JP4836798B2 - 癌を治療するための化合物および方法 - Google Patents

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Description

(優先権)
本出願は、2003年10月21日に出願された米国仮特許出願第60/513,048号、「Compounds and Methods for Treating Cancer」に対する優先権を主張する。
現在、米国だけで130万人の人々が毎年癌と診断され、500,000人を超える人々が死亡する。癌治療のタイプの大半には化学療法が含まれる。化学療法薬剤は全身投与され、身体の全ての細胞、癌細胞だけではなく特に分裂している細胞を攻撃する。このため、化学療法薬剤による副作用はしばしば深刻である。これらは、白血球細胞の枯渇による、貧血、嘔吐、毛髪喪失、および好中球減少症を含めた免疫抑制を含む。該副作用は、投与することができる化学療法剤の用量を、しばしば制限している。
癌細胞は偏性解糖性である。すなわち、それらはエネルギーを必要とするためにグルコースを消費しなければならず、それらはそれを嫌気的に消費し、これは好気性呼吸の場合よりも、エネルギーの発生が小さい。その結果、癌細胞が多量のグルコースを消費しなければならない。おそらくは、グルコース獲得を助けるためには、多くのタイプの癌からの癌細胞は、正常な細胞よりも多くのインスリン受容体を有することが観察されている(アイラ、エス、ジー等(Ayre,S.G.,et al.,)2000年「Medical Hypotheses」 55:330、アビータ、ジェー、エフ等(Abita,J.F.,et al.,)1984年「Leukemia Res.」8:213)。近年、癌細胞のインスリン受容体を利用しようと試みるインスリン増強療法(IPT)と称する癌治療方法が合衆国で導入された(アイラ、エス、ジー等(Ayre,S.G.,et al.,)2000年「Medical Hypotheses」 55:330)。該方法は、化学療法薬剤の投与から短時間の後に、癌患者にインスリンを投与することを含む。化学療法薬剤をより低用量で用いることで、副作用を低下させることができる。インスリンは、幾分、癌細胞に対する化学療法剤の効果を高め、より低用量での使用を可能とすると主張されている。
イン・ビトロデータは、メトトレキセートをインスリンと共に組織培養中の乳癌細胞に投与すると、メトトレキセートを単独で投与する場合よりも104低いメトトレキセート濃度で同一のパーセンテージの細胞殺傷が達成されることを示すと報告されている(アラバスター、オー等(Alabaster,O.,et al.,)1981年「Eur J.Cancer Clin.Oncol.」17:1223)。メトトレキセートは、テトラヒドロ葉酸塩を枯渇に導く葉酸アナログである。これはチミジンおよびプリンの合成に干渉し、よって、DNA合成に干渉する。
インスリンは化学療法剤の摂取を大いには刺激しない。1つの研究は、細胞をインスリンと共にインキュベートした場合に、MDA−MB−231乳癌細胞によるエリプチシンの摂取をたかだか2倍にしか刺激しない(オスター、ジェー、ビー等(Oster,J.B.,et al.,)1981年「Eur J.Cancer Clin.Oncol.」17:1097)。もう1つの研究は、細胞をインスリンと共にインキュベートした場合に、乳癌細胞によるメトトレキセートの摂取の50%刺激を示した(シルスキー、アール、エル等(Shilsky,R.L.,et al.,)1981年「Biochem.Pharmacol.」30:1537)。このため、メトトレキセート細胞傷害性のインスリン増強についてのメカニズムは、第一に、増強された摂取以外の因子によるものでなければならない。
同一組織タイプの正常な細胞における場合よりも、癌細胞で多数、しばしば見いだされるもう1つの受容体はインスリンタイプの成長因子−1受容体(IGF−1受容体またはIGF−IR)である。IGF−1は、プロインスリンと40%の同一性を示す70アミノ酸残基のペプチドである(ダウデー、ダブリュー、エイチ等(Daughaday,W.H.,et al.,)1989年「Endocrine Revs.」10:68)。インスリンおよびIGF−1は各他の受容体と幾分かの交差反応を示す(スース、エム、エー等(Soos,M.A.,et al.,)1993年「Biochem.J.」290:419)。IGF−1は肝臓によって循環器系に分泌され、多くの細胞型の成長を刺激する。IGF−1は、オートクリンおよびパラクリンの作用に関して、多くの癌を含めた身体全体の多くの細胞型によっても生産される。IGF−1生産は、成長因子によって刺激される(ステュアート、シー、エイチ等(Stewart,C.H.,et al.,)1996年「Physiol.Revs.」76:1005、ヤカール、エス等(Yakar,S.,et al.,)2002年「Endocrine」 19:239)。
例えば、用いる化学療法剤の用量を減少させることによって、化学療法の効果を高め、および/または化学療法の副作用を低下させる新しい方法が求められている。また、新しい抗癌化学療法剤が必要とされる。好ましくは、該新しい薬剤は副作用がより少なく、および/または現在使用される薬剤よりも癌細胞の殺傷においてより有効であろう。
(概要)
インスリンは、イン・ビトロにおいて、乳癌細胞に対する1つの化学療法剤の効果を高め、より低濃度でのメトトレキセートによる該細胞の殺傷を可能とすることが示されている。この作用は、インスリン受容体を有する癌細胞に依存するものと推測される。最も考えられることは、殺傷力を高めるのは、インスリンが細胞の分裂を刺激するため、またメトトレキセートは、他の多くの化学療法剤のように、非分裂細胞よりも分裂細胞に対してより高い毒性を示すためである。例えば、急速に成長する腫瘍はゆっくりと成長する腫瘍よりも化学療法に対してより感受性であることが知られている(シャックニー、エス、イー等(Shackney,S.E.,et al.,)1978年「Ann.Intern.Med.」89:107)。しかしながら、インスリンおよびメトトレキセートは個別に投与されており、癌細胞がメトトレキセートの摂取を増加させることに対して、インスリンは、ほとんど効果を示していなかった。 化学療法剤をインスリンまたはインスリン受容体リガンドに物理的にカップリングさせることによって、癌細胞による化学療法剤の摂取は増加する。カップリングされた化合物は細胞表面のインスリン受容体に結合し、かくして、化学療法剤を細胞表面に維持し、ここでは、化学療法剤の摂取は、インスリンにカップリングされていない化学療法剤の摂取に比べて大幅に増加する。コンジュゲート、およびそれらが結合する受容体は受容体介在性エンドサイトーシスによって細胞に効果的に取り込まれる(シュレジンガー、ジェイ等(Schlessinger,J.,et al.,)1978年「Proc.Nat‘l Acad.Sci.USA」 75:2659、ピルチ、ピー、エフ等(Pilch,P.F.,et al.,)1983年「J.Cell Biol.」93:133、ポザンスキー、エム、ジェイ等(Pozansky,M.J.,et al.,)1984年「Science」 223:1304)。化学療法剤はまた内在化され、癌細胞に対して効果的となろう。これは、メトトレキセート−アルブミンコンジュゲートが、マウスに移植された癌を治療する場合において、非結合メトトレキセートよりも効果的であることを示すことで証明される(ブーア、エル等(Bures,L.,et al.,)1988年「Neoplasma」 35:329)。癌細胞への増強された摂取のため、化学療法剤にカップリングしたインスリンを含有する化合物は、当該非結合剤をインスリンと共に投与した場合でさえ、非結合化学療法剤よりも、より効果的に癌細胞を殺す。
しかしながら、カップリングされた化学療法剤の正常な細胞への摂取は、同じようには増加しない。なぜならば、正常な細胞は新形成細胞よりもより少ないインスリン受容体を有するからである。これにより、コンジュゲートは癌細胞に対して良好な選択性を与える。
また、インスリンと化学療法剤のコンジュゲートは、癌細胞を分裂するよう刺激し、かくして、それらを、分裂する細胞を標的とする化学療法剤に対してより感受性にする利点も有する。
また、IGF−1受容体は、大半の癌細胞において過剰発現される。さらに、IGF−1はインスリンの場合よりも、大規模に癌細胞を分裂するよう刺激する(スチュアート、シー、エイチ等(Stewart C.H.et al.,)1996年「Physiol.Revs.」76:1550、ヤカール、エス等(Yakar S.,et al.,)2002年「Endocrine」 19:239)。また、IGF−1およびインスリンは、それぞれの受容体とある程度の交差反応を示す。化学療法薬剤は一般には分裂する細胞に対して作用するため、癌細胞を分裂せしめる刺激は、癌細胞を化学療法剤に対してより感受性とさせる。
かくして、化学療法剤とIGF−1との併用は、癌細胞を分裂するよう刺激し、かくして、それらを分裂する細胞を殺す化学療法剤に対してより感受性とすることによって、化学療法剤の効果を高める。さらに、インスリンのように、IGF−1を化学療法剤にカップリングさせ、通常はIGF−1受容体がより少数である正常細胞への摂取に対しては、作用をより小さく抑えつつ、化学療法剤の癌細胞への摂取を増加させることができる。
従って、本発明は、インスリン受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含み、ここで、該化学療法剤はメトトレキセートではない、癌を治療するための化合物を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、インスリン受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含む化合物を含み、該化学療法剤はメトトレキセートではない医薬組成物を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、インスリン受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含有する化合物を投与することを含み、ここで、該化合物は哺乳動物において癌の成長を抑制する、哺乳動物において癌を治療する方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、インスリン受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含有する化合物と癌細胞とを接触させることを含み、ここで、該化合物は癌細胞の成長を阻害し、ここで、該化学療法剤はメトトレキセートではない、癌細胞の成長を阻害する方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、インスリン受容体リガンドに結合された化学療法剤を含有する化合物を癌細胞と接触させ、次いで、該化合物が癌細胞の成長を阻害するか否かを判断することを含み、ここで、該化学療法剤がメトトレキセートではない、化合物の抗癌作用に関してスクリーニングを行う方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、インスリン様成長因子−1(IGF−1)受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含み、ここで、IGF−1受容体リガンドはインスリンではない、癌を治療するための化合物を提供する。好ましくは、該リガンドは、IGF−1受容体に対し、インスリンの結合親和性よりも高い結合親和性を示す。好ましくは、IGF−1受容体リガンドは、IGF−1受容体に対し、インスリン受容体に対する場合よりも、より高い結合親和性を示す。
本発明のもう1つの実施形態は、インスリン様成長因子−1(IGF−1)受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含む化合物を含み、ここで、IGF−1受容体リガンドがインスリンではない医薬組成物を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、IGF−1受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含有する化合物を投与することを含み、ここで、該化合物は哺乳動物において癌の成長を阻害し、ここで、該IGF−1受容体リガンドはインスリンではない、哺乳動物において癌を治療する方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、IGF−1受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含む化合物と癌細胞とを接触させることを含み、ここで、該化合物は癌細胞の成長を阻害し、ここで、IGF−1受容体リガンドはインスリンではない、癌細胞の成長を阻害する方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、IGF−1受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含有する化合物と癌細胞とを接触させ、次いで、化合物が癌細胞の成長を阻害するか否かを判断することを含み、ここで、該IGF−1受容体リガンドはインスリンではない、化合物の抗癌作用に関してスクリーニングを行う方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、抗癌化学療法剤およびIGF−1受容体アゴニストを哺乳動物に投与することを含み、ここで、IGF−1受容体アゴニストはインスリンではない、哺乳動物において癌を治療する方法を提供する。
本発明のもう1つの実施形態は、抗癌化学療法剤およびIGF−1受容体アゴニストと細胞を接触させることを含み、ここで、IGF−1受容体アゴニストはインスリンではなく、ここで、抗癌化学療法剤はドキソルビシンではない、癌細胞の成長を阻害する方法を提供する。
(詳細な記載)
(定義)
用語「抗癌化学療法剤」とは、酵素ではなく、非癌性細胞に対する作用を抑えつつ、癌細胞を殺し、または癌細胞の成長を阻害する合成、生物学的、または半合成化合物をいう。
用語「癌を治療する」とは、例えば、転移を予防し、癌の成長を阻害し、癌の成長を停止させ、または癌細胞を殺すことを含む。
特定の受容体に対するリガンドの、用語「結合親和性」とは、結合定数KA(解離定数KDの逆数)、または実験的に決定されたその近似値をいう。
用語「代謝拮抗物質」とは、自然発生的な物質に対する構造的類似性を保有し、阻害剤または基質として酵素と相互作用し、細胞プロセスに干渉する抗癌化学療法剤をいう。その例はメトトレキセート、フルオロウラシル、フロクスウリジン、フルダラビン、メルカプトプリン、チオグアニン、シタラビン、アザシチジン、クラドリビンおよびペントスタチンを含む。
用語「アゴニスト」とは、それが受容体に結合すると、受容体に対する天然リガンド(すなわち、インスリン受容体に対してはインスリン、またはIGF−1受容体に対してはIGF−1)の結合によって引き起こされる正常な生化学的および生理学的事象を活性化するインスリン受容体またはIGF−1受容体に対するリガンドをいう。ある具体的な実施形態において、アゴニストは天然リガンドの生物学的活性の少なくとも20%、少なくとも30%、または少なくとも50%を示す。インスリン受容体リガンドの活性は、例えば、血糖低下作用を測定することによって測定できる(ポズナンスキー、エム、ジェー等(Poznansky,M.J.,et al.,)1984年「Science」 223:1304)。インスリン受容体リガンドまたはIGF−1−受容体リガンドの活性は、サチアマーシー、ケー等(Satyamarthy,K.,et al.,)2001年「Cancer Res.」61:7318に記載されているように、リガンド結合に応答する受容体の自己リン酸化の程度を測定することによってイン・ビトロで測定することができる。MAPキナーゼのリン酸化をIGF−1受容体に関して測定することもできる(サチアマーシー、ケー等(Satyamarthy,K.,et al.,)2001年「Cancer Res.」61:7318)。
用語「アンタゴニスト」とは、それが受容体に結合する場合、刺激活性をほとんどまたは全く有さず、受容体に対する天然リガンドの結合と競合し、またはそれを阻害するリガンドをいう。ある具体的な実施形態において、アンタゴニストは、天然リガンド(インスリン受容体の場合はインスリン、またIGF−1受容体の場合はIGF−1)の活性の20%未満、10%未満、または5%未満を示す。
本明細書中で用いる「含有する」は開かれており、すなわち、それは他の名を付されていないエレメントを含むことを可能とし、「を含む」と同じ意味を示す。

(説明)
本発明は、インスリン受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含む、癌を治療するためのコンジュゲート化合物を提供する。ある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤はメトトレキセートではない。
ある具体的な実施形態において、インスリン受容体リガンドはインスリン、IGF−1またはIGF−2を含むか、或いはそれら自身である。例えば、インスリン受容体リガンドはインスリン、IGF−1、またはIGF−2のモノマー、あるいはインスリン、IGF−1またはIGF−2モノマーのポリマーであり得る。他のある具体的な実施形態において、インスリン受容体リガンドは抗体、例えば、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体であり、またはそれを含む。
ある具体的な実施形態において、インスリン受容体リガンドはIGF−1ではない。
好ましくは、インスリン受容体リガンドは、インスリン受容体に対し、IGF−1の場合よりも、より高い結合親和性を示す。好ましくは、インスリン受容体リガンドは、それがIGF−1受容体に対する場合よりも、インスリン受容体に対して、より高い結合親和性を示す。
インスリン受容体リガンドはインスリン受容体アゴニストまたはインスリン受容体アンタゴニストであり得る。アゴニストは、細胞を分裂するように刺激し、それにより細胞を化学療法剤に対してより感受性とする利点を有する。しかしながら、アンタゴニストも有利であり得る。IGF−1受容体の不活化は、アポトーシスを促進することが示されている。インスリン受容体の不活化は同一の効果を有すると考えられている。
インスリン受容体の天然アゴニストの例には、インスリン、IGF−1、およびIGF−2がある。インスリン受容体に対するアンタゴニストおよびアゴニストペプチドを同定する方法は公開されている米国特許出願第2004/0023887号に開示されている。アンタゴニストおよびアゴニストのいくつかの例も開示されている。
いずれの適当な抗癌化学療法剤も、本発明のコンジュゲートで、および該薬剤およびIGF−1受容体アゴニストを投与することによって癌を治療し、または癌細胞の成長を阻害する方法として用いることができる。例えば、ある具体的な実施形態において、化学療法剤はメクロレタミン、シクロホスファミド、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル、チオテパ、ヘキサメチルメラミン、ブスルファン、カルムスチン、ロムスチン、セムスチン、ストレプトゾシン、デカルバジン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、エトポシド、テニポシド、パクリタキセル、ドセタキセル、ダウノルビシン、イダルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、ダクチノマイシン、プリカマイシン、マイトマイシンC、ブレオマイシン、ミトキサントロン、フルオロウラシル、フロクスウリジン、フルダラビン、メルカプトプリン、チオグアニン、シタラビン、アザシチジン、クラドリビン、ペントスタチン、シスプラチン、カルボプラチン、ミトタン、プロカルバジンまたはアムサクリンである。
他のある具体的な実施形態において、化学療法剤はメクロレタミン、シクロホスファミド、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル、チオテパ、ヘキサメチルメラミン、ブスルファン、カルムスチン、ロムスチン、セムスチン、ストレプトゾシン、デカルバジン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、エトポシド、テニポシド、パクリタキセル、ドセタキセル、ダウノルビシン、イダルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、ダクチノマイシン、プリカマイシン、マイトマイシンC、ブレオマイシン、ミトキサントロン、メトトレキセート、フルオロウラシル、フロクスウリジン、フルダラビン、メルカプトプリン、チオグアニン、シタラビン、アザシチジン、クラドリビン、またはペントスタチンである。
他のある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤はアムサクリン、アザシチジン、ブレオマイシン、ブスルファン、カペシタビン、カルボプラチン、カルムスチン、クロラムブシル、シスプラチン、クラドリビン、シクロホスファミド、シタラビン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デカルバジン、ドセタキセル、ドキソルビシン、エピルビシン、エストラムスチン、エトポシド、フロクスウリジン、フルダラビン、フルオロウラシル、ゲムシタビン、ヘキサメチルメラミン、イダルビシン、イホスファミド、イリノテカン、ロムスチン、メクロレタミン、メルファラン、メルカプトプリン、メトトレキセート、マイトマイシンC、ミトタン、ミトキサントロン、オキサリプラチン、パクリタキセル、ペメトレキセド、ペントスタチン、プリカマイシン、プロカルバジン、ラリトレキセト、セムスチン、ストレプトゾシン、テモゾラミド、テニポシド、チオグアニン、チオテパ、トポテカン、トリミトレキセート、バルルビシン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビンデスチン、またはビノレルビンである。
ある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤は代謝拮抗物質である。例えば、それはメトトレキセート、フルオロウラシル、フロクスウリジン、フルダラビン、メルカプトプリン、チオグアニン、シタラビン、アザシチジン、クラドリビン、ペントスタチン、ペメトレキセド、ラルチトレキセド、トリメトレキセート、カペシタビンまたはゲムスタビンである。
他のある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤はアルキル化剤、例えば、メクロレタミン、シクロホスファミド、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル、チオテパ、ヘキサメチルメラミン、ブスルファン、カルムスチン、ロムスチン、セムスチン、ストレプトゾシン、デカルバジン、エストラムスチン、ストレプトゾシン、デカルバシン、またはテモゾラミド(temozolamide)である。
ある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤は抗生物質、例えば、ブレオマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、イダルビシン、マイトマイシン、ミトキサントロンまたはバルルビシンである。
ある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤はドセタキセル、パクリタキセル、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、ビノレルビン、イリノテカン、トポテカン、エトポシドまたはテニポシドである。
ある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤は、他の期におけるよりも、細胞周期のS期における細胞に対してより大きな活性を示す。他の実施形態において、該薬剤はG2期における細胞に対して、より大きな活性を示す。他の実施形態において、該薬剤はM期における細胞に対して、より大きな活性を示す。これらの薬剤は特に適切である。なぜならば、IGF−1は細胞のS期、G2期、およびM期の割合を増加させることが示されているからである(チフチ、ケー等(Ciftci,K.et al.,)2003年「J.Pharmacy and Pharmacology」 55:1135)。インスリンおよび他のインスリン受容体アゴニストは同一の効果を有すると信じられている。
ある具体的な実施形態において、抗癌化学療法剤は、加水分解性結合、例えば、シッフ塩基またはイミドアミド結合を含む結合によってインスリン受容体リガンドまたはIGF−1受容体リガンドに結合される。他のある具体的な実施形態において、加水分解性結合はアミド、ホスホエステル、スルホエステル、エステル、またはグリコシド結合を含む。
いくつかの実施形態において、抗癌化学療法剤は、直接的な結合、例えば、インスリン受容体リガンドのアミン基と化学療法剤のカルボキシルとの間のアミド結合によって、インスリン受容体リガンドまたはIGF−1受容体リガンドに結合され、その逆も成立する。他の実施形態において、抗癌化学療法剤はリンカー部位によってインスリン受容体リガンドに結合される。
ある具体的な実施形態において、リンカー部位はホスホニルジオキシ、スルホニルジオキシ、糖、デオキシ糖またはペプチドを含む。
インスリン−受容体リガンドがインスリンであるある具体的な実施形態において、化学療法剤はインスリンのアミノ基を介してインスリンに結合される。IGF−1受容体リガンドがIGF−1であるある具体的な実施形態において、化学療法剤はIGF−1のアミノ基を介してIGF−1に結合される。同様に、化学療法剤は、アミノ基の1以上を介してアミノ基を1以上有するいずれかの蛋白質(例えば、IGF−2)または非蛋白質リガンドに結合させることができる。
インスリン−受容体リガンドがインスリンであるある具体的な実施形態において、化学療法剤はインスリンのカルボキシル基を介してインスリンに結合される。IGF−1受容体リガンドがIGF−1であるある具体的な実施形態において、化学療法剤はIGF−1のカルボキシル基を介してIGF−1に結合される。同様に、化学療法剤は、カルボキシル基の1以上を介してカルボキシル基を1以上有するいずれかの蛋白質(例えば、IGF−2)または非蛋白質リガンドに結合させることができる。
インスリン受容体リガンドまたはIGF−1受容体リガンドが蛋白質(例えば、インスリン、IGF−1またはIGF−2)であるある具体的な実施形態において、化学療法剤は該蛋白質のアミノ酸側鎖を介して蛋白質に結合される。アミノ酸側鎖は、例えば、リシン側鎖であり得る。他のある具体的な実施形態において、化学療法剤はアミノ末端アルファ−アミノ基またはカルボキシル末端アルファ−カルボキシル基を介して蛋白質リガンドに結合される。
コンジュゲートのある具体的な実施形態において、インスリン受容体リガンドまたはIGF−1受容体リガンドに対する化学療法剤の比率は、約1:1(例えば、0.5から1.5対1の間)である。他の実施形態において、インスリン受容体リガンドまたはIGF−1受容体リガンドに対する化学療法剤の比率は2以上である(すなわち、平均して、各リガンド分子はそれにコンジュゲートした2以上の化学療法分子を有する)。
癌を治療する方法のある具体的な実施形態において、哺乳動物はヒトである。他のある具体的な実施形態において哺乳動物はマウス等の実験動物である。
癌を治療する方法のある具体的な実施形態において、癌は肺癌(例えば、小細胞)、前立腺癌、結直腸癌、乳癌、膵臓癌、白血病、肝臓癌、胃癌、卵巣癌、子宮癌、精巣癌、脳腫瘍、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫、ユーイング肉腫、骨肉腫、神経芽細胞腫、横紋筋肉腫、メラノーマまたは脳腫瘍である。
また、本発明は、インスリン受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含有する化合物と癌細胞とを接触させることを含み、ここで、化合物は癌細胞の成長を阻害する、癌細胞の成長を阻害する方法を提供する。また、本発明は、IGF−1受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含有する化合物と癌細胞とを接触させることを含む、癌細胞の成長を阻害する方法を提供する。
癌細胞の成長を阻害する方法のいくつかの実施形態において、コンジュゲート化合物は癌細胞の少なくとも一部を殺す。
癌細胞の成長を阻害する方法のある具体的な実施形態において、接触はイン・ビトロまたはイン・ビボであり得る。
癌細胞の成長を阻害する方法のある具体的な実施形態において、癌細胞は肺癌、前立腺癌、結直腸癌、乳癌、膵臓癌、白血病、肝臓癌、胃癌、卵巣癌、子宮癌、精巣癌、脳腫瘍、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫、ユーイング肉腫、骨肉腫、神経芽細胞腫、横紋筋肉腫、メラノーマ、脳腫瘍細胞を含むことができる。
化合物を癌細胞と接触させ、該化合物が癌細胞の成長を阻害するか否かを判断することによってコンジュゲート化合物をスクリーニングする方法において、該接触はイン・ビトロまたはイン・ビボであり得る。
ある具体的な実施形態において、化合物は癌細胞の少なくとも一部を殺す。ある具体的な実施形態において、スクリーニングは、該化合物が癌細胞を殺すか否かを判断することを含む。
本発明は、IGF−1受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含み、ここで、該IGF−1受容体リガンドはインスリンではない、癌を治療するためのコンジュゲート化合物を提供する。
ある具体的な実施形態において、IGF−1受容体リガンドはIGF−1であるか、またはそれを含有する。他の実施形態において、それはIGF−2であるか、またはそれを含有する。いくつかの実施形態において、リガンドはIGF−1またはIGF−2を含む。例えば、リガンドはIGF−1またはIGF−2モノマー、またはIGF−1モノマーまたはIGF−2モノマーのポリマーであり得る。
好ましくは、IGF−1受容体リガンドは、IGF−1受容体に対し、インスリンの場合よりも高い結合親和性を示す。さらに、IGF−1受容体リガンドは、IGF−1受容体に対し、インスリン受容体に対する場合よりも高い結合親和性を示す。
ある具体的な実施形態において、IGF−1受容体リガンドは抗体、例えば、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体であるか、またはそれを含有する。
IGF−1受容体リガンドはIGF−1受容体アゴニストまたはアンタゴニストであり得る。アゴニストは、それが細胞を分裂するよう刺激し、それにより、細胞を抗癌化学療法剤に対してより感受性とする利点を有する。しかしながら、アンタゴニストも有利であり得る。IGF−1受容体の不活化は、アポトーシスを促進することが示されており、したがって、アンタゴニストはアポトーシスを促進するであろう。
IGF−1受容体に対するアゴニストおよびアンタゴニストペプチドリガンド、およびIGF−1受容体に対するアゴニストおよびアンタゴニストペプチドリガンドを同定する方法の例は、公開されている米国特許出願第2004/0023887号および第2003/0092631号に開示されている。1つのアンタゴニストはペプチドSFYSCLESLVNGPAEKSRGQWDGCRKK(配列番号:3)である。
IGF−1受容体アゴニストの他の例は、受容体を活性化するが、可溶性IGF−1結合蛋白質に対する低下した親和性を有する、米国特許第4,876,242号に開示されている、IGF−1の変異体を含む。IGF結合蛋白質は、IGF−1に結合し、それを循環系に保持し、その生物学的半減期を延長する天然血清蛋白質である。それは、本発明のIGF−1受容体リガンド、特に、個別の分子として化学療法剤と共に投与されるアゴニストが、IGF−1結合蛋白質に対し、結合性が低下する点は有利であろう。なぜならば、結合性が低下することで、該薬剤の放出を加速させ、IGF−1受容体に結合することができるからである。このように、いくつかの実施形態において、IGF−1受容体リガンドまたはアゴニストは、天然IGF−1と比較して、可溶性IGF−1結合蛋白質に対して親和性が低下している。
ある具体的な実施形態において、本発明の化合物および方法におけるIGF−1またはインスリン受容体リガンドは、200未満のアミノ酸残基、または100未満のアミノ酸残基のポリペプチドである。
また、本発明は、抗癌化学療法剤およびIGF−1受容体アゴニストを哺乳動物に投与することを含み、ここで、IGF−1受容体アゴニストはインスリンではない、哺乳動物において癌を治療する方法を提供する。
ある具体的な実施形態において、IGF−1受容体アゴニストは、IGF−1受容体に対し、インスリンの場合よりも、高い結合親和性を示す。
該方法のある具体的な実施形態において、化学療法剤はドキソルビシンではない。
ある具体的な実施形態において、化学療法剤は代謝拮抗物質である。
ある具体的な実施形態において、化学療法剤は抗生物質または植物由来物質である。
ある具体的な実施形態において、哺乳動物はヒトである。もう1つのある具体的な実施形態において、哺乳動物はマウスである。
ある具体的な実施形態において、化学療法剤は、IGF−1受容体アゴニストの投与から12時間、6時間、3時間、2時間または1時間以内に投与される。化学療法剤はIGF−1受容体アゴニストの前、同時、またはその後に投与することができる。好ましくは、化学療法剤は、IGF−1受容体アゴニストと共に(すなわち、それとほぼ同時に)、またはその後に投与される。薬剤がS期等の細胞周期の特別な期にある癌細胞に対して最も高い活性を示す場合、IGF−1受容体アゴニストは好ましくは最初に投与される。化学療法剤は、好ましくは、最大数の細胞が、化学療法剤を投与した場合に、それらが最も感受性となる細胞周期の期にあるように、より遅く、時間的ギャップを経て投与される。
ある具体的な実施形態において、癌は肺癌、前立腺癌、結直腸癌、乳癌、膵臓癌、白血病、肝臓癌、胃癌、卵巣癌、子宮癌、精巣癌、脳腫瘍、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫、ユーイング肉腫、骨肉腫、神経芽細胞腫、横紋筋肉腫、メラノーマ、脳腫瘍である。
ある具体的な実施形態において、IGF−1受容体アゴニストはIGF−1であるか、またはIGF−1を含有する。
ある具体的な実施形態において、化学療法剤はメクロレタミン、シクロホスファミド、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル、チオテパ、ヘキサメチルメラミン、ブスルファン、カルムスチン、ロムスチン、セムスチン、ストレプトゾシン、デカルバジン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、エトポシド、テニポシド、パクリタキセル、ドセタキセル、ダウノルビシン、イダルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、ダクチノマイシン、プリカマイシン、マイトマイシンC、ブレオマイシン、ミトキサントロン、メトトレキセート、フルオロウラシル、フロクスウリジン、フルダラビン、メルカプトプリン、チオグアニン、シタラビン、アザシチジン、クラドリビン、ペントスタチン、シスプラチン、カルボプラチン、ミトタン、プロカルバジンまたはアムサクリンである。
ある具体的な実施形態において、IGF−1受容体アゴニストはインスリン受容体リガンドではない。
ある具体的な実施形態において、IGF−1受容体アゴニストは0.5nMよりも大きな、1nMよりも大きな、または2nMよりも大きなインスリン受容体に対するKDを示す。
また、本発明は、抗癌化学療法剤およびIGF−1受容体アゴニストを細胞と接触させることを含み、ここで、IGF−1受容体アゴニストはインスリンではなく、ここで、抗癌化学療法剤はドキソルビシンではない、癌細胞の成長を阻害する方法を提供する。
該方法のある具体的な実施形態において、IGF−1受容体アゴニストは、IGF−1受容体に対し、インスリンの場合よりも高い結合親和性を示す。
該方法のある具体的な実施形態において、癌細胞の少なくとも一部は殺される。
該接触はイン・ビトロまたはイン・ビボであり得る。
また、本発明は、抗癌化学療法剤およびIGF−1受容体アゴニストを哺乳動物に投与することを含み、ここで、IGF−1受容体アゴニストはインスリンではない、哺乳動物において癌を治療する方法を提供する。
その方法のある具体的な実施形態において、化学療法剤はドキソルビシンではない。
化学療法剤およびIGF−1受容体アゴニストを投与することを含む方法において、化学療法剤およびアゴニストは、典型的には、物理的には会合しない。しかし、それらはある実施形態においては、例えば、ナノ粒子では非共有結合的に会合するであろう。
本発明のコンジュゲート化合物および方法のある具体的な実施形態において、インスリン受容体リガンドは10μM未満、1μM未満、100nM未満、50nM未満、20nM未満、10nM未満、5nM未満、2nM未満、または1nM未満のインスリン受容体に対するKDを示す。
本発明のコンジュゲート化合物および方法のある具体的な実施形態において、IGF−1受容体リガンドは10μM未満、1μM未満、100nM未満、50nM未満、20nM未満、10nM未満、5nM未満、2nM未満、または1nM未満のIGF−1受容体に対するKDを示す。

(抗癌化学療法剤を受容体リガンドにカップリングさせるためのガイドライン)
インスリンおよびIFG−1受容体に対する天然リガンドは蛋白質、すなわち、インスリン、IGF−1およびIGF−2である。化学療法剤は、典型的には、蛋白質上に存在する反応性基を介して蛋白質にカップリングする。それらはN−末端アルファ−アミノ基、C−末端アルファ−カルボキシル基、リシンの側鎖アミノ基、アスパラギン酸およびグルタミン酸の側鎖カルボキシル基、システインの側鎖チオール、およびアルギニンの側鎖を含む。蛋白質に見出される他の反応性側鎖はセリンおよびスレオニンの側鎖ヒドロキシル、チロシンのヒドロキシアリール、ヒスチジンのイミダゾールおよびメチオニンの側鎖である。
同一の反応性基の多くは化学療法剤、およびインスリンおよびIGF−1受容体の非蛋白質性リガンドに見出される。かくして、本明細書中で説明する蛋白質の修飾および架橋の原理の多くは、化学療法剤および非蛋白質性リガンドの修飾および架橋にも適用される。
蛋白質のコンジュゲーションおよび架橋の化学および原理はウォン、シャン、エス(Wong,Shan S.,)「Chemistory of Protein Conjugation and Cross−Linking」1991年,CRC Press,Boca Raton,Floridaに記載されている。この化学についての情報の他の源はPierce BiochemistryカタログおよびGreene,T.W.,and Wutz,P.G.M.,Protecting Groups in Organic Synthesis,第二版 1991,John Wiley & Sons,Inc.,New Yorkおよびそれらに引用されている文献を含む。
アミノ酸側鎖の強力な求核剤は還元されたシステイン側鎖のチオールである。チオールはほとんどの蛋白質修飾試薬と反応する。アルファ−ハロアセトアミドおよびマレイミドは、特に、pH7.0以下でシステイン残基と特異的に反応すると考えられる。また、チオールはジスルフィド試薬とのジスルフィド交換によって反応する。
Figure 0004836798
アミノ基は蛋白質に見出される2番目に最も強い求核剤である。アルデヒドはアミノ基と反応してシッフ塩基を形成する。シッフ塩基は加水分解性であって、これは本発明において有利であり得る。リガンド−化学療法剤コンジュゲートの癌細胞への取り込みに際して、ある場合には、化学療法剤はそれが活性となるためにはコンジュゲートから開裂される必要がある。もし化学療法剤が加水分解性結合等の開裂可能な結合によってリガンドに結合されていれば、これは良好に達成される。開裂可能結合は自然発生的に、または細胞中の酵素によって開裂される。例えば、アミド結合はプロテアーゼを含めたある種の酵素によって開裂される。シッフ塩基結合はかなりの率で自然に加水分解される。ジスルフィド結合は、癌細胞の細胞内還元環境中で還元的に開裂されると予測される。
Figure 0004836798
アミノ基とアルデヒドとの反応によって形成されたシッフ塩基は、例えば、ホウ化水素ナトリウムまたはピリジンボランでの還元によって安定化させることができる。ピリジンボランは、インスリン、IGF−1およびIGF−2に見出され、それらの蛋白質の構造で必須であるジスルフィドを還元しない利点を有する。
いくつかの化学療法剤で見出される、隣接炭素上にヒドロキシル基を有する糖または他の部位は、糖を、例えば、過ヨウ素酸塩で酸化することによってアミノ基と反応するように修飾することができる。これは炭素間を開裂し、ジアルデヒドを生じる。アルデヒド基はアミノ基と反応するであろう。
グルタルアルデヒド等のジアルデヒドはアミノ基を有する2つの分子を架橋させるであろう。
他のアミノ試薬はN−ヒドロキシスクシンイミドエステル、p−ニトロフェニルエステル、または酸無水物(例えば、コハク酸無水物)等の活性化されたカルボニルを含む。
Figure 0004836798
アミノ基はハロゲン化スルホニルおよびハロゲン化アリール(例えば、2,4−ジニトロフルオロベンゼン)とも反応する。
Figure 0004836798
アミノ基はイソシアネートおよびイソチオシアネートとも反応して、尿素またはチオ尿素誘導体を形成する。
Figure 0004836798
イミドエステルはアミノ基に対する最も特異的なアシル化剤である。イミドエステルはアミンと特異的に反応して約7から約10のpHでイミドアミドを形成する。この反応は、前者のアミノ基において正に荷電した基イミドアミドを生じさせることによって電荷安定性を維持する利点を有する。また、イミドアミドは中性を超えるpHでゆっくりと加水分解し、これもまた、癌細胞で加水分解が化学療法剤を放出できる点で有利であり得る。
Figure 0004836798
カルボキシル基は穏和な酸性条件、例えば、pH5でジアゾアセテートおよびジアゾアセタミドと特異的に反応する。
Figure 0004836798
カルボキシルの最も重要な化学的修飾は1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリニル−4−エチル)カルボジイミド(CMC)および3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)等のカルボジイミドを用いる。アミンの存在下では、カルボジイミドは2つの工程でカルボキシルに対するアミド結合を形成する。最初の工程において、カルボキシル基はカルボジイミドに付加されて、O−アシルイソ尿素中間体を形成する。引き続いてのアミンとの反応により対応するアミドを得る。
Figure 0004836798
特に重要なカルボジイミド反応は、N−ヒドロキシスクシンイミドエステルを形成するために、N−ヒドロキシスクシンイミドでカルボキシルを活性化するにおけるその使用である。
Figure 0004836798
活性化されたカルボキシルは単離されるのに十分安定しており、次いで、アミノ基と容易に反応して、アミド結合を形成するであろう。
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)等のスクシンイミドを用いて、アミノ基を介して2つの化合物をカップリングさせることができる(ピアス バイオテクノロジー(Pierce Biotechnology)カタログ、およびソープ、ピー、イー等(Thorpe,P.E.et al.,)1982年「Immunol.Rev.」62:119−158参照)。
Figure 0004836798
アルギニンはグリオキサール、2,3−ブタンジオンおよび1,2−シクロヘキサンジオン等のビシナルジアルデヒドまたはジケトンと反応する。もし安定化が望まれるのであれば、ホウ酸塩は付加化合物を安定化させることができる。
Figure 0004836798
反応性基は前記反応のいくつかによって他の反応性基と交換することもできる。例えば、アミノ基の無水コハク酸等の酸無水物での修飾により、正に荷電したアミノ基が遊離カルボキシル基で置き換えられる。同様に、カルボキシル基と、カルボジイミドおよびエチレンジアミン等のジアミンとの反応により、カルボキシル基が遊離アミノ基で置き換えられる。
架橋:前記の反応性基の2つ、例えば、2つのアミノ−反応性基またはアミノ−反応性およびチオール−反応性基を含有する試薬を用いて、適当な基の1つを含有する化学療法剤を、他の適当な基を含有するインスリンまたはIGF−1受容体リガンドに架橋させることができる。加えて、カルボジイミド、またはカルボジイミドおよびN−ヒドロキシスクシンイミドで活性化された(例えば、化学療法剤の)カルボキシルは(例えば、蛋白質リガンドの)アミノ基と反応して、アミド結合した架橋を形成することができる。
インスリン、IGF−1およびIGF−2
ヒトインスリンの構造を以下に示す。
Figure 0004836798
ヒトインスリン様成長因子−1(IGF−1)の配列を配列番号:1として以下に示す。
Figure 0004836798
ヒトIGF−2のアミノ酸配列は配列番号:2として以下に示す。
Figure 0004836798
全ての3つの蛋白質におけるシステイン残基は全てジスルフィド架橋におけるものである。かくして、蛋白質上に存在する最も求核性の高い遊離側鎖はリシンアミノ基であり、それらは、インスリンに1つがあり、IGF−1に3つがあり、IGF−2に1つがある。加えて、インスリンは2つのペプチドおよび、かくして、2つのN−末端アルファ−アミノ基を有し、他方、IGF−1およびIGF−2は、各々、1つのN−末端アルファ−アミノ基を有する。カルボキシル−含有側鎖、ヒスチジン側鎖、およびアルギニン側鎖を含めた他の反応性側鎖もまた蛋白質に存在し、ならびにC−末端アルファ−カルボキシル基が存在する。
(実施例)
ここで、以下の実施例によって本発明を説明する。実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲の限定を意図するものではない。

(合成実施例1−インスリン、IGF−1およびIGF−2へのメトトレキセートカップリング)
2−工程手法:この手法はシュテーレ、ジー等(Stehle,G.,et al.,)「Anti−Cancer Drugs」 :677(1997年)およびブーア、エル等(Bures,L.,et al.,)「Neoplasma」 35:329(1988年)から修飾される。メトトレキセート(MTX)を水に20mg/mlで溶解させる。NaOH溶液を滴加して、MTX遊離酸の溶解を補助することができる。1mlのこのMTX溶液に14mgのN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および50mgのN−ヒドロキシスクシンイミドを加える。混合物を12時間インキュベートして、活性化されたMTX、メトトレキセート−スクシンイミドエステル(MTX−SE)を形成する(反応図式1)。
所望であれば、シュテーレ、ジー等(Stehle,G,et al.,)「Anti−Cancer Drugs」 8:677(1997年)に記載されているように、薄層クロマトグラフィーで、MTXから活性化されたMTX−SEを分離することができる。MTX−SEを0.13Mリン酸ナトリウム、pH7.4中の5〜10mg/mlインスリンの溶液にゆっくりと加える。インスリン1モル当たり約1モルのMTXの負荷速度を達成するために、100mgのインスリン当たり、約10mgのMTX−SEを加える。カップリングの後、SEPHADEX G−25またはG−10クロマトグラフィーでの分離によって、カップリングしたMTX−インスリンを未反応MTXおよびMTX−SEから分離する。この手法はMTXを遊離第一級アミン基に優先的にカップリングさせる。インスリンは3つの第一級アミンを有し、1つは側鎖アミンを持つリシン残基であり、2つはペプチドであり、各々N−末端アルファ−アミノ基を持つ。
Figure 0004836798
SEPHADEX G−25またはG−10クロマトグラフィーによる低分子量画分中の未結合MTXの量は、重炭酸ナトリウム緩衝液、0.17M、pH8.5中の370nmにおける吸収によって測定することができる。インスリンに加えられた出発MTX−SEの量から差し引くことによって、カップリングしたMTXの量を計算することができる。
所望であれば、カップリングから得られたインスリンの異なる種を、イオン−交換または疎水性交換FPLC(ファルマシア社製)、逆相HPLC、または当業者に公知の他の技術によって分離することができる。異なる種には、未反応インスリン、インスリン上の3つのアミノ基のうちの1つにその末端カルボキシルを介してカップリングされた1つのMTXを持つインスリンの種、アミノ基の2つにそれらの末端カルボキシルを介してカップリングされた2つのMTXを持つインスリンの種、および3つのアミノ基の各々へその末端カルボキシルを介してカップリングされたMTXを持つ1つの種を含む。その末端COOHを介して、インスリンのアミノ基に、カップリングされたMTX1つを持つインスリンのうち3種類を以下に示す。
Figure 0004836798
Figure 0004836798
Figure 0004836798
加えて、MTX−インスリン種は、インスリンのアミノ基へその他のカルボキシル基を介してカップリングされたMTXを持つ種を含むであろう。
1−工程手法:インスリン(100mg)を水(50ml)に溶解させ、pHを7.2に調整する。10〜50mgのMTX(遊離酸)を、NaOH溶液を滴加しつつ40mlの水に溶解させ、pHを7.2に調整する。インスリンおよびMTX溶液を混合し、固体1−エチル−(3’−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド メトイオダイド(methoiodide)(EDC)(480mg)を加え、溶液を20時間攪拌する。pHをモニターし、HCl0.5Mを加えることによって7.2〜7.5に維持する。反応の後、限外濾過、あるいは凍結乾燥、SEPHADEX G−10による水分吸収、または固体スクロースに対する透析等の当業者に公知の他の方法によって混合物を濃縮する。濃縮されたインスリン−MTX溶液をSEPHADEX G−10カラムを通して、未反応のMTXおよびEDCを除去する。
MTXのカルボキシルのインスリンのアミノ基へのカップリングに加え、第1工程の手法では、MTXのプテリジニルアミノ基の1つを介してインスリンの側鎖カルボキシルまたはC−末端カルボキシルにカップリングされたいくつかの生成物を生じる。
1工程の手法では、インスリンのカルボキシル基または1つのインスリン−MTXモノマーのMTXの、インスリンのアミノ基またはもう1つのMTXモノマーのMTXでのEDC架橋によってインスリン−MTXモノマーのいくらかの架橋を生じる。2工程の手法によって調製されたインスリン−MTXは重合されないが、インスリン−MTXモノマーをEDCまたはDCCと反応させることによってポリマーを調製することができよう。インスリン−MTXを重合するのはいくらか有利であり得る。なぜならば、該ポリマーはインスリンおよびIGF−1受容体へより強く結合することができるからである。
もしインスリンのアミノ基が結合に必須であることが判明すれば、カップリングには他の反応性基を用いることができる。例えば、カルボキシル側鎖またはC−末端カルボキシル基は、カルボジイミドまたはカルボジイミドおよびN―ヒドロキシスクシンイミドで活性化することができる。プテリジニルアミノ基を介して、蛋白質当たり1以上の活性化されたカルボキシルをメトトレキセートにカップリングさせることができる。別法として、メトトレキセートのカルボキシルをカルボジイミドおよびエチレンジアミンで修飾して、反応性アミノ基をMTXに付着させることができる。次いで、付着したエチレンジアミン部位の遊離アミノ基をインスリンの活性化されたカルボキシルと反応させて、MTXをインスリンにカップリングさせることができる。
MTXをインスリンにカップリングさせる他の方法は当業者に明らかであろう。
メトトレキセートをインスリンにカップリングさせるのに用いられる手法によって、メトトレキセートをIGF−1またはIGF−2にカップリングさせることができる。

(合成実施例2−インスリン、IGF−1およびIGF−2へのドキソルビシンカップリング)
ドキソルビシンの構造を以下に示す。
カップリングのためのドキソルビシン上で最も高い反応性を示す基はアミノ基である。
Figure 0004836798
ジメチルアジピミデート−2−HCl(ピアース バイオケミカル社(Pierce Biochemical,Inc.))のジ−イミドエステル、またはジスクシンイミジルグルタレート(ピアース バイオケミカル社(Pierce Biochemical Inc.))のジスクシンイミジルエステルとの反応によって、ドキソルビシンをそのアミノ基を介してインスリン上のアミノ基にカップリングさせることができる。ジメチルアジピミデートとのカップリングによって生じた生成物の1つを以下に示す。
また、インスリンの2つの末端アルファ−アミノ基とでカップリングが起こる。
Figure 0004836798
インスリン約3mg/ml(0.5mM)とドキソルビシン5mMとを含有する溶液を炭酸緩衝液、pH8.8中で調製する。DMAを5mM濃度まで加え、溶液を室温または37℃で15分〜1時間インキュベートする。過剰のトリス緩衝液を加えることによって反応を失活させる。蛋白質をSEPHADEX G−10クロマトグラフィーによって緩衝液および未反応試薬から分離する。

(合成実施例3――インスリン、IGF−1およびIGF−2への5−フルオロウラシルのカップリング)
フルオロウラシルを2’−デオキシリボース等の糖またはデオキシ糖にカップリングさせ、ヌクレオシドを形成する。ヌクレオシドの糖部分をインスリン、IGF−1、およびIGF−2にカップリングさせる。1つの実施形態において、出発物質はデオキシウリジンである。デオキシウリジンをフッ素化して、5−フルオロデオキシウリジンを形成する(ロビンス、ジェー(Robins,.J.,)1976年「J.Am.Chem.Soc.」98:7381)。
まず、デオキシウリジンの糖ヒドロキシルをアセチル化する。12mlのAc2Oに1.03gの2’−デオキシウリジンおよび25mgの4−N,N−ジメチルピリジンを加える。混合物を室温にて24時間反応させる。次いで、溶液を35℃で蒸発させる。残渣をエタノールの25mlの3回分で同時に蒸発させる。
次に、アセチル化デオキシウリジンを5位置でフッ素化する。 先の工程の固体生成物(0.624g)を15mlのCHCl3に溶解させる。CF3OF(0.9g)を−78℃において10mlのCCl3Fに溶解させる。CF3OF溶液は−78℃にて攪拌しつつゆっくりとデオキシウリジン溶液に加え、260nmにおけるウラシル吸収の消失に従って反応をモニターする。260nm吸収の最小化の後に、攪拌を5分間継続する。窒素ガスを溶液に通気して、過剰のCF3OFを除去する。次いで、溶液を室温まで温め、溶媒を減圧下で蒸発させる。
アセチル化されたフルオロデオキシウリジンを脱アセチル化するため、先の工程の残渣を6mlのDOWEX 50−X8(H+)樹脂を含む50mlのMeOH中で攪拌し、濾過する。樹脂をMeOHで完全に洗浄し、洗浄液を回収する。メタノール溶媒を蒸発させる。残渣をEtOH−EtOAc−PhCH3(1:1:2)で同時に蒸発させる。生成物を20mlの無水エタノールから結晶化させる。
生成物を、糖ヒドロキシル、主として5’ヒドロキシルを活性化させる二官能性架橋剤と反応させる。1つの実施形態において、フルオロデオキシウリジンをクロロホルム等の無水溶媒中で化合物11と反応させる。
Figure 0004836798
これは、リン酸基によって、5’ヒドロキシルへ化合物11を付加し、その結果、メトキシイミドプロピル−FdUMPを得る(3’ヒドロキシルとのいくらかの反応も起こるであろう)。次いで、イミドエステル基を用いて、水性媒体中で化合物を蛋白質アミノ基に架橋させて、以下に示す生成物を得る。
Figure 0004836798
もう1つの実施形態において、フルオロデオキシウリジンを、ジスクシンイミジルスベリン酸塩(DSS)等の二官能性架橋剤でpHを上昇させて活性化させ、活性化されたフルオロデオキシウリジンを蛋白質と反応させて、蛋白質上のアミノ基に架橋させる。DSS(0.5mM最終濃度)をpH10にて炭酸緩衝液中でフルオロデオキシウリジン(0.5mM)と混合し、4℃にて1時間反応させる。リン酸またはHEPES緩衝液中でpHを約7〜8に調整する。インスリン、IGF−1またはIGF−2を約0.5mMで加え、反応を30分間継続する。反応をトリス緩衝液を加えることによって失活させる。蛋白質を限外濾過によって濃縮し、次いで、SEPHADEX G−10クロマトグラフィーによって塩および未反応試薬から分離する。

(合成実施例4――インスリン、IGF−1、およびIGF−2へのブレオマイシンカップリング)
ブレオマイシンは、ジスクシンイミジルスベリン酸塩またはジメチルアジピミデート等の架橋剤でインスリン、IGF−1およびIGF−2のアミノ基へのカップリングで利用できる2つの遊離第一級アミノ基および第二級アミンを有する。

(合成実施例5――インスリン、IGF−1、およびIGF−2へのビンクリスチンカップリング)
ビンクリスチンはカップリングで利用できる1つの第二級アミンを有し、かくして、インスリン、IGF−1またはIGF−2上のアミノ基へ、DSSまたはDMA等の二官能性アミン反応性試薬によってカップリングさせることができる。

(合成実施例6――インスリン、IGF−1、およびIGF−2へのパクリタキセルカップリング)
パクリタキセルは遊離反応性アミノ基を有さず、スルフヒドリルを有しないが、利用可能なヒドロキシルを2つ有する。ヒドロキシルはDSS等の二官能性カップリング剤でpHを上昇させて活性化させ、次いで、活性化されたパクリタキセルをインスリン、IGF―1またはIGF−2と反応させて、蛋白質上のアミノ基へのカップリングを得ることができる。

(合成実施例7――インスリン、IGF−1、およびIGF−2へのエトポシドカップリング)
エトポシドのフェノール性ヒドロキシルは求核的にハロゲン化ホスホリルを攻撃して、エトポシドリン酸を形成する(米国特許第5,041,424号)。類似の反応を用いて、エトポシドをインスリン、IGF−1またはIGF−2へカップリングさせることができる。
エトポシドを乾燥アセトニトリルに溶解させる。以下の化合物12等の、1つの末端にハロゲン化ホスホリルおよび他の末端にアミン−反応性剤を含有する二官能性試薬を加えてエトポシドと反応させる。活性化させたエトポシド生成物を精製し、次いで、蛋白質と混合し、ここで、架橋剤の第二の官能性は蛋白質のアミン基と反応して、エトポシドリン酸を蛋白質に架橋させる。
別法として、1工程手法において、エトポシドおよび蛋白質をDMAまたはDSS等の架橋剤と混合することができる。エトポシドのフェノール性ヒドロキシルおよび蛋白質のアミノ基は架橋剤の2つの官能性と反応して、ドキソルビシンおよびフルオロウラシルのカップリングで記載したように、エトポシドおよび蛋白質を共に架橋させる。
Figure 0004836798
(合成実施例8――インスリン、IGF−1、およびIGF−2へのシクロホスファミドカップリング)
シクロホスファミドは以下に示す構造を有する。シクロホスファミドは哺乳動物においてイン・ビボで酸化し、活性種であるホホラミド(phophoramide) マスタードに分解される(ケーウォン、シー等(Kwon,C.−H.,et al.,)1991年「J.Med.Chem.」34:588)。
Figure 0004836798
Figure 0004836798
シクロホスファミドは、例えば、リボースおよびピリミジンを介してインスリン、IGF−1、またはIGF−2中のアミノ基にカップリングさせることができる。以下の構造、ビスクロロエチルホスホルアミド−チミジン−アミン(BCPTA)を合成し、次いで、その遊離第一級アミノ基を介して蛋白質に架橋させる。
Figure 0004836798
BCPTAを調製するために、公知の化学的手法によって5’−アミノ−2’−デオキシ−アミノシチジン(13)を合成する。
Figure 0004836798
5mlの酢酸エチル中の二塩化ビス(2−クロロエチル)ホスホルアミド(2mmol)の溶液を、15mlのジメチルホルムアミド中の5’−アミノ−2’−デオキシ−アミノシチジン(13)(2mmol)およびトリエチルアミジン(4mmol)の攪拌混合物に加え、室温にて48時間攪拌する(リン、ティー、エス等(Lin,T.−S.,et al.,)1980年「J.Med.Chem.」23:1235)。生成物ビスクロロエチルホスホルアミド−チミジン−アミンの単離の後、生成物を、合成実施例2および3に記載したようにDMAまたはDSS等の二官能性架橋剤によってインスリン、IGF−1、またはIGF−2のアミノ基に架橋させる。

(実施例1:メトトレキセートがインスリン、IGF−1,またはIGF−2にカップリングされるか、またはインスリンまたはIGF−1と同時投与されるヒト乳癌モデルにおけるメトトレキセートの活性)

イン・ビトロテスト:
MCF−7はインスリンおよびIGF−1の双方に応答するヒト乳癌細胞系である(アラバスター、オー等(Alabaster,O.,et al.,)1981年「Eur J.Cancer Clin.Oncol.」17:1223−1228、デュポン、ジェー等(Dupont,J.,et al.,)2003年「J.Biol.Chem.」278:37256)。
それぞれ、蛋白質分子当たりほぼ1個のMTXを有するMTX−インスリン、MTX−IGF−1およびMTX−IGF−2コンジュゲートを、合成実施例1に記載している2工程の手法によって調製する。
37℃において95%空気および5%CO2中、5%胎児ウシ血清(FCS)を添加したF12/DME培養液中でMCF−7細胞を培養する(カーリー、ケーピー等(Karey,K.P.et al.,)1988年「Cancer Res.」48:4083−4092)。細胞を4〜6日毎に移し、10cm皿中の20ml培養液にて1.75×106細胞/プレートに播種する。アッセイでは、細胞を滅菌生理食塩水で洗浄し、ハンクス緩衝塩類溶液中のトリプシン−EDTA3mlにてプレートから分離させる。細胞をプレートから分離した後(室温にて2〜4分)、0.1%大豆トリプシン阻害剤を含有する4mlのPBSを加えることによってトリプシンを不活化させる。次いで、細胞をTf/BSA(10μg/mlのトランスフェリンおよび200μg/mlのウシ血清アルブミンを添加したF12/DME)中で3回洗浄する。35mm直径の培養プレートにて2mlのTf/BSA培養液中で細胞を1,000〜20,000細胞で播種する。培養から24時間後に、細胞を、ある範囲の濃度の、MTX(10-10〜10-3M)、MTXおよびインスリン、MTXおよびIGF−1、インスリン−MTXコンジュゲート、IGF−1−MTXコンジュゲート、またはIGF−2−MTXコンジュゲートを投与する。非コンジュゲートIGF−1の濃度は、存在する場合、50ng/mlである。非コンジュゲートインスリンの濃度は、存在する場合、1μg/mlである。薬剤、インスリンまたはIGF−1で処理されていない、または5%FCSで処理された対照も行う。
顕微鏡によって合計細胞数をカウントし、培養の7日目に(MTXまたは他の薬剤への曝露後6日目)生細胞の数をトリパンブルー染色によって決定する。
細胞成長の阻害についてのMTXおよびコンジュゲートの各々のIC50は、テストした各々の条件下で決定する。インスリンまたはIGF−1を投与する場合、細胞成長において同程度の阻害を達成するのに、より低い濃度のMTXが必要であると判断される。また、MTX−インスリン、MTX−IGF−1およびMTX−IGF−2のIC50は、遊離MTXのIC50と同等またはより低いと判断される。

イン・ビボテスト:
MCF−7細胞を前記したように培養する。6週齢雌ヌードマウス(nu/nu,スプレイグ ドーリー(Sprague Dawley)マジソン、ウイスコンシン)の背中に0.04mlの無血清培養液中の5×106のMCF−7細胞を皮下注射する。マウスにおけるエストロゲン生産はMCF−7の成長を支持するには不十分であり、そのため、マウスにゴマ油に溶解させたベータ−エストラジオールの注射(油0.1mg/0.05mlの皮下投与)を、癌細胞の注射1日前に開始し、その後毎週行う。5mmの直径となるまで腫瘍を成長させる(ハードマン、ダブリュウ、イー等(Hardman,W.E.,et al.,)1999年「Anticancer Res.」19:2269)。
腫瘍が5mmの直径に到達すると、ある範囲の濃度にわたって、マウスを薬剤:MTX、MTX−インスリン、MTX−IGF−1またはMTX−IGF−2のうち1つで、1日1回投与する。あるいはマウスをインスリンまたはIGF−1を投与し、次いで、30分後にMTXを投与する。投与に先立って4時間マウスを絶食させ、投与後に直ちに食料にアクセスさせる。腫瘍のサイズはキャリパーによって毎週2回測定する。
メトトレキセートをインスリンまたはIGF−1と共に投与した場合、またはそれをインスリン、IGF−1またはIGF−2とのコンジュゲートの一部として投与した場合、より低用量のメトトレキセートで、同程度または良好な腫瘍の縮小が見られる。このため、副作用が少なく、腫瘍を同程度または良好に殺傷することが可能になる。

(実施例2:ドキソルビシンがインスリン、IGF−1、またはIGF−2にカップリングされ、あるいはインスリンまたはIGF−1が同時投与されるヒト結腸癌モデルにおけるドキソルビシンの活性)

イン・ビトロテスト:
HT29はインスリンおよびIGF−1に対して応答性であるヒト結直腸癌細胞系である(リエラ、エル等(Riera,L.,et al.,)2002年「Biochim.Biophys.Acta」 1589:89、ヴァリー、エス等(Valee,S.,et al.,)2003年「Biochem.Biophys.Res.Commun.」305:831)。
それぞれ、蛋白質分子当たりほぼ1個のドキソルビシンを有する、ドキソルビシン−インスリン、ドキソルビシン−IGF−1、およびドキソルビシン−IGF−2の各々のコンジュゲートを合成実施例2に記載するように調製する。
10%胎児ウシ血清を添加したRPMI 1640培養液中でHT29細胞を増殖させる。密集した細胞をトリプシン処理し、洗浄し、実施例1に記載したTf/BSA中で培養する。最小培養液への適合化から1日後に、ドキソルビシン、ドキソルビシンおよびインスリン、ドキソルビシンおよびIGF−1、ドキソルビシン−インスリンコンジュゲート、ドキソルビシン−IGF−1コンジュゲート、またはドキソルビシン−IGF−2コンジュゲートを、ある範囲の濃度で各プレートに加える。ドキソルビシンは、例えば、ウェル中で最終濃度の約0.1μM〜約50μMの範囲で加える。遊離IGF−1は約10nMの濃度におけるものである。コンジュゲートしていないインスリンは約1μMの濃度におけるものである。薬剤、インスリンまたはIGF−1で処理していない、または5%FCSで処理したものを対照群とする。
合計7日の増殖(テストした化学療法剤における6日)の後に、生細胞の数を実施例1に記載するように測定する。
細胞増殖の阻害についてのドキソルビシンおよびコンジュゲートの各々のIC50を各々のテスト条件下で決定する。インスリンまたはIGF−1を投与する場合、より低い濃度のドキソルビシンで、同程度の細胞増殖阻害が達成されることが判る。また、ドキソルビシン−インスリン、ドキソルビシン−IGF−1およびドキソルビシン−IGF−2の各々のIC50は、遊離ドキソルビシンのIC50よりも低い、または同等であることも判る。

イン・ビボテスト:
HT29細胞を前記したように培養する。6週齢雌ヌードマウスの脇腹に107のHT29細胞を皮下注射する。腫瘍を5mmの直径まで成長させる。
腫瘍が5mmの直径に達したところで、ドキソルビシン、ドキソルビシン−インスリン、ドキソルビシン−IGF−1またはドキソルビシン−IGF−2のうちの1つの薬剤をマウスに1日1回投与する。あるいはマウスにインスリンまたはIGF−1を投与し、次いで、30分後にドキソルビシンを投与する。投与に先立って4時間マウスを絶食させ、投与の後直ちに食物にアクセスさせる。腫瘍のサイズは毎週2回キャリパーによって測定する。
同等または良好な腫瘍縮小が、ドキソルビシンをインスリン、IGF−1、またはIGF−2と組み合わせて投与した場合、またはそれをインスリン、IGF−1またはIGF−2でのコンジュゲートの一部として投与した場合、より低用量のドキソルビシンで達成されることが判る。これは、副作用がさらに少なく、同程度または良好な腫瘍の殺傷を可能とする。
本明細書中で引用した特許、特許文献および参照は、引用により本明細書に組み込まれる。

Claims (1)

  1. インスリン様成長因子−1(IGF−1)受容体リガンドに結合された抗癌化学療法剤を含む癌を治療するための化合物であり、
    ここで、該IGF−1受容体リガンドは、受容体に対し、インスリンの場合よりも、より高い親和性を示すIGF−1受容体アゴニストであり、
    該IGF−1受容体リガンドが、天然IGF−1と比較して、可溶性IGF−1結合蛋白質に対して、親和性が低下している、IGF−1の変異体である、
    癌を治療するための化合物。
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