【発明の詳細な説明】
骨欠損状態を処置するための組成物および方法技術的分野
本発明は、そのような骨損失の危険がある脊椎動物において、所望されない骨
損失を制限すること、所望されない骨損失によって、または骨増殖のための必要
性によって特徴付けられる症状を処置すること、骨折を処置すること、および軟
骨障害を処置することにおける使用のための組成物および方法に関する。より詳
細には、本発明は高スループットスクリーニングアッセイによって同定または特
徴づけられる、特定のクラスの化合物の使用に関する。背景技術
骨は静的な組織ではない。骨は、新しい骨を産生する骨形成原細胞と、骨を破
壊する破骨細胞とによって媒介される複雑なプロセスにおいて、常に崩壊し、そ
して再合成されている。これらの細胞の活性は、多くのサイトカインおよび増殖
因子によって調節され、それらの多くが、現在同定され、そしてクローン化され
ている。Mundyはこれらの因子に関する現在の知見を記載している(Mundy,G.R.
Clin Orthop 324:24-28,1996;Mundy,G.R.J Bone Miner Res 8:S505-10,1993
)。
骨の破壊および再吸収に影響する因子について、有用な多量の情報が存在する
が、新しい骨の形成を刺激する増殖因子についての情報はより限定されている。
研究者らはこのような活性の供給源について調査し、そして骨組織それ自体が骨
細胞を刺激する能力を有する因子の貯蔵庫であることを見出した。したがって、
屠殺場から入手したウシの骨組織の抽出物は、骨の構造の完全性の維持を担う構
造タンパク質だけでなく、また骨細胞を増殖へと刺激し得る生物学的に活性な骨
増殖因子をも含む。これらの後者の因子には、形質転換増殖因子β、ヘパリン結
合増殖因子(酸性および塩基性線維芽細胞増殖因子)、インシュリン様増殖因子
(インシュリン様増殖因子Iおよびインシュリン様増殖因子II)、ならびに最近
記載された、骨形態形成タンパク質(BMP)と呼ばれるタンパク質のファミリー
がある。これら全ての増殖因子は、骨細胞と同様に他の型の細胞にも効果を有す
る。
BMPは広範にされた形質転換増殖因子βスーパーファミリー中の新規の因子で
ある。これらは、最初に、遺伝子クローニング技術を用いて、Wozney J.ら、Sci
ence(1988)242:1528-34によって、先の脱鉱化された骨の抽出物中の生物学的
活性の特徴付けの記述(Urist M.Science(1965)150:893-99)に続いて同定され
た。組換えBMP2およびBMP4は、局所的にラットの皮下組織に注入される場合、新
しい骨の形成を誘導し得る(Wozney J.Molec Reprod Dev(1992)32:160-67)。
これらの因子は正常な骨形成原細胞によってそれらが分化するときに発現され、
そしてインビトロでの骨形成原細胞の分化および骨小節の形成ならびにインビボ
での骨の形成を刺激することが示されている(Harris S.ら、J.Bone Miner Res
(1994)9:855-63)。この後者の能力は、骨損失を生じる疾患における治療剤と
しての潜在的な有用性を示唆する。
骨形成を担う細胞は骨形成原細胞である。骨形成原細胞が前駆体から成熟骨形
成細胞に分化するとき、これらは多くの酵素および骨基質の構造タンパク質(I
型コラーゲン、オステオカルシン、オステオポンチン、およびアルカリフォスフ
ァターゼを含む)を発現し、そして分泌する(Stein G.ら、Curr Opin Cell Biol
(1990)2:1018-27;Harris S.ら、(1994),前出)。これらはまた、骨基質に貯蔵
される多くの増殖調節ペプチドを合成し、そしておそらく正常な骨形成を担う。
これらの増殖調節ペプチドはBMPを含む(Harris S.ら、(1994)、前出)。ラットの
胎児頭蓋冠骨形成原細胞の1次培養物の研究において、BMP1、2、3、4、お
よび6は、鉱化された骨小節の形成の前に培養細胞から発現される(Harris S.ら
(1994)、前出)。アルカリフォスファターゼ、オステオカルシン、およびオステ
オポンチンと同様に、BMPは培養された骨形成原細胞によってそれらが増殖し、
そして分化するときに発現される。
BMPはインビトロおよびインビボでの骨形成の強い刺激因子であるが、骨回復
を増強させるための治療剤としてのそれらの利用には不都合が存在する。多くの
組織で骨形態形成タンパク質のレセプターが同定されており、そしてBMPそれ自
体が多くの種類の組織において特定の時期および部位の様式で発現される。この
ことは、BMPが骨以外の多くの組織で効果を有し得ることを示唆し、全身投与さ
れる場合、治療剤としてのその有用性を潜在的に制限する。さらに、これらはペ
プチドであるため、注入によって投与されるべきである。これらの不都合が、治
療剤としてのBMPの開発に厳しい制限を与えている。
骨形成を増強させる必要性によって特徴付けられる、多血症の症状が存在する
。おそらく、骨増殖を刺激すること、および骨修復を促進し、そして完全にする
ことが所望される骨折の場合が、最も明白である。骨形成を増強する薬剤は顔面
再構成手順においても有用である。他の骨欠損症状として、骨分節欠損、歯周病
、転移性骨疾患、骨溶解性骨疾患、および、軟骨欠損または創傷の、回復または
再生のような、結合組織の修復が有益である症状が挙げられる。また年齢に関連
する骨粗鬆症、および閉経後のホルモン状態に関連する骨粗鬆症を含む、骨粗鬆
症の慢性的な症状がまた、非常に重要である。骨増殖の必要性によって特徴付け
られる他の症状として、一次および二次的上皮小体機能亢進症、不使用骨粗鬆症
、糖尿病関連骨粗鬆症、ならびにグルココルチコイド関連骨粗鬆症が含まれる。
さらに、あるいは選択的に、本発明の化合物は代謝、増殖、および/または正常
または異常な細胞または組織の分化を調節し得る。
現在、任意のこれらの状況を制御するために、十分な製薬的アプローチは存在
しない。骨折は専ら、ギプス包帯、装具、固定器具、およびその他の厳密な機械
的な手段を用いて未だに処置されている。閉経後以降の骨粗鬆症に伴うさらなる
骨の劣化は、エストロゲンまたはビスフォスフォネイトを用いて減少または予防
されている。
米国特許第5,280,040は化合物の1つのクラスである3,4-ジアリルクロマンを
開示する。これらの化合物は2,3,4トリフェニルブタノールの誘導体であると考
えられ得、ここで1位の水酸基は、ブタノールの4位で置換されたフェニル基の
オルト位とともにエーテルを形成している。親の3,4-ジアリルクロマンは芳香環
部分またはそれらのリンカーに窒素原子を含まない。好ましい化合物であるセン
トクロマン(centchroman)は、フェニル部位の一つの置換基のみに窒素置換基を
含む。これらの化合物は骨粗鬆症の処置に有用であるとして'040特許に開示され
ている。
本発明は骨欠損の症状の制限または処置、および本明細書中の教示から当業者
には明らかであるべきその他の用途に有用な化合物を開示する。発明の開示
本発明は、通常の製剤として投与され得、そして骨増殖を増強する代謝的効果
を有する化合物を提供する。本発明の化合物は、これらの因子に関連する制御エ
レメントを活性化するそれらの能力についてのアッセイを用いて同定され得る。
従って、本発明は骨格(骨)組織の増殖を刺激するための方法および組成物に関
し、この方法および組成物は、活性成分として化合物を使用する。ここで、2つ
の芳香環システムは互いに約1.5〜約15Å隔てるように連結されている。このよ
うに結合されたシステム(これらを連結するリンカーを含む)は環置換基以外に
少なくとも1つの窒素原子を含み得る。
従って、本発明に有用な化合物は式Ar1-リンカー-Ar2を有し、ここで、各Ar1
およびAr2は独立に芳香環システムであり、そしてこの式のリンカー部分はAr1と
Ar2とを約1.5〜15Å入の距離で隔てるとして記載され得る。Ar1、Ar2、およびリ
ンカーは、必要に応じて非干渉性置換基と置換され得る。有用な化合物には、そ
れにおける全ての置換基と独立に、Ar1、Ar2、および/またはリンカーのいずれ
かに少なくとも1つの窒素原子が存在し得る。好ましくは、本発明の化合物はま
た、全ての置換基と独立に、N、S、およびOからなる群から選択される少なく
とも1つのさらなるヘテロ原子を含む。
本発明の他の化合物は、電位分離を有する特定の五員環を含む。
従って、本発明は記述された化合物を用いる骨障害を処置するための方法、お
よびこの用途のための製薬的組成物に関する。図面の簡単な説明
図1は、59-0008と称される化合物の用量応答曲線を示す。
図2および3は、本発明の例示的な化合物、およびインビトロ試験においてこ
れらを用いて得られた結果を示す。発明の実施の形態
BMPプロモーター(内生的に産生される骨形態形成因子の産物の代理)に連結
されるレポーター遺伝子の発現を刺激し得る化合物についての迅速なスループッ
トスクリーニング試験は、1995年7月2日に提出された米国出願番号第08/458,4
34に記載されており、その全ての内容が本明細書中に参考として援用される。こ
のアッセイはまた、Ghosh-Choudhery,N.らEndcrinology(1996)137:331-39によ
る不死化されたマウス骨形成原細胞(T-抗原の発現を駆動するBMP2プロモータ
ーからなるトランスジーンを発現するマウス由来)の研究の一部としても記載さ
れる。この研究において、不死化細胞は、マウスBMP2プロモーター(-2736/114b
p)により駆動され、そして組換えヒトBMP2に用量依存性の様式で応答する制御
のルシフェラーゼレポーター遺伝子を含むプラスミドで安定的にトランスフェク
トされた。
簡潔には、このアッセイは骨形態形成タンパク質のプロモーター(詳細には、
BMP2またはBMP4)が、レポーター遺伝子(代表的にはルシフェラーゼと連結され
た)を含む構築物で、持続的または一時的に形質転換された細胞を利用する。次
いで、これらの形質転換された細胞は、レポーター遺伝子産物の産生について評
価される;BMPプロモーターを活性化する化合物が、容易にアッセイされ得るレ
ポータータンパク質の産生を駆動する。40,000を超える化合物がこの迅速なスク
リーニング技術に供され、そして非常に少ないパーセントのみが、ビヒクルによ
り産出されるレベルより5倍多いルシフェラーゼの産出レベルを誘発し得る。BM
Pプロモーターを活性化する化合物は不活性な化合物中には存在しない、特定の
構造的特性を共有する。活性な化合物(「BMPプロモーター活性化合物」または
「活性化合物」)は骨または軟骨の増殖を促進することにおいて有用であり、従
って、骨または軟骨増殖を必要とする脊椎動物の処置に有用である。
BMPプロモーター活性化合物は、種々の特異性および毒性を試験する他のアッ
セイによっても試験され得る。例えば、非BMPプロモーターまたは応答エレメン
トは、レポーター遺伝子に連結され得、そして適切な宿主細胞に挿入され得る。
細胞傷害性は、例えば、BMPプロモーター-および/または非-BMPプロモーター-
レポーター遺伝子を含有する細胞の視覚的試験または顕微鏡試験によって決定さ
れ得る。あるいは、細胞による核酸および/またはタンパク質合成がモニターさ
れ得る。インビボのアッセイのために、組織が取り出され、そして視覚的または
顕微的に検査され得、そして必要に応じて組織学的試験を容易にする色素または
染料と組み合わせて試験され得る。インビボアッセイの結果を評価することにお
いて、試験化合物の生分布を、従来の医化学/動物モデル技術を用いて試験する
こともまた有用であり得る。
本明細書中で使用される場合、「限定」または「限定する」、および「処置す
る」または「処置」は、相互変換可能な用語である。この用語は骨欠損症状の発
症の延期および/または症状を発症しているか、もしくは発症することが予想さ
れるそのような症状の重篤度の軽減を含む。この用語はさらに、存在している骨
または軟骨欠損症状を改善すること、さらなる症状の予防、症状の根元にある代
謝的原因を改善または予防すること、骨吸収を予防または逆転すること、さらに
/または骨増殖を増強することを含む。したがって、この用語は軟骨、骨もしく
は骨格欠損を有するか、またはそのような欠損を発症する可能性を有する脊椎動
物被験体に有益な結果が与えられることを意味する。
「骨欠損」によって、骨吸収に対する骨形成の割合の不均衡を意味し、その結
果、緩和されない場合には、被験体は所望されるよりも少量の骨を示すか、また
は被験体の骨は所望されるよりもインタクトでなく、そして凝集していない。骨
欠損はまた、骨折による、外科的介入による、または歯科的もしくは歯周病の疾
患による結果であり得る。「軟骨欠損」によって、損傷を受けた軟骨、所望され
るよりも少量の軟骨、もしくは所望されるよりもインタクトでなく、そして凝集
していない軟骨が意味される。
本発明の化合物の代表的な用途として以下が挙げられる:閉鎖骨折、開放骨折
および非癒合性(non-union)骨折において生じるような、骨欠損および欠乏状態
の修復;閉鎖骨折、および開放骨折の減少における予防的使用;形成外科手術に
おける骨の治癒の促進;非-セメントされた人工関節および骨の移植片への骨の
内部増殖の刺激;閉経後の女性のピーク骨密度の上昇;増殖欠損の処置;歯周病
および欠損の処置、およびその他の歯修復手順;骨形成不和(distraction osteo
genesis)の間の骨形成の増強;ならびに、年齢に関連する骨粗鬆症、閉経後の骨
粗鬆症、グルココルチコイド誘導性の骨粗鬆症、または不使用骨粗鬆症および関
節炎などのような、他の骨格の疾患の処置。本発明の化合物は、先天的、創傷誘
導性または手術による骨の切除(例えば、ガン処置のため)の修復、および美容
手術においてもまた有用であり得る。さらに、本発明の化合物は、軟骨損傷また
は障害を制限または処置するために使用され得、そして創傷治癒または組織修復
に有用であり得る。
骨または軟骨の欠損または欠乏は、脊椎動物被験体において、特定の構造的お
よび機能的特性を示す本発明の化合物の投与によって処置され得る。本発明の組
成物は全身的、または局所的に投与され得る。全身的な用途について、本明細書
中の化合物は、非経口送達(例えば、静脈内、皮下、筋肉内、腹膜内、鼻腔内、
または経皮的)として、または腸内送達(例えば、経口または直腸)のために、
従来の方法に従って処方される。静脈内投与は、一連の注射によるか、または延
長された期間にわたる連続的注入により得る。注射による投与、または他の経路
の別の場所の投与は、一週間に1回から1日に3回までの範囲の間隔で実施され
得る。あるいは、本明細書中に開示される化合物は、循環的な様式(開示される
化合物の投与;次に投与せず;次に開示された化合物の投与、など)で投与され
得る。処置は所望される結果が達成されるまで続く。一般に、薬学的処方物は、
本発明の化合物を、生理食塩水、緩衝化生理食塩水、水中の5%デキストロース
、微量元素を含むホウ酸緩衝化生理食塩水などのような、薬学的に受容可能なビ
ヒクルと組合せて含む。処方物は、さらに一つ以上の賦形剤、保存剤、可溶化剤
、緩衝剤、バイアルの表面でのタンパク質の損失を防ぐためのアルブミン、潤滑
剤、充填剤、安定剤などを含み得る。処方の方法は当該分野で周知であり、そし
て、例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences,Gennaro編、Mack Publish
ing Co.,Easton PA,1990(これは、本明細書中に参考として援用される)に開
示されている。本発明における使用のための薬学的組成物は、滅菌した、非発熱
性の溶液または懸濁物、コーティングされたカプセル、坐剤、凍結乾燥粉末、経
皮パッチ、または当該分野で公知の形態であり得る。局所的投与は損傷または欠
損部位での注射によって行い得、またはその部位への固体のキャリアの挿入もし
くは
装着(attachment)を用い得、または粘性のある液体の直接的、局所的塗布などに
より得る。局所的投与において、送達ビヒクルは、好ましくは、骨または軟骨の
増殖のための基質を提供し、そしてより好ましくは、有害な作用を伴わずに被験
体により吸収され得るビヒクルである。
本明細書の化合物の損傷部位への送達は、制御されて放出される組成物(例え
ば、継続中の、米国特許出願番号第07/871,246(WIPO公開第WO 93/20859号に対
応する、その全てが本明細書中で参考として援用される)に記載される組成物)
の使用によって増強され得る。この型のフィルムは、人工的なデバイスおよび外
科的移植のためのコーティングとして特に有用である。フィルムは、例えば、外
科的ねじ、棒(rod)、ピン、プレート(plate)などの外面に巻き付けられ得る。こ
の型の移植可能な装具は、整形外科手術において日常的に使用される。フィルム
はまた、骨充填基質(ヒドロキシアパタイトブロック(hydroxyapatite block)、
脱鉱化された骨基質のプラグ(plug)、コラーゲン基質など)をコートするために
使用され得る。一般に、本明細書中に記載されるフィルムまたは装具は、骨折部
位において骨に適用される。適用は一般に通常の外科的手順を用いて、骨への内
部移植、または表面への装着による。
上記コポリマーおよびキャリアに加えて、生分解性のフィルムおよび基質は、
他の活性または不活性な成分を含み得る。特定の目的は、増殖因子のような、組
織の増殖または侵潤を促進する試薬である。この目的のための例示的な増殖因子
として、表皮増殖因子(EGF)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、血小板由来増殖因子(P
DGF)、形質転換増殖因子(TGF)、上皮小体ホルモン(PTH)、白血病阻害因子(LIF)
、およびインシュリン様増殖因子(IGFs)などが挙げられる。骨増殖を促進する薬
剤(例えば、骨形態形成タンパク質(米国特許第4,761,471号;PCT公開第WO 90/
11366号)、オステオジェニン(osteogenin)(Sampathら、Proc.Natl.Acad.Sci
.USA(1987)84:7109-13)、およびNaF(Tencerら、J.Biomed.Mat.Res.(198
9)23:571-89)など)もまた好ましい。生分解性のフィルムまたは基質として、硫
酸カルシウム、リン酸化三カルシウム(tricalcium phosphate)、ヒドロキシアパ
タイト、ポリ酪酸、ポリ酸無水物、骨または表皮コラーゲン、純粋なタンパク質
、細胞外基質成分など、およびこれらの組合せが挙げられる。このような生分解
性
物質は、非生分解性の物質と組み合わせて使用され、所望される機能的、美容的
、あるいは組織または基質の界面の特性を提供し得る。
本発明の化合物の送達のための別の方法として、ALZET浸透圧ミニポンプ(osmo
tic minipump)(Alza Corp.,Palo Alto,CA);Wangら(PCT公開第WO 90/11366号)
に開示されるような基質物質の保持された放出;Baoら(PCT公開第WO 92/03125号
)に開示されるような電荷を有するデキストランビーズ;例えば、Ksanderら(Ann
.Surg.(1990)211(3):288-94)に開示される;メチルセルロースゲルシステム、Be
ckら(J.Bone Min.Res.(1991)6(11):1257-65)に開示される、コラーゲンベー
スの送達システム;および、Edelmanら(Biomaterials(1991)12:619-26)に開示さ
れるアルギン酸塩ベース(alginate-based)のシステム、などの使用が挙げられる
。当該分野で周知の、骨の局所への維持される別の送達方法として、飽和(impre
gnate)され得る多孔性のコートされた金属プロテーゼ、およびその中に組み込ま
れる治療的組成物を伴う固形プラスティックロッドが挙げられる。
本発明の化合物はまた、骨の再吸収を阻害する薬剤と組み合わせて使用され得
る。エストロゲン、ビスフォスフォネートおよびカルシトニンのような、抗再吸
収薬剤は、この目的のために好ましい。より詳細には、本明細書中に開示される
化合物は、骨欠損症状の修正を得るに十分な期間(例えば、数ヶ月から数年)、
投与され得る。一旦骨欠損症状が修正されると、脊椎動物は、修正された骨の状
態を維持するために、抗再吸収化合物を投与され得る。あるいは、本明細書中に
開示される化合物は、抗再吸収化合物とともに循環的な様式(開示された化合物
の投与、次に抗再吸収剤、次に開示された化合物、など)で投与され得る。
さらなる処方として、下記のような従来の調製物が使用され得る。
水性懸濁液は、薬理学的に受容可能な賦形剤(メチルセルロースのような懸濁
剤;および保湿剤(レシチン、リソレシチン、または長鎖脂肪アルコールを含む
)との混合物中に有効成分を含み得る。この水性懸濁液はまた、産業基準に従っ
て保存料、着色料、香料、さらに甘味料を含み得る。
局所および局部的適用は、低級脂肪アルコール、グリセロールのようなポリグ
リコール、ポリエチレングリコール、脂肪酸エステル、油および脂肪、およびシ
リコーンを含み得る薬学的に適切なビヒクルにおけるエアゾールスプレー、ロー
ション、ジェル、および軟膏を含む。調製物はさらに、抗酸化剤(例えば、アス
コルビン酸またはトコフェノール)、および保存剤(例えば、p-ヒドロベンゼ
ン酸エステル)を含み得る。
非経口調製物は特に無菌または滅菌された産物を含む。活性な化合物、および
任意の周知の注射可能なキャリアを含む注射可能な組成物が提供され得る。これ
らは浸透圧を調節するために塩を含有し得る。所望される場合、骨形成剤は種々
の病原性状態の処置における使用のためにリポソームを調製する任意の報告され
た調製方法によって、リポソームの中に組み込まれ得る。本組成物は、これらの
化合物がリポソーム組成物を取り込むマクロファージ、単核細胞、その他の細胞
および組織および器官に指向するために、リポソーム中に組み込まれた上記の化
合物を利用し得る。リポソームに組み込まれた本発明の化合物は、非経口投与に
よって利用され得、化合物のより少ない投与量の効能のある使用を可能にする。
リガンドもまた、リポソームの特異性をさらに集中させるために組み込まれ得る
。
リポソームの調製の従来の適切な方法は、Bangham,A.D.ら、J Mol Biol(196
5)23:238-252、Olson,F.ら、Biochem Biophys Acta(1979)557:9-23、Szoka
,Fら、Proc Natl Acad Sci USA(1978)75:4194-4198、Mayhew,E.ら、
(1984)775:169175、Kim,S.ら、Biochim Biophys Acta(1983)728:339:348
、およびMayerら、Biochim Biophys Acta(1986)858:161-168に開示されるが、こ
れらに制限されない。
リポソームは、任意の従来の合成もしくは天然の、リン脂質のリポソーム物質
(卵、植物、もしくは動物供給源のような天然供給源由来のリン脂質(例えば、
ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリ
セロール、スフィンゴミエリン、ホスファチジルセリン、およびホスファチジル
イノシトールを含む)を組み合わせて本化合物から作製され得る。使用され得る
合成リン脂質はまた、以下を含むが、これらに制限されない:ジミリストイルホ
スファチジルコリン、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホス
ファチジルコリン、およびジステアロイルホスファチジルコリン、ならびに対応
する合成ホスファチジルエタノールアミンおよびホスファチジルグリセロール。
コレステロールまたは他のステロール(コレステロールヘミスクシネート、グリ
コリピッド、セレブロシド、脂肪酸、ガングリオシド、スフィンゴリピッド、1,
2-ビス(オレオイロキシ)-3-(トリメチルアンモニオ)プロパン(DOTAP)、N-[
1-(2,3-ジオレオイル)プロピル-N,N,N,-トリメチルアンモニウムクロライド(
DOTMA))、および他のカチオン性脂質が当該業者に公知のようにリポソームに組
み込まれ得る。リポソームに使用されたリン脂質および添加剤の相対量は、所望
された場合、変化し得る。好ましい範囲は約60〜90mol%のリン脂質:コレステ
ロール、コレステロールヘミスクシネート、脂肪酸、もしくはカチオン性脂質は
0〜50mol%の範囲で使用され得る。リポソームの脂質層に組み込まれる本化合
物の量は、脂質の濃度で約0.01〜約50mol%の範囲で変化し得る。
従来の方法を用いて、溶液中に存在する約20〜30%の本化合物をリポソームに
トラップし得る:したがって、約70〜80%の活性な化合物が浪費される。対象的
に、化合物がリポソーム中に組み込まれた場合、事実上全ての化合物がリポソー
ムに組み込まれ、そして、本質的に、活性な化合物は全く浪費されない。
上記処方物を有するリポソームは、モノクローナル抗体の組み込みを用いるそ
れらの意図された標的または、他の標的に特異的なリガンドにより一層特異的に
作製され得る。例えば、BMPレセプターに対するモノクローナル抗体は、Leserma
n,L.ら(Nature(1980)288:602-604)の方法によってリポソームに組み込まれた
、ホスファチジルエタノールアミン(PE)との結合によって、リポソームに組み込
まれ得る。
開示された化合物の獣医学的使用もまた意図される。これらの使用は、家畜、
牧畜、および純血種の馬における、骨もしくは軟骨の欠損もしくは欠乏の制限も
しくは処置を含む。本明細書に記載される化合物はまた、骨形成細胞をそのよう
な細胞を必要とする環境へ引きつけるために、標的組織、もしくは器官の環境を
改変し得る。
本発明の化合物はまた、インビトロまたはエクスビボのいずれかにおいて、骨
形成細胞もしくはその前駆体の増殖を刺激するために、または骨形成細胞の前駆
細胞の分化を誘導するために使用され得る。本明細書中で使用される、用語「前
駆細胞」は、分化経路に拘束されるが、成熟し、完全に分化した細胞としてのマ
ーカーまたは機能を一般に発現しない細胞をいう。本明細書中に使用される、用
語「間葉細胞」、もしくは「間葉幹細胞」は、何回も分割し得る多能性先祖細胞
で、それらの子孫は骨格組織(軟骨、骨、腱、靱帯、骨髄基質および結合組織を
含む(A.Caplan J.Orthop.Res.(1991)9:641-50)を参照のこと))を生じる
。本明細書中に使用される、用語「骨形成原細胞」は、骨形成原細胞および骨芽
前駆細胞を含む。より詳細には、開示された化合物は、骨髄間葉細胞を含む細胞
群を刺激し、それによってその細胞群内の骨形成原細胞数を増加させるのに有用
である。好ましい方法において、造血細胞は、開示された化合物による刺激の前
、もしくは後のいずれかに、細胞群から除去される。これらの方法の実施を通し
て、骨形成原細胞は膨張し得る。膨張した骨形成原細胞は、これらを必要とする
脊椎動物被験体に注入(もしくは再注入)され得る。例えば、被験体自体の間葉
幹細胞が本発明の化合物にエクスビボで曝され得、さらに、結果として生じた骨
形成原細胞は、被験体内の所望される部位に注入されるか、または直接指向され
得、この場合さらなる骨形成原細胞の増殖および/または分化が免疫拒絶反応な
しに起こり得る。あるいは、開示された化合物に曝された細胞群は、不死化ヒト
胎児骨形成原細胞または骨形成細胞であり得る。このような細胞が、脊椎動物被
験体に注入または移植された場合、移植および骨、または軟骨修復を増強するた
めに、これらの非自己細胞の「免疫保護」、もしくは、レシピエントの免疫抑制
(好ましくは局所的に)に有益であり得る。
本発明において、組成物の「有効量」は統計的に有意な効果を生じる量である
。例えば、治療的使用における「有効量」は、本明細書中の活性な化合物を含む
組成物の、以下の骨折の治療率の臨床的に有意な増加を提供するために必要な量
である;骨粗鬆症における骨損失の逆転;軟骨欠損または障害の逆転;骨粗鬆症
の予防または発病の遅延;非結合骨折および伸延(distraction)骨形成における
骨形成の刺激および/または増強;補てつデバイスによる骨成長の増加および/
または加速;および歯科欠損の修復。これらの有効量は、慣例の視覚化技術を用
いて決定され、そして処置される特定の症状、患者の症状、投与の経路、処方、
および実施者の判断、および当業者には明らかな他の因子に依存する。本発明の
化合物の必要とされる投薬量(例えば、骨形成の増加が所望される骨粗鬆症にお
いて)は、処置群とコントロール群との間での、骨量における統計的に有意な差
異
として明示される。この骨量における差異は、例えば、処置群における骨量の5
〜20%以上の増加として見なされ得る。治療における臨床的に有意な増加の他の
測定には、例えば、破壊強度および張力、破壊強度およびねじり力、4点屈曲(4
-point bending)、骨生検における結合能(connectivity)の増加、および他の、
当業者に周知の生体力学的試験についての試験を含み得る。処置生活規則への一
般的な指導は、目的の疾患の動物モデルにおいて実施された実験から得られる。
本発明の化合物の投薬量は、処置が必要な範囲および重篤さ、投与される化合
物の活性、被験体の一般的健常度、および当業者に周知の他の考慮に応じて変化
する。一般に、これらは代表的なヒトに、毎日約0.1mg/kg〜1000mg/kg、および
より好ましくは、約1mg/kg〜200mg/kgの経口投与を基本として毎日投与され得る
。非経口用量は、適切には経口投与の約20〜100%である。
スクリーニングアッセイ
本発明の方法に用いられた化合物の骨形成活性は、インビトロスクリーニング
技術(例えば、上記の、骨形態発生タンパク質結合プロモーターに連結された、
リポーター遺伝子転写物の評価)、または以下のような代替アッセイを用いて、
証明され得る:
新生マウス頭蓋冠アッセイ技術(インビトロ)
このアッセイはGowen M.& Mundy G.J.Immunol(1986)136:2478-82によっ
て記載されたものに類似する。簡潔に述べれば、生後4日のICRスイスホワイト
マウス(Swiss white mouse)の子の前頭骨および頭頂骨をマイクロディセクショ
ン(microdessection)によって除去し、矢状縫合に沿って分割した。骨をBGJb培
地(Irvine Scientific,Santa Ana,CA)+0.02%(または低濃度)のβ-メチル
シクロデキストリン(ここで培地はまた、検査物質またはコントロール物質を含
む)中で、5%のCO2および95%の加湿された空気中で37℃で96時間インキュベ
ートした。
これに続き、骨をインキュベーション培地から取り出し、そして10%緩衝化ホ
ルマリンで24〜48時間固定し、14%のEDTAで1週間脱石灰化し、等級アルコール
によって処理した;さらにパラフィンワックス中に包埋した。3μmの頭蓋冠の
切片を調製した。代表的な切片を、骨形成と骨吸収の組織形態的評価のために選
択した。骨の変化を、200μmに切断された切片において測定した。骨形成原細
胞および破骨細胞を、それらの特徴的形態によって同定した。
他の補足のアッセイを、試験化合物の非BMPプロモーター媒介効果を決定する
ためのコントロールとして用い得る。例えば、マイトジェニック活性は、血清応
答性エレメント(SRE)をプロモーターとし、およびルシフェラーゼレポーター遺
伝子を特徴とするスクリーニングアッセイを用いて測定され得る。より詳細には
、これらのスクリーニングアッセイは、SRE媒介の経路(例えば、プロテインキ
ナーゼC経路)を通したシグナルを検出し得る。例えば、骨形成原細胞のアクテ
ィベーターに対するSRE-ルシフェラーゼスクリーニング、および疑似インスリン
SRE-ルシフェラーゼスクリーニングはこの目的に有用である。同様に、cAMP応答
エレメント(CRE)媒介経路の試験化合物による刺激もまた、アッセイされ得る。
例えば、PTHおよびカルシトニン(2つの骨活性因子)に対するレセプターでト
ランスフェクトした細胞は、上昇したcAMPレベルを検出するために、CRE-ルシフ
ェラーゼスクリーニングに用い得る。従って、試験化合物のBMPプロモーター特
異性は、これらの補足アッセイの型の使用により検査され得る。
マウス頭蓋冠骨増殖に対する化合物の効果のインビボアッセイ
生後4〜6週間目で、体重13〜26gmの雄のICRスイスホワイトマウスを、各群
あたり4〜5匹使用する。頭蓋冠骨増殖アッセイをPCT出願WO 95/24211(参考と
して援用される)に記載されたように行う。簡潔に述べれば、試験化合物または
適切なコントロールビヒクルを、正常マウスの右頭蓋冠を通して皮下組織に注入
する。代表的には、コントロールビヒクルは、化合物を可溶化したビヒクルであ
り、および5%DMSOを含むPBSであるかまたはTween(2μl/10ml)を含むPBSで
あるビヒクルである。動物を14日目に屠殺し、そして骨増殖を組織体型測定(his
tomorphometry)によって測定する。検量のための骨サンプルを付着組織から浄化
し、10%緩衝化ホルマリンで24〜48時間固定し、14%EDTAで1〜3週間脱石灰化
し、等級アルコールによって処理する;さらにパラフィンワックス中に包埋する
。3〜5μmの頭蓋冠切片を調製し、典型的な切片を、骨形成と骨吸収における
効
果の組織形態的評価のために選択する。切片を、デジタル化プレート上に顕微鏡
像を直接トレースするために、ルシーダ(lucida)を装着したカメラを用いて測定
する。骨の変化を、頭蓋冠の注入した側および注入しなかった側の両方における
4つの隣接する1×1mmの部分の、200μmの間隔で切断した切片を測定する。
新しい骨を、その特徴的な波状構造によって同定し、そして破骨細胞および骨形
成原細胞を、それら特有の形態を用いて同定した。組織形態計測ソフトウェア(O
steoMeasure,Osteometrix,Inc.,Atlanta)を用いて細胞数、および測定範囲、
または周辺長の決定のためのデジタルインプット処理する。
さらなるインビボアッセイ
主要(lead)化合物をインビボの投与量アッセイを用いて、インタクトの動物に
おいてさらに試験され得る。基本型投与量は、皮下、腹膜内、もしくは経口投与
によって達成され得、そして注射、保持された放出もしくは他の送達技術によっ
て行われ得る。試験化合物の投与期間は変化し得る(例えば、28日間ならびに35
日間が適切であり得る)。例示的に、インビボ皮下投与量アッセイは以下のよう
に実施され得る:
代表的な研究において、70匹の3カ月齢の雌のスプラーグ-ドーリー(Sprague-
Dawley)ラットの体重を合わせ、そして各群において10匹で7つの群に分割する
。これは、研究の開始において屠殺される動物のベースラインのコントロール群
;ビヒクルのみを投与されるコントロール群;PBSで処置されたコントロール群
;および、骨増殖を促進するとして知られている化合物(タンパク質もしくは非
タンパク質)を投与されるポジティブコントロール群を含む。試験されるべき化
合物の3つの投与量レベルを、残りの3群に投与する。
簡潔に述べれば、試験化合物、ポジティブコントロール化合物、PBS、または
ビヒクルのみを皮下に1日1回、35日間投与する。すべての動物にカルセイン(c
alcein)を9日間、および屠殺の前の2日間注射する(カルセインの2回の注射
を、各指定の日に投与した)。体重を週ごとに測定する。35日周期の最後に、動
物を体重測定し、さらに眼窩、または心臓穿刺を用いて出血させた。血清カルシ
ウム、リン酸塩、オステオカルシン、およびCBCを決定した。両方の脚骨(大腿
骨および脛骨)および腰椎を取り出し、柔らかい付着組織を浄化し、評価(周縁
定量コンピューター断層撮影法(pQCT;Ferretti,J.Bone(1995)17:353S-64S)
、デュアルエナジーX線吸収率測定法(DEXA;Lavel-Jeantet A.ら、Calcif Tiss
ue Intl(1995)56:14−18;J.Casezら、Bone and Mineral(1994)26:61-68)
および/または組織体型測定などによって行う)のために70%エタノールに貯蔵
する。従って、骨のリモデリングにおける試験化合物の効果を評価し得る。
主要化合物はまた、急性卵巣摘出した動物(予防モデル)において、インビボ
投与量アッセイを用いて試験され得る。このようなアッセイはまた、コントロー
ルとしてエストロゲン処置の群を含み得る。例示的な皮下投与量アッセイは下記
のように実施される:
代表的研究において、80匹の3カ月齢の雌スプラーグ-ドーリーラットの体重
を合わせ、さらに各群において10匹で8つの群に分割する。これは、研究の開始
において屠殺される動物ベースラインのコントロール群;3つのコントロール群
(シャム(sham)卵巣摘出した(シャムOVX)+ビヒクルのみ;卵巣摘出(OVX)
+ビヒクルのみ;PBS処置OVX);および骨増殖を促進する化合物を投与されたコ
ントロールOVX群含む。試験されるべき化合物の3つの投与量レベルを、残りの
3群のOVX動物に投与する。
卵巣摘出(OVX)は摂食亢進症を誘導するため、全てのOVX動物をシャムOVX動
物と共に、35日間の研究にわたり対摂食(pair-feed)した。簡潔に述べれば、試
験化合物、ポジティブコントロール化合物、PBS、またはビヒクルのみを、1日
1回35日間皮下投与した。あるいは、試験化合物を35日間にわたり移植される、
移植可能なペレットとして処方され得るか、または経口投与(例えば、胃管栄養
法(gastric gavage)により)され得る。シャムOVX/ビヒクル、およびOVX/ビヒ
クル群を含む全ての動物に、カルセインを屠殺の前の9日間および2日間腹膜内
注射する(新しく形成された骨の適切な標識を確実にするために、カルセインの
2回の注射を各指定日に投与した)。1週間毎に体重を測定する。35日周期の最
後に、動物の血液および組織を上記のように処理した。
主要化合物は慢性OVX動物(処置モデル)においても試験され得る。同化剤の
効率の評価に使用され得る卵巣摘出された動物において確立された骨損失の処置
のための例示的プロトコールは、以下のように実施され得る。簡潔に述べれば、
80〜100匹の6カ月齢の雌スプラーグ-ドーリーラットを、0時間においてシャム
手術(シャムOVX)または卵巣摘出(OVX)に供し、そして10匹のラットをベース
ラインのコントロールとして供するために屠殺する。実験の間、1週間毎に体重
を記録する。ほぼ6週間(42日間)の骨枯渇(bone depletion)の後、枯渇期間の
コントロールとしての屠殺のために10匹のシャムOVX、および10匹のOVXラットを
ランダムに選択する。残りの動物の、10匹のシャムOVX、および10匹のOVXラット
をプラシーボ処置コントロールとして使用する。残りのOVX動物を試験薬物の3
〜5の投与量で5週間(35日間)処置した。ポジティブコントロールとして、OV
Xラットの1群を、PTH(このモデルにおいて公知の同化剤)のような薬剤で処置
され得る(Kimmelら、Endocrinology(1993)132:1577-84)。骨形成における効果
を決定するために、以下の手順に従い得る。大腿骨、脛骨、および第1〜4腰椎
を切除し、そして回集する。隣接する左および右脛骨をpQCT測定、海綿質鉱物密
(BMD)(重量測定)、および組織学に使用し、一方、各脛骨の中央骨幹を皮質のB
MDまたは組織学に供する。大腿骨は、生体力学的検査の前に、中央骨幹をpQCTス
キャンするために調製した。腰椎(LV)については、LV2は、BMD(pQCTもまた実
施され得る)を行う;LV3は脱石灰化していない骨の組織学のために調製する;
そしてLV4は力学的試験のために処理される。本発明で有用な化合物の性質
本発明の化合物のすべては、リンカーによって1.5Å−15Åの距離で間隔を置
いて離れた2つの芳香族系Ar1およびAr2を含み、そして、少なくとも1個の
窒素原子を含み得る。Ar1およびAr2によって表される両方の系は、非干渉置
換基(non-interfering substituent)を含み得る。Ar1によって表される芳香族
系上の非干渉置換基およびAr2によって表される芳香族系上の非干渉置換基は
、ここではそれぞれRaおよびRbによって本明細書の式中で表される。(しかし
ながら、一方のArをAr1として命名し、そして他方のArをAr2として命名
することは、任意であることが理解される。)参考を容易にするために、各々は
、別々に命名される。(しかしながら、下記に記述されるリンカーは、回文構造
(palindromic)でない限り、「逆の」原子の順序で化合物中にこのように存在で
きることは明白である。)一般的に、非干渉置換基は、広い種類のものであり得
る。処置される被検体の骨上で本発明の化合物の有利な効果を干渉しない置換基
の中には、アルキル(1−6C、好ましくは低級アルキル1−4C)(それらの
直鎖または分枝鎖形を含む)、アルケニル(1−6C、好ましくは1−4C)、
アルキニル(1−6C、好ましくは1−4C)が含まれ、それらのすべては、直
鎖または分枝鎖であり得、そしてさらなる置換基(ハロゲン(F、Cl、Br、
およびIを含む)、シロキシ、OR、SR、NR2、OOCR、COOR、NC
OR、NCOOR、およびベンゾイル、CF3、OCF3、SCF3、N(CF3)2
、CN、SO、SO2R、およびSO3R(ここでRはアルキル(1−6C)ま
たはHである)を含み得る。2個のRaまたは2個のRb置換基が、芳香族系中で
隣接する位置にある場合は、それらは環を形成し得る。さらに、この可能性を供
するに十分な炭素原子およびヘテロ原子を含む置換基中に環が含まれ得る。
好ましい非干渉置換基には、1−6Cのヒドロカルビル基(飽和および不飽和
の直線状または分枝状ヒドロカルビルならびに環系を含むヒドロカルビル基を含
む)、ハロ基、アルコキシ、ヒドロキシ、アミノ、モノアルキル、およびジアル
キルアミノ(ここで、アルキル基には、1−6C、CN、CF3、およびCOO
Rである)が挙げられる。
RaおよびRb置換基の数は、芳香族系中での利用可能な位置に依存して、典型
的には0−4または0−5であり得、好ましい実施態様には、Raの数が、0、
1、または2であり、かつRbの数が、0、1、または2である場合が挙げられ
る。
リンカー基Lは、共有結合または少なくとも2個の原子価を有し、かつ約1.5
Å〜約15Åの直線距離を包含する任意の基であり得る(この空間的要求を満足さ
せる環状部分を有するものを含む)。有用なリンカーは、本明細書中の定義では
、三つの一般的なカテゴリー:(1)フレキシブルな非共役リンカー、(2)フ
レキシブルな共役リンカー、および(3)束縛された(constrained)リンカー
に分けられる。好ましいリンカーの選択は、Ar1およびAr2の選択に依存する
。下記で定義されるリンカーのすべてが、すべてのAr1およびAr2の組み合せ
に適しているとは限らない。
本明細書中で定義されるように、フレキシブルな非共役リンカーは、Ar1の
一つの位置のみをAr2の一つの位置につなぐものであり、そして一つの共有結
合またはAr1とAr2との間の単鎖のみを与える。鎖は、分枝を含み得るが、鎖
中にπ結合(分枝中を除いて)または環状部を含み得ない。連鎖中のリンカー原
子はそれ自身、共有単結合の回りを自由に回転するので、リンカーは、2より大
きい自由度を有する。共役結合の他に、特に有用なフレキシブルな非共役のリン
カーは、式:−NR−、−CR2−、−S−、または−O−のものである。ここ
でRは、Hまたはアルキル(1−6C)であり、さらに好ましくはHまたは低級
アルキル(1−4C)であり、そしてより好ましくはHである。同様に好ましい
のは、式:−NRCO−、−CONR−、−CR2S−、−SCR2−、−OCR2
−、−CR2O−、−NRNR−、−CR2CR2−、−NRSO2−、−SO2N
R−、−CR2CO−、−COCR2−、および−NR−NR−CO−CR2−な
らびにその相補体−CR2−CO−NR−NR−である(その等配置体を含む)
。同様に好ましいのは、式:−NR(CR2)2NR−、−O(CR2)2O−、お
よび−S(CR2)2S−のものである(その等配置体を含む)。この基の中のリ
ンカーの最適な選択は、Ar1およびAr2の性質に依存する。
フレキシブルな共役リンカーは、Ar1の一つの位置のみをAr2の一つの位
置につなぐものであるが、少なくとも一つの二重結合または三重結合および/ま
たは一つ以上の環系を組み入れるので、2だけの自由度を有する。フレキシブル
な共役リンカーは、Ar1とAr2との間に完全に共役したπ結合リンク系を形成
し得るので、Ar1とAr2との共面性が提供される。有用なフレキシブルな共役
リンカーの例には、−RC=CR−、−N=N−、−C≡C−、−RC=N−、
−N=CR−、−NR−N=CR−、−NR−NR−CO−CR=CR−、など
が挙げられ、ここでRは、Hまたはアルキル(1−6C)であり、好ましくはH
または低級アルキル(1−4C)であり、そしてより好ましくはHである。
束縛されたリンカーは、Ar1とAr2のいずれかまたは両方への1より多い付
加の箇所を有するものであるので、一般に、1のみの自由度を有する。束縛され
たリンカーは、Ar1および/またはAr2を有する融合5員環部分または6員環
部分を最も頻繁に形成する。ここでAr1またはAr2のいずれかは、リンカーと
第2の共有結合を形成するべく適切に位置を決められた少なくとも一つの置換基
を有する(例えば、ここでAr2は、反応性のオルト位の置換基を有するフェニ
ル基であるか、またはオルト位で直接リンカーに誘導体化される)。(このよう
な場合、芳香族部分は、適切にはフェニレンまたはナフチレンと呼ばれるべきで
あるが、一般に用語「フェニル」または「ナフチル」が、これらの部分の1価と
2価の形態の両方を含むべく本明細書中で使用される。)特に有用な束縛された
リンカーの例には、などが挙げられ、ここでXは、O、N、S、またはCRであり、そしてYは、C
R2またはC=Oである。
本発明において有用な化合物の多くは、市販で入手可能であり、そして公知の
技術方法によって合成され得る。新しい化合物である、本発明において有用なこ
れらの化合物は、当該分野で一般に公知である方法によって同様に得ることがで
きる。
本発明の化合物の一組において、Ar1は、6員ヘテロ環を含む置換または非
置換の芳香族系であり、そして本発明において有用な化合物は、以下の式:
を有し、
ここで、Raは、非干渉置換基であり;
mは、0〜4の整数であり;
各々の点線は、任意のπ−結合を表し;
各々のZは、独立してN、NR、O、S、CR、またはCR2であり、
ここで、各々のRは、独立してHまたはアルキル(1−6C)であり;
Xは、O、S、SO、またはSO2であり;
Lは、フレキシブルなリンカーであり;そして
Ar2は、置換または非置換の6員芳香族環である。
実施態様の特に好ましい組は、以下の式:
のものであり、
ここで、
R1は、群:N=NAr、NR6COAr、CONR6Ar、CH2OAr、CH2
NR6Arから選択され、ここで、Arは、6員の(非)置換の芳香族環である
。この芳香族環上の可能な置換基には:
ハロゲン、直鎖または分枝鎖の低級アルキル、アルケニル、またはアルキニル
(6員の芳香族系、環状アルキル、または環状アルケニル環によって任意に置換
される)、ヒドロキシル、シロキシ、アシロキシ、直鎖または分枝鎖の低級アル
コキシル、ベンゾイル、カルボアルコキシ、低級鎖アルキルまたはフェニルによ
って窒素において任意に置換されたカルバモイル、またはカルボキシが挙げられ
、ここで、
R6は、群:水素、あるいは直鎖または分枝鎖の低級アルキルから選択され、
R2およびR5は、独立して、群:H、ヒドロキシ、シロキシ、アシロキシ、ハ
ロ、シアノ、直鎖または分枝鎖の低級アルキル、あるいは直鎖または分枝鎖の低
級アルコキシルから選択され、
R3およびR4は、独立して、群:H、ハロゲン、直鎖または分枝鎖の低級アル
キル、アルケニル、またはアルキニル(6員の芳香族系、環状アルキル、または
環状アルケニル環によって任意に置換される)、ヒドロキシル、シロキシ、アシ
ロキシ、直鎖または分枝鎖の低級アルコキシル、ベンゾイル、カルボアルコキシ
、低級鎖アルキルまたはフェニルによって窒素で任意に置換されるカルバモイル
、およびカルボキシから選択され;
XおよびYはいずれも:それぞれNR8およびNであり、(この場合Xおよび
Yは単結合している)、またはそれぞれCR9およびCR10であり(この場合X
およびYは二重結合している)、ここで
R8は、Hまたは低級アルキルのいずれかであり、
R9およびR10は、独立して、群:H、ハロ、および低級アルキルから選択さ
れ、
Zは、群:O、S、SO、およびSO2、またはその塩から選択される。
上記の一般構造Iの化合物は、多様な方法で調製され得、例えば:
a)一般構造IIのチオヒドラジド、または対応するチオヒドラゾンを、大気中
で熱酢酸中で処理する工程、
b)一般構造IIIの化合物を臭素と反応させる工程、
c)一般構造IVの化合物をプロトン性溶媒中で加熱する工程、
d)一般構造VまたはVIの化合物を水素化ナトリウムと反応させる工程、 e)一般構造VIIの化合物を塩基と反応させる工程、
f)一般構造VIIIのピリリウム化合物を適切な求核試薬と反応させる工程、
ここで、R2、R3、R4、R5は、上記で定義されたようなものであり、そして
Rは群:Ar、NHAr、NHNHAr、COAr、カルボアルコキシ、アルコ
キシ、NR6COAr、CH2OAr、およびCH2NR6Arから選択され、ここ
でArおよびR6は上記で記述された通りであり、必要に応じて、次に、脱保護
、カップリング、付加、置換、または脱離によって、または硫黄のスルホキシド
またはスルホンへの酸化によって任意の1つ以上の基R、R2、R3、R4、R5を
新しい基R、R2、R3、R4、R5に転化し;そして、所望ならば、一般式Iの化
合物をその塩へ転化するかまたはそれをその塩から遊離させる。
実施例:
ジフェニルチオヒドラゾンを、空気中、還流酢酸中で30分〜90分間加熱し、ベ
ンゾチアジアゼン1を得る。 一般構造Iの化合物の特定の代表例には、
3−フェニルアゾ−1H−4,1,2−ベンゾチアジジン
2−フェニルアゾ−2H−ベンゾピランが挙げられる。
本発明の方法において使用に適切な化合物の別の群は、以下の式の化合物:
であり、
ここで、Raは、非干渉置換基であり;
nは、0〜5の整数であり;
Lは、窒素を含まないフレキシブルなリンカーであり;そして
Ar2は、置換または非置換のフェニルあるいは置換または非置換のナフチル
である。
特に好ましいこの化合物の群の実施態様は、以下の式:
のものであり、
ここで、
R35は、群:H、ヒドロキシ、アルコキシル、アシロキシ、およびシリロキシ
から選択され、
R36は、ArまたはCOArのいずれかであり、ここで、Arは、(非)置換
フェニル(ここで可能な置換基は、群:H、ヒドロキシ、(非)置換アルコキシ
、アシロキシ、シロキシ、(非)置換アルキル、(非)置換アルケニル、または
(非)置換アルキニルである)、カルボキシ、カルボアルコキシ、低級鎖アルキ
ルにより窒素において任意に置換されたカルバモイルおよびアリールから選択さ
れ;
R37は、群:H、ヒドロキシ、アルコキシ、ハロ、アシロキシ、およびシロキ
シルから選ばれ;
R38は、群:H、ヒドロキシ、アルコキシ、アシロキシ、シロキシ、(非)置
換アルコキシ、アシロキシ、シロキシ、(非)置換アルキル、(非)置換アルケ
ニル、および(非)置換アルキニル、またはその塩類から選択される。
一般構造XXXVの化合物は、塩基性または酸性のいずれかの条件下で、一般
構造XXXVIのアセトフェノンを一般構造XXXVIIの適切なアルデヒドで処理
する工程によって、
あるいは、三塩化アルミニウムのような適切な触媒の存在下で、一般構造XX
XVIIIの適切なアルキンを一般構造XXXIXの酸ハロゲン化物で処理する工程に
よって、
あるいは、適切な触媒(例えば、パラジウム触媒)の存在下で、一般構造XX
XIXの酸塩化物を、(E)−1,2−ビス(トリ−n−ブチルスタニル(butyl s
tanyl))エチレンを用いて、または一般構造XLのビニルスタナン(vinyl stana
ne)を用いて処理する工程によって、 あるいは、一般構造XLIのアセトフェノンを、強塩基で処理する工程によっ
て調製され得、
ここで、R35、R36、R37、R38は、上記で定義されたものであり、必要に
応じて、次に、脱保護、カップリング、付加、置換、または脱離によって、任意
の1つ以上の基R35、R36、R37、R37、およびR38を、新しい基R35、R36、
R37、およびR38へ転化しそして所望ならば、一般構造XXXVの化合物をその
塩へ変換するかまたはそれをその塩から遊離させる。
一般構造XXXVの特定の代表的な化合物には、
2,4−ジメトキシ−2’−ヒドロキシカルコン
1−(2−ヒドロキシフェニル)−3−(4−メトキシフェニル)プロパン−
1,3−ジオン
1,4−ジオキソ−1,4−ジフェニルブト−2−エン
が挙げられる。
本発明において有用な化合物のさらに別の群は、以下の式:
のものであり、
ここで、Raは、非干渉置換基であり;
nは、0および5の整数であり;
Lは、束縛されたリンカーであり;そして
Ar2は、置換または非置換のフェニルあるいは置換または非置換のナフチル
である。
この群において特に好ましい化合物は、下記のような式IX、XIV、およびXX
のものであり:
ここで:
R11およびR12は、独立して、群:
H、ヒドロキシ、C1-6アルコキシ、アセチルオキシ、およびC1-12(非)
置換アルキルから選択され、
R13、R14、およびR17は、独立して、群:
H、ヒドロキシ、C1-6直鎖または分枝鎖アルコキシ、およびアセチルオキ
シから選択され、
R15は、群:ヒドロキシ、(非)置換C1-12アルコキシ、C1-12アルキル、(
非)置換アルケニル、およびアセチルオキシから選択され、
R16は、群:H、ヒドロキシ、(非)置換低級アルコキシ、アセトキシ、(非
)置換アルキル、および(非)置換アルケニルから選択され;
ここで、R11、R12は、5員〜7員(非)置換炭素環またはヘテロ環を形成し
得;
ここで、R15、R16は、5員〜7員(非)置換炭素環式またはヘテロ環式環を
形成し得;
X1は、カルボニルまたはCH2のいずれかであり;
そして点線は、二重結合であり得、
ここで、上記で記述された置換基の群の可能な置換基には、低級アルキル、低
級アルコキシル、ヒドロキシ、シロキシ、ハロ、カルボキシル、およびアリール
、またはその塩類が挙げられるが、ただし、以下の条件を有する:
X1がカルボニルであり、かつ
R15がヒドロキシであり、かつ、もしR11、R12、またはR13の1つのみがヒ
ドロキシである場合、R14、R16、およびR17の少なくとも1つは、H以外でな
ければならず、
あるいは、R15がアルコキシであり、かつ、R11、R12、R13が共にHである
場合、R17は、Hでもヒドロキシでもあり得ず、
あるいは、R15が(非)置換アルコキシであり、かつ、R11、R12、およびR13
が共にHのみ、またはHと1または2のアルコキシとからなり、かつR17
がHである場合、R14は、H、Me、またはヒドロキシメチル以外でなければな
らず;
あるいは、R15が、ヒドロキシまたはアルコキシであり、かつ、R11、R12、
R13が共にHのみ、またはHと1または2のアルコキシとからなるか、もしくは
Hと1または2のみのアルキルからなり、かつR17がC1-4アルキルである場合
、R14およびR16の少なくとも1つは、H以外でなければならず;
あるいは、R15が、ヒドロキシであり、かつR11、R12、R13、R14、および
R16のすべてがHである場合、R17は、Hでもヒドロキシでもないべきであり、
あるいは、R15が、イソプロポキシであり、かつR11、R12、およびR13が共
に、HのみもしくはHと1または2のヒドロキシとからなる場合、R14、R16、
R17の少なくとも1つは、H以外でなければならず;
あるいは、R15が、1,5ジ(低級)アルキルC5-10アルキルである場合、R11
、R12、R13、R14、R16、およびR17の少なくとも1つは、H以外でなけれ
ばならない。
上記で示された一般構造の化合物は、下記で示された構造(X)のケトン:を、塩基の存在下でアルキルオルトホルメートと反応させる方法、または、ピリ
ジンの存在下で、エチルオキサリルクロライドと反応させ、続いて加水 分解お
よび脱カルボキシル化する方法、または、
アルカリ金属の存在下で、アルキルホルメートと反応させる方法、または、
オキシ塩化リンの存在下で、N,N−ジアルキルホルムアミドと反応させる方
法、または、
ハロゲン化水素の存在下で、シアニドと反応させる方法により、
あるいは、以下の一般構造(XI)の2−ヒドロキシイソフラバノイドを脱水
する工程により:
または以下の一般構造XIIの化合物を、触媒水素化に供する工程により:
または対応するフェニルアセテートを適切なハロゲン化ベンジルを用いてアル
キル化し、続いて(PF6)2Rh(EtC5Me4)(C6H6)を用いて還元する
ことにより得られる、一般構造XIIIの化合物:を処理する工程によって作製され得、
ここで、基R11、R12、R13、R14、R15、R16、およびR17は、上記で定義
した通りであり、続いて、必要に応じて、脱保護、脱水素、付加、置換、または
脱離によって、任意の1つ以上の基R11、R12、R13、R14、R15、R16、およ
びR17を新しい基R11、R12、R13、R14、R15、R16、およびR17へ変換し、
そして、所望であれば、一般構造IXの化合物をその塩に変換するかまたはそれ
をその塩から遊離させる。実施例
1,3,5−トリヒドロキシベンゼンを、イソペンチニルクロライドと反応さ
せ、次に、触媒的水素化により、生成物2を得る。化合物2を、酸塩化物3と反
応させて、ケトン4を得る。ケトン4を、0℃においてピリジン中でエチルオキ
サリルクロライドを用いて処理し、エステル(これは炭酸ナトリウムを含む水性
アセトン中で加水分解されて酸5を生じる)を得る。還流トルエン中で加熱した
場合、酸5は、脱カルボキシル化を受けて化合物6を生じ、これを2,3−ジク
ロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノンを用いて処理することでイソフ
ラバノイド7を得る。
一般構造IXの化合物の特定の代表例には、下記のものが挙げられる:
テクトリゲニン(tectorigenin)
ロブストオン(robustone)
ロブストオンメチルエーテル
7,2’,4’−トリヒドロキシイソフラボン
6,2’,3’−トリヒドロキシ−7,4’−ジメトキシイソフラバン
8,4’−ジメトキシ−7−ヒドロキシイソフラボン
XIVの化合物は、以下の構造:
またはその塩を有し、
ここで、
R18およびR19は、独立して、群:
H、ヒドロキシ、(非)置換アルキル、(非)置換アルコキシ、COR21カ
ルボキシ、カルボアルコキシ、OR22、低級鎖アルキルまたはフェニルによって
窒素において任意に置換されたカルバモイル、アシルオキシ、ハロ、シアノ、お
よびアジドから選択される。
R20は、群:H、ヒドロキシ、ハロ、低級鎖アルキル、アシルオキシ、および
シロキシから選択され;
ここで、R21は、群:アルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、(非
)置換フェニル、(非)置換ナフチル、チエニル、フラニル、およびピリジルか
ら選択され;
そして、R22は、C3-6炭化水素部分からなる。
一般構造XIVの化合物は、一般構造XVのイリドを、一般構造XVIの酸塩化物
と、または一般構造XVIIの酸無水物と反応させる工程: または一般構造XVIIIの酸:
をポリリン酸、トリフルオロ酢酸無水物、または同様の試薬と処理する工程によ
って、
または一般構造XIXのカルコン:
をいずれかの塩基を用いて処理する工程、または塩基で処理し、続いて2,3−
ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノンを用いて処理する工程によ
って、調製され得、
ここで基R18、R19、R20は、上記の通りであり、続いて、必要に応じて脱保
護、カップリング、付加、置換、または脱離によって任意の1つ以上の基R18、
R19、R20を新しい基、R18、R19、R20へ転化し、そして、所望ならば、一般
式XIVの化合物をその塩へ変換するかまたはそれをその塩から遊離させる。
一般構造XIVの化合物の代表例は、以下である:
5,4’−ジメチル−7−アセチルフラボン
7−ベンゾイルオキシフラバノン
アピインアセテート。
構造XXの化合物は、以下の式:
のものかまたはその塩であり、
ここで、
R23、R24、R25、R26は独立して、群:H、ヒドロキシ、(非)置換アルコ
キシ、シロキシ、(非)置換アルキル、(非)置換アルケニル、ハロ、カルボキ
シル、およびアシルオキシから選択され、そしてここで、R23およびR24、そし
て同様にR25およびR26は、共に5員〜7員(非)置換の炭素環式環またはヘテ
ロ環式環と同等であり得、そしてここで、上述の任意に置換された基上の置換基
は、低級鎖アルキル、低級鎖アルコキシ、ヒドロキシ、シロキシ、アシルオキシ
、ハロ、ベンゾイル、カルボキシ、カルボアルコキシ、および低級鎖アルキル、
フェニル、チエニル、フリル、またはピリジニルによって窒素において任意に置
換されたカルバモイルを含み得る。
Y1は、群:O、−OCH2CH2O−、−OCH2CH2S−、−OCH2CH2
CH2O−、−SCH2CH2CH2S−、および−SCH2CH2S−から選択され
、
X2は、群:CH2、O、およびSから選択されるが、ただし、以下の条件を有
する:
XおよびYがOであり、かつR24またはR25が両方ともアルコキシであるかま
たはアルコキシとアルキル(順序は関係ない)である場合、R23およびR26の少
なくとも1つは、H以外でなければならない。
一般構造XXの化合物は、一般構造XXIのアミドをTHF中でsec−ブチル
リチウムおよびテトラメチルエチレンジアミンと反応させる工程、続いて、一般
構造XXIIのベンズアルデヒドを付加し、そして酸を付加する工程により、調製
し得る。
得られた一般構造XXIIIのラクトンは、触媒での水素付加あるいは酸中で活
性亜鉛と処理することによって還元され得、続いてトリフルオロ酢酸無水物で脱
水素化するか、または、一般構造XXIVのジアリール類を硫酸、三塩化アルミニ
ウム、トリフルオロ酢酸無水物、または類似の薬剤を用いて処理する:
ここで、R23、R24、R25、R26は、上記で定義されたものであり、続いて、
必要に応じて、脱保護、カップリング、付加、置換、または脱離によって、1つ
以上の基R23、R24、R25、R26を新しい基R23、R24、R25、R26へ変換し、
そして、所望ならば、一般構造XXの化合物をその塩に変換するかまたはそれを
その塩から遊離させる。
一般構造XXの化合物の特定の代表例には、3−イソプロポキシアンスロンが
挙げられる。
本発明で有用な別の基は、式: のものであるかまたはその塩であり、ここで:
X3はNR27であり、X4はCR30であり、X5はOであり、X6はCR31であり
、X7はO-であり;
あるいはX3はNR30であり、X4はCR27またはNであり、X5はNR31であ
り、X6はCR28であり、X7はO-またはS-であり;
あるいはX3はNR27であり、X4はCR30であり、X5はNR28であり、X6は
CR31であり、X7はO-またはS-であり;
あるいはX3はNR27であり、X4はCR28またはNであり、X5はNR30であ
り、X6はCR29であり、X7はNR32であり;
あるいはX3はNR30であり、X4はCR27またはNであり、X5はNR28であ
り、X6はCR29であり、X7はNR32であり;
あるいはX3はNR27であり、X4はCR30であり、X5はSであり、X6はCR31
であり、X7はNR32であり;
あるいはX3はNR30であり、X4はCR27であり、X5はSであり、X6はCR28
であり、X7はNR32であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR30であり、X5はNR27であり、X6はCR31
であり、X7はO-またはS-であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR30であり、X5はNR27であり、X6はCR28
であり、X7はNR32であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR27であり、X5はNR30であり、X6はCR28
であり、X7はNR32であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR30であり、X5はSであり、X6はCR27で
あり、X7はNR32であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR30であり、X5はSであり、X6はCR31で
あり、X7はO-であり;
あるいはX3はNR30であり、X4はCR27またはNであり、X5はNR31であ
り、X6はNであり、X7はO-またはS-であり;
あるいはX3はNR27であり、X4はCR30であり、X5はNR28であり、X4
はNであり、X7はNR32またはCZ2Z3であり;
あるいはX3はNR27であり、X4はCR28またはNであり、X5はNR30であ
り、X4はNであり、X7はNR32またはCZ2Z3であり;
あるいはX3はNR30であり、X4はNであり、X5はSであり、X6はCR31で
あり、X7はO-であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR27であり、X5はNR30であり、X6はNで
あり、X7はNR32であり;
あるいはX3はSであり、X4はCR30であり、X5はNR27であり、X6はNで
あり、X7はNR32であり;
あるいはX3はOまたはSであり、X4はNであり、X5はNR30であり、X6は
Nであり、X7はNR32であり;
ここで、
R27、R28、およびR29は、独立して、直鎖または分枝鎖低級アルキルであり
;
R30およびR31は、独立して、群:水素、直鎖または分枝鎖(非)置換アルキ
ル、(非)置換芳香族系から選択され、ここで、置換基には下記が挙げられ得:
ハロゲン、直鎖または分枝鎖低級アルキル、アルケニル、6員芳香族、環状アル
キルまたは環状アルケニル環によって任意に置換されたアルキニル、ヒドロキシ
ル、直鎖または分枝鎖アルコキシル、ベンゾイル、カルボアルコキシ、低級鎖ア
ルキルまたはフェニルによって窒素において任意に置換されたカルバモイル、あ
るいはカルボキシ;
R32は、群:Ar、COAr、COR33から選択され、ここで、Arは、6員
(非)置換芳香族環であり、ここでこの環上の置換基には、下記が挙げられ得:
ハロゲン、直鎖または分岐鎖低級アルキル、アルケニル、任意に6員環芳香族、
環状アルキルまたは環状アルケニル環によって置換されたアルキニル、ヒドロキ
シル、直鎖または分岐鎖アルコキシル、ベンゾイル、カルボアルコキシ、低級鎖
アルキルまたはフェニルによって窒素において任意に置換されたカルバモイル、
あるいはカルボキシ;
R33は、群:水素、および直鎖または分岐鎖アルキルから選択され、
Z2およびZ3は、独立して、群:CNおよびCO2R34から選択され;
R34は、群:水素、直鎖または分岐鎖アルキル、および(非)置換芳香族系か
ら選択される。
上記の一般構造XXVの化合物は、一般構造XXVIの化合物:
(ここでX8は、NR30またはSであり、X9はCR30またはNであり、X10は
NR30またはSであり、Z4はCO2H、CO2R30、またはCNである)を酸塩
化物または無水物を用いて処理する工程によって、
あるいは一般構造XXVIIの化合物:
(ここでX11はNR30またはSであり、X12はNまたはCR30であり、X13は
ハロゲン、SMe、またはOEtである)をアミン、硫黄、またはエノラートと
反応させる工程によって、
あるいは一般構造XXVIIIの化合物: (ここでX15はOまたはSである)をイソシアネート、イソチオシアネート、
または二硫化炭素と反応させる工程によって、
あるいは一般構造XXIXの化合物:
を水酸化ナトリウムと反応させる工程によって、
あるいは一般構造XXXの化合物:
をアルキルトシラート、アリールトシラートまたはハロゲン化アルキルと反応さ
せる工程によって、
あるいは一般構造XXXIの化合物:
を二塩化アリールイソシアニド、ホスゲン、チオホスゲン、または3,3−ビス
(メチルチオ)アクリロニトリルと反応させる工程によって、
あるいは一般構造XXXIIの化合物:
(ここでX16はO、S、またはNHである)を酸塩化物の存在下でナトリウム
エトキシドまたはHClと、あるいは酸無水物の存在下でHClと反応させる工
程によって、
あるいは一般構造XXXIIIの化合物:
(ここでX17はNHまたはS)を酸塩化物、酸無水物、またはHONOと反応
させる工程によって、
または一般構造XXXIVの化合物:
をCu(acac)2と反応する工程によって調製され得、
ここで、R22、R28、R29、R30、R31、R32、R33、およびR34は上記で定
義の通りであり、続いて、必要に応じて、脱保護、カップリング、付加、置換、
または脱離によって、任意の1つ以上の基R22、R28、R29、R30、R31、R32
、R33、およびR34を新しい基R22、R28、R29、R30、R31、R32、R33、お
よびR34に、変換し、そして所望ならば、一般構造XXVの化合物をその塩に変
換しまたはそれをその塩から遊離させる。
一般構造XXVの化合物の特定の代表例には、以下が挙げられる:
3−(4−クロロフェニル)−1,2,3,4−オキサトリアゾリウム−5−
(4−クロロフェニル)アミニド、
1,3−ジ(4−メチルフェニル)−1,2,3,4−テトラゾリウム−5−
オキシド。
以下の実施例は、本発明を例示するが制限はしないことを意図している。
実施例1
化合物59-0008は、McDonald,W.S.ら、Chem Comm(1969)392-393、Irving,H.N.
N.H.ら、Anal Chim Acta(1970)49:261-266の手順に従って合成された。簡略には
、ジチゾン10.0gをEt0H100mlとAcOH50ml中に入れて、還流下で18時間加熱した。
冷却後、これをまず水100mlで希釈し、続いて1NNaOH50mlを加えた。続いてこ
れを6NNaOHを添加することによりさらに中和してpHを5.0にした。続いて、
この深紫色の混合物をローターベイパー上で濃縮し有機物を除去した。一旦液体
がその紫色を完全に消失すると、これを濾過して濃色の沈澱物を回収した。フラ
ッシュクロマトグラフィー(4.5×25.7cm、EtAc/Hep(1:4)、Rf0.22)で精
製し、続いてEtOHから再結晶化し、濃紫色の結晶(融点=184−185℃)2.15g(
収率25%)を得た。
実施例2 高スループットスクリーニング
1995年6月2日に提出され、そして、本明細書中に参考として援用される米国
第08/458.434号に記載のアッセイ系において数千の化合物を検査した。標準ポジ
ティブコントロールは本発明の以下の式の化合物59-0008(OS8としても記載)で
あった。: より詳細には、2T3-BMP-2-LUC細胞(安定的に形質転換された(上記で参照さ
れたGhosh-Choudhuryら、Endocrinology(1996)137:331-39に記載))を用いた。
細胞をα-MEM、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、および1%グルタミン(
「プレート培地」)を有する10%FCSを用いて培養し、1週間に一度1:5に分
割した。アッセイのために、細胞を4%FCSを含むプレート培地に再懸濁し、マ
イクロタイター(microtiter)プレートに5×103細胞(50μl中)/ウェルの濃
度でプレートし、そして、5%CO2中、37℃で24時間インキュベートした。アッ
セイを始めるために、DMSO中の50μlの試験化合物もしくは、コントロールを各
ウエルに2×の濃度で加え、その結果最終容量は100μlであった。最終血清濃
度は
2%FCSであり、そして最終DMSO濃度は1%であった。化合物59-0008(10μM)
をポジティブコントロールとして用いた。
処理した細胞を24時間37度、5%CO2中でインキュベートした。次いで培地を
除去し、細胞をPBSで3回リンスした。余分のPBSを除去した後、25μlの1×細
胞培養物溶解試薬(Promega #E153A)を各ウェルに加え、そして少なくとも10分間
インキュベートした。必要に応じて、プレート/サンプルをこの時点で凍結し得
る。各ウェルに50μlのルシフェラーゼ基質(Promega #E152A;10ml Promega Lu
ciferase assay bufferに付き7mg Promega luciferase assay substrate)を加
えた。蛍光を96ウェルの自動化蛍光測定器において測定し、そして蛍光を、ウェ
ルあたりのルシフェラーゼ活性のピコグラム、またはタンパク質のマイクログラ
ムあたりのルシフェラーゼ活性のピコグラムとして示した。
このアッセイにおいて、化合物59-0008(3-フェニルアゾ-1H-4,1,2-ベンゾ
チアジアジン(3-phenylazo-1H-4,1,2-benzothiadiazine))は、図1に示すよ
うな反応性のパターンを示した。化合物59-0008に対する活性はほぼ3〜10μM
の濃度(より詳細には3μMにおいて)で最大で、従ってほぼ175光放出単位(l
ight emission unit)の反応を提供した。従って、他の試験化合物を種々の濃度
で評価し、そしてこれらの結果を、10μMで59-0008について得られた結果(こ
の値を100と標準化した)と比較した。例えば、図2と図3における10μMの59-
0008より高い活性を示した任意の試験化合物は、100以上の値を生じた。
図2(39枚)、および図3(10枚)に示すように、いくつかの化合物は特に効
果的と見出された。
実施例3 インビボ頭蓋冠骨増殖データ
化合物59-0008を、前に記載した手順(「マウス頭蓋冠骨増殖に対する化合物
の効果のインビボアッセイ」を参照、前出)に従ってアッセイした。ビヒクルの
コントロールと比較して、化合物59-0008は、新しい頭蓋冠骨の幅の増強を4倍
誘導した。実施例4 軟骨形成活性
化合物59-008、化合物59-0102、化合物50-0197を、組換えヒトBMP-2の作用と
比較して軟骨細胞の分化における効果についてアッセイした。簡潔に述べれば、
マウスの軟骨形成細胞型であるTMC-23を、SV-40ラージT抗原(large T-antigen)
を駆動するBMP-2遺伝子の制御領域を含むトランスジェニックマウス(Ghosh-Cho
udhuryら、Endocrinology 137:331-39,1996に記載されるように生成した)の肋
骨の軟骨から単離し、さらにクローン化した。これらの細胞をDMEM/10%FCS中で
培養し、そしてこれらの細胞はT抗原の発現を示し、そしてまたコンフルエンス
の7日後までにさらにアグリカン(aggrecan)(pH1.0でトルイジンブルー染色)
およびII型コラーゲン(免疫染色)の生成を示した。
アルカリフォスファターゼ(ALP)活性の測定のために、LF Bonewaldら、J Biol
Chem(1992)267:8943-49の技術を使用した。簡潔に述べれば、TMC-23細胞を、
96ウェルマイクロタイタープレート(10%FCSをふくむDMEM中)に、4×103細胞
/ウェルでプレートした。プレートの2日後、細胞はコンフルエントになり、そ
して培地を、新しい培地(10%FCSおよび異なる濃度の化合物または組換えBMP-2
を含む)に置換した。インキュベートのさらに2もしくは5日後、プレートをPB
Sで2回リンスし、次いで溶解液(0.05%TrionX-100)を加えた(100μl/ウェ
ル)。細胞を3回の凍結-解凍サイクル(-70℃(30分)その後37℃(振とうしな
がら30分))で溶解した。20μlの細胞溶解液を、80μlの50mM p-ニトロフェ
ニルフォスフェートを有する1.5M 2-アミノ-2-メチル-プロパノール緩衝液(pH1
0.3)(Sigma ALPキット、Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO)でアッセイした
。反応を、100μlの0.5M NaOHの添加によって停止した。405nmでの分光吸光度
を、p-ニトロフエノールの標準の吸光度と比較し、サンプル中のALP活性を評価
した。細胞溶解液のタンパク質含有量を、Bio-Radのタンパク質アッセイキット(
Bio-Rad,Hercules,CA.)によって決定した。比活性を、これらの2つのパラメ
ーターを使用して計算した。
2日目に、化合物59-0008(10-9M)、化合物59-0102(10-7M)、および化合物
59-0197(10-9M)は、ビヒクルコントロールと比較して、ALPレベルをそれぞれ
約
3、2、および2.5倍に増加した。100、50、または10ng/mlで、組換えBMP2は、
ビヒクルコントロールと比較して、それぞれ約10、4、または1.5倍のALPレベル
を誘導した。
前述から、本発明の特定の実施態様は例示の目的で本明細書中に記載されたが
、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の改変がなされ得ること
が認識される。従って、本発明は添付の請求の範囲によることを除いて制限され
ない。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Compositions and methods for treating bone defect conditionsTechnical fields
The present invention is directed to the use of undesired bone in vertebrates at risk of such bone loss.
Limiting loss, by unwanted bone loss, or the need for bone growth
Treating symptoms characterized by gender, treating fractures, and treating
Compositions and methods for use in treating bone disorders. More details
In particular, the invention has been identified or characterized by high-throughput screening assays.
It refers to the use of certain classes of compounds.Background art
Bone is not a static tissue. Bone breaks down bone and osteogenic cells that produce new bone
In a complex process mediated by destructive osteoclasts, it constantly collapses and
And have been recombined. The activity of these cells depends on many cytokines and proliferation
Controlled by factors, many of which are now identified and cloned
ing. Mundy describes the current findings on these factors (Mundy, G.R.
Clin Orthop 324: 24-28, 1996; Mundy, G.R. J Bone Miner Res 8: S505-10, 1993
).
There is a great deal of useful information on factors affecting bone destruction and resorption
However, information on growth factors that stimulate new bone formation is more limited.
Researchers have investigated the source of such activity and found that bone tissue itself
It was found to be a reservoir of factors that have the ability to stimulate cells. Therefore,
Extracts of bovine bone tissue obtained from slaughterhouses are responsible for maintaining the integrity of the bone structure.
Biologically active bone that can stimulate bone cells to proliferate as well as building proteins
Also includes growth factors. These latter factors include transforming growth factor β, heparin binding
Synthetic growth factors (acidic and basic fibroblast growth factors), insulin-like growth factors
(Insulin-like growth factor I and insulin-like growth factor II), and recently
Described family of proteins called bone morphogenetic proteins (BMPs)
There is. All of these growth factors are effective on other types of cells as well as bone cells
You.
BMP is a novel factor in the extended transforming growth factor beta superfamily
is there. These were initially obtained using the gene cloning technique, Wozney J. et al., Sci.
ence (1988) 242: 1528-34, the biological content of the previously demineralized bone extract
Identified following a description of the activity characterization (Urist M. Science (1965) 150: 893-99)
Was. Recombinant BMP2 and BMP4 are new when injected locally into rat subcutaneous tissue.
Can induce new bone formation (Wozney J. Molec Reprod Dev (1992) 32: 160-67).
These factors are expressed when they differentiate by normal osteogenic cells,
And differentiation of osteogenic cells and formation of bone nodules in vitro and in vivo
(Harris S. et al., J. Bone Miner Res.
(1994) 9: 855-63). This latter ability is useful for therapeutics in diseases that cause bone loss.
Suggest potential usefulness.
The cells responsible for bone formation are osteogenic cells. Osteogenic cells transform from precursor to mature bone
When differentiating into adult cells, these are a number of enzymes and structural proteins of the bone matrix (I
Type collagen, osteocalcin, osteopontin, and alkaline phosphine
(Including Steatase) and secrete (Stein G. et al., Curr Opin Cell Biol
(1990) 2: 1018-27; Harris S. et al., (1994), supra). These are also stored in the bone matrix
Synthesizes a number of growth-regulating peptides, and is probably responsible for normal bone formation.
These growth regulatory peptides include BMP (Harris S. et al., (1994), supra). The rat's
In studies of primary cultures of fetal calvarial osteogenic cells, BMPs 1, 2, 3, 4, and
And 6 are expressed from cultured cells prior to the formation of mineralized bone nodules (Harris S. et al.).
(1994), supra). Alkaline phosphatase, osteocalcin, and osteocalcin
Like opontin, BMPs are proliferated by cultured osteogenic cells,
It is expressed when differentiating.
BMP is a strong stimulator of bone formation in vitro and in vivo, but bone recovery
There are disadvantages to their use as therapeutic agents to enhance steroids. many
Bone morphogenetic protein receptors have been identified in tissues and BMPs themselves.
The body is expressed in many types of tissues in a specific time and site manner. this
Suggests that BMPs may have effects in many tissues other than bone,
If so, it potentially limits its usefulness as a therapeutic. In addition, these
Because it is a peptide, it should be administered by infusion. These inconveniences are
It places severe restrictions on the development of BMP as a remedy.
Presence of polycythemia, characterized by the need to enhance bone formation
. Possibly stimulates bone growth and promotes and completes bone repair
The most obvious is the case in which a fracture is desired. Drugs that enhance bone formation are on the face
It is also useful in the reconstruction procedure. Other bone defect symptoms include bone segment defects, periodontal disease
Recovery, metastatic bone disease, osteolytic bone disease, and cartilage defect or wound
Conditions where connective tissue repair is beneficial, such as regeneration. Also age related
Osteoporosis, including osteoporosis that develops and osteoporosis associated with postmenopausal hormonal status
The chronic symptoms of the disease are also very important. Characterized by need for bone growth
Other symptoms include primary and secondary hyperparathyroidism, unused osteoporosis
, Diabetes-related osteoporosis, as well as glucocorticoid-related osteoporosis.
Additionally or alternatively, the compounds of the present invention may be metabolically, proliferative, and / or normal.
Or it can regulate the differentiation of abnormal cells or tissues.
Currently, there are sufficient pharmaceutical approaches to control any of these situations
do not do. Fractures are exclusively used for casting bandages, braces, anchors, and other rigorous machinery
It is still being treated using conventional means. Additional post-menopausal osteoporosis
Bone deterioration is reduced or prevented with estrogen or bisphosphonate
Have been.
U.S. Pat. No. 5,280,040 discloses 3,4-diallylchroman, a class of compounds.
Disclose. These compounds are considered derivatives of 2,3,4 triphenylbutanol.
Wherein the hydroxyl group at the 1-position is a phenyl group substituted at the 4-position of butanol.
It forms ether with the ortho position. The parent 3,4-diallylchroman is an aromatic ring
The moieties or their linkers do not contain a nitrogen atom. Sene, a preferred compound
Tochroman (centchroman) has only one substituent at the phenyl moiety with a nitrogen substituent.
Including. These compounds are disclosed in the '040 patent as being useful for treating osteoporosis.
ing.
The present invention is directed to limiting or treating the symptoms of bone defects, and from the teachings herein to those skilled in the art.
Discloses compounds useful for other uses that should be apparent.Disclosure of the invention
The present invention can be administered as a regular formulation and has metabolic effects that enhance bone growth
A compound having the formula: The compounds of the present invention may be involved in the regulation of these factors.
Can be identified using assays for their ability to activate the element.
Accordingly, the present invention relates to methods and compositions for stimulating the growth of skeletal (bone) tissue.
The methods and compositions employ a compound as the active ingredient. Where two
Are connected at about 1.5 to about 15 ° from each other. This
The linked system (including the linker that connects them)
It may contain at least one nitrogen atom.
Thus, compounds useful in the present invention are of the formula Ar1-Linker-ArTwoWhere each Ar1
And ArTwoIs independently an aromatic ring system, and the linker moiety of this formula is Ar1When
ArTwoAnd at a distance of about 1.5 to 15 mm. Ar1, ArTwo, And
The linker can be optionally substituted with a non-interfering substituent. Useful compounds include
Independently of all substituents in1, ArTwoAnd / or linker
At least one nitrogen atom may be present. Preferably, the compounds of the present invention are also
And independently of all substituents, at least one selected from the group consisting of N, S, and O.
Both contain one further heteroatom.
Other compounds of the invention contain certain five-membered rings with potential separation.
Accordingly, the present invention provides methods, and methods for treating bone disorders using the described compounds.
And pharmaceutical compositions for this use.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 shows a dose response curve for the compound designated 59-0008.
Figures 2 and 3 show exemplary compounds of the present invention, and
The results obtained using them are shown.Embodiment of the Invention
Linked to the BMP promoter, a surrogate for endogenously produced bone morphogenetic product
Rapid throughput for compounds that can stimulate the expression of a reporter gene
Screening test was conducted in US Ser. No. 08 / 458,4, filed Jul. 2, 1995.
34, the entire contents of which are incorporated herein by reference. This
Assay is also described by Ghosh-Choudhery, N. et al. Endcrinology (1996) 137: 331-39.
Immortalized mouse osteogenic cells (BMP2 promoter driving T-antigen expression)
From mice expressing a transgene consisting of
It is. In this study, immortalized cells were derived from the mouse BMP2 promoter (-2736 / 114b
Control driven by p) and responding to recombinant human BMP2 in a dose-dependent manner
Stable transfection with a plasmid containing the luciferase reporter gene
Was turned on.
Briefly, this assay is based on the promoter of the bone morphogenetic protein (specifically,
BMP2 or BMP4) is linked to a reporter gene (typically luciferase).
) Utilizing cells that have been persistently or transiently transformed. Next
Thus, these transformed cells were evaluated for production of the reporter gene product.
Compounds that activate the BMP promoter can be easily assayed.
Drives production of the porter protein. More than 40,000 compounds are in this rapid screen
Subjected to leaning technology, and only a very small percentage
It can induce production levels of luciferase that are 5 times greater than the levels produced. BM
Compounds that activate the P promoter are not present in inactive compounds,
Share structural characteristics. Active compound ("BMP promoter active compound" or
"Active compounds") are useful in promoting bone or cartilage growth,
Thus, it is useful for treating vertebrates that require bone or cartilage growth.
BMP promoter active compounds may be used in other assays to test various specificities and toxicity.
Can also be tested by Say. For example, a non-BMP promoter or response element
The report can be linked to a reporter gene and inserted into a suitable host cell.
Cytotoxicity can be, for example, BMP promoter- and / or non-BMP promoter-
Determined by visual or microscopic examination of cells containing the reporter gene
Can be Alternatively, nucleic acid and / or protein synthesis by cells is monitored.
Can be For in vivo assays, tissue is removed and visually or
Dyes or dyes that can be examined microscopically and, if necessary, facilitate histological examination
It can be tested in combination with a dye. In evaluating the results of in vivo assays
Test the biodistribution of the test compound using conventional medicinal chemistry / animal model techniques
It can also be useful.
As used herein, “restricted” or “restrict”, and “treatment”
"Or" are "interchangeable" terms. This term refers to the occurrence of bone defect symptoms.
Has developed or is expected to develop postponement of symptoms and / or symptoms
Including reducing the severity of such symptoms. The term further refers to the existing bone
Or improving cartilage deficiency symptoms, preventing further symptoms,
Ameliorate or prevent a negative cause, prevent or reverse bone resorption, and
And / or enhancing bone growth. Therefore, this term is used for cartilage, bone or
A spinal motion that has a skeletal defect or has the potential to develop such a defect
Means that the subject is given a beneficial result.
By "bone defect" is meant an imbalance in the ratio of bone formation to bone resorption.
As a result, if not relieved, the subject will show less bone than desired, or
The subject's bone is less intact than desired and is not aggregated. Bone
Defects can also be caused by fractures, surgical intervention, or dental or periodontal disease.
It may be the result of a disease. By "cartilage defect", damaged cartilage, desired
Less cartilage, or less intact than desired, and aggregated
Not cartilage is meant.
Representative uses of the compounds of the present invention include: closed fractures, open fractures
Bone defects and deficiencies, such as occur in non-union and non-union fractures
Repair; prophylactic use in reducing closed and open fractures; for plastic surgery
Bone healing in non-cemented artificial joints and bone grafts in bone
Stimulation of endoproliferation; increased peak bone density in postmenopausal women; treatment of growth defects; periodontal disease
And loss treatment, and other dental restoration procedures; distraction osteo
enhanced bone formation during genesis), as well as age-related osteoporosis, postmenopausal bone
Osteoporosis, glucocorticoid-induced osteoporosis, or unused osteoporosis and related osteoporosis
Treatment of other skeletal disorders, such as arthritis. The compounds of the present invention are congenital,
Repair of conductive or surgical removal of bone (eg, for cancer treatment), and beauty
It may also be useful in surgery. In addition, the compounds of the invention may be used for cartilage damage or
Can be used to limit or treat disorders, and wound healing or tissue repair
May be useful for
Bone or cartilage defects or deficiencies can cause certain structural and
And can be treated by administration of a compound of the invention that exhibits functional properties. Set of the present invention
The composition can be administered systemically or locally. For systemic use, this specification
Compounds in parenteral delivery (eg, intravenous, subcutaneous, intramuscular, intraperitoneal, intranasal,
Or for transdermal) or for enteral delivery (eg, oral or rectal)
Formulated according to conventional methods. Intravenous administration may be by a series of injections or by
Obtained by continuous infusion over a prolonged period. Administration by injection or other routes
Dosing at other locations is performed at intervals ranging from once a week to three times a day
obtain. Alternatively, the compounds disclosed herein may be used in a cyclic manner (disclosed).
Compound administration; then no administration; then administration of the disclosed compounds, etc.)
obtain. Treatment continues until the desired result is achieved. Generally, pharmaceutical formulations include:
Compounds of the present invention can be administered in saline, buffered saline, 5% dextrose in water.
Pharmaceutically acceptable vehicles, such as borate buffered saline containing trace elements, etc.
Included in combination with vehicle. The formulation may further comprise one or more excipients, preservatives, solubilizers
, Buffer, albumin to prevent protein loss on vial surface, lubrication
Agents, fillers, stabilizers and the like. The method of formulation is well known in the art, and
For example,Remington's Pharmaceutical Sciences, Gennaro, Mack Publish
ing Co., Easton PA, 1990, which is incorporated herein by reference.
It is shown. Pharmaceutical compositions for use in the present invention are sterile, non-pyrogenic
Solutions or suspensions, coated capsules, suppositories, lyophilized powders,
It can be a skin patch, or a form known in the art. Topical administration is damaged or missing
This can be done by injection at the site of injury, or insertion of a solid carrier into the site.
Kuha
Attachment can be used or for direct, topical application of viscous liquids, etc.
Get more. For topical administration, the delivery vehicle is preferably a bone or cartilage
Provides a substrate for growth and, more preferably, is tested without adverse effects.
A vehicle that can be absorbed by the body.
Delivery of the compounds herein to the site of injury can be controlled release compositions (e.g.,
For example, see U.S. Patent Application No. 07 / 871,246 (WIPO Publication No. WO 93/20859).
Corresponding compositions, all of which are herein incorporated by reference).
Can be enhanced. This type of film is used for artificial devices and external
It is particularly useful as a coating for medical implantation. The film is, for example, outside
It can be wrapped around an external surface such as a technical screw, rod, pin, plate, or the like. This
This type of implantable brace is routinely used in orthopedic surgery. the film
Is also a bone filling matrix (hydroxyapatite block,
To coat demineralized bone matrix plugs, collagen matrix, etc.
Can be used. Generally, the film or prosthesis described herein may be used to
Applied to bone in position. Application is generally to the bone using normal surgical procedures.
By grafting or mounting to the surface.
In addition to the above copolymers and carriers, biodegradable films and substrates are:
It may contain other active or inactive ingredients. The specific purpose is to target a group, such as a growth factor.
A reagent that promotes tissue growth or invasion. Exemplary growth factors for this purpose
As epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (FGF), platelet-derived growth factor (P
DGF), transforming growth factor (TGF), parathyroid hormone (PTH), leukemia inhibitory factor (LIF)
, And insulin-like growth factors (IGFs). Drugs that promote bone growth
Agents such as bone morphogenetic proteins (US Pat. No. 4,761,471; PCT Publication No. WO 90 /
No. 11366), osteogenin (Sampath et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
. USA (1987) 84: 7109-13), and NaF (Tencer et al., J. Biomed. Mat. Res. (198
9) 23: 571-89) are also preferred. As a biodegradable film or substrate,
Calcium phosphate, tricalcium phosphate, hydroxyapa
Tight, polybutyric acid, polyanhydride, bone or epidermal collagen, pure protein
, Extracellular matrix components, and the like, and combinations thereof. Such biodegradation
sex
The substance is used in combination with a non-biodegradable substance to provide the desired functional, cosmetic
Alternatively, it can provide the properties of a tissue or substrate interface.
Another method for delivery of the compounds of the present invention is the ALZET osmotic minipump (osmo
tic minipump) (Alza Corp., Palo Alto, CA); Wang et al. (PCT Publication No. WO 90/11366)
Sustained release of substrate material as disclosed in Bao et al. (PCT Publication No. WO 92/03125).
Dextran beads having a charge as disclosed in); for example, Ksander et al. (Ann
.Surg. (1990) 211 (3): 288-94); a methylcellulose gel system, Be.
ck et al. (J. Bone Min. Res. (1991) 6 (11): 1257-65).
Delivery system; and disclosed in Edelman et al. (Biomaterials (1991) 12: 619-26).
Alginate-based systems, etc.
. Another method of maintaining local delivery of bone, known in the art, is imprementation (impre
gnate) porous coated metal prosthesis, and incorporated therein
Solid plastic rods with the therapeutic compositions to be obtained.
The compounds of the present invention may also be used in combination with an agent that inhibits bone resorption.
You. Anti-reabsorption, such as estrogen, bisphosphonates and calcitonin
Yields are preferred for this purpose. More specifically, disclosed herein
The compound is administered for a period of time sufficient to correct the bone defect symptoms (eg, months to years),
Can be administered. Once the bone defect symptoms have been corrected, the vertebrate can
To maintain condition, an anti-resorbable compound can be administered. Alternatively, as used herein
The disclosed compounds can be used in a cyclical fashion (with the disclosed compounds
, Then an anti-resorbent, then a disclosed compound, etc.).
As further formulations, conventional preparations as described below may be used.
Aqueous suspensions contain a pharmaceutically acceptable excipient, such as a suspension of methylcellulose.
Agents; and moisturizers (including lecithin, lysolecithin, or long-chain fatty alcohols)
)). This aqueous suspension also complies with industry standards.
Preservatives, colorings, flavors and even sweeteners.
Topical and topical applications include lower fatty alcohols, polyglycerols such as glycerol
Recalls, polyethylene glycols, fatty acid esters, oils and fats,
Aerosol spray in a pharmaceutically suitable vehicle which may contain
And ointments, gels, and ointments. The preparation may further comprise an antioxidant (eg, as
Corbic acid or tocophenol), and preservatives (eg, p-hydrobenze)
Acid esters).
Parenteral preparations especially include sterile or sterilized products. Active compounds, and
Injectable compositions can be provided that include any of the well-known injectable carriers. this
Can contain salts to regulate osmotic pressure. If desired, the osteogenic agent may vary.
Any reported preparation of liposomes for use in the treatment of pathogenic conditions
Can be incorporated into liposomes by different preparation methods. The composition comprises
Macrophages, mononuclear cells, and other cells in which the compound takes up the liposome composition
And incorporated into liposomes to target tissues and organs
Compounds can be used. The compounds of the present invention incorporated into liposomes are suitable for parenteral administration.
Thus, it can be utilized, allowing for efficacious use of smaller doses of the compound.
Ligands can also be incorporated to further focus liposome specificity
.
Conventional suitable methods for the preparation of liposomes are described in Bangham, A.D. et al., J Mol Biol (196
5) 23: 238-252; Olson, F. et al., Biochem Biophys Acta (1979) 557: 9-23, Szoka.
Proc Natl Acad Sci USA (1978) 75: 4194-4198, Mayhew, E. et al.
(1984) 775: 169175; Kim, S. et al., Biochim Biophys Acta (1983) 728: 339: 348.
And Mayer et al., Biochim Biophys Acta (1986) 858: 161-168.
You are not limited to them.
Liposomes can be any conventional synthetic or natural, phospholipid liposome material.
(Phospholipids from natural sources, such as egg, plant, or animal sources (eg,
Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylglycol
Serol, sphingomyelin, phosphatidylserine, and phosphatidyl
(Including inositol). Can be used
Synthetic phospholipids also include, but are not limited to: dimyristoyl
Sphatidylcholine, dioleoylphosphatidylcholine, dipalmitoylphos
Fatidylcholine, distearoylphosphatidylcholine, and counterparts
Synthetic phosphatidylethanolamine and phosphatidylglycerol.
Cholesterol or other sterols (cholesterol hemisuccinate,
Colipid, cerebroside, fatty acid, ganglioside, sphingolipid, 1,
2-bis (oleoyloxy) -3- (trimethylammonio) propane (DOTAP), N- [
1- (2,3-dioleoyl) propyl-N, N, N, -trimethylammonium chloride (
DOTMA)), and other cationic lipids are incorporated into liposomes as is known to those skilled in the art.
Can be impregnated. The relative amounts of phospholipids and additives used in the liposome
Can change if done. The preferred range is about 60-90 mol% phospholipid: cholester
Roll, cholesterol hemisuccinate, fatty acids, or cationic lipids
It can be used in the range of 0 to 50 mol%. This compound incorporated into the lipid layer of liposomes
The amount of matter can vary from about 0.01 to about 50 mol% in lipid concentration.
Using conventional methods, about 20-30% of the compound present in solution is converted into liposomes.
Can be trapped: about 70-80% of active compound is wasted. Target
When compounds are incorporated into liposomes, virtually all compounds
The active compound is incorporated into the system and essentially no active compound is wasted.
Liposomes having the above formulation can be prepared using monoclonal antibody incorporation.
More specific with ligands specific for their intended target or other targets
Can be made. For example, a monoclonal antibody against the BMP receptor is available from Leserma.
n, L. et al. (Nature (1980) 288: 602-604)
Incorporated into liposomes by binding to phosphatidylethanolamine (PE)
Can be rare.
Veterinary use of the disclosed compounds is also contemplated. These uses include livestock,
Limitation of bone or cartilage loss or deficiency in livestock and purebred horses
Or treatment. The compounds described herein also cause osteogenic cells to
The environment of the target tissue or organ in order to attract
Can be modified.
The compounds of the present invention can also be used in vivo, either in vitro or ex vivo.
To stimulate the growth of morphogenic cells or their precursors, or the precursors of osteogenic cells
It can be used to induce cell differentiation. As used herein, the term "previous
`` Competent cells '' are mated as mature, fully differentiated cells that are restricted by the differentiation pathway.
Or a cell that does not generally express a function. As used herein,
The term “mesenchymal cell” or “mesenchymal stem cell” is a pluripotent progenitor cell that can be divided many times
And their offspring are responsible for skeletal tissue (cartilage, bone, tendon, ligament, bone marrow matrix and connective tissue).
(See A. Caplan J. Orthop. Res. (1991) 9: 641-50)).
. As used herein, the term "osteogenic cells" refers to osteogenic cells and osteoblasts.
Contains progenitor cells. More particularly, the disclosed compounds are useful in cells including bone marrow mesenchymal cells
Useful for stimulating a group and thereby increasing the number of osteogenic cells in that group
It is. In a preferred method, hematopoietic cells are stimulated prior to stimulation with the disclosed compounds.
, Or later, is removed from the population of cells. Through the implementation of these methods
Thus, the osteogenic cells can swell. Expanded osteogenic cells need these
The vertebrate subject can be injected (or re-injected). For example, the mesenchyme of the subject itself
Stem cells can be exposed ex vivo to a compound of the present invention, and the resulting bone
The progenitor cells can be injected or directly directed to the desired site in the subject.
In this case, further proliferation and / or differentiation of osteogenic cells are immune rejection
It can happen. Alternatively, a population of cells exposed to the disclosed compounds comprises an immortalized human
It can be a fetal osteogenic cell or an osteogenic cell. Such cells are used in vertebrate
When implanted or transplanted into a subject, it enhances transplantation and bone or cartilage repair.
To "immunoprotect" these non-self cells or to suppress the recipient
(Preferably locally) may be beneficial.
In the present invention, an “effective amount” of a composition is an amount that produces a statistically significant effect.
. For example, an "effective amount" for therapeutic use includes the active compound herein.
The amount of the composition required to provide a clinically significant increase in the treatment rate of:
Reversal of bone loss in osteoporosis; reversal of cartilage defect or disorder; osteoporosis
Prevention or delayed onset of disease; in unconnected fractures and distraction bone formation
Stimulation and / or enhancement of bone formation; increased bone growth and / or prosthetic device
Or acceleration; and restoration of dental defects. These effective doses are determined using conventional visualization techniques.
Specific condition to be determined and treated, the condition of the patient, the route of administration, the prescription,
And the judgment of the practitioner, and other factors apparent to those skilled in the art. Of the present invention
The required dosage of the compound (eg, in osteoporosis where increased bone formation is desired)
) Indicates a statistically significant difference in bone mass between the treatment and control groups.
Different
Is specified as This difference in bone mass is, for example, 5% of the bone mass in the treatment group.
It can be considered as an increase of 2020% or more. Other clinically significant increases in treatment
Measurements include, for example, breaking strength and tension, breaking strength and torsional force, and four-point bending (4
-point bending), increased connectivity in bone biopsy, and other
It may include tests for biomechanical tests well known to those skilled in the art. One to the treatment life rules
General guidance comes from experiments performed in animal models of the disease of interest.
The dosage of the compound of the present invention depends on the range and severity of the treatment required, the compound administered.
Depending on the activity of the product, the general health of the subject, and other considerations well known to those of skill in the art.
I do. In general, these can be about 0.1 mg / kg to 1000 mg / kg daily for a typical human, and
More preferably, it can be administered daily on an oral dosage basis of about 1 mg / kg to 200 mg / kg
. The parenteral dose is suitably about 20-100% of the oral dose.
Screening assay
The osteogenic activity of the compounds used in the method of the present invention was determined by in vitro screening.
Techniques (eg, linked to a bone morphogenetic protein binding promoter,
Assessment of reporter gene transcripts), or alternative assays such as:
Can be proven:
Newborn mouse calvaria assay technology (in vitro)
This assay is described in Gowen M. & Mundy G. J. Immunol (1986) 136: 2478-82
Similar to the one described. Briefly, ICR Swiss White, 4 days old
Microdissection of the frontal and parietal bones of the offspring of a Swiss white mouse
It was removed by microdessection and divided along the sagittal suture. Bone on BGJb
Ground (Irvine Scientific, Santa Ana, CA) + 0.02% (or low concentration) β-methyl
Cyclodextrin (where the medium also contains test or control substances)
5% of COTwoAnd incubate for 96 hours at 37 ° C in 95% humidified air.
I did it.
Following this, the bone is removed from the incubation medium and 10% buffered
Fix with rumarin for 24-48 hours, decalcify with 14% EDTA for 1 week, grade alcohol
And embedded in paraffin wax. 3 μm calvarial
Sections were prepared. Representative sections were selected for histomorphological evaluation of bone formation and resorption.
I chose. Bone changes were measured in sections cut to 200 μm. Osteogenesis
Vesicles and osteoclasts were identified by their characteristic morphology.
Other supplemental assays to determine non-BMP promoter-mediated effects of test compounds
Can be used as a control for For example, mitogenic activity is
Responsive element (SRE) as promoter and luciferase reporter
It can be measured using a screening assay characterized by the gene. More specifically
, These screening assays are based on SRE-mediated pathways (eg, protein inks).
Signal through the Nase C pathway). For example, osteogenic cells
-Luciferase screening for inverters and pseudo-insulin
SRE-luciferase screening is useful for this purpose. Similarly, cAMP response
Stimulation of the element (CRE) -mediated pathway by a test compound can also be assayed.
For example, receptors for PTH and calcitonin (two bone-activating factors)
The transfected cells are used to detect elevated cAMP levels,
It can be used for cellulase screening. Therefore, the BMP promoter characteristics of the test compound
The isomerism can be tested by using these complementary assay types.
In vivo assay of the effect of compounds on mouse calvarial bone growth
Four to six weeks old, male ICR Swiss white mice weighing 13-26 gm were administered to each group.
Use 4-5 animals per animal. The calvarial bone growth assay is described in PCT application WO 95/24211 (reference and
Performed as described in). Briefly, test compounds or
The appropriate control vehicle is injected into the subcutaneous tissue through the right calvaria of normal mice
I do. Typically, a control vehicle is a vehicle that has solubilized the compound.
And PBS containing 5% DMSO or PBS containing Tween (2 μl / 10 ml)
There is a vehicle. Animals were sacrificed on day 14 and bone growth was determined by histomorphometry (his
tomorphometry). Purification of bone samples from attached tissue for calibration
Fix with 10% buffered formalin for 24-48 hours and decalcify with 14% EDTA for 1-3 weeks
And treated with grade alcohol; further embedded in paraffin wax
. 3-5 μm calvarial sections were prepared and typical sections were taken for bone formation and resorption.
Effect
Select for histomorphological evaluation of fruit. Sections are placed on a digitizing plate under a microscope
Measured using a camera equipped with Lucida to directly trace the image
I do. Bone changes on both the injected and uninjected sides of the calvaria
Sections of four adjacent 1 × 1 mm sections cut at 200 μm intervals are measured.
New bone is identified by its characteristic wavy structure, and osteoclasts and bone shape
Adult cells were identified using their unique morphology. Organizational morphometry software (O
using steoMeasure, Osteometrix, Inc., Atlanta)
Alternatively, digital input processing for determining the perimeter is performed.
Further in vivo assays
Lead compounds are transferred to intact animals using an in vivo dose assay.
Can be tested further. Basic dosage is subcutaneous, intraperitoneal, or oral
And by injection, sustained release or other delivery techniques.
Can be performed. The duration of administration of the test compound can vary (eg, 28 days as well as 35 days).
Days may be appropriate). Illustratively, an in vivo subcutaneous dose assay is as follows:
Can be implemented in:
In a representative study, 70 3-month-old female Sprague-Dawley (Sprague-
Dawley) Rats are combined and divided into 7 groups of 10 rats in each group
. This is the baseline control group of animals sacrificed at the start of the study.
Control group receiving vehicle only; control group treated with PBS
And compounds known to promote bone growth (protein or non-
Protein) is administered. To be tested
The three dose levels of the compound are administered to the remaining three groups.
Briefly, test compounds, positive control compounds, PBS, or
Vehicle only is administered subcutaneously once a day for 35 days. Calcein (c
alcein) for 9 days and 2 days before sacrifice (two injections of calcein)
Was administered on each specified day). Body weight is measured weekly. At the end of the 35-day cycle,
The objects were weighed and bled using an orbital or cardiac puncture. Serum calsi
Um, phosphate, osteocalcin, and CBC were determined. Both leg bones (thigh
Bone and tibia) and lumbar vertebrae are removed, soft adherent tissue is cleaned and evaluated (peripheral
Quantitative computed tomography (pQCT; Ferretti, J. Bone (1995) 17: 353S-64S)
, Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA; Lavel-Jeantet A. et al., Calcif Tiss
ue Intl (1995) 56: 14-18; Casez et al., Bone and Mineral (1994) 26: 61-68)
And / or performed by tissue morphometry) for storage in 70% ethanol
I do. Thus, the effect of a test compound on bone remodeling can be assessed.
The main compound is also expressed in vivo in acute ovariectomized animals (prophylactic model).
It can be tested using a dose assay. Such assays are also controlled
May include estrogen treatment groups. An exemplary subcutaneous dose assay is described below.
Implemented as:
In a representative study, the weight of 80 3-month-old female Sprague-Dawley rats
And further divided into 8 groups of 10 animals in each group. This is the start of the study
Control group at baseline of animals sacrificed in 3 control groups
(Sham oophorectomy (sham OVX) + vehicle only; ovariectomy (OVX)
+ Vehicle only; PBS treated OVX); and
Control OVX group included. The three dose levels of the compound to be tested are
Administer to three groups of OVX animals.
Ovariectomy (OVX) induces all OVX animals to induce sham OVX
With the items, they were pair-feeded for 35 days of study. Briefly, a trial
Test compound, positive control compound, PBS or vehicle only for 1 day
It was administered subcutaneously once for 35 days. Alternatively, the test compound is implanted for 35 days,
It can be formulated as an implantable pellet or administered orally (eg, by gavage)
By gastric gavage). Sham OVX / vehicle and OVX / vehicle
Calcein was given intraperitoneally for 9 and 2 days before sacrifice
Inject (to ensure proper labeling of the newly formed bone
Two injections were given each designated day). Body weight is measured weekly. 35 day cycle
Later, the blood and tissues of the animals were processed as described above.
Major compounds can also be tested in chronic OVX animals (treatment model). Anabolic agent
Treatment of established bone loss in ovariectomized animals that can be used to evaluate efficiency
An exemplary protocol for can be implemented as follows. In short,
80-100 female 6 month old female Sprague-Dawley rats were shampooed at 0 hours.
Subject to surgery (sham OVX) or ovariectomy (OVX) and base on 10 rats
Slaughter to serve as line control. Weight every week during the experiment
Record After almost 6 weeks (42 days) of bone depletion,
10 Sham OVX and 10 OVX rats for slaughter as controls
Select randomly. 10 Sham OVX and 10 OVX rats of the remaining animals
Is used as a placebo treatment control. Replace the remaining OVX animals with 3
Treatment was for 5 weeks (35 days) at a dose of 55. OV as a positive control
A group of X rats is treated with an agent such as PTH (an anabolic agent known in this model)
(Kimmel et al., Endocrinology (1993) 132: 1577-84). Effects on bone formation
The following procedure may be followed to determine Femur, tibia, and first to fourth lumbar vertebrae
Is excised and collected. PQCT measurement of adjacent left and right tibia, spongy mineral dense
(BMD) (weight measurement), and used for histology, while the central diaphysis of each tibia was
Provide for MD or histology. Prior to biomechanical examination, the femur should be pQCT
Prepared for can. For the lumbar spine (LV), LV2 is BMD (pQCT is also
Can be performed); LV3 is prepared for histology of non-decalcified bone;
LV4 is then processed for mechanical testing.Properties of compounds useful in the present invention
All of the compounds of the present invention are spaced at a distance of 1.5 ° -15 ° by the linker.
Two aromatic Ars separated from each other1And ArTwoAnd at least one
It may contain a nitrogen atom. Ar1And ArTwoBoth systems, represented by
It may contain non-interfering substituents. Ar1Aromatic represented by
Non-interfering substituents on the system and ArTwoThe non-interfering substituent on the aromatic system represented by
, Where RaAnd RbAnd is represented in the formulas herein. (However
While replacing one Ar with Ar1And the other Ar is ArTwoNamed as
It is understood that doing so is optional. ) For ease of reference, each
, Are named separately. (However, the linker described below has a palindrome structure
(palindromic) unless they are present in the compound in the order of the "reverse" atoms.
It is clear that you can. In general, non-interfering substituents can be of a wide variety
You. Substituents that do not interfere with the beneficial effects of the compounds of the invention on the bone of the subject to be treated
Include alkyl (1-6C, preferably lower alkyl 1-4C) (their
Including straight or branched chain forms), alkenyl (1-6C, preferably 1-4C),
Alkynyl (1-6C, preferably 1-4C), all of which are directly
And further substituents (halogen (F, Cl, Br,
And I), siloxy, OR, SR, NRTwo, OOCR, COOR, NC
OR, NCOOR, and benzoyl, CFThree, OCFThree, SCFThree, N (CFThree)Two
, CN, SO, SOTwoR and SOThreeR (where R is alkyl (1-6C)
Or H). Two RaOr two RbSubstituents in aromatic systems
When in adjacent positions, they may form a ring. In addition, this possibility is offered.
Rings may be included in substituents containing enough carbon and heteroatoms.
Preferred non-interfering substituents include 1-6C hydrocarbyl groups (saturated and unsaturated).
Containing linear or branched hydrocarbyl groups and hydrocarbyl groups containing ring systems.
), Halo groups, alkoxy, hydroxy, amino, monoalkyl, and dial
Killamino (where the alkyl group includes 1-6C, CN, CFThree, And COO
R).
RaAnd RbThe number of substituents will typically be dependent on the available position in the aromatic system.
0-4 or 0-5, and preferred embodiments include RaIs 0,
1 or 2 and RbIs 0, 1, or 2
You.
The linker group L has a covalent bond or a valence of at least 2 and
It can be any group that includes a straight-line distance between Å and about 15Å (satisfies this spatial requirement
(Including those having an annular portion). Useful linkers are defined herein.
, Three general categories: (1) flexible non-conjugated linkers;
Flexible conjugated linkers, and (3) constrained linkers
Divided into The choice of a preferred linker is Ar1And ArTwoDepends on the choice of
. All of the linkers defined below are all Ar1And ArTwoCombination of
Not always suitable for
As defined herein, a flexible non-conjugated linker is Ar1of
Ar at only one positionTwoAnd one shared connection.
Or Ar1And ArTwoOnly a single chain between The chain may include branches, but the chain
It may not contain π bonds (except in branches) or rings. Linker source in the chain
The linker is larger than 2 because the child itself is free to rotate around a covalent single bond.
It has a great degree of freedom. In addition to conjugated bonds, particularly useful flexible non-conjugated phosphorus
The car has the formula: -NR-, -CRTwo-, -S-, or -O-. here
And R is H or alkyl (1-6C), more preferably H or lower.
Alkyl (1-4C), and more preferably H. Equally preferred
Has the formula: -NRCO-, -CONR-, -CRTwoS-, -SCRTwo-, -OCRTwo
-, -CRTwoO-, -NRNR-, -CRTwoCRTwo-, -NRSOTwo-, -SOTwoN
R-, -CRTwoCO-, -COCRTwo-, And -NR-NR-CO-CRTwo−
Rabi ni its complement-CRTwo—CO—NR—NR— (including its isomeric form)
. Also preferred are compounds of the formula: -NR (CRTwo)TwoNR-, -O (CRTwo)TwoO-
And -S (CRTwo)TwoS- (including its equidistant body). The resources in this group
The best choice of anchor is Ar1And ArTwoDepends on the nature of
The flexible conjugated linker is Ar1Only one position of ArTwoOne place of
At least one double or triple bond and / or
Or it has only two degrees of freedom because it incorporates one or more ring systems. flexible
A suitable conjugated linker is Ar1And ArTwoForms a fully conjugated π-linked link system with
Ar1And ArTwoAnd co-planarity is provided. Useful flexible conjugation
Examples of linkers include -RC = CR-, -N = N-, -C≡C-, -RC = N-,
-N = CR-, -NR-N = CR-, -NR-NR-CO-CR = CR-, etc.
Wherein R is H or alkyl (1-6C), preferably H
Or lower alkyl (1-4C), and more preferably H.
The tethered linker is Ar1And ArTwoMore than one to either or both
Since it has additional points, it generally has only one degree of freedom. Bound
The linker is Ar1And / or ArTwoFused 5-membered ring moiety or 6-membered ring having
Form the parts most often. Where Ar1Or ArTwoIs either a linker
At least one substituent appropriately positioned to form a second covalent bond
(Eg, where ArTwoIs a phenyl having a reactive ortho-position substituent.
Or directly derivatized at the ortho position to a linker). (like this
In such cases, the aromatic moiety should be properly called phenylene or naphthylene
In general, however, the term "phenyl" or "naphthyl" refers to the monovalent of these moieties.
It is used herein to include both divalent forms. ) Especially useful bound
Examples of linkers include:Wherein X is O, N, S, or CR, and Y is C
RTwoOr, C = O.
Many of the compounds useful in the present invention are commercially available and are known in the art.
It can be synthesized by technical methods. New compounds, useful in the present invention
These compounds can likewise be obtained by methods generally known in the art.
Wear.
In one set of compounds of the invention, Ar1Is a substituted or unsubstituted 6-membered heterocyclic ring
Compounds that are substituted aromatics and that are useful in the present invention have the formula:
Has,
Where RaIs a non-interfering substituent;
m is an integer from 0 to 4;
Each dashed line represents an optional π-bond;
Each Z is independently N, NR, O, S, CR, or CRTwoAnd
Wherein each R is independently H or alkyl (1-6C);
X is O, S, SO, or SOTwoIs;
L is a flexible linker; and
ArTwoIs a substituted or unsubstituted 6-membered aromatic ring.
A particularly preferred set of embodiments has the following formula:
Of
here,
R1Is a group: N = NAr, NR6COAr, CONR6Ar, CHTwoOAr, CHTwo
NR6Selected from Ar, wherein Ar is a 6-membered (un) substituted aromatic ring
. Possible substituents on this aromatic ring include:
Halogen, straight or branched lower alkyl, alkenyl, or alkynyl
(Optionally substituted by a 6-membered aromatic, cyclic alkyl, or cyclic alkenyl ring
), Hydroxyl, siloxy, acyloxy, linear or branched lower alkyl
With coxyl, benzoyl, carboalkoxy, lower alkyl or phenyl
Carbamoyl optionally substituted at the nitrogen, or carboxy.
,here,
R6Is selected from the group: hydrogen or linear or branched lower alkyl;
RTwoAnd RFiveIndependently represent a group: H, hydroxy, siloxy, acyloxy, ha
B, cyano, straight or branched lower alkyl, or straight or branched lower alkyl
Selected from lower alkoxyl,
RThreeAnd RFourIs independently a group: H, halogen, linear or branched lower alkyl.
Kill, alkenyl, or alkynyl (6-membered aromatic, cyclic alkyl, or
Optionally substituted by a cyclic alkenyl ring), hydroxyl, siloxy, acyl
Roxy, linear or branched lower alkoxyl, benzoyl, carboalkoxy
Optionally substituted at the nitrogen by lower-chain alkyl or phenyl
, And carboxy;
X and Y are each: NR8And N, where X and
Y is a single bond) or CR9And CRTen(In this case X
And Y are double-bonded), where
R8Is either H or lower alkyl;
R9And RTenIs independently selected from the group: H, halo, and lower alkyl
And
Z is a group: O, S, SO, and SOTwoOr a salt thereof.
The compounds of general structure I above can be prepared in a variety of ways, for example:
a) thiohydrazide of general structure II, or the corresponding thiohydrazone,
Treating in hot acetic acid with
b) reacting a compound of general structure III with bromine;
c) heating the compound of general structure IV in a protic solvent;
d) reacting a compound of general structure V or VI with sodium hydride; e) reacting the compound of general structure VII with a base;
f) reacting the pyrylium compound of general structure VIII with a suitable nucleophile;
Where RTwo, RThree, RFour, RFiveIs as defined above, and
R is a group: Ar, NHAr, NHNHAr, COAr, carboalkoxy, alcohol
Kishi, NR6COAr, CHTwoOAr, and CHTwoNR6Selected from Ar, here
And Ar and R6Is as described above and, if necessary, then deprotected
By coupling, addition, substitution or elimination, or by sulfoxides of sulfur
Or one or more groups R, R by oxidation to a sulfoneTwo, RThree, RFour, RFiveTo
New groups R, RTwo, RThree, RFour, RFiveAnd, if desired, the conversion of general formula I
The compound is converted to the salt or it is released from the salt.
Example:
The diphenylthiohydrazone is heated in refluxing acetic acid in air for 30-90 minutes,
Obtain Nzochi Asiazen 1. Certain representative examples of compounds of general structure I include:
3-phenylazo-1H-4,1,2-benzothiazidine
2-phenylazo-2H-benzopyran.
Another group of compounds suitable for use in the methods of the invention are compounds of the formula:
And
Where RaIs a non-interfering substituent;
n is an integer from 0 to 5;
L is a nitrogen-free flexible linker; and
ArTwoIs substituted or unsubstituted phenyl or substituted or unsubstituted naphthyl
It is.
A particularly preferred embodiment of this group of compounds has the formula:
Of
here,
R35Represents the group: H, hydroxy, alkoxyl, acyloxy, and silyloxy
Selected from
R36Is either Ar or COAr, where Ar is (un) substituted
Phenyl (possible substituents here are in the group: H, hydroxy, (un) substituted alkoxy
, Acyloxy, siloxy, (un) substituted alkyl, (un) substituted alkenyl, or
(Un) substituted alkynyl), carboxy, carboalkoxy, lower chain alkynyl
Selected from carbamoyl and aryl optionally substituted at the nitrogen by
Re;
R37Represents the group: H, hydroxy, alkoxy, halo, acyloxy, and siloxy
Selected from sill;
R38Represents the group: H, hydroxy, alkoxy, acyloxy, siloxy, (non)
Substituted alkoxy, acyloxy, siloxy, (un) substituted alkyl, (un) substituted alk
And alkynyl and (un) substituted alkynyl, or salts thereof.
Compounds of general structure XXXV can be prepared under general or acidic conditions
Treatment of acetophenone of structure XXXVI with the appropriate aldehyde of general structure XXXVII
Depending on the process
Alternatively, in the presence of a suitable catalyst such as aluminum trichloride,
Treating the appropriate alkyne of XVIII with an acid halide of the general structure XXXIX
Therefore,
Alternatively, the general structure XX in the presence of a suitable catalyst (eg, a palladium catalyst)
The acid chloride of XIX is converted to (E) -1,2-bis (tri-n-butylstannyl (butyls
tanyl)) vinyl stana with ethylene or of general structure XL
ne) Alternatively, the step of treating acetophenone having the general structure XLI with a strong base is carried out.
Can be prepared by
Where R35, R36, R37, R38Is defined above and is required
Depending on, then, by deprotection, coupling, addition, substitution, or elimination,
One or more groups R35, R36, R37, R37, And R38With the new radical R35, R36,
R37, And R38To a compound of general structure XXXV, if desired.
Convert to a salt or free it from the salt.
Certain representative compounds of general structure XXXV include:
2,4-dimethoxy-2'-hydroxychalcone
1- (2-hydroxyphenyl) -3- (4-methoxyphenyl) propane-
1,3-dione
1,4-dioxo-1,4-diphenylbut-2-ene
Is mentioned.
Yet another group of compounds useful in the present invention has the following formula:
Of
Where RaIs a non-interfering substituent;
n is an integer from 0 and 5;
L is a tethered linker; and
ArTwoIs substituted or unsubstituted phenyl or substituted or unsubstituted naphthyl
It is.
Particularly preferred compounds in this group are those of formulas IX, XIV and XX as shown below.
Is:
here:
R11And R12The groups independently:
H, hydroxy, C1-6Alkoxy, acetyloxy, and C1-12(Non)
Selected from substituted alkyl;
R13, R14, And R17The groups independently:
H, hydroxy, C1-6Linear or branched alkoxy, and acetyloxy
Selected from
R15Represents the group: hydroxy, (un) substituted C1-12Alkoxy, C1-12Alkyl, (
Selected from un) substituted alkenyl, and acetyloxy;
R16Represents the group: H, hydroxy, (un) substituted lower alkoxy, acetoxy, (non
) Selected from substituted alkyl, and (un) substituted alkenyl;
Where R11, R12Forms a 5- to 7-membered (un) substituted carbocyclic or heterocyclic ring
Gain;
Where R15, R16Represents a 5- to 7-membered (un) substituted carbocyclic or heterocyclic ring
May form;
X1Is carbonyl or CHTwoOne of the following:
And the dotted line can be a double bond,
Here, possible substituents of the group of substituents described above include lower alkyl, lower alkyl,
Lower alkoxyl, hydroxy, siloxy, halo, carboxyl, and aryl
Or salts thereof, with the following conditions:
X1Is carbonyl, and
R15Is hydroxy, and if R11, R12Or R13Only one of the
If it is droxy, R14, R16, And R17At least one of which is not H
Must be
Alternatively, R15Is alkoxy, and R11, R12, R13Are both H
If R17Cannot be H or hydroxy,
Alternatively, R15Is (un) substituted alkoxy, and R11, R12, And R13
Are both H only, or H and 1 or 2 alkoxy, and R17
Is H14Must be other than H, Me, or hydroxymethyl
Not;
Alternatively, R15Is hydroxy or alkoxy, and R11, R12,
R13Are both H only, or H and 1 or 2 alkoxy, or
H and only one or two alkyls, and R17Is C1-4If it is alkyl
, R14And R16At least one of must be other than H;
Alternatively, R15Is hydroxy and R11, R12, R13, R14,and
R16Are all H, then R17Should not be H or hydroxy,
Alternatively, R15Is isopropoxy and R11, R12, And R13Is
When only H or H and one or two hydroxys,14, R16,
R17At least one of must be other than H;
Alternatively, R15Is 1,5 di (lower) alkyl C5-10When it is alkyl, R11
, R12, R13, R14, R16, And R17At least one of must be other than H
Must.
Compounds of the general structure shown above are ketones of structure (X) shown below:Is reacted with an alkyl orthoformate in the presence of a base,
Reaction with ethyl oxalyl chloride in the presence of gin, followed by hydrolysis and
And decarboxylation method, or
A method of reacting with an alkyl formate in the presence of an alkali metal, or
Reacting with N, N-dialkylformamide in the presence of phosphorus oxychloride
The law, or
By reacting with cyanide in the presence of hydrogen halide,
Alternatively, 2-hydroxyisoflavanoid having the following general structure (XI) is dehydrated.
Depending on the process:
Or by subjecting a compound of the following general structure XII to catalytic hydrogenation:
Or the corresponding phenylacetate is
And then (PF6)TwoRh (EtCFiveMeFour) (C6H6) To reduce
A compound of general structure XIII obtained byBy processing
Where the group R11, R12, R13, R14, R15, R16, And R17Is defined above
Followed by deprotection, dehydrogenation, addition, substitution, or
By elimination, any one or more groups R11, R12, R13, R14, R15, R16, And
And R17To a new group R11, R12, R13, R14, R15, R16, And R17Convert to
Then, if desired, the compound of general structure IX is converted to a salt thereof or
From its salt.Example
1,3,5-Trihydroxybenzene is reacted with isopentynyl chloride.
And then catalytic hydrogenation to give product 2. Compound 2 is reacted with acid chloride 3
In response, ketone 4 is obtained. Ketone 4 is converted to ethyl oxane in pyridine at 0 ° C.
Treat with salyl chloride, ester (this is an aqueous solution containing sodium carbonate)
Hydrolysis in acetone to give acid 5). Heated in refluxing toluene
In this case, acid 5 undergoes decarboxylation to give compound 6, which is converted to 2,3-dichloromethane.
By treating with loro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone,
Obtain ravanoid 7.
Particular representative examples of compounds of general structure IX include:
Tectorigenin
Robustone
Robuston methyl ether
7,2 ', 4'-trihydroxyisoflavone
6,2 ', 3'-trihydroxy-7,4'-dimethoxyisoflavan
8,4'-dimethoxy-7-hydroxyisoflavone
The compound of XIV has the following structure:
Or a salt thereof,
here,
R18And R19The groups independently:
H, hydroxy, (un) substituted alkyl, (un) substituted alkoxy, CORtwenty oneMosquito
Ruboxy, carboalkoxy, ORtwenty twoBy lower chain alkyl or phenyl
Carbamoyl, acyloxy, halo, cyano, and optionally substituted at nitrogen
And azides.
R20Represents the group: H, hydroxy, halo, lower chain alkyl, acyloxy, and
Selected from siloxy;
Where Rtwenty oneIs a group: alkyl, alkenyl, alkynyl, aralkyl, (non
) Substituted phenyl, (un) substituted naphthyl, thienyl, furanyl and pyridyl
Selected from;
And Rtwenty twoIs C3-6Consists of a hydrocarbon moiety.
The compound of the general structure XIV is obtained by converting the ylide of the general structure XV to an acid chloride of the general structure XVI.
Or reacting with an acid anhydride of general structure XVII: Or an acid of general structure XVIII:
With polyphosphoric acid, trifluoroacetic anhydride, or a similar reagent.
What
Or chalcone of general structure XIX:
Is treated with any base, or treated with a base, followed by 2,3-
By treating with dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone.
Can be prepared,
Where the group R18, R19, R20Is as described above, followed by withdrawal as needed
Protection, coupling, addition, substitution, or elimination of any one or more groups R18,
R19, R20To a new group, R18, R19, R20And, if desired, general
The compound of formula XIV is converted to its salt or it is liberated from its salt.
Representative examples of compounds of general structure XIV are:
5,4'-dimethyl-7-acetylflavone
7-benzoyloxyflavanone
Apiin acetate.
Compounds of structure XX have the following formula:
Or a salt thereof,
here,
Rtwenty three, Rtwenty four, Rtwenty five, R26Is independently a group: H, hydroxy, (un) substituted alcohol
Xy, siloxy, (un) substituted alkyl, (un) substituted alkenyl, halo, carboxy
Selected from sil, and acyloxy, and wherein Rtwenty threeAnd Rtwenty fourAnd then
And likewise Rtwenty fiveAnd R26Is a 5- to 7-membered (un) substituted carbocyclic ring or heterocyclic
And a substituent on the optionally substituted group described above.
Is lower chain alkyl, lower chain alkoxy, hydroxy, siloxy, acyloxy
, Halo, benzoyl, carboxy, carboalkoxy, and lower chain alkyl,
Optionally substituted at nitrogen by phenyl, thienyl, furyl, or pyridinyl
It may include substituted carbamoyl.
Y1Is a group: O, -OCHTwoCHTwoO-, -OCHTwoCHTwoS-, -OCHTwoCHTwo
CHTwoO-, -SCHTwoCHTwoCHTwoS- and -SCHTwoCHTwoSelected from S-
,
XTwoIs a group: CHTwo, O, and S, with the following conditions:
Do:
X and Y are O and Rtwenty fourOr Rtwenty fiveAre both alkoxy
Or alkoxy and alkyl (in no particular order)twenty threeAnd R26Little
At least one must be other than H.
Compounds of general structure XX can be prepared by converting an amide of general structure XXI to sec-butyl in THF.
Reacting with lithium and tetramethylethylenediamine, followed by general
Prepared by adding a benzaldehyde of structure XXII and adding an acid
I can do it.
The resulting lactone of the general structure XXIII can be hydrogenated with a catalyst or activated in an acid.
Can be reduced by treatment with zinc, followed by removal with trifluoroacetic anhydride.
Hydrogenation or conversion of diaryls of the general structure XXIV to sulfuric acid, aluminum trichloride
Treat with sodium, trifluoroacetic anhydride, or similar agents:
Where Rtwenty three, Rtwenty four, Rtwenty five, R26Is as defined above, followed by
One if necessary, by deprotection, coupling, addition, substitution, or elimination
The above group Rtwenty three, Rtwenty four, Rtwenty five, R26To a new group Rtwenty three, Rtwenty four, Rtwenty five, R26Convert to
And, if desired, converting the compound of general structure XX to a salt thereof or converting it to a salt thereof.
Release from its salt.
Particular representative examples of compounds of general structure XX include 3-isopropoxyanthrone
No.
Another group useful in the invention is of the formula: Or a salt thereof, wherein:
XThreeIs NR27And XFourIs CR30And XFiveIs O and X6Is CR31Is
, X7Is O-Is;
Or XThreeIs NR30And XFourIs CR27Or N and XFiveIs NR31In
, X6Is CR28And X7Is O-Or S-Is;
Or XThreeIs NR27And XFourIs CR30And XFiveIs NR28And X6Is
CR31And X7Is O-Or S-Is;
Or XThreeIs NR27And XFourIs CR28Or N and XFiveIs NR30In
, X6Is CR29And X7Is NR32Is;
Or XThreeIs NR30And XFourIs CR27Or N and XFiveIs NR28In
, X6Is CR29And X7Is NR32Is;
Or XThreeIs NR27And XFourIs CR30And XFiveIs S and X6Is CR31
And X7Is NR32Is;
Or XThreeIs NR30And XFourIs CR27And XFiveIs S and X6Is CR28
And X7Is NR32Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR30And XFiveIs NR27And X6Is CR31
And X7Is O-Or S-Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR30And XFiveIs NR27And X6Is CR28
And X7Is NR32Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR27And XFiveIs NR30And X6Is CR28
And X7Is NR32Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR30And XFiveIs S and X6Is CR27so
Yes, X7Is NR32Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR30And XFiveIs S and X6Is CR31so
Yes, X7Is O-Is;
Or XThreeIs NR30And XFourIs CR27Or N and XFiveIs NR31In
, X6Is N and X7Is O-Or S-Is;
Or XThreeIs NR27And XFourIs CR30And XFiveIs NR28And XFour
Is N and X7Is NR32Or CZTwoZThreeIs;
Or XThreeIs NR27And XFourIs CR28Or N and XFiveIs NR30In
, XFourIs N and X7Is NR32Or CZTwoZThreeIs;
Or XThreeIs NR30And XFourIs N and XFiveIs S and X6Is CR31so
Yes, X7Is O-Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR27And XFiveIs NR30And X6Is N
Yes, X7Is NR32Is;
Or XThreeIs S and XFourIs CR30And XFiveIs NR27And X6Is N
Yes, X7Is NR32Is;
Or XThreeIs O or S, XFourIs N and XFiveIs NR30And X6Is
N and X7Is NR32Is;
here,
R27, R28, And R29Is independently linear or branched lower alkyl
;
R30And R31Is independently a group: hydrogen, straight or branched (un) substituted alkyl
And (un) substituted aromatic systems, wherein the substituents may include:
Halogen, linear or branched lower alkyl, alkenyl, 6-membered aromatic, cyclic alkyl
Alkynyl, hydroxy optionally substituted by a killed or cyclic alkenyl ring
, Linear or branched alkoxyl, benzoyl, carboalkoxy, lower
Carbamoyl optionally substituted at the nitrogen by alkyl or phenyl,
Or carboxy;
R32Is a group: Ar, COAr, COR33Where Ar is 6 members
A (un) substituted aromatic ring wherein the substituents on this ring may include:
Halogen, linear or branched lower alkyl, alkenyl, optionally 6-membered aromatic,
Alkynyl, hydroxy substituted by cyclic alkyl or cyclic alkenyl ring
Sil, straight or branched chain alkoxyl, benzoyl, carboalkoxy, lower chain
Carbamoyl optionally substituted at the nitrogen by alkyl or phenyl,
Or carboxy;
R33Is selected from the group: hydrogen, and straight or branched chain alkyl;
ZTwoAnd ZThreeIndependently represent the groups: CN and COTwoR34Selected from;
R34Is the group: hydrogen, linear or branched alkyl, and (un) substituted aromatic
Selected from
The compound of general structure XXV is a compound of general structure XXVI:
(Where X8Is NR30Or S and X9Is CR30Or N and XTenIs
NR30Or S and ZFourIs COTwoH, COTwoR30Or CN) is an acid salt
By treating with a compound or anhydride,
Alternatively, a compound of general structure XXVII:
(Where X11Is NR30Or S and X12Is N or CR30And X13Is
Halogen, SMe, or OEt) with an amine, sulfur, or enolate
Depending on the step of reacting,
Alternatively, a compound of general structure XXVIII: (Where X15Is O or S) isocyanate, isothiocyanate,
Or by reacting with carbon disulfide,
Or a compound of general structure XXIX:
By reacting with sodium hydroxide,
Or a compound of general structure XXX:
With alkyl tosylate, aryl tosylate or alkyl halide
Depending on the process
Alternatively, a compound of general structure XXXI:
With aryl diisocyanide, phosgene, thiophosgene, or 3,3-bis
By reacting with (methylthio) acrylonitrile,
Or a compound of general structure XXXII:
(Where X16Is O, S, or NH) in the presence of acid chloride
Reaction with ethoxide or HCl or with HCl in the presence of acid anhydride
Depending on the process,
Or a compound of general structure XXXIII:
(Where X17Reacts NH or S) with acid chlorides, acid anhydrides or HONO
Depending on the process
Or a compound of general structure XXXIV:
To Cu (acac)TwoAnd reacting with
Where Rtwenty two, R28, R29, R30, R31, R32, R33, And R34Is determined above
As defined, followed by deprotection, coupling, addition, substitution,
Or one or more groups R by eliminationtwenty two, R28, R29, R30, R31, R32
, R33, And R34To a new group Rtwenty two, R28, R29, R30, R31, R32, R33,
And R34And, if desired, converting the compound of general structure XXV to a salt thereof.
Or liberate it from its salt.
Particular representative examples of compounds of general structure XXV include:
3- (4-chlorophenyl) -1,2,3,4-oxatriazolium-5-
(4-chlorophenyl) aminide,
1,3-di (4-methylphenyl) -1,2,3,4-tetrazolium-5
Oxide.
The following examples are intended to illustrate, but not limit, the invention.
Example 1
Compound 59-0008 was prepared according to McDonald, W.S. Chem Comm (1969) 392-393, Irving, H.N.
Synthesized according to the procedure of N.H. et al., Anal Chim Acta (1970) 49: 261-266. Briefly
Then, 10.0 g of dithizone was placed in 100 ml of Et0H and 50 ml of AcOH and heated under reflux for 18 hours.
After cooling, it was first diluted with 100 ml of water, followed by addition of 50 ml of 1N NaOH. Followed
It was further neutralized by adding 6N NaOH to a pH of 5.0. continue,
The deep purple mixture was concentrated on a rotor vapor to remove organics. Once liquid
When the purple color had completely disappeared, it was filtered to collect a dark precipitate. Hula
Flash chromatography (4.5 × 25.7 cm, EtAc / Hep (1: 4), Rf0.22)
And then recrystallized from EtOH to give 2.15 g of deep purple crystals (mp = 184-185 ° C.)
Yield 25%).
Example 2 High throughput screening
United States filed June 2, 1995 and incorporated herein by reference.
Thousands of compounds were tested in the assay system described in 08 / 458.434. Standard positive
The active control is a compound 59-0008 of the present invention of the following formula (also described as OS8):
there were. : More specifically, 2T3-BMP-2-LUC cells (stably transformed (see above)
Ghosh-Choudhury et al., Endocrinology (1996) 137: 331-39)) was used.
Cells were treated with α-MEM, 1% penicillin / streptomycin, and 1% glutamine (
Culture using 10% FCS with "plate medium") and split 1: 5 once a week
Cracked. For the assay, cells were resuspended in plate medium containing 4% FCS and
5 × 10 on microtiter plateThreeConcentration of cells (in 50 μl) / well
Plate at 5 ° C and 5% COTwoAnd incubated at 37 ° C for 24 hours. Up
To begin the assay, add 50 μl of test compound or control in DMSO
A 2 × concentration was added to the wells, resulting in a final volume of 100 μl. Final serum concentration
Degree
2% FCS and final DMSO concentration was 1%. Compound 59-0008 (10 μM)
Was used as a positive control.
Treated cells at 37 ° C for 24 hours, 5% COTwoIncubated in. Then the medium
Removed and cells were rinsed three times with PBS. After removing excess PBS, 25 μl of 1 × fine
Vesicle culture lysis reagent (Promega # E153A) is added to each well and at least 10 minutes
Incubated. If necessary, plates / samples can be frozen at this point.
You. Add 50 μl luciferase substrate (Promega # E152A; 10 ml Promega Lu
Add 7mg Promega luciferase assay substrate) to the ciferase assay buffer.
I got it. Fluorescence was measured in a 96-well automated fluorimeter and the fluorescence was
Picogram of luciferase activity per microliter or microgram of protein
It was shown as picogram of luciferase activity per mouse.
In this assay, compound 59-0008 (3-phenylazo-1H-4,1,2-benzo-
Thiadiazine (3-phenylazo-1H-4,1,2-benzothiadiazine) is shown in FIG.
Such a pattern of reactivity was shown. Activity against compound 59-0008 is approximately 3-10 μM
At the concentration (more specifically at 3 μM), and therefore approximately 175 light emitting units (l
ight emission unit). Therefore, other test compounds may be used at various concentrations.
And these results were compared to the results obtained for 59-0008 at 10 μM (this
Was normalized to 100). For example, in FIG. 2 and FIG.
[0008] Any test compound that showed higher activity produced a value of 100 or more.
As shown in FIGS. 2 (39) and FIG. 3 (10), some compounds are particularly effective.
It was found to be fruitful.
Example 3 In vivo calvarial bone growth data
Compound 59-0008 was prepared as described previously (“Compound on mouse calvarial bone growth”
In vivo assay of the effect of, see above). Vehicle
Compound 59-0008 quadruples the enhancement of new calvarial bone width compared to control
Induced.Example 4 Chondrogenic activity
Compound 59-008, compound 59-0102, compound 50-0197, the effect of recombinant human BMP-2
In comparison, the effect on chondrocyte differentiation was assayed. In short,
TMC-23, a mouse chondrogenic cell type, was converted to SV-40 large T-antigen.
Mouse (Ghosh-Cho) containing the BMP-2 gene regulatory region
udhury et al., Endocrinology 137: 331-39, 1996).
It was isolated from bone cartilage and further cloned. These cells in DMEM / 10% FCS
Cultured, and these cells show expression of the T antigen, and are also confluent
Aggrecan (toluidine blue staining at pH 1.0) by 7 days after
And the production of type II collagen (immunostaining).
For measurement of alkaline phosphatase (ALP) activity, LF Bonewald et al., J Biol.
Chem (1992) 267: 8943-49. Briefly, TMC-23 cells are
4 × 10 in a 96-well microtiter plate (in DMEM containing 10% FCS)Threecell
/ Well. Two days after plating, the cells are confluent and
Medium with fresh medium (10% FCS and different concentrations of compound or recombinant BMP-2
). After an additional 2 or 5 days of incubation, plate
Rinse twice with S, then add lysis solution (0.05% TrionX-100) (100 μl / well)
Le). The cells are subjected to three freeze-thaw cycles (-70 ° C (30 minutes) followed by 37 ° C (with no shaking).
30 minutes)). 20 μl of cell lysate was added to 80 μl of 50 mM p-nitrophen
1.5 M 2-amino-2-methyl-propanol buffer with nil phosphate (pH 1
0.3) (Sigma ALP kit, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO)
. The reaction was stopped by adding 100 μl of 0.5 M NaOH. Spectral absorbance at 405nm
Is compared with the standard absorbance of p-nitrophenol to evaluate the ALP activity in the sample
did. Determine the protein content of the cell lysate using the Bio-Rad Protein Assay Kit (
Bio-Rad, Hercules, CA). Specific activity is determined by these two parameters.
Calculated using data.
On the second day, compound 59-0008 (10-9M), compound 59-0102 (10-7M), and the compound
59-0197 (10-9M) compared ALP levels with vehicle control
about
3, 2, and 2.5 fold increase. At 100, 50, or 10 ng / ml, recombinant BMP2
Approximately 10, 4, or 1.5 times the ALP level, respectively, compared to vehicle control
Was induced.
From the foregoing, it has been described that certain embodiments of the present invention have been described herein for purposes of illustration.
Various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
Is recognized. Accordingly, the invention is not limited except as by the appended claims.
Absent.
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
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Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
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C,LK,LR,LT,LV,MD,MG,MK,MN
,MX,NO,NZ,PL,RO,SG,SI,SK,
TR,TT,UA,UZ,VN
(71)出願人 ボード オブ リージェンツ,ザ ユニバ
ーシティ オブ テキサス システム
アメリカ合衆国 テキサス 78701,オー
スティン,ウエスト 7ティーエイチ ス
トリート 201
(72)発明者 ペトリイ,チャールズ
アメリカ合衆国 ワシントン 98072,ウ
ッディンビル,エヌ.イー.196ティーエ
イチ プレイス 18459
(72)発明者 オルメ,マーク ダブリュー.
アメリカ合衆国 ワシントン 98117,シ
アトル,エヌ.ダブリュー.98ティーエイ
チ ストリート 636
(72)発明者 ベインドゥル,ナンド
アメリカ合衆国 ワシントン 98026,エ
ドモンズ,57ティーエイチ プレイス ウ
エスト 13919
(72)発明者 ロビンス,カーク ジー.
アメリカ合衆国 ワシントン 98055,レ
ントン,グラント アベニュー サウス
ナンバーワイ−304 1200
(72)発明者 ハリス,スコット エム.
アメリカ合衆国 ワシントン 98815,シ
アトル,31エスティー アベニュー エ
ヌ.イー.6825
(72)発明者 コントイアンニ,マリア
アメリカ合衆国 ワシントン 98109,シ
アトル,ヘイズ ストリート ナンバー
504 769
(72)発明者 ヒューレイ,ロウレンス エイチ.
アメリカ合衆国 テキサス 78731,オー
スティン,ノースウェスト プレイス
5915
(72)発明者 カーウィン,シーン エム.
アメリカ合衆国 テキサス 78681,ラウ
ンド ロック,アイビー コート 703
(72)発明者 マンディ,グレゴリー アール.
アメリカ合衆国 テキサス 78230,サン
アントニオ,モーガンズ クリーク
3719────────────────────────────────────────────────── ───
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SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, S
Z, UG), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD
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GE, HU, IL, IS, JP, KG, KP, KR, L
C, LK, LR, LT, LV, MD, MG, MK, MN
, MX, NO, NZ, PL, RO, SG, SI, SK,
TR, TT, UA, UZ, VN
(71) Applicant Board of Regents, The Univer
City of Texas System
United States Texas 78701, Oh
Stin, West 7 T
Treat 201
(72) Inventor Petri, Charles
United States Washington 98072, C
Woodinville, N. E. 196 tiers
Ichi Place 18459
(72) Inventor Olme, Mark W.
United States Washington 98117,
Attle, N. Wu. 98 Tea
Chi Street 636
(72) Inventor Baindur, Nando
United States Washington 98026, D
Domon's, 57 Tea H Place
Est 13919
(72) Inventors Robbins, Kirksey.
United States Washington 98055, Les
Ngong, Grant Avenue South
Number Y-304 1200
(72) Inventors Harris, Scott M.
United States Washington 98815,
Attle, 31 Estee Avenue
Nu. E. 6825
(72) Inventor Contoianni, Maria
United States Washington 98109,
Attle, Hays Street Number
504 769
(72) Inventor Huley, Lawrence H.
United States Texas 78731, Oh
Stin, Northwest Place
5915
(72) Inventor Curwin, Scene M.
United States Texas 78681, Lau
Ndlock, Ivy Court 703
(72) Inventor Mandy, Gregory Earl.
United States Texas 78230, Sun
Antonio, Morgan's Creek
3719