JP7206350B2 - フォスファー含有薬剤活性化剤、その懸濁液、懸濁液を含むシステム、及び使用方法 - Google Patents

フォスファー含有薬剤活性化剤、その懸濁液、懸濁液を含むシステム、及び使用方法 Download PDF

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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2014年4月22日に出願された「INTERIOR ENERGY-ACTIVATION OF PHOTO-REACTIVE SPECIES INSIDE A MEDIUM OR BODY USING AN X-RAY SOURCE EMITTING LOW ENERGY X-RAYS AS INITIATION ENERGY SOURCE」と題する米国仮特許出願第61/982,585号に関連する。本出願は、参照によりそのそれぞれの全内容が本明細書に組み込まれている、2014年12月24日に出願された「INTERIOR ENERGY-ACTIVATION OF PHOTO-REACTIVE SPECIES INSIDE A MEDIUM OR BODY USING AN X-RAY SOURCE EMITTING LOW ENERGY X-RAYS AS INITIATION ENERGY SOURCE」と題する米国仮特許出願第62/096,773号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2015年3月12日に出願された「TUMOR IMAGING WITH X-RAYS AND OTHER HIGH ENERGY SOURCES USING AS CONTRAST AGENTS PHOTON-EMITTING PHOSPHORS HAVING THERAPEUTIC PROPERTIES」と題する米国仮特許出願第62/132,270号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2015年4月14日に出願された「TUMOR IMAGING WITH X-RAYS AND OTHER HIGH ENERGY SOURCES USING AS CONTRAST AGENTS PHOTON-EMITTING PHOSPHORS HAVING THERAPEUTIC PROPERTIES」と題する米国仮特許出願第62/147,390号に関連する。
本出願は、2009年3月10日に出願され、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、「PLASMONIC ASSISTED SYSTEMS AND METHODS FOR INTERIOR ENERGY-ACTIVATION FROM AN EXTERIOR SOURCE」と題する米国仮特許出願第12/401,478号(現在、米国特許第8,376,013号)に関連する。本出願は、2011年5月6日に出願され、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、「ADHESIVE BONDING COMPOSITION AND METHOD OF USE」と題する米国特許出願第13/102,277号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2008年3月11日に出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR INTERIOR ENERGY-ACTIVATION FROM AN EXTERIOR SOURCE」と題する米国仮特許出願第61/035,559号に関連する。本出願は、2008年2月21日に出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR TREATING CELL PROLIFERATION DISORDERS USING PLASMONICS ENHANCED PHOTOSPECTRAL THERAPY (PEPST) AND EXCITON-PLASMON ENHANCED PHOTOTHERAPY (EPEP)」と題する米国仮特許出願番61/030,437号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2009年2月20日に出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR TREATING CELL PROLIFERATION DISORDERS USING PLASMONICS ENHANCED PHOTOSPECTRAL THERAPY (PEPST) AND EXCITON-PLASMON ENHANCED PHOTOTHERAPY (EPEP)」と題する米国非仮出願第12/389,946号に関連する。本出願は、参照によりそのそれぞれの全内容が本明細書に組み込まれている、2007年11月6日に出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR TREATING CELL PROLIFERATION RELATED DISORDERS」と題する米国非仮出願第11/935,655号、及び2007年4月8日に出願された「METHOD OF TREATING CELL PROLIFERATION DISORDERS」と題する米国仮特許出願第60/910,663号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2008年3月11日に出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR INTERIOR ENERGY-ACTIVATION FROM AN EXTERIOR SOURCE」と題する米国仮特許出願第61/035,559号に関連する。本出願はまた、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2013年3月15日に出願された「INTERIOR ENERGY-ACTIVATION OF PHOTO-REACTIVE SPECIES INSIDE A MEDIUM OR BODY」と題する米国仮特許出願第61/792,125号にも関連するものである。本出願は、参照によりそのそれぞれの全内容が本明細書に組み込まれている、それぞれ「PHOSPHORS AND SCINTILLATORS FOR LIGHT STIMULATION WITHIN A MEDIUM」と題する、2011年7月8日に出願された米国仮特許出願第61/505,849号及び2014年1月8日に出願された米国特許出願第14/131,564号に更に関連するものである。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2014年3月12日に出願された「INTERIOR ENERGY-ACTIVATION OF PHOTO-REACTIVE SPECIES INSIDE A MEDIUM OR BODY」と題する米国特許出願第14/206,337号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2015年4月22日に出願された「TUMOR IMAGING WITH X-RAYS AND OTHER HIGH ENERGY SOURCES USING AS CONTRAST AGENTS PHOTON-EMITTING PHOSPHORUS HAVING THERAPEUTIC PROPERTIES」と題する国内段階PCT/米国特許出願公開第2015/027058号に関連する。本出願は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれている、2015年10月19日に出願された「X-RAY PSORALEN ACTIVATED CANCER THERAPY (X-PACT)」と題する米国特許出願第62/243,465号に関連する。
本出願は、2016年2月2日に出願された「PHOSPHOR-CONTAINING DRUG ACTIVATOR, SUSPENSION THEREOF, SYSTEM CONTAINING THE SUSPENSION, AND METHODS FOR USE」と題する米国特許出願第62/290,203号、及び2016年3月7日に出願された「PHOSPHOR-CONTAINING DRUG ACTIVATOR, SUSPENSION THEREOF, SYSTEM CONTAINING THE SUSPENSION, AND METHODS FOR USE」と題する米国特許出願第62/304,525号(両方の米国仮特許出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれている。)に関連し、これらの出願に対する優先権を主張するものである。
本発明は、正常で健康な細胞と細胞増殖を起こしている細胞をより明確に区別することを可能にし、好ましくは非侵襲性又は低侵襲性技術を使用して実施することができる、細胞増殖性障害を処置するための方法及びシステムに関する。
X線のような深く透過する放射線からの光調節(light modulation)は、哺乳類体内で各種生物治療剤を活性化する可能性を開く。一例として、モノ付加体の形成によるソラレンのDNAへの結合は、適切に行われた場合、免疫応答を生じさせることが周知となっている。適切に光活性化されたソラレンは、DNAに結合する適性を得る。ソラレンは、細胞壁を含むがこれに限定されない適切な反応性を有する他の部位に反応することが報告されている。この反応がソラレン-DNAモノ付加体形成の場合のように適切なものであれば、結合は、アポトーシスと呼ばれるプログラム可能な細胞死をもたらす。そのようなプログラム可能な細胞死は、細胞集団上で達成される場合、身体全体に及ぶ標的特異的細胞根絶を可能にする免疫応答を生じるように身体に信号を送ることができる。そのような免疫応答は、癌処置を含む各種医学的処置にとって重要である。
ソラレンは、抗癌性及び免疫原性を有する植物(フクロマリン科)に見出される天然起源化合物である。ソラレンは、リン脂質細胞二分子膜に自由に浸透し、核酸ピリミジン間でDNAにインターカレートし、(光活性化されない限り)生物学的に不活性であり、最終的に24時間以内に排泄される。ただし、ソラレンは光反応性であり、紫外線(UVA)光による「活性化」後に強力な細胞毒性を獲得する。光活性化されると、ソラレンはDNAとの間でモノ付加体及びジ付加体を形成し、顕著な腫瘍細胞毒性及びアポトーシスをもたらす。DNA損傷に応答する細胞シグナル伝達事象は、p21waf/Cip及びp53活性化のアップレギュレーションを含み、ミトコンドリア誘発シトクロムc放出及びその結果としての細胞死を伴う。光活性化ソラレンはまた、発癌受容体チロシンキナーゼシグナル伝達をブロックすることによりアポトーシスを誘発することができ、処置細胞におけるある範囲の細胞タンパク質の免疫原性及び光化学的変性に影響し得る。
重要な点として、ソラレンは、体外フォトフェレーシス(ECP)を利用した皮膚T細胞リンパ腫の処置において観察されるように、強い長期的臨床応答を促進することができる。ECPでは、ソラレンの存在下で悪性CTCL細胞に紫外線A波(UVA)光を照射し、次いでそれらの細胞を患者に戻す。注目すべきことに、悪性細胞のごく一部のみが処置されているにもかかわらず、患者のサブセットにおいて、数十年に及ぶ完全な長期的応答が観察されている。ECPに加えて、ソラレンはまた、乾癬、白斑、菌状息肉腫、及び黒色腫を含む増殖性皮膚疾患及び癌のPUVA処置を通じて広範な臨床応用を見出している。
ソラレンの細胞毒性及び免疫原性効果は、多くの場合、ソラレン媒介性(psoralen mediated)光付加体DNA損傷に起因する。長期的免疫原性臨床応答の基礎にある主要機構は、炎症性サイトカインの存在下での、ソラレン誘発腫瘍細胞毒性及び未成熟樹状細胞によるアポトーシス細胞の取り込みに由来する可能性が高い。しかし、タンパク質及び他の細胞成分の光化学的変性は、処理された細胞の抗原性及び潜在的な免疫原性にも影響し得る。ソラレン応用の多様性及び有効性は、ウイルスワクチンの開発にソラレンを使用した近年の成功によって更に例証されている。
PCT/米国特許出願第2015/027058号 米国特許第4,522,811号
David L. Woodland、TRENDS in Immunology、25巻2号、2004年2月、「Jump-Starting the Immune System: Prime-Boosting Comes of Age」
一実施形態において、本発明は、2種以上のフォスファーの混合物を含むフォスファー含有薬剤活性化剤であって、Zn2SiO4:Mn2+及び(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)を1:10～10:1の比で含み、2種のフォスファーのそれぞれは、エチレンセルロースコーティング及びダイヤモンドライクカーボンコーティングからなる群から選択される少なくとも1層のコーティングを有する、フォスファー含有薬剤活性化剤を提供する。混合物は乾燥固体/粉末形態であることが好ましい。
一実施形態において、フォスファー含有薬剤活性化剤の懸濁液が提供される。懸濁液は少なくとも、X線との相互作用の際に紫外線及び可視光線を放射することができる2種以上のフォスファーを含む。2種以上のフォスファーは、Zn2SiO4:Mn2+及び(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)を1:10～10:1の比で含み、2種のフォスファーのそれぞれは、エチレンセルロースコーティング及びダイヤモンドライクカーボンコーティングからなる群から選択された少なくとも1層のコーティングを有する。懸濁液は、薬学的に許容される担体を更に含む。
一実施形態において、それを必要とする被験体の疾患を処置するためのシステムが提供される。システムは、a)上記懸濁液、b)2種以上のフォスファーから遊離した8-MOP又はUVADEXを含む光活性化可能薬剤、c)光活性化可能薬剤及び薬学的に許容される担体を含む懸濁液を被検者の疾患部位に注入する1つ又は複数のデバイス、並びにd)被験者内部に紫外線及び可視光を生成するために特定線量のX線を被験者に送達して、被験者の光活性化可能薬剤を活性化し、持続的治療応答を誘発するように制御されるX線源であって、前記線量が、腫瘍に0.5～2Gyの放射線を送達するX線のパルス系列を含む、X線源を含む。
更なる実施形態において、乾燥混合物形態又は懸濁液形態のいずれかで、フォスファー含有薬剤活性化剤を使用して、それを必要とする被験者における疾患を処置するための方法が提供される。1つの方法は、a)光活性化可能薬剤及び薬学的に許容される担体を含む懸濁液を被験体の疾患部位に注入する工程、並びにb)被験者内部に紫外線及び可視光を生成するために特定線量のX線を被験者に送達して、被験者の光活性化可能薬剤を活性化し、持続的治療応答を誘発する工程であって、前記線量が、0.5～2Gyを腫瘍に送達するパルス光線のX線を含む、工程を含む。更なる方法は、a)フォスファー含有薬剤活性化剤の乾燥混合物を水和させる工程、b)水和形態のフォスファー含有薬剤活性化剤を光活性化可能薬剤と組み合わせる工程であって、組み合わせが、水和の後に又は水和と同時に行われる、工程、並びにc)被験者内部に紫外線及び可視光を生成するために特定線量のX線を被験者に送達して、被験者の光活性化可能薬剤を活性化し、持続的治療応答を誘発する工程であって、前記線量が、腫瘍に0.5～2Gyの放射線を送達するX線のパルス系列を含む、工程を含む。
本発明についての前述の一般的説明及び以下の詳細な説明は共に例示的なものであり、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
添付図面に関連して検討する際に以下の詳細な説明を参照することにより、同じ内容に対しての理解が深まり、本発明及び本発明に付随する利点の多くについて、より完全な理解を容易に得ることができる。
本発明の一例示的実施形態によるシステムを示す。 フォスファー含有デバイスを製造するための本発明の一方法のフローチャートである。 100～400nmで測定されたZn2SiO4:Mn2+の陰極線ルミネセンスデータの図である。 450～700nmで測定されたZn2SiO4:Mn2+の陰極線ルミネセンスデータの図である。 100～400nmで測定された(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)の陰極線ルミネセンスデータの図である。 450～700nmで測定された(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)の陰極線ルミネセンスデータの図である。 デュアルコーティングを有する組み合わせフォスファーデバイス(combination phosphor device)の図である。 (3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+の2つの部分と、Zn2SiO4:Mn2+の1つの部分に関して、2:1の比を有する、組み合わせフォスファーデバイスの図である。 本発明の一実施形態による包装済みデバイスキットの写真描写である。 同系4T1-HER2腫瘍を有するBALBCマウスのin vivo処置に関して、処置後の日数の関数としての腫瘍容積を示すグラフ、及び処置過程において処置中の腫瘍の写真である。 同系4T1-HER2腫瘍を有するBALBCマウスのin vivo処置に関して、処置後の日数の関数としての腫瘍容積を示すグラフ、及び処置過程において処置中の腫瘍の写真である。 同系4T1-HER2腫瘍を有するBALBCマウスのin vivo処置に関して、処置後の日数の関数としての腫瘍容積を示すグラフ、及び処置過程において処置中の腫瘍の写真である。 同系4T1-HER2腫瘍を有するBALBCマウスのin vivo処置に関して、処置後の日数の関数としての腫瘍容積を示すグラフ、及び処置過程において処置中の腫瘍の写真である。 同系4T1-HER2腫瘍を有するBALBCマウスのin vivo処置に関して、処置後の日数の関数としての腫瘍容積を示すグラフ、及び処置過程において処置中の腫瘍の写真である。 200mAの固定アンペア数に対するkVpの関数として、部分的細胞殺傷率をまとめたプロットである。 X線、フォスファー、及びUVADEXによる処置後の細胞生存率に関する、メチレンブルー染色を示す写真描写である。 異なるX線曝露サイクル下での部分的細胞殺傷率をまとめたプロットである。 4T1-HER2細胞に対するin vitro処置の有効性を示す。 4T1-HER2細胞に対するin vitro処置の有効性を示す。 4T1-HER2細胞に対するin vitro処置の有効性を示す。 4T1-HER2細胞に対するin vitro処置の有効性を示す。 3系統の独立した細胞系におけるUV活性化ソラレンの相対的有効性を示す図である。 3系統の独立した細胞系におけるUV活性化ソラレンの相対的有効性を示す図である。 4T1-HER2細胞に対するX線ソラレン活性化癌治療(XPACT)処置及び個々の成分の抗腫瘍効果を示す図である。 4T1-HER2細胞に対するX線ソラレン活性化癌治療(XPACT)処置及び個々の成分の抗腫瘍効果を示す図である。 8-MOPで処置した4T1-HER2細胞に関する、2つの異なるX線エネルギー(80及び100kVp)でのフォスファー含有薬剤活性化剤の比較である。 被験体1号に対するイヌ研究のそれぞれ前処置及び後処置時のフォスファー含有薬剤活性化剤の有効性を示す写真描写である。 被験体1号に対するイヌ研究のそれぞれ前処置及び後処置時のフォスファー含有薬剤活性化剤の有効性を示す写真描写である。 被験体2号に対するイヌ研究のそれぞれ前処置及び後処置時のフォスファー含有薬剤活性化剤の有効性を示す、更なる写真描写である。 被験体2号に対するイヌ研究のそれぞれ前処置及び後処置時のフォスファー含有薬剤活性化剤の有効性を示す、更なる写真描写である。
本発明は、有効で特異的であり副作用が少ない、新規な細胞増殖障害処置方法を規定する。
本明細書で使用するとき、語句「細胞増殖障害」とは、細胞集団の成長速度が、所与の生理学的状態及び条件下で望ましい速度よりも低い、又は高い、任意の状態を指す。好ましくは、処置を目的する場合に扱われる増殖速度は、望ましい速度よりも速い速度であるが、望ましい速度条件よりも遅い速度もまた、本発明の方法によって処置することができる。例示的細胞増殖障害としては、限定されないが、癌、細菌性感染、臓器移植の免疫拒絶反応、固形腫瘍、ウイルス感染、自己免疫障害(例えば、関節炎、狼瘡、炎症性腸疾患、シェーグレン症候群、多発性硬化症)、又はこれらの組み合わせ、並びに再生不良性貧血のような健康な細胞と比較して細胞増殖が低い再生不良状態を挙げることができる。本方法を使用して処置するのに特に好ましい細胞増殖障害は、癌、黄色ブドウ球菌(特に、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌又はMRSA等の抗生物質耐性株)及び自己免疫障害である。
細胞増殖障害を起こしている細胞は、本明細書において標的細胞と呼ばれる。固形腫瘍を含む細胞増殖障害の処置は、限定されないが標的細胞のDNA又はミトコンドリアDNA若しくはRNAを含む細胞核酸への化学結合を可能にする。例えば、ソラレン又はソラレン誘導体等の光活性化可能剤は、ソラレン又はクマリン等の光活性化可能剤に光を放射して活性化するエネルギー変調剤(例えば、フォスファー)を活性化することができるエネルギー供給源(例えば、X線)に、in situで曝露される。
本明細書において本発明の記載に使用されている用語は、特定の実施形態を記載することのみを目的としており、本発明を限定することは意図されていない。本発明の実施形態と添付された特許請求の範囲の記載において使用されるとき、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈上明らかな別の指示がある場合を除き、複数形も含むことが意図されている。また、本明細書中で使用されるとき、「及び(並びに)/又は(若しくは)」は、1つ又は複数の関連する列挙項目の任意及び全ての可能な組み合わせを指し、包含する。更に、測定可能な値又は測定基準に言及するとき、本明細書で使用される「～で、～において(at)」又は「約」という用語は、指定された量、例えば、指定された比、指定された厚さ、指定されたフォスファーの大きさ、又は指定された水接触角の20%、10%、5%、1%、0.5%、或いは0.1%の変動を包含することを意味する。更に、本明細書で使用するとき、用語「含む(comprises)」及び/又は「含んでいる(comprising)」は、明記された特徴、整数、工程、操作、要素及び/又は構成部品の存在を明示するものであるが、1つ又は複数の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成部品、及び/又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではないと理解される。
本発明は、8-MOP(又はUVADEX)のX線誘導活性化を利用して、持続的な抗腫瘍応答及び結果的な腫瘍成長の阻止又は退行を誘導する。本明細書で使用するとき、持続的な抗腫瘍応答とは、プラセボのみを投与される対照又は盲検被検者の腫瘍成長速度から、腫瘍成長を減速又は停止させる応答である。本発明は、光活性化可能薬剤(例えば、8-MOP)のX線誘導活性化が、一部の場合では、腫瘍成長を減速させ、他の場合では、腫瘍成長を停止させ、被験体の完全寛解の兆候をもたらすことを実証する。
特に、本発明は、有効で特異的であり媒質又は身体に変化を生じさせることが可能である、被験者における活性の変化を引き起こすための新規フォスファー含有薬剤活性化剤を利用する。フォスファー含有薬剤活性化剤は、X線励起時に、それぞれUV及び可視スペクトルにおける光を放出する、2種の異なるフォスファーの混合物を含む。フォスファーの混合物は、いずれかのフォスファー単独と比較して優れた性能をもたらす。フォスファーの混合物は、2種以上のフォスファーの混合物、即ち、それぞれ日亜社及びGlobal Tungsten and Powders社から購入したNP-200及びGTP-4300を含む。これらのフォスファーの化学式は、それぞれZn2SiO4:Mn2+及び(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)である。これらのフォスファーは、透過形態のエネルギー(例えば低線量のX線)を吸収し、in situで8-MOP(又はUVADEX)を活性化する波長の光を放射する。本発明の一実施形態において、新規フォスファー含有薬剤活性化剤のフォスファーは、生体適合性エチルセルロースコーティングでコーティングされ、且つ/又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)コーティングでコーティングされる。コーティングについて以下に説明する。
以下では本発明の好ましい実施形態を詳細に参照するが、その例は添付図面(カラー図面を含む)に示されており、同様に参照符号は対応する要素を指している。
図1Aは、本発明の一例示的実施形態によるシステムを示す。図1Aを参照してわかるように、本発明の一実施形態による例示的システムは、被験者4に向けられた開始エネルギー源1を有してよい。活性化可能医薬品2及び上記のフォスファー含有薬剤活性化剤3を、上記のフォスファーの2種以上の滅菌懸濁液により、被験者4に投与することができる。開始エネルギー源は、開始エネルギー(例えば、X線)の送達を指示することができるコンピュータシステム5によって追加的に制御されてもよい。
更なる実施形態において、標的部位に入射するX線が所定のエネルギー帯内にあるように、開始エネルギー源1と被験者4との間の距離を調整し、且つ/又は開始エネルギー源のエネルギー及び/若しくは線量(例えば、kVp又はフィルタリング)を調整するための、線量計算及びロボット操作デバイス(例えば、Accuray社から入手可能なCYBER-KNIFEロボット放射線手術システム、又は同様のタイプのデバイス)が、システムに含まれてよい。被験者4又は標的部位と開始エネルギー源1との間の介在材料までの距離を調節することにより、X線エネルギー及び線量の更なる微調整を行うことができる。開始エネルギー源1(すなわち、X線源)は、処置される標的領域の画像を提供することができる。
各種実施形態において、開始エネルギー源1は、予め選択した座標に、正確に較正された放射線ビームを送達するため、少なくともkV画像誘導コンピュータ制御能力を備えた、線形加速器であってもよい。そのような線形加速器の一例は、the SMARTBEAM(商標)IMRT(強度変調放射線治療)システム(Varian Medical Systems, Inc.社、Palo Alto、California)又はVarian OBI技術(OBIは「On-board Imaging」の略であり、Varian社製装置の多くの商用モデルに搭載されている。)である。他の実施形態において、開始エネルギー源1は、X線装置又は非医療用X線装置の市販構成部品であってもよい。10～150keVのX線を生成するX線装置は、市場で容易に入手可能である。例えば、General Electric社のDEFINIUMシリーズ又はSiemens社のMULTIXシリーズは、医療業界向けに設計された典型的なX線装置の2つの非限定的な例であり、Smith Detection社のEAGLE PACKシリーズは非医療用X線装置の一例である。別の好適な市販デバイスは、Siemens Medical Solutions社のSIEMENS DEFINITION FLASH(CTシステム)である。このように、本発明は、市販のX線装置と組み合わせて使用するときに、その望ましい機能を果たすことができる。
特に好ましい実施形態において、開始エネルギー源1は、300kVp以下、例えば300kVp以下、200kVp以下、120kVp以下、105kVp以下、80kVp以下、70kVp以下、60kVp以下、50kVp以下、40kVp以下、30kVp以下、20kVp以下、10kVp以下、又は5kVp以下の低エネルギーX線の供給源である。この実施形態において、開始エネルギー源は、フォスファー含有薬剤活性化剤3により8-MOP(又はUVADEX)を活性化できるエネルギーにin situで変換される、低エネルギーX線を提供する。
本発明の一実施形態において、フォスファー含有薬剤活性化剤中のフォスファーは、まず生体適合性エチルセルロースコーティングでコーティングされ、次にダイヤモンドライクカーボン(DLC)の第2のコーティングでオーバーコーティングされる。
エチルセルロース(EC)は、人工腎臓膜、薬剤用コーティング材料、血液凝固剤、製剤製品の添加剤、血液適合性材料を含む、今日の生物医学用途に幅広く使用されている。EC及びその誘導体は、各種パーソナルケア、食品、生物医学及び薬剤関連用途に幅広く使用されている。ECは、皮膚感作物質ではなく、皮膚に対する刺激物ではなく、突然変異誘発性でない。ECは一般に安全と認められ(GRAS)、例えば、フレーバーカプセル化、果物及び野菜にマーキングするためのインク、水溶性及び脂肪性食品と接触する紙及び板紙等の食品用途に幅広く使用されている。
ECはまた、有効成分の徐放のために幅広く使用されている。増強された親油性及び疎水性により、ECは、耐水性用途のために選択される材料となっている。ECは各種有機溶媒に可溶であり、表面及び(フォスファー等の)粒子周囲に膜を形成することができる。本発明の一実施形態において、フォスファー含有薬剤活性化剤のフォスファー粒子をカプセル化し、フォスファーの表面の保護度を高めるようにするために、エチルセルロースが使用される。本発明の一実施形態において、恒久的カプセル化及び長期的生体適合性のために高分子量を有するECポリマーが、フォスファー含有薬剤活性剤のフォスファー粒子をカプセル化するために使用される。好ましい実施形態において、ECポリマーは、フォスファー表面上にコーティングを形成するのに十分な分子量を有する、任意の市販医薬品グレードエチルセルロースポリマーであってよい。好適なECポリマーとしては、限定されないが、Dow Chemical社から入手可能なETHOCELブランドのエチルセルロースポリマー、好ましくはETHOCEL FPグレード製品、最も好ましくはETHOCEL FP 100が挙げられる。
ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜は、一般に、高密度で、機械的に硬質であり、滑らかで、不浸透性であり、耐摩耗性であり、化学的に不活性であり、酸及び塩基の両方による攻撃に耐性がある。ダイヤモンドライクカーボン(DLC)フィルムは、摩擦係数が低く、摩耗率が低く、生体適合性であり、抗血栓性である。組織は、炭素でコーティングされたインプラントに良好に付着し、耐久性のある界面を維持する。血液の存在下では、炭素表面での血餅の形成を防止するタンパク質層が形成される。血液に接触する医療用人工器官(心臓弁、解剖用シート(anathomic sheets)、ステント、血管等)のために、DLCコーティングが使用されている。
DLCは、この10年間に、多機能且つ有用な生体材料として出現したものである。DLCは、ほとんどのセラミックよりも硬質であり、生体不活性であり、摩擦係数が低い。DLCは、移植用途に最適な材料の1つである。DLCの生体適合性についての研究は、細胞毒性性がなく、DLCコーティング表面で細胞成長が正常であることを実証している。ステンレス鋼上のDLCコーティングは、血液適合性の生体外実験において、極めて良好に作用した。組織病理学的研究は、DLCでコーティングされた移植片の良好な生物耐性(biotolerance)を示している。更に、コーティングとしてのDLCは、腐食に対する効率的な保護となる。これらの特性は、本明細書に記載された二重コーティング(EC及びDLC)を含む実施形態を、本発明の新規フォスファー含有薬剤活性化剤にとって特に有利なものにしている。
フォスファーをEC又はDLCでコーティングする方法は、当業者に知られており、例えば、先の参照により組み込まれている、2015年4月22日に出願されたPCT/米国特許出願第2015/027058号に記載されている。
製造プロセス工程
図1Bは、以下のTable 1(表1)に記載の原材料を使用して新規フォスファー含有薬剤活性化剤を製造するための本発明の一方法のフローチャートである。(本発明は、以下に記載された、例示的製造プロセスにおける各種工程に限定されない。これらの工程は、単にこれらの工程が発生する特定の態様を示すものである。)
Figure 0007206350000001
図1Bに示すように、本発明の新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、原材料の品質管理から始まる。品質管理の一部として、本発明の一実施形態において、新規フォスファー含有薬剤活性化剤で利用される原材料は、以下の一連の試験の1つ又は複数により特性決定される。
・ 結晶学的タイプを確認するためのX線回折(XRD);
・ 表面元素分析のためのX線光電子分光法(XPS);
・ 全元素分析のための誘導結合プラズマ(ICP);
・ 粒度試験のための走査電子顕微鏡(SEM);
・ UV/VIS発光のための陰極線ルミネセンス;
X線回折(XRD)は、結晶材料の特性を決定するための非破壊技術である。XRDは、構造、相、好ましい結晶方位(テクスチャ)、及びその他の構造パラメーター、例えば、平均結晶粒度、結晶化度、歪み、及び結晶欠陥に関する情報を提供する。X線回折パターンは、所定の材料中の周期的原子配列の指紋である。観察された回折パターンと既知の標準物質との比較により、固体物質の結晶格子を確認することができる。本発明の一実施形態において、既知の標準に一致するX線回折ピークは、更なる処理のための本発明の1つの受容基準を形成する。Zn2SiO4:Mn2+フォスファーは、少なくとも160nm、360nm、及び525nmにおいて陰極線ルミネセンス発光ピークを有することが好ましく、(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)フォスファーは、少なくとも400nmにおいて陰極線ルミネセンス発光エッジを有し、少なくとも570nmにおいて陰極線ルミネセンス発光ピークを有することが好ましい。
化学分析電子分光法(ESCA)としても知られる、X線光電子分光法(XPS分析)は、定量的原子組成及び化学を決定するために使用される。XPS分析は、表面から約50～70オングストロームの深さに至るサンプリングボリュームを有する表面分析技術である。XPS分析は、深さの関数としてマトリックスレベルの元素を定量化することにより、薄膜の特性を決定するために利用することができる。XPSは、検出された元素の化学状態情報を提供する唯一の元素分析技術であり、例えば元素硫黄の硫酸塩形態と硫化物形態とを区別する。このプロセスは、試料に単色X線を照射することによって作用し、サンプリングボリューム内の元素に特有なエネルギーを有する光電子の放出をもたらす。本発明の一実施形態において、XPSは更なる処理に関する本発明の別の受容基準であり、放出された光電子の位置(エネルギー)及び光電子の相対強度パターンの両方が、使用されている無機フォスファー(例えば、NP200及びGTP430)のファイル上の標準パターンと一致しなければならない。
本発明の一実施形態において、この分析方法を使用して、原材料の表面元素組成及び以後の炭素原子百分率の変化を決定し、ECコーティングプロセス及びDLCコーティングプロセスの両方が許容誤差内にあること(例えば、最終的EC/DLCオートクレーブ製品におけるC含有量の最大25～75%の増加)を確認する。本発明の受容基準として、Zn、Si、Ca、P、O、F、Cl、Sb、Mn及びCからの放出ピークが存在しなければならず、他の元素(汚染物質等)が存在してはならない。
誘導結合プラズマ(ICP)分析技術は、材料の元素含有量をpptからwt%の範囲で定量的に測定することができる。この技術では、液体、通常は酸性水溶液に、固体試料を溶解又は消化させる。試料溶液は次に、約8000℃の温度に達し得る、誘導結合アルゴンプラズマのコアに噴霧される。このような温度において、検体種は、原子化され、イオン化され、熱励起される。次に、検体種を検出し、質量分析計(MS)で定量化する。本発明の一実施形態において、XPSは本発明の別の受容基準であり、質量数及び強度(相対量)の両方が、使用される各無機フォスファー(例えば、NP200及びGTP430)のファイル上の標準パターンと一致しなければならない。
走査型電子顕微鏡(SEM)は、試料表面及び表面近傍の高分解能及び長被写界深度画像を提供する。SEMは、極めて詳細な画像を提供できるため、最も広く使用されている分析手段の1つである。補助エネルギー分散型X線分光器(EDS)検出器と組み合わせると、SEMは、周期律表のほとんどすべての元素同定をも可能にする。本発明の一実施形態において、SEM/EDSは、総サイズ及び形態的粒子分析、並びに我々の原材料及び加工材料両方の元素表面分析の確認のために、原材料及び最終材料をスクリーニングする。本発明の一実施形態において、SEM及び/又はEDSは、本発明の別の受容基準であり、結晶径の範囲及び/又は元素構成(elemental constituency)が確認される。
陰極線ルミネセンスは、結晶格子構造の特定の化学的性質に基づいて光放出を検出する技術である。陰極線ルミネセンスは、材料(例えば、リン材料)に向けて電子ビームを加速し、コリメートする。入射ビームが材料に衝突すると、二次電子生成及びホール形成を引き起こし、電子とホールの再結合が光子の放出をもたらし、光子の放出が、材料に近接して配置された光分光計によって検出される。
本発明の一実施形態において、新規フォスファー含有薬剤活性化剤に含有される代表的フォスファーは、10mgを高真空チャンバー内に置くことによって試験される。電子ビームは、1000～1500Vのバイアス電圧を用いて加速される。少なくとも5000計数(au)を得ることにより、材料が適切に発光して本発明の別の受容基準を形成することが確保される。原材料フォスファーの標準陰極線ルミネセンスデータを図2～図5に示す。図2は、100～400nmで測定されたZn2SiO4:Mn2+の陰極線ルミネセンスデータの図である。図3は、450～700nmで測定されたZn2SiO4:Mn2+の陰極線ルミネセンスデータの図である。図4は、100～400nmで測定された(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)の陰極線ルミネセンスデータの図である。図5は、450～700nmで測定された(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)の陰極線ルミネセンスデータの図である。本発明の一実施形態において、発せられたUV及び可視光の陰極線ルミネセンス発光波長が、本発明の受容基準を形成する。
上述の分析試験が、購入したフォスファーに対して実施された後、これらの材料が新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造に使用されることが受容される。好ましい実施形態における各種原材料受容のための試験方法は、以下のTable 3(表2)に明記されている。
Figure 0007206350000002
図1Bに更に示すように、新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、フォスファー材料を洗浄することにより、認定された未加工フォスファー材料を処理することから始まる。より具体的には、一例において、フォスファー材料を個別に秤量し、50mLプラスチック試験管に入れた1グラム(1g)のフォスファーとする。6mLのアセトンを添加し、ボルテックスしてフォスファーと完全に混合させる。フォスファーを低速遠心分離機によりペレット化し、その後、余剰アセトンを除去する。このサイクルを、2種のフォスファーのそれぞれについて追加的に2回繰り返す。
図1Bに更に示すように、新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造では、2種のフォスファーのそれぞれを最初にエチルセルロースでコーティングし、続いてダイヤモンドライクカーボンからなる第2のコーティングを適用する。本発明の一実施形態におけるフォスファー含有デバイスを構成するフォスファーのそれぞれを、独立して二重コーティングした後、2種のフォスファーを一緒に混合する。図6は、第1のコーティング(エチルセルロース)及び第2のコーティング(ダイヤモンドライクカーボン)でコーティングされた、両方のフォスファー(NP-200:Zn2SiO4:Mn2+及びGTP-4300:(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)の説明図である。
エチルセルロースコーティングの場合、本発明の好ましい一実施形態において、Table 4(表3)に示すパラメーターに基づいてフォスファー粒子がカプセル化される。
Figure 0007206350000003
図1Bに更に示すように、本発明の一実施形態における新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造では、次に、2種のフォスファーのそれぞれを、物理蒸着によりDLCの第2のコーティングで被覆して、フォスファーを更にカプセル化し、それらの生体適合性を更に強化する。
DLC膜については、好ましい厚さは100nm±3nmであり、好ましい弾性率は45～55Gpaであり、最も好ましくは50～53Gpaである。
PVDコーターには、再現性を確保するために、各種プロセス制御センサー及びインターロックが装備されている。
コーティングされていないガラス及びコーティングされていないシリコンの接触角は、それぞれ19度及び65度である。コーティングプロセス後、接触角は、100°±10%であることが好ましい。両方の基材の接触角(水滴の場合)は、90～110°となることが標的とされる。水滴接触角は本発明の別の受容基準となる。
インプロセス試験に関する特定のリリース仕様は、以下の表に明記されている。
Figure 0007206350000004
図1Bに更に示すように、本発明の一実施形態における新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、2種類のコーティング済みフォスファーを混合することにより継続される。上記のフォスファー含有薬剤活性化剤は、2種のフォスファーの組み合わせからなる。具体的には、NP-200(Zn2SiO4:Mn2+)とGTP-4300(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)が、1:10～10:1、1:5～5:1、1:2～2:1、又は約1:2のNP-200:GTP-4300比で、混合される。
図7は、フォスファー含有デバイスを構成するフォスファーの混合物の代表的説明図である。(この混合物の有効性は、X線エネルギー下、薬剤単独、フォスファー混合物単独、次に薬剤とフォスファーとの混合物の添加によりもたらされた、細胞殺傷率を評価することにより、in vitroで決定された。)
図1Bに更に示すように、本発明の一実施形態における新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、組み合わせフォスファー含有デバイスを包装することにより継続される。具体的には、フォスファー含有薬剤活性化剤を無菌状態で予め秤量し、滅菌した非発熱性10mLホウケイ酸アンバーガラスバイアル内に包装する。これらのバイアルは、20mmクリンプネックが装着され、20mmブチルゴムストッパーが取り付けられ、最後に20mm引上げぶた式アルミシールでクリンプシールされる。1滅菌容器当たりの最終デバイス量は、キット番号で明記される。
本発明の一実施形態において、様々な腫瘍サイズに対応するために、各バイアルが例えば腫瘍容積1立方センチメートル当たり0.6mgのフォスファーを送達するように設計された、複合処置キットを調製してもよい。
容器閉鎖システムの詳細を以下に示すが、他の滅菌封入システム又は滅菌可能なエンクロージャシステムも本発明に適している。
Figure 0007206350000005
全てのデバイスバイアルは、標準化された手順に従って製造業者によって洗浄され、脱パイロジェン処理される。バイアルにフォスファー含有薬剤賦活デバイスを充填した後、バイアルをブチルゴム隔壁トップで栓をする。次いで、栓をしたバイアルを引上げぶた式シールを用いてクリンプシールし、滅菌工程に送る。
図1Bに更に示すように、本発明の一実施形態における新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、バイアルを滅菌することにより継続される。具体的には、クリンプシール済みバイアルを30分間加圧滅菌し(乾燥サイクル、14PSIで250°F)、直ちにオートクレーブから取り出す。滅菌バイアルを目視検査し、内容物、包装ロット番号及び調製日を明記した接着ラベル(耐熱性、パーマネントインキ)を貼付する。次に、ラベリングされたバイアルを、個々のバイアル区画を備えたラベル付きボックスに入れる。デバイスの密閉ケースにロット番号を記載したラベルを貼付して出荷する。図8は、本発明の一実施形態による、最終的な包装済みデバイスキットの一例の写真描写であり、デバイスキットは上記の新規フォスファー含有デバイスを含む。
図1Bに更に示すように、本発明の一実施形態における新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、デバイス保管により継続される。新規フォスファー含有薬剤活性化剤の滅菌材料は、湿度制御された環境において室温(20～30℃)に保持されなければならない。暗所保存が好ましいが、必須ではない。
図1Bに更に示すように、新規フォスファー含有薬剤活性化剤の製造は、品質管理及び製品リリース前の分析試験によって確証された上記特性の保持を確保する工程に継続される。以下のTable 8B(表6)は、フォスファー含有薬剤活性化剤を薬学的に許容される担体及び/又はUVADEXと混合する前の、新規フォスファー含有薬剤活性化剤の受容基準の一覧を示す。
Figure 0007206350000006
米国薬局方(USP)は、医薬品製剤に導入される薬剤及び賦形剤の品質管理試験の摘要である。USPは米国薬局方協会によって毎年発行される。
本発明の一実施形態において、バイアルの調製は、滅菌調製物を調剤するためのUSP797ガイドラインに従って実施される。具体的には、滅菌注射器及び18～20Ga針を使用して、新規フォスファー含有薬剤活性化剤を特定量の滅菌UVADEX(ソラレン)と水和させる。適切なフォスファー分散を確保するために、バイアルの内容物を最短3分間ボルテックスし、その後バイアルの内容物を標準シリンジに移す。処置投与注射器(treatment administration syringe)は、少なくとも、下記の情報:被験者名、被験者番号、デバイス名、eIRB番号、投与期限日時、薬剤師の頭文字がラベルに記載される。調製の直後、デバイス調製物は、被験者への投与のための処置領域に送達される。
本発明の一実施形態において、各バイアルが腫瘍容積1立方センチメートル当たり均一の質量のフォスファーを送達するように設計された、様々な腫瘍サイズに対応するために複合処置キットを調製してもよい。具体的には、以下のTable 9(表7)に従って、5種の処置キットを調製することができる。
Figure 0007206350000007
デバイス投与及び活性化
本発明の一実施形態における投与は、照射直前に、腫瘍容積1cm3当たり0.033～0.067mL(腫瘍1cm3当たり0.33～0.667mgのフォスファーを含む)で、腫瘍内注射によって行うことが好ましい。本発明の一実施形態において、UVADEXを含むフォスファー含有薬剤活性化剤は、腫瘍全体にわたり複数回の注射で投与される。
本発明の一実施形態において、注射直後に、フォスファー含有薬剤活性化剤は、処置線形加速器(treatment linear accelerator)のオンボードイメージング(OBI)システムからの低線量X線により活性化される。処方される線量は、1回線量0.6～1.0Gyである。
本発明の一実施形態において、放射線送達は、線形加速器CTのOBIからの80kVpのX線を使用して1回当たり1Gyの放射線が送達されるように設定される。本発明の一実施形態において、腫瘍内注射の直後に、コーンビームCT(CBCT)を得ることにより、関心領域を低線量kV放射線に曝露する。画像を将来の評価のために保存できるように、少なくとも1つの回転kV-CBCTを利用してもよい。腫瘍容積の有意な減少があり、腫瘍に隣接する正常組織への過剰投与を回避するためにRT再計画が必要となった場合に、以後のCBCTを共有することができる。
本発明の一実施形態において、フォスファー含有薬剤活性化剤の活性化は、CTデバイスから送達された80～100kVpのX線エネルギー1.0Gyを使用して実施可能である。したがって、一実施形態におけるin vivoフォスファー含有薬剤活性化剤は、市販のFDA認可CTスキャナーからの低エネルギーX線を吸収し、UVADEXの吸収スペクトルと重なる波長のエネルギーを再放射する。UVADEXは、例えばDNAへの光付加体を形成することにより腫瘍細胞のアポトーシスを促進し、DNA合成及び細胞分裂を抑制する、FDA承認薬剤である。
マウス研究
BALB/cマウスで成長した同系4T1-HER2腫瘍に施された処置を評価するために実験が行われた。この実験には下記の4つの治療群:(1)生理食塩水のみ(対照)、(2)フォスファー単独とX線、(3)ソラレン(AMT)単独とX線、並びに(4)フォスファー及びソラレンの両方とX線照射を含む完全処置が含まれていた。処置は週に3回、合計6回まで行った。治療群2～3では、100μgのフォスファー、及び5μMのソラレン(AMT)を用いて、均一X線照射(consistent x-ray irradiation)技術を使用した(3分間に30mAにより75kVpで0.36Gyを送達した)。50万個の4T1-HER2細胞を各マウスの右太腿に皮下注射した。1治療群当たり6～8匹のマウスが含まれ、この研究を2回繰り返し、12～16の有効なサンプルサイズを得た。
同系4T1-HER2腫瘍を有するBALBCマウスのin vivo処置の結果を図9A～図9Eに示す。
図9Aに示すように、異なる処置治療群に関して、平均体重をモニタリングすることにより、処置の毒性を評価した。治療群のいずれについても、体重の有意な減少はなかった。一方、図9B及び図9Cのデータは、生理食塩水注射と比較して、腫瘍成長の抑制を示している。
図9Dでは、生理食塩水対照全体を線分(1)で示している。2つの他の成分対照治療群は、5μMソラレン(AMT)単独、及び100μgフォスファー単独に対応し、それぞれ、線分(2)及び線分(3)として示されている。全ての治療群(生理食塩水対照を除く。)に、均一X線照射技術を使用し、3分間に30mAにより75kVpで0.36Gyを送達した。(デバイス、薬剤及びX線からなる完全処置は、X線ソラレン活性化癌治療X-PACTとして表され、線分(4)で示されている。)
第1の処置は、4T1-HER2腫瘍の移植後10日目に、同系4T1-HER2腫瘍に送達された。次の2週間にわたり、対照群と比較して、処置治療群で成長遅延が観察された。注目すべきことに、25日目までに、腫瘍容積は42%減少した(p=0.0002)。図9Eは、異なる治療群の処置にマウスを曝露した後の異なる時点における、異なるマウスの腫瘍を比較した写真描写である。
in vitro研究
適切な成長培地及び緩衝液中でインキュベートした後、トリプシン処理し、12ウェルプレート上に均一に24時間播種した、4T1(マウス乳癌)細胞に対して、in vitro研究を行った。照射の約20分前に、各プレートのウェルを添加剤の以下の組み合わせ: (1)対照(添加剤なしの細胞のみ)、(2)UVADEXのみ、(3)フォスファーのみ、(4)UVADEX+フォスファーに曝露した。各プレートは12個のウェルを有し、4つの処置治療群のそれぞれに3個のウェルを割り当てた。次に、X線源から既知の距離(例えば、50cm)にプレートを置くことにより、プレートにX線を照射した。照射後、細胞をプレート上で48時間インキュベートし、その後フローサイトメトリーを行った。GuavaアネキシンVフローセルサイトメトリーを使用して細胞毒性を定量した。生細胞を定量し、早期又は後期アポトーシスが生じている細胞の数を測定した。次に、部分的細胞殺傷率(又は生存していない細胞の百分率)と呼ばれる示性数を用いて、処置を対比した。Table 10(表8)は、異なる比率に関して、この性能指数を示したものである。各ケースで使用されたフォスファーの最終量を50マイクログラムに維持した。質量比が1:2であるフォスファーの混合物は、より良好な部分的細胞殺傷率をもたらす。ただし、結果は、上記のフォスファーの一方又は他方のみを使用した場合、広範囲の比にわたって、本発明の有効性を示した。
Figure 0007206350000008
フォスファー含有薬剤活性化剤のX線活性化
本発明の一実施形態において、フォスファーデバイスを活性化するために使用される開始エネルギーは、プログラム可能kV、光源からの設定距離、アンペア数、及び時間からなる一連のX線パルスを介して送達される。フォスファーの存在下でUVADEXを活性化するX線パルス発生の好ましい設定は、距離50cm、80kV、200mA及び800msからなる。これらのパルスのそれぞれは、所望の線量を達成するまで複数回繰り返される。1Gyの線量を得るためには、このようなパルスが21個必要となる。これらのプログラム可能パルス間の時間は10秒に最適化される。プロセスは安定しており、設定のいずれかの小さな変動は、結果に劇的な変化をもたらさないことが判明している。
図10は、部分的細胞殺傷率の要約である。図10は、200mAの固定アンペア数の場合、80kV、800msで最良の結果が得られたことを示す。
生存4T1-HER2細胞のメチレンブルー染色により、上記で同定された標的パラメーターに従って、デバイスが良好に機能することが確認される。6つのウェルを有するプレートを処置に供する。図11は、X線、フォスファー、及びUVADEXによる処置後の細胞生存率に関して、メチレンブルー染色を示す写真描写である。1つのウェル(#1)が対照である。1つのウェル(#2)は、EC及びDLC(H100)でコーティングされたフォスファーを有する。1つのウェル(#3)は、EC(DLCなし)でコーティングされたフォスファーを有する。1つのウェル(#4)は、UVADEX薬剤を有するが、フォスファーは有さない。1つのウェル(#5)は、UVADEX薬剤並びにEC及びDLCでコーティングされたフォスファーを有する。1つのウェル(#6)は、UVADEX薬剤並びにEC(DLCなし)でコーティングされたフォスファーを有する。
全てのウェルは、上記の最適化されたX線開始エネルギーに曝露された。薬剤とフォスファーの組み合わせの効果は明らかであり、他の条件よりも有効に細胞死をもたらす。ECでコーティングされたフォスファー並びにEC及びDLCでコーティングされたフォスファーは共に、有効に作用する。二重コーティングに追加される1つの利点は、処置の安全性の冗長である。
種々のX線パルス間の経過時間を変数として考えた。パルス間の5.3秒のサイクルを使用して、X線パルスを送達した。これらの試験を、サイクル間の10秒及び20秒のサイクルと比較した。図12は、パルス間の最適なサイクル時間を示すプロットである。部分的細胞殺傷率を最適化するサイクル時間は、パルス間で10秒である。したがって、実際には、10秒間隔で21のX線パルスを使用して1Gyの線量が送達され、各X線パルスは、以下の設定: 80kV、800ms、200mAから構成される。これらはイヌのin vivo研究に関して以下で使用された設定である。
細胞毒性及びアポトーシスの定量
GuavaアネキシンVフローセルサイトメトリーを使用して、3つのマウス腫瘍細胞系(乳房4T1;ヒトHER2癌遺伝子により安定にトランスフェクトされた4T1である、4T1-HER2;神経膠腫CT2A;肉腫KP-B)の細胞毒性を定量した。マウス乳癌細胞系4T1は、ATCC社から購入した。4T1-HER2は、Michael Kershaw博士(Cancer Immunology Program、Peter MacCallum Cancer Centre、Victoria、Australia)から提供され、ペニシリン/ストレプトマイシン及び10%FBSを含むDMEM中で保持した。肉腫KP-B細胞株は、原発腫瘍LSL-Kras; p53 Flox/Floxマウス(45)由来であった。
250～300cm3の腫瘍を、コラゲナーゼ/ディスパーゼ/トリプシンの混合物を使用して1時間消化し、70ミクロンフィルターを通過させ、5～8継代培養した後、実験に使用した。10%FBSを追加したDMEM培地で細胞を培養し、加湿細胞培養インキュベーター内で5%のCO2により37℃にてインキュベートした。
標準的な手順に従い、プレートに播種した細胞についてin vitro研究を行った。GHBCO社(Grand Island、NY)の10%ウシ胎児血清及びL-グルタミンを追加したRPMI-1640中で細胞を維持し、5%のCO2の加湿雰囲気中で成長させた。インキュベーション後、細胞をトリプシン処理し、12枚の12ウェルプレートに均一に24時間播種した。照射の約20分前に、各プレートの12個のウェルを添加剤の以下の組み合わせ: (1)対照(添加剤なしの細胞のみ)、(2)UVADEXのみ、(3)フォスファーのみ、(4)UVADEX+フォスファーに曝露した。各プレートは12個のウェルを有し、4つの処置治療群のそれぞれに3個のウェルを割り当てた。次に、X線源から既知の距離(50cm)にプレートを置くことにより、プレートにX線を照射した。照射後、細胞をプレート上で48時間インキュベートし、その後フローサイトメトリーを行った。96ウェルGuava Nexin(登録商標)アッセイとの適合性のために、残りの細胞を(48時間のインキュベーション後に)再度トリプシン処理し、96ウェルプレート上に播種した。
X線エネルギー(kVp)、総線量、及び線量率に関して細胞毒性の有効性を決定するために、特定の範囲のX線活性化プロトコールを調査した。80～100kVpの範囲のkVビームエネルギーを調査した。正中電圧ユニット、標準診断X線撮影、X線透視検査、及びコーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)システムを含む、各種X線発生装置から、kVビームを得た。in vitro研究(図の見出しに別の記載がない限り、提示された全てのデータに関する。)で利用された一次kV X線源は、Varian社製医療用線形加速器に一般的に見られる、Varian社製オンボードイメージングX線源であった。ここで研究したin vitro照射のために送達されたX線量は、0.2～2Gyの範囲にあり、0.5～1Gyの低線量に重点を置いた。
X線照射のために、固体水ファントム上でX線源から設定距離(典型的には50cm)の位置にウェルプレートを配置し、X線ビーム内のウェルプレートの位置を低線量kVイメージングにより検証した。典型的には「放射線写真」モードで照射を送達し、ここで、設定したmA(典型的には200)及びms(典型的には800)の多重パルスを5～15秒ごとに送達した。線量率の効果を調査する実験では、最大mAの設定により「パルス発生X線透視検査(pulsed fluoroscopy mode)モード」(10Hz)でも放射線を送達した。最も一般的なkVp設定は、ビームに濾過を加えずに80及び100kVpであった(半値層=それぞれ3.0及び3.7mmのAl)。
2つの主要なフローサイトメトリー分析を使用し、どちらも処置後48時間で値を決定した。12ウェルプレートに細胞を播種し、各プレートの個々のウェルに異なる実験条件(例えば、ソラレン濃度)を与えたが、同じX線量を与えた(即ち、所定のプレートの全てのウェルが同じX線量を受けるようにした)。評価した第1の分析は、前方散乱(FSC)を使用して決定した、1ウェル当たりの全細胞数から計算した代謝細胞生存率(本明細書では細胞生存率と呼ぶ)であった。各ウェルについて、ソラレン又はフォスファーなしで放射線を受けた対照ウェルの細胞生存率に対して、細胞生存率を正規化した。(所与のプレートの全てのウェルは同じ線量を受ける。)第2のアッセイは、アネキシンV陽性であり、フローセルサイトメトリーによるアネキシンV+である生存細胞の分画である。同じプレート上のソラレン/フォスファーなしのウェルからの対照シグナルを差し引くことにより、アネキシンV(+)シグナルを補正した。
他のアッセイ、例えば、メチレンブルー染色及びATP誘発ルミネセンスイメージング(Cell-Titer-Glo(登録商標)ルミネセンス細胞生存率アッセイ)を使用して、細胞生存率に関する独立した補足情報を得た。ルミネセンスイメージングにより、UVランプで直接活性化された、フォスファー及びX線放射の非存在下での、ソラレンの細胞毒性の調査が可能となった。
不均一分散2標本t検定、分散分析(ANOVA)、及び多変量回帰を含む、いくつかの統計分析を完了した。不均一分散2標本t検定は、2つの異なる集団における観測値(例えば、生存細胞、アネキシンVシグナル)の平均が等しいという帰無仮説を検定する。p値は、観測された差が偶然に起こる確率を与える。多変量回帰を使用し、ソラレン及びフォスファーがアネキシンV(+)シグナルに影響を及ぼさないという帰無仮説を検定し、2つの処置要素間に一次相互作用が存在するかどうかを検定した。各検定についてノンパラメトリック統計分析も実施し、一貫した結果を示した。
統計的分析の結果は、弱く有意、中程度に有意、有意、及び非常に有意という、4つのカテゴリに分類される。単一のアスタリスクは弱く有意な統計値を示し(*)、p値は0.01<p<0.05の範囲にある。2つのアスタリスクは中程度に有意な統計値を示し(**)、0.001<p<0.01である。3つのアスタリスクは有意な統計値を示し(***)、0.0001<p<0.001である。4つのアスタリスクは非常に有意な統計を示し(****)、p<0.0001である。この規則は結果及び考察の節全体で使用される。
図13A～図13Dは、1/10希釈UVADEX(10μMの8-MOPに等しい。)、50μg/mLフォスファー1Gyの80kVp X線の療法を利用した、4T1-HER2細胞におけるin vitroでの処置の有効性を示す。図13Aは、UVADEX単独、フォスファー単独、及びUVADEXとフォスファーの組み合わせという、3つの処理条件に関する細胞生存率データを示す。これらのデータは、15の別個の実験及び10の対照プレート照射を含む、5日の異なる日(1カ月以内)に実施した実験から編纂した。図13Bは、図13Aと同じ3つの条件でのアネキシンV(+)シグナルを示す。図13C及び13Dは、メチレンブルー染色によって明らかにされた生存細胞集団の対応画像を示す。2つの別々のプレートからの2つの結果を示し、それぞれ同一の標本を用いて再現性を調査する。UVADEX濃度を1/10希釈(10μMの8-MOP)に固定して、3つの濃度のフォスファー(25、50、及び100μg/mL)を試験した。このデータから抗腫瘍効果は明らかである。図13A～図13Dでは、4T1-HER2細胞に対する処置及びその個々の成分の抗腫瘍効果が示されている。図13Aには、Guava細胞毒性フローサイトメトリーによって決定された、処置(UVADEXの10μM 8-MOP等価希釈、50μg/mLリン、1Gyの80kVp放射線)後の細胞生存率が示されている。Nは単独測定(異なる日)の数であり、エラーバーは1つの標準偏差を示す。図13Bでは、13Aに示した生存細胞のアネキシンV(+)分画が示されている。図13C及び図13Dには、それぞれ1Gyの80kVp X線を受ける同一プレートでのメチルブルー染色によって示された細胞生存率が示されている。各プレートは、添加物を含まないウェル(対照)、3つの濃度のフォスファーのみ(25、50、及び100μg/mL、DLC使用)、UVADEXのみ(10μM 8-MOP等価希釈)、及び3つの組み合わせ処置療法を含有していた。
上記の3系統の独立した細胞系におけるUV活性化ソラレンの相対的有効性を、図14A及び図14Bに示す。図14Aは、フォスファーデバイスによって活性化されたソラレンに対するCT2A(マウス悪性神経膠腫)、4T1及びKP-B(肉腫)細胞系の比較可能な感度を示す。図14Bは、それぞれ10、20及び40μMにおける可変X線量(0、0.67及び1Gy)、フォスファー濃度(50又は100μg)並びにソラレン濃度(8-MOP)を含む処置パラメーターの範囲における、T2A悪性神経膠腫細胞に関するデータを表す。図14Aに関しては、X線誘発UV光活性化ソラレンが、3つの細胞株(X線誘導UV光下でのCell-Titer-Glo(登録商標)ルミネセンス細胞生存率アッセイからのデータ)中の生存細胞を減少させることが観察された。各UV光条件(0、0.25、0.5、1.0J/cm2)で各細胞株についてN=4である。ソラレン濃度は40μMであった。図14Bに関して、CT2A細胞では、X線線量(それぞれ0、0.67及び1.00Gy)、8-MOPソラレン濃度(それぞれ10、20及び40μM)、及びフォスファー(それぞれ50及び100μg/ml)(p値表示)で、処置細胞毒性が増大している。
図15Aは、ソラレン濃度及び燐濃度という2つの変数の関数として、アネキシンV(+)の36の独立した測定値(ウェル)に対する多変数線形回帰分析を示す。ソラレン及びフォスファーの濃度は、それぞれ10～50μM及び25～200μg/mLの範囲であった。36ウェルのそれぞれに80kVpで1GyのX線放射線を照射した。適合度は、下記式1(式中、P=フォスファー、Conc=濃度):
アネキシンV(+)=A+B*[8-MOP Conc]+C*[P Conc]+D*[8-MOP Conc]*[P Conc] 式1
で与えられる以下の形式を有していた。
図15Aは、ソラレン及びフォスファー濃度の関数として、4T1-HER2細胞中のアネキシンV(+)の36の独立した測定値に対する多変数線形回帰分析を示す。全ての試料は、80kVpで1GyのX線量を受けた。ソラレン及びフォスファーの濃度は、それぞれ10～50μM及び25～200μgの範囲であった。適合式を表の上部及び式1に示す。全体的適合度は、適合係数のそれぞれと同様に、統計的に有意であった。図15Bは、アネキシンV(+)染色に対するソラレン及びフォスファー濃度増加の規模及び効果を実証する、収集データのサブセットを示す。図15Bは、1日に収集されたデータのサブセットであり、規模及び傾向を示している。純粋なUVADEX(100μM8-MOP)を、10、20及び50μM、又は1:10、1:5、及び1:2のUVADEXに希釈した。UVADEXから希釈した50μg/mLのフォスファー及び10μMの8-MOPを用いた条件で、4回の繰り返し(N=4)を行った。
図16は、2つの異なるX線エネルギー(80及び100kVp)でのフォスファー含有薬剤活性化剤の使用を比較している。これらの実験は、10μ M8-MOP等価のUVADEX、及び50μg/mLのフォスファーで処置した4T1-HER2細胞を含んでいた。具体的には、図16において、4T1-HER2における処置効果が80kVp及び100kVpの両方で観察され、80kVpが100kVpよりもわずかに有効である(p=0.011、*)ことが示唆された。このデータは、50μg/mLの一定のフォスファー濃度及び10μMの8-MOP濃度に希釈(1:10希釈)されたUVADEXによる、4T1-HER2細胞のX-PACT処置から得た。Nは独立測定の数である。
マウス研究についての考察
4T1のin vitro細胞生存率分析(図13A)では、完全処置条件(フォスファーデバイス、ソラレン、及びX線)において、生存細胞の実質的減少(約48%、p<.0001)が観察された。細胞生存率は、対照条件下で、より高かった(70～85%)。
対照条件に放射線を追加した効果は、細胞生存率の低下をもたらさなかった。UVADEX単独への放射線の追加(図13Aの左のバー)は、細胞生存率に対して有意な効果がなかった(p=0.97)。フォスファー単独に曝露された細胞(図13Aの中央のバー)は、放射線が添加された場合、細胞生存率のわずかな低下(約8%、p=0.034)を示している。フォスファー及びX線の両方の存在に関連する毒性の増加は、フォスファーからのX線誘起燐光からのUV光によって生じるDNA損傷に起因する可能性がある。実質的細胞毒性(約80%)は、完全処置治療群のみで観察され、フォスファー、UVADEX及び放射線の組み合わせの相乗的処置効果を実証した。
4T1のin vitroでのアポトーシス分析(図13B)では、UVADEX単独(左のバー)に曝露された細胞は、X線の有無にかかわらず、ごく僅かなアポトーシス活性を示した(それぞれ0.90及び0.09のp値)。細胞をフォスファー単独(中央のバー)に曝露した場合、アネキシンV染色の僅かな増加があり(約1%、p=0.098)、フォスファーのわずかな毒性を示唆した。ただし、アポトーシスの増加を示唆する、アネキシンV染色の統計的に有意な増加(約8%、p<0.0001)が観察されたのは、フォスファー及びUVADEXの両方を組み合わせた場合(右の棒グラフ)のみであった。この処置の抗腫瘍効果は、図13C及び図13Dのメチルブルー染色で更に例証された。両方の処置において、UVADEX及びフォスファーの個々の成分について、ほとんど効果は観察されなかった。メチルブルー染色の結果は、高い細胞毒性のために全ての処置成分が必要とされる点で、フローサイトメトリーデータと一致する。第1の処置条件では、フォスファー濃度が低いため、低い細胞毒性が明らかになっている。
3つの異なる細胞株で評価した場合(図14A)、ANOVA分析により、個々の成分又は完全処置のいずれかに対する、これらの細胞株の感受性に、統計的有意差がないことが明らかとなっている(p> 0.05)。この観察結果は、処置が様々な腫瘍型の一定範囲に適用可能であることを示唆している。CT2A悪性神経膠腫細胞では、X線量の規模(それぞれ0、0.66及び1Gy)、8-MOPソラレン濃度の規模(それぞれ10、20及び40μM)、及びフォスファーの規模(それぞれ50及び100μg/ml)に応じて、細胞毒性が増大することが観察された(図14B)。不均一分散2標本t検定の分析は、20μMの8-MOP+50μg/mLフォスファー及びより高い濃度のCT2A細胞では、1Gyの放射線の効果が有意であるが、特に対照群の場合、これらの濃度未満では有意ではないことを明らかにした。このことは、放射線自体が細胞毒性増加の原因ではないことを示唆している。
最も包括的なin vitroでの4T1分析(図15A)は、統計的に有意な多変数線形回帰(R2=0.72)を明らかにした。相乗効果係数Dは、統計的に有意であり(p<0.0001)、フォスファー及びソラレンが存在する場合の増強効果を肯定的に示した。ソラレン単独及びフォスファー単独での相互作用係数は、弱い有意性を示した(それぞれp=約0.1及び0.05)。上記のp値は可能性のある有意性を示しているが、図15Bに示される、効果の規模の指標を与えなかった。一定のX線量により得られた、このデータからの一般的な観察結果は、処置によって誘導されたアポトーシス分画はフォスファー又はソラレン濃度の増加と共に増加するというものである。
図16において、in vitro研究は、X線エネルギーの変化が処置有効性に対して大きな効果を有するかどうかを調査した。この研究は約80kVpが最適であり得ることを示したが、より高いエネルギーは処置送達(組織へのより優れた浸透性)の観点から利点を有し得る。このため、100kVpビームエネルギーを調査した。両方のエネルギーでの処置についてアポトーシスシグナルの(対照に対しての)増加が観察された。
イヌ研究
イヌ科動物における自然発生腫瘍の予備研究を行った。一次終点はデバイス安全性であり、二次終点が処置実現可能性と腫瘍応答を含んでいた。6匹のイヌのそれぞれを、3週間連続して週3回処置した。この処置は、イヌを麻酔すること、UVADEXのスラリー中のフォスファー含有薬剤活性化剤を投与すること、及びコーンビームCTシステムから0.6～1Gyの80kVp X線エネルギーを送達することから構成された。イヌを処置後1年間追跡した。
イヌ研究において以下のプロトコールを利用した。
プロトコール要約:本発明を限定することなく、腫瘍測定、視覚化、及び処置を含む、9回の反復セッションについて以下で説明する。(悪性腫瘍の状態に応じて、9回前後のセッションを使用してよい。実際には、腫瘍が表面に近く、各セッションで腫瘍の十分な曝露がなされる見込みが高い状況では、3～5回のセッションが有用である場合がある。或いは、腫瘍が筋骨格系内のヒト器官内に存在し、腫瘍の曝露は放射線曝露線量に限定される状況では、12～15回のセッションを含む処置が有用である場合がある。更に、以下ではイヌ処置に重点を置いた記載がされているが、本発明は、イヌに対するこれらのプロトコールの使用に限定されず、他の動物及びヒト患者にとっても有益であり得る。)
悪性腫瘍に関してその他の測定、評価、及び処置が行われる場合があるが、各セッションは典型的に、腫瘍測定、毒性評定、臨床検査(labwork)(処置#2、3、6及び9で収集)、薬剤及びエネルギー変調器物質の(好ましくは麻酔中の)腫瘍内注射、及び例えば80kVpのX線を介した1Gyの放射線での放射線処置(RT)を含んでいた。9回のセッションの後、最後のRT完了から3週間後及び6週間後に、週ごとのフォローアップ評価を行った。週ごとのフォローアップ評価において、a)理学的検査及び日常の研究を通して急性局所及び全身毒性を評価し、b)腫瘍容積を評価した。9回のセッションの後、最後のRT完了から3、6、9及び12カ月後に、月ごとのフォローアップ評価があった。月ごとのフォローアップ評価において、a)理学的検査を通じて局所毒性の遅延を評価し、b)登録ケースに局所腫瘍の持続期間を記載した。
処置及びイメージング:上記のように、プロトコールにおける被験者を3週間にわたり9回麻酔した。この処置には、上記の新規フォスファー含有薬剤活性化剤を含有するスラリーの腫瘍内注射が含まれていた。放射線処置中に、好ましくはコーンビームCT技術を使用して腫瘍をイメージングする。イメージングは、フォスファー局在化の示度及び腫瘍容積全体の分布を提供することができる。
腫瘍内注射:
1. 腫瘍の三次元キャリパー測定。
2. 3つの直交直径の積にπ/6を掛けることにより腫瘍容積を推定する。
3. 各腫瘍に注射される総容積は、UVADEX(商標)(100μg/mL 8-MOP)と混合する滅菌フォスファーのバイアルを単独希釈剤として使用する、以下に概説する療法に従う。
Figure 0007206350000009
特にイヌ処置の場合に、また他の患者の場合にも、毛皮/髪をクリップして腫瘍の可視性を改善した。アルコール(又は滅菌生理食塩水)及びクロロヘキシジン(又はヨウ素)を交互に3回ふき掃除することで、腫瘍を覆う腫瘍皮膚を準備した。
複数回の処置にわたりフォスファー注射が分布するように、グリッド(例えば、1cm四方)を任意に使用してもよい。毎週、典型的には、(例えばパーマネントインキ又はペイントマーカーで)中央部及び角部に印を付け、その週の1回目の処置では青色、2回目の処置では緑色、3回目の処置では白色を用いるようにしてもよい。グリッドを、ソラレン/フォスファースラリーのフリーハンド注射の鋳型として役立つことができる。グリッドを1日当たり0.25cm回転させる(同じ平面で、中心を中心に旋回させる)ようにしてもよい。
適量の個々のコーティング済みフォスファーをガラスクリンプトップバイアルに秤量し、テフロン(登録商標)隔壁トップ及びアルミクリンプリングを取り付け、クリンプ工具により密封し、ドライグッズサイクル(dry goods cycle)(250℃、30分間)でオートクレーブし、直ちにオートクレーブから取り出して室温まで冷却させた。滅菌材料を室温で保存し、使用するまで光から保護した。
一例では、注射の約30分前に、密封クリンプトップバイアル内の滅菌フォスファーを、セプタムキャップを通して滅菌針により指定量のUVADEXで再水和させた。UVADEXの添加後、(最も高い設定値に設定した実験室グレードのボルテックスミキサーを使用して)、約2分間、混合物全体を連続的にボルテックスした。混合試料を滅菌注射器に入れ、ルアロック(luer lok)キャップで密封した。注射器を処置室に送達し、腫瘍内注射の直前に、密封注射器を約30秒間ボルテックスで混合し、続いて所望の被験者部位に注射した。
20～25ゲージの滅菌皮下注射針を使用して、腫瘍全体にわたる複数の注射部位、又はグリッド(使用する場合)の各正方形の角部に、フリーハンド注射を行った。(針又は注射器のサイズを変更して、注射分布を最適化できる。)注射する総容積を均等に分割した。注射は、好ましくは、触診可能な腫瘍に対して行い、隣接する正常組織に対しては行わない。針を腫瘍から引き抜くとき、プランジャーを押し下げ、フォスファー及びUVADEXの分布を最大にした。
一実施形態において、表面上又は表面近傍の腫瘍を触診して、フォスファーの送達を促進してもよい。典型的には、腫瘍塊全体にフォスファーが分布するように、複数回の注射を行う。腫瘍の触診ができない、より深い処置領域については、超音波誘導を用いてもよい。加えて、超音波を使用して、フォスファーが処置部位に送達された後のUVADEXの分散を支援することができる。
このプロトコールは、(10～50μg/mLの範囲の濃度を使用して)活性化可能な医薬品としてUVADEX(8-メトキシソラレン)を使用し、H100(原子40%水素の存在下で形成されたダイヤモンドコーティング)及びEC(エチルセルロースコーティング)を使用し、組み合わせフォスファーをNP200:GTP-4300の1:2混合物とした。
フォスファー及びUVADEXの注射の直後に、放射線治療を行った。
放射線治療:
Novalis Tx放射線手術プラットフォームのオンボードイメージング(OBI)装置からの80～100kVpのX線を使用して、0.6～1Gyの放射線を処置セッションごとに送達した。(Varian社製線形加速器のOBIデバイスの他に、X線量及びエネルギーを適切に調整して、Trilogy、iX、TruBeam等を使用することもできる)。Novalis Txプラットフォームに関しては、このプラットフォームは、腫瘍の正確な位置を示し、高精度で患者の配置を行うための、3つのイメージングモダリティを含む。OBIは、処置中の連続イメージングを可能にし、動きを検出してロボットによる6次元での患者配置調節を支援するようにプログラムすることができる(ただし、処置中の画像品質は最適なものではない)。Novalis Txプラットフォーム上に寝かせられた患者は、X線陽極から50～70cmの距離にあるX線源の同心イメージング位置上に配置される。
線形加速器の等角点に腫瘍をセンタリングして(目視検査及び線形加速器のレーザーを使用してセンタリングを行う。)、被験者を線形加速器の(0度のガントリ付き)処置用ソファに配置することができる。次に、光学距離指示器に従い、線源から表面までの距離SSDが70～90cmになる位置に至るまで、患者を垂直に直立させる。この位置は、(オンボードイメージングシステムの)kV X線源を照射のために0度に移動させたときの、線源から表面までの距離50～70cmに対応する。体の小さい被験者は、線形加速器ソファ上に装備されたライザー上で上昇させ、50～70cmの終端SSDを容易にする。この目的は、可能な限り(kV線源からの)終端SSDを50cmに近づけ、処置時間を最小にすることである。
フォスファーデバイスの最終腫瘍内注射の直後(好ましくは数分以内)に、X線源からの整列放射線(X線透視検査及び/又は平面放射線写真)において、腫瘍周辺での基準マーカーのイメージングにより、X線を腫瘍部位に送達するために線源が適切に配置されていることを確認した。次に、最終注射から数分又は5分以内に、800マイクロ秒パルスのパルス発生のための80kVp線源からのX線を標的部位に送達した。一例では、合計で0.5～1.0Gyの線量が送達されるまで、X線の束を周期的に中断し再開させた。一例として、各パルスを80kV、200mA、800m秒に設定して、多重パルスを使用してもよい。送達された総線量(単位: Gy)は、送達されたパルスの数により決定した。処置線量を達成するために送達されたパルス数は、腫瘍の深さ及び位置の関数であった。曝露領域の骨量を斟酌しなければならない。例えば、典型的には、放射線治療は、1回線量3Gyの最大推定骨線量(maximum estimated fractional bone dose)のために設計された。
この治療放射線処置(好ましくは30分未満、より好ましくは20分未満)の後、Varian社製Novalis OBI(オンボードイメージングシステム)を使用して、通常通り、関心領域をkV放射線に曝露した。通常通り、少なくとも1回の回転kV CBCTを計画し、評価用に画像を保存できるようにする。推奨事項に従いコリメートされた追加のビーム角度を使用してよい。
試料採取
末梢静脈穿刺を通じて、又はサンプリングカテーテルから、血液試料を採取する。尿検査のためにフリーキャッチ尿試料を採取する。
Figure 0007206350000010
薬物動態試料を凍結して保存した。薬物動態研究により、十分なソラレンが全身に吸収され、全身的曝露及び毒性に関連する問題が生じるかどうかを決定した。
元素分析のための血液及び尿試料を凍結して保存した。追加の血漿試料を採取し、保存した。
1人の患者における先行処置を、「ブースター」処置、即ち、初期処置応答を「ブースト」するために使用される追加処置を伴う「プライミング処置」と考えられる初期処置により、更に補足した。一実施形態における「ブースター処置」は、ソラレン(又は他の光活性化可能薬剤)を腫瘍に再注射し、腫瘍部位に再度放射することを含み得る。別の実施形態における「ブースター処置」は、ソラレン(又は他の光活性化可能薬剤)及びエネルギー変調剤を腫瘍に再注射し、腫瘍部位に再度放射することを含み得る。別の実施形態における「ブースター処置」は、腫瘍部位に再び放射を行うが、緩和又は治療レベルのいずれかであると考えられる放射線レベルで放射を行うことを含み得る。これらの「ブースター」処置の目的は、初期処置中に、初期段階で又は本来的に患者内で発生する免疫応答を活性化することである。
ブースター処置の一実施形態において、フォスファー濃度を20mg/mLに増加させ、UVADEXの量を2～4倍に増加させ、処置頻度を連続5日間で5回の処置に増加させた。更に、初期体液性又は細胞性免疫応答が生じ、続いて、ホメオスタシス期間、最も典型的には、初期プライミング処置から数週間又は数カ月後が経過することができるように、プライム治療(上記の9回の処置等の最初の処置セッション)とブースター治療との間の間隔を設定した。
臨床分析
血液検査の結果概要
Siemens Advia 120を使用した分析:
臨床試験の結果は、最小平均赤血球ヘモグロビン濃度(MCHC)がベースラインよりも統計的に有意に低かったことを示した。統計的有意性にもかかわらず、全ての値は基準範囲内にとどまり、明らかな臨床的意義を有するものではなかった。最小リンパ球数は、ベースラインよりも統計的に有意に低い。上記最小リンパ球数の95%信頼区間は、基準範囲の下限を下回っている。この処置後リンパ球減少症の原因は判明しておらず、臨床的意義を有するものでもない。
尿検査結果概要
尿検査で測定されたパラメーターに統計的に有意な摂動はなかった。備考:
・ 6匹中2匹のイヌが、処置後、有意であるが一時的な蛋白尿(4+ブミン)の増加を示した。
・ 6匹中4匹のイヌは、処置後に0～5個の微細顆粒円柱を有することが認められた。これらの微細顆粒円柱は、1匹のイヌにおいて6週間後の経過観察時に持続していた。
・ 6匹中4匹のイヌは、処置後に0～2個の硝子円柱を有することが認められた。これらの硝子円柱は、1匹のイヌにおいて6週間後の経過観察時に持続していた。
・ 6匹中2匹のイヌは、処置後に僅かなビリルビン結晶を有することが認められた。これらのビリルビン結晶は、3週間後の再検査時より後には持続しなかった。
・ 6匹中4匹のイヌは、僅かな程度から中程度の三重リン酸結晶を有することが認められた。これらの三重リン酸結晶は、6匹中2匹のイヌにおいて6週間後の経過観察来診時に持続していた。
正常組織毒性の結果概要
1匹のイヌは、グレードIの皮膚毒性(色素沈着過度及び脱毛症)を経験した。3週間後の再検査で最初に認められ、消散していない。
1匹のイヌは、グレードIの口腔粘膜毒性(紅斑)を経験した。3カ月間後の再検査で最初に認められ、その後、再評価されていない。
腫瘍応答の結果概要
・ 以下の個体腫瘍応答評価基準(RECIST)に従って、腫瘍応答を評価した。
・ 完全応答(標的病変の消失)
・ 部分的応答(ベースラインと比較して、最長測定寸法が少なくとも30%減少する。)
・ 安定病態(CR、PR、PDのいずれもない。)
・ 進行病態(ベースライン及び最新の測定値と比較して、任意の測定寸法が少なくとも20%増加する。)
Figure 0007206350000011
図17A及び図17Bは、1体の被験体における劇的な完全応答を示す。描写された前処置写真(図17A)は、円形細胞腫瘍の組織病理学的診断を伴う前上顎(rostral maxillary)腫瘍を示すものである。処置後の写真(図17B)は、処置完了後3週間で撮影された。このイヌは処置の1年後にも完全応答を示したままでいる。
図18A(処置前)及び図18B(処置後)は、別の劇的処置効果を示す。この被験者は、メルファラン化学療法後に病態進行を伴う上顎形質細胞腫瘍を有していた。このイヌは、フォスファー含有薬剤活性化剤及び8-MOPで処置され、その後、安定病態を有していた。追加の「ブースター」処置(連続5日間の5回の処置からなる)を追加すると、その後、腫瘍の口腔内部分は完全に消散した。口腔内成分は数カ月間安定を維持した。
変種
別の実施形態では、特により攻撃的な癌の場合、免疫系が応答を発現している間に腫瘍の成長を阻害するために、プライム段階とブースト段階との間に介在処置を提供してもよい。介在処置は、緩和的放射線、又は当業者に公知の他の処置の形態を取り得る。
本発明は、David L. Woodland、TRENDS in Immunology、25巻2号、2004年2月、「Jump-Starting the Immune System: Prime-Boosting Comes of Age」と題する論文(参照によりその全内容が本明細書に組み込まれる。)に記載された方法と同様の方法で、1つ又は複数のブースター処理を利用することができる。基本的なプライム-ブースト法は、標的抗原、又は薬剤及び/若しくは放射線誘導細胞殺傷によって生成された複数の抗原に対する免疫系をプライミングし、次いで、ブースト処置において抗原又は複数の抗原を再曝露することにより免疫を選択的にブーストすることを含む。本発明におけるこの戦略の1つの重要な長所は、単一ワクチン投与又は同種ブースト法によって達成され得るよりも高いレベルの免疫が、異種プライム-ブーストによって確立されることである。例えば、抗原又は複数の抗原への最初の曝露によって誘発される初期プライミング事象は、免疫系に刷り込まれるようである。この現象はT細胞において特に強く、プライム-ブースト法において利用され、プライム及びブーストワクチンにおける共有抗原に特異的な記憶T細胞の数を選択的に増加させる。文献に記載されているように、これらの増加した数のT細胞は、特定の病原体又は腫瘍特異的抗原を含む細胞と戦うために必要とされる特定の閾値を超えて細胞性免疫応答を「押し進める」。更に、ブーストされたT細胞応答の全体的な結合活性が増強され、処置の有効性が増大すると推定される。
ここで、本発明では、詳細に関して限定を加えることなく、説明を目的として、初期処置プロトコールは、ソラレン変性又はX線変性癌細胞に対する抗体又は細胞性免疫応答を発生させる。これらの「初期」応答は、多数の新たに作製されたソラレン変性又はX線変性癌細胞の発生によって刺激され得る。このように、患者の免疫系は、単一処置系列で実現されるよりも、より頑強な応答を癌に対して示すことがある。
本発明の一実施形態において、上記のように、非付着性又は液体腫瘍の処置を、1回、定期的(例えば、週3～5回)、又は間欠的(例えば、週3～5回)に与え、次に非処置期間、典型的には1～2週間が続き、次に週3～5回の別の処置期間が続くようにすることができる。
更に、固体腫瘍の処置に関して本明細書に記載されているプライム-ブースト法を用いることができる。プライムフェーズは、単一の処置、定期的処置又は間欠的な処置であってよく、次に非処置期間、典型的には6～12週間が続き、次にブースター処置が続いてもよい。ブースター処置は、プライム処置と同じ継続時間及び頻度であるか、加速又は短縮されてもよい。
本発明の一実施形態において、初期処置又はブースター処置の前に、例えば、破傷風ワクチン等の、より従来的なワクチンの注射により、被験体の免疫系を更に刺激してもよい。他者の先行研究は、被験者に存在する癌ワクチンがリンパ節に移動して免疫応答を活性化することを助けることにより、免疫系による腫瘍への攻撃を促進する、破傷風ブースターの有効性を示している。ここで、本発明では、上記の処置から内部的に生成された自家ワクチンも、この効果から利益を得ることができる。
本発明は、リンパ腫等の非付着性(液体)腫瘍の処置にも有用である。フォスファー及び薬剤を固体腫瘍に注射する代わりに、フォスファー及び薬剤の組み合わせを、リンパ節に注射してよく、好ましくはリンパ腫腫瘍に対して遠位の排出リンパ節、又は疾患関与を伴う任意のリンパ節に注射してもよい。或いは、リンパ腫浸潤を伴う任意の領域の処置が許容される。
死腫瘍細胞又は瀕死腫瘍細胞の残骸は、局所リンパ節に輸送され、そこで免疫活性化が起こり、次に腫瘍特異的免疫細胞が再循環し、複数の部位で腫瘍細胞を破壊し始める可能性がある。リンパ又はリンパ腫浸潤を伴う任意の器官における腫瘍細胞の殺傷は、局所リンパ節における活性化及び更なる再循環のための免疫刺激をより多く生じさせ、反復処置を有益なものにする。
本発明の一実施形態において、免疫系が活性化している間にリンパ腫の成長又は拡散を抑制するための介在処置を追加してもよい。これらの処置は、緩和X線、アスパラギナーゼ等の酵素処置、化学療法、又は外科手術を含んでよい。
X線撮影の管電圧は、典型的に60～120kVの範囲にある。次いで、X線ビームは、各種金属フィルタをX線経路に挿入することによって達成される濾過作用を経る。使用できる金属は、アルミニウム(Al)及び銅(Cu)を含む。ビームの濾過により、ノイズが除去され、よりクリーンな出力ビームが得られ、より弱い光子が優先的に除去される。これによって、よりクリーンなスペクトルがもたらされ、異なるベンダーのシステムが、実質的に同じ出力スペクトルを有するようになる。濾過後、ビームはコリメータを通過する。X線放射は、扇形ビームにコリメートすることができる。ビームは調整可能アパーチュアを通過する。厚さ約2mmの鉛(Pb)板を使用して、ビームを遮断し、X線の腫瘍領域への曝露を制限することができる。
60～120kVのビームが、本発明に記載のフォスファーを介して生物治療剤(bio-therapeutic agent)を活性化するのに十分であり得る。
一実施形態において、本発明による方法は、異なる薬剤へのエネルギー移動及び異なる薬剤間のエネルギー移動の原理を利用し、照射による細胞変化の送達及び活性化を制御し、所望の効果の送達が、従来技術よりも強化され、高精度になり、有効になるようにする。上記のフォスファーは、本発明の1種のエネルギー変調剤となる。一般に、前記開始エネルギーを吸着、強化又は改変し、前記標的構造に所定の細胞変化を生じさせるエネルギーに変える、少なくとも1種のエネルギー調節剤を、被験者に投与することができる。エネルギー変調剤は、前記標的構造の周囲、前記標的構造上、又は前記標的構造内に配置してよい。更に、エネルギー変調剤は、光子開始エネルギーを、前記標的構造に所定の変化をもたらす光子エネルギーに変換することができる。別の実施形態において、エネルギー変調剤は、光子開始エネルギーの波長を減少させる(ダウンコンバート)。異なる実施形態において、エネルギー変調剤は、光子開始エネルギーの波長を増加させることができる(アップコンバート)。異なる実施形態において、変調剤は、生体適合性蛍光金属ナノ粒子、蛍光性金属酸化物ナノ粒子、蛍光色素分子、金ナノ粒子、銀ナノ粒子、金被覆銀ナノ粒子、ポリアミドアミンデンドリマーによりカプセル化された水溶性量子ドット、ルシフェラーゼ、生体適合性燐光分子、複合電磁エネルギーハーベスター分子(combined electromagnetic energy harvester molecule)、及び強度の発光を示すランタニドキレート化合物から選択される1種又は複数の構成要素である。
本発明の一態様において、ダウンコンバートエネルギー変調剤は、金属酸化物;金属硫化物;ドープ金属酸化物;及び混合金属カルコゲニドからなる群から選択される無機微粒子を含むことができる。本発明の一態様において、ダウンコンバート材料は、Y2O3、Y2O2S、NaYF4、NaYbF4、YAG、YAP、Nd2O3、LaF3、LaCl3、La2O3、TiO2、LuPO4、YVO4、YbF3、YF3、NaドープYbF3、ZnS; ZnSe; MgS; CaS、及びSiO2、B2O3、Na2O、K2O、PbO、MgO、又はAgの組成物を含むアルカリ鉛ケイ酸塩のうち少なくとも1種、並びにこれらの組み合わせ又は合金若しくは層を含むことができる。本発明の一態様において、ダウンコンバート材料は、Er、Eu、Yb、Tm、Nd、Mn Tb、Ce、Y、U、Pr、La、Gd及び他の希土類種又はこれらの組み合わせのうち少なくとも1種を含む、ドーパントを含むことができる。ドーパントは、モル濃度0.01～50%で含まれてよい。
本発明の一態様において、ダウンコンバートエネルギー変調剤は、ZnSeS:Cu,Ag,Ce,Tb; CaS:Ce,Sm; La2O2S:Tb; Y2O2S:Tb; Gd2O2S:Pr,Ce,F; LaPO4等の材料を含むことができる。本発明の他の態様において、ダウンコンバート材料は、ZnS:Ag及びZnS:Cu,Pb等のフォスファーを含むことができる。本発明の他の態様において、ダウンコンバート材料は、他の金属でドープされたZnSeS類の合金を含むことができる。例えば、好適な材料は、ZnSexSy:Cu,Ag,Ce,Tbを含み、式中、以下のx、y値及び中間値:x:yはそれぞれ0:1; 0.1:0.9; 0.2:0.8; 0.3:0.7; 0.4:0.6; 0.5:0.5; 0.6:0.4; 0.7:0.3; 0.8:0.2; 0.9:0.1;及び1.0:0.0が許容される。
本発明の他の態様において、ダウンコンバートエネルギー変調剤は、フッ化イットリウムナトリウム(NaYF4)、フッ化ランタン(LaF3)、オキシ硫化ランタン(La2O2S)、オキシ硫化イットリウム(Y2O2S)、フッ化イットリウム(YF3)、イットリウムガレート、イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)、フッ化ガドリニウム(GdF3)、フッ化バリウムイットリウム(BaYF5、BaY2F8)、オキシ硫化ガドリニウム(Gd2O2S)、タングステン酸カルシウム(CaWO4)、酸化イットリウム:テルビウム(Yt2O3Tb)、オキシ硫化ガドリニウム:ユウロピウム(Gd2O2S:Eu)、オキシ硫化ランタン:ユウロピウム(La2O2S:Eu)、並びにオキシ硫化ガドリニウム:プロメチウム・セリウム・フッ素(Gd2O2S:Pr,Ce,F)、YPO4:Nd、LaPO4:Pr、(Ca,Mg)SO4:Pb、YBO3:Pr、Y2SiO5:Pr、Y2Si2O7:Pr、SrLi2SiO4:Pr,Na、及びCaLi2SiO4:Pr等の材料であってよい。
本発明の他の態様において、ダウンコンバートエネルギー変調剤は、KSrPO4:Eu2+,Pr3+、NaGdF4:Eu、Zn2SiO4:Tb3+,Yb3+、Ce3+及びTb3+イオン共ドープβ-NaGdF4、Gd2O2S:Tm、若しくはBaYF5:Eu3+等の近赤外(NIR)ダウンコンバージョン(DC)フォスファー、又は(X線からUV、NIRへのカスケード内での)可視若しくはUV露光によりNIRを放射するか、X線若しくは電子ビーム曝露の直後にNIRを放射する、他のダウンコンバーターであってよい。
本発明の1つの態様において、アップコンバートエネルギー変調剤は、Y2O3、Y2O2S、NaYF4、NaYbF4、YAG、YAP、Nd2O3、LaF3、LaCl3、La2O3、TiO2、LuPO4、YVO4、YbF3、YF3、NaドープYbF3、若しくはSiO2のうち少なくとも1種、又はこれらの合金若しくは層であってよい。
本発明の一態様において、エネルギー変調剤は、単独で、又は他のダウンコンバート若しくはアップコンバート材料と組み合わせて使用することができる。
以下は、本発明において使用できるX線フォスファー及びそれらに対応するピーク放出値の一覧である。
Figure 0007206350000012
各種プラスチックシンチレーター、プラスチックシンチレーターファイバー及び関連材料は、ポリビニルトルエン又はスチレン及び蛍光体から作製される。これらの材料は、特に、カプセル化されているか、或いは標的構造体から化学的に単離されていて、標的構造体の流体によって溶解或いは劣化しない場合に、本発明において使用することができる。これら及びその他の製剤は、例えば、Saint Gobain Crystals社からBC-414、BC-420、BC-422、又はBCF-10として市販されている。
Figure 0007206350000013
他のポリマーは可視範囲で発光することができ、これらは以下を含む。
Figure 0007206350000014
Table 17(表15)は、本発明で使用することができる広範囲のエネルギー調節剤を示す。
Figure 0007206350000015
上記のフォスファー(又は当該技術分野で公知の他のフォスファー)の1種又は複数を選択することにより、本発明は、それぞれの生物学的応答に対応して異なる波長を放出できる1種又は複数の発光素子を、標的構造の近傍又は内部に提供し、内部で生成されたか被験者内に内部的に提供された少なくとも1つ又は複数の異なる波長の光に応じて、標的構造体における1つ又は複数の生物学的応答の活性化を可能し、ここで、異なる波長がそれぞれの生物学的応答を活性化すること(即ち、選択的活性化)を可能にする。
エネルギー変調剤PA薬剤を送達するための別の実施形態は、フェリチン及びアポフェリチン化合物の使用を含む。非免疫原性及びリガンド特異的生体部位に対する部位特異的標的ポテンシャルのため、リガンド-受容体仲介送達システムに関心が高まっている。白金抗癌剤はアポフェリチンにカプセル化されてきた。標的薬剤送達のためのビヒクルとして、多種多様な生物における主な鉄貯蔵分子であるフェリチンを使用してもよい。フェリチンは、最大でそれ自体と同じ質量の含水酸化第二鉄フォスフェートを微晶質ミセルとして含有し得る、中空タンパク質殻であるアポフェリチンを含有する。フェリチンの24個のサブユニットは自発的に集合し、内径及び外径がそれぞれ8及び12nmである中空タンパク質ケージを形成する。サブユニットの交点に形成された、約0.4nmの8つの親水性チャネルは、タンパク質シェルに浸透し、タンパク質空洞に至る。ガドリニウム(Gd3+)造影剤、デスフェリオキサミンB、金属イオン、及び鉄塩のナノ粒子等の種々の化学種が、アポフェリチンのケージ内に収容され得る。鉄、ニッケル、クロム及びその他の材料等の各種金属がアポフェリチンに組み込まれてきた。テトラアミン亜鉛イオン及びセレノ尿素を用いた、遅い化学反応系を設計することにより、ケージ型タンパク質アポフェリチンの空洞内で、セレン化亜鉛ナノ粒子(ZnSe NP)を合成した。ZnSe NPの化学合成は、水溶液から空間的に選択を行う仕方で実現され、ZnSeコアほぼ全てのアポフェリチン空洞内で形成され、塊状沈殿物はほとんどなかった。
ソラレン活性化のために使用されたフォスファーのいくつかは、高原子質量を有し、X線光子との相互作用の確率が高い。その結果、フォスファーはX線造影剤にもなる。画像は、X線イメージングにより得られ、腫瘍の位置を正確に示すために使用することができる。
更なる実施形態において、本発明による方法は、処置副作用を緩和するための添加剤を添加することを更に含んでよい。例示的な添加剤としては、限定されないが、酸化防止剤、補助剤、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。例示的な一実施形態では、ソラレンを活性化可能医薬品として使用し、UV-Aを活性化エネルギーとして使用し、酸化防止剤を添加して、望ましくない照射の副作用を低減する。
活性化可能医薬品及びその誘導体、並びにエネルギー調節剤は、投与に適した医薬組成物に添合してよい。そのような組成物は、典型的に、活性化可能医薬品及び薬学的に許容される担体を含む。医薬組成物はまた、相補的治療効果又は診断効果を有する少なくとも1種の添加剤をも含み、ここで、添加剤は、酸化防止剤、補助剤、又はそれらの組み合わせから選択される。
本明細書中で使用するとき、「薬学的に許容される担体」は、薬物投与に適合する、任意及び全ての溶媒、分散媒、コーティング、抗菌及び抗真菌剤、等張及び吸収遅延剤等を含むことが意図されている。薬学的活性物質にそのような媒体及び薬剤を使用することは、当該技術分野において周知である。任意の従来的媒体又は薬剤が活性化合物に対して不適合である場合を除いて、そのような媒体及び薬剤を組成物中で使用することが考えられる。補助的活性化合物を組成物に添合してもよい。化合物の溶解度又はクリアランスに影響を及ぼすために、本発明の化合物を修飾することができる。これらの分子をD-アミノ酸と合成して、酵素分解に対する耐性を増加させることもできる。必要に応じて、活性化可能医薬品を、シクロデキストラン等の可溶化剤と共に同時投与してよい。
本発明の医薬組成物は、その意図される投与経路に適合するように配合される。投与経路の例としては、非経口投与、例えば、静脈内投与、皮内投与、皮下投与、経口(例えば、吸入)投与、経皮(局所)投与、経粘膜投与、直腸投与、及び腫瘍への直接注射等の患部への直接注射が挙げられる。非経口、皮内、又は皮下適用に使用される溶液又は懸濁液としては、以下の成分:注射用蒸留水、食塩水、不揮発性油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール又はその他の合成溶媒等の滅菌希釈剤;ベンジルアルコール又はメチルパラベン等の抗菌剤;アスコルビン酸又は重亜硫酸ナトリウム等の酸化防止剤;エチレンジアミン四酢酸等のキレート剤;酢酸塩、クエン酸塩又はリン酸塩等の緩衝剤;及び塩化ナトリウム又はデキストロース等の張度調整剤が挙げられる。pHは、塩酸又は水酸化ナトリウム等の酸又は塩基で調節することができる。非経口製剤は、ガラス又はプラスチック製のアンプル、使い捨て注射器又は多回投与バイアルに封入することができる。
ここで注射可能用途に適した医薬組成物は、滅菌水溶液(水溶性)又は分散液、及び滅菌注射溶液又は分散液の即時調製用の滅菌粉末を含む。静脈内投与については、好適な担体として、生理食塩水、静菌水、又はリン酸緩衝生理食塩水(PBS)が挙げられる。全ての場合において、組成物は無菌でなければならず、注射が容易である程度の流動性を有するべきである。医薬組成物は、製造及び貯蔵条件下で安定であるべきであり、細菌及び真菌等の微生物の汚染作用から保護して保存しなければならない。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、及び液体ポリエチレングリコール等)、及びそれらの好適な混合物を含む、溶媒又は分散媒であってよい。好適な流動性は、例えば、レシチンのようなコーティングの使用により、分散液の場合における必要な粒子サイズの維持及び界面活性剤の使用により、維持することができる。微生物作用の予防は、各種抗細菌剤及び抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサール等によって達成することができる。多くの場合において、等張剤、例えば、糖、多価アルコール、例えばマンニトール(manitol)、ソルビトール、塩化ナトリウムを組成物中に含ませることが好ましい。注射可能組成物の持続的吸収は、吸収遅延剤、例えば、アルミニウムモノステアレート及びゼラチンを組成物中に含ませることにより、もたらされ得る。
滅菌注射可能溶液は、適切な溶媒中に必要量の活性化合物を、上記に列挙した原料の1種又は組み合わせと添合し、必要ならば、続いて濾過滅菌を行うことにより調製することができる。一般に、分散液は、塩基性分散媒及び上記に列挙した原料のうち必要なその他の原料を含有する滅菌ビヒクル中に活性化合物を添合することにより調製される。滅菌注射可能溶液の調製のための滅菌粉末の場合、調製方法は、予め滅菌濾過された溶液から、活性原料及び所望する任意の追加原料の粉末を得る、真空乾燥及び凍結乾燥である。
一実施形態において、活性化合物(フォスファー及びUVADEX)は、身体からの迅速な排出から化合物を保護する担体、例えば、インプラント及びマイクロカプセル化送達システムを含む徐放製剤と共に調製される。エチレン酢酸ビニル、ポリ酸無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、及びポリ乳酸等の生分解性生体適合性ポリマーを使用することができる。そのような製剤の調製方法は、当業者には明らかであろう。材料は商業的に入手することもできる。リポソーム懸濁液(ウイルス抗原に対するモノクローナル抗体により感染細胞を標的とするリポソームを含む。)もまた、薬学的に許容される担体として使用することができる。これらのリポソーム懸濁液は、当業者にとって公知である方法、例えば、米国特許第4,522,811号に記載の方法に従って調製することができる。
上記に示したように、医薬組成物は、投与説明書と一緒に容器、パッケージ、又はディスペンサーに含めることができる。説明書は、限定されないが、キット挿入物への印刷、1個又は複数の容器への印刷、及びコンピュータ可読記憶媒体等の電子保存媒体で提供される、電子的に保存された説明書を含む、任意の所望の形態をとってよい。また、任意選択で、ユーザーが情報を統合し、対照線量を計算し、照射源の強度を計算し制御することを可能にする、コンピュータ可読保存媒体上のソフトウェアパッケージも含まれる。
異なる薬剤の投与順序は特に限定されないことも理解される。したがって、いくつかの実施形態では、活性化可能医薬品を、新規フォスファー含有薬剤活性化剤を含むフォスファーの前に投与してもよく、他の実施形態では、活性化可能医薬品の前にフォスファーを投与してもよい。薬剤の吸収速度、薬剤の局在化及び分子輸送特性、及び他の薬剤動態学又は薬力学的事項等の因子に依存して、異なる順序の組み合わせが有利に用いられる場合もあると理解される。
発明の説明
以下の番号を付した本発明の明細は、本発明の様々な態様を記載したものであり、添付した特許請求の範囲を超えて本発明を限定することを意図したものではない。番号順に提示されているが、本発明では、以下に述べる特徴が本発明の一部として互いに容易に組み合わせることができることが認められた。更に、以下に述べる特徴は、上述した明細書の要素のいずれかと容易に組み合わせることができる。
1.
X線との相互作用の際に紫外線及び可視光線を放射することができる、2種以上のフォスファーの混合物又は懸濁液;
1:10～10:1のNP-200:GTP-4300比で、Zn2SiO4:Mn2+及び(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)を含む、前記2種以上のフォスファー;
エチレンセルロースコーティング及びダイヤモンドライクカーボンコーティングからなる群から選択された少なくとも1層のコーティングを有する、前記2種のフォスファーのそれぞれ;並びに、
懸濁液の場合、任意選択で、薬学的に許容される担体
を含む、フォスファー含有薬剤活性化剤。上記のように、他のフォスファー並びにフォスファーの組み合わせ及び比を本発明で使用することができる。
2. 前記比が1:5～5:1の範囲にある、項目1に記載の活性化剤。
3. 前記比が1:2～2:1の範囲にある、項目1に記載の活性化剤。
4. 前記比が約1:2である、項目1に記載の活性化剤。
5. 8-MOPを更に含む、項目1に記載の活性化剤。
6. 前記2種以上のフォスファーが、8-MOPを活性化する波長で前記紫外及び可視光を放射する組成を有する、項目1に記載の活性化剤。
7. 前記Zn2SiO4:Mn2+フォスファーが、160nm、360nm、及び525nmにおいて陰極線ルミネセンス発光ピークを有する、項目5に記載の活性化剤。
8. 前記(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)フォスファーが、400nmにおいて陰極線ルミネセンス発光エッジを有し、570nmにおいて陰極線ルミネセンス発光ピークを有する、項目5に記載の活性化剤。
9. 前記2種以上のフォスファーのそれぞれが、フォスファー上の前記エチレンセルロースコーティングを含む第1のコーティング、及び前記第1のコーティング上の前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングを含む第2の外部コーティングを有する、項目1に記載の活性化剤。
10. 前記2種以上のフォスファーのそれぞれが、前記エチレンセルロースコーティングの外部コーティングを有する、項目1に記載の活性化剤。
11. 前記2種以上のフォスファーのそれぞれが、前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングの外部コーティングを有する、項目1に記載の活性化剤。
12. 前記エチレンセルロースコーティングが存在し、10～100nmの厚さを有する、項目1に記載の活性化剤。
13. 前記エチレンセルロースコーティングが存在し、30～60nmの厚さを有する、項目1に記載の活性化剤。
14. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングが存在し、50～200nmの厚さを有する、項目1に記載の活性化剤。
15. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングが存在し、75～125nmの厚さを有する、項目1に記載の活性化剤。
16. 前記Zn2SiO4:Mn2+フォスファーが、0.05～100ミクロンのサイズを有する、項目1に記載の活性化剤。
17. 前記Zn2SiO4:Mn2+フォスファーが、0.1～50ミクロンのサイズを有する、項目1に記載の活性化剤。
18. 前記Zn2SiO4:Mn2+フォスファーが、0.5～20ミクロンのサイズを有する、項目1に記載の活性化剤。
19. 前記(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)フォスファーが、0.05～100ミクロンのサイズを有する、項目1に記載の活性化剤。
20. 前記(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)フォスファーが、0.1～50ミクロンのサイズを有する、項目1に記載の活性化剤。
21. 前記(3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+)フォスファーが、0.5～20ミクロンのサイズを有する、項目1に記載の活性化剤。
22. 懸濁液であり、ここで、前記2種以上のフォスファー及び薬学的に許容される担体が滅菌溶液を構成する、項目1に記載の活性化剤。
23. フォスファー質量の滅菌懸濁液容積に対する比が1～50mg/mLの範囲にある、項目22に記載の活性化剤。
24. フォスファー質量の滅菌懸濁液容積に対する比が5～25mg/mLの範囲にある、項目22に記載の活性化剤。
25. フォスファー質量の滅菌懸濁液容積に対する比が8～10mg/mLの範囲にある、項目22に記載の活性化剤。
26. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングが存在し、約90～110度の水滴接触角を有する、項目1に記載の活性化剤。
27. 治療又は診断効果を呈する添加剤を更に含む、項目1に記載の活性化剤。
28. 添加剤が、酸化防止剤、補助剤、又はこれらの組み合わせの少なくとも1種を含む、項目27に記載の活性化剤。
29. 添加剤が、造影剤を含む、項目27に記載の活性化剤。
30. 添加剤が、ワクチンを含む、項目27に記載の活性化剤。
31.
項目1～30のいずれか一項に記載の活性化剤又はその組み合わせ;
8-MOPを含む光活性化可能薬剤;
光活性化可能薬剤及び薬学的に許容される担体を含む懸濁液を、被検者の疾患部位に注入する、1つ又は複数のデバイス;並びに
特定線量のX線を被検者に送達して被検者内部で紫外線及び可視光を生成し、光活性化可能薬剤を活性化して持続的治療応答を誘発するように制御されるX線源であって、前記線量が、0.5～2Gyを腫瘍に送達する一連のパルスX線を含む、X線源
を含む、それを必要とする被験者の疾患を処置するためのシステム。
32. 光活性化可能薬剤が、前記2種以上のフォスファーから遊離している、項目31に記載の活性化剤。
33. 1つ又は複数のデバイスが、疾患部位の容積に応じて光活性化可能薬剤を投与する、項目31に記載のシステム。
34.
薬学的担体中のフォスファーの量が、疾患部位容積1cm3当たりフォスファー0.1～0.66mgの範囲にあり、
薬学的担体中の光活性化可能薬剤の濃度が、10～50μg/mLの範囲にある、
項目31に記載のシステム。
35. X線源が、300kVp以下、200kVp以下、120kVp以下、105kVp以下、80kVp以下、70kVp以下、60kVp以下、50kVp以下、40kVp以下、30kVp以下、20kVp以下、10kVp以下、又は5kVp以下のピーク印加陰極電圧からX線を生成するように構成された、項目31に記載のシステム。
36. X線の線量が、ヒト又は動物の体内で自家ワクチン効果を生じさせる量を含む、項目31に記載のシステム。
37. X線源が、ブースター処置中に制御されて、疾患部位の処置を周期的に繰り返す、項目31に記載のシステム。
38. ブースター処置において、フォスファー濃度、光活性化可能薬剤濃度、及び放射線量のうち少なくとも1つが、それぞれの初期値の少なくとも2倍、5倍、又は10倍に増加する、項目37に記載のシステム。
39. ブースター処置が、ソラレン変性癌細胞又はX線変性癌細胞を生じさせる、項目37に記載のシステム。
40. ブースター処置が、放射線損傷癌細胞を生じさせる、項目37に記載のシステム。
41. ブースター処置間の期間が、ブースター処置中に生成される放射線変性細胞に対するヒト又は動物体の耐性レベルに従って延長される、項目37に記載のシステム。
42. X線源が、腫瘍又は悪性腫瘍の少なくとも1つにX線を向ける、項目31に記載のシステム。
43. X線源が、真核細胞、原核細胞、細胞下構造、細胞外構造、ウイルス又はプリオン、細胞組織、細胞膜、核膜、細胞核、核酸、ミトコンドリア、リボソーム、又は他の細胞小器官のうち1つに、X線を向ける、項目31に記載のシステム。
44. X線源が、オン及びオフ時間を有するパルス形式で疾患部位にX線を向ける、項目31に記載のシステム。
45. オン時間がフォスファーを活性化し、オフ時間がフォスファー発光の減衰のために十分に長くなるように、X線源が、疾患部位にX線を向ける、項目44に記載のシステム。
46. X線源が、オン及びオフ時間を有するパルス形式で腫瘍又は悪性腫瘍にX線を向ける、項目31に記載のシステム。
47. オン時間がフォスファーを活性化し、オフ時間がフォスファー発光の減衰のために十分に長くなるように、X線源が、腫瘍又は悪性腫瘍にX線を向ける、項目46に記載のシステム。
48. 所定の変化が疾患部位に生じるように、X線源が、所定の放射線プロトコールに従って疾患部位にX線を向ける、項目31に記載のシステム。
49. 前記所定の変化が、1)プリオン、ウイルス、細菌、真菌、若しくは寄生虫感染に影響を及ぼすこと、2)組織再生、炎症緩和、疼痛緩和、免疫系強化のうち少なくとも1つを含むこと、又は3)少なくとも細胞膜透過性の変化、アデノシン三リン酸及び一酸化窒素の上方制御及び下方制御を含むこと、のうち少なくとも1つを含む、
項目48に記載のシステム。
50. 10秒間隔で21のX線パルスを使用して約1Gyの線量が送達され; 800msの各X線パルスが80kVの電圧及び200mAのアンペア数に設定されたX線源から送達されるように、X線源が制御される、項目31に記載のシステム。
51. 項目31に記載のシステムを使用して、それを必要とする被験者の疾患を処置するための方法であって、
光活性化可能薬剤、及び薬学的に許容される担体を含む活性化剤を、被験体の疾患部位に注入する工程;並びに
特定線量のX線を被検者に送達して被検者内部に紫外線及び可視光を生成し、光活性化可能薬剤を活性化して持続的治療応答を誘発する工程であって、前記線量が、0.5～2Gyを腫瘍に送達する一連のパルスX線を含む、工程
を含む方法。
52. 注入工程が、2種以上のフォスファーから遊離した光活性化可能薬剤を注入することを含む、項目51に記載の方法。
53. 注入工程が、疾患部位の容積に応じて光活性化可能薬剤を投与することを含む、項目51に記載の方法。
54.
薬学的担体中のフォスファーの量が、疾患部位容積1cm3当たりフォスファー0.1～0.66mgの範囲にあり、
薬学的担体中の光活性化可能薬剤の濃度が、10～50μg/mLの範囲にある、
項目51に記載の方法。
55. 送達工程が、300kVp以下、200kVp以下、120kVp以下、105kVp以下、80kVp以下、70kVp以下、60kVp以下、50kVp以下、40kVp以下、30kVp以下、20kVp以下、10kVp以下、又は5kVp以下のピーク印加陰極電圧からX線を生成することを含む、項目51に記載の方法。
56. 送達工程が、ヒト又は動物の体内で自家ワクチン効果を生じさせる線量のX線を供給することを含む、項目51に記載の方法。
57. 送達工程が、疾患部位の処置を周期的に繰り返すブースター処置を提供することを含む、項目51に記載の方法。
58. ブースター処置において、フォスファー濃度、光活性化可能薬剤濃度、及び放射線量のうち少なくとも1つが、それぞれの初期値の少なくとも2倍、5倍、又は10倍に増加する、項目57に記載の方法。
59. ブースター処置が、ソラレン変性癌細胞又はX線変性癌細胞を生じさせる、項目57に記載の方法。
60. ブースター処置が、放射線損傷癌細胞を生じさせる、項目57に記載の方法。
61. ブースター処置間の期間が、ブースター処置中に生成される放射線変性細胞に対するヒト又は動物体の耐性レベルに従って延長される、項目57に記載の方法。
62. 送達工程が、X線を腫瘍又は悪性腫瘍の少なくとも1つに向けることを含む、項目51に記載の方法。
63. 送達工程が、真核細胞、原核細胞、細胞下構造、細胞外構造、ウイルス又はプリオン、細胞組織、細胞膜、核膜、細胞核、核酸、ミトコンドリア、リボソーム、又は他の細胞小器官のうち少なくとも1つに、X線を向けることを含む、項目51に記載の方法。
64. 送達工程が、オン及びオフ時間を有するパルス形式で疾患部位にX線を向けることを含む、項目51に記載の方法。
65. オン時間がフォスファーを活性化し、オフ時間がフォスファー発光の減衰のために十分に長くなるように、送達工程が、疾患部位にX線を向けることを含む、項目64に記載の方法。
66. 送達工程が、オン及びオフ時間を有するパルス形式で腫瘍又は悪性腫瘍にX線を向けることを含む、項目51に記載の方法。
67. オン時間がフォスファーを活性化し、オフ時間がフォスファー発光の減衰のために十分に長くなるように、送達工程が、腫瘍又は悪性腫瘍にX線を向けることを含む、項目66に記載の方法。
68. 所定の変化が疾患部位に生じるように、送達工程が、所定の放射線プロトコールに従って疾患部位にX線を向けることを含む、項目51に記載の方法。
69. 前記所定の変化が、1)プリオン、ウイルス、細菌、真菌、若しくは寄生虫感染に影響を及ぼすこと、2)組織再生、炎症緩和、疼痛緩和、免疫系強化のうち少なくとも1つを含むこと、又は3)少なくとも細胞膜透過性の変化、アデノシン三リン酸及び一酸化窒素の上方制御及び下方制御を含むこと、のうち少なくとも1つを含む、
項目68に記載の方法。
70. 送達工程が、10秒間隔で21のX線パルスを使用して約1Gyの線量を供給すること;並びに、800msの各X線パルスが、80kVの電圧及び200mAのアンペア数に設定されたX線源から送達されることを含む、項目51に記載の方法。
上記の教示に照らして本発明の多数の変更及び改変が可能である。したがって、添付した特許請求の範囲内で、本発明は、本明細書に具体的に記載されたものとは別の方法で実施され得ると理解されるべきである。上記に特定された刊行物、参考文献、特許、特許出願、及びその他の文書の全ては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
1 開始エネルギー源
2 活性化可能医薬品
3 フォスファー含有薬剤活性化剤
4 被験者

Claims (20)

  1. 8-メトキシソラレン(8-MOP)、及び薬学的に許容される担体を含む懸濁液を、被験者の疾患部位に注入する工程;並びに
    特定線量のX線を被検者に送達して被検者内部に紫外線及び可視光を生成し、光活性化可能薬剤を活性化して持続的治療応答を誘発する工程であって、前記線量が、0.5～2Gyを腫瘍に送達する一連のパルスX線を含む、工程
    を含む、それを必要とする被験者の疾患を処置するための方法において使用するための組成物であって、
    X線との相互作用の際に紫外線及び可視光線を放射することができる、2種以上のフォスファー、8-メトキシソラレン(8-MOP)を含む光活性化可能薬剤、並びに薬学的に許容される担体を含み、
    前記2種以上のフォスファーが、1:10～10:1のNP-200:GTP-4300比で、Zn2SiO4:Mn2+ (NP-200)及び(3Ca3(PO4)2Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn2+) (GTP-4300)を含み、
    前記2種のフォスファーのそれぞれが、エチルセルロースコーティング及びダイヤモンドライクカーボンコーティングを有する、
    フォスファー含有薬剤活性化剤の懸濁液を含む、組成物。
  2. 注入工程が、2種以上のフォスファーから遊離した光活性化可能薬剤を注入することを含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 注入工程が、疾患部位の容積に応じて光活性化可能薬剤を投与することを含む、請求項1に記載の組成物。
  4. 薬学的担体中のフォスファーの量が、疾患部位容積1cm3当たりフォスファー0.1～0.66mgの範囲にあり、
    薬学的担体中の光活性化可能薬剤の濃度が、10～50μg/mLの範囲にある、
    請求項1に記載の組成物。
  5. 送達工程が、300kVp以下、200kVp以下、120kVp以下、105kVp以下、80kVp以下、70kVp以下、60kVp以下、50kVp以下、40kVp以下、30kVp以下、20kVp以下、10kVp以下、又は5kVp以下のピーク印加陰極電圧からX線を生成することを含む、請求項1に記載の組成物。
  6. 送達工程が、ヒト又は動物の体内で自家ワクチン効果を生じさせる線量のX線を供給することを含む、請求項1に記載の組成物。
  7. 送達工程が、疾患部位の処置を周期的に繰り返すブースター処置を提供することを含む、請求項1に記載の組成物。
  8. ブースター処置において、フォスファー濃度、光活性化可能薬剤濃度、及び放射線量のうち少なくとも1つが、それぞれの初期値の少なくとも2倍、5倍、又は10倍に増加する、請求項7に記載の組成物。
  9. ブースター処置が、ソラレン変性癌細胞又はX線変性癌細胞を生じさせる、請求項7に記載の組成物。
  10. ブースター処置が、放射線損傷癌細胞を生じさせる、請求項7に記載の組成物。
  11. ブースター処置間の期間が、ブースター処置中に生成される放射線変性細胞に対するヒト又は動物体の耐性レベルに従って延長される、請求項7に記載の組成物。
  12. 送達工程が、X線を腫瘍又は悪性腫瘍の少なくとも1つに向けることを含む、請求項1に記載の組成物。
  13. 送達工程が、真核細胞、原核細胞、細胞下構造、細胞外構造、ウイルス又はプリオン、細胞組織、細胞膜、核膜、細胞核、核酸、ミトコンドリア、リボソーム、又は他の細胞小器官のうち少なくとも1つに、X線を向けることを含む、請求項1に記載の組成物。
  14. 送達工程が、オン及びオフ時間を有するパルス形式で疾患部位にX線を向けることを含む、請求項1に記載の組成物。
  15. オン時間がフォスファーを活性化し、オフ時間がフォスファー発光の減衰のために十分に長くなるように、送達工程が、疾患部位にX線を向けることを含む、請求項14に記載の組成物。
  16. 送達工程が、オン及びオフ時間を有するパルス形式で腫瘍又は悪性腫瘍にX線を向けることを含む、請求項1に記載の組成物。
  17. オン時間がフォスファーを活性化し、オフ時間がフォスファー発光の減衰のために十分に長くなるように、送達工程が、腫瘍又は悪性腫瘍にX線を向けることを含む、請求項16に記載の組成物。
  18. 所定の変化が疾患部位に生じるように、送達工程が、所定の放射線プロトコールに従って疾患部位にX線を向けることを含む、請求項1に記載の組成物。
  19. 前記所定の変化が、1)プリオン、ウイルス、細菌、真菌、若しくは寄生虫感染に影響を及ぼすこと、2)組織再生、炎症緩和、疼痛緩和、免疫系強化のうち少なくとも1つを含むこと、又は3)少なくとも細胞膜透過性の変化、アデノシン三リン酸及び一酸化窒素の上方制御及び下方制御を含むこと、のうち少なくとも1つを含む、
    請求項18に記載の組成物。
  20. 送達工程が、10秒間隔で21のX線パルスを使用して約1Gyの線量を供給すること;並びに、800msの各X線パルスが、80kVの電圧及び200mAのアンペア数に設定されたX線源から送達されることを含む、請求項1に記載の組成物。
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