JP6542827B2 - 可逆的に架橋されたミセル系 - Google Patents

可逆的に架橋されたミセル系 Download PDF

Info

Publication number
JP6542827B2
JP6542827B2 JP2017058554A JP2017058554A JP6542827B2 JP 6542827 B2 JP6542827 B2 JP 6542827B2 JP 2017058554 A JP2017058554 A JP 2017058554A JP 2017058554 A JP2017058554 A JP 2017058554A JP 6542827 B2 JP6542827 B2 JP 6542827B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
peg
acid
ptx
nanocarrier
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017058554A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017149960A (ja
JP2017149960A5 (ja
Inventor
エス.ラム キット
エス.ラム キット
ユアンペイ リ
ユアンペイ リ
チュンタオ ルオ
チュンタオ ルオ
カイ シャオ
カイ シャオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of California
Original Assignee
University of California
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of California filed Critical University of California
Publication of JP2017149960A publication Critical patent/JP2017149960A/ja
Publication of JP2017149960A5 publication Critical patent/JP2017149960A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6542827B2 publication Critical patent/JP6542827B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/334Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing sulfur
    • C08G65/3348Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing sulfur containing nitrogen in addition to sulfur
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/335Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin
    • A61K31/337Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having four-membered rings, e.g. taxol
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • A61K45/06Mixtures of active ingredients without chemical characterisation, e.g. antiphlogistics and cardiaca
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/06Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
    • A61K47/28Steroids, e.g. cholesterol, bile acids or glycyrrhetinic acid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/56Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule
    • A61K47/59Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyureas or polyurethanes
    • A61K47/60Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyureas or polyurethanes the organic macromolecular compound being a polyoxyalkylene oligomer, polymer or dendrimer, e.g. PEG, PPG, PEO or polyglycerol
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10Dispersions; Emulsions
    • A61K9/107Emulsions ; Emulsion preconcentrates; Micelles
    • A61K9/1075Microemulsions or submicron emulsions; Preconcentrates or solids thereof; Micelles, e.g. made of phospholipids or block copolymers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P11/00Drugs for disorders of the respiratory system
    • A61P11/06Antiasthmatics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • A61P37/08Antiallergic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • C08G83/002Dendritic macromolecules
    • C08G83/003Dendrimers
    • C08G83/004After treatment of dendrimers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10Dispersions; Emulsions
    • A61K9/127Liposomes
    • A61K9/1271Non-conventional liposomes, e.g. PEGylated liposomes, liposomes coated with polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

関連出願の相互参照
本願は、米国仮特許出願第61/485,774号(2011年5月13日出願)及び第61/487,953号(2011年5月19日出願)に基づく優先権の利益を享受する。これらの出願の内容はその全体が援用により本明細書に組み込まれる。
連邦政府支援の研究開発の下で為された発明に対する権利に関する宣言
本発明は、国立衛生研究所の許可番号CA115483及びCA140449の下、政府支援により為されたものである。政府は本発明に対して一定の権利を有する。
種々の癌の治療に有効な化学療法剤の中には、水溶性が極めて悪いために、不所望の副作用を引き起こす製剤を必要とするものがある。近年、Abraxane(登録商標)(パクリタキセル担持アルブミンナノ粒子)、Doxil(登録商標)(ドキソルビシン担持リポゾーム)等のナノ治療製剤が、薬物の臨床毒性プロファイルを改善することが示されたが、その抗腫瘍効果は元の薬物製剤と比べて僅かに改善するに過ぎない。その理由の一つは、ナノ治療製剤のサイズが比較的大きい(一般に>100nm)ために、薬物の腫瘍塊への浸透が制限されてしまう点にあるとされてきた。更には、斯かるサイズの大きさゆえに、ナノ治療剤が肝臓や細網内皮系(reticuloendothelial system:RES)にトラップされてしまう場合もあった。従って、抗癌薬をインビボ(in vivo)で効率的に送達するために、より小さな(20〜80nm)ステルス且つ生体適合ナノ担体を開発することが求められている。
本発明者等は近年、パクリタキセル(PTX)等の疎水性薬物のために、幾つかの新たなナノ担体を開発した。斯かる新規のナノ担体は、ポリ(エチレングリコール)(PEG)及びオリゴコール酸を含み、水性条件下で自己組織化してコアシェル(コラン−PEG)構造を形成し、疎水性内相にPTXを担持し得る。これらの両親媒性薬物担持ナノ粒子はそれ自身が治療効果を有すると共に、臨床毒性プロファイルも改善される。より重要なことに、このナノ担体に癌細胞表面標的化リガンド及び/又は腫瘍血管リガンドを付与すれば、毒性治療剤を腫瘍部位に送達することが可能となる。種々の異なるコラン−PEG調製物、或いはその組み合わせを用いることにより、ナノ担体の最終サイズ(10〜100nm)を調整することもできる。斯かるナノ担体の成分たるPEG及びコール酸は、何れも生体適合性を有し、その多くは毒性を有さない。実際に、PTXナノ治療薬は、マウスモデル及びペットのイヌの抗癌治療において、インビボ(in vivo)投与により安全なプロファイルを示した。しかし、インビトロ(in vitro)及びインビボ(in vivo)の双方で幾分の溶血性活性を示すと共に、一部の薬物の安定性及び担持容量が低下したナノ担体もあった。従って、安定性、生体適合性及び多用途性が改善されたナノ担体を開発する必要がある。
本発明は、特定の架橋性官能基をテロデンドリマー(telodendrimers)に導入してナノ粒子を可逆的に架橋することにより、薬物の早期脱落を最少化し、ナノ治療薬のインビトロ(in vitro)及びインビボ(in vivo)での安定性を改善することができる、という驚くべき知見に基づくものである。架橋されたナノ治療薬によれば、ナノ担体の組織化、薬物担持容量及び安定性を損なうことなく、治療特性を改善することができるので、上記要請に対処することが可能となる。
ある実施例によれば、本発明は、式Iの化合物を提供する。
(PEG)−A(Y−L−D(Y−(R) (I)
式中、式IのラジカルAは、少なくとも1のPEG基に連結される。式IのラジカルDは、単一の焦点基、複数の分岐モノマー単位X、及び複数の末端基を有する樹枝状ポリマーである。式IのラジカルLは、樹枝状ポリマーの焦点基に連結される結合又はリンカーである。式Iの各PEGは、ポリエチレングリコール(PEG)ポリマーである。ここで各PEGポリマーの分子量は1〜100kDaである。式Iの各Rは、例えば樹枝状ポリマーの末端基、疎水性基、親水性基、両親媒性化合物、又は薬物である。但し、Rが末端基でない場合、各Rは末端基の一つに結合する。式IのY及びYは各々、ボロン酸、ジヒドロキシベンゼン又はチオールの何れかからなる架橋性基である。式Iの下付きのmは、整数0〜20の整数である。式Iの下付きのnは、2〜20の整数である。ここで、下付きのnは、樹枝状ポリマーの末端基の数に等しい。また、n個のR基のうち少なくとも半分は各々独立に、疎水性基、親水性基、両親媒性化合物、又は薬物である。下付きのp及びqは各々0又は2〜8であり、ここで下付きのp及びqの一方は2〜8である。
ある実施例によれば、本発明は、内部及び外部を有し、少なくとも2のコンジュゲートを含む、可逆的に架橋されたナノ担体(nanocarrier)であって、各コンジュゲートがポリエチレングリコール(polyethyleneglycol:PEG)ポリマーと;親水面及び疎水面の双方を有する少なくとも2の両親媒性化合物と;少なくとも2の架橋性基と;PEG、両親媒性化合物、及び架橋性基に共有結合された樹枝状ポリマーとを含み、ここで、各コンジュゲートが水性溶媒中で自己組織化してナノ担体を形成し、各両親媒性化合物の疎水面が相互に対して配向することによって、ナノ担体の内部に疎水ポケットが形成され、ここで各コンジュゲートのPEGがナノ担体の外部に自己組織化し、少なくとも2のコンジュゲートが架橋性基を介して可逆的に架橋された、ナノ担体を提供する。
ある実施例によれば、本発明は、本発明の可逆的に架橋されたナノ担体の架橋を解消する方法であって、可逆的に架橋されたナノ担体を、架橋結合を開裂するのに適した結合開裂成分と接触させることにより、可逆的に架橋されたナノ担体の架橋を解消することを含む方法を提供する。
ある実施例によれば、本発明は、疾患を治療する方法であって、斯かる治療を必要とする対象に対して、治療有効量の本発明のナノ担体を投与することを含み、ここでナノ担体が更に薬物を含む方法に関する。薬物は、ナノ担体のコンジュゲートに共有結合していてもよい。
ある実施例によれば、本発明は薬物を、それを必要とする対象に送達する方法であって、本発明のナノ担体を対象に投与することを含み、ここでナノ担体は薬物と、複数の架橋結合とを含む方法を提供する。この方法は更に、結合開裂成分を用いて架橋結合を開裂し、ナノ担体から薬物を放出させることにより、薬物を対象に送達することを含む。
ある実施例によれば、本発明は、イメージングの方法であって、イメージングの対象に対して有効量の本発明のナノ担体を投与することを含み、ここでナノ担体が造影剤を含む方法に関する。
図1は、自己組織化の後、チオール化されたテロデンドリマーPEG5k−Cys4−L8−CA8の酸化により形成されたジスルフィド架橋ミセルの概略図を示す。
図2は、酸化時間の関数としての、エルマン試験(A)及びチオール変換(B)におけるPEG5k−Cys4−L8−CA8ミセル溶液の吸光度を示す。初期搭載で加えた薬物のレベルに対する、架橋前後のPEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルのPTX搭載(C)及びサイズ変化(D)。最終ミセル溶液の容積は、1mLに保たれ、ポリマーの最終濃度は20mg/mLに保たれた。PTX搭載架橋ミセルのDLSサイズ分布(E)及びTEM画像(F)(PTX搭載は4.6mg/mLであった。TEMスケールバー:50nm)。
図3は、37℃における、ヒト血漿50%(v/v)中、1分間(A)、24時間(B)での、PTX搭載非架橋ミセル(NCM)(PTX搭載:5.0mg/mL)、並びに血漿50%(v/v)中で、1分間(C)及び24時間(D)での、PTX搭載ジスルフィド架橋ミセル(DCM)(PTX搭載:4.6mg/mL)の粒径をそれぞれ示す。2.5mg/mLのSDSの非存在(E)及び存在(F)下での凍結乾燥PTX−DCM粉末から再水和されたPTX−DCMの粒径。
図4は、2.5mg/mLのSDSの存在下でDLSによって測定されたNCM及びDCMの粒径の安定性(A)を示す。NCM(B)、DCM(C)、及び10mのMGSHで2.5mg/mLのSDSの存在下で30分間処理されたDCM(D)(スケールバー:50nm)のTEM画像。
図5は、(A)異なるGSH濃度でのDCMのPTX放出プロフィールを示す。PTX−NCMと比較した、新しく調製されたPTX−DCM(B)及び再水和された凍結乾燥PTX−DCM(C)の、特定の放出時間(5時間)にGSH(10mM)を加えることによるGSH反応性PTX放出プロフィール。特定の放出時間(5時間)にNAC(10mM)を加えることによるPTX−DCM(D)のNAC反応性PTX放出プロフィール。報告されている値は、3連の試料の平均直径±SDである。
図6を、20mのMGSH−OEtで前処理をして、及び前処理をせずに、(A)異なる濃度の空のNCM及びDCM;並びに(B)タキソール(登録商標)、TX−NCM及びPTX−DCMと、2時間インキュベーションした後のSKOV−3細胞の生存率を示すMTTアッセイ示す。(C)空のNCM及びDCMのインビトロ赤血球(RBC)溶解。報告されている値は、3連の試料の平均値±SDである。
図7は、ヌードマウスに静注した後の異なる時点で採取された血液における、ボディピー標識(A)及びDiD搭載(B)DCM及びNCMの蛍光シグナルを示す。
図8は、インビボ及び生体外近赤外蛍光(NIRF)光学的画像を示す。上:SKOV−3異種移植片をもつマウスのインビボNIRF光学的画像は、PTX及びDiDを共搭載したDCMの静注後に異なる時点で、コダックイメージングシステムを用いて得た;下:解剖した臓器及び腫瘍の生体外NIR造影画像を注射の72時間後に得た。
図9を、(A)SKOV−3卵巣癌の皮下マウスモデルにおける異なるPTX製剤の静脈内治療後のインビボ抗腫瘍有効性示す。腫瘍容積が約100〜200mm3(n=8〜10)に達したとき、腫瘍をもつマウスに、リン酸緩衝食塩水(対照)及び異なるPTX製剤を、0、3、6、9、12、及び15日目に静注で投与した。(B)異なる治療群におけるマウスの生存曲線。(C)30mg/kgの投与量で計6回のPTXミセル製剤の投与で治療されたマウスの3群の完全腫瘍反応率。
図10は、PEG5k−Cys4−L8−CA8の化学構造(A)及び概略図(B)を示す。
図11は、出発PEG5000及びPEG5k−CA8テロデンドリマーと比較した、PEG5k−Cys4−L8−CA8テロデンドリマーのMALDI−TOF MSを示す。
図12は、CDCl3及びD2O中で記録されたPEG5k−Cys4−L8−CA8テロデンドリマーの1H NMRスペクトルを示す。
図13は、2.5mg/mLのSDSの非存在(A)及び10秒間の存在(B)下でのNCMの粒径を示す。2.5mg/mLのSDS(D)、2.5mg/mLのSDS+2μMGSH(E)、2.5mg/mLのSDS+10mのMGSH(F)の40分間の存在及び非存在(C)下におけるDCMの粒径。粒径は、動的光散乱(Microtrac)により測定した。
図14は、タキソール(登録商標)、PTX搭載NCM、及びDCMからの累積PTX放出プロフィールを示す。
図15は、NCM−VCR(A)、DCM−VCR(B)、及び架橋後のDCM−VCR(C)の粒径を示す。架橋後のDCM−VCR(D)のTEM画像(スケールバー:50nm)。ビンクリスチン(VCR)搭載は、テロデンドリマー対VCR(w/w)、20:1であった。
図16は、ミセル破壊条件下におけるNCM−VCR及びDCM−VCRの粒径を示す。NCM−VCR(A)及びDCM−VCR(C)は、50%ヒト血漿(v/v)中で24時間、37℃にてインキュベーションした。更に、NCM−VCR(B)及びDCM−VCR(D)を2mg/mLに希釈し、2.5mg/mLのSDSとともに30分間インキュベーションした。DCM−VCR(E)を、SDS及び20mMのN−アセチルシステイン(NAC)の双方とインキュベーションした。
図17は、従来のVCR、NCM−VCR、及びDCM−VCR(A)の薬物放出プロフィールを示す。沈んだ状態を維持するのに10g/Lのチャコールの存在下で、VCR製剤を1LのPBSに対して37℃にて透析した。従来のVCR、NCM−VCR、及びDCM−VCRのインビトロ細胞毒性を、72時間連続(B)、又は2時間処理して洗浄し、次に70時間インキュベーションした(C)ラージ細胞中で評価した。細胞の生存率は、MTSアッセイを用いて測定した。*p<0.05;**p<0.005。
図18は、生体外近赤外蛍光光学的画像を示す。ラージ腫瘍をもつマウスに、遊離DiD又はVCR及びDiDで共搭載したDCM(DCM−VCR/DiD)を静注した。注射の72時間後に、腫瘍及び主な臓器を摘出し、625/700nmの励起/発光フィルターを用いて撮像した。
図19は、PBS、従来のVCR(1mg/kg)、100mg/kgのNACの存在又は非存在下でのDCM−VCR(1mg/kg)、又はDCM−VCR(2.5mg/kg)で治療したラージ腫瘍をもつヌードマウスのインビボ抗腫瘍有効性(A)及び体重減少(B)を示す。矢印は、マウスが治療された日を示す。*p<0.05;**p<0.005。
図20は、PBS(A)、従来のVCR1mg/kg(B)、及びDCM−VCR2.5mg/kg(C)群からのマウス(n=3)を、最終治療の8日後に殺処分し、坐骨神経を解剖したことを示す。神経をエポキシブロックの中にて処理し、500nm切片を切り取り、スライド上に取って、メチレンブルー及びアズールB染色で染色した。
図21は、テロデンドリマーペア[PEG5k−(ボロン酸/カテコール)4−CA8]の概略図、及びマンニトール及び/又は酸性のpHに応えて結果として生じるボロン酸架橋ミセル(BCM)を示す。
図22は、(A)pH7.4のPBS中でPEG5k−カテコール4−CA8(0〜0.5mM)の異なる割合で、PEG5k−NBA4−CA8(0.1mM)により形成されるミセルと混合して際の、ARS(0.1mM)の蛍光強度を示す。励起:468nm。(B)マンニトールを加えるか、又は溶液のpHを5.0に調整した時間である(矢印を参照)120分間SDS中のNCM及びSDS中のBCM4の連続動的光散乱測定。PBS中のBCM4(C1)、120分間SDS中のBCM4(C2)、120分間SDS中で、次に溶液のpHを5.0に20分間調製したBCM4(C3)、及び120分間SDS中で、次にマンニトール(100mM)で20分間処理したBCM4(C4)のTEM画像(スケールバー:100nm)。
図23は、NCMの放出プロフィールと比較した、ジオール(マンニトール及びグルコース)並びに/又はpH5.0で5時間処理することによる(A)BCM4のpH−及びジオール−反応性パクリタキセル(PTX)放出プロフィールを示す。(B)pH5.0での100mMのマンニトールで処理して、又は処理しないで、タキソール(登録商標)、PTX−NCM及びPTX−BCM4と1時間インキュベーションし、続いてPBSでの3時間洗浄、及び更なる23時間インキュベーションした後のSKOV−3細胞の生存率を示すMTTアッセイ。*:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001。
図24は、pH7.4におけるPBS(A)及びDMSO(B)中のFRET−NCMの略図;(C)480nm励起でのPBS(赤線)及びDMSO(黒線)中のFRET−NCM蛍光発光スペクトルを示す。(D)480nm励起でのPBS(赤線)及びDMSO(黒線)中のFRET−BCM4の発光スペクトル。(E)100μLのFRET−NCM及びFRET−BCM4(2.0mg/mL)静注後の経時的な、ヌードマウス(n=3)の血液中のFRET比(IローダミンB/(IローダミンB+IDiO))。励起:480nm。(F)ヌードマウス(n=3)に静注した後の異なる時点で採取した血液中の、ローダミンB結合NCM及びBCM4の蛍光シグナル変化。励起:540nm。(G)SKOV−3異種移植片をもつマウスの生体外近赤外蛍光(NIRF)画像を、PTX及びDiDを共搭載したBCM4の静注後に得た。
図25A〜Cは、カテコール含有テロデンドリマー及びボロン酸含有テロデンドリマーの合成スキーム(A、B、及びC)を示す。ボロン酸含有テロデンドリマーのピナコールエステルは、最終工程でDCM/TFA(1/1、v/v)によって除去した。PEG5k−BA2−CA8の合成スキームを一例として示した。 同上。 同上。
図26は、カテコール(A)含有テロデンドリマー並びにボロン酸(B及びC)含有テロデンドリマーの化学構造を示す。
図27は、PEG5k−CA8テロデンドリマーと比較して、出発PEG、及び代表的なテロデンドリマーペア(PEG5k−NBA4−CA8/PEG5k−カテコール4−CA8)のMALDI−TOF MSを示す。ピナコールエステルの形式のPEG5k−NBA4−CA8を示した。
図28は、対応する低分子3−カルボキシ−5−ニトロフェニルボロン酸及び3,4−ジヒドロキシ安息香酸並びにPEG5k−CA8テロデンドリマーと比較した、DMSO−d6中で記録された、代表的なテロデンドリマーペア(PEG5k−NBA4−CA8/PEG5k−カテコール4−CA8)の1H NMRスペクトルを示す。
図29は、動的光散乱(Microtrac(登録商標))によって測定された、NCM、BCM1、BCM2、BCM3、及びBCM4の粒径を示す。
図30は、血漿50%(v/v)の非存在(A)及び24時間存在(B)下でのNCMの粒径;2.5mg/mLのSDSの10秒間存在下でのNCMの粒径(C);血漿50%(v/v)の非存在(D)、及び24時間存在(E)下でのBCM4の粒径;2.5mg/mLのSDSの120分間存在下でのBCM4の粒径(F);120分間SDS中で、次に溶液のpHを5.0に20分間調製したBCM4の粒径(G)、120分間SDS中で、次にマンニトール(100mM)で20分間処理したBCM4の粒径(H)、120分間SDS中で、次にグルコース(100mM)で20分間処理したBCM4の粒径(I)を示す。粒径は動的光散乱(Microtrac)により測定した。ミセルの濃度はPBS中で1.0mg/mLに保った。
図31は、2.5mg/mLのSDSの存在下、pH7.4でのDLSによる連続粒径測定を示す。ミセルの濃度は1.0mg/mLに保った。
図32は、(A)異なるpHレベル及び(B)異なる濃度のマンニトール(Man)又はグルコース(Glu)の存在下での、9時間時の、NCM、BCM3及びBCM4からのPTX放出を示す。(C)pH7.4でのNCMの放出プロフィールと比較した、異なるpHレベル(5.0及び7.4)並びにマンニトール(100mM)の存在下でのBCM4の累積PTX放出プロフィール。
図33は、パクリタキセル、無架橋及びボロン酸−カテコール架橋ナノ粒子さまざまな製剤の、ナノ粒子薬物の各投与の24時間後にマンニトールを添加した、及び添加しない治療効果(腫瘍サイズ)を示す。
図34は、ナノ担体に搭載した静脈投与デキサメタゾン(Dex)が、等しい投与量のDex単独静注と比べて、より大幅に肺洗浄好酸球計数を減少することを示す。
I.概要
本発明は、架橋性基を有するテロデンドリマーを提供し、ここでテロデンドリマーから形成されるナノ担体ミセルが架橋され、ナノ担体ミセルの安定性を向上する。架橋性基は、樹枝状ポリマーそのものに存在することができ、又は樹枝状ポリマーとPEG基との間の連結部分に存在することができる。自己反応する能力があるもの、又は互いと反応する官能基の相補的なペアなど、任意の好適な架橋性基を使用することができる。
II.定義
本明細書で使用される場合、「デンドリマー」及び「樹枝状ポリマー」という用語は、焦点、複数の分岐モノマー単位、及び複数の末端基を含有する分岐ポリマーを指す。モノマーは、共に連結して、焦点から延びて末端基にて終結するアーム(arms)(又は「デンドロン」)形成する。デンドリマーの焦点は、本発明の化合物の他の部分に結合することができ、末端基は、付加的な化学的構成部分で更に官能化してもよい。
本明細書で使用される場合、「テロデンドリマー」という用語は、親水性のPEG部分、及びデンドリマーの1以上の末端基に共有結合する1以上の化学的構成部分を含有するデンドリマーを指す。これらの構成部分としては、疎水性基、親水性基、両親媒性化合物、及び薬物が挙げられるが、これらに限定されない。異なる構成部分は、直交保護基戦略(orthogonal protecting group strategies)を用いて、所望の末端基に選択的に設けられうる。
本明細書で使用される場合、「ちょうネクタイ型(bow-tie)デンドリマー」又は「ちょうネクタイ型テロデンドリマー」という用語は、デンドリマー及び分岐したPEG部分などの、リンカー部分を用いてその焦点に共に連結する2の分岐したセグメントを含有するデンドリマーを指す。
本明細書で使用される場合、「ナノ担体」という用語は、本発明のデンドリマーコンジュゲートの凝集に由来するミセルを指す。ナノ担体は、疎水性のコア及び親水性の外部を有する。
本明細書で使用される場合、「モノマー」及び「モノマー単位」という用語は、ジアミノカルボン酸、ジヒドロキシカルボン酸、及びヒドロキシルアミノカルボン酸を指す。本発明のジアミノカルボン酸基としては、例えば、2,3−ジアミノプロパン酸、2,4−ジアミノブタン酸、2,5−ジアミノペンタン酸(オルニチン)、2,6−ジアミノヘキサン酸(リシン)、(2−アミノエチル)−システイン、3−アミノ−2−アミノメチルプロパン酸、3−アミノ−2−アミノメチル−2−メチルプロパン酸、4−アミノ‐2−(2−アミノエチル)酪酸、及び5−アミノ‐2−(3−アミノプロピル)ペンタン酸が挙げられるが、これらに限定されない。本発明のジヒドロキシカルボン酸基としては、例えば、グリセリン酸、2,4−ジヒドロキシ酪酸、グリセリン酸、2,4−ジヒドロキシ酪酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、及び2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸が挙げられるが、これらに限定されない。ヒドロキシルアミノカルボン酸としては、例えば、セリン及びホモセリンが挙げられるが、これらに限定されない。他のモノマー単位が、本発明において有用であることを当業者なら理解するであろう。
本明細書で使用される場合、「アミノ酸」という用語は、カルボン酸をもつアミン官能基を指す。アミノ酸は、上記のジアミノカルボン酸を含む。アミノ酸は天然に存在するα−アミノ酸を含み、ここで、アミンはカルボン酸のカルボニル炭素に隣接する炭素に結合する。天然に存在するα−アミノ酸としては、例えば、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、L−ヒスチジン、L−リシン、及びL−アルギニンが挙げられるが、これらに限定されない。アミノ酸はまた、天然に存在するα−アミノ酸のD−鏡像異性体、並びにβ−アミノ酸及び他の天然に存在しないアミノ酸を含み得る。
本明細書で使用される場合、「リンカー」という用語は、1のデンドリマーコンジュゲートのセグメントを別のセグメントに連結する化学構成部分を指す。リンカーをデンドリマーのセグメントに連結するのに用いられる結合のタイプとしては、アミド、アミン、エステル、カルバミン酸塩、尿素、チオエーテル、チオカルバミン酸塩、チオ炭酸塩、及びチオ尿素が挙げられるが、これらに限定されない。結合の他のタイプが本発明において有用であることを、当業者なら理解するであろう。
本明細書で使用される場合、「オリゴマー」という用語は、上記のように共有結合的に連結された5以下のモノマーを指す。モノマーは、線形形式又は分岐形式で結合し得る。オリゴマーは、テロデンドリマーの分岐したセグメントの焦点として機能し得る。
本明細書で使用される場合、「疎水性基」という用語は、水に不溶、又は水にはじかれる化学構成部分を指す。疎水性基としては、例えば、長鎖アルカン及び脂肪酸、フルオロ炭素、シリコーン、コレステロールなどのある種のステロイド、並びに例えば、ポリスチレン及びポリイソプレンを含む多くのポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「親水性基」という用語は、水に溶ける又は水を引き付ける化学構成部分を指す。親水性基としては、例えば、アルコール、短鎖カルボン酸、第4級アミン、スルホン酸塩、リン酸塩、糖、及びPEGなどのある種のポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「両親媒性化合物」という用語は、疎水性の部分及び親水性の部分の双方を有する化合物を指す。例えば、本発明の両親媒性化合物は、化合物の1の親水面及び化合物の1の疎水面を有することができる。本発明において有用な両親媒性化合物としては、限定されないが、コール酸並びにコール酸アナログ及び誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「コール酸」という用語は、(R)−4−((3R,5S,7R,8R,9S,10S,12S,13R,14S,17R)−3,7,12−トリヒドロキシ−10,13−ジメチルヘキサデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−17−イル)ペンタン酸を指す。コール酸は、3α,7α,12α−トリヒドロキシ−5β−コラン酸;3−α,7−α,12−α−トリヒドロキシ−5−β−コラン−24−オイック酸;17−β−(1−メチル−3−カルボキシプロピル)エチオコラン−3α,7α,12α−トリオール;コラール酸(cholalic acid);及びコラリンとしても知られる。アロコール酸、ピトコール酸、アビコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸などのコール酸誘導体及びアナログもまた本発明において有用である。コール酸誘導体は、ミセル安定性及び膜活性などのテロデンドリマー組織化に由来するナノ担体の性質を調節するように設計されることができる。例えば、コール酸誘導体は、1以上のグリセロール基、アミノプロパンジオール基、又は他の基で修飾される親水面を有することができる。
本明細書で使用される場合、「薬物」又は「治療薬」という用語は、病態又は疾患を治療及び/又は改善する能力がある薬剤を指す。薬物は、水をはじく任意の薬物である疎水性薬物であり得る。本発明において有用な疎水性薬物としては、パクリタキセル、ドキソルビシン、エトポシド、イリノテカン、SN−38、シクロスポリンA、ポドフィロトキシン、カルムスチン、アムホテリシン、イキサベピロン、パツピロン(エポチロン類)、ラパマイシン、及び白金剤が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の薬物はまた、プロドラッグの形も含む。他の薬物が本発明において有用であることを、当業者なら理解するであろう。
本明細書で使用される場合、「架橋性基(crosslinkable group)」又は「架橋性基(crosslinking group)」という用語は、例えば、第2の樹枝状ポリマー上の第2架橋性基に結合する第1樹枝状ポリマー上の第1架橋性基など、別の分子上の類似する基又は相補的な基に結合する能力がある官能基を指す。本発明における架橋性(crosslinkable)及び架橋性(crosslinking)基として好適な基は、システインなどのチオール、ボロン酸、及びカテコールなどの1,2−ジヒドロキシベンゼンを含む1,2−ジオールを含む。架橋性(crosslinkable)及び架橋性(crosslinking)基を混ぜ合わせたとき、それらは、ジスルフィド及びボロン酸エステルなどの架橋結合を形成する。他の架橋性(crosslinkable)及び架橋性(crosslinking)基が、本発明に好適である。
本明細書で使用される場合、「結合開裂成分」という用語は、本発明の架橋性(crosslinkable)及び架橋性(crosslinking)基を用いて形成された架橋結合を開裂する能力がある薬剤を指す。結合開裂成分は、架橋結合がジスルフィドである場合、グルタチオンなどの還元剤であり、又は架橋結合がボロン酸及び1,2−ジオールから形成される場合、マンニトールであることができる。
本明細書で使用される場合、「造影剤」という用語は、体の器官、組織、又は系を撮像することを可能にする化学薬品を指す。好ましい造影剤は、常磁性剤、光学プローブ、及び放射性核種を含む。
本明細書で使用される場合、「治療する」、「治療すること」、及び「治療」という用語は、軽減;寛解;症状の減退、又は症状、損傷、病変若しくは病態を患者にとってより耐容可能にすること;症状若しくは病態の頻度若しくは期間を減じること;又は、時として、症状若しくは病態の発現を予防することなどの任意の客観的又は主観的パラメーターを含む、損傷、病変、病態、又は症状(例えば、痛み)の治療又は改善における成功の任意の兆候を指す。症状の治療又は改善は、例えば、身体検査の結果を含む、任意の客観的又は主観的パラメーターを基にすることができる。
本明細書で使用される場合、「対象」という用語は、限定されないが、霊長類(例えばヒト)、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、イヌ、ネコ、ウサギ、ラット、マウスなどを含む哺乳類などの動物を指す。ある実施形態では、対象はヒトである。
本明細書で使用される場合、「治療有効量若しくは投与量」又は「治療上充分な量若しくは投与量」又は「効果的若しくは充分な量若しくは投与量」という用語は、投与に対して治療効果をもたらす投与量を指す。正確な投与量は、治療の目的によって決まることになり、公知の技術を用いて当業者により確かめられるであろう(例えば、Lieberman, Pharmaceutical Dosage Forms (vols. 1-3, 1992); Lloyd, The Art, Science and Technology of Pharmaceutical Compounding (1999); Pickar, Dosage Calculations (1999);及びRemington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, 2003, Gennaro, Ed., Lippincott, Williams & Wilkinsを参照されたい)。感作細胞では、治療上効果的な投与量は、多くの場合、非感作細胞に対する従来の治療上効果的な投与量と比べて、低量であることができる。
III.テロデンドリマー
本発明は、親水性のポリ(エチレングリコール)(PEG)部分及び疎水性の部分を有する架橋性テロデンドリマーコンジュゲートを提供する。PEG部分は、1以上のPEG鎖を含む分岐構造又は線形構造を有することができる。テロデンドリマーの疎水性の部分は、コール酸によってもたらされることができ、疎水面及び親水面を有する。コール酸及びPEGは、多様な酸の繰り返し単位を含有することができるオリゴマー及び/又はポリマーによってつなげられる。典型的には、オリゴマー及びポリマーは、ジアミノカルボン酸、リシンを含んでなる。また、テロデンドリマーは、架橋性基で官能化される。テロデンドリマーは、溶液中で凝集して疎水性の内部及び親水性の外部をもつミセルを形成することができ、ナノ担体として使用され、水溶性の低い薬物又は他の薬剤を送達することができる。ミセル形成に続いて、テロデンドリマーは架橋性基を用いて架橋され、より安定なミセルを形成することができる。
本発明は、デンドリマー末端にコール酸基及び他の構成部分、並びに架橋性基を含有するペグ化されたデンドリマーを提供し、テロデンドリマーと呼ばれる。幾つかの実施形態では、本発明は式Iの化合物:
(PEG)m−A(Y1p−L−D(Y2q−(R)n (I)
を提供し、式中、式IのA基は、少なくとも1のPEG基に連結する。式IのD基は、単一の焦点基と、複数の分岐モノマー単位Xと、複数の末端基とを有する樹枝状ポリマーである。式IのL基は、樹枝状ポリマーの焦点基に連結される結合又はリンカーである。式Iの各PEGは、ポリエチレングリコール(PEG)ポリマーであって、ここで各PEGポリマーは、1〜100kDaの分子量を有する。式Iの各Rは、樹枝状ポリマーの末端基、疎水性基、親水性基、両親媒性化合物、又は薬物であることでき、ここで、末端基でないRは各々、末端基の一つに結合する。式Iの各Y1及びY2は、ボロン酸、ジヒドロキシベンゼン、又はチオールのいずれかであることができる架橋性基である。式Iの下付きのmは、0〜20の整数である。式Iの下付きのnは、2〜20の整数であり、ここで、下付きのnは、樹枝状ポリマーの末端基の数に等しく、ここで、n個のR基のうち少なくとも半分は、各々、疎水性基、親水性基、両親媒性化合物、及び薬物であることができる。また、下付きのp及びqは各々、0又は2〜8、ここで下付きのp及びqの一方は2〜8である。
A基は、PEGをリンカー又は樹枝状ポリマーDに連結する能力がある任意の好適な基であることができる。好適なA基は、樹枝状ポリマーに関する下記のモノマー単位Xを含む。幾つかの実施形態では、A基はリシンのモノマー又はオリゴマーである。幾つかの実施形態では、A基はリシンである。A基は、直接的に又はリンカーを介して、架橋性基又は造影剤に連結されることができる。また、幾つかの実施形態では、A基は少なくとも1の造影剤を含む。本発明のテロデンドリマーに結合するのに有用な造影剤としては、蛍光色素、キレート、及び放射性金属が挙げられるが、これらに限定されない。
樹枝状ポリマーは、任意の好適な樹枝状ポリマーであることができる。樹枝状ポリマーは、アミノ酸又は他の二官能性AB2−型モノマーを含む、分岐モノマー単位から作られることができ、ここで、A及びBは、結果として得られるポリマー鎖が、A−B結合が形成される分岐点を有するように、共に反応する能力がある2の異なる官能基である。幾つかの実施形態では、各分岐モノマー単位Xは、ジアミノカルボン酸、ジヒドロキシカルボン酸、及びヒドロキシルアミノカルボン酸であることができる。幾つかの実施形態では、各ジアミノカルボン酸は、2,3−ジアミノプロパン酸、2,4−ジアミノブタン酸、2,5−ジアミノペンタン酸(オルニチン),2,6−ジアミノヘキサン酸(リシン)、(2−アミノエチル)−システイン、3−アミノ−2−アミノメチルプロパン酸、3−アミノ−2−アミノメチル−2−メチルプロパン酸、4−アミノ‐2−(2−アミノエチル)酪酸、又は5−アミノ‐2−(3−アミノプロピル)ペンタン酸であることができる。幾つかの実施形態では、各ジヒドロキシカルボン酸は、グリセリン酸、2,4−ジヒドロキシ酪酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、セリン、又はトレオニンであることができる。幾つかの実施形態では、各ヒドロキシルアミノカルボン酸は、セリン又はホモセリンであることができる。幾つかの実施形態では、ジアミノカルボン酸はアミノ酸である。幾つかの実施形態では、分岐モノマー単位Xは各々、リシンである。
テロデンドリマーの樹枝状ポリマーは、世代1、2、3、4、又は5以上を含む、デンドリマーの任意の好適な世代であることができ、ここで、デンドリマーの各「世代」は、デンドリマーの1の分岐の後の焦点と末端基との間に見られる分岐点の数を指す。テロデンドリマーの樹枝状ポリマーはまた、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、などの部分的な世代であることができ、ここでデンドリマーの分岐点は、単一の分岐のみである。樹枝状ポリマーの多様な構造は、任意の好適な数の末端基をもたらすことができ、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、又は32末端基が挙げられるが、これらに限定されない。
テロデンドリマー又はテロデンドリマー部分の焦点は、任意の好適な官能基でありうる。幾つかの実施形態では、焦点は、テロデンドリマー又はテロデンドリマー部分の別の部分への結合を可能にさせる官能基を含む。焦点官能基は、求核性基であることができ、例えば、アルコール、アミン、チオール、又はヒドラジンが挙げられるが、これらに限定されない。焦点官能基はまた、アルデヒド、カルボン酸、又は酸塩化物若しくはN−ヒドロキシスクシンイミジルエステルを含むカルボン酸誘導体などの求電子剤でありうる。
テロデンドリマー末端に据えられたR基は、親水性基、疎水性基、又は両親媒性化合物を含む、任意の好適な化学構成部分であることができる。疎水性基としては、例えば、長鎖アルカン及び脂肪酸、フルオロ炭素、シリコーン、コレステロールなどのある種のステロイド、並びに、例えば、ポリスチレン及びポリイソプレンを含む多くのポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。親水性基としては、例えば、アルコール、短鎖カルボン酸、アミン、スルホン酸塩、リン酸塩、糖、及びPEGなどの多くのポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。両親媒性化合物としては、例えば、1の親水面及び1の疎水面を有する分子が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において有用な両親媒性化合物としては、コール酸並びにコール酸アナログ及び誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。「コール酸」とは、下記構造:
を有する(R)−4−((3R,5S,7R,8R,9S,10S,12S,13R,14S,17R)−3,7,12−トリヒドロキシ−10,13−ジメチルヘキサデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−17−イル)ペンタン酸を指す。
コール酸誘導体及びアナログとしては、アロコール酸、ピトコール酸、アビコール酸、デオキシコール酸、及びケノデオキシコール酸が挙げられるが、これらに限定されない。コール酸誘導体は、ミセル安定性及び膜活性などのテロデンドリマーアセンブリに由来するナノ担体の性質を調節するように設計することができる。例えば、コール酸誘導体は、1以上のグリセロール基、アミノプロパンジオール基、又は他の基で修飾される親水面を有することができる。
また、テロデンドリマー末端基は、パクリタキセル、ドキソルビシン、エトポシド、イリノテカン、SN−38、シクロスポリンA、ポドフィロトキシン、カルムスチン、アムホテリシン、イキサベピロン、パツピロン(エポチロン類)、ラパマイシン、及び白金剤などの薬物を含みうる。本発明において有用であることを、当業者なら理解するであろう。
幾つかの実施形態では、各Rは、コール酸、(3α,5β,7α,12α)−7,12−ジヒドロキシ−3−(2,3−ジヒドロキシ−1−プロポキシ)−コール酸、(3α,5β,7α,12α)−7−ヒドロキシ−3,12−ジ(2,3−ジヒドロキシ−1−プロポキシ)−コール酸、(3α,5β,7α,12α)−7,12−ジヒドロキシ−3−(3−アミノ‐2−ヒドロキシ−1−プロポキシ)−コール酸、ギ酸コレステロール、ドキソルビシン、又はレインであることができる。幾つかの実施形態では、各Rはコール酸であることができる。
テロデンドリマー骨格は、分岐の数、並びに末端基及びR基の数及び化学的性質により変化することができ、溶液構造、レオロジー特性、及び他の特徴を調節することになる。テロデンドリマーは、末端基任意の好適な数及びR基任意の好適な数を有することができる。幾つかの実施形態では、nは、2〜70、2〜50、2〜30、又は2〜10であることができる。下付きのnは、約2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、又は20であることができる。幾つかの実施形態では、下付きのnは、2〜10、2〜8、又は4〜8であることができる。幾つかの実施形態では、nは2〜20である。
テロデンドリマーは、末端に単一のタイプのR基、又は任意の好適な割合で任意に組み合わせたR基を有することができる。例えば、n個のR基のうち少なくとも半分は、疎水性基、親水性基、両親媒性化合物、薬物、又はその任意の組み合わせであることができる。幾つかの実施形態では、n個のR基のうち半分は、両親媒性化合物である。
幾つかの実施形態では、各R基は同一である。幾つかの実施形態では、2の異なる両親媒性基、両親媒性基及び薬物、両親媒性基及び樹枝状ポリマー末端基、2の異なる薬物、又は薬物及び樹枝状末端基などの、少なくとも2の異なるR基が存在する。
リンカーLは、任意の好適なリンカーを含むことができる。概して、リンカーは二官能性リンカーであり、2のテロデンドリマー部分の各々と反応する2の官能基を有する。幾つかの実施形態では、リンカーはヘテロ二官能性リンカーであることができる。幾つかの実施形態では、リンカーはホモ二官能性リンカーであることができる。幾つかの実施形態では、リンカーLは、ポリエチレングリコール、ポリセリン、ポリグリシン、ポリ(セリン−グリシン)、脂肪族アミノ酸、6−アミノヘキサン酸、5−アミノペンタン酸、4−アミノブタン酸、又はβ−アラニンであることができる。リンカーのサイズ及び化学的性質が、連結されるテロデンドリマーセグメントの構造に基づいて変化できることを当業者なら理解するであろう。
幾つかの実施形態では、リンカーLは下記の式:
を有するEbesリンカーである。
任意のサイズ及び構造のポリエチレングリコール(PEG)ポリマーは、本発明のナノ担体に有用である。幾つかの実施形態では、PEGは1〜100kDaである。その他の実施形態では、PEGは1〜10kDaである。幾つかの他の実施形態では、PEGは約3kDaである。更に他の実施形態では、付加的なPEGポリマーが両親媒性化合物に連結する。例えば、両親媒性化合物がコール酸場合、最大で3のPEGポリマーが、各コール酸に連結する。両親媒性化合物に連結されたPEGポリマーは、200〜10,000Daの大きさである。更なる他の実施形態では、両親媒性化合物に連結されたPEGポリマーは、1〜5kDaの大きさである。他のPEGポリマー及び他の親水性のポリマーが本発明において有用であることを当業者なら理解するであろう。PEGは任意の好適な長さであることができる。
任意の好適な数のPEG基が存在することができる。例えば、下付きのmは、0、1、2、3、4、5、10、15、又は20であることができる。また、下付きのmは、0〜5、0〜4、0〜3、0〜2、1〜5、1〜4、又は1〜3であることができる。幾つかの実施形態では、下付きのmは1である。
本発明の化合物に好適な架橋性基は、別のテロデンドリマーに同一の官能基と共有結合、又は別のテロデンドリマーに相補的官能基と共有結合を形成する能力がある任意の官能基を含むことができる。同一の官能基と共有結合を形成する能力がある官能基は、チオールを含む。本発明の化合物に有用なチオールは、システインなどの任意のチオールを含む。
共有結合を形成する能力がある相補的官能基は、ボロン酸及び1,2−ジオールを含む。本発明の化合物に有用なボロン酸としては、フェニルボロン酸、2−チエニルボロン酸、メチルボロン酸、及びプロペニルボロン酸が挙げられるが、これらに限定されない。好適な1,2−ジオールは、アルキル−1,2−ジオール及びカテコールなどのフェニル−1,2−ジオールを含む。
幾つかの実施形態では、架橋性基Y1及びY2は各々、ボロン酸、ジヒドロキシベンゼン、又はチオールのいずれかであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y1及びY2は各々、ボロン酸又はジヒドロキシベンゼンのいずれかであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y1及びY2は各々、フェニルボロン酸又はジヒドロキシベンゼンであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y1は各々、フェニルボロン酸又はジヒドロキシベンゼンであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y1は各々、カルボキシフェニルボロン酸、カルボキシニトロフェニルボロン酸又は3,4−ジヒドロキシ安息香酸であることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y1及びY2は各々、チオールであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y1及びY2は各々、システインであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基Y2は各々、システインであることができる。
幾つかの実施形態では、式Iの化合物は、下記構造:
PEG−A(Y1p−D−(R)n (Ia)
を有し、式中、下付きのpは2〜8の整数であり、下付きのqは0である。
幾つかの実施形態では、式の化合物は、下記構造:
を有し、式中、各L’はリンカーEbesであり、PEGはPEG5kであり、Rは各々コール酸であり、分岐モノマー単位Xは各々、リシンであり、並びにY1は、カルボキシフェニルボロン酸、カルボキシニトロフェニルボロン酸、及び3,4−ジヒドロキシ安息香酸であることができる。
その他の実施形態では、式Iの化合物は、下記構造:
PEG−A−D(Y2q−(R)n (Ib)
を有し、式中、下付きのpは0であり、下付きのqは2〜8の整数である。
幾つかの実施形態では、式の化合物は、下記構造:
を有し、式中、Aはリシンであり、各L’はリンカーEbesであり、PEGはPEG5kであり、各Rはコール酸であり、各分岐モノマー単位Xはリシンであり、各Y2はシステインである。
本発明の化合物及びコンジュゲートは、当業者に公知の方法により調製されることができる。例えば、確立された段階的Fmocペプチド化学法が、本発明のコンジュゲート化合物及び調製に採用され、明確に定義されたポリマー構造を有するチオール化されたテロデンドリマーを結果としてもたらす。1の例では、化合物及びコンジュゲートが、構造中のPEGの長さ、並びにシステイン、親水性のスペーサー、及びコール酸の数に対応するPEG5k−Cys4−L8−CA8として設計される。図に示されるように、PEG5k−Cys4−L8−CA8は、ポリ(リシン−システイン−Ebes)主鎖を通して線形PEGの1の末端に結合されたコール酸の樹枝状オリゴマーを含む。前述のように、チオールを含まないテロデンドリマー、PEG5k−CA8もまた、比較のために合成された。ボディピーなどの蛍光色素が、Dde保護基を除去した後に、PEGとオリゴコール酸鎖との間の分岐合流点のリシンのε−アミノ基の結合されることができる。
IV.ナノ担体
本発明のテロデンドリマーは凝集して、疎水性のコア及び親水性の外部をもつナノ担体を形成し、そこでは、架橋性基がそれに続いて架橋され、結果として生じるナノ担体に、更なる安定性をもたらす。
幾つかの実施形態では、本発明は、少なくとも2のコンジュゲートを含む、内部及び外部を有するナノ担体を提供し、ここで、各コンジュゲートは、ポリエチレングリコール(PEG)ポリマー、親水面及び疎水面の双方を有する少なくとも2の両親媒性化合物、少なくとも2の架橋性基、並びにPEG、両親媒性化合物、及び架橋性基に共有結合された樹枝状ポリマーを含み、ここで各コンジュゲートは、ナノ担体の内部に疎水ポケットが形成されるように水性溶媒中で自己組織化してナノ担体を形成し、ここで、各化合物のPEGは、ナノ担体の外部に自己組織化し、並びにここで、少なくとも2のコンジュゲートは、架橋性基を介して可逆的に架橋される。
幾つかの実施形態では、各コンジュゲートは、本発明のコンジュゲートであることができる。
上記のように、架橋性基は、任意の好適な架橋された基であることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基は、チオール、ボロン酸、又はジヒドロキシベンゼンであることができる。幾つかの実施形態では、架橋性基は、チオールであることができる。幾つかの実施形態では、第1のコンジュゲートの群は、ボロン酸架橋性基を含み、第2のコンジュゲートの群は、ジヒドロキシベンゼン架橋性基を含む。
幾つかの実施形態では、ナノ担体はまた、疎水性薬物又は造影剤を含み、ここで、疎水性薬物又は造影剤は、ナノ担体の疎水ポケット内に隔離されている。本発明のナノ担体に有用な疎水性薬物は、低水溶性の任意の薬物を含む。幾つかの実施形態では、ナノ担体中の疎水性薬物は、ボルテゾミブ、パクリタキセル、SN38、カンプトテシン、エトポシド及びドキソルビシン、ドセタキセル、ダウノルビシン、VP16、プレドニゾン、デキサメタゾン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テムシロリムス、並びにカルムスチンであることができる。
幾つかの実施形態では、ナノ担体は、光学プローブ、放射性核種、常磁性剤、金属キレート、又は薬物に随意に連結された、少なくとも1のモノマー単位を含む。薬物は、多様な親水性又は疎水性薬物であることができ、本発明のナノ担体の内部に隔離されている疎水性薬物に限定されない。
ナノ担体中に隔離されることができる、又は本発明のコンジュゲートに連結されることができる薬物としては、細胞増殖抑制剤、細胞毒性剤(限定されないが、例えば、DNA相互作用剤(DNA interactive agent)(シスプラチン又はドキソルビシンなど);タキサン(例えば、タキソテール、タキソール);トポイソメラーゼII抑制剤(エトポシドなど);トポイソメラーゼI抑制剤(イリノテカン(若しくはCPT−11)、カンプトスター(camptostar)、又はトポテカンなど);チューブリン相互作用剤(パクリタキセル、ドセタキセル、又はエポチロンなど);ホルモン剤(タモキシフェンなど);チミジル酸合成酵素阻害剤(5−フルオロウラシルなど);代謝拮抗剤(メトトレキサートなど);アルキル化剤(テモゾロマイド(ニュージャージー州ケニルワース、シェリング・プラウ社のテモダール(TEMODAR)(商標)、シクロホスファミドなど);アロマターゼ配合剤;ara−C、アドリアマイシン、シトキサン、及びゲムシタビンが挙げられるが、これらに限定されない。本発明のナノ担体中で有用な他の薬物としては、ウラシルマスタード、クロルメチン、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル、ピポブロマン、トリエチレンメラミン、トリエチレンチオホスフォルアミン(Triethylenethiophosphoramine)、ブスルファン、カルムスチン、ロムスチン、ストレプトゾシン、ダカルバジン、フロクスウリジン、シタラビン、6−メルカプトプリン、6−チオグアニン、フルダラビンホスフェート(Fludarabine phosphate)、オキサリプラチン、ロイコボリン、オキサリプラチン(フランスのSanofi−Synthelabo Pharmaceuticals社のELOXATIN(商標))、ペントスタチン(Pentostatine)、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、ブレオマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、イダルビシン、ミトラマイシン、デオキシコホルマイシン、マイトマイシン−C、L-アスパラギナーゼ、テニポシド、17α−エチニルエストラジオール、ジエチルスチルベストロール、テストステロン、プレドニゾン、フルオキシメステロン、プロピオン酸ドロモスタノロン、テストラクトン、酢酸メゲストロール(Megestrolacetate)、メチルプレドニゾロン、メチルテストステロン、プレドニゾロン、トリアムシノロン、クロロトリアニセン、ヒドロキシプロゲステロン(Hydroxyprogesterone)、アミノグルテチミド、エストラムスチン、酢酸メドロキシプロゲステロン、ロイプロリド、フルタミド、トレミフェン、ゴセレリン、シスプラチン、カルボプラチン、ヒドロキシ尿素、アムサクリン、プロカルバジン、ミトタン、ミトザントロン、レバミゾール、ナベルベン、アナストラゾール、レトラゾール、カペシタビン、レロキサフィン、ドロロキサフィン、又はヘキサメチルメラミンが挙げられるが、これらに限定されない。プロドラッグの形態もまた、本発明において有用である。
また、本発明において有用な他の薬物は、67Cu、90Y、123I、125I、131I、177Lu、188Re、186Re、及び211Atなどの放射性核種を含む。幾つかの実施形態では、放射性核種治療上は、薬物として、及び造影剤として作用することができる。
造影剤は、常磁性剤、光学プローブ、及び放射性核種を含む。常磁性剤は、ナノ担体の疎水ポケット内に隔離された、鉄ナノ粒子などの鉄粒子を含む。幾つかの実施形態では、造影剤は、有機蛍光色素、量子ドット(QD)、超常磁性酸化鉄ナノ粒子(SPIO−NP)、又は金ナノ粒子を含むことができる。幾つかの実施形態では、造影剤は放射性核種である。
本発明の幾つかの実施形態は、ナノ担体を提供し、そこにおいて、各両親媒性化合物は、コール酸、アロコール酸、ピトコール酸、アビコール酸、デオキシコール酸、又はケノデオキシコール酸のいずれかであることができる。幾つかの実施形態では、各両親媒性化合物はコール酸であることができる。
ナノ担体テロデンドリマーの架橋性基は、当業者に公知の任意の好適な手段によって架橋されることができる。例えば、架橋性基がチオールである場合、ジスルフィド結合が、チオールの酸化により、2の本発明のコンジュゲートの間に形成されることができる。酸素などの任意の好適な酸化剤が使用されることができる。他の架橋性基に関しては、例えば、ボロン酸、及びジヒドロキシベンゼンのような1,2−ジオールなどの相補的な基などは、付加的な反応物質の必要なしに、架橋が自然に生じる。
本発明のナノ担体における架橋は可逆的であって、薬物の、例えば標的部位への送達を容易にする。架橋されたナノ担体の架橋を解消することは、架橋されたナノ担体と好適な結合開裂成分との接触を必要とする。幾つかの実施形態では、本発明は、可逆的に架橋されたナノ担体を、架橋結合を開裂するのに適した結合開裂成分と接触させることによる、本発明の可逆的に架橋されたナノ担体の架橋を解消する方法を提供し、それによって可逆的に架橋されたナノ担体の架橋を解消する。幾つかの実施形態では、接触はインビボで行われる。
任意の好適な結合開裂成分が、本発明において使用される。幾つかの実施形態では、結合開裂成分は、N−アセチルシステイン(NAC)、グルタチオン、2−メルカプトエタンスルホン酸ナトリウム(MESNA)、マンニトール、又は酸であることができる。架橋された結合がジスルフィドである場合、任意のジスルフィド還元剤が好適である。幾つかの実施形態では、本発明の化合物及びコンジュゲートがチオールを含む場合、結合開裂成分は、N−アセチルシステイン又は2−メルカプトエタンスルホネートであることができる。幾つかの実施形態では、本発明の化合物及びコンジュゲート架橋性基が、ボロン酸及びジヒドロキシベンゼンを含む場合、結合開裂成分は、マンニトールであることができる。
V.治療方法
本発明のナノ担体は、疎水性薬物をナノ担体の内部に隔離すること、又は薬物をナノ担体のコンジュゲートに共有結合することなどによって、薬物の投与を必要とする任意の疾患を治療するのに使用することができる。また、ナノ担体は、造影剤をナノ担体の内部に隔離すること、又は造影剤をナノ担体のコンジュゲートに結合することなどによって、撮像にも使用することができる。
幾つかの実施形態では、本発明は、斯かる治療を必要とする対象に対して、本発明のナノ担体治療有効量を投与すること含む疾患を治療する方法を提供し、ここでナノ担体は薬物を含む。薬物は、ナノ担体のコンジュゲートに共有結合されることができる。幾つかの実施形態では、薬物は、ナノ担体の内部に隔離されている疎水性薬物である。
任意の好適な薬物は、本発明のナノ担体とともに使用することができる。幾つかの実施形態では、疎水性薬物は、ボルテゾミブ、パクリタキセル、SN38、カンプトテシン、エトポシド及びドキソルビシン、ドセタキセル、ダウノルビシン、VP16、プレドニゾン、デキサメタゾン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テムシロリムス、カルムスチン、ラパチニブ、ソラフェニブ、フェンレチニド、又はアクチノマイシンDであることができる。
幾つかの実施形態では、ナノ担体はまた、造影剤を含む。造影剤はナノ担体のコンジュゲートに共有結合されることができ、又は造影剤は、ナノ担体の内部に隔離されることができる。幾つかの他の実施形態では、疎水性薬物及び造影剤の双方は、ナノ担体の内部に隔離される。更に他の実施形態では、薬物及び造影剤の双方は、コンジュゲート又はナノ担体のコンジュゲートに共有結合的に連結される。更なる他の実施形態では、ナノ担体はまた、放射性核種を含むことができる。
本発明のナノ担体は、例えば、限定されないが、上皮性悪性腫瘍、神経膠腫、中皮腫、黒色腫、リンパ腫、白血病、腺癌、乳癌、卵巣癌、子宮頸癌、神経膠芽腫、白血病、リンパ腫、前立腺癌、バーキットリンパ腫、頭頸部癌、結腸癌、結腸直腸癌、非小細胞肺癌、小細胞肺癌、食道の癌、胃癌、膵癌、肝胆道癌、胆嚢の癌、小腸の癌、直腸癌、腎癌、膀胱癌、前立腺癌、陰茎癌、尿道癌、精巣癌、子宮頸癌、膣癌、子宮癌、卵巣癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、膵内分泌癌、カルチノイド癌、骨癌、皮膚癌、網膜芽腫、多発性骨髄腫、ホジキンリンパ腫、及び非ホジキンリンパ腫(更なる癌についてはCANCER:PRINCIPLES AND PRACTICE(DeVita, V. T. et al. eds 2008)を参照されたい)などの癌を含む過剰増殖性障害を治療するのに、対象に投与することができる。幾つかの実施形態では、疾患は癌である。
本発明のナノ担体により治療することのできる他の疾患は、(I)全身性アナフィラキシー又は過敏症反応、薬物アレルギー、虫刺されアルルギー;クローン病、潰瘍性大腸炎、回腸炎及び腸炎などの炎症性腸疾患;腟炎;乾癬並びに皮膚炎、湿疹、アトピー性皮膚炎、アレルギー性接触皮膚炎、蕁麻疹などの炎症性皮膚病;血管炎;脊椎関節症;硬皮症;喘息、アレルギー性鼻炎、過敏症肺疾患などの呼吸アレルギー疾患などの炎症性又はアレルギー疾患など、(2)関節炎(リウマチ様及び乾癬性)、変形性関節症、多発性硬化症、全身エリテマトーデス、糖尿病、糸球体腎炎のどの自己免疫疾患など、(3)移植片拒絶反応(例えば、同種移植拒絶反応及び移植対ホスト疾患)、並びに(4)望ましくない炎症反応が阻害されるべき他の疾患(例えば、アテローム性動脈硬化症、筋炎、脳卒中及び非開放性頭部損傷などの神経学的疾患、神経変性疾患、アルツハイマー病、脳炎、髄膜炎、骨粗しょう症、痛風、肝炎、腎炎、敗血症、サルコイドーシス、結膜炎、耳炎、慢性閉塞性肺疾患、副鼻腔炎、及びベーチェット症候群)、を含む。幾つかの実施形態では、疾患は喘息である。
くわえて、本発明のナノ担体は、ウイルス、細菌、菌類、及び寄生虫などの病原体による感染症の治療に有用である。他の疾患が本発明のナノ担体を用いて治療されることができる。
A.製剤
本発明のナノ担体は、さまざまな、当業者に公知の異なる方法で製剤することができる。医薬的に許容し得る担体は、一部には投与される特定の組成物によっても、組成物を投与するのに使用される特定の方法によっても決定される。
それ故に、本発明の医薬組成物の好適な製剤が、幅広い種類で存在する(例えば、レミントンの薬学、第20版、2003年、上記(supra)、を参照)。効果のある製剤は、経口及び経鼻製剤、非経口投与用製剤、並びに徐放用に製剤された組成物を含む。
経口投与に適している製剤は、(a)水、食塩水又はPEG400などの希釈剤に懸濁された本発明の化合物の有効量などの液体溶液;(b)各々、所定の量の活性成分を液体、固体、顆粒、又はゼラチンとして含有する、カプセル、サッシェ剤、デボー製剤、又はタブレット剤;(c)適切な液体中の懸濁剤;(d)好適なエマルション;及び(e)パッチから構成されることができる。上記の液体溶液は、滅菌溶液であることができる。医薬的形態は、1以上の乳糖、蔗糖、マンニトール、ソルビトール、リン酸カルシウム、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、微結晶性セルロース、ゼラチン、コロイド状二酸化ケイ素、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、並びに他の賦形剤、着色剤、充填剤、結合剤、希釈剤、緩衝剤、湿潤剤、保存剤、香料、色素、崩壊剤、及び医薬的に適合する担体含むことができる。トローチ剤の形態は、香味料、例えば蔗糖中の活性成分、並びに活性成分に加えて、当該技術分野において公知である担体を含有するゼラチン及びグリセリン、又は蔗糖、及びアカシアエマルジョン、ゲルなどの不活性ベース中の活性成分を含んでなる香錠を含んでなることができる。
医薬製剤は、好ましくは単位投薬形態である。そのような形態では、製剤は、適量の活性成分を含有する単位投与量に分割される。単位投与形態は、パッケージ入り製剤、バイアル又はアンプルに小分けされたタブレット剤、カプセル、及び粉末などの、個別の量の製剤を含有するパッケージであることができる。また、単位投与形態は、カプセル、タブレット剤、カシェー、又はトローチ剤そのものであることができ、又は単位投与形態は、パッケージ入りの形態における適切な数のこれらのいずれかであることができる。所望の場合ならば、組成物はまた、他の混合可能な治療薬を含有する。好ましい医薬製剤は、本発明の化合物を徐放性製剤で送達することができる。
本発明において有用な医薬製剤はまた、徐放性製剤を含む。幾つかの実施形態では、本発明において有用な徐放性製剤は、米国特許第6,699,508号に記載され、米国特許第7,125,567号に従って調製されることができ、両特許は参照により本願明細書に組み込まれる。
典型的には、医薬製剤は哺乳類、例えばヒト及びヒト以外の哺乳類に送達される。本方法を用いて治療されるヒト以外の哺乳類は、家畜(すなわち、イヌ科の動物、ネコ科の動物、ネズミ科の動物、齧歯目、及びウサギ目)、並びに農業用動物(ウシ属の動物、ウマ科の動物、ヒツジ、ブタ)を含む。
本発明の方法を実行するにあたって、医薬組成物は単独、又は他の治療薬若しくは診断薬と併用して使用されることができる。
B.投与
本発明のナノ担体は、必要に応じた頻度で、例えば毎時間、毎日、毎週、又は毎月、投与することができる。本発明の医薬的方法に利用される化合物は、1日あたり約0.0001mg/kg〜約1000mg/kgの初期投与量で投与される。約0.01mg/kg〜約500mg/kg、又は約0.1mg/kg〜約200mg/kg、又は約1mg/kg〜約100mg/kg、又は約10mg/kg〜約50mg/kgの一日の投与量範囲が用いられることができる。しかし、投与量は、患者の要件、治療される病態の重症度、及び採用される化合物により変更され得る。例えば、投与量は、特定の患者における診断された疾患の種類及び段階を考慮して経験的に決定することができる。本発明の内容において患者に投与された投与量は、時間とともに、患者に有益な治療反応をもたらすのに十分であるべきである。また、投与の量も、特定の患者における特定の化合物の投与に伴っておこる任意の有害な副作用の存在、性質、及び程度により決定されることになる。特定の状況に関して適正な投与量の決定は、医師の技術の範囲内にある。概して、治療は、化合物の至適投与量未満である、少ない投与量で開始する。その後、投与量を、状況下で至適効果が達成されるまで、少量ずつ増加する。便宜上、一日の全投与量を分割してもよく、所望ならば一日の間に分けて投与してもよい。治療を行う医師により決定された通り、毎日又は隔日で投与し得る。また、より長い期間(週、月又は年)にわたって、定期的又は継続的に、皮下カプセル剤、サッシェ剤、若しくはデボー製剤の使用を通して、又はパッチ若しくはポンプを介してなどで、投与することができる。
医薬組成物は、さまざまな方法で、例えば局所的、非経口的、静脈内、皮内、皮下、筋肉注射、経結腸的、経直腸的、又は腹膜内に、患者に投与することができる。好ましくは、医薬組成物は、非経口的、局所的、静脈内、筋肉注射、皮下、経口的又は吸入を介してなど経鼻的に投与する。
本発明の方法を実行するにあたって、医薬組成物は単独で使用するか、又は他の治療薬若しくは診断用薬と併用することができる。本発明の併用プロトコールに使用される追加薬物は、別々に投与するか、又は併用プロトコールに使用される1以上の薬物を、一緒に、例えば、混合などして投与することができる。1以上の薬物が別々に投与される場合、各薬物の投与のタイミング及びスケジュールは変更できる。他の治療薬又は診断用薬は、本発明の化合物と同時に、別々に、又は異なる時点で投与することができる。
本発明のナノ担体は、治療の必要な対象に任意の好適な薬物を投与するのに使用することができる。幾つかの実施形態では、本発明は、本発明のナノ担体を対象に投与することにより、薬物を、それを必要とする対象に送達する方法を提供し、そこにおいて、ナノ担体は薬物及び複数の架橋結合を含む。該方法はまた、結合開裂成分を用いて架橋結合を開裂することを含み、薬物をナノ担体から放出させることにより、薬物を対象に送達する。上記のように、任意の好適な結合開裂成分が使用することができる。
VI.造影方法
幾つかの実施形態では、本発明は、撮像される対象に、本発明のナノ担体の有効量を投与することを含む、撮像の方法を提供し、そこにおいて、ナノ担体は造影剤を含む。その他の実施形態では、治療方法及び撮像方法は、薬物及び造影剤双方を有するナノ担体を用いて、同時に遂行される。
好ましい造影剤は、常磁性剤、光学プローブ、及び放射性核種を含む。常磁性剤は、外部から印加された場の下で磁性がある造影剤である。常磁性剤としては、例えば、ナノ粒子を含む鉄粒子が挙げられるが、これらに限定されない。光学プローブは、1の放射波長での励起、及び第二の異なる放射波長での検出によって検出することができる蛍光組成物である。本発明において有用な光学プローブとしては、Cy5.5、Alexa680、Cy5、DiD(1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−過塩素酸テトラメチルインドジカルボシアニン)、及びDiR(1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−ヨウ化テトラメチルインドトリカルボシアニン)が挙げられるが、これらに限定されない。他の光学プローブは、量子ドットを含む。放射性核種は、放射性崩壊を経る元素である。本発明において有用な放射性核種としては、3H、11C、13N、18F、19F、60Co、64Cu、67Cu、68Ga、82Rb、90Sr、90Y、99Tc、99mTc、111In、123I、124I、125I、129I、131I、137Cs、177Lu、186Re、188Re、211At、Rn、Ra、Th、U、Pu、及び241Amが挙げられるが、これらに限定されない。
材料
モノメチル末端(Monomethylterminated)ポリ(エチレングリコール)モノアミン(MeO−PEG−NH2、Mw:5000Da)は、Rapp Polymere(ドイツ)から購入した。PTXは、AK Scientific Inc.(カリフォルニア州マウンテンビュー)から購入した。タキソール(登録商標)(Mayne Pharma、ニュージャージー州パラマス)は、カリフォルニア大学デービス校のがんセンターから入手した。硫酸ビンクリスチンは、AvaChem Scientific(テキサス州サンアントニオ)から購入した。硫酸ビンクリスチンの従来の(臨床)製剤は、カリフォルニア大学デービス校のがんセンターから入手した。(Fmoc)lys(Boc)−OH、(Fmoc)Lys(Dde)−OH、(Fmoc)Lys(Fmoc)−OH、(Fmoc)Cys(Trt)−OH、及び(Fmoc)Ebes−OHは、AnaSpec Inc.(カリフォルニア州サンノゼ)から入手した。1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−過塩素酸テトラメチルインドジカルボシアニン(DiD)、ボディピー650/665、及び4,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール(DAPI、青)は、インビトロジェンから購入した。テトラゾリウム化合物[3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−5−(3 カルボキシメトキシフェニル)−2−(4−スルホフェニル)−2H−テトラゾリウム、MTS]、及びフェナジンメトサルフェート(PMS)は、プロメガ(ウィスコンシン州マディソン)から購入した。コール酸、MTT[3−(4,5−ジメチルジアゾール−2−イル)−2,5 ジフェニルテトラゾリウムブロミド]、エルマン試薬[DTNB、5,59−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)]、及び他の薬品の全ては、シグマ‐アルドリッチ(セントルイス)から購入した。無架橋ミセル(NCM)、ジスルフィド架橋ミセル(DCM)、及びボロン酸架橋ミセル(BCM)。
動物モデル
雌胸腺欠損ヌードマウス(Nu/Nu株)、6〜8週齢は、Harlan(カリフォルニア州リバモア)から購入した。全ての動物は、AAALACガイドラインに従って無菌状態の下で保持され、いずれの実験の前に、少なくとも4日間順化させた。全ての動物実験は、組織のガイドラインに準じて、動物実験委員会(Animal Use and Care)に承認されたプロトコール番号07−13119及び番号09−15584に従って行った。
統計分析
統計分析は、2の基についてはスチューデントのt検定により、数の多いの基については一元配置分散分析により行った。結果は全て、特に断りのない限り、平均値±標準誤差(SEM)として表わした。P<0.05の値を、統計的に有意と見なした。
実施例1 チオール化されたコンジュゲートの調製(PEG 5k −Cys 4 −L 8 −CA 8
チオール化されたテロデンドリマー(PEG5k−Cys4−L8−CA8と命名された)を、段階的なペプチド化学を利用してMeO−PEG−NH2から液相縮合反応を解して合成した。PEG5k−Cys4−L8−CA8の合成の典型的な手順は次の通りである:(Fmoc)Lys(Dde)−OH(3当量)を、DIC及びHOBtをカップリング試薬として用いて、それによってカップリング反応の完了が示される陰性のカイザーテスト結果が得られるまで、PEGのN末端にカップリングした。冷エーテルを加えることによって、ペグ化された分子を沈殿させ、次に冷エーテルで2回洗浄した。Fmoc基をジメチルホルムアミド(DMF)中の20%(v/v)4−メチルピペリジンでの処理によって除去し、ペグ化された分子を沈殿させ、冷エーテルで3回洗浄した。白色粉末沈殿物を真空下で乾燥し、(Fmoc)Lys(Fmoc)−OHのカップリングを2回、及び(Fmoc)lys(Boc)−OHのカップリングを1回、それぞれ実施し、PEGの1の末端が4のBoc及びFmoc基で終わる、第三世代の樹枝状ポリリシンを生成した。ジクロロメタン(DCM)中の50%(v/v)トリフルオロ酢酸(TFA)でBoc基を除去した後、(Fmoc)Cys(Trt)−OH、(Fmoc)Ebes−OH、及びコール酸NHSエステルを、樹枝状ポリリシンの端末側終端に段階的にカップリングした。システイン上のTrt基を、TFA/H2O/エタンジチオール(EDT)/トリエチルシラン(TIS)(94:2.5:2.5:1、v/v)により除去し、PEG5k−Cys4−L8−CA8のチオール化されたテロデンドリマーを得た(図10)。チオール化されたテロデンドリマーを、DMF及びエーテルでのそれぞれ溶解/再沈殿の3回のサイクルにより、混合物から回収した。そして、チオール化されたテロデンドリマーをアセトニトリル/水に溶かし、凍結乾燥した。我々が以前に報告した方法に従って、PEG5k−CA8のオールを含まないテロデンドリマーを合成し、無架橋ミセルを調製した。DMF中の2%(v/v)ヒドラジンによって1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキス−1−イルジン)エチル(Dde)保護基を除去した後、ボディピー650/665(NIRF色素)で標識したテロデンドリマーを、PEGとコール酸との間に、ボディピーNHSエステルを隣接するリシンのアミノ基にカップリングすることによって合成した。
エルマン試験を使用して、遊離チオール基によりテロデンドリマーに結合したシステインの数を決定した。エルマン試薬を標準チオール(システイン)に15分間加えた後、システイン濃度の関数として412nmでの吸光度をプロットすることによって、校正曲線を作成した。校正曲線に基づいて、エルマン試験における試料の吸光度から、テロデンドリマー上のシステインの数を計算した。テロデンドリマーの質量スペクトルを、R−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸をマトリックスとして用いて、ABI4700 MALDI TOF/TOF質量分析計(線形モード)に集めた。ポリマーの1H NMRスペクトルを、CDCl3及びD2Oを溶媒として用いて、Avance500核磁気共鳴分光計(Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer)に記録した。NMR測定のために、ポリマーの濃度を5×10−4Mに保持した。
遊離システインを用いて標準曲線を作ることによって定量的エルマン試験により決定すると、PEG5k−Cys4−L8−CA8中の共有結合されたシステインの数は3.97であり、標的テロデンドリマーの分子式と一致した。MALDI−TOF質量分析計を用いて、出発PEG及びPEG5k−CA8と比較して、PEG5k−Cys4−L8−CA8の分子量を決定した。単分散した微量な質量を、出発PEG及びテロデンドリマーについて検出し、MALDI−TOF MSからテロデンドリマーの分子量は理論値とほぼ一致した。PEG鎖(3.5〜3.7ppm)及びコール酸(0.6〜2.4ppm)の化学シフトを、CDCl3中のPEG5k−Cys4−L8−CA81H NMRスペクトルの中に観察することができた。これらピークを積分して、テロデンドリマーの化学組成を計算することができる。テロデンドリマーに関して1H−NMRにより決定したコール酸の数は、標的テロデンドリマーの分子式と一致した。これらの結果は、テロデンドリマーの明確に定義された構造を明示する。PEG5k−Cys4−L8−CA8のNMRスペクトルをD2O中にて記録したとき、コール酸プロトンピークは大幅に抑制され、これは水性の環境におけるコア−シェルミセル構造の形成によるコランのもつれを示している。架橋前のPEG5k−CA8ミセル及びPEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルのCMCを、疎水性蛍光プローブとしてピレンを用いて測定し、それぞれ、5.53μM及び5.96μMであることがわかった。PEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルは、架橋前、26nmのサイズを示し、PEG5k−CA8ミセルと同様のサイズでもある。これらの結果は、PEG5k−CA8ミセル及びPEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルは同様の物理的性質を有することを示す。
実施例2 ジスルフィド架橋ミセルの調製
20mgのPEG5k−Cys4−L8−CA8テロデンドリマーを、1mLのリン酸緩衝食塩水(PBS)に溶かしてミセルを形成し、次に10分間、超音波処理した。テロデンドリマー上のチオール基を酸化してジスルフィド結合を形成し、酸素をミセル溶液にパージした。遊離チオール基のレベルを、エルマン試験により、経時的にモニターした。遊離チオール基のレベルが一定の低い値にとどまった後、ミセル溶液を、透析無しに特徴付けを行うのに使用した。
実施例3 PTX搭載ジスルフィド架橋ミセル調製
パクリタキセルの搭載
我々の以前の研究で記載したように、溶媒蒸発法によりミセルにPTXを搭載した。簡潔に、最初に10mLの丸底フラスコ中で、PTX(1、2、3、5、7.5、9mg)及びPEG5k−Cys4−L8−CA8テロデンドリマー(20mg)を、クロロホルムに溶かした。クロロホルムを真空下で蒸発させ、薄膜を形成した。PBSバッファー(1mL)を加えて薄膜を再水和し、その後、ソニケーションを30分間した。次に、PTX搭載ミセルを、上記のようにO2を介した酸化により架橋した。9倍量のアセトニトリルの添加及び10分間のソニケーションによりミセルから薬物を放出した後に、ミセルに搭載された薬物の量を、HPLCシステム(ウォーターズ社)で分析した。薬物搭載は、基準薬物のHPLC面積値と濃度との間の校正曲線に従って計算した。搭載能力は、水溶液中でミセルにより得ることができる最高薬物濃度として定義され、一方、搭載効率は、初期薬物含量に対するミセルに搭載された薬物の比として定義される。PTX搭載ミセル溶液の一部を、特徴付けのために4℃で保存し、残りを凍結乾燥した。PTX搭載無架橋ミセルを、以前に報告されているようにPEG5k−CA8チオールを含まないテロデンドリマーを使用することにより調製した。
架橋前、PEG5k−Cys4−L8−CA8ミセル中のPTX搭載能力は、8.6mg/mLのレベルに達することができた(1mLのPBS中、20mgのミセルに8.6mgの搭載されたPTX)(図2C)。搭載効率は、ほぼ100%であり、最終粒径は全て、架橋前搭載に対して、25〜50nmの範囲にとどまった(図2D)。酸素を介して架橋した後、ミセルのPTX搭載能力は、8.6mg/mLから7.1mg/mLへわずかに減少した。それは、35.5%(w/w)の薬物/ミセル比に相当する(表1)。架橋後、5.0mg/mL以下のPTX搭載で、ミセルが同様の粒径及び100%のPTX搭載効率が保有されたことが言及されるべきである。しかし、5.0mg/mLを超えると、架橋ミセルの粒径は増加した(図2D)一方で、搭載効率は81%に減少した。
1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−過塩素酸テトラメチルインドジカルボシアニン(DiD)の搭載
DiD(疎水性NIRF色素)を上記と同じ方法を用いて、ミセルに搭載した。ミセル溶液を0.22μmフィルターでろ過して、サンプルを滅菌した。
実施例4 PTX搭載ジスルフィド架橋ミセルの特徴付け
一般的性質
ミセルのサイズ及びサイズ分布を、動的光散乱(DLS)計測器(Microtrac)により測定した。DLS測定のために、ミセル濃度を1.0mg/mLに保った。これらのミセルのゼータ電位を、Zetatrac(Microtrac)の機能を用いてDLSにより測定した。測定の全てを25℃で行い、データをMicrotrac FLEXソフトウェア 10.5.3により分析した。ミセルの形態を、フィリップスCM−120透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。ミセル水溶液(1.0mg/mL)を銅グリッドに置き、リンタングステン酸で染色し、室温にて測定した。架橋前後のPEG5k−CA8ミセル及びPEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルの臨界ミセル濃度(CMC)を、前述のように、ピレンを疎水性蛍光プローブとして使用することによって、蛍光スペクトルを介して測定した。簡潔に、ミセルをPBSで連続段階希釈して、5×10−7〜5×10−4Mの範囲の濃度とした。メタノール中のピレンのストックをミセル溶液に加え、2×10−6Mのピレンの最終濃度とした。溶液を、一晩穏やかに振とうした。発光を390nmで固定し、励起スペクトルを300〜360nmの範囲で記録した。ピレンの励起スペクトルからの、強度332nmに対する337nmの比を、ミセルの濃度に対してプロットした。強度比I337/I332が著しく増加し始める閾値濃度からCMCを決定した。
ジスルフィド架橋に続いて、薬物が搭載されていないPEG5k−Cys4−L8−CA8ミセル(空ミセル)を、粒径、見かけのCMC、及びゼータ電位について、更に特徴付けした。水溶液に分散して即時にミセルを形成した後、PEG5k−Cys4−L8−CA8の遊離チオール基を酸素により酸化して、ジスルフィド結合を形成した。エルマン試験により、O2を介した酸化をモニターした。遊離チオール基は時間とともに酸化され、酸化の48時間後には、85%を超えるチオール基が反応してジスルフィドを形成した。興味深いことに、PEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルは、ジスルフィド架橋の後、狭い分布で27nm前後の類似した粒径を保持した。この結果は、ジスルフィド結合形成がミセル内で起こる事象であることを示唆する。PEG外部コロナは、ミセル内に架橋反応を制限し、ミセル間凝集体の形成を防ぐ。架橋後、PEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルの見かけのCMCは、0.67μMに減少し、無架橋ミセルの見かけのCMCより9倍低い。この架橋ミセルについての観察所見は、報告されている架橋プルロニックL121ミセルと一致する。これらミセルは非荷電PEG5k−Cys4−L8−CA8から構成されるので、ミセルのゼータ電位を測定したところ、ほぼ中性であった。酸化前PEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルは、保存にあたり、空気中の酸素によって間違いなく部分的に架橋されることになるので、以下のインビトロ及びインビボ評価における絶対的無架橋ミセル(NCM)として、酸化前PEG5k−Cys4−L8−CA8ミセルの代わりに、PEG5k−CA8ミセルを選択した。更に我々は、本架橋ナノ製剤を、我々が以前に公表した無架橋PEG5k−CA8ミセルと直接比較したいと思う。
SDS及びヒト血漿におけるミセルの安定性
安定性試験を行って、高分子ミセルを効率的に破壊することが報告されているドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の存在下で、DCM及びNCMの粒径の変化をモニターした。SDS溶液(7.5mg/mL)をミセルの水溶液(1.5mg/mL)に加えた。最終SDS濃度は、2.5mg/mLであり、ミセル濃度を1.0mg/mLに保った。ミセル溶液のサイズ及びサイズ分布を、所定の時間間隔でモニターした。ミセルの安定性もまた、SDSとともにGSH及びNAC(20mM)の存在下で評価した。凍結乾燥PTX搭載ミセル粉末を、PBSで再水和し、同一条件下でテストした。安定性試験の最後に、試料をTEM下で更に観察した。更に、PTX搭載NCM及びDCMの安定性を、健常人のボランティアからの50%(v/v)血漿中で調べた。混合物を生理的体温(37℃)でインキュベーションし、続いて所定の時間間隔で96時間までサイズ測定をした。
PTX搭載無架橋ミセル(PTX−NCM)及びジスルフィド架橋ミセル(PTX−DCM)は、4℃で安定であることがわかった。PTX−NCM及びPTX−DCMを50%ヒト血漿とインキュベーションし、ミセルの粒径をDLSにより経時的にモニターした。同様のPTX搭載を有するDCM及びNCMミセルの双方は、ヒト血漿において約30nmの平均粒径を24時間保有した(図3)。しかし、PTX−DCMは、サイズの均一性及び狭い分布を保ったままであった。一方で、PTX−NCMはより幅広いサイズ分布、及び100nmを超えるサイズの集団を示し、凝集体の形成を示した(図3)。
強力なイオン性界面活性剤、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)は、高分子ミセルを効率的に破壊できることが報告されている。高分子ミセルとユニマーとの間の交換率は、SDSの低濃度によって速められる一方で、より高い濃度では、SDSミセルの存在により、両親媒性ブロック共重合体が溶解し、高分子ミセルの不安定化をもたらす。また、NCM及びDCMの安定性を、報告されている2.5mg/mLのミセル破壊SDS濃度の存在下でテストした。SDSバックグラウンドの程度は、DLS分析の検出限界を下回り、スペクトルにおいて0.9nm集団を示す。各ミセル溶液(1.0mg/mL)を、SDS(2.5mg/mL)の水溶液と混ぜた後、粒径をさまざまな時点でモニターした。NCMの粒径シグナルの即時消失は、無架橋ミセルの特徴のある動的な会合解離特性を反映する(図4、図13A及びB)。DCMの長い時間にわたる、一定した粒径は、懸かる架橋ミセルが完全なまま残ったことを示した。また、再水和した凍結乾燥PTX−DCMは、SDSの存在下で、約26nmの粒径を保持した(図3E及びF)。
細胞内のGSH濃度(〜10mM)は、細胞外のレベル(〜2μM)より実質的に高いことが知られている。図13Eに示すように、細胞の外部レベル(〜2μM)のGSHを有するSDS溶液中で、DCMは安定であった。しかし、SDS及び細胞内の還元GSHレベル(10mM)の存在下で、ジスルフィド架橋ミセルの粒径シグナルは、30分間変化しないままで、その後突然(10秒以内)減少した。これは、ジスルフィド結合の臨界数が減少したときのミセルの急速な解離を示した(図4A、図13F)。PTX−NCM及びPTX−DCMの、SDS及び異なるレベルのGSHに対するは、それぞれ空のNCM及びDCMの反応と同様であった。また、我々は、SDS及びNAC(10mM)の存在下での40分後のDCMの粒径の完全な消失(データ示さず)からも明らかなように、N−アセチルシステイン(NAC)が効率的にDCMのジスルフィド結合を開裂することができることを見出した。更に、安定性試験の終点において、DCM及びNCMの試料をTEMにより検討した。NCMのミセル構造がSDS溶液中で破壊されていることを更に確認した(図4B)。また、TEM画像は、DCMのミセル構造はSDSの存在下で良く保持されていた(図4C)が、SDS及び10mMのGSHの存在下で効率的に破壊された(図4D)ことを示した。
細胞取り込み及びMTTアッセイ
SKOV−3卵巣癌細胞を、8ウェル組織培養チャンバースライド(BDバイオサイエンス、アメリカ合衆国マサチューセッツ州ベッドフォード)に、1ウェルあたり50000細胞の密度で播種し、続いて10%FBSを含有するマッコイ5a培地中で、24時間インキュベーションした。培地を交換し、DiDで標識したミセル(100μg/mL)を各ウェルに加えた。30分後、1時間後、2時間後、及び3時間後に、細胞をPBSで3回洗い、4%パラホルムアルデヒドで固定し、細胞核をDAPIで染色した。スライドをカバーガラスでマウントし、共焦点レーザー走査顕微鏡(オリンパス、FV1000)下で観察した。
SKOV−3細胞を、処理の24時間前に、96ウェルプレートに10000細胞/ウェルの密度で播種した。最初に、細胞をGSH−OEt(20mM)の存在又は非存在下で2時間処理し、次にPBSで3時間洗った。空ミセル及び異なる希釈剤を有するPTXのさまざまな製剤をプレートに加え、次に2時間インキュベーションした。細胞をPBSで洗浄し、加湿した、37℃、5%CO2インキュベーター中で更に22時間インキュベーションした。MTTを各ウェルに加え、更に4時間インキュベーションした。570nm及び660nmでの吸光度を、マイクロプレートELISAリーダー(SpectraMax M2、モレキュラーデバイス社、アメリカ合衆国)を用いて検出した。未処理の細胞が対照の役割を果たした。結果は、3連のウェルの平均細胞の生存率[(OD処理−ODブランク)/(OD対照−ODブランク)×100%]として表わした。
PTX−NCMは、タキソール(登録商標)に匹敵する、SKOV−3細胞に対するインビトロ抗癌効果(図6B)を示した。しかし、PTX−DCMは、タキソール及びPTX−NCMより細胞毒性が低いことがわかった。このことは、細胞培養培地内でもPTX−DCMが細胞に取り込まれた後でも、PTXがよりゆっくりと放出されるため予期されたことであった(図6B)。PTXの濃度が10ng/mLより高かったとき、細胞のGSH−OEtでの前インキュベーションは、PTX−DCMの阻害効果を増強する(図6B)。対照的に、PTX−NCMの毒性プロフィールは、GSH−OEtでの前処理の影響を受けなかった。上記のように、DCMのミセル内ジスルフィド架橋の開裂のために、GSH−OEtの添加は、細胞内のGSH濃度を増加し、細胞内の薬物放出を促進し、細胞毒性の増加をもたらす。
溶血反応アッセイ
健常人のボランティアからの新鮮なクエン酸血を用いて、NCM及びDCMの溶血反応を調べた。赤血球(RBC)を1000rpm、10分間の遠心分離により回収し、PBSで3回洗い、次にPBSで最終濃度2%にした。200μLの赤血球懸濁液を、異なる濃度(0.2及び1.0mg/mL)のNCM及びDCMとそれぞれ混ぜ、37℃で4時間、インキュベーター振とう器でインキュベーションした。混合物を1000rpmで5分間遠心分離し、全試料の100μLの上澄みを96ウェルプレートに移した。上澄み中の遊離ヘモグロビンを、マイクロプレートリーダー(SpectraMax M2、モレキュラーデバイス社、アメリカ合衆国)を用いて、540nmでの吸光度により測定した。トリトン100(2%)及びPBSとのRBCのインキュベーションを、それぞれ、陽性及び陰性対照として使用した。RBCの溶血反応割合を、次式を用いて計算した:RBC溶血反応=(OD試料−OD陰性対照)/(OD陽性対照−OD陰性対照)×100%
図6Cに示されるように、空NCMは投与量依存RBC溶解を呈することがわかった。NCM濃度の0.2mg/mLから1.0mg/mLへ増加するにつれて、溶血反応の割合は、9.0%から16.3%へ増加した。対照的に、空DCMは同じ実験濃度で、観察可能なRBCでの溶血作用(<5%)を示さなかった。ミセル内ジスルフィド架橋は、DCMが解離して両親媒性テロデンドリマーを形成するのを妨げる。よって、溶血作用を最小限にする。
インビボ血中消失動態及び生体内分布
DiD又はボディピーで標識したNCM及びDCMを、血中消失試験のために調製した。ボディピー結合ミセルの濃度は5mg/mLであった。0.5mg/mLのDiD搭載で、DiD搭載ミセルの濃度は20mg/mLであった。PBSにより20倍に希釈した、これらの蛍光標識ミセルの蛍光スペクトルを、蛍光分光計(SpectraMax M2、モレキュラーデバイス社、アメリカ合衆国)により特徴付けした。100μLのボディピー結合又はDiD搭載NCM及びDCMを、無腫瘍ヌードマウスに尾静脈から注射した。注射後の異なる時点で50μLの血液を採取して、DiD又はボディピーの蛍光シグナルを測定した。
直径約8〜10mmの皮下SKOV−3腫瘍をもつヌードマウスを、インビボNIRF光学的イメージングに供した。DiD及びPTX(DiD及びPTXの濃度はともに0.5mg/mLであった)を共搭載した架橋ミセルの注射後の異なる時点で、励起625nm及び発光700nmの帯域フィルターを備えたコダックマルチモーダルイメージングシステムIS2000MMを用いてマウスをスキャンした。各イメージングの前に、マウスにペントバルビタール(60mg/kg)の腹腔内注射により麻酔した。インビボイメージング後、動物をCO2過剰投与により注射の24時間後、安楽死させた。腫瘍及び主な臓器を摘出し、コダックイメージングステーションでイメージングした。
血液のバックグラウンドのNIRFシグナルは、非常に低いことがわかった。DiD又はボディピー650/665で標識したNCM及びDCMは、推定インビボ濃度で、同等のインビトロ近赤外線蛍光シグナルを有した。マウスに静注した後、NCMのボディピーシグナルは、血液循環から急速に消失し、注射後8時間以内にバックグラウンドレベルに下がった。血液中のDCMのボディピーシグナルは、注射の8時間後で、NCMのシグナルより8倍高く、最長24時間まで持続したことが言及されるべきである(図7A)。DiD搭載NCM又はDCMについて、注射した総ミセル濃度は20mg/mLであり、ボディピーで標識したNCM又はDCM(5mg/mL)に対する濃度と比べて4倍高かった。それでもなお、DiD搭載NCM及びDCMについて、同様の傾向の血液循環動態が観察された。NCMのDiDシグナルは、初期に増加したにもかかわらず、より速く減少した一方で、DCMのDiDシグナルは、最長30時間、血液中で持続した(図7B)。媒体及び搭載物の双方に関する消失動態の上記プロフィールは、架橋ミセルが無架橋ミセルより長い血液循環時間を有することを示した。
更に、注射後72時間の生体外イメージングは、正常な臓器に比較して、腫瘍におけるDCMの優先的な取り込みを裏付けた(図8)。これは、ミセルのインビボ血液循環時間が長く、サイズにより媒介されるEPR効果のためである。
インビボ毒性
テロデンドリマーに関連する毒性を調べるために、空の無架橋及び架橋ミセルの双方を、尾静脈を通して200mg/kg及び400mg/kgの単回投与で、無腫瘍ヌードマウスに注射した。毒性の可能性のある兆候について、マウスをチェックし、生存状況を、2週間、毎日モニターした。
200mg/kg,の単回投与では、NCM群のマウス全ては著しい体重減少を示し、4匹のマウスのうち1匹が注射後2日のうちに死亡した。より多いNCM投与量である400mg/kgで治療された群のマウスの全ては、注射後2時間のうちに死亡した。何匹かのマウスでは血尿が見られ、高投与量でのNCMに起因する溶血の可能性を示した。反対に、DCMで治療された群では、400mg/kgの単回投与で死亡したマウスはおらず、毒性の明らかな兆候は、注射後2週内に観察されなかった。
実施例5 ジスルフィド架橋ミセルからの薬物放出
PTX搭載架橋ミセル溶液を、インビトロ薬物放出プロフィールを決定するのに調製した。初期PTX濃度は、4.6mg/mLであった。PTX搭載架橋ミセル溶液のアリコートを、3.5kDaのMWCOを有する透析カートリッジ(Pierce Chemical Inc.)に注入した。カートリッジを、さまざまなGSH濃度(0、2μM、1mM、及び10mM)を含む1LのPBSに対して37℃で透析した。理想的に沈んだ状態を作るために、10gのチャコールを放出培地に加えた。さまざまな時点で透析カートリッジに残るPTXの濃度を、HPLCにより測定した。タキソール(登録商標)及びPTX搭載無架橋ミセル(PTX濃度:5.0mg/mL)の薬物放出プロフィールを、比較のために同一条件下で決定した。幾つかの実験では、特定の放出時間(5時間)に、GSH又はNAC(10mM)を放出培地に加えた。凍結乾燥し、再水和したミセル溶液のPTX放出プロフィールを、同じ条件下で評価した。値は、各3連の試料の平均として記録した。
タキソール(登録商標)、NCM及びDCMからのPTX放出プロフィールを、透析法を使用することによって比較した。タキソール(登録商標)からのPTX放出は急速であり、約60%のPTXが、はじめの5時間のうちに放出された。対照的に、NCM及びDCMからのPTX放出は著しく遅かった(図14)。GSHの細胞外のレベル(2μM)での存在では、DCMからのPTX放出プロフィールは、GSHを含まない放出培地でのプロフィールと同様であった。なお、細胞内レベル(10mM)までGSH濃度が増加するにつれて、PTX放出は徐々に進んだことに留意すべきである(図5A)。また、この薬物放出試験は、DCMからのPTX放出が、NCMからのPTX放出より著しく遅いことを示した(図14、図5B)。5時間の時点で10mのMGSHを加えたとき、DCMから一気に薬物が放出したが、NCMからはなかった(図5B)。両製剤のそれに続く放出曲線(6時間後)は、同一であった(図5B)。再水和した凍結乾燥したPTX−DCMのPTX放出プロフィールは、新鮮なサンプルと非常に類似し、GSHにより大きく促進できることがわかった(図5C)。FDA承認還元剤であるNACは、ジスルフィド架橋ミセルからのPTX放出を誘発することに関して、GSHと同じ効果を有することが示された(図5D)。従って、NACは、全身静注による、必要に応じた開裂試薬としてインビボで適用でき、ナノ治療薬が腫瘍部位に蓄積した後に薬物放出を誘発する。
実施例6 PTX搭載ジスルフィド架橋ミセルを用いた卵巣癌の治療
腫瘍異種移植片モデル
100μLのPBSとマトリゲル(1:1 v/v)との混合物中の7×106のSKOV−3卵巣細胞を、雌ヌードマウスの右脇腹に皮下注入することによって、卵巣癌の皮下異種移植片モデルを確立した。
インビボ治療試験
SKOV−3卵巣癌異種移植片をもつヌードマウスを使用して、PTXの異なる製剤の治療有効性を評価した。腫瘍異種移植片が100〜200mm3の腫瘍容積に達したときに治療を開始し、この日を0日目とした。0日目、これらのマウスをランダムに7群に分け、尾静脈を通して製剤を静注し、3日毎に計6回の投与を繰り返した。注入容積は、マウス体重10gにつき0.1mLであった。7群(n=8〜10)を表1に示す。タキソール(登録商標)は、その最大耐量(MTD)に近い10mg/kgの投与量で与えた。PTX搭載NCM及びDCMは、比較のため、同じPTX投与量(10mg/kg)で投与した。我々が以前に報告したように、PTXのミセル製剤は、よりずっと多量に許容されるので(MTD 75mg/kg)、抗癌効果が増強されることができるかどうかを決定するのに、PTX搭載ミセルはまた、より高投与量(30mg/kg)で投与された。N−アセチルシステイン(NAC)は還元剤であり、粘液溶解薬治療(ブランド名:Mucomyst(登録商標))及びアセトアミノフェン過剰摂取の治療に対してFDAにより承認されている。7番目の群では、PTX搭載DCMの各投与量の投与の24時間後に、NACを100mg/kgの投与量でマウスに尾静脈を通して注射した。腫瘍サイズを、デジタルノギスを用いて、週に二回測定した。腫瘍容積を式(L×W2)/2により計算した。式中、Lは腫瘍直径における最長の長さ、及びWは最短の長さである(mm)。群間を比較するには、相対腫瘍容積(RTV)を、各測定時点で計算した(RTVは、最初の治療前の腫瘍容積により除されたある時点での腫瘍容積に相当する)。潜在的な毒性をモニターするには、各マウスの体重を3日毎に測定した。人道的な理由のため、注入した腫瘍容積が、生存データの終点と見なされる1500mm3に達したとき、動物を安楽死させた。
PTX−DCM及びPTX−NCMの抗癌効果を、皮下SKOV−3腫瘍をもつマウスにおいて、PTX(タキソール(登録商標))の臨床製剤と比較して評価した。7群(n=8〜10)を表1に示す。PBS、タキソール(登録商標)、PTX−NCM、及びPTX−DCMで治療した、SKOV−3腫瘍をもつマウスの腫瘍増殖阻害及び生存率を比較した。結果を図9に示す。対照群と比較して、全治療群のマウスは、腫瘍増殖の著しい阻害を示した(P<0.05)。しかし、10mgPTX/kg(タキソール(登録商標)のMTD)の投与量では、タキソール(登録商標)と比較して、PTX−NCM及びPTX−DCMは、より優れた腫瘍増殖阻害及びより長い生存期間を示した。生存期間の中央値は、それぞれ、PBSについては21日、10mg/kgのタキソール(登録商標)については27日、10mg/kgのPTX−NCMについては28.5日、及び10mg/kgのPTX−DCMについては32.5日であった。重要なことには、10mgPTX/kgのPTX−DCMで治療したマウスの腫瘍増殖率は、10mgPTX/kgのPTX−NCMで治療したマウスと比較して低かった(P<0.05)。SKOV−3癌細胞に対するインビトロ細胞毒性がより低いにもかかわらず、PTX−DCMはインビボ治療有効性の増加を示し、これは長い血液循環時間を経て腫瘍部位に到達するPTXの量がより多いためであるかもしれない。
腫瘍部位及び特に腫瘍細胞内部において、高いグルタチオンレベルが、ミセルからの薬物放出を促進し、細胞毒性を増加することが予期される。3群のマウスに、より高い投与量レベル:30mgPTX/kgのPTX−NCM、30mgPTX/kgのPTX−DC、M及び30mgPTX/kgのPTX−DCMを投与し、24時間後に100mg/kgのNACをそれぞれ投与した。PTX(タキソール(登録商標))を標準的なクレモフォールEL/エタノール製剤で与えた場合、30mg/kgはマウスに対する最大耐量(MTD)の2倍以上であることを理解することは重要である。30mgPTX/kgにて、3のミセルPTX製剤で治療したマウス全てにおいて、腫瘍増殖が阻害された(図9A)。高投与量3群の相対腫瘍容積(RTV)の中央値は全て、36日目以前は、1.0未満であった。しかし、その後、高投与量の3群全てで、腫瘍の進行が見られた。36日目以降、PTX−DCMは、PTX−NCMより有効な腫瘍阻害を示した。なお、30mgPTX/kgのPTX−DCM、それに続く100mg/kgのNACでの治療は、腫瘍増殖を阻害するのに有効であることに留意すべきである。8匹のマウスのうち6匹では、93日目までに、触診可能な腫瘍は検出されなかった。75%の最高完全腫瘍反応率が、PTX−DCM及びNACの併用治療で達成された(図9C)。NACは、病院で還元剤として一般的に使用され、粘液溶解薬治療、及びアセトアミノフェン過剰摂取の治療に対して、FDAにより承認されている。また、NACは全身毒性を減じる手段として、多くの化学療法薬剤(例えば、シスプラチン、カルボプラチン)とともに使用されている。しかし、場合によっては、NACの投与はまた、これら化学療法薬剤の治療有効性を減じることもあった。この試験では、30mgPTX/kgのPTX−DCM、それに続く100mg/kgのNACでの治療は、NACを用いない治療より優れた抗癌効果を示した。この結果は、NACは、ナノ治療薬治療の24時間後に投与されたとき、主に還元剤の役割を果たして、ミセル内ジスルフィド架橋を開裂し、必要に応じて薬物を放出することを示した。この重要なインビボでの観察所見は、大きな橋渡し的な(translational)可能性があり、将来、治験において容易にテストすることができる。
動物の行動及び体重変化への影響を分析することにより、毒性を評価した。10mgPTX/kgのタキソール(登録商標)で治療したマウスの群は、注射後10分を超えて全体的な行動の減少を、しばしば示した。これは、恐らく、パクリタキセル用の媒体としてクレモフォールEL及びエタノールを使用したこと、及び血中のPTXのピークレベルが急速に高まったことによるものである。10mgPTX/kgのPTX−NCM及び10mgPTX/kgのPTX−DCMの投与後に、行動に目立った変化は観察されなかった。30mgPTX/kgのPTX−DCM、それに続く100mg/kgのNACを受けたマウスの群は、他のミセルPTX群に比較して、若干多い体重減少(12.2%)を治療サイクル中に示した。特定の理論に束縛されるものではないが、考えられる理由の1つは、高投与量のNACの注射である。他方では、注射の24時間後に血液循環中に、ほんの一部のPTX−DCMが依然として存在した可能性があるかもしれない。NACの投与は、循環するPTX−DCMから血流への薬物放出を誘発し、従ってマウスに毒性をもたらし得る。NACの投与量及び注射時間を至適化することにより、恐らく全身毒性を最小限に抑えることができる。
実施例7 ビンクリスチン搭載ジスルフィド架橋ミセルの調製
10mL丸底フラスコ中で、1mgの硫酸ビンクリスチン粉末を、クロロホルム中の3モル当量のトリエチルアミン(TEA)で溶かし、20mgのPEG5k−Cys4−L8−CA8テロデンドリマーと混ぜた。クロロホルムを真空下で蒸発させて、薄膜を形成し、続いて1mLのPBSバッファーで膜を水和し、30分間ソニケーションした。次に、上記のように、VCR搭載ミセルを、O2を介した酸化によって架橋した。10mL丸底フラスコ中で、1mgの硫酸ビンクリスチン粉末を、クロロホルム中の3モル当量のトリエチルアミン(TEA)で溶かし、20mgのPEG5k−Cys4−L8−CA8テロデンドリマーと混ぜた。クロロホルムを真空下で蒸発させて、薄膜を形成し、続いて1mLのPBSバッファーで膜を水和し、30分間ソニケーションした。次に、上記のように、VCR搭載ミセルを、O2を介した酸化によって架橋した。遊離チオール基のレベルを、エルマン試験により、経時的にモニターした。
実施例8 ビンクリスチン搭載ジスルフィド架橋ミセルの特徴付け
ビンクリスチン搭載ジスルフィド架橋ミセルの特徴付けを、特に示した場合を除いて、上記の方法を用いて実施した。
安定性
生理的条件及び苛酷なミセル破壊条件におけるNCM−VCR及びDCM−VCRの安定性を比較した。両タイプのミセルを、50%ヒト血漿と37℃でインキュベーションし、DLSを用いて経時的にそのサイズをモニターした。24時間後、NCM−VCRのサイズは、16から31nmへわずかに増加し、粒径分布は広く、幾つかの粒子は100nmmの大きさであった(図16A)。それに引き換え、DCM−VCRのサイズは、24時間の間変わらなかった(図16C)。ミセル安定性を更に検討するのに、我々は、NCM−VCR及びDCM−VCRを、高分子ミセルを効率的に破壊することが知られているSDS、2.5mg/mLとインキュベーションした後、粒径をモニターした。SDSをNCM−VCRに加えて直ちに、ミセルサイズが15から1nmへ減少し、完全なミセル破壊を示した(図16B)。DCM−VCRはミセル破壊に抵抗を示し、粒径を維持した(図16D)。DCM−VCRを安定させるミセル内ジスルフィド結合は可逆的であり、標的細胞の内部が高度に還元環境である場合か、又はN−アセチルシステイン(NAC)などの還元剤が外部添加された際に、薬物放出が可能になる。SDS及びNAC(20mM)の存在下で、DCM−VCRの完全な状態に支障を来たし、1時間後には粒子の完全な破壊が観察された(図16E)。
薬物放出
VCRの異なる製剤のインビトロ薬物放出プロフィールを、透析法を用いて測定した。NCM及びDCMを20mg/mLのテロデンドリマーで調製し、1mg/mLのVCRを搭載した。VCRの従来の製剤(1mg/mL)、NCM−VCR、及びDCM−VCRのアリコートを、3.5kDaの分子量カットオフ(MWCO)をもつ透析カートリッジ(Thermo Scientific、イリノイ州ロックフォード)に注入した。カートリッジを、1LのPBSに対して100rpmで振とうしながら37℃で10g/Lの活性炭の存在下で透析し、沈んだ状態にした。さまざまな時点で透析カートリッジに残るVCRの濃度を、9倍量のDMSOを加え、及び10分間ソニケーションすることにより、薬物をミセルから放出した後、分光測定により測定した。値は、各3連の試料の平均として記録した。
8時間後、NCM−VCR及びDCM−VCRについては、それぞれ44%及び24%の放出であったのに対して、従来のVCR試料は、VCRを73%放出した。24時間までに、ほぼ100%の従来のVCRが放出されていた一方で、NCM−VCR及びDCM−VCRは、その元のVCR含量の20%及び43%を保持した。我々は、NAC又はグルタチオン(GSH)などの還元剤を透析液に加えたとき、薬物放出を急速に進めることができることを、以前に明らかにしている。
インビトロ毒性
ラージ細胞を、96ウェルプレートに10,000細胞/ウェルの密度で播種した。細胞をVCRの従来の製剤、NCM−VCR、及びDCM−VCRで、72時間連続して治療した。別の実験で、ラージ細胞をVCR製剤とともに2時間インキュベーションし、PBSで3回洗い、培地再懸濁し、更に70時間インキュベーションした。72時間後、細胞の生存を、製造業者の取扱説明書に従ってCellTiter 96 AQueous One Solution Cell Proliferation Assayを用いて評価した。MTS溶液(20μL)を各ウェルに加え、1時間インキュベーションした後に細胞の生存を評価した。3連ウェルについて、処理されていない対照の割合としての細胞の生存を次のようにして計算した:[(OD490処理−OD490バックグラウンド)/(OD490対照−OD490バックグラウンド)×100]
2のVCRミセル製剤の間では、NCM−VCRのほうが、DCM−VCRより細胞毒性が強かった。25nMの濃度で従来のVCRは、68%の細胞を死滅させた一方で、同じ濃度のNCM−VCR及びDCM−VCRは、それぞれ58%及び36%の細胞を死滅させた。
実施例9 ビンクリスチン搭載ジスルフィド架橋ミセルを用いたB細胞リンパ腫の治療
異種移植片モデル
バーキットB細胞リンパ腫細胞株であるラージ細胞を、米国菌培養収集所(American Type Culture Collection)(ATCC;バージニア州マナサス、アメリカ合衆国)から購入した。加湿した、5%CO2インキュベーターを用いて、10%ウシ胎仔血清(FBS)、100U/mLペニシリンG及び100μg/mLストレプトマイシンを補充した、ATCCにより配合されたRPMI−1640培地中で37℃にて、細胞を培養した。腫瘍細胞移植の3日前に、マウスは400ラドの全身照射を受けた。腫瘍の樹立には、PBSに再懸濁した5x106のラージ細胞を、各マウスの横腹に皮下注入した。
インビボ治療試験
NHLラージ腫瘍を、100〜200mm3の範囲に達するまで増殖させ、これを0日目とした。次に、マウスをランダムに5治療群に分けた(1群あたり、n=6〜8)。第1治療群は、対照としてPBSから構成した。第2及び第3群は、ともに1mg/kgの投与量の、VCRの従来の製剤及びDCM−VCRから構成した。第4群は、N−アセチルシステイン(NAC)を100mg/kgで加えたDCM−VCR(1mg/kg)から構成した。NACは還元剤であり、粘液溶解薬治療(ブランド名:Mucomyst(登録商標))及びアセトアミノフェン過剰摂取の治療に対してFDAにより承認されている。NACは、DCM−VCRの投与の24時間後に静脈内投与した。第5群は、2.5mg/kgの投与量のDCM−VCRのみから構成した。治療は0日目及び9日目に施され、尾静脈から注射した。体重および腫瘍容積を、週に2回測定し、腫瘍容積はデジタルノギスを用いて評価し、式:(LxW2)/2を用いて計算した。マウスは、腫瘍容積が1500mm3又は20mmのどちらかの寸法を超えた場合、殺処分した。
PBS対照に比較して、VCR治療の全てが、腫瘍増殖における減少を引き起こした(p<0.05)。1mg/kgのDCM−VCRを受けたマウスは、従来のVCRと同じ投与量で比較して、優れた抗癌効果を示さなかった。しかし、1mg/kgのDCM−VCRとその24時間後に100mg/kgのNACを受けたマウスは、従来のVCRと同じ投与量で比較して、より大幅な腫瘍容積の減少を確かに示した(p<0.05)。我々は、より高い有効性は、DCM−VCRが腫瘍部位に蓄積すると、DCM−VCRから必要に応じて薬物が放出されることに起因すると考える。1mg/kgの従来のVCR及びNACを用いないDCM−VCRは、同等な有効性を示した、(NACを用いて及び用いずに)DCM−VCRを受けたマウスの群は、従来のVCRを受けたマウスの群と比べて、重量の減少が著しく少なかった(図19B)。臨床的利点の点から、DCM−VCRは、有効性を犠牲にしない、毒性のより少ない治療の選択肢を提供し得る。腫瘍容積おける最大の減少は、2.5mg/kgのDCM−VCRを受けた群で観察され、全治療群と比べて著しく大きな腫瘍減少を示した(p<0.005)。なお、2.5mg/kgのDCM−VCR治療群は、1mg/kgの従来VCR群と同量の体重を失ったこと(図19B)に留意すべきである。
最終治療の8日後に、我々は、PBS群、従来のVCR(1mg/kg)群、及びDCM−VCR(2.5mg/kg)群のマウスの坐骨神経を解剖して、組織学的分析によりVCRの急性神経毒性作用を評価した。VCRは、光学顕微鏡又は電子顕微鏡のいずれかで観察することができる神経線維の軸索変性及び脱髄の原因となることが知られている。組織学的分析により、従来のVCR(1mg/kg)及びDCM−VCR(2.5mg/kg)で治療した群の神経線維には明らかな損傷がなく、PBS対照群と比較して違いがないことが明らかになった(図20)。
最大耐量
VCRの従来の製剤及びDCM−VCRの最大耐量を、健常な雌balb/cマウスで調べた。マウス(n=4)を、1.5、2.5、3.5、及び4.5mgのVCR/kgの投与量にて、VCRの従来の製剤又はDCM−VCRで治療した。VCRは、10日毎に計2回の治療で、尾静脈から投与した。体重及び他の毒性の症状(粗毛、運動失調、立毛、後肢まひ)を、20日間、毎日観察した。MTDは、20%の体重中央値減少の許容値として定義され、毒性作用による死亡も、全身兆候における著しい変化も引き起こさない。
従来のVCRの1.5mg/kgで治療したマウスでは、著しい体重減少があった(18%)。4日目以降、これらのマウスは体重を取り戻し始め、10日目に初期体重に達した。1.5mg/kgを超える従来のVCRの投与量で治療したマウスは、体重の>20%を失い、殺処分された。この試験において決定された従来のVCRのMTDは、以前に他のグループにより観察されたMTDと同様であった。DCM−VCRの形態のVCRの同じ投与量で治療したマウスは、全ての投与量で、重量減少が著しく少なかった。DCM−VCRの最高投与量である4.5mg/kgを受けたマウスの群のみが、初期体重の>20%のを失い、殺処分された。よって、DCM−VCRは、VCRのMTDを1.5から3.5mg/kgに増加(>2倍)することができた。薬が使用される状況においてVCRの投与量を強化することは、患者が毒性に制限されることなく全投与量の化学療法を受けることを可能にし得るので重大な意義がある。
毒性
上記の治療試験からのマウスを同様に使用して、VCRの血液及び神経毒性も調べた。最終治療の8日後に、各群からのマウス(n=3)の血液を、全血球を決定し、アラニンアミノ基転移酵素(ALT)、アスパラギン酸アミノ基転移酵素(AST)、総ビリルビン、血中尿素窒素(BUN)、及びクレアチニンを含む血液生化学的な分析をするために採取した。ビンクリスチン製剤の神経毒性作用を比較するには、最終治療の8日後にマウス(n=3)を殺処分し、坐骨神経を大腿部の近位側から総腓骨、脛骨、及び腓腹神経に分かれるところの近位にある膝関節まで慎重に解剖した。神経をエポキシブロックの中にて処理し、500nmの切片を切り、スライド上に取り、メチレンブルー及びアズールB染色で染色した。切片をオリンパスBH−2顕微鏡で撮像し、像をSpot Insightデジタルカメラ(Diagnostic Instruments, Inc.)を用いて取得した。
実施例10 カテコールで修飾されたコンジュゲート(PEG 5k −カテコール 2 −CA 8 及びPEG 5k −カテコール 4 −CA 8 )の調製
2及び4の3,4−ジヒドロキシ安息香酸を含有するテロデンドリマー(それぞれ、PEG5k−カテコール2−CA8及びPEG5k−カテコール4−CA8と命名した)を、段階的なペプチド化学によってMeO−PEG−NH2から液相縮合反応を介して合成した。PEG5k−カテコール2−CA8及びPEG5k−カテコール4−CA8の合成の典型的な手順は次の通りである:(Fmoc)Lys(Boc)−OH(3当量)を、DIC及びHOBtをカップリング試薬として用いて、それによってカップリング反応の完了が示される陰性のカイザーテスト結果が得られるまで、PEGのN末端にカップリングした。冷エーテルを加えることによって、ペグ化された分子を沈殿させ、次に冷エーテルで2回洗浄した。Fmoc基をジメチルホルムアミド(DMF)中の20%(v/v)の4−メチルピペリジンでの処理によって除去し、ペグ化された分子を沈殿させ、冷エーテルで3回洗浄した。白色粉末沈殿物を真空下で乾燥し、(Fmoc)Lys(Boc)−OHのカップリングを1回、及び(Fmoc)lys(Fmoc)−OHのカップリングを3回、それぞれ実施し、PEGの1の末端が4のFmoc基で終わる、第三世代の樹枝状ポリリシンを生成した。次に、コール酸NHSエステルを、樹枝状ポリリシンの端末側終端にカップリングした。ジクロロメタン(DCM)中の50%(v/v)トリフルオロ酢酸(TFA)でBoc基を除去して、(Fmoc)Ebes−COOHを、PEGとコール酸との間の隣接するリシンのアミノ基にカップリングした。Fmoc基を除去した後、ポリマーの一部を、3,4−ジヒドロキシ安息香酸とカップリングし、生じPEG5k−L2−カテコール2−CA8テロデンドリマーを得た(スキームS−1)。ポリマーの他の一部を、(Fmoc)lys(Fmoc)−OH及び3,4−ジヒドロキシ安息香酸と続けてカップリングし、PEG5k−カテコール4−CA8テロデンドリマーを生成した(スキームS−1)。
ローダミンBで標識したテロデンドリマーを調製するために、初めに(Fmoc)Lys(Dde)−OHを、MeO−PEG−NH2にカップリングし、1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキス−1−イルジン)エチル(Dde)保護アミノ基を導入した。DMF中の2%(v/v)ヒドラジンによりDde保護基を除去した後に、ローダミンBイソチオシアネートを、最終テロデンドリマー中のPEGとコール酸との間の隣接するリシンのアミノ基に結合した。
実施例11 4−カルボキシフェニルボロン酸で修飾されたコンジュゲート(PEG 5k −BA 2 −CA 8 及びPEG 5k −BA 4 −CA 8 )並びに3−カルボキシ−5−ニトロフェニルボロン酸で修飾されたコンジュゲート(PEG 5k −NBA 2 −CA 8 及びPEG 5k −NBA 4 −CA 8 )の調製
2又は4の4−カルボキシフェニルボロン酸及び3−カルボキシ−5−ニトロフェニルボロン酸を含有するテロデンドリマー(それぞれ、PEG5k−BA2−CA8、PEG5k−BA4−CA8、PEG5k−NBA2−CA8及びPEG5k−NBA4−CA8と命名した)を、上記と同様の方法によって合成した。最終工程で、4−カルボキシフェニルボロン酸ピナコールエステル及び3−カルボキシ−5−ニトロフェニルボロン酸ピナコールエステルを、Ebesリンカー又はPEGとコール酸との間のリシンにカップリングした。DCM中の50%(v/v)TFAでピナコールエステルを除去して、4種類のテロデンドリマーを含有するボロン酸を生成した。テロデンドリマーを、DMF及びエーテルでのそれぞれ溶解/再沈殿の3回のサイクルにより、混合物から回収した。そして、テロデンドリマーをアセトニトリル/水に溶かし、凍結乾燥した。我々が以前に報告した方法に従って、PEG5k−CA8親テロデンドリマーを合成し、無架橋ミセルを調製した。
実施例12 ボロン酸架橋ミセルの調製
最初に、10mL丸底フラスコ中で、2の異なるボロン酸含有テロデンドリマー及びカテコール含有テロデンドリマー(計20mg)を無水クロロホルムに溶かした。クロロホルムを真空下で蒸発させて、薄膜を形成した。PBSバッファー(1mL)を加えて、薄膜を再水和し、続いて30分間ソニケーションした。PBS中で自己組織化して、ボロン酸と隣接したテロデンドリマーのカテコールとの間にボロン酸エステル結合を形成して、ボロン酸架橋ミセル(BCM)の形成をもたらした。ミセル溶液を0.22μmフィルターでろ過して、サンプルを滅菌した。
実施例13 薬物搭載ボロン酸架橋ミセルの調製
パクリタキセル(PTX)、ドキソルビシン(DOX)、及びビンクリスチン(VCR)などの疎水性の抗癌剤を、我々の以前の研究で記載したように溶媒蒸発法によりミセルに搭載した。簡潔に、最初に10mLの丸底フラスコ中で、薬物(2.0mg)及びテロデンドリマー(計20mg)を無水クロロホルムに溶かした。クロロホルムを真空下で蒸発させ、薄膜を形成した。PBSバッファー(1mL)を加えて薄膜を再水和し、その後、30分間ソニケーションした。搭載されなかったPTXを、ミセル溶液を遠心式フィルターろ過装置(MWCO:3.5kDa、Microcon(登録商標))に通すことによって取り除いた。フィルター上のPTX搭載ミセルをPBSで回収した。9倍量のアセトニトリルの添加及び10分間のソニケーションによりミセルから薬物を放出した後に、ミセルに搭載された薬物の量を、HPLCシステム(ウォーターズ社)で分析した。薬物搭載は、基準薬物のHPLC面積値と濃度との間の校正曲線に従って計算した。搭載効率は、初期薬物含量に対するミセルに搭載された薬物の比として定義される。同じ方法を用いて、疎水性の色素(DiO又はDiD)をミセルに搭載した。9倍量のアセトニトリルの添加及び10分間のソニケーションによりミセルから薬物を放出した後に、ミセルに搭載された色素の量を、蛍光分光計(SpectraMax M2、モレキュラーデバイス社、アメリカ合衆国)で分析した。色素の搭載は、アセトニトリル中の基準色素の蛍光強度と濃度との間の校正曲線に従って計算した。
実施例14 薬物搭載ボロン酸架橋ミセルの特徴付け
一般的性質
ミセルのサイズ及びサイズ分布を、動的光散乱(DLS)計測器(Microtrac)により測定した。DLS測定のために、ミセル濃度を1.0mg/mLに保った。測定の全てを25℃で行い、データをMicrotrac FLEXソフトウェア 10.5.3により分析した。ミセルの形態を、フィリップスCM−120透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。ミセル水溶液(1.0mg/mL)を銅グリッドに置き、リンタングステン酸で染色し、室温にて測定した。NCM及びBCMのみかけの臨界ミセル濃度(CMC)を、前述のように、ピレンを疎水性蛍光プローブとして使用することによって、蛍光スペクトルを介して測定した。簡潔に、ミセルをPBSで連続段階希釈して、5×10−7〜5×10−4Mの範囲の濃度とした。メタノール中のピレンのストックをミセル溶液に加え、2×10−6Mのピレンの最終濃度とした。溶液を、一晩穏やかに振とうした。発光を390nmで固定し、励起スペクトルを300〜360nmの範囲で記録した。ピレンの励起スペクトルからの、強度332nmに対する337nmの比を、ミセルの濃度に対してプロットした。強度比I337/I332が著しく増加し始める閾値濃度からCMCを決定した。
ARSを基にした比色及び蛍光アッセイ
ARSは、ボロン酸に結合するとすぐに劇的な色及び蛍光強度の変化を見せるカテコール色素である。この試験では、我々は、ARS指示薬を基にした比色アッセイを利用して、テロデンドリマー上のボロン酸の濃度を推定した。簡潔に、ボロン酸の濃度が増加するにつれて、赤紫色から黄色への目に見える色の変化が観察された。ARSの色及び吸光度の変化は、3−カルボキシ−5−ニトロフェニルボロン酸を加えるとともに観察された。ボロン酸を加えるにつれて、520nmでの遊離ARSの吸光度は減少し、新たに520nmでの吸光度が出現する。460nmでの吸光度変化(ΔA)を、4−カルボキシフェニルボロン酸の濃度([BA])及び3−カルボキシ−5−ニトロフェニルボロン酸の濃度([NBA])の関数としてプロットすることにより、校正曲線を作成した。校正曲線に基づいて、比色アッセイにおける試料の吸光度から、テロデンドリマー上のボロン酸の数を計算した(表6)。
またARSは、ボロン酸の結合に応えて劇的な蛍光強度の変化を見せる。ボロン酸含有テロデンドリマー溶液(ボロン酸濃度:0〜5mM)を、pH7.4のPBS中のARS溶液と混ぜ、混合物の蛍光シグナルを蛍光分光計(Nanodrop3000、Microtrac)により測定した。ARSの最終濃度を0.1mMに固定した。ARS蛍光アッセイを更に使用して、ボロン酸含有テロデンドリマーとカテコール含有テロデンドリマーとの間の結合の特徴付けを行った。この実験では、ARS及びボロン酸含有テロデンドリマーのボロン酸の最終濃度を0.1mMに固定した。異なるモル比のカテコール含有テロデンドリマーを、無水クロロホルム中で、ボロン酸含有テロデンドリマー(0.1mM)と前もって混ぜた。クロロホルムを蒸発させ、フラスコの内面上の薄膜をPBSバッファーで再水和して、ボロン酸架橋ミセルを生成した。次に、ARS溶液を上記ミセル溶液と混ぜ、混合物の蛍光シグナルを蛍光分光計(Nanodrop3000、Microtrac)により測定した。
ARS及びボロン酸含有テロデンドリマーの濃度を0.1mMに固定したとき、ARSの蛍光は、PEG5k−カテコール4−CA8(0〜0.5mM)の量の増加とともに、劇的に抑制された(図22)。ARSはボロン酸含有テロデンドリマーとの錯体形成を阻まれたので、これらの結果はカテコール−ボロン酸架橋エステルの形成の定性的な指標である。
安定性
安定性試験を行って、高分子ミセルを効率的に分解することが報告されていたドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の存在下で、DCM及びNCMの粒径の変化をモニターした。SDS溶液(7.5mg/mL)をミセルの水溶液(1.5mg/mL)に加えた。最終SDS濃度は2.5mg/mLであり、ミセル濃度を1.0mg/mLに保った。ミセル溶液のサイズ及びサイズ分布を、動的光散乱(DLS)計測器(Microtrac)によって、2日間連続してモニターした。ミセルの安定性もまた、異なるpHレベルのPBS中、又はSDSとともにマンニトール及びグルコース(0、10mM、50mM、及び100mM)の存在下で評価した。塩化水素及び水酸化ナトリウム溶液を使用して、異なるpHレベルのPBSを調製した。バッファーのpH値は、pH値を0.01ユニット以内で与えるデジタルpHメーター(Φ350 pH/Temp/mVメーター、ベックマン・コールター、アメリカ合衆国)により決定した。安定性試験中に、ほんの一部の試料を取り出し、TEMの下で更に観察した。更に、NCM及びDCMの安定性を、健常人のボランティアからの50%(v/v)血漿中で調べた。混合物を生理的体温(37℃)でインキュベーションし、続いて所定の時間間隔で96時間までサイズを測定した。
NCMの粒径シグナルの急速な消失(<10秒)は、完全な状態が失われとことを反映する(図30A及びC)。BCM1、BCM2、及びBCM3は、SDS中で、それぞれ2分間、5分間、及び30分間、サイズを保持した(表5)。同じ条件下で処理したBCM4については、初期の減少にもかかわらず、一定の粒径が2日にわたって観察され、これは、架橋ミセルが完全な状態のままのPEG5k−NBA4−CA8及びPEG5k−カテコール4−CA8のテロデンドリマーペアから自己組織化したことを示した(図22B、図30)。BCM3及びBCM4は、2倍の数のボロン酸エステルを含有しており、BCM1及びBCM2とそれぞれ比較して、SDSの存在下で著しく長い間、その構造的完全性を保持した。ニトロフェニルボロン酸エステルによって架橋されたBCM2及びBCM4は、対応するフェニルボロン酸エステル架橋ミセルであるBCM1及びBCM3と比べて、より安定であった。
更に、我々は、SDSの存在下で、pH及びジオールへの反応をBCM4について調べた。pH5.0でのインキュベーションの120分後に、BCM4の粒径シグナルは、SDS中で急に(2分以内)減少し、臨界割合のボロン酸結合が加水分解されてミセルが急速に解離したことを示した(図22B、図30G)。SDS及び過剰なマンニトール(100mM)の存在下でのBCM4の粒径の急速な減少からも明らかなように、我々は、マンニトール(3のシス−ジオールペアを含有する)もまた、効率的にBCM4の架橋ボロン酸結合を開裂できることを見出した(図22A、図30H)。反対に、SDS及び100mMグルコース(1のシス−ジオールを含有する)の双方の存在下では、BCM4のサイズは変わらなかった(図30I)。TEMにより、NCMのミセル構造がSDS溶液中で破壊されていることを確認できた。TEMグラフはまた、BCM4のミセル構造は、pH7.4のSDS中では良く保持されたが(図22C2)、pH5.0のSDS中、又は100mMのマンニトールの存在下では急速に破壊された(図22C3、C4)ことを示した。
細胞取り込み及びMTTアッセイ
SKOV−3卵巣癌細胞を、8ウェル組織培養チャンバースライド(BDバイオサイエンス、アメリカ合衆国マサチューセッツ州ベッドフォード)に、1ウェルあたり50000細胞の密度で播種し、続いて10%FBSを含有するマッコイ5a培地中で、24時間インキュベーションした。培地を交換し、DiDで標識したミセル(100μg/mL)を各ウェルに加えた。30分後、1時間後、2時間後、及び3時間後に、細胞をPBSで3回洗い、4%パラホルムアルデヒドで固定し、細胞核をDAPIで染色した。スライドをカバーガラスでマウントし、共焦点レーザー走査顕微鏡(オリンパス、FV1000)下で観察した。DiDチャネルについては、励起を625nmに設定した一方で、発光を700nmに設定した。
SKOV−3卵巣癌細胞を、処理の24時間前に、96ウェルプレートに5000細胞/ウェルの密度で播種した。培養培地を、100mの マンニトールの非存在又は存在下でpH7.4又は5.0の異なる希釈剤と、PTXのさまざまな製剤を含有する新鮮な培地と交換した。細胞をPBSで洗浄し、加湿した、37℃、5%CO2インキュベーター中で更に23時間インキュベーションした。MTTを各ウェルに加え、更に4時間インキュベーションした。570nm及び660nmでの吸光度を、マイクロプレートELISAリーダー(SpectraMax M2、モレキュラーデバイス社、アメリカ合衆国)を用いて検出した。未処理の細胞が対照の役割を果たした。結果は、3連のウェルの平均細胞の生存率[(OD処理−ODブランク)/(OD対照−ODブランク)×100%]として表わした。また、テロデンドリマーに関連する毒性を評価するために、異なる希釈剤とともにテロデンドリマー及び空架橋ミセルでも細胞を処理し、計72時間インキュベーションした。
PTX−NCMは、タキソール(登録商標)(パクリタキセルの遊離薬物)に匹敵するSKOV−3細胞に対するインビトロ抗癌効果を示した。PTX−BCM4は、等しい投与量レベルで、タキソール(登録商標)及びPTX−NCMより細胞毒性が著しく低いことがわかった。PTX−NCM及び酸性のpH及びマンニトールで誘発された遊離薬物の毒性プロフィールには微少な変化があった。PTX−BCM4は、マンニトール(100mM)の存在下で、pH5.0にて、著しく増強した癌細胞阻害を示した。
インビボ血中消失動態及び生体内分布
ローダミンBで標識したNCM及びDCMを、血中消失試験のために調製した。ローダミンB結合ミセルの濃度は2.0mg/mLであった。PBSにより20倍に希釈した、これらのミセルの吸光度及び蛍光スペクトルを、蛍光分光計(SpectraMax M2、モレキュラーデバイス社、アメリカ合衆国)により特徴付けを行った。100μLのローダミンB結合NCM及びDCMを、無腫瘍ヌードマウスに尾静脈をから注射した。注射後の異なる時点で50μLの血液を採取して、ローダミンBの蛍光シグナルを測定した。
マウスに静注した後、NCMのローダミンBシグナルは、血液循環から急速に消失し、注射後10時間以内にバックグラウンドレベルに下がった(図24F)。血中のBCM4のローダミンBシグナルは、注射の10時間後で、NCMのシグナルより6倍高く、24時間を超えて持続した。
インビボ毒性
PTX搭載NCMは、安全にインビボ癌治療に適用されてきた。マウスにおける単回治療MTDは、75mgPTX/kgと観察され、対応するテロデンドリマー投与量は200mg/kgであった。しかし、疎水性のPTXをNCM内部に封入してテロデンドリマーを一緒に保つことなしに、ミセルはより動的であり、希釈するとより容易に解離する傾向にあって、溶血性の副作用の原因となり得る。テロデンドリマーに関連するインビボでの毒性について調べるために、空の無架橋及び架橋ミセルの双方を、200mg/kgの単回投与で、無腫瘍ヌードマウスに尾静脈から注射した。対照として、PBSをマウスに注射した。毒性の可能性のある兆候についてマウスをチェックし、生存状況を、2週間、毎日モニターした。注射の7日後に、血球数、アラニンアミノ基転移酵素(ALT)、アスパラギン酸アミノ基転移酵素(AST)、及び血中尿素窒素(BUN)を含む血液生化学の測定のために、全てのマウスから血液試料を得た。
実施例15 ボロン酸架橋ミセルからの薬物の放出
PTX搭載NCM及びBCMを、インビトロ放出プロフィールを決定するのに調製した。NCM、BCM1、BCM2、BCM3、及びBCM4に対するPTX搭載は、計20mgの測定テロデンドリマーの存在下で、9.9%、9.8%、9.8%、9.9%、10.0%(w/w、PTX/ミセル)であった。PTX搭載ミセル溶液のアリコートを、3.5kDaのMWCOを有する透析カートリッジ(Pierce Chemical Inc.)に注入した。理想的に沈んだ状態を作るために、10gのチャコールを放出培地に加えた。カートリッジを、異なるpHレベル(pH6.5、pH6.0、pH5.5、及びpH5.0)、又はさまざまな濃度のグルコース若しくはマンニトール(0、10mM、50mM、及び100mM)の存在下でPBS対して37℃にて透析した。放出培地を、100rpmの速度で撹拌した。さまざまな時点で透析カートリッジに残るPTXの濃度を、HPLCにより測定した。幾つかの実験では、特定の放出時間(5時間)で放出培地(pH7.4)を、異なるpHレベル(pH6.5、pH6.0、pH5.5、及びpH5.0)及び/又はマンニトール若しくはグルコース(10及び100mM)の存在する新鮮な培地と置き換えた。値は、各2連の試料の平均として記録した。
NCMからのPTX放出は、急速であり、放出培地のpH又はジオールの存在とは無関係に、約30%のPTXが、初めの9時間のうちに放出された。フェニルボロン酸を介して架橋されたBCM3からのPTX放出は、pH7.4で、NCMと比べて著しく遅かったが、ニトロフェニルボロン酸架橋をもつBCM4と比べて速かった。BCM3からのPTX放出は、培地のpHが7.4から6.5へ減少したとき促進された一方で、BCM4のPTX放出はpH5.5で加速された。グルコースのその生理的レベル(2〜10mM)での存在下、又はより高い濃度(50mM)での存在下でさえでも、BCM3及びBCM4からのPTX放出は、グルコースを含まない放出培地中でのPTX放出と同様であった。PTX放出は10mMのマンニトールに影響を受けなかったが、マンニトールの濃度が50〜100mMの範囲のまで増加するにつれて徐々に促進されたことに留意すべきである。
インビボ(生体内の状況を模倣するために、初めに生理的pHの下である期間(例えば5時間)インキュベーションし、次に酸性のpH及び/又はマンニトールで、BCM4からのPTX放出を誘発した。最初の5時間は、BCM4からのPTX放出は、NCMからのPTX放出と比べて著しく遅かった。5時間の時点で、100mMのマンニトールを加えたとき、又は培地のpHを5.0に調整したとき、BCM4から一気に薬物が放出した。PTX放出は、100mMのマンニトール及びpH5.0の組み合わせによって更に加速されることができることに留意すべきである。この2段階放出方法を活用することができ、インビボで血液循環中の尚早な薬物放出を最小限にし、続いて酸性の腫瘍微環境、癌細胞の酸性のコンパートメントへのミセルの露出、又はマンニトールの付加的な投与によって誘発される急速な薬物放出が起こることができる。
実施例16 喘息の治療
ミセルに封入されたデキサメタゾンの治療有効性を評価するために、我々は、アラム中のオボアルブミン(OVA)(Ova/alum)感作及びOVAエアロゾル曝露レジメンを採用する喘息マウスモデルを使用する。このモデルは、T細胞及び好酸球が主動する炎症反応及び粘液過分泌反応という点で喘息の病理学的特徴を模倣し、慢性喘息の構造的な気道の変化を示す(参照文献1及び2)。この実験は、UCデービス校のNick Kenyon博士と共同で行った。デキサメタゾンを、PEG5k−CA8及びPEG2k−CA4でナノ製剤した。OVA曝露マウスを、デキサメタゾン搭載ナノ粒子、又はPBSで治療した。デキサメタゾンナノ製剤は双方とも、デキサメタゾン(Dex)単独と比べて、肺洗浄細胞計数及び好酸球計数が、より多く減少した(図34)。
以上、明確な理解の助けとなるよう、本発明を実例に基づき詳細に説明したが、当業者であれば理解し得るように、添付の特許請求の範囲内で一定の変更及び修正を加えてもよい。また、本明細書に示す文献は、各文献を個別に援用することにより本明細書に組み込まれるのと同様に、その全体が援用により本明細書に組み込まれる。本願明細書の記載と引用される文献の記載との間に矛盾がある場合には、本明細書の記載が優先する。

Claims (9)

  1. 下記式からなる群より選択される構造を有する化合物:
    (式中、
    各分岐モノマー単位Xはリシンであり;
    各リンカーL’は、下記式:
    を有するEbesリンカーであり;
    各PEGはポリエチレングリコール(PEG)ポリマーであり、ここで各PEGポリマーの分子量は1〜100kDaであり;
    各Rはコール酸であり;
    各Yは、カルボキシフェニルボロン酸、カルボキシニトロフェニルボロン酸、及び3,4−ジヒドロキシ安息香酸からなる群より独立に選択される架橋性基である。但し、各Y はL’又はXに対し、各Y のカルボキシル基とL’又はXの末端アミノ基との間に形成されるペプチド結合を介して結合される。)。
  2. PEGが、分子量5kDのPEGである、請求項1に記載の化合物。
  3. 内部及び外部を有する可逆的に架橋されたナノ担体であって、前記ナノ担体は、各々が請求項1に記載の化合物である、少なくとも1つの第一の化合物と、少なくとも1つの第二の化合物とを含み、ここで前記第一及び第二の化合物の各々は水性溶媒中で自己組織化して前記ナノ担体を形成し、ここで前記第一及び第二の化合物の各々の疎水面が相互に配向することにより、前記ナノ担体の内部に疎水性ポケットが形成され、前記第一及び第二の化合物のPEGは前記ナノ担体の外部に自己組織化し、ここで前記第一の化合物は、カルボキシフェニルボロン酸又はカルボキシニトロフェニルボロン酸を架橋性基として有し、前記第二の化合物は、3,4−ジヒドロキシ安息香酸を架橋性基として有し、前記架橋性基により前記第一及び第二の化合物が可逆的に架橋されてなる、ナノ担体。
  4. 前記ナノ担体が更に疎水性薬物又は造影剤を含み、前記の疎水性薬物又は造影剤が、前記ナノ担体の疎水性ポケット内に隔離されてなる、請求項3に記載のナノ担体。
  5. 前記疎水性薬物が、ボルテゾミブ、パクリタキセル、SN38、カンプトテシン、エトポシド及びドキソルビシン、ドセタキセル、ダウノルビシン、VP16、プレドニゾン、デキサメタゾン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テムシロリムス、カルムスチン、ラパチニブ、ソラフェニブ、フェンレチニド、並びにアクチノマイシンDからなる群より選択される、請求項4に記載のナノ担体。
  6. 前記造影剤が、有機蛍光染料、量子ドット(quantum dots:QDs)、超常磁性酸化鉄ナノ粒子(super paramagnetic iron oxide nanoparticles:SPIO−NPs)、及び金ナノ粒子からなる群より選択される、請求項4に記載のナノ担体。
  7. 前記造影剤が、放射性核種である、請求項6に記載のナノ担体。
  8. 請求項3に記載の可逆的に架橋されたナノ担体の架橋を解消するインビトロの方法であって、前記可逆的に架橋されたナノ担体を、架橋結合を開裂するのに適した結合開裂成分と接触させることにより、前記可逆的に架橋されたナノ担体の架橋を解消することを含む、方法。
  9. 前記結合開裂成分がマンニトールである、請求項8に記載の方法。
JP2017058554A 2011-05-13 2017-03-24 可逆的に架橋されたミセル系 Active JP6542827B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161485774P 2011-05-13 2011-05-13
US61/485,774 2011-05-13
US201161487953P 2011-05-19 2011-05-19
US61/487,953 2011-05-19

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014510540A Division JP6235460B6 (ja) 2011-05-13 2012-05-14 可逆的に架橋されたミセルsystems

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017149960A JP2017149960A (ja) 2017-08-31
JP2017149960A5 JP2017149960A5 (ja) 2018-01-11
JP6542827B2 true JP6542827B2 (ja) 2019-07-10

Family

ID=47177586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017058554A Active JP6542827B2 (ja) 2011-05-13 2017-03-24 可逆的に架橋されたミセル系

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10106650B2 (ja)
EP (1) EP2707419B1 (ja)
JP (1) JP6542827B2 (ja)
CN (1) CN103748142B (ja)
WO (1) WO2012158622A2 (ja)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2323628B1 (en) 2008-08-13 2022-04-13 California Institute of Technology Carrier nanoparticles and related compositions, methods and systems
EP2707419B1 (en) 2011-05-13 2019-08-14 The Regents of The University of California Reversibly crosslinked micelle systems
WO2013024048A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Ascendis Pharma A/S Polymeric hyperbranched carrier-linked prodrugs
WO2013096388A1 (en) 2011-12-21 2013-06-27 The Regents Of The University Of California Telodendrimers with enhanced drug delivery
US9642916B2 (en) * 2012-12-12 2017-05-09 The Regents Of The University Of California Porphyrin modified telodendrimers
CN110078915B (zh) * 2013-03-01 2021-10-22 加州理工学院 用硝基苯硼酸组合物稳定的纳米粒子
CN105007905A (zh) * 2013-03-01 2015-10-28 加州理工学院 靶向纳米粒子
US9468681B2 (en) 2013-03-01 2016-10-18 California Institute Of Technology Targeted nanoparticles
US20140348754A1 (en) * 2013-05-14 2014-11-27 California Institute Of Technology Method of Delivering Therapeutics and Imaging Agents to the Brain by Nanoparticles that Cross the Blood Brain Barrier
US11406714B2 (en) 2013-08-21 2022-08-09 The Research Foundation For The State University Of New York Telodendrimers and nanocarriers and methods of using same
CN104414973A (zh) * 2013-08-21 2015-03-18 复旦大学 一种视黄酸和紫杉醇共递药的胶束给药系统及其制备方法
CN105193732A (zh) * 2014-06-05 2015-12-30 华东理工大学 雷帕霉素纳米缓释微球及其制备方法
CN104530413B (zh) * 2014-10-01 2017-08-25 厦门赛诺邦格生物科技股份有限公司 一种多官能化h型聚乙二醇衍生物修饰的生物相关物质
WO2016050210A1 (zh) * 2014-10-01 2016-04-07 厦门赛诺邦格生物科技有限公司 一种多官能化聚乙二醇衍生物及其制备方法
CN104530417B (zh) * 2014-10-01 2017-09-08 厦门赛诺邦格生物科技股份有限公司 一种多官能化h型聚乙二醇衍生物及其制备方法
WO2016050208A1 (zh) * 2014-10-01 2016-04-07 厦门赛诺邦格生物科技有限公司 一种多官能化聚乙二醇衍生物修饰的生物相关物质
US10463694B2 (en) 2014-10-07 2019-11-05 The Research Foundation For The State University Of New York Functional segregated telodendrimers and nanocarriers and methods of making and using same
WO2017003668A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 California Institute Of Technology Cationic mucic acid polymer-based delivery systems
ES2625024B1 (es) * 2015-12-18 2018-05-10 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Material que comprende tectómeros de oligoglicina y nanohilos
WO2017149546A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd Multi drug composite, preparation methods and uses thereof
US10517823B1 (en) * 2016-08-10 2019-12-31 Verily Life Sciences Llc ROS—responsive liposomes for specific targeting
US10583083B1 (en) * 2016-08-10 2020-03-10 Verily Life Sciences Llc ROS-responsive multilamellar liposomal vesicles for targeting inflammatory macrophages
US11369688B2 (en) 2016-09-15 2022-06-28 The Regents Of The University Of California Hybrid telodendrimers
US11369614B2 (en) 2017-01-19 2022-06-28 The Research Foundation For The State University Of New York Telodendrimers with riboflavin moieties and nanocarriers and methods of making and using same
JP2018070626A (ja) * 2017-11-24 2018-05-10 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 標的化ナノ粒子
JP2018058868A (ja) * 2017-11-24 2018-04-12 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー ニトロフェニルボロン酸組成物によって安定化したナノ粒子
CA3099440A1 (en) 2018-06-13 2019-12-19 California Institute Of Technology Nanoparticles for crossing the blood brain barrier and methods of treatment using the same
US20210299061A1 (en) * 2018-08-13 2021-09-30 Polymer Factory Sweden Ab Dendritic nanogel carriers and method of production
CN111184874B (zh) * 2018-11-14 2022-02-22 南京大学 疏水性纳米生物探针
US11179475B2 (en) 2018-11-28 2021-11-23 International Business Machines Corporation Biodegradable functional polycarbonate nanoparticle carries for delivering molecular cargo
JP2019108371A (ja) * 2019-03-04 2019-07-04 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 標的化ナノ粒子
JP2019108372A (ja) * 2019-03-04 2019-07-04 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー ニトロフェニルボロン酸組成物によって安定化したナノ粒子
CN111904932B (zh) * 2019-05-08 2023-06-20 北京德立福瑞医药科技有限公司 一种含有糖皮质激素的胶束制剂及其制备方法
JP2023506703A (ja) 2019-12-04 2023-02-20 ダンタリ インコーポレイテッド 治療用ナノ粒子を合成するための方法及び組成物
US20230076792A1 (en) * 2019-12-17 2023-03-09 The Regents Of The University Of California Sequential targeting in crosslinking nano-theranostics for treating brain tumors
WO2023086073A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-19 Massachusetts Institute Of Technology Particles containing pollutant-capturing micelles and related methods
CN115531291A (zh) * 2022-09-02 2022-12-30 南京医科大学 一种可载药的赖氨大黄酸自组装水凝胶及其制备方法与应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000009133A1 (en) 1998-08-10 2000-02-24 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Sustained release oral preparations of fasudil hydrochloride
JP4659937B2 (ja) 1999-11-19 2011-03-30 ナノキャリア株式会社 コア−シェル構造のポリイオンコンプレックスミセル
AU2002953073A0 (en) 2002-11-21 2003-01-16 Access Pharmaceuticals Australia Pty Limited Amplification of biotin-mediated targeting
WO2006089156A2 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Rutgers, The State University Drug-polymer conjugates coupled to a peptidic carrier
JP5271715B2 (ja) * 2006-11-22 2013-08-21 国立大学法人 東京大学 ジスルフィド架橋高分子ミセルを用いた環境応答性siRNAキャリア
EP2344134B1 (en) 2008-09-23 2017-11-08 The Regents of The University of California Nanocarriers for drug delivery
US9296988B2 (en) 2009-06-19 2016-03-29 The Regents Of The University Of California Three-dimensional cell adhesion matrix
EP2707419B1 (en) 2011-05-13 2019-08-14 The Regents of The University of California Reversibly crosslinked micelle systems

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017149960A (ja) 2017-08-31
EP2707419A4 (en) 2014-11-26
WO2012158622A2 (en) 2012-11-22
CN103748142A (zh) 2014-04-23
JP2014514431A (ja) 2014-06-19
US20150045419A1 (en) 2015-02-12
JP6235460B2 (ja) 2017-11-22
CN103748142B (zh) 2016-04-27
WO2012158622A3 (en) 2013-03-28
EP2707419A2 (en) 2014-03-19
US20190112423A1 (en) 2019-04-18
US10106650B2 (en) 2018-10-23
EP2707419B1 (en) 2019-08-14
US11192978B2 (en) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6542827B2 (ja) 可逆的に架橋されたミセル系
US11219692B2 (en) Porphyrin modified telodendrimers
US10556021B2 (en) Nanocarriers for drug delivery
EP2793953B1 (en) Telodendrimers with enhanced drug delivery
US10967003B2 (en) Functional segregated telodendrimers and nanocarriers and methods of making and using same
US11369688B2 (en) Hybrid telodendrimers
JP6235460B6 (ja) 可逆的に架橋されたミセルsystems

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180529

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180829

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190108

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190613

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6542827

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250