JP2024038011A - 不均衡なヌクレオチドプールによって引き起こされた疾患を治療するためのデオキシヌクレオシドのプロドラッグ - Google Patents

Abstract

【課題】ミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群を治療するための医薬組成物を提供する。【解決手段】式ＩＩＩで示されるデオキシヌクレオチドプロドラッグを含む医薬組成物。TIFF2024038011000034.tif55117（式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、前記複素環式塩基は、プリン塩基、ピリミジン塩基、及びトリアゾール塩基から選択され、Ｒ１およびＲ２は、水素；直鎖、分枝型または環状のアルキル；アシル；ＣＯ－アルキル；ＣＯ－アルコキシアルキル；ＣＯ－アリールオキシアルキル；ＣＯ－置換アリール等から独立して選択される。）【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月１２日出願の米国仮特許出願第６２／６５６，８６１号明細書の優先権を主張するものであり、当該出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、全般に、デオキシヌクレオシドを送達するためのプロドラッグ、およびミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群を含む不均衡なヌクレオチドプールによって引き起こされる疾患の治療におけるその使用に関する。

ミトコンドリア病は、ミトコンドリア呼吸鎖（ＲＣ）、および電子のエネルギーをアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）に変換する生化学的経路である酸化的リン酸化の欠陥による臨床的に多様な疾患である。呼吸鎖は、電子を伝達して、ミトコンドリアの内膜を隔てたプロトン勾配を生成する４つのマルチサブユニット酵素（複合体Ｉ－ＩＶ）で構成され、このプロトンの流れが複合体Ｖを介してＡＴＰ合成を駆動する（非特許文献１および２）。コエンザイムＱｉｏ（ＣｏＱｉｏ）は、複合体ＩおよびＩＩから複合体ＩＩＩに電子を往復輸送する必須分子である。呼吸鎖は、ミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）と核ＤＮＡ（ｎＤＮＡ）との２つのゲノムによって制御されるため、真核生物、例えば哺乳類の細胞に特有である。結果として、どちらかのゲノムの突然変異がミトコンドリア病を引き起こす可能性がある。ほとんどのミトコンドリア病は複数の体器官に影響を及ぼし、通常、小児期または成人初期には致命的である。ミトコンドリア病の効果的な治療法は証明されておらず、ＣｏＱｉｏおよびその類似体を投与して、呼吸鎖活性を高め、機能不全の呼吸鎖酵素の有毒な副産物である活性酸素種（ＲＯＳ）を無害化する等の支持療法のみがある。

ミトコンドリア病のサブグループであるミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群（ＭＤＳ）は、組織内のミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）コピー数の減少と、ミトコンドリアＲＣ複合体の不十分な合成とを分子的特徴とする重度の小児脳筋症の多くの原因である（非特許文献３）。ＴＫ２、ＤＧＵＯＫ、ＰＯＬＧ、ＰＯＬＧ２、ＳＣＬＡ２５Ａ４、ＭＰＶ１７、ＲＲＭ２Ｂ、ＳＵＣＬＡ２、ＳＵＣＬＧ１、ＴＹＭＰ、ＯＰＡ１、およびＣｌＯｏｒｆｌ（ＰＥＯｌ）等、いくつかの核遺伝子の突然変異が乳児ＭＤＳの原因として特定されている。（非特許文献４～１２）。さらに、これらの核遺伝子の突然変異は、ｍｔＤＮＡの枯渇の有無にかかわらずｍｔＤＮＡの複数の欠失を引き起こす可能性もある（非特許文献１３～２２）。

これらの遺伝子の１つはＴＫ２であり、これは、ピリミジンヌクレオシド（チミジンおよびデオキシシチジン）のリン酸化に必要なミトコンドリア酵素であるチミジンキナーゼ（ＴＫ２）をコードして、デオキシシチジン一リン酸（ｄＴＭＰ）およびデオキシシチジン一リン酸（ｄＣＭＰ）を生成する（非特許文献２３）。ＴＫ２の突然変異は、ｍＤＮＡの複製および修復の構成要素であるデオキシヌクレオチド三リン酸（ｄＮＴＰ）の合成に必要なミトコンドリアヌクレオシド／ヌクレオチドサルベージ経路を損なう。

ＴＫ２欠損症は、Ｓａａｄａおよび共同研究者によって、重度の壊滅的なミオパチーを患う４つの異なる家族に由来する４人の罹患した子供で２００１年に初めて記載された（非特許文献２４）。順調な初期の発達の後、月齢６～３６ヶ月で、患者は高ＣＫ血症、重度の筋緊張低下を発症し、その後自発的活動が失われた。この疾患は急速に進行し、２人
の患者は３年で人工呼吸器を装着したが、他の２人の患者は報告の時点ですでに死亡していた。

最初の記載の後、６０人の追加の患者が文献で報告され、少なくとも２６人の患者がさらに診断されたが、報告はされておらず（非特許文献２５～４５）、結果として９０人の患者、５３人の男性と３７人の女性が得られた。最近診断された２６人の患者は、次世代ＤＮＡシーケンシングによって特定された。この新たに特定された多数の症例は、ＴＫ２欠損症が診断が不十分な障害であることを示唆している。

ＴＫ２欠損症は、幅広い臨床的および分子遺伝学的スペクトルを示し、患者の大多数は幼児期に壊滅的な臨床経過を示すが、他の患者は数十年にわたってゆっくりと進行する衰弱を示す。

ほとんどのＭＤＳやミトコンドリア障害のように、ＴＫ２欠損症の治療は、支持療法に限定されてきた。デオキシチミジン一リン酸（ｄＴＭＰ）およびデオキシシチジン一リン酸（ｄＣＭＰ）の投与は、ＴＫ２ノックイン突然変異マウスおよびＴＫ２欠損症ヒト患者の両方の状態を改善することが示されており（特許文献１、当該出願はその全体が本明細書に組み込まれる）、デオキシヌクレオシド（例えば、デオキシチミジン（ｄＴ）またはデオキシシチジン（ｄＣ）またはそれらの混合物）の投与についても同様のことが示されている（特許文献２、当該出願もまたその全体が本明細書に組み込まれる）。ただし、ＴＫ２欠損症に対する追加の治療的介入の必要性は依然として存在する。

さらに、他の形態のＭＤＳ、および不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする他の疾患の治療の必要性も存在する。例えば、ｍｔＤＮＡの枯渇もしくは複数の欠失、またはその両方を伴ういくつかのメンデル型遺伝病は、ｍｔＤＮＡ複製の欠陥につながる不均衡なデオキシヌクレオチド三リン酸プールを特徴とする。そのような障害の１つである、ＤＧＵＯＫ突然変異は、通常、デオキシプリンヌクレオシドであるデオキシグアノシンおよびデオキシシチジンをリン酸化して、デオキシグアノシン一リン酸（ｄＧＭＰ）およびデオキシシチジン一リン酸（ｄＣＭＰ）を生成するミトコンドリア内酵素のデオキシグアノシンキナーゼを損なう。ミトコンドリアｄＮＴＰプールを破壊する他の核遺伝子には、ＴＹＭＰ、ＲＲＭ２Ｂ、ＳＵＣＬＡ２、ＳＵＣＬＧ１およびＭＰＶ１７が含まれる。ｄＮＴＰプールの均衡を回復する治療法は、これらの障害の治療にも同様に有用である。

米国特許出願第１５／０８２，２０７号明細書 国際公開第２０１６２０５６７１号パンフレット

ＤｉＭａｕｒｏ ａｎｄ Ｓｃｈｏｎ ２００３； ＤｉＭａｕｒｏ ａｎｄ Ｈｉｒａｎｏ ２００５ Ｈｉｒａｎｏ，ｅｔ ａｌ．２００１ Ｂｏｕｒｄｏｎ，ｅｔ ａｌ．２００７ Ｃｏｐｅｌａｎｄ ２００８； Ｅｌｐｅｌｅｇ，ｅｔ ａｌ．２００５； Ｍａｎｄｅｌ，ｅｔ ａｌ．２００１； Ｎａｖｉａｕｘ ａｎｄ Ｎｇｕｙｅｎ ２００４； Ｏｓｔｅｒｇａａｒｄ，ｅｔ ａｌ．２００７； Ｓａａｄａ，ｅｔ ａｌ．２００３； Ｓａｒｚｉ，ｅｔ ａｌ．２００７； Ｓｐｉｎａｚｚｏｌａ，ｅｔ ａｌ，２００６ Ｂｅｈｉｎ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｇａｒｏｎｅ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｌｏｎｇｌｅｙ，ｅｔ ａｌ．２００６； Ｎｉｓｈｉｎｏ，ｅｔ ａｌ．１９９９； Ｐａｒａｄａｓ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｒｏｎｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｓｐｅｌｂｒｉｎｋ，ｅｔ ａｌ．２００１； Ｔｙｙｎｉｓｍａａ，ｅｔ ａｌ．２００９； Ｔｙｙｎｉｓｍａａ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｖａｎ Ｇｏｅｔｈｅｍ，ｅｔ ａｌ．２００１ Ｓａａｄａ，ｅｔ ａｌ．２００１ Ｓａａｄａ，ｅｔ ａｌ．２００１ Ａｌｓｔｏｎ，ｅｔ ａｌ．２０１３； Ｂａｒｔｅｓａｇｈｉ，ｅｔ ａｌ．２０１０： Ｂｅｈｉｎ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｂｌａｋｅｌｙ，ｅｔ ａｌ．２００８： Ｃａｒｒｏｚｚｏ，ｅｔ ａｌ．２００３； Ｃｈａｎｐｒａｓｅｒｔ，ｅｔ ａｌ．２０１３； Ｃｏｌｌｉｎｓ，ｅｔ ａｌ ２００９； Ｇａｌｂｉａｔｉ，ｅｔ ａｌ．２００６； Ｇｏｔｚ，ｅｔ ａｌ．２００８； Ｌｅｓｈｉｎｓｋｙ－Ｓｉｌｖｅｒ，ｅｔ ａｌ，２００８； Ｌｅｓｋｏ，ｅｔ ａｌ．２０１０： Ｍａｎｃｕｓｏ，ｅｔ ａｌ．２００２； Ｍａｎｃｕｓｏ，ｅｔ ａｌ．２００３； Ｍａｒｔｉ，ｅｔ ａｌ．２０１０； Ｏｓｋｏｕｉ，ｅｔ ａｌ．２００６； Ｐａｒａｄａｓ，ｅｔ ａｌ．２０１２； Ｒｏｏｓ，ｅｔ ａｌ．２０１４； Ｔｕｌｉｎｉｕｓ，ｅｔ ａｌ．２００５； Ｔｙｙｎｉｓｍａａ，ｅｔ．ａｌ．２０１２； Ｖｉｌａ，２００３； Ｗａｎｇ，ｅｔ ａｌ．２００５

本発明は、全般に、デオキシヌクレオシドを送達するためのプロドラッグに関する。
一態様では、本発明は、式Ｉの化合物を提供する：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｒ^１は、任意選択で置換されたアシル、任意選択で置換されたＯ－結合型アミノ酸、

からなる群から選択され、Ｘ、ＹおよびＺはそれぞれＯおよびＳから独立して選択され、
Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換されたヘテロアリール、任意選択で置換されたアリール（Ｃ_１－６）アルキル、

から独立して選択されるか、またはＲ^２とＲ^３とは一緒になって環状部分を形成することができ、
Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７はそれぞれ、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、ＮＲ^２０Ｒ^２１、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸エステルから独立して選択され、
Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１１およびＲ^１２はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ１－２４アルキルおよび任意選択で置換されたアリールから独立して選択され、
Ｒ^１０およびＲ^１３はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ１－２４アルキルおよび任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換された－Ｏ－Ｃ１－２４アルキル、任意選択で置換された－Ｏ－アリール、任意選択で置換された－Ｏ－ヘテロアリール、任意選択で置換された－Ｏ－単環式ヘテロシクリルから独立して選択され、
Ｒ^１４、Ｒ^１５およびＲ^１９はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、および任意選択で置換されたアリールから独立して選択され、
Ｒ^１６およびＲ^１７は、それぞれ－ＣＮ、任意選択で置換されたＣ_２－８オルガニルカルボニル、Ｃ_２－８アルコキシカルボニルおよびＣ_２－８オルガニルアミノカルボニルから独立して選択され、
Ｒ^１８は、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、および任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアケニルから選択され、
Ｒ^２０およびＲ^２１はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、および任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアケニルから独立して選択され、ならびに
ｎ、ｍおよびｐはそれぞれ、０、１、２または３から独立して選択される。

別の態様では、プロドラッグは、式ＩＩの化合物である：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｘは、ＳおよびＯから選択され、ならびに
Ｒ^２２は、－Ｏ^－、－ＯＨ、－Ｏ－アルキル、任意選択で置換されたＣ_１－６アルコキシ、

、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸、および任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸エステルから選択され、式中、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、ｎ、ｍおよびｐは、上記のように定義される。

さらに別の態様では、プロドラッグは、式ＩＩＩの化合物である：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｒ^１およびＲ^２は、水素、リン酸塩（式Ｉの一リン酸塩、二リン酸塩または三リン酸塩、および修飾リン酸塩を含む）、直鎖、分枝鎖または環状のアルキル、アシル、ＣＯ－アルキル、ＣＯ－アルコキシアルキル、ＣＯ－アリールオキシアルキル、ＣＯ－置換アリール、スルホン酸エステル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アラルキルスルホニル、脂質、リン脂質、アミノ酸、炭水化物、ペプチドおよびコレステロールから独立して選択される）。

さらに別の態様では、本発明は全般に、それを必要とする対象における不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害を治療する方法であって、治療有効量の本発明の少なくとも１つのプロドラッグを対象に投与することを含む方法にさらに関する。プロドラッグは、それ自体で（すなわち、単独で）または医薬組成物の形態で投与することができる。

適切な疾患または障害としては、限定するものではないが、ＴＫ２欠損症、ＲＲＭ２Ｂ欠損症、ＴＹＭＰの突然変異、ＳＵＣＬＡ２欠損症、ＳＵＣＬＧ１欠損症、ＭＰＶ１７欠損症およびＤＧＵＯＫ突然変異が挙げられる。

投与は、限定するものではないが、髄腔内、非経口（ｐａｒｅｎｔａｌ）、粘膜および経皮を含む任意の経路を介して行うことができる。

少なくとも１つのプロドラッグまたはそれを含む組成物の投与量は、約２５ｍｇ／ｋｇ／日～約１，０００ｍｇ／ｋｇ／日であり得る。

発明の詳細な説明
Ｉ．定義
本明細書で使用される場合、「対象」は哺乳動物を指す。哺乳動物には、イヌ、ネコ、げっ歯類、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジおよび霊長類が含まれる。したがって、本発明は、獣医学において、例えば、コンパニオンアニマル、家畜、動物園の実験動物、および野生の動物を治療するために使用することができる。本発明は、ヒトの医療用途にとって特に望ましい。

本明細書で使用される場合、「患者」は、ヒト対象を指す。本発明のいくつかの実施形態では、「患者」は、不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害である、
ミトコンドリア病、ミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群またはＴＫ２欠損症を有することが知られているか、または疑われる。

本明細書で使用される場合、「治療有効量」は、対象の臨床的に重要な状態の改善を引き起こす、または疾患もしくは障害に関連する１もしくは複数の症状を遅延もしくは最小化もしくは軽減する、または対象において所望の生理学的に有益な変化をもたらすのに十分な量を指す。

本明細書で使用される場合、「治療する」、「治療」などは、疾患もしくは障害の症状の少なくとも１つを減速、軽減、改善もしくは緩和する手段、または発症後に疾患もしくは障害を逆転させる手段を指す。

本明細書で使用される場合、「予防する」、「予防」などは、明白な疾患もしくは障害の発症前に行動して、疾患もしくは障害の発症を予防するか、疾患もしくは障害の程度を最小限に抑えるか、またはその発症過程を遅らせることを指す。

本明細書で使用される場合、「それを必要とする」とは、不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害である、ミトコンドリア病、ミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群またはＴＫ２欠損症を有することが知られているか、または疑われる対象を指す。

本明細書で使用される場合、「プロドラッグ」は、体内などの使用条件下で変換されてデオキシヌクレオシドを放出する、デオキシヌクレオシドの誘導体を指す。プロドラッグは、必ずしもそうではないが、多くの場合活性型に変換されるまでは薬理学的に不活性である。プロドラッグは、通常は官能基を介してプロ成分を薬物に結合することによって得ることができる。

本明細書で使用される場合、「プロ成分」は、特定の使用条件下で切断可能な結合を介して、デオキシヌクレオシドに結合された基、典型的には官能基を指す。薬物とプロ成分との間の結合は、酵素的手段または非酵素的手段によって切断され得る。使用条件下で、例えば、患者への投与後、薬物とプロ成分との間の結合は切断されて、親薬物を放出し得る。プロ成分の切断は、加水分解反応などを介して自発的に進行する場合があり、または酵素、光、酸などの別の作用物質によって、または温度変化、ｐＨ変化などの物理的または環境的パラメータの変化、またはそれらへの曝露によって触媒されたり、または誘導されたりし得る。作用物質は、プロドラッグが投与される患者の体循環に存在する酵素などの使用条件に対して、もしくは胃の酸性条件に対して内因性であり得るか、または該作用物質は外因的に供給され得る。

本明細書で使用される場合、「副作用」は、薬物の投与によって引き起こされる望ましくない反応である。ほとんどの場合、デオキシヌクレオシドの投与が副作用を引き起すことはなかった。最も予想される副作用は、軽度の胃腸不耐症である。

本明細書で使用される場合、「約」または「ほぼ」は、当業者によって決定される特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味し、これは、値がどのように測定または決定されるか、すなわち測定システムの限界、すなわち、医薬製剤などの特定の目的に必要な精度の程度に部分的に依存する。例えば、「約」は、当技術分野の慣行に従って、１以内または１を超える標準偏差を意味することができる。または、「約」は、所与の値の最大２０％、好ましくは最大１０％、より好ましくは最大５％、さらにより好ましくは最大１％の範囲を意味し得る。または、特に生物学的システムまたはプロセスに関して、この用語は、値の桁内、好ましくは５倍以内、より好ましくは２倍以内を意味し得る。特定の値が出願および特許請求の範囲に記載されている場合、特に明記しない限り、「約」という用語は、
特定の値の許容誤差範囲内を意味すると想定されるべきである。

基が「任意選択で置換されている」と記載されている場合は常に、その基は非置換であっても、または示された置換基の１または複数で置換されていてもよい。同様に、「非置換または置換」であると記載されている場合、基が置換されているならば、置換基は１または複数の示された置換基から選択され得る。置換基が示されていない場合、示された「任意選択で置換された」基または「置換された」基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、アリール（アルキル）、ヘテロアリール（アルキル）、ヘテロシクリル（アルキル）、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、アシル、メルカプト、アルキルチオ、アリールチオ、シアノ、ハロゲン、チオカルボニル、Ｏ－カルバミル、Ｎ－カルバミル、Ｏ－チオカルバミル、Ｎ－チオカルバミル、Ｃ－アミド、Ｎ－アミド、Ｓ－スルホンアミド、Ｎ－スルホンアミド、Ｃ－カルボキシ、保護されたＣ－カルボキシ、Ｏ－カルボキシ、イソシアナト、チオシアナト、イソチオシアナト、アジド、ニトロ、シリル、スルフェニル、スルフィニル、スルホニル、ハロアルキル、ハロアルコキシ、トリハロメタンスルホニル、トリハロメタンスルホンアミド、アミノ、一置換アミノ基および二置換アミノ基、ならびにそれらの保護された誘導体から個別にかつ独立して選択される１または複数の基で置換されていてよいことを意味する。

本明細書で使用される場合、「ａ」および「ｂ」が整数である「Ｃａ－Ｃｂ」は、アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基の炭素原子の数、またはシクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリールもしくはヘテロシクリル基の環の炭素原子の数を指す。すなわち、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキルの環、シクロアルケニルの環、アリールの環、ヘテロアリールの環またはヘテロシクリルの環は、「ａ」～「ｂ」までの炭素原子を含む。したがって、例えば、「Ｃ１－Ｃ４アルキル」基は、１～４個の炭素を有するすべてのアルキル基、すなわち、ＣＨ_３－、ＣＨ_３ＣＨ_２－、ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２－、（ＣＨ_３）_２ＣＨ－、ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２－、ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）－および（ＣＨ_３）_３Ｃ－を指す。アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキルシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリールまたはヘテロシクリル基に関して「ａ」および「ｂ」が指定されていない場合、これらの定義に記載されている最も広い範囲が想定される。

本明細書で使用される場合、「アルキル」は、完全に飽和した（二重結合または三重結合を有さない）炭化水素基を含む直鎖または分枝鎖の炭化水素鎖を指す。アルキル基は、１～２０個の炭素原子を有し得る（本明細書に現れるときはいつでも、「１～２０」などの数値範囲は、所与の範囲内の各整数を指す。例えば、「１～２０個の炭素原子」は、アルキル基が１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子などからなり得、最大２０個の炭素原子を含み得ることを意味するが、本定義は、数値範囲が指定されていない「アルキル」という用語が出てきた場合にも適用される。アルキル基はまた、１～１０個の炭素原子を有する中型のアルキルであり得る。アルキル基はまた、１～６個の炭素原子を有する低級アルキルであり得る。化合物のアルキル基は、「Ｃ１－Ｃ４アルキル」または同様の呼称として指定することができる。ほんの一例として、「Ｃ１－Ｃ４アルキル」は、アルキル鎖に１～４個の炭素原子が存在すること、すなわち、アルキル鎖がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソ－ブチル、ｓｅｃ－ブチルおよびｔ－ブチルから選択されることを示す。典型的なアルキル基としては、限定するものではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリーブチル、ペンチルおよびヘキシルが挙げられる。アルキル基は、置換されていても、または非置換であってもよい。

本明細書で使用される場合、「アルケニル」は、直鎖または分枝鎖の炭化水素鎖に１ま
たは複数の二重結合を含むアルキル基を指す。アルケニル基の例としては、アレニル、ビニルメチルおよびエテニルが挙げられる。アルケニル基は、非置換であっても、または置換されていてもよい。

本明細書で使用される場合、「アルキニル」は、直鎖または分枝鎖の炭化水素鎖に１または複数の三重結合を含むアルキル基を指す。アルキニルの例としては、エチニルおよびプロピニルが挙げられる。アルキニル基は、非置換であっても、または置換されていてもよい。

本明細書で使用される場合、「シクロアルキル」は、完全に飽和した（二重結合または三重結合を有さない）単環式または多環式炭化水素環系を指す。２つ以上の環で構成されている場合、これらの環は融合して一つに結合していてよい。シクロアルキル基は、環に３～１０個の原子、または環に３～８個の原子を含むことができる。シクロアルキル基は、非置換であっても、または置換されていてもよい。典型的なシクロアルキル基としては、限定するものではないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルおよびシクロオクチルが挙げられる。

本明細書で使用される場合、「シクロアルケニル」は、少なくとも１つの環に１または複数の二重結合を含む単環式または多環式炭化水素環系を指す。ただし、複数ある場合、二重結合はすべての環全体で完全に非局在化したパイ電子系を形成することはできない（そうでなければ、基は本明細書において定義されているように「アリール」となる）。２つ以上の環で構成されている場合、これらの環は融合して一つに接続されていてよい。シクロアルケニルは、環に３～１０個の原子、または環に３～８個の原子を含むことができる。シクロアルケニル基は、非置換であっても、または置換されていてもよい。

本明細書で使用される場合、「アリール」は、すべての環にわたって完全に非局在化されたパイ電子系を有する、炭素環式（全て炭素）の単環式または多環式の芳香環系（２つの炭素環が化学結合を共有する縮合環系を含む）を指す。アリール基の炭素原子の数はさまざまであり得る。例えば、アリール基は、Ｃ６－Ｃ１４アリール基、Ｃ６－Ｃ１０アリール基、またはＣ６アリール基であり得る。アリール基の例として、限定するものではないが、ベンゼン、ナフタレンおよびアズレンが挙げられる。アリール基は、置換されていても、または非置換であってもよい。

本明細書で使用される場合、「ヘテロアリール」は、１または複数のヘテロ原子（例えば、１～５個のヘテロ原子）、すなわち、限定するものではないが窒素、酸素、硫黄などの炭素以外の元素を含む単環式、二環式、および三環式の芳香環系（完全に非局在化されたパイ電子系を有する環系）を指す。ヘテロアリール基の環の原子数はさまざまであり得る。例えば、ヘテロアリール基は、環に４～１４個の原子、環に５～１０個の原子、または環に５～６個の原子を含むことができる。さらに、「ヘテロアリール」という用語は、少なくとも１つのアリール環と少なくとも１つのヘテロアリール環、または少なくとも２つのヘテロアリール環などの２つの環が少なくとも１つの化学結合を共有する縮合環系を含む。ヘテロアリール環の例としては、限定するものではないが、フラン、フラザン、チオフェン、ベンゾチオフェン、フタラジン、ピロール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、１，２，３－オキサジアゾール、１，２，４－オキサジアゾール、チアゾール、１，２，３－チアジアゾール、１，２，４－チアゾール、ベンゾチアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、インドール、インダゾール、ピラゾール、ベンゾピラゾール、イソキサゾール、ベンゾイソキサゾール、イソチアゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、チアジアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、プリン、プテリジン、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、シンノリン、およびトリアジンが挙げられる。ヘテロアリール基は、置換されていても、または非置換
であってもよい。

本明細書で使用される場合、「ヘテロシクリル」または「ヘテロアリシクリル」は、３、４、５、６、７、８、９、１０、最大１８員の、炭素原子が、１～５個のヘテロ原子と共に環系を構成する単環式、二環式、および三環式環系を指す。複素環は、そのような方法で配置された１または複数の不飽和結合を任意選択で含み得るが、完全に非局在化されたパイ電子系がすべての環にわたって発生するわけではない。ヘテロ原子は、限定するわけではないが、酸素、硫黄および窒素などの炭素以外の元素である。複素環は、１または複数のカルボニルまたはチオカルボニル官能基をさらに含んでよく、したがって、この定義はラクタム、ラクトン、環状イミド、環状チオイミドおよび環状カルバメートなどのオキソ系およびチオ系を含むことになる。２つ以上の環で構成されている場合、これらの環は融合して一つに結合していてよい。さらに、ヘテロ脂環式の窒素は四級化されていてもよい。ヘテロシクリル基またはヘテロ脂環式基は、非置換であっても、または置換されていてもよい。そのような「ヘテロシクリル」または「ヘテロアリシクリル」基の例としては、限定するものではないが、１，３－ダイオキシン、１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、１，２－ジオキソラン、１，３－ジオキソラン、１，４－ジオキソラン、１，３－オキサチアン、１，４－オキサチイン、１，３－オキサチオラン、１，３－ジチオール、１，３－ジチオラン、１，４－オキサチアン、テトラヒドロ－１，４－チアジン、２Ｈ－１，２－オキサジン、マレイミド、スクシンイミド、バルビツール酸、チオバルビツール酸、ジオキソピペラジン、ヒダントイン、ジヒドロウラシル、トリオキサン、ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン、イミダゾリン、イミダゾリジン、イソキサゾリン、イソキサゾリジン、オキサゾリン、オキサゾリジン、オキサゾリジノン、チアゾリン、チアゾリジン、モルホリン、オキシラン、ピペリジンＮ－オキシド、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ピロリドン、ピロリジオン、４－ピペリドン、ピラゾリン、ピラゾリジン、２－オキソピロリジン、テトラヒドロピラン、４Ｈ－ピラン、テトラヒドロチオピラン、チアモルホリン、チアモルホリンスルホキシド、チアモルホリンスルホン、およびそれらのベンゾ縮合類似体（例えば、ベンズイミダゾリジノン、テトラヒドロキノリン、および３，４－メチレンジオキシフェニル）が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「アラルキル」および「アリール（アルキル）」は、低級アルキレン基を介して置換基として接続されたアリール基を指す。アリール（アルキル）の低級アルキレンおよびアリール基は、置換されていても、または非置換であってもよい。例としては、限定するものではないが、ベンジル、２－フェニル（アルキル）、３－フェニル（アルキル）およびナフチル（アルキル）が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「ヘテロアラルキル」および「ヘテロアリール（アルキル）」は、低級アルキレン基を介して置換基として接続されたヘテロアリール基を指す。ヘテロアリール（アルキル）の低級アルキレンおよびヘテロアリール基は、置換されていても、または非置換であってもよい。例としては、限定するものではないが、２－チエニル（アルキル）、３－チエニル（アルキル）、フリル（アルキル）、チエニル（アルキル）、ピロリル（アルキル）、ピリジル（アルキル）、イソキサゾリル（アルキル）、イミダゾリル（アルキル）、およびそれらのベンゾ縮合類似体が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「アルコキシ」は、式－ＯＲ（式中、Ｒが、本明細書において定義されている、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、ヘテロアリール（アルキル）またはヘテロシクリル（アルキル）である）を指す。アルコキシの非限定的なリストは、メトキシ、エトキシ、ｎ－プロポキシ、１－メチルエトキシ（イソプロポキシ）、ｎ－ブトキシ、イソ－ブトキシ、ｓｅｃ－ブトキシ、ｔｅｒｔ－ブトキシ、フェノキシ、およびベンゾキシである。アルコキシは、置換されていても、または非置換であっ
てもよい。

本明細書で使用される場合、「アシル」は、カルボニル基を介して置換基として接続された、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、ヘテロアリール（アルキル）またはヘテロシクリル（アルキル）を指す。例としては、ホルミル、アセチル、プロパノイル、ベンゾイル、およびアクリルが挙げられる。アシルは、置換されていても、または非置換であってもよい。

本明細書で使用される場合、「複素環式塩基」という用語は、任意選択で置換されたペントース部分または修飾されたペントース部分に結合することができる、任意選択で置換された窒素含有ヘテロシクリルを指す。いくつかの実施形態では、複素環式塩基は、任意選択で置換されたプリン塩基、任意選択で置換されたピリミジン塩基、および任意選択で置換されたトリアゾール塩基（例えば、１，２，４－トリアゾール）から選択され得る。「プリン塩基」という用語は、当業者によって理解されるような通常の意味で本明細書において使用され、その互変異性体を含む。同様に、「ピリミジン塩基」という用語は、当業者によって理解される通常の意味で本明細書において使用され、その互変異性体を含む。任意選択で置換されたプリン塩基の非限定的なリストには、プリン、アデニン、グアニン、ヒポキサンチン、キサンチン、アロキサンチン、７－アルキルグアニン（例えば、７－メチルグアニン）、テオブロミン、カフェイン、尿酸およびイソグアニンが含まれる。ピリミジン塩基の例としては、限定するものではないが、シトシン、チミン、ウラシル、５，６－ジヒドロウラシルおよび５－アルキルシトシン（例えば、５－メチルシトシン）が挙げられる。任意選択で置換されたトリアゾール塩基の例は、１，２，４－トリアゾール－３－カルボキサミドである。複素環式塩基の他の非限定的な例には、ジアミノプリン、８－オキソ－Ｎ^６－アルキルアデニン（例えば、８－オキソ－Ｎ^６－メチルアデニン）、７－デアザキサンチン、７－デアザグアニン、７－デアザアデニン、Ｎ^４，Ｎ^４－エタノサイトシン、Ｎ^６，Ｎ^６－エタノ－２，６－ジアミノプリン、５－ハロウラシル（例えば、５－フルオロウラシルおよび５－ブロモウラシル）、シュードイソシトシン、イソシトシン、イソグアニン、および米国特許第５，４３２，２７２号明細書および第７，１２５，８５５号明細書に記載されている他の複素環式塩基が含まれ、当該特許は、追加の複素環式塩基を開示するという限定された目的のために参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、複素環式塩基は、アミンまたはエノール保護基で任意選択で置換され得る。

本明細書で使用される場合、「－Ｎ結合型アミノ酸」は、主鎖アミノまたは一置換アミノ基を介して示された部分に結合しているアミノ酸を指す。アミノ酸が－Ｎ－結合型アミノ酸に結合している場合、主鎖アミノまたは一置換アミノ基の一部である水素の１つは存在せず、該アミノ酸は窒素を介して結合している。Ｎ－結合型アミノ酸は、置換されていても、または非置換であってもよい。

本明細書で使用する場合、「－Ｎ結合型アミノ酸エステル」とは、主鎖カルボン酸基がエステル基に変換されているアミノ酸を指す。いくつかの実施形態では、エステル基は、アルキル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、シクロアルキル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、アリール－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－およびアリール（アルキル）－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－から選択される式を有する。エステル基の非限定的なリストには、以下の置換および非置換バージョンが含まれる：メチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、エチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、ｎ－プロピル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、イソプロピル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、ｎ－ブチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、イソブチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、ｔｅｒｔ－ブチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、ネオペンチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、シクロプロピル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、シクロブチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、シクロペンチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、シクロヘキシル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、フェニル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－
、ベンジル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－およびナフチル－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－。Ｎ結合型アミノ酸エステル誘導体は、置換されていても、または非置換であってもよい。

本明細書で使用される場合、「－Ｏ－結合型アミノ酸」は、その主鎖カルボン酸基由来のヒドロキシを介して、示された部分に結合しているアミノ酸を指す。アミノ酸が－Ｏ－結合型アミノ酸に結合している場合、その主鎖カルボン酸基由来のヒドロキシの一部である水素は存在せず、アミノ酸は酸素を介して結合している。Ｏ－結合型アミノ酸は、置換されていても、または非置換であってもよい。

本明細書で使用される場合、「アミノ酸」という用語は、限定するものではないが、α－アミノ酸、β－アミノ酸、γ－アミノ酸およびδ－を含む任意のアミノ酸（標準および非標準アミノ酸の両方）を指す。適切なアミノ酸の例としては、限定するものではないが、アラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、プロリン、セリン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファンおよびバリンが挙げられる。適切なアミノ酸の追加の例としては、限定するものではないが、オルニチン、ヒプシン、２－アミノイソ酪酸、デヒドロアラニン、γ－アミノ酪酸、シトルリン、ベータ－アラニン、アルファ－エチル－グリシン、アルファ－プロピル－グリシンおよびノルロイシンが挙げられる。

「アミノ酸」という用語は、天然および合成のβ、γまたはδアミノ酸を含み、アミノ酸は、Ｄ配置であっても、またはＬ配置であってもよい。アミノ酸は、アラニル、バリニル、ロイシニル、イソロイシニル、プロリニル、フェニルアラニニル、トリプトファニル、メチオニニル、グリシニル、セリニル、スレオニニル、システイニル、チロシニル、アスパラギニル、グルタミニル、アスパルトイル、グルタロイル、リジニル、アルギニニル、ヒスチジニル、β－アラニル、β－バリニル、β－ロイシニル、β－イソロイシニル、β－プロリニル、β－フェニルアラニニル、β－トリプトファニル、β－メチオニニル、β－グリシニル、β－セリニル、β－スレオニニル、β－システイニル、β－チロシニル、β－アスパラギニル、β－グルタミニル、β－アスパルトイル、β－グルタロイル、β－リジニル、β－アルギニニルまたはβ－ヒスチジニルの誘導体であり得る。

本明細書で使用される場合、「デオキシヌクレオシド」という用語は、デオキシ糖、すなわち、ヒドロキシ基を水素原子で置き換えることによって糖から正式に誘導された任意の化合物、例えば、デオキシリボースを含む任意のヌクレオシドを指す。
本明細書で使用される場合、「ｄＮＴＰ」という用語は、デオキシリボヌクレオチド三リン酸を指す。各ｄＮＴＰは、リン酸基、デオキシリボース糖および窒素塩基で構成されている。４つの異なるｄＮＴＰがあり、プリンとピリミジンの２つのグループに分けることができる。ｄＡＴＰ（デオキシアデノシン５’－三リン酸）とｄＧＴＰ（デオキシグアノシン５’－三リン酸）はプリンを構成し、ｄＴＴＰ（デオキシチミジン５’－三リン酸）とｄＣＴＰ（デオキシシチジン５’－三リン酸）はピリミジンを構成する。プリンを特徴とする塩基であるアデニンおよびグアニンはどちらも二重環構造を有し、プリンを特徴とする塩基であるチミンおよびシトシンはどちらも単環構造を有する。

本明細書で使用される「ミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群」という用語は、罹患した組織および器官、例えば、筋肉、肝臓、脳、および／または消化管におけるミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）含有量の深刻な減少を特徴とする、表現型多様な疾患および障害のクラスを指す。減少または枯渇は、ｍｔＤＮＡ複製に利用可能なミトコンドリアヌクレオチドプールの不均衡、およびミトコンドリア複製の異常に起因する可能性がある。発症年齢に基づいて、先天性（または早期発症）と乳児性（または後期発症）の２つのサブタイプに区別される。後期発症型では生存期間は長くなるが、この症候群はほとんどすべての
患者で致命的であり、現在、効果的な治療法は存在しない。

Ｉ．プロドラッグ
本発明は、デオキシヌクレオチドプロドラッグを提供する。「デオキシヌクレオシド」とは、２’－デオキシヌクレオシド、例えば、デオキシシチジン（ｄＣ、以下に示す）、デオキシチミジン（ｄＴ）、デオキシアデノシン（ｄＡ）およびデオキシグアノシン（ｄＧ）を指す。それぞれの完全な長さの名前と一般的な略語は交換可能に使用される。

特定の実施形態では、塩基は、シトシン、チミン、グアニンおよびアデニンから選択される。

したがって、本明細書に記載のプロドラッグは、デオキシシチジンプロドラッグ（ｄＣプロドラッグ）、デオキシチミジンプロドラッグ（ｄＴプロドラッグ）、デオキシグアノシンプロドラッグ（ｄＧプロドラッグ）およびデオキシアデノシンプロドラッグ（ｄＡプロドラッグ）である。

プロドラッグは、好ましくは、天然のβ－Ｄ－配置である。

一実施形態では、プロドラッグ戦略は、細胞膜を通過できるようにするための、反応性基、例えば、ｉｎ ｖｉｖｏでの荷電－ＯＨおよびリン酸基のマスキングを含む。

一実施形態では、本発明は、式Ｉのプロドラッグを提供する：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｒ^１は、任意選択で置換されたアシル、任意選択で置換されたＯ－結合型アミノ酸、

からなる群から選択され、
Ｘ、Ｙ、およびＺはそれぞれ、ＯおよびＳから独立して選択され、
Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換されたヘテロアリール、任意選択で置換されたアリール（Ｃ_１－６）アルキル、

から独立して選択されるか、またはＲ^２とＲ^３とは一緒になって環状部分を形成することができ、
Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７はそれぞれ、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアル
ケニル、ＮＲ^２０Ｒ^２１、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸エステルから独立して選択され、
Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１１およびＲ^１２はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ１－２４アルキルおよび任意選択で置換されたアリールから独立して選択され、
Ｒ^１０およびＲ^１３はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ１－２４アルキルおよび任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換された－Ｏ－Ｃ１－２４アルキル、任意選択で置換された－Ｏ－アリール、任意選択で置換された－Ｏ－ヘテロアリール、任意選択で置換された－Ｏ－単環式ヘテロシクリルから独立して選択され、
Ｒ^１４、Ｒ^１５およびＲ^１９はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、および任意選択で置換されたアリールから独立して選択され、
Ｒ^１６およびＲ^１７は、それぞれ－ＣＮ、任意選択で置換されたＣ_２－８オルガニルカルボニル、Ｃ_２－８アルコキシカルボニルおよびＣ_２－８オルガニルアミノカルボニルから独立して選択され、
Ｒ^１８は、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、および任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアケニルから選択され、
Ｒ^２０およびＲ^２１はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、および任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアケニルから独立して選択され、ならびに
ｎ、ｍおよびｐはそれぞれ、０、１、２または３から独立して選択される。

特定の実施形態では、プロドラッグは、式Ｉａの化合物である：

式中、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換されたヘテロアリール、および任意選択で置換されたアリール（Ｃ_１－６）アルキルから独立して選択される。

特定の実施形態では、Ｒ^１はアリールであり、Ｒ^２はＣ_１－２４アルキルであり、ならびにＲ^３はＣ_１－２４アルキルである。

別の特定の実施形態では、Ｒ^２はアミノ酸側鎖である。

さらに特定の実施形態では、プロドラッグは、以下の化合物のうちの１つから選択され
る：

別の実施形態では、本発明は、式ＩＩのプロドラッグを提供する：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｘは、ＳおよびＯから選択され、ならびに
Ｒ^２２は、－Ｏ^－、－ＯＨ、－Ｏ－アルキル、任意選択で置換されたＣ_１－６アルコキシ、

、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸および任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸エステルであり、式中、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、ｎ、ｍおよびｐは、上記のように定義される。

特定の実施形態では、プロドラッグは、式ＩＩａの化合物である：

式中、ＲはＣ_１－４アルキルである。

さらに別の特定の実施形態では、プロドラッグは、以下の化合物のうちの１つから選択される：

さらに別の実施形態では、本発明は、式ＩＩＩのプロドラッグを提供する：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｒ^１およびＲ^２は、水素、リン酸塩（式Ｉの一リン酸塩、二リン酸塩、または三リン酸塩、および修飾リン酸塩を含む）、直鎖、分枝型または環状のアルキル、任意選択で置換されたアシル、ＣＯ－アルキル、ＣＯ－アルコキシアルキル、ＣＯ－アリールオキシアルキル、ＣＯ－置換アリール、スルホン酸エステル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アラルキルスルホニル、脂質、リン脂質、アミノ酸、炭水化物、ペプチドおよびコレステロールから独立して選択される）。

一実施形態では、Ｒ^２はアミノ酸であり、すなわち、式ＩＩＩの化合物は、３’－アミノ酸エステル、例えば、式ＩＩＩａの化合物である：

式中、Ｒはアミノ酸の側鎖である。

特定の実施形態では、アミノ酸はバリンである（すなわち、ＲはＣＨ（ＣＨ_３）_２である）。

より特定の実施形態では、プロドラッグは、式ＩＩＩｂの化合物である：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有す
る任意選択で置換された複素環式塩基を指す。

さらにより特定の実施形態では、プロドラッグは、以下の化合物のうちの１つから選択される：

さらに別の特定の実施形態では、プロドラッグは、以下の化合物のうちの１つから選択される：

さらに別の実施形態では、プロドラッグは、式ＩＩＩｃの化合物である：

式中、塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
Ｒａは直鎖、分枝鎖または環状のアルキルであり、Ｒはアミノ酸の側鎖である。

特定の実施形態では、Ｒａは、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチルおよびｔｅｒｔ－ブチルから選択され、Ｒは、ＣＨ（ＣＨ_３）_２）である。

ＩＩ．使用方法
本発明は、それを必要とする対象における不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害を治療する方法であって、治療有効量の本明細書に記載の少なくとも１つのプロドラッグを対象に投与することを含む方法を提供する。

一実施形態では、上記のプロドラッグを本方法で利用することができる。

プロドラッグは、それ自体で（すなわち、単独で）または医薬組成物の形態で投与することができる。投与用の１または複数のプロドラッグを含む医薬組成物は、治療有効量の該プロドラッグおよび薬学的に許容される担体を含み得る。「薬学的に許容される」という句は、生理学的に許容可能であり、ヒトに投与された場合にアレルギー反応、または急性胃蠕動、めまいなどの同様の有害な反応を通常発生させず、ならびに連邦政府または州政府の規制当局によって承認されるか、または米国薬局方もしくは動物、より具体的にはヒトでの使用のための他の一般的に認められている薬局方に記載されている分子実体および組成物を指す。「担体」は、治療薬と共に投与される希釈剤、アジュバント、賦形剤、またはビヒクルを指す。そのような医薬担体は、生理食塩水などの無菌液体、および石油、動物、植物、または合成起源の油を含む油、例えば、ピーナッツ油、大豆油、鉱油、ゴマ油であり得る。医薬組成物を静脈内投与する場合、生理食塩水が好ましい担体である。生理食塩水ならびにデキストロースおよびグリセロールの水溶液も、液体担体として、特に注射用溶液のために使用することができる。適切な医薬品賦形剤としては、デンプン、グルコース、ラクトース、スクロース、ゼラチン、麦芽、米、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、タルク、塩化ナトリウム、乾燥スキムミルク、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノールなどが挙げられる。組成物は、必要に応じて、少量の湿潤剤または乳化剤、またはｐＨ緩衝剤を
含むこともできる。

特定の実施形態では、開示された方法は、ミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）枯渇症候群（ＭＤＳ）を治療するために使用することができる。各有核細胞には数百のミトコンドリアが含まれています。ミトコンドリアは、２本のゲノム制御下にある特有の細胞小器官である。ミトコンドリアには独自のＤＮＡであるｍｔＤＮＡが含まれているが、ｍｔＤＮＡの複製、転写、修復に必要なすべてのタンパク質を含むミトコンドリアタンパク質のほとんどは、核遺伝子によってコードされている。

ｍｔＤＮＡの維持には、ｍｔＤＮＡ合成、ミトコンドリアヌクレオチドプールの維持、およびミトコンドリア融合の媒介に不可欠なタンパク質が必要である。ｍｔＤＮＡを合成する酵素は、ミトコンドリア内ヌクレオチドの均衡の取れた供給を必要とする。これらは、ミトコンドリアのヌクレオチドサルベージ経路および特定のトランスポータを介したサイトゾルからのヌクレオチドのインポートを通じて供給される。ｍｔＤＮＡ合成で適切に機能するには、これらの酵素の量が適切に均衡が取れている必要がある。ｍｔＤＮＡ合成に必要であることが公知のタンパク質は核遺伝子によってコードされている。病原性多様体がこれらの遺伝子によってコードされるタンパク質のいずれか１つの機能を破壊すると、ｍｔＤＮＡ合成が損なわれ、ｍｔＤＮＡの量的欠陥（ｍｔＤＮＡ枯渇）またはｍｔＤＮＡの質的欠陥（複数のｍｔＤＮＡ欠失）が生じる。現在までに、２０を超える核遺伝子の病原性多様体がｍｔＤＮＡ維持の欠陥に関連していることが公知である。

一実施形態では、ｍｔＤＮＡ枯渇症候群は、核ＤＮＡベースのｍｔＤＮＡ枯渇症候群である。特定の実施形態では、核ＤＮＡは、ヌクレオチド代謝に関与するタンパク質をコードする。遊離ヌクレオチド濃度の不均衡は、ｍｔＤＮＡ複製の障害につながり、結果としてｍｔＤＮＡコピー数の減少につながる。

特定の実施形態では、本発明の方法は、デオキシリボヌクレオシド三リン酸（ｄＮＴＰ）プールの不均衡によって引き起こされる疾患または障害の治療に有用である。ｄＴＮＰは、動物細胞において核およびミトコンドリアＤＮＡの複製および修復のためにＤＮＡポリメラーゼによって使用される前駆体である。ｄＮＴＰの濃度は、合成、消費、分解の均衡に依存する。

正確なＤＮＡ合成には、適切な量の各ｄＮＴＰ、および適切に均衡の取れたｄＮＴＰプールが必要である。細胞プールの合計サイズは、Ｓ期に各ｄＮＴＰ、１０～１００ｐｍｏｌ／百万細胞の範囲内であり、ミトコンドリアプールは全体の最大１０％を占める。静止細胞または分化細胞では、細胞質ゾルおよびミトコンドリアの両方においてプールが約１０分の１になる。ＤＮＡ中の４つの窒素塩基がほぼ等モル量であるとのベースで予想されることに反して、４つのｄＮＴＰは異なる比率でプールに存在し、ピリミジンは多くの場合プリンを超える。個々の細胞株は、同じ動物種に由来する場合でも、異なるプール組成を示す場合がある。１つのｄＮＴＰの濃度が増加すると、通常、別のｄＮＴＰが枯渇する。

ｍｔＤＮＡ枯渇症候群は、特定の組織または器官、例えば、筋肉、肝臓、脳、および／または消化管に関係している可能性がある。特定の実施形態では、ｍｔＤＮＡ枯渇症候群は、ミオパチー症候群または肝脳症候群である。

不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする例示的な障害としては、限定するものではないが、ＴＫ２欠損症、ＲＲＭ２Ｂに関連する欠損症（ｐ５３Ｒ２、リボヌクレオチドレダクターゼのｐ５３誘導性小サブユニット、ＲＮＲをコードする）、およびミトコンドリア神経胃腸脳筋症（ＭＮＧＩＥ）を引き起すＴＹＭＰ（チミジンホスホリラーゼ、ＴＰをコ
ードする）の突然変異が挙げられる。ミトコンドリアのｄＮＴＰプールを破壊する追加の核遺伝子には、限定するものではないが、ＳＵＣＬＡ２、ＳＵＣＬＧ１およびＭＰＶ１７が含まれる。ｄＧＭＰおよびｄＡＭＰの欠損を伴うＤＧＵＯＫの常染色体劣性突然変異による、デオキシグアノシンキナーゼ（ｄＧＫ）の平行した欠陥は、通常、幼児期に発症する肝脳疾患として現れるｍｔＤＮＡ枯渇を引き起こす（Ｍａｎｄｅｌ，ｅｔ ａｌ．２００１）。これらの遺伝子に関連する障害もまた、本明細書の方法で治療することができる。

特定の実施形態では、障害は、チミジンキナーゼ２（ＴＫ２）欠損症である。ＴＫ２は、ミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）の複製に必要なデオキシリボヌクレオチドの回収に関与するミトコンドリア酵素である。ＴＫ２は、デオキシピリミジンサルベージ経路の最初の律速段階を触媒する。常染色体劣性ＴＫ２突然変異は、主にミオパチーとして現れる、乳児発症から成人発症までの一連の疾患を引き起こす。

他の形態のＭＤＳおよび他の障害の機序が解明されてきたため、治療のための適切なデオキシヌクレオシドを、熟練した開業医が決定することができる。

例えば、ＴＫ２欠損症の患者には、ｄＣおよび／またはｄＴのプロドラッグの投与が行われる。別の例では、ＤＧＵＯＫ欠損症の患者に対して、ｄＧおよび／またはｄＡのプロドラッグの投与が行われる。

一実施形態では、本方法は、不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害を有する患者を特定することをさらに含む。一実施形態では、その疾患または障害はＴＫ２欠損症である。全身性筋緊張低下、近位筋力低下、以前に習得した運動技能の喪失、摂食不良、呼吸困難を特徴とする進行性筋疾患の最も典型的な症状を含む、ＴＫ２欠損症の上記の表現型を示す患者を、疾患の確定診断のために検査することができる。

ｍｔＤＮＡ枯渇症候群を引き起こすことが公知の遺伝子のパネルを使用した分子遺伝学的検査を実施する必要があり（Ｃｈａｎｐｒａｓｅｒｔ，ｅｔ ａｌ．２０１２）、この検査は、不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害のある患者の特定にも使用することができる。

ＴＫ２遺伝子は、その突然変異がＴＫ２関連のミトコンドリアＤＮＡ枯渇症候群を引き起こすことが公知の唯一の遺伝子である。この検査は、配列多様体および欠失／重複に関して、ＴＫ２のコーディング領域全体およびエクソン／イントロン接合領域の配列分析を含み得る。複合ヘテロ接合型またはホモ接合型の有害突然変異が配列分析で特定された場合、ＴＫ２欠損症の診断が確立され、したがって、対象はデオキシヌクレオシド療法の利益を得ると思われる。配列分析で複合ヘテロ接合型またはホモ接合型の２つの有害突然変異が特定されない場合は、欠失／重複分析を検討して、ＴＫ２欠損症の診断を決定および／または確立する必要がある。

ＴＫ２欠損症の診断を決定および／または確立するためのさらなる検査には、血清クレアチンキナーゼ（ＣＫ）濃度、筋電図検査、骨格筋の組織病理学、ミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）含有量（コピー数）、および骨格筋の電子伝達系（ＥＴＣ）活性の検査が含まれる。これらの検査で次の１または複数が見つかった場合、ＴＫ２欠損症が決定および／または確立される。健康な対照と比較して上昇したＣＫ濃度は、ＴＫ２欠損症を示している可能性がある。骨格筋生検を実施し、次に骨格筋のｍｔＤＮＡ含有量分析を実施することができる。骨格筋生検が、繊維サイズの顕著な変動、不定の筋形質の空胞、不定の増加した結合組織、および不規則な赤い繊維、ならびにコハク酸デヒドロゲナーゼ（ＳＤＨ）活性の増加、および低から不在のチトクロームｃオキシダーゼ（ＣＯＸ）活性を示し
、ｍｔＤＮＡコピー数が大幅に減少（通常、年齢および組織が一致する健康な対照の２０％未満）した場合、ＴＫ２欠損症の診断を決定および／または確立することができる（Ｃｈａｎｐｒａｓｅｒｔ，ｅｔ ａｌ．２０１２）。

さらに、ＴＫ２欠損症は常染色体劣性で遺伝する。したがって、罹患した患者の兄弟は、出生後できるだけ早く検査して、疾患を診断することができる。

投与は、限定するものではないが、髄腔内、非経口（ｐａｒｅｎｔａｌ）、粘膜および経皮を含む任意の経路を介して行うことができる。

一実施形態では、投与は経口である。例示的な経口剤形としては、限定するものではないが、カプセル、錠剤、散剤、顆粒、溶液、シロップ、懸濁液（非水性または水性液体中）、またはエマルジョンが挙げられる。錠剤または硬ゼラチンカプセルは、ラクトース、デンプンまたはそれらの誘導体、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、セルロース、炭酸マグネシウム、ステアリン酸またはそれらの塩を含み得る。軟ゼラチンカプセルは、植物油、ワックス、脂肪、半固体または液体ポリオールを含み得る。溶液およびシロップは、水、ポリオールおよび糖を含み得る。本明細書に記載のプロドラッグは、限定するものではないが、牛乳、牛およびヒトの両方の母乳、乳児用調製粉乳および水を含む、患者が摂取するあらゆる形態の液体に添加することができる。プロドラッグは、消化管での崩壊および／または吸収を遅らせる材料でコーティングすること、またはそれらと混合することができる。したがって、徐放は何時間にもわたって達成され得る。

別の実施形態では、投与は髄腔内である。髄腔内投与は、脊柱管、より具体的には、脳脊髄液に到達するようにくも膜下腔に薬物を注射することを含む。この方法は、脊椎麻酔、化学療法、および鎮痛剤に一般的に使用されている。髄腔内投与は、腰椎穿刺（ボーラス注入）によって、またはポートカテーテルシステム（ボーラスまたは点滴）によって行うことができる。カテーテルは、最も一般的には腰椎の椎弓板の間に挿入され、先端は、目的のレベルまで髄腔に通される（通常はＬ３～Ｌ４）。髄腔内製剤には、最も一般的には水や生理食塩水が賦形剤として使用されるが、ＥＤＴＡおよび脂質も同様に使用されている。

さらに別の実施形態では、投与は、静脈内投与を含む非経口投与である。非経口投与に適合した医薬組成物には、水性および非水性の注射用無菌溶液または無菌懸濁液が含まれ、これらは、抗酸化剤、緩衝液、静菌剤、および組成物を対象の血液と実質的に等張にする溶質を含み得る。そのような組成物中に存在し得る他の成分には、水、アルコール、ポリオール、グリセリンおよび植物油が含まれる。非経口（ｐａｒｅｎｔａｌ）投与に適合した組成物は、密封されたアンプルおよびバイアルなどの単位用量または複数用量の容器で提示することができ、使用直前に無菌担体の添加のみを必要とするフリーズドライ（凍結乾燥）状態で保存することができる。即時注射用の溶液および懸濁液は、無菌の粉末、顆粒、および錠剤から調製することができる。本発明の非経口剤形を提供するために使用することができる適切なビヒクルは、当業者に周知である。例としては、以下が挙げられる：注射用水ＵＳＰ；塩化ナトリウム注射、リンガー注射、デキストロース注射、デキストロースと塩化ナトリウムとの注射、および乳酸リンガー注射などの水性ビヒクル；エチルアルコール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどの水混和性ビヒクル；ならびにコーン油、綿実油、落花生油、ごま油、オレイン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピルおよび安息香酸ベンジルなどの非水性ビヒクル。さらに、一部の患者は治療開始時までに経腸栄養を受けている可能性があるため、プロドラッグは胃瘻（ｇａｓｔｒｏｎｏｍｙ）栄養チューブまたは他の経腸栄養手段を介して投与することができる。

経鼻および肺内の投与に適合した医薬組成物は、粉末などの固体担体を含み得、これは
、鼻からの急速な吸入によって投与することができる。経鼻投与用の組成物は、スプレーまたは液滴などの液体担体を含み得る。または、肺への直接吸入は、深く吸入するか、マウスピースを介して導入することによって達成することができる。これらの組成物は、有効成分の水溶液または油溶液を含み得る。吸入用の組成物は、特別に適合された装置、限定するものではないが、加圧エアロゾル、ネブライザーまたは吸入器で供給することができ、これらは有効成分を所定の投与量で提供するように構築することができる。

直腸投与に適合した医薬組成物は、坐剤または浣腸として提供され得る。膣内投与に適合した医薬組成物は、ペッサリー、タンポン、クリーム、ゲル、ペースト、フォームまたはスプレー製剤として提供され得る。

経皮投与に適合した医薬組成物は、長期間にわたってレシピエントの表皮と密接に接触し続けることを意図した個別のパッチとして提供され得る。

少なくとも１つのプロドラッグまたはそれを含む組成物の投与量は、約２５ｍｇ／ｋｇ／日～約１，０００ｍｇ／ｋｇ／日であり得る。さらに好ましい用量は、約２００ｍｇ／ｋｇ／日～約８００ｍｇ／ｋｇ日までの範囲である。さらに好ましい用量は、約１００ｍｇ／ｋｇ／日～約６００ｍｇ／ｋｇ／日、例えば、約２５０ｍｇ／ｋｇ／日～約５００ｍｇ／ｋｇ／日、約３００ｍｇ／ｋｇ／日～約５００ｍｇ／ｋｇ／日または約４００ｍｇ／ｋｇ／日～約５００ｍｇ／ｋｇ／日の範囲である。

一実施形態では、用量は、標準的なヌクレオシド（ｄＴ、ｄＣ、ｄＧ、ｄＡ）に対して約２０％等モル～約１００％等モル、例えば、約２０％～約８０％、約２０％～約５０％、約５０％～約８０％、または約５０％～約１００％である。特定の実施形態では、用量は、標準的なヌクレオシドに対して約２０％等モルである。別の特定の実施形態では、用量は、標準的なヌクレオシドに対して約５０％等モルである。さらに別の実施形態では、用量は、標準的なヌクレオシドに対して約１００％等モルである。

少なくとも１つのプロドラッグまたはそれを含む組成物の投与は、１日１回、１日２回、１日３回、１日４回、１日５回、最大１日６回までで、好ましくは定期的な間隔であり得る。静脈内または髄腔内に投与する場合は、用量を減らしてもよい。そのような投与のための好ましい用量範囲は、約５０ｍｇ／ｋｇ／日～約５００ｍｇ／ｋｇ／日である。

組成物が２つ以上のプロドラッグを含む実施形態では、プロドラッグの比率は変動可能である。例えば、２つのプロドラッグが投与される場合、それらは、５０／５０の比率、または約５／９５、１０／９０、１５／８５、２０／８０、２５／７５、３０／７０、３５／６５、４０／６０、４５／５５、５５／４５、６０／４０、６５／３５、７０／３０、７５／２５、８０／２０、８５／１５、９０／１０および９５／５の比率であり得る。

一実施形態では、本方法は、投薬量を増加させる前に、対象の状態の改善について対象を監視することをさらに含む。治療的投与に対する対象の反応は、対象の筋力および制御、ならびに可動性ならびに身長および体重の変化を観察することによって監視することができる。投与後にこれらのパラメータの１または複数が増加した場合、治療を継続することができる。これらのパラメータの１または複数が同じままであるか、または低下している場合は、投薬量を増やすことができる。

別の実施形態では、本方法は、投薬量を減らす前に、副作用について対象を監視することをさらに含む。例示的な副作用には、限定するものではないが、下痢、腹部膨満および他の胃腸症状が含まれる。

本発明のプロドラッグはまた、他の薬剤と同時投与することができる。そのような薬剤には、特定の形態のＭＤＳの症状を治療するための治療薬が含まれる。特に、ＴＫ２欠損症の場合、他の薬剤としては、限定するものではないが、テトラヒドロウリジン（シチジンデアミナーゼの阻害剤）およびイムシリンＨ（プリンヌクレオシドホスホリラーゼの阻害剤）およびチピラシル（チミジンホスホリラーゼの阻害剤）などの酵素阻害剤を含む、遍在するヌクレオシド異化酵素の阻害剤が挙げられる。そのような阻害剤は公知であり、一部の癌の治療に使用されている。

実施例１：ＴＫ２欠損症のマウスモデル
本明細書に記載のプロドラッグの有効性を、マウスモデルを介してアクセスした。ヒト乳児脳筋症と著しく類似した表現型を示すホモ接合型Ｔｋ２ Ｈ１２６Ｎノックイン突然変異体（Ｔｋ２^－／－）マウスが以前に報告されている（Ａｋｍａｎ，ｅｔ ａｌ．２００８）。生後１０日～１３日の間に、Ｔｋ２^－／－マウスは、歩行の減少、不安定な歩行、粗大振戦、成長遅延、および１４～１６日齢での早期死亡への急速な進行を特徴とする致命的な脳筋症を急速に発症する。マウスモデルの分子的および生化学的分析により、疾患の病因が酵素活性の喪失、ならびに脳内のｄＴＴＰレベルの低下および肝臓内のｄＴＴＰレベルとｄＣＴＰレベルとの両方の低下を伴うｄＮＴＰプールの不均衡によるものであり、これが、最も顕著には脳と脊髄においてｍｔＤＮＡの枯渇と、ｍｔＤＮＡによりコードされるサブユニットを含む呼吸鎖酵素の欠陥とを引き起こすことが示された。

プロドラッグを、５０μｌの小型ペット用のＥｓｂｉｌａｃ調製乳（Ｐｅｔ－Ａｇ）中で、毎日の強制経口投与によりＴｋ２ Ｈ１２６Ｎノックインマウス（Ｔｋ２^－／－）および年齢の一致する対照（Ｔｋ２^＋）に投与した。３と４との５０／５０混合物を５８０ｍｇ／ｋｇ／日で投与した。５と６との５０／５０混合物を１２０ｍｇ／ｋｇ／日～４３０ｍｇ／ｋｇ／日で投与した。

すべての治療を生後４日～２９日まで投与した。２１日齢で、マウスを母親から分離し、経口投与により治療を継続した。突然変異体マウスおよび対照Ｔｋ２^＋マウスの体重を測定し、比較のために綿密に観察した。

マウスを追跡し、毎日体重を測定した（体重を増やすことができないことが病気の最初の兆候であることが以前に観察されている）。

プロドラッグ混合物は、ｔｋ２－／－マウスの生存を標準的なヌクレオシドと同等の様式で延長し、非統計的に有意な体重の改善を示した。

実施例２：ｄＧＫ欠損患者由来の線維芽細胞
プロドラッグを、ｍｔＤＮＡコピー数に対する効果を判定するために、ｄＧＫ欠損患者由来の線維芽細胞において試験した。ｄＧＫ欠損線維芽細胞を使用する利点は、静止状態が誘導された後、ＤＮＡ傷害物質を添加せずに自発的にｍｔＤＮＡが枯渇することである。細胞培養培地にｄＧｕｏ（５０μＭ）を補充することで、この枯渇を防ぐのに十分であることが以前に実証されている。細胞を、集密になるまで増殖させた。静止状態を、培地中のＦＢＳを０．１％に減らすことによって誘発した。３日後（０日目）、本発明者らは、５０μＭのｄＧｕｏ（デオキシグアノシン）または本発明のプロドラッグを細胞培養培地に補充した。細胞を、新鮮な培地を定期的に添加して、１８日まで同じ条件で維持した。ｍｔＤＮＡのコピー数を、実験全体を通してさまざまな時点（４、９および１８日目）で評価した。結果は、２連の実験の平均＋ＳＤとして表し、並行して培養した３つの未処理の健康な対照について得られた平均値に対するｍｔＤＮＡ／ｎＤＮＡ比としてプロットした。

等モル濃度のｄＧｕｏおよび利用可能な他のｄＧプロドラッグ（５０μＭ）を、同様の条件下で並行して試験した。結果は、５０μＭの７と８の５０／５０混合物がｍｔＤＮＡの枯渇を防ぐことを示した。

Claims (17)

1. それを必要とする対象における不均衡なヌクレオチドプールを特徴とする疾患または障害を治療するための方法であって、治療有効量の式Ｉのプロドラッグの少なくとも１つを前記対象に投与することを含む方法：
   

   

   
   式中、
   塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
   Ｒ^１は、任意選択で置換されたアシル、任意選択で置換されたＯ－結合型アミノ酸、
   

   

   
   からなる群から選択され、
   Ｘ、ＹおよびＺはそれぞれＯおよびＳから独立して選択され、
   Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換されたヘテロアリール、任意選択で置換されたアリール（Ｃ_１－６）アルキル、
   

   

   
   から独立して選択されるか、またはＲ^２とＲ^３とは一緒になって環状部分を形成することができ、
   Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７はそれぞれ、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、ＮＲ^２０Ｒ^２１、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸、任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸エステルから独立して選択され、
   Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１１およびＲ^１２はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ１－２４アルキルおよび任意選択で置換されたアリールから独立して選択され、
   Ｒ^１０およびＲ^１３はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ１－２４アルキル、および任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換された－Ｏ－Ｃ１－２４アルキル、任意選択で置換された－Ｏ－アリール、任意選択で置換された－Ｏ－ヘテロアリール、任意選択で置換された－Ｏ－単環式ヘテロシクリルから独立して選択され、
   Ｒ^１４、Ｒ^１５およびＲ^１９はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、および任意選択で置換されたアリールから独立して選択され、
   Ｒ^１６およびＲ^１７は、それぞれ－ＣＮ、任意選択で置換されたＣ_２－８オルガニルカルボニル、Ｃ_２－８アルコキシカルボニルおよびＣ_２－８オルガニルアミノカルボニルから独立して選択され、
   Ｒ^１８は、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、および任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアケニルから選択され、
   Ｒ^２０およびＲ^２１はそれぞれ、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、および任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアケニルから独立して選択され、ならびに
   ｎ、ｍおよびｐはそれぞれ、０、１、２または３から独立して選択される。
2. 前記プロドラッグが式Ｉａの化合物である、請求項１に記載の方法：
   

   

   
   式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は、水素、任意選択で置換されたＣ_１－２４アルキル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルケニル、任意選択で置換されたＣ_２－２４アルキニル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルキル、任意選択で置換されたＣ_３－６シクロアルケニル、任意選択で置換されたアリール、任意選択で置換されたヘテロアリール、および任意選択で置換されたアリール（Ｃ_１－６）アルキルから独立して選択される。
3. Ｒ^１がアリールであり、Ｒ^２がＣ_１－２４アルキルであり、ならびにＲ^３がＣ_１－２４アルキルである、請求項２に記載の方法。
4. 前記プロドラッグが式ＩＩの化合物である、請求項１に記載の方法：
   

   

   
   式中、
   塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
   Ｘは、ＳおよびＯから独立して選択され、ならびに
   Ｒ^２２は、－Ｏ^－、－ＯＨ、－Ｏ－アルキル、任意選択で置換されたＣ_１－６アルコキシ、
   

   

   
   、
   任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸、および任意選択で置換されたＮ－結合型アミノ酸エステルから選択され、
   Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、ｎ、ｍおよびｐは、上記のように定義される。
5. 前記プロドラッグが式ＩＩａの化合物である、請求項４に記載の方法：
   

   

   
   式中、ＲはＣ_１－４アルキルである。
6. 前記プロドラッグが式ＩＩＩの化合物である、請求項１に記載の方法：
   

   

   
   式中、
   塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指し、
   Ｒ^１およびＲ^２は、水素、リン酸塩（式Ｉの一リン酸塩、二リン酸塩、または三リン酸塩、および修飾リン酸塩を含む）、直鎖、分枝型または環状のアルキル、アシル、ＣＯ－アルキル、ＣＯ－アルコキシアルキル、ＣＯ－アリールオキシアルキル、ＣＯ－置換アリール、スルホン酸エステル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アラルキルスルホニル、脂質、リン脂質、アミノ酸、炭水化物、ペプチドおよびコレステロールから独立して選択される。
7. 前記プロドラッグが式ＩＩＩａの化合物である、請求項６記載の方法：
   

   

   
   式中、Ｒはアミノ酸の側鎖である。
8. 前記プロドラッグが式ＩＩＩｂの化合物である、請求項６記載の方法：
   

   

   
   式中、
   塩基は、任意選択で置換された複素環式塩基、または保護されたアミノ基を有する任意選択で置換された複素環式塩基を指す。
9. 前記少なくとも１つのプロドラッグが以下から選択される、請求項１に記載の方法：
   

   
10. 少なくとも２つのプロドラッグが投与される、請求項９に記載の方法。
11. 前記２つのプロドラッグが（ｉ）１および２、（ｉｉ）３および４、（ｉｉｉ）５および６、（ｉｖ）７および８から選択される、請求項１０に記載の方法。
12. １つのプロドラッグと別のプロドラッグとの重量比が、５０／５０、５／９５、１０／
    ９０、１５／８５、２０／８０、２５／７５、３０／７０、３５／６５、４０／６０、４５／５５、５５／４５、６０／４０、６５／３５、７０／３０、７５／２５、８０／２０、８５／１５、９０／１０または９５／５である、請求項１０または１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記プロドラッグが医薬組成物の形態で投与される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記疾患または障害が、ＴＫ２欠損症、ＲＲＭ２Ｂ欠損症、ＴＹＭＰの突然変異、ＳＵＣＬＡ２欠損症、ＳＵＣＬＧ１欠損症、ＭＰＶ１７欠損症およびＤＧＵＯＫ突然変異からなる群から選択される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 投与方法が経口である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 投与される用量が約２００ｍｇ／ｋｇ／日～約１，０００ｍｇ／ｋｇ／日である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. プロドラッグまたはそれを含む組成物が、少なくとも１日１回投与される、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。