Una preparación farmacéutica que comprende un compuesto con una estructura de Fórmula VIII:

Fórmula VIII En donde, como valencia se permite, U representa un arilo sustituido o sin sustituir o anillo heteroarilo fusionado al anillo que contiene nitrógeno; V representa metileno, 1, 1-etileno ó 1, 1-propileno; W representa S ó O, preferiblemente O; X representa C=O, C=S, o SO2; R3 representa, arilo, heteroarilo, alquilo inferior, alquenilo inferior sustituido o sin sustituir, alquinilo inferior, carbociclilo, carbociclilalquilo, heterociclilo, heterociclilalquilo, aralquilo, o heteroaralquilo; R4 representa, un aralquilo o alquilo inferior sustituido o sin sustituir, tales como un fenetilo, benzilo, o aminoalquilo, etc; R5 representa, un arilo, heteroarilo, aralquilo, o heteroaralquilo sustituido o sin sustituir, incluyendo grupos aromáticos policíclicos o heteroaromáticos. o una sal farmacéuticamente aceptable del mismo

Moléculas orgánicas pequeñas reguladoras de la proliferación celular.

Antecedentes de la invención

La formación de patrones es la actividad por la cuál las células embrionarias forman disposiciones ordenadas en el espacio de tejidos diferenciados. La complejidad física de los organismos mayores se presenta durante la embriogénesis a través de la interacción del linaje celular intrínseco y la señal celular extrínseca. Las interacciones inductivas son esenciales para el patrón embrionario en el desarrollo de los vertebrados desde el establecimiento más temprano del plan corporal, hasta el diseño de los sistemas de órganos, para la generación de los diversos tipos de células durante la diferenciación tisular. (Davidson, E., (1990) Development 108: 365-389; Gurdon, J.B., (1992) Cell 68: 185-199; Jessell, T.M. et al., (1992) Cell 68: 257-270). Los efectos de las interacciones entre las células de desarrollo son variados. Generalmente, las células respondientes son desviadas de una ruta de diferenciación celular a otra por células inductoras que difieren de los dos, los estados inducido y no inducido de las células respondientes (inducciones). Algunas veces las células inducen a sus vecinas a diferenciarse como ellas mismas (inducción homogénea); en otros casos una célula inhibe a sus vecinas de una diferenciación como la suya. Las interacciones celulares en el desarrollo temprano pueden ser secuenciales, como una inducción inicial entre dos tipos celulares que lleva a una progresiva amplificación de la diversidad. Por otra parte, las interacciones inductivas no sólo tienen lugar en embriones, sino también en células adultas, y pueden actuar para establecer y mantener patrones morfogenéticos así como para inducir la diferenciación (J.B. Gurdon (1992) Cell 68:185-199).

Miembros de la familia Hedgehog de moléculas señalizadoras median muchos procesos importantes de corto y largo alcance de patronaje durante el desarrollo de invertebrados y vertebrados. En la mosca, un único gen hedgehog regula el patronaje del disco segmental e imaginal. En contraste, en vertebrados, una única familia de genes hedgehog está involucrada en el control de la asimetría izquierda-derecha, la polaridad en el SNC, somites y miembros, la organogénesis, la condrogénesis, y la espermatogénesis.

El primer gen hedgehog fue identificado por un cribaje genético en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster (Nüsslein-Volhard, C. y Wieschaus, E. (1980) Nature 287, 795-801). Este cribaje identificó un número de mutaciones que afectaban al desarrollo embrionario y larval. En 1992 y 1993, la naturaleza molecular del gen Drosophila hedgehog (hh) fue presentada (C.F., Lee et al. (1992) Cell 71, 33-50), y desde entonces, diversos homólogos del hedgehog han sido aislados de varias especies de vertebrados. Mientras tan sólo ha sido encontrado un gen hedgehog en Drosophila y otros invertebrados, múltiples genes Hedgehog están presentes en vertebrados.

La familia vertebrada de genes hedgehog incluye al menos 4 miembros, por ejemplo, parálogos del único gen hedgehog drosophila. Genes y proteínas hedgehog ejemplares están descritos en las publicaciones del PCT WO 95/18856 y WO 96/17924. Tres de estos miembros, aquí nombrados como Desert hedgehog (Dhh), Sonic hedgehog (Shh), y Indian hedgehog (Ihh), aparentemente existen en todos los vertebrados, incluyendo peces, aves y mamíferos. Un cuarto miembro, aquí referido como tiggie-winkle hedgehog (Thh), aparece específicamente en peces. Desert hedgehog (Dhh) se expresa en los tests tanto en el desarrollo embrionario del ratón como en el adulto roedor y humano; Indian hedgehog (Ihh) está involucrado en el desarrollo de los huesos durante la embriogénesis y en la formación de huesos en el adulto; y, Shh, que como se ha descrito anteriormente, está principalmente involucrado en actividades morfogénicas y neuroinductivas. Dada las críticas funciones inductivas de los polipéptidos hedgehog en el desarrollo y el mantenimiento de los órganos de los vertebrados, la identificación de las proteínas hedgehog interactuantes es de suprema importancia tanto en contextos clínicos como de investigación.

Las diversas proteínas Hedgehog constan de un péptido de señal, una región N-terminal altamente conservada, y un dominio C-terminal más divergente. Además de la división de las secuencias señal en el proceso secretor (Lee, J.J. et al. (1992) Cell 71:33-50; Tabata, T. et al. (1992) Genes Dev. 2635-2645; Chang, D.E. et al. (1994) Development 120:3339-3353), las proteínas precursoras Hedgehog experimentan una división autoproteolítica interna, la cuál depende de secuencias conservadas en la porción C-terminal (Lee et al. (1994) Science 266:1528-1537; Porter et al. (1995) Nature 374:363-366). Esta autodivisión lleva a un péptido de 19kD N-terminal y a un péptido C-terminal de 26-28kD (Lee et al. (1992) supra; Tabata et al. (1992) supra; Chang et al. (1994) supra; Lee et al. (1994) supra; Bumcrot, D.A., et al. (1995) Mol. Cell. Biol. 15:2294-2303; Porter et al. (1995) supra; Ekker, S.C. et al. (1995) Curr. Biol. 5:944-955; Lai, C.J. et al. (1995) Development 121:2349-2360). El péptido N-terminal permanece fuertemente asociado con la superficie en las que éste fue sintetizado, mientras que el péptido C-terminal se puede difundir libremente tanto in vitro como in vivo (Porter et al. (1995) Nature 374:363; Lee et al. (1994) supra; Bumcrot et al. (1995) supra; Mart, E. et al. (1995) Development 121:2537-2547; Roelink, H. et al. (1995) Cell 81:445-455). Interesantemente, la retención de la superficie celular del péptido N-terminal es dependiente de la autodivisión, como una forma truncada de HH codificado por un RNA que termina precisamente en la posición normal de división interna, es difundible in vitro (Porter et al. (1995) supra) y in vivo (Porter, J.A. et al. (1996) Cell 86, 21-34). Estudios bioquímicos han mostrado que la división autoproteolítica de la proteína HH precursora se desarrolla a través de un tioéster interno intermedio que posteriormente se rompe con una sustitución nucleofílica. Es probable que el nucleófilo sea una pequeña molécula lipofílica que se una covalentemente a la terminación C-terminal del N-péptido (Porter et al. (1996) supra), atándolo a la superficie celular. Las implicaciones biológicas son profundas. Como resultado de la unión, se genera una alta concentración local de péptido Hedgehog N-terminal en la superficie de las células productoras de Hedgehog. Es este péptido N-terminal el que es tan necesario como suficiente para las actividades de señalización Hedgehog de corto y largo alcance en Drosophila y vertebrados (Porter et al. (1995) supra; Ekker et al. (1995) supra; Lai et al. (1995) supra; Roelink, H. et al. (1995) Cell 81:445-455; Porter et al. (1996) supra; Fietz, M.J. et al. (1995) Curr. Biol. 5:643-651; Fan, C.-M. et al. (1995) Cell 81:457-465; Mart, E., et al. (1995) Nature 375:322-325; Lopez-Martinez et al. (1995) Curr. Biol. 5:791-795; Ekker, S.C. et al. (1995) Development 121:2337-2347; Forbes, A.J. et al. (1996) Development 122:1125-1135).

HH está implicado en procesos de patronaje de corto y largo alcance en varios puntos durante el desarrollo de Drosophila. En el establecimiento de la polaridad del segmento en el embrión temprano, éste tiene efectos de corto alcance los cuáles parecen ser mediados directamente, mientras que en el patronaje de los discos imaginales, éste induce efectos de largo alcance vía la inducción de señales secundarias.

En vertebrados, diversos genes hedgehog han sido clonados en los últimos años. De estos genes, Shh ha recibido la mayoría de la atención experimental, ya que se expresa en diferentes centros organizadores que son la fuente de señales que patronizan tejidos cercanos. Una evidencia reciente indica que Shh está involucrado en éstas interacciones.

La expresión de Shh comienza poco después del inicio de la gastrulación en el presunto mesodermo medio, el nodo...

1. Un método in vitro para actuar como agonista de la ruta de hedgehog en una célula, que comprende poner en contacto la célula con un agonista de hedgehog en una cantidad suficiente para modular la proliferación o diferenciación de dicha célula, en el que el agonista de hedgehog posee un peso molecular inferior a 2500 amu, interacciona con smoothed y actúa como agonista en la ruta de hedgehog.

2. El método in vitro de la reivindicación 1, en el que el agonista hedgehog actúa sobre la transducción de señal mediada por hedgehog con un ED₅₀ de 1 mM o menos.

3. El método in vitro de la reivindicación 1, en el que el agonista hedgehog actúa sobre la transducción de señal mediada por hedgehog con un ED₅₀ de 1 µM o menos.

4. El método in vitro de la reivindicación 1, en el que el agonista hedgehog actúa sobre la transducción de señal mediada por hedgehog con un ED₅₀ de 1 nM o menos.

5. El uso de un agonista de hedgehog en la elaboración de un medicamento para modular la proliferación o diferenciación de una célula en un animal para el tratamiento o prevención de daño químico, vascular, daño por isquemia provocada por un derrame cerebral, daño infeccioso/inflamatorio o inducido por tumores del sistema nervioso; enfermedades neurodegenerativas crónicas del sistema nervioso, enfermedades neurológicas derivadas del envejecimiento del sistema nervioso; enfermedades inmunológicas crónicas del sistema nervioso; atrofias crónicas; para el tratamiento de taquicardia; arritmia cardíaca atrial; caquexia cardíaca; enfermedades periodontales; o alopecia; para la reparación de tejidos epiteliales; o para promover la curación de heridas; en el que el agonista de hedgehog posee un peso molecular inferior a 2500 amu, interacciona con smoothed y actúa como agonista en la ruta de hedgehog.

6. El uso de la reivindicación 5, en el que el agonista hedgehog actúa sobre la transducción de señal mediada por hedgehog con un ED₅₀ de 1 mM o menos.

7. El uso de la reivindicación 5, en el que el agonista hedgehog actúa sobre la transducción de señal mediada por hedgehog con un ED₅₀ de 1 µM o menos.

8. El uso de la reivindicación 5, en el que el agonista hedgehog actúa sobre la transducción de señal mediada por hedgehog con un ED₅₀ de 1 nM o menos.

9. El uso de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que las atrofias crónicas se seleccionan de esclerosis lateral amiotrófica, síndrome de Guillain-Barre y neuropatía crónica periférica, parálisis bulbar o atrofias musculares espinales, y degeneración cortico-cerebelar involucrando los lóbulos anteriores (áreas vermis y pierna) que es común en pacientes alcohólicos.

10. El uso de la reivindicación 5, en el que la enfermedad neurodegenerativa crónica se selecciona de la enfermedad de Parkinson, corea de Huntington, esclerosis lateral amiotrófica, y degeneraciones espinocerebelares.

11. El uso de la reivindicación 5, en el que la enfermedad derivada del envejecimiento del sistema nervioso es la enfermedad de Alzheimer.

12. El uso de la reivindicación 5, en el que la enfermedad inmunológica crónica del sistema nervioso es la esclerosis múltiple.

13. El compuesto representado por la Fórmula general X:

Fórmula X

en donde, como la valencia permite,

Ar representa un anillo arilo o heteroarilo sustituido o sin sustituir;

Z está ausente o representa un anillo arilo, carbociclilo, heterociclilo o heteroarilo sustituido o sin sustituir, o un sustituyente nitro, ciano o halógeno;

Y está ausente para todas las posiciones;

X se selecciona de -C(=O)-, -C(=S)-, -S(O₂)-, -S(O)-, -C(=NCN)-, y -P(=O)(OR)-; y un grupo metileno opcionalmente sustituido con 1-2 grupos.

R representa, independientemente para cada caso, H o alquilo con 1 a 10 carbonos, en el que al menos uno de R en NR₂ es un alquilo con 1 a 10 carbonos;

Cy' representa un benzo(b)tien-2-ilo sustituido o sin sustituir;

M representa, independientemente para cada caso, un grupo metileno sustituido o sin sustituir;

j representa, independientemente para cada caso, un número entero de 2 a 10;

i representa, independientemente para cada caso, un número entero de 0 a 5; y

k es 0 para todos los casos;

o una sal farmacéuticamente aceptable del mismo.

14. El compuesto representado por la Fórmula general (II):

Fórmula II

en el que, como la valencia permite,

Ar y Ar' independientemente representa anillos arilo o heteroarilo sustituido o sin sustituir;

Y, independientemente para cada caso, está ausente;

X se selecciona de -C(=O)-, -C(=S)-, -S(O₂)-, -S(O)-, -C(=NCN)-, -P(=O)(OR)-, y un grupo metileno opcionalmente sustituido por 1-2 grupos seleccionados de grupos alquilo inferior, alquenilo y alquinilo;

M representa, independientemente para cada caso, un grupo metileno sustituido o sin sustituir; o dos M juntas que representan eteno o etino sustituido o sin sustituir, en el que alguno o todos los casos de M en M_j forman todo o parte de una o estructura cíclica;

R representa, independientemente para cada caso, H o alquilo sustituido o sin sustituir, en donde al menos uno de R en NR₂ es un alquilo con 1 a 10 carbonos;

Cy' representa benzotiofeno sustituido o sin sustituir;

i representa, independientemente para cada caso, un número entero de 0 a 5; y

j representa, individualmente para cada caso, un número entero de 0 a 10;

en donde alquilo inferior, alquenilo inferior y alquinilo inferior, respectivamente, se refieren a un grupo con uno a diez carbonos;

en el que todos los casos de M en Mj forman todo o parte de una estructura cíclica;

o una sal farmacéuticamente aceptable del mismo.

15. El compuesto de la reivindicación 13 o 14, en el que NR₂ es una amina secundaria en el que R es un grupo alquilo sin sustituir.

16. El compuesto de la reivindicación 13 o 14, en el que Ar es bicíclico.

17. El compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde X se selecciona de -C(=O)-, -C(=S)-, y ^-S(O₂)-.

18. El compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en el que Cy' es un grupo benzotiofen-2-ilo sustituido o sin sustituir.

19. El compuesto de la reivindicación 14, en el que R es H o Me.

20. Un compuesto seleccionado de cualquiera de los compuestos C1-C49

21. Una composición farmacéutica que comprende cualquiera de los compuestos de la reivindicación 20.

22. Un método in vitro para usar agonistas en la ruta hedgehog en una célula, comprendiendo el contacto de una célula con los compuestos de la reivindicación 20.

23. El uso de cualquiera de los compuestos de la reivindicación 20 en la elaboración de un medicamento para modular la proliferación o diferenciación de una célula en un animal para el tratamiento o prevención de daño químico, vascular, daño por isquemia provocada por un derrame cerebral, daño infeccioso/inflamatorio o inducido por tumores del sistema nervioso; enfermedades neurodegenerativas crónicas del sistema nervioso, enfermedades neurológicas derivadas del envejecimiento del sistema nervioso; enfermedades inmunológicas crónicas del sistema nervioso; atrofias crónicas; para el tratamiento de taquicardia; arritmia cardíaca atrial; caquexia cardíaca; enfermedades periodontales; o alopecia; para la reparación de tejidos epiteliales; o para promover la curación de heridas.