用于癌癥療法及成像的缺氧-標(biāo)靶聚合微胞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于靶向缺氧腫瘤區(qū)域以檢測或治療癌癥的組合物和方法，或癌癥的治療佐劑。具體來說，將缺氧標(biāo)靶性部分結(jié)合到含有顯影劑、治療劑或治療佐劑的聚合微胞。
【專利說明】用于癌癥療法及成像的缺氧-標(biāo)靶聚合微胞
[0001] 本申請是2012年4月5日提交的共同未決的美國臨時申請第61/620,620號"用 于癌癥療法和成像的缺氧-標(biāo)祀聚合微胞（Hypoxia-Targeted Polymeric Micelles for Cancer Therapy and Imaging)"的完整申請，所述申請的全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及用于癌癥療法及成像的缺氧-標(biāo)靶聚合微胞。
【背景技術(shù)】
[0003] 癌癥是由細(xì)胞復(fù)制增加和細(xì)胞死亡減少引起的一組異質(zhì)性疾病。成功治療癌癥的 關(guān)鍵是利用由正常細(xì)胞和癌癥細(xì)胞所引起的差異來增加有選擇的細(xì)胞殺傷。許多當(dāng)前化學(xué) 療法和輻射療法迅速地靶向正在生長的細(xì)胞。然而，因為存在頻繁分裂的正常細(xì)胞，所以出 現(xiàn)許多與治療的非特異性相關(guān)的副作用，例如骨髓抑制、免疫抑制以及胃腸并發(fā)癥。為了使 副作用降到最少，目前正在研究的癌癥治療策略是靶向失調(diào)的蛋白質(zhì)、基因療法，或靶向微 環(huán)境中的差異，例如血管生成、pH值、溫度或缺氧。
[0004] 由于血管結(jié)構(gòu)不當(dāng)，故在直徑大于Imm的腫瘤或轉(zhuǎn)移中出現(xiàn)缺氧。缺氧通過 增加受體酪氨酸激酶活性、血管生成、侵襲力、轉(zhuǎn)移、產(chǎn)生活性氧物質(zhì)以及抑制免疫反應(yīng) 性而改變了腫瘤生物學(xué)。缺氧一般被視為一個要克服的障礙，因為它在許多化學(xué)療法 和輻射療法中引起抗性。目前，新方法利用了腫瘤中的缺氧作為選擇性治療的手段， 如由丹尼（2000)《柳葉刀?腫瘤學(xué)》，1:25-29;威爾遜和海利（2011)《自然評論：癌 癥》，11:393-410 ;陳和胡（2009)《醫(yī)藥研究評論》，29:29-64 (Denny(2000)Lancet Oncol, 1:25-29;ffilson&Hay(2011)Nat Rev Cancer, 11:393-410;Chen&Hu(2009)Med Res Rev, 29:29-64)所披露。
[0005] 有多種化合物可在缺氧環(huán)境內(nèi)選擇性靶向和反應(yīng)，包括硝基芳香族化合物、芳香 族N-氧化物以及脂肪族N-氧化物。在美國專利第7, 405, 317B2號和第7, 550, 496B2號中， 教示了適用作前藥療法中的觸發(fā)劑的缺氧標(biāo)靶性部分。
[0006] 缺氧標(biāo)靶性部分具有高氧化還原電勢，在此情況下，其可以被任何細(xì)胞環(huán)境還 原。然而，在氧存在下，所述反應(yīng)逆轉(zhuǎn)。當(dāng)缺氧標(biāo)靶性部分在缺氧環(huán)境中發(fā)生還原反應(yīng)時， 其與例如DNA、蛋白質(zhì)或脂質(zhì)等大分子形成共價加合物，從而在缺氧環(huán)境內(nèi)累積。還原反 應(yīng)可以通過特定酶或酶的組合來催化，例如細(xì)胞色素P-450、細(xì)胞色素P-450還原酶、黃嘌 呤氧化酶、醛氧化酶以及DT-心肌黃酶，參見尤其沃克曼（1992)《國際放射腫瘤學(xué)雜志》 22:631-637 (Workman(1992)Int J Radiat 0ncol22:631-637)。
[0007] 如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，納米載體在癌癥治療中變得越來越通用。納米載 體是納米級傳遞工具（IO-IOOOnm直徑)，其中例如藥物或顯影劑等分子可以被囊封在所述 傳遞工具內(nèi)或共價連接到所述傳遞工具外部。實例包括脂質(zhì)體、微胞、樹狀體以及納米乳 液。納米載體可以通過限制與非特異性組織的相互作用來減少化學(xué)療法的許多副作用。 納米載體還適用于使藥物穩(wěn)定、使藥物增溶、延長藥物的循環(huán)時間以及改善藥物的生物分 布。它們通過滲漏的血管結(jié)構(gòu)被動地靶向腫瘤，稱為增強的滲透性和滯留效應(yīng)（enhanced permeability retention effect, EPR)。它們還可以通過表面修飾主動地祀向腫瘤。EPR 是基于腫瘤的病理生理學(xué)特征，包括血管過多、血管成熟不足、分泌血管滲透因子以及低 效的淋巴引流，參見尤其彼特拉斯和德西蒙（2010)《自然評論·藥物發(fā)現(xiàn)》，9:615-627 (Petros&DeSimone(2010)Nat Rev Drug Discov, 9:615-627)。
[0008] 聚合微胞（Polymeric micelle，PMC)是超分子納米粒子，它們是在體內(nèi)使疏水性 藥物增溶并輸送疏水性藥物的有用試劑。PMC包含兩性共聚物，所述共聚物由于臨界微胞 濃度低而在水性環(huán)境中非常穩(wěn)定。PMC的一個主要優(yōu)點是可以自發(fā)地囊封疏水性藥物，不 需要用可能有害的修飾來改變藥物。可以關(guān)于生物相容性、穩(wěn)定性、載藥能力和藥物釋放動 力學(xué)、大小（IO-IOOnm)以及適當(dāng)?shù)那宄龣C制來優(yōu)化有效的PMC。這些特征的優(yōu)化是通過選 擇內(nèi)核（core)形成單元(疏水性）和外冠（corona)形成單元(親水性)、布置單體形成聚合 物以及聚合和微胞化方法進行。PMC還可以大量生產(chǎn)，具有可重復(fù)的結(jié)果并且大小和組成 可調(diào)。作為藥物傳遞系統(tǒng)，PMC可以通過限制與非特異性細(xì)胞的相互作用來降低藥物毒性， 延長藥物循環(huán)時間，增加藥物穩(wěn)定性和溶解度，并且可以用標(biāo)靶性部分修飾，如由托爾欽林 (2001)《控釋雜志》，73:137-172 (Torchilin(2001) J Control Release, 73:137-172)所 報導(dǎo)。已經(jīng)成功且高效地將若干化學(xué)治療劑囊封在PMC中，其中有一些當(dāng)前正在臨床試驗 中。參見尤其里奧斯-多利亞等人.2012，《藥物傳遞》，2012:1-8;松村2008，《日本臨床 腫瘤學(xué)雜志》，38:793-802 (Rios-Doria et al. 2012, Drug Deliv, 2012: l_8;Matsumura20 08，Jpn J Clin Oncol, 38:793-802);美國專利第6, 322, 817B1號；美國專利申請公開案第 2010/0158850A1 號；以及臨床試驗 ID NCT00912639 ;NCT00886717 ;NCT01426126。
[0009] 經(jīng)顯示，光動力療法（Photodynamic therapy, F1DT)是某些癌癥的一種非常 有效的治療法，具有有限的副作用（德爾曼（Dolmans)等人.（2003)《自然評論：癌 癥》，3:380-387)。PDT的原理是首先用光敏劑使細(xì)胞敏化，接著在氧存在下將光引入到標(biāo) 靶區(qū)域以產(chǎn)生活性氧物質(zhì)（R0S)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。PDT的毒性比其他癌癥療法低，因為 光敏劑在黑暗條件下是無毒的并且可以通過特定的光波長觸發(fā)，而且可以將敏化劑和光優(yōu) 先導(dǎo)向標(biāo)靶區(qū)域，剩下非特異性組織。PDT的光源通常處于較高波長范圍中以增強組織穿透 性，并且可以通過光導(dǎo)纖維投予以使得可以用光治療的組織的量達到最大。然而，PDT仍然 只對淺表腫瘤有效。通過建立可以照射嵌埋在深處的腫瘤并且穿透整個周圍區(qū)域的光源， 可以顯著拓寬PDT的應(yīng)用。可以通過使用化學(xué)發(fā)光產(chǎn)生系統(tǒng)（chemiluminescent producing system,CLS)產(chǎn)生遍及腫瘤的光，或通過化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生光。拉普帖夫等人.（2006)《英國 癌癥雜志》，95:189-196 (Laptev et al. (2006)Br J Cancer, 95:189-196)通過使用由魯 米諾反應(yīng)（luminol reaction)引起的細(xì)胞內(nèi)化學(xué)發(fā)光證實了 PDT在白血病細(xì)胞中的功效。 [0010] 在美國專利第7, 416, 898B2號(其披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此）中，披露了可以 修飾成通過不同機制，例如通過酶促反應(yīng)、溫度和PH值差異等觸發(fā)的高敏感性化學(xué)發(fā)光底 物。1，2-二氧雜環(huán)丁烷化學(xué)發(fā)光化學(xué)反應(yīng)可以通過美國專利第7, 300, 766B2號(其披露內(nèi) 容通過引用結(jié)合在此）中的方法或通過使用例如二苯基蒽和熒光素等有機分子來增強。
[0011] 增強化學(xué)發(fā)光反應(yīng)有助于通過增加激活光敏劑的能力來使PDT更有效。舉例來 說，熒光素可以增強1，2-二氧雜環(huán)丁烷的化學(xué)發(fā)光并且隨后將能量轉(zhuǎn)移到光敏劑，例如孟 加拉玫瑰紅（Rose Bengal)。PDT作為療法的另一個好處是由光敏劑的熒光發(fā)射來追蹤有 效治療區(qū)域的位置的能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 如下詳述的本發(fā)明通過提供用標(biāo)靶性聚合微胞（PMC)治療和檢測癌癥缺氧區(qū)域的 組合物和方法改善了現(xiàn)有技術(shù)。
[0013] 本發(fā)明提供了一種與PMC連接的缺氧標(biāo)靶性部分，它能夠囊封化學(xué)治療劑、光產(chǎn) 生系統(tǒng)、敏化系統(tǒng)、放射性系統(tǒng)等。
[0014] 因此，本發(fā)明提供一種下式的化合物：
[0015]
【權(quán)利要求】
1. 一種對應(yīng)于下式的聚合微胞，
其中E是在聚合微胞（PMC)內(nèi)的囊封劑，其中E是選自由以下各物組成的組：顯影劑、 治療劑、治療佐劑、光產(chǎn)生系統(tǒng)、放射性系統(tǒng)、敏化劑以及其混合物； R1是缺氧標(biāo)靶性部分，包括芳香族N-氧化物、脂肪族N-氧化物、硝基唑、硝基咪唑、硝 基噻吩、硝基噻唑、硝基噁唑、硝基呋喃、硝基吡咯以及過渡金屬部分； R2是選自由以下各物組成的組：顯影劑、標(biāo)靶性部分、治療劑、敏化劑以及其混合物； R3是用于改善所述微胞的溶解度、穩(wěn)定性以及生物分布的極性生物相容性部分，并且 其中所述敏化劑可以結(jié)合到所述缺氧標(biāo)靶性部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微胞，其中： 所述聚合微胞具有大小范圍為約IOnm到約IOOnm的直徑并且包含疏水性生物相容性 內(nèi)核和親水性或極性生物相容性外冠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微胞，其中： 形成所述PMC的內(nèi)核的生物相容性聚合物是選自由以下各物組成的組：聚苯乙烯、聚 (二乙烯苯）、聚（丙烯酸酯）、聚甲基丙烯酸甲酯、聚（甲基丙烯酸羥乙酯）、聚（乙烯基甲 苯）、聚（丁二烯）、聚（天冬氨酸）、聚（天冬氨酸苯甲酯）、聚己內(nèi)酯和其衍生物、聚（丙 交酯）和其衍生物、聚（谷氨酸苯甲酯）、聚（L-賴氨酸）、聚（氧化丙烯）、寡聚（甲基丙烯 酸甲酯）、聚（異戊二烯）、聚（異丙基丙烯酰胺）、杯芳烴、聚酸酐、假-聚（氨基酸）、聚磷 腈和其衍生物，以及其混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微胞，其中： 所述形成外冠的生物相容性聚合物是選自由以下各物組成的組：聚（乙二醇）、聚（乙 烯醇）、聚（丙烯酸）、聚（甲基丙烯酸）、聚（丙烯酰胺）、聚（乙烯基吡咯烷酮）、聚（氧化 乙烯）、聚（氧化丙烯）、聚（乙烯基甲基醚）、羥丙基纖維素、殼聚糖、多糖、叔銨和鱗鹽，以 及其混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微胞,其對應(yīng)于下式：
其中η是從1到20的整數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微胞，其中： 所述缺氧標(biāo)靶性部分是選自由以下各物組成的組：芳香族N-氧化物、脂肪族N-氧化 物、硝基唑、硝基咪唑、硝基噻吩、硝基噻唑、硝基噁唑、硝基呋喃、硝基吡咯、過渡金屬部分 以及其混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微胞，其中： 所述顯影劑或?qū)Ρ葎┦沁x自由以下各物組成的組：熒光團、染料、量子點、過渡金屬、過 渡金屬絡(luò)合物、放射性核素以及其混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微胞，其中： 所述治療劑是選自由以下各物組成的組：化學(xué)治療劑、放射性同位素、治療性蛋白質(zhì)或 肽、基因療法，以及其混合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微胞，其中： 化學(xué)治療性化合物是選自由以下各物組成的組：抗代謝物、烷化劑、生物堿、拓?fù)洚悩?gòu) 酶抑制劑、激酶抑制劑、血管生成抑制劑、細(xì)胞毒性抗生素、鉬類藥物以及其混合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微胞，其中： 化學(xué)治療性化合物是選自由以下各物組成的組：抗代謝物、烷化劑、生物堿、拓?fù)洚悩?gòu) 酶抑制劑、激酶抑制劑、血管生成抑制劑、細(xì)胞毒性抗生素、鉬類藥物以及其混合物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微胞，其中： 所述敏化劑是選自由以下各物組成的組：（a)光敏劑，包括萘、蒽、聯(lián)苯、醌、嚇啉以及酞菁（phthalocyanins) ; (b)突光素；（c)孟加拉玫瑰紅（RoseBengal); (d)伊紅藍；（e)赤 蘚紅B;(f)氧載體，包括內(nèi)過氧化物和氮氧化物；以及（g)其混合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微胞，其中： 所述極性生物相容性部分是選自由以下各物組成的組：聚（乙二醇）、聚（乙烯醇）、聚 (丙烯酸）、聚（甲基丙烯酸）、聚（丙烯酰胺）、聚（乙烯基吡咯烷酮）、聚（氧化乙烯）、聚 (氧化丙烯）、聚（乙烯基甲基醚）、羥丙基纖維素、殼聚糖、多糖、叔銨和鱗鹽，以及其混合 物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微胞，其中所述極性生物相容性部分是對應(yīng)于下式的叔 鹽：
其中X是N或P;R4、R5以及R6各自獨立地是具有1到20個碳原子的直鏈或分支鏈烷 基鏈，所述烷基鏈未被取代或被一個或一個以上羥基、烷氧基、芳氧基、氨基或被取代的氨 基、氣燒、對氣芳基、氣化燒基以及其混合物取代。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微胞，其對應(yīng)于下式：
其中L是與三取代的胺或三取代的膦連接的具有飽和或不飽和碳的連接基區(qū)域，并且η是從1到20的整數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微胞，其中R1對應(yīng)于下式： 其中X是N、S或O并且Y是C或Ν。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的微胞，其中所述缺氧標(biāo)靶性部分是被取代或未被取代的 2-硝基咪唑并且當(dāng)X和Y都為N時對應(yīng)于下式：
其中R7、R8以及R9獨立地表示直接或通過連接基區(qū)域與PMC的連接；氣化或非氣化燒 基、羧酸酯、羧酸烷酯、氨基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的雜芳基，以及 其混合物。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微胞，其對應(yīng)于下式：
其中2-硝基咪唑是所述標(biāo)靶性部分，所述極性生物相容性組分是叔鹽，E是治療劑，X是N或P，R4、R5以及R6獨立地是具有1到20個碳原子的直鏈或分支鏈烷基鏈，所述烷基 鏈未被取代或被一個或一個以上羥基、烷氧基、芳氧基、氨基或被取代的氨基、氟烷、對氟芳 基、氣化燒基以及其混合物取代。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微胞，其另外包含顯影劑，所述部分對應(yīng)于下式：
其中IA表示顯影劑，包括熒光部分、氘化部分、電磁部分、放射性同位素以及其混合 物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微胞，其中所述顯影劑是選自由以下各物組成的組的熒光 部分： 有機染料、量子點、熒光探針以及熒光生物分子，所述顯影劑是在所述PMC外部(親水 性)、在所述PMC內(nèi)（疏水性）共價連接到所述PMC，或非共價連接到所述PMC或被囊封在所 述PMC內(nèi)（疏水性)。
20. -種對應(yīng)于下式的光動力療法聚合微胞，
其中所述PMC與2-硝基咪唑結(jié)合，PS是選自由萘、蒽、聯(lián)苯、醌、嚇啉、酞菁、熒光素、熒 光素衍生物、孟加拉玫瑰紅、伊紅藍以及赤蘚紅B組成的組的光敏劑，X+是N或P的叔鹽，并 且CL是囊封的化學(xué)發(fā)光底物，所述底物是選自由底物1，2-二氧雜環(huán)丁烷化合物和魯米諾 (Iuminol)、2_硝基咪唑組成的組，其中所述CL被觸發(fā)，R4、R5以及R6獨立地是具有1到20 個碳原子的直鏈或分支鏈烷基鏈，所述烷基鏈未被取代或被一個或一個以上羥基、烷氧基、 芳氧基、氨基或被取代的氨基、氟烷、對氟芳基、氘化烷基以及其混合物取代。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的微胞，其進一步包括顯影劑并且所述微胞對應(yīng)于下式：
其中IA是選自由以下各物組成的組：熒光團、染料、量子點、過渡金屬、過渡金屬絡(luò)合 物、放射性核素以及其混合物。
22. -種用于治療缺氧腫瘤的方法，所述方法包含： 用聚合微胞靶向所述腫瘤，所述微胞對應(yīng)于根據(jù)權(quán)利要求20所述的微胞。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述微胞進一步包含顯影劑部分，所述微胞對 應(yīng)于下式：
其中IA是選自由以下各物組成的組：熒光團、染料、量子點、過渡金屬、過渡金屬絡(luò)合 物、放射性核素以及其混合物。
【文檔編號】A61K49/00GK104434876SQ201310418941
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】布里吉·P·吉里, 克里斯堤娜·克雷格, 布里騰·辛夫, 迪尼許·J·達格利, 安許·吉里 申請人:布里吉·P·吉里, 克里斯堤娜·克雷格, 布里騰·辛夫, 迪尼許·J·達格利, 安許·吉里