종양 억제 활성을 갖는 캄토테신의 7-이미노 유도체 document_id A220623012275

캄토테신은 나이사세아에(Nyssaceae) 과에 속하는, 중국 원산의 식물인 캄토테카 아큐미나타(Camptotheca acuminata) 나무에서 처음으로 월(Wall) 등(J. Am. Chem. Soc., 88, 3888-3890(1966))에 의해 단리된 알칼로이드이다. 상기 분자는 세포독성에 필수적인 E 고리에 락톤을 갖는 펜타사이클릭 구조로 이루어진다. 상기 약물은 특히 결장 종양, 다른 충실성 종양 및 백혈병에 대해 광범위한 종양 억제 활성을 나타내었으며, 최초의 임상 시험은 70년대 초에 수행되었다. 캄토테신(하기에서 간단히 CPT로 약기함)은 낮은 수 용해도를 가지며, 임상 시험을 준비하기 위해서 국립 암 연구소(NCI)는 수용성인 나트륨 염(NSC100880)을 제조하였다. I 기 및 II 기의 임상 시험은 상기 화합물에 의해 나타난 높은 독성(출혈 방광염, 위장 독성, 예를 들어 오심, 구토, 설사, 및 골수 억제, 특히 백혈구 감소증 및 저혈소판증)으로 인해 완료되지 못했다. 어쨌든, 나트륨 염은 pH 7.4에서 불활성 형태(개방 고리)가 락톤-활성 형태(폐쇄된 고리)(pH003c#4.0에서 우세함)보다 우위에 있기 때문에 CPT보다 낮은 활성을 나타내었다. 후속적으로, 다수의 CPT 동족체들이 보다 낮은 독성과 보다 높은 수 용해도를 갖는 화합물을 수득하기 위해 합성되었다. 2 개의 약물, 즉 업존(Upjohn) 사의 캄토사(Camptosar)(등록상표)라는 상표명의 이리노테칸(CPT-11)과, 스미스 클라인 앤드 비캄(Smith Kline 0026# Beecham) 사의 힘캠타민(Hymcamptamin)(등록상표)이라는 상표명의 토포테칸이 시판되고 있다. 다른 유도체들, 예를 들어 NSC-603071(9-아미노-캄토테신), 9-NC 또는 9-니트로캄토테신, 9-아미노캄토테신으로 전환된 경구 전구 약물, GG-211(GI 147211) 및 DX-8591f(상기는 수용성이다)가 II 기의 상이한 임상 개발 단계 중에 있다. 지금까지 확인된 모든 유도체들은 세포독성에 필수적인 5 개의 고리를 갖는 모 구조를 함유한다. 예를 들어 상기 언급한 약물들의 경우에서와 같이, 첫 번째 고리에 대한 변경은 수 용해도를 증가시키고 상기 약물의 보다 높은 허용성을 허용하는 것으로 입증되었다. 수용성 이리노테칸은 다수의 충실성 종양 및 복수증(결장-직장, 피부, 위, 유방, 소 및 비-소 세포 폐, 경부 및 난소 암 및 비-호지킨 림프종)의 치료에 사용이 승인되었다. 더욱이, 이리노테칸은 토포테칸, 빈크리스틴 또는 멜팔란에 내성인 충실성 종양에서 활성을 나타내었으며 MDR-1 세포가 상기 약물에 최저로 내성을 나타내었다. 상기 활성 대사산물은 카복시에스테라제의 작용에 의해 생산되는 10-하이드록시유도체(SN-38)로서 확인되었다. CPT-11은 상이한 투여 경로, 예를 들어 복강 내, 정맥 내, 경구를 사용하여 양호한 활성을 나타내었다(Costin, D., Potmhexyl, M., Advances in Pharmacol., 29B, 51-72, 1994). CPT-11은 또한 시스플라틴 또는 에토포시드와 함께 투여되어, DNA 보수를 방해하는 능력 덕분에 상승 효과를 나타내었다. 그러나, 또한 이 경우에 3 및 4 등급 백혈구감소증 및 설사가 발생하였다(Sinha, B.K.,(1995), Topoisomerase inhibitors. Drugs, 49, 11-19, 1995). 토포테칸은 상당한 경구 생체 이용률을 갖는다. 경구 투여가, 일시적인 카테터를 사용할 필요 없이, 상기 약물의 연장된 실현에 도달하는데 편리한 것으로 입증되었다(Rothenberg, M.L., Annals of Oncology, 8, 837-855, 1997). 또한 상기 수용성 CPT 동족체는 상이한 투여 경로, 복강 내, 정맥 내, 피하, 경구에 의해 상이한 유형의 종양에 대해 활성을 나타내었다. 보다 유망한 결과가 토포테칸 하이드로클로라이드의 5 일 간의 정맥 내 주입에 의해, 소 및 비-소 세포 폐, 난소, 유방, 위, 간, 전립선, 연 조직 육종, 두 경부, 식도, 내성 결장-직장, 다형성 아교모세포종, 만성 및 급성 골수세포성 백혈병 등의 상이한 종양들에서 얻어졌다. 그러나, 또한 이 경우에 심각한 부작용들, 예를 들어 호중성 백혈구 감소증 및 저혈소판증이 발생한 반면, 위장 독성, 예를 들어오심, 구토 및 설사는 보다 순하였다. 상기 약물의 주요 전환 및 제거 경로는 락톤 가수분해 및 뇨 분비를 포함하는 것으로 나타났다: 실제로, 락톤 형태는 주입 후 30 분 째에 개방 고리로 50% 가수분해된다. 토포테칸은 주입 후 10 분 째에 혈액 뇌 차단층을 횡단한다(혈장에 대해 뇌척수액 중에 30%). 대조적으로, 캄토테신은 추정 상 그의 단백질과의 결합으로 인해 혈액 뇌 차단층을 상당한 정도로 횡단하지 못한다. 9-아미노캄토테신의 임상 개발은 그의 부족한 수 용해도에 의해 제한되었다. 최근에, II 기 임상 시험에 참가가 가능해진 콜로이드 분산액이 제조되었다. 연장된 실현(72 시간 내지 21 일)은 그의 짧은 반감기로 인해 종양 억제 활성을 나타내는데 필수적인 것으로 나타났다(Dahut, et al., 1994). 치료되지 않은 결장-직장, 및 유방 암 및 내성 림프종을 앓고 있는 환자에서 반응이 인지되었다. Pgp-양성 종양에 대해 입증된 상기 활성은 내성 MDR-1 세포에 대한 교차-내성의 결여를 암시하였다. 다시 한번, 골수 및 위장 독성이 관찰되었다. 루르토테칸은 생체 외에서 토포테칸에 필적할만한 활성을 갖는, 가장 수용성인 동족체이다. 2 가지 섭생, 즉 매 3 주마다 5 일 동안 하루에 30 분 주입 섭생과, 매 3 주마다 1 회 72-시간 주입 섭생이 채택되었다. 목, 난소, 유방, 간 종양을 앓고 있는 환자에서 반응이 관찰되었다. 이 경우에도 또한 혈액 독성이 검출되었다. 상기 분자는 하기와 같다: 9-니트로캄토테신은 투여 후 9-아미노캄토테신으로 신속하게 전환되는 경구 전구약물이다. 췌장, 난소 및 유방암을 앓고 있는 환자에서 반응이 관찰되었다. 종양 세포의 대 부분이 국소이성화효소 I 억제제에 매우 민감함에도 불구하고, 높은 효소 수준으로 인해, 일부 종양 주들은 내성으로 된다. 이는 MDR1 및 MRP(다중 약물 내성 관련된 단백질) 유전자 및 각각 이들의 산물인 P(Pgp) 당단백질 및 MRP 단백질(이들에 대해 토포테칸 또는 CPT-11은 그다지 양호한 기질은 아니다)의 과 발현이기보다는 다른 기전에 기인한다(Kawato, Y., et al., J. Pharm. Pharmacol., 45, 444-448(1993)). 실제로, 일부 내성 종양 세포들이 국소이성화효소 I의 변이체 형태를 함유하는 것으로 관찰되었으며, 따라서 상기 국소이성화효소 I-DNA 복합체의 형성이 손상되거나 또는 일부 세포들은 활성 대사산물 SN-38에서 CPT-11의 전환에 필요한 카복실에스테라제 활성이 없으며 따라서 상기 약물에 대해 내성이다(Rothenberg, 1997, 본 설명 중에). 종양 요법에 사용되는 약물 중에서, 국소이성화효소 I 효소의 억제제에 대한 관심은 하기의 고려사항들에 있다고 생각된다: a) 포함되는 통상적인 약물인 국소이성화효소 II 억제제에 대해 천연적으로 내성인 종양에 대한 효능; b) 국소이성화효소 I 효소의 수준이 상기 주기의 모든 단계에서 상승된 채로 유지되는 것; c) 다수의 종양들이 높은 수준의 표적 효소를 발현하는 것; d) 다중약물 내성의 현상에 관여하는 단백질들(Pgp 또는 MRP)에 의한 인식의 결여 및 글루타치온-의존 시스템(글루타치온 퍼옥시다제 및 글루타치온 S-트랜스퍼라제)에 관련된 효소-매개된 대사의 해독의 부재(Gerrits, CJH., et al., Brit. J. Cancer, 76, 952-962). 일단 국소이성화효소 I 억제제의 잠재적인 임상적 이점들이 고려되면, 본 발명의 연구는, 광범위한 종양에 대해 분석된 종양 억제 활성과 약물 내성의 불충분한 유발 모두의 면에서, 시판 중이거나 또는 임상적 단계에 있는 약물들에 의해 입증된 것에 대해 보다 낮은 독성을 갖는 국소이성화효소 I 억제제를 식별하는 것을 목표로 한다. 캄토테신 동족체의 상대적인 효능을 측정하는 인자들에는 a) 국소이성화효소 I 억제의 고유 활성; b) 약물 평균 수명; c) 혈장 단백질들과의 상호작용; d) 순환하는 활성 형태(락톤)와 비 활성 형태(카복실레이트) 간의 비율; e) 당단백질 P 또는 MRP에 의해 매개되는 세포 유출에 대한 약물 감도; f) 국소이성화효소 I과의 결합 안정성이 있다(Rothenberg, 1997, 본 설명 중에). 이리노테칸 및 다른 캄토테신 유도체들의 주요 부작용들 중에서, 골수억제 및 위장 독성, 예를 들어 설사 및 구토가 관찰되었다. 설사는 초기에 또는 말기에 개시될 수 있으며 용량-제한 인자일 수 있다. 구토 및 말기 설사는 다수의 종양 억제 약물들에 의해 유발되는 반면, 주입 중에 또는 주입 직후에 발생하는 초기 설사는 이리노테칸 및 일부 캄토테신 유도체들에 거의 특이적이다. 독성 효과는 주로 장 관에서 발생한다. 설사를 감소시키기 위해서, CPT-11을 일부 임상 시험에서 mu-아편양 제제 장 수용체의 작용물질인 합성 아편양제제 로페르아미드(Abigerges, 1994; Abigerges, 1995), 및 엔케팔리나제(아세토르판)의 억제제, 또는 5-HT3 수용체의 길항물질인 온단세트론, 또는 H1 수용체의 길항물질인 디페니드라민과 함께 투여하였다. 지금까지, 종양 억제 약물로서 캄토테신 유도체의 사용과 관련된 문제점들을 하기 항목으로 요약할 수 있다: -캄토테신(CPT), 및 다수의 그의 활성 유도체들은 낮은 수 용해도를 갖는다; -후속 유도체들은 위장 및 골수 수준에서 심각한 부작용을 갖는다; -일부 종양 주들이 국소이성화효소 I 억제제에 대해 내성을 나타내었다; -보다 양호한 치료 지수가 꾸준히 추구되고 있다. 특허 출원 WO 97/31003에는 7, 9 및 10 번 위치가 치환된 캄토테신의 유도체들이 개시되어 있다. 7 번 위치는 하기의 치환들을 제공한다: -CN, -CH(CN)-R4, -CH=C(CN)-R4, -CH2-CH=C(CN)-R4, -C(=NOH)-NH2, -CH=C(NO2)-R4, -CH(CN)-R5, -CH(CH2NO2)-R5, 5-테트라졸릴, 2-(4,5-디하이드록사졸릴), 1,2,4-옥사디아졸리딘-3-일-5-온(여기에서 R4는 수소, 탄소수 1 내지 6의 선형 또는 분지된 알킬, 니트릴, 카복시알콕시이다). 이들 가능한 화합물들 중에서, WO 97/31003은 9 및 10 번 위치는 치환되지 않고, 7 번 위치에 -CN 및 -CH=C(CN)2 그룹을 갖는 캄토테신 유도체만을 유일하게 개시하고 있다. 이들 화합물 중에서, 가장 좋은 것은 비-소 세포 폐 암종(비-SCLC, H-460)에 대해 세포독성 활성을 갖는 7-니트릴(R4=-CN)(이후부터 CPT 83이라 명명함)인 것으로 나타났다. 상기 종양 주는 세포독성 요법에 대해 본질적으로 내성이며 상기 표적 효소의 과 발현에도 불구하고 국소이성화효소 I 억제제에 대해서 단지 보통으로 반응성이다. CPT 83은 대조 화합물로서 취한 토포테칸보다 더 활성이며, 대체로 허용성의 면에서조차도 보다 양호한 약물학 프로파일을 제공하며, 이어서 보다 양호한 치료 지수를 제공한다. CPT 83은 7-하이드록시메틸캄토테신의 캄토테신 7-알데히드로의 산화를 포함하는 합성 경로를 통해 제조되며, 상기 7-알데히드는 옥심으로 전환되고 최종적으로 니트릴로 전환된다. 상기 출발 화합물 및 중간체들은 문헌[Sawada et al., Chem. Pharm. Bull., 39, (10), 2574(1991)]에 개시되어 있다. 상기 논문은 1981년의 우선권을 가진 특허 계열, 예를 들어 1982년 공개된 유럽 특허 출원 EP 0 056 692를 참고로 한다. 이들 공보에는 특히 캄토테신 7-알데히드 화합물 및 그의 옥심이 개시되어 있다. 이들 유도체의 유용성은 7-하이드록시메틸캄토테신으로부터 출발하여 낮은 독성을 갖는 종양 억제 활성 화합물을 제공하는 것이다. 문헌[Chem. Pharm. Bull., 39, (10) 2574(1991)]에 공개된 논문에서, 저자들은 캄토테신에 대해 상기 언급한 특허 출원에서는 예견되지 않았던 7-알킬 및 7-아실옥시메틸 유도체가 쥐 백혈병 주 L1210에 대해 보다 활성인 화합물인 반면, 높은 극성 특징을 갖는 7-치환된 화합물, 예를 들어 히드라존 및 옥심-CH(=NOH)에서는, 항상 캄토테신에 대해 보다 낮은 활성이 관찰되었음을 설명한다. EP 1 044 977에는 7 번 위치에 O-치환된 옥심을 갖는 캄토테신 유도체가 개시되어 있다. 일반적인 화학식은 7 번 위치에 엔아민 그룹을 갖는 캄토테신 유도체를 또한 포함한다. 이와 관련하여, 주요 교시는 옥심 유도체의 종양 억제 활성에 관한 것인 반면, 이민은 단지 몇 개의 합성 제조 실시예에서만 제공되어 있으며, 약물학적 데이터는 제공되어 있지 않다. 상기 언급한 특허의 발명자들의 후속 연구는 옥심 유도체, 특히 지마테칸(Gimatecan)이란 이름으로 현재 임상 시험 중인 3 급 부톡시 유도체에 집중하였다. 이민은 단지 옥심에 대한 대안으로 고려되었으며, 최초의 약물학적 분석은 상기 부류의 추가적인 개발을 단념시켰다. 발명의 요약 놀랍게도 본 발명에 이르러 7 번 위치에 방향족 엔아미노 그룹을 갖는 캄토테신이 종양 억제 활성을 가짐을 발견하였다. 상기 화합물은 보다 양호한 치료 지수를 갖는다. 따라서, 본 발명의 목적은 하기 화학식 I의 화합물, 그의 N1-옥사이드, 그의 단일 이성질체, 특히 -C(R5)=N-R4 그룹의 신(syn) 및 안티(anti) 이성질체, 그의 가능한 거울상 이성질체, 부분 입체 이성질체 및 관련 혼합물, 그의 약학적으로 허용 가능한 염 및 활성 대사산물이다: 상기 식에서, R1은 -C(R5)=N-R4 그룹이고, 여기에서 R4는 할로겐, 하이드록시, 케토, C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, 페닐, 시아노, 니트로, -NR6R7(이때 R6 및 R7은 동일하거나 상이하게 수소, (C1-C8) 선형 또는 분지된 알킬이다); -S-S-(2-아미노페닐), -S-S-(4-아미노페닐), -S-(4-아미노페닐), -SCH3 및 -CH2ON=C(CH3)2로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 그룹에 의해 임의로 치환된 페닐 그룹이고; R5는 수소, C1-C8 선형 또는 분지된 알킬, C1-C8 선형 또는 분지된 알케닐, C3-C10 사이클로알킬, (C3-C10) 사이클로알킬-(C1-C8) 선형 또는 분지된 알킬, C6-C14 아릴, (C6-C14) 아릴-(C1-C8) 선형 또는 분지된 알킬이고; R2 및 R3은 동일하거나 상이하게 수소, 하이드록시, C1-C8 선형 또는 분지된 알콕시이다. 본 발명은 약제, 특히 종양의 치료에 유용한 약제를 위한 유효 성분으로서 상기 언급한 화학식 I 화합물의 용도를 포함한다. 본 발명의 추가의 목적은 또한 바이러스 감염의 치료에 유용한 약제를 위한 유효 성분으로서 화학식 I 화합물의 용도이다. 본 발명의 또 다른 목적은 또한 열대 열원충 억제 활성을 갖는 약제를 위한 유효 성분으로서 화학식 I 화합물의 용도이다. 본 발명은 유효 성분으로서 화학식 I의 화합물을 약학적으로 허용 가능한 비히클 및 부형제와의 혼합물로 함유하는 약학 조성물을 포함한다. 본 발명은 또한 화학식 I의 화합물 및 관련된 주요 중간체들의 제조 방법을 포함한다.