JP2024023386A - ウリジンの全身送達のための組成物及びデバイス - Google Patents

ウリジンの全身送達のための組成物及びデバイス Download PDF

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Abstract

【課題】外傷又は酸素欠乏によって引き起こされた脳損傷の処置に有効な医薬組成物を提供する。【解決手段】本発明は、対象において急性脳損傷状態を処置する方法であって、対象に、生理食塩水溶液に溶解した神経保護量のウリジンを含む組成物を投与するステップを含む、方法を提供する。また、ウリジンの送達のためのシステムであって、１又は２以上の注入針と流体連結された、生理食塩水に溶解したウリジンを含む溶液を保持することが可能なリザーバ、及び１又は２以上の注入針を通してリザーバから対象に溶液を移動させるように構成されたポンプを備える、システムを提供する。【選択図】なし

Description

外傷又は酸素欠乏によって引き起こされた脳損傷は、不可逆的な罹患率及び死亡率の主要因である。外傷性脳損傷（ＴＢＩ，traumatic brain injury）及び低酸素性虚血性脳症（ＨＩＥ，hypoxic-ischemicencephalopathy）は、ダメージ及び回復の類似した経過を
示し、初期傷害（外傷性であれ虚血性であれ）は一旦固定化されると、多くの場合、代謝危機の相が続き、その結果、ミトコンドリア不全、浮腫（結果として、脳圧の上昇に起因して脳血流が損なわれる）、発作、興奮毒性損傷、細胞死及び炎症を含み得る２次損傷が初期傷害後数分～数日で開始する。この２次相は、多くの場合、ＨＩＥ及びＴＢＩの開始後の死亡率を含む長期又は不可逆的な結果に寄与するが、神経保護剤又は手順（例えば、脳低温療法）を適用して蓄積ダメージを軽減し、回復を促進できる時間枠ももたらす。
ウリジンの腹腔内注射は、ＴＢＩ及びＨＩＥのげっ歯類モデルにおいて細胞死及び脳腫脹を低減し、ある程度の神経保護効果を示すことが示されている。しかしながら、そのような研究の大部分又はすべてがラットで実施されており、ラットは迅速かつ広範囲にウリジンを異化し（器官間ピリミジン輸送の代わりにシチジンを使用して）、したがって、ヒト又は他の種におけるウリジンの潜在的な活性（又は活性の欠如）を予測しない。ウリジンはまた、その分解の結果として、ラットにおいて低体温症を誘発するが、頭部又は身体の冷却によって誘発された低体温症は、組織エネルギー需要を低減し得るためにいくらかの神経保護活性を示し得るため、保護結果の解釈は潜在的に難しくなる。
ヒトにおいて、ウリジンの全身投与は、静脈内注入によるウリジンの投与の試みにおいて問題が発生した後、臨床研究が断念された。ヒトにおけるウリジンの静脈内注入の間に用量制限毒性として高熱が発生し（げっ歯類における体温降下作用とは対照的に）、高熱は、脳損傷を有する対象に逆効果であり、急性脳外傷又は虚血におけるダメージを悪化させ得る。さらに、ヒトにおける到達可能な末梢静脈へのウリジン注入は、局所静脈炎を引き起こし、この副作用を克服するためには、中心静脈カテーテルを介した投与が必要であった。これらの理由のために、１９９０年代初期に、ウリジンの非経口投与は断念され、ウリジンの全身送達のための方法として経口生体利用可能なウリジンプロドラッグであるウリジントリアセテートが選ばれた。
ＴＢＩ又はＨＩＥ後の脳エネルギー代謝を支持するための代替燃料が提案されているが、動物モデルにおいて曖昧な結果も示されている。グルコース利用能が低下した又はグルコース利用が損なわれた状況で脳が直接使用できるケトン体である、β－ヒドロキシブチレート（ＢＨＢ，beta-hydroxybutyrate）は、脳損傷のモデルにおいて、正の効果、及びラットに静脈内注入による神経保護用量、例えば、６時間で３０ｍｇ／ｋｇ ＢＨＢを与えられた場合の血液脳関門の完全性へのダメージを含む悪影響の両方が示されている。
マグネシウムを含む種々の他の薬剤が、ＴＢＩ又はＨＩＥ後の２次脳ダメージを低減する目的で試験されており、マグネシウムは、前臨床動物モデルにおいて曖昧な、時には有害な結果が示され、ヒト臨床研究において利益はほとんど又はまったく示されていない。血液脳関門を横切るマグネシウム輸送によりその有用性は限定され得、ＴＢＩ後の脳及び他の病理的状態で観察されるマグネシウム欠乏が、細胞ダメージ又はエネルギー不全の原因又は作用であるかどうかは明らかではない。ＴＢＩにおけるマグネシウム処置による臨床経験の概説では、「急性外傷性脳損傷を有する患者におけるマグネシウム塩の使用を支持する証拠はない」と結論付けられている（Arango MF and Bainbridge D, "Magnesium for acute traumaticbrain injury (Review). Cochrane Database of Systematic reviews 2008, Issue 4,Article NO. CD005400）。
Arango MF and Bainbridge D, "Magnesiumfor acute traumatic brain injury (Review). Cochrane Database of Systematicreviews 2008, Issue 4, Article NO. CD005400
本発明は、生理食塩水溶液（saline solution）に溶解した神経保護量（neuroprotective amount）のウリジンを含む溶液を提供する。
本発明は、対象において急性脳損傷状態を処置する方法であって、対象に、生理食塩水溶液に溶解した神経保護量のウリジンを含む組成物を投与するステップを含む、方法を提供する。
本発明は、ウリジンの送達のためのシステムであって、１又は２以上の注入針と流体連結された、生理食塩水に溶解したウリジンを含む溶液を保持することが可能なリザーバ、及び１又は２以上の注入針を通してリザーバから対象に溶液を移動させるように構成されたポンプを備える、システムを提供する。
本発明は、ウリジン治療を必要とする哺乳動物対象にウリジンを投与する方法であって、対象に、対象において５０～１５０μＭ（micromolar）の濃度の血漿ウリジン濃度を維持するのに十分な量の、生理食塩水溶液に溶解したウリジンを含む医薬組成物を皮下投与するステップを含む、方法を提供する。
６０ｍｇ／Ｋｇの３－ニトロプロピオン酸（３－ＮＰ，3-nitropropionic acid）で処置されたマウスにおける死亡率に対するウリジン及びラセミ－マグネシウムβ－ヒドロキシブチレート（ＭｇＢＨＢ，magnesium β-hydroxybutyrate）の効果を示す図である。生理食塩水（陰性対照）、皮下ウリジン溶液、ＭｇＢＨＢ・３Ｈ２Ｏ又は皮下ウリジン溶液及びＭｇＢＨＢ・３Ｈ２Ｏの両方で処置されたマウスについて、ミトコンドリア機能不全の３－ＮＰマウスモデルにおける様々な時点での生存パーセントを示す。 ６０ｍｇ／ｋｇ／日の３－ニトロプロピオン酸を受けており、皮下ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）対Ｎａ（ＤＬ－ＢＨＢ）３２８ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．を、単独及び組合せで処置されたマウスの生存を示す図である。 ６０ｍｇ／ｋｇ／日の３－ニトロプロピオン酸を受けており、皮下ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）対Ｎａ（ＤＬ－ＢＨＢ）３２８ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．を、単独及び組合せで処置されたマウスにおける体重変化（ベースライン重量の％）を示す図である。 ６５ｍｇ／ｋｇ／日の３－ニトロプロピオン酸を受けており、皮下ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）９８５ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．を、単独及び組合せで処置されたマウスの生存を示す図である。 ７０ｍｇ／ｋｇ／日の３－ニトロプロピオン酸を受けており、皮下ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）９８５ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．を、単独及び組合せで処置されたマウスの生存を示す図である。 ウリジン又はウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）の皮下投与後の血漿ウリジンを示す図である。 ウリジン又はウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）の皮下投与後の血漿ウラシルを示す図である。 ウリジン又はウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）の皮下投与後の血漿［ウリジン＋ウラシル］を示す図である。 ウリジン又はウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）の皮下投与後の血漿Ｄ－β－ヒドロキシブチレートを示す図である。
外傷性脳損傷（ＴＢＩ）及び出生時仮死の結果である低酸素性虚血性脳症（ＨＩＥ）、又は心停止若しくは溺水後の蘇生などの緊急時において、可能な限り迅速な神経保護療法の開始が必須であり、そのような状況において、とりわけ、多くの場合、ＴＢＩを伴う他の損傷が直ちに手当てを必要とする場合、中心静脈カテーテルの配置は問題があり、危険である。
ＴＢＩ又はＨＩＥの被害者が意識不明又はそれ以外で機能喪失状態である場合、ウリジントリアセテートなどの経口ウリジンプロドラッグは、とりわけ、処置の時間が重要である緊急時には、適切に投与するのが困難であり得る。
高熱又は静脈炎などの有害な副作用がなく、かつ投与のために中心静脈に到達することを必要としない、脳及び他の組織を保護するのに十分な濃度及び持続時間でのウリジンの迅速な制御された全身投与の必要性が存在している。
ウリジンは、経口ウリジントリアセテートとして又はウリジン自体の腹腔内注射として送達された場合、ミトコンドリア機能不全及び急性低酸素症及び虚血の一部のモデルにおいて、神経保護をもたらすことが報告されている。出生時仮死、脳卒中又は外傷性脳損傷などのいくつかの緊急臨床適応症について、送達の皮下経路が潜在的に有利であるが、神経保護のために十分に迅速にかつ十分な量での体循環及び脳へのウリジン送達が、この投与経路によって実行可能であることは、これまで確立されていない。重度エネルギー不全のモデルにおける皮下ウリジンの有効性はこれまで報告されていない。さらにこれまで、他の推測される神経保護剤の治療活性がウリジンと並んで試験されたことはなく、皮下配合物に共投与されるそのような薬剤の組合せを試験して、そのような組合せの付加又は上掲の付加利益が存在するかどうかが決定されたこともない。
皮下ウリジン注入デバイス
ウリジンの全身の緊急投与の場合の、ヒトへのウリジンの静脈内投与により発生する問題にも関わらず、生理食塩水に溶解したウリジンの皮下注入は、効果的かつ実際的である。多くの薬物及び生物学的薬剤とは異なり、ウリジンは、体内全水分に迅速に分布し、皮下組織には結合しない。
一実施形態では、注入デバイスにより液体を、１又は２以上の短い小直径注入針を介して制御された速度で分注し、一部の実施形態では、針は、皮膚への挿入後、針をその場所に固定する接着パッチに整列される。パッチは、例えば腹部の皮膚に貼付けられ、適当な濃度のウリジンが血漿中の十分な濃度をもたらす速度で注入されて、中枢神経系において神経保護効果を生じる。循環中のウリジンは、十分な血漿濃度が十分な時間にわたって維持される場合、神経保護効果をもたらすのに十分な速度でヌクレオシド輸送体を介して血液脳関門を通過する。
緊急使用のために、外部動力源を必要としない注入デバイスが、一部の状況、とりわけ病院外で有利である。電力を必要としない注入デバイスが、当技術分野において公知である。一実施形態では、ウリジンは、十分な時間にわたって制御された投与速度をもたらす、機械式（「ばね駆動」）又は弾性注入デバイスを介して注入される。電池式ポンプを含む電気ポンプは、本発明の範囲内に含まれる。
流速を調節可能なポンプ、又は代替的に異なるサイズのリザーバを有するポンプにより、新生児（及びさらには早期産児）から成人までの範囲の異なる身体サイズの患者を処置するために注入速度を最適化して、血漿ウリジンを、脳及び他の組織を保護するために適切な治療ゾーンで維持することが可能になる。
一部の実施形態では、ウリジンの注入ではなく単回注射、例えば、入院前に緊急条件下でファーストレスポンダーによって与えられる注射が重要な選択肢である。そのような条件下で、充填済みシリンジなどの小型のポータブルデバイスから容易に投与できる皮下注射は、病院への搬送のため又は処置の過程を決定するためのより完全な評価のために必要とされる時間の間の細胞機能障害及び死を軽減させる、神経保護をもたらし得る。脳から血液又は酸素を奪う脳卒中は、虚血性又は出血性であり得る。血栓を溶解する薬剤は、虚血性脳卒中のために適当であるが、出血性脳卒中の人においては潜在的に致死的である。虚血性と出血性脳卒中の区別は、一般に、病院での画像化装置を必要とする。本発明の組成物は、安全に投与されて、脳卒中が虚血性であるか出血性であるかに関わらず、神経保護をもたらし、脳卒中のタイプの決定まで組織を保持でき、処置を行うことができる。
皮下注入組成物
ウリジンに加えて、他の神経保護剤が、皮下ウリジン注入溶液に含まれていてもよい。制約は、そのような構成成分が可溶性であり、注入部位から、循環を含む体内全水分に容易に拡散しなくてはならないことである。
有機アニオン（organic anion）もまた、ウリジン注入溶液に含まれていてもよい。そ
のようなアニオンには、β－ヒドロキシブチレート（３－ヒドロキシブチレートとも呼ばれる）、トレオニン（threonine）、アスパルテート（aspartate）又は他のアミノ酸、グルコネート（gluconate）、ピログルタメート（pyroglutamate）、シトレート（citrate
）、ケトロイシン（ketoleucine）、アセテート（acetate）及びラクテート（lactate）
が含まれるが、これらに限定されない。脳が代替燃料として利用できるケトン体であるβ－ヒドロキシブチレート（ＢＨＢ）は、いくらかの神経保護効果を有することが報告されているため、有利なアニオンである。その使用の潜在的な一結果は、ＢＨＢがウリジンヌクレオチドのデノボ合成を阻害し得、その正味の保護効果に対して作用することである。ウリジンのＢＨＢとの共投与により、この潜在的な問題が克服され、組合せの保護効果はまた、生存及び罹患率に対する上掲の付加効果を有し、急性ミトコンドリアエネルギー不全の動物モデルにおいて、いずれかの成分単独よりも顕著により効果的であることが見出された。ラセミ－ＢＨＢ（racemic BHB）、又は好ましくはＢＨＢのＤ－鏡像異性体（D enantiomer）を使用できる。ＢＨＢのＤ－鏡像異性体はまた、（Ｒ）－（Ｓ）命名システ
ムにおいてＲ－鏡像異性体（R enantiomer）としても公知である。ＢＨＢのＤ－鏡像異性体は、当業者に公知の他の名称の中でも、Ｄ－ＢＨＢ、（Ｒ）－ＢＨＢ、（Ｒ）－（－）－ＢＨＢ、（Ｒ）－（－）－３－ヒドロキシブチレート、（Ｒ）－（－）－β－ヒドロキシブチレート、Ｄ－（－）－β－ヒドロキシブチレートと呼ばれ得る。
有機アニオンは、組成物が生理学的耐容範囲内のｐＨ、好ましくはｐＨ５～７．５を有するため、カチオン性対イオン（cationiccounterion）を必要とする。ナトリウムイオ
ン（Ｎａ＋）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）は、適切なカチオンである。マグネシウムイオンは、神経保護及び組織保護にいくらか寄与し、本発明の組成物の全利益を付加し得る。しかしながら、１リットル当たり４ｍＥｑを超える血漿濃度は、深部腱反射が損なわれることなどの副作用を引き起こし得、より高濃度では低血圧及び心ブロックを引き起こし得るため、急性用量として投与され得るマグネシウムの量には上限が存在する。したがって、緊急処置のための単回注射の場合、ＢＨＢのナトリウム塩が好ましく、又はマグネシウム及びナトリウムイオンの混合物が投与され、マグネシウム用量は、存在する場
合、対イオンとしてナトリウムと緩衝するＢＨＢの残部により、ヒト成人において注射当たり４０ｍＥｑ（１グラムのＭｇイオン）、ヒト小児において注射当たり１０ｍＥｑ（０．２５グラムのＭｇイオン）でキャッピングされる。一般に、注入された薬剤のより低いピーク濃度となる、本発明の組成物の長時間の注入の場合、ナトリウムＢＨＢ又はナトリウムＢＨＢ及びマグネシウムＢＨＢの混合物が投与され、この場合、Ｍｇ用量は、ナトリウムイオンを含むＢＨＢの対イオンの残部により、成人において１日当たり８０ｍＥｑ（１２時間当たり４０ｍＥｑ）又は小児おいて１日当たり４０ｍＥｑ（１２時間当たり２０ｍＥｑ）でキャップされる。
注入溶液は等張性である必要はなく、１リットル当たり最大およそ８００ミリオスモルの浸透圧を有する溶液が、人における皮下投与に許容されることが公知である。許容限界までの高張液は投与しなくてはならない総液体容積を最小にする。
リドカイン又はリグノカインを含むがこれらに限定されない局所麻酔薬は、本発明の組成物に最大２％ｗ／ｖまで、好ましくは０．４～１％添加されてもよく、皮下経路を介した注射又は注入後の局所的な不快感又は痛みを最小にする。
血管内熱交換カテーテルによる表面冷却によって、又は冷液の注入によって誘発された低体温症は、ＴＢＩ、ＨＩＥ又は心停止後の対象において神経保護効果を有する。体温調節に影響を及ぼし、身体又は脳温度を低下させる薬剤の投与によって誘発された薬理学的低体温症はまた、外傷又は虚血性損傷後の脳及び他の組織を保護し得る。薬理学的低体温症は、精密な冷却装置が利用可能ではない状況でとりわけ重要である。体温降下剤（hypothermic agent）が、本開示の組成物に組み込まれてもよい。適切な体温降下剤には、Ａ
３アデノシン受容体アゴニスト（選択的又は非選択的）、５－ＨＴ（セロトニン）１Ａ受容体アゴニスト、「加温」一過性受容器電位チャネル（transient receptor potential channel）の活性剤、とりわけ、ＴＲＰＶ１（例えば、ジヒドロカプサイシン又はリンバニル（rinvanil））、ＴＲＰＶ３（例えば、カルバクロール）の活性剤が含まれ、「冷却」ＴＲＰチャネルＴＲＰＭ８の阻害剤が含まれていてもよい。そのような薬剤は、許容される安全性及び耐容性プロファイルで身体又は脳温度を低下させる用量及び注入速度で投与される。同時マグネシウム注入は、代償性震え応答を低減し、それによって、体温降下作用及び患者の快適性の両方を改善し得る。
濃度及び容積
ウリジン及び輸液の他の成分の濃度は、流速、皮下空間からの拡散及び注入デバイスのリザーバのサイズと相互に関連する。
皮下ウリジン注入の薬物動態学的な目標は、血漿ウリジンを５０～１５０μＭの濃度帯内に維持することである。１時間当たり０．５～２グラム／ｍ２の溶解したウリジンの皮下注入は、この治療ゾーン内に血漿ウリジンを維持するのに適切である。一部の実施形態では、注入送達は、周期的に注入速度が上昇する拍動性であり、これに対応して、およそ１時間で、血漿ウリジン濃度が２００～５００μＭ、より具体的には３００～５００μＭの濃度の範囲で、血漿ウリジン及びＢＨＢが増加し、注入の各２４時間中に２～４つのそのようなピークがある。同様に、本発明の組成物が長時間の注入ではなく皮下注射によって投与される実施形態では、用量及び濃度は、２００～５００μＭ、又はより具体的には３００～５００μＭの濃度のピーク血漿ウリジン濃度を達成するように測定される。
ウリジンは、極度に水溶性（室温溶解度５０％超、又は０．５ｇ／ｍｌ超）であり、所望の場合、比較的低容積での注入が可能である。例えば、典型的な成人（ＢＳＡおよそ１．６ｍ２）において、１時間当たり体表面積（ＢＳＡ，body surface area）に対して１
グラム／ｍ２のウリジンの１２時間にわたる送達は、この時間にわたって皮下空間に容易
に導入され、そこから吸収され得る量である４０又は５０ｍｌ未満の総注入容積により達成され得る。
輸液中のマグネシウムイオン濃度は、血漿ウリジンへの最適曝露をもたらすように決定された注入速度に基づく。マグネシウムイオンがβ－ヒドロキシブチレートの対イオンとして使用される実施形態では、成人の場合、マグネシウムイオンの好ましい用量は、１２時間当たり１０～４０ミリ当量（milliEquivalent）のマグネシウムイオン、有利には１
２時間当たり２０～３０ｍＥｑ、又は２４時間の注入当たりこれらの２倍量である。小児の場合、マグネシウムイオンの好ましい用量は、１２時間当たり１０～２０ミリ当量のマグネシウムイオン、又は２４時間の注入当たりこの２倍量である。
最初の１２時間の注入後、追加の１２時間の注入を、適当な機器による神経救命医療モニタリング技術によって評価された患者の状態、脳損傷又は臨床兆候の血漿又は血清マーカーに応じて、必要に応じて順次開始してもよい。
長時間注入の代替としての単回用量注射の場合、本発明の組成物は、単回用量で体重１ｋｇ当たり１０～４０ｍｇのウリジン及び０～１００ｍｇ／ｋｇのＢＨＢ、好ましくは５０～１００ｍｇ／ｋｇを送達するのに十分なウリジン又はウリジンプラスＢＨＢの金属塩を、１リットル当たり８００ミリオスモルを超えない総計濃度で含む。７０ｋｇの成人において、これらの用量範囲は、ウリジン７００～２８００ｍｇ及びＤ－ＢＨＢ ０～７０００ｍｇ、より具体的にはＤ－ＢＨＢ ４０００～７０００ｍｇと等価であると考えられる。３ｋｇの生後間もない子供において、本発明の組成物の単回用量は、ウリジン３０～１２０ｍｇ及びＤ－ＢＨＢ ０～３００ｍｇ、より具体的にはＤ－ＢＨＢ １００～３００ｍｇを含むと考えられる。マグネシウムイオンがβ－ヒドロキシブチレートの対イオンとして使用される、本発明による注射の実施形態では、マグネシウムイオンの好ましい用量は、成人の場合、１０～４０ミリ当量、小児の場合、５～１０ミリ当量である。
低酸素性虚血性脳症における末梢組織ダメージ
低酸素性虚血性脳症（ＨＩＥ）は、臍帯圧迫、胎盤早期剥離、出生直後の呼吸開始不全又は周産期感染症によって引き起こされ得る周産期脳仮死又は虚血によって引き起こされる脳損傷及び機能障害によって定義される。ＨＩＥは、幼児死亡率、並びに脳性麻痺、発達遅延及び発作性疾患を含む長期持続性身体障害の主要因である。
幼児、とりわけ早期産児は、腸が未熟であること又は壊死性腸炎などの腸の合併症を引き起こすリスクのいずれかに起因して、直ちに経口薬物治療を受けることができない場合がある。
ウリジン溶液の皮下注入は、出生時仮死に供された新生乳児の循環を介して脳に到達することができる、迅速にウリジンを全身に導入するための方法を提示する。さらに、ＨＩＥは、非常に一般的に、低酸素症、虚血又は炎症に起因した末梢臓器機能障害又は不全を伴う。ウリジンは、低酸素症及び炎症から末梢組織を保護し、それによって、仮死から回復した新生児に投与される場合、ＨＩＥにおいてその神経保護効果を超えるさらなる利益を有する。同様に、ＴＢＩは、多くの場合、外傷、血行動態の問題又は炎症に起因した末梢組織への損傷を伴う。ウリジンを含む本開示の輸液は、ＴＢＩからの回復の間に末梢組織を保護する。
本発明の医薬組成物の実施形態は、神経保護量のβ－ヒドロキシブチレート及びカチオン性対イオンをさらに含む。好ましい実施形態では、β－ヒドロキシブチレート及び対イオンは、ウリジンと同じ溶液中である。本発明の実施形態では、β－ヒドロキシブチレートは、β－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体又はＤ及びＬ－鏡像異性体の混合物、
例えば、ラセミ－β－ヒドロキシブチレートである。本発明によると、任意の従来のカチオン性対イオンを利用できる。一実施形態では、カチオン性対イオンはＮａ＋である。別の実施形態では、Ｎａ＋及びＭｇ２＋の両方が対イオンとして存在する。
本発明の実施形態では、溶液は、アミノ酸、グルコネート、ピログルタメート、シトレート、アセテート及びラクテートからなる群から選択される有機アニオンをさらに含む。適切なアミノ酸の例には、トレオニン又はアスパルテートが含まれる。本発明の実施形態では、溶液は、体温降下剤をさらに含む。本発明の実施形態では、生理食塩水溶液は、等張又は高張の生理食塩水である。本発明の実施形態では、医薬組成物は、対象への皮下投与のために製剤化される。
本発明の実施形態では、医薬組成物は、皮下注入のために製剤化される。より具体的な実施形態では、ウリジンの量は、医薬組成物が投与されるヒト対象において５０～１５０μＭの濃度で血漿ウリジンを維持するのに十分である。別の実施形態では、ウリジンの量は、医薬組成物が投与されるヒト対象において血漿ウリジンを２００～５００μＭの濃度で約１時間維持するのに十分である。皮下注入のための医薬組成物の実施形態は、１００～３００ｍｇのβ－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体及びカチオン性対イオンをさらに含む。より具体的な実施形態では、対象はヒト成人であり、カチオン性対イオンは、１２時間の送達期間において１０～４０ミリ当量のＭｇ２＋を送達する量のＭｇ２＋を含む。あるいは、対象はヒト小児、例えば、新生乳児であり、カチオン性対イオンは、１２時間の送達期間において１０～２０ミリ当量のＭｇ２＋を送達する量のＭｇ２＋を含む。
本発明の実施形態では、医薬組成物は、皮下注射のために製剤化される。より具体的な実施形態では、ウリジンの量は、医薬組成物が投与されるヒト対象において血漿ウリジンを２００～５００μＭの濃度で約１時間維持するのに十分である。
皮下注射のために製剤化された医薬組成物の実施形態では、対象はヒト成人であり、ウリジンの量は、１０～４０ｍｇ／ｋｇである。より具体的な実施形態は、５０～１００ｍｇ／ｋｇのβ－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体及びカチオン性対イオンを含む。より具体的な実施形態では、カチオン性対イオンは、１０～４０ミリ当量の量のＭｇ２＋を含む。
皮下注射のために製剤化された医薬組成物の別の実施形態では、対象はヒト小児であり、ウリジンの量は、３０～１２０ｍｇである。より具体的な実施形態は、１００～３００ｍｇのβ－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体及びカチオン性対イオンをさらに含む。より具体的な実施形態では、カチオン性対イオンは、５～１０ミリ当量の量のＭｇ２＋を含む。
本発明の実施形態では、医薬組成物は、急性脳損傷状態を有する患者の処置のためである。より具体的な実施形態では、急性脳損傷状態は、外傷性脳損傷、出生時仮死（birth asphyxia）、低酸素性虚血性脳症、脳卒中（stroke）、心停止による脳損傷及び溺水による脳損傷からなる群から選択される。
本発明の急性脳損傷を処置する方法の実施形態は、神経保護量のβ－ヒドロキシブチレート及びカチオン性対イオンを投与するステップをさらに含む。好ましい実施形態では、β－ヒドロキシブチレート及び対イオンは、ウリジンと同じ溶液中である。本発明の実施形態では、β－ヒドロキシブチレートは、β－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体又はＤ及びＬ－鏡像異性体の混合物、例えば、ラセミ－β－ヒドロキシブチレートである。本発明によると、任意の従来のカチオン性対イオンを利用できる。一実施形態では、カチオン性対イオンはＮａ＋である。別の実施形態では、Ｎａ＋及びＭｇ２＋の両方が対イオ
ンとして存在する。
本発明の方法の実施形態では、溶液は、アミノ酸、グルコネート、ピログルタメート、シトレート、アセテート及びラクテートからなる群から選択される有機アニオンをさらに含む。適切なアミノ酸の例には、トレオニン又はアスパルテートが含まれる。本発明の実施形態では、溶液は、体温降下剤をさらに含む。本発明の実施形態では、生理食塩水溶液は、等張又は高張の生理食塩水である。本発明の実施形態では、医薬組成物は皮下投与される。
本発明の実施形態では、投与は皮下注入による。より具体的な実施形態では、ウリジンの量は、血漿ウリジンを５０～１５０μＭの濃度で維持するのに十分である。別の実施形態では、ウリジンの量は、血漿ウリジンを２００～５００μＭの濃度で約１時間維持するのに十分である。本方法の実施形態は、１００～３００ｍｇのβ－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体及びカチオン性対イオンを投与するステップをさらに含む。より具体的な実施形態では、対象はヒト成人であり、カチオン性対イオンは、１２時間の送達期間において１０～４０ミリ当量のＭｇ２＋を送達する量のＭｇ２＋を含む。あるいは、対象はヒト小児、例えば、新生乳児であり、カチオン性対イオンは、１２時間の送達期間において１０～２０ミリ当量のＭｇ２＋を送達する量のＭｇ２＋を含む。
本発明の実施形態では、投与は皮下注射による。より具体的な実施形態では、ウリジンの量は、ヒト対象において血漿ウリジンを２００～５００μＭの濃度で約１時間維持するのに十分である。
投与が皮下注射による方法の実施形態では、対象はヒト成人であり、ウリジンの量は、１０～４０ｍｇ／ｋｇである。より具体的な実施形態は、５０～１００ｍｇ／ｋｇのβ－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体及びカチオン性対イオンを投与するステップをさらに含む。より具体的な実施形態では、カチオン性対イオンは、１０～４０ミリ当量の量のＭｇ２＋を含む。
投与が皮下注射による方法の別の実施形態では、対象はヒト小児であり、ウリジンの量は、３０～１２０ｍｇである。より具体的な実施形態は、１００～３００ｍｇのβ－ヒドロキシブチレートのＤ－鏡像異性体及びカチオン性対イオンを投与するステップをさらに含む。より具体的な実施形態では、カチオン性対イオンは、５～１０ミリ当量の量のＭｇ２＋を含む。
本発明によると、処置される任意の急性脳損傷状態は、任意の急性脳損傷であり得る。より具体的な実施形態では、急性脳損傷状態は、外傷性脳損傷、出生時仮死、低酸素性虚血性脳症、脳卒中、心停止による脳損傷及び溺水による脳損傷からなる群から選択される。
本発明は、本明細書に記載の本発明を例示するが限定はしない、以下の実施例を参照することによってより一層理解されることになる。
ミトコンドリア呼吸の阻害剤である３－ニトロプロピオン酸によって引き起こされる死亡率に対する保護
３－ニトロプロピオン酸（３－ＮＰ）は、ミトコンドリア呼吸鎖の複合体IIの阻害剤である。実験動物への３－ＮＰの投与は、ミトコンドリア性疾患、ハンチントン病及び低酸素症の病理学的結果のモデルとして使用されている。３－ＮＰを毎日投薬すると、脳、心臓及び他の組織においてエネルギー不全が引き起こされ、数日後、死亡にいたる。およそ
１週間後、マウスにおいて１００％死亡率を引き起こす３－ＮＰ投薬レジメンを、死亡率のさらなる評価のために選択し、これは、ミトコンドリア機能不全によって引き起こされた障害のモデルにおける本発明の組成物の神経保護及び心保護効果を示す。生存時間（生存期間中央値；群中の動物の５０％が死亡した時点）及び１３日間の研究の終了時点での生存パーセントを使用して、試験薬剤の保護効果を定量した。
およそ１６週齢の雌ＣＤ－１マウスを、体重を一致させた各１０匹の群に分けた。すべてのマウスに体重１グラム当たり０．０１ｍｌの容積で３－ＮＰ（６０ｍｇ／ｋｇ）の腹腔内注射を毎日受けさせた。３－ＮＰは、実験の連続した１３日間の各日の２ＰＭに投与した。３－ＮＰによる反復処置の間の各日、体重を記録して、マウスの体重減少に合わせて薬物用量を調節した。
ウリジン及びＭｇＢＨＢの組合せの効力と同様に、ウリジンの効力比較（VWR International社）及びラセミ－β－ヒドロキシブチレートのマグネシウム塩（マグネシウムβ－
ヒドロキシブチレートトリヒドレート；ＭｇＢＨＢ・３Ｈ２Ｏ）（Nutra Planet社）を評価した。治療処置のすべてを、体重１グラム当たり０．０２ｍｌの容積で１日２回、７ＡＭ及び１ＰＭに皮下注射によって投与した。
群：
１．媒体対照 － ０．９％生理食塩水 ｂ．ｉ．ｄ．
２．ウリジン３００ｍｇ／ｋｇ ｂ．ｉ．ｄ．
３．ＭｇＢＨＢ ３００ｍｇ／ｋｇ ｂ．ｉ．ｄ．
４．ウリジン３００ｍｇ／ｋｇ＋ＭｇＢＨＢ ３００ｍｇ／ｋｇ ｂ．ｉ．ｄ．
結果：
媒体対照群のマウスは、３－ＮＰ投薬の開始後４日目に死亡し始め、全群のすべてのマウスが７日目までに死亡した。１３日間の研究の終了時点での最終生存パーセンテージ及び生存時間中央値を、以下の表及び図１に示す。
これらの結果は、ウリジン単独の皮下投与が、反復用量の３－ＮＰの致死毒性に対して実質的な保護をもたらしたことを示している。ＭｇＢＨＢは、いくらかの保護をもたらしたが、ウリジンの保護よりも低かった。ウリジン及びＭｇＢＨＢの組合せは、ウリジン又はＭｇＢＨＢのいずれか単独よりも優れていた。
３－ニトロプロピオン酸によって引き起こされた死亡率に対するウリジン及びナトリウムβ－ヒドロキシブチレート単独及び組合せによる保護
ウリジン及びβ－ヒドロキシブチレート（ＢＨＢ）の両方は独立して、ミトコンドリア呼吸鎖の複合体IIの阻害剤である３－ニトロプロピオン酸の毎日の反復投薬によって引き起こされる毒性及び死亡率に対して、保護効果を示す。ＢＨＢは、脳が代謝燃料として使用できる内在性ケトン体である。ＢＨＢのＤ－異性体は、脂質及びアミノ酸代謝の生成物として生成される形態である。ＢＨＢが工業的に生産される場合、それは、多くの場合、ＤＬ－鏡像異性体混合物として製造され、これは、純粋なＤ異性体よりも単純に合成される。Ｌ－ＢＨＢは、インビボにおいてＤ－ＢＨＢに酵素変換できるので、Ｄ－及びＤＬ－ＢＨＢはいずれも、等カロリーの使用可能なエネルギーをもたらし得る。しかしながら、とりわけＢＨＢのいずれかの形態がウリジン源と組み合わせられている場合の、ミトコンドリア機能が損なわれるのに伴う障害におけるエネルギー不全に対する保護についての、Ｄ－対ＤＬ－ＢＨＢの相対活性は確立されていない。
ミトコンドリア機能不全を、腹腔内注射による３－ニトロプロピオン酸（６０ｍｇ／ｋｇ／日）の毎日の投与によって生じさせた。マウスの群にまた、以下に示される通り、生理食塩水（対照）、ウリジン、ＤＬ－ＢＨＢ、Ｄ－ＢＨＢ、並びにウリジン及びＤ－ＢＨＢ及びＤＬ－ＢＨＢの組合せを受けさせた。Ｄ－及びＤＬ－ＢＨＢの両方を、水溶性ナトリウム塩として投与した：Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）（Toronto Research Chemicals社、カタログ#H833025）及びＮａ（ＤＬ－ＢＨＢ）（VWR International社、カタログ#200012-200）。
群：
１．媒体対照 － ０．９％生理食塩水 ｂ．ｉ．ｄ．
２．ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
３．Ｎａ（ＤＬ－ＢＨＢ）３２８ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
４．Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）３２８ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
５．ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ＋Ｎａ（ＤＬ－ＢＨＢ）３２８ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
６．ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）３２８ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
生存時間（生存期間中央値；群中の動物の５０％が死亡した時点）及び１２日間の研究の終了時点での生存パーセントを使用して、試験薬剤の保護効果を定量及び比較した。
およそ１６週齢の雌ＣＤ－１マウスを、体重を一致させた各１０匹の群に分けた。すべてのマウスに毎日、体重１グラム当たり０．０１ｍｌの容積で３－ＮＰ（６０ｍｇ／ｋｇ）の腹腔内注射を５ＰＭに受けさせた。
治療処置を、体重１グラム当たり０．０１ｍｌの容積で１日３回、７ＡＭ及び１２ＰＭ及び４ＰＭに皮下注射によって投与した。３－ＮＰは、実験の連続する各日の５ＰＭに投与した。３－ＮＰによる反復処置の間の各日、体重を記録して、マウスの体重減少に合わせて薬物用量を調節した。体重を、群サイズが３未満に減少するまで種々の群のマウスについてグラフにした。
結果：
研究の終了時点での最終生存パーセンテージ及び生存時間中央値を、以下の表並びに図２に示す。
これらの結果は、ウリジン単独の皮下投与が、反復用量３－ＮＰの致死毒性に対して実質的な保護をもたらしたことを示している。Ｎａ（ＤＬ－ＢＨＢ）及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）の両方は個々に、死亡率に対するいくらかの保護をもたらし、互いに大きく異ならず、生存時間中央値はそれぞれ７．５（最終生存２０％）及び８日（最終生存１０％）であった。ウリジン単独により、１２日の生存時間中央値で、５０％生存が可能であった。Ｎａ（ＤＬ－ＢＨＢ）は、実験の終了時点でウリジンの保護効果を強化せず、ウリジン及びＮａ（ＤＬ－ＢＨＢ）の組合せでの最終生存は５０％であり、生存時間中央値は１０日であった。これとは対照的に、ウリジンと共に与えられたＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）は、研究の終了時点で９０％生存をもたらした。さらに、ウリジンとＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）との組合せは、単一薬剤又はウリジン及びＮａ（ＤＬ－ＢＨＢ）の組合せのいずれよりも良好に体重減少に対して保護した（図３）。
３－ニトロプロピオン酸によって引き起こされた死亡率に対するウリジン及びナトリウムβ－ヒドロキシブチレート単独及び組合せの保護
ウリジン及びβ－ヒドロキシブチレートの両方は、ミトコンドリアエネルギー産生不全が関与する脳及び他の組織の障害モデルに使用されるミトコンドリア呼吸鎖の複合体IIの阻害剤である３－ニトロプロピオン酸（３－ＮＰ）によって引き起こされた毒性及び死亡率に対する保護効果を示す。
治療剤の皮下投与は、患者が経口薬物治療を摂取できない可能性がある又は静脈内カテーテルを配置することが困難な状況にある可能性がある場合、外傷性脳損傷、脳卒中又は仮死の人における使用を目的とする緊急薬物のための適切な投与経路である。皮下薬物投与は実際的であるが、組成物は、この投与経路と適合性であることが公知の容積及び浸透圧値に従わなくてはならず、過度な高浸透圧により局所浮腫が引き起こされ得、容積は問題のある背圧なしの注射のために十分低くなくてはならない。最大８００ミリオスモル／リットル（皮下液体投与に許容されることが公知の値）に制限された浸透圧を有する、ウリジン、ナトリウムβ－ヒドロキシブチレート及びこの２つの組合せを含む組成物を、６５ｍｇ／ｋｇ／日及び７０ｍｇ／ｋｇ／日の２つの用量レベルでの３－ニトロプロピオン酸の毎日の腹腔内注射によって誘導された全身エネルギー不全のモデルにおいて試験した。
生存時間（生存期間中央値；群中の動物の５０％が死亡した時点）及び１３日間の研究の終了時点での生存パーセントを使用して、試験薬剤の保護効果を定量及び比較した。
およそ１６週齢の雌ＣＤ－１マウスを、体重を一致させた各１０匹の群に分けた。すべてのマウスに毎日、体重１グラム当たり０．０１ｍｌの容積で３－ＮＰ（６５ｍｇ／ｋｇ又は７０ｍｇ／ｋｇ）の腹腔内注射を５ＰＭに受けさせた。
治療処置を、体重１グラム当たり０．０２ｍｌの容積で１日３回、７ＡＭ及び１２ＰＭ及び４ＰＭに皮下注射によって投与した。３－ＮＰは、実験の連続する各日の５ＰＭに投与した。３－ＮＰによる反復処置の間の各日、体重を記録して、マウスの体重減少に合わせて薬物用量を調節した。Ｄ－ＢＨＢを、水溶性ナトリウム塩Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）（Toronto Research Chemicals社、カタログ#H833025）として投与した。
群：
１．媒体対照 － ０．９％生理食塩水 ｔ．ｉ．ｄ．
２．ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
３．Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）９８５ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
４．ウリジン２００ｍｇ／ｋｇ＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）９８５ｍｇ／ｋｇ ｔ．ｉ．ｄ．
結果：
媒体対照群のマウスは、３－ＮＰ投薬の開始後４日目に死亡し始めた。研究の終了時点での最終生存パーセンテージ及び生存時間中央値を、以下の表並びに図４及び５に示す。
これらの結果は、ウリジン単独の皮下投与が、反復用量の３－ＮＰの致死毒性に対して実質的な保護をもたらしたことを示している。この研究で使用した用量におけるＮａＢＨＢは、ウリジンの保護と同様の保護をもたらした。ウリジン及びＮａＢＨＢの組合せは、ウリジン又はＮａＢＨＢのいずれか単独よりも優れており、より高用量の３－ニトロプロピオン酸（７０ｍｇ／ｋｇ／日）での組合せの場合に、利点は顕著により大きい（添加剤よりも大きい）。
皮下投与後の血漿ウリジン及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）の薬物動態
ウリジン及びＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）（Ｄ－異性体のβ－ヒドロキシブチレートのナトリウム塩）の組合せの皮下注射は、マウスモデルにおけるミトコンドリアエネルギー産生が損なわれたことに起因した罹患率及び死亡率に対する保護をもたらした。この保護効果のヒトを含むより大きな動物への置き換えは、皮下注射のための実際的な用量及び容積によりウリジン及びＢＨＢの血漿中保護濃度を達成する能力に依存する。
溶質の濃度が高すぎる場合、局所浸透性浮腫の可能性に起因して、皮下投与のための溶液の浸透圧の最高限度が存在する。およそ８００ミリオスモル／リットルが、治療用皮下液体の濃度についての上限であると考えられる。ミトコンドリア複合体II阻害剤である３－ニトロプロピオン酸の１日用量を受けているマウスで行った研究において、８００ミリオスモル未満でキャップされた総溶質濃度の、ウリジン及びＤ－ＢＨＢのナトリウム塩を含む皮下組成物は、ミトコンドリア不全によって引き起こされた死亡率に対して顕著な保護を付与することが見出された。３つの１日用量が、優れた保護をもたらすことが見出された。薬物動態学研究を行って、治療用量の組成物の投与後に達成されるウリジン及びＤ－ＢＨＢの血漿濃度を決定して、ヒトを含む他の種への保護効果の置き換えのために達成する必要のある曝露の濃度及び持続時間を決定した。
８匹のマウスの群（雌ＣＤ－１マウス、およそ１６週齢）を、以下の表に示される通り、皮下ウリジン又はウリジンプラスＮａ（Ｄ－ＢＨＢ）により処置した。Ｄ－ＢＨＢを、水溶性ナトリウム塩Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）（Toronto Research Chemicals社、カタログ#H833025）として投与した。
１．群１（２００ｍｇ／ｋｇウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ））は１０ｍｇ／ｍｌウリジン及び４９．２６ｍｇ／ｍｌ Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）（体重１ｇ当たり０．０２ｍｌ）を受けた。
２．群２（３００ｍｇ／ｋｇウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ））は１５ｍｇ／ｍｌウリジン及び４９．２６ｍｇ／ｍｌ Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）（体重１ｇ当たり０．０２ｍｌ／ｇ）を受けた。
３．群３（４００ｍｇ／ｋｇウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ））は２０ｍｇ／ｍｌウリジン及び４９．２６ｍｇ／ｍｌ Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）（体重１ｇ当たり０．０２ｍｌ／ｇ）を受けた。
４．群４（４００ｍｇ／ｋｇウリジン）は２０ｍｇ／ｍｌウリジン（体重１ｇ当たり０．０２ｍｌ）を受けた。
血液試料を、薬物注射後、１５、３０、６０及び１２０分の時点で後眼窩網状組織から得た。２つの血液試料（２００マイクロリットル未満）を、各マウスからヘパリン処理したポリエチレンチューブに収集し、群中４匹のマウスは１５及び６０分に出血させ、他の４匹のマウスは３０及び１２０分に出血させた。血漿試料を、遠心分離によって得、タンパク質除去し、ＬＣ／ＭＳ法によってウリジン及びウラシルについて分析した。血漿Ｄ－ＢＨＢを、市販の酵素色変化アッセイによって、同じ試料中で測定した。
げっ歯類は、酵素ウリジンホスホリラーゼのより低い活性を有するヒトが行うよりも迅速かつ広範囲に、ウリジンをウラシルに分解する。したがって、げっ歯類薬物動態学結果のヒトの状況への最適な置き換えについて、げっ歯類における血漿ウラシル濃度を考慮することが重要である。げっ歯類におけるウリジン＋ウラシルの合計は、他の動物モデル又はヒト投薬への置き換えについての血漿ウリジン当量をウリジン単独よりも良好に反映する。
ウリジン（及びウリジン＋ウラシル）は、投薬後１５～３０分のＴｍａｘで皮下投与後迅速に血漿中に現れた（図６、７及び８）。血漿Ｄ－ＢＨＢはまた、迅速に上昇し、１５分でのＴｍａｘであった（図９）。血漿ウリジン（及びウリジン＋ウラシル）は、用量依存性Ｃｍａｘ値を示した（図６、７及び８）。
この薬物動態学研究におけるウリジン＋Ｎａ（Ｄ－ＢＨＢ）投薬レジメンは、３－ニトロプロピオン酸の毎日の注射によって引き起こされる死亡率に対して強力な保護効果を生じることがこれまでに示された。薬物動態学データは、血漿ウリジン及びＢＨＢの周期的一過性上昇は、致死的全身ミトコンドリアエネルギー不全に対する頑強な保護を誘導するのに十分であることを示している。４００ｍｇ／ｋｇウリジンの最高用量での血漿ウリジン＋ウラシルの最大濃度は、５００μＭ未満であり、これは、ウリジンの静脈内投与による臨床問題が報告された、ヒトにおいて誘発される高熱及び震えの閾値未満である。この研究で観察された最大Ｄ－ＢＨＢ濃度、およそ３ミリモル濃度は、ヒトにおいて十分耐容
されることが公知であり、運動後ケトーシスの間に観察される濃度と等価であり、ケトアシドーシスについて十分に閾値未満（１５ｍＭを超える）である。

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  1. 生理食塩水溶液に溶解した神経保護量のウリジンを含む医薬組成物。
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