EP1965769A2 - Protein-based delivery system for overcoming resistance in tumour cells - Google Patents

Protein-based delivery system for overcoming resistance in tumour cells

Info

Publication number
EP1965769A2
EP1965769A2 EP06841159A EP06841159A EP1965769A2 EP 1965769 A2 EP1965769 A2 EP 1965769A2 EP 06841159 A EP06841159 A EP 06841159A EP 06841159 A EP06841159 A EP 06841159A EP 1965769 A2 EP1965769 A2 EP 1965769A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nanoparticles
protein
drug
group
doxorubicin
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.)
Withdrawn
Application number
EP06841159A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sebastian Dreis
Klaus Langer
Jörg KREUTER
Martin Michaelis
Jindrich Cinatl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Original Assignee
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LTS Lohmann Therapie Systeme AG filed Critical LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Publication of EP1965769A2 publication Critical patent/EP1965769A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1629Organic macromolecular compounds
    • A61K9/1658Proteins, e.g. albumin, gelatin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/513Organic macromolecular compounds; Dendrimers
    • A61K9/5169Proteins, e.g. albumin, gelatin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5192Processes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors

Definitions

  • Protein-based carrier system for the resistance of tumor cells Protein-based carrier system for the resistance of tumor cells
  • Pgp P-glycoprotein
  • MDR multidrug resistance
  • cyclosporin A are potent inhibitors of Pgp, as has been shown [Slater et al., (1986) J. Clin. Invest. 77, 1405]. In these studies, the resistance of acute lymphocytic leukemia cells to vincristine and daunorubicin was overcome by the concomitant administration of cyclosporin A.
  • Another strategy for overcoming multidrug resistance is chemical modification of drugs. This strategy seeks to overcome the resistance of tumor cells by conjugating antineoplastic agents to various macromolecules. Serve the macromolecules as a carrier for the active ingredient. One speaks also of a carrier system.
  • doxorubicin-loaded polyisohexylcyanoacrylate (PIHCA) nanospheres were shown to overcome Pgp-mediated resistance in various cancer cell lines [Cuvier et al., (1992) Biochem. Pharmacol. 44, 509]. These studies were confirmed on doxorubicin-resistant C6 cells in which the inhibitory concentration 50 (IC50) of doxorubicin-loaded polyisohexylcyanoacrylate nanospheres was significantly lower than for nonconjugated doxorubicin [Bennis et al., (1994), Eur. J. Cancer 3OA, 89]. With corresponding doxorubicin-loaded PIHCA nanoparticles, this result was also confirmed in hepatocellular carcinoma cells [Barraud et al. , (2005) J. Hepatol. 42, 736].
  • PIHCA doxorubicin-loaded polyisobutylcyanoacrylate
  • doxorubicin-bovine serum albumin conjugates showed an increased cytotoxic effect compared to unmodified drug control. The cause of this effect was an increased accumulation of conjugates due to decreased efflux. Treatment of peritoneal tumor bearing rats showed that the doxorubicin-bovine serum albumin conjugates increased the median survival from 30 days in the control group to 50 days. The preparation of the Ohkawa et al. Doxorubicin-bovine serum albumin conjugates described by dissolving the active ingredient and bovine serum albumin in a suitable solvent and then adding glutaraldehyde.
  • the glutaraldehyde reacts with functional groups of the drug and the target protein, in this case amino groups, resulting in a covalent linkage of the molecules.
  • functional groups of the drug and the target protein in this case amino groups, resulting in a covalent linkage of the molecules.
  • doxorubicin-bovine albumin conjugates a transport capacity of three to four drug molecules per carrier unit is given.
  • doxorubicin-bovine serum albumin conjugates described are covalent chemical bonds of doxorubicin to bovine serum albumin.
  • the physicochemical properties of the active ingredient are changed.
  • New active ingredients (NCI: new chemical entities) are emerging that have other and new effects in biological systems.
  • colloidal "drug delivery systems” or drug-conjugated carrier systems such as nanoparticles or nanospheres is one of the promising strategies for overcoming the resistance of tumor cells.
  • the object of the present invention was therefore to provide a colloidal "drug delivery system" for overcoming resistances in tumor cells, which does not have the disadvantages of the known conjugates of active ingredients covalently bound to a carrier material.
  • the invention relates to nanoparticles whose particle matrix is based on at least one protein and in which at least one active substance is embedded, to processes for producing such nanoparticles and to the use of such nanoparticles for the treatment of tumors or for the production of medicaments for the treatment of tumors, in particular for treatment tumors that are resistant to chemotherapeutic agents.
  • the nanoparticles according to the invention comprise at least one protein on which the particle matrix is based and at least one active substance embedded in the particle matrix.
  • protein or proteins which (s) form the matrix of the nanoparticles, in principle all physiologically compatible, pharmacologically acceptable proteins which are soluble in an aqueous medium are suitable.
  • Particularly preferred proteins are gelatin and
  • Albumin which is derived from different animal species (cattle, Pig, etc.), as well as the milk protein casein.
  • other proteins can also be used as starting material for the preparation of the nanoparticles according to the invention, eg. B. immunoglobulins.
  • any intracellular acting drug can be embedded in the particle matrix.
  • cytostatics and / or other antineoplastic agents are used to be administered with the aid of nanoparticles according to the invention for the treatment of tumors, in particular for the treatment of tumors which are resistant to cytostatics or other antineoplastic agents.
  • Particularly preferred nanoparticles have anthracyclines such as doxorubicin, daunorubicin, epirubicin or idarubicin embedded in their protein matrix.
  • Suitable antineoplastic agents which may be embedded in the protein matrix of the nanoparticles are, for example:
  • - alkaloids and podophyllotoxins - vinca alkaloids and analogs, e.g. Vinblastine, vincristine, vindesine, vinorelbine,
  • Podophyllotoxin derivatives eg. Etoposide, teniposide
  • Nitrogen-free Analbga e.g. B. cyclophosphamide, Estramustine, melphalan, ifosfamide, trofosfamide, chlorambucil, bendamustine,
  • alkylating agents eg. B. dacarbazine, busulfan, procarbazine, treosulfan, temozolomide, thiotepa, - cytotoxic antibiotics,
  • cytotoxic antibiotics eg. Bleomycin, mitomycin, dactinomycin, antimetabolites
  • Purine analogs e.g. Fludarabine, cladribine, mercaptopurine, thioguanine
  • cytotoxic agents such as Paclitaxel, docetaxel - other antineoplastic agents,
  • Irinotecan hydroxycarbamide, pentostatin, porfimer sodium, aldesleukin, tretinoin and asparaginase.
  • Embed particle matrix of the protein-based carrier system Due to the different physicochemical properties of the active ingredients (eg solubility, adsorption isotherms, plasma protein binding, pKs values), however, it may be necessary to delay the manufacturing process for the active ingredients Optimize nanoparticles for the respective active ingredient.
  • the nanoparticles according to the invention are thus a protein-based carrier system with at least one active substance embedded in the protein matrix of the particles, preferably for the treatment of tumors, in particular for the treatment of resistant tumors.
  • the nanoparticles according to the invention preferably have a size of from 100 to 600 .mu.m, more preferably from 100 to 400 .mu.m. In a very particularly preferred embodiment, the nanoparticles have a size of 100 to 200 ⁇ m.
  • the nanoparticles according to the invention are able to overcome the resistance of tumor cells to chemotherapeutics.
  • Figure 1 is a graph illustrating the influence of doxorubicin nanoparticles (Dxr-NP), doxorubicin solution (Dxr-Lsg) and doxorubicin liposomes (Dxr-Lip) on the cell viability of parental neuroblastoma cells.
  • Dxr-NP doxorubicin nanoparticles
  • Dxr-Lsg doxorubicin solution
  • Dxr-Lip doxorubicin liposomes
  • Figure 2 is a graph illustrating the influence of doxorubicin nanoparticles (Dxr-NP), doxorubicin solution (Dxr-Lsg) and doxorubicin liposomes (Dxr-Lip) on cell viability of resistant neuroblastoma cells.
  • the nanoparticles of the invention may have a modified surface.
  • the surface may be PEGylated, ie polyethylene glycols may be bound to the surface of the nanoparticles through covalent bonds.
  • PEGs polyethylene glycols
  • the nanoparticles may also have "drug-targeting ligands" on their surface, by means of which targeted enrichment of the nanoparticles in a specific organ or in specific cells is possible.
  • drug-targeting ligands are tumor-specific protein-recognizing ligands, for example from Group selected, the tumor-specific proteins recognizing antibodies such as trastuzumab and cetuximab, and transferrin as well
  • the drug-targeting ligands may also be coupled to the surface of the nanoparticles via bifunctional PEG derivatives.
  • the preparation of the nanoparticles according to the invention is preferably carried out by first bringing the active ingredient (s) and the protein (s) together in solution, preferably in water or an aqueous medium. Subsequently, the protein is precipitated by simple desolvation by controlled addition of a non-solvent for the protein, preferably an organic solvent, more preferably ethanol, slowly and in a controlled manner from the solution.
  • a non-solvent for the protein preferably an organic solvent, more preferably ethanol
  • the colloidal carrier system forms around the drug molecules in solution.
  • the active ingredient is thereby embedded unmodified in the matrix of the carrier system.
  • the active ingredient is preferably used in a molar excess, based on the protein.
  • the molar ratio of active ingredient to protein is particularly preferably 5: 1 to 50: 1. Also, loading in molar ratios of more than 50: 1 is possible.
  • nanoparticles are prepared which are stabilized to 50% to 200%.
  • Percentages refer to the molar ratios of the amino groups present on the protein used to the aldehyde functions of glutaraldehyde. A molar ratio of 1: 1 corresponds to 10% stabilization.
  • bifunctional aldehyde glutaraldehyde In addition to the bifunctional aldehyde glutaraldehyde, other bifunctional substances that can form covalent bonds with the protein are suitable for stabilizing the protein matrix.
  • Substances can, for example, react with amino groups or sulfhydryl groups of the proteins.
  • suitable crosslinking agents are formaldehyde, bifunctional succinimides, isothiocyanates, sulfonyl chlorides, maleimides and pyridyl sulfides.
  • a stabilization of the protein matrix can also be effected by the action of heat.
  • the protein matrix is stabilized by a two-hour incubation at 70 0 C or a one-hour incubation at 80 0 C.
  • the carrier system according to the invention is not a chemically covalent bond of an active substance to the protein because of the crosslinking which takes place after precipitation of the nanoparticles. Rather, the active ingredient is embedded in the matrix of the carrier system. Therefore, the incorporation of the drug is largely independent of the nature of the drug and universally applicable.
  • covalently bound drug conjugates where it is necessary that the drug-protein binding can be cleaved in the target tissue to achieve a release of the drug, the drug release takes place in the inventive colloidal carrier system by the degradation of the Protein structure by lysosomal enzymes that are present in all tissues. The direct cleavage of a drug-protein binding is not necessary.
  • the protein-based nanoparticles consist of physiological material. 4. No additional medication with Pgp inhibitors is necessary.
  • the active ingredient is protected from external influences inside the particle matrix.
  • the surface modification of the nanoparticles is essentially brought about by stable, covalent bonds between an amino or sulfhydryl group on the protein and a chemically reactive group (carbonate, ester, aldehyde or tresylate) on the PEG.
  • the resulting structures can be linear or branched.
  • the PEGylation reaction is determined by factors such as mass of the PEG, type of protein, concentration of the protein in the reaction mixture,
  • bifunctional PEG derivatives can also be bound to the particle surface in order to couple so-called "drug-targeting ligands w to the particles.
  • Other surface modifications include, for example, the reaction of functional groups on the particle surface with acetic anhydride or iodoacetic acid to attach acetyl or acetic acid groups, respectively.
  • the surface of the nanoparticles according to the invention can also be modified by protein-chemical reactions with a corresponding drug-targeting ligand, whereby enrichment of the nanoparticles in certain organs or cells can be achieved without prior adaptation of the carrier system.
  • Suitable receptors for the drug-targeting ligands are all tumor-specific proteins.
  • Particularly preferred antibodies recognizing tumor-specific proteins are used as "drug-targeting ligands", for example the antibodies trastuzumab and cetuximab Trastuzumab (Herceptin®) recognizes HER2 receptors that are overexpressed by a large number of tumor cells and is used for the treatment of breast cancer Cetuximab (Erbitux®) recognizes the epidermal receptor
  • drug targeting can also be carried out via ligands bound to the particles, such as transferrin, which recognizes the transferrin receptor overexpressed by tumor cells, or can be achieved via low-molecular receptor ligands such as galactose, which is bound to hepatocytes by the asialoglycoprotein receptor.
  • nanoparticles according to the invention, 20.0 mg of human serum albumin and 1.0 mg doxorubicin hydrochloride were dissolved in 1.0 ml ultrapure water, which corresponds to a molar ratio of 5: 1 (active ingredient to protein), and incubated for 2 h with stirring. Addition of 3.0 ml of 96% ethanol through a pump system (1.0 ml / min) precipitated serum albumin as nanoparticles. These were obtained by adding different amounts of glutaraldehyde, 8% (Table 1). cross-linked in different amounts for 24 h. The stabilized nanoparticles were divided into 2.0 ml aliquots and purified by centrifugation and redispersion in an ultrasonic bath for 3 cycles.
  • the supernatants of the individual washing steps were collected and determined the proportion of unbound doxorubicin in them by RPl8-HPLC.
  • To determine the nanoparticle concentration 50.0 ul of the preparation were applied to a balanced metal boat and dried at 80 0 C for 2 h. After cooling, the mixture was weighed again and the nanoparticle concentration was calculated.
  • the loading efficiency with doxorubicin was determined by quantitation of the unbound fraction by RP18-HPLC. Depending on the degree of cross-linking, the absolute loading was 35.0-48.0 ⁇ g of active ingredient per mg of the carrier system.
  • Table 1 Stabilization of doxorubicin-containing nanoparticles based on human serum albumin
  • the MTT test was used to determine cytotoxicity. With this test, the viability of the cells in the presence of different concentrations of a substance is determined and compared with a cell control. From the results it is possible to calculate the IC50 value (inhibitory concentration 50), the concentration of a substance at which 50% of the cells die off.
  • the assay is based on the reduction of 3- (4,5-dimethyl-2-thiazolyl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide in the mitochondria of vital cells. The yellow tetrazolium salt is reduced to formazan, which precipitates as blue crystals. After dissolution of the crystals with SDS / DMF solution, the color intensity can be measured photometrically.
  • high absorption means high cell viability.
  • the cells were evenly divided into a 96-well microtiter plate.
  • One column of the wells contained pure medium and corresponded to the blank, in a second column the cells for growth control (100% value) were cultured.
  • the other wells were pipetted with doxorubicin-containing preparations (Dxr-NP, Dxr-Lsg and Dxr-Lip) with increasing from right to left (0.75, 1.5, 3.0, 6.0, 12.5 25.0, 50.0, 100.0 ng / ml).
  • the microtiter plate was then incubated for 5 days in the incubator at 37 ° C, 5% CO 2 .
  • the doxorubicin-containing preparations were also tested on doxorubicin-resistant neuroblastoma cells.
  • a significant difference in the various preparations showed ( Figure 2).
  • the highest cytotoxicity is shown by the nanoparticulate Dxr preparation with an IC50 of 14.4 ng / ml.
  • a significantly weaker influence on cell viability was found in the Dxr solution.
  • the IC50 increased to 53.46 ng / ml compared to the test in the parent UKF-NB3 cells.
  • the liposomal Dxr preparation had no effect on the growth of the UKF-NB3 Dxr-R. Cells.
  • Even concentrations of 100 ng / ml doxorubicin showed no cytotoxic effect.
  • Table 2 IC50 values of Dxr-NP, Dxr-Lsg, Dxr-liposomes in parental and resistant UKF-NB3 cells.
  • UKF-NB3 par. UKF-NB3 Dxr-R.
  • the nanoparticulate Dxr preparation is superior to a drug solution.
  • liposomal Dxr preparations are unable to overcome resistance mechanisms of tumor cells.

Abstract

The invention relates to nanoparticles, the particle matrix of which is based on at least one protein in which at least one active agent is embedded, a method of production of the nanoparticles with at least one active agent embedded in t the protein matrix and the use of said nanoparticles for the treatment of tumours, in particular, for the treatment of tumours which are resistant to chemical medicaments.

Description

Proteinbasiertes Trägersystem zur Resistenzüberwindung von TumorzellenProtein-based carrier system for the resistance of tumor cells
Die Entwicklung von Resistenzen bei der Behandlung von soliden Tumoren stellt ein großes Problem in der Onkologie dar. Die Resistenzen beruhen häufig auf einer erhöhten Exkretion der chemotherapeutischen Substanzen durch die Tumorzellen. Der Mechanismus dieser Resistenzentwicklung steht im Zusammenhang mit der Überexpression von P-Glyko- protein (Pgp) [Krishna et al. , (2000) , Eur. J. Pharm. Sei. 11, 265] . Pgp ist eine ATP-abhängige Efflux-Pumpe, die aktiv Arzneistoffe aus Tumorzellen ausschleusen kann. Infolge seiner Überexpression kommt es zu einer verminderten Akkumulation des Chemotherapeutikums in den Zellen, so daß dessen intrazelluläre Konzentration für einen antineoplastischen Effekt nicht ausreicht. Um die verminderte Akkumulation des Chemotherapeutikums zu kompensieren, ist eine Dosisanpassung des Zytostatikums notwendig, d. h. eine Erhöhung der Dosis, die aber aufgrund der damit einhergehenden toxischen Nebenwirkungen des Zytostatikums limitiert ist. Die Überexpression von Pgp führt zur sogenannten Multiresistenz (multidrug resistance, MDR) , in der die Zelle nicht nur gegenüber der ursprünglichen Substanz, sondern zusätzlich auch gegenüber einer Vielzahl von Zytostatika resistent ist. Dieses Phänomen limitiert den Erfolg einer Tumor-Chemotherapie erheblich.The development of resistance in the treatment of solid tumors is a major problem in oncology. Resistance is often due to increased excretion of the chemotherapeutic agents by the tumor cells. The mechanism of this resistance development is related to the overexpression of P-glycoprotein (Pgp) [Krishna et al. , (2000), Eur. J. Pharm. 11, 265]. Pgp is an ATP-dependent efflux pump that can actively deliver drugs from tumor cells. As a result of its overexpression, there is a reduced accumulation of the chemotherapeutic agent in the cells, so that its intracellular concentration is insufficient for an antineoplastic effect. In order to compensate for the decreased accumulation of the chemotherapeutic agent, a dose adjustment of the cytostatic agent is necessary, i. H. an increase in the dose, which is limited due to the associated toxic side effects of the cytostatic. The overexpression of Pgp leads to the so-called multidrug resistance (MDR), in which the cell is not only resistant to the original substance, but in addition to a variety of cytotoxic agents. This phenomenon significantly limits the success of tumor chemotherapy.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um die Resistenz von Tumorzellen gegenüber xneistuntersuchten Ansätze ist der Einsatz von Wirkstoffen, die als Inhibitoren des Pgp wirken. Bereits 1981 wurde die hemmende Wirkung von Calcium-Antagonisten auf Pgp festgestellt [Tsuruo et al., (1981), Cancer Res. 41, 1967]. Bei diesen Untersuchungen wurde eine erhöhteIn the past, various approaches have been developed to counter the resistance of tumor cells The most recently investigated approaches involve the use of active substances which act as inhibitors of Pgp. As early as 1981, the inhibitory effect of calcium antagonists on Pgp was determined [Tsuruo et al., (1981), Cancer Res. 41, 1967]. In these investigations, an increased
Akkumulation von Vincristin und Doxorubicin in Vincristin- resistenten P388 Tumorzellen beobachtet, wenn die Tumorzellen zusätzlich mit einem Calcium-Antagonisten inkubiert wurden. Als vielversprechender Vertreter der Wirkstoffgruppe der Calcium-Antagonisten hat sichAccumulation of vincristine and doxorubicin in vincristine-resistant P388 tumor cells was observed when the tumor cells were additionally incubated with a calcium antagonist. As a promising representative of the drug group of calcium antagonists has become
Verapamil herausgestellt. Aber auch andere Wirkstoffe wie Cyclosporin A sind potente Inhibitoren von Pgp, wie gezeigt werden konnte [Slater et al., (1986), J. Clin. Invest. 77, 1405] . Bei diesen Untersuchungen konnte die Resistenz von akut-lymphatischen Leukämie-Zellen gegen Vincristin und Daunorubicin durch die gleichzeitige Gabe von Cyclosporin A überwunden werden.Verapamil exposed. However, other drugs such as cyclosporin A are potent inhibitors of Pgp, as has been shown [Slater et al., (1986) J. Clin. Invest. 77, 1405]. In these studies, the resistance of acute lymphocytic leukemia cells to vincristine and daunorubicin was overcome by the concomitant administration of cyclosporin A.
Da sowohl Verapamil als auch Cyclosporin A ein erhebliches Nebenwirkungspotential haben, wurde nach weiteren Pgp- Inhibitoren gesucht. So konnte mit den beiden Pgp- Inhibitoren MS-209 und SDZ PSC 833 in in-vitro Experimenten die Multiresistenz der P388/ADM und K562/ADM Zellen überwunden werden [Naito et al., (1997), Cancer Chemother. Pharmacol. 40, Suppl. S20] .Since both verapamil and cyclosporin A have a considerable side effect potential, further Pgp inhibitors were sought. Thus, the two Pgp inhibitors MS-209 and SDZ PSC 833 were able to overcome the multidrug resistance of the P388 / ADM and K562 / ADM cells in in vitro experiments [Naito et al., (1997), Cancer Chemother. Pharmacol. 40, Suppl. S20].
Eine andere Strategie zur Überwindung der Multiresistenz ist die chemische Modifikation von Wirkstoffen. Bei dieser Strategie wird versucht, die Resistenz der Tumorzellen durch Konjugation von antineoplastisehen Wirkstoffen mit verschiedenen Makromolekülen zu überwinden. Dabei dienen die Makromoleküle als Träger für den Wirkstoff. Man spricht auch von einem Trägersystem.Another strategy for overcoming multidrug resistance is chemical modification of drugs. This strategy seeks to overcome the resistance of tumor cells by conjugating antineoplastic agents to various macromolecules. Serve the macromolecules as a carrier for the active ingredient. One speaks also of a carrier system.
Bereits 1992 wurde gezeigt, daß sich mit Doxorubicin beladenen Polyisohexylcyanoacrylat (PIHCA) -Nanosphären die Pgp-vermittelte Resistenz bei verschiedenen Krebszelllinien überwinden läßt [Cuvier et al., (1992), Biochem. Pharmacol. 44, 509] . Bestätigt wurden diese Untersuchungen an Doxorubicin-resistenten C6-Zellen, bei denen die inhibitorische Konzentration 50 (IC50) von Doxorubicin- beladenen Polyisohexylcyanoacrylat-Nanosphären signifikant niedriger war als für nicht konjugiertes Doxorubicin [Bennis et al., (1994), Eur. J. Cancer 3OA, 89]. Mit entsprechenden Doxorubicin-beladenen PIHCA- Nanopartikeln konnte dieses Ergebnis auch an hepatozellulären Karzinomzellen bestätigt werden [Barraud et al . , (2005), J. Hepatol . 42, 736].As early as 1992, doxorubicin-loaded polyisohexylcyanoacrylate (PIHCA) nanospheres were shown to overcome Pgp-mediated resistance in various cancer cell lines [Cuvier et al., (1992) Biochem. Pharmacol. 44, 509]. These studies were confirmed on doxorubicin-resistant C6 cells in which the inhibitory concentration 50 (IC50) of doxorubicin-loaded polyisohexylcyanoacrylate nanospheres was significantly lower than for nonconjugated doxorubicin [Bennis et al., (1994), Eur. J. Cancer 3OA, 89]. With corresponding doxorubicin-loaded PIHCA nanoparticles, this result was also confirmed in hepatocellular carcinoma cells [Barraud et al. , (2005) J. Hepatol. 42, 736].
Der Mechanismus der Resistenzüberwindung durch kolloidale Trägersysteme war zunächst Anlaß fürThe mechanism of resistance by colloidal carrier systems was initially the cause for
Spekulationen. Eine weitverbreitete Meinung war, daß solche Trägersysteme durch einen endozytotischen Prozeß von den Zielzellen aufgenommen und dadurch an den Pgpvermittelten Resistenzmechanismen vorbeigeschleust würden. Diese Meinung wurde in Bezug auf Polyisohexylcyanoacrylat-Nanopartikβl widerlegt [Henry-Toulme et al., (1995), Biochem. Pharmacol. 50, 1135]. Bei fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen von resistenten Tumorzelllinien nach Inkubation mit PIHCA- Nanopartikeln wurde keine Anreicherung der Partikel in den Zellen beobachtet, wohingegen ihre Anreicherung in phagozytierenden Zellen wie Makrophagen nachzuweisen war. Die Überwindung der Multiresistenz durch PIHCA- Nanopartikel wurde daher als Synergismus von Produkten der Polymermatrix und des Wirkstoffs diskutiert. Unterstützt wird diese Hypothese durch Untersuchungen, die zeigten, daß Doxorubicin-beladene Polyisobutylcyanoacrylat (PIBCA) -Nanopartikel einen gesteigerten zytotoxischen Effekt auf resistente P388/Adr-Zellen haben [Colin de Verdiere et al . , (1994), Cancer Chemother. Pharmacol . 33, 504]. DieSpeculation. A widespread opinion was that such carrier systems would be taken up by an endocytic process of the target cells and thereby would pass the Pgp-mediated resistance mechanisms. This opinion has been refuted with respect to polyisohexylcyanoacrylate nanoparticle [Henry-Toulme et al., (1995), Biochem. Pharmacol. 50, 1135]. In fluorescence microscopic studies of resistant tumor cell lines after incubation with PIHCA nanoparticles no accumulation of the particles was observed in the cells, whereas their accumulation in was to detect phagocytic cells such as macrophages. The overcoming of the multi-resistance by PIHCA nanoparticles was therefore discussed as synergism of products of the polymer matrix and the active ingredient. This hypothesis is supported by studies showing that doxorubicin-loaded polyisobutylcyanoacrylate (PIBCA) nanoparticles have an increased cytotoxic effect on resistant P388 / Adr cells [Colin de Verdiere et al. , (1994), Cancer Chemother. Pharmacol. 33, 504]. The
Inkubation der Zellen mit PIBCA-Nanopatikeln führte zu einer 5-fach höheren Wirkstoffkonzentration in den Zielzellen. Als diesem Phänomen zugrundeliegender Mechanismus wurde im Gegensatz zu einer endozytotisehen Aufnahme der Nanopartikel eine Nanopartikel/ZeIl- Interaktion diskutiert.Incubation of the cells with PIBCA nanopatics resulted in a 5-fold higher drug concentration in the target cells. As a mechanism underlying this phenomenon, a nanoparticle / cell interaction was discussed in contrast to an endocytotic uptake of the nanoparticles.
Im Jahr 1993 wurde von Ohkawa et al. [Cancer Res. 53, 4238-4242] eine Untersuchung zur Wirkung von Doxorubicin- Rinderserumalbumin-Konjugaten auf resistente Ratten-In 1993, Ohkawa et al. [Cancer Res. 53, 4238-4242] a study on the effect of doxorubicin-bovine serum albumin conjugates on resistant rat
Hepatom-Zellen (AH66DR) veröffentlicht. Die Doxorubicin- Rinderserumalbumin-Konjugate zeigten einen gesteigerten zytotoxischen Effekt im Vergleich zur Kontrolle mit unmodifiziertem Wirkstoff. Als Ursache für diesen Effekt wurde eine gesteigerte Akkumulation der Konjugate durch einen verringerten Efflux diskutiert. Eine Behandlung von peritoneal tumortragenden Ratten zeigte, daß die Doxorubicin-Rinderserumalbumin-Konjugate die mittlere Überlebensrate von 30 Tagen in der Kontrollgruppe auf 50 Tage erhöhte. Die Herstellung der von Ohkawa et al. beschriebenen Doxorubicin-Rinderserumalbumin-Konjugate erfolgte durch Lösen des Wirkstoffs und des Rinderserumalbumins in einem geeigneten Lösungsmittel und anschließender Zugabe von Glutaraldehyd. Der Glutaraldehyd reagiert mit funktionellen Gruppen des Wirkstoffs und des Zielproteins, in diesem Fall Aminogruppen, und führt so zu einer kovalenten Verknüpfung der Moleküle. Für die Doxorubicin-Rinderalbumin-Konjugate wird eine Transportkapazität von drei bis vier Wirkstoffmolekülen pro Trägereinheit angegeben.Hepatoma cells (AH66DR) published. The doxorubicin-bovine serum albumin conjugates showed an increased cytotoxic effect compared to unmodified drug control. The cause of this effect was an increased accumulation of conjugates due to decreased efflux. Treatment of peritoneal tumor bearing rats showed that the doxorubicin-bovine serum albumin conjugates increased the median survival from 30 days in the control group to 50 days. The preparation of the Ohkawa et al. Doxorubicin-bovine serum albumin conjugates described by dissolving the active ingredient and bovine serum albumin in a suitable solvent and then adding glutaraldehyde. The glutaraldehyde reacts with functional groups of the drug and the target protein, in this case amino groups, resulting in a covalent linkage of the molecules. For the doxorubicin-bovine albumin conjugates, a transport capacity of three to four drug molecules per carrier unit is given.
Bei den von Ohkawa et al. beschriebenen DoxorubicinRinderserumalbumin-Konjugaten handelt es sich also um kovalente chemische Bindungen von Doxorubicin an Rinderserumalbumin. Durch eine derartige chemische Modifikation des Wirkstoffs werden die physikalischchemischen Eigenschaften des Wirkstoffs verändert. Es entstehen neue Wirkstoffe (NCI: new chemical entities) , die andere und neue Wirkungen in biologischen Systemen haben.In the case of Ohkawa et al. Thus, the doxorubicin-bovine serum albumin conjugates described are covalent chemical bonds of doxorubicin to bovine serum albumin. By such a chemical modification of the active ingredient, the physicochemical properties of the active ingredient are changed. New active ingredients (NCI: new chemical entities) are emerging that have other and new effects in biological systems.
Für eine antineoplastische Wirkung der DoxorubicinRinderserumalbumin-Konjugate ist es notwendig, daß die kovalente Wirkstoff-Protein-Bindung im Zielgewebe gespalten werden kann. Erst dadurch wird eine Freisetzung des therapeutisch wirksamen Agens erreicht.For antineoplastic action of the doxorubicin-bovine serum albumin conjugates, it is necessary that the covalent drug-protein binding in the target tissue be cleaved. Only then is a release of the therapeutically effective agent achieved.
Trotz dieser Nachteile gehört die Verwendung von kolloidalen „Drug Delivery Systemen" bzw. mit Wirkstoff konjugierten Trägersystemen wie Nanopartikel oder Nanosphären zu den vielversprechenden Strategien, um eine Resistenz von Tumorzβllen zu überwinden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines kolloidalen „Drug Delivery Systems" zur Überwindung von Resistenzen bei Tumorzellen, welche die Nachteile der bekannten Konjugate aus kovalent an ein Trägermaterial gebundene Wirkstoffe nicht aufweist.Despite these disadvantages, the use of colloidal "drug delivery systems" or drug-conjugated carrier systems such as nanoparticles or nanospheres is one of the promising strategies for overcoming the resistance of tumor cells. The object of the present invention was therefore to provide a colloidal "drug delivery system" for overcoming resistances in tumor cells, which does not have the disadvantages of the known conjugates of active ingredients covalently bound to a carrier material.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung von Nanopartikeln gelöst, bei denen zumindest ein Wirkstoff in einer Matrix aus Protein eingeschlossen, aber nicht kovalent an das Protein gekoppelt ist .This object is achieved by the provision of nanoparticles in which at least one active ingredient is included in a matrix of protein but is not covalently coupled to the protein.
Gegenstand der Erfindung sind Nanopartikel, deren Partikelmatrix auf mindestens einem Protein basiert und in die mindestens ein Wirkstoff eingebettet ist, Verfahren zur Herstellung solcher Nanopartikel sowie die Verwendung derartiger Nanopartikel zur Behandlung von Tumoren bzw. zur Herstellung von Medikamenten zur Behandlung von Tumoren, insbesondere zur Behandlung von Tumoren, die resistent gegen Chemotherapeutika sind.The invention relates to nanoparticles whose particle matrix is based on at least one protein and in which at least one active substance is embedded, to processes for producing such nanoparticles and to the use of such nanoparticles for the treatment of tumors or for the production of medicaments for the treatment of tumors, in particular for treatment tumors that are resistant to chemotherapeutic agents.
Die erfindungsgemäßen Nanopartikel umfassen zumindest ein Protein, auf welchem die Partikelmatrix basiert, und mindestens einen Wirkstoff, der in der Partikelmatrix eingebettet ist.The nanoparticles according to the invention comprise at least one protein on which the particle matrix is based and at least one active substance embedded in the particle matrix.
Als Protein bzw. Proteine, welche (s) die Matrix der Nanopartikel bilden, sind im Prinzip alle physiologisch verträglichen, pharmakologisch akzeptablen Proteine geeignet, die in einem wäßrigen Medium löslich sind. Besonders bevorzugte Proteine sind Gelatine undAs protein or proteins, which (s) form the matrix of the nanoparticles, in principle all physiologically compatible, pharmacologically acceptable proteins which are soluble in an aqueous medium are suitable. Particularly preferred proteins are gelatin and
Albumin, welches aus unterschiedlichen Tierarten (Rind, Schwein etc.) stammen kann, sowie das Milchprotein Casein. Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der erfindungsgemäßen Nanopartikel können prinzipiell auch andere Proteine verwendet werden, z. B. Immunglobuline.Albumin, which is derived from different animal species (cattle, Pig, etc.), as well as the milk protein casein. In principle, other proteins can also be used as starting material for the preparation of the nanoparticles according to the invention, eg. B. immunoglobulins.
Dem Grunde nach kann jeder beliebige, intrazellulär wirkende Wirkstoff in die Partikelmatrix eingebettet werden. Vorzugsweise werden jedoch Zytostatika und/oder andere antineoplastische Wirkstoffe verwendet, um mit Hilfe der erfindungsgemäßen Nanopartikel zur Behandlung von Tumoren verabreicht zu werden, insbesondere zur Behandlung von Tumoren, die gegen Zytostatika oder andere antineoplastische Wirkstoffe resistent sind. Besonders bevorzugte Nanopartikel weisen Anthracycline wie Doxorubicin, Daunorubicin, Epirubicin oder Idarubicin in ihrer Proteinmatrix eingebettet auf.Basically, any intracellular acting drug can be embedded in the particle matrix. Preferably, however, cytostatics and / or other antineoplastic agents are used to be administered with the aid of nanoparticles according to the invention for the treatment of tumors, in particular for the treatment of tumors which are resistant to cytostatics or other antineoplastic agents. Particularly preferred nanoparticles have anthracyclines such as doxorubicin, daunorubicin, epirubicin or idarubicin embedded in their protein matrix.
Als antineoplastische Mittel, die in der Proteinmatrix der Nanopartikel eingebettet sein können, sind beispielsweise geeignet :Suitable antineoplastic agents which may be embedded in the protein matrix of the nanoparticles are, for example:
- Zytostatika,- cytostatic drugs,
- pflanzliche Zytostatika, z. B. Mistelpräparate,- herbal cytostatics, z. As mistletoe preparations,
- chemisch definierte Zytostatika,- chemically defined cytostatics,
- Alkaloide und Podophyllotoxine, - Vinca-Alkaloide und Analoga, z. B. Vinblastin, Vincristin, Vindesin, Vinorelbin,- alkaloids and podophyllotoxins, - vinca alkaloids and analogs, e.g. Vinblastine, vincristine, vindesine, vinorelbine,
- Podophyllotoxinderivate, z. B. Etoposid, Teniposid,- Podophyllotoxin derivatives, eg. Etoposide, teniposide,
- Alkylanzien,- alkylating agents,
- Nitrosoharnstoffe, z. B. Nismutin, Carustin, Lomustin,- Nitrosoureas, z. Nismutin, Carustin, Lomustin,
- Stickstofflost-Analbga, z. B. Cyclophosphamid, Estramustin, Melphalan, Ifosfamid, Trofosfamid, Chlorambucil, Bendamustin,Nitrogen-free Analbga, e.g. B. cyclophosphamide, Estramustine, melphalan, ifosfamide, trofosfamide, chlorambucil, bendamustine,
- Andere Alkylanzien, z. B. Dacarbazin, Busulfan, Procarbazin, Treosulfan, Temozolomid, Thiotepa, - zytotoxische Antibiotika,- Other alkylating agents, eg. B. dacarbazine, busulfan, procarbazine, treosulfan, temozolomide, thiotepa, - cytotoxic antibiotics,
- den Anthracyclinen verwandte Substanzen, z. B. Mitoxantron,- substances related to anthracyclines, eg. Mitoxantrone,
- andere zytotoxische Antibiotika, z. B. Bleomycin, Mitomycin, Dactinomycin, - Antimetabolite,- other cytotoxic antibiotics, eg. Bleomycin, mitomycin, dactinomycin, antimetabolites,
- Folsäureanaloga, z. B. MethotrexatFolic acid analogs, e.g. B. methotrexate
- Purin-Analoga, z. B. Fludarabin, Cladribin, Mercaptopurin, ThioguaninPurine analogs, e.g. Fludarabine, cladribine, mercaptopurine, thioguanine
- Pyrimidin-Analoga, z. B. Cytarabin, Gemcitabin, Fluoruracil, Capecitabin,- Pyrimidine analogs, z. Cytarabine, gemcitabine, fluorouracil, capecitabine,
- andere Zytostatika wie z. B. Paclitaxel, Docetaxel - andere antineoplastische Mittel,- Other cytotoxic agents such. Paclitaxel, docetaxel - other antineoplastic agents,
- Platinverbindungen, z. B. Carboplatin, Cisplatin, Oxaliplatin, - sonstige antineoplastische Mittel wie Amsacrin,- Platinum compounds, z. Carboplatin, cisplatin, oxaliplatin, - other antineoplastic agents such as amsacrine,
Irinotecan, Hydroxycarbamid, Pentostatin, Porfimer natrium, Aldesleukin, Tretinoin und Asparaginase .Irinotecan, hydroxycarbamide, pentostatin, porfimer sodium, aldesleukin, tretinoin and asparaginase.
Es ist möglich, jeden der in der vorangehenden Wirkstoffliste aufgeführten Wirkstoffe in dieIt is possible to include any of the active ingredients listed in the previous list of active ingredients in the
Partikelmatrix des proteinbasierten Trägersystems einzubetten. Aufgrund der unterschiedlichen physikochemischen Eigenschaften der Wirkstoffe (z. B. Löslichkeit, Adsorptionsisotherme, Plasmaeiweißbindung, pKs-Werte) kann es jedoch erforderlich sein, den Herstellungsprozeß für die Wirkstoffenthaltenden Nanopartikel für den jeweiligen Wirkstoff zu optimieren.Embed particle matrix of the protein-based carrier system. Due to the different physicochemical properties of the active ingredients (eg solubility, adsorption isotherms, plasma protein binding, pKs values), however, it may be necessary to delay the manufacturing process for the active ingredients Optimize nanoparticles for the respective active ingredient.
Bei den erfindungsgemäßen Nanopartikeln handelt es sich somit um ein auf Protein basierendes Trägersystem mit mindestens einem Wirkstoff, der in der Proteinmatrix der Partikel eingebettet ist, vorzugsweise zur Behandlung von Tumoren, insbesondere zur Behandlung von resistenten Tumoren.The nanoparticles according to the invention are thus a protein-based carrier system with at least one active substance embedded in the protein matrix of the particles, preferably for the treatment of tumors, in particular for the treatment of resistant tumors.
Die erfindungsgemäßen Nanopartikel weisen vorzugsweise eine Größe von 100 bis 600 um auf, besonders bevorzugt von 100 bis 400 um. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel eine Größe von 100 bis 200 um auf.The nanoparticles according to the invention preferably have a size of from 100 to 600 .mu.m, more preferably from 100 to 400 .mu.m. In a very particularly preferred embodiment, the nanoparticles have a size of 100 to 200 μm.
Die erfindungsgemäßen Nanopartikel sind in der Lage, die Resistenz von Tumorzellen gegen Chemotherapeutika zu überwinden.The nanoparticles according to the invention are able to overcome the resistance of tumor cells to chemotherapeutics.
Figur 1 ist eine Graphik, die den Einfluß von Doxorubicin-Nanopartikeln (Dxr-NP) , Doxorubicin-Lösung (Dxr-Lsg) und Doxorubicin- Liposomen (Dxr-Lip) auf die Zellviabilität von parentalen Neuroblastomzellen veranschaulicht.Figure 1 is a graph illustrating the influence of doxorubicin nanoparticles (Dxr-NP), doxorubicin solution (Dxr-Lsg) and doxorubicin liposomes (Dxr-Lip) on the cell viability of parental neuroblastoma cells.
Figur 2 ist eine Graphik, die den Einfluß von Doxorubicin-Nanopartikeln (Dxr-NP ) , Doxorubicin-Lösung ( Dxr-Lsg) und Doxorubicin- Liposomen (Dxr-Lip) auf die Zellviabilität von resistenten Neuroblastomzellen veranschaulicht . Die erfindungsgemäßen Nanopartikel können eine modifizierte Oberfläche aufweisen. Beispielsweise kann die Oberfläche PEGyIiert sein, d. h. durch kovalente Bindungen können Polyethylen-Glykole an die Oberfläche der Nanopartikel gebunden sein. Durch eine Modifikation der Oberfläche mit Polyethylen-Glykolen (PEGs) lassen sich die Eigenschaften der Nanopartikel so verändern, daß deren Stabilität, Halbwertszeit im Organismus, Wasserlöslichkeit, immunologischen Eigenschaften und/oder Bioverfügbarkeit verbessert werden kann.Figure 2 is a graph illustrating the influence of doxorubicin nanoparticles (Dxr-NP), doxorubicin solution (Dxr-Lsg) and doxorubicin liposomes (Dxr-Lip) on cell viability of resistant neuroblastoma cells. The nanoparticles of the invention may have a modified surface. For example, the surface may be PEGylated, ie polyethylene glycols may be bound to the surface of the nanoparticles through covalent bonds. By modifying the surface with polyethylene glycols (PEGs), the properties of the nanoparticles can be changed so that their stability, half-life in the organism, water solubility, immunological properties and / or bioavailability can be improved.
Die Nanopartikel können aber auch „Drug-Targeting- Liganden" an ihrer Oberfläche aufweisen, durch die eine gezielte Anreicherung der Nanopartikel in einem bestimmten Organ oder in bestimmten Zellen möglich ist. Bevorzugte Drug-Targeting-Liganden sind tumorspezifische Proteine erkennende Liganden, beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt, die tumorspezifische Proteine erkennende Antikörper wie Trastuzumab und Cetuximab, und Transferrin sowieHowever, the nanoparticles may also have "drug-targeting ligands" on their surface, by means of which targeted enrichment of the nanoparticles in a specific organ or in specific cells is possible. <br /> <br /> Preferred drug-targeting ligands are tumor-specific protein-recognizing ligands, for example from Group selected, the tumor-specific proteins recognizing antibodies such as trastuzumab and cetuximab, and transferrin as well
Galactose umfaßt. Die Drug-Targeting-Liganden können auch über bifunktionale PEG-Derivate an die Oberfläche der Nanopartikel gekoppelt sein.Galactose. The drug-targeting ligands may also be coupled to the surface of the nanoparticles via bifunctional PEG derivatives.
Im Zusammenhang mit Modifikationen der Oberfläche von erfindungsgemäßen Nanopartikeln wird auf die Offenlegungsschrift WO 2005/089797 A2 verwiesen, deren Inhalt durch diese Bezugnahme vollständig in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung einbezogen wird. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Nanopartikel erfolgt vorzugsweise, indem zunächst der Wirkstoff/die Wirkstoffe und das Protein/die Proteine gemeinsam in Lösung gebracht werden, vorzugsweise in Wasser oder einem wäßrigen Medium. Anschließend wird das Protein durch einfache Desolvatation mittels kontrollierter Zugabe eines Nichtlösungsmittels für das Protein, vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel, besonders bevorzugt Ethanol, langsam und kontrolliert aus der Lösung ausgefällt. Hierbei bildet sich das kolloidale TrägerSystem (Nanopartikel) um die in Lösung befindlichen Wirkstoffmoleküle aus. Der Wirkstoff wird dadurch unmodifiziert in die Matrix des Trägersystems eingebettet .In connection with modifications of the surface of nanoparticles according to the invention, reference is made to the publication WO 2005/089797 A2, the content of which is fully incorporated into the disclosure of the present invention by this reference. The preparation of the nanoparticles according to the invention is preferably carried out by first bringing the active ingredient (s) and the protein (s) together in solution, preferably in water or an aqueous medium. Subsequently, the protein is precipitated by simple desolvation by controlled addition of a non-solvent for the protein, preferably an organic solvent, more preferably ethanol, slowly and in a controlled manner from the solution. Here, the colloidal carrier system (nanoparticles) forms around the drug molecules in solution. The active ingredient is thereby embedded unmodified in the matrix of the carrier system.
Bei der Herstellung der mit Wirkstoff beladenen Nanopartikel wird der Wirkstoff bevorzugt in einem molaren Oberschuß, bezogen auf das Protein, eingesetzt. Besonders bevorzugt liegt das molare Verhältnis von Wirkstoff zu Protein bei 5 : 1 bis 50 : 1. Auch eine Beladung in molaren Verhältnissen von mehr als 50 : 1 ist möglich.In the preparation of the drug-loaded nanoparticles, the active ingredient is preferably used in a molar excess, based on the protein. The molar ratio of active ingredient to protein is particularly preferably 5: 1 to 50: 1. Also, loading in molar ratios of more than 50: 1 is possible.
Durch eine nachfolgende Vernetzung der Proteinmatrix mittels Zugabe eines Vernetzungsmittels, vorzugsweise Glutaraldehyd, wird die Matrix der Nanopartikel stabilisiert .Subsequent crosslinking of the protein matrix by adding a crosslinking agent, preferably glutaraldehyde, stabilizes the matrix of the nanoparticles.
Durch Variation der Vernetzermenge kann eine unterschiedlich starke Stabilisierung der Partikelmatrix erreicht werden. Vorzugsweise werden Nanopartikel hergestellt, die zu 50% bis 200% stabilisiert sind. Diese Prozentangaben beziehen sich auf die molaren Verhältnisse der auf dem verwendeten Protein vorhandenen Amino-Gruppen zu den Aldehyd-Funktionen des Glutaraldehyds . Ein molares Verhältnis von 1 : 1 entspricht einer 10Obigen Stabilisierung.By varying the amount of crosslinker, a different degree of stabilization of the particle matrix can be achieved. Preferably, nanoparticles are prepared which are stabilized to 50% to 200%. These Percentages refer to the molar ratios of the amino groups present on the protein used to the aldehyde functions of glutaraldehyde. A molar ratio of 1: 1 corresponds to 10% stabilization.
Neben dem bifunktionalen Aldehyd Glutaraldehyd sind weitere bifunktionale Substanzen, die mit dem Protein kovalente Bindungen eingehen können, für die Stabilisierung der Proteinmatrix geeignet. DieseIn addition to the bifunctional aldehyde glutaraldehyde, other bifunctional substances that can form covalent bonds with the protein are suitable for stabilizing the protein matrix. These
Substanzen können beispielsweise mit Aminogruppen oder Sulfhydrylgruppen der Proteine reagieren. Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel sind Formaldehyd, bifunktionale Succinimide, Isothiocyanate, SuIfonylchloride, Maleinimide und Pyridylsulfide.Substances can, for example, react with amino groups or sulfhydryl groups of the proteins. Examples of suitable crosslinking agents are formaldehyde, bifunctional succinimides, isothiocyanates, sulfonyl chlorides, maleimides and pyridyl sulfides.
Eine Stabilisierung der Proteinmatrix kann aber auch durch Einwirken von Hitze erfolgen. Vorzugsweise wird die Proteinmatrix durch eine zweistündige Inkubation bei 700C oder eine einstündige Inkubation bei 800C stabilisiert.However, a stabilization of the protein matrix can also be effected by the action of heat. Preferably, the protein matrix is stabilized by a two-hour incubation at 70 0 C or a one-hour incubation at 80 0 C.
Bei dem erfindungsgemäßen Trägersystem handelt es sich aufgrund der erst nach dem Ausfällen der Nanopartikel erfolgenden Vernetzung nicht um eine chemisch kovalente Bindung eines Wirkstoffs an das Protein. Vielmehr wird der Wirkstoff in die Matrix des Trägersystems eingebettet. Daher ist die Einbindung des Wirkstoffs weitgehend unabhängig von der Art des Wirkstoffs und universell einsetzbar. Im Unterschied zu kovalent gebundenen Wirkstoff- Konjugaten, bei denen es notwendig ist, daß die Wirkstoff- Protein-Bindung im Zielgewebe gespalten werden kann, um eine Freisetzung des Wirkstoffs zu erreichen, erfolgt die Wirkstoff-Freisetzung bei dem erfindungsgemäßen kolloidalen Trägersystem durch den Abbau der Proteinstruktur durch lysosomale Enzyme, die in allen Geweben vorhanden sind. Dabei ist die direkte Spaltung einer Wirkstoff-Protein-Bindung nicht notwendig.The carrier system according to the invention is not a chemically covalent bond of an active substance to the protein because of the crosslinking which takes place after precipitation of the nanoparticles. Rather, the active ingredient is embedded in the matrix of the carrier system. Therefore, the incorporation of the drug is largely independent of the nature of the drug and universally applicable. In contrast to covalently bound drug conjugates, where it is necessary that the drug-protein binding can be cleaved in the target tissue to achieve a release of the drug, the drug release takes place in the inventive colloidal carrier system by the degradation of the Protein structure by lysosomal enzymes that are present in all tissues. The direct cleavage of a drug-protein binding is not necessary.
Das vorliegende PartikelSystem zur Überwindung vonThe present particle system for overcoming
Resistenzen in Tumorzellen weist die folgenden Vorteile auf:Resistance in tumor cells has the following advantages:
1. Überwindung der Resistenz von Tumorzellen. 2. Gesteigerte Zytotoxizität auf Tumorzellen, im Vergleich zu liposomalen Zubereitungen und der Lösung eines Wirkstoffs.1. Overcoming the resistance of tumor cells. 2. Increased cytotoxicity on tumor cells, compared to liposomal preparations and the solution of an active ingredient.
3. Die proteinbasierten Nanopartikel bestehen aus physiologischem Material. 4. Es ist keine Zusatzmedikation mit Pgp-Inhibitoren notwendig.3. The protein-based nanoparticles consist of physiological material. 4. No additional medication with Pgp inhibitors is necessary.
5. Der Wirkstoff ist im Inneren der Partikelmatrix vor äußeren Einflüssen geschützt.5. The active ingredient is protected from external influences inside the particle matrix.
6. Modifikationen der Partikeloberflachen sind leicht möglich.6. Modifications of particle surfaces are easily possible.
Durch chemische Umsetzung der auf der Partikeloberflache befindlichen funktionellen Gruppen (Aminogruppen, Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen) mit geeigneten chemischen Reagenzien, können z.B. Polyethylenglykol- Ketten (PEG) unterschiedlicher Kettenlänge an die Nanopartikθl gebunden werden. Bei dieser als PEGylierung oder Proteinpegylierung bezeichneten Methode wird die Oberflächenmodifikation der Nanopartikel im wesentlichen durch stabile, kovalente Bindungen zwischen einer Amino- oder Sulfhydrylgruppe am Protein und einer chemisch reaktiven Gruppe (Karbonat, Ester, Aldehyd oder Tresylat) auf dem PEG herbeigeführt. Die entstehenden Strukturen können linear oder verzweigt sein. Die PEGylierungsreaktion wird durch Faktoren wie Masse des PEGs, Art des Proteins, Konzentration des Proteins im Reaktionsansatz,By chemical reaction of the functional surface located on the particle surface (amino groups, carboxyl groups, hydroxyl groups) with suitable chemical reagents, for example, polyethylene glycol chains (PEG) of different chain length to the Nanopartikθl be bound. In this method, called pegylation or protein pegylation, the surface modification of the nanoparticles is essentially brought about by stable, covalent bonds between an amino or sulfhydryl group on the protein and a chemically reactive group (carbonate, ester, aldehyde or tresylate) on the PEG. The resulting structures can be linear or branched. The PEGylation reaction is determined by factors such as mass of the PEG, type of protein, concentration of the protein in the reaction mixture,
Reaktionszeit, Temperatur und pH-Wert beeinflußt. Daher müssen für jedes Trägersystem die passenden PEGs ermittelt werden.Reaction time, temperature and pH. Therefore, the appropriate PEGs must be determined for each carrier system.
Neben der PEGylierung der Partikeloberfläche im engeren Sinn, d. h. der Umsetzung der Proteinpartikel mit monofunktionalen PEG-Derivaten, können auch bifunktionale PEG-Derivate an die Partikeloberflache gebunden werden, um sogenannte „Drug-Targeting-Ligandenw an die Partikel zu koppeln. Andere Oberflächenmodifikationen sind beispielsweise die Umsetzung funktioneller Gruppen auf der Partikeloberflache mit Acetanhydrid oder Iodessigsäure, um Acetyl- bzw. Essigsäuregruppen anzulagern.In addition to the PEGylation of the particle surface in the narrower sense, ie the reaction of the protein particles with monofunctional PEG derivatives, bifunctional PEG derivatives can also be bound to the particle surface in order to couple so-called "drug-targeting ligands w to the particles. Other surface modifications include, for example, the reaction of functional groups on the particle surface with acetic anhydride or iodoacetic acid to attach acetyl or acetic acid groups, respectively.
Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Nanopartikel kann auch durch proteinchemische Reaktionen mit einem entsprechenden Drug-Targeting-Liganden modifiziert werden, wodurch eine Anreicherung der Nanopartikel in bestimmten Organen oder Zellen erreicht werden kann, ohne daß eine vorherige Anpassung des Trägersystems erfolgen muß. Als Rezeptoren für die Drug-Targeting-Liganden kommen alle tumorspezifisehen Proteine in Betracht. Besonders bevorzugt werden tumorspezifische Proteine erkennende Antikörper als „Drug-Targeting-Liganden" verwendet, beispielsweise die Antikörper Trastuzumab und Cetuximab. Trastuzumab (Herceptin®) erkennt HER2-Rezeptoren, die von einer Vielzahl von Tumorzellen überexprimiert werden, und ist für die Behandlung von Brustkrebs zugelassen. Cetuximab (Erbitux®) erkennt den Rezeptor für den epidermalenThe surface of the nanoparticles according to the invention can also be modified by protein-chemical reactions with a corresponding drug-targeting ligand, whereby enrichment of the nanoparticles in certain organs or cells can be achieved without prior adaptation of the carrier system. Suitable receptors for the drug-targeting ligands are all tumor-specific proteins. Particularly preferred antibodies recognizing tumor-specific proteins are used as "drug-targeting ligands", for example the antibodies trastuzumab and cetuximab Trastuzumab (Herceptin®) recognizes HER2 receptors that are overexpressed by a large number of tumor cells and is used for the treatment of breast cancer Cetuximab (Erbitux®) recognizes the epidermal receptor
Wachstumsfaktor auf einer Vielzahl von Tumorzellen und ist für die Behandlung kolorektaler Karzinome zugelassen. Neben Antikörpern kann ein „Drug Targeting" auch über an die Partikel gebundene Liganden wie Transferrin erfolgen, das den von Tumorzellen überexprimierten Transferrin-Rezeptor erkennt, oder über niedermolekulare Rezeptor-Liganden wie Galactose erreicht werden, welche vom Asialoglykoprotein- Rezeptor auf Hepatozyten gebunden wird.Growth factor on a variety of tumor cells and is approved for the treatment of colorectal carcinoma. In addition to antibodies, "drug targeting" can also be carried out via ligands bound to the particles, such as transferrin, which recognizes the transferrin receptor overexpressed by tumor cells, or can be achieved via low-molecular receptor ligands such as galactose, which is bound to hepatocytes by the asialoglycoprotein receptor.
Ausführungsbeispielembodiment
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Nanopartikel wurden 20,0mg humanes Serumalbumin und 1,0 mg Doxorubicin- Hydrochlorid in 1,0 ml Reinstwasser gelöst, was einem molaren Verhältnis von 5 zu 1 (Wirkstoff zu Protein) entspricht, und für 2 h unter Rühren inkubiert. Durch Zugabe von 3,0 ml Ethanol 96% über ein Pumpensystem (1,0 ml/min) kam es zur Ausfällung des Serumalbumins in Form von Nanopartikeln. Diese wurden durch die Zugabe unterschiedlicher Mengen Glutaraldehyd, 8%-ig (Tabelle 1) unterschiedlich stark für 24 h quervernetzt. Die stabilisierten Nanopartikel wurden in Aliquote zu 2,0 ml aufgeteilt und durch 3 Zyklen Zentrifugation und Redispergieren im Ultraschallbad aufgereinigt . Die Überstände der einzelnen Waschschritte wurden gesammelt und der in ihnen befindliche Anteil des nicht gebundenen Doxorubicins durch RPl8-HPLC bestimmt. Zur Bestimmung der Nanopartikel-Konzentration wurden 50,0 μl der Zubereitung auf ein ausgewogenes Metallschiffchen aufgetragen und bei 800C für 2 h getrocknet. Nach dem Abkühlen wurde erneut ausgewogen und die Nanopartikel-Konzentration errechnet.To prepare nanoparticles according to the invention, 20.0 mg of human serum albumin and 1.0 mg doxorubicin hydrochloride were dissolved in 1.0 ml ultrapure water, which corresponds to a molar ratio of 5: 1 (active ingredient to protein), and incubated for 2 h with stirring. Addition of 3.0 ml of 96% ethanol through a pump system (1.0 ml / min) precipitated serum albumin as nanoparticles. These were obtained by adding different amounts of glutaraldehyde, 8% (Table 1). cross-linked in different amounts for 24 h. The stabilized nanoparticles were divided into 2.0 ml aliquots and purified by centrifugation and redispersion in an ultrasonic bath for 3 cycles. The supernatants of the individual washing steps were collected and determined the proportion of unbound doxorubicin in them by RPl8-HPLC. To determine the nanoparticle concentration 50.0 ul of the preparation were applied to a balanced metal boat and dried at 80 0 C for 2 h. After cooling, the mixture was weighed again and the nanoparticle concentration was calculated.
Die Beladungseffizienz mit Doxorubicin wurde durch Quantifizierung des ungebundenen Anteils mittels RP18-HPLC bestimmt. Die absolute Beladung betrug je nach Quervernetzungsgrad 35,0 - 48,0 μg Wirkstoff pro mg des Trägersystems . Die Transportkapazität des Trägersystems liegt somit bei etwa 10 Wirkstoffmolekülen pro Trägereinheit (= Nanopartikel) .The loading efficiency with doxorubicin was determined by quantitation of the unbound fraction by RP18-HPLC. Depending on the degree of cross-linking, the absolute loading was 35.0-48.0 μg of active ingredient per mg of the carrier system. The transport capacity of the carrier system is thus about 10 active ingredient molecules per carrier unit (= nanoparticles).
Tabelle 1: Stabilisierung von Doxorubicin enthaltenden Nanopartikeln auf Basis von humanem SerumalbuminTable 1: Stabilization of doxorubicin-containing nanoparticles based on human serum albumin
IM die Zytotoxizität der hergestellten Doxorubicin- Nanopartikθl (Dxr-NP) im Vergleich zu einer DoxorubicinLösung (Dxr-Lsg.) und einer liposomalen Doxorubicin- Zubereitung (Caelyx®) zu testen, wurden folgende ZeIl- linien verwendet: (. Dxr soln) to test the cytotoxicity of doxorubicin IN Nanopartikθl (Dxr NP) produced compared to a doxorubicin liposomal doxorubicin and a preparation (Caelyx ®), following Zeil- lines were used:
• Parentale Zellen einer humanen Neuroblastom-Zellinie des Universitäts-Klinikums Frankfurt (UKF-NB3 Par.) • Doxorubicin-resistente Zellen der humanen• Parental cells of a human neuroblastoma cell line of the University Hospital Frankfurt (UKF-NB3 Par.) • Doxorubicin-resistant cells of the human
Neuroblastom-Zellinie des Universitäts-Klinikums Frankfurt (UKF-NB3 Dxr-R.)Neuroblastoma cell line of the University Hospital Frankfurt (UKF-NB3 Dxr-R.)
Zur Bestimmung der Zytotoxizität wurde der MTT-Test verwendet. Mit diesem Test wird die Viabilität der Zellen in Gegenwart verschiedener Konzentrationen eines Stoffes bestimmt und mit einer Zellkontrolle verglichen. Aus den Ergebnissen läßt sich der IC50 Wert (inhibitorische Konzentration 50), die Konzentration eines Stoffes bei der 50% der Zellen absterben, berechnen. Der Test beruht auf der Reduktion von 3- (4, 5-Dimethyl-2-thiazolyl) -2, 5- diphenyl-2H-tetrazoliumbromid in den Mitochondrien vitaler Zellen. Dabei wird das gelbe Tetrazoliumsalz zu Formazan reduziert, das als blaue Kristalle ausfällt. Nach Lösen der Kristalle mit SDS/DMF-Lösung kann die Farbintensität photometrisch gemessen werden. Hierbei bedeutet eine hohe Absorption eine hohe Zellviabilität .The MTT test was used to determine cytotoxicity. With this test, the viability of the cells in the presence of different concentrations of a substance is determined and compared with a cell control. From the results it is possible to calculate the IC50 value (inhibitory concentration 50), the concentration of a substance at which 50% of the cells die off. The assay is based on the reduction of 3- (4,5-dimethyl-2-thiazolyl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide in the mitochondria of vital cells. The yellow tetrazolium salt is reduced to formazan, which precipitates as blue crystals. After dissolution of the crystals with SDS / DMF solution, the color intensity can be measured photometrically. Herein, high absorption means high cell viability.
Für die Testung der Zytotoxizität in parentalen und resistenten Neuroblastomzellen wurden die Zellen gleichmäßig auf eine 96-Loch Mikrotiterplatte aufgeteilt. Eine Spalte der Vertiefungen enthielt reines Medium und entsprach dem Leerwert, in einer zweiten Spalte wurden die Zellen für die Wachstumskontrolle (100%-Wert) kultiviert. In die anderen Vertiefungen wurden die Doxorubicin umfassenden Zubereitungen (Dxr-NP, Dxr-Lsg und Dxr-Lip) mit von rechts nach links zunehmender Konzentration pipettiert (0,75; 1,5; 3,0; 6,0; 12,5; 25,0; 50,0; 100,0 ng/ml) . Die Mikrotiterplatte wurde anschließend 5 Tage im Brutschrank bei 37°C, 5% CO2 inkubiert. Es wurden 25 μl MTT-Lösung in jede Vertiefung pipettiert und für 4 h wiederum bei 37°C im Brutschrank inkubiert. Die Reduktion des Tetrazoliumbromids in die blauen Formazan-Kristalle wurde durch Zugabe von 100 μl SDS/DMF-Lösung gestoppt. Nach einer weiteren Inkubation bei 370C über Nacht hatten sich die Farbkristalle vollständig gelöst und es wurde die Farbintensität in jeder Vertiefung photometrisch bei 620/690 um gemessen. Durch Subtraktion des Leerwertes von den Meßwerten und mit Bezug auf die Kontrolle, kann die Zellviabilität in Prozent ausgedrückt werden.For testing cytotoxicity in parental and resistant neuroblastoma cells, the cells were evenly divided into a 96-well microtiter plate. One column of the wells contained pure medium and corresponded to the blank, in a second column the cells for growth control (100% value) were cultured. The other wells were pipetted with doxorubicin-containing preparations (Dxr-NP, Dxr-Lsg and Dxr-Lip) with increasing from right to left (0.75, 1.5, 3.0, 6.0, 12.5 25.0, 50.0, 100.0 ng / ml). The microtiter plate was then incubated for 5 days in the incubator at 37 ° C, 5% CO 2 . 25 μl of MTT solution were pipetted into each well and incubated again for 4 h at 37 ° C. in the incubator. The reduction of the tetrazolium bromide to the blue formazan crystals was stopped by the addition of 100 μl of SDS / DMF solution. After a further incubation at 37 0 C overnight, the color crystals had completely dissolved and there was measured the color intensity in each depression photometrically at 620/690 order. By subtracting the blank from the measurements and referring to the control, cell viability can be expressed as a percentage.
Die Zytotoxizität verschiedener Doxorubicin enthaltender Zubereitungen wurde an einer parentalen Neuroblastom- Zellinie (UKF-NB3 Par.) ohne Resistenzmechanismen und einer Doxorubicin-resistenten Neuroblastom-ZeIlinie (UKF-NB3 Dxr-R.) durchgeführt. Die Testung der parentalen Zelllinie (FIG. 1) ergab, daß sowohl die Dxr-Lsg als auch die Dxr-NP mit einer Stabilisierung von 100% einen starken zytotoxischen Effekt auf parentale Neuroblastom-Zellen haben. Bereits bei einer geringen Konzentration von 3 ng/ml Doxorubicin sank die Zellviabilität auf unter 50% ab. Die liposomalβ Dxr-Zubereitung (Caelyx®) zeigte einen deutlich geringeren zytotoxischen Effekt auf die Zellen. Hier waren höhere Konzentrationen des Arzneistoffs erforderlich (25,0 ng/ml) . Die Berechnung der IC50-Werte für die einzelnen Zubereitungen bestätigt dieses Ergebnis (Tabelle 2) . Dxr-NP und Dxr-Lsg bewirkten ein Absterben von 50% der Zellen bereits in Konzentrationen von 2,4 ng/ml bzw. 1,6 ng/ml, wohingegen die Dxr-Liposomen mit einem IC50 von 25,8 ng/ml erheblich höher dosiert werden mußten.The cytotoxicity of various preparations containing doxorubicin was performed on a parental neuroblastoma cell line (UKF-NB3 par.) Without resistance mechanisms and a doxorubicin-resistant neuroblastoma cell line (UKF-NB3 Dxr-R.). Testing of the parental cell line (Figure 1) revealed that both the Dxr-Lsg and the Dxr-NP with a 100% stabilization have a strong cytotoxic effect on parental neuroblastoma cells. Already at a low concentration of 3 ng / ml doxorubicin cell viability decreased to below 50%. The liposomal Dxr preparation (Caelyx®) showed a clear lower cytotoxic effect on the cells. Here higher concentrations of drug were required (25.0 ng / ml). The calculation of the IC50 values for the individual formulations confirms this result (Table 2). Dxr-NP and Dxr-Lsg killed 50% of the cells already at concentrations of 2.4 ng / ml and 1.6 ng / ml, respectively, whereas the Dxr-liposomes with an IC50 of 25.8 ng / ml significantly had to be dosed higher.
Um eine mögliche Resistenzüberwindung zu untersuchen, wurden die Doxorubicin-enthaltenden Zubereitungen auch an Doxorubicin-resistenten Neuroblastom-Zellen getestet. Hier zeigte sich ein erheblicher Unterschied bei den verschiedenen Zubereitungen (FIG. 2) . Die höchste Zytotoxizität zeigt die nanopartikuläre Dxr-Zubereitung mit einem IC50 von 14,4 ng/ml. Einen erheblich schwächeren Einfluß auf die Zellviabilität hatte die Dxr-Lsg. Bei Ihr stieg die IC50 im Vergleich zum Test in den parentalen UKF- NB3 Zellen auf 53,46 ng/ml an. Die liposomale Dxr- Zubereitung hatte keinen Einfluß auf das Wachstum der UKF- NB3 Dxr-R. -Zellen. Selbst Konzentrationen von 100 ng/ml Doxorubicin zeigten keine zytotoxische Wirkung.To investigate a possible resistance overcome, the doxorubicin-containing preparations were also tested on doxorubicin-resistant neuroblastoma cells. Here, a significant difference in the various preparations showed (Figure 2). The highest cytotoxicity is shown by the nanoparticulate Dxr preparation with an IC50 of 14.4 ng / ml. A significantly weaker influence on cell viability was found in the Dxr solution. In her case the IC50 increased to 53.46 ng / ml compared to the test in the parent UKF-NB3 cells. The liposomal Dxr preparation had no effect on the growth of the UKF-NB3 Dxr-R. Cells. Even concentrations of 100 ng / ml doxorubicin showed no cytotoxic effect.
Tabelle 2: IC50-Werte von Dxr-NP, Dxr-Lsg, Dxr-Liposomen in parentalen und resistenten UKF-NB3 Zellen.Table 2: IC50 values of Dxr-NP, Dxr-Lsg, Dxr-liposomes in parental and resistant UKF-NB3 cells.
UKF-NB3 Par. UKF-NB3 Dxr-R.UKF-NB3 par. UKF-NB3 Dxr-R.
Dxr-NP 2, 4 ng/ml 14, 4 ng/mlDxr-NP 2, 4 ng / ml 14, 4 ng / ml
Dxr-Lsg 1, 6 ng/ml 53, 5 ng/mlDxr-Lsg 1, 6 ng / ml 53, 5 ng / ml
Dxr-Liposomen 25, 8 ng/ml >100, 0 ng/ml Die Ergebnisse des Zytotoxizitätstest machen deutlich, daß Doxorubicin in verschiedenen Zubereitungen das Zellwachstum von Tumorzellβn stark hemmt. In nicht resistenten Zellen zeigten die Dxr-Nanopartikel und die Dxr-Lösung einen vergleichbaren Effekt. Kommt es aber während einerDxr liposomes 25, 8 ng / ml> 100, 0 ng / ml The results of the cytotoxicity test make it clear that doxorubicin strongly inhibits cell growth of tumor cells in various preparations. In non-resistant cells, the Dxr nanoparticles and the Dxr solution showed a comparable effect. But it comes during a
Zytostatika-Therapie zur Ausbildung von Resistenzen, ist die nanopartikuläre Dxr-Zubereitung einer Wirkstofflösung überlegen. Liposomale Dxr-Zubereitungen hingegen sind nicht in der Lage, Resistenzmechanismen von Tumorzellen zu überwinden. Cytostatic therapy for the development of drug resistance, the nanoparticulate Dxr preparation is superior to a drug solution. By contrast, liposomal Dxr preparations are unable to overcome resistance mechanisms of tumor cells.

Claims

Ansprüche claims
1. Nanopartikθl zur Behandlung resistenter Tumorzellen, umfassend eine Matrix aus mindestens einem Protein, in die mindestens ein Wirkstoff eingebettet ist.1. Nanoparticulate for treating resistant tumor cells, comprising a matrix of at least one protein, in which at least one active ingredient is embedded.
2. Nanopartikθl gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein aus der Gruppe ausgewählt ist, die Albumin, Gelatine, Casein und Immunglobuline umfaßt, wobei humanes Serumalbumin besonders bevorzugt wird.2. Nanoparticulate according to claim 1, characterized in that the protein is selected from the group comprising albumin, gelatin, casein and immunoglobulins, wherein human serum albumin is particularly preferred.
3. Nanopartikel gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff ein antineoplastischer Wirkstoff ist.3. Nanoparticle according to one of the preceding claims, characterized in that the active substance is an antineoplastic agent.
4. Nanopartikel gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff aus der Gruppe der Zytostatika ausgewählt ist, die pflanzliche Zytostatika, chemisch definierte Zytostatika aus den Gruppen der Alkaloide, insbesondere der Vinca-Alkaloide, der Podophyllotoxine, Podophyllotoxinderivate, Alkylanzien, insbesondere Nitrosoharnstoffe, Stickstofflost-Analoga, der zytotoxischen Antibiotika, vorzugsweise der Anthracycline, der Antimetabolite, insbesondere der Folsäure-Analoga, Purin-Analoga und Pyrimidin-Analoga, umfaßt.4. Nanoparticles according to one of the preceding claims, characterized in that the active ingredient is selected from the group of cytostatics, the cytostatic agents, chemically defined cytostatics from the groups of alkaloids, in particular the vinca alkaloids, the podophyllotoxins, Podophyllotoxinderivate, alkylating agents, in particular Nitrosoureas, nitrogen mustard analogs, cytotoxic antibiotics, preferably anthracyclines, antimetabolites, particularly folic acid analogs, purine analogs and pyrimidine analogs.
5. Nanopartikel gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die Mistelpräparate, Vinblastin, Vincristin, Vindesin, Vinorelbin, Etoposid, Teniposid,5. Nanoparticles according to one of the preceding claims, characterized in that the active substance is selected from the group consisting of mistletoe preparations, vinblastine, vincristine, vindesine, vinorelbine, etoposide, teniposide,
Nismutin, Carustin, Lomustin, Cyclophosphamid, Estramutin, Melphalan, Ifosfamid, Trofosfamid, Chlorambucil, Bendaiαustin, Dacarbazin, Busulfan, Procarbazin, Treosulfan, Temozolomid, Thiotepa, Daunorubicin, Doxorubicin, Epirubicin, Mitoxantron, Isarubicin, Bleomycin, Mitomycin, Dactinomycin, Methotrexat, Fludarabin, Cladribin, Mercaptopurin, Thioguanin, Cytarabin, Gemcitabin, Fluoruracil, Capecitabin, Paclitaxel, Docetaxel, Carboplatin, Cisplatin und Oxaliplatin umfaßt.Nismuthine, Carustin, Lomustine, Cyclophosphamide, Estramutin, Melphalan, ifosfamide, trofosfamide, chlorambucil, bendaiαustin, dacarbazine, busulfan, procarbazine, treosulfan, temozolomide, thiotepa, daunorubicin, doxorubicin, epirubicin, mitoxantrone, isarubicin, bleomycin, mitomycin, dactinomycin, methotrexate, fludarabine, cladribine, mercaptopurine, thioguanine, cytarabine, Gemcitabine, fluorouracil, capecitabine, paclitaxel, docetaxel, carboplatin, cisplatin and oxaliplatin.
6. Nanopartikel gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der antineoplastische Wirkstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die Platinverbindungen, Amsacrin, Irinotecan, Hydroxycarbamid, Pentostatin, Porfimer natrium, Aldesleukin, Tretionin und Asparaginase umfaßt.6. Nanoparticles according to claim 3, characterized in that the antineoplastic agent is selected from the group comprising platinum compounds, amsacrine, irinotecan, hydroxycarbamide, pentostatin, porfimer sodium, aldesleukin, tretinin and asparaginase.
7. Nanopartikel gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Oberfläche Polyethylenglykol-Moleküle oder Drug-Targeting-Liganden aufweist.7. Nanoparticles according to one of the preceding claims, characterized in that their surface has polyethylene glycol molecules or drug-targeting ligands.
8. Nanopartikel gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Polyethylenglykol-Molekülen um mono- oder bifunktionale Polyethylenglykol-Derivate handelt.8. nanoparticles according to claim 7, characterized in that it is mono- or bifunctional polyethylene glycol derivatives in the polyethylene glycol molecules.
9. Nanopartikel gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drug-Targeting-Liganden aus der Gruppe ausgewählt sind, die Trastuzumab, Cetuximab, tumorspezifische Proteine erkennende Antikörper, Transferrin und Galactose umfaßt . 9. Nanoparticles according to claim 7 or 8, characterized in that the drug-targeting ligands are selected from the group comprising trastuzumab, cetuximab, tumor-specific proteins recognizing antibodies, transferrin and galactose.
10. Nanopartikel gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Größe von 100 bis 600 um, vorzugsweise von 100 bis 400 um, und besonders bevorzugt von 100 bis 200 nm, aufweisen.10. nanoparticles according to any one of the preceding claims, characterized in that they have a size of 100 to 600 microns, preferably from 100 to 400 microns, and more preferably from 100 to 200 nm.
11. Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln zur Behandlung resistenter Tumorzellen, umfassend die Schritte:11. A method of producing nanoparticles for treating resistant tumor cells comprising the steps of:
Lösen mindestens eines Proteins und mindestens eines Wirkstoffs in einem wäßrigen Medium; - Ausfällen des Proteins in Form von Nanopartikeln durch kontrollierte Zugabe eines Nichtlösungsmittels für das Protein, vorzugsweise eines organischen Lösungsmittels, besonders bevorzugt von Ethanol;Dissolving at least one protein and at least one active ingredient in an aqueous medium; Precipitation of the protein in the form of nanoparticles by controlled addition of a non-solvent for the protein, preferably an organic solvent, more preferably ethanol;
Stabilisieren der ausgefällten Nanopartikel durch Zugabe eines Vernetzungsmittels oder durch Wärmebehandlung;Stabilizing the precipitated nanoparticles by adding a crosslinking agent or by heat treatment;
Aufreinigen der Nanopartikel durch Waschen/Zentrifugieren.Purify the nanoparticles by washing / centrifuging.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Wirkstoff zu Protein 5 : 1 bis 50 : 1 beträgt.12. The method according to claim 11, characterized in that the molar ratio of active ingredient to protein 5: 1 to 50: 1.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel aus der Gruppe von Substanzen ausgewählt ist, die Glutaraldehyd,13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the crosslinking agent is selected from the group of substances containing glutaraldehyde,
Formaldehyd, bifunktionale Succinimide, Isothiocyanate, SuIfonylchloride, Maleinimide und Pyridyldisulfide umfaßt.Formaldehyde, bifunctional succinimides, isothiocyanates, sulfonyl chlorides, maleimides and pyridyl disulfides.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung für 1 Stunde bei 800C oder für 2 Stunden bei 700C erfolgt. 14. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the heat treatment for 1 hour at 80 0 C or for 2 hours at 70 0 C.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Nanopartikel durch kovalentes Binden von PEG-Derivaten und/oder Drug- Targeting-Liganden modifiziert wird.15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the surface of the nanoparticles is modified by covalent bonding of PEG derivatives and / or drug-targeting ligands.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Drug-Targeting-Ligand aus der Gruppe ausgewählt ist, die tumorspezifische Proteine erkennende Antikörper, Trastuzumab, Cetuximab, Transferrin und Galactose umfaßt.A method according to claim 15, characterized in that the drug-targeting ligand is selected from the group comprising tumor-specific proteins, antibodies, trastuzumab, cetuximab, transferrin and galactose.
17. Verwendung von Nanopartikeln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Tumoren, insbesondere zur Behandlung von resistenten Tumoren.17. Use of nanoparticles according to one of claims 1 to 10 for the manufacture of a medicament for the treatment of tumors, in particular for the treatment of resistant tumors.
18. Verwendung von Nanopartikeln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Behandlung von Tumoren, insbesondere zur Behandlung von resistenten Tumoren. 18. Use of nanoparticles according to one of claims 1 to 10 for the treatment of tumors, in particular for the treatment of resistant tumors.
EP06841159A 2005-12-27 2006-12-22 Protein-based delivery system for overcoming resistance in tumour cells Withdrawn EP1965769A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005062440A DE102005062440B4 (en) 2005-12-27 2005-12-27 Protein-based carrier system for the resistance of tumor cells
PCT/EP2006/012524 WO2007073932A2 (en) 2005-12-27 2006-12-22 Protein-based delivery system for overcoming resistance in tumour cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1965769A2 true EP1965769A2 (en) 2008-09-10

Family

ID=38110688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06841159A Withdrawn EP1965769A2 (en) 2005-12-27 2006-12-22 Protein-based delivery system for overcoming resistance in tumour cells

Country Status (14)

Country Link
US (1) US20090181090A1 (en)
EP (1) EP1965769A2 (en)
JP (1) JP2009521515A (en)
KR (1) KR20080081080A (en)
CN (1) CN101346131A (en)
AU (1) AU2006331030A1 (en)
BR (1) BRPI0620800A2 (en)
CA (1) CA2631003A1 (en)
DE (1) DE102005062440B4 (en)
IL (1) IL192343A0 (en)
NZ (1) NZ569898A (en)
RU (1) RU2404916C2 (en)
WO (1) WO2007073932A2 (en)
ZA (1) ZA200804572B (en)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0811175D0 (en) * 2008-06-18 2008-07-23 Prendergast Patrick T Anti-tumour compositions and methods
WO2011017835A1 (en) 2009-08-11 2011-02-17 Nanjing University Preparation method of protein or peptide nanoparticles for in vivo drug delivery by unfolding and refolding
WO2011057709A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Merck Patent Gmbh Anti integrin antibodies linked to nanoparticles loaded with chemotherapeutic agents
CN103202812B (en) * 2010-08-09 2015-10-28 南京大学 A kind of method of protein nano grain for the preparation of sending pharmacological active substance in body
CA2827052C (en) 2011-02-11 2022-08-16 Merck Patent Gmbh Anti-alpha-v integrin antibody for the treatment of prostate cancer
RU2504018C1 (en) * 2012-05-28 2014-01-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Method for experimental finasteride simulation of induction of functional activity of glycoprotein-p
CN102846562B (en) * 2012-09-28 2014-11-26 山东大学 Galactose-mediated oridonin albumin nanoparticle and preparation method thereof
BR112015010501A2 (en) * 2012-11-12 2017-07-11 Ignyta Inc compound, pharmaceutical composition, nanoparticles, method for treating cancer in a patient and freeze-dried composition
CN103275965A (en) * 2013-05-22 2013-09-04 武汉理工大学 Self-recovery soft-embedding cell immobilization system with multiple functions and preparation method thereof
CN103611169A (en) * 2013-12-02 2014-03-05 东南大学 Immune magnetic albumin nanosphere with targeting and preparation method thereof
AU2015258891A1 (en) * 2014-05-16 2016-12-01 Dana-Farber Cancer Institute, Inc. Protein-based particles for drug delivery
WO2016020697A1 (en) * 2014-08-06 2016-02-11 Cipla Limited Pharmaceutical compositions of polymeric nanoparticles
US20160199497A1 (en) * 2014-09-10 2016-07-14 Purdue Research Foundation Cholesterol Ester-Depleting Nanomedicine for Non-toxic Cancer Chemotherapy
CN104211815B (en) * 2014-09-12 2017-06-06 华东理工大学 A kind of ferritin heavy chain subunit nano medicament carrying system and preparation method and application
CN104324005A (en) * 2014-10-09 2015-02-04 唐春林 Bleomycin lipid microbubble and preparation method thereof
CN104382904B (en) * 2014-10-09 2018-02-13 唐春林 A kind of liposomal vincristine microvesicle and preparation method thereof
CN104382854A (en) * 2014-10-09 2015-03-04 唐春林 Doxorubicin lipid microbubble and preparation method thereof
EP3215116B1 (en) 2014-11-05 2020-09-30 University of the Sciences in Philadelphia A high molecular weight biodegradable gelatin-doxorubicin conjugate
MA41866A (en) 2015-03-31 2018-02-06 Massachusetts Gen Hospital SELF-ASSEMBLING MOLECULES FOR TARGETED DRUG DELIVERY
CN105343005A (en) * 2015-11-06 2016-02-24 中国药科大学 Novel traditional Chinese medicinal nanoparticle oral absorption enhancing technology
US11672866B2 (en) 2016-01-08 2023-06-13 Paul N. DURFEE Osteotropic nanoparticles for prevention or treatment of bone metastases
US11344629B2 (en) * 2017-03-01 2022-05-31 Charles Jeffrey Brinker Active targeting of cells by monosized protocells
CN108741097A (en) * 2018-05-17 2018-11-06 华南理工大学 A kind of albumen self assembly embedding difficult resolving active material nanometer products and preparation method thereof
CN110051653A (en) * 2019-06-03 2019-07-26 辽宁大学 A method of preparing piperlongumine albumin nano granular and freeze-dried powder
CN112107556A (en) * 2019-06-03 2020-12-22 北京大学 Nanometer medicine containing arsenic and its prepn
CN111249254B (en) * 2020-01-16 2022-02-18 暨南大学 Preparation method and application of baicalin-entrapped folic acid coupled albumin nanoparticles
EP4129333A1 (en) * 2020-03-27 2023-02-08 PhotoQ3 Inc. Pharmaceutical drug for destroying tumor cells
CN112972421B (en) * 2021-02-26 2022-04-08 清华大学 Nano-drug system based on multi-positive charge protein, preparation method and application thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2097783T3 (en) * 1991-01-15 1997-04-16 Hemosphere Inc PROTEIN NANOMATRICES AND PRODUCTION PROCEDURE.
US5916596A (en) * 1993-02-22 1999-06-29 Vivorx Pharmaceuticals, Inc. Protein stabilized pharmacologically active agents, methods for the preparation thereof and methods for the use thereof
US5543158A (en) * 1993-07-23 1996-08-06 Massachusetts Institute Of Technology Biodegradable injectable nanoparticles
WO2000074658A1 (en) * 1999-06-02 2000-12-14 Medinova Medical Consulting Gmbh Use of drug-loaded nanoparticles for the treatment of cancers
DE10121982B4 (en) * 2001-05-05 2008-01-24 Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag Nanoparticles of protein with coupled apolipoprotein E to overcome the blood-brain barrier and process for their preparation
JP2003286199A (en) * 2002-03-29 2003-10-07 Japan Science & Technology Corp Therapeutic medicine for hepatic disease using protein hollow nanoparticle
DE102004011776A1 (en) * 2004-03-09 2005-11-03 Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag Carrier system in the form of protein-based nanoparticles for the cell-specific accumulation of pharmaceutically active substances

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007073932A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2006331030A1 (en) 2007-07-05
WO2007073932A3 (en) 2007-09-27
CN101346131A (en) 2009-01-14
NZ569898A (en) 2011-06-30
RU2404916C2 (en) 2010-11-27
IL192343A0 (en) 2009-02-11
RU2008130167A (en) 2010-01-27
DE102005062440A1 (en) 2007-07-05
CA2631003A1 (en) 2007-07-05
DE102005062440B4 (en) 2011-02-24
JP2009521515A (en) 2009-06-04
ZA200804572B (en) 2009-03-25
WO2007073932A2 (en) 2007-07-05
KR20080081080A (en) 2008-09-05
BRPI0620800A2 (en) 2016-11-01
US20090181090A1 (en) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005062440B4 (en) Protein-based carrier system for the resistance of tumor cells
DE10121982B4 (en) Nanoparticles of protein with coupled apolipoprotein E to overcome the blood-brain barrier and process for their preparation
DE69432867T2 (en) PREPARATION WITH CONTROLLED RELEASE
DE102006011507A1 (en) Active substance-loaded nanoparticles based on hydrophilic proteins
EP1796649B1 (en) Nanotransport system having a dendritic architecture
EP1722816A2 (en) Support system in the form of protein-based nanoparticles for the cell-specific enrichment of pharmaceutically active substances
DE112014004133T5 (en) Tumor drug with active targeting and its method of production
DE60117583T2 (en) LIPOSOMES CAPTURING ANTICANCED AGENTS AND THEIR USE FOR THE TREATMENT OF MALIGNANT TUMORS
WO2002000162A2 (en) Drug-delivery systems
DE10118852A1 (en) Solid particles for transporting hydrophobic active agents, e.g. drugs or nucleic acids, obtained from organic solvent solution of active agent and water-insoluble and amphiphilic polymers by ultrasonication and dialysis
WO2005094895A1 (en) Production and use of the methotrexate-albumin conjugate as an immunosuppressive agent in gvhd
EP2026789A2 (en) Novel formulation, oriented to tumour physiology, of a cytostatic, in particular of cis-platinum
DE10118312A1 (en) Solid particles for transporting hydrophobic active agents, e.g. drugs or nucleic acids, obtained from organic solvent solution of active agent and water-insoluble and amphiphilic polymers by ultrasonication and dialysis
EP1404305B1 (en) Pharmacological preparation made from a nanoparticulate mesomorphous polyelectrolyte lipid complex and at least one active ingredient
WO2023104380A1 (en) Synergistic transport of lipophilic and hydrophilic active substances in nanoparticles
DE102020207195A1 (en) Nanoparticles as bioabsorbable and radiopaque carriers for the treatment of cancer of the pancreas
MX2008008125A (en) Protein-based delivery system for overcoming resistance in tumour cells
EP2114371A1 (en) Transport of drugs via the blood-brain barrier by means of apolipoproteins
DE102010042338A1 (en) A composition for the treatment of controlled release cancer of the active ingredient

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080524

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: CINATL, JINDRICH

Inventor name: MICHAELIS, MARTIN

Inventor name: KREUTER, JOERG

Inventor name: DREIS, SEBASTIAN

Inventor name: LANGER, KLAUS

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1114785

Country of ref document: HK

17Q First examination report despatched

Effective date: 20081106

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20130702

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1114785

Country of ref document: HK