JPH08510244A - 新規デオキシガラクトノジリマイシン誘導体 - Google Patents

新規デオキシガラクトノジリマイシン誘導体

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Abstract

(57)【要約】 アルキルは3〜6個の炭素原子を含有する新規なデオキシガラクトノジリマイシンのN−アルキル誘導体が提供される。これらの新規化合物は糖脂質合成の選択的阻害に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 新規デオキシガラクトノジリマイシン誘導体 関連出願の引照 本出願は,1993年5月13日に出願された係属中の出願一連番号第08/061,645号 の一部継続出願である。 発明の背景 本発明は,アルキル基が3〜6個の炭素原子を含有するデオキシガラクトノジ リマイシン(DGJ)の新規なN−アルキル誘導体に関する。これらの新規化合 物は糖脂質合成の選択的阻害に有用である。 1993年5月13日に出願された本出願人の係属中の出願,一連番号第08/061,645 号には,デオキシノジリマイシン(DNJ)においてアルキル基に2〜8個の炭 素原子を有するN−アルキル誘導体が糖脂質合成の有効な阻害剤として開示され ている。DNJのこれらの誘導体はまた,以前からN−連結オリゴ糖プロセッシ ング酵素,α−グルコシダーゼIおよびIIの阻害剤であることが知られていた。 Saunierら,J.Biol.Chem.257,14155-14166(1982);Elbeinら,Ann.Rev.Bioche m.56 ,497-534(1987)。グルコース類縁体として,それらはまた,グルコシルト ランスフェラーゼを阻害する可能性を有する。Newburnら,Arch.Oral.Biol.28, 516-536(1983);Wangら,Tetrahedron Lett.34,403-406(1993)。グルコシ ダーゼに対するそれらの阻害活性は,抗高血糖剤および抗ウイルス剤としてのこ れらの化合物の開発を導いてきた。たとえばPCT国際出願第WO87/03903号, 米国特許第4,065,562号,第4,182,767号,第4,533,668号,第4,639,436号,第4, 849,430号,第5,011,829号および第5,030,638号参照。 発明の簡単な説明 本発明によれば,アルキルが3〜6個の炭素原子,好ましくは4〜6個の炭素 原子を含有するデオキシガラクトノジリマイシン(DGJ)の新規なN−アルキ ル誘導体が提供される。これらの新規な化合物は糖脂質合成を選択的に阻害する ために有用である。非アルキル化DGJならびにDGJのN−メチルおよびN− エチル誘導体はそれぞれ,このような阻害に関して不活性であることが見出され たので,上記阻害活性にはN−アルキル鎖の長さが重要であることがわかってい る。DGJのN−プロピル誘導体は,わずかに活性であった。すなわち,最低3 個の炭素原子のアルキル鎖長が効果に必須であることが明らかにされている。例 証により,糖脂質を産生することができる細胞内での糖脂質の生合成は,細胞を これらの任意の新規化合物の糖脂質阻害有効量で処置することによって選択的に 阻害できる。 DGJの活性なN−アルキル誘導体は,以前に報告されたDNJのN−アルキ ル誘導体とは異なり,それらはN−連結オリゴ糖またはリソソームのグルコセレ ブロシダーゼのいずれの成熟に影響することもなく,糖脂質の生合成を選択的に 阻害するので極めて有利である。たとえば,N−ブチルDNJとは異なり,本発 明のN−ブチルDGJは驚くべきことに,プロセッシングα−グルコシダーゼI およびIIまたはリソソームのβ−グルコセレブロシダーゼを阻害しない。同様に ,デオキシガラクトノジリマイシンを用いて以前に報告された実験的な証明とし ては,N−アルキル化(N−ヘプチルデオキシガラクトノジリマイシン)がある 種のβ−グルコシダーゼに対するアフィニティーをわずかに増大させるとの指摘 があるのみである[Legler & Pohl,Carb.Res.155,119(1986)]。アルキル が3〜6個の炭素原子を含む新規なN−アルキル化デオキシガラクトノジリマイ シン類縁体のここに記載される阻害効果は,類似のイミノ糖化合物の相当する活 性からは予期し得ないものであった。 本発明のさらに他の独自性は,典型例のDGJのN−ブチルおよびN−ヘキシ ル誘導体は糖脂質の生合成を完全に防止するのに対し,マンノース,フコースお よびN−アセチルグルコサミンのN−ブチル誘導体は,糖脂質の生合成には全く 影響しないとの所見にも見られる。 これらの化合物の糖脂質の生合成に対する阻害作用は,本明細書では,骨髄腫 細胞系HL−60およびリンパ球細胞系H9において例示する。これらはよく知ら れ,広く配付されていて容易に入手可能なヒト細胞系である。たとえばHL−60 は,Collinsら,Nature270,347-349(1977)に記載された前骨髄球性細胞であ る。それらはまたAmerican Type Culture Collection,Rockville,MD,U.S.A. から受入番号ATCC CCL 240で容易に入手できる。H9細胞は,Gallo & Popovic,Science 224 ,497-500(1984)に記載されたリンパ球起源の細胞である。それら も同じ寄託機関から受入番号ATCC HTB 176として容易に入手できる。 DGJのこれらのN−アルキル誘導体による糖脂質生合成の阻害は,本明細書 において,N−ブチルDGJの存在下に培養した場合の例示的な細胞系H9への コレラ毒素の結合の低下によってさらに証明される。これらの化合物は,したが って,以下の表1および2にそれぞれ例示するように,細菌細胞および細菌毒素 の糖脂質受容体の表面発現の阻害により,抗微生物剤としてもまた有用である。 糖脂質の生合成に対する阻害効果は,ゴーシェ病の標準的な,現技術水準での インビトロモデルにおけるグルコセラミドの蓄積を相殺するDGJのN−ブチル およびN−ヘキシル誘導体の能力によってさらに例示される。このモデルにおい ては,マウスマクロファージ細胞系WEHI−3Bを不可逆性グルコセレブロシ ダーゼ阻害剤,コンズリトールβエポキシド(CBE)の存在下に培養してゴー シェ病に認められる遺伝性障害の類似状態が作成された。WEHI−3B細胞に ついては,Cancer Res.37, 546-550(1977)に記載されていて,American TypeC ulture Collection,Rockville,MDから受入番号ATCC TIB 68として容易に入手 できる。本発明の化合物はリソソームの糖脂質の蓄積を防止し,これは以下の表 3に例示するように,ゴーシェ病および他の糖脂質蓄積性障害の管理に有用であ る。ゴーシェ病は,β−グルコセレブロシダーゼ(β−D−グルコシル−N−ア シルスフィンゴシングルコヒドロラーゼ,EC3.2.1.45)をコードする遺伝子にお ける突然変異によるグルコセレブロシド(グルコシルセラミド,Glc-Cer)の分 解能の損傷を特徴とする常染色体性劣性疾患である。この欠損がマクロファージ 単球系の細胞におけるGlc-Cerのリソソームへの蓄積を招来する[Barranger & G inns,"The Metabolic Basis of Inherited Diseases",Scriverら編,1677-169 8頁,McGraw-Hill,New York(1989);およびBeutler,Science 256,794-799 (1992)]。糖脂質の合成速度を減速することにより,損なわれたGlc-Cerの異 化を相殺し,それによりGlc-Cerの平衡レベルの維持を導くことができる。 ゴーシェ病の臨床的管理は,現在のところ,患者の対症療法または酵素置換療 法のいずれかに頼っている[Beutler,Proc.Natl.Acad.Sci.USA90,5384-5390 (1993)]。酵素置換療法の著しく高額な経費とグルコセレブロシダーゼの静脈 内投与の必要性を考慮すると,基質除去のあたりに基盤を置いた経口的に使用で きる別の治療法があれば有用な代替療法となる。NB−DGJは,α−およびβ −グルコシダーゼ阻害剤に比べて酵素阻害特性の複合性は低いことから,ゴーシ ェ病および他の糖脂質蓄積性疾患の治療的管理のためには,NB−DNJに比べ て好ましい代替物を構成する。 発明の詳細な説明 本明細書は,本発明を形成すると考えられる主題を個々に指摘してそれを明瞭 に請求する請求の範囲によって結論づけられるものであるが,添付の図面ととも に本発明の以下の例示的な詳細な説明を参照すれば,本発明はより一層明確に理 解されるものと確信する。 図1は,N−アルキル化イミノ糖の糖脂質生合成阻害剤としての比較を,一次 元薄層クロマトグラフィー(ID−TLC)によって示したものである。ID− TLC分離は[14C]−パルミチン酸により標識されたHL−60総細胞性脂質に ついて実施した。細胞は0.5mMのN−ブチルデオキシノジリマイシン(NB− DNJ),N−ブチルデオキシマンノジリマイシン(NB−DMJ),N−ブチ ルデオキシガラクトノジリマイシン(NB−DGJ)またはN−ブチル2−アセ トアミド−1,2,5−トリデオキシ−1,5−イミノ−D−グルシトール(N B−NAG)のいずれかで処置するかまたは非処置(UT)とした。糖脂質生合 成の阻害はGlc-Cer,ガングリオシドおよび未知種(矢印で指示)の喪失により 検出した。Glc-Cerの移動はTLC上に[14C]−Glc-Cer標準を包含させて確認 した。放射標識された脂質種はオートラジオグラフィーによって可視化した。 図2は,A,BおよびCの3部分からなり,NB−DNJまたはNB−DGJ で処置したHL−60細胞の2D−TLC分析結果を示す。2D−TLC分離は, [14C]−パルミチン酸によって標識された総HL−60脂質について実施した。 細胞は,0.5mMのNB−DNJもしくはNB−DGJのいずれかによって処置 するか,または非処置(UT)とした。脂質は以下のように帰属された(非処理 細胞,左側のパネル,図2A):1,ガングリオシド;2,リソホスパチジルコ リン;3,セラミドホスホリルコリン;4,セラミドホスホリルエタノールアミ ン;5,ホスパチジルコリン;6,ホスファチジルイノシトール;7,ホスファ チジルエタノールアミン;8,ホスファチジルグリセロール;9,ジグリコシル セラミド;10,モノグリコシルセラミド;11,コレステロール/脂肪酸/中性脂 質;NおよびN*は未知種;0はサンプル原点である。NB−DNJおよびNB −DGJ処置後(それぞれ,中央および右側のパネル,図2Bおよび2C),種 1(ガングリオシド);9(ジグリコシルセラミド);10(モノグリコシルセラ ミド)およびN*(未知種)は存在しなかった。放射標識された脂質は,オート ラジオグラフィーによって可視化された。 図3は,糖脂質生合成に対するNB−DNJおよびNB−DGJの用量依存性 効果を示す。1D−TLC分析は総細胞性脂質について実施した。HL−60細胞 は指示された濃度(μM)でのNB−DNJまたはNB−DGJの存在下,また は不存在下(UT)に[14C]−パルミチン酸で標識した。[14C]−Glc-Cerの 移動位置は矢印で示す。脂質はオートラジオグラフィーにより可視化した。 図4は,AおよびBの2部分からなり,DNJおよびDGJのN−アルキル鎖 の長さの増大の糖脂質の生合成阻害に対する影響を示す。1D−TLC分析は総 細胞性脂質について実施した。HL−60は0.5mM濃度のDNJもしくはDNJの N−エチル,N−メチル,N−プロピル,N−ブチルおよびN−ヘキシル誘導体 (左側パネル,図4A),またはDGJもしくはDGJのN−エチル,N−メチ ル,N−プロピル,N−ブチルおよびN−ヘキシル誘導体(右側パネル,図4B )の存在下あるいは不存在下(UT)に[14C]−パルミチン酸で処置した。[14 C]−Glc-Cerの移動位置は矢印で示す。脂質はオートラジオグラフィーによ り可視化した。 図5および6は,インビトロのゴーシェ病モデルにおけるNB−DNJおよび NB−DGJの分析を示す。とくに図5は,表示濃度(μM)におけるNB−D NJまたはNB−DGJのいずれかで処置したWEHI−3B細胞の糖脂質の1 D−TLC分析を示し,化学検出(下記方法の項参照)により可視化した。 図6は,AからHまでの8部分からなり,WEHI−3B細胞のリソソームの 透過型電子顕微鏡像を示す:図6A,非処置;図6B,コンズリトールβエポキ シド(CBE)処置;図6C,CBEおよび500μMのNB−DNJ処置;図6 E,CBEおよび50μMのNB−DNJ処置;図6G,CBEおよび5μMのN B−DNJ処置;図6D,CBEおよび500μMのNB−DGJ処置;図6F, CBEおよび50μMのNB−DGJ処置;図6H,CBEおよび5μMのNB− DGJ処置。図6Hの右下隅の目盛り線は6AからHまでのすべての図に適用さ れ,0.1μMを表す。 図7はN−連結オリゴ糖プロセッシングに対するNB−DGJの効果を示す。 とくに,NB−DNJもしくはNB−DGJ(0.5mMおよび5mM)いずれか の存在下または不存在下(−)におけるチャイニーズハムスター卵巣(CHO) 細胞で発現されるgp120のEndo H感受性を示している。矢印は非処理gp120(120k Da)およびEndo H消化後(60kDa)の分子量を示す。低分子量の付加的なバンド (60kDa)が一部のレーンに存在したが,それは固相マトリックスにより沈澱し た非特異的タンパク質である。 図8はA,BおよびCの3部分からなり,糖脂質および糖タンパク代謝酵素活 性に対するイミノ糖類縁体の効果を示すグラフ表示である。酵素活性は,以下の 試験化合物の表示濃度における存在下に測定した:DNJ(◆);NB−DNJ (■);DGJ(▲);NB−DGJ(●)(下記方法の項参照)。図8A,U DP−グルコース:N−アシルスフィンゴシングルコシルトランスフェラーゼ; 図8B,β−グルコセレブロシダーゼ;図8C,プロセッシングα−グルコシダ ーゼ。酵素活性は試験化合物を含まなかった対照反応に対する百分率で表す。 図9は,N−ブチルデオキシガラクトノジリマイシンのレーザー分離質量分析 法による分析であり,分子量は220(M+H),純度95%以上で得られたことを 示している 図10は,N−ブチルデオキシガラクトノジリマイシンの1H−NMRスペクト ルを示す。 図11は,コレラ毒素結合アッセイのグラフ表示であり,y−軸上にはH9細胞 あたりのコレラ毒素結合部位の低下%を示している。この場合,コレラ毒素はフ ルオレセインと接合されていて,非処置(ut)細胞,およびx−軸上に示した 様々な濃度(mg/ml)でのN−ブチルデオキシガラクトノジリマイシン(NB− DGJ)処置,または比較のためのN−ブチルデオキシノジリマイシン(NB− DNJ)処置細胞の細胞表面への結合レベルはフローサイトメトリーにより測定 された。 本発明をさらに詳細に説明するために以下の詳細な実施例が行われたが,本発 明はこれらの特定の実施例またはその細部に限定されるものではないことを理解 すべきである。 実施例 材料および方法 化合物: N−ブチルデオキシノジリマイシン(NB−DNJ)は,Searle/Monsanto社 (St.Luis,MO,U.S.A.)から入手した。またデオキシガラクトノジリマイシン (DGJ),デオキシフコノジリマイシン(DFJ),デオキシマンノジリマイ シン(DMJ),および2−アセトアミド−1,2,5−トリデオキシ−1,5 −イミノ−D−グルシトール(NAG)は,Cambridge Research Biochemicals (Northwich,Cheshire,U.K.)から入手した。DGJ,DFJ,DMJおよび NAGは,適当なアルデヒドを用い,Fleetら,FEBS Lett.237,128-132(1988 )に記載の慣用操作により,水素下,パラジウム黒の存在下に,還元的にN−ア ルキル化した。反応混合物はセライトを通してろ過し,溶媒は真空下に蒸発させ て除去した。得られたN−アルキル化類縁体は2M NH3(水溶液)中イオン ン交換クロマトグラフィー[Dowex(登録商標)AG50-X12,H+型]によって精製 し,溶媒を蒸発により除去した。これらの化合物は凍結乾燥し,Varian Unity 5 00型分光光度計上500MHzでの1D1H−NMR,およびマトリックス補助レー ザー分離(Finnegan)によって分析した。合成された化合物はすべて純度95%以 上であった。以下に用いられる前述のN−アルキル化化合物の合成の代表例を次 に示す。 例1 N−ブチルデオキシガラクトノジリマイシンの製造の代表的例においては,30 mg(184μmol)のデオキシガラクトノジリマイシンを,1mlの50mM酢酸ナトリ ウム緩衝液pH5.0に溶解し,これに20mgのパラジウム黒を添加した。反応容器 内を水素雰囲気下に維持し,100μl(1.1mmol)のブチルアルデヒドを 導入した。反応混合物を室温(約20℃)で16時間撹拌した。反応はセライト(30 〜80メッシュ)のベッド(1g)を通してろ過して停止させ,反応生成物を,充 填した4mlのDowex(登録商標)AG50-X12(H+型)樹脂を含むカラムを用いてク ロマトグラフィーにより分離した。N−ブチルデオキシガラクトノジリマイシン をクロマトグラフィーカラムから2Mアンモニアにより溶出した。その分子量は レーザー分離質量分析法によって測定して220(M+H)であり,その化学構造 は,1D1H−NMRによりそれぞれ図9および10に示すように確認された。 例2 N−ヘキシルデオキシガラクトノジリマイシンの同様の製造には,カプロアル デヒドで当量のブチルアルデヒドを置換したことを除いて,例1の合成操作およ び化合物分析を反復した。その分子量はレーザー分離質量分析法により測定して 248(M+H)であり,その化学構造は1D1H−NMRにより確認された。 例3 N−プロピルデオキシガラクトノジリマイシンの同様の製造には,プロパノイ ルアルデヒドで当量のブチルアルデヒドを置換したことを除いて,例1の合成操 作および化合物分析を反復した。その分子量はレーザー分離質量分析法によって 測定して206(M+H)であり,その化学構造は1D1H−NMRによって確認さ れた。 上述の例示的実施例1〜3で製造されたN−アルキル化デオキシガラクトノジ リマイシン化合物は出発原料のデオキシガラクトノジリマイシンに基づき68〜74 %の総収率で得られ,純度は95%以上であった。 酵素および酵素アッセイ: ブタ肝臓α−グルコシダーゼIおよびラット肝臓α−グルコシダーゼIIを均質 にまで精製し,以前にKarlssonら,J.Biol.Chem.268,570-576(1993)に記載 された[14C]−グルコース標識Glc3Man9GlcNAc2基質を用いて,慣用の操作で 検定した。 β−D−グルコシル−N−アシルスフィンゴシングルコヒドロラーゼ(グルコ セレブロシダーゼ)はヒト胎盤から単離し,報告されている標準方法[Furbish ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 74,3560-3563(1977);Dale & Beutler,同誌73 , 4672-4674(1976)]に従って均質に精製した。グルコセレブロシダーゼ活性は ,窒素下にクロロホルム:メタノール(2:1 v/v)溶液から予め乾燥したグルコ シルセラミド(1mM),Triton(登録商標)X-100非イオン界面活性剤(0.25 %v/v)およびタウロデオキシコール酸ナトリウム(0.6% v/v)を含有する緩衝 液(50μlの50mMクエン酸ナトリウム/リン酸ナトリウム緩衝液,pH5.0)の 超音波処理懸濁液に酵素(5〜50μl)を添加して測定を行った。37℃で15〜60 分インキュベートしたのち,反応は500μlのクロロホルム:メタノールを添加し て停止させ,遠心分離して相を分離した。上相は,Folchの理論下相[Folchら,J.Biol.Chem.226, 497-509(1957)]によって2回洗浄し,AG50-X12イオン−交 換樹脂を用いて脱塩し,真空中で乾燥した。反応生成物は,高速陰イオン交換ク ロマトグラフィー(Dionex BioLC System)により分離し,パルス電流滴定によ って検出した。酵素で放出されたグルコースの量は,包含された対照単糖に対し て実験的に決定されたグルコース応答ファクターの適用によって,ピーク面積か ら計算された[Buttersら,Biochem.J.279, 189-195(1991)]。 UDP−グルコース:N−アシルスフィンゴシングルコシルトランスフェラー ゼ(EC2.4.1.80)活性はラット脳ホモジネートおよびマウスマクロファージ組織 培養細胞(WEHI−3B)ホモジネート中,報告されている慣用操作[Vunnam & Radin,Chem.& Phys.of Lipids 26,265-278(1980);Shukla & Radin,Ar ch.Biochem.Biophys.283 ,372-378(1990)]を以下のように適合させた方法を 使用して測定した。すなわち,ジオレオイルホスファチジルコリン,および200n molのセラミドIV型(Sigma)を含有するセレブロシドリポソームを,40mMの2- [N-モルホリノ]エタンスルホン酸(MES)緩衝液,pH6.5,5mM Mn Cl2,2.5mM MgCl2,1mM NADHおよび8μM UDP−[14C ]−グルコース(318mCi/mmol,Amersham International,Amersham,U.K.)の 組成を有する反応混合物(100μl)に添加した。37℃で1〜2時間インキュベー トしたのち,EDTA(25mM)およびKCl(50mM)を添加して反応を停止 させた。放射標識された糖脂質を500μlのクロロホルム:メタノール(2:lv/v) で10分間抽出し,相を分離した。下相はFolchの理論上相で2回洗浄し,一部を シンチレーションカウンティングのために採取した。イミノ糖の 阻害活性を試験する場合には,これらを適当な濃度でホモジネートに添加し,10 分間プレインキュベートしたのち,セラミド含有リポソームとともに超音波処理 した。対照反応は,内因性アクセプターへの移動活性を測定するために,セラミ ドを含有しないリポソームで実施した。 糖脂質分析: HL−60細胞はPlattら,Eur.J.Biochem.208, 187-193(1992)の記載に従い ,慣用操作によって培養した。HL−60細胞は5×104細胞/mlでイミノ糖の存在 下または不存在下に24時間培養した。標識はBuuters & Hughes[In Vitro 17,83 1-838(1981)]の二次元薄層クロマトグラフィー(2D−TLC)の慣用法で 追跡した。略述すれば,[14C]−パルミチン酸(56.8mCi/mmol,ICN/Flow)を ウシ胎児血清中超音波処理プレパレーション(FCS,Techgen,London,U.K.,0. 5μCi/ml)として添加し,培地中にイミノ糖を維持しながらさらに3日間細胞を 培養した。細胞を収穫し,リン酸緩衝食塩溶液(PBS)で3回洗浄し,1mlの クロロホルム:メタノール(2:1 v/v)中に抽出し,等カウントを負荷して一次 元TLC[1D−TLC,クロロホルム:メタノール:水(65:25:4)]によっ て分離した。二次元分離には,上述のように一次元分離を行い,プレートを真空 下に一夜乾燥させて,テトラヒドロフラン:ジメトキシメタン:メタノール:水 (10:6:4:1)の溶媒を用いて二次元に分離した。プレートを風乾し,Hyperfilm- MP高速オートラジオグラフィーフィルム(Amersham)に露出させた。 細胞培養および代謝標識: 可溶性組み換えgp120を発現するCHO細胞(MRC AIDS Directoed Programme Reagent ProjectのP.Stevens博士より入手)の培養およびこれらの細胞の放射標 識は,Karlssonら,J.Biol.Chem.268, 570-576(1993)に記載されている慣用操 作によって行った。略述すれば,CHO細胞を機械的に収穫し,0.1M pH7.2 のリン酸緩衝食塩溶液(PBS)で3回洗浄して,メチオニンおよびシステイン を含まない,1%透析FCS補充,RPMI−1640培地(ICN-Flow Laboratorie s,High Wycombe,Bucks,U.K.)中に再懸濁した。細胞(107/ml)はNB−DN JまたはNB−DGJの存在下または不存在下に1時間プレインキュベートした のち,100μCi/mlのTran35S−標識(ICN-Flow)を4時間添加した。 上清を収集して,30kDaカットオフ膜(Amicon,Danvers,MA,U.S.A.)を使用 して10分の1に濃縮した。 免疫沈降: 免疫沈降は,Karlsson(前出)により記載された慣用操作で実施した。上清を mAb ABT 1001モノクローナル抗体(American Biotechnologies Inc.,Cambridge ,MA,U.S.A.)0.5μg/100μl上清と,室温において30分間,ついでヒツジ抗− マウスIgG1−コート磁性ビーズ(Dynal Ltd.,Wirral,Merseyside,U.K., サンプルあたりビーズ1.2×107個)を加え,4℃で1時間インキュベートした。 ビーズをPBS中2%Triton(登録商標)X-100で3回,PBSで3回洗浄した 。gp120を100μlの還元SDS−PAGEサンプル緩衝液中に加熱(95℃,5分 間)しながら溶出させた。各サンプルを2つの等量のアリコートに分割して,25 μlのd H2Oを添加して最終容量を50μlとした。各サンプルの半分の一方には 2μlのエンドグリコシダーゼH(エンドH,1単位/ml,Boehringer Mannheim Ltd.,Lewes,Sussex,U.K.)を添加し,他方の半分は未処理のまま放置した。 消化は37℃で18時間行い,50μlのSDS−PAGE還元サンプル緩衝液(95℃ ,5分)の添加により停止させた。 糖ペプチド分析: HL−60およびBW5147細胞は,RPMI−1640および10%FCS中で培養し た。細胞を,2mMのNB−DNJまたはNB−DGJの存在下または不存在下 に,1%透析FCSを補充した還元グルコースRPMI−1640培地(Flow)中で 30分間インキュベートした。[3H]−マンノース(16.5Ci/mmol,AmerSham)を 200μCi/mlで添加し,細胞をさらに3時間培養した。洗浄した細胞ペレットを10 mM塩化カルシウムおよび0.02%ナトリウムアジド含有50mMトリス塩酸塩緩衝 液,pH7.5中に懸濁し,100℃に5分間加熱した。冷却後,Pronase(登録商標 )酵素を0.04%(w/v最終濃度)に添加し,トルエン下に37℃で96時間インキュ ベートし,Pronase(登録商標)のアリコートを24時間ごとに添加した。消化は 5分間煮沸して停止させ,13000gで10分間遠心分離して糖ペプチドを回収した 。Foddyら,Biochem.J.233,697-706(1986)の慣用操作に従って,サンプルを ConA-Sepharose(登録商標)クロマトグラフィーで分画した。 インビトロゴーシェ病モデル: インビトロのゴーシェ病モデルは以下のように調製した。すなわちWEHI− 3B細胞(American Type Culture Collection,Rockville,MD,U.S.A.)を, RPMI−1640培地,10%FCS中,50μMコンズリトールβエポキシド(CB E,Toronto Research Chemicals,Downsview,Canada)の存在下または不存在 下に,NB−DNJもしくはNB−DGJとともにまたはこれらを加えないで, 対数期増殖に14日間維持した。細胞を3日ごとに継代し,この間を通じて化合物 濃度を維持させた。同数(5×106)の細胞を収穫し,1mlのクロロホルム:メ タノール(2:1 v/v)中,4℃で一夜抽出し,抽出物を遠心分離し,クロロホル ム:メタノール抽出液はそのままにして,ペレットは上述したと同様にして室温 で2時間再抽出した。プールした抽出液を窒素下に乾燥させ,10μlのクロロホ ルム:メタノール(2:1 v/v)に再溶解し,クロロホルム:メタノール:水(10: 6:4:1)中1D−TLCによって分離した。プレートを風乾し,α−ナフトール (メタノール中1%w/v)ついで50%(v/v)硫酸を用いて可視化した。 透過型電子顕微鏡: 電子顕微鏡検鏡用細胞(1処置あたり1×107個)を収穫し,無血清RPMI −1640培地中で3回洗浄し,2%グルタルアルデヒド(v/v)と20mMのHepes( v/v)を含有する培地中に氷上で2時間固定した。細胞を20mM塩化カルシウム (w/v)含有0.1Mカコジレート緩衝液中で洗浄した。細胞を,1.5%フェロシア ン化カリウム(w/v)含有25mMカコジレート緩衝液(w/v)中1%四酸化オスミ ウムにより,氷上で2時間後固定した。サンプルをエタノール系列によって脱水 し,プロピレンオキシドに移し,Embed800(Electron Microscopy Science,PA ,U.S.A.)に包埋した。切片を酢酸ウラニル/クエン酸鉛で染色し,Hitachi 6 00顕微鏡を用いて75kvで観察した。 NB−DNJまたはNB−DGJによる3日間処理後のH9ヒトリンパ球細胞 系へのコレラ毒素の結合分析 : 方法:細胞はRPMI−1640培地中で対数期増殖に維持した。コレラ毒素B鎖 (Sigma)をフルオレセインイソチオシアネート(Sigma)に接合させ,Plattら,Eur.J.Biochem.208 ,187-193(1992)に記載された慣用操作によりフローサイ トメトリー分析を実施した。分析には,FACScan Cytometer(Becton Dickin son,Sunnyvale,CA,USA)によって実施した。生存細胞に関するデータは蛍光強 度の増加を104桁のlog10目盛りのグラフ上に集めた。データは,細胞あたりのコ レラ毒素結合部位の低下率をy−軸,化合物濃度をx−軸として表示した。コレ ラ毒素:細胞表面結合の特異性はこの相互作用を100倍モル過剰のGMI誘導オ リゴ糖,Gal βGalNAcβ4(NeuAc α3)Gal β4Glcβ3Cerにより阻害することに よって確立された。 結果 糖脂質生合成の阻害剤としてのN−アルキル化イミノ糖の比較: グルコース類縁体,NB−DNJおよび4種のピラノース類縁体(NB−DM J,マンノース類縁体;NB−DFJ,フコース類縁体;NB−DGJ,ガラク トース類縁体;およびNB−NAG,N−アセチルグルコサミン類縁体)につい て,500μM化合物濃度におけるHL−60細胞内糖脂質への放射標識パルミテー トの代謝性取り込みの阻害能を,1D−TLC分析法を用いて上述の方法により 評価した(図1)。NB−DNJのほかに,糖脂質の生合成を特異的に阻害した 唯一の類縁体はNB−DGJであった。他のすべての類縁体は効果がなかった。 NR−DNJおよびNB−DGJはいずれもGlc-Cer,ガングリオシドおよび未 知脂質種の生合成を阻害し,これは係属中の出願,一連番号08/061,645号に記載 されている以前のNB−DNJでの観察と一致した。NB−DNJおよびNB− DGJがこの細胞系で全スペクトルの糖脂質に対して匹敵する効果を示すことを 確認するため,2D−TLCを行い個々の糖脂質種をさらに分割した(図2)。 糖脂質種の全体的喪失が500μMのNB−DNJおよびNB−DGJ両者で達成 された。とくに,いずれの化合物による処置後にも,ガングリオシド,未知の脂 質(N*)ならびにモノおよびジヘキサシドの両種は存在しなかった。リン脂質 組成および相対的な濃縮は処置に無関係に同等で,これは係属中の出願,一連番 号08/061,645号におけるN−アルキル化イミノ糖がスフィンゴミエリンまたはリ ン脂質の生合成に影響しないとの以前の観察と一致した。この2つの類縁体をあ る濃度範囲でID−TLCにより比較したところ(図3),50μM〜500μM濃 度で両類縁体ともに完全な糖脂質阻害を示したが,0.5〜5μMという低濃度に おいても両化合物とも部分的な阻害を生じた。両類縁体とも試験した用量範囲に おいて細胞毒性を示さなかった。 糖脂質の生合成阻害におけるDNJおよびDGJのN−アルキル鎖長の増大の 影響 : 一連のN−アルキル化DNJおよびDGJ誘導体について,それらの糖脂質生 合成阻害能を1D−TLCにより比較した(それぞれ図4Aおよび4B)。非ア ルキル化イミノ糖,ならびにN−メチルDNJ,N−エチルDNJ,N−メチル DGJおよびN−エチルDGJは糖脂質の生合成に影響しなかった。検出可能な Glc-Cerの喪失により測定すると,両母体化合物のN−プロピル類縁体は部分的 阻害活性を示したが,DNJおよびDGJのN−ブチルおよびN−ヘキシル誘導 体は糖脂質の生合成を完全に阻害した。すなわち,これらのデータは,以前の出 願,一連番号08/061,645号(N−メチル誘導体がN−ブチルおよびN−ヘキシル DNJと比較された)のデータと一致した。糖脂質の生合成の完全阻害を達成す るために必要な最小のN−アルキル鎖長があり,ブチルおよびヘキシルが至適で ある。 インビトロ−ゴーシェ病モデルにおけるNB−DGJの分析: WEHI−3Bマウスマクロファージ細胞系は,不可逆性のグルコセレブロシ ダーゼ阻害剤CBEでの処置によってゴーシェの細胞に類似するように誘導する ことができる。NB−DNJおよびNB−DGJのGlc-Cer蓄積防止能をこの系 で比較した(図5)。いずれの類縁体も5〜50μMの用量範囲でCBE誘発糖脂 質蓄積を防止した。したがって,これらのデータはNB−DNJが,このインビ トロゴーシェ病モデルにおける糖脂質蓄積の防止にNB−DNJと同程度に有効 であることを示している。NB−DNJまたはNB−DGJいずれかで処置した 細胞からのリソソームの状態を透過型電子顕微鏡により評価した(図6)。いず れの類縁体も,CBEで処置した細胞のリソソームに認められる糖脂質の蓄積を 防止することが見出された。 糖脂質生合成経路に対するNB−DGJの特異性: CHO細胞系は,α−グルコシダーゼIおよびIIの阻害を回避するように働く ゴルジ体のエンドマンノーシダーゼの有意なレベルを欠く点において独特である [Karlssonら,J.Biol.Chem.268, 570-576(1993);Hiraizumiら,J.Biol.Chem .268 ,9927-9935(1993)]。その結果,この系はα−グルコシダーゼ阻害を試 験するための明確な細胞系を提供する。NB−DNJは以前に,組換えgp120を 発現するこの細胞系において試験され,gp120上にエンドHに対して完全な感受 性を示すグルコシル化された高マンノースオリゴ糖の維持を生じることが見出さ れた[Karlssonら,前出]。 CHO細胞内で発現するgp120のN−連結オリゴ糖の分析をNB−DNJまた はNB−DGJの存在下または不存在下に実施した(図7)。0.5mMもしくは 5mMのNB−DNJによるCHO細胞の処置では完全なエンドH感受性gp120 N−連結グリカンを生じ,エンドHに部分的に感受性であった非処置gp120と対 照的であった。非処置gp120のこの部分的感受性はgp120が各分子あたり約50%の 高マンノースN−連結オリゴ糖をもつことに起因する[Mizuochiら,Biochem.J. 254, 599-603(1988);Mizuochiら,Biomed.Chrom.2,260-270(1988)]。し かしながらガラクトース類縁体,NB−DGJをこの系において0.5mMおよび 5mM濃度で試験したところ,gp120はエンドHに対して部分的に感受性のまま であり,非処理のgp120分子と識別できなかった。これはガラクトース類縁体が α−グルコシダーゼIおよびIIの阻害剤として作用しなかったことを示唆した。 内因性糖タンパク質の合成に対する作用を試験するために,放射標識した糖ペ プチドを,処置したHL−60およびマウスBW5147細胞から単離して,それらの Con A-Sepharose(登録商標)に対する親和性を分析した。この操作は,二触角 および高マンノース/ハイブリッドN−グリカンから四触角および三触角複合N −グリカンを効率的に分割する[Foddyら,Biochem.J.233, 697-706(1986)] 。NB−DNJの添加は,プロセッシンググルコシダーゼが阻害された結果とし てConA-Sepharose(登録商標)カラムから溶出する糖ペプチドの親和性を変化さ せる(図4)。したがって,非結合グリカン(四触角および三触角種)の比率は 減少し,Con A-Sepharose(登録商標)に強固に結合して500mMのメチルマンノ シドで溶出する高マンノース/ハイブリッドグリカンの相当する増加が見出され た。α−グルコシダーゼ阻害剤による処置後の糖ペプチド組成における類似の全 体的変化はよく確立されている[Moore & Spiro,J.Biol.Chem.265,13104-13 112(1990)]。ガラクトース類縁体,NB−DGJでは,Con A-Sepharose(登 録商標)クロマトグラフィーによる糖ペプチドプロファイルに変化を示さなかっ た。これらのデータを確認するため,グルコシダーゼの阻害を,精製α−グルコ シダーゼIおよびIIの混合物を使用して直接インビトロで測定した(図8)。N B−DNJはグルコシダーゼIおよびIIを0.36μMのIC50で阻害したのに対し NB−DNJはわずかな阻害を示したにすぎなかった(IC50,2.13μM,表5 )。これらのデータは,インビトロα−グルコシダーゼアッセイおよび無傷細胞 系アッセイのいずれにおいても,NB−DGJがN−連結オリゴ糖のプロセッシ ングを阻害しないという確実な証拠を提供するものである。 DNJおよびそのN−アルキル化誘導体はGlc-Cerのグルコースおよびセラミ ドへの切断に必要なリソソームグルコセレブロシダーゼ精製酵素の阻害剤である [Osiecki-Newmanら,Biochim.Biophys.Acta,915,87-100(1987)]。係属中の 出願,一連番号08/061,645号におけるインビトロゴーシェ病モデルでの最近の試 験では,CBEの不存在下でもNB−DNJの存在下にインキュベートされたW EHI−3B細胞でGlc-Cerの蓄積が観察された。したがって,DNJのN−ブ チル誘導体はまた,細胞環境において,グルコセレブロシダーゼの阻害剤として も作用することが明白であった。そこで,NB−DNJおよびNB−DGJの阻 害活性を,それらのヒト胎盤グルコセレブロシダーゼ阻害能を定量的に検討する ために,直接測定した(表5)。NB−DNJは0.52mMのIC50で触媒作用の 中等度の阻害を与えたのに対し,NB−DGJは試験した最高濃度(1mM)で も酵素活性を阻害しなかった。この2つの類縁体によって達成された酵素阻害率 に換算すると,1mMのNB−DNJは90%阻害を生じたのに対し,1mMのN B−DGJは非阻害性であり(図8),これによりNB−DNJと比較して有利 で予期できない選択的なNB−DGJの阻害活性がさらに確認された。 UDP−グルコース:N−アシルスフィンゴシングルコシルトランスフェラー ゼの阻害 : ラット脳またはマウスマクロファージ組織培養細胞を用いてトランスフェラー ゼ活性の決定には,外因的に添加したセラミドアクセプターおよびUDP−グル コースドナーの両者の飽和キネティックスを追跡した。これらの条件下では,N −ブチル化DNJおよびDGJはいずれもグルコーストランスフェラーゼの中等 度の阻害剤であった(IC50はそれぞれ2.95mMおよび60.88mM,表5)。そ れらの非修飾母体同族体は,試験した最高濃度それぞれ6.1および5.0mMにおい ても阻害は示さなかった(図8)。 NB−DGJ処置H9ヒトリンパ球細胞系へのコレラ毒素結合の解析: 細菌および細菌トキシンの糖脂質受容体の表面発現を阻害する代表的N−ブチ ルデオキシガラクトノジリマイシン(NB−DGJ)の活性は,様々な濃度での NB−DGJの存在下に,H9細胞をコレラ毒素結合部位へ暴露することによっ て例示された。特異的プローブとしては,コレラ毒素B鎖のGMI結合特異性の 利点を考慮した[van Heyningen,Nature 249,415-417(1974);Karlsson,Ann .Rev.Biochem.58 ,309-350(1989)]。NB−DGJの存在下に培養したH9細 胞へのコレラ毒素の結合は約70%低下した(図11)。これは細胞表面からのGM 1の喪失と一致し,比較ではN−ブチルデオキシノジリマイシン(NB−DNJ )で得られた約90%の低下(図11)より低いが,NB−DGJによる糖脂質の阻 害にさらに証明を提供するものであった。これらの結果から,イミノ糖誘導体に は表1および2それぞれに示したように,細菌の糖脂質受容体および細菌毒素の 表面発現を阻害することによる抗−微生物剤としての用途があることが明らかで ある。 細胞を,上に示したように,化合物の存在下または不存在下に[3H]-マンノ ースで4時間放射標識した。洗浄後の細胞はPronase(登録商標)酵素で完全に 消化し,得られた糖ペプチドは前述のように,Con A-Sephrose(登録商標)クロ マトグラフィーにより分画化した。非結合性(複合四触角および三触角N−グリ カン),10mMメチルグルコシド溶出性(複合二触角N−グリカン),またはさ らに500mMメチルマンノシドでの溶出性(オリゴマンノースおよびハイブリッ ドN−グリカン)の放射標識糖ペプチドの百分率を,プールした溶出液から回収 された放射能の評価により計算した。 酵素は前述の操作に従い,図8中に示した濃度の類縁体を用いて検定した。図 8からのデータを対数グラフ用紙上に上述のようにプロットして,IC50値を正 確に評価した。 それらの細胞内糖脂質生合成の阻害剤としての使用に加え,本明細書に記載の 阻害剤は,慣用の方法,好ましくは医薬的に許容される希釈剤および担体との製 剤の型で,糖脂質蓄積性欠損患者への投与にも使用することができる。これらの 薬剤は遊離アミンの型でもそれらの塩の型ででも使用できる。医薬的に許容され る塩誘導体の例は,たとえば塩酸塩である。投与される活性薬剤の量は有効量, すなわち,医学的に有益であってその使用に伴う利点を越える毒性作用を示さな い量でなければならない。成人の1日投与量は通常活性化合物約1〜約100mgの 範囲である。好ましい投与経路はカプセル,錠剤,シロップ,エリキシル等の型 での経口投与であるが,非経口的投与も可能である。治療用剤形としての,医薬 的に許容される希釈剤および担体中活性化合物の適当な製剤は本技術分野におけ る一般的な成書,たとえばRemington's Pharmaceutical Sciences,Arthur Osol 編,16版,1980,Mack Publishing Co.,Easton,PA.,U.S.A刊を参照すること によって調製できる。 本開示を読んだのちの本技術分野の熟練者には,本発明の精神および範囲から 逸脱することなく,様々な他の実施例が明白であろう。このような他の実施例は すべて,請求範囲に包含することが意図される。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年2月20日 【補正内容】 補正の説明 (1) 捕正1および2頁は明細書1頁1行〜2頁1行、「明細書・・・・・不 活性であることが見出され」を訂正するものである。 (2) 補正3頁は請求の範囲の差しかえである。 明細書 新規デオキシガラクトノジリマイシン誘導体 関連出願の引照 本出願は,1993年5月13日に出願された係属中の出願一連番号第08/061,645号 の一部継続出願である。 発明の背景 本発明は,アルキル基が3〜6個の炭素原子を有し,糖脂質合成の選択的阻害 に有用なデオキシガラクトノジリマイシン(DGJ)のN−アルキル誘導体に関 する。 1993年5月13日に出願された本出願人の係属中の出願,一連番号第08/061,645 号には,デオキシノジリマイシン(DNJ)においてアルキル基に2〜8個の炭 素原子を有するN−アルキル誘導体が糖脂質合成の有効な阻害剤として開示され ている。DNJのこれらの誘導体はまた,以前からN−連結オリゴ糖プロセッシ ング酵素,α−グルコシダーゼIおよびIIの阻害剤であることが知られていた。 Saunierら,J.Biol.Chem.257,14155-14166(1982);Elbeinら,Ann.Rev.Biochem .56 ,497-534(1987)。グルコース類縁体として,それらはまた,グルコシルト ランスフェラーゼを阻害する可能性を有する。Newburnら,Arch.Oral.Biol.28, 516-536(1983);Wangら,Tetrahedron Lett.34,403-406(1993)。グルコシ ダーゼに対するそれらの阻害活性は,抗高血糖剤および抗ウイルス剤としてのこ れらの化合物の開発を導いてきた。たとえばPCT国際出願第WO87/03903号, 米国特許第4,065,562号,第4,182,767号,第4,533,668号,第4,639,436号,第4, 849,430号,第5,011,829号および第5,030,638号参照。 発明の簡単な説明 本発明によれば,アルキルが3〜6個の炭素原子,好ましくは4〜6個の炭素 原子を含有し,糖脂質合成を選択的に阻害する,デオキシガラクトノジリマイシ ン(DGJ)のN−アルキル誘導体が使用される。非アルキル化DGJならびに DGJのN−メチルおよびN−エチル誘導体はそれぞれ,このような阻害に関し て不活性であることが見出され 請求の範囲 1.アルキルは3〜6個の炭素原子を含有するデオキシガラクトノジリマイシ ンのN−アルキル誘導体の,糖脂質を産生できる細胞における糖脂質の生合成を 阻害する医薬を製造するための使用。 2.アルキル基は4〜6個の炭素原子を含有する「請求項1」に記載の使用。 3.アルキル基はブチルである「請求項2」に記載の使用。 4.アルキル基はヘキシルである「請求項2」に記載の使用。 5.阻害有効量は約50μMから約500μMである「請求項1」に記載の使用。 6.糖脂質はグルコセラミドをベースとしたグリコスフィンゴ脂質である「請 求項1」に記載の使用。 7.糖脂質はリソソーム糖脂質である「請求項1」に記載の使用。 8.糖脂質は,ゴーシェ病に冒された細胞内に蓄積するグルコセラミドである 「請求項1」に記載の使用。 9.アルキルは3〜6個の炭素原子を含有するデオキシガラクトノジリマイシ ンのN−アルキル誘導体の,細菌および細菌毒素の糖脂質受容体の表面発現を阻 害する医薬を製造するための使用。 10.アルキル基は4〜6個の炭素原子を含有する「請求項9」に記載の使用 11.アルキル基はブチルである「請求項10」に記載の使用 12.アルキル基はヘキシルである「請求項10」に記載の使用。 13.阻害有効量は約50μMから約500μMである「請求項9」に記載の使用 14.細菌毒素はコレラ毒素である「請求項9」に記載の使用。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CZ,DE,DK,ES,FI,G B,HU,JP,KP,KR,KZ,LK,LU,LV ,MG,MN,MW,NL,NO,NZ,PL,PT, RO,RU,SD,SE,SI,SK,TT,UA,U S,UZ,VN (72)発明者 プラット,フランセス エム. イギリス国オーエックス1 3キューユー オックスフォード,サウス パークス ロード(番地なし),ユニバーシティー オブ オックスフォード デパートメント オブ バイオケミストリィ,グリコバイ オロジィ インスチチュート気付 (72)発明者 ネイセス,ガブリエル アール. アメリカ合衆国 63017 ミズーリ州チェ スターフィールド,ミュールソウルト 13939 (72)発明者 ドウェック,レイモンド エイ. イギリス国オーエックス1 3キューユー オックスフォード,サウス パークス ロード(番地なし),ユニバーシティー オブ オックスフォード デパートメント オブ バイオケミストリィ,グリコバイ オロジィ インスチチュート気付 (72)発明者 バターズ,テリー ディー. イギリス国オーエックス1 3キューユー オックスフォード,サウス パークス ロード(番地なし),ユニバーシティー オブ オックスフォード デパートメント オブ バイオケミストリィ,グリコバイ オロジィ インスチチュート気付

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.アルキルは3〜6個の炭素原子を含有するN−アルキルデオキシガラクト ノジリマイシン。 2.アルキルはブチルである「請求項1」に記載のN−アルキルデオキシガラ クトノジリマイシン。 3.アルキルはヘキシルである「請求項1」に記載のN−アルキルデオキシガ ラクトノジリマイシン。 4.アルキルはプロピルである「請求項1」に記載のN−アルキルデオキシガ ラクトノジリマイシン。 5.糖脂質を産生可能な細胞内での糖脂質の生合成を阻害する方法において, 細胞をアルキルが3〜6個の炭素原子を含有するデオキシガラクトノジリマイシ ンのN−アルキル誘導体の糖脂質阻害有効量に暴露することによる方法。 6.アルキル基は4〜6個の炭素原子を含有する「請求項5」に記載の方法。 7.アルキル基はブチルである「請求項6」に記載の方法。 8.アルキル基はヘキシルである「請求項6」に記載の方法。 9.阻害有効量は約50μMから約500μMである「請求項5」に記載の方法。 10.糖脂質はグルコセラミドをベースとしたグリコスフィンゴ脂質である「請 求項5」に記載の方法。 11.糖脂質はリソソームの糖脂質である「請求項5」に記載の方法。 12.糖脂質は,ゴーシェ病に冒された細胞内に蓄積するグリコセラミドである 「請求項5」に記載の方法 13.細菌および細菌毒素の糖質受容体の表面発現を阻害する方法において,ア ルキルが3〜6個の炭素原子を含有するデオキシガラクトノジリマイシンのN− アルキル誘導体のその発現の阻害有効量に,その発現を生じやすい細胞を暴露す ることからなる方法。 14.アルキル基は4〜6個の炭素原子を含有する「請求項13」に記載の方法。 15.アルキル基はブチルである「請求項14」に記載の方法。 16.アルキル基はヘキシルである「請求項14」に記載の方法。 17.阻害有効量は約50μMから約500μMである「請求項13」に記載の方法。 18.細菌毒素はコレラ毒素である「請求項13」に記載の方法。
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