JP5745009B2 - アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン含有ポリマー抱合体及びその製法 - Google Patents

アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン含有ポリマー抱合体及びその製法 Download PDF

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Description

〔関連出願に対するクロスレファレンス〕
この出願は、2006年2月28日提出の米国仮特許出願第60/776,916号の利益を主張し、該特許出願の開示は、参照によってその全体が本明細書に取り込まれる。
〔発明の分野〕
本発明は、ポリマー試薬及びその抱合体、該ポリマー試薬及び抱合体の合成方法、該抱合体を含む医薬組成物並びに前記ポリマー抱合体の使用方法、例えば該抱合体を患者に投与する治療方法に関する。
〔発明の背景〕
送達用の生物活性薬を処方するための試みは、投与経路、該活性薬の生物学的安定性及び該活性薬の生理学的に適合性の媒体中における溶解度といった種々の可変性を扱わなければならない。生物活性薬の処方で為される選択及びその選択される投与経路は、該活性薬のバイオアベイラビリティーに影響しうる。例えば、生物活性タンパク質及びポリペプチドの体循環への非経口投与の選択は、胃腸管内で見られるタンパク質分解環境を回避する。しかし、注射によって等、生物活性薬の直接投与が可能な場合でさえ、投与した薬剤に対する免疫反応及び灼熱痛や刺痛といったいずれかの賦形剤に対する反応の生成を含む種々の理由のため処方が不満足なことがある。活性薬は免疫原性でなく、かつ満足な賦形剤を利用できる場合でさえ、制限された溶解度及び短い生物学的半減期を有することがあり、これは反復投与又は連続注入を必要とし、痛く及び/又は不便である。
いくつかの生物活性薬では、該薬剤を水溶性ポリマーに抱合させることによって、生物活性薬の好適な製剤の開発においてある程度の成功が果たされた。生物活性薬の水溶性ポリマーへの抱合は、一般的に生物活性薬、特にタンパク質及びペプチドの送達のため種々な利益を与えると考えられる。利用される水溶性ポリマーのうち、ポリエチレングリコール(PEG)が最も広範に、生物学的に活性なポリペプチドといった種々の生物活性薬を抱合している。免疫原性又は抗原性の低減、半減期の増加、溶解度の上昇、腎臓によるクリアランスの減少及び酵素分解の低減は、PEG抱合体といった種々の水溶性ポリマーと生物活性薬の抱合体に起因している。この性状の結果として、生物活性薬のポリマー抱合体は、低頻度の投与しか必要でなく、少ない活性薬の使用で治療終点を達成することができる。低頻度の投与は、痛く、かつ健康管理の専門家への不便な訪問を必要とする注射の全体的な回数を減らす。
PEG抱合でいくらか成功が果たされたが、生物活性薬の「ペグ化」は、PEG抱合が生物活性の損失をもたらしうることから難題を残している。PEGで抱合することによる生物活性の損失を説明するため、種々の理論が提出されている。この理論として、抱合リンケージ又はPEG抱合体内に埋まっている薬剤による、該薬剤が他の生物成分と相互作用するために必要な部位の遮断が挙げられる。特に、ポリマーが長く、かつ何か又は該活性薬の周囲にポリマー自体が「巻きつく」場合、これによって、活性に必要な可能性のあるリガンドへのアクセスを遮断してしまう。
抱合体調製で使うためのPEGの分岐形を導入して、長い直線のPEGポリマー鎖の使用によって遭遇するいくつかの困難を軽減した。分岐ポリマーは、長い線形ポリマー鎖で形成される抱合体に伴う問題のいくつかを克服しうるが、分岐PEGポリマー抱合体も線形PEGポリマー抱合体も、抱合される生物活性薬の使用に伴う問題を完全には解決しない。例えば、線形PEG抱合体も分岐PEG抱合体も長すぎるか又は短すぎる分解速度で困る。速い分解速度は、短すぎるin vivo半減期を有する抱合体をもたらし、一方、遅すぎる分解速度は、許容しえない長さのin vivo抱合体半減期をもたらしうる。
生物活性薬を水溶性ポリマーに抱合させることの承認されている利点、及び治療目的に適した抱合体を形成するときのPEG等の水溶性ポリマーの制限に照らして、生物活性薬と抱合体を形成するためのさらなる水溶性ポリマーが望まれる。水溶性ポリマー、特に抱合体形成で使うためのPEGの利点の多くを有し、かつ抱合薬としてのPEGで観察される欠点で困らない当該ポリマーが、治療薬及び診断薬の形成で使うために望ましいだろう。この目的を達成するため、生物活性薬の抱合体の調製で使うための2-メタクリロイルオキシエチル-ホスホリルコリンについて述べる。
〔発明の簡単な概要〕
本発明は、ポリマー試薬及びその抱合体、前記ポリマー試薬及び抱合体の合成方法、前記抱合体を含んでなる医薬組成物並びに前記ポリマー抱合体の使用方法、例えば前記抱合体を投与する治療方法に関する。
第一群の実施形態では、本発明は、下記式(Ia)の化合物、又はその塩、水和物、若しくは溶媒和物を提供する。
(X-(Sp1)n)a-L-(K)b (Ia)
（式中、
Kは下記式の基であり、
Figure 0005745009
Qの各存在は、H及びC1-4アルキルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-C1-4アルキル及び-C1-4アルキル-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-C1-4アルキル-O-PCであり；Eの各存在は、ハロ及びNu（Nuは求核基を表す）から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
Xは反応性基又はその保護形であり；
nは0〜1の整数であり（ここで、nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の整数であり；
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；かつ
*は各K基の前記Lへの結合点を示す。）
別群の実施形態は、下記式(IIa)の化合物（aとbが両方とも1である式(Ia)の化合物の実施形態）に関する。
Figure 0005745009
（式中、
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
EはBr、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4 フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
Xは反応性基又はその保護形であり；
nは0又は1であり（ここで、nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；かつ
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択される。
）
別群の実施形態は下記式(IIIa)の化合物（a=2かつb=1である式(Ia)の化合物の実施形態である）に関する。
Figure 0005745009
別群の実施形態は下記式(IVa)の化合物（a=1かつb=2である式(Ia)の化合物の実施形態である）に関する。
Figure 0005745009
別群の実施形態は下記式(Va)の化合物（a=2かつb=2である式(Ia)の化合物の実施形態である）に関する。
Figure 0005745009
別群の実施形態は、式(Ia)(IIa)、(IIIa)(IVa)及び(Va)の化合物に関する。
ここで、
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eの各存在は、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1は、下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8 アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6 アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)-(CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6 アルキル)-S(O2)-(C1-6アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、 -(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、-(CH2)0-3-フェニル-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より選択され；
Xは下記基：ヒドロキシル、チオール、ジスルフィド、ジチオピリジル、アルデヒド、アルデヒド水和物、ケトン、チオン、アセタール、ケタール、-CH(OR1)2、ヘミアセタール、ヘミケタール、モノチオケタール、ジチオヘミケタール、ジチオケタール、エポキシド、チオエポキシド、グルオキサール、ジオン、アミド、ヒドラジド、カルボキシル、カルボン酸エステル、オルトエステル、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、スクシンイミジル、マレイミジル、1-ベンゾトリアゾリル、-CO2-スクシンイミジル、-CO2-マレイミジル、イミドエステル、グアニド、-CO2-(1-ベンゾトリアゾリル)、アミン、ウレア、カルバメート、カーボネート、チオウレア、チオカルバメート、イソシアネート、イソチオシアネート、スルホン、クロロエチルスルホン、α-β置換カルボニル、α-β置換カルボキシル、アクリロイル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、ビニルスルホン、ビニルピリジン、-O(C=O)-CH2-I、-O(C=O)-CH2-Br、-NH(C=O)-CH2-I、-NH(C=O)-CH2-Br、-(C=O)-CH2-I、及び-(C=O)-CH2-Brから成る群より選択され；
nは0又は1であり（ここで、nが0の場合、Sp1が結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
R1はC1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
R2はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
かつ、式(Ia)の化合物については、
Kは下記式
Figure 0005745009
の基であり；
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；かつ
*は、各K基の前記Lへの結合点を示す。
別群の実施形態は、ホスホリルコリン含有ポリマーに結合した生物活性薬を含む化合物に関する。
別群の実施形態は、下記式(Ib)の化合物又はその塩、水和物若しくは異性体に関する。
(A-Z-(Sp1)n)a-L-(K)b (Ib)
（式中、
Kは下記式の基であり、
Figure 0005745009
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-C1-4アルキル、及び-C1-4アルキル-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-C1-4アルキル-O-PCであり；
Eの各存在は、ハロ及びNu（Nuは求核基を表す）から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
nは0又は1であり（ここで、nが0の場合、Sp1が結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
Aは生物活性薬であり；
Zは、前記生物活性薬中に存在する基と、nが1の場合は前記Sp1基に結合した反応性基、又はnが0の場合はLに結合した反応性基との間の反応生成物であり；かつ
*は、各K基の前記Lへの結合点を表す。）
別群の実施形態は、下記式(IIb)の化合物（aとbが両方とも1である式(Ib)の化合物の実施形態）に関する。
Figure 0005745009
（式中、
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eは、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
nは0又は1であり（ここで、nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
Aは生物活性薬であり；かつ
Zは、前記生物活性薬中に存在する基と、nが1の場合は前記Sp1基に結合した反応性基、又はnが0の場合はLに結合した反応性基との間の反応生成物である。）
別群の実施形態は、下記式(IIIb)の化合物（a=2かつb=1である式(Ib)の化合物の実施形態）に関する。
Figure 0005745009
別群の実施形態は、下記式(IVb)の化合物（a=1かつb=2である式(Ib)の化合物の実施形態）に関する。
Figure 0005745009
別群の実施形態は、下記式(Vb)の化合物（a=2かつb=2である式(Ib)の化合物の実施形態）に関する。
Figure 0005745009
別群の実施形態は、式(Ib)(IIb)、(IIIb)(IVb)及び(Vb)の化合物に関する。
（式中、
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eの各存在は、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1の各存在は、下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)-(CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6アルキル)-S(O2)-(C1-6アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、-(CH2)0-3-フェニル-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より独立に選択され；
nは0又は1であり（ここで、nが0の場合、Sp1が結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
Aは生物活性薬であり；
Zは、下記基：ホスフェート、ホスフェートエステル、-(C=O)O-、カルボン酸エステル、チオエステル、アミド、ジスルフィド、アミン、-NH(R1)-、アミジン、ヒドラゾン、-N=CH-、-NH-CH2-、
Figure 0005745009
-NH-C(R1)H-、-S-CH2-C(OH)(R2)-、-O-CH2-C(OH)(R2)-、-C(=O)O-CH2-C(OH)(R2)-、-NR2-CH2-C(OH)(R2)-、-S-CH2-C(SH)(R2)-、-O-CH2-C(SH)(R2)-、-C(=O)O-CH2-C(SH)(R2)-、-NR2-CH2-C(SH)(R2)-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-、-(C=O)-NH-(C=O)-NH-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=O)-NH-、-(C=O)-NH-(C=O)-O-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=O)-O-、-(C=O)-NH-(C=S)-NH-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=S)-NH-、-(C=O)-NH-(C=S)-O-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=S)-O-、
Figure 0005745009
-NH-(C=O)-NH-、-O-(C=O)-NH-、-NH-(C=S)-NH-、-O-(C=S)-NH-、-S-CH2CH2-(C=O)-、-S-CH2CH(CH3)-(C=O)-、-S-CH2CH2-(C=O)O-、-S-CH2CH(CH3)-(C=O)O-、-S-CH2CH2-(C=O)NH-、-S-CH2-CH2-(ピリジル)-、-S-CH2-CH2-SO2-、-S- CH2-CH2-SO2-、-S-CH2-(C=O)-O-、-S-CH2-(C=O)-NH-、-S-CH2-(C=O)-、及び
Figure 0005745009
から成る群より選択され；
R1はC1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
R2はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
かつ式(Ib)の化合物について、
Kは下記式の基であり；
Figure 0005745009
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；
*は、各Kの前記Lへの結合点である。）
本明細書のいずれの実施形態においても、生物活性薬Aは、該活性薬AをZに連結する手段としてスペーサー基(Sp2)pを含んでよく、ここで、Sp2は下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)-(CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6アルキル)-S(O2)-(C1-6アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、-(CH2)0-3-フェニル-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より選択され；
pが0の場合、スペーサー基Sp2は存在せず、かつ-Sp2-は、生物活性薬「A」がZ基に直接結合するように1つ以上の共有結合によって連結されるような共有結合を表す。
本明細書のいずれかの実施形態において、該化合物のポリマー部分はポリ-ヒドロキシエチルメタクリロイルホスホリルコリン(ポリ-HEMA-PC)である。関連実施形態において、該ポリマーは、少なくとも半分がヒドロキシエチルメタクリロイルホスホリルコリン(すなわち、HEMA-PC)であるモノマーの混合物から調製される。
本明細書のいずれの実施形態においても、mは、下記範囲：2〜30、30〜100、100〜500、500〜1,000及び1,000〜2,000から選択されうる整数である。
本明細書のいずれかの実施形態において、Xは、ヒドロキシル、チオール、ジスルフィド、ジチオピリジル、アルデヒド、アルデヒド 水和物、ケトン、チオン、アセタール、ケタール、-CH(OR1)2、ヘミアセタール、ヘミケタール、モノチオケタール、ジチオヘミケタール、ジチオケタール、エポキシド、チオエポキシド、グルオキサール、ジオン、アミド、ヒドラジド、カルボキシル、カルボン酸エステル、オルトエステル、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、スクシンイミジル、マレイミジル、1-ベンゾトリアゾリル、-CO2-スクシンイミジル、-CO2-マレイミジル、イミドエステル、グアニド、及び-CO2-(1-ベンゾトリアゾリル)から選択される基であり；このときR1はC1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基である。
本明細書のいずれかの実施形態において、Xは、アミン、ウレア、カルバメート、カーボネート、チオウレア、チオカルバメート、イソシアネート、イソチオシアネート、スルホン、クロロエチルスルホン、-O(C=O)-CH2-I、-O(C=O)-CH2-Br、-NH(C=O)-CH2-I、-NH(C=O)-CH2-Br、-(C=O)-CH2-I、及び-(C=O)-CH2-Brから選択される基である。
本明細書のいずれかの実施形態において、Xはα-β置換カルボニル、α-β置換カルボキシル、アクリロイル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、ビニルスルホン、及びビニルピリジンから選択される基である。
本明細書のいずれかの実施形態において、nが1である。
本明細書のいずれかの実施形態において、nが0かつ-(Sp1)0-が共有結合である。
本明細書のいずれかの実施形態において、a=2、かつb=3若しくは4；又はa=3若しくは4、かつb=2である。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記生物活性薬は、下記薬剤：薬物、ワクチン、抗体、抗体フラグメント、ビタミンと補因子、多糖、炭水化物、ステロイド、脂質、脂肪、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、及び核酸(例えば、mRNA、tRNA、snRNA、RNAi、DNA、cDNA、アンチセンス構成物、リボザイム等)からなる群より選択される。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記生物活性薬は、下記薬剤：アガルシダーゼ、アレファセプト、アスパリギナーゼ(aspariginase)、アムドキソビル(DAPD)、アンチド(antide)、ベカプレルミン、A型及びB型といったボツリヌス毒素及びボツリヌス毒素活性を有する低分子量化合物、カルシトニン、シアノビリン(cyanovirin)、デニロイキンジフチトクス、エリスロポイエチン(EPO)(すなわち、ヒトEPOの166アミノ酸型及び成熟165アミノ酸型)、EPOアゴニスト、ドルナーゼアルファ(dornase alpha)、赤血球新生刺激タンパク質(NESP)、凝固因子、例えばV因子、VII因子、VIIa因子、VIII因子、IX因子、X因子、XII因子、XIII因子、フォンビルブラント因子；セレダーゼ(ceredase)、セレザイム(cerezyme)、α-グルコシダーゼ、コラーゲン、シクロスポリン、αデフェンシン、βデフェンシン、デスモプレシン、エキセンディン-4、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、トロンボポイエチン(TPO)、α-1プロテイナーゼインヒビター、エルカトニン、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、フィブリノーゲン、フィルグラスチム、成長ホルモンヒト成長ホルモン(hGH)、ソマトロピン、成長ホルモン放出ホルモン(GHRH)、GRO-β、GRO-β抗体、骨形成タンパク質、例えば骨形成タンパク質-2、骨形成タンパク質-6、OP-1；酸性線維芽細胞成長因子、塩基性線維芽細胞成長因子、CD-40リガンド、ヘパリン、ヒト血清アルブミン、低分子量ヘパリン(LMWH)、インターフェロンα、インターフェロンβ、インターフェロンγ、インターフェロンω、インターフェロンτ、コンセンサスインターフェロン；インターロイキンとインターロイキン受容体、例えばインターロイキン-1受容体、インターロイキン-2、インターロイキン-2融合タンパク質、インターロイキン-1受容体アンタゴニスト、インターロイキン-3、インターロイキン-4、インターロイキン-4受容体、インターロイキン-6、インターロイキン-8、インターロイキン-12、インターロイキン-13受容体、インターロイキン-17受容体；ラクトフェリンとラクトフェリンフラグメント、黄体形成ホルモン放出ホルモン(LHRH)、インスリン、プロ-インスリン、インスリン類似体、アミリン、C-ペプチド、ソマトスタチン、ソマトスタチン類似体含有オクトレオチド、バソプレシン、卵胞刺激ホルモン(FSH)、イミグルセラーゼ(imiglucerase)、インフルエンザワクチン、インスリン様成長因子(IGF)、インスリントロピン、マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)、プラスミノーゲン活性剤、例えばアルテプラーゼ、ウロキナーゼ、レテプラーゼ、ストレプトキナーゼ、パミテプラーゼ(pamiteplase)、ラノテプラーゼ(lanoteplase)、及びテネテプラーゼ(teneteplase)；神経成長因子(NGF)、骨プロテゲリン(osteoprotegerin)、血小板由来成長因子、組織成長因子、形質転換成長因子-1、血管内皮成長因子、白血病抑制因子、ケラチノサイト成長因子(KGF)、グリア成長因子(GGF)、T細胞受容体、CD分子/抗原、腫瘍壊死因子(TNF)、単球化学誘引物質タンパク質-1、内皮成長因子、副甲状腺ホルモン(PTH)、グルコガン様ペプチド、ソマトトロピン、チモシンα1、ラスブリカーゼ(rasburicase)、チモシンα1IIb/IIIaインヒビター、チモシンβ10、チモシンβ9、チモシンβ4、α-1抗トリプシン、ホスホジエステラーゼ(PDE)化合物、VLA-4(超遅発抗原-4)、VLA-4インヒビター、ビスホスホネート、呼吸器系合胞体(RS)ウイルス抗体、嚢胞性線維症膜貫通調節(CFTR)遺伝子、デオキシリボヌクレアーゼ(Dnase)、殺菌性/透過因子(BPI)、及び抗-CMV抗体から成る群より選択される。典型的なモノクロナール抗体として、エタネルセプト(etanercept)(IgG1のFc部に結合したヒトの75kDのTNF受容体の細胞外リガンド-結合タンパク質から成るダイマー融合タンパク質)、アブシキマブ(abciximab)、アダリムマブ(adalimumab)、アフェリモマブ(afelimomab)、アレムツズマブ(alemtuzumab)、B-リンパ球に対する抗体、アトリズマブ(atlizumab)、バシィキシマブ(basiliximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、ビシロマブ(biciromab)、ベルチリムマブ(bertilimumab)、CDP-484、CDP-571、CDP-791、CDP-860、CDP-870、セツキシマブ、クレノブキシマブ、ダクリズマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エピラツズマブ、フォントリズマブ(fontolizumab)、ガビリモマブ(gavilimomab)、ゲムツズマブオゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、イブリツマブチウキセタン(ibritumomab tiuxetan)、インフリキシマブ(infliximab)、イノリモマブ(inolimomab)、ケリキシマブ(keliximab)、ラベツズマブ(labetuzumab)、レルデリムマブ(lerdelimumab)、オリズマブ(olizumab)、放射標識されたlym-1、メテリムマブ(metelimumab)、メポリズマブ(mepolizumab)、ミツモマブ(mitumomab)、ムロモナド(muromonad)-CD3、ネバクマブ、ナタリズマブ、オデュリマブ(odulimomab)、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、ペムツモマブ(pemtumomab)、ペキセリズマブ(pexelizumab)、rhuMAb-VEGF、リツキシマブ、サツモマブペンデチド(satumomab pendetide)、セビルマブ(sevirumab)、シプリズマブ(siplizumab)、トシツモマブ、I131トシツモマブ、トラスツズマブ、ツビルマブ(tuvirumab)、ビジリズマブ、並びにそのフラグメント及びミメティクスが挙げられる。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記生物活性薬は、下記：エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼから成る群より選択される。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記生物活性薬は、下記：タクリン、メマンチン、リバスチグミン、ガランタミン、ドネペジル、レベチラセタム、レバグリニド、アトルバスタチン、アレファセプト、タダラフィル、バルデナフィル、シルデナフィル、ホスアンプレナビル、オセルタミビル、バラシクロビル及びバルガンシクロビル、アバレリックス、アデホビル、アルフゾシン、アロセトロン、アミホスチン、アミオダロン、アミノカプロン酸、アミノ馬尿酸ナトリウム、アミノグルタチミド、アミノレブリン酸、アミノサリチル酸、アムロジピン、アムサクリン、アナグレリド、アナストロゾール、アプレピタント、アリピプラゾール、アスパラギナーゼ、アタザナビル、アトモキセチン、アントラサイクリン、ベキサロテン、ビカルタミド、ブレオマイシン、ボルテゾミブ、ブセレリン、ブスルファン、カベルゴリン、カペシタビン、カルボプラチン、カルムスチン、クロランブシン(chlorambucin)、シススタチンナトリウム、シスプラチン、クラドリビン、クロドロネート、シクロホスファミド、シプロテロン、シタラビン、カンプトテシン、13-シスレチノイン酸、すべてのトランスレチノイン酸；ダカルバジン、ダクチノマイシン
、ダプトマイシン、ダウノルビシン、デフェロキサミン、デキサメタゾン、ジクロフェナク、ジエチルスチルベストロール、ドセタキセル、ドキソルビシン、デュタステリド、エレトリプタン、エムトリシタビン、エンフュヴァタイド、エプレレノン、エピルビシン、エストラムスチン、エチニルエストラジオール、エトポシド、エキセメスタン、エゼチミベ、フェンタニル、フェキソフェナジン、フルダラビン、フルドロコルチゾン、フルオロウラシル、フルオキシメステロン、フルタルニド(flutarnide)、フルチカゾン、フォンダバリナックス、フルベストラント、γ-ヒドロキシブチラート、ゲフィチニブ、ゲムシタビン、エピネフリン、L-Dopa、ヒドロキシウレア、イコデキストリン、イダルビシン、イホスファミド、イマチニブ、イリノテカン、イトラコナゾール、ゴセレリン、ラロニダーゼ、ランソプラゾール、レトロゾール、ロイコボリン、レバミゾール、リシノプリル、ロボチロキシンナトリウム(lovothyroxine sodium)、ロムスチン、メクロレタミン、メドロキシプロゲステロン、メゲストロール、メルファラン、メマンチン、メルカプトプリン、メキノール、メタラミノール酒石酸水素塩、メトトレキセート、メトクロプラミド、メキシレチン、ミグルスタット、マイトマイシン、ミトタン、ミトキサントロン、モダフィニル、ナロキソン、ナプロキセン、ネビラピン、ニコチン、ニルタミド、ニタゾキサニド、ニチシノン、ノルエチンドロン、オクトレオチド、オキサリプラチン、パロノセトロン、パミドロネート、ペメトレキセド、ペルゴリド、ペントスタチン、ピルカマイシン(pilcamycin)、ポルフィマー、プレドニゾン、プロカルバジン、プロクロルペラジン、オンダンセトロン、パロノセトロン、オキサリプラチン、ラルチトレキセド、ロスバスタチン、シロリムス、ストレプトゾシン、ピメクロリムス、セルタコナゾール、タクロリムス、タモキシフェン、テガセロッド、テモゾロミド、テンキポシド、テストステロン、テトラヒドロカンナビノール、サリドマイド、チオグアニン、チオテパ、チオトロピウム、トピラメート、トポテカン、トレプロスチニル、トレチノイン、バルデコキシブ、セレコキシブ、ロフェコキシブ、バルルビシン、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、ボリコナゾール、ドラセトロン、グラニセトロン、フォルモテロール、フルチカゾン、リュープロリド、ミダゾラム、アルプラゾラム、アンホテリシンB、ポドフィロトキシン、ヌクレオシド抗ウイルス薬、アロイルヒドラゾン、スマトリプタン、エレトリプタン；マクロライド剤、例えばエリスロマイシン、オレアンドマイシン、トロレアンドマイシン、ロキシスロマイシン、クラリスロマイシン、ダベルシン(davercin)、アジスロマイシン、フルリスロマイシン、ジリスロマイシン、ジョサマイシン、スピロマイシン、ミデカマイシン、ロラタジン、デスロラチジン、ロイコマイシン、ミオカマイシン、ロキタマイシン、アンダジスロマイシン(andazithromycin)、及びスウィノリド(swinolide)A；フルオロキノロン、例えばシプロフロキサシン、オフロキサシン、レボフロキサシン、トロバフロキサシン、アラトロフロキサシン(alatrofloxacin)、メキシフロキサシン(moxifloxicin)、ノルフロキサシン、エノキサシン、ガチフロキサシン、ゲミフロキサシン、グレパフロキサシン、ロメフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、ペフロキサシン、アミフロキサシン、フレロキサシン、トスフロキサシン、プルリフロキサシン、イルロキサシン、パズフロキサシン、クリナフロキサシン、及びシタフロキサシン；アミノグリコシド、例えばゲンタマイシン、ネチルマイシン、パラメシン(paramecin)、トブラマイシン、アミカシン、カナマイシン、ネオマイシン、及びストレプトマイシン、バンコマイシン、テイコプラニン、ラムポラニン(rampolanin)、ミデプラニン(mideplanin)、コリスチン、ダプトマイシン、グラミシジン、コリスチメタート；ポリミキシン、例えばポリミキシンB、カプレオマイシン、バシトラシン、ペネム；ペニシリン（ペニシリンG、ペニシリンV等のペニシラーゼ感受性薬を含む）；ペニシラーゼ耐性薬、例えばメチシリン、オキサシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フロキサシリン、ナフシリン；グラム陰性微生物活性薬、例えばアンピシリン、アモキシシリン、及びヘタシリン、シリン(cillin)、及びガランピシリン(galampicillin)；抗シュードモナスペニシリン、例えばカルベニシリン、チカルシリン、アズロシリン、メズロシリン、及びピペラシリン；セファロスポリン、例えばセフポドキシム、セフプロジル、セフチブテン(ceftbuten)、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セファロチン、セファピリン、セファレキシン、セフラドリン(cephradrine)、セフォキシチン、セファマンドール、セファゾリン、セファロリジン、セファクロル、セファドロキシル、セファログリシン、セフロキシム、セファラニド、セフォタキシム、セファトリジン、セファセトリル、セフェピム、セフィキシム、セフォニシド、セフォペラゾン、セフォテタン、セフメタゾール、セフタジジム、ロラカルベフ、及びモキサラクタム、モノバクタム、例えばアズトレオナム；及びカルバベネム、例えばイミペネム、メロペネム、及びエルタペネム、ペンタミジンイセチオネート、硫酸アルブテロール、リドカイン、硫酸メタプロテレノール、ジプロピオン酸ベクロメタゾン、トリアムシノロンアセトアミド、ブデソニドアセトニド、サルメテロール、臭化イプラトロピウム、フルニソリド、クロモリンナトリウム、及び酒石酸エルゴタミン；タキサン、例えばパクリタキセル；SN-38、及びチルホスチン(tyrphostines)から成る群より選択される。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記生物活性薬は、下記：アミノ馬尿酸ナトリウム、アンホテリシンB、ドキソルビシン、アミノカプロン酸、アミノレブリン酸、アミノサリチル酸(arninosalicylic acid)、メタラミノール酒石酸水素塩、パミドロン酸二ナトリウム、ダウノルビシン、レボチロキシンナトリウム、リシノプリル(lisinopril)、シラスタチン(cilastatin)ナトリウム、メキシレチン、セファレキシン、デフェロキサミン、及びアミフォスチン(amifostine)から成る群より選択される。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記生物活性薬は、タンパク質又はポリペプチドである。
本明細書のいずれかの実施形態において、前記タンパク質又はポリペプチドは、天然に存在するアミノ酸を含む。
別群の実施形態は、上記いずれかの実施形態の式(Ia)〜(Vb)の化合物の調製方法に関する。
別群の実施形態は、上記いずれかの実施形態の式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)又は(Vb)の化合物を含む医薬組成物に関する。
別群の実施形態は、さらに第2の生物活性薬を含む医薬組成物に関する。
別群の実施形態は、治療が必要な患者に、上記いずれかの実施形態の式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)又は(Vb)の化合物を投与することを含む治療方法に関する。
本発明は、ホスホリルコリン含有ポリマーに結合(例えば、共有結合)した生物活性薬を含む化合物又は組成物(例えば、医薬組成物)を提供する。本発明は、生物活性薬に結合した単一のホスホリルコリンをも考慮する。一実施形態では、ホスホリルコリンはオキシエチルホスホリルコリン、例えば、アクリロイルオキシエチルホスホリルコリンである。
本発明は、ヒト又は動物患者の治療方法であって、治療が必要な患者に、生物活性薬に結合した本発明のホスホリルコリン含有ポリマーを投与するか、又は治療が必要な患者に、生物活性薬に結合したホスホリルコリン含有ポリマーを含有する医薬組成物を投与することを含む方法を包含する。
患者内における生物活性薬の半減期を増やす方法であって、ホスホリルコリン(例えば、ホスホリルコリン含有ポリマー)を本発明に従って、生物活性薬に結合することを含む方法を提供する。
ホスホリルコリン含有ポリマーは、いずれのタイプの有用なポリマーでもよい。例えば、限定するものではないが、ホスホリルコリン含有ポリマーは線形ポリマーでよく、またホスホリルコリン含有ポリマーは分岐ポリマーでもよく、それぞれ当業者によって理解される通りである。
本発明のポリマー(すなわち、ホスホリルコリン含有ポリマー)は、いずれの有用な大きさのものでもよい。一実施形態では、ポリマーは0.5kDaより大きいサイズ、例えば、4kDaより大きいサイズである。一実施形態では、ホスホリルコリンポリマーは、約0.5kDa〜約800kDa、例えば、約0.5kDa〜約400kDa(例えば約0.5kDa〜約200kDa)の分子量を有する。本発明のポリマーは、少なくても2つ程度のホスホリルコリン基を含有するポリマーが想定される。例えば、本発明のポリマーは2、3、4、5、6、7及び8、又はそれより多くのホスホリルコリン基を含有するポリマーが想定される。
多くの生物活性薬を本出願で開示しているので、本発明は、本発明のホスホリルコリン含有ポリマーに結合した、本明細書で開示した各生物活性薬を包含する。生物活性薬は、典型的に本発明のホスホリルコリン含有ポリマーに共有結合によって結合する。本発明では、いずれの有用な共有結合も利用できる。例えば、限定するものではないが、生物活性薬は、該生物活性薬のアミノ基、ヒドロキシル基、スルフヒドリル基及びカルボキシル基の少なくとも1つとの共有結合を介してホスホリルコリン含有ポリマーに結合しうる。
一実施形態では、ホスホリルコリンポリマーがスペーサーに共有結合し、生物活性薬が該スペーサーに共有結合している。すなわち、一定の場合、スペーサー(Steveがここで数タイプのリンカーに言及したいかもしれないような)を用いて本発明のホスホリルコリン含有ポリマーに生物活性薬を結合することが有用だろう。例えば、スペーサーを用いてホスホリルコリン含有ポリマーを生物活性薬に共有結合させると、該生物活性薬へのホスホリルコリン含有ポリマーのカップリングを与える結合(すなわち、化学結合反応)の効率を妨害又は低減する立体障害を減らすことができる。
有用な一実施形態では、生物活性薬はタンパク質、すなわち治療用タンパク質である。
一実施形態では、生物活性薬はヒトタンパク質、例えばヒトサイトカインである。
いずれの有用なソースからも、また、いずれの有用な方法論によても本発明の生物活性薬を得ることができる。例えば、本発明の生物活性薬、例えばヒトタンパク質(例えば、ヒトサイトカイン、エリスロポイエチン、G-CSF、インターフェロン、GM-CSF及びヒト酵素及びヒトホルモン)及び抗体は、当該技術で理解されるように、細菌、酵母菌及び細胞培養、例えば哺乳動物細胞培養、昆虫細胞培養、植物細胞培養及び鳥細胞培養内での異種遺伝子発現によって得られる。本発明のタンパク質、例えばヒトタンパク質(例えば、ヒトサイトカイン、エリスロポイエチン、G-CSF、インターフェロン、GM-CSF及びヒト酵素及びヒトホルモン)及び抗体は、当該技術で理解されるように、トランスジェニック生物、例えばトランスジェニック鳥(例えば、トランスジェニックニワトリ、トランスジェニックウズラ及びトランスジェニックターキー)、トランスジェニックヤギ、トランスジェニックウシ及びトランスジェニック植物からも得られる。また、当該技術で理解されるように、ヒト株化細胞内での遺伝子の活性化によって、本明細書で開示するように使うためのヒトタンパク質が生成しうることも想定される。多くの生物活性薬を天然源から得ることができ、或いは当該技術で理解されるように、有機合成反応から、生物活性薬を得ることができる。
ヒトエリスロポイエチン(EPO)のアミノ酸配列(165アミノ酸)を示す。 ヒト顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)のアミノ酸配列(174アミノ酸)を示す。 本発明のアルデヒド官能化ポリマーのG-CSFへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のアルデヒド官能化ポリマーのG-CSFへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のアルデヒド官能化ポリマーのEPOへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のアルデヒド官能化ポリマーのEPOへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のアルデヒド官能化ポリマーのEPOへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のNHS官能化ポリマーのG-CSFへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のNHS官能化ポリマーのEPOへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のNHS官能化ポリマーのEPOへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のNHS官能化ポリマーのインターフェロンαへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のNHS官能化ポリマーのG-CSFへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のNHS官能化ポリマーのソマトスタチンへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。 本発明のアルデヒド官能化分岐ポリマーのEPOへの抱合を図解するHPLCクロマトグラムを示す。
A. 緒言
本発明の目的のため、下記定義に従って以下の専門用語を使用する。
「水溶性ポリマー」は室温で水に溶けるポリマーを指す。水溶性ポリマーの溶液は、ろ過後、同溶液で透過される光の少なくとも約75%、さらに好ましくは少なくとも約95%の光を透過しうる。質量に基づき、水溶性ポリマー又はそのセグメントは、水に少なくとも約35%、少なくとも約50%、約70%、約85%、約95%又は100%(乾燥ポリマーの質量で)溶ける。 数平均分子量又は重量平均分子量のいずれでもポリマーの文脈の分子量を表現することができる。特に断らない限り、本明細書で言及する分子量は重量平均分子量を指す。ゲル浸透クロマトグラフ処理又は他の液体クロマトグラフィー技術を用いて、数平均と重量平均の両分子量の決定を行うことができる。分子量値を測定するための他の方法も使用でき、例えば、末端基分析を使用し、又は束一的特性(例えば、凝固点降下、沸点上昇、又は浸透圧)を測定して数平均分子量、或いは光散乱法、超遠心分離又はビスコメトリーを用いて重量平均分子量を決定することができる。本発明のポリマー試薬は典型的に多分散性であるが(すなわち、該ポリマーの数平均分子量と重量平均分子量が等しくない)、ゲル浸透クロマトグラフィーで判定した場合、約1.5未満の低い多分散値を有することが好ましい。他の実施形態では、多分散性は約1.4〜約1.2の範囲でよく、さらに好ましくは約1.15未満、なおさらに好ましくは約1.10未満、さらになお好ましくは約1.05未満、最も好ましくは約1.03未満である。
本明細書では、句「a」又は「an」エンティティーは、1つ以上の当該エンティティーを指し；例えば、「a」化合物は、1つ以上又は少なくとも1つの化合物を意味する。それぞれ自体、用語「a」(又は「an」)、「1つ以上」、及び「少なくとも1つ」は、本明細書では相互交換可能に使用されうる。
本明細書では、句「約」は、異なる器械、サンプル、及びサンプル調製の間で取られる測定で見られる変異を意味する。
本明細書では、用語「化合物」は、指定分子エンティティーのみならず、その医薬的に許容しうる、薬理学的に活性な誘導体をも包含することを意図しており、前記誘導体として、限定するものではないが、塩、プロドラッグ抱合体、例えばエステル及びアミド、代謝物、水和物、溶媒和物などが挙げられる。
用語「保護された」、「保護形」、「保護基」は、特定の反応条件下で分子中の特定の化学的に反応性の官能基の反応を阻止又は遮断する基(すなわち、保護基)が存在することを指す。保護基は、保護すべき化学的に反応性の基のタイプのみならず、利用する反応条件及びもしあれば、該分子中のさらなる反応性基又は保護基の存在によって決まる。当業者は、技術上周知の保護基、例えば、Greeneらの学術論“Protective Groups In Organic Synthesis,” 3rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1999に記載されている当該保護基が分かるだろう。
用語「スペーサー」、及び「スペーサー基」は、本明細書では相互交換可能に使用され、水溶性ポリマーの末端及び生物活性薬の反応性基等の相互接続成分と反応性基を連結するために任意的に使用される原子又は原子集団を指す。スペーサーは、加水分解に安定性でよく、或いは加水分解に感受性又は酵素分解しうる結合を含んでよい。
「アルキル」は、線形又は分岐炭化水素鎖を指す。アルキル基の非限定例として、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、1-メチルブチル(すなわち、2-ペンチル)、1-エチルプロピル(すなわち、3-ペンチル)、3-メチルペンチルアンド等が挙げられる。用語「アルキル」を用いて、2つ以上の官能性が付属しうる線形又は分岐でよい炭化水素基をも示し；かつ「アルキル」は2つの官能性が付属している場合アルキレンを含むことが分かる。本明細書では、「アルキル」は、明白に言及しない限り、シクロアルキルを含まない。ここで、アルキル基は、該アルキル基中に存在する炭素原子の数を示すことによって(例えば、1〜3個の炭素原子を含有するアルキル基についてはC1-3アルキル又はC1〜C3)大きさの範囲を示しうる一連の大きさを有しうる。さらに、範囲が「0」という値を含む場合(例えば、C0-3アルキル)、ある実施形態では該基が存在せず、2つの基の間に介在している場合、それは共有結合を構成する。
用語「アルコキシ」は、酸素に結合した上記アルキル基を意味する。
「ポリ(アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)含有ポリマー」は、少なくとも1つのアクリロイルオキシエチルホスホリルコリンモノマー、例えば2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを含有するアクリル酸(すなわち、2-メタクリロイル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェート)のポリマーを意味する。
用語「カルボキシアルキル」は、カルボキシ基で置換されたアルキル基(本明細書の定義通り)を意味する。用語「カルボキシシクロアルキル」は、カルボキシ基で置換されたシクロアルキル基(本明細書の定義通り)を意味する。用語アルコキシアルキルは、アルコキシ基で置換されたアルキル基(本明細書の定義通り)を意味する。本明細書で使用する用語「カルボキシ」は、カルボン酸及びそのエステルを指す。
「ハロアルキル」、及び「ハロアルコキシ」等の用語は、モノハロアルキル(オキシ)及びポリハロアルキル(オキシ)を含むことを意味する。例えば、用語「C1-C6ハロアルキル」は、トリフルオロメチル、2,2,2-トリフルオロエチル、4-クロロブチル、3-ブロモプロピル等を含むことを意味する。
「フルオロ-置換アルキル」は、1個、いくつか、又はすべての水素原子がフッ素で置き換わっているアルキル基を指す。
この発明の文脈における「サイトカイン」は、免疫反応及び炎症反応で細胞-細胞連絡に関与しうるタンパク質シグナル伝達分子群のメンバーである。サイトカインは、質量が約8〜35kDaの典型的に小さい水溶性糖タンパク質である。
「治療用タンパク質」は、全体的又は部分的に薬物を構成し、かつヒト又は動物の医薬用途で使用できるアミノ酸配列を含むペプチド又はタンパク質である。当業者は多くの治療用タンパク質を知っており、限定するものではないが、本明細書で開示した当該タンパク質が挙げられる。
「ホスホリルコリン含有ポリマー」は、ホスホリルコリンを含有するポリマーである。
この出願で特定用途のためにホスホリルコリン含有ポリマーが指定されている各場合において、単独のホスホリルコリンを該用語で利用することもできることも特に想定される。
「シクロアルキル」は、約3〜12、3〜10、又は3〜7個の環内炭素原子を含有する環式炭化水素基を指す。シクロアルキル基は、縮合環、架橋環及びスピロ環構造を包含する。
用語「環内」は、環構造の一部を構成する原子又は原子群を指す。
用語「環外」は、結合しているが、環構造を定義しない原子又は原子群を指す。
「環式アルキルエーテル」は、3又は4個の環内炭素原子と1個の環内酸素若しくはイオウ原子を有する4又は5員の環式アルキル基(例えば、オキセタン、チエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン)；或いは1若しくは2個の環内酸素又はイオウ原子を有する6〜7員の環式アルキル基(例えば、テトラヒドロチオピラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、テトラヒドロチオピラン、1,3-ジチアン、1,4-ジチアン、1,4-オキサチアン)を意味する。
「アルケニル」は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含有する不飽和の線形又は分岐炭化水素基を意味する。アルケニル基の非限定例として、エテニル、n-プロペニル、イソプロペニル、n-ブテニル、イソブテニル、オクテニル、デセニル、テトラデセニル等が挙げられる。
「アリール」は、環式芳香族基を意味する。1つ以上の芳香環を有し、該芳香環は、それぞれ炭素、酸素、窒素及びイオウから独立に選択される5又は6個の環内原子を有する。
アリール環が縮合してもよい。アリール基の非限定例として、ナフチル、及びフェニルが挙げられる。本明細書では、「アリール」は、該芳香族基のすべての環内原子が炭素原子である炭素環式アリール、及びヘテロアリール基を包含する。
「ヘテロアリール」は、少なくとも1つの環中に1個以上のヘテロ原子(例えば窒素、酸素及び/又はイオウ)を有するアリール基を指す。非限定例として、ピロール、フラニル、チエニル、ピリジル、オキサゾリル、チアゾリル、ベンゾフラニル、及びベンゾチエニルが挙げられる。
「求電子試薬」は、求電子中心、すなわち、求電子試薬と反応できる電子を捜し求める中心を有するイオン性でよいイオン若しくは原子又は原子の集団を指す。求電子試薬は、その反応相手から両方の結合性電子を受けることによって、当該反応相手との結合を形成する試薬である。
「求核試薬」は、求核中心、すなわち、求電子中心又は求電子試薬を捜し求めている中心を有するイオン性でよいイオン若しくは原子又は原子の集団を指す。求核試薬は、両方の結合性電子を供与することによって、その反応相手(求電子試薬)との結合を形成する試薬である。「求核基」は、反応性基と反応した後の求核試薬を指す。非限定例として、アミノ、ヒドロキシル、アルコキシ、ハロアルコキシ等が挙げられる。
「PC」とも称する「ホスホリルコリン」は、下記式の基を指す。
Figure 0005745009
式中、*は結合点を表す。ホスホリルコリンは、双性イオン基であり、その塩(例えば内部塩)、並びにプロトン化形態及び脱プロトン形態を包含する。
「反応性基」は、生物活性薬に対する1つ以上の結合から成る共有結合を形成できる官能基を意味する。非限定例として表1に示されるものが挙げられる。
「マレイミド」は、下記構造を有するピロール-2,5-ジオン-1-イル基を意味し、
Figure 0005745009
この構造は、スルフヒドリル(例えば、チオアルキル)と反応すると、下記構造を有する-S-マレイミド基を形成する。
Figure 0005745009
「加水分解に感受性のリンケージ」又は「加水分解に感受性の結合」は、生理的条件下で加水分解を受ける、共有結合でよい、化学的リンケージ又は結合を指す。結合が加水分解する傾向は、該結合が切断される2つの中心原子を接続するリンケージの一般的タイプによってのみならず、これらの中心原子に結合している置換基によっても左右される。加水分解に感受性のリンケージの非限定例として、カルボン酸のエステル、リン酸エステル、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、イミン、オルトエステル、及びいくつかのアミドリンケージが挙げられる。
「酵素分解しうるリンケージ」は、1つ以上の酵素によって分解しうるリンケージを意味する。いくるかの加水分解に感受性のリンケージは酵素によっても分解しうる。例えば、エステラーゼはカルボン酸のエステル又はリン酸エステルに作用しうる。また、プロテアーゼは、ペプチド結合及びいくつかのアミドリンケージに作用しうる。
用語「活性薬」及び「生物活性薬」は本明細書では相互交換可能に使用され、in vivo又はin vitroで実証されるいくつかの局所的又は全身の生理学的又は薬理学的効果を与えるいずれの薬剤、薬物、化合物、又はその混合物をも包含するものと定義される。非限定例として、薬物、ワクチン、抗体、抗体フラグメント、ビタミンと補因子、多糖、炭水化物、ステロイド、脂質、脂肪、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、及び核酸(例えば、mRNA、tRNA snRNA、RNAi、DNA、cDNA、アンチセンス構成物、リボザイム等)が挙げられる。
本明細書では、用語「溶媒和物」は、本発明に従って調製するとき、約0.3%より多い量の非共有結合分子内力によって結合した化学量論又は非化学量論量の溶媒をさらに含む、本発明の化合物又はその塩を意味する。
本明細書では、用語「水和物」は、非共有結合分子内力によって結合した化学量論又は非化学量論量の水をさらに含む、本発明の化合物又はその塩を意味する。水和物は、水がその分子状態をH2Oとして維持する、1モル以上の水分子と1モルの該物質の組合せによって形成され、該組合せが1つ以上の水和物を形成できる。
この開示の目的では、「異性体」は不斉炭素原子(光学中心)又は二重結合を有する本発明の特定化合物；ラセミ体、ジアステレオマー、幾何異性体及び個々の異性体(例えば、別個のエナンチオマー)を意味する。これらのすべてが本発明の範囲内の用語「異性体」によって包含される。
この開示の目的では、タンパク質及びポリペプチド中で見られる「天然に存在するアミノ酸」は、L-アラニン、L-アルギニン、L-アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-スシテイン、L-グルタミン、L-グルタミン酸、L-グリシン、L-ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジン、L-メチオニン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファン、L-チロシン、及び/又はL-バリンである。タンパク質中で見られる「非天然アミノ酸」は天然に存在するアミノ酸として列挙した当該アミノ酸以外のいずれかのアミノ酸である。非天然アミノ酸として、限定するものではないが、天然に存在するアミノ酸のD異性体、及び天然に存在するアミノ酸のD及びL異性体の混合物が挙げられる。他のアミノ酸、例えば4-ヒドロキシプロリン、デスモシン、イソデスモシン、5-ヒドロキシリジン、エプシロン-N-メチルリジン、3-メチルヒスチジンは、天然に存在するタンパク質中で見られるが、それらは一般的にmRNAのリボソーム翻訳以外の手段で導入されることから、この開示の目的のタンパク質で見られる非天然アミノ酸とみなされる。
ポリマーの幾何学、アーキテクチャー又は全体構造に関しての「線形」は、ポリマーの単一モノマー由来骨格を指す。
ポリマーの幾何学、アーキテクチャー又は全体構造に関しての「分岐」は、原子移動ラジカル重合反応で利用される開始剤から誘導されうるL基のような単一基から伸長する2以上の「アーム」を有するポリマーを指す。分岐ポリマーは、2ポリマーアーム、3ポリマーアーム、4ポリマーアーム、5ポリマーアーム、6ポリマーアーム、8ポリマーアーム又はそれより多くのポリマーアームを有しうる。この開示の目的では、単一の線形基から伸長している3以上のポリマーアームを有する化合物が、「櫛形(comb)」構造又は「櫛形」アーキテクチャーを有すると示される。
「フォーク形」は、1以上のポリマーアームに加えて複数の官能基(反応性基又は生物活性薬)が、原子移動ラジカル重合反応で利用される開始剤から誘導されうるL基のような化学基に結合している多機能性化学構造を意味する。
「医薬的に許容しうる」組成物又は「医薬組成物」は、本発明の化合物と、医薬的に許容しうる賦形剤又は医薬的に許容しうる複数の賦形剤とを含んでなる組成物を指す。
用語「塩」として、限定するものではないが、酸付加塩、例えば塩酸塩、臭化水素酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硫酸水素酸塩、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸塩、酢酸塩、安息香酸塩、クエン酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、コハク酸塩、乳酸塩、及び酒石酸塩；アルカリ金属カチオン、例えばNa+、K+、Li+の塩(例えば、NaCl、KCl)、有機アミン塩又はアルカリ土類金属塩、例えばMg若しくはCa塩が挙げられる。
「医薬的に許容しうる賦形剤」及び「医薬的に許容しうる担体」は、本発明の組成物に含めることができ、かつ患者に有意な不利な毒物学的作用をもたらさない賦形剤を意味する。医薬的に許容しうる賦形剤の非限定例として、水、NaCl、生理食塩液、乳酸化リンゲル液、標準スクロース、標準グルコース等が挙げられる。
「患者」又は「治療が必要な対象」は、本明細書で提供される医薬組成物の投与によって予防又は治療できる状態を患っているか、又は該状態になりやすい生体を意味する。非限定例として、ヒト、他の哺乳動物及び他の非哺乳動物が挙げられる。
「治療的に有効な量」は、特定された疾患又は状態を治療、軽減、又は予防するため、或いは検出可能な治療又は抑止効果を示すために有用な抱合型生物活性薬又は医薬組成物の量を指す。技術上周知のいずれのアッセイによっても効果を検出することができる。
ある物質の「生物学的半減期」は、該物質を生体内に導入後生体から該物質の半分が除去されるのに必要な時間を特定する薬物速度論パラメーターである。
B. 発明の化合物
本発明の一局面は、下記式(Ia)の化合物に関する。
(X-(Sp1)n)a-L-(K)b (Ia)
（式中、
Kは下記基であり、
Figure 0005745009
Qの各存在は、H及びC1-4アルキルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-C1-4アルキル、及び-C1-4アルキル-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-C1-4アルキル-O-PCであり；
Eの各存在は、ハロ及びNu（Nuは求核基を表す）から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
Xは反応性基又はその保護形であり；
nは0又は1であり（nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；
Lは、C1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；かつ
*は、各K基の前記Lへの結合点を示す。）
式(Ia)の化合物の一実施形態では、Kが下記式の基であり、
Figure 0005745009
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eの各存在は、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4ハロアルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1は下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3 アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)-(CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6 アルキル)-S(O2)-(C1-6アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、-(CH2)0-3-フェニル-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より選択され；
Xは下記基：ヒドロキシル、チオール、ジスルフィド、ジチオピリジル、アルデヒド、アルデヒド水和物、ケトン、チオン、アセタール、ケタール、-CH(OR1)2、ヘミアセタール、ヘミケタール、モノチオケタール、ジチオヘミケタール、ジチオケタール、エポキシド、チオエポキシド、グルオキサール、ジオン、アミド、ヒドラジド、カルボキシル、カルボン酸エステル、オルトエステル、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、スクシンイミジル、マレイミジル、1-ベンゾトリアゾリル、-CO2-スクシンイミジル、-CO2-マレイミジル、イミドエステル、グアニド、-CO2-(1-ベンゾトリアゾリル) アミン、ウレア、カルバメート、カーボネート、チオウレア、チオカルバメート、イソシアネート、イソチオシアネート、スルホン、クロロエチルスルホン、α-β置換カルボニル、α-β置換カルボキシル、アクリロイル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、ビニルスルホン、ビニルピリジン、-O(C=O)-CH2-I、-O(C=O)-CH2-Br、-NH(C=O)-CH2-I、-NH(C=O)-CH2-Br、-(C=O)-CH2-I、及び-(C=O)-CH2-Brから成る群より選択され；
nは0又は1であり（nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
R1はC1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
R2はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
かつ
*は、各K基の前記Lへの結合点を示す。）
本発明の別の局面は、下記式(Ib)の化合物に関する。
(A-Z-(Sp1)n)a-L-(K)b (Ib)
（式中、
Kは下記式の基であり、
Figure 0005745009
Qの各存在は、H及びC1-4アルキルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-C1-4アルキル及び-C1-4アルキル-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-C1-4アルキル-O-PCであり；Eの各存在は、ハロ及びNu（Nuは求核基を表す）から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
nは0又は1であり（nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
aは1〜8の範囲の整数であり；
bは1〜8の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
Aは生物活性薬であり；
Zは、前記生物活性薬中に存在する基と、nが1の場合は前記Sp1基に結合した反応性基、又はnが0の場合はLに結合した反応性基との間の反応生成物であり；かつ
*は、各K基の前記Lへの結合点を示す。）
式(Ib)の化合物の一実施形態では、Kが下記式の基であり、
Figure 0005745009
Qの各存在が、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在が、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eの各存在が、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4ハロアルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1が、下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3 アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6 アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)-(CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6アルキル)-S(O2)-(C1-6アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、-(CH2)0-3-フェニル-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より選択され；
nが0又は1であり（nが0の場合、Sp1が結合である）；
mが2〜2,000の整数であり；
aが1〜8の範囲の整数であり；
bが1〜8の範囲の整数であり；
LがC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
Aが生物活性薬であり；
Zが、下記基：ホスフェート、ホスフェートエステル、-(C=O)O-、カルボン酸エステル、チオエステル、アミド、ジスルフィド、アミン、-NH(R1)-、アミジン、ヒドラゾン、-N=CH-、-NH-CH2-、
Figure 0005745009
-NH-C(R1)H-、-S-CH2-C(OH)(R2)-、-O-CH2-C(OH)(R2)-、-C(=O)O-CH2-C(OH)(R2)-、-NR2-CH2-C(OH)(R2)-、-S-CH2-C(SH)(R2)-、-O-CH2-C(SH)(R2)-、-C(=O)O-CH2-C(SH)(R2)-、-NR2-CH2-C(SH)(R2)-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-、-(C=O)-NH-(C=O)-NH-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=O)-NH-、-(C=O)-NH-(C=O)-O-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=O)-O-、-(C=O)-NH-(C=S)-NH-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=S)-NH-、-(C=O)-NH-(C=S)-O-、
Figure 0005745009
-C(R2)H-NH-(C=S)-O-、
Figure 0005745009
-NH-(C=O)-NH-、-O-(C=O)-NH-、-NH-(C=S)-NH-、-O-(C=S)-NH-、-S-CH2CH2-(C=O)-、-S-CH2CH(CH3)-(C=O)-、-S-CH2CH2-(C=O)O-、-S-CH2CH(CH3)-(C=O)O-、-S-CH2CH2-(C=O)NH-、-S-CH2-CH2-(ピリジル)-、-S-CH2-CH2-SO2-、-S-CH2-CH2-SO2-、-S-CH2-(C=O)-O-、-S-CH2-(C=O)-NH-、-S-CH2-(C=O)-、及び
Figure 0005745009
から成る群より選択され；
R1がC1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
R2がH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
かつ
*が各K基の前記Lへの結合点を示す。
B.1 線形化合物
本発明の一局面は、aとbが両方とも1である式(Ia)又は式(Ib)の化合物(例えば、又はその塩、水和物、若しくは異性体)に関する。該実施形態は、それぞれ、例えば式(IIa)の化合物及び式(IIb)の化合物を包含する。
この局面の一実施形態は、下記式(IIa)の新規化合物、又はその塩、水和物、若しくは異性体に関する。
Figure 0005745009
（式中、
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eは、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
Xは反応性基又はその保護形であり；
nは0又は1であり（nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；かつ
Lは、C1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択される。）
別の実施形態は、下記式(IIb)の双性イオン化合物、又はその塩、水和物、若しくは異性体に関する。
Figure 0005745009
（式中、
Qの各存在は、H、メチル、及びエチルから成る群より独立に選択され；
Tの各存在は、H、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PC（PCはホスホリルコリン基を表す）から成る群より独立に選択され、但し、1個以上のT基が-CH2-CH2-O-PCであり；
Eは、Br、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；
Sp1はスペーサー基であり；
nは0又は1であり（nが0の場合、Sp1は結合である）；
mは2〜2,000の範囲の整数であり；
LはC1-4アルキル、シクロアルキル、カルボキシC1-4アルキル、カルボキシシクロアルキル、C1-4アルコキシC1-4アルキル及び環式アルキルエーテルから成る群より選択され；
Aは生物活性薬であり；かつ
Zは、前記生物活性薬中に存在する基と、nが1の場合は前記Sp1基に結合した反応性基、又はnが0の場合はLに結合した反応性基との間の反応生成物である。）
特に断らない限り、式(IIa)及び(IIb)の化合物に存在するすべての可変基は、それぞれ式(Ia)及び(Ib)の化合物並びにその実施形態について定義した通りである。
B.2 非線形化合物
上記式(IIa)又は式(IIb)の当該化合物のような線形化合物に加え、本発明は、さらに複雑なアーキテクチャーを有する化合物にも関する。該アーキテクチャーとして、分岐化合物、フォーク形化合物、分岐かつフォーク形化合物が挙げられる。複数のポリマーアームを有する分岐ポリマー化合物は櫛形又は星アーキテクチャーをも有しうる。理論では、2以上のポリマーアームを有する分岐化合物は、結合した生物活性薬の相互作用を過度に妨げることなく水溶性の向上を補助しうる。
本発明の一局面は、aが1より大きい整数である場合の式(Ia)又は式(Ib)の化合物に関する。一実施形態では、式(Ia)又は式(Ib)のフォーク形化合物は、例えば下記式(IIIa)(すなわち、(X-(Sp1)n)2-L-(K)1)又は式(IIIb)(すなわち、(A-Z-(Sp1)n)2-L-(K)1)の化合物におけるように、a=2かつb=1を有しうる。
Figure 0005745009
他の実施形態、式(Ia)又は式(Ib)の化合物では、a=3かつb=1であり；他の実施形態では、a=4かつb=1である。
式(Ia)又は式(Ib)の化合物の他の実施形態では、bが1より大きい整数であり、かつ該化合物は、基Kの形態のポリマーアームを1より多く有する分岐化合物である。式(Ia)又は式(Ib)の分岐化合物のいくつかの実施形態では、例えば、下記式(IVa)(すなわち、(X-(Sp1)n)1-L-(K)2)又は式(IVb)(すなわち、(A-Z-(Sp1)n)1-L-(K)2)の化合物におけるように、a=1かつb=2である。
Figure 0005745009
式(Ia)又は式(Ib)の分岐化合物の他の実施形態では、a=1かつb=3であり；さらに別の実施形態では、a=1かつb=4である。bが1より大きい整数(例えば、bが2、3、又は4)の場合の当該実施形態では、該分子のポリマー部分は、aの値と関係なく(例えば、aは1、2、3、又は4でよい)、ポリ-ヒドロキシエチルメタクリロイルホスホリルコリンでありうる。
式(Ia)又は式(Ib)の化合物のさらに他の実施形態では、aとbが両方とも1より大きい整数であり、かつ該化合物は分岐かつフォーク形化合物である。式(Ia)又は式(Ib)の分岐かつフォーク形化合物の一実施形態では、例えば、下記式(Va)の化合物(すなわち、(X-(Sp1)n)2-L-(K)2)及び式(Vb)の化合物(すなわち、(A-Z-(Sp1)n)2-L-(K)2)におけるように、a=2かつb=2である。
Figure 0005745009
式(Ia)又は式(Ib)の分岐かつフォーク形化合物の他の実施形態では、a=2かつb=3又は4である。式(Ia)又は式(Ib)の分岐かつフォーク形化合物さらに別の実施形態では、a=3又は4かつb=2である。
aとbの和が3の場合の分岐化合物、フォーク形化合物又は分岐かつフォーク形化合物のいくつかの実施形態では、Lが1個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが2個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが3個以上の炭素原子を含む。aとbの和が4の場合の分岐化合物、フォーク形化合物又は分岐かつフォーク形化合物の他の実施形態では、Lが2個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが3個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが4個の炭素原子を含む。aとbの和が5の場合の分岐化合物、フォーク形化合物又は分岐かつフォーク形化合物のさらに別の実施形態では、Lが3個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが4個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが5個の炭素原子を含む。aとbの和が6の場合の分岐化合物、フォーク形化合物又は分岐かつフォーク形化合物のさらに別の実施形態では、Lが4個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが5個の炭素原子を含み、或いは別の実施形態では、Lが6個の炭素原子を含む。
特に断らない限り、式(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物に存在するすべての可変基は、式(Ia)の化合物又はその実施形態について定義した通りである。同様に、特に断らない限り、式(IIIb)、(IVb)又は(Vb)の化合物に存在するすべての可変基は、式(Ib)の化合物又はその実施形態について定義した通りである。
B.3 式(Ia)〜(Vb)の化合物
式(Ia)〜(Vb)の化合物(すなわち、化合物(Ia)、(Ib)、(IIa)、(IIb)、(IIIa)、(IIIb)、(IVa)、(IVb)、(Va)、又は(Vb))のいくつかの実施形態では、該化合物のポリマー部分は、ポリ(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)（pMPCとも称する）、ポリ-ヒドロキシエチルメタクリロイルホスホリルコリン、pHEMA-PC又はポリ-HEMA-PCを含む。
式(Ia)〜(Vb)の化合物の他の実施形態では、該分子のポリマー部分はポリ-HEMA-PCポリマーから成り、例えば、Kは下記式である。
Figure 0005745009
（式中、Qはメチルであり；Tはホスホリルコリン基であり；EはBr、Cl、I、-NH2、-NH(C1-4アルキル)、-N(C1-4アルキル)2、-OH、-O-(C1-4アルキル)、及び-O-(C1-4フルオロ-置換アルキル)から成る群より独立に選択され；かつmは、式(Ia)〜(Vb)の化合物のポリマー部分の所望分子量に基づいて選択される整数である。）
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のいくつかの実施形態では、mは、約2〜約30、又は約30〜約100、又は約20〜約200、又は二者択一的に約100〜約500の範囲の整数である。別の実施形態では、mは約500〜約1,000の範囲の整数であり；さらに別の実施形態では、mは約1,000〜約2,000の範囲の整数である。式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物は、該化合物の分子量範囲(ダルトンで)が約500〜約2000、又は2,000〜約5,000、又は約5,000〜約10,000、又は約10,000〜約50,000、又は約50,000〜約100,000、又は約100,000〜約200,000であるように調整したmの値をも有しうる。式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物の典型的分子量として、約2,000ダルトン、約2,200ダルトン、約2,500ダルトン、約3,000ダルトン、約4,000ダルトン、約4,400ダルトン、約5,000ダルトン、約6,000ダルトン、約7,000ダルトン、約7,500ダルトン、約8,000ダルトン、約9,000ダルトン、約10,000ダルトン、約11,000ダルトン、約12,000ダルトン、約13,000ダルトン、約14,000ダルトン、約15,000ダルトン、約20,000ダルトン、約22,500ダルトン、約25,000ダルトン、約30,000ダルトン、約40,000ダルトン、約50,000ダルトン、約60,000ダルトン、約75,000ダルトン、約80,000ダルトン、約90,000ダルトン、約100,000ダルトン、約120,000ダルトン、約140,000ダルトン、約150,000ダルトン及び約175,000ダルトンが挙げられる。
式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物のいくつかの実施形態では、mは、約2〜約30、又は約30〜約100、又は約20〜約200、又は二者択一的に約100〜約500の範囲の整数である。いくつかの実施形態では、mは約500〜約1,000の範囲の整数であり、他の実施形態では、mは約1,000〜約2,000の範囲の整数である。式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物は、生物活性薬Aの分子量を除いた分子量範囲(ダルトンで)が約2,000〜約5,000、又は約5,000〜約10,000、又は約10,000〜約50,000、又は約50,000〜約100,000、又は約100,000〜約200,000であるように調整したmの値をも有しうる。生物活性薬Aの分子量を除いた式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物の典型的分子量として約2,000ダルトン、約2,200ダルトン、約2,500ダルトン、約3,000ダルトン、約4,000ダルトン、約4,400ダルトン、約5,000ダルトン、約6,000ダルトン、約7,000ダルトン、約7,500ダルトン、約8,000ダルトン、約9,000ダルトン、約10,000ダルトン、約11,000ダルトン、約12,000ダルトン、約13,000ダルトン、約14,000ダルトン、約15,000ダルトン、約20,000ダルトン、約22,500ダルトン、約25,000ダルトン、約30,000ダルトン、約40,000ダルトン、約50,000ダルトン、約60,000ダルトン、約75,000ダルトン、約80,000ダルトン、約90,000ダルトン、約100,000ダルトン、約120,000ダルトン、約140,000ダルトン、約150,000ダルトン及び約175,000ダルトンが挙げられる。
bが3以上である場合の複数のポリマーアームを有する式(Ia)又は(Ib)の化合物のいくつかの実施形態では、mの値は、活性薬「A」が存在する場合、「A」の量を除いた該化合物の分子量が約2,000〜約300,000ダルトンであるように選択されうる。bが3以上の場合の式(Ia)又は(Ib)の化合物の他の分子量範囲は、活性薬「A」が存在する場合、「A」の量を除いて、約5,000〜約10,000、又は約10,000〜約50,000、又は約50,000〜約100,000、又は約100,000〜約200,000又は約200,000〜約250,000または約250,000〜約300,000ダルトンである。
式(Ia)〜(Vb)の化合物のポリマーの長さ、ひいては質量は、少なくとも上記範囲にわたって変化しうる。利用する合成手段及び利用するその後の精製方法によって、式(Ia)〜(Vb)の化合物の大きさ/質量を制御して、狭く分散した範囲の大きさ/質量、或いは広く分散した範囲の大きさ/質量を与えうる。
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のいくつかの実施形態では、Xは、求核試薬又は求電子試薬と反応できる反応性基又はその保護形である。いくつかの実施形態では、Xは生物活性薬中に存在する求核試薬又は求電子試薬と反応することができる。
他の実施形態では、Xは、生物活性薬のアルデヒド、ケトン、アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、グアニド又はチオール基から選択される官能基と反応して、生物活性薬と、Xが結合したL基との間に共有リンケージを形成することができる。この生物活性薬とLとの間のリンケージは、X由来の1個以上の原子、AとXの反応由来の1個以上の原子、又は存在する場合はSp1基の原子を含みうる。或いは、Lと生物活性薬との間のリンケージは、SN1又はSN2求核置換反応で作用する該生物活性薬の求核試薬によってのように、XがLから置き換わりうる基である場合、直接共有結合でありうる。
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物の他の実施形態では、Xは、下記基：ヒドロキシル、チオール、ジスルフィド、ジチオピリジル、アルデヒド、アルデヒド 水和物、ケトン、チオン、アセタール、ケタール、-CH(OR1)2、ヘミアセタール、ヘミケタール、モノチオケタール、ジチオヘミケタール、ジチオケタール、エポキシド、チオエポキシド、グルオキサール、ジオン、アミド、ヒドラジド、カルボキシル、カルボン酸エステル、オルトエステル、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、スクシンイミジル、マレイミジル、1-ベンゾトリアゾリル、-CO2-スクシンイミジル、-CO2-マレイミジル、イミドエステル、グアニド、-CO2-(1-ベンゾトリアゾリル) アミン、ウレア、カルバメート、カーボネート、チオウレア、チオカルバメート、イソシアネート、イソチオシアネート、スルホン、クロロエチルスルホン、α-β置換カルボニル、α-β置換カルボキシル、アクリロイル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、ビニルスルホン、ビニルピリジン、-O(C=O)-CH2-I、-O(C=O)-CH2-Br、-NH(C=O)-CH2-I、-NH(C=O)-CH2-Br、-(C=O)-CH2-I、及び-(C=O)-CH2-Brから成る群より選択され；ここで、R1はC1-C6アルキル、C3-C6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基である。
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のいくつかの実施形態では、Xは、下記基：ヒドロキシル、チオール、ジスルフィド、ジチオピリジル、アルデヒド、アルデヒド 水和物、ケトン、チオン、アセタール、ケタール、-CH(OR1)2、ヘミアセタール、ヘミケタール、モノチオケタール、ジチオヘミケタール、ジチオケタール、エポキシド、グルオキサールs、ジオン、アミド、ヒドラジド、カルボキシル、カルボン酸エステル、オルトエステル、スクシンイミジル、マレイミジル、1-ベンゾトリアゾリル、-CO2-スクシンイミジル、-CO2-マレイミジル、及び-CO2-(1-ベンゾトリアゾリル)の保護形及び未保護形から選択される基であり；ここで、R1はC1-C6アルキル、C3-C6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基である。
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の他の実施形態では、Xは、下記基：エーテル、チオエーテル、アミン、ウレア、カルバメート、カーボネート、チオウレア、チオカルバメート、イソシアネート、イソチオシアネート、スルホン、及びクロロエチルスルホンの保護形及び未保護形から選択される基である。
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のさらに他の実施形態では、Xは、α-β置換カルボニル、C2-C12アルケニル、アクリロイル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、ビニルスルホン及びビニルピリジンから選択される。X基が重合反応で存在できない二重結合を含む場合、例えば、Xがビニルピリジン基、α-β不飽和カルボニル、α-βエステル、ビニルスルホン又はα-βアミドを含む場合、本発明の化合物のポリマー部分を生成するいずれもの重合プロセス後に該化合物にX基を導入することができる。これは、例えば、X基と、L基に結合した官能性と反応できる基とを有する二官能性物質、例えばNHSエステル（基が両方とも-(Sp1)-基に結合している）によって達成される。
式(Ia)〜(Vb)の化合物では、nが0の場合、スペーサー基Sp1は存在せず、-Sp1-は共有結合を表し、Lは、共有結合によって直接-Z-A又は-Xに結合している。
nが1の場合、-Sp1-は、式(Ia)〜(Vb)を有する化合物のA-Z-成分と-L-成分の間、又はX-成分と-L-成分の間に存在する。いくつかの実施形態では、Sp1は、下記基：アルキルエーテル及びアルキルカルボン酸のアルキルエステルから成る群より選択される。他の実施形態では、Sp1は、下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3 アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)- (CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6 アルキル)-S(O2)-(C1-6 アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より選択される。
別の実施形態では、Sp1は、下記基：-C1-C12アルキル-、-C3-C12シクロアルキル-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、 -(CH2)1-12-(CO)-O-、-(CH2)1-12-(CO)-NH-、-(CH2)1-12-O-(CO)-、-(CH2)1-12-NH-(CO)-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-(CH2)1-12-、 -(CH2)1-12-(CO)-O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(CO)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-O-(CO)-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-NH-(CO)-(CH2)1-12-、-(C3-C12シクロアルキル)-、-(C1-C8アルキル)-(C3-C12シクロアルキル)-、-(C3-C12シクロアルキル)-(C1-8アルキル)-、-(C1-8アルキル)-(C3-C12シクロアルキル)-(C1-8アルキル)-、及び-(CH2)0-3-アリール-(CH2)0-3-から成る群より選択される。Sp1基が式(Ia)〜(Vb)の分子中に存在する場合、該Sp1基は優先的に、Sp1の炭素原子が共有結合で直接Xに結合するように配向する。
Zは、生物活性薬中に存在する基と、nが1の場合はSp1基に結合し、nが0の場合はLに結合した反応性基(例えば、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物のX基)との間の反応生成物である。化合物(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)又は(Vb)のいくつかの実施形態では、Zは、生物活性薬中に存在する求核試薬又は求電子試薬と、該生物活性薬中に存在する求核試薬又は求電子試薬との反応によって1つ以上の共有結合を形成できるX基とから形成される。他の実施形態では、Zは、X基と、生物活性薬中に存在するアルデヒド、ケトン、カルボキシル基、アミン、ヒドロキシル又はチオールとの間の共有結合の形成の結果生じる基である。
いくつかの代表的なX基と、生物活性薬に典型的に見られるか又は該活性薬に導入されるいくつかの基との反応から形成されるZ基のいくつかの非限定例を下表Iに示す。
表I
Figure 0005745009
Figure 0005745009
Figure 0005745009
Figure 0005745009
Figure 0005745009
Figure 0005745009
R1は、C1-C6アルキル、C3-C6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
R2は、H、C1-C6アルキル、C3-C6シクロアルキル、又は5〜8個の環内原子を有するアリール基であり；
R3は、カルボニル誘導体*-(C=O)-、*-(C=O)-(CH2)1-8-S-S-、*-(C=O)-(CH2)1-8-(C=O)-O-、*-(C=O)-(CH2)1-8-O-(C=O)-、*-(C=O)-(CH2)1-8-(C=O)-NH-、又は
*-(C=O)-(CH2)1-8-NH-(C=O)-であり、或いは二者択一的に、R3は、*-(C=O)-O-(CH2)1-8-S-S-、*-(C=O)-O-(CH2)1-8-(C=O)-O-、*-(C=O)-O-(CH2)1-8-O-(C=O)-、*-(C=O)-O-(CH2)1-8-(C=O)-NH-、又は*-(C=O)-O-(CH2)1-8-NH-(C=O)-の形のカルボニル誘導体であり（ここで、「*」は、スクシンイミジル又はベンゾトリアゾリル基への結合点を示す）；
Nは、独立に0又は1であり；かつ
‡は、L基への結合点を示す。
式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物の生物活性薬Aは、該活性薬AをZに連結する手段としてスペーサー基(Sp2)pを含んでよい。pが0の場合、スペーサー基Sp2は存在せず、-Sp2-は、該生物活性薬「A」が1つ以上の(例えば二重結合)共有結合によって直接Z基に結合するように共有結合を表す。nが1の場合、示されるスペーサー基Sp2がAとZ基の間に存在し、式(Ib)の化合物を(A(Sp2)p-Z-(Sp1)n)a-L-(K)bと書くことができ；このとき、(Sp2)とp以外のすべての成分は式(Ib)の化合物について定義した通りであり；かつpは0又は1である。いくつかの実施形態では、Sp2スペーサー基は、アルキルエーテル及びアルキルカルボン酸のアルキルエステルを含みうる。
式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物の他の実施形態では、Sp2は、下記基：-C1-12アルキル-、-C3-12シクロアルキル-、-(C1-8アルキル)-(C3-12シクロアルキル)-(C0-8アルキル)-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4-)1-12O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-、-(CH2)1-12-O-(C=O)-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-O-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-(C0-6アルキル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-O-(CH2)1-12-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-O-、-CH(OH)-CH(OH)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(CH2)1-6-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-、-(C1-3 アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-3アルキル)-(C5-6シクロアルキル)-(C0-3アルキル)-(C=O)-NH-、-S-マレイミド-(C0-3アルキル)-フェニル-(C0-3アルキル)-、-(C0-3アルキル)-フェニル-(C=O)-NH-、-(CH2)1-12-NH-(C=O)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-、-(フェニル)-(CH2)1-3-(C=O)-NH-、-S-(CH2)-(C=O)-NH-(フェニル)-、-(CH2)1-12-(C=O)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)2-(C=O)-O-(CH2)2-O-(C=O)-(CH2)2-(C=O)-NH-、-(C1-6アルキル)-(C=O)-N-(C1-6アルキル)-、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、-N=CH-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C0-6アルキル)-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-O-、-(C1-6アルキル)-S-S-(C1-6アルキル)-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-4-NH-(C=O)-(CH2)1-3-、-S-S-(C0-3アルキル)-(フェニル)-、-S-S-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(C1-3アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-S-S-(C1-3-アルキル)-、-(C1-3-アルキル)-(フェニル)-(C=O)-NH-、-O-(C1-C6 アルキル)-S(O2)-(C1-6アルキル)-O-(C=O)-NH-、-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-N=C-S-S-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-、-(CH2)1-3-(C=O)-NH-(CH2)1-5-(C=O)-NH-、-(CH2)0-3-(ヘテロアリール)-(CH2)0-3-、-(CH2)0-3-フェニル-(CH2)0-3-、
Figure 0005745009
から成る群より選択される。
式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物の別の実施形態では、Sp2スペーサー基は、下記基：-C1-C12アルキル-、C3-C12シクロアルキル、(-(CH2)1-6-O-(CH2)1-6-)1-12-、(-(CH2)1-4-NH-(CH2)1-4)1-12-、-(CH2)1-12O-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-、 -(CH2)1-12-(CO)-O-、-(CH2)1-12-(CO)-NH-、-(CH2)1-12-O-(CO)-、-(CH2)1-12-NH-(CO)-、(-(CH2)1-4-O-(CH2)1-4)1-12-O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(CO)-O-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-(CO)-NH-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-O-(CO)-(CH2)1-12-、-(CH2)1-12-NH-(CO)-(CH2)1-12-、-(C3-C12 シクロアルキル)-、-(C1-C8アルキル)-(C3-C12シクロアルキル)-、-(C3-C12シクロアルキル)-(C1-8アルキル)-、及び-(C1-8アルキル)-(C3-C12シクロアルキル)-(C1-8アルキル)-から選択される。
存在する場合、スペーサー基Sp2は式(Ib)の化合物又はそのサブ実施形態(IIb)、(IIIb)、(IVb)及び(Vb)を合成する目的では、生物活性薬Aに付加すべきと考えられるが、Sp2スペーサー基、又はその前駆体を該分子に導入してZへの結合を形成した後、AとSp2との間の結合を形成しうる。この点について、いくつかのSp2スペーサー基は化合物(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の反応性基Xとの反応が可能な基と、生物活性薬中に存在する基と反応できる基とを両方有することによって、pが1の場合は形態(A(Sp2)p-Z-(Sp1)n)a-L-(K)bを形成できる二官能性物質であると考えられる。Sp1及びSp2スペーサー基のソースとして利用しうる種々の二官能性試薬がPierce Biotechnology, Inc., (Rockford, IL, USA)といった種々の商業的供給業者から入手可能である(例えば、下表II参照)。
表II
3-([2-アミノエチル])ジチオ)-プロピオン酸・HCl
N-(α-マレイミドアセトキシ)-スクシンイミドエステル
1,4-ビス-マレイミドブタン
1,4-ビス-マレイミジル-2,3-ジヒドロキシブタン
ビス-マレイミドヘキサン
ビス-マレイミドエタン
N-β-マレイミドプロピオン酸
N-(β-マレイミドプロピオン酸)ヒドラジド・TFA
N-(β-マレイミドプロピルオキシ)スクシンイミドエステル
1,8-ビス-マレイミドトリエチリン-グリコール
1,11-ビス-マレイミドテトラエチレングリコール
ビス(2-[スクシンイミドキシカルボニルオキシ]エチル)スルホン
ビス(スルホスクシンイミジル)スベレート
C6-スクシンイミジル 4-ヒドラジノニコチン酸アセトンヒドラゾン
C6-スクシンイミジル 4-ホルミルベンゾエート
1-5-ジフルオロ-2,4-ジニトロベンゼン
ジメチルアジピイミデート・2HCl
ジメチルピメリイミデート・2HCl
ジメチル スベリイミデート・2HCl
1,4-ジ-(3'-[2'ピリジルジチオ]プロピオンアミド)ブタン
ジスクシンイミジルグルタレート
ジチオビス(スクシミジルプロピオネート)(Lomant試薬)
ジスクシンイミジルスベレート
ジスクシンイミジルタルタレート
ジメチル 3,3'-ジチオビスプロピンイミデート・2HCl
ジチオビス-マレイミドエタン
3,3'-ジチオビス(スルホスクシンイミジルプロピオネート)
エチレングリコール ビス(スクシンイミジルスクシネート)
N-ε-マレイミドカプロン酸
N-(ε-マレイミドカプロン酸)ヒドラジド
N-(ε-マレイミドカプロイルオキシ)スクシンイミドエステル
N-(γ-マレイミドブチリルオキシ)スクシンイミドエステル
1,6-ヘキサン-ビス-ビニルスルホン
N-κ-マレイミドウンデカン酸
N-(κ-マレイミドウンデカン酸)ヒドラジド
スクシンイミジル 4-(N-マレイミドメチル) シクロヘキサン-1-カルボキシ-(6-アミドカプロエート)
スクシンイミジル 6-(3'-[2-ピリジル-ジチオ]プロピオンアミド)ヘキサノエート
m-マレイミドベンゾイル-N-ヒドロキシスクシンイミドエステル
4-(4-N-マレイミドフェニル)-酪酸ヒドラジド・HCl
メチル N-スクシンイミジル アジペート
リジニル]エチルメタンチオスルフェート
3-2(2-ピリジルジチオ)プロピオニルヒドラジド
N-(p-マレイミドフェニル)イソシアネート
スクシンイミジル 4-ヒドラジノニコチネートアセトンヒドラゾン
N-スクシンイミジル S-アセチルチオアセテート
N-スクシンイミジル S-アセチルチオプロピオネート
スクシンイミジル 3-(ブロモアセトアミド)プロピオネート
スクシンイミジル 4-ホルミルベンゾエート
N-スクシンイミジルヨードアセテート
N-スクシンイミジル(4-ヨードアセチル)アミノベンゾエート
スクシンイミジル 4-(N-マレイミド-メチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート
スクシンイミジル 4-(p-マレイミド-フェニル)ブチレート
スクシンイミジル-6-(β-マレイミドプロピオンアミド)ヘキサノエート
4-スクシンイミジルオキシカルボニル-メチル-α-(2-ピリジルジチオ)トルエン
スクシンイミジル-(4-プソラレン-8-イルオキシ)ブチレート
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
スルホジスクシンイミジル タルタレート
エチレン グリコール ビス(スルホ-スクシンイミジルスクシネート)
N-(ε-マレイミドカプロイルオキシ)スルホスクシンイミドエステル
N-(γ-マレイミドブチリルオキシ)スルホスクシンイミドエステル
N-(κ-マレイミドウンデカノイルオキシ)スルホスクシンイミドエステル
スルホスクシンイミジル6-(α-メチル-α-[2-ピリジルジチオ]-トルアミド)ヘキサノエート
スルホスクシンイミジル 6-(3'[2-ピリジル-ジチオ]プロピオンアミド)ヘキサノエート
m-マレイミドベンゾイル-N-ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル
スルホスクシンイミジル(4-ヨード-アセチル)アミノベンゾエート
スルホスクシンイミジル 4-(N-マレイミド-メチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレートスルホスクシンイミジル 4-(p-マレイミドフェニル)ブチレート
N-(ε-トリフルオロアセチルカプロイルオキシ)スクシンイミドエステル
β-(トリス[ヒドロキシメチル]ホスフィン)プロピオン酸 (ベタイン)
トリス-(2-マレイミドエチル)アミン (三官能性)
トリス-(スクシンイミジルアミノトリアセテート(tricetate))(三官能性)
nが1の場合の式(Ia)〜(Vb)の化合物の当該実施形態では、-(Sp1)-スペーサー基が存在し；かつnが0の場合の当該実施形態では、スペーサー基Sp1が存在せず、-Sp1-は共有結合を表す。同様に、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物のいくつかの実施形態では、nとpが両方とも0であり、かつスペーサー基Sp1及びSp2が共有結合を表す。式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、及び(Vb)の化合物の他の実施形態では、nとpが両方とも1、或いはnが1かつpが0、或いはnが0かつpが1である。
式(Ia)〜(Vb)のいくつかの化合物では、存在する場合、スペーサー基Sp1又はSp2が加水分解に感受性のリンケージ又は酵素分解しうるリンケージを含む。本発明のいくつかの実施形態では、Sp1又はSp2中に存在する加水分解に感受性のリンケージ又は酵素分解しうるリンケージは、カルボン酸のエステル、リン酸エステル、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、イミン、オルトエステル、ジスルフィド、アミドから成る群より独立に選択される。式(Ia)〜(Vb)の化合物の別の実施形態では、存在する場合、スペーサー基Sp1及びSp2は、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、核酸及びオリゴヌクレオチドを含んでなる加水分解に感受性のリンケージ又は酵素分解しうるリンケージを含む。別の実施形態では、加水分解に感受性のリンケージ又は酵素分解しうるリンケージは、カルボン酸のエステル、リン酸エステル、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、イミン、オルトエステル、ジスルフィド、いくつかのアミド、ペプチド、ポリペプチド、核酸、及びオリゴヌクレオチド（それぞれ該感受性リンケージの両末端に(C1-C6)アルキル基を有する）から成る群より選択される。別の実施形態では、Sp1及びSp2スペーサー中に存在する加水分解に感受性のリンケージ又は酵素分解しうるリンケージは、各末端に(C1-C6)アルキル基を有し、かつSp1及びSp2は、-(C1-C6アルキル)-(C=O)-O-(C1-C6アルキル)-、-(C0-C6アルキル)-PO4(H)-(C0-C6アルキル)-又はその塩、-(C1-C6アルキル)-S-S-(C1-C6 アルキル)-、-(C1-C6アルキル)-(C=O)-N-(C1-C6アルキル)-、又は-(C1-C6アルキル)-C=N-(C1-C6アルキル)-から成る群より選択される。別の実施形態では、Sp1及びSp2リンケージは、-(C1-C6アルキル)-(アリール)-C=N-(C1-C6アルキル)-及び-(C1-C6アルキル)-C=N-(アリール)-(C1-C6アルキル)-から成る群より選択される。当業者は、多くの加水分解に感受性のリンケージが酵素分解しうるリンケージでもあることを認めるだろう。この開示の目的では、酵素分解しうるリンケージを、加水分解に感受性のリンケージを配置しうるいずれの位置に配置してもよい。
Z基自体が加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージでもよい。一実施形態では、Z基は、アミド、エステル又はイミン、特に隣接アリール基を有するイミン(すなわち、シッフ塩基)から選択される。別の実施形態では、Zはカルボン酸エステル、又はカルボン酸のアミドでよい。
化合物(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)及び(Vb)のいくつかの実施形態では、活性薬Aは、加水分解に感受性のリンケージによって結合されると、放出されうる。pが0の場合の一実施形態では、AとZの間のリンケージが加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージであり、開裂するとAを放出する(例えば、Zが加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージである)。pが1の場合の別の実施形態では、AがそのSp2スペーサー基に加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージによって結合し、その開裂がAを放出する。pが1の場合のいくつかの実施形態では、Sp2スペーサー基が加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージ又は基を含み、その開裂が、Sp2由来の共有結合した基と共にAを放出する。pが0であり、かつAがタンパク質又はポリペプチドの場合の一実施形態では、Aが直接、AとZの間の加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージによってZに結合している。pが1であり、かつAがタンパク質又はポリペプチドの場合の別の実施形態では、Aは、そのSp2スペーサー基に、Sp2スペーサー基とAの間の加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージによって、結合している。pが0であり、かつAが、天然に存在するアミノ酸を有するタンパク質又はポリペプチドの場合のさらに別の一実施形態では、Aは、Zと、A中の天然に存在するアミノ酸との間の加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージによって、直接Zに結合している。pが1であり、かつAが非天然アミノ酸を有するタンパク質又はポリペプチドである場合のさらに別の実施形態では、Aは、Sp2スペーサー基とA中の非天然アミノ酸との間の加水分解に感受性又は酵素分解しうるリンケージによって、そのSp2スペーサー基に結合している。
式(IV)の基「A」で表される生物活性薬は広範に選択される。いくつかの実施形態では、生物活性薬は、薬物、ワクチン、抗体、抗体フラグメント、ビタミンと補因子、多糖、炭水化物、ステロイド、脂質、脂肪、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、及び核酸(例えば、mRNA、tRNA、snRNA、RNAi、DNA、cDNA、アンチセンス構成物、リボザイム等、及びその組合せ)から選択される。一実施形態では、生物活性薬は、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド及びその組合せから選択される。別の実施形態では、生物活性薬は、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、及び核酸(例えば、mRNA、tRNA、snRNA、RNAi、DNA、cDNA、アンチセンス構成物、リボザイム等及びその組合せ)から選択される。別の実施形態では、生物活性薬は、ステロイド、脂質、脂肪及びその組合せから選択される。
特に有用な一実施形態では、生物活性薬は治療用タンパク質である。多くの治療用タンパク質が出願全体を通じて開示されており、限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、GM-CSF、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼ等が挙げられる。
一実施形態では、生物活性薬は、特に同定された多糖、タンパク質又はペプチド生物活性薬から選択され、限定するものではないが、以下の薬剤が挙げられる：アガルシダーゼ、アレファセプト、アスパリギナーゼ、アムドキソビル(DAPD)、アンチド、ベカプレルミン、A型及びB型といったボツリヌス毒素及びボツリヌス毒素活性を有する低分子量化合物、カルシトニン、シアノビリン、デニロイキンジフチトクス、エリスロポイエチン(EPO)、EPOアゴニスト、ドルナーゼアルファ、赤血球新生刺激タンパク質(NESP)、凝固因子、例えばV因子、VII因子、VIIa因子、VIII因子、IX因子、X因子、XII因子、XIII因子、フォンビルブラント因子；セレダーゼ、セレザイム、α-グルコシダーゼ、コラーゲン、シクロスポリン、αデフェンシン、βデフェンシン、デスモプレシン、エキセンディン-4、サイトカイン、サイトカイン受容体、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、トロンボポイエチン(TPO)、α-1プロテイナーゼインヒビター、エルカトニン、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、フィブリノーゲン、フィルグラスチム、成長ホルモンヒト成長ホルモン(hGH)、ソマトロピン、成長ホルモン放出ホルモン(GHRH)、GRO-β、GRO-β抗体、骨形成タンパク質、例えば骨形成タンパク質-2、骨形成タンパク質-6、OP-1；酸性線維芽細胞成長因子、塩基性線維芽細胞成長因子、CD-40リガンド、ヘパリン、ヒト血清アルブミン、低分子量ヘパリン(LMWH)、インターフェロンα、インターフェロンβ、インターフェロンγ、インターフェロンω、インターフェロンτ、コンセンサスインターフェロン；インターロイキンとインターロイキン受容体、例えばインターロイキン-1受容体、インターロイキン-2、インターロイキン-2融合タンパク質、インターロイキン-1受容体アンタゴニスト、インターロイキン-3、インターロイキン-4、インターロイキン-4受容体、インターロイキン-6、インターロイキン-8、インターロイキン-12、インターロイキン-13受容体、インターロイキン-17受容体；ラクトフェリンとラクトフェリンフラグメント、黄体形成ホルモン放出ホルモン(LHRH)、インスリン、プロ-インスリン、インスリン類似体、アミリン、C-ペプチド、ソマトスタチン、ソマトスタチン類似体含有オクトレオチド、バソプレシン、卵胞刺激ホルモン(FSH)、イミグルセラーゼ、インフルエンザワクチン、インスリン様成長因子(IGF)、インスリントロピン、マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)、プラスミノーゲン活性剤、例えばアルテプラーゼ、ウロキナーゼ、レテプラーゼ、ストレプトキナーゼ、パミテプラーゼ、ラノテプラーゼ、及びテネテプラーゼ；神経成長因子(NGF)、骨プロテゲリン、血小板由来成長因子、組織成長因子、形質転換成長因子-1、血管内皮成長因子、白血病抑制因子、ケラチノサイト成長因子(KGF)、グリア成長因子(GGF)、T細胞受容体、CD分子/抗原、腫瘍壊死因子(TNF)(例えば、TNF-α及びTNF-β)、TNF受容体(例えば、TNF-α受容体及びTNF-β受容体)、CTLA4、CTLA4受容体、単球化学誘引物質タンパク質-1、内皮成長因子、副甲状腺ホルモン(PTH)、グルコガン様ペプチド、ソマトトロピン、チモシンα1、ラスブリカーゼ、チモシンα1IIb/IIIaインヒビター、チモシンβ10、チモシンβ9、チモシンβ4、α-1抗トリプシン、ホスホジエステラーゼ(PDE)化合物、VLA-4(超遅発抗原-4)、VLA-4インヒビター、ビスホスホネート、呼吸器系合胞体ウイルス抗体、嚢胞性線維症膜貫通調節(CFTR)遺伝子、デオキシリボヌクレアーゼ(Dnase)、殺菌性/透過因子(BPI)、及び抗-CMV抗体が挙げられる。典型的なモノクロナール抗体として、エタネルセプト(IgG1のFc部に結合したヒトの75kDのTNF受容体の細胞外リガンド-結合タンパク質から成るダイマー融合タンパク質)、アブシキマブ、アダリムマブ、アフェリモマブ、アレムツズマブ、B-リンパ球に対する抗体、アトリズマブ、バシィキシマブ、ベバシズマブ、ビシロマブ、ベルチリムマブ、CDP-484、CDP-571、CDP-791、CDP-860、CDP-870、セツキシマブ、クレノブキシマブ、ダクリズマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エピラツズマブ、フォントリズマブ、ガビリモマブ、ゲムツズマブオゾガマイシン、イブリツマブチウキセタン、インフリキシマブ、イノリモマブ、ケリキシマブ、ラベツズマブ、レルデリムマブ、オリズマブ、放射標識されたlym-1、メテリムマブ、メポリズマブ、ミツモマブ、ムロモナド-CD3、ネバクマブ、ナタリズマブ、オデュリマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、ペムツモマブ、ペキセリズマブ、rhuMAb-VEGF、リツキシマブ、サツモマブペンデチド、セビルマブ、シプリズマブ、トシツモマブ、I131トシツモマブ、トラスツズマブ、ツビルマブ、ビジリズマブ、並びにそのフラグメント及びミメティクスが挙げられる。
一実施形態では、生物活性薬は融合タンパク質である。例えば、限定するものではないが、生物活性成分は、免疫グロブリン又は1つ以上の特定の有用なペプチド配列に融合した免疫グロブリンの部分でよい。例えば、生物活性薬は、抗体Fcフラグメントを含有しうる。一実施形態では、生物活性薬はCTLA4融合タンパク質である。例えば、生物活性薬はFc-CTLA4融合タンパク質でよい。
特に有用な一実施形態では、生物活性薬はヒトタンパク質又はヒトポリペプチド、例えば、異種産生されたヒトタンパク質又はヒトポリペプチドである。本明細書では、対応するヒト型がある(すなわち、該タンパク質又はポリペプチドは、人体内のヒト細胞中で正常に産生される)多くのタンパク質及びポリペプチドを開示している。従って、一実施形態では、生物活性薬は、本明細書で開示した各タンパク質及びポリペプチド（ヒト型がある）のヒト型である。このようなヒトタンパク質の例として、限定するものではないが、ヒト抗体、ヒト酵素、ヒトホルモン及びヒトサイトカイン、例えば顆粒球コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、インターフェロン(例えば、αインターフェロン及びβインターフェロン)及びエリスロポイエチンが挙げられる。
生物活性薬として役に立ちうる治療用タンパク質の他の例として、限定するものではないが、因子VIII、b-ドメイン欠失因子VIII、因子VIIa、因子IX、抗凝結薬；ヒルジン、アルテプラーゼ、tpa、レテプラーゼ、tpa、5ドメイン欠失したtpa-3、インスリン、インスリンリスプロ、インスリンアスパルト、インスリングラルギン、長時間作用性インスリン類似体、hgh、グルカゴン、tsh、フォリトロピン-ベータ、fsh、gm-csf、pdgh、ifn アルファ2、ifn アルファ2a、ifn アルファ2b、inf-アルファ1、ifn-ベータ、inf-ベータ1b、ifn-ベータ1a、ifn-ガンマ(例えば、1及び2)、il-2、il-11、hbsag、ospa、t-リンパ球抗原に向けられたマウスmab、tag-72に向けられたマウスmab、腫瘍関連糖タンパク質、血小板表面受容体gpII(b)/III(a)に向けられたキメラmab由来のfabフラグメント、腫瘍関連抗原ca125に向けられたマウスmabフラグメント、ヒト癌胎児抗原ceaに向けられたマウスmabフラグメント、ヒト心臓ミオシンに向けられたマウスmabフラグメント、腫瘍表面抗原psmaに向けられたマウスmabフラグメント、hmw-maaに向けられたマウスmabフラグメント(fab/fab2ミックス)、癌関連抗原に向けられたマウスmabフラグメント(fab)、nca 90、表面顆粒球非特異性交差反応抗原に向けられたmabフラグメント(fab)、bリンパ球の表面上で見られるcd20抗原に向けられたキメラmab、il2受容体のアルファ鎖に向けられたヒト化mab、il2受容体のアルファ鎖に向けられたキメラmab、tnf-アルファに向けられたキメラmab、呼吸器合胞体ウイルスの表面上のエピトープに向けられたヒト化mab、her 2、ヒト上皮成長因子受容体2に向けられたヒト化mab、サイトケラチン腫瘍関連抗原抗-ctla4に向けられたヒトmab、bリンパ球ドルナーゼ-アルファdnaseのcd 20表面抗原に向けられたキメラmab、βグルコセレブロシダーゼ、tnf-アルファ、il-2-ジフテリア毒素融合タンパク質、tnfr-lggフラグメント融合タンパク質ラロニダーゼ、dnaases、アレフアセプト、ダルベポエチンアルファ(コロニー刺激因子)、トシツモマブ、マウスmab、アレムツズマブ、ラスブリカーゼ、アガルシダーゼベータ、テリパラチド、副甲状腺ホルモン誘導体、アダリムマブ(lgg1)、アナキンラ、生体モディファイヤー、ネシリチド、ヒトb-型ナトリウム利尿ペプチド(hbnp)、コロニー刺激因子、ペグビソマント、ヒト成長ホルモン受容体アンタゴニスト、組換え活性化タンパク質c、オマリズマブ、免疫グロブリンe(lge)ブロッカー、ルブリツモマブチウキセタン(lbritumomab tiuxetan)、ACTH、グルカゴン、ソマトスタチン、ソマトトロピン、チモシン、副甲状腺ホルモン、色素ホルモン、ソマトメジン、エリスロポイエチン、黄体形成ホルモン、胎盤性性腺刺激ホルモン、視床下部放出因子、エタネルセプト、抗利尿ホルモン、プロラクチン及び甲状腺刺激ホルモンが挙げられる。
生物活性薬として役に立ちうる治療用抗体の例として、限定するものではないが、HERCEPTINTM (Trastuzumab) (Genentech, CA)（転移性乳癌患者の治療用のヒト化抗-HER2モノクロナール抗体）；REOPROTM (アブシキマブ) (Centocor)（血餅形成の予防用の血小板上の抗-糖タンパク質IIb/IIIa受容体）；ZENAPAXTM (ダクリズマブ) (Roche Pharmaceuticals, Switzerland)（急性同種移植腎拒絶反応予防用の免疫抑制ヒト化抗-CD25モノクロナール抗体）；PANOREXTM（マウス抗-l7-IA細胞表面抗原IgG2a抗体(Glaxo Wellcome/Centocor)）；BEC2（マウス抗-イディオタイプ(GD3エピトープ)IgG抗体(ImClone System)）；IMC-C225（キメラ抗-EGFR IgG抗体(ImClone System)）；VITAXINTM（ヒト化抗-αVβ3インテグリン抗体(Applied Molecular Evolution/MedImmune)）；Campath；Campath 1H/LDP-03（ヒト化抗-CD52 IgG1抗体(Leukosite)）；Smart M195（ヒト化抗-CD33 IgG抗体(Protein Design Lab/Kanebo)）；RITUXANTM（キメラ抗-CD2O IgG1抗体(IDEC Pharm/Genentech, Roche/Zettyaku)）；LYMPHOCIDETM（ヒト化抗-CD22 IgG抗体(Immunomedics)）；ICM3（ヒト化抗-ICAM3抗体(ICOS Pharm)）；IDEC-114（霊長類抗-CD80抗体(IDEC Pharm/Mitsubishi)）；ZEVALINTM（放射標識したマウス抗-CD20抗体 (IDEC/Schering AG)；IDEC-13l（ヒト化 抗-CD40L抗体(IDEC/Eisai)）；IDEC-151（霊長類化抗-CD4抗体(IDEC)）；IDEC-152（霊長類化抗-CD23抗体(IDEC/Seikagaku)；SMART 抗-CD3（ヒト化 抗-CD3 IgG(Protein Design Lab)）；5G1.l（ヒト化抗-補体因子5(CS)抗体(Alexion Pharm)）；D2E7（ヒト化抗-TNF-α抗体(CATIBASF)）；CDP870（ヒト化抗-TNF-αFabフラグメント(Celltech)）；IDEC-151（霊長類化抗-CD4 IgG1抗体(IDEC Pharm/SmithKline Beecham)）；MDX-CD4（ヒト抗-CD4 IgG抗体(Medarex/Eisai/Genmab)）；CDP571（ヒト化抗-TNF-αIgG4抗体(Celltech)）；LDP-02（ヒト化抗-α4β7抗体(LeukoSite/Genentech)）；OrthoClone OKT4A（ヒト化抗-CD4 IgG抗体(Ortho Biotech)）；ANTOVATM（ヒト化抗-CD40L IgG抗体(Biogen)）；ANTEGRENTM（ヒト化抗-VLA-4 IgG抗体(Elan)）；CAT-152（ヒト抗-TGF-β2抗体(Cambridge Ab Tech)）；Cetuximab (BMS)（モノクロナール抗-EGF受容体(EGFr)抗体）；Bevacizuma(Genentech)（抗-VEGFヒトモノクロナール抗体）；Infliximab(Centocore, JJ)（自己免疫障害の治療に使用されるキメラ(マウス及びヒト)モノクロナール抗体 ）；Gemtuzumab ozogamicin (Wyeth)（化学療法で使用されるモノクロナール抗体）；及びRanibizumab (Genentech)（黄斑変性症を治療するために使用されるキメラ(マウス及びヒト)モノクロナール抗体）が挙げられる。
本発明の抱合体及び本発明の抱合体を含有する組成物(例えば、医薬組成物)を用いて種々の状態を治療することができる。例えば、本明細書で開示するように、生物活性薬を利用する当業者に治療法が知られている多くの状態がある。本発明は、本発明の抱合体(例えば、生物活性薬に抱合したホスホリルコリン含有ポリマー)及び本発明の抱合体を含有する組成物を利用してこのような状態を治療できること、かつ該抱合体が、ホスホリルコリン含有ポリマーに結合していない同じ生物活性薬に比べて治療法を向上させうることを想定する。
従って、本発明は、特定の生物活性薬によって治療しうることが分かっている状態の治療であって、ホスホリルコリン含有ポリマーに抱合した同じ特定の生物活性薬を用いて該状態を治療することによる治療を想定する。例えば、ホスホリルコリン含有ポリマーに抱合したエリスロポイエチンを用いて、貧血及び腎臓病(例えば、慢性腎不全)等のヒトの状態を治療できる。また、例えば、ホスホリルコリン含有ポリマーに抱合したG-CSFを用いて、化学療法を受けている癌患者を治療することができる。
専門家は、臨床的に所望の終点に達するように本発明の抱合体(例えば、該抱合体を含有する医薬組成物)の量を増やしながら反復投与することによって、治療効果をもたらす本発明の抱合体の量を決定することができる。
本明細書で開示するような生物活性薬として使うためのタンパク質及びペプチドは、in vitro合成による生成及び生体系内での産生によってといったいずれの有用な方法によっても生成される。技術上周知のin vitro合成方法の典型例として、固相合成(「SPPS」)及び固相フラグメント濃縮(「SPFC」)が挙げられる。タンパク質の生産で使う生体系は技術上周知である。細菌(例えば、大腸菌及び枯草菌)及び酵母菌(例えば、サッカロミセス・セレビジエ及びピキア・パストリス)は異種タンパク質の生産のために広く使用される。
さらに、哺乳動物細胞系などの動物細胞系(例えば、CHO細胞)を用いて、本明細書で開示するように使うための生物活性薬の生産用の異種遺伝子発現を達成できる。特に有用な一実施形態では、生物活性薬はトランスジェニック又はクローン化動物、例えばウシ、ヒツジ、ヤギ及び鳥(例えば、ニワトリ、ウズラ、カモ及びターキー)内で生産され、それぞれ当該技術分野で理解されている。例えば、2004年8月24日に発行された米国特許第6,781,030号を参照されたい（その開示は参照によってその全体が本明細書に取り込まれる）。
ニワトリ等の家畜化鳥類内で産生された生物活性薬を「鳥類由来」の生物活性薬と呼ぶことができる(例えば、鳥類由来の治療用タンパク質)。鳥類由来の治療用タンパク質は技術上周知であり、例えば、2004年5月4日に発行された米国特許第6,730,822号に記載されている（その開示は参照によってその全体が本明細書に取り込まれる）。
生物活性薬がタンパク質又はポリペプチドである実施形態では、タンパク質又はポリペプチド配列のアミノ酸に存在する官能基を用いて、共有結合によって直接、又はSp2スペーサー基を介して間接的に該薬剤をZ基に連結することができる。タンパク質又はポリペプチド生物活性薬へのリンケージが、その配列内で天然に存在するアミノ酸に、或いは該配列に付加又は別のアミノ酸に代えて挿入された天然に存在するアミノ酸に生成されうる。タンパク質又はポリペプチド生物活性薬は、タンパク質又はポリペプチド内で見られる通常の天然に存在するアミノ酸に加えて非天然アミノ酸をも含みうる。ポリペプチド又はタンパク質の特性を変えるという目的のために存在する以外に、非天然アミノ酸を導入して、該タンパク質又はポリペプチドを直接、又は該薬剤に付加されたSp2スペーサー基を介して間接的にZ基に連結するために使用できる官能基を与えうる。さらに、天然に存在するアミノ酸、例えばシステインをこのように使用することができる。
タンパク質及びペプチドに種々の手段で非天然アミノ酸を導入することができる。非天然アミノ酸の導入のためのいくつかの技術が米国特許第5,162,218号に記載されている（その開示は、参照によってその全体が本明細書に取り込まれる）。第一に、非天然アミノ酸を、該アミノ酸側鎖上、又はアミノ末端若しくはカルボキシル末端におけるポリペプチド又はタンパク質の化学的修飾によって導入することができる。タンパク質又はポリペプチドの化学的修飾の非限定例は、ジアゾメタン等の薬剤によるメチル化、又はリジンの側鎖内に存在するアミノ基又はペプチド若しくはタンパク質のアミノ末端におけるアセチル化の導入だろう。非天然アミノ酸を調製するためのタンパク質/ポリペプチドアミノ基修飾の別の例は、一級アミンを有するタンパク質又はポリペプチド内の位置に連結した官能性を有するチオール(スルフヒドリル、-SH)を導入するためのメチル3-メルカプトプロピオンイミデートエステル又は2-イミノチオランの使用である。一旦導入されると、該基を利用してタンパク質又はポリペプチドへの共有結合を形成することができる。2-イミノチオランのような二官能性薬の使用は、導入基を用いてZへの共有結合を形成する場合、生物活性薬にSp2基を付加するものとみなされる。
第二に、非天然アミノ酸は化学合成中にタンパク質及びポリペプチドに導入されうる。
合成法は、典型的に約200個未満のアミノ酸を有するポリペプチド、通常は約150個未満のアミノ酸を有するポリペプチド、さらに通常は約100個以下のアミノ酸を有するポリペプチドを調製するために利用される。約75個未満又は約50個未満のアミノ酸を有する、より短いタンパク質又はポリペプチドを化学合成で調製することができる。
所望位置に非天然アミノ酸を挿入できる特に便利な合成的調製法は技術上周知である。
好適な合成的ポリペプチド調製法は、成長している鎖にアミノ酸を逐次的に付加するメリフィールド(Merrifield)固相合成法に基づきうる(Merrifield (1963) J. Am. Chem. Soc. 85:2149-2156)。今や、該技術によってポリペプチドを合成するための自動化システムが以下のような供給業者から市販されている：Applied Biosystems, Inc., Foster City, Calif. 94404; New Brunswick Scientific, Edison, N.J. 08818; 及びPharmacia, Inc., Biotechnology Group, Piscataway, N.J. 08854。
ポリペプチドの化学合成中に導入されうる非天然アミノ酸の例として、限定するものではないが、以下のものが挙げられる：20種の天然に存在するアミノ酸のD-アミノ酸とD及びL-型の混合物、N-ホルミルグリシン、オルニチン、ノルロイシン、ヒドロキシプロリン、β-アラニン、ヒドロキシバリン、ノルバリン、フェニルグリシン、シクロヘキシルアラニン、t-ブチルグリシン(t-ロイシン、2-アミノ-3,3-ジメチルブタン酸)、ヒドロキシ-t-ブチルグリシン、アミノ酪酸、シクロロイシン、4-ヒドロキシプロリン、ピログルタミン酸(5-オキソプロリン)、アゼチジンカルボン酸、ピペコリン酸、インドリン-2-カルボン酸、テトラヒドロ-3-イソキノリンカルボン酸、2,4-ジアミノ酪酸、2,6-ジアミノピメリン酸、2,4-ジアミノ酪酸、2,6-ジアミノピメリン酸、2,3-ジアミノプロピオン酸、5-ヒドロキシリジン、ノイラミン酸、及び3,5-ジヨードチロシン。
第三に、非天然アミノ酸を挿入すべき位置に対応するコドンにおいて該ポリペプチドをコードするDNA配列(例えば、遺伝子)内におけるノンセンスコドン(例えば、アンバーコドン又はオーカーコドン)の挿入によるin vivo又はin vitro生合成によって、非天然アミノ酸を導入しうる。このような技術は、例えば米国特許第5,162,218号及び第6,964,859号で論じられている（これらの開示は、参照によってその全体が本明細書に取り込まれる）。
オリゴヌクレオチド特異性突然変異誘発といった種々の方法を用いて変異コドンを挿入することができる。変化した配列は、所望の非天然アミノ酸で化学的又は酵素的にアシル化されたノンセンスコドンに向けられたサプレッサーtRNAを与える系内で引き続きin vivo又はin vitro転写及び翻訳される。合成アミノ酸は、ノンセンスコドンに対応する位置に挿入されるだろう。より長い及び/又はグリコシル化したポリペプチドの調製では、一般的にこのタイプの組換え調製法が好ましい。この様式で導入できるアミノ酸には、ホルミルグリシン、フルオロアラニン、2-アミノ-3-メルカプト-3-メチルブタン酸、ホモシステイン、ホモアルギニン等がある。
非天然アミノ酸が選択的修飾に感受性の官能性を有する場合、それらはタンパク質又はポリペプチドへの共有結合を形成するために特に有用である。官能性が選択的修飾に感受性である状況として、該官能性がユニークであるか、或いは問題の条件下で反応するであろう他の官能性が立体化学的又は他の様式で妨害されている状況が挙げられる。
別の実施形態では、特異的に同定された薬物又は治療薬から生物活性薬を選択することもできる。このような薬剤として、限定するものではないが、以下のものが挙げられる：タクリン、メマンチン、リバスチグミン、ガランタミン、ドネペジル、レベチラセタム、レバグリニド、アトルバスタチン、アレファセプト、タダラフィル、バルデナフィル、シルデナフィル、ホスアンプレナビル、オセルタミビル、バラシクロビル及びバルガンシクロビル、アバレリックス、アデホビル、アルフゾシン、アロセトロン、アミホスチン、アミオダロン、アミノカプロン酸、アミノ馬尿酸ナトリウム、アミノグルタチミド、アミノレブリン酸、アミノサリチル酸、アムロジピン、アムサクリン、アナグレリド、アナストロゾール、アプレピタント、アリピプラゾール、アスパラギナーゼ、アタザナビル、アトモキセチン、アントラサイクリン、ベキサロテン、ビカルタミド、ブレオマイシン、ボルテゾミブ、ブセレリン、ブスルファン、カベルゴリン、カペシタビン、カルボプラチン、カルムスチン、クロランブシン、シススタチンナトリウム、シスプラチン、クラドリビン、クロドロネート、シクロホスファミド、シプロテロン、シタラビン、カンプトテシン、13-シスレチノイン酸、すべてのトランスレチノイン酸；ダカルバジン、ダクチノマイシン、ダプトマイシン、ダウノルビシン、デフェロキサミン、デキサメタゾン、ジクロフェナク、ジエチルスチルベストロール、ドセタキセル、ドキソルビシン、デュタステリド、エレトリプタン、エムトリシタビン、エンフュヴァタイド、エプレレノン、エピルビシン、エストラムスチン、エチニルエストラジオール、エトポシド、エキセメスタン、エゼチミベ、フェンタニル、フェキソフェナジン、フルダラビン、フルドロコルチゾン、フルオロウラシル、フルオキシメステロン、フルタルニド、フルチカゾン、フォンダバリナックス、フルベストラント、γ-ヒドロキシブチラート、ゲフィチニブ、ゲムシタビン、エピネフリン、L-Dopa、ヒドロキシウレア、イコデキストリン、イダルビシン、イホスファミド、イマチニブ、イリノテカン、イトラコナゾール、ゴセレリン、ラロニダーゼ、ランソプラゾール、レトロゾール、ロイコボリン、レバミゾール、リシノプリル、ロボチロキシンナトリウム、ロムスチン、メクロレタミン、メドロキシプロゲステロン、メゲストロール、メルファラン、メマンチン、メルカプトプリン、メキノール、メタラミノール酒石酸水素塩、メトトレキセート、メトクロプラミド、メキシレチン、ミグルスタット、マイトマイシン、ミトタン、ミトキサントロン、モダフィニル、ナロキソン、ナプロキセン、ネビラピン、ニコチン、ニルタミド、ニタゾキサニド、ニチシノン、ノルエチンドロン、オクトレオチド、オキサリプラチン、パロノセトロン、パミドロネート、ペメトレキセド、ペルゴリド、ペントスタチン、ピルカマイシン、ポルフィマー、プレドニゾン、プロカルバジン、プロクロルペラジン、オンダンセトロン、パロノセトロン、オキサリプラチン、ラルチトレキセド、ロスバスタチン、シロリムス、ストレプトゾシン、ピメクロリムス、セルタコナゾール、タクロリムス、タモキシフェン、テガセロッド、テモゾロミド、テンキポシド、テストステロン、テトラヒドロカンナビノール、サリドマイド、チオグアニン、チオテパ、チオトロピウム、トピラメート、トポテカン、トレプロスチニル、トレチノイン、バルデコキシブ、セレコキシブ、ロフェコキシブ、バルルビシン、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、ボリコナゾール、ドラセトロン、グラニセトロン、フォルモテロール、フルチカゾン、リュープロリド、ミダゾラム、アルプラゾラム、アンホテリシンB、ポドフィロトキシン、ヌクレオシド抗ウイルス薬、アロイルヒドラゾン、スマトリプタン、エレトリプタン；マクロライド剤、例えばエリスロマイシン、オレアンドマイシン、トロレアンドマイシン、ロキシスロマイシン、クラリスロマイシン、ダベルシン、アジスロマイシン、フルリスロマイシン、ジリスロマイシン、ジョサマイシン、スピロマイシン、ミデカマイシン、ロラタジン、デスロラチジン、ロイコマイシン、ミオカマイシン、ロキタマイシン、アンダジスロマイシン、及びスウィノリドA；フルオロキノロン、例えばシプロフロキサシン、オフロキサシン、レボフロキサシン、トロバフロキサシン、アラトロフロキサシン、メキシフロキサシン、ノルフロキサシン、エノキサシン、ガチフロキサシン、ゲミフロキサシン、グレパフロキサシン、ロメフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、ペフロキサシン、アミフロキサシン、フレロキサシン、トスフロキサシン、プルリフロキサシン、イルロキサシン、パズフロキサシン、クリナフロキサシン、及びシタフロキサシン；アミノグリコシド、例えばゲンタマイシン、ネチルマイシン、パラメシン、トブラマイシン、アミカシン、カナマイシン、ネオマイシン、及びストレプトマイシン、バンコマイシン、テイコプラニン、ラムポラニン、ミデプラニン、コリスチン、ダプトマイシン、グラミシジン、コリスチメタート；ポリミキシン、例えばポリミキシンB、カプレオマイシン、バシトラシン、ペネム；ペニシリン（ペニシリンG、ペニシリンV等のペニシラーゼ感受性薬を含む）；ペニシラーゼ耐性薬、例えばメチシリン、オキサシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フロキサシリン、ナフシリン；グラム陰性微生物活性薬、例えばアンピシリン、アモキシシリン、及びヘタシリン、シリン、及びガランピシリン；抗シュードモナスペニシリン、例えばカルベニシリン、チカルシリン、アズロシリン、メズロシリン、及びピペラシリン；セファロスポリン、例えばセフポドキシム、セフプロジル、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セファロチン、セファピリン、セファレキシン、セフラドリン、セフォキシチン、セファマンドール、セファゾリン、セファロリジン、セファクロル、セファドロキシル、セファログリシン、セフロキシム、セファラニド、セフォタキシム、セファトリジン、セファセトリル、セフェピム、セフィキシム、セフォニシド、セフォペラゾン、セフォテタン、セフメタゾール、セフタジジム、ロラカルベフ、及びモキサラクタム、モノバクタム、例えばアズトレオナム；及びカルバベネム、例えばイミペネム、メロペネム、及びエルタペネム、ペンタミジンイセチオネート、硫酸アルブテロール、リドカイン、硫酸メタプロテレノール、ジプロピオン酸ベクロメタゾン、トリアムシノロンアセトアミド、ブデソニドアセトニド、サルメテロール、臭化イプラトロピウム、フルニソリド、クロモリンナトリウム、及び酒石酸エルゴタミン；タキサン、例えばパクリタキセル；SN-38、及びチルホスチン。別の実施形態では、生物活性薬をアミノ馬尿酸ナトリウム、アンホテリシンB、ドキソルビシン、アミノカプロン酸、アミノレブリン酸、メタラミノール酒石酸水素塩、パミドロン酸二ナトリウム、ダウノルビシン、レボチロキシンナトリウム、リシノプリル、シススタチンナトリウム、メキシレチン、セファレキシン、デフェロキサミン、及びアミホスチンから選択することもできる。
C. 医薬組成物
本発明は、本発明の1つ以上の化合物と、1つ以上の医薬的に許容しうる賦形剤とを含んでなる医薬組成物を包含かつ提供する。本発明の化合物は、その医薬的に許容しうる塩、プロドラッグ、代謝物、類似体又は誘導体として、本発明の医薬組成物中に存在しうる。
本明細書では、「医薬的に許容しうる賦形剤」又は「医薬的に許容しうる担体」は、医薬品投与に適合性のいずれのかつすべての溶媒、分散媒体、被覆剤、抗菌及び抗真菌薬、等張及び吸収遅延剤などをも包含することを意図する。
式(Ia)〜(Vb)の化合物の製剤化で使うための医薬的に許容しうる担体として、限定するものではないが、以下のものが挙げられる：固形担体、例えばラクトース、石膏、スクロース、タルク、ゼラチン、寒天、ペクチン、アカシア、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸等；及び液状担体、例えばシロップ、食塩水、リン酸緩衝食塩水、水など。担体は、技術上周知のいずれの時間遅延物質、例えばグリセリルモノステアレート又はグリセリルジステアレートを単独で、又はワックス、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルメタクリレート等と共に含みうる。
技術上周知なように、他のフィラー、賦形剤、調味料、及び他の添加剤を本発明の医薬組成物に含めてもよい。医薬的に活性な物質のためのこのような媒体及び薬剤の使用は技術上周知である。いずれの通常の媒体又は薬剤も活性化合物と非適合性でない限り、本発明の組成物におけるその使用が想定される。本発明の組成物に補助的な活性化合物を組み入れることもできる。
医薬製剤はすべてのタイプの製剤を包含する。いくつかの実施形態では、医薬製剤は、注射又は注入に適した非経口(皮下、筋肉内、静脈内、経皮、腹腔内、くも膜下腔内、脳室内、頭蓋内、脊髄内、関節内、及び骨内)製剤(例えば、再構成又は希釈できる散剤又は濃縮溶液並びに懸濁液及び溶液)である。組成物が再構成を必要とする固体又は液状媒体による希釈を必要とする濃縮物の場合、いずれの適切な液状担体をも利用しうる。液状担体の好ましい例として、限定するものではないが、水、食塩水、リン酸緩衝食塩水、リンゲル液、ハンクス液、デキストロース溶液、及び5%のヒト血清アルブミンが挙げられる。
式(Ia)〜(Vb)の化合物又は該化合物を含んでなる医薬組成物が、限定するものではないが、癌などの細胞増殖性障害の治療に適する場合、腫瘍、血流、又は体腔への直接注射といった種々の経路を介して、化合物又は医薬組成物を対象に投与することができる。
医薬組成物は溶液、懸濁液、又は投与直前に再構成できる散剤でよいが、他の形態をも取りうる。いくつかの実施形態では、医薬組成物をシロップ剤、水薬、巨丸剤、顆粒、ペースト、懸濁液、クリーム、軟膏、錠剤、カプセル剤(硬質又は軟質)、スプレー、エマルション、マイクロエマルション、パッチ、座剤、散剤などとして調製しうる。限定するものではないが、局所(例えば、頬側及び舌下)、肺、直腸、経皮、経粘膜、経口、眼などといった非経口投与以外の投与経路用に組成物を調製することもできる。
いくつかの実施形態では、本発明の医薬組成物は、式(Ib)の1つ以上の化合物を含む。
別の実施形態では、本発明の医薬組成物は、式(IIb)の1以上の化合物を含む。他の実施形態では、本発明の医薬組成物は、式(IIIb)の1以上の化合物、式(IVb)の1以上の化合物、又は式(Vb)の1以上の化合物を含む。さらに他の実施形態では、本発明の医薬組成物は、生物活性薬に抱合した星形ポリマーを有する本発明の化合物を含む。他の実施形態では、医薬組成物は、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の化合物から独立に選択される2以上の化合物を含む。代替実施形態では、医薬組成物は、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の1つ以上の化合物と、1以上のさらなる生物活性薬を含む。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、生物活性薬が、セクションB.3で述べた明確に同定した多糖、タンパク質又はポリペプチド生物活性薬から選択される、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の1以上の化合物を含む。或いは、他の実施形態では、セクションB.3で述べた明確に同定した当該薬物又は治療薬を含む。
本発明の医薬組成物は、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼから選択される生物活性薬を有する本発明の化合物を含みうる。他の実施形態では、医薬組成物は、生物活性薬がエリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼから選択される、式(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の化合物を含む。本発明の他の実施形態では、医薬組成物は、生物活性薬がエリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼから選択される、式(IIIb)又は(IVb)の化合物を含む。
本発明の他の医薬組成物は、抗原又は標的分子に特異的な生物学的リガンドとして機能する式(Ib)、(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の1以上の化合物を含みうる。該組成物は、生物活性薬が、抗体、又は抗体フラグメント、例えばFAb2若しくはFAb'フラグメント又は抗体可変部のアミノ酸配列を含むポリペプチドである、式(IIIb)又は(Vb)の化合物を含みうる。或いは、該化合物が式(IIb)又は(IVb)の化合物であり、かつ該ポリペプチドが単鎖抗体の抗原結合配列を含みうる。式(Ia)〜(Vb)の化合物中に存在する生物活性薬が抗原又は標的分子に特異的なリガンドとして機能する場合、当該化合物を診断試薬として、或いは診断アッセイで利用することもできる。
医薬組成物中の化合物の量は多くの因子によって変化するだろう。一実施形態では、化合物の量は、単用量容器(例えば、バイアル)に適した治療的に有効な用量でよい。一実施形態では、化合物の量は、単回使用注射器に適した量である。さらに別の実施形態では、化合物の量は複数回使用ディスペンサー(例えば、局所用製剤の送達に使用する場合の製剤の液滴の送達に適した容器)に適した量である。専門家は、臨床的に所望の終点に達するように医薬組成物の量を増やしながら実験的に反復投与することによって、治療的に有効な用量をもたらす化合物の量を決定することができる。
一般的に、医薬的に許容しうる賦形剤は、組成物中に、約0.01質量%〜約99.999質量%、又は約1質量%〜約99質量%の量で存在する。医薬組成物は、約5質量%〜約10質量%、又は約10質量%〜約20質量%、又は約20質量%〜約30質量%、又は約30質量%〜約40質量%、又は約40質量%〜約50質量%、又は約50質量%〜約60質量%、又は約60質量%〜約70質量%、又は約70質量%〜約80質量%、又は約80質量%〜約90質量%の賦形剤を含有しうる。賦形剤の他の好適な範囲として、約5質量%〜約98質量%、約15〜約95質量%、又は約20質量%〜約80質量%が挙げられる。
医薬的に許容しうる賦形剤は、種々の周知の情報源に記載されており、限定するものではないが、以下の情報源が挙げられる：“Remington: The Science & Practice of Pharmacy”, 19th ed., Williams & Williams, (1995) and Kibbe, A. H., Handbook of Pharmaceutical Excipients, 3rd Edition, American Pharmaceutical Association, Washington, D.C., 2000。
D. 治療方法
本発明の別の局面は、生物学的薬剤に応答する状態の治療方法であって、治療が必要な対象に、治療的に有効な量の本発明化合物又は上述した本発明の医薬的に許容しうる組成物を投与することを含む治療方法に関する。用量及び投与を調整して、所望効果を維持するために十分なレベルの生物活性薬を供給する。いずれかの所定対象に適した用量及び/又は投与手順は、種々の因子、例えば疾患状態の重症度、対象の全身の健康、対象の年齢、体重、及び性別、食事制限、投与の時間と頻度、薬物の併用、反応感受性、及び療法に対する耐性/応答によって変化しうる。医師のスキル及び判断の範囲内である日常的な実験によって、所定状況の治療的に有効な量を決定することができる。
本明細書で述べる医薬組成物を単独で投与することができる。或いは、2以上の医薬組成物を逐次投与することができ、或いは式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の2種の化合物又は式(Ib)、(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の1種の化合物と別の生物活性薬を含有するカクテル若しくは配合物で投与しうる。
いくつかの実施形態では、治療方法は、式(Ia)〜(Vb)の1以上の化合物を含む医薬組成物を利用する。他の実施形態では、治療は、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)又は(Vb)の1以上の化合物を含む医薬組成物を利用する。さらに他の実施形態では、治療は、生物活性薬に抱合した星形ポリマーを有する本発明の当該化合物を含む医薬組成物を利用する。他の実施形態では、治療方法は、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の独立に選択された2以上の化合物を投与することを含む。なお別の実施形態では、治療方法は、生物活性薬が、上記セクションB.3で述べた明確に同定した当該多糖、タンパク質若しくはポリペプチド生物学活性薬又は明確に同定した当該薬物若しくは治療薬から選択される、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)若しくは(IVb)、又は(Vb)の1以上の化合物を投与することを含む。
いくつかの実施形態では、治療方法は、治療が必要な対象に、下記薬剤：エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼから成る群より選択される生物活性薬を有する本発明の化合物を含む医薬組成物を投与することを含む。本発明の他の実施形態では、医薬組成物は、生物活性薬が、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼから成る群より選択される，式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物を含む。
貧血の治療のため及び腫瘍学でエリスロポイエチン、腫瘍学及び免疫学用途で顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、腫瘍学用途及びC型肝炎の治療でインターフェロンα、多発性硬化症の治療でインターフェロンβ、成長障害でヒト成長ホルモン、及びゴーシェ症候群の治療でイミグルセラーゼを使用することは技術的によく開示されている。本明細書で述べる生物活性薬の他の使用は、標準的な参考テキスト、例えばMerck Manual of Diagnosis and Therapy, Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ and Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, Pergamon Press, Inc., Elmsford, N.Y., (1990)で見られる。
限定ではなく、種々の形態の注射といったいずれの適切な経路によっても本発明の化合物及び医薬組成物の投与を達成することができる。注射の経路として、皮下、筋肉内、静脈内、経皮、腹腔内、くも膜下腔内、脳室内、頭蓋内、脊髄内、関節内、及び骨内が挙げられる。注射用製剤として、限定するものではないが、とりわけ、注射にすぐに使える溶液、エマルション、懸濁液及び投与前に許容性溶媒で希釈する再構成性乾燥散剤、並びに投与前に希釈するための液体濃縮物が挙げられる。他の経路、限定するものではないが、局所(例えば、頬側及び舌下)、肺、直腸、経皮、経粘膜、経口、鼻、眼、くも膜下腔内、皮下、及び動脈内といった経路で組成物を投与することもできる。
本発明の別の局面は、本発明の化合物、例えば式(Ia)〜(Vb)の化合物の調製方法に関する。ポリマー化合物及びその抱合体の調製で技術的に既知のいずれの手段によっても本化合物を調製することができる。有機分子の調製及び官能基の変換と操作(保護基の使用など)の標準的な合成方法及び手順は、関連科学文献から、又は当該分野の標準的な参考テキストから得られる。いずれの1つ又は複数の情報源に限定するものではないが、有機合成の承認されている参考テキストとして以下のものが挙げられる：Smith, M. B.; March, J., March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 5th ed.; John Wiley & Sons: New York, 2001; Greene, T.W.; Wuts, P.G. M., Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd; John Wiley & Sons: New York, 1999; and Odian,G., Principles of ポリマーization, 4th , Wiley-Interscience John Wiley & Sons: New York,2004。合成方法の以下の説明は、限定ではなく、本発明の化合物の調製の一般的手順を説明することを企図する。
E.1 モノマーの調製
下記形態の適切なモノマーの重合によって、本発明の化合物のポリマー部分の調製を達成することができる。
Figure 0005745009
式中、QはH、メチル、又はエチルであり、TはH、-CH3、-CH2-CH3、及び-CH2-CH2-O-PCであり、かつPCはホスホリルコリン基を表す。Tが水素で、QがH又はメチルの場合、モノマーはそれぞれアクリル酸及び2-メチルアクリル酸であり、両方ともSigma-Aldrichといった供給業者から商業的に入手可能である。メタクリル酸エチル及びメタクリル酸メチルもSigma-Aldrichから入手可能である。Tが水素であり、Qがエチルの場合、モノマーは2-エチルアクリル酸(EAA)である。このモノマーは商業的に入手可能であり、或いはマロン酸ジエチルから又はJ. Polymer Sci 42:3828-3835 (2004)でYongらが採用した方法で調製される。Tが-CH2-CH2-O-PCの場合のモノマー、例えば2-メタクリロイルオキシエチル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェート内部塩(ヒドロキシエチルメタクリロイルホスホリルコリン、HEMA-PC又はMPCとも称する)は、2-ヒドロキシエチルアクリル酸、2-ヒドロキシエチルメチルアクリル酸、又は2-ヒドロキシエチルエチルアクリル酸から、米国特許第5,741,923号に記載されている通りに調製される。
E.2 モノマー組成
本発明のいくつかの実施形態では、式(Ia)〜(Vb)の化合物中に存在するポリマー基は、2-メタクリロイルオキシエチル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェート又はその内部塩(ヒドロキシエチルメタクリロイルホスホリルコリン、HEMA-PC又はMPCとも称する)から調製されたポリ[2-(メタクリロイルオキシエチル)-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェート](又はその内部塩)である。1つ以上のコモノマーを2-メタクリロイルオキシエチル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェートと重合させる当該実施形態では、当該双性イオン性モノマーの、該コモノマーの総量に対するモル比は1:50〜50:1の範囲であり；他の実施形態では、前記モル比は約1:10〜約10:1の範囲であり、さらに他の実施形態では、前記モル比は約1:5〜1:1の範囲である。別群の実施形態では、2-メタクリロイルオキシエチル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェートモノマーが、式(Ia)〜(Vb)のいずれもの化合物中に存在する全モノマーの100%若しくは約100%、又は約98%、約95%、約90%、約85%、約80%、約75%、約70%、約60%又は約50%を構成する。該ポリマーの100%がモノマー、2-メタクリロイルオキシエチル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェート(すなわち、HEMA-PC)を含む場合、該化合物の下記ポリマー部分(「ポリマー基」)(結合されるL又はEなしで示した)
Figure 0005745009
は、ポリ[2-(メタクリロイルオキシエチル)-2'-(トリメチルアンモニウム)エチル ホスフェート](すなわち、ポリ-HEMA-PC)である。
E.3 ラジカル重合及び生物活性薬へのカップリング
E.3.1 リビングラジカル/偽リビングラジカル重合
多様な方法で本発明の化合物を調製できる。本発明のポリマーの一合成方法としてリビングラジカル重合が挙げられる。有利には、この重合を利用して、制御された鎖長及び低い多分散性といった特有のアーキテクチャーを有する式(Ia)〜(Vb)の化合物を調製することができる。リビングラジカル重合はOdian, G.によってPrinciples of polymerization, 4th , Wiley-Interscience John Wiley & Sons: New York, 2004で議論され、かつ例えばUS 6,852,816で双性イオン性ポリマーに適用されている。安定フリーラジカル重合(Stable Free Radical Polymerization(SFRP)及びラジカル付加-断片化転移(Radical Addition-Fragmentation Transfer)(RAFT)といった数種のリビングラジカル重合方法論を利用しうる。さらに、偽リビング重合の形態であるとみなされることもある原子移動ラジカル重合(Atom Transfer Radical Polymerization)(ATRP)は、本発明の化合物の調製に便利な方法を提供する。
E.3.1.1 開始剤及び化合物アーキテクチャー
ATRPTによる式(Ia)及び(Ib)の化合物の調製を下記スキームIA及びIBで図解する。この反応は、基-L-((Sp1)n-X)aを与える、1個以上のハロゲンを有する開始剤(例えば、(X-(Sp1)n)a-L-ハロゲン)で開始する選択モノマーのラジカル重合を含む(スキームIA)。リガンド(例えば、ビピリジン)で可溶化しうる遷移金属塩のような触媒によって開始剤を活性化する。或いは、1個以上のハロゲンを有する開始剤は、その後の-(Sp1)n-X成分の付加に適した官能性(例えば、ヒドロキシル、アミン、又はカルボキシル)を有するL基を与えうる。これは、-(Sp1)n-X基が二官能性薬によって導入される場合に特に有用である。
スキームIA及びIB
Figure 0005745009
分岐及びフォーク形化合物について下記スキームIIA及びIIBで示す2つの実施形態で図解するように、複雑なアーキテクチャーを有する化合物をATRPで調製することもできる。
スキームIIA及びIIB
Figure 0005745009
式(Ia)及び(Ib)の化合物は、複数のポリマーアームを有する分岐化合物を含む複雑なアーキテクチャーを有する分子を包含し、限定するものではないが、櫛形及び星形構造が挙げられる。櫛形アーキテクチャーは、3個以上のハロゲン原子を有する線形開始剤を利用して達成され、好ましくはハロゲンは塩素、臭素、又はヨウ素原子であり、さらに好ましくはハロゲンが塩素又は臭素原子である。星形アーキテクチャーも、単一炭素原子上に複数のハロゲンを有する化合物(例えば、トリクロロメタノール、又は2,2,2-トリクロロメタノール等)又は複数のハロゲンを有する環式分子(例えば、トリ-若しくはテトラ(例えば、トリ-若しくはテトラブロモシクロアルカン、例えばトリブロモシクロヘキサノール又はテトラブロモシクロヘキサノール)を利用して調製される。いくつかの実施形態では、星形アーキテクチャーを有する化合物は3つのポリマーアームを有し、他の実施形態では、4つのポリマーアームを有する。
スキームI及びIIで示されるハロゲンは臭素として表されているが、他のハロゲン、特に塩素を利用しうる。櫛形又は星形ポリマーアーキテクチャーの成分を有する当該化合物を含む式(Ia)〜(Vb)の化合物のいくつかの実施形態では、ハロゲン臭素、塩素及びヨウ素が好ましい。他の実施形態では、櫛形又は星形ポリマーアーキテクチャーの成分を有する当該化合物を含む式(Ia)〜(Vb)の化合物のハロゲンは臭素及び塩素である。
式(Ia)〜(Vb)の化合物の調製で1つ以上のハロゲンを有する開始剤(例えば、(X-(Sp1)n)a-L-ハロゲン)を利用する当該実施形態では、LはX基又はその保護形を有しうる。或いは、1つ以上のハロゲンを有する開始剤は、二官能性薬を用いて-(Sp1)n-X基を導入するために使用できる適切な官能性(例えば、ヒドロキシル、アミン、又はカルボキシル又はその保護形)を有するL基を与えうる(例えば、スキームIB及びIIB参照)。
広範な種々の開始剤を用いて本発明の化合物を調製でき、US 6,852,816で述べられている多くの開始剤が挙げられる。いくつかの実施形態では、本発明の化合物を調製するためATRP反応で利用する開始剤は、不分岐化合物を調製する場合は1個のハロゲンを有し、分岐分子を調製する場合は1個より多くのハロゲンを有するアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルから選択される。他の実施形態では、開始剤は、不分岐化合物を調製すべき場合は1個の塩素若しくは臭素原子を有し、分岐分子を調製すべき場合は1個より多くの塩素及び/又は臭素を有するアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルから選択される。
ATRP反応で利用する開始剤は、ヒドロキシル化されていてよい。いくつかの実施形態では、本発明の化合物を調製するためATRP反応で利用する開始剤は、ヒドロキシル基を有し、かつ不分岐化合物を調製する場合は1個のハロゲンをも有し、分岐分子を調製する場合は1個より多くのハロゲンをも有するアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルから選択される。他の実施形態では、開始剤は、ヒドロキシル基を有し、かつ不分岐化合物を調製すべき場合は1個の塩素若しくは臭素原子をも有し、或いは分岐分子を調製すべき場合は1個より多くの塩素及び/又は臭素をも有するアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルから選択される。本発明のフォーク形化合物を調製すべき別の実施形態では、開始剤は、不分岐化合物を調製すべき場合は1個の塩素若しくは臭素原子をも有し、或いは分岐及びフォーク形化合物を調製すべき場合は1個より多くの塩素及び/又は臭素をも有するジヒドロキシ若しくはトリヒドロキシ、又は多ヒドロキシでさえのアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルである。開始剤がヒドロキシル化されている場合、分子のポリマー部分を付加するための重合反応後、該ヒドロキシル基が式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物の反応性基「X」として機能しうる。或いは、重合後に、該ヒドロキシル基をヒドロキシル反応性二官能性薬、例えば表IIに示される当該薬剤(例えば、N-(p-マレイミドフェニル)イソシアネート)と反応させて、他の反応性基を有する式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物を調製しうる。
ATRP反応のために利用する開始剤は、1つ以上のアミン基を有しうる。いくつかの実施形態では、本発明の化合物を調製するためのATRP反応で利用する開始剤は、アミン基を有し、かつ不分岐化合物を調製すべき場合は1個のハロゲンをも有し、或いは、分岐分子を調製すべき場合は1個より多くのハロゲンをも有するアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルである。他の実施形態では、開始剤は、アミンを有し、かつ不分岐化合物を調製すべき場合は1個の塩素若しくは臭素原子をも有し、或いは分岐分子を調製すべき場合は1個より多くの塩素及び/又は臭素をも有するアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルである。本発明のフォーク形化合物を調製すべき別の実施形態では、開始剤は、不分岐化合物を調製すべき場合は1個の塩素若しくは臭素原子をも有し、或いは分岐及びフォーク形化合物を調製すべき場合は1個より多くの塩素及び/又は臭素をも有するジアミノ若しくはトリアミノ、又は多アミノでさえのアルカン、シクロアルカン、アルキルカルボン酸若しくはそのエステル、シクロアルキルカルボン酸若しくはそのエステル、エーテル及び環式アルキルエーテルである。開始剤が1つ以上のアミン基を有する場合、分子のポリマー部分を付加するための重合反応後、該アミン基が式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物の反応性基「X」として機能しうる。或いは、重合後に、該アミン基をアミン反応性二官能性薬、例えば表IIに示される当該薬剤(例えば、3,3'-ジチオビス(スルホスクシンイミジルプロピオネート)、スルホスクシンイミジル4-(p-マレイミドフェニル)ブチレート、N-(ε-トリフルオロアセチルカプロイルオキシ)スクシンイミドエステル、β-(トリス[ヒドロキシメチル]ホスフィン)プロピオン酸など)と反応させて、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)のさらなる化合物を調製しうる。
塩化若しくは臭化アルキルカルボン酸も、アルキルジカルボン酸、アミノ若しくはヒドロキシ基で置換されているものを含め、開始剤として利用できる。ATRPを利用して式(Ia)〜(Vb)の化合物を調製する場合の本発明のいくつかの実施形態では、開始剤は、塩素及び臭素から選択される1つ以上のハロゲンを有するアルキルカルボン酸でよい。いくつかの実施形態では、フォーク形化合物を調製すべき場合、開始剤は、2つ以上のカルボキシル基と、塩素及び臭素から選択されるハロゲンと、-OH及び-NH2から選択される2つ以上の基とを有するアルキルカルボン酸でよい。分岐化合物を調製すべき場合の実施形態では、開始剤は、塩素及び臭素から選択される2つ以上のハロゲンを有するアルキルカルボン酸でよい。分岐かつフォーク形化合物を調製すべき場合の実施形態では、開始剤は、塩素及び臭素から選択される2つ以上のハロゲンと、2つ以上のカルボキシル基を有するアルキルカルボン酸でよい。開始剤が1つ以上のカルボキシル基を有する場合、分子にポリマー部分を付加するための重合反応後、該カルボキシル基が式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物の反応性基「X」として機能しうる。或いは、重合反応後、該カルボキシル基をカルボキシル反応性二官能性薬、例えば表IIに示される当該薬剤(例えば、N-(ε-トリフルオロアセチルカプロイルオキシ)スクシンイミドエステル、3-([2-アミノエチル])ジチオ)-プロピオン酸・HCl等)と反応させて式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)のさらなる化合物を調製しうる。
-COOH、-OH及び-NH2から選択される2つ以上の基で置換されている塩化若しくは臭化アルカンも、ATRPを利用して式(Ia)〜(Vb)の化合物を調製する場合のフォーク形化合物の調製のための開始剤として利用しうる。該開始剤は、塩素及び臭素から選択される1つのハロゲンと、-COOH、-OH及び-NH2から選択される2つ以上の基を有するアルカンでよい。分岐及びフォーク形化合物を調製すべき場合のいくつかの実施形態では、開始剤は、アルカンでよい。塩素及び臭素から選択される2つ以上のハロゲンと、-COOH、-OH及び-NH2から選択される2つ以上の基とを有するアルカンでよい。開始剤が-COOH、-OH及び-NH2から選択される2つ以上の基を有する場合、分子のポリマー部分を付加するための重合反応後、存在する該-COOH、-OH及び-NH2基が、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物の反応性X基として機能しうる。或いは、重合後、該-COOH、-OH及び-NH2基を、-COOH、-OH又は-NH2反応性二官能性薬、例えば表IIに示される当該薬剤と反応させて式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)のさらなる化合物を調製しうる。このやり方では、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の非対称フォーク形化合物が調製されうる。特に、-COOH、-OH及び-NH2から選択される2つの異なる基が開始剤に存在する場合；1つ以上の生物活性薬との引き続く反応が式(IBM)、(Ibis)、(Iamb)、(Ivy)又は(Vb)の非対称フォーク形化合物を生じさせるだろう。
ポリマー鎖の形成で利用される開始剤に存在する当該基(例えば、Br又はCl)及びX又はX-Sp1成分の連結に役立つ当該基に加え、開始剤は、式(Ia)〜(Vb)の化合物のL基上の置換基として存在するであろう、1つ以上の独立に選択される-OH、アミノ、モノアルキルアミノ、ジアルキルアミノ、-O-アルキル、-COOH、-COO-アルキル、又はホスフェート基(若しくはその保護形)をも含有しうる。
種々多様な開始剤、例えば以下のものが市販されている：3-ブロモプロピオンアルデヒドジメチルアセタール；3-ブロモプロパンアミン；3-ブロモプロピオン酸；4-ブロモブタン酸；2,3-ジブロモプロピオン酸及びそのメチルエステル；2,3-ジクロロプロピオン酸及びそのメトキシエステル；2,3-ジクロロプロピオンアミド；2,2,3-トリクロロプロピオンアミド；2,3-ジブロモ-1-プロパノール；1,3-ジブロモ-2-プロパノール；1,3-ジブロモ-2-プロパンアミン；3-ブロモ-2-(ブロモメチル)プロパン酸；2,2,3-トリクロロ-1-ヒドロキシブチルホルムアミド；2,2,3,3,3-ペンタクロロプロピオンアミド；(2,2,3-トリクロロ-1-ヒドロキシ-ブチル)-カルバミン酸メチルエステル；2,3-ジブロモコハク酸；3,4-ジブロモジヒドロ-2,5-フランジオン；メチル2,3-ジブロモ-2-メチルプロパノエート；2,3-ジブロモ-4-オキソブタン酸；エチル2,3-ジブロモ-2-メチルプロパノエート；2,3-ジブロモ-N,N-ビス(ヒドロキシメチル)プロパンアミド；3,4-ジブロモ-4-フェニル-2-ブタノン；2,3-ジブロモ-3-フェニルプロパン酸；2,3,4-トリブロモブタン酸；4,5-ジブロモ-1,2-シクロヘキサンジカルボン酸；2,2-ビス(ブロモメチル)-1,3-プロパンジオール；3,5-ジブロモ-4-オキソペンタン酸；及びブロモ酢酸N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(Sigma-Aldrich(St. Louis、MO)から入手可能)。必要に応じて標準的方法を用いて、当該開始剤の適宜保護された形を調製することができる。
E.3.1.2 触媒及びリガンド
ATRP又は基ラジカル移動重合で使う触媒としてCu1+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Ru2+、Ru 3+、Cr2+、Cr3+、Mo2+、Mo 3+、W2+、W3+、Mn2+、Mn2+、Mn4+、Rh3+、Rh4+、Re2+、Re3+、Co1+、Co2+、Co3+、V2+、V3+、Zn1+、Zn2+、Ni2+、Ni3+、Au1+、Au2+、Ag1+及びAg2+の適切な塩が挙げられる。適切な塩として、限定するものではないが、ハロゲン、C1-C6-アルコキシ、スルフェート、ホスフェート、トリフラート、ヘキサフルオロホスフェート、メタンスルホネート、アリールスルホネート塩が挙げられる。いくつかの実施形態では、触媒は上記金属イオンの塩素、臭素塩である。他の実施形態では、触媒はCuBr、CuCl又はRuCl2である。
いくつかの実施形態では、1つ以上のリガンドを使用して遷移金属触媒を可溶化することが望ましい。通常、塩化銅若しくは臭化銅、又は塩化ルテニウム遷移金属塩が触媒の一部である場合といった、種々の遷移金属塩と適切なリガンドを併用する。リガンドとしての触媒の機能に影響するリガンドの選択は、有機反応媒体中で遷移金属触媒を可溶化するのを助けるのみならず、その酸化還元電位を調整する。リガンドの選択は、触媒の溶解度及び生成混合物からの分離能にも基づく。重合が液相で行われる場合、通常、可溶性リガンド/触媒が望ましいが、固定化触媒を利用しうる。好適なリガンドとして、当該ピリジル基(例えば、アルキルピリジン、例えば4.4.ジアルキル-2,2'ビピリジン)及びアルキル置換イミノ基を有する当該ピリジル基が挙げられ、存在すると、より長いアルキル基が低極性モノマー混合物及び溶媒中における溶解性を与える。インダニル、又はシクロペンタジエニルリガンドに加え、トリフェニルホスフィン及び他のリンリガンドも遷移金属触媒と共に利用できる(例えば、トリフェニルホスフィン、インダニル又はシクロペンタジエニルリガンドとのRu+2-ハライド又はFe+2-ハライド錯体)。
いくつかの実施形態では、金属イオンが完全に錯体形成しているときの該成分のモル比に基づいて、触媒中の金属化合物及びリガンドのだいたいの化学量論量を利用する。他の実施形態では、金属化合物とリガンドとの間の比は、1:(0.5〜2)の範囲又は1:(0.8:1.25)の範囲である。
一般的に、触媒が銅の場合、触媒中の二座又は多座窒素リガンドが、より活性な触媒をもたらす。さらに、架橋又は環式リガンド及び分岐脂肪族ポリアミンは、単純な線形リガンドより活性な触媒を与える。臭素が対イオンの場合、Cu+1当たり二座又は半分の四座リガンドが必要である。トリフラート又はヘキサフルオロホスフェートのような、より複雑な対イオンを利用する場合、2つの二座リガンド又は1つの四座リガンドを利用しうる。金属銅の添加は、金属銅とCu+2が酸化還元反応を受けてCu+1を形成しうることから、特に速い重合が望ましい場合のいくつかの実施形態で有利である。ATRP反応の最初に何らかのCu+2を添加すると、普通の終了の量を減らしうる。
いくつかの実施形態では、重合反応で利用する触媒の量は、存在する開始剤のモル等量である。しかし、触媒は反応で消費されないので、開始剤と同じ量だけ触媒の量を含むことは必須でない。触媒の開始剤に対する比は、いくつかの実施形態で遷移金属化合物に基づき、約1:(1〜50)であり、他の実施形態では約1:(1〜10)である。
E.3.1.3 重合条件
いくつかの実施形態では、本発明のリビングラジカル重合は、好ましくは3〜約2000の範囲の重合度を達成するように行われ、他の実施形態では約5〜約500の範囲の重合度を達成するように行われる。他の実施形態の重合度は、10〜100の範囲、或いは約10〜約50の範囲である。基又は原子移動ラジカル重合法における重合度は、開始剤のモノマーに対する初期比に直接関連する。従って、いくつかの実施形態では、開始剤のモノマーに対する初期比は、1:(3〜約2,000)又は約1:(5〜500)、又は約1:(10〜100)、又は約1:(10〜50)の範囲内である。
重合反応は、典型的に、単一の均一溶液を利用する液相内で行われる。しかし、反応は、固相と液相を含む不均一(例えば、懸濁液又は水性エマルション)でよい。非重合性溶媒を利用する場合の当該実施形態では、利用する溶媒は、双性イオン性モノマー、開始剤、触媒及びそのリガンドの性質；さらに、利用しうるいずれのコモノマーの性質をも考慮して選択される。
溶媒は、単一化合物又は化合物の混合物を含んでよい。いくつかの実施形態では、溶媒が水であり、かつ他の実施形態では、反応中に存在するモノマーの質量に基づき、約10質量%〜約100質量%の量で水が存在する。水溶性でないコモノマーを双性イオン性モノマーと重合すべき場合の当該実施形態では、存在するすべてのモノマーの可溶化を可能にする溶媒又は共溶媒(水と共に)の利用が望ましいだろう。好適な有機溶媒として、限定するものではないが、アミド(例えば、ジメチルホルムアミド)、エーテル(例えば、テトラヒドロフラン)、エステル(酢酸エチル)、最も好ましくは、アルコールが挙げられる。水と有機溶媒の混合物を利用する場合のいくつかの実施形態では、C1-C4の水混和性アルキルアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、及びtertブタノール)が有用な有機溶媒である。他の実施形態では、重合反応を行うため、水とメタノールの併用が好適である。CO2等の超臨界溶媒中で反応を行ってもよい。
上述したように、いくつかの実施形態では、重合すべきモノマーの質量に基づいて約10質量%〜約100質量%の量で重合混合物中に水を含むことが望ましい。他の実施形態では、非重合性溶媒の総量は、反応混合物中に存在するモノマーの質量に基づいて約1質量%〜約500質量%である。他の実施形態では、非重合性溶媒の総量は、反応混合物中に存在するモノマーの質量に基づいて約10質量%〜約500質量%或いは20質量%〜400質量%である。
いくつかの実施形態では、双性イオン性モノマー以外のすべての成分を含むプレミックスを形成し、該プレミックスに双性イオン性モノマーを最後に添加することによって、開始剤及び触媒との接触前の双性イオン性モノマーと水との接触時間を最小限にする。
いずれの適切な温度でも重合反応を行うことができる。いくつかの実施形態では、温度はほぼ周囲温度(室温)〜約120℃でよい。他の実施形態では、約60℃〜80度の範囲の周囲温度から高い温度で重合を行うことができる。他の実施形態では、反応を周囲温度(室温)で行う。
いくつかの実施形態では、本発明の化合物は、ゲル浸透クロマトグラフィーで判定した場合、約1.5未満の多分散性(分子量の)を有する。他の実施形態では、多分散性が1.2〜1.4の範囲でよい。式(Ia)〜式(Vb)の化合物の後重合反応処理(例えば、ゲル浸透クロマトグラフ用媒体上でのサイズ選択)によって多分散性を減らすことができる。或いは、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物の、生物活性薬へのカップリングを行って所望抱合体を調製する場合、生物活性薬へのカップリング前に、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)を有する中間化合物をサイズ選択(例えば、クロマトグラフィーによって)することができる。
本発明の化合物、特にリビングラジカル重合で調製される当該化合物中に存在するポリマー成分を利用してブロックコポリマーを形成することができ、第1の重合の生成物を、触媒とさらなるエチレン性不飽和モノマーとの存在下で行われる第2の基又は原子移動ラジカル重合工程で開始剤として使用する。生成物はA-B型のブロックコポリマーである。ここで、第2のブロック「B」は、該開始ブロックAで利用される当該モノマーと異なる型のモノマーで構成されうる。或いは、ブロックAとブロックBが形成されるモノマーが、異なる比率で存在する同成分モノマーを構成しうる。多くの場合、それらは異なるモノマーを含むが、それらが共通のコモノマーを含みうる。追加ブロックを加えて配列ABC又はABAを有する線形ブロックコポリマーを得ることができる。B型のモノマーが付加しうる二官能性開始剤を利用して、A-B-A型のブロックコポリマーを生成することもできる。第2の重合で、Aモノマーのブロックが、ABA型のポリマーを生成する開始剤として作用するBポリマーの2つの末端に付加する。同様に、上述した星形又は櫛形ポリマーを調製するために用いた多官能性開始剤から出発して、星又は櫛型アーキテクチャーを有するブロックコポリマーを生成しうる。必要な場合、異なる触媒又は溶媒系を利用して、ポリマーの第2又はその次のブロックを調製することができる。
E.3.1.4 非ハロゲン化ポリマー末端を有する化合物の調製
重合反応でハロゲン含有開始剤又は触媒の使用によって、ポリマー基の末端にハロゲンを付加する場合の式(Ia)〜式(Vb)の化合物の当該実施形態では、該ハロゲンを別の官能性と置き換えることが望ましいだろう。脂肪族ハロゲンの変換のために種々の反応を利用できる。一実施形態では、脂肪族ハロゲンの変換は、脂肪族求核置換反応を含みうる。一実施形態では、脂肪族求核反応はイソシアナト-脱ハロゲン化であり、別の実施形態では、イソチオシアナト-脱ハロゲン化である。結果として生じたイソシアネート又はイソチオシアネートを酸又は塩基で処理して対応アミンに変換できる。イソチオシアネートはSアルキル化を与え、かつ対応アミンにそれらを変換するためには、より激しい条件を必要とする傾向があるので、脱ハロゲン化ではイソシアネートがイソチオシアネートより好ましい。脂肪族ハライドをアルコールの存在下でイソシアネートと処理すると、カルバメートを直接調製することができる。
ポリマー基の末端に付加したハロゲンを、適切な求核試薬による求核置換に供して、アルコール、アルキルエーテル(例えば、-O-メチル又は-O-エチル)、エステル、チオエーテル等に変換することもできる。ハロゲンを脱離反応に供してアルケン(二重結合)を生じさうる。
式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物に結合した生物学的薬剤への作用を避けるため、末端脂肪族ハロゲンの変換を、式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物の生物活性薬へのカップリング前のそれら化合物について行ってよい。
E.3.2 生物活性薬の式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物へのカップリング 生物活性薬を含む式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物の調製は、まず該生物活性薬を連結基に結合させ、このカップリングした生物活性薬を、分子のポリマー基の合成に適した条件に供することによって行われる。当該場合、適切な連結基は、ATRP反応で使うための開始剤(例えば、ヨウ素化、臭素化又は塩素化化合物/基)でよい。生物活性薬がポリマー重合反応及び必要ないずれのその後の仕上げにも適合性である場合に該反応スキームが可能である。しかし、生物活性薬の式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)又は(Va)の化合物へのカップリングは、特に該生物活性薬が重合に適した条件に適合しない場合に、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物を調製するために有利に使用されうる。さらに、特に多工程合成反応で遭遇する、費用がかかるので薬剤を減らして不完全な合成収率となる場合、生物活性薬の式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物へのカップリングが有利に使用される。
式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物は式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物と生物活性薬との反応によって調製される。式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物が-(Sp1)n-X基(X基は反応性である)を有する当該場合(例えば、スキームIのバーとIA及びスキームIIパートIIA参照)、化合物を生物活性薬と直接反応させて式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物を調製することができる。X基が保護形で存在する場合、生物活性薬との反応前に該分子を脱保護に供する(例えば、保護されたカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、カルボニル等からX基を脱保護しうる)。
-(Sp1)n-X基が重合反応のために使用する条件と適合しない場合、重合反応の後に該基を導入することが望ましい(例えば、スキームIパートIB及びスキームIIパートIIB参照)。このような状況は、X基が、重合反応で存在できない二重結合を含有する(例えば、Xがビニルピリジン基、α-β不飽和カルボニル、α-βエステル、α-β不飽和アミド、又はマレイミド基を含む)場合に起こりうる。このような状況では、ハロゲンを有する開始剤が、-(Sp1)n-X成分の取り付けに適した官能性 (例えば、ヒドロキシル、アミン、又はカルボキシル)を有するL基を与えうる。このような1つの実施形態では、チオ-反応性マレイミド基及びカルボキシルの末端にアルキル基を含むリンカーが、N-(β-マレイミドプロピオン酸)ヒドラジド-TFA(BMPH、Pierce Biotechnologyから入手可能)との重合後のアルデヒドを有するL基に連結しうる。
上述したように、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物の生物活性薬Aは、該生物活性薬を連結する手段として該薬剤に付加される(Sp2)p(式中、pは0又は1である)と表されるスペーサー基を含みうる。該連結基は、スペーサー基のみならず、さらに式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のX基と反応できる基をも与えるために導入されうる。
Sp2スペーサー基の生物活性薬への導入は、生物活性薬と式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物の反応前に起こりうる。Sp2スペーサーの生物活性薬への組み入れは、X基と反応して式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のZ基を形成できる唯一の反応官能性を導入するために該スペーサーを使用する場合に、特に望ましい。
望ましく、かつ化学が許容する場合、生物活性薬との反応前にSp2連結基を式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物のX基に連結しうる。このような合成戦略は、例えば、該生物活性薬が高価であるか、又は分解に対する感受性のため制限された寿命を有する場合の当該実施形態で採用されうる。当該場合、化合物(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)のX官能性に結合しているSp2スペーサー基との間の最後のカップリング(すなわち、-Z-Sp2に変換される-Xを有する化合物を形成するため)は、該分子中に存在する他の官能性（例えば、該ポリマー中に存在するホスホリルコリン基）と適合性であろう。
式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物への生物活性薬のカップリングは、行われる反応に適用可能な化学的条件及び試薬を利用して行われる。例えば、該カップリングがエステル又はアミドの形成を必要とする場合、カルボン酸とアルコール又はアミンとの間の脱水反応は、脱水剤(例えば、カルボジイミド、例えばジシクロヘキシルカルボジイミド、DCC、又は水溶性薬1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、EDC)を利用しうる。或いは、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHS)を利用してアミドを調製しうる。NHSエステルを用いてアミドを調製するための反応は、典型的に中性に近いpHでホスフェート、ビカーボネート、ボレート、HEPES又は他の非-アミン含有緩衝液内で4℃〜25℃にて行われる。いくつかの実施形態では、脱水剤としてEDCを利用する反応は、4.5〜7.5のpHを用い；他の実施形態では、4.5〜5のpHを使用しうる。モルフォリノエタンスルホン酸、MESは有効なカルボジイミド反応緩衝液である。
チオール基は種々の条件下で反応して異なる生成物を調製しうる。チオールがマレイミドと反応してチオエーテル結合を形成する場合、該反応は典型的に6.5〜7.5のpHで行われる。メルカプトエタノールのような遊離チオール試薬を添加することによって、過剰のマレイミド基をクエンチできる。ジスルフィド結合がリンケージとして存在する場合、それら結合は生物学的に活性な基中に存在するスルフヒドリルと、ピリジルジスルフィド等のジスルフィドであるX官能性との間のチオール-ジスルフィド交換によって生成されうる。
ピリジルジスルフィドに係る反応はpH4〜pH5で行われ、343nmで反応をモニターして、遊離したピリジン-2-チオンを検出することができる。チオール基を水溶液中でエポキシドと反応させてヒドロキシチオエーテルを得ることもできる。
グアニド基(例えば、問題のタンパク質又はポリペプチド中のアルギニンの当該基)のグルオキサールとの反応はpH7.0〜8.0で行われる。この反応は、典型的に25℃で進行する。1つのグアニド基につき2つのフェニルグルオキサール成分を含有する誘導体は、中性又はアルカリ性pHより穏やかな酸性条件(pH4未満)下で安定であり、かつ連結した物質の単離を可能にする。中性又はアルカリ性のpH値では、リンケージが緩徐に分解する。タンパク質又はポリペプチドのアルギニン残基がフェニルグリオキサール試薬と反応する場合、該リンケージの約80%が加水分解して、37℃で約pH7にて約48時間(過剰の試薬の非存在下)で元のアルギニン残基が再生成するだろう。
アミンとのイミドエステル反応は、典型的に8〜10のpHで行われ、好ましくは約pH10で行われる。イミドエステルとアミンの反応から形成されるアミジンリンケージは、特に高いpHで可逆性である。
ハロアセタールは、広いpH範囲にわたってスルフヒドリル基と反応しうる。スルフヒドリル基がタンパク質又はポリペプチド上に存在する場合に特に存在しうるヒスチジン残基間の副反応を避けるため、この反応は約pH8.3で行われる。
アルデヒドは種々の条件下でアミンと反応してイミンを形成しうる。アルデヒド又はアミンがアリール基に直接隣接している場合、生成物はシッフ塩基であり、これはアリール基が存在しない場合より安定な傾向がある。イミン結合を形成するためのアミンとアルデヒドの反応の条件は、1〜24時間にわたって約pH9〜約pH11という塩基性pHの使用及び約0℃〜室温という温度を含む。イミンの調製では、水素化ホウ素を含む緩衝液及び三級アミン含有緩衝液を利用することが多い。イミンの調製が望まれる場合、加水分解に感受性のイミン抱合体を還元して、加水分解に感受性でないアミン結合を形成しうる。水素化ホウ素ナトリウム又はシアノ水素化ホウ素ナトリウムといった種々の適切な還元剤で還元を行うことができる。
上記反応条件は職人に一般的な指針を提供することを意図している。当業者は、反応条件は、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の抱合体の形成を促進するための要求に応じて変化しうること、及び反応の変更の指針を有機化学の標準テキストから得られることを認めるだろう。さらなる指針は、関連化学反応を論じているWong, S.S., “Chemistry of Protein Conjugation and Cross-Linking,” (CRC Press 1991)等のテキストから得られる。
E.4 本発明の化合物の調製のためのリビングラジカル重合法の代替法
上記リビングラジカル重合法の使用に加え、当業者に周知のいずれかの方法経由でポリマー中間体を形成するための該化合物のポリアクリル酸ポリマー部分の調製といった多様な方法でも、本発明の化合物を調製しうる。好適な方法として、熱的、加水分解的、酸化還元的、又は光化学的手段で惹起しうるフリーラジカル重合法が挙げられる。必要な場合、ポリマー中間体をクロマトグラフ法でサイズについて選択し、かつポリマー中間体は、反応性基、又はその保護形を有するL基(及び存在する場合Sp1スペーサー)に寄与しうるいずれの基によっても反応性基(すなわち、X基)に結合して式(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(IVa)、又は(Va)の化合物を形成することができる。X基のいずれの必要な脱保護又は活性化後にも、適切な条件下での生物活性薬との反応によって、式(Ib)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、又は(Vb)の化合物が調製されうる。この調製方法を下記スキームIIIに、モノマー「M」及び4-ホルミル安息香酸（ポリマー中間体と、生物活性薬を有するアミンとの反応の反応性基(アルデヒド)とのカップリングの手段(カルボキシル基)を与える）について示す。
Figure 0005745009
スキームIIIで調製されるイミン生成物を、シアノ水素化ホウ素ナトリウム等の適切な還元剤の使用によって還元してアミンを得ることができる。
E.5 精製及び分子量の決定
所望により、沈殿法、透析及びクロマトグラフィーといったいずれの既知手段によっても式(Ia)〜(Vb)の化合物を精製することができる。所望ポリマー材料から、触媒、リガンド、未重合モノマー、又は小分子生物活性薬などの小分子混入物を除去する1つの便利な手段は、適切な緩衝液(例えば、Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules CAから入手可能なBio-Gel P6DG(6,000ダルトンに及ぶ抱合体と使用できる))で平衡させた脱塩ゲルのカラム上を、該生成物を通過させることである。
特にポリマー抱合体の多分散性を決定することが望ましい場合、ポリマー材料及び式(Ia)〜(Vb)のポリマー抱合体の範囲の分子量を有する材料を分割できる媒体上のクロマトグラフィーを行ってもよい。所望の分子量範囲内の材料を分割できるいずれの通常のクロマトグラフ媒体も利用でき、Superdex、Sephacryl、Sephadex及びSepharoseが挙げられる。媒体の特定の選択(例えば、Superdexペプチド、Superdex 75又はSuperdex 200)は、分割する必要のある抱合体の大きさに影響を受けるだろう。標準的なクロマトグラフ法、高速タンパク質液体クロマトグラフィー(Fast Protein Liquid Chromatography)(FPLC)、又はHPLCを利用してクロマトグラフィーを行える。多くの場合、室温でクロマトグラフィーが可能であるが、より低温(例えば4℃)でのクロマトグラフィーが望ましいことが多い。ポリマー抱合体のクロマトグラフ分離ではいずれの適切な緩衝液をも利用しうる。医薬的に許容しうる賦形剤組成物でもある固相中のクロマトグラフィーも可能である。固相として、限定するものではないが、生理食塩水(100mlの水につき0.9gのNaCl)又はリン酸緩衝食塩水(PBS)が挙げられる。固相として医薬的に許容しうる賦形剤を使用すると、ポリマー材料と共に存在する緩衝液を交換するための引き続く操作を回避するという利点がある。
他の形態のクロマトグラフィーも利用でき、限定するものではないが、イオン交換クロマトグラフィー及び疎水的相互作用クロマトグラフィーが挙げられる。
本発明を下記実施例でさらに説明するが、下記実施例は、例示として提供したものであり、本発明の範囲を限定するものと考えるべきでない。
マロン酸ジエチルから2-エチルアクリル酸の調製
2-カルボエトキシ酪酸の調製によってマロン酸ジエチルからエチルアクリル酸を調製し、引き続き2-エチルアクリル酸(EAA)に変換した。
2-カルボエトキシ酪酸：
エチルマロン酸ジエチルを1M KOHの存在下で一晩95%のエタノールと撹拌した。生じた白色沈殿物を溶液からろ別し、ろ液を減圧下にて(例えば、回転式エバポレーターで)濃縮した。ろ液の濃縮で得られた黄色がかった油を前記沈殿物に加え、混合物を最小量の水に溶かした。希HCl水溶液によるpH2への酸性化後、油が溶液から分離する。この油をジエチルエーテルに取り、水層をさらにジエチルエーテルで3回抽出した。エーテル抽出液を混ぜ合わせ、硫酸マグネシウム上で乾燥させてろ過した。定量的収率の2-カルボエトキシ酪酸を黄色がかった油として得た。
2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(HEMA-PC又はMPC)の調製：
Figure 0005745009
乾燥THF(40mL)中の2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)(4.4g,40mmol)の溶液に乾燥トリエチルアミン(3.4g,40mmol)を加えた。この混合物を室温で3分撹拌してから-20℃に冷却した。この冷却溶液にCOP(4.5g,40mmol)をTHF(20mL)中の溶液として1時間かけて加えた。反応混合物の温度を約-20℃で維持した。白色沈殿物をろ過し、残存溶液を減圧下で濃縮して6.7g(71%)の2-(2-オキソ-1,3,2,ジオキサホスホロイルオキシ)エチルメタクリレート(OPEMA)を淡黄色の液体として得た。OPEMA(4.0g,16mmol)を反応ビン内で乾燥アセトニトリル(30mL)中で撹拌した。ビンを-20℃に冷却し、該溶液に無水トリメチルアミン(4mL)を迅速に加えた。ビンを素早く閉じて混合物を60℃に24時間加熱してから-10℃で12時間維持した。MPCが白色沈殿物として観察され、これをろ過で収集し、冷却アセトニトリルで洗浄し、減圧下で乾燥させて1.5gの生成物を白色粉末として得た。1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 1.93 (s, 3H), 3.40 (s, 9H), 3.80-3.85 (m, 2H), 4.09-4.11 (m, 2H), 4.30-4.36 (m, 4H), 5.84 (s, 1H), 6.11 (s, 1H) ppm。
2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸ピロリジン-1-イルエステルの調製：
Figure 0005745009
乾燥塩化メチレン(300mL)中のN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)(3.0g,26mmol)の溶液を不活性(アルゴン又は窒素)雰囲気下で撹拌した。トリエチルアミン(7.3mL,52mmol)を加え、混合物を0℃に冷却し、2-ブロモ-2-メチルプロピオニルブロミド(3.9mL,31mmol)を15分かけて滴加した。混合物を0℃で1時間撹拌してから室温に戻して一晩撹拌した。溶媒のほとんどを蒸発で除去し、残存混合物を冷却水(400mL)で希釈し、ジエチルエーテルで抽出してから(3×30mL)、炭酸カリウム水溶液(3×30mL)と1M HCl水溶液(3×30mL)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥させてからろ過かつ濃縮して褐色固体を得た。酢酸エチルからの結晶化が白色粉末として所望生成物を与えた(2.62g,39%)。1H NMR (CDCl3) δ (ppm) 2.09 (s, 6H, CH3)2Br), 2.88 (s, 4H, HNHS); 13C NMR (CDCl3) δ (ppm) 25.7 (CNHS), 30.8 (C(CH3)2Br), 51.3 (C(CH3)2Br), 167.6 (C=O), 168.7 (CNHS=O)。
実施例3の2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸ピロリジン-1-イルエステルと原子移動ラジカル重合(ATRP)を使用するMPCの代表的重合：
Figure 0005745009
実施例3の2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸ピロリジン-1-イルエステル(13mg,0.050mmol)を脱気したDMSO(1.5mL)に溶かした。この溶液にCu1Br(7mg,0.05)mmol)と2,2'-ビピリジン(15mg,0.10mmol)を添加後、脱気したメタノール(0.5mL)中のMPC(547mg,1.85mmol)の溶液を加えた。反応混合物を凍結-ポンプ-解凍の3サイクルに供してから不活性(アルゴン又は窒素)雰囲気下で室温にて18時間、次いで40℃で4時間撹拌した。溶出液としてメタノールを用いて混合物をシリカゲルの短カラムに通して無色溶液を得た。この溶液を減圧下で乾燥させて所望ポリマー(190mg)を白色粉末として得た。1H NMR (400 MHz, CD3OD): δ 0.81-1.33 (br, 35H), 1.81-2.22 (br, 22H), 2.87 (s, 4H), 3.25 (s, 132H), 3.69-3.81 (br, 19H), 4.04-4.45 (br, 60H) ppm; 31P NMR (400 MHz, CD3OD): -0.34 ppm。ポリ(エチレンオキシド)較正標準に対して、0.2質量%のNaN3を含有する0.1MのNaNO3水溶液で溶出するゲル浸透クロマトグラフィー：Mn 8,900, Mp 9,600, Mw 11,600, PDI 1.30。下表は、種々の条件下で行ったこの重合例を提供する。
種々の条件下で調製したNHS-末端MPCポリマー
Figure 0005745009
DP=重合度(n個のモノマー繰返し単位)；Mn=数平均分子量；GPC=ゲル浸透クロマトグラフィー；PDI=Mw/Mn、つまり数平均分子量で除した重量平均分子量(両方ともGPCで決定される)として定義される多分散指数。
2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸4-ホルミル-フェニルエステルの調製：
Figure 0005745009
4-ヒドロキシベンズアルデヒド(6.1g,0.050mol)とトリエチルアミン(6.1g,0.060mol)の溶液を丸底フラスコ内THF(200mL)中で撹拌した。撹拌アルデヒド溶液にベンズブロモイソブチリルブロミド(13.6g,0.060mol)をゆっくり添加し、反応混合物を室温で5時間撹拌した。出現した白色沈殿物をろ過で除去し、回転式エバポレーターで溶媒を除去した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン中12%のEtOAcで溶出)による精製が所望アルデヒド(6.5g)を白色固体として与えた。1H NMR (CDCl3) δ = 2.09 (s, 6H), 7.33 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 7.96 (d, J = 7.99 Hz, 2H), 10.02 (s, 1H) ppm; 13C NMR (CDCl3) δ (ppm) 30.4, 55.3, 121.5, 131.3, 134.2, 155.3, 169.6, 175.7, 190.9 ppm。
ベンズアルデヒド開始剤とATRPを使用するMPC重合：
Figure 0005745009
実施例5の2-ブロモ-2-メチルプロピオン酸4-ホルミル-フェニルエステル(10.8mg,40.0mmol)を脱気したDMSO(1.0mL)に溶かした。この溶液にCuBr(7mg,0.05mmol)、2,2'-ビピリジン(15mg,0.10mmol)、及び脱気したメタノール(0.5mL)中のMPC(296mg,1.00mmol)の溶液を加えた。反応混合物を凍結-ポンプ-解凍の3サイクルに供してから窒素雰囲気下で周囲温度にて18時間、及び40℃で4時間撹拌した。溶出液としてメタノールを用いて混合物をシリカゲルの短カラムに通し、乾燥THF(2mL)で洗浄して無色溶液を得た。この溶液を減圧下で乾燥させて所望ポリマー(100mg)を白色粉末として得た。1H NMR (300 MHz, CD3OD): δ = 0.61-1.42 (m, 236H), 1.90-2.33 (m, 131H),), 3.32 (s, 766H), 3.69-3.81 (brs, 140H), 3.95-4.43 (m, 438H), 7.27-7.46 (brs, 2H), 7.93-8.12 (brs, 2H), 9.95-10.11 (brs, 1H); GPC (溶出液 0.2wt%のNaN3と標準物質としてPEOを含有する0.1MのNaNO3水溶液)：Mn: 8,300; Mp: 9,000; Mw: 11,000; PDI 1.29。
2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸3-(2-ブロモ-2-メチル-プロピオニルオキシ)-5-ホルミル-フェニルエステルの調製：
Figure 0005745009
乾燥THF(40mL)中の3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド(1.38g,10.0mmol)とトリエチルアミン(2.5g,25mmol)の溶液を室温で撹拌した。撹拌混合物にブロモイソブチリルブロミド(5.7g,25mmol)をゆっくり加えて反応を室温で12時間進行させた。生じた白色沈殿物をろ過で除去した。溶媒を回転式エバポレーターで除去し、所望化合物を15%のEtOAc/ヘキサンで溶出するカラムクロマトグラフィーで精製して1.7g(40%)の所望二官能性開始剤を淡黄色の粘性液として得た。1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 2.06 (s, 12H), 7.31 (t, J=2.5 Hz, 1H), 7.61 (d, J=2.5 Hz, 2H), 10.05 (s, 1H), 13C NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 30.2, 54.7, 119.8, 120.9, 138.2, 151.2, 169.5, 189.8。
分岐ベンズアルデヒド開始剤とATRPを使用するMPC重合：
Figure 0005745009
実施例7の2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸3-(2-ブロモ-2-メチル-プロピオニルオキシ)-5-ホルミル-フェニルエステル(25mg,0.060mmol)を脱気したDMSO(1.5mL)に溶かした。この溶液に、CuBr(14.3mg,0.100)mmol)、2,2'-ビピリジン(30mg,0.20mmol)、及び脱気したメタノール(0.5mL)中のMPC(444mg,1.50mmol)の溶液を加えた。反応混合物を凍結-ポンプ-解凍の3サイクルに供してから窒素雰囲気下で室温にて18時間、及び40℃で4時間撹拌した。混合物をメタノールで溶出するシリカゲルの短カラムに通して無色溶液を得た。この溶液を減圧下で乾燥させ、乾燥THF(2mL)で洗浄して所望ポリマー(250mg)を白色粉末として得た。1H NMR (400 MHz, CD3OD): δ 0.52-1.54 (m, 254H), 1.85-2.49 (m, 143H),), 3.35 (s, 790H), 3.65-3.79 (brs, 148H), 4.15-4.43 (m, 474H), 7.27-7.46 (brs, 2H), 7.6-7.7 (brs, 1H), 9.90-10.1 (1H); GPC (ポリエチレンオキシド標準物質、及び0.2wt%のNaN3を含有する0.1MのNaNO3水溶液で溶出：Mn: 9100; Mp: 10,000; Mw: 11,500; PDI 1.3)。
2-(2,2-ジメトキシ-エトキシ)-エタノールの調製：
Figure 0005745009
エチレングリコール(12.5mL,224mmol)中の水酸化カリウム(5.0g,89mmol)の溶液を丸底フラスコ内で115℃にて撹拌した。水酸化カリウムが溶解後、クロロアセトアルデヒドジメチルアセタール(8.0mL,44mmol)を15分かけて滴加し、反応混合物を66時間撹拌した。次に混合物を室温に冷まし、水(40mL)で全体を希釈してから塩化メチレンで抽出した(3×20mL)。有機層を食塩水(3×20mL)で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させてから濃縮して所望ジメチルアセタール生成物を非常に淡い黄色液(2.2g,45%)として得た。1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 2.03 (s), 2.98 (s,1H), 3.31 (s,6H), 3.48(t,2H), 3.52(t,2H), 3.68(t,2H), 4.48(q,1H) 13C NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 53.9, 61.5, 70.5, 72.9, 102.5。
2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸2-(2,2-ジメトキシ-エトキシ)-エチルエステル：
Figure 0005745009
乾燥トリエチルアミン(3.0mL,21mmol)と乾燥塩化メチレン(30mL)中の実施例9の2-(2,2-ジメトキシ-エトキシ)-エタノール(2.20g,14.6mmol)の溶液を0℃で撹拌した。次に、塩化メチレン(10mL)中の2-ブロモ-2-メチルプロピオニルブロミド(1.7mL,14mmol)を前記アルコールに15分かけて加えた。反応混合物を室温に戻して一晩撹拌した。反応混合物をろ過し、ろ液を飽和炭酸水素ナトリウムで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を除去し、黄色油をカラムクロマトグラフィーで精製した。1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 1.78 (s,6H), 3.31 (s,6H), 3.49(d,2H), 3.68(t,2H), 4.25(t,2H), 4.46(t,1H) 13C NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 31.23, 55.85, 56.15, 65.58, 69.55, 71.44, 103.09, 172.07。
保護された脂肪族アルデヒド開始剤とATRPを使用するMPC重合：
Figure 0005745009
実施例10の2-ブロモ-2-メチル-プロピオン酸2-(2,2-ジメトキシ-エトキシ)-エチルエステル(16mg,0.080mmol)を脱気したDMSO(2mL)に溶かした。この溶液にCuBr(12.5mg,0.088mmol)と2,2'-ビピリジン(27mg,0.17mmol)を添加後、脱気したメタノール(0.5mL)中のMPC(592mg,2.00mmol)の溶液を加えた。反応混合物を凍結-ポンプ-解凍の3サイクルに供してから窒素雰囲気下で室温にて18時間、及び40℃で4時間撹拌した。混合物をメタノールで溶出するシリカゲルの短カラムに通して無色溶液を得た。この溶液を減圧下で乾燥させ、乾燥THF(2mL)で洗浄して所望ポリマー(350mg)を白色粉末として得た。GPC(ポリエチレンオキシド標準物質、及び0.2wt%のNaN3を含有する0.1MのNaNO3水溶液で溶出)。1H NMR (400 MHz, CD3OD): δ 0.81-1.33 (br), 1.70-2.22 (br), 3.31-3.49 (br), 3.67-3.84 (br), 4.04-4.45 (br) ppm; Mn: 11,200; Mp: 11,300; Mw: 15,600; PDI 1.4。
実施例6のアルデヒド官能化ポリマーのG-CSFへの抱合：
実施例6のアルデヒド官能化ポリマー(6.3mg)を、100mMの酢酸ナトリウム緩衝液中pH4.6で調製した40mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウム(2mL)に溶かした。製剤緩衝液中0.265mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得た精製顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF,0.5mL,図2)を1.5mLのポリマーに添加して室温で24時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図3(1：抱合体；2：G-CSF；3：緩衝液))。
実施例6のアルデヒド官能化ポリマーのG-CSFへの代替抱合：
実施例6のアルデヒド官能化ポリマー(6.3mg)を、100mMの酢酸ナトリウム緩衝液中pH4.6で調製した40mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウム(2mL)に溶かした。製剤緩衝液中0.265mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得た顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF,0.1mL,図2)を0.5mLのポリマーに添加して室温で48時間振とうさせた。結果の応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図4(4：抱合体；5：G-CSF；6：緩衝液))。
実施例6のアルデヒド官能化ポリマーのEPOへの抱合：
実施例6のアルデヒド官能化ポリマー(2.5mg)を、100mMの酢酸ナトリウム緩衝液中pH4.6で調製した80mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウム(1mL)に溶かした。100mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH 6.98)中0.44mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得たエリスロポイエチン(EPO,0.1mL,図1)を、0.5mLのポリマーに添加し、室温で72時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(24時間後、図5(7：抱合体；8：EPO：9：緩衝液)；48時間後、図6(10：抱合体；11：EPO；12：緩衝液)；及び72時間後、図7(13：抱合体；14：EPO；15：緩衝液))。
実施例4のNHS官能化ポリマーのG-CSFへの抱合：
実施例4のNHS官能化ポリマー(サンプルI)(1.9mg)を、100mMのホウ酸ナトリウム緩衝液(pH 9.3)中0.265mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得たG-CSF(0.1mL,図2)に溶かし、室温で24時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図8(16：抱合体；17：G-CSF；18：緩衝液))。
実施例4のNHS官能化ポリマー(サンプルI)のEPOへの抱合：
実施例4のNHS官能化ポリマー(サンプルI)(2.1mg)を、100mMのホウ酸ナトリウム緩衝液(pH 8)中0.44mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得たEPO(0.2mL,図1)に溶かし、室温で72時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(24時間後、図9(19：抱合体；20：EPO；21：緩衝液)；及び72時間後、図10(22：抱合体；23：EPO；24：緩衝液))。
実施例4のNHS官能化ポリマーのインターフェロンαへの抱合：
実施例4のNHS官能化ポリマー(サンプルI)(1.8mg)を、100mMのホウ酸ナトリウム緩衝液(pH 9.3)中0.035mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得たインターフェロンα(0.2mL)に溶かし、室温で24時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図11(25：抱合体；26：インターフェロンα；27：緩衝液))。
実施例4のNHS官能化ポリマーのG-CSFへの代替抱合：
実施例4のNHS官能化ポリマー(サンプルV)(1.7mg)を、100mMのホウ酸ナトリウム緩衝液(pH 9.3)中0.265mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得たG-CSF(0.3mL,図2)に溶かし、室温で72時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図12(28：抱合体；29：G-CSF；30：緩衝液))。
実施例4のNHS官能化ポリマーのソマトスタチンへの抱合：
Sigma Aldrichから得たソマトスタチン(1.1mg)をリン酸緩衝食塩水(pH 7.2；1mL)に溶かした。実施例4のNHS官能化ポリマー(サンプルIV)(2mg)を、100mMのホウ酸ナトリウム緩衝液(pH 9.3；0.2mL)と前記ソマトスタチン溶液(0.1mL)を含有する溶液に溶かし、室温で72時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図13(31：抱合体；32：ソマトスタチン))。
実施例8のアルデヒド官能化分岐ポリマーのEPOへの抱合：
実施例8のアルデヒド官能化ポリマー(2.5mg)を、100mMの酢酸緩衝液中pH 4.6で調製した80mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウム(1mL)に溶かした。100mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH 6.98)中0.44mg/mLの濃度の、トランスジェニックニワトリ(例えば、米国特許第6,730,822号で開示されているような)から得たエリスロポイエチン(EPO,0.2mL,図1)を0.3mLのポリマーに添加し、室温で72時間振とうさせた。結果の反応混合物をShodex KW-803サイズ排除カラムでBeckman Coulter System Gold又はAgilent 1100シリーズHPLCシステムを280nmにて流速1mL/分で用いて分析した。(図14(33：抱合体；34：EPO；35：緩衝液))。
開始剤として3-ブロモプロピオン酸を使用するATRPによるポリ-HEMA-PCの線形抱合体の調製：
a. 重合反応
原子移動ラジカル重合(ATRP)開始剤として3-ブロモプロピオン酸(又はその塩、例えばナトリウム塩)を用いて、水中で2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの制御された重合を達成することができる。撹拌装置を備えた封止反応フラスコ内、十分蒸留した脱イオン水(約15〜約50ml)に開始剤3-ブロモプロピオン酸(153mg,1mmol,)を溶かす。フラスコを窒素でパージ後、Cu(I)Br触媒(1.4mg,1.0mmol)とビピリジン(bpy)リガンド(320mg,2.0mmol.)を加えて溶液を窒素雰囲気下で撹拌する。次に、モノマー、2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートを固体として反応混合物に窒素下で加える。所望生成物の分子量は、下表に示されるように利用したモノマーの量を決定する。
Figure 0005745009
反応混合物は即座に暗緑色になり、次第にさらに粘性になる。約2〜4℃の温度上昇は、典型的に重合が起こっていることを示す。反応完了後、結果として生じた、フリーなカルボキシル基を有するホモポリマーをTHFの添加で沈殿させ、水に再び溶かしてシリカゲルカラム上でクロマトグラフ処理して残存ATRP触媒を除去することができる。或いは、ホモポリマー生成物をカップリングすることが望ましい場合、後述するように、THF沈殿及びクロマトグラフィーなしでホモポリマー生成物の抱合を行ってよい。
b. 抱合反応
パート2aで上述したように調製したホモポリマー生成物の、3-ブロモプロピオン酸開始剤由来のプロピオン酸基のカルボン酸を介した生物活性薬への抱合は、適切な脱水剤の使用によって行われ、脱水剤として、限定するものではないが、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)が挙げられ、中間体N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHS)が形成されるか又は形成されない場合がある。
EDC活性化カルボキシル含有ホモポリマー生成物又はNHSエステル含有ホモポリマー生成物は、2aに記載されているカルボキシル含有ホモポリマーのポリマー生成物の水溶液のpHを約pH7.2に調整するため緩衝剤(例えば、HEPES)を添加して調製されうる。EDCを導入して(各1mmolのカルボキシル含有ポリマーについて約0.95〜約0.98mmol)、EDC活性化カルボン酸を形成する。NHSエステルを形成することが望ましいと考えられる場合、EDCの添加後、カルボキシル含有ポリマー1ミリモル当たり1.1ミリモルのN-ヒドロキシスクシンイミドを加える。形成後、その後の使用のため、凍結乾燥によってか又は適切な溶媒(例えばTHF)による沈殿後の該沈殿物の凍結乾燥によってNHSエステルを単離することができる。NHSエステルは、一般的にpH5〜6では加水分解に安定なので、NHSエステルを単離することが望ましい場合、典型的にNHS-エステルの沈殿及び/又は凍結乾燥の前にそのpHを下げることが望ましく、pH4〜pH5の緩衝液で平衡している脱塩カラム上で行う。
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、EDC活性化カルボン酸又はNHSエステルを有するポリマー生成物の抱合は、HEPES等の適切な緩衝液中、pH5〜8、好ましくは約pH7.0で行われる。この反応では、少し過剰の生物活性薬(例えば、1ミリモルのポリマー材料当たり1.1ミリモルの該薬剤)を導入する。室温で反応を行えるが、典型的に、氷上で一晩(12時間)の反応が好ましい。生物活性薬が1つより多くの反応性アミンを有する場合、活性化カルボン酸保有ポリマーを過剰な生物活性薬に導入して、単一の生物活性薬に1つより多くのポリマー基が結合した分子の形成を制限することが好ましいだろう。
開始剤として3-ブロモプロピオン酸を使用するタンパク質/ポリペプチドポリ-HEMA-PC抱合体の調製：
Figure 0005745009
ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬の抱合体をも調製しうる。ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬と、EDC活性化カルボン酸を有するポリマー生成物との反応が、それぞれエステルリンケージ又はチオエステルリンケージでポリマー基に結合した生物活性薬を有する共有結合性抱合体を形成するだろう。
いくつかの場合のポリ-HEMA-PCと生物活性薬の抱合体の調製は「単一ポット反応」で行われる。この例では、ATRP反応を水溶液内で行った後、適切な緩衝液(例えば、HEPES)と水溶性脱水剤(EDC)を添加して、活性化カルボン酸を有するポリ-HEMA-PCポリマーを形成することができる。引き続き、一級アミンを有する生物活性薬の活性化ポリマーへの添加が、アミドリンケージによる該ポリマーとの抱合体を形成する。
c. 精製及び分子量の決定
セクション2bのように調製した抱合体をSuperdex 75上で生理食塩水(100ml当たり0.9gのNaCl)又はリン酸緩衝食塩水(PBS)（どちらも医薬的に許容しうる賦形剤である）内でクロマトグラフ処理する。商業的な供給業者から入手可能な較正基準に対する溶出体積によって分子量を決定する。クロマトグラフィーの代わりに、透析を利用して望ましくない低分子量の混入物を除去することができる。
開始剤としてN-ヒドロキシスクシンイミドエステルを使用するATRPによるポリ-HEMA-PCの抱合体の調製：
a. N-ヒドロキシスクシンイミドエステル開始剤の調製
N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHSエステル)を購入し、或いは対応ハロゲン化カルボン酸から、該カルボン酸の水溶液をEDC等の脱水剤と反応させた後、N-ヒドロキシスクシンイミドを添加することによって調製できる。Sigma-Aldrichから商業的に入手可能な開始剤ブロモ酢酸N-ヒドロキシスクシンイミドエステルもブロモ酢酸の水溶液とEDCの反応後、N-ヒドロキシスクシンイミドの添加によって調製できる。
b. NHSエステルを利用するATRP反応
1つ以上の臭素、塩素又はヨウ素原子を有するカルボン酸、例えばアルキルカルボン酸のNHSエステルをATRP反応の開始剤として利用できるが、それらが該重合反応を妨げるであろう化学基を含まないことを条件とする。この反応では、ブロモ酢酸N-ヒドロキシスクシンイミドエステルを原子移動ラジカル重合(ATRP)開始剤として用いて、2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を達成することができる。撹拌装置を備えた封止反応フラスコ内で、氷(約15ml)上で冷却した十分蒸留した脱イオン水に開始剤(1mmol,)を溶かす。フラスコを窒素でパージ後、Cu(I)Br触媒(1.4mg,1.0mmol)とビピリジン(bpy)リガンド(320mg,2.0mmol.)を加えて溶液を窒素雰囲気下で撹拌する。使用直前に、モノマー、2-メタクリロイルオキシエチル-2'-トリメチルアンモニウムエチルホスフェートを十分な水で希釈し、必要に応じてHCl又はNaOHでpHを約4.5に調整する。モノマー溶液を氷上で冷却して反応混合物に加え、窒素下で撹拌する。所望生成物の分子量は、前記実施例で示したように使用するモノマーの量を決定する。
モノマーの添加後、反応混合物は暗緑色になり、次第にさらに粘性になる。約2〜4℃の温度上昇は、重合が起こっていることを示す。反応は典型的に氷上で行われるが、いくつかのモノマーと開始剤の組合せでは、温度をわずかに上げる必要があり、或いは10分までの間混合物を室温に暖めることさえある。反応完了後、反応混合物を氷上で冷却する。
c. 抱合反応
パートbの重合反応後、生成物をアミン含有の生物活性薬と反応させて、ポリマー部分を有する抱合体(ポリマー部分はアミンリンケージによって生物活性薬に結合している)を形成することができる。生物活性薬がpH4〜pH5で安定な場合、生物活性薬を反応混合物に添加した後、希釈塩基(例えば、NaOH溶液)又は適切な緩衝液の添加によってpHを約pH7.0〜約pH7.5の範囲に調整することによって、活性薬が抱合のために存在するまで最大の安定性の範囲でNHSエステルを維持することができる。或いは、3bの反応混合物を約pH7.0〜約pH7.5の範囲に調整してから、生物活性薬を即座に反応混合物に添加してもよい。生物活性薬がポリマー物質にカップリングするのに十分なインキュベーション後、反応混合物をSuperdex上でクロマトグラフ処理して、小分子混入物(例えば、未重合モノマー、触媒、及びビピリジン)及び未反応の生物活性薬から所望生成物を分離する。生物活性薬が十分な質量のものである場合、抱合した生物活性薬から、生物活性薬に結合しているポリマー化合物を分離することもできる。さらに、イオン交換クロマトグラフィーを使用して抱合した生物活性薬、例えばタンパク質及びポリペプチドのポリマー抱合体を、生物活性薬に結合していない未抱合の生物活性薬及びポリマー化合物から分離することができる。
開始剤として3-ブロモ酢酸NHSエステルを利用するタンパク質/ポリペプチドポリ-HEMA-PC抱合体の調製：
Figure 0005745009
開始剤として3-ブロモプロピオンアルデヒドジメチルアセタールを使用するATRPによるポリ-HEMA-PCの線形抱合体の調製：
a. 重合反応及びアルデヒドの脱保護
実施例21のパート2aで述べた通りのATRPを利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに3-ブロモプロピオンアルデヒドジメチルアセタールを用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行う。実施例2の手順と同様、使用するモノマーの開始剤に対する比が生成物の分子量を決定するので、適切な開始剤モノマー比を利用して、分子量が1,000、2,000、5,000、10,000、20,000、及び40,000の生成物を調製する。重合反応が完了したら、水性酸(例えば、水性HCl又は酢酸)にさらして、ジメチルアセチルをアルデヒドに変換することができる。必要な場合、脱塩ゲルカラム上で、又は例えばSuperdex上のクロマトグラフィーによって、該アルデヒド保有ポリマー生成物から未使用モノマー及び他の重合反応試薬を除去することができる。アルデヒドがアミンにカップリングする場合、pH9.5のホウ酸緩衝液のような適切な緩衝液でクロマトグラフ媒体を平衡させてよい。
b. 抱合反応
4aのアルデヒド保有生成物を一級アミン含有生物活性薬と反応させてイミン結合を形成することができる。一級アミン含有生物活性薬として、天然に存在するアミノ酸上に近づきうるアミノ基を含有するポリペプチド及びタンパク質、或いはポリマー物質にそれらをカップリングする目的のために一級アミンが導入されている当該ポリペプチド及びタンパク質が挙げられる。イミン結合の形成は、ホウ酸緩衝液pH9.5内又は他の適切なイミン結合形成条件下で行われる。限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼといったタンパク質又はポリペプチドを、4aで述べたいずれかの分子量のアルデヒド含有ポリマーと反応させて、加水分解に感受性のリンケージを有する抱合体を形成することができる。所望により、イミンをアミンに還元して、当該抱合リンケージの加水分解を阻止することができる。
スルフヒドリル含有生物活性薬のマレイミド抱合を利用するポリ-HEMA-PCの線形抱合体の調製
a. 重合反応
実施例21、パート2aで述べた通りのATRPを利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに3-ブロモプロパンアミンを用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行う。実施例21の手順と同様、使用するモノマーの開始剤に対する比が生成物の分子量を決定するので、適切な開始剤モノマー比を利用して、分子量が1,000、2,000、5,000、10,000、20,000、又は40,000の生成物を調製する。重合反応が完了したら、脱塩ゲルカラム上で、又は例えばSuperdex上のクロマトグラフィーによって、該アルデヒド保有ポリマー生成物から重合反応試薬(例えば、触媒、リガンド、未重合モノマー)を除去することができる。アミン保有ポリマー生成物が、NHSエステルを含有する二官能性薬剤の使用を通じてマレイミジル官能性にカップリングする場合、約pH7〜約pH9のpHを有するリン酸、炭酸水素/炭酸HEPES又はホウ酸緩衝液などの適切な緩衝液でクロマトグラフ媒体を平衡させてよい。
b. 二官能性薬剤の使用を通じたマレイミド官能性の導入
5aで調製されるいずれの分子量のアミン保有ポリマー生成物も50mMのpH7.5リン酸緩衝液に懸濁させて4℃に冷却する。1.2モル過剰のスルホ-スクシンイミジル4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート(スルホ-SMCC、Pierceから入手可能)を導入して反応を4℃で8時間進行させる。或いは、反応を4℃で惹起して、当該温度で1〜2時間撹拌してから徐々に室温に戻す。反応後、260nmでN-ヒドロキシスクシンイミドが遊離しうる。
一旦調製されると、マレイミド保有ポリマーは即座にスルフヒドリル含有生物活性薬と反応しうる。任意に、その後の使用のため、生成物をテトラヒドロフラン(THF)等の有機溶媒による沈殿及び凍結乾燥によって調製し、或いは透析又は脱塩水ゲル(例えば、Biogel P6DG)上のクロマトグラフィー及び凍結乾燥に供してよい。
c. スルフヒドリル保有生物活性薬との抱合
5bのいずれの分子量のマレイミド保有生成物もスルフヒドリル含有生物活性薬と反応してイミン結合を形成しうる。システイン残基を含有するポリペプチド及びタンパク質、並びに抱合体を形成する目的でシステインが導入された当該ポリペプチド及びタンパク質といったスルフヒドリル含有生物活性薬として、限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる。必要な場合又は望ましい場合、システイン又は他のスルフヒドリル含有アミノ酸を導入できる化学的又は生物学的手段によってタンパク質又はポリペプチドの調製中に、或いは、スルフヒドリル基を導入する薬剤(例えば、2-イミノチオラン)による引き続く化学修飾によって、スルフヒドリル基を導入することができる。
二官能性薬スルホ-SMCCと、5aで調製されるアミン保有ポリマーとの反応後、5bで調製される反応混合物にスルフヒドリル基を有する生物活性薬を導入することができる。代替案では、スルフヒドリル保有生物活性薬がスルホ-SMCCのNHSエステルと反応できるいずれの妨害一級アミン若しくは他の基をも含有しない場合、スルホ-SMCCが、NHSエステルのアミンへのカップリング及びマレイミドのスルフヒドリルへのカップリングの両方の選択的カップリング剤として同様の条件下(例えば、約7.0〜約7.5のpH)で起こる前、或いは同時に生物活性薬を反応混合物に導入することができる。
d. 精製及び分子量の決定
実施例21、パート2cで述べたように、クロマトグラフ手段で抱合体を精製し、かつその分子量を決定しうる。5bで調製した抱合体のクロマトグラフィーをSuperdex 75又はSuperdex Peptide上で生理食塩水又はリン酸緩衝食塩水(PBS)内で行い、クロマトグラフィー較正基準に対して分子量を決定する。
開始剤として2,3-ジブロモプロピオン酸を利用するATRPによるポリ-HEMA-PCの分岐抱合体の調製：
a. 重合反応
実施例21、パート2aで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに2,3-ジブロモプロピオンアルデヒドジメチルアセタール(1mmol,271mg)を用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行って、2アームの分岐ポリマー化合物を調製する。実施例21の手順と同様、下表に示されるように、所望生成物の分子量は利用するモノマーの量を決定する。
Figure 0005745009
b. 抱合反応
パートaの通りに調製される分岐ホモポリマー生成物の、2,3-ジブロモプロピオン酸開始剤由来のプロピオン酸基のカルボン酸による生物活性薬への抱合は、適切な脱水剤/カルボン酸活性剤(例えばEDC)の使用によって、或いは実施例21のパートbで述べたような中間体N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHS)の形成を介して行われる。形成後、NHSエステルを、一級アミンを有する生物活性薬と即座に反応させるか、或いは 実施例21、パートbで論じたように、その後の使用のため、凍結乾燥によってか又は適切な溶媒(例えば、THF)による沈殿後、該沈殿物の凍結乾燥によってNHSエステルを単離してよい。
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、EDC活性化カルボン酸又はNHSエステルを有する分岐ポリマー生成物との抱合体は、実施例21、パートbで述べたように、適切な緩衝液、例えばHEPES内、pH5〜8、好ましくは約pH7.0で調製される。
開始剤として2,3-ジブロモプロピオンアルデヒドジメチルアセタールを使用するタンパク質/ポリペプチドポリ-HEMA-PC抱合体の調製：
Figure 0005745009
実施例21、パートbで述べたように、ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬の抱合体を調製することもできる。ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬と、活性化カルボン酸(例えばEDC活性化カルボキシル)を有する分岐ポリマー生成物との反応が、それぞれエステルリンケージ又はチオエステルリンケージによって該ポリマー基に結合した生物活性薬を有する共有結合性抱合体を形成する。
ポリ-HEMA-PCと生物活性薬の分岐抱合体の調製は、分岐鎖ポリマーを用いた「単一ポット反応」によっても可能である。
c. 精製及び分子量の決定
実施例21、パートcに記載されている通りに精製及び分子量の決定を行う。
開始剤として3-ブロモプロピオンアルデヒドジメチルアセタールを利用するATRPによるポリ-HEMA-PCの分岐抱合体の調製：
a. 重合反応及びアルデヒドの脱保護
実施例21、パートaで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに2,3-ジクロロプロピオンアルデヒド若しくはそのジメチルアセタール(1mmol)を用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行って2アームの分岐ポリマー化合物を調製する。実施例25の分岐ポリマー生成物と同様、使用するモノマーの開始剤に対する比が該生成物の分子量を決定するので、適切な開始剤モノマー比を利用して、分子量が5,000、10,000、20,000、及び40,000の生成物を調製する。重合反応が完了したら、ジメチルアセタールを使用した場合、水性酸(例えば、水性HCl又は酢酸)にさらして該ジメチルアセタール基をアルデヒドに変換する。透析によって、又は脱塩ゲルカラム若しくはSuperdex上のクロマトグラフィーによって未使用モノマー及び他の重合反応試薬(例えば、触媒)を除去することができる。アルデヒドをアミンに結合する場合、pH9.5のホウ酸緩衝液などの適切な緩衝液でクロマトグラフ媒体を平衡させてよい。
b. 抱合反応
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)の抱合体は、パートaで調製されるいずれの分子量の分岐ポリマー生成物とも形成される。パートaのアルデヒド保有分岐ポリマー生成物を一級アミン含有生物活性薬と反応させて、実施例23のパートaで述べたようなイミン結合を形成する。所望により、実施例23のパートbで述べたように、イミンをアミンに還元して、当該抱合体のリンケージの加水分解を阻止することができる。
c. 精製及び分子量の決定
特にイミンリンケージを水素化ホウ素試薬でアミンに還元した場合、実施例21のパートcで述べたように、分子量の決定と精製を行う。
スルフヒドリル含有生物活性薬のマレイミド抱合を利用するポリ-HEMA-PCの分岐抱合体の調製：
実施例24のパートaで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに1,3-ジブロモ-2-プロパンアミンを用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行って、2アームの分岐ポリマー化合物を調製する。実施例21及び24の生成物と同様、使用するモノマーの開始剤に対する比が該生成物の分子量を決定するので、適切な開始剤モノマー比を利用して、分子量が5,000、10,000、20,000、又は40,000の生成物を調製する。実施例24のパートbで述べたように、二官能性薬(例えば、スルホ-SMCC)の使用を介して、マレイミド官能性を分岐鎖ポリマー化合物に導入して分岐鎖マレイミド含有ポリマー化合物を形成することができる。後の使用のため、パート5bに記載されているように分岐鎖マレイミド含有ポリマー化合物を調製しうる。或いは、調製したらすぐ、分岐鎖マレイミド含有ポリマー化合物をスルフヒドリル含有生物活性薬と反応させて抱合体を形成することができる。実施例24のパートc及びdに記載の通りに、スルフヒドリルを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、5,000、10,000、20,000、又は40,000ダルトンの分岐鎖マレイミド含有ポリマー化合物との抱合体を調製する。
開始剤としてDL-ブロモコハク酸を使用するATRPによるポリ-HEMA-PCのフォーク形抱合体の調製：
a. 重合反応
実施例21のパートaで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりにDL-ブロモコハク酸(ブロモブタン二酸、Acros Organics)を用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行う。反応は、開始剤由来のコハク酸基上にカルボキシル基を有するジカルボン酸ポリマー生成物を形成する。所望生成物の分子量は、使用するモノマーの量を決定するので、適切なモノマー開始剤比を用いて、平均分子量が1,000、2,000、5,000、10,000、20,000、及び40,000ダルトンのポリマー分子を調製する。
b. 抱合反応
パートaの通りに調製したジカルボン酸ポリマー生成物の該カルボン酸基を介した生物活性薬への抱合は、実施例21のパートbで述べたように、適切な脱水剤/カルボン酸活性剤(例えばEDC)を用いて、或いは中間体N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHS)の形成を介して、ジカルボン酸ポリマー生成物1モル毎に存在する2モルのカルボキシル官能性に相当するように試薬の量を調整することによって行われる。NHSエステルが調製される場合、NHSエステルを即座に一級アミン保有生物活性薬と反応させてよく、或いは実施例21のパートbで述べたように、その後の使用のため、凍結乾燥によってか又は適切な溶媒(例えば、THF)による沈殿後、該沈殿物の凍結乾燥によってNHSエステルを単離してよい。
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、EDC活性化カルボン酸基又はNHSエステル基を有するジカルボン酸ポリマー生成物との抱合体は、実施例21のパートbで述べたように、適切な緩衝液、例えばHEPES内、pH5〜8、好ましくは約pH7.0で調製される。
開始剤としてDL-ブロモコハク酸を使用するフォーク形タンパク質/ポリペプチドポリ-HEMA-PC抱合体の調製：
Figure 0005745009
実施例2bで述べたように、ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬の抱合体を調製することもできる。ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬と、活性化カルボン酸基(例えばEDC活性化カルボキシル)を有する分岐ポリマー生成物との反応が、それぞれエステルリンケージ又はチオエステルリンケージによって該ポリマー基に結合した生物活性薬を有するフォーク形共有結合性抱合体を形成する。
ポリ-HEMA-PCと生物活性薬のフォーク形抱合体の調製は、パートaの通りに調製されるジカルボン酸ポリマー生成物を用いた「単一ポット反応」によっても可能である。
c. 精製及び分子量の決定
実施例21、パートcに記載されている通りに精製及び分子量の決定を行う。
開始剤として2-クロログルタルアルデヒドを使用するATRPによるポリ-HEMA-PCの分岐抱合体の調製：
a. 重合反応及びアルデヒドの脱保護
実施例21のパート2aで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに2-クロログルタルアルデヒド(米国特許第6,703,528号参照、この開示は参照によってその全体が本明細書に取り込まれる)又はそのジメチルアセタールを用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行う。実施例21のポリマー生成物と同様、使用するモノマーの開始剤に対する比がジアルデヒド保有ポリマー生成物の分子量を決定する。適切な開始剤モノマー比を利用して、分子量が1,000、2,000、5,000、10,000、20,000、及び40,000のジアルデヒドポリマー生成物を調製する。重合反応が完了したら、ジメチルアセタールを使用した場合、水性酸(例えば、水性HCl又は酢酸)にさらしてジメチルアセタール基をアルデヒドに変換する。透析によって、又は脱塩ゲルカラム若しくはSuperdex上のクロマトグラフィーによって未使用モノマー及び他の重合反応試薬(例えば、触媒)を除去することができる。ジアルデヒドポリマー生成物がアミンに結合する場合、pH9.5のホウ酸緩衝液などの適切な緩衝液でクロマトグラフ媒体を平衡させてよい。
b. 抱合反応
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)の抱合体は、パートaで調製されるいずれの分子量のジアルデヒドポリマー生成物とも調製される。パートaのジアルデヒドポリマー生成物を一級アミン含有生物活性薬と反応させて、実施例23のパートaで述べたようなイミン結合を形成し、1モルのジアルデヒドポリマー生成物毎の2モルのアルデヒドについて調整する。所望により、実施例23のパートbで述べたように、イミン結合をアミンに還元して、当該抱合体リンケージの加水分解を阻止することができる。
c. 精製及び分子量の決定
特にイミンリンケージを水素化ホウ素試薬でアミンに還元した場合、実施例21のパートcで述べたように、分子量の決定と精製を行う。
スルフヒドリル含有生物活性薬のマレイミド抱合を利用するポリ-HEMA-PCのフォーク形抱合体の調製：
実施例21のパートaで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに1,3-ジブロモ-2-ブロモプロパンを用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行ってフォーク形化合物を調製する。実施例21及び24の生成物と同様、使用するモノマーの開始剤に対する比が該生成物の分子量を決定するので、適切な開始剤モノマー比を利用して、分子量が5,000、10,000、20,000、又は40,000の生成物を調製する。実施例24のパートbで述べたように、二官能性薬(例えば、スルホ-SMCC)の使用を介して、マレイミド官能性を該アミン基上に導入することができる。2つの反応性マレイミド基を有するフォーク形ポリマー化合物を後の使用のため、実施例24のパートbに記載されているように調製しうる。或いは、調製したらすぐ、マレイミド含有ポリマー化合物をスルフヒドリル含有生物活性薬と反応させて抱合体を形成することができる。パート5c及び5dに記載通りに、スルフヒドリルを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、5,000、10,000、20,000、又は40,000ダルトンの分岐鎖マレイミド含有ポリマー化合物との抱合体を調製する。FAb2抗体フラグメント（メルカプトエタノール又はDTT(ジチオトレイトール)で還元して、結果として生じるFAbの各末端に単一のスルフヒドリル基を生じさせうる）の抱合体を同様に調製する。FAbフラグメントのフォーク形抱合体は、特に「偽抗体構成物」として有用である。
開始剤として2,3-ビブロモコハク酸を使用するATRPによるポリ-HEMA-PCの分岐かつフォーク形抱合体の調製：
a. 重合反応
実施例21のパート2aで述べた通りのATRP反応を利用し、開始剤として3-ブロモプロピオン酸の代わりに2,3-ジブロモコハク酸を用いて、水中における2-メタクリロイルオキシエチル-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェートの重合を行う。反応は、開始剤由来のコハク酸基上にカルボキシル基を保有する2つのポリマーアームを有するジカルボン酸生成物を形成する。所望生成物の分子量は使用するモノマーの量を決定するので、適切なモノマー開始剤比を用いて平均分子量が5,000、10,000、20,000、及び40,000ダルトンのポリマー分子を調製する。
b. 抱合反応
パート12aの通りに調製した2つのポリマーアームを有するジカルボン酸生成物の該カルボン酸基を介した生物活性薬への抱合は、実施例21のパート2bで述べたように、適切な脱水剤/カルボン酸活性剤(例えばEDC)を用いて、或いは中間体N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHS)の形成を介して、ジカルボン酸ポリマー生成物1モル毎に存在する2モルのカルボキシル官能性に相当するように試薬の量を調整することによって行われる。NHSエステルが調製される場合、NHSエステルを即座に一級アミンを有する生物活性薬と反応させてよく、或いはパート2bで述べたように、その後の使用のため、凍結乾燥によってか又は適切な溶媒(例えば、THF)による沈殿後、該沈殿物の凍結乾燥によってNHSエステルを単離してよい。
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、EDC活性化カルボン酸基又はNHSエステル基を有する2つのポリマーアームを有するジカルボン酸生成物との抱合体は、実施例21パートbで述べたように、適切な緩衝液、例えばHEPES内、pH5〜8、好ましくは約pH7.0で調製される。
開始剤として2,3-ジブロモコハク酸を使用する分岐かつフォーク形タンパク質/ポリペプチドポリ-HEMA-PC抱合体の調製：
Figure 0005745009
パート2bで述べたように、ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬の抱合体を調製することもできる。ヒドロキシル基又はスルフヒドリル基を有する生物活性薬と、活性化カルボン酸基(例えばEDC活性化カルボキシル)を有する2つのポリマーアームを有するジカルボン酸生成物との反応が、それぞれエステルリンケージ又はチオエステルリンケージによって該2アームポリマー基に結合した生物活性薬を有する分岐かつフォーク形共有結合性抱合体を形成する。
ポリ-HEMA-PCと生物活性薬の分岐かつフォーク形抱合体の調製は、パートaの通りに調製される2つのポリマーアームを有するジカルボン酸生成物を用いた「単一ポット反応」によっても可能である。
c. 精製及び分子量の決定
実施例21、パートcに記載されている通りに精製及び分子量の決定を行う。
開始剤として3,3-ジクロログルタル酸を使用するATRPによるポリ-HEMA-PCの分岐かつフォーク形抱合体の調製：
ポリ-HEMA-PCのATRPによる分岐かつフォーク形ポリマー抱合体は、実施例31のように、開始剤としてジブロモコハク酸の代わりに3,3-ジクロログルタル酸を用いて調製される。
一級アミンを有する生物活性薬(限定するものではないが、エリスロポイエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロンα、インターフェロンβ、ヒト成長ホルモン、及びイミグルセラーゼが挙げられる)と、実施例31で述べたいずれの分子量の2つのポリマーアームを有するジカルボン酸生成物との抱合体も形成されうる。
開始剤として3,3-ジクロログルタル酸を使用する分岐かつフォーク形タンパク質/ポリペプチドポリ-HEMA-PCの抱合体の調製：
Figure 0005745009
タキソール抱合体：
2つのヒドロキシル基を有するタキソールを、実施例21のパート2aで調製されるフリーな反応性カルボキシル基を有する1,000、2,000、5,000、10,000、20,000又は40,000ダルトンのホモポリマーに抱合させる。
カルボキシル基を有するホモポリマー各1mmolに対して約0.95〜約0.98mmolのEDCを添加することによって、約pH7.2でHEPES緩衝液に溶かしたホモポリマーにタキソールを抱合させる。1つより多くのタキソールヒドロキシル基がホモポリマーに抱合されるのを回避するため、HEPES緩衝液に懸濁した1.2モル過剰のタキソールに、活性化ホモポリマーを撹拌しながらゆっくり添加する。大量のポリマー抱合体を調製する場合、EDC活性化カルボキシル基を有するホモポリマーを小量ずつ調製し、順々にタキソールと反応させて、付加前にEDC活性化カルボキシル基(o-アシルイソウレア中間体)が分解しないようにする。温度を下げてもEDC活性化カルボキシル基の加水分解の速度を低減する。抱合が進行するにつれて、懸濁タキソールが徐々に溶解する。
抱合反応後、生成物タキソール抱合体をSuperdex Peptide又はSuperdex 75上で移動相としてリン酸緩衝食塩水を用いて精製する。
当業者は、本明細書で述べた本発明の特定の実施形態には多くの均等物があることが分かり、或いは通常にすぎない実験を利用して確認できるだろう。本明細書で引用したすべての特許、特許出願及び参考文献は、参照によってその全体が本明細書に取り込まれる。

Claims (7)

  1. 分岐ホスホリルコリン含有ポリマーに共有結合した生物活性薬を含んでなる化合物であって、ホスホリルコリン含有ポリマーがポリ[2-(メタクリロイルオキシエチル)-2'-(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェート]である、化合物。
  2. 前記ホスホリルコリン含有ポリマーが、連結基及び任意のスペーサー基によって、生物活性薬に共有結合している、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記ホスホリルコリン含有ポリマーが、前記生物活性薬のアミノ基、ヒドロキシル基、スルフヒドリル基及びカルボキシル基の少なくとも1つに共有結合している、請求項1に記載の化合物。
  4. 前記分岐ポリマーが、2ポリマーアーム、3ポリマーアーム、4ポリマーアーム、5ポリマーアーム、6ポリマーアーム、8ポリマーアーム又はそれより多くのポリマーアームを有する、請求項1に記載の化合物。
  5. 前記ポリマーが、3ポリマーアーム、6ポリマーアーム、又は8ポリマーアームより多くのポリマーアームを有する、請求項4に記載の化合物。
  6. 前記ポリマーの各分岐が、100〜2000モノマーユニットである、請求項1に記載の化合物。
  7. 前記生物活性薬が、サイトカイン、酵素、抗体及び抗体フラグメントから成る群より選択される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。
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