에 정의된 바와 같고, R"'은 R' 또는 R"와 같이 정의된다.
"구아니디노" 그룹은 -R'NC(=NR"")-NR"R"' 그룹을 의미하며, 여기서 R', R" 및 R"'는 본 명세서에 정의된 바와 같고, R""는 R', R" 또는 R"'와 같이 정의된다.
"구아니디노알킬" 그룹은 이들 용어가 본 명세서에 정의된 구아니디노 그룹에 의해 치환된 알킬 그룹을 의미한다. 바람직하게도, 알킬 그룹은 구아니디노 그룹으로 종결된다.
"구아닐" 그룹은 R'R"NC(=NR"")- 그룹을 의미하며, 여기서 R', R", R"' 및 R""는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
"구아닐리노알킬" 그룹은 이들 용어가 본 명세서에 정의된 구아닐 그룹에 의해 치환된 알킬 그룹을 의미한다. 바람직하게도 알킬 그룹은 구아닐 그룹으로 종결된다.
"니트로" 그룹은 -N02 그룹을 의미한다.
"시아노" 그룹은 -C≡N 그룹을 의미한다.
용어 "케토에스테르"는 -C(=O)-C(=O)-O- 그룹을 말한다.
용어 "티오우레아"는 -NR'-C(=S)-NR'- 그룹을 말하며, R' 및 R"는 상기 정의된 바와 같다.
용어 "하이드라진"은 NR'-NR" 그룹을 말하며, R' 및 R"는 상기 정의된 바와 같다.
용어 "암모늄 이온"은 (NR'R"R"')+를 말하며, 여기서 R',R" 및 R"'는 상기 정의된 바와 같다.
따라서, 본 발명의 화합물은 강한 구조, 즉 음으로 하전된 그룹이 부착된 방향족(여기서 X, Y, Z 및 W는 모두 탄소원자이다) 또는 헤테로방향족(여기서 X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나는 질소원자이다) 환을 기본으로 한다. 이 구조는 입체적으로 장애되지 않으며 포스페이트 그룹과 유사하거나 동일한 기하 구조를 가진 음의로 하전된 그룹을 제공함으로써 GSK-3 기질의 톡특한 구조를 모방하기 때문에, 이들 화합물은 GSK-3 활성을 억제할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 어구 "음으로 하전된 그룹" 및 "양으로 하전된 그룹"은 전형적으로 수성 매질중에서 이온화할 때 각각 적어도 하나의 음 또는 양의 정전하를 갖는 이온화 그룹을 의미한다. 하전된 그룹은 본 발명의 화합물에 그의 이온화 형태로 또는 예비-이온화 형태로 존재할 수 있다.
본 발명에 다른 음으로 하전된 그룹은 상기 정의된 바와 같은 구조를 가지며, 양으로 하전된 그룹은 양으로 하전된 이온 그 자체(예, 암모늄 이온), 또는 양으로 하전된 이온(예, 이차, 삼차 또는 사차 암모늄 이온, 이온화 아미노 알킬 등)에 의해 치환된 임의의 그룹(예, 알킬, 사이클로알킬, 아릴 등)일 수 있다.
바람직하게도, 음으로 하전된 그룹은 상기 일반식에서 L이 인 원자이고 각각의 Q, G 및 D가 산소인 것과 같이 포스페이트 그룹이다. 더욱 바람직하게도, E는 하이드록시이다. 다르게는, 하이드록시 그룹은 또한 다른 음의 정전하를 가지도록 이온화될 수 있다.
다르게는, 음으로 하전된 그룹은 상기 일반식에 따라 티오포스페이트 그룹, 설페이트 또는 설포네이트 그룹, 보레이트 또는 보로네이트 그룹 등일 수 있다.
음으로 하전된 그룹은 바람직하게는 상기 일반식에서 A가 알킬, 바람직하게는 비치환된 알킬, 더욱 바람직하게는 메틸인 것과 같이 알킬 그룹을 통해 아릴/헤테로아릴 환에 부착된다.
음으로 하전된 그룹이 환에 직접 부착된 경우에는 그의 강성에 의해 반발하므로, 음으로 하전된 그룹을 알킬 그룹을 통해 환에 부착시키면 음으로 하전된 그룹이 자유 회전가능 그룹으로 된다. 음으로 하전된 그룹으로 하여금 효소의 결합 부위와 쉽게 상호작용할 수 있게 하기 때문에, 음으로 하전된 그룹의 자유 회전가능성이 유리하다.
방향족 또는 헤테로방향족 환에 본 발명에 따른 포스페이트 또는 임의의 다른 음으로 하전된 그룹을 직접 또는 간접적으로 부착시키는 것은 간단한 방법을 통해 수행되며 구조적으로 간단한 화합물이 생성되지만, 지금까지는 한정된 수의 이러한 화합물만 합성되었음을 유념하기 바란다. 이들 화합물로는 피리독살 포스페이트, 벤질 포스페이트, 페닐 포스페이트 및 한정된 수의 그의 유도체(예, 치환된 피리독살 포스페이트, 벤질 포스페이트 및 페닐 포스페이트)가 포함된다. 지금까지 어떤 생물학적 활성도 상기 화합물과 관련이 없었기 때문에, 당업자는 상기 화합물의 제공에 흥미를 느끼지 못한 것으로 추측된다. 그러나, 본 발명의 이러한 일면에 따른 화합물은 상기 일반식에 의해 포함되는 현재 공지된 화합물은 배제한다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 화합물의 기본 구조는 방향족 환 또는 헤테로방향족 환이다.
그러나, 음으로 하전된 그룹의 측면에 위치하는 하나 이상, 바람직하게는 두 개의 양으로 하전된 그룹을 가지는 것이 바람직하기 때문에, 환은 바람직하게는 상기 일반식에서 X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 것과 같이 헤테로방향족 환이다. 바람직하게도, Z 또는 W는 질소원자이다.
더욱 바람직하게도, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2개는 질소원자이고, 더욱 바람직하게는 X와 Y가 질소원자이거나 Z와 W가 질소원자이며, 더욱더 바람직하게는 Z와 W가 질소원자이다.
당업계에 공지된 바와 같이, 방향족 환내의 질소원자는 전형적으로 중성 조건하에서 염기성이며, 따라서 생물환경에서 프로톤화되어 양으로 하전된 =NH+- 그룹을 생성하는 경향이 있다. 상기 설명된 바와 같이, 음으로 하전된 그룹의 측면에 위치하는 양으로 하전된 그룹을 하나 또는 2개 가진 화합물이 바람직하다.
기본 환내에 양으로 하전된 질소원자와 별도로 또는 부가로서, 바람직하게도 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 아미노 부분을 가진 그룹이다.
본 명세서에 사용된 어구 "적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹"은 하나 이상의 아미노 부분(이 용어는 본 명세서에 정의된 바와 같다)을 함유하는 상술된 그룹을 의미한다.
적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹의 대표적인 예로는 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 우레아, 티오우레아, 구아닐, 아미도, 카바밀, 구아니디노, 구아니디노알킬 및 구아닐리노알킬이 포함되나 이들에 한정되지 않고, 이들 용어는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
당업계에 널리 공지된 바와 같이, 자유 아미노 그룹은 전형적으로 중성 조건하에서 염기성이며, 따라서 생물환경에서 프로톤화되어 예를 들어 양으로 하전된 -NH3+- 그룹을 생성하는 경향이 있다. 상기 설명된 바와 같이, 음으로 하전된 그룹의 측면에 위치하는 양으로 하전된 그룹을 하나 또는 2개 가진 화합물이 바람직하다.
따라서, 아미노 부분은 바람직하게는 쉽게-프로톤화되는 부분, 즉 아미노 질소가 실질적으로 부분 음전하를 갖는 부분으로서 이 그룹에 존재한다.
따라서, 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹의 바람직한 예로는 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬 및 구아닐리노알킬이 포함되나 이들에 한정되지 않고, 이들 용어는 본 명세서에 정의되어 있다.
적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹은 그 자체로 또는 양으로 하전된 그룹으로써 본 발명의 화합물에 존재할 수 있고, 아미노 부분중 적어도 하나는 이온화된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양으로 하전된 그룹은 암모늄 이온을 포함하며, 양으로 하전된 그룹의 대표적인 예로는 암모늄 이온 그 자체(프로톤화 아미노 그룹), 및 상기 정의된 바와 같이 암모늄 이온을 생성하는 임의의 그룹, 예컨대 암모늄 이온, 구아니디노, 구아닐, 하이드라진 등에 의해 치환된 알킬, 사이클로알킬 또는 아릴이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 가진 양으로 하전된 그룹, 예 리신, 아르기닌, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 유도체가 특히 바람직하고, 앞의 2개가 가장 바람직하다.
"양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조"란 양으로 하전된 그룹이 측쇄와 같은 유사 또는 동일한 화학 구조를 가지는 것을 의미한다.
바람직하게도, R1과 R2 또는 R3와 R4는 필요에 따라 음으로 하전된 그룹의 측면에 위치하는 적어도 하나의 아미노 부분(예, 양으로 하전된 그룹)을 함유하는 그룹이다.
따라서, 본 발명에 따른 바람직한 화합물은 하기 일반식을 가진 것들이다:
Figure 112005076601706-PCT00005
상기 식에서, m은 1 내지 6의 정수이고; 각각의 Q1 및 Q2는 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이며; G 및/또는 K는 각각 자유 아미노 부분(예, 양으로 하전된 그룹)을 함유하는 그룹이다.
위에 설명되고 다음에 오는 실시부에서 입증되는 바와 같이, 다수의 화합물이 상기 일반식에 따라 설계되었고, 성공적으로 합성되었으며, GSK-3 억제활성을 발휘하는 것으로 밝혀졌다. 이들 화합물의 화학 구조를 도 3에 나타내었다. GSK-3 활성의 억제제로서의 이들 화합물의 효능을 도 12 및 13에 나타내었으며, 마우스 지방세포에서의 글루코스 흡수에 대한 그의 유리한 효과가 도 14a 및 14b에서 입증된다.
도 12 및 13 및 다음에 오는 실시부에 나타낸 바와 같이, 시험 화합물중 일부는 양으로 하전된 그룹을 가지지 않았지만(예, GS-1 및 GS-2), 이들 화합물은 GSK-3에 대한 억제 활성을 발휘한다. 그러나, 도 12 및 13에 추가로 나타낸 바와 같이, 기본 환내에 질소원자를 가진 화합물은 억제활성이 더욱 큰 것으로 밝혀졌고, 즉 이러한 그룹의 유리한 효과를 나타내는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 추가의 바람직한 화합물은 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자이고; R3 및 R4 중 적어도 하나는 아미노 부분을 함유하는 그룹(예, 양으로 하전된 그룹)이며; D가 수소 또는 알킬인 상기 일반식에 따른 화합물이다. 더욱 바람직한 화합물은 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고 W가 질소원자인 것들이다.
본 발명의 이러한 일면의 다른 바람직한 실시예에서, 화합물은 거기에 부착된 소수성 부분을 가진다.
본 발명자에 의한 PCT/IL03/10157에 상세히 기술된 바와 같이, GSK-3 펩티드 억제제의 N-말단에 소수성 부분을 부착시키면 펩티드의 억제활성이 향상되는 것으로 밝혀졌다.
펩티드 억제제내 인산화 잔기는 그의 C-말단에 위치하기 때문에, 펩티드 억제제의 경우에서와 같이 음으로 하전된 그룹에 대해 가장 말단 위치에 위치하는 소수성 부분을 포함하는 본 발명에 따른 화합물이 향상된 억제 활성을 발휘할 것으로 추정된다.
따라서, 본 발명의 다른 일면에 따라, D가 소수성 부분인 상기 일반식을 가진 화합물이 제공된다.
본 명세서에 사용된 어구 "소수성 부분"은 소수성을 특징으로 하는 임의의 물질 또는 그의 잔기를 의미한다.
당업계에 널리 용인된 바와 같이, 용어 "잔기"는 다른 물질, 본 명세서에서는 상술한 화합물에 공유적으로 결합된 물질의 주요 부분을 말한다.
따라서, 본 발명에 따른 소수성 부분은 바람직하게는 소수성 물질의 잔기이며, 바람직하게는 상술한 화합물에 공유적으로 부착된다.
본 발명의 소수성 부분이 유도될 수 있는 소수성 물질의 대표적인 예로는 포화 알킬렌 사슬, 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용된 어구 "알킬렌 사슬"은 포화되거나 불포화될 수 있는 탄화수소 직쇄를 의미한다. 알킬렌 사슬은 알킬 그룹에 대해 상술한 바와 같이 치환되거나 비치환될 수 있으며, 질소, 산소, 황, 인 등과 같은 하나 이상의 헤테로원자에 의해 추가로 차단될 수 있다. 알킬렌 사슬은 바람직하게는 적어도 4 개의 탄소원자, 더욱 바람직하게는 적어도 8 개의 탄소원자, 더욱더 바람직하게는 적어도 10 개의 탄소원자를 포함하며, 20개, 25개 및 심지어 30개 이하의 탄소원자를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 소수성 부분은 상술한 소수성 물질의 잔기를 포함한다.
본 발명의 이러한 일면에 따른 알킬렌 사슬의 바람직한 예는 카복시 그룹, 즉 지방산 잔기(들)를 포함하는 알킬렌 사슬이다.
본 발명의 명세서에 사용가능한 바람직한 지방산으로는 10 개 이상의 탄소원자, 바람직하게는 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 리놀레 산, 리놀렌산, 아라키돈산 등과 같으나 이들에 한정되지 않는 12 내지 24 개의 탄소원자를 가진 포화 또는 불포화 지방산이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
다르게는, 본 발명에 따른 소수성 부분은 소수성 펩티드 서열일 수 있다. 본 발명에 따른 소수성 펩티드 서열은 바람직하게는 2 내지 15 개의 아미노산 잔기, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 개의 아미노산 잔기, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 개의 아미노산 잔기를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기이다.
소수성 아미노산 잔기의 대표적인 예로는 상술한 바와 같이 알라닌 잔기, 시스테인 잔기, 글리신 잔기, 이소류신 잔기, 류신 잔기, 발린 잔기, 페닐알라닌 잔기, 티로신 잔기, 메티오닌 잔기, 프롤린 잔기 및 트립토판 잔기, 또는 이들의 임의의 변형물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
다르게는, 소수성 아미노산 잔기는 소수성 부분의 편입에 의해 변형된 임의의 다른 아미노산 잔기를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되고 본 명세서에 "아미노산"으로 서로 혼용하여 사용된 "아미노산 잔기"는 폴리펩티드 사슬내 아미노산 단위를 말한다. 소수성 펩티드 서열내 아미노산 잔기는 그 용어가 이후 정의된 바와 같은 천연 또는 변형 아미노산 잔기일 수 있다.
본 명세서에 사용된 어구 "천연 아미노산 잔기"는 그 용어가 상기 정의된 바와 같으며, 천연에서 발견된 20개의 아미노산중 하나를 포함하는 아미노산 잔기를 말한다.
본 명세서에 사용된 어구 "변형 아미노산 잔기"는 그 용어가 상기 정의된 바와 같으며, 측쇄를 변형시킨 천연 아미노산 잔기를 포함하는 아미노산 잔기를 말한다. 이러한 변형물은 당업계에 널리 알려져 있으며, 예를 들어 측쇄안에 작용성 그룹, 하이드록시 그룹, 아미노 그룹, 카복시 그룹 및 포스페이트 그룹과 같으나 이들에 한정되지 않는 작용성 그룹의 편입을 포함한다. 따라서, 이 어구는 특별히 언급하지 않는 한, 아미노산 유사체(예컨대 페니실라민, 3-머캅토-D-발린), 자연발생 비-단백질신생 아미노산(예컨대 노르류신)을 비롯한 화학적으로 변형된 아미노산, 및 아미노산의 특징을 가진 당업계에 공지된 특성을 가진 화학적으로 합성된 화합물을 포함한다. 용어 "단백질신생"은 아미노산이 잘 알려진 대사 경로를 통해 세포중 단백질내로 편입될 수 있음을 나타낸다.
따라서, 본 명세서에 사용된 용어 "아미노산" 또는 "아미노산들"은 20개의 자연발생 아미노산; 예를 들어 하이드록시프롤린, 포스포세린 및 포스포트레오닌을 포함하여 종종 번역후 변형된 이들의 아미노산; 및 2-아미노아디핀산, 하이드록시리신, 이소데스모신, 노르발린, 노르류신 및 오르니틴을 포함하나 이에 한정되지 않는 다른 통상의 아미노산을 포함하는 것으로 이해된다. 따라서, 용어 "아미노산"은 그 용어가 본 명세서에 정의된 바와 같은 적어도 하나의 추가의 아미노산에 펩티드 결합 또는 펩티드 결합 유사체를 통해 결합된 D- 및 L- 아미노산 둘 다를 포함한다.
소수성 부분은 향상된 예측불능의 활성을 제공하기 때문에, 소수성 부분에 의해 치환된 페닐 포스페이트 및 피리독살 포스페이트와 같은 공지된 화합물도 역 시 이러한 일면의 본 발명의 범위내에 포함된다.
상기 논의되었거나 다음에 오는 실시부에서 추가로 입증되는 바와 같이, 상술한 본 발명의 화합물은 GSK-3 기질의 삼차원 구조를 기초로 설계되며, 따라서 GSK-3 활성의 강력한 기질 경쟁 억제제이다.
따라서, 본 발명의 다른 일면에 따라, GSK-3를 발현하는 세포를 억제 유효량의 상술한 화합물과 접촉시킴으로써 수행되는 GSK-3 활성의 억제방법이 제공된다.
본 명세서에 사용된 용어 "억제 유효량"은 당업계에 공지된 것과 같은 연구에 의해 결정된 양으로서, GSK-3의 활성을 억제하는데 충분한 양이다. 이 활성은 GSK-3의 인산화 및/또는 자기인산화 활성일 수 있다.
본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 시험관내 및/또는 생체내에서 세포를 화합물과 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 이 방법은 또한 세포를 이하 설명된 바와 같은 GSK-3 활성을 변화시킬 수 있는 추가의 활성성분과 추가로 접촉시킴으로써 수행될 수 있다.
GSK-3 활성의 억제는 생체내에서 인슐린 활성을 증가시키는 방법이다. GSK-3의 고활성은 무손상 세포에서 인슐린 작용을 손상시킨다(Eldar-Finkelman et al., 1997). 이러한 손상은 GSK-3에 의한 인슐린 수용체 기질-1 (IRS-1) 세린 잔기의 인산화에 의해 발생한다. II형 당뇨병(비-인슐린 의존성 당뇨병, NIDDM)을 가진 환자에게서 수행된 연구는, 글리코겐 신타제 활성이 이들 환자에게서 현저하게 감소하고, 인슐린에 의한 GSK-3의 상류 조절인자 단백질 키나제 B (PKB)의 활성 감소가 또한 검출되는 것을 나타낸다(Shulman et al., (1990); Nikoulina et al, (1997); Cross et al., (1995). 고지방 음식물-유래 당뇨병 및 비만증에 걸리기 쉬운 마우스는 부고환 지방 조직에서 상당히 증가된 GSK-3 활성을 가진다(Eldar-Finkelman et al., 1999). 세포에 발현된 증가된 GSK-3 활성이 글리코겐 신타제 활성을 억제시켰다(Eldar-Finkelman et al., 1996).
따라서, GSK-3 활성의 억제는 인슐린-의존성 상태에서 인슐린 활성을 증가시키는데 유용한 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 다른 일면에 따라, 인슐린 반응성 세포를 상기 정의된 바와 같은 유효량의 본 발명에 따른 화합물과 접촉시킴으로써 수행되는 인슐린 시그널링의 강화방법이 제공된다.
본 명세서에 사용된 어구 "인슐린 시그널링을 강화시키는"이란 인슐린 수용체 하류 성분의 인산화 증가 및 미처리 대상 또는 세포에서의 글루코스 흡수와 비교한 글루코스 흡수율의 증가를 포함한다.
본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 시험관내 또는 생체내에서 세포를 본 발명의 화합물과 접촉시킴으로써 수행될 수 있으며, 또한 세포를 인슐린과 추가로 접촉시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 컨쥬게이트의 투여에 의해 발생하는 생체내 인슐린 시그널링의 강화는 임상의 종점으로써 모니터링될 수 있다. 대체로, 환자의 인슐린 강화를 조사하는 가장 쉬운 방법은 글루코스 내성 시험을 수행하는 것이다. 금식후, 환자에게 글루코스를 제공하고, 혈액 순환으로부터 글루코스의 소실률(즉, 세포에 의한 글루코스 흡수율)을 당업계에 잘 알려진 에세이에 의해 측정한다. 저속(건강한 대상에 비해)의 글루코스 청소율은 인슐린 내성을 나타낼 것이다. 인슐린-내성 환자에게 억제제를 투여하면 비-처리 환자와 비교하여 글루코스 흡수 속도가 증가한다. 억제제는 인슐린 내성 환자에게 장기간 투여될 수 있고, (통상적으로 높은) 혈액 순환에서 인슐린, 글루코스 및 렙틴의 수준이 결정될 수 있다. 글루코스 수준의 감소는 억제제가 인슐린 작용을 강화시켰음을 나타낼 것이다. 인슐린 및 렙틴 수준의 감소는 반드시 인슐린 작용의 강화만을 나타내는 것이 아니라, 오히려 다른 메카니즘에 의한 질환 상태의 향상을 나타낼 것이다.
상술한 본 발명의 화합물은 GSK-3와 관련된 임의의 생물학적 상태를 치료하는데 효율적으로 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가의 일면에 따라, GSK-3 활성과 관련된 생물학적 상태를 치료하는 방법이 제공된다. 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 치료학적 유효량의 상술한 본 발명의 화합물을 이를 필요로 하는 대상에게 투여함으로써 수행된다.
본 명세서에 사용된 어구 "GSK-3 활성과 관련된 생물학적 상태"는 정상 또는 비정상 수준 어디에서든 유효한 GSK-3 활성이 확인되는 임의의 생물학적 또는 의학적 상태 또는 장애를 포함한다. 상태 또는 장애는 GSK-3 활성에 의해 야기될 수 있거나 GSK-3 활성에 의해 간단히 특징지워질 수 있다. 상태가 GSK-3 활성과 관련이 있다는 것은 상태의 어느 일면이 GSK-3 활성으로 규명될 있음을 의미하는 것이다.
본 명세서에서 용어 "치료"는 상태 또는 장애의 진행을 폐기하거나, 실질적으로 억제하거나 지연시키거나 역전시키는 것, 상태 또는 장애의 임상 증상을 실질 적으로 경감하는 것, 또는 상태 또는 장애의 임상 증상의 출현을 실질적으로 방지하는 것을 포함한다. 이들 효과는 예를 들어 이후 설명되는 바와 같이 II형 당뇨병의 경우 글루코스 흡수율의 감소에 의해, 신경변성 장애의 경우 신경세포의 세포사를 중지시키는 것에 의해 입증될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "투여"는 화합물이 이들 세포에서 GSK-3 활성에 작용할 수 있는 방식으로 본 발명의 화합물을 상태 또는 장애에 의해 감염된 세포에 제공하는 방법을 말한다. 본 발명의 화합물은 의학적으로 용인되는 임의의 경로를 통해 투여될 수 있다. 투여 경로는 처리될 질환, 상태 또는 손상에 따라 달라질 수 있다. 가능한 투여 경로로는 주사, 비경구적 경로에 의한 것, 예컨대 혈관내, 정맥내, 동맥내, 피하, 근육내, 종양내, 복강내, 뇌실내, 경막외내, 뇌혈관내 등 및 구강, 코, 눈, 직장, 국소, 또는 흡인에 의한 것이 포함될 수 있다. 또한, 데포(depot) 주사 또는 침식가능 임플란트와 같은 수단에 의한 서방성 투여(지속방출 투여)가 특히 포함된다. 관절내, 직장내, 복강내, 근육내, 피하 또는 에어로졸 흡인에 의해 투여될 수 있다. 전신적 치료의 경우, 상술된 바와 같이 표적 세포에 화합물을 도입하기에 적합한 조성물이 제공되는 한, 화합물은 경구적 또는 비경구적, 예컨대 정맥내, 근육내, 피하, 안와내, 낭내, 복강내 또는 수조내로 투여될 수 있다.
본 명세서에 사용된 어구 "치료학적 유효량"은 GSK-3 활성과 관련된 상태의 진행을 폐기하거나, 실질적으로 억제하거나 지연시키거나 역전시키거나, 이러한 상태의 임상 증상을 실질적으로 경감하거나, 이러한 상태의 임상 증상을 실질적으로 경감시키는데 충분한, 개체에 투여되는 양을 의미한다. GSK-3 활성은 GSK-3 키나제 활성일 수 있다. 억제량은 GSK-3 활성의 억제를 측정함으로써 직접 측정될 수 있거나, 예를 들어 원하는 효과가 GSK-3를 포함하는 경로에서 GSK-3 활성의 활성 하류에 대한 효과인 경우, 억제량은 하류 효과를 측정함으로써 측정될 수 있다. 즉, 예를 들어 GSK-3의 억제에 의해 글리코겐 신타제의 인산화가 저지되는 경우, 화합물의 효과는 인슐린-의존성 또는 인슐린-관련 경로에 대한 효과를 포함할 수 있으며, 화합물은 글루코스 흡수가 최적 수준으로 증가되는 지점에서 투여될 수 있다. 또한, GSK-3의 억제에 의해, 추가의 생물학적 활성이 필요한 단백질, 예를 들어 타우 단백질의 인산화가 부재하게 되어, 화합물은 인산화 타우 단백질의 중합화가 실질적으로 중지될 때까지 투여될 수 있다. 따라서, GSK-3 활성의 억제는 일부 GSK-3 활성을 포함하는 억제 경로 또는 과정의 성질, 및 주어진 생물학적 배경에서 GSK-3 활성의 억제가 갖는 효과에 따라 달라질 것이다.
억제량을 구성하게 되는 화합물의 양은 화합물 및 그의 효능, 체내 화합물의 반감기, 치료할 질환 또는 생물학적 상태의 진행 속도, 치료의 용량 또는 투여의 패턴에 대한 상태의 반응성, 제형, 의학적 상황에 대한 담당의사의 평가, 및 다른 관련 인자, 및 일반적으로 환자의 건강, 및 다른 고려사항, 예컨대 다른 치료제의 사전 투여 또는 화합물의 억제활성에 영향을 주게 되거나 GSK-3 활성에 영향을 주게 되는 임의의 치료제의 공투여, 또는 GSK-3 활성에 의해 매개된 경로와 같은 파라미터에 따라 달라질 것이다. 억제량은 통상적인 시험을 통해 결정될 수 있는 비교적 넓은 범위내에 있을 것으로 예측된다.
위에 상세히 논의된 바와 같이, GSK-3는 다양한 생물학적 경로에 관여하며, 따라서 본 발명의 이러한 측면에 따른 방법은 이하에 상세히 설명된 바와 같은 다양한 생물학적 상태의 치료에 사용될 수 있다.
GSK-3는 인슐린 시그널링 경로에 관여하며, 따라서 하나의 예로 본 발명의 이러한 측면에 따른 방법은 임의의 인슐린-의존성 상태를 치료하는데 사용될 수 있다.
GSK-3 억제제는 예비-지방세포의 지방세포로의 분화를 억제하는 것으로 알려져 있으며, 다른 예로 본 발명의 이러한 측면의 방법은 비만증을 치료하는데 사용될 수 있다.
또 다른 예에서, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 당뇨병, 특히 비-인슐린 의존성 당뇨병을 치료하는데 사용될 수 있다.
당뇨병은 일반적으로 인슐린 결핍 또는 인슐린 내성 또는 둘 다를 포함하는 다수의 병인인자에 의한 탄수화물 대사의 일차적인 불균일 장애이다. I형, 유년발병형, 인슐린-의존성 당뇨병은 내인성 인슐린 분비능력이 약하거나 거의 없는 환자에게서 나타난다. 이들 환자는 극도의 고혈당증을 발달시키며, 즉시 생존(immediate survival)용 외인성 인슐린 요법에 전적으로 의존한다. II형 또는 성인발증 또는 비인슐린-의존성 당뇨병은 약간의 내인성 인슐린 분비능력을 보유하는 환자들에게서 발생하나, 이들의 대다수는 인슐린 결핍 및 인슐린 내성 둘 다이다. 미국의 모든 당뇨병 환자들중 대략 95%는 비-인슐린 의존성, II형 당뇨병 (NIDDM)을 가지며, 따라서 이것은 대부분의 의학적 문제의 원인이 되는 당뇨병의 형태이 다. 인슐린 내성은 NIDDM의 근원적인 특성이며, 이런 대사결함이 당뇨병 증후군에 이르게 한다. 인슐린 내성은 인슐린 수용체 발현 부족, 인슐린-결합 친화력의 감소, 또는 인슐린 시그널링 경로중 임의의 단계에서 임의의 이상에 기인할 수 있다(미국특허 제 5,861,266호 참조).
본 발명의 화합물은 다음과 같이 II형 당뇨병을 가진 환자에서 II형 당뇨병을 치료하는데 사용될 수 있다: 치료학적 유효량의 화합물을 환자에게 투여하고, 임상적 지표(clinical marker), 예를 들어 혈당치를 모니터링한다. 본 발명의 화합물은 또한, 다음과 같이 대상에서 II형 당뇨병을 방지하는데 사용될 수 있다: 예방적 유효량의 화합물을 환자에게 투여하고, 임상적 지표, 예를 들어 IRS-1 인산화를 모니터링한다.
당뇨병의 치료는 표준 의학적 방법에 의해 결정된다. 당뇨병 치료의 목표는 당 수준(sugar level)을 가능한한 안전하게 정상에 가깝게 낮추는 것이다. 통상적으로 설정된 목표는 식전에 80-120 밀리그램/데시리터(㎎/㎗)이고 취침시 100-140 ㎎/㎗이다. 특정 의사는 환자에 대해 상이한 목표를 설정할 수 있으며, 이는 환자가 얼마나 자주 저혈당 반응을 보이는 지와 같은 다른 인자에 따라 달라진다. 유용한 의학적 시험으로는 혈당치를 결정하기 위한 환자의 혈액 및 소변에 대한 시험, 당화된 헤모글로빈 수준에 대한 시험(HbA1c; 과거 2-3개월에 걸친 평균 혈당치의 측정, 정상범위는 4-6%임), 콜레스테롤 및 지방 수준에 대한 시험, 및 요중 단백질 수준(urine protein level)에 대한 시험이 포함된다. 이러한 시험들은 당업 자들에게 공지된 표준 시험이다(참조예, American Diabetes Association, 1998). 성공적인 처리 프로그램은 또한 당뇨병성 안질환, 신장질환, 또는 신경질환으로서 프로그램된 소수의 환자에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법의 하나의 특정 일례에서, 비-인슐린 의존성 당뇨병을 치료하는 방법이 제공된다: 여기서 환자는 비-인슐린 의존성 당뇨병의 초기 단계로 진단된다. 본 발명의 화합물은 복용 캅셀로 제형화된다. 환자에게 인슐린 시그널링 경로를 자극하기 위해 식후마다 하나의 정제를 복용하게 함으로써, 외인성 인슐린의 투여의 필요성을 미리 제거하는 수준으로 글루코스 대사를 조절한다.
위에 추가로 논의되어 있고 긴급 출원으로서 동일자에 제출된 동일 출원인에 의한 "글리코겐신타제 키나제-3 억제제"라는 명칭의 PCT 국제특허출원에서 입증된 바와 같이, GSK-3 억제는 정동장애와 관련이 있다. 따라서, 다른 실시예로, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 단극성 장애(예, 우울증) 및 양극성 장애(예, 조울증)과 같은 정동장애를 치료하는데 사용될 수 있다.
GSK-3는 또한 신경변성 장애 및 질환의 발병기전에서 중요한 역할을 하는 것으로 고려되기 때문에, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 또한 이와 같은 다양한 장애 및 질환을 치료하는데 사용될 수 있다.
하나의 예로, GSK-3의 억제에 의해 신경세포의 세포사가 정지되기 때문에, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 신경세포의 세포사를 유발하는 경과로부터 생기는 신경변성 장애를 치료하는데 사용될 수 있다. 상기한 경과는 예를 들어 뇌 허혈, 뇌중풍, 외상성 뇌손상 또는 박테리아 감염일 수 있다.
다른 예로, GSK-3 활성은 각종 중추신경계 장애 및 신경변성질환과 밀접한 관계가 있기 때문에, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 알츠하이머병, 헌팅톤병, 파킨슨병, AIDS 관련 치매, 근위축성 측삭 경화증(AML) 및 다발경화증과 같으나 이들에 한정되지 않는 각종 만성 신경변성 질환을 치료하는데 사용될 수 있다.
위에 논의된 바와 같이, GSK-3 활성은 알츠하이머병의 발병기전과 밀접한 관계가 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법의 하나의 대표적인 일례에서, 알츠하이머병을 가진 환자를 치료하는 방법이 제공된다: 알츠하이머병을 진단받은 환자에게, 혈뇌장벽(BBB)을 횡단하는 제형으로 제조된, GSK-3-매개 타우 과잉인산화를 억제하는 본 발명의 화합물을 투여한다. 이 질환의 존재 및 진행을 특징으로 하는 것으로 알려진 SDS-PAGE 겔상에서 인산화 형태의 타우의 존재에 대한 환자의 뇌세포로부터 분리된 단백질의 주기분해(periodic analysis)에 의해, 타우 인산화 폴리머에 대해 환자를 모니터링하였다. 화합물의 투여량을 타우 단백질의 인산화 형태의 존재를 감소시키는데 필요한 만큼 조정한다.
GSK-3는 또한 정신분열병과 같은 정신병적 장애와 밀접한 관계가 있으며, 따라서, 본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 정신분열병과 같은 정신병적 질환 또는 장애를 치료하는데 추가로 사용될 수 있다.
본 발명의 이러한 일면에 따른 방법은 또한 GSK-3의 활성을 변화시킬 수 있는 하나 이상의 추가의 활성성분(들)을 대상에게 공투여함으로써 수행될 수 있다.
본 명세서에서 "공투여"는 본 발명에 따른 화합물을 추가의 활성성분(들)(본 명세서에서 활성 또는 치료제 성분이라고도 함)과 배합하여 투여하는 것을 말한다.
추가의 활성성분은 환자 상태의 치료에 유용한 임의의 치료제일 수 있다. 공투여는 예를 들어 화합물과 치료제의 혼합물의 투여에 의해 동시에 일어날 수 있거나, 화합물 및 활성성분을 별도로, 예컨대 단시간 기간내에 투여함으로써 달성될 수 있다. 공투여는 또한 화합물 및 하나 이상의 다른 치료제의 연속 투여를 포함한다. 추가의 치료제 또는 제제는 화합물 투여 전 또는 후에 투여될 수 있다. 투여 치료는 단일 투여 스케쥴 또는 다중 투여 스케쥴일 수 있다.
추가의 활성성분은 인슐린일 수 있다.
바람직하게도, 추가의 활성성분은 GSK-3의 활성을 억제할 수 있어, 본 발명에 따른 추가의 활성성분은 본 발명의 화합물 이외의 임의의 GSK-3 억제제, 예를 들어 WO 01/49709, PCT/IL03/01057 및 미국특허출원 공개 제 20020147146A1호에 개시된 바와 같은 단 펩티드 GSK-3 억제제일 수 있다. 다르게는, GSK-3 억제제는 예를 들어 리튬, 발프로인산 및/또는 리튬 이온일 수 있다.
또한, 추가의 활성성분은 GSK-3의 발현을 하향조절할 수 있는 활성성분일 수 있다.
GSK-3 발현을 하향조절하는 제제는 mRNA의 수준 또는 단백질의 수준으로 GSK-3 합성(감속) 또는 분해(가속)에 영향을 미치는 임의의 제제를 의미한다. 예를 들어, GSK-3의 발현을 하향조절하도록 설계된 저분자 간섭 폴리뉴클레오티드가 본 발명의 이러한 일례에 따른 추가의 활성성분으로서 사용될 수 있다.
GSK-3의 발현을 하향조절할 수 있는 저분자 간섭 폴리뉴클레오티드의 예는, 예를 들어 이전 기술된 RNA 간섭(RNAi) 메카니즘을 통해 mRNA의 서열 특이 분해를 지배하는 이중 올리고뉴클레오티드(Hutvagner an more (2002) Curr. Opin. Genetics and Development 12: 225-232)를 포함하는 문쉬(Munshi) 등(Munshi CB, Graeff R, Lee HC, J Biol Chem 2002 Dec 20; 277 (51): 49453-8)에 의해 기술된 모르폴리노 안티센스(antisense) 올리고뉴클레오티드와 같은 소분자 간섭 RNA 또는 siRNA이다.
본 명세서에 사용된 어구 "이중 올리고뉴클레오티드"는 하나의 자기상보성(self-complementary) 핵산 스트랜드에 의하거나 적어도 2 개의 상보성 핵산 스트랜드에 의해 형성되는 올리고뉴클레오티드 구조 또는 그의 유사체를 말한다. 본 발명의 "이중 올리고뉴클레오티드"는 더블-스트랜드 RNA (dsRNA), DNA-RNA 하이브리드, 싱글-스트랜드 RNA (ssRNA), 분리(isolated) RNA(즉, 부분 정제된 RNA, 본래 순수한 RNA), 합성 RNA 및 재조합으로 생성된 RNA로 구성될 수 있다.
바람직하게도, 본 발명의 특이적 소분자 간섭 이중 올리고뉴클레오티드는 주로 리보핵산으로 구성된 올리고리보뉴클레오티드이다.
RNA 간섭을 매개할 수 있는 이중 올리고뉴클레오티드의 생성에 대한 지침이 www.ambion.com에 제공된다.
따라서, 본 발명에 따른 소분자 간섭 폴리뉴클레오티드 분자는 RNAi 분자(RNA 간섭 분자)일 수 있다.
또한, 소분자 간섭 폴리뉴클레오티드 분자는 이후에 추가로 설명되는 GSK-3-특이 안티센스 분자 또는 리보자임 분자와 같은 올리고뉴클레오티드일 수 있다.
안티센스 분자는 각각 적어도 하나의 뉴클레오티드로 구성된 2개 이상의 화학적으로 상이한 영역을 가진 올리고뉴클레오티드이다. 이들 올리고뉴클레오티드는, 전형적으로 올리고뉴클레오티드에 뉴클레아제 분해에 대한 내성 증가, 세포 흡수율 증가 및/또는 표적 폴리뉴클레오티드에 대한 결합 친화력 증가를 제공하도록 올리고뉴클레오티드가 변형되는 적어도 하나의 영역을 가진다. 올리고뉴클레오티드의 추가의 영역은 RNA:DNA 또는 RNA:RNA 하이브리드를 절단할 수 있는 효소에 대한 기질로서의 역할을 가진다. 이것의 예로는 RNA:DNA 더블-스트랜드의 RNA 스트랜드를 절단하는 세포 엔도뉴클레아제(endonuclease)인 RNase H가 포함된다. 따라서, RNase H의 활성화에 의해 RNA 표적이 절단되고, 이로써 유전자 발현에 대한 올리고뉴클레오티드의 억제 효능이 크게 향상된다. 그 결과, 동일한 표적 부위에 혼성화하는 포스포로티오에이트 데옥시올리고뉴클레오티드에 비해, 키메라 올리고뉴클레오티드가 사용되는 경우, 더 짧은 올리고뉴클레오티드를 사용하여 이와 유사한 결과를 종종 수득할 수 있다. RNA 표적의 절단은 겔 전기영동에 의해 기계적으로 검출할 수 있고, 필요에 따라 당업계에 공지된 핵산 혼성화 기술을 결합할 수 있다.
본 발명의 안티센스 분자는 상술한 바와 같이 2개 이상의 올리고뉴클레오티드, 변형된 올리고뉴클레오티드의 복합 구조체로 형성될 수 있다. 이러한 혼성화 구조의 제조법을 교시하는 대표적인 미국 특허로는 미국 특허 제 5,013,830; 5,149,797; 5,220,007; 5,256,775; 5,366,878; 5,403,711; 5,491,133; 5,565,350; 5,623,065; 5,652,355; 5,652,356; 및 5,700,922호가 포함되나 이에 한정되지 않으 며, 이들은 각각 본원에 참고로서 모두 포함된다.
리보자임 분자는 mRNA의 절단에 의한 유전자 발현의 서열-특이적 억제에 더 많이 사용되고 있다. 몇몇 리보자임 서열이 본 발명의 올리고뉴클레오티드에 융합될 수 있다. 이들 서열로는 혈관생성 경로에서 중요한 성분인 VEGF-R(혈관내피성장인자 수용체)의 형성을 특이적으로 억제하는 ANGIOZYME, 및 C형 간염 바이러스(HCV) RNA를 선택적으로 파괴하도록 설계된 리보자임인 HEPTAZYME가 포함되나 이들에 한정되지 않는다(Ribozyme Pharmaceuticals, Incorporated-WEB 홈페이지).
또한, 본 발명에 따른 소분자 간섭 폴리뉴클레오티드 분자는 DNAzyme일 수 있다.
DNAzyme은 싱글-스트랜드 촉매 핵산분자이다. DNAzyme의 일반적인 모델("10-23" 모델)이 제안되어 있다. "10-23" DNAzyme은 2개의 기질-각각 7 내지 9개의 데옥시리보뉴클레오티드의 인지 도메인이 측면에 위치하는 15개 데옥시리보뉴클레오티드의 촉매 도메인(domain)을 가진다. 이러한 형태의 DNAzyme은 퓨린:피리미딘 연결부에서 기질 RNA을 효과적으로 절단할 수 있다(Santoro, S.W. & Joyce, G.F. Proc. Natl, Acad. Sci. USA 199; for rev of DNAzymes see Khachigian, LM Curr Opin Mol Ther 2002; 4: 119-21).
싱글 및 더블-스트랜드 표적 절단 사이트를 인식하는 유전공학 처리된 합성 DNAzymes의 작제 및 증폭 방법의 예는 조이스(Joyce) 등의 미국특허 제 6,326,174호에 기술되었다. 최근, 인간 우로키나제 수용체에 대한 유사한 디자인의 DNAzymes이 우로키나제 수용체 발현을 저해하고, 생체내에서 결장암 세포의 전이를 성공적으로 저해하는 것으로 관찰되었다(Itoh et al, 20002, Abstract 409, Ann Meeting Am Soc Gen Ther www.asat.org). 또 다른 출원에서, bcr-ab1 온코진(oncogene)에 상보적인 DNAzymes은 백혈구 세포에서 온코진 발현을 저해하고 CML 및 ALL의 경우 골수의 자가 이식에 있어 재발율을 감소시키는데 성공하였다.
본 발명의 교시에 따라 설계된 올리고뉴클레오티드는 효소적 합성 또는 고상 합성과 같이 당업계에 공지된 임의의 올리고뉴클레오티드 합성 방법에 따라 생성될 수 있다. 고상 합성을 실행하기 위한 장비 및 시약은 예를 들어 어플라이드 바이오시스템스(Applied Biosystems)사로부터 입수가능하다. 이러한 합성을 위해 다른 임의의 수단이 또한 사용될 수 있고: 올리고뉴클레오티드의 실제적인 합성은 당업자들의 능력내에 있다.
강력한 치료제이지만 대체로 치료적 적용에 있어서 처리 개체에 유효량의 활성성분의 투여가 필요하기 때문에, 본 발명의 화합물은, 바람직하게는 처리 개체에의 화합물의 투여를 촉진하고 아마도 표적 조직 또는 세포내로 활성성분의 침투를 촉진하기 위한 약제학적으로 허용되는 담체를 추가로 포함하는 약학조성물에 활성성분으로서 포함된다.
따라서, 본 발명의 추가의 일면에 따라, 활성성분으로서 본 발명에 따른 화합물 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약학조성물이 제공된다.
이후에서, 어구 "약제학적으로 허용되는 담체" 및 "생리학적으로 적합한 담체"는 서로 혼용가능하게 사용되며, 대상에 유의적인 자극을 일으키지 않으며 생물학적 활성 및 투여되는 화합물의 특성을 파괴하지 않는 담체 또는 희석제를 의미한 다. 담체의 비한정적인 예는 프로필렌 글리콜, 식염수, 에멀젼 및 물과 유기 용매의 혼합물이다.
본 명세서에서 용어 "부형제"는 화합물의 투여를 더욱 촉진하기 위해 약학조성물에 첨가되는 불활성 물질을 의미한다. 부형제의 비한정적인 예로는 칼슘 카보네이트, 칼슘 포스페이트, 각종 당, 및 전분, 셀룰로스 유도체, 젤라틴, 야채유 및 폴리에틸렌 글리콜이 포함된다.
약제학적으로 허용되는 담체로는 다른 제제, 예컨대 비한정적인 흡수지연제, 항균제, 항진균제, 항산화제, 결합제, 완충제, 벌킹제(bulking agent), 양이온성 지질제, 착색제, 희석제, 붕괴제, 분산제, 유화제, 부형제, 향미제, 유동촉진제, 등장제, 리포솜, 마이크로캡슐, 용매, 감미제, 점도조절제, 습윤제 및 피부침투강화제가 추가로 포함된다.
약물의 제형화 및 투여에 대한 기술은 본 명세서에 참고로서 포함되는 문헌["Remington's Pharmaceutical Sciences", Mack Publishing Co., Easton, PA, latest edition]에서 찾아볼 수 있다.
적합한 투여 경로로는 예를 들어 경막내, 직접 내실내, 정맥내, 복강내, 비강내 또는 안내 주사 뿐만 아니라 근육내, 피하 및 골수 주사를 포함하여 경구, 직장, 경점막, 경피, 장관내 또는 비경구 전달이 포함될 수 있다.
본 발명의 약학조성물은 당업계에 잘 알려진 방법, 예를 들어 통상의 혼합, 용해, 과립화, 당의정화, 분말화, 유화, 캡슐화, 인트래핑(entrapping) 또는 동결건조 방법에 의해 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 사용하기 위한 약학조성물은 약제학적으로 사용될 수 있는 제제내로 활성성분의 진행을 촉진하는 부형제 및 보조제를 포함하는 하나 이상의 약제학적으로 허용되는 담체를 사용하여 통상의 방식으로 제형화될 수 있다. 조성물은 에어로졸 전달형, 수용액, 에멀젼, 침식가능한 삽입물, 겔, 겔 캡슐, 과립, 주사용액, 섭식용액, 흡인액, 로션, 유액, 환제, 좌제, 연고, 현탁액, 서방성 제제, 시럽, 정제, 팅크제, 국소용 크림, 경피전달형과 같은 전달 형태로 제형화될 수 있다. 적합한 제형은 선택된 투여경로에 따라 달라진다.
주사용의 경우, 본 발명의 화합물은 수성 용액, 바람직하게는 생리학적으로 적합한 완충액, 이를테면 핸크 용액(Hank's solution), 링거액, 또는 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜과 같은 유기용매를 함유하거나 함유하지 않는 생리학적 염 완충액으로 제형화될 수 있다. 경점막 투여의 경우, 침투제가 제형화에 사용된다. 이러한 침투제는 당업계에 일반적으로 공지되어 있다.
경구 투여의 경우, 화합물은 화합물을 당업계에 잘 알려진 약제학적으로 허용되는 담체와 배합함으로써 쉽게 제형화될 수 있다. 적합한 담체는 환자의 경구 섭취를 위해 본 발명의 화합물을 정제, 환제, 당의정, 캡슐제, 액제, 겔, 시럽제, 슬러리, 현탁제 등으로서 제형화할 수 있게 한다. 경구 사용을 위한 약리학적 제제는 고형 부형제를 사용하고 생성된 혼합물을 임의로 분쇄하고, 필요에 따라 적합한 보조제를 첨가한 후 과립 혼합물을 처리하여 정제 또는 당의정 코어를 수득함으로써 제조될 수 있다. 적합한 부형제는 특히 충진제(filler), 예컨대 락토스, 슈크로스, 만니톨 또는 솔비톨을 비롯한 당; 예를 들어 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전 분, 감자 전분, 젤라틴, 트리가칸트 검, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸-셀룰로오스, 소듐 카보메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 제제; 및/또는 폴리비닐피롤리돈(PVP)과 같은 생리학적으로 허용되는 폴리머이다. 필요에 따라, 붕괴제, 이를테면 가교결합된 폴리비닐 피롤리돈, 한천, 또는 알긴산 또는 소듐 알기네이트와 같은 그의 염이 첨가될 수 있다.
적합한 코팅에 의해 당의정 코어가 제공된다. 이를 위해, 임의로 아라비아 검, 탈크, 폴리비닐 피롤리돈, 카보폴 겔, 폴리에틸렌 글리콜, 이산화티탄, 래커(lacquer) 용액 및 적합한 유기 용매 또는 용매 혼합물을 함유할 수 있는 농축 당 용액이 사용될 수 있다. 식별을 위해 또는 활성성분 용량이 상이한 배합물임을 특징화하기 위해 정제 또는 당의정 코팅에 염료 또는 안료가 첨가될 수 있다.
경구적으로 사용될 수 있는 약학조성물로는 젤라틴과 글리세롤 또는 솔비톨과 같은 가소제로 제조된 연성 밀봉 캡슐 뿐만 아니라 젤라틴으로 제조된 압입형 캡슐제(push-fit capsule)가 포함된다. 압입형 캡슐제는 락토스와 같은 충진제, 전분과 같은 결합제, 탈크 또는 마그네슘 스테아레이트와 같은 윤활제, 및 임의로 안정화제와의 혼합물로 활성성분을 포함할 수 있다. 연성 캡슐제의 경우, 활성성분은 적합한 액체, 예컨대 지방유, 액체 파라핀, 또는 액체 폴리에틸렌 글리콜에 용해 또는 현탁될 수 있다. 또한, 안정화제가 첨가될 수 있다. 경구 투여를 위한 모든 제형은 선택되는 투여 경로에 적합한 용량이어야 한다.
구강 투여의 경우, 조성물은 통상의 방식으로 제형화된 정제 또는 로젠지 형태를 취할 수 있다.
비강내 흡인에 의한 투여의 경우, 본 발명의 화합물은 적합한 분사제, 예를 들어 디클로로디플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 또는 이산화탄소를 사용함으로써 가압팩 또는 분무기로부터 통상 에어로졸 분무제의 형태로 전달된다. 가압형 에어로졸의 경우, 투여 단위는 계량된 양을 전달하도록 밸브를 제공함으로써 결정될 수 있다. 흡입기(inhaler) 또는 취입기(insufflator)로 사용하기 위해 락토스 또는 전분과 같은 적합한 분말 기재와 화합물의 분말 혼합물을 함유하는 예를 들어 젤라틴의 캡슐제 및 카트리지로 제형화될 수 있다.
본원에 기술된 제제는 비경구 투여를 위해 예를 들어 볼루스 주사 또는 연속 주입에 의해 제형화될 수 있다. 주사용 제형은 임의로 첨가되는 방부제와 함께 단위 투여형, 예를 들어 앰풀(ampoule) 또는 다중투여(multidose) 용기로 제시될 수 있다. 조성물은 유성 또는 수성 비히클의 현탁제, 용액제 또는 에멀젼일 수 있으며, 현탁화제, 안정화제 및/또는 분산제와 같은 제형화 제제(formulatory agent)를 함유할 수 있다.
비경구 투여용 약학조성물은 화합물의 수용액을 수-가용성 형태로 포함한다. 또한, 화합물의 현탁제는 적합한 오일 주사 현탁제로서 제조될 수 있다. 적합한 친유성 용매 또는 비히클로는 참깨유와 같은 지방유, 또는 에틸 올레에이트, 트리글리세리드 또는 리포솜과 같은 합성 지방산 에스테르가 포함된다. 수성 주사 현탁제는 현탁제의 점도를 증가시키는 물질, 예컨대 소듐 카복시메틸 셀룰로오스, 솔비톨 또는 덱스트린을 함유할 수 있다. 임의로, 현탁제는 또한 적합한 안정화제 또는 활성성분의 용해도를 증가시켜 고농도의 용액제를 제조가능케 하는 제제를 함유할 수 있다.
또한, 화합물은 사용하기 전에 적합한 비히클, 예를 들어 발열원이 없는 물과 함께 구성하기 위해 분말 형태일 수 있다.
본 발명의 화합물은 또한 예를 들어 코코아 버터 또는 다른 글리세리드와 같은 통상의 좌제 기재를 사용하여 좌제 또는 정체관장제와 같은 직장형 조성물로 제형화될 수 있다.
본 명세서에 기술된 약학조성물은 또한 부형제 또는 겔상 담체의 적합한 고체를 포함할 수 있다. 이러한 담체 또는 부형제의 예로는 탄산칼슘, 인산칼슘, 각종 당, 전분, 셀룰로오스 유도체, 젤라틴, 및 폴리에틸렌 글리콜과 같은 폴리머가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
본 발명과 관련하여 사용하기에 적합한 약학조성물은 의도하는 목적을 달성하는데 유효한 양으로 활성성분이 함유된 조성물을 포함한다. 더욱 구체적으로, 치료학적 유효량은 치료할 대상의 생명을 연장하거나 상태의 증상에 영향을 미치는데 효과적인 활성성분의 양을 의미한다.
치료학적 유효량은 특히 본 명세서에 제공된 상세한 설명에 비추어 당업자들에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 임의의 활성성분의 경우, 치료학적 유효량 또는 용량은 세포 배양물 및/또는 동물의 활성 에세이로부터 먼저 결정될 수 있다. 이러한 정보는 사람에서 유용한 용량을 더욱 정확하게 결정하는데 사용될 수 있다.
투여량은 사용되는 투여 경로 및 사용하는 투여형태에 따라 변할 수 있다. 적합한 제형, 투여 경로 및 투여량은 환자 상태를 고려하여 의사 개인에 의해 선택될 수 있다. (참조예. Fingl, et al., 1975, in "The Pharmacological Basis of Therapeutics", Ch. 1 p.1).
본 발명의 조성물은 필요에 따라 화합물을 함유하는 하나 이상의 단위 투여형을 담을 수 있는 팩 또는 디스펜서 장치, 이를테면 FDA에 의해 승인된 키트(kit)로 제시될 수 있다. 발포(blister) 팩과 같은 팩은 예를 들어 금속 또는 플라스틱 포일(foil)을 포함할 수 있다. 팩 또는 디스펜서 장치에는 투약 설명서가 첨부될 수 있다. 팩 또는 디스펜서에는 또한 약품의 제조, 사용 또는 판매를 규제하는 행정기관에 의해 규정된 형태의 용기와 연관된 통지서가 첨부될 수 있으며, 이 통지서는 조성물의 형태 또는 인간 또는 가축 투여에 대한 기관의 승인을 반영한다. 이러한 통지서는 예를 들어 처방약에 대한 미국 식품의약청의 승인 라벨이거나 승인된 제품 전단일 수 있다. 적합한 약제학적 담체로 제형화된 본 발명의 화합물을 포함하는 조성물은 또한 제조하여 적절한 용기에 넣고 처방된 상태를 써넣은 라벨을 붙일 수 있다. 라벨상에 처방되는 적합한 조건은 예를 들어 위에 열거된 GSK-3 활성과 관련된 생물학적 상태중 어느 것이든 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명의 약학조성물은 GSK-3 활성과 관련된 생물학적 상태의 치료 또는 예방에 사용하기 위해 포장재내에 팩킹되고 포장재의 위 또는 그 안의 인쇄물로 식별될 수 있다.
본 발명의 약학조성물은 상술된 바와 같은 GSK-3의 활성을 간섭할 수 있는 추가의 활성성분을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 추가의 목적, 장점 및 신규한 특징은 비한정적인 하기 실시예의 실험을 통해 당업자들에게 자명할 것이다. 또한 상기 설명되고 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 다양한 일례 및 일면은 하기 실시예를 통해 실험적으로 입증될 것이다.
실시예
상기한 설명과 함께 하기 실시예를 참고하여 본 발명을 비한정적으로 설명한다.
재료 및 실험방법
재료:
펩티드는 제네메드 신테시스 인코포레이션(Genemed Synthesis Inc., 캘리포니아 샌프란시스코)에 의해 합성되었다.
방사성 물질은 애머샴 리미티드(Amersham Ltd.)로부터 구입하였다.
페닐 포스페이트 및 피리독살 포스페이트(본 명세서에서 P-5-P라고도 함)는 시그마(Sigma, 이스라엘)로부터 얻었다.
모든 시약 및 용매는 상업적 공급처(예, 시그마, 알드리치 아크로스)로부터 얻었고, 달리 지적하지 않는 한 공급된 그대로 사용하였다.
GS-1, GS-2 및 GS-3는 이후 설명되는 당업계에 공지된 방법에 따라 합성되었다.
신규 화합물 GS-4, GS-5 및 GS-21의 합성은 이하 설명된 바와 같이 설계 및 실시되었다.
NMR 분광법 및 구조 계산(Structure Calculations)에 의한 GSK-3 기질의 3D 구조의 결정:
GSK-3 기질 CREB 이후 패턴화된 소분자 인산화 펩티드(p9CREB로 표시됨), 및 2개의 펩티드인 비-인산화 펩티드(9CREB) 및 변이체[여기서, S'는 글루탐산(하전된 그룹과 유사한 것으로 판단됨)으로 대체됨](9ECREB)가 이들 연구에 사용되었고, 이하의 표 1에 열거된다. GSK-3에 의한 펩티드 인산화의 경시적 분석을 통해, 9CREB 및 9ECREB 경우에는 GSK-3에 의한 인산화는 완전히 실패한 반면, 인산화 펩티드 p9CREB 경우에만 GSK-3에 대한 기질인 것으로 확인되었고(데이터 미표시), 즉 이는 인산화된 세린이 GSK-3에 대한 절대적인 조건임을 다시 나타내는 것이다.
표 1
Figure 112005076601706-PCT00006
2D 1H NMR 분광법에 의한 p9CREB(도 1a), 9CREB(도 1b) 및 9ECREB(미도시)의 3D 구조는 다음의 방법을 사용하여 결정되었다:
구조 조사를 위해, 10% D2O를 함유하는 수중에 동결건조 분말을 용해시켜 각 각의 펩티드 용액을 제조하였다. Bruker Avance DMX 분광계상에서 600.13 MHz의 1H 프로톤 주파수로 2D-NMR 스펙트럼을 얻었다. 캐리어 주파수는 수 시그널(water signal)에 셋팅되었고, 이것은 WATERGATE 방법을 적용하거나 이완기동안 저-전력 방사에 의해 억제되었다. 실험 온도(280 K)는, 가장 가능성있는 스펙트럼 분해능을 유지하면서 더 높은 주위 온도에서의 신속한 교환(exchange)에 기인한 개체군 평균을 감소시키도록 최적화되었다. 모든 실험은 위상 민감 모드(TPPI 또는 States-TPPI)에서 수행되었고, 12 ppm의 스펙트럼 폭, 4K 리얼(real) t2 데이터 포인트 및 512 t1-증분(increment)으로서 기록되었다. 수집된 2-차원 동핵(homo-nuclear) 데이터는 150 msec의 혼합시간을 갖는 MLEV 펄스 시퀀스를 사용하는 TOCSY 및 100 내지 750 msec 범위의 혼합 시간을 갖는 NOESY 실험을 포함하였다. 전형적으로, 완화 지연(relaxation delay)은 TOCSY 및 NOESY 실험에서 각각 1.5 및 2.0 초이었다. ROESY 측정에서, 스핀-록(spin-lock)의 유지시간은 3.4 KHz의 전력에서 400 msec로 설정하였다. 모든 스펙트럼을 테트라메틸실란과 비교하여 보정하였다.
데이터를 Bruker XWINNMR 소프트웨어(Bruker Analytische Messtechnik, GmbH, version 2.7)를 사용하여 처리하였다. 모든 데이터의 처리, 계산 및 분석은 Silicon Graphics workstations(INDY R4000 및 INDIGO2R10000)상에서 수행하였다. 푸에리 변환(Fourier transformation)이전에 두 디멘젼상에서 쉬프트 스퀘어-사인 창함수(shifted squared-sine window function)에 의한 자유유도감쇠(free induction decay)의 아포디제이션(apodization) 및 인다이렉트 디멘젼(indirect dimension)의 제로 충전(Zero filling)을 적용하여 스펙트럼 분해능을 증강시켰다. 스펙트럼을 Bruker에 의해 개발된 자동 다항 기준선 보정(automatic polynomial baseline correction)을 적용하여 추가로 위상-보정하였다.
공진 지정(Resonance assignment)은 Bruker 소프트웨어 프로그램 AURELIA (Bruker Analytic GmbH, version 2.7)을 사용하여 뷔트리흐(Wuethrich)에 의해 개발된 순차 지정 방법(sequential assignment methodology)에 따라 동일한 실험 조건에서 측정된 TOCSY 및 NOESY을 기본으로 한다.
NOE 거리 제한은(distance restraint)은 450 msec에서 기록된 NOESY 스펙트럼으로부터 유도되었다. 100 msec 내지 750 msec 범위에서 달라지는 혼합시간을 가진 일련의 실험에서 NOE 시그널 강도를 비교함으로써 p9CREB 펩티드 샘플에 대한 최적의 혼합시간을 결정하였다. 선택된 혼합 시간은 스핀 확산(spin diffusion)으로부터 유의적인 기여가 없는 최고의 NOE 강화를 제공하였다. 이 수치는 동일한 실험 조건을 유지하기 위해 비-인산화 유사체 실험에 사용되었다. 통합된 피크 부피(peak volumes)를 r-6 디펜던시(dependency)를 사용하여 거리 제한으로 변환시켰고, 티로신 방향족 환의 두 개의 인접하는 프로톤 사이의 공지된 거리 2.47Å은 보정에 사용되었다. 제한은 강(1.8-2.5 Å), 중(1.8-3.5 Å) 및 약(1.8-5.0 Å)으로 분류하였다. 메틸 그룹을 포함하는 제한에 대한 상한에 0.5Å의 경험적 보정을 추가하였다.
이 구조는 XPLOR(version 3.856)를 사용하여 하이브리드 디스턴스 지오메트리(hybrid distance geometry)-다이나믹 시뮬레이티드 어닐링(dynamical simulated annealing)에 의해 추정되었다. NOE 에너지가 일정한 힘의 정수 50 Kcal/mol·Å2를 가진 네모우물 포텐셜(square-well potential)로서 도입되었다. 시뮬레이티드 어닐링은 1000K에서 1500 3fsec 단계 및 300K로 냉각하는 동안 3000 1fsec 단계로 이루어졌다. 마지막으로, 구조를 4000 반복에 대한 공역 구배 에너지 최소화를 사용하여 최소화하였다. INSIGHTII(Molecular Modeling System version 97.0, Molecular Simulations, Inc.)를 NMR-유도 구조의 가시화 및 분석에 사용하였다. 그의 품질은 PROCHECK을 사용하여 평가하였다.
분석 방법:
Bruker AMX 500 분광계 또는 Brucker AV 300 분광계상에서 프로톤, 탄소, 불소 및 인의 핵자기 공명 스펙트럼을 수득하고, ppm(δ)으로 기록하였다. 테트라메틸실란(TMS)을 프로톤 스펙트럼의 내부 표준으로 사용하였고, 인산을 인 스펙트럼의 내부표준으로 사용하였으며, 용매 피크를 탄소 및 불소 스펙트럼에 대한 기준 피크로서 사용하였다.
Finnigan LCQ Duo LC-MS 이온 트랩(ion trap) 전기분무 이온화(electrospray ionization, ESI) 질량 분석계에서 질량 스펙트럼을 수득하였다.
Analtech 실리카겔 플레이트를 사용하여 박막 크로마토그래피(TLC)를 수행하고, 자외선(UV)에 의하거나 부탄올중 0.2 wt% 닌하이드린중에서 플레이트를 염색하 여 가시화하였다.
퀀터티브 테크놀로지스 인코포레이션(Quantitative Technologies, Inc., 뉴저지 화이트하우스)에 의해 원소분석을 수행하였다.
HPLC 분석은 표준 용매 구배 프로그램을 사용하는 Hypersil BDS C18 컬럼, 4.6x150 mm, 5 ㎛, Column Temperature Ambient, Detector @ 220 nm을 사용하여 다음과 같이 수득하였다:
Figure 112005076601706-PCT00007
시험관내 억제 에세이:
정제된 재조합 래빗 GSK-3(Eldar-Finkelman et al., 1996)을 펩티드 기질 PGS-1(YRRAAVPPSPSLSRHSSPSQS(p)EDEEE)(서열번호: 1) 및 페닐 포스페이트, 피리독살 포스페이트(P-5-P), GS-1, GS-2, GS-3, GS-5 또는 GS-21(구조식은 도 3에 나타냄)과 지시된 농도에서 인큐베이션시켰다. 이 반응 혼합물은 트리스 50 mM(pH = 7.3), 10 mM MgAc, 32P[γ-ATP](100 μM), 0.01% β-머캅토에탄올을 포함하였고, 30 ℃에서 10분동안 인큐베이션시켰다. 반응물을 포스포셀룰로오스 페이퍼(phosphocellulose paper)(p81)에 스폿팅(spotting)하고, 100 mM 인산으로 세척한 다음 방사활성을 계산하였다[문헌(Eldar-Finkelman et al., 1996)에 기술된 바와 같이).
분리 지방세포에서의 글루코스 흡수율: 앞서 설명한 바와 같이 0.8 ㎎/㎖의 콜레게나제(월팅톤 바이오케미칼(Worthington Biochemical))로 분해시켜 부고환 지방 패드로부터 마우스 지방세포를 분리하였다. 분해된 지방 패드를 나일론 메쉬에 통과시키고, 세포를 1%의 소혈청 알부민(분획 V, 베링거 만하임(BoehringerMannheim), 독일), 10 mM HEPES (pH=7.3), 5 mM 글루코스 및 200 nM 아데노신을 함유하는 크렙스(Krebs)-중탄산염 완충액(pH = 7.4)으로 3회 세척하였다. 세포를 지시된 농도에서 2.5 시간동안 GS-5 및 GS-21과 인큐베이션시킨 다음, 10 분동안 2-데옥시 [3H] 글루코스 (0.5 μci/바이얼)을 첨가하였다. 디노닐프탈레이트(ICN, 미국)을 통한 세포의 원심분리에 의해 에세이를 종결시켰다. 그후, 3H를 액체 신틸레이션 에널라이저(liquid scintillation analyzer, 팩커드(Packard))에 의해 정량하였다. 2-데옥시-[3H] 글루코스의 비특이적 흡수율을 방사성 물질을 첨가하기 30분전에 사이토칼라신 B(50 μM)의 첨가에 의해 결정하였다.
실험결과
GSK-3 기질의 3D 구조의 결정:
이하의 표 2 및 3은 3D 구조 가시화용 구조 분석 소프트웨어에 입력하는데 사용되는 구조적 배위 데이터(structural coordinate data)를 나타낸다.
수득된 3D 구조를 도 1a 및 1b에 나타내었고, 인산화 펩티드만 뚜렷한 구조 배좌(structural conformation)를 가지는 것이 관찰되었다. 도 1a에 도시된 바와 같이, p9CREB의 경우, 인산화는 펩티드 골격을 유의적으로 "회전(turn)"하게 하고 Tyr 8과 Arg 4을 더 가까워지게 하여 "루프 구조"를 형성하는데, 이로써 인산화 잔기는 루프의 바깥쪽에 위치한다. 이러한 구조는 한편으로는 효소의 촉매적 결합 포켓과 양으로 하전된 잔기(Arg 4 및 Arg 5)의 간섭을 최소화하며, 다른 한편으로는 인산화된 세린을 효소에 접근하기 쉽게 한다. 이러한 구조 분석을 통해 GSK-3의 독특한 기질 인지에 대하여 설명할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 나타낸 구조를 모방하는 소분자의 설계를 통해 GSK-3에 대한 선택적인 강한 활성제를 수득하는 방법이 제공된다.
화학 합성:
p-메틸 벤질포스페이트(GS-1)의 합성:
GS-1의 일반적인 합성을 아래 반응식에 나타내었다.
Figure 112005076601706-PCT00008
디-tert-부틸, p-메틸 벤질 포스페이트의 제조: 1H-테트라졸 용액(아세토니트릴중 0.45M, 20 ㎖, 9 밀리몰, 3 당량)을 무수 THF(3 ㎖)중의 디-tert-부틸 디이 소프로필 포스포르아미다이트(0.95 ㎖, 0.83 그램, 3 밀리몰,1 당량) 및 4-메틸벤질 알콜(0.4 그램, 3.3 밀리몰, 1.1 당량)의 교반 용액에 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 20℃에서 15 분동안 교반하였다. 이 혼합물을 -40℃로 냉각시키고(드라이 아이스/아세토니트릴에 의해), 반응 온도를 0 ℃ 이하로 유지하면서 디클로로메탄(4 ㎖)중의 85% m-클로로퍼벤조산(mCPBA)(1 ㎖ 디클로로메탄중 0.81 그램, 4 밀리몰, 1.3 당량)의 용액을 신속히 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 가온하고, 20 ℃에서 5 분간 교반한 후, 10% 수성 NaHSO3(10 ㎖)를 첨가하고, 혼합물을 추가로 10분간 교반하였다. 그후, 혼합물을 에테르(70 ㎖)로 추출하고, 수성상을 버렸다. 에테르성 상을 10% 수성 NaHSO3(2x20㎖), 5% 포화 수성 NaHSO3(2x20 ㎖)로 세척하고 황산나트륨상에서 건조시키고 여과하였다. 유기 여액을 증발시키고, 잔류물을 용리액으로서 EtOAc/헥산 1:15의 혼합물을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 정제하여 생성물 (디-tert-부틸, p-페닐 벤질 포스페이트)과 출발 물질의 혼합물을 수득하였고, 이 혼합물은 추가로 분리하지 않고 사용하였다.
Figure 112005076601706-PCT00009
p-메틸 벤질 포스페이트의 제조: HCl(디옥산중 4 M, 2 ㎖, 8 밀리몰, 2.6 당량) 및 디옥산(6㎖)의 용액을 수득된 디-tert-부틸, p-페닐 벤질 포스페이트에 20 ℃에서 첨가하고, 반응 혼합물을 TLC에 의해 모니터링하였다. 가수분해가 완료되었을 때, 디옥산을 감압하에 증발시키고, 잔류물을 물(15 ㎖)에 용해시키고 에테르(2x15 ㎖)로 세척하여 과량의 벤질알콜 출발물질을 제거하였다. 이어, 용매를 감압하에 증발시키고 생성된 투명한 오일을 장시간 고진공 건조하여 무색 고체로 변화시켜 0.18 그램(30%)의 최종 생성물을 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00010
벤질 포스페이트(GS-2)의 합성:
벤질 포스페이트의 일반적 합성을 아래 반응식 2에 나타내었다:
Figure 112005076601706-PCT00011
디-tert-부틸, 벤질 포스페이트의 제조: 1H-테트라졸 용액(아세토니트릴중 0.45M, 20 ㎖, 9 밀리몰, 3 당량)을 무수 THF(3 ㎖)중의 디-tert-부틸 디이소프로필 포스포르아미다이트(0.95 ㎖, 0.83 그램, 3 밀리몰, 1 당량) 및 벤질 알콜(0.34 ㎖, 3.3 밀리몰, 1.1 당량)의 교반 용액에 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 20℃ 에서 15 분동안 교반한 후, -40℃로 냉각시켰다(드라이 아이스/아세토니트릴에 의해). 반응 온도를 0 ℃ 이하로 유지하면서 디클로로메탄(DCM)(4 ㎖)중의 85% mCPBA(1 ㎖ 디클로로메탄중 0.81 그램, 4 밀리몰, 1.3 당량)의 용액을 신속히 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 가온하고, 20 ℃에서 5 분간 교반한 후, 10% 수성 NaHSO3(10 ㎖)를 첨가하고, 혼합물을 추가로 10분간 교반하였다. 그후, 혼합물을 에테르(70 ㎖)로 추출하고, 수성상을 버렸다. 에테르성 상을 10% 수성 NaHSO3(10 ㎖)(2x20㎖), 5% 포화 수성 NaHSO3(2x20 ㎖)로 세척하고 황산나트륨상에서 건조시키고 여과하였다. 유기층을 증발시키고, 잔류물을 용리액으로서 EtOAc/헥산 1:15의 혼합물을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 정제하여 생성물 (디-tert-부틸, 벤질 포스페이트)과 출발 물질의 혼합물을 수득하였고, 이 혼합물은 추가로 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112005076601706-PCT00012
벤질 포스페이트의 제조: HCl(디옥산중 4 M, 2 ㎖, 8 밀리몰, 2.6 당량) 및 디옥산(6㎖)의 용액을 수득된 디-tert-부틸, 벤질 포스페이트에 20℃에서 첨가하고, 반응 혼합물을 TLC에 의해 모니터링하였다. 가수분해가 완료되었을 때, 디옥산을 감압하에 증발시키고, 잔류물을 물(15 ㎖)에 용해시키고 에테르(2x15 ㎖)로 세척하여 과량의 벤질알콜 출발물질을 제거하였다. 이어, 용매를 감압하에 증발시 키고 생성된 투명한 오일을 장시간 고진공 건조하여 무색 고체로 변화시켜 0.17 그램(30%)의 최종 생성물을 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00013
3-피리딜메틸 포스페이트(GS-3)의 합성:
3-피리딜메틸 포스페이트의 일반적 합성을 아래 반응식 3에 나타내었다:
Figure 112005076601706-PCT00014
디-tert-부틸, 3-피리딜메틸 포스페이트의 제조: 1H-테트라졸 용액(아세토니트릴중 0.45M, 20 ㎖, 9 밀리몰, 3 당량)을 무수 THF(3 ㎖)중의 디-tert-부틸 디이소프로필 포스포르아미다이트(0.95 ㎖, 0.83 그램, 3 밀리몰, 1 당량) 및 3-피리딜메탄올(0.31 ㎖, 3.3 밀리몰, 1.1 당량)의 교반 용액에 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 20℃에서 15 분동안 교반한 후 이 혼합물을 -40℃로 냉각시켰다(드라이 아이스/아세토니트릴에 의해). 반응 온도를 0 ℃ 이하로 유지하면서 DMC(4 ㎖)중의 85% mCPBA(1 ㎖ DMC중 0.81 그램, 4 밀리몰, 1.3 당량)의 용액을 신속히 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 가온하고, 20 ℃에서 5 분간 교반한 후, 10% 수성 NaHSO3(10 ㎖)를 첨가하고, 혼합물을 추가로 10분간 교반하였다. 그후, 혼합물을 에테르(70 ㎖)로 추출하고, 수성상을 버렸다. 에테르성 상을 10% 수성 NaHSO3(2x20㎖), 5% 포화 수성 NaHSO3(2x20 ㎖)로 세척하고 황산나트륨상에서 건조시키고 여과하였다. 유기 여액을 증발시키고, 잔류물을 용리액으로서 CHCl3/헥산 1:1의 혼합물을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 정제하여 디-tert-부틸, 3-피리딜메틸 포스페이트 및 출발 물질의 혼합물을 수득하였고, 이 혼합물은 추가로 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112005076601706-PCT00015
3-피리딜메틸 포스페이트의 제조: HCl(디옥산중 4 M, 2 ㎖, 8 밀리몰, 2.6 당량) 및 디옥산(6㎖)의 용액을 수득된 디-tert-부틸, 3-피리딜메틸 포스페이트에 20℃에서 첨가하고, 반응 혼합물을 TLC에 의해 모니터링하였다. 가수분해가 완료되었을 때, 디옥산을 감압하에 증발시키고, 잔류물을 물(15 ㎖)에 용해시키고 에테르(2x15 ㎖)로 세척하였다. 그후, 용매를 감압하에 증발시켜 0.19그램(30%)의 최종 생성물을 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00016
3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트(GS-21)의 합성:
아래 반응식 4에 나타낸 GS-21의 일반적 합성 방법 및 최종 생성물의 정제 프로토콜을 설계 및 실시하였다. 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트(GS-21)을 8-단계의 합성에 의해 총 5%의 수율로 수득하였다. 상응하는 트리플루오로아세트산 염을 또한 제조하였다.
Figure 112005076601706-PCT00017
이하에 설명되고 반응식 5에 나타낸 바와 같이, 벤질 알콜 중간체(반응식 4 참조)는 저렴한 출발물질 트리메틸 1,3,5-벤젠트리카복실레이트로부터 4 단계에서 수득가능한 중요한 중간체로서 확인되었다.
Figure 112005076601706-PCT00018
그후, 죤스(Johns)의 방법에 따라 테트라졸의 존재하에 디-tert-부틸 디이소프로필 포스포르아미다이트와 알콜의 반응에 의해 포스페이트 부분을 도입하였다(Tetrahedron Lett . 1988, 29, 2369-2372). 생성된 포스파이트의 분리없이 m-클로로퍼벤조산(mCPBA)으로 즉시 산화시켜 상응하는 포스페이트 에스테르를 수득하였다. 조절된 상태하에 트리플루오로아세트산을 사용하여 아민과 포스페이트를 포괄적으로 탈보호하였다. 그후, 물질은 트리플루오로아세테이트 염으로서 수득되었다. 아래 반응식 6에 나타낸 바와 같이, 트리플루오로아세테이트 염을 이온-교환 수지로 처리하기 전에 재결정화시켜 전형적으로 약 90%(HPLC에 의한 AUC)의 적정 순도를 가진 목적하는 생성물을 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00019
다음은 합성의 상세한 설명이다:
1,3,5-트리스(하이드록실메틸)벤젠의 제조: 오버헤드 교반기, 첨가 깔때기 및 환류냉각기가 장착된 3-리터의 둥근-바닥 플라스크에 질소 대기하에 리튬 알루미늄 하이드리드(49.7 그램, 1.31 몰) 및 무수 THF(500 ㎖)를 채워 넣었다. 생성된 현탁액을 서서히 가열환류시키고, 온화하게 환류시키면서 무수 THF(1.0 리터)중 트리메틸-1,3,5-벤젠트리카복실레이트(100.0 그램, 0.40 몰)의 용액을 적가하였다(3 시간). 생성된 회색 현탁액을 추가의 7 시간동안 환류하에 교반한 다음, 외부 아이스-물 배쓰(bath)에서 냉각시켰다. 물(50 ㎖, 45 분), 이어 15% NaOH(50 ㎖, 저속 스트림) 및 마지막으로 다시 물(150 ㎖, 저속 스트림)을 적가하여 과량의 리튬 알루미튬 하이드리드를 가수분해시켰다. 생성된 현탁액을 주위 온도에서 14 시간동안 교반하였다. 고체를 여과해내고, 여액을 고진공하에서 농축하여 무색의 오일을 수득하고 서서히 고체화시켜 백색 고체로서 1,3,5-트리스(하이드록실메틸)벤 젠(62.3 그램, 94%)을 수득하였다. 도 4a-b에 나타낸 1H NMR 및 13C NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다.
3,5-비스(브로모메틸)벤질알콜의 제조: 자석 교반 바아(bar) 및 첨가 깔때기가 장착된 2-리터 둥근바닥 플라스크에 1,3,5-트리스(하이드록실메틸)벤젠(33.7 그램, 0.20 몰) 및 무수 아세토니트릴(750 ㎖)을 채워 넣었다. 생성된 현탁액에 교반하면서 브로모트리메틸실란(TMSBr)(979.0 ㎖, 0.60 몰)을 저속 스트림으로써 첨가하였다. 백색 슬러리가 갈색의 점액성으로 변했다. 그후, 반응 혼합물을 25분간 40℃로 가열하여 투명한 용액을 얻었다. 반응을 TLC 분석(90:10 메틸렌 클로라이드/메탄올, UV에 의한 가시화, 출발물질 R f 0.07, 생성물 R f 0.77)에 의해 완료된 것으로 판단하였다. 용매를 감압하에 제거하여 갈색 페이스트를 수득하였다. 조 물질을 컬럼 크로마토그래피(실리카 겔, 0-5% MeOH/CH2Cl2)에 의해 정제하였다. 3,5-비스(브로모메틸)벤질알콜(33.5 그램, 57%)을 백색 고체로서 수득하였다. 도 5a-b에 나타낸 1H NMR 및 13C NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다.
3,5-비스(시아노메틸)벤질알콜의 제조: 오버헤드 교반기, 첨가 깔때기 및 환류냉각기가 장착된 1-리터의 둥근-바닥 플라스크에 3,5-비스(브로모메틸)벤질알콜(33.1 그램, 0.11 몰) 및 메탄올(400 ㎖)을 채워 넣었다. 생성된 투명한 용액을 가열환류시켰다. 수중(25㎖) 소듐 시아나이드(16.2 그램, 0.33몰)의 용액을 천천히 첨가하였다. TLC분석(95:5 메틸렌 클로라이드/메탄올, UV에 의한 가시화, 출발물질 R f 0.62, 생성물 R f 0.38)에 의해 반응이 완료된 것으로 판단되기 전까지 환류하에 6 시간동안 계속 가열하였다. 반응 혼합물을 주위온도로 냉각시키고 용매를 감압하에 제거하여 갈색 페이스트를 수득하였다. 이것을 MTBE(6x100 ㎖)로 분쇄하였다. MTBE 추출액을 모으고 용매를 감압하에 제거하였다. 이렇게 하여 수득된 황색 오일을 컬럼 크로마토그래피(실리카 겔, 0-5% MeOH/CH2Cl2)에 의해 정제하였다. 3,5-비스(시아노메틸)벤질알콜(18.7 그램, 89%)을 엷은 갈색 오일로 수득하였고, 이것은 서서히 왁스성 백색 오일로 변했다. 샘플 1-그램을 취하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여 정제된 샘플을 수득하였다. 도 6a-b에 나타낸 1H NMR 및 13C NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다.
3,5-비스(아미노에틸)벤질알콜의 제조: 3,5-비스(시아노메틸)벤질알콜(8.0 그램, 0.04 몰)의 샘플을 세 부분으로 나누고, 각각 2.5- 내지 3.0-그램 부분을 별도의 500-㎖ Parr 보틀에 채운 다음, 에탄올(100 ㎖) 및 수성 NaOH(5 ㎖의 물중 1.2 그램)을 채웠다. 생성된 용액에 라니 Ni (수중 50 % 현탁액, 1.2 그램)을 첨가하였다. 혼합물을 Parr 교반기상에서 30 psi로 수소화시켰다. 반응을 1H NMR에 의해 모니터링하고 3 시간후 종료시켰다. 촉매를 규조토의 패드상에서 여과하고, 규조토 패드를 에탄올(200 ㎖)로 세척하였다. 3개의 반응물 모두로부터의 여액을 모아 용매를 감압하에 제거하여 3,5-비스(아미노에틸)벤질알콜을 (14.16 그램)의 갈색 페이스트로 수득하였다. 도 7에 나타낸 생성물의 1H NMR 스펙트럼은 25% (w/w) 에탄올의 존재를 나타낸다. 샘플을 고진공하에 오랜 시간동안 건조시켰지만 에탄올 함량의 주목할만한 변화는 관찰되지 않았다. 이 물질을 임의의 추가의 정제없이 합성의 다음 단계에 사용하였다.
3,5-비스(tert-부톡시카보닐아미노에틸)벤질알콜의 제조: 자석 교반 바아, 온도계 및 가스 유입 어댑터가 장착된 삼목 3-리터 둥근-바닥 플라스크에 2N 수성 NaOH(590 ㎖) 및 THF(590 ㎖)에 용해시킨 3,5-bis(아미노에틸)-1-하이드록시메틸벤질알콜(29.4 그램)을 채워 넣었다. 교반된 혼합물에 디-tert-부틸 디카보네이트(59.4 그램, 272 밀리몰)을 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 45℃에서 4 시간동안 가열하였다. 생성된 용액을 주위온도로 냉각시키고, 휘발성 유기물을 진공에 의해 제거하였다. 생성된 수 혼합물에 메탄올(600 ㎖)을 첨가하였다. 카바메이트를 유지하면서 tert-부톡시카보네이트 부분을 선택적으로 가수분해하도록 교반된 용액을 45℃에서 2일간 가열하였다. 주위온도로 냉각시킨 후, 용액으로부터 휘발성 물질을 제거하고, 수성 혼합물을 클로로포름(3x600 ㎖)으로 추출하였다. 유기층을 모아 염수(600 ㎖)로 세척한 다음 농축시켰다. 고진공하에서 건조시킨후, 조 3,5-비스(tert-부톡시카보닐아미노에틸)벤질알콜(24.88 그램)을 67% 수율로 회백색 고체로서 수득하였다. 도 8에 나타낸 1H NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다. 조 물질은 추가의 정제없이 사용되었다.
보호된 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질포스페이트의 제조: 자석 교반 바아 및 첨가 깔때기가 장착된 500-㎖ 둥근-바닥 플라스크에 3,5-비스(tert-부톡시카보닐아미노에틸)벤질알콜(2.3 그램, 0.0058 몰) 및 무수 메틸렌 클로라이드(45 ㎖)를 채워 넣었다. 생성된 용액을 아이스-물 배쓰에서 대략 5℃로 냉각시켰다. 무수 아세토니트릴(45 ㎖)중 디-tert-부틸디이소프로필포스포르아미다이트(4.5 ㎖, 0.0144 몰)의 용액을 저속 스트림으로 첨가 깔때기로부터 첨가하였다. 이어, 무수 아세토니트릴/무수 메틸렌 클로라이드의 1:1 혼합물(90 ㎖)중 테트라졸(1.0 그램, 0.0144 mol)의 용액을 천천히(15 분) 첨가하였다. 생성된 백색의 현탁액을 약 5℃에서 1 시간동안 교반하고, TLC 분석(95:5 클로로포름/이소프로필 알콜, 닌하이드린 염색에 의한 가시화, 출발물질 R f 0.23, 생성물 R f 0.30)에 의해 반응의 종결을 판단하였다. 용매를 감압하에 제거하여 페이스트를 수득하고, 무수 메틸렌 클로라이드(75 ㎖)에 용해시킨 다음 드라이 아이스/아세토니트릴 배쓰에서 냉각시켰다. 무수 메틸렌 클로라이드(50 ㎖)중의 mCPBA(1.3 그램, 0.0144 몰)의 용액을 모두 한꺼번에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 1 시간동안 교반하고, 주위온도로 가온한 다음(1 시간), 추가로 30분간 교반하였다. 그후, 반응 혼합물을 소듐 티오설페이트(100 ㎖)의 1.0M 수용액 및 포화 소듐 바이카보네이트(2x 100 ㎖)로 연속적으로 세척하 였다. 유기 추출액을 무수 황산나트륨상에서 건조시키고 여과하였다. 용매를 감압하에 제거하여 조 포스페이트를 황색 오일로서 수득한 다음, 컬럼 크로마토그래피(실리카 겔, 0-5% MeOH/CH2Cl2)에 의해 정제하였다. 보호된 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트(2.1 그램, 61%)를 점성의 무색 오일로서 수득하였다. 도 9a-c에 나타낸 그의 1H NMR, 13C NMR 및 31P NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다.
3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트 TFA 염의 제조: 자석 교반 바가 장착된 250-㎖ 둥근-바닥 플라스크에 보호된 포스페이트(2.9 그램, 0.0049 몰), 무수 디클로로메탄(30 ㎖) 및 트리플루오로아세트산(30 ㎖)을 채워 넣었다. 생성된 투명한 용액을 주위온도에서 3시간동안 교반하였다. 1H NMR 및 31P NMR 분석에 의해 반응의 종결을 판단하였다. 감압하에 용매를 제거하여 점성의 오렌지색 오일을 수득하였고, 이를 메탄올(7.5 ㎖)에 용해시킨 다음, 교반하면서 디에틸에테르(500 ㎖)에 첨가하여 생성물의 침전물을 수득하였다. 생성된 슬러리를 주위온도에서 1 시간동안 교반한 다음, 고체를 침전시켰다. 투명한 용액을 상부에서 따라내고, 생성물을 에테르(2x100 ㎖)로 분쇄하였다. 매회 고체를 침전시키고, 투명한 용액을 따라내었다. 생성물을 마지막으로 진공오븐에서 55℃로 108 시간, 이어 추가로 65℃에서 192 시간동안 건조시켜 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트 TFA 염(1.78 그램, 71%)을 백색 고체로서 수득하였다. 도 10a-c에 나타낸 그의 1H NMR, 13C NMR 및 31P NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다. 1H NMR 스펙트럼은 생성물중 8.5 %(w/w)의 에테르의 존재를 나타내었다. 이 에테르는 제거하기 매우 어려운 것으로 판명되었고, 이 물질은 흡습성을 특징으로 하였다. 도 10d에 나타낸 생성물의 질량 스펙트럼은 m/z 275 [C11H19N204P + H]+에서 분자 피크를 나타내었다.
3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트 (GS-21)의 제조: 오버헤드 기계적 교반기, 온도계, 1-리터 균압 첨가 깔때기 및 가스 유입 어댑터가 장착된 삼목 5-리터 둥근 바닥 플라스크에 질소 대기하에 무수 디클로로메탄(1 ℓ)중 3,5-비스(tert-부톡시카보닐아미노에틸)벤질 알콜(24.88 그램, 63.15 밀리몰)의 용액을 채워넣었다. 이 혼합물을 아이스/염수 배쓰를 사용하여 냉각시켰다. 무수 아세토니트릴(1 ℓ)중 디-tert-부틸 디이소프로필포스포르아미다이트(49.8 ㎖, 157.9 밀리몰)을 반응온도가 6℃ 이하로 유지되도록 하는 속도로 균압 첨가 깔때기를 통해 첨가하였다. 테트라졸(아세토니트릴중 0.45 M 용액 351 ㎖, 157.9 밀리몰)을 무수 아세토니트릴(150 ㎖) 및 무수 디클로로메탄(500 ㎖)으로 희석시키고, 반응온도가 6℃ 이하로 유지되도록 하는 속도로 균압 첨가 깔때기를 통해 첨가하였다. 첨가완료후, 플라스크를 냉각 배쓰에 두고 반응 혼합물을 1 시간동안 교반하였다. 그후, 플라스크를 드라이 아이스/아세토니트릴 배쓰에 의해 -35℃로 냉각시켰다. 무수 디클로로메탄(500 ㎖)중 3-클로로퍼옥시-벤조산(18.4 그램, 82.1 밀리몰)의 용액을 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 주위온도로 가온시킨 후, 2 시간동안 교반하였 다. 이 용액을 물(1.5 리터)중 Na2S203(20 그램) 및 K2CO3(50 그램)의 용액에 부었다. 생성된 2상 혼합물의 pH는 11이었다. 15분 교반후, 휘발성 유기물질을 진공하에 제거하고, 수층을 클로로포름(4x750 ㎖)으로 추출하였다. 유기층을 모아 황산마그네슘상에서 건조시키고, 여과 및 농축하여 황색 오일(69 그램)을 수득하였다. 조 물질을 컬럼 크로마토그래피(실리카 겔, MTBE/헵탄, 6:4)에 의해 정제하였다. 생성물을 함유하는 혼합 분획물을 혼합하고 농축하여 엷은 황색 오일(32.6 그램)을 수득하였다. 28.6-그램의 오일 부분을 디클로로메탄(287 ㎖, 10 부피)에 용해시키고, 500-㎖ 균압 첨가 깔때기 및 자석 교반 바아가 장착된 1-리터 둥근-바닥 플라스크에 채워 넣었다. 트리플루오로아세트산(287 ㎖, 10 부피)를 균압 첨가 깔때기를 통해 신속히 첨가하였다. 생성된 용액을 5 시간동안 교반하였다. 농축 및 고압하에 밤새 건조시킨후, 진한 오렌지색 오일(37.88 그램)을 수득하였다. 잔류물을 물(57 ㎖, 1.5 부피)에 용해시키고, 교반된 메탄올(90 부피)에 적가하여 침전을 수득하였다. 30 분간 교반한 후, 고체를 1 시간동안 침전시키고, 액체를 따라 내었다. 남아있는 액체를 진공하에 제거하여 13.72 그램의 고체를 수득하였다. 이 물질을 물(68 ㎖, 5 부피)에 용해시키고 Dowex 50WX8-200 이온-교환 수지(137 그램)에 부하하였다(loaded). 컬럼을 물(550 ㎖, 40 부피)로 세척하였다. 생성물을 3:1 MeOH/수성 NH40H(2 리터, 145 부피)로 용리시켰다. 메탄올 분획을 감압하에 농축하여 회백색 고체를 수득하였다. 고체를 최소량의 물에 용해시키고 교반된 메탄올(40 부피)에 첨가하였다. 침전물을 여과를 통해 수집하고 진공하에 밤새 건 조시켰다. 생성된 분말을 물(7 부피)로 분쇄하였다. 여과 및 진공하에 건조후, 최종 생성물(2.0 그램)을 백색 분말로서 수득하였다. 여액을 농축하고 잔류물을 물(5 부피)로 분쇄하였다. 여과 및 진공하에 건조후, 생성물의 두 번째 크롭(0.9 그램)을 수득하였다. 이 둘을 모아 10 분동안 혼련하였다. 3,5-비스(2-아미노에틸)벤질 포스페이트(GS-21)가 백색 분말로서 수득되었다. 도 11a-c에 나타낸 생성물의 1H NMR, 31P NMR 및 13C NMR 스펙트럼은 지정된 구조와 일치하였다. 도 11d에 나타낸 질량 스펙트럼은 m/z 275 [C11H19N204P + H]+에서 분자 피크를 나타내었다. 도 11e에 나타낸 HPLC 크로마토그램(상술한 방법 A를 사용하여 수득됨)은 순도 96.7%의 생성물을 나타냈다. 최종 생성물은 비흡습성을 띠었다.
동일한 방법을 사용하여 신규 화합물 GS-4 및 GS-5을 다음과 같이 합성하였다:
3-(구아니디노메틸)벤질 포스페이트(GS-4)의 합성:
트리플루오로아세트산 염으로서의 GS-4의 일반적인 합성을 아래 반응식 7에 나타내었다:
Figure 112005076601706-PCT00020
3-(아미노메틸)벤질알콜의 제조: THF중 3-(하이드록시메틸)벤조니트릴의 용액을 질소 대기하에 격렬히 교반하면서 THF중 LiAlH4의 환류 용액에 천천히 첨가하였다. 이 용액을 밤새 가열환류시킨 후, 물을 천천히 적가하여 반응을 퀀칭하였다(H2의 방출이 더이상 보이지 않을 때까지). THF를 감압하에 증발시키고, 에테르/산성수를 첨가하였다. 에테르 상을 버렸다. 수성상을 에테르로 세척하고 유기 상을 버렸다. 수성상의 pH가 pH 7에 도달할 때까지 NaOH를 첨가하였다. 이 용액을 THF로 3 회 추출하고, MgS04상에서 건조시킨 다음, 감압하에 증발시켜 약한 황색 잔류물을 수득하고, 이를 에틸 아세테이트로부터 출발하여 1:1 에틸 아세테이트:MeOH의 혼합물로 종료하는 구배 용리액을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 정제하여, 40% 수율로 중간체를 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00021
3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노메틸)벤질 알콜의 제조: 무수 DMF중 트리에틸아민, 3-(N,N'-비스(tert-부톡시카보닐)-S-메틸이소티오우레아 및 3-(아미노메틸)벤질알콜의 용액을 실온에서 밤새 교반하였다. 이어, 에테르/물 혼합물을 첨가하여 유기 층을 분리하였고, 수성 층은 에테르로 추출하였다. 유기 추출액을 모아 물로 세척하고 MgS04상에서 건조시킨 다음 감압하에 증발시켰다. 조 생성물을 헥산으로부터 출발하고 1:5 에틸 아세테이트:헥산의 혼합물로 종료하는 구배 용리액을 사용하여 플래쉬 크로마토그래피에 의해 85% 수율로 정제하였다.
Figure 112005076601706-PCT00022
디-tert-부틸, 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노메틸)벤질 포스페이트의 제조: 1H-테트라졸 용액(아세토니트릴중 0.45M, 20 ㎖, 9 밀리몰, 3 당량)을 무수 THF(3 ㎖)중의 디-tert-부틸 디이소프로필 포스포르아미다이트(1.42 ㎖, 1.24 그램, 4.5 밀리몰, 1.5 당량) 및 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노메틸)벤질 알콜(1 당량)의 교반 용액에 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 20℃에서 30 분동안 교반한 후 이 혼합 물을 -40℃로 냉각시켰다(드라이 아이스/아세토니트릴에 의해). 반응 온도를 0 ℃ 이하로 유지하면서 DMC(4 ㎖)중의 85% mCPBA(1.5 ㎖ DMC중 1.25 그램, 6.15 밀리몰, 2.0 당량)의 용액을 신속히 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 가온하고, 20 분간 교반한 후, 10% 수성 NaHSO3(10 ㎖)를 첨가하고, 혼합물을 추가로 5분간 교반하였다. 혼합물을 에테르(70 ㎖)로 추출하고, 수성상을 버렸다. 에테르성 상을 10% 수성 NaHSO3(2x20 ㎖) 및 포화 수성 NaHSO3(2x20 ㎖)로 세척하고 황산나트륨상에서 건조시키고 여과하였다. 유기 여액을 증발시키고, 잔류물을 에틸 아세테이트/헥산 1:9에서 1:5의 구배 용리액을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 정제하여 생성물 포스페이트 에스테르와 출발물질 벤질 알콜의 혼합물을 수득하고, 이 혼합물은 CHCl3:MeOH 30:1 에서 20:1의 구배 용리액을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 추가로 정제하여 순수한 디-tert-부틸, 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노메틸)벤질 포스페이트를 70%의 수율로 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00023
3-(구아니디노메틸)벤질 포스페이트, 트리플루오로아세트산 염의 제조: DCM중 25% 트리플루오로아세트산(TFA)의 용액을 20℃에서 디-tert-부틸, 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노메틸)벤질 포스페이트에 첨가하고, 반응 혼합물을 18 시간동안 교반하였다. 그후, 용매 및 TFA를 감압하에 증발시키고, 잔류물을 물에 용해시킨 다 음 에테르로 세척하였다. 이어, 용매를 감압하에 증발시켜 순수한 생성물을 60% 수율로 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00024
3-구아니디노벤질 포스페이트(GS-5)의 합성:
그의 트리플루오로아세트산 염으로서의 GS-5의 일반적인 합성을 아래 반응식 8에 나타내었다:
Figure 112005076601706-PCT00025
3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노)벤질 알콜의 제조: N,N'-비스(tert-부톡시카보닐)-S-메틸이소티오우레아(1.32 그램, 4.4 밀리몰, 1.1 당량), 염화수은(1.22 그램, 4.4 밀리몰, 1.1 당량) 및 트리에틸아민(1.72 ㎖, 12 밀리몰, 3 당량)의 용액을 무수 디메틸포름아미드(DMF)중의 3-아미노벤질 알콜(0.5 그램, 4 밀리몰, 1.0 당량)에 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 5 시간동안 교반하였다. 그후, 혼합물을 에테르/물로 추출하고, 유기층을 포화 수성 NH4Cl 및 염수로 세척하였다. 수층 은 에테르로 추출하였다. 에테르 용액을 모아 MgS04상에서 건조시키고 감압하에 증발시켰다. 조 생성물을 헥산에서 40:60 에틸 아세테이트:헥산의 구배 용리액을 사용하여 실리카 겔 상에서 플래쉬 크로마토그래피에 의해 정제하여, 중간체를 60%의 수율로 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00026
디-tert-부틸, 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노)벤질 포스페이트의 제조: 1H-테트라졸 용액(아세토니트릴중 0.45M, 18.4 ㎖, 8.3 밀리몰, 3 당량)을 무수 THF(3 ㎖)중의 디-tert-부틸 디이소프로필 포스포르아미다이트(1.13 ㎖, 3.6 밀리몰, 1.3 당량) 및 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노)벤질 알콜(1 그램, 2.8 밀리몰, 1 당량)의 교반 용액에 일부분으로 첨가하였다. 혼합물을 20℃에서 30 분동안 교반한 후 이 혼합물을 -40℃로 냉각시켰다(드라이 아이스/아세토니트릴에 의해). 반응 온도를 0 ℃ 이하로 유지하면서 DMC(4 ㎖)중의 85% mCPBA(1.5 ㎖ DMC중 0.85 그램, 4.20 밀리몰, 1.5 당량)의 용액을 신속히 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 가온하고, 20 분간 교반한 후, 10% 수성 NaHSO3(10 ㎖)를 첨가하고, 혼합물을 추가로 10분간 교반하였다. 혼합물을 에테르(50 ㎖)로 추출하고, 수성상을 버렸다. 에테르성 상을 10% 수성 NaHSO3(2x20㎖) 및 포화 수성 NaHSO3(2x20 ㎖)로 세척하고 MgSO4상에서 건조시키고 여과하였다. 용매를 증발시키고, 잔류물을 에틸 아세테이트/헥산 10:90 에서 30:70의 구배 용리액을 사용하여 실리카 겔 컬럼상에서 크로마토그래피에 의해 정제하여 보호된 생성물을 60% 수율로 수득하였다.
Figure 112005076601706-PCT00027
3-구아니디노벤질 포스페이트, 트리플루오로아세트산 염의 제조: DCM(4.5 ㎖)중 25% TFA(1.5 ㎖)의 용액을 20℃에서 디-tert-부틸, 3-(N,N'-비스-BOC-구아니디노)벤질 포스페이트(0.3 그램, 0.54 밀리몰, 1 당량)에 첨가하고, 반응 혼합물을 18 시간동안 교반하였다. 그후, 용매 및 TFA를 감압하에 증발시키고, 잔류물을 물에 용해시킨 다음 에테르로 세척하였다. 이어, 용매를 감압하에 증발시켜(동결건조기) 순수한 생성물을 40% 수율로 수득하였다(C10H13F3N3O6P; Mw = 359.2 그램/몰).
Figure 112005076601706-PCT00028
시험관내 억제 에세이:
예비 억제 에세이로, 공지된 화합물인 페닐 포스페이트, 피리독살 포스페이트, GS-1, GS-2 및 GS-3의 GSK-3 억제 활성을 상술한 바와 같이 조사하였다. 도 12에 나타낸 결과는 모든 시험 화합물이 GSK-3에 대해 억제 활성을 발휘하며, 피리딘의 포스페이트 유도체, 즉 피리독살 포스페이트 및 GS-3의 경우 페닐의 포스페이트 유도체(페닐 포스페이트, GS-1 및 GS-2)보다 더욱 활성적임을 나타낸다.
추가의 억제 에세이로, GS-1, GS-2, GS-3, GS-5 및 GS-21의 GSK-3 억제 활성을 조사하였다. 지정된 농도의 이들 화합물의 존재하에 GSK-3의 PGS-1 펩티드 기질 인산화능을 측정하였다. 도 13에 나타낸 결과는 억제제 없는 대조군 인큐베이션과 비교한 GSK-3 활성의 백분율을 나타내며, 2 개의 독립된 실험±SEM의 평균이고, 각각의 점은 3중으로 에세이하였다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 모든 시험 화합물은 GSK-3 활성 억제에 대해 고활성이었고(1-5mM의 IC50 값), GS-3 및 GS-5이 가장 활성인 화합물이다. 이들 결과는 환에 또는 거기에 인접하는 위치에 하나 이상의 질소원자의 존재가 새로 설계된 소분자의 GSK-3 억제 활성에 영향을 미칠 수 있는(향상시킬 수 있는) 특성임을 제시하는 것일 수 있다.
글루코스 흡수:
새로 설계된 화합물 GS-5 및 GS-21의 글루코스 흡수 촉진능을 상술된 바와 같이 마우스 일차 지방세포에서 조사하였다. 비처리 지방세포에서 관찰된 비교상의 [3H] 2-데옥시 글루코스 편입을 1 유닛으로 표준화하였고, GS-5 또는 GS-21로 처리한 지방세포에서 [3H] 2-데옥시 글루코스에 대해 수득된 값은 펩티드 대조군으로 처리한 세포에 대한 배수 활성(fold activation)로서 나타내었고, 이는 6개의 독립된 실험±SEM의 평균이고, 각각의 점은 삼중으로 에세이하였다.
도 14a(GS-5) 및 도 4b(GS-21)에 나타낸 결과는 GS-21이 5μM 및 0.5μM의 농도에서 글루코스 흡수율을 2.5배 및 1.7배로 각각 증가시켰음을 나타내는 것이다. 약간 감소된 효과는 GS-5의 존재하에 관찰되었으며, 이는 10μM의 농도에서글루코스 흡수율을 약 2-배 향상시켰다. 도 14a 및 14b에 추가로 나타낸 바와 같이, GS-5 및 GS-21에 의해 달성된 글루코스 흡수의 활성화는 100 nM 인슐린의 존재하에 달성된 것과 동등하였다. 이들 결과로부터, 인슐린 시그널링을 강화하고 당뇨병과 같은 GSK-3 매개 장애를 치료함에 있어서 인슐린 유사체로서 작용하게 하는 새로 설계된 이들 화합물의 능력이 추가로 입증된다.
표 2
Figure 112005076601706-PCT00029
Figure 112005076601706-PCT00030
Figure 112005076601706-PCT00031
Figure 112005076601706-PCT00032
표 3
Figure 112005076601706-PCT00033
Figure 112005076601706-PCT00034
Figure 112005076601706-PCT00035
Figure 112005076601706-PCT00036
명확하게 하기 위해 별도의 구체예의 문맥에 기술된 본 발명의 특징은 또한 하나의 구체예에 함께 제공될 수 있음이 인지될 것이다. 반대로, 요약하여 하나의 구체예의 문맥에 기술된 본 발명의 다양한 특징은 또한 별도로 또는 임의의 적합한 서브컴비네이션에 제공될 수 있다.
본 발명은 그의 특정 구체예와 함께 기술되었지만 다양한 대안, 수정 및 변형도 본 분야의 기술자에게 자명할 것이라는 것은 명백하다. 따라서, 첨부되는 청구범위의 정신 및 광범위한 범위내에 포함되는 모든 대안, 수정 및 변형도 포함시키고자 한다. 본 명세서에서 언급된 모든 공개 문헌, 특허 및 특허 출원은 이들 각각의 공개 문헌, 특허 및 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 이들 본 명세서에서 전체적으로 참고문헌으로서 인용되는 것까지도 본 명세서에서 전체적으로 참고문헌으로서 포함된다. 추가로, 본 명세서에서 참고 문헌의 인용 또는 확인은 상기 문헌이 본 발명의 선행 기술로서 이용가능하다는 것을 허가하는 것으로 이해되어서는 안된다.
참고문헌
Figure 112005076601706-PCT00037
Figure 112005076601706-PCT00038
Figure 112005076601706-PCT00039
Figure 112005076601706-PCT00040
Figure 112005076601706-PCT00041
Figure 112005076601706-PCT00042
Figure 112005076601706-PCT00043
Figure 112005076601706-PCT00044
Figure 112005076601706-PCT00045
SEQUENCE LISTING <110> Tel Aviv University Future Technology Development L.P. <120> GLYCOGEN SYNTHASE KINASE-3 INHIBITORS <130> <160> 4 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> GSK-3 recognition motif consensus <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> Ser or Thr <220> <221> misc_feature <222> (2)..(4) <223> Xaa can be any naturally occurring amino acid <220> <221> misc_feature <222> (5)..(5) <223> Phosphorylated Ser or Thr <400> 1 Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa 1 5 <210> 2 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Synthetic peptide <220> <221> MOD_RES <222> (7)..(7) <223> PHOSPHORYLATION <400> 2 Ile Leu Ser Arg Arg Pro Ser Tyr Arg 1 5 <210> 3 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 3 Ile Leu Ser Arg Arg Pro Ser Tyr Arg 1 5 <210> 4 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 4 Ile Leu Ser Arg Arg Pro Glu Tyr Arg 1 5 1

Claims (185)

  1. 하기 일반식을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염:
    Figure 112005076601706-PCT00046
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
    A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
    B는 일반식
    Figure 112005076601706-PCT00047
    의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
    D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바 메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 하이드라진, 아미노알킬 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택되고,
    단, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나는 질소원자이고/이거나 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹이며,
    단, 화합물은 피리독살 포스페이트가 아니다.
  2. 제 1 항에 있어서, GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서, A가 알킬인 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서, L이 인 원자인 화합물.
  5. 제 4 항에 있어서, 각각의 Q, G 및 D가 산소인 화합물.
  6. 제 4 항에 있어서, E가 하이드록시인 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 화합물.
  8. 제 7 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개가 질소원자인 화합물.
  9. 제 8 항에 있어서, X 및 Y가 각각 질소원자인 화합물.
  10. 제 8 항에 있어서, Z 및 W가 각각 질소원자인 화합물.
  11. 제 1 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 2 개가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  12. 제 11 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  13. 제 11 항에 있어서, 각각의 R3 및 R4가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  14. 제 1 항에 있어서, D가 소수성 부분인 화합물.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 소수성 부분이 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 지방산이 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 및 리놀렌산으로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  17. 제 5 항에 있어서, A가 알킬이고, 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자이며, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 아미노 부분이 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 및 이들의 임의의 배합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  19. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹이 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함하는 화합물.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 암모늄 이온을 포함하는 화합물.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 갖는 화합물.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 아미노산이 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  23. 제 1 항에 있어서, 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고, W가 질소원자인 화합물.
  24. 하기 일반식 (I)의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염:
    Figure 112005076601706-PCT00048
    일반식 (I)
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
    A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
    B는 일반식
    Figure 112005076601706-PCT00049
    의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
    D는 소수성 부분이며,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오 카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택된다.
  25. 제 24 항에 있어서, GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 화합물.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 소수성 부분이 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 지방산이 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 및 리놀렌산으로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  28. 제 24 항에 있어서, A가 알킬인 화합물.
  29. 제 24 항에 있어서, L이 인 원자인 화합물.
  30. 제 29 항에 있어서, 각각의 Q, G 및 D가 산소인 화합물.
  31. 제 29 항에 있어서, E가 하이드록시인 화합물.
  32. 제 24 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 화합물.
  33. 제 32 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개가 질소원자인 화합물.
  34. 제 33 항에 있어서, X 및 Y가 각각 질소원자인 화합물.
  35. 제 33 항에 있어서, Z 및 W가 각각 질소원자인 화합물.
  36. 제 32 항에 있어서, W가 질소원자인 화합물.
  37. 제 24 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  38. 제 37 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 2 개가 적어도 하나의 아미 노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  39. 제 38 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  40. 제 38 항에 있어서, 각각의 R3 및 R4가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  41. 제 30 항에 있어서, A가 알킬인 화합물.
  42. 제 41 항에 있어서, 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자인 화합물.
  43. 제 42 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2, R3 및 R4가 수소인 화합물.
  44. 제 41 항에 있어서, 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고, W가 질소원자인 화합물.
  45. 제 42 항에 있어서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 화합물.
  46. 제 37 항 내지 제 40 항 및 제 45 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분이 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 및 이들의 임의의 배합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  47. 제 37 항 내지 제 40 항 및 제 45 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹이 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함하는 화합물.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 암모늄 이온을 포함하는 화합물.
  49. 제 47 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 갖는 화합물.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 아미노산이 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체로 구성된 그룹중에서 선택되는 화합물.
  51. 활성성분으로서 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 하기 일반식을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염을 포함하는 약학조성물:
    Figure 112005076601706-PCT00050
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
    A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
    B는 일반식
    Figure 112005076601706-PCT00051
    의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
    D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택된다.
  52. 제 51 항에 있어서, A가 알킬인 약학조성물.
  53. 제 51 항에 있어서, L이 인 원자인 약학조성물.
  54. 제 53 항에 있어서, 각각의 Q, G 및 D가 산소인 약학조성물.
  55. 제 54 항에 있어서, E가 하이드록시인 약학조성물.
  56. 제 51 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 약학조성물.
  57. 제 56 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개가 질소원자인 약학조성물.
  58. 제 57 항에 있어서, X 및 Y가 각각 질소원자인 약학조성물.
  59. 제 57 항에 있어서, Z 및 W가 각각 질소원자인 약학조성물.
  60. 제 51 항에 있어서, D가 소수성 부분인 약학조성물.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 소수성 부분이 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택되는 약학조성물.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 지방산이 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 및 리놀렌산으로 구성된 그룹중에서 선택되는 약학조성물.
  63. 제 54 항에 있어서, A가 알킬인 약학조성물.
  64. 제 63 항에 있어서, 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자인 약학조성물.
  65. 제 64 항에 있어서, 각각의 D, R1, R2, R3 및 R4가 수소인 약학조성물.
  66. 제 64 항에 있어서, D가 알킬이고, 각각의 R1, R2, R3 및 R4가 수소인 약학조성물.
  67. 제 63 항에 있어서, 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고 W가 질소원자인 약학조성물.
  68. 제 51 항 내지 제 67항중 어느 한 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 약학조성물.
  69. 제 68 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4중 적어도 2 개가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 약학조성물.
  70. 제 69 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 약학조성물.
  71. 제 69 항에 있어서, 각각의 R3 및 R4가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 약학조성물.
  72. 제 68 항 내지 제 71 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분이 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 및 이들의 임의의 배합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 약학조성물.
  73. 제 68 항 내지 제 71 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹이 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함하는 약학조성물.
  74. 제 73 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 암모늄 이온을 포함하는 약학조성물.
  75. 제 73 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 그룹이 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 갖는 약학조성물.
  76. 제 75 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 아미노산이 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체로 구성된 그룹중에서 선택되는 약학조성물.
  77. 제 51 항에 있어서, GSK-3 활성과 관련된 생물학적 상태의 치료에 사용하기 위해 포장재(packaging material)안에 팩킹되고 포장재의 위 또는 그 안의 인쇄물로 식별되는 약학조성물.
  78. 제 77 항에 있어서, 상기 생물학적 상태가 비만증, 비-인슐린 의존성 당뇨병, 인슐린-의존성 상태, 정동장애, 신경변성 질환 또는 장애 및 정신병적 질환 또는 장애로 구성된 그룹중에서 선택되는 약학조성물.
  79. 제 78 항에 있어서, 상기 정동장애가 단극성 장애 및 양극성 장애로 구성된 그룹중에서 선택되는 약학조성물
  80. 제 79 항에 있어서, 상기 단극성 장애가 우울증인 약학조성물.
  81. 제 79 항에 있어서, 상기 양극성 장애가 조울증인 약학조성물.
  82. 제 78 항에 있어서, 상기 신경변성 장애가 뇌허혈, 뇌중풍, 외상성 뇌손상 및 박테리아 감염으로 구성된 그룹중에서 선택되는 경과로부터 야기되는 약학조성물.
  83. 제 78 항에 있어서, 상기 신경변성 장애가 만성 신경변성 장애인 약학조성물.
  84. 제 83 항에 있어서, 상기 만성 신경변성 장애가 알츠하이머병, 헌팅톤병, 파킨슨병, AIDS 관련 치매, 근위축성 측삭 경화증(AML) 및 다발경화증으로 구성된 그룹중에서 선택된 질환으로부터 야기되는 약학조성물.
  85. 제 51 항에 있어서, GSK-3의 활성을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 추가의 활성성분을 추가로 포함하는 약학조성물.
  86. 제 85 항에 있어서, 상기 추가의 활성성분이 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 약학조성물.
  87. 제 85 항에 있어서, 상기 추가의 활성성분이 GSK-3의 발현을 하향조절(downregulating)할 수 있는 약학조성물.
  88. GSK-3를 발현하는 세포를 억제 유효량의 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 하 기 일반식을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염과 접촉시키는 것을 포함하여 GSK-3의 활성을 억제하는 방법:
    Figure 112005076601706-PCT00052
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
    A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
    B는 일반식
    Figure 112005076601706-PCT00053
    의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
    D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택된다.
  89. 제 88 항에 있어서, A가 알킬인 방법.
  90. 제 88 항에 있어서, L이 인 원자인 방법.
  91. 제 90 항에 있어서, 각각의 Q, G 및 D가 산소인 방법.
  92. 제 91 항에 있어서, E가 하이드록시인 방법.
  93. 제 88 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 방법.
  94. 제 93 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개가 질소원자인 방법.
  95. 제 94 항에 있어서, X 및 Y가 각각 질소원자인 방법.
  96. 제 94 항에 있어서, Z 및 W가 각각 질소원자인 방법.
  97. 제 88 항에 있어서, D가 소수성 부분인 방법.
  98. 제 97 항에 있어서, 상기 소수성 부분이 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  99. 제 98 항에 있어서, 상기 지방산이 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 및 리놀렌산으로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  100. 제 91 항에 있어서, A가 알킬인 방법.
  101. 제 100 항에 있어서, 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자인 방법.
  102. 제 101 항에 있어서, 각각의 D, R1, R2, R3 및 R4가 수소인 방법.
  103. 제 101 항에 있어서, D가 알킬이고, 각각의 R1, R2, R3 및 R4가 수소인 방법.
  104. 제 100 항에 있어서, 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고 W가 질소원자인 방법.
  105. 제 88 항 내지 제 104 항중 어느 한 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 방법.
  106. 제 105 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4중 적어도 2 개가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 방법.
  107. 제 106 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 방법.
  108. 제 106 항에 있어서, 각각의 R3 및 R4가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 방법.
  109. 제 105 항 내지 제 108 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분이 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 및 이들의 임의의 배합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  110. 제 105 항 내지 제 108 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹이 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함하는 방법.
  111. 제 110 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 암모늄 이온을 포함하는 방법.
  112. 제 110 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 그룹이 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 갖는 방법.
  113. 제 112 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 아미노산이 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  114. 제 88 항에 있어서, 상기 활성이 인산화 활성 및/또는 자기인산화 활성인 방법.
  115. 제 88 항에 있어서, 상기 접촉이 시험관내에서 수행되는 방법.
  116. 제 88 항에 있어서, 상기 접촉이 생체내에서 수행되는 방법.
  117. 제 88 항에 있어서, 상기 세포를 GSK-3의 활성을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 추가의 활성성분과 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  118. 제 117 항에 있어서, 상기 추가의 활성성분이 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 방법.
  119. 제 117 항에 있어서, 상기 추가의 활성성분이 GSK-3의 발현을 하향조절할 수 있는 방법.
  120. 인슐린 반응성 세포를 유효량의 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 하기 일반식 을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염과 접촉시키는 것을 포함하여 인슐린 시그널링을 강화시키는 방법:
    Figure 112005076601706-PCT00054
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
    A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
    B는 일반식
    Figure 112005076601706-PCT00055
    의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
    D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택된다.
  121. 제 120 항에 있어서, A가 알킬인 방법.
  122. 제 120 항에 있어서, L이 인 원자인 방법.
  123. 제 122 항에 있어서, 각각의 Q, G 및 D가 산소인 방법.
  124. 제 122 항에 있어서, E가 하이드록시인 방법.
  125. 제 120 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 방법.
  126. 제 125 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개가 질소원자인 방법.
  127. 제 126 항에 있어서, X 및 Y가 각각 질소원자인 방법.
  128. 제 126 항에 있어서, Z 및 W가 각각 질소원자인 방법.
  129. 제 120 항에 있어서, D가 소수성 부분인 방법.
  130. 제 129 항에 있어서, 상기 소수성 부분이 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  131. 제 130 항에 있어서, 상기 지방산이 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 및 리놀렌산으로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  132. 제 123 항에 있어서, A가 알킬인 방법.
  133. 제 132 항에 있어서, 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자인 방법.
  134. 제 133 항에 있어서, 각각의 D, R1, R2, R3 및 R4가 수소인 방법.
  135. 제 133 항에 있어서, D가 알킬이고, 각각의 R1, R2, R3 및 R4가 수소인 방법.
  136. 제 132 항에 있어서, 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고 W가 질소원자인 방법.
  137. 제 120 항 내지 제 136 항중 어느 한 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 방법.
  138. 제 137 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4중 적어도 2 개가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 방법.
  139. 제 138 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 방법.
  140. 제 138 항에 있어서, 각각의 R3 및 R4가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 방법.
  141. 제 137 항 내지 제 140 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분이 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 및 이들의 임의의 배합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  142. 제 137 항 내지 제 140 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹이 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함하는 방법.
  143. 제 142 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 암모늄 이온을 포함하는 방법.
  144. 제 142 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 그룹이 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 갖는 방법.
  145. 제 144 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 아미노산이 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  146. 제 120 항에 있어서, 상기 세포를 인슐린과 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  147. 제 120 항에 있어서, 상기 접촉이 시험관내에서 수행되는 방법.
  148. 제 120 항에 있어서, 상기 접촉이 생체내에서 수행되는 방법.
  149. 치료학적 유효량의 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 하기 일반식을 가진 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염을 이를 필요로 하는 대상에게 투여하는 것을 포함하여 GSK-3의 활성과 관련된 생물학적 상태를 치료하는 방법:
    Figure 112005076601706-PCT00056
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W는 각각 독립적으로 탄소원자 또는 질소원자이고;
    A는 알킬이거나 존재하지 않으며;
    B는 일반식
    Figure 112005076601706-PCT00057
    의 음으로 하전된 그룹(여기서, L은 인 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 브롬 원자 및 탄소원자로 구성된 그룹중에서 선택되며; Q, G 및 D는 각각 독립적으로 산소 및 황으로 구성된 그룹중에서 선택되고; E는 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 카보닐, 티오카보닐, O-카복시, 티오하이드록시, 티오알콕시 및 티오아릴옥시로 구성된 그룹중에서 선택되거나 존재하지 않는다)이고,
    D는 수소, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, O-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 소수성 부분으로 구성된 그룹중에서 선택되며,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 하나의 독립전자쌍, 알킬, 트리할로알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 할로, 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오하이드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아조, 설폰아미드, 카보닐, 케토에스테르, 티오카보닐, 에스테르, 에테르, 티오에테르, 티오카바메이트, 우레아, 티오우레아, O- 카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, C-카복시, 0-카복시, 설폰아미도, 트리할로메탄설폰아미도, 구아닐, 구아닐리노알킬, 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진 및 암모늄 이온으로 구성된 그룹중에서 선택된다.
  150. 제 149 항에 있어서, A가 알킬인 방법.
  151. 제 149 항에 있어서, L이 인 원자인 방법.
  152. 제 151 항에 있어서, 각각의 Q, G 및 D가 산소인 방법.
  153. 제 152 항에 있어서, E가 하이드록시인 방법.
  154. 제 149 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 하나가 질소원자인 방법.
  155. 제 154 항에 있어서, X, Y, Z 및 W 중 적어도 2 개가 질소원자인 방법.
  156. 제 155 항에 있어서, X 및 Y가 각각 질소원자인 방법.
  157. 제 155 항에 있어서, Z 및 W가 각각 질소원자인 방법.
  158. 제 149 항에 있어서, D가 소수성 부분인 방법.
  159. 제 158 항에 있어서, 상기 소수성 부분이 지방산 잔기, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 포화 알킬렌 사슬, 4 내지 30 개의 탄소원자를 가진 불포화 알킬렌 사슬, 아릴, 사이클로알킬 및 소수성 펩티드 서열로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  160. 제 159 항에 있어서, 상기 지방산이 미리스틴산, 라우린산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산, 아라키돈산, 리놀레산 및 리놀렌산으로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  161. 제 152 항에 있어서, A가 알킬인 방법.
  162. 제 161 항에 있어서, 각각의 X, Y, Z 및 W가 탄소원자인 방법.
  163. 제 162 항에 있어서, 각각의 D, R1, R2, R3 및 R4가 수소인 방법.
  164. 제 162 항에 있어서, D가 알킬이고, 각각의 R1, R2, R3 및 R4가 수소인 방법.
  165. 제 161 항에 있어서, 각각의 X, Y 및 Z가 탄소원자이고 W가 질소원자인 방법.
  166. 제 149 항 내지 제 165 항중 어느 한 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 방법.
  167. 제 166 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4중 적어도 2 개가 적어도 하나의 아미노 부분을 가진 그룹인 방법.
  168. 제 167 항에 있어서, 각각의 R1 및 R2가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 방법.
  169. 제 167 항에 있어서, 각각의 R3 및 R4가 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹인 방법.
  170. 제 166 항 내지 제 169 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노 부분이 구아니디노, 구아니디노알킬, 아미노, 아미노알킬, 하이드라진, 구아닐, 구아닐리노알킬, 및 이들의 임의의 배합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  171. 제 166 항 내지 제 169 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아미노산 부분을 가진 그룹이 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹을 포함하는 방법.
  172. 제 171 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹이 암모늄 이온을 포함하는 방법.
  173. 제 171 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 그룹이 양으로 하전된 아미노산의 측쇄로부터 유도된 화학 구조를 갖는 방법.
  174. 제 173 항에 있어서, 상기 양으로 하전된 아미노산이 아르기닌, 리신, 히스티딘, 프롤린 및 이들의 임의의 유도체로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  175. 제 149 항에 있어서, 상기 생물학적 상태가 비만증, 비-인슐린 의존성 당뇨병, 인슐린-의존성 상태, 정동장애, 신경변성 질환 또는 장애 및 정신병적 질환 또는 장애로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  176. 제 175 항에 있어서, 상기 정동장애가 단극성 장애 및 양극성 장애로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  177. 제 176 항에 있어서, 상기 단극성 장애가 우울증인 방법.
  178. 제 176 항에 있어서, 상기 양극성 장애가 조울증인 방법.
  179. 제 175 항에 있어서, 상기 신경변성 장애가 뇌허혈, 뇌중풍, 외상성 뇌손상 및 박테리아 감염으로 구성된 그룹중에서 선택되는 경과로부터 야기되는 방법.
  180. 제 175 항에 있어서, 상기 신경변성 장애가 만성 신경변성 장애인 방법.
  181. 제 180 항에 있어서, 상기 만성 신경변성 장애가 알츠하이머병, 헌팅톤병, 파킨슨병, AIDS 관련 치매, 근위축성 측삭 경화증(AML) 및 다발경화증으로 구성된 그룹중에서 선택된 질환으로부터 야기되는 방법.
  182. 제 175 항에 있어서, 상기 정신병적 장애가 정신분열병인 방법.
  183. 제 149 항에 있어서, GSK-3의 활성을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 추가의 활성성분을 대상에게 공투여하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  184. 제 183 항에 있어서, 상기 추가의 활성성분이 GSK-3의 활성을 억제할 수 있는 방법.
  185. 제 183 항에 있어서, 상기 추가의 활성성분이 GSK-3의 발현을 하향조절할 수 있는 방법.
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