精氨酸酶抑制剂
阅读说明：本技术 精氨酸酶抑制剂 (Arginase inhibitor ) 是由 C·N·富利 R·L·格兰杰 T·古尼 J·卡利夏克 E·T·纽科姆 A·T·特兰 于 2019-03-04 设计创作，主要内容包括：本文描述了作为ARG1和ARG2中的至少一种的抑制剂的化合物,以及包含该化合物的组合物和合成该化合物的方法。本文还描述了此类化合物和组合物在治疗多种疾病、病症和病状中的用途,所述疾病、病症和病状包括至少部分地由ARG1和ARG2介导的癌症和免疫相关病症。(Described herein are compounds that are inhibitors of at least one of ARG1 and ARG2, as well as compositions comprising the compounds and methods of synthesizing the compounds. Also described herein are uses of such compounds and compositions in the treatment of a variety of diseases, disorders, and conditions, including cancers and immune-related disorders mediated at least in part by ARG1 and ARG 2.)
相关申请的交叉引用
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发明背景
精氨酸酶在肝尿素循环中起着重要作用，将L-精氨酸代谢为L-鸟氨酸和尿素。此外，精氨酸酶已被证明可引起或参与炎症触发的免疫功能障碍、肿瘤免疫逃逸、传染病的免疫抑制和免疫病理学[Bronte V，Zanovello P(2005b).L-精氨酸代谢对免疫反应的调节.自然综述免疫学(Regulation of immune responses by L-arginine metabolism.NatRev Immunol)5：641-654]。
在人体中，存在两种精氨酸酶同工酶，即精氨酸酶I(ARG-1)和精氨酸酶II(ARG-2)。它们催化相同的生化反应，但在细胞表达、调控和亚细胞定位方面存在差异[Jenkinson等.(1996).精氨酸酶的比较性质(Comparative properties of arginases).CompBiochem Physiol B Biochem Mol Biol，114：107-132]。ARG-1会耗尽肿瘤微环境中的精氨酸，从而导致T细胞功能受损，例如停止增殖和分泌细胞因子。[Rodriguez等(2002).L-精氨酸调节T细胞受体CD3ζ链的表达(Regulation of T cell receptor CD3zeta chainexpression by L-arginine).J Biol Chem277：21123-21129；Munder，免疫系统中的精氨酸酶，英国药理学杂志(Arginase in the Immune System,British Journal ofPharmacology)(2009)158 638-651]。在患有各种癌症，包括胃癌、结肠癌、乳腺癌和肺癌的患者中发现了高水平的精氨酸酶[Suer等人(1999).精氨酸酶和鸟氨酸作为人非小细胞肺癌的标志物.癌生物化学和生物物理(Arginase and ornithine,as markers in humannon-small cell lung carcinoma.Cancer Biochem Biophys)17：125-31；Singh等人(2000年).人乳腺癌细胞系中的精氨酸酶活性：N(ω)-羟基-L-精氨酸选择性抑制细胞增殖并诱导MDA-MB-468细胞凋亡.癌症研究(N(omega)-hydroxy-L-arginine selectivelyinhibits cell proliferation and induces apoptosis in MDA-MB-468cells.CancerRes)60：3305-12]。
因此，本领域中需要精氨酸酶抑制剂。本发明解决了这种需要并且还提供了相关的优点。
发明内容
本发明涉及抑制精氨酸酶的化合物，以及包含该化合物的组合物(例如药物组合物)。这些化合物，包括它们的合成方法，以及组合物在后文详细描述。
本发明还涉及此类化合物和组合物在治疗和/或预防全部或部分通过精氨酸酶介导的多种疾病、病症和病状中的用途。这些疾病、病症和病况在本文的其他地方详细描述。除非另有说明，否则当本文中描述本发明化合物的用途时，应理解这些化合物可以是组合物(例如，药物组合物)的形式。
如后文所述，尽管本发明的化合物被认为通过抑制精氨酸发挥它们的活性，但是实施本发明不需要精确理解化合物的基本作用机制。
精氨酸酶是存在于哺乳动物中的两种同工型的酶：ARG-1在细胞质中发现并主要在肝脏中表达，而ARG-2在线粒体中发现并在肾脏、小肠、脑、单核细胞和巨噬细胞中表达。精氨酸酶催化氨基酸L-精氨酸向鸟氨酸和尿素的转化，鸟氨酸和尿素是下游代谢途径的重要前体，允许组织再生、细胞增殖和抗炎反应。L-精氨酸还可以被一氧化氮合酶(NOS)代谢，产生一氧化氮，这是一种对巨噬细胞的细胞毒性机制很重要的高反应性化合物。ARG-1被认为优先在浸润肿瘤的髓源性抑制细胞(MDSC)中表达，导致肿瘤微环境中精氨酸的消耗。这种消耗进一步导致TCRζ链(TCR的主要信号转导元件)的表达缺失，从而导致增殖受损和细胞因子生成减少。因此，本发明的某些实施方式提供了通过增加肿瘤微环境中精氨酸水平从而允许活化机体细胞毒性T细胞而治疗癌症的化合物和方法。[Timosenko，通过氨基酸降解酶调节癌症特异性免疫反应.免疫疗法(Modulation of cancer-specific immuneresponses by amino acid degrading enzymes.Immunotherapy)(2017)9(1)，83-97]。
在一特定方面，本发明提供具有式(I)的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中，
X是CH2、NH或O；
R1是选自下组的成员：H、-Xa-NH2、-C(O)-Xa-NH2和-Rc，其中
X a是未取代或被一个或两个Ra取代的C1-4亚烷基；
每个Ra独立地选自C1-6烷基和芳基(C1-4烷基)；其中，所述C1-6烷基未被取代或被羟基、甲氧基、氨基、巯基、-CO2H、-CONH2和-NHCONH2取代；和芳基选自下组：苯基、羟基苯基、甲氧基苯基和吲哚；和
Rc是具有选自O和NH的环顶点的四至六元饱和杂环；或为未被取代或被1-3个独立地选自卤素、羟基和氨基的取代基取代的C1-6烷基；或
R1是天然氨基酸；
每个R2独立地选自下组：H和C1-6烷基；或两个R2基团与各自连接的原子结合形成五至八元的单环或双环，该环未被取代或被1至4个独立选自下组的基团取代：卤素、羟基和甲基。
在一些实施方式中，本发明考虑用于治疗或预防受试者(例如人)的癌症的方法，其包括向所述受试者施用治疗有效量的至少一种本文所述的精氨酸酶抑制剂。在一些实施方式中，本发明包括通过向受试者施用有效减缓、停止或逆转精氨酸酶介导的免疫抑制的进展的量的至少一种本文所述的化合物来治疗或预防受试者的癌症的方法。在一些实施方式中，精氨酸酶介导的免疫抑制是由髓源性抑制细胞(MDSC)介导的。
可以使用本文所述的化合物和组合物治疗的癌症的实例包括但不限于：***癌、结肠直肠癌、胰腺癌、***、胃(stomach)癌、子宫内膜癌、脑癌、肝癌、膀胱癌、卵巢癌、睾丸癌、头癌、颈癌、皮肤癌(包括黑色素瘤和基底癌)、间皮内层(mesothelial lining)癌、白细胞癌(包括淋巴瘤和白血病)、食道癌、乳腺癌、肌肉癌、***癌、肺癌(包括小细胞肺癌和非小细胞肺癌)、肾上腺癌、甲状腺癌、肾癌、或骨癌；成胶质细胞瘤、间皮瘤、肾细胞癌、胃癌(gastric carcinoma)、肉瘤、绒毛膜癌、皮肤基底细胞癌、和睾丸***瘤。在本发明的一些实施方方式中，所述癌症是黑色素瘤、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、***癌、肺癌、白血病、脑瘤、淋巴瘤、肉瘤、卵巢癌、头颈癌、***或卡波济氏肉瘤。下文进一步讨论用本发明的化合物和组合物治疗的候选癌症。
本发明考虑了通过施用治疗有效量的精氨酸酶抑制剂来治疗接受骨髓移植或外周血干细胞移植的受试者的方法。
在某些实施方式中，本发明考虑用于治疗或预防受试者(例如，人)中的感染性病症(例如病毒感染)的方法，其包括向受试者施用治疗有效量的至少一种精氨酸酶抑制剂(例如，本发明的新型抑制剂)。在一些实施方式中，所述感染性病症是病毒感染(例如慢性病毒感染)、细菌感染、真菌感染或寄生虫感染。在某些实施方式中，所述病毒感染是人类免疫缺陷病毒或巨细胞病毒。
在其他实施方式中，本发明考虑了在受试者(例如人)中治疗或预防免疫相关疾病、病症或病状的方法，包括向受试者施用治疗有效量的至少一种本文所述的精氨酸酶抑制剂。下文描述了免疫相关疾病、病症和病况的实例。
可以全部或部分通过调节精氨酸活性来治疗或预防的其它疾病、病症和病况是本发明的精氨酸酶抑制剂化合物的候选适应症。
本发明进一步考虑了本文所述的精氨酸酶抑制剂与一种或多种另外的药剂的组合使用。一种或多种另外的药剂可以通过不同的作用机理起作用。在一些实施方式中，这样的药剂包括放射线(例如局部放射疗法或全身放射疗法)和/或非药理学性质的其他治疗方式。当使用组合疗法时，本文所述的化合物和一种或多种另外的药剂可以是单一组合物或多种组合物的形式，并且治疗方式可以同时、顺序或通过一些其他方案施用。举例来说，本发明考虑了一种治疗方案，其中放射阶段之后是化学治疗阶段。组合疗法可具有累加或协同作用。下文描述了组合疗法的其他益处。
在特定的实施方式中，本发明考虑了将本文所述的精氨酸酶抑制剂与免疫检查点抑制剂组合使用。导致抗原特异性T细胞应答的放大的免疫检查点的阻断已被证明是人类癌症治疗中的有前景的方法。免疫检查点(配体和受体)的实例，其中的一些在各种类型的肿瘤细胞中选择性地上调，是用于阻断以下的候选者，包括PD1(程序性细胞死亡蛋白1)、PDL1(PD1配体)、BTLA(B和T淋巴细胞衰减子)、CTLA4(细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4)、TIM3(T细胞膜蛋白3)、LAG3(淋巴细胞激活基因3)、TIGIT(具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体)、和杀伤剂抑制性受体。本文中其他地方详细讨论了免疫检查点抑制剂以及与其的组合疗法。
在其他实施方式中，本发明提供了用于治疗受试者癌症的方法，包括向受试者施用治疗有效量的至少一种精氨酸酶抑制剂和至少一种化学治疗剂，这样的治疗剂包括，但不限于，烷基化试剂(例如，氮芥类，如苯丁酸氮芥、环磷酰胺、异环磷酰胺(isofamide)、氮芥、美法仑、和尿嘧啶氮芥；氮丙啶，如塞替派；甲磺酸酯，例如白消安；核苷类似物(例如，吉西他滨)；亚硝基脲，如卡莫司汀、洛莫司汀和链脲佐菌素；拓扑异构酶1抑制剂(例如伊立替康)；铂络合物，例如顺铂、卡铂和奥利沙铂；生物还原烷化剂，例如丝裂霉素、丙卡巴肼、达卡巴嗪和六甲蜜胺(altretamine))；基于蒽环类的疗法(例如，阿霉素、柔红霉素、表柔比星和伊达比星)；DNA链断裂剂(例如博来霉素)；拓扑异构酶II抑制剂(例如安吖啶、更生霉素、柔红霉素、伊达比星、米托蒽醌、多柔比星、依托泊苷和替尼泊苷)；DNA小沟结合剂(例如，普卡霉素(plicamydin))；抗代谢物(例如，叶酸拮抗剂，例如甲氨蝶呤和三甲曲沙；嘧啶拮抗剂，例如氟尿嘧啶、氟脱氧尿苷、CB3717、阿扎胞苷、阿糖胞苷，和氟尿苷；嘌呤拮抗剂，如巯基嘌呤、6-硫鸟嘌呤、氟达拉滨、喷司他丁；天冬酰胺酶；和核糖核苷酸还原酶抑制剂，例如羟基脲)；微管蛋白相互作用剂(例如长春新碱、雌莫司汀、长春碱、多西他赛、埃坡霉素衍生物和紫杉醇)；激素剂(例如，***；结合***；乙炔***；己烯雌酚；氯烯雌酚(chlortrianisen)；己二烯雌酚(idenestrol)；孕激素，如己酸羟孕酮、甲羟孕酮，和甲地孕酮；以及雄激素，如睾酮、丙酸睾酮、氟***，和甲基睾酮)；肾上腺皮质类固醇(例如***，***，甲基强的松龙和***龙)；促黄体激素释放剂或***释放激素拮抗剂(例如醋酸亮丙瑞林和醋酸戈舍瑞林)；和抗激素抗原(例如他莫昔芬，抗雄激素药物例如氟他胺；以及抗肾上腺素药物例如米托坦和氨鲁米特)。本发明还考虑了精氨酸酶抑制剂与本领域已知的其他试剂(例如三氧化二砷)和未来开发的其他化学治疗剂的组合使用。
在涉及治疗癌症的方法的一些实施方式中，与至少一种化学治疗剂组合施用治疗有效量的本文所述的精氨酸酶抑制剂产生的癌症存活率大于单独施用任一种所观察到的癌症存活率。在涉及治疗癌症的方法的其他实施方式中，治疗有效量的本文所述的精氨酸酶抑制剂与至少一种化学治疗剂的组合施用导致肿瘤尺寸的减小或肿瘤生长的减缓大于通过单独给予任一种药剂观察到的肿瘤尺寸或肿瘤生长的减小。
在其他实施方式中，本发明考虑用于治疗或预防受试者癌症的方法，包括向受试者施用治疗有效量的至少一种本文所述的精氨酸酶抑制剂以及至少一种信号传导抑制剂(STI)。在
具体实施方式
中，所述至少一种STI选自下组：bcr/abl激酶抑制剂、表皮生长因子(EGF)受体抑制剂、her-2/neu受体抑制剂和法尼基转移酶抑制剂(FTIs)。其他候选STI剂在本文其他地方列出。
本发明还考虑增强受试者中肿瘤细胞排斥的方法，其包括与至少一种化学治疗剂和/或放射疗法联合施用精氨酸酶抑制剂，其中所导致的肿瘤细胞排斥大于通过单独施用精氨酸酶抑制剂、化学治疗剂或放射治疗所得到的肿瘤排斥。
在其他实施方式中，本发明提供了治疗受试者中癌症的方法，包括向受试者施用治疗有效量的至少一种精氨酸酶抑制剂和至少一种不是精氨酸酶抑制剂的免疫调节剂。在特定的实施方式中，所述至少一种免疫调节剂选自下组：CD4OL、B7、B7RP1、抗CD40、抗CD38、抗ICOS、4-IBB配体、树突细胞癌症疫苗、IL2、IL12、ELC/CCL19、SLC/CCL21、MCP-1、IL-4、IL-18、TNF、IL-15、MDC、IFN-a/-13、M-CSF、IL-3、GM-CSF、IL-13和抗IL-10、吲哚胺2,3-双加氧酶1(IDO1)抑制剂和腺苷2受体激动剂。其他候选的免疫调节剂在本文中其他地方列出。
本发明考虑包括用于治疗或预防受试者(例如人)中的感染性病症(例如病毒感染)的方法的实施方式，包括向受试者施用治疗有效量的至少一种本文所述的精氨酸酶抑制剂以及治疗有效量的抗感染剂。
在本发明的一些实施方式中，所述另外的治疗剂是细胞因子，包括例如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)或flt3配体。本发明还考虑用于治疗或预防病毒感染(如慢性病毒感染)，例如但不限于丙型肝炎病毒(HCV)、人***状瘤病毒(HPV)、巨细胞病毒(CMV)、爱泼斯坦巴尔病毒(EBV)、水痘带状疱疹病毒、柯萨奇病毒和人类免疫缺陷病毒(HIV)的方法。本文所述的化合物用于治疗(单独或作为组合疗法的组成部分)感染的用途在下文中进一步讨论。
在另外的实施方式中，通过联合施用疫苗和施用治疗有效量的本发明的精氨酸酶抑制剂来实现感染性疾病的治疗。在一些实施方式中，所述疫苗是抗病毒疫苗，包括例如抗HIV疫苗。在其他实施方式中，疫苗对结核病或疟疾有效。在其他实施方式中，所述疫苗是肿瘤疫苗(例如，对黑色素瘤有效的疫苗)；所述肿瘤疫苗可能包含基因修饰的肿瘤细胞或基因修饰的细胞系，包括已被转染以表达粒细胞-巨噬细胞刺激因子(GM-CSF)的基因修饰的肿瘤细胞或基因修饰的细胞系。在具体的实施方式中，所述疫苗包括一种或多种免疫原性肽和/或树突细胞。
在某些实施方式中，本发明考虑了与一种或多种抗微生物剂联合使用本文所述的化合物的方法。
在涉及通过施用精氨酸酶抑制剂和至少一种另外的治疗剂治疗感染的某些实施方式中，在施用精氨酸酶抑制剂和另外的治疗剂之后观察到的感染症状相比在单独施用任何一种后观察到的相同感染症状得到了改善。在一些实施方式中，所观察到的感染症状可以是病毒载量减少、CD4+T细胞计数的增加、机会性感染的减少、存活时间增加、慢性感染的根除或其组合。
附图简要说明
不适用
发明详述
在进一步描述本发明之前，应当理解本发明不限于本文所述的特定实施例，并且还应当理解本文所用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且并非旨在进行限制。
在提供值的范围时，应当理解，除非上下文另有明确规定，否则在该范围的上限和下限之间的各中间值(到下限单位的十分之一)以及该陈述范围内的任何其他规定的或中间的值包含在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地被包括在较小范围内，并且也包含在本发明内，受限于所述范围内的任何具体地排除的限制。在所述范围包括一个或二个限值的情况下，排除那些所包括的限值中的一个或二个的范围也包括在本发明中。除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与在本发明所属领域中的普通技术人员通常理解的相同的含义。
如本文所用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式。还应注意，可以起草权利要求以排除任何可选的元素。正因如此，该陈述旨在作为用于诸如“单独地”、“仅”等等的与权利要求要素的详述有关的的排除性术语的使用，或“否定的”限制的使用的前置基础。
本文讨论的出版物仅是在本申请的提交日期之前公开的。此外，提供的公开的日期可能与实际公开日期不同，可能需要单独确认。
通用
例如，本文提供了用于抑制精氨酸酶的化合物和组合物，以及包含它们的药物组合物。本文还提供了例如治疗或预防通过抑制精氨酸介导的疾病、病症或病况或其症状的方法。
定义
除非另有说明，否则下列术语旨在具有以下所述的含义。其他术语在整个说明书的其他地方被定义。
除非另有说明，否则术语”烷基”，本身或作为另一个取代基的一部分，是指具有指定碳原子数(即C1-8是指1至8个碳)的直链或支链烃基。烷基可包括任何数量的碳，例如，C1-2、C1-3、C1-4、C1-5、C1-6、C1-7、C1-8、C1-9、C1-10、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6、C3-4、C3-5、C3-6、C4-5、C4-6和C5-6。烷基的例子包括：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等等。
术语“亚烷基”是指具有指定数量的碳原子数的直链或支链饱和脂肪族基团，且连接至少两个其他基团，即二价烃基。与亚烷基连接的两个部分可与亚烷基的相同原子或不同原子连接。例如，直链亚烷基可以是二价基团-(CH2)n-，其中n是1、2、3、4、5或6。代表性的亚烷基包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基、亚丁基、异亚丁基、仲亚丁基、亚戊基和亚己基。亚烷基(在本发明中通常被称为X1或X2基团)可以是取代或未取代的。当包括X1或X2的基团任选地被取代时，应当理解，可选的取代可能是在该部分的亚烷基部位上。
如本文所用，与本文所描述的任何化学结构中的单键、双键或三键相交的波浪线“”表示单键、双键或三键与分子的其余部分的连接点。此外，延伸到环(例如，苯环)中心的键意指在任何可用的环顶点处的连接。本领域技术人员将理解，显示为连接至环上的多个取代基将占据环顶点，其提供稳定的化合物且另外是空间上相容的。对于二价组成部分，表示意味着包括任一方向(正向或反向)。例如，基团“-C(O)NH-”意指包括在任一方向上的连接：-C(O)NH-或-NHC(O)-，以及类似地，“-O-CH2CH2-”意在包括-O-CH2CH2-和-CH2CH2-O-。
除非另外说明，术语“卤代”或“卤素”它们本身或作为另一取代基的一部分，是指氟、氯、溴或碘原子。另外，诸如“卤代烷基”的术语意在包括单卤代烷基和多卤代烷基。例如，术语“C1-4卤代烷基”意在包括：三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、4-氯丁基、3-溴丙基，以及类似基团。
除非另有说明，术语”芳基”是指多不饱和的、通常为芳香性的烃基，其可以是单环或稠合在一起或共价连接的多环(最多三环)。芳基的非限制性例子包括：
苯基、萘基和联苯基。
在一些实施方式中，以上术语(例如，烷基和芳基)将任选地被取代。下面提供各种类型的基团的选择的取代基。
烷基(包括通常被称为亚烷基、烯基和炔基的那些基团)的可选择的取代基可以是数目为0至(2m’+1)的选自下组的各种基团：卤素、-OR’、-NR’R”、-SR’、-SiR’R”R”’、-OC(O)R’、-C(O)R’、-CO2R’、-CONR’R”、
-OC(O)NR’R”、-NR”C(O)R’、-NR’-C(O)NR”R”’、-NR”C(O)2R’、
-NH-C(NH2)＝NH、-NR’C(NH2)＝NH、-NH-C(NH2)＝NR’、-S(O)R’、-S(O)2R’、-S(O)2NR’R”、-NR’S(O)2R”、-CN(氰基)、-NO2、芳基、芳氧基、氧代(oxo)、环烷基和杂环烷基，其中，m’是在该基团中碳原子的总数。R’、R”和R”’各自独立地指氢、未取代的C1-8烷基、未取代的芳基、被1-3个卤素取代的芳基、C1-8烷氧基或C1-8硫代烷氧基、或未取代的芳基-C1-4烷基。当R’和R”与相同的氮原子连接时，它们可与氮原子结合形成3、4、5、6或7元环。例如，-NR’R”意指包括1-吡咯烷基和4-吗啉基。
同样地，芳基的可选取代基各种各样，通常选自：-卤素、-OR’、-OC(O)R’、-NR’R”、-SR’、-R’、-CN、-NO2、-CO2R’、-CONR’R”、-C(O)R’、-OC(O)NR’R”、-NR”C(O)R’、-NR”C(O)2R’、-NR’-C(O)NR”R”’、-NH-C(NH2)＝NH、-NR’C(NH2)＝NH、-NH-C(NH2)＝NR’、-S(O)R’、-S(O)2R’、-S(O)2NR’R”、-NR’S(O)2R”、-N3、全氟(C1-C4)烷氧基、和全氟(C1-C4)烷基，数量范围从零至芳环系统上开放化合价的总数；且R’、R”和R”’独立地选自：氢、C1-8烷基、C1-8卤代烷基、C3-6环烷基、C2-8烯基和C2-8炔基。其他合适的取代基包括通过1-6个碳原子的亚烷基链连接到环原子的上述各芳基取代基。
芳基环的相邻原子上的取代基中的二个可以任选地被式-T-C(O)-(CH2)q-U-取代基所替换，其中，T和U独立地为-NH-、-O-、-CH2-或单键，并且q是0至2的整数。或者，芳基或杂芳基环的相邻原子上的取代基中的二个可以任选地被式-A-(CRfRg)r-B-取代基所替换，其中，A和B独立地为-CH2-、-O-、-NH-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-S(O)2NR’-或单键，r是1至3的整数，以及Rf和Rg各自独立地为H或卤素。如此形成的新环的单键之一可以任选地被双键取代。或者，芳基或杂芳基环的相邻原子上的取代基中的二个可以任选地被式-(CH2)s-X-(CH2)t-取代基所替换，其中，s和t独立地为0至3的整数，以及X为-O-、-NR’-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、或-S(O)2NR’-。在NR’-和-S(O)2NR’-中的取代基R’选自氢或未取代的C1-6烷基。
如本文所用，术语“杂原子”意在包括氧(O)、氮(N)、硫(S)和硅(Si)。
术语“药学上可接受的盐”意指包括用相对无毒的酸或碱制备的活性化合物的盐，这取决于本文所述化合物上存在的特定取代基。当本发明化合物含有相对酸性的官能团时，碱加成盐可以通过使这些化合物的中性形式与足够量的所需碱无溶剂或在合适的惰性溶剂中接触而获得。衍生自药学上可接受的无机碱的盐的实例包括铝盐、铵盐、钙盐、铜盐、铁盐、亚铁盐、锂盐、镁盐、三价锰盐、二价锰盐、钾盐、钠盐、锌盐等。衍生自药学上可接受的有机碱的盐包括伯胺、仲胺和叔胺的盐，包括取代的胺、环胺、天然存在的胺等，例如精氨酸、甜菜碱、咖啡因、胆碱、N,N’-二苄基乙二胺、二乙胺、2-二乙基氨基乙醇、2-二甲基氨基乙醇、乙醇胺、乙二胺、N-乙基吗啉、N-乙基哌啶、葡糖胺、胺基葡萄糖、组氨酸、海巴明(hydrabamine)、异丙基胺、赖氨酸、甲基葡糖胺、吗啉、哌嗪、哌啶、聚胺树脂、普鲁卡因、嘌呤、可可碱、三乙胺、三甲胺、三丙基胺、氨丁三醇以及类似基团。当本发明化合物含有相对碱性的官能团时，可以通过使这些化合物的中性形式与足够量的所需酸无溶剂地或在合适的惰性溶剂中接触而获得酸加成盐，所述酸可以是无溶剂的或在合适的惰性溶剂中。药学上可接受的酸加成盐的实例包括衍生自无机酸(如盐酸、氢溴酸、硝酸、碳酸、一氢碳酸、磷酸、一氢磷酸、二氢磷酸、硫酸、一氢硫酸、氢碘酸或亚磷酸等)的那些、以及衍生自相对无毒的有机酸(如乙酸、丙酸、异丁酸、丙二酸、苯甲酸、琥珀酸、辛二酸、富马酸、扁桃酸、邻苯二甲酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、酒石酸、甲磺酸等)的盐。还包括氨基酸，例如精氨酸等的盐，以及有机酸，例如葡萄糖醛酸或半乳糖醛酸等的盐(参见，例如，Berge,S.M.等，“药用盐(Pharmaceutical Salts)”,药物科学杂志(Journal of Pharmaceutical Science),1977,66,1-19)。本发明的某些具体化合物同时含有碱性和酸性官能团，使得化合物可以转化为碱或酸加成盐。
化合物的中性形式可通过使盐与碱或酸接触并以常规方式分离母体化合物而再生。化合物的母体形式在某些物理性质上不同于其各种盐形式，例如在极性溶剂中的溶解性，但是出于本发明目的在其他方面盐等同于化合物的母体形式。除了盐形式外，本发明提供了以前药形式存在的化合物。本文所述化合物的前药是在生理条件下易于发生化学变化以提供本发明化合物的那些化合物。另外，前药可以在离体环境中通过化学或生物化学方法转化成本发明的化合物。例如，当将前药放置在具有合适的酶或化学试剂的透皮贴剂储库中时，前药会缓慢地转化成本发明的化合物。前药在本文其他地方更详细描述。
除了盐形式外，本发明提供了以前药形式存在的化合物。本文所述化合物的前药是在生理条件下易于发生化学变化以提供本发明化合物的那些化合物。另外，前药可以在离体环境中通过化学或生物化学方法转化成本发明的化合物。例如，当将前药放置在具有合适的酶或化学试剂的透皮贴剂储库中时，前药会缓慢地转化成本发明的化合物。
本发明的某些化合物可以非溶剂化形式以及溶剂化形式(包括水合形式)存在。通常，溶剂化形式相当于非溶剂化形式，并且意图包括在本发明的范围内。本发明的某些化合物可以以多晶或无定形形式存在。通常，所有物理形式对于本发明所设想的用途是等同的，并且意图在本发明的范围内。
本发明的某些化合物具有不对称碳原子(光学中心)或双键；外消旋体，非对映异构体，几何异构体，区域异构体和单个异构体(例如单独的对映异构体)均旨在包括在本发明的范围内。当显示了立体化学描述时，其意思是指其中存在一种异构体且基本上不含另一种异构体的化合物，“基本上不含”另一种异构体表示两种异构体的至少80/20比例，更优选90/10或95/5或更多。在一些实施方式中，其中一种异构体的含量至少为99％。
本发明的化合物还可以在构成这些化合物的一个或多个原子上含有非天然比例的原子同位素。同位素的非自然比例可以定义为从自然界中发现的量到100％由所讨论的原子构成的量。例如，所述化合物可以掺入放射性同位素，例如氚(3H)、碘-125(125I)或碳-14(14C)或非放射性同位素，如氘(2H)或碳-13(13C)。这种同位素变体可以为本申请中其它地方描述的那些提供额外的效用。例如，本发明化合物的同位素变体可以发现其他用途，包括但不限于作为诊断和/或成像试剂，或作为细胞毒性/放射性毒性治疗剂。另外，本发明化合物的同位素变体可以具有改变的药代动力学和药效学特征，其可以有助于提高治疗期间的安全性、耐受性或功效。本发明化合物的所有同位素变体，无论是否是放射性的，均旨在被包括在本发明的范围内。
术语“患者”或“受试者”可以互换使用，或者指代人或非人的动物(例如，哺乳动物)。
当用于，例如，受试者、细胞、组织、器官或生物液时，术语“施用”、“给药”等是指将例如精氨酸酶抑制剂，包含它的药物组合物或诊断试剂与受试者、细胞、组织、器官或生物液接触。在细胞的情况下，施用包括将试剂与细胞接触(例如体外或离体)，以及试剂与流体接触，其中流体与细胞接触。
术语“治疗”，“治疗的”，“疗法”等是指在疾病、病症或病况或其症状被诊断、观察到等之后开始的作用过程(例如施用精氨酸酶抑制剂或包含其的药物组合物)，以便暂时或永久地消除，减轻，压制，减轻或改善折磨受试者的疾病、病症或病状的至少一种根本原因，或者与折磨受试者的疾病、病症，病状相关的至少一个症状。因此，治疗包括抑制(例如阻止疾病、病症或病况或与其相关的临床症状的发展或进一步发展)活动性疾病。
本文所用术语“需要治疗的”是指由医师或其他护理人员作出的受试者需要或将从治疗中受益的判断，这种判断是基于医生或护理人员专业领域中的各种不同的因素作出的。
术语“预防”，“预防的”，“预防法”等是指以某种方式启动(例如在疾病、病症或病况，或其症状发作之前)的作用过程(诸如施用精氨酸酶抑制剂或包含其的药物组合物)，以暂时或永久地预防、压抑、抑制或减轻受试者发展疾病、病症或病况等的风险(如通过缺乏临床症状所确定的)或延迟其发作，通常在易于患有特定疾病、病症或病况的受试者的情况下。在某些情况下，术语还指减缓疾病、病症或病况的进展或抑制其发展成有害或其他不期望的状况。
本文所用术语“需要预防的”是指由医师或其他护理人员作出的受试者需要预防护理或将从预防护理中受益的判断，这种判断是基于医生或护理人员专业领域中的各种不同的因素而作出的。
短语“治疗有效量”是指将药剂单独或作为药物组合物的一部分并且以单次剂量或作为一系列剂量的一部分施用于受试者时，施用量能够对疾病、病症或病况的任何症状、方面或特征具有任何可检测的积极作用。通过测量相关的生理效应可以确定治疗有效量，并且可以根据受试者病况的诊断分析和给药方案等来调整治疗有效量。举例来说，在给药后的特定时间测量精氨酸酶抑制剂(或例如其代谢物)的血清水平可指示是否已使用治疗有效量。
短语“足以实现改变的量”意指在施用特定疗法之前(例如，基线水平)和之后测量的指标水平之间存在可检测的差异。指标包括任何客观参数(例如血清浓度)或主观参数(例如，受试者的幸福感)。
术语“小分子”是指具有小于约10kDa、小于约2kDa或小于约1kDa的分子量的化学化合物。小分子包括但不限于无机分子，有机分子，含有无机成分的有机分子，含有放射性原子的分子和合成分子。治疗上，与大分子相比，小分子可能对细胞更易渗透，更不易受降解影响，而且更不易引发免疫反应。
术语“配体”是指，例如，肽、多肽、膜相关或膜结合分子或其复合物，其可充当受体激动剂或拮抗剂的。配体包括天然和合成配体，例如细胞因子、细胞因子变体、类似物、突变蛋白，和衍生自抗体的结合成分，以及小分子。该术语还包括既不是激动剂也不是拮抗剂但可以结合受体而不显著影响其生物学性质例(如信号传导或粘附)的药剂。此外，该术语包括已通过例如化学或重组方法改变为膜结合配体可溶形式的膜结合配体。配体或受体可能完全是细胞内的，也就是说，它可能存在于细胞质、细胞核或一些其他细胞内区室中。配体和受体的复合物被称为“配体-受体复合物”。
术语“抑制剂”和“拮抗剂”，或“激活剂”和“激动剂”分别指抑制分子或活化分子，例如，用于活化例如配体、受体、辅因子、基因、细胞、组织或器官。抑制剂是减少、阻断、阻止、延迟活化、使失活、脱敏或下调例如基因、蛋白质、配体、受体或细胞的分子。激活剂是增加、活化、促进、增强激活、敏化或上调例如基因、蛋白质、配体、受体或细胞的分子。抑制剂也可以定义为减少、阻断或灭活组成型(constitutive)活性的分子。“激动剂”是与靶标相互作用以引起或促进靶标活化增加的分子。“拮抗剂”是与激动剂的一种或多种作用相反的分子。拮抗剂阻止、降低、抑制或中和激动剂的活性，并且拮抗剂还可以阻止、抑制或降低靶标例如靶标受体的组成型活性，即使在没有确定的激动剂的情况下。
术语“调节”，“调节法”等是指分子(例如激活剂或抑制剂)直接或间接增加或降低精氨酸酶的功能或活性的能力。调节剂可以单独作用，或者可以使用辅因子，例如蛋白质、金属离子或小分子。调节剂的实例包括小分子化合物和其他生物有机分子。许多小分子化合物文库(例如组合文库)可商购获得，并可作为鉴定调节剂的起点。本领域技术人员能够开发一种或多种试验(例如，生物化学或基于细胞的试验)，其中可筛选这些化合物文库以鉴定具有期望性能的一种或多种化合物；此后，熟练的药物化学家能够通过例如合成和评估其类似物和衍生物来优化这样的一种或多种化合物。合成和/或分子模型研究也可用于鉴定激活剂。
分子的“活性”可以描述或指代分子与配体或受体的结合；催化活性；刺激基因表达或细胞信号传导、分化或成熟的能力；抗原活性；其他分子的活性的调控等等。术语“增殖活性”包括促进正常细胞***，以及癌症、肿瘤、发育异常、细胞转化、转移和血管生成的活性；正常细胞***，以及癌症、肿瘤、发育异常、细胞转化、转移和血管生成所需要的活性；或与正常细胞***，以及癌症、肿瘤、发育异常、细胞转化、转移和血管生成特异性相关的活性。
如本文所用，“可比较的”，“可比较的活性”，“与…可比的活性”，“可比较的效果”，“与…可比的效果”等是可以定量和/或定性观察的相对术语。术语的含义通常取决于它们的使用环境。举例来说，出于定性的观点，均激活受体的两种药物可被视为具有相当的效果，但从定量观点看，如果按照在本领域接受的试验(例如，剂量-反应试验)中或在本领域接受的动物模型中确定的一个药物的活性仅能够达到另一个药物活性的20％，则两种药物视为缺乏可比较的效果。当比较一个结果与另一个结果(例如，一个结果与参考标准比较)时，“可比较的”经常(尽管不总是)意味着一个结果与参考标准偏离小于35％、小于30％、小于25％、小于20％、小于15％、小于10％、小于7％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％、或小于1％。在特定的实施方式中，如果一个结果与参考标准的偏差小于15％、小于10％或小于5％，那么其结果与参考标准是可比较的。作为例子而非限制，活性或效果可以指效力、稳定性、溶解度或免疫原性。
“基本上纯的”表示组分占组合物总含量的大于约50％，并且典型地大于总多肽含量的约60％。更典型地，“基本上纯的”是指组合物中全部组分的至少75％，至少85％，至少90％或更多是感兴趣的组分。在一些情况下，多肽将占组合物总含量的大于约90％或大于约95％。
当提及配体/受体，抗体/抗原或其他结合对时，术语“特异性结合”或“选择性结合”表示一种结合反应，该反应决定蛋白质在蛋白质和其他生物制剂的异质群体中的存在。因此，在指定的条件下，指定的配体与特定的受体结合并且不会显著地结合样品中存在的其他蛋白质。所考虑方法中的抗体或衍生自抗体的抗原结合位点的结合组合物与其抗原或其变体或突变蛋白结合，具有的亲和力至少两倍、至少十倍、至少20倍，或至少100倍大于与任何其他抗体或由它们衍生的结合组合物的亲和力。在具体实施方式中，通过例如Scatchard分析(Munsen等，1980Analyt.Biochem.107：220-239)确定，抗体将具有大于约109升/摩尔的亲和力。
术语“反应”，例如细胞、组织、器官或生物体的反应，包括生物化学或生理学行为的变化，例如生物区室内的浓度、密度、粘附或迁移，基因表达的速率、或分化状态的变化，其中，变化与活化、刺激或治疗相关，或者与内部机制如基因编程相关。在某些情况下，术语“活化”，“刺激”等是指由内部机制以及外部或环境因素调节的细胞活化；而术语“抑制”、“下调”等指的是相反的效果。
在本文中可互换使用的术语“多肽”、“肽”和“蛋白质”是指任何长度的氨基酸的聚合形式，其可以包括遗传编码和非遗传编码的氨基酸，化学或生物化学修饰的或衍生的氨基酸和具有经修饰的多肽骨架的多肽。该术语包括融合蛋白，其包括但不限于具有异源氨基酸序列的融合蛋白，具有或不具有N端甲硫氨酸残基的(融合蛋白)，具有异源和同源前导序列的融合蛋白；免疫标记的蛋白质等等。
如本文所用，术语“变体”和“同系物”可互换使用以分别指与参考氨基酸或核酸序列相似的氨基酸或DNA序列。该术语包括天然存在的变体和非天然存在的变体。天然存在的变体包括同系物(氨基酸或核苷酸序列在从一个物种至另一个各自不同的多肽和核酸)和等位变体(氨基酸或核苷酸序列在物种内从一个个体至另一个各自不同的多肽和核酸)。因此，变体和同系物包括天然存在的DNA序列和由此编码的蛋白质及它们的同种型，以及蛋白质或基因的剪接变体。该术语还涵盖与天然存在的DNA序列的一个或多个碱基不同的核酸序列，但由于遗传密码的简并性，该核酸序列仍然翻译成对应于天然存在的蛋白质的氨基酸序列。非天然存在的变体和同系物包括分别包含氨基酸或核苷酸序列改变的多肽和核酸，其中序列的改变(例如突变蛋白)为人工引入的；例如，变化是由人类干预(“手工”)在实验室中产生的。因此，非天然存在的变体和同系物也可以指通过一个或多个保守替换和/或标签和/或偶联物从而与天然存在的序列不同的那些。
如本文所用，术语“突变蛋白”广义上指突变的重组蛋白。这些蛋白质通常携带单个或多个氨基酸取代，并且通常衍生自已经受到定点或随机诱变的克隆基因，或来自完全合成的基因。
术语“DNA”、“核酸”、“核酸分子”、“多核苷酸”等在本文中可互换使用，指任何长度的核苷酸的聚合形式，或是脱氧核糖核苷酸或是核糖核苷酸，或其类似物。多核苷酸的非限制性实例包括线性和环状核酸、信使RNA(mRNA)、互补DNA(cDNA)、重组多核苷酸、载体、探针、引物等。
精氨酸酶及其抑制
如上所述，实施本发明不需要精确理解本发明化合物影响其活性的化合物的根本作用机理，但认为化合物(或其子集)可抑制精氨酸酶。尽管本发明的化合物在本文中通常被称为精氨酸酶抑制剂，应理解，术语“精氨酸酶抑制剂”涵盖了通过抑制精氨酸酶而单独起作用但还通过其他机制起作用的化合物。
具有理想特性的精氨酸酶抑制剂的鉴定
本发明部分地涉及鉴定至少一种具有治疗相关性的性质或特征的精氨酸酶抑制剂。候选抑制剂可以通过使用例如本领域公认的测定法或模型来鉴定，其实例在本文中描述。
鉴定后，可以通过使用提供关于抑制剂特性的数据的技术(例如，药代动力学参数，确定溶解度或稳定性的手段)进一步评估候选抑制剂。候选抑制剂与参考标准(其可能是现有抑制剂中“最佳同类”)的比较表明这些候选物的潜在可行性。
本发明化合物
本文提供了具有式(I)的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中，
X是CH2、NH或O；
R1是选自下组的成员：H、-Xa-NH2、-C(O)-Xa-NH2和-Rc，其中
Xa是未取代或被一个或两个Ra取代的C1-4亚烷基；
每个Ra独立地选自C1-6烷基和芳基(C1-4烷基)；其中，所述C1-6烷基未被取代或被羟基、甲氧基、氨基、巯基、-CO2H、-CONH2和-NHCONH2取代；和芳基选自下组：苯基、羟基苯基、甲氧基苯基和吲哚；和
Rc是具有选自O和NH的环顶点的四至六元饱和杂环；或为未被取代或被1-3个独立地选自卤素、羟基和氨基的取代基取代的C1-6烷基；或
R1是天然氨基酸；
每个R2独立地选自下组：H和C1-6烷基；或两个R2基团与各自连接的原子结合形成五至八元的单环或双环，该环未被取代或被1至4个独立选自下组的基团取代：卤素、羟基和甲基。
在式(I)的一些实施方式中，
X是CH2、NH或O；
R1是选自下组的成员：H、-Xa-NH2和-C(O)-Xa-NH2；其中，Xa是未取代或被一个或两个Ra取代的C1-4亚烷基；
每个Ra独立地选自C1-6烷基和芳基(C1-4烷基)；其中，所述C1-6烷基未被取代或被羟基、甲氧基、氨基、巯基、-CO2H、-CONH2和-NHCONH2取代；和芳基选自下组：苯基、羟基苯基、甲氧基苯基和吲哚；或
R1是天然氨基酸；和
每个R2独立地选自下组：H和C1-6烷基；或两个R2基团与各自连接的原子结合形成五元或六元环。
在一组选定的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
在另一组选定的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
在另一组选定的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
在另一组选定的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
在又一其他选定的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
其中m为1、2或3。
在一些选择的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
其中R1是天然存在的氨基酸。
在又一其他选定的实施方式中，提供具有下式的式(I)化合物：
在一些选定的实施方式中，式(I)的化合物具有下式：
在一些选择的实施方式中，提供表1的任一种化合物。
在一些选定的实施方式中，提供了式(I)化合物的氘代形式。氘可以独立地取代在任何氢可能存在位置上的氢。
合成方法
通常，本文提供的化合物可以通过如下实施例中描述的常规方法制备。前药和药物递送和/或半衰期延长的其他方式
在本发明的一些方面，本文所述的化合物以前药形式施用。
为了实现治疗活性的延长，药物分子可被设计为利用载体进行递送。此类载体或以非共价方式使用，药物部分物理化学地配制成溶剂-载体混合物，或通过载体试剂与药物部分官能团之一的永久共价连接(通常参见WO 20150202317)。
几种非共价方法受到青睐。举例来说，但不限于，在某些实施方式中，采用包含非共价药物包封于聚合物载体的储库制剂。在这样的制剂中，将药物分子与载体材料结合并加工，使得药物分子分布在大体积载体中。实例包括微粒聚合物-药物聚集体(例如，
在具体实施方式中，包括小分子和大分子的药物分子通过永久共价键与载体偶联。水性流体中表现出低溶解度的某些小分子治疗剂可以通过与亲水性聚合物偶联而增溶，其实例在本文其他地方描述。关于大分子蛋白质，半衰期延长可以通过例如与棕榈酰基部分的永久共价修饰，以及通过与本身具有延长的半衰期的另一种蛋白质(例如，)的永久共价修饰来实现。通常，当载体与药物共价结合时，药物分子显示出降低的生物活性。
在某些情况下，通过采用前药方法将药物与聚合物载体化学偶联可以成功地解决与包含非共价聚合物混合物的药物分子或永久共价连接相关的限制。在这种情况下，无活性或活性低于药物部分本身的治疗剂将可预测地转化为活性分子实体。如果需要缓慢或控制地释放药物，则与已释放的药物相比，前药的降低的生物活性是有利的。在这种情况下，药物的释放随时间发生，从而减少了重复和频繁的药物施用的必要性。当药物部分本身在胃肠道中未被吸收或没有达到最佳吸收时，前药方法也可能是有利的；在这些情况下，前药促进药物部分的吸收，然后在稍后的某个时间(例如，通过首过代谢)裂解。生物活性药物分子通常通过载体部分与药物分子的羟基、氨基或羧基之间形成的临时键连接到聚合物载体部分。
上述方法与若干限制有关。前药活化可以通过载体和药物分子之间的临时键的酶促或非酶促裂解，或两者的顺序组合(例如，酶促步骤，然后是非酶促修饰)发生。在无酶的体外环境(例如，水性缓冲溶液)中，诸如酯或酰胺的临时键可能经历水解，但是相应的水解速率可能使得其在治疗上有用的范围之外。相反，在体内环境中，通常存在酯酶或酰胺酶，并且酯酶和酰胺酶可以引起水解动力学的从两倍到几个数量级的显著催化加速(参见，例如，Greenwald等人，(1999)药物化学杂志(J Med Chem)42(18)：3857-67)。
如本文所述，前药可以分类为i)生物前体和ii)载体连接的前药。生物前体不含有载体基团，并且通过官能团的代谢产生而被激活。相反，在载体连接的前药中，活性物质通过生物活性实体的官能团处的临时连接与载体部分复合。优选的官能团是羟基或氨基。连接化学和水解条件均取决于所用官能团的类型。载体可以是生物学惰性的(例如PEG)或可以具有靶向性能(例如抗体)。载体连接的前药的载体部分的裂解产生感兴趣的生物活性实体，并且生物活性实体的去保护的官能团的性质通常有助于其生物活性。
专利和科学文献描述了许多大分子前药，其中临时连接是不稳定的酯键。在这些情况下，生物活性实体的官能团是羟基或羧酸(参见例如Cheng等人(2003)生物共轭物化学(BIOCONJUGATE CHEMISTRY)14：1007-17)。此外，对生物大分子和某些小分子药物通常有利的是将载体与生物活性实体的一个或多个氨基(例如蛋白质的N-末端或赖氨酸氨基)连接。在制备前药期间，氨基可以更化学选择性地被处理，因为与羟基或酚基相比它们具有更高的亲核性。这对于含有多种不同反应官能的蛋白质和肽尤其相关，其中非选择性结合反应导致需要广泛的表征或纯化不期望的产物混合物，因此降低了反应产率和活性部分的治疗效率。
通常，酰胺键相比酯键对水解更稳定，并且酰胺键的裂解速率对于载体连接的前药中的治疗效用而言可能太慢。因此，添加结构化学组成部分以实现对前药酰胺键的可裂解性的控制可能是有利的。由既非载体实体又非药物提供的这些另外的裂解控制化学组成部分通常称为“接头”。前药接头可以对临时键的水解速率具有主要影响，并且连接基团的化学性质的变化通常导致特定的性质。通过用于靶向释放的特定酶对含胺生物活性部分的前药活化需要该连接基团的结构显示为被相应的内源酶识别为底物的结构基序。在这些情况下，临时键的裂解发生在由酶催化的一步法中。例如，阿糖胞苷的酶促释放受蛋白酶纤溶酶的影响，其在各种肿瘤块中的浓度相对较高。
患者间差异性是主导性酶促裂解的主要缺点。受试者之间的酶水平可能显著不同，导致酶促裂解引起前药活化的生物学差异。酶水平还可能根据施用部位而变化(例如，对于皮下注射，身体的某些区域产生相比其他区域更可预测的治疗效果)。此外，很难建立酶依赖性载体连接的前药的药代动力学特性的体内-体外相关性。
使用与药物部分中的氨基临时连接的其他载体前药以级联机制为基础。通过由掩蔽基团和活化基团的结构组合组成的接头化合物实现级联裂解。掩蔽基团通过第一临时连接如酯或氨基甲酸酯与活化基团连接。活化基团通过第二临时连接(例如氨基甲酸酯)与药物分子的氨基连接。第二临时连接对水解的敏感性或稳定性取决于掩蔽基团的存在或不存在。在掩蔽基团的存在下，第二临时连接是高度稳定的并且不可能以治疗上有用的动力学释放药物分子，而在没有掩蔽基团的情况下，这种连接变得高度不稳定，导致药物部分的快速裂解和释放。
第一临时连接的裂解是级联机制中的限速步骤。第一步可以诱导活化基团的分子重排(例如，如Greenwald等人所述的1,6-消除(1999)药物化学杂志(J Med Chem)
42：3657-67)，并且重排使得第二临时连接更加不稳定，从而诱导其裂解。理想地，第一临时连接的裂解速率与给定治疗方案中药物分子的所需释放速率相同。另外，理想的是，第二临时连接的裂解在第一临时键裂解诱导其不稳定性之后基本上是瞬时的。
另一个实施方式包括基于三甲基锁内酯化的含聚氨基的前药(参见，例如，Greenwald等(2000)药物化学杂志(J Med Chem)43(3)：457-87)。在该前药体系中，取代的邻羟基苯基-二甲基丙酸通过酯、碳酸酯或氨基甲酸酯基团作为第一临时连接与PEG连接，并通过酰胺键作为第二临时连接与药物分子的氨基基团连接。药物释放中的速率确定步骤是第一连接的酶促裂解，这之后通过内酯化快速酰胺裂解，释放芳香内酯副产物。Greenwald等人所述的前药系统的主要缺点是在临时连接裂解后诸如醌甲基化物或芳香内酯的高反应性和潜在毒性的芳香小分子副产物的释放。潜在毒性实体与药物以1：1的化学计量比释放，并且可以呈现高体内浓度。
在包含基于1,6-消除的芳香活化基团的级联前药的某些实施方式中，掩蔽基团在结构上与载体分开。这可以通过在聚合物载体和活化基团之间采用稳定键来实现，其中稳定键不参与级联裂解机理。如果载体不用作掩蔽基团并且活化基团通过稳定键连接到载体，则避免了释放潜在毒性副产物(例如活化基团)。聚合物和活化基团的稳定连接也抑制了具有不确定的药理学的药物-连接基团中间体的释放。
前述段落中描述的方法的第一个实例包括基于扁桃酸活化基团的聚合物前药系统(参见，例如，Shabat等人，(2004)欧洲化学杂志(Chem Eur J)10：2626-34)。在该方法中，掩蔽基团通过氨基甲酸酯键与活化基团连接。活化基团通过酰胺键永久地偶联至聚丙烯酰胺聚合物。在通过催化抗体酶促活化掩蔽基团后，通过环化裂解掩蔽基团并释放药物；药物释放后，活化基团仍与聚丙烯酰胺聚合物连接。类似的前药系统基于扁桃酸活化基团和酶促可裂解的酯连接的掩蔽基团(参见，例如，Lee等人，(2004)应用化学(Angew Chem)116：1707-10)。
当使用上述连接基团时，1,6-消除步骤仍产生高反应性芳香中间体。即使芳香部分保持永久地连接到聚合物载体上，也可能产生具有潜在毒性副产物或免疫原性作用的副反应。因此，有利的是使用脂肪族前药接头产生用于形成含胺活性试剂的聚合物前药的接头技术，所述脂肪族前药接头不是酶依赖性的并且在裂解期间不产生反应性芳香中间体。一个这样的实例使用PEG5000-马来酸酐用于组织型纤溶酶原激活剂和尿激酶中氨基的可逆修饰(参见，例如(1987)Garman等，FEBS快报(FEBS Lett)223(2)：361-65)。pH 7.4缓冲液中孵化并通过裂解马来酰胺酸连接自PEG-uPA复合物的功能酶再生遵循一级动力学且半衰期为约6小时。马来酰胺酸连接的缺点是在较低pH值下复合物缺乏稳定性。
另一种方法包括基于N,N-双-(2-羟乙基)甘氨酸酰胺(N-二甘氨酸)接头的PEG级联前药系统(参见例如(2004)药物化学杂志(J Med Chem)47：726-34)。在该系统中，两个PEG载体分子通过临时键连接到与药物分子的氨基偶联的N-二甘氨酸分子。前药活化的第一步涉及酶促裂解连接两个PEG载体分子与N-二甘氨酸活化基团的羟基的第一临时连接。PEG和N-二甘氨酸之间的不同连接导致不同的前药活化的动力学。前药活化的第二步涉及裂解连接N-二甘氨酸活化基团与药物分子的氨基的第二临时连接。该系统的缺点是该第二临时N-二甘氨酸酰胺连接的水解速率缓慢，导致N-二甘氨酸修饰的前药中间体的释放可能显示出与天然母体药物分子相比不同的药代动力学、免疫原性、毒性和药效学特性的。
在具体实施方式中，二肽用于靶向或靶向转运的前药开发，因为它们是酶或生物转运系统的底物。用于二肽前药形成的非酶促途径，即，进行分子内环化以形成相应的二酮哌嗪(DKP)并释放活性药物的能力，尚未明确。
在一些实施方式中，二肽通过酯键与药物部分连接，如针对药物对乙酰氨基酚(paracetamol)的二肽酯所述的(Gomes等人，(2005)生物有机和医药化学快报(Bio&
Med Chem Lett))。在这种情况下，环化反应由肽的N-末端胺在酯的碳原子上的亲核攻击以形成四面体中间体组成，这之后质子从胺转移到离去基团氧阴离子，同时形成肽键，得到环状DKP产物和游离药物。该方法适用于体外含羟基的药物，但已发现其与体内酯键的酶促水解竞争，因为相应的二肽酯释放的对乙酰氨基酚的速率比缓冲液中快得多(Gomes等人，(分子(Molecules)12(2007)2484-2506)。基于二肽的前药对肽酶的易感性可以通过在二肽基序中掺入至少一种非天然氨基酸来解决。然而，能够裂解酯键的内源酶不限于肽酶，并且这种前药裂解的酶依赖性仍然导致不可预测的体内性能。
在一些实施方式中，酶依赖性被有意地改造成DKP前药，例如其中二肽酯前药在二肽的氨基末端甲酰化，并且酶促去甲酰化用于引发二酮哌嗪的形成和随后的酯-二肽键的裂解，随后药物分子的释放(参见，例如，USP 7,163,923)。通过进一步的实例，八肽通过酯键与长春花碱的4-羟基连接，并在特异性酶促除去除N-末端六肽后通过DKP的形成进行酯键裂解(参见Brady等人，(2002)药物化学杂志45：4706-15)。
DKP形成反应的范围也扩展到酰胺前药。举例来说，USP 5,952,294描述了使用二酮哌嗪形成用于阿糖胞苷的二肽基酰胺前药的前药活化。在这种情况下，在二肽的羰基和阿糖胞苷的芳香氨基之间形成了临时连接。然而，对于这样的复合物不太可能实现缓释效果，因为不存在载体或其他半衰期延长的部分或官能团。
还描述了包含生物活性肽如GLP-1的二肽前药，其能够通过二酮哌嗪形成的二肽延长释放肽(参见例如WO2009/099763)。生物活性肽部分可在其氨基酸侧链残基之一上包含另外的PEG链，以实现生物活性肽的延长的循环。然而，这种方法具有几个显著的缺点。首先，PEG链不得不与肽连接而不损害其生物活性，这对于许多基于肽的生物活性剂而言可能难以实现。其次，由于聚乙二醇化(pegylated)的肽本身具有生物活性，因此二肽前体对肽的生物活性具有影响，并可能对其受体结合特性产生负面影响。
可与本发明化合物一起使用的具体示例性技术包括由ProLynx(旧金山，CA)和Ascendis Pharma(帕洛阿尔托，CA)开发的那些技术。ProLynx技术平台利用多组经预编程以在不同速率下裂解的新型接头，从而允许从循环半固体大分子复合物中可控的、可预测并持续释放小分子和肽。该技术允许维持治疗剂所需的稳态血清水平数周至数月。
Ascendis技术平台结合了前药和持续释放技术的优势以增强小分子和肽的性能。在循环中，专有前药以由生理pH和温度条件控制的预定速率释放未修饰的活性母体治疗剂。因为治疗剂以其未修饰的形式释放，所以其保留了其原始的作用机制。
修饰以增强抑制剂特征
改善本文公开的治疗模式的更多物理特性中的一种和/或其施用方式通常是有益的并且有时是必要的。物理特性的改进包括例如提高水溶性，生物利用度，血清半衰期和/或治疗半衰期的方法；和/或调节生物活性。
本领域已知的修饰包括聚乙二醇化、Fc-融合和白蛋白融合。尽管通常与大分子试剂(如多肽)有关，但最近已用特定的小分子评估了这种修饰。举例来说，Chiang，M等人(美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.),2014,136(9):3370-73)描述了与免疫球蛋白Fc结构域偶联的腺苷2a受体的小分子激动剂。小分子Fc复合物保留了有效的Fc受体和腺苷2a受体相互作用，并且显示出与未复合的小分子相比优异的性能。还已经描述了PEG分子至小分子治疗剂的共价连接(Li,W.等人,聚合物科学进展(Progress in Polymer Science),2013 38:421-44)。
其他已知修饰包括氘化以改善药代动力学、药效学和毒性特征。由于氘的原子质量较大，碳-氘键的断裂相比碳-氢键需要更多的能量。因为这些更强的键更难以被破坏，所以与非氘化形式相比，药物代谢速率更慢，这允许更低频率剂量并且可能进一步降低毒性。(查尔斯·施密特(Charles Schmidt),自然-生物技术(Nature Biotechnology),2017,35(6):493-494；哈里森.S(Harbeson,S)和通.R(Tung,R),医药化学新闻(Medchem News),2014(2):8-22)。
治疗和预防用途
本发明考虑了本文所述的精氨酸酶抑制剂在治疗或预防广泛范围的疾病、病症和/或病况和/或其症状中的用途。尽管在下文中详细描述了特定用途，但应该理解，本发明不限于此。此外，尽管在下文中列出了特定疾病、病症和病况的一般类别，但是一些疾病、病症和病况可能是多于一个类别的成员，而另一些可能不是任何所公开类别的成员。
在一些实施方式中，本文所述的疾病、病症和/或病状至少部分地由精氨酸酶介导。
在一些实施方式中，以有效减慢、停止或逆转精氨酸酶介导的免疫抑制活性的量施用本文所述的精氨酸酶抑制剂。
肿瘤学相关病症。根据本发明，精氨酸酶抑制剂可用于治疗或预防增殖性病症或病症，包括癌症，例如子宫癌、子***、乳腺癌、***癌、睾丸癌、胃肠道癌(例如食管癌、口咽癌、胃癌、小肠癌或大肠癌、结肠癌或直肠癌)、肾癌、肾细胞癌、膀胱癌、骨癌、骨髓癌、皮肤癌、头或颈癌、肝癌、胆囊癌、心脏癌、肺癌、胰腺癌、唾液腺癌、肾上腺癌、甲状腺癌、脑癌(例如神经胶质瘤)、神经节癌、中枢神经系统(CNS)的癌症和外周神经系统(PNS)的癌症以及造血系统的癌症和免疫系统(例如脾或胸腺)的癌。本发明还提供了治疗或预防包括，例如，免疫原性肿瘤、非免疫原性肿瘤、休眠性肿瘤、病毒诱导的癌症(例如上皮细胞癌、内皮细胞癌、鳞状细胞癌和***瘤病毒)、腺癌、淋巴瘤、癌、黑素瘤、白血病、骨髓瘤、肉瘤、畸胎癌、化学诱导的癌症、转移(metastasis)和血管生成的其他癌症相关疾病、病症或病况的方法。本发明考虑抑制精氨酸酶以逆转使T细胞饥饿并阻止其活化和增殖的精氨酸的消耗(Rodriguez等(2004)，成熟的髓样细胞在肿瘤微环境中产生精氨酸酶I抑制了T细胞受体的表达和抗原特异的T细胞反应，癌症研究(Arginase I production in the tumormicroenvironment by mature myeloid cells inhibits T-cell receptor expressionand antigen-specific T-cell responses.Cancer Res.)64(16)，5839-5849)。在具体的实施方式中，肿瘤或癌症是结肠癌、卵巢癌、乳腺癌、黑素瘤、肺癌、成胶质细胞瘤或白血病。术语“与癌症相关的疾病、病症和病况”的使用是要广义地指与癌症直接或间接相关的病症，并且包括例如血管生成和如发育不良的癌前状况。
在某些实施方式中，癌症可能是转移性的或处于转移风险中，或者可能发生在弥散组织中，包括血液癌或骨髓癌(例如白血病)。在一些进一步的实施方式中，本发明的化合物可以用于克服T细胞耐受性。
在一些实施方式中，本发明提供了用精氨酸酶抑制剂和至少一种另外的治疗剂或诊断剂(其实例在本文其他地方阐述)治疗增殖性病症、癌症、肿瘤或癌症前期病症的方法。
免疫或炎症性相关的病症。如本文所用，诸如“免疫疾病”，“免疫病况”，
“免疫病症”，“炎症性疾病”，“炎症性病况”，“炎性病症”等术语意在广义地涵盖任何免疫相关疾病(例如自身免疫疾病)或具有炎症成分的疾病，所述疾病可以通过本文所述的精氨酸酶抑制剂治疗，从而获得一些治疗益处。这种病况经常与其他疾病、病症和病况密不可分。举例来说，“免疫病况”可指增殖性病况，例如癌症、肿瘤和血管生成；包括抵抗免疫系统的根除的感染(急性和慢性)、肿瘤和癌症。
本发明的精氨酸酶抑制剂可用于增加或增强免疫应答；改善免疫接种，包括提高疫苗疗效；以及增加炎症。可以使用本文公开的化合物治疗与免疫缺陷疾病，免疫抑制医学治疗，急性和/或慢性感染以及衰老有关的免疫缺陷。精氨酸酶抑制剂也可以用于刺激患有医源性诱导的免疫抑制的患者的免疫系统，包括那些接受过骨髓移植、化疗或放疗的患者。
在本公开的具体实施方式中，将精氨酸酶抑制剂用于通过提供佐剂活性增加或增强对抗原的免疫应答。在具体实施方式中，将至少一种抗原或疫苗与本发明的至少一种精氨酸酶抑制剂组合施用给受试者以延长对抗原或疫苗的免疫应答。还提供了治疗组合物，其包含至少一种抗原性试剂或疫苗组分和至少一种本发明的精氨酸酶抑制剂组合，所述抗原性试剂或疫苗组分包括但不限于病毒、细菌和真菌或其部分、蛋白质、肽、肿瘤特异性抗原和核酸疫苗。
可用本发明的化合物和组合物治疗或预防的免疫和炎症相关的疾病、病症和病况的非限制性名单包括：关节炎(如类风湿性关节炎)、肾衰竭、狼疮、哮喘、银屑病、结肠炎、胰腺炎、过敏、纤维化，手术并发症(如炎性细胞因子阻止愈合的地方)、贫血、和纤维肌痛。可能与慢性炎症有关的其他疾病和病症包括：阿尔茨海默氏病、充血性心力衰竭、中风、主动脉瓣狭窄、动脉硬化、骨质疏松症、帕金森氏病、感染、炎症性肠病(例如克罗恩氏病和溃疡性结肠炎)、过敏性接触性皮炎和其他湿疹、系统性硬化症、移植和多发性硬化症。
在其他免疫相关病症中，可以预期到抑制精氨酸酶功能也可在免疫耐受和预防子宫内胎儿排斥中起作用。
在一些实施方式中，本文所述的精氨酸酶抑制剂可与免疫抑制剂联合以减少免疫效应细胞的数量。
下文更详细地描述了精氨酸酶抑制剂可能特别有效的上述疾病、病症和病况中的一些(因例如当前疗法的局限性)。
通常以关节的膜内层(滑膜)中的慢性炎症为特征的类风湿性关节炎(RA)影响了约1％的美国人群(-2.1百万人)。对包括TNF-a和IL-1在内的细胞因子在炎症过程中的作用的进一步理解使得开发和引入一类新的缓解疾病的抗风湿药物(DMARD)成为可能。药剂(其中的一些与用于RA的治疗方式重叠)包括ENBREL(依那西普(etanercept))，REMICADE(英夫利昔(infliximab))，HUMIRA(阿达木单抗(adalimumab))和KINERET(阿那白滞素(anakinra))。尽管这些药剂中的一些缓解症状、抑制结构损伤的进展，并在特定患者群体中改善身体机能，但仍然需要具有改善的效力、互补作用机制和更少/更小严重副作用的替代的药剂。
银屑病，一组常见的免疫介导的慢性皮肤病，在美国影响超过450万人，其中150万人被认为患有中度至重度形式的疾病。此外，超过10％的银屑病患者会发展成银屑病关节炎，这会损伤关节周围的骨骼和***。对银屑病基本生理学的更好理解导致引入了例如靶向T淋巴细胞和对该疾病的炎性性质负责的细胞因子的活性的药剂。这些药剂包括TNF-α抑制剂(也用于治疗类风湿性关节炎(RA))，包括ENBREL(依那西普)、REMICADE(英夫利昔)和HUMIRA(阿达木单抗)；和T细胞抑制剂，诸如AMEVIVE(阿法赛特(alefacept))和RAPTIVA(依法珠单抗(efalizumab))。尽管这些药剂中的几种在某些患者群体中在某种程度上有效，但没有一种显示出有效治疗了所有患者。
微生物相关病症.本发明考虑了本文所述的精氨酸酶抑制剂在治疗和/或预防用精氨酸酶抑制剂治疗可能有益的任何病毒、细菌、真菌、寄生虫或其他感染性疾病、病症或病状中的用途。
考虑了的病毒性疾病、病症和病状的示例包括但不限于乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、人***状瘤病毒(HPV)、HIV、AIDS(包括其临床表现，例如恶病质、痴呆、和腹泻)、单纯性疱疹病毒(HSV)、爱泼斯坦巴尔病毒(EBV)、水痘带状疱疹病毒、柯萨奇病毒和巨细胞病毒(CMV)。
这类疾病和病症的其他实例包括：葡萄球菌和链球菌感染(例如分别为金黄色葡萄球菌和血链球菌)、利什曼原虫、弓形虫、滴虫、贾第虫、白色念珠菌、炭疽杆菌和铜绿假单胞菌。在一些实施方式中，疾病和病症包括分支杆菌感染(例如麻风分枝杆菌或结核分支杆菌)或者由单核细胞增多性李斯特氏菌或弓形虫造成的感染。本发明的化合物可用于治疗败血症、降低或抑制细菌生长，和降低或抑制炎性细胞因子。
其他实施方式考虑了治疗寄生虫感染，包括但不限杜氏利什曼虫、热带利什曼原虫、大型利什曼原虫、埃塞俄比亚利什曼原虫、墨西哥利什曼原虫、恶性疟原虫、间日疟原虫、卵形疟原虫、或三日疟原虫(Plasmodium malariae)。通常，预防性地施用抗寄生虫疗法(例如，在受试者前往寄生虫感染频率高的区域之前)。
其他病症.本发明的实施方式涵盖向受试者施用本文所述的精氨酸酶抑制剂，用于治疗或预防可受益于至少一些水平的精氨酸抑制任何其他病症。这些疾病、病症和病况包括例如心血管病(例如心脏缺血)，胃肠病(例如克罗恩病)，代谢病(例如糖尿病)，肝病(例如肝纤维化，NASH和NAFLD)，肺病(例如，COPD和哮喘)，眼科病(例如糖尿病性视网膜病)和肾病(例如肾衰竭)。
药物组合物
本发明的精氨酸抑酶制剂可以是适合施用于受试者的组合物的形式。通常，这样的组合物是包含一种或多种精氨酸酶抑制剂和一种或多种药学上可接受的或生理学上可接受的稀释剂、载体或赋形剂的“药物组合物”。在某些实施方式中，精氨酸酶抑制剂以治疗上可接受的量存在。药物组合物可以用于本发明的方法中；因此，例如，所述药物组合物可被离体或体内施用至受试者以实行本文所述的治疗和预防方法和用途。
可以将本发明的药物组合物配制成与预期的方法或施用途径相容；示例性的施用途径在本文中阐述。此外，药物组合物可以与本文所述的其他治疗活性剂或化合物联合使用，来治疗或预防本发明所考虑的疾病、病症和病况。
含有活性成分(例如精氨酸酶功能抑制剂)的药物组合物可以是适合于口服使用的形式，例如片剂、胶囊、糖锭剂(troches)、锭剂(lozenges)、水性或油性混悬剂、可分散粉末或颗粒剂、乳剂、硬或软胶囊、或糖浆、溶液、微珠或酏剂。用于口服使用的药物组合物可以根据本领域已知用于制备药物组合物的任何方法来制备，并且这样的组合物可以包含一种或多种试剂，例如甜味剂，调味剂，着色剂和防腐剂以提供药学优雅和可口的制剂。片剂，胶囊剂等含有与适用于制造片剂的无毒的药学上可接受的赋形剂混合的活性成分。这些赋形剂可以是例如稀释剂，如碳酸钙，碳酸钠，乳糖，磷酸钙或磷酸钠；制粒剂和崩解剂，例如玉米淀粉或海藻酸；粘合剂，例如淀粉，明胶或***胶，和润滑剂，例如硬脂酸镁，硬脂酸或滑石粉。
适用于口服给药的片剂、胶囊剂等可以未包衣或通过已知技术包衣以延迟在胃肠道中的崩解和吸收并由此提供持续作用。例如，可以使用延时材料，例如甘油单硬脂酸酯或甘油二硬脂酸酯。它们也可以用本领域已知的技术包衣以形成用于控释的渗透治疗片剂。其他试剂包括生物可降解或生物相容性颗粒或聚合物质，如聚酯、聚胺酸、水凝胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚酐、聚乙醇酸、乙烯-乙酸乙烯酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、硫酸鱼精蛋白或丙交酯/乙交酯共聚物、聚交酯/乙交酯共聚物或乙烯乙烯醋酸乙烯酯共聚物以控制施用的组合物的递送。例如，可以将口服剂分别包埋在通过凝聚技术或通过界面聚合制备的微胶囊(分别使用羟基甲基纤维素或明胶微胶囊或聚(甲基丙烯酸甲酯)微胶囊或胶体药物递送系统)中。胶体分散系统包括大分子复合物、纳米胶囊、微球、微珠和基于脂质的系统，包括水包油乳液、胶束、混合胶束和脂质体。制备上述制剂的方法对于本领域技术人员将是显而易见的。
用于口服使用的制剂也可以为硬明胶胶囊，其中活性成分与惰性固体稀释剂例如碳酸钙、磷酸钙、高岭土或微晶纤维素混合，或者为软明胶胶囊，其中活性成分与水或油介质，例如花生油、液体石蜡或橄榄油混合。
水性悬浮液含有与适于制造其的赋形剂混合的活性材料。这样的赋形剂可以是悬浮剂，例如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、黄蓍胶和***树胶；分散剂或湿润剂，例如天然存在的磷脂(例如卵磷脂)或烯氧化物与脂肪酸的缩合产物(例如聚氧乙烯硬脂酸酯)，或环氧乙烷与长链脂肪醇(例如十七亚乙基氧基鲸蜡醇)或环氧乙烷与衍生自脂肪酸和己糖醇的偏酯的缩合产物(例如聚氧乙烯山梨醇单油酸酯)或环氧乙烷与衍生自脂肪酸和己糖醇酐的偏酯的缩合产物(例如，聚乙烯基脱水山梨醇单油酸酯)。水性悬浮液还可以含有一种或多种防腐剂。
油性悬浮液可通过将活性成分悬浮于植物油(例如花生油、橄榄油、芝麻油或椰子油)或矿物油(例如液体石蜡)中来配制。油悬浮液可以含有增稠剂，例如蜂蜡、硬石蜡或十六烷醇。可以添加例如前文所述的甜味剂和调味剂，以提供可口的口服制剂。
适用于通过加水制备水性悬浮液的可分散粉末和颗粒提供了与分散或润湿剂、悬浮剂和一种或多种防腐剂混合的活性成分。本文例示了合适的分散剂或润湿剂和悬浮剂。
本发明的药物组合物也可以是水包油乳剂的形式。油相可以是植物油，例如橄榄油或花生油，或矿物油，例如液体石蜡或这些的混合物。合适的乳化剂可以是天然存在的树胶，例如***树胶或黄蓍胶；天然存在的磷脂，例如大豆、卵磷脂，以及由脂肪酸衍生的酯或偏酯；己糖醇酐，例如脱水山梨糖醇单油酸酯；和偏酯与环氧乙烷的缩合产物，例如聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯。
药物组合物通常包含治疗有效量的本发明所考虑的精氨酸酶抑制剂和一种或多种药学和生理学上可接受的制剂试剂。合适的药学上可接受的或生理上可接受的稀释剂、载体或赋形剂，包括但不限于抗氧化剂(例如抗坏血酸和硫酸氢钠)、防腐剂(例如苯甲醇，对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯或正丙酯)、乳化剂、悬浮剂、分散剂、溶剂、填料、填充剂、洗涤剂、缓冲剂、载体、稀释剂和/或佐剂。例如，合适的载体可以是生理盐水溶液或柠檬酸盐缓冲盐水，可能补充有用于肠胃外施用的药物组合物中常见的其它物质。中性缓冲盐水或与血清白蛋白混合的盐水是另外的示例性载体。本领域技术人员将容易地认识到可用于本文所考虑的药物组合物和剂型中的各种缓冲剂。典型的缓冲剂包括但不限于药学上可接受的弱酸、弱碱或其混合物。作为一个例子，缓冲组分可以是水溶性物质，如磷酸、酒石酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸、乙酸、抗坏血酸、天冬氨酸，谷氨酸，及其盐。可接受的缓冲剂包括，例如，氨丁三醇缓冲剂(Tris buffer)、N-(2-羟基乙基)哌嗪-N’-(2-乙磺酸)(HEPES)、2-(N-吗啉代)乙磺酸(MES)、2-(N-吗啉代)乙磺酸钠盐(MES)、3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS)和N-三[羟甲基]甲基-3-氨基丙磺酸(TAPS)。
在配制完药物组合物后，可将其作为溶液、悬浮液、凝胶、乳液、固体或脱水或冻干粉储存在无菌小瓶中。这种制剂可以以即用形式、使用前需要重构的冻干形式、使用前需要稀释的液体形式或其他可接受的形式被储存。在一些实施方式中，药物组合物在一次性使用容器(例如，一次性使用的小瓶、安瓿、注射器或自动注射器(类似于例如))中提供，而其他实施方式中提供多次使用的容器(例如，多次使用的小瓶)。
制剂还可包括载体以保护组合物免于从体内快速降解或消除，例如控释制剂，其包括脂质体、水凝胶、前药和微囊化递送系统。例如，可以单独地或与蜡组合地使用延时材料，例如单硬脂酸甘油酯或硬脂酸甘油酯。任何药物递送装置都可用于递送精氨酸酶抑制剂，包括植入物(例如可植入泵)和导管系统、缓慢注射泵和装置，所有这些都是本领域技术人员所熟知的。
一般通过皮下或肌肉内给药的储库式注射剂(depot injection)也可用于在限定的时间段内释放本文公开的精氨酸酶抑制剂。储库式注射剂通常是基于固体或油基的，并且通常包含至少一种本文所述的制剂组分。本领域普通技术人员熟悉储库式注射剂的可能的制剂和用途。
药物组合物可以是无菌可注射的水溶液或油状悬浮液的形式。该悬浮液可根据已知技术使用本文提及的那些合适的分散剂或润湿剂和悬浮剂配制。无菌可注射的制剂也可以是在无毒肠胃外可接受的稀释剂或溶剂中(例如，在1,3-丁二醇中的溶液)的无菌可注射溶液或悬浮液。可使用的可接受的稀释剂、溶剂和分散介质包括水、林格溶液、等渗氯化钠溶液、Cremophor ELTM(BASF，帕西帕尼，新泽西州)或磷酸盐缓冲盐水(PBS)、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇和液态聚乙二醇)以及它们的合适混合物。另外，无菌、固定油通常被用作溶剂或悬浮介质。为此目的，可以使用任何温和的固定油，包括合成的单甘油酯或二甘油酯。而且，发现脂肪酸如油酸可用于制备注射剂。可以通过包括延迟吸收的试剂(例如，单硬脂酸铝或明胶)来实现特定的可注射制剂的延长吸收。
本发明考虑以直肠给药的栓剂形式施用精氨酸酶抑制剂。栓剂可通过将药物与合适的无刺激性赋形剂混合来制备，所述赋形剂在常温下为固体但在直肠温度下为液体，因此将在直肠中融化以释放药物。这种材料包括但不限于可可脂和聚乙二醇。
本发明考虑的精氨酸酶抑制剂可以是目前已知的或将来开发的任何其他合适的药物组合物(例如，用于鼻腔或吸入用途的喷雾剂)的形式。
施用途径
本发明考虑以任何适当的方式施用精氨酸酶抑制剂及其组合物。合适的施用途径包括口服、肠胃外(例如肌内、静脉内、皮下(如注射或植入)、腹膜内、脑池内、关节内、腹膜内、脑内(脑实质内)和脑室内)、鼻、***、舌下、眼内、直肠、局部(如透皮)、口腔和吸入。一般通过皮下或肌肉内给药的储库式注射剂(depot injection)也可用于在限定的时间段内释放本文公开的精氨酸酶抑制剂。
本发明的具体实施方式涵盖口服施用。
组合疗法
本发明考虑将精氨酸酶抑制剂单独或与一种或多种活性治疗剂组合使用。额外的活性治疗剂可以是小化学分子；大分子如蛋白质、抗体、肽体(peptibodies)、肽、DNA、RNA或这些大分子的片段；或细胞或基因疗法。在这种组合疗法中，各种活性剂通常具有不同的互补作用机制。这种组合疗法可以通过允许一种或多种试剂的剂量减少从而减少或消除与一种或多种试剂相关的副作用而特别有益。此外，这种组合疗法可能对潜在的疾病、病症或病况具有协同的治疗或预防作用。
如本文所用，“组合”意指包括可以分开施用的疗法，例如分别配制用于单独施用(例如，如可以在试剂盒中提供的)以及可以在单一制剂中一起施用的疗法(即，
“共制剂”)。
在某些实施方式中，精氨酸酶抑制剂是顺序施用或应用的，例如，其中一种药剂在一种或多种其他药剂之前施用。在其他实施方式中，同时给予精氨酸酶抑制剂，例如，两种或更多种药物在同时或大约同时给药；两种或更多种药剂可以以两种或更多种分开的制剂存在或组合成单一制剂(即共制剂)。无论两种或多种药剂是顺序地施用还是同时施用，出于本发明的目的它们被认为是组合施用的。
在这种情况下，本发明的精氨酸酶抑制剂可以以任何合适的方式与至少一种其他(活性)试剂组合使用。在一个实施方式中，在一段时间内维持用至少一种活性剂和至少一种本发明的精氨酸酶抑制剂治疗。在另一个实施方式中，减少或中止用至少一种活性剂的治疗(例如当受试者稳定时)，而以恒定的给药方案维持本发明的精氨酸酶抑制剂的治疗。在另一个实施方式中，减少或中止用至少一种活性剂的治疗(例如，当受试者稳定时)，而将用本发明的精氨酸酶抑制剂的治疗减少(例如，较低剂量，较少频率给药或较短治疗方案)。在又一个实施方式中，减少或中止用至少一种活性剂治疗(例如，当受试者稳定时)，并且增加用本发明的精氨酸酶抑制剂的治疗(例如更高剂量，更频繁的剂量或更长时间治疗方案)。在又一个实施方式中，维持用至少一种活性剂的治疗并且减少或中止用本发明的精氨酸酶抑制剂的治疗(例如，较低剂量，较少频率给药或较短治疗方案)。在又一个实施方式中，减少或中止用至少一种活性剂治疗和用本发明的精氨酸酶抑制剂的治疗(例如，较低剂量，较少频率给药或较短治疗方案)。
肿瘤学相关病症。本发明提供了用精氨酸酶抑制剂和至少一种另外的治疗剂或诊断剂治疗和/或预防增殖性病症、癌症、肿瘤或癌前疾病、病症或病况的方法。在一些实施方式中，所述另外的治疗或诊断试剂是放射物、免疫调节剂或化学治疗剂、或诊断试剂。可用于本发明的合适的免疫调节剂包括CD4OL、B7和B7RP1；对刺激受体的活化单克隆抗体(mAbs)，例如抗CD40、抗CD38、抗ICOS、和4-IBB配体；树突状细胞抗原负载(体外或体内)；抗癌疫苗如树突细胞癌症疫苗；细胞因子/趋化因子，如ILL、IL2、IL12、IL18、ELC/CCL19、SLC/CCL21、MCP-1、IL-4、IL-18、TNF、IL-15、MDC、IFNa/b、M-CSF、IL-3、GM-CSF、IL-13和抗IL-10；细菌脂类多糖(LPS)；吲哚胺2,3-双加氧酶1(IDO1)抑制剂和免疫激活寡核苷酸。
在某些实施方式中，本发明提供了用于肿瘤生长的肿瘤抑制的方法，包括给予本文所述的精氨酸酶抑制剂与信号转导抑制剂(STI)以实现肿瘤生长的加成或协同抑制。如本文所用，术语“信号转导抑制剂”是指选择性抑制信号传导通路中的一个或多个步骤的药剂。本发明的信号转导抑制剂(STI)包括：(i)bcr/abl激酶抑制剂(例如格列卫GLEEVEC)；(ii)表皮生长因子(EGF)受体抑制剂，包括激酶抑制剂和抗体；(iii)her-2/neu受体抑制剂(例如赫赛汀)；(iv)Akt家族激酶或Akt通路抑制剂(例如雷帕霉素)；
(v)细胞周期激酶抑制剂(例如，夫拉平度(flavopiridol))；(vi)磷脂酰肌醇激酶抑制剂和(vii)磷酸肌醇激酶抑制剂，例如PI3K抑制剂。参与免疫调节的药剂也可以与本文所述的精氨酸酶抑制剂组合用于抑制癌症患者的肿瘤生长。
化学治疗剂的实例包括但不限于烷化剂，如噻替派和环磷酰胺；烷基磺酸盐，如白消安、英丙舒凡和哌泊舒凡；氮丙啶，如苯唑多巴、卡洛醌、米特多巴和乌雷多巴；乙烯亚胺和甲基三聚氰胺，包括六甲蜜胺、三亚乙基蜜胺、三亚乙基磷酰胺、三亚乙基硫代磷酰胺和三羟甲基蜜胺；氮芥，如苯丁酸氮芥(chiorambucil)、萘氮芥、氯磷酰胺、雌莫司汀、异环磷酰胺、二氯甲基二乙胺、二氯甲基二乙胺氧化物盐酸盐、美法仑、新恩比兴(novembichin)、芬司特瑞(phenesterine)、泼尼氮芥、曲洛磷胺、尿嘧啶氮芥；亚硝基脲，如卡莫司汀、氯脲霉素、福莫司汀、洛莫司汀、尼莫司汀、拉莫司汀；抗生素，如阿克拉霉素(aclacinomysin)、放线菌素、安曲霉素(authramycin)、重氮丝氨酸、博来霉素(bleomycin)、C放线菌素、加利车霉素、卡拉比星(carabicin)、卡米诺霉素(caminomycin)、嗜癌菌素(carzinophilin)、色霉素、更生霉素、柔红霉素、地托比星(detorubicin)、6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸、多柔比星、表柔比星、阿柔比星、伊达比星、麻西罗霉素、丝裂霉素、霉酚酸、诺加霉素、橄榄霉素、培洛霉素、泼非霉素(potfiromycin)、嘌呤霉素、奎拉霉素(quelamycin)、罗多比星(rodorubicin)、链黑菌素、链佐星、杀结核菌素、乌苯美司、净司他丁、佐柔比星；抗代谢物，如甲氨蝶呤和5-氟尿嘧啶(5-FU)；叶酸类似物，如二甲叶酸、甲氨喋呤、喋呤、三甲曲沙；嘌呤类似物，如氟达拉滨、6-巯基嘌呤、硫胺素、硫鸟嘌呤；嘧啶类似物、如安西他滨、阿扎胞苷、6-氮尿苷、卡莫氟、阿糖胞苷、双脱氧尿苷、去氧氟尿苷、依诺他滨、氟尿苷、5-FU；雄激素，如卡普睾酮、屈他雄酮丙酸酯、环硫雄醇、美雄烷、睾内酯；抗肾上腺素，如氨鲁米特、米托坦、曲洛司坦；叶酸补充剂，如亚叶酸；醋葡醛内酯；醛磷酰胺糖苷；氨基乙酰丙酸；安吖啶；贝司布西(bestrabucil)；比生群；艾达曲克
(edatraxate)；得弗伐胺(defofamine)；地美可辛；地吖醌(diaziquone)；艾福米辛(elformithine)；依利醋铵；依托格鲁；硝酸镓；羟基脲；香菇多糖；氯尼达明；丙眯腙(mitoguazone)；米托蒽醌；莫派达明(mopidamol)；二胺硝吖啶(nitracrine)；喷司他丁；凡那明(phenamet)；吡柔比星；鬼臼酸；2-乙基酰肼；丙卡巴肼；雷佐生(razoxane)；
西佐喃(sizofiran)；螺环锗(spirogermanium)；细交链孢菌酮酸(tenuazonic acid)；三亚胺醌(triaziquone)；2,2’,2”-三氯三乙胺；乌拉坦(urethan)；长春地辛；达卡巴嗪；甘露氮芥；二溴甘露醇；二溴卫矛醇(mitolactol)；哌泊溴烷；甲托辛(gacytosine)；***糖苷(Ara-C)；环磷酰胺；塞替派；类紫杉醇，例如紫杉醇和多西他赛；苯丁酸氮芥；吉西他滨；6-硫鸟嘌呤；巯基嘌呤；甲氨蝶呤；铂和铂配位化合物，如顺铂、卡铂和奥沙利铂；长春碱；依托泊苷(VP-16)；异环磷酰胺；丝裂霉素C；米托蒽醌；长春新碱；长春瑞滨；诺维苯(navelbine)；诺凡特龙(novantrone)；替尼泊苷；道诺霉素；氨喋呤；希罗达；伊班膦酸盐；CPT11；拓扑异构酶抑制剂；二氟甲基鸟氨酸(DMFO)；视黄酸；埃司波霉素(esperamicin)；卡培他滨；蒽环类；以及上述任一种的药学上可接受的盐、酸或衍生物。
化学治疗剂还包括用于调节或抑制对肿瘤激素作用的抗激素剂，例如抗如抗***包括例如他莫昔芬(tamoxifen)、雷洛昔芬、芳香酶抑制4(5)-咪唑、4-羟基他莫昔芬、曲沃昔芬(trioxifene)、雷洛西芬(keoxifene)、奥那司酮(onapristone)、和托瑞米芬(toremifene)；以及抗雄激素如氟他胺(flutamide)、尼鲁米特(nilutamide)、比卡鲁胺、亮丙瑞林、和戈舍瑞林；以及上述任一种的药学上可接受的盐、酸或衍生物。在某些实施方式中，组合疗法包括包含了一种或多种化学治疗剂的化疗方案。在某些实施方式中，组合疗法包括施用激素或相关的激素药剂。
可以与精氨酸酶抑制剂组合使用的其他治疗方式包括放射疗法，针对肿瘤抗原的单克隆抗体，单克隆抗体和毒素的复合物，T细胞佐剂，骨髓移植物或抗原呈递细胞(例如，树突细胞疗法)，包括用于刺激这种抗原呈递细胞的TLR激动剂。
在某些实施方式中，本发明考虑了本文所述的化合物与过继细胞疗法联合使用，过继细胞疗法是一种新的和有希望的个性化免疫疗法形式，其中向癌症患者施用具有抗肿瘤活性的免疫细胞。正在使用肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)和经过工程改造以表达例如嵌合抗原受体(CAR)或T细胞受体(TCR)的T细胞来研究过继细胞疗法。过继细胞疗法通常涉及从个体收集T细胞，基因修饰它们以靶向特定抗原或增强它们的抗肿瘤效果，将它们扩增到足够数量，并将基因修饰的T细胞输注至癌症患者内。可以从患者收集T细胞，然后向该患者重新输注扩增的细胞(例如，自体的)，或者可以从供体患者(例如，同种异体的)收集T细胞。
在某些实施方式中，本发明考虑了本文所述的化合物与用于沉默基因表达的基于RNA干扰的疗法联用的用途。RNAi开始于将较长的双链RNA裂解成小的干扰RNA(siRNA)。将siRNA的一条链掺入被称为RNA诱导的沉默复合物(RISC)的核糖核蛋白复合物中，然后将其用于鉴定与掺入的siRNA链至少部分互补的mRNA分子。RISC可以结合至或裂解mRNA，两者都抑制转译。
在某些实施方式中，本发明考虑了本文所述的化合物与腺苷2受体(A2R)拮抗剂组合的用途。腺苷可以结合并激活四种不同的G蛋白偶联受体：A1R、A2aR、A2bR和A3R。腺苷与A2aR受体(在T细胞、自然杀伤细胞和髓样细胞(如树突细胞)上表达)的结合导致循环AMP的细胞内水平增加，并损害此类细胞的成熟和/或活化。这个过程大大损害了针对癌细胞的免疫系统的激活。此外，A2AR还涉及选择性地增强抗炎细胞因子、促进PD-1和CTLA-4的上调、促进LAG-3和Foxp3+调节性T细胞的生成，和介导调节性T细胞的抑制。PD-1、CTLA-4和其他免疫检查点在本文中进一步讨论。考虑到它们的不同作用机理，在本文所述的组合中组合A2R拮抗剂可以至少提供加成作用。
在某些实施方式中，本发明考虑将本文所述的化合物与催化ATP转化为腺苷的外核苷酸(ectonucleotide)组合的用途。CD39和CD73的酶活性在校准递送至各种细胞(例如免疫细胞)的嘌呤能信号的持续时间、量值和化学性质中起关重要作用。这些酶活性的改变可以改变病程或决定几种病理生理事件的结果，包括癌症、自身免疫性疾病、感染、动脉粥样硬化和局部缺血-再灌注损伤。使用过表达CD73并使用CD73敲除小鼠的组织的研究提供了CD73抑制剂对黑素瘤、肺癌、***癌和乳腺癌具有潜在效用的证据(参见例如Sadej R.(2006)黑色素瘤研究(Melanoma Res)16：213-22)。因为CD73的较高表达水平与肿瘤新血管生成、侵袭性、对化学疗法的抗性和转移相关，所以可以使用CD73抑制剂来控制肿瘤进展和转移。
免疫检测点抑制剂本发明考虑将本文所述的精氨酸酶功能抑制剂与免疫检查点抑制剂组合使用。
作为所有癌症特征的大量遗传和表观遗传学改变提供了多组抗原，免疫系统可用其来区分肿瘤细胞与它们的正常对应物。在T细胞的情况下，通过经由T细胞受体(TCR)的抗原识别开起的应答的最终幅度(例如，细胞因子产生或增殖的水平)和质量(例如，所产生的免疫应答的类型，例如细胞因子产生的模式)受共刺激和抑制信号(免疫检查点)之间的平衡调节。在正常生理条件下，免疫检查点对于自身免疫的预防(即维持自身耐受性)以及还对于当免疫系统对致病性感染作出反应时保护组织免受伤害是至关重要的。免疫检查点蛋白的表达可被肿瘤失调，作为重要的免疫抗性机制。
T细胞已成为治疗上控制内源性抗肿瘤免疫力的主要焦点，因为：i)它们能够选择性识别所有细胞区室中蛋白质衍生的肽；ii)它们直接识别和杀死表达抗原的细胞的能力(通过CD8+效应T细胞；也称为细胞毒性T淋巴细胞(CTL))；和iii)它们能够通过CD4+辅助T细胞协调多种免疫反应，其整合了适应性和先天效应子机制。
在临床环境中，免疫检查点的阻断-其导致抗原特异性T细胞应答的放大-已经证明是人类癌症治疗中的有前景的方法。
T-细胞介导的免疫包括多个连续步骤，每个步骤通过平衡刺激(counterbalancing stimulatory)和抑制信号调节，以使反应最优化。虽然免疫应答中的几乎所有抑制信号最终调节细胞内信号传导通路，但许多通过膜受体启动，其配体是膜结合的或可溶的(细胞因子)。虽然相对于正常组织，调节T细胞激活的共刺激和抑制性受体和配体通常不会在癌症中过表达，但是在组织中调节T细胞效应功能的抑制性配体和受体通常在肿瘤细胞上或在与肿瘤微环境相关的非转化细胞上过表达。可以使用激动剂抗体(用于共刺激通路)或拮抗剂抗体(用于抑制通路)调节可溶性和膜结合受体-配体免疫检查点的功能。因此，与目前批准用于癌症治疗的大多数抗体相反，阻断免疫检查点的抗体不直接靶向肿瘤细胞，而是靶向淋巴细胞受体或其配体，以增强内源性抗肿瘤活性。[见Pardoll，(2012年4月)Nature Rev.Cancer 12：252-64]。
免疫检查点(配体和受体)的实例，其中的一些在各种类型的肿瘤细胞中被选择性地上调，是用于阻断的候选者，包括PD1(程序性细胞死亡蛋白1)；PDL1(PD1配体)；BTLA(B和T淋巴细胞衰减子)；CTLA4(细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4)；TIM3(T细胞膜蛋白3)；LAG3(淋巴细胞激活基因3)；TIGIT(具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体)；和杀伤剂抑制性受体，其可根据它们的结构特征被分为两类：i)杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIR)和ii)C型凝集素受体(II型跨膜受体家族的成员)。文献中已经描述了其他较不明确的免疫检查点，包括受体(例如2B4(也称为CD244)受体)和配体(例如某些B7家族抑制性配体，例如B7-H3(也称为CD276)和B7-H4(也称为B7-S1、B7x和VCTN1))。[见Pardoll，(2012年4月)NatureRev.Cancer 12：252-64]。
本发明考虑了本文所述的精氨酸酶功能抑制剂与上述免疫检查点受体和配体的抑制剂以及尚未描述的免疫检查点受体和配体的组合。免疫检查点的某些调节剂目前是可用的，而另一些则处于后期开发阶段。举例来说，2011年完全人源化的CTLA4单克隆抗体易普利姆玛(ipilimumab)(伊匹单抗(YERVOY)；百时美施贵宝)被批准用于治疗黑色素瘤时，它成为美国首个获得监管批准的免疫检查点抑制剂。包含CTLA4和抗体的融合蛋白(CTLA4-Ig；阿巴西普(abatcept)(ORENCIA；百时美施贵宝))已经被用于治疗类风湿性关节炎，并且其他融合蛋白已经显示出在对爱泼斯坦巴尔病毒敏感的肾脏移植患者中有效。PD1抗体正处于研发中(例如，纳武单抗(百时美施贵宝)和拉立珠单抗(lambrolizumab)(默克))，以及抗PDL1抗体(例如MPDL3280A(罗氏))也在被评估中。纳武单抗在黑色素瘤、肺癌和肾癌患者中表现出前景。
在本发明的一个方面，将所要求保护的精氨酸酶抑制剂与免疫肿瘤学试剂联合，所述免疫肿瘤学试剂是(i)刺激(包括共刺激)受体的激动剂或(ii)T细胞上的抑制(包括共抑制)信号的拮抗剂，两者都导致了扩大抗原特异性T细胞应答。刺激和抑制分子中的某些是免疫球蛋白超家族(IgSF)的成员。结合至共刺激或共抑制受体的膜结合配体的一个重要的家族是B7家族，其包括B7-1、B7-2、B7-H1(PD-L1)、B7-DC(PD-L2)、B7-H2(ICOS-L)、B7-H3、B7-H4、B7-H5(VISTA)和B7-H6。结合至共刺激或共抑制受体的膜结合配体的其他家族是结合至同源TNF受体家族成员的TNF家族分子，其包括CD40和CD4OL、OX-40、OX-40L、CD70、CD27L、CD30、CD3OL、4-1BBL、CD137(4-1BB)、TRAIL/Apo2-L、TRAILR1/DR4、TRAILR2/DR5、TRAILR3、TRAILR4、OPG、RANK、RANKL、TWEAKR/Fn14、TWEAK、BAFFR、EDAR、XEDAR、TACI、APRIL、BCMA、LT13R、LIGHT、DcR3、HVEM、VEGI/TL1A、TRAMP/DR3、EDAR、EDA1、XEDAR、EDA2、TNFR1、淋巴毒素a/TNF13、TNFR2、TNFa、LT13R、淋巴毒素a 1132、FAS、FASL、RELT、DR6、TROY、NGFR。
在其他方面，免疫肿瘤学试剂是抑制T细胞激活的细胞因子(例如，IL-6、IL-10、TGF-B、VEGF和其他免疫抑制细胞因子)或者刺激T细胞活化的细胞因子，其用于促进免疫反应。
在一个方面，可以通过将所公开的精氨酸酶抑制剂和以下一种或多种的组合来刺激T细胞应答：(i)抑制T细胞激活的蛋白质的拮抗剂(例如，免疫检查点抑制剂)，如CTLA-4、PD-1、PD-L1、PD-L2、LAG-3、TIM-3、半乳凝素(Galectin)9、CEACAM-1、BTLA、CD69、半乳凝素(Galectin)-1、TIGIT、CD113、GPR56、VISTA、2B4、CD48、GARP、PD1H、LAIR1、TIM-1和TIM-4，和/或(ii)刺激T细胞激活的蛋白质激动剂，例如，B7-1、B7-2、CD28、4-1BB(CD137)、4-1BBL、ICOS、ICOS-L、OX40、OX4OL、GITR、GITRL、CD70、CD27、CD40、DR3和CD。可与本发明的精氨酸酶抑制剂联合用于治疗癌症的其他药剂包括：NK细胞上的抑制受体拮抗剂或NK细胞上的激活受体的激动剂。例如，本文的化合物可与KIR拮抗剂如利瑞鲁单抗(lirilumab)联合。
还用于联合治疗的其他药剂包括抑制或消耗巨噬细胞或单核细胞的试剂，包括但不限于：CSF-1R拮抗剂，例如CSF-1R拮抗剂抗体包括RG7155(W011/70024、W011/107553、W011/131407、W013/87699、W013/119716、W013/132044)或FPA-008(W011/140249；W013169264；W014/036357)。
另一方面，所公开的精氨酸酶抑制剂可与一种或多种结合阳性共刺激受体的激动剂、通过抑制性受体减弱信号传导的阻断剂、拮抗剂，以及一种或多种系统性增加抗肿瘤T细胞频率的试剂、克服肿瘤微环境中不同免疫抑制通路(例如，阻断抑制受体参与(例如，PD-L1/PD-1相互作用)、消耗或抑制Treg(例如，使用抗CD25单克隆抗体(如达克珠单抗)或通过离体抗CD25珠消耗)，或逆转/预防T细胞失能或耗尽)的试剂和在肿瘤部位触发先天免疫活化和/或炎症的试剂一起使用。
在一方面，所述免疫肿瘤学试剂是CTLA-4拮抗剂，例如拮抗性的CTLA-4抗体。适合的CTLA-4抗体包括例如伊匹单抗(YERVOY)(伊匹单抗(ipilimumab))或曲美木单抗(tremelimumab)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是PD-1拮抗剂，例如拮抗性的PD-1抗体。合适的PD-1抗体包括，例如OPDIVO(纳武单抗)、KEYTRUDA(派姆单抗)或MEDI-0680(AMP-514；W02012/145493)。该免疫肿瘤学试剂也可包括吡吡珠单抗(CT-011)，尽管其对PD-1结合的特异性被质疑。靶向PD-1受体的另一种方法是由与IgGl的Fc部分融合的PD-L2(B7-DC)的胞外域组成的重组蛋白，称为AMP-224。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是PD-L1拮抗剂，例如拮抗性的PD-L1抗体。适合的PD-Ll抗体包括例如MPDL3280A(RG7446；W02010/077634)、度伐单抗(durvalumab)(MEDI4736)、BMS-936559(W02007/005874)和MSB0010718C
(W02013/79174)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是LAG-3拮抗剂，例如拮抗性的LAG-3抗体。适合的LAG3抗体包括例如BMS-986016(W010/19570,W014/08218)、或者IMP-731或IMP-321(W008/132601,W009/44273)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是CD137(4-1BB)激动剂，例如激动性的CD137抗体。适合的CD137抗体包括例如乌瑞鲁单抗(urelumab)和PF-05082566(W012/32433)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是GITR激动剂，例如激动性的GITR抗体。适合的GITR抗体包括例如BMS-986153、BMS-986156、TRX-518(W006/105021、W009/009116)和MK-4166(W011/028683)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是OX40激动剂，例如激动性的OX40抗体。适合的OX40抗体包括例如MEDI-6383或MEDI-6469。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是OX4OL拮抗剂，例如拮抗性的OX40抗体。适合的OX4OL抗体包括例如RG-7888(W006/029879)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是CD40激动剂，例如激动性的CD40抗体。在又一实施方式中，所述免疫肿瘤学试剂是CD40拮抗剂，例如拮抗性的CD40抗体。适合的CD40抗体包括例如鲁卡木单抗(lucatumumab)或达西珠单抗(dacetuzumab)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是CD27激动剂，例如激动性的CD27抗体。适合的CD27抗体包括例如瓦力单抗(varlilumab)。
在另一方面，所述免疫肿瘤学试剂是MGA271(对B7H3)(W011/109400)。
本发明包括上述任一种的药学上可接受的盐、酸或衍生物。
代谢和心血管病症。本发明提供了用精氨酸酶抑制剂和至少一种另外的治疗剂或诊断剂治疗和/或预防某些心血管和/或代谢相关疾病、病症和病况以及与之相关的病症的方法。
可用于治疗高胆固醇血症(以及动脉粥样硬化)的组合疗法中的治疗剂的实例包括抑制胆固醇酶促合成的他汀类药物(例如CRESTOR，LESCOL，LIPITOR，MEVACOR，PRAVACOL和ZOCOR)；胆汁酸树脂(例如，COLESTID，LO-CHOLEST，PREVALITE，QUESTRAN和WELCHOL)，其螯合胆固醇并防止其吸收；依泽替米贝(ZETIA)，阻止胆固醇吸收；纤维酸(例如TRICOR)，其减少甘油三酯并可适度增加HDL；烟酸(例如NIACOR)，其适度降低LDL胆固醇和甘油三酯；和/或前述的组合(例如，VYTORIN(依泽替米贝与辛伐他汀))。可以与本文所述的精氨酸酶抑制剂组合使用的备选胆固醇治疗剂包括各种补充剂和草药(例如大蒜，二十八烷醇和印度没药(guggul))。
本发明包括上述任一种的药学上可接受的盐、酸或衍生物。
免疫和炎性相关的病症。本发明提供了用精氨酸酶抑制剂和至少一种另外的治疗剂或诊断剂治疗和/或预防免疫相关疾病、病症和病况；和具有炎性成分的疾病、病症和病况的方法。
可用于组合疗法的治疗剂的例子包括但不限于以下：非类固醇抗炎药物(NSAID)例如阿司匹林、布洛芬和其他的丙酸衍生物(阿明洛芬、苯恶洛芬、布氯酸(bucloxicacid)、卡洛芬、苯布芬(fenbufen)、非诺洛芬(fenoprofen)、氟洛芬(fluprofen)、氟比洛芬(flurbiprofen)、吲哚布洛芬(indoprofen)、酪洛芬(ketoprofen)、咪洛芬(miroprofen)、萘普生、奥沙普秦(oxaprozin)、吡洛芬(pirprofen)、非诺洛芬(pranoprofen)、舒洛芬(suprofen)、噻洛芬酸(tiaprofenic acid)、和硫恶洛芬(tioxaprofen))，乙酸衍生物(茚甲新、阿西美辛(acemetacin)、阿氯芬酸(alclofenac)、环氯茚酸(clidanac)、双氯芬酸、芬氯酸(fenclofenac)、芬克洛酸(fenclozic acid)、芬替酸(fentiazac)、呋罗芬酸(fuirofenac)、异丁芬酸(ibufenac)、伊索克酸(isoxepac)、奥平内克(oxpinac)、舒林酸(sulindac)、硫平酸(tiopinac)、托美丁(tolmetin)、齐多美辛(zidometacin)、和佐美酸(zomepirac))，芬那酸(fenamic acid)衍生物(氟灭酸、甲氯芬那酸(meclofenamic acid)、甲芬那酸(mefenamic acid)、尼氟灭酸(niflumic acid)和氨甲环酸(tolfenamic acid))，联苯甲酸衍生物(二氟尼柳(diflunisal(和氟苯柳(flufenisal))、昔康类(oxicams)(伊索昔康(isoxicam)、吡罗昔康、舒多昔康(sudoxicam)和替诺昔康(tenoxican))，水杨酸盐类(乙酰水杨酸、柳氮磺胺吡啶(sulfasalazine)和吡唑酮类(阿扎丙宗(apazone)、苯哌隆(bezpiperylon)、非普拉宗(feprazone)、莫非保松、羟基保泰松、苯基丁氮酮。其他联合包括环氧酶-2(COX-2)抑制剂。
其他用于联合的活性药剂包括类固醇如脱氢皮质醇、强的松、甲基强的松龙、倍他米松、***、或氢化可的松。这样的联合可能是特别有利的，因为通过逐渐减少所需的类固醇剂量可以减少或甚至消除类固醇的一种或多种副作用。
可以联合使用以治疗例如类风湿性关节炎的活性剂的其他实例包括细胞因子抑制抗炎药物(CSAID)；其他人类细胞因子或成长因子的抗体或拮抗剂，例如TNF、LT、IL-10、IL-2、IL-6、IL-7、IL-8、IL-15、IL-16、IL-18、EMAP-II、GM-CSF、FGF或PDGF。
活性剂的特定组合可能会干扰自身免疫和随后的炎症级联反应的不同位点，包括TNF拮抗剂，例如嵌合、人源化或人类TNF抗体、REMICADE、抗TNF抗体片段(如CDP870)和可溶性p55或p75 TNF受体、其衍生物、p75 TNFRIgG(依那西普ENBREL)或p55 TNFR1gG(来那西普LENERCEPT)、可溶性IL-13受体(sIL-13)以及TNFa转换酶(TACE)抑制剂；类似地，IL-1抑制剂(如白介素1转换酶抑制剂)可能有效。其他联用包括白介素11、抗P7s和p-选择素糖蛋白配体(PSGL)。用于与本文所述的精氨酸酶抑制剂联合的药剂的其他例子包括：干扰素131a(AVONEX)；干扰素13lb(BETASERON)；醋酸格拉替雷(copaxone)；高压氧；静脉注射免疫球蛋白；克拉屈滨(clabribine)；和其他人类细胞因子或成长因子的抗体或拮抗剂(如针对CD40配体和CD80的抗体)。
微生物疾病。本发明提供了用精氨酸酶抑制剂和至少一种另外的治疗剂或诊断剂(例如一种或多种其他抗病毒剂和/或一种或多种与病毒疗法无关的试剂)治疗和/或预防病毒、细菌、真菌和寄生虫疾病、病症和病况以及与之相关的病症的方法。
这种组合疗法包括靶向各种病毒生命周期阶段并具有不同作用机制的抗病毒剂，包括但不限于以下：病毒脱壳抑制剂(例如金刚烷胺和利安替丁)；逆转录酶抑制剂(例如阿昔洛韦，齐多夫定和拉米夫定)；靶向整合酶的药物；阻断转录因子与病毒DNA结合的药物；影响翻译的药物(例如反义分子)(例如，弗米韦森(fomivirsen))；调节翻译/核糖核苷酶功能的药物；蛋白酶抑制剂；病毒组装调节剂(例如利福平)；抗逆转录病毒药，例如核苷类似物逆转录酶抑制剂(例如叠氮胸苷(AZT)，dd1，ddC，3TC，d4T)；非核苷逆转录酶抑制剂(例如依法韦仑，奈韦拉平)；核苷酸类似物逆转录酶抑制剂；和防止病毒颗粒释放的药物(例如扎那米韦和奥司他韦)。某些病毒感染(例如HIV)的治疗和/或预防通常需要抗病毒剂的组(“混合物”)。
与精氨酸酶抑制剂组合使用的其他抗病毒剂包括但不限于以下：阿巴卡韦、阿德福韦、金刚烷胺、安瑞那韦、安普利近、阿比朵尔、阿扎那韦、替拉依(atripla)、波谱瑞韦尔特(boceprevirertet)、西多福韦、双汰芝(combivir)、达芦那韦、地拉韦定、地高辛、二十二醇(docosanol)、依多西定、恩曲他滨、恩夫韦肽、恩替卡韦、泛昔洛韦、夫沙那韦(fosamprenavir)、膦甲酸(foscarnet)、膦乙酸(fosfonet)、http://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_inhibitor更昔洛韦、依巴他滨、依米洛韦(imunovir)、碘苷、咪喹莫特(imiquimod)、英地那韦、肌苷、各种干扰素(例如聚乙二醇干扰素α-
2a)、洛匹那韦、洛韦胺、马拉韦罗、吗啉胍、美替沙腙、那非那韦、奈沙韦尔、喷昔洛韦、帕拉米韦、普可那利、鬼臼毒素、雷特格韦、利巴韦林、利托那韦、嘧啶(pyramidine)、沙奎那韦、司他夫定、特拉匹韦、替诺福韦、替拉那韦、曲氟尿苷、三泽维尔(trizivir)、曲金刚胺(tromantadine)、特鲁瓦达、万乃洛韦、缬更昔洛韦、维维罗克(vicriviroc)、阿糖腺苷、塔利韦林和扎西他滨。
本发明考虑将本文所述的精氨酸酶功能抑制剂与抗寄生虫剂联合使用。这些药剂包括但不限于噻苯达唑、双羟萘酸噻嘧啶、甲苯咪唑、吡喹酮、氯硝柳胺、硫双二氯酚、奥沙尼喹、美曲磷酯、依维菌素、阿苯达唑、依氟鸟氨酸、美拉胂醇、喷他脒(pentamidine)、苄硝唑、硝呋莫司和硝基咪唑。本领域技术人员知道可用于治疗寄生虫病的其他药剂。
本发明的实施方式考虑将本文所述的精氨酸酶抑制剂与可用于治疗或预防细菌病症的药剂组合使用。可以按照各种方式对抗菌剂进行分类，包括基于作用机制，基于化学结构以及基于活性谱。抗细菌剂的实例包括靶向细菌细胞壁(例如头孢菌素和青霉素)或细胞膜(例如多粘菌素)或者干扰必需细菌酶(例如磺酰胺、利福霉素和喹啉)的那些。靶向蛋白质合成的大多数抗菌剂(例如四环素和大环内酯类)是抑菌的，而诸如氨基糖苷类的试剂是杀菌的。另一种分类抗菌剂的方法是基于它们的靶向特异性；
“窄谱”药剂靶向特定类型的细菌(例如，革兰氏阳性菌，如链球菌)，而“广谱”药剂具有靶向更广泛范围的细菌的活性。本领域技术人员知道适用于特定细菌感染的抗菌剂的类型。
本发明的实施方式考虑将本文所述的精氨酸酶抑制剂与可用于治疗或预防真菌病症的药剂联合使用。抗真菌剂包括多烯类(例如，两性霉素、制霉菌素和匹马霉素)；唑类(例如，氟康唑、伊曲康唑和酮康唑)；烯丙胺(例如萘替芬和特比萘芬)和吗啉(例如阿莫罗芬)；和抗代谢物(例如5-氟胞嘧啶)。
本发明包括上述药剂(和药剂种类成员)的药学上可接受的盐，酸或衍生物。
剂量
本发明的精氨酸酶抑制剂可以以依赖于例如施用目标(例如，所需的分辨度)，该制剂给药受试者的年龄、体重、性别、健康和身体状况；施用途径；以及疾病、病症、病况或其症状的性质的量施用于受试者。给药方案还可以考虑与所施用的药剂相关的任何不良作用的存在与否、性质和程度。有效剂量和剂量方案可容易地从例如安全性和剂量递增试验，体内研究(例如动物模型)和本领域技术人员已知的其他方法确定。
通常，给药参数规定剂量小于对受试者可能具有不可逆毒性的量(最大耐受剂量(MTD))并且不小于对受试者产生可测量效果所需的量。考虑给药途径和其他因素，这些量由例如与ADME相关的药代动力学和药效学参数确定。
有效剂量(ED)是在服用它的一部分受试者中产生治疗反应或所需效果的药剂的剂量或量。药剂的“中值有效剂量”或ED50是在其给药的群体的50％中产生治疗反应或所需作用的药剂的剂量或量。尽管ED50通常用于衡量药物效果的合理预期，但临床医生在考虑所有相关因素后可能认为适当的剂量不一定是合适的剂量。因此，在某些情况下，有效量大于计算的ED50，在其他情况下，有效量小于计算的ED50，而在其他情况下，有效量与计算的ED50相同。
另外，本发明的精氨酸酶抑制剂的有效剂量可以是当以一个或多个剂量给予受试者时，相对于健康受试者产生期望结果的量。例如，对于经历特定病症的受试者，有效剂量可以是将该病症的诊断参数、测量、标记等改善至少约5％，至少约10％，至少约20％，至少约25％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％或更多超过90％的剂量，其中100％被定义为正常受试者表现出的诊断参数、度量、标记等。
在某些实施方式中，本发明考虑的精氨酸酶抑制剂可以以每天一次或多次约0.01mg/kg受试者体重/天至约50mg/kg受试者体重/天，或约1mg/kg受试者体重/天至约25mg/kg受试者体重/天的剂量水平施用(例如，口服)，以获得所需的治疗效果。
对于口服剂的给药，组合物可以以含有1.0-1000毫克活性成分的片剂、胶囊等形式提供，具体地，1.0、3.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、50.0、75.0、100.0、150.0、200.0、250.0、300.0、400.0、500.0、600.0、750.0、800.0、900.0和1000.0毫克活性成分。
在某些实施方式中，所需精氨酸酶抑制剂的剂量包含在“单位剂型”中。短语“单位剂型”是指物理上不连续的单位，每个单位含有预定量的单独的或与一种或多种另外的试剂组合的足以产生所需的效果的精氨酸酶抑制剂。应该理解，单位剂型的参数将取决于特定的药剂和待实现的效果。
试剂盒
本发明还考虑了包含精氨酸酶抑制剂及其药物组合物的试剂盒。试剂盒通常为容纳各种组分的物理结构的形式，如下所述，并且可以用于，例如，实施上述方法。
试剂盒可以包括本文公开的一种或多种化合物(例如在无菌容器中提供)，其可以是适合向受试者施用的药物组合物的形式。如本文所述的化合物可以以随时可用的形式(例如片剂或胶囊)或以需要例如在施用之前重新配制(reconstitution)或稀释的形式(例如粉末)提供。当如本文所述的化合物为需要由使用者重构或稀释的形式时，所述试剂盒还可包括稀释剂(例如无菌水)、缓冲液、药学上可接受的赋形剂等，与如本文所述的化合物一起或分开包装。当考虑组合疗法时，试剂盒可以单独包含几种试剂，或者它们可能已经在试剂盒中组合。试剂盒的每个组分可以被封装在单独的容器内，并且所有的各种容器可以在单个包装内。本发明的试剂盒可以针对用于适当地保持容纳在其中的组分所需的条件(例如，冷藏或冷冻)进行设计。
试剂盒可以包含标签或包装插页，其包括其中组分的识别信息和它们的使用说明(例如，剂量参数、一种或多种活性成分的临床药理学，包括作用机制，药代动力学和药效学，不良作用，禁忌症等)。标签或插页可以包含诸如批号和到期日期的制造商信息，。标签或包装插页可以例如整合到容纳组分的物理结构中，单独包含在物理结构内，或者附接到试剂盒的组分(例如安瓿，管或小瓶)上。
标签或插页可以额外地包括或结合到计算机可读载体中，诸如磁盘(例如，硬盘、卡、存储盘)、光盘(诸如CD或DVD-ROM/RAM)、DVD、MP3、磁带或者诸如RAM和ROM的电存储载体或者这些的组合(诸如磁/光存储媒介、FLASH媒介或者记忆型存储卡)。在一些实施方式中，实际的说明书不在试剂盒中，但是提供了用于从远程源，例如通过互联网获得说明书的方式。
实验
提出以下实施例是为了向本领域普通技术人员提供关于如何制造和使用本发明的完整公开和描述，并不旨在限制发明人视为其发明的范围，也不表示下面的实验是进行的或者它们是可能进行的所有实验。应该理解，用现在时写出的示例性描述不一定被执行，而是可以执行该描述以生成其中描述的性质的数据等。已经努力确保所使用的数字(例如量、温度等)的准确性，但是应该考虑到一些实验误差和偏差。
除非另有说明，否则份数是重量份数，分子量是重均分子量，温度以摄氏度为单位(℃)，以及压力处于或接近大气压。使用标准缩写，包括以下：wt＝野生型；bp＝碱基对；kb＝千碱基；nt＝核苷酸；aa＝氨基酸；s或sec＝秒；min＝分钟；h或hr＝小时；ng＝纳克；μg＝微克；mg＝毫克；g＝克；kg＝千克；dl或dL＝分升；μl或1μL＝微升；ml或mL＝毫升；l或L＝升；μM＝微摩尔；mM＝毫摩尔；M＝摩尔；kDa＝千道尔顿；i.m.＝肌肉内的(地)；i.p.＝腹膜内的(地)；SC或SQ＝皮下的(地)；QD＝每日；BID＝每日两次；QW＝每周；QM＝每月；HPLC＝高效液相色谱；BW＝体重；U＝单位；ns＝无统计学意义；PBS＝磷酸盐缓冲盐溶液；IHC＝免疫组织化学；DMEM＝达尔伯克改良伊格尔培养基(Dulbeco’s Modification of Eagle’sMedium)；EDTA＝乙二胺四乙酸。
材料和方法
在指出之处或下面的实施例中使用以下通用材料和方法：
科学文献中描述了分子生物学中的标准方法(参见例如Sambrook和Russell(2001)分子克隆，第3版，冷泉港实验室出版社，冷泉港，纽约州；以及Ausubel等人(2001)分子生物学实验室指南，第1-4卷，约翰威利父子公司，纽约，纽约州，其描述了在细菌细胞中的克隆和DNA诱变(第1卷)，在哺乳动物细胞和酵母中的克隆(第2卷)，糖缀合物和蛋白质表达(第3卷)和生物信息学(第4卷))。
科学文献描述了用于蛋白质纯化的方法，包括免疫沉淀、色谱法、电泳、离心和结晶，以及化学分析、化学修饰、翻译后修饰、融合蛋白的产生和蛋白质的糖基化(参见，例如Coligan等人(2000)蛋白质科学实验室指南(Current Protocols in Protein Science)，第1-2卷，约翰威利父子公司，纽约)。
可以获得用于确定例如抗原片段、前导序列、蛋白质折叠、功能域(functionaldomains)、糖基化位点和序列比对的软件包和数据库(参见，例如GCG威斯康星包(Wisconsin Package)(Accelrys公司，圣地亚哥，加利福尼亚州)；和DeCypherTM(TimeLogic公司，水晶湾，内华达州)。
文献中有丰富的可用作评价本文所述化合物的基础的试验和其他实验技术。举例来说，可以利用基于质谱的配体结合试验(参见，例如，Massink,A等人，飘零能信号转导(Purinergic Signaling)(2015)11:581.https://doi.org/10.1007/s11302-015-9477-0；Dionisotti S等人，药理学和实验治疗学杂志(J Pharmacol Exp Ther.)(1996)298:726-732)确定本发明的化合物的各种性质。
功能试验也可用于评估本发明的化合物。
实施例
通用方法：
本领域技术人员将认识到，有多种方法可用于制备如权利要求中所述的分子。
上述各种方法已经用于制备本发明的化合物，其中一些在实施例中举例说明。以下实施例的氘代形式可以通过使用适合的氘代中间体来合成。
实施例1：(3aR,4S,5S,6aR)-5-氨基-4-[3-(二羟基硼烷基)丙基]-八氢环戊[c]吡咯-5-甲酸
步骤1:在-78℃下，向顺-5-氧代六氢环戊[c]吡咯-2(1H)-甲酸叔丁基酯(11.49g，51mmol)的无水THF(155mL)溶液中在20分钟内逐滴加入双(三甲基硅基)氨基锂溶液(61.2mL，1.0M在THF中)。再搅拌30分钟后，在15分钟内逐滴加入烯丙基溴(5.3mL，61.2mmol)的THF(15mL)溶液。加完后，除去冷浴，将混合物在环境温度下搅拌12小时，然后将其倒入水/EtOAc中并分离各层。将水层用EtOAc萃取两次。合并的有机层用1M HCl水溶液，盐水洗涤，用MgSO4干燥，并过滤。通过柱色谱法(SiO2，CH2Cl2/己烷(1：1)→CH2Cl2/己烷(1：1)/EtOAc，3：1)纯化粗残余物，提供烯丙基化产物，为无色油状物(4.74g，35％收率)。C11H16NO3的ESI MS[M-iBu+H]+，计算值210.1，实测值210.0。
步骤2-4：在-78℃下，向无水氯仿(3.55mL，44.65mmol)和氯三甲基硅烷(4.3mL，33.9mmol)的无水THF(40.6mL)溶液中在30分钟内滴加双(三甲基甲硅烷基)酰胺化锂溶液(33.9mL，1.0M在THF中)。在-78℃下放置30分钟后，将冷浴替换为-30℃浴。同时，将步骤1的酮(4.74g，17.86mmol)的无水DMF(12.8mL)溶液和四丁基乙酸铵(538mg，1.79mmol)的无水DMF(1.28mL)溶液在15分钟内加入到反应混合物中。移去冷浴，并在环境温度下再搅拌2小时，然后通过TLC(3：3：1己烷/CH2Cl2/EtOAc；茚三酮染色)测试原料酮的阴性。然后将反应混合物倒入饱和氯化铵水溶液，用己烷(3×250mL)萃取。合并的有机层用盐水洗涤，用MgSO4干燥，过滤并浓缩。得到的粗残余物直接用于下一步。向0℃的粗甲硅烷基醚的无水THF(45mL)溶液中加入乙酸(1.02mL，17.86mmol)，然后在15分钟内滴加四丁基氟化铵溶液(17.86mL，1M在THF中)。将混合物再搅拌10分钟，倒入冰冷的碳酸氢钠溶液(150mL)中，并用EtOAc(3×150mL)萃取。合并的有机层用盐水洗涤，用MgSO4干燥，过滤并浓缩。外消旋产物可以使用手性柱(Chiralpak-AD；在己烷中的3.5％i-PrOH)分离为对映体，第二个峰为所需对映体。C12H17Cl3NO3的ESI MS[M-iBu+H]+，计算值328.0和330.0，实测值328.0和330.0。
在30分钟内，向15℃的叔醇的1,4-二恶烷(30mL)溶液中滴加预冷的叠氮化钠(3.5g，53.6mmol)和氢氧化钠(2.14g，53.6mmol)的水(26.8mL)溶液。将得到的混合物在环境温度下搅拌30小时，倒入饱和氯化铵水溶液(100mL)中，然后用EtOAc(3×150mL)萃取。合并的有机层用盐水洗涤，用MgSO4干燥，过滤并浓缩。所得的粗残余物照原样用于下一步。C16H23N4O4的ESI MS[M-H]-，计算值335.2，实测值335.0。
在0℃下，向无水乙腈(45mL)中的粗羧酸和碳酸钾(12.3g，89.3mmol)中加入苄基溴(2.3mL，19.65mmol)。将所得混合物在环境温度下剧烈搅拌16小时，此时通过旋转蒸发除去挥发物。向固体残余物中加入己烷和水，然后分离两层。用己烷(2×150mL)萃取水层。合并的有机层用盐水洗涤，用MgSO4干燥，过滤并浓缩。粗残余物通过柱色谱法纯化(SiO2，己烷→己烷/EtOAc，3：1)，提供苄酯中间体，为无色油状物(2.41g，45％，经四个步骤)。C19H23N4O4的ESI MS[M-i Bu+H]+，计算值371.2，实测值371.0。
步骤5:将烯烃(2.41g，5.65mmol)的二氯甲烷(15mL)溶液脱气(3真空/N2回填循环)。将二氯化双(1,5-环辛二烯)二铱(I)(114mg，0.1695mmol)和1,2-双(二苯基膦基)乙烷(135mg，0.339mmol)加入该溶液中，并将得到的混合物第二次脱气(3真空/N2回填循环)。老化20分钟后，将混合物冷却至0℃，并通过注射泵在1.5小时内加入预先脱气的频哪醇硼烷(1.1mL，7.91mmol)的二氯甲烷(5mL)溶液。除去冷浴，并将反应混合物在环境温度下再搅拌25分钟，此时将其冷却至0℃，用二氯甲烷(100mL)稀释，并加入水(30mL)。搅拌15分钟后，分离各层，并用二氯甲烷(2×100mL)萃取水层。合并的有机层用盐水洗涤，用MgSO4干燥，过滤并浓缩。通过柱色谱法(SiO2，己烷→己烷/EtOAc，6：1)纯化得到的粗残余物，无色油状物(2.59g，83％收率)。1H NMR：(400MHz,CDCl3)δ7.37(s,5H),5.21(d,J＝3.1Hz,2H),3.46-3.21(m,3H),2.94-2.79(m,1H),2.60-2.41(m,2H),1.95-1.85(m,1H),1.80-1.70(m,1H),1.48-1.33(m,12H),1.29-1.08(m,14H),0.73-0.62(m,2H).C25H37BN2O6Na的ESI MS[M-N2-iBu+H2+Na]+，计算值495.3，实测值495.2。
步骤6：在N2下，向无水乙醇(2.1mL)和乙酸乙酯(2.1mL)的1：1混合物中的叠氮基苄基酯(700mg，1.26mmol)中添加Pd/C(90mg，0.126mmol，15％)。用氢气代替空气(通过溶液鼓泡5分钟)，并在氢气球下搅拌3小时。用N2代替氢气气氛，将反应混合物通过硅藻土小心过滤，随后用乙醇(2×5mL)洗涤。溶剂体积减少至约2mL，并通过0.22μm注射器过滤器过滤。除去溶剂，得到粗制氨基酸中间体(390mg)，为灰白色固体。C18H32BN2O6的ESI MS[M-i Bu+H]+，计算值383.2，实测值383.2。
步骤7:将HCl水溶液(3.0mL，6.0M)添加至氨基酸中间体(步骤6的产物，380mg，0.867mmol)中。将反应容器密封，加热至90℃，并在该温度下搅拌3小时。真空除去溶剂，加入水(约10mL)，并再次真空除去以减少任何残留的HCl。将所得灰白色固体溶于水(约5mL)，并通过反相HPLC(RediSep C18 Gold色谱柱，0％至20％梯度的乙腈和水，含0.1％TFA添加剂)纯化，得到产物，为白色固体。通过添加1M HCl将该物质转化为双盐酸盐并随后冻干(重复两次)，以提供完全脱保护的化合物，为白色固体(160mg，收率56％)。1H NMR(400MHz,D2O)δ3.56(dd,J＝12.2,8.5Hz,1H),3.47(dd,J＝11.8,8.3Hz,1H),3.39-3.29(m,1H),3.24(dd,J＝12.2,4.6Hz,1H),3.17(dd,J＝11.9,5.6Hz,1H),3.00-2.87(m,1H),2.68(dd,J＝13.7,8.9Hz,1H),2.15-2.05(m,1H),1.82(dd,J＝13.6,9.2Hz,1H),1.66-1.52(m,1H),1.50-1.40(m,1H),1.39-1.24(m,2H),0.82-0.70(m,2H).C11H20BN2O3的ESIMS[M-H2O+H]+，计算值239.2，实测值239.0。
实施例2：5-氨基-2-(2-氨基乙酰基)-4-[3-(二羟基硼烷基)丙基]-八氢环戊[c]吡咯-5-甲酸
步骤1:将α-叠氮基苄基酯(0.40g，0.72mmol，1.0当量)溶解在CH2Cl2(5.8mL)中，冷却至0℃。在15分钟内逐滴加入TFA(1.44mL，18.0mmol，25.0当量)，并将反应在0℃搅拌1h。完成后，将反应混合物用CH2Cl2稀释，并用饱和NaHCO3水溶液洗涤。用CH2Cl2(3×20mL)萃取水层。合并的有机萃取物用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，过滤，并通过旋转蒸发浓缩，得到胺产物，为黄色油状物(0.32g，99％收率)，其无需进一步纯化即可用于下一步。C24H36ClN4O4的ESI MS[M+H]+,计算值455.3,实测值455.2.
步骤2:将胺(步骤1产物)(0.32g，0.72mmol，1.0当量)溶解在DMSO(3.6mL)中，并用Et3N(0.3mL，2.2mmol，3.0当量)处理。然后添加固体形式的N-羟基琥珀酰亚胺叔丁氧羰基(Boc)-甘氨酸酯(0.24g，0.86mmol，1.2当量)，并将该反应混合物在环境温度下搅拌4h。然后将反应用饱和NH4Cl水溶液淬灭，并用EtOAc稀释。将混合物用EtOAc(3x 20mL)萃取。合并的有机萃取物用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，过滤，并通过旋转蒸发浓缩，得到粗产物。通过二氧化硅快速色谱法(在己烷中的0％→60％EtOAc)纯化，得到甘氨酸酰胺，为黄色油状物(0.34g，77％产率)。C26H39N5O5的ESI MS[M+H]+,计算值512.4,实测值512.4.
步骤3:在N2下，向无水乙醇(1.5mL)和乙酸乙酯(1.5mL)1：1混合物中的α-叠氮苄基酯(第2步产物)(0.34g，0.56mmol)中加入10％钯碳(115mg，0.11mmol)。用氢气代替空气(通过溶液鼓泡10分钟)，并在氢气球下搅拌3小时。用N2代替氢气气氛，将反应混合物通过硅藻土垫小心过滤，然后用乙醇(2×5mL)洗涤。溶剂体积减少到约10mL，然后通过0.22μm注射器过滤器过滤。除去溶剂以提供氨基酸中间体粗品(0.16g)，为灰白色固体。C24H43N3O7的ESI MS[M+H]+,计算值496.3,实测值496.3.
步骤4:将HCl水溶液(3.0mL，4.0M)添加至氨基酸中间体(步骤3产物，0.16g，0.87mmol)。将反应容器密封，加热至50℃，并搅拌2小时。然后将粗产物通过反相HPLC(RediSep C18 Gold色谱柱，0至20％梯度的乙腈和水)直接纯化，得到白色固体产物。随后冻干，提供完全脱保护的化合物，为白色固体(45mg，两步产率为25％)。1H NMR(400MHz,D2O)δ4.01-3.82(m,2H),3.71-3.57(m,2H),3.52-3.34(m,2H),3.30-3.10(m,1H),2.92-2.71(m,1H),2.67(m,1H),2.10-1.96(m,1H),1.77(dt,J＝13.9,7.1Hz,1H),1.61-1.25(m,4H),0.78(t,J＝6.5Hz,2H).C13H23BN3O4的ESI MS[M-H2O+H]+，计算值296.2，实测值296.1。
实施例3：(3aR,4S,5S,6aR)-5-氨基-2-[(2S)-2-氨基丙酰基]-4-[3-(二羟基硼烷基)丙基]-八氢环戊[c]吡咯-5-甲酸
按照实施例2中概述的相同实验步骤合成标题化合物。1H NMR(400MHz,D2O)δ4.38-4.26(m,1H),3.88-3.65(m,3H),3.62-3.35(m,2H),3.28-3.10(m,1H),2.95-2.75(m,1H),2.68(ddd,J＝14.1,10.0,6.3Hz,1H),2.12-1.93(m,1H),1.89-1.65(m,1H),1.64-1.23(m,6H),0.87-0.70(m,2H).ESI MS[M-H2O+H]+for C14H25BN3O4,计算值310.1,实测值310.0.
实施例4：5-氨基-4-[3-(二羟基硼烷基)丙基]-2-(氧杂环丁-3-基)-八氢环戊[c]吡咯-5-甲酸
步骤1:将α-叠氮基苄基酯(0.44g，0.77mmol)溶解在CH2Cl2(10mL)中，并加入3-氧杂环丁酮(55mg，0.77mmol)，随后加入固体Na(OAc)3BH(326mg，1.54mmol)。将反应在室温搅拌过夜，然后用饱和NaHCO3(2×10mL)淬灭。有机层用MgSO4干燥，过滤并蒸发，得到粗产物，其无需进一步纯化即可使用。
步骤2:将得自步骤1的粗物质溶于MeOH(5mL)，用N2吹扫，然后添加10％Pd/C(200mg，50％湿)。将混合物在H2气氛(气球)下剧烈搅拌2h或直至LCMS分析显示原料已完全消耗。将反应混合物过滤，蒸发，并将残余物与2M NaOH(2mL)在50℃下搅拌1h，然后冷却至室温并用1M HCl中和。将产物通过反相C18色谱法纯化(乙腈和水的0至20％梯度)，得到产物，为白色固体(10mg，3％)。1H NMR(400MHz,D2O)δ4.87-4.81(m,2H),4.41-4.32(m,1H),4.03-3.68(m,1H),3.60-3.05(m,4H),2.90-2.75(m,2H),2.52-2.43(m,1H),2.05-1.90(m,1H),1.77-1.64(m,1H),1.48-1.39(m,1H),1.32-1.04(m,4H),0.66-0.59(m,2H).C14H24BN2O4的ESIMS[M-H2O+H]+，计算值295.2，实测值295.2。
实施例5：5-氨基-2-(1-氯-3-羟基丙烷-2-基)-4-[3-(二羟基硼烷基)丙基]-八氢环戊[c]吡咯-5-甲酸
按照实施例4中概述的相同实验步骤合成标题化合物，但是在最终的脱保护中使用3M HCl溶液代替。1H NMR(400MHz,D2O)δ4.05-3.80(m,5H),3.64-3.51(m,2H),3.26-2.95(m,3H),2.85-2.72(m,1H),2.52-2.40(m,1H),2.13-2.03(m,1H),1.81-1.70(m,1H),1.50-1.41(m,1H),1.46-1.05(m,3H),0.69-0.59(m,2H).C14H25BClN2O4的MS[M-H2O+H]+，计算值331.2，实测值331.2。
实施例6：5-氨基-4-{3-[(1R,2R,6S,8R)-2,9,9-三甲基-3,5-二氧杂-4-硼三环[6.1.1.02,]癸-4-基]丙基}-八氢环戊[c]吡咯-5-甲酸
向实施例1(60mg，0.18mmol)的无水乙腈(6mL)中添加(1R,2R,3S,5R)-(-)频哪醇(46.5mg，0.27毫摩尔，1.5当量)。将该混合物超声处理10分钟，加入搅拌子，加热至80℃保持2.5h，然后除去溶剂。将所得残余物用***(3×4mL)研磨，过滤，并将固体在高真空下干燥12小时。获得硼酸频哪醇酯双盐酸盐(40mg)，为灰白色固体。1HNMR(400MHz,D2O)δ4.41(d,J＝8.7Hz,1H),3.60-3.40(m,2H),3.39-3.12(m,3H),2.92(s,1H),2.70-2.60(m,1H),2.46-2.33(m,2H),2.25(s,1H),2.13-1.68(m,3H),1.86-1.70(m,1H),1.60(s,1H),1.52-1.13(m,8H),0.98(d,J＝10.7Hz,1H),0.93-0.70(m,6H).C21H36ClN2O4的ESI MS[M+H]+，计算值391.3,实测值391.2.
分析方法
LC：安捷伦Agilent 1100系列；质谱仪：安捷伦Agilent G6120BA，单四极杆
LC-MS方法：LCMS色谱柱HSS C18 3.5um(2.1x 75mm)，35℃，0.9mL/min流速，2.5min梯度为0至100％B，100％B洗涤0.5min；A＝0.1％的甲酸/5％的乙腈/94.9％的水；B＝0.1％甲酸/5％水/94.9％乙腈
快速柱：ISCO Rf+
反相HPLC：ISCO-EZ；柱：Kinetex 5μm EVO C18 100A；250×21.2mm(菲罗门(Phenomenex))
通过使用重组人ARG1和ARG2的精氨酸酶偶联酶法测定化合物的效价
以最终母液浓度分别为14.4μM和7.56μM在50mM N,N-二甘氨酸(Bicine)、pH 8.5、100μM MnCl2、20％甘油和1mM DTT中制备纯化的重组人ARG1和ARG2。在384孔微孔板(CorningTM#3640)中，将2.5nM的ARG1或ARG2与浓度不同的化合物在10mM磷酸钠、pH 7.4、0.1mM MnCl2和2.5％DMSO中以40μl的总体积，在37℃下孵育1小时。通过在37℃下向酶和化合物混合物中加入10μl在10mM磷酸钠、pH 7.4和0.1mM MnCl2中预孵育的4mM L-精氨酸来启动精氨酸酶的酶促反应，得到最终反应条件：在10mM磷酸钠、pH 7.4、0.1mM MnCl2和2％DMSO中含有2nM ARG1或ARG2和0.8mM L-精氨酸，和浓度不同的化合物。在37℃下孵育2小时后，通过将10μl反应物转移到在透明的384孔微孔板(Greiner#781801)中的10μl检测混合物(204μM氨基-2-二羟基硼-6-己酸，0.25μl精氨酸酶混合物，0.25μl精氨酸酶显示剂(Developer)，0.25μl从精氨酸酶活性比色分析试剂盒(BioVision Inc.#K755-100)获得的精氨酸酶分析缓冲液中的精氨酸酶转化酶)中终止精氨酸酶的酶促反应。立即将板放入板读取器(SynergyTMNeo2多模式微板读取器)中，在37℃570nm处监测吸收。使用
Abs570nm是给定化合物浓度下的值：
使用等式2通过GraphPad Prism计算导致酶活性50％损失的化合物的浓度(IC50)，其中N为希尔系数：
进行复筛以鉴定测试化合物对偶联酶的任何抑制作用。将10μl的0.26mM尿素与10mM磷酸钠、pH 7.4、0.1mM MnCl2和2％DMSO中不同浓度的化合物添加到10μl的检测混合物代替精氨酸酶反应混合物。如上所述，在570nm处监测吸收。无底物空白(无尿素；MAX抑制＝0％活性)和DMSO空白(MIN抑制＝100％活性)的值分别用作阳性和阴性对照。对于不抑制任何偶联酶的化合物，预期会有平坦的剂量反应曲线。复筛中的不活跃用于确认结果准确反映了ARG1和ARG2的IC50值。
表1：具体实施例(效力：精氨酸酶1抑制IC50：+代表>1μM；++代表100nM至1μM；+++代表<100nM)
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