CN113840594A - 用于治疗癌症的聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒 - Google Patents
用于治疗癌症的聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒 Download PDFInfo
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Abstract
本文描述的是疏水性抗癌药物包封在聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒中及其通过腔内途径给药(如腹腔给药)在癌症治疗中的用途。
Description
技术领域
本公开涉及纳米颗粒及医疗领域。特别地,涉及疏水性活性成分包封在聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒中及其通过腔内途径给药(如腹腔给药)在癌症治疗中的用途。
背景技术
纳米技术在医药方面的应用提供了很多激动人心的发展可能,在众多可预想的医药应用中都具有潜力。特别地,纳米医药有望在复杂疾病的治疗方面带来巨大的进步。已经开始显示出特殊价值的纳米颗粒应用中的两个领域是药物递送和分子成像。
聚(氰基丙烯酸烷基酯)(PACA)最早被开发并获批为一种外科胶。后来,PACA纳米颗粒(NP)展现出了有希望作为药物载体的潜力,具有生物可降解性并允许高载药容量。
WO2014191502 A1公开了一种用于制备PACA均聚物或共聚物的隐形NP的一步法聚合工艺,包括水包油细乳液的阴离子聚合。正如所公开,通过利用细乳液与特定类别的聚亚烷基二醇衍生物,此工艺特别适合于包封疏水性药物以保证高装载容量。
将靶向部分共价地结合在聚亚烷基二醇上是可能的,从而能够同时引入靶向基团并形成隐形冠状物(corona)。描述了细乳液可以包含活性剂,并公开了一系列治疗剂。然而,没有一个实施例包括这些试剂中的任何一种的包封,也没有公开体外或体内的数据。
虽然新的靶向治疗方案和免疫疗法正在开发之中,化疗仍是晚期癌症患者的主要治疗选择。然而,对于某些类型的癌症而言,治疗效果不足,而且治疗还会导致严重的副作用。载药NP的多款产品已经上市,许多新的候选产品也正在临床试验当中。包括Shi等人(Shi,J.;Kantoff,P.W.;Wooster,R.;Farokhzad,O.C.,Cancer nanomedicine:progress,challenges and opportunities.Nat Rev Cancer 2017,17(1),20-37)和Torchilin(Torchilin,V.P.,Multifunctional,stimuli-sensitive nanoparticulate systems fordrug delivery.Nat.Rev.Drug Discov 2014,13(11),813-827)在内的多篇综述和评论中已经讨论了这些方面,包括在癌症药物递送中使用纳米颗粒的挑战和机遇。
除了得益于高通透性和滞留(EPR)效应而提高的疗效外(Matsumura,Y.;Maeda,H.,A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy:mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agentsmancs.Cancer Res 1986,46(12 Pt 1),6387-6392),NP包封的药物递送可以显示出降低的毒性。市场上的载药NP的主要优势是当疗效相当接近时,其副作用比游离药物小,如Parahbakar等人(Prabhakar,U.;Maeda,H.;Jain,R.K.;Sevick-Muraca,E.M.;Zamboni,W.;Farokhzad,O.C.;Barry,S.T.;Gabizon,A.;Grodzinski,P.;Blakey,D.C.,Challenges andkey considerations of the enhanced permeability and retention effect fornanomedicine drug delivery in oncology.Cancer Res 2013,73(8),2412-7)所述。
Snipstad等人(Snipstad,S.;Berg,S.;Morch,Y.;Bjorkoy,A.;Sulheim,E.;Hansen,R.;Grimstad,I.;van Wamel,A.;Maaland,A.F.;Torp,S.H.;Davies,C.L.,Ultrasound Improves the Delivery and Therapeutic Effect of Nanoparticle-Stabilized Microbubbles in Breast Cancer Xenografts.Ultrasound Med Biol 2017,43(11),2651-2669)描述了PEG化的PEBCANP联合微气泡(MB)和超声波的医疗用途。所述的药物递送***由聚合物纳米颗粒稳定后的微气泡(NPMB)组成,其可实现超声波介导的药物递送。通过细乳液聚合合成了NP。公开了包含卡巴他赛(CBZ)的NP以及这些NP在三阴性人乳腺癌细胞MDA-MB-231中的体外毒性。Snipstad等人公开的药物递送***的体内数据描述了通过NP=稳定的MB对局部性实体瘤所达到的治疗效果,以及如何通过使用聚焦超声波来提高效果。
紫杉烷类是重要的化疗试剂,已被证实对众多人类癌症具有疗效。紫杉烷类包括紫杉醇、多西他赛、卡巴他赛(CBZ)及它们药学上可接受的盐。紫杉醇最初来源于太平洋紫杉树。多西他赛是紫杉醇的半合成类似物。已被Vrignaud等人(Vrignaud,P.;Semiond,D.;Lejeune,P.;Bouchard,H.;Calvet,L.;Combeau,C.;Riou,J.F.;Commercon,A.;Lavelle,F.;Bissery,M.C.,Preclinical antitumor activity of cabazitaxel,a semisynthetictaxane active in taxane-resistant tumors.Clin Cancer Res 2013,19(11),2973-83)表征的CBZ是一种相对新颖的半合成紫杉烷衍生物。通过稳定微管,CBZ具有有效的细胞抑制作用,但由于其毒性的原因,应用受到了限制。CBZ已经被纳入数个临床试验之中,研究其针对几类癌症的疗效。美国食品药品监督管理局(FDA)已批准CBZ作为多西他赛化疗后的二线药物用于治疗难治性***癌。由于紫杉烷类是疏水性的且在水中难溶,所以它们难以作为药物存在于制剂中。
许多原发性癌症(如卵巢癌或肝癌、结肠癌及胰腺癌)可能会转移至腹腔。癌细胞附着于腹膜的间皮层导致腹膜癌病(PC)的形成。与静脉注射(IV)化疗药物相比,直接腹膜给药的益处是能达到较高的局部药物浓度并同时限制全身毒性。早期曾尝试使用纳米颗粒并通过IP或IV递送化疗药物至腹腔内的肿瘤部位,例如Dakwar等人(Dakwar G.R.,Shariati M.,Willaert W.,Ceelen W.,De Smedt S.C.,Remaut K.,Nanomedicines-basedintraperitoneal therapy for the treatment of peritoneal carcinomatosis-mission possible?Advanced Drug Delivery Reviews 2017 108:13-24),以及Reddy等人(Reddy,H.L.and Murthy,R.S.R.,Pharmacokinetics and biodistribution studies ofdoxorubicin loaded poly(butyl cyanoacrylate)nanoparticles synthesized by twodifferent techniques.,Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc CzechRepub.2004 Dec;148(2):161-6)。然而,由于纳米颗粒和IP治疗原发性腹膜癌或腹膜癌病仍然不是标准治疗,因此仍需进一步开发适合IP递送化疗药物的纳米颗粒。
因此,开发一种能够有效地将治疗剂递送至特定部位的包含纳米颗粒的药物递送***是可取的,因而也是本发明的一个目的。特别地,一种具有疗效、在人或动物体腔内延长停留且不良副作用更少的药物递送***是可取的。
进一步期望所述药物递送***能够通过将疏水性抗癌治疗剂通过IP递送至腹腔以治疗原发性腹膜癌或腹膜癌病。本领域技术人员还将理解的是,本文提供的纳米颗粒还可以给药至腹膜以外的其他的人或动物体腔,以治疗腔体中的癌症。
发明内容
在第一个方面,本文提供的是一种用于治疗受试者的癌症的方法,所述方法包括向所述受试者腔内给药聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒,所述纳米颗粒包含疏水性抗癌药物,其中所述纳米颗粒以足以治疗所述受试者的癌症的量向所述受试者给药。在另一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述腔内给药为腹腔给药。
在另一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述方法不包含NP-稳定的微气泡(MB)。在另一个方面,所述方法不包含使MB稳定的NP或用于稳定充气的MB的NP。在另一个方面,所述方法不包含与MB相关的NP。在又一个方面,所述方法不包含充气的MB。在一个进一步的方面,所述方法不包含MB。
在另一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述纳米颗粒以足以抑制所述受试者的癌症转移的量进行给药,且所述方法包括抑制所述受试者的转移。
在一个进一步的方面,所述PACA NP根据细乳液阴离子聚合工艺制备。
在一个进一步的方面,本文提供的是一种方法,其中所述疏水性抗癌药物由所述PACANP包封,即所述疏水性抗癌药物载于所述纳米颗粒中。
在一个进一步的方面,本文提供的是一种方法,其中所述PACANP的尺寸在800nm以下,例如在选自1nm-800nm或30nm-500nm或80nm-200nm的范围内。在一个进一步的方面,本文提供的是一种方法,其中所述PACA NP的平均尺寸为80nm-200nm。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述PACANP是PEG化的。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述氰基丙烯酸烷基酯选自由氰基丙烯酸正丁酯(BCA)、氰基丙烯酸2-乙基丁基酯(EBCA)、氰基丙烯酸异己酯(IHCA)和氰基丙烯酸辛酯(OCA)所组成的群组。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中通过靶向部分对所述NP进行进一步的表面修饰。在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述疏水性抗癌药物占所述NP总重量的1wt%-90wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述疏水性抗癌药物优选占所述NP总重量的5wt%-50wt%,更优选占所述NP总重量的5wt%-20wt%,或最优选占所述NP总重量的5wt%-15wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述疏水性抗癌药物占所述NP总重量的6wt%-13wt%,更优选占所述NP总重量的约6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%或13wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述方法进一步包含药学上可接受的赋形剂。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述疏水性抗癌药物为紫杉烷。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述紫杉烷占所述NP总重量的1wt%-90wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述紫杉烷优选占所述NP总重量的5wt%-50wt%,更优选占所述NP总重量的5wt%-20wt%,或最优选占所述NP总重量的5wt%-15wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述紫杉烷占所述NP总重量的6wt%-13wt%,更优选占所述NP总重量的约6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%或13wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述紫杉烷为卡巴他赛。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述卡巴他赛占所述NP总重量的1wt%-90wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述卡巴他赛优选占所述NP总重量的5wt%-50wt%,更优选占所述NP总重量的5wt%-20wt%,或最优选占所述NP总重量的5wt%-15wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述卡巴他赛占所述NP总重量的6wt%-13wt%,更优选占所述NP总重量的约6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%或13wt%。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述癌症选自由***癌、乳腺癌、腹膜癌、结直肠癌、胃癌、直肠癌、胶质瘤、肺癌、肾癌、肝癌、脾癌、胆囊癌、淋巴癌、肾上腺皮质癌、睾丸癌、尿路上皮移行细胞癌和卵巢癌所组成的群组。
在又一个方面,本文提供的是一种方法,其中所述癌症为原发性腹膜癌或腹膜癌病,所述腹膜癌病源自卵巢癌、结直肠癌、胃癌、肾癌、直肠癌、腹膜假性粘液瘤、胰腺癌、肝细胞癌、胆囊癌、阑尾恶性肿瘤、子宫内膜癌、***、乳腺癌、肺癌、恶性黑色素瘤、肾上腺皮质癌或尿路移行细胞癌。
附图说明
图1:显示在PMCA-1中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数。纳米颗粒经腹腔注射。*表示p<0.05。CBZ:通过治疗6只小鼠中有3只被治愈。PACA(CBZ):6只小鼠中有5只被治愈。PBS(磷酸盐缓冲生理盐水)。术语“被治愈”是指在第100天处死动物,没有检测到肿瘤。
图2:显示在PMCA-3中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数。纳米颗粒经腹腔注射。*表示p<0.05。由于肿瘤生长,所有使用溶媒治疗的动物均被处死。在CBZ组中没有动物被治愈。使用PACA(CBZ)治疗的组中:5只小鼠中有2只被治愈。PBS(磷酸盐缓冲生理盐水)。
图3:显示在PMCA-1中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数。腹腔(IP)注射和静脉(IV)注射后的肿瘤生长进行了比较。PBS(磷酸盐缓冲生理盐水)。
图4:显示在PMCA-1中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后存活的小鼠的数量的Kaplan-Meier存活曲线。CBZ IP.:注射之后第90天6只小鼠中有4只仍然存活。CBZ IV:注射之后第90天6只小鼠中有3只仍然存活。PACA(CBZ)IP.:注射之后第90天6只小鼠中有5只仍然存活。PBS(磷酸盐缓冲生理盐水)。
图5:显示在PMCA-3中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数。腹腔(IP)注射和静脉(IV)注射后的肿瘤生长进行了比较。PBS(磷酸盐缓冲生理盐水)。
图6:显示在PMCA-3中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后的存活率的Kaplan-Meier存活曲线。CBZ IP.:注射之后第60天没有小鼠存活。CBZ IV:注射之后第70天没有小鼠存活。PACA(CBZ)IP.:注射之后第100天80%的小鼠仍然存活。PBS(磷酸盐缓冲生理盐水)。
图7:全身成像。含荧光染料NR668的PEBCA颗粒在健康裸鼠体内测试的生物分布。显示了来自各组的小鼠和器官的代表性图像。(A)腹腔或静脉给药NP之后1h、24h、72h、7天和14天获得的全身图像。(B)在(A)中的时间点上获得的分离的器官的体外荧光图像。显示了注射之后7天分离的器官的图像。(C)荧光强度量化为收集的组织的感兴趣像素数据的每个区域的相对辐射效率,在(A)中的时间点上进行计算。显示了作为第7天和第14天收集的组织的感兴趣像素数据的每个区域的相对辐射效率的荧光强度量化。(D)显示了作为第1h、24h、72h、7天和14天收集的腹膜组织的感兴趣像素数据的每个区域的相对辐射效率的荧光强度量化。
图8:实施例2的小鼠模型体内研究中所使用的批次的纳米颗粒粒径分布。PEBCA-CBZ(表1中z-均粒径为215nm的批次)和PEBCA(无药物;表1中z-均粒径为156nm的批次)的粒径分布。溶于聚山梨酯80溶液中的非包封CBZ的粒径分布。y轴上的强度(%)表示总散射的百分比强度。
具体实施方式
定义
术语“纳米颗粒(NP)”在此用于描述线性尺寸不超过800nm的颗粒或胶囊。
术语“粒径”或“线性尺寸”或“尺寸”在本文中用于描述纳米颗粒的尺寸特性,其可以使用不同的方法进行测量,例如(F.Caputo,J Clogston,L.Calzolai,M.Roesslein,A.Prina-Mello,Measuring particle size distribution of nanoparticle enabledmedicinal products,the joint view of EUNCL and NCI-NCL;A step by stepapproach combining orthogonal measurements with increasing complexity Journalof Controlled release,Volume 299,p31-432019)中所描述的方法。由于所要研究的颗粒并非是完全相同的尺寸,因此使用术语“粒径分布”或“平均线性尺寸”或“平均粒径”。
术语“PEG化”在本文中用于描述聚乙二醇(PEG)聚合物链向纳米颗粒的共价和非共价的结合或联合过程,然后将其描述为PEG化(聚乙二醇化)。正如本领域技术人员所知,PEG向NP表面的结合可以通过在NP周围形成水冠状物(water corona)来向宿主的免疫***“掩饰”NP。这可以降低NP的免疫原性和抗原性,并通过降低肾清除率而延长其循环时间。根据表面上的PEG的密度,PEG可分为处于刷状构造或蘑菇状构造。PEG化可以通过共价键或非共价键在NP的合成期间或之后进行,因而产生PEG化的不同性能。
术语“靶向部分”在本文中用于描述可键合至NP的表面并导致其可选性结合到特定细胞或生物表面的任何分子。
术语“被动靶向”在本文中用于描述由于血管渗漏和淋巴引流受损而发生的纳米颗粒在发炎和恶性组织中的积累和/或滞留。被动靶向与NP表面上的靶向部分无关。
术语“高通透性和滞留(EPR)”效应是被动靶向的一个示例,描述了某些尺寸的分子(通常为脂质体、纳米颗粒和大分子药物)经静脉给药后在肿瘤组织中比在正常组织中更加倾向于积累的现象。
在本文中所描述的NP的尺寸通常约为1nm-800nm,例如约为30nm-500nm,优选约为80nm-2000nm。因此,EPR效应将允许本文中所述的NP选择性地渗出并在肿瘤中积累。
术语“主动靶向”在本文中用于描述由于靶向部分与细胞表面或生物表面之间的特定相互作用而导致的纳米颗粒在特定细胞或生物表面的积累和/或滞留。
术语“腹腔给药(intraperitoneal administration)”和“腹腔给药(administered intraperitoneally)”为本领域中公知的术语,包括通过非限制性列举的给药模式,其中包含向人或动物腹膜的注射和导管使用。腹腔给药的一种治疗类型是腹腔化疗,例如腹腔热灌注化疗(HIPEC),其中化疗直接施用于腹腔。
术语“腹膜”为本领域中公知的术语。腹膜也被公认为腹盆腔(abdominopelviccavity)。腹盆腔的非限制性列举为腹腔(例如消化器官、脾脏、肾脏)和盆腔(例如膀胱、生殖器官)。
术语“腔内给药(intracavitary administration)”和“腔内给药(administeredintracavitary)”为本领域中公知的术语,包括通过非限制性列举的给药模式,其中包含向人或动物体腔或体间隙的注射和导管使用。腔内给药的一种治疗类型是腔内化疗,以使化疗直接施用于人或动物的体腔。
术语“体腔”为本领域中公知的术语。人或动物体腔的非限制性列举为颅腔(如大脑)、脊椎腔(如脊髓)、胸腔(如心脏、肺)、腹腔(如消化器官、脾脏、肾脏)以及盆腔(如膀胱、生殖器官)。
本文中使用的术语“疏水性”是指在水溶液中具有较差溶解度的药学上具有活性的药物。如何测量疏水性和溶解度是本领域技术人员所熟知的,并且可以在例如药典中找到,如《欧洲药典》的第5.11节“Characters section in monographs”中,第729页,01/2008:51100。本发明的疏水性药物的示例为紫杉烷类。
术语“药学上可接受的”在本文中用于表示适合向包括人类患者在内的受试者施用以实现本文所述的治疗的***或组合物,并且鉴于疾病的严重程度和治疗的必要性而无过度的毒副作用。
同义使用的术语“治疗(therapy)”、“治疗(treat)”、“治疗(treating)”和“治疗(treatment)”指的是向处于疾病危险中或受疾病折磨的患者提供益处的任何行动,包括通过减轻、抑制、压制或消除至少一种症状的状况改善;疾病进展的延迟;疾病发作可能性的预防、延迟或抑制等等。
术语“与纳米颗粒相关的微气泡”或“与微气泡相关的纳米颗粒”在本文中用于描述纳米颗粒可以以何种方式与微气泡界面相互作用。与此有关的所用术语“与......相关”包括通过任何类型化学键合的关联,如共价键合、非共价键合、氢键合、离子键合或其他任何的表面-表面相互作用。
说明
本文描述的是一种用于治疗癌症的药物递送***,其包含聚(氰基丙烯酸烷基酯)(PACA)纳米颗粒(NP),所述聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒含有疏水性抗癌药物,例如卡巴他赛(CBZ)。
在一个优选的实施方式中,该药物递送***用于腹腔给药。
本发明的一个实施方式是一种不含有微气泡(MB)的药物递送***。
在两种动物模型体内证明了载有细胞毒性药物CBZ的PACA NP的效果,这两种动物模型通过将来自结直肠癌或腹膜假性粘液瘤的腹膜转移患者的肿瘤组织块植入裸鼠中而形成。
腹膜是覆盖腹腔(腹膜壁层)和腹腔内器官(腹膜脏层)的间皮膜。腹腔的腹膜支撑着众多腹部器官,并充当其血管、***和神经的导管。腹腔内含有少量的液体,在隔膜、重力和肠蠕动产生的负压的影响下进行循环。这种自然流动模式决定了病变在腹腔内的传播途径。腹腔空间内的结构被称为“腹腔内的(intraperitoneal)”,并包括胃和肠。
腹腔注射或IP注射是将物质注射至腹膜(体腔)中。在过去,更常用于动物而非人类。一般来说,当需要大量的血液替代液时或者当血压较低或其他问题阻碍使用合适的血管进行静脉注射时,腹腔注射是优选的。
在动物中,腹腔注射主要在兽医和动物试验中用于施用全身性药物和液体,因为与其他非肠道方法相比易于给药。
在人类中,该方法可用于施用化疗药物以治疗某些癌症,例如卵巢癌。直接在腹腔内进行化疗可以使腹腔内的药物浓度达到数倍的增加。
根据本发明,腹腔(IP)化疗可以在细胞减灭术之前或之后单独使用。
细胞减灭术是一种用于切除影响腹部保护膜的肿瘤的外科手术。当其与腹腔热灌注化疗相结合时,能显著延长预期寿命并降低癌症复发率。腹腔热灌注化疗(HIPEC)是在手术期间直接向腹部递送高浓度的热化疗的治疗。
尽管细胞减灭术和腹腔(IP)化疗可以成为一些患者的治愈选择,但治疗结果仍是高度多变的,有必要寻找新的治疗方法。
腹膜癌病(PC)定义为任何非起源于腹膜本身的肿瘤在腹腔内的扩散。
PC是腹盆腔恶性肿瘤中最为常见的。卵巢癌是最常见的病因(46%),其次是结直肠癌(31%)、胰腺癌、胃癌和其他恶性肿瘤,包括肝细胞癌、胆囊癌、肾细胞癌、移行细胞癌、子宫内膜癌、***和不明原因的原发性癌。腹部以外的疾病,如乳腺癌、肺癌和恶性黑色素瘤,也可以通过血源性扩散累及腹腔。
发明人通过免疫组织化学分析对五种人类肿瘤以及来自源于结直肠癌或腹膜假性粘液瘤的人PC的相应原位动物模型进行了广泛的表征(Flatmark,K.,et al.,Exploringthe peritoneal surface malignancy phenotype-a pilot immunohistochemical studyof human pseudomyxoma peritonei and derived animal models.Human Pathology,2010.41(8):p.1109-1119)。
如本文所公开,研究证明了NP-包封的疏水性抗癌药物CBZ在其中两种模型中的效果,两种模型表示为PMCA1和PMCA3的两种模型。与浓度相似的非包封药物相比,NP-包封的CBZ显示出具有相似、甚至更好的疗效。
在来自结直肠癌和腹膜假性粘液瘤的腹膜转移的治疗中,很少有药物具有活性。在此情况下,原则上转移性结直肠癌的标准治疗中使用的几种药物是相关的,然而,这些药物都不被认为是对腹膜疾病的治疗非常有效的。特别是对于腹膜假性粘液瘤患者而言,没有全身性化疗被认为是有效的。因此,这一特定群体的患者具有很高的未得到满足的治疗需求。总之,在PACA NP中包封CBZ或替代的疏水性抗癌药物是这些疏水性药物临床可用制剂的具有前景的替代品。
已进行的研究证明了载有细胞毒性药物CBZ的PACA NP通过腹腔给药在具有腹膜癌病(PC)的体内模型中的效果。发生在腹部器官(如卵巢、结肠和直肠、胃和胰腺)中的原发性癌常常导致癌细胞迁移到腹腔,从而导致腹膜癌病的形成。作为一种替代的给药途径,在两种不同的小鼠模型中测试了腹腔(IP)化疗,与单独使用CBZ的IP治疗相比,载有CBZ的PACA NP在两种模型中均显示出了更好的疗效,参见图1-6和实施例2。通过腹腔注射进行腹腔给药。
不受理论约束的情况下,假设IP治疗取得的改善结果是由于腹膜中载有疏水性抗癌药物(如细胞毒性药物CBZ)的PACANP达到了较高的局部药物浓度。相对于游离药物给药,通过药物包封实现了增强的药物滞留。此外,腹膜内的肿瘤与PACA NP之间可能存在相互作用,进一步使高浓度的药物能够到达肿瘤。与非肠道注射至血液相比,腹腔给药的另一个益处是全身性毒性的降低,尤其是当药物被包封时,参见图7A、B、C和D的分布研究,其清楚地表明,与NP的静脉给药相比,PACA NP的腹腔给药提高了腹膜中的浓度。
本领域技术人员将理解的是,本文公开的发明与Snipstad等人(Ultrasound MedBiol 2017,43(11),2651-2669)所描述的药物递送***在形式上是不同的。如本文所述,本发明的药物递送***并非通过静脉给药,而且不包含Snipstad等人(2017)所描述的NP-稳定的MB。在不同的实施方式中,根据本发明的药物递送***不包含使MB稳定的NP或用于稳定充气的MB的NP。因此,与Snipstad等人(Ultrasound Med Biol 2017,43(11),2651-2669)所描述的超声波介导的递送***形成对照,本文所述的药物递送***并不依赖于超声波来达到治疗效果。相应地,在所公开的一个实施方式中,药物递送***不通过声场介导,例如超声波或聚焦超声波。
在一个进一步的实施方式中,药物递送***不包含与MB相关的NP。还公开了一种不包含充气的MB的药物递送***。在又一个进一步的实施方式中,药物递送***不包含MB。
本文所提供的一个优选的实施方式是一种药物递送***,其包含载有疏水性抗癌药物或其药学上可接受的盐的PEG化的PACA NP,所述药物递送***通过腹腔给药至对其有需求的受试者而用于治疗癌症。
本文所提供的又一个优选的实施方式是一种药物递送***,其包含载有CBZ或其药学上可接受的盐的PEG化的PACA NP,所述药物递送***通过腹腔给药至对其有需求的受试者而用于治疗癌症。
与静脉(IV)治疗相比,腹腔(IP)给药可以使达到腹腔内的药物浓度增加数倍。因此,本发明的药物递送***用于腹腔给药。
在一个实施方式中,本发明的药物递送***通过腹腔化疗(例如腹腔热灌注化疗)而用于治疗癌症。
如Sulheim等人(Sulheim et al.Cellular uptake and intracellulardegradation of poly(alkyl cyanoacrylate)nanoparticles.JNanobiotechnology.2016 Jan 8;14:1)所证明,PACA NP的降解速率可以通过选择氰基丙烯酸酯单体的烷基链来进行控制。通过使用一组细胞系,还证明了细胞毒性取决于所使用的单体,即氰基丙烯酸正丁酯、氰基丙烯酸2-乙基丁基酯或氰基丙烯酸辛酯(分别为BCA、EBCA和OCA),参见Sulheim等人(Sulheim et al.Cytotoxicity of Poly(AlkylCyanoacrylate)Nanoparticles.Int J Mol Sci.2017 Nov 18;18(11))。
在本发明的不同实施方式中,氰基丙烯酸酯单体的烷基链为线性或支化的C4-C10烷基链。在优选的实施方式中,所使用的单体选自由氰基丙烯酸正丁酯(BCA)、氰基丙烯酸2-乙基丁基酯(EBCA)、氰基丙烯酸异己酯(IHCA)和氰基丙烯酸辛酯(OCA)所组成的群组。相应地,在不同的实施方式中,药物递送***包含选自由PBCA(聚(氰基丙烯酸正丁酯))、PEBCA(聚(氰基丙烯酸乙基丁基酯))、PIHCA(聚(氰基丙烯酸异己酯))和POCA(聚(氰基丙烯酸辛酯))所组成的群组中的NP。
如本文所述,NP是PEG化的,即涂覆有亲水性聚合物,如聚乙二醇(PEG)。
在本发明的一个实施方式中,具有或不具有靶向部分的PACA NP是根据细乳液阴离子聚合工艺制造的,特别是如WO2014/191502中所描述的一步法工艺。
通过使用由靶向部分进一步表面修饰的NP,例如通过使用与共价结合靶向部分的聚亚烷基二醇一起经细乳液阴离子聚合技术而制备的NP,可以达到主动靶向并潜在地增强在特定部位的滞留,如在肿瘤中或患病组织中。此外,这可以促进在依赖于特定配体-受体相互作用的癌细胞中的摄取。
靶向部分可以为使NP特异性结合在靶向部位的任何合适的部分。
优选地,靶向部分的分子量在100Da-200000Da的范围内,更优选200Da-50000Da,甚至更优选300Da-15000Da。
应当理解的是,单一的靶向部分或不同靶向部分的混合物都可以使用。
靶向部分的示例选自由氨基酸、蛋白质、肽、抗体、抗体片段、糖类、碳水化合物、多糖、细胞因子、趋化因子、核苷酸、凝集素、脂质、受体、类固醇、神经递质、细胞表面标志、癌症抗原、糖蛋白抗原、适配体或其混合物所组成的群组。特别优选的靶向部分包括线状和环状的多肽。在一个实施方式中,靶向部分不属于由氨基酸和脂质所组成的群组。先前已知的是,当纳米颗粒全身性给药进入血液时,纳米颗粒的尺寸会影响其靶向效果,因为它们会积累在具有血管渗漏的肿瘤附近的区域。这被认为是肿瘤组织中的“高通透性和滞留”(EPR)效应。EPR效应作为一种靶向类型,通常被认为是“被动靶向”。
本文所述的NP的尺寸通常为约1nm-800nm,例如约30nm-500nm,优选约80nm-200nm。因此,EPR效应将允许本文所述的NP选择性地渗出并在肿瘤中积累。
传统上,肿瘤靶向方法分为“被动靶向”和“主动靶向”。EPR效应将作为被动靶向的一种形式而为本领域技术人员所熟知。在NP的表面上引入靶向部分将作为主动靶向的一种类型而为本领域技术人员所熟知。
实施例中使用的NP包含细胞毒性药物卡巴他赛(CBZ)。CBZ是一种抑制微管分解的半合成紫杉烷衍生物。CBZ是一种疏水性分子且水溶性极低,这使得游离的、非包封药物的给药很复杂。
然而,如实施例所示,由于CBZ或替代的疏水性抗癌药物在氰基丙烯酸烷基酯单体中的良好相容性和溶解性,使得高浓度的药物可以溶解在氰基丙烯酸烷基酯单体溶液中,从而变成包封在通过细乳液阴离子聚合工艺制备的PACA中。
根据一个不同的方面,疏水性抗癌药物在NP中的载药容量可以为NP总重量的1wt%-90wt%,优选为NP总重量的1wt%-20wt%或5wt%-50wt%。在特别优选的实施方式中,疏水性抗癌药物的载药容量为NP总重量的1wt%-20wt%或5wt%-50wt%。在特别优选实施方式中,CBZ的载药容量为NP总重量的5wt%-15wt%.例如NP总重量的5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%。
根据又一个不同的方面,CBZ在NP中的载药容量可以为NP总重量的1wt%-90wt%,优选为NP总重量的1wt%-20wt%或5wt%-50wt%。在特别优选实施方式中,CBZ的载药容量为NP总重量的5wt%-15wt%,例如NP总重量的5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%。
因此,本文所述的药物递送***对疏水性药物具有高载药容量,其显示出了对于组合物的治疗效果的影响。
由于CBZ不溶于水,常规制剂是将CBZ溶于聚山梨酯80溶液中。本文所使用的非包封或游离CBZ指的是该常规制剂。
CBZ已被纳入数个临床试验之中,以研究其对不同类型癌症的作用,包括几种类型的***癌、肾上腺皮质癌、睾丸癌、尿路上皮移行上皮细胞癌和卵巢癌。
临床研究已表明,由于毒性的原因,CBZ的疗效伴随着严重的副作用和死亡。临床试验中观察到的毒性比率已被认为对CBZ的使用和管理构成了障碍,而该药物在另一方面则显示出了极佳的活性。从临床试验向临床实践的过渡中,由于副作用的风险、高成本、来自给药方案的不适以及对于CBZ治疗在先前提出的给药方案缺乏患者依从性,推测不会大量使用CBZ。因此,已经在如***癌的治疗中提出了限制给药方案,例如从每周三次至每周一次,以改善血液耐受性以及更好的治疗范围,从而能够提高剂量强度和活性而不增加相关的毒性。
所以,载药NP的副作用比游离药物少的优势使得发明人所描述的药物递送***与CBZ或替代的疏水性抗癌药物(如替代的紫杉烷)高度相关。将紫衫烷(如CBZ)或替代的疏水性抗癌药物包封于NP中可以提供更持久的药物释放曲线,这可以减轻部分毒性并允许更高剂量的给药。副作用的降低使得增加药物剂量给药成为了可能。因此,在NP中的药物包封将进一步改善治疗效果。故发明人提出了这样的想法:本文所述的药物递送***在用于治疗癌症时将加强治疗效果和/或降低副作用。
在不同的实施方式中,本发明提供了一种用于治疗癌症的药物递送***,其包含任选的载有疏水性抗癌药物(如CBZ)或其药学上可接受的盐的PEG化的PACANP,其中,所述癌症选自由***癌、乳腺癌、腹膜癌、结直肠癌、胃癌、直肠癌、胶质瘤、肺癌、肾癌、肝癌、脾癌、胆囊癌、淋巴癌、肾上腺皮质癌、睾丸癌、尿路上皮移行细胞癌和卵巢癌所组成的群组。
在不同的实施方式中,腹膜癌病可以源自卵巢癌、结直肠癌、胃癌、肾癌、直肠癌、腹膜假性粘液瘤、胰腺癌、肝细胞癌、胆囊癌、阑尾恶性肿瘤、子宫内膜癌、***、乳腺癌、肺癌、恶性黑色素瘤、肾上腺皮质癌或尿路移行细胞癌。在两个特别的实施方式中,癌症是源自结直肠癌或腹膜假性粘液瘤的腹膜癌病。
根据一个实施方式,药物递送***以腔内给药的组合物的形式提供。该组合物可任选地包含药学上可接受的载体和赋形剂。
根据第二个实施方式,药物递送***以腹腔给药的组合物的形式提供。该组合物可任选地包含药学上可接受的载体和赋形剂。
本发明第一个实施方式或第二个实施方式的一个方面包括一种治疗癌症的方法,其包括向有需要的受试者施用根据第一个实施方式的药物递送***。示例性的受试者包括哺乳动物受试者,例如人类受试者。
实施例
实施例1
纳米颗粒的合成与表征。通过细乳液聚合合成PEG化的PEBCA NP。制备由含有0.2%(w/w)丁羟甲苯(Fluka,瑞士)和2%(w/w)812(Cremer,美国)的2.5g 2-乙基丁基氰基丙烯酸酯(单体,Cuantum Medical Cosmetics,西班牙)所组成的油相。将CBZ(10%(w/w),Biochempartner Co.Ltd.,中国,产品项目编号BCP02404)加入至油相中制备用于治疗的含细胞抑制药物颗粒。
将由含有L23(6mM,Sigma,美国)和HS15(6mM,Sigma,德国)的0.1M HCl(20ml)所组成的水相加入至油相中,并立即在冰上超声处理3min(6×30秒间隔,60%振幅,Branson Ultrasonics digital sonifier 450,美国)。溶液在室温下旋转(15rpm,SB3旋转器,Stuart,英国)过夜,然后使用1M NaOH将pH调节到5。室温下伴有旋转继续聚合5h。分散液以1mM HCl透析(透析膜MWCO 100,000Da,Spectrum Labs,美国)来除去未反应的PEG。使用Zetasizer Nano ZS(Malvern Instruments,英国)通过动态光散射和激光多普勒微电泳测量NP的尺寸、多分散性指数(PDI)以及zeta电位。为计算包封药物的量,将颗粒溶于丙酮(1∶10)中以从颗粒中提取出药物,并通过如下所述的液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)进行定量,参见图8和表1。
通过LC-MS/MS的CBZ定量。Agilent 1290HPLC***与Agilent 6490三重四极杆质谱仪联用通过LC-MS/MS来定量作为纯化学品或作为NP的一部分的CBZ。HPLC柱为Express C8,75×2.1mm,粒径为2.7μm,具有5×2.1mm的相同材质保护柱(Sigma),40℃下运行。洗脱液A为于水中的25mM甲酸,洗脱液B为100%甲醇,流速为0.5ml/min。流动相梯度为55%B下等度1.5min,然后从55%B到80%B超过1min,接着为1min的冲洗时间,随后是柱的再平衡。注入体积为5.00μl。MS检测是在正ESI模式(Agilent Jetstream)下使用m/z 858.3→577.2的跃迁在多反应监测(MRM)模式下进行量化。选择Na加合物作为母体离子,其灵敏度最高。同样,在864.4→583.2的跃迁上检测六氘化(hexadeuterated)的内标物。两种分析物都在380V碎裂电压和20V碰撞能量下运行。
使用参考标准品用于准确定量。未标记的CBZ标准品与用于合成的CBZ相同(见上文),纯度>98%。六氘化的CBZ内标品购自多伦多研究化学(Toronto ResearchChemicals)(加拿大多伦多;目录号C046502,同位素纯度为99.6%)。将标准品溶解在丙酮中并用来构建横跨至少五个浓度点的未标记标准系列。
定量极限(LOQ)由标准曲线中最低浓度点(0.1ng/ml)的六个重复定量来计算,具体为平均值加六个标准差,由此总计LOQ为0.19ng/ml(信/噪比>20)。基于同一标准样品组的准确度为8.8%,精确度为18.0%。
实施例2
生物分布和体内成像。使用亲脂性荧光染料NR668标记的PEBCA NP并利用体内成像***(Perkin Elmer)研究健康小鼠中的生物分布。对小鼠腹腔注射或静脉注射相同剂量的不含药物的PEBCA。发现535/640nm的激发/发射波长对产生最佳的信噪比,因此被用于NP的成像。注射后1h、24h、72h、7天和14天获取全身图像,然后将动物通过颈椎脱臼法处死并摘取器官。使用如上的相同设置,利用IVIS扫描仪对器官进行体外成像。使用Living Image软件(Perkin Elmer)将器官中的相对信号强度计算为感兴趣区域的每个像素的辐射效率(发射光[光子数/sec/cm2/str]/激发光[μW/cm2]×109),其中的感兴趣区域围绕各器官而标绘。
实施例3
两种动物模型中的体内治疗效果
通过将来自结直肠癌或腹膜假性粘液瘤的腹膜转移患者的肿瘤组织块植入裸鼠中而生成模型(Flatmark,K.,et al.,Pseudomyxoma peritonei--two novel orthotopicmouse models portray the PMCA-I histopathologic subtype.BMC Cancer,2007.7:p.116;Flatmark,K.,et al.,Exploring the peritoneal surface malignancyphenotype-a pilot immunohistochemical study of human pseudomyxoma peritoneiand derived animal models.Human Pathology,2010.41(8):p.1109-1119;Flatmark,K.,et al.,Immunotoxin targeting EpCAM effectively inhibits peritoneal tumorgrowth in experimental models of mucinous peritoneal surface malignancies.IntJ Cancer,2013.133(6):p.1497-506)。通过将粘液性肿瘤组织注射到腹腔传代到新一代小鼠。为启动实验,将200μl来自供体小鼠的粘液性肿瘤进行腹腔注射。细胞减灭手术后的第二天启动治疗以模拟临床状况,细胞减灭手术中所有可见肿瘤均已切除。
将于聚山梨酯80中的卡巴他塞(CBZ)在13%的乙醇中稀释,并在0.9%的NaCl中进一步稀释至0.60mg/ml或0.75mg/ml的浓度。如实施例1中所述合成PACA(CBZ),并进一步溶解于0.9%的NaCl中。以20μl/g或25μl/g(小鼠体重)的体积向5-6只小鼠的群组中腹腔注射15mg/kg的剂量。对照组注射由0.9%的NaCl中的13%的乙醇所组成的溶媒以模拟CBZ溶剂。根据经验丰富的动物技术人员的评估,当肿瘤生长引起的腹胀清晰可见时,处死动物。为了比较不同治疗组中的肿瘤生长,通过结合两个关键参数存活(以天计的时间)和肿瘤生长(以g计的重量)并使用以下等式计算生长指数:
生长指数(GI)=肿瘤重量+((T总-TA)/T总)×10
TA是各个动物的存活时间,且T总是实验的总持续时间(在此实验中为100天)。
结果
在模型PMCA1(来源于结直肠癌患者)和PMCA3(来源于腹膜假性粘液瘤患者)中进行了两项实验,并证明了与阴性对照(溶媒,由0.9%的NaCl中的13%的乙醇所组成)和CBZ(于聚山梨酯80中,在13%的乙醇中稀释,并在0.9%的NaCl中进一步稀释至0.60mg/ml或0.75mg/ml的浓度)相比,PACA(CBZ)的治疗效果得到了增强。
图1显示了在PMCA-1中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数。
由于肿瘤生长,所有使用溶媒治疗的动物均被处死。与溶媒治疗相比,CBZ显著抑制了肿瘤生长,通过治疗,3/6的小鼠被治愈(即在第100天处死,没有检测出肿瘤)。与溶媒治疗相比,PACA(CBZ)治愈了5/6的小鼠并显著抑制了肿瘤生长。尽管CBZ组和PACA(CBZ)组之间的差异无统计学意义,但是在给予了小鼠PACA(CBZ)的组中,具有明显的增强治疗效果的趋势。由于该模型对CBZ非常敏感,因此可以测试更低剂量的CBZ,以进一步探索包封药物的潜在优势。
图3显示了在PMCA-1中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数,其中比较了IP注射和IV注射。尽管CBZ组和PACA(CBZ)组之间的差异无统计学意义,但是在通过腹腔注射给予了小鼠PACA(CBZ)的组中,具有明显的增强治疗效果的趋势。这一结果也与图4中所显示的存活研究相关联。
不受理论约束的情况下,假设PACA颗粒在某种程度上与肿瘤相互作用,因而能够增加包封药物的摄取。这可以解释关于效果增强的趋势。
PMCA3模型中的结果如图2所示,显示了在PMCA-3中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的生长指数。
由于肿瘤生长,所有使用溶媒治疗的动物均被处死。与溶媒治疗相比,单独使用CBZ显著降低了此模型中的肿瘤生长,但没有动物被治愈。与溶媒治疗相比和单独使用CBZ相比,PACA(CBZ)治疗显著抑制了肿瘤生长,且2/5的小鼠被治愈。
图4显示了在PMCA-3中使用15mg/kg的CBZ和PACA(CBZ)治疗后所得到的肿瘤生长指数,其中比较了IP注射和IV注射。在PMCA-3中,CBZ组和PACA(CBZ)组之间的差异无统计学意义,但是在通过腹腔注射给予了小鼠PACA(CBZ)的组中,具有明显的增强的治疗效果。这一结果也与图6中所显示的存活率相关联。
很明显,这两项研究均表明,与IV和IP给予游离药物相比,通过IP施用PACA(CBZ)显著减弱了肿瘤生长并提高了存活。
图7A、7B、7C和7D显示了根据本发明的PACA颗粒的生物分布。PACA NP的IP给药导致腹膜内模型药物的局部浓度非常高。
即使在单次给药之后的两周内,仍有来自腹膜中的模型药物的明显信号,参见图7C和7D。
该结果可以解释使用PACA NP所获得的腹膜癌病的良好治疗效果,即PACA(CBZ)在腹膜内留存很长一段时间。
生物分布研究还清楚地表明,与静脉注射相比,腹腔注射的全身性更低,参见图7A。
表1本研究中所使用批次的粒径、PDI、zeta电位、NP和药物含量的说明
Claims (17)
1.一种用于治疗癌症的包含聚(氰基丙烯酸烷基酯)纳米颗粒的药物递送***,其中所述纳米颗粒包含疏水性抗癌药物,且其中所述药物递送***以足以治疗受试者的癌症的量向所述受试者腔内给药。
2.根据权利要求1所述的供使用的药物递送***,其中所述腔内给药为腹腔给药。
3.根据权利要求1或2所述的供使用的药物递送***,其中所述药物递送***以足以抑制所述受试者的癌症转移的量进行给药,且所述方法包括抑制所述受试者的转移。
4.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述纳米颗粒根据细乳液阴离子聚合工艺制备。
5.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述疏水性抗癌药物由所述纳米颗粒包封。
6.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述纳米颗粒的粒径在800nm以下。
7.根据权利要求6所述的供使用的药物递送***,其中所述纳米颗粒的平均粒径为80nm-200nm。
8.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述纳米颗粒是PEG化的。
9.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述氰基丙烯酸烷基酯选自由氰基丙烯酸正丁酯(BCA)、氰基丙烯酸2-乙基丁基酯(EBCA)、氰基丙烯酸异己酯(IHCA)和氰基丙烯酸辛酯(OCA)所组成的群组。
10.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述疏水性抗癌药物占所述纳米颗粒总重量的1wt%-90wt%。
11.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述疏水性抗癌药物为紫杉烷。
12.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述紫杉烷为卡巴他赛。
13.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述癌症选自由***癌、乳腺癌、腹膜癌、结直肠癌、胃癌、直肠癌、胶质瘤、肺癌、肾癌、肝癌、脾癌、胆囊癌、淋巴癌、肾上腺皮质癌、睾丸癌、尿路上皮移行细胞癌和卵巢癌所组成的群组。
14.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述癌症为原发性腹膜癌或腹膜癌病,所述腹膜癌病源自卵巢癌、结直肠癌、胃癌、肾癌、直肠癌、腹膜假性粘液瘤、胰腺癌、肝细胞癌、胆囊癌、阑尾恶性肿瘤、子宫内膜癌、***、乳腺癌、肺癌、恶性黑色素瘤、肾上腺皮质癌或尿路移行细胞癌。
15.一种药物组合物,其包含根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂中的一种或多种。
16.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述受试者为哺乳动物受试者。
17.根据前述权利要求任一项所述的供使用的药物递送***,其中所述受试者为哺乳动物受试者。
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