JP3220180B2 - 薬剤含有タンパク質結合リポソーム - Google Patents

薬剤含有タンパク質結合リポソーム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】癌等の各種疾病に対する選択的化
学療法剤に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】タン
パク質の反応性、特に抗体の特異的な反応性を利用して
薬剤を必要とされる作用部位に集積させるミサイル療法
剤は、その高い効果と副作用の低減が期待され、癌治療
をはじめ多くの医薬分野で期待を集めている。ミサイル
療法剤の実現にむけては抗体と薬剤の複合化技術の確立
は重要な点の一つである。これまで抗体と薬剤の結合は
化学的に薬剤を修飾して結合する方法、すなわち抗体と
薬剤を直接結合する方法や、デキストラン等の水溶性高
分子を介し結合する方法等が試みられている。しかし、
それらの方法では抗体1分子あたりに結合できる薬剤量
が少ないこと、また薬剤の修飾により活性が低下するな
どの問題が指摘されている。一方薬剤を修飾することな
く大量に運ぶ手段として、リポソームに薬剤を封入しそ
の表面に抗体を結合する方法、すなわち抗体結合リポソ
ームが提案されている。
【0003】癌治療の分野でも抗癌剤封入抗体結合リポ
ソームが作製され、その優れた抗腫瘍効果が多くの研究
機関から報告されてきた(Konno et al C
ancer Res.47 4471(1987)、橋
本ら特開昭58−134032号公報)。しかし、同時
に抗体結合リポソームの問題も指摘されている。つま
り、投与した抗体結合リポソームの多くが肝臓、脾臓な
どの網内系器官で捕捉され十分な効果が発揮されにくい
という問題点である(Hashimoto etal.
Cancer Res.43 5328(198
3))。
【0004】一方、リポソームの一般的性質、すなわち
内封物のもれ、凝集、及び網内系器官での捕捉などの性
質を改良する方法としてリポソームにポリエチレングリ
コールなどをつけることが知られている(特開平1−2
49717号公報、特開平2−149512号公報、A
lexander L.Klibanovet al
FEBS letters 268 235(199
0))。
【0005】しかし、この方法は、ポリエチレングリコ
ールと長鎖脂肪酸等の化合物を他のリポソーム構成脂質
に添加し作製時にポリエチレングリコール層をリポソー
ム表面に形成する方法または、リポソーム表面に導入し
たアミノ基とポリエチレングリコールを反応させる方法
であり、抗体結合リポソームに適用した場合、抗体の結
合が妨げられる、抗体の失活がおこる等の問題が考えら
れる。そのため従来のポリエチレングリコール結合方法
は、必ずしも抗体結合リポソームへの適用は意図されて
いなかった。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、網内系
での取り込みの改良された薬剤含有抗体結合リポソーム
を提供すべく鋭意検討した結果、マレイミド基を有する
リポソームにまずチオール基を付与したタンパク質(チ
オール化タンパク質)を反応させ、次いで、残存マレイ
ミド基にチオール基を付与したポリアルキレングリコー
ル(チオール化ポリアルキレングリコール)部分を含む
化合物を反応させることによって目的を達成することを
見いだした。
【0007】即ち本発明の要旨は、薬剤を内包するリポ
ソーム表面のマレイミド残基と、各々のチオール基を介
して結合するタンパク質及びポリアルキレングリコール
部分を含む化合物残基を有することを特徴とする薬剤含
有タンパク質結合リポソームに存する。以下に本発明に
ついて詳細に説明する。 (1)リポソーム リポソームの構成成分はフォスファチジルコリン、コ
レステロール、及びマレイミド化フォスファチジルエタ
ノールアミンから成るが、さらに電荷をあたえる物質と
してジパルミトイルフォスファチジン酸(DPPA)の
ようなフォスファチジン酸等を加えてもよい。
【0008】好ましいものとして、ジパルミトイルフォ
スファチジルコリン(DPPC)、コレステロール(C
hol)及びマレイミド化ジパルミトイルフォスファチ
ジルエタノールアミン(マレイミド化DPPE)から構
成されるリポソームが挙げられる。マレイミド化フォ
スファチジルエタノールアミンはアミノ基に反応性を有
するマレイミド含有化合物とフォスファチジルエタノー
ルアミン(PE)のアミノ基との反応により得られる。
マレイミド含有化合物としてはN−(ε−マレイミドカ
プロイルオキシ)スクシンイミド、N−サクシンイミジ
ル 4−(p−マレイミドフェニル)ブチレート、N−
サクシンイミジル 4−(p−マレイミドフェニル)プ
ロピオネート、N−(γ−マレイミドブチリルオキシ)
スクシンイミド等が、PEとしてはジパルミトイルフォ
スファチジルエタノールアミン等が挙げられる。
【0009】各構成成分の使用割合はフォスファチジ
ルコリン1mol に対しコレステロールは0.3−1mol
、好ましくは0.4−0.6mol 、マレイミド化フォ
スファチジルエタノールアミンは0.01−0.2mol
、好ましくは0.02−0.1mol 、フォスファチジ
ン酸を加える場合は0−0.4mol 、好ましくは0−
0.15mol の組成比で用いられる。
【0010】リポソームの製造方法には、公知の方法
を用いることができる。例えば、溶媒を除去した脂質混
合物を水和しホモジナイザー等で乳化後、凍結融解しマ
ルチラメラリポソームを得る。さらに適当な粒径に調整
する為には超音波処理、高速ホモジナイズ、あるいは均
一ポアを持つメンブランで加圧ろ過する方法(Hope
M.J et al Biochimica et
BiophysicaActa 812,55(198
5))等で調整する。
【0011】このとき好ましいサイズとして300nm以
下、好ましくは30nmから200nmのリポソームが選択
される。 (2)薬剤 薬剤としてはアドリアマイシン、ダウノマイシン、マ
イトマイシン、シスプラチン、ビンクリスチン、エピル
ビシン、メトトレキセート、5FU、アクラシノマイシ
ン等の抗癌剤、ゲンタマイシン等のアミノ配糖体やスル
ペニシリン等のβラクタム系抗生物質、リシンA、ジフ
テリアトキシン等の毒素、HIVやras遺伝子に対す
るアンチセンスRNA、アクチノプラノン(Actin
oplane R−304から産出されるPolycy
clic xanthone類)(K.kobayas
hi et al J.Antibiotics 41
741(1988))等を用いることができる。
【0012】薬剤のリポソームへの封入は、水溶性薬
剤の場合は脂質を薬剤水溶液で水和することで、脂溶性
薬剤の場合はいったん揮発性有機溶媒に薬剤と脂質を混
合し、溶媒を留去後得られる薬剤、脂質混合物を水和す
ることでリポソームに包埋することができる。またアド
リアマイシン、ダウノマイシン、エピルビシンついて
は、pH勾配を利用したリモートローディング法(Law
rence D.Mayer et.al.Cance
r Res.49,5922,(1989))を用いて
封入することもできる。 (3)チオール化タンパク質 リポソームに結合するタンパク質としては、抗体、F
GF,EGF等の種々の生理活性物質が用いられるが、
好ましくは抗体が挙げられる。抗体は治療対象となる組
織、細胞、細菌、ウィルス等と反応性を有する抗体であ
り、各種動物のポリクロナール抗体、マウスモノクロナ
ール抗体、ヒトーマウスのキメラ抗体、ヒトモノクロナ
ール抗体等を用いることができる。異種動物のタンパク
質でない点からヒト型モノクロナール抗体がより望まし
い。
【0013】タンパク質へのチオール基の付与は、タ
ンパク質のアミノ基に対し通常タンパク質のチオール化
に用いるN−スクシンイミジル−3−(2−ピリジルジ
チオ)プロピオネート(SPDP)(Carlsso
n,J. et al Biochem.J.173,
723,(1978))やイミノチオラン、メルカプト
アルキルイミデート(Traut,R.R.etal
Biochemistry12,3266(197
3))等の化合物を用いて行なう方法、また抗体の場合
は、内在性ジチオール基を還元しチオール基とする方法
も用いられる。抗体とリポソームとの結合においては内
在性チオール基を用いる後者の方法が活性維持の点から
より好ましい。IgGを用いる場合はペプシン等の酵素
でF(ab′)2化しさらにジチオスレイトール等で還元
して得られる Fab′に生じるチオール基をリポソーム
との結合反応に供する(Martin,F.J. et
alBiochemistry 20,4229(1
981))。IgMの場合は、Millerらの方法
(J.Biol.Chem257,286(196
5))に準じ、穏和な条件でJ鎖を還元して得られるI
gMsのFc部分のチオール基をリポソームとの結合に
供する。
【0014】マレイミド基含有リポソームとチオール
化タンパク質の結合は中性の緩衝液(pH6.5−7.
5)中2−16時間反応することで達成される。(4)
チオール化ポリアルキレングリコール部分を含む化合物
上記化合物のポリアルキレングリコール部分としては
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが
挙げられる。好ましくは、ポリエチレングリコールであ
り、さらにその重合度は20から400のものが好まし
い。
【0015】ポリアルキレングリコールにチオール基
を導入するためには、水酸基、アミノ基、カルボキシル
基及びトリアジンに対し通常用いられる各種チオール化
反応を用いることができる。以下にポリエチレングリコ
ールの場合の具体例を示すがそれによって限定されるも
のではない。モノメトキシポリオキシエチレンアミンと
各種チオールカルボン酸を脱水縮合する方法、モノメト
キシポリオキシエチレンアミンにSPDPでピリジルジ
チオプロピオニル基を導入しさらに還元する方法、モノ
メトキシポリオキシエチレンアミンにイミノチオランに
よりチオールを導入する方法、モノメトキシポリオキシ
エチレンカルボン酸の活性エステルと各種チオールアミ
ンを結合させる方法、ポリエチレングリコールトリアジ
ン誘導体をチオールアミンと結合する方法、等がある。
【0016】さらに具体的に述べれば後述の実施例
す様に2,4−ビス(ポリエチレングリコール)−6−
クロロ−s−トリアジン(活性化PEG2(生化学工
業))をシスチンと反応させ、さらに還元しシスティン
結合活性化PEG2を得ることができる。 (5)リポソーム表面へのチオール化タンパク質及びチ
オール化ポリアルキレングリコール部分を含む化合物の
担持 リポソーム表面にチオ−ル化タンパク質及びチオール化
ポリアルキレングリコール部分を含む化合物を結合ある
いは修飾させるに際しては、先ず過剰量のマレイミド基
を有するリポソームにチオール化タンパク質を加え中性
の緩衝液中で反応させる。チオール化抗体を例にとる
と、この時、チオール化抗体はマレイミド基1mol に対
し0.1%mol から20%mol を用いる。次いで残存マ
レイミド基に対し過剰量のチオール化ポリアルキレング
リコール、好ましくは2倍等量以上を加え抗体結合ポリ
アルキレングリコール修飾リポソームをえる。この過程
において、過剰な残存マレイミド基のブロック効果も同
時に達成することができる。 (6)薬剤含有タンパク質結合リポソームの利用方法 上記のようにして得られた薬剤含有タンパク質結合リポ
ソーム、例えば、アドリアマイシン封入抗体結合PEG
修飾リポソームは、公知の方法つまり、脱水法(特表平
2−502348号公報)、安定化剤を加え液剤として
用いる方法(特開昭64−9331号公報)、凍結乾燥
法(特開昭64−9931号公報)等により製剤化でき
る。
【0017】このようにして製剤化されたものは、癌等
の各種疾病に対し血管内投与法や膀胱内、腹くう内等、
局所投与等の方法で用いることができる。投与量は、ア
ドリアマイシン封入体を例に取れば、アドリアマイシン
量として50mg/kg以下、好ましくは10mg/kg以下、
より好ましくは5mg/kg以下で用いることができる。
【0018】
【実施例】以下に実施例を示し、さらに詳細な説明を行
うが、本発明はこれらに限定されるわけではない。 実施例1 PEG修飾アドリアマイシン封入リポソーム
の網内系回避効果の確認チオール化ポリエチレングリコ
ールの作製 L−シスチン48mgを0.4Mほう酸緩衝液10mlに溶
解し、2、4−ビス(ポリエチレングリコール)−6−
クロロ−s−トリアジン(活性化PEG2 生化学工
業)200mgを加え室温で一夜反応した。得られたシス
テイン結合PEGにジチオスレイトール(DTT)62
mgを加え37℃で6時間反応させることでシステイン結
合PEGを含む溶液を得た。さらに反応液をゲル濾過
(GH−25生化学工業)等で脱塩し10m Mリン酸緩
衝液pH7.4、0.15M NaCl(PBS)に置換
した後PBSで平衡化したチオプロピルセファロース6
(ファルマシア)7mlに添加し、非結合物をPBSで
洗浄除去した。ゲルに結合したシステイン結合PEGを
50m M DTTを含むPBSで溶出後、ゲル濾過等で
余剰のDTTを脱塩除去し標品を得た。
【0019】マレイミド化−ジパルミトイルフォスファ
チジルエタノールアミンの作製ジパルミトイルフォスフ
ァチジルエタノールアミン127mg、N−(ε−マレイ
ミドカプロイルオキシ)スクシンイミド(EMCS)8
0mg、トリエチルアミン44ulを5/1のクロロホル
ム、メタノール溶液を加え窒素気流下で反応した。3時
間後、さらに20mgのEMCSを追加しさらに室温3時
間反応した。
【0020】反応溶液のニンヒドリン反応が陰性になっ
たことを確認後、減圧乾固し、少量のクロロホルムに再
溶解した。マレイミド化ジパルミトイルフォスファチジ
ルエタノールアミンはUNISIL(ガスクロ工業)を
用いたクロマトグラフィーで精製した。クロロホルムで
平衡化した同カラムに添加しクロロホルム/メタノール
=10/1の溶離液で展開し目的物質を得た。
【0021】マレイミド含有アドリアマイシン封入リポ
ソームの作製 DPPC/chol/DPPA/マレイミド化DPPE
=18/10/2/0.5(mol 比)からなる固形脂質
混合物(日本精化)100mgに0.3Mクエン酸緩衝液
pH4を1ml加え攪拌し、さらに凍結融解を5回繰り返し
水和することによりマルチラメラリポソームを作製し
た。ついでマルチラメラリポソームを200nmのポアサ
イズをもつポリカーボネート膜(ヌクレオポア、マイク
ロサイエンス)を装着した加圧装置(extrude
r;Lipex Biomembranes)で60℃
に加温しつつ10回加圧濾過を繰り返すことで整粒され
たリポソームを得た。このリポソーム溶液を1M Na
OH溶液で中和し60℃に加温しつつ脂質重量の1/1
0重量のアドリアマイシン(協和発酵)を加えた。リポ
ソーム内外のpH勾配に従って97%以上のアドリアマイ
シンが能動的にリポソームに封入され、マレイミド含有
アドリアマイシン封入リポソームが作製された。
【0022】マレイミド含有リポソームへのチオール化
PEGの導入上記マレイミド含有リポソームにチオール
化PEGを5umol加え、PBS中室温で6時間反応する
ことによりPEG修飾アドリアマイシン封入リポソーム
を作製した。さらにセファロースCL6B(ファルマシ
ア)でゲル濾過し未反応のシステイン結合PEGを分離
後、評価実験用に供された。
【0023】体内動態の検討 作製したリポソームをマウス尾静脈からアドリアマイシ
ン換算5mg/kg投与し30分後に屠殺し摘出した各臓器
のアドリアマイシンをkonnoらの方法に従って抽出
し定量した。すなわち各臓器を0.3M塩酸50%エタ
ノール中でホモジナイズし、加温後、遠心上精をEx4
90nm、Em590nmの蛍光で測定した。
【0024】表1に示すように肝臓、脾臓のアドリアマ
イシン量の低下及び血中での高い維持結果が認められ
た。
【0025】
【表1】
【0026】実施例2 抗体結合PEG修飾リポソーム
の反応性の確認 蛍光マーカーである0.1M 6−カルボキシフルオレ
ッセイン1mlをDPPC/chol/マレイミド化DP
PE 18/10/0.5(mol 比)からなる固形脂質
混合物(日本精化)を100mg加え実施例1に示す方法
で水和し整粒し、マレイミド含有蛍光色素封入リポソー
ムを得た。
【0027】チオール化抗体の作製 抗腫瘍マウスモノクロナル抗体(1g G)を0.1M酢
酸緩衝液pH3.5で1/40mol 量のペプシン(Coo
per Biomedical)を加え37℃で一夜反
応させF(ab′)2 に切断した。さらに陽イオン交換
樹脂(mono S,ファルマシア)によるクロマト分
離でF(ab′)2 を単離した。分離は0.1M酢酸緩
衝液pH4.0中0Mから1.0M NaClのline
r gradientにより行った。
【0028】さらに Fab′に還元するため0.15M
NaClを含む0.1M酢酸緩衝液pH4.5で、抗体1
mgにつき10%DTT12ulを加え室温で80分間放置
した。反応終了後PBSに平衡化したゲル濾過カラム
(PD−10ファルマシア)で脱塩し Fab′を調製し
た。上記脂質100mgから得られるリポソームに Fa
b′5mgを加え37℃で8時間反応させ、さらに5umol
のチオール化ポリエチレングリコールを加えることで過
剰のマレイミドと反応させ抗体結合PEG修飾リポソー
ムをえた。
【0029】 PEG修飾抗体結合リポソームの結合活性確認 用いたモノクロナール抗体との反応性が確認されている
ヒト胃癌細胞株MKN45を用いPEG修飾抗体結合リ
ポソームの反応性をin vitroで確認した。トリ
プシンで浮遊化したMKN45 8×105 コに上記カ
ルボキシフルオレッセイン封入抗体結合PEG修飾リポ
ソームをくわえ90%ヒト非動化血清中37℃で230
分反応した。細胞の遠心ペレットをPBSで洗浄後、6
0℃で10%triton×100でカルボキシフルオ
レッセインを遊離させ蛍光測定により細胞との結合量を
算出した。
【0030】図1に示すように抗体結合PEG修飾リポ
ソームにおいても対象細胞との高い反応性が認められ
た。 実施例3 アドリアマイシン封入モノクロナール抗体結
合PEG修飾リポソームの薬効確認 DPPC/chol/マレイミド化DPPE=18/1
0/0.5(mol 比)からなる固形脂質混合物を実施例
1に示す方法で処理しアドリアマイシン封入マレイミド
含有リポソームを得た。
【0031】ヒトモノクロナール抗体(1g G)を用い
て、またその時、ペプシン切断化のpHを4.0にするこ
と以外は実施例2に示す方法で Fab′化抗体を得、リ
ポソームとの結合に共した。さらに同様にチオール化P
EGで修飾しアドリアマイシン封入ヒトモノクロナール
抗体結合PEG修飾リポソームを得た。ヒト胃癌細胞株
移植ヌードマウス系をもちいた薬効評価本抗体とin
vitroで反応性が認められまたin vivoヌー
ドマウス移植系で集積性が認められるヒト胃癌細胞株M
KN45を用い抗腫瘍効果を検討した。
【0032】治療実験は培養したMKN45 1×10
6 個をヌードマウス皮下に移植し10日後、腫瘍重量が
約100mgになった時点から開始した。治療開始1日
目、4日目及び日目にアドリアマイシン換算で5mg/
kgを尾静脈投与した。その腫瘍増殖の経時変化を測定す
るため、バッテリーコロンバス法に従って腫瘍の短径×
短径×長径/2の計算式で推定腫瘍重量を求め、その推
移を治療開始時点での腫瘍重量を基準として示した。
【0033】その結果図2に示すようにアドリアマイシ
ン封入モノクロナール抗体結合PEG修飾リポソームの
強い抗腫瘍効果が示された。
【0034】
【発明の効果】本発明で得られるリポソームによれば、
従来のリポソームで見られたような肝臓、脾臓等の網内
系での非特異的取り込みを抑制することができ、選択的
化学療法剤、特に癌治療剤として有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒト胃癌細胞株、MKN45に対する抗体結合
リポソームの反応性を、PEG修飾及び未修飾リポソー
ムについて示したものである。縦軸は、MKN45に対
する結合量を、6−カルボキシフルオレッセイン(C
F)量で示した。図中、lipはCF封入リポソーム
を、抗体結合lipはCF封入抗体結合リポソームを示
す。
【図2】ヌードマウス移植癌に対するアドリアマイシン
封入抗体結合PEG修飾リポソームの抗腫瘍効果を示し
た。横軸は治療実験開始後の日数を、縦軸は推定腫瘍重
量を示す。図中◆は薬剤投与日を示す。また、PBSは
リン酸緩衝生理食塩水を、ADRはアドリアマイシン単
独を、PMはアドリアマイシン封入PEG修飾リポソー
ムを、PM(GAH)はアドリアマイシン封入ヒトモノ
クロナール抗体結合PEG修飾リポソームを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−134032(JP,A) 特開 平1−22825(JP,A) 特開 昭62−284000(JP,A) 国際公開91/289(WO,A1) PFBS LETTERS,Vol. 268,No.1,p.235−237(1990) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61K 9/00 - 9/72 A61K 39/395 - 39/44 CA(STN) MEDLINE(STN)

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薬剤を内包するリポソームであって、リ
    ポソーム表面のマレイミド基に対して、当該基の一部に
    はタンパク質をチオール基を介して結合させ、当該基の
    他の一部にはポリアルキレングリコール部分を含む化合
    物をチオール基を介して結合させてなるリポソーム。
  2. 【請求項2】 薬剤を内包するリポソームであって、リ
    ポソーム表面のマレイミド基に対して、まずチオール基
    を介してタンパク質を結合させ、次いで残存するマレイ
    ミド基に対して、チオール基を介してポリアルキレング
    リコール部分を含む化合物を結合させることで得られる
    請求項1に記載のリポソーム。
  3. 【請求項3】 リポソームを構成する脂質が、ジパルミ
    トイルフォスファチジルコリン、コレステロール及びマ
    レイミド化ジパルミトイルフォスファチジルエタノール
    アミンから成る請求項1または2に記載のリポソーム。
  4. 【請求項4】 マレイミド化ジパルミトイルフォスファ
    チジルエタノールアミンが、N−(ε−マレイミドカプ
    ロイルオキシ)スクシンイミドとジパルミトイルフォス
    ファチジルエタノールアミンとを反応させて得られるも
    のである請求項3に記載のリポソーム。
  5. 【請求項5】 リポソーム表面のマレイミド基に対し
    て、チオール基を介して結合するタンパク質が、イミノ
    チオランによりチオール化したタンパク質であることを
    特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のリポソー
    ム。
  6. 【請求項6】 リポソーム表面のマレイミド基に対し
    て、チオール基を介して結合するポリアルキレングリコ
    ール部分を含む化合物が、チオール化したポリアルキレ
    ングリコール部分を含む化合物であることを特徴とする
    請求項1乃至5のいずれかに記載のリポソーム。
  7. 【請求項7】 ポリアルキレングリコールがポリエチレ
    ングリコール(PEG)である請求項6に記載のリポソ
    ーム。
  8. 【請求項8】 チオール化したポリアルキレングリコー
    ル部分を含む化合物が、2,4−ビス(ポリエチレング
    リコール)−6−クロロトリアジンとL−シスチンとを
    反応することで得られることを特徴とする請求項6また
    は7に記載のリポソーム。
  9. 【請求項9】 タンパク質が抗体である請求項1乃至8
    のいずれかに記載のリポソーム。
  10. 【請求項10】 抗体がヒト型モノクローナル抗体であ
    る請求項9に記載のリポソーム。
  11. 【請求項11】 抗体がF(ab’)2である請求項9
    または10に記載のリポソーム。
  12. 【請求項12】 リポソームに内包する薬剤がアドリア
    マイシン、ダウノマイシン、マイトマイシン、シスプラ
    チン、ビンクリスチン、エピルビシン、メトトレキセー
    ト、5FU、アクラシノマイシンのいずれかである請求
    項1乃至11のいずれかに記載のリポソーム。
  13. 【請求項13】 請求項1乃至12のいずれかに記載の
    リポソームからなる抗腫瘍剤。
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