ITAN20130219A1 - Farmaco anti-cancro, comprendente un radioisotopo del rame - Google Patents

Description

“FARMACO ANTI-CANCRO, COMPRENDENTE UN RADIOISOTOPO DEL RAME”

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

Forma oggetto del presente trovato un farmaco per il trattamento diretto dei tumori e per la diagnosi ed il trattamento del morbo di Alzheimer.

L’invenzione si inserisce nel settore dei farmaci anti-cancro utilizzanti le proprietà radioattive di determinati elementi chimici, capaci di agire in veste di radionuclidi sotto forma di radiotraccianti o radiofarmaci, allo scopo di diagnosticare svariate patologie o distruggere cellule tumorali.

In particolare, il farmaco in oggetto sfrutta le proprietà radionuclidiche dell’isotopo 64 del rame, per un utilizzo diretto come sale di rame nel trattamento di forme tumorali e nella diagnosi e trattamento del morbo di Alzheimer.

Nel campo della medicina nucleare, gli ultimi venti anni hanno visto un forte sviluppo dell’uso dei radionuclidi, a partire dall’isotopo 99m del tecnezio, che rappresenta il tracciante più utilizzato nella diagnostica SPECT (tomografia computerizzata ad emissione singola di fotoni).

Altri radionuclidi ampiamente utilizzati sono lo iodio 131, specialmente nella terapia del tumore tiroideo, ed il fluorodeossiglucosio (FDG) nella diagnostica PET (tomografia ad emissione di positroni), che rappresenta attualmente la metodica più utilizzata in ambito medico nucleare per la stadiazione ed il controllo degli effetti terapeutici oncologici.

Nelle ultime due decadi è stato ampiamente descritto il ruolo del rame nel metabolismo corporeo e la sua stretta relazione con la progressione della crescita tumorale.

Infatti il rame ha un ruolo sostanziale nel meccanismo della angiogenesi e nella replicazione del DNA, oltre che in meccanismi di progressione di altri processi fisiopatologici, quali le placche aterosclerotiche, le placche di amiloide (il cui accumulo tra i neuroni cerebrali è causa dell’insorgere del morbo di Alzheimer) e i corpi di Lewy (responsabili del morbo di Parkinson).

Già dagli anni ’60, ricercatori quali Cartwright e Wintrobe hanno dimostrato l’alta concentrazione del rame in vari organi come il fegato, il cervello, i reni ed il pancreas.

Tale capacità del rame di rappresentare un elemento base nello sviluppo di vari processi metabolici, ha indotto i primi ricercatori di medicina nucleare ad introdurre un suo isotopo radioattivo (nello specifico, il rame 64) nello studio del metabolismo: ma tale radionuclide del rame (da qui in avanti identificato con la sua denominazione chimica “Cu”, mentre il relativo isotopo radioattivo sarà identificato come “64Cu”) ha avuto uno sviluppo più sul versante di ricerca scientifica che di applicazione medica.

La Washington University di Saint Louise ha introdotto il 64Cu-ATSM nello studio delle aree necrotiche tumorali; più recentemente, sono stati pubblicati articoli scientifici sul 64Cu-Dotatate per i tumori endocrini e sul 64Cu-Trastuzumab per i tumori della mammella.

Tuttavia, in questi anni, non è stato affatto chiarito il ruolo del 64Cu nella sua forma salina Cl2 (64CuCl2, cloruro di rame 64), mirato ad un uso diretto della malattia tumorale o di altre patologie.

Va sottolineato come con il termine “uso diretto” si intenda un impiego della sola molecola di sale di rame 64CuCl2, ossia senza necessità di sintetizzare una molecola complessa, comprendente il 64Cu legato ad altri elementi chimici, come nel caso delle già note 64Cu-Dotatate e 64Cu-Trastuzumab.

Gli unici studi in materia, ossia sull’uso diretto del 64Cu nella sua semplice forma salina, sono rinvenibili in un lavoro pre-clinico di Fangyu Peng, che ne dimostra la possibilità di uso diagnostico (ma non terapeutico) nei tumori della prostata.

Scopo del presente trovato è di indicare una sostanza farmacologica comprendente 64Cu nella sua forma salina che, di per sé e senza legame con altre molecole complesse, possa essere impiegata nel trattamento di determinate patologie, particolarmente dei tumori solidi, dei tumori neuroendocrini, dei tumori della pelle, delle leucemie e dei linfomi.

Altro scopo del presente trovato è di indicare una sostanza farmacologica che, in accordo ad un primo dosaggio, possa essere impiegata nella diagnosi del morbo di Alzheimer e, in accordo ad un secondo diverso dosaggio, trovi utilizzo anche nel trattamento terapeutico del medesimo morbo.

Ulteriore scopo del presente trovato è di indicare una procedura e mezzi idonei per la produzione di tale sostanza farmacologica.

Questi ed altri scopi, che risulteranno chiari in seguito, si conseguono con un farmaco conforme al dettato della rivendicazione 1, utilizzabile quale agente terapeutico e diagnostico-terapeutico in accordo al dettato delle rivendicazioni dalla 6 alla 23 e producibile in laboratorio in accordo al dettato della rivendicazione 24.

Altri scopi possono essere inoltre ottenuti mediante le caratteristiche supplementari delle rivendicazioni dipendenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno meglio evidenziate dalla seguente descrizione di una sua forma preferita di realizzazione, esposta di seguito a titolo indicativo ma non limitativo.

Nel prosieguo della presente trattazione saranno utilizzati termini tecnici e scientifici, comunemente noti all’esperto del settore cui tale descrizione è rivolta e sufficientemente chiari affinché l’invenzione possa essere attuata: ciò nonostante, alla prima menzione di un nuovo elemento, componente o unità di misura sarà utilizzata la loro denominazione completa, poi sostituita dalla relativa abbreviazione, acronimo o definizione chimica sintetica quando nuovamente citati.

Secondo il trovato, la composizione chimica del farmaco consiste in cloruro di rame 64 (64CuCl2), ossia sale di rame 64 le cui caratteristiche chimiche sono qui di seguito chiarite.

1 ml di soluzione di 64CuCl2 contiene 925 MBq (Mega-Becquerel) di 64Cu al tempo di calibrazione di 01h00 a.m. CET (Central European Time) (ove tale tempo di calibrazione è definito dal periodo intercorrente tra la fine della sintesi ed il tempo di scadenza), corrispondente ad almeno 0,25 μg (microgrammi) di 64Cu.

Ogni fiala del farmaco 64CuCl2 contiene un range di attività tra 925 MBq e 2.775 MBq al tempo di calibrazione, corrispondente ad un accumulo tra 0,25 e 0,75 μg, per un volume variabile da 1 a 3 ml.

L’attività specifica minima è di 3,7 MBq di 64Cu per ogni μg di 64Cu, alla data ed al tempo della scadenza.

Il 64Cu, con vita media di 12,7 ore, presenta una emissione di Beta+ del 17,6 % con un’energia massima di 0,66 Mev (Mega elettron volt), una emissione di Beta– del 38,5 % con una energia massima di 0,58 Mev ed una cattura elettronica del 43,9 %.

Tale radionuclide 64Cu decade in nichel stabile 64Ni al 61 % con una emissione di Beta+ del 18 %, o con una cattura elettronica del 43 %. Esso decade anche in zinco stabile 64Zn con una emissione di Beta- al 39 %.

Si descriveranno ora in dettaglio le possibili fasi ed i mezzi del procedimento per l’ottenimento del radionuclide 64Cu, prodromico al successivo conseguimento del farmaco 64CuCl2.

La produzione di 64CuCl2 avviene all’interno di una struttura in acciaio inossidabile con schermatura anti-radiazione: tutte le pareti interne sono infatti rivestite integralmente in acciaio inox, con esecuzione a tenuta d’aria, sì da permettere una facile pulizia e decontaminazione di tale struttura.

Sulla parte frontale è presente un’idonea zona in plexiglass, che consente la visione dell’interno della struttura ed assicura la tenuta di aria.

Preliminarmente all’ottenimento di 64CuCl2, avviene la produzione del 64Cu tramite un ciclotrone, apparecchiatura situata in un bunker sotterraneo opportunamente schermato e, tramite linea di trasporto dedicata, in collegamento diretto con il laboratorio di produzione.

Il materiale sottoposto all’azione del fascio protonico da parte di detto ciclotrone è costituito da nichel stabile 64Ni, depositato su un disco d’oro.

Tale azione di bombardamento produce il 64Cu, in accordo alla seguente reazione nucleare responsabile della trasmutazione: 64Ni (p, n) 64Cu.

Il 64Cu così ottenuto sul disco d’oro viene trasferito, anche manualmente, nella struttura sopra citata, in un apposito contenitore verso la cella schermata in piombo, ove si trova il modulo di sintesi per il farmaco 64CuCl2, ed immesso all’interno del primo reattore di riscaldamento.

Invece il deposito di 64Ni, residuato sul disco d’oro, viene sciolto con acido cloridrico HCl 6N (6 ml), con conseguente formazione di 64NiCl2 (cloruro di nichel 64) e 64CuCl2.

La soluzione così ottenuta viene purificata facendola passare attraverso una colonna a scambio ionico, per mezzo delle seguenti flussazioni:

� due flussazioni con 5 ml di HCl 6N, per eliminare le impurità di nichel,

� una flussazione con 2 ml di HCl 0,5N, per ricondizionare la colonna a scambio ionico ed eliminare il cobalto eventualmente presente, � una flussazione con 3 ml di HCl 0,5N, per eluire il rame.

I conseguenti 3 ml della colonna (costituenti la soluzione di 64CuCl2) vengono raccolti e portati a secco; ciò che ne residua viene poi ricostituito con 3 ml di HCl 0,1N.

La soluzione di 64CuCl2 così ottenuta viene infine trasferita al frazionatore per la dispensazione finale in fiale, che rappresenta il contenitore più idoneo per un farmaco del genere.

Tale farmaco 64CuCl2 si dimostra efficace come agente terapeutico per il trattamento del cancro, innescando specifici meccanismi nei confronti delle cellule tumorali.

Inoltre detto farmaco 64CuCl2 si dimostra efficace sia come agente diagnostico che come agente terapeutico nei confronti delle cellule affette dal morbo di Alzheimer.

Per quanto riguarda la sua azione come agente terapeutico anti-cancro, il meccanismo di captazione del farmaco 64CuCl2 da parte della cellula bersaglio è presumibile che abbia il seguente svolgimento.

Il 64CuCl2 entra nella cellula di destinazione superandone la membrana cellulare (tramite modalità ancora non perfettamente conosciute, ma sicuramente implicanti l’attivazione dell’enzima serotonina-treonina-chinasi CTR1).

All’interno di tale cellula, il 64CuCl2 viene utilizzato in un equilibrio di processi secretori ed eliminatori del sistema rame / zinco superossido-dismutasi (SOD) e citocromo-ossidasi (COX) nei mitocondri, legandosi in parte al DNA.

Infatti, come noto dalla pubblicazione di Maskos e altri (Acta Biochim Polonica 1981; 28:183-199), avviene un legame del rame 2+ alle basi puriniche PH dipendenti.

Il 64CuCl2 svolge un ruolo di catalizzatore della reazione di replicazione del DNA, e tale ruolo può avere anche un effetto tossico quando vengono generati radicali liberi idrossilati con perossido di idrogeno H2O2 o con anione di ossigeno O-.

Prove sperimentali di laboratorio hanno dimostrato come tal farmaco 64CuCl2, ad un determinato dosaggio, abbia un effetto radioattivo Auger che riesce a distruggere il DNA della cellula tumorale, in particolare riducendo il volume delle lesioni tumorali nei tumori solidi.

Detto dosaggio è pari a 1,5 Bq (Becquerel) per ogni cellula, una quantità tale per cui l’efficacia terapeutica del farmaco si esplica attraverso l’espressione della sua tossicità solamente all’interno del nucleo, conseguendo una vera terapia target.

Tale effetto tossico del farmaco 64CuCl2 nei confronti della cellula tumorale è diretto, tramite il citato effetto Auger, ma anche indiretto, mediante la formazione di radicali liberi che vengono immessi nel citoplasma e ne amplificano l’effetto tossico sul DNA (quest’ultima caratteristica è già nota da studi del 2006 di Buchegger e altri, tuttavia limitati a lavori sul rame inteso come elemento chimico e non come radiofarmaco).

Come sopra detto, la dose unitaria per cellula, necessaria affinché il farmaco 64CuCl2 esplichi la propria attività terapeutica anti-cancro, è pari a 1,5 Bq / cellula.

A seconda del paziente, del tipo di tumore e dell’estensione di quest’ultimo, la dose del farmaco 64CuCl2 da somministrare verrà opportunamente calcolata sulla base di tale dose unitaria di 1,5 Bq / cellula.

A titolo di esempio, si è visto che la dose media per una patologia standard è pari a circa 3.700 MBq.

Il protocollo di somministrazione del farmaco 64CuCl2 prevede un primo trattamento con somministrazione per via endovenosa o arteriosa loco-regionale della dose terapeutica (calcolata in accordo ai criteri sopra citati), da svolgersi un primo giorno e da ripetersi nel giorno seguente.

Successivamente il trattamento andrà ripetuto ogni tre mesi, a seconda degli esiti della cura. Naturalmente gli intervalli di dosaggio potranno essere modulati e stabiliti in funzione della specifica forma di cancro trattata e della risposta del paziente al farmaco.

Il farmaco 64CuCl2 sopra descritto si è dimostrato efficace come agente terapeutico per le seguenti patologie tumorali: tumori solidi (pancreas, prostata, cervello, mammella, ovaia, testa-collo, esofago, stomaco, intestino, colon, fegato, polmone), tumori neuroendocrini, melanomi, leucemie e linfomi.

Prove sperimentali di laboratorio, effettuate su circa cento piccoli animali e verificate tramite microPET, hanno attestato una riduzione della massa tumorale tra il 30 ed il 60% rispetto alla massa tumorale di partenza, dopo un solo trattamento (in accordo al protocollo di somministrazione sopra enunciato).

Rispetto ad altri farmaci anti-cancro, ossia nei confronti degli agenti chemioterapetici o di altri agenti radioterapici, il farmaco 64CuCl2 oggetto del presente trovato consente una serie di vantaggi.

Nei confronti dei farmaci impiegati in chemioterapia, detto farmaco 64CuCl2 realizza un trattamento terapeutico fisico e non chimico, tramite il citato effetto Auger, agendo solamente all’interno del nucleo della cellula bersaglio.

Inoltre, nota la dose unitaria di farmaco per cellula, è possibile personalizzare il dosaggio terapeutico per il caso specifico, tramite un proporzionale calcolo dosimetrico.

Nei confronti delle altre tipologie di farmaci adoperati in radioterapia, il farmaco 64CuCl2 non necessita di legami con altre molecole complesse, come gli altri radiofarmaci attualmente noti; inoltre esso va ad agire direttamente sul DNA e sul relativo processo di replicazione.

Quanto sopra detto vale con riferimento ad un impiego del farmaco 64CuCl2 quale agente terapeutico nel trattamento delle forme tumorali.

Non di meno, come anticipato, detto farmaco si è dimostrato efficace anche nei confronti del morbo di Alzheimer, sia come agente diagnostico che come agente terapeutico.

I due differenti utilizzi si basano su un diverso dosaggio del farmaco, ferma restando l’identica dose unitaria per cellula, pari a 1,5 Bq / cellula.

Più in particolare, si è visto che tramite la somministrazione di una dose media di 370 MBq, il farmaco 64CuCl2 è in grado di fungere da radiotracciante per la diagnosi del morbo di Alzheimer.

Esso è infatti capace di legarsi alle placche di amiloide, il cui accumulo all’interno delle cellule nervose caratterizza la presenza della patologia, e ne catalizza il processo di formazione. Attraversando la barriere ematoencefalica, il deposito del farmaco in oggetto viene opportunamente identificato all’interno di tali placche di amiloide, fornendo un riscontro diagnostico di assoluta certezza.

Con il medesimo meccanismo di captazione, ma con una dose media somministrata sostanzialmente decuplicata (pari a 3.700 MBq), il farmaco 64CuCl2 svolge la funzione di agente terapeutico contro le cellule neuronali affette dal morbo di Alzheimer.

Difatti il farmaco, legandosi a dette placche di amiloide, inizialmente ne stabilizza la crescita, per poi rallentarla tramite rottura di tali legami “farmacoplacca”.

Il protocollo di somministrazione del farmaco 64CuCl2, quale agente terapeutico contro le cellule neuronali affette dal morbo di Alzheimer, prevede un primo trattamento con somministrazione per via endovenosa o arteriosa locoregionale della dose terapeutica (calcolata in accordo ai criteri sopra citati), da svolgersi un primo giorno e da ripetersi nel giorno seguente.

Successivamente il trattamento andrà ripetuto ogni tre mesi, a seconda degli esiti della cura. Naturalmente gli intervalli di dosaggio potranno essere modulati e stabiliti in funzione della specifica forma del morbo di Alzheimer trattato e della risposta del paziente al farmaco.

E’ chiaro che varianti del farmaco sopra descritto sono possibili all’uomo del ramo, senza per questo uscire dagli ambiti di novità insiti nell’idea inventiva, così com’è chiaro che nella pratica attuazione dell’invenzione i vari componenti in precedenza descritti potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Riv 1. Farmaco comprendente un radioisotopo del rame, in particolare il radioisotopo 64 (64Cu), caratterizzato dal fatto di comprendere la forma salina di detto radioisotopo 64 del rame (64Cu), detto farmaco consistendo in cloruro di rame 64 (64CuCl2). Riv 2. Farmaco secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che per ogni ml di soluzione di detto farmaco 64CuCl2 sono presenti 925 MBq di 64Cu al tempo di calibrazione di 01h00 a.m. CET, corrispondente ad almeno 0,25 microgrammi di detto 64Cu. Riv 3. Forma di dosaggio del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto di consistere in una fiala di detto farmaco 64CuCl2 avente volume tra 1 e 3 ml e range di attività tra 925 e 2.775 MBq, corrispondenti ad un accumulo di 64Cu tra 0,25 e 0,75 microgrammi almeno. Riv 4. Forma di dosaggio del farmaco secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di consistere in una fiala di detto farmaco 64CuCl2 con volume di 3 ml e range di attività di 2.775 MBq, corrispondenti ad un accumulo di 64Cu di almeno 0,75 microgrammi. Riv 5. Dosaggio del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di essere pari a 1,5 Bq per ogni cellula verso cui detto farmaco 64CuCl2 è diretto. Riv 6. Uso del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, per il trattamento terapeutico di una forma di cancro. Riv 7. Uso del farmaco secondo la rivendicazione 6, in cui la forma di cancro è un tumore solido (quale tumore al pancreas, prostata, cervello, mammella, ovaia, testa-collo, esofago, stomaco, intestino, colon, fegato, polmone). Riv 8. Uso del farmaco secondo la rivendicazione 6, in cui la forma di cancro è un tumore neuroendocrino. Riv 9. Uso del farmaco secondo la rivendicazione 6, in cui la forma di cancro è un melanoma. Riv 10. Uso del farmaco secondo la rivendicazione 6, in cui la forma di cancro è leucemia o un linfoma. Riv 11. Uso del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 10, in cui detto farmaco 64CuCl2 è in una forma di dosaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 e 4. Riv 12. Uso del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 10, in cui detto farmaco 64CuCl2 è somministrato per via endovenosa o arteriosa loco-regionale, secondo un dosaggio personalizzato per la forma di cancro specifica e per il paziente specifico, sulla base della dose unitaria secondo la rivendicazione 5. Riv 13. Uso del farmaco secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dosaggio personalizzato è mediamente pari a 3.700 MBq. Riv 14. Uso del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, per la diagnosi del morbo di Alzheimer. Riv 15. Uso del farmaco secondo la rivendicazione precedente, in cui detto farmaco 64CuCl2 è in una forma di dosaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 e 4. Riv 16. Uso del farmaco secondo la rivendicazione 14, in cui detto farmaco 64CuCl2 è somministrato per via endovenosa o arteriosa loco-regionale, secondo un dosaggio personalizzato per il paziente specifico, sulla base della dose unitaria secondo la rivendicazione 5. Riv 17. Uso del farmaco secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dosaggio personalizzato è mediamente pari a 370 MBq. Riv 18. Uso del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, per il trattamento terapeutico del morbo di Alzheimer. Riv 19. Uso del farmaco secondo la rivendicazione precedente, in cui detto farmaco 64CuCl2 è in una forma di dosaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 e 4. Riv 20. Uso del farmaco secondo la rivendicazione 18, in cui detto farmaco 64CuCl2 è somministrato per via endovenosa o arteriosa loco-regionale, secondo un dosaggio personalizzato per il paziente specifico, sulla base della dose unitaria secondo la rivendicazione 5. Riv 21. Uso del farmaco secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dosaggio personalizzato è mediamente pari a 3.700 MBq. Riv 22. Uso del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13 e 21, in cui detto farmaco 64CuCl2 è somministrato una prima volta il primo giorno ed una seconda volta il giorno successivo. Riv 23. Uso del farmaco secondo la rivendicazione precedente, in cui la somministrazione di detto farmaco 64CuCl2 è ripetuta ogni tre mesi. Riv 24. Procedura di produzione del farmaco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto di prevedere le seguenti fasi: � ottenimento del 64Cu, tramite ciclotrone il cui fascio protonico agisce su nichel stabile 64 (64Ni), trasmutandolo in detto 64Cu in accordo alla seguente reazione nucleare: 64Ni (p, n) 64Cu; � trasferimento di detto 64Cu nel modulo di sintesi per detto farmaco 64CuCl2 e sua immissione all’interno del primo reattore di riscaldamento; � scioglimento del deposito residuato di detto 64Ni con acido cloridico HCl 6N ed ottenimento di cloruro di nichel 64 (64NiCl2) e del detto farmaco 64CuCl2; � purificazione della soluzione di 64CuCl2 ottenuta, attraverso passaggio in una colonna a scambio ionico, tramite le seguenti flussazioni: � due flussazioni con 5 ml di HCl 6N, � una flussazione con 2 ml di HCl 0,5N, � una flussazione con 3 ml di HCl 0,5N; � raccolta della soluzione di 64CuCl2 ottenuta e sua essiccazione; � ricostituzione della soluzione di 64CuCl2 residua con 3 ml di HCl 0,1N. Riv 25. Procedura di produzione del farmaco secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente la seguente fase: - trasferimento al frazionatore di detta soluzione di 64CuCI2 per la dispensazione nella forma di dosaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 e 4.