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ERFINDUNGSGEBIET
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Vorliegende
Erfindung wurde teilweise mit Unterstützung der Regierung seitens
des Medical Research Service of the Veterans Affairs Department
gemacht. Die Regierung hat an vorliegender Anmeldung gewisse Rechte.
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Vorliegende
Erfindung betrifft neue synthetische Peptide, welche die Freisetzung
von Wachstumshormon aus der Hypophyse bei Säugetieren hemmen sowie therapeutische
Zusammensetzungen mit einem Gehalt an diesen neuen Peptiden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
Wachstumshormon („GH") ist ein Peptid
mit 191 Aminosäuren,
welches die Bildung zahlreicher unterschiedlicher Wachstumsfaktoren,
wie z. B. den insulinähnlichen
Wachstumsfaktor I (IGF-I) stimuliert und so das Wachstum zahlreicher
Gewebe (Skelett, Bindegewebe, Muskel und Eingeweide) sowie physiologische Aktivitäten (Erhöhung der
Nukleinsäure-
und Proteinsynthese und Lypolyse, jedoch Verringerung der Erniedrigung
der Harnstoffsekretion) fördert.
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Die
Freisetzung von GH ist unter der Steuerung von Freisetzung- und
Hemmungsfaktoren, die vom Hypothalamus abgesondert werden. Der primäre Freisetzungsfaktor
ist das Wachstumshormon freisetzende Hormon („GH-RH"); menschliches Wachstumshormon freisetzendes
Hormon („hGH-RH") ist ein Peptid
mit 44 Aminosäuren.
Die neuen Peptide gemäß vorliegender
Erfindung betreffen Analoge von hGH-RH mit lediglich Resten 1-29
(„hGH-RH(1-29)NH2"),
d.h. Analoge des Peptids, welches die Aminosäuresequenz
Tyr-Ala-Asp-Ala-Ile5-Phe-Thr-Asn-Ser-Tyr10-Arg-Lys-Val-Leu-Gly15-Gln-Leu-Ser-Ala-Arg20-Lys-Leu-Leu-Gln-Asp25-Ile-Met-Ser-Arg29-NH2
besitzt.
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GH
wurde mit verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht. Eine
Krankheit, in die GH verwickelt ist, ist die Akromegalie, bei der übermäßige GH-Spiegel vorliegen.
Die abnorm vergrößerten facialen
Knochen und Knochen der Extremität
dieser Erkrankung kann durch Verabreichung eines GH-RH-Antagonisten behandelt
werden.
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Weitere
Krankheiten, die mit GH zu tun haben, sind die diabetische Retinopathie
und diabetische Nephropathie. Die Schädigung der Retina bzw. der
Nieren bei diesen Krankheiten, von der angenommen wird, dass sie
dem GH zuzuschreiben sind, führt
zur Blindheit oder zur Verminderung der Nierenfunktion. Die Schädigung kann
durch Verabreichung eines wirksamen GH-RH-Antagonisten verhindert
oder verlangsamt werden.
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Die
Hauptanwendung von GH-RH-Antagonisten liegt jedoch auf dem Krebsgebiet
(A.V. Schally u.a. in Growth Hormone Secretagogues in Clinical Practice,
Herausgeb. Bercu, B.B. und Walker, R.F., Dekker, New York, S. 145-162,
1998). IGF-I und -II sind für
verschiedene Krebsarten stark wirksame Mitogene. Durch Unterdrückung der
GH-Sekretion verringern GH-RH-Antagonisten die Synthese von IGF-I
in der Leber und anderen Geweben. GH-RH-Antagonisten vermindern
auch die autokrine und parakrine Bildung von IGF-I und/oder IGF-II
durch verschiedene Tumore. Bei verschiedenen experimentellen Krebsarten
führt die
Behandlung mit Antagonisten von GH-RH zu einer Verminderung von
IGF-I und IGF-II, begleitet von einer Hemmung des Tumorwachstums.
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In
einer Anstrengung, in diese Krankheiten und andere Zustände einzugreifen,
versuchten einige Forscher, unter Verwendung von Somatostatin, einem Hemmer
der GH-Freisetzung, die GH-Spiegel zu steuern. Jedoch unterdrückt Somatostatin,
wenn es allein verabreicht wird, nicht die GH- oder IGF-I-Spiegel
auf einen gewünschten
Grad. Viel besser verbessert Somatostatin die Unterdrückung von
IGF-I-Spiegeln, wenn es in Kombination mit einem GH-RH-Antagonisten
verabreicht wird.
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Wissenschaftler
untersuchten verschiedene Modifikationen von GH-RH, um das Verhältnis der
Struktur von GH-RH zu seiner Aktivität in Bemühen, synthetische Artverwandte
mit verbesserten agonistischen oder antagonistischen Eigenschaften
zur Verfügung
zu stellen. So war frühzeitig
bewiesen, dass ein GH-RH-Fragment, das die Reste 1 bis 29 oder GH-RH(1-29)
umfasst, die für
eine biologische Wirksamkeit erforderliche minimale Sequenz ist.
Dieses Fragment behält
50% oder mehr der Wirksamkeit von nativem GH-RH bei.
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Es
wurde gefunden, dass der zuerst beschriebene GH-RH-Antagonist, [Ac-Tyr1, D-Arg2]hGH-RH(1-29)NH2],
der in der Literatur in der Regel als „Standardantagonist" bezeichnet wird,
die Aktivierung der Adenylatcyclase der Rattenadenohypophyse durch
hGH-RH(1-29)NH2 verhindert. Das gleiche Peptid
blockierte die Wirkung von GH-RH auf seine Rezeptoren in der Hypophyse
und im Hypothalamus und hemmte die pulsierende Wachstumshormon-Sekretion.
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Eine
beträchtliche
Anzahl von Patenten und Publikationen in der offenen Literatur offenbart
Analoge von GH-RH, welche entweder als Agonisten von GH-RH wirken
(d.h., sie wirken unter Stimulierung der Freisetzung von GH) oder
aber als Antagonisten von GH-RH wirken (d.h. sie wirken unter Hemmung
der Freisetzung von GH). Die meisten dieser Peptide leiten sich
von der Peptidsequenz GH-RH(1-29) ab, mit speziellen strukturellen
Modifizierungen, welche für
ihre erhöhten
agonistischen oder antagonistischen Eigenschaften verantwortlich
sind.
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So
offenbart das U.S.-Patent 4.659.693 antagonistische GH-RH-Analoga,
welche in der Stellung 2 der GH-RH(1-29)-Sequenz bestimmte N,N'-Dialkyl-omegaguanidino-α-aminoacylreste
enthalten.
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Die
veröffentlichte
Anmeldung WO 91/16923 gibt einen Überblick über frühere Versuche, die Sekundärstruktur
von hGH-RH durch Modifizieren seiner Aminosäuresequenz zu verändern. Diese
früheren
Versuche umfassen: Ersatz von Tyr1, Ala2, Asp3 oder Asn8 durch ihre D-Isomeren; Ersatz von Asn8 mit L- oder D-Ser, D-Arg, Asn, Thr, Gln
oder D-Lys; Ersatz von Ser9 mit Ala zur
Erhöhung
der Amphilizät
des Bereichs; und Ersatz von Gly15 mit Ala
oder Aib. Wenn in den Analogen R2 = D-Arg
ist, und R8, R9 und
R15 wie zuvor angegeben substituiert sind,
soll sich eine antagonistische Aktivität ergeben. Diese antagonistischen
Peptide sollen zur Verabreichung als pharmazeutische Zusammensetzungen
zur Behandlung von Zuständen
geeignet sein, welche übermäßigen Spiegeln
von GH zugeordnet werden, d.h. Akromegalie.
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Die
antagonistische Wirksamkeit des hGH-RH-Analogen „[Ser9-ψ[CH2-NH]Tyr10]hGH-RH(1-29)" des U.S.-Patents 5.084.555 soll aus
der Pseudopeptidbindung (d.h., eine Peptidbindung, die auf eine
Bindung [CH2-NH] vermindert ist) zwischen
den Resten R9 und R10 resultieren.
Jedoch wird gesagt, dass die antagonistischen Eigenschaften von
[Ser9-ψ[CH2-NH]Tyr10]hGH-RH(1-29)
gegenüber
dem Standardantagonisten [N-Ac-Tyr1, D-Arg2]GH-RH(1-29)NH2 unterlegen
sind.
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Das
U.S.-Patent 5.550.212 und die US-Patentanmeldung 08/642.472, auf
den gleichen Bevollmächtigten
wie bei vorliegender Anmeldung übertragen,
offenbart Analoga von hGH-RH(1-29)NH2, welche
erhöhte antagonistische
Eigenschaften und eine verlängerte
Wirkungsdauer besitzen sollen. Es wird angenommen, dass diese Eigenschaften
sich aus dem Ersatz verschiedener Aminosäuren und einer Acylierung mit
aromatischen oder nicht-polaren Säuren am N-Terminus von GH-RH(1-29)NH2 ergeben.
Es wird vermerkt, dass im zuvor genannten U.S-Patent und der zuvor
genannten U.S-Patentanmeldung R9 immer Ser,
R16 Gln oder eine, eine Lactambrücke bildende
Aminosäure
(d.h. Glu), R28 ist Ser, Asn, Asp, Ala oder
Abu und R29 Agm sind, Arg-NH2,
Arg-OH, Cit-NH2, Cit-OH, Har-NH2,
Har-OH oder eine Aminosäure
sind, welche eine Lactambrücke bildet
(d.h. Lys oder Orn).
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wird eine neue Reihe synthetischer Analoga von hGH-RN(1-29)NH2 zur Verfügung gestellt. Diese Analoga
hemmen die Aktivität
von endogenem hGH-RH und verhindern deshalb die Freisetzung von
Wachstumshormon. Die stärkeren
Hemmungswirksamkeiten der neuen Analoga im Vergleich zu zuvor beschriebenen
ergibt sich aus dem Ersatz verschiedener Aminosäuren.
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Im
Speziellen betrifft vorliegende Erfindung Peptide, umfassend die
Formeln:
X-R1-R2-Asp-Ala-R5-R6-Thr-R8-R9-R10-Arg-R12-R13-R14-R15-R16-Leu-R18-R19-Arg-R21-R22-Leu-Gln-Asp-Ile-R27-R28-R29-NH2
worin X PhAc, IndAc, Ibu, Nac, 1-
oder 2-Npr oder Fpr ist,
R1 Tyr oder
His,
R2 D-Arg oder D-Cit,
R5 Ile oder Val,
R6 Phe,
Nal oder Phe(Y), worin Y = F, Cl, Br,
R8 Asn,
Gln, Ser, Thr, Ala, D-Asn, D-Gln, D-Ser, D-Thr, Abu, D-Abu oder
Aib,
R9 Arg, Har, Lys, Orn, D-Arg,
D-Har, D-Lys, D-Orn oder Cit sind.
R10 ist
Tyr oder Phe(Y), worin Y = H, F, Cl, Br oder OCH3,
R12 ist Lys, D-Lys oder Orn,
R13 ist Val oder Nle,
R14 ist
Leu oder Nle,
R15 ist Gly, Ala, Abu,
Nle oder Gln,
R16 ist Gln oder Arg,
R18 ist Ser oder Nle,
R19 ist
Ala oder Abu,
R21 ist Lys oder Orn,
R22 ist Leu, Ala oder Aib,
R27 ist
Met; Leu, Nle, Abu oder D-Arg,
R28 ist
Arg oder D-Arg,
R29 ist Arg, D-Arg,
Har oder D-Har, sowie deren pharmazeutisch brauchbaren Salze.
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Unter
den bevorzugten Ausführungsformen
sind Peptide, worin X PhAc, IndAc oder Nac, R1 Tyr
oder His, R2 d-Arg, R5 Ile,
R6 Phe(pCl), R8 Asn
oder Abu, R9 Arg oder Har, Lys, Orn, D-Arg,
D-Har, D-Lys, D-Orn oder Cit ist, R1 Tyr
oder Tyr(Me), R12 Lys, R13 Val
oder Nle, R14 Leu oder Nle, R15 Abu,
Ala oder Nle, R16 Gln oder Arg, R18 Ser oder Nle, R19 Ala
oder Abu, R21 Lys, R27 Nle
oder D-Arg, R28 D-Arg oder Arg, R29 D-Arg, Har oder D-Har sind.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Aminosäurereste von 30-44 des nativen
GH-RH-Moleküls
für die Wirksamkeit
nicht wesentlich erscheinen; noch scheint ihre Identität kritisch
zu sein. Infolgedessen scheint es, dass die Hinzufügung eines
oder sämtlicher
dieser weiteren Aminosäurereste
zum C-Terminus der hGH-RH(1-29)-NH2-Analoga vorliegender Erfindung die Wirksamkeit
dieser Analoga als hGH-RH-Antagonisten
nicht beeinflusst. Wenn eine oder alle diese Aminosäuren dem
C-Terminus der hGH-RH(1-29)NH2-Analoga zugefügt wird,
können
die zugefügten
Aminosäurereste
die gleichen wie die Reste 30-44 in der nativen hGH-RH-Sequenz oder
vernünftige Äquivalente
sein.
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Syntheseverfahren
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Die
synthetischen Peptide werden nach einem geeigneten Verfahren wie
z. B. durch ausschließliche Festphasenverfahren,
durch partielle Festphasen verfahren, durch Fragmentkondensation
oder durch klassische Lösungsphasensynthese
hergestellt.
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Wenn
die Analoga gemäß vorliegender
Erfindung nach dem Festphasen-Verfahren hergestellt werden, wird
der C-Terminusrest (im vorliegenden R29) zweckmäßigerweise
an einen inerten festen Träger
(Kunstharz) gebunden (verankert), während sie Schutzgruppen für ihre α-Aminogruppe
(und, wenn zweckmäßig, für ihre funktionelle
Seitenkettengruppe) tragen. Nach Abschluss dieser Stufe wird die α-Amino-Schutzgruppe vom
verankerten Aminosäurerest
entfernt, und der nächste
Aminosäurerest,
R28, wird zugegeben, während seine α-Aminogruppe
(ebenso wie jegliche geeignete funktionelle Seitenkettengruppe)
in geeigneter Weise geschützt
wird, und so weiter. Die N-Terminus-Schutzgruppen werden nach Zugabe
eines jeden Rests entfernt, aber die Seitenkette-Schutzgruppen werden
noch nicht entfernt. Nachdem alle erwünschten Aminosäuren in der
richtigen Sequenz verbunden wurden, wird das Peptid vom Träger abgespalten
und von der Seitenketten-Schutzgruppe
bzw. allen Seitenkettenu-Schtzgruppen unter Bedingungen befreit,
die hinsichtlich Resten in der Sequenz minimal schädlich sind.
Dies wird durch eine sorgfältige
Reinigung und peinlich genaue Charakterisierung des synthetischen
Produkts erreicht, um zu gewährleisten,
dass die erwünschte
Struktur tatsächlich
die erhaltene ist.
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Es
wird besonders bevorzugt, die α-Aminofunktion
der Aminosäuren
während
der Kopplungsstufe mit einer säure-
oder baseempfindlichen Schutzgruppe zu schützen. Derartige Schutzgruppen
sollten die Eigenschaften einer Stabilität unter den Bedingungen einer
Peptidbindungsbildung besitzen, während sie ohne Beschädigung der
Wachstumspeptidkette und ohne Racemisierung irgendeiner der hierin
enthaltenen chiralen Zentren leicht entfernbar sind. Geeignete α-Amino-Schutzgruppen
sind Boc und Fmoc.
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Medizinische
Anwendungen
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Die
hGH-RH-Antagonistpeptide oder Salze dieser Peptide können in
pharmazeutische Dosierungsformen formuliert werden, welche wirksame
Mengen derselben enthalten, und sie können Menschen oder Tieren zur
therapeutischen oder diagnostischen Zwecken verabreicht werden.
Die Peptide können
zur Unterdrückung von
GH-Spiegeln und zur Behandlung von Zuständen verwendet werden, welche
mit übermäßigen Spiegeln von
GH, d.h., diabetischer Retinophathie und Nephropathie sowie Akromegalie
verbunden sind, zu behandeln. Auch werden Verfahren zur Behandlung
dieser Krankheiten durch Verabreichung einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung
an ein Individuum bereitgestellt, welches eine derartige Behandlung
benötigt.
Die Hauptverwendungen von GH-RH-Antagonisten liegen jedoch auf dem
Krebsgebiet, wie z. B. menschlichen Karzinomen der Brust, Lunge,
des Dickdarms, Gehirns, der Bauchspeicheldrüse und Prostata, wo die Rezeptoren
für IGF-I
oder IGF-II vorliegen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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I ist ein Schaubild der Volumenveränderungen
von MXT-Brustkarzinomen bei der Maus während der Behandlung mit bestimmten
GH-RH-Antagonisten, aufgetragen gegen die Behandlungstage.
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II ist ein Schaubild der Volumenveränderungen
von menschlichen MDAMB-468 Brustkarzinomen bei enthaarten Mäusen während der
Behandlung mit bestimmten GH-RH-Antagonisten, aufgetragen gegen die
Behandlungstage.
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III ist ein Schaubild der Volumenveränderungen
von menschlichen HAT-29
Brustkarzinomen bei enthaarten Mäusen
während
der Behandlung mit bestimmten GH-RH-Antagonisten, aufgetragen gegen
die Behandlungstage.
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IV ist ein Schaubild der Volumenveränderungen
von menschlichem U87MG Glioblastomen bei enthaarten Mäusen während der
Behandlung mit einem GH-RH-Antagonisten, aufgetragen gegen die Behandlungstage.
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V ist ein Schaubild der Volumenveränderungen
von menschlichen PC-3 Prostatakarzinomen bei enthaarten Mäusen während der
Behandlung mit bestimmten GH-RH-Antagonisten, aufgetragen gegen
die Behandlungstage.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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A. Abkürzungen
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Die
zur Definition der Peptide verwendete Nomenklatur ist diejenige
welche durch IUPAC-IUB Commissioner on Biochemical Nomenclature
ausgewiesen ist, wobei in Übereinstimmung
mit herkömmlicher
Darstellung die Aminogruppe am N-Terminus
links, und die Carboxylgruppe am C-Terminus rechts erscheint. Der im
vorliegenden verwendete Begriff „natürliche Aminosäure" bedeutet eine der üblichen,
natürlich
vorkommenden L-Aminosäuren,
die in natürlich
vorkommenden Proteinen gefunden werden: Gly, Ala, Val, Leu, Ile,
Ser, Thr, Lys, Arg, Asp, Asn, Glu, Gln, Cys, Met Phe, Tyr, Pro,
Trp und His. Wenn der natürliche
Aminosäurerest isomere
Formen aufweist, ist es die L-Form der Aminosäure, die im vorliegenden dargestellt
wird, wenn nicht ausdrücklich
anders angegeben ist.
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Nicht-kodierte
Aminosäuren
oder Aminosäureanaloga
sind auch in die GH-RH-Antagonisten
einbezogen. („Nicht-codierte" Aminosäuren sind
diejenigen Aminosäuren,
welche nicht unter den nahezu 20 natürlichen Aminosäuren bei
natürlich
vorkommenden Peptiden gefunden werden.) Unter den nicht-codierten
Aminosäuren
oder Aminosäureanaloga,
welche bei den hGH-RH-Antagonistpeptiden benutzt werden können, sind
folgende: unter Abu wird α-Aminobuttersäure verstanden,
unter Aib wird α-Aminoisobuttersäure verstanden,
unter Har wird Homoarginin verstanden, unter Nal wird 2-Naphthylanalin
verstanden, unter Nle wird Norleucin verstanden, während unter
Orn Ornithin verstanden wird. Wenn diese nicht-codierten Aminosäuren oder Aminosäureanaloga
isomere Formen besitzen, ist es die L-Form der Aminosäure, welche
dargestellt ist, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben.
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Im
vorliegenden verwendete Abkürzungen
sind:
- Abu
- α-Aminobuttersäure
- Ac
- Acetyl
- AcOH
- Essigsäure
- Ac2O
- Acetanhydrid
- Aib
- α-Aminoisobuttersäure
- Boc
- tert. Butyloxycarbonyl
- Bom
- Benzyloxymethyl
- 2BrZ
- 2-Brombenzyloxycarbonyl
- cHx
- Cyclohexyl
- Cit
- Citrullin(2-amino-5-ureidovaleriansäure)
- 2ClZ
- 2-Chlorbenzyloxycarbonyl
- DCM
- Dichlormethan
- DIC
- N,N'-Diisopropylcarbodiimid
- DIEA
- Diisopropylethylamin
- DMF
- Dimethylformamid
- Fmoc
- Fluorenylmethyloxycarbonyl
- Fpr
- 3-Phenylpropionyl
- GH
- Wachstumshormon
- GH-RH
- GH freisetzendes Hormon
- Har
- Homoarginin
- HBTU
- 2-(1H-Benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluroniumhexafluorphosphat
- hGH-RH
- menschliches GH-RH
- HOBt
- 1-Hydroxybenzotriazol
- HPLC
- Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie
- Ibu
- Isobutyryl
- IndAc
- Indol-3-acetyl
- MBHA
- para-Methylbenzylhydrylamin
- MeOH
- Methanol
- MeCN
- Acetonitril
- Nac
- 1-Naphthylacetyl
- Nal
- 2-Naphthylalanin
- NMM
- N-Methylmorpholin
- Npr
- Naphthylpropionyl
- PAM
- Phenylacetamidomethyl
- Phe(pCl)
- para-Chlorphenylalanin
- PhAc
- Phenylacetyl
- rGH-RH
- GH-RH der Ratte
- RP-HPLC
- Umkehrphasen-HPLC
- TFA
- Trifluoressigsäure
- Tos
- para-Toluolsulfonyl
- Tyr(Me)
- Tyrosinmethylether
- Z
- Benzyloxycarbonyl
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B. Die GH-RH-Analoga
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Die
hGH-RH-Analoga gemäß vorliegender
Erfindung wurden entwickelt, um die Affinitäten der Peptide zum Rezeptor
zu erhöhen,
die metabolische Stabilität
zu verbessern und die amphiphile Sekundärstruktur der Moleküle zu maximieren.
Viele dieser Analoga verursachen eine sehr wirksame und lang anhaltende
Hemmung der durch hGH-RH(1-29)NH2 stimulierten
GH-Freisetzung in vitro und in vivo.
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Folgende
Ausführungsformen
sind speziell bevorzugt, da sie beachtliche Bioaktivität aufweisen:
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Sechs äußerst bevorzugte
Ausführungsformen
besitzen die Formeln:
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Unter
gut eingeführter Übereinkunft
können
diese wie folgt abgekürzt
werden:
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C. Herstellungsverfahren
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1. Übersicht über die Synthese
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Die
Peptide werden nach geeigneten Verfahren hergestellt, beispielsweise
durch ausschließliche Festphasenverfahren,
durch partielle Festphasenverfahren, durch Fragmentkondensation
oder durch klassische Lösungsphasensynthese.
Beispielsweise sind die Verfahren einer ausschließlichen
Festphasensynthese in den Leitfäden „Solid
Phase Peptide Synthesis",
J. M. Stewart und J. D. Young, Pierce Chem. Company, Rockford, 111,
1984 (2. Auflage) und M. Bodanszky, „Principles of Peptide Synthesis", Springer Verlag,
1984 dargelegt. Die hGH-RH-Antagonistpeptide werden vorzugsweise
unter Anwendung einer Festphasensynthese hergestellt, wie z. B.
allgemein von Merrifield, J. Am. Chem. Soc. 85 S. 2149 (1963) beschrieben,
obgleich andere bekannte, gleichwertige chemische Synthesen ebenfalls
angewandt werden können,
wie zuvor erwähnt.
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Die
Synthese wird mit Aminosäuren
durchgeführt,
welche an ihrer α-Aminogruppe
geschützt
sind. Schutzgruppen vom Urethantyp (Boc oder Fmoc) werden vorzugsweise
zum Schutz der α-Aminogruppe
verwendet. Die bevorzugte Schutzgruppe ist Boc.
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Bei
der Festphasensynthese wird der N-α-geschützte Aminosäurerest, welcher die Aminoacylgruppe des
Endpeptids am C-Terminus bildet, über eine chemische Bindung
an einen Polymerkunstharzträger
gebunden. Nach Abschluss der Kopplungsreaktion wird die α-Amino-Schutzgruppe
selektiv entfernt, um zu ermöglichen,
dass nachfolgende Kopplungsreaktionen am Amino-Terminus stattfinden,
vorzugsweise mit 50%iger TFA in DCM, wenn die N-α-Schutzgruppe Boc ist. Die restlichen
Aminosäuren
mit ähnlich
durch Boc geschützten α-Aminogruppen
werden stufenweise an die freie Aminogruppe der vorhergehenden Aminosäure am Kunstharz
gekoppelt, um die erwünschte
Peptidsequenz zu erhalten. Weil die Aminosäurereste an die α-Aminogruppe
des C-Terminusrests gekoppelt werden, beginnt der Wachstum der synthetischen
hGH-RH-Analogapeptide am C-Terminus und schreitet in Richtung des
N-Terminus fort. Wenn die erwünschte
Sequenz erhalten wurde, wird das Peptid am N-Terminus acyliert und
von dem Trägerpolymer
entfernt.
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Jede
geschützte
Aminosäure
wird im Überschuss
(2,5 oder 3 Äquivalente)
verwendet, und die Kopplungsreaktionen werden üblicherweise in DCM, DMF oder
deren Gemischen durchgeführt.
Das Ausmaß des Abschlusses
der Kopplungsreaktion wird bei jeder Stufe durch die Ninhydrinreaktion überwacht.
In Fällen,
wo eine unvollständige
Kopplung nachgewiesen wird, wird das Kopplungsverfahren wiederholt,
oder eine Verkappung (capping) durch Acetylierung nicht-umgesetzter
Aminogruppen wird vor der Entfernung der α-Amino-Schutzgruppe vor dem
Koppeln der nächsten
Aminosäure
durchgeführt.
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Ein
typischer Synthesezyklus wird in folgender Tabelle I gezeigt: Tabelle
I Protokoll
für einen
typischen Synthesezyklus unter Anwendung der Boc-Strategie
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Nach
Abschluss der Synthese kann unter Anwendung in der Peptidchemie
gut bekannter Verfahren die Spaltung des Peptids vom Kunstharz vorgenommen
werden.
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Einige
der Aminosäurereste
der Peptide besitzen funktionelle Seitengruppen, welche mit Reagenzien reaktionsfähig sind,
die beim Koppeln oder der Schutzgruppenentfernung benutzt werden.
Wenn derartige Seitenkettengruppen vorliegen, werden geeignete Schutzgruppen
mit diesen funktionellen Gruppen vereint, um unerwünschte chemische
Umsetzungen zu verhindern, welche während den zur Bildung der Peptide
benutzten Umsetzungen auftreten. Bei der Auswahl einer speziellen
Seitenkettenschutzgruppe werden folgende allgemeinene Richtlinien
befolgt:
(a) die Schutzgruppe behält vorzugsweise ihre schützenden
Eigenschaften bei und wird unter den Kopplungsbedingungen nicht
abgespalten, (b) die Schutzgruppe sollte unter den Bedingungen zur
Entfernung der α-Amino-Schutzgruppe
bei jeder Synthesestufe stabil sein, (c) die Seitenkettenschutzgruppe
muss nach Abschluss der Synthese von der erwünschten Aminosäuresequenz
unter Reaktionsbedingungen entfernbar sein, die die Peptidkette
nicht unerwünscht
verändern.
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Die
reaktionsfähigen
funktionellen Seitenkettengruppen werden vorzugsweise wie folgt
geschützt: Benzyl
für Thr
und Ser; 2-Brom-benzyloxycarbonyl für Tyr; p-Toluol-sulfonyl oder
Nitro für
Arg und Har; 2-Chlorbenzyloxycarbonyl oder Fluorenylmethyloxycarbonyl
für Lys,
Orn; Benzyloxymethyl für
His; und Cyclohexyl oder Fluorenylmethyl für Asp und Glu. Die Seitenketten
von Asn und Gln werden nicht geschützt.
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3. Stufenweises
Koppeln von Aminosäureresten
an das Trägerpolymer
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Die
hGH-RH-Antagonistpeptide können
an den verschiedensten Trägerpolymeren,
z. B. MBHA, Merrifield, PAM oder Wang-Kunstharzen synthetisiert
werden. Wenn zur Synthese N-α-Boc-geschützte Aminosäuren verwendet
werden, ist das bevorzugte Kunstharz MBHA. In diesem Fall werden
nach der Abspaltung Peptide mit einem amidierten C-Terminus erhalten.
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Zuerst
wird die C-terminale Aminosäure
an das neutralisierte MBHA-Kunstharz gebunden, wonach die nachfolgenden
Aminosäure-Kopplungen
durchgeführt
werden. Jede geschützte
Aminosäure
wird in einem etwa dreifach molaren Überschuss gekoppelt bezüglich der
Kunstharz gebundenen freien Aminoreste, und das Koppeln kann in
einem Medium wie DMF: CH2Cl2 (1:1)
oder in DMF oder CH2Cl2 allein
durchgeführt
werden. Die Auswahl eines geeigneten Kopplungsreagenz liegt innerhalb
der Fachkenntnis. Besonders geeignet als Kopplungsreagenzien sind
N,N'-Diisopropylcarbodiimid
(DIC) oder HBTU, kombiniert mit HOBt. Der Erfolg der Kopplungsreaktion
in jeder Stufe der Synthese wird vorzugsweise durch die Ninhydrinreaktion überwacht. In
Fällen,
wo eine unvollständige
Kopplung auftritt, wird entweder das Kopplungsverfahren wiederholt,
oder die Kunstharz gebundenen, nicht-umgesetzten Aminoreste werden
unter Verwendung von Ac2O/DCM acetyliert.
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Die
Endacylierung des N-Terminus des Peptids wird auf dem gleichen Weg
wie die vorhergehenden Kopplungen vorgenommen, mit dem Unterschied,
dass die geeignete Carbonsäure
anstelle einer Aminosäure benutzt
wird.
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4. Entfernung
des Peptids vom Trägerpolymer
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Wenn
die Synthese vollständig
ist, wird das Peptid von der Trägerphase
abgespalten. Die Entfernung des Peptids vom Kunstharz wird durch
Behandlung mit einem Reagenz wie Flusssäure durchgeführt, welche auch
alle restlichen Seitenketten-Schutzgruppen abspaltet.
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Zweckmäßigerweise
wird das getrocknete und geschützte
Peptid-Kunstharz mit einem Gemisch behandelt, das aus 1,0 ml m-Cresol
und 10 ml wasserfreiem Fluorwasserstoff pro Gramm Peptid-Kunstharz
während
60 Minuten bei 0°C
behandelt, um das Peptid vom Kunstharz abzuspalten sowie alle Seitenketten-Schutzgruppen
zu entfernen. Nach Entfernung des Fluorwasserstoffs unter einem
Stickstoffstrom und Vakuum werden die freien Peptide mit Äther ausgefällt, filtriert,
mit Äther
und Ethylacetat gewaschen, mit 50%iger Essigsäure extrahiert und gefriergetrocknet.
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5. Reinigung
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Die
Reinigung der rohen Peptide kann unter Anwendung in der Peptidchemie
gut bekannter Verfahren vorgenommen werden. Beispielsweise kann
eine Reinigung an einem MacRabbit HPLC-Systems (Rainin Instrument
Co., Woburn, MA) mit einem Knauer UV-Photometer und einem Kipp und
Zonen BD40-Rekorder unter Verwendung einer Vydac 218TP5010 Umkehrphasenkolonne
(10 × 250
mm, gepackt mit C18 Silicagel, Porengröße 300 Å, Teilchengröße 5 μm; (The Separations
Group Inc., Hesperia, CA) durchgeführt werden. Die Säule wird
mit einem Lösungsmittelsystem
eluiert, das besteht aus: (A) 0,1 %iger wässeriger TFA und (B) 0,1 %iger
TFA in 70%igem wässerigen
MeCN auf Art eines linearen Gradienten (wie z. B. 30-55% B in 120
Minuten). Das Eluat wird bei 220 nm überwacht, und Fraktionen werden
durch analytische HPLC unter Verwendung eines Flüssigkeitschromatographen Hewlett-Packard
Model HP-1090 geprüft
und vereint, um maximale Reinheit zu erhalten. Die analytische HPLC
wird an einer Vydac 218TP52 Umkehrphasensäule (2 × 250 mm, C18, 300 Å, 5 μm) unter
Anwendung einer isokratischen Elution mit einem Lösungsmittelsystem,
das aus (A) und (B), wie weiter oben definiert, bestand durchgeführt. Die
Peaks wurden bei 220 und 280 nm überwacht.
Durch analytische HPLC wurde beurteilt, dass sie im wesentlichen
(> 95%) rein waren.
Die erwartete Aminosäurezusammensetzung
wird ebenfalls durch Aminosäureanalyse
bestätigt.
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D. Pharmazeutische Zusammensetzung
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Die
erfindungsgemäßen Peptide
können
in Form pharmazeutisch brauchbarer nicht-toxischer Salze, wie z.
B. Säureadditionssalze,
verabreicht werden. Beispielhaft für derartige Säureadditionssalze
sind das Hydrochlorid, Hydrobromit, Sulfat, Phosphat, Fumarat, Gluconat,
Tannat, Maleat, Acetat, Citrat, Benzoat, Succinat, Alginat, Pamoat,
Malat, Ascorbat, Tartarat und dergleichen. Besonders bevorzugte
Antagonisten sind Salze geringer Löslichkeit, wie z. B. Pamoatsalze
und dergleichen. Diese zeigen eine lange Dauer der Wirksamkeit.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
werden in geeigneter Weise an Menschen oder Tieren subkutan, intramuskulär oder intravenös; intranasal
oder durch Lungeninhalation oder aber in Depotform (wie z. B. Mikrokapseln,
Mikrogranalien oder zylindrische stabähnliche Implantate, formuliert
aus einem bioabbaubaren geeigneten Polymeren (wie z. B. D, L-Lactid-coglycolid)
verabreicht, wobei die ersten beiden Depotarten bevorzugt werden.
Andere gleichwertige Verabreichungsarten liegen ebenfalls innerhalb
des Erfindungsbereichs, was heißt,
ein kontinuierlicher Tropf, Depotinjektionen, Infusionspumpe und
zeitliche Freisetzungsarten wie Mikrokapseln und dergleichen. Die
Verabreichung erfolgt in irgendeinem physiologisch brauchbaren injizierbaren
Träger,
wobei eine physiologische Kochsalzlösung akzeptabel ist, obgleich
auch andere bekannte Träger
verwendet werden können.
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Die
Petide werden vorzugsweise parenteral, intramuskulär, subkutan
oder intravenös
mit einem pharmazeutisch brauchbaren Träger wie isotonischer Kochsalzlösung verabreicht.
Die Peptide können
aber auch als intranasaler Spray mit einem geeigneten Träger oder
durch Lungeninhalation verabreicht werden. Ein geeigneter Verabreichungsweg
ist eine Depotform, formuliert aus einem geeigneten bioabaubaren
Polymeren, wie z. B. Poly-D-lactid-coglycolid als Mikrokapseln,
Mikrogranalien oder zylindrische Implantate mit einem Gehalt an
dispergierten antagonistischen Verbindungen. Die erforderliche Peptidmenge
hängt von
der Verabreichungsart und dem beabsichtigten Ergebnis ab. In der
Regel liegt die Dosierung zwischen 1 bis 100 μg/kg Körpergewicht des Wirts pro Tag.
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E. Therapeutische Anwendungen
von GH-RH-Antagonisten
-
hGH-RH-Antagonisten
können
bei der Behandlung von Zuständen
benutzt werden, welche durch übermäßiges Wachstumshormon
verursacht werden, wie z. B. Akromegalie, welche sich durch eine
abnormale Vergrößerung der
Knochen des Gesichts und der Extremitäten äußert. Die GH-RH-Antagonisten
können
auch zur Behandlung einer diabetischen Nephrophatie (die Hauptursache
der Blindheit bei Diabetikern) und diabetischen Retinopathie verwendet
werden, bei denen eine Schädigung
des Auges bzw. der Niere infolge des GH angenommen wird.
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Die
hGH-RH-Antagnoisten wurden entwickelt, um die Bindung und infolge
dessen die Wirkung von GH-RH zu blockieren, welches die Sekretion
von GH, das die Sekretion von GH stimuliert, zu blockieren, das seinerseits
die Bildung von IGF-I stimuliert. GH-RH-Antagonisten können allein
oder zusammen mit Somatostatinanalogen verabreicht werden, eine
Kombination, welche vollständiger
die IGF-I- Spiegel
unterdrückt.
Es ist von Vorteil, Antagonisten von GH-RH anstelle von Somatostatin
zu verabreichen, aufgrund der Tatsache, dass GH-RH-Antagonisten
in Situationen angewandt werden können, wo Zielstellen keine
Somatostatinrezeptoren aufweisen.
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Die
Hauptanwendungen von GH-RH-Antagonisten liegen jedoch auf dem Krebsgebiet.
Dem liegen folgende Erwägungen
zugrunde: GH-RH-Antagonisten sind entwickelt, um die Bindung und
damit die Wirkung von GH-RH zu blockieren, welches die Sekretion
von GH stimuliert, das seinerseits die Bildung von insulinähnlichem
Wachstumsfaktor I (IGF-I) auch Somatomedin-C genannt, stimuliert.
Die Beteiligung von IGF-I (Somatomedin-C) beim Brustkrebs, Prostatakrebs,
Dickdarmkrebs, Knochentumoren und anderen bösartigen Erkrankungen ist gut
bewiesen, und Somatostatinanaloge allein unterdrücken die GH- und IGF-I-Spiegel
nicht ausreichend. Eine völlige
Unterdrückung
von IGF-I-Spiegeln oder -Sekretion ist erforderlich für eine bessere Hemmung
des Tumorwachstums. Eine autokrine Bildung von IGF-I durch verschiedene
Tumore könnte
auch unter der Steuerung von GH-RH sein und infolgedessen durch
GH-RH-Antagonisten gehemmt werden. GH-RH-Antagonisten könnten auch
die Bildung von IGF-I hemmen. Ein genauerer theoretischer Hintergrund der
Anwendungen von GH-RH auf dem Gebiet der Onkologie (Krebs) ist wie
folgt: die Rezeptoren für
IGF-I liegen in menschlichen primären Brustkarzinomen, Prostatakarzinomen,
Lungenkarzinomen, Dickdarmkarzinomen, Gehirntumoren, Bauchspeicheldrüsenkrebs
und bei renalen Zellenkarzinomen vor.
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Die
Anwesenheit von IGF-I-Rezeptoren in diesen Tumoren scheinen sich
zu beziehen auf eine maligne Übertragung
und Prolieferationen dieser Karzinome. IGF-I kann als endokriner, parakriner oder
autokriner Wachstumsfaktor für
verschiedene menschliche Krebsarten wirken, d.h., dass das Wachstum
dieser Neoplasmen von IGF-I abhängt.
GH-RH-Antagonisten setzen die Bildung von IGF-I durch Unterdrückung der
GH-Sekretion herab. Da IGF-I das Wachstum dieser verschiedenen Neoplasmen
(Karzinomen) stimuliert, sollte die Herabsetzung zirkulierender
IGF-I- Spiegel zur
Hemmung des Tumorwachstums führen.
Es ist möglich,
dass GH-RH-Antagonisten
auch die parakrine oder autokrine Bildung von IGF-I durch die Tumore
verringern, was auch zur Hemmung einer Krebsprolieferation führen sollte.
Diese Ansichten stehen in Übereinstimmung
mit modernen Konzepten der klinischen Onkologie. GH-RH-Antagonisten
sollten allein oder zusammen mit Somatostatinanalogen gegeben werden,
und eine Kombination würde
eine vollständigere
Unterdrückung
von IGF-I-Spiegeln, eine Eliminierung von Gewebe-IGF-I-Spiegeln
zum Beispiel bei menschlichen Osteosarkomen sowie Brustkrebs, Dickdarmkrebs,
Prostatakrebs und nicht-kleinem Zellenlungenkrebs (non-SCLC) erreichen.
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Der
Vorteil von GH-RH-Antagonisten über
Somatostatinanaloga gründet
sich auf die Tatsache, dass GH-RH-Antagonisten zur Unterdrückung von
Tumoren verwendet werden können,
welche keine Somatostatinrezeptoren besitzen, wie z. B. menschliche
osteogene Sarkome.
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Es
wurde gezeigt, dass antagonistische Analoga von GH-RH das Wachstum
verschiedener Tumore in vivo unterdrücken. Diese Wirkung wird teilweise
durch Hemmung der GH-RH-IGF-I-Achse ausgeübt. Dessen ungeachtet ist bei
vielen Tumoren eine autokrine/parakrine Steuerung der Prolieferation
durch IGF-II auch ein Hauptfaktor. Die Interferenz mit dieser autokrinen
wachstumsstimulierenden Leitungsbahn bietet einen Zugang zur Tumorsteuerung.
Antagonistische Analoga von GH-RH, MZ-4-71 {[Ibu0,
Tyr1, D-Arg2, Abu15, Nle27]hGH-RH(1-28)
Agm} und MZ-5-156
{[PhAc0, D-Arg2,
Abu15, Nle27]hGH-RH(1-28)
Agm} hemmten die Prolieferationsrate von Brustkrebs-(MDA-MB-468,
ZR-75-1), Prostatakrebs-(PC-3 und DU-145) sowie Bauchspeicheldrüsenkrebs-(MiaPaCa-2,
SW-1990 und Capan-2) Zelllinien in vitro, wie durch kolorimetrische
und [3H]-Thymidin-Einverleibungstest, verringerten
die Expression von IGF-II mRNA in den Zellen sowie die Konzentration
der in das Kulturmedium abgesonderten IGF-II. Die gleichen GH-RH-Antagonisten
führten
zu ähnlichen
Ergebnissen in vivo (Hemmung der Prolieferation und Verringerung
der IGF-II-Bildung) bei Prostatatumoren (PC-3, DU-145), Renalem
Adenokarzinom (Caki-I) und nicht-kleinen Zellen-Lunctenkarzinomen (H157).
Diese Entdeckungen legen nahe, dass antagonistische Analoga von
GH-RH das Tumorwachstum nicht nur durch Hemmung der GH-RN-IGF-I-Achse
sondern auch durch Verringerung der Bildung von IGF-II in verschiedenen
Tumorzellen hemmen können,
indem sie so ihre autokrine regulatorische Leitungsbahn unterbrechen.
-
Vorliegende
Erfindung wird im Zusammenhang mit nachfolgenden Beispielen beschrieben,
welche lediglich zur Veranschaulichung dargelegt werden. In den
Beispielen werden optisch aktive geschützte Aminosäuren in der L-Konfiguration
verwendet, mit der Ausnahme, wo sie speziell angegeben sind.
-
Nachfolgende
Beispiele liegen geeigneten Syntheseverfahren für die neuen GH-RH-Antagonisten nach
der Festphasentechnik dar.
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BEISPIEL I
-
-
Die
Synthese wird stufenweise unter Verwendung einer manuellen Ausrüstung für eine Festphasen-Peptidsynthese
durchgeführt.
Kurz gesagt, wird para-Methylbenzhydrylaminharz (MBHA-Harz) (Bachem, Californien)
(720 mg, 0,50 mMol) 5%iges DIEA in CH
2Cl
2 neutralisiert und gemäß dem in Tabelle I beschriebenen
Protokoll gewaschen. Die Lösung
von POC-Har (NO
2)-OH (500 mg, 1,5 mMol)
in DMF/CH
2Cl
2 (1:1)
mit dem neutralisierten Harz und DIC (235 μl, 1,5 mMol) in einer Vorrichtung
für eine
Festphasen-Peptidsynthese eine Stunde geschüttelt. Nachdem der Abschluss
der Kupplungsreaktion durch einen negativen Ninhydrintest nachgewiesen
ist, wird die Schutzgruppenentfernung mit 50%iger Trifluoressigsäure in CH
2Cl
2 und die Neutralisation
mit 5%igem DIEA in CH
2Cl
2 durchgeführt; die
Peptidkette wird stufenweise durch Kuppeln folgender geschützter Aminosäuren in
der angegebenen Reihenfolge auf das Kunstharz aufgebaut, um die
erwünschte Peptidsequenz
zu erhalten:
-
Diese
geschützten
Aminosäurereste
(auch allgemein von Bachem, Co. erhältlich) sind oben gemäß einer
gut angenommenen Übereinkunft
vorgestellt. Die geeignete Schutzgruppe für die funktionelle Seitenkettengruppe
spezieller Aminosäuren
erscheint in Klammern. Die OH-Gruppen in den obigen Formeln zeigen, dass
der Carboxylterminus eines jeden Rests frei ist.
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Die
geschützten
Aminosäuren
(jeweils 1,5 mMol) werden mit DIC (235 μl, 1,5 mMol) mit den Ausnahmen
von Boc-Asn-OH und Boc-Gln-OH gekoppelt, welche mit ihren zuvor
gebildeten HOBt-Estern gekoppelt werden. Nach Entfernung der Schutzgruppe
Na-Boc von Tyr1,
wird das Peptid mit Phenylessigsäure
(PhAc) (272 mg, 2 mMol) unter Verwendung von DIC (313 μl, 2 mMol)
acyliert.
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Zur
Abspaltung des Peptids von dem Kunstharz und um es von der Schutzgruppe
zu befreien, wird das getrocknete Peptidharz (218 g) mit 2 ml m-Cresol
und 20 ml Fluorwasserstoff (HF) bei 0°C 1 Stunde gerührt. Nach
Abdampfen des HF unter Vakuum wird der Rest mit trockenem Diethylether
und Ethylacetat gewaschen. Das abgespaltete und Schutzgruppen befreite
Peptid wird in 50%iger Essigsäure
gelöst
und vom Harz abfiltriert. Nach Verdünnung mit Wasser und Gefriertrocknung
werden 1,51 g Rohprodukt erhalten.
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Das
rohe Peptid wird unter Verwendung eines Flüssigkeitschromatographen Hewlett-Packard
Modell HP-1090 mit einer Vydac 218TP52 Umkehrphasensäule (2 × 250 mm,
gepackt mit Silicagel C18, Porengröße 300 Å, Teilchengröße 5 μm) (The Separations
Group Inc., Hesperia, CA) durch analytische HPLC und lineare Gradientenelution
(z. B. 40-70% B) mit einem Lösungsmittelsystem überprüft, das
aus (A) 0,1 %iger wässeriger
TFA und (B) 0,1 %iger TFA in 70%igem wässerigen MeCN besteht. 80 mg
des rohen Peptids wird in AcOH/H2O gelöst, gerührt, filtriert
und auf eine Säule
Vydac 218TP5010 aufgebracht (10 × 150 mm), gepackt mit Silicagel
C8 gepackt. Die Säule
wird mit dem weiter oben beschriebenen Lösungsmittelsystem auf Art eines
linearen Gradienten eluiert (z. B. 30-55% B innerhalb von 120 Minuten);
Strömungsrate
2 ml/Minute. Das Eluat wird bei 220 nm überwacht, und Fraktionen werden
durch analytische HPLC überprüft. Fraktionen
mit einer Reinheit von mehr als 95% werden vereint und gefriergetrocknet,
um 9,6 mg Reinprodukt zu ergeben. Die analytische HPLC wird mit
einer zuvor beschriebenen Vydac C 18 Umkehrphasensäule unter
Anwendung einer isokratischen Elution mit einem zuvor beschriebenen
Lösungsmittelsystem
und einer Strömungsrate
von 0,2 ml/Minute durchgeführt.
Die Peaks werden bei 220 und 280 nm überwacht. Das Produkt wird
als im wesentlichen aufgrund einer analytischen HPLC als im wesentlichen
rein (>95%) beurteilt.
Die Molekularmasse wird durch Elektrosprüh-Massenspektrometrie geprüft, und
die erwartete Aminosäurezusammensetzung
wird durch Aminosäureanalyse
bestätigt.
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BEISPIEL II
-
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Die
Synthese wird unter Verwendung eines Geräts zur manuellen Festphasen-Peptidsynthese
stufenweise durchgeführt.
Kurz gesagt wird para-Methylbenzydrylamin
(MBHA-Kunstharz) (Bachem, Californien) (100 mg, 0,070 mMol) mit
5%igem DIEA in CH2Cl2 neutralisiert
und gemäß dem in
Tabelle 1 beschriebenen Protokoll gewaschen. Die Lösung von
Boc-Har(NO2)-OH (83, mg, 0,25 mMol) in DMF-CH2Cl2 (1:1) wird mit dem
neutralisierten Kunstharz und DIC (44 μl, 0,275 mMol) in einem Gerät zur manuellen
Festphasen-Peptidsynthese 1 Stunde geschüttelt. Nachdem durch einen
negativen Ninhydrintest der Abschluss der Kopplungsreaktion nachgewiesen
wurde, die Schutzgruppe mit 50%iger TFA in CH2Cl2 entfernt und mit 5%igem DIEA in CH2Cl2 neutralisiert
wurde, wird das Peptid stufenweise durch Koppeln folgender geschützter Aminosäuren in der
angegebenen Reihenfolge auf dem Kunstharz aufgebaut, um die gewünschte Peptidsequenz
zu erhalten: Boc-D-Arg(Tos)-OH, Boc-Nle-OH, Boc-Ile-OH, Boc-Asp(OcHx)-OH,
Boc-Gln-OH, Boc-Leu-OH,
Boc-Leu-OH, Boc-Lys(2ClZ)-OH, Bc-Arg(Tos)OH, Boc-Ala-OH, Boc-Ser(Bzl)-OH,
Boc-Leu-OH, Boc-Gln-OH, Boc-Abu-OH, Boc-Leu-OH, Boc-Val-OH, Boc-Lys(2ClZ)OH,
Bc-Arg(Tos)-OH, Boc-Tyr(Me)-OH, Boc-Har(NO2)-OH, Boc-Asn-OH,
Boc-Thr(Bzl)-OH, Boc-Phe(pCl)-OH, Boc-Ile-OH, Boc-Ala-OH, Boc-Asp(OcHx)-OH, Boc-D-Arg(Tos)-OH,
Boc-Tyr(2Br)-OH.
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Diese
geschützten
Aminosäurereste
(auch allgemein von Bachem Co. erhältlich) sind oben gemäß einer
gut angenommenen Übereinkunft
wiedergegeben. Die geeignete Schutzgruppe für die funktionelle Seitenkettengruppe
spezieller Aminosäuren
erscheint in Klammern. Die OH-Gruppen in den obigen Formeln zeigen, dass
der Carboxylterminus eines jeden Rests frei ist.
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Die
geschützten
Aminosäuren
(jeweils 0,25 mMol) werden mit DIC (44 μl, 0,275 mMol) mit Ausnahme von
Boc-Asn-OH und Boc-Gln-OH, die mit ihren zuvor gebildeten HOBt-Estern
gekuppelt werden, gekuppelt. Nach Entfernung der Schutzgrupe Na-Boc von Tyr1 wird
das Peptid mit Phenylessigsäure
(PhAc) (54 mg, 0,4 mMol) unter Verwendung von DIC (70 μl, 0,44 mMol)
acyliert.
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Um
das Peptid vom Kunstharz abzuspalten und es von der Schutzgruppe
zu befreien, wird das getrocknete Peptidharz (206 mg) mit 0,5 ml
m-Cresol und 5 ml Flusssäure
(HF) bei 0°C
1 Stunde gerührt.
Nach Abdampfen der Flusssäure
unter Vakuum wird der Rest mit trockenen Diethylether und Ethylacetat
gewaschen. Das abgespaltene und von der Schutzgruppe befreite Peptid
wird in 50%iger Essigsäure
gelöst
und vom Kunstharz abfiltriert. Nach Verdünnen mit Wasser und Gefriertrocknen
werden 112 mg Rohprodukt erhalten.
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Das
rohe Peptid wird durch analytische HPLC unter Verwendung eines Flüssigkeitschromatographen Hewlett
Packard Modell HP-1090 mit einer Vydac 218TP52 Umkehrphasenkolonne
(2 × 250
mm, gepackt mit Silicagel C18 Porengröße 300 Å, Teilchengröße 5 μm) (The Separations
Group Inc., Hesperia, CA) und lineare Gradientenelution (z. B. 40-70%
B) mit einem Lösungsmittelsystem
geprüft,
das aus (A) 0,1 %iger wässeriger TFA
und (B) 0,1 %iger TFA in 70%igem wässerigen MecN besteht. 80 mg
des rohen Peptids werden in AcOH/H2O gelöst, gerührt, filtriert
und auf eine Säule
Vydac 218TP5010 (10 × 250
mm) aufgebracht. Die Säule wird
mit einem zuvor beschriebenen Lösungsmittelsystem
auf Art eines linearen Gradienten (z. B. 30-55% B in 120 Minuten)
bei einer Strömungsrate
von 2 ml/Minute eluiert. Das Eluat wird bei 220 nm überwacht,
und Fraktionen werden durch analytische HPLC geprüft. Fraktionen
mit einer Reinheit von mehr als 95% werden vereint und gefriergetrocknet,
um 9,6 mg Reinprodukt zu ergeben. Die analytische HPLC wird auf
einer zuvor beschriebenen Umkehrphasensäule Vydac C18 unter Anwendung
einer isokratischen Elution mit einem weiter oben beschriebenen
Lösungsmittelsystem
mit einer Strömungsrate
von 0,2 ml/Minute durchgeführt.
Die Peaks werden bei 220 und 280 nm überwacht. Das Produkt wird
durch analytische HPLC beurteilt, dass es im wesentlichen (> 95%) rein ist. Die
Molekularmasse wird durch Elektrosprüh-Massenspektrometrie geprüft, und
die erwartete Aminosäurezusammensetzung
wird durch Aminosäureanalyse
bestätigt.
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Die
Peptide 2 sowie Peptide 4 bis 30 werden auf die gleiche Weise wie
Peptid 1 und Peptid 3 mit der Ausnahme synthetisiert, dass diese
Peptide auch andere Substitutionen enthalten, um zu ergeben:
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BEISPIEL III
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Biologische Wirksamkeit
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Die
Peptide gemäß vorliegender
Erfindung wurden in Tests auf ihre Fähigkeit, die durch hGH-RH(1-29)NH2 bewirkte Freisetzung von GH zu hemmen in
vitro und in vivo getestet.
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Rattenhypophyse-Superfusionssystem
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Die
Analoga wurden in vitro in einem früher beschriebenen Test (S.
Vigh und A.V. Schally, Peptides 5:241-347, 1984) mit einer Modifikation
(Z. Rekasi und A.V. Schally, P.N.A.S. 90:2146-2149, 1993) getestet. Kurz
gesagt wurden die Zellen mit Peptiden 9 Minuten (3 ml) bei verschiedenen
Konzentrationen preinkubiert. Unmittelbar nach der Inkubation wird
ein nM hGH-RH(1-29)NH2 3 Minuten verabreicht
(1 ml) [0 Minuten ansprechen]. Um die Dauer der antagonistischen
Wirkung des Analogen zu überprüfen, wird
ein nM hGH-RH(1-29)NH2 30, 60, 90 und 120
Minuten später
3 Minuten angewandt, [30, 60, 90, 120 Minuten ansprechen]. Die Nettointegralwerte
der GH-Reaktionen werden bewertet. Die GH-Reaktionen werden verglichen und
als Prozentsatz der durch 1 nM GH-RH(1-29)NH2 bewirkten
ursprünglichen
GH-Reaktion ausgedrückt.
Die Wirkung der neuen Antagonisten wird mit derjenigen von [Ac-Tyr1, D-Arg2]hGH-RH(1-29)NH2, dem „Standardantagonisten", verglichen.
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Wachstumshormon-Radioimmunoassay
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Ratten-GH-Spiegel
in gleichen Teilen von unverdünnten
und verdünnten
Superfusionsproben wurden durch einen Doppelantikörper-Radioimmunoassay
unter Verwendung von Materialien gemessen, welche von National Hormone
and Pituitary Program, Baltimore, Maryland geliefert wurden. Die
Testergebnisse des RIA wurden mit einem Computerprogramm analysiert,
das in unserem Institut entwickelt wurde, (V. Csernus und A.V. Schally
in „Neuroendocrine
Research Methods",
Harwood Academic (Greenstein B.D., Herausgeber, London, S. 71-109,
1991)); diese Monographie wird durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung
einbezogen. Die Interassayvariation betrug weniger als 15% und die
Intraassayvariation war geringer als 10%.
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GH-RH-Bindungstest
-
Zur
Bestimmung der Bindungseigenschaften der Antagonisten von GH-RH
wurde ein empfindlicher Radiorezeptor-Bindungstest entwickelt (G.
Halmos, A. V. Schally u.a., Receptor 3, 8-97, 1993), diese Publikation
wird durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen. Dieser
Test basiert auf der Bindung von markiertem [His1,
Nle27]hGH-RH(1-32)NH2 an
Homogenate der Ratten-Adenohypophysenmembran. Iodierte Derivate
von [His1, Nle27]hGH-RH(1-32)NH2 werden nach dem Chloramin-T-Verfahren (F.C.
Greenwood u.a., Biochemistry 89: 114-123, 1963) hergestellt; diese
Publikation wird durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen.
Hypophysen von männlichen
Sprague-Dawley-Ratten 250-300 g) wurden zur Herstellung von rohen
Membranen benutzt. Für
Sättigungsbindungsanalysen
werden Membranhomogenate mit mindestens 6 Konzentrationen von [His1, 126I-Tyr10, Nle27]hGH-RH(1-32)NH2, inkubiert, welche im Bereich von 0,005
bis 0,35 nM liegen, in An- oder Abwesenheit überschüssigen unmarkierten Peptids
(1 μM).
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In
einem Gammazähler
wird das Pellet auf seine Radioaktivität ausgezählt. Die Affinitäten der
getesteten Antagonistenpeptide zu Rattenhypophysen-GH-RH-Rezeptoren werden
in kompetitiven Bindungsversuchen bestimmt. Die Bindungsendaffinitäten werden
durch Ki (Dissoziationskonstante des Komplexes
Inhibitor-Rezeptor)
geschätzt
und durch den Ligand PC sowie McPherson-Computerprogramme von Munson
und Rodbard bestimmt (P. J. Munson und D. Rodbard, Anal. Biochem.
107, 220-239, 1980).
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Die
relativen Affinitäten
im Vergleich zu [Ac-Tyr1, D-Arg2]hGH-RH(1-29)NH2, dem Standardantagonisten, werden als das
Verhältnis
von Ki des getesteten GH-RH-Antagonisten zum Ki des
Standardantagonisten berechnet.
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In vivo-Tests
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Die
antagonistische GH-RH-Wirkung der Analoga wurde an jungen männlichen
Sprague-Dawley-Ratten (200-250 g) getestet. Bei jedem Versuch wurden
fünf Gruppen
von jeweils sieben Tieren benutzt. Die Verbindungen (80 μg/kg) und
GH-RH(1-29)NH2 (3 μg/kg)
wurden in 5,5% Mannit gelöst
und intravenös
in die Halsvene der Ratten unter Nembutalanästhesie verabreicht. Die Zeit,
die zwischen den Verabreichungen des Antagonisten und GH-RH verging,
schwankte zwischen den Gruppen gemäß nachfolgendem Schema. Die
erste Gruppe der Tiere erhielt eine GH-RH-Injektion 5 Minuten nach Verabreichung
des Antagonisten; bei der zweiten, dritten und vierten Tiergruppe
betrug die Zeitspanne, welche zwischen der Injektion des Antagonisten
und derjenigen von GH-RH verstrich, 15, 30 bzw. 60 Minuten. Die
Kontrollgruppe wurde zuerst mit dem Lösungsmittel allein anstelle
des Antagonisten injiziert, gefolgt von einer GH-RH-Injektion 5
Minuten später.
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Vor
der Verabreichung des Antagonisten wurden Blutproben von 0,4 ml
für den
GH-Radioimmunoassay genommen („Blut0"), und 5 Minuten
nach der Injektion von GH-RH („Blut1"). Die GH-Reaktion
wurde in jeder Gruppe berechnet als rGH = (GHBlut1/GHBlut0), Mittel ± S.E.M. der individuellen
Unterschiede. Die relative Hemmung der GH-Reaktion (%) in jeder
behandelten Gruppe wurde berechnet als 100 × (rGHbehandelt – 1)/(rGHKontrolle – 1).
-
Ergebnisse
in vitro
-
Die
Ergebnisse der im Hypophysen-Superfusionssystem der Ratte und Bindungstest
getesteten antagonistischen Aktivitäten in vitro sind in Tabelle Π bzw. Tabelle
III zusammengefasst. Wie aus diesen Daten ersichtlich ist, bewirken
die in den Molekülen
vorhandenen Substitutionen eine immense Erhöhung der Rezeptorbindung sowie
bei der Hemmung der GH-Freisetzung in vitro im Vergleich zum Standardantagonisten.
Der wirksamste Antagonist in vitro, das Peptid 1, bewirkte eine
vollständige
Hemmung der durch GH-RH verursachten GH-Freisetzung für 90 Minuten
unter den Standardtestbedingungen. Das erste Anzeichen der Wiedergewinnung
der GH-RH-Ansprechbarkeit wurde 120 Minuten nach dem Aussetzen diesem
Analogen nachgewiesen.
-
Tabelle
II Hemmung
der GH-Freisetzung im Superfusionssystem der Rattenhypophyse
-
Tabelle
III K
i-Werte und relative Affinitäten (R.A.)
von hGH-RH-Antagonisten
-
Ergebnisse in vivo
-
Tabelle
IV zeigt die Serum-GH-Reaktionen und ihre relativen Hemmungen in
Ratten, welche mit GH-RH-Antagonisten vorbehandelt wurden. Alle
getesteten Analoga (Peptid 1, Peptid 2, Peptid 3, Peptid 4, Peptid
8, Peptid 9, Peptid 11 und Peptid 16) führten zu einer starken und
einer langanhaltenden Hemmung der durch hGH-RH(1-29)NH2 stimulierten
GH-Freisetzung. Peptid 1 und Peptid 2 sind die kurzzeitig wirksamsten Antagonisten,
welche die GH-Reaktion um 95% und 91 % hemmen, wenn sie 5 Minuten
vor dem hGH-RH(1-29)NH2 verabreicht werden.
Die Wirkung dieser beiden Peptide hält mindestens 30 Minuten an.
Andererseits wirken die Peptide 11 und 3, welche kurzzeitig geringfügig weniger
wirksam sind, sind extrem lang wirkend: ihre Wirkung dauert mindestens
60 Minuten an.
-
Tabelle
IV Serum-GH-Reaktionen
und relative Hemmungen von GH-Reaktionen bei Ratten, die mit GH-RH-Antagonisten zu
verschiedenen Zeitspannen verabreicht wurden, vor der Verabreichung
von hGH-RH(1-29)NH
2
-
-
Beispiel IV
-
Onkoligische Tests
-
Die
Antitumor-Aktivitäten
der Peptide gemäß vorliegender
Erfindung wurden in verschiedenen Krebsmodellen getestet. Die Antitumorwirkungen
dieser neuen Peptide wurden mit denjenigen früherer Analoga (MZ-4-71 und
MZ-5-156, Gegenstand des U.S.-Patents 5.550.212 und der U.S.-Patentanmeldung 08/642.472)
verglichen.
-
Wirkung von GH-RH-Antagonisten
auf MXT-Brusttumore bei der Maus
-
Estrogen-unabhängige MXT-Tumore
wurden subkutan auf weibliche BDF-Mäuse
transplantiert. Ein Tag nach der Transplantation wurden die Mäuse in Gruppen
von jeweils 10 Tieren unterteilt, und die Behandlung wurde begonnen.
Die Mäu se
in den Gruppen 1, 2, 3 und 4 erhielten subkutan einzelne Injektionen
verschiedener GH-RH-Antagonisten täglich in einer Dosis von 20 μg pro Tag
während
18 Tagen. In den Gruppen 5 und 6 wurden die Peptide durch osmotische
Alzet-Pumpen unter Freisetzung einer täglichen Menge von 20 μg Peptid
verabreicht. Die Tumore wurden regelmäßig gemessen, und das Tumorvolumen
wurde berechnet. Die Mäuse
wurden am Tag 18 getötet,
und die Tumorgewichte wurden gemessen.
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Ergebnisse
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Die
Peptide Peptid 1 und Peptid 3 hatten eine ähnliche starke Hemmungswirkung
auf MXT-Brustkarzinome bei der Maus. Die Behandlung mit MZ-5-156 führte auch
zu einer signifikanten Hemmung des Tumorwachstums, jedoch war seine
Wirkung schwächer
als diejenige von Peptid 1 oder Peptid 3 (vgl. Tabelle V und 1).
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Tabelle
V Wirkung
der Behandlung mit GH-RH-Antagonisten auf Brusttumore bei der Maus
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Wirkung von GH-RH-Antagonisten
auf menschliche MDA-MB-468 Brustkrebstransplantate bei enthaarten Mäusen
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Enthaarte
Mäuse,
welche ein hormonunabhängiges
menschliches MDA-MB-468
Brustkrebstransplantat trugen, wurden in Gruppen von jeweils 10
Tieren unterteilt. Die behandelten Gruppen empfingen einmal täglich subkutan
Injektionen von 20 μg
der GH-RH-Antagonisten. Eine Gruppe wurde mit dem Peptid 1 behandelt, eine
zweite Gruppe wurde mit MZ-5-156 zum Vergleich behandelt. Die Kontrollgruppe
wurde mit dem als Vehikel verwendeten Lösungsmittel injiziert. Die
Behandlung wurde fünf
Wochen fortgesetzt. Die Tumore wurden einmal pro Woche gemessen,
und das Tumorvolumen wurde berechnet. Die Mäuse wurden am Ende des Versuchs
getötet,
und die Tumorgewichte wurden gemessen.
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Ergebnisse
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Beide
Peptide übten
signifikante tumorhemmende Wirkungen auf MDA-MB-468 Transplantate aus. In der mit Peptid
1 und 4 injizierten Gruppe zeigten 4 Tumore eine konstante Rückbildung
während
des Versuchs. Ebenfalls verursachte MZ-5-156 eine Rückbildung
von drei Tumoren. Nach fünfwöchiger Behandlung
bildeten sich diese Karzinome zu kleinen narbenähnlichen Geweberesten zurück. Eine
histologische Prüfung
dieser Gewebe zeigte undifferenzierte Epiteltumore mit intensiver
Nekrose und lediglich einer engen Marginallinie lebenden Tumorgewebes.
Im Gegensatz hierzu schritten alle Tumore bei den Kontrolltieren
stetig fort. Das Tumorendvolumen und -gewicht in den behandelten
Gruppen waren signifikant vermindert (vgl. Tabelle VI und 2),
wobei Peptid 1 eine stärkere
Wirkung hatte.
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Tabelle
VI Wirkung
der Behandlung mit GH-RH-Antagonisten auf menschliche MDA-MB-468
Brustkrebs-Transplantate bei enthaarten Mäusen
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Wirkung von GH-RH-Antagonisten
auf menschliche HT-29 Dickdarmkrebs-Transplantate bei enthaarten
Mäusen
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Menschliche
Dickdarmkarzinome HT-29 wurden subkutan in männliche enthaarte Mäuse transplantiert.
19 Tage nach Transplantation wurden die Mäuse in Gruppen von je 10 Tieren
unterteilt, und die Behandlung wurde begonnen. Die Mäuse erhielten
einmal täglich
Injektionen verschiedener GH-RH-Antagonisten subkutan in einer Tagesdosis
von 20 μg
während
6 Wochen. Die Tumore wurden regelmäßig gemessen, und das Tumorvolumen
wurde berechnet. Die Mäuse
wurden am Ende des Versuchs getötet,
und die Tumorgewichte wurden gemessen.
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Ergebnisse
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Die
Peptide Peptid 1 und MZ-5-156 hatten eine gleich starke Hemmungswirkung
auf menschliche Dickdarmkarzinome HT-29. Die Behandlung mit Peptid
9 führte
zu einer geringeren, jedoch noch signifikanten Hemmung des Tumorwachstums.
Peptid 11 und MZ-4-71 hatten lediglich eine geringe, nicht signifikante
Wirkung. (Die Ergebnisse sind in Tabelle VII und 3 zusammengefasst).
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Tabelle
VII Wirkung
der Behandlung mit GH-RH-Antagonisten auf menschliche HT-29 Dickdarmkrebs-Transplantate
bei enthaarten Mäusen
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Wirkung des GH-RH-Antagonistenpeptid
1 auf menschliche U87MG-Gliobastom-Transplantate bei enthaarten Mäusen
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Mäuse wurden
subkutan mit Gliobastmen U87MG implantiert und, wenn Tumore ein
Volumen von annähernd
70 mm3 erreichten, wurden die Mäuse willkürlich in
zwei Versuchsgruppen unterteilt. Eine Gruppe wurde mit dem Peptid
1 in Einzelinjektionen von 20 μg
täglich
28 Tage injiziert, während
die andere Gruppe als Kontrolle diente.
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Ergebnisse
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Die
Behandlung mit Peptid 1 hemmte das Tumorwachstum um 77% gegenüber der
Kontrollgruppe nach vierwöchiger
Behandlung (vgl. VIII und 4)
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Tabelle
VIII Wirkung
der Behandlung mit dem GH-RH-Antagonistenpeptid 1 auf menschliche
U87MG Glioblastom-Transplantate bei enthaarten Mäusen
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Wirkung von GH-RH-Antagonisten
auf menschliche PC-3 Prostatakrebs-Transplantate bei enthaarten
Mäusen
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Enthaarte
männliche
Mäuse wurden
subkutan mit 3 mm3 großen Stücken von menschlichem, hormonunabhängigen PC-3
Prostatakrebs-Gewebe in beide Schenkel implantiert. Als die Tumore
ein Volumen von annähernd
40-50 mm3 erreichten, wurden die Mäuse in drei
Versuchsgruppen unterteilt. Die erste und zweite Gruppe wurden mit
den Peptiden Peptid 3 bzw. MZ-5-156 in täglich einzelnen subkutanen
Injektionen von 20 μg
während
21 Tagen behandelt, während
die dritte Gruppe als Kontrolle diente. Die Tumorvolumina wurden in
wöchentlichen
Abständen
gemessen, während
die Tumorgewichte am Ende des Versuchs gemessen wurden.
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Ergebnisse
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Beide
GH-RH-Antagonisten hemmten das Wachstum der PC-3 Tumore (vgl. Tabelle
IX und 5). Das Peptid 3 übte eine stärkere Wachstumshemmung aus
(65%ige Hemmung des Tumorvolumens und 62% des Tumorgewichts) als
MZ-5-156 (52% bzw.
46%).
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Tabelle
IX Wirkung
der Behandlung mit GH-RH-Antagonisten auf menschliche PC-3-Prostatakrebs-Transplantate
bei enthaarten Mäusen
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