Производные полимиксина с короткоцепочечным жирнокислотным хвостом и их применение

Производные полимиксина с короткоцепочечным жирнокислотным хвостом и их применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к производным полимиксина и к их применениям при лечении инфекций, вызванных грамотрицательными бактериями. Производные полимиксина по настоящему изобретению особенно полезны при сенсибилизации бактерий для усиления эффектов других антибактериальных агентов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сепсис убивает более 215000 американцев ежегодно. По оценкам 750000 американцев инфицировано тяжелым сепсисом, и 29% из них погибает от него ежегодно. Смерти от сепсиса составляют 9% всех смертельных случаев в США. Сепсис убивает столько же американцев, сколько миокардиальные инфекции, даже больше, чем дорожно-транспортные происшествия.

От двух до трех миллионов американцев ежегодно заражается внутрибольничной инфекцией, и 10% из этих инфекций прогрессирует до сепсиса. Более чем 90000 этих пациентов погибает от сепсиса, инфицированного в больницах.

Тяжелый сепсис и септический шок (тяжелый сепсис, сочетанный с низким кровяным давлением) уносит вплоть до 135000 жизней ежегодно в отделениях интенсивной терапии (ОИТ) в Евросоюзе согласно Докладу о здоровье ОЭСР 2000. В Великобритании 5000 из 100000 пациентов, которые приобрели внутрибольничную инфекцию, ежегодно умирает от сепсиса в больницах, предназначенных для интенсивной терапии при приступах, принадлежащих организации ГСЗ (Государственной службы здравоохранения).

Потери в результате смерти от года к году возрастают в связи с тем фактом, что возросло число пациентов, предрасположенных к сепсису, таких как пожилые люди, недоношенные новорожденные и пациенты с раком, несмотря на то, что многие серьезные заболевания в большей степени излечимы, чем ранее. Также возросло применение инвазивных медицинских приборов и агрессивных методов лечения.

Грамотрицательные бактерии вызывают более чем 40% всех септицемических инфекций, и многие из грамотрицательных бактерий обладают в высокой степени множественной устойчивостью. Грамотрицательные бактерии дают более тяжелую симптоматику при терапии, чем грамположительные, поскольку они обладают уникальной структурой, наружной мембраной, в качестве их самой наружной структуры. Молекулы липополисахаридов, локализованные на наружной мембране, ингибируют более глубокую диффузию в клетку многих антибактериальных агентов, где расположены их конечные мишени. Более чем у 95% новых антибактериальных агентов, выделенных из природных источников или синтезированных химическим путем в 1972-1991 годах, отсутствовала активность против грамотрицательных бактерий (Vaara 1993).

Полимиксины представляют собой группу близкородственных антибиотических веществ, продуцируемых штаммами Paenibacillus polymyxa и родственными организмами. Эти катионные лекарства представляют собой относительно простые пептиды с молекулярными массами около 1000. Полимиксины, такие как полимиксин В, представляют собой декапептидные антибиотики, то есть они состоят из десяти (10) аминоацильных остатков. Они обладают бактерицидной активностью и особенно эффективны против грамотрицательных бактерий, таких как Escherichia coli и другие виды Enterobacteriaceae, Pseudomonas, Acinetobacter baumannii и других. Однако полимиксины обладают тяжелыми побочными эффектами, включая нефротоксичность и нейротоксичность. Поэтому эти лекарства имеют ограниченное применение в качестве терапевтических агентов в связи с высокой системной токсичностью.

Полимиксины применяют при терапии серьезных инфекций, вызванных этими бактериями, но в связи с токсичностью их применение было в широком масштабе запрещено в 70-е годы, когда были разработаны новые, лучше переносимые антибиотики. Недавнее появление штаммов грамотрицательных бактерий с множественной устойчивостью привело к необходимости терапевтического применения полимиксинов в качестве последнего средства, несмотря на их токсичность, и, поскольку многие из менее токсичных антибиотиков уже утратили свою эффективность против конкретных штаммов указанных бактерий, применение полимиксинов снова возросло.

Соответственно, в настоящее время полимиксины возвращены в терапевтический арсенал, хотя, вследствие их токсичности, в весьма ограниченном масштабе. Их системное (то есть не местное) применение, однако, в широком масштабе ограничено терапией инфекций, угрожающих жизни, вызванных множественно устойчивыми штаммами Ps. aeruginosa и A. baumannii, а также устойчивыми к карбо-пенемам кишечными бактериями.

Полимиксины состоят из циклической гептапептидной части и линейной части, состоящей из трипептидного участка и гидрофобного жирнокислотного хвоста, связанного с а-аминогруппой N-концевого аминокислотного остатка трипептида, и могут быть представлены общей формулой:

где R1-R3 представляют собой участок трипептидной боковой цепи; R4-R10 представляют собой гептапептидный кольцевой участок; R(FA) представляет собой гидрофобный жирнокислотный хвост, связанный с а-аминогруппой N-концевого аминокислотного остатка трипептида.

Полимиксиновая группа включает следующие полимиксины: A1, A2, B1-B6, ИЛ-полимиксин B1, C, D1, D2, E1, E2, F, K1, K2, M, P1, P2, S и T (Storm et al. 1977; Srinivasa and Ramachandran 1979). Все полимиксины являются поликатионными и обладают пятью (5) положительными зарядами за исключением полимиксинов D, F и S, которые обладают четырьмя (4) положительными зарядами. Следует отметить, что модифицированные полимиксины, у которых отсутствует жирнокислотная часть R(FA), но которые несут R1-R10, имеют один дополнительный положительный заряд по сравнению с природными полимиксинами, из которых они образованы, за счет свободной а-аминогруппы в N-конце производного. Соответственно, например, такое производное полимиксина В или полимиксина Е в сумме несет шесть (6) положительных зарядов.

Клинически применяемый полимиксин В и полимиксин Е отличаются друг от друга только по остатку R6, который представляет собой остаток D-фенилаланила в полимиксине В и остаток D-лейцила в полимиксине Е.

Циркулин А и В также классифицируют как полимиксины (Storm et al. 1977). Они отличаются от других полимиксинов только тем, что несут остаток изолейцила в положении R7, тогда как другие полимиксины имеют либо остаток треонила, либо остаток лейцила в указанном положении. Обзор структур некоторых полимиксинов см. в таблице 1.

Таблица 1
Структура избранных полимиксинов и октапептина и их избранных производных
Соединение	R(FA)	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9	R10
Полимиксин В	МО(Н)А-	Dab-	Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Phe-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Колистин (полимиксин Е)	МО(Н)А-	Dab-	Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Leu-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Колистин сульфометат	МО(Н)А-	sm-Dab-	Thr-	sm-Dab-	*Dab-	Sm-Dab-	D Leu-	Leu-	sm-Dab-	sm-Dab-	*Thr
Полимиксин А	МО(Н)А-	Dab-	Thr-	D Dab-	*Dab-	Dab-	D Leu-	Thr-	Dab	Dab	*Thr
Полимиксин М	МОА	Dab-	Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Leu-	Thr-	Dab	Dab	*Thr
Полимиксин D	МО(Н)А-	Dab-	Thr-	D-Ser-	*Dab-	Dab-	D Leu-	Thr-	Dab	Dab	*Thr
Циркулин А	МОА	Dab-	Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Leu-	lle-	Dab	Dab	*Thr
Октапептин А	OHMDA	-	-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Leu-	Leu-	Dab	Dab	Leu
Деацилколистин (DAC)		Dab-	Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Leu-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Полимиксин Е нонапептид (PMEN)			Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Phe-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Деацилполимиксин В (DAPB)		Dab-	Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Phe-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Полимиксин В нонапептид (PMBN)			Thr-	Dab-	*Dab-	Dab-	D Phe-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Полимиксин В октапептид (РМВО)				Dab-	*Dab-	Dab-	D Phe-	Leu-	Dab	Dab	*Thr
Полимиксин В гептапептид (РМНР)					*Dab-	Dab-	D Phe-	Leu-	Dab	Dab	*Thr

Полимиксин В представлен приведенной ниже формулой:

Имеющийся в продаже полимиксин В представляет собой смесь, где R-FA преимущественно представляет собой 6-метилоктаноил (6-МОА, в полимиксине В1), но также может представлять собой родственный жирный ацил, такой как 6-метилгептаноил (6-МНА, в полимиксине В2), октаноил (в полимиксине В3) или гептаноил (в полимиксине В4) (Sakura et al. 2004). Все эти варианты в равной степени эффективны против грамотрицательных бактерий E. coli (Sakura et al. 2004). Также аналогично в полимиксине Е1 (колистине А) и в циркулине A R-FA представляет собой 6-МОА, и в полимиксине Е2 (колистине В) и в циркулине В R-FA представляет собой 6-МНА. Различные исследователи присоединили различные гидрофобные группировки, включая различные остатки жирного ацила, к N-концу производных полимиксина и его аналогов, и показано, что полученные в результате производные обладают сильной антибактериальной активностью (Chihara ef al. 1973, Sakura et al. 2004 и публикация патента США №2006004185). Даже производное, которое несет объемный гидрофобный остаток 9-флуоренилметоксикарбонила в качестве R-FA, является почти столь же эффективным, что и полимиксин В, при ингибировании роста E. coli и других грамотрицательных бактерий (Tsubery et al. 2001).

Для биологической активности гептапептидная кольцевая структура является существенной (Storm et al. 1997). Производное с октапептидным кольцом значительно менее активно в качестве антибиотика.

Получены множественные модификации полимиксинов и множественные подобные полимиксинам синтетические молекулы, и с некоторыми ограничениями они сохранили свою биологическую активность. Эти модификации включают, но не ограничены ими, модификации в боковой цепи, а также молекулы, в которых характерный гидрофобный аминокислотный остаток (такой как D-Phe или Leu) заменен другим гидрофобным аминокислотным остатком, или в которых катионный Dab заменен другим катионным аминоацильным остатком, таким как остаток Lys, Arg или орнитина (Storm et а/. 1997, Tsubery et al. 2000а, Tsubery et al. 2002, публикация патента США №2004082505, Sakura ef al. 2004, публикация патента США №2006004185).

Другие модификации, которые приводят в результате к соединениям, обладающим по меньшей мере частичной микробиологической активностью, включают, но не ограничены ими, алканоиловые эфиры, где OH-группы остатков треонила образуют эфиры с алканоилами, такими как пропионил и бутирил (патент США №3450687).

Октапептины близки полимиксинам, но имеют ковалентную связь вместо остатков R1-R2 (Таблица 1). В данном изобретении положения R пронумерованы в соответствии с таковыми в природных полимиксинах и, таким образом, только аминоацильный остаток в боковой цепи октапептинов определен как R3. Соответственно, октапептины представляют собой октапептиды, тогда как все природные полимиксины представляют собой декапептиды, и они обладают только четырьмя (4) положительными зарядами. Остатки R-FA среди различных октапептинов (А1, А2, A3, В1, В2, В3, С1) включают следующие: 3-OH-8-метилдекановую кислоту, 3-OH-8-метилнонановую кислоту и β-OH-6-метилоктановую кислоту. Производные, которые имеют жирнокислотный остаток, содержащий от 6 до 18 атомов углерода, обладают сильной антибактериальной активностью против E. coli (Storm et al. 1977).

Первой мишенью полимиксинов в грамотрицательных бактериях является их наружная мембрана (НМ), которая представляет собой эффективный барьер проницаемости против многих токсичных агентов, таких как антибиотики большого размера (Mw более чем 700 Д), а также гидрофобные антибиотики. Посредством связывания с молекулами липополисахаридов (ЛПС), расположенными на внешней поверхности НМ, полимиксины повреждают структуру и функцию НМ и в результате пермеабилизуют (то есть делают проницаемой) НМ как для самого полимиксина, так и для многих других токсичных агентов (Nikaido and Vaara 1985, Vaara 1992, Nikaido 2003). Конечной и летальной мишенью (бактерицидной мишенью) полимиксинов считают цитоплазматическую мембрану (внутреннюю мембрану) бактерий.

Многочисленные усилия сделаны по снижению токсичности полимиксинов. В результате обработки полимиксина Е (колистина) формальдегидом и бисульфитом натрия получают колистин сульфометат, в котором свободные аминогруппы пяти остатков диаминомасляной кислоты частично замещены сульфометильными группами (Таблица 1). Препараты состоят из неопределенных смесей моно-, ди-, три-, тетра- и пентазамещенных соединений. В сульфометилированных препаратах, когда они только что растворены в воде, первоначально отсутствует как антибактериальная активность, так и токсичность исходной молекулы, но, когда эти соединения начинают разлагаться в растворе, в крови или в тканях с образованием менее замещенных производных и свободного колистина, как антибактериальная активность, так и токсичность частично возвращаются. Кроме того, степень исходного сульфометилирования, очевидно, варьирует между имеющимися в продаже фармацевтическими препаратами. Опубликовано множество других путей блокирования всех свободных аминогрупп. Примеры включают, но не ограничены ими, образование нестабильных шиффовых оснований с аминокислотами (Storm et al. 1977).

Полимиксин Е нонапептид (PMEN, колистин нонапептид, Таблица 1), полученный путем ферментативной обработки полимиксина Е, и в котором отсутствуют R-FA и R1, как было показано в 1973 г., является менее токсичным, чем исходное соединение, в анализе на острую токсичность (немедленную смерть преимущественно вследствие прямой нервно-мышечной блокады) у мышей (Chihara et al. 1973). Однако у него также отсутствует антибактериальная активность, которая измерена на основании его способности к ингибированию бактериального роста (Chirara et al. 1973). Роль линейной части может вносить вклад в антибактериальную активность полимиксинов.

Vaara и Vaara, с другой стороны, показали, что полимиксин В нонапептид (PMBN, Таблица 1) сохраняет активность пермеабилизации НМ грамотрицательных бактерий (Vaara and Vaara 1983а, b, с; патент США 4510132; Vaara 1992). Соответственно, даже, несмотря на то, что у него отсутствует прямая антибактериальная активность (то есть способность к ингибированию бактериального роста), он способен сенсибилизировать (то есть делать чувствительными, как также называют, делать восприимчивыми) бактерии ко многим антибактериальным агентам, таким как гидрофобные антибиотики, а также антибиотики большого размера и некоторые другие токсичные агенты.

PMBN также сенсибилизирует бактерии к бактерицидной активности системы комплемента человека, присутствующей в свежей сыворотке человека в качестве защитной системы первой линии против паразитов (Vaara and Vaara 1983а, Vaara et al. 1984, Vaara 1992). Кроме того, он сенсибилизирует бактерии к объединенной бактерицидной активности сывороточного комплемента и полиморфно-ядерных лейкоцитов человека (Rose et al. 1999).

PMBN подобен PMEN в том, что он является менее токсичным в анализе на острую токсичность у мышей, чем немодифицированные полимиксины. В других токсикологических анализах по нескольким критериям доказано, что PBMN является менее токсичным, чем его исходное соединение, но это производное полимиксина все же считают слишком нефротоксичным для клинического применения (Vaara 1992).

PMBN несет пять (5) положительных зарядов. В последующих исследованиях выявлено, достаточно неожиданно, что PMEN, также несущий пять (5) положительных зарядов, а также деацилполимиксин В и деацилполимиксин Е, оба несущие шесть (6) положительных зарядов, являются эффективными агентами для сенсибилизации бактерий к другим антибиотикам (Viljanen et al. 1991, Vaara 1992). Кроме того, показано, что дополнительно структурно редуцированное производное полимиксина В октапептид (РМВО) сохраняет очень эффективную пермеабилизи-рующую активность, тогда как полимиксин В гептапептид (РМВН) является менее активным (Kimura et al. 1992). PMBN, PMEN и PMBO имеют пять (5) положительных зарядов, тогда как РМВН имеет только четыре (4) положительных заряда. Это различие может объяснить более слабую активность PMBH.

Группой исследователей Ofek, Tsubery и Friedkin недавно описаны подобные полимиксинам пептиды, которые были связаны с хемотаксическими пептидами, такими как fMLF, которые привлекают полиморфно-ядерные лейкоциты (публикация патента США №2004082505, Tsubery et al. 2005). Эти описанные пептиды fMLF-PMBN, MLF-PMBN, fMLF-PMEN, fMLF-PMBO и MLF-PMBO все несут четыре (4) положительных заряда, которые сенсибилизируют грамотрицательные бактерии к антибиотикам, даже хотя не было опубликовано сравнительных исследований с возрастающими концентрациями соединений (Tsubery et al. 2005).

В целях исследования структурных и функциональных свойств полимиксинов в нескольких работах, среди других соединений, раскрыты производные полимиксина, имеющие менее чем четыре (4) положительных заряда.

Teuber (1970) описана обработка полимиксина В уксусным ангидридом, в результате которой получен препарат, содержащий как полимиксин В, так и его моно-, ди-, три-, тетра- и пента-N-ацетилированые формы. Teuber также выделил каждую группу и не количественно показал, используя анализ диффузии в агаре, что у пентаацетилированных и тетраацетилированных форм отсутствует способность к остановке роста Salmonella typhimurium, тогда как ди- и моноацетилированные формы обладают такой способностью. Триацетилированная форма обладает некоторой способностью.

Srinivasa и Ramachandran (1978) выделили частично формилированные производные полимиксина В и показали, что диформилированное производное, а также триформилированное производное ингибировали рост Pseudomonas aeruginosa. Этими авторами не раскрыта способность этих соединений к сенсибилизации бактерий к антибиотикам. Кроме того, в 1980 г. они показали, что свободные аминогруппы триформилполимиксина В в остатках R1 и R3, а также свободные аминогруппы диформилполимиксина В в остатках R1, R3 и R5 являются существенными, тогда как свободные аминогруппы в R8 и R9 являются несущественными для ингибирования роста (Srinivasa and Ramachandran, 1980а).

Укороченное производное полимиксина В октаноилполимиксин В гептапептид раскрыто Sakura et al. (2004). Присоединение остатка октаноила к N-концу остатка R4 полимиксина В гептапептида приводит в результате к соединению, имеющему только три (3) положительных заряда. Sakura et al. обнаружили, что октаноилполимиксин В гептапептид ингибирует рост бактерий только при очень высокой концентрации (128 мкг/мл), тогда как другие производные, такие как октаноилполимиксин В октапептид и октаноилполимиксин В нонапептид, оба имеющие четыре (4) заряда, являются очень эффективными агентами по ингибированию бактериального роста.

В публикации патента США №2006004185 недавно раскрыты некоторые производные полимиксина и промежуточные соединения, которые можно использовать для синтеза новых пептидных антибиотиков. Описанные антибактериальные соединения обладали четырьмя (4) или пятью (5) положительными зарядами.

Кроме того, близкородственные соединения полимиксин В и полимиксин В₁ также раскрыты Okimura et al. (2007) и de Visser er al. (2003). Okimura et al. исследовали химическое преобразование природного полимиксина В и колистина в их N-концевые производные, и de Visser et al. исследовали твердофазный синтез полимиксина B₁ и его аналогов посредством метода надежно связанного линкера. Антибактериальные соединения, описанные в этих работах, обладали четырьмя (4) или пятью (5) положительными зарядами.

Все еще существует крайняя необходимость в производных полимиксина, которые сенсибилизируют бактерии для усиления эффектов других антибактериальных агентов, для эффективных терапий бактериальных инфекций, в частности, инфекций, вызванных грамотрицательными бактериями с множественной устойчивостью.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к производному полимиксина, где суммарное число положительных зарядов при физиологическом значении pH равно трем, и где это производное имеет жирнокислотный хвост (то есть R(FA) или D), содержащий от 1 до 5 атомов углерода. Обнаружено, что некоторые производные полимиксина по изобретению, имеющие жирнокислотные хвосты из 1-5 атомов углерода, могут обладать улучшенными фармакокинетическими свойствами по сравнению с нативными полимиксинами, октапептинами и производными полимиксина с более длинными жирнокислотными хвостами. Примеры этих фармакокинетических свойств включают, но не ограничены ими, более длительное время полужизни в сыворотке, повышенный почечный клиренс и/или повышенное выделение с мочой.

Настоящее изобретение относится, по меньшей мере частично, к производным полимиксина формулы (I):

где:

A представляет собой кольцевую группировку полимиксина;

D представляет собой концевую группировку, содержащую от 1 до 5 атомов углерода;

m¹, m² и m³ каждое независимо равно 0 или 1;

Q¹, Q² и Q³ каждый независимо представляет собой CH₂, C=O или C=S;

W¹, W² и W³ каждый независимо представляет собой NR⁴, O или S;

R¹, R², и R³ каждый независимо представляет собой боковые цепи природных или неприродных аминокислот, алкил, алкенил, арилалкил, арил, алкокси, алкоксикарбонил, арилоксикарбонил, алкиламино или алкинил; и

R⁴ представляет собой атом водорода или алкил,

и к их фармацевтически приемлемым пролекарствам и солям, при условии, что (1) когда A представляет собой кольцо октапептина, m¹ и m² равны 0, m³ равно 1, W³ представляет собой NH, Q³ представляет собой C=O, и R³ представляет собой боковую цепь диаминомасляной кислоты (Dab), тогда D не представляет собой C₂-C₅ ацил, и (2) когда D представляет собой ацетил, бутаноил или пентаноил, тогда R³ не представляет собой боковую цепь Dab.

Изобретение также направлено на производные полимиксина формулы (II):

где

A представляет собой кольцевую группировку полимиксина;

D представляет собой R¹²-C(=O), R¹²-C(=S) или R^12';

m¹, m² и m³ каждый независимо равны 0 или 1, при условии, что по меньшей мере одно из m¹, m² и m³ равно 1;

R^1', R²,n R^3' каждый независимо представляет собой боковые цепи природных или неприродных аминокислот, алкил, алкенил, арилалкил, арил, алкокси, алкоксикарбонил, арилоксикарбонил, алкиламино или алкинил; и

R¹² представляет собой C₁-C₄ алкил, C₂-C₄ алкенил или C₂-C₄ алкинил,

R^12' представляет собой C₁-C₅ алкил, C₂-C₅ алкенил или C₂-C₅ алкинил, и их фармацевтически приемлемые пролекарства и соли, при условии, что (1) когда A представляет собой кольцо октапептина, m¹ и m² равны 0, m³ равно 1, и R^3' представляет собой боковую цепь диаминомасляной кислоты (Dab), и D представляет собой R¹²-C=O, тогда R¹² не представляет собой C₁-С₅ алкил, и (2) когда D представляет собой ацетил, бутаноил или пентаноил, тогда R^3' не представляет собой боковую цепь Dab.

В другой форме осуществления изобретение также включает производные полимиксина формулы (III):

где

A представляет собой кольцевую группировку полимиксина В или полимиксина Е;

D представляет собой R¹²-C(=O), R¹²-C(=S) или R^12';

m¹ равно 0 или 1;

R^1', R^2' и R^3' каждый независимо представляет собой боковые цепи природных или неприродных аминокислот, алкил, алкенил, арилалкил, арил, алкокси, алкоксикарбонил, арилоксикарбонил, алкиламино или алкинил, где по меньшей мере один из R^2' и R^3' содержит карбамильную, гидроксильную или карбоксилатную группу; и

R¹² представляет собой C₁-C₄ алкил,

R^12' представляет собой C₁-C₅ алкил,

и их фармацевтически приемлемые пролекарства и соли, при условии, что, когда D представляет собой ацетил, бутаноил или пентаноил, тогда R^3' представляет собой не боковую цепь Dab.

Еще в одной другой форме осуществления изобретение также включает производные полимиксина формулы (IV):

где

A представляет собой кольцевую группировку полимиксина В или полимиксина Е;

m¹ равно 0 или 1;

L¹, L² и L³ каждый независимо представляет собой C₁-C₃ алкил или ковалентную связь;

M¹, M² и M³ каждый независимо представляет собой H, C(=O)NH₂, C(=O)OH или -OH;

R¹² представляет собой C₁-C₄ алкил,

и их фармацевтически приемлемые пролекарства и соли, при условии, что, когда R¹² представляет собой метил, пропил или бутил, тогда L³-M³ представляет собой не боковую цепь Dab, и где указанное производное имеет три положительных заряда при физиологическом pH.

В другой форме осуществления изобретение также включает производные полимиксина формулы (V):

где R4 представляет собой аминокислотный остаток, содержащий функциональную боковую цепь, способную к циклизации молекулы;

R6 и R7 каждый независимо выбран из возможно, но не обязательно замещенных гидрофобных аминокислотных остатков;

R10 представляет собой Leu или любой не гидрофобный аминокислотный остаток; и

где R1 является возможным, но не обязательным; и где R1, R2, R3, R5, R8 и R9 каждый представляет собой независимо выбранный аминокислотный остаток; и где R(FA) представляет собой возможно, но не обязательно замещенный алкано-ильный или алкильный остаток, имеющий суммарно от 1 до 5 атомов углерода; или его фармацевтически приемлемая соль или пролекарство, при условии, что (1) когда R1 и R2 отсутствуют, R3, R4. R5, R8 и R9 представляют собой Dab, R6 представляет собой D-Leu, R7 представляет собой L-Leu или L-Phe, и R10 представляет собой Thr, или когда R1 и R2 отсутствуют, R3, R4. R5, R8, и R9 представляют собой Dab, R6 представляет собой D-Phe, R7 представляет собой L-Leu и R10 представляет собой Thr, тогда R(FA) представляет собой не незамещенный алканоильный остаток, и (2) когда R(FA) представляет собой ацетил, бутаноил или пентаноил, тогда R³ представляет собой не Dab.

Более конкретно настоящее изобретение относится к производному, где R2-R10 выбраны из группы, состоящей из Thr-DSer-cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-] [=SEQ ID NO: 10] и Thr-DAsn-cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-] [=SEQ ID NO: 39].SEQ ID NO: 10 соответствует SEQ ID NO: 1, и SEQ ID NO: 39 соответствует SEQ ID NO: 2 в прилагаемом перечне последовательностей.

Изобретение также относится к комбинированному продукту, содержащему два или более производных согласно настоящему изобретению, и к фармацевтической композиции, содержащей такое производное(ые) или их комбинацию и фармацевтически приемлемые носители и эксципиенты.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу сенсибилизации грамотрицательных бактерий к антибактериальному агенту, при котором вводят, одновременно или последовательно в любом порядке, терапевтически эффективное количество указанного антибактериального агента и производного согласно настоящему изобретению, где указанный антибактериальный агент может быть выбран из группы, состоящей из кларитромицина, азитромицина, эритромицина и других макролидов, кетолидов, клиндамицина и других линкозаминов, стрептограминов, рифампина, рифабутина, рифалазила и других рифамицинов, фузидовой кислоты, мупироцина, оксазолидинонов, ванкомицина, далбаванцина, телаванцина, оритаванцина и других гликопептидных антибиотиков, фторхинолонов, бацитрацина, производных тетрациклина, беталактамовых антибиотиков, новобиоцина, плевромутилинов, ингибиторов синтеза фолатов, ингибиторов деформилазы и ингибиторов бактериального выкачивающего насоса.

Также предложены способы разработки новых антибиотиков а также сенсибилизации клинически значимых грамотрицательных бактерий к защитному механизму комплемента хозяина, присутствующему в сыворотке.

В настоящем изобретении также предложены применения производного полимиксина согласно настоящему изобретению при получении лекарства для сенсибилизации грамотрицательных бактерий, таких как, например, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Enterobacter cloacae, Citrobacter freundii, и Acinetobacter baumannii, против антибактериальных агентов; и для сенсибилизации грамотрицательных бактерий к защитному механизму комплемента хозяина, присутствующему в сыворотке.

Настоящее изобретение также относится к способам лечения грамотрицательных инфекций у субъекта, включающим введение субъекту производного по изобретению (например, производного формул (I-(V)) в комбинации с антибактериальным агентом, так, что субъекта лечат от инфекции.

Наконец, настоящее изобретение относится к способу получения производного полимиксина согласно настоящему изобретению, включающему (А) модифицирование природного или синтетического соединения полимиксина или октапептина или его производного, несущего от 4 до 5 положительно заряженных остатков и концевую группировку (D), содержащую от 1 до 5 атомов углерода, путем замены от 1 до 2 из указанных положительно заряженных остатков нейтральными остатками или ковалентной связью, или путем преобразования от 1 до 2 из указанных положительно заряженных остатков в нейтральные остатки с целью получения производного полимиксина формулы (I), несущего 3 положительно заряженных остатка и концевую группировку (D), содержащую от 1 до 5 атомов углерода, или (Б) модифицирование природного или синтетического соединения полимиксина или октапептина или его производного, несущего от 4 до 5 положительно заряженных остатков и концевую группировку (D), содержащую более 5 атомов углерода, путем замены от 1 до 2 из указанных положительно заряженных остатков нейтральными остатками или ковалентной связью, или путем преобразования от 1 до 2 из указанных положительно заряженных остатков в нейтральные остатки, и путем замены указанной концевой группировки (D), имеющей более 5 атомов углерода, концевой группировкий (D), содержащей суммарно от 1 до 5 атомов углерода, с целью получения производного полимиксина формулы (1), несущего 3 положительно заряженных остатка и концевую группировку (D), содержащую суммарно от 1 до 5 атомов углерода, или (В) модифицирование природного или синтетического соединения полимиксина или октапептина или его производного, несущего от 4 до 6 положительно заряженных остатков, и в котором отсутствует концевая группировка (D), путем замены от 1 до 3 из указанных остатков нейтральными остатками или ковалентной связью, или преобразования от 1 до 3 из указанных остатков в нейтральные остатки, и путем введения концевой группировки (D), содержащей суммарно от 1 до 5 атомов углерода, с целью получения производного полимиксина формулы (I) по п.1, несущего 3 положительно заряженных остатка и R(FA), имеющую суммарно от 1 до 5 атомов углерода. В одной форме осуществления изобретения концевая группировка D представляет собой R¹²-C(=O), R¹²-C(=S) или R^12', где R¹² и R^12' определены здесь ниже. В другой форме осуществления изобретения концевая группировка D представляет собой R(FA), который представляет собой возможно, но не обязательно замещенный алканоильный или алкильный остаток, имеющий суммарно от 1 до 5 атомов углерода.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

"Физиологическое значение pH", как используют здесь, относится к значению pH более чем 7,0 и ниже 7,6, такое как значение pH в интервале от 7,1 до 7,5, например, в интервале от 7,2 до 7,4.

"Положительный заряд", как используют здесь, обозначает положительные заряды при вышеуказанных физиологических значениях pH.

"Катионная" молекула, как используют здесь, относится к молекуле, которая содержит один или более чем один положительный заряд.

"Аминокислотный остаток", как используют здесь, относится к любому природному, неприродному или модифицированному аминокислотному остатку, либо в L-, либо в D-конфигурации.

"Эквивалентные остатки", как используют здесь, подразумевают как включающие очевидные модификации, например, аминокислот, приводящие в результате к неприродным аминокислотам или их производным, но сохраняющие структурную и/или функциональную способность замененного остатка.

"Природный полимиксин(ы)", как используют здесь, относится к полимиксинам и циркулинам.

"Производное полимиксина" относится, для цели данного изобретения, к синтетическим или полусинтетическим производным природных полимиксинов или октапептинов, который имеют циклическую гептапептидную (или гептапептидную кольцевую) часть R4-R10 и боковую цепь, связанную с N-концевым аминоацильным остатком R4. Боковая цепь может состоять из R(FA)-триаминоацил(R1-R3), R(FA)-диаминоацил(R2-R3), R(FA)-моноаминоацил(R3) или из одной R(FA).

"R(FA)" или "жирнокислотный хвост," как используют здесь, относится к жирнокислотной части, то есть к алканоильной части структуры полимиксина, связанной с N-концевым аминокислотным остатком линейной пептидной части (боковой цепи) полимиксина или, в отсутствие линейной пептидной части, с аминокислотным остатком R4 (аминокислотой в положении 4 циклической пептидной части полимиксина). Кроме того, для цели настоящего изобретения R(FA) может также представлять собой родственную гидрофобную группу, такую как алкил. В некоторых формах осуществления изобретения жирнокислотный хвост может в некоторых случаях представлять собой концевую группировку, выбранную из группы, состоящей из R¹²-(C=O); R¹²-SO₂-; R¹²-(C=NH)-; R¹²-NH-(C=S)-; R¹²-NH-(C=O)-; R¹²-NH-(C=NH)-;R¹²-O-(C=S)-; R¹²-O-(C=O); R¹²-P(O)OH-; R¹²-(C=S) и R^12', где R¹² и R^12' представляют собой алкил, алкенил, алкинил, арил или арилалкил.

"Соединения", как используют здесь, включают все стереохимические изомеры указанного соединения.

"Сенсибилизирующую активность" или "способность к сенсибилизации", как используют здесь, подразумевают как включающую любую способность повышать чувствительность бактерии, делать бактерию чувствительной или делать ее восприимчивой к антибактериальному агенту.

"Кольцевая группировка полимиксина" или "A" включает кольцевую часть полимиксина А, полимиксина В, ИЛ-полимиксин-В₁, полимиксина D, полимиксина Е, полимиксина F, полимиксина М, полимиксина S, полимиксина Т, циркулина А, октапептина А, октапептина В, октапептина С, октапептина D и их производных. Примеры производных включают группировки с модификациями, которые по существу не влияют на способность кольцевой группировки к осуществлению предназначенной ей функции, то есть в качестве антибиотика, и/или на ее способность к сенсибилизации бактерии к одному или более чем одному антибактериальному агенту. Термин "кольцевая группировка полимиксина В" относится к кольцевой части полимиксина В (то есть cy[Dab-Dab-DPhe-Leu-Dab-Dab-Thr-]). Другие примеры кольцевых группировок полимиксина включают группировки формулы:

где

R4 представляет собой аминокислотный остаток, содержащий функциональную боковую цепь, способную к циклизации молекулы;

R5, R8 и R9 представляют собой независимо выбранные аминокислотные остатки;

R6 и R7 представляют собой возможно, но не обязательно замещенные гидрофобные аминокислотные остатки; и

R10 представляет собой Leu или любой не гидрофобный аминокислотный остаток. Другие примеры R4-R10 более подробно обсуждены в формуле (V).

Термин "кольцо октапептина" относится к кольцевой части нативного октапептина А (то есть cy[Dab-Dab-DLeu-LLeu-Dab-Dab-Leu-], то есть соединения, где R4, R5, R8 и R9 представляют собой Dab, R6 представляет собой DLeu, R7 представляет собой LLeu и R10 представляет собой Leu), октапептина В (то есть cy[Dab-Dab-DLeu-LPhe-Dab-Dab-Leu-], то есть соединения, где R4, R5, R8 и R9 представляют собой Dab, R6 представляет собой DLeu, R7 представляет собой LPhe и R10 представляет собой Leu) и октапептина С (то есть cy[Dab-Dab-DPhe-LLeu-Dab-Dab-Leu-], то есть соединения, где R4, R5, R8 и R9 представляют собой Dab, R6 представляет собой DPhe, R7 представляет собой LLeu и R10 представляет собой Leu).

Термин "пролекарство" включает группировки, которые расщепляются in vivo с получением активного соединения производного полимиксина по изобретению. Пролекарства включают группировки, которые маскируют или иначе нейтрализуют положительные заряды (например, -NH₃ ⁺ или другие протонированные