JP2021528369A - 血脳バリアを越えるためのナノ粒子とそれを用いた治療法 - Google Patents

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Abstract

本出願は、化学療法剤を含む治療剤を担持するナノ粒子、および血液脳関門を介してこれらの治療剤を送達するのに適したターゲティングリガンド、ならびにこれらの治療を必要としている患者に使用する方法を開示している。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2018年6月13日に出願された米国特許出願第62/684,593号の優先権を主張し、その内容はすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
政府の権利
本発明は、国立衛生研究所から授与されたグラント番号CA151819の下で政府の支援を受けて行われたものである。政府は本発明について一定の権利を有する。
本開示は、血液脳関門を越えて治療薬を送達することができ、かつそのために使用することができるナノ粒子に向けられている。
中枢神経系（CNS）の慢性疾患は、先進国における罹患率と死亡率の主な原因となっている。アルツハイマー病だけでも米国では500万人以上が罹患しており、2050年までに1300万人以上に増加すると予想されている。さらに、心臓病や脳卒中などの他の主要な死亡原因による死亡者の割合は過去10年間で大幅に減少しているが、アルツハイマー病による死亡者の割合は68％増加している。同様の傾向は、経済的コストの高さと治療の相対的な進歩の欠如という点で、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、脳腫瘍など、他の多くの神経変性疾患にも見られる。
乳がんの脳転移もまた、臨床における課題を増大させている。歴史的には、脳転移は通常、疾患の進行が遅く、全身管理の欠如により生存期間が制限されていたため、ほとんどの乳がん患者にとって大きな問題ではなかった。しかし、新しい治療法によって一部の患者では臨床転帰が改善され、脳転移は長期生存にとってより重要な脅威となっている。これらの癌の中には、HER2、EGFR、HER3、および/またはHER4複合体の過剰発現によって引き起こされるものがある。例えば、ヒト上皮成長因子2(HER2)陽性乳癌の女性では、新しい治療法による全身疾患のコントロールが改善されたことで、歴史的には臨床的に沈黙していたであろう脳転移が明らかになってきた。脳転移に対する治療薬の有効性は、血液-脳および血液-腫瘍のバリア（BBBおよびBBB）を治療用の量で透過することができないために制限されている。
HER2を標的とした治療法は頭蓋外疾患を効果的にコントロールすることができるが、脳転移への分布は限られており、脳転移に対する有効性は低いことが示されている。つまり、HER2を標的とした治療法は全身疾患を効果的にコントロールすることができるが、脳転移に対する有効性は、血液-脳および血液-腫瘍のバリア（BBBとBTB）を透過することができないために妨げられているのだ。手術、放射線、化学療法などの現在の治療法は、緩和的なものと考えられており、生存期間の有意な増加をもたらすことはほとんどない。
ほとんどの化学療法薬の脳への送達と同様に、脳転移に対するHER2阻害剤の送達は、脳への分子の出入りを調節する役割を果たす選択的な細胞障壁である血液脳関門(BBB) を通過する薬物の透過性が低いために制限されている。脳転移に関連する腫瘍微小血管は、しばしば血液-腫瘍バリア（BTB）と呼ばれ、無傷のBBBに比べて受動的な透過性が増加している；しかしながら、バリアの完全性の喪失は限られており、腫瘍ごとに、また転移病変内でさえも非常に変化する。HER2陽性乳癌の治療に一般的に使用されている多くの薬剤は、脳内で治療濃度に達することができず、BBBとBTBを迂回することは、脳転移の効果的な治療における大きな障害となっている。
これらの疾患の治療が進まない大きな理由は、血液脳関門（BBB）の存在にある。BBBは、CNS内の恒常性維持に重要な役割を果たすCNS実質と血管系との間の物理的な障壁である。BBBはいくつかの障壁が並行して存在しており、その中で最もよく説明されているのは、主に毛細血管床からなる血管BBBと、主に脈絡叢からなる血液-脳脊髄液（血液-CSF）障壁の2つである。内皮細胞間にはタイトジャンクションが存在し、極性分子、高分子、細胞の傍細胞的な拡散を阻害している。これにより、中枢神経系への溶質輸送は、主に個々の内皮細胞間で発生するように強制される。CNSの恒常性を維持するために非常に重要であるが、ほとんどの溶質に対するBBBの不透過性は、CNSへの薬物送達のための途方もない障害であることが証明されている。現在、低分子治療薬の98％、およびモノクローナル抗体、タンパク質および遺伝子治療を含む大分子治療薬の実質的に100％は、BBBを横断しない。脂質溶解度が高く、分子量（Ｍｒ）が400ー500ダルトン（Ｄａ）未満の低分子のみがＢＢＢを実質的に横断する。
低分子量と高度の脂質溶解度はこのメカニズムによる交差を有利にするが、BBBを形成する膜に取り込まれた薬物は、その後、効果を発揮するために、脳の間質液の水性環境に分配されなければならない。その結果、脂質可溶性が高すぎる物質は、障壁の毛細管床によって隔離され、BBBの背後にある細胞に到達しない可能性がある。このように、脂質可溶性は、ＢＢＢを横切る輸送速度を増加させることができる一方で、血液中の薬物濃度を低下させることもできる。投与された薬物が脳に入る割合は、BBBを横切る輸送速度と脳に提示された薬物の量の両方によって決定される。脳への薬物送達を改善するための脂質溶解度の使用は、したがって、BBBの透過率の増加と血中濃度の低下との間のバランスを見つけなければならない。
低分子のこのカテゴリーに一貫して反応する脳の疾患はわずかに存在し、これらには、うつ病、慢性疼痛、およびてんかんが含まれる。対照的に、脳の他の多くの深刻な病気の障害は、従来の脂質可溶性低分子治療薬に反応しない、そしてこれらは、アルツハイマー病、脳卒中／神経保護、脳および脊髄損傷、脳癌、脳のHIV感染、様々な運動失調産生障害、筋萎縮性側索硬化症（ALS）、ハンチントン病、パーキンソン病（PD）、多発性硬化症（MS）および脳に影響を与える小児期の先天的な遺伝的エラーを含む。
本開示は、これらの課題および懸念のいくつかに対処するために向けられている。
本開示は、血液脳関門を越えてこれらの治療薬および画像化剤の全身送達から利益を得るであろう神経学的状態および疾患の範囲を治療するために、血液脳関門を越えて治療薬および画像化剤を送達するのに適したナノ粒子に向けられている。本開示の特定の実施形態は、ポリマーまたはナノ粒子コアが結合されているポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物を含む。(a)少なくとも1つのターゲティング剤、該ターゲティング剤は、リンカーによってナノ粒子コアの外表面に付着したリガンドからなり、該リガンドは、血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有し、該リンカーは、血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能であり、該開裂は、リンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂からなる、ポリマーまたはナノ粒子コアからなるナノ粒子組成物を含む。および(b)任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に連結された少なくとも1つの低分子治療剤；および/または(c)任意のリンカーを介してナノ粒子に連結された少なくとも1つの大分子治療剤；ここで、大分子治療剤は、存在する場合、およびターゲティング剤は、異なる化学的実体を構成する。特定の好ましい実施形態では、組成物は、少なくとも1つのターゲティング剤、少なくとも1つの低分子治療剤、および少なくとも1つの大分子治療剤が結合されたポリマーまたはナノ粒子コアからなるナノ粒子である。
他の独立した実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリオール含有ポリマー、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）、キトサン、ポリエチレンイミン、多糖類、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、酸化鉄、または金から構成されるか、本質的に構成されるか、または構成される。そのような好ましい実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリオール含有ポリマー、好ましくは糖含有ポリマー、例えば、グルコース、フルクトース、マンニトール、ムチン酸、ショ糖、ガラクトース、ソルビトールに由来するポリマーから構成されるか、本質的に構成されるか、またはそれらから構成される。キシロースまたはガラクトース、より好ましくはムチン酸に由来するポリマー。そのような構造の広い範囲が本明細書に記載されている。
さらに、または代替的に、ポリマーまたはナノ粒子コアは、独立して、式の単位を構成する。
Figure 2021528369
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリオールを含むポリマーからなり、ここで、ポリオールを含むポリマーは、式Ａの化合物のカップリングに由来する。
Figure 2021528369
 ここで、ｎ、ｑ、ｐ、Ｌ、およびＲは、本明細書中の他の場所で２本鎖である。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、式Ｂの化合物は含まない。
Figure 2021528369
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーがポリオール構造を構成する。
Figure 2021528369
 ここで、Ｘ、Ｙ、およびＲは、本明細書の他の場所で定義される。
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーは、式（Ｉ）または式（ＩＩＩ）または式（ＩＩＩ）または式（ＩＩＩ）の以下の構造単位のうちの１つまたは複数の構造単位からなる荷電セグメントと無荷電セグメントとを交互に構成している。
Figure 2021528369
 ここで、Aは、ポリアルキレングリコールからなる無荷電セグメントであり；そしてBは、少なくとも一対のビシナルジオールからなる少なくとも１つのポリヒドロキシ連結からなるカチオン性に荷電したセグメントである。これらの実施形態のいくつかにおいて、Bセグメントは、カイオン性粘酸ポリマー（cMAP）残基構造からなる少なくとも１つの繰り返しサブユニットからなる。これらのAセグメントおよびBセグメントの様々な構造およびパーマネテーション、ならびにそれらに関連する構造は、本明細書の他の場所に記載されている。
さらに、または代替的に、いくつかの独立した実施形態において、ターゲティングリガンドとポリマーまたはナノ粒子コアとの間の開裂可能なリンカーは、アセタール、ホウ酸エステル、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ケタール、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド結合のうちの1つ以上からなる。 これらの連結体は、脳内皮細胞に関連する条件下で、例えば加水分解、化学的還元、酵素的開裂、または他の手段によって、様々な形で開裂され得る。特定の特定の実施形態では、開裂可能な連結体は、構造からなる（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１つのボレートエステルからなる。
Figure 2021528369
ここで、RA、n、S、およびX5は、本明細書の他の箇所に記載されている。そのような連結体の様々な追加の構成が、本明細書に記載される。内皮細胞内で開裂可能なこの連結は、血液脳関門および他の障壁を越えて貨物を運搬するこれらのナノ粒子の能力にとって重要である。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのターゲティングリガンドは、独立して、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、抗体または抗体フラグメントからなるか、またはそれらからなる。さらに、または代替的に、そして本明細書で他の場所に記載されているように、ターゲティングリガンドの少なくとも１つは、トランスサイトーシスを受ける脳内皮細胞によって発現される受容体または表面タンパク質に特異的に結合することが知られているものである。広範囲の有用なターゲティングリガンドは、本開示の他の場所に記載されている。特定の追加的または代替的な実施形態では、特定の同定された標的化された受容体に特異的に結合する化学的実体からなるか、またはそれらからなるが、これらに限定されない。トランスフェリンは、このターゲティングリガンドのための魅力的な選択肢であり、この能力における特定の実施形態として機能する。
各ポリマーまたはナノ粒子コアは、単一のターゲティングリガンド（コアあたり）または数千のそのようなターゲティングリガンド（コアあたり）に共役することができる。さらに、ポリマーまたはナノ粒子コアは、単一のタイプのターゲティングリガンドまたは複数のタイプのターゲティングリガンドに共役することができる。さらに、少なくとも１つのターゲティングリガンドは、本明細書の他の箇所に記載されているように、開裂可能な連結によって各ポリマーまたはナノ粒子コアに共役されなければならないが、追加のターゲティングリガンドもまた、構造体に付加的な機能性を提供する、非開裂可能な連結によってコアに連結することができる。さらに、ポリマーまたはナノ粒子コアは、さらに、ターゲティングリンケージが結合されていないリンキング基（開裂可能であるか、またはそうでないか）として作用することが可能な遊離ペンダントモイエットを含んでいてもよい。そのような連結可能な基は、他の生物学的、化学的、または画像化剤をコアに付着させる可能性を提供するか、またはそのような生物学的、化学的、または画像化剤をコアに連結させてもよい。
特定の独立した実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアに任意に付着した低分子は、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、および脳癌の治療に有用な医薬化合物である。このような化合物には、神経伝達物質、化学療法物質、および他の生物学的活性物質が含まれる。ドーパミン、セロトニン、カンプトテシン、イリノテカン、ＳＮ-３８、またはそれらの誘導体、代謝物、またはプロドラッグなどの化合物は、本開示に記載された化合物のほんの一部のリストであるが、これに限定されるものではない。
代替的に、または追加的に、低分子はまた、in vivoでの腫瘍マーカーの分子イメージングのために、放射性同位体で「タグ付け」することができる。
特定の独立した付加的または代替的な実施形態において、低分子治療化合物は、ポリマーまたはナノ粒子コアに化学的または静電的に結合されてもよく、または化学的または静電的に結合されることなく、ナノ粒子コアの構造内にカプセル化されてもよい。化学的に連結されている場合、低分子リンカーは、化学的に安定である（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の箇所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはその塩などの１つ以上のアミノ酸残基で構成されていてもよい。
特定の独立した実施形態において、大分子治療剤は、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、および癌の治療に有用なヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質（融合タンパク質を含む）、多糖類、抗体または抗体フラグメントである。本実施形態の特定の請求項において、大分子は抗体である。この点において、本開示は、トラスツズマブ（ハーセプチン(R)）の使用を例示するが、大分子治療剤は、この材料にそれほど限定されず、本開示は、この能力において有用な材料の広い範囲を設定する。
低分子化合物と同様に、大分子治療用化合物は、直接化学結合によって、または連結基を介して、ポリマーまたはナノ粒子コアに付着してもよい。この連結基は、化学的に安定である（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の場所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、例えば、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩のような、１つ以上のアミノ酸残基を含んでいてもよい。
好ましい実施形態では、組成物は、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物の観点から開示されているが、組成物はナノ粒子である。本開示はまた、ナノ粒子の集団、およびそこから得られる医薬組成物を包含する。
さらに、本開示は、低分子および大分子治療薬の組み合わせを含む、強化されたレベルの治療薬を、血液脳関門を通過して脳実質に全身的に送達するために、これらのナノ粒子組成物を使用する方法を包含する。そのような方法は、以前にそのような治療のために同定された特定の患者集団に向けられている。これらの方法は、神経学的脳障害を有し、そのような治療を必要とするそのような対象に、本明細書に開示されているようなナノ粒子を系統的に投与することからなる。この文脈において、ナノ粒子によって脳実質に送達される治療剤の増強されたレベルは、同じ条件下で開裂性リンカーを含まない他の同等のナノ粒子を用いて送達される量よりも大きい量として定義することができる。有効性を決定するためのいくつかの手段は、本明細書の他の箇所に記載されている。
いくつかの実施形態では、開示された治療法は、添付の低分子または大分子の治療剤が、治療的に有効な量の治療剤を送達するために血液脳関門を通過することができない場合を含む。まだ他の実施形態では、この投与は、それ自体が血液脳関門を通過し、脳実質において治療効果のある量を送達することができる治療剤または画像化剤の共同投与を伴う。このタンデム投与は、所与の治療レジーム中に、同時に、同じ送達ビヒクルで、または異なる送達ビヒクルで、異なる時間に提供され得る。この文脈において、脳実質に送達されるナノ粒子によって送達される治療剤の増強されたレベルは、同じ条件下で開裂性リンカーを含まない他の同等のナノ粒子を用いて送達される量よりも大きい量として定義することができる。
これらの組成物を投与する方法、および治療に適した特定の神経学的状態は、本明細書の他の箇所に記載されている。
特許又は出願ファイルには，カラーで描かれた少なくとも１枚の図面が含まれている。この特許又は特許出願公告のカラー図面付きの写しは，請求及び必要な手数料の支払により，国内官庁から提供される。
本願は、添付の図面と併せて読めば、さらに理解される。主題を説明するために、主題の例示的な実施形態が図面に示されているが、現在開示されている主題は、開示されている特定の方法、装置、およびシステムに限定されるものではない。さらに、図面は、必ずしも縮尺で描かれているわけではない。図面では、
図１Ａは、酸除去可能なターゲティング戦略のスキームを示している。エンドサイトーシスに続いて、エンドソームの急速な酸性化は、トランスサイトーシス後の脳実質へのナノ粒子の自由な拡散を可能にし、ナノ粒子コアからのTfリガンドの分離をトリガする。 図1Ｂは、TfRをターゲットとした非ターゲットMAP-CPTナノ粒子とニトロPBAジオール複合体のpH依存性の調製を示している。 図２は、酸切断可能なターゲティングリガンドを使用して、薬物と抗体の組み合わせを脳転移巣に送達するための提案されたメカニズムを示している。細胞外pH7.4では、Tfリガンドとハーセプチンはナノ粒子表面のジオールに結合したままである。エンドサイトーシス後、pH5.5までのエンドソームの急速な酸性化は、ナノ粒子コアからのそれらの解離を誘発し、トランスサイトーシスが完了した後、脳内への自由な拡散を可能にする。 図３は、MAP-CPTポリマー-ドラッグ結合体の合成スキームを示している。 図４（Ａ−Ｃ）は、単剤または組合せの薬物および抗体ナノ粒子送達システム。TfRを標的とした組み合わせCPT/ハーセプチンナノ粒子(図４Ａ)、TfRを標的としたCPTナノ粒子（図４Ｂ）およびTfRを標的としたハーセプチンナノ粒子（図４Ｃ）の製剤の調製。 図５（Ａ−Ｃ）は、乳がん脳転移モデルの説明図である。図５（Ａ−Ｃ）は、乳癌脳転移モデルの説明図である。図５Ａは、乳がんの脳転移モデルを示している。腫瘍細胞の頭蓋内（IC）注入は、脳転移の直接的な確立を可能にする。 図５（B）。左心室への心臓内（ICD）注入に続いて、腫瘍細胞は他の臓器と同様に脳血管系に向かうことができる。いくつかの細胞は正常に外に流れ出て、巨視的な脳腫瘍を形成する。 図５（C）。静脈内注射（IV）後、ほとんどの腫瘍細胞は肺毛細血管床や他の部位で停止し、その後、脳への転移が起こる。 図６は、モデルBBBにおける非標的およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子の先端から基底への輸送を示している。TfR標的化（青）および非標的化（グレー）ナノ粒子を、無血清DMEM（DMEM）、または2.5 mg/mL Tf（DMEM + Tf）または等モル高親和性抗TfR Ab（DMEM + Ab）のいずれかの存在下で、先端ウェルに添加した。示されたデータは、各グループのための4つのウェルの平均である。エラーバーはSEを示す。 図７（Ａ−Ｂ）は、抗HER2療法の効果を示す。７（Ａ−Ｂ）は、Rag2-/-;Il2rg-/-マウスで確立されたHER2陽性BT474-グルゴ乳癌脳転移に対する抗HER2療法の効果を示す。トラスツズマブ（5mg/kg）を週2回尾静脈注射で投与し、腫瘍体積が10mm3に達した時点で治療を開始した。MRIを用いて脳腫瘍の大きさおよび治療に対する反応をモニターした。IC注射により樹立された腫瘍（図７Ａ）では、腫瘍の進行に有意な遅延が認められたのに対し、IV注射により樹立された腫瘍（図７Ｂ）ではそのような遅延は認められなかった。 図８に、頭蓋内（A）、心臓内（B）、静脈内（C）の乳がん脳転移モデルと有効性試験のタイムラインの詳細図を示す。タイムラインの下の数字は、MRIによる脳転移（BM；体積0.2mm3程度）が確認されるまでの平均時間（範囲）を月単位で示している。太い矢印は本試験の治療スケジュールを示し、腫瘍体積が〜2mm3に達した時点で週4回の投与を行う。 図９は、異なる方法を用いて確立された脳腫瘍のデータを示しており、治療薬に対する応答が異なることを示している。生理食塩水（黒）と比較して、IC（A）、ICD（B）、および静脈注射（C）で樹立した場合の、CPT（オレンジ、4mg/kg）、非標的MAP-CPTナノ粒子（グレー、4mg CPT/kg）、およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子（青、4mg CPT/kg）で処理したBT474-グルゴ転移性脳腫瘍の腫瘍成長曲線を示す。示されているデータは、各治療群あたり6匹のマウスの平均である。エラーバーはSEを示す。 図１０は、ＩＣ確立腫瘍の血中グルゴ活性が、各治療群について、ＭＲＩによって測定された腫瘍体積と相関していることを示している。血中グルゴ活性は、生理食塩水（黒）、CPT（オレンジ）、非標的MAP-CPTナノ粒子（グレー）、およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子（青）治療群の腫瘍体積に対してプロットされる。線形回帰は、MATLABを用いて行った。 図１１（Ａ−Ｃ）は、BT474-グルゴ転移性脳腫瘍の個々の腫瘍成長曲線を示す。図１１（Ａ−Ｃ）は、生理食塩水（黒）と比較して、CPT（オレンジ、4mg/kg）、非標的MAP-CPTナノ粒子（グレー、4mg CPT/kg）、およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子（青、4mg CPT/kg）で処理したBT474-グルゴ転移性脳腫瘍の個々の腫瘍成長曲線を示す（図１１Ａ）。１１Ａ、ICD（図１１Ｂ)、および静脈注射（図１１Ｃ）によって確立された場合、生理食塩水(黒)と比較した。)開いた円は、下垂体への転移を示す。ICDおよび静脈注射モデルの両方についてこの研究に含まれた総転移24例のうち2例は、下垂体転移であった。他のすべての脳腫瘍は脳内転移であった。 図１２（Ａ−Ｂ）は、治療薬の脳への取り込みが腫瘍のモデル依存性であることを示す。１２（Ａ−Ｂ）は、治療薬の脳への取り込みが、腫瘍ではモデル依存的であるが、健康な組織ではないことを示している。 図１２Ａは、BT474-グルゴ腫瘍組織における脳への取り込みを、異なる治療法について、組織1gあたりの注入用量のパーセントによって計算したものである。 図１２Ｂ健康な脳組織における注入された用量の割合。脳への取り込みは、4 mg/kgの用量の24時間後に決定された（CPTベース）。示されているデータは、治療群ごとに4匹のマウスの平均である。エラーバーはSEを示す。NDは検出不能。 図１３は、IC-（丸）、ICD-（四角）、およびIV-確立（三角形）と同様に親細胞（実線の丸）と同様にCPTに対して感度が高い脳腫瘍から分離されたBT474-グルゴ細胞を示している。示されているデータは、各細胞株の4つの用量反応曲線の平均である。エラーバーはSEを示す。 図１４（Ａ−Ｂ）は、ニトロＰＢＡ結合体の合成スキームを示す。図１４Ａハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBA。(図１４ＢTf-PEG5k-ニトロPBA.zー5kDa PEGのための120。 図１５は、MAP-AF568ポリマー結合体の合成のためのスキームを示す。 図１６は、生理食塩水（Ｂ）、遊離ＣＰＴおよびハーセプチン（Ｃ）、ＴｆＲ標的ＣＰＴナノ粒子（Ｄ）、ＴｆＲ標的ハーセプチンナノ粒子（Ｅ）およびＴｆＲ標的併用ＣＰＴ／ハーセプチンナノ粒子（Ｆ）による治療開始時（Ａ）および治療開始から８週間後の転移性脳腫瘍の代表的なＭＲＩ画像を示す。点線は腫瘍縁を示す。製剤は、4および/または24mg/kg（それぞれCPTおよび/またはハーセプチンベース）の用量で週1回、4週間全身投与した。スケールバー、2 mm; NP、ナノ粒子。 図１７は、BT474-グルゴ細胞の静脈注射後にMRIで画像化された転移性脳腫瘍の画像を示している。脳内転移（A,B,C）と下垂体転移が検出された（D）。ほとんどの脳内転移は大脳（A）にあり、小脳（B）に時折転移が認められた。多巣性転移が時折認められた（C）。髄膜下腔転移は最も一般的にくも膜下腔に転移した（D）。スケールバー、2mm。 図１８は、CPTとハーセプチンの複合ナノ粒子送達は、単剤と遊離薬物のいずれかのナノ粒子送達よりも効果的に脳転移性腫瘍の成長を阻害する。遊離CPTおよびハーセプチン（灰色、それぞれ4および24mg/kg）、TfR標的化CPTナノ粒子（オレンジ色、4mg CPT/kg）で処置したBT474-グルゴ転移性脳腫瘍の腫瘍成長曲線。生理食塩水（黒）と比較したTfR標的化ハーセプチンナノ粒子（紫、24mgハーセプチン/kg）およびTfR標的化併用CPT/ハーセプチンナノ粒子（青、4mgCPT/kg、24mgハーセプチン/kg）。示されたデータは、各治療群あたり6匹のマウスの平均である。エラーバーはSEを示す。 図１９は、BT474-グルゴ転移性脳腫瘍の個々の腫瘍成長曲線を示している。19は、CPTおよびハーセプチン（灰色、4および24mg/kg、それぞれ）、TfR標的CPTナノ粒子（オレンジ色、4mg CPT/kg）で処理したBT474-グルゴ転移性脳腫瘍の個々の腫瘍成長曲線を示す。生理食塩水（黒）と比較して、TfRを標的としたハーセプチンナノ粒子（紫、24mgハーセプチン/kg）およびTfRを標的とした併用CPT/ハーセプチンナノ粒子（青、4mgCPT/kgおよび24mgハーセプチン/kg）。NP、ナノ粒子。
例示的な実施形態の詳細な説明
本開示は、治療薬および／または画像化剤を被験者の脳に送達するのに適した、標的化剤および治療薬および／または画像化剤からなるナノ粒子に向けられているが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、記載されたナノ粒子は、被験体へのナノ粒子の投与に先立って、関心のある治療剤および／または画像化剤を装填する。ロードされたナノ粒子の送達に続いて、ターゲティングリガンドは、脳内皮細胞などの関心のある標的細胞へのナノ粒子の送達を促進する。ターゲット細胞による内部化に続いて、ナノ粒子はターゲティング剤から解離する。脳内皮細胞の場合、内部化されたナノ粒子は、その後、粒子が負荷された薬剤を不安定化し、分泌する脳の間質空間に細胞から排泄され、それにより、脳または他の標的部位に薬剤を送達する。いくつかの実施形態では、記載された方法は、セロトニンまたはドーパミンのような神経伝達物質を脳に送達するために実施されてもよく、これは神経学的障害を治療するために使用されてもよい。神経学的障害の治療に使用するための他の薬剤もまた、記載された方法を介して脳に送達されてもよい。それ自体では容易に脳にアクセスできないかもしれない画像化剤もまた、記載された方法を使用して送達されてもよい。いくつかの実施形態では、画像化剤Ｃｕ６４を担持したナノ粒子を対象者の脳に送達して、画像化を可能にするために、記載された方法を使用してもよい。さらに、記載された方法は、１つ以上の治療剤、イメージング剤、または両方の治療剤、イメージング剤の組み合わせを被験者の脳に送達するために使用されてもよい。
特定の実施形態では、ナノ粒子は、癌腫瘍、特に脳の癌腫瘍の制御および治療に適した治療薬を含む。より具体的には、即刻開示の材料および方法は、転移性のHER2陽性脳腫瘍を含む状態の治療のために、治療薬が血液-脳-障壁（BBB）および血液-腫瘍障壁（BTB）を横断することを可能にする。
全身投与後の脳への治療薬の送達を強化するために、ナノ粒子やその他のナノスケールまたは高分子の製剤を工学的に設計することに大きな関心が寄せられている。受容体媒介性トランスサイトーシス（RMT）のようなBBBにおける内因性輸送機構の使用は、BBBを横切って様々なペイロードをシャトルするための有望なアプローチとして浮上している。特に、トランスフェリン受容体（TfR）は、BBB内皮の血液側で高発現しているため、RMTの主要な標的の一つとして研究されてきた。
本明細書に記載されているように、本発明者らは、ＢＢＢ／ＢＴＢをトランスサイトースするように設計されたＴｆＲを標的とする治療用ナノ粒子の脳への取り込みおよび有効性を調査した。トランスフェリン（Tf）は、カムプトテシン（CPT）の粘膜酸ポリマー（MAP）抱合体からなるナノ粒子（MAP-CPTと表記）に、ポリマーの粘膜酸部分に含まれるビヒナルジオールとのpH依存性のボロン酸-ジオール錯体を介して付着された。この酸切断可能なターゲティング戦略により、ナノ粒子は、実用的な全身投与を可能にするためにBBBの血液側でTfRに対して高い親和性を保持し、同時に、トランスサイトーシス中の酸性化時にターゲティング剤を放出して、脳内への放出を可能にする。図1（Ａ−Ｂ）。図１（Ａ−Ｂ）)を参照されたい。本発明者らは、これらの標的化ナノ粒子を全身投与することにより、マウスのHER2陽性乳癌脳転移にCPTを送達することができ、かなりの抗腫瘍反応を引き出すことを実証した。
本発明者らはさらに、より強力な治療剤を担持したTfR標的ナノ粒子が、さらに大きな腫瘍サイズの減少を明らかにするであろうという仮説を立てた。本開示において、例示的な送達システムは、抗HER2モノクローナル抗体であるハーセプチンを単独で、またはCPTペイロードと組み合わせて、以前に報告されたCPT単独の有効性（図２）を超える増強された抗腫瘍活性を達成するためにBBBを横切ってシャトルする能力について調査された。
本出願は、化学療法剤を含む治療剤を運ぶナノ粒子、およびターゲティングリガンドを開示し、ここで、ナノ粒子は、血液脳関門を介してを含む患者全体にこれらの化学療法剤を送達するのに適しており、そのような治療を必要としている患者に使用する方法および方法を開示している。化学療法に関して記載されているが、ナノ粒子のいくつかは、他の神経学的状態、例えばパーキンソン病、ハンチントン病、および多発性硬化症のような疾患の治療のためのセロトニンまたはドーパニンのような疾患の治療のために、血液脳関門を介して癌に向けられていない治療薬を運ぶことも可能であることが理解されよう。第２０１４／０３４８７５４号は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれるが、少なくともこの目的のためのナノ粒子の使用のためのものである。
完全な文脈での本開示は、一般用語、本開示の一般的な実施形態、および例示的な実施形態とラベル付けされたセクションを含む。これらのセクションは、本開示の以下に列挙された請求項、および以下に列挙されていない実施形態をより完全に説明する。これらのセクション、またはそれに続く規定はいずれも、本開示を特定のセクションに限定するものと解釈されるべきではなく、本開示の教示のために全体として考慮されるべきである。
請求項1: 患者の神経障害を治療する方法であって、前記方法は、前記治療を必要とする患者に第一の低分子治療剤および／または大分子治療剤を全身的に投与することからなる、方法であって、ここで、
a）前記第１の低分子治療剤および／または前記第２の大分子治療剤が、ナノ粒子コアとターゲティング剤とからなるナノ粒子に付着されており、前記ターゲティング剤が、開裂可能な連結性を有するリンカーによって前記ナノ粒子コアの外表面に付着された少なくとも１つのターゲティングリガンドからなる、方法。
(i) 中性および/または負に帯電したムチン酸含有ポリマー(MAP)からなるナノ粒子の外表面(ナノ粒子のコアおよび/または表面がカチオン性のムチン酸含有ポリマー(cMAP)から実質的に遊離している場所を含む)、
(ii)血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有する少なくとも１つのターゲティングリガンド；および、
(iii) 血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能な連結体であり、ここで、開裂はリンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂からなり；そしてここで、以下のうちの1つまたは両方を含む、
iv）低分子治療剤は、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に連結されている；および／または、
(v) 大分子治療剤が、任意のリンカーを介してナノ粒子に連結されている；および
(b) 第1の低分子治療剤および/またはナノ粒子に付着した大分子治療剤の投与は、第1の低分子治療剤および/または大分子治療剤が血液脳関門を通過して、量的に被験者の脳実質に送達されるよりも大きい量の第1の低分子治療剤および/または大分子治療剤がナノ粒子に付着していなかった場合に送達されるであろうよりも大きい結果をもたらす。
請求項２：請求項１の方法であって、前記方法が、前記大分子治療剤が血液脳関門を越えて被験者の脳実質に送達されるように、前記大分子治療剤が前記ナノ粒子に付着していない場合よりも大きい量で送達されるように、前記ナノ粒子に付着した前記大分子治療剤を送達することからなる、方法。
請求項３：血液脳関門を通過して被験体の脳実質に入る大分子治療剤の量が、神経障害に対して治療的に有効な量である、請求項１または２の方法。
請求項４：請求項１から３のいずれか1つの方法であって、それ自体が血液脳関門を通過し、治療的に有効な量で被験者の脳実質に送達されることができる第２の低分子治療剤を患者に全身的に投与することをさらに含む、方法であって、第２の低分子治療剤がナノ粒子に付着していない、方法。
請求項５：第１の低分子治療剤および第２の低分子治療剤が同一ではない、請求項１から４のいずれか１つの方法。
請求項６：１から５のいずれか1つの方法であって、前記方法が、前記第1の小分子治療剤および前記第２の大分子治療剤の両方を送達することからなり、前記第1の小分子治療剤および前記第３の大分子治療剤の両方が、前記第1の小分子治療剤および前記第４の大分子治療剤が前記ナノ粒子に付着していなかった場合に送達されるよりも個々に大きい量で、血液脳関門を越えて被験者の脳実質に送達されるような方法。
請求項７：血液脳関門を通過して被験体の脳実質に入る第１の小分子治療剤および第２の大分子治療剤の量が、個々に神経障害に対して治療的に有効な量である、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
請求項８：神経学的障害が、HER2陽性乳癌から転移した脳癌を含む、他の全身性、頭蓋外癌に転移した脳癌を含む脳癌である、請求項１から７のいずれか1つの方法。
請求項９：ナノ粒子コアが、式の単位からなるポリマーからなる、請求項１から８のいずれか1つの方法。
Figure 2021528369
請求項１０：ナノ粒子コアがポリオール構造からなる、請求項１から９のいずれか1つの方法。
Figure 2021528369
 、
ここで、ｙは１０ー２５の範囲である。
ここで、Ｒは、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基であり、例えば、アルギニン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣ（ＮＨ２）２＋）、ヒスチジン（ＲはＣＨ２-イミダゾリル）、リジン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＨ２-ＮＨ２）、アスパラギン酸（ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨ）、グルタミン酸（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＯＯＨ）、セリン（ＲはＣＨ２-ＯＨ）などが挙げられ、ここで、Ｒは、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基である。スレオニン（ＲはＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ３）である）アスパラギン（ＲはＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、グルタミン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、チロシン（ＲはＣＨ２-ＰＨ-ＯＨ）、トリプトファン（ＲはＣＨ２-インドリル）、またはその塩、および／またはここで、Ｒは、ターゲティング剤、第１の低分子治療剤、および／または大分子治療剤のうちの１つ以上に結合されている。
請求項１１：ナノ粒子コアが、式Ａの化合物と式Ｂの化合物とのカップリングに由来するポリマーからなり；ここで、前記式Ａの化合物が、前記式Ｂの化合物である、請求項１から１０のいずれか１つの方法。
Figure 2021528369
 ここで、nは１から２０までの数であり；
Ｒは、官能基残基（例えば-ＣＯＯＨ、-ＮＨ２、-ＯＨ）であり、第３の官能基を含むアミノ酸のそれに対応するもの、例えば、アルギニン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣ（ＮＨ２）２＋）、ヒスチジン（ＲはＣＨ２-イミダゾリル）、リジン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２-ＣＨ２-ＮＨ２）、アスパラギン酸（ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨ）である。グルタミン酸（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＯＯＨ）、セリン（ＲはＣＨ２-ＯＨ）、スレオニン（ＲはＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ３））アスパラギン（ＲはＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、グルタミン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、チロシン（ＲはＣＨ２-Ｐｈ-ＯＨ）、トリプトファン（ＲはＣＨ２-インドリル）またはその塩であり、
式Ｂの化合物は
Figure 2021528369
 ｐは２０から２００までの数であり；
Lは離脱派である。
請求項１２：ナノ粒子コアがポリマーを構成する、請求項１から１１のいずれか1つの方法であって、ここで、ナノ粒子コアが、式の単位からなるポリマーを構成する、請求項１から１１のいずれか1つの方法。
Figure 2021528369
 ここで、nは1から２０までの数であり、pは２０から２００までの数である。
請求項１３：切断可能な連結が、アセタール、ホウ酸エステル、カーボネート、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド連結からなる、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
請求項１４：は少なくとも１つのターゲティング剤が、構造を構成する（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１つのボレートエステルからなる、請求項１から１３のいずれか１つの方法。
Figure 2021528369
 ここで
ナノ粒子コアおよび(ニトロ)フェニルボロン酸含有ポリマーは、(ニトロ)フェニルボロン酸含有ポリマーの(ニトロ)フェニルボロン酸部位とナノ粒子コアの少なくとも1組のビヒクルジオールとの間のホウ酸縮合連結によって互いに可逆的に連結されており、X5はこの連結の遠位端にある。
RAはニトロである。
nは1である。
sは2-20000の範囲の数である。
Ｌは、フェニル環とポリエチレンオキシド結合の間の連結基であり、連結基は、アミド基、カーボネート基、エステル基、またはジスルフィド基からなり；そして
Ｘ５は、-ＯＨ、-ＣＯＯＨ、-Ｂ（ＯＨ）２-、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アルキル）、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アリール）、-ＮＨ２、-ＮＨ（アルキル）２、-Ｎ（アルキル）２、または-ＳＨで任意に置換されたＣ１-６アルキルであり、ここで、少なくとも１つのターゲティング剤は、それに結合されている。
請求項１５：第１の低分子治療剤が、アミノ酸残基からなるリンカーによってナノ粒子コアに連結されている、請求項１から１４のいずれか１つの方法。
請求項１６：第１の低分子治療剤が神経伝達物質または化学療法剤である、請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
請求項１７：第１の低分子治療剤が、ドーパミン、セロトニン、カンプトテシン、イリノテカン、SN-38、またはその代謝物もしくはプロドラッグである、請求項1から１６のいずれか１項に記載の方法。
請求項１８：前記ナノ粒子が単位構造を構成する、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
Figure 2021528369
請求項１９：ターゲティングリガンドがトランスフェリンである、請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
請求項２０：大分子治療剤がトラスツズマブ（ハーセプチン）である、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
請求項２１：第１の低分子治療剤が、カンプトテシン、イリノテカン、SN-38、またはそれらの代謝物もしくはプロドラッグであり、第１の低分子治療剤がトラスツズマブ（ハーセプチン）である、請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
一般的な用語
本開示において、単数形「a」、「an」および「the」は、複数の参照を含み、特定の数値への参照は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、少なくともその特定の数値を含む。したがって、例えば、「ある材料」への参照は、当該技術に熟練した者に知られているそのような材料およびその等価物のうちの少なくとも１つへの参照である。
値が、記述子「約」の使用によって近似値として表現される場合、特定の値が別の実施形態を形成していることが理解されるであろう。一般に、用語「約」の使用は、開示された主題によって得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値を示しており、その機能に基づいて、それが使用される特定の文脈において解釈されるべきである。当技術分野に熟練した者は、これを日常的に解釈することができるであろう。いくつかの例では、特定の値に使用される有効数字の数は、「約」という語の範囲を決定するための１つの非限定的な方法であってもよい。他の例では、一連の値で使用される階調は、各値について「約」という言葉が利用可能な意図された範囲を決定するために使用されてもよい。存在する場合には、すべての範囲は包含的であり、組み合わせ可能である。つまり、範囲で述べられた値への参照は、その範囲内のすべての値を含む。
明確にするために、別々の実施形態の文脈で本明細書に記載されている本発明の特定の特徴は、単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよいことが理解される。すなわち、明らかに互換性がないか、または明確に除外されない限り、個々の実施形態は、任意の他の実施形態（複数可）と組み合わせ可能であるとみなされ、そのような組み合わせは、別の実施形態であるとみなされる。逆に、簡潔さのために、単一の実施形態、請求項、実施形態、または請求項の文脈で説明されている本発明の様々な特徴は、個別に、または任意のサブ組み合わせで提供されてもよい。最後に、ある実施形態は、一連のステップの一部として、またはより一般的な構造の一部として記述されてもよいが、各前記ステップは、それ自体が独立した実施形態であり、他のものと組み合わせ可能であると考えてもよい。さらにさらに、特定の特徴が１つのカテゴリー（例えば、方法または組成物の観点から）の観点で記述されている場合、その特徴はすべてのカテゴリーに等しく適用可能であることが理解される（例えば、組成物の文脈で記述されている特徴は、方法にも適用可能であり、その逆もまた同様である）。
すなわち、(i)「含む」、「含む」、「含む」、または「それによって特徴付けられる」と同義の「併合」は、包括的またはオープンエンドであり、追加の未記載の要素または方法ステップを除外するものではない。(ii)「からなる」は、請求項で指定されていない任意の要素、ステップ、または成分を除外し、(iii)「本質的にからなる」は、請求項の範囲を、指定された材料またはステップ、および請求された発明の基本的かつ新規な特徴（複数可）に実質的に影響を与えないものに限定する。「構成する」という語句（またはその等価物）の用語で記載された実施形態は、「構成する」および「本質的に構成する」という用語で独立して記載されたものも実施形態として提供する。本質的に構成される」という用語で提供されるそれらの組成物の実施形態において、基本的かつ新規な特徴（複数可）は、本明細書に記載されているように、または明示的に指定されているように、本明細書に記載されている記載に関連して記載されている効果を提供する能力である。特にここでは、方法および組成物の基本的かつ新規な特徴は、少なくとも、それ自体ではカーゴの全身投与によって達成されないレベルで、全身投与を使用して血液脳関門を越えてカーゴを送達する能力である。
リストが提示される場合、別段の記載がない限り、そのリストの各個々の要素、およびそのリストのすべての組み合わせが別個の実施形態であることが理解されるべきである。例えば、「A、B、またはC「として提示された実施形態のリストは、「A」、「B」、「C」、「AまたはB」、「AまたはC」、「BまたはC」、または「A、B、またはC」という実施形態を含むものと解釈される。すなわち、リストが実施形態内に提供される場合、追加の実施形態は、特定の除外を必要とせずに、第１のリストの１つ以上の要素を除外するリストを含む。例えば、アミノ酸残基アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩の観点から記載された実施形態は、別個の実施形態として、これらのアミノ酸のうちの１つ以上の要素が除外されるリストをも含む。
本明細書を通して、単語は、関連する技術に熟練した者によって理解されるであろうように、それらの通常の意味を与えられるべきである。
組成物が患者または被験体に投与される場合、用語「投与」は、組成物を患者または被験体に適用することを意味する。本明細書で使用される用語「全身投与」、「全身投与」、「末梢投与」および「末梢的に投与」は、ナノ粒子またはその組成物を、直接中枢神経系に投与する以外に、それが個人の体内に入り、したがって代謝および他の同様のプロセス、例えば皮下投与を受けるように投与することを意味する。本明細書で使用される「非経口投与」および「非経口的に投与される」という用語は、経腸投与および局所投与以外の投与モードを意味し、通常は注射による投与であり、これに限定されないが、静脈内投与、筋肉内投与、動脈内投与、髄腔内投与、カプセル内投与、眼窩内投与、心臓内投与、皮内投与、腹腔内投与、経気管内投与、皮下投与、皮下投与、関節内投与、皮下投与、くも膜下投与、および胸腔内投与、注射および輸液を含む。
非経口投与に適した製剤は、通常、活性化合物の滅菌水性製剤からなり、これは好ましくはレシピエントの血液（例えば、生理食塩水）と等張性である。そのような製剤は、単位用量または多用量の形態で提示され得る。
本明細書に記載される医薬組成物中の有効成分または薬剤の実際の投与量は、特定の個体、組成物、および投与様式に対して所望の治療応答を達成するのに有効な有効成分の量を得るために、個体に対して毒性を有さずに変化させてもよい。
いくつかの実施形態では、患者または被験体は、本明細書に記載のナノ粒子またはナノ粒子の集団のうちの少なくとも1つを、1回あたり約0.01μgから約5000mgまでの範囲で、または被験体の体重1kgあたりの範囲で、個別または1日あたりの投与量で投与される。追加的または代替的な実施形態では、患者または被験体は、本明細書に記載のナノ粒子またはナノ粒子の集団のうちの少なくとも1つを、1回の投与量あたり約0.01μgから約0.1μg、0.1μgから約1μgの範囲で、1日または個々の投与量で投与される。1μgから1μgまで、1μgから10μgまで、10μgから100μgまで、100μgから1000μgまで、1mgから5mgまで、5mgから10mgまで、10mgから50mgまで、50mgから100mgまで、100mgから150mgまで、150mgから200mgまで、200mgから250mgまで、250mgから500mgまで、500mgから750mgまでの範囲である。750mgから1000mgまで、1000mgから2000mgまで、2000mgから3000mgまで、3000mgから4000mgまで、または4000mgから5000mgまで、対象者の体重1kgあたりの1回用量または1日用量または個々の用量は、前記の範囲のうちの2つ以上によって定義され、例えば、0．μｇから体重1kgあたり1mgまで、または１回用量あたり1mgから10mgまで、または１日あたり10mgから10000mgまでの範囲である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のナノ粒子を、毎週、隔週、毎月、隔月、半期、または毎年、被験者に投与するように、記載の方法を実施してもよい。治療は、最適投与量よりも小さい投与量で開始されてもよく、その後、状況下で最適な効果に達するまで、治療の過程で投与量を増加させてもよい。
本明細書で使用される「薬剤」という用語は、標的に関連した化学的または生物学的活性を示すことができる化合物を意味する。本明細書で使用される「化学活性」という用語は、化学反応を行う分子の能力を示す。本明細書で使用される「生物学的活性」という用語は、分子が生体に影響を及ぼす能力を示す。例示的な薬剤の化学活性は、共有結合または静電相互作用の形成からなる。例示的な薬剤の生物学的活性は、内因性分子の産生および分泌、内因性分子または外因性分子の吸収および代謝、ならびに関心のある遺伝子の転写および翻訳を含む遺伝子発現の活性化または不活性化からなる。
用語「抗体」は、特定の抗原と反応性を有する免疫グロブリン分子への言及を含む。用語「抗体」はまた、キメラ抗体（例えば、ヒト化マウス抗体）、ヘテロ抗体（例えば、ビスペシフィック抗体）、および組換え一本鎖Fvフラグメント（scFv）、ジスルフィド安定化（dsFv）Fvフラグメント、またはpFvフラグメントのような遺伝的に操作された形態を含む。用語「抗体」はまた、抗体の抗原結合形態（例えば、Fab'、F（ab'）2、Fab、FvおよびrIGg）を含む。本開示において、トラスツズマブ（ハーセプチン(R)）は、乳癌の治療のための有用な抗体であり、好ましい実施形態では、HER2陽性である癌のための抗体である。
特定の抗原と免疫学的に反応する抗体、または「特定の抗原に対して特異的」とは、相対的な用語であり、抗体が示す非特異的な結合よりも少なくとも１０倍以上高い親和性でその抗原に結合することを意味する。したがって、所定の抗原に対して「特異的」であると言われる抗体は、実際には、非特異的相互作用において発揮されるよりも１０倍以上高い親和性で他の抗原を選択的に結合することがある。
本明細書で使用される用語「添付」、「添付」または「アタッチメント」は、２つ以上の構成要素を一緒に維持するために、結合、リンク、力または結束によって接続または結合することを意味し、これは、例えば、第１の化合物が第２の化合物に直接結合される場合のような直接的または間接的な添付、および１つ以上の中間化合物、特に分子が第１の化合物と第２の化合物との間に配置される実施形態のような添付を包含する。
本明細書で使用される場合、「貨物」という用語は、本明細書に記載されたナノ粒子によって（「フェリー」であるかのように）送達される治療剤または画像化剤を指す。
本明細書に記載されるナノ粒子において、ポリオールポリマーは、ボロン酸ポリマーに結合している。つの分子間の接着に関して本明細書で使用される用語「結合」または「カップリング」は、可逆的な共有結合を形成する相互作用を示す。適当な媒体の存在下では、ボロン酸ポリマー上に提示されたボロン酸は、適当な媒体中でボロン酸エステルを形成するために、迅速かつ可逆的なペアワイズ共有結合相互作用を介して、ナノ粒子コアに関連付けられたポリオールの水酸基と相互作用する。典型的には、ボロン酸部位は、ナノ粒子表面のヒドロキシ基とボロン酸エステルを形成するのに適しており、特定のトリガーイベント（例えば、pHの変化）の下で加水分解するのに適している。適した媒体は、水およびいくつかの水性溶液、ならびに当業者によって識別可能な追加の有機媒体を含む。典型的には、水性媒体中で接触すると、ボロン酸ポリマーとポリオールポリマーは縮合反応で反応し、副生成物として水を生成する。ボロン酸ポリオールの相互作用は、一般的に水溶液中でより好ましいが、有機媒体中で進行することも知られている。さらに、１、２および１、３ジオールで形成された環状エステルは、一般に、それらの非環状エステルの対応するものよりも安定である。
用語「脳癌」とは、癌細胞が患者または被験体の脳内に存在する状態を指し、典型的には、脳外の他の癌（「頭蓋外癌」）からの転移から生じている。脳癌が他の頭蓋外癌（例えば、乳癌）の転移から生じる場合、本明細書に開示された方法および組成物は、これらの頭蓋外癌を治療するのに適しているが、そうでなければＢＢＢを通過することができないそれらの治療剤を使用して、転移した脳癌の治療レベルを送達することを可能にする。
本明細書で使用される「共役」という用語は、１つの分子が第２の分子と共有結合を形成していることを示す。この用語はまた、原子が共有結合的に交互に単結合および多重（例えば、二重）結合（例えば、Ｃ＝Ｃ-Ｃ＝Ｃ-Ｃ）を形成し、電子の非局在化を生じさせるために互いに影響し合う連結を指す。当技術分野の当業者であれば、文脈に応じてこれらの意味を理解し、区別することができるであろう。
本明細書で使用されるように、用語「送達」および「送達」は、化合物の空間的位置に影響を与える活動、特に、化合物の好ましい位置を特定する活動を示す。したがって、本開示の意味での化合物を送達することは、特定の条件のセットの下で特定の時間に化合物の位置決めおよび動きに影響を与える能力を示し、それにより、それらの条件の下での化合物の位置決めおよび動きが、化合物がそうでなければ有するであろう位置決めおよび動きに関して変更されるようにすることができる。
特に、基準終点に関する化合物の送達は、化合物が最終的に選択された基準終点に位置決めされるように、化合物の位置決めおよび移動を制御する能力を示す。インビトロシステムにおいて、化合物の送達は、通常、化合物の化学的および／または生物学的に検出可能な特性および活性の対応する修飾に関連する。インビボシステムにおいて、化合物の送達はまた、通常、化合物の薬物動態および場合によっては薬力学の修飾に関連する。
化合物の薬物動態は、典型的には個人の身体によって提供される系からの化合物の吸収、分布、代謝および排泄を示す。特に、用語「吸収」は、物質が体内に入る過程を示し、用語「分布」は、体内の流体および組織全体における物質の分散または散布を示し、用語「代謝」は、親化合物の娘代謝物への不可逆的な変換を示し、用語「排泄」は、体内からの物質の排泄を示す。化合物が製剤中にある場合、薬物動態学はまた、製剤からの化合物の解放を含み、これは製剤からの化合物、典型的には薬物の放出のプロセスを示す。用語「薬力学」は、化合物の体内または体内の微生物または寄生虫に対する生理学的効果、および薬物作用のメカニズム、および薬物濃度と効果との関係を示す。当業者は、関心のある化合物、特に薬物のような関心のある薬剤の薬物動態および薬力学的特徴および特性を検出するのに適した技術および手順を特定することができるであろう。
記載された方法は、対象者へのナノ粒子の投与に先立って、記載されたナノ粒子に関心のある治療剤を装填することにより、対象者の脳に治療剤を送達するために使用されてもよい。ロードされたナノ粒子の送達に続いて、ターゲティング剤は、脳内皮細胞などの関心のある標的細胞への送達を促進する。ターゲット細胞による内部化に続いて、ナノ粒子はターゲティング剤から解離する。脳内皮細胞の場合、内部化されたナノ粒子は、その後、粒子が負荷された薬剤を不安定化し、分泌する脳の間質空間に細胞から排泄され、それにより、脳または他の標的部位に薬剤を送達する。いくつかの実施形態では、記載された方法は、セロトニンまたはドーパミンのような神経伝達物質を脳に送達するために実施されてもよく、これは神経学的障害を治療するために使用されてもよい。神経学的障害の治療に使用するための他の薬剤もまた、記載された方法を介して脳に送達されてもよい。それ自体では容易に脳にアクセスできないかもしれない画像化剤もまた、記載された方法を使用して送達されてもよい。いくつかの実施形態では、画像化剤Ｃｕ-６４を担持したナノ粒子を対象者の脳に送達して、画像化を可能にするために、記載された方法を使用してもよい。さらに、記載された方法は、１つ以上の治療剤、画像化剤、または治療剤と画像化剤の両方の組み合わせを被験者の脳に送達するために使用されてもよい。
被験体は、任意の動物であってもよく、好ましくは、マウス、ラット、ハムスター、モルモット、ウサギ、ネコ、イヌ、サル、ロバ、ウシ、ウマ、ブタなどの哺乳動物である。最も好ましくは、哺乳動物はヒトである。重要なことに、対象は、投与される治療によって利益を得るであろう状態を有することが知られているものであり；すなわち、全身的手段による患者の脳への治療剤の送達から利益を得るであろう（脳への治療剤の直接注入は１つの選択肢であるが、ナノ粒子送達システムは、治療剤の全身送達を可能にすることを意図しており、送達が想定されているのは、この文脈である）。すなわち、そのような患者は、従来の治療法（すなわち、本明細書に記載されたナノ粒子の使用なしに）では、治療剤の十分な量を全身に送達することができない脳の疾患または状態を有する。被験者におけるこのような疾患または状態の事前認識は、被験者または患者の定義に暗黙的に含まれる。
いくつかの実施形態では、被験体は、被験体の体重１kgあたり0.01μgー500mgの1日投与量の範囲で、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを投与されてもよい。被験者に投与される用量はまた、1日あたり投与される記載のナノ粒子の少なくとも１つの総量で測定されてもよい。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを5ー50000ミリグラム投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを10ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを100ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの用量あたり250ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子のうちの少なくとも１つのナノ粒子の最大７５０ミリグラムを投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、1回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも1つを1000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを1500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの量を2000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの2500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子のうちの少なくとも１つのナノ粒子の3000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子のうちの少なくとも１つのナノ粒子の最大3500ミリグラムを投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの4000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの4500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、被験体は、記載されたナノ粒子の少なくとも1つの用量あたり5000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたナノ粒子が、毎週、隔週、毎月、隔月、半年ごと、または毎年、被験体に投与されるように、記載された方法が実施されてもよい。治療は、最適投与量よりも小さい投与量で開始されてもよく、その後、状況下で最適な効果に達するまで、治療の過程で投与量を増加させてもよい。
血液脳関門（BBB）を越えて治療薬（または他の任意の）薬剤を送達するためのナノ粒子の能力の有益な請求項を議論するとき、いくつかの基準が使用されてもよい。治療薬または他の薬剤へのBBBのそうでなければペンペネトリティを考えると、そのような基準の1つは、それ自体による薬剤の送達がそうすることで失敗する条件の下で、治療的に有用である量の薬剤を送達するためにナノ粒子（複数可）の能力である。そのような実施形態では、方法は、神経学的脳障害（例えば、癌のような疾患）を有し、血液脳関門を越えて対象の脳実質への治療剤の送達を必要とする対象への複数のナノ粒子の全身投与を含むことができ、複数のナノ粒子は、遊離の治療剤を単独で使用して利用可能な量よりも高い治療上有用な量で脳実質への治療剤の送達を増強するのに十分な用量速度で投与される。別個の実施形態では、治療剤単独の通過を遮断する脳実質の効率に応じて、ナノ粒子を使用した治療剤の送達におけるこの増加は、治療剤単独を使用した場合よりも少なくとも2倍、少なくとも5倍、少なくとも10倍、少なくとも100倍、または少なくとも1000倍であり得る。いくつかの場合において、治療剤は、それ自体が、血液-脳関門を横断することができない（またはそのような送達は、感知できないほど小さい）場合があり、そのような場合には、本明細書に開示されたナノ粒子（複数可）によるそのような薬剤のyの送達における任意の改善は、送達を構成すると考えられる。
本明細書に記載のナノ粒子は、カプセル、錠剤、水性懸濁液、溶液などの任意の許容される投与形態で経口投与することができる。また、ナノ粒子は、皮下注射、静脈内注射、筋肉内注射、関節内注射、頚動脈内注射、および皮下注射または注入技術を含むが、これらに限定されない非経口的に投与されてもよい。代替的に、ナノ粒子は、例えば注射によって、静脈内または腹腔内に投与される。独立した例示的な実施形態では、ナノ粒子は、静脈内注射または心臓内注射によって投与される。
本明細書で使用される用語「希釈剤」は、組成物の有効成分を希釈するか、または運ぶために発行される希釈剤を示す。好適な希釈剤には、医薬製剤の粘度を低下させることができる任意の物質が含まれる。
本明細書で使用される用語「賦形剤」は、医薬の有効成分の担体として使用される不活性物質を示す。本明細書に開示される医薬組成物のための適切な賦形剤は、ナノ粒子を吸収する個人の身体の能力を増強する任意の物質を含む。適切な賦形剤はまた、便利で正確な投与を可能にするために、ナノ粒子を有する製剤を嵩上げするために使用され得る任意の物質を含む。単回投与量での使用に加えて、賦形剤は、ナノ粒子の取り扱いを助けるために製造工程で使用することができる。投与経路および薬剤の形態に応じて、異なる賦形剤を使用してもよい。例示的な賦形剤としては、抗付着剤、結合剤、コーティング崩壊剤、充填剤、香料（甘味料など）および着色剤、滑沢剤、滑沢剤、防腐剤、収着剤などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される「官能基」という用語は、その構造またはその一部の特徴的な化学反応を担う分子構造またはその一部内の原子の特定のグループを示す。例示的な官能基は、炭化水素、ハロゲンを含む基、酸素を含む基、窒素を含む基、およびリンおよび硫黄を含む基を含み、当業者にはすべて識別可能である。本開示の意味での官能基は、カルボン酸、アミン、トリアリールホスフィン、アジド、アセチレン、スルホニルアジド、チオ酸およびアルデヒドを含む。例えば、ターゲティングリガンド中の対応する官能基を結合することができる官能基は、以下の結合パートナーからなるように選択することができる：カルボン酸基とアミン基、アジド基とアセチレン基、アジド基とトリアリールホスフィン基、アジドとチオ酸、スルホニルアジドとチオ酸、およびアルデヒドと第一級アミン。追加の官能基は、本開示を読むと、当業者によって特定され得る。本明細書で使用されるように、「対応する官能基」という用語は、別の官能基と反応し得る官能基を指す。したがって、互いに反応し得る官能基は、対応する官能基と称することができる。
末端基とは、高分子分子やオリゴマー分子の末端である構成単位を意味する。例えば、PETポリエステルの末端基は、アルコール基やカルボン酸基であってもよい。末端基は、モル質量を決定するために使用することができる。例示的な末端基は、-ＯＨ．-ＣＯＯＨ、ＮＨ２、およびＯＣＨ３である。
有機合成の技術に熟練した人に理解されているように、「離脱基」という用語は、求核剤によって置換されやすい官能基を意味する。離脱基は、アニオンであっても中性部位であってもよいが、いずれの場合も、離脱基が結合のヘテロリシスの結果として生じる付加的な電子密度を安定化できることが重要である。例示的な離脱基としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物、メシル酸塩、トシル酸塩などのスルホン酸エステル、水、カチオン性アミンなどが挙げられる。
本開示で使用される用語「リガンド」または「ターゲティングリガンド」は、特定の標的を関与させる目的で、特に特定の細胞認識のために、例えばナノ粒子の細胞受容体の付着を可能にすることによって、ナノ粒子の表面に提示され得る任意の分子を示す。適切なリガンドの例としては、ビタミン（例えば、葉酸）、タンパク質（例えば、トランスフェリン、モノクローナル抗体）、単糖類（例えば、ガラクトース）、ペプチド、および多糖類が挙げられるが、これらに限定されない。特にターゲティングリガンドは、トランスフェリン受容体（「TfR」）などの特定の表面細胞受容体に対する抗体であり得る。
本明細書で使用される用語「ナノ粒子」は、ナノスケールの寸法の複合構造を示す。特に、ナノ粒子は、典型的には、約１から約10000nmの範囲の大きさの粒子であり、ナノ粒子組成物に応じて異なる形態が可能であるが、通常は球状である。ナノ粒子の外部環境に接触する部分は、一般に、ナノ粒子の表面として識別される。本明細書に記載されるナノ粒子において、サイズの制限は二次元に制限され得るので、本明細書に記載されるナノ粒子は、約１から約10000nmまでの直径を有する複合構造を含み、ここで、特定の直径は、ナノ粒子組成物に依存し、実験デザインに従ったナノ粒子の意図された使用に依存する。例えば、いくつかの治療用途で使用されるナノ粒子は、典型的には約200nm以下のサイズを有する。ナノ粒子が癌治療に関連する送達のためのものである特定の実施形態では、ナノ粒子は、典型的には約80nm-約120nmの直径を有する。
表面電荷および立体安定化などのナノ粒子（複数可）の追加の望ましい特性もまた、関心のある特定の用途の観点から変化し得る。粒子の特性は、本開示を読めば、当業者であれば理解できるであろう。ナノ粒子の寸法および特性は、当技術分野で知られている技術によって検出することができる。粒子の寸法を検出するための例示的な技術には、動的光散乱（DLS）およびナノ粒子追跡分析（NTA）、ならびに透過電子顕微鏡（TEM）および原子間力顕微鏡（AFM）などの様々な顕微鏡が含まれるが、これらに限定されない。粒子の形態を検出するための例示的な技術は、TEMおよびAFMを含むが、これらに限定されない。ナノ粒子の表面電荷を検出するための例示的な技術は、ゼータ電位法を含むが、これらに限定されない。他の化学的特性を検出するのに適した追加の技術は、1H、11B、13Cおよび19F NMR、UV/Visおよび赤外/ラマン分光法、および蛍光分光法（ナノ粒子が蛍光標識と組み合わせて使用される場合）、および当業者によって識別可能な追加の技術によって構成される。
"任意に"または"任意に"とは、その後に記載された状況が発生する可能性があるか、または発生しない可能性があることを意味し、そのため、記述には状況が発生するそれらの実施形態およびそれが発生しないインスタンスが含まれる。例えば、「任意のリンカーの方法でナノ粒子コアに任意にリンクされた少なくとも1つの低分子治療剤」というフレーズでは、用語「任意にリンクされた」は、治療剤がナノ粒子にリンクされてもよい、またはされないかもしれないことを意味するように解釈され、代替的に両方の実施形態を包含する。同様に、「任意のリンカー」という用語は、リンカーが存在するかまたは存在しない（この場合、任意のリンカーは、治療剤とナノ粒子コアとの連結を意味するので、リンカーが存在しない場合には、インケージは直接結合である）代替的には、両方の実施形態を包含する。
少なくともナノ粒子コアの文脈で使用される「ポリマー」という用語は、本明細書では、その一般的に認識された意味を包含し、典型的には共有結合によって接続された繰り返し構造単位からなる大きな分子を示す。好適なポリマーは、直鎖状および／または分岐状であってもよく、ホモポリマーまたはコポリマーの形態をとることができる。共重合体が使用される場合、共重合体は、ランダム共重合体または分岐共重合体であってもよい。例示的なポリマーは、水分散性、特に水溶性ポリマーからなる。例えば、好適なポリマーは、多糖類、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸塩などを含むが、これらに限定されない。治療用および／または製薬用の用途および用途のために、ポリマーは、低毒性プロファイルを有し、毒性または細胞毒性を有さないものであることが好ましい。適切なポリマーは、約50万以下の分子量を有するポリマーを含む。適したポリマーは、約10万以下の分子量を有することができる。
本明細書で使用される用語「ボロン酸を含むポリマー」または「ボロン酸を有するリンカー」等は、ポリオールを含むポリマーの水酸基に結合するために提示された少なくとも１つのボロン酸基を含むことを示す。特に、本明細書に記載のナノ粒子のボロン酸を含むポリマーは、少なくとも１つの構造単位に炭素対ホウ素化学結合を含むアルキルまたはアリール置換されたボロン酸からなるポリマーを含む。好適なボロン酸ポリマーは、ボロン酸が末端構造単位にあるか、または得られるポリマーに親水性特性を与えるために他の任意の好適な位置にあるポリマーからなる。この点で、（ニトロ）フェニルボロン酸、特にニトロフェニルボロン酸が好ましい。本明細書で使用されるように、「（ニトロ）フェニルボロン酸」の文脈では、親文的な「ニトロ」は、フェニルボロン酸部位がフェニル基に付加された少なくとも１つのニトロ基を有する場合（すなわち、ニトロフェニルボロン酸部位）と、フェニルボロン酸部位がニトロ基を含まない場合（すなわち、フェニルボロン酸部位）との別個の実施形態を反映している。
ポリオールを含むポリマー」または「ポリオール含有ポリマー」という用語は、複数のヒドロキシル官能基を提示するポリマーを指す。これらの複数のヒドロキシル基は、コアの親水性を向上させるのに役立ち、水性媒体中での分散性を良くし、および／または本明細書に記載された様々な連結基を連結するための部位を提供することができる。特定の実施形態では、本明細書に記載のナノ粒子を形成するのに適したポリオールを含むポリマーは、ボロン酸を含むポリマーの少なくとも１つのボロン酸とのカップリング相互作用のためのヒドロキシル官能基の少なくとも一部を提示するポリマーからなる。
特定の実施形態では、ポリオールは、ペンタエリスリトール、エチレングリコール、グリセリン、およびムチン酸を含む様々な糖類などの単量体ポリオールからなる。ポリオールを含む例示的なポリマーは、ポリエステル、ポリエーテル、および多糖類からなる。例示的な好適なポリエーテルは、ジオール、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ（テトラメチレンエーテル）グリコールなどを含むが、これらに限定されない。例示的な、好適な多糖類としては、シクロデキストリン、デンプン、グリコーゲン、セルロース、キチンおよびβ-グルカンが挙げられるが、これらに限定されない。例示的な、好適なポリエステルには、ポリカーボネート、ポリブチレート、ポリエチレンテレフタレートが含まれるが、これらに限定されず、すべてヒドロキシル末端基で末端化されている。ポリオールを含む例示的なポリマーは、約500,0000以下の分子量、特に約３300-約100,0000のポリマーからなる。
本明細書で使用される「ポリペプチド」という用語は、２つ以上のアミノ酸モノマーおよび／またはそのアナログからなる有機直鎖、環状、または分岐ポリマーを示す。用語「ポリペプチド」は、全長タンパク質およびペプチド、ならびにそれらのアナログおよびフラグメントを含む任意の長さのアミノ酸ポリマーを含む。３つ以上のアミノ酸のポリペプチドは、タンパク質オリゴマー、ペプチドまたはオリゴペプチドとも呼ばれる。特に、用語「ペプチド」および「オリゴペプチド」は、通常、50未満のアミノ酸モノマーを有するポリペプチドを示す。本明細書で使用されるように、「アミノ酸」、「アミノ酸モノマー」、または「アミノ酸残基」という用語は、20個の天然に存在するアミノ酸、非天然アミノ酸、および人工アミノ酸のいずれかを指し、ＤおよびＬの両方の光学異性体を含む。特に、非天然アミノ酸は、天然に存在するアミノ酸のD-立体異性体を含む（これらは、酵素分解の影響を受けないため、有用なリガンド構築ブロックを含む）。人工アミノ酸」という用語は、標準的なアミノ酸カップリング化学を用いて容易に結合することができるが、天然に存在するアミノ酸に類似しない分子構造を有する分子を示す。用語「アミノ酸アナログ」は、1つ以上の個々の原子が、異なる原子、同位体、または異なる官能基で置換されているが、それ以外の場合、アナログが由来する元のアミノ酸と同一であるアミノ酸を指す。これらのアミノ酸のすべては、標準的なアミノ酸カップリング化学を用いて、ペプチドまたはポリペプチドに合成的に組み込むことができる。本明細書で使用される用語「ポリペプチド」は、アミノ酸モノマー以外の１つ以上のモノマーまたはビルディングブロックからなるポリマーを含む。用語「モノマー」、「サブユニット」または「ビルディングブロック」は、適切な条件下で、同じまたは異なる化学的性質の別のモノマーと化学的に結合してポリマーを形成することができる化学化合物を示す。ポリペプチド」という用語は、ビルディングブロックのうちの１つ以上が、アミド結合またはペプチド結合以外の化学結合によって別のものに共有結合しているポリマーを構成することをさらに意図している。
本明細書で使用される用語「タンパク質」は、他のタンパク質、DNA、RNA、脂質、代謝物、ホルモン、ケモカイン、および低分子を含む他の生体分子との相互作用に参加することができるが、これらに限定されない、特定の二次構造および三次構造を有するポリペプチドを示す。本明細書に記載される例示的なタンパク質は、抗体である。用語タンパク質は、融合タンパク質を包含する。
本明細書で使用される「予防」という用語は、細胞増殖または腫瘍の増殖を抑制する、または症状を改善する、生存期間を延長する、または患者が治療されている疾患の望ましくない影響を緩和する作用を説明するために使用される。
用語「低分子治療薬」と「大分子治療薬」との間の区別は、分子の分子量に基づくものとして、当技術分野の当業者には明らかであるべきである。特定の実施形態では、分界は、約600Da、約800Da、約1000Da、または約1200Daの分子量として定義されてもよい。血液脳関門を通過することができる低分子」という文脈では、分子が血液脳関門を通過することができないことが特に知られていない限り、これは、通常、「5のルール」（典型的にはLipinskiに由来する）によって定義され、これは、低分子が通過するために必要または不可欠と見られる物理的パラメータを記述するものである。このルールによると、良好な吸収性と透過性は、可能性が高い場合である。
分子量は-≦600。
油/水の分配係数(LogP)は≦5。
水素結合ドナー≦3-5（OHとNHの合計として表される）。
水素結合アクセプター≦7-10（NsおよびOsの和として表される）;および、
回転可能な結合の数≦5-10である。
本開示の目的のために、低分子治療剤は、別段の記載がない限り、通過することが知られているか、またはこれらの基準を満たす場合、開示されたナノ粒子システムなしで血液脳関門を通過することが可能であるとみなされるであろう。同様に、別段の記載がない限り、低分子治療薬は、これらの基準を満たさない場合、本開示のナノ粒子系なしでは、治療効果量を送達するために血液脳関門を通過することができないとみなされる。この文脈に対して、[H. Pajouhesh, et al.によるレビュー、"Medicinal Chemical Properties of Successful Central Nervous System Drugs" NeuroRx, 2005 Oct; 2(4) 541-553]これは、文献調査に基づいて、この点での教示のために参照により本明細書に組み込まれるが、成功したCNS薬剤は、以下のように結論づけられている。
分子量-好ましくは400〜600Daの範囲以下。
油水分配係数(LogP) -好ましくは1.5ー2.7の範囲である。
水素結合ドナーおよびアクセプター-集合的に(O + N)=4.32：2.12の水素結合アクセプターおよび1.5の水素結合ドナー
PSA（極性表面積）（窒素原子および酸素原子、およびそれらに結合した極性水素によって占有される表面積（A2）として定義され、水素結合容量および極性を強く反映している-60ー70A2未満。
水溶性＞60μｇ／ｍｌ。
回転可能な結合の数-5未満。
(OH + NH)結合の数（≦1.5〜2）、(O + N)結合の数（≦4.3〜6）、水素結合アクセプター（≦2.5〜4）、および回転可能な結合の数（≦4.7〜7）は、1983年から2002年の間に販売された中枢神経系薬剤（74）と消化管代謝系薬剤（38）を区別するために現れ、これらのパラメータが最も重要であることを示唆している。一般的に、市販されている中枢神経系薬剤は、よりコンパクトで柔軟性の低い構造を持ち、表面には水素結合のドナーやアクセプターとして機能する極性基が少なく、表面積の合計に比べてPSAが減少する傾向がある。 これらは、血液脳関門を通過することが可能な低分子にさらなる定義を与えることができる。
ナノ粒子コアおよび／または表面がカチオン性粘液酸含有ポリマー（cMAP）を実質的に含まないところで」における「実質的に含まない」という用語は、コアまたは表面組成物がcMAPポリマーを３ｍｏｌ％未満、好ましくは１％未満、より好ましくはcMAPポリマーを含まない組成物を指す。別段の記載がない限り、「cMAPポリマーを含まない」ことを意味する。
本明細書で使用される「標的」という用語は、臓器、組織、またはその一部を含む関心のある生物学的システムを示し、インビトロまたはインビボの生物学的システムまたはその一部を含むことができる。特定の実施形態では、標的は、脳自体内の腫瘍または癌細胞である。
本明細書で使用されるように、用語「治療剤」および「化学療法剤」は、治療上有効な量で存在する場合に、患者に所望の治療効果をもたらす化合物を意味することが意図される；例えば、患者または対象の望ましくない状態または疾患を治療、戦闘、改善、予防または改善するために利用される。癌の場合、これには、癌の進行を停止すること、および／または対応する腫瘍または癌細胞の存在を減少させることが含まれる。そのような阻害は、例えば、直接的な相互作用を介して、および／または競合的な相互作用を介して、または対応する受容体とのアロステリックな相互作用を介して、限定されずに起こり得る。用語「[化学]治療剤」は、一般的な用語「治療剤」およびより具体的な用語「化学療法剤」の別個の実施形態を包含することが意図されており、後者の用語は、一般的に癌の化学療法における使用のための細胞傷害性薬剤に関連している。より一般的には、このように、括弧または括弧の使用は、括弧付きまたは親訳文が存在する場合と存在しない場合の両方の別個の実施形態を指すことが意図されている。
他の場所で開示された治療剤に加えて、この用語は、より一般的には、当技術分野で知られているものを含む、任意の親油性または親水性、合成または天然に存在する生物学的に活性な治療剤を包含する。「The Merck Index, An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 13th Edition, 2001, Merck and Co. Whitehouse Station, N.J」このような治療剤の例には、低分子医薬品、抗生物質、ステロイド、ポリヌクレオチド（例えば、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ウイルス、およびキメラポリヌクレオチド）、プラスミド、ペプチド、ペプチドフラグメント、低分子（例えば、ドキソルビシン）が含まれるが、これらに限定されるものではない。例えば、ドキソルビシン）、キレート剤（例えば、デフェロキサミン、エチレンジアミン四酢酸（EDTA））、天然物（例えば、タキソール、アンホテリシン）、および他の生物学的に活性な高分子、例えば、タンパク質および酵素。また、米国特許第6,048,736号も参照のこと。第6,048,736号も参照のことであり、これは、本明細書に記載されたナノ粒子を治療剤として使用することができる活性剤（治療剤）を列挙している。低分子治療剤は、複合粒子内の治療剤であるだけでなく、さらなる実施形態では、複合粒子内のポリマーに共有結合されていてもよい。いくつかの実施形態では、共有結合は可逆的であり（例えば、プロドラッグの形態またはジスルフィドのような生分解性連結を介して）、治療剤を送達する別の方法を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたナノ粒子を用いて送達され得る治療剤は、エポシロン、カンプトテシン系薬剤、タキソールなどの化学療法剤、またはプラスミド、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド・アプタマーまたはそれらの組み合わせなどの核酸、および本開示を読んだときに当業者によって識別される追加の薬剤を含む。
組成物の「治療的に有効な量」または「有効量」は、所望の効果を達成するために計算された所定の量である。本発明の方法によって企図される活性は、適宜、医学的治療および／または予防的治療の両方を含む。本明細書で使用されるように、「治療的に有効な量」とは、研究者、獣医師、医学博士、または他の臨床医によって求められている組織、システム、動物、個体、またはヒトにおいて生物学的または薬理学的反応を引き出す活性化合物または医薬剤の量を意味し、これは、特定の方法において特定されるように、以下のうちの1つまたは複数を含む。(1)病気を予防すること；例えば、病気、状態または障害に素因があるかもしれないが、病気、状態または障害の病理または症状をまだ経験または表示していない個体における病気、状態または障害を予防すること；(2)病気を抑制すること；例えば、病気、状態または障害の病理または症状を経験または表示している個体における病気、状態または障害を抑制すること（すなわち、以下のようなことである。病態および／または症状のさらなる進展を阻止すること）、および（3）疾患を改善すること；例えば、疾患、状態または障害の病理または症状を経験しているかまたは表示している個体における疾患、状態または障害を改善すること（すなわち、病理および／または症状の重症度を軽減すること）。
本明細書で使用されるように、用語「トランスフェリン」（略称「Tf」）は、トランスフェリン受容体（「TfR」）に結合することができるタンパク質の断片と同様に、タンパク質の変異体およびアイソフォームを包含することを意味する。例えば、この用語には、トランスフェリン自体だけでなく、ホロトランスフェリンも含まれる。
本明細書で使用される「治療する」、「治療する」、または「治療する」という用語は、治療的処置および予防的または予防的処置の両方を意味し、ここで、目的は、望ましくない生理学的状態、障害または疾患を予防または遅らせる（軽減する）こと、または有益なまたは所望の臨床結果を得ることである。本発明の目的のために、有益なまたは所望の臨床結果とは、状態、障害または疾患の程度の減少；状態、障害または疾患の状態の安定化（すなわち、悪化しない）；状態、障害または疾患の発症の遅延または進行の鈍化；状態、障害または疾患の状態の改善；および状態、障害または疾患の寛解（部分的または全体的であるかどうかにかかわらず）、検出可能または検出不可能であるかどうかにかかわらず、または状態、障害または疾患の増強または改善を含むが、これらに限定されるものではない。治療には、過剰なレベルの副作用の有無にかかわらず、臨床的に有意な反応を引き出すことが含まれる。
本明細書で使用される「ビヒクル」という用語は、通常、有効成分として組成物中に構成されるナノ粒子のための溶媒、担体、結合剤、賦形剤または希釈剤として作用する様々な媒体のいずれかを示す。
以下の実施形態のリストは、前の説明を置き換えたり、優先させたりするのではなく、補完することを意図している。
実施形態１
からなるポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
結合されているポリマーまたはナノ粒子コア
(a) 少なくとも1つのターゲティング剤であって、前記ターゲティング剤は、リンカーによってナノ粒子コアの外表面に取り付けられたリガンドからなる。
リガンドは、血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有する；および、
前記リンカーは、血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能であり、ここで、開裂は、リンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂からなる。
のうちの1つまたは両方
(b) オプションで任意のリンカーの方法でナノ粒子コアにリンクされた少なくとも1つの低分子治療剤；および/または、
(c) 任意のリンカーの方法でナノ粒子にリンクされた少なくとも1つの大きな分子治療剤。
ナノ粒子が、粘膜酸含有ポリマー（MAP）またはカチオン性粘膜酸ポリマー（cMAP）のようなポリオール含有ポリマー、ペプチド、ポリ乳酸-コ-グリコール酸（PLGA）ポリマー、キトサン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンイミン、金、および/または酸化鉄のような合成ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせからなり、ここでさらに、
存在する場合、大分子治療剤とターゲティング剤は、異なる化学的実体を構成する。さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した請求項において、カチオン性粘膜酸ポリマー（cMAP）の存在は、特に除外される。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した請求項において、組成物は、単一のポリマーまたはそれ以上のポリマー、例えば低分子治療剤に連結された粘膜酸ポリマーからなるポリマー（すなわち、特定の二次構造に関係なく）であることを特徴とするか、または独立して特徴づけることができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した請求項において、組成物は、２以上のポリマー、例えば、ムチン酸ポリマーおよび（ニトロボロン酸ポリマー）のカップリングからなるポリマー鎖（すなわち、特定の２次構造を問わない）であることを特徴とするか、または特徴とすることができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した請求項において、組成物は、ナノ粒子またはナノ粒子の集団であることを特徴とするか、または特徴とすることができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した請求項において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つの標的化剤および少なくとも１つの低分子治療剤が結合されているポリマーまたはナノ粒子コアからなる。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つのターゲティング剤および少なくとも１つの大分子治療剤が結合されたポリマーまたはナノ粒子コアからなる。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つの標的化剤、少なくとも１つの低分子治療剤、および少なくとも１つの大分子治療剤が結合されているポリマーまたはナノ粒子コアからなる。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項では、リンカーは、アセタール、ホウ酸エステル、炭酸塩、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド結合からなる群から選択されるpH感受性のリンケージによってナノ粒子コアの表面に共役したポリエチレングリコール（PEG）ポリマーの部分からなる。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項において、リンカーは、ｐＨ感受性連結がカルボン酸エステル連結である場合、ナノ粒子コアの表面がポリ乳酸-コ-グリコール酸（PLGA）ポリマーからなり、ここで、リンカーは、血液-脳関門の内皮細胞内でｐＨ条件を受けると解離可能である。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項おいて、リンカーは、ペプチド連結によってナノ粒子コアの表面に共役したポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部位からなり、ここで、ペプチド連結は、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために酵素的に切断することができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項において、低分子治療剤および大分子治療剤として特徴付けられる治療剤のうちの１つまたは両方は、それぞれ、低分子化学療法剤および大分子化学療法剤であり、本実施形態の他の請求項において、低分子化学療法剤は、低分子化学療法剤であり、大分子化学療法剤は、大分子化学療法剤である。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した請求項において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、U米国特許第8,557,292号；第8,746,999号；第8,968,714号；第9,186,327号；第9,334,367号；第9,610,355号；または第9,913,911号（CIT-5200）；PCT出願PCT/US2009/053620号（CIT-5200）；U.米国特許第9,468,681号；PCT出願PCT/US2013/028663（CIT-6456）；米国特許第9,132,097号；PCT出願PCT/US2013/028681（CIT-6455）；米国特許出願Ser.14/120,309号；PCT出願PCT/US2014/000099（CIT-6566）；米国特許出願Ser.15/180,201号；またはPCT出願PCT/US2016/037166（CIT-7222）。これらの参照は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれるが、少なくともそこに記載されたナノ粒子およびその用途の記載については、参照により組み込まれる。
実施形態２
ポリマーまたはナノ粒子コアが、粘膜酸ポリマー（MAP）、カチオン性粘膜酸ポリマー（cMAP）、ポリ乳酸-コ-グリコール酸（PLGA）、キトサン、ポリエチレンイミン、多糖類、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、酸化鉄、または金から構成されるか、本質的に構成される、実施形態１のポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。これらの材料の各々は、本実施形態の独立した請求項を構成する。
さらに、またはその代わりに、他の水分散性ポリマー、特に水溶性ポリマーがこの目的のために考慮されてもよい。治療用および／または製薬用の用途および用途のために、ポリマーは、低毒性プロファイルを有し、特に毒性または細胞毒性を有さないものであることが望ましい。さらに、または代替的に、そのようなポリマーは、約500，0000以下の分子量を有するものを含む。特に、好適なポリマーは、約100，0000以下の分子量を有することができる。
本実施形態の追加的または代替的な請求項において、本明細書でさらに特徴付けられるように、ポリマーまたはナノ粒子コアは、それ自体（すなわち、ターゲティングリガンド、または小分子または大分子の治療化合物を含まない）、本実施形態の独立した請求項とみなされる。
実施形態３
実施形態１または２のポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物であって、ポリマーまたはナノ粒子コアが、ポリオール含有ポリマー、好ましくは糖含有ポリマー、例えば、グルコース、フルクトース、マンニトール、ムチン酸、スクロース、ガラクトース、ソルビトールに由来するポリマー、キシロースまたはガラクトース、より好ましくはムチン酸に由来するポリマーから構成されるか、本質的に構成されている。さらに、または代替的に、本実施形態の特定の請求項において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物のポリオール含有ポリマーは、ポリオール部位間のジヒドロキシ、ヒドロキシアミン、および／またはジアミン連結をさらに含み、ここで、ジヒドロキシ、ヒドロキシアミン、および／またはジアミン連結は、それぞれのヒドロキシ官能基およびアミン官能基の間で独立して１から６個の炭素原子を構成する。
実施形態４
ポリマーまたはナノ粒子コアが電荷中性および／または負に帯電している、実施形態１から３のいずれか１つのポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物。本実施形態の特定の請求項において、ポリマーまたはナノ粒子コアは、カチオン性部位を含まない（例えば、カチオン性粘膜酸ポリマー（cMaP）またはポリマー部分を含まない）。
実施形態５
ポリマーまたはナノ粒子コアが、少なくとも1つのカチオン性および/または少なくとも1つのアニオン性部位を構成する、実施形態１から３のいずれか1つのポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物。さらに、または代替的に、本実施形態の独立した請求項において、ポリマーまたはナノ粒子コアは、正味のカチオン性電荷、正味のアニオン性電荷を含み、または電荷バランスのとれた中性である。本実施形態内の特定の独立した請求項において、正味のカチオン性電荷は、アミジン、第四級アンモニウム、第一級、第二級、または第三級アミン基（それらのpKa's以下にプロトン化された）、およびイミダゾリウム基の組み込みによって提供されてもよい。本実施形態内の特定の独立した請求項において、正味のアニオン性電荷は、スルホン酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、およびホスホン酸塩を含む官能基の組み込みによって提供されてもよい。
実施形態６
ポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子コアが独立して式の単位を構成する、実施形態１から５のいずれか１つのポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
実施形態７
ポリマーまたはナノ粒子コアがポリオールを含むポリマーからなり、ここで、ポリオールを含むポリマーは、式Aの化合物と式Bの化合物とのカップリングから得られる；ここで、式Aの化合物は、次のとおりである。
Figure 2021528369
 または、
ここで、nは1から20までの数であり；そして
Ｒは、官能基残基（例えば-ＣＯＯＨ、-ＮＨ２、-ＯＨ）であり、第３の官能基を含むアミノ酸のそれに対応するもの、例えば、アルギニン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣ（ＮＨ２）２＋）、ヒスチジン（ＲはＣＨ２-イミダゾリル）、リジン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２-ＣＨ２-ＮＨ２）、アスパラギン酸（ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨ）である。グルタミン酸（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＯＯＨ）、セリン（ＲはＣＨ２-ＯＨ）、スレオニン（ＲはＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ３））アスパラギン（ＲはＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、グルタミン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、チロシン（ＲはＣＨ２-Ｐｈ-ＯＨ）、トリプトファン（ＲはＣＨ２-インドリル）またはその塩である。
式Ｂの化合物が
Figure 2021528369
 または、
ここで、
qは1から20までの数であり、
pは20から200までの数であり、
Lは離脱派である。
さらに、または代替的に、本実施形態の独立した請求項において、式Ｂの化合物は、次のとおりである。
Figure 2021528369
 さらに、または代替的に、本実施形態のいくつかの請求項において、式Ｂの化合物は、具体的には以下のものを除外する。
Figure 2021528369
さらに、または代替的に、本実施形態の独立した請求項において、式Ｂの化合物は、次のとおりである。
Figure 2021528369
実施形態８
ポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子コアが独立して式の単位を構成する、実施形態１から７のいずれか１つのポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
実施形態９
ポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子コアが独立して式の単位を構成する、実施形態１から８のいずれか１つのポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
さらに、または代替的に、実施形態７から９のいずれか１つの独立した請求項において、qは1から20までの数であり、pは20から200までの数である。さらに、またはその代わりに、他の独立した請求項において、実施形態７から９までのいずれか１つの態様において、nは1であり、qは1である。
実施形態１０
実施形態１から９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 、ここで、nは1から20までの数である。
三官能性アミノ酸、例えばアルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、またはグルタミン、またはそれらに由来する部位、好ましくはアスパラギン酸、またはそれらに由来する部位を含む。
実施形態１１
ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーがポリオールとポリエチレンオキサイドの連結体からなる、実施形態１から１０のいずれか１つのポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 、
ここで、xは、15ー1000、好ましくは20-85の範囲である。
実施形態１２
ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーがポリオール構造を構成する、実施形態１から１１までのいずれか１つのポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 ここで、yは、10-25、好ましくは15-25、より好ましくは約20、より広範には約20の範囲である。
Figure 2021528369
 、
ここで、Ｒは、官能基残基（例えば、含む。第３の官能基を含むアミノ酸のそれに対応する-ＣＯＯＨ、-ＮＨ２、-ＯＨ残基）、例えば、アルギニン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣ（ＮＨ２）２＋）、ヒスチジン（ＲはＣＨ２-イミダゾリル）、リジン（ＲはＣＨ２ＣＨ２-ＣＨ２-ＣＨ２-ＮＨ２）、アスパラギン酸（ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨ）であり、ここで、ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨである。グルタミン酸（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＯＯＨ）、セリン（ＲはＣＨ２-ＯＨ）、スレオニン（ＲはＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ３））アスパラギン（ＲはＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、グルタミン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、チロシン（ＲはＣＨ２-Ｐｈ-ＯＨ）、トリプトファン（ＲはＣＨ２-インドリル）またはその塩である。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の請求項において、Ｒは、独立して、ターゲティング剤、低分子［ケモ］治療剤、および／または大分子［ケモ］治療剤のうちの１つ以上に連結されている。
実施形態１３
ポリマーまたはナノ粒子コアコポリマーが、乳酸、グリコール酸、またはそれらの組み合わせの残基を構成する、実施形態１から１２のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。本実施形態の特定の追加的または代替的な請求項において、乳酸、グリコール酸、またはそれらの組み合わせの残基は、これらの材料のポリマーまたはコポリマーとして配置される。さらに、または代替的に、ポリマーまたはナノ粒子コアコポリマーは、これらのポリマーまたはコポリマーからなる。さらに、または代替的に、ポリマーまたはナノ粒子コアコポリマーは、１つ以上の糖ポリオール（ムチン酸を含む）、乳酸、および／またはグリコール酸残基からなる。すなわち、本実施形態のいくつかの請求項において、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）コアは、粒子をボロン酸含有ターゲティング剤に共役させることができるように、適切なヒドロキシル基を有する糖を組み込むようにさらに改変される。
実施形態１４
ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーが、式（Ｉ）または式（ＩＩＩ）または式（ＩＩＩＩ）の以下の構造単位のうちの１つ以上からなる交互に荷電したセグメントと無荷電したセグメントとからなる、実施形態１から１３のいずれか１つのポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 ここで、
Ａはポリアルキレングリコールからなる無荷電セグメントである。
Ｂは、少なくとも１対のビヒクルジオールからなる少なくとも１個のポリアルキレングリコール連結からなるカチオン性に帯電したセグメントである。特定のサブセットの実施形態では、ＡおよびＢは、独立して、5000Daー約50000Daの範囲の数平均分子量、5000Da-約10kDaの範囲の数平均分子量、10kDa-約20kDaの範囲の数平均分子量、20kDa-約30kDaの範囲の数平均分子量、30kDa-約40kDaの範囲の数平均分子量、40kDaー約50kDaの範囲の数平均分子量、またはそれらの任意の組み合わせを有する。他のサブセットでは、ＡもしくはＢのいずれか、またはＡとＢの両方が、5000Daより大きいー約50,000Daの範囲の数平均分子量を有する。
実施形態１５
実施形態１４のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、Ａがポリエチレングリコールおよび適当な連結基であるか、またはそれらからなる、実施形態１４のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
実施形態１６
ポリアルキレングリコールが、約500ダルトンから約50,000ダルトンの範囲の公称数平均分子量を有する、実施形態１５または１５のポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物。さらに、または代替的に、本実施形態の特定の請求項において、ポリアルキレングリコールは、約500ダルトンから約1kDa、1kDaから約5kDa、5kDaから約10kDaの範囲の公称数平均分子量を有する。より大きい10kDaから約15kDa、より大きい15kDaから約20kDa、より大きい20kDaから約30kDa、より大きい30kDaから約40kDa、より大きい40kDaから約50kDa、またはこれらの範囲の2つ以上の任意の組み合わせ。
実施形態１７
実施形態１４から１６のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、Ｂが、少なくとも１対のビヒクルジオールからなる少なくとも１個のポリヒドロキシ糖連結からなるカチオン性に荷電したセグメントである、実施形態１４から１６のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
実施形態１８
Bが、構造体を構成する少なくとも1つの繰り返しサブユニットからなる、実施形態１４から１７のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
指定された構造は、直前に提示されたものと機能的に同等であり、この表現は両方を参照することを意図していることに留意されたい。
実施形態１９
Bがさらに、構造体を構成する少なくとも1つの繰り返しサブユニットからなる、実施形態１４から１８のいずれか1つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 、
ここで、mは1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり、好ましくは4-6または5である。
実施形態２０
Bが、サブユニット構造が次のように表されるcMAPからなる少なくとも１つの繰り返しサブユニットからなる、実施形態１４から１９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であり、ここで、Bは、サブユニット構造が次のように表されるcMAPからなる少なくとも１つの繰り返しサブユニットからなる。
Figure 2021528369
ここで、
mは、それぞれ独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4-6または5であり；そして
nは、各発生1、2、3、4、または5において独立している。他の関連する実施形態では、mおよびnは、例えば約10まで大きくすることができる。
実施形態２１
構造によって記述される、実施形態１４から２０のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 ここで、
鎖Ａは、
Figure 2021528369
 pおよびqは、それぞれ独立して、約500Da-約50,0000Daの範囲で、cMAPおよびPEGからなるサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分である。
mは、それぞれ独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4-6または5である。
nおよびrは、独立して、各発生0、1、2、3、4または5であり；そして
Ｘ１およびＸ２は、それぞれ独立して、各発生時に-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護されたアナログで置換されたC1-6アルキルである。
分子量の制限を満たすために、pの数値は、約1から約1000、好ましくは約10から約100の範囲に対応し、qの数値は、約12から約1200の範囲に対応することに留意されたい。これらの実施形態のサブセットでは、qはまた、約100から約500の範囲に対応する。本実施形態の特定のサブセットにおいて、pおよびqは、cMAPおよびPEGを構成するサブユニットの数平均分子量を、それぞれ独立して、約5000Da-約10000Da、より大きいと約10000Da-約50000Da、より大きいと約5000Da、より大きいと約10000Da-約100000Da、より大きいと約25000Da、より大きいと約25000Daー約50000Da、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせの範囲で提供するのに十分であり、これらのMWnの範囲の対応する数値もまた、提供する。 本実施形態の他のサブセットにおいて、Ｘ１およびＸ１は、独立して、-（ＣＨ２）１ー４-ＣＯＯＯＨおよび-（ＣＨ２）１ー４-ＮＨ２である。
実施形態２２
構造によって記述される、実施形態１４から２１のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 、
または、
pおよびqは、それぞれ独立して、約500Da-約50,0000Daの範囲で、cMAPおよびＰPEGからなるサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分である。
mは、それぞれ独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4-6または5である。
nおよびrは、それぞれ独立して、0、1、2、3、4または5の各発生位置にある。
zは、1に等しいか、または1より大きい（約2、4、6、8または10まで）；および
X2は、各出現において独立して、-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護された類似体で任意に置換されたC1-6アルキルであり、そして
X3は、-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護されたアナログである。
再び、実施形態２１と同様に、分子量の制限を満たすために、pの数値は、約1から約1000、好ましくは約10から約100の範囲に対応し、qの数値は、約12から約1200の範囲に対応する。これらの実施形態のサブセットでは、qはまた、約100から約500の範囲に対応する。本実施形態の特定のサブセットにおいて、pおよびqは、cMAPおよびPEGを構成するサブユニットの数平均分子量を、それぞれ独立して、約5000Da-約10000Da、より大きいと約10000Da-約50000Da、より大きいと約5000Da、より大きいと約10000Da〜約100000Da、より大きいと約25000Da、より大きいと約25000Da〜約50000Da、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせの範囲で提供するのに十分であり、これらのMWnの範囲の対応する数値もまた、提供する。本実施形態の他のサブセットにおいて、Ｘ１およびＸ２は、独立して、-（ＣＨ２）１-４-ＣＯＯＯＨおよび-（ＣＨ２）１-４-ＮＨ２である。
実施形態２３
構造によって記載された、実施形態１３から２１のいずれか１項に記載のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 、
Figure 2021528369
 pおよびqは、それぞれ独立して、約5000Da-約50,0000Da、好ましくは約10000Da約50000Daの範囲で、cMAPおよびPEGを構成するサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分である。
mは、それぞれ独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4-6または5の範囲である。
nおよびrは、それぞれ独立して、0、1、2、3、4、または5の各発生である。
zは、1と等しいか、または1より大きい（約2、4、6、8または10まで）；および
Ｘ３およびＸ４は、それぞれの出現において独立して、-ＯＨ、-ＣＯＯＨ、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アルキル）、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アリール）、-ＮＨ２、-ＮＨ（アルキル）、-Ｎ（アルキル）２、またはその塩もしくは保護されたアナログである。
再び、実施形態２１および２２と同様に、分子量の制限を満たすために、pの数値は、約1から約1000、好ましくは約10から約100の範囲に対応し、qの数値は、約12から約1200の範囲に対応する。これらの実施形態のサブセットでは、qはまた、約100から約500の範囲に対応する。本実施形態の特定のサブセットにおいて、pおよび1は、cMAPおよびPEGを構成するサブユニットの数平均分子量を、それぞれ独立して、約5000Da〜約10000Da、より大きいと約10000Da-約50000Da、より大きいと約5000Da、より大きいと約10000Da-約100000Da、より大きいと約25000Da、より大きいと約25000Da-約50000Da、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせの範囲で提供するのに十分であり、これらのMWnの範囲の対応する数値もまた、提供する。 本実施形態の他のサブセットにおいて、Ｘ１およびＸ２は、独立して、-（ＣＨ２）１-４-ＣＯＯＯＨおよび-（ＣＨ２）１-４-ＮＨ２である。
さらに、または代替的に、実施形態１９から２２の特定の請求項において、mは4、5、または6、好ましくは5である。
さらに、または代替的に、実施形態１９から２２の特定の請求項において、ここで、nは1である。
さらに、または代替的に、実施形態１９から２２の特定の請求項において、ここで、rは2、3、または4、好ましくは3である。
実施形態２４
実施形態１４から２３のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、pは、約5kDaから約15kDaより大きいか、約6kDaから約14kDaより大きいか、約7kDaから約13kDaより大きいか、約8kDaから約12kDaより大きいか、約9kDaから約11kDaより大きいか、または約10kDaの範囲のcMAPを構成するサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分な量である。いくつかのサブセットの実施形態では、例えば、cMAPフラグメントが約420DaのMWnを有する場合、これは、約12から約36、約14から約33、約17から約31、約19から約29、約22から約26、または約24の範囲の数値を有するpに対応する。
実施形態２５
実施形態２０から２４のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、qは、約500Daから約50kDaまで、約1kDAから約40kDAまで、約5kDAから約30kDAまで、または約5kDAから約20kDAまでの範囲のPEGを構成するサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分な量である。これらの実施形態のいくつかでは、例えばエチレングリコールフラグメントが約44DaのMWnを有すると仮定すると、これは、約11から約1200、約23から約910、約110から約680、または約110から約450の範囲の数値を有するqに相当する。
実施形態２６
実施形態１から２５のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子コアにターゲティング剤を取り付けるリンカーが、血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能である、実施形態１から２５のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、開裂は、リンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂からなる、実施形態１から２５のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
さらに、または代替的に、開裂可能な連結は、アセタール、ホウ酸エステル、カルボン酸エステル、ジアミノ、ジスルフィド、ケタール、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド連結のうちの1つ以上からなる。さらに、または代替的に、開裂可能な連結は、さらに、ニトロフェニルボロン酸エステル、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、オルトエステル、アセタール、ケタール、イミン、およびヒドラゾン連結からなる群から選択されるpH感受性の連結によってナノ粒子コアの表面に共役されたポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部位を構成する。さらに、または代替的に、ナノ粒子コアの表面がポリ乳酸-コ-グリコール酸（PLGA）ポリメラー部位であるか、またはそれからなる場合、pH感受性リンカーがカルボン酸エステルリンカーであってもよく、ここで、リンカーは、血液脳関門の内皮細胞内でｐＨ条件を受けたときに解離可能である。さらに、または代替的に、リンカーは、ペプチド連結によってナノ粒子コアの表面に共役化されたポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部位を構成してもよく、ここで、ペプチド連結は、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために酵素的に切断することができる）。
種々のリンカーが、ターゲティングリガンドをポリマーまたはナノ粒子コアに付着させるために使用されてもよく、いくつかの実施形態では、異なるナノ粒子と共に使用されてもよい。本実施形態のいくつかの請求項において、開裂可能なリンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために化学的または酵素的に開裂することができるポリペプチドまたは化学結合を含むことができる。例えば、リンカーは、細胞内皮細胞内への進入に続くリガンドの切断を促進するために、添付されたリガンドの直前に酵素標的配列を組み込むことができ、それによってリガンドをナノ粒子から分離することができる。一実施形態では、リンカーは、ナノ粒子からのリガンドの解離を促進するために、カテプシン切断部位を含んでもよい。当技術分野に熟練した者は、酵素によって標的化された他の配列が、そのリガンドからのナノ粒子の解離を引き起こすために同様の方法で採用され得ることを理解するであろう、これは、ナノ粒子が細胞によって排泄された後にCNSの実質に移動することを可能にするであろう。あるいは、プロテアソーム分解タグはまた、これは効果的にリガンドと細胞の取り込みに続くナノ粒子を解離させるだろうとして、これは、そのままナノ粒子自体を残して、分解されるリガンドを引き起こすためにリンカーに組み込まれることができる。オルトエステル、アセタール、ケタール、イミン、およびヒドラゾンのような化学的に切断することができる特定の化学結合を有するリンカーの使用もまた、当技術分野に熟練した者は、そのような結合が共役ナノ粒子からのリガンドの解離を容易にするために使用され得ることを理解するであろうから、本開示の範囲内であると理解されるべきである。
本実施形態のいくつかの請求項において、開裂性リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすように還元することができるジスルフィド結合を含む。一つの実施形態では、ジスルフィド結合は、ジスルフィド結合の還元時にナノ粒子とリガンドが分離されるような、ナノ粒子とリガンドを橋渡しする２つのコンポーネントポリマーの間に配置されてもよい。本実施形態の一請求項では、リンカーは、PEGポリマーの一方がナノ粒子コアに共役され、他方がナノ粒子コアに連結されたときにターゲティングを媒介するリガンドに共役されるジスルフィド結合によって連結される２つのPEGポリマーで構成されている。このような粒子が細胞によってエンドサイトーゼされた後、リガンドはナノ粒子から解離することができ、これは中枢神経系の実質細胞へのナノ粒子の脱出を促進する。
本実施形態のいくつかの請求項において、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために、低pHで破壊することができる加水分解性化学結合を含んでもよい。一実施形態では、加水分解可能な結合は、結合の加水分解時にナノ粒子とリガンドが分離されるように、ナノ粒子とリガンドを橋渡しする２つのコンポーネントポリマーの間に配置されてもよい。一実施形態では、リンカーは、一端でナノ粒子コアに共役化されたPEGポリマーで構成され、ジアミノケタール（DAK）を介してターゲティングを媒介するリガンドに連結されている。そのような粒子が細胞によってエンドサイトーゼされた後、リガンドは、低pH環境に遭遇したときにナノ粒子から解離し、これによりナノ粒子の中枢神経系の実質細胞への脱出が促進される。一請求項において、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために低pHで解離させることができる加水分解性化学結合を有するターゲティング剤は、リガンドがＰＥＧ-オルソピリジルジスルフィド（OPSS）に結合したDAKリンカーに結合したリガンドを有することによって形成され得、ここで、リガンドおよびOPSSは、ターゲティング剤の反対側の端に位置する。
本実施形態のいくつかの請求項において、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために低pHで破壊することができるpKaを有する化学結合を含んでもよい。一実施形態では、加水分解性結合は、ナノ粒子コアへの共役を媒介するために、ターゲティング剤の一端に配置されてもよい。この構成において、ナノ粒子コアとターゲティングリガンドとの間の結合の加水分解を有利にするpHのシフトは、コアがターゲティングリガンド上のリガンドから分離されることを引き起こすであろう。本実施形態の１つの請求項では、ターゲティングリガンドリンカーは、ナノ粒子コアとターゲティングリガンドの間の共有結合を可能にするホウ酸エステル結合を構成するが、粒子が細胞によってエンドサイト化されると、リガンドは、ホウ酸エステルを加水分解するのに十分な低pH環境に遭遇したときにナノ粒子から解離するようになり、この加水分解は、CNSの実質にナノ粒子の脱出を促進する。
実施形態２７．構造からなる（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１種のボレートエステルからなる、実施形態１から２６のいずれか１項に記載のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
Figure 2021528369
 ここで、
ポリマーまたはナノ粒子コアおよび（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーは、（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの（ニトロ）フェニルボロン酸部位と、ポリマーまたはナノ粒子コアの少なくとも一対のビヒクルジオールとの間のホウ酸縮合連結によって互いに可逆的に連結されており、Ｘ５は、この連結の遠位端にある。
RAは、ニトロ（または他の電子引出性基）である。
nは0、1、2、3、または4であり、好ましくは1である。
sは、2-20000の範囲の数である。
Lは、フェニル環とポリエチレンオキサイド連結部との間の連結基であり、連結基は、アミド基、カーボネート基、エステル基、またはジスルフィド基からなり；そして
Ｘ５は、-ＯＨ、-ＣＯＯＨ、-Ｂ（ＯＨ）２-、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アルキル）、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アリール）、-ＮＨ２、-ＮＨ（アルキル）２、または-ＳＨで任意に置換されたＣ１-６アルキル、および／またはそれに結合された少なくとも１つのターゲティング剤である。
本実施形態のいくつかの請求項において、sは、約20と約12000との間の任意の整数である。特定の実施形態では、sは、約120と約180との間の任意の整数であってもよい。いくつかの実施形態では、nは、約140から約160の間の任意の整数であってもよい。いくつかの実施形態では、sは、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131のいずれかの整数であってもよい。132、133、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、または160。代替的に、本明細書に記載されたリンカーのいずれかと一緒に使用されるPEGセグメントは、約2kDa、約5kDa、約6kDa、約7kDa、約8kDa、約9kDa、約10kDa、約11kDa、約12kDa、約13kDa、約14kDa、または約15kDaであってもよい。
(ニトロ)フェニルボロン酸部位の例示的な構造には、以下のようなものがある。
Figure 2021528369
 しかし、ボレート-Ｂ（ＯＨ）２官能基は、メタと同様に、Ｌ基に対してオルトまたはパラであり得、ニトロ基は、Ｌ基または-Ｂ（ＯＨ）２基によって占有されない任意の位置を占有し得ることは明らかであるべきである。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の請求項において、これらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも1つは、ポリマーまたはナノ粒子コアに単一のターゲティング剤を連結または結合する。すなわち、各ポリマーまたはナノ粒子コアは、それに取り付けられたこれらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの複数を有していてもよいが、いくつかの独立した請求項において、これらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーのうちの（平均して）１つだけが、ターゲティング剤をポリマーまたはナノ粒子コアにリンクする。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の請求項において、これらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの２つ以上（例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上）は、それぞれ、独立したターゲティング剤を単一のポリマーまたはナノ粒子コアに連結またはカップルさせ、ここで、独立したターゲティング剤は、同じであっても異なっていてもよい。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の請求項において、Ｌは、-（Ｃ０-２アルキレン）-ＮＨ-Ｃ（＝Ｏ）-（Ｃ０-２アルキレン）-、-（Ｃ０-２アルキレン）-Ｃ（＝Ｏ）-ＮＨ--（Ｃ０-２アルキレン）-、-（Ｃ０-２アルキレン）-Ｏ-Ｃ（＝Ｏ）-（Ｃ０-２アルキレン）-、または-（Ｃ０-２アルキレン）-Ｃ（＝Ｏ）-Ｏ--（Ｃ０-２アルキレン）-である。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の請求項において、Ｌは、-ＮＨ-Ｃ（＝Ｏ）-、-Ｃ（＝Ｏ）-ＮＨ-、-Ｏ-Ｃ（＝Ｏ）-、または-Ｃ（＝Ｏ）-Ｏ-であり、本実施形態の他の請求項において、Ｌは、-ＮＨ-Ｃ（＝Ｏ）-、-Ｃ（＝Ｏ）-Ｏ-である。
実施形態２８
実施形態１から２７のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、少なくとも１つのターゲティングリガンドが、独立して、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、抗体、または抗体フラグメントからなるか、またはそれらからなる、実施形態１から２７のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
さらに、または代替的に、そして本明細書の他の箇所に記載されているように、ターゲティングリガンドの少なくとも１つは、トランスサイトーシスを受ける脳内皮細胞によって発現される受容体または表面タンパク質に特異的に結合することが知られているものである。トランスサイトーシスを受ける細胞タンパク質を標的化することは、これらの細胞タンパク質が細胞の一方の側から他方の側へ、しばしば協調した方法でタンパク質および他の分子を輸送することが知られているため、提供される方法の成功の可能性を高めることができる。さらに、または代替的に、組成物および記載された方法において独立して使用され得るターゲティングリガンドは、トランスフェリン、トランスフェリン受容体に特異的な抗体、トランスフェリン受容体に特異的に結合するポリペプチド、インスリン、インスリン受容体に特異的な抗体、インスリン受容体に特異的に結合するポリペプチドからなるか、またはそれらからなるが、これらに限定されるものではない。インスリン様成長因子１、インスリン様成長因子受容体１に特異的に結合するポリペプチド、アポリポ蛋白質Ｅ、アンギオペプ-２、低密度リポ蛋白質受容体またはリポ蛋白質受容体関連蛋白質に特異的に結合する抗体、低密度リポ蛋白質受容体またはリポ蛋白質受容体関連蛋白質に特異的に結合するポリペプチド。ジフテリア毒素受容体に特異的な抗体、またはジフテリア毒素受容体に特異的に結合するポリペプチド。当技術分野で知られているトランスサイトーシスを促進することが可能な他の細胞タンパク質もまた、本明細書に開示された方法を実施するためのリガンドによって標的化され得る。
さらに、または代替的に、ターゲティングリガンドは、造血分化抗原（通常、CDグループと関連する糖タンパク質であり、CD20、CD30、CD33およびCD52を含む）と関連することが知られている前述のターゲティングリガンドのいずれか1つであるか、またはそれらのいずれか1つからなる。さらに、または代替的に、ターゲティングリガンドは、上皮成長因子受容体（EGFR. ErbB1としても知られている）、ErbB2（HER2としても知られている）、ErbB3、MET、インスリン様成長因子1受容体（IGF1R）、エプリン受容体A3（EphA3）、TNF受容体アポトーシス誘導リガンド受容体1（TRAIL-R1）、TRAIL-R2、および核因子κβリガンド（RANKL）の受容体活性化因子などの成長因子と関連することが知られている前記のターゲティングリガンドのうちのいずれか1つからなる。さらに、または代替的に、ターゲティングリガンドは、血管内皮成長因子（VEGF）、VEGF受容体（VEGFR）、およびインテグリンαＶβ３およびα５β１を含む、新しい微小血管の形成をサポートするタンパク質または成長因子と関連付けることが知られている前記のターゲティングリガンドのいずれか１つであるか、またはそれらのいずれか１つからなる。さらに、または代替的に、前記ターゲティングリガンドは、治療標的であるストローマ抗原および細胞外マトリックス抗原と関連することが知られている前記ターゲティングリガンドのいずれか１つであるか、またはそれらのいずれか１つからなる。
実施形態２９
少なくとも1つのターゲティングリガンドが、連結基によってポリマーまたはナノ粒子コアに共役化された、1から1000の範囲で存在する、実施形態1から28のいずれか1つのポリマー、ポリマー共役体、またはナノ粒子組成物。本実施形態の追加的または代替的な請求項は、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1、2、3、4、または5個のターゲティングリガンドの存在を独立して提供する。本実施形態の追加的または代替的な請求項は、ポリマーまたはナノ粒子コアの集団におけるポリマーまたはナノ粒子コアあたりの平均1、2、3、4、または5のターゲティングリガンドの存在のために独立して提供する。さらに、または代替的に、各ポリマーまたはナノ粒子コアは、1から5まで、5から10まで、10から15まで、15から20まで、20から50まで、50から100まで、50から100まで、100から200まで、200から300まで、300から400まで、400から500までの範囲の数のターゲティングリガンドを付着させてもよい。から500から1000まで、またはポリマーまたはナノ粒子コアあたり500から10000まで、または前記の２つ以上の範囲、例えば、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1から10まで、または5から50までの範囲のターゲティングリガンドを、個々のベースで、またはポリマーまたはナノ粒子コアの集団のための平均で、使用することができる。
各々の場合において、ターゲティングリガンドは、この目的に適した同一または異なる化学的部位から構成されていてもよい。
本実施形態の代替的な、または追加の請求項において、ポリマーまたはナノ粒子コア（複数可）は、ターゲティングリガンドに共役していない開裂性連結基をさらに含んでもよい（すなわち、ポリマーまたはナノ粒子コアに取り付けられた開裂性連結基の数は、共役したターゲティングリガンドの数よりも大きい）。例えば、所与のポリマーまたはナノ粒子コアは、コアに取り付けられた100個の開裂可能な連結基を有してもよく、そのうちの1個、2個、3個、4個または5個のみがターゲティングリガンドに共役されている。残りの開裂可能な連結基は、自由な付属物であってもよく（すなわち、本明細書で他の場所に記載されているような、別の化学基と結合可能な官能基を含んでもよい）、および／または本明細書に記載されている低分子または大分子の治療剤または画像化剤のうちの１つまたは複数の結合部位として機能してもよい。本実施形態のそのような請求項において、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1、2、3、4、または5個の開裂可能な連結基を含んでいてもよく、そのうちのすべてまたは一部のみが少なくとも１つのターゲティングリガンドに共役している。本実施形態の追加的または代替的な請求項は、ポリマーまたはナノ粒子コアの集団におけるポリマーまたはナノ粒子コアあたりの平均1、2、3、4、または5個の開裂性連結基の存在を独立して提供し、ここで、それらのすべてまたは一部のみが、上記のように少なくとも1つのターゲティングリガンドに共役している。さらに、または代替的に、各ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コア1個あたり、1から5個、5から10個、10から15個、15から20個、20か50個、50から100個、100から200個、200から300個、300から400個、400から500個、または500から1000個の範囲の数の開裂可能な連結基をそこに付着させてもよい。または前記範囲の2つ以上の範囲、例えば、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1から10または5から50までのターゲティングリガンドからの範囲であって、個々のベースで、またはポリマーまたはナノ粒子コアの集団のための平均で、そのすべてまたは一部のみが前記のように少なくとも1つのターゲティングリガンドに結合体されているかどうかを示す。
本実施形態の代替的な、または追加の請求項において、ポリマーまたはナノ粒子コアに付着した開裂可能な連結基に対するターゲティング剤の比率は、約100：1、約50：1、約20：1、約10：1、約7：1、約5：1、約4：1、約3：1、約2：1、または約1：1であってもよい。代替的に、または代替的に、開裂可能な連結基とターゲティング剤の相対的な分布は、全開裂可能な連結基に対するターゲティング剤である総付着結合体の割合の用語で記述されてもよい。いくつかの独立した請求項において、ターゲティングリガンドは、ポリマーまたはナノ粒子コアに付着した開裂性連結基の約1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、89％、90％、95％、98％、または実質的に100％の割合で共役される。本明細書に記載される比率および割合は、複数のターゲティング剤および／またはスペーサー分子がナノ粒子コアに付着している実施形態のような、結合体の混合集団を考慮してもよい。
さらに、ナノ粒子コアおよびターゲティングリガンドは、脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を促進することができるリンカーによって共役することができる。記載された実施形態のいくつかでは、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすように減少させることができるジスルフィド結合を含むことができる。本明細書に他に開示されているように、ターゲティングリガンドリンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために酵素的に切断され得るポリペプチドを含んでもよい。記載された実施形態のいくつかでは、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために、低pHで破壊することができる加水分解性化学結合を含むことができる。記載された実施形態のいくつかでは、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために低pHで破壊することができるpKaを有する化学結合を含んでいてもよい。これらの請求項のいくつかにおいて、リンカーは、リンカーおよびナノ粒子コアの脱カップリングが酸性pH（例えば、約6.8〜約2.0）で有利になるナノ粒子コアに結合するためにニトロフェニルボロン酸エステルを形成するナノ粒子に結合していないときにニトロフェニルボロン酸を構成する。他の独立した請求項では、ターゲティング剤は、リンカーおよびナノ粒子コアのデカップリングが酸性pHで有利になる脳内皮細胞内で一旦ナノ粒子およびリガンドの解離を促進するために、ジアミノケタール(DAK)リンケージを含んでもよい。さらに、記載された方法は、脳内皮細胞内で遭遇する還元条件下でナノ粒子からの付着したリガンドの解離を促進することができるジスルフィド結合を有するリンカーを有するターゲティング剤を使用して実施することができる。
さらに、または代替的に、少なくとも１つのターゲティングリガンドは、開裂可能な連結基によってポリマーまたはナノ粒子コアに連結されているが、すべてのターゲティングリガンドがそのように連結されている必要はない。本実施形態の他の請求項では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、第1のターゲティングリガンドおよび第2のターゲティングリガンドを含んでもよく、ここで、第1のターゲティングリガンドは、第2のターゲティングリガンドがそうではないのに対し、第1のターゲティングリガンドは、そのような開裂可能な連結基によって連結されており、第2のターゲティングリガンドは、脳内皮細胞の内部にあるときにナノ粒子コアからの解離に従順ではないリンカーによって連結されており、その第2のターゲティングリガンドは、脳内の特定の細胞にナノ粒子をターゲティングする。
実施形態３０
実施形態１から２９のいずれか１項に記載の組成物。実施形態１から２９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、前記低分子が、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、または癌の治療に有用な医薬化合物であり、ここで、前記低分子が、ＨＥＲ２陽性乳癌から転移した脳癌を含む脳癌を含む癌の治療に有用な医薬化合物である、実施形態１から２９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
本実施形態の特定の請求項において、低分子は神経伝達物質である。さらに、または代替的に、低分子は、ドーパミンまたはセロトニンである。
本実施形態の特定の請求項において、低分子は、化学療法剤である。さらに、または代替的に、低分子は、カンプトテシン、エルロチニブ（Tarceva(R)）、ゲフィチニブ（Iressa(R)）、イマチニブ（Gleevec(R)）、イリノテカン、ラパチニブ、SN-38、またはそれらの誘導体、代謝物、プロドラッグのうちの1つ以上である。
さらに、または代替的に、低分子は、アブラキサン、アクチノマイシン、アリトレリノイン、アザシチジン、アザチオプリン、ベキサロテン、ブレオマイシン、ボルテゾミブ、カンプトテシン、カペシタボン、カルボプラチンであるか、またはそれらからなる。シスプラチン、カペシタビン、クロラムブシル、シクロホスファミド、シタラビン、ダカルバジン、ドセタキセル、ドキフルイリジン、ダウノルビン、ドキソルビシン、エピルビシン、エポシロン、エルロチニブ、エトポシド、5-フルオロウラシル、フォリン酸。ゲフィチニブ、ゲムシタビン、イダルビシン、イマチニブ、イリノテカン、メクロレサミン、メルファラン、メルカプトプリン、メトトレキサート、マイトキサノロン、ムスチン、オキサリプラチン、パクリタキセル、プレドニゾロン、プロカルバジン、ロミデプシン、タフルポシド。タキソテール、テニポシド、チオグアイニントポテカン、トレチノイン、バルビシン、ベムラフェニブ、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、ビノレルビン、ビスモデギブ、ボリーノサット、またはそれらの誘導体、代謝物、プロドラッグ。
5,747,498；6,900,221；7,087,613；RE41065（エルロチニブに対応）；5,457,105；5,616,582；5,770,599（ゲフィチニブに対応）；6,391,874；6,713,485；6,727,256；6,828,320；および7,157,466（ラパチニブに対応）に記載されている、より広範に記載されている分子を含み、これらの各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本実施形態のさらに他の請求項において、追加的に、または代替的に、低分子は、WO97/13771、WO98/02437、WO00/44728、米国特許第6,596,878号に開示されている融合複素環化合物のうちの任意の1つを含むことができる。6,596,878、米国2005/0148607、および米国2008/0214584に開示されているキナゾリン誘導体のうちの任意のもの；WO02/02552、WO01/98277、WO03/049740、WO03/050108、および米国特許第6,596,878号に開示されているキナゾリン誘導体のうちの任意のもの；WO03/053446、および米国特許第7,300,935号に開示されているチエノピリミジン誘導体のうちの任意のものを含むことができる。7,300,935；米国特許第5,710,173号に開示されているチエニル誘導体のうちのいずれか一つ；WO01/77107、WO03/031442、米国特許第6,716,863号および米国特許第6,716,863号に開示されている芳香族アゾール誘導体のうちのいずれか一つ。6,716,863および6,984,653；WO92/20642に開示されている脂環式または複素環式アリール化合物のうちの任意のもの；WO94/14808に開示されているビニレン-アゼインドール誘導体のうちの任意のもの；WO03/000688およびWO96/000226に開示されているアザインドールのうちの任意のもの；米国特許第5,330,992号に開示されている1-シクロプロピル-4-ピリジル-キノロンのうちの任意のもの；米国特許第5,330,992号に開示されている1-シクロプロピル-4-ピリジル-キノロンのうちの任意のもの。第5,330,992号；米国特許第5,217,999号および第5,217,999号に開示されているスチリル化合物のうちの任意の1つ。第5,217,999号および第5,596,878号；米国特許第5,302,606号に開示されたスチリル置換ピリジル化合物のうちの任意の1つ。第5,302,606号；米国特許第6,225,346号に開示されているティルホスティン様化合物のうちの任意の1つ；米国特許第6,225,346号に開示されているティルホスティン様化合物のうちの任意の1つ6,225,346；WO94/03427に開示されているセレオインドールまたはセレニドのうちのいずれか一つ；WO01/098299に開示されている1H-ピロロ[2,3-b]ピリジンのうちのいずれか一つ；WO92/21660に開示されている三環式ポリヒドロキシル化合物のうちのいずれか一つ。WO01／01921に開示されている2-ピラゾリン-5-オンのうちの任意の１つ；WO91／15495に開示されているベンジルホスホン酸化合物のうちの任意の１つ）これらの化合物の各々は、癌の治療に使用するためのチロシンキナーゼ阻害剤として使用するための化合物として記載されている。これらの文献の各々は、全ての目的のために、または少なくとも癌の治療に有用であると開示されている化合物のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
あるいは、あるいは追加的に、低分子は、インビボでの腫瘍マーカーの分子イメージングのために、放射性同位体で「タグ付け」することもできる。ラジオ標識化合物は、陽電子放出断層撮影（PET）および単一光子放出計算断層撮影（SPECT）に必要である。
そのようなイメージング増強剤は、トリチウム、ホウ素１０、炭素１１、ガリウム６８、窒素１３、硫黄３５、ヨウ素１３１、またはフッ素１８のうちの少なくとも１つを、各元素の天然の豊富さを超えるレベルで含むことができる。
実施形態３１
低分子治療化合物が、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに連結されている、実施形態１から３０のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。上記のように、低分子治療化合物は、ポリマーまたはナノ粒子コアに化学的または静電的に結合されていてもよく、または化学的または静電的に結合されることなくナノ粒子コアの構造内に封入されていてもよい。例えば、ナノ粒子は、その構造内に疎水性ポケットを有する一方で、水性媒体中に親水性の外表面を提示してもよく、これにより、疎水性の小分子治療分子をその疎水性ポケット内にカプセル化することができる。
本実施形態の文脈における「任意のリンカー」という用語は、ナノ粒子コアへの低分子治療化合物の付着が、直接化学結合によって、またはリンキング基を介して行われる、本実施形態の独立した請求項を指す。連結基は、化学的に安定な（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の場所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩の残基などの１つ以上のアミノ酸残基で構成されていてもよい。この概念の１つの非限定的な例では、低分子治療化合物であるカンプトテシンは、以下にしたがってＭＡＰポリマーナノポリマー表面に連結されている。
Figure 2021528369
実施形態３２
実施形態１から３１のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、大分子治療剤が、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、および癌の治療に有用なヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、抗体または抗体フラグメントである、実施形態１から３１のいずれか１つの態様に記載の組成物。本実施形態の特定の請求項において、大分子は抗体である。
さらに、または代替的に、大分子治療剤は抗体であり、該抗体はモノクローナル抗体である。加えて、または代替的に、大分子治療剤は、アブシキシマブ（リプロ）、アダリムマブ、アレムツズマブ（カンパス）、バシリキシマブ（シミュレクト）、ベリムマブ（ベンリスタ）、ベバシズマブ（アバスチン）、ベスロトキズマブ（ジンプラバ）であり、抗体は、モノクローナル抗体である。カナキヌマブ（イラリス）、セロリズマブ・ペゴール（チムジア）、セツキシマブ（アービタックス）、ダクリズマブ（ゼナパックス、ジンブリタ）、デノスマブ（プロリア、エクスジェバ）、エファリズマブ（ラプティバ）、ゴリムマブ（シンポニ、シンポニ・アリア）、インフレクトラ（レミケード）、イピリムマブ（エールボイ）。イクセキズマブ（タルツ）、ナタリズマブ（タイサブリ）、ネシツズマブ（ポルトラッツァ）、ニボルマブ（オプディボ）、オビヌツズマブ（ガジーバ）、オクレリズマブ（オクレバス）、オータツズマブ（アルゼラ）、オララツズマブ（ラルトゥボ）、オマリズマブ（ゾレア）、パリビズマブ（シナジス）。パニツムマブ（ベクティビックス）、ペムブロリズマブ（キートリュダ）、ペルツズマブ（ペルジェータ）、ラムシルマブ（シラムザ）、リツキシマブ（リツキサン）、セスキヌマブ（コセンティクス）、トシリツズマブ（アクテムラ）、トラスツズマブ（ハーセプチン）、および／またはウステキヌマブ（ステララ）が挙げられる。さらに、または代替的に、大分子治療剤は、共役モノクローナル抗体である。さらに、またはその代わりに、大分子治療剤は、イブリツツズマブ・チウキセタン（ゼバリン）、ブレンツキシマブ・ベドチン（アドセトリス）、またはアド-トラスツズマブ・エムタンシン（カドサイラ、TDM-1とも呼ばれる）、デニレウキン・ディフチトックス（オンタック）である。さらに、または代替的に、大分子治療剤は、イピリムマブ、ナタリズマブ、ネシツズマブ、ニボルマブ、オビヌツズマブ、オクレリズマブ、ペムブロリズマブ、ペルツズマブ、またはパムシルマブのうちの１つ以上である。さらに、または代替的に、大分子治療剤は、アダリムマブ（フミラ、アムジェビタ）、ベバシズマブ（アバスチン）、セツキシマブ（アービタックス）、イピリムマブ（ヤーボイ）、ナタリズマブ（タイサブリ）、ネシツズマブ（ポルトラッツァ）のうちの１種または２種以上である。ニボルマブ（オプディボ）、オビヌツズマブ（ガジーヴァ）、クレリズマブ（オクレバスぞく）、パニツズマブ（ベクティビックス）、ペムブロリズマブ（キートルーダ）、ペルツズマブ（ペルヘータ）、ラムシルマブ（シラムザモク）、リツキシマブ（リツキサン）、トラスツズマブ（ハーセプチン）が挙げられる。さらに、または代替的に、大分子治療剤は、アーキツツモマブ、イブリツモマブ、カプロマブペンデチド、および／またはトシツモマブである。
さらに、または代替的に、抗体は、造血分化抗原（通常、CDグループと関連する糖タンパク質であり、CD20、CD30、CD33、およびCD52を含む）と関連することが知られているものを含む。さらに、または代替的に、抗体は、上皮成長因子受容体（EGFR.ErbB1としても知られている）、ErbB2（HER2としても知られている）、ErbB3、MET、インスリン様成長因子1受容体（IGF1R）、エプリン受容体A3（EphA3）、TNF受容体アポトーシス誘導リガンド受容体1（TRAIL-R1）、TRAIL-R2、および核因子κβリガンド（RANKL）の受容体活性化因子などの成長因子と関連することが知られているものを含む。さらに、または代替的に、抗体は、血管内皮増殖因子（VEGF）、ＶＥＧＦ受容体（VEGFR）、およびインテグリンαＶβ３およびα５β１を含む、新しい微小血管の形成をサポートするタンパク質または増殖因子と関連することが知られているものを含む。さらに、または代替的に、抗体は、治療標的であるストローマ抗原および細胞外マトリックス抗原と関連付けることが知られているものを含む、線維芽細胞活性化タンパク質（FAP）およびテナシンを含む。
さらに、または代替的に、大分子治療剤はポリヌクレオチドである。本アスペクト内では、ポリヌクレオチドは、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ウイルス、またはキメラポリヌクレオチドであるか、またはそれらからなる。または低分子治療剤である。さらに、または代替的に、RNA分子であるポリヌクレオチド、好ましくはsiRNA分子である。
さらに、または代替的に、大分子治療剤は、融合タンパク質である。さらに、または代替的に、大分子治療剤は、アバタセプト、アレファセプト（アメビブ）アフリベセプト、またはエタネルセプトである
さらに、または代替的に、本実施形態の文脈において、大分子治療用化合物は、直接化学結合によって、または連結基を介して、ポリマーまたはナノ粒子コアに付着していてもよい。この連結基は、化学的に安定な（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の場所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、例えば、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩のような、１つ以上のアミノ酸残基を含んでいてもよい。
実施形態３３
組成物がナノ粒子である、実施形態１から３２のいずれか１つのポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物。
実施形態３４
請求項３４
請求項１から３３のいずれか１項のナノ粒子であって、前記ナノ粒子が実質的に球状であり、約20nmから約300nmの範囲の断面寸法を有する、ナノ粒子。本実施形態の追加的な、または代替的な請求項は、ナノ粒子の断面寸法が20nmから30nm、30nmから40nm、40nmから50nm、50nmから60nm、60nmから70nm、70nmから80nm、80nmから90nm、90nmから100nmの範囲内にあるものを含む。100 nmから120 nm、120 nmから140 nm、140 nmから160 nm、160 nmから180 nm、180 nmから200 nm、200 nmから220 nm、220 nmから240 nm、240 nmから260 nm、260 nmから280 nm、280 nmから300 nm、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせ、例えば80 nmから100 nm。これらの場合、寸法は動的光散乱によって得られた測定値を示しているが、当技術分野で知られている他の方法を使用することができる。
実施形態３５
請求項１から３４のいずれか１項に記載のナノ粒子であって、該ナノ粒子は、位相分析光散乱によって測定される約０ｍＶから約-15.0ｍＶの平均ゼータ電位を有する、ナノ粒子。 本実施形態の特定の請求項において、標的とするナノ粒子の電荷は、中性に近い。代替的に、または追加的に、本明細書に記載の方法で使用するためのナノ粒子のゼータ電位は、約0 mVから約0.5 mV、約-0.5 mVから約-1 mVの範囲を有することを特徴とすることができる。5 mVから約-1 mV、約-1 mVから約-2 mV、約-2 mVから約-3 mV、約-3 mVから約-4 mV、約-4 mVから約-5 mV、約-5 mVから約-6 mV、約-6 mVから約-7 mV、約-7 mVから約-8 mV、約-8 mVから約-9 mVの範囲を有することを特徴とすることができる。約-9 mVから約-10 mVまで、約-10 mVから約-11 mVまで、約-11から約-12 mVまで、約-12 mVから約-13 mVまで、約-13 mVから約-14 mVまで、約-14 mVから約-15 mVまで、またはこれらの範囲の２つ以上の組み合わせ、例えば約-5 mVから約-7 mVまでの範囲である。この実施形態のいくつかの請求項では、記載されたナノ粒子は、-5.0、-5.1、-5.2、-5.3、-5.4、-5.5、-5.6、-5.7、-5.7のゼータ電位を持つことになる。8、-5.9、-6.0、-6.1、-6.2、-6.3、-6.4、-6.5、-6.6、-6.7、-6.8、-6.9、-7.0、-7.1、-7.2、-7.3、-7.4、-7.5、-7.6、-7.7、-7.8、-7.9、または-8.0 mVのゼータ電位を有する。
実施形態３６
実施形態１から３５のいずれか１つのナノ粒子であって、前記ナノ粒子は、イメージング剤をさらに含む、ナノ粒子。本実施形態の特定の請求項では、イメージング剤は、低分子または大分子の治療剤に加えて存在する。本実施形態の他の独立した請求項では、イメージング剤は、低分子治療薬または高分子治療薬の一方または両方の代わりに存在する。本実施形態の特定の請求項において、イメージング剤は、Cu-64である。
実施形態３７
複数のナノ粒子であって、各個々のナノ粒子は、実施形態１〜３２のいずれか１つの組成物を構成するか、または実施形態３３〜３６のいずれか１つの観点から記載されたナノ粒子。
実施形態３８
実施形態３６の複数のナノ粒子であって、各個々のナノ粒子は、実施形態１から３２のいずれか１つの組成物または実施形態３３から３６のいずれか１つの特徴によって記載され、複数のナノ粒子は、実質的に単分散であり、クライオ透過電子顕微鏡(cyro-TEM)によって測定されるように、20%未満、30％未満、40％未満、50％未満、または60％未満のナノ粒子間の断面寸法（すなわち、直径）の標準偏差を示す、実施形態３８の複数のナノ粒子。
実施形態３９
実施形態１から３８のいずれか１つのポリマー、ポリマー抱合体、またはナノ粒子組成物からなる医薬組成物であって、該組成物は、生物学的に活性な薬剤と、薬学的に許容される担体または賦形剤とからなる、医薬組成物。
本実施形態の特定の請求項において、ポリマー、ポリマー抱合体、および／またはナノ粒子は、水性媒体中に分散体として存在してもよく、前記水性媒体は、任意に緩衝剤、界面活性剤、または他の修飾剤も含む。本開示はまた、１つ以上の生物学的活性剤と、本明細書に記載されたポリマーもしくはポリマー抱合体もしくはナノ粒子または複数のナノ粒子のいずれかと、薬学的に許容されるビヒクル、キャリアまたは賦形剤とからなる医薬組成物を想起する。
実施形態４０
神経学的脳障害を有する被験者の脳実質に治療剤または画像化剤の強化されたレベルを送達する方法であって、該方法は、そのような強化された送達を必要とする患者に、実施形態１から実施形態３８のいずれか１つのナノ粒子または実施形態３９の医薬組成物を全身的に投与することからなる。本明細書の特定の請求項において暗黙のうちに、ナノ粒子組成物によって運ばれている治療剤または画像化剤の少なくとも1つは、それ自体が、本明細書に開示されたナノ粒子の使用なしに、大脳実質において治療的に有効な量を達成するために、血液脳関門を横切って通過することができないかもしれないということである（すなわち、貨物は、本明細書の他の場所で定められた血液脳関門を通過することが可能な低分子の定義の外に該当する）。この点において、治療剤または画像化剤のバイオアベイラビリティは、ナノ粒子を使用して、それ自体による治療剤または画像化剤の投与と相対的に改善される。強化された送達または強化されたレベルの記述は、経細胞診または他の手段によって、カーゴ（治療剤および／または画像化剤）を、カーゴがそれ自体で送達され得る（ナノ粒子によって運ばれることなく）より高いレベルおよび／または速度で送達するために、開示されたナノ粒子の能力を反映することを意図している。
さらに、または代替的に、本実施形態のさらなる請求項は、患者における神経障害を治療する方法を含み、該方法は、第１の低分子治療剤および／または大分子治療剤を、そのような治療を必要とする患者に全身的に投与することからなり、ここで、該方法は、
a) 第１の低分子治療剤および／または大分子治療剤が、ナノ粒子コアおよびターゲティング剤からなるナノ粒子に取り付けられており、前記ターゲティング剤は、開裂可能な連結性を有するリンカーによって前記ナノ粒子コアの外表面に取り付けられた少なくとも１つのターゲティングリガンドからなる、ナノ粒子に取り付けられている方法。
(i) 中性および/または負に荷電したムチン酸含有ポリマー（MAP）（カチオン性ムチン酸含有ポリマー（cMAP）から実質的に遊離したものを含む）からなるナノ粒子の外表面。
(ii) 血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有する少なくとも１つのターゲティングリガンド；および、
(iii) 血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能な連結体であり、ここで、開裂はリンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂からなり；そしてここで、以下のうちの1つまたは両方を含む。
iv）低分子治療剤は、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に連結されている；および／または、
(v) 大分子治療剤が、任意のリンカーを介してナノ粒子に連結されている；および
(b) 第1の低分子治療剤および/またはナノ粒子に付着した大分子治療剤の投与は、第1の低分子治療剤および/または大分子治療剤が血液脳関門を通過して、量的に被験者の脳実質に送達されるよりも大きい量の第1の低分子治療剤および/または大分子治療剤がナノ粒子に付着していなかった場合に送達されるであろうよりも大きい結果をもたらす。
さらに、または代替的に、本実施形態のいくつかのさらなる請求項において、これらの方法の有用性を測定するための有益な図は、これらのナノ粒子の使用による全身送達の後に血液脳関門を通過した、脳実質に存在する小分子または大分子の治療剤または画像化剤の定常量の増強比である。低分子または大分子の治療剤または画像化剤をそれ自体で全身送達した後に血液脳関門を通過した、脳実質に存在する低分子または大分子の治療剤または画像化剤の量と、そうでなければ同等の条件下での相対的な比。本実施形態の特定の請求項において、この増強比は、治療剤または画像化剤の性質に応じて、2倍から3倍、3倍から5倍、5倍から10倍、10倍から25倍、25倍から50倍、50倍から100倍、100倍から500倍、またはこれらの前記範囲の２つ以上の組み合わせの範囲であり得る。
さらに、または代替的に、前記ナノ粒子によって脳実質に送達される治療剤の強化されたレベルは、同じ条件下で開裂性リンカーを含まない他の同等のナノ粒子を用いて送達される量よりも大きい量として定義することができる。さらに、または代替的に、本発明の方法は、神経学的脳障害を有する被験者の脳実質に治療剤の強化されたレベルを送達する方法であって、前記治療剤は、治療剤自体の全身投与によって脳実質において治療的に有効なレベルを達成することができないことを特徴とする方法であってもよい。神経学的脳障害（本明細書に記載の疾患のいずれかを含む）を有し、血液-脳関門を越えて治療剤の強化されたレベルの送達を必要とする対象に、本明細書に記載の１以上のナノ粒子の複数を、対象の脳実質への血液-脳関門を越えて治療剤の強化されたレベルの送達を必要とする対象に全身的に投与することからなる方法であって、複数のナノ粒子を、遊離の治療剤を単独で体系的に投与することによって利用可能な量よりも高い治療上有用な量で脳実質への化学療法剤の送達を強化するのに十分な投与速度で投与することからなる方法。
さらに、または代替的に、神経学的状態を有する患者／被験体を治療する方法は、従来の薬物または他の治療と組み合わせて、開示されたナノ粒子を使用することを含むことができる。例えば、本明細書に記載されたナノ粒子組成物は、血液脳関門を越えて、治療薬および画像化剤（それ以外の方法では、任意の実用的な範囲でブロックされる）を運ぶために特に有用であると記載されているが、これらの開示されたナノ粒子組成物はまた、それ自体で、血液脳関門を通過させることができる治療薬の使用を含む従来の治療を補完するために使用されてもよい。血液脳関門を通過することができる低分子治療薬の数は比較的少ないが（例えば、低分子治療薬の2%未満、および大分子治療薬の実質的に100%未満）、いくつかは、本明細書の他の場所に記載されているように、この通過を行うことができる。
従って、本実施形態の独立した請求項は、神経学的障害を有することが知られているか、または有すると考えられる患者を治療するそれらの方法を含み、その方法は、そのような治療を必要とする患者または被験体に、実施形態１から３９のいずれか１つに記載された組成物を全身的に投与することからなる。ここで、組成物中には、それ自体が、患者または対象の脳実質において治療的に有効な量をもたらすのに十分な量で血液脳関門を通過することができない少なくとも１つの低分子および／または大分子治療剤および／または画像化剤が含まれており、ここで、全身投与は、患者または対象の脳実質において低分子および／または大分子治療剤および／または画像化剤の治療的に有効な量をもたらすことになる。
代替的に、または追加的に、方法はさらに、そのような治療を必要とする患者または被験者に、本明細書に記載されたナノ粒子に未接着の第二の低分子および／または大分子治療剤および／または画像化剤を全身的に投与することからなり、それ自体が、脳実質において治療的に有効な量を送達するために血液脳関門を通過することが可能である。ナノ粒子組成物および未接着の第２の低分子および／または大分子治療剤および／またはイメージング剤は、所与の治療レジメン内で、同時にまたは異なる時間に投与されてもよい。
さらに、または代替的に、この文脈では、ナノ粒子組成物は、それ自体で、脳実質において治療的に有効なレベルを達成するために血液脳関門を通過することができる、少なくとも１つの他の小分子および／または大分子治療剤および／または画像化剤をさらに含んでいてもよい。
後者の概念の例示的な例として、その範囲を制限することを意図するものではないが、そのような方法は、神経学的状態の治療を必要とする患者に対して、(a)それ自体で血液脳関門を通過することができる従来の低分子治療剤を全身的に共同投与することを包含する。(b)本明細書に開示されるようなナノ粒子組成物であって、ここで、ナノ粒子組成物はモノクローナル抗体からなり、ここで、従来の低分子治療薬および抗体の両方が、治療的に有効な量で血液脳関門を通過して脳実質に送達される。
本実施形態の特定の請求項において、神経学的脳疾患は、脳内の治療剤または画像化剤の直接的な転化を必要とするものである。さらに、または代替的に、神経学的状態は、独立して、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、または脳癌である。本実施形態の特定の請求項において、神経学的脳障害は、他の全身性、頭蓋外癌の転移に由来する脳癌であり、HER2陽性乳癌から転移した脳癌を含む、HER”陽性乳癌から転移した脳癌を含む。
これらの組成物を投与する方法は、本明細書の他の箇所に記載されている。
実施例は、本開示に記載された概念のいくつかを例示するために提供される。各実施例は、組成物、調製方法、および使用の特定の個々の実施形態を提供すると考えられるが、いずれの実施例も、本明細書に記載されたより一般的な実施形態を制限すると考えられるべきではない。ここで提供される実施例は、特定のナノ粒子材料に焦点を当てているが、記載されている原理は、本明細書の他の場所で開示されている他のナノ粒子材料に関連すると考えられる。したがって、ここで提供される記述は、開示を制限するように解釈されるべきではなく、読者は、より広範な記述として特許請求の範囲の性質に目を向けることが推奨される。
これらの例では、使用する数値（量、温度など）の精度を確保するように努めているが、実験上の誤差や偏差を考慮する必要がある。特に断りのない限り、温度は摂氏であり、圧力は大気圧またはそれに近い状態である。
アプローチの概要。
ここでは、マウスモデルは、BBB/BTBを横断する治療薬の能力に重要な影響を与えることが示されている。特定のトランスフェリン受容体（TfR）を標的とした治療用ナノ粒子が、これらの一般的な設計および治療コンセプトの代表的な例として、本明細書で設計および調査された。これらの例示的なナノ粒子は、3つのマウスモデルにおいて、非標的化ナノ粒子および遊離薬物と比較して、それらの脳への取り込みおよび抗腫瘍効果について調査された。使用した２つのモデルは、以前に文献に記載されており、ヒト乳がん細胞を頭蓋内（IC）または心臓内（ICD）に注入するものである。ここで開発された３つ目のモデルは、がん細胞の静脈内（IV）注入を含む。
本研究は、臨床現場ではこれらの腫瘍で達成される薬物濃度が不十分であるため、HER2陽性乳癌脳転移に焦点を当てた。対照的に、本明細書に記載された標的化ナノ粒子送達システムは、HER2陽性乳癌脳転移にCPTを送達するのに有用であることが判明した。重要なことに、TfRを標的とした治療薬および非標的治療薬の両方の有効性および脳への浸透性の有意差がモデル間で観察され、脳転移を確立する方法が治療薬の脳への取り込みに影響を与え得ることを示している。
本研究では、文献に記載されている2種類の乳癌脳転移マウスモデルと、本研究で作成された3番目の新規モデルが、HER2陽性の転移性乳癌患者で観察されるような脳転移への薬物送達障害をもたらすかどうかを理解することに焦点を当てた。患者では、非BBB透過性の薬剤は、薬理学的に活性な量で脳転移に蓄積することができなかった。しかし、この同様の送達制限はICモデルでは観察されなかった。これらの結果から、非BBB透過性小分子（CPT）および非標的化ナノ粒子治療薬（直径約30〜40nm）は、有意な抗腫瘍反応を誘発し、ICで確立された脳腫瘍に大量に蓄積することが可能であることが示された。ICモデルとは対照的に、ICDモデルとIVモデルの両方で、より無傷のBBB/BTBが得られた。これらの結果から、ICDモデルはIVモデルと比較して、低分子薬物に対する透過性はわずかに増加するが、より大きなナノ粒子の存在に対しては増加しないことが示唆された。健康な脳組織での適度な取り込みと整合的に、ICD注射後の脳全体で一般的に観察される顕微鏡的な腫瘍病巣の数の多さが、全体としての実質的な浸透性のわずかな正味の増加に寄与する可能性がある。それにもかかわらず、この効果は最小限であった。
最も重要なことは、今回のデータが、脳腫瘍の樹立方法が治療薬の有効性と脳への浸透性に劇的な影響を与えうることを示していることである。これらの知見から、ICモデルは脳実質における一貫した再現性のある腫瘍増殖を可能にしたため、基礎的な生物学的メカニズムの研究には有用であるが、非寛容性BBBが臨床的に関連する疾患のトランスレーショナルリサーチには注意して使用しなければならないことが示唆された。腫瘍負担はICDモデルとIVモデルでは一貫性がないが、実験者が特定の治療法の輸送特性に興味がある場合には、これらのモデルの使用を支持するデータが得られた。
さらに、本研究では、TfRを標的としたナノ粒子が、低分子化学療法であるCPTをHER2陽性乳がんの脳転移に送達できることを示した。TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、脳内の腫瘍成長を有意に遅らせ、遊離薬物および非標的化ナノ粒子と比較して、脳転移巣における蓄積量が増加したことを実証した。CPTのためのTfR標的化ナノ粒子システムを組み立てる具体例は、送達戦略をテストするために選択された。CPTは、（他の乳癌細胞株との相対的な）BT474細胞での使用に特に適した薬剤ではない。したがって、BT474-グルゴ脳転移巣に標的化ナノ粒子を介してCPTを送達する際に、腫瘍成長の遅延を観察することは心強いことである。より高い効力を持つ治療薬を送達するTfRを標的としたナノ粒子は、さらに大きな腫瘍サイズの縮小を明らかにすることが期待されている。
さらに、TfRを標的としたナノ粒子は、３つのモデルすべてにおいて、遊離薬物および非標的ナノ粒子と比較して、健康な脳組織に有意な量で蓄積された。この全脳への浸透は、このデリバリーシステムに組み込むべき治療薬の選択や標的疾患の選択に意味を持つ。脳腫瘍の場合、腫瘍組織だけでなく、健康な組織にも浸透する能力は、治療の失敗の原因となることが多い神経膠腫腫瘍の微小転移またはフィンガーへのアクセスに有利である可能性がある。全脳治療の曝露が非常に望まれている他の脳疾患のために、そのような神経変性疾患など、このターゲットとしたナノ粒子システムは、無傷のBBBを介して治療薬を提供するための説得力のあるアプローチを提供する可能性がある。
実施例１
概要：本明細書に記載の研究において、低分子薬物であるカンプトテシン（CPT）および治療用抗体であるハーセプチンの両方を送達するためにBBB/BTBをトランスサイトースするように設計された粘液ベースの標的化ナノ粒子、およびその組み合わせを、マウスの脳転移を治療するための手段として調査した。BBBを標的としたCPT/ハーセプチン併用ナノ粒子を投与すると、遊離のCPT/ハーセプチンおよびCPTを担持したBBターゲットナノ粒子を投与した場合と比較して、腫瘍の増殖が有意に抑制された。ハーセプチンのみを担持したBBB標的化ナノ粒子は、それほど効果的ではなかったが、かなりの抗腫瘍活性を示した。これらの結果は、抗体を単独で、または他の薬剤と組み合わせてBBB/BBBを介して送達するための標的化ナノ粒子システムの臨床成績を改善することが可能であることを示した。
MAP-CPTポリマー-ドラッグ結合体を、図３に記載されているように調製した。この研究で使用された材料の特性は、表１に提供される。次いで、MAP-CPT結合体を水に対して透析して、疎水性CPT分子が優先的にコアにクラスター化され、表面に粘酸ジオールを有するナノ粒子を形成した（図４Ａ）。
Figure 2021528369
実施例２
材料と方法
1H NMRスペクトルは、Varian 600 MHzスペクトロメーター（Inova）で取得した。低分子のエレクトロスプレーイオン化（ESI）質量は、フィニガンLCQイオントラップ質量分析計で取得した。ポリマーのマトリックス支援レーザー脱離イオン化時間飛行時間（MALDI-TOF）質量スペクトルは、Applied Biosystems Voyager DE-PROで取得した。
実施例２．１
MAP-CPT結合体の合成。
ムチン酸ジメチルエステルの合成メタノール（360mL）を500mLの丸底フラスコ中の粘酸（15g、1equiv、Alfa Aesar）に加えた。これに濃硫酸（1.2mL、0.3equiv）を加えた。懸濁液を撹拌し、85℃で一晩還流させた。混合物を室温に冷却し、ワットマングレード5ろ紙を使用してブフナー漏斗でろ過した。固体をメタノール（600mL）で洗浄し、メタノール（240mL）とトリエチルアミン（1.5mL）の混合物で85oCで1時間再結晶した。固体をメタノール(600mL)で洗浄し、75oCで一晩真空下で乾燥させ、白色固体としてムチン酸ジメチルエステル(14.2g)を得た。1HNMR(600MHz,DMSO-d6):4.91(d,2H),4.80(q,2H),4.28(d,2H),3.78(q,2H),3.63(s, 6H)。ESI/MS：261.0[M+Na]+。
N-Bocで保護されたムチン酸エチレンジアミンの合成。
500mL丸底フラスコ中の粘酸ジメチルエステル(14.2g,1equiv)にメタノール(225mL)を加え、これにトリエチルアミン(21.7mL,2.6equiv)を加えた。これにトリエチルアミン(21.7mL,2.6equiv)を加え、85℃で30分間撹拌還流し、黄色の懸濁液を得た。メタノール(55mL)中の N-Boc-エチレンジアミン(24.6 mL,2.6equiv, AK Scientific)を加え、85oCで一晩撹拌還流した。混合物を室温まで冷却し、Whatman Grade 5ろ紙を用いてブッフナー漏斗でろ過した。固体をメタノール（750 mL）で洗浄し、メタノール（350mL）で85oCで1.5時間再結晶した。固体をメタノール（750 mL）で洗浄し、75oCで一晩真空下で乾燥し、白色固体としてN-Bocで保護された粘膜酸エチレンジアミン（19.2g）を得る。1HNMR(600MHz,DMSO-d6): 7.71(t, 2H),6.81(t,2H),5.13(d,2H),4.35(q,2H), 4.09(d,2H),3.77 (q,2H),3.12(m,4H),2.98(m,4H),1.36 (s,18).ESI/MS: 517.1 [M+Na]+。
ムク酸エチレンジアミンの合成。
500mLの丸底フラスコにN-Bocで保護された粘酸エチレンジアミン(19.2g)を水浴中に入れた。メタノール(325mL)中の3N塩酸を加え、反応フラスコを密閉し、針で通気した。懸濁液を25℃で8時間撹拌し、スラリーを細粒のガラスフリットでろ過し、濾液のpHが中性に近くなるまでメタノール（900mL）で洗浄した。固体を80oCで一晩真空下で乾燥させ、白色固体としてムチン酸エチレンジアミン(11.5g)を得た。7.97〜7.84（m、8H）、5.30（d、2H）、4.58（d、2H）、4.16（d、2H）、3.82（m、2H）、3.39〜3.32（m、4H）、2.85（m、4H）。ESI/MS：295.0 [M+H]+。
ムチン酸ジ(Asp(OBzl)-Boc)の合成。
ムチン酸エチレンジアミン（3g、1equiv）を250mL丸底フラスコに30mLDMSOに溶解した。これにBoc-Asp(OBzl)-OSu(10.3g, 3equiv, Bachem)をアセトニトリル(80mL)およびピリジン(3.2mL,5equiv)中に加えた。反応を撹拌し、60oCで一晩還流させた。混合物を室温まで冷却し、アセトニトリルを回転蒸発により除去した。この溶液をナノピュア水を加えて沈殿させ、この沈殿物をナノピュア水（100mL）で85℃で1時間再結晶させた。再結晶化手順をアセトニトリルで繰り返した。固体を50oCで一晩真空下で乾燥させ、白色固体としてムチン酸ジ(Asp(OBzl)-Boc)(2.1g)を得た。1H NMR(600 MHz, DMSO-d6):7.94 (t, 2H),7.76 (t, 2H),7.37-7.31(m, 10H), 7.06(d,2H),5.13-5.08(m, 6H),4.37-4.32（d、2H）、4.30-4.28（d、2H）、4.14-4.12（d、2H）、3.3-3.79（d、2H）、3.18-3.09（m、8H）、2.79-2.57（m、4H）、1.38（s、18H）。ESI/MS：905.0 [M+H]+。
ムチン酸ジ(Asp(OBzl)-アミン)の合成。
アルゴンで通気した50mL丸底フラスコに、粘酸ジ(Asp(OBzl)-Boc)(2.1g,1equiv)にジクロロメタン(18mL)を加えた。フラスコを氷浴中で0℃まで冷却し、トリフルオロ酢酸(6mL,36equiv)を滴下添加した。反応はアルゴン下で8時間撹拌し、ゆっくりと室温まで平衡化した。溶媒をロータリーエバポレーションにより除去した。固体をジクロロメタン（30mL）に溶解し、さらに2回回転蒸発させて乾燥させ、テトラヒドロフラン（30mL）で55oCで1時間再結晶させた。混合物を室温まで冷却し、細粒のガラスフリットでろ過した。固体をテトラヒドロフラン（100mL）で洗浄し、50oCで一晩真空下で乾燥させ、粘酸ジ（Asp(OBzl)-アミン）を得た。1.4g）を白色固体として得た。1H NMR (600MHz, DMSO-d6): 8.46 (t,2H),8.21 (s,6H), 7.80(t, 2H),7.39-7.35(m,10H), 5.19-5.16 (t,2H), 5．13（s、4H）、4.41（s、2H）、4.15-4.13（d、2H）、4.06-4.04（d、2H）、3.83（s、2H）、3.22-3.16（m、8H）、3.02-2.83（m、4H）。ESI/MS：705.3[M+H]+。
ムチン酸ジ（Ａｓｐ-アミン）の合成。
ムチン酸ジ(Asp(OBzl)-アミン)にメタノール(50mL)を加えた。(1.4g,1equiv)と炭素上の20%(w)パラジウム水酸化物(568mg,10equiv)を100mLの丸底フラスコに入れた。反応フラスコを密閉し、アルゴンで30分間通気した。水素ガスを二重バルーンで添加し、室温で24時間撹拌した。触媒を3220g、15分間の遠心分離により分離し、回転蒸発により溶媒を除去した。固体をナノピュア水で再構成し、溶液を0.2μmスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター(Pall)でろ過し、凍結乾燥して、白色固体としてムチン酸ジ(Asp-アミン) (1.1g)を得た。1H NMR (600 MHz, DMSO-d6): 8.39 (t, 2H), 8.18 (ブロード, 6H), 7.77 (t, 2H), 5.18 (t, 2H), 4.46 (s, 2H), 4.12 (s, 2H), 3.96-3.94 (m, 2H), 3.79 (s, 2H), 3.21-3.11 (m, 8H), 2.84-2.65 (m, 4H). ESI/MS：525.2 [M+H]+。
アルゴン下、-20℃で保存した。
ムチン酸ポリマー（MAP）の合成。
ムチン酸ジ(Asp-アミン)(220mg,1equiv)およびジ(サクシニミジルプロピオネート)-PEG(3.4kDa,1g,1equiv,JenKem)を室温で1時間平衡化した後、オーブン乾燥した10mL丸底フラスコに添加した。無水ジメチルスルホキシド(7mL)をアルゴン下で加え、２つの固体を溶解した。これに無水N,N,N-ジイソプロピルエチルアミン(205 μL,4equiv)をモレキュラーシーブ上で乾燥したものを加え、アルゴン下で室温42時間撹拌した。溶液を10kDaMWCO Spectra/Por7メンブレン(スペクトル)を用いてジメチルスルホキシドおよびナノピュア水に対して透析し、0.2μmスーパメンブレアクロディスクシリンジフィルター(柱)でろ過し、凍結乾燥して白色のスポンジ状固体としてMAP(983mg)を得た。1H NMR（600MHz、DMSO-d6）：8.11（d、1H）、8.08（d、1H）、7.83（t、1H）、7.79（t、1H）、7.73（t、2H）、4.49（td、2H）、4． 14（d、2H）、3.69（ddt、2H）、3.59（t、4.3H）、3.53〜3.43（s - PEG）、3.18〜3.07（m、8H）、2.61〜2.43（m、4H）、2.38（t、4.3H）。
MAP分子量の決定。
ポリマー分子量は、ワイアット ドーン・ヘレオス光散乱およびワイアットオプティラブrEX屈折率検出器に接続された２つのサイズ排除カラム(PL aquagel-OH 40 8 μm,Agilent)を直列に備えたバイナリーポンプおよびインジェクターを備えた Agilent1100 HPLCを装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)システムで測定した。MAPをPBS、pH7.4に6つの異なる濃度で溶解し、シリンジポンプを使用して0.2mL/分で屈折率検出器に直接注入し、比屈折増分、dn/dcを測定した。絶対分子量は、PBS,pH7.4に4mg/mLで溶解したMAPを100μLカラムに注入して測定した。溶離液としてPBSを0.7mL/minの流量で使用し、検出されたポリマーピークをASTRA Vソフトウェアを使用して分析した。
MAP-CPT結合体の合成。
MAPを以下のように調製し、特徴付けを行った。無水ジメチルスルホキシド（10mL）をアルゴン下で添加し、MAP（200mg,1equiv）を25mLの丸底フラスコに溶解した。これに無水ジメチルスルホキシド（3mL）に溶解したEDC（83mg,4equiv）およびNHS（32mg,3equiv）を加え、次いでジメチルスルホキシド（3mL）に溶解した20-O-グリシンカンプトテシントリフルオロ酢酸塩（CPT-gly.TFA,170mg,3equiv）および無水N,N-ジイソプロピルエチルアミン（56μL）をモレキュラーシーブ上で乾燥させた。反応をアルゴン下、室温で一晩撹拌した。この溶液を、10kDaMWCO Spectra/Por7膜（スペクトル）を用いて、ジメチルスルホキシドを3回、ナノ純水を2回透析した。沈殿物を3220gで15分間遠心分離することによって除去し、上清を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（柱）を介して濾過し、溶液中の自己組織化ナノ粒子としてMAP-CPT結合体を得ることができた。この透明な黄色の溶液の一部は、パーセントCPT抱合を決定するために凍結乾燥させた。残りの製品は、0.9％（w/v）生理食塩水に製剤化し、-20oCで保存した。
MAP-CPT中のCPT含有量の決定。
凍結乾燥したMAP-CPTを10mg/mLのジメチルスルホキシドに溶解し、1N NaOHで0.1mg/mLに希釈し、一晩インキュベートした。Safire2マルチモードプレートリーダー（テカン）を用いて、370/440nm（ex/em）で蛍光を測定した。既知のCPT濃度の検量線を調製し、混合物中のCPT濃度を決定するために使用した。
実施例２．２
MAP-AF568結合体の合成。
10 mL丸底フラスコに無水ジメチルスルホキシド（3mL）をアルゴン下で添加し、MAP（30mg,1equiv）を溶解した。これに無水ジメチルスルホキシド(1mL)に溶解したEDC(13mg,4equiv)とNHS(5mg,3equiv)を加え、続いてジメチルスルホキシド(1mL)に溶解したAlexa Fluor 568ヒドラジドナトリウム塩(AF568,12 mg,1equiv)を加えた。反応をアルゴン下、室温で一晩撹拌した。この溶液を、10kDaMWCOSpectra/Por7膜（スペクトル）を用いて、ジメチルスルホキシドに対して3回、ナノ純水に対して4回透析した。還流液を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター(パール)で濾過し、溶液中の自己組織化ナノ粒子としてMAP-AF568結合体を得た。生成物を0.9%(w/v)生理食塩水に製剤化し、-20oCで保存した。
実施例２．３
CO2H-PEG3.5k-ニトロPBAとCO2H-PEG5k-ニトロPBAの合成。
3-カルボキシ-5-ニトロフェニルボロン酸の合成。
3-カルボキシ-5-ニトロフェニルボロン酸（ニトロPBA, 100 mg, 1 equiv, Alfa Aesar）をオーブン乾燥した10mL丸底フラスコに加えた。反応フラスコを密閉し、アルゴンで通気した。BHT阻害剤を添加した無水テトラヒドロフラン（4mL）を加えてボロン酸を溶解し、次いで無水ジメチルホルムアミド（7μL、0.2equiv）を加えた。フラスコを氷浴中で0℃まで冷却し、塩化オキサリル（98μL、2.4equiv）を滴下添加した。塩化オキサリルの添加後、氷浴を除去し、反応をアルゴン下で2時間撹拌した。溶媒を真空下で蒸発させ、黄色固体として3-アシルクロライド-5-ニトロフェニルボロン酸（101mg）を得た。
CO2H-PEG3.5k-ニトロPBAの合成。
オーブン乾燥した25mL丸底フラスコに3-アシルクロライド-5-ニトロフェニルボロン酸(46mg,2equiv)を加えた。反応フラスコを密閉し、アルゴンで通気し、氷浴中で0℃まで冷却した。無水DCM（5mL）を加え、ボロン酸を溶解した。酢酸-PEG3.5k-アミン（3.5kDa,350mg,1equiv,JenKem）を別のオーブン乾燥10mL丸底フラスコに加えた。フラスコを密閉し、アルゴンで通気した。これに無水N,N-ジイソプロピルエチルアミン（35μL、等量）を加え、モレキュラーシーブ上で乾燥させ、PEGを溶解するために無水DCM（5mL）を加えた。このPEG溶液をボロン酸溶液に滴下添加した。反応フラスコを氷浴中でゆっくりと室温に温め、光から保護されたアルゴン下で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去し、固体を0.5NHCl（4mL）で再構成し、15分間撹拌した。溶液を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（パール）を介してろ過し、1kDaMWCOSpectra/Por7膜（スペクトラム）を使用して一定のpHになるまでナノ純水に対して透析した。このレテント酸を0.2μmデュラポールPVDF膜ミレックスシリンジフィルター(ミリポア)で濾過し、凍結乾燥してCO2H-PEG3.5k-ニトロPBA(238 mg)を白色固体として収得した。1H NMR（600 MHz、DMSO-d6）：12.52（s - COOH、1H）、8.90（t、1H）、8.72（m、1H）、8.69（m、1H）、8.64（m、1H）、8.61（s、2H）、4.01（s、2H）、3.53-3.46（s - PEG）。MALDI:3978。
CO2H-PEG5k-ニトロPBAの合成。
CO2H-PEG5k-ニトロPBAを合成するために、酢酸-PEG5k-アミン（5kDa、500mg、equiv、JenKem）を使用して同様の合成手順に従った。溶媒を真空下で除去し、固体を0.5N HCl(5mL)中で再構成し、15分間撹拌した。溶液を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（ポール）を介してろ過し、15 mLのアミコンウルトラ3kDaスピンフィルター（ミリポア）を使用して一定のpHになるまでナノピュア水に対して透析した。このレテント酸を0.2μmデュラポアPVDF膜ミレックスシリンジフィルター（ミリポア）で濾過し、凍結乾燥して、白色固体としてCO2H-PEG5k-ニトロPBA（452mg）を収得した。1HNMR（600MHz、DMSO-d6）：12.52（s - COOH、1H）、8.90（t、1H）、8.73（m、1H）、8.68（m、1H）、8.65（m、1H）、8.62（s、2H）、4.00（s、2H）、3.53-3.46（s - PEG）。MALDI:5476。
メトキシ-PEG-アミン（5kDa、500mg、1eqiv、JenKem）を用いて同様の手順で、OMe-PEG-ニトロPBAを合成した。1H NMR（600MHz、DMSO-d6）：8.90（t、1H）、8.72（m、1H）、8.69（m、1H）、8.64（m、1H）、8.60（s、2H）、3.54〜3.48（s - PEG）、3.23（s、2H）。MALDI:5825。
実施例２．４
ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAおよびＴf-PEG5k-ニトロPBAの合成。
ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAの合成。
CO2H-PEG3.5k-ニトロPBA(11.2mg、25equiv)、EDC-HCl(6.1mg、250equiv)、およびNHS(5.5mg、375equiv)を0.1MES緩衝液、pH6.0(0.33 mL)に溶解し、室温で15分間撹拌した。次いで、反応混合物を0.5mLアミコンウルトラ3kDaスピンフィルター(ミリポア)に加え、遠心分離して活性化ニトロPBA-PEG3.5k-NHSエステルを単離した。このエステルを0.1MPBS, 0.15M NaCl, pH7.4(1mL)に溶解したハーセプチン(20mg,1equiv)に添加した。反応を室温で2時間軽く撹拌し、0.5 mLアミコンウルトラ50kDa スピンフィルター(EMDミリポア)を用いて0.1MPBS,0.15MNaCl,pH7.4に対して透析し、過剰のPEGを除去した。この溶液の一部を10mM PB、pH7.4に透析し、併用をシナピン酸マトリックスを使用してMALDI-TOFによって検証した。MALDI:153063。残りのハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAをPBS、pH7.4に製剤化し、4oCで保存した。
Tf-PEG5k-ニトロPBAの合成。
CO2H-PEG5k-ニトロPBA（16mg、25equiv）およびヒトホロ-Tf（10mg、1equiv、Sigma）を用いて、同様の手順でTf-PEG5k-ニトロPBAを調製した。0.1M PBS,0.15MNaCl, pH7.4に対する透析を行い、過剰なPEGを除去した後、併用後のTfにロードされた鉄の量を、A465/A280の比を用いて、ナノドロップシステム（テルモサイエンティフィック）上でUV-VISにより確認した。この比率を未反応のヒトホロ-Tfの比率と比較したところ、未反応の比率の 80%以上の値で、合成ステップに続く十分な鉄の保持が確認された。この溶液の一部を10mMPB、pH7.4に透析し、シナピン酸マトリックスを使用してMALDI-TOFによって併用を検証した。MALDI:85210。残りのTf-PEG5k-ニトロPBAをPBS、pH7.4に製剤化し、4oCで保存した。
実施例２．５
ナノ粒子の調製。
TfRを標的としたCPTナノ粒子を調製するために、PBS、pH7.4中のTf-PEG5k-ニトロPBA結合体をMAP-CPTナノ粒子（粒子あたり20Tf）に20倍モル過剰で添加した。溶液をピペットで穏やかに混合し、10分間平衡化させた。ハーセプチンおよび併用CPT/ハーセプチンナノ粒子を調製するために、PBS、pH7.4中のハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBA結合体をMAP-AF568またはMAP-CPTナノ粒子（粒子あたり1ハーセプチン）のいずれかにそれぞれ等モル比で添加した。溶液を穏やかに混合し、上記のように平衡化させた。次に、PBS、pH7.4中のTf-PEG5k-ニトロPBA結合体を、ハーセプチンまたは併用CPT/ハーセプチンナノ粒子（粒子あたり20Tf）のいずれかに20倍モル過剰で添加して、それぞれTfR標的化ハーセプチンおよびTfR標的化併用CPT/ハーセプチンナノ粒子を形成した。溶液を再びピペットで混合し、10分間平衡化させた。ナノ粒子製剤を、0.45μmPTFE膜ミレックスシリンジフィルター（ミリポア）を用いて濾過した。
類似の手順を、対応する非標的化ナノ粒子を調製するために、OMe-PEG-ニトロPBAを用いて使用した。
実施例２．６
ナノ粒子の特性評価。
ナノ粒子を、ブルックヘブン・インスツルメンツ株式会社(BIC)ZetaPALSを用いて特性評価した。ナノ粒子をPBS、pH7.4で希釈し、BIC粒子径測定ソフトウェアを使用して動的光散乱(DLS)により流体力学的直径を測定した。粒子製剤を10mMPB、pH7.4で希釈し、ゼータ電位をBIC PALSゼータ電位アナライザソフトウェアを用いて測定し、目標残差は0.02であった。ナノ粒子径およびゼータ電位測定の両方について、5回の実行を行った。
実施例２．７
抗腫瘍効果。
心臓内（ICD）脳転移モデル。
すべての動物は、カリフォルニア工科大学動物管理・利用委員会によって承認された動物ケアおよび使用のためのNIHガイドラインに従って処理した。BT474-グルゴ細胞は、レンチウイルスベクターを用いて、内部リボソームエントリーサイトによって分離されたグルコとCFPをコードする発現カセットで形質転換され、ハーバード大学のジャイナ博士から入手した。BT474-グルゴ細胞は、5％CO2と37℃で加湿オーブンで10％（v / v）FBSを補充RPMI 640で維持した。100,000BT474-グルコ細胞は、RPMIの100μLに懸濁し、ゆっくりと雌Rag2-/-;Il2rg-/マウスの左心室に注入した。注入は、ブラインド、胸骨ノッチとキシフォイドプロセスの上部の間の中間、および胸骨の13％解剖学的左で行われた。左心室への挿入の成功は、シリンジ内の血液の明るい赤色のパルスによって確認された。図５（Ａ−Ｃ）を参照。
ICモデルについては、2μL RPMI中の50,000 BT474-グルゴ細胞を0.1μL/分の速度で定位装置を使用して雌Rag2-/-;Il2rg-/-マウス（ジャクソン研究所）の右大脳半球に頭蓋内注入した。注入のための座標は、ブレグマの後方2mm、ブレグマの横方向1.5mm、およびブレグマからの深さ2.5mmであった。ＩＶモデルについては、２Ｍ細胞を１５０μＬのＲＰＭＩに懸濁させ、拘束された雌Rag2-/-;Il2rg-/-マウスの側方尾静脈にゆっくりと注入した。
腫瘍サイズのモニタリング。
ICDとIVモデルについては、BT474-グルコ脳転移性腫瘍の形成は、巨視的な腫瘍が（体積で〜0.2mm3）が表示されるまで、3週目ごとにMRIで監視した。腫瘍の成長は、その後、ICモデルのためのように、MRIによって毎週監視した。マウスは、1.5-2% (v/v)のイソフルランをO2中に1.5-2% (v/v)で1-1.5mL/minの流量で麻酔した。腫瘍体積を評価するために、T2強調3D RARE画像を取得した。画像取得パラメータは以下の通りであった：エコー時間：6.1ms、繰り返し時間：250ms、急速獲得緩和強化(RARE)因子4、平均化数。平均化数：4、視野：2.0cm x 1.2cm 2.0cm×1.2cm×0.8cm、マトリックス。200×120×80（100μm等方性分解能）。腫瘍体積は、フィジーソフトウェアを使用して、脳のT2高強度腫瘍領域から手動で決定した。ＩＣモデルについては、腫瘍の大きさもまた、血液中の分泌されたグルコの活性を測定することによってモニターした。血液の20μＬを伏在静脈から毎週採取し、50mMEDTAの5μＬと混合し、分析のための時間まで20℃で直ちに凍結した。血液を不透明な96ウェルプレート（Nunc）に移し、製造業者のプロトコルに従って、ピアースガウシアルシフェラーゼフラッシュアッセイキットを用いてグルコ活性を測定した。光子数は、Safire2マルチモードプレートリーダー（Tecan）を使用して、コエレンテラジンの添加後5秒間取得した。統計的に有意な差のためのペアワイズグループ比較の検定は、MATLABのウィルコクソンマンホイットニー検定を用いて実施した。
治療を行う。
治療は、MRIによって測定された脳転移性腫瘍が〜2mm3に達したときに開始された。各モデルのマウスを、１群あたり６匹のマウスからなる４群に無作為に割り付けた。投与量4mg/kgのCPT（20%DMSO、20%PEG400、30%エタノール、30%10mMリン酸中）、24mg/kgのハーセプチン（PBS中、pH7.4）、24mg/kgのTfR標的化ハーセプチンナノ粒子（ハーセプチンベース、PBS中、pH7.4）、および4および24mg/kgのTfR標的化結合体CPT/ハーセプチンナノ粒子（CPTおよびハーセプチンベース、それぞれPBS中、pH7.4）を新鮮に調製した。異なる製剤を1週間に1回、4週間にわたり側尾静脈注射により全身投与した。注射は体重20gあたり150μＬに標準化した。対照処置は0.9%(w/v)生理食塩水であった。 動物はCPT単独での投与に反応を持っていたが、毒性の重大な徴候は、これらの研究における非標的または標的化ナノ粒子のいずれかから幽閉されなかった。
TfRの特異的結合により、標的とするナノ粒子がBBBのin vitroモデルを横断することが可能になる。
トランスサイトーシス能力の初期スクリーニングを行うために、我々は確立されたin vitroのBBBモデルでbEnd.3不死化マウス脳内皮細胞株を使用した。ナノ粒子を無血清DMEM中のbEnd.3コーティングされたトランスウェルの先端コンパートメントに添加し、基底コンパートメントの全体積を除去し、HPLCを使用して測定した後、8時間の間、モデルBBBを横切るように許可した。
8時間後、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、非標的ナノ粒子と比較して、bEnd.3細胞を横断する能力が有意に増加したことを示した（図６）。さらに、TfRを標的としたナノ粒子は、Tfの血清濃度と同時にモデルBBBを横断する能力が低下したことを示し、TfRの結合が横断に不可欠であることを示している。興味深いことに、等モル量の高親和性抗TfR Absと同量のTfR標的ナノ粒子を同時体化した場合、TfR標的ナノ粒子もまた、トランスウェルを横断する能力の低下を明らかにし、リソソソームのトラフィッキングにつながる高親和性Ab:TfR相互作用の以前の報告と一致した。
HER2陽性乳がん脳転移患者の転移過程を再現するマウスモデルを開発
標準治療薬に対する臨床的に代表的な不浸透性のバリアを作る試みとして、ヒトのがん播種を再現するHER2陽性乳がん脳転移の新しいモデルを開発した。転移モデルを図５に示している。HER2陽性BT474-グルゴ細胞をRag2-/-;Il2rg-/-マウスに静脈内注射し、脳転移の形成をMRIでモニターした。この細胞株は、腫瘍負担のサロゲートとして使用することができるガウシア・ルシフェラーゼ（グルゴ）を発現するように設計された（29）。Rag2-/-;Il2rg-/-マウスを選択したのは、静脈注射したHER2陽性乳癌細胞株の多臓器転移拡大を可能にする能力が示されているからである。
BT474-グルゴ細胞の静脈注射は、複数の転移部位（表２）で、乳がん患者で観察される転移パターンを再現した。重要なことに、脳腫瘍は、マウスの大部分（90％以上）で、内臓腫瘍の負担に屈する前に発生し、患者で観察されたものと同様の分布を示した。MRIで確認できる脳転移性腫瘍の発生までの期間の中央値は4.2ヵ月（範囲2.9〜6.1ヵ月）であった。我々は、標準的な抗HER2療法であるトラスツズマブの、一般的に使用されている頭蓋内（IC）注入法と比較して、静脈注射で樹立されたBT474-グルゴ腫瘍の増殖に対する効果を試験した。トラスツズマブによる治療では、IC注射で腫瘍を樹立した場合、腫瘍の進行が遅延したことから、この脳腫瘍形成法がBBB/BTBを破壊する可能性が示唆された（図７Ａ−Ｂ）。対照的に、トラスツズマブはIV期に樹立された腫瘍では腫瘍の増殖を抑制することができず、臨床の状況を模倣していた。
Figure 2021528369
脳腫瘍はTfRを標的としたナノ粒子で有意な増殖遅延を示すが、異なる方法で樹立した場合の反応は異なる
我々は、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子、非標的MAP-CPTナノ粒子、およびCPTのBT474-グルゴ脳転移性腫瘍の成長に対する効果を、IC、ICDおよび静脈内投与法で確立されたRag2-/-;Il2rg-/-マウスで比較した（図８）。BT474-グルゴ細胞のIC、ICDまたはIV注入後、脳転移性腫瘍の形成をMRIでモニターした。モデルごとに各治療群に合計6匹のマウスを使用し、腫瘍の体積が2mm3に達したときに治療を開始した。この転移体積は、小マイクロ転移（0.1〜1mm3）と大病変（>4〜10mm3）の中間の大きさとして選択した。異なる製剤を、４ｍｇ／ｋｇ（ＣＰＴベース）の用量で１週間に１回、側方尾静脈注射により４週間全身投与した。脳腫瘍体積はMRIにより毎週測定した。血中グルゴ活性は、ICDモデルとIVモデルでは頭蓋外腫瘍の負担が大きかったため、ICモデルのみ追加で測定した。
IC確立された脳腫瘍を有するマウスにおいて、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、生理食塩水と比較して脳転移性腫瘍の成長を有意に遅延させ、その結果、試験終了時までに平均腫瘍体積が8.4倍減少した（図９および表３）。しかしながら、非標的MAP-CPTナノ粒子またはCPTでの処置はまた、実質的な腫瘍成長阻害をもたらした（平均最終腫瘍体積の3.5倍または2.6倍の減少、それぞれ）、IC腫瘍の定着後に人工的な輸送経路が導入される可能性があるという仮説を支持する。各治療群の血中グルゴ活性は、MRIで測定したように腫瘍体積とよく相関していた（図１０）。個々の抗腫瘍データは、図１１（Ａ−Ｃ）に示されている。
Figure 2021528369
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ICモデルからの結果とは対照的に、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子での処置のみが、ICD注入によって腫瘍が確立された場合、生理食塩水と比較して実質的な腫瘍成長の遅延をもたらした（平均腫瘍体積の2.6倍の減少；図９Ｂおよび表４）。興味深いことに、我々は、CPT処置では中程度の反応を観察したが、非標的MAP-CPTナノ粒子では観察しなかった（この差は有意ではなかった）。
ICDモデルと同様に、IV期に確立された脳腫瘍では、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、生理食塩水と比較して腫瘍の成長を著しく遅らせた（平均腫瘍体積の2.5倍の減少；図９Ｃおよび表５）。特筆すべきことに、このモデルでは、生理食塩水と比較して、CPTまたは非標的MAP-CPTナノ粒子では腫瘍成長阻害は観察されず、より密接に臨床状況を再現した。
治療薬の脳への浸透性は腫瘍では異なるが、健康な組織では異なる。
治療薬の脳への浸透性の違いが脳転移モデル間での有効性の不一致を説明できるかどうかを確認するために、有効性試験終了時に各治療薬の追加投与量を全身投与した。24時間後、マウスを麻酔し、PBSで灌流して血流中に残ったナノ粒子や遊離薬物を除去した。腫瘍および健康な脳組織への薬物の取り込みは、以前に記載したようにHPLCによって定量した。
IC確立されたICDおよびIV確立された脳腫瘍から採取された腫瘍組織は、CPTおよび非標的MAP-CPTナノ粒子の有意な蓄積を示し、IC確立された腫瘍におけるバリアは、HER2陽性疾患の患者で観察されるものよりも治療薬に対する透過性が高いのではないかという仮説と一致している（図１２Ａ−Ｂ）さらに、3つのモデルすべてのBT474-グルゴ腫瘍から分離された細胞およびそれぞれの親細胞は、in vitroでCPTに対して同等の感受性を有していた（SI付録、図１３）ことから、抗腫瘍性の差異の起源として、恒久的な、モデル特異的な薬剤感受性を除外した。脳特異的な薬剤耐性メカニズムも重要であるという証拠であるが(7)、これらのデータは、治療薬に対するBBB/BTBの透過性が、本研究のモデル間の治療反応の差の重要なメディエーターであることを強く示唆している。
実施例３
結果と考察。
3-カルボキシ-5-ニトロフェニルボロン酸(ニトロPBA)-ハーセプチンとTfの結合体は、3.5-kDaポリエチレングリコール(PEG)にニトロPBAを添加し、次いでEDC/NHS化学を用いてポリマーをハーセプチンに結合体することによって合成された(図１４Ａ)。5-kDa PEG(図１４Ｂ)を用いて、Tf含有アナログを調製した。ニトロ-PBAボロン酸誘導体は、高い結合定数とMAPとの低いpKa（約6.8）値のために選択された。その結果、ニトロPBA抱合体は、循環中のナノ粒子と安定したボロン酸エステルを形成したが、すぐにトランスサイトーシス時にリガンドの剥離を提供するためにpH <6.8でナノ粒子から解離した。
TfRを標的とした組み合わせCPT/ハーセプチンナノ粒子を組み立てるために、ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAコンジュゲートを1:1モル比でMAP-CPTナノ粒子に添加し、次いでTf-PEG5k-ニトロPBAをPBS、pH7.4中で20モル過剰で添加した（図４Ａ）。CPTのみを含むナノ粒子の抗腫瘍活性を比較するために、Tf-PEG5k-ニトロPBAを20モル過剰でMAP-CPTナノ粒子に直接添加した（図２Ｂ）。ハーセプチンのみを含むナノ粒子コントロールは、水中での透析時にナノ粒子の形成を促進するために、抗腫瘍活性を欠く疎水性蛍光体（Alexa Fluor 568、AF568）をMAPポリマーに共役させることによって調製された（図１５）。ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAおよびTf-PEG5k-ニトロPBA結合体を上記のようにMAP-AF568ナノ粒子にそれぞれ1:1および20:1モル比で添加し、TfRを標的としたハーセプチンナノ粒子を形成した(図４Ｃ)。ハーセプチンを含むナノ粒子は、ナノ粒子あたり平均1つの抗体を意図的に配合した。多数の抗体をナノ粒子に添加することができる。しかし、1つだけ添加することで、脳に抗体を送達するための「最悪のシナリオ」をテストすることができた。脳への送達と抗腫瘍活性が観察された場合、複数の抗体を含むナノ粒子を用いることで、さらに優れた効果が得られる可能性が高いと考えられた。
ナノ粒子の直径とゼータ電位の測定は、ナノ粒子が全身投与からのトランスサイトーシスのために適切な特性を持っていたことを確認するために、上記の製剤上で実行されただけでなく、脳組織を介した拡散、すなわちサブ100nmの直径と負-近-中性ゼータ電位を持っていた。すべての3つのナノ粒子製剤は、pH7.4緩衝液（表６Ａ−Ｂ）で測定したときに動的光散乱によって測定されたように、30〜40nmの間の直径、および負の中性ゼータ電位を持っていた。
Figure 2021528369
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Rag2-/-;Il2rg-/-マウスにHER2陽性BT474-グルゴ細胞を心臓内（ICD）注射することにより、乳癌脳転移モデルを確立した。本発明者らは、マウスの脳腫瘍を形成するために使用される方法が、治療薬の有効性およびその脳への浸透性に劇的に影響を与えることを以前に示した。定位固定式頭蓋内注射によって成立した腫瘍において、遊離CPT、非BBB透過性小分子、およびCPTを含む非標的ナノ粒子の顕著な抗腫瘍反応および脳への蓄積が観察された。対照的に、転移を可能にするためにTfを欠いたナノ粒子を用いた治療では、ICDモデルと、患者の転移過程をより忠実に再現したがん細胞の静脈内注射を含む第3のモデルの両方において、抗腫瘍反応は得られなかった。しかし、ICDモデルでは、CPTは浸透し、わずかな抗腫瘍効果を示したが、我々の新しいモデルではそうではなかった。ここでは、それがより大きなナノ粒子実体への不浸透性BBB/BTBを持っているように見えたので、ICDモデルが選択され、脳転移を作成するためのこの方法を採用している他の研究との比較を可能にするであろう。
治療用抗体の組み込みが標的化ナノ粒子の有効性にどのように影響するかを評価するために、TfR標的化CPTナノ粒子、TfR標的化ハーセプチンナノ粒子、および遊離CPTとハーセプチンの複合体と比較したTfR標的化複合CPT/ハーセプチンナノ粒子の抗腫瘍活性をICDモデルで検討した。生理食塩水治療群を対照として用いた。腫瘍の体積が2mm3に達した時点で治療を開始した。図１６および１７は、代表的なＭＲＩ画像を示す。１６および１７は、治療開始時の転移腫瘍の代表的なMRI画像を示す。異なる製剤を、4および／または24mg/kg（それぞれCPTおよび／またはハーセプチンベース）の用量で4週間毎週全身投与し、腫瘍体積を8週間毎週MRIにより測定した。
図１８および表３は、脳腫瘍を有するマウスを上記の配合物で処置した結果を示す。個々の動物からのデータは、図１９に提供される。CPTとハーセプチンの物理的混合物では、腫瘍成長遅延はCPT単独で以前に観察されたものと有意差はない。これらの結果は、ハーセプチンが抗腫瘍活性を生じる程度にBBB/BTBに浸透していないことを示唆しており、ハーセプチン単独で発表されたデータと一致している。
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TfRを標的としたCPTナノ粒子による治療からの腫瘍増殖遅延は、以前に観察された通りであり、モデルとナノ粒子合成の両方の優れた再現性を示した。Tfを欠いたナノ粒子で腫瘍増殖遅延がないことを示した以前のデータと比較すると、これらの結果は、この治療法で観察された抗腫瘍効果が、CPTの標的化ナノ粒子送達のみによって促進されることを示唆している。
TfRを標的としたハーセプチンナノ粒子は、CPTを含むものよりも大きな抗腫瘍反応を示し、ナノ粒子がトランスサイトーシスを介して脳内に機能的な抗体を送達できることを示唆している。また、各ナノ粒子上に1つの抗体のみが存在する場合に、有意な抗腫瘍活性が達成されることも心強い。今後の研究では、抗体の含有量を変化させていくことを検討していく予定である。
ハーセプチンとCPTの両方をTfRを標的としたナノ粒子に配合した場合、（ハーセプチン単独またはCPT単独のデータと比較して）最良の抗腫瘍反応が観察され、抗腫瘍効果は非常に持続するように思われた。特筆すべきことは、図１８に示すように、組み合わせのための製剤の種類（遊離薬物とナノ粒子）が脳転移の転帰に大きく影響したことである。MRI画像は、上記の製剤で治療した後の腫瘍間の違いをさらに示している（図１６）。これらの結果は、CPTとハーセプチンの両方がナノ粒子の細胞分裂を介して脳に送達されることを示唆しており、このタイプの送達システムで併用療法が可能になることを示している。
要約すると、抗体ハーセプチン単独または低分子薬剤CPTとの組み合わせのいずれかを含むTfR標的化ナノ粒子は、そのペイロードを頭蓋内乳癌腫瘍に送達し、有意な抗腫瘍活性を提供することが示された。これらの結果は、機能性抗体が脳に送達できることを示すだけでなく、他の薬剤と組み合わせて使用することで、より高い抗腫瘍活性を提供できることを示している。この最初の研究は、単一の投与量および単一の投与スケジュールで実施された。ここで使用された投与量は、ナノ粒子で可能なものよりもはるかに低く、最大許容量の近くに投与された遊離CPTと適切に比較するために選択された。したがって、投与量の増加および代替的な投与スケジュールでのさらなる研究が有益である。重要なことに、これらの結果は、脳転移だけでなく、他の脳疾患を治療するための治療的組み合わせを提供する能力を示している。
以下の参考文献は、本開示に関連する原理および問題点を理解するのに有用な追加情報を提供し、すべての目的のために、または少なくともＢＢＢを越えた薬液性物質および他の薬液性活性物質の通過を可能にするために向けられた問題に関するそれらの議論のために、参照により本明細書に組み込まれる。
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本明細書内で引用されたすべての参考文献は、すべての目的のために、または少なくともそれらの暗唱の文脈での教示のために、その全体が参照により組み込まれる。

































 関連出願の相互参照
本出願は、2018年6月13日に出願された米国特許出願第62/684,593号の優先権を主張し、その内容はすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
政府の権利
本発明は、国立衛生研究所から授与されたグラント番号CA151819の下で政府の支援を受けて行われたものである。政府は本発明について一定の権利を有する。
本開示は、血液脳関門を越えて治療薬を送達することができ、かつそのために使用することができるナノ粒子に向けられている。
中枢神経系（CNS）の慢性疾患は、先進国における罹患率と死亡率の主な原因となっている。アルツハイマー病だけでも米国では500万人以上が罹患しており、2050年までに1300万人以上に増加すると予想されている。さらに、心臓病や脳卒中などの他の多くの主要な死亡原因による米国における死者の割合は過去10年間で大幅に減少しているが、アルツハイマー病による死亡者の割合は68％増加している。同様の傾向は、経済的コストの高さと治療の相対的な進歩の欠如という点で、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、脳腫瘍など、他の多くの神経変性疾患にも見られる。
乳がんの脳転移もまた、臨床における課題を増大させている。歴史的には、脳転移は通常、疾患の進行が遅く、全身管理の欠如により生存期間が制限されていたため、ほとんどの乳がん患者にとって大きな問題ではなかった。しかし、新しい治療法によって一部の患者では臨床転帰が改善され、脳転移は長期生存にとってより重要な脅威となっている。これらの癌の中には、HER2、EGFR、HER3、および／またはHER4複合体の過剰発現によって引き起こされるものがある。例えば、ヒト上皮成長因子2(HER2)陽性乳癌の女性では、新しい治療法による全身疾患のコントロールが改善されたことで、歴史的には臨床的に沈黙していたであろう脳転移が明らかになってきた。脳転移に対する治療薬の有効性は、血液-脳のバリア（血液脳関門）および血液-腫瘍のバリア（BBBおよびBTB）を治療用の量で透過することができないために制限されている。
HER2を標的とした治療法は頭蓋外疾患を効果的にコントロールすることができるが、脳転移への分布は限られており、このセッティングにおける脳転移に対する有効性は低いことが示されている。つまり、HER2を標的とした治療法は全身疾患を効果的にコントロールすることができるが、脳転移に対する有効性は、血液-脳および血液-腫瘍のバリア（BBBとBTB）を透過することができないために妨げられている。手術、放射線、化学療法などの現在の治療法は、緩和的なものと考えられており、生存期間の有意な増加をもたらすことはほとんどない。
ほとんどの化学療法薬の脳への送達と同様に、脳転移に対するHER2阻害剤の送達は、脳への分子の出入りを調節する役割を果たす選択的な細胞バリアである血液脳関門(BBB) を通過する薬物の透過性が低いために制限されている。脳転移に関連する腫瘍微小血管は、しばしば血液-腫瘍バリア（BTB）と呼ばれ、無傷のBBBに比べて受動的な透過性が増加している；しかしながら、バリアの完全性の喪失は限られており、腫瘍ごとに、また転移病変内でさえも非常に変化する。HER2陽性乳癌の治療に一般的に使用されている多くの薬剤は、脳内で治療濃度に達することができず、BBBとBTBを迂回することは、脳転移の効果的な治療における大きな障害となっている。
これらの疾患の治療が進まない大きな理由は、血液脳関門（BBB）の存在にある。BBBは、CNS内の恒常性維持に重要な役割を果たすCNS実質と血管系との間の物理的なバリアである。BBBはいくつかのバリアが並行して存在しており、その中で最もよく説明されているのは、主に毛細血管床を含む血管BBBと、主に脈絡叢を含む血液-脳脊髄液（血液-CSF）バリアの2つである。内皮細胞間にはタイトジャンクションが存在し、極性分子、高分子、細胞の傍細胞的な拡散を阻害している。これにより、中枢神経系への溶質輸送は、主に個々の内皮細胞間で発生するように強制される。CNSの恒常性を維持するために非常に重要であるが、ほとんどの溶質に対するBBBの不透過性は、CNSへの薬物送達のための途方もない障害であることが証明されている。現在、低分子治療薬の98％、およびモノクローナル抗体、タンパク質および遺伝子治療を含む高分子治療薬の実質的に100％は、BBBを横断しない。脂質溶解度が高く、低クラスの薬物、すなわち、分子量（Ｍｒ）が400〜500ダルトン（Ｄａ）未満の低分子のみがBBBを実質的に横断する。
低分子量と高度の脂質溶解度はこのメカニズムによる交差を有利にするが、BBBを形成する膜に取り込まれた薬物は、その後、効果を発揮するために、脳の間質液の水性環境に分配されなければならない。その結果、脂質可溶性が高すぎる物質は、バリアの毛細管床によって隔離され、BBBのうしろにある細胞に到達しない可能性がある。このように、脂質可溶性は、BBBを通過する輸送割合を増加させることができる一方で、血液中の薬物濃度を低下させ得る。投与された薬物が脳に入る割合は、BBBを通過する輸送割合と脳に存在する薬物の量の両方によって決定される。脳への薬物送達を改善するための脂質溶解度の使用は、したがって、BBBの透過率の増加と血中濃度の低下との間のバランスを見つけなければならない。
低分子のこのカテゴリーに一貫して反応する脳の疾患はわずかに存在し、これらには、うつ病、慢性疼痛、およびてんかんが含まれる。対照的に、脳の他の多くの深刻な病気の障害は、従来の脂質可溶性低分子治療薬に反応しない、そしてこれらは、アルツハイマー病、脳卒中／神経保護、脳および脊髄損傷、脳腫瘍、脳のHIV感染、様々な運動失調産生障害、筋萎縮性側索硬化症（ALS）、ハンチントン病、パーキンソン病（PD）、多発性硬化症（MS）および脳に影響を与える小児期の先天的な遺伝的エラーを含む。
本開示は、これらの課題および懸念のいくつかに対処するように方向づけられている。
本開示は、血液脳関門を越えてこれらの治療薬およびイメージング剤の全身送達から利益を得るであろう神経学的状態および疾患の範囲を治療するために、血液脳関門を越えて治療薬およびイメージング剤を送達するのに適したナノ粒子に向けられている。本開示の特定の実施形態は、ポリマー、ポリマー結合体（ポリマーコンジュゲート）、または、結合しているポリマーまたはナノ粒子コアを含むナノ粒子組成物を含み、以下を含む：（ａ）少なくとも１つのターゲティング剤であって、該ターゲティング剤は、リンカーによってナノ粒子コアの外表面に結合したリガンドを含み、該リガンドは、血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有し、リンカーは、血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能であり、該開裂は、リンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂を含み、（ｂ）任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に連結された少なくとも１つの低分子治療剤、および／または（ｃ）任意のリンカーを介してナノ粒子に連結された少なくとも１つの高分子治療剤であって、該高分子治療剤は、存在する場合、およびターゲティング剤は、異なる化学的実体を含む。特定の好ましい実施形態では、組成物は、少なくとも１つのターゲティング剤、少なくとも１つの低分子治療剤、および少なくとも１つの高分子治療剤が結合されたポリマーまたはナノ粒子コアを含むナノ粒子である。
他の独立した実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリオール含有ポリマー、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）、キトサン、ポリエチレンイミン、多糖類、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、酸化鉄、または金から構成されるか、本質的に構成されるか、またはそれらからなる。そのような好ましい実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリオール含有ポリマー、好ましくは糖含有ポリマー、例えば、グルコース、フルクトース、マンニトール、ムチン酸、ショ糖、ガラクトース、ソルビトールキシロースまたはガラクトースに由来するポリマー、より好ましくはムチン酸に由来するポリマーから構成されるか、本質的に構成されるか、またはそれらからなる。そのような構造の広い範囲が本明細書に記載されている。
さらに、または代替的に、ポリマーまたはナノ粒子コアは、独立して、式：
Figure 2021528369
 の単位を含む。
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリオールを含むポリマーを含み、ポリオールを含むポリマーは、式Ａ：
Figure 2021528369
 の化合物の
式Ｂ：
Figure 2021528369
 の化合物によるカップリングに由来し、
ここで、ｎ、ｑ、ｐ、Ｌ、およびＲは、本明細書中の他の場所に記載されている。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、式Ｂの化合物は、
式：
Figure 2021528369
 を含まない。
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーを含み、ポリオール構造：
Figure 2021528369
 を含み、
Ｘ、Ｙ、およびＲは、本明細書の他の場所で定義される。
さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーを含み、式（Ｉ）または式（ＩＩ）または式（ＩＩＩ）の以下の構造単位のうちの１つまたは複数を含む荷電セグメントと無荷電セグメントとを交互に含み、
Figure 2021528369
 ここで、Aは、ポリアルキレングリコールを含む無荷電セグメントであり；そしてBは、少なくとも一対のビシナルジオールを含む少なくとも１つのポリヒドロキシ連結を含むカチオン性に荷電したセグメントである。これらの実施形態のいくつかにおいて、Bセグメントは、カチオン性粘酸ポリマー（cMAP）残基構造を含む少なくとも１つの繰り返しサブユニットを含む。これらのAセグメントおよびBセグメントの様々な構造および順列、ならびにそれらに関連する構造は、本明細書の他の場所に記載されている。
さらに、または代替的に、いくつかの独立した実施形態において、ターゲティングリガンドとポリマーまたはナノ粒子コアとの間の開裂可能なリンカーは、アセタール、ホウ酸エステル、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ケタール、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド結合のうちの1つ以上を含む。これらの連結体は、脳内皮細胞に関連する条件下で、例えば加水分解、化学的還元、酵素的開裂、または他の手段によって、様々な形で開裂され得る。特定の実施形態では、開裂可能な連結は、構造：
Figure 2021528369
 を含む（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１つのボレートエステルを含み、
RA、n、S、およびX5は、本明細書の他の箇所に記載されている。そのような連結の様々な追加の構成が、本明細書に記載される。内皮細胞内で開裂可能なこの連結は、血液脳関門および他のバリアを越えて物質を運搬するこれらのナノ粒子の性能にとって重要である。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのターゲティングリガンドは、独立して、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、抗体または抗体フラグメントを含むか、またはそれらからなる。さらに、または代替的に、そして本明細書で他の場所に記載されているように、ターゲティングリガンドの少なくとも１つは、トランスサイトーシスを受ける脳内皮細胞によって発現される受容体または表面タンパク質に特異的に結合することが知られているものである。広範囲の有用なターゲティングリガンドは、本開示の他の場所に記載されている。特定の追加的または代替的な実施形態では、特定の同定された標的化された受容体に特異的に結合する化学的実体を含むか、またはそれらからなるが、これらに限定されない。トランスフェリンは、このターゲティングリガンドのための魅力的な選択肢であり、この性能における特定の実施形態として機能する。
各ポリマーまたはナノ粒子コアは、単一のターゲティングリガンド（コアあたり）または数千のそのようなターゲティングリガンド（コアあたり）に共役することができる。さらに、ポリマーまたはナノ粒子コアは、単一のタイプのターゲティングリガンドまたは複数のタイプのターゲティングリガンドに共役することができる。さらに、少なくとも１つのターゲティングリガンドは、本明細書の他の箇所に記載されているように、開裂可能な結合によって各ポリマーまたはナノ粒子コアに共役されなければならないが、追加のターゲティングリガンドもまた、構造体に付加的な機能性を提供する、非開裂可能な結合によってコアに連結することができる。さらに、ポリマーまたはナノ粒子コアは、さらに、ターゲティングリンケージが結合されていない結合基（開裂可能であるか、またはそうでない）として作用することが可能な遊離ペンダント部分を含んでいてもよい。そのような連結可能な基は、他の生物学的、化学的、またはイメージング剤をコアに付着させる可能性を提供するか、またはそのような生物学的、化学的、またはイメージング剤をコアに連結させてもよい。
特定の独立した実施形態では、ポリマーまたはナノ粒子コアに任意に結合した低分子は、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、および脳腫瘍の治療に有用な医薬化合物である。このような化合物には、神経伝達物質、化学療法物質、および他の生物学的活性物質が含まれる。ドーパミン、セロトニン、カンプトテシン、イリノテカン、ＳＮ-３８、またはそれらの誘導体、代謝物、またはプロドラッグなどの化合物は、本開示に記載された化合物のほんの一部のリストであるが、これに限定されるものではない。
代替的に、または追加的に、低分子はまた、in vivoでの腫瘍マーカーの分子イメージングのために、放射性同位体で「タグ付け」することができる。
特定の独立した付加的または代替的な実施形態において、低分子治療化合物は、ポリマーまたはナノ粒子コアに化学的または静電的に結合されてもよく、または化学的または静電的に結合されることなく、ナノ粒子コアの構造内にカプセル化されてもよい。化学的に結合されている場合、低分子リンカーは、化学的に安定である（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の箇所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファンの残基、またはその塩などの１つ以上のアミノ酸残基で構成されていてもよい。
特定の独立した実施形態において、高分子治療剤は、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、および癌の治療に有用なヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質（融合タンパク質を含む）、多糖類、抗体または抗体フラグメントである。本実施形態の特定の態様において、高分子は抗体である。この点において、本開示は、トラスツズマブ（ハーセプチン（登録商標））の使用を例示するが、高分子治療剤は、この材料にそれほど限定されず、本開示は、この能力において有用な材料の広い範囲を設定する。
低分子化合物と同様に、高分子治療用化合物は、直接化学結合によって、または連結基を介して、ポリマーまたはナノ粒子コアに結合してもよい。この連結基は、化学的に安定である（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の場所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、例えば、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩のような、１つ以上のアミノ酸残基を含んでいてもよい。
好ましい実施形態では、組成物は、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物の観点から開示されているが、組成物はナノ粒子である。本開示はまた、ナノ粒子の集団、およびそこから得られる医薬組成物を包含する。
さらに、本開示は、低分子および高分子治療薬の組み合わせを含む、強化されたレベルの治療薬を、血液脳関門を通過して脳実質に全身的に送達するために、これらのナノ粒子組成物を使用する方法を包含する。そのような方法は、以前にそのような治療のために同定された特定の患者集団に向けられている。これらの方法は、神経学的脳障害を有し、そのような治療を必要とするそのような対象に、本明細書に開示されているようなナノ粒子を全身的に投与することを含む。この文脈において、ナノ粒子によって脳実質に送達される治療剤の増強されたレベルは、同じ条件下で開裂性リンカーを含まない他の同等のナノ粒子を用いて送達される量よりも大きい量として定義することができる。有効性を決定するためのいくつかの手段は、本明細書の他の箇所に記載されている。
いくつかの実施形態では、開示された治療法は、添付の低分子または高分子の治療剤が、治療的に有効な量の治療剤を送達するために血液脳関門を通過することができない場合を含む。まだ他の実施形態では、この投与は、それ自体が血液脳関門を通過し、脳実質において治療効果のある量を送達することができる治療剤またはイメージング剤の共同投与を伴う。このタンデム投与は、所与の治療レジーム中に、同時に、同じ送達ビヒクルで、または異なる送達ビヒクルで、異なる時間に提供され得る。この文脈において、脳実質に送達されるナノ粒子によって送達される治療剤の増強されたレベルは、同じ条件下で開裂性リンカーを含まない他の同等のナノ粒子を用いて送達される量よりも大きい量として定義することができる。
これらの組成物を投与する方法、および治療に適した特定の神経学的状態は、本明細書の他の箇所に記載されている。
特許又は出願ファイルには，カラーで描かれた少なくとも１枚の図面が含まれている。この特許又は特許出願公告のカラー図面付きの写しは，請求及び必要な手数料の支払により，国内官庁から提供される。
本願は、添付の図面と併せて読めば、さらに理解される。主題を説明するために、主題の例示的な実施形態が図面に示されているが、現在開示されている主題は、開示されている特定の方法、装置、およびシステムに限定されるものではない。さらに、図面は、必ずしも縮尺で描かれているわけではない。図面では、
図１Ａは、酸‐開裂可能なターゲティング戦略のスキームを示している。エンドサイトーシスに続いて、エンドソームの急速な酸性化は、トランスサイトーシス後の脳実質へのナノ粒子の自由な拡散を可能にし、ナノ粒子コアからのTfリガンドの分離をトリガーする。図1Ｂは、TfRターゲット・非ターゲットMAP-CPTナノ粒子とニトロPBAジオール複合体のpH依存性の調製を示している。3.4kDa PEGの場合はx〜82；この研究で使用された材料の場合はy〜20；5kDa PEGの場合はz〜120。 図２は、酸切断可能なターゲティングリガンドを使用して、薬物と抗体の組み合わせを脳転移巣に送達するための提案されたメカニズムを示している。細胞外pH7.4では、Tfリガンドとハーセプチンはナノ粒子表面のジオールに結合したままである。エンドサイトーシス後、pH5.5までのエンドソームの急速な酸性化は、ナノ粒子コアからのそれらの解離を誘発し、トランスサイトーシスが完了した後、脳内への自由な拡散を可能にする。3.4kDa PEGの場合はw〜82；この研究で使用された材料の場合はx〜20。 図３は、MAP-CPTポリマー-ドラッグ結合体の合成スキームを示している。 図４（Ａ−Ｃ）は、単剤または組合せの薬物および抗体ナノ粒子送達システム。TfRを標的とした組み合わせCPT/ハーセプチンナノ粒子(図４Ａ)、TfRを標的としたCPTナノ粒子（図４Ｂ）およびTfRを標的としたハーセプチンナノ粒子（図４Ｃ）の製剤の調製。3.4kDa PEGの場合はw〜82；この研究で使用された材料の場合はx〜20；3.5kDa PEGの場合はy〜84；5kDa PEGの場合はz〜120。 図５（Ａ−Ｃ）は、乳癌脳転移モデルの説明図である。図５（A）：腫瘍細胞の頭蓋内（IC）注入は、脳転移の直接的な確立を可能にする。図５（B）：左心室への心臓内（ICD）注入に続いて、腫瘍細胞は他の臓器と同様に脳血管系に向かうことができる。いくつかの細胞は正常に外に流れ出て、巨視的な脳腫瘍を形成する。図５（C）：静脈内注射（IV）後、ほとんどの腫瘍細胞は肺毛細血管床や他の部位で停止し、その後、脳への転移が起こる。 図６は、モデルBBBにおける非標的およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子の先端から基底への輸送を示している。TfR標的化（青）および非標的化（グレー）ナノ粒子を、無血清DMEM（DMEM）、または2.5 mg/mL Tf（DMEM + Tf）または等モル高親和性抗TfR Ab（DMEM + Ab）のいずれかの存在下で、先端ウェルに添加した。示されたデータは、各グループの4つのウェルの平均である。エラーバーはSEを示す。 図７（Ａ−Ｂ）は、Rag2-/-；Il2rg-/-マウスで確立されたHER2陽性BT474- Gluc乳癌脳転移に対する抗HER2療法の効果を示す。トラスツズマブ（5mg/kg）を週2回尾静脈注射で投与し、腫瘍体積が10mm3に達した時点で治療を開始した。MRIを用いて脳腫瘍の大きさおよび治療に対する反応をモニターした。IC注射により樹立された腫瘍（図７Ａ）では、腫瘍の進行に有意な遅延が認められたのに対し、IV注射により樹立された腫瘍（図７Ｂ）ではそのような遅延は認められなかった。 図８に、頭蓋内（A）、心臓内（B）、静脈内（C）の乳がん脳転移モデルと有効性試験のタイムラインの詳細図を示す。タイムラインの下の数字は、MRIによる脳転移（BM；体積0.2mm3程度）が確認されるまでの平均時間（範囲）を月単位で示している。太い矢印は本試験の治療スケジュールを示し、腫瘍体積が〜2mm3に達した時点で週4回の投与を行う。 図９は、異なる方法を用いて確立された脳腫瘍のデータを示しており、治療薬に対する応答が異なることを示している。生理食塩水（黒）と比較して、IC（A）、ICD（B）、および静脈注射（C）で樹立した場合の、CPT（オレンジ、4mg/kg）、非標的MAP-CPTナノ粒子（グレー、4mg CPT/kg）、およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子（青、4mg CPT/kg）で処理したBT474-Gluc転移性脳腫瘍の腫瘍成長曲線を示す。示されているデータは、各治療群あたり6匹のマウスの平均である。エラーバーはSEを示す。 図１０は、ＩＣ確立腫瘍の血中Gluc活性が、各治療群について、ＭＲＩによって測定された腫瘍体積と相関していることを示している。血中Gluc活性は、生理食塩水（黒）、CPT（オレンジ）、非標的MAP-CPTナノ粒子（グレー）、およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子（青）治療群の腫瘍体積に対してプロットされる。線形回帰は、MATLABを用いて行った。 図１１（Ａ−Ｃ）は、IC（図１１Ａ）、ICD（図１１Ｂ)、および静脈注射（図１１Ｃ）によって確立された場合、生理食塩水（黒）と比較して、CPT（オレンジ、4mg/kg）、非標的MAP-CPTナノ粒子（グレー、4mg CPT/kg）、およびTfR標的MAP-CPTナノ粒子（青、4mg CPT/kg）で処理したBT474-Gluc転移性脳腫瘍の個々の腫瘍成長曲線を示す。白い円は、下垂体への転移を示す。ICDおよび静脈注射モデルの両方についてこの研究に含まれた総転移24例のうち2例は、下垂体転移であった。他のすべての脳腫瘍は脳内転移であった。 図１２（A−B）は、治療薬の脳への取り込みが腫瘍のモデル依存性であるが、健康な組織ではないことを示している。図１２（A）は、BT474-Gluc腫瘍組織における脳への取り込みを示し、異なる治療法について、組織1gあたりの注入用量のパーセントによって計算したものである。図１２（B）健康な脳組織における注入された用量の割合。脳への取り込みは、4 mg/kgの用量の24時間後に決定された（CPTベース）。示されているデータは、治療群ごとに4匹のマウスの平均である。エラーバーはSEを示す。NDは検出不能。 図１３は、IC-（丸）、ICD-（四角）、およびIV-確立（三角形）と同様に親細胞（実線の丸）と同様にCPTに対して感度が高い脳腫瘍から分離されたBT474-Gluc細胞を示している。示されているデータは、各細胞株の4つの用量反応曲線の平均である。エラーバーはSEを示す。 図１４（Ａ−Ｂ）は、ニトロＰＢＡ結合体の合成スキームを示す。（図14（A））ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBA。3.5kDa PEGの場合はy〜84。（図14（B））Tf-PEG5k-ニトロPBA。5kDa PEGの場合はz〜120。 図１５は、MAP-AF568ポリマー結合体の合成のためのスキームを示す。w〜82（3.4kDa PEGの場合）；実施例で使用されている材料の場合はx〜20。 図１６は、治療開始時（Ａ）および治療開始から８週間後の生理食塩水（Ｂ）、遊離ＣＰＴおよびハーセプチン（Ｃ）、ＴｆＲ標的ＣＰＴナノ粒子（Ｄ）、ＴｆＲ標的ハーセプチンナノ粒子（Ｅ）およびＴｆＲ標的併用ＣＰＴ／ハーセプチンナノ粒子（Ｆ）による転移性脳腫瘍の代表的なＭＲＩ画像を示す。点線は腫瘍縁を示す。製剤は、4および／または24mg/kg（それぞれCPTおよび／またはハーセプチンベース）の用量で週1回、4週間全身投与した。スケールバー、2 mm; NP、ナノ粒子。 図１７は、BT474-Gluc細胞の静脈注射後にMRIで画像化された転移性脳腫瘍の画像を示している。脳内転移（A,B,C）と下垂体転移が検出された（D）。ほとんどの脳内転移は大脳（A）にあり、小脳（B）に時折転移が認められた。多巣性転移が時折認められた（C）。髄膜下腔転移は最も一般的にくも膜下腔に転移した（D）。スケールバー、2mm。 図１８は、CPTとハーセプチンの複合ナノ粒子送達は、単剤と遊離薬物のいずれかのナノ粒子送達よりも効果的に脳転移性腫瘍の成長を阻害する。生理食塩水（黒）と比較した、遊離CPTおよびハーセプチン（灰色、それぞれ4および24mg/kg）、TfR標的化CPTナノ粒子（オレンジ色、4mg CPT/kg）、TfR標的化ハーセプチンナノ粒子（紫、24mgハーセプチン/kg）およびTfR標的化併用CPT/ハーセプチンナノ粒子（青、4mgCPT/kg、24mgハーセプチン/kg）で処置したBT474-Gluc転移性脳腫瘍の腫瘍成長曲線。示されたデータは、各治療群あたり6匹のマウスの平均である。エラーバーはSEを示す。 図１９は、生理食塩水（黒）と比較して、CPTおよびハーセプチン（灰色、4および24mg/kg、それぞれ）、TfR標的CPTナノ粒子（オレンジ色、4mg CPT/kg）、TfRを標的としたハーセプチンナノ粒子（紫、24mgハーセプチン/kg）およびTfRを標的とした併用CPT/ハーセプチンナノ粒子（青、4mgCPT/kgおよび24mgハーセプチン/kg）で処置したBT474-Gluc転移性脳腫瘍の個々の腫瘍成長曲線を示す。NP、ナノ粒子。
本開示は、治療薬および／またはイメージング剤を対象の脳に送達するのに適した、標的化剤および治療薬および／またはイメージング剤を含むナノ粒子に向けられているが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、記載されたナノ粒子は、対象へのナノ粒子の投与に先立って、関心のある治療剤および／またはイメージング剤を装填する。ロードされたナノ粒子の送達に続いて、ターゲティングリガンドは、脳内皮細胞などの関心のある標的細胞へのナノ粒子の送達を促進する。ターゲット細胞による内部化に続いて、ナノ粒子はターゲティング剤から解離する。脳内皮細胞の場合、内部化されたナノ粒子は、その後、粒子がロードされた薬剤を不安定化し、分泌する脳の間質空間に細胞から排泄され、それにより、脳または他の標的部位に薬剤を送達する。いくつかの実施形態では、記載された方法は、セロトニンまたはドーパミンのような神経伝達物質を脳に送達するために実施されてもよく、これは神経学的障害を治療するために使用されてもよい。神経学的障害の治療に使用するための他の薬剤もまた、記載された方法を介して脳に送達されてもよい。それ自体では容易に脳にアクセスできないかもしれないイメージング剤もまた、記載された方法を使用して送達されてもよい。いくつかの実施形態では、イメージング剤Ｃｕ６４を担持したナノ粒子を対象者の脳に送達して、画像化を可能にするために、記載された方法を使用してもよい。さらに、記載された方法は、１つ以上の治療剤、イメージング剤、または両方の治療剤、イメージング剤の組み合わせを対象の脳に送達するために使用されてもよい。
特定の実施形態では、ナノ粒子は、癌腫瘍、特に脳の癌腫瘍の制御および治療に適した治療薬を含む。より具体的には、即刻開示の材料および方法は、転移性のHER2陽性脳腫瘍を含む状態の治療のために、治療薬が血液−脳−バリア（BBB）および血液-腫瘍バリア（BTB）を横断することを可能にする。
全身投与後の脳への治療薬の送達を強化するために、ナノ粒子やその他のナノスケールまたは高分子の製剤を工学的に設計することに大きな関心が寄せられている。受容体媒介性トランスサイトーシス（RMT）のようなBBBにおける内因性輸送機構の使用は、BBBを横切って様々なペイロードをシャトルするための有望なアプローチとして浮上している。特に、トランスフェリン受容体（TfR）は、BBB内皮の血液側で高発現しているため、RMTの主要な標的の一つとして研究されてきた。
本明細書に記載されているように、本発明者らは、BBB／BTBをトランスサイトースするように設計されたＴｆＲを標的とする治療用ナノ粒子の脳への取り込みおよび有効性を調査した。トランスフェリン（Tf）は、カムプトテシン（CPT）の粘膜酸ポリマー（MAP）抱合体を含むナノ粒子（MAP-CPTと表記）に、ポリマーの粘膜酸部分に含まれるビヒナルジオールとのpH依存性のボロン酸-ジオール錯体を介して付着された。この酸切断可能なターゲティング戦略により、ナノ粒子は、実用的な全身投与を可能にするためにBBBの血液側でTfRに対して高い結合力を保持し、同時に、トランスサイトーシス中の酸性化時にターゲティング剤を放出して、脳内への放出を可能にする。図1（Ａ−Ｂ）。本発明者らは、これらの標的化ナノ粒子を全身投与することにより、マウスのHER2陽性乳癌脳転移にCPTを送達することができ、かなりの抗腫瘍反応を引き出すことを実証した。
本発明者らはさらに、より強力な治療剤を担持したTfR標的ナノ粒子が、さらに大きな腫瘍サイズの減少を明らかにするであろうという仮説を立てた。本開示において、例示的な送達システムは、抗HER2モノクローナル抗体であるハーセプチンを単独で、またはCPTペイロードと組み合わせて、以前に報告されたCPT単独の有効性（図２）を超える増強された抗腫瘍活性を達成するためにBBBを横切ってシャトルする能力について調査された。
本出願は、化学療法剤を含む治療剤を運ぶナノ粒子、およびターゲティングリガンドを開示し、ここで、ナノ粒子は、血液脳関門を介することを含む、患者全体にこれらの化学療法剤を送達するのに適しており、そのような治療を必要としている患者に使用する方法および方法を開示している。化学療法に関して記載されているが、すべての目的のために、少なくともこの目的のためのナノ粒子の使用のために、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２０１４／０３４８７５４号に記載されるように、ナノ粒子のいくつかは、他の神経学的状態、例えばパーキンソン病、ハンチントン病、および多発性硬化症のような疾患の治療のためのセロトニンまたはドーパニンのような疾患の治療のために、血液脳関門を介して癌に向けられていない治療薬を運ぶことも可能であることが理解されよう。
完全な文脈での本開示は、一般用語、本開示の一般的な実施形態、および例示的な実施形態とラベル付けされたセクションを含む。これらのセクションは、本開示の以下に列挙された態様、および以下に列挙されていない実施形態をより完全に説明する。これらのセクション、またはそれに続く規定はいずれも、本開示を特定のセクションに限定するものと解釈されるべきではなく、本開示の教示のために全体として考慮されるべきである。
態様１：患者の神経障害を治療する方法であって、
治療を必要とする患者に第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤を全身的に投与することを含み、
（ａ）前記第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤が、ナノ粒子コアとターゲティング剤とを含むナノ粒子に結合されており、前記ターゲティング剤が、開裂可能な結合を有するリンカーによって前記ナノ粒子コアの外表面に結合された少なくとも１つのターゲティングリガンドを含み、
（i）中性および／または負に帯電したムチン酸含有ポリマー（ＭＡＰ）を含むナノ粒子の外表面（カチオン性ムチン酸含有ポリマー（ｃＭＡＰ）から実質的に遊離していることを含む）であり、
（ii）血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有する少なくとも１つのターゲティングリガンドであり、
（iii）血液脳関門の内皮細胞内の条件に供されると開裂される、開裂可能な結合であり、開裂はリンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂を含み、
以下のうちの１つまたは両方を含み、
（iｖ）低分子治療剤は、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に結合されている、および／または
（ｖ）高分子治療剤が、任意のリンカーを介してナノ粒子に結合されている、
（ｂ）前記第１の低分子治療剤および／またはナノ粒子に結合した高分子治療剤の投与は、第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤が、対象の血液脳関門を通過して脳実質に送達されるのが、第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤がナノ粒子に結合していなかった場合に送達されるよりも、量的に多い結果をもたらす、方法。
態様２：前記高分子治療剤が前記ナノ粒子に結合していない場合よりも、前記高分子治療剤が対象の血液脳関門を通過して脳実質に多い量で送達されるように、前記ナノ粒子に結合した前記高分子治療剤を送達することを含む、態様１の方法。
態様３：前記高分子治療剤が、対象の血液脳関門を通過して脳実質に入る量が、前記神経障害に対して治療的に有効な量である、態様２の方法。
態様４：それ自体が対象の血液脳関門を通過し、治療的に有効な量で脳実質に送達されることができる第２の低分子治療剤を患者に全身的に投与することをさらに含み、前記第２の低分子治療剤はナノ粒子に結合していない、態様１から３のいずれか1つの方法。
態様５：前記第１の低分子治療剤と前記第２の低分子治療剤が同じではない、態様１から４のいずれか１つの方法。
態様６：低分子治療剤および高分子治療剤がナノ粒子に結合していなかった場合に送達されるよりもそれぞれ多い量で、前記第１の低分子治療剤および高分子治療剤の両方が、対象の血液脳関門を越えて脳実質に送達されるように、前記第１の低分子治療剤および高分子治療剤の両方をナノ粒子に結合させて送達する、態様１から５のいずれか１つの方法。
態様７：対象の血液脳関門を通過して脳実質に入る前記第１の低分子治療剤および高分子治療剤の量が、それぞれ、前記神経障害に対して治療的に有効な量である、態様１から６のいずれか１つの方法。
態様８：神経学的障害が、HER2陽性乳癌から転移した脳腫瘍を含む、他の全身性、頭蓋外癌に転移した脳腫瘍を含む脳腫瘍である、態様１から７のいずれか１つの方法。
態様９：前記ナノ粒子コアが、式：
Figure 2021528369
 の単位を含むポリマー含む、態様１から８のいずれか１つの方法。
態様１０：前記ナノ粒子コアがポリオール構造：
Figure 2021528369
 を含み、
ｙは１０〜２５の範囲であり、
Ｒは、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基、例えば、アルギニン（ＲはCH2CH2CH2NHC(NH2)2 +）、ヒスチジン（ＲはCH2-イミダゾリル）、リジン（ＲはCH2-CH2-CH2-CH2-NH2）、アスパラギン酸（ＲはCH2-COOH）、グルタミン酸（ＲはCH2-CH2-COOH）、セリン（ＲはCH2-OH）、スレオニン（ＲはCH(OH)(CH3)）、アスパラギン（ＲはCH2-C(O)NH2）、グルタミン（ＲはCH2-CH2-C(O)NH2）、チロシン（ＲはCH2-Ph-OH）、トリプトファン（ＲはCH2-インドリル）、またはその塩であり、並びに／または、Ｒは、前記ターゲティング剤、前記第１の低分子治療剤、および／もしくは前記高分子治療剤のうちの１つ以上に結合されている、態様１から９のいずれか１つの方法。
態様１１：前記ナノ粒子コアが、式Ａの化合物と式Ｂの化合物とのカップリングに由来するポリマーを含み、
前記式Ａの化合物は、
Figure 2021528369
 であり、
ここで、ｎは１から２０までの数であり、
Ｒは、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基、例えば、アルギニン（ＲはCH2CH2CH2NHC(NH2)2 +）、ヒスチジン（ＲはCH2-イミダゾリル）、リジン（ＲはCH2-CH2-CH2-CH2-NH2）、アスパラギン酸（ＲはCH2-COOH）、グルタミン酸（ＲはCH2-CH2-COOH）、セリン（ＲはCH2-OH）、スレオニン（ＲはCH(OH)(CH3)）、アスパラギン（ＲはCH2-C(O)NH2）、グルタミン（ＲはCH2-CH2-C(O)NH2）、チロシン（ＲはCH2-Ph-OH）、トリプトファン（ＲはCH2-インドリル）、またはその塩であり、
式Ｂの化合物は、
Figure 2021528369
 ｐは２０から２００までの数であり、
Ｌは脱離基である、態様１から１０のいずれか１つの方法。
態様１２：前記ナノ粒子コアが、式：
Figure 2021528369
 の単位を含むポリマーを含み、
ｎは１から２０までの数であり、
ｐは２０から２００までの数である、態様１から１１のいずれか１つの方法。
態様１３：前記開裂可能な結合が、アセタール、ホウ酸エステル、カーボネート、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド結合を含む、、態様１から１３のいずれか１つの方法。
態様１４：前記少なくとも１つのターゲティング剤が、
Figure 2021528369
 構造を含む（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１つのボレートエステルを含み、
ナノ粒子コアおよび(ニトロ)フェニルボロン酸含有ポリマーは、(ニトロ)フェニルボロン酸含有ポリマーの(ニトロ)フェニルボロン酸部位とナノ粒子コアの少なくとも１組のビシナルジオールとの間のホウ酸縮合連結によって互いに可逆的に連結されており、Ｘ５はこの連結の遠位端にある。
ＲＡはニトロであり、
ｎは１であり、
ｓは２〜２０００の範囲の数であり、
Ｌは、フェニル環とポリエチレンオキシド結合の間の連結基であり、連結基は、アミド基、カーボネート基、エステル基、またはジスルフィド基を含み、
Ｘ５は、−OH、-COOH、-B(OH)2-、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH（アルキル）、-N（アルキル）2、または-SHで任意に置換されたC1-6アルキルであり、少なくとも１つの前記ターゲティング剤は、それに結合されている、態様１から１３のいずれか１つの方法。
態様１５：前記第１の低分子治療剤が、アミノ酸残基を含むリンカーによってナノ粒子コアに結合されている、態様１から１４のいずれか１つの方法。
態様１６：前記第１の低分子治療剤が神経伝達物質または化学療法剤である、態様１から１５のいずれか１つの方法。
態様１７：前記第１の低分子治療剤が、ドーパミン、セロトニン、カンプトテシン、イリノテカン、ＳＮ−３８、またはその代謝物もしくはプロドラッグである、態様１から１６のいずれか１つの方法。
態様１８：前記ナノ粒子が単位構造：
Figure 2021528369
 を含む、態様１から１７のいずれか１項に記載の方法。
態様１９：前記ターゲティングリガンドがトランスフェリンである、態様１から１８のいずれか１項に記載の方法。
態様２０：前記高分子治療剤がトラスツズマブ（ハーセプチン）である、態様１から１９のいずれか１項に記載の方法。
態様２１：前記第１の低分子治療剤が、カンプトテシン、イリノテカン、ＳＮ−３８、またはその代謝物もしくはプロドラッグであり、前記高分子治療剤がトラスツズマブ（ハーセプチン）である、態様１から２０のいずれか１項に記載の方法。
一般的な用語
本開示において、単数形「１つ（a）」、「１つ（an）」および「前記（the）」は、複数の参照を含み、特定の数値への参照は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、少なくともその特定の数値を含む。したがって、例えば、「ある材料」への参照は、当業者に知られているそのような材料およびその均等物のうちの少なくとも１つへの参照である。
値が、記述子「約」の使用によって近似値として表現される場合、特定の値が別の実施形態を形成していることが理解されるであろう。一般に、用語「約」の使用は、開示された主題によって得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値を示しており、その機能に基づいて、それが使用される特定の文脈において解釈されるべきである。当業者は、これを日常的に解釈することができるであろう。いくつかの例では、特定の値に使用される有効数字の数は、「約」という語の範囲を決定するための１つの非限定的な方法であってもよい。他の例では、一連の値で使用される階調は、各値について「約」という言葉が利用可能な意図された範囲を決定するために使用されてもよい。存在する場合には、すべての範囲は包含的であり、組み合わせ可能である。つまり、範囲で述べられた値への参照は、その範囲内のすべての値を含む。
明確にするために、別々の実施形態の文脈で本明細書に記載されている本発明の特定の特徴は、単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよいことが理解される。すなわち、明らかに互換性がないか、または明確に除外されない限り、個々の実施形態は、任意の他の実施形態（複数可）と組み合わせ可能であるとみなされ、そのような組み合わせは、別の実施形態であるとみなされる。逆に、簡潔さのために、単一の実施形態、態様、実施形態、または態様の文脈で説明されている本発明の様々な特徴は、個別に、または任意のサブ組み合わせで提供されてもよい。最後に、ある実施形態は、一連のステップの一部として、またはより一般的な構造の一部として記述されてもよいが、各前記ステップは、それ自体が独立した実施形態であり、他のものと組み合わせ可能であると考えてもよい。 さらに、特定の特徴が１つのカテゴリー（例えば、方法または組成物の観点から）の観点で記述されている場合、その特徴はすべてのカテゴリーに等しく適用可能であることが理解される（例えば、組成物の文脈で記述されている特徴は、方法にも適用可能であり、その逆もまた同様である）。
「含む」、「本質的になる」、および「からなる」という移行用語は、特許用語で一般的に受け入れられている意味でそれらを暗示することを意図しており、すなわち、（i）「含む」、「備える」、「包含する」、または「それによって特徴付けられる」と同義の「含む」は、包括的またはオープンエンドであり、追加の未記載の要素または方法ステップを除外するものではなく、（ii）「からなる」は、請求項で指定されていないいかなる要素、ステップ、または成分を除外し、（iii）「本質的にからなる」は、請求の範囲を、指定された材料またはステップ、および請求された発明の基本的かつ新規な特徴（複数可）に実質的に影響を与えないものに限定する。「含む」という語句（またはその均等物）の用語で記載された実施形態は、「からなる」および「本質的に〜からなる」という用語で独立して記載されたものも実施形態として提供する。本質的に〜からなる」という用語で提供されるそれらの組成物の実施形態において、基本的かつ新規な特徴（複数可）は、本明細書に記載されているように、または明示的に指定されているように、本明細書に記載されている記載に関連して記載されている効果を提供する性能である。特にここでは、方法および組成物の基本的かつ新規な特徴は、少なくとも、それ自体ではカーゴの全身投与によって達成されないレベルで、全身投与を使用して血液脳関門を越えてカーゴを送達する性能である。
リストが提示される場合、別段の記載がない限り、そのリストの各個々の要素、およびそのリストのすべての組み合わせが別個の実施形態であることが理解されるべきである。例えば、「A、B、またはC」として提示された実施形態のリストは、「A」、「B」、「C」、「AまたはB」、「AまたはC」、「BまたはC」、または「A、B、またはC」という実施形態を含むものと解釈される。すなわち、リストが実施形態内に提供される場合、追加の実施形態は、特定の除外を必要とせずに、第１のリストの１つ以上の要素を除外するリストを含む。例えば、アミノ酸残基アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩の観点から記載された実施形態は、別個の実施形態として、これらのアミノ酸のうちの１つ以上の要素が除外されるリストをも含む。
本明細書を通して、単語は、当業者によって理解されるであろうように、それらの通常の意味を与えられるべきである。
組成物が患者または対象に投与される場合、用語「投与」は、組成物を患者または対象に適用することを意味する。本明細書で使用される用語「全身投与」、「全身的に投与」、「末梢投与」および「末梢的に投与」は、ナノ粒子またはその組成物を、直接中枢神経系に投与する以外に、それが個人の体内に入り、したがって代謝および他の同様のプロセス、例えば皮下投与を受けるように投与することを意味する。本明細書で使用される「非経口投与」および「非経口的に投与される」という用語は、経腸投与および局所投与以外の投与モードを意味し、通常は注射による投与であり、これに限定されないが、静脈内投与、筋肉内投与、動脈内投与、髄腔内投与、カプセル内投与、眼窩内投与、心臓内投与、皮内投与、腹腔内投与、経気管内投与、皮下投与、皮下投与、関節内投与、被膜下投与、くも膜下投与、および胸腔内投与、注射および輸液を含む。
非経口投与に適した製剤は、通常、活性化合物の滅菌水性製剤を含み、これは好ましくはレシピエントの血液と等張性である（例えば、生理食塩水）。そのような製剤は、単位用量または多用量の形態で提示され得る。
本明細書に記載される医薬組成物中の有効成分または薬剤の実際の投与量は、特定の個体、組成物、および投与様式に対して所望の治療応答を達成するのに有効な有効成分の量を得るために、個体に対して毒性を有さずに変化させてもよい。
いくつかの実施形態では、患者または対象は、本明細書に記載のナノ粒子またはナノ粒子の集団のうちの少なくとも1つを、1回あたり約0.01μgから約5000mgまでの範囲で、または対象の体重1kgあたりの上記範囲で、個別または1日あたりの投与量で投与される。追加的または代替的な実施形態では、患者または対象は、本明細書に記載のナノ粒子またはナノ粒子の集団のうちの少なくとも1つを、1回の投与量もしくは対象の体重１ｋｇあたり0.01μgから0.1μgまで、0.1μgから1μgまで、1μgから10μgまで、10μgから100μgまで、100μgから1000μgまで、1mgから5mgまで、5mgから10mgまで、10mgから50mgまで、50mgから100mgまで、100mgから150mgまで、150mgから200mgまで、200mgから250mgまで、250mgから500mgまで、500mgから750mgまで、750mgから1000mgまで、1000mgから2000mgまで、2000mgから3000mgまで、3000mgから4000mgまで、または4000mgから5000mgまでの範囲で投与され、1日または個別の用量は、前述の範囲の2つ以上、例えば、体重1kgあたり0.1μgから1mg、または用量あたり1mgから10mg、または1日あたり10mgから1000mgによって定義される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のナノ粒子を、毎週、隔週、毎月、隔月、半期、または毎年、対象に投与するように、記載の方法を実施してもよい。治療は、最適投与量よりも小さい投与量で開始されてもよく、その後、状況下で最適な効果に達するまで、治療の過程で投与量を増加させてもよい。
本明細書で使用される「薬剤」という用語は、標的に関連した化学的または生物学的活性を示すことができる化合物を意味する。本明細書で使用される「化学活性」という用語は、化学反応を行う分子の能力を示す。本明細書で使用される「生物学的活性」という用語は、分子が生体に影響を及ぼす性能を示す。例示的な薬剤の化学活性は、共有結合または静電相互作用の形成を含む。例示的な薬剤の生物学的活性は、内因性分子の産生および分泌、内因性分子または外因性分子の吸収および代謝、ならびに関心のある遺伝子の転写および翻訳を含む遺伝子発現の活性化または不活性化を含む。
用語「抗体」は、特定の抗原と反応性を有する免疫グロブリン分子への言及を含む。用語「抗体」はまた、キメラ抗体（例えば、ヒト化マウス抗体）、ヘテロ抗体（例えば、バイスペシフィック抗体）、および組換え一本鎖Fvフラグメント（scFv）、ジスルフィド安定化（dsFv）Fvフラグメント、またはpFvフラグメントのような遺伝的に操作された形態を含む。用語「抗体」はまた、抗体の抗原結合形態（例えば、Fab’、F（ab’）2、Fab、FvおよびrIGg）を含む。本開示において、トラスツズマブ（ハーセプチン（登録商標））は、有用な抗体であり、好ましい実施形態では、乳癌の治療のための、および、HER2陽性である癌のための抗体である。
特定の抗原と免疫学的に反応する抗体、または特定の抗原に対して「特異的」とは、相対的な用語であり、抗体が示す非特異的な結合よりも少なくとも１０倍以上高い親和性でその抗原に結合することを意味する。したがって、所定の抗原に対して「特異的」であると言われる抗体は、実際には、非特異的相互作用において発揮されるよりも１０倍以上高い親和性で他の抗原を選択的に結合することがある。
本明細書で使用される用語「連結する」、「連結された」または「連結」は、２つ以上の構成要素を一緒に維持するために、結合、リンク、力または結束によって接続または結合することを意味し、これは、例えば、第１の化合物が第２の化合物に直接結合される場合のような直接的または間接的な添付、および１つ以上の中間化合物、特に分子が第１の化合物と第２の化合物との間に配置される実施形態のような添付を包含する。
本明細書で使用される場合、「カーゴ」という用語は、本明細書に記載されたナノ粒子によって（「フェリー」であるかのように）送達される治療剤またはイメージング剤を指す。
本明細書に記載されるナノ粒子において、ポリオールポリマーは、ボロン酸ポリマーに結合している。２つの分子間の接着に関して本明細書で使用される用語「結合」または「カップリング」は、可逆的な共有結合を形成する相互作用を示す。適当な媒体の存在下では、ボロン酸ポリマー上に提示されたボロン酸は、適当な媒体中でボロン酸エステルを形成するために、迅速かつ可逆的なペアワイズ共有結合相互作用を介して、ナノ粒子コアに関連付けられたポリオールの水酸基と相互作用する。典型的には、ボロン酸部位は、ナノ粒子表面のヒドロキシ基とボロン酸エステルを形成するのに適しており、特定のトリガーイベント（例えば、pHの変化）の下で加水分解するのに適している。適した媒体は、水およびいくつかの水性溶液、ならびに当業者によって識別可能な追加の有機媒体を含む。典型的には、水性媒体中で接触すると、ボロン酸ポリマーとポリオールポリマーは縮合反応で反応し、副生成物として水を生成する。ボロン酸ポリオールの相互作用は、一般的に水溶液中でより好ましいが、有機媒体中で進行することも知られている。さらに、１、２および１、３ジオールで形成された環状エステルは、一般に、それらの非環状エステルの対応するものよりも安定である。
用語「脳腫瘍」とは、癌細胞が患者または対象の脳内に存在する状態を指し、典型的には、脳外の他の癌（「頭蓋外癌」）からの転移から生じている。脳腫瘍が他の頭蓋外癌（例えば、乳癌）の転移から生じる場合、本明細書に開示された方法および組成物は、それらの治療剤を使用して、これらの頭蓋外癌を治療するのに適しているが、BBBを通過することができなければ、転移した脳腫瘍の治療レベルを送達することができない。
本明細書で使用される「共役」という用語は、１つの分子が第２の分子と共有結合を形成していることを示す。この用語はまた、原子が共有結合的に交互に単結合および多重（例えば、二重）結合（例えば、C＝C−C＝C−C）を形成し、電子の非局在化を生じさせるために互いに影響し合う連結を指す。当技術分野の当業者であれば、文脈に応じてこれらの意味を理解し、区別することができるであろう。
本明細書で使用されるように、用語「送達する」および「送達」は、化合物の空間的位置に影響を与える活動、特に、化合物の好ましい位置を特定する活動を示す。したがって、本開示の意味での化合物を送達することは、特定の条件のセットの下で特定の時間に化合物のポジショニングおよび移動に影響を与える能力を示し、それにより、それらの条件の下での化合物のポジショニングおよび移動が、化合物がそうでなければ有するであろうポジショニングおよび移動に関して変更されるようにすることができる。
特に、基準エンドポイントに関する化合物の送達は、化合物が最終的に選択された基準エンドポイントにポジショニングされるように、化合物のポジショニングおよび移動を制御する能力を示す。インビトロシステムにおいて、化合物の送達は、通常、化合物の化学的および／または生物学的に検出可能な特性および活性の対応する修飾に関連する。インビボシステムにおいて、化合物の送達はまた、通常、化合物の薬物動態および場合によっては薬力学の修飾に関連する。
化合物の薬物動態は、典型的には個人の身体によって提供される系からの化合物の吸収、分布、代謝および排泄を示す。特に、用語「吸収」は、物質が体内に入る過程を示し、用語「分布」は、体内の流体および組織全体における物質の分散または散布を示し、用語「代謝」は、親化合物の娘代謝物への不可逆的な変換を示し、用語「排泄」は、体内からの物質の排泄を示す。化合物が製剤中にある場合、薬物動態学はまた、製剤からの化合物の解放を含み、これは製剤からの化合物、典型的には薬物の放出のプロセスを示す。用語「薬力学」は、化合物の体内または体内の微生物または寄生虫に対する生理学的効果、および薬物作用のメカニズム、および薬物濃度と効果との関係を示す。当業者は、関心のある化合物、特に薬物のような関心のある薬剤の薬物動態および薬力学的特徴および特性を検出するのに適した技術および手順を特定することができるであろう。
記載された方法は、対象者へのナノ粒子の投与に先立って、記載されたナノ粒子に関心のある治療剤を装填することにより、対象者の脳に治療剤を送達するために使用されてもよい。ロードされたナノ粒子の送達に続いて、ターゲティング剤は、脳内皮細胞などの関心のある標的細胞への送達を促進する。ターゲット細胞による内部化に続いて、ナノ粒子はターゲティング剤から解離する。脳内皮細胞の場合、内部化されたナノ粒子は、その後、粒子がロードされた薬剤を不安定化し、分泌する脳の間質空間に細胞から排泄され、それにより、脳または他の標的部位に薬剤を送達する。いくつかの実施形態では、記載された方法は、セロトニンまたはドーパミンのような神経伝達物質を脳に送達するために実施されてもよく、これは神経学的障害を治療するために使用されてもよい。神経学的障害の治療に使用するための他の薬剤もまた、記載された方法を介して脳に送達されてもよい。それ自体では容易に脳にアクセスできないかもしれないイメージング剤もまた、記載された方法を使用して送達されてもよい。いくつかの実施形態では、イメージング剤Ｃｕ-６４を担持したナノ粒子を対象者の脳に送達して、画像化を可能にするために、記載された方法を使用してもよい。さらに、記載された方法は、１つ以上の治療剤、イメージング剤、または治療剤とイメージング剤の両方の組み合わせを対象の脳に送達するために使用されてもよい。
対象は、任意の動物であってもよく、好ましくは、マウス、ラット、ハムスター、モルモット、ウサギ、ネコ、イヌ、サル、ロバ、ウシ、ウマ、ブタなどの哺乳動物である。最も好ましくは、哺乳動物はヒトである。重要なことに、対象は、投与される治療によって利益を得るであろう状態を有することが知られているものであり；すなわち、全身的手段による患者の脳への治療剤の送達から利益を得るであろう（脳への治療剤の直接注入は１つの選択肢であるが、ナノ粒子送達システムは、治療剤の全身送達を可能にすることを意図しており、送達が想定されているのは、この文脈である）。すなわち、そのような患者は、従来の治療法（すなわち、本明細書に記載されたナノ粒子の使用なしに）では、治療剤の十分な量を全身に送達することができない脳の疾患または状態を有する。対象におけるこのような疾患または状態の事前認識は、対象または患者の定義に暗黙的に含まれる。
いくつかの実施形態では、対象は、対象の体重１kgあたり0.01μg〜500mgの1日投与量の範囲で、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを投与されてもよい。対象に投与される用量はまた、1日あたり投与される記載のナノ粒子の少なくとも１つの総量で測定されてもよい。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを5〜5000ミリグラム投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを10ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを100ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの用量あたり250ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量あたり、記載されたナノ粒子のうちの少なくとも１つのナノ粒子の最大７５０ミリグラムを投与される。いくつかの実施形態では、対象は、1回の投与量あたり、記載されたナノ粒子の少なくとも1つを1000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つを1500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの量を2000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの2500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子のうちの少なくとも１つのナノ粒子の3000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子のうちの少なくとも１つのナノ粒子の最大3500ミリグラムを投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの4000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、１回の投与量当たり、記載されたナノ粒子の少なくとも１つの4500ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、対象は、記載されたナノ粒子の少なくとも1つの用量あたり5000ミリグラムまで投与される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたナノ粒子が、毎週、隔週、毎月、隔月、半年ごと、または毎年、対象に投与されるように、記載された方法が実施されてもよい。治療は、最適投与量よりも小さい投与量で開始されてもよく、その後、状況下で最適な効果に達するまで、治療の過程で投与量を増加させてもよい。
血液脳関門（BBB）を越えて治療薬（または他の任意の）薬剤を送達するためのナノ粒子の能力の有益な態様を議論するとき、いくつかの基準が使用されてもよい。治療薬または他の薬剤へのBBBの他の不可解性を考えると、そのような基準の1つは、それ自体による薬剤の送達がそうすることで失敗する条件の下で、治療的に有用である量の薬剤を送達するためにナノ粒子（複数可）の能力である。そのような実施形態では、方法は、神経学的脳障害（例えば、癌のような疾患）を有し、血液脳関門を越えて対象の脳実質への治療剤の送達を必要とする対象への複数のナノ粒子の全身投与を含むことができ、複数のナノ粒子は、遊離の治療剤を単独で使用して利用可能な量よりも高い治療上有用な量で脳実質への治療剤の送達を増強するのに十分な用量割合で投与される。別個の実施形態では、治療剤単独の通過を遮断する脳実質の効率に応じて、ナノ粒子を使用した治療剤の送達におけるこの増加は、治療剤単独を使用した場合よりも少なくとも2倍、少なくとも5倍、少なくとも10倍、少なくとも100倍、または少なくとも1000倍であり得る。いくつかの場合において、治療剤は、それ自体が、血液-脳関門を横断することができない（またはそのような送達は、感知できないほど小さい）場合があり、そのような場合には、本明細書に開示されたナノ粒子（複数可）によるそのような薬剤のyの送達における任意の改善は、送達を構成すると考えられる。
本明細書に記載のナノ粒子は、カプセル、錠剤、水性懸濁液、溶液などの任意の許容される投与形態で経口投与することができる。また、ナノ粒子は、皮下注射、静脈内注射、筋肉内注射、関節内注射、頚動脈内注射、および皮下注射または注入技術を含むが、これらに限定されない非経口的に投与されてもよい。代替的に、ナノ粒子は、例えば注射によって、静脈内または腹腔内に投与される。独立した例示的な実施形態では、ナノ粒子は、静脈内注射または心臓内注射によって投与される。
本明細書で使用される用語「希釈剤」は、組成物の有効成分を希釈するか、または運ぶために発行される希釈剤を示す。好適な希釈剤には、医薬製剤の粘度を低下させることができる任意の物質が含まれる。
本明細書で使用される用語「賦形剤」は、医薬の有効成分の担体として使用される不活性物質を示す。本明細書に開示される医薬組成物のための適切な賦形剤は、ナノ粒子を吸収する個人の身体の能力を増強する任意の物質を含む。適切な賦形剤はまた、便利で正確な投与を可能にするために、ナノ粒子を有する製剤を嵩上げするために使用され得る任意の物質を含む。単回投与量での使用に加えて、賦形剤は、ナノ粒子の取り扱いを助けるために製造工程で使用することができる。投与経路および薬剤の形態に応じて、異なる賦形剤を使用してもよい。例示的な賦形剤としては、抗付着剤、結合剤、コーティング崩壊剤、充填剤、香料（甘味料など）および着色剤、滑沢剤、滑沢剤、防腐剤、収着剤などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される「官能基」という用語は、その構造またはその一部の特徴的な化学反応を担う分子構造またはその一部内の原子の特定のグループを示す。例示的な官能基は、炭化水素、ハロゲンを含む基、酸素を含む基、窒素を含む基、およびリンおよび硫黄を含む基を含み、当業者にはすべて識別可能である。本開示の意味での官能基は、カルボン酸、アミン、トリアリールホスフィン、アジド、アセチレン、スルホニルアジド、チオ酸およびアルデヒドを含む。例えば、ターゲティングリガンド中の対応する官能基を結合することができる官能基は、以下の結合パートナーを含むように選択することができる：カルボン酸基とアミン基、アジド基とアセチレン基、アジド基とトリアリールホスフィン基、スルホニルアジドとチオ酸、およびアルデヒドと第一級アミン。追加の官能基は、本開示を読むと、当業者によって特定され得る。本明細書で使用されるように、「対応する官能基」という用語は、別の官能基と反応し得る官能基を指す。したがって、互いに反応し得る官能基は、対応する官能基と称することができる。
末端基とは、高分子分子やオリゴマー分子の末端である構成単位を意味する。例えば、PETポリエステルの末端基は、アルコール基やカルボン酸基であってもよい。末端基は、モル質量を決定するために使用することができる。例示的な末端基は、-OH、-COOH、NH2、およびOCH3である。
有機合成の技術に熟練した人に理解されているように、「離脱基」という用語は、求核剤によって置換されやすい官能基を意味する。離脱基は、アニオンであっても中性部位であってもよいが、いずれの場合も、離脱基が結合のヘテロリシスの結果として生じる付加的な電子密度を安定化できることが重要である。例示的な離脱基としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物、メシル酸塩、トシル酸塩などのスルホン酸エステル、水、カチオン性アミンなどが挙げられる。
本開示で使用される用語「リガンド」または「ターゲティングリガンド」は、特定の標的に結合する目的で、特に特定の細胞認識のために、例えばナノ粒子の細胞受容体への結合を可能にすることによって、ナノ粒子の表面に提示され得る任意の分子を示す。適切なリガンドの例としては、ビタミン（例えば、葉酸）、タンパク質（例えば、トランスフェリン、モノクローナル抗体）、単糖類（例えば、ガラクトース）、ペプチド、および多糖類が挙げられるが、これらに限定されない。特にターゲティングリガンドは、トランスフェリン受容体（「TfR」）などの特定の表面細胞受容体に対する抗体であり得る。
本明細書で使用される用語「ナノ粒子」は、ナノスケールの寸法の複合構造を示す。特に、ナノ粒子は、典型的には、約１から約1000nmの範囲の大きさの粒子であり、ナノ粒子組成物に応じて異なる形態が可能であるが、通常は球状である。ナノ粒子の外部環境に接触する部分は、一般に、ナノ粒子の表面として識別される。本明細書に記載されるナノ粒子において、サイズの制限は二次元に制限され得るので、本明細書に記載されるナノ粒子は、約１から約1000nmまでの直径を有する複合構造を含み、ここで、特定の直径は、ナノ粒子組成物に依存し、実験デザインに従ったナノ粒子の意図された使用に依存する。例えば、いくつかの治療用途で使用されるナノ粒子は、典型的には約200nm以下のサイズを有する。ナノ粒子が癌治療に関連する送達のためのものである特定の実施形態では、ナノ粒子は、典型的には約80nm〜約120nmの直径を有する。
表面電荷および立体安定化などのナノ粒子（複数可）の追加の望ましい特性もまた、関心のある特定の用途の観点から変化し得る。粒子の特性は、本開示を読めば、当業者であれば理解できるであろう。ナノ粒子の寸法および特性は、当技術分野で知られている技術によって検出することができる。粒子の寸法を検出するための例示的な技術には、動的光散乱（DLS）およびナノ粒子追跡分析（NTA）、ならびに透過電子顕微鏡（TEM）および原子間力顕微鏡（AFM）などの様々な顕微鏡が含まれるが、これらに限定されない。粒子の形態を検出するための例示的な技術は、TEMおよびAFMを含むが、これらに限定されない。ナノ粒子の表面電荷を検出するための例示的な技術は、ゼータ電位法を含むが、これらに限定されない。他の化学的特性を検出するのに適した追加の技術は、1H、11B、13Cおよび19F NMR、UV/Visおよび赤外/ラマン分光法、および蛍光分光法（ナノ粒子が蛍光標識と組み合わせて使用される場合）、および当業者によって識別可能な追加の技術を含む。
「任意」または「任意に」とは、その後に記載された状況が発生する可能性があるか、または発生しない可能性があることを意味し、そのため、記述には状況が発生するそれらの実施形態およびそれが発生しない例が含まれる。例えば、「任意のリンカーの方法でナノ粒子コアに任意に連結された少なくとも1つの低分子治療剤」というフレーズでは、用語「任意に連結された」は、治療剤がナノ粒子に連結されてもよい、またはされないかもしれないことを意味するように解釈され、代替的に両方の実施形態を包含する。同様に、「任意のリンカー」という用語は、リンカーが存在するかまたは存在しない（この場合、任意のリンカーは、治療剤とナノ粒子コアとの連結を意味するので、リンカーが存在しない場合には、連結は直接結合である）代替的には、両方の実施形態を包含する。
少なくともナノ粒子コアの文脈で使用される「ポリマー」という用語は、本明細書では、その一般的に認識された意味を包含し、典型的には共有化学結合によって接続された繰り返し構造単位を含む大きな分子を示す。好適なポリマーは、直鎖状および／または分岐状であってもよく、ホモポリマーまたはコポリマーの形態をとることができる。共重合体が使用される場合、共重合体は、ランダム共重合体または分岐共重合体であってもよい。例示的なポリマーは、水分散性、特に水溶性ポリマーを含む。例えば、好適なポリマーは、多糖類、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸塩などを含むが、これらに限定されない。治療用および／または製薬用の用途および用途のために、ポリマーは、低毒性プロファイルを有し、毒性または細胞毒性を有さないものであることが好ましい。好適なポリマーは、約50万以下の分子量を有するポリマーを含む。好適なポリマーは、約10万以下の分子量を有することができる。
本明細書で使用される用語「ボロン酸を含むポリマー」または「ボロン酸を有するリンカー」等は、ポリオールを含むポリマーの水酸基に結合するために提示された少なくとも１つのボロン酸基を含むことを示す。特に、本明細書に記載のナノ粒子のボロン酸を含むポリマーは、少なくとも１つの構造単位に炭素対ホウ素化学結合を含むアルキルまたはアリール置換されたボロン酸を含むポリマーを含む。好適なボロン酸ポリマーは、ボロン酸が末端構造単位にあるか、または得られるポリマーに親水性特性を与えるために他の任意の好適な位置にあるポリマーを含む。この点で、（ニトロ）フェニルボロン酸、特にニトロフェニルボロン酸が好ましい。本明細書で使用されるように、「（ニトロ）フェニルボロン酸」の文脈では、説明される「ニトロ」は、フェニルボロン酸部位がフェニル基に付加された少なくとも１つのニトロ基を有する場合（すなわち、ニトロフェニルボロン酸部位）と、フェニルボロン酸部位がニトロ基を含まない場合（すなわち、フェニルボロン酸部位）との別個の実施形態を反映している。
「ポリオールを含むポリマー」または「ポリオール含有ポリマー」という用語は、複数のヒドロキシル官能基を提示するポリマーを指す。これらの複数のヒドロキシル基は、コアの親水性を向上させるのに役立ち、水性媒体中での分散性を良くし、および／または本明細書に記載された様々な連結基を連結するための部位を提供することができる。特定の実施形態では、本明細書に記載のナノ粒子を形成するのに適したポリオールを含むポリマーは、ボロン酸を含むポリマーの少なくとも１つのボロン酸とのカップリング相互作用のためのヒドロキシル官能基の少なくとも一部を提示するポリマーを含む。
特定の実施形態では、ポリオールは、ペンタエリスリトール、エチレングリコール、グリセリン、およびムチン酸を含む様々な糖類などの単量体ポリオールを含む。ポリオールを含む例示的なポリマーは、ポリエステル、ポリエーテル、および多糖類を含む。例示的な好適なポリエーテルは、ジオール、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ（テトラメチレンエーテル）グリコールなどを含むが、これらに限定されない。例示的な、好適な多糖類としては、シクロデキストリン、デンプン、グリコーゲン、セルロース、キチンおよびβ-グルカンが挙げられるが、これらに限定されない。例示的な、好適なポリエステルには、ポリカーボネート、ポリブチレート、ポリエチレンテレフタレートが含まれるが、これらに限定されず、すべてヒドロキシル末端基で末端化されている。ポリオールを含む例示的なポリマーは、約500,000以下の分子量、特に約300〜約100,000のポリマーを含む。
本明細書で使用される「ポリペプチド」という用語は、２つ以上のアミノ酸モノマーおよび／またはそのアナログを含む有機直鎖、環状、または分岐ポリマーを示す。用語「ポリペプチド」は、全長タンパク質およびペプチド、ならびにそれらの類似体およびフラグメントを含む任意の長さのアミノ酸ポリマーを含む。３つ以上のアミノ酸のポリペプチドは、タンパク質オリゴマー、ペプチドまたはオリゴペプチドとも呼ばれる。特に、用語「ペプチド」および「オリゴペプチド」は、通常、50未満のアミノ酸モノマーを有するポリペプチドを示す。本明細書で使用されるように、「アミノ酸」、「アミノ酸モノマー」、または「アミノ酸残基」という用語は、20個の天然に存在するアミノ酸、非天然アミノ酸、および人工アミノ酸のいずれかを指し、ＤおよびＬの両方の光学異性体を含む。特に、非天然アミノ酸は、天然に存在するアミノ酸のＤ−立体異性体を含む（これらは、酵素分解の影響を受けないため、有用なリガンド構築ブロックを含む）。「人工アミノ酸」という用語は、標準的なアミノ酸カップリング化学を用いて容易に結合することができるが、天然に存在するアミノ酸に類似しない分子構造を有する分子を示す。用語「アミノ酸アナログ」は、1つ以上の個々の原子が、異なる原子、同位体、または異なる官能基で置換されているが、それ以外の場合、類似体が由来する元のアミノ酸と同一であるアミノ酸を指す。これらのアミノ酸のすべては、標準的なアミノ酸カップリング化学を用いて、ペプチドまたはポリペプチドに合成的に組み込むことができる。本明細書で使用される用語「ポリペプチド」は、アミノ酸モノマー以外の１つ以上のモノマーまたはビルディングブロックを含むポリマーを含む。用語「モノマー」、「サブユニット」または「ビルディングブロック」は、適切な条件下で、同じまたは異なる化学的性質の別のモノマーと化学的に結合してポリマーを形成することができる化学化合物を示す。「ポリペプチド」という用語は、ビルディングブロックのうちの１つ以上が、アミド結合またはペプチド結合以外の化学結合によって別のものに共有結合しているポリマーを含むことをさらに意図している。
本明細書で使用される用語「タンパク質」は、他のタンパク質、DNA、RNA、脂質、代謝物、ホルモン、ケモカイン、および低分子を含む他の生体分子との相互作用に参加することができるが、これらに限定されない、特定の二次構造および三次構造を有するポリペプチドを示す。本明細書に記載される例示的なタンパク質は、抗体である。用語タンパク質は、融合タンパク質を包含する。
本明細書で使用される「予防」という用語は、細胞増殖または腫瘍の増殖を抑制する、または症状を改善する、生存期間を延長する、または患者が治療されている疾患の望ましくない影響を緩和する作用を説明するために使用される。
用語「低分子治療薬」と「高分子治療薬」との間の区別は、分子の分子量に基づくものとして、当技術分野の当業者には明らかであるべきである。特定の実施形態では、分界は、約600Da、約800Da、約1000Da、または約1200Daの分子量として定義されてもよい。「血液脳関門を通過することができる低分子」という文脈では、分子が血液脳関門を通過することができないことが特に知られていない限り、これは、通常、「5のルール」（典型的にはLipinskiに由来する）によって定義され、これは、低分子が通過するために必要または不可欠と見られる物理的パラメータを記述するものである。このルールによると、良好な吸収性と透過性は、以下の可能性が高い。
分子量は≦600、
油/水の分配係数（LogP）は≦5、
水素結合ドナー≦3〜5（OHとNHの合計として表される）、
水素結合アクセプター≦7〜10（NsおよびOsの和として表される）、および、
回転可能な結合の数≦5〜10である。
本開示の目的のために、低分子治療剤は、別段の記載がない限り、通過することが知られているか、またはこれらの基準を満たす場合、開示されたナノ粒子システムなしで血液脳関門を通過することが可能であるとみなされるであろう。同様に、別段の記載がない限り、低分子治療薬は、これらの基準を満たさない場合、本開示のナノ粒子系なしでは、治療効果量を送達するために血液脳関門を通過することができないとみなされる。この文脈に対して、文献調査に基づいて、この点での教示のために参照により本明細書に組み込まれるが、H. Pajouhesh, et al., "Medicinal Chemical Properties of Successful Central Nervous System Drugs" NeuroRx, 2005 Oct; 2(4) 541-553は、成功したCNS薬剤が、以下のように結論づけられている。
分子量‐好ましくは400〜600Daの範囲以下、
油水分配係数（LogP）−好ましくは1.5〜2.7の範囲、
水素結合ドナーおよびアクセプター−集合的に（O＋N）=4.32：2.12の水素結合アクセプターおよび1.5の水素結合ドナー、
PSA（極性表面積）（窒素原子および酸素原子、およびそれらに結合した極性水素によって占有される表面積（Å2）として定義され、水素結合容量および極性を強く反映している60〜70Å2未満、
水溶性＞60μｇ／ｍｌ、
回転可能な結合の数−5未満。
（OH + NH）結合の数（≦1.5〜2）、（O + N）結合の数（≦4.3〜6）、水素結合アクセプター（≦2.5〜4）、および回転可能な結合の数（≦4.7〜7）は、1983年から2002年の間に販売された中枢神経系薬剤（74）と消化管代謝系薬剤（38）を区別するために現れ、これらのパラメータが最も重要であることを示唆している。一般的に、市販されている中枢神経系薬剤は、よりコンパクトで柔軟性の低い構造を持ち、表面には水素結合のドナーやアクセプターとして機能する極性基が少なく、表面積の合計に比べてPSAが減少する傾向がある。これらは、血液脳関門を通過することが可能な低分子にさらなる定義を与えることができる。
ナノ粒子コアおよび／または表面がカチオン性粘液酸含有ポリマー（cMAP）を実質的に含まないところで」における「実質的に含まない」という用語は、コアまたは表面組成物がcMAPポリマーを3mol％未満、好ましくは１％未満、より好ましくはcMAPポリマーを含まない組成物を指す。別段の記載がない限り、「cMAPポリマーを含まない」ことを意味する。
本明細書で使用される「標的」という用語は、臓器、組織、またはその一部を含む関心のある生物学的システムを示し、インビトロまたはインビボの生物学的システムまたはその一部を含むことができる。特定の実施形態では、標的は、脳自体内の腫瘍または癌細胞である。
本明細書で使用されるように、用語「治療剤」および「化学療法剤」は、治療上有効な量で存在する場合に、患者に所望の治療効果をもたらす化合物を意味することが意図される；例えば、患者または対象の望ましくない状態または疾患を治療、戦闘、改善、予防または改善するために利用される。癌の場合、これには、癌の進行を停止すること、および／または対応する腫瘍または癌細胞の存在を減少させることが含まれる。そのような阻害は、例えば、直接的な相互作用を介して、および／または競合的な相互作用を介して、または対応する受容体とのアロステリックな相互作用を介して、限定されずに起こり得る。用語「［化学］治療剤」は、一般的な用語「治療剤」およびより具体的な用語「化学療法剤」の別個の実施形態を包含することが意図されており、後者の用語は、一般的に癌の化学療法における使用のための細胞傷害性薬剤に関連している。より一般的には、このように、ブラケットまたは括弧の使用は、ブラケット付きまたは括弧付きが存在する場合と存在しない場合の両方の別個の実施形態を指すことが意図されている。
他の場所で開示された治療剤に加えて、この用語は、より一般的には、当技術分野で知られているものを含む、任意の親油性または親水性、合成または天然に存在する生物学的に活性のある治療剤を包含する。「The Merck Index, An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 13th Edition, 2001, Merck and Co. Whitehouse Station, N.J」このような治療剤の例には、低分子医薬品、抗生物質、ステロイド、ポリヌクレオチド（例えば、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ウイルス、およびキメラポリヌクレオチド）、プラスミド、ペプチド、ペプチドフラグメント、低分子（例えば、ドキソルビシン）、キレート剤（例えば、デフェロキサミン、エチレンジアミン四酢酸（EDTA））、天然物（例えば、タキソール、アンホテリシン）、および他の生物学的に活性な高分子、例えば、タンパク質および酵素が含まれるが、これらに限定されるものではない。本明細書に記載されたナノ粒子を治療剤として使用することができる活性剤（治療剤）を列挙している、米国特許第6,048,736号も参照のこと。低分子治療剤は、複合粒子内の治療剤であるだけでなく、さらなる実施形態では、複合粒子内のポリマーに共有結合されていてもよい。いくつかの実施形態では、共有結合は可逆的であり（例えば、プロドラッグの形態またはジスルフィドのような生分解性連結を介して）、治療剤を送達する別の方法を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたナノ粒子を用いて送達され得る治療剤は、エポシロン、カンプトテシン系薬剤、タキソールなどの化学療法剤、またはプラスミド、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド・アプタマーまたはそれらの組み合わせなどの核酸、および本開示を読んだときに当業者によって識別される追加の薬剤を含む。
組成物の「治療的に有効な量」または「有効量」は、所望の効果を達成するために計算された所定の量である。本発明の方法によって企図される活性は、適宜、医学的治療および／または予防的治療の両方を含む。本明細書で使用されるように、「治療的に有効な量」とは、研究者、獣医師、医学博士、または他の臨床医によって求められている組織、システム、動物、個体、またはヒトにおいて生物学的または薬理学的反応を引き出す活性化合物または医薬剤の量を意味し、これは、特定の方法において特定されるように、以下のうちの1つまたは複数を含む。（1）病気を予防すること、例えば、病気、状態または障害に素因があるかもしれないが、病気、状態または障害の病理または症状をまだ経験または表示していない個体における病気、状態または障害を予防すること、（2）病気を抑制すること、例えば、病気、状態または障害の病理または症状を経験または表示している個体における病気、状態または障害を抑制すること（すなわち、病態および／または症状のさらなる進展を阻止すること）、および（3）疾患を改善すること、例えば、疾患、状態または障害の病理または症状を経験しているかまたは表示している個体における疾患、状態または障害を改善すること（すなわち、病理および／または症状の重症度を軽減すること）。
本明細書で使用されるように、用語「トランスフェリン」（略称「Tf」）は、トランスフェリン受容体（「TfR」）に結合することができるタンパク質の断片と同様に、タンパク質の変異体およびアイソフォームを包含することを意味する。例えば、この用語には、トランスフェリン自体だけでなく、ホロトランスフェリンも含まれる。
本明細書で使用される「治療する」、「治療される」、または「治療している」という用語は、治療的処置および予防的または防止的処置の両方を意味し、ここで、目的は、望ましくない生理学的状態、障害または疾患を予防または遅らせる（軽減する）こと、または有益なまたは所望の臨床結果を得ることである。本発明の目的のために、有益なまたは所望の臨床結果とは、状態、障害または疾患の程度の減少；状態、障害または疾患の状態の安定化（すなわち、悪化しない）；状態、障害または疾患の発症の遅延または進行の鈍化；状態、障害または疾患の状態の改善；および状態、障害または疾患の寛解（部分的または全体的であるかどうかにかかわらず）、検出可能または検出不可能であるかどうかにかかわらず、または状態、障害または疾患の増強または改善を含むが、これらに限定されるものではない。治療には、過剰なレベルの副作用の有無にかかわらず、臨床的に有意な反応を引き出すことが含まれる。
本明細書で使用される「ビヒクル」という用語は、通常、有効成分として組成物中に構成されるナノ粒子のための溶媒、担体、結合剤、賦形剤または希釈剤として作用する様々な媒体のいずれかを示す。
以下の実施形態のリストは、前の説明を置き換えたり、優先させたりするのではなく、補完することを意図している。
実施形態１
ポリマー、ポリマー結合体、または以下を含む、ナノ粒子組成物：
結合されているポリマーまたはナノ粒子コア、
（a）少なくとも1つのターゲティング剤であって、前記ターゲティング剤は、リンカーによってナノ粒子コアの外表面に結合されたリガンドを含み、
前記リガンドは、血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有し、
前記リンカーは、血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能であり、ここで、開裂は、リンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂を含み、
以下のうちの1つまたは両方を含む：
（b）任意に、任意のリンカーの方法でナノ粒子コアに連結された少なくとも1つの低分子治療剤、および／または、
（c）任意のリンカーの方法でナノ粒子に連結された少なくとも1つの高分子治療剤、
ナノ粒子が、粘膜酸含有ポリマー（MAP）またはカチオン性粘膜酸ポリマー（cMAP）のようなポリオール含有ポリマー、ペプチド、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）ポリマー、キトサン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンイミン、金、および／または酸化鉄のような合成ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含み、ここでさらに、
存在する場合、高分子治療剤とターゲティング剤は、異なる化学的実体を含む。さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、カチオン性粘膜酸ポリマー（cMAP）の存在は、特に除外される。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、組成物は、単一のポリマーまたはそれ以上のポリマー、例えば低分子治療剤に連結された粘膜酸ポリマーを含むポリマー（すなわち、特定の二次構造に関係なく）であることを特徴とするか、または独立して特徴づけることができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、組成物は、２以上のポリマー、例えば、ムチン酸ポリマーおよび（ニトロボロン酸ポリマー）のカップリングを含むポリマー鎖（すなわち、特定の２次構造を問わない）であることを特徴とするか、または特徴とすることができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、組成物は、ナノ粒子またはナノ粒子の集団であることを特徴とするか、または特徴とすることができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、コアは、単にポリマーとして独立して特徴付けられる。本実施形態の特定の独立した態様において、コアは、独立してナノ粒子として特徴付けられる。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つの標的化剤および少なくとも１つの低分子治療剤が結合しているポリマーまたはナノ粒子コアを含む。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の独立した態様において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つの標的化剤および少なくとも１つの高分子治療剤が結合しているポリマーまたはナノ粒子コアを含む。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つのターゲティング剤および少なくとも１つの高分子治療剤が結合されたポリマーまたはナノ粒子コアを含む。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、少なくとも１つの標的化剤、少なくとも１つの低分子治療剤、および少なくとも１つの高分子治療剤が結合されているポリマーまたはナノ粒子コアを含む。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、リンカーは、アセタール、ホウ酸エステル、炭酸塩、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド結合を含む群から選択されるpH感受性のリンケージによってナノ粒子コアの表面に共役したポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部分を含む。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、リンカーは、ｐＨ感受性連結がカルボン酸エステル連結である場合、ナノ粒子コアの表面がポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）ポリマーを含み、ここで、リンカーは、血液-脳関門の内皮細胞内でｐＨ条件を受けると解離可能である。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、リンカーは、ペプチド結合によってナノ粒子コアの表面に共役したポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部位を含み、ここで、ペプチド結合は、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために酵素的に切断することができる。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、低分子治療剤および高分子治療剤として特徴付けられる治療剤のうちの１つまたは両方は、それぞれ、低分子化学療法剤および高分子化学療法剤である。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の独立した態様において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物は、米国特許第8,557,292号；第8,746,999号；第8,968,714号；第9,186,327号；第9,334,367号；第9,610,355号；または第9,913,911号（CIT-5200）；PCT出願PCT/US2009/053620号（CIT-5200）；米国特許第9,468,681号；PCT出願PCT/US2013/028663（CIT-6456）；米国特許第9,132,097号；PCT出願PCT/US2013/028681（CIT-6455）；米国特許出願14/120,309号；PCT出願PCT/US2014/000099（CIT-6566）；米国特許出願15/180,201号；またはPCT出願PCT/US2016/037166（CIT-7222）に記載された構造のいずれか１つにおける、記載された構造を含む。これらの参照は、すべての目的のために、少なくともそこに記載されたナノ粒子およびその用途の記載については、参照により本明細書に組み込まれる。
実施形態２
ポリマーまたはナノ粒子コアが、粘膜酸ポリマー（MAP）、カチオン性粘膜酸ポリマー（cMAP）、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）、キトサン、ポリエチレンイミン、多糖類、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、酸化鉄、または金を含む、または本質的にこれらからなる、またはこれらからなる、実施形態１のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。これらの材料の各々は、本実施形態の独立した態様を含む。
さらに、または代替的に、他の水分散性ポリマー、特に水溶性ポリマーがこの目的のために考慮されてもよい。治療用および／または製薬用の使用および用途のために、ポリマーは、低毒性プロファイルを有し、特に毒性または細胞毒性を有さないものであることが望ましい。さらに、または代替的に、そのようなポリマーは、約500,000以下の分子量を有するものを含む。特に、好適なポリマーは、約100,000以下の分子量を有することができる。
本実施形態の追加的または代替的な態様において、本明細書でさらに特徴付けられるように、ポリマーまたはナノ粒子コアは、それ自体（すなわち、ターゲティングリガンド、または低分子または高分子の治療化合物を含まない）、本実施形態の独立した態様とみなされる。
実施形態３
実施形態１または２のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ポリマーまたはナノ粒子コアが、ポリオール含有ポリマー、好ましくは糖含有ポリマー、例えば、グルコース、フルクトース、マンニトール、ムチン酸、スクロース、ガラクトース、ソルビトールに由来するポリマー、キシロースまたはガラクトース、より好ましくはムチン酸に由来するポリマーを含む、またはこれらから本質的になる、またはこれらからなる。さらに、または代替的に、本実施形態の特定の態様において、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物のポリオール含有ポリマーは、ポリオール部位間のジヒドロキシ、ヒドロキシアミン、および／またはジアミン連結をさらに含み、ここで、ジヒドロキシ、ヒドロキシアミン、および／またはジアミン連結は、それぞれのヒドロキシ官能基およびアミン官能基の間で独立して１から６個の炭素原子を含む。
実施形態４
ポリマーまたはナノ粒子コアが電荷中性および／または負に帯電している、実施形態１から３のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。本実施形態の特定の態様において、ポリマーまたはナノ粒子コアは、カチオン性部位を含まない（例えば、カチオン性粘膜酸ポリマー（cMaP）またはポリマー部分を含まない）。
実施形態５
ポリマーまたはナノ粒子コアが、少なくとも1つのカチオン性および／または少なくとも1つのアニオン性部位を含む、実施形態１から３のいずれか1つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。さらに、または代替的に、本実施形態の独立した態様において、ポリマーまたはナノ粒子コアは、正味のカチオン性電荷、正味のアニオン性電荷を含み、または電荷バランスのとれた中性である。本実施形態内の特定の独立した態様において、正味のカチオン性電荷は、アミジン、第四級アンモニウム、第一級、第二級、または第三級アミン基（それらのpKa以下にプロトン化された）、およびイミダゾリウム基の組み込みによって提供されてもよい。本実施形態内の特定の独立した態様において、正味のアニオン性電荷は、スルホン酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、およびホスホン酸塩を含む官能基の組み込みによって提供されてもよい。
実施形態６
実施形態１から５のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子コアが独立して式：
Figure 2021528369
 の単位を含む。
実施形態７
実施形態１から６のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ポリマーまたはナノ粒子コアがポリオールを含むポリマーを含み、ここで、ポリオールを含むポリマーは、式Aの化合物と式Bの化合物とのカップリングから得られ、
式Aの化合物は、
Figure 2021528369
 であり、
nは1から20までの数であり、
Ｒは、官能基残基（例えば- COOH、- NH2、-OH）であり、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基、例えば、アルギニン（ＲはCH2CH2CH2NHC(NH2)2 +）、ヒスチジン（ＲはCH2-イミダゾリル）、リジン（ＲはCH2-CH2-CH2-CH2-NH2）、アスパラギン酸（ＲはCH2-COOH）、グルタミン酸（ＲはCH2-CH2-COOH）、セリン（ＲはCH2-OH）、スレオニン（ＲはCH(OH)(CH3)）、アスパラギン（ＲはCH2-C(O)NH2）、グルタミン（ＲはCH2-CH2-C(O)NH2）、チロシン（ＲはCH2-Ph-OH）、トリプトファン（ＲはCH2-インドリル）、またはその塩であり、
式Ｂの化合物は、
Figure 2021528369
 であり、
qは1から20までの数であり、
pは20から200までの数であり、
Lは脱離基である。
さらに、または代替的に、本実施形態の独立した態様において、式Ｂの化合物は、
Figure 2021528369
 である。
さらに、または代替的に、本実施形態のいくつかの態様において、式Ｂの化合物は、具体的には以下のものを除外する。
Figure 2021528369
さらに、または代替的に、本実施形態の独立した態様において、式Ｂの化合物は、
Figure 2021528369
 である。
実施形態８
ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子コアが独立して式：
Figure 2021528369
 の単位を含む、実施形態１から７のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
実施形態９
ポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子コアが独立して式：
Figure 2021528369
 の単位を含む、実施形態１から８のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
さらに、または代替的に、実施形態７から９のいずれか１つの独立した態様において、qは1から20までの数であり、pは20から200までの数である。さらに、または代替的に、他の独立した態様において、実施形態７から９までのいずれか１つの態様において、nは1であり、qは1である。
実施形態１０
実施形態１から９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ポリマーまたはナノ粒子コアが独立して、三官能性アミノ酸、例えばアルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、またはグルタミン、またはそれらに由来する部位、好ましくはアスパラギン酸、またはそれらに由来する部位との
Figure 2021528369
 のカップリング由来の単位を含み、nは1から20までの数である。
実施形態１１
ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーがポリオールとポリエチレンオキサイドの連結体：
Figure 2021528369
 を含む、実施形態１から１０のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、xは、15〜100、好ましくは20〜85の範囲である。
実施形態１２
ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーがポリオール構造：
Figure 2021528369
 を含む、実施形態１から１１までのいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
yは、10〜25、好ましくは15〜25、より好ましくは約20、より広範には：
Figure 2021528369
 であり、
Ｒは、官能基残基（例えば- COOH、- NH2、-OH残基）であり、第３の官能基を含むアミノ酸のそれに対応する官能基残基、例えば、アルギニン（ＲはCH2CH2CH2NHC(NH2)2 +）、ヒスチジン（ＲはCH2-イミダゾリル）、リジン（ＲはCH2-CH2-CH2-CH2-NH2）、アスパラギン酸（ＲはCH2-COOH）、グルタミン酸（ＲはCH2-CH2-COOH）、セリン（ＲはCH2-OH）、スレオニン（ＲはCH(OH)(CH3)）、アスパラギン（ＲはCH2-C(O)NH2）、グルタミン（ＲはCH2-CH2-C(O)NH2）、チロシン（ＲはCH2-Ph-OH）、トリプトファン（ＲはCH2-インドリル）、またはその塩である。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の態様において、Ｒは、独立して、ターゲティング剤、低分子［ケモ］治療剤、および／または高分子［ケモ］治療剤のうちの１つ以上に結合されている。
実施形態１３
ポリマーまたはナノ粒子コアコポリマーが、乳酸、グリコール酸、またはそれらの組み合わせの残基を含む、実施形態１から１２のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。本実施形態の特定の追加的または代替的な態様において、乳酸、グリコール酸、またはそれらの組み合わせの残基は、これらの材料のポリマーまたはコポリマーとして配置される。さらに、または代替的に、ポリマーまたはナノ粒子コアコポリマーは、これらのポリマーまたはコポリマーからなる。さらに、または代替的に、ポリマーまたはナノ粒子コアコポリマーは、１つ以上の糖ポリオール（ムチン酸を含む）、乳酸、および／またはグリコール酸残基を含む。すなわち、本実施形態のいくつかの態様において、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）コアは、粒子をボロン酸含有ターゲティング剤に共役させることができるように、適切なヒドロキシル基を有する糖を組み込むようにさらに改変される。
実施形態１４
ポリマーまたはナノ粒子コアポリマーが、式（Ｉ）または式（ＩＩＩ）または式（ＩＩＩＩ）の以下の構造単位：
Figure 2021528369
 のうちの１つ以上を含む交互に荷電したセグメントと無荷電セグメントとを含む、実施形態１から１３のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
Ａはポリアルキレングリコールを含む無荷電セグメントでああり、
Ｂは、少なくとも１対のビシナルジオールを含む少なくとも１つのポリヒドロキシ結合を含むカチオン性荷電セグメントである。特定のサブセットの実施形態では、ＡおよびＢは、独立して、500Da〜約5000Daの範囲の数平均分子量、5000Da超〜約10kDaの範囲の数平均分子量、10kDa超〜約20kDaの範囲の数平均分子量、20kDa超〜約30kDaの範囲の数平均分子量、30kDa超〜約40kDaの範囲の数平均分子量、40kDa超〜約50kDaの範囲の数平均分子量、またはそれらの任意の組み合わせを有する。他のサブセットでは、ＡもしくはＢのいずれか、またはＡとＢの両方が、5000Da超〜約50,000Daの範囲の数平均分子量を有する。
実施形態１５
実施形態１４のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、Ａがポリエチレングリコールおよび適当な連結基であるか、またはそれらを含む。
実施形態１６
ポリアルキレングリコールが、約500ダルトンから約50,000ダルトンの範囲の公称数平均分子量を有する、実施形態１５または１５のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。さらに、または代替的に、本実施形態の特定の態様において、ポリアルキレングリコールは、約500Da〜約1kDa、1kDa超〜約5kDa、5kDa超〜約10kDa、10kDa超〜約15kDa、15kDa超〜約20kDa、20kDa超〜約30kDa、30kDa超〜約40kDa、40kDa超〜約50kDaの範囲、またはこれらの範囲の2つ以上の任意の組み合わせの公称数平均分子量を有する。
実施形態１７
実施形態１４から１６のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、Ｂが、少なくとも１対のビシナルジオールを含む少なくとも１個のポリヒドロキシ糖連結を含むカチオン性に荷電したセグメントである、実施形態１４から１６のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
実施形態１８
Bが、構造：
Figure 2021528369
 を含む少なくとも1つの繰り返しサブユニットを含む、実施形態１４から１７のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
指定された構造：
Figure 2021528369
 は、直前に提示されたものと機能的に同等であり、この表現は両方を参照することを意図していることに留意されたい。
実施形態１９
Bがさらに、構造：
Figure 2021528369
 を含む少なくとも1つの繰り返しサブユニットを含む、実施形態１４から１８のいずれか1つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
mは1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり、好ましくは4〜6または5である。
実施形態２０
実施形態１４から１９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であり、Bは、サブユニット構造が、
Figure 2021528369
 のように表されるcMAPを含む少なくとも１つの繰り返しサブユニットを含み、
mは、それぞれ独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4〜6または5であり；そして
nは、各発生1、2、3、4、または5において独立している。他の関連する実施形態では、mおよびnは、例えば約10まで大きくすることができる。
実施形態２１
構造：
Figure 2021528369
 によって記述される、実施形態１４から２０のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
鎖Aは、
Figure 2021528369
 であり、
鎖Bは、
Figure 2021528369
 であり、
cMAPは
Figure 2021528369
 であり、
pおよびqは、独立して、各発生時に、約500Da〜約50,000Daの範囲で、cMAPおよびPEGを含むサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分であり、
mは、独立して、各発生時に、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4〜6または5であり、
nおよびrは、独立して、各発生時に、0、1、2、3、4または5であり、
Ｘ１およびＸ２は、それぞれ独立して、各発生時に、-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護されたアナログで任意に置換されたC1-6アルキルである。
分子量の制限を満たすために、pの数値は、約1から約100、好ましくは約10から約100の範囲に対応し、qの数値は、約12から約1200の範囲に対応することに留意されたい。これらの実施形態のサブセットでは、qはまた、約100から約500の範囲に対応する。本実施形態の特定のサブセットにおいて、pおよびqは、cMAPおよびPEGを含むサブユニットの数平均分子量を、それぞれ独立して、約500Da〜約1000Da、約1000Da超〜約5000Da、約5000Da超〜約10000Da、約10000Da超〜約25000Da、約25000Da超〜約50000Da、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせ、の範囲、並びにこれらのMWnの範囲の対応する数値で提供するのに十分である。本実施形態の他のサブセットにおいて、Ｘ１およびＸ２は、独立して、-(CH2)1-4-COOHおよび-(CH2)1-4-NH2である。
実施形態２２
構造：
Figure 2021528369
 によって記述される、実施形態１４から２１のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であり、
cMAPは、
Figure 2021528369
 であり、
鎖Bは、
Figure 2021528369
 であり、
鎖Cは、
Figure 2021528369
 であり、
末端基Dは、
Figure 2021528369
 であり、
pおよびqは、それぞれ、独立して約500Da〜約50,000Daの範囲で、cMAPおよびＰPEGを含むサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分であり、
mは、独立して、各発生時に、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4〜6または5であり、
nおよびrは、独立して、各発生時に、0、1、2、3、4または5であり、
zは、1に等しいか、または1より大きく（約2、4、6、8または10まで）、
X2は、独立して、各発生時に、-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護された類似体で任意に置換されたC1-6アルキル、であり、
X3は、-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護されたアナログである。
再び、実施形態２１と同様に、分子量の制限を満たすために、pの数値は、約1から約100、好ましくは約10から約100の範囲に対応し、qの数値は、約12から約1200の範囲に対応する。これらの実施形態のサブセットでは、qはまた、約100から約500の範囲に対応する。本実施形態の特定のサブセットにおいて、pおよびqは、cMAPおよびPEGを含むサブユニットの数平均分子量を、それぞれ独立して、約500Da〜約1000Da、約1000Da超〜約5000Da、約5000Da超〜約10000Da、約10000Da超〜約25000Da、約25000Da超〜約50000Da、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせ、の範囲、並びにこれらのMWnの範囲の対応する数値で提供するのに十分である。本実施形態の他のサブセットにおいて、Ｘ１およびＸ２は、独立して、-(CH2)1-4-COOHおよび-(CH2)1-4-NH2である。
実施形態２３
構造：
Figure 2021528369
 によって記載された、実施形態１３から２１のいずれか１項に記載のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
末端基Dは、
Figure 2021528369
 であり、
cMAPは、
Figure 2021528369
 であり、
鎖Cは、
Figure 2021528369
 であり、
pおよびqは、それぞれ独立して、約500Da〜約50,000Da、好ましくは約1000Da〜約5000Daの範囲で、cMAPおよびPEGを含むサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分であり、
mは、それぞれ独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10、好ましくは4〜6または5の範囲であり、
nおよびrは、独立して、各発生時に、0、1、2、3、4、または5であり、
zは、1と等しいか、または1より大きく（約2、4、6、8または10まで）、
X3およびX4は、独立して、各発生時に、-OH、-COOH、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、-N(アルキル)2、またはその塩もしくは保護された類似体である。
再び、実施形態２１および２２と同様に、分子量の制限を満たすために、pの数値は、約1から約100、好ましくは約10から約100の範囲に対応し、qの数値は、約12から約1200の範囲に対応する。これらの実施形態のサブセットでは、qはまた、約100から約500の範囲に対応する。本実施形態の特定のサブセットにおいて、pおよびqは、cMAPおよびPEGを含むサブユニットの数平均分子量を、それぞれ独立して、約500Da〜約1000Da、約1000Da超〜約5000Da、約5000Da超〜約10000Da、約10000Da超〜約25000Da、約25000Da超〜約50000Da、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせ、の範囲、並びにこれらのMWnの範囲の対応する数値で提供するのに十分である。本実施形態の他のサブセットにおいて、Ｘ１およびＸ２は、独立して、-(CH2)1-4-COOHおよび-(CH2)1-4-NH2である。
さらに、または代替的に、実施形態１９から２２の特定の態様において、mは4、5、または6、好ましくは5である。
さらに、または代替的に、実施形態１９から２２の特定の態様において、nは1である。
さらに、または代替的に、実施形態１９から２２の特定の態様において、rは2、3、または4、好ましくは3である。
実施形態２４
実施形態１４から２３のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、pは、約5kDaから約15kDa、約6kDaから約14kDa、約7kDaから約13kDa、約8kDaから約12kDa、約9kDaから約11kDa、または約10kDaの範囲のcMAPを含むサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分な量である。いくつかのサブセットの実施形態では、例えば、cMAPフラグメントが約420DaのMWnを有する場合、これは、約12から約36、約14から約33、約17から約31、約19から約29、約22から約26、または約24の範囲の数値を有するpに対応する。
実施形態２５
実施形態２０から２４のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、qは、約500Daから約50kDaまで、約1kDAから約40kDAまで、約5kDAから約30kDAまで、または約5kDAから約20kDAまでの範囲のPEGを含むサブユニットの数平均分子量を提供するのに十分な量である。これらの実施形態のいくつかでは、例えばエチレングリコールフラグメントが約44DaのMWnを有すると仮定すると、これは、約11から約1200、約23から約910、約110から約680、または約110から約450の範囲の数値を有するqに相当する。
実施形態２６
ポリマーまたはナノ粒子コアにターゲティング剤を結合させるリンカーが、血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能である、実施形態１から２５のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、開裂は、リンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂を含む。
さらに、または代替的に、開裂可能な結合は、アセタール、ホウ酸エステル、カルボン酸エステル、ジアミノ、ジスルフィド、ケタール、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド結合のうちの1つ以上を含む。さらに、または代替的に、開裂可能な結合は、さらに、ニトロフェニルボロン酸エステル、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、オルトエステル、アセタール、ケタール、イミン、およびヒドラゾン連結を含む群から選択されるpH感受性の連結によってナノ粒子コアの表面に共役されたポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部位を含む。さらに、または代替的に、ナノ粒子コアの表面がポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）ポリメラー部位であるか、またはそれを含む場合、pH感受性リンカーがカルボン酸エステルリンカーであってもよく、ここで、リンカーは、血液脳関門の内皮細胞内でｐＨ条件を受けたときに解離可能である。さらに、または代替的に、リンカーは、ペプチド結合によってナノ粒子コアの表面に共役化されたポリエチレングリコール（PEG）ポリマー部位を構成してもよく、ここで、ペプチド結合は、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために酵素的に切断することができる）。
種々のリンカーが、ターゲティングリガンドをポリマーまたはナノ粒子コアに付着させるために使用されてもよく、いくつかの実施形態では、異なるナノ粒子と共に使用されてもよい。本実施形態のいくつかの態様において、開裂可能なリンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために化学的または酵素的に開裂することができるポリペプチドまたは化学結合を含むことができる。例えば、リンカーは、細胞内皮細胞内への進入に続くリガンドの切断を促進するために、添付されたリガンドの直前に酵素標的配列を組み込むことができ、それによってリガンドをナノ粒子から分離することができる。一実施形態では、リンカーは、ナノ粒子からのリガンドの解離を促進するために、カテプシン切断部位を含んでもよい。当業者は、酵素によって標的化された他の配列が、そのリガンドからのナノ粒子の解離を引き起こすために同様の方法で採用され得ることを理解するであろう。これは、ナノ粒子が細胞によって排泄された後にCNSの実質に移動することを可能にするであろう。あるいは、プロテアソーム分解タグはまた、これは効果的にリガンドと細胞の取り込みに続くナノ粒子を解離させるだろう。これは、そのままナノ粒子自体を残して、分解されるリガンドを引き起こすためにリンカーに組み込まれることができる。オルトエステル、アセタール、ケタール、イミン、およびヒドラゾンのような化学的に切断することができる特定の化学結合を有するリンカーの使用もまた、当業者は、そのような結合が共役ナノ粒子からのリガンドの解離を容易にするために使用され得ることを理解するであろうから、本開示の範囲内であると理解されるべきである。
本実施形態のいくつかの態様において、開裂性リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすように還元することができるジスルフィド結合を含む。一つの実施形態では、ジスルフィド結合は、ジスルフィド結合の還元時にナノ粒子とリガンドが分離されるような、ナノ粒子とリガンドを橋渡しする２つのコンポーネントポリマーの間に配置されてもよい。本実施形態の一態様では、リンカーは、PEGポリマーの一方がナノ粒子コアに共役され、他方がナノ粒子コアに連結されたときにターゲティングを媒介するリガンドに共役されるジスルフィド結合によって連結される２つのPEGポリマーで構成されている。このような粒子が細胞によってエンドサイトーゼされた後、リガンドはナノ粒子から解離することができ、これは中枢神経系の実質細胞へのナノ粒子の脱出を促進する。
本実施形態のいくつかの態様において、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために、低pHで破壊することができる加水分解性化学結合を含んでもよい。一実施形態では、加水分解可能な結合は、結合の加水分解時にナノ粒子とリガンドが分離されるように、ナノ粒子とリガンドを橋渡しする２つのコンポーネントポリマーの間に配置されてもよい。一実施形態では、リンカーは、一端でナノ粒子コアに共役化されたPEGポリマーで構成され、ジアミノケタール（DAK）を介してターゲティングを媒介するリガンドに結合されている。そのような粒子が細胞によってエンドサイトーゼされた後、リガンドは、低pH環境に遭遇したときにナノ粒子から解離し、これによりナノ粒子の中枢神経系の実質細胞への脱出が促進される。一態様において、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために低pHで解離させることができる加水分解性化学結合を有するターゲティング剤は、リガンドがＰＥＧ-オルソピリジルジスルフィド（OPSS）に結合したDAKリンカーに結合したリガンドを有することによって形成され得、ここで、リガンドおよびOPSSは、ターゲティング剤の反対側の端に位置する。
本実施形態のいくつかの態様において、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために低pHで破壊することができるpKaを有する化学結合を含んでもよい。一実施形態では、加水分解性結合は、ナノ粒子コアへの共役を媒介するために、ターゲティング剤の一端に配置されてもよい。この構成において、ナノ粒子コアとターゲティングリガンドとの間の結合の加水分解を有利にするpHのシフトは、コアがターゲティングリガンド上のリガンドから分離されることを引き起こすであろう。本実施形態の１つの態様では、ターゲティングリガンドリンカーは、ナノ粒子コアとターゲティングリガンドの間の共有結合を可能にするホウ酸エステル結合を含むが、粒子が細胞によってエンドサイト化されると、リガンドは、ホウ酸エステルを加水分解するのに十分な低pH環境に遭遇したときにナノ粒子から解離するようになり、この加水分解は、CNSの実質にナノ粒子の脱出を促進する。
実施形態２７
構造：
Figure 2021528369
 を含む（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１種のボレートエステルを含む、実施形態１から２６のいずれか１項に記載のポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、
ポリマーまたはナノ粒子コアおよび（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーは、（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの（ニトロ）フェニルボロン酸部位と、ポリマーまたはナノ粒子コアの少なくとも一対のビシナルジオールとの間のホウ酸縮合連結によって互いに可逆的に連結されており、X5は、この連結の遠位端にあり、
RAは、ニトロ（または他の電子引出性基）であり、
nは0、1、2、3、または4であり、好ましくは1であり、
sは、2-2000の範囲の数であり、
Lは、フェニル環とポリエチレンオキサイド連結部との間の連結基であり、連結基は、アミド基、カーボネート基、エステル基、またはジスルフィド基を含み、
X5は、-OH、-COOH、-B(OH)2-、-C(=O)O(アルキル)、-C(=O)O(アリール)、-NH2、-NH(アルキル)、または-SHで任意に置換されたC1-6アルキル、および／またはそれに結合された少なくとも１つのターゲティング剤である。
本実施形態のいくつかの態様において、sは、約20と約1200との間の任意の整数である。特定の実施形態では、sは、約120と約180との間の任意の整数であってもよい。いくつかの実施形態では、nは、約140から約160の間の任意の整数であってもよい。いくつかの実施形態では、sは、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、または160のいずれかの整数であってもよい。代替的に、本明細書に記載されたリンカーのいずれかと一緒に使用されるPEGセグメントは、約2kDa、約5kDa、約6kDa、約7kDa、約8kDa、約9kDa、約10kDa、約11kDa、約12kDa、約13kDa、約14kDa、または約15kDaであってもよい。
（ニトロ）フェニルボロン酸部位の例示的な構造は、
Figure 2021528369
 を含むが、ボレート-B(OH)2官能基は、メタと同様に、Ｌ基に対してオルトまたはパラであり得、ニトロ基は、Ｌ基または-B(OH)2基によって占有されない任意の位置を占有し得ることは明らかであるべきである。
さらに、または代替的に、本実施形態の特定の態様において、これらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも1つは、ポリマーまたはナノ粒子コアに単一のターゲティング剤を連結または結合する。すなわち、各ポリマーまたはナノ粒子コアは、それに結合されたこれらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの複数を有していてもよいが、いくつかの独立した態様において、これらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーのうちの（平均して）１つだけが、ターゲティング剤をポリマーまたはナノ粒子コアに連結する。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の態様において、これらの（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの２つ以上（例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上）は、それぞれ、独立したターゲティング剤を単一のポリマーまたはナノ粒子コアに連結または結合させ、ここで、独立したターゲティング剤は、同じであっても異なっていてもよい。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の態様において、Ｌは、-(C0-2アルキレン)-NH-C(=O)-(C0-2アルキレン)-、-(C0-2アルキレン)-C(=O)-NH-(C0-2アルキレン)-、-(C0-2アルキレン)-O-C(=O)-(C0-2アルキレン)-、または-( C0-2アルキレン)-C(=O)-O-(C0-2アルキレン)-である。
さらに、または代替的に、本実施形態の他の態様において、Ｌは、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-、または-C(=O)-O-である。
実施形態２８
実施形態１から２７のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、少なくとも１つのターゲティングリガンドが、独立して、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、抗体、または抗体フラグメントを含むか、またはそれらからなる。
さらに、または代替的に、そして本明細書の他の箇所に記載されているように、ターゲティングリガンドの少なくとも１つは、トランスサイトーシスを受ける脳内皮細胞によって発現される受容体または表面タンパク質に特異的に結合することが知られているものである。トランスサイトーシスを受ける細胞タンパク質を標的化することは、これらの細胞タンパク質が細胞の一方の側から他方の側へ、しばしば協調した方法でタンパク質および他の分子を輸送することが知られているため、提供される方法の成功の可能性を高めることができる。さらに、または代替的に、組成物および記載された方法において独立して使用され得るターゲティングリガンドは、トランスフェリン、トランスフェリン受容体に特異的な抗体、トランスフェリン受容体に特異的に結合するポリペプチド、インスリン、インスリン受容体に特異的な抗体、インスリン受容体に特異的に結合するポリペプチド、インスリン様成長因子１、インスリン様成長因子受容体１に特異的に結合する抗体、インスリン様成長因子受容体１に特異的に結合するポリペプチド、アポリポ蛋白質Ｅ、アンギオペプ-２、低密度リポ蛋白質受容体またはリポ蛋白質受容体関連蛋白質に特異的に結合する抗体、低密度リポ蛋白質受容体またはリポ蛋白質受容体関連蛋白質に特異的に結合するポリペプチド。ジフテリア毒素受容体に特異的な抗体、またはジフテリア毒素受容体に特異的に結合するポリペプチドを含むか、またはそれらからなるが、これらに限定されるものではない。当技術分野で知られているトランスサイトーシスを促進することが可能な他の細胞タンパク質もまた、本明細書に開示された方法を実施するためのリガンドによって標的化され得る。
さらに、または代替的に、ターゲティングリガンドは、造血分化抗原（通常、CDグルーピングと関連する糖タンパク質であり、CD20、CD30、CD33およびCD52を含む）と関連することが知られている前述のターゲティングリガンドのいずれか1つであるか、またはそれらのいずれか1つを含む。さらに、または代替的に、ターゲティングリガンドは、上皮成長因子受容体（EGFR. ErbB1としても知られている）、ErbB2（HER2としても知られている）、ErbB3、MET、インスリン様成長因子1受容体（IGF1R）、エプリン受容体A3（EphA3）、TNF受容体アポトーシス誘導リガンド受容体1（TRAIL-R1）、TRAIL-R2、および核因子κβリガンド（RANKL）の受容体活性化因子などの成長因子と関連することが知られている前記のターゲティングリガンドのうちのいずれか1つである、またはこれらのいずれか1つを含む。さらに、または代替的に、ターゲティングリガンドは、血管内皮成長因子（VEGF）、VEGF受容体（VEGFR）、およびインテグリンαＶβ３およびα５β１を含む、新しい微小血管の形成をサポートするタンパク質または成長因子と関連付けることが知られている前記のターゲティングリガンドのいずれか１つであるか、またはそれらのいずれか１つを含む。さらに、または代替的に、標的化リガンドは、線維芽細胞活性化タンパク質（FAP）およびテネイシンを含む治療標的であるストローマ抗原および細胞外マトリックス抗原と関連することが知られている前述のターゲティングリガンドのいずれか1つであるか、またはそれらのいずれか１つを含む。
実施形態２９
少なくとも1つのターゲティングリガンドが、連結基によってポリマーまたはナノ粒子コアに共役化された、1から1000の範囲で存在する、実施形態1から28のいずれか1つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。本実施形態の追加的または代替的な態様は、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1、2、3、4、または5個のターゲティングリガンドの存在を独立して提供する。本実施形態の追加的または代替的な態様は、ポリマーまたはナノ粒子コアの集団におけるポリマーまたはナノ粒子コアあたりの平均1、2、3、4、または5のターゲティングリガンドの存在のために独立して提供する。さらに、または代替的に、各ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり、1から5まで、5から10まで、10から15まで、15から20まで、20から50まで、50から100まで、50から100まで、100から200まで、200から300まで、300から400まで、400から500まで、500から1000までの範囲の数のターゲティングリガンド、または、前述の範囲の２つ以上の範囲、例えば、ポリマーまたはナノ粒子コアの集団について、個々にまたは平均して、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり１から１０または５から５０のターゲティングリガンドを付着させてもよい。
各々の場合において、ターゲティングリガンドは、この目的に適した同一または異なる化学的部位から構成されていてもよい。
本実施形態の代替的な、または追加の態様において、ポリマーまたはナノ粒子コア（複数可）は、ターゲティングリガンドに共役していない開裂性連結基をさらに含んでもよい（すなわち、ポリマーまたはナノ粒子コアに結合された開裂性連結基の数は、共役したターゲティングリガンドの数よりも大きい）。例えば、所与のポリマーまたはナノ粒子コアは、コアに結合された100個の開裂可能な結合基を有してもよく、そのうちの1個、2個、3個、4個または5個のみがターゲティングリガンドに共役されている。残りの開裂可能な結合基は、自由な付属物であってもよく（すなわち、本明細書で他の場所に記載されているような、別の化学基と結合可能な官能基を含んでもよい）、および／または本明細書に記載されている低分子または高分子の治療剤またはイメージング剤のうちの１つまたは複数の結合部位として機能してもよい。本実施形態のそのような態様において、ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1、2、3、4、または5個の開裂可能な結合基を含んでいてもよく、そのうちのすべてまたは一部のみが少なくとも１つのターゲティングリガンドに共役している。本実施形態の追加的または代替的な態様は、ポリマーまたはナノ粒子コアの集団におけるポリマーまたはナノ粒子コアあたりの平均1、2、3、4、または5個の開裂性連結基の存在を独立して提供し、ここで、それらのすべてまたは一部のみが、上記のように少なくとも1つのターゲティングリガンドに共役している。さらに、または代替的に、各ポリマーまたはナノ粒子コアは、ポリマーまたはナノ粒子コア1個あたり、1から5個、5から10個、10から15個、15から20個、20か50個、50から100個、100から200個、200から300個、300から400個、400から500個、または500から1000個の範囲の数の開裂可能な結合基をそこに付着させてもよい。または前記範囲の2つ以上の範囲、例えば、ポリマーまたはナノ粒子コアあたり1から10または5から50までのターゲティングリガンドからの範囲であって、個々のベースで、またはポリマーまたはナノ粒子コアの集団の平均で、そのすべてまたは一部のみが前記のように少なくとも1つのターゲティングリガンドに結合されている。
本実施形態の代替的な、または追加の態様において、ポリマーまたはナノ粒子コアに結合した開裂可能な結合基に対するターゲティング剤の比率は、約100：1、約50：1、約20：1、約10：1、約7：1、約5：1、約4：1、約3：1、約2：1、または約1：1であってもよい。代替的に、または代替的に、開裂可能な結合基とターゲティング剤の相対的な分布は、総開裂可能な結合基に対するターゲティング剤である総付着結合体の割合について記述されてもよい。いくつかの独立した態様において、ターゲティングリガンドは、ポリマーまたはナノ粒子コアに結合した開裂性連結基の約1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、98％、または実質的に100％の割合で共役される。本明細書に記載される比率および割合は、複数のターゲティング剤および／またはスペーサー分子がナノ粒子コアに結合している実施形態のような、結合体の混合集団を考慮してもよい。
さらに、ナノ粒子コアおよびターゲティングリガンドは、脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を促進することができるリンカーによって共役することができる。記載された実施形態のいくつかでは、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすように減少させることができるジスルフィド結合を含むことができる。本明細書に他に開示されているように、ターゲティングリガンドリンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときに、ナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために酵素的に切断され得るポリペプチドを含んでもよい。記載された実施形態のいくつかでは、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために、低pHで破壊することができる加水分解性化学結合を含むことができる。記載された実施形態のいくつかでは、リンカーは、ナノ粒子が脳内皮細胞内にあるときにナノ粒子からのリガンドの解離を引き起こすために低pHで破壊することができるpKaを有する化学結合を含んでいてもよい。これらの態様のいくつかにおいて、リンカーは、リンカーおよびナノ粒子コアの脱カップリングが酸性pH（例えば、約6.8〜約2.0）で有利になるナノ粒子コアに結合するためにニトロフェニルボロン酸エステルを形成するナノ粒子に結合していないときにニトロフェニルボロン酸を含む。他の独立した態様では、ターゲティング剤は、リンカーおよびナノ粒子コアのデカップリングが酸性pHで有利になる脳内皮細胞内で一旦ナノ粒子およびリガンドの解離を促進するために、ジアミノケタール(DAK)リンケージを含んでもよい。さらに、記載された方法は、脳内皮細胞内で遭遇する還元条件下でナノ粒子からの結合したリガンドの解離を促進することができるジスルフィド結合を有するリンカーを有するターゲティング剤を使用して実施することができる。
さらに、または代替的に、少なくとも１つのターゲティングリガンドは、開裂可能な結合基によってポリマーまたはナノ粒子コアに結合されているが、すべてのターゲティングリガンドがそのように結合されている必要はない。本実施形態の他の態様では、ポリマーまたはナノ粒子コアは、第1のターゲティングリガンドおよび第2のターゲティングリガンドを含んでもよく、ここで、第1のターゲティングリガンドは、第2のターゲティングリガンドがそうではないのに対し、第1のターゲティングリガンドは、そのような開裂可能な結合基によって連結されており、第2のターゲティングリガンドは、脳内皮細胞の内部にあるときにナノ粒子コアからの解離に従順ではないリンカーによって連結されており、その第2のターゲティングリガンドは、脳内の特定の細胞にナノ粒子をターゲティングする。
実施形態３０
実施形態１から２９のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、前記低分子が、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、または癌の治療に有用な医薬化合物であり、ここで、前記低分子が、ＨＥＲ２陽性乳癌から転移した脳腫瘍を含む脳腫瘍を含む癌の治療に有用な医薬化合物である。
本実施形態の特定の態様において、低分子は神経伝達物質である。さらに、または代替的に、低分子は、ドーパミンまたはセロトニンである。
本実施形態の特定の態様において、低分子は、化学療法剤である。さらに、または代替的に、低分子は、カンプトテシン、エルロチニブ（Tarceva（登録商標））、ゲフィチニブ（Iressa（登録商標））、イマチニブ（Gleevec（登録商標））、イリノテカン、ラパチニブ、SN-38、またはそれらの誘導体、代謝物、プロドラッグのうちの1つ以上である。
さらに、または代替的に、低分子は、アブラキサン、アクチノマイシン、アリトレリノイン、アザシチジン、アザチオプリン、ベキサロテン、ブレオマイシン、ボルテゾミブ、カンプトテシン、カペシタボン、カルボプラチン、シスプラチン、カペシタビン、クロラムブシル、シクロホスファミド、シタラビン、ダカルバジン、ドセタキセル、ドキフルイリジン、ダウノルビン、ドキソルビシン、エピルビシン、エポシロン、エルロチニブ、エトポシド、5-フルオロウラシル、フォリン酸、ゲフィチニブ、ゲムシタビン、イダルビシン、イマチニブ、イリノテカン、メクロレサミン、メルファラン、メルカプトプリン、メトトレキサート、マイトキサノロン、ムスチン、オキサリプラチン、パクリタキセル、プレドニゾロン、プロカルバジン、ロミデプシン、タフルポシド。タキソテール、テニポシド、チオグアイニントポテカン、トレチノイン、バルビシン、ベムラフェニブ、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、ビノレルビン、ビスモデギブ、ボリーノサット、またはそれらの誘導体、代謝物、プロドラッグであるか、またはそれらを含む。
さらに、または代替的に、低分子は、米国特許第5,747,498号、第6,900,221号、第7,087,613号、RE41065（エルロチニブに対応）;第5,457,105号、第5,616,582号、第5,770,599（ゲフィチニブに対応）;第6,391,874号、第6,713,485号、第6,727,256号、第6,828,320号、および第7,157,466（ラパチニブに対応）、により広く記載されている分子を含み得、これらのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本実施形態のさらに他の態様において、追加的にまたは代替的に、低分子は、WO97/13771、WO98/02437、WO00/44728、米国特許第6,596,878号、US2005/0148607、およびUS2008/0214584に開示されている融合複素環化合物のうちの任意の1つ、WO02/ 02552、WO01/98277、WO03/049740、WO03/050108、および米国特許第6,596,878号に開示されているキナゾリン誘導体の任意の1つ、WO03/053446および米国特許第7,300,935号に開示されているチエノピリミジン誘導体の任意の1つ、米国特許第5,710,173号に開示されているチエニル誘導体の任意の1つ、WO01/77107、WO03/031442、米国特許第6,716,863号および第6,984,653号に開示されている芳香族アゾール誘導体の任意の1つ、WO92/20642に開示されている二環式または複素環式アリール化合物の任意の1つ、WO94/14808に開示されているビニレン-アザインドール誘導体の任意の1つ、WO03/000688およびWO96/000226に開示されているアザインドールの任意の1つ、米国特許第5,330,992号に開示されている1-シクロプロピル-4-ピリジル-キノロンの任意の1つ、米国特許第5,217,999号および第5,596,878号に開示されているスチリル化合物の任意の1つ、米国特許第5,302,606号号に開示されているスチリル置換ピリジル化合物の任意の1つ、米国特許第6,225,346号に開示されているチルホスチン様化合物の任意の1つ、WO94/03427に開示されているセレオインドールまたはセレニドの任意の1つ、WO01/098299に開示されている1H-ピロロ[2,3-b]ピリジンの任意の1つ、WO92/1660に開示されている三環系ポリヒドロキシル化合物の任意の1つ、WO01/01921）に開示されている2-ピラゾリン-5-オンの任意の1つ、およびWO91/15495）に開示されているベンジルホスホン酸化合物を含むことができる。これらの化合物の各々は、癌の治療に使用するためのチロシンキナーゼ阻害剤として使用するための化合物として記載されている。これらの文献の各々は、全ての目的のために、または少なくとも癌の治療に有用であると開示されている化合物のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
代替的にまたは追加的に、低分子は、インビボでの腫瘍マーカーの分子イメージングのために、放射性同位体で「タグ付け」することもできる。ラジオ標識化合物は、陽電子放出断層撮影（PET）および単一光子放出計算断層撮影（SPECT）に必要である。
そのようなイメージング増強剤は、トリチウム、ホウ素１０、炭素１１、ガリウム６８、窒素１３、硫黄３５、ヨウ素１３１、またはフッ素１８のうちの少なくとも１つを、各元素の天然の豊富さを超えるレベルで含むことができる。
実施形態３１
低分子治療化合物が、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに結合されている、実施形態１から３０のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。上記のように、低分子治療化合物は、ポリマーまたはナノ粒子コアに化学的または静電的に結合されていてもよく、または化学的または静電的に結合されることなくナノ粒子コアの構造内に封入されていてもよい。例えば、ナノ粒子は、その構造内に疎水性ポケットを有する一方で、水性媒体中に親水性の外表面を提示してもよく、これにより、疎水性の低分子治療分子をその疎水性ポケット内にカプセル化することができる。
本実施形態の文脈における「任意のリンカー」という用語は、ナノ粒子コアへの低分子治療化合物の付着が、直接化学結合によって、または結合基を介して行われる、本実施形態の独立した態様を指す。連結基は、化学的に安定な（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の場所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩の残基などの１つ以上のアミノ酸残基で構成されていてもよい。この概念の１つの非限定的な例では、低分子治療化合物であるカンプトテシンは、
Figure 2021528369
 にしたがってＭＡＰポリマーナノポリマー表面に結合されている。
実施形態３２
実施形態１から３１のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物であって、ここで、高分子治療剤が、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、および癌の治療に有用なヌクレオチド、ポリヌクレオチド、アプタマー、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、抗体または抗体フラグメントである。本実施形態の特定の態様において、高分子は抗体である。
追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は抗体であり、該抗体はモノクローナル抗体である。追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は、アブシキシマブ（リプロ）、アダリムマブ、アレムツズマブ（カンパス）、バシリキシマブ（シミュレクト）、ベリムマブ（ベンリスタ）、ベバシズマブ（アバスチン）、ベスロトキズマブ（ジンプラバ）、カナキヌマブ（イラリス）、セロリズマブ・ペゴール（チムジア）、セツキシマブ（アービタックス）、ダクリズマブ（ゼナパックス、ジンブリタ）、デノスマブ（プロリア、エクスジェバ）、エファリズマブ（ラプティバ）、ゴリムマブ（シンポニ、シンポニ・アリア）、インフレクトラ（レミケード）、イピリムマブ（エールボイ）。イクセキズマブ（タルツ）、ナタリズマブ（タイサブリ）、ネシツズマブ（ポルトラッツァ）、ニボルマブ（オプディボ）、オビヌツズマブ（ガジーバ）、オクレリズマブ（オクレバス）、オータツズマブ（アルゼラ）、オララツズマブ（ラルトゥボ）、オマリズマブ（ゾレア）、パリビズマブ（シナジス）、パニツムマブ（ベクティビックス）、ペムブロリズマブ（キートリュダ）、ペルツズマブ（ペルジェータ）、ラムシルマブ（シラムザ）、リツキシマブ（リツキサン）、セスキヌマブ（コセンティクス）、トシリツズマブ（アクテムラ）、トラスツズマブ（ハーセプチン（登録商標））、および／またはウステキヌマブ（ステララ）である。追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は、共役モノクローナル抗体である。追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は、イブリツツズマブ・チウキセタン（ゼバリン）、ブレンツキシマブ・ベドチン（アドセトリス）、またはアド-トラスツズマブ・エムタンシン（カドサイラ、TDM-1とも呼ばれる）、デニレウキン・ディフチトックス（オンタック）である。追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は、イピリムマブ、ナタリズマブ、ネシツズマブ、ニボルマブ、オビヌツズマブ、オクレリズマブ、ペムブロリズマブ、ペルツズマブ、またはパムシルマブのうちの１つ以上である。追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は、アダリムマブ（フミラ、アムジェビタ）、ベバシズマブ（アバスチン）、セツキシマブ（アービタックス）、イピリムマブ（ヤーボイ）、ナタリズマブ（タイサブリ）、ネシツズマブ（ポルトラッツァ）、ニボルマブ（オプディボ）、オビヌツズマブ（ガジーヴァ）、オクレリズマブ（Ocrevus）、パニツズマブ（ベクティビックス）、ペムブロリズマブ（キートルーダ）、ペルツズマブ（ペルヘータ）、ラムシルマブ（シラムザモク）、リツキシマブ（リツキサン）、トラスツズマブ（ハーセプチン）のうちの１種または２種以上である。追加的にまたは代替的に、高分子治療剤は、アーキツツモマブ、イブリツモマブ、カプロマブペンデチド、および／またはトシツモマブである。
さらに、または代替的に、抗体は、造血分化抗原（通常、CDグループと関連する糖タンパク質であり、CD20、CD30、CD33、およびCD52を含む）と関連することが知られているものを含む。さらに、または代替的に、抗体は、上皮成長因子受容体（EGFR；ErbB1としても知られている）、ErbB2（HER2としても知られている）、ErbB3、MET、インスリン様成長因子1受容体（IGF1R）、エプリン受容体A3（EphA3）、TNF受容体アポトーシス誘導リガンド受容体1（TRAIL-R1）、TRAIL-R2、および核因子κβリガンド（RANKL）の受容体活性化因子などの成長因子と関連することが知られているものを含む。さらに、または代替的に、抗体は、血管内皮増殖因子（VEGF）、ＶＥＧＦ受容体（VEGFR）、およびインテグリンαＶβ３およびα５β１を含む、新しい微小血管の形成をサポートするタンパク質または増殖因子と関連することが知られているものを含む。さらに、または代替的に、抗体は、線維芽細胞活性化タンパク質（FAP）およびテナシンを含む、治療標的であるストローマ抗原および細胞外マトリックス抗原と関連付けることが知られているものを含む。
さらに、または代替的に、高分子治療剤はポリヌクレオチドである。本態様内では、ポリヌクレオチドは、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ウイルス、またはキメラポリヌクレオチドであるか、またはそれらを含む。または低分子治療剤である。さらに、または代替的に、RNA分子であるポリヌクレオチド、好ましくはsiRNA分子である。
さらに、または代替的に、高分子治療剤は、融合タンパク質である。さらに、または代替的に、高分子治療剤は、アバタセプト、アレファセプト（アメビブ）アフリベセプト、またはエタネルセプトである
さらに、または代替的に、本実施形態の文脈において、高分子治療用化合物は、直接化学結合によって、または連結基を介して、ポリマーまたはナノ粒子コアに結合していてもよい。この連結基は、化学的に安定な（すなわち、その提示されたまたは意図された環境においてその構造を維持することができる）か、または本明細書の他の場所に記載されているように、「開裂可能」という用語に関連する機構のいずれかによって開裂可能であってもよい。さらに、または代替的に、この連結基は、例えば、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、トリプトファン、またはそれらの塩のような、１つ以上のアミノ酸残基を含んでいてもよい。
実施形態３３
組成物がナノ粒子である、実施形態１から３２のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物。
実施形態３４
態様１から３３のいずれか１のナノ粒子であって、前記ナノ粒子が実質的に球状であり、約20 nmから約300 nmの範囲の断面寸法を有する、ナノ粒子。本実施形態の追加的な、または代替的な態様は、ナノ粒子の断面寸法が20 nmから30 nm、30 nmから40 nm、40 nmから50 nm、50 nmから60 nm、60 nmから70 nm、70 nmから80 nm、80 nmから90 nm、90 nmから100 nm、100 nmから120 nm、120 nmから140 nm、140 nmから160 nm、160 nmから180 nm、180 nmから200 nm、200 nmから220 nm、220 nmから240 nm、240 nmから260 nm、260 nmから280 nm、280 nmから300 nmの範囲内にあるもの、またはこれらの範囲のうちの２つ以上の任意の組み合わせ、例えば80 nmから100 nmを含む。。これらの場合、寸法は動的光散乱によって得られた測定値を示しているが、当技術分野で知られている他の方法を使用することができる。
実施形態３５
態様１から３４のいずれか１項に記載のナノ粒子であって、該ナノ粒子は、位相分析光散乱によって測定される約０ｍＶから約-15.0ｍＶの平均ゼータ電位を有する、ナノ粒子。 本実施形態の特定の態様において、標的とするナノ粒子の電荷は、中性に近い。代替的に、または追加的に、本明細書に記載の方法で使用するためのナノ粒子のゼータ電位は、約0 mVから約0.5 mV、約-0.5 mVから約-1 mV、約-1 mVから約-2 mV、約-2 mVから約-3 mV、約-3 mVから約-4 mV、約-4 mVから約-5 mV、約-5 mVから約-6 mV、約-6 mVから約-7 mV、約-7 mVから約-8 mV、約-8 mVから約-9 mV、約-9 mVから約-10 mVまで、約-10 mVから約-11 mVまで、約-11から約-12 mVまで、約-12 mVから約-13 mVまで、約-13 mVから約-14 mVまで、約-14 mVから約-15 mVまで、またはこれらの範囲の２つ以上の組み合わせ、例えば約-5 mVから約-7 mVまでの範囲を有することを特徴とすることができる。この実施形態のいくつかの態様では、記載されたナノ粒子は、-5.0、-5.1、-5.2、-5.3、-5.4、-5.5、-5.6、-5.7、-5. 8、-5.9、-6.0、-6.1、-6.2、-6.3、-6.4、-6.5、-6.6、-6.7、-6.8、-6.9、-7.0、-7.1、-7.2、-7.3、-7.4、-7.5、-7.6、-7.7、-7.8、-7.9、または-8.0 mVのゼータ電位を有する。
実施形態３６
実施形態１から３５のいずれか１つのナノ粒子であって、イメージング剤をさらに含む、ナノ粒子。本実施形態の特定の態様では、イメージング剤は、低分子または高分子の治療剤に加えて存在する。本実施形態の他の独立した態様では、イメージング剤は、低分子治療薬または高分子治療薬の一方または両方の代わりに存在する。本実施形態の特定の態様において、イメージング剤は、Cu-64である。
実施形態３７
複数のナノ粒子であって、各個々のナノ粒子は、実施形態１〜３２のいずれか１つの組成物を含むか、または実施形態３３〜３６のいずれか１つの観点から記載されたナノ粒子。
実施形態３８
実施形態３６の複数のナノ粒子であって、各個々のナノ粒子は、実施形態１から３２のいずれか１つの組成物または実施形態３３から３６のいずれか１つの特徴によって記載され、複数のナノ粒子は、実質的に単分散であり、クライオ透過電子顕微鏡(cyro-TEM)によって測定されるように、20%未満、30％未満、40％未満、50％未満、または60％未満のナノ粒子間の断面寸法（すなわち、直径）の標準偏差を示す。
実施形態３９
実施形態１から３８のいずれか１つのポリマー、ポリマー結合体、またはナノ粒子組成物を含む医薬組成物であって、該組成物は、生物学的に活性な薬剤と、薬学的に許容される担体または賦形剤とを含む、医薬組成物。
本実施形態の特定の態様において、ポリマー、ポリマー結合体、および／またはナノ粒子は、水性媒体中に分散体として存在してもよく、前記水性媒体は、任意に緩衝剤、界面活性剤、または他の修飾剤も含む。本開示はまた、１つ以上の生物学的活性剤と、本明細書に記載されたポリマーもしくはポリマー結合体もしくはナノ粒子または複数のナノ粒子のいずれかと、薬学的に許容されるビヒクル、キャリアまたは賦形剤とを含む医薬組成物を想起する。
実施形態４０
神経学的脳障害を有する対象の脳実質に治療剤またはイメージング剤の強化されたレベルを送達する方法であって、該方法は、そのような強化された送達を必要とする患者に、実施形態１から実施形態３８のいずれか１つのナノ粒子または実施形態３９の医薬組成物を全身的に投与することを含む。本明細書の特定の態様において暗黙のうちに、ナノ粒子組成物によって運ばれている治療剤またはイメージング剤の少なくとも1つは、それ自体が、本明細書に開示されたナノ粒子の使用なしに、大脳実質において治療的に有効な量を達成するために、血液脳関門を横切って通過することができないかもしれないということである（すなわち、カーゴは、本明細書の他の場所で定められた血液脳関門を通過することが可能な低分子の定義の外に該当する）。この点において、治療剤またはイメージング剤のバイオアベイラビリティは、ナノ粒子を使用して、それ自体による治療剤またはイメージング剤の投与と相対的に改善される。強化された送達または強化されたレベルの記述は、経細胞診または他の手段によって、カーゴ（治療剤および／またはイメージング剤）を、カーゴがそれ自体で送達され得る（ナノ粒子によって運ばれることなく）より高いレベルおよび／または割合で送達するために、BBBを通過するための開示されたナノ粒子の性能を反映することを意図している。
さらに、または代替的に、本実施形態のさらなる態様は、患者における神経障害を治療する方法を含み、該方法は、第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤を、そのような治療を必要とする患者に全身的に投与することを含み、ここで、該方法は、
（a）第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤が、ナノ粒子コアおよびターゲティング剤を含むナノ粒子に結合されており、前記ターゲティング剤は、開裂可能な結合性を有するリンカーによって前記ナノ粒子コアの外表面に結合された少なくとも１つのターゲティングリガンドを含み、
（i）ナノ粒子の外表面は、中性および／または負に荷電したムチン酸含有ポリマー（MAP）（カチオン性ムチン酸含有ポリマー（cMAP）から実質的に遊離したものを含む）を含み、
（ii）少なくとも１つのターゲティングリガンドは、血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有し、かつ
（iii）血液脳関門の内皮細胞内の条件に供されると開裂される、開裂可能な結合体となり、ここで、開裂はリンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂を含み、かつ、以下のうちの1つまたは両方を含み、
（iv）低分子治療剤は、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に結合されている、および／または、
（v）高分子治療剤が、任意のリンカーを介してナノ粒子に結合されている、および
（b）第１の低分子治療剤および／またはナノ粒子に結合した高分子治療剤の投与は、第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤が血液脳関門を通過して、量的に対象の脳実質に送達されるよりも大きい量の第１の低分子治療剤および／または高分子治療剤がナノ粒子に結合していなかった場合に送達されるであろうよりも大きい結果をもたらす。
さらに、または代替的に、この実施形態のいくつかのさらなる態様では、これらの方法の有用性を測定するための有用な性能指数は、小分子または高分子の治療薬または造影剤を単独で全身送達した後、他の点では同等の条件下で血液脳関門を通過した脳実質に存在する小分子または高分子の治療薬または造影剤の量と比較して、これらのナノ粒子の使用による全身送達後に血液脳関門を通過した脳実質に存在する小分子または高分子の治療薬または造影剤の定常状態量の増強比である。本実施形態の特定の態様において、この増強比は、治療剤またはイメージング剤の性質に応じて、2倍から3倍、3倍から5倍、5倍から10倍、10倍から25倍、25倍から50倍、50倍から100倍、100倍から500倍、またはこれらの前記範囲の２つ以上の組み合わせの範囲であり得る。
さらに、または代替的に、前記ナノ粒子によって脳実質に送達される治療剤の強化されたレベルは、同じ条件下で開裂性リンカーを含まない他の同等のナノ粒子を用いて送達される量よりも大きい量として定義することができる。さらに、または代替的に、本発明の方法は、神経学的脳障害を有する対象の脳実質に治療剤の強化されたレベルを送達する方法であって、前記治療剤は、治療剤自体の全身投与によって脳実質において治療的に有効なレベルを達成することができないことを特徴とし、方法は、神経学的脳障害（本明細書に記載の疾患のいずれかを含む）を有し、血液-脳関門を越えて治療剤の強化されたレベルの送達を必要とする対象に、本明細書に記載の１以上のナノ粒子の複数を、対象の脳実質への血液-脳関門を越えて治療剤の強化されたレベルの送達を必要とする対象に全身的に投与することを含む方法であって、複数のナノ粒子を、遊離の治療剤を単独で全身的に投与することによって利用可能な量よりも高い治療上有用な量で脳実質への化学療法剤の送達を強化するのに十分な投与割合で投与することを含む。
さらに、または代替的に、神経学的状態を有する患者／対象を治療する方法は、従来の薬物または他の治療と組み合わせて、開示されたナノ粒子を使用することを含むことができる。例えば、本明細書に記載されたナノ粒子組成物は、血液脳関門を越えて、治療薬およびイメージング剤（それ以外の方法では、任意の実用的な範囲でブロックされる）を運ぶために特に有用であると記載されているが、これらの開示されたナノ粒子組成物はまた、それ自体で、血液脳関門を通過させることができる治療薬の使用を含む従来の治療を補完するために使用されてもよい。血液脳関門を通過することができる低分子治療薬の数は比較的少ないが（例えば、低分子治療薬の2%未満、および高分子治療薬の実質的に100%未満）、いくつかは、本明細書の他の場所に記載されているように、この通過を行うことができる。
従って、本実施形態の独立した態様は、神経学的障害を有することが知られているか、または有すると考えられる患者を治療するそれらの方法を含み、その方法は、そのような治療を必要とする患者または対象に、実施形態１から３９のいずれか１つに記載された組成物を全身的に投与することを含む。ここで、組成物中には、それ自体が、患者または対象の脳実質において治療的に有効な量をもたらすのに十分な量で血液脳関門を通過することができない少なくとも１つの低分子および／または高分子治療剤および／またはイメージング剤が含まれており、ここで、全身投与は、患者または対象の脳実質において低分子および／または高分子治療剤および／またはイメージング剤の治療的に有効な量をもたらすことになる。
代替的に、または追加的に、方法はさらに、そのような治療を必要とする患者または対象に、本明細書に記載されたナノ粒子に未接着の第２の低分子および／または高分子治療剤および／またはイメージング剤を全身的に投与することからなり、それ自体が、脳実質において治療的に有効な量を送達するために血液脳関門を通過することが可能である。ナノ粒子組成物および未接着の第２の低分子および／または高分子治療剤および／またはイメージング剤は、所与の治療レジメン内で、同時にまたは異なる時間に投与されてもよい。
さらに、または代替的に、この文脈では、ナノ粒子組成物は、それ自体で、脳実質において治療的に有効なレベルを達成するために血液脳関門を通過することができる、少なくとも１つの他の低分子および／または高分子治療剤および／またはイメージング剤をさらに含んでいてもよい。
後者の概念の例示的な例として、その範囲を制限することを意図するものではないが、そのような方法は、神経学的状態の治療を必要とする患者に対して、(a)それ自体で血液脳関門を通過することができる従来の低分子治療剤を(b)本明細書に開示されるようなナノ粒子組成物であって、モノクローナル抗体を含み、従来の低分子治療薬および抗体の両方が、治療的に有効な量で血液脳関門を通過して脳実質に送達されるナノ粒子組成物とともに、全身的に共同投与することを包含する。
本実施形態の特定の態様において、神経学的脳疾患は、脳内の治療剤またはイメージング剤の直接的な転化を必要とするものである。さらに、または代替的に、神経学的状態は、独立して、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、多発性硬化症、または脳腫瘍である。本実施形態の特定の態様において、神経学的脳障害は、他の全身性、頭蓋外癌の転移に由来する脳腫瘍であり、HER2陽性乳癌から転移した脳腫瘍を含む、HER2陽性乳癌から転移した脳腫瘍を含む。
これらの組成物を投与する方法は、本明細書の他の箇所に記載されている。
実施例は、本開示に記載された概念のいくつかを例示するために提供される。各実施例は、組成物、調製方法、および使用の特定の個々の実施形態を提供すると考えられるが、いずれの実施例も、本明細書に記載されたより一般的な実施形態を制限すると考えられるべきではない。ここで提供される実施例は、特定のナノ粒子材料に焦点を当てているが、記載されている原理は、本明細書の他の場所で開示されている他のナノ粒子材料に関連すると考えられる。したがって、ここで提供される記述は、開示を制限するように解釈されるべきではなく、読者は、より広範な記述として特許請求の範囲の性質に目を向けることが推奨される。
これらの例では、使用する数値（量、温度など）の精度を確保するように努めているが、実験上の誤差や偏差を考慮する必要がある。特に断りのない限り、温度は摂氏であり、圧力は大気圧またはそれに近い状態である。
アプローチの概要。
ここでは、マウスモデルは、BBB/BTBを横断する治療薬の能力に重要な影響を与えることが示されている。特定のトランスフェリン受容体（TfR）を標的とした治療用ナノ粒子が、これらの一般的な設計および治療コンセプトの代表的な例として、本明細書で設計および調査された。これらの例示的なナノ粒子は、3つのマウスモデルにおいて、非標的化ナノ粒子および遊離薬物と比較して、それらの脳への取り込みおよび抗腫瘍効果について調査された。使用した２つのモデルは、以前に文献に記載されており、ヒト乳がん細胞を頭蓋内（IC）または心臓内（ICD）に注入するものである。ここで開発された３つ目のモデルは、がん細胞の静脈内（IV）注入を含む。
本研究は、臨床現場ではこれらの腫瘍で達成される薬物濃度が不十分であるため、HER2陽性乳癌脳転移に焦点を当てた。対照的に、本明細書に記載された標的化ナノ粒子送達システムは、HER2陽性乳癌脳転移にCPTを送達するのに有用であることが判明した。重要なことに、TfRを標的とした治療薬および非標的治療薬の両方の有効性および脳への浸透性の有意差がモデル間で観察され、脳転移を確立する方法が治療薬の脳への取り込みに影響を与え得ることを示している。
本研究では、文献に記載されている2種類の乳癌脳転移マウスモデルと、本研究で作成された3番目の新規モデルが、HER2陽性の転移性乳癌患者で観察されるような脳転移への薬物送達障害をもたらすかどうかを理解することに焦点を当てた。患者では、非BBB透過性の薬剤は、薬理学的に活性な量で脳転移に蓄積することができなかった。しかし、この同様の送達制限はICモデルでは観察されなかった。これらの結果から、非BBB透過性低分子（CPT）および非標的化ナノ粒子治療薬（直径約30〜40nm）は、有意な抗腫瘍反応を誘発し、ICで確立された脳腫瘍に大量に蓄積することが可能であることが示された。ICモデルとは対照的に、ICDモデルとIVモデルの両方で、より無傷のBBB/BTBが得られた。これらの結果から、ICDモデルはIVモデルと比較して、低分子薬物に対する透過性はわずかに増加するが、より大きなナノ粒子の存在に対しては増加しないことが示唆された。健康な脳組織での適度な取り込みと整合的に、ICD注射後の脳全体で一般的に観察される顕微鏡的な腫瘍病巣の数の多さが、全体としての実質的な浸透性のわずかな正味の増加に寄与する可能性がある。それにもかかわらず、この効果は最小限であった。
最も重要なことは、今回のデータが、脳腫瘍の樹立方法が治療薬の有効性と脳への浸透性に劇的な影響を与えうることを示していることである。これらの知見から、ICモデルは脳実質における一貫した再現性のある腫瘍増殖を可能にしたため、基礎的な生物学的メカニズムの研究には有用であるが、非寛容性BBBが臨床的に関連する疾患のトランスレーショナルリサーチには注意して使用しなければならないことが示唆された。腫瘍負担はICDモデルとIVモデルでは一貫性がないが、実験者が特定の治療法の輸送特性に興味がある場合には、これらのモデルの使用を支持するデータが得られた。
さらに、本研究では、TfRを標的としたナノ粒子が、低分子化学療法であるCPTをHER2陽性乳がんの脳転移に送達できることを示した。TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、脳内の腫瘍成長を有意に遅らせ、遊離薬物および非標的化ナノ粒子と比較して、脳転移巣における蓄積量が増加したことを実証した。CPTのためのTfR標的化ナノ粒子システムを組み立てる具体例は、送達戦略をテストするために選択された。CPTは、（他の乳癌細胞株との相対的な）BT474細胞での使用に特に適した薬剤ではない。したがって、BT474-Gluc脳転移巣に標的化ナノ粒子を介してCPTを送達する際に、腫瘍成長の遅延を観察することは心強いことである。より高い効力を持つ治療薬を送達するTfRを標的としたナノ粒子は、さらに大きな腫瘍サイズの縮小を明らかにすることが期待されている。
さらに、TfRを標的としたナノ粒子は、３つのモデルすべてにおいて、遊離薬物および非標的ナノ粒子と比較して、健康な脳組織に有意な量で蓄積された。この全脳への浸透は、このデリバリーシステムに組み込むべき治療薬の選択や標的疾患の選択に意味を持つ。脳腫瘍の場合、腫瘍組織だけでなく、健康な組織にも浸透する能力は、治療の失敗の原因となることが多い神経膠腫腫瘍の微小転移またはフィンガーへのアクセスに有利である可能性がある。全脳治療の曝露が非常に望まれている、神経変性疾患など、他の脳疾患のために、このターゲットとしたナノ粒子システムは、無傷のBBBを介して治療薬を提供するための説得力のあるアプローチを提供する可能性がある。
実施例１
概要：本明細書に記載の研究において、低分子薬物であるカンプトテシン（CPT）および治療用抗体であるハーセプチンの両方を送達するためにBBB/BTBを経細胞輸送するように設計された粘液ベースの標的化ナノ粒子、およびその組み合わせを、マウスの脳転移を治療するための手段として調査した。BBBを標的としたCPT/ハーセプチン併用ナノ粒子を投与すると、遊離のCPT/ハーセプチンおよびCPT担体を担持したBBBを標的としたナノ粒子を投与した場合と比較して、腫瘍の増殖が有意に抑制された。ハーセプチンのみを担持したBBB標的化ナノ粒子は、それほど効果的ではなかったが、かなりの抗腫瘍活性を示した。これらの結果は、抗体を単独で、または他の薬剤と組み合わせてBBB/BBBを介して送達するための標的化ナノ粒子システムの臨床成績を改善することが可能であることを示した。
MAP-CPTポリマー-ドラッグ結合体を、図３に記載されているように調製した。この研究で使用された材料の特性は、表１に提供される。次いで、MAP-CPT結合体を水に対して透析して、疎水性CPT分子が優先的にコアにクラスター化され、表面に粘酸ジオールを有するナノ粒子を形成した（図４Ａ）。
Figure 2021528369
実施例２
材料と方法
1H NMRスペクトルは、Varian 600 MHzスペクトロメーター（Inova）で取得した。低分子のエレクトロスプレーイオン化（ESI）質量は、フィニガンLCQイオントラップ質量分析計で取得した。ポリマーのマトリックス支援レーザー脱離イオン化時間飛行時間（MALDI-TOF）質量スペクトルは、Applied Biosystems Voyager DE-PROで取得した。
実施例２．１
MAP-CPT結合体の合成。
ムチン酸ジメチルエステルの合成。メタノール（360mL）を500mLの丸底フラスコ中の粘酸（15g、1equiv、Alfa Aesar）に加えた。これに濃硫酸（1.2mL、0.3equiv）を加えた。懸濁液を撹拌し、85℃で一晩還流させた。混合物を室温に冷却し、ワットマングレード5ろ紙を使用してブフナー漏斗でろ過した。固体をメタノール（600mL）で洗浄し、メタノール（240mL）とトリエチルアミン（1.5mL）の混合物で85oCで1時間再結晶した。混合物を再び室温に冷却し、ろ過した。固体をメタノール(600mL)で洗浄し、75oCで、一晩真空下で乾燥させ、白色固体としてムチン酸ジメチルエステル(14.2g)を得た。1HNMR (600MHz, DMSO-d6):4.91 (d, 2H), 4.80 (q, 2H), 4.28 (d, 2H), 3.78(q, 2H), 3.63 (s, 6H). ESI/MS：261.0 [M+Na]+。
N-Bocで保護されたムチン酸エチレンジアミンの合成。
500mL丸底フラスコ中の粘酸ジメチルエステル(14.2g,1equiv)にメタノール(225mL)を加えた。これにトリエチルアミン(21.7mL,2.6equiv)を加え、混合物を85℃で30分間撹拌還流し、黄色の懸濁液を得た。メタノール(55mL)中の N-Boc-エチレンジアミン(24.6 mL,2.6equiv, AK Scientific)を加え、85oCで一晩撹拌還流した。混合物を室温まで冷却し、Whatman Grade 5ろ紙を用いてブッフナー漏斗でろ過した。固体をメタノール（750 mL）で洗浄し、メタノール（350mL）で85oCで1.5時間再結晶した。混合物を再び室温に冷却し、ろ過した。固体をメタノール（750 mL）で洗浄し、75oCで、一晩真空下で乾燥し、白色固体としてN-Bocで保護された粘膜酸エチレンジアミン（19.2g）を得た。1HNMR (600MHz, DMSO-d6): 7.71(t, 2H), 6.81 (t, 2H), 5.13 (d, 2H), 4.35 (q, 2H), 4.09 (d, 2H), 3.77 (q, 2H), 3.12 (m, 4H), 2.98 (m, 4H), 1.36 (s, 18).ESI/MS: 517.1 [M+Na]+。
ムク酸エチレンジアミンの合成。
500mLの丸底フラスコにN-Bocで保護された粘酸エチレンジアミン(19.2g)を水浴中に入れた。メタノール(325mL)中の3N塩酸を加え、反応フラスコを密閉し、針で通気した。懸濁液を25℃で8時間撹拌し、スラリーを細粒のガラスフリットでろ過し、濾液のpHが中性に近くなるまでメタノール（900mL）で洗浄した。固体を80oCで、一晩真空下で乾燥させ、白色固体としてムチン酸エチレンジアミン(11.5g)を得た。1HNMR (600MHz,DMSO-d6): 7.97~7.84 (m, 8H), 5.30 (d, 2H), 4.58 (d, 2H), 4.16 (d, 2H), 3.82 (m, 2H), 3.39~3.32 (m, 4H), 2.85 (m, 4H). ESI/MS:295.0 [M+H]+。
ムチン酸ジ（Asp(OBzl)-Boc）の合成。
ムチン酸エチレンジアミン（3g、1equiv）を250mL丸底フラスコに30mLDMSOに溶解した。これにBoc-Asp(OBzl)-OSu（10.3g, 3equiv, Bachem）をアセトニトリル（80mL）およびピリジン（3.2mL, 5equiv）中に加えた。反応を撹拌し、60oCで一晩還流させた。混合物を室温まで冷却し、アセトニトリルを回転蒸発により除去した。この溶液をナノピュア水を加えて沈殿させ、この沈殿物をナノピュア水（100mL）で、85℃で1時間再結晶させた。混合物を室温に冷却し、細粒のガラスフリットで濾過し、ナノ純水（200mL）で洗浄した。再結晶化手順をアセトニトリルで繰り返した。固体を50oCで、一晩真空下で乾燥させ、白色固体としてムチン酸ジ（Asp(OBzl)-Boc）（2.1g）を得た。1H NMR (600 MHz, DMSO-d6):7.94 (t, 2H),7.76 (t, 2H),7.37-7.31 (m, 10H), 7.06 (d,2H),5.13-5.08 (m, 6H),4.37-4.32 (d, 2H), 4.30-4.28 (d, 2H), 4.14-4.12 (d, 2H), 3.3-3.79 (d, 2H), 3.18-3.09 (m, 8H), 2.79-2.57 (m, 4H), 1.38 (s, 18H). ESI/MS:905.0 [M+H]+。
ムチン酸ジ（Asp(OBzl)-アミン）の合成。
アルゴンで通気した50mL丸底フラスコに、粘酸ジ（Asp(OBzl)-Boc）（2.1g,1equiv）にジクロロメタン(18mL)を加えた。フラスコを氷浴中で0℃まで冷却し、トリフルオロ酢酸（6mL,36equiv）を滴下添加した。反応はアルゴン下で8時間撹拌し、ゆっくりと室温まで平衡化した。溶媒をロータリーエバポレーションにより除去した。固体をジクロロメタン（30mL）に溶解し、さらに2回以上回転蒸発させて乾燥させ、テトラヒドロフラン（30mL）で55oCで1時間再結晶させた。混合物を室温まで冷却し、細粒のガラスフリットでろ過した。固体をテトラヒドロフラン（100mL）で洗浄し、50oCで、一晩真空下で乾燥させ、粘酸ジ（Asp(OBzl)-アミン）（1.4g）を白色固体として得た。1H NMR (600MHz, DMSO-d6): 8.46 (t,2H),8.21 (s,6H), 7.80(t, 2H),7.39-7.35(m,10H), 5.19-5.16 (t,2H), 5.13(s, 4H), 4.41 (s, 2H), 4.15-4.13 (d, 2H), 4.06-4.04 (d, 2H), 3.83 (s, 2H), 3.22-3.16 (m, 8H), 3.02-2.83 (m, 4H). ESI/MS:705.3[M+H]+。
ムチン酸ジ（Asp-アミン）の合成。
ムチン酸ジ（Asp(OBzl)-アミン）にメタノール（50mL）（1.4g,1equiv）と炭素上の20%(w)パラジウム水酸化物（568mg,10equiv）を100mLの丸底フラスコに入れた。反応フラスコを密閉し、アルゴンで30分間通気した。水素ガスを二重バルーンで添加し、室温で24時間撹拌した。触媒を3220g、15分間の遠心分離により分離し、回転蒸発により溶媒を除去した。固体をナノピュア水で再構成し、溶液を0.2μmスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター(Pall)でろ過し、凍結乾燥して、白色固体としてムチン酸ジ(Asp-アミン) (1.1g)を得た。1H NMR (600 MHz, DMSO-d6): 8.39 (t, 2H), 8.18 (フ゛ロート゛, 6H), 7.77 (t, 2H), 5.18 (t, 2H), 4.46 (s, 2H), 4.12 (s, 2H), 3.96-3.94 (m, 2H), 3.79 (s, 2H), 3.21-3.11 (m, 8H), 2.84-2.65 (m, 4H). ESI/MS：525.2 [M+H]+。
産生物をアルゴン下、-20℃で保存した。
ムチン酸ポリマー（MAP）の合成。
ムチン酸ジ（Asp-アミン）（220mg,1equiv）およびジ（サクシニミジルプロピオネート）-PEG（3.4kDa,1g,1equiv,JenKem）を室温で1時間平衡化した後、オーブン乾燥した10mL丸底フラスコに添加した。反応フラスコを密閉し、2つの固体を真空下で4時間乾燥させた。無水ジメチルスルホキシド（7mL）をアルゴン下で加え、２つの固体を溶解した。これに無水N,N-ジイソプロピルエチルアミン（205μL,4equiv）をモレキュラーシーブ上で乾燥したものを加え、アルゴン下で室温42時間撹拌した。溶液を10kDaMWCO Spectra/Por7メンブレン（スペクトル）を用いてジメチルスルホキシドおよびナノピュア水に対して透析し、0.2μm Suporメンブレンアクロディスクシリンジフィルター（Pall）でろ過し、凍結乾燥して白色のスポンジ状固体としてMAP（983mg）を得た。1H NMR (600MHz, DMSO-d6):8.11 (d, 1H), 8.08 (d, 1H), 7.83(t, 1H), 7.79 (t, 1H), 7.73 (t, 2H), 4.49 (td, 2H), 4. 14 (d, 2H), 3.69 (ddt, 2H), 3.59 (t, 4.3H), 3.53~3.43 (s - PEG), 3.18~3.07 (m, 8H), 2.61~2.43 (m, 4H), 2.38 (t, 4.3H)。
MAP分子量の決定。
ポリマー分子量は、ワイアット ドーン・ヘレオス光散乱およびワイアットオプティラブrEX屈折率検出器に接続された２つのサイズ排除カラム（PL aquagel-OH 40.8μm, Agilent）を直列に備えたバイナリーポンプおよびインジェクターを備えた Agilent1100 HPLCを装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)システムで測定した。MAPをPBS、pH7.4に6つの異なる濃度で溶解し、シリンジポンプを使用して0.2mL/分で屈折率検出器に直接注入し、比屈折増分、dn/dcを測定した。絶対分子量は、PBS、pH7.4に4mg/mLで溶解したMAPを100μLカラムに注入して測定した。溶離液としてPBSを0.7mL/minの流量で使用し、検出されたポリマーピークをASTRA Vソフトウェアを使用して分析した。
MAP-CPT結合体の合成。
MAPを以下のように調製し、特徴付けを行った。無水ジメチルスルホキシド（10mL）をアルゴン下で添加し、MAP（200mg,1equiv）を25mLの丸底フラスコに溶解した。これに無水ジメチルスルホキシド（3mL）に溶解したEDC（83mg,4equiv）およびNHS（32mg,3equiv）を加え、次いでジメチルスルホキシド（3mL）に溶解した20-O-グリシンカンプトテシントリフルオロ酢酸塩（CPT-gly.TFA,170mg,3equiv）および無水N,N-ジイソプロピルエチルアミン（56μL）をモレキュラーシーブ上で乾燥させた。反応をアルゴン下、室温で一晩撹拌した。この溶液を、10kDaMWCO Spectra/Por7膜（スペクトル）を用いて、ジメチルスルホキシドを3回、ナノ純水を2回透析した。沈殿物を3220gで15分間遠心分離することによって除去し、上清を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（柱）を介して濾過し、溶液中の自己組織化ナノ粒子としてMAP-CPT結合体を得ることができた。この透明な黄色の溶液の一部は、パーセントCPT抱合を決定するために凍結乾燥させた。残りの製品は、0.9％（w/v）生理食塩水に製剤化し、-20oCで保存した。
MAP-CPT中のCPT含有量の決定。
凍結乾燥したMAP-CPTを10mg/mLのジメチルスルホキシドに溶解し、1N NaOHで0.1mg/mLに希釈し、一晩インキュベートした。Safire2マルチモードプレートリーダー（テカン）を用いて、370/440nm（ex/em）で蛍光を測定した。既知のCPT濃度の検量線を調製し、混合物中のCPT濃度を決定するために使用した。
実施例２．２
MAP-AF568結合体の合成。
10 mL丸底フラスコに無水ジメチルスルホキシド（3mL）をアルゴン下で添加し、MAP（30mg,1equiv）を溶解した。これに無水ジメチルスルホキシド（1mL）に溶解したEDC（13mg,4equiv）とNHS(5mg,3equiv)を加え、続いてジメチルスルホキシド（1mL）に溶解したAlexa Fluor 568ヒドラジドナトリウム塩（AF568,12 mg,1equiv）を加えた。反応をアルゴン下、室温で一晩撹拌した。この溶液を、10kDaMWCOSpectra/Por7膜（スペクトル）を用いて、ジメチルスルホキシドに対して3回、ナノ純水に対して4回透析した。還流液を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（Pall）で濾過し、溶液中の自己組織化ナノ粒子としてMAP-AF568結合体を得た。生成物を0.9%（w/v）生理食塩水に製剤化し、-20oCで保存した。
実施例２．３
CO2H-PEG3.5k-ニトロPBAとCO2H-PEG5k-ニトロPBAの合成。
3-アシルクロライド-5-ニトロフェニルボロン酸の合成。
3-カルボキシ-5-ニトロフェニルボロン酸（ニトロPBA, 100 mg, 1 equiv, Alfa Aesar）をオーブン乾燥した10mL丸底フラスコに加えた。反応フラスコを密閉し、アルゴンで通気した。BHT阻害剤を添加した無水テトラヒドロフラン（4mL）を加えてボロン酸を溶解し、次いで無水ジメチルホルムアミド（7μL、0.2equiv）を加えた。フラスコを氷浴中で0℃まで冷却し、塩化オキサリル（98μL、2.4equiv）を滴下添加した。塩化オキサリルの添加後、氷浴を除去し、反応をアルゴン下で2時間撹拌した。溶媒を真空下で蒸発させ、黄色固体として3-アシルクロライド-5-ニトロフェニルボロン酸（101mg）を得た。
CO2H-PEG3.5k-ニトロPBAの合成。
オーブン乾燥した25mL丸底フラスコに3-アシルクロライド-5-ニトロフェニルボロン酸(46mg,2equiv)を加えた。反応フラスコを密閉し、アルゴンで通気し、氷浴中で0℃まで冷却した。無水DCM（5mL）を加え、ボロン酸を溶解した。酢酸-PEG3.5k-アミン（3.5kDa,350mg,1equiv,JenKem）を別のオーブン乾燥10mL丸底フラスコに加えた。フラスコを密閉し、アルゴンで通気した。これに無水N,N-ジイソプロピルエチルアミン（35μL、等量）を加え、モレキュラーシーブ上で乾燥させ、PEGを溶解するために無水DCM（5mL）を加えた。このPEG溶液をボロン酸溶液に滴下添加した。反応フラスコを氷浴中でゆっくりと室温に温め、光から保護されたアルゴン下で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去し、固体を0.5NHCl（4mL）で再構成し、15分間撹拌した。溶液を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（Pall）を介してろ過し、1kDaMWCOSpectra/Por7膜（スペクトラム）を使用して一定のpHになるまでナノ純水に対して透析した。このレテント酸を0.2μmデュラポールPVDF膜ミレックスシリンジフィルター(ミリポア)で濾過し、凍結乾燥してCO2H-PEG3.5k-ニトロPBA(238 mg)を白色固体として収得した。1H NMR (600 MHz, DMSO-d6):12.52 (s - COOH, 1H), 8.90 (t, 1H), 8.72 (m, 1H), 8.69 (m, 1H), 8.64 (m, 1H), 8.61 (s, 2H), 4.01 (s, 2H), 3.53-3.46 (s - PEG）.MALDI:3978.4
CO2H-PEG5k-ニトロPBAの合成。
CO2H-PEG5k-ニトロPBAを合成するために、酢酸-PEG5k-アミン（5kDa、500mg、equiv、JenKem）を使用して同様の合成手順に従った。溶媒を真空下で除去し、固体を0.5N HCl(5mL)中で再構成し、15分間撹拌した。溶液を0.2μmのスーパ膜アクロディスクシリンジフィルター（ポール）を介してろ過し、15 mLのアミコンウルトラ3kDaスピンフィルター（ミリポア）を使用して一定のpHになるまでナノピュア水に対して透析した。このレテント酸を0.2μmデュラポアPVDF膜ミレックスシリンジフィルター（ミリポア）で濾過し、凍結乾燥して、白色固体としてCO2H-PEG5k-ニトロPBA（452mg）を収得した。1HNMR (600MHz, DMSO-d6):12.52 (s - COOH, 1H), 8.90 (t, 1H), 8.73 (m, 1H), 8.68 (m, 1H), 8.65 (m, 1H), 8.62 (s, 2H), 4.00 (s, 2H), 3.53-3.46 (s - PEG).MALDI:5476.7
メトキシ-PEG-アミン（5kDa、500mg、1eqiv、JenKem）を用いて同様の手順で、OMe-PEG-ニトロPBAを合成した。1H NMR (600MHz, DMSO-d6):8.90 (t, 1H), 8.72 (m, 1H), 8.69 (m, 1H), 8.64 (m, 1H), 8.60 (s, 2H), 3.54~3.48 (s - PEG), 3.23 (s, 2H).MALDI:5825.4
実施例２．４
ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAおよびＴf-PEG5k-ニトロPBAの合成。
ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAの合成。
CO2H-PEG3.5k-ニトロPBA（11.2mg、25equiv）、EDC-HCl（6.1mg、250equiv）、およびNHS（5.5mg、375equiv）を0.1MES緩衝液、pH6.0(0.33 mL)に溶解し、室温で15分間撹拌した。次いで、反応混合物を0.5mLアミコンウルトラ3kDaスピンフィルター（ミリポア）に加え、遠心分離して活性化ニトロPBA-PEG3.5k-NHSエステルを単離した。このエステルを0.1MPBS, 0.15M NaCl, pH7.4(1mL)に溶解したハーセプチン（20mg,1equiv）に添加した。反応を室温で2時間軽く撹拌し、0.5 mLアミコンウルトラ50kDa スピンフィルター（EMDミリポア）を用いて0.1MPBS,0.15MNaCl,pH7.4に対して透析し、過剰のPEGを除去した。この溶液の一部を10mM PB、pH7.4に透析し、併用を、シナピン酸マトリックスを使用してMALDI-TOFによって検証した。MALDI:153063.6.残りのハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAをPBS、pH7.4に製剤化し、4oCで保存した。
Tf-PEG5k-ニトロPBAの合成。
CO2H-PEG5k-ニトロPBA（16mg、25equiv）およびヒトホロ-Tf（10mg、1equiv、Sigma）を用いて、同様の手順でTf-PEG5k-ニトロPBAを調製した。0.1M PBS,0.15MNaCl, pH7.4に対する透析を行い、過剰なPEGを除去した後、併用後のTfにロードされた鉄の量を、A465/A280の比を用いて、ナノドロップシステム（テルモサイエンティフィック）上でUV-VISにより確認した。この比率を未反応のヒトホロ-Tfの比率と比較したところ、未反応の比率の 80%以上の値で、合成ステップに続く十分な鉄の保持が確認された。この溶液の一部を10mMPB、pH7.4に透析し、シナピン酸マトリックスを使用してMALDI-TOFによって併用を検証した。MALDI:85210.7残りのTf-PEG5k-ニトロPBAをPBS、pH7.4に製剤化し、4oCで保存した。
実施例２．５
ナノ粒子の調製。
TfRを標的としたCPTナノ粒子を調製するために、PBS、pH7.4中のTf-PEG5k-ニトロPBA結合体をMAP-CPTナノ粒子（粒子あたり20Tf）に20倍モル過剰で添加した。溶液をピペットで穏やかに混合し、10分間平衡化させた。ハーセプチンおよび併用CPT/ハーセプチンナノ粒子を調製するために、PBS、pH7.4中のハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBA結合体をMAP-AF568またはMAP-CPTナノ粒子（粒子あたり1ハーセプチン）のいずれかにそれぞれ等モル比で添加した。溶液を穏やかに混合し、上記のように平衡化させた。次に、PBS、pH7.4中のTf-PEG5k-ニトロPBA結合体を、ハーセプチンまたは併用CPT/ハーセプチンナノ粒子（粒子あたり20Tf）のいずれかに20倍モル過剰で添加して、それぞれTfR標的化ハーセプチンおよびTfR標的化併用CPT/ハーセプチンナノ粒子を形成した。溶液を再びピペットで混合し、10分間平衡化させた。ナノ粒子製剤を、0.45μmPTFE膜ミレックスシリンジフィルター（ミリポア）を用いて濾過した。
類似の手順を、対応する非標的化ナノ粒子を調製するために、OMe-PEG-ニトロPBAを用いて使用した。
実施例２．６
ナノ粒子の特性評価。
ナノ粒子を、ブルックヘブン・インスツルメンツ株式会社(BIC)ZetaPALSを用いて特性評価した。ナノ粒子をPBS、pH7.4で希釈し、BIC粒子径測定ソフトウェアを使用して動的光散乱(DLS)により流体力学的直径を測定した。粒子製剤を10mMPB、pH7.4で希釈し、ゼータ電位をBIC PALSゼータ電位アナライザソフトウェアを用いて測定し、目標残差は0.02であった。ナノ粒子径およびゼータ電位測定の両方について、5回の実行を行った。
実施例２．７
抗腫瘍効果。
心臓内（ICD）脳転移モデル。
すべての動物は、カリフォルニア工科大学動物管理・利用委員会によって承認された動物ケアおよび使用のためのNIHガイドラインに従って処理した。BT474-Gluc細胞は、レンチウイルスベクターを用いて、内部リボソームエントリーサイトによって分離されたGlucとCFPをコードする発現カセットで形質転換され、ハーバード大学のジャイナ博士から入手した。BT474-Gluc細胞は、5％CO2、37℃の加湿オーブンで10％（v/ v）FBSを補充したRPMI 640で維持した。100,000 BT474-Gluc細胞は、RPMIの100μLに懸濁し、ゆっくりと雌Rag2-/-；Il2rg-/マウスの左心室に注入した。注入は、ブラインド、胸骨ノッチとキシフォイドプロセスの上部の間の中間、および胸骨の13％解剖学的左で行われた。左心室への挿入の成功は、シリンジ内の血液の明るい赤色のパルスによって確認された。図５（Ａ−Ｃ）を参照。
ICモデルについては、2μL RPMI中の50,000 BT474-Gluc細胞を0.1μL/分の速度で定位装置を使用して雌Rag2-/-；Il2rg-/-マウス（ジャクソン研究所）の右大脳半球に頭蓋内注入した。注入のための座標は、ブレグマの後方2mm、ブレグマの横方向1.5mm、およびブレグマからの深さ2.5mmであった。ＩＶモデルについては、２Ｍ細胞を１５０μＬのＲＰＭＩに懸濁させ、拘束された雌Rag2-/-；Il2rg-/-マウスの側方尾静脈にゆっくりと注入した。
腫瘍サイズのモニタリング。
ICDとIVモデルについては、BT474-Gluc脳転移性腫瘍の形成は、巨視的な腫瘍が（体積で〜0.2mm3）が表示されるまで、3週目ごとにMRIで監視した。腫瘍の成長は、その後、ICモデルのためのように、MRIによって毎週監視した。マウスは、1.5-2% (v/v)のイソフルランをO2中に1.5〜2%（v/v）で1-1.5mL/minの流量で麻酔した。腫瘍体積を評価するために、T2強調3D RARE画像を取得した。画像取得パラメータは以下の通りであった：エコー時間：6.1ms、繰り返し時間：250ms、急速獲得緩和強化（RARE）因子4、平均化数：4、視野：2.0cm x 1.2cm 2.0cm×1.2cm×0.8cm、マトリックス：200×120×80（100μm等方性分解能）。腫瘍体積は、フィジーソフトウェアを使用して、脳のT2高強度腫瘍領域から手動で決定した。ＩＣモデルについては、腫瘍の大きさもまた、血液中の分泌されたGlucの活性を測定することによってモニターした。血液の20μＬを伏在静脈から毎週採取し、50mMEDTAの5μＬと混合し、分析のための時間まで20℃で直ちに凍結した。血液を不透明な96ウェルプレート（Nunc）に移し、製造業者のプロトコルに従って、ピアースガウシアルシフェラーゼフラッシュアッセイキットを用いてGluc活性を測定した。光子数は、Safire2マルチモードプレートリーダー（Tecan）を使用して、コエレンテラジンの添加後5秒間取得した。統計的に有意な差のためのペアワイズグループ比較の検定は、MATLABのウィルコクソンマンホイットニー検定を用いて実施した。
治療。
治療は、MRIによって測定された脳転移性腫瘍が〜2mm3に達したときに開始された。各モデルのマウスを、１群あたり６匹のマウスを含む４群に無作為に割り付けた。投与量4mg/kgのCPT（20%DMSO、20%PEG400、30%エタノール、30%10mMリン酸中）、24mg/kgのハーセプチン（PBS中、pH7.4）、4mg/kgのTfR標的化CPTナノ粒子（CPTベース、PBS中、pH7.4）、24mg/kgのTfR標的化ハーセプチンナノ粒子（ハーセプチンベース、PBS中、pH7.4）、および4および24mg/kgのTfR標的化結合体CPT/ハーセプチンナノ粒子（CPTおよびハーセプチンベース、それぞれPBS中、pH7.4）を新鮮に調製した。異なる製剤を1週間に1回、4週間にわたり側尾静脈注射により全身投与した。注射は体重20gあたり150μＬに標準化した。対照処置は0.9%(w/v)生理食塩水であった。 動物はCPT単独での投与に反応を持っていたが、毒性の重大な徴候は、これらの研究における非標的または標的化ナノ粒子のいずれかから観察されなかった。
TfRの特異的結合により、標的とするナノ粒子がBBBのin vitroモデルを横断することが可能になる。
トランスサイトーシス能力の初期スクリーニングを行うために、我々は確立されたin vitroのBBBモデルでbEnd.3不死化マウス脳内皮細胞株を使用した。ナノ粒子を無血清DMEM中のbEnd.3コーティングされたトランスウェルの先端コンパートメントに添加し、基底コンパートメントの全体積を除去し、HPLCを使用してCPT内容物を測定した後、8時間の間、モデルBBBを通過するように許可した。
8時間後、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、非標的ナノ粒子と比較して、bEnd.3細胞を横断する能力が有意に増加したことを示した（図６）。さらに、TfRを標的としたナノ粒子は、Tfの血清濃度と同時にインキュベートした場合、モデルBBBを横断する能力が低下したことを示し、TfRの結合が横断に不可欠であることを示している。興味深いことに、等モル量の高親和性抗TfR Absと同量のTfR標的ナノ粒子を同時にインキュベートした場合、TfR標的ナノ粒子もまた、トランスウェルを横断する能力の低下を明らかにし、リソソソームのトラフィッキングにつながる高親和性Ab：TfR相互作用の以前の報告と一致した。
HER2陽性乳がん脳転移患者の転移過程を再現するマウスモデルを開発
標準治療薬に対する臨床的に代表的な不浸透性のバリアを作る試みとして、ヒトのがん播種を再現するHER2陽性乳がん脳転移の新しいモデルを開発した。転移モデルを図５に示している。HER2陽性BT474-Gluc細胞をRag2-/-；Il2rg-/-マウスに静脈内注射し、脳転移の形成をMRIでモニターした。この細胞株は、腫瘍負担のサロゲートとして使用することができるガウシア・ルシフェラーゼ（Gluc）を発現するように設計された（29）。Rag2-/-；Il2rg-/-マウスを選択したのは、静脈注射したHER2陽性乳癌細胞株の多臓器転移拡大を可能にする能力が示されているからである。
BT474-Gluc細胞の静脈注射は、複数の転移部位（表２）で、乳がん患者で観察される転移パターンを再現した。重要なことに、脳腫瘍は、マウスの大部分（90％以上）で、内臓腫瘍の負担に屈する前に発生し、患者で観察されたものと同様の分布を示した。MRIで確認できる脳転移性腫瘍の発生までの期間の中央値は4.2ヵ月（範囲2.9〜6.1ヵ月）であった。我々は、標準的な抗HER2療法であるトラスツズマブの、一般的に使用されている頭蓋内（IC）注入法と比較して、静脈注射で樹立されたBT474-Gluc腫瘍の増殖に対する効果を試験した。トラスツズマブによる治療では、IC注射で腫瘍を樹立した場合、腫瘍の進行が遅延したことから、この脳腫瘍形成法がBBB/BTBを破壊する可能性が示唆された（図７Ａ−Ｂ）。対照的に、トラスツズマブはIV期に樹立された腫瘍では腫瘍の増殖を抑制することができず、臨床の状況を模倣していた。
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脳腫瘍はTfRを標的としたナノ粒子で有意な増殖遅延を示すが、異なる方法で樹立した場合の反応は異なる
我々は、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子、非標的MAP-CPTナノ粒子、およびCPTのBT474-Gluc脳転移性腫瘍の成長に対する効果を、IC、ICDおよび静脈内投与法で確立されたRag2-/-；Il2rg-/-マウスで比較した（図８）。BT474-Gluc細胞のIC、ICDまたはIV注入後、脳転移性腫瘍の形成をMRIでモニターした。モデルごとに各治療群に合計6匹のマウスを使用し、腫瘍の体積が2mm3に達したときに治療を開始した。この転移体積は、小マイクロ転移（0.1〜1mm3）と大病変（>4〜10mm3）の中間の大きさとして選択した。異なる製剤を、４ｍｇ／ｋｇ（ＣＰＴベース）の用量で１週間に１回、側方尾静脈注射により４週間全身投与した。脳腫瘍体積はMRIにより毎週測定した。血中Gluc活性は、ICDモデルとIVモデルでは実施例な頭蓋外腫瘍の負担が大きかったため、ICモデルのみ追加で測定した。
IC確立された脳腫瘍を有するマウスにおいて、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、生理食塩水と比較して脳転移性腫瘍の成長を有意に遅延させ、その結果、試験終了時までに平均腫瘍体積が8.4倍減少した（図９および表３）。しかしながら、非標的MAP-CPTナノ粒子またはCPTでの処置はまた、実質的な腫瘍成長阻害をもたらした（平均最終腫瘍体積のそれぞれ3.5倍または2.6倍の減少）、IC腫瘍の定着後に人工的な輸送経路が導入される可能性があるという仮説を支持する。各治療群の血中Gluc活性は、MRIで測定したように腫瘍体積とよく相関していた（図１０）。個々の抗腫瘍データは、図１１（Ａ−Ｃ）に示されている。
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ICモデルからの結果とは対照的に、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子での処置のみが、ICD注入によって腫瘍が確立された場合、生理食塩水と比較して実質的な腫瘍成長の遅延をもたらした（平均腫瘍体積の2.6倍の減少；図９Ｂおよび表４）。興味深いことに、我々は、CPT処置では中程度の反応を観察したが、非標的MAP-CPTナノ粒子では観察しなかった（この差は有意ではなかった）。
ICDモデルと同様に、IV期に確立された脳腫瘍では、TfRを標的としたMAP-CPTナノ粒子は、生理食塩水と比較して腫瘍の成長を著しく遅らせた（平均腫瘍体積の2.5倍の減少；図９Ｃおよび表５）。特筆すべきことに、このモデルでは、生理食塩水と比較して、CPTまたは非標的MAP-CPTナノ粒子では腫瘍成長阻害は観察されず、より密接に臨床状況を再現した。
治療薬の脳への浸透性は腫瘍では異なるが、健康な組織ではそうではない。
治療薬の脳への浸透性の違いが脳転移モデル間での有効性の不一致を説明できるかどうかを確認するために、有効性試験終了時に各治療薬の追加投与量を全身投与した。24時間後、マウスを麻酔し、PBSで灌流して血流中に残ったナノ粒子や遊離薬物を除去した。腫瘍および健康な脳組織への薬物の取り込みは、以前に記載したようにHPLCによって定量した。
IC確立されているがICD確立されていない、かつ、IV確立された脳腫瘍から採取された腫瘍組織は、CPTおよび非標的MAP-CPTナノ粒子の有意な蓄積を示し、IC確立された腫瘍におけるバリアは、HER2陽性疾患の患者で観察されるものよりも治療薬に対する透過性が高いのではないかという仮説と一致している（図１２Ａ−Ｂ）さらに、3つのモデルすべてのBT474-Gluc腫瘍から分離された細胞およびそれぞれの親細胞は、in vitroでCPTに対して同等の感受性を有していた（SI付録、図１３）ことから、抗腫瘍性の差異の起源として、恒久的な、モデル特異的な薬剤感受性を除外した。脳特異的な薬剤耐性メカニズムも重要であるという証拠であるが(7)、これらのデータは、治療薬に対するBBB/BTBの透過性が、本研究のモデル間の治療反応の差の重要なメディエーターであることを強く示唆している。
実施例３
結果と考察
3-カルボキシ-5-ニトロフェニルボロン酸(ニトロPBA)-ハーセプチンとTfの結合体は、3.5-kDaポリエチレングリコール(PEG)にニトロPBAを添加し、次いでEDC/NHS化学を用いてポリマーをハーセプチンに結合することによって合成された(図１４Ａ)。5-kDa PEG(図１４Ｂ)を用いて、Tf含有アナログを調製した。ニトロ-PBAボロン酸誘導体は、高い結合定数とMAPとの低いpKa（約6.8）値のために選択された。その結果、ニトロPBA抱合体は、循環中のナノ粒子と安定したボロン酸エステルを形成したが、すぐにトランスサイトーシス時にリガンドの剥離を提供するためにpH <6.8でナノ粒子から解離した。
TfRを標的とした組み合わせCPT/ハーセプチンナノ粒子を組み立てるために、ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAコンジュゲートを1:1モル比でMAP-CPTナノ粒子に添加し、次いでTf-PEG5k-ニトロPBAをPBS、pH7.4中で20モル過剰で添加した（図４Ａ）。CPTのみを含むナノ粒子の抗腫瘍活性を比較するために、Tf-PEG5k-ニトロPBAを20モル過剰でMAP-CPTナノ粒子に直接添加した（図２Ｂ）。ハーセプチンのみを含むナノ粒子コントロールは、水中での透析時にナノ粒子の形成を促進するために、抗腫瘍活性を欠く疎水性蛍光体（Alexa Fluor 568、AF568）をMAPポリマーに共役させることによって調製された（図１５）。ハーセプチン-PEG3.5k-ニトロPBAおよびTf-PEG5k-ニトロPBA結合体を上記のようにMAP-AF568ナノ粒子にそれぞれ1:1および20:1モル比で添加し、TfRを標的としたハーセプチンナノ粒子を形成した(図４Ｃ)。ハーセプチンを含むナノ粒子は、ナノ粒子あたり平均1つの抗体を意図的に配合した。多数の抗体をナノ粒子に添加することができる。しかし、1つだけ添加することで、脳に抗体を送達するための「最悪のシナリオ」をテストすることができた。脳への送達と抗腫瘍活性が観察された場合、複数の抗体を含むナノ粒子を用いることで、さらに優れた効果が得られる可能性が高いと考えられた。
ナノ粒子の直径とゼータ電位の測定は、ナノ粒子が全身投与からのトランスサイトーシスのために適切な特性を持っていたことを確認するために、上記の製剤上で実行されただけでなく、脳組織を介した拡散、すなわちサブ100nmの直径と負-近-中性ゼータ電位を持っていた。すべての3つのナノ粒子製剤は、pH7.4緩衝液（表６Ａ−Ｂ）で測定したときに動的光散乱によって測定されたように、30〜40nmの間の直径、および負の中性ゼータ電位を持っていた。
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Rag2-/-;Il2rg-/-マウスにHER2陽性BT474-Gluc細胞を心臓内（ICD）注射することにより、乳癌脳転移モデルを確立した。本発明者らは、マウスの脳腫瘍を形成するために使用される方法が、治療薬の有効性およびその脳への浸透性に劇的に影響を与えることを以前に示した。定位固定式頭蓋内注射によって成立した腫瘍において、遊離CPT、非BBB透過性低分子、およびCPTを含む非標的ナノ粒子の顕著な抗腫瘍反応および脳への蓄積が観察された。対照的に、転移を可能にするためにTfを欠いたナノ粒子を用いた治療では、ICDモデルと、患者の転移過程をより忠実に再現したがん細胞の静脈内注射を含む第3のモデルの両方において、抗腫瘍反応は得られなかった。しかし、ICDモデルでは、CPTは浸透し、わずかな抗腫瘍効果を示したが、我々の新しいモデルではそうではなかった。ここでは、それがより大きなナノ粒子実体への不浸透性BBB/BTBを持っているように見えたので、ICDモデルが選択され、脳転移を作成するためのこの方法を採用している他の研究との比較を可能にするであろう。
治療用抗体の組み込みが標的化ナノ粒子の有効性にどのように影響するかを評価するために、TfR標的化CPTナノ粒子、TfR標的化ハーセプチンナノ粒子、および遊離CPTとハーセプチンの複合体と比較したTfR標的化複合CPT/ハーセプチンナノ粒子の抗腫瘍活性をICDモデルで検討した。生理食塩水治療群を対照として用いた。腫瘍の体積が2mm3に達した時点で治療を開始した。図１６および１７は、治療開始時の転移腫瘍の代表的なMRI画像を示す。異なる製剤を、4および／または24mg/kg（それぞれCPTおよび／またはハーセプチンベース）の用量で4週間毎週全身投与し、腫瘍体積を8週間毎週MRIにより測定した。
図１８および表３は、脳腫瘍を有するマウスを上記の配合物で処置した結果を示す。個々の動物からのデータは、図１９に提供される。CPTとハーセプチンの物理的混合物では、腫瘍成長遅延はCPT単独で以前に観察されたものと有意差はない。２７これらの結果は、ハーセプチンが抗腫瘍活性を生じる程度にBBB/BTBに浸透していないことを示唆しており、ハーセプチン単独で発表されたデータと一致している。
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TfRを標的としたCPTナノ粒子による治療からの腫瘍増殖遅延は、以前に観察された通りであり、モデルとナノ粒子合成の両方の優れた再現性を示した。Tfを欠いたナノ粒子で腫瘍増殖遅延がないことを示した以前のデータと比較すると、これらの結果は、この治療法で観察された抗腫瘍効果が、CPTの標的化ナノ粒子送達のみによって促進されることを示唆している。
TfRを標的としたハーセプチンナノ粒子は、CPTを含むものよりも大きな抗腫瘍反応を示し、ナノ粒子がトランスサイトーシスを介して脳内に機能的な抗体を送達できることを示唆している。また、各ナノ粒子上に1つの抗体のみが存在する場合に、有意な抗腫瘍活性が達成されることも心強い。今後の研究では、抗体の含有量を変化させていくことを検討していく予定である。
ハーセプチンとCPTの両方を、TfRを標的としたナノ粒子に配合した場合、（ハーセプチン単独またはCPT単独のデータと比較して）最良の抗腫瘍反応が観察され、抗腫瘍効果は非常に持続するように思われた。特筆すべきことは、図１８に示すように、組み合わせのための製剤の種類（遊離薬物とナノ粒子）が脳転移の転帰に大きく影響したことである。MRI画像は、上記の製剤で治療した後の腫瘍間の違いをさらに示している（図１６）。これらの結果は、CPTとハーセプチンの両方がナノ粒子のトランスサイトーシスを介して脳に送達されることを示唆しており、このタイプの送達システムで併用療法が可能になることを示している。
要約すると、抗体ハーセプチン単独または低分子薬剤CPTとの組み合わせのいずれかを含むTfR標的化ナノ粒子は、そのペイロードを頭蓋内乳癌腫瘍に送達し、有意な抗腫瘍活性を提供することが示された。これらの結果は、機能性抗体が脳に送達できることを示すだけでなく、他の薬剤と組み合わせて使用することで、より高い抗腫瘍活性を提供できることを示している。この最初の研究は、単一の投与量および単一の投与スケジュールで実施された。ここで使用された投与量は、ナノ粒子で可能なものよりもはるかに低く、最大許容量の近くに投与された遊離CPTと適切に比較するために選択された。したがって、投与量の増加および代替的な投与スケジュールでのさらなる研究が有益である。重要なことに、これらの結果は、脳転移だけでなく、他の脳疾患を治療するための治療的組み合わせを提供する能力を示している。
以下の参考文献は、本開示に関連する原理および問題点を理解するのに有用な追加情報を提供し、すべての目的のために、または少なくともＢＢＢ通過する薬学的物質および他の薬学的活性物質の通過を可能にするために向けられた問題に関するそれらの議論のために、参照により本明細書に組み込まれる。
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本明細書内で引用されたすべての参考文献は、すべての目的のために、または少なくともそれらの引用の文脈での教示のために、その全体が参照により組み込まれる。

Claims (21)

  1. 患者の神経障害を治療する方法であって、前記方法は、前記治療を必要とする患者に第一の低分子治療剤および／または大分子治療剤を全身的に投与することからなる、方法であって、ここで
    ａ）前記第１の低分子治療剤および／または前記第２の大分子治療剤が、ナノ粒子コアとターゲティング剤とからなるナノ粒子に取り付けられており、前記ターゲティング剤が、開裂可能な連結を有するリンカーによって前記ナノ粒子コアの外表面に取り付けられた少なくとも１つのターゲティングリガンドからなり、前記第１の低分子治療剤および／または前記第２の大分子治療剤が、前記ナノ粒子コアの外表面に取り付けられている、方法。
    ｉ）中性および/または負に帯電したムチン酸含有ポリマー(MAP)からなるナノ粒子の外表面(カチオン性ムチン酸含有ポリマー(cMAP)から実質的に遊離していることを含む)
    ｉｉ）血液脳関門の内皮細胞によって発現される受容体に結合するための親和性を有する少なくとも１つのターゲティングリガンド；および
    ｉｉｉ）血液脳関門の内皮細胞内の条件に従うと開裂可能な連結体であり、ここで、開裂はリンカーの加水分解、化学的還元、または酵素的開裂からなり；そしてここで、以下のうちの1つまたは両方を含む
    ｉｖ）低分子治療剤は、任意のリンカーを介してナノ粒子コアに任意に連結されている；および／または
    ｖ）大分子治療剤が、任意のリンカーを介してナノ粒子に連結されている；および
    ｂ）第1の低分子治療剤および/またはナノ粒子に付着した大分子治療剤の投与は、第1の低分子治療剤および/または大分子治療剤が血液脳関門を通過して、量的に被験者の脳実質に送達されるよりも大きい量の第1の低分子治療剤および/または大分子治療剤がナノ粒子に付着していなかった場合に送達されるであろうよりも大きい結果をもたらす。
  2. 請求項１の方法であって、前記方法が、前記大分子治療剤が血液脳関門を越えて被験者の脳実質に送達されるように、前記大分子治療剤が前記ナノ粒子に付着していない場合よりも大きい量で送達されるように、前記ナノ粒子に付着した前記大分子治療剤を送達することからなる方法。
  3. 請求項２の方法であって、前記大分子治療剤が血液脳関門を通過して前記被験体の脳実質に入る量が、前記神経障害に対して治療的に有効な量である、請求項１の方法。
  4. 請求項２の方法は、さらに、それ自体が血液脳関門を通過し、治療的に有効な量で被験者の脳実質に送達されることができる第２の低分子治療剤を患者に全身的に投与することを含み、ここで、第２の低分子治療剤はナノ粒子に付着していない、請求項２の方法。
  5. 前記第１の低分子治療剤と前記第２の低分子治療剤が同じではない、請求項４の方法。
  6. 請求項１の方法であって、ここで、方法が、第１の小分子治療剤および大分子治療剤の両方をナノ粒子に付着させて送達することからなり、第１の小分子治療剤および大分子治療剤の両方が、小分子治療剤および大分子治療剤がナノ粒子に付着していなかった場合に送達されるよりも個々に大きい量で、血液脳関門を越えて被験者の脳実質に送達されるような方法。
  7. 請求項６の方法であって、前記第１の小分子治療剤および前記血液脳関門を通過して前記被験者の脳実質に入る前記大分子治療剤の量が、前記神経障害に対して治療的に有効な量である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記神経障害が脳腫瘍である、請求項１の方法。
  9. ナノ粒子コアが、式の単位からなるポリマーからなる請求項１の方法。
    Figure 2021528369
  10. 前記ナノ粒子コアがポリオール構造からなる、請求項１の方法。
    Figure 2021528369
     ここで、ｙは１０〜２５の範囲である。
    ここで、Ｒは、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基であり、例えば、アルギニン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣ（ＮＨ２）２＋）、ヒスチジン（ＲはＣＨ２-イミダゾリル）、リジン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＨ２-ＮＨ２）、アスパラギン酸（ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨ）、グルタミン酸（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＯＯＨ）、セリン（ＲはＣＨ２-ＯＨ）などが挙げられ、ここで、Ｒは、第３の官能基を含むアミノ酸に対応する官能基残基である。 スレオニン（ＲはＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ３）である）アスパラギン（ＲはＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、グルタミン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、チロシン（ＲはＣＨ２-ＰＨ-ＯＨ）、トリプトファン（ＲはＣＨ２-インドリル）、またはその塩、および／またはここで、Ｒは、ターゲティング剤、第１の低分子治療剤、および／または大分子治療剤のうちの１つ以上に結合されている。
  11. ナノ粒子コアが、式Ａの化合物と式Ｂの化合物とのカップリングに由来するポリマーからなる、請求項１の方法。
    Figure 2021528369
     ここで、ｎは１から２０までの数であり；そして
    Ｒは、官能基残基（例えば -ＣＯＯＨ、-ＮＨ２、-ＯＨ）であり、第３の官能基を含むアミノ酸のそれに対応するもの、例えば、アルギニン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣ（ＮＨ２）２＋）、ヒスチジン（ＲはＣＨ２-イミダゾリル）、リジン（ＲはＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２-ＣＨ２-ＮＨ２）、アスパラギン酸（ＲはＣＨ２-ＣＯＯＨ）である。グルタミン酸（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-ＣＯＯＨ）、セリン（ＲはＣＨ２-ＯＨ）、スレオニン（ＲはＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ３））アスパラギン（ＲはＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、グルタミン（ＲはＣＨ２-ＣＨ２-Ｃ（Ｏ）ＮＨ２）、チロシン（ＲはＣＨ２-Ｐｈ-ＯＨ）、トリプトファン（ＲはＣＨ２-インドリル）またはその塩であり、
    式Ｂの化合物は
    Figure 2021528369
     ここで、
    ｐは２０から２００までの数であり；そして
    Ｌは離脱派である。
  12. ナノ粒子コアがポリマーで構成されている請求項１の方法であって、ナノ粒子コアが式の単位からなるポリマーからなる請求項１の方法。
    Figure 2021528369
     ここで、ｎは１から２０までの数であり、ｐは２０から２００までの数である。
  13. 前記開裂可能な連結が、アセタール、ホウ酸エステル、カーボネート、カルボン酸エステル、ジアミノケタール、ジスルフィド、ヒドラゾン、イミン、ケタール、オルトエステル、またはペプチド連結からなる、請求項１の方法。
  14. 少なくとも１つのターゲティング剤が、構造からなる（ニトロ）フェニルボロン酸含有ポリマーの少なくとも１つのボレートエステルからなる、請求項１の方法。
    Figure 2021528369
     ここで、
    ナノ粒子コアおよび(ニトロ)フェニルボロン酸含有ポリマーは、(ニトロ)フェニルボロン酸含有ポリマーの(ニトロ)フェニルボロン酸部位とナノ粒子コアの少なくとも１組のビヒクルジオールとの間のホウ酸縮合連結によって互いに可逆的に連結されており、Ｘ５はこの連結の遠位端にある。
    ＲＡはニトロである。
    ｎは１である。
    ｓは２〜２００００の範囲の数である。
    Ｌは、フェニル環とポリエチレンオキシド結合の間の連結基であり、連結基は、アミド基、カーボネート基、エステル基、またはジスルフィド基からなり；そして
    Ｘ５は、-ＯＨ、-ＣＯＯＨ、-Ｂ（ＯＨ）２-、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アルキル）、-Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（アリール）、-ＮＨ２、-ＮＨ（アルキル）２、-Ｎ（アルキル）２、または-ＳＨで任意に置換されたＣ１-６アルキルであり、ここで、少なくとも１つのターゲティング剤は、それに結合されている。
  15. 第１の低分子治療剤が、アミノ酸残基からなるリンカーによってナノ粒子コアに連結されている、請求項１の方法。
  16. 第１の低分子治療剤が神経伝達物質または化学療法剤である、請求項１の方法。
  17. 第１の低分子治療剤がドーパミン、セロトニン、カンプトテシン、イリノテカン、ＳＮ−３８、またはその代謝物もしくはプロドラッグである、請求項１５の方法。
  18. 前記ナノ粒子が単位構造を構成する、請求項１の方法。
    Figure 2021528369
  19. 前記ターゲティングリガンドがトランスフェリンである、請求項１の方法。
  20. 大分子治療剤がトラスツズマブ（ハーセプチン）である、請求項１の方法。
  21. 請求項１の方法であって、第１の低分子治療剤が、カンプトテシン、イリノテカン、ＳＮ−３８、またはその代謝物もしくはプロドラッグであり、第２の低分子治療剤がトラスツズマブ（ハーセプチン）である、方法。









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