JP2009535360A - 高分子量神経治療薬の対流増加送達のための組成物および方法 - Google Patents

高分子量神経治療薬の対流増加送達のための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

局所対流増加送達を使用するCNS疾患の治療的処置の方法を開示する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる2006年4月26日に出願された米国特許仮出願第60/795,371号およびその全体が参照により本明細書に組み入れられる2007年2月9日に出願された米国特許仮出願第60/900,492号に対する優先権を主張する。
連邦政府支援研究または開発に関する記述
本発明は、国立衛生研究所(NIH)によって贈られた助成金第P50 CA097257号および国立神経疾患脳卒中研究所 (NINDS)によって贈られた助成金第U54 NS045309号下で、政府支援でなされた。政府は、本発明において、特定の権利を有する。
コンパクトディスク上で提出される資料の参照による組み入れ
該当なし
著作権保護を受ける資料の通知
本特許文書における資料の一部は、米国およびその他の国の著作権法下で著作権保護を受ける。特許文書または特許開示が米国特許商標局公的利用可能ファイルまたは記録に現れるが、そうでなければ、すべてのいかなる著作権権利をも所有するので、著作権権利の所有者は、誰かによる特許文書または特許開示の複製に対する異議はない。著作権所有者は、米国特許法施行規則1.14条に準じてその権利を非限定的に含む、極秘に維持される本特許文書を有するその権利のいずれも本明細書によって放棄しない。
1. 発明の分野
本発明は、中枢神経系の疾患に関係する。本発明は、具体的に、対流増加送達（convection enhanced delivery）によって局所的に送達される高分子量神経治療薬での中枢神経系疾患の処置に関する。
2. 関連技術の説明
中枢神経系（CNS）の疾患は、有効な外科的または内科的治療の不足により、深刻な病的状態、死、または運動性の障害をしばしば引き起こす。これらの疾患の多くを処置するために潜在的に治療的な化合物が存在するが、これらの薬剤の有効用量を標的CNS組織に選択的に送達することは、いまだに課題である。全身毒性および血液脳関門を越えることの不可能性は、インビトロで有望な活性を示す化合物の効能を頻繁に損なわせる。付加的に、血液脳関門を越えることが可能である多くの化合物は、分布の不均一な一貫性のないパターンならびに標的組織に効果的に浸透することの頻繁な不可能性を示す。さらに、脳室内に送達される化合物は、不均一な分布および不十分な標的組織浸透も示した。従って、CNS疾患の処置に関する今まで治療的薬剤によって示された不十分な効能は、薬剤自体の活性よりも投与および組織分布によるものであり得る。
CNSへの治療薬の局所送達は、CNS疾患の処置における全身および脳室内送達に関連する多くの問題を克服する投与の代替ルートである。しかしながら、標的CNS領域への治療薬の直接的な注入および拡散に基づく送達に関連する多くの限定があり、最も重大なのは、低組織分布容積である。神経変性疾患を有する患者の脳実質へのニューロトロフィン注入に関与する臨床的調査は、継続的な注入を使用し、タンパク質が標的組織に到達するのに拡散に頼った。注入されるニューロトロフィンの分布をモニターするための手段なしには、治療的効能を決定することは難しい。例えば、Gill et al.は、グリア細胞系由来栄養因子（GDNF）がパーキンソン病に対する処置として臨床的調査において使用された場合、GDNFがカテーテルチップからどれほど拡散するのか明らかではないということ、および拡散によって到達しない場合、被殻のより吻側の部分が変性し続ける可能性があることを、Nat. Med. 9:5899-595, 2003において報告した。彼らは、GDNFの用量が増量されると、おそらく投薬量軽減を必要としかつ被殻の吻側部分を潜在的にさらに損なわせる血管原性浮腫またはタンパク質蓄積により、カテーテルのチップの周りで高T2 MRIシグナル強度が観測されることも見出した。
対流増加送達（CED）は、拡散に基づく送達に固有の限定のいくつかを克服する治療薬の局所送達のための有望な技術である。しかしながら、その有望さにもかかわらず、CEDに関連する困難がある。多くの治療薬は、対流に基づく送達に適しているようには見えない。例えば、低分子量治療薬は、容易に対流可能ではなく、CNS組織におけるCEDで限定された分布を示し、巨大タンパク質治療薬での失敗した試みも報告されている。付加的に、カテーテルシャフトに沿った逆行流（逆流）および二次部位への注入物の不要な分布が、報告されている問題である。逆流は、注入物が意図されない組織に到達することを引き起こし得、かつ意図される標的の曝露不足を引き起こし得る。CED送達薬剤の分布に影響を及ぼす付加的な因子は、薬剤結合部位の分布である。CEDによって送達される治療的成長因子が、ヘパリンなどの促進剤の非存在下で限定された分布を示すことが、以前に実証されている。促進剤は、注入物パスにおける結合部位への成長因子の結合を減少させ、それによって成長因子の組織分布容積を増加させているように見える。最後に、多くの治療的薬剤、特にCNS腫瘍の処置に対して有用な細胞毒性薬剤は、非特異的である。CEDまたはその他の方法によるそのような薬剤の局所送達は、標的組織において有効用量を提供し、かつ全身送達に関連する問題を回避するが、注入物に曝露される非腫瘍CNS組織に脅威を与える。
治療的効能およびCEDによって局所的に送達される能力を保有する、非標的組織に関する軽減された毒性を有する治療薬が非常に望ましいことも、高く評価されると考えられる。
発明の概要
本発明は、CNS疾患の治療的処置に向けられる。本発明は、局所対流増加送達を採用することによって、以前の多くの処置レジメンに関連する問題を克服する。本発明は、高分子量神経治療薬および任意で促進剤の使用にともなう限定された組織分布、不要な結合部位相互作用、ならびに毒性などの、局所送達に関連する問題点を付加的に克服する。本発明は、部分的に、活性治療的薬剤を含む高分子量神経治療薬が、大型哺乳類のCNSにおいて対流され得、対応する低分子量活性薬剤単独と比較して、増加した組織分布、減少した毒性、および増加した半減期を示し得るという所見に端を発する。そのような高分子量神経治療薬を、対応する薬剤単独およびより低い毒性で達成され得るよりも何千倍も高い活性薬剤の組織濃度を達成するために使用してもよい。本発明は、CNS腫瘍の処置において高分子量神経治療薬を投与するための手段としてCEDの臨床的応用性を確立する結果である、高分子量神経治療薬が大型哺乳類の天然のCNS腫瘍組織において対流され得るという重要な所見にも由来する。
好ましい態様において、本発明は、段階デザイン非逆流カニューレの使用に関与し、それによって局所送達に関連するバックフローの問題点にさらに取り組む。非常に好ましい態様において、本発明は、追跡剤の共投与に関与し、それによって高分子量神経治療薬分布のリアルタイムモニタリングを提供する。
上で概説した目標に従って、一つの局面において、本発明は、CEDによって局所的に送達可能な高分子量神経治療薬を提供する。
本発明の高分子量神経治療薬は、約200kDaより大きい、より好ましくは約500kDaより大きい、より好ましくは約1000kDaより大きい、より好ましくは約1500kDaより大きい、より好ましくは約2000kDaより大きい、より好ましくは約2500kDaより大きい、より好ましくは約3000kDaより大きい、より好ましくは約3500kDaより大きい、より好ましくは約4000kDaより大きい、より好ましくは約4500kDaより大きい、より好ましくは約5000kDaより大きい、より好ましくは約5500kDaより大きい、より好ましくは約6000kDaより大きい、より好ましくは約6500kDaより大きい、より好ましくは約7000kDaより大きい、より好ましくは約7500kDaより大きい、より好ましくは約8000kDaより大きい、より好ましくは約8500kDaより大きい、より好ましくは約9000kDaより大きい、より好ましくは約9500kDaより大きい、およびより好ましくは約10000kDaより大きい分子量を有する。
一つの態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、約10 nmより大きい、より好ましくは約25nmより大きい、より好ましくは約40nmより大きい、より好ましくは約50nmより大きい、より好ましくは約60nmより大きい、より好ましくは約70nmより大きい、より好ましくは約80nmより大きい、より好ましくは約90nmより大きい、より好ましくは約100nmより大きい、より好ましくは約110nmより大きい、およびより好ましくは約120nmより大きい直径または長さを有する。いくつかの態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、約130nmより大きい、または約140nmより大きい、または約150nmより大きい、または約160nmより大きい、または約170nmより大きい、または約180nmより大きい、または約190nmより大きい、または約200nmより大きい直径または長さを有する。
本発明の高分子量神経治療薬組成物は、活性薬剤および担体を含む。
一つの態様において、担体は、合成担体である。
多種多様な合成担体が、本発明の高分子量神経治療薬における使用に対して利用できる。好ましい態様において、担体は、リポソームである。別の好ましい態様において、担体は、金粒子などの金属粒子、またはポリマーである。
一つの態様において、担体は、天然の組成物またはその変異体である。そのような担体の例は、改変ウィルス粒子（例えば、改変表面タンパク質プロファイルを有するもの）を含むウィルス粒子を含む。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、AAVウィルスより大きい。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、AAVウィルスより高分子量を有する。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、AAV以外の担体を含む。
多種多様な活性薬剤が、本発明の高分子量神経治療薬における使用に対して利用できる。活性薬剤は、標的組織において望ましい応答をもたらすことが可能であると考えられる。例えば、腫瘍細胞を含む標的組織において望ましい応答をもたらすことが可能である活性薬剤は、細胞毒性薬剤を含む。本発明の性質は、活性薬剤の性質が、送達の手段によって限定されないようなものである。
好ましい態様において、活性薬剤は、核酸、タンパク質、または小分子化学化合物である。
一つの態様において、活性薬剤は、酵素の活性を調節することが可能な小分子化学化合物である。
一つの態様において、活性薬剤は、タンパク質キナーゼまたはホスファターゼの活性を調節することが可能な小分子化学化合物である。
一つの態様において、活性薬剤は、脂質キナーゼまたはホスファターゼの活性を調節することが可能な小分子化学化合物である。
一つの態様において、活性薬剤は、治療的核酸である。
好ましい態様において、治療的核酸は、アンチセンス核酸、siRNA、短鎖ヘアピンRNA、または酵素的核酸である。
一つの態様において、活性薬剤は、抗体である。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、投与される場合、1：1以上のVd：Vi比を有する。
一つの局面において、本発明は、本明細書において開示する高分子量神経治療薬を含む薬学的組成物を提供する。
一つの態様において、薬学的組成物は、高分子量神経治療薬を含み、薬学的組成物は、CNS疾患を有する患者のCNSにCEDによって送達可能であり、高分子量神経治療薬は、薬学的組成物を患者のCNSにCEDによって送達する場合に、治療的有効用量を提供するのに十分な量で存在する。
好ましい態様において、薬学的組成物は、追跡剤をさらに含む。
好ましい態様において、追跡剤は、MRI造影剤であり、本明細書ではしばしば「MRIマグネット」と呼ばれる。
好ましい態様において、追跡剤は、リポソームを含む。とりわけ好ましい態様において、追跡剤は、MRIマグネット、好ましくはガドリニウムキレートを含むリポソームを含む。非常に好ましい態様において、追跡剤は、本質的に、MRIマグネット、好ましくはガドリニウムキレートを含むリポソームからなる。
一つの態様において、薬学的組成物は、高分子量神経治療薬に加えて促進剤を含む。
一つの態様において、高分子量神経治療薬に加えて、薬学的組成物は、インビボで浸透圧を改変し、かつ高分子量神経治療薬の動きを促進するための手段を含む。好ましい手段は、マンニトールを含む。
一つの局面において、本発明は、一つまたは複数の本発明の薬学的組成物を含む、CNS疾患の処置のためのキットを提供する。一つの態様において、本発明のキットは、CEDに対して有用な送達デバイス、好ましくはカニューレ、およびより好ましくは段階デザイン非逆流カニューレをさらに含む。一つの態様において、本発明のキットは、CEDに対して有用なポンプをさらに含む。
一つの局面において、本発明は、標的CNS組織への高分子量神経治療薬のCEDのための方法を提供する。CEDは、好ましくは、段階デザイン非逆流カニューレと併用してなされる。その最も好ましい態様において、方法は、ガイド送達を提供する追跡剤の共投与にさらに関与する。
一つの態様において、方法は、促進剤の使用に関与する。
一つの局面において、本発明は、血管周囲腔を介する高分子量神経治療薬のCEDを含む、被験体における標的CNS組織に高分子量神経治療薬を送達するための方法を提供する。一つの態様において、標的CNS組織は、CNS注入部位から離れている。
一つの態様において、方法は、高分子量神経治療薬の送達および分布を最適化するための脳血管運動特性を有する組成物の共投与に関与する。
一つの態様において、本発明は、注入部位から高分子量神経治療薬の軸索輸送によって達成可能ではない位置に、ウィルスに基づく担体を含む高分子量神経治療薬を送達するための方法を提供する。一つの態様において、標的CNS組織は、CNS注入部位から離れている。
一つの局面において、本発明は、CNS腫瘍を有する被験体を処置するための方法を提供する。方法は、CNS腫瘍を有する被験体に本発明の薬学的組成物の治療的有効量を送達する段階を含む。
好ましい態様において、CEDは、段階デザイン非逆流カニューレと併用してなされる。その最も好ましい態様において、方法は、ガイド送達を提供する追跡剤の共投与にさらに関与する。
一つの局面において、本発明は、被験体のCNSにおける腫瘍細胞の成長を低下させるための方法を提供する。方法は、CEDによって被験体のCNSにおける腫瘍細胞に本発明の高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、腫瘍細胞の成長を低下させる。
一つの態様において、腫瘍細胞は、それが位置する腫瘍の外縁の内部にある。
一つの局面において、本発明は、被験体のCNSにおける腫瘍細胞の生存を低下させるための方法を提供する。方法は、CEDによって被験体のCNSにおける腫瘍細胞に本発明の高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、腫瘍細胞の生存を低下させる。
一つの態様において、腫瘍細胞は、それが位置する腫瘍の外縁の内部にある。
一つの局面において、本発明は、被験体のCNSにおける腫瘍細胞の細胞周期進行を阻害するための方法を提供する。方法は、CEDによって被験体のCNSにおける腫瘍細胞に本発明の高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、腫瘍細胞における細胞周期進行を低下させる。
一つの態様において、腫瘍細胞は、それが位置する腫瘍の外縁の内部にある。
一つの局面において、本発明は、活性薬剤に応答性のあるニューロンの生存を促すための方法を提供し、方法は、CEDによって被験体のCNSにおけるそのような応答性ニューロンにそのような活性薬剤を含む高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、ニューロンの生存を促す。
好ましい態様において、被験体は、CNS疾患を有し、疾患は、応答性ニューロンを含む場所における神経死および/または機能不全に関連する。好ましい態様において、疾患は、神経変性疾患である。別の態様において、疾患は、脳梗塞である。別の態様において、疾患は、癌である。
一つの局面において、本発明は、活性薬剤に応答性のあるニューロンの特定の表現型を促すための方法を提供し、方法は、CEDによって被験体のCNSにおけるそのような応答性ニューロンにそのような活性薬剤を含む高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、ニューロンにおける表現型を促すまたは維持する。
一つの局面において、本発明は、活性薬剤に応答性のあるニューロンのシナプス形成を調節するための方法を提供し、方法は、CEDによって被験体のCNSにおけるそのような応答性ニューロンにそのような活性薬剤を含む高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、ニューロンにおけるシナプス形成を調節する。
一つの局面において、本発明は、活性薬剤に応答性のあるニューロンの電気活動を調節するための方法を提供し、方法は、CEDによって被験体のCNSにおけるそのような応答性ニューロンにそのような活性薬剤を含む高分子量神経治療薬を送達する段階を含み、高分子量神経治療薬は、ニューロンにおける電気活動を調節する。
一つの態様において、活性薬剤は、最初にCNSにおける別の細胞から応答を誘発することによって、二次的に応答性ニューロンに対して作用する。好ましい態様において、活性薬剤は、応答性ニューロンに対して直接的に作用する。
本発明の方法において、高分子量神経治療薬は、好ましくは、本明細書において開示する薬学的組成物の形式で送達される。
本発明の多くの方法は、CEDを含む。好ましい態様において、CEDは、約0.5μL/分と約10μL/分との間の注入速度を含む。
好ましい態様において、CEDは、約0.5μL/分より大きい、より好ましくは約0.7μL/分より大きい、より好ましくは約1μL/分より大きい、より好ましくは約1.2μL/分より大きい、より好ましくは約1.5μL/分より大きい、より好ましくは約1.7μL/分より大きい、より好ましくは約2μL/分より大きい、より好ましくは約2.2μL/分より大きい、より好ましくは約2.5μL/分より大きい、より好ましくは約2.7μL/分より大きい、およびより好ましくは約3μL/分より大きい、ならびに好ましくは約25μL/分未満、より好ましくは20μL/分未満、より好ましくは約15μL/分未満、より好ましくは約12μL/分未満、およびより好ましくは約10μL/分未満の注入速度を含む。
好ましい態様において、CEDは、送達の間の「ステッピング」と呼ばれる流速での漸進的な増加を含む。好ましくは、ステッピングは、約0.5μL/分と約10μL/分との間の注入速度を含む。
好ましい態様において、ステッピングは、約0.5μL/分より大きい、より好ましくは約0.7μL/分より大きい、より好ましくは約1μL/分より大きい、より好ましくは約1.2μL/分より大きい、より好ましくは約1.5μL/分より大きい、より好ましくは約1.7μL/分より大きい、より好ましくは約2μL/分より大きい、より好ましくは約2.2μL/分より大きい、より好ましくは約2.5μL/分より大きい、より好ましくは約2.7μL/分より大きい、およびより好ましくは約3μL/分より大きい、ならびに好ましくは約25μL/分未満、より好ましくは20μL/分未満、より好ましくは約15μL/分未満、より好ましくは約12μL/分未満、およびより好ましくは約10μL/分未満の注入速度を含む。
好ましい態様において、CEDは、CED適合性非逆流段階デザインカニューレの使用で行われる。とりわけ好ましいカニューレは、その全体が参照により本明細書に組み入れられるKrauze et al., J Neurosurg. 2005 Nov;103(5):923-9、ならびにその全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第US 2007/0088295 A1号およびその全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第US 2006/0135945 A1号において開示される。
一つの態様において、段階デザインカニューレは、慢性投与と適合性がある。別の態様において、段階デザインカニューレは、急性投与と適合性がある。
本明細書における処置方法は、好ましくは、術前診断に関与する。
一つの態様において、術前診断は、遺伝子スクリーニングに関与する。
好ましい態様において、術前診断は、ニューロイメージングに関与する。好ましくは、なされるニューロイメージングは、PET、SPECT、MRI、X線コンピュータ断層撮影、またはその組み合わせに関与する。
本明細書における処置方法は、好ましくは、標的位置特定およびガイドカニューレ配置のために、ニューロイメージング、好ましくはMRIも含む。好ましくは、標的神経集団にまたはその近位にガイドカニューレ配置を提供するために、ニューロイメージングと併用して定位ホルダーが使用される。
本明細書における処置方法は、好ましくは、注入物分布をモニターするためのニューロイメージングも含む。好ましい態様において、処置方法は、注入物分布をモニターするために投与されるMRIマグネットと併用してMRIの使用を含む。
本発明の薬学的組成物を産生する方法も提供される。
一つの局面において、本発明は、本発明の薬学的組成物を含む送達デバイスを提供する。
一つの局面において、本発明は、本発明の薬学的組成物を含むカテーテルまたはカニューレを提供する。
一つの局面において、本発明は、CEDによる本発明の薬学的組成物の送達をもたらすことが可能であるポンプを含む送達デバイスを提供する。好ましい態様において、デバイスは、本発明の薬学的組成物をさらに含む。好ましい態様において、デバイスは、CED適合性、非逆流段階デザインカニューレをさらに含み、カニューレは、慢性または急性投与と適合性がある。
本発明の別の局面は、CNS疾患の処置に対して有用な薬物を産生する方法に関与する。一つの態様において、薬物は、高分子量治療薬である。一つの態様において、薬物は、CEDによって患者のCNSに送達可能である。一つの態様において、高分子量治療薬は、担体および活性薬剤を含む。一つの態様において、担体は、合成担体である。一つの態様において、合成担体は、リポソームである。一つの態様において、高分子量神経治療薬は、約200kDaより大きい分子量を有する。一つの態様において、高分子量神経治療薬は、約10nmより大きい直径または長さを有する。一つの態様において、高分子量神経治療薬は、核酸、タンパク質、および小分子化学化合物からなる群より選択される活性薬剤を含む。一つの態様において、CNSへのCEDは、1：1より大きいVd：Viで行われる。一つの態様において、薬物は、追跡剤をさらに含む。一つの態様において、追跡剤は、MRIマグネットである。一つの態様において、MRIマグネットは、ガドリニウムキレートである。一つの態様において、CNS疾患は、急性CNS疾患である。一つの態様において、CNS疾患は、慢性CNS疾患である。一つの態様において、CNS疾患は、癌である。一つの態様において、CNS疾患は、神経変性疾患である。一つの態様において、活性薬剤は、抗腫瘍剤、放射性ヨウ素標識化合物、毒素（タンパク質毒素を含む）、細胞増殖抑制または細胞溶解薬、遺伝子およびウィルスベクター、ワクチン、合成ベクター、成長因子、神経栄養因子、ホルモン、サイトカイン、酵素、ならびに特定部位の標的病巣に対する薬剤からなる群より選択される。一つの態様において、活性薬剤は、核酸、核酸類似体、抗体を含むタンパク質、小分子化学組成物、全身的に投与される場合に毒性および望ましくない効果を示す薬剤、EGFR阻害剤、タルセバ、イレッサ、トポイソメラーゼ阻害剤、イリノテカン（CPT-11）、エトポシド、トポテカン、エドテカリン、ルビテカン、バルルビシン、フォストリエシン、GL331、XR5000、SGN15、アントラサイクリン、ドキソルビシン、アルキル化剤、テマクソラミド（temaxolamide）、カルボプラチン、シスプラチン、ダカルバジン（DTIC）、mTOR阻害剤、ラパマイシン、CCI-779、RAD 001、ファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤、R11577、ロナファーニブ；成長因子阻害剤、チロシンキナーゼ阻害剤、AEE788、SU5416、エルロチニブ、ZD1839、エンザスタウリン、ラパチニブ、AP23573、ソラフェニブ、STI571（グリベック）、PTK787、バタラニブ、セマキサニブ、PKI166、クエルセチン、BIBX1382、ムブリチニブ、エルブスタチン、RG13022、RG13291、AG1295、レフルノミド、ゲフィチニブ、HDAC阻害剤、デプシペプチド、インテグリン阻害剤、シレンギチド、COX-2阻害剤、エベロリムス、バイオックス、セレブレックス、テロメラーゼ阻害剤、grn 163、TGFb阻害剤、MDMA阻害剤、AMPA阻害剤、GABA、GABAアゴニスト、軸索発芽の阻害剤、ならびに単一の担体内に存在し得るmTOR阻害剤およびチロシンキナーゼ阻害剤の組み合わせを含むそれらの組み合わせからなる群より選択される。
本発明のさらなる局面は、本明細書の以下の部分において公表され、詳細な説明は、本発明の好ましい態様を、そこに限定を設けることなく、完全に開示する目的のためである。
発明の詳細な説明
本発明は、対流増加送達（CED）によってCNSの標的組織に高分子量神経治療薬を送達するための組成物および方法を提供する。好ましい態様において、本発明は、追跡剤の使用に関与する、高分子量神経治療薬のガイド送達のための組成物および方法を提供する。追跡剤の使用は、高分子量神経治療薬の分布および濃度のリアルタイムモニタリングを提供し、それによって活性薬剤がCNS組織に送達され得る安全性および効能を増加させる。
CNS疾患は、被験体の中枢神経系の疾患を意味する。疾患は、CNSにおける特定の神経集団の死および/または機能不全に関連する場合もある。疾患は、CNSの急性または慢性疾患である可能性もある。疾患は、CNS内の細胞の異常な成長に関連する場合もある。CNSの異常に成長する細胞は、CNS原産である可能性もあり、またはその他の組織に由来する可能性もある。CNS疾患に含まれるのは、癌、感染症、頭部外傷、脊髄損傷、多発性硬化症、レビー小体をともなう認知症、ALS、リソソーム蓄積症、精神疾患、神経変性疾患、脳梗塞、癲癇、精神疾患、ホルモンバランスの疾患である。神経死および/または機能不全によって特徴付けられるCNS疾患に関連する炎症を軽減するための方法が、さらに企図される。
「被験体」という用語は、大型哺乳類、好ましくは霊長類、および最も好ましくはヒトを指し、げっ歯類などの小型哺乳類を含まない。本発明の「被験体」は、本発明の注入組成物を受けることが可能な哺乳類である。
本発明の高分子量神経治療薬は、活性薬剤および担体を含む。一つの態様において、担体は、合成担体である。別の態様において、担体は、天然の組成物またはその変異体である。
好ましい態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、本質的に活性薬剤および担体からなる。
本発明の高分子量神経治療薬は、約200kDaより大きい、より好ましくは約500kDaより大きい、より好ましくは約1000kDaより大きい、より好ましくは約1500kDaより大きい、より好ましくは約2000kDaより大きい、より好ましくは約2500kDaより大きい、より好ましくは約3000kDaより大きい、より好ましくは約3500kDaより大きい、より好ましくは約4000kDaより大きい、より好ましくは約4500kDaより大きい、より好ましくは約5000kDaより大きい、より好ましくは約5500kDaより大きい、より好ましくは約6000kDaより大きい、より好ましくは約6500kDaより大きい、より好ましくは約7000kDaより大きい、より好ましくは約7500kDaより大きい、より好ましくは約8000kDaより大きい、より好ましくは約8500kDaより大きい、より好ましくは約9000kDaより大きい、およびより好ましくは約9500kDaより大きい、より好ましくは約10000kDaより大きい分子量を有する。
一つの態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、約10 nmより大きい、より好ましくは約25nmより大きい、より好ましくは約40nmより大きい、より好ましくは約50nmより大きい、より好ましくは約60nmより大きい、より好ましくは約70nmより大きい、または約80nmより大きい、より好ましくは約90nmより大きい、より好ましくは約100nmより大きい、より好ましくは約110nmより大きい、およびより好ましくは約120nmより大きい直径または長さを有する。いくつかの態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、約130nmより大きい、または約140nmより大きい、または約150nmより大きい、または約160nmより大きい、または約170nmより大きい、または約180nmより大きい、または約190nmより大きい、または約200nmより大きい直径または長さを有する。
担体は、CEDによって局所的に送達可能である高分子量神経治療薬を生成するために、活性薬剤および任意のその他の成分との組み合わせにおいて使用してもよい組成物である。
CEDによって局所的に送達可能な高分子量神経治療薬は、被験体、好ましくは犬または霊長類、および最も好ましくはヒトのCNSにおいてCEDによって局所的に送達されることが可能である神経治療薬である。
本明細書において使用するように、「活性薬剤」または「治療的薬剤」は、高分子量神経治療薬の形式でCNS標的組織に送達してもよく、そのように送達する場合に、標的CNS組織において望ましい応答をもたらす任意の分子を指す。治療的薬剤は、抗腫瘍剤、放射性ヨウ素標識化合物、毒素（タンパク質毒素を含む）、細胞増殖抑制または細胞溶解薬、遺伝子およびウィルスベクター、ワクチン、合成ベクター、成長因子、神経栄養因子、ホルモン、サイトカイン、酵素、ならびに特定部位の標的病巣に対する薬剤を含む。治療的薬剤は、核酸類似体を含む核酸、抗体を含むタンパク質、および小分子化学組成物を含むが、それらに限定されない。活性薬剤は、全身的に投与される場合に毒性および望ましくない効果を示す薬剤を含む。とりわけ好ましい活性薬剤は、タルセバ、イレッサを含むEGFR阻害剤；好ましくはイリノテカン（CPT-11）、エトポシド、トポテカン、エドテカリン、ルビテカン、バルルビシン、フォストリエシン、GL331、XR5000、SGN15より選択されるトポイソメラーゼ阻害剤；ドキソルビシンを含むアントラサイクリン；テマクソラミド、カルボプラチン、シスプラチン、ダカルバジン（DTIC）を含むアルキル化剤；ラパマイシン、CCI-779、RAD 001を含むmTOR阻害剤；R11577、ロナファーニブを含むファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤；AEE788、SU5416、エルロチニブ、ZD1839、エンザスタウリン、ラパチニブ、AP23573、ソラフェニブ、STI571（グリベック）、PTK787、バタラニブ、セマキサニブ、PKI166、クエルセチン、BIBX1382、ムブリチニブ、エルブスタチン、RG13022、RG13291、AG1295、レフルノミド、ゲフィチニブを含むチロシンキナーゼ阻害剤を含む成長因子阻害剤；デプシペプチドを含むHDAC阻害剤；シレンギチドを含むインテグリン阻害剤；エベロリムス、バイオックス、セレブレックスを含むCOX-2阻害剤；grn 163を含むテロメラーゼ阻害剤；TGFβ阻害剤；MDMA阻害剤；AMPA阻害剤；GABA；GABAアゴニスト；軸索発芽の阻害剤；ならびに単一の担体内に存在し得るmTOR阻害剤およびチロシンキナーゼ阻害剤の組み合わせを含むそれらの組み合わせを含む。
CEDによって送達可能な高分子量神経治療薬における成長因子の使用のさらなる議論に対して、参照によりその全体が本明細書に明確に組み入れられる、2006年4月25日に出願された米国特許仮出願第60/795,012号を参照されたい。
治療的注入組成物は、単一の投与においてCEDによって送達すべき薬学的組成物の容積である。注入物の容積は、大部分は標的組織およびその容積によって決定されると考えられる。より大きな（特に脳腫瘍に対して）およびより小さな容積を使用してもよいが、典型的な容積は、約10μlと約10ccとの間であると考えられる。
「標的組織」という用語は、CNSにおける身体的（通常は解剖学的）標的を指す。標的組織の例は、脳腫瘍などの腫瘍、嚢胞、切除されるべき脳における発作焦点、または特定の神経解剖学的部分構造（橋、中脳、前脳基底部、線条体、視床、視索、または後頭皮質など）を含む。標的組織は、治療的薬剤の送達が望ましい全身体的標的またはそのある程度の部分であり得る。
追跡剤は、好ましくは、磁気共鳴イメージング（MRI）またはX線コンピュータ断層撮影によって検出可能である。追跡剤の分布は、高分子量神経治療薬の分布の間接的な尺度としてモニターされかつ使用される。このモニタリングは、高分子量神経治療薬が、標的組織に到達し、そこで有効濃度を達成していることを検証するために、および非標的組織への注入物の不要な送達を検出するためになされる。
好ましい態様において、追跡剤は、高分子量神経治療薬から分離している。追跡剤は、高分子量神経治療薬のものと相関する様式で分布し、したがって高分子量神経治療薬分布の間接的な指標である。
好ましい態様において、追跡剤および高分子量神経治療薬は、同じタイプの担体を各々含み、それらに非常に類似した分布特徴を与える。
非常に好ましい態様において、追跡剤および高分子量神経治療薬は、リポソームを含む。リポソームに基づく追跡剤は、リポソームに基づく高分子量神経治療薬の分布の非常に高精度な間接的指標である。さらに、リポソームの使用は、（i）CNS組織における結合部位との活性薬剤の相互作用を低下させ、それによってその分布を増加させる；（ii）多くの活性薬剤の毒性を低下させ、活性薬剤のより高い組織濃度を可能にする；および（iii）活性薬剤の組織滞在時間を増加させる。
「モニターする」という行為は、長期にわたって追跡剤の連続画像を獲得することを指す。追跡剤の分布をモニターすることによって、組織内の高分子量神経治療薬の分布の位置および容積を、注入プロセスの間の任意の時間に決定してもよい。イメージング機器が画像を獲得し得る最大速度までの任意の速度で、連続画像を獲得してもよい。例えば、数ミリ秒〜時間の範囲の間隔であるが、より典型的には1、2、5、10、15、20、または30分の間隔などの分の間隔で、連続画像を獲得してもよい。連続画像間の間隔は、注入の間に変化し得る。いくつかの例において、カニューレに沿ったバックフローを検出するために、または注入物が望ましい標的組織に入っていることを検証するために、注入プロセスの初めに短い間隔で（例えば、5、10、または15秒おきに）画像を獲得することが望ましい場合がある。一旦適切な部位への送達を確認すれば、画像間の間隔を延長してもよく、注入の進行を追跡調査するために画像を使用してもよい。
一つの局面において、本発明は、CEDによって追跡剤を含む本発明の薬学的組成物を送達する段階、追跡剤がCNSを介して動く時に追跡剤の分布をモニターする段階、および高分子量神経治療薬がCNS内で既定容積において分布した場合に薬学的組成物の送達を停止する段階を含む処置方法を提供する。固形組織を介する追跡剤の動きを、磁気共鳴イメージング（MRI）またはX線コンピュータ断層撮影（CT）などのイメージング技術によってモニターしてもよい。追跡剤は、CNS組織内で、治療的薬剤と実質的に同様である移動性を有し、追跡剤が望ましい領域に到達するもしくは分布の望ましい容積を達成する、または標的組織の境界に到達するもしくはもう少しで到達するもしくは標的組織の境界を越えることが観測された時に、送達を停止する。
既定容積は、腫瘍によって占められる容積に相当し得る、または既定容積は、破壊のために標的にされる脳の特定の領域（例えば、淡蒼球内節）であり得る。一つの態様において、既定容積は、CNS腫瘍の容積を超える。別の態様において、既定容積は、CNS腫瘍の容積未満である。分布の既定容積は、注入を追跡調査するためにモニターされている追跡剤に対して観測される分布の容積と「実質的に同様」である。「実質的に同様」とは、20％未満の容積における差を指す。より好ましくは、容積における差は、15％未満、より好ましくは10％未満、より好ましくは5％未満である。追跡剤の分布をモニターすることによって、分布の既定容積に到達した時に、注入を停止してもよい。
例えば、例えばiFLOW（商標）などの当技術分野において標準であるイメージングソフトウェアを使用して、分布の容積を決定してもよい。例えば、各々その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Krautze et al., Brain Res. Protocols, 16:20-26, 2005;およびSaito et al., Exp. Neurol., 196:3891-389, 2005も参照されたい。
トレーサーは、好ましくは、MRIとの使用のために、常磁性イオンを含む。適した金属イオンは、22〜29（包括的）、42、44、および58〜70（包括的）の原子番号を有するものを含み、+2または+3の酸化状態を有する。そのような金属イオンの例は、クロム（III）、マンガン（II）、鉄（II）、鉄（III）、コバルト（II）、ニッケル（II）、銅（II）、プラセオジム（III）、ネオジム（III）、サマリウム（III）、ガドリニウム（III）、テルビウム（III）、ジスプロシウム（III）、ホルミウム（III）、エルビウム（III）、およびイッテルビウム（III）である。
CEDをモニターするためにX線イメージング（CTなど）を使用する態様において、トレーサーは、X線不透過性材料を含んでもよい。適したX線不透過性材料は周知であり、ヨウ素化合物、バリウム化合物、ガリウム化合物、タリウム化合物などを含む。X線不透過性材料の具体的な例は、バリウム、ジアトリゾエート、エチオダイズド油、クエン酸ガリウム、イオカルム酸、イオセタム酸、ヨーダミド、イオジパミド、ヨードキサム酸、イオグラミド、イオヘキソール、イオパミドール、イオパノ酸、イオプロセム酸、イオセファム酸、イオセル酸、イオスラミドメグルミン、イオスメト酸、イオタスル、イオテトル酸、イオタラム酸、イオトロクス酸、イオキサグル酸、イオキソトリロ酸（ioxotriroic acid）、イポダート、メグルミン、メトリザミド、メトリゾエート、プロピリオドン、および塩化タリウムを含む。
高分子量神経治療薬
本発明の高分子量神経治療薬は、約200kDaより大きい、より好ましくは約500kDaより大きい、より好ましくは約1000kDaより大きい、より好ましくは約1500kDaより大きい、より好ましくは約2000kDaより大きい、より好ましくは約2500kDaより大きい、より好ましくは約3000kDaより大きい、より好ましくは約3500kDaより大きい、より好ましくは約4000kDaより大きい、より好ましくは約4500kDaより大きい、より好ましくは約5000kDaより大きい、より好ましくは約5500kDaより大きい、より好ましくは約6000kDaより大きい、より好ましくは約6500kDaより大きい、より好ましくは約7000kDaより大きい、より好ましくは約7500kDaより大きい、より好ましくは約8000kDaより大きい、より好ましくは約8500kDaより大きい、より好ましくは約9000kDaより大きい、より好ましくは約9500kDaより大きい、およびより好ましくは約10000kDaより大きい分子量を有する。
一つの態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、約10nmより大きい、より好ましくは約20nmより大きい、より好ましくは約30nmより大きい、より好ましくは約40nmより大きい、より好ましくは約50nmより大きい、より好ましくは約60nmより大きい、より好ましくは約70nmより大きい、より好ましくは約80nmより大きい、より好ましくは約90nmより大きい、より好ましくは約100nmより大きい、より好ましくは約110nmより大きい、およびより好ましくは約120nmより大きい直径または長さを有する。いくつかの態様において、本発明の高分子量神経治療薬は、約130nmより大きい、または約140nmより大きい、または約150nmより大きい、または約160nmより大きい、または約170nmより大きい、または約180nmより大きい、または約190nmより大きい、または約200nmより大きい直径または長さを有する。
本発明の高分子量神経治療薬組成物は、活性薬剤および担体を含む。
一つの態様において、担体は、合成担体である。
多種多様な合成担体が、本発明の高分子量神経治療薬における使用に対して利用できる。好ましい態様において、担体は、リポソームである。別の好ましい態様において、担体は、金粒子などの金属粒子、またはポリマーである。担体に関して、例えば、各々その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Felgner et al., Ann N Y Acad Sci. 1995 Nov 27;772:126-39; Ramsay et al., Curr Drug Deliv. 2005 Oct;2(4):341-51; Allen et al., Anticancer Agents Med Chem. 2006 Nov;6(6):513-23; Mitra et al., Curr Pharm Des. 2006;12(36):4729-49を参照されたい。
一つの態様において、担体は、天然の組成物またはその変異体である。そのような担体の例は、改変ウィルス粒子（例えば、改変表面タンパク質プロファイルを有するもの）を含むウィルス粒子を含む。例えば、その全体が参照により本明細書に組み入れられるde Jonge et al., Gene Therapy (2006) 13, 400-411を参照されたい。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、AAVウィルスより大きい。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、AAVウィルスより高分子量を有する。
一つの態様において、高分子量神経治療薬は、AAV以外の担体を含む。
投与
本明細書における方法において、高分子量神経治療薬を含む薬学的組成物は、対流増加送達（「CED」）によって標的CNS集団に局所的に送達される。「CED」は、0.5μl/分より大きい速度での注入を意味する。好ましい態様において、高分子量神経治療薬は、適したカテーテルまたはカニューレ、好ましくは段階デザイン非逆流カニューレを介するCEDによって送達される。方法は、少なくとも標的組織にごく接近してカニューレのチップを配置することに関与する。カニューレを配置した後に、それを、標的組織にカニューレチップを介して神経治療薬を送達するポンプに接続する。カニューレのチップからの圧勾配は、注入の間維持される。
標的集団に「〜に近接して」とは、標的集団の有効距離内を意味する。具体的には、標的組織に対するカニューレの配置に関して、近接は、注入物がCEDによって送達される場合に標的組織に到達するような距離を指す。
好ましい態様において、段階デザイン非逆流カニューレは、カニューレを介して高分子量神経治療薬を制御速度で標的組織に流れさせるのに十分な圧を生成するポンプと接合される。任意の適した流速を、頭蓋内圧が脳組織を損傷しないように適したレベルで維持するように使用してもよい。複数のカニューレを使用してもよい。標的組織への高分子量神経治療薬の浸透は、数時間にわたる陽圧注入によって大いに促進される。
一つの態様において、浸透は、低分子量ヘパリンなどの促進剤の使用によってさらに増補される。
非常に好ましい態様において、追跡剤、好ましくはMRIマグネットが、注入物の組織分布のリアルタイムモニタリングを提供するために高分子量神経治療薬と共送達される。追跡剤の使用は、送達の停止を知らせ得る。
高分子量神経治療薬の任意の適した量を、この様式で投与してもよい。適した量は、望ましくない副作用の過多を引き起こすことなく治療的に有効である量である。実践において、高分子量神経治療薬の量は、当業者によって認識されるように、標的組織の性質（例えば、腫瘍または脳梗塞に関連するネクローシス；神経変性疾患などにおける栄養枯渇細胞および損傷組織）、活性薬剤の性質（例えば、抗癌剤、または成長因子）、標的組織の容積、および付加的な因子に依存すると考えられる。CEDによってCNSに投与される場合の高分子量神経治療薬のVi：Vd比は、1：1以上である。比は、CNSの領域間で変化し、それに応じて、Viは、必要以上の実験なしに調整されると考えられる。
好ましい態様において、CEDは、約0.5μL/分と約10μL/分との間の注入速度を含む。
あまり好ましくないが、0.5μl未満の速度を使用する場合もある。
好ましい態様において、CEDは、約0.5μL/分より大きい、より好ましくは約0.7μL/分より大きい、より好ましくは約1μL/分より大きい、より好ましくは約1.2μL/分より大きい、より好ましくは約1.5μL/分より大きい、より好ましくは約1.7μL/分より大きい、より好ましくは約2μL/分より大きい、より好ましくは約2.2μL/分より大きい、より好ましくは約2.5μL/分より大きい、より好ましくは約2.7μL/分より大きい、より好ましくは約3μL/分より大きい、ならびに好ましくは約25μL/分未満、より好ましくは20μL/分未満、より好ましくは約15μL/分未満、より好ましくは約12μL/分未満、およびより好ましくは約10μL/分未満の注入速度を含む。
好ましい態様において、CEDは、送達の間の「ステッピング」と呼ばれる流速における漸進的な増加を含む。好ましくは、ステッピングは、約0.5μL/分と約10μL/分との間の注入速度を含む。
好ましい態様において、ステッピングは、約0.5μL/分より大きい、より好ましくは約0.7μL/分より大きい、より好ましくは約1μL/分より大きい、より好ましくは約1.2μL/分より大きい、より好ましくは約1.5μL/分より大きい、より好ましくは約1.7μL/分より大きい、より好ましくは約2μL/分より大きい、より好ましくは約2.2μL/分より大きい、より好ましくは約2.5μL/分より大きい、より好ましくは約2.7μL/分より大きい、より好ましくは約3μL/分より大きい、ならびに好ましくは約25μL/分未満、より好ましくは20μL/分未満、より好ましくは約15μL/分未満、より好ましくは約12μL/分未満、およびより好ましくは約10μL/分未満の注入速度を含む。
CEDの方法に関するさらなる教示に対して、例えば、各々その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Saito et al., Exp. Neurol., 196:381-389, 2005; Krauze et al., Exp. Neurol., 196:104-111, 2005; Krauze et al., Brain Res. Brain Res. Protocol., 16:20-26, 2005;米国特許出願公開第2006/0073101号;および米国特許第5,720,720号を参照されたい。各々その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Noble et al., Cancer Res. 2006 Mar 1;66(5):2801-6; Saito et al., J Neurosci Methods. 2006 Jun 30;154(1-2):225-32; Hadaczek et al., Hum Gene Ther. 2006 Mar;17(3):291-302;およびHadaczek et al., Mol Ther. 2006 Jul;14(1):69-78も参照されたい。
非常に好ましい態様において、CEDの方法は、CED適合性非逆流段階デザインカニューレでなされる。そのような非常に好ましいカニューレは、その全体が参照により本明細書に組み入れられるKrauze et al., J Neurosurg. 2005 Nov;103(5):923-9、およびその全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第US 2006/0135945 A1号、およびその全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第US 2007/0088295 A1号において開示される。
処置の本方法は、好ましくは、CNS疾患の存在またはリスクの一つまたは複数の術前診断的決定に関与する。様々なCNS疾患に関連する多くのバイオマーカーが公知である。例えば、その全体が参照により本明細書に組み入れられるHenley et al., Curr. Opin. Neurol., 18:698-705, 2005を参照されたい。なされる診断的決定は、好ましくは、ニューロイメージングを含む。方法は、好ましくは、標的神経集団の位置を定位的に定義するための術前イメージングにも関与する。一つの態様において、診断的決定は、遺伝子テストに関与する。
非常に好ましい態様において、方法は、カニューレの配置をモニターするための投与の間のイメージングを付加的に含む。一つの態様において、方法は、ニューロナビゲーションシステムの使用を含み、例えば、その全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第2002/0095081号を参照されたい。
好ましい態様において、方法は、注入物分布をモニターするためのニューロイメージングを付加的に含む。
一つの局面において、本発明は、CNS疾患を有する患者にCEDによって送達されるような注入物分布の画像に基づくモニタリングから獲得されるデータをコンパイルする方法を提供する。データは、注入物の容積、分布の容積、神経解剖学的分布、腫瘍容積および神経解剖学的位置、腫瘍タイプ、遺伝子データ、腫瘍ステージ、腫瘍イメージングデータ、注入パラメータ、カニューレパラメータ、ならびにカニューレ配置データを含んでもよいが、それらに限定されない。一つの態様において、本発明は、そのようなデータを含むデータベースを提供する。一つの態様において、データベースは、CNS疾患を有する患者のCNSにおける注入物の分布を説明するアルゴリズムを導き出すのに有用であり、治療的送達の原型を作るために使用してもよい。
高分子量神経治療薬の組み合わせを、本明細書における方法で使用することが企図される。高分子量神経治療薬を第二治療的薬剤の有効量とともに投与することも企図される。
本明細書において開示するように、CED送達注入物は、部分的に、血管周囲腔を介して分布する。心拍数および/または血圧を調節するための手段が、血管周囲腔を介する注入物の輸送を調節するための本明細書における使用のために企図される。大型哺乳類の血管周囲腔における輸送の説明に対して、その全体が参照により本明細書に組み入れられるKrauze et al., Exp Neurol. 2005 Nov;196(1):104-11を参照されたい。げっ歯類における血管周囲腔に関して、その全体が参照により本明細書に組み入れられるHadaczek et al., Mol Ther. 2006 Jul;14(1):69-78を参照されたい。
活性薬剤は、治療的タンパク質を含む。治療的タンパク質は、生物学的活性変異体を含む。本発明に従う活性薬剤を、当業者に公知の任意の手段によって単離または生成してもよい。本明細書において使用するような「変異体」という用語は、アミノ酸が、天然の活性薬剤のアミノ酸配列内の残基から欠損している（「欠損変異体」）、それらへ挿入されている（「付加変異体」）、またはそれらに対して置換されている（「置換変異体」）ポリペプチドを含む。ポリペプチドをコードするDNAへ適当なヌクレオチド変化を導入することによって、または望ましいポリペプチドのインビトロ化学合成によって、そのような変異体を調製する。最終分子が生物学的に活性であるという条件で、欠損、挿入、および置換の多くの組み合わせを作成可能であることを、当業者は認識すると考えられる。
本明細書において使用するような「生物学的に活性がある」という用語は、変異体のフラグメントが、それが基づく活性薬剤と、同様の特性を示すが、必ずしも同じ特性のすべてを示さず、必ずしも同じ程度を示さないことを意味する。
高分子量神経治療薬が達成する注入部位からの距離は、使用するパラメータおよび薬剤とともに変化する。典型的には、距離は、約1mm〜約10cmであると考えられるが、より大きな距離が達成される場合もある（特に脳腫瘍および皮質下疾病、とりわけ中脳および脳幹の疾病で）。
薬学的組成物
本発明の薬学的組成物は、一つまたは複数の薬学的および生理学的に許容される製剤材料との混和において、高分子量神経治療薬の治療的有効量を含む。例えば、適した媒体は、注射のための水、生理学的生理食塩水溶液、または人工CSFであり得る。
一度薬学的組成物を製剤化すれば、それを、溶液、懸濁液、ゲル、乳液、固形物、または脱水もしくは凍結乾燥粉末として滅菌バイアルに保存してもよい。そのような製剤を、そのまま使用できる形式で、または投与の前に再構成を必要とする例えば凍結乾燥などの形式で、保存してもよい。
最適な薬学的製剤は、当業者によって決定されると考えられる。例えば、その全体が参照により本明細書に組み入れられるRemington's Pharmaceutical Sciences, 18th Ed. (1990, Mack Publishing Co., Easton, Pa. 18042) pages 1435-1712を参照されたい。上述の状態を処置するための方法に関与する最終投薬量レジメンは、例えば、患者の年齢、状態、体重、性別、および食生活、任意の感染症の重症度、投与の時間、ならびにその他の臨床的因子などの薬の作用を改変する様々な因子を考慮して、主治医によって決定されると考えられる。調査が実施される時、様々な疾病および状態の処置に対する適当な投薬量レベルに関するさらなる情報が浮上すると考えられる。上で議論するように、Vi；Vd比は、CNS領域間で変化し、それに応じて、Viは、必要以上の実験なしに調整されると考えられる。
薬学的組成物は、典型的には、薬学的に許容される担体との組み合わせにおいて各高分子量神経治療薬の有効量を含んでもよく、加えて、その他の医用薬剤、薬学的薬剤、担体、アジュバント、希釈剤などを含んでもよい。「薬学的に許容される」とは、生物学的にまたはそれ以外に望ましくなくはない材料を意味する。すなわち、任意の望ましくない生物学的効果を引き起こすことなく、またはそれが含まれる薬学的組成物のその他の成分のいずれかと有害な様式で相互作用することなく、選択された薬剤と一緒に個体に材料を投与してもよい。
好ましい態様において、本発明の薬学的組成物は、CEDによって被験体のCNSへ局所的に送達可能である。
好ましい態様において、薬学的組成物は、追跡剤を含む。
好ましい態様において、追跡剤は、注入される薬学的組成物の分布をモニターするために、MRIと併用して使用してもよいMRIマグネットを含む。
好ましい態様において、MRIマグネットは、ガドリニウムキレートである。
好ましい態様において、追跡剤は、MRIマグネットを含むリポソームを含む。好ましい態様において、MRIマグネットは、ガドリニウムキレートである。
一つの態様において、薬学的組成物は、促進剤を含む。促進剤は、標的組織への高分子量神経治療薬の活性薬剤の送達をさらに促進することが可能である。好ましい態様において、促進剤は、組織から効率的に取り除かれる生体分子である。好ましい態様において、促進剤は、活性薬剤に対して短い半減期を有する。好ましい態様において、促進剤は、脳実質における活性薬剤結合部位に結合することに対して、活性薬剤と競合することが可能である。促進剤の付加的な説明に対して、その全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第2002/0114780号を参照されたい。
本発明における使用に対してとりわけ好ましい促進剤は、低分子量ヘパリンである。低分子量ヘパリン（LMW Hep）は、幅広い治療域を有し、高分子量ヘパリン（同じ用量で出血を引き起こし得る）より安全である。高分子量ヘパリンは、5,000 0〜35,000ダルトンの分子量範囲を有する非分画型である。
望ましい注入容積、活性薬剤の望ましい量、および注入の持続期間は、大部分は、標的組織容積および使用する薬剤のタイプによって決定され、必要以上の実験なしに当業者によって容易に決定される。
送達デバイス
一つの局面において、本発明は、CEDによって本発明の薬学的組成物を送達することが可能であるポンプを含む送達デバイスを提供する。デバイスは、CNS集団への局限性送達を促進するカテーテルまたはカニューレを含む、またはそれと併用して使用される。好ましくは、慢性または急性投与と適合性があるCED適合性非逆流段階デザインカニューレが使用される。好ましい態様において、デバイスは、本発明の薬学的組成物をさらに含む。
任意の対流増加送達デバイスが、使用に対して適当であり得る。好ましい態様において、デバイスは、浸透圧ポンプまたは注入ポンプである。浸透圧および注入ポンプは、両方とも、例えばAlzet Corporation、Hamilton Corporation、Alza, Inc., Palo Alto, Calif.）などの様々な供給者から市販されている。
カテーテルまたはカニューレは、選ばれた被験体におけるCNS組織へ挿入される。当業者は、CNSのどの全般的なエリアが適当な標的であるかを容易に決定できるだろう。定位マップおよび位置決めデバイスは、例えばASI Instruments, Warren, Michから利用できる。位置決めは、好ましくは、選択した標的に挿入デバイスをガイドするのを助けるために、被験体の脳のCTおよび/またはMRIイメージングによって獲得された解剖学的マップを使用することによって実施される。
キット
一つの局面において、本発明は、一つまたは複数の本発明の薬学的組成物を含む、CNS疾患の処置のためのキットを提供する。一つの態様において、本発明のキットは、CEDに対して有用な送達デバイス、好ましくはカニューレ、およびより好ましくは段階デザイン非逆流カニューレをさらに含む。一つの態様において、本発明のキットは、CEDに対して有用なポンプをさらに含む。キットは、接続部品、チュービング、梱包材料、取扱説明書パンフレット、およびCNS疾患を有する患者のCNSへの高分子量神経治療薬のCEDを実践することに対して有用なその他の材料を付加的に含み得る。
CNS疾患の処置
処置は、概して、被験体におけるCNS疾患の重症度または症状を軽減または予防すること、すなわち、被験体の状態または「治療的効果」における好転を引き起こす。それ故に、処置は、重症度を軽減するか、またはCNS疾患の一つもしくは複数の症状を予防し、CNS疾患の進行または悪化を阻害し、かついくつかの例において、CNS疾患を逆転することができる。
本明細書において使用するように、「改善する」という用語は、被験体の状態における好転、状態の重症度における軽減、または状態の進行もしくは悪化の阻害を意味する。
急性CNS疾患のケースにおいて、処置は、疾患の改善、疾患からの完璧なまたは部分的な回復であり得る臨床的エンドポイントまで被験体の状態を好転させると考えられ、そのポイントで、好ましくは、高分子量神経治療薬の投与が中止される。
急性CNS疾患は、被験体の状態が、投与を中止してもよい臨床的ポイントまで好転するように、高分子量神経治療薬の投与で効果的に処置され得るものである。急性CNS疾患の例は、脳梗塞およびCNS外傷を含んでもよいが、重症度に応じて、脳梗塞および外傷は、慢性処置を必要とする慢性CNS疾患であると考えられる場合もある。
被験体を処置するための本発明の方法は、その他の形式の治療で補足してもよい。補足治療は、薬物処置、食生活における変化などを含む。本発明の処置方法の前に、それと同時期に、またはそれに続いて、補足治療を施してもよい。当業者は、本発明の処置方法との組み合わせにおけるレジメンで使用してもよい治療を、容易に確定できる。
具体的な用量は、典型的には、既定の組織分布容積に従って計算される。薬学的製剤に関与する処置に対して適当な投薬量を決定するのに必要な計算は、当業者によって日常的になされ、必要以上の実験なしに彼らによって日常的に行われるタスクの範囲内である。
すべての引用は、参照によりその全体が本明細書に明確に組み入れられる。
実施例
以前の報告は、リポソーム（その全体が参照により本明細書に組み入れられるSaito et al., Cancer Res. 2004 Apr 1;64(7):2572-9）およびウィルスベクター（その全体が参照により本明細書に組み入れられるChen et al., J. Neurosurg. 103:311-319, 2005）を、げっ歯類CNSへ間質的に注入してもよいことを示した。小型げっ歯類脳において獲得されたリポソームのロバストな分布は、より大型の霊長類CNSにおいて同様の結果を保証せず、げっ歯類およびヒトの正常なCNS間の顕著な身体的および神経解剖学的差、ならびに使用する実験的注入パラメータを考慮すると、CEDの臨床的応用とのこれらの所見の関連性は明らかでない。げっ歯類脳への注入は、時間の短い期間にわたって達成される小さな組織における分布に対して小容積の注入物のみを必要とする。さらに、臨床的応用は、典型的には、例えば、例えばより大きな組織密度、高程度の血管新生、および不均質な細胞構築により、頻繁に不均質でありかつ正常脳組織と際立って異なる腫瘍組織などの病的組織への治療薬の対流を必要とする。実験は、天然の腫瘍を有する大型哺乳類を含む大型哺乳類のCNSへのCEDによる高分子量神経治療薬送達の実現可能性および効能を決定するために、霊長類において行われた。
実施例1. 霊長類脳における対流増加送達のリアルタイム磁気共鳴イメージングを可能にするガドリニウム装荷リポソーム
先行技術において小型げっ歯類脳において獲得されたリポソームのロバストな分布は、より大型の霊長類CNSにおいて同様の結果を保証しなかった。それ故に、いくつかの鍵となる因子が、本調査においてさらに探査された。これらは、より大きな脳における注入の容積と分布の容積とを相関させること、リアルタイムイメージングシステムを開発すること、大型哺乳類脳における高分子量治療薬の対流可能性を確立すること、およびリポソーム分布の検出のためのMRIモニタリングの精度を評価することを含んだ。
蛍光ラベリングによって検出される対流増加送達後のリポソームの分布（データは示さない）：
非ヒト霊長類脳におけるリポソームのCEDの実現可能性をテストするために、蛍光色素（ローダミンまたはDil-DS、蛍光色素における差は、リポソーム分布に対する影響を有しない）を装荷されたリポソーム（20 mMリン脂質）を、3匹の非ヒト霊長類における両脳半球の放線冠または被殻へ33μlまたは99μlの容積でCEDによって注入した。動物を、注入の直後に安楽死させた。リポソームのロバストな分布が達成され、剖検で検出された。6つのデータポイントを、12の試された注入部位[3匹のサルにおける脳半球あたり2つの注入部位（放線冠および被殻）]から取得した[33μl注入に対してn＝4（3つの放線冠および1つの被殻）および99μl注入に対してn＝2（2つの被殻）]。分布容積を計算し、注入容積に対してプロットした。99μl注入に対する2つの付加的なデータポイントを、リアルタイムMRモニタリング調査に対して使用されたサル脳の組織学的評価から加えた。げっ歯類脳における5、10、20、および40μlの注入容積（Vi）のCEDを使用する本発明者らの以前の調査からのデータを、霊長類データと一緒にプロットし、ViとVdとの間の相関を計算した。線形傾向線は、ViとVdとの間の強い相関を検出した（R2＝0.95）。これらの所見に従って、Viの2倍の大きさのVdは、5〜99μlの範囲のViで予期されると考えられる。リアルタイムMRモニタリングの間、本発明者らは、1匹のサルにおける2つの注入部位において、113.5μl注入の分布の容積（Vi）を評価した。組織学的断面を使用して計算された容積（Vd）（289 mm3および260 mm3）は、まだ線形傾向線上にとどまり、この取得された傾向線の精度を示唆する。
霊長類における対流増加送達後のリポソームガドリニウムの検出、および毒性の評価（データは示さない）：
CEDの間に非ヒト霊長類の脳におけるリポソーム分布をモニターするためにおよび薬分布に対するCEDの安全性を確認するためにMRIを使用することの実現可能性を査定するために、リポソームGdのCEDを、2匹の非ヒト霊長類において行った。標的注入部位は、右放線冠、左被殻、および左脳幹であった。注入容積は、放線冠および被殻に対して99μlまたは113.5μl、および脳幹に対して66μlからなった。リポソームGdのロバストでかつ明らかに線引き可能な分布が、注入の直後に獲得されたT1強調MR画像における各々の注入部位で観測された。注入の48時間後に取得されたMR画像は、悪影響をともなわない各々の注入部位でのリポソームの滞留を明らかにした。動物は、およそ3ヶ月後に第二の注入に進み、第二の注入の直後に安楽死させられた。動物は、観測期間の間、異常な症状を発症しなかった。死後ヘマトキシリンエオジン染色は、カニューレによるある程度の組織損傷を示した。この損傷は、外「ガイド」カニューレが3か月よりも長く注入部位に置かれていたので、長期カニューレ配置の結果である可能性が高かった。しかしながら、組織損傷は、リポソームの大きな分布にもかかわらず、カニューレ跡に限定された。調査全体にわたって、リポソームGdのCEDに続く任意の時間ポイントで動物のいずれにおいても観測された悪い臨床的効果はなかった。
霊長類におけるリポソームガドリニウムのリアルタイム磁気共鳴イメージング（データは示さない）：
リポソーム分布のリアルタイムモニタリングは、放線冠、被殻、および脳幹において獲得された。MR画像は、注入の間およそ10分間隔で獲得された。これらのリアルタイム画像は、注入の開始のおよそ10〜20分後にリポソーム分布を検出し、注入の間分布エリアの増大を明らかに検出した。分布エリアは、非分布脳組織からすべて良く線引きされ、再度、この戦略の実現可能性を示唆する。1匹の非ヒト霊長類の脳幹注入の間、第4脳室への注入カニューレの近すぎる配置で、本発明者らのリアルタイムシステムで不成功注入もモニターされ、明らかな分布は、注入部位で手順全体にわたって検出可能ではなかった。しかしながら、標的部位よりも尾側の画像において、脳脊髄液（CSF）においてGdシグナルが検出され、CSFへの注入物の漏れを示唆する。
蛍光を使用する組織学的検出による分布容積の確認（データは示さない）：
リポソームガドリニウムのリアルタイムMRイメージングに対して使用された両方の動物は、蛍光リポソームの同時投与を受けた。放線冠および被殻への99μlならびに脳幹への66μlのリポソーム混合物（リポソームGdおよびローダミンリポソーム）のリアルタイム注入を受けた1匹の動物は、MRイメージングの直後に安楽死させられ、リポソームGdと共注入されたローダミンリポソームから生成される蛍光の組織学的検出に対して処理された。MR画像と比較した場合、蛍光エリアは、MRIによって検出されたリポソーム分布と完璧に重なった。MRIおよび組織学的蛍光データで行われた容積計算は、それぞれ、放線冠に対して259 mm3および240.7 mm3、被殻に対して210 mm3および223.5 mm3、ならびに脳幹に対して83 mm3および77.8 mm3であり、リアルタイムMRIが分布容積の正確な測定結果を与えることをさらに確認した。第二の動物は、両脳半球に113.5μlのリポソーム混合物のリアルタイム注入を受け、同じ様式で安楽死させられ、かつ処理された。MRIおよび組織学的蛍光データで行われた分布計算の容積は、それぞれ、左脳半球に対して305 mm3および289 mm3、ならびに右脳半球に対して290 mm3および259.8 mm3であった。
ガドテリドール装荷リポソームのロバストな分布および3次元リアルタイム磁気共鳴イメージングモニタリング（データは示さない）：
注入の容積（Vi）が300μlに到達した時、くも膜下空間でリポソームGdのある程度の漏出が見出された。したがって、注入は、このポイントで止められた。どの部位からこの漏出が生じたのかは明らかではなかったが、すべての3つの部位でロバストな分布が見出され、ほぼ全線条体が、このポイントでリポソームGdで被覆された。それ故に、注入のこの容積が、サル脳に対する最大であり得ると考えられる。分布の容積は、注入の開始からの経過時間に対してプロットされた。300μlの全容積を注入するのに、141分40秒かかった。注入の終わりに、取得された画像の3次元再構築も行われた。
材料および方法およびさらなる議論に対して、その全体が参照により本明細書に組み入れられるSaito et al., Exp Neurol. 2005 Dec;196(2):381-9を参照されたい。
実施例2. 磁気共鳴イメージングによるサル脳へのリポソーム送達のリアルタイム可視化および特徴付け
霊長類脳におけるCEDの間のガドテリドール装荷リポソームの磁気共鳴イメージング（データは示さない）：
注入は、霊長類CNSのすべての3つの標的領域（脳幹、被殻、および放線冠）において同時に始められ、注入ポンプがオンになる前に、カニューレの配置が検証された。動物バイタルサインの安定化の後、700μlまでのリポソームを、注入の増加速度で対流させた。ロバストな非逆流Vdが、すべての3つの部位で達成された。脳幹注入は、中脳に向けて吻側に、延髄に向けて尾側に分布した。上小脳脚を介する小脳へのある程度の分布が、700μl注入で見られた。放線冠におけるリポソーム分布は、主に白質に限られ、500μl注入容積以上で脳梁を介して非注入対側脳半球へ分布した。被殻における注入は、300μl未満の注入容積で良く含まれた。300μlを超えると、分布は、被殻内で前方向および後方向にさらに拡大するように見られた。しかしながら、冠状表示において、シグナルは、被殻の外側境界を越えて内包および外包へ分布するように見られた。シグナルは、100μlリポソームの注入後に中大脳動脈の血管周囲腔においても検出された。
霊長類CNSにおける700μlリポソーム注入の3次元（3D）再構築：
MRI上で見られたリポソームシグナルは、BrainLabソフトウェアで輪郭を描かれ、Vdの3D再構築が獲得された。橋脳幹および放線冠における分布を可視化するために、正中線でのデジタルサブトラクションを用いた矢状表示が使用された。MR画像は、脳幹のほぼ完璧な潅流でのリポソームの分布および放線冠の白質路に沿ったロバストな分布の構造関連容積を示す。
分布の容積（Vd）を計算し、注入の容積（Vi）に対してプロットした。MRIからVdを決定するためにBrainLabソフトウェアを使用し、組織学断面を解析するおよび線引きする、ならびにVdを計算するために、NIH Imageを使用した。すべての3つの注入部位の結果は、以下の方程式を有するViとVdの線形相関を示す：被殻：y＝0.0009x＋0.0487、R2＝0.9654；放線冠：y＝0.0014x＋0.0779、R2＝0.9531；脳幹：y＝0.002x＋0.1466、R2＝0.9753。700μlリポソームの注入後、0.684 cm3の最低のVdが被殻において見られ、700 mlリポソームのViの後の約1 cm3を有する放線冠が後に続いた。最大分布は、脳幹において見られ、700μl Viに対して大体1.6 cm3をもたらした。700μlでの分布比（Vd/Vi）は、以下の通りであった：被殻に対して97.7％、放線冠に対して142.8％、および脳幹に対して228.5％。R2値は、増加注入容積に対する各々のCNS構造の線形相関を示す。
霊長類組織学断面上のリポソーム分布（データは示さない）：
脳幹のほぼ全被覆は、700μlリポソーム注入後に達成された。被殻への注入は、霊長類CNSの注入されたすべての構造内で最小の分布を示す。分布は、主に白質線維路に沿って、放線冠注入側で見られる。MR画像上ですでに見られるように、放線冠注入部位でのリポソーム分布は、脳梁の白質路を介して対側脳半球へ越える。
材料および方法およびさらなる議論に対して、その全体が参照により本明細書に組み入れられるKrauze et al., Brain Res Brain Res Protoc. 2005 Dec;16(1-3):20-6を参照されたい。
実施例3. 霊長類被殻におけるリポソームの対流増加送達に対する血管周囲腔の効果
リポソーム注入後の非ヒト霊長類線条体からのMRIモニターされる漏出（データは示さない）：
本発明者らは、代理マーカーを装荷されたリポソームの注入をリアルタイムでモニターするための方法を確立した。次いで、本発明者らは、被殻を含む非ヒト霊長類脳における様々な解剖学的構造に注入するために、このシステムを使用した。300μlまでのリポソームのCEDが、非ヒト霊長類被殻において行われ、その後の分布がモニターされた。霊長類被殻におけるカニューレの配置が、リポソームの注入の前にMRIによって各々の動物に対して検証された。注入手順全体にわたってリポソームのCEDをモニターするために、MRIが使用され、最適対流パラメータを確実にするために、非逆流送達が確立された。霊長類被殻注入手順を始めた後、中大脳動脈（MCA）の血管周囲腔においてシグナル強化が検出された。外側被殻境界で、外側線条体動脈（LSA）も、シグナル強化を示した。MCAシグナル強化がMRI上で最初に見られた各々の動物へ注入された容積は、以下の通りであった：#A- 50μl、#B- 20μl、および#C- 15μl。シグナル強化は、MCAの分岐に沿った血管周囲腔において広がり続けた。血管周囲MCAシグナルが存在しながら被殻へのリポソームの注入が継続する間、シルビウス裂および島領域における増加するシグナル強化も可視であった。島皮質に近い外包におけるシグナルは、注入全体にわたって見られなかった。
非ヒト霊長類脳血管のMRA（磁気共鳴血管造影）（データは示さない）：
MRAを行った後に霊長類大脳動脈において見られるシグナルは、冠状、軸方向、矢状表示において管腔MCAシグナルを示す。このシグナル位置は、同じ解剖学的表示における被殻注入後に見られるリポソームMRIシグナルと正確に合致した。この調査の結果により、被殻内注入の間に見られたリポソームシグナルの（血管周囲）動脈起源および血管周囲輸送が確認された。死後検査により、MRIの間に見られたリポソームの血管周囲輸送に関してLSAの局在が確認された。
被殻注入および漏出経路の3次元における再構築：
血管の局在とリポソームの血管周囲輸送のパターンとの間の特別な関係を理解するために、3次元（3-D）再構築が行われた。50μl注入後にMCA漏出が最初に見られたが（動物#A）、完璧な漏出経路を可視化するために、線引きのためのデータが、150μl注入容積で取られた。この再構築により、本発明者らは、MRIデータとの関連で、被殻における分布およびリポソームの漏出を明らかに実証することができた。MR画像のデジタルサブトラクションにより、霊長類脳構造との関連で漏出経路のさらに詳細な解析が可能になった。島およびシルビウス裂は、注入手順の間にMRイメージングにおいて見られるリポソームシグナルの貯留を再度表示する。
漏出経路に沿った解剖学的構造および蛍光の解析（データは示さない）：
インビボで獲得されたデータを死後検査と相関させるために、MRIデータを非ヒト霊長類脳の組織学的解析からのデータと比較した。被殻に対する動脈供給である貫通枝を有する外側線条体動脈の血管は、注入部位から見てより腹側の断面における外側被殻境界で見られる。
ガドテリドールおよびスルホローダミンB装荷リポソームの共注入により、本発明者らは、蛍光マーカーに対する霊長類組織学を行うことが可能になり、したがって、血管周囲輸送のMRIと組織学的実証との間の比較が可能になった。親水性マーカーのその後の希釈および素早いクリアランスが続く最小の漏出は、余分リポソームガドテリドールおよびスルホローダミンBのシグナル貢献を弱める。輸送の血管周囲起源を確認するために、MRI上で強化された構造が、蛍光に対して組織学的に解析された。被殻、LSA血管、およびMCA血管を含む組織学的断面が、漏出経路に関与する構造を実証するために解析された。明らかな蛍光シグナルが、MCA血管の血管周囲腔の周りの脳の基底エリアで見られる。
材料および方法およびさらなる議論に対して、その全体が参照により本明細書に組み入れられるKrauze et al., Exp Neurol. 2005 Nov;196(1):104-11を参照されたい。
実施例4. 犬脳腫瘍組織において対流可能であり、腫瘍成長アレストおよび軽減を促す高分子量神経治療薬
犬脳腫瘍モデルは、臨床的応用の前の局所的に投与される治療薬の安全性および分布の調査に対するヒト状態の最良のモデルである。CNSの腫瘍は、任意のその他の家畜種よりも犬において頻繁に生じる。犬における原発性脳腫瘍の報告されている罹患率は、100,000あたり14.5であり、ヒトにおいて報告されているものよりもわずかに高い。原発性脳腫瘍の中で、グリア細胞腫瘍（例えば、星状細胞腫、乏突起膠腫、および混合/低分化神経膠腫）が、最も一般的であると報告されている。犬原発性脳腫瘍は、組織病理学、イメージング特徴、生物学的行動、および従来的な処置モダリティへの応答の点で、それらのヒト対応物との注目すべき類似性を示す。ヒトと同様に、原発性脳腫瘍を有するイヌに対する予後は不十分である。手術、放射線治療、および化学療法を含む利用できる処置レジメンをもってしても、報告されている生存時間は、神経膠腫に対してめったに6か月より長くなく、髄膜腫に対してめったに1年より長くない。ヒトおよび犬腫瘍を引き起こす根本的な分子異常も、多くのケースにおいて同様である可能性が高い。
犬原発性脳腫瘍における成長因子およびそれらの受容体、ならびにインターロイキン13受容体2α（IL13R2α）の発現を見る予備データは、比較可能なヒト原発性脳腫瘍に対して刊行されたデータと著しい類似性を示す。血管内皮成長因子（VEGF）およびその主要な受容体VEGFR-1（flt-1）およびVEGFR-2（KDR）は、高悪性度星状細胞および乏突起膠細胞腫瘍において主に過剰発現される。過剰発現の同様のパターンは、IL-13R2αで見られる。血小板由来成長因子受容体α（PDGFRα）は、高悪性度乏突起膠腫において過剰発現されるが、髄膜腫においては過剰発現されない。上皮成長因子受容体（EGFR）は、高悪性度神経膠腫において圧倒的に過剰発現されるが、ある程度低悪性度の星状細胞腫および髄膜腫においても過剰発現される。これらの成長因子および受容体のすべては、ヒトおよびイヌにおけるCNS腫瘍の発症機序において有意な役割を果たすと考えられている。これらのデータは、組織学、イメージング、および生物学的行動における類似性に加えて、犬原発性脳腫瘍が、それらのヒト対応物の分子特徴の多くを有し得、ヒト原発性脳腫瘍の臨床的に価値のあるインビボ、自然発生大型動物モデルを提供し得ることを示唆する。
高分子量神経治療薬のCED送達に関する材料および方法に対して、その全体が参照により本明細書に組み入れられるKrauze et al., Brain Res. Protocols 16:20-26, 2005を参照されたい。
本発明者らは、脳腫瘍を有する犬患者においてリポソームCPT-11（トポイソメラーゼI阻害剤）およびGDLの組み合わせCEDを施した。CEDによって注入されるリポソームCPT-11/GDLは、リアルタイムMRIでモニターされ、脳腫瘍の正確な標的を示し、脳腫瘍におけるリポソームの分布のパターンおよび処置の効能を説明するデータを本発明者らに提供した。3つのケースが調査され、以下に提示される。MRI上でリアルタイムでモニターされる腫瘍内のリポソームの分布を確立するために、腫瘍イヌにおいて予備実験がなされた（図1〜12）。
ケース1番：
脳生検が行われ、イヌは、梨状葉悪性度III星状細胞腫を有すると診断された。リアルタイムMRIを使用して（図13）、CPT-11およびGDLの混合物（220μl）を、3μl/分の最大注入速度で2.5時間期間にわたって腫瘍へ直接的に注入した。分布の容積は、最初の88μlに対して線形であり、次いで、拡大する注入物境界が脳室縁に接触した時に、側脳室の側頭角への注入物の漏出によりプラトーに達した（矢印図13）。この結果は、脳腫瘍へのリポソームを含む治療薬の局所送達のモニタリングに対する必要性を強調する。GDLの使用は、犬脳腫瘍におけるCPT-11リポソームの分布をモニターするためのとても有効なツールであることが判明した。処置の9週間後のフォローアップMRIは、ほとんどは注入物によって被覆された領域において、ベースラインと比較した場合に、腫瘍成長の有意な軽減があることを明らかにした（図14）。CED-1の9週間後に見られた腫瘍成長のアレストは、脳腫瘍におけるCPT-11の存在と一致する。本発明者らは、CED-1処置の間に腫瘍の12％を被覆しただけであったことに留意されたい。図14は、診断の時間（ベース）、第一（CED-1）処置の時間、9週間フォローアップMRIスキャン、および第二処置（CED-2）での腫瘍容積を説明する。腫瘍成長は、9週間を超えて再度見られ、CEDによる第二処置がなされ、腫瘍の大きな領域（〜25％）が被覆される。第二処置は、腫瘍成長を有意に軽減する。本発明者らは、両方の処置で獲得されたVi：Vd比を評価し、注入された容積に関わらず、Vdに対するViのとても密接な相関があることを見出し、本発明者らが健康な脳組織だけでなく脳腫瘍においても再現性のある状況でGDLを分布させることができることを示唆する（図15）。これは、大型動物モデルにおける脳腫瘍組織における繰り返しCEDの再現性を示す。
脳腫瘍と関係のない死後のケース1番の組織病理学的評価
病歴：
11歳のメスの去勢されたJack Russell Terrierは、T1/T2強調およびポストコントラストMR調査に基づいて右梨状葉において疑わしい神経膠腫を有すると診断され、広範性線維性星状細胞腫悪性度IIとしてCTガイド定位生検からGFAPで組織学的にかつ免疫細胞化学的に確認された。イヌは、MRイメージングによる腫瘍応答の注入後モニタリングをともなって、5か月以上の等間隔で3回CED腫瘍内注入を受けた。イヌは、脳に転移しなかった播種性血管肉腫からの合併症により、第一処置の8か月後に安楽死させられた。
神経病理学および結論：
（図16）剖検の後、MRIによって定義されるように、ガドリニウムを有するリポソームにCPT-11を含む腫瘍内注入のCEDのエリアを介して肉眼的にも微視的にも脳の横断面上に、カテーテルのチップ（N）および低悪性度広範性改変低悪性度線維性星状細胞腫（I）の外ゾーンに軟化のエリアがあった。注入されなかった既存の腫瘍（T）の外境界に、広範性星状細胞腫悪性度IIIがあった。主要な所見は、形態学的に改変された腫瘍の注入エリアに、非注入星状細胞腫における約18％と比較して＜1％のMIB-1免疫細胞化学によって決定されるような増殖指数があることであった（データは示さない）。本発明者らは、リポソーム/CPT-11/ガドリニウムの繰り返し腫瘍内注入が、隣接非注入高悪性度星状細胞腫と比較して改変線維性星状細胞腫内で腫瘍内ネクローシスおよびMIB-1活性の激しいCPT-11/リポソーム誘導性抑制を引き起こしたことを、この実験から結論付ける。これらの所見は、脳腫瘍処置における薬分布の重要性を強調する。
ケース2番：
第二のケースにおける生検は、前頭/頭頂葉未分化乏突起膠腫（悪性度III）を確認した（図17）。このケースにおいて、リポソームGd（1.85mM）およびCPT-11（48.2mg/ml）が、腫瘍の吻側および尾側局面へ置かれた2つのカニューレを介して注入された。3μl/分の最大注入速度での2.5時間期間にわたる500μlの全容積。吻側カニューレ配置は準最適であり、このカテーテルを介する注入は最小であった。分布の容積は、およそ1.33のVd：Vi比を有して本質的には線形であった。最終容積は、利用できる注入物および麻酔限定によって限定され、全部で18％腫瘍容積が注入された。腫瘍内の注入物の分布は、ケース1と際立って異なっており、注入物が、T2高信号域の境界および腫瘍の末梢縁を追跡調査した。6週間目の注入後MRI検査は、腫瘍が成長せず、薬投与の領域においてサイズが軽減されたことを明らかにした。CPT-11注入部位と相関するある程度の腫瘍アブレーションも、T-1およびT-2 MRIの両方上で観測された（図16E、F）。
ケース3番：
脳生検は、梨状葉悪性度III星状細胞腫の診断を確認した。イヌは、発作を含む神経学的サインを提示した。ガイドカニューレを、腫瘍上に置き、3つの部位を、図18において示されるように標的にした。腫瘍の大部分は、リアルタイムMRIガイドCEDを使用してCPT-11/GDLによって被覆された。脳の基底で小さな漏出が検出されたら注入を止め、その時点で、ほぼすべての腫瘍塊が処置された。この患者イヌは、3か月以上の間無症状のままであり、6週間ごとにMRIで追跡調査された。MRIは、ケース1におけるものと同様に、腫瘍塊において劇的な軽減を示した（図18）。
これらの結果は、代理ガドリニウムマーカーの共注入に基づいて、正常脳および自然発生神経膠腫へのリポソーム治療薬のリアルタイムモニタリングが、実現可能であり、分布が、高度に予測的であることを示す。注入に関連する悪影響は、最小であるように見える。
現在の調査は、CNSへの薬送達をモニターすることの重要性を明示し、自然発生CNS腫瘍組織への治療的薬剤の直接的な注入が実現可能であり、かつ（代理マーカーの共注入によって測定されるような）分布が有効性を高度に予測することを実証する。注入に関連する悪影響は、最小であるように見える。
注入のリアルタイムイメージングは、CEDの必須成分ではないにせよ、治療薬効能が最大化されるべきであり、かつ不適当なカニューレ配置または脳室などの腫瘍周囲構造への漏出に関連する毒性が最小にされるべきである場合、重大である可能性が高い。
方法：
磁気共鳴イメージング
MRI方法は、霊長類調査におけるようなものであり、各々その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Saito et al., Exp Neurol 196:381-9, 2005; Krauze et al., Exp Neurol 196:104-11, 2005を参照されたい。
ガイドカニューレ移植に対する外科的手順：
ガイドカニューレ調製：
手術室において、移植のための各々のガイドカニューレを調製するために、滅菌フィールドが作り出された。手短に、カスタムデザインガイドカニューレは、ペデスタルスクリュー（13mm）へ融合シリカを挿入し、強力瞬間接着剤で固定することによって、前もって調製された。手術の日に、各々の標的部位に対するニードル軌道に適応するように、カニューレの融合シリカ部分を特定の長さ（3〜5 mm）に切った。システム内の組織蓄積を回避するために、スタイレットを有する対応するナイロンダミーカニューレを、同じ長さに切った。滅菌生理食塩水でカニューレを洗い流し、手術テーブルに移した。脳の標的領域に適応するように、手術の間にガイドカニューレを調製した。臨床的動物において、カテーテルの位置および数が、実験調査から獲得されたベースラインMRI所見に基づいて決定された。
手術手順：
麻酔の導入の前に、イヌは、オキシモルホン（0.04〜0.06 mg/kg、SC）、ジアゼパム（0.03〜1.0 mg/kg IM）、およびアトロピン（0.02〜0.04 mg/kg SC）を前投与され、チオペンタール（10.0 mg/kg IV）で誘導され、挿管された。麻酔をイソフルラン（酸素における1.5％）で維持し、陽圧換気を使用してPaCO2を30〜35 mmHgの間に維持した。循環空気/水毛布の補助で、体温を37.5〜39.0℃の間に維持した。麻酔下の間の平均動脈血圧およびEKGのモニタリングのために、静脈内頭部カテーテル、間接的圧カフ、およびEKGリードを置いた。麻酔の間、血液ガス、血糖、および電解質を、30〜60分おきにモニターした。麻酔期間全体にわたって、静脈内液投与（乳酸加リンガー液、10〜12 ml/kg/hr）を継続した。麻酔回復の間、温度、呼吸速度、心拍数、粘膜色、および精神状態を10分おきにモニターした。動物が完全に回復した時、動物を飼育施設に戻す前に、獣医神経学者が神経学的サインを査定した。
ガイドカニューレアセンブリの位置を決定する初めのベースラインMRIを獲得する前に、犬MRI適合性定位フレームにイヌの頭を置いた。カニューレの配置のための外科的露出は、カニューレ進入部位上の頭蓋を露出するための正中線皮膚切開および側頭筋の退縮に関与した。Hallエアドリルを使用して、注入部位上の硬膜を露出するために、頭蓋骨に小さな骨孔を作った。各々の注入部位上の皮質を露出するために硬膜を貫通するために、21ゲージニードルを使用し、真鍮セットスクリューを位置付けるために、各々の注入部位に隣接して付加的な骨孔を作り出した。定位タワーを使用して、各々のガイドカニューレアセンブリを、定位的に骨孔へ下げ、穴をアクリルで満たし、カニューレアセンブリを歯科用アクリルを使用して固定した。ガイドカニューレを固定したら、頭蓋骨上に位置付けられたいくつかのスクリューにガイドを接着させるために、付加的なアクリルを適用した。ガイドカニューレ上の解剖学的層において創傷部位を閉じた。各々の動物は、麻酔からの完全な回復に対してモニターされ、抗生物質を服用し、手術後5日間毎日2回観測された。
リポソーム調製：
例えば、Noble et al., Cancer Res. 2006 Mar 1;66(5):2801-6を参照されたい。1,1'-ジオクタデシル-3,3,3,3'-テトラメチルインドカルボシアニン-5,5'-ジスルホン酸（DilC18(3)-DS）を、Molecular Probes（Eugene, OR）から獲得し、1-2-ジオレオイル-3-sn-グリセロホスホ-コリン（DOPC）およびポリ(エチレングリコール)-1,2-ジステアロイル-3-sn-ホスホエタノールアミン（PEG-DSPE）をAvanti Polar Lipids（Alabaster, AL）から獲得し、コレステロール（Chol）をCalbiochem（San Diego, CA）から獲得した。DOPCおよびChol（モル比3：2）、PEG-DSPE（5モル％）、および任意のDilC18(3)-DS（0.2モル％）を、クロロホルムにおいて混合し、回転蒸発により乾燥させた。MRI調査に対して、リポソームは、Gd（Omniscan（登録商標））で受動的に装荷された（GD-リポソーム）。脂質薄膜を、Gd溶液（250 mM）において再水和させ、素早い凍結解凍の6連続周期が続き、その後、定義ポアサイズ（5×0.2μm、5×0.05μm）を有するポリカーボネートフィルターを介して押し出され、動的光散乱によって決定されるような〜80 nm直径のリポソームをもたらした。HEPES緩衝生理食塩水（HBS）（pH 6.5）に対する大規模透析が後に続くSephadex G-75サイズ除外カラム（Pharmacia, Piscataway, NJ）を使用して、未封入Gdを除去した。リポソーム濃度は、標準的なリン酸解析によって測定され、すべての実験に対して20 mMリン脂質に調整された。
以下の刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる：Langer,「New methods of drug delivery」Science, 249:1527-1533 (1990); Morrison,「Distribution models of drug kinetics」in Principles of Clinical Pharmacology, Atkinson et al (eds), Academic Press, New York, pp 93-112 (2001);およびPardridge,「Drug delivery to the brain」J Cereb Blood Flow Metab, 17:713-731 (1997); Krauze et al., Exp Neurol. 2005 Nov;196(1):104-11); Saito et al., Cancer Res. 2004 Apr 1;64(7):2572-9; Chen et al., J. Neurosurg. 103:311-319, 2005; Vandevelde et al., Acta Neuropathol (Berl) 66:111-6, 1985; Koestner et al. Histological Classification of Tumors of the Nervous System of Domestic Animals. 2nd ed. Washington, D.C.: The Armed Forces Institute of Pathology; 1999; Gavin et al., J Neurooncol 33:71-80, 1997; Kraft et al., J Vet Intern Med 11:218-25, 1997; Lipsitz et al., Vet Pathol 40:659-69, 2003; Thomas et al., Vet Radiol Ultrasound 37:20-27, 1996; Axlund et al., J Am Vet Med Assoc 221:1597-600, 2002; Jeffery et al., J Small Anim Pract 34:367-372, 1993; Brearley et al., J Vet Intern Med 13:408-12, 1999; Spugnini et al., Vet Radiol Ultrasound 41:377-80, 2000; Dimski et al., J Am Anim Hosp Assoc 26:179-182, 1990。
上記の説明は、多くの詳細を含むが、これらは、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではなく、本発明の目下好ましい態様のいくつかの実例を単に提供すると解釈されるべきである。それ故に、本発明の範囲が、当業者に明白になり得るその他の態様を完全に包含することが高く評価されると考えられる。添付の特許請求の範囲において、単数形における要素への参照は、はっきりとそのように述べられない限り、「一つおよびただ一つ」を意味することを意図しておらず、むしろ「一つまたは複数」を意味することを意図している。当業者に公知である上述の好ましい態様の要素に対するすべての構造的、化学的、および機能的等価物は、参照により本明細書に明確に組み入れられ、本開示および特許請求の範囲によって包含されることを意図している。さらに、デバイスまたは方法は、本発明によって解決されることが求められる各々のおよびあらゆる問題に取り組む必要はなく、それは本開示および特許請求の範囲によって包含されるべきである。さらに、本開示における要素、成分、または方法段階は、要素、成分、または方法段階が特許請求の範囲においてはっきりと列挙されているかどうかに関わらず、公衆に捧げられることを意図していない。本明細書における特許請求の範囲要素は、要素が「ための手段」という句を使用して明確に列挙されない限り、米国特許法112条、第6項の規定下にあると解釈されるべきではない。
本発明は、実例的な目的だけのためである以下の図面への参照により、より完全に理解されると考えられる。
自然発生悪性度IIII星状細胞腫を有するイヌにおけるCPT-11リポソームおよびガドリニウムキレートリポソーム（トレーサーリポソーム）の対流送達を示す一連の画像である。 CPT-11リポソームおよびガドリニウムキレートリポソームによる腫瘍塊浸透を図示する。 CPT-11リポソームおよびガドリニウムキレートリポソームによる腫瘍塊浸透を図示する。左に腫瘍、右にリポソーム。 CPT-11リポソームおよびガドリニウムキレートリポソームによる腫瘍塊浸透を図示する。左下パネルに腫瘍。 腫瘍注入に対するVd対Viのグラフである。 分布放線冠イヌ対腫瘍イヌを図示する。 犬腫瘍組織へのガドリニウムキレートリポソームおよびガドリニウムキレートリポソームプラスリポソームトポテカンの対流送達のイメージングを示す（右、リポソームガドリニウム（Gd）；左、Gd＋リポソームトポテカン（LSTopo））。 犬腫瘍組織へのガドリニウムキレートリポソームおよびガドリニウムキレートリポソームプラスリポソームトポテカンの対流送達のイメージングを示す（右、Gdのみ；左、Gd＋LS Topo）。 犬腫瘍組織へのガドリニウムキレートリポソームおよびガドリニウムキレートリポソームプラスリポソームトポテカンの対流送達のイメージングを示す（右、Gdのみ；左、Gd＋LS Topo）。 犬腫瘍組織へのガドリニウムキレートリポソームおよびガドリニウムキレートリポソームプラスリポソームトポテカンの対流送達のイメージングを示す（右、Gdのみ；左、Gd＋LS Topo）。 腫瘍注入に対するVd対Viのグラフである。 星状細胞腫悪性度IIIおよび乏突起膠腫腫瘍注入に対するVd対Viのグラフである。 犬患者における側頭葉星状細胞腫へのリポソームCPT-11およびGDLの混合物の注入を図示する（ケース#1）。 犬患者における側頭葉星状細胞腫へのリポソームCPT-11およびGDLの混合物の注入に続く腫瘍成長アレストを図示する（ケース#1）。 犬脳腫瘍における注入の容積と分布の容積との間の関係を示す。 右梨状葉における犬広範性星状細胞腫へ腫瘍内に送達されたCPT-11/リポソーム/ガドリニウムのCEDのMRイメージングおよび神経病理学的結果を示す。A. 前の星状細胞腫のMR画像、B. 注入直後、およびC. 3回の注入からの腫瘍サイズにおける際立った軽減をともなう3ヶ月後。D. ネクローシスを有する脳断面、ならびにネクローシス（N）、腫瘍注入（I）、および無傷非注入腫瘍（T）のエリアを図示する残存腫瘍E.およびF.（ケース#1）。 犬患者における前頭/頭頂葉未分化乏突起膠腫悪性度III腫瘍へのリポソームCPT-11およびGDLの混合物の注入を図示する（ケース#2）。 梨状葉悪性度III星状細胞腫と診断された腫瘍イヌのMRイメージングを示す。パネルA、B、Cは、3つの部位への同時注入の結論を示す。腫瘍の大部分は、CPT11/GDLによって被覆された。その他の2つのケースにおいて見られたVi/Vd）の一貫した比が実証される。腫瘍容積は、パネルA、B、Cにおいて示される注入の3か月後に軽減された（ケース#3）。

Claims (19)

  1. 中枢神経系（CNS）疾患の処置に対して有用で、かつ患者のCNSに対流増加送達（convection enhanced delivery：CED）によって送達可能な薬物の製造における、担体および活性薬剤を含む高分子量神経治療薬の使用。
  2. 担体が、合成担体である、請求項1記載の使用。
  3. 合成担体が、リポソームである、請求項2記載の使用。
  4. 高分子量神経治療薬が、約200kDaより大きい分子量を有する、請求項1記載の使用。
  5. 高分子量神経治療薬が、約10nmより大きい直径または長さを有する、請求項1記載の使用。
  6. 高分子量神経治療薬が、核酸、タンパク質、および小分子化学化合物からなる群より選択される活性薬剤を含む、請求項1記載の使用。
  7. CNSへのCEDが、1：1より大きいVd：Viで行われる、請求項1記載の使用。
  8. 薬物が、追跡剤をさらに含む、請求項1記載の使用。
  9. 追跡剤が、MRIマグネットである、請求項8記載の使用。
  10. MRIマグネットが、ガドリニウムキレートである、請求項9記載の使用。
  11. CNS疾患が、急性CNS疾患である、請求項1記載の使用。
  12. CNS疾患が、慢性CNS疾患である、請求項1記載の使用。
  13. CNS疾患が、癌である、請求項1記載の使用。
  14. CNS疾患が、神経変性疾患である、請求項1記載の使用。
  15. 活性薬剤が、抗腫瘍剤、放射性ヨウ素標識化合物、毒素（タンパク質毒素を含む）、細胞増殖抑制または細胞溶解薬、遺伝子およびウィルスベクター、ワクチン、合成ベクター、成長因子、神経栄養因子、ホルモン、サイトカイン、酵素、ならびに特定部位の標的病巣に対する薬剤からなる群より選択される、請求項1記載の使用。
  16. 活性薬剤が、核酸、核酸類似体、抗体を含むタンパク質、小分子化学組成物、全身的に投与される場合に毒性および望ましくない効果を示す薬剤、EGFR阻害剤、タルセバ、イレッサ、トポイソメラーゼ阻害剤、イリノテカン（CPT-11）、エトポシド、トポテカン、エドテカリン、ルビテカン、バルルビシン、フォストリエシン、GL331、XR5000、SGN15、アントラサイクリン、ドキソルビシン、アルキル化剤、テマクソラミド（temaxolamide）、カルボプラチン、シスプラチン、ダカルバジン（DTIC）、mTOR阻害剤、ラパマイシン、CCI-779、RAD 001、ファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤、R11577、ロナファーニブ；成長因子阻害剤、チロシンキナーゼ阻害剤、AEE788、SU5416、エルロチニブ、ZD1839、エンザスタウリン、ラパチニブ、AP23573、ソラフェニブ、STI571（グリベック）、PTK787、バタラニブ、セマキサニブ、PKI166、クエルセチン、BIBX1382、ムブリチニブ、エルブスタチン、RG13022、RG13291、AG1295、レフルノミド、ゲフィチニブ、HDAC阻害剤、デプシペプチド、インテグリン阻害剤、シレンギチド、COX-2阻害剤、エベロリムス、バイオックス、セレブレックス、テロメラーゼ阻害剤、grn 163、TGFb阻害剤、MDMA阻害剤、AMPA阻害剤、GABA、GABAアゴニスト、軸索発芽の阻害剤、ならびに単一の担体内に存在し得るmTOR阻害剤およびチロシンキナーゼ阻害剤の組み合わせを含むそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1記載の使用。
  17. 薬学的組成物を含むキットであって、
    該薬学的組成物が、高分子量神経治療薬を含み、
    該薬学的組成物が、CNS疾患を有する患者の中枢神経系（CNS）に対流増加送達（CED）によって送達可能であり、かつ
    該高分子量神経治療薬が、該薬学的組成物が該患者のCNSにCEDによって送達される場合に、治療的有効用量を提供するのに十分な量で存在する、
    キット。
  18. 送達デバイスをさらに含む、請求項17記載のキット。
  19. 送達デバイスが、段階デザイン非逆流カニューレを含む、請求項18記載のキット。
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