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Diese
Erfindung betrifft das Gebiet der Virologie und der antiviralen
Therapeutika. Insbesondere betrifft diese Erfindung die Entdeckung
einer neuartigen Thiolester-Familie und Anwendungen derselben.
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Viren,
insbesondere Retroviren wie HIV, können sehr schnell eine Resistenz
gegen Arzneimittel entwickeln, die zur Behandlung der Infektion
benützt
werden. Diese extreme Anpassungsfähigkeit der Retroviren ist
auf die hohe Fehlerrate des Revertase-Enzyms zurück zu führen, das für die Transkription seines
RNA-Genoms verantwortlich ist. Das HIV ist ein Beispiel eines solchen
hypermutablen Virus. Es hat sich in die zwei Hauptspezies HIV-1
und HIV-2 aufgespaltet, von denen jede zahlreiche Stämme, Subtypen
und medikamentenresistente Variationen aufweist.
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Zu
den Strategien gegen das Auftreten viraler medikamentenresistenter
Stämme
gehören
die medikamentösen
Kombinationstherapien (Lange (1996) AIDS 10 Suppl 1: S27-530). Medikamente
gegen unterschiedliche Virusproteine und Medikamente gegen mehrere
Positionen auf dem selben Protein werden in der Regel als Strategie
zur Überwindung
der Anpassungsfähigkeit
des Virus eingesetzt. Kombinationstherapien für Retroviren, die beispielsweise
Protease-Hemmer
und Nukleosidanaloge verwenden, wie AZT, ddI, ddC und d4T, können unwirksam
werden; das Virus entwickelt in relativ kurzer Zeit eine vollständige Resistenz
(Birch (1998) AIDS 12: 680-681; Roberts (1998) AIDS 12: 453-460;
Yang (1997) Leukemia 11 Suppl 3: 89-92; Demeter (1997) J. Acquir.
Immune Defic. Syndr. Hum. Retrovirol. 14 (2): 136-144; Kuritzkes
(1996) AIDS 10 Suppl 5: S27-S31). Zudem steht zur Zeit kein wirksamer
antiretroviraler Impfstoff zur Verfügung (Bolognesi (1998) Nature
391: 638-639; Bangham (1997) Lancet 350: 1617-1621).
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Antibakterielle
und antivirale Arylthio- und Dithiobisarylamid-Verbindungen (Domagala
(
WO 96/04242 )) und Verbindungsklassen,
welche HIV-1 durch Bekämpfung
der CCHC Zinkfinger des viralen Nucleocapsid-Proteins inaktivieren
(Henderson (
WO 96/09406 )),
wurden offenbart.
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Die
HIV-1-bedingte AIDS-Epidemie begann vor etwa 18 Jahren. Seither
hat die Zahl der neuen Fälle zugenommen.
Bis Ende 1994 wurden der WHO 1'025'073 AIDS-Fälle gemeldet,
bei einer 20%-Steigerung der Fallzahlen seit Dezember 1993 (Galli
(1995) Q. J. Nucl. Med. 39: 147-155). Bis zum Jahr 2000 prognostiziert die
WHO eine Zahl von 30 bis 40 Millionen kumulativen HIV-1-Infektionen
weltweit (Stoneburner (1994) Acta Paediatr. Suppl. 400: 1-4). Es
besteht somit ein dringender Bedarf nach Verbindungen, die gegen
Retroviren wirksam sind, wie beispielsweise gegen HIV-1. Die vorliegende
Erfindung erfüllt
dieses und andere Bedürfnisse.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung schafft eine neue Art von Verbindungen, die ein Thiolester
mit folgender chemischer Struktur umfassen:
wobei:
R
1 ist
-Y-Z;
Y ist -(CH
2)
m-,
wobei m eine Ganzzahl von 1 bis 6 ist;
Z ist Pyridinio mit
folgender Struktur:
und wobei:
R
12, R
13, R
14, R
15 und R
16 Reste sind, die unabhängig aus der Gruppe bestehend
aus H, -C(=O)NH
2 und substitutierten Carboxamidogruppen
ausgewählt
sind; R
2 aus der Gruppe bestehend aus H,
CH
3, -C(=O)NH
2 und -C(=O)OCH
3-Gruppen ausgewählt ist;
R
3,
R
4 und R
5 Reste
sind, die unabhängig
aus der Gruppe bestehend aus H, einem Halogen, -NO
2,
-C(=O)NH
2, und -C(=O)OCH
3-Gruppen
ausgewählt
sind;
R
6 aus der Gruppe ausgewählt ist,
bestehend aus:
H;
Alkyl, wobei Alkyl sich auf ein verzweigtes
oder unverzweigtes, gesättigtes
oder ungesättigtes,
monovalentes Kohlenwasserstoffradikal mit 1-30 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise mit 4-20 Kohlenstoffatomen und meistbevorzugt mit 6-18
Kohlenstoffatomen bezieht; CH
3;
substituiertem
Alkyl, wobei substituiertes Alkyl sich auf ein Alkyl bezieht, das
eine oder mehrere funktionelle Gruppen besitzt, die an jeden Kohlenstoff
der Alkylkomponente gebunden sein können oder von der Alkylkette überstehend
oder in diese integriert sein können;
Aryl,
wobei Aryl sich auf eine aromatische Substituente bezieht, die ein
einzelner aromatischer Ring oder mehrere verschmolzene aromatische
Ringe sein kann, die kovalent verbunden oder mit einer gemeinsamen
Gruppe verbunden sind, die auch ein Carbonyl sein kann; substituiertem
Aryl, wobei sich substituiertes Aryl auf Aryl mit einer oder mehreren
funktionellen Gruppen und gesättigten
sowie ungesättigten
zyklischen Kohlenwasserstoffen bezieht, die zu dem (den) aromatischen
Ring(en) verschmolzen sind;
und Arylalkylgruppen, wobei sich
Arylalkyl auf eine Aryl-Untergruppe bezieht, in der die Arylgruppe
zusätzlich an
eine Alkylgruppe gebunden ist;
R
7,
R
8, R
10 und R
11 H sind;
R
9 (O=S=O)-G' ist, wobei G' aus der Gruppe bestehend
aus -NH
2, -NH-Alkyl, -NH-Acylgruppen, Nitroaryl und Aryl-NH-Acyl
ausgewählt
ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist der Thiolester der Erfindung geeignet, in vitro ein Metall-Ion
von einem Zinkfinger abzuspalten. In einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzt der Thiolester der Erfindung antivirale Wirkung.
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Die
Erfindung schafft ein Verfahren zum Trennen eines Metall-Ions von
einem Zinkfinger-haltigen Protein, wobei das Verfahren den Schritt
des Kontaktierens des Zinkfingers mit einem Thiolester der Erfindung umfasst.
In alternativen Ausführungsbeispielen
ist das Metall-Ion ein Zink-Ion; der Zinkfinger umfasst ein virales
Protein; das Virusprotein ist ein Nucleocapsid-Protein, ein Gag-Protein oder ein
Gag-Pol-Protein; und das Zinkfinger-haltige Protein wird in einen
intakten Virus eingesetzt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
wird bei dem Verfahren zum Trennen eines Metall-Ions von einem Zinkfinger-haltigen
Protein das Kontaktieren des Virus mit der Verbindung in vitro durchgeführt. Das
Kontaktieren des Virus mit der Verbindung kann auch in vivo durchgeführt werden.
Der Zinkfinger kann ein Retrovirus-Protein umfassen, das von einer
Vogelsarkom- und Leukose-Retrovirusgruppe, einer Säugetier-B-Typ-Retrovirusgrippe,
einer Human-T-Zellen-Leukämie- und
Rinderleukämie-Retrovirusgruppe,
einer D-Typ-Retrovirusgruppe, einer Ratten-Leukämie-verwandten Gruppe oder
einer Lentivirusgruppe abgeleitet ist. Das Retrovirus-Protein kann
von einem HIV-1-, einem HIV-2-, einem SIV-, einem BIV-, einem EIAV-,
einem Visna-, einem CaEV-, einem HTLV-1-, einem BLV-, einem MPMV-,
einem MMTV-, einem RSV-, einem MuLV-, einem FeLV-, einem BaEV- oder
einem SSV-Retrovirus stammen. Dieses Verfahren kann des weiteren
das Feststellen der Trennung des Metall-Ions vom Zinkfinger des
Virusproteins umfassen. Die Feststellung der Trennung des Metall-Ions
vom Zinkfinger kann unter Anwendung einer aus folgender Gruppe ausgewählten Methode
durchgeführt
werden: Kapillar-Elektrophorese, Immunblotting, Kernspinresonanz
(NMR), Hochdruck-Flüssig-Chromatographie
(HPLC), Feststellen der Freisetzung von radioaktivem Zink-65, Feststellen
von Fluoreszenz und Feststellen einer Gelmobilitätsänderung.
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Die
Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Inaktivierung eines Virus,
wobei das Verfahren die Kontaktierung des Virus mit einer Verbindung
der Erfindung umfasst und das Kontaktieren des Virus mit der Verbindung
das Virus inaktiviert. In diesem Verfahren kann die Verbindung ein
Zink-Ion von einem Zinkfinger trennen. Das Virus kann ein Retrovirus
sein, das von einem Vogelsarkom- und einer Leukose-Retrovirengruppe, einer
Säugetier-B-Typ-Retro virusgruppe,
einer Human-T-Zellen-Leukämie-
und Rinderleukämie-Retrovirusgruppe,
einer D-Typ-Retrovirusgruppe, einer Ratten-Leukämie-verwandten Gruppe oder
einer Lentivirus-Gruppe abstammt. Das Retrovirus kann ein HIV-1-, ein HIV-2-, ein
SIV-, ein BIV-, ein EIAV-, ein Visna-, ein CaEV-, ein HTLV-1- , ein BLV-, ein
MPMV-, ein MMTV-, ein RSV-, ein MuLV-, ein FeLV-, ein BaEV- oder ein SSV-Retrovirus
sein.
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In
dem Verfahren zur Inaktivierung eines Virus kann das Kontaktieren
des Virus mit der Verbindung in vivo erfolgen. In diesem Ausführungsbeispiel
kann die Verbindung verabreicht werden, um die Übertragung des Virus zu hemmen.
Die Verbindung kann intravaginal oder intrarektal verabreicht werden,
um die Übertragung
des Virus zu hemmen. Die Verbindung kann einem Menschen als pharmazeutische
Rezeptur verabreicht werden. Die Verbindung kann einem Tier als
veterinär-pharmazeutische
Rezeptur verabreicht werden. Das Verfahren kann des weiteren das
Kontaktieren des Virus mit einem Non-Thiolester-Antiretrovirus-Agens umfassen. Das Antiretrovirus-Agens
kann ein Nucleotid-Analog
oder ein Protease-Hemmer sein. Das Nucleotid-Analog kann AZT, ddCTP
oder DDI sein.
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In
dem Verfahren zur Inaktivierung eines Virus kann das Kontaktieren
des Virus mit der Verbindung in vitro durchgeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens kann das Kontaktieren des Retrovirus mit der Verbindung
in einem Blutprodukt, Blutplasma, Nährmedium, Protein, einer pharmazeutischen
Zubereitung, einer kosmetischen Zubereitung, einer Sperma- oder
Oozytenzubereitung, Zellen, Zellkulturen, Bakterien, Viren, Lebensmitteln
und Getränken
durchgeführt
werden.
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Die
Erfindung schafft auch ein isoliertes und inaktiviertes Virus, wobei
das Virus durch ein Verfahren inaktiviert wird, welches das Kontaktieren
des Virus mit einem Thiolester der Erfindung umfasst, wobei das Kontaktieren
des Virus mit dem Thiolester das Virus inaktiviert. Das isolierte
und inaktivierte Virus kann ferner eine Impfstoffrezeptur umfassen.
Das isolierte und inaktivierte Virus kann ein Retrovirus sein, das
von einer Vogelsarkom- und Leukose-Retrovirusgruppe, einer Säugetier-B-Typ-Retrovirusgruppe,
einer Human-T-Zellen- Leukämie- und
Rinderleukämie-Retrovirusgruppe,
einer D-Typ-Retrovirusgruppe, einer Ratten-Leukämie-verwandten Gruppe oder
einer Lentivirusgruppe abgeleitet ist. Das Virus kann ein HIV-1-,
ein HIV-2-, ein SIV-, ein BIV-, ein EIAV-, ein Visna-, ein CaEV-,
ein HTLV-1-, ein BLV-, ein MPMV-, ein MMTV-, ein RSV-, ein MuLV-,
ein FeLV-, ein BaEV- oder ein SSV-Retrovirus sein.
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Die
Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Selektion einer Verbindung,
das geeignet ist, ein Metall-Ion zu trennen, das mit einem Zinkfinger
eines Virusproteins ein Chelat bildet, wobei das Verfahren Folgendes
umfasst: Kontaktieren des Zinkfingers mit einem Thiolester; und
Feststellen der Trennung des Metall-Ions vom Zinkfinger des Virusproteins.
In diesem Verfahren kann das Metall-Ion ein Zink-Ion sein. In diesem
Verfahren kann das Feststellen der Trennung des Metall-Ions vom
Zinkfinger unter Anwendung von Kapillar-Elektrophorese, Immunblotting,
Kernspinresonanz (NMR), Hochdruck-Flüssig-Chromatographie
(HPLC), Feststellen der Freiwerdung von radioaktivem Zink-65, Feststellen
von Fluoreszenz oder Feststellen einer Gelmobilitätsänderung
erfolgen.
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Die
Erfindung schafft auch einen Ausrüstungssatz zur Auswahl einer
Verbindung, die geeignet ist, ein Metall-Ion von einem Zinkfinger
eines viralen Proteins zu trennen, wobei der Ausrüstungssatz
ein Retrovirus-Protein und Anweisungen zum Feststellen der Trennung
des Metall-Ions vom Virusprotein umfasst, wobei die Anweisungen
Vorschriften für
die Auswahl eines Thiolesters der Erfindung enthalten. In dem Ausrüstungssatz
kann das Virusprotein mit einem Zink-Ion dotiert werden, das mit
dem Zinkfinger des Virusproteins in Chelatbindung ist. Das Virusprotein
kann in ein intaktes Retrovirus eingesetzt werden. Der Zinkfinger
kann von einer Vogelsarkom- und Leukose-Retrovirusgruppe, einer
Säugetier-B-Typ-Retrovirusgruppe,
einer Human-T-Zellen-Leukämie- und
Rinderleukämie-Retrovirusgruppe,
einer D-Typ-Retrovirusgruppe, einer Ratten-Leukämie-verwandten Gruppe oder
einer Lentivirusgruppe abgeleitet sein. Der Zinkfinger kann von
einem HIV-1-, einem HIV-2-, einem SIV-, einem BIV-, einem EIAV-,
einem Visna-, einem CaEV-, einem HTLV-1-, einem BLV-, einem MPMV-,
einem MMTV-, einem RSV-, einem MuLV-, einem FeLV-, einem BaEV- oder
einem SSV-Retrovirus abgeleitet sein. In dem Aus rüstungssatt
sind die Anleitungen auf das Feststellen der Trennung des Metall-Ions vom Protein
unter Verwendung der Kapillar-Elektrophorese, des Immunblottings,
der Kernspinresonanz (NMR), der Hochdruck-Flüssig-Chromatographie (HPLC),
das Feststellen der Freiwerdung von radioaktivem Zink-65, das Feststellen
von Fluoreszenz oder das Feststellen einer Gelmobilitätsänderung
angelegt.
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Die
Erfindung schafft auch eine viruzide Zusammensetzung, die einen
Thiolester der Erfindung umfasst. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die
viruzide Zusammensetzung des weiteren Blutplasma, Nährmedium,
Protein, eine pharmazeutischen Zubereitung, eine kosmetische Zubereitung,
eine Sperma- oder
Oozytenzubereitung, Zellen, Zellkulturen, Bakterien, Viren, Lebensmittel
und Getränke.
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Die
Erfindung schafft auch eine pharmazeutische Rezeptur, die einen
Thiolester der Erfindung umfasst. Die pharmazeutische Rezeptur kann
des weiteren einen pharmazeutischen Trägerstoff umfassen.
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Ein
weiter gehendes Verständnis
der Art und der Vorteile der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme
auf die restlichen Teile der Spezifikation und der Ansprüche gewonnen
werden. Als zusätzliche
Verständnishilfe
und eine noch bessere Einschätzung
der vorliegenden Erfindung verweisen wir auf "Synthesis and biological properties
of pyridinoalkanoyl thiolesters as anti-HIV-1 agents" (Turpin (1999)). Med. Chem. 42: 67-86),
das nach dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Erfindung eingereicht und publiziert wurde.
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Die
Wirksamkeit der meisten antiviralen Agenzien ist deshalb beschränkt, weil
die Viren unter Selektionsdruck für gewöhnlich zu medikamentenresistenten
Stämmen
mutieren. Die Entwicklung der Medikamentenresistenz stellt eine Überlebensstrategie
dar, wie sie – wegen
deren Fähigkeit
zu schneller Mutation – besonders
ausgeprägt
unter Retroviren verbreitet ist. Virenstrukturen, die für die Lebensfähigkeit
und das Wachstum erforderlich sind, stellen gute Medikamentenziele
dar, weil ihre Inaktivierung durch Mutation nicht leicht zu überwinden
ist.
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Virenstrukturen,
die für
die Replikation und Lebensfähigkeit
essenziell sind, stellen gute Ziele für die Medikamentenentwicklung
dar. Die Brauchbarkeit dieser Ziele nimmt noch zu, wenn die Strukturen
mutationsintolerant sind. Überdies
können
diese Strukturen zwischen Virenfamilien, Gruppen oder Gattungen
von Viren konserviert und/oder erhalten werden.
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Die
Erfindung schafft eine neue Gattung von Thiolester-Zusammensetzungen.
Diese Thiolester sind in der Lage, Viren mit Hilfe unterschiedlicher
Mechanismen zu inaktivieren, insbesondere durch die Komplexbildung
mit Metall-Ion-Komplex bildenden Zinkfingern. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
inaktivieren die Thiolester-Zusammensetzungen der Erfindung Retroviren.
In der Regel findet diese Inaktivierung statt, wenn der Thiolester
das Nucleocapsid- oder andere Zinkfinger-haltige Proteine des Virus
kontaktiert. Ein wichtiger Aspekt dieser neuartigen Zusammensetzungen
besteht darin, dass sie nicht durch die reduzierende Umgebung biologischer
Flüssigkeiten
beeinträchtigt
werden (d. h. ihre Aktivität
ist in vivo nicht wesentlich verringert). Sie stellen deshalb wichtige
therapeutische Reagenzien in der Behandlung viraler, insbesondere
retroviraler Agenzien dar. Die viruzide Wirkung der Zusammensetzungen
der Erfindung ist auch in In-vitro-Anwendungen nützlich, wie beispielsweise
für die
Herstellung getöteter
Viren zur Verwendung beispielsweise als Reagenzien oder Vakzine
und als Sterilisierungsreagenzien.
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Ein "Zinkfinger"-Motiv ist eine hoch
konservierte und essenzielle Struktur, die in vielen Viren vorkommt, insbesondere
in Retroviren. Die Gag- und Gag-Pol-Proteine in den Retroviridae, ausgenommen
Spumaviren, enthalten ein hoch konserviertes Zinkfingermotiv (CCHC)
im Nucleocapsid p7 (NCp7) Proteinabschnitt des Polyproteins (vgl.
Definitionen, unten). Die absolute Konservierung der metallchelatbildenden
Zystein- und Histidinreste zusammen mit anderen Proteinresten und
deren Beteiligung an essenziellen Funktionen in der frühen und
späten
Virusreplikation identifiziert dieses Merkmal als ein antivirales
Ziel. Mutationen der chelatbildenden Reste in den Zinkfingern ergeben
ein nicht-infektiöses Virus.
Da Zinkfinger in den meisten Retroviren identisch sind, haben Reagenzien,
die zur Hemmung ihrer Funktion imstande sind, das Potenzial zu antiviralen
therapeutischen Breitspektrum-Medikamenten.
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Das
Nucleocapsid (NC) Protein NCp7 von HIV-1 enthält zwei Zinkfinger, die von
nur sieben Aminosäuren
getrennt sind (Henderson (1992) J. Virol. 66:1856). Beide Finger
sind essenziell für
die Infektiosität
(Aldovini (1990) J. Virol. 64:1920; Gorelick (1990) J. Virol. 64:3207).
So ist HIV-1 Nucleocapsid ein besonders empfindliches Ziel für Zinkfinger-inaktivierende
Reagenzien. Es weist alle Evidenz auf eine vollständige Konservierung
der chelatbildenden Reste und einiger anderer Schlüsselreste
im Finger hin. Die Mutation eines dieser Reste ergibt einen Verlust
oder eine schwere Beeinträchtigung
der Virus-Infektiosität.
Auch Mutationen, welche die Metall-Ion-chelatbildenden Eigenschaften
des Fingers bewahren (CCHC zu CCHH oder CCCC), ergeben einen Verlust
von Infektiosität.
Es gibt demnach keine bekannte Evidenz für einen Mutationsweg einfacher oder
multipler Mutationen, der zu einer Wiederherstellung der Proteinaktivität führt.
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Verschiedene
C-Nitroso-Verbindungen und Disulfidhaltige Verbindungen, wie Cystamin,
Thiamindisulfid und Disulfiram, können Zinkfinger-Cysteinthiolate
oxidieren und intra- und inter-molekulare Disulfid-Vernetzung induzieren,
vgl. z.B. McDonnell (1997) J. Med. Chem. 40:1969-1976; Rice (1997)
Nature Medicine 3:341-345; Rice (1997) Antimicrob. Agents and Chemotherapy
41:419-426; Rice (1996) J. Med. Chem. 39:3606-3616; Rice (1996)
Science 270:1194-1197; 20 Rice (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA
90:9721-9724; Rice (1993) Nature 361:473-475. Vgl. auch Henderson,
et al.,
WO 96/09406 .
Cysteinthiole in jedem der zwei Zinkfinger werden rasch attackiert
von Reagenzien wie Cu
+2, Fe
+3,
C-Nitroso-Verbindungen, Disulfiden, Maleimiden, α-halogenierten Ketonen und Stickoxidderivaten,
bei gleichzeitigem Verlust der nativen Proteinstruktur. Beispielsweise
induziert die Behandlung von intaktem HIV-1 mit einem Oxidierungsmittel,
wie z.B. 3-Nitroso-Benzamid, einer C-Nitroso-Verbindung, die Disulfidbindung
des Nucleocapsid-Proteins und inaktiviert die virale Infektiosität durch
die Oxidierung der Zinkfinger (Rice (1993) Nature 361:473; Rice
(1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:9721-9724). C-Nitroso-Verbindungen können auch
eukaryotische CCHC Zinkfinger-haltige Poly(ADP-ribose) Polymerase inaktivieren (Buki
(1991) FEBS Letters 290:181). Allerdings tendieren diese Verbindungen
zur Toxizität,
weisen eine schlechte Löslichkeit und
Bioverfügbarkeit
auf und werden in biologischen Lösungen
reduziert und inaktiviert.
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Die
neuartigen Thiolester der Erfindung interagieren mit dem Zinkfinger
eher über
ihre Thiolester-Komponente als eine elektrophile S-S-Komponente.
Den resultierenden Thiolestern fehlt es an S-S elektrophilen Komponenten.
Weniger nucleophile Gruppen werden zur Markierung von Zinkfingermotiven
verwendet. Folglich haben sie im Vergleich zu vielen Disulfid-Reagenzien
deutlich verstärkte
Eigenschaften. Sie verfügen über eine
reduzierte Zelltoxizität.
Sie haben eine erhöhte
antivirale Aktivität
und eine bessere Reaktivität
mit Zinkfinger-Komponenten,
insbesondere dem Zinkfinger auf dem NCp7 Nucleocapsid-Protein des HIV-1.
Die Thiolester der Erfindung besitzen erhöhte Wasserlöslichkeiten. Sie bewahren die
Zinkfinger-Reaktivität
in Anwesenheit reduzierender Agenzien. Die Kombination verbesserter
Eigenschaften, insbesondere der Widerstand gegen die Reduktion in
einer biologischen Lösung,
erhöht
in den Thiolestern der Erfindung eindeutig deren In-vitro- und In-vivo-Verwendbarkeit
und verbessert die therapeutische Anwendbarkeit.
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Definitionen
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Zum
leichteren Verständnis
der Erfindung werden nachstehend einige Termini definiert.
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Der
Ausdruck "Alkyl" bezeichnet hier
ein verzweigtes oder unverzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes,
monovalentes Kohlenwasserstoffradikal mit 1-30 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise
4-20 Kohlenstoffatomen und meistbevorzugt 6-18 Kohlenstoffatomen.
Wenn die Alkylgruppe 1-6 Kohlenstoffatome hat, wird sie als "niedriges Alkyl" bezeichnet. Geeignete
Alkylradikale umfassen beispielsweise Strukturen, die ein oder mehrere
Methylen-, Methin- und/oder Methyn-Gruppen enthalten. Verzweigte
Strukturen besitzen ein Verzweigungsmotiv wie i-Propyl, t-Butyl,
i-Butyl, 2-Ethylpropyl usw.. In diesem Zusammenhang schließt der Terminus "substituierte Alkyle" ein. "Substitutiertes Alkyl" bezieht sich auf
Alkyl wie oben beschrieben, einschließlich einer oder mehrerer Funktionsgruppen,
wie niedriges Alkyl, Aryl, Acyl, Halogen (d. h. Alkylhalos, z.B.
CF3), Hydroxy, Amino, Alkoxy, Alkylamino, Acylamino, Thioamido,
Acyloxy, Aryloxy, Aryloxyalkyl, Mercapto, Thia, Aza, Oxo, gesättigte und
ungesättigte
zyklische Kohlenwasserstoffe und Heterozyklen. Diese Gruppen können an
jeden Kohlenstoff der Alkyl-Komponente gebunden sein. Zusätzlich können diese
Gruppen an der Alkylkette hängen
oder in diese integriert sein.
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Der
Ausdruck "Alkoxy" bezeichnet hier
die COR-Gruppe, wobei R ein niedriges Alkyl, substituiertes niedriges
Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl, Arylalkyl oder substituiertes
Arylalkyl ist, wobei die Alkyl-, Aryl-, substituierten Aryl-, Arylalkyl-
und substituierten Arylalkyl-Gruppen wie hier beschrieben sind.
Geeignete Alkoxyradikale sind beispielsweise Methoxy, Ethoxy, Phenoxy,
substituiertes Phenoxy, Benzyloxy, Phenethyloxy, t-Butoxy usw.
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Der
Ausdruck "Alkylamino" bezeichnet sekundäre und tertiäre Amine,
wobei die Alkyl-Gruppen entweder identisch oder unterschiedlich
sind und so sind wie hier für "Alkylgruppen" beschrieben.
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Der
Ausdruck "Aryl" bezeichnet hier
eine aromatische Substituente, die ein einzelner aromatischer Ring
oder mehrere aromatische Ringe sein kann, welche verschmolzen, kovalent
verknüpft
oder mit einer gemeinsamen Gruppe verbunden sind, etwa einer Methylen-
oder Ethylen-Komponente. Die gemeinsame Bindungsgruppe kann auch
ein Carbonyl sein, wie in Benzophenon. Der aromatische Ring bzw.
die aromatischen Ringe kann (können)
unter anderen Phenyl, Naphthyl, Biphenyl, Diphenylmethyl und Benzophenon
enthalten. Der Ausdruck "Aryl" schließt "Arylalkyl" ein. "Substituiertes Aryl" bezeichnet Aryl
wie oben beschrieben, einschließlich
einer oder mehrerer Funktionsgruppen, wie niedriges Alkyl, Acyl,
Halogen, Alkylhalos (z.B. CF3), Hydroxy,
Amino, Alkoxy, Alkylamino, Acylamino, Acyloxy, Phenoxy, Mercapto
und gesättigte
sowie ungesättigte
zyklische Kohlenwasserstoffe, die mit dem (den) aromatischen Ring(en)
verschmolzen, kovalent verknüpft oder
mit einer gemeinsamen Gruppe verbunden sind, wie eine Methylen-
oder Ethylen-Komponente. Die Bindungsgruppe kann auch ein Carbonyl
sein, wie in Cyclohexylphenylketon. Der Ausdruck "substituiertes Aryl" schließt "substituiertes Arylalkyl" ein.
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Der
Ausdruck "Arylalkyl" bezeichnet hier
eine Untergruppe von "Aryl", in der die Arylgruppe
weiter an eine Alkylgruppe gebunden ist, wie hier definiert.
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"Kontaktieren" bezeichnet hier
den Vorgang, die Teilnehmer einer Reaktion in adäquate Nähe zueinander zu bringen, so
dass die Reaktion stattfinden kann. Insbesondere kann der Ausdruck "Kontaktieren" hier austauschbar
mit folgenden benützt
werden: kombiniert mit, hinzugefügt
zu, gemischt mit, übergeben, überflutet
usw..
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Der
Ausdruck "Gag-Pol-Protein" bezeichnet hier
das Polyprotein-Translationsprodukt von HIV-1 oder anderer Retroviren,
wie z.B. beschrieben von Fehrmann (1997) Virology 235: 352359; Jacks
(1988) Nature 331: 280-283. Das "Gag-Protein" wird durch eine
Virusprotease verarbeitet, um reife Virusproteine zu ergeben, vgl.
z.B. Humphrey (1997) Antimicrob. Agents Chemother. 41: 1017-1023;
Karacostas (1993) Virology 193: 661-671.
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Der
Ausdruck "Halogen" bezeichnet hier
Fluor-, Brom-, Chlor- und Iod-Atome.
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Der
Ausdruck "isoliert" bedeutet hier, wenn
er sich auf ein Molekül
oder eine Zusammensetzung wie beispielsweise ein Thiolester der
Erfindung, ein Thiolester-komplexgebundenes Polypeptid oder Virus
oder ein Thiolester-inaktiviertes Virus bezieht, dass das Molekül oder die
Zusammensetzung von mindestens einer anderen Verbindung getrennt
ist, wie von einem Protein, anderen Nukleinsäuren (z.B. RNAs) oder anderen
Kontaminanten, mit denen es (sie) in vivo oder in seinem (ihrem)
natürlichen
Zustand assoziiert ist. So wird eine Verbindung, ein Polypeptid
oder ein Virion als isoliert betrachtet, wenn es von einer anderen
Komponente isoliert worden ist, mit dem es natürlicher Weise assoziiert ist,
z.B. einer Zellmembran, wie in einem Zellextrakt, Serum. Eine isolierte
Zusammensetzung kann jedoch auch im wesentlichen rein sein. Eine
isolierte Zusammensetzung kann in einem homogenen Zustand und in
einer trockenen oder einer wässrigen
Lösung
sein. Die Reinheit und Homogenität
kann beispielsweise mit Hilfe analytischer chemischer Techniken
festgestellt werden, wie beispielsweise Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese
(SDS-PAGE) oder Hochdruck-Flüssigchromatographie
(HPLC).
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Der
Ausdruck "Nucleocapsid-Protein" oder "NC-Protein" bezeichnet hier
das Retrovirus-Nucleocapsid-Protein, das ein integrierter Teil des
Virion-Nucleocapsids ist, wo es das dimere RNA-Genom beschichtet, wie
z.B. beschrieben von Huang (1997) J. Virol. 71: 4378-4384; Lapadat-Tapolsky
(1997) J. Mol. Biol. 268: 250-260. Das Nucleocapsid-Protein des
HIV-1 wird als "NCp7" bezeichnet, vgl.
auch Demene (1994) Biochemistry 33: 11707-11716.
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Der
Ausdruck "Retrovirus" bezeichnet hier
Viren der Retroviridae-Familie, die typischerweise eine durch Revertase
transkribierte ssRNA aufweisen, wie beispielsweise definiert von
P. K. Vogt, "Historical
introduction to the general properties of retroviruses," in Retroviren, Hrsg.
J. M. Coffin, S. H. Hughes und H. E. Varmus, Cold Spring Harbor
Laboratory Press, 1997, S. 1-26; Murphy et al. (Hrsg.) Archives
of Virology/Supplement 10, 586 pp (1995) Springer Verlag, Wien,
NY; und die Webseite für
das Committee an International Taxonomy of Viruses, Virology Division
of the International Union of Microbiology Society unter http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTV/
für die
Virenklassifikation und Taxonomie. Die Mitglieder der Familie Retroviridae,
welche Zinkfingermotiv-haltige Polypeptide enthalten und deren Replikation
durch die Thiolester der Erfindung gehemmt werden kann, umfassen
Vogelsarkom- und Leukose-Retroviren (α-Retroviren), Säugetier-B-Typ-Retroviren (Betaretroviren)
(z.B. Maus-Mammatumorviren), Human-T-Zellen-Leukämie- und Rinderleukämie-Retroviren
(Deltaretroviren) (z. B. Human-T-lymphotropes Virus 1), Rattenleukämie-verwandte
Gruppe (Gammaretroviren), D-Typ-Retroviren (Epsilonretroviren) (z.
B. Mason-Pfizer-Affenvirus 1) und Lentiviren. Zu den Lentiviren
gehören
Rinder-, Pferde-, Schaf-/Ziegen- und Primaten-Lentivirusgruppen,
wie das Human-Immundefizit-Virus
1 (HIV-1). Beispiele spezifischer Spezies von Viren, deren Replikationskapazität von den
Thiolestern der Erfindung beeinträchtigt wird, sind HIV-1-, HIV-2-,
SIV-, BIV-, EIAV-, Visna-, CaEV-, HTLV-1-, BLV-, MPMV-, MMTV-, RSV-,
MuLV-, FeLV-, BaEV- und SSV-Retroviren.
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Die
Ausdrücke "Thiolester" und "Thioester" können hier
austauschbar benützt
werden, und sie bezeichnen eine chemische Struktur, G-S-(C=O)-G', wobei G und G' je zwei Gruppierungen
von Atomen darstellen; und jede chemische Struktur, die aus einer
Sauerstoff-basierten Carbonyl-Gruppe besteht, die direkt mit einem
Schwefelatom im -2-Oxidationszustand verknüpft ist. Die Kohlenstoff- und
Schwefelatome sind wiederum direkt mit je zwei Atomgruppierungen
verknüpft;
mithin: G-S-(C=O)-G'.
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Der
Ausdruck "Zinkfinger" bezeichnet hierin
ein Polypeptidmotiv, bestehend aus Zysteinen und/oder Histidinen,
die Metall-Ionen koordinieren und Strukturen entstehen lassen, die
an Protein/Nukleinsäure- und/oder
Protein/Protein-Interaktionen
beteiligt sind. Die Thiolester der Erfindung sind geeignet, Metall-Ionen von einem Zinkfinger
in vitro zu trennen. Typischerweise ist das Metall-Ion ein divalentes
Kation, wie Zink oder Cadmium. Ein Zinkfingermotiv-haltiges Protein
ist im allgemeinen eine hoch konservierte und essenzielle Struktur
in Viren. Zinkfingermotive kommen im Human-Papillomavirus (HPV)
vor, insbesondere in den HPV E6 und E7-Proteinen (vgl. z.B. Ullman
(1996) Biochem J. 319: 229-239) und im Influenzavirus (vgl. z.B.
Nasser (1996) 3. Virol. 70:8639-8644). In den meisten Unterfamilien
der Retroviridae, einschliesslich Vogelsarkom- und Leukose-Retroviren,
Säugetier-B-Typ-Retroviren,
Human-T-Zellen-Leukämie- und
Rinderleukämie-Retroviren,
D-Typ-Retroviren und Lentiviren, ist das unveränderliche Zinkfingermotiv die
höchstkonservierte
Struktur. Retrovirus-Nucleocapsid-, Gag- und Gag-Pol-Proteine haben
Zinkfingermotive. In Retroviren besteht das Zinkfingermotiv in der
Regel aus 14 Aminosäuren,
wobei vier Reste invariant sind: Cys(X)2Cys(X)4His(X)4 Cys, und
wird daher als "CCHC-Zinkfinger" bezeichnet (Henderson
(1981) J. Biol. Chem. 256:8400). Es cheliert Zink durch sein Histidinimidazol
und seine Cysteinthiolate (Berg (1986) Science 232: 485; Bess (1992)
3. Virol. 66: 840; Chance (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89:
10041; South (1990) Adv. Inorg. Biochem. 8: 199; South (1990) Biochem.
Pharmacol. 40: 123-129). CCHC-Zinkfinger nehmen essenzielle Funktionen
in der Retrovirus-Infektiosität
wahr, wie die Verpackung der Genom-RNA. Sie sind auch essenziell
für frühe Ereignisse in
der Virusinfektion.
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Der
Ausdruck "geeignet,
ein Metall-Ion von einem Zinkfinger in vitro zu trennen oder besitzt
antivirale Wirkung" bedeutet,
dass ein Thiolester im Geltungsbereich der Erfindung ist, wenn er
unter Anwendung eines In-vitro-Assays, von denen mehrere hier beschrieben
sind, in der Lage ist, ein Metall-Ion von einem Zinkfinger in jedem
Grad zu trennen. Die Feststellung der Trennung eines Metall-Ions
von einem Zinkfinger kann beispielsweise unter Anwendung einer Kapillar-Elektrophorese,
von Immunblotting, Kernspinresonanz (NMR), Hochdruck-Flüssig-Chromatographie
(HPLC), Feststellen der Freiwerdung von radioaktivem Zink-65, Feststellen
von Fluoreszenz und Feststellen einer Gelmobilitätsänderung durchgeführt werden.
Der Ausdruck bedeutet auch, dass ein Thiolester im Geltungsbereich
der Erfindung ist, wenn er in einem Assay antivirale Wirkung zeigt,
z.B. in dem hier beschriebenen XTT Cytoprotektion Assay. Beispielsweise
befindet sich ein Thiolester mit jedem Grad von messbarer antiviraler
Wirkung im Geltungsbereich der Erfindung, auch wenn keine Metall-Ion-Trennung
feststellbar ist.
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Die
Ausdrücke "hemmen die Übertragung
des Virus" und "antivirale Wirkung" bezeichnen die Fähigkeit
eines Thiolesters, die viral-replikative Kapazität irgendwie negativ zu beeinflussen.
Eine solche Hemmung der Übertragung,
z.B. der Verlust an replikativer Kapazität, kann mit jedem in der Fachwelt
bekannten Mittel gemessen werden. Beispielsweise hemmt ein Thiolester
der Erfindung die Übertragung
des Virus (besitzt antivirale Wirkung), wenn es die Fähigkeit
eines Virus verringert, Nachkommenschaft zu erzeugen, (wenn in Form
eines Virions) mit einer Zelle zu verschmelzen, in eine Zelle einzudringen,
aus einer Zelle hervorzugehen, intrazellulär oder extrazellulär zu überleben,
sein RNA-Genom umgekehrt
zu transkribieren, Virusproteine zu translatieren, Polyproteine
mit Proteasen zu verarbeiten oder eine intrazelluläre Versammlung
von Virenkomponenten in ein Kapsid zu bewirken. Die Fähigkeit
eines Thiolesters der Erfindung, die Übertragung eines Virus zu hemmen,
wird nicht von chemischen oder biologischen Mechanismen oder Wegen
begrenzt. Ein Thiolester kann die Übertragung eines Virus hemmen
(die replikative Kapazität
verringern) z.B. durch Bindung an ein Nucleocapsid-Protein, wie
NCp7; Verhinderung der Bindung von NCp7 an Virus-RNA oder eine andere
Nukleinsäure;
Beteiligung an einem spezifischen chemischen Angriff mit dem Ergebnis
einer stabilen Adduktbildung; Bildung intrazellulärer Disulfidbindungen
als Ergebnis des Zusammenbruchs instabiler NCp7-Verbindungs-Addukte;
Interaktion mit anderen konservierten oder nicht-konservierten Resten
im NCp7 Protein, die einen Funktionsverlust ergibt.
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Allgemeine Verfahren
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine neuartige Gattung von Thiolester-Verbindungen,
die geeignet sind, ein Metall-Ion in vitro von einem Zinkfinger
zu trennen. Der Fachmann erkennt, dass die Thiolester der Erfindung
unter Zuhilfenahme einer Reihe von Verfahren und Methoden synthetisiert
werden können,
die in der wissenschaftlichen und in der Patentliteratur gut dokumentiert
sind, z.B. Organic Syntheses Collective Volumes, Gilman et al. (Eds)
John Wiley & Sons,
Inc., NY; Venuti (1989) Pharm Res. 6: 867-873. Die Erfindung kann
in Verbindung mit jeder in der Fachwelt bekannten Methode bzw. jedem
Protokoll praktiziert werden, die in der wissenschaftlichen und
in der Patentliteratur gut beschrieben sind. Deshalb werden hier
nur wenige allgemeine Techniken beschrieben, bevor die spezifischen
Methoden und Beispiele mit Bezug auf die neuartigen Thiolester und
Methoden der Erfindung diskutiert werden.
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Alle
organischen Reagenzien und Zwischenprodukte wurden von Sigma/Aldrich
(St Louis, MO) und Lancaster Synthesis, Inc. (Windham, NH) bezogen.
Die Lösungsmittel
und anderen Chemikalien waren analysenrein. Die Struktur und Zusammensetzung
aller Verbindungen wurden mit 1H NMR und
EI MS verifiziert und mit Silica-Layer-TLC analysiert, Elution mit
Methanol/Essigsäure
(6: 4) für
Thiolester, einschließlich
des Chemotyps Pyridinioalkanoyl-Thioester (PATE), und Chloroform/Methanol
(9:1) für
die anderen.
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Die
Thiolester der Erfindung werden zur Inaktivierung Zinkfinger-haltiger
Retroviren verwendet, wie beispielsweise HIV-1, indem die Zinkfinger
attackiert und das Zink von diesen ausgestossen wird. Für einschlägig bewanderte
Fachleute ist es unmittelbar einleuchtend, dass ein einmal inaktivierter
Retrovirus beispielsweise als Impfstoff, Prophylaktikum oder als
Komponente in Standard-ELISA-Assays
für die
Diagnose von Retrovirusinfektionen verwendet werden kann. Die Herstellung
und Verwendung dieser neuartigen Zusammensetzungen und Methoden
kann die Anwendung unterschiedlicher Standardverfahren und Reagenzien
mit sich bringen. Auch Ausrüstungssätze zur
Identifizierung von Verbindungen, die mit HIV-1 CCHC Zinkfingern
reagieren können,
werden geschaffen. Zusätzlich
zu den neuartigen Zusammensetzungen der Erfindung beinhalten diese
Ausrüstungssätze (Kits)
unterschiedliche Standardverfahren und Reagenzien.
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Die
nachstehende Diskussion der allgemeinen Methoden, die im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, hat
lediglich illustrativen Charakter. Nach Prüfung dieser Offenbarung werden
sich für
einschlägig
bewanderte Fachpersonen auch andere Methoden und Ausführungsbeispiele
anbieten.
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Synthese des Chemotyps Disulfidbenzamid,
Verbindung 2D
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung der Verbindung
2D wie in Tabelle 1 beschrieben ("D" bezeichnet
in der Notierung der Tabelle 1 eine Dimer-Form oder "D-Form") oder N,N'-(2,2'-Dithiodibenzoyl)-bis-sulfacetamid.
Das Ausgangsmaterial 2,2'-Dithiodi-benzoylchlorid
wurde synthetisiert wie von Katz (1953) J. Org. Chem 18: 1380-1402;
Baggaley (1985) J. Med. Chem. 28: 1661-1667 beschrieben. Einer Lösung von
Sulfacetamid (13 g, 60 mmol) in Pyridin (300 ml) wurde bei Raumtemperatur
(RT) tropfenweise eine Lösung
von 2,2'-Dithiodibenzoylchlorid
(85%, 8,1 g, 20 mmol) in 1,4-Dioxan (100 ml) zugegeben. Die klare, rotbraune
Lösung
wurde bei RT über
Nacht gerührt,
dann in heftig aufgerührten
Ethylether (1 L) geleert. Der visköse Flüssigkeitsniederschlag wurde
von der Etherphase getrennt, in N,N-Dimethylformamid (DMF, annähernd 50
ml) gelöst
und tropfenweise zu 800 ml heftig aufgerührtem, wässrigem 3 M HCl hinzugefügt. Der weisse
Niederschlag wurde ausgefiltert, mit Wasser gewaschen und im Vakuum
getrocknet. Ertrag: 11 g (78%). Das Rohprodukt (1 g) wurde in heissem
Ethanol (20 ml) gelöst.
Das heisse Filtrat wurde zu aufgerührtem Wasser (200 ml) hinzugefügt. Der
weisse Niederschlag wurde ausgefiltert und getrocknet. Ertrag: 0,85 Gramm
(85%) reine 2D. 1H NMR (DMSO-d6),
(12,08 (s, 1H, HNSO2),
11,04 (s, 1H, HN-Ph), 8,01 (AB q, 4H, H-Ph), 7,87 (d, 1H, J=7,6
Hz, H-Ph), 7,81 (d, 1H, J=7,8 Hz, H-Ph), 7,59 (t, 1H, J=7,7 Hz,
H-Ph), 7,46 (t, 1H, J=7,4 Hz, H-Ph), 1,97 (s, 3H, CH3);
EI MS m/z 699 (MH+); Anal. Ber. (C30H26N4O8S4): C, 51,56; H,
3,75; N, 8,02. Festgestellt: C, 51,34, H, 3,84, N, 8,05.
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Synthese von der Chemotypen von Benzoisothiazolon,
Verbindungen 2B, 22, 31, 34
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung der Chemotypen
von Benzoisothiazolon, einschließlich Verbindung 25 gemäß Beschreibung
in Tabelle 1 (das "B" bezeichnet die BITA
oder Benzoisothiazolon-Form) oder N-[4-(3-oxo-3H-benz[d]isothiazol-2-yl)phenylsulfonyl]acetamid.
Zwei Methoden kamen zur Anwendung. In einer Methode wurde zu einer
Lösung
von Verbindung 2D (0,2 g, 0,28 mmol) in Pyridin (2 ml) eine Lösung von
N-Bromosuccinimid (0,18 g, 1 mmol) in 1,4-Dioxan (1 ml) hinzugefügt. Die
Lösung
wurde bei RT 3 Stunden gerührt
und zu Wasser (30 ml) hinzugefügt.
Der weisse Niederschlag wurde gesammelt und per Ausfällung von
heissem Ethanol und Wasser gereinigt. Ertrag: 0,17 g (87%). 1H NMR (DMSO-d6),
(12,24 (s, 1H, NH), 8,14 (d, 1H, J=8,0 Hz, H-Ph), 8,10 (s, 4H, H-Ph),
8,02 (d, 1H, J=7,8 Hz, H-Ph), 7,83 (t, 1H, J=7,0 Hz, H-Ph), 7,56
(t, 1H, J=7,6 Hz, H-Ph), 2,00 (s, 3H, CH3);
EI MS m/z 349 (MH+); Anal. Ber. (C15H12N2O4S2): C, 51,71; H,
3,47; N, 8,04. Festgestellt: C, 51,42, H, 3,57, N, 8,04.
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Das
zweite Verfahren diente zur Synthetisierung der Verbindung 28, Verbindung
22 BITA, Verbindung 31 BITA und Verbindung 34 BITA (vgl. Tabelle
1). Zu einer Mischung aus 2,2'-Dithiodibenzoylchlorid
(0,32 g, 0,93 mmol) in CCl4 (10 ml) wurde
eine Lösung
von 2,5% w/v Cl2 in CCl4 (10
ml) hinzugefügt.
Die Mischung wurde gerührt,
bis sie sich klärte
(1h). Nach dem Filtern wurde das Filtrat 1 Stunde lang mit N2 durchperlt, und ein Lösung von Sulfacetamid (0,2
g, 0,93 mmol) in N,N-Dimethylacetamid (DMA, 4 ml) wurde hinzugefügt. Die Mischung
wurde 2 h lang gerührt,
Ethylether (20 ml) hinzugefügt,
und der Niederschlag wurde gesammelt und mit heissem Ethanol und
Wasser gereinigt. Ertrag: für
Verbindung 26, 0,3 g (92%); das selbe 1H
NMR und EI MS wie Methode A. Anal. Ber. (C15H12N2O4S2): C, 51,71; H, 3,47; N, 8,04. Festgestellt:
C, 51,34, H, 3,64, N, 7,96.
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Synthese des Chemotyps Spaced Disulfidbenzamid/Benzoisothiazolon,
exemplarische Verbindungen 23D, 24D und 25D
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung der Verbindungen
23D (vgl. Tabelle 1) oder N,N'-(2,2'-Dithiodibenzoyl)-bis-4-(aminomethyl)benzol sulfonamid,
24D oder N,N-(2,2'-Dithiodibenzoyl)-bis-4-(2-aminoethyl)benzolsulfonamid
und 25D oder N,N'-(2,2'-Dithiodibenzoyl)-bis-4-(glycinamido)benzolsulfonamid
(vgl. Tabelle 1). Diese Verbindungen wurden zubereitet aus 4-(Aminomethyl)benzolsulfonamid (Aldrich)
bzw. 4-(2-Aminoethyl)benzolsulfonamid (Aldrich), und N-Glycylsulfanilamid.
Die letztere Verbindung wurde zubereitet durch Behandlung von Sulfanilamid
mit equimolaren Mengen Bromacetylbromid und Pyridin in DMA und Gewinnung
des bromacetylierten Derivats nach Hinzufügung der Reaktionsmischung
zu überschüssigem 0,5
M HBr. Das getrocknete Rohprodukt wurde aus Ethanol rekristallisiert
und über
eine Standard-Gabriel-Reaktion zu N-Glycylsulfanilamid konvertiert
(unter Zubereitung des Phthalimidoderivats und Spaltung mit Hydrazinhydrat).
Es wurden sodann die Verfahren für
die Verbindung 2D gemäß voranstehender Skizzierung
absolviert.
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Verbindung
23D: 1H NMR (DMSO-d6),
(9,34 (t, 1H, J=6,1 Hz, NH), 7,85 (d, 2H, J=8,3 Hz, H-Ph), 7,79 (d,
1H, J=7,6 Hz, H-Ph), 7,70 (d, 1H, J=8,0 Hz, H-Ph), 7,59 (d, 2H,
J=8,3 Hz, H-Ph), 7,51 (t, 1H, J=7,7 Hz, H-Ph), 7,37 (m, 3H, NH2
und H-Ph), 4,61 (d, 2H, J=5,9 Hz, CH2);
EI MS m/z 643 (MH+); Anal. Ber. (C28H26N4O6S4): C, 52,32; H,
4,08; N, 8,72. Festgestellt: C, 52,10, H, 4,25, N, 8,53.
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Verbindung
24D: 1H NMR (DMSO-d6),
(8,81 (t, 1H, J=5,2 Hz, NH), 7,81 (d, 2H, J=8,0 Hz, H-Ph), 7,66 (d,
1H, J=8,0 Hz, H-Ph), 7,61 (d, 1H, J=7,3 Hz, H-Ph), 7,54-7,46 (m,
3H, H-Ph), 7,34 (m, 3H, NH2 und H-Ph), 3,58 (q, 2H, J=6,3 Hz, CH2-N), 3,01 (t, 2H, J=7,1 Hz, CH2-Ph);
EI MS m/z 671 (MH+); Anal. Ber. (C30H30N4O6S4): C, 53,71; H,
4,51; N, 8,35. Festgestellt: C, 53,43, H, 4,68, N, 8,33.
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Verbindung
25D: 1H NMR (DMSO-d6),
(10,53 (s, 1H, HN-Ph), 9,09 (t, 1H, J=5,8 Hz, HN-CH2), 7,87-7,83
(m, 5H, H-Ph), 7,72 (d, 1H, J=7,1, H-Ph), 7,55 (t, 1H, J=7,0 Hz,
H-Ph), 7,39 (t, 1H, J=7,6 Hz, H-Ph), 7,31 (s, 2H, NH2),
4,18 (d, 2H, J=3,7 Hz, CH2); EI MS m/z 729
(MH+); Anal. Ber. (C30H28N6O8S4 (H2O): C, 48,25; H,
4,05; N, 11,25. Festgestellt: C, 48,54, H, 4,12, N, 11,20.
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Synthese des Chemotyps N-terminal modifiziertes
Aminophenylsulfon, exemplarische Verbindung 34D
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung der Verbindung
34D (vgl. Tabelle 1) oder N,N'-(2,2'-Dithiodibenzoyl)-bis-4-sulfanilyl-N-[(2-nitrobenzyl)sulfonyl)]anilin.
Die Verbindung 26 wurde ähnlich wie
die Verbindung 2D hergestellt, beginnend mit 3-Aminophenylsulfon
und 2,2'-Dithiodibenzoylchlorid.
Zu einer Lösung
von Verbindung 26 (1,5 g, 1,9 mmol) in DMA (30 ml) wurde (tropfenweise)
eine Lösung
von 2-Nitro-toluolsulfochlorid (1,4 g, 5,9 mmol) in 1,4-Dioxan (10
ml) hinzugefügt.
Die Lösung
wurde über
Nacht bei RT gerührt
und dann in heftig aufgerührten
Ethylether (300 ml) übertragen.
Nach Entfernung der Etherphase wurde die visköse Flüssigkeit mit DMF (15 ml) verdünnt. Die
verdünnte
Lösung
wurde unter Rühren
zu Wasser (200 ml) hinzugefügt.
Der weisse Niederschlag wurde gesammelt und per zweimaliger Ausfällung von
heissem Ethanol und Ethylether gereinigt. Ertrag: Verbindung 34D:
1,92 g (84%). 1H NMR (DMSO-d6),
(11,01 (s, 1H, HN-SO2), 10,74 (s, 1H, HN-CO),
8,10-7,29 (m, 16H, H-Ph), 5,11 (s, 2H, CH2);
EI MS m/z 1165 (MH+); Anal. Ber. (C52H40N6O14S6): C, 53,60;
H, 3,46; N, 7,21. Festgestellt: C, 53,49, H, 3,84, N, 7,13.
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Synthese des Chemotyps 2,3-Haloalkanoamidbenzamid,
exemplarische Verbindung 37
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung von Verbindung
37 (vgl. Tabelle 1) oder N-[2-(3-Chlorpropionamido)benzoyl]sulfacetamid.
N-(2-Nitrobenzoyl)sulfacetamid wurde ähnlich hergestellt wie 2D,
ausgehend allerdings von 2-Nitrobenzoylchlorid. Ein Gramm (2,7 mmol)
dieses Produkts wurde in Methanol (100 ml) bei 45°C gelöst. Die
Lösung
wurde auf Raumtemperatur abgekühlt
und dann mit N2 durchperlt, um die Luft
zu entfernen. Zu der Lösung
wurde unter N2 Palladium hinzugefügt, 10 Gewichtsprozent
auf Aktivkohle, (0,22 g). Die Mischung wurde mit H2 über 1,5
h durchperlt, dann mit N2 über 0,5
h. Nach der Filtrierung wurde das Filtrat zur Trockenheit verdampft.
Ertrag: 0,84 g (93%) eines weissgelben Produkts. Dieses 2-Aminobenzamidderivat
wurde mit 3-Chlorpropionylchlorid unter Bedingungen zur Reaktion
gebracht, die den für die
Verbindung 34D beschriebenen entsprechen, woraus sich die Verbindung
37 ergab. 1H NMR (DMSO-d6), (12,06 (s, 1H,
NH-SO2) 10,84 (s, 1H, NH-Ph), 10,32 (s,
1H, NH-Ph), 8,03-7,91 (m, 5H, H-Ph), 7,76 (d, 1H, J=7,7 Hz, H-Ph),
7,60 (t, 1H, J=7,8 Hz, H-Ph), 7,32 (t, 1H, J=7,6 Hz, H-Ph), 3,87
(t, 2H, J=6,1 Hz, CH2Cl), 2,86 (t, 2H, J=6,2
Hz, CH2), 2,00 (s, 3H, CH3);
EI MS m/z 424 (MH+); Anal. Ber. (C18H18N3O5SC1): C, 51,00;
H, 4,28; N, 9,91. Festgestellt: C, 50,85, H, 4,49, N, 9,96.
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Synthese des Chemotyps Haloalkanoylthioester,
exemplarische Verbindung 44
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung von Verbindung
44 (vgl. Tabelle 1) oder N-[2-(5-Bromovaleroylthio)benzoyl]sulfacetamid.
N-(2-Mercaptobenzoylsulfacetamid wurde zunächst hergestellt durch Hinzufügen zu einer
Lösung
von 2D (2,2 g, 3,1 mmol) in 90% DMF (20 ml), tris(2-Carboxyethylphosphinhydrochlorid
(1 g, 3,5 mmol) und Triethylamin (0,5 ml). Die Lösung wurde 1h gerührt und
dann zu 0,5 M HCl (200 ml) hinzugefügt. Der Niederschlag wurde
gesammelt und getrocknet, woraus sich 2,3 g (95%) ergaben. Zu einer
Lösung
dieses Produkts (0,5 g, 1,4 mmol) in DMA (5 ml) wurde unter N2 5-Bromovalerylchlorid (0,6 ml, ~4,5 mmol)
hinzugefügt.
Die Lösung
wurde unter N2 über 1h gerührt und zu Ethylether (50 ml)
hinzugefügt.
Nach Abgießen
der Etherphase wurde die restliche visköse Flüssigkeit in DMF (10 ml) gelöst. Die
Lösung
wurde zu heftig gerührtem
Wasser (100 ml) hinzugefügt.
Der weisse Niederschlag wurde ausgefiltert und von heißem Ethanol
und Wasser gereinigt. Ertrag Verbindung 44: 0,47 g (65%). 1H NMR (DMSO-d6), (12,05 (s, 1H, HNSO2), 10,91 (s, 1H, HN-Ph), 7,94 (s, 4H, H-Ph),
7,74-7,61 (m, 4H, H-Ph), 3,48 (t, 2H, J=6,3 Hz, CH2Br),
2,74 (t, 2H, J=7,1 Hz, CH2CO), 1,96 (s,
3H, CH3), 1,90-1,64 (m, 4H, CH2CH2); EI MS m/z 515 (MH+); Anal.
Ber. (C20H21N2O2S2Br):
C, 46,79; H, 4,12; N, 5,46. Festgestellt: C, 47,16, H, 4,31, N,
5,60.
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Synthese des Chemotyps Pyridinioalkanoylthioester,
exemplarische Verbindung 45
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Es
folgt ein exemplarisches Mittel zur Synthetisierung von Verbindung
45 (vgl. Tabelle 1) oder N-[2-(5-Pyridinio-valeroylthio)benzoyl]sulfacetamidbromid.
Eine Lösung
von Verbindung 44 (0,25 g, 0,49 mmol) in Pyridin (7 ml) wurde unter
N2 über
Nacht aufgerührt.
Ethylether (80 ml) wurde hinzugefügt, und der weisse Niederschlag
wurde gesammelt und von heissem Wasser und Ether gereinigt; der
Niederschlag wurde unverzüglich
in Vakuum getrocknet. Ertrag: Verbindung 45, 0,21 g (72%). 1H NMR (DMSO-d6),
(12,10 (br. s, 1H, HNSO2), 10,94 (s, 1H,
HN-Ph), 9,12 (d, 2H, J=6,1 Hz, 2,6-H-Py), 8,65 (t, 1H, J=7,2 Hz,
4-H-Py), 8,21 (t, 2H, J=7,0 Hz, 3,5-H-Py), 7,94 (S, 4H, H-Ph), 7,74-7,58
(m, 4H, H-Ph), 4,62 (t, 2H, J=7,2 Hz, CH2-Py),
2,79 (t, 2H, J=7,2 Hz, CH2-CO), 1,92 (m,
5H, CH3 und CH2),
1,57 (Pentet, 2H, J=7,6 Hz, CH2); EI MS
m/z 512 (M+); Anal. Ber. (C25H26N3O5S2Br): C, 50,68; H, 4,42; N, 7,09. Festgestellt:
C, 50,54, H, 4,68, N, 7,22.
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Synthese
von Thiolestern, die durch Schema I repräsentiert sind Es folgt ein
exemplarisches Mittel zur Synthetisierung der durch Schema I repräsentierten
Thiolester-Verbindungen. Wie oben erörtert, kann eine Fachperson
jedes synthetische Schema oder jede Variation eines exemplarischen
Protokolls verwenden, um einen Thiolester der Erfindung zu erzeugen.
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Wenn
der Thiolester N-[2-(α-Pyridinio-4-toluoylthio)benzoyl]sulfacetamidchlorid
ist, wurde eine Lösung
von N-(2-Mercaptobenzoyl)sulfacetamid (vgl. Synthese der Verbindung
44) (0,4 g) und 4-(Chloromethyl)benzoylchlorid (0,6 ml) in Dimethylacetamid
(2 ml) über
1 h unter Stickstoff gerührt
und dann unter Rühren zu
Ethylether (40 ml) hinzugefügt.
Der visköse
flüssige
Niederschlag wurde mit Dimethylformamid (1 ml) verdünnt und
dann zu einer Lösung
von Ether (40 ml) und Heptan (40 ml) hinzugefügt. Der visköse flüssige Niederschlag
wurde gesammelt und zu Pyridin (3 ml) hinzugefügt. Die Lösung wurde bei RT unter Ar
3 Tage aufgerührt
und zu Ether (50 ml) hinzugefügt.
Der Niederschlag wurde gesammelt und getrocknet. Das Rohprodukt wurde
auf einer Silicagelsäule
unter Verwendung einer isokratischen Elution mit 10% AcOH in MeOH
gereinigt.
-
Wenn
der Thiolester N-[2-(2-(Pyridinioacetamido)benzoylihio)benzoyl]sulfacetamidchlorid
ist, wurde ein Analog der Verbindung 37 auf die gleiche Weise zubereitet,
ausgenommen dass das Chloracetylchlorid für 3-Chlorpropionylchlorid ersetzt
wurde. Dieses Produkt wurde in Pyridin gelöst und bei RT stehen gelassen,
und das Produkt wurde wie oben für
N-[2-(-Pyridinio-4-toluoylthio)benzoyl]sulfacetamidchlorid beschrieben
aufgearbeitet.
-
Wenn
der Thiolester N-[2-(Pyridinioacetamidoacetylthio)benzoyl]sulfacetamidchlorid
ist, wird N-(2-Mercaptobenzoyl)sulfacetamid wie für Verbindung
44 beschrieben zubereitet. Chloracetylglycin kann mit der Thiol-Gruppe
dieses Produkts verknüpft
werden, nachdem die Glycincarbonylgruppe über ein (a) ein p-Nitrophenylesterderivat
oder (b) ein mit Hilfe von Oxalylchlorid zubereitetes Säurechlorid
aktiviert wurde. Die Aufarbeitung und die anschließende Reaktion
mit Pyridin wird durchgeführt
wie oben für
N-[2-(α-Pyridinio-4-toluoylthio)benzoyl]sulfacetamidchlorid
beschrieben.
-
Wenn
der Thiolester N-[2-(2-(Pyridinioacetamido)isobutyrylthio)benzoyl]sulfacetamidchlorid
ist, kann die Verbindung auf ähnliche
Weise zubereitet werden wie N-[2-(Pyridinioacetamidoacetylthio)benzoyl]sulfacetamidchlorid
gemäss
Beschreibung oben, ausgenommen dass N-Chloracetyl-2-Aminoisobuttersäure (zubereitet
nach Birnbaum (1952)). Biol. Chem. 194:455 und Ronwin (1953) J.
Org. Chem. 18:127,) für
Chloracetylglycin substituiert ist.
-
Wenn
der Thiolester N-[2-(5-Dimethylsulfoniovaleroylthio)benzoyl]sulfacetamidiodid
ist, wobei Z = =S+ (CH3)2 und Y = -(CH2)4-: eine Mischung der Verbindung 44 (1,10
g) und NaI (5 g) in Aceton (99,9%, 25 ml) wurde unter Stickstoff
bei RT über
Nacht gerührt
und dann unter Rühren
zu Wasser (250 ml) hinzugefügt.
Der weisse Niederschlag wurde gesammelt und getrocknet. Ertrag:
1,2 g. Eine klare Lösung
dieses Produkts (0,3 g) in Acetonitril (3 ml) und Methylsulfid (4
ml) wurde bei RT über
Nacht aufgerührt.
Die klare Lösung
wurde unter heftigem Rühren
zu Ethylether (250 ml) hinzugefügt.
Der weisse Niederschlag wurde gesammelt, mit Ether gewaschen und
getrocknet. Ertrag: 0,15 g.
-
Wenn
der Thiolester N-[2-(5-Triethylammoniovaleroylthio)benzoyl]sulfacetamidiodid
ist, wobei Z = -N+ (C2H5)3 und Y = -(CH2)4-: eine parallele
Synthese zu N-[2-(5-Dimethylsulfoniovaleroylthio)benzoyl]sulfacetamidiodid
kann durch geführt
werden, wobei Triethylamin für
Methylsulfid substituiert wird. Zum Abschluss der Reaktion mit Triethylamin
kann ein Reflux vonnöten
sein.
-
Wenn
der Thiolester N-[2-(5-Tri-n-butylphosphoniovaleroylthio)benzoyl]sulfacetamidiodid
ist, wobei Z = -P+(C4H9)3 und Y = -(CH2)4-: eine parallele
Synthese zu N-[2-(5-Dimethylsulfoniovaleroylthio)benzoyl]sulfacetamidiodid
kann durchgeführt
werden, wobei Tri-n-butylphosphin für Methylsulfid substituiert
wird.
-
Thiolester
auf Basis des Schemas I, wobei R2-CH3 anstatt
H ist, kann auf dieselbe Weise zubereitet werden wie die Verbindungen
44 und 45, indem 2,2'-Dithiobis(3-methylbenzoylchlorid)
in der Zubereitung der Vorläuferverbindung
2D für
2,2'-Dithiodi-benzoylchlorid
substituiert wird. Das 3-Methylderivat kann nach dem Verfahren von
Collman und Groh (1982) J. Amer. Chem. Soc. 104:1391-1400 zubereitet
werden.
-
Thiolester
auf Basis von Schema I, wobei R6-CH3 ist, können wie beschrieben für die Verbindungen 44
und 45 zubereitet werden, ausgenommen, dass anstelle des Sulfacetamids
N-Methyl-4-(4-nitrobenzolsulfonyl)anilin verwendet und zubereitet
wird wie von Saxena (1989) Arzneim. Forsch. 39:1081-1084 beschrieben.
-
Design und Synthese von Thiolestern, die
zur Trennung von Metall-Ionen
von Zinkfingern geeignet sind
-
Virenzinkfinger,
insbesondere der Zinkfinger im Nucleocapsid-Protein von NCp7 des
BIV-1, werden als Modelle für
das Design der neuartigen Thiolester der Erfindung verwendet. NCp7
besitzen Bereiche auf ihren Lösemittel-zugänglichen
Oberflächen,
wo günstige
Interaktionen mit allfälligen
Liganden stattfinden können. Jeder
Zinkfinger besitzt zwei potenzielle hochaffine Bindungsstellen.
Eine umfasst die putative mRNA-Bindungsstelle nahe Phe17 auf Finger
1 und Trp37 auf Finger 2. Die andere Stelle befindet sich nahe dem
metallkoordinierenden Histidin in den Fingern, gegenüber der
putativen mRNA-Stelle. Für
die Zwecke eines Designs neuartiger Thiolester, die geeignet sind,
Metall-Ionen von
Zinkfingern zu trennen, wurde die Ligandenbindungsstelle gegenüber dem
putativen mRNA-Bindungsbereich als stärkere der zwei in Frage kommenden Bindungsstellen
betrachtet. Diese Bindungsbereiche wurden mit eine Reihe möglicher
hydrophober und hydrophiler Atomtypen getestet. Die Typen mit den
stärksten
möglichen
Bindungsinteraktionen wurden ausgewählt.
-
Weitere
Modellstudien der Interaktionen von Liganden (Agenzien) mit NCp7
ergaben, dass sowohl Disulfidbenzamide (DIBAs) wie auch Benzoisothiazolonderivate
(BITAS) mit hydrophoben Patches auf den Oberflächen beider Retrovirus-Zn-Finger
so interagieren können,
dass die Reaktionsgruppen dieser Agenzien in großer Nähe zu den nucleophilen Cystein-Schwefelatomen
in den Fingern ausgerichtet werden. Im Unterschied dazu kam es infolge
sterischen Ausschlusses zu keiner Interaktion zwischen DIBAs und
den Cystein-Schwefelatomen in den Zn-Fingern des Transkriptionsfaktors
GATA-1 (Huang (1998) J. M d. Chem. 41: 1371-1381). Disulfide und
deren entsprechende BITA-Derivate wurden designed, synthetisiert
und gereinigt, und die antiviralen und in vitro NCp7 Zinkausstossungsaktivitäten wurden
untersucht.
Tabelle
4: 3,3' Bis(Aminophenyl)sulfon-Isomere
Tabelle
7: Antiviraler Wirkmechanismus
| | | Verbindung | |
| | | (I50:Ma) | |
| Aktivitätb | 44 | 45 | 47 |
| Integrase | NIc | NI | NI |
| Revertase | | | |
| rAdT | NI | NI | NI |
| rCdG | NI | NI | NI |
| Protease | NI | NI | NI |
| Zinkfingerreaktivität | 1,8(13,3%) | 3,6(34,7%) | 4,1(17,9%) |
| Anbindung | NI | NI | NI |
| Verschmelzung | >100 | 77 | 99 |
| a 150 Konzentration
der Verbindung, die 50% der indizierten Aktivität hemmt.
b Alle positiven
Kontrollen für
individuelle Assays sind wie im Experimentellen Abschnitt vermerkt.
c
Keine Hemmung (NI = no inhibition) bei Hochdosistest von 100 μM.
d
Ausgedrückt
als Rückgang
der relativen Fluoreszenzeinheiten pro 30 Min. (RFU/30 Min), prozentueller
Gesamtrückgang
der Fluoreszenz in Klammern. |
Tabelle
8: Wirkung von Glutathion auf die antivirale Aktivität ausgewählter PATEs
und 5-Bromovaleroylthioester
| | | | Zinkfingerreaktivitäta |
| Verbindung | | GSHb | RFU/Min | %Rückgang |
| | 44 | – | 6,5 | 60,1 |
| | | + | 2,4 | 28 |
| | 45 | – | 2,6 | 28,2 |
| | | + | 3,8 | 36,9 |
| | 47 | – | 1,6 | 24,3 |
| | | + | 1,6 | 21,1 |
| | PBS
Kontrolle | – | 0 | 0 |
| | | + | 1,3 | 7,9 |
| a Zn-Finger-Reaktivität wurde
mit Trp37-Fluoreszenz-Assay gemessen. Die Reaktivität wird ausgedrückt als durchschnittliche Änderung
in Fluoreszenzeinheiten pro 30 Min (RFU/min) oder als prozentualer
Gesamtrückgang
während
einer 30-Minuten-Inkubation (% Rückgang).
b
Die Verbindungen (2 mM) wurden 2 Stunden bei 37°C mit 4 mM reduziertem Glutathion
behandelt. Nach der Inkubation wurden die Reaktionen auf eine abschliessende
Konzentration von μM
verdünnt
und die Aktivität
in der Trp37 Zn-Ausstossung so wie oben beschrieben bestimmt. |
Tabelle 9: Übersicht Zinkfinger-Reaktivität für Verbindungen
44, 45 und 47
| | U1 |
| Verbindung | NCp7
(Trp37) | Virion
Vernetzung | Nukleinsäure
Bindung
(I50μM) | Viruzide
Aktivität
(I50μM) | Hemmung von
p24
(EC50μM) | Gag-Vorläufer
Vernetzung |
| 44 | + | –/+ | 100 | 12,3 | 94 | +/– |
| 45 | + | +++ | 1 | 13,2 | 42,2 | +/– |
| 47 | + | –/+ | 100 | 2,1 | 10,7 | +++ |
-
Tabelle
10: Evaluierung struktureller Merkmale, umfassend die Pyridinioalkanoyl-Seitenkette
der PATEs
-
Disulfid
und – wo
synthetisch möglich – die BITA-Formen
der Verbindungen 1 bis 36 wurden synthetisiert (Tabellen 1 bis 4),
und ihre antivirale Aktivität
wurde im XTT Cytoprotection Assay gemessen (Beschreibung unten).
-
Im
wesentlichen alle Verbindungen, die für diese Studien generiert wurden,
besaßen
ein gewisses Maß an
antiviraler Aktivität
(XTT Cytoprotection Assay) und Zinkfinger-Reaktivität. Die Zinkfinger-Reaktivität wurde
im Assay unter Anwendung eines Zn-spezifischen Fluorochroms, TSQ,
N-(6-Methoxy-8-chinolyl)-p-toluolsulfonamid
oder in einem Trp37 Zinkfinger-Fluoreszenz-Assay gemessen. Die Fluoreszenzmessungen
des Trp37-Rests im C-terminalen Finger des rekombinierten HIV-1
NCp7 Proteins wurden wie von Rice (1995) Science 270: 1194-1197;
Rice (1997) Antimicrob. Agents Chemother. 41: 419-426 beschrieben
durchgeführt.
Die Messung der Zn-Ausstoßung
von beiden Fingern erfolgte unter Anwendung der Zn-selektiven Fluorchrom-Sonde
TSQ (Molecular Probes, Eugene OR) wie beschrieben von Rice (1996)
J. Med. Chem 39: 3606-3616.
Die Messung der Fähigkeit
von NCp7 zur Bindung an ein DNA-Oligomer, ein 44 mer: GGC GAC TGG
TGA GTA CGC CAA AAA TTT TGA CTA GCG GAG GCT AG (SEQ ID NR: 1), analog
zur HIV-1 RNA Verpackungsstelle wurde durchgeführt wie von Huang (1998) J.
Med. Chem. 41: 1371-1381 beschrieben; vgl. auch Rossio (1998) HIV
Pathogenesis and Treatment: Keystone Symposium an Molecular und
Cellular Biology, Abstract # 4082. Kurz wurde 50 nM NCp7 wurde 1
Stunde lang bei RT in 10 ml Puffer mit 10% Glycerol und 50 mM Tris-HCl
(pH 7,5) mit Testverbindungen behandelt. Markiertes Oligomer (0,1
Pikomol, endmarkiert [32P]) wurde in gleichem
Volumen Puffer mit 10% Glycerol, 50 mM Tris-HCl (pH 7,5), 400 mM
KCl und 40 mM MgCl2 hinzugefügt. Die
Reaktion wurde 15 Min. bei Raumtemperatur aufrecht erhalten, und
eine Gesamtmenge von 5 ml (oder 1/4 des gesamten Reaktionsvolumens)
wurde auf nicht-denaturierenden 4,5% Polyacrylamidgels in 0,5X Tris-Borat-Elektrophoresepuffer
getrennt. NCp7-Oligomerkomplexe wurden durch Autoradiographie visualisiert.
-
Unter
den neuen Disulfid-basierten Analogen zeigten die Verbindungen 26,
31 und 34 keine Toxizität bei
der hohen Testdosis von 316 μM
(Mikromolar) und wiesen eine EC50 (Konzentration
zur Hemmung von 50% der Virusreplikation) von 4,3, 12,2 bzw. 12,3 μM auf. Die
zur Generierung der Verbindung 26 benützte Aminophenylsubstitution
konvertierte den Ligand-Abschnitt der DIBA in ein Bis-(4-aminophenyl)sulfon.
Die N-Acetylierung der Verbindung 26 ergab Verbindung 27 mit einem
niedrigeren EC50 (1,5 μM), aber mit höherer Toxizität (160 μM). Die Konvertierung
der Bis(aminophenyl)sulfonbrücke
der Verbindung 26 zu einer Sulfonamido-Gruppe und Änderung
des terminalen Amins in ein primäres
Sulfonamid (Verbindung 22, Tabelle 1) ergab eine wesentlich höhere Zelltoxizität (43 μM). Allgemein
gilt, wenn Disulfid/BITA-Paare synthetisiert werden konnten, ergab
sich ein durchschnittlich 4-facher (n = 15, Bereich 1,5- bis 8-facher)
Abfall im In-vitro-therapeutischen Index (IC50/EC50), hauptsächlich aufgrund eines Verlusts
an antiviraler Kraft, d.h. erhöhten
EC50-Werten.
Es war keine erhöhte
Zelltoxizität
feststellbar. Keines der neuen Disulfide oder BITAS war der Verbindung
1 überlegen.
-
In
der Molekülmodellierung
zeigte sich, dass bessere Passungen von Agenzien auf die Atomoberflächen-bindenden
Domänen
der NCp7 Zn-Finger erreichbar sein könnten, wenn Methylen- (Verbindung
23) oder Ethylen-Spacers (Verbindung 24) in den Hauptketten zwischen
der Benzamido-Kopfgruppe und der Benzolsulfonamid-Ligandengruppe
der Verbindung 1 (Tabelle 2) hinzugefügt werden. Die antivirale Wirkung
und Zn-Fingerreaktivität
wurden erhalten, aber diese Modifizierungen waren verglichen mit
der Stammverbindung 1 mit einem 4- bis 10-fachen Rückgang von
IC50 (stärker
zytotoxisch) assoziiert. Wie in Tabelle 2 dargestellt, zeigten die
entsprechenden BITAs einen signifikanten Verlust an antiviraler
Aktivität
(Verbindung 23: 42-facher Rückgang,
und Verbindung 24: 5-facher Rückgang),
auch wenn die Reaktivität
gegen gereinigtes NCp7 erhalten blieb. Weitere Modifikationen des
Kopfgruppen-Spacers durch Hinzufügen
einer Carbamyl-Gruppe zur Verbindung 23 (vgl. Verbindung 25) steigerte
die Zinkfinger-Reaktivität
(RFU/min 7,9 versus 3,3), aber verminderte die antivirale Kraft.
-
Optimierung von Bis(aminophenyl)sulfon-basierten
Disulfid-Benzamiden
-
Die
Einfügung
von 4,4'-bis(Aminophenyl)sulfon
in die Disulfid-Kopfgruppe ergab die Verbindung 26 mit einem terminalen
Amin als synthetischen Ort für
weitere Modifikationen. Mehrere Acyl-Modifikationen generierten
die Verbindungen 27, 28 und 29, woraus eine erhöhte Zinkfinger-Reaktivität und eine
verbesserte EC50 resultierten. Diese Zugewinne
wurden teilweise (Verbindungen 27 und 29) und völlig (Verbindung 28) von Verringerungen
der IC50 korrigiert. Soweit ergab die terminale
Erweiterung des Liganden-Abschnitts
von 26 kein signifikant verbessertes antivirales Agens.
-
Das
BITA-Derivat der Verbindung 26 konnte nicht in ausreichender Reinheit
oder Menge produziert werden, um seine Eigenschaften zu untersuchen.
Allerdings wurde diese Einschränkung
durch Austausch des terminalen NH2 von 26
für eine
NO2-Gruppe, woraus die Verbindung 31 entstand, überwunden
und die Produktion des Disulfids und seines entsprechenden BITA
ermöglicht
(Tabelle 3). Die Disulfidform der Verbindung 31 war, wie 26, nicht-toxisch
und besaß eine äquivalente
NCp7 Zinkfinger-Reaktivität,
auch wenn die EC50 um das 2,6-fache zunahm
(weniger effektiv). Die BITA-Form der Verbindung 31 war ohne antivirale
Aktivität.
Die Erforschung der Ligand-Erweiterungen mit nitro-aromatischen
Gruppen führte
zu den Verbindungen 32 bis 34, die im allgemeinen weniger Zinkfinger-Reaktivität zeigten
als die einfachere Nitrogruppe, wie in Verbindung 31. Nur die Disulfid-
und BITA-Formen der Verbindung 34 zeigten signifikante antivirale
Aktivität.
-
Die
Neuanordnung der Sulfonyl-Gruppe in 3,3'-bis(Aminophenyl)sulfonen schaffte Isomere,
Verbindungen 35 und 36, Tabelle 4. Diese Verbindungen haben die
antiviralen Aktivitäten
verbessert (Verbindung 26 vs. Verbindung 35: EC50 4,3
zu 1 mM; 27 vs. 36: EC50 1,5 zu 0,62 mM).
Allerdings war die Zinkfinger-Reaktivität signifikant reduziert (26
vs. 35: 3,3 zu 0,92 RFU/min; 27 vs. 36: 5,9 zu 2 RFU/min). Zusätzlich verringerte
diese Änderung
die IC50 um mindestens das 3-Fache (größere Toxizität). Mithin
schafften die 3,3'-Diphenylsulfon-Isomere
keine größeren Vorteile.
-
Konvertierung des Disulfids zu einem neuartigen
Thiolester
-
Die
Wirkung der Disulfide auf die NCp7 Zinkfinger umfasst einen Thiol-Disulfid-Austausch zwischen dem
Agens und den CCHC Cystein-Schwefelatomen. Die resultierende kovalente
Disulfid-Verknüpfung
zwischen NCp7 und einer Hälfte
des Arzneimittels ("monomerer" Abschnitt) verursacht
eine Störung
des Zinkchelats mit passivem Verlust von Zn 2+-Ionen
von der NCp7 Struktur (vgl. z.B. Rice (1995) supra; Huang (1998) supra.
-
Für die kovalente
Modifizierung von Zinkfinger-Cysteinen durch Bindungen, die stabiler
sind als dies unter Verwendung einer der oben beschriebenen Verbindungen
möglich
wäre, wurden
neuartige Thioether designt und synthetisiert. Um eine Thioether-Verknüpfung zu
schaffen, wurde eine moderat aktive, SH-selektive Alkylierungsfunktion
an den Ortho- oder Metapositionen der Benzamid-Kopfgruppe designt.
Einfach ligandierte (monomere) Benzamide wurden über Amid- oder Thioesterbindungen
mit potenziell reaktiven Haloalkanoyl-Gruppen verknüpft (vgl.
Tabelle 5). Die Verbindungen 37 bis 39 stellen Amidverknüpfungen
zu den Ortho- oder Metabenzamidpositionen dar. Die Substitution
von Cl-(CH2)2-CO-NH-
an der Ortho- (Verbindung 37) oder Metaposition (Verbindung 38)
auf der Ligandenform der Verbindung 2 generierten Verbindungen mit
bescheidener Zinkfinger-Reaktivität. Keine wies aber eine bemerkenswerte
antivirale Aktivität
auf. Die Verbindung 39, versehen mit einem Ortho Cl-CH2-CO-NH-,
war komplett inaktiv. Orthoamidsubstituierte Sonden wurden unter Verwendung
diverser anderer Hauptketten als Ligandenstruktur synthetisiert
und ergaben äquivalente
Resultate.
-
Orthopositionierte
Alkanoyl-, Aroyl- und Haloalkanoyl-Thioester wurden designt und
synthetisiert (Verbindungen 40 bis 52, Tabellen 5 und 6). Die Synthese
der Acetyl- (Verbindung 40), Benzoyl- (Verbindung 41), 4-Methoxybenzoyl-
(Verbindung 42) und der Butyroylthioester (Verbindung 43) ergab
vier Verbindungen mit niedrigen μM
EC50-Werten und moderater bis substanzieller
Zinkfinger-Reaktivität.
Aufgrund von IC50-Werten im 50-μM-Bereich
näherte
sich ihre antivirale Aktivität
jedoch jener der BITA-Derivate an (Tabelle 1).
-
Ein
neuer Thioester wurde unter Verwendung von ϖ-Haloalkanoyl-Gruppen
synthetisiert. Das Ortho-5-Bromovaleroylthioester-Derivat der Verbindung
2, Verbindung 44, ergab eine signifikant reduzierte Zytotoxizität und moderate
Zinkfingeraktivität.
Der therapeutische Index wurde weiter erhöht durch Konvertierung der
Verbindung 44 zum Pyridinioalkanoylthioester (PATE) Derivat, Verbindung
45. Das resultierende Agens zeigte effiziente Zinkfinger-Reaktivität (3,6 RFU/min),
keine Toxizität
bei der höchsten
Testdosierung von 316 μM
und eine EC50 von weniger als 10 μM.
-
Tabelle
6 zeigt, dass die PATEs als ein Chemotyp günstigere antivirale und Toxizitätsprofile
als ihre Stammverbindungen aufweisen. Der von den Pyridiniovaleroylthioestern
gezeigte Mangel an Toxizität
wird illustriert durch ihre Zugabe zu den Monobenzamid-Hauptketten
der Verbindungen 2, 31, 34, 27 und 36, wodurch die neuen Verbindungen
45, 47, 50, 51 und 52 geschaffen werden, wo die Zelltoxizität des Stamm-Monobenzamids
in allen Fällen
verringert ist. Auch wenn die Konvertierung der Verbindung 23 Hauptkette
zum PATE Chemotyp, resultierend in der Verbindung 48, keine Selektivitätsindices
(TI) der in den anderen Pyridiniovaleroylthioestern festgestellten
Grössenordnung
generierte und die Monobenzamid-Toxizität nicht reduzierte (Verbindung
23 BITA 53,7 μM
vs. Verbindung 48 μM),
verringerte die Konvertierung des Pyridiniovaleroylthioesters teilweise
die mit der Disulfidform assoziierte Toxizität (IC50 der
Verbindung 23D: 19,4 μM
vs. Verbindung 48: 55 μM).
So stellen Thiolester, und insbesondere PATEs, einen neuen Chemotyp
dar, der als neuartiges chemotherapeutisches Agens mit Zielrichtung
viraler Zinkfinger benützt
werden kann.
-
Antivirale Aktivität von Pyridinioalkanoylthioestern
(PATEs)
-
Der
5-Bromovaleroylthioester, Verbindung 44, und zwei 5-Pyridiniovaleroylthioester,
Verbindungen 45 und 47, wurden in mechanistischen und Targetbasierten
Assays analysiert. Diese Verbindungen haben die HIV-1-Integrase-,
Revertase- oder Protease-Enzymaktivitäten nicht gehemmt (vgl. Tabelle
7). Assays für
die Aktivität
gegen HIV-1 Revertase rAdT (Matrize/Primer) und rCdG (Matrize/Primer)
unter Verwendung rekombinierter HIV-1-Revertase (S. Hughes, ABL
Basic Research NCl-FCRDC, Frederick MD) wurden durchgeführt wie
von Rice (1997), supra, beschrieben. Substratabspaltung rekombinierter
HIV-1-Protease in Anwesenheit von Testverbindungen unter Verwendung
einer HPLC-basierten Methode mit dem künstlichen Substrat Ala-Ser-Glu-Asn-Try-Pro-Ile-Val-Amid
(Multiple Peptide Systems, San Diego CA) wurden durchgeführt wie
von Rice (1997), supra, beschrieben. Die Fähigkeit rekombinierter HIV-1-Integrase
(S. Hughes, ABL Basic Research NCl-FCRDC, Frederick MD) zur Durchführung von
3' Verarbeitungs-
und Strang-Transferaktivitäten in Anwesenheit
von Testverbindungen wurde wie von Buckheit (1994) AIDS Res. Hum.
Retroviruses 10: 1497-1506, und Turpin (1998) Antimicrob. Agents
Chemother. 42: 487-494 beschrieben ausgeführt.
-
Die
5-Bromovaleroylthioester-Verbindung 44 und die zwei 5-Pyridiniovaleroylthioester-Verbindungen 45
und 47 haben ebenfalls die Virusanbindung (zellbasierter p24 Bindungs-Assay)
und die Verschmelzung mit den Wirtszellen nicht gehemmt. Der zellbasierte
p24 Bindungs-Assay wurde durchgeführt wie in Rice (1995) Science
270: 1194-1197 beschrieben. Viren-Inaktivierungs-Assays wurden wie in Rice (1995) Science
270: 1194-1197 und Turpin (1997), supra, beschrieben durchgeführt, mit
kleineren Modifikationen. Kurz gesagt, wurden MAGI-CCR-5-Zellen
24 h lang in 2-cm-Well-Platten mit flachem Boden plattiert (4 × 104 Zellen
pro Well), woraufhin das Kulturmedium entfernt und der Verbindungs-behandelte
Virus hinzugefügt
wurde. Das verwendete Virus wurde durch vorübegehende Transfektion von
pNL4-3 in HeLa-Zellen gewonnen, was den replikationskompetenten
NL4-3 Virus ergab. Virus-haltige Überstände wurden 2 h lang bei 37°C behandelt,
woraufhin Verbindungsreste durch Zentrifugieren entfernt wurden
(18.000 × g,
1h, 4°C).
Virus-Pellets wurden resuspendiert und auf den MAGI-CCR-5-Monoschichten
platziert und 48 h lang kultiviert. Monoschichten wurden fixiert
und mit X-Gal-Lösung
und gezählten
Blauzellen gefärbt.
-
Die
Bestimmung des Effekts der Testverbindungen auf die Virenverschmelzung
wurde wie folgt durchgeführt.
Kurz gesagt, wurden HL2/3-Zellen, welche stabil HIV-1 Tat und Zelloberfläche gp120
ausdrückten,
und MAGI-CCR-5-Zellen, welche stabil CD4 und CCR5 auf ihrer Zelloberfläche ausdrückten und
ein β-Galactosidase-Reportergen
unter der Kontrolle des HIV-1 LTR enthielten, mit der Testverbindung
1 h lang bei 37°C
vorbehandelt. Nach der Inkubation wurden die Zellen im Verhältnis 4
zu 1 gemischt (2 × 105 MAGI-CCR-5 zu 8 × 105 HL2/3
Zellen) und 18 h bei 37°C
mitkultiviert; die Kulturen wurden fixiert und mit X-Gal-Lösung für β-Galactosidase-Aktivität gefärbt. Blauzellen
repräsentierten
die Tat Transaktivierung des 1-HIV-1 LTR nach Verschmelzung der
HL2/3 und MAGI-CCR-5-Zellen über
die Co-Rezeptor gp 120 Interaktion CD4/CCR5.
-
Alle
drei Thiolester-Verbindungen 44, 45 und 47 förderten die Metall-Ion-(Zink)-Ausstoßung vom
NCp7 Protein, wie in dem oben beschriebenen Trp37 Assay festgestellt.
Diese Verbindungen störten
den TSQ Fluorchrom-Assay und konnten deshalb in diesem nicht getestet
werden (vgl. Tabelle 9).
-
Die
Interaktion von Zinkfinger-Inhibitoren mit NCp7 kann zu einem Verlust
der Proteinstruktur und ihrer Fähigkeit
zur spezifischen Bindung von Oligonucleotiden führen, welche die HIV-1ψ-Verpackungsstelle
repräsentieren
(Huang (1998) supra; Tummino (1997) Antimicrob. Agents Chemother.
41: 394-400; South (1993) Protein Sci. 2: 3-19; Dannull (1994) EMBO
J. 13: 1525-1533). Die Fähigkeit
von NCp7 zur spezifischen Assoziation mit diesen Oligonucleotiden
nach der Behandlung des Proteins mit einem Thiolester der Erfindung
wurde getestet. Beispielsweise waren die Verbindungen 44, 45 oder
47 sehr wirksam in der Hemmung der Ncp7-Fähigkeit zur Assoziation mit
Target-Oligonucleotiden, wie mit Hilfe electrophoretischer Mobility-Shift-Assays
(EMSA) auf nicht-denaturierenden Polyacrylamid-Gels festgestellt
wurde. Bei 1 μM
hemmte die Verbindung 45 die Komplexbildung. Die Verbindungen 44
und 47 hemmten die Komplexbildung bei 100 μM (vgl. Tabelle 9).
-
Um
festzustellen, ob die Bindungsaktivität der Verbindungen 44, 45 oder
47 spezifisch für
CCHC Zinkfinger waren, wurde nach Behandlung der K562-Zellen-Nuklearextrakte
mit den Verbindungen ein Super-Gel-Shift-EMSA durchgeführt. Diesem
folgte Supershifting mit Spl-spezifischem Antikörper. Spl wurde gewählt, weil
es sich um einen Zelltranskriptionsfaktor handelt, der drei Kopien
eines CCHH Zinkfingermotivs vom klassischen Typ enthält, die
für die
Sp1-Bindung an sein DNA-Target erforderlich sind. Die drei Verbindungen 44,
45 oder 47 konnten das Supershifting-Muster von an sein DNA-Target
gebundener Spl nicht ändern,
was darauf hinweist, dass diese Thiolester eine Spezifität für den CCHC
Retrovirus-Zn-Finger besitzen. Super-Gel-Shifting zur Bestimmung
der Spezifität
von Zinkfinger-reaktiven Verbindungen wurde unter Verwendung eines
Sp1 Consensus-Oligomers (Stratagene, La Jolla, CA), K562 Zell-Nuklearextrakten
und Antikörpern für Sp1 (Spl
[PEP2]-G) durchgeführt
(Extrakte und Spl Abs von Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa
Cruz, CA). Die Bindungsreaktionen von Oligonucleotiden mit K562
Nuklearextrakt sowie die elektrophoretischen Bedingungen wurden
durchgeführt
wie im Gelshift Buffer Kit, Stratagene, La Jolla, CA, beschrieben.
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Die
Interaktion von Zinkfinger-Inhibitoren, wie die Thiolester der Erfindung,
mit zellfreien Viren kann die Modifikation des Intravirion NCp7
Proteins und Verluste an Infektiosität mit sich bringen. Virion-assoziierte NCp7
Proteine von zellfreien HIV-1MN wurden mit
den Thiolester-Verbindungen 44 und 45 behandelt. Sie wurden weiter
per nicht-reduzierendem Western-Blotting unter Verwendung HIV-1
NCp7-spezifischen Antikörpern evaluiert.
Die PATE Verbindung 45 resultierte in extensiver Vernetzung von
NCp7, wohingegen ihr Haloalkanoyl-Thioester-Vorläufer (Verbindung 44) ein sehr
schlechtes Vernetzungsagens war. Intravirion NCp7 Vernetzung durch
die Verbindung 45 war vergleichbar mit DIBA-1, Verbindung 1. Die
Vernetzung durch Verbindung 45 erfolgte aufgrund der Bildung intermolekularer
Disulfidbindungen, weil die Reduzierung mit 2-Mercaptoethanol (β-ME) die
Gel-Retardation vollständig
umkehrte. Die Verbindung 47 löste
keine effektive NCp7 Vernetzung aus. AZT, ein Nukleosid-Revertase-Inhibitor,
schaffte ebenfalls keine Vernetzung von NCp7 (vgl. Tabelle 9).
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NCp7-Vernetzung
ist mit Vireninaktivierung assoziiert. Ob die Fähigkeit zur Vernetzung des
Nucleocapsid-Proteins gemäß Bestimmung
durch Western-Blotting
mit der Fähigkeit
zur Inaktivierung der Viren korrelierte, wurde in einem Virentötungs-Assay
getestet. Virenbestände
von HIV-1NL4-3 wurden mit unterschiedlichen
Thiolester-Verbindungen inkubiert. Das Virus wurde durch vorübergehende
Transfektion eines replikationskompetenten pNL4-3 Plasmids in HeLa-Zellen
gewonnen. Der Rest-Thiolester wurde durch Zentrifugieren entfernt.
Das Virus-Pellet wurde in Kulturmedium resuspendiert und dazu verwendet,
die MAGI-CCR-5-Zellen zu infizieren. 48 Stunden post Infektion wurden
die Zellen gewaschen und mit X-Gal gefärbt. Die Verbindungen 44 und
45 waren viruzid mit I50-Werten (Konzentration
ergibt 50% Virus-Inaktivierung)
von 12,3 μM
bzw. 13,2 μM.
Obwohl die Verbindung 47 kein potenter Vernetzer von Intravirion
NCp7 war, war sie bei der Inaktivierung des Virus doch 6-fach (I50 = 2,1 μM)
potenter als die Verbindungen 44 und 45. Diese Daten verweisen darauf, dass
Thiolester und insbesondere die Verbindung 47 stabile Addukte mit
den Zinkfinger-Schwefelatomen bilden, die nicht an der Generierung
intermolekularer oder intramolekularer Disulfid-Vernetzungen teilnehmen.
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Die
Analyse der 5-Pyridiniovaleriansäure
(Verbindung 53) ohne Konjugation an ein Monobenzamid-Hauptkette
zeigte im Trp37 Zink-Ausstossungs-Assay eine signifikante Reaktivität (4 RFU/min),
auch wenn diese ohne antivirale Aktivität war (vgl. Tabelle 6). Die
Verbindung 53 wurde weiter auf die Intravirion-Vernetzung von NCp7 und viruzide Aktivität untersucht.
Weder Intravirion-Vernetzung
von NCp7 noch viruzide Aktivität
wurden entdeckt. Somit sind die Monobenzamid-Hauptketten der Verbindungen
44, 45 und 47 essenziell für
die Aktivität
gegen zellfreie Virionen.
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Thiolester-Verbindungen
wurden ebenfalls auf ihre Fähigkeit
zur Hemmung der HIV-1-Replikation in TNFα-induzierten U1- und ACH-2-Zellen
getestet. U1-Zellen
wurden in Anwesenheit unterschiedlicher Konzentrationen der Thiolester
44, 45 oder 47 mit 5 ng/ml TNFα induziert.
Achtundvierzig Stunden später
wurden die Kulturen für
die Virus p24 Antigenproduktion und Zellüberlebensfähigkeit charakterisiert. Alle
drei Verbindungen hemmten die Freigabe von HIV-1-Virionen (p24)
von U1-Zellen (EC50: 94, 42,2 und 10,7 μM für die Verbindungen 44, 45 und
47) (vgl. Tabelle 9). Bei der hohen Testdosis von 100 μM war keine
Zelltoxizität
evident. Tests mit höheren
Dosierungen (300 μM)
aller drei Thiolester zeigten keine Toxizität für die Verbindungen 45 und 47.
Die Verbindung 44 tötete
60% der Zellen bei 200 μM.
Die Visualisierung der Virusproteine von TNFα-induzierten U1-Zellen durch
elektrophoretische Trennung und Immunoblotting (Western-Blotting)
zeigte, dass die Verbindungen 45 und 47 die Vernetzung viraler Vorläufer-Polyproteine
induzierte und die Verarbeitung dieser Vorläufer verhinderte. Die Reduzierung
der U1 Proteinzubereitungen mit β-ME
zeigte, dass Verbindung 45 (100 μM)
und Verbindung 47 die Pr55gag-Vorläuferverarbeitung
hemmte. Die Verbindung 44 induzierte auch β-ME-reversible Änderungen
in der Mobilität
von Zinkfingerhaltigen HIV-1-Vorläuferproteinen auf einem Zwischenniveau
zwischen Verbindung 45 und 47. Die Evaluierung der Vorläuferverarbeitung
wurde wie von Turpin (1997) Antivirale Chem. Chemother. 8: 60-69
beschrieben ausge führt.
Demnach initiieren Thiolester-PATEs intrazelluläre Disulfid-Vernetzung von
Vorläufer-Polyproteinen
während
der späten
Phase der Virusanordnung und vermitteln über einen Angriff auf die reifen
NCp7 Retrovirus-Zinkfinger im zellfreien Virus eine unmittelbar
viruzide Wirkung.
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Die
Virion-Vernetzung wurde wie von Rice (1995) Science 270: 1194-1197
und Turpin (1997) Antivirale Chem. Chemother. 8: 60-67 beschrieben
durchgeführt.
Kurz gesagt, wurde hochgereinigtes HIV–1MN (11,8 μg Gesamtprotein)
2 Stunden lang mit Konzentrationen der Verbindung inkubiert. Die
Virionen wurden konzentriert und die Restverbindung durch Zentrifugieren
entfernt (18.000 × g,
1 h, 4°C).
Das Virenpellet wurde in in 0,5 M Tris-HCl (pH 6,8), 50% Glycerol,
8% SDS und 0,4% Bromophenol-Blau löslich gemacht, und die Proteine durch
Western-Blotting gelöst.
Das Western-Blotting zur Feststellung der Expression von HIV-1-Proteinen
in U1-Zellen oder Viruspellets für
Virion-Vernetzungsexperimente
wurde durchgeführt
wie von Turpin (1996) J. Virol. 70: 6180-6189 beschrieben. 50 μg des gesamten
Zellproteins für
U1-Experimente oder das gesamte Virion-Pellet (11,8 μg Gesamt-Virusprotein)
für NCp7
Vernetzungsstudien wurde auf 4 bis 20% Polyacrylamid-Gels in SDS
mit Tris-Glycin
(Novex, San Diego, CA) gelöst.
Samples für
reduzierte Gels wurden vor dem Laden 5 Minuten lang in Anwesenheit
von 5% β-ME
gekocht. Die gelösten
Proteine wurden auf Polyvinyliden-Difluorid-(PVDF)-Membranen einem
Elektroblotting unterzogen, und HIV-1-spezifische Proteine wurden unter
Anwendung einer Mischung von Ziegen-anti-HIV-1-NCp7 und p24 oder
anti-NCp7 für
Virion-Proteine allein festgestellt (ein freundliches Geschenk von
L. E. Henderson, AIDS Vaccine Program NCl-FCRDC, Frederick, MD).
Western-Blots wurden unter Anwendung von Standard-Chemilumineszenz-Methoden
entwickelt, wie sie von Dupont-NEN, Wilmington, DE, produziert und
beschrieben wurden.
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Eine
signifikante Charakteristik von Thiolestern ist deren Fähigkeit
zur Erhaltung der Zinkfinger-Reaktivität in Anwesenheit der reduzierenden
Umgebung eines biologischen In-vivo-Fluids. Diese Eigenschaft kann z.B.
durch Testen des Widerstands der Verbindung gegen eine Reduktion
durch Glutathion unter physiologischen Bedingungen evaluiert werden.
Dieser Widerstand gegen die Reduktion ist eine signifikante Verbesserung
gegenüber
allen Disulfid-haltigen Verbindungen. Beispielsweise macht sie die
Disulfid-Natur von
DIBAs in reduzierenden Umgebungen inhärent instabil. Dies zieht die
Dissoziierung von Dimer- zu Monomerformen und gemischten Disulfiden
nach sich.
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Die
Thiolester-PATE-Verbindungen 44, 45 und 47 behielten die Kapazität zum Angriff
auf die Cysteinthiole in Anwesenheit eines 2-Molar-Überschusses
von Glutathion. So verleiht die Konvertierung des Disulfids zum
weniger nucleophilen 5-Bromovaleroylthioester, wie in Verbindung
44, oder 5-Pyridiniovaleroylthioester, wie in den Verbindungen 45
und 47, einen erheblichen Widerstand gegen reduktive Agenzien, wodurch
der nachfolgende Verlust an Zinkfinger-Reaktivität verhindert wird (vgl. Tabelle
8).
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Hinsichtlich
Tabelle 10 war das Aktivitätsprofil
des PATE-Chemotyps abhängig
von der Länge
des Alkyl-Spacers zwischen den Carbonyl- und Pyridinio-Komponenten (im Vergleich
zu den Verbindungen 54, 45, und 55). Das n = 4 Spacing erscheint
optimal im Hinblick auf Potenz und Toxizität. Die essenzielle Anwesenheit des
Thiolesterschwefels wird demonstriert durch die inaktive Verbindung
56, wo der Schwefel durch -NH- ersetzt wird. Die Substituierung
eines Chlors für
Wasserstoff meta zum Stickstoff im Pyridiniumring verringert signifikant
die antivirale Potenz, wahrscheinlich aufgrund elektrostatischer
(Ausstossungs-) Interaktion zwischen der Chlorgruppe und den Resten
39 und 49 von NCp7.
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Feststellen der Dissoziierung eines Metall-Ions
von einem Zinkfingermotiv
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Die
Erfindung schafft eine Methode und einen Ausrüstungssatz zur Auswahl von
Verbindungen, die geeignet sind, ein zweiwertiges Ion, das mit einem
Zinkfingermotiv in Chelatverbindung steht, zu dissoziieren. Das
Motiv kann isoliert sein oder eine Substruktur eines Virusproteins
oder eines Virions. Die Methode umfasst das Kontaktieren des Zinkfingers
mit einem Thiolester und die anschließende Feststellung der Dissoziierung des
Metall-Ions vom Zinkfinger-Protein. Das Kation ist für gewöhnlich Zink.
Jedes in der Branche bekannte Verfahren kann dazu verwendet werden,
die Dissoziierung des Metall-Ions festzustellen. Exemplarische Mittel sind
beispielsweise die Kapillar-Elektrophorese,
Immunblotting, Kernspinresonanz (NMR), Hochdruck-Flüssig-Chromatographie (HPLC),
Feststellen der Freiwerdung von radioaktivem Zink-65, Feststellen von
Fluoreszenz oder Feststellen eines Gel-Mobility-Shifts sowie andere
Techniken, die Fachleuten nach der Lektüre dieser Offenbarung einleuchtend
erscheinen. Diese Verfahren können
mit jedem in der Fachwelt bekannten Protokoll ausgeübt werden,
die in der wissenschaftlichen und Patentliteratur gut dokumentiert
sind. Einige exemplarische Techniken sind nachstehend ausgeführt.
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Da
die Erfindung auch eine Gattung neuartiger Thiolester schafft, die
in der Lage sind, ein Metall-Ion von einem Zinkfinger in vitro zu
dissoziieren, identifiziert die Feststellung der Dissoziierung des
Metall-Ions eine Thiolesterspezies im Geltungsbereich der Erfindung.
Der Zink-Ausstoßungs-Assay
wurde als Erst-Screening zur Identifizierung von Thiolestern im
Geltungsbereich der Erfindung benützt. Eine Strategie für ein solches
Screening benützte
den XTT Zytoprotektions-Assay zur Kontrolle der Antivirenaktivität und den
Trp37 Zink-Ausstoßungs-Assay
zur Identifizierung von Thiolestern, die geeignet sind, auf zellulärer Ebene
auf das NCp7 Protein oder seine Gag oder Gag-Pol-Vorläufer zu
wirken.
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Ein
Thiolester ist im Geltungsbereich der Erfindung, wenn er für jeden
Grad der Kation-Ausstossung von einem Zinkfinger geeignet ist. Eigentlich
ist ein Thiolester, der zur Zink-Ausstossung mit geringer Ausstossungsrate,
also kleiner Kinetik, in der Lage ist, für einige Anwendungen vorzuziehen,
insbesondere für
bestimmte In-vivo-Anwendungen. Ein exemplarischer "schwacher Kation-Ausstossungs-"Thiolester der Erfindung
ist die Verbindung 50 mit einer Zink-Ausstossungsrate von 0,86 RFU/min
gemäß Trp37
Zinkfinger-Fluoreszenz-Assay. Aber auch Thiolester mit niedrigeren
Ausstossungsraten (< 0,86
RFU/min) befinden sich im Geltungsbereich der Erfindung. Eine "hohe" Ausstossungsrate
wäre im
Bereich von annähernd
8 RFU/min. Thiolester mit einer Antivirenaktivität EC50 von <15 μM wurden
als bevorzugte Ausführungsbeispiele
ausgewählt.
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Kapillarzonen-Elektrophorese (CZE)
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Retrovirus-Zinkfinger-Proteinkomplex
mit zwei Zink-Ionen, je mit einer formalen Ladung von +2.
Reagenzien, die mit dem Protein reagieren und die Zink-Ionen entfernen,
verursachen eine Änderung
in der Konformation und Ladung des Proteins. Somit unterscheidet
sich die elektrophoretische Mobilität des reagierten Proteins von
der Mobilität
des unreagierten Proteins. Änderungen
in der elektrophoretischen Mobilität des Proteins können leicht
durch die Standardtechnik der Kapillarzonen-Elektrophorese (CZE)
festgestellt werden. Für eine
allgemeine Beschreibung der CZE vgl. z.B. Capillary Electrophoresis,
Theory and Practice (Academic Press, Inc. Grossman and Colburn (Hrsg.)
(1992).
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Im
allgemeinen dient die elektrophoretische Mobilität des Proteins (bei einem vom
Puffer in der Kapillar-Elektrophoreseröhre bestimmten pH-Wert) dazu,
das Retrovirus-Protein von einer festen Ausgangsposition zu einer
Elektrode zu bewegen. Die Migrationsrate kann durch UV-Absorption
kontrolliert werden, z.B. bei 215 nm. Proberöhren mit einer geeigneten Menge
einer Lösung,
welche das Retrovirus-NC-Protein der Wahl enthält, und zwar mit und ohne die
für die
CCHC-Zinkfinger-Inaktivierung zu testende Thiolester-Verbindung,
werden in einen automatischen Sample-Injektor gegeben. In programmierten
Intervallen werden die Samples in die Kapillarröhre gezogen, und die UV-Absorption wird kontrolliert.
Unmodifiziertes Retrovirus-NC-Protein ergibt eine deutliche Spitze
von migrierendem Protein, das durch den Detektor geht. Modifikationen
des Proteins, verursacht von der Reaktion mit der Testverbindung
der Wahl, werden durch eine Änderung
in der elektrophoretischen Mobilität des reagierten Proteins offenbart.
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Die
Kapillarzonen-Elektrophorese hat den Vorteil einer einfachen Automatisierung,
da viele unterschiedliche Samples in aufeinanderfolgenden Durchgängen geladen
und analysiert werden können.
Jeder Durchgang erfordert etwa 10 Minuten, und jede Proberöhre kann
mehrere Male analysiert werden. Ein Beispiel eines Ausrüstungssatzes,
der CZE zur Analyse ausgewählter,
auf die CCHC-Zinkfinger-Reaktivität zu testender Verbindungen
benützt,
würde etwa
100 Mikrogramm (μg)
gereinigten Retrovirus-NC-Proteins enthalten, das mit Zink in beispielsweise
1,0 ml Wasser komplexiert ist, und könnte zum Testen von annähernd 1000
Testverbindungen verwendet werden.
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Freigabe von radioaktivem Zink von Zink-65-markiertem
NCp7
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Gereinigtes
HIV-1 NCp7 kann mit radioaktivem Zink-65 mit einer bestimmten spezifischen
Aktivität
rekonstituiert werden. Durch die Kontrolle der Freigabe von radioaktivem
Zink-65, die durch die Reaktion einer Testverbindung mit einem Retrovirus
NC Protein verursacht wird, ist es möglich, die Reaktivität der Testverbindung
zu bestimmen.
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Eine
Thiolester-Testverbindung kann zu einer Lösung hinzugefügt werden,
die das mit radioaktivem Zink-65 komplexierte NC Protein enthält. Nach
der Reaktion kann das (reagierte oder unreagierte) Protein ausgefällt werden,
beispielsweise durch Immunofällungs-
oder Immunoadsorptionsmethoden unter Verwendung bekannter Antikörper oder
durch Zugabe einer standardisierten Menge Nukleinsäure, so
dass das NC Protein die Bindungsstellen auf der Nukleinsäurematrix
sättigt.
Unter Bedingungen niedriger Ionenstärke bildet der gesättigte Protein-Nukleinsäurekomplex
einen Niederschlag, der durch Zentrifugieren entfernt werden kann.
Alternativ dazu kann das markierte Nucleocapsid-Protein auch an
eine feste Unterlage gebunden und die Testreagenzien direkt zu dem
angebundenen Protein hinzugefügt
werden. Alle Reaktionen, die Zink vom Protein abgeben, können durch
die Freigabe von radioaktivem Zink-65 in den löslichen Überstand festgestellt werden. Dieses
allgemeine Verfahren kann je nach verfügbarer Ausrüstung automatisiert werden.
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Ein
Ausrüstungssatz
(Kit), der Retrovirus-Nucleocapsid-Protein und geeignete Ausfällungsmittel
bereitstellt, kann dazu verwendet werden, die Fähigkeit der Testverbindungen
zum Entfernen von Zink von dem Protein festzustellen.
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Freigabe von radioaktivem Zink von Zink-65-markiertem
Vollvirus
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Zink
ist im Virus in nahezu stöchiometrischen
Mengen mit CCHC Zinkfinger-Arrays
vorhanden (Bess (1992) J. Virol. 66: 840). Nahezu das gesamte Zink
ist in den CCHC-Arrays koordiniert (Summers (1992) Protein Science
1: 563).
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Deshalb
stammt das von einem Virus abgegebene Zink von Zink, das vorher
in CCHC-Arrays koordiniert wurde, und nicht von fremden Proteinen
oder anderen nichtspezifischen Assoziationen mit dem Virion.
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Gereinigter
Virus kann aus Zellen gewonnen werden, die in Anwesenheit von hinzugefügtem Zink-65 kultiviert
wurden. Markierter Virus kann durch Dichtegradientzentrifugierung
in Anwesenheit hinzugefügter EDTA
zur Entfernung von ungebundenem Zink isoliert und gereinigt werden.
Der gereinigte Virus kann jeder interessante Retrovirus sein, einschliesslich
HIV-1, HIV-2 oder SIV, ohne aber auf diese beschränkt zu sein.
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Die
zu testenden Verbindungen (Thiolester der Erfindung) können zu
dem gereinigten, radioaktiven Virus unter Bedingungen hinzugefügt werden,
die für
die Testverbindung der Wahl geeignet sind (Rice (1993) Nature 361:
473-475). Nach der
Reaktion, Entfernung und/oder Inaktivierung des Reagens wird der
Virus durch Zugabe eines nicht-ionischen Detergentiums (z.B. Triton
X-100) zerstört, und
der Virenkern, welcher das mit der Nukleinsäure komplexierte NC Protein
enthält,
wird durch Zentrifugieren entfernt.
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In
den Überstand
abgegebener radioaktiver Zink-65 zeigt, dass die Testverbindung
den intakten Virus penetriert und den NC-Protein-Zink-Komplex zerstört hat.
Ausrüstungssätze zur
Bestimmung, ob Testverbindungen Retrovirus-NC-chelatinierten Zink
entfernen können,
würden
beispielsweise intakte Retroviruspartikel mit in ihren NC-Proteinen
integriertem, radioaktivem Zink-65,
geeigneten Reaktionspufferlösungen
und einem nicht-ionischen Reinigungsmittel enthalten.
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Fluoreszenz-basierte Feststellung der
Zink-Dissoziation von Protein
-
Änderungen
der Eigen-Fluoreszenz aromatischer Proteinkomponenten werden in
der Regel dazu verwendet, eine Reaktion zu beobachten, die eine Änderung
in der Proteinkonformation beinhaltet. In der vorliegenden Erfindung
kann die Fluoreszenz dazu verwendet werden, den Verlust an Metall-Ion
von einem Zinkfinger zu beobachten, z.B. den Verlust von Zink von
einem CCHC-Retrovirus-Zinkfinger-Protein
nach dem Kontakt mit einem Thiolester der Erfindung. Die Eigen-Fluoreszenz
von Trp 37 im zweiten Zinkfinger des HIV-1-NC-Proteins wurde dazu verwendet, die
Nukleinsäurebindung
und Konformation des Zinkfingerkomplexes zu beobachten (vgl. Summers
(1992) supra).
-
Die
Zinkausstossung wird anhand der Fähigkeit der Verbindungen gemessen,
die Cysteine in gereinigtem NCp7 Protein chemisch anzugreifen, woraus
ein Verlust an Fluoreszenz infolge der Bewegung des Tryptophan-37-Rests
von einer exponierten zu einer inneren Position auf dem Protein
resultiert. Die Zinkausstossung wird entweder als Prozentverringerung
der Gesamtfluoreszenz oder Rückgang
in relativen Fluoreszenzeinheiten pro Min. während eines 30-Minuten-Assays
(RFU/min) gemessen und ausgedrückt.
Ein Thiolester wird als zum Geltungsbereich der Erfindung gehörend betrachtet,
wenn irgendeine Menge Zinkausstossung festgestellt wird. Die Verbindung
50 hat beispielsweise eine Zinkausstoßungsrate von 0,86 RFU/min.
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Künstliche
Fluoreszenzsonden können
auch in ein Protein integriert sein, um die Feststellung von Konformationsänderungen
zu ermöglichen.
Z.B. kann Poly-Ethino-Adenin als Fluoreszenz-Nucleotid verwendet
werden, um das Ausmaß der
Thiolester-Zinkfinger-Interaktion zu messen (vgl. Karpel (1987)
J. Biol. Chem. 262: 4961).
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Schliesslich
kann eine Vielzahl bekannter fluoreszierender Zink-Chelatoren, die
zur Komplexbildung von freigesetztem Zink geeignet sind, zur Beobachtung
des Zinkverlusts verwendet werden. Durch die Beobachtung der Zinkabgabe
von den CCHC-Zinkfinger-Arrays kann die Wirkung eines gegebenen
Reagens festgestellt werden (Rice (1996) J. Med. Chem. 39: 3606-3616;
Rice (1996) Science 270: 1194-1197).
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Feststellung von Disulfid-vernetztem NC-Protein
durch Gel-Mobility-Shift-Assays
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Gereinigter
konzentrierter Retrovirus und Antisera gegen das gereinigte NC-Protein des Virus
können dazu
verwendet werden, die Fähigkeit
einer spezifischen Verbindung zur Penetration des Virus und Reaktion mit
dem NC-Protein durch die Ausbildung von Disulfid-Komplexen im Viruskern
zu testen. Die Verbindungen werden mit dem Vollretrovirus unter
Reaktionsbedingungen gemischt, die für die Verbindung geeignet sind. Das
Virus wird dann per Zentrifugieren vom Reagens entfernt und zerstört, z.B.
in einer Standard-SDS-PAGE-Sample-Pufferlösung mit
(reduziert) und ohne (nicht-reduziert) 2-Mercaptoethanol. Die Virusproteine werden
dann durch Standard-SDS-PAGE getrennt und das Sample auf die Anwesenheit
oder Abwesenheit des monomeren Zinkfinger-Proteins in dem nicht-reduzierten
Sample untersucht. Je nach dem in dem Experiment benützten Virus
und den Bedingungen der Elektrophorese kann das Zinkfinger-Protein
durch Protein-Färbungsmethoden
oder durch Immunoblotmethoden sichtbar gemacht werden. Verbindungen,
die mit dem Zinkfinger-Protein durch Angriffe auf die Zinkfinger-Komplexe
und Ausbildung von Disulfid-vernetzten Produkten reagieren, inaktivieren
das Virus. Mithin reduzieren die interessanten Verbindungen (also
jene, welche Vernetzungen auslösen),
einschließlich
der Thiolester der Erfindung, die Menge des festgestellten monomeren
Zinkfinger-Proteins. Beispielsweise ist die Thiolester-Verbindung
45 ein starker Vernetzer von Intravirion NCp7, woraus ein Totalverlust
von monomerem NCp7 gemäß Detektion
durch Westernblotting resultiert.
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Die
Thiolester-behandelten Virionen können auch auf Infektiosität getestet
werden. Die Virionen werden in Medien suspendiert (anstatt aufgelöst) und
zu Targetzellen hinzugefügt.
Die Kulturen werden dann untersucht, um festzustellen, ob die Virionen
noch aktiv sind. Um festzustellen, ob die behandelten Viruspartikel aktiv
sind, werden die Zellen auf die Anwesenheit intrazellulär synthetisierter
Viren-RNA geprüft,
beispielsweise mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (Rice
(1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:9721; Turpin (1996) J. Virol.
70:6180). Alternativ dazu können
auch Cytoprotektion Assays angewendet werden (Weislow (1993) J.
Natl. Cancer Inst. 81:577).
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Ein
Beispiel einer Verbindung, die als Kontrolle im Gel-Mobility-Shift-Assay
verwendet werden kann, ist Azodicarbonamid (ADA), eine Verbindung,
die im Handel bei der Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI) käuflich ist.
ADA inaktiviert ebenfalls den HIV-1-Virus, wie mit dem oben beschriebenen
PCR-Assay festgestellt
wurde.
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Ein
Ausrüstungssatz,
der das Gel-Mobility-Shift-Konzept beinhaltet, kann zur Identifizierung
und Untersuchung von Thiolestern benützt werden, die in der Lage
sind, intakten Virus zu penetrieren und Disulfid-Vernetzungen in
die Viren-Zinkfinger-Proteine zu induzieren. Ein solcher Ausrüstungssatz
würde beispielsweise
gereinigten, konzentrierten Retrovirus und geeignete Grössenstandards
enthalten, um die Mobilitätsänderung
durch das Gel infolge von Disulfid-Vernetzung zu überwachen.
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Per Hochdruck-Flüssig-Chromatographie (HPLC)
gereinigte NC-Proteine
zur strukturellen Charakterisierung von Reaktionsprodukten
-
Hochgereinigte
Retrovirus-Zinkfinger-Proteine können
durch Expression von Vektoren produziert werden, die mittels rekombinierter
DNA-Technologie generiert wurden. Wenn diese Proteine mit Zink rekonstituiert werden,
wie von Summers (1992) Protein Science 1: 563-567 beschrieben, liefern
sie die Quelle der NC-Proteine, welche die Zinkfinger enthalten,
die den Gegenstand des Angriffs durch die Thiolester-Verbindungen
dieser Erfindung bilden. Wenn die Zinkfinger-Proteine mit identifizierten
Verbindungen reagieren, produziert die Reaktion eine kovalente Änderung
im Zinkfinger-Protein, und das modifizierte Protein kann vom unreagierten Protein
beispielsweise durch Umkehrphase-HPLC getrennt werden.
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Die
gereinigten Proteine und diese Trennungsmethoden dienen dazu, ausreichend
modifizierte Proteine (also Produkte dieser Reaktion) zur chemischen
und strukturellen Analyse zu erhalten. Die gereinigten Reaktionsprodukte
werden isoliert, und ihre Strukturen durch Standard-N-terminalen Edman-Abbau
bestimmt. Für
jedes spezifische Reagens sind die Gradienten und HPLC-Bedingungen
jedoch vom NC Protein und den Reaktionsprodukten abhängig.
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Dieses
Verfahren dient zur Identifizierung von Thiolester-Verbindungen,
die mit HIV-1-Zinkfingern reagieren. Die Reaktionsbedingungen und
HPLC-Bedingungen
für die
präsentierten
Daten gleichen den oben beschriebenen.
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Ausrüstungssätze, welche
diese Techniken standardisieren, können so konstruiert sein, dass
sie beispielsweise gereinigte Retrovirus-Zinkfinger-Proteine enthalten.
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Kernspinresonanz-basierte Detektion von
Zinkverlust
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NMR
kann dazu verwendet werden, den Zinkverlust von Retrovirus-Zinkfinger-Proteinen zu beobachten
(vgl. z.B. Rice (1993) Nature 361: 473-475; McDonnell (1997) J.
Med. Chem. 40: 1969; Rice (1997) Nature Medicine 3: 341-345). Es
wird erwartet, dass einer Fachperson die allgemeine Technik der
NRM und deren zahlreiche Anwendungen zur Kontrolle von Protein-Ligand-Interaktionen vertraut
sind. Kurz, die Atome in Retrovirus-Zinkfinger-Proteinen, die an Zink gebunden sind,
haben ein anderes lokales Umfeld als Zinkfinger-Proteine, denen
es an Zink fehlt. Der Unterschied im lokalen Umfeld führt zu bestimmten
NMR-Spektren für
Proteinmoleküle,
die Zink binden, im Gegensatz zu jenen, die dies nicht tun. Durch Überwachung
beispielsweise des Proton-(1H)-Spektrums
eines Samples, das Metall-Ion-cheliertes Zinkfinger-Protein enthält, und
einer Verbindung der vorliegenden Erfindung im Laufe der Zeit ist
es möglich,
zu messen, ob die Verbindung das Protein dazu bringt, sein Zink-Ion
zu verlieren.
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Da
die NMR dazu verwendet werden kann, den Anteil der Proteinmoleküle zu liefern,
die mit der Zeit an Zink gebunden werden, kann diese Technik auch
dazu verwendet werden, die Reaktionskinetik einer bestimmten Reaktion
zu definieren. Gleichermaßen
kann die NMR zur Beobachtung der Wirkung von Testverbindungen auf
die Bindung von Zinkfinger-Proteinen an Nukleinsäurekomplexen verwendet werden.
Ausrüstungssätze, die
beispielsweise gereinigte Retrovirus-Zinkfinger-Proteine und Oligonucleotide
enthalten, können
dazu verwendet werden, die Praxis dieser Methode zu standardisieren.
-
Bestimmung der antiviralen Aktivität von Thiolester
-
Ein
Thiolester liegt im Geltungsbereich der Erfindung, wenn er irgendeine
antivirale Aktivität
zeigt (d.h. eine Fähigkeit,
die Übertragung
oder die Replikationskapazität
eines Virus zu verringern). Die antivirale Aktivität kann empirisch
per klinischer Beobachtung oder objektiv unter Verwendung eines
Invivo- oder In-vitro-Tests oder Assays festgestellt werden, z.B.
mit dem XTT-(hier
beschriebenen) Cytoprotection Assay, der die Tat-induzierte Aktivität misst
(wie im HeLa-CD4-LTR-beta-gal (MAGI-Zellen) Assay und Bestimmung
Tat-induzierter Beta-Galaktosidase-Aktivität, vgl. z.B. Tokunaga (1998)
J. Virol. 72: 6257-6259). Ein Thiolester mit irgendeinem Ausmass
messbarer antiviraler Aktivität
liegt auch dann im Geltungsbereich der Erfindung, wenn keine Metall-Ion-Dissoziation
feststellbar ist.
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Ein
exemplarisches Mittel zur Bestimmung der antiviralen Wirksamkeit
basiert auf CEM-SS-Zellen und Virus (z.B. HIV-1RF)
(MOI = 0,01) unter Anwendung des XTT (2,3-bis[2-Methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl]-5-[(phenylamino)carbonyl]
-2H-tetrazoliumhydroxid)-Zytoprotektions-Assays, wie von Rice (1993)
PNAS 90: 9721-9724, und Rice (1997) Antimicrob. Agents Chemother.
41: 419-426 beschrieben. Kurz gesagt, werden Zellen mit HIV-1RF (oder anderen zu testenden Viren) in Anwesenheit
unterschiedlicher Verdünnungen
von Testverbindungen (Thiolestern und Kontrollen) infiziert. Die
Kulturen werden sieben Tage lang inkubiert. Während dieser Zeit replizieren
Kontrollkulturen ohne Schutzverbindungen (also Verbindungen mit
antiviraler Aktivität)
Viren, induzieren Synzytia und führen
zu etwa 90% Zelltod. Der Zelltod wird durch XTT-Farbreduzierung gemessen.
XTT ist eine lösliche
Tetrazolimn-Farbe, welche die mitochondriale Energieabgabe misst, ähnlich MTT.
Positive Kontrollen unter Anwendung von Dextransulfat (ein Anbindungshemmer)
oder 3'-Azido-2'-3'-dideoxythymidin
AZT (ein Revertase-Hemmer) werden jedem Assay hinzugefügt. Die
einzelnen Assays werden unter Anwendung einer Schwesterplattenmethode
dupliziert durchgeführt.
-
Die
wirksamen antiviralen Konzentrationen mit 50% Zytoprotektion (EC50) und Zellwachstums-Inhibitionskonzentrationen,
die 50% Zytotoxizität
verursachen (IC50), werden berechnet.
-
Alternativ
dazu kann jeder Virus in Kultur oder in einem In-vivo-(Tier)-Modell
gezüchtet
werden, in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Thiolesters oder einer
Thiolester-haltigen pharmazeutischen Rezeptur zur Prüfung auf
antivirale, Virenübertragungs-hemmende
Aktivität
und Wirksamkeit. Jeder Virus, Assay und jedes Tiermodell, das einer
Fachperson nach Lektüre
dieser Offenbarung geeignet erscheint, kann verwendet werden, vgl.
z.B. Lu (1997) Crit. Rev. Oncog. 8: 273-291; Neildez (1998) Virology
243: 12-20; Geretti (1998) J. Gen. Virol. 79: 415-421; Mohri (1998)
Science 279: 1223-1227; Lee (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 939-944;
Schwiebert (1998) AIDS Res. Hum. Retroviruses 14: 269-274.
-
Für In-vitro-Assays
ist jeder messbare Rückgang
der Virenbelastung einer in Anwesenheit einer Thiolester-Testverbindung
gezüchteten
Kultur im Vergleich zu einer positiven oder negativen Kontrollverbindung
indikativ für
eine antivirale, übertragungshemmende
Wirkung. In der Regel wird eine mindestens 30% Reduzierung der Virenbelastung
beobachtet, im allgemeinen zwischen 10% und 99%. Wie oben im Definitionsabschnitt erörtert, können alle
relevanten Kriterien zur Evaluierung der antiviralen Wirksamkeit
einer Thiolester-Zusammensetzung oder Thiolester-haltigen Rezeptur
verwendet werden.
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Klonen und Expression von Retrovirus-Nucleocapsid-Proteinen
-
Die
neuartigen Thiolester der Erfindung sind geeignet, ein Metall-Ion
von einem Zinkfinger in vitro zu dissoziieren. Zinkfinger-haltige
Proteine werden dazu verwendet, die Dissoziierung eines Metall-Ions
von einem Zinkfingermotiv und in den Methoden und Ausrüstungssätzen der
Erfindung zu bestimmen. Allgemeine Laborverfahren für das Klonen
und Exprimieren von Zinkfingermotiven und Proteine, welche diese
Motive enthalten, finden sich z.B. in aktuellen Ausgaben von Sambrook,
et al., Molecular Cloning A Laborstory Manual (2nd Ed.), Vol. 1-3,
Cold Spring Harbor Laborstory, Cold Spring Harbor, New York, 1989;
CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY, Ausubel, ed. Greene Publishing
and Wiley-Interscience, New York (1987). Sequenzen und Quellen von
Zinkfingern, einschließlich
Nukleinsäuren,
Proteine und Virenquellen, sind öffentlich
erhältlich,
beispielsweise über elektronische
Datenbanken, wie z.B. The National Center for Biotechnology Information
unter http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez/ oder The National Library
of Medicine unter http:/lwww.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed/.
-
Die
Nukleinsäure-Zusammensetzungen,
die dazu verwendet werden können,
Zinkfinger-haltige Proteine zu exprimieren, ob RNA, cDNA, Genom-DNA
oder ein Hybrid der unterschiedlichen Kombinationen, können von
natürlichen
Quellen isoliert oder in vitro synthetisiert werden. (DNA)-Rekombinationstechniken
können zur
Produktion von Polypeptiden verwendet werden. Im allgemeinen wird
die DNA, welche das interessierende Polypeptid oder Peptid codiert,
zuerst geklont oder in einer zur Ligation in einen Expressionsvektor
geeigneten Form isoliert. Nach der Ligation werden die Vektoren,
welche die DNA-Fragmente oder Einsätze enthalten, in eine geeignete
Wirtszelle zur Expression der rekombinierten Polypeptide eingeführt. Die
Polypeptide werden dann von den Wirtszellen isoliert. Die Nukleinsäuren können in
transformierten oder transfizierten Vollzellen, in einem transformierten
oder transfizierten Zelllysat oder in teilweise gereinigter oder
im wesentlichen reiner Form vorliegen. Techniken für die Nukleinsäuremanipulation
von Genen, die Zinkfinger-haltige Proteine codieren, wie die Subklonierung
von Nukleinsäuresequenzen
in Expressionsvektoren, Markierungssonden, DNA-Hybridisierung und
dergleichen werden z.B. bei Sambrook und Ausubel, supra, beschrieben.
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Nachdem
die DNAs isoliert und geklont sind, kann man die gewünschten
Polypeptide in eine rekombiniert aufbereitete Zelle exprimieren,
wie Bakterien-, Hefe-, Insekten- oder Säugetierzellen. Es wird angenommen,
dass einschlägig
bewanderte Fachleute über
die zahlreichen Expressionssysteme Bescheid wissen, die zur Expression
der rekombiniert produzierten Proteine zur Verfügung stehen. Es wird kein Versuch
unternommen, die unterschiedlichen Methoden, die für die Expression
von Proteinen in Prokaryoten oder Eukaryoten bekannt sind, im Detail
zu beschreiben. Kurz zusammengefasst, wird die Expression natürlicher
oder synthetischer Nukleinsäuren-codierender
Polypeptide in der Regel erreicht durch die operative Verknüpfung der
DNA oder cDNA mit einem Promotor (der entweder konstitutiv oder
induzierbar ist), gefolgt von der Einsetzung in einen Expressionsvektor.
Die Vektoren können
für die Replikation
und Integration in Prokaryoten oder Eukaryoten geeignet sein. Typische
Expressionsvektoren enthalten Transkriptions- und Translationsterminatoren, Initiierungssequenzen
und Promotoren, die für
die Regulierung der Expression der DNA-codierenden rekombinierten
Polypeptide verwendbar sind. Um eine hochwertige Expression ein
geklonten Gens zu erreichen, ist es wünschenswert, Expressions-Plasmide
zu konstruieren, die mindestens einen Promotor zur direkten Transkription,
eine Ribosomen-Bindungs-Stelle für
die Translations-Initiierung und einen Transkriptions/Translations-Terminator
enthalten.
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Thiolester als Nucleotid
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Die
Erfindung schafft eine Zusammensetzung, die ein bio-organisches
oder anderes Material und eine Menge eines Thiolesters der Erfindung
umfasst, die wirksam ist, jeden (der Inaktivierung durch einen Thiolester
zugänglichen)
Virus zu inaktivieren, der das Material kontaminiert oder kontaminieren
kann. Das Material kann bio-organisch, wie z.B. Blutplasma, Nährstoffmedium,
Protein, eine pharmazeutische, eine kosmetische, eine Sperma- oder
Oocyten-Zubereitung,
Zellen, Zellkulturen, Bakterien, Viren, Nahrungsmittel, Getränke sein.
Es kann sich um chirurgische oder andere medizinische Materialien
handeln, wie z.B. Implantationsmaterialien oder implantierbare Hilfsmittel
(z.B. Kunststoffe, künstliche
Herzklappen oder Gelenke, Kollagene), medizinische Materialien (z.B.
Schlauchmaterial für
Katheter, Intubierungen, IVs) und Behälter (z.B. Blutbeutel, Aufbewahrungsbehälter). Alternativ
dazu kann ein Thiolester der Erfindung in Form einer Zusammensetzung vorliegen,
die auf eines der oben genannten Materialien als Viruzidalreagens
aufgebracht und vor Gebrauch des Materials entfernt wird. Die Viruzidal-Zusammensetzung
kann eine Mischung aus unterschiedlichen Thiolestern der Erfindung
in unterschiedlichen Mengen enthalten. Beispielsweise können Thiolester
zu den Zellkulturen hinzugefügt
werden, um die Wahrscheinlichkeit von Virenkontaminationen zu verringern
und damit die Sicherheit der Labormitarbeiter und Mitarbeiterinnen
zu verbessern.
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Thiolester als pharmazeutische Rezepturen
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Die
Erfindung schafft zudem pharmazeutische Rezepturen, welche die Thiolester
der Erfindung umfassen. Diese Thiolester werden in pharmazeutischen
Zusammensetzungen verwendet, die sich zur Verabreichung an Säugetiere,
insbesondere Menschen, zur Behandlung viraler, speziell von Retrovirus-Infektionen eignen.
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Die
Thiolester der Erfindung können
als Pharmazeutika zur Verabreichung auf unterschiedliche Arten formuliert
werden. Typische Verabreichungsrouten sind die enterale und die
parenterale Verabreichung. Zu diesen gehören, nicht einschränkend, die
subkutane, intramuskuläre,
intravenöse,
intraperitoneale, intramedulläre,
intraperikardiale, intrabursale, orale, sublinguale, okulare, nasale,
topische, transdermale, transmukosale oder rektale Verabreichung.
Die Verabreichung kann z. B. durch Schlucken, Inhalieren, Injektion
oder topischen Auftrag auf eine Oberfläche erfolgen (z.B. Augen, Schleimhaut,
Haut). Die einzelnen Rezepturen sind typischerweise für spezifische
Verabreichungsmodi geeignet. Unterschiedliche erwogene Rezepturen
umfassen beispielsweise wässrige
Lösungen,
Feststoffe, Aerosol, liposome und transdermale Rezepturen. Details über die
Rezepturs- und Verabreichungstechniken sind in der Wissenschafts-
und Patentliteratur gut beschrieben, vgl. z.B. die neueste Auflage
von "Remington's Pharmaceutical
Sciences" (Maack
Publishing Co, Easton PA).
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Wässrige
Lösungen
für die
enterale, parenterale oder transmucosale Verabreichung
-
Beispiele
wässriger
Lösungen,
die in Rezepturen für
enterale, parenterale oder transmucosale Arzneimittelgabe verwendet
werden können,
umfassen Wasser, Kochsalzlösung,
Phosphat-gepufferte Kochsalzlösung,
Hanks-Lösung,
Ringer-Lösung, Dextrose/Kochsalzlösung und
Glukoselösungen.
Die Rezepturen können
pharmazeutisch akzeptable Hilfsstoffe zur Steigerung der Stabilität, Zuführbarkeit
oder Löslichkeit
enthalten, wie Puffer-Agenzien, Tonizitäts-Einstellungs-Agenzien, Benetzungsmittel
und Reinigungsmittel. Zuschlagstoffe können auch zusätzliche
Wirkstoffe enthalten, wie bakterizide Agenzien oder Stabilisatoren.
Beispielsweise kann die Lösung
Natriumacetat, Natriumlactat, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid,
Sorbitanmonolaurat oder Triethanolamin-Oleat enthalten. Diese Zusammensetzungen
können
mit konventionellen, allgemein bekannten Sterilisierungstechniken
sterilisiert oder steril gefiltert werden. Die resultierenden wässrigen Lösungen können zum
sofortigen Gebrauch verpackt oder lyophilisiert werden, wobei die
lyophilisierte Zubereitung vor der Verabreichung mit einer sterilen
wässrigen
Lösung
kombiniert wird.
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Wässrige Lösungen sind
geeignet zur Injektion und insbesondere zur intravenösen Injektion.
Die intravenös
verabreichte Lösung
kann Reinigungsmittel und Emulgatoren enthalten, wie Lipide. Wässrige Lösungen sind
auch zur enteralen Verabreichung als Tonika und zur Verabreichung
in Schleimhaut und anderen Membranen, etwa als Nasen- oder Augentropfen
verwendbar. Die Zusammensetzung kann einen Thiolester in einer Menge
von 1 mg/ml bis 100 mg/ml enthalten, oder mehr bevorzugt 10 mg/ml
bis 50 mg/ml.
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Rezepturen für die enterale oder transdermale
Zuführung
-
Feste
Rezepturen können
für die
enterale Verabreichung verwendet werden. Sie können beispielsweise als Pillen,
Tabletten, Pulver oder Kapseln formuliert werden. Für feste
Zusammensetzungen können
herkömmliche
nicht-toxische feste Trägerstoffe
verwendet werden, zu denen beispielsweise pharmazeutische Sorten
von Mannitol, Laktose, Stärke,
Magnesiumstearat, Natriumsaccharin, Talkum, Zellulose, Glukose,
Sukrose und Magnesiumcarbonat gehören. Für die orale Verabreichung wird
eine pharmazeutisch akzeptable nicht-toxische Zusammensetzung gebildet, indem
einer der normal eingesetzten Trägerstoffe
zugegeben wird, wie beispielsweise die oben aufgeführten Trägerstoffe,
und im allgemeinen 10%-95% des Wirkstoffs.
-
Eine
nicht-feste Rezeptur kann auch für
die enterale (orale) Verabreichung verwendet werden. Der Trägerstoff
kann aus unterschiedlichen Ölen
ausgewählt
werden, einschließlich
solcher mit Petroleum-, Tier-, Pflanzen- oder synthetischen Ursprungs,
z.B. Erdnussöl,
Sojabohnenöl,
Mineralöl
oder Sesamöl.
Vgl. Sanchez et al.,
US-Patent
Nr. 5,494,936 . Geeignete pharmazeutische Trägerstoffe
umfassen Stärke,
Zellulose, Talk, Glukose, Laktose, Sukrose, Gelatin, Malz, Reis,
Mehl, Kreide, Kieselgel, Magnesiumstearat, Natriumstearat, Glycerolmonostearat,
Natriumchlorid, getrocknete Magermilch, Glycerol, Propylenglykol,
Wasser und Ethanol. Nichtionogene Block-Copolymere, die von Ethylenoxid
und Propylenoxid synthetisiert wurden, können ebenfalls pharmazeutische
Trägerstoffe
sein; Copolymere dieses Typs können
als Emulgatoren, Benetzungsmittel, Verdickungsmittel, Stabilisatoren
und Dispergiermittel dienen, vgl. z.B. Newman (1998) Crit. Rev.
Ther. Drug Carrier Syst. 15: 89-142.
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Eine
Einheitsdosierungsform, etwa eine Tablette, kann zwischen 50 mg/Einheit
und 2 Gramm/Einheit haben, vorzugsweise zwischen 100 mg/Einheit
und 1 Gramm/Einheit.
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Topische Verabreichung: Transdermale/Transmucosale
Zuführung
-
Die
systemische Verabreichung kann auch auf transmucosalem oder transdermalem
Wege erfolgen. Für
die transmucosale oder die transdermale Verabreichung können in
der Rezeptur Penetrationsmittel benützt werden, die für die zu
durchdringende Barriere geeignet sind. Solche Penetrationsmittel
sind in der Fachwelt bekannt und umfassen z.B. für die transmucosale Verabreichung
Gallensalze und Fusidinsäurederivate. Darüber hinaus
können
Detergentien für
die leichtere Durchdringung benützt
werden. Die transmucosale Verabreichung kann beispielsweise mittels
Nasensprays oder Suppositorien erfolgen.
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Für die topische
Verabreichung werden die Agenzien zu Salben, Cremes, Pudern und
Gels formuliert. In einem Ausführungsbeispiel
kann das transdermale Zuführungsmittel
DMSO sein. Transdermale Zuführungssysteme
können
z.B. auch Pflaster umfassen.
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Die
Thiolester können
auch in Mechanismen zur nachhaltigen oder verlangsamten Abgabe verabreicht
werden, welche die Rezeptur intern zuführen können. Beispielsweise können biologisch
abbaubare Mikrokügelchen
oder Kapseln oder andere biologisch abbaubare Polymerkonfigurationen
in den Rezepturen enthalten sein, die zur verlangsamten Abgabe einer Zusammensetzung
geeignet sind (vgl. z.B. Putney (1998) Nat. Biotechnol. 16: 153-157).
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Zuführung
der Rezeptur durch Inhalation
-
Zur
Inhalation kann die Thiolester-Rezeptur unter Anwendung jedes in
der Fachwelt bekannten Systems zugeführt werden, einschließlich Trockenpuder-Aerosole, Flüssigkeitszuführungssysteme,
Luftstrahlvernebler und Treibsystemen. Vgl. z.B. Patton (1998) Biotechniques
16: 141-143; Inhalationszuführungssysteme z.B.
von Dura Pharmaceuticals (San Diego, CA), Aradigm (Hayward, CA),
Aerogen (Santa Clara, CA), Inhale Therapeutic Systems (San Carlos,
CA) und anderen.
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Beispielsweise
kann die pharmazeutische Rezeptur in Form eines Aerosols oder Nebels
verabreicht werden. Für
die Aerosol-Verabreichung kann die Rezeptur in fein zerteilter Form
mit einem oberflächenaktiven Mittel
zusammen und einem Treibmittel zur Verfügung gestellt werden. Das oberflächenaktive
Mittel ist vorzugsweise im Treibmittel löslich. Repräsentativ für solche Mittel sind die Ester
oder partiellen Ester von Fettsäuren,
die von 6 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, wie beispielsweise
Hexan-, Octan-, Laurin-, Palmitin-, Stearin-, Linol-, Linolen-,
Olesterin- und Ölsäuren mit
einem aliphatischen Polyol oder seinem zyklischen Anhydrid, wie
beispielsweise Ethylenglykol, Glycerol, Erythritol, Arabitol, Mannitol,
Sorbitol, die von Sorbitol abgeleiteten Hexitol-Anhydride und die Polyoxyethylen- und
Polyoxypropylenderivate dieser Ester. Gemischte Ester, wie gemischte
oder natürliche
Glyceride, können
verwendet werden. Das oberflächenaktive
Mittel kann 0,1%-20% nach dem Gewicht der Zusammensetzung ausmachen,
vorzugsweise 0,25%-5%. Der Rest der Rezeptur ist gewöhnliches
Treibmittel. Verflüssigte
Treibmittel sind in der Regel Gase bei Umgebungsbedingungen und
unter Druck kondensiert. Unter den geeigneten verflüssigten
Treibmitteln befinden sich die niedrigen Alkane mit bis zu 5 Kohlenstoffen,
wie Butan und Propan; und vorzugsweise fluorierte oder fluorochlorierte
Alkane. Mischungen derselben können
ebenfalls verwendet werden. Bei der Produktion des Aerosols wird
ein mit einem geeigneten Ventil versehener Behälter mit dem entsprechenden
Treibmittel befüllt,
welches die fein verteilten Verbindungen und das oberflächenaktive
Mittel enthält.
Die Ingredienzien werden damit auf einem erhöhten Druck gehalten, bis sie über das
Ventil freigesetzt werden. Vgl. z.B. Edwards (1997) Science 276: 1868-1871.
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Eine
Vernebler- oder Aerosolisierungsgerät zur Verabreichung der Thiolester
dieser Erfindung liefert typischer Weise eine inhalierte Dosis von
1 mg/m3 bis 50 mg/m3.
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Die
Inhalationsverabreichung ist besonders wirksam für die Zuführung zu Atemwegsgeweben für die Behandlung
von Atemwegserkrankungen mit Entzündungskomponente.
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Andere Rezepturen
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Bei
der Zubereitung der Arzneimittel der vorliegenden Erfindung kann
eine Vielzahl unterschiedlicher Rezeptur-Modifikationen verwendet
und gehandhabt werden, um die Pharmakokinetik und Bioverteilung
zu beeinflussen. Fachleuten sind unterschiedliche Methoden zur Änderung
von Pharmakokinetik und Bioverteilung bekannt. Für eine allgemeine Diskussion
der Pharmakokinetik vgl. Remington's Pharmaceutical Sciences, supra, Kapitel
37-39.
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Verabreichung
-
Die
Thiolester der Erfindung werden für die Behandlung und Prävention
viraler Infekte verwendet, insbesondere von Retrovirus-Infekten.
Die dafür
adäquate
Thiolester-Menge ist definiert als "therapeutisch wirksame Dosis." Die Dosispläne und wirksamen
Mengen für
diese Verwendung, also das "Dosierungsschema", sind von unterschiedlichen
Faktoren abhängig,
darunter die Häufigkeit
der Dosierung, das Stadium der Krankheit oder Störung, die Schwere der Erkrankung
bzw. Störung,
der allgemeine Gesundheitszustand des Patienten bzw. der Patientin,
der körperliche
Status des Patienten und sein/ihr Alter. Bei der Berechnung des
Dosisschemas für
die Patienten wird auch der Verabreichungsmodus berücksichtigt.
-
Das
Dosierungsschema muss auch die Pharmakokinetik, d. h. die Absorptionsrate,
die Bioverfügbarkeit,
den Metabolismus und die Clearance des Thiolesters berücksichtigen
(vgl. z.B. die neueste Remington's-Ausgabe,
supra).
-
Mit
den vom behandelnden Arzt ausgewählten
Dosierungen und Schemata können
ein- oder mehrmalige Verabreichungen der Zusammensetzungen vorgenommen
werden. Auf jeden Fall sollten die pharmazeutischen Rezepturen eine
Menge eines Thiolesters bereitstellen, die für eine wirksame Behandlung
des Patienten ausreichen. Die wirksame Gesamtmenge eines Thiolesters
der vorliegenden Erfindung kann dem Patienten als einmalige Dosis
entweder in Bolusform oder per Infusion über einen relativ kurzen Zeitraum
verabreicht werden, oder auch nach Maßgabe eines fraktionierten
Behandlungsprotokolls, in dem die mehreren Dosierungen über einen
längeren
Zeitraum hinweg verabreicht werden. Eine einschlägig bewanderte Fachperson würde wissen,
dass die für
eine wirksame Dosis in einem Patienten oder einer Patientin erforderliche
Konzentration eines Thiolesters der vorliegenden Erfindung von vielen
Faktoren abhängig
ist, darunter beispielsweise die Pharmakokinetik der Prodroge und
deren Hydrolyseprodukt, das Alter und der allgemeine Gesundheitszustand
des Patienten, die Verabreichungsroute, die Anzahl der Behandlungen
und das Urteil des verschreibenden Arztes. Angesichts dieser Faktoren
würde die
erfahrene Fachperson die Dosis so einstellen, dass sie für eine spezifische
Anwendung wirksam ist.
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Vakzin-Rezepturen, die die Thiolester
der Erfindung enthalten
-
Die
Erfindung schafft auch einen isolierten und inaktivierten Virus,
wobei der Virus durch eine Methode inaktiviert ist, welche das Kontaktieren
des Virus mit einer Thiolester-Verbindung der Erfindung umfasst,
wobei das Kontaktieren des Virus mit der Verbindung den Virus inaktiviert.
In einem Ausführungsbeispiel
umfasst der isolierte und inaktivierte Virus des weiteren eine Vakzin-Rezeptur. Eine Vakzin-Rezeptur
der Erfindung kann auch ein isoliertes Thiolester-komplexiertes
Virusprotein umfassen.
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Die
Thiolester-komplexierten, inaktivierten Viren der Erfindung werden
in Vakzin-Rezepturen verwendet, die zur Verabreichung an Säugetiere,
insbe sondere Menschen, geeignet sind, um unterschiedliche Virenerkrankungen
zu behandeln bzw. Immunität
gegen solche zu generieren, insbesondere bezüglich Retrovirus-Infektionen,
wie etwa HIV-1. Die Vakzin-Rezepturen können einzeln oder in Serie
verabreicht werden. Bei Serienverabreichung werden die Inokulationen
nach der Erstverabreichung gegeben, um die Immunreaktion zu stärken; diese
werden in der Regel als Booster-Inokulationen bezeichnet.
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Die
Vakzine der Erfindung enthalten als Wirkstoffingredienz eine immunogen
wirksame Menge eines Thiolester-komplexierten, inaktivierten Virus.
Anwendbare Trägerstoffe
sind in der Fachwelt allgemein bekannt und umfassen z.B. Thyroglobulin,
Albumine, wie etwa Humanserumalbumin, Tetanustoxoid, Polyaminsäuren, wie
etwa Poly(D-lysin: D-Glutaminsäure),
Influenza-, Hepatitis-B-Viruskernprotein
und Hepatitis-B-Virus rekombiniertes Vakzin. Das Vakzin kann auch
ein physiologisch verträgliches
(akzeptables) Verdünnungsmittel, wie
Wasser, phosphat-gepufferte Kochsalzlösung oder Kochsalzlösung enthalten
und enthält überdies
typischerweise ein Adjuvans. Adjuvantien, wie inkomplettes Freundsches
Adjuvans, Aluminiumphosphat, Aluminiumhydroxid oder Aluminiumsulfat
werden ebenfalls mit Vorteil zur Stärkung einer Immunreaktion benützt.
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Anwendungen Thiolester-inaktivierter Viren
und Thiolesterkomplexierter Proteine
-
Neben
der Verwendung als Vakzine haben Thiolester-inaktivierte Viren und
Thiolester-komplexierte Virusproteine unterschiedliche andere Nutzungen.
Beispielsweise können
Thiolester-komplexierte Virusproteine oder Thiolesterinaktivierte
Viren als Reagenzien zur Feststellung entsprechender antiviraler
Antikörper
verwendet werden. Ein sehr verbreitet genutzter Test zur Feststellung,
ob eine Person mit einem Virus – etwa
HIV – infiziert
ist, besteht im Screening auf antivirale Antikörper. Thiolester-inaktiviertes
Virion- oder Thiolester-komplexiertes Virusprotein kann in diesen
Bestimmungstests als Abfang-Antigen
oder Kontrollantigen dienen. Vgl. z.B. Hashida (1997) J. Clin. Lab.
Anal. 11: 267-286; Flo (1995) Eur. J. Clin. Microbiol. infect. Dis.
14: 504-511.
-
Thiolester-inaktiviertes
Virion- oder Thiolester-komplexiertes Virusprotein kann als Kristallisierungs-Reagens
für die
Röntgen-Kristallisationsanalyse
oder andere ultrastrukturelle Untersuchungen benützt werden, vgl. z.B. Yamashita
(1998) J. Mol. Biol. 278: 609-615; Wu (1998) Biochemistry 37: 4518-4526.
Sie können
auch als Molekulargewichts-, pl- oder andere Kontrollen in unterschiedlichen
physio-chemischen Experimenten und Methodologien verwendet werden.
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Ausrüstungssätze und
Apparate
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In
einem zusätzlichen
Aspekt schafft die vorliegende Erfindung Ausrüstungssätze, welche die hier besprochenen
Methoden und Apparaturen umfassen. Die Ausrüstungssätze der Erfindung umfassen
optional ein oder mehrere der nachstehenden Teile: (1) einen Thiolester
oder eine Thiolesterkomponente wie hier beschrieben; (2) Anleitungen
zur Praktizierung der hier beschriebenen Methoden und/oder zur Anwendung
des Thiolesters bzw. der Thiolesterkomponente; (3) eine oder mehrere
Assay-Komponenten; (4) einen Behälter
zur Aufbewahrung von Thiolestern, Assay-Komponenten oder Apparateteilen
für die
Manipulation von Thiolestern oder die Praktizierung der hier beschriebenen
Methoden und, (5) Verpackungsmaterialien.
-
In
einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Nutzung
einer Verbindung, eines Apparats, eines Apparateteils oder Ausrüstungssatzes
gemäß diesem
Dokument zur Anwendung einer/eines hier erörterten Methode/Assays und/oder
zur Verwendung eines Apparats oder Ausrüstungssatzes zur Ausführung einer
der hier besprochenen Methoden bzw. eines der besprochenen Assays.
-
Nutzungen der Thiolester
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In
einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Nutzung
einer Thiolester-Zusammensetzung, eines Virus, inaktivierten Virus
oder einer Virenkomponente, Zelle, Zellkultur, eines Säugetiers,
Apparats, eines Apparateteils oder eines Ausrüstungssatzes gemäß diesem
Dokument zur Anwendung einer Methode oder eines Assays gemäß dieser
Beschreibung und/oder zur Verwendung eines Apparats oder Ausrüstungssatzes
zur Durchführung
eines Assays oder Anwendung einer Methode dieser Beschreibung und/oder zur
Nutzung von Viren, Zellen, Zellkulturen, Zusammensetzungen oder
anderen hier erwähnten
Funktionen als Medikament. Die Herstellung aller Komponenten dieser
Beschreibung als Medikamente für
die hier genannten Behandlungen wird ebenfalls bereitgestellt und
ist nach Prüfung
des Voranstehenden offensichtlich.
-
Eine
detailliertere Beschreibung der Erfindung erfolgt mittels besonderer
Beispiele. Die nachstehenden Beispiele haben nur illustrativen Charakter
und sollen die Erfindung auf keine Weise beschränken oder definieren.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1: Kapillar-Elektrophorese
-
Ein
beispielhaftes Mittel zur Bestimmung der Metall-Ion-versetzenden
Fähigkeit
eines Thiolesters der Erfindung bildet die Kapillar-Elektrophorese.
Das NCp7 Protein komplexiert zwei Zink-Ionen, jeweils mit einer formalen
Ladung von +2. Die Reagenzien, die mit dem Protein reagieren und
die Zink-Ionen entfernen,
verursachen eine Änderung
in der Konformation und Ladung des Proteins. Deshalb unterscheidet
sich die elektrophoretische Mobilität des reagierten Proteins von
der Mobilität
des unreagierten Proteins. Änderungen
in der elektrophoretischen Mobilität des Proteins können auf
einfachem Wege durch Kapillarzonen-Elektrophorese (CZE) festgestellt
werden.
-
Der
Kapillarsäulenpuffer
ist, 001 M Natriumphosphat bei pH 3,0, und Proteine werden durch
UV-Absorption bei 215 nm festgestellt. Die Proberöhren können etwa
10 oder mehr Mikroliter einer Lösung
enthalten, die aus 0,25 Mikrogramm NCp7 pro ml in Wasser bei pH
7,0 besteht, mit oder ohne hinzugefügter Zinkfinger-reaktiven Zusammensetzung,
z.B. ein Thiolester der Erfindung. Die Proberöhren werden in einen automatischen
Probe-Injektor gestellt. In programmierten Intervallen werden 10 μL der Probe
in die Kapillarsäule
gezogen und die Daten als UV-Absorption pro Minute gesammelt. Unmodifiziertes
p7NC ergibt einen markanten Gipfel von migrierendem Protein, das
in etwa 7,95 Minuten durch den Detektor geht. Modifikationen des
Proteins, verursacht durch die Reaktion mit der Testverbindung der
Wahl, werden durch eine Änderung
in diesem Muster offenbart.
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Die
Kapillar-Elektrophorese hat den Vorteil einer einfachen Automatisierung,
da viele unterschiedliche Proben in das Probenhaltergestell geladen
und in aufeinanderfolgenden Durchgängen analysiert werden können. Jeder
Durchgang dauert etwa 10 Minuten, und jede Proberöhre kann
viele Male analysiert werden.