JP2022529183A - リガンド提示および/または薬物送達のためのスターポリマーを製造する組成物および方法 - Google Patents
リガンド提示および/または薬物送達のためのスターポリマーを製造する組成物および方法 Download PDFInfo
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Abstract
式O[P1]-([X]-A[P2]-[Z]-[P3])nのスターポリマー(ここで、Oは、コアであり、Aは、コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、コアとポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、ポリマーアームの末端とP3の間のリンカー分子であり、P1、P2およびP3は、それぞれ独立に、細胞外または細胞内で作用する1つまたは複数の薬学的に活性な化合物であり、nは、整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示し、P1、P2またはP3の少なくとも1つは存在する)。
Description
本発明は、国立衛生研究所、保健社会福祉省との共同研究開発契約の履行において開発された。米国政府は、本発明においてある一定の権利を有する。
優先権書類
優先権書類
本願は、2019年4月17日出願の標題「リガンド提示および/または薬物送達のためのスターポリマーを製造する組成物および方法(Compositions and methods of manufacturing star polymers for ligand display and/or drug delivery)」の米国特許仮出願第62/835,268号の優先権を主張し、その内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、薬学的に活性な化合物を提示し、かつ/または送達するためのシステムに関する。
粒子送達システムは、様々な適用のために使用される薬学的に活性な化合物の薬物動態をモジュレートするために使用することができる。例えば、リポソーム、ミセルおよび線形ポリマーに基づく粒子送達システムは、がん処置のために使用される小分子細胞傷害性薬物(「化学療法薬」)をパッケージするために使用されてきた。小分子薬物をパッケージするための粒子送達システムは、以下の機能、(i)薬物溶解度を改善すること、(ii)分布を制限し、薬物分子を受動的または能動的に特異的組織に標的化すること、(iii)特異的組織への薬物の放出を調節すること、および(iv)薬物分子を分解から保護することのいずれか1つまたはすべてを果たすために使用されてきた。
前述の機能に加えて、細胞外受容体に結合するリガンドと共に使用される粒子送達システムは、その同族の細胞外受容体に最適に関与するようにリガンドを整列させるための足場を提供する(すなわちリガンド提示)機能を果たすこともできる。細胞外受容体を結合させるためにリガンドを整列させるための粒子送達システムの適用には、感染性疾患およびがんの処置または防止のために抗体応答を誘導する手段としての、B細胞受容体に最適に関与するようにB細胞免疫原を整列させるための送達システムの使用が含まれる。他の適用には、寛容を誘導するための手段としての、T細胞に関与するための粒子上のペプチド-MHC複合体の整列が含まれる。別の適用には、組換え抗体技術に頼る様々な疾患の処置に使用することができる治療用モノクローナル抗体または抗体断片を整列させるための、粒子送達システムの使用が含まれる。
現在、粒子送達システムの有用性を制限する様々な困難がある。多くの粒子送達システムは、薬学的に活性な化合物の負荷が相対的に低く、すなわちポリマー質量に対する化合物の質量比が低く、それによって、活性化合物が必要とされる組織に到達することができる活性化合物の濃度が制限されることによって、しばしば制限を受ける。したがって、次世代の送達システムは、薬学的に活性な化合物の負荷を最大限にするように開発されるべきである。
別の困難は、多くの粒子送達システム、例えばリポソームおよびPLGA粒子が、しばしば>100nmよりも大きいということ、または企図された適用には大き過ぎることがある凝集体を形成するおそれがあり、かつ/もしくはその凝集体と単球集団の相互作用に起因して免疫活性化を誘導する場合がある、ということである。これに関して、10~100nmの間のサイズの粒子は、ワクチンとして使用するためのB細胞免疫原の整列のため、ならびにがんの化学療法薬および/または免疫賦活薬の静脈内送達のためを含めた、様々な適用における使用のために最適なサイズ範囲であることが提唱されてきた。
さらなる困難は、両親媒性材料に基づく粒子送達システムが、粒子を凝集させないようにするために高い正味電荷(すなわち正または負のゼータ電位)をしばしば必要とするということである。この高い正味電荷は、材料とある特定の組織の望ましくない相互作用、例えば、正電荷粒子と細胞表面の非特異的相互作用を生じるおそれがある。したがって、他の組織との非特異的相互反応を回避することによって標的組織への薬学的に活性な化合物の送達を改善するための手段として、高い正味電荷を担持していない新規送達システムが必要とされている。
現代技術によって適切に対処されてきた、特に顕著な困難は、「血中クリアランスの加速(accelerated blood clearance)」と呼ばれる、2回またはそれよりも多い回数の注射の後に血液からの送達システムの急速なクリアランスをもたらし得る、送達システムまたは積荷に対する望ましくない抗体の誘導である。薬学的に活性な化合物のいかなる送達システムの有用性も、望ましくない抗体応答の誘導によって制限されるおそれがある。したがって、血中クリアランスの加速をもたらす抗体の誘導を制限するための手法が必要とされている。
最後に、製造可能性には、粒子送達システムの翻訳への大きな挑戦が残っている。エマルションに基づく粒子送達システムは、しばしば、高い可変負荷および広範な粒径を有する。したがって、狭い範囲の粒径に正確で再現可能な負荷を達成するための、化学的に定義付けられた手法が必要とされている。
したがって、前述の困難の1つまたは複数に対処する、薬学的に活性な化合物を提示し、かつ/または送達するための粒子送達システムを提供する必要がある。
本明細書の第1の態様では、式O[P1]-([X]-A[P2]-[Z]-[P3])nのスターポリマー(ここで、Oは、コアであり、Aは、コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、コアとポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、ポリマーアームの末端とP3の間のリンカー分子であり、P1、P2およびP3は、それぞれ独立に、細胞外または細胞内で作用する1つまたは複数の化合物であり、nは、整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示し、P1、P2またはP3の少なくとも1つは存在する)が提供される。
第1の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、P1、P2またはP3のいずれか1つまたは複数は、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物を含むリガンド(L)である。
第1の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、P2およびP3のいずれか1つまたは複数は、リガンドLである。
第1の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、P1、P2またはP3のいずれか1つまたは複数は、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物(D)である。
本明細書の第2の態様では、式O-([X]-A[(D)]-[Z]-L)n(Oは、コアであり、Aは、コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、コアとポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、ポリマーアームの末端とリガンドLの間のリンカー分子であり、Dは、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物であり、Lは、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物を含むリガンドであり、nは、2またはそれを超える整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示す)のスターポリマーが開示される。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、nは、5またはそれを超える。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)を構成する大部分のモノマー単位は、親水性モノマーから選択される。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、負荷電官能基を含む。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、負荷電官能基を含む1~20mol%のコモノマーを含む。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、負荷電官能基を含むコモノマーは、ポリ(アニオン)オリゴマーまたはポリマーを構成する。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、ジブロックコポリマー構築物を含む。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、負荷電官能基を含む任意のコモノマーは、リガンド(L)の近位にあるジブロックコポリマーの第1のブロック上に存在する。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、1つまたは複数の薬物(D)は、存在する場合、コア(O)の近位にあるジブロックコポリマーの第2のブロック上のコモノマーに結合しており、第1のブロックは、溶媒に曝露され、いかなる薬物(D)にも結合しない。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの長さは、選択された組織におけるスターポリマーの活性の持続性を増大するための手段として、スターポリマーのサイズを増大するように選択される。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの長さは、スターポリマーの流体力学半径を調節するように選択される。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの分子量は、約10,000ダルトンを超える。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、スターポリマーの流体力学半径は、約10nmを超える。
同じであっても異なっていてもよい2個またはそれよりも多いリガンド(L)を含む、第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、リガンドは、タンパク質もしくはペプチド抗原、治療用抗体もしくは抗体断片、ペプチド-MHC複合体、TLR1、2、4、5、6、CLRもしくはNLRのアゴニスト、またはそれらの組合せから選択される、細胞外受容体に結合する化合物から選択される。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、スターポリマーは、ポリマーアーム(A)の少なくとも一部の末端上に、同じであっても異なっていてもよい2個またはそれよりも多いリガンド(L)の結合を可能にする1つまたは複数の増幅リンカーをさらに含む。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、スターポリマーに結合しているリガンド(L)の密度は、5を超える。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、レクチン受容体であるCD22Lに結合しているサッカリドは、リガンド(L)の近位にあるポリマーアーム(A)の末端に、またはその近くに置かれる。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、薬物は、存在する場合、約3mol%を超える密度でポリマーアーム(A)に沿って整列している。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、薬物(D)は、存在する場合、約200~1,000Daの間の分子量を有し、薬物(D)は、約4.0~約50mol%の間の密度でポリマーアーム(A)に沿って整列して、約10~約80質量%の質量パーセントを達成する。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、アクリレート、(メタ)アクリレート、アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、アリルエーテル、酢酸ビニル、ビニルアミド、置換スチレン、アミノ酸、アクリロニトリル、複素環式モノマー(すなわちエチレンオキシド)、サッカリド、ホスホエステル、ホスホンアミド、スルホン酸エステル、スルホンアミド、またはそれらの組合せから選択される親水性モノマーを含む。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、ポリマーアーム(A)のための5つを超える結合点を有する。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、分岐ポリマーまたはデンドリマーを含む。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)を形成するために使用されるデンドリマーまたは分岐ポリマーは、ポリマーアーム(A)の結合のために使用される表面アミン基を有する。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、PAMAM、ビス(MPA)またはリシンから選択されるデンドリマーである。
第2の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、ポリ(アミノ酸)またはサッカリドから選択されるモノマーを含む分岐ポリマーである。
本明細書の第3の態様では、式O-([X]-A(D)-[Z]-[L])n(Oは、コアであり、Aは、コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、コアとポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、ポリマーアームの末端とリガンドLの間のリンカー分子であり、Dは、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物であり、Lは、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物を含むリガンドであり、nは、整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示す)のスターポリマーが開示される。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、nは、5またはそれを超える。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)を構成する大部分のモノマー単位は、親水性モノマーから選択される。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、負荷電官能基を含む。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、負荷電官能基を含む1~20mol%のコモノマーを含む。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、負荷電官能基を含むコモノマーは、ポリ(アニオン)オリゴマーまたはポリマーを構成する。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、薬物(D)は、約3mol%を超える密度でポリマーアーム(A)に沿って整列している。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、薬物(D)は、存在する場合、約200~1,000Daの間の分子量を有し、薬物(D)は、約4.0~約50mol%の間の密度でポリマーアーム(A)に沿って整列して、約10~約80質量%の質量パーセントを達成する。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、ジブロックコポリマー構築物を含む。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、負荷電官能基を含む任意のコモノマーは、コア(O)の遠位にあり、かつ溶媒に曝露されるジブロックコポリマーの第1のブロック上に存在する。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、1つまたは複数の薬物(D)は、コア(O)の近位にあるジブロックコポリマーの第2のブロック上のコモノマーに結合しており、第1のブロックは、溶媒に曝露され、いかなる薬学的に活性な化合物にも結合しない。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの長さは、選択された組織におけるスターポリマーの活性の持続性を増大するための手段として、スターポリマーのサイズを増大するように選択される。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの長さは、スターポリマーの流体力学半径を調節するように選択される。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの分子量は、約5,000超~約50,000ダルトンの間である。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、スターポリマーの流体力学半径は、約5nm~約15nmの間である。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、リガンド(L)は、存在する場合、タンパク質もしくはペプチド抗原、治療用抗体もしくは抗体断片、ペプチド-MHC複合体、TLR1、2、4、5、6、CLRもしくはNLRのアゴニスト、またはそれらの組合せから選択される、細胞外受容体に結合する化合物から選択される。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)の少なくとも一部の末端上に、同じであっても異なっていてもよい2個またはリガンド(L)の結合を可能にする1つまたは複数の増幅リンカーをさらに含む。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、スターポリマーに結合しているリガンド(L)の密度は、5を超える。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、レクチン受容体であるCD22Lに結合しているサッカリドは、リガンド(L)の近位にあるポリマーアーム(A)の末端に、またはその近くに置かれる。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、アクリレート、(メタ)アクリレート、アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、アリルエーテル、酢酸ビニル、ビニルアミド、置換スチレン、アミノ酸、アクリロニトリル、複素環式モノマー(すなわちエチレンオキシド)、サッカリド、ホスホエステル、ホスホンアミド、スルホン酸エステル、スルホンアミド、またはそれらの組合せから選択される親水性モノマーを含む。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、ポリマーアーム(A)のための5つを超える結合点を有する。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、分岐ポリマーまたはデンドリマーを含む。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)を形成するために使用されるデンドリマーまたは分岐ポリマーは、ポリマーアーム(A)の結合のために使用される表面アミン基を有する。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、PAMAM、ビス(MPA)またはリシンから選択されるデンドリマーである。
第3の態様のスターポリマーのある特定の実施形態では、コア(O)は、ポリ(アミノ酸)またはサッカリドから選択されるモノマーを含む分岐ポリマーである。
本明細書の第4の態様では、第1~第3の態様のいずれかのスターポリマーを含む、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物の活性を持続させるための組成物であって、Lが存在し、スターポリマーが、20nmRhを超える流体力学半径を有する、組成物が開示される。
本明細書の第5の態様では、第1~第3の態様のいずれかのスターポリマーを含む抗腫瘍組成物であって、Dが存在し、小分子化学療法薬物および/または免疫賦活薬物(D)から選択され、スターポリマーが、約5~約15nmRhの流体力学半径を有する、抗腫瘍組成物が開示される。
本明細書の第6の態様では、第1~第3の態様のいずれかのスターポリマーを含む抗ウイルス組成物であって、Lが、スターポリマー内に存在する、抗ウイルス組成物が開示される。
本明細書の第7の態様では、第1~第3の態様のいずれかのスターポリマーを含む、抗体応答を誘導するためのワクチン組成物であって、ポリマーアームの分子量が、平均約10kDa~約60kDaである、ワクチン組成物が開示される。
本明細書の第8の態様では、スターポリマーを調製するための方法であって、ポリマーアーム(A)とリガンド(L)の間にリンカー分子(Z)を形成する条件下で、リンカー前駆体Z1を含むヘテロテレケリックポリマーアーム(A)を、リンカー前駆体Z2を含むリガンド(L)と反応させるステップと:
[X2]-A[P2]-Z1+Z2-L → [X2]-A[P2]-Z-L
リンカー前駆体X2を含むポリマーアーム-リンカー-リガンド分子を、複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させて、スターポリマーを形成するステップと:
O-X1+X2-A[P2]-Z-L → O(X-A[P2]-Z-L)n
を含む、方法が開示される。
[X2]-A[P2]-Z1+Z2-L → [X2]-A[P2]-Z-L
リンカー前駆体X2を含むポリマーアーム-リンカー-リガンド分子を、複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させて、スターポリマーを形成するステップと:
O-X1+X2-A[P2]-Z-L → O(X-A[P2]-Z-L)n
を含む、方法が開示される。
本明細書の第9の態様では、スターポリマーを調製するための方法であって、リンカー分子(X)を介して複数のポリマーアーム(A)に結合しているコア(O)を形成する条件下で、リンカー前駆体X2を含むヘテロテレケリックポリマーアーム(A)を、複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させるステップと:
O-X1+X2-A[P2]-Z1 → O(X-A[P2]-Z1)n(ここで、nは整数である)
ポリマーアーム(A)とリガンド(L)の間にリンカー分子(Z)を形成する条件下で、リンカー前駆体Z1を含むコア-リンカー-ポリマーアーム分子を、リンカー前駆体Z2を含むリガンド(L)と反応させて、スターポリマーを形成するステップと:
O(X-A[P2]-Z1)n+Z2-L → O(X-A[P2]-Z-L)n
を含む、方法が開示される。
O-X1+X2-A[P2]-Z1 → O(X-A[P2]-Z1)n(ここで、nは整数である)
ポリマーアーム(A)とリガンド(L)の間にリンカー分子(Z)を形成する条件下で、リンカー前駆体Z1を含むコア-リンカー-ポリマーアーム分子を、リンカー前駆体Z2を含むリガンド(L)と反応させて、スターポリマーを形成するステップと:
O(X-A[P2]-Z1)n+Z2-L → O(X-A[P2]-Z-L)n
を含む、方法が開示される。
本明細書の第10の態様では、スターポリマーを調製するための方法であって、
(a)必要に応じてZ1またはP3にZを介して直接的または間接的に連結している連鎖移動剤の存在下で、式A-[-Z1、-P3または-Z-P3](ここで、Aは、ポリマーアームであり、Z1は、リンカー前駆体であり、Zは、リンカー分子であり、P3は、細胞外または細胞内で作用する1つまたは複数の化合物であり、[ ]は、Z1、P3またはZ-P3のいずれかが存在しても存在しなくてもよいことを示す)のポリマーアームを形成するための条件下で、モノマーおよび開始剤を反応させるステップと、
(b)式のポリマーアームを形成するための条件下で、式A-[-Z1、-P3または-Z-P3]のポリマーアームを、リンカー前駆体X2で官能化された過剰の開始剤と反応させるステップと:
A-[-Z1、-P3または-Z-P3] → X2-A-[-Z1、-P3または-Z-P3]
(c)スターポリマーを形成するための条件下で、式X2-A-[-Z1、-P3または-Z-P3]のポリマーアームを、複数のリンカー前駆体X1を含むコア(O)と反応させるステップと:
O-X1+X2-A-[Z1、-P3または-Z-P3] → O(X-A-[Z1、-P3、-Z-P3])n(ここで、Xは、リンカー分子であり、nは、整数である)
を含む、方法が開示される。
(a)必要に応じてZ1またはP3にZを介して直接的または間接的に連結している連鎖移動剤の存在下で、式A-[-Z1、-P3または-Z-P3](ここで、Aは、ポリマーアームであり、Z1は、リンカー前駆体であり、Zは、リンカー分子であり、P3は、細胞外または細胞内で作用する1つまたは複数の化合物であり、[ ]は、Z1、P3またはZ-P3のいずれかが存在しても存在しなくてもよいことを示す)のポリマーアームを形成するための条件下で、モノマーおよび開始剤を反応させるステップと、
(b)式のポリマーアームを形成するための条件下で、式A-[-Z1、-P3または-Z-P3]のポリマーアームを、リンカー前駆体X2で官能化された過剰の開始剤と反応させるステップと:
A-[-Z1、-P3または-Z-P3] → X2-A-[-Z1、-P3または-Z-P3]
(c)スターポリマーを形成するための条件下で、式X2-A-[-Z1、-P3または-Z-P3]のポリマーアームを、複数のリンカー前駆体X1を含むコア(O)と反応させるステップと:
O-X1+X2-A-[Z1、-P3または-Z-P3] → O(X-A-[Z1、-P3、-Z-P3])n(ここで、Xは、リンカー分子であり、nは、整数である)
を含む、方法が開示される。
本明細書の第11の態様では、スターポリマーを調製するための方法であって、
(a)コア(O)を、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位から構成されたリンカー前駆体X1と反応させて、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を有する複数のリンカー前駆体X1を含むコアを生成するステップと、
(b)4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を含むリンカー分子(X)を介して複数のポリマーアーム(A)に結合しているコア(O)を形成するための条件下で、リンカー前駆体X2を含むヘテロテレケリックポリマーアーム(A)を、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を有する複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させるステップと
を含む、方法が開示される。
(a)コア(O)を、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位から構成されたリンカー前駆体X1と反応させて、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を有する複数のリンカー前駆体X1を含むコアを生成するステップと、
(b)4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を含むリンカー分子(X)を介して複数のポリマーアーム(A)に結合しているコア(O)を形成するための条件下で、リンカー前駆体X2を含むヘテロテレケリックポリマーアーム(A)を、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を有する複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させるステップと
を含む、方法が開示される。
本発明の実施形態を、添付の図を参照することによって論じる。
当業者が本開示を実施する際に導く目的で、化合物、組成物、方法およびそれらの使用に関してより明らかにするために、用語および方法の詳細を以下に記載する。本開示における用語は、特定の実施形態のより良い説明を提供する目的のために有用であると理解され、限定的なものとみなされるべきではない。
約:本開示の状況では、「約」は、測定可能な値、例えば量、時間的期間などに言及する場合、特定の値から±20%、±10%、±5%、±1%、または±0.1%の変動が、開示される方法を実施するのに適している場合には、このような変動を包含することを意味する。
アジュバント:抗原の免疫原性を増強または修飾するためにワクチンに添加される任意の材料。アジュバントは、抗原が、単に混合もしくは吸着する、内部に組み込まれる、または共有結合性相互作用によって間接的もしくは直接的に連結される、送達システム、例えば無機塩(例えば、ミョウバンと呼ばれる水酸化アルミニウムまたはリン酸塩)に基づく粒子、油中水もしくは水中油エマルション、またはポリマー粒子(例えば、PLGA)であってもよい。あるいは、アジュバントは、パターン認識受容体(PRR)アゴニスト、例えばToll様受容体(TLR)の合成のまたは天然に存在するアゴニスト、インターフェロン遺伝子刺激物質(STING)、ヌクレオチド結合オリゴマー化ドメイン様受容体(NLR)、レチノイン酸誘導性遺伝子-I様受容体(RLR)またはC型レクチン受容体(CLR)を含めた、特定の受容体に結合し、下流シグナル伝達を誘導する化学的に定義付けられた分子、ならびに生物学的分子(「生物学的アジュバント」)、例えばIL-2、RANTES、GM-CSF、TNF-α、IFN-γ、G-CSF、LFA-3、CD72、B7-1、B7-2、OX-40L、4-1BBLであってもよい。Toll様受容体-7(TLR-7)およびTLR-7/8aに結合するヌクレオチド塩基の小分子アナログ、例えばヒドロキシアデニンおよびイミダゾキノリンは、本開示において例示的PRRアゴニストとして使用される。当業者は、アジュバントに精通している(Perrie et al., Int J Pharm 364:272-280, 2008およびBrito et al., Journal of controlled release, 190C:563-579, 2014を参照されたい)。明らかにするために、細胞内で作用するある特定の薬学的に活性な化合物(D)、例えば細胞内受容体に結合する小分子薬物、または細胞外で作用し(本明細書でリガンド(L)と呼ばれる)、免疫賦活特性を有する薬学的に活性な化合物は、ワクチンに使用される場合にアジュバントとして作用することができるが、他の適用のために使用することもできる。
投与:対象に、薬剤、例えば本明細書に記載されるスターポリマーを含む免疫原性組成物を、任意の有効な経路によって提供するまたは与えること。例示的な投与経路として、それに限定されるものではないが、経口、注射(例えば、皮下、筋肉内、皮内、腹腔内、および静脈内)、経皮(例えば、局所)、鼻腔内、膣内、および吸入経路が挙げられる。
化合物「の投与」および「を投与すること」は、本明細書に記載される化合物、化合物のプロドラッグ、スターポリマー組成物または医薬組成物を提供することを意味すると理解されるべきである。化合物または組成物は、別のヒトによって対象に投与される場合があり、または対象によって自己投与される場合がある。
抗原提示細胞(APC):それに限定されるものではないが、単球、マクロファージ、樹状細胞、B細胞、T細胞およびランゲルハンス細胞を含めた、MHCクラスIまたはクラスII分子に結合した抗原をT細胞に提示する任意の細胞。
抗原:T細胞またはB細胞受容体に結合するエピトープを含有し、対象における免疫応答、特にB細胞応答および/またはT細胞応答を刺激することができる任意の分子。エピトープは、特定のB細胞またはT細胞タンパク質の成分と相互作用することができるエピトープを含有する、ペプチド、グリコペプチド、脂質または任意の適切な分子から構成され得る。このような相互作用は、免疫細胞による応答を生じることができる。「エピトープ」は、Bおよび/またはT細胞タンパク質、すなわちB細胞受容体およびT細胞受容体が相互作用する、ペプチド抗原の領域を指す。
両親媒性:「両親媒性」という用語は、本明細書では、親水性または極性(水溶性)および疎水性(水不溶性)基の両方を含有する物質を意味するために使用される。
CD4:他の細胞の表面上に存在するMHCクラスII分子と相互作用する表面糖タンパク質である、分化抗原群4。T細胞のサブセットは、CD4を発現し、これらの細胞は、一般にヘルパーT細胞と呼ばれる。
CD8:他の細胞の表面上に存在するMHCクラスI分子と相互作用する表面糖タンパク質である、分化抗原群8。T細胞のサブセットは、CD8を発現し、これらの細胞は、一般に細胞傷害性T細胞またはキラーT細胞と呼ばれる。
電荷:溶質および溶媒を含めた他の原子および分子とのその相互作用に影響を及ぼす、物質の物理的特性。荷電物質は、他の種類の荷電物質、および完全電荷整数値を保持していない分子、例えば極性分子から、静電力を受ける。類似の電荷の2つの荷電分子は、互いに反発し合うが、異なる電荷の2つの荷電分子は、互いに引き合う。電荷は、しばしば正または負の整数単位で記載される。
荷電モノマー(C):正または負に帯電している1つまたは複数の官能基を有するモノマーを指す。荷電モノマーを構成する官能基は、部分または完全電荷整数値であり得る。荷電モノマーは、単一の荷電官能基または同じであっても異なっていてもよい複数の荷電官能基を有することができる。官能基は、永久に帯電していてもよく、または荷電分子を構成する官能基は、pHに応じて電荷を有することができる。荷電モノマーは、正電荷官能基、負荷電官能基、または正および負荷電官能基の両方から構成されていてもよい。荷電モノマーの正味電荷は、正、負または中性であり得る。分子、例えば荷電モノマーの電荷は、分子のルイス構造および当業者に公知の容認されている方法に基づいて容易に推定することができる。電荷は、誘導効果から生じることがあり、例えば電子親和性の差異により一緒に結合している原子は、極性共有結合をもたらして、部分的に負に帯電した原子および部分的に正に帯電した原子を生じ得る。例えば、水素に結合している窒素は、窒素上に負の部分電荷をもたらし、水素原子上に正の部分電荷をもたらす。あるいは、原子は、その原子に割り当てられた電子の数が、その原子の原子番号であるかまたはそれ未満である場合、完全電荷整数値を有するとみなすことができる。官能基の電荷は、その官能基を構成する各原子の電荷を合計することによって決定される。荷電モノマーの正味電荷は、その分子を構成する各原子の電荷を合計することによって決定される。当業者は、分子または官能基における各原子の形式的な電荷をそれぞれ合計することによって、分子または個々の官能基の電荷を推定する方法に精通している。
荷電モノマーは、負荷電官能基、例えば生理的pH、例えば約7.4のpHで酸の共役塩基として生じるもの(例えば、約6.5未満のpKaを有する官能基)を含むことができる。これらには、カルボキシレート、スルフェート、スルホネート、ホスフェート、ホスホロアミデート、およびホスホネートを担持する分子が含まれるが、それに限定されない。荷電モノマーは、正荷電官能基、例えば生理的pHで塩基の共役酸として生じるもの(例えば、塩基の共役酸のpKaが約8.5を超える官能基)を含むことができる。これらには、それに限定されるものではないが、第一級、第二級および第三級アミン、ならびにアンモニウムおよびグアニジウムを担持する分子が含まれる。荷電モノマーは、第四級アンモニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム官能基を含めた、pHに独立な電荷を有する官能基を含むことができる。本開示の本発明の実施に有用な荷電モノマーは、本明細書で開示される。コポリマー上の荷電モノマーは、時として荷電コモノマーと呼ばれる。
化学療法:化学療法剤は、がんの処置において有用な化合物であり、それには、成長阻害剤または他の細胞傷害剤が含まれ、アルキル化剤、代謝拮抗物質、抗微小管(anti-microtubule)阻害剤、トポイソメラーゼ阻害剤、受容体チロシンキナーゼ阻害剤、血管新生阻害剤などが含まれる。化学療法剤の例として、アルキル化剤、例えばチオテパおよびシクロホスファミド(cyclosphosphamide)(CYTOXAN(登録商標));スルホン酸アルキル、例えばブスルファン、インプロスルファンおよびピポスルファン;アジリジン、例えばベンゾドーパ(benzodopa)、カルボコン、メツレドーパ(meturedopa)、およびウレドーパ(uredopa);アルトレタミン、トリエチレンメラミン、トリエチレンホスホラミド(trietylenephosphoramide)、トリエチレンチオホスホラミド(triethylenethiophosphaoramide)およびトリメチロールメラミン(trimethylolomelamine)を含めたエチレンイミンおよびメチロールメラミン(methylamelamine);ナイトロジェンマスタード、例えばクロラムブシル、クロルナファジン、シクロホスファミド(cholophosphamide)、エストラムスチン、イホスファミド、メクロレタミン、メクロレタミンオキシドヒドロクロリド、メルファラン、ノベンビシン(novembichin)、フェネステリン(phenesterine)、プレドニムスチン、トロホスファミド、ウラシルマスタード;ニトロソウレア(nitrosurea)、例えばカルムスチン、クロロゾトシン、フォテムスチン、ロムスチン、ニムスチン、ラニムスチン;抗生物質、例えばアクラシノマイシン、アクチノマイシン、アントラマイシン(authramycin)、アザセリン、ブレオマイシン、カクチノマイシン(cactinomycin)、カリケアマイシン、カラビシン(carabicin)、カルミノマイシン、カルジノフィリン(carzinophilin)、クロモマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デトルビシン、6-ジアゾ-5-オキソ-L-ノルロイシン、ドキソルビシン、エピルビシン、エソルビシン、イダルビシン、マルセロマイシン、マイトマイシン、ミコフェノール酸、ノガラマイシン、オリボマイシン、ペプロマイシン、ポトフィロマイシン(potfiromycin)、ピューロマイシン、ケラマイシン(quelamycin)、ロドルビシン(rodorubicin)、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、ツベルシジン、ウベニメクス、ジノスタチン、ゾルビシン;代謝拮抗物質、例えばメトトレキセートおよび5-FU;葉酸アナログ、例えばデノプテリン(denopterin)、メトトレキセート、プテロプテリン(pteropterin)、トリメトレキセート;プリンアナログ、例えばフルダラビン、6-メルカプトプリン、チアミプリン、チオグアニン;ピリミジンアナログ、例えばアンシタビン、アザシチジン、6-アザウリジン、カルモフール、シタラビン、ジデオキシウリジン、ドキシフルリジン、エノシタビン、フロクスウリジン;アンドロゲン、例えばカルステロン、プロピオン酸ドロモスタノロン、エピチオスタノール、メピチオスタン、テストラクトン;抗副腎薬(anti-adrenal)、例えばアミノグルテチミド、ミトタン、トリロスタン;葉酸補充薬、例えばフォリン(frolinic)酸;アセグラトン;アルドホスファミドグリコシド;アミノレブリン酸;アムサクリン;ベストラブシル;ビサントレン;エダトレキセート(edatraxate);デフォファミン(defofamine);デメコルチン;ジアジクオン;エフロルニチン(elfornithine);酢酸エリプチニウム;エトグルシド;硝酸ガリウム;ヒドロキシ尿素;レンチナン;ロニダミン;ミトグアゾン;ミトキサントロン;モピダモール;ニトラクリン;ペントスタチン;フェナメット(phenamet);ピラルビシン;ポドフィリン酸;2-エチルヒドラジド;プロカルバジン;PSK(登録商標);ラゾキサン;シゾフィラン;スピロゲルマニウム;テヌアゾン酸;トリアジコン;2,2’,2’’-トリクロロトリエチルアミン;ウレタン;ビンデシン;ダカルバジン;マンノムスチン;ミトブロニトール;ミトラクトール;ピポブロマン;ガシトシン(gacytosine);アラビノシド(「Ara-C」);シクロホスファミド;チオテパ;タキソイドまたはタキサンファミリーのメンバー、例えばパクリタキセル(TAXOL(登録商標) ドセタキセル(TAXOTERE(登録商標))およびそのアナログ;クロラムブシル;ゲムシタビン;6-チオグアニン;メルカプトプリン;メトトレキセート;白金アナログ、例えばシスプラチンおよびカルボプラチン;ビンブラスチン;白金;エトポシド(VP-16);イホスファミド;マイトマイシンC;ミトキサントロン;ビンクリスチン;ビノレルビン;ナベルビン;ノバントロン;テニポシド;ダウノマイシン;アミノプテリン;ゼローダ;イバンドロネート;CPT-11;トポイソメラーゼ阻害剤RFS2000;ジフルオロメチルオルニチン(DMFO);レチノイン酸;エスペラマイシン;カペシタビン;ソラフェニブ(NEXAVAR(登録商標))、スニチニブ(SUTENT(登録商標))、パゾパニブ(VOTRIENT(商標))、トセラニブ(PALLADIA(商標))、バンデタニブ(ZACTIMA(商標))、セジラニブ(RECENTIN(登録商標))、レゴラフェニブ(BAY73-4506)、アキシチニブ(AG013736)、レスタウルチニブ(CEP-701)、エルロチニブ(TARCEVA(登録商標))、ゲフィチニブ(IRESSA(商標))、BIBW2992(TOVOK(商標))、ラパチニブ(TYKERB(登録商標))、ネラチニブ(HKI-272)などを含めた受容体チロシンキナーゼおよび/または血管新生の阻害剤、ならびに前述のいずれかの薬学的に許容される塩、酸または誘導体が挙げられる。またこの定義には、腫瘍に対するホルモン作用を制御または阻害するように作用する抗ホルモン剤、例えばタモキシフェン、ラロキシフェン、アロマターゼ阻害性4(5)-イミダゾール、4-ヒドロキシタモキシフェン、トリオキシフェン、ケオキシフェン、LY117018、オナプリストン、およびトレミフェン(FARESTON(登録商標))を含めた抗エストロゲン薬;ならびに抗アンドロゲン剤、例えばフルタミド、ニルタミド、ビカルタミド、ロイプロリド、およびゴセレリン;ならびに前述のいずれかの薬学的に許容される塩、酸または誘導体が含まれる。Wiemann et al., 1985, in Medical Oncology(Calabresi et al, eds.), Chapter 10, McMillan Publishingに開示されるものなどの他の従来の細胞傷害性化合物も、適切な化学療法剤である。化学療法薬は、細胞内で作用し、本明細書で薬物(D)と呼ばれる種類の薬学的に活性な化合物および化学療法薬である。細胞内で作用し、相対的に低分子量の化学療法薬は、本明細書では小分子薬物と呼ばれる。
クリックケミストリー反応:2つの化合物を、最小限の生体適合性のかつ/または無害な副生成物を生じる高収率反応において、穏やかな条件下で一緒に結合させる生体直交型反応。本開示で使用される例示的なクリックケミストリー反応は、リンカー前駆体Z1上に提供されたアジド基と、リンカー前駆体Z2上に提供されたアルキンとの、歪み促進型[3+2]アジド-アルキン環化付加を介してトリアゾールリンカー(Z)を形成する反応である。
コポリマー:1種のモノマーだけが使用されるホモポリマーに対して、2種(またはそれよりも多い)モノマー種のポリマーから誘導されたポリマー。コポリマーは、少なくとも2種の構成単位(構造単位とも)を含むので、コポリマーは、これらの単位が鎖に沿ってどのように配置するかに基づいて分類され得る。コポリマーは、2個のまたはモノマー単位が無作為に分布している統計コポリマーであってもよく、またはコポリマーは、2個またはそれよりも多いモノマー単位が交互配列で分布している交互コポリマーであってもよい。「ブロックコポリマー」という用語は、本明細書では、共有結合によって連結した2個またはそれよりも多いホモポリマーサブユニットを含むコポリマーを指すために使用することができ、ここで、ホモポリマーサブユニットの統合は、中間の非繰り返しサブユニット、例えば接合ブロックまたはリンカーを必要とし得る。「ブロックコポリマー」という用語はまた、本明細書では、共有結合によって連結した2個またはそれよりも多いコポリマーサブユニットを含むコポリマーを指すために使用することができ、ここで、コポリマーサブユニットの統合は、中間の非繰り返しサブユニット、例えば接合ブロックまたはリンカーを必要とし得る。2つまたは3つの別個のブロックを有するブロックコポリマーは、本明細書ではそれぞれ「ジブロックコポリマー」および「トリブロックコポリマー」と呼ばれる。コポリマーは、一般的にポリマーと呼ぶことができ、例えば統計コポリマーは、ポリマーまたはコポリマーと呼ぶことができる。同様に、ブロックコポリマーは、一般的にポリマーと呼ぶことができる。
薬物:この用語の最も広範な使用において、任意の薬学的に活性な化合物を説明するために使用することができるが、薬物および薬物分子は、本明細書では、細胞内で作用し、スターポリマーのある特定の実施形態の式で使用されるものなどの大文字「D」によって示される、薬学的に活性な化合物を説明するために使用される。10,000ダルトン以下、典型的に2,000ダルトン以下、しばしば約200~1,000ダルトンの間の相対的に低分子量の、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物、すなわち薬物(D)は、小分子薬物(D)と呼ばれる。薬物(D)は、細胞内部で分子と結合または会合して細胞または生物レベルで効果を発揮することによって、細胞内で作用することができる。
グラフトポリマー:ある組成のポリマーの、異なる組成の第2のポリマーの側鎖への連結から生じるポリマーとして説明され得る。コモノマーを介して第2のポリマーに連結している第1のポリマーは、グラフトコポリマーである。末端基を介して第2のポリマーに連結している第1のポリマーは、ブロックポリマー(例えば、A-B型のジブロック)または末端グラフトポリマーと説明され得る。分岐ポリマーまたはデンドリマーに基づいてコア(O)に連結されている(または「グラフトされている」)ポリマーアームは、グラフトポリマーと呼ぶことができる。
親水性:水性媒体に自由に分散する材料の傾向を指す。材料は、他の親水性材料と優先的に相互作用し、疎水性材料との相互作用を回避する場合、親水性とみなされる。ある場合には、親水性は、相対的用語として使用することができ、例えば比較されるものに応じて、同じ分子が親水性であると説明されることがあり、または親水性でないと説明されることがある。親水性分子は、しばしば極性であり、かつ/または帯電しており、良好な水溶度を有し、例えば0.1mg/mLまたはそれよりも高い値まで可溶性である。
疎水性:水との接触を回避する材料の傾向を指す。材料は、他の疎水性材料と優先的に相互作用し、親水性材料との相互作用を回避する場合、疎水性とみなされる。疎水性は、相対的な用語であり、同じ分子が、比較されるものに応じて疎水性であると説明されることがあり、または疎水性でないと説明されることがある。疎水性分子は、しばしば非極性であり、帯電しておらず、水溶度が低く、例えば0.1mg/mLまたはそれ未満まで不溶性である。
免疫応答:直接的または間接的いずれかの、例えば細胞またはサイトカインの仲介による刺激の結果としての、免疫系の細胞、例えばB細胞、T細胞、または単球の活性の変化。一実施形態では、応答は、特定の抗原に特異的である(「抗原特異的応答」)。一実施形態では、免疫応答は、T細胞応答、例えばCD4 T細胞応答またはCD8 T細胞応答である。一実施形態では、免疫応答は、さらなるT細胞子孫を産生する。一実施形態では、免疫応答は、T細胞の移動をもたらす。別の実施形態では、応答は、B細胞応答であり、特異的抗体の産生またはさらなるB細胞子孫の産生をもたらす。他の実施形態では、応答は、抗原提示細胞応答である。「免疫応答の増強」は、アジュバントおよび免疫原性薬剤、例えばペプチド抗原コンジュゲートの一部としてのペプチド抗原の併用投与を指し、ここで、アジュバントは、アジュバントの非存在下での対象への免疫原性薬剤の投与と比較して、免疫原性薬剤に対する所望の免疫応答を増大する。一部の実施形態では、抗原は、免疫応答を刺激して、ウイルス感染細胞またはがん性細胞を死滅させる細胞傷害性T細胞を活性化するために使用される。一部の実施形態では、抗原は、寛容または免疫抑制を誘導するために使用される。免疫寛容原性応答は、抗原に対するT細胞またはB細胞の無応答から生じ得る。抑制性免疫応答は、免疫応答を下方制御する、すなわちひいては免疫応答を弱める、制御的細胞、例えば制御的T細胞の活性化から生じ得る。アジュバントの非存在下で患者に投与された抗原は、一般に、免疫寛容原性または抑制性であり、アジュバントと共に投与される抗原は、一般に、刺激性であり、免疫細胞の動員、増殖および活性化をもたらす。
免疫原性組成物:抗原および必要に応じて抗原に対する測定可能な免疫応答を誘導するアジュバントを含む、材料の製剤。
免疫賦活薬:免疫系の細胞を活性化する種類の薬学的に活性な物質を指す。免疫賦活薬には、ある特定の細胞外受容体に結合するリガンド(L)、例えば細胞外PRR、インターロイキン、ケモカイン、またはある特定の抗体に結合するアゴニスト、例えば刺激性受容体、例えば抗CD40との結合を介して、もしくは例えば阻害性受容体、例えば抗CTLA4抗PD1を遮断することによって免疫細胞を活性化する抗体断片もしくは合成ペプチド、ならびに薬物(D)、特にある特定の細胞内受容体に結合する小分子薬物、例えば細胞内PRRのアゴニストが含まれる。
リガンド:この用語の最も広範な使用において、生体分子と複合体を形成する任意の分子を説明するために使用することができるが、リガンドおよびリガンド分子は、本明細書では、細胞外で作用し、スターポリマーの式で使用されるものなどの大文字「L」によって示される、薬学的に活性な化合物を説明するために使用される。リガンド(L)は、可溶性分子および/または細胞表面に結合した分子と結合または会合して生理効果を発揮することによって、細胞外で作用することができる。
正味電荷:分子、または特定される場合には分子の一片によって担持されている静電荷の合計。
パターン認識受容体(PRR):病原体関連分子パターン(PAMPS)および損傷関連分子パターン(DAMP)と呼ばれる、合成のおよび天然に存在する分子の多様な群に結合する様々な細胞集団、特に自然免疫細胞によって発現される受容体。PAMPは、ある特定の微生物およびウイルス上に存在する、保存された分子モチーフである。DAMPは、細胞死または損傷中に放出または発現される細胞成分である。
パターン認識受容体のPAMPまたはDAMP活性化は、宿主細胞の生理の変化をもたらす細胞内シグナル伝達カスケードを誘導する。このような生理的変化には、様々な炎症促進性および生存促進性遺伝子の発現を誘導するような、細胞の転写プロファイルの変化が含まれ得る。これらの遺伝子の協調発現は、適応免疫を増強し得る。
いくつかのクラスのPRRが存在する。PRRの非限定的な例として、Toll様受容体(TLR)、RIG-I様受容体(RLR)、NOD様受容体(NLR)、インターフェロン遺伝子刺激物質(STING)受容体、およびC型レクチン受容体(CLR)が挙げられる。このようなPRRのアゴニストは、標的抗原に対する免疫応答を増強するために使用することができる。
PRRのアゴニストは、アジュバントであり、それぞれ細胞外または細胞内で作用するかどうかに応じて、本明細書ではリガンド(L)または薬物(D)と呼ばれる。本開示の一部の実施形態では、PRRアゴニストは、ペプチド抗原に対する免疫応答を増強するためのアジュバントとして使用される。
Toll様受容体(TLR)1~13は、多様なPAMPを認識する膜貫通型PRRである。細胞表面に局在するTLRおよびエンドソーム内腔に局在するTLRの、2つの広範な分類のTLRが存在する。細胞表面上に存在するTLRは、典型的に、細菌の認識に重要である。エンドソーム内腔に局在するTLR、例えばTLR3、7、8、および9は、核酸を認識するように働き、したがって典型的に、ウイルスの認識に重要であり、したがって抗ウイルス免疫応答の促進に重要である。ポリイノシン-ポリシチジン酸は、TLR-3のリガンドである。TLR-7およびTLR-8は、一本鎖RNA、ならびにヌクレオチド塩基アナログおよびイミダゾキノリンを認識する。TLR-9は、主に細菌において見出される非メチル化デオキシシチジレート-ホスフェート-デオキシグアニレート(CpG)DNAを認識する。
NOD様受容体(NLR)およびRIG-I様受容体(RLR)は、細胞質に局在している。RLRの非限定的な例として、RIG-I、MDA5、およびLGP2が挙げられる。22のヒトNLRが存在し、それらは、5つの構造的に関連するNLRファミリーA、B、C、P、およびXに細分することができる。すべてのNLRは、シグナル伝達に関与するN末端ドメイン、ヌクレオチド結合NODドメイン、およびリガンド認識にとって重要なC末端ロイシンリッチ領域(LRR)の、3つのドメインを有する。NLRの非限定的な例として、NALP3およびNOD2が挙げられる。
パターン認識受容体に関するさらなる情報については、Wales et al., Biochem Soc Trans., 35:1501-1503, 2007を参照されたい。
薬学的に許容されるビヒクル:本開示において有用な薬学的に許容される担体(ビヒクル)は、従来のものである。Remington's Pharmaceutical Sciences, by E. W. Martin, Mack Publishing Co., Easton, PA, 15th Edition (1975)は、1つまたは複数の治療組成物、例えば1つまたは複数の治療用がんワクチン、およびさらなる医薬品の薬学的送達に適した組成物および製剤を記載している。
一般に、担体の性質は、用いられる特定の投与方法に応じて決まる。例えば非経口製剤は、通常、ビヒクルとして、薬学的および生理的に許容される流体、例えば水、生理食塩水、平衡塩溶液、デキストロース水溶液、グリセロールなどを含む注射可能な流体を含む。固体組成物(例えば、散剤、丸剤、錠剤、またはカプセル剤の形態)のための従来の非毒性固体担体には、例えば、医薬品グレードのマンニトール、ラクトース、デンプン、またはステアリン酸マグネシウムが含まれ得る。生物学的に中性の担体に加えて、投与される医薬組成物は、少量の非毒性補助物質、例えば湿潤剤または乳化剤、防腐剤、およびpH緩衝剤など、例えば酢酸ナトリウムまたはモノラウリン酸ソルビタンを含有することができる。
薬学的に活性な化合物:体内で消化されるか、またはそれ以外の方法で体内に導入もしくは投与される場合に生理効果を有する、任意のタンパク質、ペプチド、糖、サッカリド、ヌクレオシド、無機化合物、脂質、核酸、小合成化合物、例えば小分子薬物もしくは有機化合物、またはそれらの任意の組合せ。薬学的に活性な化合物は、例えば、鎮痛薬、麻酔薬、抗炎症剤、駆虫薬、抗不整脈剤、抗ぜんそく剤、抗生物質(ペニシリンを含む)、抗がん剤(タキソールを含む)、抗凝固薬、抗うつ薬、抗糖尿病剤、抗てんかん薬、抗ヒスタミン薬、鎮咳剤、降圧剤、抗ムスカリン作用剤、抗マイコバクテリア剤、抗悪性腫瘍剤、抗酸化剤、解熱薬、免疫抑制薬、免疫賦活薬、抗甲状腺剤、抗ウイルス剤、抗不安鎮静薬(睡眠薬および神経遮断薬)、収斂薬、静菌剤、ベータ-アドレナリン受容体遮断剤、血液製剤および代用品、気管支拡張薬、緩衝剤、強心剤、化学療法薬、造影剤、コルチコステロイド、鎮咳薬(去痰薬および粘液溶解薬)、診断用薬剤、画像診断剤、利尿薬、ドーパミンアゴニスト(抗パーキンソン病剤)、フリーラジカル捕捉剤、増殖因子、止血薬、免疫学的薬剤、脂質制御剤、筋弛緩薬、タンパク質、例えば治療用抗体および抗体断片、MHC-ペプチド複合体、サイトカインおよび増殖因子、糖タンパク質、ペプチドおよびポリペプチド、副交感神経刺激薬、副甲状腺カルシトニンおよびビスホスホネート(biphosphonate)、プロスタグランジン、放射性医薬品、ホルモン、性ホルモン(ステロイドを含む)、持続放出結合剤、抗アレルギー剤、刺激薬および食欲抑制薬、ステロイド、交感神経模倣薬、甲状腺薬剤、ワクチン、血管拡張薬、ならびにキサンチンを含む、様々な公知のクラスの化合物から選択することができる。明らかにするために、細胞内で作用する薬物(D)および細胞外で作用するリガンド(L)は、薬学的に活性な化合物の種類である。薬学的に活性な化合物は、薬学的に活性な薬剤、薬学的に活性な物質、または生物学的に活性な化合物もしくは生理活性分子と呼ぶこともできる。
複数:「複数」という用語は、本明細書では、2つ以上を意味するために使用される。
極性:物質の特性の説明。極性は、相対的な用語であり、分子内で一緒になって結合している原子間の電気陰性度、例えば窒素と水素の間の結合の差から生じる部分電荷を有する、分子または分子の一部を説明することができる。極性分子は、他の極性分子と優先的に相互作用し、典型的に、非極性原子とは会合しない。特定の非限定的な場合、極性基は、ヒドロキシ基、またはアミノ基、またはカルボキシル基、または荷電基を含有することができる。特定の非限定的な場合、極性基は、極性溶媒、例えば水と優先的に相互作用することができる。特定の非限定的な場合、さらなる極性基の導入は、分子の一部の溶解度を増大し得る。
ポリマー:繰り返し構造単位(モノマー)を含有する分子。コア(O)に連結したポリマーは、ポリマーアーム(A)と呼ばれる。
精製された:物質の質を落とすまたは汚染する不純物または物質を相対的に含まない組成を有すること。精製されたという用語は、相対的な用語であり、絶対的純度を必要としない。したがって、例えば、精製されたペプチド調製物は、ペプチドまたはタンパク質が、その自然環境、例えば細胞内にあるペプチドまたはタンパク質よりも濃縮されているものである。一実施形態では、調製物は、ペプチド抗原コンジュゲートが、調製物の全含量の少なくとも50%となるように精製される。実質的な精製は、他のタンパク質または細胞成分からの精製を示す。実質的に精製されたタンパク質は、少なくとも60%、70%、80%、90%、95%、98%、または99%純粋である。したがって、1つの特定の非限定的な例では、実質的に精製されたタンパク質は、他のタンパク質または細胞成分または汚染性ペプチドを90%含まない。
可溶性:分子的またはイオン的に溶媒に分散して、均質な溶液を形成することができる。可溶性分子は、単一分子として溶液に自由に分散されると理解され、相互作用によって多量体または他の超分子構造には組み込まれない。溶解度は、目視検査により、濁度測定により、または動的光散乱により決定することができる。
対象および患者:これらの用語は、本明細書では、鳥および非ヒト哺乳動物、例えばげっ歯類(例えば、マウスおよびラット)、非ヒト霊長類(例えば、アカゲザル)、ペット(例えば、飼い慣らされたイヌおよびネコ)、家畜(例えば、ブタ、ヒツジ、ウシ、ラマ、およびラクダ)、ならびに飼い慣らされていない動物(例えば、大型ネコ)を含めた、ヒトおよび非ヒト動物の両方を指すために、交換可能に使用することができる。
T細胞:免疫系の一部であり、免疫応答に関与し得る種類の白血球細胞。T細胞には、それに限定されるものではないが、CD4 T細胞およびCD8 T細胞が含まれる。CD4 T細胞は、その表面上にCD4糖タンパク質を提示し、これらの細胞は、しばしばヘルパーT細胞と呼ばれる。これらの細胞は、しばしば、抗体応答および細胞傷害性T細胞の応答を含めた免疫応答を調整するが、CD4 T細胞は、免疫応答を抑制することもでき、またはCD4 T細胞は、細胞傷害性T細胞として作用することもできる。CD8 T細胞は、その表面上にCD8糖タンパク質を提示し、これらの細胞は、しばしば細胞傷害性またはキラーT細胞と呼ばれるが、CD8 T細胞は、免疫応答を抑制することもできる。
テレケリック:1つの反応性末端、または同じであっても異なっていてもよい2つの反応性末端を有するポリマーを説明するために使用される。この用語は、それぞれ末端および鉤爪を表すギリシャ語であるtelosおよびcheleに由来する。セミテレケリックポリマーは、重合などのさらなる反応を受けることができる単一末端基、例えば反応性官能基だけを有するポリマーを説明する。ヘテロ-テレケリックポリマーは、異なる反応特性を有する2つの末端基、例えば反応性官能基を有するポリマーを説明する。本明細書では、各末端に異なるリンカー前駆体、すなわちX2およびZ1を有するポリマーアーム(A)は、ヘテロテレケリックポリマーである。
疾患を処置すること、防止することまたは緩和すること:「処置すること」は、疾患または病理学的状態の徴候または症候またはマーカーを、それが発生し始めた後に低減する介入を指す。例えば、疾患を処置することは、腫瘍負荷を低減することができ、このことは、腫瘍および/もしくは転移の数もしくはサイズの低減を意味し、または疾患を処置することは、自己免疫と関連する系を低下する免疫寛容をもたらすことができる。疾患を「防止すること」は、疾患の完全な発生を阻害することを指す。疾患は、全く生じないように防止され得る。疾患は、重症度または程度または種類が発展しないように防止され得る。「緩和すること」は、疾患、例えばがんの徴候または症候またはマーカーの数または重症度の低減を指す。
疾患、または疾患に関係する病理学的状態の徴候または症候またはマーカーを低減することは、処置の任意の観察可能な有益な効果、および/または症候性であるかに関わらず、近位の代替エンドポイント、例えば腫瘍体積に対する任意の観察可能な効果を指す。腫瘍またはウイルス感染と関連する徴候または症候を低減することは、例えば、感受性対象(例えば、まだ転移していない腫瘍を有する対象、またはウイルス感染に曝露され得る対象)における疾患の臨床症状の発症遅延によって、疾患の一部もしくはすべての臨床症状の重症度の低下によって、疾患のより緩慢な進行によって(例えば、腫瘍またはウイルス感染を有している対象の寿命を延長することによって)、疾患の再燃回数の減少によって、対象の健康全般もしくは満足できる生活状態の改善によって、または当技術分野で周知の他のパラメーター(例えば、特定の腫瘍またはウイルス感染に特異的な)によって、証明することができる。「予防的」処置は、病理発生のリスクまたは重症度を低減する目的で、疾患の徴候を示さない、または初期徴候だけを示す対象に投与される処置である。
腫瘍またはがんまたは新生物:良性の場合も悪性の場合もあり、常にというわけではないが臨床症状を引き起こすことが多い、細胞の異常成長。「新生物」細胞成長は、生理的合図、例えば成長および阻害因子に対して応答性でない細胞成長を指す。
「腫瘍」は、新生物細胞の集まりである。ほとんどの場合、腫瘍は、固体塊を形成する新生物細胞の集まりを指す。このような腫瘍は、固形腫瘍と呼ぶことができる。ある場合には、一部の白血病の場合などの新生物細胞は、固体塊を形成しないことがある。このような場合には、新生物細胞の集まりは、液性がんと呼ぶことができる。
がんは、固形または液性のいずれかの、新生物細胞の悪性成長を指す。悪性と定義されるがんの特色には、転移、隣接細胞の正常機能への干渉、サイトカインまたは他の分泌産物の異常レベルでの放出、および炎症性または免疫学的応答の抑制または憎悪、周囲または遠位組織または器官、例えばリンパ節の侵襲などが含まれる。
実質的な有害な臨床症状を提示しない、かつ/または緩慢に成長している腫瘍は、「良性」と呼ばれる。
「悪性」は、著しい臨床症状を引き起こすこと、または将来引き起こす可能性が高いことを意味する。周囲組織に浸潤し、かつ/または転移し、かつ/または近くのもしくは遠くの身体系に対して効果を有する化学的メディエーターの産生および分泌により実質的な臨床症状を生じる腫瘍は、「悪性」と呼ばれる。
「転移性疾患」は、元の腫瘍部位を離れ、身体の他の部分に、例えば血流、リンパ系、または体腔、例えば腹膜腔もしくは胸腔を介して遊走したがん細胞を指す。
個体における腫瘍の量は、「腫瘍負荷」である。腫瘍負荷は、腫瘍の数、体積、または質量として測定することができ、身体検査、放射線イメージング、または病理学的検査によってアセスメントされることが多い。
「確立された」または「既存の」腫瘍は、治療が開始される時点で存在する腫瘍である。多くの場合、確立された腫瘍は、診断試験によって識別することができる。一部の実施形態では、確立された腫瘍は、触診することができる。一部の実施形態では、確立された腫瘍は、少なくとも500mm3、例えば少なくとも600mm3、少なくとも700mm3、または少なくとも800mm3のサイズである。他の実施形態では、腫瘍は、少なくとも1cmの長さである。固形腫瘍に関して、確立された腫瘍は、一般に、新しく確立したものであり、強力に血液供給し、制御的T細胞(Treg)および骨髄系由来サプレッサー細胞(MDSC)を誘導している場合がある。
先に提供された定義が、容認されない置換パターン(例えば、5つの異なる基で置換されたメチルなど)を含むことを企図されないことは、当業者に認識され得る。このような容認されない置換パターンは、当業者によって容易に認識される。本明細書に開示され、かつ/または先に定義されたいかなる官能基も、本明細書で別段指定されない限り、置換されていても置換されていなくてもよい。別段説明されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。単数形の用語「a」、「an」および「the」は、文脈によって別段明らかに示されない限り、複数の指示対象を含む。用語「含む(comprise)」は、「含む(include)」を意味する。したがって、「A」または「B」を含むとは、Aを含むこと、Bを含むこと、またはAおよびBの両方を含むことを指す。核酸またはポリペプチドについて与えられるすべての塩基サイズまたはアミノ酸サイズ、およびすべての分子量または分子量値は、近似であり、説明のために提供されることを、さらに理解されたい。本明細書に記載されるものに類似のまたは等価な方法および材料は、本開示の実施または試験において使用することができるが、適切な方法および材料は、本明細書に記載される。矛盾が生じる場合、用語の説明を含めて本明細書が優先する。加えて、材料、方法、および例は、単に例示的なものであり、限定することを企図されない。
本開示は、分岐コア構造から放射状に広がる線形ポリマーアームを有するスターポリマーを製造する物質の新規な組成物および方法の本発明者らの開発から生じる。分岐コアは、2個またはそれよりも多いポリマーアームを整列させてスターポリマーを作り出すための足場として働く。スターポリマーは、細胞外受容体との結合などによって細胞外で作用するリガンド、ならびに細胞内で作用する化合物、例えば小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物を含めた、様々な種類の薬学的に活性な化合物を整列させるための足場として働く。
本開示のスターポリマーが、細胞外で作用するリガンドの整列のために使用される場合、本発明者らは、(i)特異的組織に、細胞外受容体結合パートナー、例えばB細胞免疫原を送達するため、および抗体を含めた治療用生物製剤分子を送達するための適用に適した範囲のスターポリマーの流体力学的サイズ、(ii)同族受容体に最適に関与するのに必要な範囲のポリマーアームおよびリガンド密度、(iii)最適な範囲のスターポリマーの流体力学的サイズおよびリガンド密度をもたらす組成および合成経路、ならびに(iv)血中クリアランスの加速をもたらすおそれがある望ましくない抗体応答を防止するスターポリマーの組成を見出した。
本開示のスターポリマーが、がん処置のための化学療法薬物および/または免疫賦活薬物から選択される、本明細書で薬物分子または薬物と呼ばれる、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物の送達のために使用される場合、本発明者らは、(i)静脈内投与後の最適な腫瘍取込みをもたらす範囲のスターポリマーの流体力学的サイズ、(ii)薬物負荷を最大限にするのに必要な、ポリマーアーム上の薬物結合の位置および密度、(iii)高い薬物負荷を可能にする、ポリマーアームの組成および構築、(iv)静脈内送達に必要な、最適な範囲のスターポリマーの流体力学的サイズおよび薬物密度をもたらす組成および合成経路、(iv)血中クリアランスの加速をもたらす望ましくない抗体応答を防止するスターポリマーの組成、ならびに(v)腫瘍への蓄積を増大する刺激応答性スターポリマーの組成を見出した。
本明細書では、式O[P1]-([X]-A[P2]-[Z]-[P3])nのスターポリマー(ここで、Oは、コアであり、Aは、コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、コアとポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、ポリマーアームの末端とP3の間のリンカー分子であり、P1、P2およびP3は、それぞれ独立に、細胞外または細胞内で作用する1つまたは複数の化合物であり、nは、整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示し、P1、P2またはP3の少なくとも1つは存在する)が開示される。
ある特定の実施形態では、P1、P2またはP3のいずれか1つまたは複数は、細胞外で作用する化合物を含むリガンド(L)であり、好ましくはP2およびP3のいずれか1つまたは複数は、リガンドLである。これらの実施形態では、スターポリマーは、スターポリマーリガンド提示システムとして使用するのに適している。したがって、これらの実施形態は、式O[L1]-([X]-A[L2]-[Z]-[L3])nのスターポリマーを提供する。ある特定の好ましい実施形態では、スターポリマーは、次式:O-([X]-A-[Z]-L3)n、O-([X]-A(L2)-[Z])n、およびO-([X]-A(L2)-[Z]-L3)nのいずれか1つを有する。ある特定の特に好ましい実施形態では、スターポリマーは、式O-([X]-A-[Z]-L3)nを有する。
ある特定の実施形態では、P1、P2またはP3のいずれか1つまたは複数は、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物(D)である。これらの実施形態では、スターポリマーは、例えば、小分子薬物を腫瘍に送達するための薬物送達システムとして使用するのに適している。したがって、これらの実施形態は、式O[D1]-([X]-A[D2]-[Z]-[D3])nのスターポリマーを提供する。ある特定の好ましい実施形態では、スターポリマーは、次式:O(D1)-([X]-A-[Z])n、O-([X]-A(D2)-[Z])n、O-([X]-A-[Z]-D3)n、O(D1)-([X]-A(D2)-[Z])n、O-([X]-A(D2)-[Z]-D3)n、およびO(D1)-([X]-A(D2)-[Z]-D3)nのいずれか1つを有する。
スターポリマーは、リガンド(L)および薬学的に活性な化合物(D)を含むことができる。したがって、ある特定の実施形態では、スターポリマーは、次式:O(D1)-([X]-A(L2)-[Z])n、O(D1)-([X]-A-[Z]-L3)n、O(D1)-([X]-A(L2)-[Z]-L3)n、O-([X]-A(D2)-[Z]-L3)n、O(D1)-([X]-A(D2)-[Z]-L3)n、O-([X]-A(L2)-[Z]-D3)n、およびO(D1)-([X]-A(L2)-[Z]-D3)nのいずれか1つを有する。ある特定の特に好ましい実施形態では、スターポリマーは、式O(D1)-([X]-A-[Z]-L3)nを有する。ある特定の他の特に好ましい実施形態では、スターポリマーは、式O-([X]-A(D2)-[Z]-L3)nを有する。ある特定のさらなる特に好ましい実施形態では、スターポリマーは、式O(D1)-([X]-A(D2)-[Z]-L3)nを有する。
先の議論および本明細書の他所では、-A(P2)-、-A(L2)-、および-A(D2)-の名称は、細胞外または細胞内で作用する化合物(P)、リガンド(L)および薬物(D)が、ポリマーアーム(A)に沿って分布しているモノマー単位に連結していることを意味することが企図される。同様に、-O(P1)-、-O(L1)-、および-O(D1)-の名称は、細胞外または細胞内で作用する化合物(P)、リガンド(L)および薬物(D)が、コア(O)に結合している官能基に連結していることを意味することが企図される。
先の議論から、スターポリマーのある特定の実施形態は、式O-([X]-A(D)-[Z]-[L])n(ここで、Oは、コアであり、Aは、コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、コアとポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、ポリマーアームとリガンドの間のリンカー分子であり、Lは、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物を含むリガンドであり、Dは、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物であり、nは、整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示し、Dは、存在しても存在しなくてもよく、DまたはLの少なくとも1つは存在する)を有することを認識されよう。
また本明細書では、式O-([X]-A(D)-[Z]-L)n(ここで、nは、2またはそれを超える)を有するスターポリマーを含むスターポリマーリガンド提示システムが開示される。
また本明細書では、式O-([X]-A(D)-[Z]-[L])n(ここで、Dは存在する)を有するスターポリマーを含む薬物送達システムが開示される。
コア(O)
企図された適用のために十分な数のポリマーアーム(A)が結合することを確実にするようにコアが選択されるべきであるという条件で、任意の適切な材料をコア(O)のために使用することができる。免疫原、例えばB細胞免疫原を提示するためのワクチンとして使用されるスターポリマーの一部の実施形態では、コア(O)は、5個またはそれよりも多い抗原を提示できるように5個またはそれよりも多いポリマーアーム(A)の結合を可能にするように選択される。ある特定の実施形態では、コア(O)は、15個またはそれよりも多いポリマーアーム(A)が結合して、15個またはそれよりも多いリガンド(L)を提示できるように選択される。他の実施形態では、コア(O)上のポリマーアーム(A)結合点の数は、増幅リンカーの使用により増大され、したがって、整数の結合点を有するコア(O)は、ヘテロ二官能性リンカーの使用により、整数の倍数、例えば2、3、4、5、6、7、8、9または10によって増大される。適切な増幅リンカーは、他所に記載される。
本明細書において本発明者らは、コア(O)上のポリマーアーム(A)の負荷を最大限にするようにスターポリマーを設計し、製造する方法を記載する。コア(O)およびポリマーアーム(A)の一部の組成物について、コア(O)上のポリマーアーム(A)の負荷は、完全であってもよく、すなわちコア(O)上のすべての反応基が、ポリマーアーム(A)に連結している。コア(O)およびポリマーアーム(A)のある特定の他の組成物について、コア上のポリマーアーム(A)負荷は、不完全であってもよい。したがって、スターポリマーのある特定の組成物の構築について、コアは、必要な量の2倍ものアーム結合点を含むように選択することができる。15個またはそれよりも多いリガンドを有する本開示のスターポリマーに基づくワクチンの非限定的な例では、30またはそれよりも多い結合点、例えば30~512の間の結合点を有するコアが使用される。ある特定の実施形態では、コア(O)は、32~128の間の結合点を有する。
一部の実施形態では、コア(O)は、デンドロンまたはデンドリマーに基づく。デンドロンおよびデンドリマーは、あるクラスの高度に分岐した、化学的に定義された(正確な構築)、単分散系の巨大分子である。デンドリマーは、典型的に、コア周囲に対称なコア-シェル構造である。デンドロンにおいて、コアは、通常、焦点と呼ばれる化学的に規定可能な基である。デンドリマーのコアは、その三次元形状、すなわち、球状、楕円状(ellipsoidic)、または円柱状に影響を及ぼす。デンドリマーの表面は、官能基で高密度に充填され、その官能基の数は、デンドリマーの世代によって決まる。表面官能基は、他の成分、例えばポリマーアーム(A)、リガンド(L)または薬物(D)の結合のために直接使用することができ、またはそのためにさらに修飾することができる。デンドリマーには、それに限定されるものではないが、ポリアミドアミン(PAMAM)、ポリ(L-リシン)(PLL)、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンイミン(PPI)、およびポリ(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸)(ビス-MPA)が含まれる。
ある特定の実施形態では、コア(O)は、アミン官能基を有するポリアミドアミン(PAMAM)デンドリマーを含む。これらの実施形態では、ポリアミドアミンデンドリマーは、X1と呼ばれる表面アミン基に有しており、X1は、ポリマーアーム(A)に結合しているリンカー前駆体X2と反応して、リンカー(X)を介してポリマーアーム(A)をコア(O)に連結する。ある特定の実施形態では、ポリアミドアミンデンドリマーは、表面上に128個の官能基を有する第5世代のデンドリマーである。好ましい実施形態では、ポリアミドアミンデンドリマー上の官能基は、アミンである。
本発明者らは、デンドリマーベースのコア(O)に連結したポリマーアーム(A)を含むスターポリマーが、等価な分子量の線形ポリマーよりも粘度が低い巨大分子をもたらすことを見出した。拘束力のない説明は、高度に分岐したポリマー構造が、その線形アナログとは対照的に鎖の絡み合いを排除し、またその分岐が、高い溶解度、ならびに低い溶融粘度および溶液粘度をもたらすというものである。
コア(O)は、デンドリマーおよびデンドロンに類似の特性を有することができる超分岐ポリマーから選択することもできる。しかし、超分岐ポリマーは、化学的に定義されたデンドリマーまたはデンドロンとは異なり、AB2またはAB3モノマーのワンポット反応に基づいて構築されることが多く、本質的に後処理を必要としない。
超分岐ポリマーに伴う困難は、超分岐ポリマーが、広い分子量分布(および高い多分散性)を有することができ、特徴付けることが困難であるということである。したがって、固相合成によって生成された超分岐ポリマー、例えば、固相ペプチド合成によって生成された超分岐ポリ(アミノ酸)を除いて、デンドロンおよびデンドリマーに基づくコア(O)が好ましい。
ポリマーアーム(A)
ポリマーアーム(A)は、コア(O)に、直接的に(すなわちXは存在しない)または間接的に(すなわちリンカー分子(X)を介して)連結する。ポリマーアーム数は、整数値nである。
コア(O)から放射状に広がるポリマーアーム(A)は、生理的pHおよび塩濃度の下で水溶性であってもよく、主にスターポリマーの流体力学半径を増大するように働く。
リガンド提示のためのポリマーアーム(A)を含むスターポリマーは、リガンド(L)間に距離を設けるさらなる機能を発揮し、リガンド(L)は、ポリマー末端に連結することができ、適用に応じて可撓性または剛性のいずれであってもよい。
がん処置のための小分子化学療法薬物および/または免疫賦活薬物(D)を送達するために使用されるポリマーアーム(A)を含むスターポリマーは、薬物溶解度を増大し、薬物分解を低減/防止し、網内皮系(RES)細胞によるスターポリマーの取込みを防止するためのステルスコーティングを提供するように選択されるべきである。化学療法薬および/または免疫賦活薬の送達のために使用されるスターポリマーを構成するポリマーアーム(A)は、主に、食細胞によるスターポリマーの取込みを防止するように機能し、したがって、可撓性であり、剛性でなく、血清タンパク質に対して非反応性であるべきである。本発明者らは、アニオン性モノマーから構成された親水性アームが、高密度の疎水性または両親媒性小分子薬物を担持するスターポリマーの溶解度を改善し、スターポリマーの流体力学的サイズを増大するためにポリマーアーム(A)を延長し、反復投薬時に血中クリアランスの加速を低減することが見出された抗体応答を防止するように機能できることを、予想外に見出した。
スターポリマーのために使用されるポリマーアーム(A)は、天然または合成供給源のいずれかから誘導することができ、任意の適切な手段によって調製することができる。ポリマーアーム(A)は、典型的に、触媒、熱または光を用いて通常行われる、化学反応として説明され得る重合によって調製され、ここでモノマーは組み合わされて、鎖状のまたは架橋された巨大分子(ポリマー)を形成する。合成ポリマーを調製するには、段階成長(すなわち縮合)重合および鎖成長(すなわちフリーラジカル、アニオン、またはカチオン)重合の、主に2種類の機序が存在する。重合プロセスに関して、溶液重合、バルク(bulky)重合、分散重合、および乳化重合が利用可能である。
ある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、早計の停止を最小限に抑え、ポリマーの組成、分子量、多分散性、および官能基のより正確な制御を可能にするように制御された、「リビング」ラジカル重合法によって調製される。制御されたラジカル重合の状況では、開始剤(ラジカル供給源)の分解から生じた高度反応性フリーラジカルは、モノマー重合を惹起することができる。ラジカル中心はモノマーを付加し続けるので、鎖伝播は進行するが、制御されたリビングラジカル重合では、原子移動ラジカル重合(ATRP)機序を介する金属錯体、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合機序を介するジチオエステルもしくはトリチオエステル連鎖移動剤(CTA)、または窒素酸化物媒介性重合(NMP)機序を介するニトロキシドラジカルのいずれかによって、ラジカルの可逆的失活が生じる。これらの機序は、重合プロセス中の任意の時点で活性ラジカルの有効濃度を低下し、それによって潜在的な早計の連鎖停止を防止する。急速で可逆的なラジカル活性化-失活プロセスは、モノマーが提示されるときにすべての連鎖に等しい伝播機会を与えて、非常に狭い分子量分布および低多分散性のポリマーをもたらす。
制御されたラジカル重合により、広範な異なるポリマー官能基を有するポリマーアーム(A)を、モノマー選択、伝播するポリマー鎖の開始もしくはクエンチ、または時としてポリマー類似反応と呼ばれる重合後修飾のいずれかを介して導入することができる。ポリマーアーム(A)の骨格に沿って分布している官能基は、モノマーの選択によりモジュレートすることができる一方、ポリマーアーム(A)の両端の基は、RAFT重合のために使用される適切な開始剤およびCTAを選択することによってモジュレートすることができる。したがって、CTAの存在下でモノマーの重合を惹起するために使用される、官能基(FG)、リガンド(L)または薬物(D)を含む開始剤は、一端がFG、リガンド(L)または薬物(D)で官能化されたポリマーアーム(A)をもたらし、他端は、CTAによって導入されるジチオエステルまたはトリチオエステルを含む。ジチオエステルまたはトリチオエステルは、他のモノマーのRAFT重合を誘導するためのマクロ-CTAとしてのこのようなポリマーの使用を可能にし、したがって、ブロックコポリマー、例えばA-B型ジブロックコポリマーを調製するための簡単な経路を提供する。あるいは、ジチオエステルまたはトリチオエステルは、還元し(チオールに)、チオール反応性部分でキャップすることができ、または官能基(FG)、リガンド(L)もしくは薬物(D)を含む開始剤を使用してキャップすることができる。
ある特定の実施形態では、X2およびZ1リンカー前駆体は、X2もしくはZ1リンカー前駆体、リガンド(L)または薬物(D)で官能化された開始剤を、CTAの存在下でモノマーと反応させて、ポリマーアーム中間体であるX2-ポリマー-CTA、Z1-ポリマー-CTA、L-ポリマー-CTA、またはD-ポリマー-CTAを生成し、それらを、X2もしくはZ1リンカー前駆体、リガンド(L)または薬物(D)で官能化された開始剤またはチオール反応性化合物を使用してキャップして、ヘテロテレケリックポリマーアームであるX2-ポリマー-Z1、L-ポリマー-X2またはD-ポリマー-X2を得ることによって導入される。この方式で生成されたポリマーアーム(A)の具体例は、後に記載される。
一部の実施形態では、(メタ)アクリルアミドベースおよび(メタ)アクリレートベースのポリマーは、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合によって合成される。さらなる実施形態では、ポリ(アミノ酸)およびポリ(ホスホエステル)は、開環重合によって合成される。開環重合によって生成されたポリマーについて、重合を惹起するために使用される化合物は、官能基を一端に導入するために使用することができ、得られたポリマーの他端は、所望の官能基を導入するための任意の適切な手段によってキャップすることができる。さらに他の実施形態では、ペプチドベースのバイオポリマーは、固相ペプチド合成によって合成される。
ポリマーアーム(A)の構築は、適用の特別な要求に対処するように選択される。一部の実施形態では、線形ポリマーアーム(A)は、リガンド(L)を、ポリマーアーム(A)を介して間接的にスターポリマーのコア(O)に連結するために使用される。他の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、増幅リンカーとして使用され、かつ/またはスターポリマーのさらなる表面積被覆を提供するために使用される、ブラシポリマーである。一部の実施形態では、ブラシポリマー構築を有するポリマーアーム(A)は、薬物(D)、例えば小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物のスターポリマー担体上で使用される。スターポリマーを、ブラシ構築を有するポリマーアームでコーティングすることにより、線形ポリマーアーム(A)を含むスターポリマーと比較して、腫瘍取込みが増大した。拘束力のない説明は、親水性ポリマーアーム(A)による表面積被覆率の増大により、血液タンパク質結合が低減し、かつ/または食細胞による取込みが低減し、それによって、循環時間および腫瘍へのスターポリマーの取込みが増大するというものである。
他の実施形態では、ジブロック構築を有するポリマーアームは、スターポリマーを構成する様々な成分を隔離するために使用される。一部の実施形態では、ジブロックコポリマーは、薬物(D)、例えば小分子化学療法薬物および/または免疫賦活薬物を、ジブロックポリマーの1つのブロックに隔離するために使用される。他の実施形態では、ジブロックポリマーは、荷電モノマーを隔離するために使用され、すなわち、荷電モノマーは、ジブロックポリマーの1つのブロック上だけに置かれる。さらに他の実施形態では、ジブロックポリマーは、2つまたはそれよりも多い異なる成分、例えば薬物(D)および荷電モノマーを隔離するために使用される。
予想外に、ポリマーアーム(A)上に置かれた荷電モノマーが、in vivoでの組織保持を増大し、スターポリマー上に整列している任意のリガンド(L)(または薬物(D))に誘導される抗体を低減したことが見出された。これらの知見についての拘束力のない説明は、(i)荷電モノマーが、ポリマーアームの広範なコンフォメーション(confirmation)を促進し、それによってRhを増大し、組織保持の増大により活性期間を改善し、(ii)リガンド(または薬物)の近位にある電荷、具体的には負荷電モノマーが、B細胞との相互作用を低減し、それによって、多価リガンドがIgM抗体を誘導する傾向を低減するというものである。したがって、好ましい実施形態では、B細胞免疫原以外のリガンド(L)を提示するため、および/または薬物(D)を特異的組織に送達するために使用されるスターポリマーは、組織保持を改善し、抗体応答の誘導を防止するための手段として、荷電モノマー、特に負荷電モノマーを含む。
ポリマーアーム(A)を構成するモノマー単位のそれぞれは、適用の要求を満たすように選択される。適切なポリマーアームは、整数bの親水性モノマー単位を有する親水性モノマー(B)を最小限に含む。ポリマーアーム(A)はさらに、整数cの荷電モノマー単位(C)を含むことができ、かつ/または薬物(D)もしくは必要に応じてリガンド(L)の結合を可能にする官能基を含む整数eの反応性コモノマーEをさらに含むことができる。
式Iのポリマーアーム(A)は、中性の親水性モノマー(B)、ならびに必要に応じて荷電モノマー(C)および/または反応性モノマー(E)のいずれかまたは両方を含む、ポリマーアーム(A)であり、(B)b-[(C)c]-[(E)e](ここで、bは、中性の親水性コモノマーBの繰り返し単位の整数に等しく、cは、荷電コモノマーCの繰り返し単位の整数であり、eは、薬物(D)(または必要に応じてリガンド(L))の結合のために使用される反応性コモノマーEの繰り返し単位の整数に等しく、[ ]は、モノマー単位が必要に応じて存在することを示す)として表すことができる。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、一方のブロック上に、薬物に連結しているモノマーおよび親水性モノマーを含み、他方のブロック上に親水性モノマーだけを含むジブロックコポリマーであり、以下に模式的に表すことができる。
一方のブロック上に、両親媒性または疎水性小分子薬物に連結しているモノマー(E)および親水性モノマー(B)を有し、他方のブロック上に親水性モノマー(B)だけを有するジブロックポリマーアーム(A)を含むスターポリマーについて、スターポリマーのコアの近位にあるジブロックポリマーアーム(A)のブロック上に、両親媒性または疎水性小分子薬物(D)に連結したモノマーを置くことにより、安定性が改善され、すなわちスターポリマーが凝集する傾向が低下したことが見出された。
一方のブロック上に、両親媒性または疎水性小分子薬物に連結しているモノマーおよび親水性モノマーを有し、他方のブロック上に親水性モノマーおよび荷電モノマーを有するジブロックポリマーアーム(A)を含むスターポリマーについて、コアの近位に、両親媒性または疎水性小分子薬物(D)に連結したモノマーを置き、コアの遠位にあるポリマーアーム(A)の反対のブロック上に荷電モノマーを置くことにより、得られるスターポリマーの安定性が改善されたことが見出された。この知見についての拘束力のない説明は、荷電ブロック、すなわち荷電モノマーを含むポリマーブロックが、溶解度を改善することができ、両親媒性または疎水性小分子薬物(D)を担持するブロックを遮蔽するというものである。
ポリマーアームの両端にリガンドを担持するスターポリマーについて、リガンド(L)に最も近位(コア(O)の遠位)にあるジブロックポリマーアーム(A)のブロック上に置かれた荷電モノマーが、薬物動態を改善し、リガンド(L)およびスターポリマーの他の成分に抗体が誘導される度合いを低減したことが見出された。これらの知見の拘束力のない説明は、(i)電荷が、ポリマーアームの広範なコンフォメーションを促進し、それによってRhを増大し、組織保持の増大により活性期間を改善し、(ii)リガンド(L)の近位にある電荷、具体的には負荷電モノマーが、B細胞との相互作用を低減し、多価リガンド(L)(またはスターポリマーの他の成分)がB細胞受容体を架橋して抗体を誘導する傾向を低減するというものである。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、アクリレート、(メタ)アクリレート、アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、アリルエーテル、酢酸ビニル、ビニルアミド、置換スチレン、アミノ酸、アクリロニトリル、複素環式モノマー(すなわちエチレンオキシド)、サッカリド、ホスホエステル、ホスホンアミド、スルホン酸エステル、スルホンアミド、またはそれらの組合せから選択される中性の親水性モノマーを含む。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、化学的構造CH2=CR2-C(O)-R1(ここで、アクリル側基R1は、-OR3、-NHR3または-N(CH3)R3からなる群の1つまたは複数から選択することができ、R2は、HまたはCH3であってもよく、R3は、任意の親水性置換基から独立に選択される)を有する、(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドから選択される中性の親水性モノマーである式IのモノマーBを含む。R3の非限定的な例として、それに限定されるものではないが、H(OR3を除く)、CH3、CH2CH3、CH(CH3)2、CH2CH2N(CH3)2、CH2CH2N(CH2CH3)2、CH2CH2OH、CH2(CH2)2OH、CH2CH(OH)CH3、CHCH3CH2OH、(CH2CH2O)iH、(CH2CH2O)iCH3、(CH2CH2O)iCH2CH3(ここで、iは、繰り返し単位の整数である)が挙げられる。注記:親水性モノマーおよび中性の親水性モノマーとは、全体を通して交換可能に使用され、中性である、すなわち生理的pHであるpH7.4では電荷を有していない親水性モノマーを説明することを意味する。
先の例、N-(2-ヒドロキシプロピル(hydroxpropyl)(メタクリルアミド))(HPMA)は、中性の親水性モノマー、例えば式IのモノマーBの例である。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、荷電官能基を含有するモノマーCを含むことができる。このようなモノマーの非限定的な例として、(潜在型)、アミン、第四級アンモニウム、スルホン酸、硫酸、リン酸、ホスホン酸、カルボン酸および/またはボロン酸官能基を含有する、アミノ酸N-カルボキシ無水物(NCA)、(メタ)アクリルアミドおよび(メタ)アクリレートが挙げられる。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、化学的構造CH2=CR5-C(O)-R4を有する、(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドから選択される荷電親水性モノマー(C)を含む。アクリル側基R4は、-OR6、-NHR6または-N(CH3)R6からなる群の1つまたは複数から選択することができ、ここで、R5は、HまたはCH3であってもよく、R6は、それに限定されるものではないが、H(NHR6またはN(CH3)R6を除く)、直鎖アルキル構造、例えば(CH2)jNH2、(CH2)jCH(NH2)COOH、(CH2)jCOOH、(CH2)jPO3H2、(CH2)jOPO3H2、(CH2)jSO3H、(CH2)jOSO3H、(CH2)jB(OH)2(ここで、jは、繰り返し単位の整数、典型的に1~6の間である)、ならびにより多目的に使える構造、例えばCH2CH2N(CH3)2、CH[CH2N(CH3)2]2、CH(COOH)CHCH2COOH、[CH2CH(CH3)O]5PO3H2、(CH2)3CH(OPO3H2)(CH2)2CH(OPO3H2)(CH2)3CH3、C(CH3)2CH2SO3H、およびC6H4B(OH)2から選択することができる。
荷電モノマー(R4=-OR6、R5=CH3およびR6=H)の非限定的な例は、
であり、この例、すなわちメタクリル酸では、モノマーは、生理的pH(すなわちpH7.4)で脱プロトン化され、負電荷を担持すると予測することができる。先の構造は、荷電モノマーである式IのモノマーCの例である。注記:荷電モノマーとは、生理的pHであるpH7.4で電荷を有するモノマーを説明することを意味する。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、薬物(D)(または必要に応じてリガンド(L))に対して反応性であるモノマーEを含む。適切な反応性モノマーには、それに限定されるものではないが、アジド、アルキン、保護されたヒドラジン(重合後に脱保護される)、複素環式環、イソシアネート、イソチオシアネート、アルデヒド、ケトン、活性化されたカルボン酸、保護されたマレイミド、および潜在型アミンを有するモノマーを含めた、薬物(D)(または必要に応じてリガンド(L))の結合に適した官能基を担持する任意のモノマー単位が含まれる。薬物分子(D)をポリマー骨格に連結するために使用される適切なリンカー化学は、本明細書を通して論じられる。細胞外で作用するリガンド(L)は、ポリマーアーム(A)の骨格に沿って分布している反応性コモノマーに必要に応じて連結し得るが、好ましい実施形態では、存在する任意のリガンド(L)は、溶媒曝露を最大限にするようにポリマーアーム(A)の末端に連結することに留意するべきである。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、化学的構造CH2=CR8-C(O)-R7を有する(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドから選択される反応性モノマー(E)を含む。アクリル側基R7は、-OR9、-NHR9または-N(CH3)R9からなる群の1つまたは複数から選択することができ、R8は、HまたはCH3であってもよく、R9は、それに限定されるものではないが、直鎖アルキル構造、例えば(CH2)kR10、(CH2)kC(O)NHR10または(CH2CH2O)kCH2CH2C(O)NHR10から独立に選択することができ、kは、繰り返し単位の整数、典型的に0~6の間であり、R10は、(CH2)h-FG、(CH2CH2O)hCH2CH2-FGまたは(CH2CH2O)hCH2CH2-FGから独立に選択され、hは、繰り返し単位の整数、典型的に0~6の間であり、FGは、それに限定されるものではないが、カルボン酸および活性化されたカルボン酸(例えば、カルボニルチアゾリジン-2-チオン、tert-ブチルおよび/またはニトロベンジルで保護されたカルボン酸)、無水物、アルデヒド、ケトン、アミンおよび保護されたアミン(例えば、tert-ブチルオキシカルボニルで保護されたアミン)、ヒドラジンおよび保護されたヒドラジン(例えば、tert-ブチルオキシカルボニルで保護されたヒドラジン)、OSi(CH3)、CCH、N3、プロパルギル、ハロゲン(例えば、フルオリド、クロリド)、オレフィンおよびendo環式オレフィン(例えば、アリル)、CN、OH、ならびにエポキシから選択することができる任意の官能基である。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、親水性メタ(アクリルアミド)ベースのホモポリマーを含む。メタ(アクリルアミド)ベースのモノマーを含むホモポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
であり、ここで、親水性モノマーBは、N-(2-ヒドロキシプロピル(メタクリルアミド))(HPMA)であり、bは、約10kDa~約60kDaの間の標的分子量のためのモノマー単位の整数、典型的に約50~約450の間、例えば約70~420の間であり、ポリマーの末端は、任意の適切な不均一分子、例えばX1およびZ2リンカー前駆体、コア(O)およびリガンド(L)、コア(O)および薬物(D)、またはコア(O)およびキャッピング基に連結することができる。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、親水性コモノマーおよび荷電コモノマーの両方を含むメタ(アクリルアミド)ベースのコポリマーを含む。親水性コモノマーおよび荷電コモノマーを含むメタ(アクリルアミド)ベースのコポリマーを含むポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
である。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、親水性コモノマーおよび反応性コモノマーの両方を含むメタ(アクリルアミド)ベースのコポリマーを含む。親水性コモノマーおよび反応性コモノマーを含むメタ(アクリルアミド)ベースのコポリマーを含むポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
である。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、親水性モノマー、反応性モノマーおよび荷電モノマーを含むメタ(アクリルアミド)ベースのターポリマーを含む。親水性コモノマー、荷電コモノマーおよび反応性コモノマーを含むメタ(アクリルアミド)ベースのターポリマーを含むポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
である。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、メタ(アクリルアミド)ベースのジブロックコポリマーを含む。ジブロックコポリマーの一方のブロックだけに連結している反応性コモノマーを有する親水性ブロックを含むメタ(アクリルアミド)ベースのジブロックコポリマーを含むポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
であり、ここで、一方のブロックは、b1およびeによって示される繰り返し単位の整数の親水性モノマーおよび反応性モノマーを含み、他方のブロックは、b2によって示される繰り返し単位の整数の親水性モノマーを含む。模式図の2つのブロックは、括弧[ ]によって分離されており、bは2つのブロックを描いていることに留意するべきである。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、メタ(アクリルアミド)ベースのジブロックコポリマーを含み、ここで、一方のブロックは、反応性コモノマーを含み、他方のブロックは、荷電コモノマーを含む。荷電コモノマーを含む別のブロックに連結している、反応性コモノマーを有する親水性ブロックを含むメタ(アクリルアミド)ベースのジブロックを含むポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
であり、ここで、一方のブロックは、b1およびeによって示される繰り返し単位の整数の親水性モノマーおよび反応性モノマーを含み、他方のブロックは、cおよびb2によって示される繰り返し単位の整数の荷電コモノマーおよび親水性コモノマーを含む。模式図の2つのブロックは、括弧[ ]によって分離されており、bは2つのブロックを描いていることに留意するべきである。
先の例では、反応性コモノマーは、薬物分子(D)または必要に応じてリガンド(L)を連結するために使用することができる。反応性コモノマーの他の例は、他所に記載される。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、メタ(アクリルアミド)ベースのジブロックコポリマーを含み、ここで、一方のブロックは、反応性モノマー、荷電モノマーおよび親水性モノマーからなるターポリマーを含み、他方のブロックは、荷電コモノマーおよび親水性モノマーを含む。荷電モノマーを含む一方のブロックに連結している、反応性コモノマーおよび荷電モノマーを有する親水性ターポリマーブロックを含むメタ(アクリルアミド)ベースのジブロックを含むポリマーアーム(A)の非限定的な例は、
であり、ここで、一方のブロックは、b1、eおよびc1によって示される繰り返し単位の整数の親水性モノマー、反応性モノマーおよび荷電モノマーを含み、他方のブロックは、c2およびb2によって示される繰り返し単位の整数の荷電コモノマーおよび親水性コモノマーを含む。模式図の2つのブロックは、括弧[ ]によって分離されており、bは2つのブロックを描いていることに留意するべきである。
ポリマーアーム(A)の長さの効果
本発明者らは、ある特定の適用に必要な流体力学半径(Rh)および高リガンド(L)の密度を達成するのに最適な分子量(MW)、すなわち重量平均(Mw)または数平均(Mn)として表されるポリマーアーム(A)の長さを特定した。ポリマーアームの分子量、スターポリマーのRh、リガンド(L)の密度および生物活性の間の相互関係は、過去に探索されていなかった。注記:時として、Rhの代わりに回転半径(Rg)が使用される。
予想外に、ポリマーアーム(A)の分子量とスターポリマーの半径の間には直接的な線形相関が存在すること、およびスターポリマーの半径の増大により、ある特定の適用における生物活性が改善されることが観察された。例えば、HPMAベースのポリマーアーム(A)の分子量を約15kDaから約50kDaに増大することによってスターポリマーの半径を約7.5nmから約15nmに増大することにより、リガンド(L)がスターポリマー上に整列すると、B細胞免疫原を整列させるスターポリマーの局所的皮下投与後に、ペプチドベースのB細胞免疫原に対して生じる抗体の程度が著しく増大した。拘束力のない説明は、スターポリマーのサイズを、7.5nmRhから、スターポリマーが投与される皮下組織における保持を増大する(クリアランス速度を低下する)15nmRhに増大すると、流入領域リンパ節における活性が長続きし、すなわちリガンド(L)と同族受容体の関与が持続するというものである。したがって、持続的活性を必要とするスターポリマーのある特定の実施形態では、本発明者らは、ある特定の組織におけるスターポリマーの活性の持続性を増大するための手段として、ポリマーアームの長さを調整してスターポリマーのサイズを増大することができるという、予想外の知見を開示する。
さらなる知見は、ポリマーアーム(A)の分子量が増大すると、各コア(O)上に負荷できるポリマーアーム(A)の最大負荷が低下するというものであった。したがって、ポリマーアームの分子量は、所望の適用に最適な、ポリマーアーム(A)の密度(したがって生理活性リガンド分子の密度)と流体力学的サイズ(すなわちRh)のバランスを達成するように選択されなければならない。
一部の適用は、十分な流体力学的サイズのスターポリマー上に十分な密度のリガンド(L)を達成するために、高リガンド密度および高分子量ポリマーアーム(A)を必要とすることがあるので、本発明者らは、コア(O)から放射状に広がるポリマーアーム(A)のそれぞれの末端上に、同じであっても異なっていてもよい2個またはそれよりも多いリガンド(L)の結合を可能し、それによって、そうでなければスターポリマー表面上に整列するポリマーアームの密度を制限するおそれがある相対的に高い分子量のポリマーアームを使用する場合でも、リガンド密度を増大することができる、増幅リンカーを有するスターポリマーの新規組成物を開発した。
適切な増幅リンカーは、2個またはそれよりも多いリガンド(L)を、単一ポリマーアーム(A)に接合することができる任意の二官能性リンカー分子を含む。増幅リンカーは、式(FG1)-T-(FG2)mによって表すことができ、ここで、FG1およびFG2は、任意の官能基であり、Tは、任意の適切なリンカーであり、mは、増幅リンカーに連結したFG2の数を表し、1よりも大きい任意の整数、典型的に2~16の間である。
一部の実施形態では、増幅リンカーは、式FG1-リンカー(M(FG2))mのポリマーを含み、ここで、FG1は、繰り返し単位の整数mの、FG2に連結したモノマーから構成されたオリゴマーに連結している。他の実施形態では、増幅リンカーTは、樹状増幅リンカーであり、ここで、デンドロンの各モノマーは、枝分かれの整数βを有し、デンドロンは、整数γによって表される任意の世代であり得る。したがって、樹状増幅リンカーが官能基を増大する倍数(FG1→FG2)は、g=βγと表すことができる。非限定的な例では、2つの枝分かれ点を有するモノマーから構成された第4世代のデンドロンについて、gは16に等しい。
一部の実施形態では、増幅リンカーは、式(スルホ-DBCO)-T-(マレイミド)mを有し、アジド官能基を末端にもつポリマーアーム(A)上に、複数のマレイミド官能基を設置するために使用される。(スルホ-DBCO)-T-(マレイミド)m増幅リンカーの非限定的な例は、
である。
他の実施形態では、増幅リンカーは、式(スルホ-DBCO)-T-(アルキン)mを有し、アジド官能基を末端にもつポリマーアーム(A)の末端上に、複数のアルキン官能基を設置するために使用される。(スルホ-DBCO)-T-(アルキン)m増幅リンカーの非限定的な例は、
である。
本開示のスターポリマーの流体力学半径の増大は、ある特定の適用に有益となり得るが、本開示のスターポリマーの静脈内投与後の腫瘍の標的化を含めたある特定の他の適用では、狭い範囲のスターポリマーの流体力学的半径が最適であることが、予想外に見出された。非限定的な例として、約5~50kDaの間の分子量のポリマーアームを有するスターポリマーに相当する、約5~15nmRhの間の流体力学的半径を有するスターポリマーが、腫瘍への取込みに最適であることが予想外に見出され、一方、より小さい半径(<5nm)のスターポリマーは、血液からより急速にクリアランスされることが見出され、より大きいサイズを有するスターポリマーは、腫瘍への全体的により少ない蓄積を示した。
ある特定の適用に必要な最適なスターポリマーのサイズおよびリガンド密度の特定と組み合わされた、ポリマーアーム(A)の長さをモジュレートすることによってスターポリマーの流体力学半径を厳密に制御する能力に関する予想外の知見により、本発明者らは、生物活性の改善を達成するために必要とされる新規なスターポリマー組成物の適切なサイズ(すなわちRh)およびリガンド密度を可能にする、ポリマーアーム(A)の長さの範囲および組成を決定するに至った。
例えば、本発明者らは、リガンド密度および流体力学半径の両方が、本開示のスターポリマーに基づくワクチンの、抗体応答を誘導する能力に影響を及ぼすことを見出した。重要なことに、ポリマーアームの分子量は、流体力学的サイズに正比例するが、アーム負荷(すなわちスターポリマーの表面上の密度)には反比例する。したがって、ポリマーアーム(A)の分子量は、アーム負荷を犠牲にすることなく十分なサイズを達成するように選択されるべきである。したがって、抗体応答を誘導するためのワクチンとして使用される本開示のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアームの分子量は、典型的に約10kDa~約60kDaの平均サイズであり、このサイズにより、流体力学的サイズとアーム負荷の適切なバランスが確保される。
本明細書で開示される通り、ポリマーアーム(A)の分子量は、流体力学半径に影響を及ぼす非常に重要なパラメーターである。予想外に、本開示のスターポリマーを構成するポリマーアームの分子量の増大は、流体力学的サイズを増大し、これは投与後の注射部位における保持の増大と関連していた。したがって、ポリマーアームの分子量は、対象への投与後の本開示のスターポリマーの分布および動態をモジュレートするための手段として使用することができる。本開示のスターポリマーが、毛細血管床を自由に横断しなければならないか、または血管外遊出し、腫瘍に浸透しなければならない適用のために使用される一部の実施形態では、ポリマーアームの分子量は、約15nm未満の半径を達成するために、約50kDa未満の分子量を有するように選択される。本開示のスターポリマーが、投与部位における持続性を必要とする適用のために使用される他の実施形態では、ポリマーアームの分子量は、約5nmを超える半径を達成するために、約10kDaよりも大きい分子量を有するように選択される。
リガンド整列のためのポリマーアームの構築および組成の最適化
細胞外受容体結合リガンド(L)を含む、リガンド(L)を整列させるスターポリマーのサイズ(Rh)を増大すると、ある特定の状況における生物活性、例えば、局所組織部位へのリガンド(L)の送達、例えば皮下注射後の流入領域リンパ節へのB細胞免疫原の送達が増大したという知見に基づいて、ポリマーアームの組成がRhおよび生物活性に対して有する影響を評価した。
予想外に、ワクチンとしての使用以外の適用について、負荷電官能基を含む約0.5~約20mol%の間のコモノマーを有するポリマーアーム(A)を含むスターポリマーは、同じ分子量を有するが、正荷電官能基または非荷電(すなわち単に中性)官能基のいずれかを有するポリマーアームを含むスターポリマーと比較して、より高いRhおよび改善された生物活性を有していた。
受動的腫瘍標的化のためのポリマーアーム(A)の組成および構築の最適化
ポリマーアームの組成および構築も、がん処置のために使用される小分子化学療法薬物および/または免疫賦活薬物(D)のスターポリマー担体のサイズ(Rh)および活性に影響を及ぼすことが見出された。例えば、約5mol%よりも高い密度の、相対的に低分子量および両親媒性または疎水性の特性を有する薬物(D)、例えば芳香族複素環、例えばイミダゾキノリンもしくはアミドベンゾイミダゾール、または芳香族化学療法薬物、例えばアントラサイクリンと、統計コポリマーに基づくポリマーアーム(A)の結合は、このようなスターポリマーが凝集する傾向を増大した一方、5mol%よりも多く40mol%までの薬物とポリマーアームの結合は、凝集を生じることなく、ジブロックコポリマーアームを含むスターポリマー上に達成され、ただし、薬物は、コア(O)の近位にあるジブロックコポリマーのブロックに結合したものとする。したがって、小分子薬物(D)の担体として使用されるスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、ジブロックコポリマーを含み、薬物(D)は、コア(O)の近位にあるジブロックコポリマーのブロックだけに結合している。さらなる知見は、高密度の両親媒性または疎水性薬物を有するターポリマーまたはジブロックコポリマー上に含まれる荷電コモノマーにより、両親媒性または疎水性薬物(D)のスターポリマー担体の溶解度が改善され、それによって凝集が防止されるというものであった。したがって、薬物(D)、特に両親媒性小分子薬物のスターポリマー担体のある特定の実施形態では、約0.5~約20mol%の間の荷電コモノマーを有するジブロックコポリマーが使用される。
がん処置のために使用されるスターポリマーのポリマーアーム(A)の分子量は、スターポリマーの流体力学的サイズが、静脈内投与後に腎排出を防止するのに十分なサイズであるが、血管外遊出および腫瘍への侵入を防止するほど大き過ぎることのないように選択される。最適なポリマーアーム(A)の分子量は、約5kDa~50kDaの間、例えば5kDa、6kDa、7kDa、8kDa、9kDa、10kDa、11kDa、12kDa、13kDa、14kDa、15kDa、16kDa、17kDa、18kDa、19kDa、20kDa、21kDa、22kDa、23kDa、24kDa、25kDa、26kDa、27kDa、28kDa、29kDa、30kDa、31kDa、32kDa、33kDa、34kDa、35kDa、36kDa、37kDa、38kDa、39kDa、40kDa、41kDa、42kDa、43kDa、44kDa、45kDa、46kDa、47kDa、48kDa、49kDa、または50kDaである。ある特定の実施形態では、ポリマーアーム(A)の分子量は、約10kDa~約25kDaの間または約20kDa~約40kDaの間である。ポリマーアームがジブロックコポリマーであるある特定の実施形態では、ポリマーアームの分子量は、約20kDa~約40kDaの間または10kDa~約25kDaの間であり、ブロックの質量比は、約1:1であり、すなわち25kDaの分子量を有するジブロックコポリマーについては、一方のブロックの質量は約12.5kDaであり、他方のブロックの質量は約12.5kDaであり、薬物(D)、例えば小分子化学療法薬物および/または免疫賦活薬物は、ジブロックコポリマーの一方のブロック、すなわちコアの近位にあるブロックに沿って分布している。
分子量に加えて、結合しているポリマーアーム(A)の数も、適用の要求を満たすように選択されるべきである。がん処置のためにリガンド(L)を整列させるスターポリマーについて、最適なアーム数は、5個よりも多く、例えば5~45個の間、好ましくは10~30個の間のアームである。一般に、がん処置のためにリガンド(L)を整列させるスターポリマーは、適切な受容体クラスター形成のために、5個、好ましくは15個またはそれよりも多いアームを有するべきである。小分子薬物を送達するスターポリマーでは、その活性についてアーム数にはあまり依存せず、結合薬物のmol%に、より依存する(他所に記載される通り)。それにもかかわらず、アーム数は、典型的に約5~30個の間、例えば5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個であり、好ましい実施形態は、小分子薬物(D)のスターポリマー担体1個当たり10~30個の間のアーム、好ましくは約15~25個の間のアームを有する。
抗体の誘導を防止する組成
薬学的に活性な化合物に対して向けられた抗体の誘導は、低い親和性でもB細胞受容体に関与し、抗体の誘導をもたらすことができる多価の整列の構造を提示するいかなる送達技術もが直面する、大きな困難である。ワクチン以外として使用のための、スターポリマー上に提示されたリガンド(L)に対する抗体の誘導は、必然的にリガンド(L)の活性を遮断し、かつ/または反復投薬時に血中クリアランスの加速と呼ばれているものをもたらす場合がある。同様に、スターポリマー上に提示された薬物(D)に対する抗体の誘導は、必然的に、薬物(D)の活性を遮断し、反復投与時に活性を低減するおそれがある。
したがって、本明細書で開示される大きな進歩は、リガンド(L)を提示し、かつ/または薬物(D)を担持するスターポリマーの反復投与後に、このようなリガンド(L)および/またはこのような薬物(D)に対する抗体の誘導を低減または軽減するスターポリマー組成の特定である。
具体的には、本発明者らは、リガンド(L)におけるまたはリガンド(L)の近くの負荷電官能基の密度が高いと、リガンド(L)に向けられる抗体応答が抑止されること、および薬物(D)に連結したポリマーアーム(A)の骨格に沿って分布している負荷電官能基の密度が高いと、薬物(D)に対して向けられる抗体応答が抑止されることを、予想外に見出した。
さらに、レクチン受容体であるCD22Lに結合するある特定のサッカリドが、本開示のスターポリマーのリガンド(L)においてまたはリガンド(L)の近くに高密度で置かれる場合、リガンド(L)に対して誘導される抗体応答が低減され、ある場合には抑止されることが、予想外に観察された。同様に、薬物(D)のスターポリマー担体の表面においてまたは表面の近くに置かれたCD22Lに結合するサッカリドは、薬物(D)に対する抗体応答の誘導を軽減することが見出された。
リンカー
リンカーは、一般に、スターポリマーのいずれか2つまたはそれよりも多い異なる分子を一緒に接合し、それによって以下の機能、I)水溶度を増大もしくは低減する機能、II)スターポリマーのいずれか2つの成分、すなわち異なる分子の間の距離を増大する機能、III)剛性もしくは可撓性を付与する機能、またはIV)いずれか2つもしくはそれよりも多い異なる分子間の連結の分解/加水分解速度を制御/モジュレートする機能のいずれか1つまたは複数をさらに発揮することができる、任意の分子を指す。
リンカーは、任意の適切な手段によってスターポリマーのいずれか2つの成分を接合するため、例えば、ポリマーアーム(A)をコア(O)に接合するために使用することができる。リンカーは、いずれか2つまたはそれよりも多い成分、すなわち異なる分子を接合するため、例えばポリマーアーム(A)をコア(O)に、またはリガンド(L)をポリマーアーム(A)に接合するために、共有結合性または非共有結合性の手段を使用することができる。
ある特定の実施形態では、リンカーは、スターポリマーのいずれか2つの成分を、共有結合を介して接合、すなわち連結することができる。共有結合は、スターポリマーのいずれか2つの成分を接合するために使用される好ましい連結であり、対象への投与後に、いかなる成分もその他の成分からすぐには分散できないように、例えばリガンド(L)がスターポリマーからすぐには分散できないようにする。さらに共有結合性連結は、典型的に非共有結合性連結よりも高い安定性を提供し、スターポリマーの各成分が、投与された各成分の割合でまたはそれに近い割合で、特異的組織および/または細胞に同時送達されるように助ける。
共有結合性連結の非限定的な例では、クリックケミストリー反応は、スターポリマーのいずれか2つの成分を連結する、すなわち一緒に接合するトリアゾールをもたらすことができる。ある特定の実施形態では、クリックケミストリー反応は、歪み促進型[3+2]アジド-アルキン環化付加反応である。アルキン基およびアジド基は、「クリックケミストリー」によって連結される、スターポリマーを構成するそれぞれの分子上に提供され得る。一部の実施形態では、リガンド(L)、例えばB細胞エピトープは、ポリマーアーム(A)上のZ1官能基に対して反応性であるアジド官能基を担持するZ2リンカー前駆体を含有し、ここで、Z1官能基は、アルキン、例えばアセチレンまたはジベンジルシクロオクチン(DBCO)を含む。
一部の実施形態では、チオール官能基を担持しているZ2リンカー前駆体は、適切な反応基、例えばアルキン、アルケン、マレイミドを介してポリマーアーム(A)に連結して、チオエーテル結合をもたらし、またはチオールは、ピリジルジスルフィドと反応して、例えばジスルフィド連結をもたらすことができる。
一部の実施形態では、アミンが1つの分子上に提供され、そのアミンは、任意の適切な求電子基、例えばカルボン酸、酸塩化物もしくは活性化エステル(例えば、NHSエステル)と反応し、それによってアミド結合をもたらすことによって別の分子に連結することができ、またはそのアミンは、アルケン(マイケル付加を介して)、アルデヒド、およびケトン(シッフ塩基を介して)と反応することができる。
当業者に周知の多くの適切なリンカーが存在し、それには、直鎖もしくは分岐鎖炭素リンカー、複素環式炭素リンカー、剛性芳香族リンカー、可撓性エチレンオキシドリンカー、ペプチドリンカー、またはその組合せが含まれるが、それらに限定されない。一部の実施形態では、炭素リンカーは、C1~C18アルカンリンカー、例えば低級アルキルC4を含むことができ、アルカンリンカーは、スターポリマーを構成する2つまたはそれよりも多い分子、すなわち異なる成分の間の空間を増大するように働くことができ、一方、より長い鎖のアルカンリンカーは、疎水性の特徴を付与するために使用することができる。あるいは、アルカンリンカーの代わりに、親水性リンカー、例えばエチレンオキシドリンカーを使用して、いずれか2つまたはそれよりも多い分子の間の空間を増大し、水溶度を増大することができる。他の実施形態では、リンカーは、剛性を付与する芳香族化合物、またはポリ(芳香族)化合物であってもよい。リンカー分子は、親水性または疎水性のリンカーを含むことができる。いくつかの実施形態では、リンカーは、細胞内酵素(例えば、カテプシンまたは免疫プロテアソーム)によって切断可能な、分解可能なペプチド配列を含む。
一部の実施形態では、リンカーは、ポリ(エチレンオキシド)(PEG)を含むことができる。リンカーの長さは、リンカーの目的に応じて決まる。例えばリンカー、例えばPEGリンカーの長さは、例えば、免疫原性組成物の成分を分離して、立体障害を低減するために増大することができ、または親水性PEGリンカーの場合には、水溶度を改善するために使用することができる。リンカー、例えばPEGは、少なくとも2個のモノマー長であり得る短いリンカーであってもよい。リンカー、例えばPEGは、約4~約24個の間のモノマー長、例えば4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個のモノマー長であってもよく、またはそれよりも長くてもよい。一部の実施形態では、リガンド(L)は、PEGリンカーを介してポリマーアーム(A)に連結している。
他の実施形態では、ポリマーアーム(A)は、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を含むリンカーXを介してコア(O)に連結している。予想外に、コア(O)にグラフトされたPEGを含むX1リンカー前駆体は、コア(O)とのポリマーアーム(A)のカップリング効率を改善して、式O-(X-A(D))n、O-(X-A[(P2)]-[Z]-L)nまたはO-(X-A(L)-[Z]-[P3])nのスターポリマーを生じたことが、見出された。具体的には、高密度の薬物(D)または相対的に高分子量(例えば、>10kDa)のリガンド(L)がポリマーアームに連結したポリマーアーム(A)のカップリングは、コア表面と、ポリマーアーム上のX2上のFGと反応してリンカーXを形成するX1上の官能基(FG)との間にエチレンオキシドリンカーを使用することによって改善され得ることが観察された。これらの知見についての非限定的な説明は、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を使用することによって、コアから離れてX1上に存在するFGを溶媒に入るように延長すると、コアに近い立体障害が低減することによってカップリングを改善できるというものである。したがって、高密度の薬物分子(例えば、>5mol%または>10mol%)および/または相対的に高分子量のリガンド(L)を有するアームに連結しているスターポリマーの好ましい実施形態では、X1リンカー前駆体は、4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位、好ましくは4~36個の間のエチレンオキシド単位、例えば4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、21個、31個、33個、34個、35個、または36個のエチレンオキシド単位を介してコアに連結している。
リンカーが炭素鎖を含む一部の実施形態では、リンカーは、約1個または2個~約18個の間の炭素、例えば1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個の炭素長、またはそれよりも長い鎖を含むことができる。リンカーが炭素鎖を含む一部の実施形態では、リンカーは、約12~約20個の間の炭素鎖を含むことができる。好ましい実施形態では、薬物(D)は、典型的に6個以下の炭素原子長の短いアルカンリンカーを介して、ポリマーアームに連結している。
一部の実施形態では、リンカーは、リンカーの切断により、リンカーに連結している任意の成分、例えば、小分子免疫賦活薬物または化学療法薬物(D)が放出されるように、細胞内条件下で切断可能である。
例えば、リンカーは、細胞内小胞内(例えば、リソソームまたはエンドソームまたはカベオラ(caveolea)内)に局在している酵素によって、または細胞質内の酵素、例えばプロテアソームもしくは免疫プロテアソームによって切断可能であり得る。リンカーは、例えばそれに限定されるものではないが、細胞内小胞に局在するプロテアーゼ、例えばリソソームまたはエンドソーム区画内のカテプシンを含めたプロテアーゼ酵素によって切断される、ペプチドリンカーであってもよい。ペプチドリンカーは、典型的に、1~6個の間、例えば1個、2個、3個、4個、5個、6個のアミノ酸である。
ある特定のジペプチドは、カテプシン、例えばカテプシンBおよびD、ならびにプラスミンを含めたプロテアーゼによって加水分解されることが公知である(例えば、Dubowchik and Walker, 1999, Pharm. Therapeutics 83:67-123を参照されたい)。例えば、チオール依存性プロテアーゼカテプシン-Bによって切断可能なペプチドリンカーを使用することができる(例えば、Phe-LeuまたはGly-Phe-Leu-Gly(配列番号1)リンカー)。このようなリンカーの他の例は、例えば、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第6,214,345号に記載されている。特定の一実施形態では、細胞内プロテアーゼによって切断可能なペプチドリンカーは、Val-CitリンカーまたはPhe-Lysリンカーである(例えば、Val-Citリンカーを用いるドキソルビシンの合成を記載している米国特許第6,214,345号を参照されたい)。
リンカーにおける切断可能なペプチドの特定の配列は、細胞内取込み後に免疫細胞によるプロセシングを促進するために使用することができる。例えば、ワクチンとして使用されるスターポリマーの実施形態は、免疫細胞、例えば抗原提示細胞(例えば、樹状細胞)によって内部移行する。切断可能なペプチドリンカーは、免疫細胞による細胞内取込み後にペプチドリンカーのプロセシング(すなわち加水分解)を促進するように選択することができる。切断可能なペプチドリンカーの配列は、細胞内プロテアーゼ、例えば細胞内小胞内のカテプシン、または細胞質空間内のプロテアソームもしくは免疫プロテアソームによるプロセシングを促進するように選択することができる。
いくつかの実施形態では、カテプシンによる認識を促進するために、式Pn...P4-P3-P2-P1のペプチド配列から構成されたリンカーが使用され、ここで、P1は、アルギニン、リシン、シトルリン、グルタミン、トレオニン、ロイシン、ノルロイシン、またはメチオニンから選択され、P2は、グリシン、ロイシン、バリンまたはイソロイシンから選択され、P3は、グリシン、セリン、アラニン、プロリンまたはロイシンから選択され、P4は、グリシン、セリン、アルギニン、リシン アスパラギン酸またはグルタミン酸から選択される。非限定的な例では、別の分子とのアミド結合を介して連結している式P4-P3-P2-P1のテトラペプチドリンカーは、配列Lys-Pro-Leu-Arg(配列番号2)を有する。明確にするために、アミノ酸残基(Pn)は、P1残基のC末端にある切断部位の近位から遠位へと付番され、例えば、P1-P1’間のアミド結合が加水分解される。エンドソームおよびリソソームプロテアーゼ、例えばカテプシンによる切断を促進する適切なペプチド配列は、文献において十分に説明されている(Choe, et al., J. Biol. Chem., 281:12824-12832, 2006を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、ペプチド配列から構成されたリンカーは、プロテアソームまたは免疫プロテアソームによる認識を促進するように選択される。式Pn...P4-P3-P2-P1のペプチド配列は、プロテアソームまたは免疫プロテアソームによる認識を促進するように選択され、ここで、P1は、塩基性残基および疎水性の分岐残基、例えばアルギニン、リシン、ロイシン、イソロイシンおよびバリンから選択され、P2、P3およびP4は、必要に応じて、ロイシン、イソロイシン、バリン、リシンおよびチロシンから選択される。非限定的な例では、プロテアソームによって認識される式P4-P3-P2-P1の切断可能なリンカーは、P1におけるアミド結合を介して別の分子に連結しており、配列Tyr-Leu-Leu-Leu(配列番号5)を有する。プロテアソームまたは免疫プロテアソームによる分解を促進する配列は、単独で、またはカテプシンにより切断可能なリンカーと組み合わせて使用することができる。一部の実施形態では、免疫プロテアソームプロセシングを促進するアミノ酸は、エンドソームプロテアーゼによるプロセシングを促進するリンカーに連結している。免疫プロテアソームによる切断を促進するのに適したいくつかの配列は、文献において十分に説明されている(Kloetzel, et al., Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2:179-187), 2001、Huber, et al., Cell, 148:727-738, 2012、およびHarris et al., Chem. Biol., 8:1131-1141, 2001を参照されたい)。
一部の実施形態では、ポリマーアーム(A)およびコア(C)、ならびにポリマーアームおよびリガンド(L)(または必要に応じて薬物(D))を一緒に接合するリンカーXおよび/またはZは、プロテアーゼによって認識される分解可能なペプチドを含む。
他の実施形態では、スターポリマーのいずれか2つまたはそれよりも多い成分は、酸性条件下で加水分解に対して敏感なpH感受性リンカーを介して一緒に接合されてもよい。いくつかのpH感受性連結は、当業者に知られており、それには、例えばヒドラゾン、セミカルバゾン、チオセミカルバゾン、cis-アコニットアミド、オルトエステル、アセタール、ケタールなどが含まれる(例えば、米国特許第5,122,368号、同第5,824,805号、同第5,622,929号、Dubowchik and Walker, 1999, Pharm. Therapeutics 83:67-123、Neville et al., 1989, Biol. Chem. 264:14653-14661を参照されたい)。ある特定の実施形態では、連結は、生理的pH、例えば約7.4のpHで安定であるが、リソソームのpHであるpH約5~6.5で加水分解を受ける。一部の実施形態では、化学療法および/または免疫賦活小分子薬物(D)、例えばTLR-7/8アゴニストは、pHに不安定なヒドラゾン結合を形成するケトンとヒドラジンの間の反応などの、pH感受性結合を形成する官能基を介して、ポリマーアーム(A)に連結する。pH感受性連結、例えばヒドラゾンは、その結合が生理的pH、約pH7.4で安定であるが、より低いpH値、例えば細胞内小胞のpHでは加水分解されるという利点を提供する。
他の実施形態では、リンカーは、還元条件下で切断可能な連結、例えば還元可能なジスルフィド結合を含む。ジスルフィド連結を導入するために使用される多くの様々なリンカーが、当技術分野で公知である(例えば、Thorpe et al., 1987, Cancer Res. 47:5924-5931、Wawrzynczak et al., In Immunoconjugates: Antibody Conjugates in Radioimagery and Therapy of Cancer (C. W. Vogel ed., Oxford U. Press, 1987)、Phillips et al., Cancer Res. 68:92809290, 2008)を参照されたい。米国特許第4,880,935号も参照されたい)。
またさらなる実施形態では、スターポリマーのいずれか2つの成分間の連結は、酵素反応、例えば発現されたタンパク質ライゲーションによって、またはソルターゼ(Fierer, et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 111:W1176-1181, 2014 and Theile et al., Nat. Protoc., 8:1800-1807, 2013を参照されたい) 化学的酵素反応(Smith, et al., Bioconjug. Chem., 25:788-795, 2014)、または非共有結合性の高親和性相互作用、例えばビオチン-アビジンおよびコイルドコイル相互作用など(Pechar, et al., Biotechnol. Adv., 31:90-96, 2013)、または当業者に公知の任意の適切な手段(Chalker, et al., Acc. Chem. Res., 44:730-741, 2011、Dumas, et al., Agnew Chem. Int. Ed. Engl., 52:3916-3921, 2013を参照されたい)によって形成することができる。
リンカーXおよびZ
コア(O)をポリマーアーム(A)と、またはポリマーアーム(A)をリガンド(L)(または必要に応じて薬物(D))と部位選択的にカップリングする、すなわち一緒に接合するまたは連結する特別な機能を発揮するリンカーのサブセットは、それぞれリンカーXおよびZと呼ばれる。リンカーXは、リンカー前駆体X1とリンカー前駆体X2の反応の結果として形成される。例えば、コア(O)に連結しているリンカー前駆体X1は、ポリマーアーム(A)に結合しているリンカー前駆体X2と反応して、ポリマーアーム(A)をコア(O)に接合するリンカーXを形成することができる。リンカーZは、リンカー前駆体Z1とリンカー前駆体Z2の反応の結果として形成される。例えば、ポリマーアーム(A)に連結しているリンカー前駆体Z1は、リガンド(L)に結合しているリンカー前駆体Z2と反応して、ポリマーアーム(A)をリガンド(L)に接合するリンカーZを形成することができる。リンカーXおよびZは、任意の適切な手段によって形成することができる。好ましい実施形態では、XおよびZを形成するために使用されるリンカー前駆体は、部位選択性に合わせて選択され、すなわち、反応は、X1とX2の間だけ、および/またはZ1とZ2の間だけで生じ、他の基の間では生じない。
一部の実施形態では、リンカーXおよび/またはZは、それぞれリンカー前駆体X1/X2の間およびZ1/Z2の間の生体直交型「クリックケミストリー」反応の結果として形成される。一部の実施形態では、クリックケミストリー反応は、無触媒のクリックケミストリー反応、例えば、銅または任意の触媒の使用を必要としない歪み促進型アジド-アルキン環化付加反応である。生体直交型反応を可能にするリンカー前駆体の非限定的な例として、アジド、アルキン、テトラジンおよびtransシクロオクテンから選択される官能基を含む分子が挙げられる。一部の実施形態では、アジドを含むリンカー前駆体Z1は、リンカー前駆体Z2と反応して、トリアゾールリンカーZを形成する。他の実施形態では、テトラジンを含むリンカー前駆体X2は、transシクロオクテン(TCO)を含むリンカー前駆体X1と反応して、逆電子要請型Diels-Alderライゲーション生成物を含むリンカーXを形成する。一部の実施形態では、アジドを含むリンカー前駆体X2は、リンカー前駆体X1と反応して、トリアゾールリンカーXを形成する。
他の実施形態では、スターポリマーを構成する異なる成分の組成に応じて部位選択的反応性を可能にすることができるリンカー前駆体には、チオール、ヒドラジン、ケトンおよびアルデヒドが含まれ得る。一部の実施形態では、チオールを含むリンカー前駆体Z2は、ピリジル-ジスルフィドまたはマレイミドを含むリンカー前駆体Z1と反応して、それぞれジスルフィドまたはチオエーテルリンカーZを形成する。他の実施形態では、ヒドラジンを含むリンカー前駆体X1は、ケトンまたはアルデヒドを含むリンカー前駆体X2と反応して、ヒドラゾンリンカーXを形成する。一部の実施形態では、リンカー前駆体X1は、チオール官能基、例えばシステインを有する天然または非天然アミノ酸残基であり、これは、チオール反応性官能基、例えばマレイミドまたはピリジルジスルフィドを含むリンカー前駆体X2と反応する。
一部の実施形態では、リンカー前駆体Z1は、リンカー前駆体Z2を含む別のペプチド配列にライゲーションされているペプチド配列である。他の実施形態では、リンカー前駆体Z1は、高親和性の非共有結合性の相互作用を介して、例えば、コイルドコイル相互作用または静電相互作用を介して、リンカー前駆体Z2を含む相補的分子に結合する。他の実施形態では、リンカー前駆体Z1は、タンパク質、例えばビオチンに結合し、それによって、タンパク質であるZ2、例えばストレプトアビジンとの高親和性相互作用を形成する。
リガンドとポリマーアームの間のリンカー分子(Z)
ポリマーアームとポリマーアーム(A)の末端にある薬学的に活性な化合物(P3)との間のリンカー分子(Z)(存在する場合)は、リンカー前駆体Z1とZ2の反応によって形成され、ここで、Z1は、第1の反応性官能基を含むリンカー前駆体であり、Z2は、第2の反応性官能基を含むリンカー前駆体である。非限定的な例は、以下の通りである:
O-[X]-A[(D)]-Z1+Z2-P3 → O-([X]-A[(D)]-Z-P3)n
または
[X2]-A[(D)]-Z1+Z2-P3 → [X2]-A[(D)]-Z-P3
(式中、P3は、細胞外または細胞内で作用する化合物である)。
O-[X]-A[(D)]-Z1+Z2-P3 → O-([X]-A[(D)]-Z-P3)n
または
[X2]-A[(D)]-Z1+Z2-P3 → [X2]-A[(D)]-Z-P3
(式中、P3は、細胞外または細胞内で作用する化合物である)。
コアとポリマーアームの間のリンカー分子(X)
リンカー分子(X)は、リンカー前駆体X1とX2の反応によって形成され、ここで、X1は、第1の反応性官能基を含むリンカー前駆体であり、X2は、第2の反応性官能基を含むリンカー前駆体である。非限定的な例は、以下の通りである:
O-X1+X2-A[(D)]-[Z]-P3 → O-(X-A(D)-[Z]-P3)n
(式中、P3は、細胞外または細胞内で作用する化合物である)。
O-X1+X2-A[(D)]-[Z]-P3 → O-(X-A(D)-[Z]-P3)n
(式中、P3は、細胞外または細胞内で作用する化合物である)。
リンカー前駆体X1およびX2は、ポリマーアーム(A)とコア(O)のカップリングを可能にする。リンカー分子(X)は、リンカー前駆体X1とリンカー前駆体X2の間の反応の結果として、コア(O)に結合する。例えば、コア(O)に直接的または間接的(例えば、延長部を介して)に連結されるリンカー前駆体X1は、ポリマーアーム(A)に直接的または間接的に連結するリンカー前駆体X2と反応して、コア(O)とポリマーアーム(A)の間にリンカー分子(X)を形成することができる。
適切なリンカー前駆体X1は、ポリマーアーム(A)、リンカー(Z)(存在する場合)および/またはリガンド(L)(存在する場合)のいかなる他の部位でも連結を生じることなく、ポリマーアーム(A)に結合しているリンカー前駆体X2と選択的に反応するものである。この選択性は、ポリマーアーム(A)を修飾することもなく、そうでなければポリマー(A)にカップリングし得るいかなるリガンド(L)もしくは薬物(D)を修飾することもなく、ポリマーアーム(A)とコア(O)の間に連結が形成され得るようにするために重要である。
ある特定の実施形態では、X1は、コア(O)の表面上に存在する求核性種である。求核性種は、-OR1、-NR1R2および-SR1(ここで、R1は、Hから選択され、R2は、H、NHR3またはC1~C6-アルキルから選択され、R3は、HまたはC1~C6-アルキルから選択される)からなる群の1つまたは複数から選択することができる。これらの実施形態では、リンカー分子(X)は、リンカー前駆体X2に存在するカルボキシル部分のアミド化、ヒドロキシル化または硫酸化によって、コア(O)に結合することができる。ある特定の実施形態では、X1は、NR1R2である。R1およびR2は、それぞれ独立に、HおよびC1~C6-アルキルからなる群から選択される。ある特定の具体的な実施形態では、R1およびR2は、共にHであり、すなわちコア上のX1はアミンであり、カルボキシル部分を含むX2に連結して、アミド結合を形成することができる。
ある特定の実施形態では、前述のアシル化は、適切なカップリング剤を使用して行うことができる。適切なカップリング剤には、それに限定されるものではないが、BOP試薬、DEPBT、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド、DMTMM、HATU、HBTU、HCTU、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、PyAOP試薬、PyBOP、チオカルボニルジイミダゾールなどが含まれる。
ある特定の他の実施形態では、アシル化は、求核性X1基を活性化カルボニル部分と反応させることによって行うことができる。これらの実施形態では、X2は、式-C(O)Wの活性化カルボニル基であり、ここでWは脱離基である。適切な脱離基には、ハロゲン、チアゾリジン-2-チオン(TT)などが含まれる。ある特定の具体的な実施形態では、Wは、例えばチアゾリジン-2-チオン部分であり、X2は、チアゾリジン-2-チオン(TT)を含み、アミンを含むX1と反応して、アミド結合を形成する。
ある特定の実施形態では、リンカー分子(X)は、必要に応じて置換されているアルキルまたは必要に応じて置換されているヘテロアルキル基を含む。ある特定の実施形態では、リンカー分子(X)は、ポリマーアーム(A)を形成するためにRAFT重合において使用されるCTAのコア構造を含む。例えば、連鎖移動剤が4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)開始剤(ACVA)である場合、リンカー分子(X)は、式-C(O)(CH2)2C(CN)(CH3)-を有する4-シアノ吉草酸誘導体(または4-シアノペンタン酸誘導体)である。
一部の実施形態では、リンカー前駆体X1およびリンカー前駆体X2は、それぞれ、カップリングされる両方の部分に共有結合している。一部の実施形態では、リンカー前駆体X1およびリンカー前駆体X2は、二官能性であり、このことは、それらのリンカーが2つの部位に官能基を含むことを意味し、ここで官能基は、リンカーを2つの部分にカップリングするために使用される。2つの官能基は、同じであってもよく(ホモ二官能性リンカーとみなされ得る)、異なっていてもよい(ヘテロ二官能性リンカーとみなされ得る)。
適用の特別な要求を満たすためのXおよびZの選択
リンカーXおよびZは、適用の特別な要求を満たすように選択することができる。例えば、リンカーXおよびZの組成は、高負荷のポリマーアーム(A)およびリガンド(L)を達成し、ポリマーアーム(A)およびリガンド(L)のカップリングが位置選択的に生じるように選択される。
経路1と呼ばれる本開示のスターポリマーを生成するための経路の非限定的な例は、以下の通り、1つまたは複数のリガンド(L)(または代替として薬物(D))をヘテロテレケリックポリマーアーム(A)に連結し、次にリガンド(L)で官能化されたポリマーアームをコア(O)に結合させるものである:
[X2]-A[P2]-Z1+Z2-L → [X2]-A[P2]-Z-L
O-[X1]+[X2]-A[P2]-[Z]-L → O([X]-A[P2]-[Z]-L)n
(式中、O、A、X1、X2、X、Z1、Z2、P2、L、nおよび[ ]は、既に本明細書で定義されている通りであり、代替として、LはDで置き換えられていてもよい)。
[X2]-A[P2]-Z1+Z2-L → [X2]-A[P2]-Z-L
O-[X1]+[X2]-A[P2]-[Z]-L → O([X]-A[P2]-[Z]-L)n
(式中、O、A、X1、X2、X、Z1、Z2、P2、L、nおよび[ ]は、既に本明細書で定義されている通りであり、代替として、LはDで置き換えられていてもよい)。
経路1の別の例は、1つまたは複数の薬物を、リンカー前駆体X2で官能化されたポリマーアーム(A)に連結し、次に薬物に連結したポリマーアーム(X2-A(D)-))を、リンカー前駆体X1を有するコア(O)に結合させて、式O-(X-A(D))nのスターポリマーを作製するものである。
経路2と呼ばれる別の非限定的な例は、以下の通り、ヘテロテレケリックポリマーアーム(A)をコア(O)に連結し、次にそれから放射状に広がるポリマーアーム(A)に、複数のリガンド(L)(または代替として薬物(D))を結合させるものである:
O-[X1]+[X2]-A[P2]-[Z1] → O([X]-A[P2]-[Z1])n
O([X]-A[P2]-[Z1])n+Z2-L → O([X]-A(D)-[Z]-L)n
(式中、O、A、X1、X2、X、Z1、Z2、P2、L、nおよび[ ]は、既に本明細書で定義されている通りであり、代替として、LはDで置き換えられていてもよい)。
O-[X1]+[X2]-A[P2]-[Z1] → O([X]-A[P2]-[Z1])n
O([X]-A[P2]-[Z1])n+Z2-L → O([X]-A(D)-[Z]-L)n
(式中、O、A、X1、X2、X、Z1、Z2、P2、L、nおよび[ ]は、既に本明細書で定義されている通りであり、代替として、LはDで置き換えられていてもよい)。
経路1の合成スキームを使用して、スターポリマー、例えばスターポリマーリガンド提示システム(または代替としてスターポリマー薬物担体)を調製するある特定の方法では、リンカー前駆体Z1およびZ2は、ポリマーアーム(A)をリガンド(L)(または代替として薬物(D))に結合させるための位置選択性を達成するように選択される。ある特定の実施形態では、Z2リンカー前駆体は、クリック可能な官能基、例えば、アジド、アルキン、テトラジン、transシクロオクチンまたはこのような他の任意の適切な分子を含み、Z1リンカー前駆体は、Z2リンカー、例えばアジド/アルキンまたはテトラジン/transシクロオクチンと特異的に反応するように選択される。他の実施形態では、リンカー前駆体Z2は、例えば、マレイミドまたは活性化カルボニルを含むリンカー前駆体Z2との位置選択的連結を可能にする、チオールまたはアミン、例えばシステインもしくはリシンを含む。ある特定の他の実施形態では、リガンド(L)(または代替として薬物(D))上のアミノ酸、例えばシステイン、リシンまたはN末端アミノ酸のアルファ-アミンは、ヘテロ二官能性架橋剤を使用して、クリック可能な官能基に変換される。非限定的な例として、アジドに連結しているマレイミド、アルキンに連結しているマレイミド、テトラジンに連結しているマレイミド、transシクロオクチンに連結しているマレイミド、アジドに連結している活性化カルボニル、例えば反応性エステル、アルキンに連結している反応性エステル、テトラジンに連結している反応性エステル、またはtransシクロオクチンに連結している反応性エステルを含む、ヘテロ二官能性架橋剤が挙げられ、ここでヘテロ二官能性リンカーの官能基は、任意の適切な手段により連結され得る。
一部の実施形態では、スターポリマー、例えばスターポリマーリガンド提示システム(または代替としてスターポリマー薬物担体)は、経路1の合成スキームを使用して水性溶媒または有機溶媒中で調製される。有機溶媒または水性溶媒中、経路1の合成スキームを使用するスターポリマーのある特定の調製では、チオール反応性官能基、例えばマレイミドを担持しているポリマーアーム(A)を、チオールを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、チオエーテル結合を含むリンカーZを形成し、次に、アジドまたはtransシクロオクチンを担持しているリンカー前駆体X1を、アルキンまたはテトラジンを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、リンカーXを形成し、それによって、完全に構築されたスターポリマーリガンド提示システムを得る。有機溶媒または水性溶媒中、経路1の合成スキームを使用するスターポリマーの他の調製では、リガンド(L)(または代替として薬物(D))上に存在するチオール基を、クリック可能な基、例えばアジドまたはテトラジンに変換し、アジドまたはテトラジンZ2基を、アルキンまたはtransシクロオクチンリンカー前駆体Z1のいずれかを担持しているポリマーアーム(A)と反応させて、リンカーZを形成し、次に、得られたポリマーアーム(A)およびリガンド(L)(または代替として薬物(D))コンジュゲートを、それぞれテトラジン/transシクロオクチンまたはアルキン/アジドのいずれかから選択されるX1/X2リンカー前駆体の対を使用して、コア(O)と反応させる。
有機溶媒または水性溶媒中、経路1の合成スキームを使用するスターポリマー、例えばスターポリマーリガンド提示システム(または代替としてスターポリマー薬物担体)の他の調製では、アミン反応性官能基、例えば活性化エステルを担持しているポリマーアーム(A)を、アミンを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、アミド結合を含むリンカーZを形成し、次にアジドまたはtransシクロオクチンを担持しているリンカー前駆体X1を、アルキンまたはテトラジンを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、リンカーZを形成し、それによって、完全に構築されたスターポリマーを得る。有機溶媒または水性溶媒中、経路1の合成スキームを使用するスターポリマーの他の調製では、リガンド(L)(または代替として薬物(D))上に存在するアミン基を、クリック可能な基、例えばアジドまたはテトラジンに変換し、アジドまたはテトラジンZ2基を、アルキンまたはtransシクロオクチンリンカー前駆体Z1のいずれかを担持しているポリマーアーム(A)と反応させて、リンカーZを形成し、次に、得られたポリマーアーム(A)およびリガンド(L)(または代替として薬物(D))コンジュゲートを、それぞれテトラジン/transシクロオクチンまたはアルキン/アジドのいずれかから選択されるX1/X2リンカー前駆体の対を使用して、コア(O)と反応させる。
有機溶媒または水性溶媒中、経路1の合成スキームを使用するスターポリマー、例えばスターポリマーリガンド提示システム(または代替としてスターポリマー薬物担体)のさらに他の調製では、クリック可能な反応基、例えばアジドまたはテトラジンを含むZ2を、リガンド(または薬物(D))の生成中にリガンド(L)(または代替として薬物(D))に導入し、アジドまたはテトラジンZ2基を、アルキンまたはtransシクロオクチンリンカー前駆体Z1のいずれかを担持しているポリマーアーム(A)と反応させて、リンカーZを形成し、次に、得られたポリマーアーム(A)およびリガンド(L)(または代替として薬物(D))コンジュゲートを、それぞれテトラジン/transシクロオクチンまたはアルキン/アジドのいずれかから選択されるX1/X2リンカー前駆体の対を使用して、コア(O)と反応させる。一部の実施形態では、Z1リンカー前駆体は、Z1とZ2の連結を触媒してリンカーZを形成する酵素によって認識される、1つまたはそれよりも多いアミノ酸を含む。
一部の実施形態では、スターポリマー、例えばスターポリマーリガンド提示システム(または代替としてスターポリマー薬物担体)は、有機溶媒中、経路2の合成スキームを使用して調製される。経路2の合成スキームおよび有機溶媒を使用するスターポリマーのある特定の調製では、アミン官能基を担持しているリンカー前駆体X1を、活性化エステルを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、アミド結合を含むリンカーXを形成し、次にアジドを担持しているリンカー前駆体Z1を、アルキンを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、トリアゾールを含むリンカーZを形成する。経路2の合成スキームおよび有機溶媒を使用するスターポリマーの他の調製では、アミン官能基を担持しているリンカー前駆体X1を、活性化エステルを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、アミド結合を含むリンカーXを形成し、次に、テトラジンを担持しているリンカー前駆体Z1を、TCOを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、リンカーZを形成する。経路2の合成スキームおよび有機溶媒を使用するスターポリマーのさらなる調製では、アミン官能基を担持しているリンカー前駆体X1を、活性化エステルを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、アミド結合を含むリンカーXを形成し、任意の未反応アミンを、例えば、塩化アセチルまたは無水酢酸との反応によってアセチル基と反応させ(「アセチル基でキャップし」)、次にチオール反応性Z1基、例えばマレイミドを、ポリマーアーム(A)上に設置し、それをチオール基を担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、チオエーテル連結を含むリンカーZを形成する。経路2の合成スキームおよび有機溶媒を使用するスターポリマーのさらなる他の調製では、TCO基を担持しているリンカー前駆体X1を、テトラジンを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、リンカーXを形成し、次に活性化エステルを担持しているリンカー前駆体Z1を、アミンを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、アミド結合を含むリンカーZを形成する。
一部の実施形態では、スターポリマー、例えばスターポリマーリガンド提示システム(または代替としてスターポリマー薬物担体)は、経路2の合成スキームを使用して調製され、ここで、第1のステップでは有機溶媒または水溶液が使用されるが、第2のステップでは、例えばリガンド(L)(または薬物(D))と有機溶媒との不適合性に起因して水溶液が必要とされ得るように、水溶液が使用される。非限定的な例として、第1のステップでは、有機溶媒または水溶液のいずれかにおいて、アミン官能基を担持しているリンカー前駆体X1を、活性化エステルを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、アミド結合を含むリンカーXを形成し、次に第2のステップでは、水溶液中、アジドを担持しているリンカー前駆体Z1を、アルキンを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、トリアゾールを含むリンカーZを形成する、スターポリマーの調製が挙げられる。さらなる非限定的な例として、第1のステップでは、有機溶媒または水溶液のいずれかにおいて、アミン官能基を担持しているリンカー前駆体X1を、活性化エステルを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、アミド結合を含むリンカーXを形成し、任意の未反応アミンを反応させた(「キャップした」)後、チオール反応性Z1基、例えばマレイミドをポリマーアーム(A)上に設置し、次に第2のステップでは、水溶液中、Z1を、チオール基を担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、チオエーテル連結を含むリンカーZを形成する、経路2の合成スキームを使用するスターポリマーの調製が挙げられる。別の非限定的な例として、第1のステップでは、有機溶媒または水溶液のいずれかにおいて、TCO基を担持しているリンカー前駆体X1を、テトラジンを担持しているリンカー前駆体X2と反応させて、リンカーXを形成し、次に第2のステップでは、水溶液中、活性化エステルを担持しているリンカー前駆体Z1を、アミンを担持しているリンカー前駆体Z2と反応させて、アミド結合を含むリンカーZを形成する、経路2の合成スキームを使用するスターポリマーの調製が挙げられる。
スターポリマーリガンド提示システムを調製するために使用される合成経路およびリンカーの選択は、リガンド(L)の組成に部分的に応じて決まる。
例えば10,000Daを超える相対的に高分子量のリガンド(L)の密度は、例えば、リガンド(L)をスターポリマーに結合するために使用される合成経路に応じて決まることが、予想外に観察された。したがって、例えば10,000Daを超える相対的に高分子量を有するある特定のリガンド(L)の負荷は、経路1の合成スキームが使用される場合、経路1のスキームと比較してより高かった。したがって、例えば10,000Daを超える相対的に高分子量のリガンド(L)を含むスターポリマーリガンド提示システムを製造する好ましい方法では、最初に、リガンド(L)をポリマーアーム(A)に連結し、次に得られたポリマーアームリガンドコンジュゲート(A-L)を、コア(O)に連結し、完全に構築されたスターポリマーリガンド提示システムを形成する、経路1の合成スキームが使用される。経路1は、いかなる組成のリガンド(L)を担持しているスターポリマーリガンド提示システムを構築するためにも使用することができるが、約10,000Daを超える分子量を有するリガンド(L)を担持しているスターポリマーリガンド提示システムを構築する好ましい方法では、経路1のスキームが使用される。
一部の実施形態では、スターポリマーリガンド提示システムは、有機溶媒における使用に適していない組換えタンパク質または糖タンパク質に基づくリガンド(L)を含む。組換えタンパク質または糖タンパク質が、分子量が10,000Daを超え、有機溶媒における使用に適していない場合、水溶液を使用する経路1の合成スキームが好ましい。
例えば10,000Da未満の相対的に低分子量であり、合成手段によって生成され、有機溶媒における使用に適したリガンド(L)は、リンカーXおよびZを形成するのに利用可能なリンカー化学の選択肢に関して制限の度合いが最も少なく、有機条件または水性条件中、経路1または2のいずれかによって生成することができる。予想外に、低分子量(<10,000Da)であり、有機溶媒における使用に適したスターポリマー提示リガンド(L)の構築のために合成経路2および有機溶媒を使用すると、スターポリマーリガンド提示システム上に最高密度のリガンドを達成できることが観察された。
本開示で提示される特定のリンカー前駆体(X1およびX2、ならびにZ1およびZ2)および得られたリンカー(XおよびZ)は、予想外の製造可能性の改善および生物活性の改善を提供する。このような多くのリンカー前駆体(X1およびX2、ならびにZ1およびZ2)およびリンカー(XおよびZ)は、本発明の実施に適することができ、全体を通してより詳細に記載される。
転位
当業者には、いずれか2つの成分を接合するように選択された官能基または相補的分子の適切な対が転位可能であり得、例えば、薬物(D)をモノマーに接合するために使用される官能基が、薬物とモノマーの間で転位可能であり得、リンカー前駆体X1およびX2が、X1とX2の間で転位可能であり得、Z1およびZ2についてはリンカー前駆体が、Z1とZ2の間で転位可能であり得、X1およびX2についてはリンカー前駆体が、Z2とZ2の間で転位可能であり得ることが認識される。例えば、トリアゾールから構成されたリンカー(X)は、それぞれアジドおよびアルキンを含むリンカー前駆体X1およびX2から、またはそれぞれアルキンおよびアジドを含むリンカー前駆体X1およびX2から形成され得る。したがって、本明細書で別段記載されない限り、リンカー(XもしくはZ、または例えば薬学的に活性な化合物、例えば薬物(D)とモノマーの間のリンカー)をもたらす任意の適切な官能基対は、X1もしくはX2およびZ1もしくはZ2、または薬物および反応性モノマーのいずれかの上に置くことができる。
本明細書で開示される通り、ある特定のリンカー前駆体の組合せは、製造可能性を改善することが見出された。例えば、リンカーXがトリアゾール結合を含む、水性条件下で経路1の合成スキームを使用するスターポリマーリガンド提示システム(すなわち表面上にリガンド(L)を提示するスターポリマー)の調製では、アジドを含むリンカー前駆体X1とアルキンを含むリンカー前駆体X2の組合せは、アルキンを含むリンカー前駆体X1およびアジドを含むリンカー前駆体X2の組合せと比較して、アーム負荷(密度)を改善することが見出された。拘束力のない説明は、アジドが、水性条件下でコア(O)をポリマーアーム(A)にカップリングするのに、アルキンよりも利用しやすいというものである。
リンカーXが、テトラジンとtransシクロオクチンの反応の結果として形成される他の実施形態では、TCOを含むリンカー前駆体X1とテトラジンを含むリンカー前駆体X2の組合せは、テトラジンを含むリンカー前駆体X1およびTCOを含むリンカー前駆体X2の組合せと比較して、アーム負荷(密度)を改善することが見出された。拘束力のない説明は、テトラジン官能基が、複数のアミン官能基を含むある特定のコア(O)上では不安であることが予想外に見出されたというものである。したがって、デンドリマーコアが第一級アミンを含む好ましい実施形態では、TCOを含むZ2が使用される。
ポリマーアーム(A)上へのX2およびZ1の組込み
リンカー前駆体X2およびZ1は、任意の適切な手段によりポリマー上に導入することができる。
RAFT重合によって生成されたポリマーアーム(A)について、リンカー前駆体X2およびZ1は、重合およびキャッピングステップ中、ポリマーアームの末端に選択的に導入することができる。
RAFT重合を使用するポリマーアーム(A)上へのX2およびZ1の導入は、特殊なCTAおよび開始剤を使用して達成することができる。非限定的な例では、CTAは、ジチオベンゾエートから選択され、一般構造
を有し(式中、R11は、X2(またはZ1)である)、開始剤は、アゾクラスの開始剤から選択され、一般構造
を有する(式中、この例におけるR12は、R11に等価であり、X2(またはZ1)である)。
非限定的な例では、X2(またはZ1)は、重合中に、官能化アゾ開始剤および官能化ジチオベンゾエートベースのCTAを使用してポリマーアームに導入され、
式中、R1は、-OR3、-NHR3または-N(CH3)R3であり、R2は、HまたはCH3であり得、R3は、任意の親水性置換基から独立に選択され、ジチオベンゾエートベースのCTA上のR11および開始剤上のR12は同じであり、共にX2(またはZ1)であり、得られたポリマーは、整数bの繰り返し単位の親水性モノマーを含む。この例では、第2のステップにおいて、ここに示される通りポリマー鎖の末端上のジチオベンゾエート基は除去され、官能化アゾ開始剤を使用してZ1(またはX2)でキャップされ、
式中、R1は、-OR3、-NHR3または-N(CH3)R3であり、R2は、HまたはCH3であり得、R3は、任意の親水性置換基から独立に選択され、R11は、X2(またはZ1)であり、bは、親水性モノマーの繰り返し単位の整数であり、R13は、Z1(またはX2)である。
一部の実施形態では、CTAは、ジチオベンゾエートに基づくものであり、活性化カルボニル、例えば活性化エステルを含み、構造
を有する(式中、y1は、メチレン単位の整数、典型的に1~6の間を示し、Wは脱離基である)。活性化カルボニルを含むジチオベンゾエートベースのCTAの非限定的な例は、
である。
一部の実施形態では、CTAは、ジチオベンゾエートに基づくものであり、アミド結合を介してCTAに連結した官能基(FG)を含み、構造
を有する(式中、y1およびy2は、繰り返しメチレン単位の整数、典型的に1~6の間を示し、FGは、任意の官能基、例えばアジド、アルキン、tert-ブチルオキシカルボニルで保護されたアミン(NH2-Boc)、tert-ブチルオキシカルボニルで保護されたヒドラジド(NHNH-Boc)である)。アミド結合を介して官能基に連結したジチオベンゾエートベースのCTAの非限定的な例では、FGは、アルキンであり、y1=2であり、y2=1であり、構造は、
である。
一部の実施形態では、アゾ開始剤は、活性化カルボニルを含み、構造
を有する(式中、y3は、メチレン単位の整数、典型的に1~6の間を示し、Wは、脱離基である)。y3=2であり、Wがチアゾリン-2-チオンである、活性化カルボニルを含むアゾ開始剤の非限定的な例は、
である。
一部の実施形態では、アゾ開始剤は、アミド結合を介して開始剤に連結した官能基(FG)を含み、構造
を有する(式中、y3およびy4は、メチレン単位の整数、典型的に1~6の間を示し、FGは、任意の官能基、例えばアジド、アルキン、tert-ブチルオキシカルボニルで保護されたアミン(NH2-Boc)、tert-ブチルオキシカルボニルで保護されたヒドラジド(NHNH-Boc)、ジベンゾシクロオクチン(DBCO)、ビシクロノニン(BCN)、メチルテトラジン(mTz)である)。一部の実施形態では、FGをアミド結合に接合するリンカーは、エチレンオキシドスペーサーを単独で、または脂肪族リンカーと組み合わせて含むことができる。FGがアルキンであり、y3=2であり、y4=1である、アゾ開始剤の非限定的な例は、
である。
官能化開始剤およびCTAは、重合中、ポリマー上に適切なX2およびZ1リンカー前駆体を組み込むために使用することができる。ある特定の実施形態では、活性化カルボニルを含むX2およびアジドを含むZ1を有するポリマーアームは、2ステップ反応で生成される。X2については活性化カルボニルを含み、Z1についてはアジドを含むポリマーアーム(A)を調製するための非限定的な例では、アクリルアミドベースのモノマーは、ここに示される通り、CTAおよび活性化カルボニルを含有する開始剤の存在下で重合され、
第2のステップでは、ポリマーアームのジチオベンゾエート基は、ここに示される通り、ポリマーを、アジド官能基を含有する開始剤と反応させる(開始剤で「キャッピング」する)ことによって、Z1で置き換えられる。
X2については活性化カルボニルを含み、Z1についてはアジドを含むポリマーアーム(A)を調製するための代替の非限定的な例では、アクリルアミドベースのモノマーは、ここに示される通り、CTAおよびアジドを含有する開始剤の存在下で重合され、
第2のステップでは、ポリマーアームのジチオベンゾエート基は、ここに示される通り、ポリマーを、活性化カルボニル基を含有する開始剤と反応させる(開始剤で「キャッピング」する)ことによって、X1で置き換えられる。
予想外に、第1のステップでZ1前駆体をポリマーアーム(A)に付加し、すなわちZ1官能化CTAおよびZ1官能化開始剤の存在下でモノマーを重合し、続いて第2のステップでX2前駆体をポリマー(A)に付加すると(すなわち過剰のX2官能化開始剤でポリマーアームをキャップすることによって)、X2が第1のステップで付加されるポリマーアーム(A)よりもコアを架橋しにくいポリマーアーム(A)を生じることが見出された。非限定的な説明は、第1のステップ(重合)でポリマーアーム上に導入されたリンカー前駆体X2またはZ1が、第2のステップ(キャッピング)で、それぞれホモ二官能性ポリマーアームであるX2-A-X2またはZ1-A-Z1を形成する傾向を有するというものである。X2-A-X2は、コアを架橋して(例えば、O-X1+X2-A-X2+X1-O)、O-X-A-X-Oを形成することができるが、Z1-A-Z1はそれができないので、架橋をもたらさない経路、すなわちキャッピング中またはその後にX2を付加することが好ましいことが、本明細書で決定された。したがって、スターポリマーの好ましい実施形態では、Z1リンカー前駆体は、必要に応じて、第1のステップの重合中にポリマーアーム(A)に付加され、リンカー前駆体X2は、第2のステップ(キャッピング)でポリマーアームをX2で官能化された過剰の開始剤と反応させることによって、ポリマーアーム(A)に付加される。この方法は、スターポリマーの製造において予想外の改善をもたらした。
異なるX2およびZ1リンカー前駆体基を用いてポリマーアームを調製するための方法は、本明細書を通して記載される。
リガンド(L)
ある特定の実施形態では、スターポリマーは、1つまたは複数のリガンド(L)を含む。リガンド(L)は、可溶性のまたは細胞表面に結合した受容体、例えば細胞外受容体と結合または関連するなどによって細胞外で作用する任意の分子であり得る。リガンド(L)が結合する細胞外受容体は、遊離状態であっても、膜または細胞と関連していてもよい。リガンド(L)の非限定的な例として、合成のまたは天然に存在する化合物が挙げられる。非限定的な例として、タンパク質、ペプチド、多糖体、グリコペプチド、糖タンパク質、脂質、またはリポペプチドベースのリガンド(L)が挙げられる。タンパク質の例として、細胞外受容体のアゴニストまたはアンタゴニストである、天然に存在するタンパク質リガンド、および抗体または抗体断片が挙げられる。抗体は、改変されてもよく、または天然に存在してもよく、すなわち生物から誘導されてもよく、またはその組合せであってもよく、例えば、部分的に改変された抗体または抗体断片であり得る。他の例として、細胞外受容体に結合する合成低分子量分子、例えば天然に存在しない複素環が挙げられる。
本発明者らは、予想外に、式O-([X]-A[(D)]-[Z]-L)nのスターポリマー上のリガンド(L)の整列が、線形コポリマー上に整列しているリガンドで観察されるもの、またはリポソームに基づく従来の粒子送達システムで送達されるものと比較して、改善された受容体結合および増強された生物活性を示すことを見出した。
有利なことには、本開示のスターポリマーは、様々なリガンド(L)の薬物動態および薬力を最適化するようにモジュレートすることができる。
本開示のスターポリマーは、リガンドを提示し、リガンドの薬物動態をモジュレートするために使用することができる。代替としてまたは追加として、本開示のスターポリマーは、リガンド(L)を送達するために使用することができる。
リガンド(L)は、ペプチドであってもよく、リンカー前駆体(Z2)は、ペプチドのN末端アミノ酸、ペプチドのC末端アミノ酸、またはペプチドに存在するいずれか1つもしくは複数のアミノ酸残基の側鎖に結合することができる。
ある特定の実施形態では、リガンド(L)は、約250~約10,000Daの分子量を有する。例えば約10,000Da未満の相対的に低分子量を有するリガンドは、典型的に合成により入手可能であり、有機溶媒における使用にしばしば適している。
ある特定の実施形態では、リガンド(L)は、チェックポイント分子、例えばPD1、PD-L1およびCTLA-4に結合するペプチド、例えばチェックポイント分子のアンタゴニストである。一部の実施形態では、ペプチドは、VEGF受容体に結合し、例えばVEGF受容体のペプチドベースのアンタゴニストである。
ある特定の実施形態では、リガンド(L)は、B細胞受容体に結合し、感染性生物またはがん細胞から単離された免疫原から誘導されたエピトープを包含するペプチドである。他の実施形態では、リガンドは、T細胞受容体に結合し、感染性生物またはがん細胞から単離された免疫原から誘導されたエピトープを包含するペプチドである。さらに他の実施形態では、リガンドは、T細胞受容体に結合し、自己タンパク質から誘導されたエピトープを包含するペプチドである。感染性生物由来のエピトープを含むペプチドベースのリガンド(L)は、任意の感染性生物、例えば真菌、細菌、原虫またはウイルスから誘導されたタンパク質または糖タンパク質に由来し得る。あるいは、ペプチドベースのリガンド(L)は、自己抗原または腫瘍特異的新生抗原を含めた腫瘍関連抗原由来のエピトープを含み、ペプチドベースのリガンド(L)は、腫瘍関連でない自己タンパク質由来のエピトープを含むこともできる。
リガンド(L)として使用されるペプチド抗原は、対象において免疫応答を誘導するのに有用な、いかなる抗原であってもよい。ペプチド抗原は、適用に必要な免疫応答の性質に応じて、炎症促進性または免疫寛容原性免疫応答のいずれかを誘導するために使用することができる。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、腫瘍関連抗原、例えば自己抗原、新生抗原または腫瘍関連ウイルス抗原(例えば、HPV E6/E7)である。他の実施形態では、ペプチド抗原は、感染性疾患抗原、例えばウイルス、細菌、真菌または原虫微生物病原体から単離されたタンパク質から誘導されたペプチドである。さらに他の実施形態では、ペプチド抗原は、アレルギーまたは自己免疫を引き起こすことが公知であるか、または引き起こすと疑われるアレルゲンまたは自己抗原から誘導されたペプチドである。
ペプチド抗原は、対象において免疫応答、例えばT細胞またはB細胞応答を誘導することができる、アミノ酸またはペプチド模倣物の配列から構成される。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、翻訳後修飾を有する1つもしくは複数のアミノ酸、非天然アミノ酸、またはペプチド模倣物を含む。ペプチド抗原は、抗原または予測抗原、すなわちT細胞またはB細胞エピトープを有する抗原を有する、天然の、非天然のもしくは翻訳後修飾されたアミノ酸、ペプチド模倣物、またはそれらの任意の組合せのいかなる配列であってもよい。
ペプチドベースの免疫原を提示するスターポリマーの免疫原性組成物は、単一抗原を含むことができ、またはスターポリマーは、それぞれユニークな抗原組成を有する2個もしくはそれよりも多い異なるペプチド抗原を含むことができる。一部の実施形態では、スターポリマーは、単一抗原だけを含む。一部の実施形態では、単一ペプチド抗原は、B細胞およびT細胞エピトープの両方を含む。他の実施形態では、スターポリマーは、2種の異なる抗原を含む。スターポリマーが2種の異なる抗原を含む一部の実施形態では、抗原の一方は、B細胞エピトープを含み、他方の抗原は、T細胞エピトープを含む。さらに他の実施形態では、スターポリマーは、それぞれユニークな抗原組成を有する50種までの異なるペプチド抗原を含む。一部の実施形態では、免疫原性組成物は、それぞれ20種の異なるペプチド抗原を含むスターポリマーを含む。他の実施形態では、免疫原性組成物は、5種の異なるペプチド抗原を含むスターポリマーを含む。一部の実施形態では、免疫原性組成物は、それぞれユニークペプチド抗原を含有する50種までの異なるスターポリマーの混合物を含む。他の実施形態では、免疫原性組成物は、それぞれユニークペプチド抗原を含有する20種までの異なるスターポリマーを含む。さらに他の実施形態では、免疫原性組成物は、単一ペプチド抗原を含有する単一スターポリマーを含む。
ペプチド抗原の長さは、ペプチド抗原(A)を生成するための具体的な適用および経路に応じて決まる。ペプチド抗原は、最小限で、少なくとも単一T細胞またはB細胞エピトープを含むべきである。したがって、免疫原のT細胞および/またはB細胞エピトープが公知であるか、または予測することができる場合、公知のまたは予測される特異的B細胞および/またはT細胞エピトープに対する免疫応答を誘導またはモジュレートするために、免疫原の最小エピトープ(時として最小免疫原と呼ばれる)だけを含むペプチド抗原を合成手段によって生成し、使用することができる。T細胞および/またはB細胞エピトープを含むこのような合成ペプチド抗原は、典型的に、約5~約50個の間のアミノ酸を含む。好ましい実施形態では、合成手段によって生成されたペプチド抗原は、約7~35個の間のアミノ酸、例えば7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、31個、32個、33個、34個または35個のアミノ酸である。
合成手段によって生成されたペプチド抗原について、ペプチド抗原を、ペプチド抗原のリガンド(L)とポリマーアーム(A)の間の距離を増大するスペーサーを介してポリマーアーム(A)に連結した場合、B細胞エピトープに対する改善された免疫応答、例えば抗体応答が観察されたことが観察された。ペプチドベースの抗原を含むリガンド(L)を送達するスターポリマーの一部の実施形態では、ペプチドは、固相ペプチド合成中にペプチドのN末端またはC末端のいずれかに組み込まれる、2~36個の間のエチレンオキシド単位を有する親水性ポリ(エチレンオキシド)(PEG)スペーサーを介して、ポリマーアームに連結する。
他の実施形態では、ペプチド抗原は、ポリペプチドの断片である。さらに他の場合には、ペプチド抗原は、全長ポリペプチド、例えば組換えで発現され得るタンパク質抗原である。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、MHC-IまたはMHC-II分子に結合することが公知であるか、またはコンピューターにより予測(または経験的に測定)される、腫瘍関連抗原、感染性疾患抗原、アレルゲンまたは自己抗原の部分を含む最小CD8またはCD4 T細胞エピトープである。また、腫瘍関連抗原について、MHC-IまたはMHC-II分子に結合することがコンピューターにより予測(または経験的に測定)される、最小CD8またはCD4 T細胞エピトープであるペプチド抗原は、腫瘍細胞にとってユニークなアミノ酸配列であるべきである。MHC-IまたはMHC-II結合を予測するためのアルゴリズムは、広く入手可能である(Lundegaard et al., Nucleic Acids Res., 36:W509-W512, 2008 and http://www.cbs.dtu.dk/services/NetMHC/を参照されたい)。特定の対象(例えば、患者)のための個別化治療の一部の実施形態では、スターポリマーを構成するペプチド抗原は、その対象によって発現される特定のMHC-I対立遺伝子について<1,000nMの結合親和性を有すると予測される、典型的に7~13個のアミノ酸ペプチドである腫瘍関連抗原、感染性疾患抗原、アレルゲンまたは自己抗原に由来する最小CD8 T細胞エピトープを含むことができる。特定の対象(例えば、患者)の個別化治療の一部の実施形態では、ペプチド抗原は、その対象によって発現される特定のMHC-II対立遺伝子について<1,000nMの結合親和性を有すると予測される、10~16個のアミノ酸ペプチドである腫瘍関連抗原、感染性疾患抗原、アレルゲンまたは自己抗原に由来する最小CD4 T細胞エピトープを含むことができる。好ましい実施形態では、最小CD8もしくはCD4 T細胞エピトープが、腫瘍関連抗原、感染性疾患抗原、アレルゲンもしくは自己抗原について特定できない場合、または腫瘍関連抗原、感染性疾患抗原、アレルゲンもしくは自己抗原が、多重CD8およびCD4 T細胞エピトープを含有している場合、ペプチド抗原は、16~35個の間のアミノ酸であってもよく、50個までのアミノ酸、例えば35個までのアミノ酸、25個までのアミノ酸、または20個までのアミノ酸、または16個までのアミノ酸であってもよく、したがって、考えられるすべてのCD8またはCD4 T細胞エピトープを含有することができる。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、特異的抗体に結合することが公知であるか、またはコンピューターにより予測(または経験的に測定)される、腫瘍関連抗原、感染性疾患抗原、アレルゲンまたは自己抗原の部分を含む最小B細胞免疫原(または最小エピトープ)である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、中和抗体を生じるB細胞に結合する最小免疫原である。
本開示の一部の実施形態では、ペプチド抗原は、腫瘍関連抗原から誘導される。腫瘍関連抗原は、健康な細胞上に存在するが、腫瘍細胞によって優先的に発現される自己抗原、または腫瘍細胞に特異的であり、個々の患者にとってユニークな異常タンパク質である新生抗原のいずれであってもよい。適切な自己抗原には、腫瘍細胞によって優先的に発現される抗原、例えばCLPP、サイクリン-A1、MAGE-A1、MAGE-C1、MAGE-C2、SSX2、XAgE1b/GAGED2a、Melan-A/MART-1、TRP-1、チロシナーゼ、CD45、グリピカン-3、IGF2B3、カリクレイン4、KIF20A、Lengsin、Meloe、MUC5AC、サバイビン(surviving)、前立腺酸性ホスファターゼ、NY-ESO-1およびMAGE-A3が含まれる。新生抗原は、がんの固有の遺伝的不安定性から生じ、それによってDNAの突然変異、RNAスプライスバリアントおよび翻訳後修飾の変化をもたらすことができ、これらはすべて、まとめて新生抗原と呼ばれる、または時として予測新生抗原と呼ばれるデノボタンパク質産物を潜在的にもたらす可能性がある。DNA突然変異には、非同義ミスセンス突然変異、ナンセンス変異、挿入、欠失、染色体逆位および染色体転位を含めたDNAの変化が含まれ、これらはすべて、新規遺伝子産物、したがって新生抗原を潜在的にもたらす可能性がある。RNAスプライス部位の変化は、新規タンパク質産物をもたらすことができ、ミスセンス突然変異は、抗原性となり得る翻訳後修飾(例えば、リン酸化)に対して寛容なアミノ酸を導入することができる。その上、腫瘍細胞の不安定性は、健康な非がん性細胞によっては発現されない腫瘍細胞によるある特定の抗原の選択的発現をもたらし得る、エピジェネティックな変化およびある特定の転写因子の活性化をもたらすことができる。
個別化がんワクチンにおいて使用されるスターポリマーは、腫瘍細胞にとってユニークな腫瘍関連抗原の部分を含むペプチド抗原を含むべきである。ミスセンス突然変異から生じる新生抗原を含むペプチド抗原は、1つまたはそれよりも多いヌクレオチド多型によってコードされたアミノ酸変化を包含するべきである。フレームシフト突然変異、スプライス部位バリアント、挿入、逆位および欠失から生じる新生抗原を含むペプチド抗原は、新規ペプチド配列および新規ペプチド配列の接合部を包含するべきである。新規翻訳後修飾を有する新生抗原を含むペプチド抗原は、翻訳後修飾を担持しているアミノ酸、例えばホスフェートまたはグリカンを包含するべきである。好ましい実施形態では、ペプチド抗原は、突然変異に起因して生じるアミノ酸変化または新規接合部がいずれかの側に隣接している0~25個のアミノ酸を含む。一実施形態では、ペプチド抗原は、単一ヌクレオチド多型から生じるアミノ酸変化がいずれかの側に隣接している12個のアミノ酸を含む新生抗原配列、例えば13番目のアミノ酸が単一ヌクレオチド多型から生じるアミノ酸残基である、25アミノ酸ペプチドである。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、新規翻訳後修飾を有するアミノ酸がいずれかの側に隣接している12個のアミノ酸を含む新生抗原配列、例えば13番目のアミノ酸が新規翻訳後修飾部位から生じるアミノ酸残基である、25アミノ酸ペプチドである。他の実施形態では、ペプチド抗原は、挿入、欠失または逆位によって作り出された新規接合部がいずれかの側に隣接している0~12個のアミノ酸を含む新生抗原配列である。ある場合には、新規配列から生じる新生抗原を含むペプチド抗原は、やはり生じ得る新規接合部のいずれかの側に0~25個のアミノ酸を含む新規配列全体を包含することができる。
本開示の免疫原性組成物のためのペプチド抗原として適した腫瘍関連抗原は、当業者に知られている様々な技術によって特定することができる。腫瘍関連抗原は、対象由来の健康な細胞、すなわち非がん性細胞と比較して、腫瘍細胞のタンパク質発現をアセスメントすることによって特定することができる。タンパク質発現をアセスメントするのに適した方法には、それに限定されるものではないが、免疫組織化学的検査、免疫蛍光、ウエスタンブロット、クロマトグラフィー(すなわち、サイズ排除クロマトグラフィー)、ELISA、フローサイトメトリーおよび質量分析が含まれる。健康な細胞によってではなく腫瘍細胞によって、または限られた数の健康な細胞によって優先的に発現されるタンパク質(例えば、CD20)は、適切な腫瘍関連抗原である。患者の腫瘍生検のDNAおよびRNAシークエンシングに続いて、RNAとして発現され、患者の抗原提示細胞(APC)上のMHC-IまたはMHC-II対立遺伝子に結合すると予測されるペプチドを生成する、タンパク質コードDNAの突然変異を特定するためのバイオインフォマティクスを使用して、本開示の免疫原性組成物のためのペプチド抗原として適した腫瘍関連抗原を特定することもできる。
ある特定の実施形態では、免疫原性組成物のためのペプチド抗原として適した腫瘍関連抗原は、質量分析を使用して特定される。適切なペプチド抗原は、患者の腫瘍生検に由来するが、同じ対象の健康な組織には由来しないMHC分子から溶離した後、質量分析によって特定されたペプチドである(すなわち、ペプチド抗原は、同じ対象に由来する腫瘍細胞上だけに存在し、健康な細胞上には存在しない)。質量分析は、単独で、または腫瘍関連抗原を特定するための他の技術と組み合わせて使用することができる。当業者には、開示される本発明を実施するためのペプチド抗原として適した腫瘍関連抗原、例えば新生抗原を特定するための多くの方法があることが認識されている(Yadav et al., Nature, 515:572-576, 2014を参照されたい)。
ある特定の実施形態では、ペプチド抗原として使用される腫瘍関連抗原は、他の観点では不均一とみなされ得る新生物細胞の集団においてクローナルまたはほぼクローナルである。
個別化がんワクチン接種スキームにおいてペプチド抗原として使用するために選択される腫瘍関連抗原は、質量分析によるペプチド-MHC結合の確認、ならびに/またはコンピューターにより予測されたMHC結合親和性および腫瘍内のRNA発現レベルに基づいて選択することができる。これらのデータは、腫瘍関連抗原が腫瘍細胞によって発現かつ提示され、したがってT細胞に適した標的となり得るかどうかに関する情報を提供する。このような基準は、個別化がんワクチンにおいて使用されるペプチド抗原を選択するために使用することができる。
がんワクチンは、患者に特異的な腫瘍関連抗原患および/または患者間で共有される腫瘍関連抗原を含むペプチド抗原を含むことができる。例えば、腫瘍関連抗原は、保存された自己抗原、例えばNY-ESO-1(精巣がん)もしくはgp100(黒色腫)であってもよく、または抗原は、典型的に健康な細胞によっては発現されないが、患者間で保存されている潜在性(cryptic)エピトープ、例えばNa17(黒色腫)であってもよい。本開示の免疫原性組成物は、偶然に予測され得る頻度よりも頻繁に生じる、ある特定の遺伝子または遺伝子領域における頻繁な突然変異である、いわゆるホットスポット突然変異から生じるペプチド抗原を含むことができる。ホットスポット突然変異の非限定的な例として、黒色腫、甲状腺乳頭癌および結腸直腸癌に共通するBRAFタンパク質のV600E突然変異、または最も一般的な突然変異の1つであるKRAS G12突然変異、例えばKRAS G12Cが挙げられる。ホットスポット突然変異から生じるいくつかの適切な自己抗原および新生抗原は、公知であり、参照により本明細書に組み込まれる。Chang et al., Nature Biotechnology, 34:155-163, 2016; Vigneron, N., et al, Cancer Immunology, 13:15-20, 2013を参照されたい。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、血液腫瘍に由来することができる。血液腫瘍の非限定的な例として、急性白血病(例えば、11q23陽性急性白血病、急性リンパ性白血病、急性骨髄球性白血病、急性骨髄性白血病、ならびに骨髄芽球性白血病、前骨髄球性白血病、骨髄単球性白血病、単球性白血病および赤白血病)、慢性白血病(例えば、慢性骨髄球性(顆粒球性)白血病、慢性骨髄性白血病、および慢性リンパ性白血病)、真性赤血球増加症、リンパ腫、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫(低悪性度および高悪性度形態)、多発性骨髄腫、ワルデンストレーム高ガンマグロブリン血症、重鎖病、骨髄異形成症候群、有毛細胞白血病、および脊髄形成異常症を含めた白血病が挙げられる。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、固形腫瘍に由来することができる。固形腫瘍、例えば肉腫および癌腫の非限定的な例として、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨肉腫、および他の肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、結腸癌、リンパ系悪性腫瘍、膵臓がん、乳がん(乳房基底細胞癌、腺管癌および乳房小葉癌を含む)、肺がん、卵巣がん、前立腺がん、肝細胞癌、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、甲状腺髄様癌、甲状腺乳頭癌、褐色細胞腫 脂腺癌、乳頭状癌、乳頭状腺癌、髄質癌、気管支原性肺癌、腎細胞癌、ヘパトーマ、胆管癌、絨毛癌、ウィルムス腫瘍、子宮頸がん、精巣腫瘍、精上皮腫、膀胱癌、およびCNS腫瘍(例えば、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽細胞腫、聴神経腫瘍、乏突起神経膠腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽細胞腫および網膜芽細胞腫)が挙げられる。いくつかの例では、腫瘍は、黒色腫、肺がん、リンパ腫 乳がんまたは結腸がんである。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、乳がん、例えば腺管癌または小葉癌由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、前立腺がん由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、皮膚がん、例えば基底細胞癌、扁平上皮癌、カポジ肉腫、または黒色腫由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、肺がん、例えば腺癌、気管支肺胞上皮(bronchiolaveolar)癌、大細胞癌、または小細胞癌由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、脳がん、例えば神経膠芽腫または髄膜腫由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、結腸がん由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、肝臓がん、例えば肝細胞癌由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、膵臓がん由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、腎臓がん、例えば腎細胞癌由来の腫瘍関連抗原である。一部の実施形態では、ペプチド抗原は、精巣がん由来の腫瘍関連抗原である。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、前悪性状態、例えば上皮内癌、または外陰上皮内新生物、子宮頸部上皮内新生物もしくは膣上皮内新生物のバリアントから誘導された腫瘍関連抗原である。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、感染病原体、例えばウイルス、バクテリア、または真菌由来の抗原である。いくつかの実施形態では、ペプチド抗原は、感染病原体から誘導されたペプチドまたはグリコペプチド、例えば、HIVエンベロープ融合ペプチドまたはHIV由来のV3もしくはV1/V2グリコペプチドである。他の実施形態では、ペプチド抗原は、インフルエンザウイルス由来の最小免疫原である。一部の実施形態では、抗原は、肝炎抗原である。さらに他の実施形態では、ペプチド抗原は、HPV由来の最小免疫原である。さらに他の実施形態では、ペプチド抗原は、新興感染性疾患由来の最小免疫原、例えばSARS、SARS-CoV-2またはMERS由来のペプチド抗原である。コロナウイルスから誘導された適切な最小免疫原には、スパイク糖タンパク質の受容体結合ドメインから誘導されたものが含まれる。
一部の実施形態では、ペプチド抗原は、自己抗原を表す。自己抗原は、患者自身のMHC-I分子の状況で提示される自己抗原に対する自己反応性についての対象自身のT細胞のスクリーニングに基づいて、特定され、選択され得る。あるいは、ペプチド抗原は、(i)対象自身のMHC-I分子に対する高い結合親和性が予測されており、(ii)発現され、かつ/または対象の自己免疫性症候群の原因となる病理と関連することが公知である、潜在的自己抗原を予測するためのコンピューターでの方法を使用して選択することができる。他の実施形態では、ペプチド抗原は、アレルゲンから誘導されたCD4エピトープを表し、患者自身のMHC-II分子に対して高い結合親和性を有するペプチド抗原に基づいて選択される。
当業者には、免疫応答をもたらし、疾患の防止または処置において有用な任意のペプチド、タンパク質または翻訳後修飾されたタンパク質(例えば、糖タンパク質)を、本発明の免疫原性組成物における使用のためのペプチド抗原として使用するために選択できることが認識されている。
ある特定の実施形態では、リガンド(L)は、レクチン受容体、例えばCD22に結合するサッカリドである。他の実施形態では、リガンドは、細胞外パターン認識受容体(PRR)の合成のまたは天然に存在するアゴニストであり、免疫賦活特性を有する。適切なPRRアゴニスト(PRRa)には、Toll様受容体-1(TLR-1)、TLR-2、TLR-4、TLR-5およびTLR-6のアゴニスト、NOD様受容体(NLRS)のアゴニスト、ならびにC型レクチン受容体のアゴニストが含まれる。
一部の実施形態では、リガンド(L)は、C型レクチン受容体(CLR)に結合し、ある特定の抗原提示細胞(APC)による取込みを促進するために使用される。いくつかの実施形態では、CLRに結合するリガンドは、修飾マンノースであり、構造
を有する(式中、「リンカー」は、任意の適切なリンカー分子であり、FGは、リンカー修飾マンノースをポリマーアーム(A)に結合するために使用することができる任意の適切な官能基である)。一部の実施形態では、リンカーは、PEGであり、FGは、アジドである。
他の実施形態では、CLRに結合するリガンドは、DC-SIGNに結合するテトラサッカリドであり、構造
を有する(式中、「リンカー」は、任意の適切なリンカー分子であり、FGは、リンカー修飾マンノースをポリマーアーム(A)に結合するために使用することができる任意の適切な官能基である)。一部の実施形態では、リンカーは、PEGであり、FGは、アジドである。
ある特定の実施形態では、リガンド(L)は、約10,000Daよりも多い分子量を有する。例えば約10,000Daよりも多い相対的に高分子量を有するリガンドは、典型的に、発現系を使用して組換えによりリガンドを生成することによってアセスメントされるが、スターポリマーの製造中、有機溶媒における使用には適していないことが多い。
他の適切なリガンド(L)は、疾患の処置に有用な治療用抗体または抗体断片を含む。治療用抗体分子には、病原体、がん細胞、可溶性宿主タンパク質、毒素、ならびに細胞内のシグナル伝達をモジュレートするために遮断または刺激され得る細胞外受容体およびイオンチャネルに対して向けられた抗体が含まれる。
リガンド(L)としての使用に適した抗体には、腫瘍抗原に対して向けられた抗体が含まれる。腫瘍抗原に対して向けられた抗体の非限定的な例として、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD38、CD51、EGFR、PDGF-R、VEGFR、SLAMF7、インテグリンαvβ3、炭酸脱水酵素9、HER2、GD2ガングリオシド、メソセリン、TAG-72に対して向けられた抗体が含まれる。適切な抗体には、免疫抑制を逆転またはモジュレートするために使用することができる免疫チェックポイント分子に対する抗体が含まれる。非限定的な例として、PD1、PD-L1、OX-40、CTLA-4、41BBが挙げられる。適切な抗体には、それに限定されるものではないが、CD40に対して向けられた抗体を含めた免疫応答のアゴニストが含まれる。適切な抗体には、疾患の防止、軽減または逆転を含めて、疾患を修正することができるもの、例えばベータ-アミロイド、スクレロスチン、IL-6、TNF-アルファ、VEGF、VEGFR、IL-5、IL-12、IL-23、カリクレイン、PCSK9、BAFF、CD125に対して向けられた抗体、抗体のこのような類似の標的が含まれる。
一部の実施形態では、リガンド分子は、ペプチド-MHC複合体、例えばCD8またはCD4 T細胞エピトープとMHC-IまたはMHC-IIエピトープの複合体であり、これらは、さらなる免疫刺激が提供されなかった場合には、寛容を誘導するために使用することができ、または免疫賦活分子と組み合わせて使用された場合には、T細胞を活性化および/もしくは増殖させるために使用することができる。
Lの密度
本発明者らは、リガンド(L)の密度が、本明細書で記載されるある特定の適用のための生物活性に対して多大な影響を有することを予想外に見出した。例えば、本発明者らは、>5個のリガンド(L)を提示する出発ポリマーが、適用にわたって下流細胞シグナル伝達カスケードを誘導するのに最適であることを特定した。具体的には、リガンド(L)がペプチドベースのB細胞免疫原である場合、B細胞の活性化および抗体の誘導をin vivoで誘導するためには、5個よりも多い、典型的に15個またはそれよりも多いリガンドが必要であった。抗体を含めたより大きいリガンド(L)については、スターポリマー1個当たり5個またはそれよりも多いリガンド分子が、活性に適していることが見出された。
例えば、本開示のスターポリマー上に整列しているリガンド(L)としてのペプチドベースのB細胞免疫原の密度を増大すると、抗体応答が増大する。ある特定の実施形態では、抗体応答を誘導するためのワクチンとして使用される本開示のスターポリマーは、スターポリマー1個当たり5個よりも多い、好ましくは5~60個の間の免疫原を含む。一部の実施形態では、本開示のスターポリマーに基づくワクチンは、表面上に整列している平均5~15個の間の免疫原を有する。他の実施形態では、本開示のスターポリマーに基づくワクチンは、表面上に整列している平均15~25個の間、20~30個の間、または25~35個の間の免疫原を有する。好ましい実施形態では、本開示のスターポリマーに基づくワクチンは、表面上に整列している平均15~40個の間、例えば25~35個の間の免疫原を有する。さらに他の実施形態では、本開示のスターポリマーに基づくワクチンは、表面上に整列している平均60個までの免疫原を有する。
抗体応答を誘導するためのスターポリマーの組成
タンパク質またはペプチドベースのB細胞免疫原は、免疫原上に存在する1つまたは複数のエピトープに対して抗体応答を誘導するために、本開示のスターポリマー上に提示することができる。免疫原は、感染性生物、腫瘍細胞またはアレルゲンから誘導され得る。免疫原は、複数のB細胞エピトープを含有する全長タンパク質、または短ペプチド、例えば単一のエピトープだけを含むペプチドもしくは修飾ペプチド、例えばグリコペプチドであってもよい。
本明細書で論じられる通り、本開示のスターポリマーの様々なパラメーターは、B細胞免疫原に対して誘導された抗体応答を最大限にするために最適化することができる。
一部の実施形態では、リガンド(L)は、約5~50個の間のアミノ酸長のB細胞免疫原であり、bは、典型的に約50~450の間の親水性モノマー(B)の繰り返し単位の整数であり、Xは、典型的にアミドを含むリンカーであり、Zは、典型的にトリアゾールを含むリンカーであり、コアは、好ましくはG3、G4またはG5、好ましくはG5世代のPAMAMデンドリマーである。ここで、親水性モノマーがHPMAである非限定的な例を提供する。
好ましい実施形態では、親水性モノマーは、HPMAであり、リンカーXおよびZは、重合中、それぞれ過剰の開始剤およびCTAから誘導される。
ワクチンとして使用されるスターポリマーのさらなる成分
本開示のスターポリマーに基づくワクチンは、コア(O)、アーム(A)、リガンド(L)および免疫原、例えばペプチドベースのB細胞エピトープを最小限に含む。さらなる成分は、誘導された免疫応答を増強するために含まれ得る。例えば、一部の実施形態では、ペプチドベースのCD4ヘルパーエピトープは、スターポリマーのポリマーアーム(A)の5~50%の間に結合している。他の実施形態では、免疫賦活小分子薬物(D)は、表される通り、コア(O)の表面に、またはポリマーアーム(A)に沿って多価の整列で連結する。さらに他の実施形態では、コア、アームおよびリガンド(L)としてのペプチド抗原を最小限に含む本開示のスターポリマーに基づくワクチンは、CD4ヘルパーエピトープおよび免疫賦活小分子薬物(D)の両方を含み得る。
抗体応答を回避するための組成
本開示のスターポリマーが、抗体応答を誘導するため以外の適用に使用される場合、スターポリマー上に整列しているリガンド(L)または薬物(D)に誘導されるおそれがある抗リガンドまたは抗薬物抗体を防止することが有益となり得る。予想外に、本発明者らは本明細書で、スターポリマーに対して向けられた抗体応答を防止するために、ある特定のポリマーアーム(A)の組成およびある特定の薬物(D)を、本開示のスターポリマーの構造に組み込むことができることを開示する。予想外に、ポリ(アニオン)ポリマーおよび/またはCD22に結合するサッカリドを有するものは、スターポリマーの表面上に提示された整列しているリガンド(L)に対する抗体応答の誘導を防止することが見出された。
一部の実施形態では、CD22に結合するリガンドは、構造
を有するトリサッカリドである(式中、「リンカー」は、任意の適切なリンカー分子であり、FGは、リンカー修飾マンノースをポリマーアーム(A)に結合するために使用することができる任意の適切な官能基である)。一部の実施形態では、リンカーは、PEGであり、FGは、アジドである。
寛容および免疫抑制を誘導するための組成
本開示のスターポリマーの1つの適用は、寛容を誘導するための適用である。一部の実施形態では、リガンド(L)として5個またはそれよりも多いペプチド-MHC複合体を有する本開示のスターポリマーが、本開示のスターポリマー上に整列させられ、寛容を誘導するために使用された。寛容を誘導するための本開示のスターポリマーの他の実施形態では、5個またはそれよりも多いペプチド-MHC複合体が、本開示のスターポリマー上に整列させられ、免疫応答を弱める手段としてmTOR阻害剤を含む組成物が、MHCの状況で提示されたペプチドに対して誘導された。
インサイツワクチン接種のためのスターポリマーの組成
リガンド(L)の整列に加えて、本開示のスターポリマーは、がん処置のために薬物(D)を送達するために使用することもできる。したがって、小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物(D)は、コア(O)にポリマーアーム(A)の末端においてコンジュゲートすることができ、または好ましくはスターポリマーのポリマーアーム(A)上に多価でコンジュゲートすることができる。
腫瘍への薬物取込みの最適化
本明細書では、本発明者らは、腫瘍へのリガンド(L)および/または薬物(D)の取込みを最適化し、関連動物モデルにおいて永続的な腫瘍退行を誘導するために、本開示のスターポリマーの様々なパラメーターをどのように使用できるかに関する、予想外の知見を報告する。
いかなるクラスのPRRアゴニスト分子も、抗がん免疫を誘導するための免疫賦活薬として潜在的に使用できる可能性があったが、予想外に、ある特定のクラスの免疫賦活薬は、他のクラスの免疫賦活薬と比較して予想外に増強された腫瘍クリアランスをもたらすことが見出された。本明細書では、好ましい免疫賦活薬は、特異的サイトカイン、すなわちインターフェロン(IFN)および/またはIL-12の生成を誘導するものであることを開示する。したがって、好ましい実施形態では、がん処置のための本開示のスターポリマーは、インターフェロン遺伝子の刺激物質(STING)のアゴニスト、TLR-3、TLR-4、TLR-7、TLR-8、TLR-7/8およびTLR-9から選択される免疫賦活薬を含む。明確にするために、TLR-4は表面(すなわち細胞外)に発現されるので、TLR-4のアゴニストは、本明細書ではリガンド(L)と呼ばれる。
TLR-3アゴニストの非限定的な例には、dsRNA、例えばPolyI:C、およびヌクレオチド塩基アナログが含まれ、TLR-4アゴニストには、リポ多糖(LPS)誘導体、例えばモノホスホリル脂質A(MPL)小分子、例えばピリミドインドールが含まれ、TLR-7および-8アゴニストには、イミダゾキノリン、ヒドロキシ-アデニン、ベンゾナフチリジン(benzonapthyridine)およびロキソリビンの誘導体を含めたssRNAおよびヌクレオチド塩基アナログが含まれ、TLR-9アゴニストには、非メチル化CpGおよびTLR-9に結合する小分子が含まれ、STINGアゴニストには、環式ジヌクレオチド、および合成小分子、例えばアルファ-マンゴスチンおよびその誘導体、ならびに連結アミドベンゾイミダゾール(「diABZI」)および関連分子が含まれる(Ramanjulu et al., Nature, 20:439-443, 2018を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、がん処置のためのスターポリマーは、TLR-7、TLR-8ならびに/またはTLR-7および-8のイミダゾキノリンベースのアゴニストから選択される、免疫賦活特性を有する小分子薬物(D)を含む。多くの様々なイミダゾキノリン化合物を含めた、数々のこのようなアゴニストが公知である。
イミダゾキノリンは、併用投与される抗原の非存在下で、ワクチン接種のためかつ/またはがんもしくは感染性疾患を処置するために使用される免疫原性組成物に見出されるスターポリマーにおいて使用される小分子免疫賦活薬物(D)として使用される。イミダゾキノリンは、抗原提示細胞(例えば、樹状細胞)上のToll様受容体7および8(TLR-7/TLR-8)に結合することによって作用する、合成免疫調節化合物であり、これらの受容体の天然リガンドであるウイルス一本鎖RNAを構造的に模倣する。イミダゾキノリンは、縮合キノリン-イミダゾール骨格を含む複素環式化合物である。その誘導体、塩(水和物、溶媒和物、およびN-オキシドを含む)、およびプロドラッグも、本開示によって企図される。特定のイミダゾキノリン化合物が、当技術分野で公知であり、例えば米国特許第6,518,265号および米国特許第4,689,338号を参照されたい。いくつかの非限定的な実施形態では、イミダゾキノリン化合物は、イミキモドではなく、かつ/またはレシキモドでもない。
一部の実施形態では、免疫賦活特性を有する薬物(D)は、それに限定されるものではないが、イミダゾキノリンアミンおよび置換イミダゾキノリンアミン、例えばアミド置換イミダゾキノリンアミン、スルホンアミド置換イミダゾキノリンアミン、ウレア置換イミダゾキノリンアミン、アリールエーテル置換イミダゾキノリンアミン、複素環式エーテル置換イミダゾキノリンアミン、アミドエーテル置換イミダゾキノリンアミン、スルホンアミドエーテル置換イミダゾキノリンアミン、ウレア置換イミダゾキノリンエーテル、チオエーテル置換イミダゾキノリンアミン、ヒドロキシルアミン置換イミダゾキノリンアミン、オキシム置換イミダゾキノリンアミン、6-、7-、8-、または9-アリール、ヘテロアリール、アリールオキシまたはアリールアルキレンオキシ置換イミダゾキノリンアミン、およびイミダゾキノリンジアミンなどを含めた5員の窒素含有複素環式環に縮合した2-アミノピリジン;それに限定されるものではないが、アミド置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、スルホンアミド置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、ウレア置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、アリールエーテル置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、複素環式エーテル置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、アミドエーテル置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、スルホンアミドエーテル置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、ウレア置換テトラヒドロイミダゾキノリンエーテル、チオエーテル置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、ヒドロキシルアミン置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、オキシム置換テトラヒドロイミダゾキノリンアミン、およびテトラヒドロイミダゾキノリンジアミンを含めたテトラヒドロイミダゾキノリンアミン;それに限定されるものではないが、アミド置換イミダゾピリジンアミン、スルホンアミド置換イミダゾピリジンアミン、ウレア置換イミダゾピリジンアミン、アリールエーテル置換イミダゾピリジンアミン、複素環式エーテル置換イミダゾピリジンアミン、アミドエーテル置換イミダゾピリジンアミン、スルホンアミドエーテル置換イミダゾピリジンアミン、ウレア置換イミダゾピリジンエーテル、およびチオエーテル置換イミダゾピリジンアミンを含めたイミダゾピリジンアミン;1,2-架橋イミダゾキノリンアミン;6,7-縮合シクロアルキルイミダゾピリジンアミン;イミダゾナフチリジンアミン;テトラヒドロイミダゾナフチリジンアミン;オキサゾロキノリンアミン;チアゾロキノリンアミン;オキサゾロピリジンアミン;チアゾロピリジンアミン;オキサゾロナフチリジンアミン;チアゾロナフチリジンアミン;ピラゾロピリジンアミン;ピラゾロキノリンアミン;テトラヒドロピラゾロキノリンアミン;ピラゾロナフチリジンアミン;テトラヒドロピラゾロナフチリジンアミン;ならびにピリジンアミン、キノリンアミン、テトラヒドロキノリンアミン、ナフチリジンアミン、またはテトラヒドロナフチリジンアミンに縮合した1H-イミダゾダイマーを有する小分子であってもよい。
式IIでは、R13は、水素、必要に応じて置換された低級アルキル、または必要に応じて置換された低級エーテルの1つから選択され、R14は、必要に応じて置換されているアリールアミン、または必要に応じて置換されている低級アルキルアミンの1つから選択される。R13は、ポリマーに連結するリンカーに対して必要に応じて置換され得る。
(式中、eは、整数1~4であるメチレン単位の数を示す)。
ある特定の実施形態では、化学療法分子に基づく薬物(D)が、スターポリマー上に組み込まれる。化学療法剤には、それに限定されるものではないが、アルキル化剤(一例としてシスプラチン、シクロホスファミドおよびテモゾロミド)、トポイソメラーゼ阻害剤(トポイソメラーゼI阻害剤およびトポイソメラーゼII阻害剤)、有糸分裂阻害剤(一例としてタキサンおよびビンカアルカロイド)、代謝拮抗剤(一例として5-フルオロウラシル、カペシタビンおよびメトトレキセート)、および抗腫瘍抗生物質(一例としてアントラサイクリンファミリー、アクチノマイシン-Dおよびブレオマイシン)が含まれる。またこの定義には、中でも受容体チロシンキナーゼ阻害剤、分化誘導剤、血管新生阻害剤、ステロイドおよび抗ホルモン剤が含まれる。
非限定的な例では、アントラサイクリンは、ドキソルビシンであり、構造
を有し、ここでドキソルビシン分子は、それぞれアミドまたはヒドラゾン結合によりアミンまたはケトン位置を介してスターポリマーアーム(A)に連結することができる。
いかなるクラスの化学療法薬も使用することができたが、予想外に、ある特定のクラスの化学療法薬は、免疫賦活薬と組み合わせて使用されると、予想外に増強された腫瘍クリアランスをもたらすことが見出された。本明細書では、好ましい化学療法薬は、免疫抑制の逆転および/または免疫原性細胞死の誘導のいずれかまたは両方を誘導するものであることが開示される。したがって、ある特定の実施形態では、がん処置のための本開示のスターポリマーは、免疫賦活薬および/または化学療法薬を含み、ここで化学療法薬は、アントラサイクリン、タキサン、白金化合物、5-フルオロウラシル、シタラビン(cytaribine)および腫瘍微小環境におけるサプレッサー細胞の表現型を排除または変化させるのに有用な他のこのような分子から選択される。
免疫賦活薬物および/または化学療法薬物(D)は、任意の適切な手段により本開示のスターポリマー上の任意の適切な官能基に結合することができる。薬物(D)を結合するために使用することができる官能基は、コア(O)上にポリマーアーム(A)の末端において位置することができ、かつ/またはポリマーアーム(A)の骨格に沿ってペンダント状の整列で位置することができる。本発明者らの結果は、高レベルの有効性を達成するには、高負荷の小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物(D)が必須であること、ならびに小分子薬物(D)がポリマーアーム(A)の骨格に沿って整列している場合には、最大薬物(D)負荷が達成されることを示す。
本明細書で開示される予想外の知見は、本開示のスターポリマー上の免疫賦活小分子薬物および/または化学療法小分子薬物(D)の負荷を増大すると、がん処置の有効性が改善されるというものである。したがって、ある特定の実施形態では、がん処置のための本開示のスターポリマーは、10質量パーセントを超える、例えば10~80質量パーセントの間の化学療法小分子薬物および/または免疫賦活小分子薬物を含む。高密度の化学療法小分子薬物および/または免疫賦活小分子薬物(D)を達成するために、このような薬物分子は、スターポリマーのポリマーアーム(A)の骨格に沿ってペンダント状の整列で結合することができる。
リガンド(L)または小分子薬物(D)を含まないスターポリマーの分子量は、主に各ポリマーアームの質量によって決まるので、スターポリマーに結合している薬物(D)のmol%密度(すなわち薬物分子に連結したポリマーアームのモノマーのパーセンテージ)は、アームの分子量または数に独立な所与の質量パーセントの免疫賦活薬物および/または化学療法薬物を達成するように、モジュレートすることができる。
薬物の質量パーセントは、次式
薬物質量パーセント=((MW D/(MWavg+(MW D×mol%D)))×mol%D)×100
を使用して概算することができ、式中、MW Dは、小分子薬物(D)の分子量であり、MWavgは、モノマーEに連結した薬物分子の質量を除く、ポリマーアーム(A)を構成するモノマーの平均MWであり、mol%Dは、薬物に連結しているモノマー単位(E)のパーセンテージである。注記:1mol%の薬物(D)とは、スターポリマーのポリマーアーム(A)を構成する100個のモノマー単位のうちの1個が、薬物(D)に連結していることを意味する。10mol%の薬物(D)とは、スターポリマーのポリマーアームを構成する100個のモノマー単位のうちの10個が、薬物(D)に連結していることを意味する。
薬物質量パーセント=((MW D/(MWavg+(MW D×mol%D)))×mol%D)×100
を使用して概算することができ、式中、MW Dは、小分子薬物(D)の分子量であり、MWavgは、モノマーEに連結した薬物分子の質量を除く、ポリマーアーム(A)を構成するモノマーの平均MWであり、mol%Dは、薬物に連結しているモノマー単位(E)のパーセンテージである。注記:1mol%の薬物(D)とは、スターポリマーのポリマーアーム(A)を構成する100個のモノマー単位のうちの1個が、薬物(D)に連結していることを意味する。10mol%の薬物(D)とは、スターポリマーのポリマーアームを構成する100個のモノマー単位のうちの10個が、薬物(D)に連結していることを意味する。
143DaのHPMAモノマーから構成された線形HPMAベースのコポリマーアームの骨格に沿って、約5mol%の密度でペンダント状の整列で結合している、分子量300Daを有する小分子薬物(D)を含むスターポリマーの非限定的な例では、小分子薬物の質量パーセントは、約9.5mol%である。がん処置のために使用されるスターポリマーのある特定の実施形態では、約10~約80質量%の質量パーセントを達成するために、約200~1,000Daの間の小分子薬物が、約4.0~約50mol%の間の密度でポリマーアーム(A)に沿って整列させられる。がん処置のために使用されるスターポリマーの他の実施形態では、約10~約50質量%の質量パーセントを達成するために、約250~350Daの分子量を有する小分子薬物(D)が、約6~約40mol%の間の密度でポリマーアームに沿って整列させられる。がん処置のために使用されるスターポリマーのさらに他の実施形態では、約10~約50質量%の質量パーセントを達成するために、約350~450Daの分子量を有する小分子薬物(D)が、約5.0~約30mol%の間の密度でポリマーアームに沿って整列させられる。
しかし、親水性モノマー(B)および薬物に連結した反応性モノマー(E)から全体的に構成された統計ランダムコポリマーアーム(A)に結合している、両親媒性または疎水性の特性を有する免疫賦活小分子薬物および/または化学療法小分子薬物(D)の密度を増大すると、スターポリマーが水性条件下で凝集体を形成する傾向が増大することが予想外に観察された。したがって、例えば5mol%を超える高密度のTLR-7、TLR-8もしくはTLR-7/8の両方のイミダゾキノリンベースのアゴニスト、またはSTINGの連結アミドベンゾイミダゾールベースの(例えば、diABZI)アゴニストから選択される両親媒性小分子薬物、例えば芳香族複素環を、PAMAMコアに結合している荷電モノマーではなく、親水性モノマー、例えばHPMAを含む単一ブロック(すなわちジブロックではない)ポリマーアーム(A)に結合させると、水性条件下で凝集体を形成するこのようなスターポリマーが生じた。同様に、例えば5mol%を超える高密度の疎水性小分子薬物、例えばアントラサイクリンを、PAMAMコアに結合している荷電モノマーではなく、親水性モノマー、例えばHPMAから構成された単一ブロック(すなわちジブロックではない)ポリマーアーム(A)に結合させると、水性条件下で凝集体を形成するこのようなスターポリマーが生じた。生理的pH、すなわちpH7.4における水性条件、例えば水性緩衝剤および生理的浸透圧、すなわち約290mOs/Kg下でのスターポリマーの凝集体の形成は、製造上の大きな困難となっており、このような製剤が、ヒトへの投与のための薬物生成物として製造し、使用するGMPには適さないものになるおそれがある。注記:高mol%とは、従来の組成および製造方法を使用して達成することが歴史的に困難なmol%を説明することを意味する。例えば、スターポリマーに連結した両親媒性または疎水性薬物のmol%は、従来、全体を通して記載される制限(例えば、低カップリング効率および凝集体の形成)に起因して、5mol%未満であった。したがって5mol%は、従来の技術に対して高密度である。
高密度の両親媒性または疎水性小分子薬物をスターポリマーに結合する困難に取り組むために、高密度の両親媒性または疎水性小分子薬物、例えば両親媒性または疎水性の免疫賦活小分子薬物および/または化学療法小分子薬物(D)を担持しているスターポリマーが凝集する傾向を予想外に低減した、2つの構造設計を導入した。
一部の実施形態では、がん処置のためのスターポリマーのポリマーアームは、ジブロックコポリマー構築物を含み、ここで免疫賦活小分子薬物および/または化学療法小分子薬物(D)は、コアの近位にあるブロックに結合しており、他方のブロックは、溶媒に曝露され、いかなる小分子薬物(D)にも結合しない。非限定的な例は、
である。ここで、スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、整数b1の親水性モノマー(B)および薬物分子(D)に連結した整数eの反応性モノマー(E)を含み、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に整数b2の親水性モノマーを含むジブロック構築、すなわち-(B)b1-co-(E(D))e-b-(B)b2-を有する整数nのポリマーアームは、リンカーXを介してコアOに連結しており、さらにポリマーアームのそれぞれの遠位端は、リンカー前駆体Z1に連結したキャッピング基でキャップされるか、またはリンカーZを介して薬学的に活性な化合物P3に直接的もしくは間接的に連結しているかのいずれかである。
コアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性モノマー(B)および薬物分子(D)に連結している反応性モノマー(E)の両方を有し、コアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に親水性モノマーを有するジブロックコポリマーアーム(A)を含む、がん処置のためのスターポリマーの一部の実施形態では、親水性モノマーは、この非限定的な例でここに示される通り、親水性アクリルアミドまたはアクリレートから選択される。
ここで好ましい実施形態では、親水性モノマーは、HPMAから選択され、リンカーXは、アミド結合を含み、コアの遠位にある各ポリマーアームの末端は、好ましくはイソブチロニトリルでキャップされており、コアは、PAMAMデンドリマー、例えば第1世代、第2世代、第3世代、第4世代、第5世代または第6世代の、好ましくは第3世代、第4世代または第5世代のPAMAMデンドリマーであり、ジブロックポリマーアームの分子量は、5,000~50,000ダルトンの間、好ましくは20,000~40,000ダルトンの間であり、ブロックのそれぞれの分子量の比は、1:3~3:1の間、例えば1:3、1:2、1:1、2:1および3:1、好ましくは1:2~2:1の間、例えば1:1であり(すなわち各ブロックは、およそ同じ分子量である)、nは、3~30の間の整数、好ましくは5を超え、例えば5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29および30、好ましくは10~30の間、例えば15~25の間であり、薬物分子(D)は、小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物、例えばTLR-7、TLR-8およびTLR-7/8のイミダゾキノリンベースのアゴニスト、STINGのアゴニスト、例えばSTINGの連結アミドベンゾイミダゾールベースの(diABZI)アゴニスト、またはアントラサイクリンから選択され、薬物(D)は、5mol%(すなわち一方のブロックの100個のモノマーのうちの5個が、薬物Dに連結した反応性コモノマーを含む)を超える、好ましくは10~50mol%の間、例えば10mol%、15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%または50mol%の密度で、コアの近位にあるブロック上の反応性コモノマーに、アミド、エステルまたはヒドラゾンを介して連結しており、スターポリマーの流体力学半径は、5~25nmの間、好ましくは7.5~15nmの間である。
スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性HPMAモノマー(B)および薬物分子(D)に連結している反応性モノマー(E)の両方を有し、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に親水性HPMAモノマーを有するジブロックコポリマーアーム(A)を含み、薬物分子が、アミド結合を介して反応性モノマーEに連結している式IIのイミダゾキノリンである、がん処置のためのスターポリマーの非限定的な例は、ここに示される。
スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性HPMAモノマー(B)および薬物分子(D)に連結している反応性モノマー(E)の両方を有し、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に親水性HPMAモノマーを有するジブロックコポリマーアーム(A)を含み、薬物分子が、アミド結合を介して反応性モノマーEに連結しているSTINGの連結アミドベンゾイミダゾールベースのアゴニストである、がん処置のためのスターポリマーの非限定的な例は、ここに示される。
スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性HPMAモノマー(B)および薬物分子(D)に連結している反応性モノマー(E)の両方を有し、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に親水性HPMAモノマーを有するジブロックコポリマーアーム(A)を含み、薬物分子が、アミド結合を介して反応性モノマーEに連結しているアントラサイクリン化学療法分子である、がん処置のためのスターポリマーの非限定的な例は、ここに示される。
予想外の知見は、スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性HPMAモノマー(B)および薬物分子(D)に連結している反応性モノマー(E)の両方を有し、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に親水性HPMAモノマーを有するジブロックコポリマーアーム(A)を含む、がん処置のためのスターポリマーについて、例えば5mol%を超える高密度の両親媒性または疎水性薬物分子、例えばイミダゾキノリン、アミドベンゾイミダゾールベースのSTINGアゴニストおよびアントラサイクリンが、スターポリマーを凝集するように誘導することなく、コアの近位にあるポリマーアームのブロックに結合し得るというものであった。
ある特定の実施形態では、がん処置のためのスターポリマーのポリマーアーム(A)は、親水性モノマー、反応性コモノマーに連結した免疫賦活小分子薬物および/または化学療法小分子薬物(D)、ならびに荷電コモノマーを含む。非限定的な例は、
である。ここで、整数bの親水性モノマー(B)、薬物分子(D)に連結した整数eの反応性モノマー(E)、および整数cの荷電モノマーを含む、整数nのターポリマー、すなわち-(B)b-co-(E(D))e-co-(C)c-は、リンカーXを介してコアOに連結しており、さらにポリマーアームのそれぞれの遠位端は、リンカー前駆体Z1に連結したキャッピング基でキャップされるか、またはリンカーZを介して薬学的に活性な化合物P3に直接的もしくは間接的に連結しているかのいずれかである。
親水性モノマー(B)、薬物分子(D)に連結した反応性モノマー(E)、および荷電モノマー(C)を有するターポリマーアーム(A)を含む、がん処置のためのスターポリマーの一部の実施形態では、親水性モノマーは、この非限定的な例でここに示される通り、親水性アクリルアミドまたはアクリレートから選択される。
ここで好ましい実施形態では、親水性モノマー(B)は、HPMAから選択され、荷電モノマー(C)は、負荷電の、例えばメタクリル酸であるか、または例えばアミノ酸、例えばベータ-アラニンで置換されているメタクリル酸であり、リンカーXは、アミド結合を含み、コアの遠位にある各ポリマーアームの末端は、好ましくはイソブチロニトリルでキャップされており、コアは、PAMAMデンドリマー、例えば第1世代、第2世代、第3世代、第4世代、第5世代または第6世代の、好ましくは第3世代、第4世代または第5世代のPAMAMデンドリマーであり、ターポリマーアームの分子量は、5,000~50,000ダルトンの間、好ましくは20,000~40,000ダルトンの間であり、nは、3~30の間の整数、好ましくは5を超え、例えば5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29および30、好ましくは10~30の間、例えば15~25の間であり、薬物分子(D)は、小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物、例えばTLR-7、TLR-8およびTLR-7/8のイミダゾキノリンベースのアゴニスト、STINGのアゴニスト、例えばSTINGの連結アミドベンゾイミダゾールベースのアゴニスト、またはアントラサイクリンから選択され、薬物(D)は、5mol%(すなわち100個のモノマーのうちの5個が、薬物Dに連結した反応性コモノマーを含む)を超える、好ましくは10~50mol%の間、例えば10mol%、15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%または50mol%の密度で、ポリマーアーム上の反応性コモノマーに、アミド、エステルまたはヒドラゾンを介して連結しており、荷電モノマーの密度は、10mol%を超え、好ましくは20mol%を超え、スターポリマーの流体力学半径は、5~25nmの間、好ましくは7.5~15nmの間である。
予想外の知見は、スターポリマーのターポリマーアームに結合している10mol%を超える両親媒性または疎水性薬物分子(D)を有するスターポリマーの凝集を防止するために、10mol%を超える荷電モノマーの密度が必要であるというものであった。したがって、ターポリマーアームを有するスターポリマーの好ましい実施形態では、両親媒性または疎水性薬物分子は、10mol%を超える密度で結合しており、荷電モノマーの密度は、10mol%またはそれよりも高く、好ましくは10mol%~30mol%の間、例えば10mol%~20mol%の間、例えば、10mol%、11mol%、12mol%、13mol%、14mol%、15mol%、16mol%、17mol%、18mol%、19mol%および20mol%になるように選択される。
先の例の親水性モノマーおよび荷電モノマーが、それぞれHPMAおよびベータ-アラニンで置換されているメタクリル酸から選択される非限定的な例は、ここに示される。
親水性HPMAモノマー(B)、薬物分子(D)に連結した反応性モノマー(E)およびベータ-アラニンで置換されているメタクリル酸に基づく荷電モノマーを有するターポリマーアーム(A)を含み、薬物分子が、アミド結合を介して反応性モノマーEに連結した式IIのイミダゾキノリンである、がん処置のためのスターポリマーの非限定的な例は、ここに示される。
さらに他の実施形態では、がん処置のためのスターポリマーのポリマーアーム(A)は、ジブロックコポリマー構築物を含み、ここで親水性モノマー、ならびに反応性コモノマー(E)に連結した免疫賦活小分子薬物および/または化学療法小分子薬物(D)は、コアの近位にある一方のブロック上にあり、溶媒に曝露される第2のブロックは、親水性モノマーおよび荷電コモノマーを含む。非限定的な例は、
である。ここで、スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、整数b1の親水性モノマー(B)および薬物分子(D)に連結した整数eの反応性モノマー(E)を含み、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に、整数b2の親水性モノマー(B)および整数cの荷電モノマー(C)を含むジブロック構築、すなわち-(B)b1-co-(E(D))e-b-(B)b2-co-(C)c-を有する整数nのポリマーアームは、リンカーXを介してコアOに連結しており、さらに各ポリマーアームの遠位端は、リンカー前駆体Z1に連結したキャッピング基でキャップされるか、またはリンカーZを介して薬学的に活性な化合物P3に直接的もしくは間接的に連結している。
スターポリマーのコアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性モノマー(B)および薬物分子(D)に連結している反応性モノマー(E)の両方を有し、スターポリマーのコアの遠位にあるポリマーアーム(A)の他方のブロック上に、親水性モノマー(B)および荷電モノマー(C)を有するジブロックコポリマーアーム(A)を含む、がん処置のためのスターポリマーの一部の実施形態では、親水性モノマーは、この非限定的な例でここに示される通り、親水性アクリルアミドまたはアクリレートから選択され、荷電モノマーは、アクリルアミドおよびアクリレートから選択される。
ここで好ましい実施形態では、親水性モノマー(B)は、HPMAであり、荷電モノマー(C)は、生理的pHで負荷電の、例えばメタクリル酸であるか、または一部の実施形態では、例えばアミノ酸、例えばベータ-アラニンで置換されているメタクリル酸であり、リンカーXは、アミド結合を含み、各ポリマーアームの遠位端は、好ましくはイソブチロニトリルでキャップされており、コアは、PAMAMデンドリマー、例えば第1世代、第2世代、第3世代、第4世代、第5世代または第6世代の、好ましくは第3世代、第4世代または第5世代のPAMAMデンドリマーであり、ジブロックポリマーアームの分子量は、5,000~50,000ダルトンの間、好ましくは20,000~40,000ダルトンの間であり、ブロックのそれぞれの分子量の比は、1:3~3:1の間、例えば1:3、1:2、1:1、2:1および3:1、好ましくは1:2~2:1の間、例えば1:1であり、すなわち各ブロックは、およそ同じ分子量であり、nは、3~30の間の整数、好ましくは5を超え、例えば5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29および30、好ましくは10~30の間、例えば15~25の間であり、薬物分子(D)は、小分子免疫賦活薬物および/または化学療法薬物、例えばTLR-7、TLR-8およびTLR-7/8のイミダゾキノリンベースのアゴニスト、STINGのアゴニスト、例えばSTINGの連結アミドベンゾイミダゾールベースの(diABZI)アゴニスト、またはアントラサイクリンから選択され、薬物(D)は、5mol%(すなわち一方のブロックの100個のモノマーのうちの5個が、薬物Dに連結した反応性コモノマーを含む)を超える、好ましくは10~50mol%の間、例えば10mol%、15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%または50mol%の密度で、コアの近位にあるブロック上の反応性コモノマーに、アミド、エステルまたはヒドラゾンを介して連結しており、スターポリマーの流体力学半径は、5~25nmの間、好ましくは7.5~15nmの間である。
コアの近位にあるポリマーアーム(A)の一方のブロック上に、親水性HPMAモノマー(B)および薬物分子(D)に連結した反応性モノマー(E)の両方を有し、コアの遠位にある他方のブロック上に、親水性モノマー(B)および荷電モノマー(C)の両方を有するジブロックポリマーアーム(A)を含み、薬物分子が、アミド結合を介して反応性モノマーEに連結した式IIのイミダゾキノリンである、がん処置のためのスターポリマーの非限定的な例は、ここに示される。
抗薬物抗体は、がん処置のために使用されるスターポリマーの活性に対して有害な影響を有する場合がある。したがって、がん処置のために使用される本開示のスターポリマーのある特定の実施形態では、ポリ(アニオン)ポリマーおよび/またはCD22に結合するサッカリドを有するものが、スターポリマーまたは整列している薬物(D)または任意のリガンド(L)に対して生じる抗体応答を防止するために含まれる。予想外に、ポリ(アニオン)ポリマーおよび/またはCD22に結合するサッカリドを有するものを含む、がん処置のためのスターポリマーは、抗体を誘導することなく反復投与できることが見出された。
がん処置のための本開示のスターポリマーは、腫瘍組織を能動的または受動的に標的にすることができる。受動的標的化は、微小環境の特性(例えば、pH、温度、ある特定の抗体の発現)に起因して、刺激応答性または腫瘍に保持されるスターポリマーの能力を伴うことができる。あるいは、がん処置のための本開示のスターポリマーは、腫瘍微小環境において細胞外受容体に結合するリガンド(L)、例えば腫瘍特異的抗体を使用することにより、腫瘍組織を能動的に標的にすることもできる。
(実施例1)
スターポリマーに結合するための免疫賦活薬物(D)の合成
スターポリマーに結合するための免疫賦活薬物(D)の合成
化合物A
化合物A、1-(4-(アミノメチル)ベンジル)-2-ブチル-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-4-アミンは、2BXyと呼ばれ、既に説明されている通り合成されたTLR-7/8aアゴニストである(Lynn GM, et al., In vivo characterization of the physicochemical properties of polymer-linked TLR agonists that enhance vaccine immunogenicity. Nat Biotechnol 33(11):1201-1210, 2015およびShukla NM, et al. Syntheses of fluorescent imidazoquinoline conjugates as probes of Toll-like receptor 7. Bioorg Med Chem Lett 20(22):6384-6386, 2010を参照されたい)。注記:ベンジル基上の第一級アミンは、スターポリマーに直接的にまたはリンカーを介して結合するための反応性ハンドルを提供した。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 7.77 (dd, J = 8.4, 1.4 Hz, 1H), 7.55 (dd, J = 8.4, 1.2 Hz, 1H), 7.35 - 7.28 (m, 1H), 7.25 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 7.06 - 6.98 (m, 1H), 6.94 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 6.50 (s, 2H), 5.81 (s, 2H), 3.64 (s, 2H), 2.92-2.84 (m, 2H), 2.15 (s, 2H), 1.71 (q, J = 7.5Hz, 2H), 1.36 (q, J = 7.4Hz, 2H), 0.85 (t, J = 7.4 Hz, 3H).C22H25N5についてのMS(APCI)m/z計算値359.2、実測値360.3
化合物B
時として「2B」と呼ばれる化合物B、1-(4-アミノブチル)-2-ブチル-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-4-アミンは、既に説明されている通り合成したTLR-7/8アゴニストである(Lynn GM, et al., Nat Biotechnol 38(3):320-332, 2020)。注記:ブチルアミン基は、スターポリマーに直接的にまたはリンカーを介して結合するための反応性ハンドルを提供した。1H NMR (400 MHZ, DMSO-d6) δ 8.03 (d, J = 8.1 HZ, 1H), 7.59 (d, J = 8.1Hz, 1H), 7.41 (t, J = 7.41Hz, 1H), 7.25 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 6.47 (s, 2H), 4.49 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 2.91 (t, J = 7.78 Hz, 2H), 2.57 (t, J = 6.64 Hz, 1H), 1.80 (m, 4H), 1.46 (七重線, J= 7.75 Hz, 4H), 0.96 (t, J = 7.4 Hz, 3H).C18H25N5についてのMS(ESI)m/z計算値311.21、実測値312.3。
化合物C
化合物Cは、時として「pip-diABZI」と呼ばれ、モルホリン誘導体について説明されているのと同様にして合成されたピペラジン(piperarzine)修飾連結アミドベンゾイミダゾールベースのSTINGアゴニストである(参考文献Ramanjulu JM, et al., Nature 564:439-443, 2018の「化合物3」)。注記:ピペラジンは、スターポリマーに直接的にまたはリンカーを介して結合するための反応性ハンドルを提供するために導入された。時として、pip-diABZIは、一般的に「diABZI」と呼ばれる。1H NMR(400MHZ、DMSO-d6)は構造に合致する。220nmにおけるHPLC純度、99.8%AUC。C42H52N14O6についてのMS(ESI)m/z計算値848.42、実測値849.5。
化合物D
化合物D、N-(4-((4-アミノ-2-ブチル-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-1-イル)メチル)ベンジル)-6-オキソヘプタンアミドは、2BXy-HAと呼ばれ、pH感受性ヒドラゾン結合を介してスターポリマーに連結可能にするためにケトンである6-オキソヘプタン(oxohepantanoic)酸(HA)で修飾されたTLR-7/8aアゴニストである。
6-オキソヘプタン酸(36mg、0.25mmol)のDCM(5.0mL)溶液に、EDC(48mg、0.25mmol)を添加した。順次、1-(4-(アミノメチル)ベンジル)-2-ブチル-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-4-アミン(50mg、0.14mmol)、Et3N(21mg、0.15mmol)およびDMAP(3.0mg、0.025mmol)を添加し、室温で16時間撹拌した。溶液を、DCM(30mL)および水(15mL)に分けた。有機層を、飽和NH4Cl(15mL)、飽和NaHCO3(2×15mL)で洗浄し、Na2SO4上で乾燥させ、濾過し、濃縮した。乾燥したら、生成物を薄黄色/褐色の泡状固体として単離した。220nmにおけるHPLC純度、>95.0%AUC。C29H35N5O2についてのMS(ESI)m/z計算値485.3、実測値486.2。
化合物E
化合物E、(E)-1-(4-(5-カルバモイル-2-(1-エチル-3-メチル-1H-ピラゾール-5-カルボキシアミド)-7-(3-(4-(6-オキソヘプタノイル)ピペラジン-1-イル)プロポキシ)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-1-イル)ブタ-2-エン-1-イル)-2-(1-エチル-3-メチル-1H-ピラゾール-5-カルボキシアミド)-7-メトキシ-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-5-カルボキサミドは、pip-diABZI-HAと呼ばれる(または時として本明細書では「diABZI」と呼ばれる)。注記:ケトンである6-オキソヘプタン酸(HA)は、pH感受性ヒドラゾン結合を介してスターポリマーに連結可能にするために導入された。
DMF(0.5mL)中6-オキソヘプタン酸(0.80mg、0.056mmol)に、(E)-1-(4-(5-カルバモイル-2-(1-エチル-3-メチル-1H-ピラゾール-5-カルボキシアミド)-7-(3-(ピペラジン-1-イル)プロポキシ)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-1-イル)ブタ-2-エン-1-イル)-2-(1-エチル-3-メチル-1H-ピラゾール-5-カルボキシアミド)-7-メトキシ-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-5-カルボキサミド(5mg、0.0059mmol)を添加した。DIEA(3.0mg、0.023mmol)を添加し、続いてHATU(2.0mg、0.0056mmol)を添加した。溶液を2時間撹拌した。DMFを除去し、試料を真空下で乾燥させ、その後のステップでさらなる精製または特徴付けなしに使用した。220nmにおけるHPLC純度、>95.0%AUC。C49H62N14O8についてのMS(ESI)m/z計算値974.5、実測値488(m/2)。
(実施例2)
モノマー、開始剤、CTAおよび増幅リンカーの合成
モノマー、開始剤、CTAおよび増幅リンカーの合成
化合物1
化合物1.N-(2-ヒドロキシプロピル)メタクリルアミド(HPMA)は、親水性モノマー(B)、具体的にはメタ(アクリルアミド)ベースのモノマーの例である。HPMAを、1-アミノ-2-プロパノールを塩化メタクリロイルと反応させることによって合成した。磁気撹拌棒を備えた1Lの丸底フラスコに、1-アミノ-2-プロパノール(60.0mL、0.777mol)、重炭酸ナトリウム(60.27g、0.717mol)、4-メトキシフェノール(1.00g、8.1mmol)、およびジクロロメタン(DCM)200mLを添加した。フラスコを、アセトン-ドライアイス浴中、激しく撹拌しながら15分間浸漬させた。DCM80mLに溶解させた塩化メタクリロイル(70.0mL、0.723mol)を、Ar(ガス)下で3時間にわたって滴下添加した。反応をr.t.でさらに30分間進行させた。塩を除去した後、粗製生成物を、フラッシュクロマトグラフィーにより、シリカゲルカラム(Biotage SNAP ultra 100g)およびグラジエント溶離剤DCM/MeOHを使用し、MeOHを0%から10%(v/v)に増大して精製した。次に、溶媒を除去した後にこうして得られた固体を、アセトンから再結晶化させて、HPMAを白色の結晶(22.4g、21.6%)として得た。ESI-MS:m/z=144.1(M-H)+。
化合物2
化合物2
化合物2.N-メタクリロイル-3-アミノプロパン酸(MA-b-Ala-COOH)を、100mLの丸底フラスコ中、4-メトキシフェノール(0.218g、1.76mmol)の存在下で、ベータ-アラニン(15.07g、169.1mmol)をメタクリル酸無水物(28.6g、185.5mmol)と、r.t.で週末にわたって反応させることによって合成した。混合物を、フラッシュクロマトグラフィーによって、シリカゲルカラム(Biotage SNAP ultra 100g)およびグラジエント溶離剤DCM/MeOHを使用し、MeOHを0%から10%(v/v)に増大して精製した。画分を合わせ、溶媒を除去した後、生成物を-20℃でEtOAc/Et2O(1/1v/v)から再結晶化させて、白色の結晶を得た(15.22g、収率57.3%)。1H NMR (DMSO-d6, ppm): δ12.25 (s, 1H), 7.96 (s, 1H), 5.63 (s, 1H), 5.32 (s, 1H), 3.30 (q, 2H), 2.43 (t, 3H), 1.81 (s, 3H)。
化合物3
化合物3.N-メタクリロイル-6-アミノヘキサン酸(MA-Ahx-COOH)を、20mLのシンチレーションバイアル中、4-メトキシフェノール(4mg、0.03mmol)の存在下で、6-アミノヘキサン酸(0.252g、1.92mmol)をメタクリル酸無水物(0.582g、3.78mmol)と、r.t.で一晩反応させることによって合成した。生成物を、EtOAc/Et2O(1/1 v/v)から-20℃で再結晶化させることによって精製して、白色の結晶を得た。1H NMR (D2O, ppm): δ1.32 (-CH
2CH2CH2COOH), δ1.52 (-CH
2CH2COOH), δ1.58 (-NHCH2CH
2-), δ1.88 (-CH3), δ2.35 (-CH
2COOH), δ3.22 (-NHCH
2-), δ5.35および5.61 (CH2=CH)。
化合物4
化合物4
化合物4.N-メタクリロイル-3-アミノプロパン酸-チアゾリジン-2-チオン(MA-b-Ala-TT)は、反応性モノマー(E)の例である。MA-b-Ala-TTを、250mLの丸底フラスコ中、化合物2であるMA-b-Ala-COOH(5.05g、32mmol)、1,3-チアゾリジン-2-チオン(4.39g、37mmol)、EDC(8.09g、42mmol)、DMAP(0.45g、4mmol)を反応させることによって調製し、DCM100mLを混合した。1時間反応させた後、生成物を1MのHCl(2回)および脱イオン水(1回)で洗浄した。溶媒を除去したら、黄色の固体である生成物を収集した(7.15g、収率86.1%)。1H NMR (DMSO-d6, ppm): δ7.96 (s, 1H), 5.63 (s, 1H), 5.32 (s, 1H), 4.91 (t, 2H), 3.32 (m, 6H), 1.78 (s, 3H).ESI-MS:m/z=281.0(M-Na)+。
化合物5.MA-b-Ala-Pgは、反応性モノマー(E)の例である。MA-b-Ala-Pgを、DCM22mL中、トリエチルアミン(0.799g、7.892mmol)の存在下で、化合物4であるMA-b-Ala-TT(2.067g、8.01mmol)をプロパルギルアミン(0.473g、8.588mmol)と、r.t.で1.5時間反応させることによって調製した。生成物を、アセトンから-20℃で2回再結晶化させることによって精製して、白色の結晶を得た(1.08g、収率69.5%)。1H NMR (DMSO-d6, ppm): δ8.35 (t, 1H), 7.96 (t, 3H), 5.62 (s, 1H), 5.31 (s, 1H), 3.83 (d, 2H), 3.28 (q, 2H), 3.12 (s, 1H), 2.27 (t, 2H), 1.78 (s, 3H)。
化合物6.2-[1-シアノ-1-メチル-4-オキソ-4-(2-チオキソ-チアゾリジン-3-イル)-ブチルアゾ]-2-メチル-5-オキソ-5-(2-チオキソチアゾリジン-3-イル)-ペンタンニトリル、「ACVA-TT」は、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端にTTである活性化カルボニル基を組み込む(すなわちリビングポリマーのCTAを置き換えることによって)ために使用することができるTT官能化開始剤である。ACVA-TTを、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)のカルボン酸(ACVA-COOH)を、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)カップリング反応を介して2-チアゾリン-2-チオールで活性化することによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、ACVA-COOH(501.5mg、1.79mmol)、2-チアゾリン-2-チオール(411.8mg、3.46mmol)、4-(ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP、10.6mg、0.087mmol)、およびDCM15mLを添加した。混合物を氷浴中で15分間激しく撹拌した後、DIC(497.1mg、3.94mmol)を添加した。混合物をr.t.までゆっくり加温し、さらに15分間反応させた後、飽和NaHCO3溶液(20mL×2)、脱イオン水(20mL×1)で洗浄した。次に、有機相をMgSO4上で乾燥させ、蒸発させて乾燥生成物を得、それをDCM/Et2Oから-20℃で再結晶化させることによって精製した。溶媒をデカントした後、鮮黄色の粉末を得た(658.3mg、76.2%)。ESI-MS:m/z=483.1(M-H)+。
化合物7
化合物7.4-シアノ-4-(1-シアノ-3-エチニルカルバモイル-1-メチルプロピルアゾ)-N-エチニル-4-メチルブチルアミド、「ACVA-Pg」は、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端にPg基を組み込む(すなわちリビングポリマーのCTAを置き換えることによって)ために使用することができるプロパルギル官能化開始剤である。ACVA-Pgを、ACVA-TTを3-アミノ-1-プロピンと反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、ACVA-TT(329.7mg、0.684mmol)、3-アミノ-1-プロピン(99.76mg、1.81mmol)、およびDCM10mLを添加した。次に、トリエチルアミン(253μL、1.82mmol)を混合物に添加した。反応をr.t.でさらに1時間進行させた後、溶媒を除去した。粗製生成物を、フラッシュクロマトグラフィーを介して、C-18カラム(Biotage SNAP Ultra C-18)およびH2O中0~95%グラジエントのアセトニトリル(0.05%TFA)を使用して20CVにわたって精製した(生成物は30~40%アセトニトリルで溶離した)。純粋な生成物を含有する画分をプールし、乾燥させて、白色の固体を得た(190.3mg、78.5%)。ESI-MS:m/z=355.2(M-H)+。
化合物8
化合物8.ACVA-N3は、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端にアジド基を組み込む(すなわちリビングポリマーのCTAを置き換えることによって)ために使用することができるアジド官能化開始剤である。ACVA-N3を、ACVAを1-アジド-3-プロパンアミンと反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、ACVA(250.0mg、0.893mmol)、1-アジド-3-プロパンアミン(187.7mg、1.87mmol)、およびDCM5mLを添加した。次に、EDC(375.2、1.96mmol)を混合物に20分にわたって添加した。反応をr.t.でさらに1時間進行させた後、溶媒を除去した。粗製生成物をEtOAc/Et2Oから再結晶化させて、白色の固体を得た(130.0mg、32.8%)。ESI-MS:m/z=445.2(M-H)+。
化合物9
化合物9.ACVA-DBCOは、DBCO官能化開始剤であり、これは、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端に、歪みを有するアルキンを組み込む(すなわちリビングポリマーのCTAを置き換えることによって)ために使用することができる、歪みを有するアルキン官能化開始剤の例である。ACVA-DBCOを、ACVA-TTをDBCO-アミンと反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、ACVA-TT(201.4mg、0.417mmol)、DBCO-アミン(229.2mg、0.829mmol)、およびDCM1mLを添加した。反応をr.t.で1時間進行させた後、溶媒を除去した。粗製生成物を、フラッシュクロマトグラフィーによって、シリカゲルカラムおよびDCM中0~5%グラジエントのMeOHを使用して精製して、白色の固体を得た(314.4mg、95.1%)。ESI-MS:m/z=797.3(M-H)+。
化合物10
化合物10.ACVA-mTzは、メチルテトラジン(methyletrazinme)官能化開始剤であり、これは、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端にテトラジンを組み込む(すなわちリビングポリマーのCTAを置き換えることによって)ために使用することができるテトラジン官能化開始剤の例である。ACVA-mTzを、トリエチルアミン触媒として使用してACVA-TTをメチルテトラジンプロピルアミン(mTz-アミン)と反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、ACVA-TT(162.2mg、0.427mmol)、mTz-アミン(120.8mg、0.492mmol)、トリメチルアミン(124.9μL、0.896mmol)、およびDCM4mLを添加した。反応をr.t.で1時間進行させた後、溶媒を除去した。粗製生成物を、フラッシュクロマトグラフィーによって、C-18カラムを使用して精製して、白色の固体を得た(166.8mg、53.2%)。ESI-MS:m/z=735.3(M-H)+。
化合物11
化合物11.ACVA-2Bは、2B官能化開始剤であり、これは、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端にTLR-7/8aを組み込む(すなわちリビングポリマーのCTAを置き換えることによって)ために使用することができるTLR-7/8a(より広範には薬物(D))官能化開始剤の例である。ACVA-2Bを、ACVA-TTを2Bと反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、ACVA-TT(200.5mg、0.415mmol)、2Bである化合物B(258.7mg、0.831mmol)、およびDCM1mLを添加した。反応をr.t.で1時間進行させた後、溶媒を除去した。粗製生成物を、分取HPLCシステムにより、Agilent Prep C-18カラム、50×100mm、5μmで27~47%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。生成物画分をプールし、凍結乾燥させて、白色の固体を得た(214.7mg、59.5%)。ESI-MS:m/z=868.2(M-H)+。
化合物12
化合物12.ジチオ安息香酸1-シアノ-1-メチル-4-オキソ-4-(2-チオキソチアゾリジン-3-イル)ブチルエステル、「CTA-TT」は、重合中にポリマーアーム(A)上にTT官能基を導入するために使用することができるTT官能化連鎖移動剤(CTA)である。CTA-TTを、4-シアノ-4-(フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸(CTA-COOH)のカルボン酸を2-チアゾリン-2-チオールで活性化することによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、CTA-COOH(499.8mg、1.79mmol)、2-チアゾリン-2-チオール(196.5mg、1.65mmol)、DMAP(8mg、0.065mmol)、およびDCM10mLを添加した。混合物を氷浴中で15分間激しく撹拌した後、EDC(446.2mg、2.33mmol)を添加した。混合物をr.t.にゆっくり加温し、さらに15分間反応させた後、飽和NaHCO3溶液(10mL×2)および脱イオン水(10mL×2)で洗浄した。次に、有機相をMgSO4上で乾燥させ、蒸発させて、乾燥生成物を得、それを分取HPLCシステムにより、Agilent Prep C-18カラム、30×100mm、5μmで58~78%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。生成物を、6.5分目に溶離し、生成物画分をプールし、凍結乾燥させて、赤色の粘性液体を得た(400.0mg、63.8%)。ESI-MS:m/z=381.0(M-H)+。
化合物13
化合物13.ジチオ安息香酸1-シアノ-1-メチル-3-プロパ-2-イニルカルバモイルプロピルエステル「CTA-Pg」は、重合中にポリマーアーム(A)上にPg官能基を導入するために使用することができるPg官能化CTAである。CTA-Pgを、CTA-COOHを3-アミノ-1-プロピンと反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、CTA-COOH(100.0mg、0.358mmol)、3-アミノ-1-プロピン(21.69mg、0.394mmol)、HATU(272.2mg、0.716mmol)、DIEA(185.0mg、1.432mmol)、およびDMF4mLを添加した。混合物をr.t.で2時間撹拌した後、飽和NaHCO3溶液(10mL×2)およびブライン(10mL×1)で洗浄した。次に、有機相をMgSO4上で乾燥させ、蒸発させて、乾燥生成物を得、それを分取HPLCシステムにより、Agilent Prep C-18カラム、50×100mm、5μmで40~70%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。生成物は8.5分目に溶離し、生成物画分をプールし、凍結乾燥させて、赤色の粘性液体を得た(54.0mg、47.7%)。ESI-MS:m/z=317.1(M-H)+。
化合物14
化合物14.CTA-2Bは、2B官能化CTAであり、これは、重合中にポリマーアーム(A)上にTLR-7/8a官能基を導入するために使用することができるTLR-7/8aまたはより広範には(薬物)官能化CTAの例である。CTA-2Bを、CTA-NHSを2Bである化合物Bと反応させることによって合成した。20mLのシンチレーションバイアルに、CTA-NHS(200.6mg、0.533mmol)、2B(165.6mg、0.532mmol)、およびDCM3mLを添加した。反応をr.t.で40分間進行させた後、脱イオン水(10mL×2)で洗浄した。次に、有機相をMgSO4上で乾燥させ、蒸発させて、乾燥生成物を暗赤色の固体として得た(250mg、82.1%)。ESI-MS:m/z=573.7(M-H)+。
化合物15
化合物15.ACVA-スルホ-DBCOは、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端に、歪みを有する水溶性アルキンを導入するために使用することができる、歪みを有する水溶性のアルキン官能化開始剤の例である。ACVA-スルホ-DBCOを、ACVA-TTをスルホ-DBCO-PEG4-アミンと反応させることによって合成した。ACVA-TT(32.2mg、0.067mmol)およびスルホ-DBCO-PEG4-アミン(100.0mg、0.148mmol)をDCM2mLに溶解させた後、トリエチルアミン(30.0mg、0.30mol)を添加した。反応をr.t.で1時間進行させた。粗製生成物を、フラッシュクロマトグラフィーによって、シリカゲルカラム(Biotage SNAP ultra 25g)、およびDCM中5~20%グラジエントのMeOHを使用して20CVにわたって精製した(生成物は18%MeOHで溶離した)。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、乾燥させて、最終生成物を得た(115.2mg、84.1%)。ESI-MS:m/z=797.4[(M-2H)]2+。
化合物16
化合物16.ACVA-VZは、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端に分解性ペプチドを導入するために使用することができる、分解性ペプチド官能化開始剤の例である。ACVA-VZを、ACVA-TTをバリン-シトルリン(VZ)ペプチドと反応させることによって合成した。ACVA-TT(62.3mg、0.13mmol)およびVZ(100.0mg、0.36mmol)をDMSO1mLに溶解させた後、トリエチルアミン(44.2mg、0.44mmol)を添加した。反応をr.t.で2時間進行させた。粗製生成物を、分取HPLCシステムにより、Agilent Prep C-18カラム、50×100mm、5μmで16~31%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。生成物画分をプールし、凍結乾燥させて、最終生成物を得た(91.5mg、89.1%)。
化合物17
化合物17.ACVA-A’VZA’-TTは、重合またはキャッピング中にポリマーアーム(A)の末端にTT活性化分解性ペプチドを導入するために使用することができる、TTで活性化された分解性ペプチド官能化開始剤の例である。ACVA-A’VZA’-TTを、ACVA-TTをβ-アラニン-バリン-シトルリン-β-アラニン(A’VZA’)ペプチドと反応させてACVA-A’VZA’を得、続いてカルボン酸を2-チアゾリン-2-チオールで活性化することによって合成した。ACVA-TT(26.0mg、0.054mmol)およびA’VZA’(50.0mg、0.12mmol)をDMSO1.5mLに溶解させた後、トリエチルアミン(48.6mg、0.48mmol)を添加した。反応をr.t.で2時間進行させた。粗製生成物を、分取HPLCシステムにより、Agilent Prep C-18カラム、30×100mm、5μmで5~40%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。標的化生成物を含有する画分をプールし、凍結乾燥させて、ACVA-A’VZA’を得た(53.0mg、91.1%)。ACVA-A’VZA’(10.0mg、0.0093mmol)および2-チアゾリン-2-チオール(2.8mg、0.02mmol)をDMFに溶解させた後、1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-1,2,3-トリアゾロ[4,5-b]ピリジニウム3-オキシドヘキサフルオロホスフェート(HATU)(7.1mg、0.019mmol)およびトリエチルアミン(3.8mg、0.037mmol)を添加した。反応をr.t.で2時間進行させた後、粗製生成物を分取HPLCシステムで精製して、最終生成物ACVA-A’VZA’-TTを得た。
化合物18
化合物18.ビス(スルホ-DBCO)-PEG3は、NH2-PEG3-NH2をスルホ-DBCO-テトラフルオロフェニル(TFP)エステルと反応させることによって合成したホモ二官能性リンカーである。NH2-PEG3-NH2(8.3mg、0.037mmol)およびスルホ-DBCO-TFPエステル(50.0mg、0.083mmol)をDCM1mLに溶解させた後、トリエチルアミン(16.0mg、0.16mmol)を添加した。反応をr.t.で1時間進行させた。粗製生成物を、フラッシュクロマトグラフィーによって、シリカゲルカラムおよびDCM中10~20%グラジエントのMeOHを使用して精製した(生成物は10%MeOHにおいて溶離した)。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、乾燥させて、最終生成物を得た(45.2mg、109.6%)。ESI-MS:m/z=1097(M-H)+。
化合物19
化合物19.増幅リンカースルホ-DBCO-PEG4-Pg2を、プロパルギルNHSエステル、アミノ-PEG4-スルホ-DBCO、およびBoc-Lys(Boc)-OHを出発材料として使用して、3つのステップで合成した。Boc-Lys(Boc)-OH(1.0g、2.89mmol、1当量)、TT(378.5mg、3.18mmol、1.1当量)およびEDC(719.4mg、3.75mmol、1.3当量)を、DCM10mLに溶解させた。DMAP(35.3mg、0.29mmol、0.1当量)を、DCM中100mg/mLのストック溶液として添加した。溶液が鮮黄色に変色し、室温で1時間反応させた。DCMを真空下で除去した後、粗製生成物をDMSO700uLに溶解させ、0.1MのHCl50mL(2回)および脱イオン水中で沈殿させた。中間体であるBoc-Lys(Boc)-TTが、黄色の固体として提供された。
Boc-Lys(Boc)-TT(238.1mg、0.53mmol、2.41当量)およびスルホ-DBCO-PEG4-NH2(150.5mg、0.22mmol、1当量)を、TEA(74.2uL、0.53mmol、2.41当量)を添加した後にDMSOに溶解させた。反応物を室温で1時間撹拌した。生成物を、フラッシュ逆相クロマトグラフィーによって、0~95%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を使用して20CVにわたって精製した。純粋な画分を合わせ、-80℃で凍結させ、凍結乾燥させて、中間体Boc-Lys(Boc)-PEG4-スルホ-DBCOをくすんだ白色の固体として得た。Boc-Lys(Boc)-PEG4-スルホ-DBCO(77.9mg、0.08mmol、1当量)を、DCM700uLに溶解させた。次に、脱イオン水5uL、トリイソプロピルシラン(TIPS)5uL、およびTFA300uLを、反応フラスコに添加した。Boc脱保護反応を、室温で30分間進行させた。DCMおよびTFAを、反応混合物上に空気を吹き付けることによって除去した後、中間体であるNH2-Lys(NH2)-PEG4-スルホ-DBCOを高真空下で乾燥させて、暗色の油状物を得た。
NH2-Lys(NH2)-PEG4-スルホ-DBCO(37mg、0.046mmol、1当量)をDMSO1mLに溶解させた後、TEA(19.3uL、0.14mmol、3当量)を添加した。室温で5分間撹拌した後、プロパルギルNHSエステル(22.8mg、0.1mmol、2.2当量)を反応フラスコに添加した。1時間後、反応が完了し、LC-MSによって確認された。生成物であるスルホ-DBCO-PEG4-Pg2を、さらに精製することなく使用した。ESI-MS:m/z=1023.4(M-H)+。
(実施例3)
ポリマーアーム(A)の合成
ポリマーアーム(A)の合成
化合物20
化合物20は、親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)の例である。TT官能化ポリ[N-(2-ヒドロキシプロピル)メタクリルアミド](TT-PHPMA-DTB)を、HPMAのRAFT重合を介して、tert-ブタノール(tBuOH)中、70℃で16時間、連鎖移動剤としてのCTA-TTおよび開始剤としてのACVA-TTを使用して合成した。初期モノマー濃度[HPMA]0=1mol/Lであり、モル比[CTA-TT]0:[ACVA-TT]0=1:0.5であり、[HPMA]0:[CTA-TT]0を変えて、異なる鎖長を有するポリマーを得た。分子量10kDaを標的にするTT-PHPMA-DTBを生成するための典型的な重合のために、以下の手順を用いた。HPMA(572.0mg、4.00mmol)を、tBuOH4mLに溶解させた。CTA-TT(15.2mg、0.040mmol)およびACVA-TT(9.65mg、0.020mmol)を無水DMSOに溶解させた後、モノマー溶液と混合した。混合物を5mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で30分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、16時間重合させた。ポリマーを、アセトンに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、薄ピンク色の粉末を得た(277.3mg、収率40.1%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ10.05kDaおよび10.30kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.02であった。UV-Vis分光法によって測定された鎖末端官能性[ε305(TT)=10300L/(mol・cm)、ε305(DTB)=12600L/(mol・cm)]は、(TT+DTB)%=95.3%であることを示した。
化合物21
化合物21は、親水性モノマーおよびアルキン基を有する反応性モノマー(E)を有するコポリマーのポリマーアーム(A)の例である。TT-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-Pg)-DTBランダムコポリマーは、HPMAおよびMA-b-Ala-PgのRAFT重合を介して、tert-ブタノール(tBuOH)/N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)中、70℃で16時間、連鎖移動剤としてのCTA-TTをおよび開始剤としてのACVA-TTを使用して合成した。初期モノマー濃度[ΣM]0=[HPMA+MA-b-Ala-Pg]0=1mol/Lであり、モル比[CTA-TT]0:[ACVA-TT]0=1:0.5である。異なる鎖長のポリマーを標的にするために、[ΣM]0:[CTA-TT]0を変え、反応性部位を含有するコモノマーMA-b-Ala-Pgのモルパーセンテージにより、各ポリマー鎖が担持する積荷分子(例えば、小分子薬物、ペプチド)の最大数を調節する。5mol%のコモノマーMA-b-Ala-Pgおよび分子量40kDaを標的にするTT-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-Pg)-DTBを生成する典型的な重合のために、以下の手順を用いた。HPMA(340.7mg、2.375mmol)およびMA-b-Ala-Pg(24.1mg、0.125mmol)を、tBuOH2.13mLに溶解させた。次に、無水DMAc中100mg/mLのストック溶液としてのCTA-TT(3.2mg、0.008mmol)および無水DMAc中50mg/mLのストック溶液としてのACVA-TT(2.0mg、0.004mmol)を、モノマー溶液に添加した。混合物を5mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で30分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、16時間重合させた。得られたポリマーを、アセトンに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、薄ピンク色の粉末を得た(208.9mg、収率57.7%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ39.27kDaおよび42.85kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.09であった。UV-Vis分光法によって測定された鎖末端官能性[ε305(TT)=10300L/(mol・cm)、ε305(DTB)=12600L/(mol・cm)]は、(TT+DTB)%=121.8%であることを示した。
化合物22
化合物22は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。プロパルギル官能基は、TT-PHPMA-DTBを10~20モル過剰のACVA-Pgと反応させることによって導入した。反応例:乾燥ポリマーTT-PHPMA-DTB(198mg、19.7μmol)およびACVA-Pg(70.3mg、198.9μmol)を、無水DMSO3.0mLに溶解させた。溶液を5mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で30分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、3時間反応させた。ポリマーを、アセトンに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、くすんだ白色の粉末を得た。MnおよびMwは、それぞれ10.80kDaおよび12.10kDaであり、PDIは、GPC-MALSによって測定して1.12であった。UV-Vis分光法によって測定された鎖末端官能性[ε305(TT)=10300L/(mol・cm)]は、(TT)%=100%であることを示した。注記:この例では、重合ステップ中、TT基をポリマーに付加し、キャッピング中、Pg官能基を他端に付加した。
化合物23
化合物23は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。ACVA-PgをACVA-DBCOによって置き換えたことを除いて、化合物22について記載したものと同じ方法を使用してTT-PHPMA-DBCOを合成した。注記:この例では、重合ステップ中、TT基をポリマーに付加し、キャッピング中、歪みを有するアルキン官能基を他端に付加した。
化合物24
化合物24は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。ACVA-PgをACVA-N3によって置き換えたことを除いて、化合物22について記載したものと同じ方法を使用してTT-PHPMA-N3を合成した。注記:この例では、重合ステップ中、TT基をポリマーに付加し、キャッピング中、N3官能基を他端に付加した。
化合物25
化合物25は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。ACVA-PgをACVA-mTzによって置き換えたことを除いて、化合物22について記載したものと同じ方法を使用してTT-PHPMA-mTzを合成した。注記:この例では、重合ステップ中、TT基をポリマーに付加し、キャッピング中、メチルテトラジン官能基を他端に付加した。
化合物26
化合物26は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。ACVA-PgをACVA-2Bによって置き換えたことを除いて、化合物22について記載したものと同じ方法を使用してTT-PHPMA-2Bを合成した。注記:この例では、重合ステップ中、TT基をポリマーに付加し、キャッピング中、2B官能基を他端に付加した。
化合物27
化合物27は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。ACVA-PgをACVA-スルホ-DBCOによって置き換えたことを除いて、化合物22であるTT-PHPMA-Pgと同じ方式でTT-PHPMA-スルホ-DBCOを合成した。注記:この例では、重合ステップ中、TT基をポリマーに付加し、キャッピング中、歪みを有する水溶性アルキン官能基を他端に付加した。
化合物28
化合物28は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。TCO-PHPMA-N3を、トリエチルアミンを触媒として使用して、化合物24であるTT-PHPMA-N3のカルボニルチアゾリジン-2-チオン(TT)を5~7モル過剰のTCO-PEG3-アミンと反応させることによって合成した。TT-PHPMA-N3からのTCO-PHPMA-N3の典型的な合成手順のために、以下の手順を用いた。TT-PHPMA40k-N3(62.1mg、1.6μmol)およびTCO-PEG3-アミン(3.5mg、9.6μmol)を、無水DMSO800μLに溶解させた。次に、トリエチルアミン(1.3mg、12.7μmol)を混合物に添加し、反応をr.t.で5時間進行させた。生成物を、アセトン(6~8倍の体積)に対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、くすんだ白色の固体を得た(57.9mg、92.4%)。
化合物29
化合物29は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。mTz-PHPMA-N3を、化合物24のカルボニルチアゾリジン-2-チオン(TT)を5~7モル過剰のmTz-アミンと反応させることによって合成した。TT-PHPMA-N3からのmTz-PHPMA-N3の典型的な合成手順のために、以下の手順を用いた。1.5mLの遠心管に、TT-PHPMA40k-N3(80mg、2.05μmol)および無水DMSO400μLを添加した。ポリマーを完全に溶解させた後、mTz-アミン(58.0μL、10.3μmol)をDMSO中50mg/mLのストック溶液として添加した。混合物をr.t.で一晩進行させた。次に、ポリマーを、アセトンに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、ピンク色の粉末を得た(60.6mg、収率75.8%)。MnおよびMwは、それぞれ37.9kDaおよび41.2kDaであり、PDIは、GPC-MALSによって測定して1.09であった。UV-Vis分光法によって測定された鎖末端官能性[ε268(mTz)=14629L/(mol・cm)は、(mTz)%=96.3%であることを示した。
化合物30
化合物30は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。mTz-PHPMA-マレイミドを、化合物29であるmTz-PHPMA-N3のアジド基(N3)を10モル過剰のスルホ-DBCO-PEG4-マレイミドと反応させることによって合成した。mTz-PHPMA-N3からのmTz-PHPMA-MIの典型的な合成手順のために、以下の手順を用いた。mTz-PHPMA56k-N3(11.9mg、0.21μmol)を無水DMSO50μLに溶解させた後、スルホ-DBCO-PEG4-マレイミド(1.8mg、無水DMSO中100mg/mL、2.1μmol)を添加した。反応をr.t.で16時間進行させた後、生成物を、アセトン(6~8倍の体積)に対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、薄いピンク色の固体を得た(9.2mg、76.2%)。
化合物31
化合物31は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。mTz-PHPMA-FITCペプチドを、マレイミド-チオールカップリング化学を介して、FITC色素を含有するペプチド(FITC-Ahx-GSGSGSCG)を化合物30であるmTz-PHPMA-マレイミドにコンジュゲートさせることによって合成した。典型的な合成のために以下の手順を用いた。mTz-PHPMA56k-マレイミド(2.0mg、0.036μmol)を無水DMSO10μLに溶解させた後、FITC-ペプチド(2.0mg、無水DMSO中20mg/mL、0.047μmol)を添加した。反応をr.t.で16時間進行させた後、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して特徴付けた。元のポリマーは、吸光度を有していないが、得られたコンジュゲートは、488nm(FITC吸光度波長)において標的とするUV吸光を示した。
化合物32
化合物32は、2つの異なる末端基官能性を有する親水性モノマー(B)から構成されたホモポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。注記:ポリマー上に存在するジチオベンゾエート(DTB)は、ポリマーがリビングであり、さらなるモノマーを付加することができ、またはキャップできることを示している。Pg-PHPMA-DTBを、ACVA-TTおよびCTA-TTをACVA-PgおよびCTA-Pgによって置き換えたことを除いて、化合物20について記載したものと同じ方法を使用して合成した。
化合物33
化合物33は、親水性モノマー(B)および2つの異なる末端基官能性を有する反応性モノマー(E)から構成されたコポリマーのポリマーアーム(A)(ヘテロテレケリック)の例である。注記:ポリマー上に存在するジチオベンゾエート(DTB)は、ポリマーがリビングであり、さらなるモノマーを付加することができ、またはキャップできることを示している。Pg-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-Pg)-DTBランダムコポリマーを、CTA-PgおよびACVA-Pgを使用したことを除いて、化合物21であるTT-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-Pg)-DTBについて記載したものと同じ合成手順を使用して合成した。薄いピンク色の粉末を、収率48.2%で得た。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ36.34kDaおよび40.06kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.10であった。UV-Vis分光法によって測定された鎖末端官能性[ε305(DTB)=12600L/(mol・cm)]は、DTB%=112.5%であることを示した。
化合物34
化合物34であるPg-PHPMA-TTを、ACVA-TTをACVA-Pgの代わりに使用したことを除いて、化合物22について記載したものと同じ方法を使用して化合物32から合成した。注記:この例では、重合ステップ中、Pg基をポリマーに付加し、キャッピング中、TT官能性を他端に付加した。
化合物35
化合物35.Pg-PHPMA-DBCOを、ACVA-DBCOをACVA-TTの代わりに使用したことを除いて、化合物34について記載したものと同じ方法を使用して合成した。注記:この例では、重合ステップ中、Pg基をポリマーに付加し、キャッピング中、歪みを有するアルキン官能基を他端に付加した。
化合物36
化合物36.Pg-PHPMA-N3を、化合物34について記載したものと同じ方法を使用して合成したが、ACVA-N3をACVA-TTの代わりに使用した。注記:この例では、重合ステップ中、Pg基をポリマーに付加し、キャッピング中、アジド官能基を他端に付加した。
化合物37
化合物37.Pg-PHPMA-スルホ-DBCOを、ACVA-TTをACVA-スルホ-DBCOによって置き換えたことを除いて、化合物34であるPg-PHPMA-TTについて記載したものと同じ方法を使用して合成した。注記:この例では、重合ステップ中、Pg基をポリマーに付加し、キャッピング中、歪みを有する水溶性アルキン官能基を他端に付加した。
化合物38
化合物38.Pg-PHPMA-VZ-TTを、ACVA-TTをACVA-VZ-TTによって置き換えたことを除いて、化合物34であるPg-PHPMA-TTについて記載したものと同じ方法を使用して合成した。注記:この例では、重合ステップ中、Pg基をポリマーに付加し、キャッピング中、TTで活性化されたペプチドを他端に付加した。
化合物39
化合物39.Pg-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-Pg)-TTを、化合物34であるPg-PHPMA-TTについて記載したものと同じ方法を使用して、化合物33であるPg-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-Pg)-DTBをACVA-TTでキャップすることによって合成した。注記:この例では、重合ステップ中、Pg基をポリマーに付加し、キャッピング中、TT官能性を他端に付加した。
化合物40
化合物40.2B-PHPMA-DTBを、ACVA-TTおよびCTA-TTをACVA-2BおよびCTA-2Bによって置き換え、Mn=10kDaを標的にするように[M]0:[CTA-2B]0を調整することを除いて、化合物20であるTT-PHPMA-DTBについて記載したものと同じ方法を使用して合成した。薄いピンク色の粉末を、収率48.2%で得た。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ11.86kDaおよび12.82kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.08であった。
化合物41
化合物41.TT-PDEGMA-DTBを、DEGMAのRAFT重合を介して、1,4-ジオキサン/DMSO中、70℃で3時間、連鎖移動剤としてのCTA-TTおよび開始剤としてのACVA-TTを使用して合成した。初期モノマー濃度[DEGMA]0=4.0mol/Lであり、モル比[CTA-TT]0:[ACVA-TT]0=1:0.2であり、異なる鎖長のポリマーを得るために、[DEGMA]0:[CTA-TT]0を変えた。分子量20kDaを標的にするTT-PDEGMA-DTBを生成するための典型的な重合のために、以下の手順を用いた。DEGMA(1003.0mg、5.32mmol)を、1,4-ジオキサン1.3mLに溶解させた。無水DMSO中100mg/mLのストック溶液としてのCTA-TT(16.87mg、0.044mmol)および無水DMSO中50mg/mLのストック溶液としてのACVA-TT(4.28mg、0.009mmol)を、モノマー溶液に添加した。混合物を5mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で30分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、3時間重合させた。ポリマーを、ジエチルエーテルに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、ピンク色の固体を得た(460.7mg、収率45.2%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ21.53kDaおよび22.09kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.03であった。
化合物42
化合物42.TT-PHPMA-b-PDEGMA-DTBを、DEGMAのRAFT機序による鎖延長重合を介して、tBuOH/DMAc(5/5、v/v)中、70℃で16時間、巨大分子連鎖移動剤(マクロ-CTA)としての化合物20であるTT-PHPMA-DTBおよび開始剤としての2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)を使用して合成した。[DEGMA]0=0.67mol/Lであり、[マクロ-CTA]0:[AIBN]0=1:0.2であった。例えば、マクロ-CTAとしてTT-PHPMA12.8k-DTBを使用した場合、[DEGMA]0:[マクロ-CTA]0は、Mn(PDEGMA)=20kDaを標的にする100に調整される。TT-PHPMA-DTB(257.0mg、20.0μmol)を、無水DMAc1.5mLに溶解させた。次に、無水DMAc中50mg/mLのストック溶液としてのAIBN(0.66mg、4.0μmol)、DEGMA(376.4mg、2.00mmol)および無水tBuOH1.5mLを、マクロ-CTA溶液に添加した。混合物を5mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で30分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、18時間重合させた。ポリマーを、ジエチルエーテルに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、薄いピンク色の固体を得た(537.1mg、収率84.8%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ32.27kDaおよび34.33kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.06であった。
化合物43
化合物43.TT-PHPMA-b-PDEGMA-DBCOを、化合物23であるTT-PHPMA-DTBについて記載したものと同じ方法を使用して、化合物42であるTT-PHPMA-b-PDEGMA-DTBをACVA-DBCOでキャップすることによって合成した。
化合物44
化合物44.N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-DTBを、HPMAおよびMa-b-Ala-TTのRAFT重合を介して、1:1のtert-ブタノール(tBuOH)およびジメチルアセトアミド(DMAc)中、70℃で16時間、連鎖移動剤としてのCTA-N3および開始剤としてのACVA-N3を使用して合成した。初期モノマー濃度[HPMA/Ma-b-Ala-TT]0=1mol/Lであり、[HPMA]0:[Ma-b-Ala-TT]0=7:3であり、モル比[CTA-N3]0:[ACVA-N3]0=1:0.5であり、異なる鎖長のポリマーを得るために、[HPMA/Ma-b-Ala-TT]0:[CTA-N3]0を変えた。分子量40kDaを標的にするN3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-DTBを生成するための典型的な重合のために、以下の手順を用いた。HPMA(1503.50mg、10.50mmol)を、tBuOH9.5mLに溶解させた。Ma-b-Ala-TT(1162.60mg、4.50mmol)を、無水DMAc9.5mLに溶解させ、HPMA溶液と合わせた。CTA-N3(19.70mg、0.055mmol)およびACVA-N3(12.10mg、0.027mmol)を、無水DMAcに溶解させた後、モノマー溶液と混合した。混合物を20mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で45分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、16時間重合させた。ポリマーを、アセトンに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、オレンジ色の粉末を得た(1498mg、収率55.8%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ36.63kDaおよび37.71kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.03であった。UV-Vis分光法によって測定した整列している官能基[ε305(TT)=10300L/(mol・cm)]は、34.2mol%TTを示した。
化合物45
化合物45は、親水性モノマー(B)および反応性モノマー(E)を有するコポリマーから構成されたポリマーアームの例である。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-Pgを、化合物22と同じ合成手順に従って、化合物44であるN3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-DTBをACVA-Pgでキャップすることによって合成した。
化合物46
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-Pg]
化合物46は、親水性モノマー(B)および反応性モノマー(E)を有するコポリマーから構成されたポリマーアームの例であり、ここで反応性モノマーは、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに、アミド結合を介して連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-Pgを、モル比[2BXy]:[アミノ-2-プロパノール]=1:2で、化合物45のカルボニルチアゾリジン-2-チオン(TT)基を2BXy(化合物A)およびアミノ-2-プロパノールと反応させることによって合成した。具体的には、N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-Pg(40.00mg、1.05μmolのポリマー、72μmolのTT)およびDMSO2mLを20mLのシンチレーションバイアルに添加した。ポリマーを完全に溶解させた後、2BXy(7.80mg、21.77μmol)およびトリエチルアミン(15.10μL、110μmol)を添加した。反応をr.t.で2時間進行させた後、アミノ-2-プロパノール(4.50mg、60μmol)を添加し、その後さらに1時間進行させた。次に、ポリマーを、20kDaの分子量カットオフ(MWCO)を有する再構成セルロース(RC)膜を使用して、メタノールに対して3回にわたって2時間透析することによって精製した。ポリマーを、ジエチルエーテルに対して沈殿させることによって収集し、真空オーブン内で一晩乾燥させた。生成物を白色の粉末として得た(31.4mg、収率70.6%)。MnおよびMwは、それぞれ50.21kDaおよび54.95kDaであり、PDIは、GPC-MALSによって測定して1.09であった。UV-Vis分光法によって測定された2BXy含量[ε325(2BXy)=5012L/(mol・cm)は、10.28mol%の2BXyを示した。
化合物47
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-Gly)-Pg]
化合物47は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で負荷電であるカルボン酸基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-Gly)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールの代わりにグリシンを使用し、溶媒としてDMSO:PBS(1×)=4:1比を使用した。
化合物48
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-COOH)-Pg]
化合物48は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で負荷電であるカルボン酸基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-COOH)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールを使用せず、その代わりに、2BXyを添加した後にTT残基を0.01MのNaOHで加水分解した。
化合物49
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-メチルブタン酸)-Pg]
化合物49は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で負荷電であるカルボン酸基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-メチルブタン酸)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールの代わりに4-アミノ-2-メチルブタン酸を使用した。
化合物50
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジメチルブタン酸)-Pg]
化合物50は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で負荷電であるカルボン酸基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジメチルブタン酸)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールの代わりに4-アミノ-2,2-ジメチルブタン酸を使用した。
化合物51
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-エチレンジアミン)-Pg]
化合物51は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で正荷電であるアミン基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-エチレンジアミン)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールの代わりにエチレンジアミンを使用した。
化合物52
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジメチルエチレンジアミン)-Pg]
化合物52は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で正荷電である第三級アミン基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジメチルエチレンジアミン)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールの代わりにN,N’-ジメチルエチレンジアミンを使用した。
化合物53
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジイソプロピルエチレンジアミン)-Pg]
化合物53は、親水性モノマー(B)、薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)、およびpH7.4で正荷電である第三級アミン基を有する荷電モノマー(C)を有するターポリマーから構成されたポリマーアームの例である。注記:薬物は、アミド結合を介して反応性モノマーに連結している。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジイソプロピルエチレンジアミン)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、アミノ-2-プロパノールの代わりにN,N’-ジイソプロピルエチレンジアミンを使用した。
化合物54
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-HZ-2BXy)-Pg]
化合物54は、親水性モノマー(B)、および薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyにヒドラゾン結合を介して連結している反応性モノマー(E)を有するコポリマーから構成されたポリマーアームの例である。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-HZ-2BXy)-Pgを、モル比[ヒドラジン]:[アミノ-2-プロパノール]=1:2で、化合物44のTT基をヒドラジン一水和物およびアミノ-2-プロパノールと反応させ、これらのポリマー結合ヒドラジドを介して化合物Dである2BXy-HAとのヒドラゾン連結を形成することによって合成した。具体的には、N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-Pg(10.00mg、0.26μmol)およびメタノール100μLを2mLのバイアルに添加した。ポリマーを完全に溶解させた後、ヒドラジン一水和物(0.27mg、5.43μmol)を添加した。反応をr.t.で30分間進行させた後、アミノ-2-プロパノール(1.02mg、13.61μmol)を添加し、その後さらに1時間進行させた。2BXy-HA(3.17mg、6.53μmol)およびDMSO32μLをバイアルに添加した直後に、酢酸(20.61μL、360μmol)を添加した。反応をr.t.で一晩進行させた。次に、ポリマーを、25kDaの分子量カットオフ(MWCO)を有する再構成セルロース(RC)膜を使用して、メタノールに対して3回にわたって2時間透析することによって精製した。ポリマーを、ジエチルエーテルに対して沈殿させることによって収集し、真空オーブン内で一晩乾燥させた。生成物を白色の粉末として得た。MnおよびMwは、それぞれ59.61kDaおよび61.09kDaであり、PDIは、GPC-MALSによって測定して1.02であった。UV-Vis分光法によって測定された2Bxy含量[ε325(2Bxy)=5012L/(mol・cm)は、9.79mol%の2Bxyを示した。
化合物55
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-HZ-ピラルビシン)-Pg]
化合物55は、親水性モノマー(B)、およびヒドラゾン結合を介して薬物(D)、すなわち細胞傷害性アントラサイクリンであるピラルビシンに連結している反応性モノマー(E)から構成されたポリマーアームの例である。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-HZ-ピラルビシン)-Pgを、化合物54と同じ方式で合成したが、2BXy-HAの代わりにケトンを含有するピラルビシンを使用した。
化合物56
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-diABZI)-Pg]
化合物56は、親水性モノマー(B)、およびアミド結合を介して薬物(D)、すなわちSTINGアゴニストであるpip-diABZIに連結している反応性モノマー(E)から構成されたポリマーアームの例である。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-diABZI)-Pgを、化合物46と同じ方式で合成したが、2BXyの代わりに化合物Cであるpip-diABZIを使用した。
化合物57
[N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-HZ-diABZI)-Pg]
化合物57は、親水性モノマー(B)、およびヒドラゾン結合を介して薬物(D)、すなわちSTINGアゴニストであるpip-diABZI-HAに連結している反応性モノマー(E)から構成されたポリマーアームの例である。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-HZ-diABZI)-Pgを、化合物54と同じ方式で合成したが、2BXy-HAの代わりに化合物EであるdiABZI-HAを使用し、溶媒としてDMSOを使用した。
化合物58
[N3-ポリ(MPC-co-MA-b-Ala-TT)-Pg]
化合物58.N3-ポリ(MPC-co-MA-b-Ala-TT)-Pgランダムコポリマーを、化合物44であるN3-ポリ(HPMA-co-MA-b-Ala-TT)-DTBについて記載したものと同じ合成手順に従って、無水MeOH中、双性イオン性モノマーMPCおよびアミン反応性モノマーMA-b-Ala-TTを重合させることによって合成した。一例として1つの合成を挙げると、[MPC]0:[MA-b-Ala-TT]0=7/3であり、[MPC+MA-b-Ala-TT]0:[CTA-N3]0を、30mol%の反応性モノマーを含有する60kDaコポリマーを標的にするように調整した。重合を70℃で16時間進行させた後、精製を行った。次に、得られたポリマーを使用して、化合物45であるTT-PHPMA-Pgと同じ合成手順に従って20当量のACVA-Pgと反応させて、薄黄色の粉末を得た。数平均(Mn)の分子量は、47.02kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.04であった。UV-Vis分光法によって測定されたTT官能性[ε305(TT)=11300L/(mol・cm)]は、TT%=12.41%であることを示した。
化合物59
[N3-ポリ(MPC-co-MA-b-Ala-2BXy)-Pg]
化合物59.N3-ポリ(MPC-co-Ma-b-Ala-2Bxy)-Pgを、アミノ-2-プロパノールなしに2BXyを過剰の化合物58と反応させたことを除いて、化合物46と同じ方式で合成し、精製した。
化合物60
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-HPMA]-DTB)
化合物60.N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-HPMA]-DTBを、HPMAのRAFT機序による鎖延長重合を介して、tBuOH/DMAc(6/4、v/v)中、70℃で18時間、巨大分子連鎖移動剤(マクロ-CTA)としての化合物44であるN3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-DTBおよび開始剤としての2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)を使用して合成した。異なる鎖長のブロックコポリマーを得るために、[HPMA]0:[マクロ-CTA]0を変えた。初期モノマー濃度[HPMA]0=0.9mol/Lであり、モル比[マクロ-CTA]0:[AIBN]0=1:0.2であった。例えば、HPMA(258.3mg、1.80mmol)を無水tBuOH1.2mLに溶解させた。N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-DTB(208.5mg、9.0μmol)を、無水DMAc0.8mLに溶解させた後、モノマー溶液と混合した。次に、無水DMAc中50mg/mLのストック溶液としてのAIBN(0.26mg、1.67μmol)を、混合物に添加した。混合物を5mLのアンプルに移し、それをゴムセプタムで封止し、Ar(ガス)でr.t.で20分間スパージした。次に、70℃に予熱した水サーキュレーターにフラスコを浸漬させ、18時間重合させた。ポリマーを、アセトン/ジエチルエーテル(3/1、v/v)に対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、薄オレンジ色の粉末を得た(277.0mg、収率59.3%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ33.07kDaおよび37.06kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.12であった。UV-Vis分光法によって測定したTT官能性[ε305(TT)=10300L/(mol・cm)、ε305(DTB)=12600L/(mol・cm)]は、ポリマー鎖1個当たりのTTおよびDTBの官能基の数が26(12.6mol%のTT)であることを示した。
化合物61
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-HPMA]-Pg)
化合物61は、一方のブロック上に親水性モノマー(B)および反応性モノマー(E)を含み、他方のブロック上に親水性モノマーだけを含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームの一例である。注記:この例では、ジブロックポリマーは、ポリマーアームの各末端上に異なる官能基を有するヘテロテレケリックである。N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-HPMA]-Pgを、化合物22と同じ方式でACVA-Pgを使用して化合物60をキャップすることによって合成した。
化合物62
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-HPMA]-Pg)
化合物62は、一方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド結合を介して薬物(すなわちTLR-7/8a、2BXy)に連結した反応性モノマー(E)を含み、他方のブロック上に親水性モノマーだけを含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームの例である。注記:この例では、ジブロックポリマーは、ポリマーアームの各末端上に異なる官能基を有するヘテロテレケリックである。N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-HPMA]-Pgを、化合物61のカルボニルチアゾリジン-2-チオン(TT)基を過剰の2BXy(化合物A)と反応させることによって合成した。具体的には、N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-HPMA]-Pg(30.0mg、0.91μmol、22.5μmolのTT基)および無水DMSO0.6mLを、20mLのシンチレーションバイアルに添加した。ポリマーを完全に溶解させた後、2BXy(8.3mg、23.1μmol、無水DMSO900μLに溶解させた)およびトリエチルアミン(3.5μL、82.0μmol)を添加した。反応をr.t.で一晩進行させた。次に、生成物をジエチルエーテルに対して沈殿させることによって精製し、真空オーブン内で一晩乾燥させた。生成物を白色の粉末として得た(26.8mg、収率70.0%)。MnおよびMwは、それぞれ35.8kDaおよび45.8kDaであり、PDIは、GPC-MALSによって測定して1.28であった。UV-Vis分光法によって測定された2BXy含量[ε325(2BXy)=5012L/(mol・cm)は、11.62mol%の2BXyを示した。
化合物63
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-tBMA)]-DTB)
化合物63.N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-tBMA)]-DTBを、tert-ブチルメタクリレート(tBMA)およびHPMAを[HPMA]0:[tBMA]0=9:1比で重合させることによって、化合物60と同じ方式で合成した。
化合物64
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-tBMA)]-Pg)
化合物64.N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-tBMA)]-Pgを、化合物61と同じ方式で合成した。
化合物65
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-COOH)]-Pg)
化合物65は、一方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド結合を介して薬物(すなわちTLR-7/8a 2BXy)に連結した反応性モノマー(E)を含み、他方のブロック上に親水性モノマー(B)およびカルボン酸官能基を有する荷電モノマー(C)の両方を含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームの例である。注記:この例では、ジブロックポリマーは、ポリマーアームの各末端上に異なる官能基を有するヘテロテレケリックである。N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-COOH]-Pgを、化合物62と同じプロトコールに従って、化合物64を2BXyと反応させることによって合成した。次に、ポリマーを95/2.5/2.5のTFA/TIPS/H2Oに10mMで溶解させ、5分間超音波処理することによってtBMAを脱保護した。典型的な脱保護のために、以下の手順を用いた。N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-tBMA)]-Pg(45.4mg、1.15μmol)を、95/2.5/2.5のTFA/TIPS/H2O100μLに溶解させ、5分間超音波処理した。次に、ポリマーをジエチルエーテルに対して3回にわたって沈殿させることによって精製した。真空オーブン内で一晩乾燥させた後、白色の粉末を得た。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ39.5kDaおよび50.1kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.27であった。UV-Vis分光法によって測定された2BXy含量[ε325(2BXy)=5012L/(mol・cm)は、10.8mol%の2BXyを示した。
化合物66
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-Boc-APMAm)]-DTB)
化合物66.N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-Boc-APMAm)]-DTBを、化合物63と同じ方式で合成したが、tBMAをN-(t-Boc-アミノプロピル)メタクリルアミド(Boc-APMAm)で置き換えた。
化合物67
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-Boc-APMAm)]-Pg)
化合物67.N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-TT)-b-(HPMA-co-Boc-APMAm)]-Pgを、化合物61と同じ方式で合成した。
化合物68
(N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-プロピル-NH2)]-Pg)
化合物68は、一方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド結合を介して薬物(すなわちTLR-7/8a 2BXy)に連結した反応性モノマー(E)を含み、他方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド官能基を有する荷電モノマー(C)の両方を含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームの例である。注記:この例では、ジブロックポリマーは、ポリマーアームの各末端上に異なる官能基を有するヘテロテレケリックである。N3-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-プロピル-NH2)]-Pgを、化合物65と同じ方式で合成した。
(実施例4)
デンドリマーコアの合成
デンドリマーコアの合成
化合物69
化合物69は、PEGリンカーを介してコアに連結したX1リンカー前駆体の例である。trans-シクロオクテン(TCO)で官能化されたG3のPAMAMデンドリマーであるPAMAM(G3)-g-(PEG4-TCO)nを、TCO-PEG4-NHSエステルをG3のPAMAMデンドリマーコアと反応させることによって合成した。16個のTCO官能基を有するPAMAM第3.0世代デンドリマー(PAMAM第3世代-16TCO)を生成するために、以下の手順を用いた。20mLのシンチレーションバイアルに、TCO-PEG4-NHSエステル溶液(30.9μL、メタノール中100mg/mL、5.79μmol)、PAMAM第3.0世代デンドリマー溶液(14.48μL、メタノール中20wt%、0.36μmol)、および無水DMSO250μLを添加した。次に、真空を適用することによってメタノール溶媒を除去した後、トリエチルアミン(1.6μL、11.6μmol)を添加した。混合物をr.t.で一晩撹拌した。真空を適用することによってトリエチルアミンを除去し、溶液を、将来的な使用のために-20℃で保存した(収率100%と仮定する)。
化合物70
化合物70は、PEGリンカーを介してコアに連結したX1リンカー前駆体の例である。アジド官能化G5のPAMAMデンドリマーであるPAMAM(G5)-g-(PEG4-N3)nを、N3-PEG4-NHSエステルをPAMAMコアと反応させることによって合成した。64個のアジド官能基を有するPAMAM第5.0世代デンドリマー(PAMAM第5世代-64N3)を生成するために、以下の手順を用いた。20mLのシンチレーションバイアルに、N3-PEG4-NHSエステル溶液(21.6μL、メタノール中100mg/mL、5.55μmol)、PAMAM第5.0世代デンドリマー溶液(62.7μL、メタノール中5wt%、86.7nmol)、および無水DMSO125μLを添加した。次に、真空を適用することによってメタノール溶媒を除去した後、トリエチルアミン(1.54μL、11.1μmol)を添加した。混合物をr.t.で一晩撹拌した。真空を適用することによってトリエチルアミンを除去し、溶液を、将来的な使用のために-20℃で保存した(収率100%と仮定する)。
化合物71
化合物71.DBCO-PEG24-TTを、出発化合物であるアミノ-PEG24-酸から2ステップ反応を介して合成した。アミノ-PEG24-酸(400mg、1当量)を、100mg/mLの濃度までTHFに溶解させた。DBCO-NHS(154mg、1.1当量)を、50mg/mLの濃度までTHFに溶解させ、アミノ-PEG24-酸の溶液に添加した。次に、トリエチルアミン(71mg、2当量)を反応混合物に添加し、それを、室温で撹拌しながら一晩インキュベートし、室温で一晩反応させた。粗製生成物を、分取HPLCで、Agilent Prep C-18カラム、50×100mm、5μmにより25~55%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。生成物画分をプールし、凍結乾燥させて、薄黄色の油状固体DBCO-PEG24-酸を得た(271.9mg、54.4%)。次に、DBCO-PEG24-酸(265.8mg、1当量)を、DCMに50mg/mLの濃度まで溶解させた。同様に、チアゾリジン-2-チオン(24.3mg、1.1当量)を、DCMに100mg/mLの濃度まで溶解させ、DBCO-PEG24-酸の溶液に添加した。1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)(86mg、2.4当量)を、DCMに100mg/mLの濃度まで溶解させ、反応混合物に添加した。次に、反応混合物を湿潤氷上で冷却し、触媒として4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)(1.1mg、0.05当量)を添加した。反応物を室温に温めながら2時間反応させ、その後、生成物DBCO-PEG24-TTを、分取HPLCで、Agilent Prep C-18カラム、50×100mm、5μmにより37~67%グラジエントのアセトニトリル/H2O(0.05%TFA)を12分にわたって使用して精製した。生成物画分をプールし、凍結乾燥させて、黄色の油状固体DBCO-PEG24-TTを得た(206.9mg、72.5%)。
化合物72
化合物72は、PEGリンカーを介してコアに連結したX1リンカー前駆体の例であり、ここで、この例におけるPEGは、24単位のエチレンオキシドを有する。PAMAM(G5)-g-(PEG24-DBCO)15を、DBCO-PEG24-TTをPAMAMデンドリマーと反応させて、延長された24-PEGリンカーを有する15個のDBCO部分で官能化されたPAMAMデンドリマーを得ることによって合成した。DBCO-PEG24-TT(20mg、15当量)をTHF0.6mLに溶解させ、PAMAM第5世代(G5)(25mg、1当量、MeOH中5wt%)に添加した。反応を室温で2時間進行させ、分析用HPLCによりモニタリングした。次に、未反応DBCO-PEG24-TTまたは加水分解DBCO-PEG24-酸を、25kDaMWCO RC膜を使用して、純粋なTHF200mLに対して透析することにより除去した。透析した生成物をDMSO2mLで希釈し、その後THFを真空によって除去した。次に、DMSO中の生成物濃度を、吸光係数からのDBCOのUV吸光によって決定した。収率65.3%。
化合物73
化合物73は、PEGリンカーを介してコアに連結したX1リンカー前駆体の例であり、ここで、この例におけるPEGは、13単位のエチレンオキシドを有する。PAMAM(G5)-g-(PEG13-DBCO)15を、化合物72と同じ方式で、DBCO-PEG13-NHSをPAMAMデンドリマーと反応させることによって合成した。
化合物74
化合物74は、短いリンカーを介してコアに連結したX1リンカー前駆体の例である。PAMAM(G5)-g-DBCO15を、化合物72と同じ方式で、DBCO-アミンをPAMAMデンドリマーと反応させることによって合成した。
(実施例5)
経路1によるリガンド整列のためのスターポリマーの合成
経路1によるリガンド整列のためのスターポリマーの合成
化合物75
[PAMAM-g-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-Pg]
化合物75は、親水性モノマー(B)、およびアミド結合を介して薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結している反応性モノマー(E)から構成されたポリマーアームを有するスターポリマーの例である。PAMAM-g-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-Pgを、化合物72であるPAMAM(G5)-g-(PEG24-DBCO)15を化合物46と反応させて、スターナノ粒子(スターNP)を得ることによって合成した。実施例合成:N3-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2Bxy)-Pg(3.55mg、75.0nmol)およびPAMAM(G5)-g-(PEG24-DBCO)15(0.501mg、150nmol)を、DMSO200μLに溶解させた。反応をr.t.で一晩進行させた。反応溶液をジエチルエーテル中で沈殿させ、真空オーブン内で一晩乾燥させて、白色の粉末を得た。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ818.3kDaおよび998.4kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.22であった。Mnを使用すると、スターNPが15.3個のアームから構成されていることが決定された。
化合物76
[PAMAM-g-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-COOH)-Pg]
化合物76は、親水性モノマー(B)、アミド結合を介して薬物(D)、すなわちTLR-7/8a 2BXyに連結している反応性モノマー(E)、およびカルボン酸官能基を有する荷電モノマーから構成されたポリマーアームを有するスターポリマーの例である。PAMAM-g-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-COOH)-Pgを、化合物75と同じ方式で、化合物72および化合物48を使用して合成した。
化合物77
[PAMAM-g-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジメチルエチレンジアミン)-Pg]
化合物77は、親水性モノマー(B)、アミド結合を介して薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結している反応性モノマー(E)、および第三級アミン官能基を有する荷電モノマーから構成されたポリマーアームを有するスターポリマーの例である。PAMAM-g-ポリ(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy-co-Ma-b-Ala-ジメチルエチレンジアミン)-Pgを、化合物75と同じ方式で、化合物72および化合物52を使用して合成した。
化合物78
(PAMAM-g-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-HPMA]-Pg)
化合物78は、スターポリマーコアの近位にある一方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド結合を介して薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)を含み、コアの遠位にある他方のブロック上に親水性モノマー(B)だけを含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームを有するスターポリマーの例である。PAMAM-g-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-HPMA]-Pgを、化合物75と同じ方式で、化合物72および化合物62を使用して合成した。
化合物79
(PAMAM-g-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-COOH]-Pg)
化合物79は、スターポリマーコアの近位にある一方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド結合を介して薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)を含み、コアの遠位にある他方のブロック上に親水性モノマー(B)およびカルボン酸官能基を有する荷電モノマー(C)の両方を含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームを有するスターポリマーの例である。PAMAM-g-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-COOH]-Pgを、化合物75と同じ方式で、化合物72および化合物66を使用して合成した。
化合物80
(PAMAM-g-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-プロピル-NH2]-Pg)
化合物80は、スターポリマーコアの近位にある一方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミド結合を介して薬物(D)、すなわちTLR-7/8a、2BXyに連結した反応性モノマー(E)を含み、コアの遠位にある他方のブロック上に親水性モノマー(B)およびアミン官能基を有する荷電モノマー(C)の両方を含んで構成されたジブロック構築を有するポリマーアームを有するスターポリマーの例である。PAMAM-g-ポリ[(HPMA-co-Ma-b-Ala-2BXy)-b-(HPMA-co-Ma-プロピル-NH2]-Pgを、化合物75と同じ方式で、化合物72および化合物68を使用して合成した。
(実施例6)
経路2によるリガンド提示のためのスターポリマーの合成
経路2によるリガンド提示のためのスターポリマーの合成
経路2の合成では、リガンド(L)、薬物(D)またはLおよびDの両方のスターポリマー担体を、Lおよび/または薬物反応性リンカーを含有する線形ポリマーアームをデンドリマーコアと反応させて、Lおよび/またはDに対して反応性のスターポリマーを作製することによって調製し、すなわちポリマーアーム(A)をコアに結合させた後に、Lおよび/またはDを付加する。
化合物81
化合物81は、ポリマーアーム(A)が、アミドを含むリンカーXを介してコアに連結し、かつアジドを含むZ1リンカー前駆体を末端にもつ、スターポリマーの例である。PHPMAアーム上のTTと、PAMAMコア上の第一級アミンの間のアシル化によって、TT/NH2連結を有するアジド官能化スターNP[PAMAM-g-(PHPMA-N3)n]を生成するために、以下の手順を用いた。TT-PHPMA-N3(376.3mg、7.68μmol)を、15mLのfalcon管中、無水DMSO1.5mLに溶解させた。PAMAMデンドリマー第3.0世代の溶液(MeOH溶液中20wt%19.2μL、15.36μmolの-NH2基)を、管に添加した。反応をr.t.で一晩進行させた。スターポリマーを、スピンカラム(Amicon、70mL、MWCO50kDa)を使用して精製し、凍結乾燥させて、白色の固体を得た(300.0mg、収率78.9%)。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ848.9kDaおよび914.4kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.08であった。
化合物82
化合物82は、ポリマーアーム(A)が、アミドを含むリンカーXを介してコアに連結し、かつプロパルギルを含むZ1リンカー前駆体を末端にもつ、スターポリマーの例である。TT/NH2連結を有するプロパルギル官能化スターポリマー[PAMAM-g-(PHPMA-Pg)n]を、化合物81について記載したものと同じ方法を使用して、TT-PHPMA-PgとPAMAMデンドリマー上の第一級アミンの間のアシル化によって調製した。
化合物83
[PAMAM-g-(TCO-mTz-PHPMA-N3)n]
化合物83は、ポリマーアーム(A)が、メチルテトラジンおよびTCOの生成物を含むリンカーXを介してコアに連結し、かつアジドを含むZ1リンカー前駆体を末端にもつ、スターポリマーの例である。mTz/TCO連結を有するアジド官能化スターポリマー[PAMAM-g-(TCO-mTz-PHPMA-N3)n]を、化合物81について記載したものと同じ方式で、化合物29であるmTz-PHPMA-N3上のmTz基と化合物69であるPAMAM-TCOデンドリマー上のTCO基の間の「クリック」ケミストリーを使用して調製した。
化合物84
化合物84は、ポリマーアーム(A)が、アミドを含むリンカーXを介してコアに連結し、かつプロパルギルを含むZ1リンカー前駆体を末端にもつ、スターポリマーの例である。ビス(MPA)-g-(PHPMA-Pg)nを、PAMAMデンドリマーをビス(MPA)によって置き換え、トリエチルアミン(TEA)を、TT/NH2/TEA=0.8/1/1で添加してビス(MPA)コア上のアミン基を脱プロトン化したことを除いて、化合物82であるPAMAM-g-(PHPMA-Pg)nについて記載したものと同じ方法を使用して合成した。白色の固体を収率22.4%で得た。数平均(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、それぞれ327.2kDaおよび388.5kDaであり、多分散性(PDI)は、GPC-MALSによって測定して1.19であった。
化合物85
[PAMAM-g-(N3-DBCO-PHPMA-Pg)n]
化合物85は、ポリマーアーム(A)が、トリアゾールを含むリンカーXを介してコアに連結し、かつプロパルギルを含むZ1リンカー前駆体を末端にもつ、スターポリマーの例である。DBCO/N3連結を有するプロパルギル官能化スターポリマー[PAMAM-g-(N3-DBCO-PHPMA-Pg)n]を、化合物81について記載したものと同じ方式で、化合物35であるPg-PHPMA-DBCO上のDBCO基と化合物70であるPAMAM-N3デンドリマー上のアジド基の間の「クリック」ケミストリーを使用して調製した。
化合物86.表面上に複数のB細胞免疫原(ペプチド-N3または「V3-N3」)を提示するスターポリマーを、銅触媒型アルキン-アジド「クリック」ケミストリーを介して合成した。[ペプチド-N3]0:[Pg]0モル比を調整して、各スター分子1個当たりのV3負荷を変え、定量的な変換を確実にするためにHPLCを使用した。例えば、スターポリマーPAMAM-g-(PHPMA15k-Pg)30](1.5mg、100nmolのPg)、V3-N3(0.27mg、78nmol)、CuSO4・5H2O(0.40mg、1.6μmol)、アスコルビン酸ナトリウム(NaOAsc、0.32mg、1.6μmol)、およびTHPTA(0.69μg、1.6μmol)を、DMSO/H2O共溶媒(1/1v/v)87μLに混合した。反応をr.t.で一晩進行させた。V3-N3ペプチドの定量的な変換を確認にするために、HPLCによる特徴付けを実施した。反応混合物を、MeOH/H2O共溶媒(1/1、v/v)で元の体積の3倍に希釈した。次に、生成物を、MeOH/H2O(1/1、v/v)と0.01%エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、MeOH/H2O共溶媒(1/1、v/v)に対して2回、およびH2Oに対して2回透析することによって精製した。得られた溶液を凍結乾燥させて、くすんだ白色の固体生成物を得た(1.2mg、収率67.8%)。
(実施例7)
ペプチドベースのB細胞免疫原を提示するスターポリマーのコアとのTLR-7/8aの結合
ペプチドベースのB細胞免疫原を提示するスターポリマーのコアとのTLR-7/8aの結合
TLR7/8アゴニストアジュバント(2Bxy)を、短いヘテロ二官能性PEGリンカーを使用して、2ステップでスターポリマーのPAMAMコアに結合させた。最初に、スターポリマー(7.21e-5molの~NH2基、0.352g)を、DMSO(10wt%溶液)に溶解させ、DMSO0.146mL中、NHS-PEG4-DBCO(2.25e-5mol、0.015g)と混合し、r.t.で3時間反応させた。第2に、2Bxy-N3(2.25e-5mol、0.011g)を反応混合物に添加し、r.t.で3時間反応させた。その後、生成物を、重力SECによってメタノール中Sephadex LH-20を使用して精製し、ジエチルエーテル中で沈殿させて、白色の固体0.342gを得た。多重TLR7/8アゴニストを担持しているスターポリマーのMwおよびMw/Mnは、それぞれ476.1kDaおよび1.12kDaであった。アジド基を含有するペプチド免疫原を、CuI触媒環化付加反応を介して、DMSO/H2O(2:1)混合物中TBTAの存在下でスターポリマーのPHPMAグラフト上の末端プロパルギル基に結合させた。例えば、等モル量のスターポリマー(6.10e-7molの~Pg基、10.0mg)、V3ペプチド(6.10e-7mol、2.1mg)およびTBTA(6.10e-7mol、0.32mg)を、DMSO(5wt%の溶液)に溶解させ、アルゴンで発泡させた。次に、等モル量のCuBr(6.10e-7mol、0.09mg)を、反応混合物に添加し、溶液を蒸留水で希釈し、r.t.で一晩反応させた。得られたスターコポリマー/V3ペプチドコンジュゲートを、8-ヒドロキシキノリン(メタノール中1wt%溶液)1mlと混合し、重力SECによって、メタノール中、Toyopearl HW-40FおよびSephadex LH-20を使用して連続的に精製した。メタノールを蒸発乾固させ、残留物を規定体積のDMSOで溶解させた。
(実施例8)
抗体応答を誘導するためのワクチンとしての、B細胞受容体に結合するリガンド(L)としてペプチドベースの抗原を提示するスターポリマーの使用
抗体応答を誘導するためのワクチンとしての、B細胞受容体に結合するリガンド(L)としてペプチドベースの抗原を提示するスターポリマーの使用
ペプチド最小免疫原、すなわち最小エピトープを含むペプチドベースの抗原を使用して、感染性生物またはがん細胞の特異的なエピトープに対して抗体を誘発することができる。本明細書において本発明者らは、HIVエンベロープ(Env)糖タンパク質由来の多重エピトープを模倣する最小HIV免疫原としてペプチドベースの抗原を設計し、これらを、デンドリマーベースのスターポリマーのコアから放射状に広がるポリマーアーム(A)の末端に結合させて、スターポリマーワクチンを生成した。HIV最小免疫原を含むスターポリマーワクチンの一部の実施形態では、CD4ヘルパーエピトープ、すなわち「PADRE」、および/またはTLR-7/8aを、図1に模式的に表される通り(より一般的には図2に示される通り表され得る)、それぞれさらなるポリマーアームおよびコアの末端に結合させた。
図3に示される合成経路を使用してG5のPAMAMデンドリマーコアに連結した10kDaのHPMAベースのポリマーアーム約30個の上に、「V3」最小免疫原またはリガンド(L)と呼ばれるペプチドベースの抗原、YNKRKRIHIGPGRAFYTTKNIIG(配列番号3)を結合させた後、得られたスターポリマーワクチンの流体力学半径は、動的光散乱によって13nmであることが見出された(図4)。V3およびPADRE T-ヘルパーペプチド、すなわち配列AKFVAAWTLKAAA(配列番号4)を有するペプチド抗原の混合物を、G5のPAMAMデンドリマーコアから放射状に広がる10kDaのHPMAベースのポリマーアームに1:1比で結合させた場合、類似の測定値が得られた。しかし、小分子TLR7/8アゴニストをスターポリマーワクチンのコア(24nm)に結合させた場合には、半径がわずかに増大し、このことは、両親媒性アゴニストをコアに結合させた場合、おそらくは可撓性HPMAアームにコンフォメーションの差が生じることを示唆している(図4)。
スターポリマーとのペプチドベースの抗原の結合が、どのように薬物動態に影響を及ぼすかについて評価するために、本発明者らは、PAMAMデンドリマーコアから放射状に広がるHPMAベースのポリマーアームに連結したHIV Env最小免疫原である「V3」から構成されたスターポリマーワクチンに蛍光色素分子をコンジュゲートし、その材料をワクチン接種後にin vivoで追跡した。対照としての非コンジュゲート可溶性V3ペプチドは、注射の30分後までに体中に急速に散在することが見出された(図5および6)。残りの2週間の観察期間、可溶性ペプチドは、肝臓および脾臓に最も局在した体内分布を有しており、それよりも程度は少ないが、注射部位にも分布していた。ひときわV3ペプチドは、スターポリマー上に整列した場合には、どの時点でも散在した体内分布を示さなかったが、注射部位、ならびに肝臓および脾臓領域において初めて可視化することができた。可溶性V3ペプチドは、注射部位から急速に拡散することができるので、本発明者らは、足蹠領域のシグナルを経時的に定量した。実際、遊離ペプチドを注射されたマウスと比較して、スターポリマーをワクチン接種されたマウスでは、注射部位に一貫してより多くのV3免疫原が経時的に残った(図6)。これらのデータは、より一般的には長期的な局在化活性を必要とする組織への注射後に、ペプチドベースの抗原およびリガンド(L)の分布を制限し、クリアランスを緩徐するために、スターポリマーをどのように使用できるかについて実証する。
次に本発明者らは、スターポリマー上に整列しているリガンド(L)の密度が、in vivo活性にどのように影響を及ぼすかについて評価した。すべての基にわたって一定の免疫原用量を維持し、マウスを、スターポリマー上に整列した最小免疫原として5個、15個、または30個のV3ペプチドを担持しているスターポリマーで免疫した(図7)。結合抗体価は、抗原密度と直接的に相関し、スターポリマー上に整列したリガンド(L)、すなわちV3の密度が増大するにつれて、生じる抗体の度合いが増大した。さらに、スターポリマーを、T細胞ヘルパー(PADRE)ペプチドを提示するスターポリマーと併用投与すると、すべての基に対する抗体価が、約2log増大した(図8)。可溶性V3ペプチドは、非免疫原性であり、PADREを含有するスターポリマーの添加によっては有意に改善され得なかったが、V3およびPADREペプチドのいずれかを提示するスターポリマーの混合物は、抗体応答を誘導する高い免疫原性があった(図8)。興味深いことに、同じスターポリマー上にリガンド(L)として15個のV3ペプチドおよび15個のPADREペプチドを提示するスターポリマーは、V3またはPADREのいずれかを担持している2つの別個のスターポリマーを一緒に混合した場合よりも2log高いV3力価を誘発した(図8)。
次に、本発明者らは、臨床的に使用されているいくつかの異なるアジュバントが、スターポリマーによって誘発された抗体応答をどのように変えるかについて調査した。本発明者らおよび他者による過去の研究[2、3]と一致して、TLR7/8アゴニストは、試験したすべてのアジュバントの中でAdju-Phosに次いで最も強力であることが見出された(図9)。
本発明者らはまた、異なる投与経路を使用してスターポリマーワクチンの免疫原性を評価した。マウスを、筋肉内(IM)、皮下(SC)および静脈内(IV)により免疫した。1回の免疫後に差異は観察されなかったが、IV経路によって免疫されたマウスは、ブースト後のIMおよびSC群よりも約1log高い抗体価を有していた(図10)。
特に、リガンド(L)としてV3最小免疫原を提示するスターポリマーワクチンは、類似の密度の同じリガンド(L)を提示する統計コポリマーと比較して、より高い度合いの抗体応答をもたらしたが、このことは、最小免疫原としてペプチド抗原を含むワクチンの活性には、サイズおよび/または構築が重要となり得ることを示唆している(図11)。
結論として、データは、ペプチドベースの抗原を高密度に整列させるスターポリマーが、B細胞に有効に関与し、哺乳動物において高力価の抗体応答を誘発することを示している。
これらの知見を拡張するために、PAMAMデンドリマーコアから放射状に広がるHPMAベースのポリマーアームの末端にトリアゾールを介して高密度(すなわちn>15)で連結して、抗体応答を誘導するためのスターポリマーワクチンを生成する、インフルエンザ(すなわちLNDKHSNGTIKDRSPYR(配列番号6)、DPNGWTGTDNNFS(配列番号7)およびRNNILRTQESE(配列番号8))、B型肝炎(すなわちPRVRGLYFL(配列番号9)、HPV(すなわちQLYQTCKAAGTCPSDVIPKI(配列番号10))およびマラリア(すなわちEDNEKLRKPKHKKLKQPADGNPDPNANPNVDPNAN(配列番号11)、ILRNQYNNIIELEKTKHIIHNKKDTYKYDIKLKESDILMFYMKEETIVESGN(配列番号12)およびVLNKKEKKPRGIDFTETDELEQTDIVQNGNDKLVKVKENETIHFKFNSNQKLEIKE(配列番号13))から誘導された最小免疫原を使用して、さらなるスターポリマーを調製した。特に、スターポリマーワクチンの異なる組成物のすべてが、マウスにおいて抗体応答を誘導するのに有効であり、B細胞免疫原を提示するためのプラットフォームとして本明細書に記載されるスターポリマー組成物の、ワクチンとして使用するための広範な潜在可能性を実証する。
(実施例9)
スターポリマーのRhに対するポリマーアーム(A)の分子量の影響
スターポリマーのRhに対するポリマーアーム(A)の分子量の影響
ポリマーアームの密度、ポリマーアームの分子量およびデンドリマーコアの世代が、スターポリマーのサイズ(Rg)に有する影響を調査した。予想外に、スターポリマーの半径、回転半径(Rg)および流体力学半径(Rh)の両方は、アームの数でもデンドリマーコアの世代でもなく、ポリマーアームの分子量によって主に決まった(図12)。
ポリマーアーム(A)の長さおよびスターポリマー上に整列しているリガンド(L)の密度が、生物活性にどのように影響を及ぼすかについて調査するために、様々なアーム長およびリガンド(L)の密度を有するスターポリマーのライブラリーを合成し、物理化学的特性について特徴付け、次にin vivoで評価した。Pg-PHPMA-TTに基づくポリマーアームを、以下の表1に概説される通り様々な分子量(15.0、26.4、54.1および88.4kDa)の4個のHPMAベースのポリマーアームを生成するために、モノマー、連鎖移動剤および開始剤の比(すなわち[M]0:[CTA]0:[I]0)を調整したことを除いて、化合物34の調製の手順と同じ合成手順を使用して合成した。次に、TTで活性化された酸を含むX2リンカー前駆体を担持している異なる分子量のHPMAベースのポリマーのそれぞれを、アミン(X1)に対して様々な比のTT(X2)で、128個のアミン官能基を有するPAMAM第5世代のコアと反応させて、スターポリマー1個当たり27~28個の間または15~16個の間のアーム(n)を有するスターポリマーを作製した。ポリマーアーム(A)を、PAMAM(第5.0世代)上のポリマーアームとアミン官能基のモル比を変えたことを除いて、化合物82について記載したものと同じ手順を使用して、コア(O)に結合したことに留意されたい。次に、HIV Env最小免疫原であるV3を、様々な密度(スターポリマー1個当たり4個、12個または22個のV3ペプチド)で、トリアゾールを含むリンカーZを介して、化合物86について記載したものと同じ方法を使用して様々な分子量およびアーム密度(スター01~スター07と呼ばれる)のスターポリマーに連結して、様々なアーム長およびリガンド密度を有するスターポリマーを作製した(図13)。
様々なスターポリマーの流体力学的挙動は、図13に示される。手短にはそのデータは、ポリマーアームの長さの増大、すなわちポリマーアーム(A)の分子量の増大が、結合しているリガンド(L)のアームの数または密度とは独立にRhの増大と関連することを実証する。Rhおよびリガンド密度が、どのように生物活性に影響を及ぼすかについてアセスメントするために、V3免疫原を送達する様々なスターポリマーのそれぞれを、0日目および14日目にマウスに投与し、V3免疫原に対して生じた抗体応答を、第2の投与の2週間後にアセスメントした。特に、抗体応答上のRhの増大およびリガンド密度(すなわちスターポリマー1個当たりのV3)の増大の間に、相関があった。
(実施例10)
エステルベースのコアを有するスターポリマー
エステルベースのコアを有するスターポリマー
スターポリマーを作製するために、様々な分岐分子をコアとして使用することができる。アミドベースのコアであるPAMAMの代替として、エステルベースのコアである第2世代、第4世代または第5世代のビス(MPA)のいずれかを使用して、スターポリマーを生成した。つまり、TTで活性化されたHPMAベースのポリマーアーム(A)を、トリエチルアミンの存在下でビス(MPA)コアと反応させて、表2に概説されるスターポリマーを作製した。
(実施例11)
製造中のスターポリマーの架橋を防止するための方法
製造中のスターポリマーの架橋を防止するための方法
均一な製剤の一貫した製造は、ヒトに使用する任意の薬物生成物を成功させるために非常に重要である。したがって、スターポリマーの製造は、スターポリマー組成が、異なるバッチ間で変わることのない均一な特徴を有するようにすべきである。
本明細書で報告される非常に重要な知見は、スターポリマー上にリンカー前駆体X2を導入するためのプロセスが、スターポリマーの製造可能性に影響を及ぼし得るというものである。X2リンカー前駆体は、(i)重合中、すなわちX2で官能化されたCTAおよび開始剤(例えば、CTA-TTおよびACVA-TT)を使用することによって、または(ii)キャッピングステップ中、すなわちCTA(例えば、pHPMA-DTB)を末端にもつポリマーアームを、X2で官能化された過剰の開始剤(例えば、ACVA-TT)と反応させることによって、ポリマーアーム(A)上に導入することができるが、本明細書で報告された予期せぬ知見は、重合ステップ中のX2の導入により、この経路によって生成されたスターポリマーの高い多分散指数によって示される通り、ポリマーアームがスターポリマーを架橋しやすくなるというものである(図14)。それとは対照的に、キャッピングステップ中のポリマーアーム上へのX2リンカー前駆体の導入により、架橋されたスターポリマーをもたらさないポリマーアームが得られる。これらの結果の非限定的な説明は、重合中、ポリマーアーム上にX2リンカー前駆体を導入し、それをその後、キャッピングステップ中に過剰の開始剤と反応させることにより、リンカー前駆体X2について二官能性である、すなわちリンカー前駆体X2がポリマーアームの両端に連結しているポリマーアーム不純物が生じるというものである。
これらの知見に基づいて、架橋が生じる潜在可能性を低減するために、いくつかの製造上の革新を導入した。図14に示される通り、架橋リスクは、重合ステップではなくキャッピングステップ中にポリマーアーム上にリンカー前駆体X2を導入することによって、排除することができる。しかし、重合中にポリマーアームにリンカー前駆体X2を付加する必要があるポリマーアームの組成物については、2つのさらなるステップを行って架橋を低減し、それによって製造可能性を改善することができ、(i)反応におけるポリマーアームの濃度を低減することができ、かつ/または(ii)反応時間を短縮することができる。特に、ポリマーアームの濃度を10mMから1mMに低減することにより、多分散指数(PDI)が約1.7から1.07に低下することが観察されたが、これは、架橋が著しく低減することを示している。さらに、反応時間を1時間までに維持すると、PDIが約1.05になる。まとめると、これらの結果は、リンカー前駆体X2が、重合後の任意の時間に、例えばキャッピングステップ中に導入されるべきであることを示唆している。そうでなければ、X2が重合中にポリマーアームに付加されなければならない場合、スターポリマーの過度の架橋を防止するために、コアへのグラフト中のポリマーアームの濃度を、1mMまたはそれ未満に低減し、反応時間を48時間に制限するべきである。
(実施例12)
スターポリマーとのアームカップリング効率を改善するための方法
スターポリマーとのアームカップリング効率を改善するための方法
立体障害は、歴史的に、スターポリマーへの例えば10mol%を超える高密度の薬物(D)の効率的なカップリングを防止してきた。また立体障害は、スターポリマーへの>10,000ダルトンの分子量を有する高密度のリガンドのカップリングに困難をもたらすおそれがある。したがって、最初に薬物(D)および/またはリガンド(L)をポリマーアーム(A)に結合し、次にこれらのポリマーアームをコアにカップリングして、薬物および/またはリガンドに連結したスターポリマーを作製することが好ましい場合があり、これは、本明細書では経路1と呼ばれる製造プロセスである。この経路の大きな困難は、高密度の薬物(D)および/または高分子量リガンド(L)を担持しているポリマーアームが、相対的に嵩高く、典型的にスターポリマーを作製するためのコアに効率的にカップリングしないということである。
本明細書で報告される予想外の知見は、高密度の薬物(D)および/またはリガンド(L)を有する、中程度の分子量から高分子量の嵩高いポリマーアームを、X1上、またはX1とコアの間のリンカー上に4個またはそれよりも多いエチレンオキシド単位を導入することによって、コアにより効率的にカップリングすることができたというものである。
したがって、デンドリマーコアへのポリマーアームの変換質量パーセントとして測定されるグラフト効率は、PEG13またはPEG24を使用してコアからX1リンカー前駆体を延長することによって改善された(表3)。これらの結果は、グラフト効率が、PEGリンカーを介してコア(O)に連結したリンカー前駆体X1を使用して著しく改善され得ることを示している。
(実施例13)
ブロック構築および/または荷電モノマーを有するポリマーは、スターポリマー上の両親媒性または疎水性の薬物の効率的な負荷(すなわち高密度)を可能にする
ブロック構築および/または荷電モノマーを有するポリマーは、スターポリマー上の両親媒性または疎水性の薬物の効率的な負荷(すなわち高密度)を可能にする
スターポリマー1個当たりの薬物(D)およびリガンド(L)負荷の増大は、生物活性の増強と関連していた。したがって、高密度の薬物(D)および/またはリガンド(L)を有するスターポリマーの均一な製剤を一貫して製造することができる、スターポリマーを製造する組成物および方法が必要である。高密度の薬物(D)および/またはリガンド(L)を有するスターポリマーを製造するためのプロセスと関連する前述の困難に加えて、薬物(D)またはリガンド(L)自体の化学組成も、困難を伴う場合がある。具体的には、スターポリマーに高密度で結合している両親媒性または疎水性の薬物(D)、例えば環式環構造、例えば芳香族複素環を含む小分子薬物は、スターポリマーの凝集を引き起こす場合があり、そのことが、ヒトに使用する薬物生成物の製造に困難をもたらすおそれがある。
この困難に対処するために、得られた薬物および/またはリガンドのスターポリマー担体を凝集させることなく、スターポリマー上に高密度の薬物(D)および/またはリガンド(L)の負荷を可能にする、設計上の2つの特色を導入した。その2つの革新は、(i)薬物および/またはリガンドが、コア(O)の近位にあるポリマーアーム(A)のブロックに結合しているジブロック構築を有するポリマーアーム(A)から構成されたスターポリマーを使用すること、ならびに(ii)ポリマーアーム(A)上に荷電モノマーを含むことのいずれかまたは両方である。
高密度の両親媒性または疎水性の薬物(D)分子を有するポリマーアームを完全に可溶化するために、どのような組成および電荷の程度が必要とされ得るかについては、先験的に未知であった。したがって、本発明者らは、高密度(約10mol%)の小分子芳香族複素環、TLR-7/8aである2BXyを、反応性モノマー(E)を介して約40kDaのHPMAベースのポリマーアーム(A)に結合し、ここでポリマーアーム(A)は、大部分を占める親水性モノマー(B)としてのHPMAモノマーから構成され、必要に応じて負荷電または正荷電のいずれかの官能基を含む10mol%または20mol%の荷電モノマー(C)のいずれかを含んでいた。特に、荷電モノマーを有していないコポリマーは、濁度測定によって示される通り、生理的pHである約pH7.4で凝集体を形成したが(図15)、負荷電カルボン酸基を有するポリマーアーム(A)は、生理的pHで凝集体を形成しなかった。同様に、生理的pHでプロトン化され得る、第一級または第三級アミンも含むポリマーアーム(A)は、生理的pHで凝集しなかった。特に、プロピレンジアミンではなくエチレンジアミンを有するポリマーアームは、生理的pHで凝集体を形成する傾向をいくらか示した(図16)。
これらのデータに基づいて、親水性モノマー(HPMA)、薬物(MA-b-Ala-2BXy)に連結した反応性モノマー、および負(Ma-b-Ala-COOH)または正(Ma-b-Ala-DMEDA)の官能基のいずれかを有する(生理的pHで)荷電モノマーから構成されたターポリマーを用いて、2つの異なる組成のスターポリマーを作製した。特に、それらのスターポリマー(化合物76および77、表4)は共に、緩衝水溶液(PBS)中、生理的pHで安定であった。重要なことに、高密度(約20mol%)の荷電モノマーを使用することによって、高密度(約10mol%)のTLR-7/8aを有するスターポリマーの小サイズ(Rh約10nm)を保存することも、生物活性の改善と関連していた。具体的には、TLR-7/8aおよび荷電モノマーを含むスターポリマーで処置したMC38腫瘍を有するマウスは、荷電モノマーを含まないランダムコイル構築を有する中性スターポリマーを受けたマウスと比較して、生存率が改善された(化合物75、図17)。
本明細書および以下の特許請求の範囲を通して、状況により別段必要とされない限り、「含む(comprise)」および「含む(include)」という用語、ならびに「含む(comprising)」および「含む(including)」などの変形形態は、記述された整数または整数の群を含むことを暗示するが、任意の他の整数または整数の群を排除しないことを理解されよう。
本明細書における任意の従来技術への参照は、このような従来技術が共通一般知識の一部を形成することを示唆する任意の形態の承認ではなく、そのように解釈されるべきではない。
本発明は、その使用を記載される特定の適用に制限されないことを、当業者は認識されよう。本発明は、本明細書に記載または図示される特定の要素および/または特色に関して、その好ましい実施形態に制限されることもない。本発明は、開示される1つまたは複数の実施形態に限定されないが、以下の特許請求の範囲に記載され定義される本発明の範囲から逸脱することなく、数々の再編、改変および置換が可能であることを認識されよう。
Claims (60)
- 式O[P1]-([X]-A[P2]-[Z]-[P3])nのスターポリマー(ここで、Oは、コアであり、Aは、前記コアに結合しているポリマーアームであり、Xは、前記コアと前記ポリマーアームの間のリンカー分子であり、Zは、前記ポリマーアームの末端とP3の間のリンカー分子であり、P1、P2およびP3は、それぞれ独立に、細胞外または細胞内で作用する1つまたは複数の化合物であり、nは、整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示し、P1、P2またはP3の少なくとも1つは存在する)。
- P1、P2またはP3のいずれか1つまたは複数が、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物を含むリガンド(L)である、請求項1に記載のスターポリマー。
- P2およびP3のいずれか1つまたは複数が、リガンドLである、請求項2に記載のスターポリマー。
- 式O-([X]-A[(D)]-[Z]-L)n(ここで、P2は、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物(D)であり、nは、2またはそれを超える整数であり、[ ]は、基が必要に応じて存在することを示す)を有する、請求項2または3のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- nが、5またはそれを超える、請求項4に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)を構成する大部分のモノマー単位が、親水性モノマーから選択される、請求項4~5のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、負荷電官能基を含む、請求項4~6のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、負荷電官能基を含む1~20mol%のコモノマーを含む、請求項7に記載のスターポリマー。
- 負荷電官能基を含む前記コモノマーが、ポリ(アニオン)オリゴマーまたはポリマーを構成する、請求項7~8のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、ジブロックコポリマー構築物を含む、請求項4~9のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 負荷電官能基を含む任意のコモノマーが、前記リガンド(L)の近位にある前記ジブロックコポリマーの第1のブロック上に存在する、請求項10に記載のスターポリマー。
- 1つまたは複数の薬物(D)が、存在する場合、前記コア(O)の近位にある前記ジブロックコポリマーの第2のブロック上のコモノマーに結合しており、前記第1のブロックが、溶媒に曝露され、いかなる薬物(D)にも結合しない、請求項10または11のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアームの長さが、選択された組織における前記スターポリマーの活性の持続性を増大するための手段として、前記スターポリマーのサイズを増大するように選択される、請求項4~12のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアームの長さが、前記スターポリマーの流体力学半径を調節するように選択される、請求項4~13のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアームの分子量が、約10,000ダルトンを超える、請求項4~14のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記スターポリマーの流体力学半径が、約10nmを超える、請求項15に記載のスターポリマー。
- 同じであっても異なっていてもよい2個またはそれよりも多いリガンド(L)を含み、前記リガンド(L)が、タンパク質もしくはペプチド抗原、治療用抗体もしくは抗体断片、ペプチド-MHC複合体、TLR1、2、4、5、6、CLRもしくはNLRのアゴニスト、またはそれらの組合せから選択される、細胞外受容体に結合する化合物から選択される、請求項4~16のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)の少なくとも一部の末端上に、同じであっても異なっていてもよい2個またはそれよりも多いリガンド(L)の結合を可能にする1つまたは複数の増幅リンカーをさらに含む、請求項4~17のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記スターポリマーに結合しているリガンド(L)の密度が、5を超える、請求項4~18のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- レクチン受容体であるCD22Lに結合しているサッカリドが、前記リガンド(L)の近位にある前記ポリマーアーム(A)の末端に、またはその近くに置かれる、請求項4~19のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記薬物(D)が、存在する場合、約3mol%を超える密度で前記ポリマーアーム(A)に沿って整列している、請求項20に記載のスターポリマー。
- 前記薬学的に活性な化合物(D)が、約200~1,000Daの間の分子量を有し、前記小分子薬物(D)が、約4.0~約50mol%の間の密度で前記ポリマーアーム(A)に沿って整列して、約10~約80質量%の質量パーセントを達成する、請求項21に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、アクリレート、(メタ)アクリレート、アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、アリルエーテル、酢酸ビニル、ビニルアミド、置換スチレン、アミノ酸、アクリロニトリル、複素環式モノマー(すなわちエチレンオキシド)、サッカリド、ホスホエステル、ホスホンアミド、スルホン酸エステル、スルホンアミド、またはそれらの組合せから選択される親水性モノマーを含む、請求項4~22のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、ポリマーアーム(A)のための5つを超える結合点を有する、請求項4~23のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、分岐ポリマーまたはデンドリマーを含む、請求項4~24のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)を形成するために使用される前記デンドリマーまたは分岐ポリマーが、ポリマーアーム(A)の結合のために使用される表面アミン基を有する、請求項25に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、PAMAM、ビス(MPA)またはリシンから選択されるデンドリマーである、請求項25に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、ポリ(アミノ酸)またはサッカリドから選択されるモノマーを含む分岐ポリマーである、請求項25に記載のスターポリマー。
- P1、P2またはP3のいずれか1つまたは複数が、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物(D)である、請求項1に記載のスターポリマー。
- 式O-([X]-A(D)-[Z]-[L])n(ここで、Lは、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物を含むリガンドであり、Dは、細胞内で作用する薬学的に活性な化合物を含む薬物(D)である)を有する、請求項1に記載のスターポリマー。
- nが、5またはそれを超える、請求項30に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)を構成する大部分のモノマー単位が、親水性モノマーから選択される、請求項30~31のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、負荷電官能基を含む、請求項30~32のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、負荷電官能基を含む1~20mol%のコモノマーを含む、請求項33に記載のスターポリマー。
- 負荷電官能基を含む前記コモノマーが、ポリ(アニオン)オリゴマーまたはポリマーを構成する、請求項33~34のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記薬物(D)が、約3mol%を超える密度で前記ポリマーアーム(A)に沿って整列している、請求項35に記載のスターポリマー。
- 前記薬物(D)が、約200~1,000Daの間の分子量を有し、前記薬物(D)が、約4~約50mol%の間の密度で前記ポリマーアーム(A)に沿って整列して、約5~約80質量%の質量パーセントを達成する、請求項36に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、ジブロックコポリマー構築物を含む、請求項30~37のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 負荷電官能基を含む任意のコモノマーが、前記コア(O)の遠位にあり、かつ溶媒に曝露される前記ジブロックコポリマーの第1のブロック上に存在する、請求項38に記載のスターポリマー。
- 前記1つまたは複数の薬物(D)が、前記コア(O)の近位にある前記ジブロックコポリマーの第2のブロック上のコモノマーに結合しており、前記第1のブロックが、溶媒に曝露され、いかなる薬物(D)にも結合しない、請求項38または39のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアームの長さが、選択された組織における前記スターポリマーの活性の持続性を増大するための手段として、前記スターポリマーのサイズを増大するように選択される、請求項30~40のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアームの長さが、前記スターポリマーの流体力学半径を調節するように選択される、請求項40~41のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアームの分子量が、約5,000超~約50,000ダルトンの間である、請求項40~42のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記スターポリマーの流体力学半径が、約5nm~約15nmの間である、請求項43に記載のスターポリマー。
- 前記リガンド(L)が、存在する場合、タンパク質もしくはペプチド抗原、治療用抗体もしくは抗体断片、ペプチド-MHC複合体、TLR1、2、4、5、6、CLRもしくはNLRのアゴニスト、またはそれらの組合せから選択される、細胞外受容体に結合する化合物から選択される、請求項30~44のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)の少なくとも一部の末端上に、同じであっても異なっていてもよい2個またはリガンド(L)の結合を可能にする1つまたは複数の増幅リンカーをさらに含む、請求項30~45のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記スターポリマーに結合しているリガンド(L)の密度が、5を超える、請求項30~46のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- レクチン受容体であるCD22Lに結合しているサッカリドが、前記リガンド(L)の近位にある前記ポリマーアーム(A)の末端に、またはその近くに置かれる、請求項30~47のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記ポリマーアーム(A)が、アクリレート、(メタ)アクリレート、アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、アリルエーテル、酢酸ビニル、ビニルアミド、置換スチレン、アミノ酸、アクリロニトリル、複素環式モノマー(すなわちエチレンオキシド)、サッカリド、ホスホエステル、ホスホンアミド、スルホン酸エステル、スルホンアミド、またはそれらの組合せから選択される親水性モノマーを含む、請求項30~48のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、ポリマーアーム(A)のための5つを超える結合点を有する、請求項30~49のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、分岐ポリマーまたはデンドリマーを含む、請求項30~50のいずれか一項に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)を形成するために使用される前記デンドリマーまたは分岐ポリマーが、ポリマーアーム(A)の結合のために使用される表面アミン基を有する、請求項51に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、PAMAM、ビス(MPA)またはリシンから選択されるデンドリマーである、請求項51に記載のスターポリマー。
- 前記コア(O)が、ポリ(アミノ酸)またはサッカリドから選択されるモノマーを含む分岐ポリマーである、請求項51に記載のスターポリマー。
- 請求項1~54のいずれか一項に記載のスターポリマーを含む、細胞外で作用する薬学的に活性な化合物の活性を持続させるための組成物であって、Lが、前記スターポリマー内に存在し、前記スターポリマーが、20nmRhを超える流体力学半径を有する、組成物。
- 請求項1~54のいずれか一項に記載のスターポリマーを含む抗腫瘍組成物であって、Dが存在し、小分子化学療法薬物および/または免疫賦活薬物(D)から選択され、前記スターポリマーが、約10~約15nmRhの流体力学半径を有する、抗腫瘍組成物。
- 請求項1~54のいずれか一項に記載のスターポリマーを含む抗ウイルス組成物であって、Lが、前記スターポリマー内に存在する、抗ウイルス組成物。
- 請求項1~57のいずれか一項に記載のスターポリマーを含む、抗体応答を誘導するためのワクチン組成物であって、前記ポリマーアームの分子量が、平均約10kDa~約60kDaである、ワクチン組成物。
- 請求項1に記載のスターポリマーを調製するための方法であって、ポリマーアーム(A)とリガンド(L)の間にリンカー分子(Z)を形成する条件下で、リンカー前駆体Z1を含むヘテロテレケリックポリマーアーム(A)を、リンカー前駆体Z2を含むリガンド(L)と反応させるステップと:
X2-A[P2]-Z1+Z2-L → X2-A[P2]-Z-L
リンカー前駆体X2を含むポリマーアーム-リンカー-リガンド分子を、複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させて、前記スターポリマーを形成するステップと:
O-X1+X2-A[P2]-Z-L → O-(X-A[P2]-Z-L)n
を含む、方法。 - 請求項1に記載のスターポリマーを調製するための方法であって、リンカー分子(X)を介して複数のポリマーアーム(A)に結合しているコア(O)を形成する条件下で、リンカー前駆体X2を含むヘテロテレケリックポリマーアーム(A)を、複数のリンカー前駆体X1を含むコアと反応させるステップと:
O-X1+X2-A[P2]-Z1 → O(X-A[P2]-Z1)n
前記ポリマーアーム(A)とリガンド(L)の間にリンカー分子(Z)を形成する条件下で、リンカー前駆体Z1を含むコア-リンカー-ポリマーアーム分子を、リンカー前駆体Z2を含むリガンド(L)と反応させて、前記スターポリマーを形成するステップと:
O-(X-A[P2]-Z1)n+Z2-L → O-(X-A[P2]-Z-L)n
を含む、方法。
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