(cid:42)(cid:14)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)(cid:0)(cid:36)(cid:37)(cid:44)(cid:14)(cid:0)(cid:51)(cid:35)(cid:41)(cid:14)(cid:0)(cid:52)(cid:37)(cid:35)(cid:40)(cid:14)(cid:12)(cid:0)(cid:17)(cid:20)(cid:0)(cid:8)(cid:17)(cid:9)(cid:0)(cid:18)(cid:17)(cid:13)(cid:19)(cid:20)(cid:0)(cid:18)(cid:16)(cid:16)(cid:20)
`
`(cid:33)(cid:80)(cid:80)(cid:76)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:83)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:77)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:76)(cid:89)(cid:13)(cid:77)(cid:79)(cid:68)(cid:73)(cid:108)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:67)(cid:89)(cid:67)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:26)
`(cid:85)(cid:83)(cid:69)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:80)(cid:82)(cid:79)(cid:80)(cid:89)(cid:76)(cid:13)β(cid:13)(cid:67)(cid:89)(cid:67)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:0)(cid:65)(cid:83)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:0)(cid:69)(cid:78)(cid:65)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:0)(cid:69)(cid:88)(cid:67)(cid:73)(cid:80)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:84)
`(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:0)(cid:66)(cid:82)(cid:65)(cid:73)(cid:78)(cid:0)(cid:84)(cid:65)(cid:82)(cid:71)(cid:69)(cid:84)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:12)(cid:0)(cid:82)(cid:69)(cid:68)(cid:79)(cid:88)(cid:13)(cid:66)(cid:65)(cid:83)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:68)(cid:69)(cid:82)(cid:73)(cid:86)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:83)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:73)(cid:79)(cid:76)
`(cid:33)(cid:0)(cid:82)(cid:69)(cid:86)(cid:73)(cid:69)(cid:87)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:80)(cid:82)(cid:69)(cid:67)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:67)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:108)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:83)
`
`(cid:45)(cid:14)(cid:37)(cid:14)(cid:0)(cid:34)(cid:82)(cid:69)(cid:87)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:17)(cid:10)(cid:12)(cid:0)(cid:52)(cid:14)(cid:0)(cid:44)(cid:79)(cid:70)(cid:84)(cid:83)(cid:83)(cid:79)(cid:78)(cid:18)(cid:12)(cid:0)(cid:46)(cid:14)(cid:0)(cid:34)(cid:79)(cid:68)(cid:79)(cid:82)(cid:19)
`
`(cid:17)(cid:36)(cid:69)(cid:80)(cid:65)(cid:82)(cid:84)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:48)(cid:72)(cid:65)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:67)(cid:69)(cid:85)(cid:84)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:51)(cid:67)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:67)(cid:69)(cid:83)(cid:12)(cid:0)(cid:42)(cid:79)(cid:72)(cid:78)(cid:83)(cid:79)(cid:78)(cid:0)(cid:6)(cid:0)(cid:42)(cid:79)(cid:72)(cid:78)(cid:83)(cid:79)(cid:78)(cid:0)(cid:48)(cid:72)(cid:65)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:67)(cid:69)(cid:85)(cid:84)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:50)(cid:69)(cid:83)(cid:69)(cid:65)(cid:82)(cid:67)(cid:72)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:36)(cid:69)(cid:86)(cid:69)(cid:76)(cid:79)(cid:80)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:12)(cid:0)(cid:34)(cid:69)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:69)(cid:12)(cid:0)(cid:34)(cid:69)(cid:76)(cid:71)(cid:73)(cid:85)(cid:77)
`(cid:18)(cid:38)(cid:65)(cid:67)(cid:85)(cid:76)(cid:84)(cid:89)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:48)(cid:72)(cid:65)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:67)(cid:89)(cid:12)(cid:0)(cid:53)(cid:78)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:73)(cid:84)(cid:89)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:41)(cid:67)(cid:69)(cid:76)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:12)(cid:0)(cid:50)(cid:69)(cid:89)(cid:75)(cid:74)(cid:65)(cid:86)(cid:73)(cid:75)(cid:12)(cid:0)(cid:41)(cid:67)(cid:69)(cid:76)(cid:65)(cid:78)(cid:68)
`(cid:19)(cid:41)(cid:86)(cid:65)(cid:88)(cid:0)(cid:35)(cid:79)(cid:82)(cid:80)(cid:14)(cid:12)(cid:0)(cid:45)(cid:73)(cid:65)(cid:77)(cid:73)(cid:12)(cid:0)(cid:38)(cid:44)(cid:12)(cid:0)(cid:53)(cid:78)(cid:73)(cid:84)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:51)(cid:84)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:83)(cid:12)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:41)(cid:86)(cid:65)(cid:88)(cid:0)(cid:36)(cid:82)(cid:85)(cid:71)(cid:0)(cid:50)(cid:69)(cid:83)(cid:69)(cid:65)(cid:82)(cid:67)(cid:72)(cid:0)(cid:41)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:73)(cid:84)(cid:85)(cid:84)(cid:69)(cid:12)(cid:0)(cid:34)(cid:85)(cid:68)(cid:65)(cid:80)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:12)(cid:0)(cid:40)(cid:85)(cid:78)(cid:71)(cid:65)(cid:82)(cid:89)
`(cid:10)(cid:35)(cid:79)(cid:82)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:80)(cid:79)(cid:78)(cid:68)(cid:69)(cid:78)(cid:67)(cid:69)(cid:26)(cid:0)(cid:77)(cid:66)(cid:82)(cid:69)(cid:87)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:32)(cid:80)(cid:82)(cid:68)(cid:66)(cid:69)(cid:14)(cid:74)(cid:78)(cid:74)(cid:14)(cid:67)(cid:79)(cid:77)
`
`Estrogen depletion associated with the menopause produces a constellation of debilitating symptoms which range the gamut from vasomotor
`
`complaints which severely affect over one-third of all climacteric women to cognitive deficits. While many of these complications can be alleviated
`with traditional hormone replacement therapy (HRT), fear of cancer, cardiovascular problems and other metabolic diseases prompt many women
`to avoid treatment. Surveys suggest that over 30% of all prescriptions written for HRT are never filled due to these concerns and recent findings
`from Womanʼs Health Initiative trials have only added to these trepidations. Selective brain delivery of estrogens, in general, and estradiol, in
`particular, may address these items. One approach to accomplish CNS deposition is the use of a chemical delivery system for estradiol that se-
`lectively targets the central nervous system and may, therefore, reduce the incidence or severity of peripherally manifested side-effects. Owing to
`the very poor water solubility and limited stability of these derivatives, hydroxypropyl-β-cyclodextrin has proved to be enabling excipients in the
`development of these drug candidates. Various preclinical evaluations have demonstrated the organ-targeting potential of an estradiol-chemical
`delivery systems (E2-CDS) and therefore its potential usefulness as a therapeutic adjunct in certain subpopulations of menopausal women includ-
`ing those at risk to breast carcinomas. A very exciting potential use of the E2-CDS is in neurodegenerative diseases. Data suggest that estrogens
`may improve the mental performance of elderly patents suspected of having Alzheimerʼs disease.
`
`Key words: Chemical delivery systems (CDS) – Estradiol – Hydroxypropyl-β-cyclodextrin.
`
`(cid:41)(cid:14)(cid:0)(cid:41)(cid:46)(cid:52)(cid:50)(cid:47)(cid:36)(cid:53)(cid:35)(cid:52)(cid:41)(cid:47)(cid:46)
`
` A variety of approaches have been applied to the delivery
`of drugs to the brain including physical methods in which the
`drug is either i) injected into the CSF or brain parenchyma, ii)
`surgically placed at its site of action using various biodegradable
`matrices or iii) introduced into the brain through a temporary
`breakdown of the blood-brain barrier (BBB) which is induced
`by carotid injections of hypertonic nonelectrolyte solutions [1-
`10]. Biological approaches have explored the use of macromo-
`lecular carriers such as chimeric peptides or antibodies [11-13].
`Chemical methods have taken the form of drug analogs and
`prodrugs [14-17]. A prodrug is a pharmacologically inactive
`compound which results from transient chemical modification
`of a biologically active species [18]. The chemical change is
`designed to improve some deficient physicochemical property
`of the drug such as membrane permeability or water solubil-
`ity. When the BBB is considered, increased drug penetration
`is usually well correlated with the lipophilicity or the octanol:
`water partition coefficient of a drug [14, 19]. In order, therefore,
`to improve the entry of drug, esterification or amidation may
`be performed. This manipulation provides the necessary lipid
`solubility of the drug and improves BBB penetration. Once in
`the CNS, hydrolysis of the lipophilicity-modifying group will
`release the active compound [18].
`
`(cid:35)(cid:72)(cid:69)(cid:77)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:68)(cid:69)(cid:76)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:82)(cid:89)(cid:0)(cid:83)(cid:89)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:77)(cid:83)(cid:0)
`
` Unfortunately simple prodrugs suffer from several important
`limitations, the most severe of which is nonselectivity in target
`
`site delivery. In addition, poor retention and the possibility for
`reactive catabolism, often act to decrease, not increase, the
`therapeutic index of drugs when masked as a prodrug. Some of
`the limitations associated with the prodrug approach are derived
`from the fact that only one chemical conversion occurs in the
`activation of the compound. In many circumstances, multiple and
`facile conversions may not only lead to selectivity in delivery
`but may also act to decrease the toxicity of a drug as well as
`sustain its action. A chemical delivery system (CDS) is defined
`as a biologically inert molecule which requires several steps in
`its conversion to the active drug which enhances drug delivery
`to a particular organ or site [20-22]. In designing a CDS for
`the CNS, the unique architecture of the BBB was exploited. As
`with a prodrug, a CDS should be sufficiently lipophilic to allow
`for brain uptake. Subsequent to this step, the molecule should
`undergo an enzymatic or other conversion to promote retention
`within the CNS but, at the same time, to accelerate peripheral
`elimination of the entity [23]. Finally, the intermediate should
`degrade releasing the active compound in a sustained manner.
`One system which possesses these attributes is summarized in
`Figure 1. In this CDS, a targetor molecule is used as a lipophilic-
`ity modifier. While many moieties may serve such functions,
`1,4-dihydronicotinates or trigonellinates have proved to be the
`most useful. In this approach, a hydroxy-, amino- or carboxy-
`lic acid-containing drug is esterified, amidated or otherwise
`covalently linked to nicotinic acid or a nicotinic acid targetor
`precursor. This compound is then quaternized to generate the
`1-methylnicotinate salt or trigonellinate and chemically reduced
`
`(cid:18)(cid:17)
`
`Hopewell EX1067
`Hopewell v. Merck
`IPR2023-00481
`
`1
`
`

`

`(cid:42)(cid:14)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)(cid:0)(cid:36)(cid:37)(cid:44)(cid:14)(cid:0)(cid:51)(cid:35)(cid:41)(cid:14)(cid:0)(cid:52)(cid:37)(cid:35)(cid:40)(cid:14)(cid:12)(cid:0)(cid:17)(cid:20)(cid:0)(cid:8)(cid:17)(cid:9)(cid:0)(cid:18)(cid:17)(cid:13)(cid:19)(cid:20)(cid:0)(cid:18)(cid:16)(cid:16)(cid:20)
`
`(cid:33)(cid:80)(cid:80)(cid:76)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:83)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:77)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:76)(cid:89)(cid:13)(cid:77)(cid:79)(cid:68)(cid:73)(cid:108)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:67)(cid:89)(cid:67)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:26)(cid:0)(cid:85)(cid:83)(cid:69)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:80)(cid:82)(cid:79)(cid:80)(cid:89)(cid:76)(cid:13)β(cid:13)
`(cid:67)(cid:89)(cid:67)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:0)(cid:65)(cid:83)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:0)(cid:69)(cid:78)(cid:65)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:0)(cid:69)(cid:88)(cid:67)(cid:73)(cid:80)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:0)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:0)(cid:66)(cid:82)(cid:65)(cid:73)(cid:78)(cid:0)(cid:84)(cid:65)(cid:82)(cid:71)(cid:69)(cid:84)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:12)(cid:0)(cid:82)(cid:69)(cid:68)(cid:79)(cid:88)(cid:13)(cid:66)(cid:65)(cid:83)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:68)(cid:69)(cid:82)(cid:73)(cid:86)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:83)
`(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:73)(cid:79)(cid:76)(cid:12)(cid:0)(cid:33)(cid:0)(cid:82)(cid:69)(cid:86)(cid:73)(cid:69)(cid:87)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:80)(cid:82)(cid:69)(cid:67)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:67)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:108)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:83)
`(cid:45)(cid:14)(cid:37)(cid:14)(cid:0)(cid:34)(cid:82)(cid:69)(cid:87)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:12)(cid:0)(cid:52)(cid:14)(cid:0)(cid:44)(cid:79)(cid:70)(cid:84)(cid:83)(cid:83)(cid:79)(cid:78)(cid:12)(cid:0)(cid:46)(cid:14)(cid:0)(cid:34)(cid:79)(cid:68)(cid:79)(cid:82)
`
`to give the 1,4-dihydrotrigonellinate or CDS. Upon systemic
`administration, the CDS can partition into several body com-
`partments due to its enhanced lipophilicity; some of which are
`inaccessible to the unmanipulated compound. At this point in
`the delivery scheme, the CDS is simply working as a lipoidal
`prodrug. The carrier molecule is specially designed, however,
`to undergo an enzymatically mediated oxidation which converts
`the membrane permeable dihydrotrigonellinate to a hydrophilic,
`membrane impermeable trigonellinate salt [23].
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`
`(cid:75)(cid:68)(cid:73)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:66)(cid:85)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)
`
`(cid:34)(cid:34)(cid:34)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`
`(cid:47)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`(cid:56)
`
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`
`(cid:75)(cid:79)(cid:88)
`
`(cid:11)
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`
`(cid:75)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:76)(cid:89)(cid:83)(cid:73)(cid:83)
`
`(cid:35)(cid:47)(cid:47)(cid:13)
`
`(cid:46)
`
`(cid:11)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`
`(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`
`(cid:50)(cid:69)(cid:67)(cid:69)(cid:80)(cid:84)(cid:79)(cid:82)
`
`(cid:75)(cid:69)(cid:76)(cid:17)
`
`(cid:75)(cid:69)(cid:76)(cid:18)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`
`(cid:75)(cid:79)(cid:88)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`
`(cid:75)(cid:69)(cid:76)(cid:21)
`
`(cid:11)
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`(cid:75)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:76)(cid:89)(cid:83)(cid:73)(cid:83)
`
`(cid:35)(cid:47)(cid:47)(cid:13)
`
`(cid:46)
`
`(cid:11)
`(cid:35)(cid:40)(cid:19)
`(cid:52)(cid:82)(cid:73)(cid:71)(cid:79)(cid:78)(cid:69)(cid:76)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:69)
`
`(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)
`
`(cid:75)(cid:69)(cid:76)(cid:19)
`
`(cid:75)(cid:69)(cid:76)(cid:20)
`
`(cid:38)(cid:73)(cid:71)(cid:85)(cid:82)(cid:69)(cid:0)(cid:17)(cid:14)
`
` This conversion occurs ubiquitously. The now polar, oxidized
`
`carrier-drug conjugate is trapped behind the lipoidal BBB and is,
`in essence, depoted in the CNS. Any of the oxidized salt which
`is present in the periphery will be rapidly lost as it is now polar
`and easily eliminated by the kidney and liver. The conjugate
`which is trapped behind the BBB can then slowly hydrolyze to
`give the active species in a slow and sustained manner. By the
`system design, concentrations of the active drug are very low
`in the periphery reducing systemic, dose-related toxicities. In
`addition, the drug in the CNS is present mostly in the form of
`an inactive conjugate, thus lowering any central toxicities. This
`approach should allow for a more potent compound in that a
`larger portion of the administered dose is shunted to its site of
`action. In addition, this system should allow for an increased
`dosing interval. The brain-targeting CDS has been extensively
`applied to various pharmacologically active agents [24-30]. Sev-
`eral excellent reviews of this technology are available [31-33].
`
`(cid:41)(cid:41)(cid:14)(cid:0)(cid:33)(cid:46)(cid:0)(cid:37)(cid:51)(cid:52)(cid:50)(cid:33)(cid:36)(cid:41)(cid:47)(cid:44)(cid:13)(cid:34)(cid:33)(cid:51)(cid:37)(cid:36)(cid:0)(cid:35)(cid:40)(cid:37)(cid:45)(cid:41)(cid:35)(cid:33)(cid:44)(cid:0)
`(cid:36)(cid:37)(cid:44)(cid:41)(cid:54)(cid:37)(cid:50)(cid:57)(cid:0)(cid:51)(cid:57)(cid:51)(cid:52)(cid:37)(cid:45)(cid:0)(cid:8)(cid:37)(cid:18)(cid:13)(cid:35)(cid:36)(cid:51)(cid:9)
`
` The most advanced CDS is a brain-targeting system for es-
`
`(cid:18)(cid:18)
`
`tradiol. Estrogens are lipophilic steroids which are not impeded
`in their entry to the CNS. These compounds readily penetrate
`the BBB and achieve high central levels after peripheral admin-
`istration. Unfortunately, estrogens are poorly retained by the
`brain. This circumstance requires that frequent doses of these
`steroids be administered to maintain therapeutically significant
`concentrations. Constant peripheral exposure of estrogen has
`been related, however, to a number of pathological conditions
`including cancer, hypertension, and altered metabolism in ad-
`dition to uterine bleeding and other complications [34-40]. As
`the CNS is the target site for many of the actions of estrogens,
`a brain-targeted delivery form of these compounds may provide
`for safer and more effective estrogens [41, 42].
`
` A broad spectrum of potential clinical applications for
`estrogen chemical delivery systems is available (Table I) and
`this reflects the wide distribution of estrogen receptors in the
`brain. Estrogen receptors are found in the hypothalamus and the
`closely associated preoptic area, where they mediate estradiol
`effects on LH secretion, sexual behavior in both males and fe-
`males, appetite and temperature regulation [43, 44]. In addition,
`estrogen receptors have recently been identified on dopaminer-
`gic neurons which innervate the striatum, where estradiol may
`modulate locomotion and hence may be involved in movement
`disorders [45]. Also estrogen receptors have been identified
`in mesocortical dopaminergic neurons where they may medi-
`ate estradiol effects on mood [46]. Finally, estrogen receptors
`are found in the region of the nucleus basalis magnocellularis
`(NMB), a site of cholinergic cell bodies which innervate the
`cerebral cortex [47]. These estrogen receptors may mediate the
`influence of estrogens on cognitive function.
`
`(cid:52)(cid:65)(cid:66)(cid:76)(cid:69)(cid:0)(cid:41)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:48)(cid:79)(cid:84)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:73)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:41)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:83)(cid:0)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:0)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:73)(cid:79)(cid:76)(cid:0)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:77)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:68)(cid:69)(cid:76)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:82)(cid:89)(cid:0)(cid:83)(cid:89)(cid:83)(cid:13)
`(cid:84)(cid:69)(cid:77)(cid:14)
`
`(cid:0)
`(cid:0)
`(cid:0)
`(cid:0)
`(cid:0)
`(cid:0)
`(cid:0)
`
`(cid:115)(cid:0)(cid:45)(cid:69)(cid:78)(cid:79)(cid:80)(cid:65)(cid:85)(cid:83)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:83)(cid:89)(cid:77)(cid:80)(cid:84)(cid:79)(cid:77)(cid:83)
`(cid:115)(cid:0)(cid:48)(cid:82)(cid:79)(cid:83)(cid:84)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:0)(cid:67)(cid:65)(cid:78)(cid:67)(cid:69)(cid:82)
`(cid:115)(cid:0)(cid:37)(cid:78)(cid:68)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:79)(cid:83)(cid:73)(cid:83)
`(cid:115)(cid:0)(cid:44)(cid:73)(cid:66)(cid:73)(cid:68)(cid:79)
`(cid:115)(cid:0)(cid:35)(cid:79)(cid:71)(cid:78)(cid:73)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:33)(cid:76)(cid:90)(cid:72)(cid:69)(cid:73)(cid:77)(cid:69)(cid:82)(cid:7)(cid:83)(cid:0)(cid:68)(cid:73)(cid:83)(cid:69)(cid:65)(cid:83)(cid:69)
`(cid:115)(cid:0)(cid:36)(cid:69)(cid:80)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:83)(cid:73)(cid:79)(cid:78)
`(cid:115)(cid:0)(cid:35)(cid:79)(cid:78)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:67)(cid:69)(cid:80)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)
`
`(cid:17)(cid:14)(cid:0)(cid:35)(cid:72)(cid:69)(cid:77)(cid:73)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:89)
`
` The most potent natural steroid is estradiol (E2), which is
`chemically a diol containing a phenolic 3-moiety and a 17-al-
`cohol group. The preparation of the 17-based CDS is given in
`Figure 2. This manipulation, in addition to generating a CDS,
`efficiently destroys the biological potency of the estrogen
`since 17-substituted estradiol analogs are known not to bind
`to the estrogen receptor [48]. In the synthesis, E2 is reacted
`with nicotinoyl chloride hydrochloride to give the 3,17-bis
`nicotinate [49-51]. This compound is subjected to methanolic
`potassium bicarbonate which results in selective hydrolysis
`of the phenolic nicotinate. The resulting secondary ester is
`quaternized with methyl iodide to give the 17-trigonellinate,
`or E2Q+, and then reduced using sodium dithionite to give the
`17-(1,4-dihydrotrigonellinate), or E2-CDS. This synthesis has
`been scaled to large batch size high yield and purity. The log P
`values for the E2-CDS and E2-Q+ were measured using standard
`procedures and compared to that of E2. The log of the octanol:
`
`2
`
`

`

`(cid:33)(cid:80)(cid:80)(cid:76)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:83)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:77)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:76)(cid:89)(cid:13)(cid:77)(cid:79)(cid:68)(cid:73)(cid:108)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:67)(cid:89)(cid:67)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:26)(cid:0)(cid:85)(cid:83)(cid:69)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:80)(cid:82)(cid:79)(cid:80)(cid:89)(cid:76)(cid:13)β(cid:13)
`(cid:67)(cid:89)(cid:67)(cid:76)(cid:79)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:0)(cid:65)(cid:83)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:0)(cid:69)(cid:78)(cid:65)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:0)(cid:69)(cid:88)(cid:67)(cid:73)(cid:80)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:0)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:0)(cid:66)(cid:82)(cid:65)(cid:73)(cid:78)(cid:0)(cid:84)(cid:65)(cid:82)(cid:71)(cid:69)(cid:84)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:12)(cid:0)(cid:82)(cid:69)(cid:68)(cid:79)(cid:88)(cid:13)(cid:66)(cid:65)(cid:83)(cid:69)(cid:68)(cid:0)(cid:68)(cid:69)(cid:82)(cid:73)(cid:86)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:83)
`(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:73)(cid:79)(cid:76)(cid:12)(cid:0)(cid:33)(cid:0)(cid:82)(cid:69)(cid:86)(cid:73)(cid:69)(cid:87)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:80)(cid:82)(cid:69)(cid:67)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:67)(cid:76)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:0)(cid:108)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:83)
`(cid:45)(cid:14)(cid:37)(cid:14)(cid:0)(cid:34)(cid:82)(cid:69)(cid:87)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:12)(cid:0)(cid:52)(cid:14)(cid:0)(cid:44)(cid:79)(cid:70)(cid:84)(cid:83)(cid:83)(cid:79)(cid:78)(cid:12)(cid:0)(cid:46)(cid:14)(cid:0)(cid:34)(cid:79)(cid:68)(cid:79)(cid:82)
`
`water partition coefficient for E2-CDS was found to be 4.50;
`for E2, 3.76; and for the E2-Q+ salt, 0.144 [49]. This indicates
`that the quaternary salt form of E2-CDS is 8000 times more
`hydrophilic than the parent E2 and more than 44,000 times more
`hydrophilic than the E2-CDS which is approximately five-fold
`more lipophilic than E2. These values, which are consistent
`with other derivatives examined, indicate that the compounds
`synthesized possess the appropriate physicochemical properties
`for CDS functioning.
`
`(cid:40)(cid:47)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)
`
`(cid:42)(cid:14)(cid:0)(cid:36)(cid:50)(cid:53)(cid:39)(cid:0)(cid:36)(cid:37)(cid:44)(cid:14)(cid:0)(cid:51)(cid:35)(cid:41)(cid:14)(cid:0)(cid:52)(cid:37)(cid:35)(cid:40)(cid:14)(cid:12)(cid:0)(cid:17)(cid:20)(cid:0)(cid:8)(cid:17)(cid:9)(cid:0)(cid:18)(cid:17)(cid:13)(cid:19)(cid:20)(cid:0)(cid:18)(cid:16)(cid:16)(cid:20)
`
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40) (cid:19)
`
`(cid:115)
`
`(cid:50)(cid:47)(cid:35)(cid:40) (cid:18)
`
`(cid:47)
`
`(cid:50)(cid:47)(cid:35)(cid:40) (cid:18)
`
`(cid:35)(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:50)
`(cid:47)
`(cid:50)(cid:47)
`
`(cid:50)(cid:47)
`
`(cid:47)
`(cid:50)(cid:47)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)
`(cid:47)(cid:50)
`
`(cid:35)(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:50)
`(cid:47)
`
`(cid:50)(cid:47)
`(cid:47)
`(cid:50)(cid:47)
`
`(cid:35)(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:50)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:50)
`
`(cid:47)
`(cid:47)(cid:50)
`
`(cid:47)(cid:50)
`(cid:47)
`(cid:47)(cid:50)
`(cid:47)
`
`(cid:50)(cid:47)
`
`(cid:50)(cid:47)
`(cid:47)
`(cid:35)(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:50)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:50)
`(cid:50)(cid:47)
`(cid:47)
`(cid:35)(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:50)
`(cid:50)(cid:0)(cid:29)(cid:59)(cid:8)(cid:35)(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:35)(cid:40)(cid:8)(cid:35)(cid:40) (cid:19) (cid:9)(cid:47)(cid:9)(cid:61) (cid:78) (cid:40)(cid:0)
`(cid:78)(cid:0)(cid:29)(cid:0)(cid:16)(cid:12)(cid:17)(cid:12)(cid:18)(cid:14)(cid:14)(cid:14)
`
`(cid:38)(cid:73)(cid:71)(cid:85)(cid:82)(cid:69)(cid:0)(cid:19)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:40)(cid:48)β(cid:35)(cid:36)(cid:0)(cid:67)(cid:79)(cid:77)(cid:80)(cid:76)(cid:69)(cid:88)(cid:0)(cid:87)(cid:73)(cid:84)(cid:72)(cid:0)(cid:37)(cid:18)(cid:13)(cid:35)(cid:36)(cid:51)(cid:14)
`
`29.9, and 29.2 min, respectively [49]. Thus, E2-CDS was con-
`verted to the corresponding pyridinium salts much faster in
`the tissue homogenates than in plasma. This is consistent with
`a membrane-bound enzyme acting as the oxidative catalyst.
`Candidates for this enzyme include members of the family of
`NADH transhydrogenases which mediate redox reactions of
`NADH, a molecule similar in structure to the active portion
`of the CDS [23]. The second metabolic step required for drug
`release is hydrolysis of E2 from the E2-Q+ which was demon-
`strated in plasma as well as in various organ homogenates.
`
`(cid:20)(cid:14)(cid:0)(cid:52)(cid:73)(cid:83)(cid:83)(cid:85)(cid:69)(cid:0)(cid:68)(cid:73)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:66)(cid:85)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:80)(cid:72)(cid:65)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:67)(cid:79)(cid:75)(cid:73)(cid:78)(cid:69)(cid:84)(cid:73)(cid:67)(cid:83)
`
` Initial studies on the tissue distribution of E2-CDS involved
`i.v. administration of large doses of the drug dissolved in DMSO
`(60 or 15 mg/kg) to conscious restrained rats [49, 65]. The
`E2-CDS rapidly disappeared from blood after administration
`reflecting the enzymatic liability and large volume of distribu-
`tion of this lipophile. The quaternary metabolite of E2-CDS was
`detected in all tissues soon after drug administration. Analytical
`determinations were assisted with the development of a pre-
`column-enriching HPLC system [65]. This method generated
`limits of accurate detection for plasma samples and organ tissue
`of 10 ng/ml or ng/g for E2-Q+, 20 ng/ml or ng/g for the E2-
`CDS and 50 ng/ml or ng/g for E2. As illustrated in Figure 4,
`a significant selectivity was observed for the CNS with tissue
`half-lives being approximately five-fold greater than those
`observed in kidney, heart, lung, testis, eye, or peritoneal fat
`[65].
`
`(cid:18)(cid:16)(cid:16)
`
`(cid:17)(cid:16)(cid:16)
`
`(cid:16)
`
`(cid:40)(cid:65)(cid:76)(cid:70)(cid:13)(cid:76)(cid:73)(cid:70)(cid:69)(cid:0)(cid:8)(cid:72)(cid:9)
`
`(cid:34)(cid:82)(cid:65)(cid:73)(cid:78)
`
`(cid:43)(cid:73)(cid:68)(cid:78)(cid:69)(cid:89)
`
`(cid:40)(cid:69)(cid:65)(cid:82)(cid:84)
`
`(cid:44)(cid:85)(cid:78)(cid:71)
`
`(cid:52)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:83)
`
`(cid:37)(cid:89)(cid:69)
`
`(cid:38)(cid:65)(cid:84)
`
`(cid:38)(cid:73)(cid:71)(cid:85)(cid:82)(cid:69)(cid:0)(cid:20)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:37)(cid:76)(cid:73)(cid:77)(cid:73)(cid:78)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:0)(cid:72)(cid:65)(cid:76)(cid:70)(cid:13)(cid:76)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:83)(cid:0)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:0)(cid:37)(cid:18)(cid:13)(cid:49)(cid:11)(cid:0)(cid:70)(cid:82)(cid:79)(cid:77)(cid:0)(cid:86)(cid:65)(cid:82)(cid:73)(cid:79)(cid:85)(cid:83)(cid:0)(cid:84)(cid:73)(cid:83)(cid:83)(cid:85)(cid:69)(cid:83)(cid:14)
`
`(cid:52)(cid:73)(cid:83)(cid:83)(cid:85)(cid:69)(cid:83)
`
`(cid:18)(cid:19)
`
`(cid:47)(cid:40)
`
`(cid:11)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)(cid:40)
`
`(cid:46)
`
`(cid:51)(cid:47)(cid:35)(cid:76) (cid:18)
`
`(cid:47)
`(cid:47)
`
`(cid:46)
`
`(cid:47)
`
`(cid:47)
`
`(cid:46)
`
`(cid:43)(cid:40)(cid:35)(cid:47) (cid:19)
`
`(cid:47)
`
`
`(cid:47)
`
`(cid:46)
`
`(cid:37) (cid:18)
`(cid:44)(cid:79)(cid:71)(cid:0)(cid:48)(cid:0)(cid:29)(cid:0)(cid:19)(cid:14)(cid:23)(cid:22)
`
`(cid:46)
`(cid:35)(cid:40) (cid:19)
`
`(cid:40)(cid:47)
`(cid:47)
`
`
`(cid:47)
`
`(cid:46)(cid:65) (cid:18) (cid:51) (cid:18) (cid:47) (cid:20)
`(cid:47)
`
`(cid:47)
`
`(cid:46)
`(cid:11) (cid:41) (cid:13)
`(cid:35)(cid:40) (cid:19)
`
`(cid:35)(cid:40) (cid:19) (cid:41)
`
`(cid:40)(cid:47)
`
`(cid:40)(cid:47)
`(cid:37) (cid:18) (cid:35)(cid:36)(cid:51)
`(cid:44)(cid:79)(cid:71)(cid:0)(cid:48)(cid:0)(cid:29)(cid:0)(cid:20)(cid:14)(cid:21)(cid:16)
`(cid:40) (cid:18) (cid:47)(cid:0)(cid:51)(cid:79)(cid:76)(cid:14)(cid:0)(cid:29)(cid:0)(cid:22)(cid:18)(cid:0)(cid:78)(cid:71)(cid:15)(cid:77)(cid:44)
`
`(cid:40)(cid:47)
`(cid:37) (cid:18) (cid:49) (cid:11)
`(cid:44)(cid:79)(cid:71)(cid:0)(cid:48)(cid:0)(cid:29)(cid:0)(cid:13)(cid:16)(cid:14)(cid:17)(cid:20)(cid:20)
`
`(cid:38)(cid:73)(cid:71)(cid:85)(cid:82)(cid:69)(cid:0)(cid:18)(cid:0)(cid:13)(cid:0)(cid:48)(cid:82)(cid:69)(cid:80)(cid:65)(cid:82)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:0)(cid:79)(cid:70)(cid:0)(cid:37)(cid:18)(cid:13)(cid:35)(cid:36)(cid:51)(cid:0)(cid:8)(cid:19)(cid:13)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:13)(cid:17)(cid:23)β(cid:13)(cid:59)(cid:59)(cid:8)(cid:17)(cid:13)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:72)(cid:89)(cid:76)(cid:13)(cid:17)(cid:12)(cid:20)(cid:13)(cid:68)(cid:73)(cid:72)(cid:89)(cid:13)
`(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:80)(cid:89)(cid:82)(cid:73)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:13)(cid:19)(cid:13)(cid:89)(cid:76)(cid:9)(cid:13)(cid:67)(cid:65)(cid:82)(cid:66)(cid:79)(cid:78)(cid:89)(cid:76)(cid:61)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:61)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:13)(cid:17)(cid:12)(cid:19)(cid:12)(cid:21)(cid:8)(cid:17)(cid:16)(cid:9)(cid:13)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:69)(cid:9)(cid:12)(cid:0)(cid:37)(cid:18)(cid:13)(cid:49)(cid:11)(cid:0)(cid:8)(cid:17)(cid:13)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:72)(cid:89)(cid:76)(cid:13)(cid:19)(cid:13)
`(cid:59)(cid:59)(cid:59)(cid:19)(cid:13)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:13)(cid:17)(cid:12)(cid:19)(cid:12)(cid:21)(cid:8)(cid:17)(cid:16)(cid:9)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:13)(cid:17)(cid:23)β(cid:13)(cid:89)(cid:76)(cid:61)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:61)(cid:13)(cid:67)(cid:65)(cid:82)(cid:66)(cid:79)(cid:78)(cid:89)(cid:76)(cid:61)(cid:80)(cid:89)(cid:82)(cid:73)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:73)(cid:85)(cid:77)(cid:0)(cid:73)(cid:79)(cid:68)(cid:73)(cid:68)(cid:69)(cid:9)(cid:12)(cid:0)
`(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:73)(cid:79)(cid:76)(cid:0) (cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:79)(cid:84)(cid:73)(cid:78)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:0) (cid:8)(cid:19)(cid:13)(cid:72)(cid:89)(cid:68)(cid:82)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:13)(cid:17)(cid:23)β(cid:13)(cid:59)(cid:8)(cid:19)(cid:13)(cid:80)(cid:89)(cid:82)(cid:73)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:89)(cid:76)(cid:67)(cid:65)(cid:82)(cid:66)(cid:79)(cid:78)(cid:89)(cid:76)(cid:9)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:61)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:13)
`(cid:17)(cid:12)(cid:19)(cid:12)(cid:21)(cid:8)(cid:17)(cid:16)(cid:9)(cid:13)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:69)(cid:0)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:0)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:73)(cid:79)(cid:76)(cid:0)(cid:66)(cid:73)(cid:83)(cid:0)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:79)(cid:84)(cid:73)(cid:78)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:0)(cid:8)(cid:19)(cid:12)(cid:0)(cid:17)(cid:23)β(cid:13)(cid:66)(cid:73)(cid:83)(cid:59)(cid:8)(cid:19)(cid:13)(cid:80)(cid:89)(cid:82)(cid:73)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:89)(cid:76)(cid:67)(cid:65)(cid:82)(cid:66)(cid:79)(cid:13)
`(cid:78)(cid:89)(cid:76)(cid:9)(cid:79)(cid:88)(cid:89)(cid:61)(cid:69)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:13)(cid:17)(cid:12)(cid:19)(cid:12)(cid:21)(cid:8)(cid:17)(cid:16)(cid:9)(cid:13)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:69)(cid:78)(cid:69)(cid:9)(cid:14)
`
`(cid:18)(cid:14)(cid:0)(cid:38)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:85)(cid:76)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)
`
` The E2-CDS is designed to penetrate into deep brain
`compartments and to be biologically labile to generate the
`requisite in vivo conversations. These properties complicate
`the development of a convenient formulation due to the poor
`water solubility of the E2-CDS as well as its hydrolytic and
`oxidative instabilities [52]. This problem was overcome through
`the use of chemically modified β-c