Cdk5抑制劑及其治療用圖
【專利說明】
[0001] 對相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2009年12月7日提交的美國臨時申請No. 61/282, 039的優(yōu)先權。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及分離自天然來源的新的Cdk抑制劑，這種Cdk抑制劑被用于治療用途。 更具體地，本發(fā)明涉及分離自植物玫瑰紅景天（Rhodiolarosea)的天然來源的Cdk5抑制 劑以及它們作為Cdk5抑制劑的生物學活性。
【背景技術】
[0004] 利用當今的高通量化學合成技術和高效篩選方法學，在實驗室發(fā)現(xiàn)細胞水平顯示 有前景的生物學作用的化合物可能不再困難。但是，由于很多因素的影響，這些化合物轉化 為臨床上有用的化合物比率非常低。其中一個關鍵的因素是毒性和副作用，在藥物開發(fā)的 后期階段其通常嚴重且不被人體所忍受。基于此，由數(shù)千年來臨床使用的天然來源發(fā)現(xiàn)的 新化合物重新受到了關注，這是因為它們已經被人類使用了很長時間，且因此它們的毒性 和副作用相對于純粹合成的化合物而言似乎更易接受。
[0005] 細胞周期蛋白依賴性激酶（Cdk)屬于脯氨酸定向的絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，其 在調控細胞周期進展和轉錄控制中起著重要的作用。Cdk的活化需要與特異性調節(jié)亞單位 細胞周期蛋白的結合，以及需要在Cdk的特異性蘇氨酸殘基上的磷酸化。Cdkl、2、3、4和6 在調節(jié)不同細胞周期的轉換中起著重要作用。Cdkl為有絲分裂Cdk，而Cdk2、4和6為分裂 期間Cdk，其在休眠Gl至S期的進程中起到調節(jié)作用。因此，Cdks的異常活化導致細胞周 期失調，例如持續(xù)的細胞增殖或不受限制的細胞周期重返，以及隨后的疾病（例如癌癥）的 發(fā)生（Shapiro, 2006 ;Malumbres&Barbacid, 2009)。由于細胞周期蛋白依賴性激酶 5 (Cdk5) (一種脯氨酸定向的絲氨酸/蘇氨酸激酶）在神經元發(fā)育和功能中的必不可少的作用，因此 Cdk5是獨特的。盡管與其他的Cdks在結構上具有同源性，但Cdk5可能不參與細胞周期的 調節(jié)。Cdk5的活化依賴于其與兩個特異性活化子p35和p39 (其在神經元細胞中表達）的 結合。因此，盡管Cdk5在細胞中的表達無處不在，但是由于其局限于p35和p39的表達，因 此其主要活躍在有絲分裂后的神經元中（Tsai等，1993 ;Zheng等，1998)。
[0006] Cdk5在神經細胞中起多種生理作用，包括在早期神經發(fā)育期間的神經元的迀 移（Xie等，2003)和軸突導向（Connell-Crowley等，2000)以及突觸形成和突觸可塑性 (Cheung等，2006 ;Lai和Ip, 2009)。然而，最近已經發(fā)現(xiàn)Cdk5在中樞神經系統(tǒng)外發(fā)揮重要 作用，例如涉及感覺傳導通路的疼痛信號傳導（Pareek等，2006)，以及調節(jié)胰腺0細胞中 的葡萄糖刺激的胰島素水平（Wei等，2005)。由于Cdk5起到關鍵的生理學作用，其不受控 的活性已經與多種疾病/病癥相關聯(lián)，從而使得Cdk5可作為治療藥物的潛在分子靶標。在 神經元中，Cdk5失調引起神經元細胞凋亡（Cheung和Ip，2004)，這表明Cdk5活性的異常調 節(jié)與神經退行性疾病的發(fā)展有顯著關系，例如阿爾茨海默氏?。ˋD)和帕金森?。≒D)。異 常的Cdk5活性還與癌癥發(fā)生、進展和轉移（例如前列腺和甲狀腺瘤）相關聯(lián)（Strock等， 2006;Lin等，2007)。
[0007] AD的兩個主要病理學標志為老年斑的累積和在發(fā)病的腦部中的神經原纖維纏 結。Cdk5的失調是由于p25的存在所造成的，p25是在病理條件下p35產生的裂解產物 (Patrick等，1999)。在AD患者的腦部中發(fā)現(xiàn)了p25蛋白的累積（Patrick等，1999)。最 近的發(fā)現(xiàn)也表明Cdk5為調節(jié)老年斑的形成（Monaco,2004)和神經原纖維纏結（Cruz等， 2003)的形成的關鍵酶之一。
[0008] 另一種與cdk5關聯(lián)的主要神經退行性疾病為ro。病理學上，ro的特征在于由 于所選神經元，尤其是在黑質致密部的多巴胺能神經元的漸進性死亡而導致的運動原障礙 (Muntane等，2008)。在1-甲基-4-苯基-1，2, 3, 6-四氫吡啶（MPTP)誘導的小鼠模 型中，過度的Cdk5的表達和活性與多巴胺能神經元細胞死亡相關（Smith等，2003 ;Qu等， 2007)。此外，有意義的是，Cdk5的抑制能導致多巴胺釋放的增加，這可有助于改善ro進展 (Chergui等，2004)。Cdk5也發(fā)現(xiàn)涉及許多其他的神經退行性疾病和神經性病癥，例如亨 廷頓?。ˋnne等，2007)、肌萎縮側索硬化（ALS;Bajaj等，1998)和局部缺血損傷（Wang等， 2003)〇
[0009] 最近的研宄表明，異常的Cdk5活性還與糖尿?。?型糖尿?。┑陌l(fā)病機制有關。在 胰腺0細胞中存在Cdk5的活化劑p35,其活性在葡萄糖刺激下負調控胰島素釋放（Wei和 TomiZawa，2007)。并且在高葡萄糖暴露時，小鼠胰腺0細胞中的p35蛋白和Cdk5活性會持 續(xù)增加（Ubeda等，2006)。此外，在培養(yǎng)的0細胞和糖尿病小鼠模型中，化學抑制劑對Cdk5 活性的抑制以葡萄糖依賴方式增加了胰島素的分泌（Ubeda等，2006)。這些發(fā)現(xiàn)與觀察到 的P35-/-小鼠對于葡萄糖負荷顯示的胰島素分泌增加相一致（Wei等，2005)。認為Cdk5通 過葡萄糖毒性期間的Ca2+通道活性的調節(jié)或胰島素基因表達的調節(jié)起作用（Wei等，2005; Ubeda等，2006)。因此，Cdk5抑制劑能夠作為治療2型糖尿病的潛在治療藥物（Kitani等， 2007)〇
[0010] Cdk5也已成為止痛藥的主要潛在靶標。Cdk5/p35與感覺通路間接相關。例如，在 潛在的傷害性神經元調節(jié)痛覺過敏中，Cdk5調節(jié)細胞分裂素活化蛋白激酶（MPK)的活化， 導致MPK活性增加。研宄還表明Cdk5亦涉及其他的疼痛通路，例如鈣-鈣調素激酶II、 SFosB、NMDA受體和P/Q型電壓依賴性鈣通道等。此外，研宄表明Cdk5抑制劑可能有助于 控制急性疼痛。已表明Cdk5/p35涉及疼痛處理，其受到抑制能降低正常疼痛通路的響應性 (Pareek等，2006 ;Pareek和Kulkarni，2006)。更具體地，大鼠中外周炎癥誘導Cdk5活性 增加。盡管具有更高Cdk5活性的p35轉基因小鼠對于疼痛刺激更加敏感，但是p35-/_以 及Cdk5條件基因敲除小鼠（具有顯著減低的Cdk5活性）對于疼痛刺激均顯示延遲的響應 (Pareek等，2006 ;Pareek等，2007)。在外周炎癥反應中，Cdk5通過負反饋回路還調節(jié)促細 胞分裂劑激活性蛋白激酶1/2 (MEK1/2) /IM的活性（Pareek和Kulkarni, 2006)。此外，最近 亦確定瞬時受體電位香草酸亞型I(TRPVl)(-種通過熱、質子和辣椒辣素活化的配體-門 控的陽離子通道）為Cdk5的底物（Pareek等，2007)。基于經Cdk5的TRPVl磷酸化調節(jié)疼 痛信號傳導期間的TRPVl的功能，Cdk5被認為能夠作為用于開發(fā)止痛藥的新的分子靶標。
[0011] 由于Cdk5與多種疾病相關，因此靶向Cdk5抑制劑的篩選可有助于鑒定潛在的藥 物先導物。然而，至今僅鑒定了很少的Cdk5抑制劑，而且它們也不是用于神經適應癥的臨 床評估。Roscovitine(2, 6, 9-取代的嘌呤類似物）為開發(fā)的Cdk5抑制劑之一，但其也是 革巴向（Mkl、Cdk2Xdk7 和(Mk9 抑制劑（Meijer等，1997)。當今，roscovitine處于II期臨 床試驗階段（用于非小細胞肺癌、乳腺癌和B-細胞惡性腫瘤）。Indirubin類為另一類來 源于中藥的Cdk抑制劑。雙n引噪indirubin為當歸龍薈丸（一種傳統(tǒng)的中藥處方）的活性 成分，由于其抗有絲分裂和抗腫瘤的活性使其可用于治療白血病和其他慢性疾病（Leclerc 等，2001)。Indirubin抑制多種激酶，包括Cdkl、Cdk5以及糖原合成酶激酶-3MGSK3 0 )。 認為GSK3 0和Cdk5與AD中觀察到的TAU的高度磷酸化有關。
[0012] 概括而言，科學文獻清楚地、強烈地表明Cdk5抑制劑對于疼痛的治療和2型糖尿 病的控制是有前景的治療藥物，以及也可以用于治療神經退行性疾病和神經學病癥。但是， 缺乏可有效抑制Cdk5 (相對于其他的Cdk)的有前景的候選化合物。

【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明的目的之一在于提供具有出色Cdk5抑制活性的玫瑰紅景天根的正丁醇組 分，以及含有其的組合物。
[0014] 相應地，本發(fā)明的另一目的在于提供很多對Cdk5具有高特異性抑制作用的天然 存在的化合物。所有的這些化合物分離并純化自天然植物玫瑰紅景天。這些化合物中的一 些是新的化合物且具有通式（I)的結構：
[0015]
【主權項】
1. 下式的化合物在制備用于抑制人類細胞Cdk5酶的藥物中的應用：
其中Ri_n獨立地相同或不同，獨立地為氫或取代基。
2. 權利要求1所述的應用，其中獨立地為氫、羥基、烷氧基、?；?、鹵素、烷基、雜 烷基、芳基烷基、環(huán)烷基、環(huán)烷基-烷基、鹵代烷基、雜環(huán)烷基或芳基；R6為氣、醜基、烷基、雜 烷基、芳基烷基、環(huán)烷基、環(huán)烷基-烷基、鹵代烷基、雜環(huán)烷基或芳基，不包括Ph-CO;R7-RnS 氣、羥基、烷氧基、醜基、鹵素、烷基、雜烷基、芳基烷基、環(huán)烷基、環(huán)烷基-烷基、鹵代烷基、雜 環(huán)烷基或芳基。
3. 權利要求1或2所述的應用，其中所述化合物如下式所示：
4. 權利要求1或2所述的應用，其用于治療或預防與異常Cdk5活性相關的疾病或病
5. 權利要求4所述的應用，其中所述疾病或病癥為神經性疼痛、中風、腦外傷、癲癇或 神經退行性疾病。
6. 權利要求5所述的應用，其中所述神經退行性疾病為肌萎縮側索硬化、阿爾茨海默 氏病、帕金森病或亨廷頓病。
7. 下式的化合物在制備用于抑制人類細胞Cdk5酶的藥物中的應用：
其中札、馬和R3獨立地為H、0H或0CH3,R4為0H或OR12，其中R12為葡萄糖基、
，R7為0H或0-葡萄糖基，R5為H或=0,R6為氫。
8. 權利要求7所述的應用，其中所述化合物選自由下列化合物組成的組：

9. 權利要求7或8所述的應用，其用于治療或預防與異常Cdk5活性相關的疾病或病 癥。
10. 權利要求9所述的應用，其中所述疾病或病癥為神經性疼痛、中風、腦外傷、癲癇或 神經退行性疾病，所述神經退行性疾病為肌萎縮側索硬化、阿爾茨海默氏病、帕金森病或亨 廷頓病。
【專利摘要】本發(fā)明涉及細胞周期蛋白依賴性激酶5(Cdk5)的天然來源的抑制劑，其分離自玫瑰紅景天根，并且其結構與已知的Cdk抑制劑不同。它們對不同的Cdks顯示出選擇性，并且通過混合類型的抑制模式而表現(xiàn)出抑制Cdk的效力，這使得其毒性和副作用較小。它們可用于預防和治療與異常Cdk5活性相關的疾病或病癥，例如，急性和/或慢性疼痛、神經性疼痛、糖尿病、癌癥、神經退行性疾病和神經病理紊亂等。
【IPC分類】C07D311-40, A61P25-16, C07D311-30, A61P25-00, A61P25-02, C07H15-18, C07H15-203, A61K31-353, A61P25-14, C07H17-07, A61P9-10, A61P21-00, A61K31-7034, C07H1-08, A61P25-28, A61P25-04, A61K31-7028, A61K31-7048, C07D311-62, A61K31-352, A61P25-08
【公開號】CN104771407
【申請?zhí)枴緾N201510091277
【發(fā)明人】葉玉如, 葉翠芬, 傅穎瑜, 浮光苗
【申請人】香港科技大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2010年12月7日
【公告號】CN102844323A, CN102844323B, US20120270821, US20150119348, WO2011069334A1