CN114099540B - 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 - Google Patents
阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114099540B CN114099540B CN202111085617.4A CN202111085617A CN114099540B CN 114099540 B CN114099540 B CN 114099540B CN 202111085617 A CN202111085617 A CN 202111085617A CN 114099540 B CN114099540 B CN 114099540B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pancreatic cancer
- pancreatic
- cancer
- tumor
- mice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/74—Synthetic polymeric materials
- A61K31/785—Polymers containing nitrogen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P1/00—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P1/00—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
- A61P1/16—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system for liver or gallbladder disorders, e.g. hepatoprotective agents, cholagogues, litholytics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P1/00—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
- A61P1/18—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system for pancreatic disorders, e.g. pancreatic enzymes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P29/00—Non-central analgesic, antipyretic or antiinflammatory agents, e.g. antirheumatic agents; Non-steroidal antiinflammatory drugs [NSAID]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P3/00—Drugs for disorders of the metabolism
- A61P3/08—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
- A61P3/10—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P35/00—Antineoplastic agents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Diabetes (AREA)
- Hematology (AREA)
- Obesity (AREA)
- Endocrinology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Rheumatology (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及医药领域,特别涉及阳离子聚合物在制备用于治疗或预防肿瘤的药物中的应用。通过口服阳离子聚合物能够缓解、治疗、预防多种癌症,缓解其并发症。口服阳离子聚合物能够有效地清除或者排除肠道微生物所产生的代谢产物,清除细菌产生的内毒素,能够降低内毒素入血、降低细菌CpG‑DNA入血,降低细菌鞭毛蛋白入血。以此制备可以降低肌体的系统炎症以及肿瘤环境炎症,能够改善肿瘤免疫环境,激活细胞自噬以抑制肿瘤的生长及转移,降低组织纤维化包括肝硬化以及胰腺纤维化。不被消化道分解和吸收的阳离子聚合物也可以与其它抗肿瘤疗法联合使用;包括与放疗、化疗、免疫疗法的联合使用,以提高疗效及耐受性。
Description
技术领域
本发明涉及医药领域,特别涉及通过口服阳离子聚合物在制备用于清除肠道中的多种毒素以治疗或预防肿瘤的药物的应用。
背景技术
胰腺癌的发病率。世界范围内癌症发生率每年新增1千9百万人,全球胰腺癌每年新增46万人次。仅在2015年,我国就大约有90100例胰腺癌的新发病例,同时有79400例胰腺癌的死亡病例。全世界胰腺癌患者的5年生存率约为6%。胰腺癌被列为世界上第14位最常见的癌症和第7位癌症死亡原因。胰腺癌的确切病因尚不清楚。危险因素包括糖尿病、慢性胰腺炎和胃溃疡。胰腺癌的早期无明显症状,而后期的常见症状是体重减轻和腹痛。胰腺癌被确诊往往在其晚期。只有20%的胰腺癌患者在发病时能够采用手术切除。在能够接受成功手术切除的患者中,5年生存率为27%,而如果患者有局部晚期或转移性疾病其生存期分别为6-11个月和2-6个月。
导致胰腺癌的因素。虽然导致胰腺癌的原因不完成清楚,但是多种因素能够促进胰腺癌的发生及发展。在导致胰腺癌的多种病因中,高龄(老龄) 是胰腺癌发生的最大风险因素。癌症大多数发生在老年,胰腺癌更是如此。胰腺癌是典型的老年人的疾病。患者在30岁之前被诊断出来的情况极为罕见,90%的新诊断患者年龄在55岁以上,其中大多数人都在70-80岁。为什么胰腺癌多发生在老年,其机理还不清楚。近来,通过动物模型,我们提出了一个有关胰腺癌迟发的新机理,我们认为胰腺特殊的软弱细胞外基质 (ECM)能够将肿瘤基因转化了的癌细胞限制在长期休眠状态。
胰腺癌的性别差异。全世界胰腺癌的发病率男性高于女性(男性为5.1,女性为4.0)。在高发展指数国家,这种差距似乎更大。尽管胰腺癌具有显著性的性别差异,但对15项研究的系统性回顾得出结论:女性生殖因素与胰腺癌无关。
胰腺癌的家族史和遗传易感性。如果两个或两个以上的一级亲属以前被诊断出患有胰腺癌,则认为胰腺癌是家族性的。因为遗传因素产生的胰腺癌占新发病例的5%-10%。有家族危险因素的患者患胰腺癌的风险比没有家族史的患者高9倍。
糖尿病与胰腺癌。糖尿病是公认的胰腺癌的危险因素。研究发现,1型糖尿病能够提升胰腺癌的风险是2倍。而2型糖尿病患者胰腺癌风险增加的程度相似。
生活方式与胰腺癌的关系。吸烟被认为是胰腺癌最重要的可改变的危险因素。与从不吸烟者相比,目前吸烟者患胰腺癌的风险增加74%。过量饮酒也是慢性胰腺炎的主要原因,慢性胰腺炎是胰腺癌的一个已知危险因素,因此在这种情况下饮酒是胰腺癌的一个危险因素。当患者每天饮酒量大于30g 时,风险大增。在高饮酒人群中,胰腺癌风险增加15%。大量调查发现,食用红肉和加工肉与胰腺癌的发生有关。过量食用红肉和加工肉已经被证明有可能导致DNA损伤和致癌物的形成,如N-亚硝基化合物。其他饮食因素在胰腺癌病因方面有限提示性证据有限的饮食因素包括含有果糖的食物和饮料,或含有饱和脂肪酸的食物。在幽门螺杆菌(H.pylori)或丙型病毒肝炎感染的患者中观察到胰腺癌风险增加。
慢性胰腺炎与胰腺癌。这是胰腺癌的一个重要风险因素。慢性胰腺炎是胰腺的一种进行性炎症状态,导致胰腺纤维化和腺泡及胰岛细胞的丢失。大约5%的患者在其一生中会患上胰腺癌。与普通人群或对照组相比,这些患者患胰腺癌的风险显著增加13倍。
肥胖与胰腺癌:全球肥胖患病率正在上升,全球估计有20亿成年人和3 亿儿童和青少年被归类为超重或肥胖。体重指数(BMI)升高与胰腺癌之间的关系。每5个BMI单位患胰腺癌的风险增加。肥胖症发病率的上升很可能是发达国家胰腺癌发病率上升的一个主要因素。
腺导管腺癌:这是最常见的胰腺癌(Pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC),它是一种外分泌恶性肿瘤。其它胰腺癌包括神经内分泌肿瘤,始于神经内分泌细胞。胰腺导管腺癌(PDAC)占所有胰腺癌的90%。大约 60%-70%的胰腺导管腺癌发生在胰头部分,其余的发生在胰体(15%)和胰尾(15%)。在诊断时,大多数胰腺腺癌已经扩散到胰腺以外,包括淋巴结转移。导管腺癌占胰腺癌主要由分化不同程度的导管样结构的腺体构成,伴有丰富的纤维间质(fibrosis)。高分化导管腺癌主要由分化较好的导管样结构构成,内衬高柱状上皮细胞,有的为粘液样上皮,有的具有丰富的嗜酸性胞浆。癌肿大小不等,体积小的腺癌可埋于胰实质内,但其周围的胰腺组织往往陷于硬化,有时胰腺可变形。胰腺癌有时与慢性胰腺炎很难鉴别,以至将慢性胰腺炎误为胰腺癌而行根治术。胰头癌常侵及十二指肠壁。癌肿位于胰头部居多,占70%~80%。胰头癌早期可有总胆管梗阻现象,临床上出现逐渐加重的黄疸。胰体尾部癌临床上常无黄疸,但常因癌组织侵入门静脉而产生腹水,压迫脾静脉发生脾肿大,侵入腹腔神经丛而发生深部疼痛。有时患者血清中胰蛋白酶、亮氨酸氨基肽酶(leucine aminopeptidase)、淀粉酶等均增高,但由于其结果均不恒定,在临床诊断上不常应用。
胰腺癌的生物发病机理。胰腺癌的生物发生是通过一系列,几十年的缓慢演变而来。正常的胰腺外分泌细胞包括胰腺导管表皮细胞(ductal epithelial cells),通过中间阶段的细胞前体病变/损伤/增生(specific precursor lesions) 最终形成侵袭性恶性肿瘤。该恶性肿瘤的三个最典型的前体是胰腺上皮内瘤变(pancreatic intraepithelialneoplasia,PanIN)、导管内乳头状粘液性肿瘤(intraductal papillary mucinousneoplasms,IPMN)和粘液性囊性肿瘤(mucinous cystic neoplasms,MCN)。这些独特的阶段具有特定的临床特征以及病理和分子特征。胰腺上皮内瘤变(Pancreaticintraepithelial neoplasia, PanIN)是一种发生在小的(通常小于0.5厘米)胰管的无创性微镜下的病变。 PanIN可能在局部胰腺炎所导致的结果,由此产生的上皮损伤和修复的反复发生可能进一步导致恶性肿瘤的发生。PanIN可以进一步分级为1-3级,反映了进行性肿瘤形态学改变的程度。胰腺上皮内瘤变(PanIN)是胰腺上皮的一种异常生长,它导致胰腺导管上皮的“非典型性增生”(dysplasia),而导管上皮的非典型性增生可以导致胰腺正常组织结果的丧失。
胰腺癌的体细胞基因突变。在PanIN病变期往往伴随着KRAS癌基因的出现,并且表现出端粒缩短,这表明这些是侵袭性恶性肿瘤途径的早期改变。随着年龄的增加,突变继续累积,在PanIN后期例如肿瘤抑制基因P16、 CDNK27、P53和SMAD4的突变也会出现。KRAS突变率也随着PanIN等级的增加而进一步增加。Notch信号和sonic-hedgehog通路的异常也与胰腺癌的发生有关。大约80%的这些突变都是后天偶发的。这些多重突变的累积进一步促进细胞的转化,例如发生表皮细胞向间充质细胞的转化(Epithelial to mesenchymaltransition,EMT),肿瘤细胞进一步去分化(de-differentiation),脱离胰腺导管,并且转移到其它组织进一步增生。肿瘤基因突变的缓慢累计也是胰腺癌在老年迟发的重要原因。
胰腺癌的诊断。胰腺癌早期症状不典型,常表现为上腹部不适、腰背部痛、消化不良或腹泻等。患者食欲减退,体质量下降,出现症状时大多已属中晚期。
(1)实验室检查:CA19-9是目前最常用的胰腺癌诊断标志物,具有以下临床特征:将血清CA19-9>37U/ml作为阳性指标,诊断胰腺癌的灵敏度和特异度分别达到78.2%和82.8%。约10%的胰腺癌患者Lewis抗原阴性,CA19-9不升高,此时需结合其他肿瘤标志物如CA125和(或)癌胚抗原(CEA)等协助诊断。对于CA19-9升高者,在排除胆道梗阻或胆道系统感染等因素后应高度怀疑胰腺癌。血糖变化也与胰腺癌发病或进展有关。
(2)影像学检查:增强三维动态CT薄层扫描是目前诊断胰腺癌最常用的手段,能清晰显示肿瘤大小、位置、密度及血供情况,并依此判断肿瘤与血管(必要时采用CT血管成像)、邻近器官的毗邻关系,指导术前肿瘤的可切除性及新辅助化疗效果评估。MRI除显示胰腺肿瘤解剖学特征外,还可清晰地显示胰腺旁淋巴结和肝脏内有无转移病灶;且在与水肿型或慢性肿块型胰腺炎鉴别方面优于CT检查。磁共振胰胆管造影与MRI薄层动态增强联合应用,有助于明确胰腺囊性和实性病变。正电子发射断层显像(PET)-CT检查图像可显示肿瘤的代谢活性和代谢负荷,在发现胰外转移和评价全身肿瘤负荷方面具有明显优势。超声内镜(EUS)在内镜技术的基础上结合了超声成像,提高了胰腺癌诊断的灵敏度和特异度。
(3)病理学检查:组织病理学和(或)细胞学检查是诊断胰腺癌的“金标准”。除拟行手术切除的患者外,其余患者在制订治疗方案前均应力争明确病理学诊断。目前获得组织病理学或细胞学标本的方法包括:EUS或CT引导下穿刺活组织检查;腹水脱落细胞学检查;腹腔镜或开腹手术下探查活组织检查。
胰腺癌治疗。首选的方法是手术治疗,其次是放疗,化疗。作为新的探索,免疫治疗,基因治疗也逐渐开始用于胰腺癌的治疗。
胰腺癌的手术治疗:一般来说,只有20%对PDAC患者接受了手术治疗。手术方案一般有四种,患者在治疗疾病的过程中,还应该对症下药,辅助以化疗。胰腺癌的多中心发病越来越引起人们的重视,胰头部癌除位于胰头的主癌灶外,在整个胰组织的其他部位也可发现多发性小癌灶,这一发现为全胰腺切除术提供了重要的理论依据。
胰腺癌的化疗:化疗策略主要包括术后辅助化疗、新辅助化疗、局部进展期不可切除或合并远处转移患者的姑息性化疗等。化疗虽然不是胰腺癌首选的治疗方式,但是胰腺癌手术后可以辅助化疗,主要以吉西他滨为主,联合其他的药物,可以延长生存期。化疗一般都有比较强烈的副作用,联合人参皂苷Rh2一起服用,可以缓解副作用造成的不适,甚至促进化疗药物发挥作用。辅助化疗方案推荐以吉西他滨或氟尿嘧啶类药物[包括卡培他滨、替吉奥、氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)联合甲酰四氢叶酸钙]为主的单药治疗。吉西他滨是一种嘧啶核苷酸类似物,属于抗代谢类抗癌药dFdCTP与 dCTP竞争掺入DNA链中使DNA链延长,DNA聚合酶不能去除掺入的 dFdCTP,使延伸的DNA链不能修复,从而抑制DNA合成,最终导致细胞凋亡。具有抗癌谱广、作用机制独特、毒性反应低、与其他化疗药物无交叉耐药且毒性反应无叠加等特点。FOLFIRINOX四药联用方案延长胰腺癌,包括奥沙利铂、伊立替康、氟尿嘧啶、亚叶酸钙组成这四种药物如下(FOL:leucovorin亚叶酸,F:fluorouracil(5-FU)5-氟尿嘧啶,IRIN:irinotecan伊立替康,OX:Oxaliplatin奥沙利铂)。胰腺癌恶性程度很高,从发现到死亡很快,所以化疗对于延长生存期的效果很有限。化学药物能直接抑制或杀伤癌细胞,但很多化疗药物缺乏选择性,给身体带来损害,导致造血系统、免疫系统、消化系统、神经系统等毒副作用。
胰腺癌的免疫治疗:近年来,尽管免疫疗法在治疗多种实体瘤方面取得了重要的进展,但这类新型抗癌策略对“癌症之王”胰腺癌却也束手无策,不管是PD-1/PD-L1抗体或CTLA-4抗体单药治疗,还是两类药物联合治疗,在改善胰腺癌患者生存方面都没能获得显著的成功。人们正在探索对胰腺癌免疫治疗失败的原因。这可能与肠道菌群有关。
胰腺癌与肠道微生物的关系。微生态(microbiota),包括细菌、病毒、真菌和古细菌。成人的大肠中含1公斤微生物,达数万亿微生物的集。肠道中的微生物有如下生理功能:(A)抵御外来物生物,因其巨大的数量,肠道微生物能够消灭饮食来源的小量微生物;(B)帮助消化在小肠没有被分解的食物残余物,产生短链脂肪酸(short chain fatty acids);(C)产生B类维生素,这些B系列维生素是人体代谢的关键辅酶,对于为此代谢平衡极为重要;(D)促进机体的免疫系统。肠道是机体的重要先天免疫屏障;同时大约 40%的淋巴细胞聚集在肠道。肠道微生物对于机体的免疫系统及其重要。肠道菌群微态是由多种因素决定的。首先,胎儿的肠道菌物来源于母亲;然后饮食成分,机体的先天免疫系统也塑造肠道菌性(enterotype)。近年来,我们的工作发现,维生素D通过小肠的维生素D受体(VDR)也能够塑造肠道菌型。
肠道微生态的失调(dysbiosis)失平衡可以导致多种代谢疾病。肠道微生物以及存在于胰腺中微生物可以导致胰腺癌的发展。胰腺曾经被认为是一个无菌器官,最近的研究表明胰腺中有微生物群,但其作用尚不确定。Geller 及其同事通过执行细菌16S核糖体DNA定量聚合酶链反应(qPCR)检查了 113份手术期间获得的人类PDAC样本和20份来自器官捐赠者的正常胰腺样本。他们发现76%的胰腺肿瘤样本和15%的正常胰腺都含有细菌。进一步对 65份PDAC样本进行16S rRNA基因测序,结果显示,这些样本中细菌类γ- 变形杆菌的丰度很高,这是革兰氏阴性细菌,能够产生大量的内毒素 (endotoxin),后者能够激活炎症反应,促进肿瘤的生长。同样,Pushalkar 等人对12个PDAC样本进行的一项独立的16SrRNA基因测序研究也证明了微生物的存在,但确定所有样本中普遍存在变形杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门;此外,他们发现人类胰腺肿瘤样本和正常人胰腺之间的微生物组成存在明显差异。然而,Thomas和同事发现在Kras G2D/PTENlox/+遗传背景的小鼠,其肠道菌群能够促进胰腺癌的进程;同样,通过联合应用3种抗生素,能够降低免疫缺陷型小鼠的移植人原胰腺癌,表明胰腺癌作者中的细菌可能并不重要,而可能是肠道中远程的作用。清除胰腺中的细菌可以恢复检查点阻治疗(checkpointblockade immunotherapy)的敏感性。肠道微生物可以转移到胰腺,并诱导一个免疫抑制性的肿瘤微环境,有助于PDAC的进展。于是,使用抗生素,降低肿瘤中的微生物可改善/加强肿瘤免疫治疗,例如改善PD-1 抗体的疗效。同样,使用抗生素来消除肿瘤中的微生物,也可以减少骨髓源性抑制细胞(MDSC),降低巨噬细胞从免疫抑制性M2细胞,以及肿瘤相关巨噬细胞(TAM),促进它们向M1样的分化,同时增加Th1-CD4+T细胞和细胞毒性CD8+T细胞的肿瘤抑制功能。抗生素处理可以诱导CD4+和CD8+T 细胞PD-1表达上调,当PD-1阻断剂与抗菌素联合使用可以提升协疗效,从而显著减小肿瘤大小。
胰腺癌化疗/免疫疗法的失败与肠道菌群的关系。Geller和同事们描述了属于伽玛-变形杆菌(Gamma-proteobacteria class)能够将化疗药物吉西他滨(2′,2′-二氟脱氧胞苷)代谢成其非活性形式2′,2′-二氟脱氧尿苷。利用小鼠胰腺癌模型,他们证明了肿瘤内伽玛-变形杆菌的存在是导致对吉西他滨产生耐药性的原因。而抗生素的使用消除了这种作用。由于吉西他滨已用于晚期胰腺癌,他们推测这种细菌的存在可能导致对这种药物的耐药性。事实上,他们在76%(86/113)的人胰腺导管腺癌(PDAC)患者的组织标本中检测到了伽马-变形杆菌,表明肿瘤样本中含有可能调节肿瘤对吉西他滨敏感性的细菌。这项研究强调了肠道以外的微生物群,特别是肿瘤内细菌,在改变这种癌症的自然史中的重要性。
胰腺癌发生与肠道细菌内毒素(endotoxin)的相关性。先天免疫系统由表皮细胞屏蔽以及多种非特异的免疫细胞组成。在分子水平,Toll样受体(TLR) 的膜受体家族能够识别多种细菌病原体的各种成分。内毒素(endotoxin,脂多糖,LPS)被TLR4特异性识别,从而触发了基因的表达,一方面可以控制先天免疫反应并进一步指导抗原特异性获得性免疫的发展;另一方面可以导致非特异的炎症反应。LPS不仅可以作用于免疫细胞,还可以作用于包括癌细胞在内的某些类型的上皮细胞,并促进其转化表型。具体而言,LPS可以激活胰腺癌细胞中的NF-kappaB信号,从而将炎症与癌症进展联系起来。体外实验表明,人类胰腺癌细胞Panc-1和AsPC-1在LPS刺激下激活 TLR4/NF-kappaB信号通路,导致侵袭能力增加研究发现胰腺癌细胞和以及 PDAC组织中TLR4表达量增加。在给予LPS处理后,胰腺癌细胞的迁移能力增加,同时肿瘤抑制因子PTEN的蛋白质水平降低。胰腺高表达KRas 基因(LSL-Kras/G12D)的转基因小鼠能够模拟人胰腺癌的大多数表型,研究发现随着病情的进展,其血液中脂质降低和乳酸和牛磺酸升高。对胰腺癌患者的十二指肠的菌群生态研究发现,不但血浆内毒素,IL-6,以及CRP(C-creatiine protein)含量增加,而且肠道黏膜受损,幽门螺旋杆菌(H.pylori) 也增加,进一步说明肠道损伤,菌群紊乱能够促进胰腺癌的发展。
胰腺癌的后期一般都患有慢性胰腺炎以及高胆汁酸血 (Hyperbileacidemia)。而胰腺癌的多种风险因素包括饮酒,抽烟,高脂肪饮食,糖尿病,等等都能够增加胰腺炎的风险以及高胆汁酸血症。此外,胰腺癌的增生将压迫胆道,产生阻塞,导致胆汁液回流以及高胆汁酸血症。高胆汁酸与消化道的多种癌症都有密切的相关性。在细胞水平,胆汁酸能够促进氧化- 环化酶(cyclooxygenase-2expression)的表达,进而促进胰腺的炎症。
因此,提供一种高分子高分子阳离子聚合物及其制备方法,以及用于清除肠道微生物的多种酸性产物,包括内毒素,以治疗、缓解、预防特定疾病或多种疾病的组合的药物中的应用,具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种高分子阳离子聚合物及其制备方法,以及用于治疗、缓解、预防特定疾病或多种疾病的组合的药物中的应用。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了通过口服阳离子聚合物在制备清除或中和肠道微生物产生的致病因子的制剂或药物中的应用。
在本发明的一些具体实施方案中,所述的致病因子包括但不限于:内毒素(endotoxin,lipopolysaccharide)、带负电荷的短链脂肪酸(包括乙酸,丙酸,丁酸)、硫化氢、含负电荷的微生物衍生物及分解产物、胆汁酸(bile acids)、细菌的DNA片段(CpG-DNA)、核苷酸中的一种或多种,以及肠道细菌产生的鞭毛蛋白。
基于上述研究,本发明还提供了以口服阳离子聚合物在制备清除肠道微生物产生的内毒素及其它衍生物的制剂或药物中的应用。
本发明还提供了高分子阳离子聚合物在制备预防、缓解、改善和/或治疗因肠道微生物产生的内毒素所致疾病的制剂或药物中的特殊应用。
在本发明的一些具体实施方案中,所述疾病包括肿瘤机体的系统炎症、肿瘤局部炎症、组织纤维化、肿瘤免疫耐受;
所述系统炎症附近的疾病包括糖尿病、脂肪肝、肿瘤的一种或多种。
所述制剂或药物通过降低血液中内毒素含量,从而降低AKT/mTOR通路抑制肿瘤生长、激活细胞自噬-溶酶体途径、清除细胞中的变性/损伤的细胞器、分解YAP、抑制肿瘤细胞的生长、抑制肿瘤细胞的迁移、促进细胞自噬-溶酶体流量增加,降低癌基因的表达和/或降低细胞应激状态。
在本发明的一些具体实施方案中,所述阳离子聚合物包括:
(1)带多重正电荷;和
(2)骨架为有机共价键聚合物高分子;
作为优选,所述高分子阳离子聚合物还包括疏水结构。
在本发明的一些具体实施方案中,所述高分子阳离子聚合物包括多胺聚合物;所述的多胺聚合物包括从胺单体和交联单体的聚合而衍生的重复单元;
作为优选,所述多胺聚合物为含三级胺或四级胺的有机聚合物;
最优选的,所述的胺聚合物包括考来烯胺(Choestyramine)、考来替泊(Colestipol)、考来维仑(Colesevelam),用于清除肠道微生物产生的多种毒素;
所述高分子阳离子聚合物的分子量大于4000Da,作为优选,所述的高分子阳离子聚合物分子量为1×106~10×106Da;
该高分子属性以及聚合物的水不溶性是该应用的结构关键,具有安全性耐受性的特性。
所述内毒素包括细菌细胞壁的脂多糖(lipopolysaccharides,LPS);
所述内毒素主要存在于革兰氏阴性细菌的外膜;
所述癌症包括胰腺癌、肝癌、直肠癌、胃癌、食道癌、膀胱癌、肾癌、肺癌、乳腺癌、头颈癌、皮肤癌中的一种或多种;
所述预防、缓解、改善和/或治疗包括缓解或者抑制肿瘤细胞的生长,转化,恶化以及肿瘤细胞的转移中的一种或多种;
作为优选,所述预防、缓解、改善和/或治疗包括如下任意项或其任意组合:
(1)缓解胰腺癌的恶化进程,抑制胰腺上皮内瘤变(PanIN)向胰腺癌导管腺癌(PDAC)的恶性转化;和/或
(2)抑制胰腺癌的局部浸润以及恶性全身转移;和/或
(3)抑制/缓解胰腺癌的并发症,例如黄疸症;和/或
(4)抑制/缓解癌症患者的胰腺纤维化以及肝脏纤维化、抑制肝硬化;和/或
(5)降低癌症患者血液中内毒素含量、降低内毒素血症、降低血液中转氨酶升高、改善肝功能;和/或
(6)降低癌症病人血液中的各种胆汁酸成分,降低血液中胆红素含量,缓解黄疸症状;和/或
(7)降低癌症系统性炎症风暴、降低系统炎症、降低病灶组织中的局部炎症;和/或
(8)促进癌症患者的肠道菌群平衡(eubiosis);
基于上述研究,本发明还提供了药物或药物组合物,包括高分子阳离子聚合物以及药学上可接受的辅料;所述药物组合物还包括其他任意有效成分以及药学上可接受的辅料。
本发明涉及阳离子聚合物的制药及医疗应用。通过口服阳离子高分子聚合物,本发明可以清除肠道微生物产生的多种酸性衍生物,以此来缓解、治疗、预防多种肿瘤及癌症,以及用于缓解这些肿瘤的并发症。本发明的核心是口服不被人体所降解以及不被人体所吸收的高分子多聚化合物,包括富含阳离子的聚合物,例如聚苯乙烯季铵盐(考来烯胺,Cholestyramine)、考来替泊 (Colestipol)、考来维仑(Colesevelam)等类似物。通过其特有的分子亲和作用,该发明应用能够有效地清除或者排除肠道微生物所产生的代谢产物,包括多种细菌产生的多种毒素,例如内毒素,细菌CpG-DNA,细菌鞭毛蛋白。以此应用可以有效地降低内毒素入血、降低CpG-DNA入血、降低细菌鞭毛蛋白入血、降胆汁酸入血,降低胆红素入血。以此应用可以有效地降肌体的系统炎症以及肿瘤环境炎症,能够改善肿瘤免疫环境。该应用也能够激活细胞自噬以抑制肿瘤的生长及转移;降低组织纤维化包括肝硬化以及胰腺纤维化;促进损伤修护。该发明所述的不被人体吸收的高分子阳离子聚合物也可以与其它抗肿瘤疗法联合使用;包括与放疗、化疗、免疫疗法的联合使用,以提高疗效及耐受性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示多聚阳离子聚合物(考来烯胺)对小鼠胰腺癌的抑制;其中,图1 左图示KPC小鼠给予口服考来烯胺能够抑制胰腺癌生长;6周龄WT (C57BL/6J)小鼠和6周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)WT小鼠给予维持饲料(空白对照组,n=10);(2)胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠给予维持饲料(对照组,n=6);(3)胰腺癌KC(KrasG12D)小鼠给予含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组,n=6);持续饲喂10周;图1所显示试验终止时各组小鼠胰腺病变状态以及病理变化统计;图1左图所示服用考来烯胺能够有效地抑制胰腺癌在“早-中-晚”3个时间期生长状态(胰腺组织切片全组织中胰腺癌的区域比值);图1右图示胰腺癌组织细胞学,在PDX-Kras遗传背景下胰腺癌的生长能够被口服考来烯能够有效地抑制;
图2示口服多聚阳离子聚合物(考来烯胺)抑制小鼠胰腺癌的直肠转移,抑制胰腺癌转移恶化;6周龄WT(C57BL/6J)小鼠和6周龄胰腺癌 KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)给予WT小鼠给予维持饲料(空白对照组,n=10);(2)胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠给予维持饲料(对照组, n=6);(3)胰腺癌KC(KrasG12D)小鼠给予含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组,n=6);持续饲喂10周;图2显示胰腺肿瘤转移情况,在PDX-Kras遗传背景下,肿瘤转移主要表现在瘤直肠转移的情况;图2示中的胰腺癌转移也包括眼内以及其它内脏的转移的频率;如图2表示,多聚阳离子聚合物能够将癌症转移率,由对照组的63%,降低到36%;如图2所示,胆道淤塞的状态也明显改善;
图3示胆道结扎导致的高胆汁酸血症/黄疸能够促进胰腺癌的发展及恶化;胆道淤塞以及黄疸促进胰腺癌的发展;胰腺癌的病人往往伴随作胆道淤塞以及黄疸等等并发症;为验证其因果关系,我们采用胆管结扎手术;9周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为两组:(1)给予小鼠总胆管结扎假手术 (对照组,n=12);(2)给予小鼠总胆管结扎术,小鼠总胆管阻塞形成,再持续饲喂两周后处死(n=15);图3A为实验设计示意图;图3B显示鼠胰腺病变的组织生物学状态;胆管结扎促进胰腺癌的生长以及转移;
图4示细菌内毒素(LPS)促进胰腺癌的发展;肠道细菌产生的内毒素是产生系统炎症以及肿瘤环境的局部炎症的重要原因;我们测定内毒素是否可以加重PDX-Kras遗传背景小鼠的胰腺癌;于此,9周龄胰腺癌 KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为两组:(1)给予KC小鼠100微升生理盐水腹腔注射(对照组,n=12);(2)给予KC小鼠4mg/kg大肠杆菌LPS腹腔注射,每周一次,持续四周后收取小鼠;其中,图4A示为实验设计示意图;图4B示为胰腺组织染色;HE染色表明给予LPS能够加重胰腺癌的生长,而Masson Trichrome染色表明LPS能够加重胰腺癌组织的纤维化;图4C示为胰腺组织免疫化学染色;Ck19表示导管癌的增生,K67表示肿瘤细胞的增生,而Collagen type-1表示胰腺组织纤维化;
图5示胰腺癌小鼠血液胆汁酸升高,口服考来烯能够减低血清总胆汁酸含量;因胰腺肿瘤的生长,常常导致胆管压迫以及胆道淤积,造成高胆汁酸血症以及黄疸,后者可以促进肿瘤的转化以及恶性;图5A示胰腺癌小鼠其血清中胆汁酸含量明显高于对照WT;图5B示给予聚苯乙烯季铵盐能够明显地改善血清总胆酸水平;
图6示服用考来烯胺能够有效的降低胰腺癌小鼠血液中的内毒素含量;在此,我们测定了原发性胰腺癌小鼠血清中内毒素的含量;6周龄WT小鼠和6 周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)给予WT小鼠维持饲料 (空白对照组,n=10);(2)给予胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠维持饲料(对照组,n=6);(3)给予胰腺癌KC(KrasG12D)小鼠含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组,n=6);持续饲喂10周;如图6显示,在实验终点其血清中LPS的含量,服用聚苯乙烯季铵盐能够有效地降低胰腺癌小鼠血清中内毒素含量;
图7示口服考来烯胺能够降低胰腺癌小鼠的胰腺纤维化以及导管增生;组织纤维化是胰腺癌恶化的重要原因,也是肿瘤微环境的重要基础;而持续的组织损伤以及慢性炎症是导致组织纤维化的重要原因;因此,消除纤维化,清除肿瘤环境是肿瘤治疗的一个策略;我们推测,清除肠道内毒素可能降低癌症组织中持续的炎症,从而消除肿瘤组织的纤维化,抑制肿瘤增生;为此, 6周龄WT小鼠以及6周龄KPC小鼠分为三组:(1)给予WT小鼠维持饲料(空白对照组n=10);(2)给予胰腺癌KC小鼠维持饲料(对照组n=30);(3)给予胰腺癌 KC(PDX1-KrasG12D)小鼠含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组n=28)饲喂10 周;其中,图7A示显示胰腺组织的纤维化(Masson染色)以及导管癌生长状态(CK-19);图7B示显示半定量的扫描数据,显示服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺散)能够降低胰腺癌小鼠的胰腺纤维化以及胰腺导管恶性增生;
图8示口服聚苯胺能降低胰腺组织中mTor通路的活性,通过细胞自噬以抑制Yap以及Twist表达。图8示Westernblot分析结果,包括p21,Yap,P-Ttor,Twist,Cyclin D1,以及actin在胰腺组织中的表达;
图9示口服聚苯乙烯胺能降低胰腺组织中mTor通路,导致细胞自噬流被激活。组织免疫化学染色实验表明在胰腺癌小鼠的胰腺组织中LC3累积,p62 累积,提升自噬-溶酶体应激;相反,关于考来烯胺能促进癌症组织中提升自噬-溶酶体流,降低LC3以及p62;
图10示口服考来烯胺能降低胰腺组织中炎症因子的表达;RT-qPCR分析小鼠胰腺癌组织中多种炎症因子的表达;图示给予考来烯胺能够降低IL-1, IL-6,TNF-alpha,以及Arg-1的表达,提示口服阳离子聚合物,通过降低细菌毒素入血,能够降低癌症组织中的炎症,从而抑制肿瘤生长及转移。
具体实施方式
本发明公开了多聚阳离子聚合物在制备用于治疗或预防肿瘤的药物中的应用,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
本发明中,所述的细菌鞭毛蛋白包括多种富含酸性氨基酸的鞭毛蛋白(鞭毛素),鞭毛蛋白是一种球状蛋白质,它排列在一个中空的圆柱体中,在细菌鞭毛中形成细丝。它的质量约为30000至60000道尔顿。鞭毛蛋白是细菌鞭毛的主要成分。进入血液后,由模式识别受体Toll样受体5(TLR5)激活机体的免疫系统,以及炎症反应。
本发明中,所述的CpG寡核苷酸(CpG oligodeoxynuleotide)是短小的单链DNA分子,包含一个“三磷酸胞嘧啶脱氧核苷酸(cytosine)”,然后是一个鸟嘌呤三磷酸脱氧核苷酸(guanine)。“P”是指连续核苷酸之间的磷酸二酯链,尽管有些寡脱氧核苷酸具有修饰的硫代磷酸酯主链。当这些CpG基序未甲基化时,它们是病原体相关的分子模式,进入血液后,通过与模式识别受体Toll样受体9识别(TLR9)结合,刺激免疫系统,导致炎症。
本发明研究表明,以口服不被人体所降解以及不被人体所吸收的高分子阳离子聚合物(large molecularweight and cationic polymers),通过结合/中和肠道微生物产生的内毒素及其它衍生物,能够将肠道细菌毒素通过大便排除体外,以此来降低肠道微生物酸性产物入血。该发明可以应用于预防、缓解、改善因肠道细菌毒素所导致的肿瘤及癌症。该方法可以用于预防、缓解、治疗因高胆汁酸血症以及高胆红素血症导致,抑制肿瘤以及其并发症。在此所述的癌症种类包括但不限于:消化道系统的肿瘤及癌症,例如胰腺癌、肝癌、直肠癌、胃癌、食道癌。该应用也包括其它肿瘤与癌症的预防、缓解、治疗,例如膀胱癌、肾癌、肺癌、乳腺癌、头颈癌、皮肤癌,等等。
大量的研究表明,肠道菌物紊乱(gut dysbiosis)能够促进多种肿瘤的发生、发展、以及恶性转移。而肠道菌群紊乱的重要后果是肠道共生菌 (symbiotic)的大量死亡;其所产生大量的内毒素(endotoxin),能够通过损伤的肠道而进入血液。此外,肠道微生物也能够直接进入肿瘤组织(intratumor microbes)。内毒素入血能够造成机体的系统炎症、产生肿瘤局部炎症、产生组织纤维化、产生肿瘤免疫耐受;以此机制来损伤、抵御免疫监控系统,导致肿瘤细胞不能够被清除。因此,该发明通过服用不被人体所吸收的高分子阳离子聚合,例如考来烯胺(Choestyramine)、考来替泊(Colestipol)、考来维仑 (Colesevelam)等等,能够降低肠道毒素入血,从而抑制系统炎症,缓解多种肿瘤的恶化,抑制肿瘤生长、抑制肿瘤转移。
在本发明中,我们提供了制备缓解或治疗胰腺癌的药物的新应用。该应用涉及(1)缓解胰腺癌的恶化进程,抑制胰腺上皮内瘤变(PanIN)向胰腺癌导管腺癌(PDAC)的恶性转化;(2)抑制胰腺癌的局部浸润以及恶性全身转移; (3)抑制/缓解胰腺癌的并发症,例如黄疸症;(4)抑制/缓解癌症患者的胰腺纤维化以及肝脏纤维化、抑制肝硬化;(5)降低癌症患者血液中内毒素含量、降低内毒素血症、降低血液中转氨酶升高、改善肝功能;(6)降低癌症病人血液中的各种胆汁酸成分,降低血液中胆红素含量,缓解黄疸症状;(7) 降低癌症系统性炎症风暴、降低系统炎症、降低病灶组织中的局部炎症;(8) 促进癌症患者的肠道菌群平衡(eubiosis)。以上所述的治疗是以口服的给药方式,给于患者一定剂量的高分子多聚阳离子化合物,以改善上述任意或全部症状。
口服高分子而不被肠道降解的阳离子聚合物,例如聚苯乙烯季铵盐或者其它富含阳离子的有机聚合物,通过其特有的亲和力包括电荷相互吸引作用,能够有效地清除肠道中多种带负电荷的细菌产生的内毒素(endotoxin),使之从大便排出,从而降低内毒素入血,降低血液中内毒素含量。以此应用可以缓解内毒素血症(endotoxemia)。大量的研究表明,肠道微生物产生的多种内毒素是导致机体系统炎症的重要来源。而慢性的系统炎症可能促进多种疾病,包括糖尿病、脂肪肝、肿瘤及癌症。因此,该应用能够缓解内毒素导致的系统炎症以及肿瘤环境的局部炎症,改善肿瘤环境的免疫状态。该发明应用的机理之一是降低血液中内毒素含量,从而降低AKT/mTOR通路抑制肿瘤生长。同时,应用该发明能够促进细胞自噬-溶酶体流量增加,降低YAP 等癌基因的表达,降低细胞应激状态。以此为工作机制及原理,该发明应用能够缓解或者抑制肿瘤细胞的生长,转化,恶化以及肿瘤细胞的转移。此外,通过该权利的应用,包括降低血液中内毒素,以此改善系统炎症,改善癌症病人的病理-生理整体状态,改善患者的精神状态,改善其生活质量,可能延长生命。因其为其高分子聚合物特质以及,具有不被肠道降解的特质,故不被人体吸收,能够能由从大便排出,具有高度的安全性以及耐受性。
本发明的应用也包括给予患者以口服高分子阳离子聚合物,从而清除肠道细菌产生的其它毒素,例如CpG-DNA,细菌鞭毛蛋白。它们的共性是富含阴离子的分子。所述内毒素包括多种成分,例如细菌细胞壁的脂多糖 (lipopolysaccharides,LPS),由脂质和多糖组成的大分子,包括O抗原(O antigen)、外核和内核共同结合而成。内毒素主要存在于革兰氏阴性细菌的外膜中。低聚糖一词是指细菌脂多糖的低分子量形式。肠道中的革兰氏阴性细菌主要来自于两个大门(phyla),拟杆菌(Bacteroidetes)和变形杆菌(Proteobacteria)。此外,肠杆菌(Enterobacter).肉毒梭菌(Clostridium Botulinum),大肠杆菌(E.coli);沙门氏菌(Salmonella),流感嗜血杆菌(Haemophilus Influenza),弧菌(Vibrio),克雷伯氏菌(Klebsiella)等也是肠道内毒素的重要来源。在肠道环境中,通过高分子阳离子聚合物能够与内毒素结合,使之排除体外。
本发明的应用也包括给予患者以口服聚会阳离子树脂,通过清除肠道内各种胆汁酸(bile acids)以及胆红素(bilirubin)等等成分,以此来缓解胰腺癌患者的黄疸,以及其它并发症。作为胰腺癌患者的一个重要的并发症,黄疸以及胆汁酸血症能够促进癌症细胞的生长。口服聚苯乙烯季铵盐(聚苯胺,cholestyramine)或者其它类似功能的药用阳离子树脂,可以降低胆汁酸入血,降低胆汁酸在肿瘤组织中的浓度。以此可以抑制癌症细胞中的AKT/mTOR 信号通路以抑制肿瘤生长。同时,该应用可以激活细胞自噬-溶酶体途径,清除细胞中的变性/损伤的细胞器,分解YAP,抑制肿瘤细胞的生长,抑制肿瘤细胞的迁移。此外,通过该专利的应用,能够降低血液中胆汁酸的含量,以此改善系统炎症,改善癌症病人的病理-生理整体状态,改善患者的精神状态,改善其生活质量,可能延长生命。
本发明中,所述的药物是以有效剂量的多聚阳离子树脂为活性成分,加入药学上可接受的辅料或辅助性成分制备而成的药剂。所述的制剂为口服制剂。
所述的多聚阳离子聚合物为多胺聚合物,所述的多胺聚合物包括从胺单体和交联单体的聚合而衍生的重复单元;其中,优选级别为所述的胺聚合物为含三级胺,四级胺的有机聚合物;更优选级别为所述的胺聚合物为聚苯乙烯季铵盐,考来烯胺(cholestyramine,聚苯胺,CAS:11041-12-6)、改性聚烯丙基胺,共聚乙烯胺,聚烯丙胺,多聚赖氨酸等。最优选级别为所述的胺聚合物为聚苯乙烯季铵盐,其化学式为C27H47N,这是一种高分子量季胺类阴离子交换聚合物。权利也包括其它多聚阳离子聚合物,例如考来替泊 (Colestipol,CA:37296-80-3),其分子式为C8H24ClN5,以及考来维仑 (Colesevelam),其分子式为C31H67Cl3N4O,2-(chloromethyl)oxirane;prop-2-en-1-amine;N-prop-2-enyldecan-1 -amine;trimethyl-[6-(prop-2-enylamino)hexyl]azanium;chloride;hydrochloride。这些药物的原临床适应症应用是清除肠道胆汁酸,从而降血液胆固醇含量。这些大分子聚合物在肠道不被吸收也不被降解,其高度的安全性行是该发明应用的重要基础。
所述的高分子阳离子聚合物分子量大于4000Da,优选的,所述的高分子阳离子树脂分子量为1-10x106Da。该高分子属性以及聚合物的水不溶性是该应用的结构关键,具有安全性耐受性的特性。大分子聚合物树脂不被人体吸收,通过大便排除体外,同时带走细菌内毒素以及胆汁酸和其它成分。
所述的高分子阳离子聚合物具有:
(1)带多重正电荷;
(2)骨架为有机共价键聚合物高分子;
(3)阳离子聚合物不被消化道的酶分解,可以通过消化道排除体外,不会被机体分解,吸收。
本发明提供的高分子阳离子聚合物清除或中和肠道微生物产生的致病因子的应用,所述的肠道致病因子包括但不限于:内毒素(endotoxin, lipopolysaccharide)、带负电荷的长链/短链脂肪酸(包括乙酸,丙酸,丁酸)、硫化氢、含负电荷的微生物衍生物及分解产物以及胆汁酸(bile acids),以及细菌的DNA片段(CpG DNA)以及核苷酸,等等。
作为优选,以口服的方法,给予患者以带正电荷的高分子聚合物以中和肠道微生物内毒素。相反,我们的动物实验表明,不带电荷的高分子空树脂没有疗效。因此,我们证明其结构中正电荷的结构重要性之一;同时其高分子是疏水结构也是专利发明的关键点。所述的高分子胺聚合物为聚苯乙烯季铵盐,考来烯胺(cholestyramine,聚苯胺)、考来替泊(Colestipol,Colestipol),考来维仑(Colesevelam)或者类似的富含阳离子的高分子聚合物,用于缓解、预防、治疗多种与内毒素入血所造成的疾病,包括代谢性脂肪肝病,酒精脂肪肝病(alcoholic fatty liver diseases),非酒精脂肪肝病(non-alcoholic fatty liverdiseases,NAFLD),二型糖尿病(type 2diabetes)。
本发明提供的高分子阳离子聚合物在制备用于治疗或预防肿瘤的药物中的应用中,所用原料及试剂均可由市场购得。
下面结合实施例,进一步阐述本发明:
实施例1
本发明所述的高分子阳离子聚合物的制备及临床应用,包括用于治疗、缓解、预防胰腺癌,以及其它癌症,包括它们的各种并发症。作为实施的实例,包括胺聚合物;其优选的实际应用为聚苯乙烯季铵盐,考来烯胺 (cholestyramine,简称“聚苯胺”)、所述的胺聚合物包括从胺单体和交联单体的聚合而衍生的重复单元,例如聚苯乙烯季铵盐([4-[3-(4-ethylphenyl)butyl]phenyl]-trimethylazanium),其分子式为C21H30N+,包括其类似的各种衍生物结构,例如改性聚烯丙基胺(modified polyallylamine),共聚乙烯胺(copolymerof diethylenetriamine,(C4H10N3)m(C3H6O)n)。其分子质量(molecularmass)超过1x106g/mol.其分子结构通式如下:
所述的阳离子树脂可以单独口服,或者加在食物中,以进餐的方式摄入。服用量,对于成人,可以在1-8克/次,每天1-3次,每天最大剂量是30克。其具体的剂量以及治疗时间的长短,应该药典以及根据医务人员的处方,在合理的范围内,根据病情程度,以及药物管理机构的指南来决定。
实施例2
本发明所述的高分子阳离子聚合物的制备及临床应用,包括用于治疗、缓解、预防胰腺癌以及其它癌症,包括这些癌症的并发症。作为实施的实例,包括胺聚合物。作为该优选的应用,考来替泊(Colestipol,hydrochloride, Epichlorohydrin-tetraethylenepentamine polymer,CAS No.37296-80-3;SDS CAS No:37296-80-3;Molecular Weight:(225.765)n;Molecular Formula: C8H24CLN5),或者类似的富含阳离子的聚合物。
其分子质量(molecularmass)超过1x106g/mol.其分子结构通式如下:
考来替泊分子式:(C4H10N3)m(C3H6O)n。
其分子结构通式如下:
因此,由此高分子合阳离子聚合物可以用于治疗,预防所述的疾病,以及这些疾病产生的相关症状的缓解。例如,高分子合阳离子树脂,可以用于非酒精脂肪肝炎所产生的肝脏纤维化,肝硬化的预防,以及治疗。
所述的高分子阳离子聚合物可以单独口服,或者加在食物中,以进餐的方式摄入。服用量,对于成人,可以在1-8克/次,每天1-3次,每天最大剂量是30克。其具体的剂量以及治疗时间的长短,应该药典以及根据医务人员的处方,在合理的范围内,根据病情程度,以及药物管理机构的指南来决定。
实施例3
考来维仑是另外一种高分子阳离子聚合物,其胆汁酸结合能力是考来烯胺的7倍。基于其机构相似性,我们推测口服考来维仑制剂也能够降低肠道细胞产生的内毒素,能够降低血液中的内毒素,从而降低机体的系统炎症,恢复胰岛素敏感性,降低脂肪肝,促进NASH以及肝硬化的自我消融。每天使用剂量可以查看3.75g,可以以散剂或者片剂给药。考来维仑的分子式为C31H67Cl3N4O;国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)命名为: 2-(chloromethyl)oxirane;prop-2-en-1-amine;N-prop-2-enyldecan-1-amine;trimethyl-[6-(prop-2-enylamino)hexyl]azanium;chloride;hydrochloride。
/>
实施例4
该发明的应用核心,以服用阳离子聚合物来预防肿瘤的恶化、缓解肿瘤的生长、降低肿瘤的迁移。服用阳离子聚合物,例如聚苯乙烯季铵盐(考来烯胺,Cholestyramine),通过清出肠道微生物产生的内毒素以及清除肠道胆汁酸,以降低内毒素/胆汁酸入血、促进肿瘤细胞的自噬、缓解溶酶体应激、清除细胞中的损伤/变性细胞器等等,以此抑制肿瘤细胞的生长以及转移。同时,服用阳离子聚合物也能够降低机体的整体系统炎症,缓解肿瘤环境中炎症程度,改善肿瘤免疫状态,抑制肿瘤转移。作为具体应用的实例,聚苯乙烯季铵盐(考来烯胺散)用量可以一定范围,例如1-8克/次,每天1-3次,每天最大剂量是30克以下。作为应用实例,也包括服用考来维仑,剂量每天1~8克;或者考来替泊,每天1-15克。其具体的剂量以及治疗时间的长短,应该药典以及根据医务人员的处方,在合理的范围内,根据病情程度,以及药物管理机构的指南来决定。
实施例5
该发明的应用所也包括服用阳离子聚合物与其它治疗方法的联合应用,包括与肿瘤清除手术以及抗肿瘤化疗以及抗肿瘤的免疫疗法的联合应用。其具体的使用范围涵盖原疗法合理的应用范围。
实施例6服用高分子阳离子聚合物能够抑制胰腺癌生长。
6周龄WT(C57BL/6J)小鼠和6周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)WT小鼠给予维持饲料(空白对照组n=10);(2)胰腺癌KC小鼠给予维持饲料(对照组n=6);(3)胰腺癌KC小鼠给予含有3%考来烯按的维持饲料(实验组n=6);持续饲喂10周。如图1所显示,在试验终止时各组小鼠胰腺病变状态以及病理变化统计。图1左图所示服用一定量的聚苯乙烯季铵盐能够有效地抑制胰腺癌在“早-中-晚”3个时间期生长状态。图1右图显示胰腺癌组织细胞学,在PDX-Kras的作用下胰腺癌,胰腺导管癌出生大量增生,而在饲料中添加一定剂量的聚苯乙烯季铵盐能够有效地抑制肿瘤在胰腺中的增生。
实施例7服用高分子阳离子聚合物够抑制胰腺癌转移恶化。
6周龄WT(C57BL/6J)小鼠和6周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)WT小鼠维持饲料(空白对照组n=10);(2)胰腺癌KC小鼠给予维持饲料(对照组n=6);(3)胰腺癌KC小鼠给予含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组n=6);持续饲喂10周。图2显示胰腺肿瘤转移情况。在PDX-Kras 遗传背景下,肿瘤转移主要表现在瘤直肠转移;图示中的胰腺癌转移也包括眼内以及其它内脏的转移。高分子阳离子聚合物(考来烯胺)能够将癌症转移率由对照的63%,降低到36%。如图所示,胆道淤塞的状态也明显改善。
实施例8胆道淤塞以及黄疸促进胰腺癌的发展
胰腺癌的病人往往伴随作胆道淤塞以及黄疸等等并发症。为验证其因果关系,我们采用胆管结扎手术。9周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为两组:(1)给予小鼠总胆管结扎假手术(对照组n=12);(2)给予小鼠总胆管结扎术,小鼠总胆管阻塞形成,再持续饲喂两周后处死(n=15)。图3A为实验设计示意图。图3B、显示鼠胰腺病变的组织生物学状态。如图所示,胆管结扎促进胰腺癌的生长以及转移。
实施例9细菌内毒素(LPS)能够促进胰腺癌的发展
肠道细菌产生的内毒素是产生系统炎症以及肿瘤环境的局部炎症的重要原因。在此,我们测定内毒素是否可以加重PDX-Kras遗传背景小鼠的胰腺癌。于此,9周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为两组:(1)给予小鼠100 微升生理盐水腹腔注射(对照组n=12);(2)给予小鼠4mg/kg大肠杆菌LPS腹腔注射,每周一次,持续四周后收取小鼠。图4A为实验设计示意图。图4B 为胰腺组织染色。HE染色表明给予LPS能够加重胰腺癌的生长,而MassonTrichrome染色表明LPS能够加重胰腺癌组织的纤维化。图4C为胰腺组织免疫化学染色;Ck19表示导管癌的增生,K67表示肿瘤细胞的增生,而Collagen type-1表示组织纤维化。
实施例9通过服用高分子阳离子聚合物能够缓解胰腺癌小鼠的血液胆汁酸升高
因胰腺肿瘤的生长,常常导致胆管压迫以及胆道淤积,造成高胆汁酸血症以及黄疸,后者可以促进肿瘤的转化以及恶性。为证实这种推测,我们采用6周龄C57BL6J小鼠已经同龄的胰腺癌小鼠KC(PDX1-KrasG12D)小鼠,分为以下三组:(1)给予WT(C57BL/6J)小鼠以维持饲料(空白对照组n=6)饲养;(2)给予胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠维持饲料饲养(对照组n=13);(3) 给予胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠含有3%考来烯的维持饲料饲养(实验组n=13),持续10周。如图5A所示,胰腺癌小鼠其血清中胆汁酸含量明显高于对照WT;同时,如图5B所示,给予聚苯乙烯季铵盐能够明显地改善血清总胆酸水平。
实施例10服用高分子阳离子聚合物能够有效地降低小鼠血液中的内毒素含量
该发明的要点是应用阳离子聚会聚合物来缓解、预防、降低胰腺癌。其次,我们推测服用阳离子树脂能够有效地清除肠道中的内毒素,而后者是导致多种慢性疾病,包括癌症的重要原因。6周龄WT(C57BL/6J)小鼠和6周龄胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)WT小鼠给予维持饲料(空白对照组n=10);(2)胰腺癌KC小鼠给予维持饲料(对照组n=6);(3)胰腺癌KC 小鼠给予含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组n=6);持续饲喂10周。如图 6显示,在实验终点其血清中LPS的含量,服用考来烯季铵盐能够有效地降低胰腺癌小鼠血清中内毒素含量,提示通过排出肠道内毒素来降低内毒素。。
实施例11服用高分子阳离子聚合物能够降低胰腺癌小鼠的胰腺纤维化以及胰腺导管恶性增生
组织纤维化是胰腺癌恶化的重要原因,也是肿瘤微环境的重要基础。而持续的组织损伤以及慢性炎症是导致组织纤维化的重要原因。因此,消除纤维化,清除肿瘤环境是肿瘤治疗的一个策略。我们推测,清除肠道内毒素可能降低癌症组织中持续的炎症,从而消除肿瘤组织的纤维化,抑制肿瘤增生。为此,6周龄WT(C57BL/6J)小鼠以及6周龄KPC(PDX1-KrasG12D)小鼠分为三组:(1)给予WT小鼠维持饲料(空白对照组n=10);(2)胰腺癌KC小鼠维持饲料(对照组n=30);(3)给予胰腺癌KC小鼠含有3%考来烯胺的维持饲料(实验组n=28),持续饲喂10周。图7A显示胰腺组织的纤维化(Masson 染色)以及导管癌生长状态(CK-19)。图7B显示半定量的扫描数据,显示服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺散)能够降低胰腺癌小鼠的胰腺纤维化以及胰腺导管恶性增生
实施例12服用高分子阳离子聚合物能降低胰腺组织中mTor通路,促进细胞自噬以抑制Yap以及Twist表达
大量的研究表明生长因子通过激活细胞的mTOR通路,能够促进细胞的生长代谢,促进多个合成代谢。同样,激活mTOR通路能够抑制细胞的自噬 (autophagy),从而降低细胞的自身清除能力,导致损伤细胞器的累积,溶酶体应激,以至于导致YAP不能够被有效地清除,而YAP是一个重要的肿瘤因子。图8展示实验结束时,每组小鼠胰腺组织的Western Blot分析结果。如图所示,给予服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺散)能够提升胰腺癌组织中的p21表达,提示其抑制肿瘤的机制被激活;同时,给予服用聚苯乙烯季胺盐能够抑制mTor,促进细胞自噬(Atg7以及降低p62),导致Yap的降低。如图9所示,在胰腺组织水平,给予聚苯乙烯季铵盐能够降低肿瘤组织的p62 表达,提示其细胞自噬加快,通过溶酶体降解Yap。
实施例13口服高分子阳离子聚合物能降低胰腺癌组织中炎症因子表达
肠道菌群紊乱,内毒素的产生以及肠道紧密连接的损伤,可以导致内毒素入血,以此产生系统炎症以及肿瘤组织中的局部炎症。持续的炎症能够促进细胞的氧化应激(ROS,reactive oxidative species),后者能够产生细胞损伤,基因突变,细胞转分化,细胞老化,在遗传水平上以及表观遗传水平上促进癌症。同时,炎症因子也能够促进组织损伤,引发组织增生,纤维化。在此,我们测定了胰腺癌KC(PDX1-KrasG12D)小鼠在给予了消胆胺治疗以及对照小鼠的胰腺炎症因子的表达状态。如图10所示,给予胰腺癌小鼠服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺)能够明显抑制胰腺癌组织中的多个炎症因子的表达。例如,给予服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺散)能够抑制胰腺癌组织中白介素-6 (Interleukin-6)的表达,以及肿瘤坏死因子-alpha(TNF-alpha)的表达。同时,Arginase-2的表达是炎症的深度转化的标志,表示Th2以及M2的转化,是一个肿瘤长期发展的炎症指标。在此,我们发现给予服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺散)能够抑制胰腺癌组织中的Arginase-2的表达。因此,给予服用聚苯乙烯季胺盐(考来烯胺散)对胰腺癌的抑制,在某种程度上是通过对肿瘤局部的炎症状态的改善来完成的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.考来烯胺作为唯一活性物质在制备缓解和/或治疗胰腺癌的制剂或药物中的应用;
所述缓解和/或治疗胰腺癌,以缓解以下病症:
(1)缓解胰腺癌的恶化进程,抑制胰腺上皮内瘤变向胰腺癌导管腺癌的恶性转化;和/或
(2)抑制胰腺癌的局部浸润以及恶性全身转移;和/或
(3)抑制/缓解胰腺癌的并发症,黄疸症;和/或
(4)抑制/缓解癌症患者的胰腺纤维化;和/或
(5)降低癌症病人血液中的各种胆汁酸成分,降低血液中胆红素含量,缓解黄疸症状。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111085617.4A CN114099540B (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 |
PCT/CN2022/093060 WO2023040311A1 (zh) | 2021-09-16 | 2022-05-16 | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111085617.4A CN114099540B (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114099540A CN114099540A (zh) | 2022-03-01 |
CN114099540B true CN114099540B (zh) | 2023-09-08 |
Family
ID=80441391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111085617.4A Active CN114099540B (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114099540B (zh) |
WO (1) | WO2023040311A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114099540B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-09-08 | 成都施桂行医药科技有限责任公司 | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1254286A (zh) * | 1997-03-17 | 2000-05-24 | 云·K·谭 | 用于预防肝脏脂肪变性的组合物 |
CN103585632A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-19 | 韩源平 | 胆汁酸螯合剂或/和维生素d在制备防治非酒精性脂肪性肝病药物中的应用 |
CN106176800A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-12-07 | 韩源平 | 多聚阳离子树脂的制药应用 |
CN107980005A (zh) * | 2015-05-19 | 2018-05-01 | 第三共欧洲有限公司 | 抗fgfr4抗体和胆汁酸螯合剂的组合 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114099540B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-09-08 | 成都施桂行医药科技有限责任公司 | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 |
-
2021
- 2021-09-16 CN CN202111085617.4A patent/CN114099540B/zh active Active
-
2022
- 2022-05-16 WO PCT/CN2022/093060 patent/WO2023040311A1/zh unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1254286A (zh) * | 1997-03-17 | 2000-05-24 | 云·K·谭 | 用于预防肝脏脂肪变性的组合物 |
CN103585632A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-19 | 韩源平 | 胆汁酸螯合剂或/和维生素d在制备防治非酒精性脂肪性肝病药物中的应用 |
CN107980005A (zh) * | 2015-05-19 | 2018-05-01 | 第三共欧洲有限公司 | 抗fgfr4抗体和胆汁酸螯合剂的组合 |
CN106176800A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-12-07 | 韩源平 | 多聚阳离子树脂的制药应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
牛磺脱氧胆酸和消胆胺增强仓鼠的胆道癌肿发生;Ikematsu Y等,马保金摘;《国外医学外科学分册》;第28卷(第1期);第48-49页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023040311A1 (zh) | 2023-03-23 |
CN114099540A (zh) | 2022-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vokes et al. | Concomitant chemoradiotherapy as primary therapy for locoregionally advanced head and neck cancer | |
US8092793B2 (en) | Treating inflammatory bowel disease with live bacteria | |
Ranasinghe et al. | A synopsis of modern-day colorectal cancer: Where we stand | |
Kannt et al. | Mastiha (Pistacia lentiscus) improves gut microbiota diversity, hepatic steatosis, and disease activity in a biopsy‐confirmed mouse model of advanced non‐alcoholic steatohepatitis and fibrosis | |
CN114099540B (zh) | 阳离聚合物在制备用于清除肠道微生物毒素以及治疗肿瘤药物的应用 | |
Ou et al. | Fusobacterium nucleatum and colorectal cancer: from phenomenon to mechanism | |
WO2023134207A1 (zh) | 脆弱拟杆菌两性离子荚膜多糖与免疫检查点抑制剂联合用药治疗生殖泌尿系统肿瘤的应用 | |
Yue et al. | Berberine improves irinotecan-induced intestinal mucositis without impairing the anti-colorectal cancer efficacy of irinotecan by inhibiting bacterial β-glucuronidase | |
CN114344325A (zh) | 脆弱拟杆菌及其两性离子荚膜多糖在制备用于防治生殖泌尿系统肿瘤的药物中的应用 | |
Babar et al. | Targeting the tumor microenvironment: Potential strategy for cancer therapeutics | |
Xia et al. | Modulation of gut microbiota by magnesium isoglycyrrhizinate mediates enhancement of intestinal barrier function and amelioration of methotrexate-induced liver injury | |
CN114469986B (zh) | 脆弱拟杆菌荚膜多糖a与免疫检查点抑制剂联用在制备治疗消化系统肿瘤药物中的应用 | |
Huang et al. | Ganciclovir reduces irinotecan-induced intestinal toxicity by inhibiting NLRP3 activation | |
Cao et al. | Berberine: An inspiring resource for the treatment of colorectal diseases | |
Cao et al. | Intratumoural microbiota: a new frontier in cancer development and therapy | |
Chen et al. | Alcohol and the mechanisms of liver disease | |
CN111450124B (zh) | 阿克曼粘菌或普氏菌在增加肿瘤微环境γδT细胞积累并增强抗肿瘤免疫功能药物中的应用 | |
CN114599376A (zh) | 用于溃疡性结肠炎的基于寡核苷酸的治疗 | |
CN114404598B (zh) | 脆弱拟杆菌荚膜多糖a联合pd-1抑制剂在制备治疗皮肤肿瘤的药物中的应用 | |
US10918677B2 (en) | Attenuated or inactivated pathogenic Escherichia coli for treating urogenital cancer | |
CA3167386A1 (en) | A bacterial composition for the treatment of cancer | |
Zhang et al. | Unveiling intratumoral microbiota: An emerging force for colorectal cancer diagnosis and therapy | |
Zhao et al. | Metformin facilitates anti-PD-L1 efficacy through the regulation of intestinal microbiota | |
Zhang et al. | [Retracted] Changes of Intestinal Flora and Its Relationship with Nutritional Status for Patients with Cancer Pain | |
Metzger et al. | Long-term complete remission of melanoma liver metastases after intermittent intra-arterial cisplatin chemotherapy and surgery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |