ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ АУТОФАГИИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ И ЕЁ ПРИМЕНЕНИЕ
PHARMACEUTICAL COMPOSITION FOR INHIBITING AUTOPHAGY OF MOTOR NEURONS AND USE THEREOF

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции для ингибирования аутофагии двигательных нейронов и ее применению, особенно для отсрочки начала дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или лечения дегенеративных заболеваний двигательного нейрона.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Нейрон, также известный как нервная клетка, является одной из структурно-функциональных единиц нервной системы организма. Нейроны могут передавать сообщения другим клеткам с помощью химических и электрических сигналов. Нейроны могут различаться по форме и размеру, и диаметры нейронов могут варьироваться от приблизительно 4 мкм до приблизительно 100 мкм. Структуру нейрона можно условно разделить на три части: тело клетки, дендриты и аксон, где дендриты могут передавать сигналы в тело клетки, и аксоны могут передавать сигналы из тела клетки.
Нейроны могут быть подразделены на три типа в зависимости от их направления передачи сигнала и функций: чувствительные нейроны, двигательные нейроны и интернейроны (вставочные), где двигательный нейрон является нервной клеткой, контролирующей двигательную активность тела организма. В общем, двигательные нейроны в мозге известны как высшие двигательные нейроны, в то время как двигательные нейроны в стволе головного мозга и спинного мозга известны как низшие двигательные нейроны. Функциональные расстройства, вызванные дегенерацией двигательных нейронов, могут привести к дегенеративным заболеваниям двигательного нейрона, таким как боковой амиотрофический склероз (ALS), тяжелая псевдопаралитическая миастения, миастения, мышечная атрофия, мышечная дистрофия, рассеянный склероз, множественная системная атрофия, спинальная мышечная атрофия и др. Пациенты, страдающие от вышеуказанных дегенеративных заболеваний двигательного нейрона, будут постепенно проявлять симптомы, такие как мышечная слабость, атрофия, дрожь, неподвижность, вызванная судорогой, которые могут привести к затруднению речи, затруднению глотания и нарушению дыхания (дыхательной недостаточности).
Реальная причина дегенеративных заболеваний двигательного нейрона все еще остается неопределенной до настоящего времени. Тем не менее, исследования показали, что возможные причины заболевания включают в себя гибель нейронов, вызванную избыточной аутофагией, стимулированной за счет накопления супероксиданионов, аутоиммунными расстройствами, избыточным возбуждением нейронов (например, избыточное накопление глутаматов), избыточным окислением, наследственностью и т.д. Лекарства, в настоящее время используемые в клинике для лечения дегенеративных заболеваний двигательных нейронов включают, антагонисты глутамата, такие как Рилузол (Riluzole), антиоксиданты, такие как витамин Е, нейротрофические факторы (трофогены), иммуномодуляторы и т.д. Однако вышеуказанные лекарства, как правило, не обладают значительным терапевтическим эффектом или могут только удлинить жизнь пациентов от 3 до 6 месяцев. Таким образом, все еще существует потребность в лекарственном средстве для отсрочки начала дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или лечения дегенеративных заболеваний двигательного нейрона.
Изобретатели обнаружили, что соединение формулы (I) настоящего изобретения может быть использовано для ингибирования аутофагии двигательных нейронов и для снижения гибели двигательных нейронов и тем самым позволяет отсрочить начало дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или лечения дегенеративных заболеваний двигательного нейрона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание фармацевтической композиции для ингибирования аутофагии двигательных нейронов, содержащей эффективное количество активного компонента, выбранного из группы, состоящей из соединения формулы (I), фармацевтически приемлемой соли соединения формулы (I), фармацевтически приемлемого сложного эфира соединения формулы (I) и их комбинации:
1
5
1
3
где А представляет собой С-С гидрокарбильную группу, необязательно имеющую одну или несколько ненасыщенных связей и необязательно замещенную одним или несколькими заместителями, выбранными из группы, состоящей из -ОН, =O, и C-Cгидрокарбильной группы;
X представляет собой Н, -ОН,  или ;
Y представляет собой О или S и необязательно связанный с А, с образованием пятичленного кольца; и
1
1
20
2
R представляет собой Н или замещенную или незамещенную C-C гидрокарбильную группу, где одна или более -СН- групп в гидрокарбильной группе необязательно замещена на -NH- или -О-.
Другой задачей настоящего изобретения является использование вышеуказанного активного компонента в производстве лекарственного средства для ингибирования аутофагии двигательных нейронов.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа ингибирования аутофагии двигательных нейронов у субъекта, включающего введение субъекту эффективного количества активного компонента, состоящего из соединения формулы (I), его фармацевтически приемлемой соли и его сложного эфира.
Подробные технологии и предпочтительные варианты осуществления, реализованные в рамках настоящего изобретения, будут описаны в следующих параграфах для лучшего понимания признаков заявленного изобретения специалистами в данной области.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1А представляет собой масс-спектр смеси бутилиденфталида и микросом печени человека, полученный с помощью ЖХ-МС/МС;
Фиг. 1В представляет собой метаболический профиль, показывающий I фазу метаболизма бутилиденфталида в организме;
Фиг. 1С представляет собой метаболический профиль, показывающий II фазу метаболизма бутилиденфталида в организме;
Фиг. 2 представляет собой график кривой выживаемости, показывающий влияние бутилиденфталида на повышение степени выживаемости SOD1-G93A трансгенных мышей;
Фиг. 3 представляет собой график кривой выживаемости, показывающий влияние Рилузола на повышение степени выживаемости SOD1-G93A трансгенных мышей;
Фиг. 4 представляет собой кривую по ВВВ-шкале, показывающую влияние бутилиденфталида на SOD1-G93A трансгенных мышей;
Фиг. 5А представляет собой изображение гистохимического окрашивания, показывающее влияние бутилиденфталида на задержку или профилактику гибели спинномозговых двигательных нейронов SOD1-G93A трансгенных мышей;
Фиг. 5В представляет собой столбчатую диаграмму, показывающую влияние бутилиденфталида на задержку или профилактику гибели спинномозговых двигательных нейронов SOD1-G93A трансгенных мышей;
Фиг. 6 представляет собой картину Вестерн-блоттинга, показывающую влияние бутилиденфталида на снижение уровня экспрессии белка LC3-II в поясничном отделе позвоночника SOD1-G93A трансгенных мышей; и
Фиг. 7 представляет собой картину Вестерн-блоттинга, показывающую влияние бутилиденфталида на ингибирование аутофагии нейральных стволовых клеток (НСК).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будут подробно описаны некоторые воплощения настоящего изобретения. Тем не менее, не отходя от сущности настоящего изобретения, настоящее изобретение может быть осуществлено в различных воплощениях и не должно быть ограничено воплощениями, описанными в настоящем описании. Кроме того, если иное не оговорено в данном описании, термины "а", " the" или, как перечислено в описании настоящего изобретения (особенно в формуле изобретения), должны включать в себя как единственное, так и множественное числа. Кроме того, термин "эффективное количество", используемый в данном описании, относится к количеству соединения, которое может, по крайней мере, частично облегчить состояние, которое подвергают лечению у подозреваемого субъекта при введении его субъекту. Термин "субъект", используемый в данном описании, относится к млекопитающему, включая человека и отличных от человека животных.
Аутофагия представляет собой важный механизм регулирования роста клеток, гомеостаза клеток и гибели клеток, включая разрушение собственных органелл клетки или других материалов через внутриклеточные лизосомы клеток. Тем не менее, как указано выше, было известно, что избыточная аутофагия двигательных нейронов является одной из причин дегенеративных заболеваний двигательного нейрона. Таким образом, если аутофагия двигательных нейронов может быть ингибирована, то гибель двигательных нейронов может быть уменьшена, с тем чтобы лечить дегенеративные заболевания двигательного нейрона.
Изобретатели обнаружили, что следующее соединение (1) может эффективно ингибировать аутофагию двигательных нейронов, и, таким образом, оно может быть использовано, чтобы отложить начало дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или для лечения дегенеративных заболеваний двигательного нейрона.
Соединение (1), известное как бутилиденфталид (BP), состоит из двух изомеров в его естественном состоянии, (Z)-бутилиденфталида (цисбутилиденфталид) и (Е)-бутилиденфталида (трансбутилиденфталид).
Было подтверждено, что после того, как бутилиденфталид метаболизируется на I фазе метаболизма или II фазе метаболизма в печени организма, одно или более из следующих соединений с (2) по (14) будут образовываться:
и
где Цис в соединении (10) относится к цистеину. Не ограничиваясь теорией, полагают, что эффект от бутилиденфталида, заключающийся в ингибировании аутофагии двигательных нейронов в организме, происходит благодаря общей структурной части химических структур вышеуказанных соединений со (2) по (14).
Таким образом, настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции для ингибирования аутофагии двигательных нейронов, содержащей эффективное количество активного компонента, выбранного из группы, состоящей из соединения формулы (I), фармацевтически приемлемой соли соединения формулы (I), фармацевтически приемлемого сложного эфира соединения формулы (I) и их комбинации:
1
3
где А представляет собой С1-С5 гидрокарбильную группу, необязательно имеющую одну или несколько ненасыщенных связей, и необязательно замещенную одним или несколькими заместителями, выбранными из группы, состоящей из -ОН, =O, и С-Сгидрокарбильной группы;
1
1
20
2
X представляет собой Н, -ОН,  или ; Y представляет собой О или S и необязательно связанный с А, с образованием пятичленного кольца; и R представляет собой Н или замещенную или незамещенную С-С гидрокарбильную группу, где одна или более -СН- групп в гидрокарбильной группе необязательно замещена на -NH- или -О-.
Двигательные нейроны включают высшие двигательные нейроны, такие как двигательные нейроны головного мозга, и низшие двигательные нейроны, такие как двигательные нейроны в стволе головного мозга и спинного мозга.
1
5
1
3
Предпочтительно, в соединении формулы (I), А представляет собой С-С алкильную или алкенильную группу, необязательно замещенную одним или более заместителями, выбранными из группы, состоящей из -ОН, =O, и С-С алкильной группы;
1
1
10
2
R представляет собой Н или замещенную или незамещенную С-С гидрокарбильную группу, где одна или более -СН- групп в гидрокарбильной группе необязательно замещена на -NH- или -O-.
Более предпочтительно, А представляет собой
, , ,
, , ,
или ; и
1
R представляет собой Н, ,
В одном воплощении фармацевтической композиции по настоящему изобретению соединение формулы (I) выбирают из группы, состоящей из описанных выше соединений с (1) по (14). Соединение формулы (I) предпочтительно представляет собой соединение (1 (то есть бутилиденфталид) и более предпочтительно представляет собой соединение следующей формулы (то есть (Z)-бутилиденфталид):
Фармацевтическая композиция по настоящему изобретению может ингибировать аутофагию двигательных нейронов и уменьшать гибель нейронов, и, таким образом, она может быть использована для отсрочки начала дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или лечения дегенеративных заболеваний двигательного нейрона. Дегенеративные заболевания двигательного нейрона включают любые заболевания, связанные с аутофагией двигательных нейронов, включая, но, не ограничиваясь, боковой амиотрофический склероз, тяжелую псевдопаралитическую миастению, миастению, мышечную атрофию, мышечную дистрофию, рассеянный склероз, множественную системную атрофию, спинальную мышечную атрофию и т.д.
В одном воплощении фармацевтическая композиция по настоящему изобретению используется для лечения бокового амиотрофического склероза. У пациентов с боковым амиотрофическим склерозом будет постепенно проявляться мышечная атрофия, которая обычно вызывает квадриплегию, затруднение глотания и даже дыхательную недостаточность за период от 2 до 5 лет. Исследования показали, что амиотрофический боковой склероз может быть связан с чрезмерной нейронной возбудимостью (например, чрезмерное накопление глутаматов). Таким образом, в настоящее время, антагонист глутамата, такой как Рилузол (Riluzole), как правило, используется в клинике для лечения двигательных нейродегенеративных заболеваний, для увеличения коэффициента выживаемости пациентов. По сравнению с Рилузолом, фармацевтическая композиция по настоящему изобретению позволяет более эффективно отсрочить начало дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или лечить дегенеративные заболевания двигательного нейрона путем ингибирования аутофагии двигательных нейронов и, таким образом, может увеличить выживаемость больных боковым амиотрофическим склерозом.
Из фармацевтической композиции по настоящему изобретению может быть изготовлено лекарственное средство в любой подходящей для введения форме, и оно может быть введено любым походящим способом. Например, но не ограничиваясь таким образом, из фармацевтической композиции может быть изготовлено лекарственное средство в форме, подходящей для перорального введения, подкожной инъекции, назального введения или внутривенной инъекции. Поскольку лекарственное средство для перорального введения является удобным для регулярного самостоятельного приема пациентами, то, предпочтительно, чтобы из фармацевтической композиции было изготовлено лекарственное средство в форме, пригодной для перорального введения. В зависимости от формы и назначения лекарственного средства фармацевтическая композиция может дополнительно содержать фармацевтически приемлемый носитель.
Для получения лекарственного средства, пригодного для перорального введения, фармацевтическая композиция может включать фармацевтически приемлемый носитель, который не оказывает вредного влияния на активность активного компонента, содержащегося в нем, такой как растворитель, масляный растворитель, разбавитель, стабилизатор, замедляющий всасывание агент, разрыхлитель, эмульгатор, антиоксидант, связующее вещество, смазывающие вещества, поглотители влаги и т.д. Лекарственное средство может быть в форме, подходящей для перорального введения, такой как таблетки, капсулы, гранулы, порошок, жидкий экстракт, раствор, сироп, суспензия, эмульсия, настойки и т.д.
Что касается лекарственного средства, пригодного для подкожной или внутривенной инъекции, фармацевтическая композиция может содержать один или несколько компонентов, таких как изотонический раствор, раствор солевого буфера (например, фосфатный буферный раствор или цитратный буферный раствор), солюбилизатор, эмульгатор, другие носители и т.д., с тем чтобы осуществить производство лекарственного средства в виде внутривенной инъекции, эмульсии для внутривенной инъекции, инъекции порошка, инъекции суспензии, порошково-суспензионной инъекции и т.д.
В дополнение к указанным выше адъювантам, фармацевтическая композиция может содержать другие добавки, такие как ароматизатор, тонер, краситель и т.д., чтобы улучшить вкус и визуальную привлекательность полученного лекарственного средства. Для улучшения срока хранения полученного лекарственного средства фармацевтическая композиция может также содержать соответствующее количество антикоагулятора, консерватора, антисептика, антифунгицидного реагента и т.д. Кроме того, фармацевтическая композиция может содержать один или несколько других активных компонентов, таких как антиоксидант (например, витамин Е), нейротрофический фактор, иммуномодулятор и т.д., чтобы дополнительно усилить эффект фармацевтической композиции по настоящему изобретению или повысить гибкость применения и адаптируемость к способу, при условии, что другие активные компоненты не имеют вредного влияния на соединение формулы (I) или его соль и эфирные производные.
В зависимости от требований субъекта, фармацевтическая композиция по настоящему изобретению может быть применена при различных частотах введения, таких как раз в день, несколько раз в день или один раз в течение нескольких дней и т.д. Например, применительно к массе тела человека для ингибирования аутофагии двигательных нейронов дозировка композиции составляет приблизительно от 30 мг (в виде соединения формулы (I))/кг массы тела до около 2000 мг (в виде соединения формулы (I))/кг массы тела в день, а предпочтительно около 100 мг (в виде соединения формулы (I))/кг массы тела до около 1000 мг (в виде соединения формулы (I))/кг массы тела в сутки, где величина "мг/кг массы тела" означает требуемую дозу на кг-массы тела. Тем не менее, для пациентов с острыми состояниями доза может быть увеличена в несколько раз или в несколько десятков раз, в зависимости от практических требований. В одном воплощении используется фармацевтическая композиция по настоящему изобретению для лечения бокового амиотрофического склероза, активный компонент представляет собой (Z)-бутилиденфталид и его доза составляет примерно 500 мг/кг массы тела.
Настоящее изобретение также относится к применению соединения формулы (I) и/или его фармацевтически приемлемой соли(ей) и эфира(ов) в производстве лекарственного средства для ингибирования аутофагии двигательных нейронов. Путем ингибирования аутофагии двигательных нейронов лекарственное средство может быть использовано, чтобы отсрочить начало дегенеративных заболеваний двигательного нейрона и/или для лечения дегенеративных заболеваний двигательного нейрона, таких как боковой амиотрофический склероз, тяжелая псевдопаралитическая миастения, миастения, мышечная атрофия, мышечная дистрофия, рассеянный склероз, множественная системная атрофия, спинальная мышечная дистрофия, а также их комбинации. Составы и дозировки лекарственного средства, а также другие компоненты, необязательно содержащиеся в нем, все находятся в соответствии с приведенным выше описанием.
Настоящее изобретение также относится к способу ингибирования аутофагии двигательных нейронов у субъекта, включающему введение субъекту эффективного количества активного компонента, выбранного из группы, состоящей из соединения формулы (I), фармацевтически приемлемой соли соединения формулы (I), фармацевтически приемлемого сложного эфира соединения формулы (I) и их комбинаций. Составы и дозировки активного компонента, все, находятся в соответствии с приведенным выше описанием.
Настоящее изобретение будет дополнительно подробно проиллюстрировано на следующих конкретных примерах. Однако следующие примеры приведены только для иллюстрации настоящего изобретения и объем настоящего изобретения, таким образом, не ограничивают.
ПРИМЕРЫ
[Пример 1] Определение метаболитов бутилиденфталида
Известно, что метаболический путь лекарственного препарата в печени организма может быть в основном разделен на фазу I и фазу II метаболизма. Фаза I метаболизма заключается главным образом в окислительно-восстановительной реакции или реакции гидролиза лекарственного препарата, и II фаза метаболизма происходит в основном с помощью цитохром Р450 (CYP450)-зависимой монооксигеназной системы. Данный пример моделирует фазу I и II метаболизма бутилиденфталида, которые происходят в печени организма путем соответствующего смешения бутилиденфталида с печеночными микросомами или криоконсервированными гепатоцитами in vitro, при этом продукты в реакционном растворе анализируют с помощью тандема жидкостного хроматографа с масс-спектрометрометром (ЖХ-МС/МС) для идентификации метаболитов и метаболического профиля. Экспериментальные стадии, были следующими:
(1) Анализ I фазы метаболизма
3
4
2
Бутилиденфталид (2 мМ) соответственно смешивают с KPO буфферным раствором (100 мМ, рН 7.4), содержащим человеческие, крысиные или собачьи печеночные микросомы (0.5 мг/мл). Смесь выдерживают при температуре 37°С в течение 10 минут, затем добавляют предварительно нагретые кофакторы (NADPH (2 мМ) и MgCl (3 мМ)) и смесь инкубируют при 37°С в течение 60 минут. После этого к смеси добавляют 3-кратный объем ацетонитрила, содержащего 0.1% муравьиной кислоты, чтобы завершить реакцию. Смесь центрифугируют при 13000 об/мин в течение 5 минут, и супернатант затем собирают и анализируют с помощью ЖХ-МС/МС, чтобы определить метаболиты.
(2) Анализ II фазы метаболизма
5
2
Среду Уильяма E(William′s), содержащую 5×10 размороженных человеческих, крысиных или собачьих гепатоцитов, соответственно добавляют в 12-луночный культуральный планшет и клетки культивируют в течение 6 часов. Затем, 0.5 мл бутилиденфталида (50 мкм) добавляют в культуральный планшет. После того как клетки инкубировали при 37°С, относительной влажности 95% и 5% CO в течение 6 часов, добавляют 2 мл ацетонитрила (100%), чтобы завершить реакцию. Образец собирают, смешивают соответствующим образом и центрифугируют при 45000 g, при 4°С в течение 10 минут. Супернатант затем собирают, сушат и анализируют с помощью ЖХ-МС/МС, чтобы определить метаболиты.
(3) ЖХ-МС/МС исследование
2
Образцы, полученные на (1) и (2) стадиях, по отдельности растворяют в смеси ацетонитрил/0,1% муравьиная кислота, центрифугируют при 45000 g, при 4°С в течение 10 минут. Затем аликвоты (20 мкл) каждого образца вводят во флакон автоматического пробоотборника (Agilent Technologies, USA) системы ЖХ-МС/МС для выполнения анализа ЖХ-МС/МС. Система ЖХ-МС/МС включает систему ABSCIEX 5500 Q TRAP™ с системой 1200SL ВЭЖХ (Agilent Technologies, США), ВЭЖХ колонку (С18 Symmetry, 3,5 мкМ, 4,6×75 мм) и пробоотборник (Agilent Technologies, USA). Система двух растворителей (растворитель А: 0,1% муравьиная кислота; растворитель В: метанол, содержащий 0,1% муравьиной кислоты) была использована для выполнения ВЭЖХ при скорости потока 0,8 мл/мин. Градиентная система ВЭЖХ устанавливается следующим образом: от 0 до 2 минут, придерживается уровня 10% растворителя В; с 2 по 7 минуту, с градиентом от 10% до 95% растворителя В; с 7 по 12 минуту, придерживается уровня 95% растворителя В, с 12 по 14 минуту, с градиентом от 95% до 10% растворителя В; с 14 по 20 минуту, придерживается уровня 10% растворителя В; и время удерживания ВЭЖХ-анализа составляет 20 минут. Масс-спектрометрический анализ проводили электрораспылением в режиме положительной ионизации (+ESI): 5,5 кВ, 550°С, и N (азот) был использован в качестве вспомогательного газа. Наиболее интенсивные пики в спектре ЖХ-МС/МС и масс-сдвинутые пики в спектрах ЖХ-МС/МС каждого образца по сравнению со спектром бутилиденфталида были проанализированы с помощью LightSight™ программного обеспечения для определения метаболитов в образцах и идентификации пути биопревращения и метаболического профиля бутилиденфталида в организме. Полученные результаты приведены в Таблице 1, Таблице 2, на фиг. 1А, фиг. 1В и фиг. 1С.
Фиг. 1А показывает фрагмент спектра продукта реакции смеси бутилиденфталида (m/z 189,1) и микросом печени человека, полученный с помощью ЖХ-МС/МС. Как показано на фиг. 1А, наиболее интенсивными пиками (m/z) являются 171,2 а.е.м., 153,1 а.е.м., 143,0 а.е.м., 128,0 и 115,0 а.е.м.
В Таблице 1 приведены типы метаболитов, образующихся в результате реакции смеси бутилиденфталида и печеночных микросом (т.е. фаза I метаболизма) и пути биопревращения, наработанные путем программного анализа. Результаты показывают, что соединения с (2) по (9) настоящего изобретения могут быть получены путем реакции смеси бутилиденфталида и печеночных микросом крысы, собаки или человека, что свидетельствует о том, что бутилиденфталид может быть преобразован в подобные метаболиты, в результате метаболизма в печени различных организмов. Фиг. 1В показывает метаболический профиль, полученный в результате реакции смеси бутилиденфталида и печеночных микросом, и химические структуры соединений с (2) по (9).
В Таблице 2 показаны виды метаболитов, образующихся в результате реакции смеси бутилиденфталида и криоконсервированных гепатоцитов (т.е. II фаза метаболизма) и пути биопревращения, полученные путем программного анализа. Результаты показывают, что соединения с (11) по (14) настоящего изобретения могут быть получены путем реакции смеси бутилиденфталида и криоконсервированных гепатоцитов крысы, собаки или человека, что свидетельствует о том, что бутилиденфталид может быть преобразован в подобные метаболиты, в результате метаболизма в печени различных организмов. Фиг. 1С показывает метаболический профиль, полученный в результате реакции смеси бутилиденфталида и криоконсервированных гепатоцитов, и химические структуры соединений с (11) по (14).
[Пример 2] In vivo исследование: возможность бутилиденфталида увеличивать степень выживаемости трансгенных мышей
Известно, что около 20% пациентов с боковым амиотрофическим склерозом были связаны с мутацией в гене, который кодирует фермент Cu/Zn-супероксиддисмутазу (SOD1) и G93A, был основным местом мутации. Мыши, трансфицированные человеческим мутантным SOD1-G93A геном методом генной трансфекции (далее по тексту SOD1-G93A трансгенные мыши) были использованы в качестве животной модели для клинического исследования бокового амиотрофического склероза, поскольку мыши имеют аналогичное с человеком протекание заболевания. SOD1-G93A трансгенные мыши показывают симптомы бокового амиотрофического склероза в течение примерно 90±5 дней после рождения и умирают в течение примерно 125±5 дней после рождения.
В данном примере используются описанные выше SOD1-G93A трансгенные мыши в качестве объекта исследования для проведения in vivo анализа. SOD1-G93A трансгенных мышей (60-дневных) обрабатывают бутилиденфталидом (приобретенного у ECHO Chemical) путем перорального введения, с дозировкой 500 мг/кг массы тела один раз в день, при этом величина «мг/кг массы тела» означает дозу, необходимую на кг массы тела. После того как трансгенных мышей SOD1-G93A обрабатывают в течение 30 дней, их наблюдают, чтобы увидеть, может ли бутилиденфталид удлинять жизнь SOD1-G93A трансгенных мышей (то есть больше, чем 125 дней). Результаты показаны на фиг. 2 и в Таблице 3.
Как показано на фиг. 2 и в Таблице 3, 60-дневные SOD1-G93A трансгенные мыши в экспериментальной группе, которые обрабатывались бутилиденфталидом, путем ежедневного перорального введения, выживали в течение примерно 149±4,39 дней в среднем. То есть жизнь трансгенных мышей SOD1-G93A в экспериментальной группе удлинилась на примерно 22±2 дней по сравнению с необработанным SOD1-G93A трансгенными мышами в контрольной группе (выживали в течение приблизительно 127±6,11). В соответствии с Рисунком 3 (взятый из ссылки "Combined riluzole and sodium phenylbutyrate therapy in transgenic amyotrophic lateral sclerosis mice. Amyotrophic Lateral Sclerosis. 2009; 10: 85-94," которая полностью включена в данное описание в качестве ссылки), при использовании традиционного препарата против бокового амиотрофического склероза, Рилузола (Riluzole), для лечения SOD1-G93A трансгенных мышей мыши выживают в течение 140 дней. Приведенные выше результаты показывают, что по сравнению с Рилузолом, настоящее изобретение с использованием соединения формулы (I) может более эффективно увеличивать степень выживаемости пациентов с боковым амиотрофическим склерозом.
[Пример 3] In vivo исследование: возможность бутилиденфталида задерживать боковой амиотрофический склероз
SOD1-G93A трансгенных мышей (60-дневных) обрабатывают бутилиденфталидом путем перорального введения, с дозировкой 500 мг/кг массы тела один раз в день. После того как мышей обрабатывают в течение 30 дней, задние конечности мышей были исследованы с помощью ВВВ-шкалы (Basso, Beattie и Bresnahan (ВВВ) опорно-двигательная шкала оценки). Оценка по ВВВ-шкале задних конечностей у нормальных мышей составляет 21 очков, в то время как оценка по ВВВ-шкале у SOD1-G93A трансгенных мышей с прогрессирующим заболеванием снизилась с 21 до 0 баллов, где нижняя шкала представляет собой более тяжелое двигательное нарушение у мышей. ВВВ-шкала используется для фиксации эффективности лекарственного средства.
Как показано на фиг. 4, 60-дневных SOD1-G93A трансгенных мышей в экспериментальной группе ежедневно обрабатывают бутилиденфталидом путем перорального введения. ВВВ-шкала (Basso-Beattie-Bresnahan scale) задних конечностей у мышей медленно снижается с 125 до 135 дней (с 21 до 16 баллов) и быстро уменьшается после 135 дней (с 16 до 0 баллов); в то время как ВВВ-шкала задних конечностей необработанных мышей в контрольной группе быстро уменьшается после 110 дней (от 19 до 0 баллов). Приведенные выше результаты показали, что бутилиденфталид действительно может задержать начало бокового амиотрофического склероза.
[Пример 4] Гистохимическое окрашивание: возможность бутилиденфталида задерживать и/или предотвращать гибель спинномозговых двигательных нейронов
SOD1-G93A трансгенных мышей (60-дневных) обрабатывали бутилиденфталидом путем перорального введения, с дозировкой 500 мг/кг массы тела один раз в день. SOD1-G93A трансгенные мыши в экспериментальной группе были умерщвлены на последней стадии болезни, чтобы собрать их спинной мозг, для выполнения окрашивания гематоксилином и эозином. Число двигательных нейронов в спинном мозге наблюдают и подсчитывают с помощью микроскопа и данные сравнивают с необработанной контрольной группой.
Как показано на фиг. 5А, фиг. 5В и в Таблице 4, число спинномозговых двигательных нейронов у 60-дневных SOD1-G93A трансгенных мышей в экспериментальной группе, ежедневно обрабатываемой бутилиденфталидом, было значительно выше, чем у контрольной группы (порядковый номер экспериментальной группы: 24; порядковый номер контрольной группы: 3). Приведенные выше результаты показывают, что бутилиденфталид может эффективно задерживать и/или предотвращать гибель спинномозговых двигательных нейронов, тем самым увеличивая выживаемость SOD1-G93A трансгенных мышей.
[Пример 5] Вестерн-блоттинг исследование: возможность бутилиденфталида ингибировать аутофагию.
SOD1-G93A трансгенных мышей (60-дневных) обрабатывают бутилиденфталидом путем перорального введения, с дозировкой 500 мг/кг массы тела один раз в день. Данным исследованием было показано, что SOD1-G93A трансгенные мыши теряют свои спинномозговые двигательные нейроны из-за значительного увеличения аутофагии во время последней фазы бокового амиотрофического склероза (который можно увидеть In vivo оптической визуализации аутофагии двигательных нейронов на мышиной модели амиотрофического латерального склероза: Autophagy 7:9, 1-8; Сентябрь 2011, которая полностью включена в данное описание в качестве ссылки). Таким образом, в данном примере, SOD1-G93A трансгенные мыши в экспериментальной группе были умерщвлены на последней стадии болезни, чтобы собрать их спинной мозг, после чего белки извлекают из спинного мозга для выполнения Вестерн-блоттинга, и чтобы проанализировать белок-биомаркер аутофагии LC3-II, который был использован для определения, произошла ли аутофагия в поясничном отделе позвоночника двигательных нейронов у мышей, в котором 6-актин использовали в качестве внутреннего контроля.
Как показано на фиг. 6, в сравнении с необработанными мышами в контрольной группе, уровень экспрессии белка LC3-II и PLC3-II в шейном отделе спинного мозга, грудном отделе спинного мозга и поясничном отделе спинного мозга мышей в экспериментальной группе был значительно снижен. Приведенные выше результаты показывают, что бутилиденфталид может, в частности, ингибировать аутофагию двигательных нейронов в организме и тем самым отсрочить наступление бокового амиотрофического склероза, удлинить период выживаемости мышей и добиться эффекта лечения бокового амиотрофического склероза.
[Пример 6] Клеточный эксперимент: возможность бутилиденфталида ингибировать аутофагию
Клеточный эксперимент проводят, используя нейральные стволовые клетки (НСК), которые можно дифференцировать в мышиные двигательные нейроны для имитации мышиных двигательных нейронов.
2
2
НСК инкубируют в культуральной чашке (10 см в диаметре). Клетки промывают ФБР (фосфатный буферный раствор), когда они вырастают до плотности слияния 60%, их обрабатывают различными концентрациями бутилиденфталида в течение 12 часов. Затем клетки обрабатывают HO (2500 мкМ/мл) в течение 12 часов, чтобы стимулировать аутофагию клеток. Затем клетки собирают, белки экстрагируют и анализируют уровень экспрессии белка LC3-II в НСК с помощью SDS-PAGE и Вестерн-блоттинга. Результат Вестерн-блоттинга показан на фиг. 7.
2
2
Как показано на фиг. 7, 10 мкг/мл бутилиденфталида может предохранить и предотвратить НСК от повреждений HO путем ингибирования аутофагии (уменьшения уровня экспрессии белка LC3-II).
Приведенные выше примеры служат для иллюстрации принципа и эффективности настоящего изобретения и показывают признаки изобретения. Специалист в данной области может продолжить с различными модификациями и заменами на основе описания и предложений по изобретению, как описано, не отходя от принципа и его сущности. Таким образом, объем защиты настоящего изобретения является таким, как определено в прилагаемой формуле изобретения.