CN108210463A - 用于局部释放亲水性前药的载体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于局部释放亲水性前药的载体。具体而言，本发明涉及用于局部递送疏水性药物的药物组合物，所述组合物包含热敏性载体，所述载体包含围成腔的壳，并且其中所述腔包含所述疏水性药物的亲水性前药，其中所述载体为热敏性脂质体，所述脂质体的脂双层包含具有两个末端烷基链的磷脂，所述末端烷基链之一为具有至多14个碳原子的链长的短链，另一个为具有至少16个碳原子的链长的长链，并且所述亲水性前药为在所述腔内的酸性pH环境中的所述疏水性药物的具有亲水基团的弱碱性衍生物，所述亲水基团包含酯键，所述酯键在生理pH下水解，以便释放所述疏水性药物。

Description

用于局部释放亲水性前药的载体
本申请是2012年1月25日提交的、发明名称为“用于局部释放亲水性前药的载体”的中国发明专利申请201280006656.3的分案申请。
技术领域
本发明涉及通过从载体中释放疏水性药物的亲水性前药来靶向、局部递送所述疏水性药物。本发明还涉及热敏性载体的新用途。
背景技术
许多主要局限于特定组织的疾病利用全身给药的药物进行治疗。标准癌症疗法的一个众所周知的实例是全身化疗，其由于不期望的生物分布和毒性而对患者伴有显著的副作用。这些药物的治疗窗通常由以下两方面限定，一方面是在病变组织中的最小所需治疗浓度，另一方面为在非靶器官(例如肝、脾)中的毒性作用。通过例如细胞抑制剂从纳米载体中的局部释放的局部治疗有望成为更有效的治疗，并且相对于标准疗法具有更大的治疗窗。如果其他可选的治疗手段例如手术风险太大，则局部药物递送也很重要，例如通常对于肝癌的情况。对于许多心血管疾病(CVD)的适应症例如冠状动脉的动脉粥样硬化，局部药物递送也可成为优选的治疗手段。
药物局部递送的一种有前景的技术是通过载体例如脂质体给药。脂质体的特征通常在于围成腔的脂双层。这样的双层通常包含两性分子，每层的亲脂性部分彼此相对，因此亲水性部分朝向脂质体外部并朝向所包封的腔。因此，脂质体内部(即所述腔)通常为水性的。
在欲给药疏水性药物的情况下，这种结构存在问题。疏水性抗癌药物的一个实例是多西他赛。此类药物很难(甚至完全不可能)被包囊且保留在脂质体的腔(空腔)内。
Zhigaltsev等人,Journal of Controlled.Release,J.Control.Release(2010),doi:10.1016/j.jconrel.2010.02.029通过提供多西他赛的亲水性前药并将其掺入非热敏性脂质体的空腔(腔)内，从而克服了这一问题。据报道此类亲水性前药可有效地保留在脂质体纳米粒子(LNP)中，并且可通过改变该LNP载体的脂质组成来调节释放速率。
对于实际应用，上述方案表现出问题，因为对于保留(在循环时)和释放(在期望的位点)的要求几乎矛盾的。此外，由于所包囊的物质必须是前药，并且其作用意图是局部的，因此期望递送与测量相伴，以保证前药在恰当的位点和恰当的时间转变为活性药物。这与全身给药的前药(其在发挥作用之前循环(并且例如可被代谢))具有本质上的区别。
另一个问题是，通过改变脂质组成从而使保留和释放之间保持平衡的上述现有技术方案削弱了真正靶向递送理念的有效性，因为甚至个体之间的释放速率可能不同，并且显然不能基于个体而调整组成。
期望提供一种药物递送系统，通过该系统能够局部递送并激活疏水性药物。具体而言，期望提供这样的系统，其在显然不必改变载体组成的情况下在许多不同的个体中可靠地起作用。
发明内容
为了更好的实现上述期望，一方面，本发明提供用于局部递送疏水性药物的药物组合物，所述组合物包含热敏性载体，所述载体包含围成腔的壳，并且其中包含在所述腔内的所述物质为所述疏水性药物的亲水性前药。
另一方面，本发明提供热敏性载体用于给药疏水性药物的亲水性前药的用途。
又一方面，本发明提供用于局部给药疏水性药物的方法，所述方法包括给药包含所述疏水性药物的亲水性前药的载体，所述载体为热敏性脂质体。
附图说明
图1表示亲水性前药(用连接的彩色圆圈和方块表示)从热敏性脂质体的空腔的触发释放(triggered release)和原位激活的示意图；
图2表示亲水性前药与共包囊的MRI造影剂从热敏性脂质体的空腔的触发释放和原位激活的示意图。
具体实施方式
广义上，可参考对热敏性脂质体能够解决与疏水性药物的局部递送相关的多个技术问题的正确认识来描述本发明。应理解，这一概念同样也可适用于较之仅热敏性脂质体而言更为广泛的领域，也就是说，事实上适用于能够在局部刺激的作用下释放其内容物的任意其他载体(特别是纳米载体，例如聚合物囊泡(polymersome)或脂质体)。
通过局部刺激而特别地释放包含在载体的腔(例如脂质体的空腔)内的亲水性前药为前药的定时释放提供了可能性。这又带来了潜在的优点，即可在释放前药时将所述前药激活为药物的活性形式。
通过具体实施方案并参考某些附图来进一步描述本发明，但是本发明并不限于此，而是仅受到权利要求的限定。权利要求书中的任何参考符号不应解释为限定权利要求的范围。所描述的附图仅仅为示意图，并且是非限制性的。在附图中，为了解释说明的目的，某些要素的尺寸可能被夸大而没有按照比例绘制。当说明书和权利要求书中使用术语“包括”或“包含”时，其并不排除其他要素或步骤。当涉及单数名词时使用不定冠词或定冠词例如“a”、“an”或“the”时，如果没有其他特殊说明，则包括该名词的复数。
本发明采用热敏性载体。这意味着所述载体的物理或化学状态取决于其温度。
本领域技术人员会理解，应当在向动物个体优选人类个体给药的背景中理解载体的热敏性质。也就是说，载体会发生改变从而释放其内容物(例如通过打开热敏性脂质体的脂双层)的温度通常在个体能够忍受的水平内，即通常低于50℃，并优选高于体温1-5度。
理想地，本发明使用的热敏性载体在约37℃(即人的体温)下保持其结构，但是在更高的温度(优选仅稍高于人的体温，并优选高于发烧体温)下被破坏。通常，对于热诱导(局部)药物递送，约42℃(轻度过热(mild hyperthermia))是非常有用的温度。可以任何生理上可接受的方式施加热量，优选通过使用能够诱导高度局部过热的聚集能源(focusedenergy source)。可通过例如微波、超声波、磁感应、红外或光能提供能量。
本发明的载体包括但不限于热敏性微粒以及纳米粒子、热敏性聚合物囊泡、热敏性纳米囊泡以及热敏性纳米球，所有这些均基于聚合物。
热敏性纳米囊泡通常具有至多100nm的直径。在本发明的上下文中，大于100nm(通常至多5000nm)的囊泡被认为是微泡。词语囊泡描述任意类型的微泡或纳米囊泡。
优选的载体包含围成腔的壳，例如脂质体或聚合物囊泡，其中壳的完整性可受到外部热的影响。热敏性脂质体包括但不限于任何脂质体，包括那些具有长的半衰期的脂质体，例如聚乙二醇化脂质体。理想地，本发明使用的热敏性脂质体在约37℃(即人的体温)下保持其结构，但是在更高的温度(优选仅稍高于人的体温，并优选高于发烧体温)下被破坏。通常，对于热引导(thermally guided)的药物递送，约42℃是非常有用的温度。可使用升高热敏性药物载体的温度所需的热量，从而促进热敏性载体的破坏。可以任意生理上可接受的方式施加热量，优选通过使用能够诱导高度局部过热的聚集能源。
可通过例如微波、超声波、磁感应、红外或光能提供能量。热敏性脂质体是本领域已知的。可通过本领域已知的多种技术中的任意一种来制备本发明的脂质体。参见例如美国专利4,235,87；国际申请公开WO 96/14057；New RRC,Liposomes:A practicalapproach,IRL Press,Oxford(1990),第33-104页；Lasic,D.D.,Liposomes from physicsto applications,Elsevier Science Publishers,Amsterdam,1993；Liposomes,MarcelDekker,Inc.,New York(1983)。对于可用于本发明的优选的热敏性脂质体，还参见WO2009/059449。
如下文中所解释的，优选的脂质体包含短链和长链二者。这是指任何可被掺入脂质体的脂双层中，并且实质上包含短烷基链和长烷基链的磷脂。
这些混合短链/长链脂质体中的脂双层优选包含具有两个末端烷基链的磷脂，所述末端烷基链之一为具有至多14个碳原子的链长的短链，另一个为具有至少15个碳原子的链长的长链。
所述长烷基链可包含双键，但是优选饱和链。根据本发明，可改变这些链的长度以调整脂双层的性质。
应理解，在最一般的意义上，术语“短”和“长”是相对的。也就是说，如果短链具有2个碳原子，则具有多于6个碳原子的链可被认为是长链。另一方面，如果长链具有15个碳原子，则具有10个碳原子的链可被认为是短链。通常，所述短链和所述长链之间的长度差别为至少2个碳原子，优选至少8个碳原子，最优选11-16个碳原子。
所述短链优选具有至多14个碳原子，更优选至多10个碳原子，最优选至多5个碳原子的长度。在优选实施方案中，所述短链具有2、3、4或5个碳原子的长度。所述长链优选具有至少10个碳原子，更优选至少15个碳原子的链长。所述长链的上限优选为30个碳原子，更优选20个碳原子。在优选实施方案中，所述长链具有15、16、17或18个碳原子。
磷脂是已知的，并通常指磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸以及磷脂酰肌醇。在本发明中，优选采用磷脂酰胆碱。
在又一优选的实施方案中，混合短链/长链磷脂满足下式(I)或(II)之一。
此处，R为具有15-30个碳原子的烷基链，优选为C15H31或C17H35；n为1-10的整数，优选为1-4。
这些化合物可通过用相应的酸酐将溶血磷脂酰胆碱(lyso-PC)酯化合成。路线1中给出了示例性的反应路线：
路线1
此处，DMAP表示4-二甲氨基吡啶，DCM表示二氯甲烷，符号1n,R指上述式(I)的化合物。
本发明使用的其他优选的热敏性脂质体为Lindner等人在Journal ofControlled Release 125(2008),112-120记载的那些热敏性脂质体。这些脂质体基于十六烷基磷酸胆碱(米替福新)。其他优选的热敏性脂质体是包含MPPC(1-肉豆蔻酰-2-棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱)和MSPC(1-肉豆蔻酰-2-硬脂酰磷脂酰胆碱)的那些热敏性脂质体。
已使用不同的途径来制备用于控释的热敏性脂质体，例如利用组分脂质的相变性质[G.R.Anyarambhatla,D.Needham,Enhancement of the phase transitionpermeability of DPPC liposomes by incorporation of MPPC:a new temperature-sensitive liposome for use with mild hyperthermia,Journal of LiposomeResearch 9(4)(1999)491-506]。例如，相变温度为42.5℃的二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)是最值得注意的脂质。为了减少药物从这些脂质体中泄露，通常加入胆固醇作为脂质组分。胆固醇的加入降低了DPPC在含有胆固醇的脂质体中的热敏性。这种技术已获得了不同程度的成功[G.R.Anyarambhatla,D.Needham,Enhancement of the phase transitionpermeability of DPPC liposomes by incorporation of MPPC:a new temperature-sensitive liposome for use with mild hyperthermia,Journal of LiposomeResearch 9(4)(1999)491-506；M.H.Gaber,K.Hong,S.K.Huang,D.Papahadjoupoulos,Thermosensitive sterically stabilized liposomes:formulation and in vitrostudies on mechanisms of doxorubicin release by bovine serum and humanplasma.Pharm.Res.12(1995)1407-16]。
已知热敏性脂质体具有包囊药物并将这些药物释放到受热组织的能力。最近，已证明使用热敏性脂质体将靶向化疗药物成功递送到动物中的脑肿瘤中[K.Kakinuma等人,“Drug delivery to the brain using thermosensitive liposome and localhyperthermia”,International J.of Hyperthermia,第12卷,第1期,第157-165页,1996]。Kakinuma的研究是使用微创针过热射频天线(invasive needle hyperthermia RFantenna)进行的，所述天线直接置入肿瘤内以局部加热肿瘤和脂质体。结果显示，当热敏性脂质体用作药物载体时，在加热到约41-44℃的脑肿瘤内测量到显著的药物水平。美国专利5,810,888也公开了大肿瘤的微创靶向治疗。还可使用本领域的任意常规方法来将药物或其他生物活性剂包封在本发明的脂质体内。只要不干扰本发明的目的，也可使用例如抗氧化剂的稳定剂和其他添加剂。实例包括N-异丙基丙烯酰胺的共聚物(Bioconjug.Chem.10:412-8(1999))。
在使用中，将热敏性脂质体递送到个体中，并加热所述个体中的靶区域。当所述热敏性脂质体到达受热区域时，其经历凝胶到液体的相变并释放活性剂。该技术的成功要求脂质体从凝胶到液体的相变温度在可在个体中获得的温度范围内。
上述对于热敏性聚合物囊泡的要求视实际情形而定。热敏性聚合物囊泡包括那些具有长半衰期的热敏性脂质体，例如聚乙二醇化聚合物囊泡。本文所用的术语“聚合物囊泡”指包含围成腔的聚合物壳的纳米囊泡或微泡。这些囊泡优选包含嵌段共聚物两亲化合物。这些合成的两亲化合物具有与脂质类似的两亲性。鉴于嵌段共聚物的两亲性质(具有更为亲水的头部和更为疏水的尾部)，其会自组装成与脂质体类似的头-尾(head-to-tail)和尾-头(tail-to-head)双层结构。
与脂质体相比，聚合物囊泡具有大得多的分子量，其数均分子量通常为1000-100000，优选为2500-50000，更优选为5000-25000。
有关环境敏感性载体的参考文献例如US 6,726,925、US 2006/0057192、US 2007/0077230A1以及JP 2006–306794。并进一步具体参考Ahmed,F.；Discher,D.E.Journal ofControlled Release 2004,96,(1),37-53；Ahmed,F.；Pakunlu,R.I.；Srinivas,G.；Brannan,A.；Bates,F.；Klein,M.L.；Minko,T.；Discher,D.E.Molecular Pharmaceutics2006,3,(3),340-350；以及Ghoroghchian,P.P.；Frail,P.R.；Susumu,K.；Blessington,D.；Brannan,A.K.；Bates,F.S.；Chance,B.；Hammer,D.A.；Therien,M.J.Proceedings of theNational Academy of Sciences of the United States of America 2005,102,(8),2922-2927。
可使用本领域的任意常规方法将药物或其他生物活性剂包封在本发明的载体内。
可使用任意适合的途径向个体给药本发明的热敏性脂质体，例如静脉内给药、动脉内给药、肌内给药、腹膜内给药、皮下给药、皮内给药、关节内给药、鞘内给药、脑室内给药、鼻腔喷雾给药、肺吸入给药、口服给药以及本领域技术人员已知的其他合适的给药途径。可利用本发明的方法治疗的组织包括但不限于鼻、肺、肝、肾、骨骼、软组织、肌肉、肾上腺组织以及乳房。可治疗的组织包括癌组织、其他病变组织或受损组织(compromisedtissue)，以及健康组织(如果需要这样的话)。可用本发明的脂质体治疗任何可加热到高于39.5℃的温度的组织或体液。
本领域已知，可根据载体中所包含的活性剂调整活性剂的剂量。
可在本发明的热敏性脂质体给药前和/或给药期间和/或给药后加热个体的靶组织。在一个实施方案中，先加热靶组织(例如持续10-30min)，并在加热后将本发明的脂质体尽快递送到个体中。在另一个实施方案中，将本发明的热敏性脂质体递送到个体中，并在给药后尽快加热靶组织。
可以使用任何合适的加热靶组织的方法，例如使用射频辐射、使用超声波(可以是高强度聚焦超声)、使用微波辐射、使用任何产生红外辐射的来源(譬如温水浴、光以及外部或内部施加的辐射(譬如由放射性同位素、电磁场产生的辐射))，和/或上述的组合。
在制备本发明的聚合物囊泡组合物的过程中，只要不影响本发明的目的，可使用例如抗氧化剂的稳定剂或其他添加剂。实例包括N-异丙基丙烯酰胺的共聚物(Bioconjug.Chem.10:412-8(1999))。
考虑到在用于医学诊断和治疗的药剂中的适用性，优选由药学可接受的聚合物制备聚合物嵌段。其实例为例如US 2005/0048110中公开的聚合物囊泡，以及WO 2007/075502公开的包含热敏性嵌段共聚物的聚合物囊泡。关于聚合物囊泡材料的其他参考文献包括WO2007081991、WO 2006080849、US 20050003016、US 20050019265以及US-6835394。
本发明涉及疏水性药物的亲水性前药的递送。这为亲水性前药从热敏性脂质体的空腔的局部温度触发的释放以及随后的药物的原位激活提供了新的理念。
局部温度升高可由任何热源引发，所述热源例如光、射频、交变磁场与磁性颗粒的组合、或者超声波。后者优选在MRI引导(MRgHIFU)下进行，其中MRI使得能够规划操作并向超声提供温度反馈。在这种情况下，也可通过释放共包囊的MR成像探针监测温度诱导的(前)药释放，所述MR成像探针用于成像引导药物释放(image guided drug release)。
对于进行从热敏性脂质体或聚合物囊泡中局部递送药物与磁共振成像相结合的实施方案，参考WO 2009/69051和WO 2009/72079。
亲水性前药是指任何具有足够的亲水性以保留在脂质体或聚合物囊泡的空腔(腔)内的化合物。
亲水性前药的实例为用N-甲基哌嗪丁酸修饰的多西他赛。
通常，一旦确定了期望提供疏水性药物的亲水性前药，本领域技术人员能够相应修饰所述疏水性药物。这通常通过增加侧链或取代基或具有亲水性质的其他部分而得以实现。应理解，一旦所述前药进入个体的系统，则需要脱除此类侧链、基团或部分。
本发明通常适用于满足下列要求的前药：其为亲水性的(能够在给药以及定位的过程中保留在脂质体的空腔内)；因为暴露于药物意图起作用的局部环境，所以其能够被修饰为(疏水性)药物本身。
局部环境可以指例如pH或将前药代谢为活性药物和辅基的循环酶。这些酶为例如蛋白酶，其为在体内各处富含的酶，并且由于局部释放，前药会仅仅暴露于所述蛋白酶。
WO 2009/141738公开了可用于本发明的优选的药物基团，该引用并非旨在具有限制性。明确提及该文献，并且该文献在法律所允许的援引加入的情况下作为可保留在脂质体空腔内的合适的前药的充分公开内容。
这些优选的亲水性前药通常为药物的具有亲水性基团的弱碱性衍生物。前药的弱碱性使所述前药能够在酸性pH下保持稳定态。在释放到个体的生理环境中后，在生理pH下，酯键水解，并原位形成疏水性药物。
为上述类型的弱碱性前药选择热敏性载体解决了又一问题。从载体中释放的机制并非仅通过扩散，而是通过实际打开所述载体，载体内的初始弱酸性环境以及载体周围的生理外部环境(physiological bulk environment)可发生相对迅速(甚至是立即)的交换。在实践中，这意味着前药几乎在其释放同时(甚至已在释放开始时)成为活性形式。
对于本发明的负载前药的热敏性载体，有益的是，在所述载体内或所述载体上还包含一种或多种用于磁共振成像的造影剂。因此，在一个实施方案中，本发明还涉及上述组合物，其还包含其选自19F MR造影剂、1H MR造影剂、化学交换依赖性饱和转移(ChemicalExchange-dependent Saturation Transfer,CEST)造影剂以及它们的组合的磁共振成像造影剂。这样的物质是已知的。关于掺入脂质体(或其他也具有药物递送能力的载体)中的参考文献例如WO 2009/069051、WO 2009/072079、WO 200/060403。
另一方面，本发明提供用于局部给药疏水性药物的方法，所述方法包括给药包含所述疏水性药物的亲水性前药的载体，所述载体为热敏性脂质体。
可按照多种方案实施本发明的方法。其实例如下：
方案1：注射制剂，在过热时保持尽可能长且合理的时间。在该方案中，主要会发生血管间释放，随后在靶组织(souring tissue)中发生前药的扩散/吸收。
方案2：注射制剂，等待脂质体-前药颗粒的外渗(例如，24-48h，取决于生物分布)，然后通过使局部温度升高来激活前药释放。
方案3：将方案1或2与预处理相结合，例如在实验方案1或2之前进行过热或空化(cavitation)以增强药物摄入到组织。

Claims (6)

1.用于局部递送疏水性药物的药物组合物，所述组合物包含热敏性载体，所述载体包含围成腔的壳，并且其中所述腔包含所述疏水性药物的亲水性前药，其中所述载体为热敏性脂质体，所述脂质体的脂双层包含具有两个末端烷基链的磷脂，所述末端烷基链之一为具有至多14个碳原子的链长的短链，另一个为具有至少16个碳原子的链长的长链，并且其中所述亲水性前药为在所述腔内的酸性pH环境中的所述疏水性药物的具有亲水基团的弱碱性衍生物，所述亲水基团包含酯键，所述酯键在生理pH下水解，以便释放所述疏水性药物。
2.根据权利要求1的药物组合物，其中所述亲水性前药为满足下式的用N-甲基哌嗪基丁酸修饰的多西他赛：
3.根据权利要求1的药物组合物，其还包含选自19F MR造影剂、1H MR造影剂、化学交换依赖性饱和转移(CEST)造影剂以及它们的组合的磁共振成像造影剂。
4.根据权利要求1的药物组合物，其中所述脂质体包含下式I或II之一：
其中R为具有15-30个碳原子的烷基链，并且n为1-10的整数。
5.根据权利要求4的药物组合物，其中R为C15H31或C17H35。
6.根据权利要求1的药物组合物，其中所述短链具有至多5个碳原子的链长，并且所述长链具有16-20个碳原子的链长。
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