JP6555688B2 - スチレン−マレイン酸共重合体の誘導体 - Google Patents

スチレン−マレイン酸共重合体の誘導体 Download PDF

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Description

本特許出願は、日本国特許出願第2013−239222号について優先権を主張するものであり、ここに参照することによって、その全体が本明細書中へ組み込まれるものとする。
本発明は、スチレン−マレイン酸共重合体の誘導体、該誘導体と活性物質との結合体およびその製造方法に関する。
発明者(前田ら)はスチレン−マレイン酸(あるいは無水マレイン酸)共重合体(以下、「SMA」と称する。)が優れた両親媒性を有することにより、優れた医薬品のキャリアーとなることを見出し、有用な高分子結合型制癌剤SMANCSを開発した(厚労省製造承認1993年;特許文献1〜4;および非特文献1〜3)。
このSMANCSは、小型タンパク質ネオカルチノスタチン(NCS、MW12KDa)の有する遊離のアミノ基2個(Ala1およびLys20)に対し、SMA鎖上の無水マレイン酸(実際は部分半ブチルエステルに残存する20〜45%の無水マレイン酸残基をもつもの)を反応させ、SMA鎖をNCS上に2本結合させたものである。この反応は水にしか溶けないNCSとSMA鎖上に存在する無水マレイン酸残基との結合反応であり、アルカリ性水系でのアミド結合形成反応である。これはSMA鎖上の無水マレイン酸(SMA)残基がアルカリ性pHで水という溶媒の水分子(濃度55M)の加水分解反応と、そこに共存するNCSの分子上のアミノ基(2分子)(濃度はマイクロモルμMの範囲)とのアミド結合形成反応が考えられる。このとき、SMA上の反応基である無水マレイン酸残基は大過剰存在する水との加水分解反応のため消費され大半が分解するので、大過剰のSMAが必要となる。その結果、反応生成物の分離精製は困難となる[問題点1]。
即ち、SMAの無水マレイン酸は水に難溶であるが、水溶液中で無水環は水により次第に加水分解(開環)されるとともに、次第に水易溶性になる。しかしながら、芳香族(アリル)アミンや、後述するプロトポルフィリンのジエチルアミン誘導体、さらにはある種のペプチド上のアミノ基などとの反応はゆるやかであり、生成物(複合体)の収率は比較的低い[問題点2]。
このように、SMA鎖に結合した低分子化合物(SMA複合体)は、疎水性と親水性の共重合体(SMA)を構成成分とした高分子化合物となっており、それ自体によるミセル化が容易に生じる。つまりこのSMA化結合物は自然に自己会合型ミセルになるという、優れた性質を有することを見出した。その一つとして、本発明者らは、プロトポルフィリン(protoporphyrin IX、以下、「PP」と称する。)とSMAとの複合体から構成されるミセルの合成に成功した(非特許文献3〜8)。
上記PPとSMAとの結合反応を水溶液中で行うと、PPが円盤状の会合体(aggregates)を形成し、それがしばしばSMAを構成成分とするミセル(SMAミセル)中に非共有結合体として低分子薬物などを抱合した、抱合体ミセルを形成することがわかってきた(特許文献5)。すなわち、このSMA−PP抱合体ミセルはPPを非共有結合会合物として包含しているにもかかわらず、一見均一な正規分布をする様相を呈する。このPP会合体そのものは水溶液中でSMA高分子のミセル体として挙動する。一方、SMAと共有結合したPP(共有結合体)からもミセルが形成されるが、このミセルと上記の非共有結合型PPを包含するミセルとが同時に存在(混在)することになるため、夫々の成分ごとに分離精製することが困難であることがわかってきた[問題点3]。
したがって、上記のようにして調製されるミセルは、SMA−PP抱合体(SMAとPP会合体との非共有結合体)のミセルと、SMA−PP共有結合体のミセルの混合物である。そのようなものを生体内に静脈注射により投与すると、非共有結合物(ミセル)は血中でPPはSMAミセル内から解離し、単独に遊離し、さらにそのPPは血漿蛋白と弱く結合しつつ、或いは遊離PPとなるため、極めて高い割合で肝臓および/または脾臓に分布することになる。その結果、特に高分子ミセルやナノメディシンに固有にみられるEPR(Enhanced Permeability and Retention)効果(非特許文献9〜11)によって腫瘍部などの肝心の病巣部への移行および集積性が少なくなるとともに、肝機能障害等も危惧されることが明らかとなった[問題点4]。
さらに、従来のSMAミセルは、ポリアニオン形ミセルであるため、その超微粒子の表面分子荷電は−48〜−50mVと、かなり強い負電荷を有することになる。この強い陰性度(強い負電荷)のため、SMA誘導体およびそのミセル粒子の大半が肝臓および/または脾臓に集積することが明らかとなった[問題点5]。
かかる肝臓および/または脾臓への分布(集積)を抑える方法は、SMA−誘導体に関しては今日まで開発されていない。
US4182752 US4732933 CA1241640 EP0136791 特許第4522452号
H. Maeda et al., Int. J. Peptide & Protein Res 14, 81−87, 1979 H. Maeda, Adv. Drug Deliv. Rev. 46, 169−185,2001 K.Greish, H. Maeda,Drug Delivery System,vol.18,No.3, p254, May2003(日本DDS学会講演要旨) M.Regehly et al., Bioconj. Chem. (2007)vol.18,1031−1038. K. Greish, T. Sawa, et al.,J.Cont.Release(2004)97,219−230 K.Greish,A.Nagamitsu et al.,Bioconj.Chem.16,230−236,2005 A. Iyer et al., Biomaterials (2007)vol.10,1871−1881. A.Iyer, K.Greish,T.Seki,S.Okazaki,J. Fang,K. Takeshita, H. Maeda, J.Drug Target 2007,15,496−506 Cancer Res. 1986, H. Maeda, Adv. Drug Deliv. Rev. 65, 71−79, 2013 H. Maeda, J. Cont. Release 164, 138−144, 2012 H.Maeda et al., J.Cont. Release 74, 47−61,2001)
本発明は、従来のSMA−活性物質(例えばPPなどの薬物)複合体における上記問題点を解消し、PPなどの疎水性化合物の会合体やSMA−PP非共有結合体などのSMA−活性物質非共有結合体といった不純物を含まない、SMA鎖と活性物質との共有結合体のみを構成成分(単一成分)とするミセルを提供することができる、新規なSMA誘導体、および該誘導体と活性物質との共有結合体、並びにその製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記問題点に鑑み、鋭意検討した結果、SMAを特定の誘導体とし、該誘導体に活性物質を共有結合させることで、表面電荷を中性に近づけ、更に疎水性を下げることができ、その結果として肝臓および/または脾臓への集積を抑え、より強いEPR効果を発現し、水溶性を高め、腫瘍部または炎症部に対する指向性を高める医薬(高分子結合型ナノメディシン)が得られることを見出し、本発明に至った。
したがって、本発明は、以下を含む。
[1].(i)スチレン−マレイン酸共重合体(SMA)と、
(ii)該SMAのマレイン酸残基のカルボキシル基にアミド結合またはエステル結合を介して導入された、−NH、−SH、−OH、−COOH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される官能基(a)を含有する側鎖(b)とを含み、
ここで該側鎖(b)がSMAに複数導入される場合、該側鎖(b)は同一であっても異なっていてもよい、SMA誘導体(例えば、図1参照)。
[2].側鎖(b)が、下記式[A]:
Figure 0006555688
[式[A]中、Rは、単結合、アルキレン基、−NH−、−CO−、−(C=NH)−、−N=C(CH)−および−(C=NH)−NH−並びにそれらの組合せから選択される基を示し、ここで該アルキレン基は、ヒドロキシル基およびカルボキシル基で置換されていてもよく、
は、水素原子、−NH、−SH、−OH、−COOH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される基を示し、ただし、Rが水素原子である場合、Rは単結合であり、
ここで、式[A]で示される基がSMA誘導体中に複数存在する場合、RおよびRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
で示される、上記[1]に記載のSMA誘導体。
[3].式[A]中、Rが、単結合、−CH−、−(CH−、−(CH−、−CH(COOH)−CH−、−CH−CH(COOH)−、−CH−CH(OH)−CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−CO−CH(COOH)−、−CH−CO−(CH−、−N=C(CH)−(CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−、−CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−および−(CH−、並びにこれらのカルボキシル基のα、β、γ、またはδ炭素にケトン基を有するものから選択される、上記[2]に記載のSMA誘導体。
[4].式[A]中、−R−Rが、以下の基:
(1) 水素原子、
(2) −NH
(3) −(CH−SH、
(4) −CH(COOH)−CH−SH、
(5) −(CH1〜6−NH
(6) −CH−CH(OH)−CH−NH
(7) −CH(COOH)−(CH−NH
(8) −(CH1〜4−CH(COOH)−NH
(9) −(CH1〜4−NH−(C=NH)−NH
(10) −(C=NH)−NH−(CH1〜4−NH
(11) −CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−NH
(12) −(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−NH
(13) −C(CH−OH)
(14) −(CH1〜4−NH−CO−NH−NH
(15) −(CH1〜4−CO−CH−NH
(16) −CH−CO−(CH−NH
(17) −CH−CO−(CH)−OH、
(18) −(CH1〜4−CO−CHOH−COOH、
(19) −CH−CO−(CH−COOH、
(20) −N=C(CH)−(CH−COOH、
(21) −(CH−NH、および
(22) −(CH−OH
から選択される基である、上記[2]または[3]に記載のSMA誘導体。
[5].上記[1]〜[4]のいずれかに記載のSMA誘導体と、該SMA誘導体と直接または間接的に共有結合を形成して結合した活性物質とを含む、結合体。
[6].上記[1]〜[4]のいずれかに記載のSMA誘導体と、該SMA誘導体中の側鎖(b)の官能基(a)または該側鎖(b)とは異なる部分の少なくとも1つと直接または間接的に共有結合を形成して結合した活性物質とを含む、上記[5]に記載の結合体。
[7].SMA誘導体と活性物質との結合が、アミド結合、エステル結合、ヒドラゾン結合およびジスルフィド結合から選択される結合である、上記[5]または[6]に記載の結合体。
[8].SMA誘導体の側鎖(b)の官能基(a)と活性物質との結合が、下記式[B]:
Figure 0006555688
[式[B]中、Rは、−NH−、−O−、カルボニル基およびアルキレン基並びにそれらの組合せから選択される基を示し、
は、−C(CH)=N−および−C(ベンジル)=N−から選択される基を示し、R2aは、−NH−を示す。]
で示される連結基−R−R−を介した結合である、上記[5]〜[7]のいずれかに記載の結合体。
[9].式[B]中の連結基−R−R−が、以下の基:
(1) −NH−(CH−NH−C(=O)−(CH−C(CH)=N−、および
(2) −NH−CH−C(=O)−(CH−C(ベンジル)=N−
から選択される基である、上記[8]に記載の結合体。
[10].活性物質が、抗癌剤、抗生物質またはペプチドホルモンである、上記[5]〜[9]のいずれかに記載の結合体。
[11].抗癌剤が、ピラルビシン、プロトポルフィリン、亜鉛プロトポルフィリン、ボロノメルカプテイト、ボロノシステイン、エピルビシン、アクラルビシンおよびドキソルビシンからなる群から選択される、上記[10]に記載の結合体。
[12].上記[5]〜[11]のいずれかに記載の結合体を含む、医薬。
[13].制癌剤である、上記[12]に記載の医薬。
[14].上記[5]〜[11]のいずれかに記載の結合体と、薬理学的に許容される担体を含む、医薬組成物。
[15].医薬としての、上記[5]〜[11]のいずれかに記載の結合体の使用。
[16].医薬組成物を製造するための、上記[5]〜[11]のいずれかに記載の結合体の使用。
[17].上記[5]〜[11]のいずれかに記載の結合体を患者に投与することを含む、疾患の治療または予防方法。
本発明のSMA誘導体は、SMA鎖に塩基性成分が付与されているものでは、それら自身(高分子)およびそれらから形成されるミセルの表面の負電荷がより少なく(例えば、もとのSMA表面のゼータ電位は−48mV〜−50mVであるが、誘導体化により約−40〜−5mVに低減し得る。さらに、塩基成分がなくても、SMAのマレイン酸のカルボキシル基がアミド結合により中和される。また、アルコールなどでエステル結合になる場合も負電荷は低減することができる。後記表4参照)、また、トリス基などの親水性基を含むことにより疎水性も低減されたものである。したがって、下記に示すように、医薬として有利に使用可能な結合体を製造するのに使用することができる。
本発明の結合体は、新規な構造を有するSMAの誘導体と活性物質との共有結合体であり、
(1)水溶性中で10nm以上3000nmの直径を有する高分子であり、EPR効果を示し、
(2)腫瘍局所の弱酸性pHで(図2参照)、或いは還元性環境下で薬物を放出し、腫瘍局所でもとの低分子薬物が拡散により腫瘍細胞によりすみやかにとり込まれ、
(3)より一層の腫瘍細胞選択的な効力を発揮する。
また、本発明の結合体においては、
(4)SMA鎖に塩基性成分が付与されている場合はなおのこと、それら自身(高分子)およびそれらから形成されるミセルの表面の負電荷がより少なく、肝蔵および/または脾蔵への非特異的な吸着が抑えられ、さらに、水溶性が高められているので、高い血中濃度を維持しつつ、より優れたEPR効果による高い腫瘍内濃度の達成を可能とし、さらに、一般臓器への集積がないことから、毒性を低減することが可能になり、画期的なナノメディシン型制癌剤の製造が可能になった。
図1は、スチレン−無水マレイン酸共重合体(SMA)から、本発明の新規SMA誘導体(ヒドラジド化SMA、アミド化SMA、トリス化SMA、アミノ化SMAおよびチオール化SMA)を合成するための反応スキームを示す。 図2は、各pH環境下でのSMA−ヒドラゾン−THP(ピラルビシン)からTHPの放出速度を示す。 図3は、以下の物質の赤外吸収スペクトル/KBrを示す。A:SMA−共重合体無水マレイン酸型(未反応原体)、B:実施例2で得られたSMA−ヒドラジド誘導体、水系においてヒドラジン2モル過剰反応生成物、C:実施例2で得られた、同5モル過剰反応生成物、D:実施例12で得られたSMA−アミド化誘導体、アンモニア50モル過剰反応生物、E:実施例27で得られたSMA−トリス誘導体、ジメチルホルムアミド(DMF)中5モル過剰反応生成物、F:実施例18で得られたSMA−システイン誘導体、DMF中5モル過剰反応生成物、G:実施例6で得られたSMA−ヒドラジル−THP(ピラルビシン)、H:ヒドラジン水和物(未反応原体)。 図4は、以下の物質のラマン吸収スペクトルを示す。A:対照システイン、SHのピークが顕著である。B:実施例18で得られたSMA−システイン誘導体、C:対照シスチン、S−Sのピークが顕著である。 SMA−THPのマウスS−180に対する抗腫瘍効果を示すグラフである。 SMA−THPによるマウスS−180治療開始からの生存率を示すグラフである。
本発明は、スチレン−マレイン酸共重合体(SMA)と、該SMAのマレイン酸残基のカルボキシル基にアミド結合またはエステル結合を介して導入された、−NH、−SH、−OH、−COOH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される官能基(a)を含有する側鎖(b)とを含み、
ここで該側鎖(b)が複数導入される場合、該側鎖(b)は同一であっても異なっていてもよい、SMA誘導体(以下、「本発明のSMA誘導体」と称する)を提供する。
ある実施態様において、側鎖(b)は、SMAのマレイン酸残基のカルボキシル基にアミド結合を介して導入された、−NH、−SH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される官能基(a)を含有するものである。
本発明のSMA誘導体は、例えば、アンモニア、ヒドラジン、2−アミノエタンチオール、システイン、ジアミノアルキル(例えば、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノヘキサン等)、ジアミノプロパノール、アミノプロパノール、リジン、グアニジルブチルアミン、アルギニン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、ケト酸(例えば、レブリン酸、δ−アミノレブリン酸等)またはその塩(ナトリウムなどのアルカリ金属塩等)から選択される修飾剤を使用して得られる。
また、これらの修飾剤は、複数を同時にまたは逐次使用してもよい。例えば、SMAのカルボキシル基をヒドラジンで修飾し、SMAにヒドラジノ基を付与した後、このヒドラジノ基(アミノ基)とレブリン酸のケトン基を反応させてレブリン酸を付与することができる。
本発明のSMA誘導体は、好適には側鎖(b)が、下記式[A]:
Figure 0006555688
[式[A]中、Rは、単結合、アルキレン基、−NH−、−CO−、−(C=NH)−、−N=C(CH)−および−(C=NH)−NH−並びにそれらの組合せから選択される基を示し、ここで該アルキレン基は、ヒドロキシル基およびカルボキシル基で置換されていてもよく、
は、水素原子、−NH、−SH、−OH、−COOH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される基を示し、ただし、Rが水素原子である場合、Rは単結合であり、ここで、式[A]で示される基がSMA誘導体中に複数存在する場合、RおよびRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
で示されるものである。
上記アルキレン基としては、例えば炭素数1〜20個の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、例えばメチレン、ジメチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン等が挙げられる。好適には炭素数1〜6個の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、例えばメチレン、ジメチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン等が挙げられ、特に炭素数1〜4個の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、例えばメチレン、ジメチレン、トリメチレン、テトラメチレン等が挙げられる。
また、上記アルキレン基は、ヒドロキシル基、カルボキシル基等で置換されていてもよい。
ある実施態様において、上記式[A]中、Rは、単結合、アルキレン基、および−(C=NH)−NH−並びにそれらの組合せから選択される基を示し、Rは、水素原子、−NH、−SH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される基を示す。
上記式[A]中、好ましいRは、単結合、−CH−、−(CH−、−(CH−、−CH(COOH)−CH−、−CH−CH(COOH)−、−CH−CH(OH)−CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−CO−CH(COOH)−、−CH−CO−(CH−、−N=C(CH)−(CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−、−CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−および−(CH−、並びにこれらのカルボキシル基のα、β、γ、またはδ炭素にケトン基を有するものから選択される。
ある実施態様において、上記式[A]中、Rは、単結合、−(CH−、−CH(COOH)−CH−、−CH−CH(COOH)−、−CH−CH(OH)−CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−、−CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−または−(CH−である。
上記式[A]中、好適には、式[A]中、−R−Rは、以下の基:
(1) 水素原子(例えば、修飾剤としてアンモニアを使用して得られるもの)、
(2) −NH(例えば、修飾剤としてヒドラジンを使用して得られるもの)、
(3) −(CH−SH(例えば、修飾剤として2−アミノエタンチオールを使用して得られるもの)、
(4) −CH(COOH)−CH−SH(例えば、修飾剤としてシステインを使用して得られるもの)、
(5) −(CH1〜6−NH(例えば、修飾剤としてジアミノエタンまたはジアミノヘキサンを使用して得られるもの)、
(6) −CH−CH(OH)−CH−NH(例えば、修飾剤としてジアミノプロパノールを使用して得られるもの)、
(7) −CH(COOH)−(CH−NH(例えば、修飾剤としてリジンを使用して優勢的に得られるもの)、
(8) −(CH1〜4−CH(COOH)−NH(例えば、修飾剤としてリジンを使用して得られるもの)、
(9) −(CH1〜4−NH−(C=NH)−NH(例えば、修飾剤としてグアニジルブチルアミンを使用して優勢的に得られるもの)、
(10) −(C=NH)−NH−(CH1〜4−NH(例えば、修飾剤としてグアニジルブチルアミンを使用して得られるもの)、
(11) −CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−NH(例えば、修飾剤としてアルギニンを使用して優勢的に得られるもの)、
(12) −(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−NH(例えば、修飾剤としてアルギニンを使用して得られるもの)、
(13) −C(CH−OH)(例えば、修飾剤としてトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを使用して得られるもの)、
(14) −(CH1〜4−NH−CO−NH−NH(例えば、修飾剤としてδ−ケト酸など使用して得られるもの)
(15) −(CH1〜4−CO−CH−NH
(16) −CH−CO−(CH−NH
(17) −CH−CO−(CH)−OH、
(18) −(CH1〜4−CO−CHOH−COOH(など)
(例えば、修飾剤としてδ−アミノレブリン酸塩などのケト酸を使用して得られるもの)、
(19) −CH−CO−(CH−COOH(例えば、修飾剤としてδ−アミノレブリン酸またはその塩を使用して得られるもの)、
(20) −N=C(CH)−(CH−COOH(例えば、修飾剤としてレブリン酸またはその塩を使用して得られるもの)、
(21) −(CH−NH(例えば、修飾剤としてジアミノプロパンを使用して得られるもの)、および
(22) −(CH−OH(例えば、修飾剤としてアミノプロパノールを使用して得られるもの)
から選択される基である。
より好適には、−R−Rは、以下の基:
(1) 水素原子(例えば、修飾剤としてアンモニアを使用して得られるもの)、
(2) −NH(例えば、修飾剤としてヒドラジンを使用して得られるもの)、
(3) −(CH−SH(例えば、修飾剤として2−アミノエタンチオールを使用して得られるもの)、
(4) −CH(COOH)−CH−SH(例えば、修飾剤としてシステインを使用して得られるもの)、
(5) −C(CH−OH)(例えば、修飾剤としてトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを使用して得られるもの)
(6) −(CH1〜4−NH−CO−NH−NH(例えば、修飾剤としてδ−ケト酸など使用して得られるもの)
(7) −(CH−NH(例えば、修飾剤としてジアミノプロパンを使用して得られるもの)、および
(8) −(CH−OH(例えば、修飾剤としてアミノプロパノールを使用して得られるもの)
から選択される基である。
ある実施態様において、上記式[A]中、好適には、式[A]中、−R−Rは、以下の基:
(1) 水素原子(例えば、修飾剤としてアンモニアを使用して得られるもの)、
(2) −NH(例えば、修飾剤としてヒドラジンを使用して得られるもの)、
(3) −(CH−SH(例えば、修飾剤として2−アミノエタンチオールを使用して得られるもの)、
(4) −CH(COOH)−CH−SH(例えば、修飾剤としてシステインを使用して得られるもの)、
(5) −(CH−NH(例えば、修飾剤としてジアミノエタンを使用して得られるもの)、
(6) −CH−CH(OH)−CH−NH(例えば、修飾剤としてジアミノプロパノールを使用して得られるもの)、
(7) −(CH−NH(例えば、修飾剤としてジアミノヘキサンを使用して得られるもの)、
(8) −CH(COOH)−(CH−NH(例えば、修飾剤としてリジンを使用して優勢的に得られるもの)、
(9) −(CH−CH(COOH)−NH(例えば、修飾剤としてリジンを使用して得られるもの)、
(10) −(CH−NH−(C=NH)−NH(例えば、修飾剤としてグラニジルブチルアミンを使用して優勢的に得られるもの)、
(11) −(C=NH)−NH−(CH−NH(例えば、修飾剤としてグラニジルブチルアミンを使用して得られるもの)、
(12) −CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−NH(例えば、修飾剤としてアルギニンを使用して優勢的に得られるもの)、
(13) −(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−NH(例えば、修飾剤としてアルギニンを使用して得られるもの)、および
(14) −C(CHOH)(例えば、修飾剤としてトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを使用して得られるもの)
から選択される基である。
ある実施態様において、より好適には、−R−Rは、以下の基:
(1) 水素原子(例えば、修飾剤としてアンモニアを使用して得られるもの)、
(2) −NH(例えば、修飾剤としてヒドラジンを使用して得られるもの)、
(3) −(CH−SH(例えば、修飾剤として2−アミノエタンチオールを使用して得られるもの)、
(4) −CH(COOH)−CH−SH(例えば、修飾剤としてシステインを使用して得られるもの)、および
(5) −C(CHOH)(例えば、修飾剤としてトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを使用して得られるもの)
から選択される基である。
本発明における「スチレン−マレイン酸(無水マレイン酸を含む)共重合体」(SMA)としては、例えば下記式[1]で示されるような、繰り返し単位としてスチレン由来の構成単位(スチレン残基)と、マレイン酸または無水マレイン酸由来の構成単位(マレイン酸残基または無水マレイン酸残基)を含む共重合体である(下記式は、無水マレイン酸残基を含むものである)。SMAは、市販品でもよく、既知の方法によって合成されたものでもよい。また、スチレンとマレイン酸または無水マレイン酸との重合形態は、特に限定されず、ランダム重合、ブロック重合、グラフト重合のいずれの形態のものでもよい。
スチレンとマレイン酸基は1:1が最も好ましいが、3:1〜1:10など任意のものを用いることができる。例えばPolyscience社の2:1のものを用いることができる。一般に、スチレンと無水マレイン酸との共重合反応により得られる。この場合、無水マレイン酸基由来の部分は、環状の酸無水物であるが、そのままでも、あるいは使用前に加水分解して遊離酸部分としてもよい。本発明において、誘導体化するためには、無水マレイン酸の状態が好ましい。
また、共重合反応における反応溶媒としては、ジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、水、ジメチルアセトアミド(DMAc)、メチルセルソルブ、酢酸エチルエステル、アセトン、アセトニトリル等を用いることができる。場合によってはメタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールを用いることができるが、それに限定するものではない。
上記SMAは、重合度に応じて各種の分子量のものが存在するが、本発明に用いるSMAとしては、好適には、例えば下記式[1]中の重合度(n)が約3〜250の繰り返し単位を有する、分子量約500〜50,000を有するものである。かかるSMAとしては、例えば、米国Sartomer社の商品名SMA Resinsなどが挙げられる。
本発明のSMA誘導体は、そのマレイン酸残基または側鎖(b)に存在する少なくとも1つのカルボキシル基等の酸性基あるいはアミノ基等の塩基性基が塩を形成していてもよい。このような塩としては、薬理学的に許容される塩が好ましく、例えば、無機塩基との塩(例えばアンモニウム塩;ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属塩;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩;アルミニウム塩等);有機塩基との塩(例えばメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミンとの塩;ジシクロヘキシルアミン等のシクロアルキルアミンとの塩;エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンとの塩;α−アミノ酸、δ−アミノレブリン酸等のアミノ酸との塩;ピリジン、ピコリン等の複素環式アミンとの塩;N,N−ジベンジルエチレンジアミン等のアルキレンジアミン誘導体との塩等)等が挙げられる。これらの塩は、従来既知の方法によって製造することができる。
本発明のSMA誘導体は、そのマレイン酸残基または側鎖(b)に存在する少なくとも1つのカルボキシル基あるいはヒドロキシル基がエステルを形成していてもよい。このようなエステルとしては、例えば、炭素数1〜4のアルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基)とのエステル、炭素数1〜4のアシル基(例えばアセチル基、プロピオニル基、δ−アミノレブリン酸基)とのエステルが挙げられる。これらのエステルは、従来既知の方法によって製造することができる。また、少なくとも1つのマレイン酸残基のカルボキシル基が上記のようなアルキル基またはアシル基によってエステル化されたSMAを、誘導体化に使用することで製造することもできる。
本発明のSMA誘導体において、上記側鎖(b)が複数導入される場合、それらの側鎖(b)が有する官能基(a)は、同一であっても異なっていてもよい。例えば、本発明のSMA誘導体は、例えば、−C(CH−OH)に加えて、さらに、−NH、−SH、および/または−NH−(C=NH)−NHを含んでいてもよい。
本発明のSMA誘導体は、上記SMAの(無水)マレイン酸残基に対して、種々の官能基(a)を導入するための修飾剤を反応させることにより製造することができる。
以下、SMA誘導体として、(1)ヒドラジド化SMA、(2)アミド化SMA、(3)チオール化SMA、(4)アミン化SMA、(5)トリス化SMAおよび(6)アミノレブリン酸化SMAを製造する場合を例にして、本発明のSMA誘導体の製造方法を説明する(図1参照)。
(1)ヒドラジド化SMA
ヒドラジド化されたSMA誘導体(ヒドラジド化SMA)は、SMAとヒドラジド化剤を反応させることにより、製造することができる。ヒドラジド化剤としては、例えばヒドラジン−1−水和物などが挙げられ、これは通常ヒドラジンと称される。
SMAのヒドラジド化は、例えば、次の反応スキームにしたがって行うことができる。
Figure 0006555688
例えば、約3〜250の繰り返し単位を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体[1]の無水マレイン酸残基に対して、ヒドラジン[2]を反応させることにより、マレイン酸残基がヒドラジド化されたヒドラジド化SMA[3]を得ることができる。
上記反応の結果、SMA中の無水マレイン酸残基は、水系でアルカリ加水分解により生ずるジカルボン酸でなく、モノカルボン酸となり、陰性電荷は半減する。また、ヒドラジンの使用量を無水マレイン酸の当量より少なくすると、その程度に応じて無水マレイン酸残基を任意の程度に保持することができる。残留する無水マレイン酸残基は、別のアミノ基を有する化合物との結合反応に用いることができる。
上記反応におけるヒドラジンの使用量は、SMA中の無水マレイン酸残基に対して、例えば1〜20倍当量、好適には2〜3倍当量である。通常、ヒドラジンを無水マレイン酸残基の2倍当量以上使用すれば、SMAの無水マレイン酸残基のすべてがヒドラジド化した誘導体を得ることができる。
上記反応は、水系または有機溶媒系のいずれの反応系でも行うことができる。
上記反応を水系で行う場合、通常、所定量のヒドラジンを溶解した水溶液を調製し、該水溶液に所定量のSMAを添加し、撹拌して反応させる。
この場合、ヒドラジンの水溶液の濃度は、特に限定されないが、例えば水20mlにヒドラジン−1−水和物を0.1〜1ml好適には0.15ml(3mmolに)無水SMA0.1〜2g、好適には0.3g(1.3mmol)を加え室温で反応する。反応当初は懸濁液となるが、撹拌下に次第に溶解し、反応を、好適には24時間ほど続けるとSMA−マレイン酸のヒドラジド化物となる。ヒドラジンとの反応でヒドラジンの量を無水マレイン酸の当モル量より少なくすると、未反応の無水マレイン酸が残存するが、この場合は反応時間を1〜10時間、好適には2〜3時間とする。反応系を水の代わりにジメチルホルムアルデヒド(DMF)など有機溶媒にすることができる。有機溶媒系で行う場合、通常、所定量のSMAを有機溶媒に溶解した溶液を調製し、該溶液に所定量のヒドラジンを添加し、撹拌して反応させる。この場合、使用する有機溶媒としては、例えばDMF、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)を用いられるが、好適にはDMFが挙げられる。上記の反応温度は、特に室温に限定されないが、例えば16℃〜70℃、好適には25℃〜37℃である。また、反応時間は、特に限定されないが、例えば2〜50時間、好適には10〜20時間である。
反応終了後、反応液に対して、従来の方法にしたがって、DMF溶液に水を添加し、水50%以上にし、これを5%量曹液ついで蒸留水に透析/濃縮を行い、凍結乾燥を行う。分子膜(cut off MW2000または5000)を用い、濃縮、ろ過を行い、それら操作で未反応のヒドラジン、分解物その他の塩を除去し、あるいは塩酸によりpHを4以下で沈殿物となし、あるいは水溶液として凍結乾燥により、ヒドラジド化SMAの白色粉末を得ることができる。
なお、上記以外のヒドラジド化剤を使用しても、同様に反応を行い、ヒドラジド化SMAを製造することができる。
(2)アミド化SMA
アミド化されたSMA誘導体(アミド化SMA)は、SMAとアミド化剤を反応させることにより、製造することができる。アミド化剤としては、例えば濃アンモニア水(28〜29%NH3)、液体アンモニア(100%NH3)などが挙げられ、好適には濃アンモニア水が挙げられる。
SMAのアミド化は、例えば、次の反応スキームにしたがって行うことができる。
Figure 0006555688
例えば、SMAを水に懸濁させ、これに濃アンモニア水(反応式中NHOH)を添加し、SMA中の無水マレイン酸残基(反応式中左端の構造式[化2])を加アンモニア分解する。その結果、アミド化SMAを得ることができる。
上記反応におけるアンモニアの使用量は、無水マレイン酸残基に対して、例えば1〜100倍当量、好適には10〜20倍当量である。通常、アンモニアを無水マレイン酸残基の5倍当量以上使用すれば、SMAの無水マレイン酸残基の90%以上をアミド化することができる。必要によっては無水マレイン酸残基を温存するには使用するアンモニアの当量は1モル以下、好適には0.5モル当量である。
上記反応は、水系または有機溶媒系のいずれの反応系でも行うことができる。
以上の反応を水系で行う場合、通常、所定量のSMAを水に懸濁させ、該懸濁液に所定量の濃アンモニア水を添加し、撹拌して反応させる。この場合、SMAの使用量は、特に限定されないが、水1Lに対して、例えば500mg〜10g、好適には500mg〜3gである。反応温度は、特に限定されないが、例えば10℃〜70℃、好適には30℃〜60℃である。反応時間は、特に限定されないが、例えば3〜48時間、好適には20〜40時間である。また、このとき反応系のpHは、10以上である。
なお、標準的には無水マレイン酸残基を完全開環するためには約40時間反応を行う。また、無水マレイン酸残基を例えば8個中1〜4残基をそのまま残存させるためには5〜10時間行い、必要に応じて時間と温度、それにアンモニアの量を変える。
有機溶媒系で行う場合、通常、所定量のSMAを有機溶媒に溶解した溶液を調製し、該溶液に所定量の濃アンモニアを添加し、撹拌して反応させる。この場合、使用する有機溶媒としては、例えばジメチルホルムアミド(DMF)を水系と同様に行うことができる。
別のアミド化剤として−60℃に冷却した液体アンモニアを300mlのビーカーに100mlとり、そこに粉末の1.0〜30g、好適には3g〜のSMAを撹拌下に少量ずつ添加すると透明になる。SMAの溶液の濃度は、特に限定されないが、例えば1〜30%、好適には10〜20%である。反応温度は、特に限定されないが、例えば20〜80℃、好適には30〜50℃である。また、反応時間は、特に限定されないが、例えば安全に実験操作を行うには、液体アンモニウムとして存在するので、−30℃〜−60℃、好適には−30℃付近の沸騰下で、10〜24時間、好適には5〜6時間がよい。
反応終了後、反応液に対して、従来の方法にしたがって、ろ過、透析、濃縮などを行い、未反応のアンモニアは−33℃で沸騰蒸発除去できる。ついで蒸留水を約200ml加え、撹拌下溶解し、ついで0.1M塩酸を撹拌下に加え、pHを5〜5.0で分別沈殿する分画の未反応または低アミド化のSMA、および分解物その他の塩を除去し、残留溶解液を中性の蒸留水で透析し、凍結乾燥して、アミド化SMAを得ることができる。
なお、上記以外のアミド化剤を使用しても、同様に反応を行い、アミド化SMAを製造することができる。
(3)チオール化SMA
チオール化されたSMA誘導体(チオール化SMA)は、SMAとチオール化剤を反応させることにより、製造することができる(反応スキームは図1を参照)。チオール化剤としては、例えばアミノアルキルメルカプタン(例えば2−アミノエタンチオールなど)、システイン(特にL−システイン)、グルタチオン(還元型)などが挙げられ、好適には2−アミノエタンチオールおよびL−システインが挙げられる。
例えば、チオール化剤としてL−システインを使用する場合、例えば、SMAをジメチルホルムアミド(DMF)などの有機溶媒に溶解させ、これにL−システインを添加し、無水マレイン酸残基とシステインのアミノ基を反応させることにより、チオール化SMAを得ることができる。
上記反応におけるL−システインの使用量は、無水マレイン酸残基に対して、例えば1〜30倍当量、好適には2〜10倍当量である。
上記反応は、有機溶媒系あるいは、水溶液中弱アルカリ性下でも行うことができる。
通常、所定量のSMAを有機溶媒に溶解した溶液を調製し、該溶液に所定量のアミノアルキルメルカプタン類化合物(図1中、HN−R−SH[式中、Rは任意のアルキル基であるか、または該式は、有機酸(脂肪酸)でω末端がSH基のもの、例えばL−システインを示す。])を添加し、撹拌して反応させる。この場合、使用する有機溶媒としては、例えばジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、テトラヒドロフラン(THF)などが挙げられ、好適にはDMF、DMAcが挙げられる。またpH8以上の水溶液(重曹緩衝液)中でも行うことができる。
DMFを15mlに対し、SMAの溶液の濃度は、特に限定されないが、例えば0.05g〜1.5g、好適には200〜300mgである。反応温度は、特に限定されないが、例えば10〜60℃、好適には20〜50℃である。また、反応時間は、特に限定されないが、例えば5〜64時間、好適には10〜24時間である。
上記反応においては、触媒を適宜添加してもよく、触媒としては、例えばトリエチルアミン(TEA)0.5mlを反応液に添加し、撹拌下の反応を促進する。
反応終了後、反応液に対して、従来の方法にしたがって、ろ過、透析/濃縮などを行い、未反応のシステイン、未反応SMA、分解物その他の塩を除去し、必要により乾燥して、チオール化SMAを得ることができる。
なお、上記以外のチオール化剤を使用しても、同様に反応を行い、チオール化SMAを製造することができる。
(4)アミン化SMA
アミン化されたSMA誘導体(アミン化SMA)は、SMAとアミン化剤を反応させることにより、製造することができる。アミン化剤としては、例えばジアミノアルキル(例えばジアミノエタンなど)、グアニジルブチルアミン、L−リジンなどが挙げられ、好適にはジアミノエタン、ジアミノプロパノール、ジアミノプロパンが挙げられる。
例えば、上記SMAのチオール化反応と同様に、有機溶媒(例えば、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド)中でSMAとアミン化剤との反応を行うことにより、アミン化SMAを得ることができる。
また、アミン化剤としてL−リジンを使用することにより、塩基性のより強いグアニジル化SMAを得ることができ、L−リジンの代わりにL−アルギニンを用いることにより、より塩基性のより強いグアニジル化SMAを得ることができる。
(5)トリス化SMA
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(以下、「トリス」と称する。)化されたSMA誘導体(トリス化SMA)は、SMAとトリス化剤を反応させることにより、製造することができる。トリス化剤としては、例えばトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(例えば、和光純薬製)が挙げられる。水溶液の反応にはトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンの塩酸塩も考えられるが、好適にはトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンが挙げられる。
例えば、SMAをジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、これにトリスを添加し、無水マレイン酸残基と反応させることにより、トリス化SMAを得ることができる。
上記反応におけるトリスの使用量は、無水マレイン酸残基に対して、完全トリス化には無水マレイン酸の当量以上、例えば5〜100倍当量、好適には5〜10倍当量である。
上記反応は、有機溶媒系ならびに水溶系で行うことができる。
通常、所定量のSMAを有機溶媒に溶解した溶液を調製し、該溶液に所定量のトリスの粉末を添加し、撹拌して反応させる。この場合、使用する有機溶媒としては、例えばジメチルホルムアミド(DMF)が好適である。200mlのビーカーにDMFを25mlとり、それにSMA(無水マレイン酸残基含有)を0.1g〜3g、より好適には0.2g〜0.6gのSMAを撹拌下に加え、溶解する。SMAの溶液の濃度は、特に限定されないが、例えば0.5g(2%W/V)加える。好適には0.5g(2mmol)である。これにトリスを0.05g〜10g、無水マレイン酸残基の50%(半モル当量)残基をトリス化するためには0.13g(1mmol)を加え、反応させる。反応温度は、特に限定されないが、室温で、例えば10時間〜30時間、好適には20時間反応させる。また、反応液は当初濃黄色〜橙色、ついで淡黄色となる。マレイン酸残基に対し、より完全にトリス化を行うためには約0.3g以上必要であり、好適には0.5g〜1g以上の添加が必要である。
反応終了後、反応液に対して、上述の方法にしたがって、pHを酸性(<pH4)にし、反応生成物を沈殿し、分離する。さらにろ過、透析、濃縮などを行い、上記アミド化反応と同様、分別沈殿などを加味して未反応のトリス、未反応SMA、分解物その他の塩を除去し、必要により凍結乾燥により乾燥して、トリス化SMAを得ることができる。
なお、上記以外のトリス化剤を使用しても、同様に反応を行い、トリス化SMAを製造することができる。
(6)アミノレブリン酸化SMA
アミノレブリン酸化されたSMA誘導体(アミノレブリン酸化SMA)は、既知のアミド化反応に基づき、SMAのカルボキシル基とδ−アミノレブリン酸のアミノ基を反応させることにより、製造することができる。例えば、上記(4)アミン化SMAの反応と同様の条件で行うことができる。
本発明のSMA誘導体は、低減された表面電荷(ゼータ電位)を有する。誘導体化前のSMA表面のゼータ電位は、通常、−48mV〜−50mVであるが、本願発明のSMA誘導体および結合体は、通常−40mV〜−5mV、好適には−30mV〜−5mVである。
本発明のSMA誘導体のゼータ電位が上記範囲内であることで、肝蔵および/または脾蔵への非特異的な吸着が抑制され、より優れたEPR効果による高い腫瘍内濃度の達成が可能になる。
また、本発明のSMA誘導体のゼータ電位が上記範囲内であることで、後述する本発明の結合体において、上記範囲内のゼータ電位が達成され得る。
なお、本明細書におけるゼータ電位は、ゼータ電位測定装置(大塚電子株式会社製、Phortal Model ELSZ−2)を使用し、試料の濃度を3〜10mg/mlとした0.15M NaCl溶液(pH7.4)中で測定した値を意味する。
したがって、本発明のSMA誘導体は、低減された表面電荷を有し、中性pHでは+荷電を有することになるので、SMA鎖が弱酸性〜中性〜陽性の広範囲の荷電を有する結合体を製造することが可能になる。
また、トリス化SMAは、SMAポリマーの側鎖(b)に親水性が大きく付与され、さらにCOOH基がブロックされ、さらに、アミン成分が付与されているため、その表面荷電はより中性である。その結果として、SMA(ミセル)の肝臓および/または脾臓への取り込みを抑制することができる。
本発明のSMA誘導体は、上述した修飾剤の他に、必要に応じて、D−/L−アミノ酸、タウリン、オルニチン、シトルリンなどのアミノ酸類;グルコサミン、マンノース、マンニトール、グルクロン酸などから構成される糖鎖;ジマレイミドメタン;グルタールアルデヒド;ジアミノカプロン酸、クエン酸、シナピン酸、脂肪酸などの有機酸などの修飾剤、さらには、その他の既知の架橋剤などを結合させることができる。これらの修飾剤または架橋剤のSMA誘導体との結合方法は、従来既知の方法を使用することができる。
例えば、さらなる修飾剤として、グルコサミンなどの糖鎖による付加を修飾した場合、SMAポリマーに親水性を付与することができる。
また、本発明は、上記SMA誘導体と、該SMA誘導体と直接または間接的に共有結合を形成して結合した活性物質とを含む、結合体を提供する。
本発明の結合体において、活性物質は、上記SMA誘導体の側鎖(b)の部分において、あるいは該側鎖(b)とは異なる部分(例えば、SMAの無水マレイン酸残基)において、SMA誘導体に結合することができる。例えば、活性物質がNH基を有する場合、該基とSMA誘導体中に残留する無水マレイン酸残基とを反応させることにより、アミド結合を介してSMA誘導体に活性物質を共有結合させることができる。
好適には、本発明の結合体は、上記SMA誘導体と、該SMA誘導体中の側鎖(b)の官能基(a)または該側鎖(b)とは異なる部分の少なくとも1つと直接または間接的に共有結合を形成して結合した活性物質とを含むものである。
また、上記SMA誘導体は、2種以上の官能基(例えばアミノ基とSH基)(a)を有するものであってもよい。
本発明の結合体は、好適には、SMA誘導体と活性物質との結合が、アミド結合、ヒドラゾン結合、エステル結合およびジスルフィド結合から選択される結合であるものである。
ここで、活性物質は、SMA誘導体の側鎖(b)の官能基(a)または該側鎖(b)とは異なる部分(例えば無水マレイン酸残基)とともに共有結合を形成可能な基を有する場合、SMA誘導体と活性物質とを直接共有結合させることができる。しかしながら、活性物質が、上記共有結合を形成可能な基を有しない場合、あるいは必要に応じて、連結基を介して、SMA誘導体と活性物質とを間接的に共有結合させることもできる。
したがって、本発明の結合体において、SMA誘導体の側鎖(b)の官能基(a)と活性物質との結合は、下記式[B]:
Figure 0006555688
[式[B]中、Rは、−NH−、−O−、カルボニル基およびアルキレン基並びにそれらの組合せから選択される基を示し、
は、−C(CH)=N−および−C(ベンジル)=N−から選択される基を示し、R2aは、−NH−を示す。]
で示される連結基−R−R−を介した結合であり得る。
ここで、R2aは、SMA誘導体の官能基(a)であるヒドラジド基の残基である。
上記SMA誘導体の側鎖(b)の官能基(a)がヒドラジド基であり、連結基を形成する部分が−R−C(CH/ベンジル)=Oである場合、SMA誘導体と活性物質との連結基を介した結合は、例えば、次のように形成される。
Figure 0006555688
上記式[B]中の連結基−R−R−は、好適には以下の基:
(1) −NH−(CH−NH−C(=O)−(CH−C(CH)=N−(例えば、BOC−エチレンジアミンおよびレブリン酸由来の基)、および
(2) −NH−CH−C(=O)−(CH−C(ベンジル)=N−(例えば、アミノレブリン酸ベンジルエステル由来の基)から選択される基である。
本発明における「活性物質」とは、生理活性などの活性(薬効)を示す物質であれば特に限定されず、例えば抗癌剤、ペプチドホルモン、抗生物質、抗炎症剤等の薬物等が挙げられる。
好適には抗癌剤、抗生物質およびペプチドホルモンが挙げられ、特に好ましくは抗癌剤が挙げられる。
上記抗癌剤としては、例えば、ピラルビシン、プロトポルフィリン、亜鉛プロトポルフィリン、ボロノメルカプテイト、ボロノシステイン(但し、硼素誘導体を用いた癌治療には、熱中性子の照射を要する)、エピルビシン、アクラルビシン、ドキソルビシンなどが挙げられ、好適にはピラルビシン、プロトポルフィリン、亜鉛プロトポルフィリン、ボロノメルカプテイト、ボロノシステイン、エピルビシンが挙げられる。
上記抗生物質としては、例えば、ストレプトマイシン、アミカシン、アミノベンジルペニシリン、バンコマイシン等が挙げられる。
上記ペプチドホルモンとしては、例えば、カルシトニン、エンドルフィン、エンケファリン、プロラクチン、ラクトジェニックホルモン、パラサイロイドホルモン、プロラクチン放出ホルモン、インシュリン、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)等が挙げられる。
本発明の結合体は、上記SMA誘導体中の側鎖(b)の官能基(a)の少なくとも1つに対して、活性物質の官能基を反応させることにより、活性物質をSMA誘導体に共有結合させることにより製造することができる。
また、本発明の結合体には、上記SMA誘導体の官能基(a)以外の部分(例えば無水マレイン酸残基)に対して活性物質の官能基(例えば、アミノ基)を反応させ、アミド結合を介してSMA誘導体に活性物質が結合したものも含まれる。
以下、本発明の結合体として、(1)SMA−ヒドラゾン−THP、(2)SMA−ヒドラゾン−レブリニル−ZnPP、(3)SMA−S−S−活性物質、および(4)SMA−THP/−トリスを製造する場合を例として、本発明の結合体の製造方法を説明する。
(1)SMA−ヒドラゾン−THP
SMA誘導体としてヒドラジド化SMAを使用し、薬物としてピラルビシン(THP)を使用する場合、以下の反応スキームで示されるようにして、ヒドラジド化SMA[3]のヒドラジド残基に対し、THP分子上のカルボニル基[4]の楕円部を反応させ、シッフ塩基同様の結合体[4’]を形成させ、SMA鎖へTHPが付加した結合体[式4’]を得ることができる。
Figure 0006555688
上記反応は、好適にはメタノール中で行うが、必ずしもそれに限るものではない。例えばDMF、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、水などの溶液中で進行する。また、この反応を促進するため、温度は10〜70℃、好適には15〜37℃に必要に応じて超音波照射下で行う。また、反応は撹拌下に1〜50時間、好適には10〜20時間で満足すべき反応物が得られる。
上記結合体[式4’]の生成において、[3]のヒドラジド基と[4]のTHPの量比は1モル:0.2モルでよいが、[4]を[3]に対し過剰倍加えると反応生成物(SMA−THP)中のTHPのLoadingを増加させることができる。好適にはSMAのヒドラジン化率を低目にした20〜50%であり、それにより充分な溶解性を保つことができる。また、導入されたヒドラジンに対して50〜100%の割合でTHPを添加することで、20%以上のTHP含有率のSMA−ヒドラゾン−THPが作成できる。
(2)SMA−ヒドラゾン−レブリニル−ZnPPの製造
SMA誘導体としてヒドラジド化SMAを使用し、薬物として亜鉛プロトポルフィリン(ZnPP)を使用する場合、連結基を介してヒドラジド化SMAとZnPPとを結合させることができる。この場合、例えば、プロトポルフィリン(PP)[5]のジアミノ基誘導体[7]の合成、そのレブリン酸誘導体[9]の合成、亜鉛の導入([10]→[11])、ZnPPとヒドラジド化SMAとの結合を経て、SMA−ヒドラゾン−レブリニル−ZnPP[12]を得ることができる。
Figure 0006555688
上記反応は第一段階として、プロトポルフィリン(PP)の2個のカルボキシル基を活性エステル化(PPのクロロホルメート)[5’]を行う。この反応は、例えば、アルミホイルで遮光した100mLのナス型フラスコに100mgのプロトポルフィリンを入れ、20mLのテトラヒドロフラン(THF)を加え懸濁溶解させる。そのPP/THF懸濁液をマグネチックスターラーにより撹拌下に約10倍のモル当量の0.25mL(1.79mmol)のトリエチルアミンを滴下により加える。あらかじめ0℃に冷やしたクロロギ酸エチルを0.34mL(3.56mmol)を、PPとトリエチルアミンの反応溶液に約10分間かけゆっくりと加え、撹拌下に氷上で20分間反応させ、さらに室温(25℃)で10分間反応させる。
必要に応じトリエチルアミンなど触媒を加える。BOCエチレンジアミンはプロトポルフィリンのカルボキシル基に対して1.5〜3倍量、エチレンジアミンはプロトポルフィリンのカルボキシル基に対して10〜100倍量を加える。この反応は、室温で30分〜60分間行う。
第2段階としてPPED[8]に導入したエチレンジアミンのアミノ基にレブリン酸[9]のカルボキシル基の付加反応を行う。この反応は、DMFに溶解したPPEDに、2〜20倍モル量のレブリン酸、触媒としてDCCを加え、25℃〜50℃で6〜24時間反応させる。
続いて、第3段階としてPPに付加したレブリン酸上のケトン基に対し、SMA−ヒドラジド[3]を、シッフ塩基対様結合形成反応を介して結合させる。この反応は、SMAヒドラジドをDMFやDMSOなどの溶媒に溶解し、2〜20倍モル量のレブリニルPPED[10]、酢酸またはトリフルオロ酢酸を触媒量加える。室温〜40℃で、12時間〜24時間反応を行う。
PPに対しレブリン酸付加のための別の方法としては、アミノレブリン酸エステルを用い、そのアミノ基をPP上のカルボキシル基と反応させる方法が挙げられる(下記反応式参照)。下記反応式は、アミノレブリン酸ベンジルエステル(アミノレブリネートCbz)[13]を用いて、プロトポルフィリン(PP)レブリネート[13’]を合成する反応を示している。この反応はジメチルホルムアミド(DMF)など溶媒中で縮合剤EDACなどを添加し、常法により行うことができる。レブリン酸の代わりにアセト−アセテートやブトキシエタノールを用いることも可能である。この反応は、次のように進行する。
Figure 0006555688
[式中、Bzは、ベンジル基を示す。]
アミノレブリン酸ベンジルエステル(アミノレブリネートCbz)[13]を用いて合成したプロトポルフィリン(PP)レブリネート[13’]と、ヒドラジド化SMAとの結合反応は、上記PPレブリン酸とヒドラジド化SMAとの結合反応と同様に行うことができる。
また、SMA−ヒドラジンの代わりに、SMA−ヒドラゾン/トリスを用いることにより、SMA−ヒドラゾン−レブリニル−ZnPP/トリスを製造することもできる(後記[18’]も参照)。
(3)SMA−S−S−活性物質
一般に水溶液中でSH基を含む蛋白質(アルブミンなど)とSH化合物(R)は、下記の反応式Aで示されるように、酸化的SS形成反応することが知られている。
[反応式A]
Figure 0006555688
但し、酸素分圧は大気圧あるいはその付近で、pHは弱アルカリ性、温度は0℃〜40℃でとくに4〜5℃で撹拌下に数〜数十時間を要する。必要に応じて触媒に硫酸銅等を数mモルになるように添加すると好都合である。
SMAにSH基を導入したSMA誘導体(SMA−SH)は、そのSH基に対してボロノチオール化合物(ボロノメルカプテイト、Na21211SH、略称「BSH」)またはボロノシステイン(BCySH)と水溶液中で空気酸化によりS−S形成反応を行うことができ、その結果、高分子結合体SMA−S−S−薬物を得ることもできる。
ここでは図1上のメルカプト化SMAを使用し、活性物質としてボロノメルカプテイト(Na21211SH、以下、「BSH」と称する。)を使用する場合を例にして説明する。
[反応式B]
Figure 0006555688
[式中、Bは、硼素12個を有する籠状(cage)化合物がボロノメルカプテイトである。]
上記−S−S−形成反応を利用して、BSHの他にボロノシステイン、その他のチオール化合物(R−SH)を、次のようにSMA鎖上に−S−S−結合を介して、ペンダント式にSMAに付加することができる(下記反応式C参照)。
この反応は、上記反応式Aに準じて進行する。
[反応式C]
Figure 0006555688
[式中、Rは活性物質を示し、mはmモル数であり、SMA(MW約1200の場合)中に1〜6モルのSH基を示し、nはスチレンマレイン酸の重合度のnモル当量であることを示す。n>m]
上記反応により得られるSMA−S−S−Rはナノメディシンとして挙動し、EPR効果を示し、静脈注射後、数時間経つと腫瘍部によく集積する。これに熱中性子を照射するとEPR効果により腫瘍部に集積した[16]の硼素からアルファ線/Li核が発生し、腫瘍選択的に殺腫瘍薬効を発揮する。硼素集積のない正常組織では、熱中性子は細胞傷害作用(副作用)を示さず好都合である。従ってこのB含有ミセルは腫瘍選択的な集積があり理想的な抗腫瘍効果を示す。
また、SMA−SHを用いる反応の代わりに、もとのSMAの無水マレイン酸鎖残基にボロノフェニルアラニンのアミノ基を直接反応させることによってペンダント型に硼素の導入することもできる。
以下、ボロノシステインであるボロノメルカプテイト(BSH)の場合を表現する。
Figure 0006555688
[式中、Bはボロノメルカプテイトであり、n>mであり、m−xはBの置換数である。]
なお、SMA−SHの合成において、SMA−SH同士が分子内架橋してSMA−S−S−SMAを形成する場合がある。該副生成物は不溶物となり易いので、該副生成物が生じた場合、必要に応じてテトラヒドロ硼酸ナトリウム(NaBH)等の還元剤を約1mM程度の濃度(1Lの反応液に約30〜300mgの粉末を添加)になるようにNで空気遮断下に撹拌しつつ添加し、より完全にSMA−SHとなし、上記[反応式B]を開始する。
(4)SMA−THP/−トリス
上記にて合成した無水マレイン酸残基を約50%含有するトリス化SMAに対し、THPの遊離アミノ基に対し、直接無水マレイン酸残基とアミド結合形成反応を、あるいは開環したマレイン酸のCOOHとTHPのアミノ基の間にアミドを形成するため、DCC(ジシクロへキシルカルボジイミド)あるいはWSCI(水溶性カルボジイミド:例EDAC;エチルジメチルアミノプロピルカルボジイミド)などの縮合反応剤とトリエチルアミンなどの触媒を加え、SMA−トリス−THP結合物を合成することができる。
より詳しい反応は、以下に記す。なお、各々の反応物の使用量はここに記載するのは一例である。DMF15mlに上記SMA−トリス約300mg(無水マレイン基約0.6mmol)を溶解し、これにTHP(前述、メルシャンKK製、MW627.64)100mg(約0.16mmol)を加え、室温にて2時間撹拌後、トリエチルアミン0.5ml(前述)を加え、室温にて17時間撹拌反応を行う。反応終了後、蒸留水を同量〜3倍加え、アミコンLab.Scale装置等の分子ふるい膜濃縮/透析装置(cut off MW 2000)を用い、濃縮、透析し、さらに蒸留水を加える。透析を2〜4回行い、未反応物、反応分解物、その他低分子から合成した高分子のTHP−SMAの結合物を除き、凍結乾燥を行いSMA−THP/−トリスを得る。THPに基づく収量は約80%。
Figure 0006555688
上記反応を、SMA−トリス−ヒドラジンとTHPとを用いて行うと、次の別のSMA−THP結合体ができる。この場合、上記[18]のアミド結合の代わりにヒドラゾン結合でSMAと結合していることである。これは[4’]に類似しているが、SMA−ヒドラジンとSMA−トリスのバックボーンであり、アミド結合ではなくヒドラジン側鎖(b)にTHPがペンダント式にぶらさがっているものである[18’]。
Figure 0006555688
本発明の結合体は、従来のSMA−活性物質複合体または結合体に比べて、多くの利点を有する。
例えば、ヒドラゾン結合により活性物質(薬物)がSMAに結合した結合体(SMA−ヒドラゾン−薬物結合体)は、その化学結合が腫瘍病巣などの酸性局所のpHで容易に解裂するため、SMA鎖に結合した薬物は、病巣部の低pH域でもとの薬物が遊離し(図2参照)、生体組織内で自由拡散により、標的細胞や細胞内標的分子に結合できるようになる。一方、このヒドラゾンによる結合は正常の組織や血液の中性pH下では解裂しないため、上記結合体は、高分子として挙動するので、EPR効果がみられない健常の生体組織への分布が抑えられ、その結果、健常の生体組織では薬物が接触しないため薬物との反応(副作用)は抑えられる。すなわち、該結合体は、第2の腫瘍選択性が用いるヒドラゾン結合が腫瘍に固有の環境の酸性pHで切断され、腫瘍局所でより選択的に薬効を発揮する優れた機能を有するばかりでなく、さらに副作用も低減されるものである。
また、ジスルフィド結合により活性物質(薬物)がSMAに結合した結合体(SMA−S−S−薬物結合体)は、EPR効果により腫瘍選択的な集積性を示すばかりでなく、さらに細胞に取り込まれると細胞内のグルタチオン(GSH)の濃度は通常1mMと高いので、この結合体はSS還元反応で薬物を放出する。すなわち、SMA−S−S−Rの該結合体は、細胞内で初めてSS結合が切断され、活性型低分子の薬物−SHを生成させ、薬効を発現させることができる(下記反応式参照)。
Figure 0006555688
本発明の結合体には、血液などの懸濁液中でミセル構造を取り得るものも含まれる。本発明の結合体がミセルを形成する場合、水溶液中では、見かけ上の分子量が化学構造式上の分子量よりも大きくなり、例えば、分子量が5万以上になると、EPR効果により、腫瘍選択性(デリバリー)が増強され、薬効が改善するなどの点で有利となる。
本発明の結合体は、生体内で活性物質を遊離することができるため、使用した活性物質に基づく各種の生理活性を発揮することができる。したがって、活性物質として薬物を使用した場合、該薬物の生理活性に基づく医薬として使用することができる。
また、本発明の結合体は、従来のSMA−活性物質複合体または結合体における血中での活性物質の放出を抑え、表面電荷の負電荷の減少による肝臓および/または脾臓への逸脱的集積を低減させるなどの問題を解消したものであり、より優れたEPR効果による高い腫瘍内濃度を達成できるので、活性物質として抗癌剤を使用した場合、制癌剤、すなわち、癌の予防または治療剤、癌の増殖阻害剤、癌
の転移抑制剤、アポトーシス促進剤等として非常に有利に使用することができる。
したがって、本発明は、本発明の結合体を含む、医薬(特に制癌剤)を提供する。
また、本発明の結合体は、哺乳動物(例えば、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ヒツジ、サル、ヒト)に安全に投与することができ、使用する活性物質(薬物、特に抗癌剤)の生理活性に基づいて患者(哺乳動物)における各種疾患(特に癌)の予防または治療に用いることができる。
したがって、本発明は、本発明の結合体を患者に投与することを含む、各種疾患(特に癌)の治療または予防方法を提供する。
本発明の結合体は、通常、薬理学的に許容される担体と組み合わせて医薬組成物として、経口的または非経口的に哺乳動物に投与することができる。本発明の結合体を経口投与する場合の剤形としては、例えば、錠剤(糖衣錠、舌下錠、バッカル錠等)、油剤(油性化製剤)、丸剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤、シロップ剤、乳剤、懸濁剤、口腔粘膜貼付剤などが挙げられる。また、本発明の結合体を非経口投与する場合の剤形としては、注射剤(静脈注射剤、動脈注射剤、皮下注射剤、皮内注射剤、筋肉注射剤、動脈注射剤(油剤化物を含む)等)、注入剤、点滴剤、デポ剤等が挙げられる。
したがって、本発明は、本発明の結合体と薬理学的に許容される担体を含む医薬組成物を提供する。
本発明の結合体を上記の剤形に製造する方法としては、必要に応じて製剤分野で通常使用される添加剤、例えば賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、甘味剤、界面活性剤、懸濁化剤、乳化剤等を適量使用して、例えば日本薬局方に記載の方法など、その剤形を製造する際に製剤分野で一般的に用いられている既知の製造方法を適用することができる。
例えば、本発明の結合体を使用して注射剤を調製する場合、本発明の結合体を、薬理学的に許容される担体としての無菌の水性液または油性(油溶化)液に溶解、懸濁または乳化することによって、それぞれ水性製剤または油性製剤として調製される。同様にして、経口投与剤、腸内デポ剤等の油性製剤も製造することができる。
また、例えば、本発明の結合体を錠剤、丸剤、顆粒剤等を製造する場合、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤等を用いることができ、シロップ剤等を製造する場合、甘味剤等を用いることができ、乳剤、懸濁剤等を製造する場合、懸濁化剤、界面活性剤、乳化剤等を用いることができる。
ここで、水性液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖等の補助薬を含む等張液等が挙げられ、これに溶解補助剤として、例えば、アルコール(エタノール等)、ポリアルコール(プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等)、非イオン性界面活性剤(例えば、ポリソルベート80、HCO−50等)等を添加することができる。
油性液としては、ゴマ油、大豆油、中鎖脂肪酸、リピオドール等が挙げられ、これに溶解補助剤として、安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等を添加することができる。
また、緩衝剤(リン酸緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液等)、無痛化剤(塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカイン等)、安定剤(ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコール等)、保存剤(ベンジルアルコール、フェノール等)等をさらに配合してもよい。
さらに、必要に応じて、その他の製剤分野で一般的に使用される添加剤を添加してもよい。
また、賦形剤の例としては、水、上記水性液、上記油性液、乳糖、白糖、ブドウ糖、デンプン、蔗糖、微結晶セルロース、カンゾウ末、マンニトール、炭酸水素ナトリウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム等が挙げられる。
結合剤の例としては、デンプンのり、アラビアゴム、ゼラチン、トラガント、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、グリセリン等が挙げられる。
崩壊剤の例としては、デンプン、炭酸カルシウム等が挙げられる。
滑沢剤の例としては、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
甘味剤の例としては、ブドウ糖、果糖、転化糖、ソルビトール、キシリトール、グリセリン、単シロップ、サッカリン等が挙げられる。
したがって、本発明は、医薬組成物の製造における本発明の結合体の使用を提供する。
上記医薬組成物中の本発明の結合体の含有量は、結合体に使用した薬物、剤形等に応じて変動するが、通常、医薬組成物全体に対して約0.01〜99重量%、好適には約3.0〜60重量%である。
本発明の結合体の投与量は患者の状態、体重、結合体に使用した薬物の種類、投与経路等によって異なるが、例えば、癌治療目的で注射剤の形で投与する場合、その1回投与量は、例えば、注射剤の形にして、通常体重1kgあたり、原薬として約1.0〜60mg、好ましくは約2.0〜50mgを静脈注射または点滴により投与するのが好都合であるが、高分子化されたものとしては100mg〜10g あるいはそれ以上のものも可能である。これらは必ずしも毎日ではなく例えば1〜3週に1回でもよい。
以下、実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。
(実施例1)ヒドラジド化SMAの合成(SMA/ヒドラジン比=1)
蒸留水20mlにヒドラジン一水和物(HN−NH・HO)(MW50.06)(和光純薬、大阪)0.13ml(NH−NHとして2.6mmole)を加え、次にSMA(無水マレイン酸として300mg)[米国Sartomer社製、Exton、PA、USA、商品名:SMA−ベースレジン SMA1000、平均分子量1000〜1500]を263mg(無水マレイン酸残基として合計1.3mmole当量)を加え、室温で5〜40時間、好適には24時間マグネチックスターラーで撹拌し、反応させた。SMA添加直後は白濁していたが、数時間後には透明になり、pHは約9.0を示した。反応24時間後、反応液をガラスフィルターでろ過後、蒸留水を100ml加え、撹拌しながら希釈および溶解し、次いでロータリーエバポレーターでろ液を30〜40℃に加温し、減圧下に水をとばし、1/4容まで濃縮し、それにさらに蒸留水を200ml加え希釈し水溶液とし、カットオフ分子量1000の分子ふるい透析膜で1日〜2日透析および濃縮の操作を1/5容になるまで操作を繰り返し行った(アミコン・ラボスケール装置使用)。未反応のヒドラジン、未反応物、分解物その他の塩を除去し、凍結乾燥を行い、白色〜微黄色粉末を得た(約212mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例2)ヒドラジド化SMAの合成(SMA/ヒドラジン=1/2):無水マレイン酸残基に対し2倍モル当量のヒドラジンを添加し、水で反応させる系[無水環:ヒドラジン=1:2(モル比)]
水20mlにヒドラジン一水和物(和光純薬、大阪)127μl(NHNHとして2.61mmol)を加えて混合し、次いでSMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)を加え、室温にて23時間、マグネチックスターラーで撹拌した。別に、いずれもSMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)とヒドラジン一水和物127μl(NHNHとして2.61mmol)で同様の反応を3バッチ行った。反応23時間後、それぞれをろ過(ガラスフィルターN05B)してロータリーエバポレーターで濃縮し、4バッチをまとめた。蒸留水を加えて希釈し、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約676.9mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例3〜6)ヒドラジド化SMAの合成
ヒドラジン添加量を無水マレイン酸残基の5倍量(実施例3)、10倍量(実施例4)、20倍量(実施例5)、50倍量(実施例6)とした以外は実施例2と同様の系でSMA−ヒドラジドを得た。その結果、元素分析値は表1とほぼ同じであり、SMAの無水マレイン酸残基のすべてがヒドラジド化した誘導体が定量的に得られた。
(実施例7)ヒドラジド化SMAの合成:無水マレイン酸残基に対し1/4倍モル当量のヒドラジンを添加し、水で反応させる系[無水環:ヒドラジン=1:1/4(モル比)]
水20mlにヒドラジン一水和物(和光純薬、大阪)15.9μl(NHNHとして0.33mmol)を加えて混合し、次いでSMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応開始時から常に白濁した状態の反応液に蒸留水を加えて希釈し、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約238.3mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例8)ヒドラジド化SMAの合成:無水マレイン酸残基に対し1/2倍モル当量のヒドラジンを添加し、水で反応させる系[無水環:ヒドラジン=1:1/2(モル比)]
水20mlにヒドラジン一水和物(和光純薬、大阪)32.1μl(NHNHとして0.66mmol)を加えて混合し、次いでSMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応開始時から常に白濁した状態の反応液に蒸留水を加えて希釈し、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約185.9mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例9)ヒドラジド化SMAの合成:無水マレイン酸残基に対し1倍モル当量のヒドラジンを添加し、水で反応させる系[無水環:ヒドラジン=1:1(モル比)]
水20mlにヒドラジン一水和物(和光純薬、大阪)63.7μl(NHNHとして1.31mmol)を加えて混合し、次いでSMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応開始時から常に白濁した状態の反応液に蒸留水を加えて希釈し、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約240.2mg)。元素分析により表1の結果を得た。
以上のとおり、ヒドラジンの量を加減すれば任意の量でヒドラジン基を導入することができる。また、ヒドラジン添加量を無水マレイン酸残基の1/4、1/2、1倍当量加えた場合は、ヒドラジン由来の窒素含量は減少した(表1)。
(実施例10)ヒドラジド化SMAの合成:無水マレイン酸残基に対し2倍モル当量のヒドラジンを添加し、有機溶媒DMF中で反応させる系[無水環:ヒドラジン =1:2(モル比)]
DMF15mlにSMA無水マレイン酸300mg(無水環1.31mmol)をとかし、ヒドラジン1水和物(NH−NH−HO、0.127μl;2.6mmol)を加え、室温で48時間撹拌下に反応させる。ヒドラジン投入直後より白濁した。48時間後も白濁していたが、ロータリーエバポレーターで濃縮後、0.1MNaOHを1〜3ml加えると溶解した。さらに24時間反応後、ロータリーエバポレーターで1/3〜1/4vol.に濃縮後、中性にし、透析、MW1000カットオフメンブレンで透析、凍結乾燥した。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例11)ヒドラジド化SMAの合成:無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のヒドラジンを添加し、有機溶媒で反応させる系[無水環:ヒドラジン =1:5(モル比)]上記同様に、但しヒドラジンを0.318ml(6.54mmol)を加え、撹拌した。投入直後に上部がゾル化したが、撹拌により白濁した。そのまま反応を撹拌下に48時間継続、ついでエバポレーターにより濃縮(1/3〜1/4vol.)、上記と同様、蒸留水に対して透析に、凍結乾燥を行った。元素分析により表1の結果を得た。
Figure 0006555688
Figure 0006555688
なお、表1中、元素分析は、エレメンタール(Elementar Analytical、Hanau市、ドイツ)社製Model Vario MICRO Cubeにより、同社仕様マニュアルに準じて行った。
(実施例12)SMA−ヒドラゾン−ピラルビシン結合体の合成
Figure 0006555688
実施例1で調製した各ヒドラジド化SMA500mgを150mlのビーカーにとり、メタノールまたはジメチルホルムアミド(DMF)50mlに溶かし、それにピラルビシン(テトラヒドロピラニルドキソルビシン、メルシャンKK製、東京、以下、「THP」と称する。)[4]100mgを加え、37℃で遮光下にマグネチックスターラーで撹拌し、室温で一夜、反応を行った。
反応物を減圧下にロータリーエバポレーターによりメタノールをとばし、オレンジ色の粉末を得る。これに蒸留水50mlを加え、このものを撹拌下、室温下、間隙的に超音波処理により溶解し、必要に応じこのものをSephadex G−50、G−70などカラムクロマトを用いて常法通り結合体のピークを得る。或いはその水溶液を、アミコン社ラボスケールを用いて上記実施例1と同様に未反応の低分子或いは分解物の夾雑物を除去しつつ透析濃縮し、次いで凍結乾燥した。SMA−ヒドラゾン−THP[式4’]の粉末を得た(収量:THPに対して約85%)。
(試験例1)
上記実施例12により合成したSMA−ヒドラゾン−THP共有結合体(以下、「SMA−THP」と称する。)について、マウス大腸癌(C26)モデルにおいて、抗腫瘍効果を調べた。そのLD50は150mg/kg以上で、もとのTHPのLD50の14.4mg/kgより10分の1以上毒性が減少した。さらにマウスS180のデータとして、腫瘍サイズの抑制は10mgおよび30mg/kg2回投与で著しく抑えられた。
またC26大腸癌の背移植の肺転移では30mg/kg1回投与で完全に抑え、100%生存した(表2)。一方、10mgおよび0mgでは投与量に比例して効果は減弱した(表2)。
SMA−THPおよびピラルビシン(THP)を、それぞれ表2に示した投与量を、癌移植10日目にマウスに静脈内投与し、抗腫瘍効果を50日目に評価した。その結果、Balbマウスに大腸癌(C26)5×10個を背部に移植し、約7〜9日目の腫瘍サイズが5〜6mmとなったモデルにおいて治療を行った。通常では40〜60日後に容易に検出できる肺転移癌(娘結節という)を30mg/kgの静脈内投与1回で、完全に抑えることができた(表2)。SMA−THPの最大耐量は120mg/kgで、この投与量(30mg/kg)では全く毒性がみられなかった。これに対して、もとのTHPは最大耐量の3mg/kgで、この転移癌にはほとんど無効であった(表2)。また、このような転移癌に効く制癌剤はこれまで知られていない。
表2.大腸癌(C26)の肺転移癌結節に対する抗腫瘍効果
Figure 0006555688
(試験例2)
上記実施例12により合成したSMA−THPの細胞毒性を、マウス大腸癌C26細胞を用いて試験した。常法によりMTTアッセイで癌細胞の生存率で評価した。処理時間は37℃培地中に48〜72時間処理を行った。pH7.4ではSMA−THPはその毒力は約1/20と減弱したが、これは、一般の高分子結合型薬剤にみられる現象である。しかしながら、薬剤を、pHを6.9、6.5、6.0、5.5と低いところで処理するとその毒力は増強した。腫瘍環境と同じpHのpH6.5以下ではfree THPと同様の毒力を示した。このことは、即ちヒドラゾン結合が開裂して、遊離のTHPが生じ、それがトランスポーターによって効率よく細胞内に運ばれ薬効を発揮することを示している。さらにまた正常組織のpHでは毒力が約20分の1と低く、好都合な薬剤であるといえる。
その結果、表3に示したように、正常組織の中性pHではフリーのTHPと比較し細胞毒性が1/20に低下したが、酸性pH条件(例えば6.5)では著明な細胞毒性の上昇が見られた。
表3 マウス大腸癌細胞(C26)に対するSMA−THPのIn vitro細胞毒性評価
Figure 0006555688
次にこのSMA−THPを用いた動物(マウス)S−180腫瘍に対するin vivoの抗腫瘍活性を図5および図6に示す。SMA−THPは30mg/kg静脈注射2回で、40日目にはほぼ完全に腫瘍増殖抑制効果を示し、そのまま120日以上飼育でも、10mg/kg、30mg/kg両群(10匹/1群)とも60%以上生存を示した。対象群のマウスは10匹全例80日までに死亡し、SMA−THPの有効性は明らかであった(図5および図6)。
図5.ddYマウス背部皮下に5×105個のS−180腫瘍細胞を移植し、腫瘍サイズが6〜7mmになったところ(day12)と、day16に薬液(SMA−THP)を10mg/kg、30mg/kgあるいは対照として生理食塩水をそれぞれ0.1ml静脈投与し、背部移植癌の容積(V)を2日ごとに計測した。Vは腫瘍(長径×短径×短径)/2。
図6.図5の実施例に関し、各群のマウスの生存率を表示したものである。10mgおよび30mgともに薬剤なしと比べ長期間にわたり、生存率が大幅に改善した。
(実施例13)SMA−ヒドラゾン−レブリニル化亜鉛プロトポルフィリン結合体の合成
Figure 0006555688
(実施例13−1)PP−ED−BOC(t−ブトキシカルボニル)の合成の実施例:エチレンジアミンによるPPのアミノエチル化
PP(プロトポルフィリンIX)(シグマ・アルドリッチ、セントルイス、MO、USA)100mg、[5]を100mlのビーカーにとり、20mlのテトラヒドロフランを加え溶解させた。0.25mlのトリエチルアミン(和光純薬)および0.34mlのクロロギ酸エチル(東京化成(株)、東京)を攪拌下、氷冷下に加え、10分間反応させた。ロータリーエバポレーターを用いて、減圧下、20〜50℃にてテトラヒドロフランおよびクロロギ酸エチルを除去し、20mlのテトラヒドロフランを加え、活性エステル化[フォルミルエステル化]PPを再溶解させた。攪拌下にBOC−エチレンジアミン塩酸塩(ED−BOC、BOC−アミノエチルアミン、105mg、東京化成(株)製)を加え、室温で1〜2時間反応させPPED−BOCを得た。上記と同様にロータリーエバポレーターにてテトラヒドロフランを除去し、氷冷した50mlの蒸留水を加え懸濁・洗浄後、遠心分離により沈澱として、PPED−BOCを得た。
(実施例13−2)PPED−BOCからPPEDの合成:BOCの(t−ブトキシカルボニル基)離脱反応
50mlのビーカーにトリフロロ酢酸(和光純薬製)5mlをとり、それに、PPED−BOC(t−ブトキシカルボニル)[6](100mg)を室温で撹拌下に加え、10〜60分間反応させることで脱BOC化反応を行った。ロータリーエバポレーターにより、トリフロロ酢酸を除去することでPPED(正確にはPP−bis(アミノエチルアミン)[8])を得た。
(実施例13−3)PPED−LAの合成
上記実施例13−1の反応と同様にPPED(100mg)上のアミノ基とレブリン酸[9](50mg、東京化成(株))のカルボキシル基の縮合反応を10mlジメチルホルムアミド中で行った。詳細はPPのPPEDBOC化(実施例13−1参照)と同様である。攪拌下にDCCまたはEDAC(94mg)、次いでレブリン酸(50mg)[東京化成(株)、東京]を加え、40℃で6〜12時間反応させた。蒸留水100mlを加えることで、沈澱としてPPED−レブリン酸結合体(レブリニルPPED)[10]を得た。このものを0.05M NaOH 30mlに溶かし、蒸留を300ml加え、アミコンの限外ろ過装置でカットオフ分子量5000または1000の分子ふるい膜で蒸留水によって透析、濃縮(1/5容)を3回繰り返した。次いで凍結乾燥した。
(実施例13−4)亜鉛型ZnPPED−LA[11]の合成:PPの亜鉛キレート化
レブリニルPPED(100mg)[10]を10mlのDMSOに溶解した。攪拌下、60℃において、塩化亜鉛(1g、和光純薬)を加え3〜6時間Znのキレート化反応を行い、レブリニル化ZnPPED[11]を得た。氷冷した蒸留水500mlを加えZnPPEDを沈澱として得た。ZnPPEDを50mlの氷冷した蒸留水で3回洗浄して過剰の塩化亜鉛を除去し、凍結乾燥によりZnPPED[11](約95mg)を得た。PPが亜鉛をキレートした証拠は紫外−可視吸光光度スペクトルにより測定する(λmax 406nmから422nmに変化)。
(実施例13−5)レブリニル化亜鉛プロトポルフィリンとヒドラジド化SMAの結合反応
この反応は実施例6のSMA−ヒドラゾン−THPの合成に準ずる。SMA鎖上のヒドラジドと、レブリニルPP上のカルボニル基の反応で、メタノール中室温でこの結合反応(シッフ塩様結合を形成)を1〜10時間、好適には5時間進行させた。この反応物に蒸留水を撹拌下に100〜200ml加え、次いで、上記アミコンのラボテク装置で1/10容までの濃縮、透析を繰り返した。すなわち、蒸留水を100〜200ml添加、濃縮および透析の操作を3〜4回繰り返し、濃縮水溶液に置換し、この50mlの濃縮物をBiogel P10またはセファデックスG−100カラム(Φ3×80cm)などによりゲルろ過を行い、SMA−レブニル[Zn]PPを得た。その450nmの吸収をもつフラクションを回収し、凍結乾燥することにより求めるSMA−ヒドラゾン−レブリニル化[Zn]PPを得た(収量約450mg、ヒドラシド化SMAに対して90%、[Zn]PPとして95mg、収率約90%)。
(実施例14)
PP−アミノレブリネート(PP−ALA−Et)の合成は、実施例13−1に示したPPからPPEDの合成法に準じて行った。
Figure 0006555688
ビーカー(150ml)にPP[5](100mg)をとり、20mlのテトラヒドロフランを加え溶解させた。上記実施例13−1のPPED−BOC合成の縮合反応と同じく、0.25mlのトリエチルアミンおよび0.34mlのクロロギ酸エチルを攪拌下、氷冷下に加え、10分間反応させた。ロータリーエバポレーターを用いて、減圧下、20−50℃でテトラヒドロフランおよびクロロギ酸エチルを除去し、20mlのテトラヒドロフランを加え、活性エステル化PPを再溶解させた。攪拌下にアミノレブリン酸エチルエステル(ALA−Et)[13](70mg)を加え、30〜60分間反応させることで、PP−ALA−Etを得た。ロータリーエバポレーターにてテトラヒドロフランを除去し、50mlの蒸留水を加え懸濁・洗浄後、遠心分離により沈澱として、PP−ALA−Etを得た。
反応は高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により確認した。すなわち、HPLC(カラム:GF−310HQ、Shodex)、分離溶媒:DMSO/MeOH=30/70に対し、さらに10μl/Lになるようにトリフルオロ酢酸を加える]により確認した。(溶出時間約12分)。
(実施例15)プロトポルフィリン(PP)レブリネートとヒドラジド化SMAの結合反応
上記プロトポルフィリン(PP)レブリネートとSMA−ヒドラジドとの結合反応は、具体的には次のように行った。
両成分をDMFあるいはメタノールに溶解させ、室温で1〜12時間、好適には3〜5時間マグネチックスターラーで撹拌下に反応させた。PP−レブリネート650mg(1mmol)に対し、SMA−ヒドラジド化合物300mgを混合した。なお、SMAに対するヒドラジンの導入率、SMA鎖の鎖長によりクロスリンクされるPP−レブリネートは変動する。反応後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、中性〜弱アルカリ性の水に対して透析し、凍結乾燥し、SMA−ヒドラゾン−レブリニル化[Zn]PPを得た(収量約580mg、SMAヒドラシド物に対して85%、[Zn]PPとして約560mg、収率約80%)。
(実施例16)水溶系におけるアミド化SMAの合成
Figure 0006555688
蒸留水20mlを50mlのビーカーにとり、それにSMA−無水マレイン酸共重合体粉末(100mg、無水マレイン酸残基として0.5mmole、平均分子量1000−1500)をとり、50〜60℃で、マグネチックスターラーで撹拌下に懸濁液のまま濃アンモニア水(25%、約5ml)を加え、加アンモニア分解を5時間〜5日間行う。標準的には無水マレイン酸を完全開環するためには56℃、約40時間行う。無水マレイン酸を1〜4残基そのまま残存させるためには5〜10時間行い、必要に応じて時間と温度を室温前後とし、さらにアンモニアの量を80%モル当量など適宜少なめにする。
次いで、室温にて冷却した。0.5M HClをゆっくり撹拌下に滴下し、pHが5〜3になったところで、白濁する。白濁沈殿が生じたところで約6時間、4〜6℃で放置し、アミド化SMAの白色沈殿物を得る。ガラスフィルターにて沈澱をろ過し、さらに氷冷0.01M HCl 30mlで沈殿物を3回洗浄し、これに蒸留水20mlを数回加え、沈澱を100mlのビーカーに集め、次に5%重曹50mlでpHを8前後とし、撹拌溶解し、蒸留水に透析し凍結乾燥した(収量95mg)。
(実施例17)有機溶媒系におけるアミド化SMAの合成
200mlのビーカーに上記Sartomer社のSMA無水マレイン酸共重合体の粉末300mg(無水マレイン酸として1.5mmole当量)をとり、ジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いで25%アンモニア水(濃アンモニア)を4.46ml(NHとして65.5mmol)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌下に加アンモニア分解(アミド化)を行った。ロータリーエバポレーターでアンモニアをとばし、蒸留水を100ml加え、再溶解し、限外ろ過装置(アミコンラボスケール)により1/4容に濃縮し、次いで水5倍量を加え、さらに1/4まで濃縮した。この操作をさらに2〜3回繰り返し、水溶液の凍結乾燥を行い、SMA−アミド化物を得た(収量316mg)。
実施例16および17ともに、SMAのマレイン酸のアミド化物はほぼ定量的に得られた。それらの元素分析のデータを表1に示す。
(実施例18)
実施例17の有機溶媒系において、アンモニア添加量を1モル/無水環当量加えたこと以外は同様の反応条件にしたがってSMA−アミド化物を得た。その結果、得られたSMA−アミド化物のアミドNは、実施例17で得られたSMA−アミド化物の約半分であり、約50%の無水マレイン酸残基が残存した(IRピーク値(1850cm−1)による)。
(実施例19〜20)
実施例17の有機溶媒系において、アンモニア添加量を5モル/無水環当量(実施例19)または10モル/無水環当量(実施例20)加えたこと以外は同様の反応条件にしたがってSMA−アミド化物を得た。その結果、得られたSMA−アミド化物の無水マレイン酸環は90%以上アミド化されていた(表1)。
(実施例21)チオール化SMA誘導体の合成
SMA無水マレイン酸共重合体200mg(無水マレイン酸として約1mmole当量)を300mlのビーカーにとり、0.1M NaHCO/0.1M NaCO 緩衝液またはトリス・HCl緩衝液によりpH8.0−9.5、好適にはpH8.5のもの50mlを入れ、マグネチックスターラーで撹拌し、それに2−アミノエタンチオール(HN−CHCH−SH)の粉末を200mg(約1mmole当量)加え、SMA上の無水マレイン酸とアミノ基の反応を進めた。この反応を室温で3〜50時間、好適には8時間続け、次に蒸留水を200ml加え、アミコン・ラボスケールでカットオフ分子量1000Daの分子ふるい膜で透析、濃縮し(1/5容まで)、さらに蒸留水を200ml加え、同じ操作を4回繰り返し、凍結乾燥により反応生成物を得た(収量220mg)。メルカプトSMA中の硫黄含有量からメルカプタン(SH)の導入率を算出したところ、無水マレイン酸6個に対し、約1残基のエチルメルカプタンが導入されていた。
(実施例22)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量の2−アミノエタンチオールを添加し、DMF中で反応させる系[無水環:2−アミノエタンチオール=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いで2−アミノエタンチオール(和光純薬、大阪)505.3mg(6.6mmol)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応24時間後、白濁した液を減圧ろ過(ガラスフィルターNo.5C)し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈すると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行った。透析内液および析出物をデカンテーションで分離し、析出物を凍結乾燥して、白色粉末を得た(約221.9mg)。もとのSMAのconjugateとしての収量70.3%であった。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例23)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量の2−アミノエタンチオールを添加し、触媒下でDMF中で反応させる系[無水環:2−アミノエタンチオール =1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いで2−アミノエタンチオール(和光純薬、大阪)505.3mg(6.6mmol)を加えた。2〜3分間マグネチッククーラーで撹拌後、トリエチルアミン(和光純薬、大阪)500μlを加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応24時間後、白濁した液を減圧ろ過(ガラスフィルターNo.5C)し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈すると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行った。透析内液および析出物をデカンテーションで分離し、析出物を凍結乾燥して、白色粉末を得た(約248.1mg)。もとのSMAのconjugateとしての収量約80%であった。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例24)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のL−システインを添加し、DMF中で反応させる系[無水環:L−システイン=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いでL−システイン(シグマ・アルドリッチ社)793.6mg(6.6mmol)を加え、室温にて19時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応19時間後、白濁した液を減圧ろ過(ガラスフィルターNo.5C)し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈すると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行い、凍結乾燥して、白色粉末を得た。収量は約85%(使用SMAに基づく)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例25)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のL−システインを添加し、DMF中で反応させる系[無水環:L−システイン=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いでL−システイン(シグマ・アルドリッチ社)793.6mg(6.6mmol)を加え、室温にて19時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応19時間後、白濁した液をそのままロータリーエバポレーターで濃縮し、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、pHが安定するまでpH試験紙で確認しつつ、室温にて4日間撹拌して無水マレイン酸の開環を行った。無色澄明液となった反応液を分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行い、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約245.3mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例26)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のL−システインを添加し、触媒下でDMF中で反応させる系[無水環:L−システイン=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いでL−システイン(シグマ・アルドリッチ社)793.6mg(6.6mmol)を加えた。室温にて2時間マグネチッククーラーで撹拌後、トリエチルアミン(和光純薬、大阪)500μlを加え、室温にて17時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応17時間後、減圧ろ過(ガラスフィルターNo.5C)し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈すると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行い、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約360.5mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例27)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のL−システインを添加し、50℃でDMAc中で反応させる系[無水環:L−システイン=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルアセトアミド(DMAc)15mlを加え溶解し、次いでL−システイン(シグマ・アルドリッチ社)793.6mg(6.6mmol)を加え、50℃にて19時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応19時間後、白濁した液を減圧ろ過(ガラスフィルターNo.5C)し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈すると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行い、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約320.7mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例28)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のL−システインを添加し、50℃でDMAc中で反応させる系[無水環:L−システイン =1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルアセトアミド(DMAc)15mlを加え溶解し、次いでL−システイン(シグマ・アルドリッチ社)793.6mg(6.6mmol)を加え、50℃にて19時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応19時間後、白濁した液をそのままロータリーエバポレーターで濃縮し、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、pHが安定するまでpH試験紙で確認しつつ、室温にて4日間撹拌して無水マレイン酸の開環を行った。無色澄明液となった反応液を分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行い、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約286.5mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例29)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のL−システインを添加し、触媒下で50℃でDMAc中で反応させる系[無水環:L−システイン=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルアセトアミド(DMAc)15mlを加え溶解し、次いでL−システイン(シグマ・アルドリッチ社)793.6mg(6.6mmol)を加えた。50℃にて2時間マグネチッククーラーで撹拌後、トリエチルアミン(和光純薬、大阪)500μlを加え、50℃にて17時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応17時間後、減圧ろ過(ガラスフィルターNo.5C)し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈すると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析(2〜3回)を行い、凍結乾燥して、白色粉末を得た(約383.3mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例30)BSH(ボロノメルカプテイト、Na21211SH、BSHと略)とメルカプトSMAの−S−S−交換反応によるSMA−S−S−Xの合成
上記実施例21または実施例22で調製したSMA−SHとSH化合物、例えばこの場合、硼素化水素(B12SH、ボロノメルカプテイト)は次のように反応する。
Figure 0006555688
[式中、Bは硼素12個を有する籠状(cage)化合物であるボロノメルカプテイトを示す。]
SMA−SHを150mlのビーカーに100mgとり、pH7〜11、好適にはpH8.5付近の重曹或いはトリス緩衝液(50ml)中で、この系にBSHを10−50mg加え、1〜100時間、室温でB−SH基の酸化反応を行う触媒として、CuSOを0.1〜10mMになるように加える。好適には1〜2mMCuSO存在下にSHのSSへの酸化反応を行う。さらに反応混合物の溶液に撹拌下に空気を1分間に約50〜100ml、気泡としてビニールチューブで導入し、エアレーション下に上記反応式で示されるSS形成酸化反応を促進させた。10〜40時間、室温での反応終了後、約20mlに濃縮し、Sephacryl 200のカラム(Φ2.5×100cm)で蒸留水により溶出し、生成物を精製分離する。260nmの吸収のピークをプールし、そのフラクションを蒸留水に対して透析し、凍結乾燥によって生成物SMA−S−S−Bを得る(収量109mg)。
(実施例31)SMA−トリス誘導体の合成
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.5mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いでトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(シグマ・アルドリッチ社、セントルイス、MO、USA以下、「トリス」と称する。)793.5mg(6.6mmol)を加え、室温にて48時間、マグネチッククーラーで撹拌した。反応48時間後、反応液をろ過し、ロータリーエバポレーターでろ液を濃縮後、1mmol/l水酸化ナトリウム水溶液20mlを加え、pHが安定するまでpH試験紙で確認しながら室温にて24時間撹拌し、無水マレイン酸の開環を行った。再度ロータリーエバポレーターで濃縮し、蒸留水を加えて希釈し、カットオフ分子量1000の透析膜で透析後、凍結乾燥を行い、白色粉末を得た(約369mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例32−1)無水マレイン酸残基に対し1/2倍モル当量のトリスを添加し、DMF中で反応させる系[無水環:トリス =1:1/2(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末500mg(無水マレイン酸として2.2mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)25mlを加え溶解し、次いでトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(シグマ・アルドリッチ社、以下、「トリス」と称する。)132.7mg(1.1mmol)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。別に、SMA−無水マレイン酸共重合体粉末500mg(無水マレイン酸として2.2mmole当量)とトリス132.7mg(1.1mmol)、SMA−無水マレイン酸共重合体粉末500mg(無水マレイン酸として2.2mmole当量)とトリス132.6mg(1.1mmol)でも同様の反応を行った。反応24時間後、3バッチをまとめてロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えると析出したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、凍結乾燥を行い、白色粉末を得た(約1795.1mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例32−2)SMA−トリス−ヒドラジン誘導体の合成ならびにそのZnPP結合体の合成
実施例32−1で合成したSMA−トリス誘導体には約半数の無水マレイン酸が残存する。この無水マレイン酸に対し、ヒドラジンを加える(実施例1に準ずる)とSMA−トリスにさらにヒドラゾン残基を導入することができる。即ち、SMA−トリス−ヒドラジンを得ることができる。
SMA−トリス−ヒドラジンは、水溶性もDMSOやDMFでの溶解度もよく、ケトンとの反応性を有するので、実施例13と同様にZnPPのSMA化に用いることができる。この生成物はSMA−tris−hydrazyl ZnPPを得ることができる。
SMA−トリス−ヒドラジンを用いて、THPあるいはレブニルZnPPなどの結合物の合成が可能となる。具体的には例32−1のSMAトリス300mgを20mlの水に溶かし、無水マレイン酸残基1モルに対し、ヒドラジン1水和物を2〜20モル倍量(例えば0.6ml)を加え、室温で24時間撹拌下にヒドラゾン化を行う。反応終了後、ロータリーエバポレーターで30〜40℃で濃縮後、室温で透析、凍結乾燥標本を得る(収量約290mg、収量95%、得られたものの化学構造は下記反応スキーム参照)。
Figure 0006555688
(実施例33)無水マレイン酸残基に対し1倍モル当量のトリスを添加し、DMF中で反応させる系[無水環:トリス =1:1(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末500mg(無水マレイン酸として2.2mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)25mlを加え溶解し、次いでトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(シグマ・アルドリッチ社、以下、「トリス」と称する。)265.3mg(2.2mmol)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。既に溶解したSMA−無水マレイン酸共重合体粉末500mg(無水マレイン酸として2.2mmole当量)とトリス265.3mg(2.2mmol)を撹拌下反応24時間後、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えるとごく僅かに微白濁したが、そのまま分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、凍結乾燥を行い、白色粉末を得た(約639.4mg、透析時の漏出により収量減)。元素分析により表1の結果を得た。
(実施例34)無水マレイン酸残基に対し5倍モル当量のトリスを添加し、DMF中で反応させる系[無水環:トリス=1:5(モル比)]
SMA−無水マレイン酸共重合体粉末304mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)にジメチルホルムアミド(DMF)15mlを加え溶解し、次いでトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(シグマ・アルドリッチ社、以下、「トリス」と称する。)796.4mg(6.6mmol)を加え、室温にて24時間、マグネチッククーラーで撹拌した。別に、SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)とトリス792.8mg(6.6mmol)、SMA−無水マレイン酸共重合体粉末299mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)とトリス794.0mg(6.6mmol)、SMA−無水マレイン酸共重合体粉末300mg(無水マレイン酸として1.3mmole当量)とトリス792.4mg(6.6mmol)でも同様の反応を行った。反応24時間後、4バッチをまとめてろ過後(ガラスフィルターNo.5C)、ロータリーエバポレーターで濃縮した。蒸留水を加えて希釈し、分子量1000のカットオフをもつ透析膜[Spectrum Laboratories社製]で透析後(2〜3回)、その可溶性溶液を凍結乾燥して、白色粉末を得た(約520.1mg)。元素分析により表1の結果を得た。
(試験例3)
上記実施例12で得られたSMA−ヒドラゾン−THP(ピラルビシン)からのTHPの各pH環境下での放出速度を以下のように測定した。
SMA−hyd−THPを1mg/mlに溶かし、生理食塩0.15MNaCl入りリン酸緩衝液のpH5.5、6.8および7.4にてインキュベートし、高分子から遊離するfreeのTHPを高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分離し、470nmの収量で定量した。HPLCは島津製、カラムはアサヒパックGF310HQ(Showa Denko、Tokyo OHPak、SB−804:HQカラム 300mm×8.0mm)。溶出はジメチルスルホキシドで0.5ml/minで行った。中性のpH7.4に比べpH5.5では約10倍の早い速度でヒドラジン結合が切断し、THPを放出した。その結果を、図2に示す。
(試験例4)
上記実施例1、31、その他で得られたSMA誘導体および上記実施例12で得られたSMA−薬物結合体の表面電荷(ゼータ電位)の変化を測定した。測定は、以下のように行った。
ゼータ電位測定装置(大塚電子株式会社製、Phortal Model ELSZ−2)を使用して、下欄表に記した条件で測定した。各試料の濃度は3〜10mg/mlである。その結果を、表4に示す。
表4 SMA誘導体およびSMA−薬物結合体の表面電荷(ゼータ電位)の変化
Figure 0006555688
(試験例5)
上記実施例1、16、31等で得られたSMA誘導体および上記実施例12、13−5で得られたSMA−薬物結合体の赤外吸収スペクトル/KBrを測定した。測定は、以下のように行った。
日本分光製赤外分光器FT−IR−6200を用い常法によりKBr diskを作製した。無水(マレイン酸)環の消失は1860cm−1と1780cm−1を特徴とする。その結果を、図3に示す。
(試験例6)
上記実施例21で得られたSMA誘導体および上記実施例26,28で得られたSMA−薬物結合体のラマン吸収スペクトルを測定した。測定は、以下のように行った。
即ち、標品の粉末をスライドグラスに10−100mg載せ、日本分光社製NRS−5100により行った。SS基は500cm−1付近に、SH基は2590cm−1付近に固有のピークを示す。その結果を、図4に示す。

Claims (11)

  1. (a)SMA誘導体と、(b)該SMA誘導体と直接または間接的に共有結合を形成して結合した活性物質とを含む、結合体であって、
    (a)該SMA誘導体が、
    (i)スチレン−マレイン酸共重合体(SMA)と、
    (ii)該SMAのマレイン酸残基のカルボキシル基にアミド結合またはエステル結合を介して導入された、−NH、−SH、−OH、−COOH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)から選択される官能基(a)を含有する側鎖(b)とを含み、
    ここで該側鎖(b)がSMAに複数導入される場合、該側鎖(b)は同一であっても異なっていてもよい、SMA誘導体であり、
    (b)該活性物質が、エンドルフィンおよびエンケファリンから選択される、
    結合体
  2. 側鎖(b)が、下記式[A]:
    Figure 0006555688
    [式[A]中、Rは、単結合、アルキレン基、−NH−、−CO−、−(C=NH)−、−N=C(CH)−および−(C=NH)−NH−並びにそれらの組合せから選択される基を示し、ここで該アルキレン基は、ヒドロキシル基およびカルボキシル基で置換されていてもよく、
    は、水素原子、−NH、−SH、−OH、−COOH、−NH−(C=NH)−NHおよび−C(CH−OH)を示し、ただし、Rが水素原子である場合、Rは単結合であり、
    ここで、式[A]で示される基がSMA誘導体中に複数存在する場合、RおよびRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
    で示される、請求項1に記載の結合体
  3. 式[A]中、Rが、単結合、−CH−、−(CH−、−(CH−、−CH(COOH)−CH−、−CH−CH(COOH)−、−CH−CH(OH)−CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−CO−CH(COOH)−、−CH−CO−(CH−、−N=C(CH)−(CH−、−(CH−、−CH(COOH)−(CH−、−(CH−CH(COOH)−、−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−、−CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−、−(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−および−(CH−、並びにこれらのカルボキシル基のα、β、γ、またはδ炭素にケトン基を有するものから選択される、請求項2に記載の結合体
  4. 式[A]中、−R−Rが、以下の基:
    (1) 水素原子、
    (2) −NH
    (3) −(CH−SH、
    (4) −CH(COOH)−CH−SH、
    (5) −(CH1〜6−NH
    (6) −CH−CH(OH)−CH−NH
    (7) −CH(COOH)−(CH−NH
    (8) −(CH1〜4−CH(COOH)−NH
    (9) −(CH1〜4−NH−(C=NH)−NH
    (10) −(C=NH)−NH−(CH1〜4−NH
    (11) −CH(COOH)−(CH−NH−(C=NH)−NH
    (12) −(C=NH)−NH−(CH−CH(COOH)−NH
    (13) −C(CH−OH)
    (14) −(CH1〜4−NH−CO−NH−NH
    (15) −(CH1〜4−CO−CH−NH
    (16) −CH−CO−(CH−NH
    (17) −CH−CO−(CH)−OH、
    (18) −(CH1〜4−CO−CHOH−COOH、
    (19) −CH−CO−(CH−COOH、
    (20) −N=C(CH)−(CH−COOH、
    (21) −(CH−NH、および
    (22) −(CH−OH
    から選択される基である、請求項2または3に記載の結合体
  5. 該活性物質が、該SMA誘導体中の側鎖(b)の官能基(a)または該側鎖(b)とは異なる部分の少なくとも1つと直接または間接的に共有結合を形成して結合している、請求項1〜4のいずれかに記載の結合体。
  6. SMA誘導体と活性物質との結合が、アミド結合、エステル結合、ヒドラゾン結合およびジスルフィド結合から選択される結合である、請求項1〜5のいずれかに記載の結合体。
  7. SMA誘導体の側鎖(b)の官能基(a)と活性物質との結合が、下記式[B]:
    Figure 0006555688
    [式[B]中、Rは、−NH−、−O−、カルボニル基およびアルキレン基並びにそれらの組合せから選択される基を示し、
    は、−C(CH)=N−および−C(ベンジル)=N−から選択される基を示し、R2aは、−NH−を示す。]
    で示される連結基−R−R−を介した結合である、請求項1〜6のいずれかに記載の結合体。
  8. 式[B]中の連結基−R−R−が、以下の基:
    (1) −NH−(CH−NH−C(=O)−(CH−C(CH)=N−、および
    (2) −NH−CH−C(=O)−(CH−C(ベンジル)=N−
    から選択される基である、請求項に記載の結合体。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の結合体を含む、医薬。
  10. 請求項1〜8のいずれかに記載の結合体と、薬理学的に許容される担体を含む、医薬組成物。
  11. 医薬組成物を製造するための、請求項1〜8のいずれかに記載の結合体の使用。
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