[发明专利]具有HDAC抑制作用的喜树碱衍生物

说明书

相关申请文件

本申请是一件国际申请，要求了以下专利申请的优先权并受益于这些专利申请，于2011年1月12日提交的第61/431,842号美国临时申请；于2011年11月17日提交的第61/561,243号美国临时申请；上述申请的完整说明以引用的方式并入此案。

背景

癌症是一种对人类生命威胁最大的疾病之一。当人身体里的某一部位的细胞生长失去控制时，就会导致癌症的发生。根据美国癌症协会的最新统计数据，癌症在美国已成为继心脏病之后的第二大死因，仅2011年就有超过55万人死于癌症。据估计，在美国居民中，50%的男性和33%的女性一生中将会罹患某类癌症。因此，癌症已成为美国重大的公共健康负担。几十年来，手术、化疗和放疗是三种用于治疗各种癌症的主要手段。患者通常根据自身所患癌症的类型和程度，选取上述三种方法中的一种或几种进行治疗。但对于无法进行手术治疗的癌症患者来说，化疗是最重要的治疗选择。

拓扑异构酶抑制剂（一般也称为拓扑异构酶毒性药物）是癌症治疗中最重要的化疗方法之一。拓扑异构酶通过使细胞中的DNA链断裂、松弛、传递和再结合等，对DNA的拓扑结构进行调控[Yves Pommie,Nature Reviews Cancer,2006,6,789-802]。哺乳动物基因组编码有7种拓扑异构酶基因：其中4种编码I型拓扑异构酶，3种编码II型拓扑异构酶（TOP2α、TOP2β和SPO11）。4种哺乳动物I型拓扑异构酶包括核拓扑异构酶I（一般缩写为TOP1）、线粒体拓扑异构酶I（TOP1MT）基因和两种编码TOP3α和TOP3β的基因。根据酶共价结合的DNA断裂侧基，以形成催化酪氨酰DNA裂解中间产品，即裂解复合体，I型拓扑异构酶又分为两个亚组，即IA型和IB型。Top3酶和细菌性TOP1属于IA亚组，因为它们均形成与II型拓扑异构酶相似的5’-DNA酪氨酰络合物。TOP1和TOP1mt属于IB亚组，是唯一已知的在真核细胞中可以形成3’-磷酸酪氨酰键的酶。癌症研究者对拓扑异构酶有很大的研究兴趣，因为人们发现许多活性抗癌药物都以拓扑异构酶作为靶目标，例如托泊替康、伊立替康、米托蒽醌、依托泊苷和多柔比星等。

喜树碱是一种细胞毒性的喹啉生物碱，是一种抑制DNA酶拓扑异构酶I的天然产物。喜树碱最初从中国的一种被称为“喜树”的树皮中分离得到。大约在美国国家癌症研究所（NCI）的研究组正在对紫杉醇（Taxol）进行研究的同一时间,研究人员发现并开发出了喜树碱。喜树碱与Topo I和DNA复合体（共价复合体）相结合，生成了一种三元复合体，将前面所述的二元复合体稳定下来。这样会妨碍DNA再连接，因此引起DNA损伤，导致细胞凋亡。20世纪70年代中期的初步临床试验中，喜树碱显示了显著的抗癌活性，但人们也发现喜树碱有水溶解性低，不良药物反应发生率高的特点。鉴于这些缺点，合成和药物化学家合成了多种喜树碱的衍生物，以增加该化合物的疗效，并获得了很好的结果。美国FDA已经批准2种半合成喜树碱衍生物用于癌症化疗：托泊替康和伊立替康。托泊替康是喜树碱的一种水溶性的半合成衍生物，已被批准用于治疗卵巢癌（二线药物）、宫颈癌（二线药物）和小细胞肺癌（二线药物）。伊立替康被批准与5-FU和甲酰四氢叶酸联用作为结肠癌一线药物。一些常见的喜树碱衍生物见如下所示意：

虽然传统喜树碱衍生物对癌症治疗已做出了很大贡献，但是药物的剂量限制性毒性和药物耐受性问题仍然严重阻碍了这些药物的广泛使用。

近年来，组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）正成为癌症治疗的一个重要疾病靶目标[Minucci,S.et al.,Nat Rev Cancer2006,6,38-51]。根据其序列同源性，人类HDAC酶分为I-IV类共18种亚型。I、II和IV类一般是指经典的HDAC，由11个家族成员组成。III类HDAC包括7种酶，由于与其他HDAC家族成员明显不同，因此他们具有一个独特术语，即Sirtuins。经典的HDAC和Sirtuins之间的主要差异是它们的催化机制不同。经典的HDAC具有一个可以被具有Zn²⁺络合能力的化合物抑制的Zn²⁺离子酶催化部位。相反，所有Sirtuins在脱乙酰基酶作用中均以NAD⁺作为辅因子。