JP2001523693A - 腫瘍の治療及び／又は映像化剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 炭水化物に結合した常磁性原子を有する炭水化物を含む生体内で癌性腫瘍を治療し又は映像化する剤。炭水化物は癌性細胞に結合し又はそれを透過することができる。剤を映像化に使用する場合、ガドリニウムは一つの好ましい常磁性原子を含む。剤を腫瘍に熱エネルギーを適用して使用する場合、常磁性原子は好ましくは鉄を含む。剤を担体中に含ませることができ、担体はリポソームを含むことができる。剤を他の診断又は治療材料と組み合わせて使用することができる。好ましい材料はガドリニウムグルコシドを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （関連出願） 本特許出願は1997年１１月２０日にした整理番号60／067,081号の仮出願の優 先権を主張する。

【０００２】 （発明の分野） 本発明は一般に、腫瘍を映像化又は治療する材料及びその使用方法に関する。
さらには、本発明は、炭水化物を主体とする材料であって、それに結合する常磁
性原子を有し、かつ腫瘍が選択的に取り込む材料に関する。

【０００３】 （発明の背景） 磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）は過去１０年以上にわたって重要な非−侵襲的な医
学技術であった。この技術は目的とする核の分布状況図を提供する。 ＭＲＩは強力な直流磁場を同調可能な磁場勾配と共役して使用してある位置を
空間的に制御し、その位置において磁場の純合計が前もって選択した値に達する
。バイアス磁場は空間的に変化するので、一連のラジオ波（ＲＦ）パルスを適用
する。ＲＦエネルギーが特定の種及び環境にある試料原子の共鳴周波数である場
合に、これらの試料の原子核はＲＦエネルギーを吸収し励起されて高次のスピン
状態になる。励起したスピン状態は次いで減衰して励起の低いエネルギー状態に
なるが、この減衰はＲＦパルスの放出を伴う場合があり、このパルスを“スピン
エコー”ということがある。核の共鳴周波数及びその結果生じるスピンエコーの
信号は、質量、密度、双極子モーメント、緩和周波数、化学結合及び環境の静電
ポテンシャルなどを含む多数の因子に依存する。機器のパラメーター、例えばパ
ルスの配列、周波数等もＭＲＩ映像化信号に影響する。量が多いこと及び緩和特
性が好ましいことから、水性又は液状環境のいずれかにおけるプロトンが、ＭＲ
Ｉ映像法にとって好ましい核である。 有機体の組織間の対照を強化するために、対照化剤を患者の体内に導入するこ
とがある。典型的には、対照化剤は常磁性金属イオン、例えばマンガン、ガドリ
ニウム及び鉄を含む。常磁性イオンに付随する、プロトンと比べて大きな双極子
は、イオンとプロトンとの間の距離の関数である緩和時間Tを乱し、その結果映 像化に使用しうる強力な差動信号を提供する。

【０００４】 ＭＲＩに常磁性金属イオン対照化剤を使用することに伴う困難が存在する。遊
離の金属イオンは一般に極めて毒性が高い。毒性を弱めるために、従来は典型的
には小さな有機分子又はポリマーでキレート化してきた。しかしながら、キレー
ト化は、特に高ＲＦにおいて金属イオンの相互作用を減少させる傾向がある。現
在入手し得るキレート化金属イオンは細胞膜の輸送特性が充分でなく、特に興味
のある組織、例えば腫瘍への生体分散が充分でない。本発明の対照化剤は、現在
コンピュータ垂直断層撮影（computed axial tomography；CAT）で可能であるよ
り小さい腫瘍をＭＲＩで映像化及び監視することを可能にする。従って、腫瘍の
検出が容易にかつ放射活性のトレーサーを導入することなく行われ、その結果治
療が成功する可能性が高くなる。 磁場は、高温を誘導することによって悪性組織を治療する手段となることが示
されている。ＲＦ照射を使用して選択的に金属イオンを励起することによって、
周囲の細胞にごく軽微な又は回復可能な障害を与えるだけで、金属イオンを取り
込む細胞を選択的に殺傷することが期待できる。従来の努力が妨害されてきたの
は、金属イオンを特定の標的細胞に取り込ませ、局所的な高温を発生させるのが
困難なためであった。

【０００５】 （発明の簡単な説明） 本明細書では、生体内におけるガン性腫瘍の磁気共鳴映像法のための剤を開示
している。この剤は炭水化物を含み、それはガン細胞に結合し又は透過すること
が可能である。炭水化物はそれに結合する常磁性原子を有し、さらにその炭水化
物をガン細胞に送達するのに適する担体を含んでいる。好ましい態様では、常磁
性原子はガドリニウムを含む。ある態様では、担体はリポソームを含むことがで
き、それは炭水化物を封入する。他の態様では、炭水化物はＤ−グルコースであ
り、ガドリニウム原子はその2'位に結合している。他の態様では、炭水化物はグ
ルコースの異性体であることができ、ガドリニウムはその2'又は3'位に結合する
ことができる。他の好ましい態様では、剤はガドリニウムグルコシドを含む。 本発明の他の観点に、腫瘍細胞に結合可能であるか又はその細胞を透過可能で
ある炭水化物を腫瘍細胞に送達することを含む、腫瘍細胞の治療方法がある。炭
水化物はそれに結合する常磁性原子を有している。炭水化物は細胞に結合し又は
それを透過し、次いで常磁性原子に共鳴を生じるのに充分な磁束及び周波数の磁
場を細胞にかけて、腫瘍細胞内に６０℃より高いキュリー温度を生じさせる。あ
る態様では、常磁性原子は鉄、ガドリニウム又はマンガンを含む。本発明に従う
と、腫瘍細胞の治療剤も提供される。この剤は、単糖類、二糖類及び多糖類より
成る群から選択する炭水化物を含む。炭水化物はそれに結合する鉄原子を有する
。

【０００６】 （発明の詳細な説明） 本発明は現存の対照化剤及び高温化剤が有する多くの欠点を克服するものであ
り、毒性が低くかつ腫瘍への取り込みの選択性が高い。本発明は細胞の能力、特
に腫瘍細胞が血流から炭水化物を蓄積する能力を操作する。炭水化物、特に単糖
類をリガンドとして使用して常磁性金属イオンを安定化することは、本明細書で
詳細に説明する腫瘍の治療及び映像化方法の基礎となるものである。 炭水化物は細胞の機能における重要な代謝物である。細胞の代謝が増進すると
炭水化物の細胞への取り込みが同様に増加する。従って、成長する腫瘍細胞集団
は周囲の非−複製組織より細胞当たり百分率で多くの利用可能な炭水化物を蓄積
する。 体内組織内の異常細胞集団の核スピン特性及び電子濃度を変化させるために、
常磁性金属イオンを異常な領域に選択的に送達する必要がある。常磁性金属イオ
ンを送達して、異常細胞をＭＲＩ映像化及び高温医療処置に感受性とする。本発
明で使用可能な適切な常磁性金属イオンは、遷移金属、例えばランタニド及びア
クチニド元素並びにそれらの適切な常磁性イオンのいずれかを含む炭水化物を含
むが、これに限定されない。このような元素のイオンを示すと以下の通りである
：Cu(II)、Cr(III)、Co(II)、Dy(III)、Er(II)、Eu(III)、Fe(II)、Fe(III)、Gd
(III)、Mn(II)、Ni(II)、及びYb(III)。好ましくはイオンは、Fe(III)、Gd(III)
、及びMn(II)である。

【０００７】 本発明で使用可能な金属化−炭水化物は、腫瘍細胞に結合又は透過可能である
という要件を満たすものに限られる。この目的を達成するために、本発明で使用
できる適切な生体適合性複合物を示すと以下の通りである：ペントースモノサッ
カリド、例えばリボース、アラビノース、キシロース、リキソース；ヘキソース
、例えばアロース、アルトロース、グルコース、グロース、マンノース、イディ
オース、ガラクトース、フルクトース、及びタロース；ジサッカリド、例えばシ
ュークロース、マルトース、セルビオース及びラクトース；ポリサッカリド、例
えばセルロース及びアガロース；そのピラノース類；そのフラノース類、そのグ
リコシド類、その糖アルコール類；及びそのデオキシ糖類。好ましくは炭水化物
のＤ型光学異性体が使用されるが、これらが細胞に認識されかつ生体適合性であ
るためである。より好ましくは炭水化物はＤ−グルコースである。 金属イオンと炭水化物との間の供与結合又は共有結合により、金属イオンが細
胞表面又は内部に送達される。金属イオンは、アルコール性酸素結合、ヘミアセ
タールにより、又は炭水化物の炭素骨格への結合により炭水化物に結合する。好
ましくは、金属イオンは酸素結合によって炭水化物に確実に結合される。イオン
価を充足するために、付加的な小さなリガンドが金属イオンに結合可能であるこ
とが理解できる。さらに、炭水化物における金属イオンの置換によって、得られ
た金属化−炭水化物が細胞の酵素によってより代謝されにくくなることが理解で
きる。金属化−炭水化物の分解が制限されることによって、遊離金属イオン及び
その酸化物の濃度を毒性レベルより低く保つことが確実となる。

【０００８】 常用の炭水化物化学の技術及び精製を使用することにより、金属イオンを炭水
化物の種々の結合部位に向ける。アセタール及びケタールのような保護基を使用
して炭水化物の反応中にある種のヒドロキシル基を有効に保護することは本技術
分野で周知である。適切な反応条件下でアセトン及びジエトキシプロパンのよう
な剤を使用すると、炭水化物の金属化が特定の部位に向けられる。重合化及び細
胞による認識においてＣ−１及びＣ−４結合部位が重要であることから、本発明
の炭水化物をＣ−２又はＣ−３位で金属化することが望ましい。Ｃ−２及びＣ−
３部位が膜透過、毒性又は治療特性の点で望ましい場合には、それとは別の位置
が常磁性金属イオンを結合するのに操作可能な位置であることが分かる。グルコ
ースの場合、立体的な考慮から、Ｃ−２位に金属イオンを結合することが最も好
ましい。 治療薬として、本発明の金属化炭水化物を患者に、１〜５mg／kgの範囲内の投
与量で送達することが好ましい。本発明の金属化炭水化物を、以下の種々の経路
によって適切な薬剤担体中で投与することができる：経鼻、経口、筋肉内、皮下
及び静脈内。ある例では、本発明の金属化炭水化物を以下に示すようなアジュバ
ントと共に投与することが好ましく、これには無機質ゲル、例えば水酸化アルミ
ニウム、界面活性剤、例えばレシチン、天然産の炭水化物、ペプチド、油性乳剤
等が含まれる。金属化炭水化物を腫瘍細胞に循環させかつ濃度を高めた後で、金
属イオンの磁気特性を治療用に使用する。

【０００９】 本発明の剤は常用の製剤助剤、例えば安定剤、抗酸化剤、浸透圧調製剤、緩衝
剤、pH調整剤等を含むことができる。剤を非経口用に製剤する場合は、滅菌した
生理学的に受容可能な媒体中の溶液、例えば等張又はやや高張な水溶液が好まし
い。 ＭＲＩ検査のために、本発明の剤を水のプロトンの緩和時間に影響を与えるよ
うに使用する。周囲の化学的環境へのプロトンエネルギーの転移速度に伴う時間
の間隔T1は、本発明の剤の存在によって減少し、これによって、剤の濃度が高い
細胞の局所的な映像の強度が増加する。好ましくは、Ｃ−２位にガドリニウムが
結合したＤ−グルコースを、水性環境中のガドリニウムを伴う種と一致して共鳴
する常用のＲＦパルス配列によるＭＲＩ映像化に使用する。 本発明の他の観点は、局所化し磁気的に結合したＲＦ誘導高温療法による腫瘍
細胞の選択的殺傷方法を含む。本発明の剤を取り込んだ腫瘍細胞の前もって決め
た同等物を使用し、誘電加熱効果が無視でき、周囲の正常組織を保護するような
充分低い周波数の磁場をこの領域にかける。この低周波数の磁場が、本発明の剤
と接触し又はそれを含む細胞中で大きな磁化、保持力及びヒステリシス損失を誘
導し、それによって局所化したヒステリシス加熱を生じる。この低周波数磁場は
誘導コイル及び発電器を含む装置から得られる。磁場は振幅及び組織の透過深さ
によって制御され、さらに偽の高温療法を少なくする。局所化した領域の温度が
４１〜４４℃の範囲に上昇すると器官は悪性細胞を優先的に破壊する一方、正常
な組織は約４８℃の温度まで生きたままで残る。好ましくは、Ｃ−２位を鉄原子
で金属化したＤ−グルコースを、本発明において腫瘍細胞の高温治療剤として使
用する。

【００１０】 常磁性イオンで金属化した−炭水化物の組合せは本発明の範囲内である。異な
る金属イオンを含む炭水化物を同時に投与すると、緩和性及び対照性を強化する
ことができる。例として、Ｄ−グルコース−FeとＤ−グルコース−Gdの送達は鉄
に対するガドリニウムの対照特性より優れた特性を示し、ガドリニウムに対する
鉄の高温治療特性より優れた特性を示す。複数の剤を同時に投与することにより
、ＭＲＩ映像化と高温療法が共に行えるようになる。 本発明の剤は、腸溶性被覆の封入、小胞又はリポソームにも感受性である。封
入は、本発明の金属化炭水化物を消化管の代謝から保護し、又は特定の器官、例
えば細網内皮性器官：肝臓、脾臓及び骨髄への取り込みを選択的に強化するのに
有用である。好ましくは、ガドリニウムを含む炭水化物を小胞又はリポソームに
封入して組織の映像化に使用し；鉄を含む炭水化物をその高温治療に使用する。
小胞又はリポソームはさらに常用の化学療法剤、例えばシスプラチンを固形腫瘍
及び炎症性傷害の治療のためにさらに含むことが可能であることが理解できる。
癌性細胞の代謝速度が速いために、これらの細胞は優先的に小胞又はリポソーム
を飲食する。本発明の剤の同時投与を通じる常用の化学療法剤を含む細胞のヒス
テリシス加熱を伴う温度の上昇によって、細胞に適切な低周波数磁場をかけた結
果生じる細胞温度の上昇を通じて常用の化学療法剤の活性が増大する。このよう
にして、本発明の剤は、高温療法によって細胞を直接死滅することなく、公知の
化学療法剤の効率を増強する。 多数の材料を本発明の考え方に従って合成することができる。特定の有用性を
有する一つの材料はガドリニウムグルコシドを含む。この材料は図１に示す一般
構造を有しており、３個のグルコース分子がその酸素を介して配位結合によって
ガドリニウムに結合している。

【００１１】 図１の材料は、第一段階で、６．９g（０．３００モル）のナトリウムを２０ ０mlの無水イソプロパノール及び１００ｍｌのテトラヒドロフランの混合物に完
全に溶解して合成することができる。第二段階で、無水（水分含量１００ppm未 満）三塩化ガドリニウム（２５．０g、０．０９４８モル）を徐々にナトリウム 溶液に添加する。得られた混合物を還流下に５時間攪拌し、次いで室温に２４時
間放置して、ガドリニウムトリイソプロポキシドの無色溶液及び塩化ナトリウム
沈殿を生成させた。約１００mlのイソプロポキシド溶液をシュレンク管中で除去
し、残渣を１５０mlの脱酸素化無水ジメチルホルムアミドに溶解する。 得られる溶液の１０mlのアリコットを、ウロトロピン緩衝液の存在下に、キシ
レノールオレンジを金属発色指示薬として、ＥＤＴＡ滴定を使用して、Gd含量を
分析する。濃度０．２３２Ｍ／ｌ（２０．８８モル）のＤＭＦ溶液９０mlを、不
活性雰囲気で、９２mlの無水ＤＭＦ中の無水α−Ｄ−グルコース１１．９gと混 合する。反応混合物を３０分９０〜９５℃で加熱し１．２ｌの乾燥クロロホルム
に注入する。この操作で沈殿が生じ、これを＃２ショットガラスフィルターで分
離し、１００mlのクロロホルムで洗浄し、１００℃で真空下に乾燥する。これに
よって１１．８gのガドリニウムグルコースが得られ（理論値の８１％）、これ は図１に示す一般式を有している。 本発明の他の類似の材料は、一般的に同様の手順によって、又は当業者にとっ
て明白な合成手順によって合成することができる。 本明細書に示しかつ記載した変形に加えて、本発明の種々の変形は、上記の記
載から当業者にとっては明白であろう。このような変形も添付の請求の範囲に入
ることを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はガドリニウムグルコシドの構造式を表し、これは本発明の実施に好まし
い材料の一つである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｐ 35/00 Ａ６１Ｂ 5/05 ３８３ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4C084 AA11 NA14 ZB262 4C085 HH07 JJ05 KA28 KB07 KB12 KB78 LL18 4C086 AA01 EA01 HA11 MA01 MA04 NA14 ZB26 4C096 AA11 FC14

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下を含む生体内で癌性腫瘍を磁気共鳴映像化する剤： 癌性細胞と結合し又はそれを透過することができる炭水化物であって、該炭水
   化物がそれに結合する常磁性原子を有し；及び 該炭水化物を癌性細胞に送達するのに適した担体。
2. 【請求項２】 常磁性原子がガドリニウムである、請求項１の剤。
3. 【請求項３】 炭水化物がＤ−グルコースでかつガドリニウム原子がその２
   ’位に結合している、請求項２の剤。
4. 【請求項４】 炭水化物がグルコース異性体でかつ常磁性原子がその２’又
   は３’位のいずれかに結合している、請求項１の剤。
5. 【請求項５】 ガドリニウムグルコシドを含む、請求項１の剤。
6. 【請求項６】 担体が炭水化物を封入するリポソームを含む、請求項１の剤
   。
7. 【請求項７】 以下の段階を含む腫瘍細胞の治療方法： 細胞に結合し又はそれを透過することができる炭水化物であってその炭素原子
   に結合した常磁性の原子を有する炭水化物を細胞に送達する段階； 該炭水化物を細胞に結合又は透過させる段階；及び 該炭水化物の常磁性の原子に共鳴を起こさせるのに十分な磁束及び周波数の磁
   場をかけて腫瘍細胞に６０℃より高いキュリー温度を生じさせる段階。
8. 【請求項８】 常磁性原子をCu、Cr、Co、Dy、Er、Eu、Fe、Gd、Mn、Ni及び
   Ybから成る群から選択する、請求項７の方法。
9. 【請求項９】 常磁性原子をFe、Gd及びMnから成る群から選択する、請求項
   ７の方法。
10. 【請求項１０】 炭水化物がＤ−グルコースであり常磁性原子が鉄でありか
    つその２’位に結合している、請求項７の方法。
11. 【請求項１１】 炭水化物がグルコース異性体であり常磁性原子がその２’
    又は３’位に結合している、請求項７の方法。
12. 【請求項１２】 炭水化物に結合した鉄原子を有する単糖類、二糖類及び多
    糖類の炭水化物から成る群から選択する炭水化物を含む、腫瘍細胞の治療剤。