用于治疗由衰老细胞介导的病症和用于治疗癌症的基于肽的蛋白酶体抑制剂制造技术

本发明专利技术的新蛋白酶体抑制剂是具有短线性氨基酸序列的基于肽的化合物。环状氧代或硫代基团与N末端氨基酸连接。蛋白质反应性亲电子基团，如环氧酮、氮丙啶基酮或β‑内酯与C末端氨基酸连接。在与靶细胞中的蛋白酶体复合物接触后，亲电子基团与蛋白酶体的结合口袋或活性位点中或附近的官能团反应，形成共价键，从而使蛋白酶体失活。可以筛选这些和其他蛋白酶体抑制剂的抑制活性和选择性消除衰老细胞或癌细胞的能力。可以开发具有必需活性的化合物以用于治疗诸如骨关节炎、眼科疾病、肺病和动脉粥样硬化之类的病症。

Peptide based proteasome inhibitors for the treatment of diseases mediated by aging cells and cancer

The new proteasome inhibitor of the invention is a peptide based compound with short-line amino acid sequence. Cyclic oxygen or thio groups are linked to N-terminal amino acids. Protein reactive electrophilic groups, such as epoxy ketone, aziridinyl ketone or \u03b2 - lactone, are linked to C-terminal amino acids. After contact with the proteasome complex in the target cell, the electrophilic group reacts with the functional group in or near the binding pocket or active site of the proteasome to form a covalent bond, thus inactivating the proteasome. The inhibitory activity of these and other proteasome inhibitors can be screened and the ability of selectively eliminating aging cells or cancer cells can be selected. Compounds with essential activity can be developed for the treatment of diseases such as osteoarthritis, ophthalmic diseases, pulmonary diseases and atherosclerosis.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于治疗由衰老细胞介导的病症和用于治疗癌症的基于肽的蛋白酶体抑制剂优先权本申请要求于2017年12月30日提交的美国临时专利申请62/612,411、62/612,414、62/612,416、62/612,417和62/612,418以及2018年5月25日提交的62/676,692的优先权。本申请还要求2018年12月28日提交的国际申请PCT/US2018/068003的优先权。上述申请通过引用整体并入本文以用于所有目的。
以下公开和要求保护的技术一般地涉及蛋白酶体的活性以及如何在靶细胞中抑制它们。特别地，本公开提供了适用于治疗由衰老细胞介导的病症和用于治疗癌症的新的蛋白酶体抑制剂家族。
技术介绍
衰老细胞的特征在于细胞不再具有复制能力但保留在起源组织中，从而引起衰老相关联的分泌表型(SASP)。本公开的前提是许多年龄相关病症由衰老细胞介导，并且在临床上可以利用从该病症或其周围的组织中选择性去除该细胞来治疗这类病症。US2016/0339019A1(Laberge等人)描述了使用MDM2抑制剂、Bcl抑制剂和Akt抑制剂治疗某些年龄相关病症。US20170266211A1(David等人)描述了特定Bcl抑制剂用于治疗年龄相关病症的用途。美国专利8,691,184、9,096,625和9,403,856(Wang等人)描述了小分子文库中的Bcl抑制剂。与衰老细胞在人类疾病中的作用相关的其他公开包括授权前公开文本US2017/0056421A1(Zhou等人)、WO2016/185481(YedaInst.)、US2017/0216286A1(Kirkland等人)和US2017/0281649A1(David)；以及Furhmann-Stroissnigg等人(NatCommun.2017Sep4；8(1):422)、Blagosklonny(CancerBiolTher.2013Dec；14(12):1092-7)和Zhu等人(AgingCell.2015Aug；14(4):644-58)的文章。在先前不相关的领域中，蛋白酶体复合物靶向治疗癌症和其他病症在Park等人,TranslRes.2018Aug；198:1-16，以及在Dou等人,CurrCancerDrugTargets.2014；14(6):517-36中被提及。自2010年以来的蛋白酶体抑制剂专利由Metcalf等人,ExpertOpinTherPat.2014Apr；24(4):369-8做过评论。
技术实现思路
本专利技术的新蛋白酶体抑制剂是具有短线性氨基酸序列的基于肽的化合物。环状氧代或硫代基团与N末端氨基酸连接。蛋白质反应性亲电子基团，如环氧酮、氮丙啶基酮或β-内酯与C末端氨基酸连接。在与靶细胞中的蛋白酶体复合物接触后，亲电子基团与蛋白酶体的结合口袋或活性位点中或附近的官能团反应，形成共价键，从而使蛋白酶体失活。某些生物化学途径在衰老细胞中比在其他细胞类型中更具活性。用于治疗衰老病症的现有药物基于Bcl蛋白家族或MDM2的抑制剂。本公开部分基于蛋白酶体途径也在衰老细胞中选择性表达这一发现。这为靶向衰老细胞而不会过度损害靶组织中相邻非衰老细胞的活性提供了机遇之窗。在体外或体内使衰老细胞接触小分子抗衰(senolytic)剂选择性地调节或消除这类细胞。抑制剂可用于向受试者的靶组织施用，从而选择性地消除该组织中或周围的衰老细胞，并缓解由衰老细胞引起或介导的一种或多种疾病或衰老的症状或体征。可以筛选下文描述的新蛋白酶体抑制剂和具有其他结构的蛋白酶体抑制剂的蛋白酶抑制活性和选择性消除衰老细胞或癌细胞的能力。可以开发具有必需活性的化合物用于治疗诸如骨关节炎、眼科疾病、肺病和动脉粥样硬化之类的病症。在下面的描述、附图和所附权利要求书中提出了本专利技术。附图说明图1A和1B显示了根据本专利技术的示例性蛋白酶体抑制剂的结构。图1C显示了可新应用于治疗衰老疾病的现有已知的蛋白酶体抑制剂。图2A和2B显示了用以确认选择性杀死衰老细胞而使非衰老细胞保持完整的化合物的筛选试验的结果。图2A提供了选自图1A和1C的结构的抗衰活性和蛋白酶体结合的数据。图2B提供了选自图1B的结构的抗衰活性和蛋白酶体结合的数据。图3A、3B和3C分别显示了骨关节炎模型中衰老细胞标志物p16、IL-6和MMP13的表达。图4A显示了有效的抗衰剂在骨关节炎模型中恢复对治疗小鼠的对称负重。图4B、4C和4D是显示这些小鼠中关节的组织病理学的图像。测试抗衰剂有助于防止或逆转蛋白多糖层的破坏。图5A和5B显示当玻璃体内施用抗衰剂时，小鼠氧诱导的视网膜病(OIR)模型中新血管形成和血管闭塞的逆转。图5C和5D取自用于糖尿病性视网膜病的链脲佐菌素(STZ)模型。STZ诱导的血管渗漏通过玻璃体内施用抗衰剂而减弱。图6显示了用抗衰剂去除衰老细胞有助于在用于香烟烟雾(CS)诱导的COPD(慢性阻塞性肺病)的小鼠模型中恢复氧饱和度(SPO2)。图7显示了取自动脉粥样硬化的小鼠模型的数据，其中缺乏LDL受体的近交小鼠喂食高脂肪饮食。右小图显示了主动脉中斑块的染色。中间小图定量地显示了，通过用抗衰剂治疗，减少了被斑块覆盖的主动脉的表面积。图8是蛋白酶体途径及其在通过泛素化标记的蛋白质的破坏中的作用的示意图。具体实施方式衰老细胞医学涵盖与衰老或组织损伤相关联的许多病症由衰老细胞引起或介导的范例。这些细胞不再复制，但具有包括触发病理生理学的因子的分泌的分泌表型。本公开显示蛋白酶体途径在衰老细胞中是有活性的，并且可以用作从靶组织去除衰老细胞的有效手段，作为其他途径(如Bcl或MDM2)的替代方案。提供了新的蛋白酶体抑制剂家族作为本专利技术的一部分。蛋白酶体功能蛋白酶体是由28个亚基组成的蛋白质复合物，所述亚基排列成四个堆叠的环，每个环具有7个亚基(两个外部α1-7-环和两个内部β1-7-环)。催化蛋白酶活性来自3个β亚基：胰凝乳蛋白酶样(CT-L)活性(β5)、胰蛋白酶样(T-L)活性(β2)和半胱天冬酶样或后酸(PA)活性(β1)。图8提供了蛋白酶体在细胞中的作用的示意图。蛋白酶体是泛素-蛋白酶体-系统(UPS)的效应器组分，在该系统中，其通过蛋白水解降解泛素化蛋白质。泛素化是泛素蛋白质作为标签与赖氨酸残基共价连接的翻译后修饰。一系列酶进行一连串的反应，包括E1活化酶、E2共轭酶和E3连接酶。泛素本身含有可以通过添加更多的泛素单元来增殖泛素化的循环的赖氨酸残基。K48和K11的泛素化标记蛋白质以由蛋白酶体降解。这些被标记为降解的泛素化蛋白质由信号传导途径的组分和错误折叠或损坏的蛋白质组成。UPS途径对于用存活所需的氨基酸补充细胞是重要的。已经在衰老细胞中观察到蛋白酶体水平降低，而相应的受损(氧化)和泛素化的蛋白质水平增加。通过UPS系统调节参与存活和凋亡途径的几种蛋白质。衰老细胞具有失调的存活/凋亡平衡，蛋白酶体抑制被认为是抗老的。新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制蛋白酶体活性的根据式(I)的化合物：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171230 US 62/612,411;20171230 US 62/612,414;20171.一种抑制蛋白酶体活性的根据式(I)的化合物：



其中：
X是O或S；
R0选自H、烷基、取代的烷基、烷酰基、取代的烷酰基、烷基氨基羰基、取代的烷基氨基羰基、烷氧基羰基、取代的烷氧基羰基、烷基氨基硫代羰基、取代的烷基氨基硫代羰基、烷氧基硫代羰基、取代的烷氧基硫代羰基和前部分；
R1选自烷基、取代的烷基、芳烷基、取代的芳烷基、杂芳基烷基和取代的杂芳基烷基；
(AA)n是2-7个独立选择的氨基酸残基的线性序列，其中(AA)n的C末端残基包括包含Z的修饰的C末端；以及
Z是蛋白酶体-反应性亲电子基团。


2.根据权利要求1所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中Z选自环氧酮、氮丙啶基酮、硼酸盐、硼酸酯和β-内酯。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中(AA)n是三个独立选择的氨基酸残基的序列，其中(AA)n的C末端残基被修饰为包括Z。


4.一种抑制蛋白酶体活性的根据式(II)的化合物：



其中：
X是O或S；
R0选自H、烷基、取代的烷基、烷酰基、取代的烷酰基、烷基氨基羰基、取代的烷基氨基羰基、烷氧基羰基、取代的烷氧基羰基、烷基氨基硫代羰基、取代的烷基氨基硫代羰基、烷氧基硫代羰基、取代的烷氧基硫代羰基和前部分；
R1-R4独立地选自烷基、取代的烷基、芳烷基、取代的芳烷基、杂芳基烷基和取代的杂芳基烷基；以及
Z1是环氧基或氮丙啶基。


5.根据权利要求4所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其具有式(III)所示的结构：



其中：
Y选自O和NR15；以及
R5和R15独立地选自H、C(1-6)烷基和取代的C(1-6)烷基。


6.根据权利要求4或权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中：
R1至R4独立地选自C(1-6)烷基、取代的C(1-6)烷基、C(1-6)羟烷基、取代的C(1-6)羟烷基、C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基、取代的C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基、芳基-C(1-6)烷基、取代的芳基-C(1-6)烷基、杂芳基-C(1-6)烷基、取代的杂芳基-C(1-6)烷基、环烷基-C(1-6)烷基、取代的环烷基-C(1-6)烷基、杂环-C(1-6)烷基和取代的杂环-C(1-6)烷基。


7.根据权利要求4或权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中：
R1选自C(1-6)烷基、芳基-C(1-6)烷基、取代的芳基-C(1-6)烷基、环烷基-C(1-6)烷基和取代的环烷基-C(1-6)烷基；
R2和R4选自C(1-6)烷基、取代的C(1-6)烷基、C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基、取代的C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基、C(1-6)羟烷基和取代的C(1-6)羟烷基；以及
R3选自芳基-C(1-6)烷基、取代的芳基-C(1-6)烷基、C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基和取代的C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基。


8.根据权利要求4或权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中：
R1选自苯基-C(1-6)烷基、环烷基-C(1-6)烷基和C(1-6)烷基；
R2选自C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基、C(1-6)烷基和C(1-6)羟烷基；
R3选自苯基-C(1-6)烷基、环烷基-C(1-6)烷基、C(1-6)烷氧基-C(1-6)烷基和C(1-6)羟烷基；以及
R4是C(1-6)烷基。


9.根据权利要求4或权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中：
R1选自苯乙基、环丙基-甲基和丙基；
R2选自甲氧基甲基、异丁基和1-羟基-乙基；
R3选自苯甲基、环丙基-甲基、甲氧基甲基和1-羟基-乙基；以及
R4是异丁基。


10.根据权利要求5至9中任一项所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其具有式(IIIa)中所示的立体化学：





11.根据权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其选自以下：





12.根据权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其具有式(VI)中所示的结构：





13.根据权利要求5所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其具有式(VII)所示的结构：





14.根据权利要求11-13中任一项所述的蛋白酶体抑制剂化合物，其中Y为O且R5为甲基。


15.根据权利要求11-14中任一项所述的蛋白酶体抑制剂化...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞恩·哈德森，安妮玛丽·博索莱伊，雷米马丁·拉伯奇，
申请(专利权)人：尤尼蒂生物技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US