JP7203438B2 - 体液中アンモニア定量用の膜貫通pH勾配ポリマーソーム - Google Patents
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Description
血中の高いアンモニアレベル(高アンモニア血症)は、肝性脳症(HE)、すなわち死に至ることがある急性徴候や慢性徴候を伴う重篤な神経精神症状に関わっている(Vilstrup et al. Hepatology 2014; 60:715-735)。硬変患者がHEに罹患する割合は高い(最大20%)(Vilstrup et al. supra; Blachier et al. Journal of Hepatology 2013; 58:593-608)。この慢性疾患は通常、低度の症状(認知障害)から重篤な症状(高アンモニア血症性昏睡、一部の患者では致命的結果を伴う)に進行する(上掲のVilstrup et al.)。血漿アンモニアのカットオフ値は、成人の場合50μMであり、乳児の場合100μMである(上掲のMatoori and Leroux)。急性高アンモニア血症性が発症した場合には、血清アンモニアレベルが1.5mMを超えると報告されている(Bergmann et al. Pediatrics 2014; 133:e1072-e1076)。
アンモニアは土や水に混在していることが多い(例えば、肥料または産業廃棄物にアンモニアが含まれることによる)(Mook et al. Desalination 2012; 285: 1 -13)。アンモニアは、アンモニウムイオン選択性電極を用いて定量するのが一般的である(上掲のMook et al.)。しかし、同一の電荷と同様のイオン半径とを持つカチオン(例えばカリウム)が、イオン選択性電極を用いた測定の妨げになる可能性がある。
本明細書は複数の文書を参照し、それらの文書の内容は参照によりその全体が本明細書に援用される。
より具体的には、本発明の態様により、以下の項目が提供される。
(項目1)
(a)ポリ(スチレン)(PS)とポリ(エチレンオキシド)(PEO)とのブロックコポリマーを含む膜であって、前記PS/PEOの分子量比が1.0より大きくかつ4.0より小さい膜、及び(b)酸と少なくとも1つのpH感受性色素とを封入するコア、を含む、ポリマーソーム。
(項目2)
前記ブロックコポリマーがジブロックコポリマーである、項目1に記載のポリマーソーム。
(項目3)
前記酸が、前記ポリマーソームが水和した場合に1~6.5、2~6.5、2~6、2~5.5、または3~5.5のpHをもたらす濃度である、項目1または項目2に記載のポリマーソーム。
(項目4)
前記酸が酸性水溶液内にある、項目1から項目3のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目5)
前記酸性水溶液内のpHが1~6.5、2~6.5、2~5.5、または3~5.5である、項目4に記載のポリマーソーム。
(項目6)
前記少なくとも1つのpH感受性色素が、(i)ヒドロキシピレン、(ii)フェニルピリジルオキサゾール、(iii)アミノナフタレン、(iv)シアニン、または(v)(i)から(iv)のいずれか1つのpH感受性蛍光誘導体を含む、項目1から項目5のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目7)
前記pH感受性色素が、8-ヒドロキシピレン-1,3,6-トリスルホネート(HPTS)、デキストランコンジュゲートLysosensor(商標)Yellow/Blue、8-アミノナフタレン-1,3,6-トリスルホネート(ANTS)、またはIRDye(商標)680RDカルボキシレートを含む、項目6に記載のポリマーソーム。
(項目8)
前記酸と前記少なくとも1つのpH感受性色素とが異なる分子である、項目1から項目7のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目9)
前記酸がヒドロキシ酸であり、最も好ましくはクエン酸である、項目1から項目8のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目10)
前記酸と前記少なくとも1つのpH感受性色素とが同一の分子である、項目1から項目7のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目11)
前記コポリマーを含有する有機溶媒と、前記酸及び少なくとも1つのpH感受性色素を含有する水相とを混合することを含む方法で調製される、項目1から項目10のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目12)
前記有機溶媒が水不混和性であるか、または部分的に水混和性である、項目11に記載のポリマーソーム。
(項目13)
前記pH感受性色素がpH感受性蛍光色素である、項目1から項目12のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目14)
前記pH感受性色素がpH感受性吸光色素である、項目1から項目12のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目15)
項目1から項目14のいずれか1項目で定義されるポリマーソームを作製する方法であって、
(a)コポリマー含有有機相を形成するために、PSとPEOとの前記ブロックコポリマーを、有機溶媒に、好ましくは水不混和性または部分的に水混和性の有機溶媒に溶解することと、
(b)前記ポリマーソームを形成するために、前記コポリマー含有有機溶媒相と、前記酸及び少なくとも1つのpH感受性色素を含む水相とを混合することと、
(c)封入されていない前記少なくとも1つのpH感受性色素及び有機溶媒を除去することと、を含む、方法。
(項目16)
前記水相が0.2mM~100mMの酸を含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
項目15または項目16で定義される方法によって調製されたポリマーソーム。
(項目18)
ポリマーソームのコアがアンモニアをさらに封入している、項目1から項目14、及び項目17のいずれか1項目に記載のポリマーソーム。
(項目19)
項目1から項目14、及び項目17のいずれか1項目で定義されるポリマーソームと、少なくとも1つの賦形剤とを含む、組成物。
(項目20)
前記少なくとも1つの賦形剤が、防腐剤、凍結保護剤、凍結乾燥保護剤、酸化防止剤、またはこれらのうちの少なくとも2つの組み合わせを含む、項目19に記載の組成物。
(項目21)
前記組成物が液体形態または固体形態である、項目19または項目20に記載の組成物。
(項目22)
項目19または項目20で定義される組成物を固体形態で含む、ストリップ。
(項目23)
液体試料中のアンモニアの定量に使用するための、項目1から項目14、及び項目17のいずれか1項目に記載のポリマーソーム、または項目19から項目21のいずれか1項目に記載の組成物、または項目22に記載のストリップ。
(項目24)
前記試料が対象由来の体液を含む、項目23に記載の使用のためのポリマーソーム、組成物、またはストリップ。
(項目25)
前記試料がバッファをさらに含む、項目24に記載の使用のためのポリマーソーム、組成物、またはストリップ。
(項目26)
前記対象が(i)アンモニアに関連する疾患もしくは障害もしくはフェニルケトン尿症に罹患しているか、(ii)アンモニアに関連する疾患もしくは障害もしくはフェニルケトン尿症に罹患している疑いがある、もしくは罹患する可能性があるか、または(iii)抗高アンモニア血症の治療もしくは抗フェニルケトン尿症の治療を受けている、項目24に記載の使用のためのポリマーソーム、組成物、またはストリップ。
(項目27)
試料のアンモニア濃度を算出するための、項目1から項目14、及び項目17のいずれか1項目に定義されるポリマーソーム、項目19から項目21のいずれか1項目に記載の組成物、または項目22に記載のストリップを使用する方法であって、
(a)前記ポリマーソーム、組成物、またはストリップと、前記試料とを接触させることと、
(b)前記ポリマーソーム含有試料もしくは前記組成物含有試料、または前記試料含有ストリップにおける少なくとも1つのpH依存性分光特性を測定することと、
(c)前記少なくとも1つpH依存性分光特性を使用し標準曲線に照合することによって、前記試料のアンモニア濃度を算出することと、を含む方法。
(項目28)
前記pH依存性分光特性がpH依存性吸光度であり、前記pH感受性色素がpH依存性吸光色素であり、前記標準曲線が吸光度標準曲線である、項目27に記載の方法。
(項目29)
前記pH依存性分光特性がpH依存性蛍光強度であり、前記pH感受性色素がpH感受性蛍光色素であり、前記標準曲線が蛍光標準曲線である、項目27に記載の方法。
(項目30)
項目27に記載の方法であって、(b)が、少なくとも1つの分光特性比を算出するために、前記ポリマーソーム含有試料もしくは前記組成物含有試料または前記試料含有ストリップにおいて、少なくとも1つのpH非依存性分光特性または少なくとも1つのさらなるpH依存性分光特性を測定することをさらに含み、(c)が、前記少なくとも1つのpH依存性分光特性比を使用し分光特性比の標準曲線に照合することによって、前記ポリマーソーム含有試料もしくは前記組成物含有試料または前記試料含有ストリップのアンモニア濃度を算出する、方法。
(項目31)
前記少なくとも1つのpH依存性分光特性及び前記少なくとも1つのpH非依存性分光特性が、同一のpH感受性色素から得られる、項目30に記載の方法。
(項目32)
前記分光特性が吸光度であり、前記pH感受性色素がpH感受性吸光色素である、項目30または項目31に記載の方法。
(項目33)
前記分光特性が蛍光であり、前記pH感受性色素がpH感受性蛍光色素である、項目30または項目31に記載の方法。
(項目34)
前記ポリマーソームコア内のpHが2~6.5である、項目27から項目33のいずれか1項目に記載の方法。
(項目35)
前記少なくとも1つのpH感受性色素が、ヒドロキシピレン、またはその誘導体のうちの1つを含む、項目27から項目34のいずれか1項目に記載の方法。
(項目36)
前記少なくとも1つのpH感受性色素が8-ヒドロキシピレン-1,3,6-トリスルホネート(HPTS)を含む、項目35に記載の方法。
(項目37)
前記少なくとも1つのpH感受性色素が、ピリジルフェニルオキサゾール、もしくはその誘導体のうちの1つ、アミノナフタレン、もしくはその誘導体のうちの1つ、またはシアニン、もしくはその誘導体のうちの1つを含む、項目27から項目34のいずれか1項目に記載の方法。
(項目38)
前記少なくとも1つのpH感受性色素が、デキストランコンジュゲートLysosensor(商標)Yellow/Blue、ANTS、またはIRDye(商標)680RDカルボキシレートを含む、項目37に記載の方法。
(項目39)
前記試料が対象由来の体液試料を含む、項目27から項目38のいずれか1項目に記載の方法。
(項目40)
前記体液が血液試料もしくは血液画分試料、唾液試料、または精液試料である、項目39に記載の方法。
(項目41)
前記体液がフェニルアラニンアンモニアリアーゼで前処理された、項目40に記載の方法。
(項目42)
(i)前記対象におけるアンモニアに関連する疾患もしくは障害もしくはフェニルケトン尿症の診断であって、前記試料のアンモニア濃度が基準アンモニア濃度よりも高いことが、前記対象がアンモニアに関連する疾患もしくは障害もしくはフェニルケトン尿症に罹患していることを示す診断用であるか、または(ii)抗高アンモニア血症もしくは抗フェニルケトン尿症の治療効果のモニタリングであって、前記試料のアンモニア濃度が基準アンモニア濃度よりも低いことが、前記抗高アンモニア血症もしくは抗フェニルケトン尿症の治療が効果的であることを示すモニタリング用である、項目40または項目41に記載の方法。
(項目43)
試料のアンモニア濃度を算出するキットであって、(a)項目1から項目14、及び項目17のいずれか1項目で定義されるポリマーソーム、項目19から項目21のいずれか1項目で定義される組成物、または項目22に記載のストリップ、ならびに(b)(i)前記ポリマーソームを水和するための溶液、(ii)前記ポリマーソームの外相及び/もしくはアッセイする前記試料のpHを調整するためのバッファ、(iii)アッセイする前記試料を希釈するための希釈剤、(iv)蛍光標準曲線及び/もしくは吸光度標準曲線、(v)既知のアンモニア濃度の1つもしくは複数の溶液、または(vi)(i)から(v)のうちの少なくとも2つの組み合わせ、を含む、キット。
ポリマーソームは小胞であり、その二重膜は合成コポリマーから構築される。ポリマーソームの平均直径はレーザー回折で測定されており、50nm~100μmまたはそれ以上の範囲であるが、特定の実施形態では100nm~40μmの範囲である。本発明の評価用ポリマーソームは平均直径が100nm~40μmでありアンモニアを効果的に封入することができたが、直径が40μmを超えるポリマーソームが同様の効果を持たないと言える根拠は何もない。
「ポリマー」とは、連結したモノマー単位を含む高分子である。モノマー単位は単一の種類からなっていてもよく(ホモポリマー)、様々な種類からなっていてもよい(コポリマー)。単一の種類の2つ以上の連続したモノマー(ブロック)が別の種類の2つ以上のモノマー(他のブロック)と共有結合して構成されているコポリマーをブロックコポリマーと称する。例えば、2種類のブロックが共有結合して構成されているコポリマーをジブロックと称し、3種類のブロックで構成されている場合にはトリブロックと称する。ブロックコポリマーは、その作製に使用する特定の合成法により異なる末端基を含み得る。
特定の実施形態では、本発明のコポリマーにおいて使用される疎水性非荷電ポリマーは、ポリ(エチルエチレン)(-(CH2-CH(C2H5))n-、すなわち-(C4H8)n-)、またはポリ(スチレン)(-(CH2-CH(Ph)n)-、すなわち-(CH2-CH(C6H5)n)-もしくは-(C8H8)n-)である。特定の実施形態では、疎水性非荷電ポリマーはポリ(スチレン)(PS)である。本発明で使用するポリ(スチレン)は、非置換スチレンモノマー及び/または置換もしくは官能化されたスチレンモノマーを含んでいてもよい。別途具体的に定義されない限り、用語「ポリ(スチレン)」は、非置換スチレンモノマーのみか、置換スチレンモノマーと非置換スチレンモノマーとの混合物か、または置換スチレンモノマーのみかを含むポリ(スチレン)を称するのに、総称して本明細書で用いられている。スチレンモノマーの1つまたは複数の置換基は、該モノマーのフェニル基に及び/もしくは該フェニル基が結合している炭素に対する置換基を含んでいてもよく、ならびに/または該フェニルと多環誘導体(例えば、C3~C6のアリール及び/またはC3~C6のシクロアルキルを含む二環系、三環系など)を形成していてもよい。置換基の候補として、アルキル(C1~C7(C1、C2、C3、C4、C5、C6、またはC7、より具体的にはC1、C2、またはC3)、アリール(C3~C6)、C3~C8のシクロアルキル、アリールアルキル、アセトキシル、アルコキシル(メトキシル、エトキシル、プロパノキシル、ブトキシルなど)、ハロゲン(Br、Cl、Fなど)、アミン、アミド、アルキルアミン、NO2が挙げられる。置換基はそれ自体が置換され得る。置換スチレンモノマーとして、以下に限定されないが、アセトキシスチレン、ベンズヒドリルスチレン、ベンジルオキシメトキシスチレン、ブロモスチレン(2-、3-、4-、またはアルファ)、クロロスチレン(2-、3-、4-、またはアルファ)、フルオロスチレン(2-、3-、4-、またはアルファ)、tert-ブトキシスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロメチルスチレン、ジクロロスチレン、ジフルオロスチレン、ジメトキシスチレン、ジメチルスチレン、ジメチルビニルベンジルアミン、ジフェニルメチルペンテン、(ジフェニルホスフィノ)スチレン、エトキシスチレン、イソプロペニルアニリン、イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジルイソシアネート、[N-(メチルアミノエチル)アミノメチル]スチレン、メチルスチレン、ニトロスチレン、ペンタフルオロフェニル、4-ビニル安息香酸、ペンタフルオロスチレン、(トリフルオロメチル)スチレン(2-、3-、または4-)、トリメチルスチレン、ビニルアニリン(3-または4-)、ビニルアニソール、ビニル安息香酸(3-、4-)、ビニルベンジルクロリド、(ビニルベンジル)トリメチルアンモニウムビニルビフェニル、4-ビニルベンゾシクロブテン(4-、など)、ビニルアントラセン(9-、など)、2-ビニルナフタレン、ビニルビフェニル(3-、4-、など)といったものが挙げられる。一実施形態において、PSは少なくとも1つの置換スチレンモノマーを含む。置換基は非イオン性基(例えば、メチルブチル基またはtert-ブチル基)であり得る。特定の実施形態では、置換スチレンモノマーはアルカリスチレン(例えばメチルスチレン)またはtert-ブチルスチレンである。別の特定の実施形態では、ポリ(スチレン)のスチレンモノマーは置換されていない。
本発明のブロックコポリマーにおいてポリ(スチレン)と合わせて使用され得る親水性非荷電ポリマーとして、ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(エチルオキサゾリン)、ポリ(メチルオキサゾリン)、及びオリゴエチレングリコールアルキルアクリレートのポリマー類が挙げられる。特定の実施形態では、親水性非荷電ポリマーはポリ(エチレンオキシド)である。
PSブロックとPEOブロック(例えば、ジブロックPS-b-PEOまたはトリブロックPEO-b-PS-b-PEO)の分子量は、二重層の構造及び安定性が保たれる限り様々な値であり得る。発明者らは、安定なPS-b-PEOポリマーソームが、1.0超かつ4未満の間のPS/PEO数平均分子量比になることを見いだした(例えば、実施例2~実施例16を参照)。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.9以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.9未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.9未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.9未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.9未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.8以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.8未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.8未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.8未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.8未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.7以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.7未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.7未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.7未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.7未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.6以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.6未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.6未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.6未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.6未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.5以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.5未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.5未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.5未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.5未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.4以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.4未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.3以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.2以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.2未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.2未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.2未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.2未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約3.2以下である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3.1未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3.1未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3.1未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3.1未満である。特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ3未満である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.9以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ約2.9以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ約2.9以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.9以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.9以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.8以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1以上かつ約2.8以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.2以上かつ約2.8以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.8以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.8以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.7以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.7以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.7以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.7以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.7以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.6以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.6以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.6以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.6以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.6以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.5以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.5以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.5以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.5以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.5以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.4以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.4以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.4以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.4以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.4以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.3以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.3以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.3以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.3以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.3以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.2以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.2以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.2以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.2以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.2以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.1以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.1以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.1以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.1以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.1以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1超かつ約2.0以下である。別の特定の実施形態では、該比は約1.1超かつ約2.0以下である。特定の実施形態では、該比は約1.2と約2.0以下の間である。特定の実施形態では、該比は約1.3以上かつ約2.0以下である。特定の実施形態では、該比は約1.4以上かつ約2.0以下である。
以下の仮説に限定されるものではないが、小胞膜における高疎水性ポリマー(例えば、パイスタッキイング相互作用を生じさせる芳香族(例えばPS))の強い相互作用が、液体試料(例えば、血清、血漿、及び唾液などの体液試料)に対する耐性をもたらし、かつアンモニアに対する選択性(すなわち、アンモニアに対する選択的透過性かつ他の多くの生体化合物に対する低透過性)をもたらすと考えられる。これは膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソームが、種々の複雑な生理学的な環境や第1級アミンのL-リシンが過剰な状況においてもアンモニアを定量する機能を保持することによって明らかにされている(実施例3~実施例9を参照)。特定の実施形態では、該ポリマーソームのポリマープロックは非生物分解性である。
コポリマーの調製
任意の既知のコポリマー作製方法を用いることができる。本明細書に記載の実施例で使用するコポリマーは、Advanced Polymer Materials社(カナダ国ドーヴァル)から購入したもの(PS-b-PEO)(実施例2~実施例11、実施例14を参照)であるか、または合成したもの(実施例12~実施例16を参照)である。
コポリマーを有機溶媒に溶解して有機相を形成し、その有機相を、酸性水溶液(例えば、pH感受性色素、及び任意選択的に、pH感受性色素の濃度が十分高くない場合にはクエン酸などのさらなる酸)(水相)と混合する。この混合工程は種々の手法を用いて行うことができる。例えば、水中油型(o/w)エマルション(すなわち酸性水溶液(すなわち水相)中にポリマー含有有機溶媒相(すなわち油相)がある状態)、逆相蒸発法、ナノ沈殿法、またはダブルエマルション法を用いて、ポリマー含有有機相と水相とを混合することができる。
本発明で用いる溶媒でコポリマーを溶解し、続いてポリマー含有溶媒を酸性水相と混合する。混合工程(例えばo/wエマルション)の間、ポリマーの微細分散液が水相で形成される。混合した後、溶媒を除去して(例えば蒸発させて)、ポリマーソームの安定性を確実に維持する(例えば、溶媒が膜を可塑化することでポリマーソームの透過性がより高くなる可能性がある)。
特定の実施形態では、pH感受性色素は膜貫通pH勾配をつけることを促す酸である。十分な高濃度(例えば10mMのピラニン)の弱酸pH感受性色素は、酸を追加することなく用いることができると考えられる(実施例13を参照)。以下に限定されないが、pH感受性色素HPTS(例えば、ピラニン)は、例えば、約pH5.5(すなわちpKa値7.2未満で約1.7pH単位(Kano and Fendler BBA Biomembranes 1978; 509:289-299))で緩衝し、これによってさらに酸を追加することなくアンモニアの検出ができるようになる。特定の実施形態では、使用する酸は、アンモニア測定に最適なpH感受性色素ではない(実施例2~実施例12、実施例14~実施例16を参照)。用語「弱酸」は、本明細書で使用される場合、pKa値が3.5以上の弱酸、及びpKa値が-0.35以上である中程度の強酸を意味する(Mortimer and Mueller, Chemie, 12ndedition, Thieme, 2015)。
特定の実施形態では、本方法で使用する酸の濃度は0.1mM~100mMの間で様々な値を取り、オスモル濃度は50mOsmol/kg~700mOsmol/kgの間になり得る。クエン酸を使用する場合、オスモル濃度150mOsmol/kg~600mOsmol/kgで、約0.5mM~50mMの間のクエン酸溶液を使用するのが最も好ましい。別の特定の実施形態では、オスモル濃度は100mOsmol/kg~750mOsmol/kgである。別の特定の実施形態では、オスモル濃度は100mOsmol/kg~700mOsmol/kgである。別の特定の実施形態では、オスモル濃度は115mOsmol/kg~700mOsmol/kgである。アッセイの感度に影響を及ぼさないように酸の濃度を選択し、使用する酸がpH感受性色素でもある場合には、信頼性の高い蛍光測定または吸光測定を可能にするように酸濃度を選択する。
本発明は、種々の試料のアンモニアを定量するために、本発明の膜貫通pH勾配ポリマーソームを用いる方法を包含する。該方法は、少なくとも約0.005mMと同程度に低い濃度のアンモニア、及び少なくとも8mMと同程度に高い濃度のアンモニアを検出することができる。
一つの方法によれば、試料のアンモニア濃度を、既知のアンモニア濃度の蛍光強度標準曲線における同一の放射波長及び励起波長での蛍光強度を参照することによって算出することができる。蛍光強度標準曲線は、アッセイで使用する特定条件下で得られる「対応基準蛍光強度」を、前もって各固有のアンモニア濃度で測定することによって作成する。より詳細には、同一の膜貫通pH勾配ポリマーソームのコア内において、酸がある場合には、コア内の特定のpHで、未知のアンモニア量を含む試料のアッセイに用いる濃度と同一の酸濃度を含み、ポリマーソームの外側及び内側に各固有のアンモニア濃度を含む状態で、同一のpH依存性励起波長または放射波長にて同一のpH感受性蛍光色素が発する蛍光を測定する。「蛍光強度標準曲線」は、それぞれの条件下で全ての評価アンモニア濃度について測定した対応基準蛍光強度の集合に対して、数学的にカーブフィッティングすることにより得られる曲線である。標準曲線を作成するために用いた評価アンモニア濃度の数は少なくとも1つである(すなわち、標準曲線が一定の範囲で直線的であれば、1つの濃度でも十分であると考えられる)。
別の方法によると、アンモニア濃度を、既知のアンモニア濃度の吸光度標準曲線における同一の紫外波長または可視光波長または近赤外波長での吸光度を参照することによって算出することができる。吸光度標準曲線は、アッセイで使用する特定条件下で得られる「対応基準吸光度」を、前もって各固有のアンモニア濃度で測定することによって作成する。より詳細には、同一の膜貫通pH勾配ポリマーソームのコア内において、酸がある場合には、コア内の特定のpHで、未知のアンモニア量を含む試料のアッセイに用いる濃度と同一の酸濃度を含み、ポリマーソームの外側及び内側に各固有のアンモニア濃度を含む状態で、同一のpH依存性可視光波長で同一のpH感受性吸光色素の吸光度を測定する。「吸光度標準曲線」は、それぞれの条件下で全ての評価アンモニア濃度について測定された対応基準吸光度値の集合に対して、数学的にカーブフィッティングすることにより得られる曲線である。標準曲線を作成するために用いた評価アンモニア濃度の数は少なくとも1つである(すなわち、標準曲線が一定の範囲で直線的であれば、1つの濃度でも十分であると考えられる)。
ポリマーソームを、アッセイ試料(例えばアンモニア濃度測定用)に、異なる形態で、例えば水性媒体(例えば、水)に分散されている状態(場合によっては賦形剤、例えば防腐剤と合わせた状態)で、またはその乾燥形態(例えばストリップに付着させた状態)で混合することができる。
本発明の範囲内には、キットであって、(a)本発明のポリマーソーム、組成物、及び/またはストリップの少なくとも1種類、ならびに(b)(i)該ポリマーソームを水和するための溶液(使用する前)、(ii)外相及び/もしくはアッセイ試料(例えば、血液または血液画分などの体液試料(例えば血清、血漿、唾液、尿、涙、精液)といった試料)のpH(及び/または容量オスモル濃度)を調整するバッファ、(iii)アッセイ試料(例えば、土試料)を希釈するための希釈剤、(iv)蛍光標準曲線(例えば、蛍光強度標準曲線及び/または蛍光強度比標準曲線)及び/もしくは吸光度標準曲線、(v)既知のアンモニア濃度の1つもしくは複数の溶液(基準アンモニア溶液)、または(vi)(i)から(v)のうちの少なくとも2つの組み合わせ、を含むキットと、その使用(例えば、アンモニアの定量用または特定の疾患もしくは症状(例えば、HEまたはフェニルケトン尿症などのアンモニアに関連する疾患または症状)の診断用)のための説明書とが含まれる。キットは、少なくとも1つの追加の(診断用)試薬、及び/または本発明によるポリマーソームの1つもしくは複数のさらなる種類をさらに含み得る。キットは通例、キットの内容物の好ましい使用目的を示すラベルを含む。ラベルという用語は、キット上もしくはキットに添付されて提供される、または別途キットに付随する任意の文書または記録物を含む。キットは、1つ以上の容器、試薬、投与デバイスをさらに含んでもよい。
定量(例えば、濃度の測定)方法及び診断方法に使用される本発明のポリマーソームまたはその組成物の量は、多くの要因に依存することになり、それらの要因としてポリマーソームコアpH、ポリマーソームコアpH感受性色素濃度、ポリマーソームコア酸濃度、ポリマーソームコア容量オスモル濃度、外相アンモニア濃度、外相pH、及び外相容量オスモル濃度が挙げられる。本発明のポリマーソームまたはその組成物の量は、試料(例えば、体液試料、土、廃水、またはバッファ溶液)中のアンモニアを効果的に定量する量となる。特定の実施形態では、液体形態でのポリマーソームのモル濃度は、以下に限定されないが、100nM~100mMの範囲であると推定される。別の特定の実施形態では、そのポリマーの質量濃度で表されるポリマーソーム濃度は0.01mg/mL~100mg/mLの間である。
ベルトロー反応によるアンモニア定量にL-リシンが及ぼす影響
実験作業:L-リシン15mMを含まない0.3mMのアンモニア及びL-リシン15mMを含む0.3mMのアンモニアのリン酸緩衝食塩水溶液(リン酸二水素カリウム1mM、リン酸水素ナトリウム3mM、塩化ナトリウム155mM)pH7.4を、ベルトロー試薬(既製のアルカリ性の次亜塩素酸塩溶液及びフェノールニトロプルシド溶液、両溶液共Sigma-Aldrich Chemie社(スイス国ブフス)より入手)と共に室温で25分間インキュベーションした。溶液の吸光度を分光光度計を用いて636nmで測定した。L-リシンが存在することにより、ベルトロー反応で算出したアンモニア濃度が過小評価となる。結果を図1に示し、平均値及び標準偏差として示している(n=3)。
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度におけるピラニン含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの蛍光強度比に基づく標準曲線
ヒト血清におけるピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソーム及び市販の酵素アンモニアアッセイによるアンモニアの定量
ヒト血漿におけるピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソーム及び市販の酵素アンモニアアッセイによるアンモニアの定量
ヒト唾液におけるピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソーム及び市販の酵素アンモニアアッセイによるアンモニアの定量
ピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソームを用いたアンモニア定量にL-リシンが及ぼす影響
ヒト尿におけるピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソーム及び市販の酵素アンモニアアッセイによるアンモニアの定量
ヒト汗におけるピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソーム及び市販の酵素アンモニアアッセイによるアンモニアの定量
ヒト精液におけるピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソーム及び市販の酵素アンモニアアッセイによるアンモニアの定量
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度におけるデキストランコンジュゲートLysosensor(商標)Yellow/Blue含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの蛍光強度比に基づく標準曲線
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度におけるANTS含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの蛍光強度比に基づく標準曲線
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度におけるIRDye(商標)680RDカルボキシレート含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの蛍光強度に基づく標準曲線
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度における、ポリマーソームコアに酸が追加されていないピラニン含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの蛍光強度比に基づく標準曲線
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度における、変更を加えたPS-b-PEOポリマー組成物を含むピラニン含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの蛍光強度比
バッファ中のピラニン含有膜貫通pH勾配PS-b-PEOポリマーソームによるフェニルアラニンの定量
リン酸緩衝液の種々のアンモニア濃度におけるピラニン含有膜貫通pH勾配ポリマーソームの吸光度比に基づく標準曲線
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Claims (42)
- (a)ポリ(スチレン)(PS)とポリ(エチレンオキシド)(PEO)とのブロックコポリマーを含む膜であって、前記PS/PEOの分子量比が1.1以上かつ3.5以下である膜、及び(b)酸と少なくとも1つのpH感受性色素とを封入するコア、を含む、ポリマーソーム。
- 前記PS/PEOの分子量比が1.2以上かつ3.0以下である、請求項1に記載のポリマーソーム。
- 前記ブロックコポリマーがジブロックコポリマーである、請求項1または請求項2に記載のポリマーソーム。
- 前記酸が、前記ポリマーソームが水和した場合に1~6.5、2~6.5、2~6、2~5.5、または3~5.5のpHをもたらす濃度である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記酸が酸性水溶液内にある、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記酸性水溶液内のpHが1~6.5、2~6.5、2~5.5、または3~5.5である、請求項5に記載のポリマーソーム。
- 前記少なくとも1つのpH感受性色素が、(i)ヒドロキシピレン、(ii)フェニルピリジルオキサゾール、(iii)アミノナフタレン、(iv)シアニン、または(v)(i)から(iv)のいずれか1つのpH感受性蛍光誘導体を含む、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記pH感受性色素が、8-ヒドロキシピレン-1,3,6-トリスルホネート(HPTS)、デキストランコンジュゲートLysosensor(商標)Yellow/Blue、8-アミノナフタレン-1,3,6-トリスルホネート(ANTS)、またはIRDye(商標)680RDカルボキシレートを含む、請求項7に記載のポリマーソーム。
- 前記酸と前記少なくとも1つのpH感受性色素とが異なる分子である、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記酸がヒドロキシ酸である、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記酸がクエン酸である、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記酸と前記少なくとも1つのpH感受性色素とが同一の分子である、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記pH感受性色素がpH感受性蛍光色素である、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 前記pH感受性色素がpH感受性吸光色素である、請求項1から請求項12のいずれか
1項に記載のポリマーソーム。 - 請求項1から請求項14のいずれか1項で定義されるポリマーソームを作製する方法であって、
(a)コポリマー含有有機相を形成するために、PSとPEOとの前記ブロックコポリマーを、有機溶媒に溶解することと、
(b)前記ポリマーソームを形成するために、前記コポリマー含有有機溶媒相と、前記酸及び少なくとも1つのpH感受性色素を含む水相とを混合することと、
(c)封入されていない前記少なくとも1つのpH感受性色素及び有機溶媒を除去することと、を含む、方法。 - 前記有機溶媒が、水不混和性または部分的に水混和性の有機溶媒である、請求項15に記載の方法。
- 前記水相が0.2mM~100mMの酸を含む、請求項15または請求項16に記載の方法。
- ポリマーソームの前記コアがアンモニアをさらに封入している、請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のポリマーソーム。
- 請求項1から請求項14のいずれか1項で定義されるポリマーソームと、少なくとも1つの賦形剤とを含む、組成物。
- 前記少なくとも1つの賦形剤が、防腐剤、凍結保護剤、凍結乾燥保護剤、酸化防止剤、またはこれらのうちの少なくとも2つの組み合わせを含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記組成物が液体形態または固体形態である、請求項19または請求項20に記載の組成物。
- 請求項19または請求項20で定義される組成物を固体形態で含む、ストリップ。
- 液体試料中のアンモニアの定量に使用するための、請求項1から請求項14のいずれか1項目に記載のポリマーソーム、または請求項19から請求項21のいずれか1項に記載の組成物、または請求項22に記載のストリップ。
- 前記試料が対象由来の体液を含む、請求項23に記載の使用のためのポリマーソーム、組成物、またはストリップ。
- 前記試料がバッファをさらに含む、請求項24に記載の使用のためのポリマーソーム、組成物、またはストリップ。
- 前記対象が(i)アンモニアに関連する疾患もしくは障害もしくはフェニルケトン尿症に罹患しているか、(ii)アンモニアに関連する疾患もしくは障害もしくはフェニルケトン尿症に罹患している疑いがある、もしくは罹患する可能性があるか、または(iii)抗高アンモニア血症の治療もしくは抗フェニルケトン尿症の治療を受けている、請求項24または請求項25に記載の使用のためのポリマーソーム、組成物、またはストリップ。
- 試料のアンモニア濃度を算出するための、請求項1から請求項14のいずれか1項に定義されるポリマーソーム、請求項19から請求項21のいずれか1項に記載の組成物、または請求項22に記載のストリップを使用する方法であって、
(a)前記ポリマーソーム、組成物、またはストリップと、前記試料とを接触させること
と、
(b)前記ポリマーソーム含有試料もしくは前記組成物含有試料、または前記試料含有ストリップにおける少なくとも1つのpH依存性分光特性を測定することと、
(c)前記少なくとも1つpH依存性分光特性を使用し標準曲線に照合することによって、前記試料のアンモニア濃度を算出することと、を含む方法。 - 前記pH依存性分光特性がpH依存性吸光度であり、前記pH感受性色素がpH依存性吸光色素であり、前記標準曲線が吸光度標準曲線である、請求項27に記載の方法。
- 前記pH依存性分光特性がpH依存性蛍光強度であり、前記pH感受性色素がpH感受性蛍光色素であり、前記標準曲線が蛍光標準曲線である、請求項27に記載の方法。
- 請求項27に記載の方法であって、(b)が、少なくとも1つの分光特性比を算出するために、前記ポリマーソーム含有試料もしくは前記組成物含有試料または前記試料含有ストリップにおいて、少なくとも1つのpH非依存性分光特性または少なくとも1つのさらなるpH依存性分光特性を測定することをさらに含み、(c)が、前記少なくとも1つのpH依存性分光特性比を使用し分光特性比の標準曲線に照合することによって、前記ポリマーソーム含有試料もしくは前記組成物含有試料または前記試料含有ストリップのアンモニア濃度を算出する、方法。
- 前記少なくとも1つのpH依存性分光特性及び前記少なくとも1つのpH非依存性分光特性が、同一のpH感受性色素から得られる、請求項30に記載の方法。
- 前記分光特性が吸光度であり、前記pH感受性色素がpH感受性吸光色素である、請求項30または請求項31に記載の方法。
- 前記分光特性が蛍光であり、前記pH感受性色素がpH感受性蛍光色素である、請求項30または請求項31に記載の方法。
- 前記ポリマーソームコア内のpHが2~6.5である、請求項27から請求項33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのpH感受性色素が、ヒドロキシピレン、またはその誘導体のうちの1つを含む、請求項27から請求項34のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのpH感受性色素が8-ヒドロキシピレン-1,3,6-トリスルホネート(HPTS)を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのpH感受性色素が、ピリジルフェニルオキサゾール、もしくはその誘導体のうちの1つ、アミノナフタレン、もしくはその誘導体のうちの1つ、またはシアニン、もしくはその誘導体のうちの1つを含む、請求項27から請求項34のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのpH感受性色素が、デキストランコンジュゲートLysosensor(商標)Yellow/Blue、ANTS、またはIRDye(商標)680RDカルボキシレートを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記試料が対象由来の体液試料を含む、請求項27から請求項38のいずれか1項に記載の方法。
- 前記体液が血液試料もしくは血液画分試料、唾液試料、または精液試料である、請求項39に記載の方法。
- 前記体液がフェニルアラニンアンモニアリアーゼで前処理された、請求項40に記載の方法。
- 試料のアンモニア濃度を算出するキットであって、(a)請求項1から請求項14のいずれか1項で定義されるポリマーソーム、請求項19から請求項21のいずれか1項で定義される組成物、または請求項22に記載のストリップ、ならびに(b)(i)前記ポリマーソームを水和するための溶液、(ii)前記ポリマーソームの外相及び/もしくはアッセイする前記試料のpHを調整するためのバッファ、(iii)アッセイする前記試料を希釈するための希釈剤、(iv)蛍光標準曲線及び/もしくは吸光度標準曲線、(v)既知のアンモニア濃度の1つもしくは複数の溶液、または(vi)(i)から(v)のうちの少なくとも2つの組み合わせ、を含む、キット。
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