KR102385193B1 - 암 치료용 이온화 방사선과 조합된 무기 나노입자 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 건강 분야, 특히 사람 건강에서 사용되어 표적 암성 세포, 조직 또는 기관을 교란시키거나, 변경시키거나 파괴할 수 있는 활성화가능한 무기 나노입자에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 종양 내에 농축되어 이온화 방사선에 노출되는 경우, 놀랄만하게 유효한 치료학적 효과를 생성할 수 있는 나노입자에 관한 것이다. 본 발명은 또한 앞서 정의된 바와 같은 나노입자의 집단을 포함하는 약제학적 조성물, 및 이의 용도에 관한 것이다.

Description

암 치료용 이온화 방사선과 조합된 무기 나노입자 조성물{INORGANIC NANOPARTICLES COMPOSITIONS IN COMBINATION WITH IONIZING RADIATIONS FOR TREATING CANCER}

본 발명은 건강 분야, 특히 사람 건강에 사용되어 암 세포, 조직 또는 기관을 교란시키거나, 변경시키거나 파괴할 수 있는 활성화가능한 무기 나노입자에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 종양 내부에 집중되어 이온화 방사선에 노출되는 경우 놀랄만한 효과적인 치료학적 효과를 생성할 수 있는 나노입자에 관한 것이다. 본 발명은 또한 앞서 정의한 나노입자의 집단을 포함하는 약제학적 조성물 및 이들의 용도에 관한 것이다.

암은 2008년에 760만명의 사망(모든 사망의 약 13%)을 차지하는, 전세계 사망의 주요 원인이다. 암은 신체의 특정 부위에 영향을 미칠 수 있는 질병의 거대 그룹에 대한 일반적인 용어이다. 사용된 다른 용어는 악성 종양 및 신생물이다. 암은 비정상적인 세포의 조절되지 않은 성장 및 확산이다. 성장은 흔히 주변 조직을 침해하여 먼 부위로 전이될 수 있다. 전이는 암에 의한 사망의 주요 원인이다. 전세계 암에 의한 사망은 지속적으로 증가되어 2030년에는 1310만명을 사망에 이르게 할 것으로 추정된다.

암 치료는 수술, 방사선치료요법 및/또는 화학치료요법과 같은 하나 이상의 중재의 조심스러운 선택을 필요로 한다. 당해 목표는 환자의 삶의 질을 개선시키는 한편 질병을 치유하거나 수명을 상당히 연장시키는 것이다. X-선, 감마-선, UV-선, 레이저 광, 극초단파, 전자 빔 및 예를 들면, 중성자, 탄소 이온 및 양성자의 입자 빔과 같은 다양한 형태의 방사선을 사용하여 악성 질병을 치료하여 왔다. 이러한 방사선 중 일부는 방사선감작화제와 함께, 이러한 적용에 사용되어 왔다. 전자기 및 이온화 방사선은 실제로 세포의 DNA 분자를 파괴함으로써 성장 및 분화로부터 상기 세포를 보호할 수 있다. 당해 효과는 규정된 용적내에서 이동하여 당해 용적내로 에너지 침착물을 생성하는 전자 및 유리 라디칼을 방출하는 이온화를 생성할 입자 또는 파동의 작용에 의해 설명될 수 있다.

US 7,367,934 B2는 동물에서 조직 또는 세포의 집단에 대해 지시된 방사선의 효과를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 동물에게 동물의 조직 또는 세포의 집단 내에서 적어도 약 0.1 중량%의 금속의 농도를 달성하는 양의 금속 나노입자를 투여하는 단계; 및 이후에 동물을 상기 조직 또는 세포의 집단에 대해 방사선을 사용하여 조사(irradiation)하는 단계를 포함하며, 여기서 방사선은 약 1 keV 내지 약 25,000 keV의 X-선의 형태이다.

WO 2011/127061 Al는 (1) 동물에게 표적화된 조직(targeted tissue) 또는 세포의 표적화된 집단에 대한 친화성을 지닌 표적 분자를 포함하는 고-Z 입자의 양을 투여하는 단계; 및 (2) 후속적으로 표적화된 조직 또는 세포의 표적화된 집단을 이온화 방사선으로 조사하는 단계;를 포함하며, 여기서 상기 고-Z 입자는 표적화된 조직 또는 세포의 표적화된 집단에서 0.05 중량% 미만의 금속의 농도를 달성하기에 충분한 양이다.

본원의 발명자들은 여기서 이온화 방사선과 함께 표적 암 세포의 매우 효율적인 변경 또는 파괴를 달성할 수 있는 이들의 나노입자(하기 본원에 기술됨)로서, 여기서 기술되는 바와 같이 적절하게 선택되어 표적화된 암 부위 내부에 농축되는, 나노입자를 사용하는 신규의 강력한 전략을 제공한다.

본원의 발명자들은, 암의 치료에 사용하기 위한 무기 입자를 포함하는 유리한 조성물, 특히 피검자의 종양 용적내 암 세포의 약 30% 이상, 바람직하게는 약 44% 이상 또는 약 47% 이상, 더 바람직하게는 약 70% 이상(조직학적 반응 평가)의 파괴를 허용하거나 피검자에서 종양 ¹⁸F-FDG SUV(표준화된 흡수값: Standardized Uptake Value) 감소(물질대사 반응 평가)의 적어도 20% 이상을 유도하는 조성물로서, 피검자의 종양은 이온화 방사선에 노출되는, 조성물을 제공한다. 일단 투여되면, 본 발명의 조성물의 용적(Vc)은 종양 용적(Vt)의 2 내지 50%를 점유한다. 조성물의 각각의 무기 나노입자는, 물의 상응하는 용적 1(Vw1)의 전자 밀도의 적어도 5배인 전자 밀도를 갖는 용적(Vin)을 갖는다.

특정 실시형태에서, 암으로 고통받는 피검자에서 (i) 종양 용적의 30% 이상의 암 세포의 파괴 또는 (ii) 종양 크기의 적어도 20% 이상의 감소를 유도하는 방법이 기술된다. 이러한 방법은:

- 암으로 고통받는 피검자에게 각각 물의 상응하는 용적 1 (Vwl)의 적어도 5배의 전자 밀도를 갖는 용적(Vin)을 갖는 무기 나노 입자를 포함하는 조성물을 투여하는 단계, 및

- 피검자의 종양(표적화된 조직 또는 세포의 표적화된 집단)을 이온화 방사선에 노출시키는 단계를 포함함으로써, (i) 종양 용적 중 30% 이상의 파괴 또는 (ii) 상기 조성물의 용적(Vc)이 종양 용적(Vt)의 2 내지 50%를 점유하는 경우 종양 크기의 적어도 20% 이상 감소를 유도한다.

본 명세서에는, 암으로 고통받는 피검자에서 (i) 종양 용적 중 암 세포의 약 30% 이상, 바람직하게는 약 44% 또는 47% 이상, 더 바람직하게는 약 70% 이상의 파괴(병리학적 반응) 또는 (ii) 상기 조성물의 용적(Vc)이 종양 용적(Vt)의 2 내지 50%를 점유하고 상기 종양이 이온화 방사선에 노출되는 경우, 적어도 20% 이상의 종양 크기 감소(종양 수축)를 유도하는 조성물을 제조하기 위한 무기 나노입자로서, 각각의 무기 나노입자는 물의 상응하는 용적 1(Vwl)의 전자 밀도의 적어도 5배의 전자 밀도를 갖는 용적(Vin)을 갖는 무기 나노입자의 용도를 기술한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 조성물의 용적(Vc)은, 물의 상응하는 용적 2(Vw2)의 전자 밀도의 적어도 3%의 전자 밀도를 가지며, 바람직하게는 상기 무기 나노입자는 3 x l0²²개 이상의 전자, 더 바람직하게는 7 x l0²²개 이상의 전자를 종양 덩어리에 제공한다.

더 바람직한 실시형태에서, 상기 무기 나노입자는 종양 덩어리에 3 x l0²²개 이상의 전자, 바람직하게는 7 x l0²²개 이상의 전자를 제공한다. 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 조성물의 용적(Vc)은 물의 상응하는 용적 2(Vw2)의 적어도 3%의 전자 밀도를 (유리하게는 추가로) 갖는다

본 발명에서 최초로 제공된 결과는, 종양 용적의 2 내지 50%를 점유하는 고 전자 밀도 나노입자를 포함하는 조성물이, 무기 나노입자를 상기 종양 덩어리에 적어도, 바람직하게는 3 x l0²²개 이상의 전자, 예를 들면, 약 3.2 x l0²²개 이상의 전자, 바람직하게는 7 x l0²²개 이상을 제공하는 경우 적어도 약 30% 이상, 더 바람직하게는 약 44% 또는 47% 이상, 특히 더 바람직하게는 약 70% 이상의 암 세포 사멸을 유도할 수 있음을 입증한다. 조성물의 각각의 나노 입자는 유리하게는 물 분자로 구성된 동일한 나노입자의 전자 밀도의 적어도 5배의 전자 밀도를 갖는다.

무기 나노입자

크기

본 발명에서, 용어 "나노입자"는, 크기가 나노미터 범위, 전형적으로 1nm 내지 500nm인 생성물, 특히 합성 생성물을 말한다. 용어 "결정화물"은 본원에서 결정성 생성물을 말한다. 결정화물의 크기 및 이의 구조 및 조성은 X-선 회절사진(diffractogram)으로부터 분석할 수 있다. 용어 "결정화물의 응집체"는 강력하게, 전형적으로 공유결합적으로 서로 결합된 결정화물의 집합체를 말한다. 본 발명의 나노입자는 전형적으로 결정화물 및/또는 결정화물의 응집체이다. 본원의 용어 "나노입자의 크기" 및 "나노입자의 최대 크기"는 "나노입자의 최대 치수" 또는 "나노입자의 직경"을 말한다. 투과 전자 현미경(TEM)을 사용하여 나노입자의 크기를 측정할 수 있다. 또한, 동적 광산란(DLS)을 사용하여 용액 속에서 나노입자의 유체역학적 직경을 측정할 수 있다. 이들 2개의 방법을 또한 차례로 사용하여 크기 측정치를 비교하여 상기 크기를 확인할 수 있다. 바람직한 방법은 DLS(참조: International Standard IS022412 Particle Size Analysis - Dynamic Light Scattering, International Organisation for Standardisation (ISO) 2008)이다. 본원에 정의된 바와 같은 나노입자의 최대 치수는 전형적으로 약 5nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는 약 10nm 내지 약 100nm 또는 약 200nm, 더 바람직하게는 약 20nm 내지 약 150nm이다.

형태

입자의 형태는 이의 "생물적합성"에 영향을 미칠 수 있으므로, 매우 균질한 형태를 갖는 입자가 바람직하다. 약력학적 이유로 인하여, 필수적으로 구형, 환형 또는 타원형인 나노입자가 따라서 바람직하다. 이러한 형태는 또한 세포와의 나노입자 상호작용 또는 세포에 의한 나노입자 흡수를 선호한다. 구형 또는 환형 형태가 특히 바람직하다. 전형적으로, 최대 치수는 환형 또는 구형 형태의 나노입자의 직경이거나, 타원형 또는 계란형 형태의 나노입자의 최대 길이이다.

조성물/구조

조성물 속에 존재하는 나노입자의 무기 물질은 바람직하게는 적어도 7의 이론적(용적) 밀도를 가지며 이러한 특성을 나타내는 어떠한 물질로부터도 선택될 수 있고 문헌(참조: Physical Constants of Inorganic Compounds appearing on page 4-43 in Handbook of Chemistry and Physics (David R. Lide Editor-in-Chief, 88th Edition 2007-2008)으로부터의 표에서 확인된다.

나노입자를 구성하는 무기 물질은, 바람직하게는 유효 원자 수(Z_eff)가 적어도 25, 바람직하게는 적어도 40 또는 41, 더 바람직하게는 적어도 50 또는 51, 특히 더 바람직하게는 적어도 60, 61, 62 또는 63인 물질이다. 유효 원자 수는 원자 번호와 유사한 용어이지만, 원자보다는 화합물(예를 들면, 물) 및 상이한 물질(예: 조직 및 골)의 혼합물에 사용된다. 유효 원자 수는 화합물 또는 물질의 혼합물에 대한 평균 원자 번호를 계산한다. 이는 Z_eff로 약술된다.

유효 원자 번호는 화합물 속의 각각의 원자의 분획 비를 취하고 이에 원자의 원자 번호를 곱함으로써 계산한다. 유효 원자 번호, Z_eff에 대한 식은 다음과 같다:

여기서,

은 각각의 성분과 관련된 전자의 총 수의 분획이고,

Z_n은 각각의 성분의 원자 번호이다.

원자 번호(또한 양성자 수로 공지됨)는 원자의 핵 속에서 발견된 양성자의 수이다. 이는 전통적으로 기호 Z로 나타낸다. 원자 번호는 유일하게 화학 성분을 확인한다. 중성 전하의 원자에서, 원자 번호는 전자의 수와 동일하다. 예는 2개의 수소 원자(Z=1)와 1개의 산소 원자(Z=8)로 구성된 물(H₂O) 전자 수이다. 전자의 총 수는 1+1+8=10 이다. 2개의 수소에 상응하는 전자의 분획은 2/10이고 유일한 산소에 상응하는 전자의 분획은 (8/10)이다. 따라서, 물의 Z_eff는 다음과 같다:

여기서,

Z_eff는 나노입자의 입사하는 방사선 흡수력에 관여한다.

나노입자를 구성하는 무기 물질은 전형적으로 산화물, 금속, 황화물 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 나노입자를 구성하는 무기 물질이 산화물인 경우, 당해 산화물은 유리하게는 산화세륨(IV)(Ce0₂), 산화네오듐(III)(Nd₂0₃), 산화사마륨(III)(Sm₂0₃), 산화유로퓸(III)(Eu₂0₃), 산화가돌리늄(III)(Gd₂0₃), 산화테르븀(III)(Tb₂0₃), 산화 디스프로슘(III)(Dy₂0₃), 산화홀뮴(Ho₂0₃), 산화에르븀(Er₂0₃), 산화툴륨(III)(Tm₂0₃), 산화이트륨(Yb₂0₃), 산화루테튬(lu₂0₃), 산화하프늄(IV)(Hf0₂), 산화탄탈(V)(Ta₂O₅), 산화레늄(IV)(Re0₂), 비스무쓰(III) (Bi₂0₃)로부터 선택된다. 본 발명에서, 또한 무기 산화물의 혼합물을 사용하여 본 발명의 나노입자를 제조할 수 있다.

나노입자를 구성하는 무기 물질이 금속인 경우, 당해 금속은 유리하게는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 탄탈(Ta), 이테르븀(Yb), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 테르븀(Tb), 툴리움(Tm), 세륨(Ce), 디스프로슘(Dy), 에르븀(Er), 유로피움(Eu), 홀뮴(Ho), 철(Fe), 란타늄(La), 네오다이뮴(Nd), 프라세오다이뮴(Pr), 루테튬(Lu) 및 이의 혼합물로부터 선택된다. 본 발명에서, 금속의 혼합물이 또한 가능하다. 본 발명에서, 또한 무기 산화물과 금속의 혼합물을 사용하여 본 발명의 나노입자를 제조할 수 있다.

나노입자를 구성하는 무기 물질이 황화물인 경우, 이 황화물은 바람직하게는 황화은(Ag₂S)이다.

전자 밀도

나노입자를 구성하는 물질(결정체 또는 결정체의 응집체)의 전자 밀도는 전자/cm³ (e^-/cm³)로 나타낸 물질의 용적당 전자의 수이다. 전자 밀도는 다음 방정식을 사용하여 계산한다:

ρ_e-물질 = d_물질 x e^- _물질.

여기서:

i. ρ_e-물질은 cm³당 전자의 수(eVcm³)로 표현된, 나노 입자를 구성하는 물질의 전자 밀도에 대응하고(eVcm³);

ii. d_물질은 나노입자를 구성하는 물질의 이론적(용적) 밀도에 대응하며(참조: 문헌 Handbook of Chemistry and Physics; David R. Lide Editor-in-Chief, 88^th Edition 2007-2008의 4 내지 43면의 표 무기 화합물의 물리적 상수), g/cm³로 표시되고;

iii. e^- _물질은 나노입자를 구성하는 물질의 그람당 전자의 수에 대응하며(참조: 예를 들면, 문헌The Physics of Radiation Therapy Fourth Edition, Faiz M. Khan 2010에서 63면 표 5.1), 전자/g(e^-/g)로 나타낸다.

나노입자를 구성하는 무기 물질이 금속인 경우 어떠한 금속 성분의 그램당 전자의 수는 다음 식을 사용하여 계산할 수 있다:

N_o = N x Z / A

N_o는 성분의 그램당 전자의 수이고,

N은 아보가드로 수(Avogadro's number)이며,

Z는 성분의 원자 중량이고,

A는 성분의 원자 중량이다.

예를 들면:

- 금 성분의 경우, 그램당 전자의 수는 N₀ = 6.022xl0²³ x 79 / 196.96 = 2.41x10²³이고,

-납 성분의 경우, 그램당 전자의 수는 N₀ = 6.022xl0²³ x 82 / 207.2 = 2.38xl0²³이며,

- 철 성분의 경우, 그램당 전자의 수는 6.022xl0²³ x 26 / 55.845 = 2.80xl0²³이다.

예를 들어, 직경이 100nm인 구체의 금 나노입자(GNP)의 경우, 당해 나노입자의 전자 밀도는 상응하는 용적의 물의 전자 밀도의 13.9배 이다 (즉, 100nm와 동일한 직경의 구체는 물 분자로 채워진다).

(여기서, water는 물이다)

예를 들어, 직경이 100nm인 구형 철 나노입자의 경우, 당해 나노입자의 전자 밀도는 물의 상응하는 용적의 전자 밀도의 6.6배 이다 (즉, 100nm와 동일한 직경의 구체는 물 분자로 채워진다).

(여기서, iron은 철이고, water는 물이다)

나노입자를 구성하는 무기 물질이 전형적으로 산화물 또는 황화물인 경우, 나노입자를 구성하는 어떠한 물질의 그램당 전자의 수는 다음 식을 사용하여 계산할 수 있다:

e^- _물질 = N x (∑Z_성분) / M

e^- _물질은 나노입자를 구성하는 물질의 그램당 전자의 수이고,

N은 아보가드로 수이며,

Z_성분은 물질을 구성하는 각각의 성분의 원자 수이고,

M은 나노입자를 구성하는 물질의 분자 중량이다.

예를 들어:

- 물 분자의 경우, 그램당 전자의 수는 e^- _물 =6.022xl0²³ x (1+1+8) / 18 = 3.34x10²³이고,

- 산화하프늄 물질의 경우, 그램당 전자의 수는 e^- _HfO2=6.022xl0²³ x (72+8+8) / 210.49 = 2.52 xlO²³이며,

- 산화비스무쓰 물질의 경우, 그램당 전자의 수는 e^- _Bi2O3=6.022xl0²³ x (83+83+8+8+8) / 465.96 = 2.45 xlO²³이고,

- 산화탄탈 물질의 경우, 그램당 전자의 수는 e^- _Ta2O5=6.022xl0²³ x (73+73+8+8+8+8+8) / 441.9 = 2.53 xlO²³이며,

산화세륨 물질의 경우, 그램당 전자의 수는 e^- _CeO2=6.022xl0²³ x (58+8+8) / (172.12) = 2.59 x10²³이다.

예를 들어, 직경이 100nm인 구형의 산화하프늄 나노입자(Hf0₂)의 경우, 나노입자의 전자 밀도는 물의 상응하는 용적의 전자 밀도의 7.3배 이다 (즉, 100nm와 동일한 구체는 물 분자로 채워진다).

(여기서, water는 물이다)

예를 들어, 직경이 100nm와 동일한 구형의 산화비스무쓰 나노입자(Bi₂0₃)의 경우, 나노입자의 전자 밀도는 물의 상응하는 용적의 전자 밀도의 6.5배 이다 (즉, 100nm에 상응하는 구체가 물 분자로 채워진다).

(여기서 water는 물이다)

예를 들어, 직경이 100nm와 동일한 구형의 산화탄탈 나노입자(Ta₂0₅)의 경우, 나노입자의 전자 밀도는 물의 상응하는 용적의 전자 밀도의 6.25배이다(즉, 100nm와 동일한 구체는 물 분자로 채워진다).

(여기서 water는 물이다)

예를 들어, 직경이 100nm와 동일한 구형의 산화세륨 나노입자(Ce0₂)의 경우, 나노입자의 전자 밀도는 물의 상응하는 용적의 전자 밀도의 5.6배이다(즉, 100nm와 동일한 구체는 물 분자로 채워진다).

생적합성 피복

바람직한 실시형태에서, 목적한 조성물을 제조하기 위해 본 발명의 내용에 사용된 나노입자는 차폐 특성을 나타내는 제제로부터 선택된 생적합성 물질로 피복될 수 있다. 실제로, 본 발명의 나노입자가 정맥내(IV) 경로를 통해 피검자에게 투여되는 경우, 차폐 특성을 나타내는 제제로부터 선택된 물질을 사용한 생적합성 피복이 나노입자의 생분포를 최적화시키는데 특히 유리하다. 상기 피복은 나노입자의 소위 "차폐 특성"에 대해 관여한다. 차폐 특성을 나타내는 제제는 입체 그룹을 나타내는 제제일 수 있다. 이러한 그룹은 폴리에틸렌 글리콜(PEG); 폴리에틸렌옥사이드; 폴리비닐알코올; 폴리아크릴레이트; 폴리아크릴아미드(폴리(N-이소프로필아크릴아미드)); 폴라카바미드; 생중합체; 덱스트란, 크실란 및 셀룰로즈와 같은 다당류; 콜라겐; 폴리설포베타인과 같은 쌍성이온성 화합물 등으로부터 선택될 수 있다.

다른 바람직한 실시형태에서, 나노입자는 생물학적 표적과의 상호작용을 허용하는 제제로부터 선택된 생물적합성 물질로 피복될 수 있다. 이러한 제제는 전형적으로 나노입자의 표면에 양성 또는 음성 전하를 가져올 수 있다. 이러한 전하는, 이의 농도가 0.2 내지 10g/L에서 변하는 나노입자 현탁액에서 전형적으로 수행된, 제타(Zeta) 전위 측정으로 측정할 수 있으며, 상기 나노입자는, pH가 6 내지 8인 수성 매질 속에 현탁된다.

나노 입자 표면에서 양성 전하를 형성하는 제제는, 예를 들면, 아미노프로필트리에톡시실란 또는 폴리라이신일 수 있다. 나노입자 표면에 음성 전하를 형성하는 제제는, 예를 들면, 포스페이트(예를 들면, 폴리포스페이트, 메타포스페이트, 피로포스페이트 등), 카복실레이트(예를 들면, 시트레이트 또는 디카복실산, 특히 석신산) 또는 설페이트일 수 있다.

나노입자 또는 응집체의 완전한 생적합성 피복이 특히 정맥내(IV) 내용에서 어떠한 인식 성분(대식구, 옵소닌 등)과 입자 표면의 상호작용을 피하기 위하여 유리할 수 있다. "완전한 피복"은 입자의 표면 위에 적어도 완전한 단층을 생성할 수 있는 생적합성 분자의 매우 높은 조밀도(compactness)의 존재를 내포한다.

생적합성 피복은, 특히 유액, 예를 들면, 생리학적 유액(혈액, 혈장, 혈청 등), 어떠한 등장성 매질 또는 생리학적 매질, 예를 들면, 약제 투여에 요구되는, 글루코즈(5%) 및/또는 NaCl(0.9%)를 포함하는 매질 속에서 나노입자 안전성을 허용한다.

안전성은 건조 오븐을 사용하여 무수 추출물 정량화에 의해 확인할 수 있으며, 전형적으로 0.22 또는 0.45μm의 여과기 상에서 여과 전 및 후에 나노입자 현탁액 상에서 측정될 수 있다.

유리하게는, 피복은 생체내에서 입자의 완전성을 보존하고, 이의 생적합성을 보증하거나 개선시키고, 이의 임의의 작용화(예를 들면, 스페이서 분자, 생적합성 중합체, 표적화제, 단백질 등을 사용함)를 촉진한다.

표적화

본 발명에 따른 특수한 나노입자는 표적화제를 추가로 포함함으로써 표적 세포 상에 존재하는 인식 성분과 이의 상호작용을 허용할 수 있다. 이러한 표적화제는 전형적으로, 나노입자가 표적 부위에 축적되면 작용한다. 표적화제는 사람 또는 동물 체내에 존재하는 분자에 대한 친화성을 나타내는 어떠한 생물학적 또는 화학적 구조일 수 있다. 예를 들면, 이는 펩타이드, 올리고펩타이드 또는 폴리펩타이드, 단백질, 핵산(DNA, RNA, SiRNA, tRNA, miRNA 등), 호르몬, 비타민, 효소, 병리학적 세포, 특히 종양 항원의 리간드, 호르몬 수용체, 사이토킨 수용체 또는 성장 인자 수용체에 의해 나타낸 분자의 리간드일 수 있다. 상기 표적화제는 예를 들면, LHRH, EGF, 폴레이트(folate), 항-B-FN 항체, E-셀렉틴/P-셀렉틴, 항-IL-2Rα 항체, GHRH 등으로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다.

조성물

본원에 기술된 다른 특수한 목적은 바람직하게는 약제학적으로 허용되는 담체 또는 비히클(vehicle)과 함께, 상기 정의한 바와 같은 나노입자를 포함하는 약제학적 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 대표적인 대상은, 종양을 지닌 포유동물 피검자, 바람직하게는 종양을 지닌 사람 피검자에서 (i) 종양 용적 중 암 세포의 30% 이상의 파괴 또는 (ii) 상기 조성물의 용적(Vc)이 종양 용적(Vt)의 2 내지 50%를 점유하고 상기 종양이 이온화 방사선에 노출되는 경우 적어도 20% 이상의 종양 크기 감소를 유도하는 조성물로서, 상기 조성물은, 전자 밀도가 물의 상응하는 용적 1 (Vwl)의 전자 밀도의 적어도 5배인 용적(Vin)을 갖는 무기 나노입자를 포함한다.

대표적인 실시형태에서, 포유동물의 종양의 용적은 3cm³(3 cc) 내지 5000cm³ (5000 cc)이다.

조성물은 고체, 액체(현탁액 중 입자), 에어로졸, 겔, 페이스트 등의 형태일 수 있다. 바람직한 조성물은 액체 또는 겔 형태이다. 특히 바람직한 조성물은 액체 형태이다.

사용되는 담체는 예를 들면, 염수, 등장성, 멸균성, 완충된 용액, 비-수성 비히클 용액 등과 같이, 숙련가용의 어떠한 전통적인 지지체일 수 있다. 조성물은 또한 안정화제, 감미제, 표면활성제, 중합체 등을 포함할 수 있다.

이는 숙련가에게 공지된 약제학적 제형의 기술을 사용함으로써, 예를 들면, 앰플제, 에어로졸제, 병, 정제, 캅셀제로서 제형화될 수 있다.

일반적으로, 액체 또는 겔제 형태의 조성물은 약 0.05g/L 내지 약 450g/L의 나노입자, 약 0.05g/L 내지 약 150g/L의 나노입자, 바람직하게는 적어도 약 10g/L, 20g/L, 40g/L, 45g/L, 50g/L, 55g/L, 60g/L, 80g/L, 100g/L, 150g/L, 200g/L, 250g/L, 300g/L, 350g/L 또는 400g/L의 나노입자를 포함한다.

조성물 속의 나노입자의 농도는 무수 추출물로 측정할 수 있다. 무수 추출물은 나노입자를 포함하는 현탁액을 건조 오븐 속에서 건조시키는 단계 후에 이상적으로 측정된다.

투여 경로

본 발명의 나노입자는 국소(종양내(IT), 동맥내(IA)), 피하, 정맥내(IV), 피내, 기도(흡입), 복강내, 근육내, 관절내, 척추강내, 안구내 또는 경구 경로(입으로)와 같은 상이한 가능 경로를 사용하여, 바람직하게는 IT, IV 또는 IA를 사용하여 피검자에게 투여할 수 있다.

고형 종양

본 발명은 특히 상피, 신경외배엽 또는 중간엽 기원의 악성 고형 종양의 어떠한 유형도 치료하는데 사용될 수 있다. 나노입자는 또한 외과적으로 제거할 수 없는 진전된 단계의 종양에 사용될 수 있다.

본원에 기술된 나노입자는 특히 방사선치료요법이 전통적인 치료이거나 특수한 피검자용으로 가장 적절한 치료인 경우, 또는 방사선치료요법이 처방될 수 있는 경우의 암을 치료하는데 사용되는 것으로 의도된다. 이러한 암은 특히 ADIS, 흑색종과 관련된 악성 신생물을 포함하는 피부 암; 편평세포 암; 뇌, 소뇌, 뇌하수체, 척수, 뇌간, 눈 및 안공(orbit)을 포함하는 중추신경계 종양; 머리 및 목 종양; 폐암; 유방암; 간 및 간담즙성 관 암, 결장, 직장 및 회장 암, 위, 췌장, 식도암과 같은 위장 종양; 전립샘, 고환, 음경 및 요도암과 같은 남성 생식기 종양; 자궁경부, 자궁내막, 난소, 나팔관, 질 및 외음부암과 같은 부인과 종양; 부신 및 복막후 종양; 국재화와 관련없는 골 및 연조직의 육종; 및 윌름스 종양(Wilm's tumor), 신경아세포종, 중추신경계 종양, 유잉 육종(Ewing's sarcoma)과 같은 소아과 종양으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

치료 전 종양 용적(Vt) 평가

종양 용적 영상화는 숙련가에게 공지된 바와 같은 방사선 사진, 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기 공명 영상(MRI), 초음파(US), 단일 광전자 방출 단층 촬영(SPECT), 및 양전자 방사 단층촬영(PET)을 포함한다. 이들 기술 모두를 사용하여 종양 용적을 평가한다. CT 및 MRI가 치료 계획을 위한 가장 일반적으로 사용된 과정이다.

MRI는 강력한 자기장의 존재하에서 무선진동수 힘을 사용하여 양성자를 물 또는 지방산 쇄 속에서 교란시켜, 이들이 최종적으로 무선진동수 신호를 생산하도록 한다. 이러한 신호는 수신기 코일(receiver coil)의 사용으로 기록될 수 있다. 구배는 무선진동수 펄스의 적용 동안에 또는 당해 신호를 접수하여 이를 공간적으로 암호화하여 체내에서 신호의 지도를 생성하는 동안 적용될 수 있다. 지방, 물 및 다른 화합물에 의해 생산된 Tl, T2, 자기 자화율(magnetic susceptibility) 및 공명 주파수와 같은 조직 특징은 영상 위에서 검출될 수 있다.

컴퓨터 단층촬영(CT) 영상은 상이한 조직에 의한 X-선의 다양한 흡수를 기반으로 하며, 교차 영상을 제공한다. 단어 "단층촬영"의 기원은 "조각(slice)" 또는 "단면(section)"를 의미하는 그리스어 "tomos" 및 "그리다"를 의미하는 "graphe"로부터 온다. CT 영상 시스템은 체내의 골 및 연조직의 교차 영상을 생성한다. CT 영상은 합해져서 3D 영상을 생성한다.

종양 용적 내에서 조성물(Vc)의 용적의 평가

본 발명의 나노입자는 고 전자 밀도 물질로 구성된다. 이들은 고유하게 방사선 불투과성(즉, 이들은 X-선을 흡수한다)이고 대표적으로 방사선사진 및 컴퓨터 단층촬영을 사용하는 경우 용이하게 가시화될 수 있다.

종양 용적(Vt)내 조성물의 용적(Vc)은 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상화 기술을 사용하여 계산할 수 있다. 조성물을 제조하는데 사용된 나노입자는 종양 조직과 나노입자 사이의 전자 밀도의 차이로 인하여 CT 영상에서 현저한 대조(contrast)를 생성할 것이다.

하운스필드 수(Hounsfield number)는 하운스필드 단위(HU)(여기서, 공기의 CT 수는 -1000(HU = -1000)이고 물의 CT 수는 0(HU=0)이다)로 나타낸, 컴퓨터 단층촬영에서 화소(사진 요소)의 계산된 X-선 흡수 계수의 표준화된 값이다. 고 전자 밀도를 가진 무기 나노입자의 경우, 조직과 나노입자 사이의 분리는 전형적으로 대략 120 또는 150의 HU 값에서 발생한다. 전형적으로 120 또는 150 내지 200까지의 HU 값 이상에서, 보다 많은 연조직 밀도는 발견될 수 없다.

따라서, 조성물의 용적(Vc) - 나노입자에 의해 점유된 용적(전형적으로 120 또는 150 초과의 HU)을 계산할 수 있다.

도 2는 고 밀도 나노입자(산화하프늄 물질로 구성됨)의 존재하에 종양의 대표적인 CT 영상을 나타낸다. 당해 도에서, 나노입자의 수성 현탁액(산화하프늄 물질로 구성됨)을 종양내로 직접 주사하였다(종양내 투여). 이의 주사 후 종양 덩어리로부터 나노입자의 비 유출(< 10%) 및 또한 종양 구조내 당해 나노입자의 지속성 둘 다는 입증되어 왔다(참조: L. Maggiorella et al. Nanoscale radiotherapy with hafnium oxide nanoparticles. Future Oncology, 2012, 8(9); 1167-1181).

대표적으로, 조성물의 용적(Vc)은 종양 용적의 2% 내지 55%를 점유한다. 더 바람직하게는, 조성물의 용적은 종양 용적의 2% 내지 50%, 2% 내지 45%, 2% 내지 40%, 2% 내지 35%, 2% 내지 30%, 2% 내지 25%, 및 특히 더 바람직하게는 2%, 2.5, 3 또는 5% 내지 20%, 15% 또는 10%이다.

나노입자에 의해 점유된 용적, 즉, 종양 용적내 조성물의 용적(Vc)내 전자 밀도의 계산

조성물의 용적(Vc)의 전자 밀도는 CT 스캐너를 사용하여 확립한 교정 곡선을 사용하여 계산한다.

제1 단계에서, 조성물의 용적(Vc) - 나노입자에 의해 점유된 용적(대표적으로 120 또는 150 또는 200 초과의 HU) - 을 계산한다.

제2 단계에서, 계산된 용적(Vc)내에서, 대표적으로 120 또는 150 또는 200 초과의 HU 값의 분포에 상응하는 막대그래프를 확립한다. 막대그래프는 대표적으로 120HU 또는 150HU 또는 200HU의 특수한 역치(threshold) 이상의 특수한 HU 값과 관련된 복셀(voxel)의 발생을 나타낸다. 나노입자의 분포에 대한 평균 HU 값은 다음 식을 사용하여 수득한다:

평균 HU =∑ (HU x 발생) /∑ 발생

하운스필드 수(HU)를 현탁액 또는 겔 속의 나노입자의 증가된 농도에 대해 플롯팅하는 경우 교정 곡선을 사용한다. 교정 곡선의 대표적인 예는, 크기 범위가 도 3에서 15nm 내지 105nm(GNP)의 범위인 금 나노입자에 대해 나타낸다.

교정 곡선으로부터, 나노입자의 평균 농도가 계산된다(g/L의 X_평균).

제3 단계에서, Vc내 나노입자의 용적(VNP =∑ Vin)을 다음과 같이 계산한다:

V_NP(cm³) = X_평균 x Vc(cm³) / d_물질(g/cm³)/1000(cm³)

이후에, 다음의 식을 사용하여 조성물의 용적의 전자 밀도(용적당 전자의 수)를 계산한다:

ρ_e-C = [(V_c-V_NP) ρ_e-eau + VNP x ρ_e-물질] / Vc

여기서,

ρ_e-C는 조성물의 용적의 전자 밀도(cm³당 전자 수)이고;

ρ_e-eau는 물의 전자 밀도이며;

ρ_e-물질은 나노입자를 구성하는 물질의 전자 밀도이다.

나노입자 현탁액의 국소 주사 후 종양 덩어리로부터 나노입자 유출의 부재로 인하여, 조성물의 용적은 종양내로 주사된 나노입자 현탁액의 용적에 상응하며; 조성물의 용적내 나노입자의 평균 농도는 종양내로 주사된 나노입자의 현탁액의 농도에 상응한다.

나노입자에 의해 종양 용적에 제공된 전자의 양의 계산

나노입자에 의해 제공된 전자의 양은 다음 식을 사용하여 계산한다:

전자의 양 = V_NP (cm³) x ρ_e-물질

방사선치료요법 공급원

본 발명의 나노입자는 많은 분야, 특히 사람 또는 수의약에서 사용될 수 있다. 본원에 기술된 것으로서, 본 발명에 따른 나노입자 및 조성물은 동물, 바람직하게는 포유동물(예를 들면, 수의약의 내용에서), 더 바람직하게는 사람에서, 바람직하게는 나노입자가 이온화 방사선에 노출되는 경우, 특히 종양학에서 치료제로서 사용된다. 이온화 방사선은 대표적으로 X-선, 감마-선, UV-선, 전자 빔 및 예를 들면, 중성자, 탄소 이온 및 양성자의 입자 빔을 포함한다.

특정 실시형태에서, 본 발명은:

- 피검자에게 물의 상응하는 용적 1 (Vwl)의 전자 밀도의 적어도 5배인 전자 밀도를 갖는 용적(Vin)을 각각 갖는 무기 나노입자를 포함하는, 종양 용적(Vt)의 2 내지 50%를 점유하는 용적(Vc)을 갖는 조성물을 투여하는 단계; 및

- 상기 피검자의 종양을 이온화 방사선에 노출시키는 단계;를 포함하여,

암으로 고통받는 피검자에서 (i) 종양 용적 중 약 30% 이상, 예를 들면 약 35%, 40%, 44% 또는 45% 이상, 바람직하게는 약 47% 이상, 예를 들면, 약 50%, 55%, 60%, 65% 및 68% 이상, 더 바람직하게는 약 70% 이상의 암 세포의 파괴, 또는 (ii) 종양 크기의 적어도 15%, 20%, 바람직하게는 20% 이상의 감소를 유도하는 방법에 관한 것이다.

바람직한 실시형태에서, 용적 조성물(Vc)은, 전자 밀도가 물의 상응하는 용적 2(Vw2)의 적어도 3%의 전자 밀도를 갖는다. 더 바람직하게는, 무기 나노입자는 적어도, 바람직하게는 3xl0²²개 이상의 전자, 예를 들면, 약 3.2xl0²²개 이상의 전자, 바람직하게는 7xl0²²개 이상의 전자를 종양 덩어리에 제공한다.

이온화 방사선, 특히 X-선, 감마-선, 방사활성 동위원소 및/또는 전자 비임의 효과하에서, 나노입자는 활성화되거나, 다른 말로 여기되어 전자 및/또는 고 에너지 광자를 생산한다. 이온화 후 방사된 이들 전자 및/또는 고 에너지 광자는 가능하게는 유리 라디칼 생성, 및 궁극적으로는 세포 파괴를 위해 직접적인 및/또는 간접적인 세포 손상에 포함되어 환자에 대해 우수한 결과를 생성할 것이다. 놀랍게도, 본 발명자들은, 나노입자에 의해 종양 덩어리에 제공된 전자의 양과 함께 각각의 나노입자의 고 전자 밀도는 방사선치료요법의 현저히 증가된 효율에 관여함을 발견하였다.

입자는 방사선의 총 투여량의 거대한 범위내에서 여기될 수 있다. 양 및 스케쥴(분획 투여량, 분획 전달 계획, 총 투여량 단독 또는 다른 항암제와 조합된 총 투여량 등에 상관없이 조사(irradiation) 계획 및 전달)은 특정 질병/해부학적 부위/질병 단계 환자 설정/환자 연령(어린이, 성인, 노인 환자)에 대해 정의되고 어떠한 특수 상황에 대한 보호의 표준을 구성한다.

조사는 나노입자의 투여 후 어떠한 시기에도, 1회 이상의 경우로, 현재 이용가능한 어떠한 방사선치료요법 또는 방사선촬영의 시스템을 사용하여 적용할 수 있다.

앞서 나타낸 바와 같이, 적절한 방사선 또는 여기 공급원은 바람직하게는 이온화 방사선이며 X-선, 감마-선, 전자 빔, 이온 빔 및 방사활성 동위원소 또는 방사동위원소 방사로 이루어진 그룹으로부터 유리하게 선택될 수 있다. X-선이 특히 바람직한 여기 공급원이다.

이온화 방사선은 전형적으로 약 2KeV 내지 약 25,000KeV, 특히 약 2KeV 내지 약 6000KeV(즉, 6MeV)(LINAC 공급원), 또는 약 2KeV 내지 약 1500 KeV(예를 들면, 코발트 60 공급원)이다.

일반적인 및 비-제한적 방식으로, 다음의 X-선을 상이한 경우에 적용하여 입자를 여기시킬 수 있다:

- 2 내지 50keV의 피상적인 X-선: 표면 근처의 나노입자를 여기시킴(수밀리미터의 침투);

50 내지 150keV의 X-선: 진단시 그러나 치료요법시에도

6cm의 조직 두께를 침투할 수 있는 200 내지 500keV의 X-선(오르토 전압)

1000keV 내지 25,000keV의 X-선(메가 전압).

방사활성 동위원소는 달리는 이온화 방사선 공급원(큐리치료요법(curietherapy) 또는 브래키치료요법(brachytherapy))으로 사용될 수 있다. 특히, 요오드 I¹²⁵(t ½ =60.1일), 팔라듐 Pd¹⁰³(t ½ = 17일), 세슘 Cs¹³⁷, 스트론튬 ⁸⁹Sr(t ½ = 50,5일), 사마륨 ¹⁵³Sm(t ½ = 46.3시간), 및 이리듐 Ir¹⁹²이 유리하게 사용될 수 있다.

양성자 빔과 같은 하전된 입자, 탄소와 같은 이온 빔, 특히 고 에너지 이온 빔을 또한 이온화 방사선 공급원 및/또는 중성자 빔으로서 사용할 수 있다.

전자 빔을 또한 4MeV 내지 25MeV를 포함하는 에너지를 지닌 이온화 방사선으로서 사용할 수 있다.

특이적인 단색 조사 공급원을 금속성 물질을 구성하는 원자의 바람직한 x-선 흡수 가장자리에 근접하거나 이에 상응하는 에너지에서 x-선 방사선을 선택적으로 생성하는데 사용할 수 있다.

우선적으로, 이온화 방사선의 공급원은 선형 가속기(LINAC), 코발트 60 및 브랜치치료요법 공급원으로부터 선택될 수 있다.

객관적인 종양 반응의 평가

종양 크기 평가(해부학적 반응 기준)

종양 파열(tumor burden)에 있어서의 변화의 평가는 암 치료요법의 임상적 평가의 중요한 특징이며: 종양 수축(목적 반응) 및 질병 진행 둘 다는 임상 시도의 유용한 종점이다.

항-종양 효과의 증거를 위한 새로운 제제를 스크리닝(screening)하기 위한 의미있는 종점으로서 종양 퇴행(종양 크기 감소)의 사용은 많은 고형 종양의 경우, 환자의 집단에서 종양 수축을 생성하는 제제가 임상적 이점을 측정하기 위한 금 표준물인 전체 생존 또는 삶의 질 둘 다에서 개선을 후속적으로 입증하는 이상적인 기회(비록 불완전하더라도)를 가짐을 제안하는 수년의 증거에 의해 뒷받침된다.

1981년에, 세계 보건 기구(WHO)는 최초로 종양 반응 기준을 발표하였다. RECIST(고형 종양에서 반응 평가 기준)로 알려진 새로운 기준은 2000년 및 2009년에 발표되었다. 상기 언급한 종양 반응 기준에서, CT, MRI, 또는 다른 기술과 같은 영상화 기술이 종양 크기를 분석하기 위해 사용된다.

암 세포 사멸 평가의 퍼센트(%)

조직학적 평가를 사용하여 수술전 치료요법 후 대표적으로 잔류성 암 세포를 검출한다. 현재, 주요 병변의 병리학적 반응 평가는 일본 병리학적 반응 기준, 애버센 분류(Abersen classification), GEPARDO 분류, NSABP B18 분류와 같은 임상 시험에서 사용된 정의를 사용하여 수행될 수 있으나, 전적으로 이에 한정되지 않는다.

분자 영상화(물질대사 반응 기준)

동적 대조-향상된 MRI, 확산-가중 MRI, MR 분광학, 광학적 영상화 및 대조-향상된 초음파와 같은, 치료 모니터링을 위한 수개의 추구된 분자 영상화 접근법 중에서, 글루코즈 유사체 ¹⁸F-FGD((18)플루오로데옥시글루코즈 양전자 방사 단층촬영)가 임장적으로 가장 많이 사용된다.

종양에 의한 ¹⁸F-FGD 흡수에 있어서 보다 적은 감소 또는 무 감소(non decline)는 종양 반응의 부재의 신호로서 고려되었다. ¹⁸F-FGD 흡수 초과에 있어서 지속되는 감소를 지닌 종양은 치료요법의 말기에 조직학에 의한 완전한 병리학적 반응을 가지는 경향성이 가장 컸다. 종양 ¹⁸F-FGD 흡수는 또한 효과적인 치료를 사용한 종양 크기보다 더 신속하게 감소되었다.

2개의 기본적인 접근법: 정성적 및 정량적인 접근법이 치료의 물질대사 변화를 평가하기 위해 고려될 수 있다. 정량적 분석을 위하여, SUV(표준화된 흡수값)는 미량원소의 조직 축적을 평가하기 위한 광범위하게 사용된 계량법이다. SUV는 체질량, 무지방 체질량(SUL) 또는 체 표면적에 대해 표준화될 수 있다. 전형적으로, 종양 SUB에 있어서의 감소 퍼센트가 치료요법에 대한 객관적인 종양 반응을 평가하기 위한 정량화 방법으로서 사용될 수 있다. 그러나, 절대적인 SUV 측정을 또한 사용할 수 있다.

치료에 대한 종양 반응을 모니터링하기 위한 분자 마커

암 세포에 의해 혈액내로 구체적으로 분비된 마커의 척도를 사용하여 치료요법에 대한 종양 반응을 모니터링할 수 있다. 전립샘, 난소, 및 갑상선 암을 포함하는, 일부 악성 종양에서, 종양 마커(전립샘-특이적인 항원, CA125, 및 티로글로불린)를 사용하여 치료에 대한 종양 반응을 모니터링한다.

전통적인 암 관리는 다중접근법 치료(예를 들면, 방사선치료요법 및 화학치료요법의 조합)의 동시발생을 전신계적으로 내포한다.

특히 방사선치료요법의 내용에서, 방사선에 따른 본원에 기술된 나노입자는 매 상이한 암 치료요법 프로토콜과 함께 사용할 수 있다. 이러한 프로토콜은 수술, 방사선수술, 화학치료요법, 세포정지제(들), 세포독성제(들), 표적화된 치료요법, 면역치료요법, 방사성핵, 특히 면역방사성핵종, 및 암을 치료하도록 의도된 어떠한 다른 생물학적 또는 무기 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 국면 및 장점은 설명의 목적으로 제공되며 제한하지 않는, 다음의 실시에에서 명백해질 것이다.

도 1은, 일단 투여되면, 본 발명의 조성물의 용적(Vc)이 종양 용적(Vt)의 2 내지 50%를 점유함을 나타낸다. 조성물의 각각의 무기 나노입자는, 물의 상응하는 용적 1(Vwl)의 전자 밀도의 적어도 5배의 전자 밀도를 갖는 용적(Vin)을 갖는다. 이들 무기 나노입자는 적어도, 바람직하게는 약 3.2xl0²²개 이상의 전자, 예를 들면, 3.2xl0²²개 이상의 전자, 바람직하게는 7xl0²²개 이상의 전자를 종양 덩어리에 제공한다. 용적 조성물(Vc)은 (또한) 물의 상응하는 용적 2(Vw2)의 전자 밀도의 적어도 3%의 전자 밀도를 갖는다.
도 2는 HCT116 종양을 지닌 스위스 누드 마우스(Swiss nude mouse)내로 종양내 주사 후 Hf0₂ 나노입자의 생적합성 현탁액의 시간에 따른 분포 및 분산을 나타낸다. 컴퓨터 단층촬영을 주사한지 2 및 15일 후 종양에서 수행하였다.
도 3은 15 nm(금-15), 30nm(금-30), 60nm(금-60), 80nm(금-80) 및 105nm (금-105)와 동일한 크기를 지닌 금 나노입자에 대한 금 농도의 함수로서 X-선 약화를 나타낸다.
금-15의 [Au](g/L)의 함수로서 HU 값: 다이아몬드 모양의 점
금-30의 [Au](g/L)의 함수로서 HU 값: 사각형 모양의 점
금-60의 [Au](g/L)의 함수로서 HU 값: 삼각형 모양의 점
금-80의 [Au](g/L)의 함수로서 HU 값: 십자가 모양의 점
금-105의 [Au](g/L)의 함수로서 HU 값: + 모양의 점
도 4는 수술 시점에서 치료 후 세포 사멸의 %(수술 후 병리학적 시험)를 나타낸다. 70% 이상의 세포 사멸이 종양 덩어리내에서 종양내 주사된 고 전자 밀도 나노입자 현탁액을 제공받은 환자에 대해 관찰되었으므로 나노입자에 의해 종양 덩어리에 제공된 전자의 양은 7 x 10²²개 이상이다.
도 5는 사지에 연조직 육종을 지닌 사람 피검자내로 종양내 주사 후 HfO₂ 나노입자의 생적합성 현탁액의 시간에 따른 분포 및 분산(방사선치료요법의 모든 기간 동안)을 나타낸다. 컴퓨터 단층촬영을 주사 후 1일(방사선치료요법의 첫번째 기간 전) 및 65일째(수술 전, 방사선치료요법의 모든 기간 후), 종양에서 수행하여 왔다. 종양 크기 감소(종양 용적 발달)은 53%이다.

실시예

53g/L와 동일한 농도의 산화하프늄 나노입자를 포함하는 조성물을 사지의 진전된 연조직 육종 환자에서 종양내 주사한다. 주사 용적은 기준에서 종양 용적의 2.5%에 상응한다. 환자는 5주 동안 50Gy의 방사선 치료요법을 제공받은 후 종양 절제하였다.

다음 표는 다음을 개략적으로 나타낸다:

● 기준에서의 종양 용적(cm³);

● 종양내 주사되고 기준에서 종양 용적(cm³)의 2.5%에 상응하는 나노입자(산화하프늄 물질로 구성됨) 현탁액의 용적인 조성물 용적;

● 53g/L와 동일한 나노입자 농도;

● 물 분자로 구성된 동일한 나노입자(용적 Vw1을 지님)의 전자 밀도에 대한 각각의 나노입자(용적 Vin을 지님)의 전자 밀도;

(여기서 water는 물이다)

● 물 분자로 구성된 동일한 용적(Vw2)의 전자 밀도에 대한 용적 조성물(Vc)의 전자 밀도;

● 나노 입자에 의해 종양 덩어리에 제공된 전자의 양;

전자의 양 = V_HfO2(cm³) x ρ_e-HfO2(e^-/cm³)

● 종양의 중량당 나노입자의 중량으로서 표현된 종양내 나노입자의 %(예를 들면, 0.13%는 종양 100g당 나노입자 0.13g을 말한다).

Vt: 종양 용적(cm3)		55.0	55.0	95.9	158.0	212.0	476.0	1814.4
Vc: 조성물 용적(종양 용적의 2.5%)(cm3)		1.4	1.4	2.4	4.0	5.3	11.9	45.0
X평균: 평균 농도(g/L)		53.0	53.0	53.0	53.0	53.0	53.0	53.0
물 분자로 구성된 동일한 나노입자의 전자밀도에 대한 각각의 나노입자의 전자 밀도: e-밀도(Vin)/ e-밀도(Vw1)	ρe- Vin/ρe- vw1	7.3	7.3	7.3	7.3	7.3	7.3	7.3
물 분자로 구성된 동일한 용적의 전자밀도에 대한 용적 조성물(Vc)의 전자 밀도: e-밀도(Vc)/ e-밀도(Vw2)	ρe- Vc/ρe- vw2	103442	103442	103442	103442	103442	103442	103442
		3.4%	3.4%	3.4%	3.4%	3.4%	3.4%	3.4%
나노입자에 의해 종양 덩어리에 제공된 e-의 양		1.87E+22	1.87E+22	3.20E+22	5.27E+22	7.07E+22	1.59E+22	6.00E+22
종양 중량당 나노입자의 중량으로 나타낸 종양내 나노입자의 %		0.13%	0.13%	0.13%	0.13%	0.13%	0.13%	0.13%
암 세포 사멸%		44	47	10	55	93	72	93

도 4는 수술 시간에 처리 후 세포 사멸의 %(수술후 병리학적 시험)를 나타낸다. 세포 사멸의 70% 이상이, 고 전자 밀도 나노입자 현탁액을 접수받고 종양 덩어리내 종양내 주사된 환자에 대해 관찰함으로써 나노입자에 의해 종양 덩어리에 제공된 전자의 밀도가 적어도 7 x 10²²이 되도록 한다.흥미롭게도, 종양의 중량당 나노입자의 중량으로서 나타낸 종양내 나노입자의 퍼센트(%)는 0.13%(0.13%는 종양 100g당 나노입자 0.13g을 말한다)과 동일하다. 당해 값은 종양내 하프늄 성분의 0.11%에 상응한다(즉, 종양 100g당 하프늄 성분의 0.11g). 나노입자의 이러한 중량%는, 나노입자에 의해 종양 덩어리에 제공된 전자의 양이 3 x 10²²이상, 바람직하게는 7 x 10²² 이상이 아니라면 방사선치료요법의 종양 반응을 현저하게 향상시키지 않는다.

여기 나타낸 결과는, 종양 용적의 2 내지 50%를 점유하는 고 전자 밀도 무기 나노입자(즉, 각각의 나노입자는 물 분자로 구성된 동일한 나노입자의 전자 밀도의 적어도 5배의 전자 밀도를 갖는다)를 포함하는 조성물만이, 무기 나노입자를 종양 덩어리에 3 x 10²²개 이상, 바람직하게는 7 x 10²²개 이상의 전자를 제공하는 경우 암 세포 사멸의 44% 또는 47% 이상, 바람직하게는 70% 이상을 유도할 수 있음을 입증한다.

Claims (11)

1. 고형 종양 용적(Vt) 중 70% 이상의 암 세포의 파괴(조직학적 종양 반응)를 유도함에 의하여, 또는 고형 종양의 용적(Vt)의 20% 이상의 수축(해부학적 종양 반응)을 유도함에 의하여, 악성 고형 종양의 용적(Vt)을 가지는 사람 피검자 내 암의 치료에 사용되기 위한, 무기 나노입자를 포함하는 암치료용 조성물로,
   상기 조성물이, 212cm² 미만인, 종양 용적(Vt)의 2.5% 내지 50%인 용적(Vc)을 가지고, 상기 나노입자의 무기 물질이 산화하프늄(IV)(Hf0₂) 또는 산화레늄(IV)(Re0₂)이며, 종양 용적(Vt)에 7 x l0²²개 이상의 전자를 제공하며,
   상기 조성물이 이온화 방사선에 노출된 사람 피검자 및 상기 사람 피검자의 종양에 종양내로 투여되며,
   상기 무기 나노입자에 의해 종양에 제공된 전자의 양은 하기 식을 사용하여 산출되고:
   [식]
   전자의 양 = V_NP (cm³) x ρ_e-물질,
   상기 식에서,
   ρ_e-물질 = d_물질 x e^- _물질 이고,
   V_NP(cm³) = X_평균 x Vc(cm³) / d_물질(g/cm³)/1000(cm³)이며,
   상기 d_물질은 무기 나노입자를 구성하는 물질의 이론적(용적) 밀도이고,
   상기 e^- _물질은 무기 나노입자를 구성하는 물질의 그람당 전자의 수이며,
   상기 Vc는 조성물 용적을 나타내고 피험자에게 투여되는 무기 나노입자 현탁액의 용적에 상응하며,
   상기 X_평균은, 종양에 주입되는 무기 나노입자 현탁액의 농도에 상응하는, 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조성물의 용적(Vc)은 종양 용적(Vt)의 2.5% 내지 35%인, 조성물.
3. 제1항에 있어서,
   상기 나노입자의 최대 치수는 5nm 내지 250 nm인, 조성물.
4. 제1항에 있어서,
   액체 또는 겔 형태의 약제학적 조성물인, 조성물.
5. 제1항에 있어서,
   이온화 방사선 공급원이 X-선, 이온 빔, 전자 빔, 감마-선 및 방사활성 동위원소에서 선택되는, 조성물.
6. 제5항에 있어서,
   상기 이온화 방사선 공급원이 50 keV 내지 6 MeV의 X-선인, 조성물.
7. 제1항에 있어서,
   상기 종양이 악성 고형 종양 또는 림프 암인, 조성물.
8. 제1항에 있어서,
   종양 용적 내 무기 나노입자를 포함하는 조성물의 용적(Vc)이 방사선 촬영 또는 컴퓨터 단층촬영에 의해 결정되는, 조성물.
   
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