KR20240032745A - 열 촉진 및 약물 전달을 위한 장치, 방법 및 조성물 - Google Patents

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KR20240032745A
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윌리엄 근찬 박
다미안 이. 듀피
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더로믹스, 인크.
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 약물을 표적 부위에 전달하기 위하여 약물 전달 비히클로서 사용될 수 있는 열 촉진제에 관한 것이다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 담체, 예컨대 알부민 또는 사람 혈청 알부민(HSA)은 항종양제로 함침되거나 또는 공유 부착될 수 있으며, 환자의 종양에 근접한 위치에 전달될 수 있다. 담체는 에너지원에 노출시켜 담체를 구조적으로 변경시키며, 그로부터 약제를 방출할 수 있다. 에너지원은 마이크로파, 무선주파수, 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(HIFU 또는 히스토트립시) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 항종양제는 약제의 일부가 확대된 기간에 걸쳐 담체로부터 방출되도록 지연 방출될 수 있다. 열 촉진제 중 항종양제의 혼입은 열적 절제-약물 전달 병용 요법(예, 열적 활성화된 병용 요법)을 제공한다.

Description

열적 가속 및 약물 전달을 위한 장치, 방법 및 조성물
관련 출원에 대한 교차 참조
본 특허 출원은 2021년 5월 24일자로 출원되고, "약물 전달을 위한 장치, 방법 및 조성물"이라는 명칭의 미국 특허 가출원 제63/192,253호 및 2022년 1월 28일자로 출원되고, "열 촉진 및 약물 전달을 위한 장치, 방법 및 조성물"이라는 명칭의 미국 특허 가출원 제63/304,071호를 우선권주장으로 하며, 이들은 도면 및 첨부서류와 함께 본원에 그 전문이 참조로 포함된다.
본 특허 출원의 주제는 2016년 8월 30일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/381,251호 및 2015년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/387,250호를 우선권주장으로 하는 2016년 12월 23일자로 출원되고, "열 촉진 조성물 및 사용 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제15/389,809호(현재 미국 특허 제10,722,289호)의 일부 계속 출원인, 2019년 12월 9일자로 출원되고, "열 촉진 조성물 및 사용 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제16/708,416호(현재 미국 특허 제11,076,916호)의 분할 출원인, 2021년 7월 9일자로 출원되고, "열 촉진 조성물 및 사용 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제17/371,683호의 주제에 관한 것일 수 있으며, 이들 출원의 전체 내용은 도면 및 첨부서류와 함께 본원에 그 전문이 참조로 포함된다.
본 개시내용은 대상체를 마이크로파, 무선주파수(radiofrequency), 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(HIFU 또는 히스토트립시) 중 하나 이상으로 치료하기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 항종양제와 같은 하나 이상의 물질을 표적 부위에 전달하기 위하여 약물 전달 비히클로서 사용될 수 있는 열 촉진제가 개시되어 있다. 일부 실시양태에서, 항종양제는 장기간에 걸쳐 약제의 일부가 담체로부터 방출되도록 지연 방출될 수 있다. 열 촉진제 중에 항종양제의 혼입은 열적 절제-약물 전달 병용 요법을 제공한다.
각종 실시양태는 고열 조직 절제를 위한 방법, 물질 및 장비, 즉 수술하지 않고도 내부 장기, 혈관, 뼈 또는 기타 부위 내에 위치하는 종양과 같은 조직을 가열 및 파괴하기 위한 에너지의 적용에 관한 것이다. 상기 절제에 사용되는 기구 중에는 단극성(MP) 무선주파수 안테나; 양극성(BP) 무선주파수 전극; 및 마이크로파 안테나가 있다. 이들은 경피적으로 또는 카테터 외장을 경유하여 삽입되어 처치 부위에 접근할 수 있으며, 각각은 그의 특징적 작용 및 구동 파라미터를 갖는다. 고열 조직 절제를 달성하기 위하여 조직을 국소 가열하기 위한 안테나 장치의 사용은 특징적인 작동 기간, 인가된 전력 준위 및 전자기 구동의 주파수 및 유형을 필요로 하며,이들 파라미터의 적절한 선택 및 설정 및, 안테나 선단의 배치는 일반적으로 조직 유형뿐 아니라, 표적 종양의 크기 및 형상에 의존할 것이다. 상이한 가열 방식 중에서, 마이크로파 절제는 프로브 또는 핸드 피스 내에서 운반되는 바늘형 안테나를 사용하여 내부 조직 부위에 적용될 수 있으며, 능동형 안테나는 예를 들면 CT 영상에 의하여 영상화되어 표적 조직 부위와 관련하여 정확하게 배치를 유도할 수 있다. 표적 그 자체는 진단 영상에 의하여, 동일하거나 또는 또 다른 의학적 영상화 방식에 의하여 확인될 수 있거나 또는 확인되었을 수 있다.
상기 영상-유도된 마이크로파 종양 절제는 별개의 종양에 대하여 비용면에서 효과적인 것으로 인지되었고, 안전하며 최소 침습적이며, 때때로 기타 요인이 수술을 위험하게 하거나 또는 달리 권할 수 없을 때 선택되는 치료일 수 있다.
그러나, 의도한 표적 부위에 대하여 적절한 바와 같이 마이크로파 안테나의 배치가 안테나 및 캐이블의 배치를 위하여 단순 수술 절제 니들 핸드 피스 또는 통상적으로 이용 가능한 투관침 및 카테터를 사용하여 체내 어느 곳에서나 이루어질 수 있는 한편, 마이크로파 절제 안테나의 유효 가열 범위는 절제 안테나 주위에서 비교적 짧은 거리로만 확대되는 타원형 또는 직사각형 형상의 절제 영역을 초래한다. 그의 가열 효과는 국소 조직 상태에 의존하여 어느 정도 변동될 수 있다. 이와 같은 짧은 유효 범위가 최근접의 건강한 조직 구조에 대한 의도치 않는 손상을 제한하는 한편, 이는 또한 마이크로파 절제가 수 센티미터 정도만으로 급격하게 떨어지는 점에서 결점이 존재하며, 해당 부위에서 마이크로파 발열 속도, 또는 해당 부위에서 이웃하는 조직으로의 열 전도 또는, 조직 전도율 및 유전 상수에서의 변동(이는 각각의 환자의 경우 상이할 수 있음)으로 인하여 절제는 불규칙할 수 있다. 그 결과, 마이크로파 고열 절제에 의하여 처치시, 종양은 불완전한 절제의 위치로 인하여 비교적 높은 재발률(약 30%)을 경험한다. 일부 검출되지 않은 종양 세포가 유효 절제 구역 밖에 있기 때문에; 조직 특징의 국소 변동이 본질적으로 더 낮은 발열을 초래하기 때문에; 살아 있는 종양 세포가 의도한 절제 부위로부터 멀리 열 전도를 증가시켜 절제 시술 중 표적화된 영역의 일부에서 온도 상승을 제한하는 "히트 싱크(heat sink)"로서 작용하는 혈관의 부근에 있기 때문에; 또는 원거리 장에서 감소 또는 쉐도잉은 공칭 표적 온도 부근의 유효 온도의 커다란 변동을 초래하기 때문에 불완전한 절제 및 차후의 종양 세포 생존 및 종양 재발이 발생할 수 있다.
환자의 간(L) 내의 종양(T)에 삽입된 마이크로파 니들/안테나(A)를 도시하는 도 1a에 도시된 바와 같이, 마이크로파 니들/안테나에 대한 유효 절제 구역은 통상적으로 종양의 가장자리가 아닌 중심을 커버하는 절제 구역(AZ)을 구동이 가열하도록 마이크로파 안테나로부터 2-4 ㎝ 정도만 확대된 아몬드 형상의 영역이다. 도 1b는 좌측 결장암으로부터 전이되어 나타난 실제 간 종양의 실제 영상을 도시한다. 원발 결장의 절제 후, 환자를 8 사이클의 류코보린, 플루오로우라실 및 옥살리플라틴뿐 아니라, 베바시주맙(아바스틴(Avastin))으로 처치하였다. 그러나, 간 종양은 기능적 간 예비능(liver reserve)에 대한 염려로 인하여 제거 불가한 것으로 간주되었으므로, 종양의 마이크로파 절제에 의하여 수개의 부분에서 처치하였으며, 그중 하나는 도 1b에 굵은 화살표로 나타낸다. 종양은 2.7 ㎝로 측정되었으며, 좌측 간정맥(얇은 화살표)에 인접하였다. 절제 시술 후, 추적 검사 양전자 방출 단층촬영 스캔 영상을 촬영하였다. 도 1c에 도시한 바와 같이, 증가된 플루오로데옥시글루코스 활성(굵은 화살표)은 좌측 간정맥(도 1c, 얇은 화살표)에 이웃한 잔류 종양의 존재와 일치하는 위치에서의 작은 영역에서 관찰되었다. 히트 싱크는 잔류 질환의 가능한 기여 원인으로서 시사되었다. 환자는 초기 진단 후 3년간 생존하였다.
표적 조직 및 그의 마이크로파 가열 특징, 표적의 불규칙적인 형상 또는 크기 및, 안테나의 접근 또는 배치를 제한하는 조직의 존재의 불완전한 지식을 포함한 기타 요인이 차선의 절제 효능에 기여할 수 있다.
일부 실시양태에 의하면, 본 방법 및 시스템은 조직을 절제한다. 이를 위하여, 본 방법 및 시스템은 제1의 애플리케이터를 환자의 표적 부위에 도입하고; 카오트로프(chaotrope)를 포함하는 제1의 열 촉진제를 배치시켜 표적 부위에 대한 공칭(nominal) 절제 구역을 구획하며; 제1의 애플리케이터를 활성화시켜 제1의 열 촉진제를 가열시키기 위한 제1의 열 촉진제의 입자를 특정 온도로 여기시켜 표적 부위를 절제할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 방법은 제1의 열 촉진제를 표적 부위에서의 조직 표면에 추가로 적용하여 표적 부위를 소작시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1의 열 촉진제의 배치는 표적 부위의 외부 경계에 촉진제를 배치하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 게다가, 본 방법은 제2의 애플리케이터 또는 제2의 열 촉진제를 표적 부위에 추가로 도입할 수 있으며, 제2의 애플리케이터 및 제2의 열 촉진제는 제1의 애플리케이터 및 제1의 열 촉진제와 실질적으로 마름모 형상으로 배치될 수 있다. 추가로, 제1의 애플리케이터 또는 제2의 애플리케이터는 그 표면에 하나 이상의 에너지 방출 장치를 갖는 전극을 포함할 수 있다. 추가로, 본 방법은 제1의 애플리케이터 및 제1의 열 촉진제 중 하나 이상을 영상 유도 하에서 표적 부위에 통과시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 무엇보다도, 제1의 열 촉진제는 응고되어 절제된 조직과 일체화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 특정한 온도는 대략 60℃ 내지 대략 170℃일 수 있다.
대안적인 실시양태에 의하면, 제1의 열 촉진제는 무선주파수를 열적 에너지로 전환시키도록 구성된 높은 쌍극자 모멘트를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 제1의 열 촉진제는 전기 에너지를 원거리 장, 주변 드롭-오프(drop-off) 또는 조직 변이 영역에 적용함으로써 가열을 향상시켜 상기 영역에 대한 절제 효과를 확대하도록 배치시킬 수 있다. 쌍극자 모멘트는 약 7 디바이 내지 약 1,000 디바이 범위 내의 값을 가질 수 있다. 무엇보다도, 제1의 애플리케이터는 마이크로파 에너지, 무선주파수 에너지 및 전기천공의 에너지의 펄스 중 하나 이상을 방출할 수 있다. 표적 부위는 환자의 종양 및 조직 표적 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
대안적인 실시양태에 의하면, 제1의 열 촉진제는 침착(deposition) 후 표적 부위 내에서 실질적으로 고정 상태로 유지될 수 있다. 무엇보다도, 제1의 열 촉진제는 건강한 조직이 과열되는 것을 방지하기 위하여 제1의 애플리케이터 및 건강한 조직 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 방법은 절제 부위로부터 멀리(away) 열의 전도를 조정하기 위하여 절제 부위 및 히트 싱크 사이에 제1의 열 촉진제를 배치하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 게다가, 본 방법은 열 촉진제를 제1의 애플리케이터로부터 전달하는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시양태에 의하면, 열 촉진제의 다양한 조성물을 절제에 사용할 수 있다. 조성물은 표적 부위 내에 배치된 후 체온 이상에서 젤라틴형이 되거나 또는 응고되어 비교적 고정되도록 구성된 중합체, 중합체 내의 하전 분포를 조절하도록 구성된 카오트로프 및, 환자의 체내에서 열 촉진제의 영상 유도된 검증을 허용하도록 구성된 영상화 성분을 갖는 열 촉진제를 포함할 수 있다. 열 촉진제는 소정량의 절제 에너지에 노출시 살아 있는 조직에서의 전기 전도율 및 손실 계수가 열 촉진제를 사용하지 않은 동일한 양의 절제 에너지에 노출시 전기 전도율 및 손실 계수의 값보다 5 배까지 또는 그보다 크다. 실시양태에서, 중합체는 영상화 성분으로서 작용할 수 있다.
열 촉진제의 점도는 대략 50 센티포이즈 내지 대략 25,000 센티포이즈 범위 내일 수 있다. 카오트로프는 염화칼슘, 염화세슘, 염화리튬, 염화칼륨, 염화루비듐, 염화나트륨, 시트르산나트륨, 시트르산삼나트륨, 나트륨 트립토파네이트, 시트르산, 옥탄산 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 염화세슘은 그의 고유 쌍극자 모멘트에 의하여 연료가 공급되는 교류 전기장과 동시에 텀블링되어 열을 발생시킬 수 있다. 게다가, 중합체는 알부민, DNA, RNA, 당단백질 또는 당고분자, 예컨대 IgA, IgG 또는 기타 면역글로불린 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 카오트로프는 열 촉진제 중에서 1 ㎎/㎖ 내지 500 ㎎/㎖의 농도 또는 2 ㎎/㎖ 내지 150 ㎎/㎖의 농도 또는 5 ㎎/㎖ 내지 20 ㎎/㎖의 농도로 존재할 수 있다. 알부민은 열 촉진제 중에서 50 ㎎/㎖ 내지 700 ㎎/㎖의 농도 또는 150 ㎎/㎖ 내지 600 ㎎/㎖의 농도 또는 300 ㎎/㎖ 내지 600 ㎎/㎖의 농도 또는 450 ㎎/㎖ 내지 550 ㎎/㎖의 농도 또는 심지어 500 ㎎/㎖의 농도로 존재할 수 있다.
약물 전달에 사용되는 TA의 예시의 실시양태에서, 물질은 담체를 포함할 수 있으며, 외부 에너지에 노출시 원하는 약물과 함께 "구조적으로 변경된" 담체 분자의 인시츄(in situ) 형성되며, 여기서 용어 "구조적으로 변경된"은 생리학적 체열 에너지 이외의 에너지원을 포함하는 외부 에너지원에 의하여 발생되는 담체 분자의 비가역적 변화의 모든 단계를 지칭한다. 에너지원은 마이크로파, 무선주파수, 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(히스토트립시) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제형 중 담체의 농도는 대략 30 ㎎/㎖ 내지 대략 600 ㎎/㎖ 범위 내일 수 있다. 일부 실시양태에서, 산, 염기, 금속 또는 금속 이온, 염, 완충제 또는 카오트로프 중 하나 이상은 절제 중 동력학 이동에 대한 담체 분자의 극성을 조절하기 위하여 첨가될 수 있다.
기타 실시양태에 의하면, 약물 전달 조성물은 표적 부위 내에서 배치된 후 에너지원으로부터의 규정된 에너지에 노출시 응고되어 비교적 고정되도록 구성된 중합체를 포함하는 담체 및, 담체와 회합되도록 구성되며 에너지원으로부터의 규정된 에너지에 노출 후 방출되도록 구성된 약물을 포함하며, 여기서 담체는 에너지원으로부터의 규정된 에너지에 노출시 구조적으로 변경되어 약물을 방출하도록 구성된다. 약물은 약물의 일부가 적어도 48 시간에 걸쳐 담체로부터 방출되도록 구성될 수 있다. 약물은 단백질 결합 또는 공유 결합 중 적어도 하나에 의하여 담체와 회합될 수 있다. 담체의 농도는 대략 30 ㎎/㎖ 내지 대략 600 ㎎/㎖ 범위 내일 수 있다.
중합체는 알부민 또는 구조적으로 변형된 알부민을 포함할 수 있다. 구조적 변경은 담체의 변성을 포함할 수 있다. 담체의 변성은 약물 및 담체 사이의 단백질 결합 퍼센트; 또는 담체의 형상 중 적어도 하나를 변경시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 에너지원은 마이크로파, 무선주파수, 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(HIFU 또는 히스토트립시) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
약물 전달 조성물은 담체 내에서 하전 분포를 조절하도록 구성된 카오트로프를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 중합체는 DNA, RNA, 당단백질 또는 당고분자, 예컨대 IgA, IgG 또는 기타 면역글로불린 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 약물은 PD-1 펨브롤리주맙(Pembrolizumab)(키트루다(Keytruda)), 니볼루맙(Nivolumab)(옵디보(Opdivo)), 세미플리맙(Cemiplimab)(리브타요(Libtayo)), PD-L1 아테졸리주맙(Atezolizumab)(티쎈트릭(Tecentriq)), 아벨루맙(Avelumab)(바벤시오(Bavencio)), 더발루맙(Durvalumab)(임핀지(Imfinzi)) 및 CTLA4 이필리무맙(Ipilimumab)(여보이(Yervoy)), siRNA, 펩티드, 단백질, 면역원, RNA, mRNA, DNA 또는 뉴클레오시드 유사체 기반(nucleoside analog-based) 약제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 약물은 키나제 억제제 또는 독소루비신, 탁솔 또는 기타 비키나제 항종양제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 약물은 CSF1(MCS110); CCL2(CNTO 888); CCR2(BMS-813160, CCX872-B, MLN1202, PF-04136309); SIRPa(TTI-622, CC-95251, BI 765063, FSI-189); TIE 2(CEP-11981, 레고라페닙(Regorafenib), Arry-614); 아르기나제(Arginase)(INCB001158); HER2(CAR-대식세포); GC 비타민 D 결합 단백질(EF-022); CD40(SEA-CD40, APX005M, CP870,893, R07009879, CDX-1140, SGN-40, HCD122, 2141 V-11, ADC-1013, LVGN7409, 카이 롭(Chi Lob) 7/4, NG-350A); BTK(이브루티닙(Ibrutinib), 아칼라브루티닙(Acalabrutinib), 자누브루티닙(Zanubrutinib)); CSF 1R(PLX-3397, BLZ945, ARRY-382, JNJ-40346527, IMC-CS4, FPA008, RO5509554, TPX-0022, DCC-3014, Q702, SNDX-6532); 또는 CD47(Hu5F9-G4, TTI-621, AO-176, IBI322, ZL 1201, CC-90002, HX009, IBI188, SRF231, AK117, IMC-002) 중 하나 이상을 포함하는, 암 면역요법에서 대식세포를 표적화하기 위한 약물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 약물은 ADU-S100, MK-1454, MK-2118, BMS-986301, GSK3745417, SB-11285 또는 IMSA-101 중 적어도 하나 이상을 사용하여 cGAS-스팅(STING)-TBK1 신호 경로를 표적화하기 위한 약물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 약물은 암 백신 TLR 및 스팅 효능제(agonist): 표적 RIG-I/MDAS 및 TLR3(폴리-ICLC); TLR4(G100); TLR7/8(NKTR-262, 레지퀴모드(Resiquimod)); TLR9(CpG ODN SD-101, (VLP) 엑스캡슐화-TLR9 효능제 CMP-001); 스팅(MK1454, E7766, ADU-S100, BMS-986301, SB-11285) FLT3L 및 CD40 효능제: 표적(효능제의 예) rhFLT3L(CDX-301); 효능성 항-CD40 항체(APX005M, CDX-1140, SEA-CD40)를 표적화하기 위한 약물을 포함할 수 있다.
기타 실시양태에 의하면, 약물을 환자에게 전달하는 방법은 중합체 담체 및 담체에 결합된 약물을 포함하는 담체/약물 조성물을 환자의 위치(location) 내에 배치하는 단계; 및 에너지원으로부터의 에너지를 담체/약물 조성물에 적용함으로써 담체를 구조적으로 변경시켜, 담체를 응고시키며, 담체가 환자의 위치에서 비교적 고정되게 하는 단계를 포함하며, 에너지의 수용은 담체가 환자의 위치 내에서 약물을 방출하도록 한다.
에너지원은 마이크로파, 무선주파수, 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(히스토트립시) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 에너지의 수용은 담체/약물 조성물의 존재 하에서 환자의 위치의 절제를 유발하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 담체/약물 조성물의 존재 하에서 환자의 위치의 절제는 담체/약물 조성물을 사용하지 않은 절제보다 더 큰 절제 부피 및 더 구체형인 절제 부피 형상을 초래할 수 있다. 상기 부피의 증가 및, 절제 부피의 구체 형상은 용량 의존성일 수 있다.
기타 실시양태에 의하면, 열적 활성화된 병용 치료 조성물은 치료제 및 열 촉진제를 포함하며, 열 촉진제는 절제 처치를 향상시키며, 치료제로 함침시키며; 및 에너지원으로부터의 에너지에 노출 후 치료제를 용출시키도록 구성되며, 여기서 병용 치료 조성물은 에너지원으로부터의 에너지에의 노출에 의하여 열적 활성화된다.
치료제는 단백질 결합 또는 공유 결합 중 적어도 하나에 의하여 열 촉진제와 회합될 수 있다.
열 촉진제가 에너지원으로부터의 에너지에 노출된 후, 열 촉진제는 응고되고, 절제된 조직과 결합되도록 구성될 수 있다. 열 촉진제가 에너지원으로부터의 에너지에 노출된 후, 열 촉진제는 치료제의 일부를 용출시키기 시작하도록 구성될 수 있다.
열 촉진제는 알부민, 적어도 1종의 카오트로프를 포함하는 이온 성분 및 영상화 성분을 포함하는 담체를 포함할 수 있다. 알부민은 사람 혈청 알부민 또는 소 혈청 알부민을 포함할 수 있다. 카오트로프는 염화칼슘, 염화세슘, 염화리튬, 염화칼륨, 염화루비듐, 염화나트륨, 시트르산나트륨, 시트르산삼나트륨, 나트륨 트립토파네이트, 시트르산, 옥탄산 또는 그의 조합 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 영상화 성분은 NaCl, CsCl 또는 알부민 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 영상화 성분은 사람 혈청 알부민 또는 소 혈청 알부민일 수 있다. 실시양태에서, 세슘, 탄탈룸, 이오헥솔, 에티오드화 중합체, 예컨대 PLGA, PEG, 알부민을 포함할 수 있는 영상화 성분을 사용할 수 있다. 초음파 영상화의 경우, 중합체는 일반적으로 저에코인 것으로 밝혀졌다. 실시양태에서, 영상화 성분은 이오딕사놀(비지파크(Visipaque)), 이오헥솔(옴니파큐(Omnipaque)), 아이오파미돌(아이소뷰(Isovue)), 아이오프로미드(울트라비스트(Ultravist)), 이오버솔(옵티레이(Optiray)), 아이옥실란(ioxilan)(옥실란(Oxilan)), 가다비스트(Gadavist)(가도부트롤), 도타렘(Dotarem)(가도테레이트 메글루민), 에오비스트(Eovist)(가독세테이트 디소듐), 마그네비스트(Magnevist)(가도펜테테이트 디메글루민), 바소비스트(Vasovist)(가도포스베셋 트리소듐), 테슬라스칸(Teslascan)(망가포디피르), 프로핸스(Prohance)(가도테리돌), 옵티마크(OptiMARK)(가도베르세타미드), 옴니스칸(Omniscan)(가도디아미드), 멀티핸스(Multihance)(가도베네이트 디메글루민), 가스트로마크(GastroMARK)(페루목실), 페리덱스(Feridex)(페루목시드), 클라리스칸(Clariscan)(가도테레이트 메글루민), 아블라바(Ablavar)(가도포스베셋 트리소듐), 데피니티( Definity)(퍼플루트렌 ), 옵티슨( Optison) (퍼플루트렌) 및 데피니티 RT (퍼플루트렌)를 포함할 수 있다.
열 촉진제가 에너지원에의 노출시, 에너지원은 알부민을 변성시키기 시작하도록 구성될 수 있으며, 변성된 알부민은 응고되도록 구성될 수 있으며, 함침된 약물을 방출할 수 있다.
기타 실시양태에 의하면, 약물 전달 담체 조성물은 표적 부위 내에 배치한 후 에너지원으로부터의 에너지에의 노출시 응고되어 비교적 고정되도록 구성된 중합체를 포함하는 담체를 포함하며, 담체는 약물을 함유하도록 구성되며, 담체는 약물이 에너지원으로부터의 에너지에 노출된 후 방출되도록 구성되며, 담체는 에너지원으로부터의 에너지에의 노출시 구조적으로 변경되도록 구성된다.
중합체는 사람 혈청 알부민을 포함할 수 있다. 담체 조성물은 시트르산삼나트륨, 나트륨 트립토파네이트, 시트르산 및 옥탄산을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 특징은 본원에 첨부된 청구범위와 함께 하기 도면 및 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.
도 1a는 종래 기술의 마이크로파 간 종양 절제 처치의 비중첩 절제 및 종양 영역을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 환자의 간 및 인접하는 간정맥에서의 전이 종양을 도시한다.
도 1c는 히트 싱크 효과가 잔류 질환의 기여 원인이라는 것을 시사하는 잔류 종양 성장을 나타내는 부위의 PET 스캔이다.
도 2A는 각종 유체에 대한 마이크로파 가열에 의한 유효 온도 증가 속도를 도시한다.
도 2B는 미처치 조직에 대한 및 각종 열 기질 제형에 대한 유효 온도 상승 속도를 도시한다.
도 2C는 CT 영상화에서 식별 가능한 콘트라스트 및 검출성을 확인하는, 증류수 및 3종의 상이한 농도의 HS의 작은 바이알을 도시한다.
도 2D는 중합체/염 약제가 온도 상승으로 액체-겔-침전물 변화를 겪는 것을 나타낸다.
도 3A는 종양 및, 안테나와 열 촉진제의 배치를 개략적으로 도시한다.
도 3B는 도 3A의 배치와 함께 절제의 확대를 도시한다.
도 4는 간 절편 및, 종양과 혈관 사이의 열 촉진제의 배치를 도시한다.
도 5는 확대된 절제 구역의 생성을 위한 2개의 안테나 및 열 촉진제의 2개의 부위의 배치를 도시한다.
도 6A는 열 촉진제의 열 증강을 평가하는데 사용된 실험 설정을 도시한다.
도 6B는 상이한 양의 촉진제에 대한 가열의 시간/온도 차트이다.
도 7은 유효 절제 물질, 파라미터 및 작동 절차를 확인하기 위하여 설계된 조사의 생체내 동물 프로토콜의 차트이다.
도 8A 및 도 8B는 HSA 및 BSA 각각의 표면 전위를 도시하며, 양전하 및 음전하의 부위는 상이하게 음영 또는 채색하였다.
도 9는 BSA 농도(㎎/㎖)의 함수로서 그의 점도를 도시한다.
도 10A는 마이크로파 안테나로부터 1.5 ㎝에 배치된 상이한 양의 NaCl을 갖는 알부민 열 촉진제(TA) 및 대조군의 시간에 대한 온도 상승을 도시한다.
도 10B는 NaCl 농도의 함수로서 120 초에서의 말단 온도 상승을 도시한다.
도 11은 상이한 농도의 염화세슘 성분을 사용한 상이한 조직에서 달성된 절제 부피 증가를 도시한다.
도 12는 환자의 장기에 삽입되는 전극 및 TA의 배열을 개략적으로 도시한다.
도 13은 TA 및 대조군 설정을 사용한 무선주파수 절제의 온도 프로파일을 도시한다.
도 14는 시간에 대한 다양한 농도를 갖는 TA 샘플의 온도 프로파일을 도시한다.
도 15는 본원에 개시된 조성물 및 시스템을 사용한 예시의 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 16은 담체로서 사람 혈청 알부민의 결정 구조의 개략도를 도시한다.
도 17은 단백질 변성의 예시의 실시양태의 대표적인 개략도를 도시한다.
도 18은 약물 전달 비히클로서 담체를 사용하는 또 다른 예시의 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 19는 절제된 조직의 영상을 도시한다.
도 20A는 HSA계(HSA-based) #1 겔 조직학을 사용하지 않은 절제된 돼지 간의 영상을 도시한다.
도 20B는 HSA계 #1 겔 조직학을 사용한 절제된 돼지 간의 영상을 도시한다.
도 21은 절제전(가장 왼쪽), 절제중(3 분), 절제후 6 시간, 24 시간 및 48 시간 각각 독소루비신+HSA계 #1 겔의 약물 용출의 화상을 도시한다.
도 22A는 흡광도 대 [독소루비신]의 플롯을 도시한다.
도 22B는 시간 경과에 따른 HSA계 #1 겔로부터 용출된 독소루비신 흡광도의 플롯을 도시한다.
도 23A는 흡광도 대 [레지퀴모드]의 플롯을 도시한다.
도 23B는 시간 경과에 따른 HSA계 #1 겔로부터 용출된 레지퀴모드의 흡광도 플롯을 도시한다.
도 24A는 915 MHz에서 샘플 HSA 209의 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 비유전율의 플롯을 도시한다.
도 24B는 915 MHz에서 샘플 HSA 209의 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 e"의 플롯을 도시한다.
도 24C는 915 MHz에서 샘플 HSA 209의 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 전도율의 플롯을 도시한다.
도 25A는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대해 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 비유전율을 도시한다.
도 25B는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대해 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 e"의 플롯을 도시한다.
도 25C는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대해 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 전도율의 플롯을 도시한다.
도 26A는 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대해 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 비유전율의 플롯을 도시한다.
도 26B는 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대해 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 e"의 플롯을 도시한다.
도 26C는 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대해 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 전도율의 플롯을 도시한다.
예시의 실시양태는 강한 에너지 흡수체, '열 기질'(HS) 또는 '열 촉진제'(TA)를 조직 부위에 적용하여 온도 상승의 속도, 정도 또는 종점을 국소 조정하여 에너지원(예를 들면 마이크로파 또는 무선주파수(RF) 안테나, 예컨대 영상 유도된 경피 마이크로파 안테나)을 사용한 조직의 효과적인 고열 절제를 달성한다. 게다가, 일부 실시양태는 유효 국소화된 약물 전달을 제공하도록 구성된다. 이를 위하여, 일부 실시양태는 표적 부위 내에 배치된 후 비교적 고정되도록 구성된 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 담체를 갖는 시스템으로서 실행될 수 있다. 담체와 회합된 약물은 에너지원에 노출후 방출되어 중합체의 국소 부위에 치료제 처치를 제공할 수 있다. 각종 실시양태의 세부사항은 하기에서 논의한다.
한 실시양태에서, 역상 중합체는 담체로서 사용되며, 관련 조직 부위 내에서 또는 부근에서 원하는 위치에 유체로서 주입된다. 중합체는 액체이며, 체온에서 또는 그보다 높은 온도에서 겔화되며, 젤라틴형이 되거나 또는 심지어 고화되어 고정되거나 또는 신속하게 고정되며, 전달 부위에서 국한된 상태로 유지된다. 중합체는 절제 시술과 일치하는 온도에서 상태가 변경되며, 액체(예를 들면 물)를 방출하는 것일 수 있다. 한 실시양태에서, 중합체는 또한 염을 함유하며, 염화세슘의 사용은 마이크로파/가열 상호작용을 크게 증가시키며, 또한 촉진제가 CT 또는 MRI 하에서 보이게 하여 RF 또는 마이크로파 여기 이전에 국소화의 영상 유도 검증을 허용하는 것으로 밝혀졌다. 기타 영상화 방식, 예컨대 초음파는 영상 유도에 사용될 수 있다. 적절한 특징을 갖는 중합체는 FDA 승인된 폴리락틱-co-글리콜산에 의하여 양말단에서 공유 에스테르화되는 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 블록-공중합체 PLGA-PEG-PLGA와 같은 것일 수 있다. 작동시, 대표적인 조직, 예컨대 돼지 또는 송아지 간에서 마이크로파 조건(즉, 전력, 주파수, 절제 기간 및 거리)의 함수로서 절제 반응을 달성하기 위하여 다양한 파라미터를 변경시킬 수 있다(예를 들면 문헌[Pillai K, Akhter J, Chua T C, Shehata M, Alzahrani N, Al-Alem I, Morris D L. 2015. Heat sink effect on tumor ablation characteristics as observed in monopolar radiofrequency, bipolar radiofrequency, and microwave, using ex vivo calf liver model. Medicine (Baltimore) 94(9):e580]을 참조한다). 또 다른 실시양태에서, 열 촉진제는 그의 점도, 마이크로파 에너지 흡광도 또는 열 촉진제 특성을 상태조절하며, 바람직하게는 또한 하나 이상의 의학적 영상화 방식 하에서 영상화, 예컨대 MRI, 초음파 또는 x선 CT 영상화를 제공하는 특정한 전해질과 함께 하기에 추가로 기재된 바와 같은 혈청 알부민 또는 기타 알부민의 제제이다.
실시예 1
부적절한 가열의 문제를 완화시키기 위하여, 본 출원인은 가열을 선택적으로 증가시키고, 적절한 배치에 의하여 바람직하지 않은 냉각 또는 '히트 싱크' 효과를 방지하기 위한 열 기질을 고안하였다. 한 실시양태의 기질은 염화세슘(CsCl)으로 생성되며, 배치하고자 하는 역상 전이 중합체에서 배합된 후, 소정 거리로부터 마이크로파 에너지에 의하여 활성화된다. 예를 들면 적절한 점도를 갖는 PLGA-PEG-PLGA 블록 공중합체일 수 있는 역상 전이 중합체는 체온 또는 그보다 높은 온도에서 겔로 변환되며, 염화세슘 염과 함께 마이크로파 방사에 강하게 반응하며, 온도를 국소적으로 증가시켜 도 1a, 1b 및 1c의 절제 구역(AZ)의 바로 외부에 있는 종양 세포를 더욱 효과적으로 절제시킨다. 더욱이, 상기 열 기질은 그 자체로 우수한 조영제이며, CT 영상화 하에서 보이는 것으로 밝혀졌다. 그러한 특성은 고형 종양의 치료에 특히 효과적이게 하며, 여기서 의사는 완전한 절제를 보장하기 위하여 표적화된 종양 근처의 위치에 전달 및 고정된 열 기질의 양, 위치(들) 및 농도를 제어할 수 있다. 게다가, 더 크거나 또는 불규칙한 형상을 갖는 종양의 경우 수개의 마이크로파 안테나는 교정된/향상된 열 분포로 종양을 완전하게 커버하기 위하여 영상 유도 하에 배치될 수 있다.
상이한 염 농도로 배합된 CsCl 열 기질에 의하여 달성 가능한 가열 정도를 평가하기 위하여 각종 연구를 수행하였다. 도 2A는 가열을 증가시키기 위하여 열 기질이 소정 거리에서 마이크로파 에너지를 포착하고, 100 ㎎/㎖의 높은 CsCl 농도는 안테나에 근접(1 ㎜)하게 측정한 가열을 크게 증가시키며, 높은 균일성으로 가열을 향상시키는 것은 안테나로부터 15 ㎜ 떨어져서 측정된 다른 농도로 달성된다는 것을 구체적으로 나타낸다(도 2B). 도면은 온도 증가가 안테나로부터 1 ㎜ 떨어져서 모니터링한 도 2A에서 마이크로파 에너지(15 W, 915 MHz, t=400 sec)에 의하여 온도 증가에 대한 열 기질(100 ㎎/㎖, CsCl/20% (w/v) 중합체)의 효과; 및 열 기질이 MW 안테나로부터 15 ㎜에서 침착되는 마이크로파 에너지(60 W, 915 MHz, t=600 sec)에 의한 온도 증가에 대한 열 기질(0, 100, 250 ㎎/㎖, CsCl/20% (w/v) 중합체)의 효과를 구체적으로 예시한다. 열 기질이 존재할 때 열이 상당하게 증가된다. 게다가, 염/중합체 열 기질은 도 2C에 도시한 바와 같이 CT를 통하여 보이는 우수한 조영제이다. 상기 도면에서, 상이한 농도의 염 제제 및 증류수의 고정된 부피는 CT 하에서 영상화하고, 그의 하운스필드(Hounsfield) 흡광도는 다음과 같이 보고되었다. 1. 증류수 -15 Hu, 2. HS(10 ㎎/㎖) 286 Hu, 3. HS(100 ㎎/㎖) 2,056 Hu, 4. HS(1,000 ㎎/㎖) 3,070 Hu. 도 2C의 아래 부분은 컴퓨터를 사용한 향상을 갖는 동일한 샘플을 나타낸다. 심지어 최저 농도 10 ㎎/㎖ HS는 CT에서 물과 비교하여 식별 가능한 대조를 산출한다. 영상화는 CT 프로토콜: 120 kV, 50 mA, 0.8 초 로테이션, 0.562:1 피치 및 16×0.625 ㎜ 검출기 구성을 갖는 GE 옵티마(Optima) 580 W CT 스캐너를 사용하여 수행하였다. 방사 출력(CTDIvol)은 12.08 mGy이었으며, 선적분선량(Dose Length Product)은 193.88 mGy-cm이었다.
도 2D는 CsCl 염을 중합체과 배합시 온도 증가에 따른 상 변화 특성을 예시한다.
생체외 간에서 침착 및 마이크로파 처리시 기질 변화의 사진과 함께 상이한 농도에 대하여 온도-시간 플롯을 생성하였으며, 이는 열 기질이 안테나로부터 15 ㎜ 떨어진 간 조직을 가열시킬 수 있으며, 기질은 상온에서 액체로서 침착될 수 있으며, 체내에서 겔로 변하여 종양 경계가 정확하게 표적화되어 완전한 절제를 보장한다는 것을 확인하였다. 상기 연구에서, 송아지 간 전체를 MW 에너지(60 W, 915 MHz)로 가열하였으며, 20% (w/v) 중합체 용액 중의 작은 350 ㎕ 부피의 100 ㎎ HS를 MW 안테나의 선단으로부터 1.5 ㎝ 떨어진 지점에 주입하였다. 10 분 후, 상기 부위를 절단 개방하여 침전물로 변환된 중합체 용액을 관찰하였다. 온도 증가는 HS 농도에 비례하는 것으로 보였다. 250 ㎎/㎖에서 온도는 3 분 이내에 60℃에 도달하였다. 100 ㎎/㎖에서 대략 5 분 소요되는 반면, HS를 가하지 않을 경우 온도 증가는 사소하였다.
그래서, 실시예 1의 조사는 열 기질의 가치(value)를 입증하였다. 처치의 임상적 시술 및 신규한 방법에서 열 기질의 용도를 더 잘 뒷받침하기 위하여 특정한 종양 조직 또는 특정한 거리에서 조성물의 가열 특성을 모델링 또는 평가할 뿐 아니라, 대표적인 제형(상기 도 2C의 논의 참조)의 영상화 가능성을 평가하도록 추가의 조사를 설계 및/또는 실시하였다. 구체적으로, 열 기질은 마이크로파 안테나와 관련하여 적절하게 배치될 수 있어서 마이크로파 에너지의 적용은 주변 조직을 가열하고, 절제하기 위한 맞춤 가열 프로파일을 생성한다. 예를 들면, 너무 떨어져 있어서 단일의 마이크로파 안테나만을 사용하여서는 완전하게 또는 균일하게 절제할 수 없는 주변 조직의 가열을 향상시키기 위하여 촉진제는 안테나로부터 다소 떨어져서 배치될 수 있다. 열 촉진제는 또한 의도하는 절제 구역 내의 또는 그와 이웃하는 커다란 혈관의 존재로 인하여 달리 발생할 수 있는 열 손실(또한 "히트 싱크"로서 공지됨, 도 1c 참조)을 방지하기 위하여 배치될 수 있으며, 이는 혈관 그 자체를 절제하지 않고 근거리 장에서 유효 수준의 가열을 가둘 수 있다. 모델링은 복수의 안테나의 사용 및, 장기의 다른 부분에 전력이 인가되는 시간을 제한하면서 절제 구역을 구획하거나, 또는 더 크거나 또는 더 균일하며 확대된 절제 구역을 구획하기 위하여 전략적으로 배치된 열 촉진제의 1개 초과의 국소화된 바디에 대해, 그리고 복수의 안테나의 사용을 위해 모델링을 수행하였다. 그래서, 열 촉진제는 유효한 마이크로파 에너지를 증가시키는데 있어서 협력적 및 상승작용적인 역할을 한다. 그러나, 이들 각각의 개입에 대한 적합성은 증가된 가열의 실제의 수준이 주변 조직에 의하여 발휘되는 흡수 효과 및 임의의 상쇄되는 전도를 극복하기에 충분할 것이 요구될 것이다.
파일럿 연구는 돼지의 간에서 마이크로파 조건(즉, 전력, 주파수, 절제 기간 및 거리)의 함수로서 실제의 열 촉진제 반응을 수립하도록 설계되었다. 이상적으로, 열 촉진제는 안테나를 통하여 전송되는 마이크로파 에너지를 증가시키며, 신체의 표적 부위에 주입시 열 촉진제가 겔이 되는 것으로 예상되었다. 마이크로파 에너지의 적용시, 열 촉진제는 단일 마이크로파 안테나만으로 절제되기에는 너무 먼, 주변 조직을 가열할 것이다.
그러한 상황은 도 3A 및 도 3B에 개략적으로 도시되어 있으며, 여기서 불규칙한 종양의 상부 우측 원위 영역 또는 표면(도 3A)에 및 마이크로파 안테나를 중심으로 하여 이론적 원형 또는 대칭의 유효한 절제 구역의 외부에 위치하는 기질의 작은 덩어리는 잘 구획된 절제 영역(굵은 밴드, 도 3B에서 볼 수 있는 바와 같음)을 생성하여 종양 경계에 또는 이를 넘어서 완전 절제의 영역을 확대시킨다. 상기 연구는 열 촉진제가 혈관 그 자체를 절제하지 않고, 절제 구역에 인접한 혈관에 의하여 야기되는 열 손실(또한 "히트 싱크"로 공지됨) 회피를 도울 수 있다는 개념을 테스트하기 위하여 추가로 설계되었다. 상기 상황은 도 4에 예시되어 있으며, 이는 혈관으로의 손상을 회피하면서 종양 절제를 향상시키기 위하여 열 촉진제를 배치하는 장소를 확인한다. 도 5는 균일한 강도의 더 넓고 더 큰 절제 영역을 생성하기 위한 열 촉진제 및 복수의 마이크로파 안테나의 배치를 예시하며, 이는 복수의 안테나 및 열 촉진제가 전략적으로 배치될 경우 절제 구역이 확대될 수 있다는 것을 나타낸다. 이는 열 촉진제(TA)가 마이크로파 에너지에 의한 가열을 증가시키는데 있어서 협력적 및 상승작용적인 역할을 한다는 것을 입증하고자 한다.
도 3A 및 3B는 마이크로파 절제의 개략도를 도시하며, 여기서 열 촉진제는 가상의 종양 표적 부위에 주입된다. 단일 안테나를 915 MHz, 60 W, 10 분 동안의 마이크로파 절제 조건과 함께 사용시 통상의 절제 구역은 직경이 약 2.5 ㎝이다. 열 촉진제는 그의 점성 조성으로 인하여 체온에서 겔로 변하므로 침착시 표적 부위에서 비교적 고정 상태로 유지된다. 열 촉진제 겔의 경로(track)는 공칭 절제 구역의 바로 외부에 제시되며, 간에서 가상의 종양의 외부 경계를 통하여 진행된다. 도 3B는 마이크로파 에너지의 증강에 의하여 확대된 응집 절제 구역을 도시한다.
도 4는 열 손실이 최소화될 것인지를 알아보기 위하여 열 촉진제가 대부분의 혈관(>4 ㎜ 직경) 및 절제 구역 사이에 침착된 실험 설정을 도시한다. 마이크로파 에너지는 안테나 및 열 촉진제 사이에서 증가되므로, 더 짧은 안테나 구동은 종양의 완전 절제를 달성할 수 있으며, 혈관 그 자체는 절제되는 것으로부터 보호될 것이다.
도 5는 절제 구역을 최대로 하기 위하여 전략적으로 배치된 복수의 안테나 및 열 촉진제의 바디를 도시한다. 2개의 안테나를 2 ㎝ 간격(d=2 ㎝)으로 배치하고, 2개의 열 촉진제를 각각의 안테나로부터 2 ㎝ 간격으로 배치하여 마름모(단면으로)를 형성할 때, 10 분 동안 마이크로파 에너지(예시적으로 각각의 안테나당 총 120 W, 60 W)의 적용은 대조군(d=2 ㎝, MW 단독) 및 d=1.5 ㎝(즉, 915 MHz, 60 W 각각, 10 분, Dmax=3.5 ㎝ 및 Dmin=3.3 ㎝)의 공지의 경우보다 더 큰 절제 구역을 초래할 것이다. 이는 마이크로파 에너지의 증가에서 TA의 협력적 및 상승작용적 역할을 입증한다.
열 촉진제 및 기본 기술적 고려사항의 간단한 논의는 본 개시내용의 물질 및 효과의 범주 및 마이크로파 절제 기술에서의 개선을 이해하는데 유용할 수 있다.
신규한 MWA 방법은 종양의 완전 절제를 달성하고자 한다. 상기 방법은 한 실시양태에서 하기 이유로 염화세슘 (CsCl) 및 역상 전이 중합체로 이루어진 열 촉진제를 사용한다: MW 에너지에 의한 조직 절제가 열을 발생하기 위하여 물 분자를 동역학적으로 여기시켜 주로 작동된다. 물 분자는 산소 원자 상의 2개의 비결합 전자로 인하여 구조적으로 굴곡되며(104.5℃), 그리하여 비교적 높은 쌍극자 모멘트(1.85 D, D=디바이)를 갖는다. MW 주파수 영역(300 MHz-30 GHz)에서, 물 분자는 교류 전기장에 동기화되어 그들 사이에서의 충돌을 야기하고, 에너지는 열로 전환된다. 대부분의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 이온은 높은 쌍극자 모멘트(D>7-8, 예를 들면 KBr 10.4 D, BaO 7.9 D)를 갖는 경향이 있으며, 이는 상기 화합물이 물 분자보다 더 효과적으로 열을 생성할 수 있다는 것을 시시한다. 이러한 이온성 화합물 중에서, 염화세슘(CsCl)은 그의 높은 쌍극자 모멘트(10.4 D) 때문만이 아니라, MW 절제에 대하여 제공되는 그의 독특한 물리화학적 및 독성학적 특성으로 인하여 특히 흥미롭다: 첫째, CsCl은 물 중에서 가용성이 크다(20℃에서 1,865 kg/ℓ 및 100℃에서 2.7 kg/ℓ). 이는 필요할 경우 매우 농축된 CsCl 열 촉진제 용액이 생성될 수 있으며, 둘째, 그의 높은 원자 번호 및 밀도(Z=55 및 d=3.99 g/㎖)로 Cs 이온은 CT에서 우수한 콘트라스트를 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 CsCl가 영상 유도를 위한 기질로서 사용될 수 있으므로 본 발명의 목적에 특히 유용하며; 셋째, CsCl은 비독성이다(LD50=2,600 ㎎/kg, 경구, 910 ㎎/kg iv, 래트). 중합체 성분은 상온에서는 액체이지만, 통상의 체온(35-37℃)에서 겔인 독특한 특성을 지닌다. 게다가, 온도의 추가의 증가시, 중합체 격자 구조로부터 물 분자를 방출하여 중합체가 침전된다. 중합체는 안전한 것으로 간주되며, 양말단에 FDA 승인된 폴리-(락틱-co-글리콜릭) 산(PLGA)에 의하여 에스테르화되는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)로 이루어진다. 중합체는 생분해성이며, 생체적합성이다. CsCl은 이온성 화합물이어서 수성 중합체 용액과 혼화성이어서 CsCl의 균질한 분포를 생성하여 표적 절제 공간 내에서 균일한 가열을 허용한다. 마이크로파 에너지의 전달에 반응하여 CsCl은 그의 고유 쌍극자 모멘트에 의하여 연료가 공급되는 교류 전기장과 동시에 텀블링되어 열을 발생시킨다.
영상 유도를 위한 CT를 사용하여 공지의 CsCl 농도를 갖는 원하는 양의 열 촉진제는 종양 덩어리의 경계에서 침착될 수 있다. 그 후, 주입된 열 기질은 사전결정된 절제 형상 및 부피의 겔로 변한다. 열 기질 겔은 표적화 부위에서 종양파괴 온도(>60℃)에 도달하기 위하여 MW 안테나(마이크로썸엑스(MicrothermX)® 퍼슨 메디칼(Perseon Medical), 미국 유타주 솔트 레이트 시티 소재)를 통하여 전도된 MW 에너지에 의하여 가열될 것이다.
실시예 2
예비 연구: 마이크로파 에너지의 증가
개념의 증명으로서, 본 발명자는 마이크로파 에너지의 증가에서 열 기질의 효능을 테스트하였다. 팬텀(1% (w/v) 아가로스 배지)을 사용하여 대조군 및 열 기질(2개의 농도: 100 ㎎/㎖ 및 250 ㎎/㎖ 각각)에 의한 온도 상승을 시간 경과에 따라 측정하였다. MW 조건(60 W, 915 MHz, 10 분) 하에서, 얻은 최대 절제 구역은 통상적으로 2.5 ㎝ 직경(즉, 안테나로부터 1.25 ㎝ 거리로 확대된 구역)이다. 그러한 거리 및 조건은 열 기질의 증강 효능을 평가하기 위한 기준선 플랫폼으로서 사용하였다. 도 6B에 도시한 바와 같이, 열 기질은 안테나로부터 1.5 ㎝에 배치되며, MW 안테나(마이크로썸엑스® 퍼슨 메디칼, 미국 유타주 솔트 레이트 시티 소재)를 통하여 전도된 MW 에너지에 의하여 가열되어 종양파괴 온도(>60℃)에 도달하였다. 온도 플롯은 도 6A에 제시한다. 열 촉진제는 MW 에너지를 농도 의존성 방식으로 증가시키는 것으로 밝혀졌으며, 열 촉진제를 사용하지 않은 샘플에 비하여 5 분(약 1 분 250 ㎎/㎖; <3 분 100 ㎎/㎖ 각각) 이내에 60℃를 초과하였다. 도 6A는 시험관내(in vitro) 실험을 위한 통상의 설정을 도시한다.
실시예 3
CT 조영제로서 열 촉진제의 예비(preliminary) 연구를 실시하였다. 각종 농도의 열 촉진제(TA) 용액을 생성하고, 그의 CT 콘트라스트에 대하여 측정하였다. 도 2C는 10 ㎎/㎖ 정도로 낮은 농도를 갖는 TA 용액이 물에 비하여 식별 가능한 콘트라스트를 생성하였다는 것을 도시한다. CT 콘트라스트 정도는 열 촉진제(TA)의 농도에 비례하여 TA 용액이 CT 가시적인 것으로 밝혀졌다. 도 2C의 윗 부분은 하기와 같은 4개의 샘플 1)-4)를 도시한다: 1. 증류수 -15 Hu, 2. TA(10 ㎎/㎖) 286 Hu, 3. TA(100 ㎎/㎖) 2,056 Hu, 4. TA(1,000 ㎎/㎖) 3,070 Hu. 도 2C의 아래 부분은 컴퓨터-보조된 향상을 갖는 동일한 샘플을 나타낸다. 최저 농도 10 ㎎/㎖ TA는 CT에서 물에 비하여 식별 가능한 콘트라스트를 산출한다. GE 옵티마 580 W CT 스캐너. 사용된 CT 프로토콜: 120 kV, 50 mA, 0.8 초 로테이션, 0.562:1 피치 및 16×.625 ㎜ 검출기 구성. 방사 출력(CTDIvol)은 12.08 mGy이었다. 선적분선량은 193.88 mGy-cm이었다.
실시예 4
역상 전이 중합체
열 촉진제와 함께 사용된 중합체는 바람직하게는 상온에서 액체이지만, 통상의 체온(35-37℃)에서 겔인 특성을 가지며, 일부 실시양태에서 겔이 침착시 표적 부위에서 고정 상태를 유지하도록 허용할 수 있다. 온도의 추가의 증가시 중합체는 상기 도 2D에 도시한 바와 같은 중합체 격자 구조로부터 물 분자를 방출하여 침전된다. 본 실시예의 중합체는 기술적으로 폴리(락틱-co-글리콜산)(PLGA) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 생성된 블록-공중합체이다. PLGA는 PEG와 같은 그의 생체적합성에 대하여 FDA 승인된 중합체이다. 여기서 열 기질 성분으로서 사용된 중합체는 PLGA-PEG-PLGA와 같이 구조적으로 배열된다. 상온(25℃)에서 상기 중합체는 PLGA가 분자내 PLGA와 상호작용하여 헤어핀을 형성하는 방식을 따른다. 그러한 형태는 분자내 PLGA-PLGA 상호작용이 지배적이 되도록 온도가 상승함에 따라(37℃)는 변경될 것이다. 추가의 가열(>60℃)시, 물 분자가 더 높은 온도에서 중합체 층의 외부로 방출되는 것을 제외하고 상기 형태는 헤어핀 형태로 다시 변경될 것이다.
실시예 5
전체 송아지 간에서 열 기질에 의한 MW 가열의 생체외 실험 증가
전체 송아지 간을 MW 에너지 60 W, 915 MHz로 가열하였다. 20% (w/v) 중합체 용액 중 100 ㎎ CsCl의 작은 부피(350 ㎕)를 MW 안테나의 선단으로부터 1.5 ㎝ 떨어진 지점에 주입하였다. 10 분 후, 상기 부위를 절단 개방하여 침전물로 변환된 중합체 용액을 관찰하였다. 온도 증가가 TA 농도에 비례하는 것으로 온도가 플롯되었다. 250 ㎎/㎖에서 온도는 3 분 이내에 60℃에 도달하였다. 100 ㎎/㎖에서 대략 5 분 소요되는 반면, TA를 사용하지 않은 경우 온도 증가는 미미하였다.
상기 관찰 및 측정은 기본 개념에 대한 실질적인 확인 및 생-대상체(live-subject) 조직 상태로 인한 임의의 효과, 예컨대 혈관내 혈류에 대한 교정 또는 관류 효과의 규모를 확인할 수 있는 생체내 동물 조사를 추구하는 추가의 동기를 제공하였으며, 절제 결과에서의 변동을 설정한다. 상기 연구('파일럿 연구')가 특정한 목표로서 하기 중 하나 이상을 갖는다: 목표 1) 개복은 돼지에 수행할 것이며, 간을 노출시킬 것이다. 영상 유도로서 초음파를 사용하여 마이크로파(MW) 안테나를 삽입할 것이며, 사전설정된 파라미터의 마이크로파 에너지를 적용할 것이다. 유사하게, 열 촉진제(TA, 250 CsCl ㎎/㎖의 20% (w/v) 중합체 용액)를 영상 유도로서 초음파를 사용하여 가상의 표적 부위인 간 실질에 주입하고, 고정 겔로서 침착시킨다. MW 안테나는 열 촉진제로부터 대략 1.5 ㎝ 떨어져서 삽입될 것이다. 동일한 파라미터의 마이크로파 에너지는 안테나에 적용할 것이다(즉, 5 내지 10 분 동안 915 MHz, 45 또는 60 W). 시술 직후 모든 동물을 안락사시킬 것이며, CT 및 절제 패턴의 분석 및 절제 부피의 측정을 포함한 추가의 비교를 위하여 간을 수거할 것이며; 목표 2) 목표 1)에 기재된 바와 같이, 동물을 안락사시키고, 개복하여 간을 노출시킨다. 초음파 유도를 사용하여 안테나를 커다란 혈관으로부터 1.5 ㎝에 배치할 것이며, 사전설정된 조건(5 내지 10 분 동안 915 MHz, 45 또는 60 W)으로 제1의 돼지(대조군)에서 절제할 것이다. 제2의 돼지의 간에서, 열 촉진제를 혈관에 근접하게 주입한 후 안테나를 커다란 혈관으로부터 1.5 ㎝에 배치한 후, 마이크로파 에너지를 적용한다. 각각의 돼지에게 1) 10 분 동안 45 W, 2) 5 분 동안 60 W, 3) 10 분 동안 60 W의 3개의 절제를 실시할 것이다. 시술을 완료한 직후, 돼지를 안락사시켜 CT 및 절제 패턴의 분석 및, 깊이, 높이 및 폭에 의한 절제 부피의 측정을 위하여 간을 수거하며; 목표 3) 개복을 마취 하에 돼지에게 수행하여 돼지 간을 노출시킬 것이다. 영상 유도로서 초음파를 사용하여 2개의 안테나를 간 내에 2 ㎝ 떨어지게 삽입할 것이며, 마이크로파 에너지(60 W)를 대조군에 대해 10 분 동안 적용할 것이다. 동일한 간에서, 2개의 안테나를 2 ㎝ 떨어지게 삽입하고, 그 후 열 촉진제(TA)의 2회의 주입을 실시할 것이며, 이에 의하여 주입이 각각의 안테나로부터 2 ㎝ 떨어지게 실시되어 도 3에 도시한 바와 같은 마름모를 형성한다. 마이크로파 절제는 대조군과 동일한 조건(즉, 60 W, 10 분) 하에서 수행할 것이다. 시술을 완료한 후, 돼지를 안락사시켜 CT 및 절제 패턴의 분석 및, 깊이, 높이 및 폭에 의한 절제 부피의 측정을 위하여 간을 수거한다. 도 7은 제안된 조사 프로토콜을 도시하는 차트이다.
간략하게, 목표 1은 단일 안테나를 사용한 경피 마이크로파 절제에서 열 촉진제(TA)의 열 증강 효율을 조사하고자 하는 한편, 목표 2는 히트 싱크 효과를 극복하기 위한 효능을 평가하고자 하며, 목표 3은 여분의 안테나를 사용하여 이미 논의될 수 있었던 상황에 사용된 TA를 조사한다.
상기 기재된 바와 같이, 열 촉진제는 불완전 절제 문제를 완화시키기 위하여 고안되었으며, 단일 안테나 단독에 의하여서는 도달 불가한 거리로부터 마이크로파 에너지를 증가시킬 수 있는 신규한 열 촉진제(TA)를 구상한다. 이는 종양 덩어리의 외부 경계를 커버하는 절제 구역을 확대시킬 뿐 아니라, 더욱 신속하게 절제하는 것을 돕는다. 임상적으로 제시한 바와 같이, 더욱 효과적이며, 더 신속한 마이크로파 절제는 시술을 더욱 완전하게 도우며, 그리하여 종양 재발율을 감소시킨다. 게다가, TA는 열 손실이 방지될 수 있도록 전략적으로 히트 싱크에 근접하게 주입될 수 있다.
종양을 치료하는 영상 유도 열적 절제에서의 최선의 유용성을 위하여 TA는 바람직하게 하기 특성을 갖는다: 1) 특히 단일 안테나에 의하여 도달 불가한 거리로부터 전자기 방사 에너지(예를 들면 무선주파수, 마이크로파)를 증가시킬 수 있으며; 2) 각종 영상화 방식(예를 들면 컴퓨터 단층촬영(CT), 초음파 또는 MRI) 하에서 가시적이며; 3) 이는 주입 가능하며, 예를 들면 그의 점성 조성물로 인하여 주입되면 고정적이며; 4) 이는 비독성이다.
상기 기재된 바와 같이, 알칼리 희토류 염(CsCl)을 갖는 합성 중합체는 유용한 것으로 밝혀졌으나, 기타 중합체 물질, 예컨대 알부민, DNA, RNA 또는 당단백질 및/또는 당고분자, 예컨대 IgA, IgG, IgM 및 기타 면역글로불린은 유사한 이점을 제공하며, 알부민 또는 유사 제제의 점도 특성 및 기타 특성은 농도, 염 함유량 및 기타 단계에 의하여 추가로 조정될 수 있다. 일반적으로, TA의 성분은 1) 담체로서 중합체(천연 또는 인공); 2) 전체 하전 및 점도 균형을 위한 이온성 성분; 3) 영상화 성분인 3종의 비독성 성분을 포함할 수 있다. 3종의 성분의 최적의 조성으로, TA는 영상 유도(예를 들면 US, CT 또는 MRI) 하에서 종양의 표적 부위에서 침착될 수 있으며, 완전 절제를 더 잘 달성하기 위하여, 적용되는 에너지(예를 들면 마이크로파, 무선주파수 또는 전기천공)를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 소 혈청 알부민(BSA), NaCl 및 탄탈룸 분말로 이루어진 TA는 전술한 기준을 충족시켜, 종양의 미처치된 외부 경계 및 히트 싱크 효과의 제거를 초래하는 더욱 효과적인 절제를 제공한다. 염은 알부민 내에서 하전 분포를 조절하며, 탄탈룸은 그의 영상화 특징을 향상시킨다. 자기 공명 영상화의 경우, 제제는 다수의 조직보다 더 짧은 신호 붕괴율 시간 상수(T1)를 입증한다. 일례로서, 3 테슬라에서의 간은 대략 800 ms의 T1을 갖는다. 알부민/NaCl 제제는 NaCl의 농도에 의존하여 250 ms 내지 330 ms 범위 내의 T1을 갖는다. 영상 유도를 위한 T1-가중 MRI 스캔에서, TA는 주변 조직(양성 콘트라스트)보다 실질적으로 더 밝게 나타나서 물질의 분명한 배치를 허용할 것이다. 또한, T2 콘트라스트 기전은 주로 TA가 주변 조직보다 더 짧은 T2를 가지는 음성 콘트라스트를 통해 사용될 수 있고, T2 가중 스캔이 유도에 사용될 수 있다.
알부민은 대략 40 ㎎/㎖의 농도 및 67 kDa의 분자량을 가지며, 간에서 1일당 약 13-14 그램으로 생성되어 순환계로 유입되는 사람 혈액 중에서 가장 풍부한 단백질이다. 알부민은 수용성이며, 농축 염 용액 중에서 중간 정도로 가용성이며, 열 변성을 경험하는 구상 단백질 패밀리에 속한다. 알부민은 혈장 중에 흔하게 발견되며, 글리코실화되지 않은 기타 혈액 단백질과는 상이하다. 다수의 혈액 수송 단백질은 혈청 알부민, 알파-태아단백질, 비타민 D 결합 단백질 및 아파민을 포함하여 진화론적으로 관련되어 있다. 혈청 알부민은 사람 혈장에서 가장 풍부하다. 이는 물, 양이온(예를 들면 Ca2+, Na+ 및 K+), 지방산, 호르몬, 빌리루빈, 티록신 및 약제(바르비투레이트 및 탁솔 포함)와 결합된다. 그의 주요 기능은 혈액의 콜로이드성 삼투압을 조절하는 것이다. 알부민의 등전점은 4.9(사람 혈청 알부민, Ip=4.7)이다.
알부민은 유사한 구조를 갖는 3종의 도메인으로 구성되며, 이들 모두는 동일한 도메인으로부터 기원한다. 각각의 도메인은 10개의 α-나선으로 이루어지며, 각각 6 및 4개의 나선을 함유하는 A 및 B로서 나타낸 2개의 서브도메인으로 추가로 나뉠 수 있다. 2개의 서브도메인은 서브도메인의 배향의 변화의 원인이 되는 긴 아미노산 루프에 의하여 연결된다. 그의 7개의 지방산 결합 부위는 단백질에 비대칭으로 분포된다. 결합에서 중요한 추가적인 부위는 각종 비특이성 소수성 약물을 결합하는 수들로(Sudlow) 부위 I 및 II, 및 시스테인-34 아미노산 잔기에 위치하는 유리 티올을 포함한다.
다른 한편으로, 도메인 사이의 형태적 유연성은 나선의 굽힘에 의존한다. 그의 정준 구조는 모든 포유동물 혈청 알부민에서 유지되는 17개의 디술피드 가교의 보존된 세트에 의하여 지지된다. 3개의 도메인 중 제1의 도메인은 6개가 아닌 5개의 디술피드 가교를 함유하며, Cys-34에서 1개가 손실된 유일한 것이다. 그 대신, Cys-34에서 형성되는 분자내 디술피드 가교의 결핍은 알부민이 상기 잔기에서 또 다른 알부민 분자와 이량체화되게 한다. HSA, BSA, LSA 및 ESA는 5억년의 과정에 걸쳐 그의 잔기의 70-85%를 교환하였으나, 시스테인 및 디술피드 가교의 위치는 불변하였다. 추가적으로, 도메인이 상당한 진화론적 변화를 겪더라도, 그의 전체 아키텍쳐 및 2차 구조 요소는 불변하였다.
알부민은 맥관 내피 또는 폐포 내피에서 발현되는 내피 표면 수용체인 GP-60에 결합되어 개시되는 트랜스시토시스(transcytosis)를 통해 혈관으로부터 조직으로 유입된다. GP-60 및 알부민의 클러스터는 Cav-1과의 회합에 의하여 소포로서 내재화된다. 트랜스시토시스는 내피 세포막의 반대쪽에서 기저측막으로 수송되어 이와 융합되어 완료된다. 알부민 분자가 오래되거나, 손상되거나 또는 구조적으로 손상될(compromised) 경우 GP-18 및 GP-30 수용체는 리소좀 분해에 사용된다. 궁극적으로, 알부민 분자는 간에 도달하여 분해 과정을 완료하는 한편, 건강한 알부민은 자연 재순환 과정을 통하여 림프계를 경유하여 혈관으로 돌아간다.
일부 실시양태에서, 알부민은 정맥내 주사에 의하여 신체 전체에 전신 분포될 수 있다. 알부민이 신체로 유입된 후, 알부민은 알부민의 수동적 축적 또는 활성 내재화 및 트래피킹에 의하여 표적 부위, 예를 들면 종양으로 이동된다. 수동적 축적은 향상된 투과성 및 보유 효과(EPR)로서 공지된 현상인 불량하게 형성된 림프 배액(drainage)과 쌍을 이룬 종양 맥관구조 누설을 이용한다. 종양 세포에 의한 알부민의 내재화 및 트래피킹은 암세포가 미세음세포작용을 통하여 세포외 단백질의 활성 흡수에 의한 그의 증가된 대사 및 성장 요구를 지지하는 기전에 의하여 관찰된다. 예를 들면, 악성 암 표현형의 거의 모든 측면과 사실상 관련된 이상 활성화를 갖는 내부 형질막 단백질인 발암성(oncogenic) Ras를 발현시키는 암세포는 세포 성장을 구동시키기 위한 아미노산의 공급원으로서 세포외 단백질을 더욱 많이 사용한다.
상기 기재된 실시예에서 제시된 바와 같이, TA를 사용한 마이크로파 절제는 돼지 간, 폐, 신장 및 근육에서 대조군보다 상당히 더 큰 절제 부피를 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, TA는 절제된 부피를 제어하기 위하여 절제 중 특정 온도에서 "스위치-오프"되도록 제어될 수 있다. 열 촉진제(TA)의 주성분으로서, 수용성 단백질(예를 들면 알부민)은 상온 및 생리학적 온도 범위 내에서 사용될 수 있다. 단백질 성분은 온도 증가에 따라 응고될 수 있으며, 이 온도에서 단백질의 형태가 변형되므로 TA의 에너지를 증가시키는 능력이 중단된다. 응고 온도는 pH 의존성이며, 즉 낮은 pH는 알부민의 응고(변성) 온도를 62℃(pH 7.4)로부터 46℃(pH 3.5)로 이동시킨다. TA를 제어하는 이러한 능력은 절제 중 중요 조직 또는 장기의 부수적인 손상으로부터의 보호를 허용할 수 있다. TA가 스위치오프되는 온도가 변동될 수 있는 것으로 이해되는 한편, 그러한 온도의 일부 비제한적인 예는 최적화된 제형 중에서 >60℃, >80℃, >100℃ 등일 수 있으며, 일부 실시양태에서 170℃까지의 온도는, 안테나로부터 1.5 ㎝에서 915 MHz, 60 W, 10 분 동안인 조건 하에서 마이크로파 절제 동안 시험관내 조건 하에서 관찰될 수 있다. 예를 들면, 퍼슨 MW 시스템(퍼슨 메디칼, 미국 유타주 솔트 레이트 시티 소재)을 사용하여 안테나로부터 1.5 ㎝에서 TA(히트싱크(HeatSYNC) 겔)의 (2 ㎖) 주입을 사용하는 915 MHz, 60 W, 10 분인 상기 절제 조건 하에서, TA를 사용하지 않은 절제보다 더 큰 절제 부피는 4종의 조직 유형 각각에 대하여 생성되었으며, 하기 재현된 표 1에서 입증된 바와 같이 우수한 재현성을 갖는다.
온열 요법(또는 온열(hyperthermia) 또는 열요법(thermotherapy))은 신체 조직을 40-45℃(104-113℉)의 영역 내의 온도에 노출시키는 의학적 처치의 한 유형이다. 온열은 일반적으로 방사선요법 또는 화학요법에 대한 아주번트로서 적용되며, 이는 암을 치료하기 위한 민감제(sensitizer)로서 작용한다. 온열은 종종 저, 중 및 고로 분류된다. "고온" 온열이 종종 열적 절제로서 간주되더라도, 온열은 일반적으로 조직 투열요법보다 더 높은 온도 및 절제보다 더 낮은 온도를 사용한다. 온열 요법에서 전신에 대한 가장 안전하거나 또는 가장 효과적인 표적 온도에 대한 합의는 존재하지 않는다. 대부분의 처치 동안 체온은 39.5 내지 40.5℃(103.1 내지 104.9℉)의 수준에 도달한다. 그러나, 기타 연구자들은 41.8-42℃(107.2-107.6℉)(유럽, 미국) 내지 43-44℃(109-111℉)(일본, 러시아) 부근의 온열을 정의한다. 열을 전달할 수 있는 기술은 다수 존재한다. 가장 흔한 것 중 일부는 집속 초음파(FUS 또는 HIFU), RF 소스, 적외선 사우나, 마이크로파 가열, 유도 가열, 자기 온열, 따뜻한 액체 주입 또는 열의 직접 적용, 예컨대 고온실에 두거나 또는 뜨거운 담요로 환자를 감싸는 것의 사용을 포함한다.
국소 종양의 열적 절제는 종양의 중심에 배치된 애플리케이터 주위의 고온 조직 가열(>50℃)을 사용한다. 세포 항상성 기전은 약간의 온도 상승(최대 40℃)을 제공할 수 있다. 기타 기전(예를 들면 방사 또는 화학요법)에 의한 손상에 대한 증가된 민감성이 42℃ 내지 45℃의 온열(hyperthermic) 온도에서 보이더라도, 세포 기능 및 종양 성장은 연장된 노출후에도 지속된다. 세포가 60 분 동안 46℃로 가열시 비가역적 세포 손상이 발생된다. 그러나, 절제에 대한 최적의 온도는 50℃를 초과하며, 일부 적용예의 경우 100℃로 제한될 수 있다.
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절제는 장기의 복수의 샘플(A-D)에 수행하였으며, 각각의 다중 샘플을 TA에 노출시키고, 다중 샘플은 대조군으로서 작용하였다. 표 1에 제시한 바와 같이, 특정 조직에 대한 TA를 사용한 절제 부피는 일부 경우에서 TA를 사용하지 않은 대조군의 것보다 거의 3배 더 컸다.
도 8A 및 도 8B는 HSA(A) 및 BSA(B)의 표면 전위를 도시하며, 양으로 및 음으로 하전된 부위는 상이한 색상으로 나타낸다. 문헌[Vincent Goovaerts et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 18378-18387]. 성숙한 BSA는 583개의 아미노산을 함유하며, 99개의 양(K, H, R) 및 음(D, E)의 잔기를 갖는다. 유사하게, 성숙한 HSA는 585개의 아미노산을 함유하며, 99개의 양(K, H, R) 및 98개의 음(D, E)의 잔기를 갖는다. 단백질의 일반적인 구조가 포유동물 혈청 알부민 중에서 보존되더라도, 유의한 차이가 존재한다. 서열에서, BSA는 HSA와 단지 75.8% 상동성을 공유한다. 그의 구조는 정준(보존된 디술피드 가교로 인함)이지만, 표면 아미노산에서 상이하다. 그 결과, 각종 혈청 알부민에서의 리간드 결합 포켓은 상이한 아미노산 조성 및 약간 상이한 형태를 나타내서 상이한 리간드의 결합을 허용한다.
TA의 탄탈룸 성분은 형광투시 시각화를 제공하는 고 방사선비투과 물질이다. 탄탈룸은 조영제, 예컨대 동맥 스텐트, 고관절부 인공보철물 및 색전형성 물질의 혼입을 필요로 하는 매식물(implant)에 사용 이력을 갖는 불활성 금속이다[9, 10]. 색전형성 물질 중 그의 용도 이외에, 탄탈룸 분말은 경부 척수시상로절단술(cervical spinal cord) 동안 가시화를 위하여 경부 척수에 주입된 조영제로서 사용되었다. 추가적으로, 탄탈룸 분말은 엽절개술(lobotomy) 또는 뇌백질절개술(leucotomy)에서 단면을 마크하기 위한, 종양 제거 및 수술 후 재발 경막하 혈종의 검출을 위한 부위의 가시화 또는 구획화를 제공하기 위한 신경외과학에서의 용도를 발견하였다.
혈청 알부민의 특성이 생리학적 조건 하에서 광범위하게 연구되더라도, 특히 영상화 조영제 또는 열 촉진제의 담체로서 고 농축 알부민(즉, 300 ㎎/㎖)에 대한 연구는 드물다. 그럼에도 불구하고, 진공 중 혈청 알부민의 계산된 쌍극자 모멘트는 처음 기재된 TA 물질, CsCl(약 10 D)에 비하여 또는 물(1.85 D)에 비하여 매우 큰 710 D(D=디바이)이다. 그의 커다란 쌍극자 모멘트에도 불구하고, 생리학적으로 이용 가능한 소 혈청 알부민(BSA) 단독은 관심의 주파수, 즉 915 MHz-2.45 GHz 범위 내의 그의 낮은 유전 상수 및 손실 계수로 인하여 온도를 신속하게 증가시키지 않는다[12]. 500 ㎎/㎖ BSA로 40-50℃로의 점진적 증가는 안테나를 BSA 샘플로부터 1.5 ㎝ 거리에 배치시 시험관 내에서 915 MHz로 60 W에 대해 10 min 관찰하였다. 온도 상승은 BSA 단독을 TA로서 생성하기에는 불충분하였다. 일부 실시양태에서, 담체의 계산된 쌍극자 모멘트는 1,000 D 이하가 될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
더욱이, 고 농도(>300 ㎎/㎖)의 알부민은 농도의 함수로서 BSA의 점도를 개략적으로 도시하는 도 9에 제시한 바와 같이 대부분의 경우 단백질-단백질 상호작용으로 인하여 매우 높은 점도를 갖는 경향이 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, TA의 점도는 제형에 의존할 수 있으나, 일부 실시양태에서, 대략 50 센티포이즈 내지 대략 25,000 센티포이즈 범위 내일 수 있다. 화합물 점도의 대표적인 예는 하기 표 2에 제시한다.
잠재적 열 촉진제로서 높은 쌍극자 모멘트를 갖는 물질 또는 제형은 열적 절제(무선주파수, 마이크로파, 비가역적 전기천공)에 대한 ε" 및 σ 값에 의하여 나타낼 수 있다. 해당 기술분야의 기술자는 정량적으로 열 촉진제로서 물질의 용량 또는 물질의 제제를 나타내기 위하여 유전율(permittivity)의 개념은 쌍극자 모멘트의 평가 대신에 또는 이외에 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예를 들면, 저 전력 발진기의 개방 말단 동축 케이블에 의한 대상 샘플로 향하는 사인파 주파수 ω의 전자기 파를 사용하여 테스트할 수 있다. 반사되는 파동의 크기 및 위상의 측정은 조직의 복소 유전율의 추정(deduction)을 허용한다. 하기 표 3은 915 및 2,450 MHz에서 열 촉진제에 사용하기 위한 각종 물질의 유전 상수 (ε'), 손실 계수 (ε") 및 전기 전도율 (σ)을 예시한다.
복소 유전율은 ε* = ε' - jε"로서 정의되며, 여기서 ε'는 실제 유전율이며, ε"는 가상 유전율이다. 두 양 모두 자유 공간의 유전율 ε0 = 8.854×10-12 farad/미터의 배수로서 나타낸 무차원수이다. 실제 유전율은 또한 유전 상수로서 공지되어 있다. 가상 유전율은 또한 손실 계수로 지칭되며, 물질의 전기 전도율 σ를 통합하도록 ε" = σ/(ωε0)로 기록할 수 있다. 수량 σ는 수학식 ARD = σ│E│2에 따라 단위 부피당 예치된 전력을 직접 조정하며, 여기서 ARD는 흡수율 밀도(와트 m-3)이며, σ는 전기 전도율(ohm-1 m-1)이며, │E│는 조직에서 관심의 지점에서 마이크로파 안테나에 의하여 생성된 전기장의 크기(볼트 m-1)이다.
상기 표 3에 제시한 바와 같이, 실제 유전율(ε', 40.147) 및 가상 유전율(ε", -93.164)을 사용한 1종의 샘플(TA-4)의 915 MHz에서의 전기 전도율 σ는 4.74 mho/m이다. 알부민(약 66 kDa)은 대략 200개의 이온성 잔기(100개의 양 및 100개의 음)를 함유한다. 상기 잔기는 대략 700 D(디바이)의 그의 전체 극성(쌍극자 모멘트)을 갖도록 3-D로 배열된다. 그러나, 핵심 파라미터(σ, ε', ε")는 용액 중에서 단백질-단백질 상호작용힘으로 인하여 MeOH의 것과 유사하다. 이들 힘을 파괴하기 위하여, 상기 논의된 바와 같이 카오트로프, 예컨대 NaCl 또는 시트르산나트륨을 사용할 수 있다. 예를 들면, 시트르산나트륨은 일부 실시양태에서, 추가적인 카오트로프를 사용할 수 있는 것으로 이해되더라도 사람 혈청 알부민에 대한 카오트로프로서 사용될 수 있다. 카오트로프는 분자의 단백질-단백질 상호작용을 분해하는데 사용되어 분자가 자유로이 이동하게 하여 더 많은 열을 발생시킬 수 있다. 일부 카오트로프는 TA의 이온성 성분의 일부가 되도록 이온성일 수 있는 한편, 일부 실시양태에서, 카오트로프가 수성 용액 중에서 혼화성이 되도록 카오트로프는 비이온성 또는 약간 이온성일 수 있는 것으로 이해될 것이다.
카오트로프의 효과는 표 3에 제시한 바와 같이 σ 및 ε" 값을 증가시킬 수 있으며, 그 값은 살아있는 조직에서 통상적인 노멀 식염수 용액에 대한 값보다 대략 4.2 배 더 클 수 있다. 이와 같은 대규모 요인은 TA를 종양에 주입하지 않고 존재할 수 있는 것보다 더 큰 가열 속도의 증가를 직접 나타낸다. 즉, 전기 전도율 σ 및 손실 계수 ε", 이른바 손실 계수 ε"는 이온 농도와 함께 증가되며, 그리하여 전파(radio waves)의 주파수에서 교류 전류에 대한 조직 전도율을 증가시키며, 이는 마이크로파 및 무선주파수 절제 모두를 설명하는데 사용될 수 있다. 카오트로프의 일부 비제한적인 예는 L-글리신, L-알라닌, L-발린, L-프롤린, L-세린, L-히스티딘, L-아르기닌-HCl, L-히스티딘-HCl, L-리신-HCl, L-글루탐산나트륨, 우레아 및 NaAc를 포함할 수 있다.
상기 표 3의 값은 각종 물질의 유전 특성에 대한 카오트로프의 효과를 예시한다. 예를 들면, 알부민 및 TA-4는 실제 유전율, 30.7 및 41.15 각각의 유사한 값을 갖는 한편, 손실 계수의 각각의 값은 -10.2로부터 -93.16으로 점프하며, 이는 9배 초과의 증가가 된다. 추가의 예로서, TA-4는 알부민의 것과 유사한 -8.81의 손실 계수를 갖는 메탄올과 비교시 손실 계수에서의 훨씬 더 큰 증가를 갖는다. 그러므로, 메탄올 및 알부민 단독은 카오트로프의 첨가시에 비하여 열 촉진제로서 훨씬 덜 유용하다. 알부민과 같은 화합물은 알부민 분자 내의 이온성 성분 사이에 물이 거의 없어서 크게 농축되는 경향이 있다. 그러한 고 농도의 결과로서, 알부민 분자 사이의 거리는 감소되며, 이는 분자 사이의 양전하 및 음전하가 상호작용하게 하며, 이는 진동 중인 RF 또는 마이크로파 하에 각각의 알부민 분자의 이동도를 제한한다. 카오트로프, 예컨대 NaCl의 첨가는 알부민 분자 사이의 단백질-단백질 상호작용을 깨트려서 각각의 알부민 분자를 자유로이 이동시킬 수 있으며, 그에 의하여 분자의 마찰 및 운동 에너지를 증가시켜 분자가 텀블링하게 하며, 그 후 온도에서의 더 큰 증가를 위한 열 에너지로 변환된다.
카오트로프의 효과는 물질의 기타 특성에 의하여 영향받을 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 1% NaCl의 경우 상기 표 3에 기재한 바와 같이, NaCl 분자의 더 작은 크기로 인하여 알부민에 비하여 온도 증가가 더 작더라도 카오트로프의 첨가는 그의 높은 쌍극자 모멘트로 인하여 1% NaCl의 온도를 증가시킬 수 있다. 해당 분야의 기술자는 더 큰 알부민 분자의 텀블링 운동이 더 작은 NaCl 분자에 비하여 더 많은 운동 에너지를 생성하며, 이는 알부민 분자의 열에서 더 큰 증가의 원인이 될 수 있는 것으로 이해할 것이다.
적용된 마이크로파 방사 하에서, 알부민 분자의 표면 하전은 쉽게 이용 가능한 기타 알부민 분자와의 분자내 상호작용에 의하여 차지된다. 상호작용을 완화시키기 위하여, NaCl을 카오트로프로서 사용하였다. 본질적으로, BSA 분자의 분자내 상호작용은 전하-전하, 쌍극자-쌍극자뿐 아니라, 소수성 상호작용으로 이루어지며, 그리하여 높은 점도를 나타내는 것으로 여겨진다. NaCl을 용액에 첨가하는 것에 의해 점도는 기타 BSA 전하와 경쟁하는 염 이온에 의하여 감소될 것이며, 그 후 물 분자에 의하여 용매화될 것이다. 이는 개개의 BSA 분자를 자유롭게 하여 마이크로파 에너지에 반응할 것이다. 알부민(500 ㎎/㎖)의 열 촉진 효능에 대한 [NaCl]의 효과를 조사하였으며, 결과를 도 10A에 도시한다. 최적의 TA 효능을 유도하는 NaCl의 농도는 50 ㎎/㎖보다 약간 더 높지만 75 ㎎/㎖ 미만이다. 더 높은 농도는 효능을 억제하며(>75 ㎎/㎖ NaCl), 230 ㎎/㎖를 넘는 용해도 한계를 갖는다. 도 10A는 마이크로파 절제(MWA, 60 W, 915 MHz, 10 분, 안테나로부터의 거리=1.5 ㎝)에 대한 각종 NaCl 농도의 효과를 도시한다. 도 10B는 동일한 마이크로파 요법 하에서 120 초 종점에서 온도 대 [NaCl] 농도의 개략도이며, 이는 약 50 ㎎/㎖ NaCl에서 온도 피크를 나타낸다.
상기 기재된 바와 같은 알부민 열 촉진제는 돼지에서 다수의 생체내 마이크로파 절제 실험에 사용하였으며, 절제된 부위는 트리페닐 테트라졸륨 클로라이드로 염색하여 생존성 세포로부터 죽은 세포를 구별하였다. 이들 추가의 실험으로부터의 영상은 TA를 사용한 MWA가 대조군으로서 TA를 사용하지 않은 통상의 마이크로파 절제(915 MHz, 60 W, 10 분, d=1.5 ㎝)를 사용한 대조군보다 더 큰 절제 구역을 산출한다는 것을 입증하였다. 동일한 MWA 조건 하에서, TA(1 ㎖의 알부민(500 ㎎), NaCl(50 ㎎))는 커다란 혈관(1 ㎝ 직경)에 의하여 영향받지 않는 더 큰 절제 구역을 생성하였다. MWA(915 MHz, 60 W, 10 분, d=1.5 ㎝)는 돼지 간의 좌중엽에 수행하였다. TA(1 ㎖의 알부민(500 ㎎), NaCl(50 ㎎))를 사용한 동일한 MWA 조건 하에서 간의 동일한 엽에서 더 큰 절제 구역을 생성하였다. 돼지 간의 좌중엽에 대한 MWA(915 MHz, 60 W, 10 분, d=1.5 ㎝)는 혈관으로(behind) 주입된 TA(1 ㎖의 알부민(500 ㎎), NaCl(50 ㎎))를 사용한 MWA와 비교하였다. 상기 시술의 경우 절제 구역은 혈관을 완전하게 둘러싼 혈관(>4 ㎜ 직경)을 통하여 확대되는 것으로 보였다. 상기 예와 함께, 이는 TA를 사용한 MWA가 마이크로파 에너지를 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, "히트 싱크" 효과에 의하여 유발되는 열 손실을 차단할 수 있는 것으로 입증되었다. 추가적인 실험에서, 초음파 화상은 절제가 완료된(10 분) 직후 촬영하였으며, 혈관은 안테나 및 TA 사이에 배치하였다. 절제 중 혈관 내의 혈류는 정상적인 것으로 보였으며, 이는 마이크로파 에너지가 기능 중인 혈관을 관통할 수 있으며, 혈관을 과열시키지 않으면서 원거리 장에서 효과적으로 작동될 수 있다는 것을 나타낸다. 이는 "히트 싱크" 효과가 절제 방법에 의하여 배제될 수 있다는 것을 시사한다. 기타 TTC 처치된 신장 조직 화상은 60 W, 915 MHz, 10 분 동안으로 단일 안테나를 사용한 통상의 절제 구역을 나타내며, 중앙 신동(renal sinus) 영역에서 결합 조직이 덜 영향 받으므로 절제는 약간 중심에서 벗어나 있다. 그 결과적인 절제 구역은 직경이 약 1 ㎝이다. TA는 중앙 조직이 또한 완전 절제된 것으로 보이는(60 W, 915 MHz, 10 분; 안테나 및 TA 사이의 거리는 1.3 ㎝이었음) 절제 구역(3 ㎝ 직경)의 급격한 증가를 생성할 수 있었다.
도 11은 상이한 농도의 CsCl 흡수체에서 TA를 사용하지 않거나 또는 1 ㎖의 TA를 사용한 상이한 조직(신장, 근육 및 간)에서 1 ㎖의 열 촉진제의 경우 절제 부피(㎤)를 평가하는 추가의 조직 절제 실험의 결과를 도시한다. 각각의 경우에서, 유효 절제 구역은 TA를 사용하여 더 크다. 간은 본 발명의 방법에 의한 처치에 대한 핵심 장기이므로 상이한 농도의 TA는 간 조직 절제에 대해 250 ㎎/㎖ 이하의 농도로 테스트하였다. 기타 조직은 또한 상당한 절제 부피가 증가된 것으로 나타났다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명의 열 기질 또는 열 촉진제는 각종 형태 또는 혼합제제로 수행될 수 있으며, 주입 가능, 고정 가능, 영상화 가능 및 가열 가능한 매체로서 그의 유용성을 개선시키기 위하여 천연 또는 인공 중합체의 물리적 특성을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 수개의 강력한 초기 물질이 기재되어 있으나, 단순 테스트는 추가적인 것을 신속하게 밝히거나 또는 확인할 수 있다. 그래서, 염화세슘 마이크로파 촉진제 이외에 또는 대신에, 의학적으로 유용한 기타 할라이드, 예컨대 브로마이드 또는 아이오다이드 및 기타 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온은 필적하지는 않더라도 유사한 절제 향상을 제공하는 것으로 예상될 수 있다. 예를 들면, 염화루비듐 또는 적절하게 보호된 루비듐 부분은 유용할 수 있다. 유사하게, BSA 및 PLGA-PEG-PLGA 중합체 이외에, 알기네이트 매체내 물질 또는, 카르복실레이트 또는 술파이트 물질과 같은 음이온을 갖는 염은 적절한 특징을 나타낼 경우 사용될 수 있으며, 열 촉진제의 원하는 물리적 영상화, 가열 및 기타 특징을 최적화하기 위한 유용한 양이온, 음이온 또는 전해질 또는 기타 물질의 논의는 상기에 포함된다. 예를 들면, 각종 색전형성 매체는 변형될 수 있으며, 그의 기본 에멀젼형 조성물은 또한 초음파 영상화 가능성을 제공할 것이다. 추가로, 알부민과 염화나트륨 염의 제형은 완전한 생체적합성이면서 우수한 마이크로파 가열 성능을 갖는 다양한 조직 처치(혈관내 포함)에 대한 적절한 물리적 특성을 갖는 저 점도 열 촉진제를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 기재된 열 촉진제의 상이한 것은 400 MHz, 915 MHz, 2,450 MHz 또는 5,800 MHz 범위의 상이한 마이크로파 요법에 적절할 수 있으며, 의학적으로 안전하며, 고려 중인 조직, 종양 덩어리 또는 장기에 대한 유효한 마이크로파 절제 향상 특징을 초래할 경우 사용될 수 있다.
게다가, 기재된 중합체는 표적 조직 내의 혈관에 전달되고, 가열되어 색전형성 물질로서 작용하여 표적 종양에 공급되는 혈관을 폐색시켜 혈관을 통한 산소 및 영양분 공급을 차단시켜 종양 퇴행을 야기할 수 있다. 추가의 변동은 하나 이상의 항암 약물 또는 치료제를 중합체에 첨가하며, 그리하여 국소화 및 가열된 중합체는 인시츄 시간 방출 치료제로서 작용하는 것이다.
본원에 기재된 일부 실시양태에서, 절제 방법은 전기 또는 전자기 에너지의 증가, 예를 들면 방사된 에너지의 흡수 및 열적 에너지로의 전환에 의하여 열적 병소를 생성하는 것을 포함한다. 절제 방법은 가열 효과를 증가시키는 위성 에너지 흡수체로서 작용하는 열 촉진제(TA)를 포함한다. 열 촉진제(TA)는 1) 담체로서 중합체(천연 또는 인공); 2) 총 하전 및 점도 균형을 위한 이온성 성분 또는 등가물; 3) 절제 시술이 모니터링되게 하는 영상화 성분인 3종의 성분으로 바람직하게 이루어진다. 그러나, 실시양태에서, 담체는 또한 사람 혈청 알부민 및 소 혈청 알부민과 같은 담체를 포함한 영상화 성분일 수 있다.
기타 중합체는 천연 또는 인공, 예를 들면, 알부민(예를 들면 사람 혈청 알부민(HSA) 및 소 혈청 알부민(BSA)), 실크, 울, 키토산, 알기네이트, 펙틴, DNA, 셀룰로스, 폴리시알산, 수지상 폴리리신, 폴리(락틱-co-글리콜릭) 산(PLGA)을 포함할 수 있다. 이온성 성분은 M+X- 또는 M2+Y2-를 포함할 수 있으며, 여기서 M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속에 속하며, 예컨대 Li, Na, K, Rb, Cs이며, X는 할로겐, 아세테이트 및 M+에 대한 기타 동등한 카운터 밸런스(counter balance)를 나타내며, Y는 X2 또는 혼합된 할로겐, 아세테이트, 카르보네이트, 술페이트, 포스페이트 및 M2+에 대한 기타 동등한 카운터 밸런스일 수 있다. 기타 유기 성분은 상기 역할에 독립적으로 영향을 미칠 수 있다. 문헌[Wang, S. et al., Mol. Pharmaceutics 2015, 12, 4478-4487] 참조. CT 영상화의 경우, 세슘, 탄탈룸, 이오딕사놀(비지파크), 이오헥솔(옴니파큐), 아이오파미돌(아이소뷰), 아이오프로미드(울트라비스트), 이오버솔(옵티레이), 아이옥실란(옥실란) 에티오드화 중합체, 예컨대 PLGA, PEG, 알부민을 사용할 수 있다. 초음파 영상화의 경우, 데피니티(퍼플루트렌), 옵티슨(퍼플루트렌), 데피니티 RT(퍼플루트렌)를 사용할 수 있으며, 중합체는 일반적으로 저에코인 것으로 밝혀졌다. 그러나, PLGA-PEG-PLGA(블록 공중합체, 역상-전이 히드로겔) 사용시, 중합체는 주입 직후의 저에코가 온도가 증가함에 따라 후속적으로 고에코가 된다. MRI 영상화의 경우, 가다비스트(가도부트롤), 도타렘(가도테레이트 메글루민), 에오비스트(가독세테이트 디소듐), 마그네비스트(가도펜테테이트 디메글루민), 바소비스트(가도포스베셋 트리소듐), 테슬라스칸(망가포디피르), 프로핸스(가도테리돌), 옵티마크(가도베르세타미드), 옴니스칸(가도디아미드), 멀티핸스(가도베네이트 디메글루민), 가스트로마크(페루목실), 페리덱스(페루목시드), 클라리스칸(가도테레이트 메글루민), 아블라바(가도포스베셋 트리소듐)를 사용할 수 있다. 알부민을 담체 중합체로서 사용시 유사한 관찰을 하였다.
절제를 구동시키기 위하여 전자기 에너지(예를 들면 마이크로파, RF, 전기천공)의 적용시, 원격 침착된 TA는 주변보다 훨씬 더 효과적으로 에너지를 흡수할 수 있으며, 절제 구역을 확대시키는 것을 도울 수 있다. 여기서 원격 침착된 TA는 조건(60 W, 915 MHz, 10 분 동안) 사용시 안테나 개방 슬롯으로부터 1.5 ㎝ 이상의 거리에서인 것을 의미한다. 상기 기재된 바와 같이, 전자기 에너지(예를 들면 마이크로파, RF, 전기천공) 적용시 커다란 혈관에 이웃하게 침착된 TA는 절제 표적이 과잉의 열 손실을 겪는 것을 방지할 수 있으며, 그리하여 TA는 "히트 싱크" 효과를 완화시켜 완전 절제를 제공할 수 있다. 게다가, TA는 종양을 파괴하기 위하여 색전형성/절제 병용 처치에 사용될 수 있다. TA는 리피오돌(Lipiodol)과 유사한 점도를 가지며, 그리하여 혈관내 카테터를 통해 전달되어 정확하게 침착될 수 있다. 후속 절제는 종양을 효과적으로 파괴할 수 있다.
그래서, 개요 및 요약으로서, 상기 기재된 열 촉진제(TA) 제형 및 물질은 안테나 단독에 의하여 효과적으로 처치 불가한 거리에서 전기 또는 전자기 에너지를 열과 결합시키는 것을 증가시켜 열적 병소를 형성하는 위성 에너지 흡수체로서 작용할 수 있다. TA는 1) 담체로서 중합체(천연 또는 인공); 2) 전체 하전 및/또는 점도 균형을 위한 이온성 성분 또는 등가물; 및 3) 영상화 성분인 3종의 비독성 성분을 포함할 수 있다. 중합체는 천연 또는 인공, 예를 들면, 알부민, 실크, 울, 키토산, 알기네이트, 펙틴, DNA, 셀룰로스, 폴리시알산, 수지상 폴리리신, 폴리(락틱-co-글리콜릭) 산(PLGA), 겔란, 다당류 및 폴리-아스파르트산 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 이온성 성분은 M+X- 또는 M2+Y2-(일반식 Mn+Yn-로서)를 포함할 수 있으며, 여기서 M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속에 속하며, 예컨대 Li, Na, K, Rb, Cs 및 트리나트륨이며, X는 할라이드, 아세테이트 및 M+에 대한 기타 동등한 카운터 밸런스를 나타내며, Y는 X2 또는 혼합 할라이드, 아세테이트, 카르보네이트, 술페이트, 트립토파네이트, 시트레이트, 포스페이트 및 M2+에 대한 기타 동등한 카운터 밸런스뿐 아니라, 포름산, 글리콜산, 락트산, 옥탄산, 프로피온산, 카프로산, 옥살산, 말산, 시트르산, 벤조산, 요산 및 그의 대응 콘쥬게이트 염기일 수 있다. 기타 유기 성분은 독립적으로 문헌[Wang, S. et al., Mol. Pharmaceutics 2015, 12, 4478-4487]에 기재된 바와 같이 치환될 수 있다.
CT 영상화의 경우, 세슘, 탄탈룸, 아이오파미돌, 이오헥솔, 아이옥실란, 아이오프로미드, 이오딕사놀, 아이옥사글레이트, 디아트리조에이트, 메트리조에이트, 아이오탈라메이트, 에티오드화 중합체, 예컨대 PLGA, PEG, 알부민, DNA, RNA, 이온성 폴리탄수화물 및 그의 조합을 사용할 수 있다. 초음파 영상화의 경우, 중합체는 일반적으로 저에코이다. 그러나, PLGA-PEG-PLGA(블록 공중합체, 역상-전이 히드로겔) 사용시 중합체는 주입 직후 저에코를 나타내지만, 그후 온도가 증가함에 따라 고에코로 전환되며, 이는 영상화 가능성을 나타낸다. 알부민을 담체 중합체로서 사용시 유사하게 관찰되었다.
전자기 에너지(예를 들면 마이크로파, RF, 전기천공)의 적용시, 원격 침착된 TA는 주위보다 훨씬 더 효과적으로 에너지를 흡수할 수 있으며, 절제 구역 확대를 도울 수 있다. 여기서, "원격 침착된 TA"는 원거리 범위를 의미하며, 그리하여 예를 들면 조건(예를 들면 60 W, 915 MHz, 10 분 동안) 사용시 마이크로파 안테나로부터 1.5 ㎝ 이상의 거리를 의미한다. TA의 사용시 절제 구역은 주어진 전력/시간 처치 동안 안테나로부터 더 확대될 수 있거나 또는 동일한 절제 부피는 더 짧은 시간 내에 효과적으로 절제될 수 있거나 또는 가열 정도는 고유하게 마이크로파 가열이 덜 가능한 특정한 조직 영역에서 향상될 수 있다.
전자기 처치 에너지(예를 들면 마이크로파, RF, 전기천공)의 적용시 커다란 혈관에 인접하게 침착된 TA는 절제 구역이 열 손실되는 것을 방지할 수 있으므로 TA는 "히트 싱크" 효과를 완화시켜 완전한 절제를 보장할 수 있다. 게다가, 적절하게 배치된 TA는 혈관의 먼쪽으로 절제를 확대시킬 수 있으며, 이는 단순 마이크로파 안테나에 대한 새로운 처치 기하를 가능케 한다.
게다가, TA는 종양을 파괴하는 색전형성/절제 병용 처치에 사용될 수 있다. TA는 리피오돌과 유사한 점도로 제형화될 수 있어서 혈관내 카테터를 통해 전달되어 정확하게 침착될 수 있다. 후속 절제는 종양을 효과적으로 파괴할 수 있다.
TA 제형은 부형제를 포함할 수 있으며, 이는 특정한 목적에 의존할 수 있다. 부형제는 예를 들면 PEG, 락토스, 미정질 셀룰로스, 나트륨 전분 글리콜레이트, 크로스카르멜로스 소듐, PVP, HPMC, 스테아르산마그네슘, 콜로이드성 SiO2를 포함할 수 있다.
조직 표적은 꽤 다양할 수 있으며, 암/종양 절제 분야에서 TA의 사용은 유방(양성 및 악성), 갑상선(양성 및 악성), 폐(원발성 및 전이성), 간(원발성 및 전이성, 간 수술 경계 응고), 부신(양성 기능성(functioning), 암 및 전이성), 신장(원발성 및 전이성), 뼈, 전립선, 연조직(원발성 및 전이성)을 포함할 수 있다. 게다가, 향상된 절제 정확성, 속도 및 균일성은 자궁내막 절제/월경과다: 자궁; 척수 감압 및 신경제거; 양성 전립선 비대증(BPH)을 위한 유망한 개선뿐 아니라, 기타 조직, 예컨대 식도(역류), 기관세지(폐기종 감소), 담관가지(종양으로부터의 스텐트 폐색(obstruction)), 관절(이완증), 외과적 적출 및 출혈의 치료를 제공한다.
상기 논의된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 무선주파수(RF)는 마이크로파 에너지 이외에 및/또는 대신에 절제를 구동시킬 수 있다. 해당 기술분야의 기술자는 RF가 절제를 수행하기 위하여 다양한 주파수, 예를 들면 전파의 내부 및 외부 주파수 둘다의 전기 신호(예를 들면 전류)를 사용할 수 있다는 것을 인지할 것이다. RF 절제를 수행하는 기타 방식 중에서, 니들형 전극은 영상화 유도(예를 들면 초음파, CT 영상화 또는 MRI)를 사용하여 표적 조직에 경피 배치될 수 있다.
도 12는 RF 절제에 사용되는 셋업(100)의 예시의 실시양태를 도시한다. 도시한 바와 같이, 프로브 또는 전극(110) 및 열전대(120)는 조직 또는 장기(모두 간단히 도면 부호 130으로 확인됨), 예를 들면 심장, 간, 신장 및 등에 삽입될 수 있다. 프로브(110) 및 열전대(120) 사이의 거리(L)는 변동 가능하며, 일부 실시양태에서, 거리(L)는 대략 1 ㎝, 대략 1.5 ㎝, 대략 2 ㎝ 등일 수 있다. 일부 실시양태에서, 거리(L)는 조직(130)의 유형, 종양 및/또는 원하는 절제 구역의 크기 등에 기초하여 설정될 수 있다. 프로브(110)는 표적화된 조직과 직접 전기 접촉 상태인 노출된 전도성 팁을 제외하고 절연된 금속 샤프트를 포함할 수 있다. RF 발생기(도시하지 않음)는 RF 에너지를 조직(130)에 전극(110)을 통하여 공급할 수 있다. 셋업(100)은 비교적 우수한 전기 및 열적 전도율의 부위에서 환자의 피부와 접촉되는 전도성 패드에서 배치될 수 있는 기준 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. RF 발생기는 활성 RF 전극 및 기준 전극 사이에서 RF 전압을 생성하며, 그에 의하여 2개의 전극 사이에서 환자의 체내 전기장 라인을 설정한다. 전기장은 RF 주파수(<1 MHz)로 진동한다.
TA(140)는 절제 시작전 장기(130) 내에 배치될 수 있다. TA(140)는 도시한 바와 같이 전극(110)으로부터 분배 및/또는 전달될 수 있으며, 일부 실시양태에서, TA(140)는 해당 기술분야의 기술자에게 공지된 주사기 또는 유사 장치를 통해 장기(130)에 주입 또는 달리 전달될 수 있다. 절제 중, 조직 내의 이온은 진동장과 함께 장 강도에 비례하여 이동하며, 마찰을 일으키고, 이는 열로 변환된다. 즉, 조직 내의 이온은 주위 분자, 예컨대 이웃하는 나트륨 및 클로라이드 이온 중에서 충돌을 유발할 수 있다. 이들 분자의 충돌은 운동 에너지를 생성하며, 이는 다시 열로 변환될 수 있다. TA(140)는 유사한 진동 특성을 나타낼 수 있으나, 이온보다 2배 이상의 높은 크기에서, 이는 이온보다 상당히 더 많은 열을 생성할 수 있으며, TA(140) 사용시 관찰되는 절제가 증가되었다.
전체 종양의 성공적인 RF 절제는 통상적으로 표적 부위 전체에서 약 60℃ 초과의 온도에서 발생된다. 그러나, 일부 실시양태에서, 특정한 전극에 의한 불량한 조직 관통은 직경 1 ㎝보다 큰 종양을 절제할 수 없다. 예시의 실시양태는 복수의 전극, 복수의 후크 전극, 바이폴라 어레이, 냉각 팁 전극 및/또는 펄스 RF 프로브를 사용하여 더 큰 종양(예를 들면 1 ㎝보다 큼)을 절제하여 고유 문제를 해소한다. 일부 실시양태에서, 불량한 에너지 침투는 또한 조직 유전 특성을 변경시켜 개선될 수 있다. 예를 들면, 식염수 용액의 근접(contiguous) 주입에서의 다양한 농도는 더 큰 절제 부피에서의 뚜렷한 개선을 나타냈다. 증가된 식염수 농도는 전기 전도율을 증가시킬 수 있으며(측정된 임피언스에 반비례함), 전극 표면에서 해로운 고온을 유발하지 않으면서 조직에서 더 큰 에너지 침착을 가능케 할 수 있으므로, 식염수 부피 및 농도는 비선형 방식으로 응고 직경에 영향을 미친다. 그러한 효과는 증가된 조직 전도율과 비선형이어서 조직 가열을 감소시킨다. 증가된 전도율은 조직 가열을 증가시키는 증가된 에너지 침착을 가능케 하여 RF 절제에 이로울 수 있다. 그러나, 고유 전기 저항이 더 적다면 증가된 조직 전도율은 또한 주어진 부피의 조직을 가열하는데 요구되는 에너지를 증가시킨다. 상기 양의 에너지를 전달할 수 없는 경우(예를 들면 최대 발생기 출력을 넘어서는 경우), 기울기는 음이 되며, 조직 가열(및 응고)이 더 적게 될 것이다. 그래서, 임상적 이득(즉 RF 유도된 응고에서의 증가)을 달성하기 위하여, 식염수 주입을 위한 최적의 파라미터는 사용되는 RF 장치의 각각의 유형 및 처치되는 각종 종양 유형 및 조직에 대하여 결정되어야 한다.
RF 절제를 개선시키는 식염수 용액의 단점은 절제 기하의 차이를 수반한다. 구체적으로, 식염수 용액은 가장 적은 저항의 방향으로 배수되며, 이는 담관, 횡경막, 신경과 같은 인접하는 장기 또는 조직에 부수적인 손상의 우려가 증가되어 절제의 제어되지 않은 형상을 초래한다. RF 절제 중 TA의 사용은 그러한 효과를 완화시킬 수 있으며, 필요할 경우 절제 구역의 부피를 증가시킬 수 있다.
RF 절제 중 절제 구역의 온도 변화에 대한 TA의 영향은 하기 실시예에서 알 수 있다.
실시예 6
생체외 돼지 간의 무선주파수 절제
무선주파수 시스템(비바 콤보(Viva combo) RF 발생기, 스타메드(STARmed), 대한민국 고양시 소재)을 모든 절제 시술에 대하여 35 W의 전력에서 연속 방식으로 10 분 동안 사용하였다(도 2). RF 애플리케이터(15G 2 cm 액티브팁(ActiveTip))는 2 ㎖의 TA를 주입하는 선단에서 관류 포트를 갖는다. 온도 변화는 RF 전극으로부터 횡단면에서 1.5 ㎝ 떨어져서 측정하였다. 열전대(120)는 도 12에 도시된 바와 같이 RF 전극(110) 선단과 동일한 깊이에 있었다. 실험은 대조군 및 TA에 대하여 4회 반복하였으며, 데이타를 비교하여 플롯하고, 통계적으로 분석하였다(그래프패드 프리즘(GraphPad PRISM)® 버젼 6e).
총 8회의 RF 절제를 수행하였다(TA 4회, 대조군 4회). 전반적으로, TA를 사용하여 수행한 절제는 특히 최초 90 초 이내에 대조군보다 상당히 더 높은 온도 증가 속도를 입증하였다. 상기 기간 중, 온도 상승은 선형성에 대하여 분석하였다: 대조군 및 TA(R 제곱: 0.6695 및 0.9679 각각). 속도의 기울기는 각각 대조군의 경우 0.3239±0.0446℃/s 및 TA의 경우 0.8178±0.0342℃/s이었다. 90 초 후, 대조군 및 TA 둘다에 대한 온도 상승은 각각 약 70℃ 및 110℃까지 느려졌다. 더욱이, 대조군에 대한 온도 변동은 TA(A) 및 대조군(B)을 사용한 무선주파수 절제의 온도 프로파일을 예시하는 도 13에 도시한 바와 같은 측정 기간 동안 TA보다 상당히 더 큰 것으로 보인다. 도시한 바와 같이, TA(A)를 사용한 절제의 온도는 절제의 전체 기간에 걸쳐 대조군(B)보다 더 높다.
실시예 7
TA 및 각종 NaCl 용액 사이의 절제 구역 온도의 비교
TA의 사용은 RF 절제 동안 프로브로부터의 거리에서 측정한 절제 구역 온도 변화를 촉진시킬 수 있다. 예를 들면, 소 간에서 프로브(110)로부터 1 센티미터의 거리에서 RF 절제의 결과는 도 14에 도시한다. 오스테오쿨(OsteoCool)™ RF 절제 시스템(미국 테네시주 멤피스에 소재하는 메드트로닉(Medtronic))을 하기 설정의 모든 절제 시술에 사용하였다: 절제 시간 10 분; 설정 온도 95℃; 전력 한계 20 W; 임피던스 차단 50 Ω. RF 애플리케이터(18G, 2 cm 액티브팁)를 TA 샘플(1 ㎖)이 주입되는 동일한 부위에 배치하였다. TA 샘플은 1) 히트싱크 겔, 2) 담체 생체중합체, 3) 50, 100, 150 ㎎/㎖의 수성 NaCl 용액이었다. 온도 변화는 애플리케이터의 선단과 동일한 깊이에서 RF 애플리케이터로부터 1.0 ㎝ 떨어져 측정하였다. 실험은 모든 샘플에 대하여 4회 반복하였으며, 얻은 데이타를 비교하여 플롯하고, 생물통계학 소프트웨어(그래프패드 프리즘® 버젼 8)를 사용하여 분석하였다. 그 결과, 총 20회 RF 절제를 수행하였다: 5개의 샘플(각각 n=4). TA(I)를 사용한 절제는 생체담체 샘플(II)을 포함한 기타 샘플(III, IV, V) 모두보다 상당히 더 큰 온도 증가 속도를 나타냈다.
일부 실시양태에서, TA는 소작제로서 사용될 수 있다. RF 에너지가 TA를 특정한 온도, 예를 들면 >80℃로 가열시키면, TA는 응고되고, 절제된 조직과 통합될(integral) 수 있다. 예를 들면, TA는 조직 또는 장기에 적용되어 상기 조직 또는 장기의 가열을 증가시키며 및/또는 부위를 소작시켜 출혈을 방지할 수 있다. TA의 가열이 절제된 조직과 합쳐져서 부위를 밀봉시키도록 TA는 그의 하나 이상의 표면에 겔로서 적용될 수 있다.
도 15는 예시의 실시양태에 의하여 조직 절제의 예시의 방법(200)을 도시한다. 기재한 바와 같이 본 프로세스는 절제를 수행하는데 통상적으로 사용되는 더 긴 프로세스로부터 간략하게 되었다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 프로세스는 해당 기술분야의 기술자가 사용할 것 같은 추가적인 단계를 가질 수 있다. 게다가, 일부 단계는 제시된 것과는 상이한 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다. 그러므로, 해당 기술분야의 기술자는 적절하게는 프로세스를 변형시킬 수 있다. 게다가, 상기 및 하기에 제시한 바와 같이, 언급된 물질 및 구조는 사용될 수 있는 광범위한 상이한 물질 및 구조 중 하나이다. 해당 기술분야의 기술자는 적용 및 기타 제약조건에 의존하여 적절한 물질 및 구조를 선택할 수 있다. 따라서, 특정한 물질 및 구조의 논의는 모든 실시양태를 제한하지 않는다.
도 12 및 도 15를 참조하여 프로세스(200)는 단계(202)에서 시작하여 하나 이상의 전극(110)을 환자의 신체에 도입하여 표적 부위에 도달할 수 있다. 표적 부위는 조직, 장기, 종양 등을 포함할 수 있다. 삽입 후, 전극(110)을 표적 부위 내에, 표적 부위에 인접하게 및/또는 표적 부위를 통하여 확대되어 배치될 수 있다. 그 다음, 열 촉진제(140)는 환자의 체내에서 전극으로부터 거리를 두고 배치될 수 있다(단계 204). 열 촉진제(140)는 표적 부위에 대하여 절제 구역을 구획 및/또는 확대되도록 배치될 수 있다. TA(140), 전극(110) 및 표적 부위(130) 사이의 상대적 거리는 상기에서 상세하게 논의한 바와 같이 원하는 절제 구역, 환자 해부구조, 표적 부위의 크기 등에 기초하여 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2의 전극 또는 제2의 열 촉진제는 절제 구역을 최대로 하기 위하여 상기 논의된 바와 같이 표적 부위에 추가될 수 있다.
열 촉진제(140)를 배치한 후, 전극(110)은 활성화되어 TA를 여기시킬 수 있다(단계 206). 일부 실시양태에서, 전극(110)은 TA의 입자를 특정 온도로 여기시키기 위하여 그 위에 하나 이상의 에너지 방출 장치(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 해당 기술분야의 기술자는 여기를 수행하기 위하여 에너지 방출 장치가 마이크로파, 무선주파수 및 전기천공 중 하나 이상을 사용할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 일부 실시양태에서, TA 가열은 TA로 하여금 응고되어 절제된 조직과 통합됨으로써, 표적 부위를 소작시킬 할 수 있다. TA 가열은 표적 부위가 충분하게 절제될 때까지 지속할 수 있다. 절제를 수행한 후, 전극을 스위치 오프하고, 환자로부터 꺼낼 수 있다(단계 208).
실시예 8
약물 전달 비히클로서 사용될 수 있는 열 촉진제
일부 실시양태에서, TA는 하나 이상의 약물을 표적 부위로 운반하기 위한 약물 전달 비히클로서 사용될 수 있다. 구체적으로, 절제 에너지에 노출시 TA가 응고되는 능력은 촉진제가 약물 전달에 사용되게 할 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, RF 에너지가 TA를 특정 온도, 예를 들면 >80℃로 가열시 TA는 응고되며, 절제된 조직과 통합될 수 있다. 예를 들면, TA는 원하는 표적 부위에 항종양 약물 또는 항종양제, 예컨대 키나제 억제제의 국소영역 및 작용적 분포를 달성할 수 있다. 예시의 실시양태에서, 키나제 억제제는 각종 나노기술 및 수용체 티로신 키나제 억제제의 조합을 포함할 수 있다.
약물을 사용한 알부민계 제형을 설계하기 위하여, 수개의 전략 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 한 실시양태에서, 약물은 분자 담체에서의 표적 부위에 수송될 수 있다. 도 16은 예시의 실시양태에 따라 보다 구체적으로 담체, 예컨대 사람 혈청 알부민(HSA)의 구조를 도시한다. 알부민은 3개의 알파 나선 도메인을 함유하며, 도메인 각각은 2개의 서브도메인으로 구성된다. 그의 7개의 지방산 결합 부위는 단백질 전체에서(across) 비대칭으로 분포된다. 결합에서 중요한 추가적인 부위는 각종 비특이성 소수성 약물과 결합하는 수들로 부위 I 및 II, 및 시스테인-34 아미노산 잔기에 위치하는 자유 티올을 포함한다.
일부 실시양태에서, 알부민의 인시츄 제형화는 주입된 결합제가 내인성 알부민에 도킹된 후 체내에서 달성된다. 그러한 유형의 제형은 공유 접합(예를 들면 약물 접합의 경우 알부민 시스테인-34; 독소루비신 및 알부민 결합 말레이미드 기 분해의 경우 MMP-2 및 9), 천연 리간드 접합체(예를 들면 유방암의 경우 siRNA-알부민) 또는 소분자 결합제(예를 들면 1개의 알부민에서 에반스 블루(Evans Blue) 14 분자)를 포함한다. 대안적으로, 일부 실시양태에서, 재조합에 의하여 생성된 알부민 또는 환자에게 주입전 공여체로부터 단리된 사람 혈청 알부민에 로딩된 또는 이에 공유 부착된 약물에 의존하는 외인성 제형이 사용될 수 있다. 상기 실시양태에서, 공유 접합(예를 들면 메토트렉세이트, 커큐민 및 독소루비신), 재조합 알부민 융합 단백질(예를 들면 재조합 알부민과 연결된 프로에어로리신(proaerolysin)의 N-말단) 및 나노입자 제형(예를 들면 아브락산(Abraxane)으로 공지된 Nab-팍클리탁셀) 가 발생될 수 있다.
알부민이 열 에너지(예를 들면 마이크로파 절제 또는 RF 절제에 의하여 제공된 열적 에너지)에 노출시 알부민 분자는 "구조적으로 변경"될 수 있거나 또는 일련의 뚜렷한 구조적 변화, 이른바 변성을 겪을 수 있다. 도 17은 3-D 구조가 선형 단백질로 변성되는 변성 프로세스의 개략도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 변성 프로세스는 알부민 분자의 3차원 아키텍쳐의 분해를 수반한다. 변성 프로세스는 그의 4차(서브유닛 온전성 파괴), 3차(디술피드 결합 및 비공유(극성) 상호작용 및 반데르 발스(비극성) 상호작용) 및 2차(β-시트 및 α 나선) 구조의 파괴를 포함한다.
파괴된 분자내 프로세스 이외에, 다수의 새로운 분자내 상호작용은 새로운 디술피드 가교 또는 수소 결합 및 비극성 상호작용을 통하여 형성되어 단백질 망상구조(meshwork)를 생성하다. 종합적으로, 단백질 망상구조는 소수성 모이어티가 표면 상에 있으면서, 친수성 모이어티는 안쪽을 향하는 방식으로 구조적으로 배열된다. 절제-약물 운반 알부민 제형에서, 극성 약물 분자는 친수성 부위에 전달된다(예를 들면 비극성 분자는 소수성 표면 상에 포획될 것이다). 그러므로, 절제가 완료된 후, 구조적으로 변형된 단백질 망상구조는 생분해성 매식물로서 절제된 병든 조직에 이웃하게 공간적으로 고정되며, 약물 분자는 시간 경과에 따라 단백질 망상구조로부터 방출된다. 전체 프로세스를 통하여 해당 기술분야의 기술자는 단백질 백본(1차) 구조가 손상되지 않은 채로 남아있다는 것을 인지할 것이다.
상기 제시 및 언급된 바와 같이, 알부민은 특정한 형상으로 변환되도록 형태 변화는 알부민 분자의 형상에서의 변화를 초래할 수 있다. 형태 변화는 분자의 4차, 3차 및 2차 구조의 파괴가 영구적일 수 있어서 알부민은 그의 초기 형상으로 돌아가지 않으며, 상이한 구조, 예를 들면 실질적으로 다공성 구조를 갖는 단백질 망상구조를 나타내도록 비가역적일 수 있다. TA의 절제는 TA의 HSA의 알부민 엔벨로프의 형태를 변경시킬 수 있다. 예를 들면, TA의 절제는 HSA(예를 들면 담체)에서 단백질의 변성 및, 항종양제의 함침 후 TA의 단백질에 결합된 항종양제의 방출을 야기할 수 있다. 즉, 약물은 담체에 결합될 수 있으며, 절제는 담체의 형상을 변형시켜 담체가 약물을 방출하게 할 수 있다.
전달전, TA는 하나 이상의 항종양제로 함침되거나 또는 이에 공유 부착될 수 있으며, 표적 부위 또는 부분, 예컨대 종양의 주변에 전달될 수 있다. TA는 표적 부위에 흡착될 수 있으며, 상기 논의된 바와 같이 에너지(예를 들면 열적 에너지 또는 열)에 노출시 절제 중 괴사성 응고로 변환될 수 있으며, 표적 크기로 또는 종양의 주변에서 매식될 수 있으며, 예를 들면 TA는 응고된 단백질 망상구조에서 반흔 조직의 일부가 될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 적절한 산, 염기, 금속 또는 금속 이온, 염, 완충제 또는 카오트로프는 절제 중 운동적 이동을 위하여 담체 분자의 극성을 조절하기 위하여 첨가될 수 있다. 항종양제가 TA에 공유 결합되는 예시의 실시양태에서, 결합을 가수분해하여 항종양제를 방출하는 해리가 발생할 수 있다.
약물 전달에 사용된 알부민의 농도는 대략 30 ㎎/㎖ 내지 대략 600 ㎎/㎖ 범위 내일 수 있으나, 일부 실시양태에서, 농도는 대략 30 ㎎/㎖ 내지 대략 300 ㎎/㎖ 또는 30 ㎎/㎖ 내지 대략 150 ㎎/㎖ 범위 내일 수 있다. TA는 약물을 표적 부위에 전달하는데 사용된 후 변성되어 함침된 약물을 그로부터 방출하는데 사용되므로 상기 논의된 바와 같이 예를 들면 >300 ㎎/㎖인 절제에 비하여 예를 들면 30 ㎎/㎖의 알부민의 더 낮은 농도는 약물 전달에 사용될 수 있다. 더 낮은 농도의 TA는 TA의 변성뿐 아니라, 항종양제의 방출을 촉진시킬 수 있으면서 또한 TA-약물 조합의 더 큰 퍼센트의 농도가 약물을 구성하도록 허용되며, 이는 더 많은 항종양제가 처치를 위하여 체내에 방출되도록 표적 부위에 전달되게 한다.
상기 에너지 안정성 항종양제의 일부 비제한적인 예는 무엇보다도 독소루비신, 탁솔, 레사토르비드, 타목시펜, 트리코스타틴 A, 엔잘루타미드, 시클로스포린 A, 에토포시드 또는 SUMO화 억제제를 포함한 비키나제 억제제, 키나제 억제제, 각종 관문에서의 억제제, 예컨대 PD1/PD-L1, CXCR, 스팅, IDO 또는 TLR을 포함할 수 있다. 키나제 억제제의 경우 이들 억제제는 질환, 특히 암의 빈번한 원인이 되는 조절붕괴된 키나제 활성, 즉 인산화를 차단한다. 본 개시내용과 함께 사용될 수 있는 키나제 억제제의 일부 비제한적인 예는 파수딜(Fasudil)(에릴(Eril)), 시롤리무스(Sirolimus)(라파뮨(Rapamune)), 이마티닙(Imatinib), 게피티닙(Gefitinib), 에를로티닙(Erlotinib), 소라페닙(Sorafenib), 수니티닙(Sunitinib), 다사티닙(Dasatinib), 라파티닙(Lapatinib), 닐로티닙(Nilotinib), 템시롤리무스(Temsirolimus), 에베롤리무스(Everolimus), 파조파닙(Pazopanib), 룩솔리티닙(Ruxolitinib), 반데타닙(Vandetanib), 베무라페닙(Vemurafenib), 크리조티닙(Crizotinib), 이코티닙(Icotinib), 악시티닙(Axitinib), 토파시티닙(Tofacitinib), 보수티닙(Bosutinib), 카보잔티닙(Cabozantinib), 포나티닙(Ponatinib), 레고라페닙, 아파티닙(Afatinib), 다브라페닙(Dabrafenib), 트라메티닙(Trametinib), 이브루티닙, 닌테다닙(Nintedanib) 및/또는 이델라리십(Idelalisib)을 포함할 수 있다. 게다가, TA를 함침시키는 항종양제는 공격하고자 하는 종양의 유형에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들면 사전 테스트 및/또는 영상화는 표적 부위에서 종양의 성질을 측정하기 위하여 수행될 수 있으며, TA는 상기 종양을 최선으로 표적화 및 파괴할 수 있는 하나 이상의 항종양제로 함침될 수 있다.
알부민, 예를 들면 HSA는 운반되는 항종양제에 기초하여 그의 구조를 변형시킬 수 있다. 응고 후, 단백질의 형태 변화는 약물과 결합하는 단백질의 퍼센트를 변경시킬 수 있다. 표적 부위에 전달되는 약물의 이용 가능성은 약물에 결합되는데 이용 가능한 단백질의 양에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들면, 알부민 중 단백질이 변성됨에 따라 전체 알부민의 약물에 대한 결합 친화성은 변경되며, 그에 따라 키나제 억제제는 국소적으로 이용 가능하게 된다. 일부 실시양태에서, 알부민은 표적 부위에서 주입되는 항종양 약물과 함께 함침된 알부민의 양을 결정하기 위하여 알부민 중 단백질에 결합되는 약물의 양을 계산하여 최적화될 수 있다. 함침된 TA가 표적 부위에 도달하면 항종양 약물은 그로부터 방출될 수 있다.
항종양제 및 TA 사이의 단백질 결합 상태는 원하는 부위에 매식되면 약물의 방출 속도를 증가시키는 단백질 결합 퍼센트의 증가와 함께 TA로부터 약제의 방출 속도를 변경시킬 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 일부 실시양태에서, 약제는 지연 방출을 통해 TA로부터 방출될 수 있다. 지연 방출은 더 큰 농도의 항종양 약물, 예를 들면 키나제 억제제를 TA 내에 배치하며, 이는 종양의 치료 효능을 증가시킨다.
TA는 지연 방출에 의하여 항종양제를 그로부터 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 절제 후 충분히 응고되면 단백질 망상구조는 약물 및 단백질 망상구조 사이의 새로이 설정된 평형(Kdiss)에 의존할 수 있는 기간에 걸쳐 항종양제를 그로부터 방출시킬 수 있다. 약물 방출 평형(Kdiss)에 영향을 미치는 요인은 단백질 망상구조 구조 내의 물 분자, 약물 분자, 포획된 카오트로프 분자 및/또는 아미노산 잔기 사이에서 이온성 상호작용, 수소 결합, 약한 상호작용, 예컨대 반데르 발스를 포함할 수 있다.
항종양제의 지연 방출 능력은 TA를 종양에 대하여 원하는 위치에서 배치 및 매식되도록 하여 항종양제가 종양에 대한 위치를 최적으로 표적화하는 것을 보장하는 것이 이롭다. 일부 실시양태에서, TA가 항종양제를 변성 기간에 걸쳐 방출되도록 확대된 기간에 걸쳐 변성되도록 구성될 수 있다. 항종양제가 체내에 잔존할 수 있는 시간 길이는 사용되는 항종양제의 성질에 의존할 것이다.
온도 민감성 치료제, 예컨대 일부 소분자 약물, siRNA, 뉴클레오시드 유사체 또는 DNA는 유사한 전략으로 기타 에너지원을 사용하여 사용될 수 있다. 열 촉진제는 종양의 완전 절제를 달성하는 것을 돕기 위하여 절제 중 마이크로파 및 RF 에너지를 증가시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, TA는 다수의 비열적 또는 최소 열적 에너지, 예컨대 비가역적 전기천공(IRE) 또는 소나 파동, 예컨대 고 강도 집속 초음파(HIFU) 또는 히스토트립시를 증가시킬 수 있다. TA의 사용은 용량 의존성 방식으로 TA를 사용하지 않은 절제보다 더 큰 절제 부피 및 형상에서 더 큰 구체 형상을 초래한다. 절제와 동시에 TA의 사용은 국소 종양 재발을 배제시키는데 기여할 것이며, 이는 통상의 절제 기술이 직면한 최대의 과제이다.
소분자 치료제는 광범위한 치료 부위, 예를 들면 암, 감염 질환, 염증/면역, 신경계 질환, 심혈관 질환, 내분비학, 대사 질환 및/또는 기타 희귀 질환에 대하여 알부민(또는 기타 담체)과 함께 제형화될 수 있다. 다수의 소분자 치료제는 마이크로파 절제 또는 RFA 동안 열적으로 안정하다. 그러한 전략은 약물 방출을 국소화시켜 약물 관련 부작용을 배제시키는데 이롭다.
일부 실시양태에서, 상기 시사된 바와 같이, TA 중에 함침된 항종양제는 비열적 절제 기술과 함께 사용될 수 있다. 구체적으로, 알부민이 절제 중 경험하는 변성은 또한 알부민이 그의 구조적 온전성을 상실할 수 있는 비열적 프로세스 중에 발생할 수 있다. 예를 들면, 비가역적 전기천공(IRE) 또는 히스토트립시는 적용된 강한 전기 펄스 또는 강한 소나 에너지 각각에 의하여 열을 수반하지 않으면서 알부민 구조에 영향을 미칠 수 있는 비열적 절제 기술이다. 세포 사멸을 유도하기 위한 고 전압, 저 에너지 DC 전류 펄스를 사용하는 프로세스인 IRE는 비열적이며, 기타 열적 절제 방법보다 알부민 구조의 더 적은 변경을 유발한다. 따라서, 비열적 절제 기술(들)은 광범위한 열 불안정성 항종양제를 사용하게 하며, 예를 들면 항종양 면역 반응을 유발하는 소 및 대 합성 분자 및 siRNA, 펩티드, 탄수화물, 항체, 뉴클레오시드 유사체를 사용할 수 있는데, 이는 저온 프로세스가 치료제의 구조적 온전성에 영향을 미치지 않기 때문이다. 예를 들면, 상기 실시양태에서, TA 중에 함유된 항종양제는 소분자, 열적 안정한 항종양제뿐 아니라, 항종양 면역 반응을 유발하는 더 큰 분자를 갖는 치료제, 예컨대 모노클로날 항체: 예를 들면 다른 것 중에서 PD-1 펨브롤리주맙(키트루다), 니볼루맙(옵디보), 세미플리맙(리브타요), PD-L1 아테졸리주맙(티쎈트릭), 아벨루맙(바벤시오), 더발루맙(임핀지) 및 CTLA4 이필리무맙(여보이); 또는 뉴클레오시드 유사체 기반 약제를 포함할 수 있다. 게다가, 일부 실시양태에서, TA는 또한 히스토트립시에 적용시 상기 제시된 물질과 함께 함침될 수 있으며, 또 다른 비열적 절제 방법은 표적 조직의 공동형성에 이어서 HIFU 에너지에 의한 종양 세포 사멸을 유발한다. 치료적 물질(예를 들면 siRNA, 펩티드, 단백질, 면역글로불린, 당단백질, RNA, DNA 및 뉴클레오시드 유사체)을 사용한 비열적 절제 기술, 예컨대 IRE 또는 히스토트립시는 하기에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이 전신 항종양 면역 반응이 국소영역 치료의 범위 내의 종양 치료와 동시에 미처치 종양의 수축이 관찰될 수 있는 압스코팔(abscopal) 효과를 초래하게 할 수 있다. 치료적 물질(예를 들면 siRNA, 펩티드, 단백질, 면역글로불린, 당단백질, RNA, DNA 및 뉴클레오시드 유사체)을 사용한 비열적 절제(IRE 또는 히스토트립시)는 전신 항종양 면역 반응이 국소영역 치료의 범위 내의 종양 치료와 동시에 미처치 종양의 수축이 관찰될 수 있는 압스코팔 효과를 초래하게 할 수 있다.
알부민은 에너지에 기초한 절제 및 치료적 물질의 병용 요법, 예를 들면 siRNA, 펩티드, 단백질, 면역글로불린, 당단백질, RNA, DNA 및 뉴클레오시드 유사체와 같은 작은 생체분자의 보호에서 수개의 이점을 갖는다. 일부 실시양태에서, 치료제는 종양 세포에서 더 많이 발현되는 알부민 수용체를 경유하여 세포내이입될 수 있다. 실시양태에서, 치료적 물질(예, 약물)을 사용한 열적 처치와 병용한 에너지에 기초한 절제는 열적 활성화된 병용 요법(예를 들면 TACT)으로 간주될 수 있다.
비열적 절제 기술, 예컨대 IRE, HIFU 또는 히스토트립시는 상기 논의된 열적 절제 기술, 예컨대 MWA 또는 RFA에 비하여 종양 세포의 바디를 제거하기 위한 상이한 기전에 기여할 수 있다. 예를 들면, 비열적 절제 기술은 병든 물질 그 자체를 제거하기 위하여 환자의 체내에서 면역 반응을 촉발시킬 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, IRE, HIFU 및 히스토트립시 동안 열 촉진제의 온도는 MWA 또는 RFA를 사용하여 보이는 수준으로 상승하지 않으며, 이는 종양 세포의 탄화 또는 파괴를 야기하지 않는다. 그보다는, RFA 또는 MWA를 사용하여 보이는 반흔 조직 형성을 유발하는 제거 프로세스에 비하여 비열적 기술은 종양 세포를 파열시켜 그의 내용물, 예를 들면 종양 특이성 항원을 갖는 종양 세포 표면 또는 시토졸을 간극 공간에 방출한다. 간극 공간 내의 종양 특이성 항원의 존재는 대식세포, B 세포 및 수지상 세포를 포함한 항원 제시 세포(APC)가 손상된 종양 세포를 소비하도록 유도할 수 있으며, 이는 상기 세포가 종양 특이성 항원을 APC 표면 상에서 발현시킨다. 그러한 종양 특이성 항원은 APC를 공격하고, 세포를 파괴하는 T 세포 또는 B 세포와 같은 신체의 방어 기전에 의하여 면역 반응을 촉발시키며, 그에 의하여 상기 종양 특이성 항원에 대한 항체를 생성하면서 종양 세포 시토졸을 파괴할 수 있다. 해당 기술분야의 기술자는 비열적 절제 기술을 따른 면역 반응의 강도가 MWA 또는 RFA 절제를 따른 면역 반응보다 더 강할 수 있으며, 이는 신체의 방어 기전이 그의 초기 형상으로부터 이미 변형되었으며, 열적 절제에 의하여 사멸되는 종양 특이성 항원보다는 사멸되어야 하는 외부 침입물로서 시토졸을 식별하여 공격하기 때문인 것을 인지할 것이다.
도 18은 본 실시양태에 따른 약물 전달 비히클로서 열 촉진제를 사용하는 예시의 방법(300)을 도시한다. 기재된 바와 같이, 상기 프로세스는 절제를 수행하는데 통상적으로 사용되는 더 긴 프로세스로부터 단순화되어야 한다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 프로세스는 해당 기술분야의 기술자가 사용하는 추가적인 단계를 가질 수 있다. 게다가, 일부 단계는 제시된 것과는 상이한 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다. 다라서, 해당 기술분야의 기술자는 적절하게 프로세스를 변형시킬 수 있다. 게다가, 상기 및 하기에 언급한 바와 같이, 언급된 물질 및 구조는 사용될 수 있는 광범위한 각종 물질 및 구조 중 하나이다. 해당 기술분야의 기술자는 적용 및 기타 제약조건에 의존하여 적절한 물질 및 구조를 선택할 수 있다. 따라서, 특정한 물질 및 구조의 논의는 모든 실시양태를 제한하지 않는다.
프로세스(300)는 열 촉진제를 하나 이상의 물질, 예를 들면 항종양제로 함침시키는 단계(302)로 시작된다. 그 다음, TA는 표적 부위에 근접하게 환자의 신체에 도입될 수 있다(단계 304). TA는 해당 기술분야의 기술자에게 공지된 하나 이상의 방법에 의하여 표적 부위에 근접하게 주입, 전달 또는 달리 배치될 수 있다. TA가 표적 부위에 존재한 후, 에너지원은 활성화되어 TA를 절제할 수 있다(단계 306). 에너지원은 TA가 열적 부위에서 응고되게 할 수 있다. 응고 동안 담체는 변성될 수 있으며, 물질은 TA로부터 표적 부위로 방출되게 할 수 있다(단계 308). 물질의 방출은 상기 논의된 바와 같이 시간에 기초하거나/기초하고 지연될 수 있다.
예시 및 기재된 시스템, 장치, 방법, 구조, 형상 및 크기는 제한되지 않는다. 해당 기술분야의 기술자는 본 개시내용에 비추어, 한 실시양태의 교시내용을 본 개시내용에 명확하게 또는 함축적으로 제공되는 기타 실시양태로 적용되는 방법을 이해할 것이다. 추가로, 해당 기술분야의 기술자는 상기 기재된 실시양태에 기초하여 본 개시내용의 추가의 특징 및 이점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구범위에 의하여 나타낸 바를 제외하고, 구체적으로 제시 및 기재된 바에 의하여 제한되지 않는다.
실시예 9
병용된 열 촉진제 및 약물 전달계로서 HSA계 #1 겔
열 촉진제로서 HSA계 #1 겔
HSA계 #1 겔은 하기 특성을 갖는 단백질 기반 제형이다. 첫째, 겔은 적용된 에너지를 증가시키기 위하여 표적 조직의 유전 특성을 변경시킨다. 둘째, 겔은 점성 용액이어서 표적 부위에서 침착되면 고정된다. 셋째, 겔이 특정 온도 또는 초과(>70℃)에 도달하면 겔은 응고되어 절제된 조직의 일부가 된다. 절제된 조직의 일부가 됨으로써, 응고된 HSA계 #1 겔은 영상 유도 종양 절제(예, IGTA)의 성능을 개선시킨다. 70℃보다 높은 온도에서의 응고는 수개의 생체내 실험에서 겔을 사용하지 않고 수행할 수 있는 것보다 더 짧은 시간 이내에 표적 조직 내에서 더 구체이며 더 큰 절제 부피를 생성함으로써 IGTA의 성능을 개선시킬 수 있는 것으로 입증되었다. IGTA에서의 HSA계 #1 겔의 사용은 겔을 사용하지 않은 IGTA의 기술과 통상적으로 관련된 국소 재발률을 감소시킨다. 통상적으로, 국소 재발률은 약 30%이다. 그러나, IGTA 프로세스에서 HSA계 #1 겔을 혼입시킴으로써, 국소 재발률은 대략 외과적 적출의 국소 재발률인 약 10-15%로 감소된다.
도 19는 절제된 조직의 영상을 도시한다. 절제 실험은 절제 조건: 915 MHz, 60 W, 안테나 및 HSA계 #1 겔(2 ㎖) 사이의 거리, 10 분 동안 하에서 열 촉진제(TA)를 사용하고 및 사용하지 않고(대조군) 처치한 수개의 유형의 생체내 돼지 조직을 비교하였다. 절제후, 조직을 절단하고, 트리페닐테트라졸륨 클로라이드 용액으로 처치하고, 조직 생존성 염색: 좌측 위(A): 간; 우측 위(B): 폐; 좌측 아래(C): 신장; 우측 아래(D): 둔부 근육.
각각의 조직 유형에서, 열 촉진제(TA)의 존재 하에서 절제된 샘플은 해당 대조군 샘플보다 실질적으로 더 큰 면적의 처치된 조직을 갖는다. 단면은 처치된 조직이 더욱 원형이며, 이는 더 구체형인 처치 부피를 나타내며, 처치된 부위는 TA 샘플에서 더 크다는 것을 나타낸다. 이는 절제 중 TA의 존재가 대조군(예를 들면 TA 없음) 샘플보다 더 구체형이며 더 큰 처치된 조직의 부피를 생성한다는 것을 나타낸다.
도 20A 및 20B는 HSA계 #1 겔 조직학을 사용하지 않은(도 20A) 및 HSA계 #1 겔 조직학을 사용한(도 20B) 절제된 돼지 간의 영상을 도시한다. 도 20A는 HSA계 #1 겔 조직학을 사용하지 않고 절제된 조직(2000)을 나타내며, 괴사성/죽은 간을 둘러싼 결합 조직 캡슐(CT)이 종종 다핵인 대식세포(화살표)를 함유한다는 것을 도시한다. 도 20B는 HSA계 #1 겔 조직학을 사용하여 절제된 조직(2010)이 괴사성/비생존성 간을 둘러싼 결합 조직 캡슐에서 산란성 및 군집성 대식세포 및 림프구(LY)의 개수가 증가되었다는 것을 나타낸다.
약물 전달계로서 HSA계 #1 겔
예시의 실시양태에서, 절제후 응고된 겔은 약물-저장고(depot)로서 사용될 수 있으며, 시간 경과에 따라 선택한 약물을 방출한다. 알부민 분자가 본래 양쪽성이므로 대부분의 약물은 HSA계 #1 겔과 혼화성을 갖는다. 더욱이, 알부민은 광범위한 내인성 및 외인성 화합물 둘다의 담체가 되는 것으로 공지되어 있다[[Molecular aspects of ligand binding to serum albumin. Kragh-Hansen U Pharmacol Rev. 1981 Mar; 33(1):17-53]. 이는 소수성 분자, 예컨대 장쇄 지방산뿐 아니라, 각종 기타 리간드, 예컨대 빌리루빈, 금속 이온, 예컨대 아연 및 구리 및 약물, 예컨대 와파린 및 이부프로펜의 콜로이드성 가용화 및 수송을 촉진한다. 지방산과 착체를 형성한 사람 혈청 알부민의 결정 구조는 결합 부위의 비대칭 분포를 나타낸다. 문헌[Curry S, Mandelkow H, Brick P, Franks N Nat Struct Biol. 1998 Sep; 5(9):827-35]. [Hoogenboezem EN, Duvall CL. Harnessing albumin as a carrier for cancer therapies. Adv Drug Deliv Rev. 2018 May;130:73-89. doi: 10.1016/j.addr.2018.07.011. Epub 2018 Jul 27. PMID: 30012492; PMCID: PMC6200408].
HSA계 #1 겔 중에 함침시, 약물은 통상적으로 애플리케이터의 공급 지점으로부터 1-1.5 ㎝의 표적 부위에 전달될 수 있다. 후속 절제는 대부분의 종양 덩어리를 파괴하고, 겔을 응고시키며, 약물은 응고된 단백질 망상구조 내에 포획된다. 절제 동안 HSA계 #1 겔 중 알부민 분자의 형태 변화를 통하여 새로운 약물-알부민 상호작용은 약물이 절제후 종양 미세환경(TME)으로 용출되어 달성될 것이다. 그러한 접근은 하기 측면에서 기타 약물 전달 방식에 비하여 이롭다: 응고된 단백질 망상구조가 '반' 영구 매식물로서 국소화됨에 따라 약물은 표적 부위로부터 용출된다. 따라서, 약물은 표적 부위에만 이용 가능하며, 해로운 전신 분포를 최소화한다. 더욱이, 대부분의 종양 덩어리가 열적 절제의 완료시 파괴됨에 따라 약물의 용량은 또한 HSA계 #1 겔로 제형화될 때 최소 상태를 유지할 수 있다.
대다수의 약물은 열적 불안정한 약물을 제외하고 HSA계 #1 겔로 제형화될 수 있다. 보다 구체적으로, 120℃ 초과에서 불안정한 치료제는 제외시킬 수 있다.
2종의 약물, 독소루비신 및 레지퀴모드는 열적 절제-약물 전달 병용 요법을 예시하는 후보로서 선택된다. 즉, 독소루비신 및 레지퀴모드는 열적 처치가 치료적 물질(예, 약물)과 병용되는 병용 요법을 예시하기 위하여 선택된다. 그러한 처치는 열적 활성화된 병용 요법(예를 들면 TACT)을 기재한다.
독소루비신은 안트라사이클린 및 항종양 항생제 계열의 약물에 해당한다. 이는 부분적으로 건강하거나 또는 병들거나 가리지 않고 세포의 DNA 기능을 방해하여 작용한다. 상기 소분자 화학요법제는 유방암, 방광암, 카포시 육종, 림프종 및 급성 림프구 백혈병을 치료하는데 사용된다. 이는 종종 기타 화학요법제와 함께 사용된다. ["Doxorubicin Hydrochloride". The American Society of Health-System Pharmacists. Archived from the original on 11 October 2016. Retrieved 12 January 2017].
독소루비신은 정맥내 주사에 의하여 제공된다. 단일 약제로서 용량은 21일마다 60 내지 75 ㎎/㎡로 정맥내 제공된다. 독소루비신은 그의 작은 크기로 인하여 시스플라틴 또는 겜시타빈과 같은 기타 화학요법제와 같이 바람직하지 않은 약물동력학 및 차선의 생체분포를 가지며, 이는 짧은 혈액 반감기 및 다수의 건강한 장기에서 뚜렷한 표적에서 벗어난 축적에 의하여 예시되는 바와 같다. 이는 화학요법 약물의 작용의 비특이성 기전 및 그의 커다란 분포 부피와 함께 골수억제, 점막염, 신경독성, 오심, 구토 및 탈모와 같은 심한 부작용을 유발한다. 따라서, 독소루비신의 통상의 요법과 비교되는 약물-HSA계 #1 겔 전략에 특히 적합하다.
레지퀴모드(R848)는 면역 반응 조정제로서 작용하며, 항바이러스 및 항종양 활성을 갖는 TLR 7/8의 효능제이다. 암의 가장 중요한 특징은 종양 미세환경 내에서 면역억제 신호를 통한 면역 회피이다. 그러한 특징은 PDAC에서 통상적이며: 국소 면역억제 및 구조적 장벽 모두, 예컨대 기질의 섬유조직형성은 핵심 치료적 과제이다. TLR7 효능제인 이미퀴모드는 기저 세포 암종에 대한 단일요법으로서 FDA 승인되었으며, TLR 효능제에 대한 잠재력은 기타 악성종양으로 확대되고 있다. 일부 사례에서, T 세포의 TLR7 자극 단독은 항종양 반응에 충분하며: CD8+ T 세포로의 R848의 나노입자 전달은 쥐 대장암(colorectal cancer) 모델에서 증가된 항종양 면역 및 연장된 생존을 초래한다. TLR7 효능제는 또한 T 세포 림프종에서 독소루비신, 방광암에서 백신접종 및 위장관 종양에서 방사선요법과 병용한 이점을 입증한다[Michaelis, K.A., Norgard, M.A., Zhu, X. et al. The TLR7/8 agonist R848 remodels tumor and host responses to promote survival in pancreatic cancer. Nat Commun 10, 4682 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-12657-w].
동물 질환 모델에서, 레지퀴모드 로딩된 나노입자의 전신 투여는 종양 관련 대식세포의 자극을 통하여 관문 억제제를 사용한 암 면역요법에 대한 반응 속도를 개선시키는 것으로 나타났다. [Rodell, Christopher B.; Arlauckas, Sean P.; Cuccarese, Michael F.; Garris, Christopher S.; Li, Ran; Ahmed, Maaz S.; Kohler, Rainer H.; Pittet, Mikael J.; Weissleder, Ralph. "TLR7/8-agonist-loaded nanoparticles promote the polarization of tumour-associated macrophages to enhance cancer immunotherapy". Nature Biomedical Engineering. 2018 2 (8): 578-588]. 도 20A 및 도 20B에서 도시된 바와 같이 우리의 돼지 만성 안전성 연구에서 열적 절제 후 응고된 HSA계 #1 겔의 부위에 대식세포 동원의 뚜렷한 증가가 관찰되었다는 점에 유의한다. 이는 응고된 히트싱크 겔에 대한 선천 면역 반응이 증가되었다는 것을 시사한다. 추가로, 증가된 대식세포는 각종 암 표적 면역요법에서의 기회를 제시한다. [Duan Z, Luo Y, Targeting macrophages in cancer immunotherapy, Nature (Signal Transduction and Targeted Therapy), 2021, 6: 127].
실시예 10
HSA계 #1 겔이 약물과 혼화성이며, 절제 동안 및 절제 후 약물을 용출하는 예시
예시의 실시양태에서, HSA계 #1 겔은 상기 논의된 약물(예를 들면 독소루비신 및 레지퀴모드)과 혼화성이며, 혼합된 제형은 열 촉진제로서 여전히 수행되며, 약물은 절제 동안 응고된 단백질 망상구조 내에서 구조적으로 안정하며, 약물은 시간 경과에 따라 단백질 망상구조로부터 방출된다. 이러한 특성은 마이크로파 절제 후 항종양제를 용출시키는 약물 저장고로서 HSA계 #1 겔의 사용에 중요하다.
하기 연구는 독소루비신이 HSA계 #1 겔과 혼화성일 수 있으며, 절제 후 응고된 HSA계 #1 겔로부터 용출된다는 것을 입증한다.
목표 1: 독소루비신이 HSA계 #1 겔과 혼화성일 수 있으며, 절제 후 응고된 HSA계 #1 겔로부터 용출된다는 것을 입증한다.
방법 1: 팬텀으로서 1 %(w/v) 아가로스 겔에서 HSA계 #1 겔(0.5 ㎖)을 독소루비신 HCl(2.0 ㎎)과 함께 상온에서 MW 안테나로부터 1 ㎝ 떨어져서 배치하였다. 절제는 60 W에서 10 분 동안 수행하였다(마이크로썸엑스(MicroThermX)/배리언(Varian) 915 MHz). 절제 후, 독소루비신의 확산을 위하여 냉각된 아가로스 겔을 상온에서 48 시간 동안 방치하였다.
결과 1: 독소루비신 HCl(2.0 ㎎)을 HSA계 #1 겔(0.5 ㎖)과 혼합하여 도 21에 도시한 바와 같이 투명한 오렌지색 액체를 생성하였다. 절제전 사진에 도시된 바와 같이, 혼합물을 미리 천공시킨 컬럼에 1 ㎖ 주사기를 사용하여 배치한 후 절제하였다. 절제 동안 응고는 약 70℃에서 나타나기 시작하였다. 절제 직후, 오렌지색 응고된 HSA계 #1 겔은 단백질 망상구조로부터 확산되지 않은 것으로 나타났다. 6 시간에 팬텀의 주변 부위로의 독소루비신의 확산은 뚜렷하였으며, 도 21에 도시한 바와 같이 시간이 증가함에 따라 확산된 부위는 점차로 더 커졌다.
도 21은 절제 전(A), 절제 중(B)(3 분), 절제 후 6 시간(C), 절제 후 24 시간(D) 및 절제 후 48 시간(E) 각각에서 독소루비신+HSA계 #1 겔의 약물 용출의 영상(2100)을 도시한다. 용액은 1 (w/v) % 아가로스 팬텀을 함유하였다. 절제 조건: 915 MHz, 60 W, 10 분 동안.
도 21은 HSA계 #1 겔의 단백질 망상구조로부터 약물, 독소루비신 용출의 진행을 도시한다. A에서, 절제 전, 독소루비신은 HSA계 #1 겔의 단백질 망상구조 내에 유지된다. B에서, 10 분 절제 노출의 3 분에 독소루비신은 HSA계 #1 겔의 단백질 망상구조로부터 빠져나가기 시작한다. C에서, 절제 노출 완료 후 6 시간에 더 많은 독소루비신이 HSA계 #1 겔의 단백질 망상구조로부터 빠져나간다. D 및 E에서, 절제 후 24 시간 및 절제 후 48 시간 각각에, 절제 후 시간이 증가함에 따라 더 많은 독소루비신이 HSA계 #1 겔의 단백질 망상구조로부터 빠져나간다.
실시예 11
하기 연구는 HSA계 #1 겔로부터 독소루비신의 용출이 용량 의존성이며, 독소루비신이 절제 후 HSA계 #1 겔로부터 계속 용출된다는 것을 입증한다.
목표 2: 세포독성 항종양제인 각종 농도의 독소루비신의 시험관내 용출 속도를 측정한다.
방법 2: 3종의 공지의 농도(1.0×10-6, 9.5×10-6 및 1.9×10-5 M)의 독소루비신 샘플의 흡광도 값은 HPLC 시스템: 아질런트(Agilent) 1100; 이동상 = 1% 아세트산암모늄과 함께 ACN 및 H2O의 구배; 파장 = 500 ㎚; 유속 = 1 ㎖/min을 사용하여 선형 관계(도 4, 좌측)를 설립하기 위하여 얻었다. 각각의 데이타점은 3개의 측정의 평균이었다. HPLC 조건 하에서, 독소루비신의 체류 시간은 4.00 분에서이었다. 별도로, 3종의 상이한 양(2.1, 1.1 및 0.6 ㎎)의 독소루비신을 HSA계 #1 겔(0.5 ㎖ 각각)과 혼합하였으며, 목표 1에 기재된 조건을 사용하여 절제하였다. 완료시, 독소루비신으로 함침된 응고된 겔을 수집하고, 수조 내의 시트레이트 완충액(5 ㎖, pH 7) 중에 36.5℃에서 배치하였다. 1, 3, 24 및 72 시간에서 소량의 용액(0.5 ㎖)을 멤브레인 필터(컷오프 7 KDa)에 통과시키고, HPLC 시스템에 주입하여 용출된 독소루비신을 정량화하였다. 각각의 데이타점을 3회 반복하였다.
결과 2: 독소루비신의 용출 양상은 흡광도 대 [독소루비신]의 플롯을 도시하는 도 22A에서 2200으로 도시한다. 도 22B는 시간 경과(우측)에 따른 HSA계 #1 겔로부터의 용출된 독소루비신의 흡광도 플롯을 도시한다. 약물은 응고된 HSA계 #1 겔로부터 용량 의존성 방식(2.1>1.1>0.6 ㎎)으로 용출되었고, 시간 경과에 따라 독소루비신의 일부만이 용출되었다(57, 64 및 87% 각각). 게다가, 용출 속도는 1 시간에 최고이었으며, 1>3>24>72 시간의 순서로 느려졌다.
실시예 12
하기 연구는 HSA계 #1 겔로부터 레지퀴모드의 용출이 용량 의존성이며, 레지퀴모드가 절제 후 HSA계 #1 겔로부터 계속 용출된다는 것을 입증하였다.
목표 3: TLR 7/8 효능제인 각종 농도의 레지퀴모드의 시험관내 용출 속도를 측정하였다.
방법 3: 파장 = 328 ㎚ 및 체류 시간 = 3.31 min인 것을 제외하고, 방법 2에 기재된 바와 같이 HPLC 시스템을 사용하여 선형 관계(도 23A)를 설정하기 위하여 공지된 농도의 레지퀴모드 샘플(4.3×10-6, 4.3×10-5 및 8.6×10-5 M)의 흡광도 값을 얻었다.
결과 3: 레지퀴모드의 용출 양상은 흡광도 대 [레지퀴모드]의 플롯을 도시하는 도 23A에 도시한다. 도 23B는 시간 경과(우측)에 따른 HSA계 #1 겔로부터 용출된 레지퀴모드의 흡광도의 플롯을 도시한다. 약물은 용량 의존성 방식(1.25>0.63>0.063 ㎎)으로 응고된 HSA계 #1 겔로부터 용출되었으며, 독소루비신의 일부만이 시간 경과에 따라 용출되었다(57, 64 및 87% 각각). 게다가, 용출 속도는 1 시간에서 최고이었으며, 1>3>24>72 시간의 순서로 느려졌다.
실시예 13
실시예 9 내지 12의 결과 논의
논의
실시예 9 내지 12에 기재된 개념 증명 연구는 약물로 함침된 HSA계 #1 겔이 병용 치료 기술로서 수행될 수 있다는 것을 입증하였다. HSA계 #1 겔은 절제 시술의 유용성을 증가시키기 위한 열 촉진제로서 수행하며, 겔은 절제 중 구조적 온전성을 상실하지 않으면서 그의 구조 내에 선택된 약물을 보유하였다. 더욱이, 응고된 HSA계 #1 겔 중에 포획된 약물은 시간 경과에 따라 단백질 망상구조로부터 용출되었으며, 관찰된 시간 프레임, 즉 72 시간에 걸쳐 용출의 수준을 유지하였다. 시험관내 연구 설계가 살아있는 신체의 종양 환경을 모사하는 것에 제한되더라도, 본 연구 결과는 HSA계 #1 겔이 절제 후 항종양 처치 내지 국소 재발율의 추가의 감소에 대하여 유용할 수 있다는 직접적인 증거를 제공한다. 즉, 병용된 HSA계 #1 겔 및 약물 조성물의 사용에 의하여 절제의 효능은 증가되며, 치료적 약물은 절제 중 표적 조직에 직접 전달되며, 절제 후 수 일 동안 표적 조직에서 용출된다.
실시예 14
광범위한 스펙트럼의 주파수 및 온도에 대한 HSA 샘플의 마이크로파 특징화
도 24는 915 MHz에서 샘플 HSA 209에 있어서, 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 (a) 비유전율(도 24A), (b) e"(도 24B) 및 (c) 전도율(도 24C)을 도시한다. 상기 경우에서, e" 및 전도율은 상수 및 주파수에 의한 체배(multiplication)를 제외하고 본질적으로 동일하다. 전체 주파수에서 데이타에서의 일부 크지 않은 파문이 있으나, 이는 측정 기술에 대하여서는 꽤 통상적인 것이다. 결과는 온도의 함수로서 특성에서의 일관되고 단조로운 변화를 나타낸다. 전도율 값은 꽤 높은 것으로 간주되나, 높은 전도율 값은 겔에서의 감쇠를 나타낸다. 겔에서의 감쇠는 TA 물질에 대하여 바람직하다.
도 24A는 915 MHz에서 샘플 HSA 209의 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 비유전율의 플롯을 도시한다.
도 24B는 915 MHz에서 샘플 HSA 209의 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 e"의 플롯을 도시한다.
도 24C는 915 MHz에서 샘플 HSA 209의 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도에 대한 주파수의 함수로서 전도율의 플롯을 도시한다.
4종의 상이한 HSA 샘플의 온도 의존성 유전 특성은 915 및 2,450 MHz에서 측정하였다. 특히, 4종의 샘플은 20℃ 내지 88℃의 온도에서 및 915 MHz 및 2,450 MHz에서 측정하였다.
도 25는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 있어서, 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서, (a) 비유전율(도 25A), (b) e"(도 25B) 및 (c) 전도율(도 25C)을 도시한다.
도 25A는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대한 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 비유전율을 도시한다.
도 25B는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대한 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 e"의 플롯을 도시한다.
도 25C는 915 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대한 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 전도율의 플롯을 도시한다.
도 26은 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 있어서, 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 (a) 비유전율(도 26A), (b) e"(도 26B) 및 (c) 전도율(도 26A)을 도시한다.
도 26A는 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대한 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 비유전율의 플롯을 도시한다.
도 26B는 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대한 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 e"의 플롯을 도시한다.
도 26C는 2,450 MHz에서 샘플 HSA 175, HSA 196, HSA 209 및 HSA 216에 대한 20℃ 내지 90℃ 범위 내의 온도의 함수로서 전도율의 플롯을 도시한다.
종합적으로, 온도 및 주파수에 대하여서는 모두 거의 동일한 경향을 갖는다. 한 샘플로부터 그 다음 샘플까지는 일부 오프셋이 있는 것으로 보이며, 가장 큰 것은 유전율이다. 오프셋 변동은 2,450 MHz 사례의 경우 실질적으로 감소되는 것으로 보인다. 그러한 측정은 통상적으로 약 5% 이내로 정확한 것으로 간주되어야 한다. 참조로, 순수한 탈이온수의 전기 전도율은 상온에서 5×10-6 S/m인 한편, 통상의 음용수는 0.02 S/m의 전기 전도율을 갖는다. 우리의 HSA계 #1 겔은 상온에서 약 3 S/m이며, 이는 전기 전도율에 대하여 탈이온수보다 600,000 배 더 크며, 음용수보다는 150 배 더 우수하다는 것을 의미한다. 주파수(915 및 2,450 MHz) 모두에서 온도가 상승함에 따라 HSA계 #1 겔의 전기 전도율은 유사한 규모(약 4 S/m)로 증가되었다는 점은 주목할만하다. 35℃에서 HSA계 #1 겔의 전기 전도율은 대략 3-3.5 S/m이며, 표 4에 제시한 바와 같이 대부분의 사람 조직, 예컨대 간, 폐뿐 아니라 근육보다 10 배 이상 더 컸다. 게다가, MW 에너지를 흡수하는 HSA계 #1 겔의 용량은 탈이온수 및 식염수 각각보다 대략 600K 및 70 배 더 크다. HSA계 #1 겔의 전기 전도율이 사람 조직보다 유의하게 더 크다는 사실은 마치 HSA계 #1 겔이 주입되는 위치에서 추가적인 안테나가 삽입되는 바와 같이 겔은 주변 조직보다 안테나로부터 훨씬 더 효과적으로 MW 에너지를 흡수할 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 15
열 촉진제 및 약물 전달계로서 HSA계 #1 겔
요약
상기에서는 HSA계 #1 겔 기술이 MWA 및 RFA 둘다에서 히트 싱크 효과를 제거하며, 표적 조직의 유전 특성을 개선시켜 열적 절제 성능을 향상시킨다는 것을 입증하였다. 본 연구는 HSA계 #1 겔 기술이 절제 동안 및 절제 후 각각 열 촉진제(TA) 및 약물 용출계(DES)로서 사용될 수 있다는 것을 입증한다.
병용된 TA 및 DES 특성을 나타내기 위하여, HSA계 #1 겔을 2가지 순차적 이벤트에 대하여 조사하였다: 첫째, 약물로 함침된 HSA계 #1 겔은 절제 속도를 촉진시킬 수 있으며; 둘째, 절제가 완료된 후 응고된 겔은 약물을 방출하였다. 여기서, 3종의 치료제인 독소루비신, 소라페닙 및 레지퀴모드를 테스트하였다. 독소루비신은 암, 예컨대 방광암, 유방암, 폐암 및 난소암을 치료하는데 통상적으로 사용되는 문헌에 널리 보고된 항종양제이다. 소라페닙은 HCC를 치료하는데 통상적으로 사용되는 단백질 키나제 억제제이다. 독소루비신 및 소라페닙 둘다는 건강한 세포 및 종양 세포 둘다에 대하여 가리지 않고 세포독성을 가졌다. 레지퀴모드는 면역요법의 효과를 증가시키기 위하여 종양 관련 대식세포를 자극시키는데 사용되는 TLR 7/8 효능제이다.
예비 연구로서, HSA계 #1 겔은 독소루비신 HCl(시그마-알드리치(Sigma-Aldrich), 미국 소재)과 1:1 비로 혼합하였다(각각 결합 용량 = 1:1.5). 독스-겔(Dox-Gel)(1 ㎖)을 아가로스 팬텀 중에서 안테나로부터 약 1 ㎝ 떨어져 배치한 후, 마이크로파 절제(915 MHz, 60 W, 10 min, 배리언(Varian), 미국 소재)를 실시하였다. 절제 후, 아가로스 겔을 조심스럽게 절단하여 응고된 독스-겔 망상구조를 단리시키고, 시트레이트 완충제(예, pH 6.8)에 옮겼다. 독스-겔 망상구조를 완충액 중에서 36℃에서 다양한 시간 간격 6, 12, 24, 48 및 72 시간 동안 교반하였다. 각각의 샘플을 MW 컷오프 30k를 갖는 필터로 처리하였다. 각각의 여과된 샘플 용액으로부터의 독소루비신의 농도 및 독소루비신의 용출 프로파일은 HPLC 시스템(500 ㎚에서, 아질런트 HPLC 시스템 1100, 미국 소재)을 사용하여 측정하였다. 독스-겔을 사용한 마이크로파 절제는 독스를 사용하지 않은 절제에 비하여 열 촉진제로서 유사한 온도 프로파일을 나타냈다: t@60℃ 독스-겔의 경우 <3 min; 대조군 >10 분. 독스 용출 프로파일은 절제 후 6, 12 및 24 시간에서 6.8%, 7%, 7.8%이다. [0181 148].
도 21은 절제 전(A), 절제 동안(3 분)(B), 절제 후 6 시간(C), 24 시간(D) 및 48 시간(E) 각각에서 독소루비신+HSA계 #1 겔의 약물 용출의 영상을 도시한다. 용액은 1 (w/v) % 아가로스 팬텀을 함유하였다. 절제 조건: 915 MHz, 60 W, 10 분 동안.
그래서, HSA계 #1 겔은 열 촉진제로서 그의 효능을 상실하지 않으면서 약물, 예를 들면 독소루비신, 소라페닙 및 레지퀴모드로 함침되면서 절제될 수 있다는 것을 입증하였다. 추가로, 국소화 및 응고된 겔 내에 포획된 약물은 주변 조직으로 예측 가능한 속도로 용출될 수 있다. 그래서, 이와 같은 전략은 약물을 전신 분포 대신에 요구되는 경우 이용 가능케 하여 각종 병소의 치료에서 심각한 부작용을 감소시키기 위한 효과적인 약물 전달 방법이 될 수 있다. 게다가, 면역 조절 약물, 예를 들면 레지퀴모드의 사용은 개선된 병용 면역요법에 대한 경로를 제공할 수 있다.
실시예 16
절제 동안 및 절제 후 독소루비신에 대한 열 촉진제, 약물 전달계 및 약물 용출계로서 HSA계 #1 겔의 열적 활성화된 병용 요법(TACT)
HSA계 #1 겔 기술은 히트 싱크 효과를 배제하며, MWA 및 RFA 둘다에서 표적 조직의 유전 특성을 개선시켜 열적 절제 성능을 향상시킨다는 점은 상기에서 입증되었다. 본 연구는 HSA계 #1 겔 기술이 각각 절제 동안 및 절제 후 열 촉진제(TA), 약물 전달계(DDS) 및 약물-용출계(DES)로서 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 즉, HSA계 #1 겔 기술은 표적 조직이 절제 요법을 받는 동안뿐 아니라, 절제 후 열 촉진제(TA) 이점을 제공할 수 있으며, 약물-용출계를 제공할 수 있다.
병용된 TA, DDS 및 DES 특성을 나타내기 위하여, HSA계 #1 겔은 2가지 순차적 이벤트에 대하여 조사하였다: 첫째, 약물로 함침된 겔은 절제 속도를 촉진시킬 수 있으며; 둘째, 절제가 완료된 후 응고된 겔은 약물을 방출하였다. 여기서, 약물 독소루비신을 테스트하였다. 독소루비신은 암, 예컨대 방광암, 유방암, 폐암 및 난소암을 치료하는데 통상적으로 사용되는 문헌에 널리 보고된 항종양제이다. 독소루비신은 건강한 세포 및 종양 세포 둘다에 대하여 가리지 않고 세포독성을 가졌다.
예비 연구로서, HSA계 #1 겔은 독소루비신 HCl(시그마-알드리치, 미국 소재)과 1:1 비로 혼합하였다(각각 결합 용량 = 1:1.5). 독스-겔(1 ㎖)을 아가로스 팬텀 중에서 안테나로부터 약 1 ㎝ 떨어져 배치한 후, 마이크로파 절제(915 MHz, 60 W, 10 min, 배리언, 미국 소재)를 실시하였다. 절제 후, 아가로스 겔을 조심스럽게 절단하여 응고된 독스-겔 망상구조를 단리시키고, 시트레이트 완충제(예, pH 6.8)에 옮겼다. 독스-겔 망상구조를 완충액 중에서 36℃에서 다양한 시간 간격 6, 12, 24, 48 및 72 시간 동안 교반하였다. 각각의 샘플을 MW 컷오프 30k를 갖는 필터로 처리하였다. 각각의 여과된 샘플 용액으로부터의 독소루비신의 농도 및 독소루비신의 용출 프로파일은 HPLC 시스템(500 ㎚에서, 이동상으로서 1% (w/v) 아세트산암모늄과 함께 아세토니트릴 및 물의 구배, 아질런트 HPLC 시스템 1100, 미국 소재)을 사용하여 측정였다. 독스-겔을 사용한 마이크로파 절제는 독스를 사용하지 않은 절제에 비하여 열 촉진제로서 유사한 온도 프로파일을 나타냈다: t@60℃ 독스-겔의 경우 <3 min; 대조군 >10 분. 약물은 응고된 HSA계 #1 겔로부터 용량 의존성 방식(2.1>1.1>0.6 ㎎)으로 용출되었고, 시간 경과에 따라 독소루비신의 일부만이 용출되었다(57, 64 및 87% 각각). 게다가, 용출 속도는 1 시간에 최고이었으며, 1>3>24>72 시간의 순서로 느려졌다.
추가로, 종양 세포인 HT29 세포에 대한 응고된 독스-겔의 효과를 조사하였다. HT29 세포를 3개의 군으로 나누었다: 1. 대조군; 2. 독스-겔 처치군; 3. 열 처리한 세포군(수조 내에서 30 분 동안 47℃) + 2. 8웰 평판에서 성장한 HT29 세포에 공지된 양의 응고된 독스-겔을 3, 6, 24, 48 및 72 시간 동안 배치하였다. 각각의 시점에서, 세포를 공개된 방법을 사용하여 프로피듐 요오다이드(PI)로 염색하였다. PI 염색은 세포 표면 상에서 약한 형광을 갖는 535 및 617 ㎚의 여기 및 방출 최대값을 갖는 생존성 세포로부터 제외된 세포 비침투성 염료이다. 세포막이 손상되고, PI가 세포에 투입되면 DNA와 함께 삽입되어 그의 형광이 최대 30배로 향상된다. 3개의 군은 종양 세포에 대한 세포 사멸(괴사 대 아폽토시스), 노출 기간 및 절제 유도된 고열 효과에 대하여 정량적으로 비교하였다.
그래서, HSA계 #1 겔은 열 촉진제로서 그의 효능을 상실하지 않으면서 독소루비신으로 함침되면서 절제될 수 있다는 것을 입증하였다. 추가로, 국소화 및 응고된 겔 내에 포획된 약물은 주변 조직으로 예측 가능한 속도로 용출될 수 있다. 그래서, 이와 같은 TACT 병용 전략은 약물을 전신 분포 대신에 요구되는 경우 이용 가능케 하여 각종 병소의 치료에서 심각한 부작용을 감소시키기 위한 효과적인 약물 전달 방법이 될 수 있다. 통상적으로, 면역 조절 약물, 예를 들면 레지퀴모드는 개선된"(열+약물) 병용" 면역요법에 대한 경로를 시험하는데 사용될 수 있다.
실시예 17
치료 조성물에 관하여, 사용될 수 있는 물질은 PD-1 펨브롤리주맙(키트루다), 니볼루맙(옵디보), 세미플리맙(리브타요), PD-L1 아테졸리주맙(티쎈트릭), 아벨루맙(바벤시오), 더발루맙(임핀지) 및 CTLA4 이필리무맙(여보이), siRNA, 펩티드, 단백질, 면역원, RNA, mRNA, DNA 또는 뉴클레오시드 유사체 기반 약제 중 하나 이상을 포함한다.
치료 조성물은 치료 물질을 포함한 HSA계 #1 겔의 병용 요법으로부터 별도로 주입될 수 있다. 추가적인 치료 조성물은 암 면역요법에서 대식세포를 표적화하는 것을 포함하며, 추가적인 치료 조성물은 CSF1(MCS110); CCL2(CNTO 888); CCR2(BMS-813160, CCX872-B, MLN1202, PF-04136309); SIRPa(TTI-622, CC-95251, BI 765063, FSI-189); TIE 2(CEP-11981, 레고라페닙, Arry-614); 아르기나제(INCB001158); HER2(CAR-대식세포); GC 비타민 D 결합 단백질(EF-022); CD40(SEA-CD40, APX005M, CP870,893, R07009879, CDX-1140, SGN-40, HCD122, 2141 V-11, ADC-1013, LVGN7409, 카이 롭 7/4, NG-350A); BTK(이브루티닙, 아칼라브루티닙, 자누브루티닙); CSF 1R (PLX-3397, BLZ945, ARRY-382, JNJ-40346527, IMC-CS4, FPA008, RO5509554, TPX-0022, DCC-3014, Q702, SNDX-6532); 또는 CD47(Hu5F9-G4, TTI-621, AO-176, IBI322, ZL 1201, CC-90002, HX009, IBI188, SRF231, AK117, IMC-002)을 포함한다.
예시의 실시양태에서, cGAS-스팅-TBK1 신호 경로는 ADU-S100, MK-1454, MK-2118, BMS-986301, GSK3745417, SB-11285, IMSA-101으로 표적화될 수 있다.
예시의 실시양태에서, 암 백신은
TLR 및 스팅 효능제: 표적(효능제의 예);
RIG-I/MDAS 및 TLR3(폴리-ICLC); TLR4(G100); TLR7/8(NKTR-262, 레지퀴모드); TLR9(CpG ODN SD-101, (VLP) 엑스캡슐화-TLR9 효능제 CMP-001); 스팅(MK1454, E7766, ADU-S100, BMS-986301, SB-11285); FLT3L 및 CD40 효능제: 표적(효능제의 예); 및 rhFLT3L(CDX-301); 효능성 항CD40 항체(APX005M, CDX-1140, SEA-CD40)를 포함할 수 있다.
실시예 18
약물 기술을 포함하는 HSA계 #1 겔의 열적 활성화된 병용 요법(TACT)은 유방(양성 및 악성, 갑상선(양성 및 악성), 폐(원발성 및 전이성), 간(원발성 및 전이성, 간 수술 경계 응고), 부신(양성 기능성, 암 및 전이성), 신장(원발성 및 전이성), 뼈, 전립선, 연조직(원발성 및 전이성)을 포함한 각종 암/종양 유형의 열적 절제에 적용될 수 있다. 그러한 TACT는 치료 부위를 치유하는 것을 돕는 치료제, 예컨대 항감염제 또는 항염증제와 함께 비-암 치료 부위에 추가로 적용될 수 있다.
예시의 실시양태에서, 열적 활성화된 병용 요법은 자궁내막 절제/월경과다에 추가로 적용될 수 있으며, 자궁 치료에 사용될 수 있다.
예시의 실시양태에서, 열적 활성화된 병용 요법은 척수 감압 및 신경차단(denervation)에 추가로 적용될 수 있으며, 척추체(vertebral body)를 치료하는데 사용될 수 있다.
예시의 실시양태에서, 열적 활성화된 병용 요법은 양성 전립선 비대증(BPH)에 추가로 적용될 수 있다.
예시의 실시양태에서, 열적 활성화된 병용 요법은 소작제로서 출혈, 식도(역류), 기관세지(폐기종 감소), 담관가지(종양으로부터의 스텐트 폐색), 관절(이완증), 및 외과적 적출에 추가로 적용될 수 있다.
상기 기재된 실시양태는 단지 예시를 위한 것이며, 다수의 수정예 및 변형예는 해당 기술분야의 기술자에게 자명할 것이다. 그러한 수정예 및 변형예는 임의의 첨부된 청구범위에 의하여 정의되는 바와 같은 예시의 실시양태의 범주 내에 포함시키고자 한다.

Claims (27)

  1. 표적 부위 내에 배치된 후 에너지원으로부터의 규정된 에너지에의 노출시 응고되어 비교적 고정되도록 구성된 중합체를 포함하는 담체; 및
    담체와 회합되도록 구성되며, 에너지원으로부터의 규정된 에너지에의 노출 후 방출되도록 구성된 약물을 포함하고,
    여기서 담체가 에너지원으로부터의 규정된 에너지에의 노출시 구조적으로 변경되어 약물을 방출하도록 구성되는 약물 전달 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 약물의 일부가 담체로부터 48 시간 이상에 걸쳐 방출되도록 약물이 구성되는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 담체의 농도가 대략 30 ㎎/㎖ 내지 대략 600 ㎎/㎖ 범위내 일 수 있는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 약물이 단백질 결합 또는 공유 결합 중 하나 이상에 의하여 담체와 회합하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 중합체가 알부민 또는 구조적으로 변형된 알부민을 포함하는 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 구조적 변경이 담체의 변성을 포함하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 담체의 변성이
    약물 및 담체 사이의 단백질 결합 퍼센트; 또는
    담체의 형상 중 하나 이상을 변경시키는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 에너지원이 마이크로파, 무선주파수, 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(HIFU 또는 히스토트립시) 중 하나 이상을 포함하는 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 담체 내의 전하 분포를 조절하도록 구성된 카오트로프를 더 포함하는 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 약물이 PD-1 펨브롤리주맙(키트루다), 니볼루맙(옵디보), 세미플리맙(리브타요), PD-L1 아테졸리주맙(티쎈트릭), 아벨루맙(바벤시오), 더발루맙(임핀지) 및 CTLA4 이필리무맙(여보이), siRNA, 펩티드, 단백질, 면역원, RNA, mRNA, DNA 또는 뉴클레오시드 유사체 기반 약제 중 하나 이상을 포함하는 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 약물이 키나제 억제제 또는 독소루비신, 탁솔 또는 다른 비키나제 항종양제 중 하나 이상을 포함하는 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 중합체가 DNA, RNA, 당단백질 또는 당고분자, 예컨대 IgA, IgG 또는 다른 면역글로불린 중 하나 이상을 포함하는 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 약물이 CSF1(MCS110); CCL2(CNTO 888); CCR2(BMS-813160, CCX872-B, MLN1202, PF-04136309); SIRPa(TTI-622, CC-95251, BI 765063, FSI-189); TIE 2(CEP-11981, 레고라페닙, Arry-614); 아르기나제(INCB001158); HER2(CAR-대식세포); GC 비타민 D 결합 단백질(EF-022); CD40(SEA-CD40, APX005M, CP870,893, R07009879, CDX-1140, SGN-40, HCD122, 2141 V-11, ADC-1013, LVGN7409, 카이 롭 7/4, NG-350A); BTK(이브루티닙, 아칼라브루티닙, 자누브루티닙); CSF 1R(PLX-3397, BLZ945, ARRY-382, JNJ-40346527, IMC-CS4, FPA008, RO5509554, TPX-0022, DCC-3014, Q702, SNDX-6532); 또는 CD47(Hu5F9-G4, TTI-621, AO-176, IBI322, ZL 1201, CC-90002, HX009, IBI188, SRF231, AK117, IMC-002) 중 하나 이상을 포함하는, 암 면역요법에서 대식세포를 표적화하기 위한 약물을 포함하는 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 약물이 ADU-S100, MK-1454, MK-2118, BMS-986301, GSK3745417, SB-11285 또는 IMSA-101 중 적어도 하나 이상으로 cGAS-스팅-TBK1 신호 경로를 표적화하기 위한 약물을 포함하는 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 약물이 암 백신 TLR 및 스팅 효능제: 표적 RIG-I/MDAS 및 TLR3(폴리-ICLC); TLR4(G100); TLR7/8(NKTR-262, 레지퀴모드); TLR9(CpG ODN SD-101, (VLP) 엑스캡슐화-TLR9 효능제 CMP-001); 스팅(MK1454, E7766, ADU-S100, BMS-986301, SB-11285) FLT3L 및 CD40 효능제: 표적(효능제의 예) rhFLT3L(CDX-301); 효능성 항CD40 항체(APX005M, CDX-1140, SEA-CD40)를 표적화하기 위한 약물을 포함하는 조성물.
  16. 약물을 환자에게 전달하는 방법으로서,
    중합체 담체 및 담체에 결합된 약물을 포함하는 담체/약물 조성물을 환자의 위치(location) 내에 배치하는 단계; 및
    에너지원으로부터의 에너지를 담체/약물 조성물에 적용함으로써 담체를 구조적으로 변경시켜, 담체를 응고시키며, 담체를 환자의 위치에서 비교적 고정되게 하는 단계를 포함하고,
    에너지의 수용이 담체가 환자의 위치 내에서 약물을 방출하도록 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 에너지원이 마이크로파, 무선주파수, 전기 펄스(전기천공) 또는 소나(히스토트립시) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 에너지의 수용이 담체/약물 조성물의 존재 하에서 환자의 위치의 절제를 야기하는 것을 더 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 담체/약물 조성물의 존재 하에서 환자의 위치의 절제가 담체/약물 조성물을 사용하지 않은 절제보다 더 큰 절제 부피 및 더 구체형인 절제 부피 형상을 초래하며, 상기 절제 부피의 부피 증가 및 구체 형상이 용량 의존성인 방법.
  20. 열적 활성화된 병용 치료 조성물로서,
    치료제, 및 열 촉진제를 포함하고, 열 촉진제는
    절제 처치를 향상시키며;
    치료제로 함침시키며;
    에너지원으로부터의 에너지에의 노출 후 치료제를 용출시키도록 구성되고,
    병용 치료 조성물이 에너지원으로부터의 에너지에의 노출에 의하여 열적 활성화되는 열적 활성화된 병용 치료 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 치료제가 단백질 결합 또는 공유 결합 중 하나 이상에 의하여 열 촉진제와 회합되는 조성물.
  22. 제20항에 있어서, 열 촉진제가 에너지원으로부터의 에너지에 노출된 후,
    열 촉진제가 응고되어 절제된 조직과 결합되도록 구성되며,
    열 촉진제가 치료제의 일부를 용출시키기 시작하도록 구성되는 조성물.
  23. 제20항에 있어서, 열 촉진제가
    알부민을 포함하는 담체;
    하나 이상의 카오트로프를 포함하는 이온성 성분; 및
    영상화 성분을 포함하는 조성물.
  24. 제23항에 있어서,
    알부민이 사람 혈청 알부민 또는 소 혈청 알부민을 포함하며;
    카오트로프가 염화칼슘, 염화세슘, 염화리튬, 염화칼륨, 염화루비듐, 염화나트륨, 시트르산나트륨, 시트르산삼나트륨, 나트륨 트립토파네이트, 시트르산, 옥탄산 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하며;
    영상화 성분이 NaCl, CsCl 또는 알부민 중 하나 이상을 포함하는 조성물.
  25. 제24항에 있어서, 열 촉진제가 에너지원에의 노출시
    에너지원이 알부민을 변성시키기 시작하도록 구성되며;
    변성된 알부민이 응고되며, 함침된 약물을 방출하도록 구성되는 조성물.
  26. 표적 부위 내에 배치된 후 에너지원으로부터의 에너지에의 노출시 응고되어 비교적 고정되도록 구성된 중합체를 포함하는 담체를 포함하며,
    담체가 약물을 함유하도록 구성되며, 에너지원으로부터의 에너지에의 노출후 약물을 방출할 수 있도록 구성되며,
    담체가 에너지원으로부터의 에너지에의 노출시 구조적으로 변경되도록 구성된 약물 전달 담체 조성물.
  27. 제26항에 있어서, 중합체가 사람 혈청 알부민을 포함하며;
    담체가 시트르산삼나트륨; 나트륨 트립토파네이트; 시트르산; 및 옥탄산을 더 포함하는 담체 조성물.
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