JP2010530967A - 陽電子を放出し無機粒子を含む組成物、及び医薬、特に診断方法におけるその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
医学的に使用されたすべての陽電子エミッタは極端に短い半減期を有するので、それらは保存することができず、現場で個別に調製される必要がある。粒子アクセレータ(一般的には、サイクロトロン)はこのために必要であるので、通常大きな大学病院に数個のPETが存在するのみである。
極めて稀なケースでは、サイクロトロンの標的において形成される形態での放射核種は、すでに放射性医薬である。そのため、有機化学化合物(無機化学とは反対に有機化学からの構造)に組み込まれる。
・アミノ酸代謝における重要なマーカーとしての11C-メチオニン、
・心臓診断薬としての1-11C-酢酸塩、
・循環性疾患診断薬のための15O-標識水、及び
・パーキンソン病及び他のドーパミン性疾患の早期診断のための18F-フルオロ-DOPA
・18F-2-フルオロ-2-デオキシグルコース(FDG)は、疑いの余地も無く、特に癌診断薬のみならず他の分野において使用される、最も重要なPET放射性医薬である(以下、参照)。
核医薬におけるすべての研究の必須条件は、ヒトの身体への放射性物質、放射性医薬の投与である。これは、通常、静脈内で投与され、初めに、身体全体に渡って多かれ少なかれ均一に血中にそれ自体を分配する。
これまで最も頻繁に使用されてきたPET放射性医薬は、通常FDGと略される18F-2-フルオロ-2-デオキシグルコースである。これは、C2上のOH基の代わりに放射性18F原子を有するグルコース分子である。静脈内投与後に、それは、増加したグルコース要求と共に特に細胞内で蓄積する。
放出された陽電子が電子を受け、全く正反対の方向に飛行する2つのγ-量子に変換される前には、組織内の放出された陽電子の範囲は、最大でも数ミリメートルにすぎない。陽電子の放出から2つのγ-量子への質量の変換までのプロセス全体は、約10-10秒(0.1 ns)である。
先行技術は、有機化学の多数の物質からの診断薬のみを記載している。時間を浪費する、通常、多段階の合成及び精製ステップが有機物質の調製に必要とされ、これは、核種の半減期のために、診断的活性生成物の相対的収量が増加する調製時間と共に低くなる、ことを意味している。使用されるPET診断薬、ほとんどFDGは、その上、脳内に極めて非特異的に蓄積し、一方で、神経上の問題の研究を困難にし、脳組織の放射線への相当の曝露の結果を有する。FDG-PET補助診断は、更に、増加したグルコースを有する腫瘍種類の場合にのみ成功し、そのためゆっくりと成長する腫瘍の位置を厳しく限定する。ヒト診断薬、特にPET放射性医薬における先行技術に従う放射性医薬は、診断上活性な核種での単一マーキングのみを有するので、各分子は、1つの診断上利用可能なシグナルの最大を放出することができる。有機PET放射性医薬は、更に、周囲組織と類似の電子密度を有する。そのため、空間分解能は改善され得ない。
図1のタイプ1は、上記の低溶解性無機化合物(C)の群からの、安定剤なしかつ凝集が阻害された本発明の粒子を記載する。粒子表面上の吸着した水分子及び/又は電荷は、本発明の粒子を安定化するように働く(その系はゾルと称される)。
無機ナノ粒子の調製のためには、FDGと比較して、有機合成ステップ及び精製が必要とされない。本発明の無機粒子性PETトレーサーは、室温で自発的に形成する。例えば、これは、同位体例えば18Fのヒドロキシアパタイトへの添加、及びいわゆる「コールドキット」中に予備調合された抽出物の混合によって実行される。分布中心又は核医学技術者はこのようにして資源を蓄える。
本発明の粒子製剤の調製時間は、同一の活性のFDGの合成及び精製に必要とされる時間の少なくとも10倍低い、すなわち、より活性な生成物が同一の送達時間に顧客に到達する。ナノ粒子の調製時間は、無機マトリックスの沈殿の速度によって決定され、これまで5分未満、好ましくは1分未満、より好ましくは10秒未満である。例えば、塩化カルシウムの水溶液とフッ化ナトリウムとの混合後1秒以内に、沈殿反応式に従って、フッ化カルシウム粒子は自発的に形成する。
同位体、18Fの半減期は、実際には自然定数(約t1/2、110分)であるが、診断上利用可能製剤での本発明の粒子は、調製方法によって調節される粒子サイズに依って、最大数10万18F原子を含むことがある。このことは、各薬理学的に活性な粒子がまた、単に18F-標識トレーサーよりも10万倍長いPET画像において活性である、ことを意味している。これは、高価な生体分子の1:1複合体、例えば抗体及びPET同位体、が使用される場合に、特に商業的興味がある。このようにして標識された細胞はまた、PET画像の方法によってより長期に生物内でモニターされ得る。
健常な血管は、閉じられた内皮細胞を有する。それらは、不透性であり、血流に戻る、アルブミンのようなより大きな分子、またナノ粒子を保持する。腫瘍における血管の内皮細胞は、孔を有し、これらを通って本発明の小粒子は血流から組織に容易に拡散できる。更にリンパ球輸送は腫瘍組織において減少されるので、本発明の粒子は、正確なナノスケールの大きさに因ってのみ、腫瘍に蓄積する。
ナノ粒子は、細胞関連標的のために好適である。すなわち、該粒子は、そのサイズ、表面構造及び電荷に依拠して、RESの細胞によって主に取り込まれる。これに関連して、血中を循環するマクロファージは、製剤の注入後に本発に従う粒子で直接的に標識され得る。このことは、例えば増加したマクロファージ活性が常に伴う炎症プロセスの画像化を可能にする。
受動的及び細胞関連標的化の可能性に加えて、本発明の粒子は、無機粒子の更なる標的化アドレッシングを提供する。疾患特異的リガンドの、本発明の粒子表面への結合によって、例えば細胞表面に対する受容体の活性標的化は、可能である。
先行技術であるFDGとは反対に、本発明の粒子は脳内に非特異的に蓄積しない。一方、このことは、放射線への脳の曝露を減少させ、他方では、神経上の問題の研究が可能である。
更なる因子に加えた、PET画像の空間分解能は、組織内の陽電子の平均自由行路長(例えば、18F由来の陽電子の場合には約3mm)に本質的に依拠する。例えばFDG18F同位体が組織内で自由に崩壊するので、分解能はこの物理的限界未満では得られない。対照的に、本発明の粒子の同位体は、結晶格子中に固く取り込まれる。このことは、陽電子と電子との相互作用の可能性を増加し、平均自由行路長を減少する。PET空間分解能における改善が達成される。3mm未満の径を有する腫瘍が検出される分解能も可能である。この分解能は、使用される検出器に依拠するが、好適な検出器でアクセス可能であるので、実際にはすべての場合に達成される。
本発明の粒子は、骨に関連して同等以上の電子密度を有し、すなわち、粒子の蓄積はCTで直接的に画像化され得る。本発明の粒子の非-放射活性製剤(例えばCaF2からなる、天然に最も高い頻度で存在するフッ素同位体19Fは放射性でない)は、F-MRIの画像化に好適である。
本発明の粒子、具体的には態様1.1、1.2及び1.3の粒子(図2参照)は、多様な画像化に好適である。それらは、陽電子エミッタに加えて更なる診断上利用可能な物質を含むからである。
更に、本発明は、粒子性無機マトリックスを含む医薬の調製方法であって、アニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、粒子性無機マトリックス当たりの陽電子放出核種の数が好ましくは1以上である、前記方法に関する。
(i) 沈殿反応式に従って可溶性塩の少なくとも2つの溶液を混合するステップ、ここで、少なくとも1つの塩は陽電子放出核種が豊富であり、ここで、1つの塩のカチオンが他の塩のアニオンと沈殿し、そして、陽電子放出量が、沈殿した化合物の一部、及びアニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、陽電子放出核種の量を含む、粒子性無機マトリックス形態である、
(ii) アニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、陽電子放出核種の量を含む、粒子性無機マトリックスを含む沈殿反応式に従う懸濁液の形成ステップ、
(iii) 無機マトリックスを形成するための、沈殿反応式に従う可溶性塩の少なくとも2つの溶液の混合ステップ、及びこれ続く、アニオン又はカチオン形態での陽電子放出核種の添加。
(iv) 沈殿反応式に従って可溶性塩の少なくとも2つの溶液を混合するステップ、ここで、少なくとも1つの塩は上記の陽電子放出核種の少なくとも1つが豊富であり、ここで、1つの塩のカチオンが他の塩のアニオンと沈殿し、そして、陽電子放出量が、沈殿した化合物の一部、及びアニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、上記の陽電子放出核種の少なくとも1つの量を含む、粒子性無機マトリックス形態である、
(v) アニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、上記の陽電子放出核種の少なくとも1つの量を含む、粒子性無機マトリックスを含む沈殿反応式に従う懸濁液の形成ステップ、
(vi) 無機マトリックスを形成するための、沈殿反応式に従う可溶性塩の少なくとも2つの溶液の混合ステップ、及びこれ続く、アニオン又はカチオン形態での上記の陽電子放出核種の少なくとも1つの添加。
(a) 一般的調製:上記の化合物は、水溶性塩の2つの水溶液と、天然同位体分布及び陽電子放出抽出物の必要量とを単に混合することによって調製され得る。このことは、例えば、特定の混合チャンバ、例えば2つの入口ライン、混合チャンバ及び排出ラインを備えた(Yの形態の)三方フロー混合器中で攪拌又は振盪しながら徐々に加えることによって、又はマイクロシステム技術から知られているマイクロ混合器を用いて実行してもよい。放射性医薬の具体的な合成のための一般的なモジュールも使用できる。これらはその製造において必要な混合及び攪拌要素を含むからである。しかしながら、本明細書に記載の粒子の調製は、非常に簡単であるため、抽出物、混合チャンバ及び適用インジェクタが組み合わされている混合装置も開発されている。粒子性懸濁液は、溶液の混合後に直ちに形成し、調製時間は数秒の範囲内である。
(c) 非-放射性同位体の任意の追加:粒子は、放射性同位体、例えばサイクロトロン内の核反応によって水溶液中で得られる18F-を用いて、直接的に可溶性化合物から調製され得る。この方法は、19F-のような非-放射性同位体を用いて最適化され得る。
(d) 任意の調製及び前駆体の使用:更なる調製変形体は、コアシェル構造が形成されるように、核生成種子として役立ち得る前駆体の使用にある。標的化合物自体、それは天然同位体分布を有するが、又はマグネタイトもしくはマグヘマイト粒子のような第2の対照媒体は、核生成種子として使用され得る。
(e) 交換プロセスを用いる任意の調製:無機マトリックス中の非-放射性核種は、続いて、本発明では放射性核種によって交換され、よって本発明の無機マトリックスを製造できる。ヒドロキシアパタイトを例にとれば、本発明の構造体型の完成した製剤は、18F-水溶液と極簡単に反応され得る。18F-イオンは、ヒドロキシアパタイト構造中のOH-イオンと交換し、18F-フルオロヒドロキシアパタイト、超格子構造が妨害されることなくCa5(PO4)3(OH,18F)が形成される。
(f) 粒径の任意の調節:ナノ粒子のサイズは、抽出物(出発物質)の濃度比によって調節され得る。
本発明の医薬は、インビトロ及びインビボ医薬、好ましくは診断薬で使用される。陽電子放出トモグラフィー(PET)及びPET-CT画像-補助診断における使用は、特に好ましい。本発明の粒子は、薬理学的研究及び獣医的薬の両方において、またヒト医薬において使用され得る。診断的使用については、活性用量が患者に投与される。投与は静脈内が好ましいい。次いで、身体での本発明の粒子の分布は、所定時間後に、PET又はPET-CTによって、あるいは場合により他の好適な方法によって決定される。好適な方法は当業者に知られている。本発明の医薬は、同様にして局所領域的療法において採用される。
すべてのResovist処方、例えば肝臓の試験、及びResovist処方、例えば血管造影での、本発明の粒子の使用が可能である。
すべてのNanoCis/NanoColl処方、例えば前哨リンパ節検出における本発明の粒子の使用は、原則的に可能である。コアにマグネタイトを有するコアシェル構造体型も、前哨リンパ節検出の分野における併画像化法のために使用できる。
サイズ及び表面特性の調節は、ナノ粒子を、腫瘍組織の受動的標的化のためにテーラーメイドさせる。受動的標的化のメカニズムは、図3に図式的に示されている。
健常な血管は閉じた内皮細胞を有する。それらは、不透性であり、血流に戻る、アルブミンのようなより大きな分子、またナノ粒子を保持する。腫瘍における血管の内皮細胞は、孔を有し、これらを通って本発明の小粒子は血流から組織に容易に拡散できる。更にリンパ球輸送は腫瘍組織において減少されるので、本発明の粒子は、正確なナノスケールの大きさに因ってのみ、腫瘍に蓄積する。
本発明の粒子の使用は、サイズ、表面構造及び電荷に因って、RES細胞によって主に取り込まれる。これに関連して、血中を循環するマクロファージは、製剤の注入後に、本発明の粒子に直接的に標識され得る。このことは、例えば、増加したマクロファージ活性がいつも起こる炎症プロセスの画像化を可能にする。
特定のリガンドによって、組織構造は標的された方法で認識され得る。例えば、抗-L-セレクチンは、リンパ節を証明するために好適である。ICAM及びVCAMは、MSの検出の場合に重要な役割も果たす特定の炎症マーカーである。E-セレクチンは、更に、炎症性病巣の認識に好適であり、多くの種類の腫瘍の認識にも好適である。EDB-フィブロネクチンは、血管新生特異的であり、抗-CD105(エンドグリン)抗体は乳癌の証明に使用され得る。使用され得る更なるリガンド及び受容体は、当業者に公知である。
幹細胞マーキングは、本発明の粒子について可能である。
文献公知の送達法(例えばパスフィンダー技術)によって、血液脳関門を横切ることが可能である。
1.1 一般的説明
CaF2は、水溶性化合物CaCl2とNaF(成功的な調製はKF、NH4F又はHFを用いて行ってもよい)との混合後の沈殿物としての、低溶解性化合物(フルオロスパーの溶解性:20℃で17 mg/l、18℃で16 mg/l)として、あるいはまた、好適な低濃度比の混合後のコロイド状分散形態(「ナノ粒子」)として、沈殿する。
1.2.1 界面活性剤無しのCaF2ナノ粒子
0.1 mol/lの濃度の1mlのKF水溶液を形成するように、18F-溶液の好適な量を非-放射性フッ化カルシウム(KF)溶液と混合した。1mlのKF水溶液(0.1 mol/l)を、0.05 mol/lの濃度の1mlのCaCl2水溶液と共に、バイアル中で振盪することによって混合した。形成した分散液の僅かな乳白光からわかるCaF2ナノ粒子が直ちに形成した(図4)。
所望の放射活性を有する1mlのKF水溶液(0.1 mol/l)を、1mlのCaCl2水溶液(0.05 mol/l)と共に、バイアル中で振盪することによって混合した。1重量%のプルロニックF68(ポロキサマー188としても知られている)を予め溶解した。形成した分散液の僅かな乳白光からわかるCaF2ナノ粒子が直ちに形成した。
上記の実験系と同様にして、より高い濃度のKF溶液及びCaCl2溶液からCaF2ナノ粒子を調製した。再現性試験の結果(実施例1.2.2)と共に、1mlの0.2 mol/l KF溶液と0.1 mol/l CaCl2溶液との混合、あるいは0.4 mol/l KF溶液と0.2 mol/l CaCl2溶液との混合の、各々の場合における結果としての粒径を図6に示す。粒径は、濃度が増加するにつれて、約60 nm〜約400 nm増加する。
例:PET診断剤としてのナノ粒子性炭酸カルシウム、CaCO3
以下の標的反応によってサイクロトロン中で核種を調製した。
3.1 ヒドロキシアパタイト粒子の調製
5重量パーセントの濃度で存在するように、クエン酸を0.1モーラーのCaCl2水溶液に加えた。0.1モーラーのNaOH溶液で9〜11のpHに調整した。次いで、Na3PO4水溶液でCa/P比が1.67となるような方法で、Na3PO4水溶液を調製した。室温で磁気攪拌器で攪拌しながら、Na3PO4水溶液をCaCl2溶液に徐々に加えた。ヒドロキシアパタイト沈殿が形成した。
18フルオロヒドロキシアパタイト粒子の調製のために、実施例3.1の分散液を、必要な放射活性強度で、すなわち好適な濃度の18F-イオンを含む溶液と混合した。ヒドロキシルイオンをフッ素イオンと交換することによって、画像診断化に好適な18フルオロヒドロキシアパタイト粒子を形成した。
Claims (8)
- アニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、陽電子放出核種を含む粒子性無機マトリックスを含む医薬であって、
粒子性無機マトリックス当たりの陽電子放出核種の数が1以上であり、該粒子性無機マトリックスが、トパーズ(Al2F2)[SiO4]、チオライトNa[Al3F4]、ワーベライトAl3(PO4)2(OH,F)2、炭酸カルシウム(CaCO3)、マグヘマイト(γ-Fe2O3)、ゼオライト(一般式Mn[AlO2)x(SiO2)y](M=金属、例えばNa)、マグネタイト(Fe3O)4、硫酸バリウム(BaSO4)、リン酸ガリウム(GaPO4)、アパタイト又はフルオロヒドロキシアパタイト(Ca(PO4)3(OH,F)=3Ca3(PO4)2・Ca(OH,F)2)、及びフルオルスパルCaF2からなる群より選択され、
該陽電子放出核種が、15O、30P、13N、65Ga、11C、131Ba、26Al、68Ga及び18Fを含む群より選ばれる、前記医薬。 - 前記粒子性無機マトリックスが、0.1nm〜100μmの径を有する、請求項1記載の医薬。
- 前記粒子性無機マトリックスが、薬学的シェルにある、請求項1又は2に記載の医薬。
- 前記粒子性無機マトリックスが、標的−特異的リガンドに結合される、請求項1〜3のいずれか1項記載の医薬。
- 以下のステップ:
(i) 沈殿反応式に従って可溶性塩の少なくとも2つの溶液を混合するステップ、ここで、少なくとも1つの塩は陽電子放出核種が豊富であり、ここで、1つの塩のカチオンが他の塩のアニオンと沈殿し、そして、陽電子放出量が、沈殿した化合物の一部、及びアニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、陽電子放出核種の量を含む、粒子性無機マトリックス形態である、
(ii) アニオン及びカチオンの構造体型-形成元素の天然同位体分布に加えて、陽電子放出核種量を含む、粒子性無機マトリックスを含む沈殿反応式に従う懸濁液の形成ステップ、
(iii) 無機マトリックスを形成するための、沈殿反応式に従う可溶性塩の少なくとも2つの溶液の混合ステップ、及びこれ続く、アニオン又はカチオン形態での陽電子放出核種の添加
の少なくとも1つを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の医薬の製造方法。 - 医薬組成物であって、そこに含まれる粒子の少なくとも0.001%が、請求項1〜4のいずれか1項記載の粒子性無機マトリックスである、前記組成物。
- 画像診断において使用するための請求項1〜4のいずれか1項記載の医薬。
- 疾患の局所領域的治療のための請求項1〜4のいずれか1項記載の医薬。
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