KR20180031736A - 나노입자-기반 간-표적화 요법 및 영상화 - Google Patents

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KR20180031736A
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Abstract

본 발명은 금속 및/또는 반도체를 포함하는 코어; 및 상기 코어에 공유 결합된 복수의 리간드로서, 상기 리간드는 적어도 하나의 간-표적화 리간드; 생활성제를 포함하는 적어도 하나의 페이로드 리간드; 및 탄수화물을 포함하는 적어도 하나의 희석 리간드을 포함하는, 나노입자를 제공한다. 또한 나노입자를 포함하는 약제학적 조성물, 간암의 치료 및 영상화에서 이의 의학적 용도 및 나노입자의 생성 방법이 제공된다.

Description

나노입자-기반 간-표적화 요법 및 영상화
본 발명은 특정 조직 유형 또는 위치에 대한 제제의 표적화된 전달을 위한, 특히 의약에서 사용하기 위한 비히클로서 나노입자에 관한 것이며, 간 장애, 예컨대 간암의 치료를 위한 방법을 포함한다. 약제학적 조성물, 나노입자의 생성을 위한 과정 및 이들의 사용 방법이 또한 개시된다.
본 발명은 포유류 및 특히 인간의 치료를 위한 조성물 및 생성물, 및 이러한 조성물 및 생성물을 제조하고 투여하는 방법에 관한 것이다.
약물 전달은, 특히 작용 부위에 관해 몇몇 상당한 도전을 가진다. 특정 종양 치료의 경우에, 예를 들어, 종양 부위에 대해 항암 약물을 표적화할 수 있는 한편, 표적을 벗어난 효과를 최소화하는 전달 시스템에 대한 필요가 남아있다.
원발성 간암은 전세계적으로 6번째로 가장 빈번한 암이며, 암 사망의 두 번째 주된 원인이다. 대략 75%의 모든 원발성 간암을 차지하는 가장 빈번한 간암은 간세포암종(HCC)이다. HCC는 악성이 되는 간세포에 의해 형성된다. B형 간염, C형 간염, 아플라톡신 B1 및 알코올의 남용은 인간 HCC의 대략 80%를 초래하는 4가지 작용물이다. 따라서, 지방간염, 섬유증 및 간경변과 같은 기저질환은 종종 통상적인 HCC 요법을 복잡하게 한다. 현재, 종양이 절제 가능하다면, 수술 절제는 주된 치료 선택이다. 그러나, 수술을 이용하여 HCC의 10 내지 20%만이 완전히 제거될 수 있다. 따라서, 표적화된 약물 전달은 승인된 화학치료제의 효능 개선과 그들의 부작용 감소에 기인하여 중요한 관심 대상을 가진다(Shi B. et al., J. Histochem. Cytochem., 2013, Vol. 61, pp. 901-909).
WO0232404는 탄수화물-결합(락토스-결합을 포함) 금 나노입자를 기재한다. WO2014/125256은 중추 신경계(CNS)에 대해 생물학적 활성제를 표적화하는 데 사용하기 위한, 예를 들어, CNS 장애의 치료를 위한 나노입자 전달계를 기재한다.
문헌[Garg et al., AAPS PharmSciTech, 2013, Vol. 14, No. 3, pp. 1219-1226]은 간 세포에 대한 형광 쿠마린 유도체의 세포내 전달을 위한 락토스 표면-변형 금 나노비히클을 기재한다.
문헌[
Figure pct00001
et al., Chem. Eur. J., Vol. 9, pp. 1909-1921]은 형광 글리코나노입자의 합성을 기재한다.
문헌[
Figure pct00002
et al., Carbohydrate Research, Vol. 344, pp. 1474-1478]은 리간드 밀도의 영향 및 락토스-작용화된 금 나노입자를 이용하는 단백질 수용체의 인식에 대한 제시를 평가하는 연구를 기재한다.
문헌[
Figure pct00003
et al., Chem. Bio. Chem., Vol. 5, pp. 291-297]은 실험적 전이의 진행을 감소시키기 위해 락토스를 제공하는 글리코나노입자의 용도를 조사하는 연구를 기재한다.
추가적인 나노입자 전달 시스템 및 원발성 간암의 표적화된 치료를 포함하는, 대상체에서 특정 조직 또는 위치에 대해 생활성 및/또는 검출 가능한 제제를 전달하는 방법에 대한 궁극적인 필요가 남아있다. 본 발명은 이들 및 다른 필요를 처리한다.
광범위하게, 본 발명은 간-표적화 모이어티 및 페이로드(payload)를 구비한 나노입자에 관한 것이며, 이 나노입자는 간의 병에 걸린 세포를 포함하여 간에 대해 페이로드를 전달하기 위한 비히클로서 유용하다. 페이로드는 각각 치료적 및/또는 영상화 적용을 위한 1종 이상의 생활성제 및/또는 검출 가능한 제제를 포함할 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도 락토스-(OCH2CH2)m-(CH2)n-SH 형태의 상대적으로 긴 링커를 통해 락토스 리간드가 금 코어에 공유 결합된 나노입자가 간 세포에 대한 생체내 및 시험관내 표적화를 나타낸다는 것을 발견하였다. 본 명세서의 실시예에 제시하는 증거는 락토스 긴 링커 금 나노입자(GNP)가 간세포 상에서 발현된 아시알로당단백질 수용체(ASGPR)와 상호작용한다는 것을 시사한다. 임의의 특정 이론에 의해 구속되는 일 없이, 본 발명자들은 코어에 대해 근위인 상대적으로 강성의 (알킬) 링커 부분과 락토스기에 대해 근위인 상대적으로 가요성 (에틸렌 글리콜) 링커 부분의 조합이 ASGPR과 상호작용을 위해 그리고 궁극적으로 간에 대한 약물 페이로드의 전달을 위해 유리한 리간드 배열을 제공한다는 것을 믿는다. 게다가, 본 발명자들은 특정 글리피칸-3 결합 펩타이드는, 나노입자 코어에 공유 결합될 때, 간세포암종 세포에 나노입자를 표적화하도록(예를 들어, 기본 나노입자에 비해 7-배 표적화) 작용하고, 예를 들어, 메이탄시노이드 DM4 화학치료제 페이로드를 갖는 나노입자에 간 표적화 기능을 제공할 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 제1 양상에서 본 발명은 하기를 포함하는 나노입자에 관한 것이다:
금속 및/또는 반도체를 포함하는 코어; 및
코어에 공유 결합된 복수의 리간드로서, 상기 리간드는 하기 (i) 내지 (iii)을 포함하는, 상기 복수의 리간드:
(i) 적어도 하나의 간-표적화 리간드;
(ii) 생활성제 및/또는 검출 가능한 제제를 포함하는 적어도 하나의 페이로드 리간드; 및
(iii) 탄수화물을 포함하는 적어도 하나의 희석 리간드.
따라서, 관련된 제1 양상에서, 본 발명은 하기를 포함하는 나노입자를 제공할 수 있다:
금속 및/또는 반도체를 포함하는 코어; 및
코어에 공유 결합된 복수의 리간드로서, 상기 리간드는 하기 (iv) 내지 (vi)을 포함하는, 상기 복수의 리간드:
(iv) 적어도 하나의 간-표적화 리간드;
(v) 생활성제를 포함하는 적어도 하나의 페이로드 리간드; 및
(vi) 탄수화물을 포함하는 적어도 하나의 희석 리간드.
일부 경우에, 간-표적화 리간드는 락토스, FGF-4(섬유아세포 성장 인자 4), c-Met(간세포 성장 인자 수용체), 글리피칸-3 결합제(예를 들어, 미국 특허 제8388937호에 개시된 바와 같은 글리피칸-3 결합 펩타이드, 특히 상기 특허에 개시된 바와 같은 서열번호 1 또는 10, 또는 항-글리피칸-3 항체), 알파-태아단백질(alpha-fetoprotein: AFP) 수용체 결합제(예를 들어, 미국 특허 제2012/0270238호에 개시된 바와 같은 AFP 수용체 결합 펩타이드 또는 항-AFP 수용체 항체), 및 ASGPR 결합제(예를 들어, 갈락토스, N-아세틸갈락토사민, 락토스, 글루코스, 만노스, 또는 당모방체(glycomimetic) 리간드, 예컨대 문헌[Mamidyala et al., J. Am. Chem. Soc., 2012, Vol. 1334, No. 4, pp. 1978-1981])로부터 선택될 수 있다. 간-표적화 리간드는 또한 항체 또는 이의 결합 단편, 예를 들어 Fab 단편(단편 항원-결합), 단일 도메인 항체/간 또는 간세포 표적에 관한 나노바디, 예컨대 글리피칸-3, ASGPR, FGF-4, c-Met, AFP 또는 다른 간-발현 단백질 또는 간-발현 수용체일 수 있다.
일부 경우에, 간-표적화 리간드는 서열번호 1 또는 2에 제시된 바와 같은 아미노산 서열의 펩타이드를 포함하거나 또는 이들로 이루어진 글리피칸-3 결합 펩타이드를 포함할 수 있거나, 또는 3개 이하의 아미노산의 결실, 첨가, 변형 또는 치환에 의해 상기 아미노산 서열과 상이한 이들의 변이체이되, 상기 변이체는 서열번호 1 또는 2의 펩타이드의 인간 글리피칸-3에 대한 결합 친화도의 적어도 50%를 보유한다. 결합 친화도는, 예를 들어, 경쟁적 결합 분석에서 결정될 수 있으며, 이때 변이체 펩타이드가 인간 글리피칸-3 폴리펩타이드에 대한 결합을 위해 서열번호 1 또는 2의 펩타이드와 경쟁한다.
특정 경우에, 글리피칸-3 펩타이드는 N-말단의 아세틸화 및/또는 C-말단의 아마이드화를 가진다.
일부 경우에, 간-표적화 리간드(예를 들어, 락토스 또는 글리피칸-3 결합 펩타이드)는 링커를 통해 나노입자 코어(예를 들어, 금 코어)에 공유 결합될 수 있다.
일부 경우에, 간-표적화 리간드는 제1 링커를 통해 코어에 공여 결합될 수 있으며, 상기 제1 링커는 2 내지 50개의 원자의 쇄 길이를 가진다. 특히, 제1 링커는 -(CH2)n- 및/또는 -(OCH2CH2)m-을 포함할 수 있되, n 및 m은 독립적으로 1 이상이다. 특정 경우에, 상기 제1 링커는 -(OCH2CH2)m-을 포함하되, m은 1 내지 10이고, 예를 들어 m은 5 내지 9의 범위이고, 예를 들어, m은 8이다. 특정 경우에, 제1 링커는 -(OCH2CH2)m-(CH2)n-을 포함하되, m = 1 내지 10이고, n = 1 내지 15이다. 특히, m은 3 내지 7의 범위일 수 있고/있거나 n은 5 내지 12의 범위일 수 있다.
일부 경우에, 적어도 하나의 간-표적화 리간드 및 상기 제1 링커는 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
HS-(OCH2CH2)8-CONH-RLNVGGTYFLTTRQ (서열번호 1);
HS-(OCH2CH2)8-CONH-RLNVGGTYFLTTRQ-NH2 (서열번호 1);
HS-(OCH2CH2)8-CONH-YFLTTRQ (서열번호 2);
HS-(OCH2CH2)8-CONH-YFLTTRQ-NH2 (서열번호 2);
HS-(OCH2CH2)6-NH(Ac)-RLNVGGTYFLTTRQ (서열번호 1); 및
HS-(OCH2CH2)6-NH(Ac)-YFLTTRQ (서열번호 2).
일부 경우에, 제1 링커는 말단 황 원자(예를 들어, 금 황 또는 금-티올 결합)을 통해 코어에 결합될 수 있다.
특정 경우에 상기 제1 링커를 통해 코어에 공유 결합된 간-표적화 리간드는 하기 화학식 (I)의 구조를 가진다:
Figure pct00004
상기 제1 링커는 말단 티올기를 통해 코어에 결합된다.
일부 경우에 페이로드 리간드는 치료제, 예컨대 화학치료제 또는 세포독성 화합물을 포함한다. 특정 경우에 페이로드 리간드는 메이탄시노이드 DM4, 독소루비신, 이리노테칸, 백금 (II), 백금 (IV), 테모졸로마이드, 카무스틴, 캄토테신, 독소루비신, 도세탁셀, 소라페닙, 메이탄신, 메이탄시노이드 DM1, 모노메틸 아우리스타틴 E(MMAE) 및 파노비노스탯으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함할 수 있다. 페이로드 리간드는, 일부 경우에, 제1 링커와 동일 또는 상이할 수 있는 제2 링커를 통해 나노입자의 코어에 공유결합될 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 페이로드 리간드가 티올기를 포함할 때, 페이로드 리간드는 나노입자 코어, 예를 들어 부착 부위로서 페이로드 리간드의 티올기를 이용하여 금-티올 결합을 통해 직접적으로 부착될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제2 링커는 2 내지 50개 원자의 쇄 길이를 가진다. 특히, 제2 링커는 -(CH2)n- 및/또는 -(OCH2CH2)m-을 포함할 수 있되, n 및 m은 독립적으로 1 이상이다. 특정 경우에, 제2 링커는 -(OCH2CH2)m-을 포함하되, m = 1 내지 10이고, 선택적으로 m = 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다. 일부 경우에, 더 짧은 링커가 바람직하며, m은 1이다. 일부 경우에, 더 긴 링커가 바람직하며, m은 5이다.
일부 경우에, 제2 링커는 말단 황 원자(예를 들어, 금 황 또는 금-티올 결합)를 통해 코어에 결합될 수 있다. 따라서, 일부 경우에 제2 링커는 -(OCH2CH2)mSH를 포함한다(여기서, 링커는 티올기를 통해 코어에 결합된다). 일부 경우에, 제2 링커는 페이로드, 예를 들어 부착 링커를 통해 페이로드의 부착을 용이하게 하는 ω-아미노기를 포함한다.
따라서, 일부 경우에, 제2 링커는
··NHCH2CH2-(OCH2CH2)mSH를 포함한다(여기서, 링커 말단 티올기를 통해 코어에 결합되며, ·· (즉, 이하의 구조식에서와 같은 점선)은 생활성 또는 중간체 링커에 대한 부착 지점을 나타냄). 특정 바람직한 제2 링커는 하기이다:
Figure pct00005
생활성 분자 또는 검출 가능한 표지는 제2 링커에, 또는 중간체 링커를 통해 직접적으로 결합될 수 있다. 적합한 중간체 링커는 다이카복실산으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, 적합한 중간체 링커는 숙신산염 및 말론산염을 포함한다. 예를 들어, 페이로드 리간드는 화학식의 리간드일 수 있다:
Figure pct00006
예를 들어, 일부 실시형태에서, 나노입자는 하기 화학식의 페이로드 리간드를 포함한다:
Figure pct00007
일부 치료제는 복합체화에 의해, 예를 들어 금속 중심에 결합될 수 있다. 말단의 산소 단위를 갖는 숙신산염 중간체 링커가 사용될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시형태에서, 나노입자는 하기 화학식의 페이로드 리간드를 포함한다:
Figure pct00008
배위는 바이덴테이트일 수 있다. 예를 들어, Pt(II) 중심은 다이카복실산 모이어티를 갖는 중간체 링커에 대해 배위될 수 있다. 예를 들어, 중간체 링커는 2-말론산염 모이어티를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시형태에서, 나노입자는 하기 화학식의 페이로드 리간드를 포함한다:
Figure pct00009
이는 말론산염 보유 링커를 이용하여 나노입자 조립체에 의해 합성된 다음, 후속적으로 Pt(II) 종의 복합체화가 이어진다.
특정 경우에, 페이로드 리간드는 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
Figure pct00010
Figure pct00011
일부 실시형태에서, 나노입자는 하기 화학식의 페이로드 리간드를 포함한다:
Figure pct00012
이는 ω-프로-2-엔아마이드기를 갖는 링커를 갖는 나노입자를 조립함으로써, 그 다음에 말단의 아자이드 모이어티를 갖는 생활성 유도체를 갖는 1,3-양극성 고리화 첨가를 달성함으로써 합성될 수 있다. 일반적 "클릭 화학" 반응 계획의 예를 도시하는 개요는 이하에 나타낸다:
Figure pct00013
Figure pct00014
일부 경우에, 나노입자는 검출 가능한 제제 또는 검출 가능한 표지를 추가로 포함한다. 나노입자는 추가적인 페이로드 리간드를 포함할 수 있으며, 상기 추가적인 페이로드 리간드는 검출 가능한 제제 또는 검출 가능한 표지를 포함한다. 특히, 검출 가능한 표지는 형광 표지 또는 광학-음향 염료일 수 있다.
예를 들어, 검출 가능한 제제는 염료, 예를 들어 로다민 염료(예를 들어, 로다민 B, 설포로다민 B) 또는 Cy5.5와 같은 근적외선 염료일 수 있다. 예를 들어, 염료는 광학-음향 염료, 예컨대 Cy7, Cy7.5, Cy8 또는 Li-cor(등록상표) IRDye800(등록상표)일 수 있다.
추가적인 페이로드 리간드는 상기 기재한 바와 같은 링커(제1 링커 및 제2 링커)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가적인 페이로드 리간드는 화학식 -(OCH2CH2)m-(CH2)n-의 링커를 포함할 수 있되, m = 1 내지 10이고, n = 1 내지 15이다. 특히, m은 3 내지 7의 범위일 수 있고/있거나 n은 5 내지 12의 범위일 수 있다.
일부 경우에, 나노입자는 하기 화학식의 검출 가능한 제제를 포함하는 페이로드 리간드를 포함한다:
Figure pct00015
.
일부 경우에 적어도 하나의 희석 리간드는 단당류를 포함한다. 일부 경우에, 희석 리간드는 적어도 하나의 6원 고리를 갖는 탄수화물을 포함한다. 특히, 단당류는 글루코스 또는 갈락토스일 수 있다.
특정 경우에, 적어도 하나의 희석 리간드는 제3 링커를 통해 코어에 공유 결합될 수 있다. 예를 들어, 제3 링커는 2 내지 10개 원자의 쇄 길이를 포함할 수 있다. 제3 링커는 제1 링커 또는 제2 링커와 동일 또는 상이할 수 있다. 일부 경우에 제3 링커는 -(CH2)n-을 포함하되, n은 1 내지 10, 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 범위이다.
일부 경우에, 제3 링커는 말단 황 원자를 통해 코어에 결합된다.
일부 경우에, 상기 제3 링커를 통해 코어에 공유 결합된 적어도 하나의 희석 리간드는 하기 화학식 1, 2, 3, 4 또는 5의 구조를 가진다:
Figure pct00016
상기 제3 링커는 말단 티올기를 통해 코어에 결합된다.
본 발명의 이런 양상 및 다른 양상에 따른 일부 경우에, 상기 복수의 리간드는 하기를 포함한다:
(i) 락토스-함유 리간드 또는 글리피칸-3 결합 펩타이드;
(ii) 독소루비신-함유 리간드 또는 메이탄시노이드 DM4 리간드; 및
(iii) 갈락토스 또는 글루코스를 포함하는 단당류 리간드.
본 발명의 이런 양상 및 다른 양상에 따른 일부 경우에, 상기 리간드는 번호에 따라 하기 비율로 나노입자 상에 존재한다:
(i) 상기 간-표적화 리간드: 1 내지 99%
(ii) 상기 페이로드 리간드: 1 내지 99%
(iii) 상기 희석 리간드: 1 내지 99%
(iv) 상기 제1 링커: 0 내지 99%
(v) 상기 제2 링커: 0 내지 99%.
일부 경우에 제1 링커는 (간-표적화 리간드의 부착을 위해) 간 표적화 모이어티 없이 존재할 수 있다. 예를 들어, 간 표적화 모이어티가 나노입자 상에 존재하는 제1 링커를 반응시킴으로써 부착되는(예를 들어 간 표적화 모이어티가 항체 단편을 포함하는 경우가 바람직할 수 있는) 환경에서, 상기 반응은 나노입자 상에서 "반응되지 않은" 일부 제1 링커를 남기는 이용 가능한 제1 링커를 완전히 포화시키지 않을 수도 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제2 링커가 존재한다면, (페이로드의 부착을 위해) 부착된 페이로드 없이 존재할 수 있다. 예를 들어, 페이로드 화합물이 나노입자 상에 존재하는 제2 링커와 반응함으로써 부착되는 상황에서(예를 들어, 이하의 독소루비신 참조), 반응물은 나노입자에서 "비반응된" 일부 제2 링커를 갖는 이용 가능한 제2 링커를 완전히 포화시키지 않을 수도 있다. 특정 경우에, 이는 페이로드가 모든 이용 가능한 제2 링커 부착 부위를 포화시키지 않는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명자들은, 나노입자 코어 당 높은 부하 수준의 독소루비신(예를 들어, 20 초과, 15 초과 또는 9 초과의) 독소루비신 분자에서, 수 용해도가 감소된다는 것을 발견하였다. 게다가, 비반응 제2 링커(예를 들어, 추가로 본 명세서에 기재된 아민 링커)는 그 자체가 나노입자에 대해 유리한 특성, 예컨대 개선된 수 용해도를 부여할 수 있다.
특정 적용을 위해, 예를 들어, 40% 내지 90%, 또는 50% 내지 80%, 또는 60% 내지 70%의 범위에서 매우 다수의 그리고/또는 고비율의 간 표적화 리간드를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 백분율은 나노입자 상의 모든 리간드의 수에 따른 백분율을 나타낸다. 일부 경우에, 예를 들어, 1% 내지 40%, 또는 5% 내지 30%, 또는 10% 내지 20%의 범위에서 적은 수의 그리고/또는 저비율의 간 표적화 리간드를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 백분율은 나노입자 상의 모든 리간드의 수에 따른 백분율을 나타낸다. 일부 경우에 나노입자 당 간-표적화 리간드(예를 들어, 본 명세서에 추가로 나타내는 바와 같은 글리피칸-3 결합 펩타이드)의 수는 대략 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10일 수 있다. 특정 경우에 매우 다수의 간-표적화 리간드(예를 들어, 본 명세서에 추가로 나타낸 바와 같은 글리피칸-3 결합 펩타이드), 예를 들어 나노입자 당 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상은 본 발명의 나노입자의 간 표적화 정도를 향상시킬 수 있다. 특정 경우에, 그럼에도 불구하고 적은 수의 간-표적화 리간드(예를 들어, 본 명세서에 추가로 나타내는 바와 같은 글리피칸-3 결합 펩타이드), 예를 들어 나노입자 당 1 또는 2개는 본 발명의 나노입자에 대한 충분한 간 표적화를 부여할 수 있다.
특정 적용을 위해, 예를 들어, 40% 내지 90%, 또는 50% 내지 80%, 또는 60% 내지 70%의 범위에서 매우 다수의 그리고/또는 고비율의 페이로드 리간드를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 백분율은 나노입자 상의 모든 리간드의 수에 따른 백분율을 나타낸다. 예를 들어, 용해도가 허용되는 경우에, 매우 다수의 또는 고비율의 페이로드를 갖는 것은 고농도의 페이로드가 전달되게 허용한다. 일부 경우에, 예를 들어, 1% 내지 40%, 또는 5% 내지 30%, 또는 10% 내지 20%의 범위에서 적은 수의 그리고/또는 저비율의 페이로드 리간드를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 백분율은 나노입자 상의 모든 리간드의 수에 따른 백분율을 나타낸다. 예를 들어, 안정성 또는 용해도 제한이 논쟁 중인 경우 또는 페이로드의 효능은 보다 저농도가 안전하고 효과적이 되는 경우에, 더 낮은 백분율이 유리할 수 있다.
특정 적용을 위해, 예를 들어, 40% 내지 90%, 또는 50% 내지 80%, 또는 60% 내지 70%의 범위에서 매우 다수의 그리고/또는 고비율의 희석 리간드를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 백분율은 나노입자 상의 모든 리간드의 수에 따른 백분율을 나타낸다. 일부 경우에, 예를 들어, 1% 내지 40%, 또는 5% 내지 30%, 또는 10% 내지 20%의 범위에서 적은 수의 그리고/또는 저비율의 희석 리간드를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 백분율은 나노입자 상의 모든 리간드의 수에 따른 백분율을 나타낸다.
제2 양상에서, 본 발명은 하기를 포함하는 나노입자를 제공한다:
금속 및/또는 반도체를 포함하는 코어; 및
코어에 공유 결합된 복수의 리간드로서, 상기 리간드는 하기 (i) 내지 (iii)을 포함하는, 상기 복수의 리간드:
(i) 화학식 (I)의 적어도 하나의 리간드:
(말단 티올의 황 원자는 코어에 결합됨); 및
(ii) 생활성제를 포함하는 적어도 하나의 페이로드; 및
(iii) 선택적으로, 적어도 하나의 희석 리간드.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 페이로드 리간드는 본 발명의 제1 양상과 관련하여 정의될 수 있다.
상기 적어도 하나의 희석 리간드가 존재하는 본 발명의 제2 양상에 따른 경우에, 희석 리간드는 본 발명의 제1 양상과 관련하여 정의된 바와 같을 수 있다.
본 발명의 제1, 제2 및 다른 양상에 따르면, 코어는 일부 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다: Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Fe, Co, Gd 및 Zn 또는 이들의 임의의 조합물. 특히, 코어는 금을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 코어의 직경은 1㎚ 내지 5㎚ 범위일 수 있다.
일부 경우에, 그의 리간드를 포함하는 나노입자의 직경은 3㎚ 내지 50㎚의 범위이다.
일부 경우에, 나노입자는 나노입자 코어 당 적어도 5, 10, 20개 또는 적어도 50개의 리간드를 포함할 수 있다.
제3 양상에서, 본 발명은 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 복수의 나노입자 및 적어도 하나의 약제학적으로 허용 가능한 담체 또는 희석제를 포함하는 약제학적 조성물을 제공한다.
일부 경우에, 약제학적 조성물은 복수의 나노입자의 적어도 일부가 생체 적합성 중합체 중에서 캡슐화된 지속 방출 제형일 수 있다. 특히, 생체 적합성 중합체는 폴리(D,L-락타이드) 및/또는 폴리(D,L-락타이드-코-글리콜라이드)를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 약제학적 조성물은 마이크로입자, 마이크로스피어, 비드 또는 필름의 형태일 수 있다.
일부 경우에, 약제학적 조성물은 주사용 형태, 예를 들어, 데포 주사일 수 있다.
일부 경우에, 약제학적 조성물은 농축 형태일 수 있고, 이에 의해 조성물은 대상체에게 투여 전에(예를 들어, 직전에) 희석되거나 또는 재구성될 수 있다.
제4 양상에서, 본 발명은 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 의약에서 사용하기 위한 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물을 제공한다.
제5 양상에서, 본 발명은 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 포유류 대상체에서 간 장애의 치료에서 사용하기 위한 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 대상체는 인간, 반려동물 (예를 들어, 개 또는 고양이), 실험 동물(예를 들어, 마우스, 래트, 토끼, 돼지 또는 비인간 영장류), 가축 또는 농장 동물(예를 들어, 돼지, 소, 말 또는 양)일 수 있다. 바람직하게는, 대상체는 인간이다.
일부 경우에, 간 장애는 간의 원발성 암 또는 간의 2차 암(즉, 간에 침윤된 비-간 유래의 전이성 암)을 포함한다.
일부 경우에, 간 장애는 간세포암종(HCC)이다.
일부 경우에, 간 장애는 간모세포종, 담관암, 담관 낭선암종, 혈관육종, 혈관내피종, 배아 육종, 섬유육종, 평활근육종 및 횡문근육종으로부터 선택된 암이다.
제6 양상에서, 본 발명은 치료가 필요한 대상체에게 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함하는, 포유류 대상체에서 간 장애를 치료하는 방법을 제공한다. 간 장애는 본 발명의 제5 양상과 관련하여 나타낼 수 있다.
제7 양상에서, 본 발명은 본 발명의 제6 양상에 따른 방법에서 사용하기 위한 의약의 제조에서 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물의 용도를 제공한다.
제8 양상에서, 본 발명은 하기를 포함하는 제조 물품을 제공한다:
본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물;
나노입자 또는 약제학적 조성물을 수용하기 위한 용기; 및
삽입물 또는 라벨.
일부 경우에, 삽입물 및/또는 라벨은 포유류 대상체에서의 간 장애의 치료에서 나노입자 또는 약제학적 조성물의 용도에 관한 설명서, 투약량 및/또는 투여 정보를 제공한다. 간 장애는 본 발명의 제5 양상과 관련하여 나타낼 수 있다.
제9 양상에서, 본 발명은 본 발명의 제1 양상에 따른 나노입자를 생성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:
황 함유 간 표적화 리간드 및/또는 제1 링커를 포함하는 용액;
황-함유 제2 링커를 포함하는 용액;
탄수화물-링커-티올 또는 탄수화물-링커-S-S-링커-탄수화물을 포함하는 용액;
코어-형성 금속 염을 포함하는 용액; 및
환원제를 합함으로써,
나노입자가 자가 조립되도록 야기하는 단계, 및
제2 링커에 대해 적어도 하나의 페이로드 화합물을 반응시킴으로써, 적어도 하나의 페이로드 화합물이 상기 제2 링커를 통해 나노입자에 공유결합되도록 야기하는 단계;
및 선택적으로 적어도 하나의 간 표적화 화합물을 상기 제1 링커와 반응시켜 적어도 하나의 간 표적화 화합물이 상기 제1 링커를 통해 나노입자에 공유결합되도록 야기하는 단계.
적합하게는, 상기 용액은 황-함유 간 표적화 리간드를 포함하고, 예를 들어, 상기 용액은 화학식 (I)의 리간드를 포함할 수 있다:
Figure pct00018
일부 경우에, 페이로드는 독소루비신 또는 메이탄시노이드 DM4를 포함한다.
일부 경우에, 탄수화물은 글루코스 또는 갈락토스를 포함한다.
일부 경우에, 코어-형성 금속 염은 금 염을 포함한다.
일부 경우에, 환원제는 수소화 붕소 나트륨을 포함한다.
제1 링커 및/또는 제2 링커는 페이로드의 결합을 용이하게 하기 위해 작용화될 수 있다. 예를 들어, 말단의 ω-아미노 작용기는 공지된 펩타이드 결합 시약, 예컨대 EDC를 이용하는 아마이드 결합 형성을 위해 프라이밍될 수 있다. 페이로드는 중간체 링커를 통해 제2 링커에 결합될 수 있다. 중간체 링커는 생활성/검출 가능하게 처음 결합되고, 이어서, 제2 링커에 결합될 수 있거나, 또는 제2 링커는 생활성/검출 가능하게 결합된 중간체 링커에 의해 작용화될 수 있다. 예를 들어, 백금-중심 생활성 모이어티는 숙신산염 모이어티에 처음 결합되고, 이어서, 아마이드 결합 기법을 이용하여 제2 링커에 결합될 수 있다. 예를 들어, 독소루비신은 숙신산염-제2 링커 모이어티에 결합될 수 있다.
일부 경우에, 상기 방법은 적어도 하나의 검출 가능한 화합물을 상기 제1 링커 또는 상기 제2 링커와 반응시켜, 적어도 하나의 간 표적화 화합물이 상기 제1 또는 상기 제2 링커를 통해 나노입자에 공유결합되게 하는 단계를 포함한다.
제10 양상에서, 본 발명은 간 종양을 영상화하는 방법에서 사용하기 위한 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물을 제공하되, 상기 적어도 하나의 페이로드 리간드는 검출 가능한 제제를 포함한다. 특히, 검출 가능한 제제는 형광 제제일 수 있다. 일부 경우에, 영상화하는 방법은 수술 반응 동안 종양 가장자리를 식별하는 방법이다.
제11 양상에서, 본 발명은 하기 단계들을 포함하는 간 종양을 영상화하는 방법을 제공한다:
간 종양을 갖거나 또는 갖는 것으로 의심되는 대상체에게 본 발명의 제1 또는 제2 양상에 따른 나노입자 또는 본 발명의 제3 양상에 따른 약제학적 조성물을 투여하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 페이로드는 검출 가능한 제제를 포함하는, 상기 투여하는 단계; 및
상기 검출 가능한 제제를 검출함으로써, 상기 간 종양의 영상 또는 모두 또는 일부의 범위를 정하거나 또는 형성하는 단계. 일부 경우에, 검출 가능한 제제는 형광 제제일 수 있다. 일부 경우에, 상기 방법은 수술적 절개 동안 종양 가장자리를 묘사하기 위한 것이다.
본 발명은 이러한 조합이 분명히 불침투성이거나 또는 명백하게 회피되도록 시작되는 경우를 제외하고 기재한 양상과 바람직한 특징의 조합을 포함한다. 본 발명의 이들 및 추가적인 양상 및 실시형태는 이하에서 추가로 상세하게 그리고 수반하는 실시예 및 도면을 참고로 하여 기재한다.
도 1은 통상적인 화학치료제 및 간-표적화 나노입자의 생체 분포의 개략적이고 단순화된 도시.
도 2는 탄수화물(희석) 리간드, 리간드를 포함하는 표적화제(R1) 및 리간드를 포함하는 화학치료제(R2)를 갖는 작용화된 금 나노입자의 개략적 도시. 반복 에틸렌 글리콜 및 알킬기는 각각 아래첨자 x 및 y로 나타낸다.
도 3은 페이로드가 없는 LacLL-NP(a) 및 Pt-숙신산염 페이로드가 있는 대응하는 Pt-LacLL-NP(b)의 개략적 도시.
도 4는 KCN 에칭 후에 도 3의 나노입자의 1H NMR 스펙트럼을 도시한 도면. (a)는 KCN 에칭 후에 LacLL-NP1의 스펙트럼을 나타낸다. 리포트 신호: LacLL = 4.09 ppm, AL = 2.81 ppm, GlcC2 = 3.27 ppm; (b)는 KCN 에칭 후에 Pt-LacLL-NP3의 스펙트럼을 나타낸다. 리포트 신호: Pt(IV)-suc = 2.47 ppm, LacLL = 4.08 ppm, AL = 2.79 ppm, GlcC2 = 3.26 ppm.
도 5는 LacLL-NP1에 대한 TEM 영상 및 데이터를 도시한 도면.
도 6은 신체 내 다양한 기관에서 로다민-접합된 GNP의 축적에 대한 ICP-MS 결과를 도시한 도면. 좌측에서 우측으로, x 축은 뇌, 심장, 신장, 간, 폐, 췌장, 비장, 종양, 방광 및 장을 판독한다. MBLB-0126-012는 대조군이고, MBLB-126-078은 LacLL-NP2이며, MBLB-135-042는 LacLL-NP1이고, MBLB-126-082는 LacSL-NP1이며, MBLB-126-084는 LacSL-NP2이다.
도 7은 (a) Pt-LacLL-NP, (b) 유리 Pt, (c) 독소루비신-LacLL-NP 및 (d) 유리 독소루비신에 의한 치료 후 72시간에 MTT 세포 생존도 분석 결과를 도시한 도면.
도 8은 20x 배율로 장마다의 계수로서 측정한 HCC 세포에 대한 GNP의 시험관내 표적화를 도시한 도면. 좌측 패널은 음성 대조군에 의해 나타내는 계수의 결여를 나타낸다. 중간 패널 및 막대는 갈락토스-C2 리간드 및 HSPEG8COOH 리간드의 무리를 갖는 GNP에 대한 계수를 나타낸다. 우측 패널 및 막대는 갈락토스-C2 리간드 및 HSPEG8COOH 리간드의 무리를 갖는 GNP에 대한 계수를 나타내며, 이때 HSPEG8COOH 리간드의 일부는 그의 N-말단을 통해 글리피칸-3-결합 펩타이드, 즉, RLNVGGTYFLTTRQ(서열번호 1)(나노입자 당 대략 4개의 펩타이드 분자)에 접합되었다. 글리피칸-3-결합 펩타이드를 갖는 GNP는 글리피칸-3-결합 펩타이드(대략 7-배 증가된 표적화)가 없는 GNP에 비해 HCC 세포에 대해 상당히 증가된 표적화를 나타낸다는 것이 즉각적으로 분명하다.
도 9는 표시된 농도에서 72시간 처리 후에 HEPG2 세포에 대한 세포 생존도에 대한 다양한 GNP 작제물의 효과 및 유리 메이탄시노이드 DM4의 효과를 나타낸다. MTT 분석에서 백분율 대조군으로서 측정한 세포 생존도를 농도(존재하는 경우DM4)(㎍/㎖)(x-축의 log 규모를 주목)에 대해 플롯팅한다. 갈락토스-C2 및 HSPEG8COOH 리간드(40:60 비) 무리를 갖는 GNP를 정사각형으로 나타낸다. DM4가 없는 이런 GNP는 시험한 조건 하에서 본질적으로 독성을 나타내지 않는다. 갈락토스-C2, HSPEG8COOH 및 DM4 리간드의 무리를 갖는 GNP를 원으로 나타낸다. 용량-독성 곡선은 다이아몬드로 나타낸 유리 DM4와 밀접하게 비슷하다. 갈락토스-C2, HSPEG8COOH 및 DM4 리간드의 무리를 갖는 GNP를 삼각형으로 나타내되, HSPEG8COOH 리간드의 비율은 글리피칸-3-결합 펩타이드 RLNVGGTYFLTTRQ(서열번호 1)의 N-말단에 접합된다(나노입자 당 대략 1개 미만의 펩타이드). 이들 DM4 및 글리피칸-3-결합 펩타이드-부하된 GNP에 대한 용량-독성 곡선은 다이아몬드로 나타낸 유리 DM4와 밀접하게 유사하다.
본 발명을 기재함에 있어서, 다음의 용어를 사용하고, 이하에 표시하는 바와 같이 나타내도록 의도된다.
간-표적화 리간드
간-표적화 리간드는 간 세포에서, 간 세포 내에 또는 간 세포 상에서 존재하는 수용체, 마커, 단백질 또는 항원(일부 경우에 건강한 간 세포, 다른 경우에 단지 또는 우세하게는 간 종양의 암 세포, 예를 들어, 간세포암종, 또 다른 경우에 건강한 간 세포와 간 종양의 암 세포에서, 암 세포 내에 또는 암 세포 상에 존재)에 결합하거나, 커플링 또는 상호작용한다. 간(또는 이의 종양)에 대한 결합 또는 달리 부착되는 것에서, 간-표적화 리간드는 의도된 작용 부위에 대해 본 발명의 나노입자의 표적화를 보조한다. 간-표적화 리간드는 (직접적으로 또는 더 통상적으로는 링커를 통해) 나노입자 코어에 공유 결합되고, 따라서 간-표적화 리간드의 부재 하의 나노입자에 대한 경우보다 더 큰 빈도로, 더 긴 지속기간 동안 그리고/또는 더 고농도로 나노입자(그의 페이로드를 포함)가 간(또는 이의 종양)과 회합되거나 또는 달리 접촉되게 작용한다.
간-표적화 리간드의 예는 락토스, FGF-4(섬유아세포 성장 인자 4), c-Met(간세포 성장 인자 수용체), 글리피칸-3 결합제(예를 들어, 미국 특허 제8388937호에 개시된 바와 같은 글리피칸-3 결합 펩타이드(본 명세서에 명확하게 참고로 포함된 서열번호 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 10의 펩타이드를 구체적으로 포함함) 또는 항-글리피칸-3 항체), 알파-태아단백질(AFP) 수용체 결합제(예를 들어, 미국 특허 제2012/0270238호에 개시된 바와 같은 AFP 수용체 결합 펩타이드 또는 항-AFP 수용체 항체), 및 ASGPR 결합제(예를 들어, 갈락토스, N-아세틸갈락토사민, 락토스, 글루코스, 만노스, 또는 당모방체 리간드, 예컨대 문헌[Mamidyala et al., J. Am. Chem. Soc., 2012, Vol. 1334, No. 4, pp. 1978-1981]에 개시된 것)를 포함한다. 간-표적화 리간드는 또한 항체 또는 이의 결합 단편, 예를 들어 Fab 단편(단편 항원-결합), 단일 도메인 항체/간 또는 간세포 표적에 관한 나노바디, 예컨대 글리피칸-3, ASGPR, FGF-4, c-Met, AFP 또는 다른 간-발현 단백질 또는 간-발현 수용체일 수 있다.
아시알로당단백질 수용체(ASGPR)은 간에 대해 페이로드-운반 나노입자를 표적화하기 위한 적합한 표적인 것으로 여겨진다. ASGPR은 갈락토스 잔기를 인식하고, 간에서 발현되지 않으며, 다른 인간 조직에서 발현되지 않는다. 초소형 당-코팅 금 나노입자(1.6 내지 1.8㎚)에 대한 표적화제(예컨대 락토스) 및 화학치료제의 조합된 부착은 HCC의 치료를 위한 독특한 특성을 제공한다. 신체 내에서 투여 및 순환 후에, 표적화된 Au-NP는 간에서 축적되고, ASPGR는 HCC를 과발현시키는 반면(도 1, "표적화된"), 통상적인 화학치료제는 광범위하게 분포된다(도 1, "비표적화"). 더 나아가, 작은 Au-NP(<2㎚)는 더 큰 NP(대략 15㎚)에 비해 증가된 종양 침투 가능성을 나타내고, 유리한 표면 적용범위를 제공한다(Huang, K. et al., ACS Nano, 2012, Vol. 6, pp. 4483-4493; Kumara, C. et al., ACS Nano, 2014, Vol. 8, pp. 6431-6439). 이러한 작용화된 금 나노입자의 도식을 도 2에 나타낸다.
리간드 무리는 혈장에서 안정하고, 세포질에서 방출된 Au-황 결합에 기인하여 생리적 조건 하에서 메타 안정성을 나타낸다. 본 명세서에서, 본 발명자들은 효율적인 간 표적화에 대해 시험관내, 생체밖 및 생체내 모델을 이용하는 표적화된 GNP 화학치료제 선별 연구의 현저한 결과를 제시한다.
글리피칸-3 결합 펩타이드는 3가지 이하, 2가지 이하 또는 1가지 이하의 아미노산의 첨가, 결실, 치환 또는 화학적 변형(예를 들어, 비천연 또는 변형된 아미노산)에 의해 상기 서열과 상이한 RLNVGGTYFLTTRQ(서열번호 1), YFLTTRQ(서열번호 2) 및 이들의 변이체를 포함한다. 상기 변이체는, 예를 들어, 1, 2 또는 3가지 비천연 또는 변형된 아미노산을 포함할 수 있다. 적합한 비천연 아미노산은, 예를 들어, D-아미노산, 오르니틴, 다이아미노뷰티르산 오르니틴, 노르류신 오르니틴, 피리일알라닌, 티에닐알라닌, 나프틸알라닌, 페닐글리신, 알파 및 알파-분포된 아미노산, N-알킬 아미노산, 락트산, 천연 아미노산의 할로겐화물 유도체, 예컨대 트라이플루오로타이로신, p-Cl-페닐알라닌, p-Br-페닐알라닌, p-I-페닐알라닌, L-알릴-글리신, b-알라닌, L-a-아미노 뷰티르산, L-g-아미노 뷰티르산, L-a-아미노 아이소뷰티르산, L-e-아미노 카프르산, 7-아미노 헵탄산, L 메티오닌 설폰, L-노르류신, L-노르발린, p-나이트로-L-페닐알라닌, L-하이드록시프롤린, L-티오프롤린, 페닐알라닌의 메틸 유도체 - 예컨대 1-메틸-Phe, 펜타메틸-Phe, L-Phe(4-아미노), L-Tyr(메틸), L-Phe(4-아이소프로필), L-Tic(1,2,3,4-테트라하이드로아이소퀴놀린-3-카복실산), L-다이아미노프로피온산 및 L-Phe(4-벤질)을 포함한다. 상기 펩타이드는 추가로 변형될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 아마이드 결합은 에스터 또는 알킬 골격 결합으로 대체될 수 있다. N 또는 C 알킬 치환체, 측쇄 변형 또는 제한, 예컨대 이황화 브릿지, 측쇄 아마이드 또는 에스터 결합이 있을 수 있다. 변이체 펩타이드는 변형된 펩타이드와 합성 펩타이드 유사체를 둘 다 포함할 수 있다. 펩타이드는, 예를 들어, 용해도, 형성 및 저장 특성을 개선시키기 위해, 또는 비펩타이드 구조를 혼입시킴으로써 불안정한 펩타이드를 보호하기 위해 변형될 수 있다.
본 명세서에서 펩타이드, 예컨대 글리피칸-3 결합 펩타이드의 N-말단 및/또는 C-말단은 N-말단의 아세틸화 및/또는 C-말단의 아마이드화에 의해 변형될 수 있다는 것이 구체적으로 상정된다. 특히, 이러한 말단의 변형(들)은 (예를 들어, 링커를 통해) 나노입자에 대한 간-표적화 펩타이드의 공유 부착을 도울 수 있다.
나노입자
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "나노입자"는 나노 규모를 갖는 입자를 지칭하며, 임의의 특정 형상 제한을 전달하는 것으로 의도되지 않는다. 특히, "나노입자"는 나노구체, 나노튜브, 나노박스, 나노클러스터, 나노로드 등을 포함한다. 특정 실시형태에서, 본 명세서에 상정된 나노입자 및/또는 나노입자 코어는 일반적으로 다면체 또는 구체 기하학을 가진다. 나노입자 또는 나노입자 코어의 "직경"에 대한 언급은 일반적으로 각각 나노입자 또는 나노입자 코어의 가장 긴 치수를 의미하도록 취해진다. 실질적으로 다면체 또는 구체 기하학을 갖는 나노입자에 대해, 입자를 가로지르는 가장 짧은 치수는 전형적으로 입자를 가로지르는 가장 긴 치수의 50% 내일 것이며, 예를 들어, 25% 또는 10%일 수 있다.
복수의 탄수화물-함유 리간드를 포함하는 나노입자는, 예를 들어, WO 2002/032404, WO 2004/108165, WO 2005/116226, WO 2006/037979, WO 2007/015105, WO 2007/122388, WO 2005/091704(이들 각각의 전문은 본 명세서에 명백하게 참고로 포함됨)에 기재되었고, 이러한 나노입자는 본 발명에 따른 용도를 발견할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은, "무리"는 나노입자 코어의 노출된 표면을 부분적으로 또는 완전히 뒤덮을 수 있는 층 또는 코팅을 지칭한다. 상기 무리는 나노입자의 코어에 공유 부착된 복수의 리간드를 포함한다. 따라서, 상기 무리는 금속 코어를 둘러싸거나 또는 부분적으로 둘러싸는 유기층이 되는 것으로 고려될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 무리는 나노입자의 코어의 부동태화를 제공하고/하거나 부동태화에 참여한다. 따라서, 특정 경우에 상기 무리는 코어를 실질적으로 안정화시키기 위하 충분히 완전한 코팅층을 포함할 수 있다. 특정 경우에 상기 무리는 본 발명의 나노입자의 용해도, 예컨대 수 용해도를 촉진시킨다.
나노입자는 리간드를 고정시키기 위한 기질로서 사용될 수 있는 소형 입자, 예를 들어, 금속 또는 반도체 원자의 클러스터이다.
바람직하게는, 나노입자는 평균 직경이 0.5 내지 50㎚, 더 바람직하게는 0.5 내지 10nm, 더 바람직하게는 0.5 내지 5㎚, 더 바람직하게는 0.5 내지 3㎚ 및 훨씬 더 바람직하게는 0.5 내지 2.5㎚인 코어를 가진다. 코어에 추가적으로 리간드가 고려될 때, 바람직하게는 입자의 전반적인 평균 직경은 2.0 내지 50㎚, 더 바람직하게는 3 내지 10㎚ 및 가장 바람직하게는 4 내지 5㎚이다. 평균 직경은 당업계에 잘 공지된 기법, 예컨대 전자현미경을 이용하여 측정될 수 있다.
코어 물질은 금속 또는 반도체일 수 있고, 한 가지 초과의 원자 유형으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 코어 물질은 Au, Fe 또는 Cu로부터 선택된 금속이다. 나노입자 코어는 또한 Au/Fe, Au/Cu, Au/Gd, Au/Fe/Cu, Au/Fe/Gd 및 Au/Fe/Cu/Gd를 포함하는 합금으로부터 형성될 수 있고, 본 발명에서 사용될 수 있다. 바람직한 코어 물질은 Au 및 Fe이고, 가장 바람직한 물질은 Au이다. 나노입자의 코어는 바람직하게는 나노미터 범위에서 코어 직경을 제공하기 위해 약 100 내지 500개의 원자(예를 들어, 금 원자)를 포함한다. 다른 특히 유용한 코어 물질은 NMR 활성인 하나 이상의 원자가 첨가되어, 시험관내와 생체내 둘 다에서 NMR을 이용하여 나노입자가 검출되게 한다. NMR 활성 원자의 예는 Mn+2, Gd+3, Eu+2, Cu+2, V+2, Co+2, Ni+2, Fe+2, Fe+3 및 란탄 계열 원소+3, 또는 양자점을 포함한다.
나노미터 규모 반도체 결정이 양자점으로서 작용할 수 있기 때문에 반도체 화합물을 포함하는 나노입자 코어가 검출될 수 있으며, 즉, 그들은 광을 흡수함으로써 더 높은 에너지 수준에서 전자를 여기시키고, 후속적으로 금속에 특징적인 주파수에서 광자를 방출할 수 있다. 반도체 코어 물질의 예는 셀렌화 카드뮴, 황화 카드뮴, 텔루륨 카드뮴이다. 또한 아연 화합물, 예컨대 황화아연이 포함된다.
일부 실시형태에서, 나노입자는 또는 그의 리간드는 검출 가능한 표지를 포함한다. 표지는 나노입자 또는 리간드 코어의 구성요소일 수 있다. 표지는 나노입자의 해당 구성요소의 본래의 특성 때문에 또는 검출 가능한 추가적인 모이어티와 연결되거나, 접합되거나 또는 회합됨으로써 검출 가능할 수 있다. 표지의 바람직한 예는 형광기, 방사성 핵종, 자기 표지 또는 염료인 표지를 포함한다. 형광기는 플루오레세인, 로다민 또는 테트라메틸 로다민, 텍사스-레드, Cy3, Cy5, 등을 포함하고, 라만 산란 분광학을 이용하여 형광 표지의 여기 및 방출된 광의 검출에 의해 검출될 수 있다(Y.C. Cao, R. Jin, C. A. Mirkin, Science 2002, 297: 1536-1539).
일부 실시형태에서, 나노입자는, 예를 들어, PET, SPECT를 이용함으로써 방사성핵종에 의해 방출되는 방사성을 이용하여 나노입자를 검출하는 데 사용하기 위해, 또는 요법을 위해, 즉, 표적 세포를 사멸시키기 위해 방사성핵종을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 용이하게 적합할 수 있는 당업계에서 통상적으로 사용되는 방사성핵종의 예는 가장 안정한 것은 TcO4-이지만 다양한 산화염으로 존재하는 99mTc; 32P 또는 33P; 57Co; 59Fe; 종종 Cu2+ 염으로서 사용되는 67Cu; 통상적으로 사용되는 Ga3+ 염, 예를 들어, 시트르산갈륨인 67Ga; 68Ge; 82Sr; 99Mo; 103Pd; 일반적으로 In3+ 염으로서 사용되는 111In; 일반적으로 요오드화나트륨으로서 사용되는 125I 또는 131I; 137Cs; 153Gd; 153Sm; 158Au; 186Re; 일반적으로 Tl+ 염, 예컨대 염화탈륨으로서 사용되는 201Tl; 39Y3+; 71Lu3+; 및 24Cr2+를 포함한다. 표지 및 트레이서로서 방사성핵종의 일반적 용도는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 본 발명의 양상에서 사용하기 위해 당업자에 의해 용이하게 적합하게 될 수 있었다. 방사성핵종은 나노입자의 코어를 도핑함으로써 또는 그들을 나노입자 상에 고정된 리간드의 부분으로서 존재하는 표지로서 포함함으로써 가장 용이하게 사용될 수 있다.
활성
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "생물학적 활성제" 또는 "생활성제"는 생물학적 시스템에 대한 효과, 바람직하게는 치료 효과를 발휘하는 약물 및 프로드러그를 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 상정된 활성제의 부류는 소분자 유기 화합물, 펩타이드, 폴리펩타이드 및 핵산을 포함한다. 치료제의 예시적인 부류는 항암제, 예컨대 세포독성 화합물, 항-증식제 또는 항-혈관형성제이다. 특정 예는 화학치료제, 예를 들어, 독소루비신, 테모졸로마이드, 이리노테칸, 카무스틴, 백금(IV), 백금(II), 캄토테신, 도세탁셀, 소라페닙, 메이탄신, 메이탄시노이드(예를 들어, 메이탄시노이드 DM1 또는 메이탄시노이드 DM4), 모노메틸 아우리스타틴 E(MMAE) 및 히스톤 탈아세틸라제(HDAC) 저해제(예를 들어, 파노비노스탯)를 포함한다.
특정 경우에, 적어도 하나의 페이로드 리간드는 하기로부터 선택된다:
Figure pct00019
Figure pct00020
검출 가능한 제제
검출 가능한 제제는 형광 표지 및 광학-음향 염료를 포함한다. 둘 다의 예는 당업게에 공지되어 있다. 제한 없이, 형광염료의 예는 로다민 염료(예컨대, 로다민 B 및 설포로다민 B) 및 Cy5.5를 포함한다. 제한 없이, 광학-음향 염료의 예는 Cy7, Cy7.5, Cy8 또는 Li-cor(등록상표) IRDye800(등록상표)을 포함한다.
투여 및 치료
본 발명의 나노입자 및 조성물은 장 또는 비경구 경로를 포함하는 다수의 상이한 경로에 의해 환자에게 투여될 수 있다. 비경구 투여는 다음의 경로에 의한 투여를 포함한다: 정맥내, 피부 또는 피하, 비강, 근육내, 안구내, 상피, 복강내 및 국소(진피, 안구, 직장, 비강, 흡입 및 에어로졸을 포함) 및 직장 전신 경로.
투여는, 예를 들어, 데포 주사를 포함하는 주사에 의해 수행된다.
본 발명의 나노입자는 고체 또는 액체 조성물의 형태일 수 있는 약제학적 조성물로서 제형화될 수 있다. 이러한 조성물은 일반적으로 일부 부류의 담체, 예를 들어 고체 담체 또는 액체 담체, 예컨대 물, 석유, 동물 또는 식물성 오일, 광유 또는 합성 오일을 포함할 것이다. 생리 식염수 용액 또는 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 글리콜이 포함될 수 있다. 이러한 조성물 및 제제는 일반적으로 화합물의 적어도 0.1중량%를 함유한다.
정맥내, 피부 또는 피하 주사, 또는 고통 부위에서의 주사를 위해, 활성 성분은 무 발열원이며, 적합한 pH, 등장성 및 안정성을 갖는 비경구로 허용 가능한 수용액 또는 액체 형태일 것이다. 당업자는, 예를 들어, 화합물 또는 이의 유도체의 용액을 이용하여, 예를 들어, 생리 식염수, 글리세롤, 액체 폴리에틸렌 글리콜 또는 오일에 의해 제조된 분산물 중에서 적합한 용액을 잘 제조할 수 있다.
1종 이상의 화합물에 추가로, 선택적으로 다른 활성 성분과 조합하여, 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 부형제, 담체, 완충제, 안정제, 안정제, 등장제, 보존제 또는 항-산화제 또는 당업자에게 잘 공지된 다른 물질 중 한 가지 이상을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 비독성이어야 하고, 활성 성분의 효능을 방해하지 않아야 한다. 담체 또는 다른 물질의 정확한 특성은 투여 경로, 예를 들어 정맥내 주사에 의존할 수 있다.
바람직하게는, 약제학적 조성물은 예방적 유효량 또는 치료적 유효량으로 개체에게 제공되며(경우에 따라 예방이 고려되는 요법일 수 있지만), 이는 개체에게 이점을 나타내기에 충분하다. 전형적으로, 이는 개체에 대해 이점을 제공하는 치료적으로 유용한 활성을 야기할 것이다. 투여되는 화합물의 실제량, 및 투여 속도 및 시간 과정은 치료 중인 병태의 특성 및 중증도에 의존할 것이다. 치료 처방, 예를 들어, 투약량 등에 대한 결정은 일반적 실행자 및 다른 의사의 재량 내이며, 전형적으로 치료될 장애, 개개 환자의 병태, 전달 부위, 투여 방법 및 실행자에게 공지된 다른 인자를 고려한다. 상기 언급한 기법 및 프로토콜의 예는 문헌[Handbook of Pharmaceutical Additives, 2nd Edition (eds. M. Ash and I. Ash), 2001 (Synapse Information Resources, Inc., Endicott, New York, USA); Remington's Pharmaceutical Sciences, 20th Edition, 2000, pub. Lippincott, Williams & Wilkins; 및 Handbook of Pharmaceutical Excipients, 2nd edition, 1994]에서 찾을 수 있다. 예로서, 본 조성물은 바람직하게는 약 0.01 내지 100㎎의 활성 화합물/㎏ 체중, 더 바람직하게는 약 0.5 내지 10㎎/㎏ 체중의 투약량으로 환자에게 투여된다. 본 발명의 나노입자의 간 표적화의 한 가지 이점은 활성 "페이로드"의 치료적 유효 용량이, 예를 들어 전시니 투여에 의해 유리 약물로서 투여될 때 동일한 활성의 유효 용량에 비해 더 낮을 수 있다는 것이다.
다음은 예로서 제시되고, 청구범위의 범주에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 된다.
실시예
예시적인 리간드 및 링커의 합성
락토스 긴 링커 리간드
Figure pct00021
Figure pct00022
또한 Lac-O-EG6-C11-SH 및 LacLL로서 지칭되며, 이 리간드+링커 모이어티는 IUPAC 명칭(ω-11-티오운데실)-헥사에틸렌 글리콜릴 β-d-락토사이드를 가진다. 문헌[A. G. Barrientos, J. M. de la Fuente, T. C. Rojas, A. Fernandez, S. Penades, Chem. Eur. J. 2003, 9, 1909 - 1921]에 따라 합성될 수 있다.
글루코스 짧은 링커(희석 리간드)
Figure pct00023
또한 Glc-C2-SH, GlcSL, GlcC2로 지칭되며, 이 리간드는 IUPAC 명칭 티오에틸 β-d-글루코피라노사이드를 가진다. 미다테크(Midatech) 특허 WO 2006/037979 A2 및 문헌[R. Ojeda, J. L. de Paz, A. G. Barrientos, M. Martin-Lomas, S. Penades, Carbohydr. Res. 2007, 342, 448-459]에 따라 합성될 수 있다.
아미노 링커
Figure pct00024
종종 아미노링커로 지칭되며, 이 링커는 또한 AL 및 NH2-EG6-SH로 약칭된다. 그의 IUPAC 명칭은 α-아미노-ω-티오헥사에틸렌 글리콜이다. 이는 다음과 같이 헥사에틸렌 글리콜로부터 대응하는 이황화물로서 합성되고 단리될 수 있다:
Figure pct00025
다음의 대표적인 절차를 기재한다.
헥사에틸렌 글리콜(90.0g, 318.8m㏖)을 다이클로로메탄(1ℓ) 중에 용해시키고 나서, 트라이메틸아민(177㎖, 1275m㏖) 및 DMAP(1.94g, 15.9m㏖)를 첨가하였다. 혼합물을 4℃로 냉각시키고 나서, 염화토실(181.8g, 956.3m㏖)을 30분에 걸쳐 적가하였다. 대략 5℃에서 10분 후에, 반응물을 실온으로 가온시키고, 3시간 동안 교반시키고, 이어서, 다이클로로메탄(630㎖ 중의 344.4m㏖ 23.0㎖) 중의 에틸렌다이아민 용액에 부었다. 유기층을 세척하고 나서(HCl, 630㎖, 5%; NaHCO3, 5%; 염수, 각각 630㎖), Na2SO4로 건조시키고, 진공에서 농축시켜 217.69 g 생성물을 제공하여 추가 정제 없이 사용하였다.
이 생성물을 다이메틸폼아마이드(1.4ℓ) 중에 용해시키고 나서, 아자이드화나트륨(24.9g, 382.5m㏖)을 첨가하였다. 반응물을 실온에서 18시간 동안 아르곤 하에 교반시키고, 이어서, 염수(1300㎖)에 붓고 나서, 에틸 아세테이트(2 x 630㎖)로 추출하였다. 추출물을 건조시키고 나서(Na2SO4), 진공에서 농축시키고, 정제하여(크로마토그래피, SiO2, 15→40% 아세톤/헥산) 62.67g(42%) 토실 아자이드를 얻었다.
이 토실 아자이드를 아세톤(630㎖) 중에 용해시키고 나서, 티오아세트산칼륨(20.2g, 176.5 g)을 첨가하였다. 19시간 후에, 반응 혼합물을 염수(1.2ℓ)에 붓고 나서, 에틸 아세테이트(3 x 600㎖)로 추출하였다. 추출물을 건조시키고 나서(Na2SO4), 농축 후, 정제하여(크로마토그래피, SiO2, 0→4% 메탄올/다이클로로메탄) 46.1 g 티오아세틸 아자이드(93%)를 얻었다.
이 티오아세틸 아자이드를 메탄올(1.1ℓ) 중에 용해시키고 나서, 메톡시화나트륨(68.1g, 1261.5m㏖)을 적가하였다. 반응물을 5일 동안 교반시키고(공기에 대해 개방), 이어서, 물(700㎖)로 희석시키고 나서, 다이클로로메탄(2 x 700㎖)으로 추출하였다. 추출물을 건조시키고 나서(Na2SO4), 농축시키고, 정제하여(크로마토그래피, SiO2, 40% 아세톤/헥산) 22.3 g의 이황화물(55%)을 얻었다.
이 이황화물을 테트라하이드로퓨란(225㎖) 및 물(70㎖) 중에 용해시키고 나서, 트라이페닐포스핀(18.6g, 71.0m㏖)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 16시간 동안 아르곤 하에 실온에서 교반시키고, 이어서, 물(50㎖) 로 희석시키고, 에틸 아세테이트(3 x 100㎖)로 세척하였다. 얻어진 수용액을 진공에서 농축시켜 11.3 g의 아미노 링커를 얻었다.
실시예 1 - 간 표적화 락토스 긴 링커 금 나노입자의 합성
간 표적화 분자에 부하한 금 나노입자, 부착 링커 및 금 표면에 부착된 탄수화물 희석물의 제조 및 특성규명을 이하에 기재한다.
리간드 LacLL, AL 및 GlcC2를 사용하였다. 헥사에틸렌 글리콜릴 운데칸일 락토스 글리코사이드를 간 표적화 모이어티로서 선택한 한편, 더 짧은 C2 글루코사이드를 희석 모이어티로서 이용하였다. 화학치료제 페이로드 또는 약물, 형광 염료 및 방사성 트레이서와 같은 다른 치료적 또는 진단적 분자의 부착을 위해, 아미노 작용화된 헥사에틸렌 글리콜을 사용하였다. 금 황 결합을 통해 금 코어에 대한 결합을 실현하였다.
상이한 비의 간 표적화 분자 LacLL을 갖는 금 나노입자를 합성하였다: LacLL-NP1(LacLL:AL:GlcC2 - 9:50:41) 및 LacLL-NP2(LacLL:AL:GlcC2 - 27:50:23).
나노입자의 제조를 위해, 리간드 LacLL, AL 및 GlcC2를 목적으로 하는 비율로 메탄올 중에서 용해시키고 나서, 수 중에서 HAuCl4의 용액에 첨가하였다. 금 염을 티올/이황화물의 존재 하에 리간드 무리를 갖는 금(0) 무리로 환원시켰다. 반복된 원심분리 여과에 의한 정제 및 목적으로 하는 용적으로의 최종 희석 후에, 수용액으로서 나노입자를 얻었다(도 3A). 나노입자에 대한 리간드 비를 1H NMR에 의해 확인하였다. 따라서, 나노입자 용액의 분취액을 D2O로 용매 교환 후에 중수소화된 물 중에서 0.3m KCN 및 0.1m KOH로 처리하였다. 금 코어의 에칭 후에, 자유 리간드의 스펙트럼을 획득하고 나서, 리포트 신호 통합에 의해 리간드 비를 결정하였는데, 이는 반응 후에 나노입자 상에서 본래의 비가 오차 범위 내에서 유지되었다는 것을 나타낸다(도 4A). 전자현미경(TEM)을 이용하여 결정한 이들 작제물의 평균 직경은 LacLL-NP1 및 LacLL-NP2에 대해 2.06㎚ 및 1.98㎚였다(도 5는 LacLL-NP1의 TEM을 나타낸다).
실험 부문
LAcLL, AL 및 GlcC2를 참고문헌에 따라 합성하였다. 시그마-알드리치사(Sigma-Aldrich)로부터 HAuCl4, NaBH4 , KCN, KOH 및 메탄올을 구입하였다. 추가 정제 없이 모든 시약을 사용하였다. 심플리시티 워터 정제 시스템(Simplicity water purification system)(머크 밀리포어(Merck Millipore))로부터 밀리큐 워터(MilliQ water)(18.2 mΩ)를 얻었다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. ICP-MS 또는 MPAES에 의해 나노입자 용액의 금 농도를 결정하였다.
NMR 샘플 제조를 위해, 나노입자의 1㎖ 용액을 농축시키고 나서, 원심분리 여과(아미콘(Amicon), 10kDa, 4㎖)에 의해 세척하였다(3 x 2㎖ D2O). 잔여 NP 용액(대략 200㎕)을 D2O(대략 400㎕) 중에서 30분 동안 50℃에서 0.3m KCN/0.1m KOH의 용액과 함께 인큐베이션시켰다. 혼합물을 짧게 교반시키고 나서, 상청액을 NMR 관에 옮겼다. 1H NMR 스펙트럼을 브루커 어밴스(Bruker AVANCE) III 500 NMR 분광기 상에서 기록하였다. 화학적 이동을 대응하는 용매에 대해 교정하였다(D2O = 4.79 ppm).
a) LacLL-NP1(LacLL:AL:GlcC2 - 9:50:41)
LacLL(0.0410m㏖; 32.5㎎; 1.41㎖), GlcC2(0.185mmol; 44.5㎎; 1.58㎖) 및 AL(0.228m㏖; 67.7㎎; 2.40㎖)의 메탄올 용액을 100㎖의 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고 나서, 메탄올(32.4㎖)로 희석시켜 0.012M의 리간드 용액 농도를 얻었다. 이어서, 물(6.09㎖) 중의 HAuCl4(60.0㎎; 0.152m㏖; 1 eq.) 용액을 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 물(3.33㎖) 중의 NaBH 4 (126㎎; 3.34m㏖; 22 eq.)로 환원시켰다. 얻어진 검정색 나노입자 용액을 오비탈 진탕기 상에서 35분 동안 실온에서 진탕시켰다. 시간에 따라 나노입자를 침전시켰다. 용액 중에서 반응을 완료한 후에, 남아있는 나노입자를 원심분리(4500rpm에서 1분)에 의해 교반시키고, 침전물을 4㎖의 밀리큐 워터 중에서 재용해시켰다. 수성 NP 현탁액을 앞서 세척한 아미콘(AMICON) 필터(4㎖, 10kDa)에 전달하였다. 농축 후에, 나노입자를 원심분리 여과에 의해 밀리큐 워터(3 내지 4㎖)로 4회 세척하였다. 최종적으로, 나노입자를 최종 용적 6㎖ 밀리큐 워터 중에서 수집하였다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. 나노입자 용액의 금 농도를 ICP-MS에 의해 결정하였다.
TEM: 평균 직경 2.06㎚.
b) LacLL-NP2(LacLL:AL:GlcC2 - 27:50:23)
LacLL(0.0870m㏖; 69.8㎎; 3.55㎖), GlcC2(0.0710m㏖; 17.0㎎; 1.67㎖) 및 AL (0.159m㏖; 47.2㎎; 1.96㎖) 메탄올 용액을 100㎖의 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고 나서, 메탄올(19.3㎖)로 희석시켜 0.012M의 리간드 용액 농도를 얻었다. 이어서, 물(4.24㎖) 중의 HAuCl4(40.0㎎; 0.102m㏖; 1 eq.) 용액을 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 물(2.33㎖) 중의 NaBH4(84.8㎎; 2.24m㏖; 22 eq.)로 환원시켰다. 얻어진 검정색 나노입자 용액을 오비탈 진탕기 상에서 35분 동안 실온에서 진탕시켰다. 시간에 따라 나노입자를 침전시켰다. 용액 중에서 반응을 완료한 후에, 남아있는 나노입자를 원심분리(4500rpm에서 1분)에 의해 교반시키고, 침전물을 4㎖의 밀리큐 워터 중에서 재용해시켰다. 수성 NP 현탁액을 앞서 세척한 아미콘(AMICON) 필터(4㎖, 10kDa)에 전달하였다. 농축 후에, 나노입자를 원심분리 여과에 의해 밀리큐 워터(3 내지 4㎖)로 4회 세척하였다. 최종적으로, 나노입자를 최종 용적 4㎖ 밀리큐 워터 중에서 수집하였다.
KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. 나노입자 용액의 금 농도를 ICP-MS에 의해 결정하였다.
TEM: 평균 직경 1.98㎚.
실시예 2 - 상이한 페이로드에 의한 간 표적화 락토스 긴 링커 금 나노입자의 작용화
부착 링커의 작용화 및 화학치료제 및 형광 염료를 구비한 간 표적화 금 나노입자의 특성규명을 이하에 기재한다.
간 표적화 나노입자의 작용화를 위해, 2가지 항신생물제를 화학치료제(백금-(IV)-숙신산염(Pt(IV)-suc) 및 독소루비신)로서 선택하였다. 화학치료제를 둘 다 EDC*HCl/NHS 촉진된 아마이드 결합 형성을 통해 부착 링커에 결합시켰다. Pt(IV)-suc의 경우에, 반응을 DMSO 중에서 수행하였는데, 화합물은 수성 시스템에서 가용성이 아니기 때문이다. 따라서, 나노입자 용액을 동결건조 또는 원심분리 농축 및 후속적 희석을 통해 DMSO로 교환시켰다. 이어서, EDC*HCl/NHS 사전 활성화 숙신산염을 나노입자와 밤새 반응시켰다. 남아있는 시약을 제거하기 위한 최종 세척은 백금 기반 화학치료제 페이로드를 갖는 간 표적화 금 나노입자의 수용액을 제공하였다(도 3B). Pt/Au 비를 MPAES에 의해 1/15로 결정하였다. 나노입자에 대한 약물의 공유 부착을 에칭 후 최종 작제물의 1H NMR에 의해 나타내었다(도 4B). 화학적 이동이 2.81 ppm인 아미노 메틸렌기의 본래 신호는 사실상 사라지는 반면, 2.47 ppm에서 숙신산 에틸렌기의 새로운 다중선을 스펙트럼에서 관찰할 수 있다. 리포터 신호의 적분은 바뀌지 않았는데 이는 나노입자 조작 동안의 무리 안정성을 나타낸다.
독소루비신 결합을 위해, 역 부착 전략을 적용하였다. 첫째로, LacLL-NP와 숙신산 무수물의 반응에 의해 아미노 작용기는 카복실산 모이어티로 전환되었다. 이어서, 카복실산을 DMSO 중에서 EDC*HCl/NHS와 반응시켰다. 용매 교환 후에, 사전 활성화시킨 나노입자 용액을 HEPES 완충제 중의 독소루비신 용액과 함께 인큐베이션시켰다. MES 완충제 중의 원심분리 여과 및 최종 희석에 의한 정제 후에, 독소루비신 페이로드된 간 표적화 나노입자를 얻었다. 비색분석법에 의해 금 및 독소루비신 농도를 결정하였다.
형광 염료 설포-로다민 B 산 염화물을 진단 모방체로서 사용하였다. 간 표적화 금 나노입자 상의 부착 링커의 아미노 작용기에 의한 설포-로다민 B 산 염화물의 염화설폰일 모이어티의 설폰아마이드 부착에 의해 결합을 실현하였다. pH 9.3에서 탄산염 완충제 중에서 반응을 수행하여 표지된 입자를 얻었다.
3가지 실험은 간 표적화 금 나노입자의 작용화에 대한 화학적 가요성을 나타내었다.
실험 부문
설포-로다민 B 산 염화물, EDC*HCl, NHS 및 DMSO를 시그마-알드리치로부터 구입하였다. Pt(IV)-숙신산염을 찬우드 몰레큘러사(Charnwood Molecular)로부터 구입하였다. 독소루비신을 엘씨 랩스(LC Labs)로부터 구입하였다. 추가 정제 없이 모든 시약을 사용하였다. 심플리시티 워터 정제 시스템(Simplicity water purification system)(머크 밀리포어)로부터 밀리큐 워터(MilliQ water)(18.2 mΩ)를 얻었다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. ICP-MS 또는 MPAES에 의해 나노입자 용액의 금 농도를 결정하였다.
NMR 샘플 제조를 위해, 나노입자의 1㎖ 용액을 농축시키고 나서, 원심분리 여과(아미콘(Amicon), 10kDa, 4㎖)에 의해 세척하였다(3 x 2㎖ D2O). 잔여 NP 용액(대략 200㎕)을 D2O(대략 400㎕) 중에서 30분 동안 50℃에서 0.3m KCN/0.1m KOH 의 용액과 함께 인큐베이션시켰다. 혼합물을 짧게 교반시키고 나서, 상청액을 NMR 관에 옮겼다. 1H NMR 스펙트럼을 브루커 어드벤스(Bruker AVANCE) III 500 NMR 분광기 상에서 기록하였다. 화학적 이동을 대응하는 용매에 대해 교정하였다(D2O = 4.79 ppm).
a) Pt-LacLL-NP3
5㎖의 수성 LacLL-NP1 나노입자 용액(저농도의 표적화 리간드)(21.4μ㏖ 반응성 AL)을 아미콘 필터(Amicon filter)(4㎖, 10kDa) 내 원심분리(4500rpm에서 2 x 15분)에 의해 농축시키고 나서, DMSO를 이용하여 2.5㎖의 용적으로 희석시켰다. DMSO(528㎕, 0.1m) 중의 Pt(IV)-숙신산염 (22.9㎎, 52.9μ㏖)의 용액에 대한 첨가 전에 DMSO(127㎕, 0.5m) 중의 EDC*HCL(12.2㎎, 63.4μ㏖) 및 DMSO(63.4㎕, 1.0m) 중의 NHS(7.29㎎, 63.4μ㏖)의 용액을 혼합하고 나서, 실온에서 15분 동안 인큐베이션시켰다. 30분의 사전 활성화 후에, 반응 혼합물을 나노입자 용액에 첨가하고 나서, 혼합물을 실온에서 밤새 오비탈 진탕기 상에서 진창시켰다. 반응 용액을 25㎖ 밀리큐 워터로 희석시키고 나서, 농축시키고, 밀리큐 워터로 반복해서 세척하였다. 검정색 잔사를 5.00㎖ 밀리큐 워터 중에서 수집하였다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. 나노입자 용액의 금 및 백금 농도를 ICP-MS에 의해 결정하였다. [Au], MPAES: 2.84㎎/㎖; [Pt], MPAES: 0.19㎎/㎖.
b) 독소루비신 - LacLL -NP4
LacLL-NP에 대한 아미노 작용기의 숙신화: 8.0㎖의 수성 LacLL-NP1 나노입자 용액(저농도의 표적화 리간드)(33.8μ㏖ 반응성 AL)을 아미콘 필터(Amicon filter)(15㎖, 10kDa) 내 원심분리(4500rpm에서 15분)에 의해 농축시키고 나서, DMSO를 이용하여 8.0㎖의 용적으로 희석시켰다. 숙신산 무수물(16.9㎎, 169μ㏖)을 DMSO(564㎕) 중에 용해시켜 0.5 m 용액을 얻었고, 나노입자 용액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 오비탈 진탕기 상에서 진탕시켰다. 반응 용액을 25㎖ 밀리큐 워터로 희석시키고 나서, 농축시키고, 밀리큐 워터로 반복해서 세척하였다. 검정색 잔사를 5.00㎖ 밀리큐 워터 중에서 수집하였다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. 나노입자 용액의 금 및 백금 농도를 ICP-MS에 의해 결정하였다.
LacLL-NP의 숙신화된 부착 링커에 대한 독소루비신 부착: 3.0㎖의 수성 LacLL-NP 나노입자 용액(10.0μ㏖ 반응성 숙신화된 AL)를 아미콘 필터(4㎖, 10kDa)에서 원심분리(4500rpm에서 15분)에 의해 농축시키고 나서, DMSO를 이용하여 3.0㎖의 용적으로 희석시켰다. 15분 동안 인큐베이션시킨 DMSO(416㎕) 중의 EDC*HCl (4.82㎎, 25.1μ㏖) 및 (5.75㎎, 50.0μ㏖)의 용액을 나노입자 용액에 첨가하고 나서, 혼합물을 오비탈 진탕기 상에서 실온에서 2시간 동안 진탕시켰다. 나노입자 용액을 물(80㎖)로 희석시키고 나서, 원심분리에 의해 여과시키고, HEPES 완충제(pH 7.8, 25.0㎖)로 희석시키고 나서, 독소루비신 용액(HEPES 20mM 중의 2.50㎖, 2.00㎎/㎖)을 즉시 첨가하였다. 결합 반응을 실온에서 1시간 동안 인큐베이션하였다. DOX와 결합한 나노입자를 원심분리 여과(아미콘, 15㎖, 10kDa)에 의해 밀리큐 워터로 정제하였다. 잔여 용액을 MES 완충제(3.0㎖) 중에서 수집하였다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. 나노입자 용액의 금 농도를 ICP-MS에 의해 결정하였다. [Au], 표색: 1.05㎎/㎖; [독소루비신], 표색: 0.66㎎/㎖.
c) sRhoB - LacLL -NP5
3㎖의 수성 LacLL-NP1 나노입자 용액(0.609μ㏖ 나노입자)(저농도의 표적화 리간드)를 원심분리 여과(아미콘 4㎖, 10kDa)에 의해 농축시키고 나서, Na2CO3/NaHCO3 완충제(0.1M, pH 9.3)로 1회 세척하였다. 잔여 용액을 1.5㎖의 완충제 중에서 용해시켰다. NP 용액에 DMF 중의 설포-로다민 B 산 염화물(133㎕, 9.14μ㏖, 5.27㎎)을 첨가하고 나서, 혼합물을 오비탈 진탕기에서 실온에서 밤새 진탕시키고 일광으로부터 차폐시켰다. 반응 혼합물을 앞서 세척한 아미콘 필터(4㎖, 10kDa)에 옮겼다. 나노입자 용액을 원심분리하고 나서, Na2CO3/NaHCO3 완충제(0.1M, pH 9.3)로 3회 반복해서 세척하고, 여과액이 무색이 나타날 때까지 밀리큐 워터로 반복적으로 세척하였다. 최종적으로, 나노입자를 3㎖ 밀리큐 워터에서 수집하였다. KCN/KOH 에칭, DLS, TEM 및 제타 퍼텐셜 후에 1H NMR에 의해 나노입자를 특성규명하였다. 나노입자 용액의 금 농도를 ICP-MS에 의해 결정하였다.
실시예 3 - 생체내에서 입증된 나노입자의 간 표적화
락토스 긴 링커 금 나노입자의 간 표적화 특성을 생체내 생체분포 연구에서 상이한 나노입자 작제물의 비교에 의해 나타낼 수 있었다. 고함량 및 저함량의 간 표적화 분자를 갖는 2개의 락토스 긴 링커 나노입자(LacLL-NP1(저) + LAcLL-NP2(고)), 2개의 유사한 락토스 짧은 링커 나노입자(LacSL-NP1 (저) + LacSL-NP2 (고))(락토스는 C2 링커에 연결됨), 및 비표적화 나노입자(Glc-NP)를 각각 마우스에 정맥내로 주사하였다.
90분 순환 시간 후에, 동물을 희생시키고 나서, 주요 기관을 채취하고, ICP-MS에 의해 분석하여 기관 내 금 농도를 결정하였다. 이들 데이터의 플롯팅은 상이한 작제물에 대한 생분포 맵을 제공하였다(도 6). 예상한 바와 같이, 간 표적화 작제물은 간에서 주로 발견된 반면, 비표적화 나노입자는 신장에서 축적되었다. 간 표적화 분자의 링커 길이는 금 나노입자의 간 흡수에 영향을 미친다는 것이 관찰되었다. 짧은 링커 형태에 대해, 총 발견된 금 량의 42 내지 46%는 간에 존재하였다. 대조적으로, 긴 링커 작제물에 대해, 거의 모든 금이 간에서 검출되었다(91%까지).
이 실험은 적합한 페이로드가 간 표적화 락토스 긴 링커 금 나노입자를 이용하여 간에 고도로 효율적으로 보내질 수 있다는 것을 입증한다.
실험 부문
세포주 및 형질감염
간세포암 세포주인 HepG2, 세포를 10-cm 페트리 접시(BD)에서 37ºC, 95% 공기 및 5% CO2에서 10% FCS(깁코)로 보충한 DMEM(시그마 알드리치)에서 성장시키고, PBS 1X(시그마 알드리치)로 세척하고 나서, 트립신·EDTA 0.05%(깁코)에 의한 처리 시 계대시켰다. 트립신 블루 배제 분석에서 혈구계수판 내 살아있는 세포를 계수화하였다. 마이코플라즈마(Mycoplasma) 속의 모든 구성원에 대해 공통적인 프라이머 세트를 이용하여 마이코플라즈마에 대해 HepG2 세포를 주기적으로 시험하였다(Choppa et al, 1998). 6웰 플레이트에서 2 내지 3 104개 세포/㎠의 밀도로 세포를 파종하고 나서, 후속적으로 pEGFP-Luc 벡터(클론테크(Clontech)) 및 PEI25(시그마-알드리치(Sigma-Aldrich))의 1:3 및 1:5 몰비로 형질감염시켰다. 형질감염 시, 48시간 동안 배양 배지에 800㎍/㎕ G418을 첨가함으로써 세포를 선택하였다. 후속적으로, 새로운 배지에서 세포를 유지하고 나서, 합류까지 성장시켰다. 시험관내 생체발광 신호를 평가하기 위해, CCLR 완충제 내 세포 용해물에 D-루시퍼라제를 첨가함으로써 미트라스(Mithras) 다중모드 플레이트 판독기의 도움으로 단순한 루시퍼라제 분석을 수행하였다(25mM 트리스·HCl pH 7.8, 2mM DTT, 2mM EGTA, 10% 글리세롤, 1% 트리톤 X-100).
동물 수용
70마리 암컷 BALB/c 누드 마우스(6주령)를 공인된 공급자(잔비에르 랩스(Janvier Labs))로부터 구입하였다. 실온에서 12시간 명/암 주기로 특정 무발열원 조건 하에 층류 캐비넷에서 모든 마우스를 수용하고 나서, 펠렛 및 물을 임의로 공급하였다. USC의 실험 동물 위원회는 동물 연구를 승인하였고; 결과적으로, 모든 동물 실험은 동물 복지 가이드라인을 충족시킨다.
이종이식물 및 생체내 근적외선 형광 영상화
HepG2 세포(0.1㎖ PBS 중의 105개 세포)의 대수 증식기에 흉선 누드 마우스의 좌측 옆구리에 피하로 주사하여(n=6 각각의 실험군) 종양-보유 마우스 모델을 확립하였다. 시각적 검사에 의해 종양 이식을 정기적으로 확인하고 나서, 최종적으로 IVIS 스펙트럼(캘리퍼 라이프사이언시즈(Caliper LifeSciences))에서 생발광 신호의 등록에 의해 확인하였다. 형광 NP에 의한 종양 세포 내 생발광을 공동 국소화하기 위해 D-루시페린(150㎎/㎏)을 투여하였다. 마우스 보유 종양을 5개 군(대조군 포함)(각각 6마리 마우스)으로 분할하였다. 종양 용적을 다음의 식으로 계산하였다: [(길이2 x 폭)/2](Soengas et al., 1999). 일단 종양이 400㎣의 용적에 도달되면, 나노입자를 i.v로 투여하였다.
주사 0분, 45분 및 90분 후에 로다민-접합 GNP의 검출을 위해 IVIS 스펙트럼(캘리퍼 라이프사이언시즈(Caliper LifeSciences))를 이용하여 생체내 형광 영상화를 획득하였다. 영상화 획득 동안 아이소플루란을 이용하여 마우스를 마취시키고 나서, 형광/생발광 영상의 획득 시 안락사시키고(주사 후 90분), 후속적 ICP-MS 분석을 위해 그들의 기관(뇌, 폐, 심장, 간, 비장, 췌장, 장, 방광 및 신장) 및 종양을 채취하였다.
Figure pct00026
실시예 4 - 화학치료제 페이로드를 운반하는 간 표적화 락토스 긴 링커 금 나노입자에 의한 시험관내 세포독성
화학치료제 Pt(IV)-숙신산염(Pt-LacLL-NP + 백금) 및 독소루비신(독소루비신-LacLL-NP + 독소루비신)이 페이로드된 간 표적화 락토스 긴 링커 금 나노입자의 세포독성을 MTT(3-(4,5-다이메틸티아졸-2-일)-2,5-다이페닐테트라졸륨 브로마이드) 세포 생존도 분석에서 유리 약물에 비교하여 시험하였다(도 7). 인간 간세포암종 세포주 HepG2를 분석에서 사용하였다.
백금계 항신생물제 Pt(IV)-숙신산염의 경우에, Pt-LacLL-NP는 유리 약물보다 더 강력하다는 것이 입증되었다. 나노입자에 대해, 12.8μM의 IC50 값이 관찰된 반면, 유리 약물에 대해 38.6μM의 값이 발견될 수 있었다. 독소루비신에 대해, 유리 화합물은 페이로드된 나노입자에 대한 비교에서 약간 더 높은 세포독성을 나타내었다. 나노입자에 대한 약물의 부착은 화학치료제 활성을 유지하였고, 약물 전달 시스템으로서 간 표적화 락토스 긴 링커 금 나노입자의 사용을 허용한다.
Figure pct00027
실험 부문
96-웰 미량정량판에서의 세포 파종
HepG2 세포를 T-75 플라스크에서 성장시켰다. 세포 전달을 위해, 플라스크로부터 배지를 제거하고 나서, 세포를 5분 동안 트립신 처리하였다. 세포를 팔콘 관에서 수집하고 나서, 완전 세포 배지로 희석시켰다. 뉴바우어(Neubauer) 챔버에서 세포 계수화를 수행하였다. 세포 용액을 제조하여 웰 당 4000개 세포를 파종하였다(200㎕/웰). 미량정량판을 24시간 동안 37℃에서 인큐베이션시켰다.
파종한 HepG2 세포의 처리
각각의 NP 및 약물에 대해, 세포 배지 내 제형을 제조하였다. 화합물을 상이한 농도(약물 양에 기반하여 0.01, 0.05, 0.2, 1, 5, 25 및 125μM)에서 시험하였다. 처리를 위해, 모든 웰로부터 세포 배지를 제거하고 나서, 약물 제형으로 교환하였다. 3회 중복마다 200μl의 처리를 각각의 웰에 첨가하였다. 미량정량판을 37 ℃에서 24시간, 48시간 및 72시간 동안 인큐베이션시켰다.
치료 24시간, 48시간 및 72시간 후 MTT 측정
1.5㎖ MTT 용액(1.6㎖ DMSO 중의 8.0㎎)을 완전 세포 배지(페놀 레드 없음)로 희석시켰다. 처리 세포 배지를 미량정량판으로부터 제거하고 나서, 웰을 100㎕ PBS로 세척하고, 100㎕의 MTT 반응성 용액을 각각의 웰에 첨가하였다. 37℃에서 1시간 인큐베이션 후에 MTT 용액을 제거하고 나서, 100㎕ DMSO를 첨가하여 포마잔 염료를 용해시켰다. 570㎚에서 흡광도를 측정하였다.
통계학적 분석 및 IC50 계산
오리진프로8(OriginPro8)을 이용하여 데이터를 분석하였다. 정규화된 데이터를 플롯팅하고 나서, 비선형 회귀 곡선 적합화(가변 기울기를 이용하는 s자형 용량-반응 곡선)를 이용하여 곡선을 적합화시켰다. 절대 IC50 값을 보간에 의해 얻었다.
실시예 5 - 시험관내에서 표적화된 GNP 및 HCC의 선택
몇몇 염기/펩타이드 표적화된 GNP를 시험관내에서 선별하였다. 갈락토스-C2-SH(Gal-C2) 리간드 및 HSPEG8COOH를 포함하는 혼합 무리를 갖는 GNP를 실시예 1 및 2에서 상기 기재한 것과 유사한 방법에 따라, 그러나 갈락토스-C2-SH를 글루코스-C2-SH로 대신하고 HSPEG8COOH(또한 SH-EG8-COOH 또는 SH-(OCH2CH2)8-COOH로 약칭)를 아미노 링커 NH2-EG6-SH로 대신하여 합성하였다.
Au@Gal-C2:HSPEG8COOH GNP는 더 낮은 비특이적 결합(정상:종양 세포) 및 생체내에서 양호한 혈장 순환을 나타내는 것을 발견하였다. 따라서 글리피칸-3 결합 펩타이드를 이용하는 HCC 표적화 연구를 위해 Gal-C2 및 HSPEG8COOH의 무리를 선택하였다.
미국 특허 제8,388,937B2호(이의 전문은 본 명세서에 명확하게 참고로 포함됨)에 기재된 글리피칸-3 펩타이드 - 이의 서열번호 1 참조하며, 이는 하기 아미노산 서열을 가진다: RLNVGGTYFLTTRQ(서열번호 1)는 상기 펩타이드의 N-말단을 통해 HSPEG8COOH 리간드 일부의 말단 COOH 기에 연결하였다. "고 부하" GNP 작제물에서(이하의 표의 1행을 참조), 대략 4개의 펩타이드가 나노입자 코어마다 연결되었다. "고 부하" Au@Gal-C2:HSPEG8COOH:HSPEG8CONHRLNVGGTYFLTTRQ GNP는 RLNVGGTYFLTTRQ 펩타이드가 없는 기본 GNP에 비해 대략 7배 표적화를 나타내는 것을 발견하였다(도 8 및 다음 표의 첫 번째 행을 참조). "저 부하" Au@Gal-C2:HSPEG8COOH:HSPEG8CONHRLNVGGTYFLTTRQ GNP(다음 표의 행 3을 참조)는 RLNVGGTYFLTTRQ 펩타이드가 없는 기본 GNP에 비해 대략 4.6배 표적화를 나타내었다.
Figure pct00028
연결된 RLNVGGTYFLTTRQ 펩타이드의 배향 및/또는 말단 캡핑을 평가한 추가적인 연구를 수행하였다. 특히, RLNVGGTYFLTTRQ(N-말단을 통해 PEG8COOH에 부착됨, 유리 COOH 말단 - 상기 기재함) 및 RLNVGGTYFLTTRQ-NH2(N-말단을 통해 PEG8COOH에 부착됨, 1차 아마이드 말단을 표준 C-말단으로 대체함).
연구한 추가적인 작제물은 대략 50:50 비로 갈락토스-C2-SH 및 아미노 링커(또한 "AL" 또는 NH2-EG6-SH로서 알려짐)의 혼합 무리를 포함한다. RLNVGGTYFLTTRQ 펩타이드를 펩타이드의 C-말단을 통해 또는 펩타이드의 아실-N-말단 형태를 이용함으로써 그리고 아미노링커에 펩타이드의 아실-N-말단을 부착시킴으로써 아미노 링커에 부착하였다. 두 방법을 사용하였다: (1) 펩타이드를 C-말단을 통해 GNP-AL에 부착시키거나(양의 입자를 제공); 또는 (2) 펩타이드를 제1 단계에서 AL-SH에 부착하고 나서, SH-EG6-NHCO-RLNVGGTYFLTTRQ를 나노입자 합성에서 리간드로서 사용하여 음의 입자를 제공하였다. 얻어진 입자를 하기와 같이 나타낼 수 있다: Au@GalC2:AL:AL-(Ac)-RLNVGGTYFLTTRQ.
미국 특허 제8,388,937B2호(이의 전문은 본 명세서에 명확하게 참고로 포함됨)에 기재된 추가적인 글리피칸-3 결합 펩타이드 - 이의 서열번호 10 참조하며, 이는 하기 아미노산 서열을 가진다: YFLTTRQ(서열번호 2)를 다음과 같이 GNP 리간드에 연결하였다. 대략 50:50 비로 갈락토스-C2-SH 및 아미노 링커(NH2-EG6-SH)의 혼합 무리를 갖는 GNP는 YFLTTRQ 펩타이드의 아실 N-말단을 통해 아미노 링커에 연결된 YFLTTRQ 펩타이드를 가져서 GNP를 수득하였고, 이는 다음의 식으로 나타낼 수 있다: Au@GalC2:AL:AL-(Ac)-YFLTTRQ. 본 명세서에서 생성되거나 또는 상정된 추가적인 GNP는 하기를 포함한다: Au@GalC2:HSPEG8CONH-YFLTTRQ(N-말단을 통해 PEG8COOH에 부착, 유리 COOH 말단) 및 Au@GalC2:HSPEG8CONH-YFLTTRQ-NH2(N-말단을 통해 PEG8COOH에 부착, 1차 아마이드 말단). 상기 표의 행 2로부터 알 수 있는 바와 같이, GNP Au@GalC2:AL:AL-(Ac)-YFLTTRQ는 YFLTTRQ 펩타이드가 ?榴? 기본 나노입자에 비해 HCC 세포에 대해 대략 5배 표적화를 나타내었다. 따라서 이들 결과는 글리피칸-3 결합 펩타이드가 HCC 표적화에 기여하고, 펩타이드 부하가 높을 수록(즉, 나노입자 당 더 많은 글리피칸-3 결합 펩타이드) HCC 표적화를 추가로 증가시킨다는 것을 나타낸다.
실시예 6 - GLY-3 표적화된 GalC2 GNP는 DM4 페이로드에 의한 HEPG2 세포 독성을 나타낸다
HepG2(간 간세포암종) 세포에 대한 종양 세포 사멸 능력을 평가하기 위해 다음의 GNP 작제물을 합성하였다:
Au@GalC2:HSPEG8COOH로 나타낼 수 있는 갈락토스-C2 및 HSPEG8COOH 리간드(40:60 비) 무리에 의한 GNP.
Au@GalC2:HSPEG8COOH:DM4로 나타낼 수 있는 갈락토스-C2, HSPEG8COOH 및 메이탄시노이드 DM4 리간드 무리를 갖는 GNP.
갈락토스-C2, HSPEG8COOH 및 메이탄시노이드 DM4 리간드의 무리를 갖는 GNP로서, HSPEG8COOH 리간드의 일부는 글리피칸-3-결합 펩타이드 RLNVGGTYFLTTRQ(서열번호 1) < 나노입자 당 1개 펩타이드의 N-말단에 접합된다. GNP는 하기로 나타낼 수 있다: Au@GalC2:DM4:HSPEG8COOH:HSPEG8CONHRLNVGGTYFLTTRQ.
유리 메이탄시노이드 DM4를 또한 HepG2 세포 독성 실험에서 양성 대조군으로서 사용하였다.
72시간 처리 후 HEPG2 세포에 대한 세포 생존도에 대한 다양한 GNP 작제물의 효과, 유리 메이탄시노이드 DM4의 효과를 도 9에 나타낸다. MTT 분석에서 대조군 백분율로서 측정한 세포 생존도를 농도에 대해 플롯팅한다. DM4가 없는 GNP는 시험한 조건 하에서 본질적으로 독성을 나타내지 않았다. DM4를 갖는 GNP는 둘 다 유리 DM4와 매우 비슷한 용량-독성 곡선을 나타내었다. 글리피칸-3-결합 펩타이드를 갖는 GNP에 의해 입증된 HCC 표적화를 고려하여(실시예 5 참조), 이들 결과는 희석 리간드, 글리피칸-3-결합 펩타이드 및 화학치료제, 예컨대 메이탄시노이드 DM4의 혼합 무리를 갖는 GNP가 선택된 간암 세포 사멸을 입증하는 한편 표적을 벗어난 효과를 최소화하는 것(즉, 건강한 세포에 대해 독성을 최소화)으로 예상된다는 것을 나타낸다.
-oOo-
본 명세서에 인용된 모든 참고문헌은 그들의 전문이 참고로 그리고 각각의 개개 간행물 또는 특허 또는 특허 출원이 그들의 전문이 참고로 혼입되는 것을 나타내는 것과 동일한 정도로 모든 목적을 위하여 본 명세서에 포함된다.
본 명세서에 기재된 구체적 실시형태는 예로서, 제한의 방법에 의하지 않고 제공된다. 본 명세서의 임의의 부제는 단지 편리함을 위해 포함하며, 임의의 방법으로 본 개시내용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (57)

  1. 나노입자로서,
    금속 및/또는 반도체를 포함하는 코어; 및
    코어에 공유 결합된 복수의 리간드로서, 상기 리간드는 하기 (i) 내지 (iii)을 포함하는, 상기 복수의 리간드를 포함하는, 나노입자:
    (i) 적어도 하나의 간-표적화 리간드;
    (ii) 생활성제를 포함하는 적어도 하나의 페이로드; 및
    (iii) 탄수화물을 포함하는 적어도 하나의 희석 리간드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간-표적화 리간드는 하기로부터 선택되는, 나노입자:
    락토스, 갈락토스, N-아세틸갈락토사민, 또는 다른 아시알로당단백질 수용체(asialoglycoprotein receptor: ASGPR) 결합제;
    글리피칸-3 결합제;
    알파-태아단백질(alpha-fetoprotein: AFP) 수용체 결합제;
    FGF-4(섬유아세포 성장 인자 4);
    c-Met(간세포 성장 인자 수용체); 및
    글리피칸-3, ASGPR, FGF-4, c-Met 또는 AFP에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 결합 단편.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간-표적화 리간드는 글리피칸-3 결합 펩타이드 또는 락토스를 포함하는, 나노입자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 글리피칸-3 결합 펩타이드는 아미노산 서열 RLNVGGTYFLTTRQ(서열번호 1) 또는 YFLTTRQ(서열번호 2)의 펩타이드를 포함하거나 또는 이들로 이루어지거나, 또는 3개 이하의 아미노산의 결실, 첨가, 변형 또는 치환에 의해 상기 아미노산 서열과 상이한 이들의 변이체이되, 상기 변이체는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 펩타이드의 인간 글리피칸-3에 대해 적어도 50%의 결합 친화도를 보유하는, 나노입자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 글리피칸-3 펩타이드는 N-말단의 아세틸화 및/또는 C-말단의 아마이드화를 갖는, 나노입자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간-표적화 리간드는 제1 링커를 통해 상기 코어에 공유 결합되되, 상기 제1 링커는 2 내지 50개의 원자의 쇄 길이를 갖는, 나노입자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 링커는 -(CH2)n- 및/또는 -(OCH2CH2)m-기를 포함하되, n 및 m은 독립적으로 1 이상인, 나노입자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 링커는 -(OCH2CH2)m-을 포함하되, m은 1 내지 10이고, 선택적으로 m은 8인, 나노입자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 간-표적화 리간드 및 상기 제1 링커는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 나노입자:
    HS-(OCH2CH2)8-CONH-RLNVGGTYFLTTRQ;
    HS-(OCH2CH2)8-CONH-RLNVGGTYFLTTRQ-NH2;
    HS-(OCH2CH2)8-CONH-YFLTTRQ;
    HS-(OCH2CH2)8-CONH-YFLTTRQ-NH2;
    HS-(OCH2CH2)6-NH(Ac)-RLNVGGTYFLTTRQ; 및
    HS-(OCH2CH2)6-NH(Ac)-YFLTTRQ.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 링커는 -(OCH2CH2)m-(CH2)n-을 포함하되, m은 1 내지 10이고, n은 1 내지 15인, 나노입자.
  11. 제10항에 있어서, m은 3 내지 7이고, n은 5 내지 12인, 나노입자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 링커는 말단의 황 원자를 통해 상기 코어에 결합되는, 나노입자.
  13. 제7항에 있어서, 상기 제1 링커를 통해 상기 코어에 공유 결합된 상기 간-표적화 리간드는 하기 화학식 (I)의 구조를 갖되:
    Figure pct00029
    ,
    상기 제1 링커는 말단 티올기를 통해 상기 코어에 결합되는, 나노입자.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 페이로드 리간드는 치료제를 포함하는, 나노입자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 치료제는 화학치료제 또는 세포독성 화합물인, 나노입자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 페이로드 리간드는 메이탄시노이드 DM4, 독소루비신, 이리노테칸, 백금(II), 백금(IV), 테모졸로마이드, 카무스틴, 캄토테신, 도세탁셀, 소라페닙, 메이탄신, 메이탄시노이드 DM1, 모노메틸 아우리스타틴 E(MMAE) 및 파노비노스탯으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 나노입자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 페이로드 리간드는 메이탄시노이드 DM4, MMAE 또는 독소루비신을 포함하는, 나노입자.
  18. 제15항에 있어서, 상기 페이로드 리간드는 하기로부터 선택되는, 나노입자:
    Figure pct00030

    Figure pct00031
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자는 검출 가능한 표지를 포함하는 적어도 하나의 추가적인 페이로드 리간드를 더 포함하는, 나노입자.
  20. 제19항에 있어서, 상기 검출 가능한 표지는 형광 표지 또는 광학-음향(opto-acoustic) 염료를 포함하는, 나노입자.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 희석 리간드는 단당류를 포함하는, 나노입자.
  22. 제21항에 있어서, 상기 단당류는 글루코스 또는 갈락토스인, 나노입자.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 희석 리간드는 제3 링커를 통해 상기 코어에 공유 결합된, 나노입자.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제3 링커는 2 내지 10개 원자의 쇄 길이를 갖는, 나노입자.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제3 링커는 -(CH2)n-을 포함하되, n은 2 내지 3인, 나노입자.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제3 링커는 말단의 황 원자를 통해 상기 코어에 결합된, 나노입자.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 링커를 통해 상기 코어에 공유 결합된 상기 적어도 하나의 희석 리간드는 화학식 1, 2, 3, 4 또는 5의 구조를 갖되:
    Figure pct00032
    ,
    상기 제3 링커는 말단 티올기를 통해 상기 코어에 결합되는, 나노입자.
  28. 제1항에 있어서, 상기 복수의 리간드는 하기를 포함하는, 나노입자:
    락토스-함유 리간드 또는 글리피칸-3 결합 펩타이드;
    독소루비신-함유 리간드 또는 메이탄시노이드 DM4 리간드; 및
    갈락토스 또는 글루코스를 포함하는 단당류 리간드.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드는 다음의 숫자비:
    (i) 상기 간-표적화 리간드: 1 내지 30%;
    (ii) 상기 페이로드 리간드: 10 내지 70%;
    (iii) 상기 희석 리간드: 10 내지 70%;
    (iv) 상기 제1 링커: 0 내지 10%; 및
    (v) 상기 제2 링커: 0 내지 70%로 존재하되,
    상기 백분율은 상기 나노입자의 리간드의 총 수의 숫자이되, 상기 백분율의 합은 100인, 나노입자.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는 Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Fe, Co, Gd, Zn 또는 이들의 임의의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는, 나노입자.
  31. 제30항에 있어서, 상기 코어는 금을 포함하는, 나노입자.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어의 직경은 1㎚ 내지 5㎚의 범위인, 나노입자.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 리간드를 포함하는 상기 나노입자의 직경은 3㎚ 내지 50㎚의 범위인, 나노입자.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 복수의 나노입자 및 적어도 하나의 약제학적으로 허용 가능한 담체 또는 희석제를 포함하는 약제학적 조성물.
  35. 제34항에 있어서, 상기 약제학적 조성물은 지속 방출 제형이되, 상기 복수의 나노입자의 적어도 일부는 생체 적합성 중합체에 캡슐화된, 약제학적 조성물.
  36. 제35항에 있어서, 상기 지속 방출 제형은 마이크로입자, 마이크로스피어, 비드 또는 필름의 형태인, 약제학적 조성물.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 주사용 형태인, 약제학적 조성물.
  38. 의약에서 사용하기 위한, 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물.
  39. 포유류 대상체에서의 간 장애의 치료에서 사용하기 위한, 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물.
  40. 제39항에 있어서, 상기 간 장애는 상기 간의 원발성 또는 2차 암을 포함하는, 나노입자 또는 조성물.
  41. 제40항에 있어서, 상기 암은 간세포암종(HCC)인, 나노입자 또는 조성물.
  42. 제40항에 있어서, 상기 암은 간모세포종, 담관암, 담관 낭선암종, 혈관육종, 혈관내피종, 배아 육종, 섬유육종, 평활근육종 및 횡문근육종으로부터 선택된, 나노입자 또는 조성물.
  43. 포유류 대상체에서의 간 장애를 치료하는 방법으로서, 간 장애의 치료가 필요한 대상체에게 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 따른 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함하는, 포유류 대상체에서의 간 장애를 치료하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 간 장애는 상기 간의 원발성 또는 2차 암을 포함하는, 포유류 대상체에서의 간 장애를 치료하는 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 암은 간세포암종(HCC)인, 포유류 대상체에서의 간 장애를 치료하는 방법.
  46. 제44항에 있어서, 상기 암은 간모세포종, 담관암, 담관 낭선암종, 혈관육종, 혈관내피종, 배아 육종, 섬유육종, 평활근육종 및 횡문근육종으로부터 선택된, 포유류 대상체에서의 간 장애를 치료하는 방법.
  47. 제43항 내지 제46항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 사용하기 위한 의약의 제조에서 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 따른 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물의 용도.
  48. 제조 물품으로서,
    제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물;
    나노입자 또는 약제학적 조성물을 수용하기 위한 용기; 및
    삽입물 또는 라벨을 포함하는, 제조 물품.
  49. 제48항에 있어서, 상기 삽입물 및/또는 라벨은 포유류 대상체에서의 간 장애의 치료에서 나노입자 또는 약제학적 조성물의 용도에 관한 설명서, 투약량 및/또는 투여 정보를 제공하는, 제조 물품.
  50. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 나타낸 바와 같은 나노입자의 생성 방법으로서,
    황 함유 간 표적화 리간드 및/또는 제1 링커를 포함하는 용액;
    황-함유 제2 링커를 포함하는 용액;
    탄수화물-링커-티올 또는 탄수화물-링커-S-S-링커-탄수화물을 포함하는 용액;
    코어-형성 금속 염을 포함하는 용액; 및
    환원제
    를 합함으로써, 상기 나노입자가 자기 조립되도록 야기하는 단계, 및
    상기 제2 링커에 대해 적어도 하나의 페이로드 화합물을 반응시킴으로써, 상기 적어도 하나의 페이로드 화합물이 상기 제2 링커를 통해 상기 나노입자에 공유결합되도록 야기하는 단계;
    및 선택적으로 적어도 하나의 간 표적화 화합물을 상기 제1 링커와 반응시켜 상기 적어도 하나의 간 표적화 화합물이 상기 제1 링커를 통해 상기 나노입자에 공유결합되도록 야기하는 단계를 포함하는, 나노입자의 생성 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    (i) 상기 페이로드는 독소루비신, 메이탄시노이드 DM4 또는 MMAE를 포함하고;
    (ii) 상기 탄수화물은 글루코스 또는 갈락토스를 포함하며;
    (iii) 상기 코어-형성 금속 염은 금 염을 포함하고; 그리고/또는
    (iv) 상기 환원제는 수소화 붕소 나트륨을 포함하는, 나노입자의 생성 방법.
  52. 간 종양을 영상화하는 방법에서 사용하기 위한 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물로서, 상기 적어도 하나의 페이로드는 검출 가능한 제제를 포함하는, 나노입자 또는 약제학적 조성물.
  53. 제52항의 용도를 위한 나노입자 또는 조성물로서, 상기 검출 가능한 제제는 형광 제제 또는 광학-음향 염료인, 나노입자 또는 조성물.
  54. 제52항 또는 제53항의 용도를 위한 나노입자 또는 조성물로서, 상기 영상화하는 방법은 수술적 절개 동안 종양 가장자리를 묘사하는 방법인, 나노입자 또는 조성물.
  55. 간 종양을 영상화하는 방법으로서, 하기 단계들을 포함하는, 방법
    간 종양을 갖거나 또는 갖는 것으로 의심되는 대상체에게 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 나노입자 또는 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 약제학적 조성물을 투여하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 페이로드는 검출 가능한 제제를 포함하는, 상기 약제학적 조성물을 투여하는 단계; 및
    상기 검출 가능한 제제를 검출함으로써, 상기 간 종양의 모두 또는 일부의 영상을 형성하는 단계.
  56. 제55항에 있어서, 상기 검출 가능한 제제는 형광 제제인, 간 종양을 영상화하는 방법.
  57. 제55항 또는 제56항에 있어서, 상기 방법은 수술적 절개 동안 종양 가장자리를 묘사하기 위한, 간 종양을 영상화하는 방법.
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