説明

薬物送達用及び撮像用複合リジン共重合体

生体適合性分子は、グルタミン酸残基又はアスパラギン酸残基のいずれかとリジンとを含有するポリペプチドを含んでおり、リジン残基の90%未満が立体障害分子から誘導される基で置換されており、置換ポリペプチドは長さが平均直径の5〜500倍の立体配座を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、腫瘍組織の治療用、さらに具体的には腫瘍組織への薬物送達を最適化する改良複合ポリマーに関し、また腫瘍の診断撮像に関する。
【背景技術】
【0002】
多くの医療処置では、所望の組織型に活性薬剤を蓄積させることが重要である。例えば、化学療法では、薬物が組織と接触するとその組織を破壊するので、正常組織ではなく癌性腫瘍組織にのみ薬物を送達することが重要である。もう一つの例として医用画像が挙げられる。腫瘍組織に特異的な担体分子に造影剤を結合させる。担体分子が腫瘍組織に濃縮されると、造影剤が組織の医用画像を増強する。
【0003】
ポリ−L−アスパラギン酸(PAA)に結合した化学療法薬剤(例えばドキソルビシン)の使用については従前記載されている。用いられる担体分子の多くは、球状又は折り畳み立体配置を有するタンパク質である。
【0004】
公知の担体分子の一つの類型は、正常組織の血管の孔よりも直径が大きく、腫瘍組織の血管の孔よりも直径の小さいポリペプチドを含むものである。米国特許第5762909号明細書を参照されたい。こうした担体は、長さが直径よりも数桁大きく、正味電荷は負であり、持続長の長いミミズ状の鎖状立体配座をなす。ランタニド錯体(例えば、ジエチレントリアミン五酢酸ガドリニウム錯体)をこうした担体分子に結合させて錯体分子を形成し、これを被検者の血管内に導入する。
【0005】
これらの錯体分子はもっぱら腫瘍内皮の孔を通過して、腫瘍間質の線維構造と相互作用する。錯体分子による腫瘍間質への浸透は錯体分子のミミズ状立体配置によって促進され、かかる立体配置によって腫瘍間質の細胞外基質の固定障壁の周囲を錯体分子が「蛇行」できるようになる。
【特許文献1】米国特許第5762909号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
錯体分子のミミズ状立体配置は、ポリペプチド鎖に沿って十分な数のジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)分子を結合させ、鎖内イオン結合を除去又は低減するとともに、DTPA基同士の電荷斥力によってポリマー鎖の折り畳みを解いて伸長させることによって達成される。置換の量(複合度ともいう。)は得られる錯体の立体配置に影響を与え、複合度が高いほど、ばらつきの少ない伸長構造を与え、ターゲティングが良好になる。残念なことに、90%を上回る複合度を確実に達成するのは困難である。(Sieving et al., Bioconjugate Chem., 1, 65 (1990)参照。)。置換度が90%を上回るのは稀であり、無水物/リジン比を高くして反応時間を延ばしたとしても、7回の合成で1回程度である。それでも、単独重合体の場合に妥当なポリマー立体配置を実現するには、このレベルの置換度が必要とされる。
【0007】
そこで、複合度を極端に高くしなくても、所望の立体配座を与えるポリペプチド−DTPA分子を提供できれば有益である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
グルタミン酸又はアスパラギン酸いずれかとリジンとの置換ランダム共重合体を用いると、直径が正常組織の血管の孔よりも大きく腫瘍組織の血管の孔よりも小さい担体分子の主鎖が得られる。この担体分子は、長さが直径の5〜500倍であり、好ましくは正味電荷は負である。驚くべきことに、本発明の担体分子は、リジン残基の複合度が90%未満であるにもかかわらず持続長の長いミミズ状鎖状立体配座を形成する。水性環境下では、負に荷電したグルタミン酸基が電荷斥力相互作用に寄与して鎖を伸ばすと考えられる。一方、水性環境で正に荷電していてポリマーの折り畳みに寄与する遊離リジンは、ポリマー鎖全体では幾分減少する。そこで、例えば、ポリマーにおけるグルタミン酸/リジン比が1:1であれば、20%の非複合遊離リジンは正電荷の10%しか表さない。
【0009】
本発明の担体分子に活性薬剤を結合させて担体/活性薬剤(C/A)錯体分子を形成し、被検者の血管内に導入する。これらのC/A錯体分子はもっぱら腫瘍組織の内皮を通って腫瘍間質の線維構造と相互作用する。これらの分子の取込み及び保持は、コンパクトなペプチドコイルや球状タンパク質のような他の高分子で観察されるものの5倍を超える。C/A錯体分子による腫瘍間質への浸透は、C/A分子を、ミミズ状立体配置を有し、腫瘍間質の細胞外基質の固定障壁の周囲を「蛇行」できるように選択、つまり修飾するレプテーションプロセスによって促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明の新規な特徴は特許請求の範囲に具体的に記載されているが、本発明の構成及び内容は、以下の詳細な説明を図面と共に参照することによって、他の課題及び特徴と併せてさらに十分に理解されよう。
【0011】
本発明の方法は、担体分子をミミズ状立体配置とするのに必要な置換ポリペプチドの複合度を従来技術の分子よりも少なくするためランダム共重合体を用いる。本発明の方法及び材料は、置換ポリペプチドの造影剤又は薬物送達剤としての有効性を保持するが、従来技術の分子に比べて確実に達成できる低い複合度で有効性を保つ。
【0012】
本発明の担体分子は、その物理的な大きさによってペプチド結合の回転を物理的に制限する基で置換されたランダム共重合体主鎖を含む。
【0013】
担体分子の主鎖を形成するランダム共重合体は、グルタミン酸単位及びアスパラギン酸単位のいずれか又は両方とリジン単位とを含む。グルタミン及び/又はアスパラギン酸単位は、共重合体の約20〜約60%を構成し得る。好ましくは、共重合体はグルタミン酸−リジン共重合体である。ポリマーの長さは約35〜約1500残基又はそれ以上とし得る。特に有用な共重合体は、glu:lys比が約1:4〜約6:4のものである。リジン含有量が大きい方が、共重合体に常磁性イオンを多量に含ませることができるためイメージングに有利であると考えられる。いかなる理論にも束縛されるものではないが、共重合体主鎖におけるグルタミン酸残基の存在で以下に述べる二つの事柄が達成されると考えられる。第一に、グルタミン酸残基は、完全な構築体を合成するための剛性の高い初期共重合体主鎖を与えると考えられる。第二に、共重合体におけるグルタミン酸残基の存在によって、電荷斥力を通じて最終ポリマーの伸張が促進されると考えられる。適当な共重合体は当業者に公知の手法を用いて合成できる。適当な共重合体は様々な供給元から市販されてもいる。
【0014】
共重合体のリジン基の少なくとも一部には立体障害分子(「SHM」)が結合している。SHMは、その物理的な大きさによって、隣り合った立体障害分子同士に立体障害を与えて伸びた立体配座をもたらす分子である。好ましくは、SHMは電荷が中性であるか、或いは水性環境中でポリマー鎖に沿って負電荷を呈し、クーロン斥力によってポリマー主鎖をまっすぐに保つのに役立つ。
【0015】
特に有用な実施形態では、SHMは画像形成体を含有しているか、或いは画像形成体をキレートしている。適当な画像形成体としては、常磁性体、及び例えばα粒子、γ粒子、β粒子又は陽電子のような粒子を放出する核反応を起こす物質が挙げられる。かかる画像形成体は当業者に公知である。γ放出体としては、例えば111In及び153Gdが挙げられる。陽電子放出体としては、例えば89Zrがあり、陽電子放出断層撮影法(PET)撮像に用いることができる。
【0016】
特に好ましい立体障害分子は常磁性体をキレートする分子である。当業者には自明であろうが、常磁性体には数種の遷移金属及びランタニドイオンがある。常磁性体と錯形成することが知られていて、ポリマーの折れ曲がりに抗する立体障害を与えるのに十分な大きさをもつ分子であればどんなものでもSHMとして用いることができる。好ましくは、SHMから誘導され、ポリマー主鎖に存在する基は、水性環境中で正味の負電荷を呈する。ランタニドイオンをキレートする適当な分子としては、特に限定されないが、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−四酢酸(DOTA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス(2−プロピオン酸)(DOTMA)、1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン−1,4,8,11−四酢酸(TETA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス[3−(4−カルボキシル)ブタン酸]、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス(酢酸−メチルアミド)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス(メチレンホスホン酸)、及びp−イソチオシアナトベンジル−1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−四酢酸(p−SCN−Bz−DOTA)が挙げられる。他のイオン(例えばFe(III)、Mn(II)、Cu(II)等)とのキレートに有用な配位子としては、ビス(チオセミカルバゾン)及びその誘導体、ポルフィリン及びその誘導体、2,3−ビス(2−チオアセトアミド)プロピオネート及びその誘導体、N,N′−ビス(メルカプトアセチル)−2,3−ジアミノプロパノエート、並びにビス(アミノエタンチオール)及びその誘導体がある。
【0017】
典型的には、共重合体主鎖にSHMを結合させるため、SHMに活性化基を設ける。SHMに存在する活性化基は、共重合体と反応する任意の基でよい。適当な基としては、特に限定されないが、炭酸−無水炭酸混成基、アミン基、スクシンイミジル基及びジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)基がある。当業者には、所与のSHMに活性化基を結合させる反応スキームは容易に想到されよう。
【0018】
特に好ましい方法では、実質的単活性化立体障害分子(「SHM」)を提供する。「活性化」という用語は、分子が共重合体鎖に共有結合できる官能基がSHMに設けられていることを意味する。「実質的単活性化」という用語は、立体障害分子の約90%以上が単一の活性部位のみを有することを意味する。
【0019】
一実施形態では、SHMはDTPAであり、活性化基は炭酸−無水炭酸混成基である。DTPAを活性化してポリペプチド主鎖と反応させるための典型的な反応スキームを図1に示す。図に示す通り、まず一無水物DTPAを調製する。具体的には、フラスコにアセトニトリルとDTPAを仕込む。次いで、トリエチルアミンをシリンジを介して添加する。溶液を窒素雰囲気下で60℃に加熱する。混合物は均一になるまで攪拌する。透明な溶液を次いで窒素雰囲気下で−45℃に冷却し、イソブチルクロロホルメートをゆっくりと添加してDTPAの一無水物を得る。当業者には自明であろうが、DTPAは無水物への転化に利用可能な酸基を5個有する。しかし、実質的単活性化DTPAが望まれるので、これらの酸部位の1個のみを無水物に転化すればよい。意外にも、−40℃未満に冷却しながらクロロホルメートをゆっくりと添加すると、こうした結果が得られる、つまりDTPAの約90%以上がDTPAの一無水物になることが判明した。
【0020】
この実質的単活性化SHMを次いで含リジンポリマーと反応させる。
【0021】
共重合体を実質的単活性化SHMと反応させる正確な条件は、選択される共重合体及び用いるSHMを始めとする幾つかの要因によって決まる。当業者には、所望の共重合体−SHM複合体を形成する所与の一対の材料のための反応スキームは容易に想到されよう。
【0022】
特に有用な実施形態では、例えば上述の一無水物DTPAを周囲雰囲気条件下でポリ(リジン−コ−グルタミン酸)の水溶液に単に滴下する。
【0023】
次いで、得られる共重合体−SHM生成物を精製する。精製時に、共重合体−SHM生成物を揮発性溶媒その他の不純物から分離する。共重合体−SHM生成物の精製は公知の手段を用いて行うことができる。
【0024】
特に有用な実施形態では、共重合体−SHM生成物を完全には乾燥させないような精製法が用いられる。過度に乾燥すると、共重合体−SHM生成物の立体配置に影響し、複合度の決定に干渉すると考えられる。
【0025】
好ましい精製法では、まず反応混合物を減圧下に置いて、水よりも揮発性の高い不純物を除去する。このステップで反応混合物から水を完全に除去することがないように注意すべきである。この好ましい精製法の次のステップは、残りの反応混合物を遠心分離することである。可溶性不純物は上清に残る。遠心分離ステップからの保持液を再懸濁して透析に付す。適宜、透析後の共重合体で限外濾過を行う。これらのプロセスにおける技術は当業者の知見の範囲内にある。
【0026】
次いで、得られる生成物の特性は、例えば高速液体クロマトグラフィ(HPLC)のような当業者に公知の技術を用いて決定できる。
【0027】
複合共重合体を造影剤として用いる実施形態では、複合ポリマーに画像形成体を導入する。例えば、MR活性剤を得るには、共重合体−SHM生成物に常磁性イオンを導入すればよい。例として、共重合体−SHM生成物を含有する溶液(15mM NaHCO)にガドリニウム塩(例えばGdCl又はクエン酸ガドリニウムの0.1M HCl溶液(Gd 50mM))を滴下することによって、キレート用DTPA基にガドリニウムを結合させることができる。Gdの滴下は、遊離Gd(利用可能なDTPA基でキレートされていない)の指標が僅かに認められるまで続ける(ポリマー溶液の少量のアリコートを10μMのarzenzo IIIIの酢酸緩衝液に添加すると、遊離Gdで染料溶液が青くなる。)。こうしてGdを結合させた高複合共重合体は被検者の血管への導入準備が整ったものである。
【0028】
ある実施形態では、複合ポリマーを薬物送達に用いることができる。例えば、SHM自体が治療薬となると思料される。また、置換共重合体鎖の幾つかの部位に治療薬を結合させることもできると思料される。例として、抗腫瘍活性をもつことが判明している化学療法薬(例えばドキソルビシン又はメトトレキセートなど)を複合共重合体に結合させることができる。ここではドキソルビシンとメトトレキセートを具体的な化学療法薬として挙げたが、用いる特定のポリペプチドに結合できる公知の化学療法薬であればどんなものでも使用できる。また、リシンやアブリンのような植物毒素及び細菌毒素を用いてもよい。治療用には、90Y又は211Atのような放射線治療薬を用いることもできる。
【0029】
治療薬は、当業者に公知の手法を用いて複合共重合体に結合させることができる。また、治療薬を他の種類の活性薬剤と併用して複合共重合体に導入することもできると思料される。例えば、共重合体主鎖を、画像形成体とキレートする非治療型SHMと高度に結合させて、治療薬が主鎖に沿った少数の部位にのみ存在するようにすることができる。別の例として、共重合体主鎖を非治療型SHMと高度に結合させて、治療薬が共重合体主鎖に直接結合せず、SHMに結合させることもできる。
【0030】
他の実施形態では、複合ポリマーを特定の組織のターゲティングに用いることができる。例えば、SHM自体を標的剤とすることができると思料される。また、置換共重合体鎖に沿った幾つかの部位に標的剤を結合させることもできると思料される。標的薬は、当業者に公知の手法を用いて複合共重合体に結合させることができる。また、標的薬を他の種類の活性薬剤と併用して複合共重合体に導入することもできると思料される。例えば、共重合体主鎖を、画像形成体とキレートする非標的型SHMと高度に結合させて、標的薬が主鎖に沿った少数の部位にのみ存在するようにすることができる。別の例として、共重合体主鎖を非標的型SHMと高度に結合させて、標的薬が共重合体主鎖に直接結合せず、SHMに結合させることもできる。
【0031】
図2に、正常組織から腫瘍組織3を通る血管1を示す。正常組織の血管の孔5は小さく、活性薬剤分子に結合したポリペプチド担体分子である担体/活性薬剤(C/A)錯体分子11は血管内に留まる。活性薬剤分子は、公知のコントラスト増強剤、薬剤、毒素、又は腫瘍組織を標的とする他の分子であってよい。腫瘍組織3の内部では、孔7は正常組織の孔5よりも格段に大きい。C/A錯体分子13が孔9を通って腫瘍3の間質空間に入るのを示してある。
【0032】
或いは、孔は単なるチャネルではなく内皮の細胞外基質の線維網で擁していてもよい。レプテーションと呼ばれるプロセスによって、細長いミミズ状分子が障壁の周りをすり抜け、球状分子又はコイル状分子では通過することのできない制限された開口を通り抜けることができる。実験結果によれば、大部分の腫瘍チャネルが実際に内皮の単なる開口ではなくこの種の制限されたチャネルであることを示唆している。
【0033】
腫瘍3の間質空間には間質17が豊富に存在する。適切な立体配座、大きさ及び電荷をもつC/A錯体分子15が間質17と絡み合って、腫瘍3の間質空間に捕捉されるようになるのを示してある。
【0034】
本発明のC/A錯体分子は好ましくは、断面直径が健常な内皮の孔よりも大きく正常組織の血管内に留まるが、腫瘍組織の血管の孔よりは小さくその孔から容易に出て間質空間に入り込むことができる。直径約20〜50Åの錯体分子は一般に腫瘍組織の孔構造を通るが、正常組織の孔構造は通らない。
【0035】
腫瘍内部での濃縮に効果的なものとするため、C/A錯体分子は好適には長さが血液内での循環時間を増すのに十分な長さをもつが、腫瘍間質に取り込まれるのに十分な短さのものである。いったん腫瘍間質に入ると、長い分子の方が、おそらく間質空間の間質と絡み合うことで、腫瘍間質に留まる傾向にある。
【0036】
腫瘍組織におけるC/A分子の濃縮は、鎖長に依存する次の二つのプロセスの所産である。
【0037】
1.レプテーションによる腫瘍組織内への取込みが第一のプロセスであり、このプロセスではペプチド鎖の長さが増すほど取込みの有効性は低くなる。レプテーションによって障壁及び孔を通過することができても、分子が長いほど腫瘍間質への通過は遅くなる。このプロセスは周知であり、ゲル電気泳動でのDNA分子又は変性タンパク質の分離を起こす。
【0038】
2.第二のプロセスは、腎臓の糸球体濾過で行われる血液循環からのC/A錯体分子のクリアランスに関する。クリアランスは短い分子の方が速く、血漿寿命が短くなる。血漿寿命はペプチドの長さが増すと急激に増大するが、分子長が500残基程度でプラトーに達し、寿命はそれ以上ほとんど変化しない。
【0039】
高分子の立体配座が細長いミミズ状であると、折り畳み立体配座又は球状立体配座のような他の立体配座よりも取込みが増大する。立体配座は分子の持続長によって測定することができる。これは光散乱法で決定し得る。
【0040】
立体配座は、鎖内電荷相互作用と分子の剛直性の結果である。C/A担体分子はポリペプチドとして選択される。しかし、ポリペプチドの多くは、各ペプチド結合での回転が比較的自由なため折り畳まれて密なランダムコイルになる傾向がある。また、各ポリペプチドが反対電荷のアミノ酸からなる場合には、図3の結合21で示すような鎖内電荷相互作用が生ずる。また、図3の結合23で示すように鎖同士の間で鎖間電荷相互作用が起こることもある。鎖内電荷相互作用が有意に存在すると、C/A錯体分子は球状又は折り畳み状の立体配座を取る可能性がある。
【0041】
本発明のランダム共重合体担体分子で達成される立体配座は、基本的に伸び拡がった伸長鎖で折り畳みのほとんどないミミズ状の形態である。分子の「直線性」の尺度は持続長(persistence length)である。持続長は、光散乱実験で測定される回転半径に関係する。ポリ−L−リジン(PLL)のように置換基がほとんど又は全くない折り畳みポリペプチドは持続長が約10オングストローム(Å)と短く、腫瘍組織のターゲティングには適さない。従って、本発明のランダム共重合体系C/A錯体分子は好ましくは100〜600Åの持続長を有し、PLLのC/A錯体分子よりもはるかに容易に腫瘍組織に濃縮する。適切な持続長の担体分子と活性薬剤との錯体を形成するため、ランダム共重合体出発原料は鎖内イオン結合が実質的にないか或いは低減している。
【0042】
試験溶液内の夾雑粒子の影響で、分子によっては立体配座を決定するための光散乱法による持続長の測定が困難な場合もある。しかし、担体に結合した常磁性体の磁気共鳴(MR)T緩和を測定することによって、分子の立体配座を推量できることが判明した。これは、ポリマー鎖に沿ったキレート剤にガドリニウムのような常磁性イオンを結合させることによって実施される。
【0043】
担体分子が細長い立体配座を有する場合、キレート剤/MR活性体は主鎖への結合点で自由に回転し、MR信号の発生源である周囲の水プロトンのT緩和時間が長くなる。
【0044】
担体分子が球状又は高度に折り畳まれた立体配座を有する場合、立体障害及び分子の混み合いによってキレート剤/MR活性体との相互作用が起こり、主鎖との結合での回転が制約される。そのため、キレート剤/MR活性体は担体分子の全体的に緩慢な運動と共にしか運動しない。こうしてT緩和時間が短くなる。
【0045】
高い緩和度は、約15s−1・mM−1の卵白のように折り畳まって球状立体配座となる分子に付随する。低い緩和度は、高度置換Gd−DTPA PLL.sup.hのような細長い分子に付随し、この分子ではGdが速く回転でき、約8s−1・mM−1の緩和度を有する。本発明の最適な立体配座は7〜8s−1・mM−1の緩和度に関連する。ペプチド剤の緩和度が高いときは、その取込み係数は一貫して低かったが、これがレプテーション機構が存在しないためであることは明らかである。
【0046】
生体内の化学物質の多くは負電荷を有するので、被検者の体内に導入された分子が正味負電荷を有していると、凝集を低減し、血漿中での安定な長期循環を図るのに有利である。負に荷電したデキストラン分子は、正電荷又は中性電荷の同等のデキストラン分子よりも糸球体濾過される速度が格段に遅いことが知られている。
【0047】
正味の負電荷が大きいと、C/A錯体分子がその細長いミミズ状立体配座を保つのに役立つという点でも望ましい。
【0048】
図4に、複数の側鎖で水素原子を置換した共重合体担体を示す。共重合体は複数のアミノ酸31からなり、各アミノ酸31は末端がポリペプチド結合で連結している。複数の側鎖残基33が結合して、立体障害及び斥力を及ぼして共重合体鎖をまっすぐにしている。
【0049】
図4には、共重合体の長さをその直径の約5〜500倍とかなり長くすべきであることも示す。こうすることで、上述の通り、共重合体及び結合化学物質が腫瘍組織の孔を通って腫瘍間質に捕捉されるようになる。
【0050】
多くの生体内分子が負電荷を有する傾向にあるため、血漿タンパク質との凝集を回避するためにもC/A錯体分子が正味の負電荷を有していると有利である。また、正に荷電した分子は細胞表面(概して負に荷電している)に付着することも知られている。
【0051】
本発明の組成物の一つの好ましい使用方法を実施するには、まず被検者を撮像し、次いで、本発明に係る共重合体系造影剤を静脈注射して被検者の体内に導入する。ポリマー系造影剤の投与量は約0.01〜約0.1ミリモルGd/kgの範囲内であればよい。次いで、1以上の所定の組織部位で被検者を撮像する。被検者は、好ましくは注射直後から開始して所定の時間間隔で撮像する。好ましくは、この時間間隔は注射後短時間(10分間以内)から注射後1時間までとする。24時間後の画像も取得し得る。
【実施例】
【0052】
実施例1
フラスコにアセトニトリルとDTPAを仕込む。次いで、トリエチルアミンをシリンジを介して添加する。溶液を窒素雰囲気下で60℃に加熱する。混合物を均一になるまで攪拌する。透明な溶液を次いで窒素雰囲気下で−28℃に冷却し、イソブチルクロロホルメートをゆっくりと添加してDTPAの無水物を得る。DTPAの無水物をグルタミン酸−リジン共重合体(Sigma Chemicals社から入手、glu:lys=6:4、重合数140)と7:1のDTPA/リジン比で12時間反応させた。生成物を50℃で20分間ロータリーエバポレーター処理した後、分画分子量30000のメンブランフィルターでダイアフィルトレーションした。
【0053】
収率は22%であった。全有効リジンに対する非結合遊離リジンの分率は20%であり、リジン/全残基数の当量をTNBS法(Fields, Methods in Enzymology, 25:464−468 (1972)に記載)で求めたところ8%であった。R1すなわち23℃でのT緩和度は8.5mMsecであった。リジン複合度は低い(20%)ものの、グルタミン酸残基によるリジン正電荷の希釈による有効複合度は8%と極めて良好である。
【0054】
ラット腫瘍モデルで撮像を行った。具体的には、ラット乳腺癌細胞(ATCC13762、Mat B細胞)をFisher 344メスラット(0.5mlリン酸緩衝食塩水中細胞106個)に移植した。7〜9日後に腫瘍は直径約10mmとなり、この時点で撮像を行った。撮像は2Tで33cmボアのGE CSIスキャナを用いて実施した。送受信にはバードケージ型直角コイルを用いた。T強調画像を得た(TR=250ms、TE=18MS、NEX=16)。造影剤の注射前にラットを撮像した。造影剤は、0.025ミリモルGd/kgの投与量で尾静脈から注入した。注射後直ちにラットを撮像し、次いで24時間後に撮像した。撮像効率は67%の腫瘍強調であったのに対して、同じ投与量の球状薬剤(アルブミン(Gd)DTPA)又はコイル状薬剤(遊離リジン含有量25〜35%)では15%であった。
【0055】
実施例2
共重合体としてSigma Chemicals社から入手した重合数1013の1:4 glu−lys共重合体を用いた点を除けば、実施例1の合成法に従った。収率は30%であった。全有効リジンに対する非結合遊離リジンの分率は12%であり、リジン/全残基数の当量は10%であった。R1すなわち23℃でのT緩和度は7.9mMsecであり、伸長共重合体と一致した極めて良好な値であった。24時間後の腫瘍信号強調は30%であった。この場合にも、球状ポリマー又はコイル状ポリマーで得られた信号強調は10〜15%にすぎなかった。
【0056】
用途によっては、血液循環時間が長いのは望ましくない場合がある。本発明の方法/材料は、血液循環時間をある目標レベルに設定することができる所望のミミズ状立体配座の短鎖ポリマーを確実に製造する能力を提供する。血液循環時間はポリマー鎖長に直接依存する。短鎖ポリマーでは理論的予測によれば腫瘍強調は小さくなるが、応答は迅速で(1時間未満)、血液循環からのクリアランスは迅速であり、いずれもある臨床スクリーニング法では望ましい場合がある。いずれにせよ、本明細書書に記載した幾つかの実施形態に従って製造した短鎖ポリマーでは、腫瘍強調は現在FDAで認可されている造影剤Gd−DTPAで得られる応答よりも2倍以上大きい。しかし、本発明の短鎖ランダム共重合体薬剤は、Gd−DTPAほど迅速には腫瘍から洗い流されない。従って、臨床スクリーニング法は、現在用いられている低分子量薬剤よりも格段に単純化される。
【0057】
従来技術の主鎖の短いポリマー材料の場合、標準的な合成スキームでは適切な立体配座を達成するのが通例困難である。おそらくは末端同士の相互作用のため、高いプロトン緩和度及び低い腫瘍強調効率で実証されるように伸長立体配座が達成されない。しかし、140残基しかないランダム共重合体を出発原料として同じ標準的な合成法を用いると、プロトン緩和度が小さく、生成物が伸長形態を取ることが示された。ラット腫瘍モデルでの腫瘍強調は標準的投与量の0.1ミリモルGd/kgで160%であるのに対して、90残基の鎖長のGd−DTPA−ポリリジンのコイル状薬剤では5%未満であり、低分子量造影剤のGd−DTPAでは70%である。さらに、140残基の鎖長でのこの強調レベルは、伸長単独重合体について476残基の鎖長で観測される強調に鑑みてレプテーションプロセスから予測されるものと厳密に同じである。
【0058】
腫瘍の視覚化に加えて、本発明に係る比較的短いランダム共重合体薬剤は他の用途にも好適に使用できる。血液クリアランス特性が比較的良好であるため、本発明の血管内ポリマー薬剤は血管造影法に有用であろう。また、筋肉、腎臓又は肝臓のような他の器官には蓄積しないようである。従って、本発明の薬剤は、動物モデルの肝臓及び腎臓に蓄積する傾向がみられる球状タンパク質やコイル状単独重合体をベースとした他の薬剤よりも薬物送達/撮像に好ましい。
【0059】
本明細書では本発明の特定の実施形態について説明してきたたが、当業者が改変及び変更をなし得ることは明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨及び技術的範囲に属するあらゆる改変及び変形を包含することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】SHM(DTPA)を活性化して共重合体主鎖と反応させる反応スキームを示す図。
【図2】被検者における本発明に係る複合共重合体の作用を示す図。
【図3】ポリペプチドの鎖間架橋及び鎖内架橋を示す図。
【図4】本発明に係る高置換ポリペプチドを示す図。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
グルタミン酸残基及びアスパラギン酸残基からなる群から選択される1種以上のアミノ酸残基とリジン残基とを含有するポリペプチドを含んでなる分子であって、リジン残基の90%未満が立体障害分子から誘導される基で置換されており、置換ポリペプチドがその平均直径の5〜500倍の長さの立体配座を有している、分子。
【請求項2】
前記立体障害分子から誘導される基が、画像形成体をキレートできるものである、請求項1記載の分子。
【請求項3】
前記立体障害分子から誘導される基が常磁性体をキレートできるものである、請求項1記載の分子。
【請求項4】
前記立体障害分子が、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−四酢酸(DOTA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス(2−プロピオン酸)(DOTMA)、1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン−1,4,8,11−四酢酸(TETA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス[3−(4−カルボキシル)ブタン酸]、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス(酢酸メチルアミド)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラキス(メチレンホスホン酸)、及びp−イソチオシアナトベンジル−1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−四酢酸(p−SCN−Bz−DOTA)、並びにビス(チオセミカルバゾン)、ビス(チオセミカルバゾン)誘導体、ポルフィリン、ポルフィリン誘導体、2,3−ビス(2−チオアセトアミド)プロピオネート、2,3−ビス(2−チオアセトアミド)プロピオネート誘導体、N,N′−ビス(メルカプトアセチル)−2,3−ジアミノプロパノエート、ビス(アミノエタンチオール)、及びビス(アミノエタンチオール)の誘導体からなる群から選択される、請求項1記載の分子。
【請求項5】
前記ポリペプチドがリジンとグルタミン酸とのランダム共重合体である、請求項1記載の分子。
【請求項6】
前記ポリペプチドが、リジン残基とグルタミン酸残基を1:4〜6:4の比で含有している、請求項1記載の分子。
【請求項7】
前記ポリペプチドがグルタミン酸残基を20〜60%含有するランダム共重合体であって、当該ポリペプチドの残部がリジン残基である、請求項1記載の分子。
【請求項8】
前記ポリペプチドが35〜1500個のアミノ酸残基を含んでなる、請求項1記載の分子。
【請求項9】
前記置換ポリペプチドの平均直径が20〜50Åである、請求項1記載の分子。
【請求項10】
前記ポリペプチドがリジンとグルタミン酸とのランダム共重合体であり、立体障害分子がジエチレントリアミン五酢酸である、請求項1記載の分子。
【請求項11】
画像形成体をさらに含んでなる、請求項1記載の分子。
【請求項12】
前記画像形成体が常磁性体である、請求項11記載の分子。
【請求項13】
前記画像形成体がランタニドイオンである、請求項11記載の分子。
【請求項14】
前記画像形成体がガドリニウムである、請求項11記載の分子。
【請求項15】
治療薬をさらに含んでなる、請求項1記載の分子。
【請求項16】
標的薬をさらに含んでなる、請求項1記載の分子。
【請求項17】
リジンとグルタミン酸とのランダム共重合体を含んでなる分子であって、リジン残基の90%未満がジエチレントリアミン五酢酸から誘導される基で置換されており、置換共重合体がその平均直径の5〜50倍の長さの立体配座を有していて、ジエチレントリアミン五酢酸から誘導される基の少なくとも一部がガドリニウムイオンと会合している、分子。
【請求項18】
請求項11記載の化合物を被検者に投与するステップ、及び
被検者を撮像するステップ
を含んでなる方法。
【請求項19】
前記化合物が、ジエチレントリアミン五酢酸から誘導される基で置換されたリジンとグルタミン酸とのランダム共重合体であり、ジエチレントリアミン五酢酸から誘導される基の少なくとも一部がガドリニウムイオンと会合している、請求項18記載の方法。
【請求項20】
前記化合物が0.01〜約0.1ミリモルGd/kgの投与量で投与される、請求項19記載の方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公表番号】特表2006−501204(P2006−501204A)
【公表日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−524697(P2004−524697)
【出願日】平成15年7月23日(2003.7.23)
【国際出願番号】PCT/US2003/022913
【国際公開番号】WO2004/011034
【国際公開日】平成16年2月5日(2004.2.5)
【出願人】(390041542)ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】GENERAL ELECTRIC COMPANY
【Fターム(参考)】