碳2位修饰的19-去甲-维生素D类似物在制备诱导新骨生成药物中的应用制造技术

本发明专利技术发现１α，２５－二羟基维生素Ｄ↓［３］的２位碳修饰的衍生物物可以特异性地促进成骨细胞形成新骨。２位碳修饰的维生素Ｄ类似物促进新骨形成的能力表明此类化合物可用于需要新骨合成的场合。因此，此类化合物可以全身或局部应用以促进骨骼移植的生长，提高骨折治愈的速率并因此减少骨折治愈所需的、置换手术所需的刺激骨骼生长所需的、以及骨骼生长到维持骨骼或牙齿在适当的位置所需的植入物或其他设备所需的时间。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及维生素D化合物，特别是在碳2位被取代的19-去甲维生素D化合物，其对新骨的形成有促进作用。
技术介绍
维生素D引起正常骨形成的能力被公知已有超过75年之久。例如，维生素D能够治疗佝偻病和骨软化症。在上述两种疾病中，据设想骨的成骨细胞即使在维生素D缺乏的情况下也可以合成骨骼的有机基质，而该维生素D是无机物在新生成的基质中沉积所必需的。该能力中，通常认为维生素D通过将血浆中的钙、磷提高至矿化过程得以进行所需的水平而治疗佝偻病和骨软化症(Deluca1，1981)。例如，早期的研究(Shipley，Kramer，and Howland2，3，1925；1926)表明取自正常大鼠的血清可以用来治疗培养物中的佝偻病损害，而取自佝偻病大鼠的血清不能带来同样的治疗作用。后来发现这是因为维生素D依靠其提高钙和磷在小肠中吸收的功效，可提高血浆中钙和磷的浓度至骨骼矿化所需的过饱和水平。此外，据设想维生素D也可以促进钙从骨中动员而提高血钙浓度(DeLuca1，1981)或者促进肾对钙在成尿中的重吸收(Yamamoto et al4.，1984)而增加矿化作用所需的血浆钙和磷产物。最终的证据表明，正因如此，当向维生素D缺乏的大鼠血流中输注钙和磷时导致骨骼有机基质的正常矿化，而维生素D的作用即使比该作用大也只大很少。(Underwood and DeLuca5，1984)。在Shipley、Kramer和Howland2，3(1925；1925)的研究与Underwood和DeLuca5的研究(1984)其间，得到大量关于维生素D如何发挥其作用的信息。现在已经充分明白维生素D在发挥作用之前必须首先在肝脏中发生25-羟基化反应，再在肾脏中发生1α-羟基化反应(DeLuca6，1974)。这两步反应生成维生素D最终的活性形式，即1，25-(OH)2D3(DeLuca & Schnoes7，1983)。继而，该化合物促进小肠对钙的吸收、肾对钙的重吸收、小肠对磷的吸收，以及促进骨在收到甲状旁腺水平高的信号时对钙的动员。这些作用提高血浆中钙和磷的水平，使如佝偻病和骨软化症的骨损伤康复并可预防低血钙性抽搐的神经错乱。因此，1，25-(OH)2D3已经用于治疗各类骨骼疾病，其包括肾性骨营养不良症、骨质疏松症、骨软化症以及各种类型佝偻病的治疗(FeldmanD，Glorieux FH，Pike JW，eds.8，1997)。此外，其还被用于治疗甲状旁腺功能减退患者的低血钙症(Kooh等9，1975)。对于治疗肾性骨营养不良症的继发性甲状旁腺功能亢进症，已公知此激素和位于甲状旁腺的维生素D受体(VDR)结合，从而抑制甲状旁腺细胞的生长和增殖以及前甲状旁腺基因的表达(Demay等10，1992；Darwish & DeLuca11，1999)。然而从未设想过1，25-(OH)2D3在促进新骨生长中的应用，实际上，对绝经后的妇女的治疗可以降低骨折的几率，而不会明显提高骨量(bonemass)(Aloia12，1990；Tilyard等13，1992)。因此，1，25-(OH)2D3对骨的合成代谢作用为未知，实际上，证据与此相反。骨转换是正常的关键过程，其本质为体内稳态的，且为正常衰老和创伤导致的有缺陷骨进行更新所必需的。该过程是维持成年人骨骼完整性所必需的，并且其通过两种重要的细胞类型的作用得以实施，即重吸收骨骼的破骨细胞和形成骨骼的成骨细胞。类固醇激素如维生素D在调节成骨细胞的形成和功能中起着重要的调节作用。现在，使用抗骨重吸收物质治疗骨质丢失疾病。例如，雌激素能够阻滞雌激素缺乏导致的骨重吸收，因此被用于治疗绝经后骨质疏松症。包括Fosamax的二膦酸盐通过阻滞骨重吸收起效，从而使骨量得以增加。因此，在需要新骨生长的情况下不能考虑使用抗重吸收试剂，这一点是十分明确的。在研究1，25-(OH)2D3类似物的过程中，发现维生素D激素2位碳上的修饰对其生物活性有显著的影响(Sicinski等14，1998)。例如，在第4,666,634号美国专利中叙述并测定了作为潜在的治疗骨质疏松症药物以及作为抗癌药物的1α，25-二羟基维生素D3的2β-羟基和烷氧基(例如ED-71)类似物。还可参见Okano等，Biochem.Biophys.Res.Commun.163，1444(1989)。1α，25-二羟基维生素D3的其他的2位取代(被羟烷基，例如ED-71，和氟烷基)A环类似物也已制备并加以测定(Miyamoto等，Chem.Pharm.Bull.41，1111(1993)；Nishii等，Osteoporosis Int.Suppl.1，190(1993)；Posner等，J.Org.Chem.59，7855(1994)，及J.Org.Chem.60，4617(1995))。尤其是19-去甲类似物，据发现这些化合物可以提高切除卵巢大鼠的骨强度和骨量(参考DeLuca第6,306,844号美国专利)，特别是2α-甲基-19-去甲-20S-1，25-(OH)2D3和2-亚甲基-19-去甲-20S-1，25-(OH)2D3。这些化合物如何提高骨量和骨强度还不清楚。实际上，它们可能是作为抗重吸收物质发挥作用的，因为它们可以通过抑制甲状旁腺而减少甲状旁腺激素水平，从而减少骨的重吸收。其他1α，25-二羟基-19-去甲维生素D3的2位取代的类似物也已合成，即在2位用羟基或烷氧基取代的化合物(DeLuca等，第5,536,713号美国专利)，其显示出引人注意的选择性活性功能(activity profiles)。此外，文献中有教导主张维生素D化合物不是新骨形成所必需的，也不能增加新骨的形成。
技术实现思路
现在已经发现，向成骨细胞及其前体的原代培养物中加入碳2位修饰的维生素D化合物时，能够显著地促进新骨的形成。此活性是选择性的，因为天然激素，即1，25-(OH)2D3不能产生此作用。这些结果表明，该特点是1，25-(OH)2D3碳2位修饰的类似物的特有性质，更具体而言这些化合物可以用来促进新骨的生长，及用于促进成骨细胞介导的骨骼生长。结论就是，上述化合物能够用于显著地提高骨骼修复率如骨折的修复率、移植的骨整合(osseointegration)以及移植物的固化，以及用于应用牵引成骨法后骨骼质量的加速和改善。这些化合物也可用于改善应用各种矫形装置和牙科植入物的外科手术的效果。因此，本专利技术旨在研究维生素D化合物的2位碳修饰的类似物的各种药物学应用，包括用于新骨的形成。维生素D化合物的2位碳修饰的类似物的结构特征如下通式I所示 其中Y1和Y2可以相同或不同，各自选自由氢和羟基保护基组成的组中，其中R11和R12各自是氢或共同构成亚甲基，其中R6和R7可以相同或不同，各自选自由氢、烷基、羟基烷基、氟烷基、羟基和烷氧基组成的组中，但是R6和R7不能全是氢，或者R6和R7共同构成-(CH2)X-基团，其中X为2至5的整数，或者R6和R7共同构成＝CR8R9基团，其中R8和R9可以相同或不同，各自选自由氢、烷基、羟基烷基、氟烷基、羟基和烷氧基组成的组中，或R8和R9共同构成-(CH2)X-，其中X为2至5的整数，其中基团R是维生素D型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进哺乳动物新骨生长的方法，其包括向需要的哺乳动物给药治疗有效剂量的如下式的化合物：＊＊＊Ⅰ其中Ｙ↓［１］和Ｙ↓［２］可以相同或不同，各自选自由氢和羟基保护基组成的组中，Ｒ↓［１１］和Ｒ↓［１２］各自是氢或共同构成亚 甲基，Ｒ↓［６］和Ｒ↓［７］可以相同或不同，各自选自由氢、烷基、羟基烷基、氟烷基、羟基和烷氧基组成的组中，条件是Ｒ↓［６］和Ｒ↓［７］不全为氢，或者Ｒ↓［６］和Ｒ↓［７］共同构成－（ＣＨ↓［２］）↓［Ｘ］－基团，其中Ｘ为２至５的整数，或者Ｒ↓［６］和Ｒ↓［７］共同构成＝ＣＲ↓［８］Ｒ↓［９］基团，其中Ｒ↓［８］和Ｒ↓［９］可以相同或不同，各自选自由氢、烷基、羟基烷基、氟烷基、羟基和烷氧基组成的组中，或Ｒ↓［８］和Ｒ↓［９］共同构成－（ＣＨ↓［２］）↓［Ｘ］－，其中Ｘ为２至５的整数，而且基团Ｒ是＊＊＊其中立体化学中心（相当于甾体编号中的Ｃ－２０）可以是Ｒ或Ｓ构型，（即碳２０的天然构型或２０－表构型），Ｚ选自Ｙ、－ＯＹ、－ＣＨ↓［２］ＯＹ、－Ｃ≡ＣＹ和－ＣＨ＝ＣＨＹ，双键可以是顺式或反式几何构型，以 及Ｙ选自氢、甲基、－ＣＯＲ↑［５］和如下结构的基团：＊＊＊其中ｍ和ｎ彼此独立地是０至５的整数，Ｒ↑［１］选自氢、氘、羟基、被保护的羟基、氟、三氟甲基和可以是直链或支链且任选地具有羟基或被保护的羟基取代基的Ｃ↓［１－５］烷基， 以及Ｒ↑［２］、Ｒ↑［３］和Ｒ↑［４］彼此独立地选自氘、氘代烷基、氢、氟、三氟甲基和可以是直链或支链且任选地具有羟基或被保护的羟基取代基的Ｃ↓［１－５］烷基，而且Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］可以共同构成氧代基，或亚烷基、＝ＣＲ↑［２］Ｒ↑［３］或－（ＣＨ↓［２］）↓［ｐ］－基团，其中ｐ是２至５的整数，Ｒ↑［３］和Ｒ↑［４］共同构成氧代基或－（ＣＨ↓［２］）↓［ｑ］－基，其中ｑ是２至５的整数，Ｒ↑［５］是氢、羟基、被保护的羟基或Ｃ↓［１－５］烷基，在侧链上２０、２２或２３位上的任何ＣＨ基团均可以被氮原子代替，或在２０、２２和２３位上的任何－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）－、－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］－、－ＣＲ↓［１］Ｒ↓［２］－或－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－基团可以分别被氧原子或硫原子代替。...

【技术特征摘要】
US 2002-3-25 10/105,8261.一种促进哺乳动物新骨生长的方法，其包括向需要的哺乳动物给药治疗有效剂量的如下式的化合物 其中Y1和Y2可以相同或不同，各自选自由氢和羟基保护基组成的组中，R11和R12各自是氢或共同构成亚甲基，R6和R7可以相同或不同，各自选自由氢、烷基、羟基烷基、氟烷基、羟基和烷氧基组成的组中，条件是R6和R7不全为氢，或者R6和R7共同构成-(CH2)X-基团，其中X为2至5的整数，或者R6和R7共同构成＝CR8R9基团，其中R8和R9可以相同或不同，各自选自由氢、烷基、羟基烷基、氟烷基、羟基和烷氧基组成的组中，或R8和R9共同构成-(CH2)X-，其中X为2至5的整数，而且基团R是 其中立体化学中心(相当于甾体编号中的C-20)可以是R或S构型，(即碳20的天然构型或20-表构型)，Z选自Y、-OY、-CH2OY、-C≡CY和-CH＝CHY，双键可以是顺式或反式几何构型，以及Y选自氢、甲基、-COR5和如下结构的基团 其中m和n彼此独立地是0至5的整数，R1选自氢、氘、羟基、被保护的羟基、氟、三氟甲基和可以是直链或支链且任选地具有羟基或被保护的羟基取代基的C1-5烷基，以及R2、R3和R4彼此独立地选自氘、氘代烷基、氢、氟、三氟甲基和可以是直链或支链且任选地具有羟基或被保护的羟基取代基的C1-5烷基，而且R1和R2可以共同构成氧代基，或亚烷基、＝CR2R3或-(CH2)p-基团，其中p是2至5的整数，R3和R4共同构成氧代基或-(CH2)q-基，其中q是2至5的整数，R5是氢、羟基、被保护的羟基或C1-5烷基，在侧链上20、22或23位上的任何CH基团均可以被氮原子代替，或在20、22和23位上的任何-CH(CH3)-、-(CH2)m-、-CR1R2-或-(CH2)n-基团可以分别被氧原子或硫原子代替。2.如权利要求1所述的方法，其中该化合物为口服给药。3.如权利要求1所述的方法，其中该化合物为非胃肠道给药。4.如权利要求1所述的方法，其中该化合物为透皮给药。5.如权利要求1所述的方法，其中该化合物为局部给药。6.如权利要求1所述的方法，其中该化合物以固定形式在期望新骨生长的部位给药。7.如权利要求1所述的方法，其中该化合物以缓释形式在期望新骨生长的部位给药。8.如权利要求1所述的方法，其中该化合物以每天0.01μg至50μg的剂量给药。9.如权利要求1所述的方法，其中该哺乳动物为人。10.如权利要求1所述方法，其中所给药的化合物是如...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫克托F德鲁卡，J韦斯利派克，尼茹帕玛K舍弗德，
申请(专利权)人：威斯康星校友研究基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]