專利名稱：使用活體外/計算機(jī)中預(yù)測開發(fā)具有一氧化氮供體二氮烯-1-鎓-1,2-二醇部分的前藥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開發(fā)包含治療劑(例如非類固醇類抗炎藥)和一氧化氮供體的前藥分子。

背景技術(shù)：
自阿司匹林(aspirin)在一百多年前投放市場以來，非類固醇類抗炎藥(nonsteroidalanti-inflammatory drug，NSAID)已經(jīng)被用來治療罹患各種形式的關(guān)節(jié)炎的患者。NSAID的抗炎作用主要是通過抑制由環(huán)氧合酶(cyclooxygenase，COX)產(chǎn)生的前列腺素(prostaglandin，PG)合成所介導(dǎo)(Brooks等人，1991；Cathella-Lawson等人，2001；Rodriguez等人，2001；Vane等人，1998)。PG抑制也是NSAID的主要副作用，即胃潰瘍(Wallace 2003)。原因是PG負(fù)責(zé)血管內(nèi)平衡和胃腸道保護(hù)(Hollander，1994；Rainsford，1999；Schoen和Vender，1989)。
在20世紀(jì)90年代初，發(fā)現(xiàn)COX酶存在COX-1和COX-2兩種同工型(isoform)。最初，COX-1被認(rèn)為是一種組成型、在包括胃腸道在內(nèi)的許多組織中普遍存在的酶(Lipsky，1999；Buttar和Wang，2000)，而COX-2被絕對地視為一種誘導(dǎo)型酶。前炎性介質(zhì)，例如細(xì)胞因子、生長因子、脂多糖或前列腺素類將會上調(diào)這種同工型(Hinz等人，2000；Hinz和Brune，2002)。理論上，對COX-2同工酶的抑制將會產(chǎn)生抗炎作用，同時使胃腸(GI)免受損傷。這一發(fā)現(xiàn)引起對選擇性COX-2抑制劑的開發(fā)。在1999年末，第一種COX-2抑制劑，塞來昔布(CELECOXIB)被投放市場。在塞來昔布投放市場后不久，便推出了更特異性的COX-2抑制劑，羅非昔布(ROFECOXIB)。臨床研究表明，這些COX-2抑制劑與其它非選擇性NSAID在抵抗疼痛和發(fā)炎方面同樣有效(Morrison等人，1999；Reicin等人，2001；Cannon等人，2000；Day等人，2000)。在包括8,076位類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者的一項名為“萬絡(luò)胃腸道安全性研究(簡稱VIGOR)”的臨床試驗(Bresalier等人，2005)中，發(fā)現(xiàn)羅非昔布與萘普生(NAPROXEN)相比具有顯著更少的胃腸道副作用。在另一項名為“塞來昔布治療關(guān)節(jié)炎的長期安全性研究(簡稱CLASS)”的大型臨床試驗(Silverstein等人，2000)中，COX-2抑制劑相對于非選擇性NSAID在胃腸道副作用方面的優(yōu)越性通過比較塞來昔布與非選擇性NSAID雙氯芬酸(DICLOFENAC)得到證實(shí)。由于認(rèn)識到COX-2抑制劑相對于非選擇性NSAID的優(yōu)勢，使得前者在市場上取得巨大成功。在2003年，塞來昔布和羅非昔布占到美國NSAID市場的75％(FitzGerald，2003)。此后，開始競相開發(fā)具有更好藥物動力學(xué)特征的更具選擇性的COX-2抑制劑。實(shí)例有伐地昔布(VALDECOXIB)(或其供腸外使用的前藥帕瑞昔布(PARECOXIB))、依托昔布(ETORICOXIB)和魯米昔布(LUMIRACOXIB)。
在一項由默克(Merck)公司進(jìn)行的用于研究羅非昔布預(yù)防結(jié)腸直腸腺瘤的作用的名為“萬絡(luò)預(yù)防腺瘤性息肉研究(簡稱APPROVe)”的臨床試驗中，發(fā)現(xiàn)選擇性COX-2抑制劑羅非昔布與使用18個月后的心血管事件，例如心肌梗塞和大腦局部缺血有關(guān)。此臨床試驗的結(jié)果最近在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志(New England Journal of Medicine)中(Bresalier等人，2005)發(fā)表。羅非昔布的這些潛在副作用的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致其撤出市場。隨后，其它兩種COX-2抑制劑受到嚴(yán)格審查。問題主要是心血管事件是否僅限于羅非昔布或其是否是類作用(class effect)。2005年4月7日，美國食品與藥品管理局(FDA)要求輝瑞(Pfizer)公司停止銷售BEXTRA(伐地昔布)。FDA現(xiàn)在要求所有處方NSAID提供關(guān)于心血管和胃腸道風(fēng)險的其它信息。
為了理解FDA關(guān)于所有選擇性和非選擇性COX抑制劑的警告標(biāo)簽的決定，必需了解花生四烯酸代謝(參見下圖花生四烯酸級聯(lián)反應(yīng)。CYP細(xì)胞色素P450同工酶；EETs環(huán)氧二十碳三烯酸；HETEs羥基二十碳四烯酸；HODEs羥基十八碳二烯酸；DP前列腺素D2受體；EP前列腺素E2受體；IP前列環(huán)素受體；FP前列腺素F2受體；TP前列腺素T2受體。)
花生四烯酸(Arachidonic acid，AA)是膜結(jié)合磷脂通過磷脂酶A2產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。花生四烯酸是用來產(chǎn)生內(nèi)過氧化物，前列腺素H2(prostaglandin H2，PGH2)的環(huán)氧合酶和過氧化物酶的底物(Warner和Mitchell，2004；Davidge 2001；FitzGerald 2003a)。PGH2是凝血噁烷A2(thromboxane A2，TxA2)、前列腺素類和前列環(huán)素的前體。這些反應(yīng)分別通過組織特異性酶凝血噁烷合成酶、前列腺素類合成酶和環(huán)前列腺素合成酶介導(dǎo)。對COX-1同工型的抑制將導(dǎo)致循環(huán)凝血噁烷和前列腺素含量降低。除其它組織外，血小板和胃腸道中也存在COX-1。因為血小板凝集導(dǎo)致動脈粥樣化，所以血液中凝血噁烷的減少將降低形成血栓的風(fēng)險并因此降低心血管局部缺血的風(fēng)險(

等人，2005)。另一方面，對COX-2同工酶的抑制將導(dǎo)致PGI2減少。這種前列環(huán)素是一種強(qiáng)血管擴(kuò)張劑和抗血小板藥(

等人，2005)。已假設(shè)，對COX-2同工酶的抑制引起已經(jīng)在患者中觀察到的不利的心血管事件(

等人，2005)。非選擇性COX抑制劑，例如傳統(tǒng)NSAID(例如阿司匹林、布洛芬(IBUPROFEN)、萘普生、吲哚美辛(INDOMETHACIN)等)具有不同程度的COX-1和COX-2抑制作用；因而，可能具有不同程度的心血管風(fēng)險。
在由

等人(2005)所寫的評論中，假設(shè)凝血噁烷與PGI2之間的平衡對于選擇性和非選擇性NSAID兩者是心血管事件的關(guān)鍵決定因素。由此得出假設(shè)COX抑制作用的選擇性在NSAID的心血管安全性方面具有重要作用。除了COX-1/COX-2選擇性的比率，藥物動力學(xué)特性、劑量和患者的心血管狀況也是促使觀察到心血管風(fēng)險的因素。
與先前看法相反，COX-2同工酶不僅可以是誘導(dǎo)型，而且也可以組成型表達(dá)(Zimmermann等人，1998；Iseki 1995，Nantel等人，1999；Chakraborty等人，1996；Slater等人，1999，1999a；Damm等人，2001；Tegeder等人，2000)。這種酶在各種組織中表達(dá)，包括腸(Zimmermann等人，1998；Iseki 1995)、子宮肌層(Slater等人，1999，1999a)和腎(Tegeder等人，2000)。COX-2抑制會引起鈉和體液滯留，從而可能導(dǎo)致高血壓(

2005)。高血壓是一個已知導(dǎo)致動脈粥樣化的因素。
一氧化氮(NO)現(xiàn)在被廣泛公認(rèn)為一種胃腸粘膜防御的關(guān)鍵介質(zhì)，在胃腸道中與前列腺素發(fā)揮許多相同的作用(Wallace 2003)。在實(shí)驗?zāi)Ｐ椭幸扬@示NO降低胃損傷的嚴(yán)重性(McNaughton等人，1989；Kitagawa等人，1990)。已提出將NO釋放部分與NSAID連接可能會降低后者的毒性(Wallace等人1994)。在動物研究中，已顯示多種NSAID的NO釋放衍生物(圖1)，包括NO-阿司匹林、NO-萘普生、NO-氟比洛芬(flurbiprofen)和NO-雙氯芬酸使胃腸道免受損傷，但仍與母體藥物同樣有效地抑制前列腺素合成(Wallace等人，1994a和1994b；Reuter等人，1994；Cuzzolin等人，1995；Davies 1997)。已公開許多其它的利用硝基氧基烷基官能團(tuán)作為NO來源的NO-NSAID(Ranatunge等人，2006；Kartasasmita等人，2002；Andersson等人，2004；Gilmer等人，2002；Almirante等人，2006；Benedini等人，2000；Bolla等人，2005；Rivolta等人，2005；Del Soldato 2002a，2002b，2003，2004a和2004b；Bandarage等人，2000；Earl等人，2004；Satyam 2006)。
然而，這種設(shè)計的重要缺點(diǎn)是已報道由有機(jī)硝酸酯產(chǎn)生NO通過許多機(jī)制進(jìn)行，即酶機(jī)制(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶、細(xì)胞色素P-450和其它未鑒定的酶)和化學(xué)機(jī)制(非蛋白質(zhì)硫醇)(Fung 2004)。有機(jī)硝酸酯還證明持續(xù)使用藥物時效率降低，產(chǎn)生“硝酸酯耐藥性”(Const和Ferdinandy 2005)。關(guān)于這一點(diǎn)，N-二氮烯-1-鎓-1，2-二醇(也稱為二氮烯鎓二醇或NONOate)有潛力釋放高達(dá)2當(dāng)量的NO，半衰期與其藥理學(xué)作用持續(xù)時間有良好的相關(guān)性。這些觀察結(jié)果表明，O2-未取代的二氮烯鎓二醇受代謝影響程度最低，并且基本上不同于目前可利用的臨床血管擴(kuò)張劑(Keefer 2003)。
O2-取代的二氮烯鎓二醇有三種屬性使其特別適合設(shè)計治療多種疾病狀況的藥物，即結(jié)構(gòu)多樣性、NO釋放的可靠速率和有助于使NO靶向特異性靶器官和/或組織部位的豐富的衍生化學(xué)性質(zhì)(Keefer 2003)。未取代的二氮烯鎓二醇可以在O2位置衍生形成生理條件抗性多得多的NO供體，從而使NO供體半衰期明顯增加。Saavedra等人(1999)報道了一種基于衍生自哌嗪的O2-甲氧基取代的二氮烯鎓二醇的NO-NSAID。NSAID布洛芬通過酰胺鍵與哌嗪連接基的遠(yuǎn)端氮共價連接。O2-甲氧基二氮烯鎓二醇在生理條件下自發(fā)地釋放NO，半衰期約17天?；蛘?，二氮烯鎓二醇可以在O2-位置經(jīng)乙酰氧基甲基官能團(tuán)取代，所述官能團(tuán)有生理條件抗性，但遇到酯酶時容易酶水解(Saavedra等人2000)。這些產(chǎn)生NO的部分可以與其它生物相容性化合物例如NSAIDS連接，以致酶釋放NSAID和未取代的二氮烯鎓二醇。Knaus等人(2005)公開了一系列具有二氮烯鎓二醇作為NO供體的這種類型的新穎NSAID分子。已顯示這些分子在大鼠體內(nèi)具有良好的胃保護(hù)作用。然而，尚未闡明NO-NSAID和其活性代謝物NO供體和NSAID、吸收和處置的概況。此外，還不知道這些候選物對腎和心血管功能的作用。
鑒于COX-2抑制劑失敗，對使用COX-2抑制劑開發(fā)NO-NSAID有所關(guān)注。已顯示NO對心血管系統(tǒng)和腎具有有益作用(Mollace等人，2005)。合成和/或服用具有NO供體的COX-2抑制劑合乎情理。Connor和Manning(2005)描述了一種方法，其包含服用COX-2抑制劑與一氧化氮供體劑的組合。
與具有羧基與一氧化氮供體(例如二氮烯鎓二醇)形成共價鍵的傳統(tǒng)非選擇性COX抑制劑不同，COX-2抑制劑(如羅非昔布)并非總是具有能容易連接一氧化氮供體部分的官能柄(functional handle)。然而，已報道某些COX-2抑制劑和特定COX-2抑制劑的前藥(例如羅非昔布)確實(shí)含有能通過酯鍵與硝基氧基烷基NO供體共價結(jié)合的羧酸(Engelhardt等人，2006；Del Soldato等人，2004c；Letts等人，2003)。一些COX-2抑制劑，例如塞來昔布和伐地昔布含有用作與硝基氧基烷基NO供體的共價鍵位點(diǎn)的磺酰胺官能團(tuán)(Del Soldato等人，2004c；Bandarage等人，2004)。將NO供體連接到COX-2抑制劑的替代策略包括含有硝酸酯(ONO2)部分作為一氧化氮(NO)供體的吡唑(Ranatunge等人，2004；Khanapure等人，2002)。Bandarage等人(2003)通過一個或一個以上位點(diǎn)，例如氧(羥基縮合)、硫(巰基縮合)和/或氮形成了亞硝化和亞硝?；腃OX-2抑制劑。Dhawan等人(2005)研究了硝化伐地昔布衍生物，4-{5-[(硝基氧基)甲基]-3-苯基異噁唑-4-基}苯磺酰胺的藥理學(xué)。Khanapure等人(2004)已經(jīng)合成一系列COX-2抑制劑一氧化氮衍生物。據(jù)報道一系列O2-未取代的N-二氮烯鎓二醇鹽通過芳基氮與COX-2抑制劑連接。O2處不存在取代基表明從二氮烯鎓二醇衍生物釋放一氧化氮將遵循其它所報道的O2-未取代的N-二氮烯鎓二醇的釋放。因而，假定這些衍生物直接釋放NO并且在活體內(nèi)不需要酶來實(shí)現(xiàn)此目的。這種類型的衍生物也可能在NO供體和NO釋放方面缺乏組織特異性。另一方面，由Knaus等人(2005)合成的O2-取代的二氮烯鎓二醇需要酯酶的作用來釋放NO供體和隨后釋放NO。在某種程度上，NO的組織特異性傳遞可以通過調(diào)整分子結(jié)構(gòu)從而達(dá)到在各種器官，例如胃腸道、肝、血液等中所希望的水解速率來完成。然而，因為未知這些部分的藥物動力學(xué)，所以尚未考慮調(diào)整水解速率。
由Knaus等人(2005)描述的NO供體型二氮烯鎓二醇NO-NSAID設(shè)計成通過血清酯酶釋放到血液中。這種NO-NSAID設(shè)計方法可能不是最優(yōu)的。傳統(tǒng)上已知酯酶是非特異性的。然而，最近研究表明，在特定器官，例如肝和腸中存在較高濃度的某些酯酶。已顯示口服的NO-NSAID，包括由Knaus等人(2005)合成者，NCX-4016和AZD3582血漿暴露量極小。因此，在NO-NSAID的設(shè)計中，考慮這些候選物的類藥物(drug-like)特性的系統(tǒng)方法勢在必行。O2-取代的二氮烯鎓二醇NO-NSAID候選物的可變分子庫需要以受控方式產(chǎn)生和改變其特性。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型。這種模型需要活體外/計算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)以評估測試候選物的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)參數(shù)。這種模型適用于(1)針對開發(fā)適合性篩選NO-NSAID候選物，和(2)提供關(guān)于合成在開發(fā)過程中可能具有更好成功機(jī)會的新穎NO-NSAID(選擇性和非選擇性)候選物的信息。
本發(fā)明基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型含有一系列室，這些室描述服用前藥后非類固醇抗炎前藥、其活性代謝物和一氧化氮在腸、肝、腎、血液/血漿和心臟中釋放的時程。前藥、其活性代謝物和一氧化氮釋放的時程可以使用一系列活體外和計算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)來模擬。使用從人工胃液和腸液收集到的數(shù)據(jù)評估各組分在胃腸道中的穩(wěn)定性。使用腸微粒體評估腸代謝并且使用從細(xì)胞單層，例如Caco-2收集到的滲透性數(shù)據(jù)評估吸收率。使用肝微粒體評估肝清除并且使用各組分在介質(zhì)中的降解計算在血漿中的穩(wěn)定性。血漿蛋白結(jié)合可以使用標(biāo)準(zhǔn)化活體外方法來測量或者可以使用計算機(jī)中方法來評估。使用計算機(jī)中方法評估各組分在身體各部分中的分布。使用活體外內(nèi)皮細(xì)胞模型評估一氧化氮釋放速率?？梢允褂眠@種基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型在人類和動物體內(nèi)模擬前藥、其活性代謝物和一氧化氮的時程，條件是使用相應(yīng)的活體外和計算機(jī)中數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)。
這種模型已經(jīng)成功地用于預(yù)測服用前藥后NO-NSAID前藥和NSAID的時程。確定了現(xiàn)有NO-NSAID的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?；谶@些結(jié)果，已經(jīng)設(shè)計出將提供一氧化氮到腸、心臟和腎的最優(yōu)傳遞的NO-NSAID的通用結(jié)構(gòu)。這種NO-NSAID分子含有通過烷基二酯與無毒連接基(例如氨基酸)連接的NSAID分子。一氧化氮供體通過酯鍵連接到所述連接基的另一端。一氧化氮釋放部分優(yōu)選為二氮烯鎓二醇。
適用于本發(fā)明的NSAID包括(但不限于)非選擇性COX抑制劑，例如乙酰水楊酸(ASA，CH3COOC6H4COOH)、布洛芬(C13H18O2)、萘普生(NAP，C14H14O3)、吲哚美辛(C19H16ClNO4)或雙氯芬酸(C14H10Cl2NNaO)；選擇性COX-2抑制劑，例如含有磺酰胺基團(tuán)的塞來昔布或含有羧基的羅非昔布的前藥。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種將治療劑與適當(dāng)?shù)囊谎趸w配對以形成有效的前藥分子的方法。所述方法包含(i)獲得活體外或計算機(jī)中藥物動力學(xué)或藥效學(xué)數(shù)據(jù)；(ii)將所述數(shù)據(jù)置于基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)模型中，所述模型包含將胃腸道分成數(shù)室的室模型，和將身體分成血漿/血液和組織室的第二室模型；和(iii)從所述藥物動力學(xué)模型產(chǎn)生輸出參數(shù)，其中所述輸出參數(shù)決定治療劑與適當(dāng)?shù)囊谎趸w配對形成有效的前藥分子。
本發(fā)明還提供一種通過上述方法選擇的前藥分子，其中所述前藥分子包含治療劑和一氧化氮供體。
在另一實(shí)施例中，提供一種包含非類固醇類抗炎藥和一氧化氮釋放部分的前藥分子，其中所述部分具有比水解和吸收的總時間段長的半衰期，并且其中治療劑量的一氧化氮被釋放到腸上皮細(xì)胞中，從而防止由胃腸刺激、出血或潰瘍引起的損傷。
本發(fā)明還包含通過本文所述的方法鑒別的前藥分子用于提供治療性治療的用途。本發(fā)明還提供一種包含本文鑒別或描述的前藥分子的試劑盒。
本發(fā)明還提供一種前藥分子，其包含(i)通過容易酶水解或裂解的鍵與氨基酸連接的一氧化氮釋放部分，和(ii)直接與所述氨基酸連接或通過間隔基與所述氨基酸連接的治療劑，其中所述治療劑與所述間隔基之間的鍵，或所述間隔基與所述氨基酸之間的鍵容易酶水解或裂解，其中所述一氧化氮釋放部分和治療劑從前藥分子的釋放可獨(dú)立地控制。
在另一實(shí)施例中，提供一種具有下式的化合物
在另一實(shí)施例中，提供一種具有下式的化合物
本發(fā)明還提供一種具有下式的化合物
本發(fā)明還提供一種具有下式的化合物
本發(fā)明也提供一種具有下式的化合物
本發(fā)明也提供一種具有下式的化合物



圖1顯示一些代表性NO-NSAID(有機(jī)硝酸酯)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
圖2顯示N3-108和N3-112的結(jié)構(gòu)。
圖3顯示在人類腸微粒體中PYRO-NO-ASA(N3-108)的水解。
圖4顯示在人類肝微粒體中PYRO/NO-ASA(N3/108)的水解。
圖5顯示在人類腸微粒體中DMA/NO-ASA(N3-112)的水解。
圖6顯示在人類肝微粒體中DMA/NO-ASA(N3-112)的水解。
圖7顯示萘普生、其兩種二氮烯鎓二醇前藥化合物和其比較者的潰瘍指數(shù)。
圖8顯示給與萘普生的兩種二氮烯鎓二醇前藥化合物和AZD3582后萘普生的AUC0-6h(μM-h)。
圖9顯示萘普生、其兩種二氮烯鎓二醇前藥化合物和其比較者的血清硝酸酯濃度。
圖10顯示萘普生、其兩種二氮烯鎓二醇前藥化合物和其比較者的心臟組織前列環(huán)素(PGI2)與凝血噁烷A2(TXB2)的比率。
圖11顯示萘普生、其兩種二氮烯鎓二醇前藥化合物和其比較者的尿液丙氨酸氨基肽酶與肌酸酐濃度的比率(AAP/Cr)。
圖12顯示萘普生、其兩種二氮烯鎓二醇前藥化合物和其比較者的尿液N-乙酰氨基葡糖苷酶與肌酸酐濃度的比率(NAG/Cr)。
圖13顯示具有簡化器官模塊的整個藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的布局圖。
圖14顯示腸段模塊的布局圖。
圖15是腸段1的詳細(xì)布局圖，其顯示來自胃室和在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流的輸入數(shù)據(jù)。
圖16是腸段2的詳細(xì)布局圖，其顯示在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流。
圖17是腸段3的詳細(xì)布局圖，其顯示在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流。
圖18是腸段4的詳細(xì)布局圖，其顯示在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流。
圖19是腸段5的詳細(xì)布局圖，其顯示在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流。
圖20是腸段6的詳細(xì)布局圖，其顯示在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流。
圖21是腸段7的詳細(xì)布局圖，其顯示在腸上皮細(xì)胞與腸組織之間分配的血流。
圖22是引入劑量的胃室的詳細(xì)布局圖。
圖23是心臟室的詳細(xì)布局圖。
圖24是腎室的詳細(xì)布局圖。
圖25是肝室的詳細(xì)布局圖，其顯示肝室的雙重(門靜脈和動脈)血液供應(yīng)。
圖26是血漿、動脈和靜脈室的詳細(xì)布局圖。
圖27是組織室的詳細(xì)布局圖，其顯示從毛細(xì)血管床到間質(zhì)液并由此到細(xì)胞內(nèi)間隙和返回的雙向分布。
圖28是肺室的詳細(xì)布局圖。
圖29顯示大鼠服用15μmol/kg萘普生后文獻(xiàn)(圓圈)與來自萘普生的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的模擬結(jié)果之間的比較。-是使用所述模型產(chǎn)生的線。陰影區(qū)是評估值的兩倍變化。圓圈是從Runkel等人(1972)的圖1獲得的數(shù)據(jù)。
圖30顯示人類服用300mg萘普生后文獻(xiàn)(圓圈)與來自萘普生的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的模擬結(jié)果之間的比較。-是使用所述模型產(chǎn)生的線。陰影區(qū)是評估值的兩倍變化。圓圈是從Runkel等人(1972)的圖6獲得的數(shù)據(jù)。
圖31是大鼠服用15μmol/kg AZD 3582后文獻(xiàn)(圓圈)與來自AZD 3582和萘普生的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的模擬結(jié)果之間的比較。-是使用所述模型產(chǎn)生的線。陰影區(qū)是評估值的兩倍變化。圓圈是從Fagerholm臨床前論文(2005)的圖3獲得的數(shù)據(jù)。
圖32顯示人類服用375mg AZD 3582后文獻(xiàn)(圓圈)與來自AZD 3582和萘普生的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的模擬結(jié)果之間的比較。-是使用所述模型產(chǎn)生的線。陰影區(qū)是評估值的兩倍變化。圓圈是從Fagerholm臨床論文(2005)的圖6獲得的數(shù)據(jù)。
圖33顯示口服50mg/kg AZD 3582后AZD 3582在大鼠體內(nèi)分布的模型評估。
圖34顯示口服50mg/kg AZD 3582后AZD 3582在70kg人類體內(nèi)分布的模型評估。
圖35顯示口服50mg/kg PYRO/NO-NAP(N-119)后N-119在大鼠體內(nèi)分布的模型評估。
圖36顯示由Knaus等人，2005報道的二氮烯鎓二醇候選物。
圖37顯示新一代NO-NSAID的通用結(jié)構(gòu)，其可經(jīng)過調(diào)整來提供NO的全身性傳遞。
圖38顯示基于磺酰胺COX-2抑制劑的COX2-AA-NONOate前藥。
圖39顯示二-萘普生前藥(NAP-AA-NAP)的水解。
圖40顯示DMA/NO-AA-DMA/NO的結(jié)構(gòu)。
圖41顯示NO-AA-NSAIDS的差異酶水解。
圖42顯示CMD113和CMD114的水解路徑。
圖43顯示CMD113和CMD114的第二水解路徑。
圖44顯示在大鼠腸微粒體中CMD113的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖45顯示在大鼠肝微粒體中CMD113的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖46顯示在人類腸微粒體中CMD113的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖47顯示在人類肝微粒體中CMD113的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖48顯示在大鼠腸微粒體中CMD114的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖49顯示在大鼠肝微粒體中CMD114的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖50顯示在人類腸微粒體中CMD114的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖51顯示在人類肝微粒體中CMD114的水解。萘普生-AA和NO-AA僅表示趨勢，而并不是定量的。
圖52顯示所提出的NO-AA-COX2前藥的差異水解。
圖53顯示制備nonoate-氨基酸-萘普生前藥26的通用方法。
圖54顯示制備N-Ac NAP-Glu-NAP 9的通用方法。
圖55顯示制備N-Ac DMA/NO-Glu-NO/DMA 14的通用方法。
圖56顯示制備CMD113和CMD114的通用方法。

具體實(shí)施例方式 為了產(chǎn)生在臨床試驗中具有合理成功機(jī)會的先導(dǎo)，了解NSAID、二氮烯鎓二醇衍生物和NO供體的相關(guān)藥物動力學(xué)和藥效學(xué)勢在必行。這組信息對選擇NSAID的適當(dāng)NO供體很重要。本發(fā)明提供一種需要活體外和計算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)的基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型用來預(yù)測前藥部分的藥物動力學(xué)和藥效學(xué)行為的方法。
活體外測試的選擇設(shè)計成為上述模型提供參數(shù)。使用不適當(dāng)?shù)臏y試將產(chǎn)生錯誤預(yù)測。舉例來說，如美國第60/681,842號中所公開的，Knaus等人(2005)使用豚鼠血清和豬酯酶來水解阿司匹林的O2-取代的二氮烯鎓二醇衍生物。這些測試在活體內(nèi)人類NO-NSAID代謝速率和代謝轉(zhuǎn)化為NO供體和NSAID進(jìn)行的程度方面提供極少的信息。然而，當(dāng)將這些候選物中的一些，例如PYRO-NO-ASA(N3-108)和DMA-NO-ASA(N3-112)(圖2)與人類腸和肝微粒體(圖3到6)一起培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)其快速水解。半衰期值小于一分鐘?；谶@些觀察結(jié)果，明顯可見，在進(jìn)入全身循環(huán)之前，很可能NO-NSAID已經(jīng)在腸上皮細(xì)胞中水解并且在血流中檢測到極少或沒有檢測到NO-NSAID。此外，一旦NO供體從NSAID分離，將立即開始釋放NO。
普遍采用使用酯酶釋放活性成分的前藥設(shè)計(Beaumont等人，2003)。已廣泛研究酯酶的功能和分布，尤其是近幾年。盡管已知酯酶是非特異性的，但在不同物種間和在不同器官間存在較大差別。使用錯誤的酯酶進(jìn)行前藥開發(fā)已經(jīng)導(dǎo)致錯誤的先導(dǎo)選擇并因而失敗(Beaumont等人，2003；Mizen和Burton 1998)。
腸上皮細(xì)胞中NO供體的釋放提供胃腸保護(hù)的更高可能性。然而，不能確定含有二氮烯鎓二醇的NO-NSAID是否會對其它器官例如心臟和腎提供保護(hù)。Gao的小組(Frehm等人，2004)以及其他研究小組(Singel等人，2005)已經(jīng)對血紅蛋白作為血液中的一氧化氮載體進(jìn)行了研究。這是一種描述一氧化氮全身性傳遞到各種組織的假設(shè)。在他的最新評論中，Gao(2005)陳述“在任何生物系統(tǒng)中一氧化氮都決不應(yīng)被視為是孤立和離散的化學(xué)實(shí)體(Nitric oxide should never be considered as a solitary and discrete chemicalentity in any biological systems)?！? 組織特異性傳遞可以使用適當(dāng)?shù)亩╂f二醇分子改進(jìn)。Keefer和他的同事已經(jīng)開發(fā)出一系列二氮烯鎓二醇，產(chǎn)生NO的半衰期在2秒到超過20小時的范圍內(nèi)(Keefer，2005)。此外，Keefer等人已經(jīng)用碳水化合物使二氮烯鎓二醇官能化，以致通過葡糖苷酶的作用釋放NO，從而使NO釋放限制于含有這種酶的組織(Showalter等人，2005)。然而，由于缺乏系統(tǒng)方法，使得選擇適當(dāng)?shù)亩╂f二醇賦有挑戰(zhàn)性。
開發(fā)前藥分子NO-X(例如NO-NSAID)用于成功治療關(guān)節(jié)炎、心血管和其他疾病(包括癌癥)的挑戰(zhàn)主要在于難以獲得所希望的一氧化氮釋放的速率、程度和部位。
舉例來說，如果口服后NO-NSAID分子主要吸收到全身循環(huán)中，那么胃和腸膜可以僅通過血液中釋放的一氧化氮來免于潰瘍。胃和腸內(nèi)一氧化氮的濃度可能不夠高，因為血液中的NO供體濃度至少比吸收過程期間腸內(nèi)局部存在的濃度低一個數(shù)量級。
如果NO供體具有短半衰期，那么因為釋放的NO在體內(nèi)具有極短持續(xù)時間，所以這或許將不足以使胃腸道避免具有較長半衰期的NSAID。
在吸收過程期間在腸上皮細(xì)胞中NO供體從NO-NSAID快速釋放可能提供最優(yōu)胃腸保護(hù)；但是，因為NO從不到達(dá)全身循環(huán)，所以其它器官，例如心臟和腎中的一氧化氮濃度可能不足以提供保護(hù)作用。
本發(fā)明提供一種基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型，用于評估將NSAID或其它治療劑或生物相容劑與適當(dāng)?shù)腘O供體(例如二氮烯鎓二醇)化學(xué)配對的最優(yōu)參數(shù)組。
本文所述的前藥設(shè)計方法不僅適用于NO-NSAID。其它治療劑或生物相容劑也可以連接到NO供體，例如二氮烯鎓二醇，以最優(yōu)化特定器官中的傳遞和釋放。出于這個目的使用生物相容性成分是對于二氮烯鎓二醇作為唯一治療劑的設(shè)計。
本發(fā)明的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型描述在動物和人類體內(nèi)的吸收、分布、代謝、NO釋放(圖13-28)和COX抑制的時程。這種藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型包含描述胃腸吸收的七室模型和描述個別物質(zhì)在包括相應(yīng)器官和組織庫的身體其余部分中的時程的許多生理學(xué)室模型。描述NO釋放和COX抑制的時程的藥效學(xué)室與適當(dāng)?shù)乃幬飫恿W(xué)室連接(圖13)。相同的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型可以容易修改來描述其它前藥部分的時程。在一實(shí)施例中，這種模型的輸入?yún)?shù)是從NO-NSAID或其活性穩(wěn)定代謝物(例如含有二氮烯鎓二醇的分子和連接基分子)的一系列活體外測試或計算機(jī)中評估獲得。
代表性活體外測試或計算機(jī)中評估包括(a)pKa評估或測量；(b)Log P測量或計算機(jī)中評估；(c)在各種生理流體中的溶解度；(d)滲透性?？梢允褂肅aco-2和/或NOVOKIN專有的動物和人類細(xì)胞系獲得這個參數(shù)；(e)在腸和肝中的代謝速率。人類或動物腸微粒體、S9部分和胞液可用于這一目的。也可以使用人類或動物肝細(xì)胞、肝微粒體、S9部分和胞液；(f)在人類或動物血漿中的水解；(g)血清或血漿蛋白結(jié)合?？梢栽诨铙w外測量或者在計算機(jī)中評估；(h)NO釋放的速率；(i)NSAID或生物相容劑的現(xiàn)有藥物動力學(xué)和藥效學(xué)數(shù)據(jù)；(j)合適時，已知二氮烯鎓二醇的現(xiàn)有NO釋放速度；(k)在胃和腸環(huán)境中的穩(wěn)定性；和(l)計算機(jī)中分布容積評估。
特定NO-X(例如NO-NSAID)物質(zhì)的這一模擬的代表性輸出數(shù)據(jù)如下所列(a)在胃腸道中NO-X的穩(wěn)定性；(b)在腸中NO-X吸收的時程和程度；(c)在腸上皮細(xì)胞中NO和X釋放的時程和程度；(d)從包括胃腸道、肝、心臟和腎的各種組織中的NO供體產(chǎn)生NO的時程；(e)在腸中COX-1抑制的時程；(f)在血液中NO的時程；(g)在包括胃腸道、肝、心臟和腎的組織中NO的時程；(h)在血液和包括胃腸道、肝、心臟和腎的組織中NO的時程；(i)由一氧化氮提供的全身作用的評估。
舉例來說，用于治療關(guān)節(jié)炎的NO-萘普生的最優(yōu)候選物應(yīng)具有下列參數(shù)(a)在酸性和堿性條件下穩(wěn)定；(b)在胃腸環(huán)境下穩(wěn)定；(c)最優(yōu)親水性/疏水性特性；(d)最大程度吸收到腸上皮細(xì)胞中；(e)相當(dāng)大百分?jǐn)?shù)的NO-NSAID劑量應(yīng)在腸上皮細(xì)胞中水解為NO供體和NSAID；(f)應(yīng)在相當(dāng)大程度上吸收NO供體。優(yōu)選地，相當(dāng)大百分?jǐn)?shù)的一氧化氮從總NO供體釋放到腸上皮細(xì)胞中。一氧化氮的濃度應(yīng)足夠高以保護(hù)胃和腸道免受刺激、出血和潰瘍。相當(dāng)大百分?jǐn)?shù)的一氧化氮供體應(yīng)在胃腸道中釋放，優(yōu)選為5％到50％的劑量當(dāng)量；(g)NO供體應(yīng)在血漿和/或內(nèi)皮細(xì)胞中充分水解以釋放NO。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種將治療劑與適當(dāng)?shù)囊谎趸w配對以形成有效前藥分子的方法。所述方法包含(i)獲得活體外或計算機(jī)中藥物動力學(xué)或藥效學(xué)數(shù)據(jù)，(ii)將所述數(shù)據(jù)置于基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型中，和(iii)從所述藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型產(chǎn)生輸出參數(shù)，其中所述輸出參數(shù)決定治療劑與適當(dāng)?shù)囊谎趸w配對形成有效的前藥分子。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的藥物動力學(xué)模型包含(i)將胃腸道分為七個室的七室模型，其中所述七室模型描述所述前藥分子的胃腸吸收；和(ii)將身體分為血漿/血液和組織室(例如心臟、腎和肝)的一組室模型，其中所述室模型組描述治療劑、一氧化氮供體和一氧化氮在胃腸道、血液和組織中的時程。所述模型的代表性活體外或計算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)包括pKa值、辛醇/水分配系數(shù)、溶解度數(shù)據(jù)、滲透性值、代謝數(shù)據(jù)、水解數(shù)據(jù)、血清蛋白結(jié)合數(shù)據(jù)、一氧化氮釋放速率、治療劑的藥物動力學(xué)和藥效學(xué)數(shù)據(jù)和在胃和腸環(huán)境中的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。
本發(fā)明也提供一種通過上述方法選擇的前藥分子，其中所述前藥分子包含治療劑和一氧化氮供體。一般來說，所述治療劑可以是非類固醇類抗炎藥或抗生素。代表性非類固醇類抗炎藥包括(但不限于)非選擇性環(huán)氧合酶同工酶抑制劑或環(huán)氧合酶-2抑制劑。非選擇性環(huán)氧合酶同工酶抑制劑的實(shí)例包括乙酰水楊酸(CH3COOC6H4COOH)、布洛芬(C13H18O2)、萘普生(C14H14O3)、吲哚美辛(C19H16ClNO4)和雙氯芬酸(C14H10Cl2NNaO)。此外，所述環(huán)氧合酶-2抑制劑可包含羧基。一氧化氮供體的一個實(shí)例為二氮烯鎓二醇，例如二氮烯-1-鎓-1，2-二醇。并且鑒于本發(fā)明的教示，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易應(yīng)用抗生素作為治療劑。
在另一實(shí)施例中，提供一種包含非類固醇類抗炎藥和一氧化氮釋放部分的前藥分子，其中所述部分具有比水解和吸收的總時間段長的半衰期，并且其中治療劑量的一氧化氮被釋放到腸上皮細(xì)胞中，從而防止由胃腸刺激、出血或潰瘍引起的損傷。此外，治療劑量的一氧化氮可被釋放到血流中，從而保護(hù)一個或一個以上器官系統(tǒng)，例如心臟、腎和心血管系統(tǒng)。一般來說，治療劑可以是非類固醇類抗炎藥或抗生素，并且一氧化氮釋放部分的一個實(shí)例為二氮烯鎓二醇，例如二氮烯-1-鎓-1，2-二醇。
本發(fā)明還提供一種前藥分子，其包含(i)通過容易酶水解或裂解的鍵與氨基酸連接的一氧化氮釋放部分，和(ii)直接與所述氨基酸連接或通過間隔基與所述氨基酸連接的治療劑，其中所述治療劑與所述間隔基之間的鍵，或所述間隔基與所述氨基酸之間的鍵容易酶水解或裂解，其中一氧化氮釋放部分和治療劑從前藥分子的釋放可獨(dú)立地控制。一般來說，容易酶水解或裂解的鍵是酯鍵、硫酯鍵、酰胺鍵或磺酰胺鍵。這種前藥分子中的氨基酸可以是羥脯氨酸、谷氨酸或天冬氨酸。此外，氨基酸也可包含游離或取代的胺或胺鹽。
本發(fā)明還提供一種式I化合物
其中R1為非類固醇類抗炎藥的未羧化核心，(例如萘普生、阿司匹林、布洛芬、吲哚美辛、水楊酸、美沙拉嗪(mesalamine)、氟尼辛(flunixin)、酮咯酸(ketorolac)、托芬那酸(tolfenamic acid)、尼氟酸(niflumic acid)、甲芬那酸(mefenamic acid)、甲氯芬那酸(meclofenamic acid)、氟芬那酸(flufenamic acid)、恩芬那酸(enfenamic acid)、依托度酸(etodolac)、吡拉唑酸(pirazolac)、托美丁(tolmetin)、溴芬酸(bromofenac)、芬布芬(fenbufen)、莫苯唑酸(mofezolac)、雙氯芬酸、培美酸(pemedolac)、舒林酸(sulindac)、舒洛芬(suprofen)、酮洛芬(ketoprofen)、噻洛芬酸(tiaprofenic acid)、非諾洛芬(fenoprofen)、吲哚洛芬(indoprofen)、卡洛芬(carprofen)、洛索洛芬(loxoprofen)、布洛芬、普拉洛芬(pranoprofen)、柏莫洛芬(bermoprofen)、扎托洛芬(zaltoprofen)、氟比洛芬(flurbiprofen)、替諾昔康(tenoxicam)、吡羅昔康(piroxicam)、美儂西康(meloxicam)、氯諾昔康(lornoxicam)、替尼達(dá)普(tenidap)、撲熱息痛(paracetamol)、乙酰水楊酰胺)；或式II的結(jié)構(gòu)
其中R8為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基。
式I中的X1可具有式III的結(jié)構(gòu)
其中X2為氧、硫或NH并且X3為氧、硫或NH。
或者，式I中的X1可具有式IV的結(jié)構(gòu)
其中X4為氧、硫或NH并且X5為氧、硫或NH。
在另一實(shí)施例中，式I中的X1可具有式V的結(jié)構(gòu)
在又一實(shí)施例中，式I中的X1可具有式VI的結(jié)構(gòu)
其中X6為氧、硫或NH。
式I中的R2可以是氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基。
式I中的R3可以是氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基。
式I中的R4可以是氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基；式VII的結(jié)構(gòu)
其中R9為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基；通過氨基酸的羧基連接的酰胺衍生物，所述氨基酸例如為β-丙氨酸、丙氨酸、2-氨基丁酸、6-氨基己酸、α-氨基異丁酸、α-氨基辛二酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、瓜氨酸、β-環(huán)己基丙氨酸、半胱氨酸、3，4-脫氫脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、組氨酸、高瓜氨酸、高絲氨酸、羥脯氨酸、β-羥纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、正亮氨酸、正纈氨酸、鳥氨酸、青霉胺、苯丙氨酸、苯甘氨酸、脯氨酸、焦谷氨酰胺(pyroglutamine)、肌氨酸、絲氨酸、他汀(statine)、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸、纈氨酸，或多肽的酰胺衍生物。
在另一實(shí)施例中，式I中的R4為式VIII的結(jié)構(gòu)
其中X7為氧、硫或NH，并且R10為未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基。
在又一實(shí)施例中，式I中的R4為式IX的結(jié)構(gòu)
其中X8為氧、硫或NH；并且R11為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基；并且R12為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基。
式I中的R5可以是氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基；式VII的結(jié)構(gòu)、式VIII的結(jié)構(gòu)或式IX的結(jié)構(gòu)。
式I中的R6可以是氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、式VII的結(jié)構(gòu)或式VIII的結(jié)構(gòu)。
式I中的R7可以是氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、式VII的結(jié)構(gòu)或式VIII的結(jié)構(gòu)，或NR6R7為式X的環(huán)狀雜環(huán)

其中R13為氫， 或式XI的結(jié)構(gòu)
其中X9為氧、硫或NH，并且R14為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、通過氨基官能團(tuán)連接的氨基酸(例如b-丙氨酸、丙氨酸、2-氨基丁酸、6-氨基己酸、a-氨基異丁酸、a-氨基辛二酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、瓜氨酸、b-環(huán)己基丙氨酸、半胱氨酸、3，4-脫氧脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、組氨酸、高瓜氨酸、高絲氨酸、羥脯氨酸、b-羥纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、正亮氨酸、正纈氨酸、鳥氨酸、青霉胺、苯丙氨酸、苯甘氨酸、脯氨酸、焦谷氨酰胺、肌氨酸、絲氨酸、他汀、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸、纈氨酸，或通過氨基官能團(tuán)連接的多肽)。
或者，NR6R7為式XII的環(huán)狀雜環(huán)
其中Y為式XIII的結(jié)構(gòu)
其中Y為式XIV的結(jié)構(gòu)
其中R15為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基。
本發(fā)明還提供一種式XV化合物
其中Z為式XIII的結(jié)構(gòu)或式XIV的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明也提供一種式XVI化合物
本發(fā)明也提供一種式XVII化合物
其中式XVII的亞結(jié)構(gòu)
表示氨基酸丙氨酸、2-氨基丁酸、α-氨基辛二酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、瓜氨酸、β-環(huán)己基丙氨酸、半胱氨酸、3，4-脫氫脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、組氨酸、高瓜氨酸、高絲氨酸、羥脯氨酸、β-羥纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、正亮氨酸、正纈氨酸、鳥氨酸、青霉胺、苯丙氨酸、苯甘氨酸、脯氨酸、焦谷氨酰胺、肌氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸或纈氨酸的核心結(jié)構(gòu)；其中R18為式XVIII的結(jié)構(gòu)
或者，R18為式XIX的結(jié)構(gòu)
或R18為式XX的結(jié)構(gòu)
或R18為式XXI的結(jié)構(gòu)
本發(fā)明也提供一種式XXII的結(jié)構(gòu)
本發(fā)明也提供一種式XXIII的結(jié)構(gòu)
本發(fā)明的化合物可能含有一個或一個以上不對稱原子并且可能以光學(xué)純對映異構(gòu)體、對映異構(gòu)體的混合物、純非對映異構(gòu)體的對映異構(gòu)體混合物、對映異構(gòu)體與非對映異構(gòu)體兩者的混合物、完全外消旋混合物的形式使用。含有一個或一個以上碳-碳雙鍵的本發(fā)明化合物可能以純E或Z異構(gòu)體或這些異構(gòu)體的混合物形式存在。含有一個或一個以上碳-氮雙鍵的本發(fā)明化合物可能以純E或Z異構(gòu)體或這些異構(gòu)體的混合物形式存在。含有一個或一個以上阻轉(zhuǎn)異構(gòu)體(atropisomer)的本發(fā)明化合物可能含有純異構(gòu)體或這些異構(gòu)體的混合物。本發(fā)明預(yù)期并且包括所有這樣的異構(gòu)體和其混合物。
含有至少一個可用酸鹽化的官能團(tuán)(例如伯胺、仲胺或叔胺)的本發(fā)明化合物可以被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的鹽。可用于這個能力的有機(jī)酸包括草酸、酒石酸、馬來酸、琥珀酸、檸檬酸、三氟乙酸?？捎糜谶@個能力的無機(jī)酸的實(shí)例為硝酸、鹽酸、硫酸和磷酸。
參考下列實(shí)例將更容易理解經(jīng)一般描述的本發(fā)明，但所述實(shí)例僅是出于說明本發(fā)明的某些方面和實(shí)施例的目的被包括在內(nèi)，并非打算限制本發(fā)明。
實(shí)例1 選擇適當(dāng)?shù)腘O-NSAID候選物 本實(shí)例的主要目標(biāo)在于(1)提供活體內(nèi)數(shù)據(jù)(即NSAID和NO動力學(xué)數(shù)據(jù))，以訓(xùn)練藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的計算機(jī)中表現(xiàn)；(2)驗證模型預(yù)測；和(3)選擇適當(dāng)?shù)腘O-NSAID候選物以供未來開發(fā)。當(dāng)通過NO產(chǎn)生和PK數(shù)據(jù)，而無不當(dāng)?shù)奈改c、心血管和腎事件支持，NO-NSAID候選物顯示保持其初始NSAID抗炎活性的潛力時，將其視為先導(dǎo)。
非選擇性和選擇性NSAID的抗炎活性使用指示抑制COX-1和COX-2活性的能力的生物標(biāo)志物間接測定。測得NO活性與其抵抗NSAID副作用例如心血管和腎事件的潛在能力有關(guān)。
高風(fēng)險患者的心肌梗塞和缺血事件導(dǎo)致最流行的COX-2抑制劑之一讓位(Bresalier等人，2005)。非選擇性NSAID因具有抑制COX-2的能力也可能引起類似問題。已假設(shè)，在NSAID治療期間PGI2與凝血噁烷A2之間比率的改變將是致粥狀動脈硬化性(atherogenicity)的早期指標(biāo)(

等人，2005)。二磷酸腺苷(ADP)的產(chǎn)生是心肌梗塞的指標(biāo)，與花生四烯酸級聯(lián)反應(yīng)無關(guān)(Borna等人，2005)。已顯示ADP含量通過NO降低。長期使用NSAID與腎損傷和高血壓有關(guān)(Zafirovska等人，1993)。單次給與NSAID后，表現(xiàn)近端腎小管損傷(Porter等人，1999)。這與尿液中丙氨酸-氨基-肽酶(AAP)與肌酸酐的比率增加有關(guān)。
表1是在重275-300克的雄性Wistar大鼠中進(jìn)行的研究方案概述。動物在開始研究前適應(yīng)至少五天。研究方案由地方動物倫理委員會(local animal ethics committee)批準(zhǔn)。
表1 萘普生衍生物二氮烯鎓二醇NO-NSAID候選物評估方案 在服用測試物質(zhì)之前使動物空腹過夜。在研究當(dāng)天早上，通過強(qiáng)飼法口服測試物質(zhì)。在測試時期期間，在給藥后1、3和6個小時，將所有測試動物的血液收集到乙二胺四乙酸(EDTA)管和血清分離管(SST)中。僅在1和3個小時時通過尾尖切斷術(shù)將血液收集到EDTA管中。在每次收集中，所收集的血液體積介于0.5mL與1mL之間。通過在異氟烷全身麻醉下刺穿腹部腔靜脈進(jìn)行最終收集。最終血液收集達(dá)到如下目標(biāo)第一EDTA #1-1.5mL；第二SST-1.5mL；第三EDTA #2-盡可能多。
將EDTA樣品離心，并收集血漿部分，冷凍于-80℃下。將SST樣品于37℃下培養(yǎng)約45分鐘，離心，并血清收集，冷凍于-80℃下直至分析。
在給藥后6小時，將圈養(yǎng)在代謝籠中的所有測試動物的尿液收集在濕冰上。收集各動物尿液的等分試樣以測定肌酸酐濃度。剩余尿液在1000g下離心10分鐘。收集上清液并且與分析級乙二醇以1mL尿液上清液0.4mL乙二醇的比率混合。將乙二醇/尿液混合物儲存于-80℃下直至分析。
初始給藥后6小時，在最終血液收集后，通過摘出心臟對所有大鼠施以安樂死。完成終端血液收集后立即打開胸腔，摘出心臟。將心臟沿縱向切成兩半。一半心臟置于福爾馬林中作組織學(xué)檢查。另一半用生理鹽水快速沖洗，隨后冷夾(freeze-clamped)(在一對由液氮冷卻的改進(jìn)鉗夾的鉗口之間壓碎)。將一整個腎冷夾。另一個腎留在原位以供病理學(xué)家檢查。將冷夾組織包裹在經(jīng)標(biāo)記的鋁箔中并儲存于液氮中直至可轉(zhuǎn)移到-80℃冷凍箱。將冷夾組織于干冰上運(yùn)輸?shù)絅OVOKIN以作分析。所有組的各只動物在專科獸醫(yī)病理學(xué)家的監(jiān)督下進(jìn)行完全尸檢。
各只大鼠的胃沿胃大彎切開，內(nèi)容物移到聚丙烯(Falcon)管中，用生理鹽水沖洗粘膜，并沿最長軸測量任何明顯的潰瘍或糜爛。記錄各胃中觀察到的各潰瘍或糜爛的測量結(jié)果。將Falcon管和其內(nèi)容物冷凍于-80℃，并且在干冰上運(yùn)輸?shù)絅ovokin以作分析。
檢查胃、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、結(jié)腸、肝、腎和心臟并且收集到10％中性緩沖福爾馬林中。對各組中認(rèn)為代表本組的兩個胃的粘膜表面拍照。也對其它組織拍照。
使用蘇木素伊紅染色處理所有上述組織以作組織病理學(xué)檢查。給負(fù)責(zé)者提供其它未染色的載玻片以供TUNEL染色。
計算在指定動物中見到的所有胃潰瘍的聚集長度。計算一組動物的平均聚集潰瘍長度。這個平均值報道為本組的潰瘍指數(shù)。
使用方差分析和鄧肯多范圍檢驗(Duncan′s multiple range test)進(jìn)行成對比較，來對比各改進(jìn)藥物的潰瘍指數(shù)與其相關(guān)母體藥物以及對照組的潰瘍指數(shù)。使用

(SASInstitute Inc.，Cary，NC)進(jìn)行統(tǒng)計分析。
這一研究的結(jié)果顯示萘普生和AZD3582有嚴(yán)重致潰瘍性(表2，圖7)。DMA/NO-NAP的致潰瘍性略低，而PYRO/NO-NAP和ROF與媒劑顯著不同。
服用前藥候選物或AZD3582后萘普生的AUC0-6h(μM-h)值(表3，圖8)大大低于萘普生母體藥物，表明這三種化合物的吸收都比母體藥物弱。
由6小時時的血清硝酸酯濃度表示的NO的釋放(表4，圖9)在NO供體之間類似，但不穩(wěn)定，雖然平均值比ROF或VEH高數(shù)倍，但大部分傾向于較高濃度。
NAP降低PGI2和TXA2兩者的含量(表5，圖10)，導(dǎo)致與對照組相比時，PGI2/TXA2比率變化不顯著(p＞0.05)。兩種二氮烯鎓二醇化合物具有比NAP高的比率，其中DMA-NO-NAP比率達(dá)到統(tǒng)計顯著性(p＜0.05)，表明心血管風(fēng)險降低。相比之下，與文獻(xiàn)報道一致的兩種ROF以及AZD3582展現(xiàn)比媒劑低的比率，表明風(fēng)險可能增加，但這僅僅是本實(shí)驗中的一個趨勢。表示心臟上的能量壓力的心臟ADP含量和所有其它可能核苷酸含量和比率在所有組中仍然相同，表明這個生物標(biāo)志物不受這組化合物發(fā)揮的任何特殊毒性影響(數(shù)據(jù)未顯示)。
萘普生和其二氮烯鎓二醇前藥化合物未引起尿液AAP/肌酸酐比率顯著增加(表6，圖11)，而ROF和AZD3582引起這一生物標(biāo)志物增加，表明這兩種化合物引起近端腎小管損傷。無一化合物引起NAG/cr顯著變化(表7，圖12)，表明不存在對遠(yuǎn)端小管的毒性。
總的來說，新穎NO-NSAID候選物看起來有效并且具有優(yōu)于羅非昔布和AZD3582的下列優(yōu)點(diǎn)a)血漿亞硝酸酯和硝酸酯含量增加；(b)潰瘍潰瘍指數(shù)低于用萘普生或AZD3582治療的動物，而不低于用羅非昔布治療的動物。結(jié)果類似于新穎化合物的對照組；(c)心臟PGI2/TXB2比萘普生和新穎化合物的媒劑高，并且比羅非昔布和AZD3582的低，表明二氮烯鎓二醇NO-供體的心臟毒性益處；(d)尿液AAP/肌酸酐比率類似于對照組并且低于用AZD3582和羅非昔布治療的動物，表明二氮烯鎓二醇的腎毒性益處。
將這些結(jié)果與相應(yīng)活體外微粒體數(shù)據(jù)的結(jié)果對比。因為據(jù)估計NO-NSAID候選物將NO完全釋放到腸中并且活體內(nèi)數(shù)據(jù)顯示新穎化合物具有心臟和腎作用，所以表明NO至少一定程度上通過載體，例如亞硝基硫醇和NO-血紅蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)。這一比較可以提供在未來設(shè)計NO-NSAID和藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的輸入值時具有巨大價值的信息。
本實(shí)例表明，盡管在各生物標(biāo)志物類別中顯示了潛在的NO相關(guān)益處，但實(shí)際再現(xiàn)性和改進(jìn)程度可能不足以確保這些化合物在商業(yè)上取得成功。理由是本研究所用的劑量在有毒范圍內(nèi)，并且NO釋放的量在臨床劑量下將低至少數(shù)倍?；铙w外研究(Knaus等人，2005)顯示，本研究所用的二氮烯鎓二醇候選物的NO產(chǎn)生能力是例如含有有機(jī)硝酸酯作為NO供體的AZD 3582候選物的13倍。有趣的是，在本研究中觀察到的硝酸酯含量無一處接近；表明大量NO已在活體內(nèi)“消耗(wasted)”(圖9)。因此，將有必要在新穎化合物通過開發(fā)過程之前相對于研究的化合物進(jìn)一步改進(jìn)溶解度、滲透性和NO釋放特征。詳細(xì)來說，更穩(wěn)定或穩(wěn)定化的NO供體連接到萘普生將改進(jìn)全身性傳遞并由此改進(jìn)心臟和腎分布/這些器官的NO暴露，從而增加源于NO的益處。本實(shí)例證明改進(jìn)Knaus等人分子的必要性，并且這些改進(jìn)可以使用在計算機(jī)中進(jìn)行的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型有效且高效地指導(dǎo)。
表2 潰瘍指數(shù)的鄧肯多范圍檢驗成對比較結(jié)果
相同字母的對無顯著不同(p＞0.05)。
表3 AUC0-6h(μM-h)值的鄧肯多范圍檢驗成對比較結(jié)果
相同字母的對無顯著不同(p＞0.05)。
表4 血清硝酸酯濃度的鄧肯多范圍檢驗成對比較結(jié)果
相同字母的對無顯著不同(p＞0.05)。
表5 心臟組織PGI2/TXB2的鄧肯多范圍檢驗成對比較結(jié)果
相同字母的對無顯著不同(p＞0.05)。
表6 AAP/Cr的鄧肯多范圍檢驗成對比較結(jié)果
相同字母的對無顯著不同(p＞0.05)。
表7 尿液NAG/Cr值的鄧肯多范圍檢驗成對比較結(jié)果

相同字母的對無顯著不同(p＞0.05)。
實(shí)例2 基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型 本實(shí)例的目標(biāo)在于證明計算機(jī)中基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)計算機(jī)模型的一個實(shí)施例，所述模型結(jié)合了所有主要過程和參數(shù)并且能夠產(chǎn)生所述的輸出數(shù)據(jù)。
所述模型由許多個室組成，各室表示一個特定解剖區(qū)。對于模型中所關(guān)注的各種化合物，各室具有一比容積(分布容積)并且具有化合物的均勻內(nèi)部濃度(“充分?jǐn)嚢琛鼻闆r)(圖13)?；衔镆耘c起始室中物質(zhì)的量成比例的速率在室之間轉(zhuǎn)運(yùn)(一級動力學(xué))。這些轉(zhuǎn)運(yùn)反映生理上相鄰室之間的擴(kuò)散和整體流動。這些轉(zhuǎn)運(yùn)中許多表示血漿循環(huán)，并且這些流入任一室的總和等于流出該室的所有血漿的總和。在室中，化合物經(jīng)歷代謝反應(yīng)，以化合物和室特定速率產(chǎn)生化學(xué)計量比例的代謝物。以與初始化合物成比例的量產(chǎn)生新物質(zhì)(一級動力學(xué))。
模擬實(shí)驗由流向腸區(qū)(圖14)的動脈血漿室(圖26)組成。從腸區(qū)流向表示肝的室(圖25)。所述動脈血漿室也流向分別表示心臟(圖23)、肝(圖25)、腎(圖24)和其它組織(圖27)的四個室。從這四個室流向靜脈血漿室。流入肺室，接著又流入動脈血漿室。腸區(qū)分七段，各段包含五個室(圖15到21)。各腸段的五個室之一表示腸內(nèi)腔(intestinal lumen)并且這些內(nèi)腔室(luminal compartment)依次相連，以再現(xiàn)藥物運(yùn)輸，包括腸的蠕動行為。在七個腸段的每一段中，內(nèi)腔室與腸上皮細(xì)胞(覆蓋內(nèi)腔的吸收細(xì)胞)室具有雙向流動，其又與一血漿室具有雙向流動。第二個血漿室與表示由前腸系膜動脈供應(yīng)的其它腸組織的第五個室具有雙向流動。各血漿室接收來自具有與肝室相等輸出的動脈室的流入。模型的其余部分沒有連接其它的腸室。流入第一個內(nèi)腔室的最后一個室用于模仿口服劑量的藥物(圖15)。從文獻(xiàn)收集關(guān)于人類和動物的體重、心輸出量、到各種器官的血流、各器官的容積和重量、細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液、脂質(zhì)的生理學(xué)數(shù)據(jù)，并且總結(jié)于下表中。分別使用由Ghose等人(1998)、Lobell和Sivarajah(2003)和Poulin和Thiel(2002)發(fā)表的方法完成logP、血漿蛋白結(jié)合和每器官分布容積的計算機(jī)中評估。
只要可以進(jìn)行活體外評估，就使用活體外評估結(jié)果，例如血漿蛋白結(jié)合。使用由Bowalgaha和Miners(2001)、Martignoni等人(2006)、Tong等人(2001)和Thulesen等人(1999)報道的方法完成腸清除率、吸收率常數(shù)和肝清除率的活體外和活體內(nèi)規(guī)?；?。除一個室(通常是胃室)中有初始丸劑以外，模擬實(shí)驗以所有室中沒有物質(zhì)開始。隨后模擬實(shí)驗評估物質(zhì)隨時間的分布變化。
模擬實(shí)驗的當(dāng)前版本使用MatLab和其Simulink工具箱(均來自The Mathworks，Natick，MA)實(shí)施，并且是Simulink圖解模型介面、MatLab指令語言和以Perl書寫的代碼生成程序的混合體。模型的結(jié)構(gòu)在圖13-28中描繪。
實(shí)例3 NSAID和NO供體對血小板凝集的作用 本實(shí)例的目標(biāo)在于(1)研究NSAID和NO供體對血小板凝集、血管擴(kuò)張和血栓形成的作用；(2)研究在血小板凝集、血管擴(kuò)張和血栓形成中NSAID與NO供體之間的潛在相互作用；和(3)NSAID和NO對COX功能的作用。
由Al等人(2006)、Hanson等人(2005)、Turkan等人(2004)和Tubara等人(2001)發(fā)表的方法將用于完成這些目標(biāo)。
從這些研究中獲得的活體外結(jié)果將用于模擬服用NO-NSAID候選物后血小板凝集、血管擴(kuò)張和血栓形成的時程。
實(shí)例4 藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的訓(xùn)練 本實(shí)例的目標(biāo)在于(1)訓(xùn)練基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)(PBPK/PD)模型和(2)使用所述PBPK/PD模型來預(yù)測潛在候選物在人類和大鼠體內(nèi)的活體內(nèi)藥物動力學(xué)和藥效學(xué)行為。輸入模型的生理學(xué)、活體外和計算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)在表8中列出。
使用萘普生、AZD 3582和PYOR/NO-萘普生來訓(xùn)練模型。內(nèi)部(in house)產(chǎn)生活體外參數(shù)，另有規(guī)定的情況除外。模型參數(shù)在表9中列出。
表8 基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型的輸入數(shù)據(jù) *對于大鼠報道的值用于人類。
表9 AZD 3582、PYRO/NO-NAP(N-119)和萘普生的模擬實(shí)驗的輸入?yún)?shù) **萘普生從腸腸上皮細(xì)胞到內(nèi)腔具有零滲透性。
輸出數(shù)據(jù)總結(jié)于29-35和表10中。一般來說，PBPK/PD模型足以預(yù)測萘普生(圖29和30)和由AZD 3582形成的萘普生(圖31與32和34與35)的血漿濃度。預(yù)測值在所報道數(shù)據(jù)的兩倍范圍內(nèi)。與文獻(xiàn)(Fagerholm等人，2005和Fagerholm和Bjornsson，2005)中報道的數(shù)據(jù)一致，本模型也預(yù)測了極低的AZD 3582生物利用率。造成廣泛首過效應(yīng)(first-pass effect)的原因是其在腸和肝中的廣泛水解。兩種器官對其在大鼠和人類體內(nèi)的首過去除有顯著作用(圖33和36)。因為不知道帶有NO供體的代謝物的去向，所以難以預(yù)測哪里產(chǎn)生NO。應(yīng)注意到大鼠和人類在首過去除AZD 3582方面有所不同。在大鼠體內(nèi)主要是肝首過；而在人類體內(nèi)主要是腸首過。本實(shí)例顯示進(jìn)行代謝評估時使用活體外測試替代使用計算機(jī)中預(yù)測的重要性。通常，在大鼠體內(nèi)的代謝速率比在人類體內(nèi)快；然而，我們在本發(fā)明研究中發(fā)現(xiàn)些許差異。
圖35顯示口服N-119后二氮烯鎓二醇在內(nèi)腔、胃腸組織、肝、心臟、腎和身體其余部位中的AUC。因為N-119在腸內(nèi)腔中不穩(wěn)定并且水解速率在大鼠微粒體中較高(表9)，所以這種前藥候選物在進(jìn)入肝之前釋放其大部分一氧化氮。據(jù)估計一氧化氮的全身性暴露將在最低程度。這個模擬實(shí)驗的結(jié)果與服用PYRO/NO-萘普生后的相對低血漿硝酸酯含量一致。盡管在活體外PYRO/NO-萘普生的NO產(chǎn)生能力比AZD 3582高13倍(Knaus等人，2005)，但血漿硝酸酯含量不比AZD 3582高很多。盡管能觀察到在心臟和腎中的作用，但這組數(shù)據(jù)與由Knaus等人(2005)產(chǎn)生的候選物組不適合進(jìn)一步開發(fā)的推測一致。
AZD 3582的藥物動力學(xué)行為與PYRO/NO-萘普生類似，不同之處僅在于AZD 3582在腸內(nèi)腔和腸微粒體中更穩(wěn)定(表9)。服用AZD 3582后萘普生的釋放曲線(圖33-34)表明，一氧化氮供體也在首過器官中被釋放。在缺乏可測量的一氧化氮供體和代謝物數(shù)據(jù)的情況下，不可能評估何時產(chǎn)生NO。實(shí)例1中所列的活體內(nèi)研究顯示，活體內(nèi)血漿硝酸酯含量不夠高，無法觸發(fā)心臟和腎中任何可觀察到的作用(圖9-12)。推出全身循環(huán)中產(chǎn)生的NO不足。這可能是因為(1)過多NO產(chǎn)生于腸內(nèi)腔、腸和肝中；和/或(2)NO產(chǎn)生能力過低。
表10 通過模型，使用表8和9中所列的活體外和計算機(jī)中輸入數(shù)據(jù)所評估的藥物動力學(xué)參數(shù)

實(shí)例5 開發(fā)候選化合物 本發(fā)明還提供一種使用上述實(shí)例中所述的所有要素開發(fā)和改進(jìn)例如所述NO-NSAID等化合物的傳遞途徑的方法。
所述方法以幾種具有一些所希望的特征的原型化合物開始，例如基于Knaus(2005)化學(xué)的DMA/NO-萘普生和PYRO/NO-NAP。DMA/NO-萘普生的模擬實(shí)驗結(jié)果類似于PYRO/NO-萘普生。為簡單起見，在上文實(shí)例4中顯示PYRO/NO-萘普生的結(jié)果。
實(shí)例4中所述的評估顯示，本發(fā)明所述的藥物動力學(xué)模型能夠鑒別潛在候選物的缺點(diǎn)。Knaus等人(2005)設(shè)計的候選物(圖36)具有釋放較高量NO的優(yōu)點(diǎn)。然而，這些候選物在靶向例如心臟和腎等內(nèi)臟方面缺乏NO傳遞的特異性。
由這些模擬實(shí)驗明顯可見，理想候選物應(yīng)當(dāng)在生理pH值下具有最優(yōu)log P值。更重要的是，一氧化氮和NSAID的釋放應(yīng)具有一定程度的特異性。舉例來說，希望在服用前藥后釋放相當(dāng)大劑量的NSAID，以致抗炎作用很快生效。但是，NO供體應(yīng)在服用前藥后在首過期間較少變化。
基于模擬實(shí)驗結(jié)果，本發(fā)明描述一種模塊化化學(xué)庫(圖37)，可以用于系統(tǒng)地控制NO前藥的物理特性和動力學(xué)，以致可達(dá)到NO的全身性傳遞。目標(biāo)是將最優(yōu)劑量的NO傳遞到胃腸道、心臟和腎，以致可減輕NSAID的潛在副作用。
NO-NSAID前藥的實(shí)例含有已經(jīng)報道的氨基酸(Ranatunge等人，2006；Kartasasmita等人，2002；Andersson等人，2004；Gilmer等人，2002；Almirante等人，2006；Benedini等人，2000；Bolla等人，2005；Rivolta等人，2005；Del Soldato，2002a、2002b、2003、2004a和2004b)。這些僅限于利用硝基氧基烷基官能團(tuán)作為NO來源的實(shí)例。這些前藥(或其降解產(chǎn)物)的NO釋放速率由硝基氧基烷基還原的速率決定，所述還原通過多種路徑進(jìn)行(Fung，2004；Carini等人，2002；Gao等人，2005；Satyum，2006)并因而難以控制。
在本發(fā)明中，前藥的NO釋放速率可以系統(tǒng)地控制。從O2-取代的二氮烯鎓二醇釋放NO的機(jī)制以兩種不同步驟進(jìn)行。從前藥酶釋放二氮烯鎓二醇產(chǎn)生O2-未取代二氮烯鎓二醇，隨后在生理條件下快速分解，釋放NO。如果使用合適的O2-取代的二氮烯鎓二醇，那么NO-NSAID候選物將在生理pH值下穩(wěn)定。如果通過酶水解從候選化合物釋放二氮烯鎓二醇的速率(t1/2＝數(shù)分鐘到數(shù)小時)超過釋放的未取代的二氮烯鎓二醇的半衰期達(dá)足夠程度(實(shí)例包括(但不限于)PROL-NO(t1/2 2s，Keefer，2005)、PYRRO-NO(t1/2 3s，Saavedra，2000))，那么可認(rèn)為氨基酸與二氮烯鎓二醇之間的酯鍵的酶水解是NO釋放的決速步驟。
酶釋放的速率可以通過許多因素控制。在由Knaus等人(2005)開發(fā)的NO-NSAID候選物(圖8)中，O2-取代的二氮烯鎓二醇直接與NSAID連接。酶裂解引起NSAID和O2-未取代的二氮烯鎓二醇伴隨釋放。酶水解的速率和由此產(chǎn)生的NO和NSAID的釋放速率通過二氮烯鎓二醇選擇來直接控制。這個方法的一個局限性是，除改變酶水解的速率外，改變二氮烯鎓二醇也會影響半衰期(t1/2)與NO產(chǎn)生效率。此外，因為將在NO釋放期間產(chǎn)生不同的仲胺，所以毒性/代謝曲線也將發(fā)生改變。盡管衍生自仲胺和氨基酸的潛在二氮烯鎓二醇的清單龐大，但由于許多胺和/或其代謝產(chǎn)物具有毒性，所以可用于前藥的生物學(xué)可行的衍生物的數(shù)目有限(Mattioni等人，2003；Myers等人，1997)。因此，在開發(fā)NO-NSAID候選物時，希望能夠控制具有充分表征的動力學(xué)和毒理學(xué)參數(shù)的特定二氮烯鎓二醇衍生物的釋放速率。
在本發(fā)明中，NSAID或COX-2抑制劑和O2-取代的二氮烯鎓二醇單獨(dú)地通過容易酶水解或裂解的官能團(tuán)(通常是酯、硫酯、酰胺或磺酰胺)連接到中心氨基酸。這能夠使NSAID和二氮烯鎓二醇的酶釋放以不同速率進(jìn)行。NO(由二氮烯鎓二醇的釋放所產(chǎn)生)和特定NSAID的絕對和相對釋放速率的控制可以通過改變結(jié)構(gòu)的模塊(圖37)，具體來說改變氨基酸、氨基酸氮取代基和/或連接NSAID與氨基酸的間隔基來控制。盡管二氮烯鎓二醇的選擇將改變酶釋放的速率，但酶釋放速率也可以通過改變其它模塊，但同時保持二氮烯鎓二醇不變來改變。本發(fā)明允許產(chǎn)生具有不同動力學(xué)、物理、藥效學(xué)和藥物動力學(xué)特性而無需改變NSAID或二氮烯鎓二醇的新穎候選物。
本發(fā)明的模塊化結(jié)構(gòu)的酶降解設(shè)計成產(chǎn)生NO、仲胺、甲醛、N-取代的氨基酸和NSAID。N-取代的氨基酸可視作相應(yīng)母體氨基酸的前藥(Pitman，1981)或其它治療劑(Chandran，2005；Yu等人，2006)。合適的N-取代基的實(shí)例包括(但不限于)酰胺(Crankshaw等人，2002)、氨基甲酸酯(Hansen等人，1992)和α-羥基或α-酰氧基甲基(Bundgaard等人，1987)。
實(shí)例6 控制二氮烯鎓二醇從NO-NSAID前藥的釋放速率 基于三個常用模塊合成模塊化庫的三個實(shí)例(1-3)萘普生作為NSAID、羥脯氨酸作為氨基酸和DMA作為二氮烯鎓二醇。它們僅在氨基酸的氮取代基方面不同，即游離胺(1)、乙酰基(2)和特戊酰基(3)組。于磷酸鹽緩沖劑中在不同pH值下經(jīng)30分鐘評估其化學(xué)穩(wěn)定性(表11)。在pH值范圍2.5-7.0中游離胺1經(jīng)歷快速降解，釋放未取代的二氮烯鎓二醇(未圖示)和NSAID-氨基酸4。測得N-乙?；苌?在pH 7.0下經(jīng)歷慢得多的分解速率，產(chǎn)生未取代的二氮烯鎓二醇(未圖示)和NSAID-氨基酸5。發(fā)現(xiàn)前藥2在pH 2.5-5.0下在30分鐘內(nèi)穩(wěn)定。觀察到特戊?；０?在整個pH值范圍2.5-7.0內(nèi)穩(wěn)定。

表11 在各種pH值下二氮烯鎓二醇因磷酸鹽緩沖劑的損失
通過LC-MS評估前藥3對于酶水解的敏感性。使用肝和腸微粒體制劑。發(fā)現(xiàn)引起形成NSAID-氨基酸6的未取代二氮烯鎓二醇的裂解在肝(2小時后完成水解)和腸(2小時后50％轉(zhuǎn)化)制劑中進(jìn)行得很快。然而，這些速率比對于1→4和2→5的轉(zhuǎn)化(分別在肝微粒體制劑中觀察到在10和30分鐘內(nèi)完成水解)所測定的酶水解速率慢。

發(fā)現(xiàn)連接萘普生與氨基酸的酯的酶水解在所有情況都很慢。2小時后，觀察到在肝微粒體中釋放2％萘普生。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例是認(rèn)識到，使用兩種非等量酯來單獨(dú)地釋放NSAID和二氮烯鎓二醇可以通過特定酯酶或其它酶種類的作用而進(jìn)行。因為酯酶的分布在整個人類組織和器官中不同，所以對于特定酶有可能在特定靶組織或器官處選擇性釋放NSAID和/或二氮烯鎓二醇。
由Knaus等人(2005)開發(fā)的NO-NSAID的局限性是僅使用了含有羧酸的NSAID(圖36)。如Saavendra等人(1999)所報道，NSAID布洛芬通過酰胺鍵連接到哌嗪二氮烯鎓二醇的遠(yuǎn)端氮存在類似局限性。本發(fā)明的另一個實(shí)施例是當(dāng)母體氨基酸為二元酸，例如天冬氨酸(n＝1)或谷氨酸(n＝2)時，將其它官能化藥物或連接單元(包括(但不限于)醇、硫醇、胺、磺酰胺)連接到氨基酸模塊的能力。這個原理通過作為強(qiáng)的選擇性COX-2抑制劑的塞來昔布和伐地昔布的二氮烯鎓二醇前藥來證明(圖38)。在這些實(shí)例中，藥物(塞來昔布或伐地昔布)通過其磺酰胺官能團(tuán)連接到前藥的氨基酸，分別產(chǎn)生結(jié)構(gòu)7和8。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是認(rèn)識到，NSAID/連接基或二氮烯鎓二醇從二元酸氨基酸模塊(包括(但不限于)天冬氨酸和谷氨酸)裂解導(dǎo)致其余NSAID/連接基或二氮烯鎓二醇的酶水解速率明顯降低。這通過二-萘普生前藥(NAP-AA-NAP)9來舉例說明(圖39)。兩種酯的初始酶裂解快速并且非選擇性地進(jìn)行(在肝微粒體中30分鐘后完成水解)，產(chǎn)生主要由萘普生(AA-NAP)前藥11和12組成的混合物。第二連接基的裂解從AA-NAP的11和12釋放另一萘普生分子，但是速度要慢得多(90分鐘40-65％轉(zhuǎn)化為13)。
對二-DMA-二氮烯鎓二醇N-?；劝彼?DMA/NO-AA-DMA/NO)14的研究(圖40)顯示，當(dāng)酯將二氮烯鎓二醇與谷氨酸和天冬氨酸氨基酸連接起來時，水解速率也發(fā)生類似變化。
這個原理可以進(jìn)一步擴(kuò)展到基于二氮烯鎓二醇的NO-NSAID前藥(NO-AA-NSAID)15(圖41)。如果NSAID和二氮烯鎓二醇部分的兩個酯鍵起初以不同速率水解(例如，NSAID起初比二氮烯鎓二醇裂解更快)，那么NSAID將主要首先從15釋放。這將產(chǎn)生單酸性二氮烯鎓二醇前藥酯(NO-AA)16和游離NSAID(或其生物學(xué)相應(yīng)鹽)。(NO-AA)16隨后將經(jīng)歷比NO-AA-NSAID 15情況慢的二氮烯鎓二醇的酶釋放，因而提供NO的緩慢釋放。相反，如果二氮烯鎓二醇起初從NO-AA-NSAID裂解較快，那么將快速產(chǎn)生二氮烯鎓二醇(并因而快速產(chǎn)生NO)并且緩慢釋放NSAID。
實(shí)例7 NSAID和二氮烯鎓-二醇從NO-AA-NSAID的差異釋放 對于NO-AA-NSAIDS CMD113和CMD114已證明差異水解速率的所述原理(圖42-43)。CMD113和CMD114兩者暴露給各種酶制劑(圖44-51)時，引起前藥候選物快速初始損耗，產(chǎn)生萘普生和NO-AA(圖42)，而二甲基氨基二氮烯鎓二醇較慢競爭釋放，產(chǎn)生AA-NAP(圖43)。隨后NO-AA(圖42)和AA-NAP(圖43)兩者中的其余酯的酶水解以比初始水解慢得多的速率進(jìn)行，產(chǎn)生N-特戊?；劝彼帷?br> 重要的是注意到，由CMD 113和CMD 114形成的NO-AA具有幾個共有特征。第一個是兩種化合物在人類和大鼠的腸和肝微粒體中都相對穩(wěn)定(圖44-51)。第二個是這兩種化合物在大鼠血漿中都以相對快的速率水解(表12和13)。很明顯，在腸和肝中具有類似結(jié)構(gòu)的NO-AA在從其各自前藥部分釋放后可能是穩(wěn)定的；但這些物質(zhì)將能夠在血漿中釋放NOD和隨后釋放NO。對腸和肝微粒體對比血漿的反應(yīng)差異是NO-AA設(shè)計中的重要特點(diǎn)。理論上，潛在NO-AA的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)以最優(yōu)釋放速率對所有酯酶敏感。
表12 CMD 113的模擬實(shí)驗的輸入?yún)?shù) 表13 CMD 114的模擬實(shí)驗的輸入?yún)?shù) 這個原理可以擴(kuò)展到包括COX-2抑制劑(包括(但不限于)羅非昔布)。例如羅非昔布的COX-2抑制劑的前藥和一些COX-2抑制劑含有羧酸或醇類官能柄(例如參見Black等人，1997、1998a、1998b、1999)，可以用于將該分子連接到本文所述的模塊化支架。在這類情況下，COX-2抑制劑前藥(例如以18所示者，其基于已知羅非昔布前藥20(Engelhardt等人，2006))將快速釋放(如先前對于類似NSAID衍生物所述)，產(chǎn)生相同的NO-AA 16(圖52)。如前所述，釋放二氮烯鎓二醇21(和由此NO)的NO-AA16水解將顯著比初始水解步驟慢。這將提供COX-2抑制劑(或其前藥)的快速釋放和二氮烯鎓二醇(和由此NO)的緩慢釋放。
實(shí)例8 制備NONOate-氨基酸-萘普生前藥26的通用方法 N-Boc保護(hù)的NO-AA 24(圖53) 于室溫(rt)下將氯化物23[(11.0mmol)，參看Knaus等人(2005)]于六甲基磷三酰胺(HMPA)(5mL)中的溶液添加到N-Boc氨基酸22(9.13mmol)(Engelhardt等人，2006))和Na2CO3(9.13mmol)于HMPA(5mL)中的懸浮液中，將所得混合物攪拌過夜。接著將水添加到混合物中，并用乙酸乙酯(EtOAc)(×5)萃取所得水層。收集有機(jī)部分，干燥(Na2SO4或MgSO4)并且在真空中濃縮。通過急驟色譜法(硅膠)，通常用己烷/EtOAc洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生24。
N-Boc保護(hù)的NO-AA-NAP 25(圖53) 于室溫下將24(1.0mmol)、萘普生(1mmol)、二環(huán)己基碳化二亞胺(DCC)(1.0mmol)和4-(二甲基氨基)吡啶(DMAP)(0.1mmol)于無水CH2Cl2(10mL)中的溶液攪拌1h到過夜[所述反應(yīng)通過薄層色譜法(TLC)監(jiān)測]。通過過濾去除所得白色沈淀物并在真空中濃縮濾液。通過急驟色譜法(硅膠)，通常用己烷/EtOAc洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生25。
N-乙?；鵑O-AA-NAP(R5＝Me)26(圖53) 于室溫下將25(0.1mmol)溶解于三氟乙酸(TFA)(1mL)中，并攪拌1-6h(通過TLC監(jiān)測反應(yīng))。在真空中濃縮所得混合物。將殘余物溶解于乙酸(AcOH)(1mL)中，在室溫下伴隨攪拌逐滴添加乙酸酐(Ac2O)(0.18mL)。在室溫下將所得混合物攪拌過夜。接著在真空中濃縮反應(yīng)混合物，并且通過急驟色譜法(硅膠)，通常用EtOAc/CHCl3洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生26。
N-特戊?；鵑O-AA-NAP(R5＝CMe3)26(圖53) 于室溫下將25(1mmol)溶解于TFA(5mL)中，并攪拌1-6h(通過TLC監(jiān)測反應(yīng))。在真空中濃縮所得混合物。將殘余物溶解于CH2Cl2(5mL)中，并且在室溫下伴隨攪拌逐滴添加特戊酰氯(PivCl)(0.17mL)接著添加Et3N(0.32mL)。在室溫下將所得混合物攪拌過夜。接著在真空中濃縮反應(yīng)混合物，并且通過急驟色譜法(硅膠)，通常用EtOAc/己烷洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生26。
實(shí)例9 制備N-Ac NAP-Glu-NAP 9的通用方法 本方法在圖54中顯示。于室溫下將N-Ac-L-Glu(250mg，1.3mmol)、氯化物27[(362mg，1.3mmol)Phelan等人(1989)]、KI(50mg，0.3mmol)和Na2CO3(140mg，1.3mmol)于無水二甲基甲酰胺(DMF)(10mL)中的懸浮液攪拌過夜。接著在真空中濃縮反應(yīng)混合物并接著將所得殘余物溶解于水中。使用1N HCl將pH值調(diào)整到2，接著用EtOAc(×3)萃取水層。收集有機(jī)部分，干燥(Na2SO4)并在真空中濃縮。進(jìn)一步通過急驟色譜法(硅膠)，初始用1∶1己烷∶EtOAc、接著用2∶1EtOAc∶己烷洗脫來純化殘余物，以產(chǎn)生呈白色固體狀的9(132mg，30％)。
實(shí)例10 制備N-Ac DMA/NO-Glu-NO/DMA 14的通用方法 本方法在圖55中顯示。于室溫下將DMA氯化物23[(3.2mmol)，Knaus等人(2005)]、N-乙酰基-L-glu(250mg，1.32mmol)和Na2CO3(280mg，2.64mmol)于HMPA(3mL)中的懸浮液攪拌過夜。接著將水添加到混合物中并用乙酸乙酯(EtOAc)(×3)萃取所得水層。收集有機(jī)部分，干燥(Na2SO4)并在真空中濃縮。通過急驟色譜法(硅膠)，用EtOAc洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生14(239mg，43％)。
實(shí)例11 制備CMD113和CMD114的通用方法 N-Boc-O-芐基Glu-NAP 28和29 于室溫下將Boc-L-Glu芐酯(1.36mmol)、氯化物27[(1.36mmol)Phelan等人(1989)]、KI(100mg，0.6mmol)和Na2CO3(150mg，1.36mmol)于無水DMF(10mL)中的混合物攪拌過夜。接著在真空中濃縮反應(yīng)混合物并接著將所得殘余物溶解于水中。接著用EtOAc(×3)萃取水層。收集有機(jī)部分，干燥(Na2SO4)并在真空中濃縮。通過急驟色譜法(硅膠)，通常用EtOAc/己烷洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生標(biāo)題化合物。
N-Boc-O-芐基Glu-NAP 30和31的去保護(hù) 于H2氣氛(1atm)、室溫下將N-Boc-O-芐基Glu-NAP(0.79mmol)和5％Pd/C(50mg)于EtOAc(50mL)中的懸浮液劇烈攪拌3-6h(通過TLC監(jiān)測反應(yīng))。接著通過硅藻土墊過濾混合物并于真空中濃縮濾液以產(chǎn)生標(biāo)題化合物。
N-Boc保護(hù)的DMA/NO-Glu-NAP 32和33的合成 于室溫下將氯化物23[(0.73mmol)，Knaus等人(2005)]、N-Boc-O-芐基Glu-NAP(0.49mmol)和Na2CO3(78mg，0.74mmol)于HMPA(5mL)中的懸浮液攪拌過夜。接著將水添加到混合物中并用乙酸乙酯(EtOAc)(×3)萃取所得水層。收集有機(jī)部分，干燥(Na2SO4)并于真空中濃縮。通過急驟色譜法(硅膠)，通常用EtOAc/己烷洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生標(biāo)題化合物。
N-特戊酰基谷氨酸-NONOate CMD113和CMD114 于室溫下將N-Boc保護(hù)的DMA/NO-Glu-NAP(0.31mmol)溶解于TFA(3mL)中并攪拌30min-2h(通過TLC監(jiān)測反應(yīng))。于真空中濃縮所得混合物。將殘余物溶解于CH2Cl2(5mL)中并于室溫下伴隨攪拌逐滴添加特戊酰氯(58μL)接著添加Et3N(100μL)。于室溫下將所得混合物攪拌過夜。接著于真空中濃縮反應(yīng)混合物并通過急驟色譜法(硅膠)，通常用EtOAc/己烷洗脫來純化殘余物以產(chǎn)生標(biāo)題化合物。
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權(quán)利要求
1.一種將治療劑與適當(dāng)?shù)囊谎趸w配對以形成有效前藥分子的方法，其包含
(i)獲得活體外或計算機(jī)中藥物動力學(xué)和/或藥效學(xué)數(shù)據(jù)；
(ii)將所述數(shù)據(jù)置于基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)/藥效學(xué)模型中，所述模型包含將胃腸道分成數(shù)個室的第一室模型，其中所述室模型描述所述前藥分子的胃腸吸收；和
將身體分成血漿/血液和組織室的第二室模型，其中所述室模型描述所述治療劑、所述一氧化氮供體和一氧化氮在胃腸道、血液和組織中的時程；和
(iii)從所述藥物動力學(xué)模型產(chǎn)生輸出參數(shù)，其中所述輸出參數(shù)決定治療劑與適當(dāng)?shù)囊谎趸w配對以形成有效前藥分子的適當(dāng)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一室模型將胃腸道分成七個室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述組織室是選自由心臟、肝和腎組成的群組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述治療劑是選自由非類固醇類抗炎藥和抗生素組成的群組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活體外或計算機(jī)中數(shù)據(jù)是選自由下列數(shù)據(jù)組成的群組pKa值、辛醇/水分配系數(shù)、溶解度數(shù)據(jù)、log P值、滲透性值、代謝數(shù)據(jù)、水解數(shù)據(jù)、血清蛋白結(jié)合數(shù)據(jù)、一氧化氮釋放速率、前藥和治療劑的藥物動力學(xué)和藥效學(xué)數(shù)據(jù)和在胃和腸環(huán)境中的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活體外或計算機(jī)中數(shù)據(jù)包含所述前藥和所述一氧化氮供體的分布容積的測量值。
7.一種通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法所選擇的前藥分子，其中所述前藥分子包含治療劑和一氧化氮供體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的前藥分子，其中所述治療劑是非類固醇類抗炎藥或抗生素。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前藥分子，其中所述非類固醇類抗炎藥是非選擇性環(huán)氧合酶同工酶抑制劑或環(huán)氧合酶-2抑制劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的前藥分子，其中所述非選擇性環(huán)氧合酶同工酶抑制劑是選自由乙酰水楊酸(CH3COOC6H4COOH)、布洛芬(IBUPROFEN)(C13H18O2)、萘普生(NAPROXEN)(C14H14O3)、吲哚美辛(indomethacin)(C19H16ClNO4)和雙氯芬酸(diclofenac)(C14H10Cl2NNaO)組成的群組。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的前藥分子，其中所述環(huán)氧合酶-2抑制劑包含羧基。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的前藥分子，其中所述一氧化氮供體是二氮烯鎓二醇(diazeniumdiolate)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的前藥分子，其中所述二氮烯鎓二醇是二氮烯-1-鎓-1，2-二醇。
14.一種包含非類固醇類抗炎藥和一氧化氮釋放部分的前藥分子，其中所述部分具有比水解和吸收的總時間段長的半衰期，并且其中治療劑量的一氧化氮被釋放到腸上皮細(xì)胞中，從而防止由胃腸刺激、出血或潰瘍引起的損傷。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前藥分子，其中治療劑量的一氧化氮被釋放到血流中，從而保護(hù)一個或一個以上器官系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的前藥分子，其中所述器官系統(tǒng)是選自由心臟、腎和心血管系統(tǒng)組成的群組。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前藥分子，其中所述一氧化氮釋放部分是二氮烯鎓二醇。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的前藥分子，其中所述二氮烯鎓二醇是二氮烯-1-鎓-1，2-二醇。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前藥分子，其中所述非類固醇類抗炎藥是非選擇性環(huán)氧合酶同工酶抑制劑或環(huán)氧合酶-2抑制劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前藥分子，其中所述一氧化氮釋放到腸上皮細(xì)胞中的量相當(dāng)于所述前藥劑量的5％到50％。
21.一種前藥分子，其包含
(i)通過容易酶水解或裂解的鍵與氨基酸連接的一氧化氮釋放部分；和
(ii)直接與所述氨基酸連接或通過間隔基與所述氨基酸連接的治療劑，其中所述治療劑與所述間隔基之間的鍵，或所述間隔基與所述氨基酸之間的鍵容易酶水解或裂解，
其中所述一氧化氮釋放部分和所述治療劑從所述前藥分子的釋放可以獨(dú)立地控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的前藥分子，其中所述一氧化氮釋放部分是二氮烯鎓二醇。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的前藥分子，其中所述二氮烯鎓二醇是二氮烯-1-鎓-1，2-二醇。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的前藥分子，其中所述治療劑是非類固醇類抗炎藥或抗生素。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的前藥分子，其中所述非類固醇類抗炎藥是非選擇性環(huán)氧合酶同工酶抑制劑或環(huán)氧合酶-2抑制劑。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的前藥分子，其中所述氨基酸是選自由羥脯氨酸、谷氨酸和天冬氨酸組成的群組。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的前藥分子，其中所述氨基酸另外包含游離或取代的胺或胺鹽。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的前藥分子，其中所述容易酶水解或裂解的鍵是選自由酯鍵、硫酯鍵、酰胺鍵和磺酰胺鍵組成的群組。
29.一種具有下式的化合物
其中R1為非類固醇類抗炎藥的未羧化核心，或式II的結(jié)構(gòu)
其中R8為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基或未取代或取代的C3-12支鏈烷基；
其中X1具有選自由下列各式組成的群組的式
(i)式III
其中X2為氧、硫或NH，并且X3為氧、硫或NH，
(ii)式IV
其中X4為氧、硫或NH，并且X5為氧、硫或NH，
(iii)式V
(iv)式VI
其中X6為氧、硫或NH；
其中R2為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基或未取代或取代的C3-12支鏈烷基；
其中R3為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基或未取代或取代的C3-12支鏈烷基；
其中R4是選自由下列各基團(tuán)組成的群組
(i)氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基或未取代或取代的雜芳基，
(ii)式VII
其中R9為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、通過氨基酸的羧基連接的酰胺衍生物或多肽的酰胺衍生物，
(iii)式VIII
其中X7為氧、硫或NH，并且R10為未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基或未取代或取代的雜芳基，和
(iv)式IX
其中X8為氧、硫或NH；并且R11為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基或未取代或取代的雜芳基；并且R12為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基或未取代或取代的雜芳基；
其中R5為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、式VII的結(jié)構(gòu)、式VIII的結(jié)構(gòu)或式IX的結(jié)構(gòu)；
其中R6為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、式VII的結(jié)構(gòu)或式VIII的結(jié)構(gòu)；
其中R7為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基、式VII的結(jié)構(gòu)或式VIII的結(jié)構(gòu)或式XI的結(jié)構(gòu)
其中X9為氧、硫或NH，并且R14為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基、未取代或取代的雜芳基，或氨基酸，其中X9為所述氨基酸的氨基；
其中Y為式XIII的結(jié)構(gòu)
或式XIV的結(jié)構(gòu)
其中R15為氫、未取代或取代的C1-12直鏈烷基、未取代或取代的C3-12支鏈烷基、未取代或取代的C1-12直鏈烯基、未取代或取代的C3-12支鏈烯基、未取代或取代的芐基、未取代或取代的苯基、未取代或取代的C1-4芳基烷基或未取代或取代的雜芳基。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的化合物，其中NR6R7為下列各式的環(huán)狀雜環(huán)
(i)式X
其中R13為氫，或
(ii)式XII
31.一種式
的化合物，其中Z為式XIII的結(jié)構(gòu)或式XIV的結(jié)構(gòu)。
32.一種式
的化合物。
33.一種式
的化合物，其中R18是選自由下列各基團(tuán)組成的群組
(i)式XVIII
(ii)式XIX
(iii)式XX
(iv)式XXI
并且亞結(jié)構(gòu)
表示氨基酸丙氨酸、2-氨基丁酸、α-氨基辛二酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、瓜氨酸、β-環(huán)己基丙氨酸、半胱氨酸、3，4-脫氫脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、組氨酸、高瓜氨酸、高絲氨酸、羥脯氨酸、β-羥纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、正亮氨酸、正纈氨酸、鳥氨酸、青霉胺、苯丙氨酸、苯甘氨酸、脯氨酸、焦谷氨酰胺(pyroglutamine)、肌氨酸、絲氨酸、色氨酸、酪氨酸或纈氨酸的核心結(jié)構(gòu)。
34.一種式
的化合物。
35.一種式
的化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用基于生理學(xué)的藥物動力學(xué)模型來選擇包含治療劑X(例如非類固醇類抗炎藥(NSAID))和適當(dāng)?shù)囊谎趸wNO的前藥分子(NO-X)的方法。所述NSAID可以是包含羧基的非選擇性或選擇性環(huán)氧合酶抑制劑或其它生物相容性化合物。所述藥物動力學(xué)模型使用活體外和/或計算機(jī)中數(shù)據(jù)來評估最優(yōu)參數(shù)組，可以預(yù)測特定NO-X候選物是否能夠產(chǎn)生理想的治療效果，例如增強(qiáng)抗炎活性，降低腸、心臟和腎毒性。因此，本發(fā)明可以大大增強(qiáng)對開發(fā)藥物的適當(dāng)候選物的合理選擇，從而將開發(fā)時間減到最少并且節(jié)省成本。
文檔編號A61K49/10GK101541349SQ200680046607
公開日2009年9月23日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月13日
發(fā)明者譚潤球, 克里斯托弗·馬克·迪亞伯, 休·A·辛浦勒, 道格拉斯·撒切爾·瑞吉威, 宜展·詹姆斯·林, 布瑞恩·杜夫·斯洛利 申請人:諾弗金生物科技公司