一种DON前药分子、前药激活化合物和前药激活体系制造技术

本发明专利技术涉及一种6

【技术实现步骤摘要】
一种DON前药分子、前药激活化合物和前药激活体系


[0001]本专利技术涉及药物化学领域，特别涉及一种6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸(DON)前药分子、前药激活化合物和前药激活体系。

技术介绍

[0002]许多肿瘤在很大程度上依赖于谷氨酰胺来提供增殖所需的碳和氮构建基团。肿瘤细胞对谷氨酰胺的利用及其遗传调控已成为人们高度关注的领域。肿瘤细胞具有巨大的合成代谢和能量需求，并采用独特的代谢途径进行生长和存活。肿瘤细胞代谢的一个重要结果是产生了一种低氧、酸性、营养贫乏的肿瘤微环境(TME)，该微环境不利于抗肿瘤免疫反应。抑制肿瘤代谢途径不仅可以抑制肿瘤生长，而且可以增强免疫细胞的抗癌能力。因此，近10年来，靶向肿瘤代谢异常成为抗肿瘤新药研发领域备受关注的研究方向之一。然而，大多数代谢酶抑制剂的治疗效果并不明确，在临床前研究中的抗肿瘤效果不甚理想。
[0003]目前，针对肿瘤谷氨酰胺依赖性的谷氨酰胺酶抑制剂取得了一些突破。6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸(DON)、苄基丝氨酸和L
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γ
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谷氨酰对硝基苯胺(GPNA)可有效抑制体内外肿瘤的生长。6
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重氮
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氧代
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L
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正亮氨酸(DON)是目前研究最广的广谱类谷氨酰胺拮抗剂，具有多项生化、临床前和临床评估的结果支持。1950年DON从链霉菌的发酵液中分离获得，其能与谷氨酰胺活性位点竞争性结合，然后形成不可逆地抑制酶的共价加合物。重要的是，DON抑制谷氨酰胺代谢有关的多种酶，包括谷氨酰胺酶、谷氨酰胺合成酶和多种谷氨酰胺转移酶，因而可以多线程阻断谷氨酰胺的代谢。同时因为吸电子羰基可稳定重氮偶极，DON的重氮酮基在生理条件下稳定，仅在质子化时(例如在谷氨酰胺酶中活性位丝氨酸残基附近)，才作为反应性亲电试剂，触发氮的释放(N2)。因此，DON可作为谷氨酰胺代谢的抑制剂。
[0004]在早期临床前的癌症模型中，DON抑制了多种肿瘤细胞的生长，提高了存活率。然而，DON对正常细胞和特定器官产生明显毒副作用，最常见的毒性是对胃肠道粘膜的直接毒性。DON过量还会引起恶心、呕吐和低钙血症，因此限制了其使用的最大剂量，导致癌症治疗失败。而低剂量治疗又难以保证整个肿瘤组织暴露于足够的药物浓度中，最终会导致癌症复发和转移。DON在临床前和临床研究中显示出强大的抗癌功效，但其明显的全身毒性限制了DON的应用。
[0005]2016年，Slusher和Majer课题组证明了DON抑制谷氨酰胺代谢并在胶质母细胞瘤的鼠模型中显示出抗肿瘤功效，但同时也观察到了明显的毒性。为了提高DON的治疗指数，他们采用了前药策略来增加DON的大脑输送并限制全身暴露。用前药部分掩盖了DON的伯胺和羧酸盐。利用三种类型的胺官能团，包括(氧二氧杂烯基)氨基甲酸甲酯、二肽和新戊酰氧基甲基酯(POM)。含双载体的前药产生足够的化学稳定性，从而可以在生物学分析中进行进一步评估。评估了猪尾猕猴中最稳定的DON前药(甲基
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POM
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DON
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异丙基酯)，与DON相比，其脑脊液(CSF)与血浆的比率提高了10倍，从而提供了胶质母细胞瘤患者使用DON的可能的临床途径。
[0006]基于类似但又不同的原理，设计用于肿瘤靶向递送的DON前药可以增强其治疗周边癌症的治疗指数。最初策略是基于最近报道的嘌呤霉素的前药，它利用ε
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乙酰化赖氨酸成分。ε
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乙酰化赖氨酸被设计成可被组蛋白去乙酰化酶(HDAC)和组织蛋白酶L(CTSL)依次激活。向赖氨酸的胺中添加亲脂性部分，例如叔丁氧羰基(Boc)和芴基甲氧羰基(Fmoc)，可增强细胞渗透性和功效。
[0007]为了用DON模拟嘌呤霉素前药策略，Slusher和Majer课题组首先合成了一种典型的前药，其中DON的胺上有ε
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乙酰化的赖氨酸，羧酸盐上有异丙基酯，后者具有优异的化学和血浆稳定性。然后，使用氨基甲酸酯和酰胺键的亲脂基团取代赖氨酸α
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胺，从而增强前药细胞的渗透性和功效。他们合成了十二个类似物，并在一个全面的体外筛选模式中进行了评估，包括多物种的血浆稳定性、肠和肝匀浆的稳定性以及肿瘤细胞的分配。他们鉴定了几种稳定的化合物，其中最好的化合物在猪和人血浆及肠匀浆中均显示出约100％的稳定性，而且很容易被吸收并在人的淋巴瘤细胞中裂解为DON。在细胞毒性测定中，发现前药对肿瘤细胞具有细胞毒性，与DON相比具有更高的效力。使用与人类相似的前药代谢的小鼠模型，与血浆相比，前药对DON在肿瘤暴露比血浆高约5倍，对肿瘤的暴露比正常组织高11倍。这些研究描述了一种新型肿瘤靶向谷氨酰胺拮抗剂的发现，为DON的临床转化提供依据。
[0008]最新发表在Science杂志上的一项研究中，揭示了一种在过去研发失败的抗癌药的升级版能够阻断谷氨酰胺代谢的化合物，改变肿瘤微环境，并促进持久性的高活性抗肿瘤T细胞的产生，作为谷氨酰胺拮抗剂DON的一种前药(prodrug)，这种名为JHU083的化合物在体内经过酶促反应后产生它的活性形式(即DON)在肿瘤内发挥作用。
[0009]研究人员发现在多种不同的小鼠癌症模型中，阻断谷氨酰胺代谢可以严重破坏整个肿瘤的代谢，并对TME内的营养环境产生显著影响，显著降低了肿瘤生长，并提高了生存率。无需额外的免疫疗法，谷氨酰胺阻断作用就能显著增强内源性抗肿瘤免疫力。对于肿瘤细胞而言，糖酵解、OXPHOS和谷氨酰胺代谢之间的相互依赖性缺乏可塑性，因此靶向谷氨酰胺代谢会导致广泛的代谢抑制、NADP(H)体内稳态的破坏和生长受阻。相反，在T细胞中靶向谷氨酰胺代谢会导致适应性代谢重编程，从而增强生存、增殖和效应子功能。但是由于JHU083缺乏对肿瘤细胞的特异性靶向，仍然受到了脱靶毒性的限制。
[0010]现有技术中，传统的肿瘤靶向主要包括依靠抗体蛋白的主动靶向肿瘤策略和依靠纳米载体的被动靶向递送策略，抗体蛋白的主动靶向虽然具有良好的靶向性，但依然面临抗体装载药物效率低、肿瘤抗原表达差异性、抗体内吞难度大等困难，导致药物靶向效率低；依靠纳米载体的被动靶向则面临着递送效率低的问题。
[0011]传统前药设计的策略存在一个严重的缺陷—前药在非靶部位的非特异性激活。而且目前开发的前药都是在内源性激活或外源性刺激的条件下实现母体药物的释放和激活，其中过度表达酶、氧化物、还原物等内源性激活条件同样存在于正常细胞中，导致前药可能在非病灶部位释放药物，从而减弱治疗效果、造成毒副作用；而光、磁场、超声等外源性刺激不仅操作繁复、费用昂贵，而且不可避免地对正常组织造成伤害。
[0012]综上，已有的报道和公开的专利文献都不能有效的降低DON对正常细胞群体和特定器官产生的副作用，不能很好的解决靶向性差的问题，所以目前亟需一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种6
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重氮基5
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氧代
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正亮氨酸前药分子，其特征在于，所述6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸前药分子为反式环辛烯改性的6
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重氮基5
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氧代
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正亮氨酸分子，由6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸、通过化学键连接的酯基和点击化学基团反式环辛烯构成，所述酯基连接在6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸的羧基上，所述前药分子的化学结构式如下：其中R为1
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6个碳的烷基。2.根据权利要求1所述的前药分子，其特征在于，所述前药分子的化学结构式中的所述R为甲基、乙基、异丙基中的任一种。3.一种激活6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸前药分子的前药激活化合物，其特征在于，包括多肽片段、近红外基团和四嗪基团，所述近红外基团和所述四嗪基团通过化学键连接在所述多肽片段上；所述多肽片段中含有磷酸化的酪氨酸、具有2个
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NH2的氨基酸和具有芳基的氨基酸。4.根据权利要求3所述的前药激活化合物，其特征在于，所述多肽片段的氨基酸数目为3～6个。5.根据权利要求3所述的前药激活化合物，其特征在于，所述多肽片段为磷酸化的酪氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸。6.根据权利要求3所述的前药激活化合物，其特征在于，所述近红外基团为线粒体靶向的近红外基团。7.根据权利要求3所述的前药激活化合物，其特征在于，所述近红外基团选自菁染料类、BODIPY类、罗丹明类、方酸类中的任一种；所述菁染料类选自Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7中的任一种。8.一种6
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重氮基5
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氧代
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正亮氨酸前药激活体系，包括如权利要求1
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2任一项所述的6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸前药分子和如权利要求3
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7任一项所述的激活6
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重氮基5
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氧代
‑1‑
正亮氨酸前药分子的前药激活化合物。9.一种根据权利要求1
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2任一项所述的6
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重氮基5
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氧代
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正亮氨酸前药分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备反式环辛烯醇对硝基苯碳酸酯；(2)制备含TCO的6
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重氮基5
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氧代
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正亮氨酸酯；(3)所述反式环辛烯醇对硝基苯碳酸酯与所述含TCO的6
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重氮基5
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氧代
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正亮氨酸酯在溶剂中避光反应得到所述6
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重氮基5
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林涛，李文军，贺伟，梁振国，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：