具有抗癌活性的化合物

相关申请数据

根据《专利合作条约》第8条，本申请要求对2020年7月2日提交的美国临时专利申请序列号63/047,612享有优先权，其全文通过引用并入本文。

政府权利声明

本发明是在政府的支持下在美国国立卫生研究院(NIH)授予的批准号DP1AI124669下进行。政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本发明涉及抗癌化合物和与该化合物相关的作用方式。

背景技术

在美国和全世界，癌症每年导致大量死亡。目前存在许多治疗癌症的策略，例如放射治疗、化学疗法和手术，包括完全移除癌组织以及减瘤(cytoreduction)和姑息治疗(palliation)。在许多情况下，癌症治疗策略包括辅助治疗，例如手术和化学疗法。例如，在减瘤手术中，手术后残留的任何异常组织都可以用化学疗法进行治疗。

癌症疗法固有的破坏性通常会导致有害的副作用，例如对健康的非癌性组织的损害。例如，各种化学治疗药物的细胞毒性可导致贫血、秃头症(脱发)、恶心和呕吐、神经损伤导致灼热、麻木、刺痛或射击疼痛。化学疗法还可以促进免疫抑制和骨髓抑制，从而增加患者感染和其他疾病的机会。

还开发了替代策略，例如采用纳米颗粒组合物的低温技术(hypothermictechnology)。纳米颗粒疗法有几个缺点，包括无法治疗深部肿瘤组织和聚集在淋巴系统各个区域的纳米颗粒的负免疫应答。因此，需要新的癌症治疗方法，这些治疗方法在纳摩尔浓度下是有效的。

发明内容

在一个方面，本文描述了用于治疗癌症的化合物和相关药物组合物。在一些实施例中，例如，药物组合物包含式(I)化合物和/或其盐：

其中R

其中R

其中A选自由芳基和杂芳基组成的组；和

其中X和Z独立选自由C、N、O、S、SO

其中Y选自由OH、烷氧基和NR

n是0到5之间的整数，

其中式(I)化合物以足以表现出抗癌性质的量存在于药物组合物中。

在一些实施例中，药物组合物包含式(II)化合物和/或其盐：

其中R

其中R

其中X和Z独立选自由C、N、O、S、SO

其中Y选自由OH和NR

其中式(II)化合物以足以表现出抗癌性质的量存在于药物组合物中。

在另一方面，药物组合物包含式(III)化合物和/或其盐：

其中R

其中式(III)化合物以足以表现出抗癌性质的量存在于药物组合物中。

在另一方面，药物组合物包含式(IV)化合物和/或其盐：

其中R

其中式(IV)化合物以足以表现出抗癌性质的量存在于药物组合物中。

在另一方面，药物组合物包含式(V)化合物和/或其盐：

其中R

其中式(V)化合物以足以表现出抗癌性质的量存在于药物组合物中。

在另一方面，药物组合物包含式(VI)化合物和/或其盐：

其中R

其中式(VI)化合物以足以表现出抗癌性质的量存在于药物组合物中。

在一些实施例中，属于式(I)-(VI)中的一种或多种的一种或多种化合物在纳摩尔(nM)浓度下表现出抗癌性质。在一些实施例中，例如，一种或多种化合物在浓度为0.01nM至大于1μM时表现出抗癌性质。

在另一方面，本文描述了治疗癌组织的方法。在一些实施例中，方法包括向具有癌组织的患者施用一种或多种治疗有效量的式I-VI化合物。在一些实施例中，治疗有效量阻止癌细胞生长和/或肿瘤生长。在一些实施例中，治疗有效量还可以减小肿瘤大小。

这些和其它实施例在下面的详细描述中进一步描述。

附图说明

图1A和1B示出了根据一些实施例通过本文描述的式I化合物抑制癌细胞生长。

图2示出了根据一些实施例来自式I化合物的叶酸竞争。

图3A和3B分别示出了根据一些实施例响应于使用式I化合物治疗的肿瘤体积随时间的变化和肿瘤倍增时间。

图3C示出了根据一些实施例使用式I化合物治疗的肿瘤中嘌呤合成甘氨酸酰胺核糖核苷酸(GAR)和5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸(AlCAR)中的中间体水平。

图4A和4B分别示出了根据一些实施例响应于使用式I化合物治疗的肿瘤体积随时间的变化和肿瘤倍增时间。

图5A示出了根据一些实施例响应于施用式I化合物的肿瘤体积的变化。

图5B示出了响应于施用化合物1的循环胸苷的池大小。

图5C示出了响应于施用化合物1的在肿瘤中胸苷核糖核苷酸中间体dUMP和嘌呤中间体GAR和AlCAR的水平。

具体实施方式

通过参考以下详细描述和实施例以及它们的先前和以下描述，可以更容易地理解本文中描述的实施例。然而，本文中描述的元件、装置和方法并不限于详细描述和示例中提出的具体实施例。应当认识到，这些实施例仅仅是说明本发明的原理。许多修改和调整对于本领域技术人员来说将是显而易见的，而不会偏离本发明的精神和范围。

本文中使用的术语“烷基”，单独或组合，是指任选地使用一个或多个取代基取代的直链或支链饱和烃基。例如，烷基可以是C

本文中使用的术语“烯基”，单独或组合，是指具有至少一个碳-碳双键并任选地使用一个或多个取代基取代的直链或支链烃基。

本文中使用的术语“炔基”，单独或组合，是指具有至少一个碳-碳三键并任选地使用一个或多个取代基取代的直链或支链烃基，包括但不限于烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、胺和/或烷基硅烷。

本文所用的术语“芳基”，单独或组合，是指任选地使用一个或多个环取代基取代的芳香族单环或多环体系。

本文中使用的术语“杂芳基”，单独或组合，是指芳香族单环或多环环系统，其中一个或多个环原子是碳以外的元素，例如氮、氧和/或硫。

本文所用的术语“环烷基”，单独或组合，是指任选地用一个或多个环取代基取代的非芳族、单环或多环体系。

本文中使用的术语“杂环烷基”，单独或组合，是指非芳族、单环或多环环系统，其中环系统中的一个或多个原子是碳以外的元素，例如氮、氧或硫，单独或组合，并且其中环系统任选地使用一个或多个环取代基取代。

本文所用的术语“杂烷基”，单独或组合，是指如上所述定义的烷基部分，该烷基部分在链中的一个或多个碳原子(例如一个、两个或三个碳原子)被一个或多个杂原子取代，杂原子可以是相同或不同的，其中与分子其余部分的连接点是通过杂烷基自由基的碳原子。

本文中使用的术语“烷氧基”，单独或组合，是指RO-部分，其中R是上面定义的烷基或烯基。

本文中使用的术语“卤素”，单独或组合，是指元素周期表VIIA族的元素(卤素)。根据化学环境，卤素可以处于中性或阴离子状态。例如，卤素涵盖氟、氯、溴和碘。

I.

本文描述了各种化合物。如上文所讨论的并在下面的实施例中进一步说明，化合物在一些实施例中可以表现出抗癌性质。这些化合物可以属于上述式I-VI中的任一种。式I-VI的化合物和/或盐可以以符合排除或抑制癌组织生长的任何量分别施用。在一些实施例中，一种或多种化合物以0.001nM至大于1μM的量或浓度施用。式I-VI的任意化合物也可以以选自表I的量或浓度施用。

表I-式I-VI化合物的量

此外，式I-VI的化合物和/或盐可以与本文所述的药物组合物中的另一和/或其他化学治疗剂或佐剂组合。式I-VI的化合物和/或盐也可以与任何生理上合适的载体(carrier)或赋形剂组合。

本文所述的药物组合物中使用的式I-VI化合物的量或浓度可取决于所治疗的癌症的身份和/或性质。在一些实施例中，将式I-VI的化合物应用于下调还原性叶酸载体(RFC)的癌细胞系。例如，这些细胞系可能对培美曲塞和/或甲氨蝶呤具有抗性。然而，如本文所示，相对于培美曲塞和/或甲氨蝶呤，式I-VI化合物对下调RFC的细胞系可以表现出更高的效力。在一些实施例中，式I-VI化合物可以通过破坏嘌呤和/或胸苷生物合成来抑制癌细胞生长。例如，一种或多种式I-VI化合物可能会破坏胰腺癌细胞和/或结直肠癌细胞中的嘌呤和/或胸苷生物合成。在一些实施例中，式I-VI化合物可以表现出抑制癌细胞生长的IC50为0.001nM至1μM或0.1nM至100nM。在一些实施例中，IC50大于1μM。

II.

在另一方面，本文描述了治疗癌组织的方法。在一些实施例中，方法包括向具有癌组织的患者以治疗有效量施用一种或多种式I-VI化合物或其盐。在一些实施例中，治疗有效量阻止或抑制癌细胞生长和/或肿瘤生长。在一些实施例中，治疗有效量还可以减小肿瘤大小。在一些实施例中，式I-VI中的任一种的化合物或其盐以选自表I的量进行施用。在一些实施例中，式I-VI中的任意的两种或多种化合物的组合可用于治疗癌细胞和组织。此外，式I-VI化合物可以与任何佐剂或其他化学治疗剂组合用于治疗癌症。

这些和其它实施例在以下非限制性实施例中进一步说明。

示例-表现抗癌活性的化合物

根据式I-VI中的至少一种的以下化合物中的一种或多种，在一些实施例中表现出抗癌活性。按以下一般反应方案制备化合物。使用前对普通溶剂进行纯化。所有试剂均为试剂级，并在必要时进行纯化。使用Whatman预包覆硅胶板通过薄层色谱(TLC)监测反应。在来自Merck的超纯硅胶(200-400目)上进行快速柱色谱。在Bruker AVANCE 300(300MHz)、400MHz或500MHz波谱仪上记录

向在干燥DMF(20mL)中的7H-吡咯并[3，2-f]喹唑啉-1，3-二胺(1.0mmol)的搅拌溶液中加入NaH(1.2mmol)。将所得反应混合物在0℃下搅拌0.5小时。然后加入相应的溴化物(1.5mmol)。将反应混合物在0℃下搅拌1小时。在减压下移除溶剂，将残余物在硅胶上通过柱色谱纯化，使用10：1DCM：含有1％的Et

MS(ESI)：[M+H+]314.12。

MS(ESI)：[M+H+]316.15。

MS(ESI)：[M+H+]382.12。

MS(ESI)：[M+H+]332.42。

MS(ESI)：[M+H+]354.15。

MS(ESI)：[M+H+]308.15。

MS(ESI)：[M+H+]282.24。

MS(ESI)：[M+H+]308.06。

MS(ESI)：[M+H+]326.10。

MS(ESI)：[M+H+]326.10。

MS(ESI)：[M+H

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MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

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MS(ESI)：[M+H+]335.08

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H+]321.20。

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H

MS(ESI)：[M+H+]398.24。

MS(ESI)：[M+H+]398.24

化合物1的抗癌特性研究如下：

A.化合物1-嘌呤和胸苷抑制

将(a)HCT116和(b)Panc1细胞系的细胞各自接种在96孔板中，密度为3000/孔，加入补充有10体积％透析FBS的80μL DMEM培养基中。第二天，向每个孔中加入10μL含有或不含有次黄嘌呤(1mM)和胸苷(160μM)的培养基。在培养基中稀释10μL化合物1，同时加入所需浓度的10x原液。相对细胞数在加入化合物1之前和之后4天通过刃天青测量。即，将溶解在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的刃天青加入到每个孔中至最终浓度为10μg/mL，然后在37℃下孵育1小时。然后通过酶标仪测量荧光(激发550nm，发射590nm)。结果在图1A和1B中提供。如图1A和1B所示，化合物1在补充和非补充条件下抑制细胞生长。抑制两种癌细胞系的生长是通过破坏嘌呤和胸腺嘧啶合成来实现的。

B.化合物1-叶酸竞争

相对于培美曲塞和甲氨蝶呤，针对两种具有低和高RFC表达水平的同基因CHO细胞系对化合物1进行测试。在补充有10体积％透析FBS和25nM 5-甲酰THF的无叶酸RPMI培养基中测定IC50值。表II提供了化合物1、培美曲塞和甲氨蝶呤的IC50值。

表II

如表II所示，化合物1在下调RFC的细胞中表现出更高的效力，对培美曲塞和甲氨蝶呤具有抗性。图2还示出了化合物1在低RFC表达细胞中的更高效力。

C.化合物1对KPC胰腺导管腺癌同种异体移植物的影响

从K-ras

为了从肿瘤样本中提取代谢物，首先用冷冻研磨仪(Retsch)研磨肿瘤。测量约10mg研磨组织，并通过提取缓冲液(乙腈∶甲醇：H

图3A示出了肿瘤体积随时间的变化，并且图3B示出了肿瘤倍增时间。如图3A和3B所示，化合物1在研究期间基本上抑制了肿瘤生长，并延长了肿瘤倍增时间。图3C示出了在肿瘤中嘌呤合成甘氨酸酰胺核糖核苷酸(GAR)和5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸(A1CAR)中的中间体水平，表明叶酸竞争或干扰。

D.化合物1对HCT116结直肠癌异种移植的影响

为了启动同种异体移植物，在雌性C57BL/6小鼠的侧腹皮下注射2×10

图4A示出了肿瘤体积随时间的变化，并且图4B示出了肿瘤倍增时间。如图4A和4B所示，化合物1在研究期间基本上抑制了肿瘤生长，并延长了肿瘤倍增时间。

E.化合物1对MC38小鼠结肠腺癌同种异体移植物的影响

为了启动同种异体移植物，在雌性C57BL/6小鼠的侧腹皮下注射2×10

图5A示出了在治疗期间肿瘤体积有所减少。图5B示出了循环腺苷的池大小，图5C示出了响应于施用化合物1的在肿瘤中胸苷核糖核苷酸中间体dUMP和嘌呤中间体GAR和AlCAR的水平。

已经描述了本发明的各种实施例以实现本发明的各种目的。应当认识到，这些实施例仅仅是说明本发明的原理。其许多修改和改编对于本领域技术人员来说将是显而易见的，而不会偏离本发明的精神和范围。