JP6924191B2 - 新規な高分子誘導体、及びそれらを用いた新規な高分子誘導体イメージングプローブ - Google Patents

新規な高分子誘導体、及びそれらを用いた新規な高分子誘導体イメージングプローブ Download PDF

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Description

本発明は、新規な高分子誘導体、及びそれらを用いた新規な高分子誘導体イメージングプローブに関する。
医薬品において、有効成分である生理活性物質の薬物動態を制御して、生体内の特異的な作用部位に望ましい薬物濃度−作用時間で送達させるドラッグデリバリーシステム(DDS)が開発されている。非特許文献1は、ポリエチレングリコールセグメントとポリアミノ酸セグメントとが連結したブロック共重合体を薬剤運搬担体とするDDS化製剤を開示している。このブロック共重合体はポリエチレングリコールの外殻と疎水性内核を有する粒径が20〜100nmの高分子ミセル形状を形成し、様々な種類の薬剤を化学結合又は物理的取込みにより安定に内核に包含している。
この高分子ミセル型DDS製剤は、EPR(正常の血管に比べて透過性が高い腫瘍部位や炎症部位近傍の血管において、100nm以下の粒子が特異的に集まるという現象)効果を持つこと、生体内に投与すると排泄が抑制されて体内滞留性が向上すること、受動的に腫瘍等の組織へ移行して集積して行くことが特徴である。これらの性質に基づき、高分子ミセル型DDS製剤は生理活性物質を生体内に長時間留め、有効成分の利用率を高めることができる。すなわち、高分子ミセル型DDS製剤は搭載薬と比較して、より強力な生理活性効果をもたらす。
特許文献1及び特許文献2はパクリタキセルを物理的に取り込んだ高分子ミセル型DDS製剤を開示している。特許文献3にはカンプトテシン誘導体が化学結合した高分子ミセル型DDS製剤、特許文献4にはレゾルシノール誘導体が化学結合した高分子ミセル型DDS製剤、特許文献5にはタキサン誘導体が化学結合した高分子ミセル型DDS製剤、特許文献6にはステロイド誘導体が化学結合した高分子ミセル型DDS製剤が記載されている。様々な薬剤が高分子ミセル型DDS製剤に適用可能であり、様々なブロック共重合体及び高分子ミセル型DDS製剤が知られている。
また、特許文献7はリポソームのナノサイズ特有の性質を活かした、生体試料中の物質の検出や、in vivoイメージングのための新規機能性材料を開示している。特許文献8乃至特許文献9は、ポリサルコシンからなる親水性ブロックと、ポリ乳酸からなる疎水性ブロックから構成される両親媒性ブロックコポリマーのナノ粒子を開示しており、EPR効果により、がん組織を蛍光イメージングできることが記載されている。
一方、非特許文献2は、癌種および動物種によりEPR効果が異なり、それが高分子ミセル型DDS製剤の生体内挙動に影響しているのではないかと考察している。非特許文献3は、30nmと70nmの高分子ミセル型DDS製剤を用い、EPR効果を示しやすい動物モデルと示しにくい動物モデルがあること、30nmの高分子ミセル型DDS製剤の方がEPR効果が低い動物モデルでも効果を示すことを報告している。
EPR効果の違いに影響を受けないがん組織でも利用できるin vivoイメージングが可能なプローブが求められている。
国際公開第2004/082718号 国際公開第2006/033296号 国際公開第2004/039869号 国際公開第2008/041610号 国際公開第2007/111211号 国際公開第2009/041570号 特許第4528990号公報 特許第4936312号公報 特許第5714016号公報
Advanced Drug Delivery Reviews、2008年、60巻、899〜914頁 Cancer Research、2013年、73巻、2412〜2417頁 ACS Nano、2015年、9(5)、4957〜4967頁
本発明は、公知のブロック共重合体、及び該ブロック共重合体を用いたイメージングプローブよりも腫瘍内部のイメージング効果が向上したブロック共重合体、及び該ブロック共重合体を用いたイメージングプローブを提供することを課題とする。具体的には、公知のブロック共重合体、及び該ブロック共重合体を用いたイメージングプローブと比較して、疾病標的組織への浸透性を向上させてイメージング効果を改善することを課題とする。
本発明者らはポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、シグナル基及び任意の疎水性置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体であって、該ポリエチレングリコール鎖と該ポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が2kDa以上で10kDa以下であり、シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であるブロック共重合体、及びそれらを含む組成物が、会合性に基づくナノ粒子を形成し、腫瘍への浸透性を向上させることができる動態を持つことを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は次の[1]〜[9]に関する。
[1]ポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、側鎖にシグナル基及び任意の疎水性置換基を有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体であって、該ポリエチレングリコール鎖と該ポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が2kDa以上10kDa以下であり、シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であるブロック共重合体。
[2]ポリアミノ酸鎖が、ポリアスパラギン酸鎖、ポリグルタミン酸鎖又はポリ(アスパラギン酸−グルタミン酸)鎖である前記[1]に記載のブロック共重合体。
[3]疎水性置換基が側鎖カルボキシ基にエステル結合及び/又はアミド結合している前記[1]又は[2]に記載のブロック共重合体。
[4]シグナル基が蛍光基である、[1]乃至[3]の何れか一項に記載のブロック共重合体。
[5]ポリエチレングリコール鎖の平均分子量が1kDa以上で6kDa以下である前記[1]乃至[4]の何れか一項に記載のブロック共重合体。
[6]ブロック共重合体が、一般式(1)
Figure 0006924191
(1)
[式中、Rは水素原子又は置換基を有していてもよい直鎖状、分岐状または環状の炭素数(C1〜C6)アルキル基を示し、tは20〜140の整数を示し、Aは置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C6)アルキレン基を示し、Rは水素原子、炭素数(C1〜C6)アシル基及び炭素数(C1〜C6)アルコキシカルボニル基からなる群から選択される置換基を示し、Rはシグナル基を示し、Rは、疎水性置換基であり、nは1又は2を示し、x、x、y、y及びzは、それぞれ独立して0〜20の整数を示し、(x+x)は1〜10の整数を示し、(x+x+y+y+z)は3〜20の整数を示し、前記R及びRが結合している各構成ユニット並びに側鎖カルボニル基が分子内環化した構成ユニットは、それぞれ独立してランダムに配列した構造である。]で示される前記[1]乃至[5]の何れか一項に記載のブロック共重合体。
[7]粒子径が20nm未満である前記[1]乃至[6]の何れか一項に記載のブロック共重合体。
[8]前記[1]乃至[7]の何れか一項に記載のブロック共重合体を含む組成物から形成されるナノ粒子。
[9]粒子径が20nm未満である前記[8]に記載のナノ粒子。
[10]前記[1]乃至[7]の何れか一項に記載のブロック共重合体及び/又は前記[8]又は[9]に記載のナノ粒子を含むイメージングプローブ。
本発明は、ポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、シグナル基及び任意の疎水性置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体であって、該ポリエチレングリコール鎖と該ポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が2kDa以上で10kDa以下であり、シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であるブロック共重合体、及びそれらを含む組成物である。
本発明のブロック共重合体、及びそれらを含む組成物から形成されるナノ粒子は、公知の高分子ミセル型DDS製剤より小さい体積平均粒径を有し、生体内に投与された後、標的組織に移行・浸透する。このため本発明のブロック共重合体、及びそれらを含む組成物は、公知のブロック共重合体と比較して標的組織への高い移行性と浸透性を有しシグナル基を疾病標的組織へ広範囲に亘り分布させ、効率的にイメージング効果を発揮させる。また、本発明のブロック共重合体、及びそれらを含む組成物は腎臓等における排泄性が向上して血中滞留性が抑えられることにより、標的組織以外への分布が低い。このため、本発明のブロック共重合体、及びそれらを含む組成物の正常組織のイメージング効果が抑えられる。
本発明のブロック共重合体のヒト膵臓がんBxPC−3腫瘍内および腎臓内分布を示す組織切片画像である(試験例1)。 試験例1の腫瘍組織切片画像の輝度を算出したグラフである。 試験例1の腎臓組織切片画像の輝度を算出したグラフである。 本発明のブロック共重合体のヒト腎がんRCC−01−JCK腫瘍内および腎臓内分布を示す組織切片画像である(試験例2)。 試験例2の腫瘍組織切片画像の輝度を算出したグラフである。 試験例2の腎臓組織切片画像の輝度を算出したグラフである。 本発明のブロック共重合体のヒトグリオーマU87MG腫瘍内および腎臓内分布を示す組織切片画像である(試験例3)。 試験例3の腫瘍組織切片画像の輝度を算出したグラフである。 試験例3の腎臓組織切片画像の輝度を算出したグラフである。 本発明のブロック共重合体のヒト膵臓がんBxPC3腫瘍内および腎臓内分布を示す組織切片画像である(試験例4)。
本発明は、ポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、シグナル基及び任意の疎水性置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体であって、該ポリエチレングリコール鎖と該ポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が2kDa以上で10kDa以下であり、シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であるブロック共重合体、及びそれらを含む組成物である。
本発明は、ポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体に関する。本発明のブロック共重合体はシグナル基や生理活性物質などのキャリアーとして用いることができる。本発明のブロック共重合体は該ブロック共重合体に化学結合又は物理的取込みにより安定に内核に包含することができれば、シグナル基のイメージング機能や化学構造及び物性、生理活性物質の薬理活性機能や化学構造及び物性に影響されないため、あらゆる物質のキャリアーとして利用できる。
本発明のブロック共重合体、及びそれらを含む組成物はイメージングプローブとして用いられる。以下に、その詳細について説明する。
本発明におけるポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメント部分、並びにシグナル基及び任意の疎水性置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントからなる共重合体には、グラフト型ポリマーやブロック型ポリマーが含まれ、好ましくはブロック型ポリマーが挙げられる。
本発明のブロック共重合体におけるポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメント(以下、「ポリエチレングリコールセグメント」)は、エチレンオキシ基:(CHCHO)単位の繰り返し構造を有するセグメントである。好ましくはエチレンオキシ基単位の繰り返し数が10〜180ユニット、好ましくは20〜140ユニット、より好ましくは22〜130ユニット、さらに好ましくは30〜120ユニットである。エチレンオキシ基単位繰り返し数が20ユニット以下の場合、得られるブロック共重合体が十分な水溶性を具備しない可能性が高くなるほか、所望の体内動態を発揮しない可能性がある。さらに、140ユニット以上の場合、疎水性ポリマーセグメントの相対的含有量が低くなるため、所望の自己会合性物性が得られず、これに伴う体内動態を発揮できない可能性がある。なお、エチレンオキシ基単位重合数は後述する一般式(1)ではtと表される。
エチレンオキシ基単位繰り返し数が10〜180ユニットの場合、ポリエチレングリコールセグメントの分子量は0.4kDa〜8kDaであり、20〜140ユニットの場合、分子量は0.8kDa〜6kDa、22〜130ユニットの場合、分子量は1kDa〜6kDa、30〜120ユニットの場合、分子量は1kDa〜5kDaである。
なお、本発明で用いるポリエチレングリコールセグメントの分子量とは、本発明のブロック共重合体を調製する際において、用いるポリエチレングリコールセグメント構造化合物の、ポリエチレングリコール標準品を基準としたGPC法により測定されるピークトップ分子量より求められる平均分子量を採用し、計算値としては100の位を四捨五入した値を使用する。
該ポリエチレングリコールセグメントの一方の末端基(後述する一般式(1)において、該連結基はRに該当する。)は、特に限定されるものではなく、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C6)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数(C2〜C6)のアルキニル基、置換基を有していても良い炭素数(C7〜C20)アラルキル基等を挙げることができる。該アルキル基、アルキニル基、アラルキル基における置換基としては、水酸基、アミノ基、ホルミル基、カルボキシル基等が挙げられる。
ポリエチレングリコールセグメントの末端基において、置換基を有してもよい直鎖状アルキル基とは、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−へキシル基等を挙げることができる。置換基を有してもよい分岐鎖状アルキル基としては、例えばイソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、ネオペンチル基、1−エチルプロピル基、4−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基等が挙げられる。置換基を有してもよい環状アルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
ポリエチレングリコールセグメントの末端基において、直鎖状アルキル基が有しても良い置換基とは、チオール基、水酸基、ハロゲノ基、ニトロ基、シアノ基、アルキルチオ基、炭素環若しくは複素環アリール基、アリールチオ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、スルファモイル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、置換又は無置換アミノ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、ウレイド基、スルホニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基又はシリル基等を挙げることができる。
ポリエチレングリコールセグメントの末端基において、置換基を有していても良い炭素数(C2〜C6)アルキニル基とは、例えば、2−プロピニル、3−ブチニル基、4−ヘプチニル基、5−ヘキシニル基等が挙げられる。
ポリエチレングリコールセグメントの末端基において、置換基を有していても良い炭素数(C7〜C20)アラルキル基とは、いずれか1カ所の水素原子がアリール基で置換されている直鎖または分岐鎖アルキル基である。例えば、ベンジル基、2−フェニルエチル基、4−フェニルブチル基、3−フェニルブチル基、5−フェニルペンチル基、6−フェニルへキシル基、8−フェニルオクチル基等が挙げられる。好ましくはベンジル基、4−フェニルブチル基、8−フェニルオクチル基である。
該ポリエチレングリコールセグメントのもう一方の末端基は、後述するポリアミノ酸誘導体セグメントと結合するための連結基である。後述する一般式(1)において、該連結基はAに該当する。
連結基は、2つのポリマーセグメントを化学結合により連結する基であれば、特に限定されるものではなく、ポリエチレングリコール末端基及びポリアミノ酸誘導体の末端基と、それぞれ結合できる官能基を具備した連結基であれば良い。例えば、末端基に結合官能基を有する(C1〜6)アルキレン基である。ポリエチレングリコールセグメントとの結合様式は、ポリオキシエチレン基;(CHCHO)の末端酸素原子によるエーテル結合が好ましく、ポリアミノ酸誘導体セグメントとの結合様式はアミド結合またはエステル結合が好ましい。すなわち、連結基としては−(CH−NH−基又は−(CH−CO−基(sはいずれも1〜6の整数)である。
−(CH−は置換基を有していてもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、ブチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられ、特にエチレン基、トリメチレン基、n−プロピレン基が好ましい。なお、−(CH−の置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等が挙げられる。
該ポリアミノ酸は、2分子以上が重合している。該ポリアミノ酸鎖のユニット数は、H−NMRによる測定や、後述する疎水性置換基やシグナル基を結合させる前の、ポリエチレングリコール−ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)ブロック共重合体を中和滴定することにより求めることができる。アミノ酸のユニット数は2〜20であり、3〜20が好ましく、5〜20であることがより好ましく、5〜18であることがさらに好ましい。なお、後述する一般式(1)において、(x+x+y+y+z)がポリアミノ酸のアミノ酸総ユニット数を表す。
アミノ酸総ユニット数が3〜20ユニットであれば、得られるブロック共重合体が自己会合性を有し、かつ、主鎖ポリマーの平均分子量が10kDaに収まり、イメージング効果の向上が達成される。ポリアミノ酸鎖のユニット数は、当該ブロック共重合体の分子量を勘案して適宜設定することが好ましい。
該ポリアミノ酸鎖を構成するアミノ酸は、シグナル基を付与できるアミノ酸を1ユニット以上含んでいれば良く、他の構成成分は特に限定されるものではなく、天然型アミノ酸、合成アミノ酸及びその側鎖修飾体の何れを用いても良い。また、L体、D体及びラセミ体の何れを用いても良い。例えばグリシン、アラニン、β−アラニン、ロイシン、フェニルアラニン、セリン、トレオニン、チロシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン、システイン等を挙げることができる。また、側鎖が修飾されたアミノ酸としては、アスパラギン酸又はグルタミン酸のアルキルエステル、アスパラギン酸又はグルタミン酸のアラルキルエステル、アスパラギン酸又はグルタミン酸のアルキルアミド、アスパラギン酸又はグルタミン酸のアラルキルアミド、Bocリシン等のアルキルオキシカルボニルリシン等が挙げられる。該ポリアミノ酸鎖は、これらのアミノ酸の何れか1種であっても良く、複数種類が混在してセグメントを構築していても良い。
シグナル基を付与できるアミノ酸としては、カルボキシ基、アミノ基、水酸基、スルフヒドリル基等の結合性官能基を側鎖に有するアミノ酸を用いることが好ましい。すなわち、これらの結合性官能基にシグナル基を化学結合により付与させることで、当該疎水性ポリマーセグメントを構築することになる。例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン、セリン、トレオニン、チロシン、システイン等を挙げることができる。
本発明のブロック共重合体における置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントのポリアミノ酸鎖とは、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリリシン、ポリオルニチン、ポリチロシン、ポリセリン、ポリトレオニン等のアミノ酸鎖であり、好ましくは側鎖に置換基を導入可能な反応性置換基としてカルボキシ基を有するポリアスパラギン酸またはポリグルタミン酸が挙げられる。これらの側鎖カルボキシ基を有するポリアミノ酸は、α−アミド結合型重合体であっても、側鎖カルボキシ基とのアミド結合型重合体であっても、β−アミド結合型重合体であっても、その混合物であってもよい。また、該ポリアミノ酸セグメントは、直鎖状ポリアミノ酸セグメントであっても良く、側鎖を介した分岐型構造のセグメントであっても良い。
該ポリアミノ酸鎖は、置換基を側鎖カルボキシ基に結合したアスパラギン酸誘導体及び/又はポリグルタミン酸誘導体を含むことから、アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸で構築されたポリアミノ酸鎖が好ましい。より好ましくは、アスパラギン酸のみで構築されたポリアスパラギン酸鎖、若しくはグルタミン酸のみで構築されたポリグルタミン酸鎖が好ましい。すなわち、置換基を側鎖カルボキシ基に結合したアスパラギン酸鎖を含む場合は、ポリアスパラギン酸鎖を採用することが好ましく、置換基を側鎖カルボキシ基に結合したグルタミン酸鎖を含む場合は、ポリグルタミン酸鎖を採用することが好ましい。ポリアスパラギン酸又はポリグルタミン酸の重合様式はペプチド結合であり、α結合体であってもβ結合体又はγ結合体であっても良く、その混合物であってもよい。
該ポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントの一方の末端は、前述のポリエチレングリコールセグメントと結合している。そして、もう一方の末端基は、N末端基及びC末端基であっても良く、無保護の遊離アミノ基及び遊離カルボン酸、並びにそれらの塩であっても良く、N末端基及びC末端基の適当な修飾体であっても良い。好ましくは、N末端基又はC末端基の修飾体である。
N末端基の修飾体としては、アシルアミド型修飾体、アルコキシカルボニルアミド型修飾体(ウレタン型修飾体)、アルキルアミノカルボニルアミド型修飾体(ウレア型修飾体)等を挙げることができる。一方、該C末端基の修飾体としては、エステル型修飾体、アミド型修飾体、チオエステル型修飾体が挙げられる。
該N末端基及び該C末端基の修飾基は、任意の修飾基であって良く、好ましくは、N末端基及びC末端基に結合する適当な結合基を介して、置換基を有していても良い炭素数(C1〜C6)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数(C6〜C18)の芳香族基、置換基を有していても良い炭素数(C7〜C20)のアラルキル基等である末端修飾基を挙げることができる。
すなわち、N末端基は、適当なアシルアミド型修飾体又はアルコキシカルボニルアミド型修飾体(ウレタン型修飾体)が好ましく、カルボニル基又はカルボニルオキシ基を介した、前記置換基を有していても良い炭素数(C1〜C6)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数(C6〜C18)の芳香族基、置換基を有していても良い炭素数(C7〜C20)のアラルキル基が好ましい。
アシルアミド型修飾体であるN末端基(後述する一般式(1)において、Rに該当する。)としては、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C6)アシル基であり、置換基を有していてもよい直鎖状、分岐状または環状の炭素数(C1〜C6)アシル基が挙げられる。置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等を具備していても良い。該炭素数(C1〜C6)アシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、トリクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、ベンジルカルボニル基、フェネチルカルボニル基等が挙げられる。置換基を有していてもよい直鎖状、分岐状または環状の炭素数(C1〜C4)アシル基がより好ましく、アセチル基、トリクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基がより好ましい。
アルコキシカルボニルアミド型修飾体であるN末端基(後述する一般式(1)において、Rに該当する。)としては、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C6)アルコキシカルボニル基であり、置換基を有していてもよい直鎖状、分岐状または環状の炭素数(C1〜C6)アルコキシカルボニル基が挙げられる。置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等を具備していても良い。該炭素数(C1〜C6)アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基等が挙げられる。
一方、C末端基としては、適当なアミド型置換基又はエステル型置換基が好ましく、アミド基又はエステル基を介した、前記置換基を有していても良い炭素数(C1〜C8)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数(C6〜C18)の芳香族基、置換基を有していても良い炭素数(C7〜C20)のアラルキル基が好ましい。
該末端基における置換基を有していても良い炭素数(C1〜C6)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
該末端基における置換基を有していても良い炭素数(C6〜C18)芳香族基としては、フェニル基、ピリジル基、ナフチル基等が挙げられる。
該末端基における置換基を有していても良い炭素数(C7〜C20)のアラルキル基としては、いずれか1カ所の水素原子がアリール基で置換されている直鎖または分岐鎖アルキル基である。例えば、ベンジル基、2−フェニルエチル基、4−フェニルブチル基、8−フェニルオクチル基等が挙げられる。
該疎水性ポリマーセグメントはポリアミノ酸鎖の側鎖に前記置換基が結合していないポリアミノ酸ユニットを含んでいても良い。側鎖がカルボキシ基の場合は、遊離酸の態様であっても良く、医薬品として許容されるカルボン酸塩の態様であっても良い。前記カルボン酸塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩等を挙げることができる。
本発明において該疎水性ポリマーセグメントにおけるポリアミノ酸鎖の側鎖に結合する置換基としては、該ブロック共重合体が水溶液中において自己会合性を示すナノ粒子形成能を阻害しない、又は促進するもの、ブロック共重合体の物性を制御するもの、であれば特段限定はされない。例えば、前記置換基として疎水性基を導入することは、当該ブロック共重合体のポリアミノ酸誘導体セグメントの疎水性を高めることができる。一方、前記置換基としてアミノ基やカルボキシ基、水酸基等の塩形成可能なイオン性官能基を具備する親水性の置換基を導入することで、当該ブロック共重合体の親水性を高めることができる。
本発明において、シグナル基とは、検出によりイメージングを可能にする特性を有する基であり、蛍光基、放射性元素含有基、磁性基などを含む物質である。なお、後述する一般式(1)におけるRはシグナル基である。
蛍光基としては、特に限定されないが、フロオレセイン系色素、インドシアニン系色素、ローダミン系色素、BODIPY系色素、キサンテン系色素、ナイルレッド系色素、量子ドットなどに由来する基が挙げられる。中でもアミノ基を有する蛍光基が好ましく、例えば、2−(2−アミノエトキシ)−9−(ジエチルアミノ)−5H−ベンゾ[a]フェノキサジン−5−オン、BODIPY(登録商標)TR Cadaverine、BODIPY(登録商標)FL Ethylene diamine、Alexa Fluor(登録商標)594 Cadaverine、Texas Red(登録商標)Cadaverine、ATTO 594 amine等が挙げられる。
放射性元素含有基としては、特に限定されないが、18Fなどの放射性同位体でラベルした、糖、アミノ酸、核酸などに由来される基が挙げられる。
磁性基としては、特に限定されないが、フェリクロームなどの磁性体を有する物や、フェライトナノ粒子、ナノ磁性粒子などが挙げられる。
本発明において疎水性置換基とは、該ブロック共重合体が水溶液中において自己会合性を示すナノ粒子形成能を向上させ、後述するシグナル基のイメージング効果や医薬品の有効成分に支障をきたさないものである。特に、前記シグナル基の結合のみでは前記ポリアミノ酸鎖が、前記ポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントに対して十分な疎水性を有さない場合、シグナル基と共に疎水性置換基を該ポリアミノ酸鎖に導入して疎水性ポリマーセグメントの疎水性の程度を調整するために用いられる任意の置換基が、この疎水性置換基である。このような疎水性置換基であれば、特に限定することなく用いることができ、複数種類の疎水性置換基が1分子のブロック共重合体中に存在してもよい。疎水性置換基として好ましくは、適当な置換基を有するエステル誘導体及び/又はアミド誘導体である。なお、後述する一般式(1)におけるRは疎水性置換基及び/又は水酸基である。
疎水性置換基は具体的には、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキルアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のジアルキルアミノ基、置換基を有していても良い炭素数(C1〜C8)アルキルアミノカルボニル(C1〜C8)アルキルアミノ基、水酸基及び/又はアミノ基を有する生理活性物質及び水酸基からなる群から選択される1種以上の置換基を示す。疎水性置換基は全てが同一であっても複数の種類であっても良い。
疎水性置換基における置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルコキシ基は、前記ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントの側鎖カルボキシ基にエステル型修飾基が結合したものである。置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等を具備していても良い。前記Rにおける該炭素数(C1〜C30)アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、1−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ベンジルオキシ基、4−フェニルブチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基、イコシルオキシ基、ドコシルオキシ基、テトラコシルオキシ基、ヘキサコシルオキシ基、オクタコシルオキシ基、トリアコンチルオキシ基等が挙げられる。
疎水性置換基における置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキルアミノ基は、前記ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントの側鎖カルボキシ基に、アルキルアミド型修飾基が結合したものである。置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等を具備していても良い。前記Rにおける該炭素数(C1〜C30)アルキルアミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ベンジルアミノ基、4−フェニルブチルアミノ基、オクチルアミノ基、デシルアミノ基、ドデシルアミノ基、テトラデシルアミノ基、ヘキサデシルアミノ基、オクタデシルアミノ基、イコシルアミノ基、ドコシルアミノ基、テトラコシルアミノ基、ヘキサコシルアミノ基、オクタコシルアミノ基、トリアコンチルアミノ基等が挙げられる。
また、カルボキシ基を保護したアミノ酸も、該置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)アルキルアミノ基に包含される。該カルボキシ基を保護したアミノ酸としては、例えば、グリシンメチルエステル、グリシンベンジルエステル、β−アラニンメチルエステル、β−アラニンベンジルエステル、アラニンメチルエステル、ロイシンメチルエステル、バリンベンジルエステル、フェニルアラニンメチルエステル、フェニルアラニンベンジルエステル等を用いても良い。
疎水性置換基における置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のジアルキルアミノ基は、前記ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントの側鎖カルボキシ基に、ジアルキルアミド型修飾基が結合したものである。置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等を具備していても良い。前記Rにおける該ジ(C1〜C30)アルキルアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、ジベンジルアミノ基、N−ベンジル−N−メチルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジノニルアミノ基、ジデシルアミノ基、ジドデシルアミノ基、ジテトラデシルアミノ基、ジヘキサデシルアミノ基、ジオクタデシルアミノ基、ジイコシルアミノ基等が挙げられる。
疎水性置換基における置換基を有していても良い炭素数(C1〜8)アルキルアミノカルボニル(C1〜8)アルキルアミノ基は、前記ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントの側鎖カルボキシ基に、ウレア型修飾基が結合したものである。該アルキル基は同一種類であっても異なる種類であっても良い。置換基としては、水酸基、ハロゲノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基等を具備していても良い。置換基を有する場合ジアルキルアミノ基が好ましい。置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C8)アルキルアミノカルボニル(C1〜C8)アルキルアミノ基としては、例えば、メチルアミノカルボニルメチルアミノ基、エチルアミノカルボニルエチルアミノ基、イソプロピルアミノカルボニルイソプロピルアミノ基、シクロヘキシルアミノカルボニルシクロヘキシルアミノ基、エチルアミノカルボニル(3−ジメチルアミノプロピル)アミノ基、(3−ジメチルアミノプロピル)アミノカルボニルエチルアミノ基等である。
本発明は医薬品として用いることも目的としていることから、疎水性置換基として、医薬品の有効成分を用いても良い。医薬品の有効成分としては、水酸基及び/又はアミノ基を有する公知の医薬有効成分若しくは医薬有効成分候補化合物を用いることが好ましい。また、当該水酸基及び/又はアミノ基を有する生理活性物質として、公知の医薬有効成分又は医薬有効成分候補化合物を含む物質であれば特に限定されるものではなく適用することができる。すなわち、該医薬有効成分又はその候補化合物を誘導体化又はプロドラッグ化して水酸基及び/又はアミノ基を導入することで、該水酸基及び/又はアミノ基を有する生理活性物質として適用することができる。
本発明における生理活性物質としては悪性腫瘍疾患、炎症性疾患、感染症疾患等の疾患の治療に用いられる公知の医薬品の有効成分又は医薬有効成分候補化合物、若しくはそれらを誘導体化又はプロドラッグ化した有効成分を意味する。
悪性腫瘍疾患に供せられる生理活性物質としては、7−エチル−10−ヒドロキシカンプトテシン、イリノテカン、ノギテカン、9−アミノカンプトテシン等のカンプトテシン誘導体、パクリタキセル、ドセタキセル、カバジタキセル等のタキサン誘導体、ガネテスピブ、ルミネスピブ等のHSP90阻害活性を有するレゾルシノール誘導体、ドキソルビシン、エピルビシン、アムルビシン、ダウノルビシン、イダルビシン、ピラルビシン等のアントラサイクリン誘導体、シロリムス、エベロリムス、テムシロリムス等のラマパイシン誘導体、ゲムシタビン、シトシンアラビノシド、エノシタビン、シタラビンオクホスファート、エチニルシチジン、アザシチジン、デシタビン等のシチジン系代謝拮抗剤、メソトレキサート、ペメトレキセド、レボホリナート、ホリナート等の葉酸代謝拮抗剤、フルダラビン、ネララビン、ペントスタチン、クラドリビン等のプリン系代謝拮抗剤、ドキシフルリジン、カペシタビン、テフガール、フルオロウラシル、カルモフール等のフッ化ピリミジン系代謝拮抗剤、シスプラチン、カルボプラチン、オキサリプラチン、ネダプラチン等の白金含有化合物、マイトマイシンC等のマイトマイシン誘導体、ブレオマイシン、リブロマイシン等のブレオマイシン誘導体、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビンデシン、ビノレルビン等のビンカアルカロイド誘導体、エトポシド、テニポシド等のポドフィロトキシン誘導体、エリブリン等のハリコンドリン誘導体、レベカマイシン、UCN−01等のスタウロスポリン誘導体、レナリドミド、ポマリドミド等のサリドマイド誘導体、トレチノイン、タミバロテン等のビタミンA誘導体、ボルテゾミブ、カルフィルゾミブ、イキサゾミブ等のプロテアソーム阻害剤、コンブレタスタチンA4等のコンブレタスタチン誘導体、ビニメチニブ、コビメチニブ、トラメチニブ等のMEK阻害剤、ディナシクリブ、フラボピリドール、パルボシクリブ等のCDK阻害剤、ダブラフェニブ、ソラフェニブ、ベムラフェニブ等のRafキナーゼ阻害剤、ボリノスタット、ベリノスタット、パナビノスタット、ロミデプシン等のHDAC阻害剤、サイトカラシン、ラトランクリン、ファロイジン等のアクチン重合阻害剤、ベリパリブ、ラキャパリブ、オラパリブ等のPARP阻害剤、クリゾチニブ、イマチニブ、ゲフィチニブ、エルロチニブ、アファチニブ、ダサチニブ、ボスチニブ、バンデタニブ、スニチニブ、アキシチニブ、パゾパニブ、レンバチニブ、ラパチニブ、ニンテダニブ、ニロチニブ、セリチニブ、アレクチニブ、ルキソリチニブ、クリゾチニブ、イブルチニブ等のチロシンキナーゼ阻害剤、ベンダムスチン、シクロホスファミド、イホスファミド、ブルスファン、メルファラン等のナイトロジェンマスタード系アルキル化剤、ニムスチン、ラニムスチン、ロムスチン等のニトロソウレア系アルキル化剤、ダカルバジン、テモゾロミド、プロカルバジン、チオテパ等のアルキル化剤、アナストロゾール、エキセメスタン、レトロゾール、ファドロゾール等のアロマターゼ阻害剤、ヒドロキシフルタミド、フルタミド、ビカルタミド、エンザルタミド等の抗アンドロゲン剤、アビラテロン等のCYP17(リアーゼ)阻害剤、タモキシフェン、トレミフェン等の抗エストロゲン剤、エストラムスチン、プロゲステロン、ミトタン、メドロキシプロゲステロン等のホルモン剤が挙げられる。
炎症性疾患に供せされる生理活性物質としては、タクロリムス等のタクロリムス誘導体、デキサメタゾン、プレドニゾロン等のステロイド誘導体、シロリムス、エベロリムス、テムシロリムス等のラマパイシン誘導体、シクロスポリン、フィンゴリモド、アザチオプリン、ミゾリビン、ミルコフェノール酸モフェチル、グスペリムス等の免疫抑制剤、ジフルニサル、チアラミド等のNSAIDs等が挙げられる。
感染症疾患に供せられる生理活性物質としては、アムホテリシンB、ナイスタチン等のポリエン系抗生物質、フルコナゾール、ボリコナゾール等のアゾール系誘導体、ミカファンギン等のキャンディン系誘導体、フルシトシン等のピリミジン誘導体等の抗真菌剤、アシクロビル、バラシクロビル、ガンシクロビル等の抗ウイルス剤、ザナミビル、オセルタミビル、ラニナミビル等の抗ウイルス剤等が挙げられる。
本発明のブロック共重合体は、標的組織に対する移行性、浸透性が向上し、腎臓等からの排泄性が向上した性能を備える。このため、疾病標的組織でのシグナル基の分布や生理活性物質の感作を促進して、イメージング能や薬理効果を増強し、正常組織へのシグナル基の分布や生理活性物質の感作を抑制して副作用を軽減する効果を奏する。したがって、正常組織への副作用軽減が求められる疾病に適用することが好ましく、悪性腫瘍疾患や、炎症性疾患に用いることが好ましい。当該ブロック共重合体は、腫瘍や炎症部位といった組織への移行性、組織内部への浸透性が高く、腫瘍や炎症部位におけるイメージング能や薬理効果が増強する。また、腎臓等からの排出性も具備することから、高分子化DDS製剤に見られる体内滞留性が制御され、正常組織への望まない移行を抑制することができ、副作用の軽減を達成できる。
本発明のポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は、2kDa以上で10kDa以下であることを特徴とする。この平均分子量は、その構成部分の各構成分子量を合算した計算値を採用する。すなわち、(1)ポリエチレングリコール鎖の平均分子量、(2)ポリアミノ酸鎖のシグナル基及び任意の疎水性置換基を除いたポリマー主鎖部分の平均分子量を合算した計算値を当該平均分子量とする。
なお、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は、kDa単位での精度でよい。以下に、各構成部分における好ましい分析方法を挙げるが、特に限定されるものではなく、当該ポリアミノ酸誘導体のkDa単位での分子量測定において十分な精度の分析方法であれば特に限定されるものではない。
前記(1)ポリエチレングリコール鎖の平均分子量は、ポリエチレングリコールセグメントを構築するポリエチレングリコール化合物の分子量測定値であり、ポリエチレングリコール標準品を基準としたGPC法により測定されるピークトップ分子量より求められる平均分子量を採用し、計算値としては100の位を四捨五入した値を使用する。
前記(2)ポリアミノ酸鎖の主鎖部分の平均分子量は、該ポリアミノ酸鎖の重合モノマー単位の平均分子量にその平均ユニット数を乗じた計算値である。該ユニット数はポリアミノ酸の側鎖カルボキシ基を中和滴定により定量する方法や、H−NMRの積分値から算出されたユニット数を用いることができる。中和滴定法を用いることが好ましい。
本発明のブロック共重合体は、ポリエチレングリコールセグメントの質量含有率が10質量%以上で80質量%以下であることが好ましい。すなわち、当該ブロック共重合体の分子量中のポリエチレングリコールセグメント相当の分子量が占める割合が10質量%以上で80質量%以下であることが好ましい。ポリエチレングリコールセグメントの質量含有率が10質量%より少ない場合、水溶性が著しく低下してしまい水溶液中で自己会合によるナノ粒子を形成できない懸念がある。一方、ポリエチレングリコールセグメントの質量含有率が80質量%より多い場合、自己会合性を担うポリアミノ酸誘導体セグメントの構成が少なくなるため疎水性相互作用に基づくナノ粒子形成性が低下してしまう懸念がある。十分なイメージング機能を発揮すると共に、任意に薬効と副作用の軽減を達成して治療効果を得るために、本発明のブロック共重合体はポリエチレングリコールセグメントの質量含有率を設定することが好ましい。
前記ポリエチレングリコールセグメントの質量含有率は、20質量%以上70質量%以下であることがより好ましい。30質量%以上65質量%以下であることが殊更好ましい。
本発明のブロック共重合体は、シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であることが好ましい。本発明のブロック共重合体における適切な会合性を具備させるため、前記疎水性ポリマーセグメントにおけるシグナル基と任意の疎水性置換基とを合算した置換基の総質量が、重要なパラメーターである。すなわち、シグナル基及び任意の疎水性置換基が5質量%より低い場合、水溶性が著しく低下してしまい水溶液中で自己会合によるナノ粒子を形成できない懸念がある。一方、シグナル基及び任意の疎水性置換基の含有率が50質量%より多い場合、該ブロック共重合体の自己会合性のバランスが著しく低下してしまい、所望のナノ粒子形成性を奏しない懸念がある。
シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率は、好ましくは7質量%以上で50質量%以下であり。さらに好ましくは8質量%以上で50質量%以下である。
本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体を含有する組成物から形成されるナノ粒子は、水溶液中において自己会合性を示す。
本発明のナノ粒子の粒径(平均粒径)は1nm〜30nmである。好ましくは粒子径が20nm未満であって、1nm〜20nm未満である。
本発明においてナノ粒子の粒径(平均粒径)の測定は、例えば、誘導回折格子法により測定される。誘導回折格子法は(1)本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体を含有する組成物の1または2mg/mL水溶液にレーザー光を照射し、誘電泳動により回折格子を形成させる、(2)誘電泳動させていた外力を停止し、拡散による回折格子の消滅速度を計測する、(3)消滅速度をストークス−アインシュタインの関係式に当てはめ、粒子径を求める、という方法である。例えば株式会社島津製作所製シングルナノ粒子径測定装置IG−1000で測定することができる。
本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体を含有する組成物は、親水性のポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、シグナル基及び任意の疎水性置換基を側鎖に有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体であるため、水溶液中では複数のブロック共重合体同士の疎水性ポリマーセグメントが疎水性相互作用に基づき会合すると考えられる。結果として、疎水性ポリマーセグメントを内核(コア部)とし、その周りを親水性のポリエチレングリコールセグメントが覆い外殻層(シェル部)を形成したコア−シェル構造のミセル様会合体を形成し、これが前記のナノ粒子として観測されるものと推測される。
本発明のブロック共重合体の一態様は、下記一般式(1)で表される。
Figure 0006924191
(1)
[式中、Rは水素原子又は置換基を有していてもよい直鎖状、分岐状または環状の炭素数(C1〜C6)アルキル基を示し、tは20〜140の整数を示し、Aは置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C6)アルキレン基を示し、Rは水素原子、炭素数(C1〜C6)アシル基及び炭素数(C1〜C6)アルコキシカルボニル基からなる群から選択される置換基を示し、Rは前記シグナル基を示し、Rは前記疎水性置換基であり、nは1又は2を示し、x、x、y、y及びzは、それぞれ独立して0〜20の整数を示し、(x+x)は1〜10の整数を示し、(x+x+y+y+z)は3〜20の整数を示し、前記R及びRが結合している各構成ユニット並びに側鎖カルボニル基が分子内環化した構成ユニットは、それぞれ独立してランダムに配列した構造である。]
該Rとして、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ベンジル基、2、2−ジメトキシエチル基、2、2−ジエトキシエチル基、2−ホルミルエチル基が挙げられる。特にメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。
一般式(1)において、x、x、y、y及びzは、それぞれ当該ブロック共重合体のポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントにおけるアスパラギン酸誘導体ユニット及び/又はグルタミン酸誘導体ユニットの構成単位のユニット数を示し、それぞれ0〜20の整数である。
一般式(1)において、(x+x)はRが結合したアスパラギン酸ユニット及び/又はグルタミン酸ユニットの総数を示す。(x+x)は1〜10の整数である。好ましくは、(x+x)は1〜9の整数であり、より好ましくは1〜8の整数である。ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)誘導体セグメントのユニット数である(x+x+y+y+z)に対する(x+x)の割合は1〜80%である。好ましくは1〜70%であり、1〜60%がより好ましい。
が結合したアスパラギン酸単位及び/又はグルタミン酸単位のユニット数は、Rの結合量とポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)鎖のユニット数から算出される。Rの結合量は、Rが結合したブロック共重合体からRを開裂させて、遊離するRを定量分析する方法により求めることができる。また、Rが結合したブロック共重合体を製造する際のRの反応率から算出する方法を用いても良い。
一般式(1)において、(y+y)は、Rが結合したアスパラギン酸ユニット及び/又はグルタミン酸ユニットの総数を示す。また、zは側鎖カルボキシ基が分子内環化した構造のアスパラギン酸ユニット及び/又はグルタミン酸ユニットの総数を示す。(y+y)及びzはそれぞれ0〜19の整数である。好ましくは、該(y+y)及びzはそれぞれ1〜18の整数である。ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)誘導体セグメントのユニット数である前記(x+x+y+y+z)に対する(y+y+z)の割合は20〜99%であり、好ましくは30〜99%である。
が結合したアスパラギン酸単位及び/又はグルタミン酸単位のユニット数は、Rの結合量とポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントのユニット数から算出される。Rの結合量は、当該ブロック共重合体からRを開裂させて、遊離するRを定量分析する方法により求めることができる。また、当該ブロック共重合体を製造する際のRの反応率から算出する方法を用いても良い。また、H−NMRの積分値から算出することもできる。
本発明に係る一般式(1)で示されるRとRとが結合したブロック共重合体において、前記ポリ(アスパラギン酸及び/又はグルタミン酸)セグメントは、RとRとが結合するアスパラギン酸ユニット及び/又はグルタミン酸ユニット、並びに側鎖カルボキシ基が分子内環化した構造のアスパラギン酸ユニット及び/又はグルタミン酸ユニットが混在した重合体セグメントである。それぞれの構成ユニットは2ユニット以上であり、その配列は特に制御されておらず不規則に配列したランダムに配列したセグメント構造である。
一般式(1)で示されるブロック共重合体は、R及び任意のRで表される置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であることが好ましい。R及び任意のRで表される置換基の含量が5質量%より低い場合、R及び任意のRの含量が50質量%より多い場合のいずれも、R及び任意のRが結合したブロック共重合体の親水性−疎水性のバランスが大きく変化して適当な自己会合性を具備せず、所望の薬物動態を発揮しない懸念がある。R及び任意のRで表される置換基の質量含有率は、好ましくは7質量%以上で50質量%以下であり。さらに好ましくは8質量%以上で50質量%以下である。
一般式(1)で示されるブロック共重合体の製造方法を説明する。本ブロック共重合体のポリエチレングリコールセグメントとアスパラギン酸及び/又はグルタミン酸を含むポリアミノ酸セグメントとが連結したブロック共重合体を調製し、これにR及び任意のRに相当する置換基成分化合物を縮合反応により製造する方法や、ポリエチレングリコールセグメントを含むポリマー成分とシグナル基や疎水性置換基が結合したポリアミノ酸誘導体を結合させる方法、等を挙げることができる。前者のポリエチレングリコールセグメントとポリアミノ酸セグメントとが連結したブロック共重合体を予め調製し、これにR及び任意のRに相当する置換基成分化合物を縮合反応することにより製造する方法が好ましい。
該ポリエチレングリコールセグメントとポリアミノ酸セグメントとが連結したブロック共重合体の製造方法としては、ポリエチレングリコールセグメントを含む化合物に対して、用いるアミノ酸−N−カルボキシ無水物を用いて逐次重合させることによりポリアミノ酸セグメントを構築する方法や、ポリエチレングリコールセグメントとポリアミノ酸セグメントを結合させる方法等が挙げられる。アミノ酸−N−カルボキシ無水物の反応性が高いこと、ポリアミノ酸ユニット数を制御しやすいことから、前者の方法を用いることが好ましい。
ポリエチレングリコールセグメントとポリアミノ酸誘導体セグメントとが連結したブロック共重合体を予め調製し、これに、R及びRを結合させて本発明に係るブロック共重合体を得る製造方法の一態様を説明する。
始めに、一方の末端がアミノ基であるポリエチレングリコール誘導体(例えば、メトキシポリエチレングリコール−1−プロピルアミン)に、アミノ酸の側鎖官能基を適当に保護したアミノ酸−N−カルボキシ無水物を順次反応させて、逐次重合によりポリエチレングリコールセグメントとポリアミノ酸セグメントとが連結したブロック型コポリマー骨格を構築する。この場合、該アミノ酸−N−カルボキシ無水物として、適当な側鎖カルボキシ基保護したアスパラギン酸−N−カルボキシ無水物及び/又はグルタミン酸−N−カルボキシ無水物を含むことにより、ポリアミノ酸セグメントにアスパラギン酸及び/又はグルタミン酸を含めることができる。その後、適当な脱保護反応を施し、側鎖カルボキシ基が脱保護されたアスパラギン酸及び/又はグルタミン酸を含む当該ブロック共重合体を調製することができる。側鎖カルボキシ基がベンジルエステルである場合、アルカリ条件下での加水分解や、加水素分解反応により脱保護基反応をすることができる。
このポリエチレングリコール−ポリアミノ酸ブロック共重合体に対し、R及びRを、適当な反応溶媒中で縮合条件にて反応させればよい。
該ポリエチレングリコール−ポリアミノ酸ブロック共重合体とR及びRの縮合反応において、用いることができる溶媒は両化合物が溶解する溶媒であれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルピロリドン(NMP)、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)等の水溶性有機溶媒を挙げることができる。これらの溶媒は、単独で用いても、これらの混合溶媒として用いても良い。また、前記溶媒と他の有機溶媒による混合溶媒であっても良い。
また、用いる縮合剤は、カルボン酸と水酸基を脱水縮合反応によりエステル反応及び/又はカルボン酸とアミノ基を脱水縮合反応によりアミド反応させる通常の脱水縮合剤であれば、特に問題なく用いることができる。該縮合剤としては、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、ジイソプロピルカルボジイミド(DIPCI)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(WSC)、等のカルボジイミド系の縮合剤、4−(4、6−ジメトキシ−1、3、5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルフォリウム クロライド n−ハイドレート(DMT−MM)等のトリアジン系縮合剤、1−エトキシカルボニル−2−エトキシ−1、2−ジヒドロキノリン(EEDQ)、二炭酸ジ−t−ブチル(BocO)等を用いることができる。該縮合反応の際に、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)や、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、N−ヒドロキシスクシンイミド(HOSu)等の反応補助剤を用いてもよい。カルボジイミド系縮合剤を用いると、一般式(1)のRにおいて、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C8)アルキルアミノカルボニル(C1〜C8)アルキルアミノ基をR及びRと同時に導入することができる。
反応は、通常0〜180℃、好ましくは5〜100℃の温度で行えばよい。
ポリアミノ酸セグメントに、前記炭素数(C1〜C30)アルコキシ基、前記炭素数(C1〜C30)アルキルアミノ基又は前記ジ(C1〜C30)アルキルアミノ基といった他のRは、本発明のブロック共重合体の自己会合性を調整する目的で導入することもできる。その方法としては、ポリエチレングリコール−ポリアミノ酸共重合体のカルボキシ基を縮合剤の添加により活性化してから、導入したいRに相当するアルコール化合物やアミノ化合物を所望の当量で反応させる方法、若しくは該アルコール化合物や該アミノ化合物を活性化させてから該共重合体のポリアミノ酸セグメントに反応させる方法等が挙げられる。
この場合、該アルコール化合物や該アミノ化合物によりRを導入してから、シグナル基を導入しても良く、その逆であっても良く、R及びRを同時に導入しても良い。
は、単一種類の置換基であっても、複数種類の置換基であっても良い。複数種類の置換基を導入する場合は、別のアルコール化合物やアミノ化合物を繰り返し反応させれば、種々のRの混成体を合成することができる。
ポリエチレングリコール−ポリアミノ酸ブロック共重合体に、シグナル基であるR、並びに任意の疎水性置換基Rとして生理活性物質又は疎水性置換基を導入した後、任意に通常の分離操作や精製操作を行うことにより、本発明のブロック共重合体を製造することができる。
本発明のブロック共重合体を含む組成物は、例えばブロック共重合体と生理活性物質のような疎水性物質とを、または複数のブロック共重合体と生理活性物質のような疎水性物質とを水性溶液中で混合し、ミセル状に自己組織化させることによっても形成できる。また例えば、ブロック共重合体や疎水性物質を有機溶媒に溶解し、透析することによっても形成できる。さらに例えば、これらのブロック共重合体や疎水性物質を有機溶媒に溶解し、混合して均一化された溶液を減圧留去して得られるポリマーのフィルムに水を加えて混合し、ミセル状に自己組織化させることによっても形成できる。
上記有機溶媒としては、例えば、メタノール、アセトン、アセトニトリル、及びN,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
上記水性溶液は、例えば、エタノールおよびジメチルスルホキシドといった水混和性有機溶媒と、公知の緩衝剤とを精製水に添加することによって形成できる。
本発明のシグナル基を有するブロック共重合体、及び該ブロック共重合体を含む組成物は、分子イメージング用分子プローブとして用いることができる。シグナル基としては、上記で述べたとおりである。シグナル基は、単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。この分子イメージング用分子プローブは、腫瘍や炎症部位といった組織への移行性、組織内部への浸透性が高く、腫瘍や炎症部位におけるイメージングを行うことを可能とする。また、腎臓等からの排出性も具備することから、高分子化DDS製剤に見られる体内滞留性が制御され、正常組織への望まない移行を抑制することができる特徴も持つ。
本発明のシグナル基を有するブロック共重合体、及びブロック共重合体を含む組成物を分子イメージング用分子プローブとして用いる場合、経口的、非経口的の何れの投与経路で用いても良い。非経口的な注射による投与経路により処方されることが好ましい。注射による投与は静脈内投与、動脈内投与、皮下投与、筋肉内投与、腫瘍部内投与、等によって行われる。
本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体を含む組成物は、その疎水性置換基や疎水性物質として生理活性物質を含んでいる場合、生体内に投与された後、徐々に生理活性物質を遊離する物性を持たせることができる。遊離した生理活性物質は薬理効果を発揮させることができる。このため、生理活性物質を内包したブロック共重合体、及びブロック共重合体を含む組成物は、該生理活性物質を有効成分とする医薬品としても使用することができる。
生理活性物質を内包したブロック共重合体、及びブロック共重合体を含む組成物を医薬品として用いる場合、経口的、非経口的の何れの投与経路で用いても良い。非経口的な注射による投与経路により処方されることが好ましい。注射による投与は静脈内投与、動脈内投与、皮下投与、筋肉内投与、腫瘍部内投与、等によって行われる。
本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体を含む組成物の製剤化に当たっては、通常使用されている薬学的に許容される担体、例えば賦形剤、増量剤、充填剤、結合剤、湿潤剤、崩壊剤、潤滑剤、界面活性剤、分散剤、緩衝剤、保存剤、溶解補助剤、防腐剤、矯味矯臭剤、無痛化剤、安定化、溶剤、可溶化剤、懸濁化剤、色素、香料剤及び等張化剤等が使用できる。
注射液剤の場合は、通常溶剤を使用する。溶剤としては、例えば水、生理食塩水、5%ブドウ糖又はマンニトール液、水溶性有機溶剤、例えばグリセロール、エタノール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ポリエチレングリコール、クロモフォア等、及びそれらの混合液、並びに水と該水溶性有機溶媒の混合液等が挙げられる。これらの製剤用添加剤を用いて、投与可能な製剤に調製して用いることが好ましい。
本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体を含む組成物の投与量は、含まれるシグナル基及び/又は生理活性物質の種類、患者の性別、年齢、生理的状態、病態等により当然変更されうるが、非経口的に、通常、成人1日当たり、活性成分として0.01〜500mg/m、好ましくは0.1〜250mg/mを投与することが好ましい。
以下、本発明を実施例により更に説明する。ただし、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。
合成例、及び実施例のブロック共重合体及びそれらを含む組成物の平均粒径の測定は、株式会社島津製作所製シングルナノ粒子径測定装置IG−1000(測定温度:25℃、t=0における光強度:100〜200)にて行った。平均粒径測定サンプルは、超純水を用い、ブロック共重合体濃度として1mg/mLもしくは2mg/mLとなるように調製し、0.45μmメンブレンフィルターで濾過した溶液を用いた。
実施例中、Nile red誘導体は2−(2−アミノエトキシ)−9−(ジエチルアミノ)−5H−ベンゾ[a]フェノキサジン−5−オンを指す。
[合成例1]ポリエチレングリコール−ポリグルタミン酸ブロック共重合体(ポリエチレングリコール分子量2kDa、ポリグルタミン酸ユニット数7.9)の合成
片末端メトキシ基、片末端3−アミノプロピル基のポリエチレングリコール(SUNBRIGHT M89506、日油社製、平均分子量2kDa、14g)をDMSO(280mL)に溶解後、γ−ベンジル L−グルタミン酸−N−カルボキシ無水物(16.8g)を加え、30℃で22.5時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(5040mL)及びエタノール(560mL)混合液中に2.0時間かけて滴下し、室温にて4.0時間撹拌した。その後、上澄み除去し、ジイソプロピルエーテル(1800mL)及びエタノール(200mL)混合溶液を加え、撹拌した後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥し、重合物(31.9g)を得た。
得られた重合物(30.0g)をDMF(336mL)に溶解し、無水酢酸(6.0mL)を加えて20℃にて18時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(3024mL)及び酢酸エチル(336mL)混合液中に2.5時間かけて滴下し、室温にて6.0時間撹拌した。その後、上澄み除去し、ジイソプロピルエーテル(1800mL)及びエタノール(200mL)混合溶液を加え、1.5時間撹拌した後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥することによりアセチル化ポリマー(23.7g)を得た。
得られたアセチル化ポリマー(22.0g)をDMF(515mL)に溶解し、10%パラジウム−炭素(4.4g)を加えた。その後、反応雰囲気を水素置換し、30℃、1気圧下にて65時間加水素分解を行った。10%パラジウム−炭素触媒を濾別後(洗い込みに酢酸エチル200mL使用)、濾液をヘプタン(3000mL)及び酢酸エチル(1200mL)混合液中に1.5時間かけて滴下し、室温にて5.0晩撹拌した。その後、上澄み除去し、ヘプタン(1333mL)及び酢酸エチル(667mL)混合液を加え、0.5時間撹拌した後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥した。この析出物(15.0g)を5%食塩水(1500mL)に溶解し、2.2N水酸化ナトリウム水溶液にて溶解液のpHを約11に調整後、分配吸着樹脂カラムクロマトグラフィー(HP−20)、続いてイオン交換樹脂カラムクロマトグラフィー(Dowex 50)を用いて精製した。溶出した溶液を減圧濃縮した後、凍結乾燥することでポリエチレングリコール−ポリグルタミン酸ブロック共重合体(合成例1 12.3g)を得た。
合成例1は、0.1N水酸化カリウムを用いた滴定法により、グルタミン酸のユニット数は7.9と算出した。これより、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は、ポリエチレングリコール鎖の分子量(2,000)、グルタミン酸7.9ユニット分子量(129.11×7.9=1020)、ポリアミノ酸末端のアセチル基(42)の合計より3,062≒3kDaと算出された。
[合成例2]ポリエチレングリコール−α、β−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体(ポリエチレングリコール分子量12kDa、ポリアスパラギン酸ユニット数23.8)の合成
片末端メトキシ基、片末端3−アミノプロピル基のポリエチレングリコール(SUNBRIGHT MEPA−12K、日油社製、平均分子量12kDa、75.0g)をDMSO(1430mL)に溶解後、γ−ベンジル L−アスパラギン酸−N−カルボキシ無水物(45.0g、29当量)を加えて32.0℃で一夜撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(12L)及びエタノール(3L)混合液中に1時間かけて滴下し、室温にて1時間撹拌した。その後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥し、重合物(106.0g)を得た。
得られた重合物(105.0g)をDMF(1050mL)に溶解し、無水酢酸(3.3mL)を加えて35℃にて3時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(2、9450mL)及びエタノール(1050mL)混合液中に1時間かけて滴下し、室温にて1時間撹拌した。その後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥することによりアセチル化ポリマー(103.0g)を得た。
得られたアセチル化ポリマー(100.0g)をアセトニトリル(2L)に溶解後、0.2規定の水酸化ナトリウム(2L)を加えて、23℃にて3時間加水分解を行った。反応液に2規定の塩酸を加えて中和したのち、減圧濃縮にてアセトニトリルを除去後、酢酸エチル(2L)を用い濃縮液を3回洗浄した。水層を減圧濃縮後、1規定の水酸化ナトリウム水溶液にて溶解液のpHを11.0に調製し、食塩(100g)を添加後、分配吸着樹脂カラムクロマトグラフィー、続いてイオン交換樹脂カラムクロマトグラフィーを用いて精製し、溶出した溶液を減圧濃縮したのち、凍結乾燥し、ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体(合成例2 75.4g)を得た。
合成例2は、0.1N水酸化カリウムを用いた滴定法により、アスパラギン酸のユニット数は23.8と算出した。これより、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は、ポリエチレングリコール鎖の分子量(12,000)、アスパラギン酸23.8ユニット分子量(115.09×23.8=2739)、ポリアミノ酸末端のアセチル基(42)の合計より14,781≒15kDaと算出された。
[合成例3]ポリエチレングリコール−α、β−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体(ポリエチレングリコール分子量2kDa、ポリアスパラギン酸ユニット数12.5)の合成
片末端メトキシ基、片末端3−アミノプロピル基のポリエチレングリコール(SUNBRIGHT MEPA−20H、日油社製、平均分子量2kDa、20.0g)をDMSO(400mL)に溶解後、γ−ベンジル L−アスパラギン酸−N−カルボキシ無水物(29.8g、12当量)を加えて32.5℃で20時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(3、200mL)及びエタノール(800mL)混合液中に1時間かけて滴下し、室温にて3時間撹拌した。その後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥し、重合物(31.2g)を得た。
得られた重合物(30.0g)をDMF(300mL)に溶解し、無水酢酸(7.3mL)を加えて35℃にて3時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(2、700mL)及びエタノール(300mL)混合液中に1時間かけて滴下し、室温にて1時間撹拌した。その後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥することによりアセチル化ポリマー(26.6g)を得た。
得られたアセチル化ポリマー(25.0g)をMeCN(500mL)に溶解後、0.2規定の水酸化ナトリウム(500mL)を加えて、23℃にて3時間加水分解を行った。反応液に2規定の塩酸を加えて中和したのち、減圧濃縮にてアセトニトリルを除去後、酢酸エチル(500mL)を用い濃縮液を3回洗浄した。水層を減圧濃縮後、1規定の水酸化ナトリウム水溶液にて溶解液のpHを11.0に調製し、食塩(50g)を添加後、分配吸着樹脂カラムクロマトグラフィー、続いてイオン交換樹脂カラムクロマトグラフィーを用いて精製し、溶出した溶液を減圧濃縮したのち、凍結乾燥し、ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体(合成例3 13.0g)を得た。
合成例3は、0.1N水酸化カリウムを用いた滴定法により、アスパラギン酸のユニット数は12.5と算出した。これより、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は3,481≒3kDaと算出された。
[実施例1]ポリエチレングリコール(2kDa)−ポリグルタミン酸(7.9重合体)ブロック共重合体の4−フェニル−1−ブタノール及びNile red誘導体結合体の合成
合成例1(1000mg)、Nile red誘導体(東京化成工業社製、46.9mg)及び4−ジメチルアミノピリジン(DMAP 315mg)をDMF(21mL)に溶解し、ジイソプロピルカルボジイミド(DIPCI 38μL)を加え、25℃にて5時間撹拌した。その後、4−フェニル−1−ブタノール(266μL)及び 794μLを加え15時間撹拌後、さらにDIPCI 397μLを加え、5.5時間撹拌した。反応液をMWCO1000の透析膜に移液し、外液を水として透析を行った。内液を凍結乾燥することで、生成物を得た。得られた生成物をアセトニトリル/水(50/50(v/v)、50mL)に溶解後、溶液をMWCO1000の透析膜に移液し、外液をアセトニトリル/水(50/50(v/v)として透析を行った。その後、外液をアセトニトリルとして透析を行った。透析終了後、内液がアセトニトリル/水(50/50(v/v)、)になるように水を加え、イオン交換樹脂(Dowex 50)を加えて室温にて0.5時間撹拌した。イオン交換樹脂を濾別後にアセトニトリルを減圧留去し、凍結乾燥することにより標記の4−フェニル−1−ブタノール結合ブロック共重合体(実施例1 1012mg)を得た。
実施例1を1N−水酸化ナトリウム水溶液を用いて加水分解処理を行い、遊離した4−フェニル−1−ブタノールを高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて定量して4−フェニル−1−ブタノール含有量を求めた。その結果、実施例1における4−フェニル−1−ブタノール含有量は15.9質量%であった。Nile red誘導体結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のNile red誘導体の消費率から0.37分子であった。したがって、実施例1の総Nile red誘導体分子量は138≒0.1kDaと算出された。
これらの値より、実施例1の総分子量は4,169≒4kDaと算出された。また、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は3,062≒3kDaと算出された。
これより、実施例1におけるNile red誘導体の含有量は3.32質量%、4−フェニル−1−ブタノールの含有量は15.9質量%、ポリエチレングリコールセグメントの含有量は48.0質量%である。
IG−1000により粒径測定したところ、平均粒径は18nm(2mg/mL)であった。
[実施例2]ポリエチレングリコール(2kDa)−α、β−ポリアスパラギン酸(12.5重合体)ブロック共重合体のカバジタキセル(CBZ)及びn−ブチルアミン及びNile red誘導体結合体の合成。
合成例3(205.6mg)及びカバジタキセル(CBZ 166.3mg)及びNile red誘導体(5.1mg)をNMP(5.7mL)に溶解し、n−ブチルアミン(36μL)、DMAP(45.0mg)、DIPCI(265μL)を加え、20℃にて17.5時間撹拌した。その後、DIPCI(66μL)を追加し、さらに4.5時間撹拌した。反応液に酢酸エチル(5.5mL)を加えた後、ジイソプロピルエーテル(440mL)中に10分間かけて滴下し、室温にて1時間撹拌した後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥することで生成物(300mg)を得た。得られた生成物をアセトニトリル/水(50/50(v/v)、20mL)に溶解後、イオン交換樹脂を加えて5℃にて30分間撹拌した。イオン交換樹脂を濾別後にアセトニトリルを減圧留去し、凍結乾燥することにより標記のタキサン類結合高分子誘導体(実施例2 270.9mg)を得た。
実施例2のCBZ結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のCBZの消費率から1.7分子であった。したがって、実施例2の総CBZ分子量は1,421≒1kDaと算出された。
実施例2のn−ブチルアミン結合量は、n−ブチルアミンの仕込量が全て反応したと仮定すると、6.2分子であった。したがって、実施例2の総n−ブチルアミン分子量は453≒0.4kDaと算出された。
実施例2のNile red誘導体結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のNile red誘導体の消費率から0.23分子であった。したがって、実施例2の総Nile red誘導体NR分子量は87≒0.1kDaと算出された。
これらの値より、実施例2の総分子量は5,846≒6kDaと算出された。また、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は3,481≒3kDaと算出された。
これより、実施例2におけるCBZの含有量は24.3質量%、n−ブチルアミンの含有量は7.8質量%、Nile red誘導体の含有量は1.5質量%、ポリエチレングリコールセグメントの含有量は34.2質量%である。
IG−1000により粒径測定したところ、平均粒径は14nm(1mg/mL)であった。
[実施例3]
ポリエチレングリコール(2kDa)−ポリグルタミン酸(8.3重合体)ブロック共重合体の7−エチル−10−ヒドロキシカンプトテシン(EHC)及びAlexa Fluor(登録商標)594 cadaverin(Alexa)結合体の合成
合成例1と同様な方法で合成したポリエチレングリコール(2キロダルトン)−ポリグルタミン酸(8.3重合体)ブロック共重合体(40.0mg)、Alexa Fluor(登録商標)594 cadaverin(Alexa、Life Technologies社製、2.00mg)及び7−エチル−10−ヒドロキシカンプトテシン(EHC、ScinoPharm Taiwan社製、20.0mg)をDMF(3.20mL)に溶解し、35℃にて20分間撹拌した。その後、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP 1.98mg)を加え、25℃にて45分間撹拌した後、ジイソプロピルカルボジイミド(DIPCI 33.1μL)を加え、25℃にて21時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(43.2mL)、酢酸エチル(4.8mL)混合液中に滴下し、室温にて撹拌した後、上澄み液を38.0mL除去し、ジイソプロピルエーテル(21.6mL)、酢酸エチル(2.4mL)混合液を加えた。その後、室温にて撹拌した後、析出物を濾取し、減圧化で乾燥することで生成物を得た(49.7mg)。得られた生成物をアセトニトリル/水(98.7/1.3(v/v)、1.5mL)に溶解後、イオン交換樹脂(Dowex 50)を加えて0℃にて30分間撹拌した。イオン交換樹脂を濾別後にアセトニトリルを減圧留去し、凍結乾燥することにより標記のポリエチレングリコール(2キロダルトン)−ポリグルタミン酸(8.3重合体)ブロック共重合体の7−エチル−10−ヒドロキシカンプトテシン及びAlexa Fluor(登録商標)594 cadaverin結合体(実施例3 48.8mg)を得た。
実施例3のEHC結合量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定した反応溶液中のEHCの消費率から3.9分子であった。したがって、実施例3の総EHC分子量は1,530≒2kDaと算出された。
実施例3のAlexa結合量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定した反応溶液中のAlexaの消費率から0.19分子であった。したがって、実施例3のAlexa分子量は153≒0.2kDaと算出された。
これらの値より、実施例3の総分子量は4,690≒5kDaと算出された。また、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は3,114≒3kDaと算出された。
これより、実施例3におけるEHCの含有量は32.5質量%、Alexaの含有量は3.29質量%、ポリエチレングリコールセグメントの含有量は42.6質量%である。
IG−1000により粒径測定したところ、平均粒径は10nm(1mg/mL)であった。
[比較例1]ポリエチレングリコール(12kDa)−ポリグルタミン酸(22.0重合体)ブロック共重合体の4−フェニル−1−ブタノール及びNile red誘導体結合体の合成
合成例1と同様な方法で合成したポリエチレングリコール(12kDa)−ポリグルタミン酸(22.0重合体)ブロック共重合体(676mg)、Nile red誘導体(東京化成工業社製、17.0mg)及びDMAP(122mg)をDMF(8.0mL)に溶解し、DIPCI(14μL)を加え、25℃にて1.5時間撹拌した。その後、4−フェニル−1−ブタノール(102mg)及びDIPCI(308μL)を加え25時間撹拌後、反応液をジイソプロピルエーテル(120mL)、エタノール(15mL)及び酢酸エチル(15mL)混合液中に滴下し、室温にて撹拌した後、析出物を濾取し、減圧化で乾燥することで生成物を得た(770mg)。得られた生成物をアセトニトリル/水(50/50(v/v)、20mL)に溶解後、イオン交換樹脂(Dowex 50)を加えて0℃にて2.0時間撹拌した。イオン交換樹脂を濾別後にアセトニトリルを減圧留去し、凍結乾燥することにより標記のポリエチレングリコール(12kDa)−ポリグルタミン酸(22.0重合体)ブロック共重合体の4−フェニル−1−ブタノール及びNile red誘導体結合体(比較例1 720mg)を得た。
比較例1の4−フェニル−1−ブタノール結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中の4−フェニル−1−ブタノールの消費率から15分子であった。したがって、比較例1の総4−フェニル−1−ブタノール分子量は2,224≒2kDaと算出された。
また、比較例1のNile red誘導体結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のNile red誘導体の消費率から1分子であった。したがって、比較例1の総Nile red誘導体分子量は376≒0.4kDaと算出された。
これらの値より、比較例1の総分子量は18,091≒18kDa、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は14,882≒15kDaと算出された。
これより、比較例1における4−フェニル−1−ブタノールの含有量は12質量%、Nile red誘導体の含有量は2.1質量%、ポリエチレングリコールセグメントの含有量は67質量%である。
IG−1000により粒径測定したところ、平均粒径は36nm(2mg/mL)であった。
[比較例2]ポリエチレングリコール(12kDa)−α、β−ポリアスパラギン酸(23.8重合体)ブロック共重合体のカバジタキセル(CBZ)及びNile red誘導体結合体の合成。
合成例2(200mg)及びカバジタキセル(CBZ 99.7mg)及びNile red誘導体(5.2mg)をN−メチルピロリドン(NMP 2.5mL)に溶解し、DMAP (4.4mg)、DIPCI(118μL)を加え、20℃にて21時間撹拌した。その後、DIPCI(29μL)を追加し、さらに5時間撹拌した。反応液をジイソプロピルエーテル(18mL)及びエタノール(4.5mL)混合液中に10分間かけて滴下し、室温にて1時間撹拌した後、析出物を濾取し、減圧下で乾燥することで生成物(235.0mg)を得た。得られた生成物をアセトニトリル/水(50/50(v/v)、10mL)に溶解後、イオン交換樹脂を加えて5℃にて30分間撹拌した。イオン交換樹脂を濾別後にアセトニトリルを減圧留去し、凍結乾燥することにより標記のタキサン類結合高分子誘導体(比較例2 205.6mg)を得た。
比較例2のCBZ結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のCBZの消費率から4.3分子であった。したがって、比較例C−2の総CBZ分子量は3,594≒4kDaと算出された。
比較例2のNile red誘導体結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のNile red誘導体の消費率から1.0分子であった。したがって、比較例2の総Nile red誘導体分子量は377≒0.4kDaと算出された。
これらの値より、比較例2の総分子量は20,988≒21kDaと算出された。また、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は14,781≒15kDaと算出された。
これより、比較例2におけるCBZの含有量は17.1質量%、Nile red誘導体の含有量は1.8質量%、ポリエチレングリコールセグメントの含有量は57.2質量%である。
IG−1000により粒径測定したところ、平均粒径は29nm(1mg/mL)であった。
[比較例3]ポリエチレングリコール(2kDa)−α、β−ポリアスパラギン酸(12.5重合体)ブロック共重合体のNile red誘導体結合体の合成。
合成例3(205.7mg)及びNile red誘導体(5.1mg)をN−メチルピロリドン(NMP 5.7mL)に溶解し、DMAP(45.0mg)、DIPCI(265μL)を加え、20℃にて18.5時間撹拌した。その後、DIPCI(66μL)を追加し、さらに2.5時間撹拌した。反応液をMWCO10、000の透析膜に移し、水中で透析後、凍結乾燥することにより標記のタキサン類結合高分子誘導体(比較例3 247.7mg)を得た。
比較例3のNile red誘導体結合量は、HPLCにより測定した反応溶液中のNile red誘導体の消費率から0.3分子であった。したがって、比較例3の総Nile red誘導体分子量は113≒0.1kDaと算出された。
これらの値より、比較例3の総分子量は5,126≒5kDaと算出された。また、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量は3,481≒3kDaと算出された。
これより、比較例3におけるNile red誘導体の含有量は2.2質量%、ポリエチレングリコールセグメントの含有量は39.0質量%である。
比較例3は合成例3の蛍光標識体として後記の分布試験に用いた。
[試験例1] 腫瘍内および腎臓内分布試験
BALB/cヌードマウスの皮下移植で継代したヒト膵臓がんBxPC−3の腫瘍塊を約3mm角のブロックにし、套管針を用いてヌードマウスの背側部皮下に移植した。比較例1及び実施例1をそれぞれ5%ブドウ糖注射液で溶解し、Nile red誘導体換算量5mg/kgで、それぞれ静脈内に単回投与した。投与1時間後にマウスを、イソフルラン麻酔下で脱血し、取り出した腫瘍及び腎臓の凍結包埋切片を作製し、蛍光を観察した。結果を図1に示す。
また、それらの画像を元にImage−Pro Premier(Media Cybernetics)を用いて輝度を算出し、腫瘍内の輝度の値を図2に、腎臓内の輝度の値を図3に示した。
試験例1の結果、実施例1は比較例1比較して、腫瘍全体に浸透してより広域で蛍光のシグナルが観察された。また腎臓において、実施例1は血管内及び尿細管に蛍光が観察された一方で、比較例1は血管内以外では蛍光が認められなかった。以上のことから、実施例1は比較例1と比較して、腫瘍組織の深部にまで浸透することができること、速やかに腎排泄を受けることができる物性であることが示された。
[試験例2] 腫瘍内および腎臓内分布試験
BALB/cヌードマウスの皮下移植で継代したヒト腎がんRCC−01−JCKの腫瘍塊を、約3mm角のブロックにし、套管針を用いてヌードマウスの背側部皮下に移植した。比較例1及び実施例1をそれぞれ5%ブドウ糖注射液で溶解し、Nile red誘導体換算量5mg/kgで、それぞれ静脈内に単回投与した。投与1時間後にマウスを、イソフルラン麻酔下で脱血し、取り出した腫瘍及び腎臓の凍結包埋切片を作製し、蛍光を観察した。結果を図4に示す。
また、それらの画像を元にImage−Pro Premier(Media Cybernetics)を用いて輝度を算出し、腫瘍内の輝度の値を図5に、腎臓内の輝度の値を図6に示した。
試験例2の結果、実施例1は比較例1と比較して、腫瘍全体に浸透してより広域で蛍光のシグナルが観察された。また腎臓において、実施例1は血管内及び尿細管に蛍光が観察された一方で、比較例1は血管内以外では蛍光が認められなかった。以上のことから、実施例1は比較例1と比較して、腫瘍組織の深部にまで浸透することができること、速やかに腎排泄を受けることができる物性であることが示された
[試験例3] 腫瘍内および腎臓内分布試験
BALB/cヌードマウスの皮下移植で継代したヒトグリオーマU87MGの腫瘍塊を、約3mm角のブロックにし、套管針を用いてヌードマウスの背側部皮下に移植した。比較例1及び実施例1をそれぞれ5%ブドウ糖注射液で溶解し、Nile red誘導体換算量5mg/kgで、それぞれ静脈内に単回投与した。投与1時間後にマウスを、イソフルラン麻酔下で脱血し、取り出した腫瘍及び腎臓の凍結包埋切片を作製し、蛍光を観察した。結果を図7に示す。
また、それらの画像を元にImage−Pro Premier(Media Cybernetics)を用いて輝度を算出し、腫瘍内の輝度の値を図8に、腎臓内の輝度の値を図9に示した。
試験例3の結果、実施例1は比較例1と比較して、腫瘍全体に浸透してより広域で蛍光のシグナルが観察された。また腎臓において、実施例1は血管内及び尿細管に蛍光が観察された一方で、比較例1は血管内以外では蛍光が認められなかった。以上のことから、実施例1は比較例1と比較して、腫瘍組織の深部にまで浸透することができること、速やかに腎排泄を受けることができる物性であることが示された。
[試験例4] 腫瘍内および腎臓内分布試験
BALB/cヌードマウスの皮下移植で継代したヒト膵臓がんBxPC3の腫瘍塊を約3mm角のブロックにし、套管針を用いてヌードマウスの背側部皮下に移植した。実施例2、比較例2及び比較例3をそれぞれ5%ブドウ糖注射液で溶解し、Nile red誘導体換算量5mg/kgで、それぞれ静脈内に単回投与した。投与1時間後にマウスをイソフルラン麻酔下で脱血し、取り出した腫瘍及び腎臓の凍結包埋切片を作製し、蛍光を観察した。結果を図10に示す。
試験例4の結果、実施例2は腫瘍切片の広域で蛍光のシグナルが観察された。このことから、実施例2のブロック共重合体は、腫瘍組織へ移行して集積するとともに、腫瘍組織の深部にまで浸透することができることが示された。これに対し、比較例2及び3は、腫瘍外縁部において蛍光シグナルが観察されたものの、腫瘍組織浸透性も確認されず、腫瘍組織移行性及び集積性は低い結果であった。
また、腎臓において、実施例2及び比較例3は尿細管に蛍光が観察された。一方で、比較例2は血管内以外では蛍光が認められなかった。このことから、実施例2は比較例2に比較して、速やかに腎排泄を受けることができる物性であることが示された。
ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せたを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が3481≒3kDaであり、シグナル基の質量含有率が2.2%であり疎水性置換基の質量含有率が0%である比較例3のブロック共重合体は、速やかに腎排泄を受けるが腫瘍への集積性が低い結果であった。また、ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合わせた主鎖ポリマーの平均分子量が14781≒15kDaである比較例2のブロック共重合体は、腎排泄を受けないが腫瘍への集積性が実施例2より低い結果であった。
ポリエチレングリコール鎖とポリアミノ酸鎖とを合せたを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が3481≒3kDaであり、シグナル基の質量含有率が1.5%であり疎水性置換基の質量含有率が32%である実施例2は速やかに腎排泄を受け、速やかに腫瘍集積性を示すことが明らかとなった。

Claims (4)

  1. ポリエチレングリコール鎖を含有する親水性ポリマーセグメントと、側鎖にシグナル基及び任意の疎水性置換基を有するポリアミノ酸鎖を含有する疎水性ポリマーセグメントとが連結したブロック共重合体を含むイメージングプローブであって、
    前記ブロック共重合体が、一般式(1)
    Figure 0006924191

    [式中、
    は、水素原子又は置換基を有していてもよい直鎖状、分岐状または環状の炭素数(C1〜C6)アルキル基を示し、
    tは、20〜140の整数を示し、
    Aは、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C6)アルキレン基を示し、
    は、水素原子、炭素数(C1〜C6)アシル基及び炭素数(C1〜C6)アルコキシカルボニル基からなる群から選択される置換基を示し、
    は、蛍光基、放射性元素含有基及び磁性基からなる群から選択されるシグナル基を示し、
    は、疎水性置換基であり、
    前記疎水性置換基は、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキルアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数(C1〜C30)の直鎖状、分岐鎖状または環状のジアルキルアミノ基、置換基を有していても良い炭素数(C1〜C8)アルキルアミノカルボニル(C1〜C8)アルキルアミノ基、水酸基及び/又はアミノ基を有する生理活性物質、及び水酸基からなる群から選択される1種以上の置換基を示し、
    nは、1又は2を示し、
    、x 、y 、y 及びzは、それぞれ独立して0〜20の整数を示し、
    (x +x )は、1〜10の整数を示し、
    (x +x +y +y +z)は、3〜20の整数を示し、
    前記R 及びR が結合している各構成ユニット並びに側鎖カルボニル基が分子内環化した構成ユニットは、それぞれ独立してランダムに配列した構造である。]
    で示され、
    該ポリエチレングリコール鎖と該ポリアミノ酸鎖とを合せた主鎖ポリマーの平均分子量が2kDa以上10kDa以下であり、
    シグナル基及び任意の疎水性置換基の質量含有率が5質量%以上で50質量%以下であり、
    粒子径が20nm未満であるブロック共重合体を含む、
    イメージングプローブ。
  2. ポリアミノ酸鎖が、ポリアスパラギン酸鎖、ポリグルタミン酸鎖又はポリ(アスパラギン酸−グルタミン酸)鎖である請求項1に記載のイメージングプローブ。
  3. シグナル基が蛍光基である、請求項1又は請求項2に記載のイメージングプローブ。
  4. ポリエチレングリコール鎖の平均分子量が1kDa以上で6kDa以下である請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のイメージングプローブ。
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