JP7431940B2 - 腫瘍を治療するための方法 - Google Patents

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Description

特許法第３０条第２項適用 電気通信回線を通じての発表 掲載年月日：２０１９年１月２８日 掲載アドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｃｌｉｎｉｃａｌｔｒｉａｌｓ．ｇｏｖ／ｃｔ２／ｓｈｏｗ／ＮＣＴ０３８１８３８６？ｉｄ＝ＮＣＴ０３８１８３８６＆ｄｒａｗ＝２＆ｒａｎｋ＝１＆ｌｏａｄ＝ｃａｒｔ
発明の詳細な説明
〔技術領域〕
本開示は、腫瘍を治療するための方法に関する。特に、本開示はそれを必要とする被験者において電離放射線によって腫瘍を治療する方法に関する。前記方法は以下の工程を含む：
（ｉ）腫瘍への最初の照射の２～１０日前の期間内に、放射線増感剤として高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする被験者に注入する工程、
（ｉｉ）腫瘍への最初の照射の１時間～１２時間前の期間内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第２の治療有効量を注入する工程、および、
（ｉｉｉ）治療上有効な放射線量を前記被験者の腫瘍に照射する工程；
前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は４０より大きい原子Ｚ数を有する元素を含有するナノ粒子であり、前記ナノ粒子は１０ｎｍ未満の平均流体力学的直径を有する。
〔背景技術〕
放射線療法（radiation therapy）（radiotherapyとしても知られる）は、最も用いられている抗腫瘍計画の１つである。全ての癌患者のうち半数を超える患者が、電離放射線（ＩＲ）単独または手術もしくは化学療法との併用で治療している１。医学物理学において実現された近年の進歩（低／高エネルギー放射線の開発、単分割スケジュール、少分割スケジュール、多分割スケジュールの実施、使用線量率の多様化）および革新的な医療技術（３Ｄ‐コンホメーション放射線療法（３Ｄ‐ＣＲＴ）、強度変調放射線療法（ＩＭＲＴ）、定位放射線手術（ＳＲＳ）、機能的イメージングなど）の開発が、放射線療法の最も一般的な副作用である周囲の健康な組織への影響を低減しながら、腫瘍に対する効率的な放射線量のより良い送達に寄与している２。ナノ医療（放射性同位元素標識ナノ粒子または金属ナノ粒子など）のいくつかの用途が腫瘍部位への放射線量をより良く送達するためのイメージング剤または造影剤として、および／または放射線増感剤としてナノ材料を使用することによって、この治療指数を改善し、腫瘍における線量蓄積を増強し、照射に関連する副作用を低減するために開発されてきた３，４，５，６，７。任意の組織によって吸収される放射線量が物質の相対原子番号の二乗（Ｚ２）に関係すること（Ｚは原子番号）８を考慮して、高Ｚ原子を含むナノ粒子（金またはガドリニウムなど）は、放射線療法を改善する可能性について広く研究されてきた。電離放射線への曝露下で、重金属ベースのナノ粒子は腫瘍への総線量率蓄積を改善し、活性酸素種（ＲＯＳ）の産生を誘導し、多くの腫瘍（例えば、黒色腫、神経膠芽腫、乳癌および肺癌腫を含む）に細胞損傷を引き起こす光子およびオージェ電子を産生する９，１０，１１。いくつかの前臨床動物モデルが、重金属ベースのナノ粒子と電離放射線との組み合わせが腫瘍増殖を減少させる能力を明らかにしたという事実にもかかわらず、電離放射線と組み合わせた抗癌治療における放射線増感ナノ粒子の使用を改善する必要性が依然として存在する。
特に、放射線増感ナノ粒子を含む治療計画の成功のために重要なルールは、治療される腫瘍における放射線増感ナノ粒子の濃度および分布を最適化しながら、周囲の健康な組織を保存することにある。
本開示において、本発明者らは驚くべきことに、腫瘍に最初に標的化されたＧｄベースのナノ粒子の１０％超が、最初の注射の８日後に腫瘍において、依然として可視できることを見出した。ヒト腫瘍におけるナノ粒子のこの予想外に長い持続性は、本発明者がヒト患者における放射線療法と組み合わせた放射線増感剤として使用するためのナノ粒子の新しい投与計画を設計することを可能にする。本開示の方法は、照射前にナノ粒子の少なくとも２回の注射を含み、１回以上の注射が典型的には照射の２４時間以内に行われるが、腫瘍への最初の照射の２～１０日前の期間内に行われる最初の注射をさらに含む。
〔簡単な説明〕
したがって、本開示は、それを必要とする被験者において電離放射線によって腫瘍を治療する方法に関する。前記方法は以下を含む：
（ｉ）腫瘍への最初の照射の２～１０日前、好ましくは２～７日前の期間内に、放射線増感剤として高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする前記被験者に注入すること、
（ｉｉ）腫瘍への最初の照射の１時間～１２時間前の期間内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第２の治療有効量を注入すること、および、
（ｉｉｉ）治療上有効な放射線量を前記被験者の腫瘍に照射すること；
前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は４０より大きく、好ましくは５０より大きい原子Ｚ数を有する元素を含有するナノ粒子であり、前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満、好ましくは６ｎｍ未満、例えば２～６ｎｍの平均流体力学的直径を有する。
本方法の特定の実施形態では、前記ナノ粒子は静脈注射される。
特定の実施形態では、前記ナノ粒子は高Ｚ元素として、希土類金属、または希土類金属の混合物を含む。より特定の実施形態では、前記ナノ粒子は高Ｚ元素として、ガドリニウム、ビスマス、またはそれらの混合物を含む。
典型的には、前記ナノ粒子は高Ｚ元素のキレート、例えば希土類元素のキレートを含む。
特定の実施形態では、上記の方法において使用するナノ粒子は以下を含む
（ｉ）ポリオルガノシロキサン、
（ｉｉ）前記ポリオルガノシロキサンに共有結合したキレート、および、
（ｉｉｉ）前記キレートによって錯化された高Ｚ元素。
特定の実施形態では、上記の方法で使用する前記ナノ粒子は以下を含む
（ｉ）ナノ粒子の全重量の少なくとも８％、好ましくは８％～５０％のシリコン重量比率を有するポリオルガノシロキサン、
（ｉｉ）ナノ粒子当たり５～１００、好ましくは５～２０を含む割合で、前記ポリオルガノシロキサンに共有結合したキレート、および、
（ｉｉｉ）前記キレートと錯体を形成する高Ｚ元素。
特定の実施形態では、上記の方法で使用する前記ナノ粒子は、前記ナノ粒子上に以下のキレート剤：ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ、ＥＤＴＡ、ＥＧＴＡ、ＢＡＰＴＡ、ＮＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、およびＤＴＰＡＢＡ、またはそれらの混合物のうちの１つ以上をグラフトすることによって得られる、高Ｚ元素を錯化するためのキレートを含んでもよい。
特に好ましい実施形態では、前記ナノ粒子が以下の式のガドリニウムキレート化ポリシロキサンナノ粒子である。
式中、ＰＳはポリシロキサンのマトリックスであり、かつ、
ｎは５～５０であり、好ましくは５～２０であり、かつ流体力学的直径は２～６ｎｍである。
特定の実施形態では、前記ナノ粒子はＡＧｕＩＸナノ粒子である。
特定の実施形態では、前記ナノ粒子は静脈注射用の水溶液中に溶解される予備充填バイアル中に含まれる凍結乾燥粉末である。
特定の実施形態では、上記の方法で使用するナノ粒子は５０～１５０ｍｇ／ｍＬ、好ましくは８０～１２０ｍｇ／ｍＬ、例えば１００ｍｇ／ｍＬの濃度で注入用溶液に含まれる。
典型的には、各注入工程で投与される治療有効量が５０ｍｇ／ｋｇ～１５０ｍｇ／ｋｇ、典型的には８０～１２０ｍｇ／ｋｇ、例えば１００ｍｇ／ｋｇであり得る。
特定の実施形態では、治療する前記腫瘍は固形腫瘍であり、好ましくは、神経膠芽腫、脳転移、髄膜腫、または子宮頸癌、直腸癌、肺癌、頭頸部癌、前立腺癌、結腸直腸癌、肝臓癌、および膵臓癌の原発腫瘍からなる群より選択される。典型的には、前記腫瘍は脳転移であり、典型的には、脳転移は黒色腫、肺原発癌、乳房原発癌、腎臓原発癌、結腸原発癌由来である。
特定の実施形態では、前記被験者は工程（ｉｉｉ）で全脳放射線療法に曝露される。例えば、前記全脳放射線療法は、２５～３５Ｇｙ、例えば３０Ｇｙの電離放射線の総線量を前記被験者へ照射することからなる。典型的には、前記被験者は１分割当たり約３Ｇｙの電離放射線量を照射され、総線量は好ましくは最大１０分割で実施される。
特定の実施形態では、本方法が第２の注入工程後５～１０日以内、例えば第２の注入工程後７日以内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第３の治療有効量を注入する工程を含む。
特定の実施形態では、本方法が前記ナノ粒子の第１の注入工程の後に、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）によって腫瘍をイメージングする工程をさらに含む。前記ナノ粒子は前記ＭＲＩのＴ１造影剤として使用される。
〔図面の説明〕
図１．投与量に対するＭＲＩ増強。グラフ上の各点は、１ｃｍを超える最長径を有する転移において測定されたＭＲＩ増強値に相当する。ＭＲＩ増強は、各用量、プールされた１５～３０ｍｇ／ｋｇ用量、プールされた５０～７５ｍｇ／ｋｇおよび１００ｍｇ／ｋｇの間で統計学的に異なっていることがわかった。
図２．ＡＧｕＩＸ濃度に対するＭＲＩ増強。グラフ上の各点は、患者＃１３の１ｃｍを超える最長径を有する転移において測定されたＭＲＩ増強およびＡＧｕＩＸ濃度値に相当する。黒い曲線は、一連の点に適用される線形回帰に相当する。破線の曲線は９５％信頼帯に相当する。
図３．ナノ粒子投与１週間後のＭＲＩ増強。患者＃１３のシグナル増強マップ（色分け）の一部を、患者への静脈注射の２時間後（左側画像）および１週間後（右側画像）に得られた元の３Ｄ Ｔ１強調画像に重ね合わせる。矢印はＡＧｕＩＸ増強転移を指している。
図４．フェイズＩＩ臨床研究の概要および目的
〔詳細な説明〕
本開示は、本発明者らによって示されている、癌放射線療法において放射線増感剤として使用する特定のナノ粒子が、ヒト腫瘍において長い持続性を有するという驚くべき発見に部分的に従う。
本開示の治療方法の有益な効果は、特にナノ粒子の２つの特徴に関連する：
（ｉ）前記ナノ粒子は高Ｚ元素、典型的には放射線増感特性を有する高Ｚカチオンの錯体を含む；
（ｉｉ）前記ナノ粒子は小さい平均流体力学的直径を有する。
本明細書で使用される場合、用語「放射線増感」は当業者によって容易に理解される。一般に、放射線増感は放射線療法（例えば、光子放射線、電子放射線、陽子放射線、重イオン放射線など）に対する癌細胞の感受性を増加させる工程をいう。
本明細書で使用される前記高Ｚ元素は、４０より大きく、例えば５０より大きい原子Ｚ数を有する元素である。
特定の実施形態では、前記高Ｚ元素が重金属から選択される。前記高Ｚ元素は、より好ましくは、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｂｉ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｉｎ、およびＧｄ、ならびにそれらの混合物である。
高Ｚ元素は、酸化物および／またはカルコゲニドまたはハロゲン化物として、または有機キレート剤などのキレート剤との錯体として、ナノ粒子中に含まれるカチオン性元素であることが好ましい。
ナノ粒子のサイズ分布は、例えば、ＰＣＳ（光子相関分光法）に基づくＭａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ－Ｓ粒子径測定器などの市販の粒子径測定器を用いて測定する。
本発明の目的のために、用語「平均流体力学的直径」または「平均直径」は、粒子の直径の調和平均を意味することが意図される。このパラメータを測定する方法は、規格ＩＳＯ１３３２１：１９９６にも記載されている。
例えば、１～１０ｎｍ、さらにより好ましくは、１～８ｎｍ、または例えば、２～６ｎｍ、または典型的には約３ｎｍの平均流体力学的直径を有するナノ粒子が本明細書中に開示される方法に好適である。特に、静脈注射後の脳腫瘍を含む腫瘍において、優れた受動的標的化、および迅速な腎排泄（したがって、低い毒性）を提供することが示されている。
上述の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、ナノ粒子は、例えば、画像誘導放射線療法において、イメージング剤または造影剤として有益に使用されることができる。
本明細書で使用される場合、用語「造影剤」は、隣接構造または非病理学的構造に対して、特定の解剖学的構造（例えば、特定の組織または器官）または病理学的解剖学的構造（例えば、腫瘍）の視覚化を可能にするコントラストを人工的に増加させる目的で、医療用イメージングにおいて使用される任意の製品または組成物を意味することを意図する。用語「イメージング剤」は隣接構造または非病理学的構造に対して、特定の解剖学的構造（例えば、特定の組織または器官）または病理学的解剖学的構造（例えば、腫瘍）を視覚化することを可能にするシグナルを生じさせる目的で、医療用イメージングで使用される任意の製品または組成物を意味することを意図する。造影剤またはイメージング剤の作用原理は、使用されるイメージング技術に依る。
いくつかの実施形態では、イメージングは磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影画像法、陽電子放出断層撮影画像法、またはそれらを任意に組合せて使用し、実行される。
有益なことに、本開示の治療方法におけるナノ粒子の使用およびＭＲＩによる腫瘍のインビボ検出を併用することが可能であり、例えば、本開示に記載されるような治療のモニタリングを可能にする。
好ましくは、少なくとも５０重量％のガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ビスマス（Ｂｉ）またはホルミウム（Ｈｏ）、またはそれらの混合物（ナノ粒子中の高Ｚ元素の総重量に対して）、例えば少なくとも５０重量％のガドリニウムを含むランタニドのみがナノ粒子中の高Ｚ元素として選択される。
特に好ましい実施形態では、本開示の方法で使用する前記ナノ粒子がガドリニウムをベースにしたナノ粒子である。
特定の実施形態では、前記高Ｚ元素が、例えば、カルボン酸、アミン、チオール、またはホスホネート基を有するキレート剤から選択される、有機キレート剤と錯体を形成するカチオン性元素である。
好ましい実施形態では、ナノ粒子が高Ｚ元素、および、任意に、キレート剤に加えて、生体適合性コーティングをさらに含む。このような生体適合性に好適な薬剤は、生体適合性ポリマー（例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、生体ポリマー、多糖類、またはポリシロキサン）を含むが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、ナノ粒子は、５０～５０００ｍＭ－１・ｓ－１（３７℃および１．４Ｔで）の粒子当たりの緩和率ｒ１、および／または少なくとも５％、例えば５％～３０％のＧｄ重量比率を有するように選択される。
１つの特定の実施形態では、前記ナノ粒子は非常に小さい流体力学的直径、例えば１～１０ｎｍ、好ましくは２～６ｎｍを有し、高Ｚ元素のキレート、例えば希土類元素のキレートを含むナノ粒子である。特定の実施形態では、前記ナノ粒子がガドリニウムまたはビスマスのキレートを含む。
上述の実施形態のいずれかと組み合わせることができる特定の実施形態では、前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は以下を含む
・ポリオルガノシロキサン、
・前記ポリオルガノシロキサンに共有結合したキレート剤、
・前記キレート剤によって錯化された高Ｚ元素。
本明細書で使用される場合、用語「キレート剤」は、１つ以上の金属イオンを錯化することが可能な群をいう。
例えば、キレート剤には１，４，７，－トリアザシクロノナン三酢酸（ＮＯＴＡ）、１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン－１，４，７，１０－四酢酸（ＤＯＴＡ）、１，４，７－トリアザシクロノナン－１－グルタル酸－４，７－二酢酸（ＮＯＤＡＧＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、シクロヘキシル－１，２－ジアミン四酢酸（ＣＤＴＡ）、エチレングリコール－０，０’ビス（２－アミノエチル）－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四酢酸（ＥＧＴＡ）、Ｎ，Ｎ－ビス（ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン－Ｎ，Ｎ’－二酢酸（ＨＢＥＤ）、トリエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、ヒドロキシエチルジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、１，４，８，１１－テトラアザシクロテトラデカン－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’－四酢酸（ＴＥＴＡ）、および１，４，７，１０－テトラアザ－１，４，７，１０－テトラ－（２－カルバモイルメチル）－シクロドデカン（ＴＣＭＣ）および１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン、１－（グルタル酸）－４，７，１０－三酢酸（ＤＯＴＡＧＡ）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、前記キレート剤が以下の中から選択される：
式中、波状結合はナノ粒子を形成する生体適合性コーティングの連結基にキレート剤を連結する結合を示す。
上述の実施形態と好適に組み合わせることができる特定の実施形態では、希土類元素の前記キレートが、ガドリニウムおよび／またはビスマスのキレート、好ましくはＤＯＴＡまたはＤＯＴＡＧＡキレート化Ｇｄ３＋および／またはＢｉである。
特定の好ましい実施形態では、ナノ粒子当たりの高Ｚ元素の比率、例えばナノ粒子当たりの希土類元素、例えばガドリニウム（任意でＤＯＴＡＧＡでキレート化されている）の比率は、３～１００、好ましくは５～２０、典型的には約１０である。
シンチグラフィーによるイメージングについて、ナノ粒子はシンチグラフィーにおいて使用することができる放射性同位体をさらに含んでもよい。前記放射性同位体は、好ましくはＩｎ、Ｔｃ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｚｒ、ＹまたはＬｕ、例えば、１１１Ｉｎ、９９ｍＴｃ、６７Ｇａ、６８Ｇａ、６４Ｃｕ、８９Ｚｒ、９０Ｙまたは１７７Ｌｕの放射性同位体からなる群から選択される。
近赤外範囲の蛍光について、ナノ粒子は、Ｎｄ、ＹｂまたはＥｒから選択されるランタニドをさらに含んでもよい。
可視範囲の蛍光について、ナノ粒子は、使用され得るＥｕまたはＴｂから選択されるランタニドをさらに含んでもよい。
近赤外範囲の蛍光について、ナノ粒子は、Ｃｙａｎｉｎｅ５．５、Ｃｙａｎｉｎｅ７、Ａｌｅｘａ６８０、Ａｌｅｘａ７００、Ａｌｅｘａ７５０、Ａｌｅｘａ７９０、Ｂｏｄｉｐｙ、ＩＣＧから選択される有機蛍光団をさらに含んでもよい。
特定の実施形態では、ハイブリッドナノ粒子はコアシェル型である。希土類酸化物および任意に官能化されたポリオルガノシロキサンマトリックスからなるコアをベースにしたコアシェル型のナノ粒子が知られている（特に、ＷＯ２００５／０８８３１４、ＷＯ２００９／０５３６４４参照）。
ナノ粒子はさらに、特定の組織へのナノ粒子の標的化を可能にする分子で官能化されてもよい。前記薬剤は共有結合によってナノ粒子に結合されてもよいし、例えば、カプセル化または親水性／疎水性相互作用による、またはキレート剤を使用する、非共有結合によってトラップされてもよい。
１つの特定の実施形態では、以下を含むハイブリッドナノ粒子が使用される：
－希土類カチオンＭｎ＋を含むポリオルガノシロキサン（ＰＯＳ）マトリックスであって、ｎは２～４の整数であり、任意に部分的に金属酸化物および／またはオキシ水酸化物の形態であり、任意にドープカチオンＤｍ＋と結合し、ｍは２～６の整数であり、Ｄは好ましくはＭ以外の希土類金属、アクチニドおよび／または遷移元素である；
－共有結合－Ｓｉ－Ｃ－を介して前記ＰＯＳに共有結合したキレート
－前記Ｍｎ＋カチオンおよび好適なＤｍ＋カチオンが前記キレートによって錯化される。
コアシェル型構造の場合、ＰＯＳマトリックスは、金属カチオンベースのコアを取り囲む表面層を形成する。その厚さは、０．５～１０ｎｍの範囲となり得、総体積の２５％～７５％に相当し得る。
ＰＯＳマトリックスは外部媒介物に対するコアの保護（特に、加水分解に対する保護）として作用し、造影剤の特性（例えば、ルミネセンス）を最適化する。それはまた、キレート剤および標的分子のグラフト化を介して、ナノ粒子の官能化を可能にする。
超微細ナノ粒子
特定の実施形態では、前記ナノ粒子が以下の式のガドリニウムキレート化ポリシロキサンナノ粒子である
式中、ＰＳはポリシロキサンのマトリックスであり、かつｎは５～５０であり、典型的には５～２０であり、かつ流体力学的直径は２～６ｎｍである。
より具体的には、上記式に記載される前記ガドリニウムキレート化ポリシロキサンナノ粒子が、次のセクションに記載されるＡＧｕＩＸ超微細ナノ粒子である。
本開示の方法にしたがって使用し得る上述の超微細ナノ粒子は、以下の工程からなるトップダウン合成経路によって得られてもよく、または得ることができる：
ａ．金属（Ｍ）酸化物コアを得る工程であって、Ｍが上述の高Ｚ元素であり、好ましくはガドリニウムである工程、
ｂ．例えばゾルゲル法によりＭ酸化物コアの周りにポリシロキサンシェルを添加する工程、
ｃ．キレート剤をＰＯＳシェルにグラフト化し、前記キレート剤が－Ｓｉ－Ｃ－共有結合によって前記ＰＯＳシェルに結合され、それによってコアシェル前駆体ナノ粒子を得る工程、および、
ｄ．コアシェル前駆体ナノ粒子を水溶液中で精製および移動させる工程。
グラフト化剤は工程ｄで金属（Ｍ）酸化物コアを溶解し、（Ｍ）のカチオン性形態を錯化するのに十分な量である。それによって、得られるハイブリッドナノ粒子の平均流体力学的直径を１０ｎｍ未満、例えば、１～８ｎｍ、典型的には６ｎｍ未満、例えば２～６ｎｍに縮小させる。
上述の方法にしたがって得られたこれらのナノ粒子は、少なくとも１つのコーティングによってカプセル化された金属酸化物のコアを含まない。これらのナノ粒子の合成に関するさらなる詳細を以下に示す。
このトップダウン合成法は、典型的には１～８ｎｍ、より具体的には２～６ｎｍの観測サイズを生ずる。したがって、本明細書で使用される用語は、超微細ナノ粒子である。
あるいは、１０ｎｍ未満、例えば１～８ｎｍ、典型的には２～６ｎｍの平均直径を有する前記コアフリーナノ粒子を調製するための別の「ワンポット」合成方法を以下に記載する。
これらの超微細ナノ粒子またはコアフリーナノ粒子に関するさらなる詳細、それらを合成するための工程および使用は、特許出願ＷＯ２０１１／１３５１０１、ＷＯ２０１８／２２４６８４、またはＷＯ２０１９／００８０４０に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示による使用のためのナノ粒子の好ましい実施形態を得るための方法
一般に、当業者は、本発明にしたがって使用されるナノ粒子を容易に製造することができるであろう。より具体的には、以下の要素に留意されたい：
ランタニド酸化物またはオキシ水酸化物のコアベースのコアシェル型ナノ粒子について、例えば、P. Perriat et al., J. Coll. Int. Sci, 2004, 273, 191; O. Tillement et al., J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 5076およびP. Perriat et al., J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 4038に記載されているように、溶媒としてアルコールを使用する製造工程で使用することができる。
ＰＯＳマトリックスについて、Ｓｔｏｅｂｅｒ(Stoeber, W; J. Colloid Interf Sci 1968, 26, 62）によって開始されたこれらに由来するいくつかの技術を使用してもよい。また、Ｌｏｕｉｓら（Louis et al., 2005, Chemistry of Materials, 17, 1673-1682）または国際出願ＷＯ２００５／０８８３１４に記載されているようなコーティングに用いられる工程を使用してもよい。
実際には、超微細ナノ粒子の合成が、例えばMignot et al. Chem. Eur. J. 2013, 19, 6122-6136に記載されている：典型的には、コア／シェル型の前駆体ナノ粒子が（修飾ポリオール経路を介して）ランタニド酸化物コアおよび（ゾル／ゲルを介して）ポリシロキサンシェルで形成される；この物体は、例えば、約５～１０ｎｍの流体力学的直径を有する。したがって、非常に小さなサイズ（１０ｎｍ未満に調整可能）のランタニド酸化物コアは、以下の刊行物に記載されている手法の１つによって、アルコール中で製造することができる：P. Perriat et al., J. Coll. Int. Sci, 2004, 273, 191; O. Tillement et al., J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 5076およびP. Perriat et al., J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 4038。
これらコアは、例えば、以下の刊行物に記載されているプロトコルにしたがって、ポリシロキサンの層でコーティングされることができる：C. Louis et al., Chem. Mat., 2005, 17, 1673およびO. Tillement et al., J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 5076。
意図した金属カチオンに特異的なキレート剤（例えば、Ｇｄ３＋用のＤＯＴＡＧＡ）をポリシロキサンの表面にグラフトする；その一部を層の内側に挿入することもできるが、ポリシロキサンの形成の制御は複雑であり、簡単な外部グラフトはこれら非常に小さなサイズで、グラフトに充分な割合を与える。
ナノ粒子は透析法または接線濾過法といった手段によって、例えば、好適な大きさの細孔を含む膜上で、合成残渣から分離することができる。
コアは溶解によって（例えば、ｐＨを変更することによって、または溶液中に錯化分子を導入することによって）破壊される。したがって、コアのこの破壊は、ポリシロキサン層を散乱させ（緩慢な腐食または崩壊のメカニズムによる）、最終的に複雑な形態を有するポリシロキサン物を得ることを可能にする。その特徴的な大きさは、ポリシロキサン層の厚さの規模である。すなわち、これまでに製造された物よりもはるかに小さい。
したがって、コアを除去することにより、直径が約５～１０ｎｍから８ｎｍ未満の粒子の大きさ、例えば２～６ｎｍの粒子の大きさに縮小することが可能になる。さらに、この作業により、同じ大きさではあるがＭ（例えば、ガドリニウム）を表層のみに含む理論的なポリシロキサンナノ粒子に比べて、１ｎｍ３当たりのＭ（例えば、ガドリニウム）の数を増加させることができる。ナノ粒子の大きさに対するＭの数は、ＥＤＸで測定したＭ／Ｓｉ原子比によって評価できる。典型的には、超微細ナノ粒子当たりのこのＭの数が５～５０であり得る。
１つの特定の実施形態では、本開示によるナノ粒子が酸官能基を有するキレート剤、例えばＤＯＴＡまたはＤＯＴＡＧＡを含む。ナノ粒子の前記酸官能基は、例えば、ＥＤＣ／ＮＨＳ（１－エチル－３－（３－ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド／Ｎ－ヒドロスクシンイミド）を用いて、適正量の標的化分子の存在下で活性化される。次いで、このようにグラフトされたナノ粒子は、例えば接線濾過によって精製される。
あるいは、本開示によるナノ粒子が、生理学的ｐＨで負に帯電している少なくとも１つのヒドロキシシランまたはアルコキシシラン、および、ポリアミノポリカルボン酸から選択される少なくとも１つのキレート剤を以下と混合することを含む合成方法（「ワンポット合成方法」）によって得られてもよく、または得ることができる。
－生理学的ｐＨで中性である少なくとも１つのヒドロキシシランまたはアルコキシシラン、および／または、
－生理学的ｐＨで正に帯電し、アミノ官能基を含む少なくとも１つのヒドロキシシランまたはアルコキシシラン、
ここで：
－中性のシラン対負に帯電したシランのモル比Ａは、以下のように定義される：０≦Ａ≦６、好ましくは０．５≦Ａ≦２；
－正に帯電したシラン対負に帯電したシランのモル比Ｂは、以下のように定義される：０≦Ｂ≦５、好ましくは０．２５≦Ｂ≦３；
－中性および正に帯電したシラン対負に帯電したシランのモル比Ｃは、以下のように定義される：０＜Ｃ≦８、好ましくは１≦Ｃ≦４。
このようなワンポット合成方法のうちより特定の実施形態では、この方法は、生理学的ｐＨで負に帯電している少なくとも１つのアルコキシシラン（ＡＰＴＥＳ－ＤＯＴＡＧＡ、ＴＡＮＥＤ、ＣＥＳＴ、およびこれらの混合物の中から選択される前記アルコキシシラン）を、以下と混合することを含む
－少なくとも生理学的ｐＨで中性であるアルコキシシランであって、前記アルコキシシランは、ＴＭＯＳ、ＴＥＯＳおよびそれらの混合物の中から選択される、アルコキシラン、および／または
－生理学的ｐＨで正に帯電したＡＰＴＥＳ、
ここで：
－中性シラン対負に帯電したシランのモル比Ａは、以下のように定義される：０≦Ａ≦６、好ましくは０．５≦Ａ≦２；
－正に帯電したシラン対負に帯電したシランのモル比Ｂは、以下のように定義される：０≦Ｂ≦５、好ましくは０．２５≦Ｂ≦３；
－中性および正に帯電したシラン対負に帯電したシランのモル比Ｃは、以下のように定義される：０＜Ｃ≦８、好ましくは１≦Ｃ≦４。
特定の実施形態によれば、ワンポット合成方法は、生理学的ｐＨで負に帯電したＡＰＴＥＳ－ＤＯＴＡＧＡを以下と混合することを含む
－生理学的ｐＨで中性である少なくとも１つのアルコキシシランであって、前記アルコキシシランは、ＴＭＯＳ、ＴＥＯＳ、およびそれらの混合物の中から選択される、アルコキシシラン、および/または
－生理学的ｐＨで正に帯電したＡＰＴＥＳ、
ここで:
－中性シラン対負に帯電したシランのモル比Ａは、以下のように定義される：０≦Ａ≦６、好ましくは０．５≦Ａ≦２；
－正に帯電したシラン対負に帯電したシランのモル比Ｂは、以下のように定義される：０≦Ｂ≦５、好ましくは０．２５≦Ｂ≦３；
－中性および正に帯電したシラン対負に帯電したシランのモル比Ｃは、以下のように定義される：０＜Ｃ≦８、好ましくは１≦Ｃ≦４。
ＡＧｕＩＸナノ粒子
より具体的な実施形態では、前記ガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子が下記式のコアフリー超微細ＡＧｕＩＸナノ粒子である
式中、ＰＳはポリシロキサンであり、かつｎは平均して約１０であり、かつ４±２ｎｍの流体力学的直径であり、かつ約１０±１ｋＤａの質量を有する。
前記ＡＧｕＩＸナノ粒子は平均化学式によって記載することもできる：
（ＧｄＳｉ４－７Ｃ２４－３０Ｎ５－８Ｏ１５－２５Ｈ４０－６０、５－１０Ｈ２Ｏ）ｘ
本開示の方法による使用のためのナノ粒子の医薬製剤
医薬として使用される場合、本明細書中で提供される使用のための前記高Ｚナノ粒子を含有する組成物は、ナノ粒子の懸濁液の医薬製剤の形態で投与することができる。これらの製剤は、本明細書中または他に記載されるように調製することができる。これらの製剤は、局所的または全身的治療が所望されるかどうか、および治療部位によって、種々の経路から投与されることができる。
特に、本明細書に記載されるような使用のための前記医薬製剤は、活性成分として、本明細書で提供される高Ｚ含有ナノ粒子の懸濁液を、１つ以上の薬学的に許容可能な担体（賦形剤）と組み合わせて含有する。本明細書で提供される医薬製剤を製造する際に、ナノ粒子組成物は、例えば賦形剤と混合され得るか、または賦形剤によって希釈され得る。賦形剤が希釈剤として機能する場合、賦形剤は、ナノ粒子組成物のためのビヒクル、担体、または媒体として作用する固体、半固体、または液体材料であってもよい。
したがって、医薬製剤は、粉末、錠剤、エリキシル、懸濁液、エマルジョン、溶液、シロップ、エアゾール（固体として、または液体媒体中で）、滅菌注入溶液、滅菌包装粉末などの形態であってもよい。
特定の実施形態では、本明細書に記載されるような使用のための前記医薬製剤は、例えば静脈注射用の水溶液中に溶解される予備充填バイアル中に含有される滅菌凍結乾燥粉末である。特定の実施形態では、前記凍結乾燥粉末が活性成分として、有効量の前記高Ｚ含有ナノ粒子、典型的にはガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子、およびより具体的には本明細書に記載されるようなＡＧｕＩＸナノ粒子を含む。ある特定の実施形態では、前記凍結乾燥粉末がバイアル当たり約２００ｍｇ～１５ｇ、例えば、バイアル当たり２８０～３２０ｍｇのＡＧｕＩＸ、典型的にはバイアル当たり３００ｍｇのＡＧｕＩＸ、または約８００ｍｇ～１２００ｍｇ、例えば、バイアル当たり１ｇのＡＧｕＩＸのいずれかを含有する。
前記粉末はさらに、１つ以上の追加賦形剤、特にＣａＣｌ２、例えば、０．５～０．８０ｍｇのＣａＣｌ２、典型的には０．６６ｍｇのＣａＣｌ２を含み得る。
前記凍結乾燥粉末は、水溶液中、典型的には注射用の水の中で溶解することができる。したがって、特定の実施形態では、本開示による使用のための前記医薬溶液が活性成分として、本明細書に記載されるような有効量の前記高Ｚ含有ナノ粒子、典型的にはガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子、およびより具体的にはＡＧｕＩＸナノ粒子を含む注入用溶液である。
例えば、本明細書に開示される方法で使用するための前記注入用溶液は、ガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子の溶液であり、典型的にはＡＧｕＩＸナノ粒子溶液である。前記注入用溶液は、５０～１５０ｍｇ／ｍＬ、例えば８０～１２０ｍｇ／ｍＬ、典型的には１００ｍｇ／ｍＬの溶液であり、１つまたは複数の追加の薬学的に許容される賦形剤、例えば０．１～０．３ｍｇ／ｍＬのＣａＣｌ２、典型的には０．２２ｍｇ／ｍＬのＣａＣｌ２を任意で含む。
本開示の使用方法
本発明は、それを必要とする被験者における腫瘍の治療方法に関する。前記方法は以下を含む
（ｉ）腫瘍への最初の照射の２～１０日前、好ましくは２～７日前の期間内に、放射線増感剤として高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする前記被験者に注入すること、
（ｉｉ）腫瘍の最初の照射の１時間～１２時間前の期間内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第２の治療有効量を注入すること、および、
（ｉｉｉ）治療上有効な放射線量を前記被験者の腫瘍に照射すること；
前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は４０より大きく、好ましくは５０より大きい原子Ｚ数を有する元素を含有するナノ粒子であり、前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満、好ましくは６ｎｍ未満、例えば２～６ｎｍの平均流体力学的直径を有する。
本開示はまた、それを必要とする被験者における腫瘍の治療方法において使用するための高Ｚ元素含有ナノ粒子に関する。前記方法は以下を含む
（ｉ）腫瘍への最初の照射の２～１０日前、好ましくは２～７日前の期間内に、放射線増感剤としての高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする前記被験者に注入すること、
（ｉｉ）腫瘍への最初の照射の１時間～１２時間前の期間内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第２の治療有効量を注入すること、および、
（ｉｉｉ）治療上有効な放射線量を前記被験者の腫瘍に照射すること；
前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は４０より大きく、好ましくは５０より大きい原子Ｚ数を有する元素を含有するナノ粒子であり、前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満、好ましくは６ｎｍ未満、例えば２～６ｎｍの平均流体力学的直径を有する。
本開示はさらに、それを必要とする被験者における腫瘍治療のための薬剤の製造に使用するための高Ｚ元素含有ナノ粒子に関する。前記方法は以下を含む
（ｉ）腫瘍への最初の照射の２～１０日前、好ましくは２～７日前の期間内に、放射線増感剤としての高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする前記被験者に注入すること、
（ｉｉ）腫瘍への最初の照射の１時間～１２時間前の期間内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第２の治療有効量を注入すること、および、
（ｉｉｉ）治療上有効な放射線量を前記被験者の腫瘍に照射すること；
前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は４０より大きく、好ましくは５０より大きい原子Ｚ数を有する元素を含有するナノ粒子であり、前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満、好ましくは６ｎｍ未満、例えば２～６ｎｍの平均流体力学的直径を有する。
本明細書で使用される場合、用語「治療すること」または「治療」は（１）疾患を阻害すること；例えば、疾患、状態または障害の病理または症状に見舞われているまたは呈している個体における疾患、状態または障害を阻害すること（すなわち、病理および／または症状のさらなる進行を阻止すること）；および（２）疾患を改善すること；例えば、疾患、状態または障害の病理または症状に見舞われているまたは呈している個体における疾患、状態または障害を改善すること（すなわち、病理および／または症状を一変させること）、例えば、疾患の重症度を低減させること、または１つ以上の疾患の症状を軽減すること、または緩和することのうち、１つ以上を指す。特に、腫瘍の治療に関して、用語「治療」は、腫瘍の増殖の阻害、または腫瘍のサイズの縮小を指すことができる。
本明細書で互換的に使用される用語「患者」および「被験者」は、哺乳動物および無脊椎動物を含む動物界の任意のメンバーをいう。例えば、マウス、ラット、他の齧歯類、ウサギ、イヌ、ネコ、ブタ、ウシ、ヒツジ、ウマ、霊長類、魚類、およびヒトが挙げられる。好ましくは、前記被験者は哺乳動物、または例えば腫瘍を有する被験者を含むヒトである。
特定の実施形態では、前記腫瘍が固形腫瘍であり、好ましくは神経膠芽腫、脳転移、髄膜腫、または子宮頸癌、直腸癌、肺癌、頭頸部癌、前立腺癌、結腸直腸癌、肝臓癌、および膵臓癌の原発腫瘍からなる群より選択される。特に、前記腫瘍は脳転移であり、典型的には、黒色腫、肺原発癌、乳房原発癌、腎臓原発癌由来の脳転移である。
特定の実施形態では、前記被験者は多発性脳転移を有するヒト患者から選択される。他の特定の実施形態では、前記被験者は手術または定位放射線による局所治療に適さない多発性脳転移を有するヒト患者から選択される。
癌治療の本開示の方法は、有効量の前記ナノ粒子を被験者の腫瘍に投与する少なくとも２つの工程を含む。
前記ナノ粒子は、局所経路（腫瘍内経路（ＩＴ）、動脈内経路（ＩＡ））、皮下経路、静脈内経路（ＩＶ）、皮内経路、気道経路（吸入）、腹腔内経路、筋肉内経路、鞘内経路、眼内経路、または経口経路などの種々の投与可能な経路を用いて被験者に投与することができる。
特定の実施形態では、ナノ粒子は静脈内に投与される。実際に、本明細書に開示されるナノ粒子は受動的標的化によって、例えば、透過性および保持効果を高めることによって、ヒト腫瘍を有利に標的とする。
ナノ粒子のさらなる注入または投与は、好適な場合において実施することができる。典型的には、分割放射線療法を行う場合、放射線療法の間にナノ粒子を週に１回さらに注入してもよい。例えば、特定の実施形態では、本明細書に開示される方法は、第２の注入工程後５～１０日以内に、例えば第２の注入工程後７日以内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第３の治療有効量を注入する工程をさらに含む。
特定の実施形態では、前記ナノ粒子がガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子であり、各注入工程で静脈内投与される治療有効量は、５０ｍｇ／ｋｇ～１５０ｍｇ／ｋｇであり、典型的には８０～１２０ｍｇ／ｋｇであり、例えば１００ｍｇ／ｋｇである。
有利なことに、同じナノ粒子は放射線増感剤として使用する前に、ＭＲＩによる腫瘍検出のためのセラノスティクスとして使用することができる。したがって、本方法は前記ナノ粒子の第１の注入工程の後に、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）によって腫瘍をイメージングする工程をさらに含み、前記ナノ粒子は、前記ＭＲＩのためのＴ１造影剤として使用される。実施例の結果は、前記高Ｚ含有ナノ粒子の注入後に、ＭＲＩによる腫瘍、例えば脳転移を検出するためのヒト患者における優れたシグナル増強のエビデンスを提供する。
腫瘍に照射する工程
ナノ粒子の使用方法は、対応する癌の放射線療法に対して、それを必要とする被験者の腫瘍を照射する工程を含み、前記ナノ粒子は放射線療法の投与効力を有利に増強する。
本明細書で使用される場合、放射線療法（radiation therapy）または放射線療法(radiotherapy)は、悪性細胞を制御するための癌治療の一部としての照射（すなわち、電離放射線）の医学的使用である。放射線療法は、緩和的処置として、または治療的処置として用いられる。放射線療法は、様々な種類の癌を治療するための重要な標準療法として認められている。
本明細書で使用される場合、用語「放射線療法」は、電離放射線に相当する照射を用いた腫瘍学的性質の疾患治療のために使用される。電離放射線は、治療部位（標的組織）内の細胞の遺伝物質を損傷することによって、前記細胞を損傷または破壊するエネルギーを蓄積し、前記細胞が増殖し続けることを不可能にする。
特定の実施形態では、本開示の方法は治療する腫瘍を効率的な線量の電離放射線に曝露することからなり、前記電離放射線は光子、例えばＸ線である。電離放射線が有するエネルギーの量に依存して、光線は、身体の表面上の、またはより深い癌細胞を破壊するために使用することができる。Ｘ線ビームのエネルギーが高いほど、Ｘ線はより深く標的組織に入ることができる。線形加速器とベータトロンは、ますます大きなＸ線エネルギーを発生させる。放射線（Ｘ線など）を癌部位に集束させるための機械の使用は、外部ビーム放射線療法と呼ばれる。
本開示による治療方法の代替の実施形態では、ガンマ線が使用される。ガンマ線は、特定の元素（例えば、ラジウム、ウラン、およびコバルト６０）が分解または崩壊して放射線を放出する際に、自然に発生する。
電離放射線は、典型的には２ｋｅＶ～２５０００ｋｅＶであり、特に２ｋｅＶ～６０００ｋｅＶ(すなわち、６ＭｅＶ）であり、または２ｋｅＶ～１５００ｋｅＶ(例えば、コバルト６０源）である。
放射線療法の分野の当業者であれば、疾患の性質および患者の体質による適切な投与および適用のスケジュールを決定する方法を知っているであろう。特に、用量制限毒性（ＤＬＴ）の評価方法や、それに応じた最大耐量（ＭＴＤ）の決定方法を知っているであろう。
放射線療法で使用される放射線の量はグレイ（Ｇｙ）で測定され、治療対象となる癌の種類や病期によって異なる。治癒例では、固形腫瘍に対する典型的な総線量は２０～１２０Ｇｙである。放射線腫瘍医が線量を選択する際には、患者が化学療法を受けているかどうか、患者の併存疾患、放射線療法が手術の前後に実施されているかどうか、および手術の成功度合いなど、他の多くの因子が考慮される。
総線量は、一般的には分割する（時間を分散する）。量およびスケジュール（電離放射線の計画および送達、分割線量、分割送達計画、総投与単独、または他の抗癌剤との組み合わせなど）は、任意の疾患／解剖学的部位／疾患段階の患者設定／年齢について定義され、任意の特定の状況についてのケアの基準を構成する。
本開示の方法に関して成人の典型的な従来の分割スケジュールは、１週間に５日、１日当たり２．５～３．５Ｇｙであってもよく、例えば２～８週間連続であってもよい。特定の実施形態では、前記放射線療法は総線量２５～３５Ｇｙの電離放射線、例えば総線量３０Ｇｙの電離放射線に被験者を曝露することからなる。
他の特定の実施形態では、１分割当たり約２～８Ｇｙの電離放射線量に被験者を曝露し、好ましくは最大１０分割で総線量を照射する。
被験者が脳癌、例えば多発性脳転移を患っている特定の実施形態では、本明細書に開示される方法の工程（ｉｉｉ）で適用される放射線療法は全脳放射線療法（ＷＢＲＴ）である。ＷＢＲＴで使用される最も一般的な線量／分割スケジュールは、例えば実施例２で使用されるように、２週間にわたって１０分割で送達される３０Ｇｙである。
本開示の方法との併用療法
本明細書に開示される使用のためのナノ粒子は、例えば、上述の癌障害の治療または予防のために、唯一の活性成分として、または、例えば、他の薬物（例えば、細胞毒性剤、抗増殖剤、または他の抗腫瘍剤）に対する補助薬として、またはそれらと組み合わせて投与してもよい。
好適な細胞毒性剤、抗増殖剤または抗腫瘍剤は、シスプラチン、ドキソルビシン、タキソール、エトポシド、イリノテカン、トポテカン、パクリタキセル、ドセタキセル、エポチロン、タモキシフェン、５－フルオロウラシル、メトトレキサート、テモゾロミド、シクロホスファミド、チピファルニブ、ゲフィチニブ、エルロチニブ、イマチニブ、ゲムシタビン、ウラシルマスタード、クロルメチン、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル、ピポブロマン、トリエチレンメラミン、ブスルファン、カルムスチン、ロムスチン、ストレプトゾシン、ダカルバジン、フロクスウリジン、シタラビン、６－メルカプトプリン、６－チオグアニン、リン酸フルダラビン、オキサリプラチン、ホリニン酸、ペントスタチン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、ブレオマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、エピルビシン、イダルビシン、ミトラマイシン、デオキシコホルマイシン、マイトマイシンＣ、Ｌ－アスパラギナーゼ、テニポシドを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、追加の治療剤は本明細書で提供される組成物と同時に投与される。いくつかの実施形態では、追加の治療剤は本明細書で提供される組成物の投与後に投与される。いくつかの実施形態では、追加の治療剤は本明細書で提供される組成物の投与前に投与される。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は外科手術中に投与される。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は外科手術中に追加の治療剤と組み合わせて投与される。
本明細書で提供される追加の治療剤は、広い用量範囲にわたって有効であり得、一般に有効量で投与される。しかし、実際に投与される治療剤の量は、通常、治療状況、選択された投与経路、投与される実際の化合物、個々の被験者の年齢、体重、および反応、被験者の症状の重篤度などを含む関連する状況にしたがって、医師によって決定されることが理解される。
本開示の方法の他の態様および利点は、実例のみを目的として示した以下の実施例において明らかになる。
〔実施例〕
実施例１：Ｇｄベースのセラノスティックナノ粒子のヒト初回試験：４種類の脳転移を有する患者への取り込みおよび生体内分布
１．１材料および方法
研究設計
本研究は、脳転移治療のための全脳放射線療法と併用した放射線増感ＡＧｕＩＸナノ粒子の静脈内投与の耐性を評価するための前向き用量漸増フェイズＩ－ｂ臨床試験の一部である。Ｎａｎｏ－Ｒａｄ試験（ＡＧｕＩＸガドリニウムベースナノ粒子を使用した多発性脳転移の放射線増感）は、ＮＣＴ０２８２０４５４として登録された。本明細書では、募集患者１５人に適用したＭＲＩプロトコルの所見を報告する。このＭＲＩ補助研究に与えられた目標は、ｉ）脳転移および周囲の健康な組織におけるＡＧｕＩＸナノ粒子の分布を評価すること、およびｉｉ）ＡＧｕＩＸナノ粒子の静脈内投与後の脳転移および周囲の健康な組織におけるＴ1強調コントラスト増強およびナノ粒子濃度を測定することであった（Verry C, et al. BMJ Open. 9:e023591 (2019)）。
患者の選択
手術または定位放射線照射による局所治療に不適格な多発性脳転移患者を募集した。選択基準は以下を含む：ｉ）最低年齢１８歳、ｉｉ）組織学的に確認された固形腫瘍由来の続発性脳転移、ｉｉｉ）脳照射歴なし、ｉｖ）腎不全なし（糸球体濾過量＞６０ｍＬ／ｍｉｎ／１．７３ｍ２）、ｖ）肝機能正常（ビリルビン＜３０μｍｏｌ／Ｌ；アルカリホスファターゼ＜４００ＵＩ／Ｌ；アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ（ＡＳＴ）＜７５ＵＩ／Ｌ；アラニンアミノトランスフェラーゼ（ＡＬＴ）＜１７５ＵＩ／Ｌ）。
試験設計
試験プロトコルの主な工程は以下の通りであった。患者は０日目に、０．２ｍＬ/ｋｇ体重（０．１ｍｍｏｌ／ｋｇ体重）の用量のＤｏｔａｒｅｍ（ガドテル酸メグルミン）を静脈内ボーラス注入する工程を含む、第１のイメージングセッション（次の項のＭＲＩプロトコル参照）を受けた。第１のイメージングセッションの１～２１日後（患者の都合および放射線療法の計画に応じて）、患者は１５、３０、５０、７５または１００ｍｇ／ｋｇ体重の用量のＡＧｕＩＸナノ粒子の溶液を静脈内投与された。ＡＧｕＩＸナノ粒子の投与日を１日目とする。
ＡＧｕＩＸナノ粒子の合成
ＡＧｕＩＸナノ粒子は、６工程の合成によって得られた。最初の工程は、ジエチレングリコール中の三塩化ガドリニウム上にソーダを添加することによる酸化ガドリニウムコアの形成である。２番目の工程は、ＴＥＯＳおよびＡＰＴＥＳを添加することによるポリシロキサンシェルの発達である。熟成後、無機マトリックスの表面に存在する遊離アミノ官能基との反応のためにＤＯＴＡＧＡ無水物を添加する。水に移した後、酸化ガドリニウムコアの溶解が観察され、ガドリニウムはマトリックスの表面でＤＯＴＡＧＡによってキレート化される。次に、超小型ＡＧｕＩＸナノ粒子中のポリシロキサンマトリックスの断片化を観察した。最後の工程は、ナノ粒子の凍結乾燥である。
セラノスティック剤は、ポリシロキサンマトリックスに共有グラフトされた、ガドリニウム環状配位子、ＤＯＴＡの誘導体（１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン酸－１，４，７，１０－四酢酸）に囲まれたポリシロキサンネットワークから構成される。セラノスティック剤の流体力学的直径は４±２ｎｍであり、質量は約１０ｋＤａであり、平均化学式（ＧｄＳｉ４－７Ｃ２４－３０Ｎ５－８Ｏ１５－２５Ｈ４０－６０，５－１０Ｈ２Ｏ）ｘによって記述される。平均して、各ナノ粒子はその表面上に、コアガドリニウムイオンをキレート化する１０個のＤＯＴＡリガンドを提示する。３テスラでの縦方向の緩和率ｒ1は、Ｇｄ３＋イオン当たり８．９ｍＭ－１．ｓ－１と等しく、ＡＧｕＩＸナノ粒子当たり８９ｍＭ－１．ｓ－１の総ｒ1をもたらす。同じＭＲＩセッションを、ガドテル酸メグルミンの注入なしで、ナノ粒子の投与の２時間後に行った。次いで、患者は全脳放射線療法（３０Ｇｙを３Ｇｙの１０セッションで照射）を受けた。ＡＧｕＩＸナノ粒子を投与した７日後（８日目）および４週間後（２８日目）に、同様のＭＲＩセッションを各患者について行った。
ＭＲＩプロトコル
ＭＲＩ取得は、３テスラＰｈｉｌｉｐｓスキャナーで行った。３２チャンネルのＰｈｉｌｉｐｓヘッドコイルを使用した。患者は、以下のＭＲＩシーケンスを含む同一のイメージングプロトコルを受けた：ｉ）３Ｄ Ｔ１強調グラディエントエコーシーケンス、ｉｉ）複数のフリップ角を有する３Ｄ ＦＬＡＳＨシーケンス、ｉｉｉ）磁化率強調画像（ＳＷＩ）シーケンス、ｉｖ）流体減衰反転回復（ＦＬＡＩＲ）シーケンス、ｖ）拡散強調画像（ＤＷＩ）シーケンス。これらの画像シーケンスのいくつかは、放射線療法後の脳転移奏効を評価するＲＥＣＩＳＴ（固形腫瘍における奏効評価基準）およびＲＡＮＯ（神経腫瘍学における奏効評価）基準（２４、２５）に従う場合に推奨される。３ＤＴ１強調イメージングシーケンスは、ＭＲＩ造影剤投与後の健康な組織および脳転移の高解像度コントラスト増強画像を提供する。３Ｄ ＦＬＡＳＨシーケンスは、Ｔ1緩和時間および造影剤濃度を計算するために、異なったフリップ角で数回繰り返される。ＳＷＩシーケンスは、出血の存在を検出するために使用される。ＦＬＡＩＲシーケンスは、炎症または浮腫の存在をモニタリングするために適用される。最後に、ＤＷＩシーケンスは、組織または脳転移における異常な水の拡散を検出するために適用され得る。総取得時間は、患者調整画像パラメータに応じて３０分～４０分の範囲であった。前記イメージングシーケンスの鍵となる特徴および主要な取得パラメータは、補足材料のセクションに詳述する。
画像処理および定量化パイプライン
ＭＲＩ分析は、ＧＩＮ研究所（グルノーブル、フランス）が開発したＭＰ３（https://github.com/nifm-GIN/MP3）と呼ばれる社内コンピュータプログラムを用いて行い、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）ソフトウェアで実行した。画像分析は、転移の計数および測定、コントラスト増強の定量化、緩和時間およびナノ粒子の濃度を含む。ＲＥＣＩＳＴおよびＲＡＮＯ基準に従い、最長径が１ｃｍを超える転移のみが測定可能とみなされ、その後の分析で保持された。パーセンテージで表されるＭＲＩ増強は、造影剤投与前のＭＲＩシグナル振幅に対する造影剤投与後のＭＲＩシグナル振幅の比率として定義され、ＭＲＩシグナル振幅は３Ｄ Ｔ１強調イメージデータセットで測定された。Ｔ１緩和時間は、４つの異なったフリップ角度で得られた３Ｄ ＦＬＡＳＨ画像から導出された。脳転移におけるナノ粒子の濃度は、造影剤投与前後のＴ１緩和時間の変動およびナノ粒子の既知の緩和性に由来した。
ＮｅｕｒｏＳｐｉｎ（ＣＥＡ、サクレー、フランス）で開発されたＢｒａｉｎＶＩＳＡ／Ａｎａｔｏｍｉｓｔソフトウェア（http://brainvisa.info）を用いて、３Ｄ画像レンダリングを行った。異なる転移の位置をよりよく可視化するために、ＢｒａｉｎＶＩＳＡのＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｓｔパイプラインを使用して、各患者の脳と頭部の両方のメッシュを作製した。
統計解析
全ての分析は、ＧｒａｐｈＰａｄ Ｐｒｉｓｍ（ＧｒａｐｈＰａｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｉｎｃ．）を用いて行った。特記しない限り、有意性は５％確率水準で固定した。特記しない限り、全てのデータは、平均値±ＳＤとして示される。
１．２結果

投与されたＡＧｕＩＸ Ｇｄベースのナノ粒子は全４種類の脳転移においてＭＲＩコントラスト増強を誘導する
患者募集の結果、４種類の脳転移、すなわちＮＳＣＬＣ（非小細胞肺癌）Ｎ＝６、乳房Ｎ＝２、黒色腫Ｎ＝６および結腸癌Ｎ＝１が含まれた。全ての患者に、投与量（１５、３０、５０、７５および１００ｍｇ／ｋｇ体重についてＮ＝３）の各漸増工程でセラノスティックナノ粒子ＡＧｕＩＸ（材料および方法に記載されるように）を首尾よく注入した。
１日目、ＡＧｕＩＸ注入の２時間後に、ＭＲＩシグナル増強が全ての種類の脳転移、全ての患者および全ての投与量に対して観察された。各転移の周囲に描かれた関心領域内で、ＭＲＩシグナル増強は、ＡＧｕＩＸナノ粒子の投与量と共に増加することが見出された（図１）。測定可能な転移全体（１ｃｍを超える最長径）を平均したシグナル増強は、１５、３０、５０、７５および１００ｍｇ／ｋｇ体重の各々のＡＧｕＩＸ用量について、２６．３±１５．２％、２４．８±１６．３％、５６．７±２３．８％、６４．４±２６．７％および１２０．５±６８％に等しかった。前記ＭＲＩ増強は、注入量と線形的に相関することが見出された（傾き１．０８、Ｒ２＝０．９０）（図示せず）。
Ｇｄベースのナノ粒子は、臨床使用されている造影剤と同等の脳転移のＭＲＩ増強を示す
０日目、臨床的に承認されたＧｄベースの造影剤（Ｄｏｔａｒｅｍ（登録商標），Ｇｕｅｒｂｅｔ、ヴィルパント、フランス）を各患者に注入した１５分後においても、ＭＲＩ増強を測定した。最長径が１ｃｍを超える測定可能な転移全体を平均したＭＲＩ増強は１８２．９±１１６．２％に等しかった。注入の１５分後に観察されたこのＭＲＩ増強は、最高用量のＡＧｕＩＸナノ粒子の投与の２時間後に観察されたものと同程度の大きさである。
測定可能な脳転移におけるＭＲＩシグナル増強能力として定義されるＡＧｕＩＸナノ粒子の検出感度を全ての投与量について評価し、臨床的に使用される造影剤Ｄｏｔａｒｅｍ（登録商標）の感度と比較した。Ｄｏｔａｒｅｍの感度をパーセンテージとして表すと、ＡＧｕＩＸナノ粒子の感度は、１５、３０、５０、７５および１００ｍｇ／ｋｇ体重の注入量についてそれぞれ１２．１、１９．５、３４．２、３１．８および６１．６％に等しかった。
ＡＧｕＩＸナノ粒子の濃度は、脳転移において定量化することができる
マルチフリップ角３Ｄ ＦＬＡＳＨ取得は、Ｔ１値（図示せず）の画素ごとのマップを計算し、関心領域にわたる縦緩和時間の定量化を可能にするために首尾よく使用された。ＡＧｕＩＸナノ粒子の取り込みによって誘導された、脳転移におけるＴ１緩和時間の低下は、これらＴ１マップに明確に示されている。予想されるように、Ｔ１値の低下は、コントラスト増強脳転移と共局在する。
コントラスト増強転移におけるＡＧｕＩＸナノ粒子の濃度を、それらの投与後のＴ１値の変化に基づいて計算した。ＡＧｕＩＸ濃度の測定は、１００ｍｇ／ｋｇ体重の用量で投与された患者において、１ｃｍを超える最長径を有する転移について行われた。脳転移における平均ＡＧｕＩＸ濃度は、患者＃１３、＃１４および＃１５について、それぞれ５７．５±１４．３、２０．３±６．８、２９．５±１２．５ｍｇ／Ｌと測定された。
ＭＲＩ増強およびナノ粒子濃度の相関を、最大用量（１００ｍｇ／ｋｇ）の患者について評価した。ＮＳＣＬＣ転移を有する患者＃１３からのＭＲＩデータとの相関を図２に例示する。２つのＭＲＩパラメータ間の強い正の相関が、測定値の範囲における線形性に近い関係で観察された。
それぞれの患者について、ＭＲＩ増強およびＴ１値を、目に見える転移のない関心脳領域（患者当たり３つの代表的な関心領域、全ての患者について同様の大きさ）において評価した。前記健康な脳領域のいずれにおいても、有意なＭＲＩ増強は観察されず、Ｔ１変動も観察されなかった。
ナノ粒子投与の１週間後にＭＲＩ増強が観察される
最大用量（１００ｍｇ／ｋｇ体重）を投与された患者では、８日目の測定可能な転移（１ｃｍを超える最長径）においてＭＲＩ増強の持続が認められた。すなわち、図３に示すようにＡＧｕＩＸナノ粒子の投与後１週間までＭＲＩ増強の持続が認められた。転移におけるＭＲＩ増強の平均値は、患者＃１３、＃１４および＃１５で、それぞれ３２．４±１０．８％、１４±５．８％および２６．３±９．７％と測定された。比較点として、１日目の平均ＭＲＩ増強は、患者＃１３、＃１４および＃１５について、それぞれ１７５．８±４５．２％、５８．３±１８．４％および１５４．１±６１．９％に等しかった。低いＴ１変動のために、ＡＧｕＩＸナノ粒子濃度は計算できなかった。ＭＲＩ増強およびナノ粒子濃度の間に観察された相関に基づいて、脳転移における８日目のＡＧｕＩＸ濃度について１０Ｍの上限値を推定することができる。ＡＧｕＩＸナノ粒子の投与から４週間後の２８日目において、いずれの患者においても顕著なＭＲＩ増強は観察されなかった。
考察
脳転移の発生は癌の既往歴でよくみられる事象であり、患者の余命に負の影響を及ぼす。多発性脳転移患者に対しては、全脳放射線療法（ＷＢＲＴ）が依然として標準治療である。しかし、全生存期間の中央値は６カ月未満であり、これらの患者の治療効果を改善するために新たな手法を開発する必要がある。したがって、放射線増感剤の使用は非常に興味深い。ＡＧｕＩＸナノ粒子のインビボセラノスティック特性（放射線増感およびマルチモーダルイメージングによる診断）はげっ歯類（F. Lux, et al. Br J Radiol. 18:20180365 (2018)）および特に脳腫瘍（G. Le Duc, et al. ACS Nano. 5, 9566-9574 (2011), C. Verry C, et al. Nanomedicine 11, 2405-2417 (2016)）における８つの腫瘍モデルで実施された前臨床研究において先に実証された。脳転移に対するＡＧｕＩＸナノ粒子の診断値の臨床評価は、臨床試験Ｎａｎｏ－Ｒａｄの副次目的のうちの１つであった。患者におけるＡＧｕＩＸナノ粒子の放射線療法の適用に関する標的用量は１００ｍｇ／ｋｇである。この理由のために、本研究の結論および見地は本質的にこの用量に焦点を当てている。
患者に投与されるＡＧｕＩＸナノ粒子の最大用量（１００ｍｇ／ｋｇ体重または１００μｍｏｌ／ｋｇ体重のＧｄ３＋）は、Ｄｏｔａｒｅｍ（登録商標）（１００ｍｏｌ／ｋｇ体重のＧｄ３＋）などの臨床的に使用されるＭＲＩ造影剤の１用量でＧｄ３＋注入されるキレート化ガドリニウムイオンの量に相当する。したがって、転移で観察されたＭＲＩ増強を、臨床業務で使用されるＧｄベースの造影剤用量に対するＡＧｕＩＸの最大用量と比較することは適切である。
この研究では、注入への患者の反応を観測する間、ナノ粒子投与とＭＲＩ取得との間に２時間の遅延があった。約１時間の平均ナノ粒子血漿半減期では、この遅延が血漿中のナノ粒子濃度の８６％の低下をもたらす。対照的に、Ｄｏｔａｒｅｍ（登録商標）注入とＭＲＩ取得との間には１５分の遅延しかなかった。ナノ粒子のこの有意なクリアランスおよび患者の血中濃度の低下にもかかわらず、最大ナノ粒子用量でのＭＲＩ増強は、臨床造影剤で観察されるものに近い。
脳転移におけるＭＲＩシグナルを増強するＡＧｕＩＸナノ粒子のこの顕著な診断性能は、２つの独立した因子に起因し得る。第１の因子はナノ粒子の固有の磁気特性に関係している。臨床的なＧｄベースの造影剤と比較して、それらのより大きな直径および分子量はより高い縦緩和係数ｒ１をもたらす。したがって、ＭＲＩシグナルの強度を改変する能力を増加させる。具体的には、ＡＧｕＩＸナノ粒子とＤｏｔａｒｅｍ（登録商標）のｒ１値が、３テスラの磁界で、Ｇｄ３＋イオン当たり８．９および３．５ｍＭ－１．Ｓ－１にそれぞれ等しい（B.R. Smith, S.S. Gambhir. Chem Rev. 117, 901-986 (2017)）。
第２の因子は、ＡＧｕＩＸナノ粒子が脳転移において受動的に蓄積する能力に関連し得る。この受動的標的化現象は腫瘍におけるナノ物体の蓄積が欠陥のある腫瘍血管および漏出性の腫瘍血管の両方に起因し、かつ有効なリンパ排液がないことに起因すると仮定する、いわゆる血管透過性・滞留性亢進（ＥＰＲ）効果を利用する（A. Bianchi, et al. MAGMA. 27, 303-316 (2014)）。ＡＧｕＩＸナノ粒子による腫瘍の受動的標的化は、癌の動物モデルの先の研究において一貫して観察されている。多発性脳黒色腫転移のマウスモデルにおいて、腫瘍細胞におけるＡＧｕＩＸナノ粒子の内在化が報告され、脳転移におけるナノ粒子の存在は動物への静脈注射の２４時間後になお観察された（Kotb, A. et al. Theranostics 6(3):418-427 (2016)）。最大用量１００ｍｇ／ｋｇでは、１ｃｍを超える直径を有する全ての転移が、ナノ粒子が投与された７日後までコントラスト増強された。
投与１週間後の転移におけるＭＲＩシグナル増強の持続は、この蓄積および転移からのナノ粒子のクリアランスの遅延を強調する。発明者の知る限りでは、臨床的に使用されるＧｄベースの造影剤の投与後に、転移においてこのような後期ＭＲＩ増強に関する文献報告はない。
このヒト初回臨床試験の設計には用量漸増が含まれていた。したがって、患者はＡＧｕＩＸナノ粒子の用量を５段階増量して投与された。転移におけるシグナル増強および投与されたナノ粒子濃度の間で観察された線形相関から、調査された線量範囲内のナノ粒子の用量は、転移の受動的標的化のための制限因子ではないと結論付けることができる。重要なことに、この最初の臨床研究に参加した患者の数が限られているにもかかわらず、これらの最初の結果は、ナノ粒子の取り込みおよびシグナル増強がナノ粒子の注入用量にかかわらず、調査した４つの種類の転移（ＮＳＣＬＣ、黒色腫、乳房および結腸）に存在することを示している。
ＡＧｕＩＸナノ粒子の放射線増感特性を考慮すると、転移に蓄積したナノ粒子の局所濃度を評価し、おそらく定量化することが重要である。そのために、ＭＲＩプロトコルは、ナノ粒子濃度が導出されたＴ１マッピングイメージングシーケンスを含んでいた。本臨床研究で得られた濃度値は、腫瘍の動物モデルを用いた前臨床研究で得られた濃度値とともに広い視野で考えることができる。最大用量を注入された３人の患者のＮＳＣＬＣおよび乳癌転移におけるＡＧｕＩＸナノ粒子の計算濃度は８～６３ｍｇ／Ｌの間で変化した。これは、脳転移における８～６３ＭのＧｄ３＋イオンの濃度範囲に相当する。上述の３人の患者において、％ＩＤ／ｇは８～６３％の範囲である。上記ＭＲＩ前臨床研究２件では、％ＩＤ／ｇについて同程度であり、それぞれ２８％ＩＤ／ｇおよび４５％ＩＤ／ｇであった。興味深いことに、これらの濃度は放射線療法セッションの設定と適合する注入後の遅延（数時間）で得られる。
本研究では、ナノ粒子濃度と、強固なＴ１強調３Ｄ ＭＲＩシークエンスを用いて得られたＭＲＩシグナル増強ＳＥとの関連性も評価した。転移での測定可能なナノ粒子濃度の範囲において、ＭＲＩ増強とナノ粒子濃度との線形関係が、本研究で使用される取得プロトコルで観察される。したがって、本研究で使用される特定のプロトコルを用いて、ＭＲＩ増強は、ＡＧｕＩＸナノ粒子の濃度を評価するための強固で簡単な指標として使用することができる。
転移標的化は診断および放射線増感の両方の目的に有益であるが、健康な周囲組織ではナノ粒子を低濃度に維持することが望ましい。この点に関して、ＡＧｕＩＸナノ粒子の最大用量を投与した２時間後に、転移のない脳組織におけるＭＲＩ増強は観察されなかった。この増強の欠如は患者の血漿中で測定されたナノ粒子の迅速なクリアランスと一致し、健康な脳に対するナノ粒子の無害性を肯定的に示している。
要約すると、本明細書で報告される臨床試験の予備結果は、Ｇｄベースのナノ粒子の静脈注射が患者における異なる種類の脳転移を増強するために有効であることを実証する。これらの最初の臨床所見－薬物動態学的、受動的標的化、転移における濃度－は、脳腫瘍の動物モデルにおける先の前臨床研究で得られた観察結果と一致し、このセラノスティック剤の前臨床レベルから臨床レベルへの首尾よい移行を支持するものである。
これに加えて、Ｎａｎｏ－Ｒａｄフェイズ１臨床試験の予備結果は、本研究のために選択された１００ｍｇ／ｋｇ用量までのＡＧｕＩＸナノ粒子の静脈注射の良好な耐性を実証する。
最後に、８日目の腫瘍中のナノ粒子の持続性は周囲の健康な組織中のナノ粒子の存在を最小限にしながら、腫瘍内の腫瘍の濃度および分布を最適化するために、最初の照射の２～７日前の期間内の第１の注入を含むプロトコルを支持する。
これらの結果および観察は、全て以下の実施例２に開示されるフェイズ２臨床試験（ＮＡＮＯＲＡＤ２、ＮＣＴ０３８１８３８６）に対する強力かつ信頼できる支持を与える。
実施例２：ＡＧｕＩＸガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子を用いた多発性脳転移の放射線療法：前向き無作為化フェイズＩＩ臨床試験
２．１研究仮説および期待される結果
フェイズＩｂ試験Ｎａｎｏｒａｄの予備結果から、癌患者、特に脳転移患者の治療のためのＡＧｕＩＸナノ粒子および放射線療法の併用への関心が認められている。
この無作為化フェイズＩＩ研究の目的は、ＷＢＲＴ単独と比較して頭蓋内奏効率の増加を実証するために、ＡＧｕＩＸおよびＷＢＲＴの組み合わせの有効性を評価することである。また、頭蓋内無増悪生存期間の増加、患者の生活の質の改善が期待される。さらに、ＭＲＩではガドリニウムは陽性造影剤Ｔ１であることから、脳転移およびその周囲の健康な組織における本製品の分布を評価するため、ＭＲＩ検査を実施する。
選択された対象集団は原発癌に関係なく全脳放射線療法による治療に適格な脳転移を有する患者である。
以下に基づいて対象集団を選択した：
－脳転移の多病巣性に対する放射線増感剤の静脈内投与との関連性；
－前臨床インビボ研究、およびフェイズＩ試験Ｎａｎｏｒａｄ（ＥｕｄｒａＣＴ ２０１５－００４２５９－３０；ＮＣＴ０２８２０４５４）の対象患者における腫瘍病変および健常脳の組織増強の差異；
－標準的な放射線療法による余命が約４．５ヵ月である患者に対する治療法の選択肢がないこと。
他の腫瘍部位もまた、ナノ粒子の放射線増感効果に関連する用量効力の増加から利益を得ることができる。
２．２研究の設計／方法論
本研究は、脳転移の治療のためのＡＧｕＩＸおよび全脳放射線療法の併用の有効性を、全脳放射線療法単独と比較評価する前向き無作為オープン結果遮蔽フェイズＩＩ臨床試験である（Blood Press. 1992 Aug;1(2):113-9. Prospective randomized open blinded end-point (PROBE) study. A novel design for intervention trials. Prospective Randomized Open Blinded End-Point. Hansson L）（Hansson et al., 1992）。
患者は、潜在的な予後因子を治療群間で均衡させるため、集中的に実施する最小化手順に従い、２群の治療のいずれか１群に割り当てる。最小化アルゴリズムでは、以下の因子を考慮する：施設、年齢（連続変数として）、原発癌の組織型（肺対乳房対黒色腫対その他）、ＤＳ－ＧＰＡスコア（≦１対＞１）、頭蓋内局所治療歴（あり対なし）、免疫療法治療歴（あり対なし）、組入れ時のコルチコイドによる治療（あり対なし）、海馬保護の実施の意思（あり対なし）。
本研究は適応的である：事前に確認された小群を脱落させるため、群間差がないように各治療群（ＷＢＲＴおよびＡＧｕＩＸ＋ＷＢＲＴ）に２０人の患者を登録した後、中間解析を計画する。選択のために中間解析で確認された２群は、（ｉ）黒色腫脳転移患者および（ｉｉ）他の全ての原発癌（肺、乳房、腎臓・・・）由来の脳転移患者である。
２つの各小群において、分割表に奏効率を記述する。奏効が認められない、または悪化した群（すなわち、最良客観的頭蓋内奏効率が参照群と同等または悪化した群）は、いずれも脱落する可能性がある。
２．３適格性基準／被験者特性
選択基準
－ＷＢＲＴに適格な、組織学的に確認された固形腫瘍由来の脳転移を有する患者
－１８歳以上
－インフォームド・コンセントに署名済み
－ＥＣＯＧ（Ｅａｓｔｅｒｎ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ）パフォーマンスステータス０－２
－頭蓋外疾患：
・全身治療下で完全にまたは部分的な奏効または安定
・頭蓋外疾患なし
・または治療の第一選択肢
－平均余命６週間を超える
－妊娠する可能性のある全ての患者に効果的な避妊法
－社会保障制度に関連するまたはその受益者
非選択基準
－軟膜転移
－ごく新しい大量出血を伴う転移のエビデンス
－全身治療下において進行性で脅威となる頭蓋外疾患
－先の全頭蓋照射（定位照射を除く）
－ガドリニウムに対する既知の禁忌、感受性またはアレルギー
－磁気共鳴画像法に対する既知の禁忌
－腎不全（糸球体濾過量≦５０ｍＬ／分／１．７３ｍ２）
－別の臨床試験プロトコルへの参加
－妊娠または授乳中
－別の研究の除外期間中の被験者
－行政的または司法的制御下にある被験者
２．４許容された治療／手順
脳照射前の全身癌治療の維持または中止は各研究者の裁量に任されており、現行の推奨事項を遵守しなければならない。
放射線療法の間、以下の治療が禁忌である：ＧＥＭＺＡＲ（登録商標）、ＡＶＡＳＴＩＮ（登録商標）、ＶＥＭＵＲＡＦＥＮＩＢ（登録商標）ならびにチロシンキナーゼ阻害剤。それらは、現在の推奨にしたがって、放射線照射の前に停止されなければならない。
これらの制限とは別に、患者の通常の治療は許容されており、各患者のＣＲＦに記載する。
用心のため、ＡＧｕＩＸ投与後２時間未満のうちに放射線療法を実施してはならない。粒子の血漿半減期は、ヒトにおいて１．０８時間（０．７５～２時間）である。動物モデルにおいて、健康な脳組織中のナノ粒子の量が少ないままであっても、早すぎる放射線療法は、健康な脳組織における放射線療法の効果を増加させ得る（Verry, C., et al. (2016). MRI-guided clinical 6-MV radiosensitization of glioma using a unique gadolinium-based nanoparticles injection. Nanomedicine (Lond)）。
２．５研究に用いた治療
薬剤名／治療名および商品名：ＡＧｕＩＸ
化学名（ＤＣＩ）：ガドリニウムキレート化ポリシロキサンベースのナノ粒子
医薬形態：３００ｍｇのＡＧｕＩＸを活性成分として含有する滅菌凍結乾燥されたオフホワイトの粉末（３００ｍｇのＡＧｕＩＸ／バイアル）。それぞれのバイアルには、不活性成分として０．６６ｍｇのＣａＣｌ２が含まれている。製剤は、ブロモブチルゴムストッパー付きの１回使用１０ｍＬ透明ガラスバイアルに入れて供給する。
調製手順：注入用水３ｍＬを含む溶液で溶解し、１００ｍｇ／ｍＬのＡＧｕＩＸ溶液を得る。この時、溶液のｐＨは７．２±０．２である。
注入用水で溶解した１時間後に溶解液をシリンジにとり、シリンジポンプを用いて注入する。
溶解後、最低１時間、最長２４時間以内に投与する。
ＡＧｕＩＸ溶液は溶解後半日以内に投与されるが、ナノ粒子は［＋２℃；＋８℃］で保存され、溶解後最長２４時間以内に投与されなければならない。
シリンジポンプを用いた緩徐注入（２ｍＬ／分）による静脈内投与
１投与あたりの用量：１００ｍｇ／ｋｇ、１ｍＬ／ｋｇ
２．６治療および関連手順
放射線療法：全脳放射線療法：
－線量測定スキャナーおよび個々のコンテンションマスク
－許容照射技術：
・立体的な、等大の、６ＭＶ光子の２つの横方向ビーム
・またはＩＭＲＴ（トモセラピーまたはＶＭＡＴ）
－線量
・処方線量：３０Ｇｙ
・１分割当たりの線量：３Ｇｙ
・分割数：１０
・１日当たりの分割：１
・総治療期間は３週間を超えないこと
標的体積：
臨床標的体積（ＣＴＶ）＝脳＋脳幹＋小脳
計画標的体積（ＰＴＶ）＝ＣＴＶ＋３ｍｍ
リスクのある臓器：
眼、水晶体、網膜、海馬、内耳および蝸牛
線量拘束値：
ＰＴＶ：Ｖ９５％＞９５、Ｄ ｍａｘ＜１０７％
海馬の温存：
可能であれば海馬の温存が推奨されるが、必須ではない。海馬の温存のために強度を調整して照射する場合、線量測定スキャナーおよび参照ＭＲＩの融合が必要である。両側海馬の外形は、融合ＭＲＩ－ＣＴ画像セット上で手動で生成し、海馬回避領域を生成するために５ｍｍ拡張した。計画標的体積（ＰＴＶ）は、海馬回避領域を除外した臨床標的体積と定義した。海馬を回避しながらＰＴＶをカバーするため、ＩＭＲＴを１０分割、３０Ｇｙの線量で照射した。海馬の１００％線量は９Ｇｙを超えることはできず、海馬の最大線量は１６Ｇｙを超えることはできなかった。
２．７治療中の来診
・実験治療群：ＡＧｕＩＸ＋ＷＢＲＴ
０日目（ＷＢＲＴ開始前２～７日間）：
－外来ユニットに入院した患者
－ＥＣＯＧ ＯＭＳパフォーマンスステータス、疼痛、体重および定数（心拍数、血圧、体温）の測定を伴う臨床検査
－神経学的検査
－ＡＧｕＩＸ（登録商標）注入用末梢静脈カテーテルの留置
－生物学的検査：全血球算定、血清電解質、腎機能、肝機能（詳細は表§７．３および§８．３を参照）
－ＷＢＲＴ開始前２～７日間のＡＧｕＩＸ（Ｈ０）初回投与
－注入後１時間以内に実施した脳ＭＲＩ＊
－安全性評価
放射線治療第１週目：
セッション１：
－外来ユニットに入院した患者
－ＥＣＯＧ ＯＭＳパフォーマンスステータス、疼痛、体重および定数（心拍数、血圧、体温）の測定を伴う臨床検査
－神経学的検査
－ＡＧｕＩＸ（登録商標）注入用末梢静脈カテーテルの留置
－生物学的検査：全血球算定、血清電解質、腎機能、肝機能（詳細は表§７．３および§８．３を参照）。医師はＡＧｕＩＸ（登録商標）注入を実施する前に、患者の腎機能に変化がないことを確認しなければならない。
－ＡＧｕＩＸ（Ｈ０）の２回目の投与
－放射線治療セッションｎ°１、ＡＧｕＩＸ注入の２回目の投与後３～５時間の間に実施
－（用心のため、ＡＧｕＩＸ投与後２時間未満のうちに放射線療法を実施するべきではない）
－安全性評価
セッション２／セッション３／セッション４／セッション５：
外来放射線療法セッションｎ°２、ｎ°３、ｎ°４およびｎ°５
放射線治療第２週目：
セッション６（放射線療法セッションｎ°６前）：
－外来ユニットに入院した患者
－ＥＣＯＧ ＯＭＳパフォーマンスステータス、疼痛、体重および定数（心拍数、血圧、体温）の測定を伴う臨床検査
－神経学的検査
－ＡＧｕＩＸ（登録商標）注入用末梢静脈カテーテルの留置
－生物学的検査：全血球算定、血清電解質、腎機能、肝機能（詳細は表§７．３および§８．３を参照）。医師はＡＧｕＩＸ注入を実施する前に、患者の腎機能に変化がないことを確認しなければならない。
－ＡＧｕＩＸ（Ｈ０）の３回目の投与
－放射線療法セッションｎ°６、ＡＧｕＩＸ注入後３～５時間の間に実施。
－（用心のため、ＡＧｕＩＸ投与後２時間未満のうちに放射線療法を実施すべきではない）
－安全性評価
セッション７／セッション８／セッション９／セッション１０：
－外来放射線療法セッションｎ°７、ｎ°８、ｎ°９およびｎ°１０
・対照治療群：ＷＢＲＴ
放射線治療第１週目
セッション１：
－ＥＣＯＧ ＯＭＳパフォーマンスステータス、疼痛、体重および定数（心拍数、血圧、体温）の測定を伴う臨床検査
－神経学的検査
－生物学的検査：全血球算定、血清電解質、腎機能、肝機能（詳細は表§７．３および§８．３を参照）。
－放射線療法セッションｎ°１
－安全性評価
セッション２／セッション３／セッション４／セッション５：
外来放射線療法セッションｎ°２、ｎ°３、ｎ°４およびｎ°５
放射線治療第２週目：
セッション６（放射線療法セッションｎ°６前）：
－ＥＣＯＧ ＯＭＳパフォーマンスステータス、疼痛、体重および定数（心拍数、血圧、体温）の測定を伴う臨床検査；
－神経学的検査；
－生物学的検査：全血球算定、血清電解質、腎機能、肝機能（詳細は表§７．３および§８．３を参照）；
－放射線療法セッションｎ°６；
－安全性評価。
セッション７／セッション８／セッション９／セッション１０：
－外来放射線療法セッションｎ°７、ｎ°８、ｎ°９およびｎ°１０
追跡調査来診
追跡調査来診のスケジュールは治療群（すなわち、実験治療群ＡＧｕＩＸ＋ＷＢＲＴおよび対照治療群ＷＢＲＴ）を問わず同じとする。
追跡調査来診は放射線療法開始から６週目、その後３、６、９および１２ヵ月目（＋／－１週）に実施する。
研究終了来診
研究の終了は放射線療法開始から１２ヵ月後に２つの治療群（すなわち、実験治療群ＡＧｕＩＸ＋ＷＢＲＴおよび対照治療群ＷＢＲＴ）に対して実施する。
研究プロトコルおよび目的も図４に要約する。
〔参照〕
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3. Hainfeld JF, O'Connor MJ, Dilmanian FA, Slatkin DN, Adams DJ, Smilowitz HM. Micro-CT enables microlocalisation and quantification of Her2-targeted gold nanoparticles within tumour regions. Br J Radiol 2011, 84(1002): 526-533.
4. Dorsey JF, Sun L, Joh DY, Witztum A, Kao GD, Alonso-Basanta M, et al. Gold nanoparticles in radiation research: potential applications for imaging and radiosensitization. Transl Cancer Res 2013, 2(4): 280-291.
5. Taupin F, Flaender M, Delorme R, Brochard T, Mayol JF, Arnaud J, et al. Gadolinium nanoparticles and contrast agent as radiation sensitizers. Phys Med Biol 2015, 60(11): 4449-4464.
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9. Le Duc G, Miladi I, Alric C, Mowat P, Brauer-Krisch E, Bouchet A, et al. Toward an image-guided microbeam radiation therapy using gadolinium-based nanoparticles. ACS Nano 2011, 5(12): 9566-9574.
10. Dufort S, Bianchi A, Henry M, Lux F, Le Duc G, Josserand V, et al. Nebulized gadolinium-based nanoparticles: a theranostic approach for lung tumor imaging and radiosensitization. Small 2015, 11(2): 215-221.
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投与量に対するＭＲＩ増強。グラフ上の各点は、１ｃｍを超える最長径を有する転移において測定されたＭＲＩ増強値に相当する。ＭＲＩ増強は、各用量、プールされた１５～３０ｍｇ／ｋｇ用量、プールされた５０～７５ｍｇ／ｋｇおよび１００ｍｇ／ｋｇの間で統計学的に異なっていることがわかった。 ＡＧｕＩＸ濃度に対するＭＲＩ増強。グラフ上の各点は、患者＃１３の１ｃｍを超える最長径を有する転移において測定されたＭＲＩ増強およびＡＧｕＩＸ濃度値に相当する。黒い曲線は、一連の点に適用される線形回帰に相当する。破線の曲線は９５％信頼帯に相当する。 ナノ粒子投与１週間後のＭＲＩ増強。患者＃１３のシグナル増強マップ（色分け）の一部を、患者への静脈注射の２時間後（左側画像）および１週間後（右側画像）に得られた元の３Ｄ Ｔ１強調画像に重ね合わせる。矢印はＡＧｕＩＸ増強転移を指している。 フェイズＩＩ臨床研究の概要および目的。

Claims (23)

  1. それを必要とする被験者において電離放射線によって腫瘍を治療する方法における使用のための医薬組成物であって、放射線増感剤として高Ｚ元素含有ナノ粒子を含む医薬組成物であり、前記方法は以下を含み、
    （ｉ）腫瘍への最初の照射の２～１０日前の期間内に、放射線増感剤として高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする前記被験者に注入すること、
    （ｉｉ）腫瘍への最初の照射の１時間～１２時間前の期間内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第２の治療有効量を注入すること、および、
    （ｉｉｉ）治療上有効な放射線量を前記被験者の腫瘍に照射すること；
    前記高Ｚ元素含有ナノ粒子は４０より大きい原子Ｚ数を有する元素を含有するナノ粒子であり、前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満の平均流体力学的直径を有し、
    前記ナノ粒子は、
    ・前記ナノ粒子の全重量の少なくとも８％のシリコン重量比率を有するポリオルガノシロキサン、
    ・ナノ粒子当たり５～１００を含む割合で、前記ポリオルガノシロキサンに共有結合したキレート、および、
    ・前記キレートと錯体を形成する高Ｚ元素、を含む、使用のための医薬組成物。
  2. 前記方法は、（ｉ）腫瘍への最初の照射の２～７日前の期間内に、放射線増感剤として高Ｚ元素含有ナノ粒子の第１の治療有効量を、それを必要とする前記被験者に注入すること、を含む、請求項１に記載の使用のための医薬組成物。
  3. 前記高Ｚ元素は、５０より大きい原子Ｚ数を有する、請求項１に記載の使用のための医薬組成物。
  4. 前記平均流体力学的直径は、１～８ｎｍに含まれる、請求項１に記載の使用のための医薬組成物。
  5. 前記平均流体力学的直径は、２～６ｎｍに含まれる、請求項１記載の使用のための医薬組成物。
  6. 前記ナノ粒子が静脈注射される、請求項１に記載の使用のための医薬組成物。
  7. 前記ナノ粒子が、高Ｚ元素として、希土類金属、または希土類金属の混合物を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  8. 前記ナノ粒子が、高Ｚ元素として、ガドリニウム、ビスマス、またはそれらの混合物を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  9. 前記ナノ粒子が、以下を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
    ・前記ナノ粒子の全重量の８％～５０％のシリコン重量比率を有するポリオルガノシロキサン、
    ・ナノ粒子当たり５～２０を含む割合で、前記ポリオルガノシロキサンに共有結合したキレート、および、
    ・前記キレートと錯体を形成する高Ｚ元素。
  10. 前記ナノ粒子が、前記ナノ粒子上に以下のキレート剤：ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ、ＥＤＴＡ、ＥＧＴＡ、ＢＡＰＴＡ、ＮＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、およびＤＴＰＡＢＡ、またはそれらの混合物のうちの１つ以上をグラフトすることによって得られる、前記高Ｚ元素を錯化するためのキレートを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  11. 前記ナノ粒子が、下記式のガドリニウムキレート化ポリシロキサンナノ粒子である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。

    式中、ＰＳはポリシロキサンのマトリックスであり、かつ、
    ｎは５～２０であり、かつ流体力学的直径は２～６ｎｍである。
  12. 前記ナノ粒子が、静脈注射用の水溶液中に溶解される予備充填バイアル中に含まれる凍結乾燥粉末である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  13. 前記ナノ粒子が、５０～１５０ｍｇ／ｍＬの濃度で注入用溶液に含まれる、請求項１～１２のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  14. 各注入工程で投与される治療有効量が、５０ｍｇ／ｋｇ～１５０ｍｇ／ｋｇである、請求項１～１３のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  15. 前記腫瘍が固形腫瘍である、請求項１～１４のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  16. 前記腫瘍が、神経膠芽腫、脳転移、髄膜腫、または子宮頸癌、直腸癌、肺癌、頭頸部癌、前立腺癌、結腸直腸癌、肝臓癌、および膵臓癌の原発腫瘍からなる群より選択される、請求項１～１５のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  17. 前記腫瘍が脳転移である、請求項１～１６のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  18. 前記腫瘍が、黒色腫、肺原発癌、乳房原発癌、腎臓原発癌由来の脳転移である、請求項１～１７のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  19. 前記被験者が、工程（ｉｉｉ）で全脳放射線療法に曝露される、請求項１８に記載の使用のための医薬組成物。
  20. 前記全脳放射線療法が、２５～３５Ｇｙの電離放射線の総線量を前記被験者へ曝露することからなる、請求項１９に記載の使用のための医薬組成物。
  21. 前記被験者が１分割当たり約３Ｇｙの電離放射線量に曝露され、総線量が最大１０分割で投与される、請求項１９または２０に記載の使用のための医薬組成物。
  22. 前記方法が第２の注入工程の後５～１０日以内に、同じまたは異なる高Ｚ元素含有ナノ粒子の第３の治療有効量を注入する工程を含む、請求項１～２１のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
  23. 前記方法が前記ナノ粒子の第１の注入工程の後に、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）によって腫瘍をイメージングする工程をさらに含み、前記ナノ粒子が、前記ＭＲＩのためのＴ１造影剤として使用される、請求項１～２２のいずれか１項に記載の使用のための医薬組成物。
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