炎症是对组织损伤和病原体侵入的基本应答，其中由于白细胞的 抗微生物活性、分泌活性和吞噬活性，白细胞起着关键的作用。在所 有形式的炎症反应中均观察到白细胞募集到血管内皮并随后迁移至周 围组织中。
白细胞迁移至组织中是由白细胞粘附至血管壁上开始的。这允许 白细胞在感染源中积聚并允许实现防御反应。在白细胞和内皮细胞上 的多种血管细胞粘附分子介导和调控血细胞在血管壁上的粘附。该过 程是以连续相连的分子相互作用的级联反应方式发生。首先，选择蛋 白，即凝集素样粘附分子家族，介导白细胞在内皮表面上的“停靠” 和“滚动”。这导致白细胞的减速并允许与内皮表面上的诸如趋化因子 的信号分子接触。这些信号分子刺激白细胞表面上的整联蛋白活化，然 后该整联蛋白又介导这些细胞在内皮表面上的有效结合。免疫球蛋白(Ig) 超家族的成员用作该整联蛋白的配体。此时稳定粘附的白细胞能够以定 向方式移动并能够活跃地穿过内皮细胞层。
如前所述，通过(三种)选择蛋白及其配体间的瞬时受体-配体相互作 用来介导内皮上白细胞的最初接触和滚动[1]。随后通过活化的整联蛋白 与免疫球蛋白(Ig)超家族的粘附分子之间的相互作用保证了白细胞与内 皮的紧密接触[2]。除了所需防御作用和组织损伤的修复外，来自血流的 白细胞的未受控制的迁移还能够是病理相关的并能够导致组织损伤[3]。 内皮细胞粘附分子在急性和慢性炎性过程中的普遍存在使其成为诊断和 治疗的合适的靶标结构[综述参见4]。
选择蛋白是结合碳水化合物的粘附分子，其有助于增强白细胞在免 疫防御过程中粘附至发炎组织的血管内皮上。根据其细胞来源，选择蛋 白可分为L-选择蛋白(白细胞)、E-选择蛋白(内皮)和P-选择蛋白(血小板 和内皮)。由于其蛋白结构及其特定分子结合特性，选择蛋白引起白细胞 粘附；在相应配体的临时结合后，白细胞沿着血管壁边从流畅的血流中 经历了“滚动减速”。然后，其它粘附分子介导白细胞紧密结合至内皮 上及其为了完成其防御功能的外渗。在发现选择蛋白后不久并在90年代 初期阐明其结构之后，选择蛋白在医药研究领域成为引人注目的靶标结 构。除了其在免疫应答中的生理学功能之外，在病理过程中还观察到选 择蛋白表达的失调，所述病理过程例如类风湿性关节炎、哮喘、糖尿病 和缺血/再灌注，以及在转移性癌细胞的组织侵入期间观察到它的存在。 这激发了对抑制选择蛋白的化合物进行深入细致的探索。
E-选择蛋白和P-选择蛋白以及L-选择蛋白配体以炎症依赖性方式在 微血管内皮上表达，L-选择蛋白在白细胞上出现[1，2]。对于所报导的选 择蛋白，仅有几种高度亲和的配体是已知的。大体上，它们具有粘蛋白 样结构，例如长延伸的糖蛋白，该结构具有许多个作为实际结合表位的 碳水化合物侧链，该侧链以糖苷形式连接在所述结构的富丝氨酸或富苏 氨酸的蛋白骨架上。通过受体与高柔韧性配体的结合物的快速形成和解 离，在脉管的剪切流中介导细胞滚动。结合所必需的碳水化合物表位是 带有特异性连接的海藻糖和末端的唾液酸(N-乙酰基神经氨酸)的、基于 N-乙酰基乳糖胺的寡糖。四糖唾液酸化的LewisX(sLeX)是显著相关的结 合表位。sLeX用作结构-功能关系的标准配体以表征结合特性以及探求选 择蛋白抑制剂。
很久以来，已知sLeX是选择蛋白的重要结合伙伴以及多价是靶向阻 断白细胞粘附的关键，这些研究成果是开发多种选择蛋白抑制剂的基础 [综述参见5]。到目前为止，尽管可以得到高亲和的抑制剂，但靶标选择 蛋白还未导致开发出市场准备完毕的治疗方法[5]。
目前，通过使用炎性细胞因子TNFα的阻断剂(英夫利西单抗 (infliximab)，依那西普(etanercept)[6，7])，实现了类风湿性关节炎和牛皮 癣情况下的治疗性干预。此外，依法利珠单抗(efalizumab)[7]，抗-整联蛋 白抗体，在市场上出售，其被批准用于全身治疗牛皮癣。在临床试验中 测试了更多的化合物，例如全-选择蛋白拮抗剂双莫昔氨莫司 (bimosiamose)(1，6-双[3-(3-羧甲基苯基)-4-(2-α-D-吡喃甘露糖基氧基)苯基] 己烷)，其属于小分子药物类，并且是具有糖苷结构的抑制选择蛋白的化 合物，其具有比sLeX基本上更高的对选择蛋白的亲和性(试验由Revotar AG，Hennigsdorf进行)。双莫昔氨莫司被期望用于哮喘、牛皮癣、特应性 皮炎和再灌注损伤[8]。
已经描述了带有硫酸化的sLeX结构的线性新含糖聚合物 (neoglycopolymer)且其能够获得在低纳米摩尔范围的IC50值[5，9]，还描 述了硫酸化的树形聚环氧乙烷(PEO)含糖聚合物[10]。
因此，本发明的一目的是提供易于合成并且适用于治疗疾病，特别 是治疗炎性疾病的化合物和化合物类型。
通过提供树形聚甘油磺酸酯，本发明解决了所述目的。
本发明的树形聚甘油磺酸酯的特征在于
a)高分子聚甘油核，其由在多官能团的起动分子(starter molecule) 上的具有通式(RO-CH2)2CH-OR的甘油重复单元组成，所述起 动分子是具有1至1,000个OH基团的多羟基化合物，优选1 至4个OH基团，
其中R＝H或更多的甘油单元，
所述核的支化度为0至100％，优选60％，且其平均分子量为100 g/mol至1,000,000g/mol，优选1,000g/mol至20,000g/mol，
b)用-SO3H或-SO3Na基团取代甘油单元的一个或多个OH基团 或在甘油单元的一个或多个OH基团上连接低聚物间隔基， 所述低聚物间隔基的通式为-(CH2)n-或-[(CH2)m-O)]n-，其中m为 1至100并且n为1至50,000，且在其上结合-SO3H或-SO3Na基 团，
因此得到1％至100％的磺化度，优选1％至30％，和
c)分子量为110g/mol至1,500,000g/mol，优选1,100g/mol至30,000 g/mol。
通过在缩水甘油的开环聚合期间，分别使用具有(多)官能团的起 动分子或引发剂制备所述高分子聚甘油核。起动分子或引发剂分别为 具有1至1000个OH基团的多羟基化合物，优选1至100个OH基团 且更优选1至4个OH基团。起动分子的通式为R-(OH)x，其中R能够 是在阴离子聚合条件下稳定的任何分子，且x是1至1000，优选1至100 且更优选1至4。优选地，所用的引发剂是三官能团引发剂或四官能团引 发剂，例如1，1，1-三羟甲基丙烷(TMP)作为优选的三官能团引发剂或季戊 四醇(PE)作为优选的四官能团引发剂。起动分子或引发剂能够分别带有更 多的杂官能团，例如特别是SH基团、NH2基团。在具体实施方案中，所 述起动分子含有OH基团和/或更多的杂官能团(如SH、NH2)。本领域技 术人员已知更多合适的引发剂。
取决于对引发剂和聚合条件的选择，所述高分子聚甘油核达到一定 的支化度和具有窄的多分散性的可任意调整的分子量。根据本发明，使 用支化度为0至100％的高分子聚甘油核。优选地，使用高支化的结构， 优选30％至80％的支化度，特别优选60％的支化度。
本发明的高分子聚甘油核的平均分子量优选100g/mol至1,000,000 g/mol，更优选500g/mol至100,000g/mol，其中特别优选1,000g/mol至 20,000g/mol。
将本发明的高分子聚甘油核进行磺化。优选地，在催化量的诸如氢 氧化钾的碱存在下使用乙烯基磺酸的钠盐作为磺化试剂。所达到的磺化 度优选1％至100％，特别优选10％至30％，更特别优选30％至100％。
本发明的“磺化度”意指高分子聚甘油核的甘油单元的被官能化的 OH基团的百分比。官能化或者是由用-SO3H或-SO3Na基团取代甘油单 元的一个或多个OH基团而引起的，或者是由在甘油单元的一个或多个 OH基团上连接低聚物间隔基而引起的。
所述低聚物间隔基具有以下通式：
-(CH2)n-
或
-[(CH2)m-O)]n-
其中m为1至100，优选1至50，更优选1至10且还更优 选2，并且
n为1至50,000，优选1至5,000，更优选1至100 并且在其上结合-SO3H或-SO3Na基团。
低聚物间隔基例如是低聚乙二醇(OEG)链、聚乙二醇(PEG)链、脂肪 族碳水化合物链或其它线性聚醚。
取决于对本发明的高分子聚甘油核和磺化条件、即磺化度的选择， 本发明的所述树形聚甘油磺酸酯的分子量优选为110g/mol至1,500,000 g/mol，更优选为600g/mol至150,000g/mol且特别优选1,100g/mol至 30,000g/mol。
本发明的树形聚甘油磺酸酯的特别优选的实施方案具有
a)高分子聚甘油核，其平均分子量(Mn)为2,500g/mol至20,000 g/mol且支化度为60％，该支化度对应于树形支化度，和
b)磺化度为10％至30％，这是通过用乙烯基磺酸的钠盐进行磺 化而获得。
本发明的树形聚甘油磺酸酯的特别优选的实施方案具有平均分子 量为5,000g/mol的高分子聚甘油核、4％的磺化度和5,200g/mol的分 子量，例如实施例2中的化合物3b(参见表2)。
本发明的树形聚甘油磺酸酯的又一特别优选的实施方案具有平均 分子量为20,000g/mol的高分子聚甘油核、8％的磺化度和21,800g/mol 的分子量，例如实施例2中的化合物3d(参见表2)。
本发明还通过提供树形聚甘油硫酸酯解决所述目的。
本发明的树形聚甘油硫酸酯的特征在于
a)高分子聚甘油核，其由在多官能团的起动分子上的具有通式 (RO-CH2)2CH-OR的甘油重复单元组成，所述起动分子是具有 1至1,000个OH基团的多羟基化合物，优选1至4个OH基 团，
其中R＝H或更多的甘油单元，
所述核的支化度为0至100％，优选60％，且其平均分子量为100 g/mol至1,000,000g/mol，优选1,000g/mol至20,000g/mol，更 优选2,000g/mol至7,500g/mol，
b)用-OSO3H或-OSO3Na基团取代甘油单元的一个或多个OH基团 或在甘油单元的一个或多个OH基团上连接低聚物间隔基，
所述低聚物间隔基的通式为-(CH2)n-或-[(CH2)m-O)]n-，其中m为 1至100并且n为1至50,000，且在其上结合-OSO3H或-OSO3Na 基团，
因此得到1％至100％的硫酸化度，以及
c)分子量为200g/mol至5,000,000g/mol，优选2,000g/mol至50,000 g/mol，更优选5,000g/mol至13,500g/mol。
通过在缩水甘油的开环聚合期间，分别使用具有(多)官能团的起 动分子或引发剂制备所述高分子聚甘油核。起动分子或引发剂分别为 具有1至1,000个OH基团的多羟基化合物，优选1至100个OH基团 且更优选1至4个OH基团。起动分子的通式为R-(OH)x，其中R能够 是在阴离子聚合条件下稳定的任何分子，x是1至1,000，优选1至100 且更优选1至4。优选地，所用的引发剂是三官能团引发剂或四官能团引 发剂，例如1，1，1-三羟甲基丙烷(TMP)作为优选的三官能团引发剂或季戊 四醇(PE)作为优选的四官能团引发剂。起动分子或引发剂能够分别带有更 多的杂官能团，例如特别是SH基团、NH2基团。在具体实施方案中，所 述起动分子含有OH基团和/或更多的杂官能团(如SH、NH2)。本领域技 术人员已知更多合适的引发剂。
取决于对引发剂和聚合条件的选择，所述高分子聚甘油核达到一定 的支化度和具有窄的多分散性的可任意调整的分子量。根据本发明，使 用支化度为0至100％的高分子聚甘油核。优选地，使用高支化的结构， 优选30％至80％的支化度，特别优选60％的支化度。
本发明的高分子聚甘油核的平均分子量优选100g/mol至1,000,000 g/mol，更优选500g/mol至100,000g/mol，其中特别优选1,000g/mol至 20,000g/mol以及2,000g/mol至7,500g/mol。
将本发明的高分子聚甘油核进行硫酸化。优选地，使用SO3和吡啶 的配合物作为硫酸化试剂，且其浓度为与所述高分子聚甘油核的OH基 团等摩尔。通过SO3与聚甘油的OH基团的比例能够调节所得官能化， 即硫酸化为0至100％。所达到的硫酸化度优选1％至100％，特别优选 70％至95％，更特别优选75％至92％。
本发明的“硫酸化度”意指高分子聚甘油核的甘油单元的被官能化 的OH基团的百分比。官能化或者是由用-OSO3H或-OSO3Na基团取代甘 油单元的一个或多个OH基团而引起的，或者是由在甘油单元的一个或 多个OH基团上连接低聚物间隔基而引起的。
所述低聚物间隔基具有以下通式：
-(CH2)n-
或
-[(CH2)m-O)]n-
其中m为1至100，优选1至50，更优选1至10且还更优 选2，并且
n为1至50,000，优选1至5,000，更优选1至100 并且在其上结合-OSO3H或-OSO3Na基团。
低聚物间隔基例如是低聚乙二醇(OEG)链、聚乙二醇(PEG)链、脂肪 族碳水化合物链或其它线性聚醚。
取决于对本发明的高分子聚甘油核和硫酸化条件、即硫酸化度的选 择，本发明的所述树形聚甘油硫酸酯的分子量优选200g/mol至5,000,000 g/mol，更优选2,000g/mol至50,000g/mol且特别优选5,000g/mol至 13,500，特别优选5,500g/mol或11,000g/mol或21,500g/mol或41,000 g/mol或6,800g/mol或8,600g/mol或12,300g/mol。
本发明的树形聚甘油硫酸酯的特别优选的实施方案具有平均分子 量为2,500g/mol的高分子聚甘油核、85％的硫酸化度和5,500g/mol 的分子量，例如分别为实施例1中的化合物2a(参见表1)或实施例4 中的dPGS2500/85化合物(参见表3)。
本发明的树形聚甘油硫酸酯的另一特别优选的实施方案具有平均 分子量为5,000g/mol的高分子聚甘油核、79％的硫酸化度和10,500 g/mol的分子量，例如实施例1中的化合物2b(参见表1)。
本发明的树形聚甘油硫酸酯的另一特别优选的实施方案具有平均 分子量为2,500g/mol的高分子聚甘油核、92％的硫酸化度和6,800 g/mol的分子量，例如实施例4中的化合物dPGS2500/92(参见表3)。
本发明的树形聚甘油硫酸酯的另一特别优选的实施方案具有平均 分子量为4,000g/mol的高分子聚甘油核、84％的硫酸化度和8,600 g/mol的分子量，例如实施例4中的化合物dPGS4000/84(参见表3)。
本发明的树形聚甘油硫酸酯的另一特别优选的实施方案具有平均 分子量为6,000g/mol的高分子聚甘油核、76％的硫酸化度和12,300 g/mol的分子量，例如实施例4中的化合物dPGS6000/76(参见表3)。
通过使用本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸 酯作为用于治疗疾病的药物进一步解决了所述目的。
本发明的化合物能够例如在用作药剂时以药物组合物的形式提供， 所述药物组合物包含一种或多种本发明的化合物以及药物可接受的载 体。优选地，这些药物组合物具有单位剂型，例如片剂、丸剂、胶囊剂、 粉剂、颗粒剂、无菌肠胃外溶液剂或混悬剂。本领域技术人员已知更多 的剂型。
药剂或药物组合物包含治疗有效量的药物或若干药物，即治疗有效 量的一种或多种本发明的化合物。技术人员能够根据待治疗的疾病并考 虑患者的状态而确定治疗有效量。药剂或药物组合物能够适当地包含约5 mg至1,000mg、优选约10mg至500mg的本发明的化合物。
取决于所需的应用途径(例如口服、肠胃外给药)，药物可接受的载体 和/或赋形剂能够具有多种形式。合适的载体和赋形剂是本领域公知的并 且能够由本领域技术人员选择。载体包括惰性的药物赋形剂，例如粘合 剂、助悬剂、润滑剂、矫味剂、增甜剂、防腐剂、着色剂和包衣剂。
能够通过使用本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油 硫酸酯而治疗的疾病优选炎性疾病。
对于治疗性干预，考虑全部的炎症过程，其中白细胞从血流中的迁 移是病理上相关的并且导致组织损伤。除了慢性炎性疾病外，例如类风 湿性关节炎、哮喘和牛皮癣，还可以在缺血再灌注损伤或移植排斥的情 况下使用本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯。
因此，本发明的化合物优选用于治疗慢性炎性疾病，特别是类风湿 性关节炎、哮喘和牛皮癣，以及用于治疗缺血再灌注损伤或移植排斥。
更优选地，所述炎性疾病为这样的疾病，其中选择蛋白介导的白细 胞粘附是失调的。
本发明的化合物的抗炎作用能够，例如，归因于由其介导的白细胞 游出的减少。因此，大大降低了更多的免疫细胞被炎症部位处分泌的细 胞因子所活化(更详细的细节参见实施例)。
在慢性炎症过程中，组织损伤后出现了纤维化。从而，两种细胞因 子起重要作用：IFNγ和TNFα。IFNγ由特定群体的白细胞(T细胞和NK 细胞)分泌并导致巨噬细胞的活化，其又
1)产生水解酶及活性的氧和氮物质，这些导致邻近组织的破坏，以 及
2)释放TNFα，TNFα导致在邻近内皮上细胞粘附分子的表达增加以 及白细胞的活化。
因此，在炎性区域观察到白细胞的募集增加。
通过使用本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸 酯作为选择蛋白抑制剂进一步解决了所述目的。
因此，优选地用作L-选择蛋白和/或P-选择蛋白的抑制剂。
本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯以高亲 和力(IC50分别为10nM或40nM，参见实施例3)结合L-选择蛋白和P- 选择蛋白并因此阻止与其配体的相互作用。白细胞-内皮的接触减少了并 且因此抑制了白细胞向炎症部位增加的迁移。
因此，本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯 适于抑制选择蛋白介导的白细胞粘附。
通过使用本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸 酯作为选择蛋白指示剂进一步解决了所述目的。
本发明的“选择蛋白指示剂”特异性结合多种选择蛋白或特异性结 合选择蛋白之一，诸如L-选择蛋白和/或P-选择蛋白，并因此能够特别在 体外、在细胞、组织、器官、组织切片中，但还是特别在体内靶向、定 位和/或显现选择蛋白。通过应用本专利申请的教导，技术人员能够将本 发明的化合物用作选择蛋白指示剂。
为了该目的，本发明的化合物优选地被负载有信号分子或使信号分 子与本发明化合物结合。
优选的信号分子是用诸如124I、125I、或18F的放射性同位素标记的分 子；用染料标记的分子，特别是用诸如氨甲基香豆素、荧光素、花青、 若丹明及其衍生物的荧光团或其它生色团标记的分子。信号分子还能够 是荧光供体或指示剂以及荧光受体或猝灭剂，其能够特别用作每一荧光 供体/指示剂和荧光受体/猝灭剂对(即，用作FRET对)。
目前为止，通过可用的影像临床诊断方法解决炎症源的定位和表征 并不令人满意。对于采用本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形 聚甘油硫酸酯特异性靶向炎症区域，这些化合物被负载有信号供体(放射 性同位素、NIR染料、磁铁矿)并用于显影。因此，必要条件是在炎症区 域的特异性结合(L-选择蛋白和P-选择蛋白)和信号积聚。
因此，本发明的化合物优选用于炎性疾病的诊断。从而，在炎性区 域发生选择蛋白的靶向。
本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯还用作 肝素类似物并因此如同肝素一样能够特异性结合某些趋化因子。这些趋 化因子是促炎细胞因子，特别是TNFα、IL-1、IL-6以及IL-8和MIP-1β。
本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯对诸如 INFγ或TNFα的趋化因子的抑制性结合阻止了与趋化因子的受体的相互 作用，这导致降低的组织损伤和白细胞外渗。
由于其与诸如选择蛋白、趋化因子、凝血因子、特别是L-选择蛋白 和P-选择蛋白等蛋白的特异性相互作用，本发明的化合物优选用于更多 的体外应用：
-本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯(类 似于市售的肝素琼脂糖凝胶)被固定在基质上。
取决于用途，例如所用的分离技术，优选的用于固定的基质或表面 分别为无机的材料以及聚合的天然材料和聚合的合成材料。实例有基于 硅的表面(例如玻璃、硅石)和多种官能化的和非官能化的聚合物(例如葡 聚糖、琼脂糖、琼脂糖凝胶以及合成的亲水性聚合物)。
用于固定的基质或表面还可分别选自无机氧化物表面、能磁化的或 不能磁化的表面、含硅的表面、玻璃表面、二氧化硅膜、硅土、粘土和 技术人员公知的更多的表面。用于固定的基质或表面还能够分别为颗粒、 膜、基质或固相。
-本发明的化合物，优选被固定的，用于配合物溶液或生物样品(例 如体液；血浆；全血；血清；更多源于血的样品；细胞悬浮液；细胞培 养液的上清液)及其它含生物分子的溶液的分部以及用于从这些溶液/样 品中纯化特定蛋白(例如L-选择蛋白、P-选择蛋白、趋化因子、凝血因子)。
-本发明的树形聚甘油磺酸酯和/或本发明的树形聚甘油硫酸酯用作 捕捉分子，例如在ELISA中。
所述树形聚甘油硫酸酯和磺酸酯具有很强的抗炎潜力，因为其结合 了所报导的抑制剂的优点：
-容易合成(成本效益)
-生物相容性(与硫酸乙酰肝素/肝素高度相似)
-对L-选择蛋白和P-选择蛋白具有高亲和性(IC50分别＝10nM或40 nM，体外测量)。在Biacore中体外分析显示，取决于其大小，其 活性(结合L-选择蛋白和P-选择蛋白)增强。
-与抑制白细胞活化的趋化因子结合。
还公开了本发明的树形聚甘油硫酸酯作为白细胞-内皮相互作用的抑 制剂，其中L-选择蛋白和P-选择蛋白配体的结构被简化为硫酸酯基团并 与聚甘油骨架连接。在接触性皮炎小鼠模型中安全地使用了所述化合物 并抑制了免疫应答(还参见实施例和附图)。
通过以下附图和实施例对本发明进行说明。

图1.树形聚甘油硫酸酯的合成方案。
图2.树形聚甘油磺酸酯的合成方案。
图3.所选的树形聚甘油硫酸酯对L-选择蛋白配体结合的抑制作用。
L-选择蛋白与其合成的配体(sLeX-酪氨酸硫酸盐)的结合被设定为 100％(对照值)。
聚甘油核的平均分子量[g/mol]：2a，2500；2c，10,000；2d，20,000。
全部聚甘油硫酸酯的硫酸化度为约80％(还参见表1)。
图4.树形聚甘油硫酸酯2c对选择蛋白的竞争抑制作用。
与合成的配体(sLeX-酪氨酸硫酸盐)的结合被分别设定为100％(对照 值)。
图5.树形聚甘油衍生物2d对L-选择蛋白配体结合的硫酸化度依赖 性竞争抑制作用。
以10nM的浓度使用该衍生物。L-选择蛋白与其合成的配体(sLeX- 酪氨酸硫酸盐)的结合被设定为100％(对照值)。
图6.树形聚甘油硫酸酯的实例(dPGS)。
图1.dPGS不抑制单核细胞系THP-1的增殖。
增殖试验：阿尔玛蓝染料(Alamar Blue)。
与泼尼松龙相对照，T细胞的存活力未受不同浓度的dPGS的影响。
图8.dPGS未显示出诱导PBMC细胞凋亡。
A：PBMC+dPGS(+/-CD3刺激)
B：PBMC+dPGS(+/-LPS刺激)
细胞凋亡检测：Annexin V读出
图9.dPGS在鼠树突状细胞(DC)中未抑制TNFa分泌。
鼠树突状细胞+dPGS(+/-LPS)
检测：ELISA。
图10.dPGS在人T细胞中未显示出对TNFa分泌的干预。
PBMC+/-抗CD3珠+dPGS
检测：ELISA。
图11.dPGS的选择蛋白结合特异性
使用聚合物核的Mn为4,000g/mol且硫酸化度为84％的dPGS(dPGS 4000/85)。
图12.选择蛋白的结合依赖于树形聚甘油的硫酸化。
使用聚合物核的Mn为6,000g/mol的dPGS(dPG 6000)。
图13.dPGS对选择蛋白的结合依赖于核的大小和硫酸化率。
图14.在急性TMA-诱导的变应性接触性皮炎模型中dPGS降低水肿 形成。
dPGS被注入小鼠的颈褶。
图15.在急性TMA-诱导的变应性接触性皮炎后dPGS降低粒细胞的 迁出。
dPGS被注入小鼠的颈褶。
图16.在亚慢性TMA-诱导的变应性接触性皮炎模型中dPGS降低水 肿形成。
图17.在亚慢性TMA-诱导的变应性接触性皮炎模型中dPGS防止粒 细胞和嗜中性粒细胞的浸润。
A：粒细胞(过氧化物酶活性)
B：嗜中性粒细胞(弹性蛋白酶活性)，归一化至介质(＝0)
图18.dPGS降低炎症部位的IL-2和IL-4的浓度。
亚慢性TMA激发，耳匀浆(ear homogenate)的ELISA。
实施例
实施例1：树形聚甘油硫酸酯的合成
基本上按照[11]中所述进行树形聚甘油硫酸酯的合成
材料
从Fluka(Buchs，瑞士)购买SO3/吡啶配合物。该试剂不经过进一步 纯化就使用。在进一步使用前，溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF，p.a.质量， 购自Roth，卡尔斯鲁厄，德国)用CaH2干燥并经分子筛储存。在51 烧杯中，在蒸馏水中用再生纤维素管(SpectraPore 6/Roth)进行渗析，其中 所述溶剂在48小时内更换3次。
1.高分子聚甘油核
聚甘油1是具有树形(树样的)分支的、易于获得的、明确定义的聚合 物，其通过缩水甘油的受控阴离子聚合而得到[12-14]。1的支化度(60％) 低于理想的甘油树枝状聚合物(100％)[15]。然而，物理化学特性是类似 的[16]。通过单体和引发剂的比例能够容易地调节分子量(1,000-30,000 g/mol)和聚合度(DP)，并且得到窄的多分散性(通常<2.0)[14]。由于脂肪 族聚醚的生物相容特性，大体上具有相似特性的多羟基化合物(例如多糖 类、聚(乙二醇)类)被预期为聚甘油[13]。此外，详细研究了低聚甘油(2-10 个单体单元)的毒理学特性并证明其可作为营养添加剂和药理学添加剂 [16，17]。因此，树形聚甘油1应当适于作为药物的高功能载体并且适于 产生树形聚阴离子(聚硫酸酯、聚羧酸酯、聚磺酸酯)。
此外，如前所述[14]，对于1a-c的情况，使用1，1，1-三(羟甲基)丙烷 (TMP)作为引发剂来制备聚甘油(PG)1a(Mn＝2,500g/mol，Mw/Mn＝1.6)、 1b(Mn＝5,000g/mol，Mw/Mn＝1.6)、1c(Mn＝10,000g/mol，Mw/Mn＝1.8)， 而对于1d的情况则使用季戊四醇(PE)作为引发剂来制备聚甘油(PG)1d (Mn＝20,000g/mol，Mw/Mn<2.0)。
2.分析
在Bruker ARX 300光谱仪中，在浓度为100mg/ml的D2O中记录1H NMR和13C NMR图谱，分别在300MH或75.4MH中操作。在Bruker IFS 88FT-IR中使用KBr板进行IR测量。使用元素分析测定化合物2a-d的 硫酸化度(ds)(表1)。
3.聚甘油硫酸酯的合成
通过修改Alban等人描述的已有的硫酸化β-1，3-葡聚糖的方法[18]， 使用不同分子量的树形聚甘油(1a-d)作为核聚合物以及SO3/吡啶配合物 作为硫酸化试剂在作为溶剂的干燥DMF中进行聚甘油硫酸酯的合成(参 见方案1)。SO3/吡啶配合物在DMF中的浓度及其摩尔比(SO3每OH基团) 在所有情况下均保持恒定。
合成方案参见图1。
在60℃、氩气气氛下，将10.75g(67.5mmol)SO3/吡啶配合物的67.5 ml DMF溶液在4小时内逐滴加入搅拌中的5.0g聚甘油(1a、1b、1c、1d) (67.5mmol OH基团)的25ml DMF溶液。将该反应混合物在60℃下再搅 拌2小时并在室温下搅拌18小时后，加入50ml蒸馏水。立即将1M NaOH 加入该水溶液中直至pH达到11。真空浓缩得到粗产物，通过在水中渗 析将其进一步纯化。蒸发溶剂后得到聚甘油硫酸酯2a-d淡黄色固体，将 其用P2O2进一步干燥。
在蒸馏水中渗析后，以良好的收率(50-75％)且高纯度(根据1H NMR， >98％)获得聚甘油硫酸酯(2a-d)。
产量：7.49g(2a)；8.96g(2b)；7.01g(2c)；6.86g(2d)。
1H NMR(300MHz，D2O)：δ(ppm)0.98[t，3H， CH3CH2C(CH2O)3-PG-OSO3Na]，1.48[m，2H， CH3CH2C-(CH2O)3-PG-OSO3Na]，3.40-4.00[m， CH3CH2C(CH2O)3-PG-OSO3Na]，4.19，4.33，4.38[PG-OSO3Na]，4.72 [PG-OCH2CH(OSO3Na)CH2OSO3Na]。
注意：对于2d的情况，0.98和1.48处的峰不适用。 13C NMR(D2O，75.4MHz)：δ(ppm)66.9，67.6，68.2，69.4，70.3，75.8，77.2， 78.3[PG-OSO3Na]。
IR(KBr)：υ(cm-1)3470[OH]，2930[CH]，1260[S＝O]，780[C-O-S]。
元素分析后的硫含量：2a：15.38％S，2b：14.28％S，2c：15.20％S， 2d：13.96％。
通过1H-NMR光谱法，未观察到聚甘油核的降解。
使用与OH基团等摩尔的SO3/吡啶浓度，全部游离OH基团中约85％ 的OH基团被硫酸化(表1)。如此高的硫酸化度表明聚甘油比多糖(24)更 易于硫酸化。
表1
树形聚甘油硫酸酯2a-c的表征

a通过NMR和/或GPC(DMF)测定。
b通过元素分析得到硫酸化度(ds)；
c使用聚合物核的Mn和官能化的实验测量来计算。
Mn＝聚甘油核的平均分子量；
DPn＝聚甘油核的聚合度；
通过NMR、IR和元素分析对全部起始材料1a-d和产物2a-d进行详 细分析，证实这些树形聚甘油硫酸酯的结构和官能化程度。在沉淀后通 过使用1H NMR数据测定非官能化的聚甘油的分子量。
实施例2：树形聚甘油磺酸酯的合成
材料
从Sigma-Aldrich公司购买乙烯基磺酸的钠盐(25％重量比的水溶液) 并且不经过进一步纯化就使用。对于合成的磺酸酯在水中的渗析，使用 来自Roth公司(SpectraPor6)、MWCO为1,000g/mol的再生纤维素制成的 渗析管。
1.高分子聚甘油核
参见实施例1
2.分析
NMR光谱法：在分别为300MHz或75.4MHz下，在100mg/ml浓 度的D2O中用Bruker ARX 300光谱仪记录1H NMR和13C NMR图谱， 在Bruker IFS 88 FT-IR中使用KBr板进行IR测定。使用元素分析测定磺 化度。
3.聚甘油磺酸酯的合成
合成方案参见图2。
将10g聚甘油1b、1d(2.0mmol；约135mmol OH基团)溶于20ml 水中并加入757mg(13.5mmol)氢氧化钾的1ml水溶液，达到聚甘油的 OH基团的10％去质子化。在冰浴下将反应溶液冷却至约5℃。然后，经 滴液漏斗在4小时内缓慢加入25％重量比的水溶液形式的乙烯基磺酸的 钠盐(26.347g；202.5mmol)。添加完毕后，将反应混合物加热至RT并再 搅拌3天。真空除去溶剂后，通过在水中渗析24小时进一步纯化所得粗 产品，其中更换3次水。然后，真空浓缩粗产品并在干燥器中经五氧化 二磷干燥以除去剩余的水。所得到的合成的聚甘油硫酸酯3b、3d是淡黄 色高度粘稠的液体形式，官能化程度为3％至10％。
产量：3b6.58g，3d：5.48g。
1H-NMR(D2O，300MHz)：δ(ppm)＝0.88[t，3H， CH3CH2C(CH2O)3-PG-CH2CH2SO3Na]，1.42[m，2H， CH3CH2C(CH2O)3-PG-CH2CH2SO3Na]，3.21[t，2H， CH3CH2C(CH2O)3-PG-CH2CH2SO3Na]3.35-4.05[m， CH3CH2C(CH2O)3-PG-CH2CH2SO3Na]；
13C-NMR(D2O，75.4MHz)：δ(ppm)＝53.0[PG-CH2CH2SO3Na]，63.3，65.1 [PG-CH2CH2SO3Na]，68.2[PG-CH2CH2SO3Na]，71.4，72.9，74.7，80.5，82.0 [PG-CH2CH2SO3Na]。
元素分析结果：3b：0.58％S，3d：1.30％S。
通过1H-NMR光谱法，未观察到聚甘油核的降解。
表2
树形聚甘油磺酸酯3b和3d的表征

实施例3：树形聚甘油硫酸酯与选择蛋白的体外结合
在竞争性结合测定中，在Biacore X中通过表面等离子共振仪分析聚 甘油硫酸酯与L-、P-和E-选择蛋白的结合。在该方法中，首先将选择蛋 白固定在胶体金颗粒上。然后测量分析物与选择蛋白配体sLeX-酪氨酸硫 酸盐的结合，该选择蛋白配体与传感器芯片偶联。当聚甘油硫酸酯与选 择蛋白的配体的结合域的相互作用是特异性时，通过用聚甘油硫酸酯预 孵育分析物，该分析物与芯片-偶联的配体的结合以浓度-依赖性方式降 低。在这种情况下，观察到结合信号的降低。
图3显示出所选的树形聚甘油硫酸酯对L-选择蛋白配体结合的浓度- 依赖性抑制作用。随着分子量的增加，具有相似硫酸化度的聚甘油硫酸 酯显示出增强的抑制潜能。如图3可知，化合物2d的IC50值为约10nM。
为了进一步表征选择蛋白特异性结合，得到了用聚甘油衍生物2c预 孵育后L-、P-和E-选择蛋白的抑制曲线(参见图4)。其在此显示出，L- 选择蛋白被所述衍生物2c最大地抑制(IC50＝10nM)，对于P-选择蛋白， 该化合物的IC50为30nM，而E-选择蛋白未被抑制。
以衍生物2d(PG核的Mn＝20,000[g/mol])作为实例，研究了树形聚 甘油的硫酸化度对L-选择蛋白结合的影响。衍生物2d采用的浓度为10 nM并且硫酸化度为10％、38％和76％。此外，测定了聚甘油硫酸酯对分 析物L-选择蛋白与固定的配体sLeX-酪氨酸硫酸盐之间的相互作用的影 响(竞争性结合测定，见上)。对照值设定为100％，该值对应于由L-选择 蛋白与芯片-偶联的配体sLeX-酪氨酸之间的相互作用产生的结合信号。 通过使用10nM的不同硫酸化度的聚甘油衍生物预孵育分析物L-选择蛋 白，测量到随着硫酸化度的增加，L-选择蛋白-结合信号降低，这在图5 中显示为相对于对照值的百分比值。10％硫酸化度的2d显然表现出其在 预孵育阶段不足以与L-选择蛋白发生作用：结合信号与对照值相当。38％ 硫酸化度的2d将L-选择蛋白配体结合降低至结合信号对照值的约60％ 而76％硫酸化度的2d将其降低至对照值的约45％。这些测量表明硫酸化 度与结合亲和性呈正相关。此外，为了实现与L-选择蛋白的相互作用， 特定的硫酸化度的阈值看来是必需的。
实施例4：树形聚甘油(dPG)和硫酸化的衍生物(dPGS)
树形聚甘油是明确定义的具有树形分支的聚合物。如实施例1中所 述进行具体的合成。能够容易地调节聚合度和支化度且能够获得窄的多 分散性。
如实施例1中所述，我们合成了分子量(MW)在240Da和6,000Da 之间的不同核结构。使用SO3/吡啶配合物作为硫酸化试剂进一步使所述 化合物官能化。通过元素分析测定树形聚甘油骨架上负载的硫酸酯的百 分比(硫酸化度)，且其为10％至92％。
在4℃下储存dPG和dPGS，水溶液在-20℃下储存6个月后仍是稳 定的。
dPGS的实例参见图6。
表3
树形聚甘油硫酸酯(dPGS)的表征

dPG＝树形聚甘油
dPGS＝树形聚甘油硫酸酯
*重新测定的分子量
实施例5：聚甘油硫酸酯的细胞毒性和免疫调节特性
为了测定本发明的聚阴离子dPGS是否能够安全地用于细胞培养和 小鼠体内，详细地表征了作为实例的化合物dPGS6000/76。
为了测试细胞毒性，我们用单核细胞系THP-1进行了增殖测定。化 合物dPGS6000/76直到浓度为10μM时也未显示出对细胞增殖的抑制作 用(参见图7)。当在高至30μM的dPGS6000/76存在下培养外周血单核细 胞(PBMC)24h时，不考虑细胞刺激仅观察到凋亡细胞的少许增加(参见图 8)。
接着，我们检测了dPGS对细胞免疫调节活性的影响。在鼠树突状细 胞(参见图9)和人类PBMC的T细胞片段中(参见图10)表征了细胞因子的 释放。与对照(不添加dPGS)相比较，m TNFa和hu IL-2的浓度不发生显 著改变。
实施例6：树形聚甘油硫酸酯阻断选择蛋白-配体的体外结合
为了评价dPGS的在体外的选择蛋白-结合，我们使用了非常灵敏的、 基于Biacore的竞争性结合测定，如实施例3所述，该测定允许确定抑制 性化合物的50％抑制浓度(IC50)。
分析dPGS的选择蛋白特异性。虽然E-选择蛋白结合不受 dPGS4000/84影响，但L-选择蛋白和P-选择蛋白被有效抑制且IC50值分 别为8nM和30nM(参见图11)。(这些实验如实施例3中所述来进行并 进行再确认。)
然后，选择蛋白结合的硫酸酯依赖性由在相同骨架上具有不同官能 化的化合物得到证实。在30nM的明确浓度下，研究衍生物的抑制作用(参 见图12)。没有硫酸酯或有10％硫酸酯的核结构dPG6000不影响L-选择 蛋白配体结合，而38％和76％硫酸化将所述相对结合分别降低至55％或 26％。(这些实验如实施例3所述来进行并进行再确认。)
然后表征了树枝状聚合物的核大小对选择蛋白的抑制作用的影响(参 见图13)。合成了分子量为240Da(3个单体单元)至6,000Da(80个单体 单元)的树形聚甘油并将其进一步高度硫酸化。官能化的程度为76％至 92％。
小的化合物缩三甘油(TGS)240/83在高至高微摩尔浓度时对L-选择 蛋白结合未表现出抑制作用，但对于化合物Dpgs2500/85，其IC50为80 nM。通过将硫酸化度再增加7％，所得化合物dPGS2500/92的IC50值进 一步降低至4nM。
显而易见地，选择蛋白结合需要聚合物核的临界大小但在聚合物骨 架上的硫酸酯基团的密度(硫酸化度)似乎还更重要。进一步增加核结构且 使官能化相等并不改善选择蛋白结合。为了对照，将L-选择蛋白和P-选 择蛋白结合聚合物肝素包含于本研究中。该多硫酸化的葡糖胺聚糖的平 均分子量为15,000Da且每个二糖带有约2.4个硫酸酯。该化合物对L- 选择蛋白结合的IC50值是15μM并因此比dPGS2500/92大约4000倍。
表4
dPGS的核大小和硫酸化率依赖性选择蛋白结合。


dPG＝树形聚甘油
dPGS＝树形聚甘油硫酸酯
TGS＝缩三甘油
n.d.未检测
实施例7：在急性和亚慢性皮肤炎症模型中dPGS降低白细胞的补充
我们接着研究了树形聚甘油硫酸酯在鼠模型中对皮肤炎症的影响。
在急性TMA诱导的炎症应答中，化合物dPGS6000/76防止水肿形成 并因此防止耳肿胀。在30mg/kg的剂量下，其抗炎效果与皮质类固醇泼 尼松龙相当(参见图14)。该抗炎效果归因于dPGS介导的粒细胞迁出的降 低(参见图15)。
在亚慢性炎症模型中，TMA激发后8天，dPGS的保护效果仍然显 著。dPGS治疗的小鼠的耳厚度降低了但不如泼尼松龙阳性对照那样有效 (参见图16)。
此外，仍测量到粒细胞和嗜中性粒细胞浸润的显著减少(参见图17) 且其与泼尼松龙标准物相当。
然后，我们通过测量小鼠耳匀浆中的细胞因子水平分析了幼稚T细 胞的活化。在dPGS治疗的小鼠中Th1-型IL-2和Th2-型IL-4的显著的浓 度依赖性降低还表明dPGS在TMA诱导的接触性超敏反应中缓和了T细 胞依赖性皮肤炎症(参见图18)。
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