【実施例】
【0141】
以下に、本発明の化合物(1)の製造例及び試験例を挙げて、本発明を一層明らかにするが、本発明はこれらに限定されるものではない。
製造例1
4-[3-(2-クロロフェニル)プロピル]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物5)の製造
【0142】
【化16】
【0143】
(1) (N'-フェニルヒドラジノカルボニル)酢酸エチルエステル(化合物V)、および(N-フェニルヒドラジノカルボニル)酢酸エチルエステル(化合物V')の合成(Houille, O.; Fretz, H.; Hilpert, K.; Riederer, M.; Giller, T.; Valdenaire, O., WO 2005/002574 A1)
Et
3N(25.9ml、186mmol)を、THF(300ml)に溶解した−10℃のフェニルヒドラジン溶液(17.5ml、177mmol)に添加し、撹拌した。これに、−10℃の条件で塩化メチルマロニル(22.9ml、181mmol)を30分間以上かけて滴下し、次いで反応液を室温まで温めて撹拌した。1日後、反応液に水を入れて反応を停止し、得られた生成物をEtOAcで抽出した。次いで回収した有機相を、水及び塩水で繰り返し洗浄した。Na
2SO
4を用いて有機相を脱水し、溶媒を減圧下で蒸発させた。得られた粗生成物をCH
2Cl
2およびヘキサンで再結晶し、標記化合物VとV'の混合物を黄色の固形物として取得した(26.6g、収率68%、化合物V:V’=3:1混合物)。なお、化合物VとV’とは分離できなかった。
【0144】
1H-NMR(500MHzおよびCDCl
3)
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.72 (s), 7.29-7.23 (m), 6.99-6.79 (m), 6.20 (s, 1 H, major isomer), 5.99 (s, 1 H, minor isomer), 4.28 (q, J = 7 Hz, 2 H, major isomer), 4.16 (q, J = 7 Hz, 2 H, minor isomer), 3.53 (s, 2 H, minor isomer), 3.45 (s, 2 H, major isomer), 1.35 (t, J = 7 Hz, 3 H, major isomer), 1.27 (t, J = 7 Hz, 3 H, minor isomer)。
【0145】
(2)1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物I)の合成(Holzer, W.; Hallak, L. Heterocycles2004, 63, 1311-1334.)
EtOH(10ml)に溶解した1Mの中のNaOH溶液を、(1)で調製した化合物VとV’の混合物(1.0g、4.5 mmol)の中に添加し、反応混合物を室温で30分間撹拌した。その後、AcOHを添加し、H
2Oを添加した後、生成物をCH
2Cl
2で抽出した。回収した有機相を、水と塩水で繰り返し洗浄し、Na
2SO
4を用いて脱水した。次いで溶媒を減圧下で蒸発させて標題の化合物Iを黄色の固形物として取得した(462mg、収率58%)。
【0146】
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 7.56 (d, J = 8.6 Hz, 2 H), 7.44 (t, J = 15.9 Hz, 2
H ), 7.26 (m, 1H), 3.45 (s, 2 H)。
【0147】
(3) 4-[3-(2-クロロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物6)の合成
THF(140ml)に溶解した化合物Iの溶液(6.28g、35.6 mmol)に、3-(2-クロロフェニル)プロペナール(5.0g、30.0 mmol)(Dong, H.; Shen, M.; Redford, J. E.; Stokes, B. J.;Pumphrey, A. L.; Driver, T. G. Org. Lett., 2007, 9, 5191-5194)、およびプロリン(35mg、0.3 mmol)を添加した。その混合液を、室温で1日間撹拌した後、得られた反応混合物を減圧下で蒸発処理に供した。斯くして得られた粗生成物を、THFとヘキサンで再結晶し、赤い固形物として標題の化合物6(6.80g、収率70%、E:Z=1:1混合)を取得した。
【0148】
1H NMR (500 MHz, CDCl
3)δ 8.45 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H), 8.31 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H), 7.89-7.80 (m, 5 H), 7.68-7.66 (m, 4 H), 7.45-7.41 (m, 5 H), 7.36-7.29 (m, 5 H), 7.23-7.20 (m, 2 H)。
【0149】
(4)4-[3-(2-クロロフェニル)プロピル]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物5):の合成
Pd/C(10mol%、4.3mg)を、室温でEtOH(1.0ml)に溶解した化合物6(13mg、40.0μmol)の溶液に添加し、また、水素ガスを1気圧の条件で加えた。次いで溶液を45分間撹拌し、その後、反応液をセライトパットを用いてろ過し、溶媒を蒸発させた。斯くして得られた粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(溶離剤: ヘキサン/EtOAc、1/1)に供し、淡黄色固形物として標題の化合物5(10.4mg、収率79%)を取得した。
【0150】
m.p. 107-108
oC (decomposition);
IR (KBr) ν
max 3196, 3071, 2931, 2868, 1680, 1597, 1507, 1356, 749 cm
-1;
1H NMR (500 MHz, CDCl
3)δ7.57 (d, J = 7.9 Hz, 2 H), 7.40(t, J = 7.9 Hz, 2 H), 7.30 (d, J = 6.1 Hz, 1 H), 7.23-7.04 (m, 4 H), 3.28 (t, J = 6.1 Hz, 1 H), 2.79-2.64 (m, 2H) (2.78 (t, J = 7.8 Hz, 1.5 H), 2.66 (t, J = 7.5 Hz, 0.5 H, enol)), 2.11-2.03 (m, 2 H), 1.90-1.82 (m, 2 H);
13C NMR (125 MHz, CDCl
3)・172.3, 166.6, 138.9, 135.3, 133.9, 130.3, 129.5, 129.4, 128.4, 127.5, 126.8, 126.0, 118.8, 46.8, 35.6, 33.1, 27.2, 25.9;
MS (ESI-MS) 329 [M+H
+], 351 [M+Na
+];
HRMS (ESI-MS) calcd. for C
18H
18ClN
2O
2+ [M+H
+] 329.1057, found 329.1058。
【0151】
製造例2
(Z)-4-[3-(2-クロロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物20)の製造
標題の化合物20は、製造例1(3)で合成した化合物6(E/Z混合、200mg、616μmol)をクロロホルムで5回洗浄することにより、赤い固形物として単離された (90mg、278μmol)。
m.p. 186-187
oC (decomposition);
IR (KBr) ν
max 3160, 3064, 2845, 1677, 1616, 1499, 1378, 1300, 1165, 753 cm
-1;
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.31 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H), 7.88 (d, J = 9.2 Hz, 1 H), 7.86 (s, 1H), 7.83 (d, J = 4.9 Hz, 1 H), 7.66 (d, J = 7.6 Hz, 2 H), 7.44 (t, J = 8.0 Hz, 3 H), 7.34 (t, J = 5.4 Hz, 2 H), 7.23-7.21 (m, 1 H);
13C NMR (125 MHz, CDCl
3)δ165.2, 160.3, 156.0, 150.4, 147.2, 136.5, 135.7, 133.1, 132.0, 130.4, 129.3, 128.2, 127.3, 125.7, 124.9, 118.7;
MS (ESI-MS) 325 [M+H
+], 347 [M+Na
+];
HRMS (ESI-MS) calcd. for C
18H
13ClN
2NaO
2+ [M+Na
+] 347.0563, found 347.0566。
【0152】
製造例3
4‐[(2‐クロロフェニル)メチリデン]‐1‐フェニルピラゾリジン‐3,5‐ジオン (化合物7)の製造
Aldrich社から入手した2‐クロロベンズアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って標題の化合物7を合成した。
orange solid (収率32%, E/Zmixture):
1H NMR (500 MHz, DMSO-d
6) δ 8.80 (d, J = 7 Hz, 1 H), 8.13 (s, 2 H), 7.75 (s, 4 H), 7.66 (d, J = 8 Hz, 2 H), 7.63 (t, J = 8 Hz, 2 H), 7.52-7.43 (m, 7 H), 7.22 (s, 3 H) ;
MS (ESI-MS) 321 [M+Na
+]。
【0153】
製造例4
4‐[5-(2-クロロフェニル)ペンタ‐2,4-ジエニリデン]-1-フェニルピラゾリジン‐3,5‐ジオン (化合物8)の製造
既知法(Rekha, S.; Sunil K. G. Tetrahedron, 2010, 66, 2284-2292)に従って合成した(2E,4E)-5-(2-クロロフェニル)ペンタ‐2,4‐ジエナールを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物8を合成した。
orange solid (収率37%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 7.89-7.83 (m, 1 H), 7.72-7.64 (m, 3 H ), 7.46-7.40 (m, 3 H), 7.12-7.07 (m, 1 H);
MS (ESI-MS) 351 [M+H
+], 373 [M+Na
+]。
【0154】
製造例5
4-(3-フェニルアリリデン)-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物9)の製造
Aldrich社から入手したシンアムアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物9を合成した。
orange solid (収率67%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.53 (d, J = 9 Hz,1 H), 8.48 (d, J = 7 Hz, 2 H), 8.31 (dd, J = 15.3, 10.4 Hz, 1 H), 8.07-8.05 (m, 2 H), 7.80 (d, J = 10 Hz, 1 H), 7.67 (dd, J = 15.0, 8 Hz, 5 H) 7.60-7.58 (m, 2 H), 7.52 (t, J = 8 Hz, 4 H), 7.46-7.43 (m, 9 H) ;
MS (ESI-MS) 291 [M+H
+]。
【0155】
製造例6
4-[3-(2-ヒドロキシフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物10)の製造
既知法(Lian, S. Z.; Shilei, Z.; Hexin, X.; Wei, W. Org. Lett., 2009, 11, 1627-1630)で合成した(E)-3-(2-ヒドロキシフェニル)アクリルアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物10を合成した。
red solid (収率33%, E/Zmixture):
1H NMR (500 MHz, DMSO-d
6) δ 10.5 (s, 1 H), 8.49-8.31 (m, 1 H), 7.84-7.77 (m, 5 H), 7.60-7.57 (m, 1 H), 7.49-7.46 (m, 2 H), 7.35-7.32 (m, 2H), 7.22 (s, 1 H), 6.97-6.94 (m, 2 H);MS (ESI-MS) 307 [M+H
+]。
【0156】
製造例7
4-[3-(2-フルオロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物11)の製造
既知法(Laihia, K.; Kolehmainen, E.; Manttari, P.; Kauppinen, R. Magn. Reson. Chem., 1993, 31, 512-515)で合成した(E)-3-(2-フルオロフェニル)アクリルアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物11を合成した。
red solid (収率42%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.48 (dd, J = 16.6, 10.9 Hz, 1 H), 8.35 (dd, J = 16.6, 10.9 Hz, 2 H), 7.82-7.76 (m, 4 H), 7.66 (d, J = 7.5 Hz, 5 H), 7.60-7.55 (m, 4 H), 7.45-7.42 (m, 7 H), 7.22-7.11 (m, 8 H);
MS (ESI-MS) 331 [M+Na
+]。
【0157】
製造例8
4-[3-(2-ブロモフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物12)の製造
既知法 (Shu-Yu, Z.; Yong-Qiang, T.; Chun-An, F.; Ming, Y.; Fu-Min, Z. Org. Lett., 2009, 50, 4178-4181)で合成した(E)-3-(2-ブロモフェニル)アクリルアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物12を合成した。
red solid (収率27%, E/Zmixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.42 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H), 8.28 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H), 7.87-7.76 (m, 5 H), 7.68-7.62 (m, 5 H), 7.46-7.42 (m, 4 H), 7.38-7.34 (m, 2 H);
MS (ESI-MS) 391 [M+Na
+]。
【0158】
製造例9
4-[3-(2-メチルフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物13)の製造
既知法(Jie, L.; Jin, Z.; Hualiang, J.; Wei, W.; Jian, L. Asian. J. Chem., 2009, 4, 1712-1716) で合成した(E)-3-(2-メチルフェニル)アクリルアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物13を合成した。
red solid (収率54%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.40 (dd, J = 15.3, 11.9 Hz, 1 H), 8.27 (dd, J = 15.3, 11.9 Hz, 2 H), 8.02-7.91 (m, 3 H), 7.86-7.80 (m, 5 H), 7.76-7.65 (m, 11 H), 7.61-7.59 (m, 2 H), 7.45-7.42 (m, 8 H), 7.34-7.28 (m, 4 H), 7.20-7.03 (m, 2 H), 2.48 (s, 6 H), 2.43 (s, 3 H);
MS (ESI-MS) 305 [M+H
+], 327 [M+Na
+]。
【0159】
製造例10
4-[3-(3-クロロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物14)の製造
既知法(Laihia, K.; Kolehmainen, E.; Manttari, P. Magn. Reson. Chem., 1991, 29, 1109-1113)で合成した(E)-3-(3-クロロフェニル)アクリルアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物を合成した。
orange solid (収率26%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.32 (dd, J = 17.4, 12.8 Hz, 1 H), 7.83-7.81 (m, 3 H), 7.67-7.60 (m, 5 H), 7.54-7.50 (m, 6 H), 7.40-7.38 (m, 4 H), 7.16-7.08 (m, 2 H);
MS (ESI-MS) 325 [M+H
+], 347 [M+Na
+]。
【0160】
製造例11
4-[3-(4-クロロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物15)の製造
既知法(Omori, K.; Onzuka, K.; Fuse, K.; Miyata, H.(Ube Industry, Ltd., Japan) Jpn. Kokai Tokkyo Koho, 2000204057) で合成した(E)-3-(4-クロロフェニル)アクリルアルデヒドを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物15を合成した。orange solid (収率58%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, DMSO-d
6) δ 8.31 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H), 8.12 (s, 1 H), 7.78 (s, 4 H), 7.68 (t, J = 7 Hz, 4 H), 7.65-7.54 (m, 8 H), 7.45-7.35 (m, 4 H), 7.15 (d, J = 7.4 Hz, 2 H);
MS (ESI-MS) 325 [M+H
+], 347 [M+Na
+]。
【0161】
製造例12
4-[3-(3-ヒドロキシフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物16)の製造
既知法(Kim, J.; Lee, S.; Kwon, M.; Park, Y.; Choi, S.; Kwon, B. Synth. Commun., 2004, 34, 1223-1228)で合成した3-(3-ヒドロキシルフェニル)プロペナールを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物を合成した。(収率 26%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, DMSO-d
6) δ 9.78 (s, 2 H), 8.30 (dd, J = 16.1, 9.2 Hz, 1 H), 8.81 (s, 1 H), 7.94-7.13 (m, 24 H);
MS (ESI-MS) 307 [M+H
+]。
【0162】
製造例13
4-[3-(4-ヒドロキシフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物17)の製造
既知法(Fujisawa, T.; Mori, T.; Tsuge, S.; Sato, T. Tetrahedron Lett., 1983, 24, 1543-1546)で合成した3-(4-ヒドロキシルフェニル)-プロペナールを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物を合成した。(収率 75%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, DMSO-d
6) δ 10.33 (s, 2 H), 8.13 (dd, J = 15.6, 11.9 Hz, 1 H),7.96 (s, 1 H), 7.72-7.54 (m, 14 H), 7.42 (t, J = 7 Hz, 4 H), 7.17-7.16 (m, 2 H), 6.87 (d, J = 8 Hz, 4 H);
MS (ESI-MS) 307 [M+H
+]。
【0163】
製造例14
4-[3-(2-クロロフェニル)アリリデン]-1-(2-ピリジニル)ピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物18)の製造
既知法(Houille, O.; Fretz, H.; Hilpert, K.; Riederer, M.; Giller, T.; Valdenaire, O. WO 2005/002574 A1)で合成した1-ピリジン-2-イル-ピラゾリジン-3,5-ジオンを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物を合成した。(収率 46%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.44-8.33 (m, 3 H), 7.92-7.77 (m, 4 H), 7.46-7.44 (m, 1 H), 7.37-7.32 (m, 2 H), 7.12-7.09 (m, 1 H)。
【0164】
製造例15
4-(3-フェニルアリリデン)-1-(2-ピリジニル)ピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物19)の製造
既知法(Houille, O.; Fretz, H.; Hilpert, K.; Riederer, M.; Giller, T.; Valdenaire, O. WO 2005/002574 A1)で合成した1-ピリジン-2-イル-ピラゾリジン-3,5-ジオンを用いて、製造例1の(3)の方法に従って、標題の化合物を合成した。(収率 25%, E/Z mixture):
1H NMR (500 MHz, CDCl
3) δ 8.40 (dd, J = 15.3, 11.6 Hz, 1 H), 8.35-8.33 (m, 1 H), 7.82-7.77 (m, 2 H), 7.68 (s, 2 H), 7.44 (s, 3 H), 7.37 (d, J = 15.6 Hz, 1 H), 7.10 (t, J = 6 Hz, 1 H), 3.75 (s, 1 H), 1.85 (s, 1 H)。
【0165】
試験例1
DOCK2は、
図1に示すように、SH3ドメイン、DHR-1ドメイン及びDHR-2ドメインを有する、マウスでは1828、ヒトでは1831アミノ酸残基からなるタンパク質であり、DHR-2ドメインを介してRacを活性化するグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)である。DOCK2は、免疫系組織に特異的に発現しており、リンパ球などの免疫細胞においてRacを活性化させるマスター分子であるといわれている。ケモカイン受容体からのシグナルがDOCK2を介して伝わり、Racを活性化することにより、細胞骨格のアクチン繊維が再構築されて免疫細胞の分化、遊走、活性化が起こることが知られている。
【0166】
ここでは、DOCK2遺伝子を欠損させたDOCK2ノックアウトマウス(DOCK2欠損マウス)を作製し、DOCK2を発現するマウス(以下、「WT」または「DOCK2+/-」と表記する)とDOCK2欠損マウス(以下、「DOCK2-/-」ともいう)のそれぞれについて、同種マウスの心臓を移植し、免疫抑制剤(FK506)の投与下または非投与下で、移植心臓の生着状態を測定した。また、I型糖尿病のモデルマウスであるNODマウスにDOCK2-/-マウスを8世代戻し交配した後、DOCK2遺伝子座が+/-もしくは-/-となるNODマウスを作製し、糖尿病及び膵島炎の発症の有無について評価した。
【0167】
(1)試験方法
(a)DOCK2ノックアウトマウスの作製
非特許文献14(Nature, 412, 826-831, 2001)に記載する方法に従って、DOCK2ノックアウトマウス(DOCK2欠損マウス:DOCK2-/-マウス)を作製した。
【0168】
(b)アロ心臓移植試験について
非特許文献20(J Exp Med 202, 1121-1130, 2005)に記載する方法に従って、アロ心臓移植試験を行った。具体的には、まずドナーとレシピエントのマウスを、ケタミンとキシラジンで麻酔をかけた。ドナーマウスから心臓を取り出し、レシピエントマウスに移植するまでの間、氷冷した生理的食塩水の中に保管した。次いでその心臓を、ドナーの大動脈及び肺動脈をそれぞれレシピエントの腹大動脈及び下大静脈に端側吻合することによって、レシピエントマウスに異種移植した。少なくとも84%は技術的に成功した。移植片の生着は毎日触診することによって判断した。明白に心拍が停止した段階で拒絶が生じたと判断し、開腹して肉眼で確認した。
【0169】
(c)自己免疫糖尿病を発症試験について
I型糖尿病のモデルマウスであるNODマウスとDOCK2-/-マウスを8世代戻し交配した後、DOCK2遺伝子座が+/-もしくは-/-となるNODマウスを作製した。これらのマウス(4〜5ヶ月齢)より尿を採取し、尿糖検査用試験紙を用いて尿糖を測定し、陽性と判定されたものを糖尿病発症動物として、DOCK2+/-およびDOCK2 -/-についてそれぞれの発症率を求めた。また、これらのマウス(3〜5ヶ月齢)より採取した膵臓のパラフィン包埋切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色した。マウス1匹あたり15〜25個の膵島を観察し、それらへのリンパ球浸潤率をもとに次の様にステージ分類し、その平均値を指標として用いた。
ステージ0:膵島へのリンパ球浸潤なし、
ステージ2:膵島の25%未満にリンパ球の浸潤が見られる、
ステージ3:膵島の25〜50%未満にリンパ球の浸潤が見られる、
ステージ4:膵島の50%以上にリンパ球の浸潤が見られる。
【0170】
(2)試験結果
結果を
図2に示す。
(a)アロ心臓移植試験
図2(A)に示すように、同種心臓を移植したWTマウスにおける移植心臓の生着日数(median survival time; MST)は、単独使用ではほとんど効果のない量のFK506 (3.2 mg/kg/day for 10 days after transplantation)の投与下で13日、非投与下で7日であったのに対して、同種心臓を移植したDOCK2欠損マウス(DOCK2-/-)のMSTは、投与下で100日以上、FK506非投与下でも60日と、DOCK2を欠損させることで、移植心臓の長期生着が可能になることが確認された。
【0171】
(b)自己免疫糖尿病を発症試験
図2(B)に示すようDOCK2+/- NODマウスは、自己免疫糖尿病及び膵島炎を発症したのに対して、DOCK2欠損マウス(DOCK2-/-)NODマウスでは殆ど発症しなかった。このことから、DOCK2を欠損させることにより、自己免疫疾患の発症を抑制することができることが確認された。
【0172】
これらの結果から、DOCK2の働き、特にDOCK2からRacへの信号伝達を阻害することにより、同種移植片拒絶や自己免疫疾患など、不適切な免疫反応を抑制することが可能になると考えられる。
【0173】
試験例2 DOCK2−Rac1相互作用を阻害する化合物の探索
試験例1の結果から、DOCK2とRacとの相互作用を阻害する化合物は、免疫抑制剤の有効成分として、また自己免疫疾患の予防または治療剤の有効成分になり得ると考えられる。そこで、9,392個の化合物を対象として、(a)DOCK2-Racとの相互作用を阻害する化合物の探索、(b)DOCK2のRac活性化を阻害する化合物の探索、及び(c)生存性を損なわずにリンパ球の遊走を阻害する化合物の探索を、順次行った。
【0174】
(1)DOCK2-Racとの相互作用を阻害する化合物の探索
ELISAを用いて、ライブラリーからDOCK2-Rac間の相互作用を阻害する化合物を探索した。まず、96-ウエルのポリスチレン・プレートの各ウエルを、50 mM炭酸塩緩衝液(pH 9.6
)に溶解したstreptavidin(250 ng/well)を用いて4℃で一晩処理してコートした。各ウエルを、TBST(20 mMトリス塩酸、150 mM NaCl、0.1%のTween-20、pH7.5)に溶解した5%のスキムミルク150μlで、室温で1時間処理してブロッキングした。次いで、ウエルをTBST 150μlで4回洗浄した。TF-DOCK2-DHR2-SBP(50μl、TBST中の濃度60μg/ml)を、各ウエルに添加し、室温で1時間培養した。その後、ウエルを、1 mM EDTAを添加したTBST(TBST/1 mM EDTA)150μl で4回洗浄した。各ウエルに、ライブラリー由来の被験化合物またはDMSO(担体)(50μl、TBST/1 mM EDTA中に200μM)を添加して、室温で1時間インキュベートした。インキュベーション後、各ウエルにGST-Rac1あるいはGST-Cdc42(50μl、TBST/1 mM EDTA中に50μg/ml)を添加し、室温で1時間インキュベートした。その後、ウエルを、TBST/1 mM EDTA 150μlで4回洗浄した。次いで各ウエルにペルオキシダーゼを標識した抗GST抗体(50μl、TBST/1 mM EDTA)を添加して、室温で1時間インキュベートした。その後、ウエルを、TBST/1 mM EDTA 150μlで4回洗浄した。各ウエルに、ペルオキシダーゼの基質(50μl、0.1 Mのクエン酸塩緩衝液に溶解した0.4 mg/mlのo-フェニレンジアミンおよび0.01%のH
2O
2、pH 5.0)を添加し、室温で30〜60分間インキュベートした。次いで、Multiskan Bichromatic plate reader (Labsystems)を用いて、波長450nmの吸光度を測定した。GST-Cdc42を添加したウエルをブランクとして各ウエルの吸光度から差し引いた。また被験化合物の代わりにDMSOのみを加えたウエルをコントロールにした。被験化合物の阻害率(DOCK2-Rac間の相互作用を阻害する割合)は、下式により計算した。
[数1]
阻害率(%)
={[(DMSOを加えた際の吸光度)−(被験化合物を加えた際の吸光度)]/DMSOを加えた際の吸光度}x 100
以上のスクリーニング試験により、9,392個の化合物の中から、DOCK2-Racの相互作用を阻害する作用を有する化合物を131個取得した。
【0175】
(2)DOCK2のRac活性化を阻害する化合物の探索
反応バッファーA(20 mM MES-NaOH、150 mM NaCl、10 mM MgCl
2、0.4 mg/mlのBSA、20μM GDP、pH 7.0)もしくは反応バッファーB(20 mM MES-NaOH, 150 mM NaCl, 10 mM MgCl
2, 0.2 mg/ml BSA, 20 mM GDP, pH 7.0)の中で希釈したGEFを、室温で30分間、被験化合物またはDMSO(溶媒)の存在下で遮光しながらインキュベートした。DMSOの最終濃度は、反応バッファーAを用いた系では3%、反応バッファーBを用いた系では1%になるように調整した。次に、GDPとRac(15μM)を混合して氷上で30分間静置することにより作製したGDP-Rac(100μl)と、3.6μM mant-GTPを反応バッファーに加え、30℃で8分間平衡化させた。平衡化後、前処理したGEF (50μl)を添加し30℃で反応させた。反応中のmant-GTP蛍光強度の変化を、Molecular Devices XS-N蛍光光度分光計を用いてモニターした(励起波長:360 nm、発光波長:440 nm)。得られた測定値について、反応開始時(0秒)での蛍光強度が0となるよう補正した値を算出した。そして、GraphPad Prism5(GraphPad software)を用いて、算出した補正値をy軸に、時間(t)をx軸にとってプロットした際の近似曲線(双曲線)を求め、t=0〜10秒における傾きをグアニンヌクレオチド交換反応の初速度とした。IC
50は、溶媒(DMSO)のみを加えた時の反応初速度を100%として計算した。
【0176】
かかる試験により、DOCK2-Rac間の相互作用を阻害する作用を有する131個の化合物の中からDOCK2のRac活性化を阻害する作用を有する化合物を31個取得した。
【0177】
(3)生存性を損なわずにリンパ球の遊走を阻害する化合物の探索
(3-1)生存性試験
マウス脾細胞(1 x 10
6個)を0.5% BSA/RPMI-1640培地(100μl)に懸濁し、100μMの被験化合物もしくは等量のDMSO存在下、37℃で1時間培養したものに、等量の0.4% Trypan blue/PBSを加え、光学顕微鏡で観察した。トリパンブルー陰性細胞を生細胞として、細胞100個あたりの生細胞の割合を求めた。1時間培養後の生細胞の割合が80%以上であったものを、生存性に影響しない化合物とした。
【0178】
(3-2)リンパ球の遊走阻害の評価
Transwellを用いた走化性解析を行った。具体的には、まず細胞(1×10
7/ml)を、被験化合物またはDMSOを配合した0.5%BSA含有RPMI-1640(Transwell培地)中で37 ℃で1時間培養した。24-ウエルプレートに、ケモカインと被験化合物を所定量添加したTranswell培地を加えた後、ウエルにTranswells(コーニング、5μm孔径)をセットし、前培養した細胞(1×10
6/100μl)を))ロードした。37℃で2時間インキュベートした後、下層のチャンバーに移動した細胞を集め、PE標識-抗Thy1.2抗体(53-2-1、BD Pharmingen)、およびFITC標識-抗B220抗体(RA-6B2、eBiosciences)で染色した。移動した細胞の割合(%)は、下層チャンバー中のThy1.2
+細胞(T細胞)とB220
+細胞(B細胞)の数を、Transwellsに入れた細胞の数で割ることで算出した。
【0179】
かかる試験により、DOCK2のRac活性化を阻害する作用を有する31個の化合物の中からリンパ球の生存性を損なうことなく、リンパ球の遊走を阻害する化合物を1個取得した。
【0180】
当該化合物は、下記に示す(E)-4-[3-(2-クロロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(以下、この化合物を「化合物6」という)であった。
【0181】
【化17】
【0182】
試験例3 化合物6のDOCK2−Rac1相互作用の選択的阻害活性
試験例2で取得した(E)-4-[3-(2-クロロフェニル)アリリデン]-1-フェニルピラゾリジン-3,5-ジオン(化合物6)について、下記の方法によりDOCK2−Rac1相互作用の選択的阻害活性を評価した。
【0183】
(1)DOCK2 DHR-2またはTiam DH-PHとGST融合Rac1との会合に対する阻害作用(pull-down assay)
大腸菌で発現させたTrigger factor(TF)融合DOCK2-DHR-2およびTiam1 DH-PHを、化合物存在下、氷上で1時間前処理したものに、GST融合Rac1を結合したビーズを加え、4℃で1時間反応させた。ビーズを3回洗浄した後、SDS-PAGEでタンパク質を分離し、CBBで染色した。染色したバンドの濃度をデンシトメトリーにより測定した。
【0184】
結果を
図3(A)に示す。この結果から、化合物6は、Tiam DH-PHとGST融合Rac1との会合を全く阻害しないのに対して、DOCK2 DHR-2とGST融合Rac1との会合を用量依存的に阻害した。このことから、化合物6は、DOCK2のDHR-2との会合を介したRacのGEF活性化を選択的に阻害することが判明した。
【0185】
(2)様々なRac GEFsを発現するHEK293T細胞におけるRac活性化に対する阻害作用
HEK293T細胞を、12穴プレートで培養し、polyethylenimineを用いてDOCK2、Tiam1および Trio(DH-D1/PH-D1ドメイン)発現ベクターを導入した。24時間後に、100μMの化合物6もしくは等量のDMSOを含む培養液(500μl)に交換して1時間培養した後、Rac activation assay kit (Millipore 17-283)を用いて、細胞レベルでのRac活性化を検討した。
【0186】
結果を
図3(B)に示す。化合物6の存在下で培養することにより、DOCK2を導入した細胞におけるRac活性化は顕著に阻害されたが、古典的なGEFであるTiam1やTrioによるRac活性化には影響が見られなかった。この結果から、化合物6は細胞レベルにおいてもDOCK2のGEF活性を選択的に阻害することが判明した。
【0187】
試験例4 化合物6によるDOCK2、DOCK180、及びDOCK5のGEF活性阻害
DOCK2、DOCK180、及びDOCK5のGEF活性阻害効果を、試験例2-(2)に記載した方法で検討した。DOCK2のGEF活性阻害効果を評価するためのサンプルとして、0, 1, 3, 10, 30, 50, 100, 150, 300μMの化合物6に対しSUMO-DOCK2
DHR-2 DlobeA(SUMOタグを有する、lobe Aを欠損したDOCK2 DHR2ドメインの組み換えタンパク質)とGST-Rac1が、それぞれ0.1μM , 10μMとなるようにそれぞれ調整した。また、DOCK180のGEF活性阻害効果を評価するためのサンプルとして、0, 1, 3, 10, 30, 50, 100μMの化合物6に対しSUMO-DOCK180
DHR-2 DlobeA(SUMOタグを有する、lobe Aを欠損したDOCK180 DHR2ドメインの組み換えタンパク質)とGST-Rac1が、それぞれ0.1μM , 10μMとなるようにそれぞれ調整した。さらに、DOCK5のGEF活性阻害効果を評価するためのサンプルとして、0, 1, 3, 10, 30, 50, 100μMの化合物6に対しSUMO-DOCK2
DHR-2 DlobeA(SUMOタグを有する、lobe Aを欠損したDOCK5 DHR2ドメインの組み換えタンパク質)とGST-Rac1が、それぞれ0.1μM , 10μMとなるようにそれぞれ調整した。
【0188】
化合物がDOCK2-DHR2と会合するのか、それともRac1と会合するのかについて、STD-NMR法により検討した。すなわち、NMRスペクトルはBruker BioSpin Avance600 NMRスペクトロメータ(共鳴周波数600.03 MHz)を使用し、10 mM MgCl
2が入った10 mM Tris-d
11-
2HCl, p
2H 8.0の重水バッファー中で測定した。これらのサンプルそれぞれに対して、選択的飽和パルスをタンパク質シグナル上の-0.2 ppmとタンパク質のシグナルが存在しない-30 ppmにそれぞれ2秒間照射し、スペクトルを比較した。
【0189】
結果を
図4に示す。
図4(A)に示す結果から化合物6は、in vitroにおけるDOCK2のGEF活性を容量依存的に阻害し、50%阻害濃度(IC
50)は、それぞれ、バッファーA中で測定した場合46.8±7.1μMであり、バッファーB中で測定した場合22.8±2.4μMであった。同様に、DOCK180およびDOCK5のGEF活性も用量依存的に阻害し、バッファーB中で測定したIC
50はそれぞれ33.6±3.6μMおよび31.6±2.5μMであった。
【0190】
また
図4(B)に示すように、タンパク質シグナル照射時にSUMO-DOCK2
DHR-2 DlobeA のサンプルでは化合物6のシグナル強度が減少したのに対し、Rac1のサンプルではシグナル強度の減少は観察されなかった。すなわち化合物6がDOCK2-DHR2に特異的に会合していることが判明した。これらの結果から、化合物6はDOCK2-DHR2に結合することにより、DOCK2のGEF活性を阻害していることが示された。
【0191】
試験例5 化合物6によるRac活性化とリンパ球遊走の阻害
マウス脾臓より、Pan T cell isolation kit (Miltenyi Biotech, 130-095-130)もしくはB cell isolation kit (Miltenyi Biotech, 130-090-862)を用いて、それぞれT細胞、B細胞を単離した。単離した細胞(1〜2 x 10
7個)を200μlのHBSS (Invitrogen)に懸濁し、100μMの化合物6もしくは等量のDMSO存在下、37℃で1時間培養した。培養後、ケモカイン[T細胞の場合は1μg/ml SLC (CCL21)、B細胞の場合は1μg/ml BLC (CXCL13)]を加えて所定の時間培養し、Rac activation assay kit (Millipore 17-283)を用いて、Rac活性化を検討した。遊走試験は、試験例2-(3)に記載した方法で行い、T細胞の走化性因子としてSLCを、B細胞の走化性因子としてBLCをそれぞれ用いた。
【0192】
図5(A)に示すように、ケモカインによって誘導される免疫細胞(T細胞、B細胞)におけるRac活性化が、化合物6の存在により阻害されることが確認された。また、
図5(B)に示すように、ケモカインによって誘導される免疫細胞(T細胞、B細胞)の遊走応答が、化合物6により用量依存的に阻害されることが確認された。なお、免疫細胞(T細胞、B細胞)は化合物6の存在によっても生存性が維持されていたことから、化合物6には細胞毒性はないことが確認された。
【0193】
試験例6 化合物6によるTCRを介したRac活性化とT細胞増殖応答の阻害
マウス脾臓より、Pan T cell isolation kit (Miltenyi Biotech, 130-095-130)を用いてT細胞を単離した。単離した細胞(1〜2 x 10
7個)を200 μlのHBSSに懸濁し、抗CD3ε抗体(Becton Dickinson, 145-2C11)を10μg/mlとなるように加え、氷上で20分間静置した。細胞を氷冷したHBSSで3回洗浄した後、200μlのHBSSに再懸濁し、100μMの化合物6もしくは等量のDMSO存在下、37℃で1時間培養した。培養後、抗ハムスター抗体(Becton Dickinson, G94-56)を10μg/mlとなるように加え、所定の時間37℃で保温し、Rac activation assay kit (Millipore 17-283)を用いて、Rac活性化を検討した。
【0194】
B6マウス由来のT細胞(3×10
5/well)を、放射線照射されたB10.BRマウス由来の脾臓細胞とともに、種々濃度の被験化合物またはDMSO(溶媒)の存在下で84時間培養した。培養の後半16時間の間[
3H]チミジン(0.037MBq)を添加して培養した後、セルハーベスターを用いて細胞をガラス繊維ろ紙の上に回収し、1分間あたりのカウントを液体シンチレーションカウンターで測定した。
【0195】
図6(A) に示すように、TCRに対する刺激で誘導されるRac活性化が、化合物6の存在により阻害されることが確認された。また、
図6(B)に示すように、化合物6の存在により、混合リンパ球反応が用量依存的に阻害されることが明らかになった。このことから、化合物6はTCRの下流でもDOCK2によるRacの活性化を阻害することにより、T細胞の活性化を抑制することが判明した。
【0196】
試験例7 化合物6によるpDCにおけるCpG誘導Rac活性化とIFN-α産生の阻害
マウス骨髄細胞をFlt3リガンド存在下で培養することにより、pDCに分化させた。得られた細胞(1〜2 x 10
7個)を200 μlのHBSSに懸濁し、100μMの化合物6もしくは等量のDMSO存在下、37℃で1時間培養した。培養後、3μMのCpG-A〔ODN D19、ggTGCATCGATGCAgggggG(配列番号1)、上流側の小文字はリン酸ジエステルで、下流側の小文字はホスホロチオエートで、それぞれ基本骨格が修飾されていることを示す〕を加えて、所定の時間37℃で保温し、Rac activation assay kit (ミリポア17-283)を用いてRac活性化を検討した。
【0197】
pDCを化合物6もしくはDMSO(溶媒)存在下で15分間処理した後、3μM のCpG-Aで24時間刺激した。細胞培養上清中の、IFN-α(R&D systems)とIL-12 p40(Thermo Fisher Scientific) の濃度をELISAキットによって測定した。
【0198】
図7(A)に示すように、CpGで誘導されるpDCのRac活性化が、化合物6の存在により阻害されることが確認された。また
図7(B)に示すように、化合物6の存在により、CpGに応答したINF-αの産生は用量依存的に阻害されたが、IL-12の産生は阻害されなかった。これまでに、CpG刺激で誘導されるINF-α産生はDOCK2依存的で、IL-12産生はDOCK2非依存的であることが明らかになっている。これらのことから、pDCにおけるCpGに応答したシグナル伝達経路において、化合物6がDOCK2の活性を特異的に阻害していることが示された。
【0199】
試験例8 化合物6による自己免疫脳脊髄炎の改善
自己免疫脳脊髄炎(EAE)を誘導するために、0日目にCFA(5 mg/ml 結核菌(Mycobacterium tuberculosis)を添加)中で乳化したミエリン乏突起膠細胞糖タンパク質(MOG)ペプチド35-55(Mimotopes)を、B6マウスの皮下に1匹あたり100μgを、0日目および2日目に腹腔内に1匹あたり500ngの百日咳毒素(Calbiochem)をそれぞれ投与した。
【0200】
自己免疫脳脊髄炎誘導の有無は、次の臨床スコアシステムを使用した:
0:無症状、1:尾が弛緩、2:後肢不完全麻痺、3:後肢完全麻痺、4:前肢不完全麻痺、5:四肢麻痺、6:死。
【0201】
スコアリングは、25日間、毎日行った。CPYPPを、最終濃度5 mg/mlになるようにDMSOに溶解し、0、 3、 6、 9日目に 100μlを上記マウスに腹腔内注射した。対照群には、DMSOのみを100μl注射した。
【0202】
図8に示すように、化合物6の投与により、自己免疫脳脊髄炎の臨床スコアならびに発症率が顕著に低下した。このことから、化合物6がマウス個体レベルで自己免疫疾患を阻害することが判明し、免疫抑制剤として有効であることが示された。同様の結果は、CPYPPを最終濃度4 mg/mlになるように0.5%メチルセルロースに溶解し、連日250μlを上記マウスに経口投与した場合にも認められた(データ省略)。
【0203】
試験例9 化合物6によるがん細胞浸潤および遊走の阻害
グリア芽腫細胞株(LN-229)ならびに肺がん細胞株(3LL)の細胞外マトリクスへの浸潤に対する化合物6の効果を検討した。
【0204】
DMEMで30分間平衡化させたマトリゲル(BD)の上部チャンバーに、DMEM(無血清)に懸濁したLN-229株もしくは3LL株を500μl、下部チャンバーに10% FCSを加えたDMEMを750μl入れ、37℃、5% CO
2下で22時間培養した。チャンバーを外して培養液を除いた後、綿棒を用いて浸潤しなかった細胞を除去し、残った細胞(マトリゲルに浸潤した細胞)をDiff-quick(Sysmex)を用いて染色した。染色後、メスを用いてインサートを切り取り、プレパラートに封入し、光学顕微鏡下で計数した。
【0205】
LN-229株の遊走に対する化合物6の効果に関しては、創傷治癒試験(wound healing assay)により検討した。LN-229株(1 x 10
5個)を200μlの10% FCSを加えたDMEMに懸濁し、ガラスボトムディッシュ上で一晩培養し、細胞単層を形成させた。単層上を、200μlのチップを直線状に擦過することにより形成した創傷部を経時的に撮影した。創傷部の幅を測定することにより細胞遊走の距離を求めた。また、3LL株の遊走に対する化合物6の効果に関しては、Transwell試験により検討した。10% FCSを加えたDMEMを1ウエルあたり500μl入れた24穴プレートに、あらかじめDMEMで30分間平衡化させたTranswellチャンバー(孔径8.0 μm)をセットし、DMEM(無血清)に懸濁した3LL株を100μlをチャンバーに入れ、7℃、5% CO
2下で10時間培養した。
【0206】
結果を
図9に示す。
図9(A)からわかるように、化合物6は、LN-229株および3LL株のいずれにおいても、がん細胞株の浸潤を効果的に阻害することが明らかになった。また、
図9(B)および(C)にそれぞれ示すように、LN-229株(B)および3LL株(C)の遊走は化合物6により用量依存的に阻害されることが確認された。これらのことから、化合物6はがん細胞の浸潤や遊走を阻害する能力を有することが明らかになった。
【0207】
試験例10 化合物6によるがん細胞の足場非依存的な増殖の阻害
足場非依存的ながん細胞の増殖に対する化合物6の抑制効果を、ソフトアガーアッセイを用いて行った。3LL株(1 x 10
5個)を0.3%アガロース、10% FCSを含むDMEMに懸濁し、0.7%寒天、10% FCSを含むDMEM により6ウエルプレート中に形成させたベースアガー上に重層した。37℃、5%CO
2環境下で10日間培養した後、0.005%クリスタルバイオレットで室温1時間の反応により細胞を染色し、形成されたコロニーの数を計数した。
【0208】
結果を
図10に示す。化合物6の濃度依存的に形成される細胞コロニーの数が減少しており、化合物6が、がん細胞の特徴のひとつである足場非依存的な増殖を抑制することが示された。これらの結果から、化合物6は抗がん剤の有効成分として有用である可能性が示唆された。
【0209】
試験例11 化合物6のアナログによるDOCK2のGEF活性阻害
製造例1(化合物5)及び製造例3〜15(化合物7〜19)に記載する方法で製造した、化合物6のアナログ(14化合物)を対象として、試験例4と同様にして、DOCK2のGEF活性に対する阻害作用を評価し、IC
50値を求めた。また、化合物6からシス体(化合物20)を単離し、その阻害活性も合わせて検討した。測定は、試験例2−(2)で記載したバッファーAおよびバッファーBの両方を用いて行い、それぞれについてIC
50値を求めた。
【0210】
結果を表1に示す。この結果からわかるように、いずれのアナログもDOCK2のGEF活性に対する阻害作用を備えており、化合物6と同様に、不適切な免疫反応を抑制し、免疫抑制剤や免疫関連疾患の予防また治療剤の有効成分として有用であると考えられる。また、この結果から、これら化合物6のアナログには、化合物6と同様にDOCK180及びDOCK5のGEF活性に対する阻害作用も備えていることが強く推察される。
【0211】
【表1】
【0212】
【0213】