JP6180436B2 - キトサン由来組成物 - Google Patents

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Description

[0001]優先権の主張
本PCT国際特許出願は、米国仮特許出願第61/588,783号(発明の名称「Chitosan−Derived Biomaterials and Applications Thereof」、2012年1月20日出願)に基づく優先権を主張するものであり、この仮出願の全内容が参照により全体として組み込まれる。
[0002]発明の分野
本発明は、全体的に、新生物、例えば悪性の肺、胸、前立腺、皮膚、甲状腺および腎臓の新生物、他の種類の悪性新生物、ならびに他の医学的障害を処置するための方法に関連して使用されるキトサン由来組成物を含む治療用組成物に関する。
[0003]キトサンは、ある種の甲殻類(例えば、カニ、ロブスター、エビ)の殻から通常単離される化合物キチンの誘導体である。キチンは、β1→4グリコシド結合によって連結されたN−アセチルグルコサミン単位から構成される直鎖状ホモポリマーである。キチン、キトサン(部分的に脱アセチル化したキチン)およびそれらの誘導体は、多様で膨大な数の産業および医学的用途と結びつく興味深い化学的および生物学的特性を有している。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,747,475号(「キトサン由来バイオマテリアル」)に述べられている糖化(glycated)キトサンは、そのようなキトサン誘導体の一つである。
[0004]がんは年齢を問わず、あらゆる器官のあらゆる組織で発生し得る。一旦、がんについて疑いのない診断がなされた場合には、処置という判断が最優先事項となる。単一の処置アプローチが全てのがんに適用可能ということではないが、療法を成功させるためには、原発性腫瘍とその転移物の両方に照準を合わせなければならない。組織的、局所的、および局部的療法、例えば外科手術または放射線療法が、がんの処置において全身療法(例えば、化学療法薬)とともに使用されてきた。一部の成功にもかかわらず、従来の処置は所望される程度には有効でなく、より効果的な療法を求める探索が続けられてきた。より効果的ながん療法に対する満たされていない重大な要求が明らかにある。
[0005]従来の糖化キトサン調製物は、米国特許第5,747,475号(「キトサン由来バイオマテリアル」)に記載されているように、動物の転移性腫瘍モデルの処置における免疫アジュバントとして非常に有効であることが示されてきた。
[0006]しかしながら、従来の糖化キトサン調製物は、水溶液中に分散、懸濁または溶解されると、用いられる生物医学的適用において注射および分配することが非常に困難となる。さらに従来の糖化キトサン調製物は、米国特許第5,747,475号(「キトサン由来バイオマテリアル」)に述べられているように、滅菌濾過が非常に困難であることから、現行の製造および品質管理に関する基準(cGMP)に従った工業的生産に適さず、ヒトにおける使用に適さない。したがって、本発明の課題は、上述の不利益を受けることがほとんどない粘弾性の改善された糖化キトサン調製物を提供することである。
発明の概要
[0007]一実施形態によれば、本発明は、全体的に、新生物および他の医学的障害を処置するための方法に関連して使用されるキトサン由来組成物を含む治療製剤に関する。本発明のさらなる態様および/または利点は、一部は、以下の詳細な説明に記載されており、一部は本発明の実施によって知得することができる。
図面の簡単な説明
[0008]本発明の上記および/または他の態様および利点は、添付の図面を参照することにより明らかであり、以下の実施形態の詳細な説明から容易に認識されるであろう。
[0009]図1は、従来の糖化キトサン(例えば、ガラクトキトサン)の一例を示す。 [0010]図2は、親キトサンの脱アセチル化度(deacetylation)が80%であり、利用可能な脱アセチル化アミノ基全体の糖化度(glycation)が12.5%である、本発明の粘弾性糖化キトサンの一つの例示的構造を示す。
[0011]本発明の好ましい実施形態のさらなる目的および利点は、例示を目的として本発明の好ましい特定の実施形態および実施例を記載している以下の詳細な説明により、当業者にとって容易に明らかとなるであろう。
詳細な説明
[0012]本発明は、全体的に、新生物および他の医学的障害を処置するための方法に関連して使用されるキトサン由来組成物を含む治療製剤に関する。本明細書で引用される全ての参照文献は参照により全体として組み込まれることが理解されるべきである。
[0013]本発明の特定の実施形態について言及がなされるが、その例は添付の図面に例証されており、参照されている同様の数字は、全体を通して同様の要素を指す。本発明は、様々な自明の観点において、全て本発明の趣旨および範囲を逸脱することのない範囲で改変し得るものであることが理解されるべきである。したがって、説明は、本質的に例示的なものであって、限定的なものではないと認識されるべきである。
糖化キトサン
[0014]糖化キトサンは、キトサンの遊離アミノ基を糖化(つまり、非酵素的にグリコシル化)し、次いで還元により安定化した生成物である。糖化により、有利な溶解特性および粘度特性がキトサンに付与され、これによりレーザーアシスト免疫療法および誘導体の他の用途に関連する誘導体の使用が容易になる。キトサンの糖化により、キトサンがより親水性になり、糖化されない場合より多くの水が、このポリマーに吸収および保持される。
[0015]本発明の好ましい実施形態によれば、キトサン由来バイオマテリアルは、脱アセチル化キチン(キトサン)の直鎖状ホモポリマーを含み、この脱アセチル化キチンは、そうでなければ遊離しているアミノ基の多数が、還元された単糖類またはオリゴ糖類のカルボニル基に結合して糖化キトサンを形成している。このように、糖化キトサンは、還元された単糖類またはオリゴ糖類のカルボニル基と脱アセチル化キチンの遊離アミノ基との反応生成物として得ることができる。したがって、用語「糖化キトサン」は、本明細書で使用するとき、キトサンの遊離アミノ基の糖化(つまり、非酵素的グリコシル化)と、その後の還元による安定化によって得られる生成物を指すことを意図している。一般的に、糖化(または非酵素的グリコシル化)は、酵素の作用なしに糖分子(例えば、フルクトースまたはグルコース)が基質(例えば、タンパク質または脂質分子)に結合するときに生じるプロセスを指す。そのような1つの例は、糖とタンパク質のアミン基との非酵素的な糖タンパク質形成の反応である。
[0016]したがって、糖化キトサンとしては、一般に、キトサンの遊離アミノ基と、還元単糖類および/またはオリゴ糖類のカルボニル基との反応から生じる生成物が含められる。この反応の生成物は、主にシッフ塩基(つまり、カルボニル基由来の炭素原子が、遊離アミンの窒素原子と二重結合を形成し、水一分子を放出した生成物)と、Amadori生成物(つまり、前記カルボニル基の炭素原子が前記アミノ基の窒素原子と単結合し、一方で隣接する炭素原子が酸素原子に二重結合した生成物)との混合物であり、この生成物を、そのまま、または水素化物(例えば、水素化ホウ素還元剤(例えばNaBH、NaBHCN、NaBH(OAc)など)による還元もしくは適切な触媒下での水素曝露により安定化して、使用することができる。
[0017]キトサンにおける第一級および第二級アルコール基、ならびに第一級アミノ基の存在により、可溶性を達成するためおよび特定の用途に対する特別な特性を付与するための化学修飾に対する多数のアプローチが容易になる。
[0018]キチンとキトサンの可溶化は、オリゴ糖類への部分加水分解によって達成することができる。キトサンに関しては、様々な酸(有機酸および無機酸の両方)での処置により、遊離アミノ基がプロトン化されて可溶性キトサン様塩類が形成される。アミノ基のさらなる改変としては、化学基(例えば、カルボキシメチル基、グリセリル基、N−ヒドロキシブチル基など)の導入が挙げられる。キトサンの遊離アミノ基の糖化(つまり非酵素的グリコシル化)とその後の還元による安定化により、本発明で利用される様々な医薬製剤の調製に好ましいアプローチが提供される。
[0019]例証のために、従来の糖化キトサンの一つ、例えばガラクトキトサンを、以下の図1に示す。このキトサンは米国特許第5,747,475号にも記載および例示されている。
[0020]米国特許第5,747,475号における記載は非常に限られており、分子量の観点で1つに特定されたガラクトキトサンに関する記載のみである:具体的に、米国特許第5,747,475号には、1500kDaの分子量を有するガラクトキトサンが記載されるにすぎない。
[0021]米国特許第5,747,475号に記載される1500kDaの従来のガラクトキトサンと異なり、本発明の糖化キトサンは、本明細書に記載されるように、分子量が1500kDa未満の糖化キトサンを含むことが意図される。また本発明の糖化キトサンは、従来のキトサンと異なり、予測外に優れた粘弾特性を含むいくつかの驚くべき予測外の特性、利益および利点を有しており、全く別の新規組成物である。
[0022]本発明の糖化キトサンは、シッフ塩基またはAmadori生成物の形態であり、好ましくは、それぞれ還元された第二級アミンまたはアルコールの形態である。別の実施形態では、糖化キトサンは、カルボニル反応基を有する。本発明の糖化キトサンは、キトサンと単糖類および/またはオリゴ糖類とを、好ましくは酸性化剤の存在下で、得られるキトサンポリマーのアミノ基の糖化度が約0.1%〜約30%(最も好ましくは2%超)になるまで反応させて、糖のカルボニル基とキトサンの第一級アミノ基とでシッフ塩基を形成(本明細書ではアミノ基の糖化とも称する)して得ることが好ましい。好ましくは、さらにシッフ塩基と転位による誘導体(Amadori生成物)を第二級アミンまたはアルコールに還元する安定化を行うことが好ましい。
[0023]本発明において、キトサンポリマーの約0.1%〜約30%(最も好ましくは2%超)の糖化度の達成が初めて実証される。本発明とは反対に、この重要な結果を他者は達成または認識していなかった。したがって好ましい実施形態によれば、本発明は、糖化キトサンポリマーから本質的になる粘弾性糖化キトサン製剤であって、前記糖化キトサンポリマーは約50,000ダルトン〜約1,500,000ダルトンの分子量を有し、さらに前記糖化キトサンポリマーは、そうでなければ遊離しているアミノ基のうち約10分の1パーセント〜約30パーセントが糖化されている、製剤を提供する。
[0024]このように、キトサンの遊離アミノ基の非酵素的グリコシル化から生じる生成物は、主として、シッフ塩基(もとはカルボニル基の炭素原子が、アミノ基の窒素原子と二重結合を形成(イミン官能基としても知られる))と、Amadori生成物(もとはカルボニル基の炭素原子が、アミノ基の窒素原子に単結合によって結合し、一方で隣接する炭素原子が酸素原子に二重結合してケトン基を形成)との混合物である。これらの生成物(非酵素的グリコシル化プロセスから得られる生成物)は、そのまま、または水素化物(例えば、水素化ホウ素還元剤(例えば、NaBH、NaBHCN、NaBH(OAc)など)もしくは適切な触媒下での水素曝露による還元によって安定化して、使用することができる。
[0025]亜硝酸を用いるキトサン脱アミノ化を使用して、キトサンの糖化に適した還元アルドースおよびオリゴ糖を生成することができる。脱アセチル化グルコサミニル残基の亜硝酸による脱アミノ化により、2,5−アンヒドロ−D−マンノース残基の形成を伴うグリコシド結合の選択的切断が生じる。キトサン鎖の特定領域の組成に応じて、アンヒドロヘキソースが単糖類として放出され、またはオリゴ糖の還元末端を占める場合がある。遊離のN−アセチルグルコサミンの放出は、キトサン鎖の一部の領域から生じてもよい。N−脱アセチル化糖タンパク質および糖脂質の同様の処理を利用して、糖化キトサンの特別な調製のための、定義された化学組成および生物活性を有するオリゴ糖を得ることができる。
[0026]キトサンの糖化によって得られる様々な生成物を、そのまま、または他の天然もしくは合成材料と反応させて利用することができる。例えば、糖化キトサンのアルデヒド含有誘導体と2以上の遊離アミノ基(例えば、コラーゲンなどにおけるリジン残基において豊富なアミノ酸の側鎖、キトサンおよび脱アセチル化糖接合体のヘキソサミン残基、または天然および合成ジアミンおよびポリアミン上のアミノ基)を含有する物質との反応が挙げられる。これにより、シッフ塩基形成を通した架橋の生成、およびその後の転位、縮合、脱水などが生じると予測される。修飾された糖化キトサン材料の安定化も化学的還元または自発的もしくは様々な温度、湿度および圧力条件下でのインキュベーションによる再転位、縮合もしくは脱水を伴う硬化によって行うことができる。Amadori転位、シッフ塩基およびロイカート−ウォーラック(Leukart−Wallach)反応の化学は、The Merck Index, Ninth Edition (1976) pp. ONR−3, ONR−55およびONR−80, Library of Congress Card No.76−27231に詳述されており、これらも参照により本明細書に組み込まれる。本発明で適用可能な求核付加反応の化学は、参照によって本明細書に組み込まれるMorrison and Boyd, Organic Chemistry, Second Edition (eighth printing 1970), Library of Congress Card No. 66−25695の第19章に詳述されている。
[0027]本明細書でさらに詳述するように、糖化の特定の種類(例えば還元糖の特定の種類)および程度により、予測外の有利な可溶性がキトサンに付与され、これにより、糖化キトサンとレーザーアシスト免疫療法および他の治療適用とを組み合わせた使用が容易になることが分かった。キトサンの糖化は、キトサンをより親水性にするためにも有利であり、糖化されない場合より多くの水がポリマーに吸収され、保持される。D−ガラクトースの開鎖型の自然発生率が比較的高いことから、キトサンのD−ガラクトース誘導体が特に好ましい。糖化キトサンは、例えば、粉末形態で、粘性製剤として、または任意の他の適切な形態を含む任意の数の適切な製剤として、調製することができる。
[0028]本発明の他の好ましい実施形態によれば、キトサンは、いくつかの同じまたは異なる還元糖、例えば、同じまたは異なる単糖および/またはオリゴ糖のいずれかを利用して非酵素的に糖化されたものでもよい。そのような単糖類グリコシル化剤の例は、より天然で多く発生しているD−トリオース、D−テトロース、D−ペントース、D−ヘキソース、D−ヘプトースなど、例えば、D−グルコース、D−ガラクトース、D−フルクトース、D−マンノース、D−アロース、D−アルトロース、D−イドース、D−タロース、D−フコース、D−アラビノース、D−グロース、D−ハマメロース(hammelose)、D−リキソース、D−リボース、D−ラムノース、D−トレオース、D−キシロース、D−プシコース、D−ソルボース、D−タガトース、D−グリセルアルデヒド、ジヒドロキシアセトン、D−エリトロース、D−トレオース、D−エリトルロース、D−マンノヘプツロース、D−セドヘプツロースなどが挙げられる。適切なオリゴ糖としては、フラクトオリゴ糖(FOS)、ガラクトオリゴ糖(GOS)、マンナンオリゴ糖(MOS)などが挙げられる。
好ましい粘弾特性
[0029]従来法で製造されたキトサン製品は、水溶液に分散、懸濁または溶解したとき、GMP基準に従って製造することが非常に難しく、投与および他の用途においていくつかの不都合な点がある。
[0030]本発明の好ましい実施形態によれば、従来の手法による不利益を被ることのない粘弾性改善糖化キトサン調製物が提供され、治療用の改善キトサン製品に対する長い間満たされていなかった必要性が克服される。
[0031]用語「粘弾性」は、本明細書で使用するとき、特定の組成物、調製物、または製剤における粘度を指す。粘度は、ずれ応力または引張応力のいずれかにより変形される流体の抵抗性の尺度として認識される。別言すると、粘度は、流体が流れるための内部抵抗を説明するものであり、流体摩擦の尺度とみなすことができる。
a.GC調製物の注射性能における予測外の改善
[0032]糖化キトサン(GC)の製剤(例えば、溶液または懸濁液)の注射性能が、GCの粘度および流動特性に非自明的に依存していることが驚くべきことにおよび予想外に発見された。そしてこれらの特性は、GCの分子量、キトサンにとっての親キチンの重合度、親キチンの脱アセチル化の程度、およびキトサンの糖化の程度に大きく依存する。これらの後半の特性は、GCのポリマー鎖のもつれ度、ならびにGC分子に存在する置換基(つまりアセチルおよび糖)の数および性質によって引き起こされた分子内水素結合の程度により決定され、これらの両方が調製される溶液の粘度および他の流動特性に大きく寄与する。
[0033]驚くべきことにおよび予想外に、本発明の改善された粘弾性糖化キトサン調製物は多数の利点を有しており、例えば、(i)患者の新生物を処置するための非毒性調製物の投与、(ii)臨床設定における従来の処置と比較してはるかに優れる注射性能(例えば、異なるゲージの注射針を利用可能)、(iii)粘弾性調製物の濾過滅菌の改善、および(iv)痛みが少なく、患者にとって改善された処置選択肢、が挙げられる。本明細書で使用される用語「注射性能」は、製剤または調製物(例えば糖化キトサン(GC)を含む製剤)が対象に注射される際の容易性を指す。
[0034]好ましい一実施形態によれば、本発明は、水溶液に分散、懸濁または溶解されたおよそ1重量%の上述の糖化キトサンを含む注射可能な粘弾性調製物を提供する。
[0035]本発明の好ましい実施形態は、比較的大きなゲージ(G)の針を介して速やかに注射可能であり、対象における痛みや不快感を軽減可能な粘度を有する糖化キトサン調製物(例えば、溶液または懸濁液)を含む。比較的大きなゲージの針の好ましい例としては、次の寸法を有する針が挙げられる:公称内径、約0.337mm(23G)〜約0.210mm(27G)。
[0036]一例において、粘弾性糖化キトサン調製物は、注射針の直径が約20G〜約22Gでチューブの有効長が約1,000mm以上である注射針を使用する注射器を介して、約2〜約3大気圧で注射されるときに、注射可能な調製物の流入速度が約0.05ml/秒〜0.1ml/秒の範囲であるように投与される。別の例において、粘弾性糖化キトサン調製物は、約25G〜約27Gの直径を有する注射針を有する注射器を介して投与することもできる。さらに本発明による粘弾性糖化キトサン調製物は、他の適切なゲージの注射針あるいは器具を使用して投与し得ることも理解されるべきである。
[0037]驚くべきことに、本発明の粘弾性糖化キトサン調製物(例えば溶液、懸濁液)は、最も一般に用いられているゲージのカテーテルまたは針の注射器で、比較的広範囲の濃度で注射可能であることが分かった。
[0038]またこれらの粘弾性改善糖化キトサン調製物(つまり粘度および流動特性が改善された糖化キトサン組成物)により、対象への調製物の投与の容易性が全体的に改善することが分かった。調製物の個々の投与(例えば、看護師、医師、医療技術者による)の容易性および糖化キトサン製剤のコンプライアンスおよび有効性も改善され得る。
b.製造および濾過における予想外の改善
[0039]また驚くべきことに本発明の粘弾性改善糖化キトサン調製物を使用することにより、滅菌濾過が予想外に改善されることが見出された。米国特許第5,747,475号(「キトサン由来バイオマテリアル」)に述べられているように、従来の糖化キトサン調製物は0.22μmの滅菌濾過器を通す滅菌濾過が非常に困難であることが示されており、商業的なcGMP製造には適したものでない。対照的に、本発明の粘弾性改善糖化キトサンは、予想外の流動特性を有することが見出され、滅菌濾過、cGMP製造およびヒトにおける使用に非常に適したものであることが示された。
[0040]さらに驚くべきことに、本発明の粘弾性改善糖化キトサン調製物を使用することで透析濾過と限外濾過が予想外に改善されることも見出された。従来の糖化キトサン調製物は濾過器を塞ぎ、透析濾過器および限外濾過器にかけることが難しく、商業的cGMP製造に適さないものであった。他方、粘弾性が改善された糖化キトサンは、透析濾過および限外濾過に高度に適しており、製造プロセスが顕著に改善される。
粘度決定のための例示的方法
[0041]化学分野におけるいくつもの適切な技術を使用して、糖化キトサン製剤の粘度を確実におよび正確に測定することができる。
[0042]粘度は、様々な種類の機器、例えば粘度計、流動計を用いて、確実に測定され得ることが理解されるべきである。流動計は、粘度を単独の値のみで定義できず、粘度計を用いる場合よりも多くのパラメータを設定および測定することが必要とされる流体に対して使用される。流体の綿密な温度制御が正確な測定を行うために必要不可欠であり、特に潤滑剤のような材料はわずか5℃の変化で粘度が2倍に増加し得る。
[0043]本発明によれば、糖化キトサン調製物の粘度は、当技術分野で公知の任意の適切な方法で決定することができる。
[0044]例えば、粘度はセンチポアズの単位で確実に測定することができる。ポアズは、CGS(センチメートル、グラム、秒)単位系における動的粘度の1単位である。センチポアズは、ポアズの100分の1であり、SI単位における1ミリパスカル−秒(mPa・s)(1cP=10−2P=10−3Pa・s)である。センチポアズの適切な略称はcPであるが、代替の略語であるcps、cpおよびcPsも一般に見られる。粘度計を使用してセンチポアズを測定することができる。センチポアズを決定するときは、他の全ての流体を水の粘度に合わせて調整することが一般的である。
糖化キトサン調製物の粘度の典型的な決定法
[0045]分子量以外にも、溶液、特にポリマー溶液の粘度に影響を与える多数の因子がある。糖化キトサン(GC)の場合には、GC溶液の注射性能は、溶液中のGCの粘度および流動特性に大きく依存している。これらの特性は、GCの分子量、キトサンにとっての親キチンの重合度、親キチンの脱アセチル化の程度、およびキトサンの糖化の程度に大きく依存している。これらの後半の特性は、GCのポリマー鎖のもつれ度ならびにGC分子に存在する置換基(つまりアセチルと糖類)の数および性質によって引き起こされた分子内水素結合の程度により決定され、これらの両方が、調製される溶液の粘度に大きく寄与する。
[0046]驚くべきことに、糖化キトサン調製物の改善された粘度および流動特性が、糖化キトサンの特別の生理化学的特性に大きく依存することが分かった。用語「生理化学的特性」は、本明細書で使用するとき、糖化キトサンなどの分子構造の任意の物理的、化学的または物理化学的特性を含むが、これらに限定されない特性を意図している。本明細書でさらに記述されるように、これらの生理化学的特性のいくつかの例は次のとおりである:
(i)糖化キトサンの分子量;
(ii)キトサンにとっての親キチンの重合度;
(iii)親キチンの脱アセチル化度;および
(iv)キトサンの糖化度。
図2に、分子量がおよそ250kDaであり、親キチンの脱アセチル化度が約80%であり、キトサンの遊離アミノ基の糖化度が約12.5%である、本発明の粘弾性糖化キトサンの一例を示している。
(i)糖化キトサンの分子量
[0047]化学分野で知られているいくつもの適切な技術を使用して、糖化キトサンの分子量(MW)を確実におよび正確に測定することができる。
[0048]粘弾性糖化キトサン調製物は、約1500kDa未満の分子量(MW)を有する糖化キトサンを含む注射可能な製剤として調製することが好ましい。好ましい粘弾性糖化キトサン調製物の例としては、分子量(MW)が約50キロダルトン(kDa)〜約1500kDaの糖化キトサンが挙げられる。
[0049]ある実施形態において、粘弾性糖化キトサン調製物は、分子量(MW)が約100kDa〜約1000kDa、より好ましくは約100kDa〜約300kDaである糖化キトサンを含む。様々な技術が分子量を正確に決定するために使用できる。
[0050]本発明は、水溶性または水分散性のキトサン誘導体を含むキトサン由来組成物を包含する。驚くべきことに、本発明による特定の実施形態において、分子量(MW)が増加するに従って多くの水が糖化キトサン(GC)の溶解に必要であることも分かった。このことは、同様に「遊離」(GCに水素結合していない)の水が少ない(溶液にさらなる水は加えられないと仮定する)ことを意味し、それ自体がより高い粘度に寄与する。下記実施例3に示されるように、この結果から、分子量のサイズの増加により与えられる粘度の増加が、粘度とMWとの線形の関係(濃度が補正される場合)ではなく、むしろ指数関数的に(またはこれと類似する関係で)増加することが予想外にも分かった。
(ii)キトサンにとっての親キチンの重合度(DP)
[0051]キトサンにとっての親キチンの重合度(DP)は、化学分野で知られているいくつもの適切な方法または技術に従って、確実におよび正確に測定することができる。
[0052]1つのアプローチにおいて、重合度(DP)は、キトサンの分子量をグルコサミンに結合している分子量で割り算することによって決定される。
(iii)親キチンの脱アセチル化度
[0053]別の生理化学的特性は、親キチンの脱アセチル化度である。化学分野で知られている任意の数の適切な技術を使用して、親キチンの脱アセチル化度を確実におよび正確に測定することができる。
[0054]NMRは、キチンまたはキトサンの脱アセチル化の程度を決定するために使用することができる技術の1つである。
(iv)キトサンの糖化度
[0055]化学分野で知られている任意の数の適切な技術を使用して、キトサンの糖化度を確実におよび正確に測定することができる。
[0056]NMRは、単糖類および/またはオリゴ糖のキトサンポリマーへの結合を検出し、測定することができる技術の1つである。
[0057]C/Nの元素燃焼分析は、糖化キトサン対親キトサンのC/N比率を比較する手段により、糖化キトサンの糖化度(%)を決定するために使用することができる別の技術である。
[0058]HPLCと組み合わせる酵素消化は、糖化度(%)を決定するために使用することができるさらに別の技術である。
[0059]他の適切な分析法および機器を、試料中の複数の成分の同時検出、測定および同定、例えば、試料中の糖化および非糖化キトサンの同時検出、測定および同定のためにも使用し得ることが理解されるべきである。
[0060]ニンヒドリン反応などの、残存する遊離アミノ基に結合する化学物質の比色測定を使用して、糖化度を評価することもできる。
[0061]このような好ましい分子量、キトサンにとっての親キチンの重合度、親キチンの脱アセチル化度、およびキトサンの糖化度を有する糖化キトサンにより、比較的広い範囲の濃度の糖化キトサンを一般に使用されている規格のカテーテルまたは針を介して注射可能とする糖化キトサン溶液の調製の改善が可能であることが見出された。
糖化キトサンを調製するための好ましい方法
[0062]本発明のさらに他の実施形態は、糖化キトサン製剤を調製するための方法に関する。糖化キトサンは、好ましくは、キトサンと単糖類および/またはオリゴ糖類とを、好ましくは酸性化剤の存在下で、糖のカルボニル基とキトサンの第一級アミノ基との間のシッフ塩基の形成(本明細書ではアミノ基の糖化とも称する)を達成させて、少なくとも一定のキトサンポリマーの糖化率(%)(例えば、2%以上)が達成される程度に十分な時間、反応させることによって得られる。好ましくは、続けてシッフ塩基および転位誘導体(Amadori生成物)をそれぞれ第二級アミンまたはアルコールへ還元して安定化する。NMRによる追跡を用いて、キトサンポリマーへの単糖類および/またはオリゴ糖類の結合を確認することができ、残存する遊離アミノ基の化学的測定(例えば、ニンヒドリン反応)を用いて、糖化度を評価することができる。
[0063]好ましい実施形態では、糖化キトサンの製造の間、所望の結果が得られるように必要に応じて条件を調節することができる。例えば、本発明によれば、実施例4に述べられているようにpH条件を制御することによって、糖化キトサンの製造の改善を達成することができることが予想外に見出された。
[0064]本発明で使用される糖化キトサンの調製の一例によれば、およそ3グラムの還元された単糖類(例えば、グルコース、ガラクトース、リボース)または等量の還元オリゴ糖を、三角フラスコ中で穏やかに磁気撹拌しながら、100mlの蒸留水に溶解させる。ついで、およそ1グラムのキトサンを添加し、その後、適切な工程を実施して、所望の粘弾特性と所望の純度特性を有する糖化キトサン調製物を得ることができる。
[0065]キトサンの工業規模の生産のための典型的な1つの方法は、次の4ステップを含む:脱塩(DM)、除タンパク(DP)、脱色(DC)、および脱アセチル化(DA)。例えば甲殻類の殻からアルカリ酸処理によってキチンの抽出を実行することができる。試料をアルカリ性製剤で処理することによって除タンパクし、酸によって脱塩し、有機溶媒(例えば、アセトン)、続いて漂白剤(例えば、次亜塩素酸ナトリウム)により脱色する。例えば、水酸化ナトリウム製剤を使用して、キチン脱アセチル化を実施する。キトサンの重合度は、脱重合によって調節される。最も都合のよい手法は、(1)重水素水中で亜硝酸分解を行うことである。この反応は選択的であり、GlcN(グルコサミン)に関して化学量論的であり、迅速であり、(2)酸加水分解による脱重合、または(3)商業的に調製された酵素分解(Pectinex Ultra Spl)で容易に制御される。酵素法により、より高い割合で完全に脱アセチル化したキトオリゴマーのより短い断片が得られる。反対に、開始キトサンの酸加水分解により、酵素法よりも多くのモノアセチル化された残基を有する断片が16個までの重合度で得られる。
重合された糖化アミノ糖
[0066]本明細書に記述されるように、キトサン(部分的脱アセチル化キチン)は、キチンの誘導体(β1→4グリコシド結合によって連結されたN−アセチルグルコサミン単位から構成される直鎖状ホモポリマー)である。キトサン由来組成物は、部分的に脱アセチル化したキチンのホモポリマーを含み、この部分的に脱アセチル化したキチンのホモポリマーは、そうでなければ遊離している多数のアミノ基が還元された単糖類またはオリゴ糖類のカルボニル基に結合して、イミン結合(シッフ塩基)または関連生成物(Amadori転位)を生成し、1分子の水を放出する。
[0067]キチンとキトサンはグルコサミンのポリマーであることから、本発明は、さらに非酵素的に糖化されたグルコサミン、例えば糖化グルコサミンモノマーまたは糖化グルコサミン単位も企図している。別言すると、本発明はさらに、アミノ糖モノマー全体の非酵素的糖化を企図している。
[0068]例えば、一例としてN−置換基がガラクトースである糖化グルコサミンが挙げられる。少なくとも一定の割合のグルコサミンモノマーを最初に脱アセチル化した後、グルコサミンモノマーを糖化することが好ましい。
[0069]さらに、本発明は、(1)糖化グルコサミン単位のポリマー(糖化アミノ糖の重合体)、(2)糖化および非糖化グルコサミンの複合ポリマー、および(3)糖化グルコサミンポリマーと非糖化グルコサミンポリマーとの組み合わせであって、
(i)非脱アセチル化グルコサミンモノマーの割合が、約1%〜約30%であり;
(ii)重合度(脱アセチル化、非脱アセチル化、糖化および非糖化グルコサミン単位の様々な組み合わせの重合度)が、約x=300〜約x=8000、最も好ましくは約x=1500であり、および/または
(iii)脱アセチル化された重合グルコサミンの遊離アミノ基の糖化度(%)が約0.1%〜約30%である、
組み合わせを包含する。
[0070]本発明は、糖化キトサンの用途と同じまたは類似の、重合糖化グルコサミンポリマーの用途も企図している。これらとしては、例えば、レーザーアシスト免疫療法(LIT)などのin situがんワクチン(inCVAX)の状況における免疫アジュバントとしての特性および使用が挙げられる。
典型的な製剤および用途
[0071]本発明に従って使用することができる様々な種類の薬学的に許容され得る製剤または調製物の例としては、例えば、溶液、懸濁液、および粘弾性糖化キトサン調製物の注射用の他の種類の液体もしくは半液体製剤が挙げられる。例えば、薬学的に許容され得る製剤または調製物は、実質的に水性の製剤中に分散、懸濁または溶解した糖化キトサンを含むことができる。用語「実質的に水性」を使用するとき、製剤または調製物が、特定の実施形態において、一定の割合で1以上の非水性成分と、1以上の薬学的に許容され得る賦形剤を含み得ると理解されるべきである。
[0072]一例によれば、粘弾性調製物は、約5.0〜約7のpHを有する水溶液として製剤化されることが好ましい。
[0073]粘弾性調製物は、糖化キトサンから本質的になる緩衝化生理食塩水溶液を含む水溶液として製剤化することもできる。
[0074]粘弾性調製物は、糖化キトサンポリマーから本質的になるように製剤化することができ、この糖化キトサンポリマーは、そうでなければ遊離しているアミノ基のうち約10分の1(0.1)パーセント〜約30パーセントが糖化されている。
[0075]別の実施形態では、糖化キトサン(GC)ポリマーから本質的になる粘弾性調製物を製剤化することができ、この糖化キトサンポリマーは、そうでなければ遊離しているアミノ基のうち約2%が糖化されている。
[0076]別の実施形態では、糖化キトサン(GC)ポリマーから本質的になる粘弾性調製物を製剤化することができ、ここで糖化キトサンポリマーは、約50,000〜約1,500,000ダルトンの分子量を有する。
[0077]別の例としては、水溶液に分散された約1重量%の糖化キトサンポリマーを含み、前記水溶液は約25℃での測定において約1〜約100センチストークスの粘度を有する、粘弾性GC調製物が挙げられる。
[0078]さらに別の例では、約1重量%の糖化キトサンを含み、前記糖化キトサンの、そうでなければ遊離しているアミノ基のうち約10分の1(0.1)パーセント〜約30パーセントが糖化されている水溶液であって、前記水溶液は約1センチストークス〜およそ100センチストークスの粘度を有する、水溶液が挙げられる。
[0079]さらに別の実施形態において、粘弾性調製物は、糖化キトサンポリマーから本質的になり、水溶液に分散された約1重量%または1重量%超の糖化キトサンポリマーを含み、前記糖化キトサンポリマーの、そうでなければ遊離しているアミノ基のうち約2%が糖化されており、前記水溶液は対象への容易な注射性能および投与に適した粘度を有する、調製物として製剤化し得る。
[0080]さらに別の実施形態では、粘弾性調製物は、糖化キトサンポリマーから本質的になり、さらに水溶液に混和性の1つ以上の異なる粘弾性材料を含むように製剤化することができる。適切な粘弾性材料の例としては、限定されないが、ヒアルロン酸、コンドロイチンスルフェートおよびカルボキシメチルセルロースが挙げられる。
[0081]粘弾性調製物としては、そうでなければ遊離しているアミノ基に結合した単糖類を含む糖化キトサンポリマーを挙げることができる。糖化キトサンポリマーは、任意の適切な形態、例えば、シッフ塩基、Amadori生成物またはそれらの混合物の形態をとることができる。また糖化キトサンポリマーは、還元されたシッフ塩基(第二級アミン)、還元されたAmadori生成物(アルコール)またはその混合物の形態をとることができる。
[0082]また粘弾性調製物は、糖化キトサンポリマーがいくつかの化学的に修飾された単糖またはオリゴ糖置換基を有するように製剤化することもできる。一実施形態において、単糖類はガラクトースを含む。
[0083]また本発明の製剤または調製物は、好ましくは、生理学的に適合性の担体中に糖化キトサンを含有する。本明細書で使用するとき、「生理学的に適合性の」とは、身体の組織に接触したときに身体に有害でない材料を指すと理解されるべきである。本文脈において、この用語は、限定されないが、目的の生理学的環境とほぼ等張性の水性製剤(例えば、溶液)を含むことが意図されている。非等張性製剤(例えば、溶液)は、例えば、脱水剤などとして、臨床的に有用である場合がある。本発明の溶液のさらなる成分としては、例えば、NaCl、KCl、CaCl、MgClおよびNa系緩衝剤などの様々な塩類を挙げることができる。
[0084]上記および他の課題が本発明によって実現される。本発明の特定の好ましい実施形態は、予測外の驚くべき有益な特性を与える特別の生理化学的な特性を有する糖化キトサン調製物に関係する。
[0085]また本発明は、例えば、本明細書に詳述するがんのためのレーザーアシスト免疫療法のようなin situ自己がんワクチンに関する免疫アジュバントとしての、予測外の驚くべき特性を有する粘弾性糖化キトサン調製物の広範囲の用途も包含する。
[0086]本発明の好ましい実施形態では、注射可能な粘弾性調製物を含む免疫アジュバントが提供される。したがって本発明の別の目的は、免疫アジュバントおよび免疫調節薬としての治療用途を含む粘弾性改善糖化キトサン調製物を、他の治療用途のために提供することである。
[0087]また、本発明は、粘弾性糖化キトサン免疫アジュバント製剤を投与する様々な経路、例えば、注射を介することを包含する。好ましいアプローチでは、免疫アジュバントは、腫瘤内部または腫瘤周囲への注入のための製剤として調製される。しかしながら、他の方法が、腫瘍部位に免疫アジュバントを局在させるために十分なものであることが認識されるべきである。1つのそのような代替的送達手段は、腫瘍部位への送達が増強されるように免疫アジュバントを組織特異抗体または組織特異的抗原にコンジュゲートさせることである。新生物内に十分な濃度の免疫アジュバントが存在することを確実にする送達メカニズムである限り、腫瘍部位に免疫アジュバントを局在化させるための任意の一つの方法または様々な方法の組み合わせが許容される。
[0088]特定の好ましい実施形態によれば、本発明は、下記にさらに詳述されるようなin situ自己がんワクチン(inCVAX)、例えばレーザーアシスト免疫療法、光線力学的がん療法(PDT)および/または他の腫瘍免疫療法と組み合わせて使用される粘弾性糖化キトサンを含む様々な医薬製剤を提供する。注射可能または他の製剤として使用することができる適切な粘度を有する糖化キトサン調製物をinCVAXおよび/またはPDTおよび/または腫瘍免疫療法などの適用における免疫アジュバントとして利用することは望ましいことが認められる。そのような適用は、典型的には、患者の体への粘弾性糖化キトサン製剤の注入を含む。用語「免疫アジュバント」は、本明細書で使用するとき、抗原に対する免疫系の応答を増強させる作用を有する任意の分子、組成物または物質を意味し、例えば、腫瘍抗原に対する免疫系の応答を増強させる作用を有する糖化キトサンが挙げられる。
[0089]免疫アジュバント組成物は、糖化キトサンにコンジュゲートされた腫瘍特異的抗体をさらに含んでもよい。また免疫アジュバント組成物は、糖化キトサンにコンジュゲートされた腫瘍特異的抗原をさらに含んでもよい。糖化キトサンは、さらにカルボニル反応基を含んでもよい。
[0090]好ましい一実施形態によれば、本発明は、粘弾性糖化キトサンの懸濁液または溶液を含む免疫アジュバント製剤を提供する。この好ましい実施形態において、粘弾性糖化キトサンは、発色団を使用せずに光エネルギーが新生物に直接送達される新生物の光熱的処置と組み合わせて使用される。新生物が組織表面で接近可能な場合(例えば、メラノーマ)または外科的手段により露出される場合、光エネルギーを局所に到達させることができる。新生物が組織表面よりも下に存在している場合(例えば、乳がん)、および外科的に露出されない場合、光エネルギーを、例えば光ファイバーにより、新生物に到達させてもよい。
[0091]別の実施形態によれば、本明細書でさらに記載されるように、本発明の免疫アジュバント製剤は適切な発色団をさらに含むことができる。適切な発色団の選択は、主に放射と許容可能なレーザー波長との協調の問題である。使用される放射線の波長は、当然のことながら、発色団の光特性(つまり吸収ピーク)に相補的なものでなければならない。他の発色団の選択基準としては、熱エネルギーを生成する能力、一重項酸素および他の活発な分子を生じる能力、またはcis−プラチニンのようにそれ自体が有害である能力などが挙げられる。本発明において、放射線の好ましい波長は805+/−10nmである。好ましい発色団は、組織に対して比較的透過性である赤色および近赤外スペクトル領域に強い吸収を有している。この波長の別の利点は、UV励起増感物質との接触による潜在的な変異原性作用が回避されることである。しかしながら、150〜2000nmの波長は、個々の場合に有効な効果を生じる場合もある。好ましい発色団はインドシアニングリーンである。しかしながら、他の発色団も使用することができ、それらの選択は、光増感効率および光細胞毒性が決まる所望の光物理的および光化学的特性に基づくことができる。代替発色団の例としては、限定されないが、単層カーボンナノチューブ(SWNT)、バックミンスターフラーレン(C60)、インドシアニングリーン、メチレンブルー、DHE(ポリヘマトポルフィリンエステル/エーテル)、mm−THPP(テトラ(メタヒドロキシフェニル)ポルフィリン)、AlPcS(アルミニウム・フタロシアニン・テトラスルホネート)、ZnET2(亜鉛エチオ(zinc aetio)−プルプリン)、またBchla(細菌クロロフィルα)が挙げられる。
[0092]一実施形態では、免疫アジュバント組成物は、溶液または懸濁液として製剤化される。溶液または懸濁液には、例えば、約0.25重量%の発色団と、約1重量%の糖化キトサンを含むことができる。
[0093]別の好ましい実施形態によれば、本発明は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置(conditioning)に使用するための免疫アジュバントを含む組成物であって、免疫アジュバントが腫瘍特異的抗原にコンジュゲートしており、免疫アジュバントが糖化キトサンである組成物を提供する。
[0094]また別の実施形態によれば、本発明は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための、発色団と免疫アジュバントとの組み合わせを含む組成物であって、発色団と免疫アジュバントとが腫瘍特異的抗原にコンジュゲートしており、免疫アジュバントが糖化キトサンである組成物を提供する。
[0095]別の好ましい実施形態によれば、本発明は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための、免疫アジュバントを含む組成物であって、免疫アジュバントが腫瘍特異的抗体にコンジュゲートしており、免疫アジュバントが糖化キトサンである組成物を提供する。免疫アジュバントは、一定の場合には、糖化キトサンから本質的になるものであり得る。糖化キトサンは、さらにカルボニル反応基を含んでもよい。
[0096]別の実施形態によれば、本発明は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための、発色団と免疫アジュバントとの組み合わせを含む組成物であって、発色団と免疫アジュバントとが腫瘍特異的抗体にコンジュゲートしており、免疫アジュバントが糖化キトサンである組成物を提供する。免疫アジュバントは、一定の場合には、糖化キトサンから本質的に成ってもよい。糖化キトサンは、さらにカルボニル反応基を含んでもよい。
[0097]このように、本発明は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための注射可能な製剤を提供し、特定の場合に、当該製剤は発色団と免疫アジュバントとの組み合わせまたは混合物を含むことができ、この免疫アジュバントは糖化キトサンである。
[0098]さらに組成物は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するために、免疫アジュバントを含んで調製することができ、ここで免疫アジュバントは腫瘍特異的抗原にコンジュゲートしており、免疫アジュバントは、約100kDa〜約1000kDa、より好ましくは、約100kDa〜約300kDaの分子量(MW)を有する粘弾性糖化キトサンである。
[0099]また組成物は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するために、発色団と免疫アジュバントとの組み合わせを含んで調製することができ、ここで発色団と免疫アジュバントとは腫瘍特異的抗原にコンジュゲートしており、免疫アジュバントは、約100kDa〜約1000kDa、より好ましくは、約100kDa〜約300kDaの分子量(MW)を有する粘弾性糖化キトサンである。
[00100]さらに注射可能な溶液は、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置のために、免疫アジュバントを含んで調製することができ、ここで免疫アジュバントは、約100kDa〜約1000kDa、より好ましくは、約100kDa〜約300kDaの分子量(MW)を有する粘弾性糖化キトサンである。
[00101]また注射可能な溶液を、新生物のタンデム型の光物理的および免疫学的処置の前処置に使用するために、発色団と免疫アジュバントとの混合物を含んで調製することができ、ここで免疫アジュバントは、約100kDa〜約1000kDa、より好ましくは、約100kDa〜約300kDaの分子量(MW)を有する粘弾性糖化キトサンである。
[00102]一例において、本発明の粘弾性糖化キトサン組成物は、免疫アジュバントとして新規がん処置法で使用される。光熱的療法と免疫学的療法とは、発色団を使用せずに腫瘍に直接的に新生物に照射し、次いでキトサン由来免疫アジュバントを照射された新生物の内部または周囲へ導入して、組み合わせられる。新生物細胞破壊を引き起こすために十分な出力密度でレーザーを適用後、放出される新生物抗原に対する細胞媒介性および体液性免疫応答が免疫アジュバント成分によって刺激される(増強される)。
[00103]別の例では、発色団およびキトサン由来免疫アジュバント(免疫調節剤または免疫強化剤とも称される)の両方を新生物に導入することによって、光線力学的療法と免疫学的療法とを組み合わせる。新生物細胞破壊を引き起こすために十分な出力密度でレーザーを適用することにより、放出される新生物抗原に対する細胞媒介性および体液性免疫応答が、免疫アジュバント成分によって刺激される(増強される)。
[00104]発色団と免疫アジュバントとは、腫瘤の中心へ注射するための1つの溶液内へ混合してもよく、または別々に腫瘤に注入してもよい。但し、他の方法が、腫瘍部位に発色団および免疫アジュバントを局在させるために十分な場合もあることを認識すべきである。1つのそのような代替的送達手段は、腫瘍部位への送達が増強されるように、発色団もしくは免疫アジュバントまたはその両方を組織特異抗体または組織特異的抗原にコンジュゲートさせることである。新生物内に十分な濃度の成分が存在することを確実にする送達メカニズムである限り、腫瘍部位に発色団と免疫アジュバントを局在化させるための任意の一つの方法または様々な方法の組み合わせが許容される。
[00105]別の実施形態によれば、ヒトまたは他の動物宿主の新生物を処置するための方法は、(a)免疫アジュバントを選択するステップであって、免疫アジュバントが粘弾性糖化キトサンを含むステップと、(b)前処置された新生物に照射し、それにより前処置された新生物の新生物細胞破壊を引き起こして、断片化された新生物組織および細胞分子を生じさせるステップと、(c)新生物の内部または周囲へ免疫アジュバントを導入し、それが宿主の自己免疫防御システムを刺激して、断片化された新生物組織および細胞分子(例えば、腫瘍抗原)を処理させ、新生物細胞増幅に対する免疫を生じさせるステップとを含む。
[00106]さらに別の実施形態によれば、ヒトまたは他の動物宿主の新生物を処置するための方法は、(a)発色団および免疫アジュバントを選択するステップであって、免疫アジュバントが粘弾性糖化キトサンを含むステップと、(b)発色団および免疫アジュバントを新生物に導入して、前処置された新生物を得るステップと、(c)前処置された新生物に照射を行い、それにより前処置された新生物の新生物細胞破壊を引き起こして、免疫アジュバントの存在下で断片化された新生物組織および細胞分子を生じさせ、それが新生物細胞増殖に対する宿主の自己免疫防御システムを刺激するステップとを含む。
[00107]また別の実施形態では、腫瘍担持宿主における腫瘍特異的抗体を産生する方法は、腫瘍に可視、近赤外もしくは赤外線範囲の波長のレーザーを、新生物細胞破壊を引き起こすために十分な程度で照射するステップと、断片化された新生物組織および細胞分子を生成し、次いで免疫アジュバントを新生物の内部または周囲に注射により導入して、断片化された新生物性組織および細胞分子と相互作用して処理を行うように、宿主免疫系を刺激して、全身性抗腫瘍応答が誘導されるようにするステップとを含む。
[00108]別の実施形態において、腫瘍担持宿主における腫瘍特異的抗体を産生する方法は、発色団および免疫アジュバントを新生物に腫瘍内注射により同時に導入して前処置された新生物を得るステップであって、発色団は近赤外または赤外波長範囲で活性化して熱エネルギーを生成するために適している、前記ステップと、発色団を活性化して新生物細胞破壊を引き起こす光熱的反応を生じさせるために十分な程度に、発色団を近赤外および赤外範囲波長のレーザーで活性化するステップと、断片化された新生物組織および細胞分子を生成するステップとを含む。
[00109]光物理的に新生物を破壊し、同時に腫瘍担持宿主内でin situ自己ワクチンを生成する一つの例示的な方法は、(a)免疫アジュバントを選択するステップと、(b)新生物に、可視、近赤外または赤外範囲の波長のレーザーを、新生物細胞破壊を引き起こす光熱的反応を生じさせるために十分な出力および時間で照射して、断片化された新生物性組織および細胞分子を生成させるステップと、(c)免疫アジュバントを新生物に腫瘍内注射により導入してin situワクチンを生成するステップであって、前記in situワクチンは、前記断片化された組織と細胞分子と前記免疫アジュバントとのアマルガムを含む、前記ステップと、(d)前記ワクチンを局所的に提示させることにより新生物細胞増殖に対する自己免疫防御システムを刺激して、宿主内に全身的に抗腫瘍応答を引き起こすステップとを含む。
[00110]光物理的に新生物を破壊し、同時に腫瘍担持宿主内でin situ自己ワクチンを生成する別の例示的な方法は、(a)発色団および免疫アジュバントを選択するステップであって、発色団は近赤外または赤外線の波長範囲で活性化して熱エネルギーを生成するために適している、前記ステップと、(b)発色団を腫瘍内注射によって新生物内に導入するステップと、(c)発色団を活性化して新生物細胞破壊を引き起こす光熱的反応を生じさせるために十分な出力および時間で、新生物に可視、近赤外または赤外範囲の波長のレーザーを照射して、断片化された新生物組織および細胞分子を生成させるステップと、(d)免疫アジュバントを腫瘍内注射により新生物に導入してin situワクチンを生成するステップであって、前記in situワクチンは、前記断片化された組織と細胞分子と前記免疫アジュバントとのアマルガムを含む、前記ステップと、(e)前記ワクチンを局所的に提示させることにより新生物細胞増殖に対する自己免疫防御システムを刺激して、宿主内に全身的に抗腫瘍応答を引き起こすステップとを含む。
[00111]光物理的に新生物を破壊し、同時に腫瘍担持宿主内でin situ自己ワクチンを生成するさらに別の例示的な方法は、(a)発色団および免疫アジュバントを選択するステップであって、発色団は近赤外または赤外線の波長範囲で活性化して熱エネルギーを生成するために適している、前記ステップと、(b)発色団および免疫アジュバントを、新生物へ腫瘍内注射により同時にまたは別個に導入して前処置された新生物を得るステップと、(c)発色団を活性化して新生物細胞破壊を引き起こす光熱的反応を生じさせるために十分な出力および時間で、前処置された新生物に近赤外または赤外範囲の波長のレーザーを照射して、断片化された新生物組織および細胞分子を生成させることにより、in situワクチンを生成するステップであって、前記in situワクチンは、前記断片化された組織と細胞分子と前記免疫アジュバントとのアマルガムを含む、前記ステップと、(d)前記ワクチンを局所的に提示させることにより、および前記ワクチンを宿主内に全身的に分散させることにより、新生物細胞増殖に対する自己免疫防御システムを刺激するステップとを含む。
[00112]本明細書の他の箇所にも記載されているように、本方法は、免疫アジュバントを腫瘍特異的抗体にコンジュゲートさせて接合体を形成し、その接合体を宿主へ投与することをさらに含むことができる。または、本方法は、免疫アジュバントを腫瘍特異的抗原にコンジュゲートさせて接合体を形成し、その接合体を宿主へ投与することを含むことができる。任意の数の適切な発色団、例えば、インドシアニングリーン、DHE、m−THPP、AlPcS、ZnET2、およびBchlaを使用することができる。
[00113]さらに、本方法は、発色団と免疫アジュバントとの組み合わせを腫瘍特異的抗体にコンジュゲートさせて接合体を形成し、その接合体を宿主へ投与することを含むことができる。または、本方法は、発色団と免疫アジュバントを腫瘍特異的抗原にコンジュゲートさせて接合体を形成し、その接合体を宿主へ投与することを含み得る。任意の数の適切な発色団、例えば、インドシアニングリーン、DHE、m−THPP、AlPcS、ZnET2、およびBchlaを使用することができる。
[00114]粘弾性糖化キトサン(GC)調製物を含む本発明の調製物および製剤は、光線力学的療法(PDT)と組み合わせて使用することもできる。光増感化合物は、光に曝されたときに光化学反応を示す。光線力学的療法(PDT)では、そのような光増感化合物およびレーザーを使用して腫瘍壊死を生じさせる。PDTによる固形腫瘍の処置には、通常、腫瘍局在光増感化合物の全身投与と、その後のレーザーによる活性化が含まれる。増感物質は、適切な波長の光を吸収すると、安定な原子構造から励起状態に変換される。細胞毒性および結果として起こる腫瘍破壊には、増感物質と処置組織内の分子状酸素とが相互作用して細胞毒性一重項酸素が生じることが関係する。
[00115]光の送達および投与パラメータも含め、PDT、生物医学的レーザーおよび光増感化合物に関係する2つの好適な一般的参照文献としては、Photosensitizing Compounds: Their Chemistry, Biology and Clinical Use, published in 1989 by John Wiley and Sons Ltd., Chichester, U.K., ISBN 0 471 92308 7,およびPhotodynamic Therapy and Biomedical Lasers: Proceedings of the International Conference on Photodynamic Therapy and Medical Laser Applications, Milan, 24−27 Jun. 1992, published by Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, The Netherlands, ISBN 0 444 81430 2が挙げられ、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
[00116]PDTと関係する米国特許としては、Levyらの米国特許第5,095,030号および第5,283,225号、Pandeyらの米国特許第5,314,905号、Allisonらの米国特許第5,214,036号、および、Kopecekらの米国特許第5,258,453号が挙げられ、それらは全て参照によって本明細書に組み込まれる。Levyの特許には、腫瘍特異的抗体(例えば、受容体特異的リカンド、免疫グロブリン、または免疫グロブリンの免疫特異性部分)にコンジュゲートされた、670−780nmの波長の作用を受ける光増感剤の使用が開示される。Pandey特許は、標準的な光線力学的療法で使用されるピロフェオホルビド化合物に関するものであり、Pandey特許でも配位子および抗体と組成物をコンジュゲートすることが開示される。Allisonの特許は、緑色のポルフィリンを脂質複合体にコンジュゲートさせ、標的となる腫瘍細胞へのポルフィリン化合物の特異性を増加させており、Levyの特許と類似している。Kopecek特許でも、がん組織を処置するための組成物が開示される。これらの組成物は、抗がん薬と光活性化薬との2つの薬剤を共重合担体に付着させて構成される。組成物は、飲作用によって標的細胞に侵入する。標的細胞に侵入した後、抗がん薬が作用する。一定期間の後、光源を使用して、感光される置換基を活性化する。
腫瘍免疫療法に関するさらなる適用
[00117]粘弾性糖化キトサン(GC)調製物を含む本発明の調製物および製剤は、例えば免疫アジュバントとして、腫瘍免疫療法において使用することができる。
[00118]免疫系の主要な機能は、「自己」の概念を発生させて「非自己」となるものを除去することである。微生物が日々遭遇する主な非自己実体であるが、免疫系は、さらに新生物と移植物を除去する作用も有する。
[00119]免疫には、いくつかの異なるタイプがある。非特異性(または先天性)免疫は、従前の感染またはワクチン接種によって免疫化(過敏化またはアレルギー化)されたものではない、種に固有の抵抗性を指す。その主な細胞構成は、食細胞システムであり、侵入する微生物を飲み込み、消化することで機能する。食細胞としては、好中球、血液中の単球および組織内のマクロファージが挙げられる。補体蛋白質は、非特異性免疫における主な可溶性成分である。急性期の反応物質およびサイトカイン、例えばインターフェロンも、先天性免疫の一部である。
[00120]特異性免疫は、刺激する抗原性決定基(感染剤または他の因子)に対する固有の反応性が変化している免疫状態である。それは、後天性免疫として参照されることもある。自然に獲得した(顕在的または潜在的)感染もしくは意図的なワクチン接種の結果による能動的もしくは特異的なものである場合があり、または別のヒトもしくは動物からの抗体の移行から獲得された受動的なものである場合がある。特異性免疫には、学習、順応、および記憶という顕著な特徴がある。細胞性成分は、リンパ球(例えば、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞)であり、免疫グロブリンは可溶性成分である。
[00121]寄生細胞または外来性細胞を認識して破壊するT細胞およびNK細胞の作用は、細胞媒介性免疫と称される。細胞媒介性免疫と対照的に区別される体液性免疫は、B細胞による複雑な認識プロセス後に産生される循環抗体と関係している。
[00122]腫瘍免疫に関して、腫瘍免疫中のリンパ球様細胞の重要性が繰り返し示されてきた。腫瘍に対する細胞媒介性宿主反応には、免疫監視の概念が含まれ、これによれば細胞媒介性免疫に関連する細胞メカニズムは、腫瘍関連抗原(正常細胞上で明白でない腫瘍細胞に関連する抗原)を認識して新たに変形された腫瘍細胞を破壊する。この仕組みは、適合しないドナーからの移植組織に対する拒絶のプロセスと類似する。ヒトにおいて、in vivoで患者の末梢血リンパ球の懸濁液と腫瘍細胞の懸濁液とを混合すると、腫瘍小結節の増殖がin vivoで阻害されることがあり、腫瘍に対する細胞媒介免疫反応が示唆される。in vitro研究では、特定の新生物を有する患者由来のリンパ球様細胞が、培養物内の対応するヒト腫瘍細胞に対して細胞毒性を示すことが明らかにされた。これらの細胞傷害性細胞は、一般にT細胞であり、神経芽細胞腫、悪性メラノーマ、結腸、胸、頚部、子宮内膜、卵巣、睾丸、鼻咽腔および腎臓の肉腫および癌で見出されてきた。腫瘍関連抗原、リンホカインあるいはインターフェロンが存在するとき、マクロファージも、腫瘍に対する細胞媒介性宿主応答に関与し得る。
[00123]in vitroで腫瘍細胞と反応する体液性抗体は、癌原性化学物質またはウイルスによって引き起こされた様々な動物腫瘍に応じて産生される。in vitroのハイブリドーマ技術により、様々な動物およびヒトの新生物に対するモノクローナル抗腫瘍抗体の検出および生産が可能になった。しかしながら、in vivoでの腫瘍増殖に対する抗体媒介防御は、特定の動物の白血病およびリンパ腫においてしか実証されていない。対照的に、生体内のリンパ球様細胞を介した防御は、多種多様な動物の腫瘍系で生じている。
[00124]がんのための免疫療法は、広い対象、すなわち生物学的療法の一部または生物学的応答調節剤の投与と考えることが最も適している。これらの薬剤は、(1)エフェクター細胞数の増加もしくは1つ以上の可溶性媒介物質の産生による宿主の抗腫瘍応答刺激、(2)エフェクターもしくは媒介物質として作用、(3)宿主の抑制機構の低下、(4)腫瘍細胞の免疫原性を増加もしくは免疫学的プロセスによる障害の受けやすくさせる変化、または(5)宿主の細胞毒性もしくは放射線療法に対する耐性の改善、のための様々な1つ以上の機構を介して作用する。これまでの細胞媒介腫瘍免疫療法の焦点は、インターロイキン2への接触によってin vitroで増殖させた後のリンパ球を患者に再注入することであった。1つの変形例として、腫瘍にin vivoで浸潤させたリンパ球、いわゆる腫瘍浸潤リンパ球の集団を単離し、増やすことが挙げられる。別の変形例は、インターフェロンを同時使用することであり、これは腫瘍細胞上の組織適合抗原および腫瘍関連抗原の発現を増加させて、浸潤したエフェクター細胞による腫瘍細胞の死滅を増強させると考えられる。
[00125]体液性療法は、宿主自体の免疫系を刺激する活性化とは対照的に、受動免疫療法の一形態としての抗腫瘍抗体を長期間集中して使用するものである。もう一つ変形例は、リシンもしくはジフテリアのような毒素または放射性同位元素を備えた単クローン性抗腫瘍抗体との接合であり、これにより、抗体がこれらの毒性物質を腫瘍細胞に特異的に送達するようになる。照射、ノイラミニダーゼ処理、ハプテン接合またはハイブリダイゼーション後の宿主自身の腫瘍細胞に対する能動免疫も試みられてきた。そのように処置された患者の少数で臨床的改善が見られた。照射後の他者由来の腫瘍細胞が、緩解後の急性リンパ芽球性白血病と急性骨髄芽球白血病におけるアジュバントと組み合わされて使用されてきた。大部分ではないが、緩解の延長または再誘導割合の改善が、一連のケースで報告されてきた。インターフェロン、腫瘍壊死因子およびリンフォトキシンも、免疫学的に媒介されるメカニズムに作用を生じさせるために使用されてきた。細胞性および体液性メカニズムの両方を使用する最近のアプローチの一つが、腫瘍細胞と反応する一つの抗体が、細胞毒性エフェクター細胞と反応する第2の抗体に連結されたものを含み、後者を腫瘍に対してより特異的に標的化させる、「ヘテロ交差結合抗体(heterocross−linked antibodies)」の開発である。PDTで処置されたマウス腫瘍への宿主免疫細胞の浸潤が報告されている。
PDTと免疫療法との併用
[00126]本発明によれば、注射可能な材料として使用可能な適切な粘度を有する糖化キトサン(GC)調製物を、さらなる用途、例えば、光線力学的がん療法(PDT)および腫瘍免疫療法で使用することが望ましい。
[00127]PDTと免疫療法との組み合わせによる可能性が、Korbelik, Krosl, DoughertyおよびChaplinにより探求された(Photodynamic Therapy and Biomedical Lasers, supra, pp.518−520を参照)。それらの研究では、PDTに対する免疫反応の増幅の可能性と、処置される腫瘍に対するより浸潤性の破壊に対する指向性が調査された。腫瘍(扁平上皮細胞癌SCCVII)を、雌のC3Hマウスで増殖させた。免疫賦活剤SPG(マクロファージとリンパ球様細胞を刺激して、サイトカインおよび他の免疫シグナルからの刺激に対する応答性をさらに大きくする高分子量のB−グルカン)を、PDTの1日前に終了するか、PDT後すぐに開始するかのいずれかで7日間、毎日、筋肉内投与した。フォトフリンに基づくPDTを使用し、フォトフリンを静脈内投与してから24時間後に光療法を行った。SPG免疫療法は、PDTの直接殺傷効果を増強することが示された。しかし、間接的殺傷効果(もとの位置に残された腫瘍細胞の生存率の減少として示される)は、SPGを受けていない動物の腫瘍でより顕著であった。PDTの前と後とのSPG免疫療法の効果の差異は、最大の相互作用が、光の到達時または直後に免疫活性化がピークとなるときに達成されることを示唆した。PDT後に開始するSPG(5〜7日後に最適な免疫活性化に到達)では、有益な反応のためには明らかに遅すぎる。
[00128]別の研究では、PDTの使用による、低酸素症の条件下で細胞毒性である生体反応性薬剤の効果の増強が調査された。Photodynamic Therapy and Biomedical Lasers, supra, pp.698−701を参照。そのような薬物の抗腫瘍活性はin vivoでそれらの薬物が腫瘍の低酸素状態を増加させる処置と組み合わされて使用されるときに増強され得ることが分かった。
免疫アジュバントと組み合わせた光線力学的療法によるがん処置
[00129]本発明によれば、がんの処置に使用するための注射可能な材料として適切な粘度を有する糖化キトサン(GC)調製物を利用することが望ましい。これは、任意の適切な様式で、例えば、光熱的または光線力学的がん療法(PDT)と腫瘍免疫療法との組み合わせなどの用法の組み合わせにおいて、達成され得る。用語「がん」は、本明細書で使用するとき、多数の様々な種類の悪性新生物のいずれかを含むことを意図する一般的な用語である。悪性新生物のほとんどは周囲組織に浸潤し、いくつかの部位に転移し得、試みられた除去の後で再発し、十分に処置しない限り、患者の死を引き起こす可能性がある。新生物とは、本明細書で使用するとき、通常より急速に細胞増殖によって成長する異常な組織を指す。その増殖を開始させた刺激が消えた後であっても、増殖は続く。新生物は、構造的組織および正常組織の機能的協調が部分的または完全に欠如しており、良性または悪性のいずれかの場合があるが、通常、顕著な塊を形成している。
[00130]本発明において、注射可能な材料として適切な粘度を有する糖化キトサン(GC)調製物で処置可能ながんの特定の例としては、限定されないが、子宮頚部、胸、膀胱、結腸、前立腺、喉頭、子宮内膜、卵巣、口腔、腎臓、精巣(非セミノーマ)および肺(非小細胞)のがんが挙げられる。
[00131]さらに、本発明によれば、他のタイプのがん処置(例えば放射線療法)と協働する適切な様式で処置を適用し得る。例えば、放射線は、ホジキン病、結節性およびびまん性非ホジキンリンパ腫、頭頚部の扁平上皮細胞癌、縦隔胚細胞腫、精上皮腫、前立腺がん、初期の乳がん、初期の非小細胞肺がん、および髄芽細胞腫の改善において、重要な役割を果たす。放射線は、骨転移が存在している前立腺がんおよび乳がん、多発性骨髄腫、進行期の肺および食道咽頭がん、胃がん、肉腫、および脳転移における緩和療法として使用することができる。処置可能ながんとしては、例えば、ホジキン病、初期非ホジキンリンパ腫、精巣(セミノーマ)、前立腺、喉頭、子宮頚部のがん、および頻度は少ないが、鼻咽腔、副鼻腔、胸、食道および肺のがんが挙げられる。
[00132]他の種類の抗悪性腫瘍薬と協働する適切な様式の処置も適用し得る。抗悪性腫瘍薬としては、新生細胞の細胞分裂(有糸分裂)、発生、成熟または拡散を阻害する薬物が含まれる。理想的な抗悪性腫瘍薬は、正常細胞に対して悪影響または毒性を示さずにがん細胞を破壊するものであるが、そのような薬は存在しない。しかしながら、多くの薬物は、治療指数が狭いにもかかわらず、一部の患者を処置および治癒可能である。絨毛癌、ホジキン病、びまん性大細胞型リンパ腫、バーキットリンパ腫および白血病の特定の段階は、精巣(非セミノーマ)および肺(小細胞)のがんと同様に、抗悪性腫瘍薬に対して感受性であることが知られている。抗悪性腫瘍薬の一般的な分類には、限定されないが、アルキル化剤、代謝拮抗物質、植物アルカロイド、抗生物質、ニトロソ尿素、無機イオン、酵素、およびホルモンが含まれる。
in situ自己がんワクチン、例えばレーザーアシスト免疫療法
[00133]本発明のキトサン由来組成物、特に粘弾性糖化キトサン調製物は、新生物および他の医学的障害の処置に有効である。糖化キトサンの単独あるいは他の薬との組み合わせのさらなる用途としては、がんおよび後天性免疫不全症候群を含むがこれらに限定されない免疫不全の患者の処置における免疫賦活剤としての使用が挙げられる。
[00134]このように、本発明のキトサン由来組成物は、本明細書に詳細に記述されるように、例えば免疫アジュバントまたは免疫アジュバントの一成分としての使用を含む無数の用途に有用である。他の用途にかかわらず、キトサン由来組成物は、in situ自己由来がんワクチン(inCVAX)、例えば、レーザーアシスト免疫療法(LIT)と組み合わせた免疫アジュバントとして主に使用され、この用途でのキトサン由来組成物は、本明細書で詳細に記載される。
[00135]本明細書でさらに記述されるように、本発明のさらなる実施形態は、がんの処置のための、一般にinCVAX、特にLITと組み合わせられる免疫アジュバントとしての本発明の糖化キトサン調製物の用途に関する。本発明を利用するレーザーアシスト免疫療法は、好ましくは新生物内部または新生物周囲に粘弾性キトサン由来組成物を含む免疫アジュバントを導入し、その後、同じ腫瘍に光熱的照射を行うことを包含する。光熱的作用は、新生物細胞破壊を引き起こすのに十分な出力密度で実行され(腫瘍内注射または他の送達手段による発色団を伴ってもしくは伴わずに、注射または他の方法による本発明の粘弾性糖化キトサン調製物と組み合わせて実行可能)、細胞媒介性および体液性の免疫反応を誘導する。
[00136]好ましい実施形態では、改善されたLITが提供され、ここでの改善には、本明細書に記載された本発明の注射可能な粘弾性糖化キトサン調製物の使用が含まれる。また本発明は、一般にinCVAX、特にLITと組み合わせた免疫系の特定の成分のin vivo活性化方法であって、粘弾性糖化キトサン調製物を用いた処置を含む方法を包含する。
[00137]本明細書でさらに記述されるように、LITにより、現在の免疫療法およびがんワクチンの制限を克服するin situ自己由来がんワクチン(inCVAX)が提供されることが分かった。LITの根底にある2つの一般的な原理は、(1)腫瘍の活力を奪い、腫瘍抗原を放出させるレーザーによる原発性腫瘍の局部加熱、および(2)放出された腫瘍抗原と相互作用してがんに対する免疫反応を引き起こす強力で非毒性の免疫アジュバント(糖化キトサン(GC)を含む)の局所注射である。このように、LITは、腫瘍抗原の事前選択またはex vivo調製を伴わずに、個々の患者からの腫瘍抗原を源として、全腫瘍細胞に使用されるin situ自己がんワクチンとして有効に機能する。
[00138]本発明によれば、本明細書で記載したLITと組み合わせた本発明の注射可能な粘弾性糖化キトサン調製物を使用する別の利点は、LITアプローチの使用によって、樹状細胞(DC)の活性化と、その後の腫瘍抗原に対するin vivoの活性化DCの曝露が行なわれることである。このようにLITは、ex vivo調製の必要性をなくし、免疫アジュバントとしての粘弾性糖化キトサン調製物と組み合わせてLITを使用する点で、他の全細胞がんワクチンに対して有利な手法を示す。
[00139]糖化キトサン調製物の1つの代表的な製剤は、PROTECTINの名称下で製造されてきた。LITと組み合わせたPROTECTINが、免疫系を刺激し、かつ1)樹状細胞の活性化、2)腫瘍細胞と樹状細胞との間の相互作用の増加、3)免疫系における腫瘍抗原提示の増加、により腫瘍特異的免疫を誘導することが観察された。
[00140]本発明の他の粘弾性糖化キトサン調製物は、さらに免疫系を刺激し、かつ1)樹状細胞の活性化、2)腫瘍細胞と樹状細胞との間の相互作用の増加、3)免疫系における腫瘍抗原提示の増加、による腫瘍特異的免疫を誘導する機能を有する。
[00141]したがって、本発明の好ましい実施形態に従った粘弾性糖化キトサンの製剤は、免疫系の1つ以上の成分を活性化して、所望の治療効果を奏する。
[00142]本明細書でさらに記述されるように、活性化される免疫系の特定の成分としては、非特異性または生来の免疫成分、つまり組織内の血液およびマクロファージ中の好中球および単球を含む食細胞系、補体蛋白質、非特異性免疫の主要可溶性成分、および先天性免疫の一部である急性期反応物、およびサイトカイン、例えば、インターフェロンが挙げられる。特異性免疫にも多くの様々な成分があり、例えば、リンパ球(例えば、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞)および免疫グロブリンがある。また本発明の糖化キトサン製剤は、リンパ球様細胞と相互作用して腫瘍免疫を促進する。腫瘍関連抗原、リンホカインあるいはインターフェロンが存在するとき、マクロファージも、腫瘍に対する細胞媒介性宿主応答に関与しうる。
[00143]免疫系の特定成分は、「光熱的」処置後に活性化する。光熱的破壊が生じると、断片化された組織および細胞分子が、キトサンなどの免疫増強物質の存在下で宿主内に放出される。実際上、in situワクチンが生成される。次いでこの物質の混合物は宿主内を循環し、免疫監視システムによって検知される。続けて、NK細胞および補充キラーT細胞を含む細胞媒介性免疫が即時動員される。これらの細胞は、同様の抗原または化学物質の部位へ遊走する。そのうちに、細胞媒介性免疫から、細胞毒性抗体の産生を備えた体液性免疫へと移行する。これらの抗体は、自由に身体を循環し、細胞および材料(それらのためにこれらの抗体はコードされている)に付着する。この付着が補体因子の存在する状態で生じる場合、結果的に細胞死が起こる。
[00144]本発明の注射可能な粘弾性糖化キトサン調製物は「in situがんワクチン」において予想外の有用性を有する。このワクチンは、抗原提示細胞(例えば、樹状細胞およびマクロファージ)をin situ活性化し、抗原提示細胞に腫瘍抗原を曝露することに基づく。本発明の注射可能な粘弾性糖化キトサン調製物は、限定されないが、治療効果に寄与する腫瘍壊死因子(例えば、TNFa)および一酸化窒素を含む他の細胞媒介物質を活性化する。
[00145]本明細書で記述した本発明の注射可能な粘弾性糖化キトサン調製物をLITと組み合わせて使用する別の利点は、このアプローチを使用することにより、本方法が各個体の中の免疫反応を独立して引き起こすということであり、この反応は、(従来の抗体免疫療法および予防接種で必要とされるような)宿主間の腫瘍特異的抗原の発現における交差反応性を必要としない。組織化学的研究により、LIT処理された腫瘍担持ラットの血清に、生存腫瘍細胞および保存腫瘍細胞の両方の原形質膜に結合する抗体が含有されていることが示された。血清(LITにより成功裡に処置されたラット由来)を一次抗体の源として使用する腫瘍細胞タンパク質のウエスタンブロット解析により、固有のバンドが示され、腫瘍選択的抗体の誘導が示された。成功裡に処置されたラットは腫瘍の再負荷に対する長期抵抗性を得ている場合があり、養子免疫を成功裡に処置されたラットの脾臓細胞を使用した移植により、腫瘍特異的免疫が示され得ることも明らかにされた。
[00146]したがって、本明細書に記載の本発明の注射可能な粘弾性の糖化キトサン調製物の使用は、有効ながん処置を提供する際の重大な要求を満たすいくつかの利点を備える。特にがん患者にとって有利であるが、その理由は、本発明が、予想外かつ驚くべきことに注射による投与が容易であり、これによりコンプライアンスを向上させ、後期転移がんに(1)有効、(2)無毒、および(3)実用的な処置を提供しない従来のアプローチに対する有効な代替処置法を提供するためである。乳がん療法における重大な問題は、現行の従来型の方法では全ての患者が処置可能という訳ではなく、後期に診断された患者は予後が悪く、処置のための有効な選択肢が少ないということである。また近年、乳がん処置において多くの進歩および開発があったものの、重大な問題は残ったままである。本発明の注射可能な粘弾性の糖化キトサン調製物は、本明細書に記述されるように、有効ながん処置を提供する際の重大なニーズを満たすいくつかの利点を備える。
[00147]LITは、樹状細胞の成熟(CD80の発現により評価される)を誘導し、T細胞増殖を増強させ、IFN−γの分泌を促進させ、HSP70の発現を増加させることが示されている。さらに、LITの併用効果(例えば、本発明による腫瘍加熱レーザーと糖化キトサン調製物の注入)により、腫瘍特異的免疫が誘導され、処置後の腫瘍に対する腫瘍特異的な細胞毒性CD4およびCD8細胞の浸潤が示される。
[00148]さらに本明細書で詳述するように、LITは、限定されないが、以下を含む多数の利点を提供する:
・処置された原発性腫瘍の除去
・処置されない転移の除去
・長期免疫および生存の誘導
・腫瘍再誘発に対する抵抗性の生成
・治療用量でのヒトでの使用において無毒で安全。
[00149]本発明の一態様によれば、悪性腫瘍のような新生物に、可視、近赤外または赤外光を新生物の温度を新生物細胞破壊に誘導するレベルに上げるために十分な出力および期間で照射することで、新生物細胞増幅に対する自己免疫防御システムが刺激される。腫瘍の加熱を促進するために、適用された光の波長に対応する吸収ピークを有する発色団を光療法の適用前に注入してもよい。光の照射に続いて、粘弾性糖化キトサン由来免疫アジュバントを、腫瘍内または腫瘍近傍を囲む組織に例えば注射により投与する。
[00150]本発明の別の態様によれば、インドシアニングリーン(ICG)および糖化キトサンの溶液がキトサンに対するICGの濃度0.1〜2%で調製される。その溶液は新生物に注入され、次いで、新生物に、健常細胞組織を有意に破壊することなく十分に透過可能な放射波長を有するレーザーを使用して約5ワットの出力で照射される。照射は約1〜約10分間継続されるが、この時間で、新生物の温度を、新生物細胞破壊を誘導し、細胞媒介性および体液性免疫応答を引き起こすレベルに上げるには十分である。
[00151]さらに本明細書に記載されるように、本発明は他の通常のおよび通常でない処置様式に対していくつかの利点を有する。腫瘍破壊と免疫刺激アジュバントとの組み合わせが鍵となる。最も顕著な利点は、急性と慢性の腫瘍破壊の組み合わせである。大規模または制御された規模での、近隣領域での、新生物の組織の光気化(photovaporization)、光除去(photoablation)あるいは熱による死滅によって引き起こされる急速な腫瘍の消失により、腫瘍の負荷、したがって増殖の基礎が縮小され、自己防御システムが、より弱い「敵」と戦うことができるようになる。局所腫瘍の破壊が生じるとき、糖化キトサンなどの免疫増強物質の存在下で、断片化された組織および細胞分子が宿主内に局所的に放出される。実際上、in situワクチンが生成される。続けて、NK細胞および補充キラーT細胞を含む細胞媒介性免疫が即時動員される。これらの細胞は、同様の抗原または化学物質の部位へ遊走する。そのうちに、細胞媒介性免疫から、細胞毒性抗体の産生を備えた体液性免疫へ移行する。これらの抗体は、自由に身体を循環し、細胞および材料(それらのためにこれらの抗体はコードされている)に付着する。この付着が補体因子の存在する状態で生じる場合、結果は細胞死となる。これらの2つの免疫学的作用様式の時間枠は、細胞媒介応答が0〜2週間であり、一方、体液性の応答は、ほぼ30日で成熟し、長期間(最大で宿主の寿命の間)持続する。
[00152]要約すると、がんの全体的な根絶を伴う長期生存が、本発明の粘弾性糖化キトサン調製物の使用により達成し得る。それは、除去的(例えば、光熱的)作用による腫瘍負荷低下と糖化キトサンまたは他の免疫調節物質による増強された免疫系応答とが組み合わされた結果である。
[00153]他の実施形態によれば、本発明の糖化キトサン調製物は、抗菌および/または止血用途に使用されてもよい。このように糖化キトサン(GC)調製物は、例えば、抗菌性止血スプレーとして製剤化することができ、ここで、GC製剤は一定の粘度を有し、従来の容器からスプレー可能な流動特性を示す。さらに、GCは、抗微生物および/または止血有効濃度で適用され、目的に適した容器から分配することが可能な粘度/流動特性を有することを条件として、他の製剤にも含めることができる。
[00154]本発明を、以下の実施例により、さらに例証する。以下の実施例は、例示として提供されるものであって、いかなる点でも本発明の範囲を限定することを意図しない。したがって、実施例は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではなく、むしろ本発明の好ましい実施形態の例示として見られるべきである。他の多くの変形が可能である。
実施例1
糖化キトサン(GC)の例示的な調製方法
糖化キトサンは、キトサンポリマーの所定の糖化度(%)が達成される所定の程度まで糖のカルボニル基とキトサンの第一級アミノ基とのシッフ塩基の形成(本明細書ではアミノ基の糖化とも称する)がなされるのに十分な時間、キトサンを単糖類および/またはオリゴ糖類と、好ましくは酸性化剤の存在下で、反応させることによって得られる。続けて、シッフ塩基とその転位誘導体(Amadori生成物)の還元により、安定化が行なわれる。NMRによる追跡を用いて、キトサンポリマーへの単糖類および/またはオリゴ糖類の結合を確認することができ、残存する遊離アミノ基の化学的測定(例えば、ニンヒドリン反応)を用いて、糖化度が評価される。
実施例2
濾過滅菌法
米国特許第5,747,475号に記載されるような、従来の1500kDaのガラクトキトサンは、合成は比較的簡単であるが、例えば0.22ミクロンのフィルターを用いた滅菌はフィルターの完全性を損なわずに行うことはできないので、従来の糖化キトサンはGMP製造およびヒトでの使用に適さない。対照的に、本明細書に記載の新しい粘弾性糖化キトサンは、予期しなかった有利な生理化学的特性によりGMP製造および濾過滅菌法に関して顕著な利点を有する。例えば、250,000Da(250kDa)の分子量(M.W.)において、0.22ミクロンのフィルターを用いる滅菌濾過は、濾過中に材料を損失することなく100ml/分の流量であり、高度に実現可能である。
実施例3
糖化キトサン(GC)の粘度
GC調製物の分子量をより高くすると、より高い粘度(Cpで測定)が示される。
GCのkDa Cp
100 0.914
250 7.68
500 20.79
1500 84.7
下記のグラフは、100kDa〜1,500kDaの範囲の分子量を有するGCサンプルにおける粘度(単位Cp、y軸)対分子量(単位kDa、x軸)を示す。この実験において、溶液中のGCの濃度は、分子量が増加するにつれて低下し、0.6%(100kDa)〜0.11%(1,500kDa)の範囲であった。
非常に驚くべきことに、試料中のGC濃度が分子量の増加につれて低下する場合のみ、粘度が分子量の増加に対して直線的に増加することが分かった。下記の表およびグラフは、上記の粘度実験で使用した試料の溶液中のGCパーセントを示す。
サイズkDa 試料中のGCパーセント
100 0.6
250 0.3
500 0.14
1500 0.11
結果から、1)GC調製物の分子量が高いほど、相関して粘度(Cpで測定)が高くなること、および2)この粘度と分子量との相関関係は、濃度が一定に保たれる場合には直線関係にないこと、が明白に示される。別言すると、粘度は分子量の増加とは不均衡に増加し、このために(米国特許第5,747,475号に示されるような)高分子量の糖化キトサンは、注射または濾過滅菌に適さなくなる。
したがって、低い分子量(つまり約400kD未満)の糖化キトサンを含む粘弾性糖化キトサン調製物は、注射性能が改善している;これらの調製物は、例えば、新生物細胞破壊を引き起こし、新生物細胞に対する自己免疫防衛システムを刺激するための、光線力学的療法およびレーザーアシスト免疫療法を利用するがんの処置に有用である。
実施例4
製造上の改善
この例示的研究では、糖化キトサンの製造における全体的な収率を向上させるために必要に応じて実験条件を調整し得ることが分かった。予想外にも、GCの製造がpH条件を制御して糖化度(%)を制御することにより改善され得ることが分かった。これは具体的には水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)の半減期がpHに比例しており、低いpHではNaBHの半減期が非常に短く、高いpHでのみNaBHがやや安定になるためであることが分かった。このように、NaBHは、低いpHでのシッフ塩基およびAmidori生成物の還元による糖化キトサンの安定化には有効でないと判断された。例えば、pHが5未満(pH<5)に維持した時、NaBHの半減期は非常に短いため、シッフ塩基およびAmadori生成物の還元があまり効率的ではなく、したがってGCの糖化度(%)が低下した。
しかしながら、より高いpHでは、製剤が「ゲル化」し、非ニュートン流体になることが分かった。例えば、pHを6(pH>6)より上に維持したとき、製剤のゲル化が観察され、このためにバッチを廃棄しなければならなかった。別言すると、効率的なGC製造の目的を達成するために、pHは、製剤が「ゲル化」するような高さに維持しないが、NaBHの短い半減期により糖化度(%)が最小化するような低さにも維持しなかった。
実施例5
ヒト臨床試験でのレーザーアシスト免疫療法(LIT)処置
調査者で実施した乳がんの臨床試験を、進行した乳がんを有する10人の患者(5人は病期IV、5人は病期III)で行った。ほとんどの患者は、従来の療法に少ししかまたは全く反応せず、粘弾性糖化キトサンを免疫アジュバントとして使用した少なくとも1つのレーザーアシスト免疫療法(LIT)による処置を受けた。2人の患者が、試験と関連のない理由により早期に試験から外れ、評価可能な対象は8人であった。治験の前に、独立した調査者によりIRBと政府の承認を得た。生検および医用画像(CTスキャンなど)を使用して原発性病変と転移を評価した。
主要な有効性パラメータは、固形腫瘍における応答評価基準(RECIST)を使用した調査者の評定による全体的応答の最高値とした。完全応答(CR)は、全ての標的病変における評価に係る(qualifying)代謝活性の消失または欠如として定義した。部分応答(PR)は、活性のベースラインまたは標的病変の最長直径の合計から30%以上の低下として定義した。進行性疾患(PD)は、標的病変の最長直径の合計が20%以上増加または1つ以上の新しい病変の出現として定義する。安定な疾患(SD)は、PRと評価するために十分な低減も、PDと評価するために十分な増加もないことと定義した。
評価可能な8人の乳がん患者のうち、CRが1人の患者で、PRが4人の患者で、SDが1人の患者で観察された。評価可能な患者では、客観的反応率(CR+PR)は62.5%であり、臨床的に有益な反応率(CR+PR+SD)は75%であった。PDが2人の患者で観察された。レーザーで照射した全ての局所的病変は、LITに応答した。さらに、これらの患者の遠隔転移のほとんどがLITに応答した。数人の患者におけるリンパ節、肺および肝臓の転移の直径および活性は、劇的に減少した。
局所および全身毒性を、国立がん研究所の共通毒性基準第3.0版によって類別した。実験室評価および身体検査は周期的に行った。有害事象を緊密に観察し、試験期間を通して記録した。LITは、乳がん患者の処置領域内で局所的反応のみ引き起こし、そのほとんどは、局所的レーザー処置の熱的効果と関連するものであった。処置領域の発赤、疼痛、浮腫および潰瘍が共通の有害事象(AE)であった。グレード3または4の有害事象は観察されなかった。事前に放射線療法を受けなかった患者では、腫脹は小さかった。事前に放射線療法を受けた患者では、腫脹はより顕著であり長期間続いた。
実施例6
糖化キトサンを伴うレーザーアシスト免疫療法は、マウスのB16メラノーマ腫瘍に対する抗腫瘍免疫を示す
雌のC57BC/6マウス(8週齢、12匹のマウス/群)に、B16−F1メラノーマ腫瘍(10生存腫瘍細胞)を背中へ皮下接種した。腫瘍は移植後約7日で処置サイズ(直径7〜8mm)に達した。試験には5つの処置群(12匹の雌マウス/群)、つまり、未処置対照群、レーザーアシスト免疫処置対照群、ならびに0.2mLの1%糖化キトサンをレーザー処置の24時間前、直後もしくは24時間後に腫瘍周囲に注入したレーザーアシスト免疫処置群を含めた。805nmのダイオードレーザーを、パラメータ設定2W、10分間持続で、レーザー照射に使用した。レーザーは、処置部位の末端にある拡散レンズを備えた光ファイバーを通して方向づけ、レーザーチップは皮膚から4mmの距離に維持した。
動物の生存率を評価した。処置部位におけるマウス皮膚の黒色化および硬化をレーザー処置後に観察した。腫瘍の再発は、通常、処置の数日後に生じた。糖化キトサンの適用と組み合わせた熱処置により、動物の生存が著しく改善し、レーザー照射の24時間前に糖化キトサンを投与した場合が最も顕著な改善を示した(下記表を参照)。
実施例7
805nmのレーザーおよび糖化キトサンを使用する転移性乳腺モデルでの組織内レーザーアシスト免疫療法
最適な組織内レーザー用量と最適な糖化キトサン用量を決定するための試験を行った。雌のヴィスター・フュルト・ラット(5〜6週齢、100〜125g)に、DMBA−4の移植可能な転移性乳腺腫瘍(10生存腫瘍細胞)を背中へ皮下注射した。DMBA−4腫瘍は、元々は化学的に誘導したものであり、転移性が高く、免疫原性が低い。腫瘍はリンパ管に沿って転移し、遠位部位に複数の転移を迅速に形成し、全てのラットを腫瘍移植後、30〜40日で死亡させる。原発性腫瘍が0.2〜0.5cmになった時、腫瘍を覆う毛を切り取り、麻酔をかけた動物(2%イソフルラン)にレーザーアシスト免疫療法を行なった。805nmダイオードレーザーを使用して標的腫瘍に近赤外線を送達した。連続的なレーザー出力を鋭敏な(active)円筒状チップを備えた光ファイバーを介して送達した。鋭敏なチップを保護する透明なプラスチック製の覆いを備えた1.0cmの鋭敏なチップを使用した。鋭敏なファイバーチップの挿入のために、ニードルガイドまたは穿刺支援挿入方法のいずれかを使用した。ファイバーの腫瘍内位置を805nmのレーザーからの赤外光を捕捉できるデジタルカメラによって確認した。ラットを毎日観察し、少なくとも100日間、週に2度、腫瘍を観察した。処置が成功したことの基準は、腫瘍移植後100日間生存することとした。最適な組織内レーザー用量は、対照(9匹のラット、処置なし)、組織内レーザー出力1、1.5、2、2.5および3W/cmを10分間(14匹のラット/群)、ならびに組織内レーザー出力2W/cmを30分間(14匹のラット/群)における効果を評価することによって決定した。10分で3W、30分で2Wにおけるラットは、他の群より高い平均生存率を有するようであった。最適な糖化キトサン用量は、組織内レーザーアシスト免疫療法を2.5Wで20分間行い、続けて0.1、0.2、0.4および0.6mLの1%糖化キトサンを投与した後の生存率を評価することによって決定した。処置を受けなかったラットの群もコントロールとして含めた。最良の生存率は42%であり、0.2mLの糖化キトサン投与の後で観察された(下記図を参照)。
0.2mLのGCを伴う組織内レーザーアシスト免疫療法の後の生存率。
実施例8
レーザーアシスト免疫療法を使用したラットでのDMBA−4転移性乳腺腫瘍に対して誘導された抗腫瘍免疫
雌のヴィスター・フュルト・ラット(6〜7週齢、110〜130g)に、DMBA−4の移植可能転移性乳腺腫瘍(10生存腫瘍細胞)を鼠蹊領域へ接種した。原発性腫瘍は、全体的に接種後7〜10日後に現れ、3週間以内でほぼ1〜5gとなった。腫瘍は、リンパ管を介して鼠蹊および腋窩リンパ節へ転移した。処置は、原発性腫瘍が0.2〜0.5cmとなったとき(一般に接種後10〜15日)、開始した。ラットに、0.25%のインドシアニングリーンと1%の糖化キトサン溶液(0.20mL)を、腫瘍の中心に直接注射して投与し、その後、照射を行った。805nmダイオードレーザーを、パラメータ設定2W、10分間持続で、レーザー照射に使用した。レーザーは、光ファイバーによって処置部位に向けた。照射に続いて、動物を個別に収容し、観察結果および腫瘍測定結果を週に2度記録した。成功裡に処置されたラット(治癒したラット)を、1匹のラット当たり10〜10生存腫瘍細胞の腫瘍用量レベルで、同じ腫瘍細胞で繰り返し再負荷し、動物を腫瘍発生について4ヶ月観察した。レーザーアシスト免疫療法によって処置した32匹のラットのうち、8匹のラットは成功裡に処置され、接種後120日を超えて腫瘍はなかった。全ての治癒したラットでは、処置後も転移は発生し続け、その後、徐々に低減し、最後はさらなる処置なしで消失した。7匹の成功裡に処置されたラットに、1注射あたり10〜10の生存腫瘍細胞の範囲の用量レベルで、3回まで再負荷した。これらの動物のいずれにおいても、原発性または転移性腫瘍の再発はなく、動物は、120日を超えて生存し、一方で、処置していない対照ラットでは原発性および転移性腫瘍が発生し、平均生存期間は30日であった。
実施例9
キトサン由来免疫アジュバントによるレーザーがん処置の増強
レーザーアシスト免疫療法処置中の免疫アジュバントの効果をラットで4つの異なる免疫アジュバントを使用して評価した。雌のヴィスター・フュルト・ラット(6〜8週齢、150〜200g)に、DMBA−4の移植可能な転移性乳腺腫瘍(10生存腫瘍細胞)を鼠蹊の脂肪肉趾へ皮下接種し、その7〜10日後に処置を行った。原発性腫瘍は一般に5〜7日で触知できるようになり、遠位の鼠蹊および腋窩の転移は接種後15〜20日で現れた。原発性腫瘍が0.2〜0.5cmに達したとき、レーザーアシスト免疫療法処置を開始した。レーザー療法は、全体的に10日目に実施した。免疫アジュバントには、1%の糖化キトサン水溶液(0.2mL用量、2つの実験でn=48のラット)、50%の完全フロイントアジュバント(0.2mL用量;n=33のラット)、50%の不完全フロイントアジュバント(0.2mL用量;n=30のラット)およびコリネバクテリウム・パルブム(C.parvum)(35μg/ラット用量;n=32のラット)を含めた。免疫アジュバントを0.25%のインドシアニングリーンと混合し、腫瘍の中心に直接注射し、2時間後、805nmのダイオードレーザーで照射した。動物には照射に先立って麻酔をかけ、原発性腫瘍に重なる毛は切り取った。レーザーパラメータは、2Wで10分間、3mm直径レーザー療法部位とし、1cm径の腫瘍について96J/cmのフルエンスとなった。動物は個別に収容し、毎日観察し、腫瘍負荷の測定値は1週間に2回、収集した。
この試験のデータを、いくつかの異なる実験の腫瘍担持対照ラット(n=38のラット)からのデータと比較した。全ての免疫アジュバントは、対照データ(p<0.05)と比較して、生存率が統計学的に有意に増加した。1%糖化キトサンは、29%の長期生存率を示し、最も有効な免疫アジュバントと考えられた(下記表参照)。糖化キトサンアジュバントを、C.parvum(p=0.009)および不完全フロイントアジュバント(p=0.03)と比較したとき、統計学的有意が観察された。顕著ではないが、比較可能な治癒率(18%)を有する完全フロイントアジュバントと比較されたとき、認識し得る生存率の改善が観察された。相対的に低い生存率が、不完全フロイントアジュバントとC.parvumを用いた処置後に観察された。
実施例10
キトサン由来免疫アジュバントによる光線力学的療法の増強
糖化キトサンと組み合わせた直接腫瘍破壊のための方法としての光線力学的療法を評価するために、フォトフリンおよびメソ置換されたテトラ(メタヒドロキシフェニル)クロリン(mTHPC)に基づいた光線力学的療法と糖化キトサン注入との組み合わせを、それぞれEMT6乳腺肉腫およびLine1肺腺癌マウスモデルにおいて、試験した。各モデルにおいて、BALB/cマウスに、10の生存腫瘍細胞を、低部背側領域へ皮下接種した。腫瘍は7日後に処置サイズ(7〜8mm)であった。
EMT6乳腺肉腫モデルにおいて、評価された処置群を、下記表に詳述する。フォトフリン(Mont−Saint−Hilaire, Quebec, Canada)を、5%滅菌デキストロース中で調製して1mg/mLの濃度にした。5mg/kg用量のフォトフリンを、照射前24時間に静脈内投与した。動物は、光増感剤注入直後から光線力学的処置3日後まで直射日光から遮蔽した。マウスは光処理の間、麻酔をかけずに、背中を露出させながらホルダー内で拘束した。光(630nm)は、直径8mmの液体光導波路を通して送達した。出力密度は、100mW/cmに設定し、合計の光量は60J/cmであった。光照射直後、適用可能であれば、動物に0.5または1.5%糖化キトサンを腫瘍周囲に投与した。動物は、光線力学的処置後、2日ごとに90日まで腫瘍の発現を観察し、腫瘍体積の変化を1週間に3回測定した。
光線力学的処置ラットおよび光線力学的糖化キトサン処置ラットでは、全て処置の翌日までに完全に腫瘍が退縮した。腫瘍の再発は、一般に、処置後2週間以内に検出された。標準光線力学的療法の効果は、37.5%であったが、0.5および1.5%の糖化キトサンの投与後に増加し、それぞれ62.5および75%の値となった。糖化キトサンは、光線力学的処置のみ(p<0.05)の場合と比較して、腫瘍担持マウスの生存率を有意に増加させた。
Line1肺腫瘍モデルでは、処置群は下記表に示されるとおりであった。mTHPCは、エタノール、ポリエチレングリコール400および水の2:3:5(v/v/v)の混合物中で0.02mg/mLの最終濃度になるように調製した。0.1mg/kg用量のmTHPCを、照射の24時間前に静脈内投与した。動物は、光増感剤注入直後から光線力学的処置3日後まで、直射日光から遮蔽した。マウスは光処置の間、麻酔をかけずに、背中を露出させながらホルダー内で拘束した。0.25Wダイオードレーザーからの652nmの光を直径8mmの液体光導波路を通して送達した。出力密度は110mW/cmに設定し、合計光量は30J/cmであった。光照射直後、適用可能であれば、動物に、1.67%の糖化キトサンを腫瘍周囲に投与した。動物は、光線力学的処置後、2日ごとに90日まで腫瘍の発現を観察し、1週間に3回、腫瘍サイズの変化を測定した。
腫瘍の再発が3週間以内に全てのマウスで観察された。mTHPCに基づく光線力学的療法後、1.67%の糖化キトサン投与により37.5%の生存率が得られたが、他の組み合わせは有効ではなかった。Line1肺腫瘍モデルは、免疫原性の低い腫瘍モデルと考えられた。mTHPCに基づく光線力学的療法に対するマウスLine1腫瘍の反応に与える腫瘍局在化糖化キトサン処置の効果を下記の図に示す。
マウスLine1腫瘍におけるmTHPCに基づくPDTに対する応答に与える腫瘍局在化糖化キトサン処置の効果。
GC=糖化キトサン
mTHPC=メソ置換されたテトラ(メタヒドロキシフェニル)クロリン
PDT=光線力学的療法
これらの試験結果は、光療法の効率を増大させるために活発な免疫学的刺激が必要であることを示す。
実施例11
ラットの転移性腫瘍の処置におけるレーザーアシスト免疫療法の異なる構成要素の影響
レーザーアシスト免疫療法システムの3つの構成要素の様々な組み合わせを、転移性乳房腫瘍および前立腺腫瘍をそれぞれ担持する雌および雄のラットを使用して、この試験で評価した。レーザーアシスト免疫療法システムは、最大出力25Wの近赤外線レーザーによるダイオードレーザーと、レーザー吸収色素であるインドシアニングリーンと、免疫アジュバントである糖化キトサンとから構成される。原発性腫瘍が0.2〜0.5cmになったとき、腫瘍担持ラットで処置を開始した。0.2mLのGCおよび/またはICG溶液を、全ての群で原発性腫瘍の中心に注射した。レーザー処置を受けるラットは、照射の2時間前に注射を行い、動物には麻酔をかけ、腫瘍を覆う毛は切り取った。レーザーの設定は2W、10分間であり、レーザー・ファイバーチップは上を覆う皮膚から4mmの距離に維持し、レーザーエネルギーは光ファイバーによって処置部位に向けた。動物は処置後、個別に収容した。生存試験においては、乳房腫瘍または前立腺腫瘍を担持するラットを毎日観察し、各腫瘍の三次元を毎週測定した。雌のヴィスター・フュルト・ラット(5〜6週齢、100〜125g)にDMBA−4の移植可能な転移性乳腺腫瘍(10生存腫瘍細胞)を各ラットの一方の鼠蹊の脂肪肉趾へ皮下接種した。原発性腫瘍は、接種後、7〜10日で発生した。リンパ管に沿ったおよび遠隔部位への転移性腫瘍は、通常、ほぼ2週間で触知できるようになった。処置なしの場合は、腫瘍担持ラットは、平均生存期間が35日間であった。転移性乳房腫瘍担持ラットの8つの群を、下記表に詳述されるように異なる構成要素のレーザーアシスト免疫療法システムで処置した。生存率ならびに原発性および転移性腫瘍プロフィールを、個々の構成要素および構成要素の様々な組み合わせについて決定した。さらに、雌のラットの3つの群(n=16/群)を、0.5、1.0および2.0%の糖化キトサンで処置し、免疫アジュバントの濃度のラット生存に対する影響を評価した。
転移乳腺腫瘍担持ラットにおいて、単一構成要素の処置では、インドシアニングリーンおよびレーザーのみの処置群全てが死に至り、平均生存期間は対照群と同様であった。生存した糖化キトサン群の2匹のラットは、1匹のラットが長期生存ラットであり、他の1匹のラットは生存延長ラット(>120日)とみなされた。2つの構成要素を備えた処置の後、1匹および2匹の長期生存ラットが、それぞれレーザー+糖化キトサン群およびインドシアニングリーン+糖化キトサン群で観察された。単一構成要素の処置群または2つの構成要素の処置群を対照群と比較した場合、生存期間に統計学的有意差はなかった。9匹のラットが、3つの構成要素のレーザーアシスト免疫療法(つまり、糖化キトサンと組み合わせた光熱的適用)処置後に、長期生存を示し、2つの別個の実験での31匹のラットにおいて、およそ30%の治癒率が得られた。処置ラットの生存期間中央値に、対照ラットと比較して、有意差(p<0.0001)が観察された。レーザーアシスト免疫療法システムの1つ、2つまたは3つの構成要素での処置後のラットの生存率を、以下の図で示す。転移性腫瘍は、通常、原発性腫瘍の接種後2週間で出現し、退縮の前に大きさがピークに達した。
レーザーアシスト免疫療法システムの1つ、2つまたは3つの構成要素での処置後のラット生存率。
GC=1.0%糖化キトサン。
ICG=0.25%インドシアニングリーン。
実施例12
レーザーアシスト免疫療法によって誘導される抗腫瘍免疫およびその養子免疫移植
レーザーアシスト免疫療法によって誘導される抗腫瘍免疫のメカニズムを調べるために、免疫脾臓細胞を使用する養子免疫移植を行った。雌ヴィスター・フュルト・ラットに、DMBA−4移植可能転移性乳腺腫瘍(10生存腫瘍細胞)を、各ラットの一方の鼠蹊の脂肪パッドへ皮下接種し、7〜10日後、レーザーアシスト免疫療法処置を行った。処置なしでは、腫瘍担持ラットは、平均しておよそ30日間、生存した。レーザー処置ラットでは、レーザーで処置する前に、0.25%インドシアニングリーンと1%糖化キトサンとの両方を含有する0.2mLの溶液を原発性腫瘍に直接投与した。照射には、805nmのレーザーを2Wで10分間使用した。誘導された免疫の保護能力は、生存腫瘍細胞を増加接種用量で繰り返し負荷した、成功裡に処置された腫瘍担持ラットのいくつかの群で評価した。さらに、レーザーアシスト免疫療法後の腫瘍の負荷に対する抵抗性および腫瘍成長阻害を、未処置ラットで評価した。
レーザーアシスト免疫療法によって成功裡に処置された15匹のラットを、最初の接種から120日後に10生存腫瘍細胞で再負荷した。18匹の未処置の年齢一致ラット(25週齢)に、比較のために、10生存腫瘍細胞を接種した。成功裡に処置されたラットの全てが負荷に完全な抵抗性を示し、原発性腫瘍も転移も観察されなかった;しかしながら、年齢一致対照ラットでは、原発性腫瘍および転移性腫瘍が発症し、接種後30日以内に死亡した。若いラット(ほぼ8週齢)の別個の群に、10生存腫瘍細胞を接種した。生存は、腫瘍用量に依存しているようであり、10および10の生存腫瘍細胞を接種された対照ラットは、それぞれ平均して33日および28日生存した。成功裡に処置されたラットは、通常、処置された原発性腫瘍および未処置の転移の両方で、段階的な退縮を示した。
最初の再負荷の後、いくつかの実験群のラットに、1〜5ヶ月の時間間隔で、10生存腫瘍細胞で2回再負荷を行った。レーザーアシスト免疫療法によって成功裡に処置されたラットは、3回の腫瘍負荷に対して全く無反応であった。このデータを、下記の表中に示す。対照的に、年齢が一致する対照の腫瘍担持ラットでは、遠位の鼠蹊および腋窩の領域で複数の転移が発生し、35日以内に死亡した。10の生存腫瘍細胞を接種した20匹の対照ラット全てで複数の転移が発生したが、これらのラットは、より多くの10の生存腫瘍細胞用量を接種された年齢一致対照ラットと比較して、生存期間がわずかに増加した。成功裡に処置されたラットでの腫瘍再負荷に対する抵抗性は、腫瘍選択的免疫を強く示唆する。
養子免疫処置実験では、生きているDMBA−4腫瘍担持ラットから回収した生存腫瘍組織を、ゆるく合わせた擦りガラス・ホモジナイザーで粉砕して単細胞懸濁液に分散させた。長期生存ラットを10の生存腫瘍細胞で腫瘍再負荷後、28日で犠牲にし、それらの脾臓を解剖して脂肪を取り除いた。対照腫瘍担持ラット由来の脾細胞を使用して、2つの別個の実験を行った。脾臓細胞は、腫瘍接種後、第1回目の実験では22日後、第2回目の実験では39日後にそれぞれ回収した。細胞懸濁液を、10%ウシ胎児血清を含む培地中へ機械的破砕することによって調製した。脾臓細胞は、腫瘍細胞への事前曝露のない未処置ラットからも回収した。脾臓細胞および生存腫瘍細胞を血球計で計数した後、400:1の脾臓細胞:腫瘍細胞の比率で混合した。未処置のラットに、4×10の脾臓細胞と10の生存腫瘍細胞とを含有する体積0.2mLの混合物を接種した。養子免疫移植実験のため、4群の未処置雌ヴィスター・フュルト・ラットに腫瘍細胞を接種した。処置群は、未処置で10の生存腫瘍細胞を接種した腫瘍担持対照ラットのA群、対照腫瘍担持ラット由来の脾臓細胞と混合した腫瘍細胞を接種したラットのB群、腫瘍再負荷の28日後にレーザーアシスト免疫療法で成功裡に処置した腫瘍担持ラット由来の脾臓細胞と混合した腫瘍細胞を接種したラットのC群、および先に腫瘍曝露のない未処置ラット由来の脾臓細胞と混合した腫瘍細胞を接種したラットのD群であった。実験は二連で行い、両方の実験のラットの生存率を組み合わせ、下記の図に示した。C群のラットにおいて原発性腫瘍または転移性腫瘍は観察されず、このことは、レーザーアシスト免疫療法からの脾臓細胞が、レシピエントラットに100%の保護を与えることによりラットを成功裡に処置したことを示している。A群の腫瘍担持対照ラットの全てで、腫瘍接種後35日までに複数の転移と死亡が観察された。D群において、健常ラット由来の脾臓細胞では保護はもたらされなかった。B群の10匹のラットのうち1匹のラットは生存したが、このラットは後に原発性腫瘍と転移の両方が発生した。C群のラットは全て養子免疫移植の60日後に再負荷を受けたが、全てのラットがこの負荷に耐えた。C群のラットの免疫脾臓細胞を回収し、最初の養子免疫移植と同じ比率で腫瘍細胞と混合し、これらの動物の脾臓細胞がこの混合物を接種した健常ヴィスター・フュルト・レシピエントラット(n=6)のその後のコホートを保護する能力を評価した。C群のラット由来の免疫細胞により、6匹の未処理ラットのうち5匹が保護され、原発性腫瘍も転移性腫瘍も観察されなかった。死亡したラットは、対照群と比較して、生存期間が延長され(60日対30日)、接種後の腫瘍の発現も遅延した(37日対7〜10日)。
腫瘍を再負荷したときの、成功裡に処置されたラットが示す抵抗性は、腫瘍選択的免疫が長時間持続することを強く示唆する。
免疫細胞としてラット脾細胞を使用した養子免疫移植実験のラット生存曲線。
A群=腫瘍対照ラットの結果。
B群=未処置の腫瘍担持ラット由来の脾臓細胞を混合した腫瘍細胞を注入したラットの結果。
C群=レーザーアシスト免疫療法で成功裡に処置されたラット由来の脾臓細胞を混合した腫瘍細胞を注射したラットの結果。
D群=未処置ラット由来の脾臓細胞を使用した結果。
注記:2つの別個の実験から収集したデータを組み合わせ、一緒にプロットした。
実施例13
レーザーアシスト免疫療法と低用量化学療法との組み合わせ
1つの典型的な臨床試験において、2人の乳がん患者に、シクロホスファミドを、毎週(inCVAX処置後に)、用量150〜200mg/mで投与した。患者は、初期にはこの処置によく応答し、腫瘍は収縮し、有害な作用は最小であった。数か月後、反応が鈍くなったため、腫瘍医が低用量化学療法を、パクリタキセルを75mg/mで毎週投与するレジメンに切り替えたところ、再び、反応が非常に良好となり、腫瘍が縮小した。新たな転移は発生しなかった。患者は低用量の化学療法を受け続けた。3番目の患者は、低用量の化学療法後に手術可能となり、乳房切除術を行なったので、外科手術との組み合わせも選択肢の一つであった。

Claims (15)

  1. 滅菌濾過された糖化キトサンポリマーおよび実質的に水性の溶液から本質的になる新生物を処置するための粘弾性糖化キトサン製剤であって、糖化キトサンポリマーは、約50,000ダルトン〜約1,500,000ダルトンの分子量を有し、さらにキトサンポリマーの脱アセチル化されたアミノ基の糖化度は、約10分の1パーセント〜約30パーセントの範囲であり、さらに実質的に水性の溶液は、対象への容易な注射性能および投与に適した粘度を有する、製剤。
  2. 粘弾性糖化キトサンの分子量がおよそ250,000ダルトンであり、粘弾性糖化キトサンの親キチンの脱アセチル化度が約80パーセントであり、キトサンの脱アセチル化されたアミノ基の糖化度が約パーセントである、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  3. 糖化キトサンポリマーが、そうでなければ脱アセチル化されているアミノ基のうち約2パーセントが糖化されている、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  4. 実質的に水性の溶液が、約5〜約7のpHを有する、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  5. 水溶液に懸濁された約1重量%の糖化キトサンポリマーを含み、前記水溶液が約25℃での測定において約1〜約100センチストークスの粘度を有する、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  6. 水溶液に懸濁された約1重量%の糖化キトサンポリマー含み、前記水溶液が約1重量%の糖化キトサンを有し、糖化キトサンポリマーは、脱アセチル化されたアミノ基のうち約10分の1パーセント〜約30パーセントが糖化されており、さらに水溶液が約1センチストークス〜およそ100センチストークスの粘度を有する、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  7. 水溶液に懸濁された約1重量%の糖化キトサンポリマーを含み、糖化キトサンポリマーは、その脱アセチル化されたアミノ基のうち約5%が糖化されており、さらに水溶液は、製剤を対象に注射および投与するのに適した粘度を有する、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  8. 免疫アジュバントを含む、タンデム型の光物理的、熱的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための組成物であって、免疫アジュバントが請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤を含む、組成物。
  9. 免疫アジュバントを含む、タンデム型の光物理的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための組成物であって、免疫アジュバントが、請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤を含み、さらに免疫アジュバントが腫瘍特異的抗原にコンジュゲートしている、組成物。
  10. 請求項1に記載の粘弾性糖化キトサン製剤を含む免疫アジュバント。
  11. 滅菌濾過された糖化キトサンポリマーおよび実質的に水性の溶液から本質的になる新生物を処置するための粘弾性糖化キトサン製剤であって、糖化キトサンポリマーは、50,000ダルトン〜1,500,000ダルトンの分子量を有し、粘弾性糖化キトサンの親キチンの脱アセチル化度は約80%であり、さらにキトサンポリマーの脱アセチル化されたアミノ基の糖化度は、10分の1パーセント〜12.5パーセントの範囲であり、さらに実質的に水性の溶液は、対象への容易な注射性能および投与に適した粘度を有する、前記製剤。
  12. 実質的に水性の溶液が、約5〜約7のpHを有する溶液を含む、請求項11に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  13. 水溶液に懸濁された1重量%の糖化キトサンポリマーを含み、前記水溶液は製剤を対象に注射および投与するのに適した粘度を有し、前記粘度は25℃での測定において1〜100センチストークスである、請求項11に記載の粘弾性糖化キトサン製剤。
  14. 請求項11に記載の粘弾性糖化キトサン製剤を含む免疫アジュバント。
  15. 請求項14に記載の免疫アジュバントを含む、タンデム型の光物理的、熱的および免疫学的処置のための新生物の前処置に使用するための組成物であって、前記免疫アジュバントは単独であるかまたは腫瘍特異的抗原にコンジュゲートしている、前記組成物。
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