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JP5578655B2 - 微粒子による薬物送達 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００７年３月２日出願の米国特許仮出願第６０／８９２，８３４号の利益を主張するものであり、同文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
発明の背景
ポリマーナノ粒子（ＮＰ）は、薬物送達において重要な役割を果たし、化学療法薬の送達にとりわけ有用である。臨床適用のためには、ナノ粒子のサイズ及び表面形態の制御が重要である。ｉｎ ｖｉｖｏ送達系としてナノ粒子を使用するには、微粒子系の他の設計側面も重要である場合がある。ポリマーナノ粒子中の薬物担持率は、効力向上のために適度に高いことが好ましい。このことは、癌療法におけるナノ粒子の有効性強化のためにとりわけ重要である１〜３。
薬物担持率が高いと４、５、製造コストが下がり、投与毎に必要な用量が減ることにより患者の服薬遵守度が高まる。加えて、ナノ粒子型の送達ビヒクル中の薬物分子は、好ましくは、患者に投与するとポリマーナノ粒子中に実質的に封入された状態で残り、時間の経過に従って、又は、ナノ粒子が所望の位置に蓄積した後で、持続的な様式で放出される。癌療法へのナノ粒子の適用の場合、より具体的には、抗癌剤は、血管系中にある間は薬物がほとんど又は全く放出されずに封入された状態で残り、ナノ粒子が腫瘍組織に浸出した後でのみ抗癌剤を放出することが重要である。
十分制御された薬物放出は、限られた数の薬物送達系においてのみ実現しており、その多くはリポソームである６。現在のところ、臨床適用について認可されているリポソーム型の送達ビヒクルは約１０種類あり、その中では、サイズが約１３０ｎｍのアルブミン結合パクリタキセルナノ粒子であるアブラキサン（Ａｂｒａｘａｎｅ）が唯一、ポリマーナノ微粒子型の送達ビヒクルである６、７。アブラキサン８、９は、アルブミンナノ粒子の表面上に大量の脂質を含有するようであり、それによりこのナノ粒子には、薬物放出の調節におけるリポソーム様の特性が与えられている。これまでのところ、ポリエステルベースのナノエンカプスレート（ｎａｎｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｓ）は、臨床癌治療用としては１つも認可されていない。
ｉｎ ｖｉｖｏでの前立腺癌治療用にドセタキセルをナノ封入するためにポリ（エチレングリコール）−ｂ−ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＥＧ−ＰＬＧＡ）を使用する最近の研究（Ｆａｒｏｋｈｚａｄ，Ｏ．Ｃ．、Ｃｈｅｎｇ，Ｊ．、Ｔｅｐｌｙ，Ｂ．Ａ．、Ｓｈｅｒｉｆｉ，Ｉ．、Ｊｏｎ，Ｓ．、Ｋａｎｔｏｆｆ，Ｐ．Ｗ．、Ｒｉｃｈｉｅ，Ｊ．Ｐ．、Ｌａｎｇｅｒ，Ｒ．、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ’ｌ Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．（ＵＳＡ）、２００６、１０３、６３１５〜６３２０）においては、薬物担持率及び封入効率などの製剤パラメーターを制御するうえで困難が経験された。溶媒、ポリマーの種類、ポリマーの分子量及び封入される薬物などの多様なパラメーターに依存する封入効率は、バッチ間で変動し、８０％未満であることが多かった。さらに、薬物担持率も、典型的に１０％未満であった。多くの場合、１％の薬物担持率しか達成できなかった。薬物担持率が５％を超えるＮＰは、望ましくない大きな凝集体（＞１ミクロン）を含有することがあり、その原因はおそらく、封入されていない薬物分子の凝集であった。さまざまなサイズが混在し広く分布する粒子は、ｉｎ ｖｉｖｏでの複雑な生体内分布及び薬物動態学的応答につながる可能性がある。
リポソーム送達系においては、薬物分子はリポソームのコア中に封入されているため、封入された薬物分子の漏出を防止する脂質二重層により、外部環境から隔てられている。これに対し、ポリマーナノエンカプスレート（ポリマーナノ粒子）は、循環中の治療用分子の望ましくない漏出を防ぐための、そのような調節機序をもたない。薬物送達のためのｉｎ ｖｉｖｏでのポリマーナノ粒子の適用においては、著しいバースト放出作用は、克服すべき最大の難題の１つである。著しいバースト放出作用を有するビヒクルにおいては、ナノ粒子の表面上又は表面近くの不十分に封入された薬物分子は、溶液中に素早く拡散する可能性があり、ｉｎ ｖｉｖｏで著しい毒性を引き起こしかねない１０。バースト放出は、薬物担持率がポリマーの封入許容限界を超える場合に特に激しいが、そのような場合には、ナノ粒子の表面上に沈着した相当量の薬物分子が存在する可能性がある。
ナノエンカプスレート（ＮＥ）は、２段階の薬物放出パターンを示すことが多く１０〜１２、封入された薬物分子の実に４０〜８０％が最初の数時間から数１０時間の間にバースト放出される１０。最初の２４から４８時間の後、ポリマーナノ粒子中のより深くに埋まっている薬物分子にとっては拡散バリアが増えることから、薬物放出は著しく遅くなる。このような、半分空の、又は、さらには完全に空のナノ粒子は、必要とされる部位（例えば腫瘍組織）に最終的に到達して蓄積した時点では、治療効力がほとんど又は全く残っていないことが多い６、１３。
ポリマーナノエンカプスレートにおいて高い封入効率と共に高い薬物担持率を達成することは、極めて難しい。封入効率は、使用するポリマーの種類、分子量及び特性に依存するだけでなく、治療薬分子の化学的及び物理的な特性にも著しく影響される。例えば、分子量が低めのポリマーは、分子量が高めのポリマーより低い封入効率を呈する傾向がある。親水性の分子（例えばドキソルビシン）は、ポリマーナノ粒子中に容易に封入できない（Ｇｒｏｖｅｎｄｅｒ Ｔ．ら、（１９９９）、Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ、５７（２）、１７１〜１８５）。これまでに開発された全てのナノエンカプスレートにおいて、薬物担持率（ポリマーナノ粒子中における薬物の質量比（％））及び封入効率（施用される薬物の全量に対する、封入された薬物の比率（％））は、系間及びバッチ間で劇的に変動する。パクリタキセル（Ｐｔｘｌ）又はドセタキセル（Ｄｔｘｌ）などの疎水性小分子の場合、ナノ粒子の担持率は１から５質量％の範囲であり、封入効率は、約２０から８０％まで変動することが普通である１０、１４。
ナノ粒子への薬物封入において直面する別の問題は、望ましくない粒子不均一性である。化学療法薬などの薬物担持ポリマーのナノ析出は、動的光散乱法により測定した場合に約１００ｎｍから１μｍ又はそれを超える範囲の多峰分布をもたらすことが多い。粒子不均一性は、封入には、異なる分子量、柔軟性及び剛性、疎水性並びに結晶形成傾向を有する、異なる化学種、ポリマー及び薬物分子が含まれる結果として生じるものであると考えられる。そのため、ポリマー及び薬物分子は、ナノ析出の間に自己凝集する傾向があり、その結果、粒子不均一性を招くようである。
多峰分布を呈するナノ粒子材料は、組成が同一で凝集程度が異なる小さなナノ粒子を有するものとして扱われることが多い。しかし、この仮定が常に正しいとは限らない。担持率が１％、５％及び１０％のドセタキセルが、結果として得られるＰＥＧ−ｂ−ＰＬＧＡナノ粒子のサイズ分布に及ぼす影響についての最近の調査（Ｃｈｅｎｇ，Ｊ．ら、Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ＰＬＧＡ−ＰＥＧ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｉｎ ｖｉｖｏ ｔａｒｇｅｔｅｄ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、２８、８６９〜７６（２００７））においては、粒子調製物の多分散度は、担持率１％の場合の０．１５４から、担持率５％の場合の０．２０３、及び担持率１０％の場合の０．２１２までのドセタキセル濃度に伴って上昇した。ナノ粒子のサイズ分布は、直径が小さめの粒子の分布と直径が大きめの粒子の分布とが同時に存在する二相性の傾向を呈した。小さめの粒子に対応する分布は、薬物濃度の増加に伴って変化しなかった。２つのサイズ分布のうち直径が大きい方の軌跡は、薬物担持率が増すにつれ高い方へ変化した（サイズは約３００ｎｍから約１２００ｎｍに増加）。これらの製剤間の唯一の違いは薬物担持量であることから、形成されたナノ粒子の相当量は、水溶性に乏しいことが原因で封入されなかったドセタキセルが凝集してできたものである可能性がある。ポリラクチド及びドセタキセルを用いたナノ析出についての、同研究、及び他者の研究（Ａｖｇｏｕｓｔａｋｉｓ，Ｋ．ら、ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｆ ｃｉｓｐｌａｔｉｎ：ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｄｒｕｇ ｒｅｌｅａｓｅ ａｎｄ ｉｎ ｖｉｖｏ ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ ｂｌｏｏｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ、７９、１２３〜１３５（２００２））では、二相性の粒子分布は、ほぼ常に観察された。
このような困難を回避するための、封入効率及び薬物担持率がバッチ間で一貫しているＮＰを提供する方法を開発することが望まれる。本発明は、１００％の封入効率及び所定の薬物担持率を有するナノ粒子に形成できる、薬物−ポリマー（及び薬物−オリゴマー）コンジュゲートの調製のための単純な１ステップの戦略を提供する。薬物コンジュゲートを用いる本明細書に記載の方法により形成されるナノ粒子は、ナノエンカプスレート（ＮＥ）と区別するために、本明細書ではナノコンジュゲートと呼ぶ。さらに、本発明の方法は、微粒子送達系を調製するための、さまざまな有用な化学種（生物活性種、薬物、試薬、診断薬、造影剤、レポーター分子、色素など）のポリマー及びオリゴマーのコンジュゲートを供給するために広く適用できる。
一実施形態では、本発明は、治療を施すためのｉｎ ｖｉｖｏでの薬物送達用粒子（微小粒子及びナノ粒子など）の調製に有用な特定の薬物−ポリマー（又はオリゴマー）コンジュゲートの効率的な調製のための１ステップの方法を提供する。本発明は、加えて、ｉｎ ｖｉｖｏで薬物を送達するための粒子の調製において有用な、特定の薬物−ポリマー及び薬物−オリゴマーのコンジュゲートも提供する。本発明は、さらに、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートを用いた、微粒子型の薬物送達系又はビヒクルを作製する方法も提供する。本発明のポリマー及びオリゴマーのコンジュゲートは、ポリマー又はオリゴマーから粒子を調製するための、当技術分野で公知の任意の方法において採用できる。本明細書に記載の方法は、薬物送達用のナノ粒子の調製にとりわけ有用であり、さらにその中でも、化学療法を施すためのナノ粒子の調製に有用である。本発明のナノ粒子は、例えば、本発明において記載のポリマー及び／又はオリゴマーのコンジュゲートから、ナノ析出法により調製される。
特定の実施形態では、本発明は、選択された薬物を含有する粒子を提供するが、この粒子は、薬物の持続送達用又は標的送達用のものであってもよい。特定の実施形態では、選択された薬物は、粒子中のポリマー又はオリゴマーと実質的に（当該薬物の質量の９０％以上）共有結合している。この粒子は、例えば、薬物−ポリマー及び／又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートを含有する溶液から、公知の方法により調製される。本発明の薬物コンジュゲートは、ポリマー又はオリゴマーの重合の間に形成されるが、ここでは、薬物は、ポリマー及び／又はオリゴマーを形成するモノマーの重合の開始剤として用いられる。より具体的には、この薬物コンジュゲートは、開環重合用の適切な触媒及び開始剤（薬物）の存在下での環状モノマーの開環重合により形成される。
特定の実施形態では、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートは、薬物を含有し、一般にサイズが約２ｎｍから約５００ミクロンの範囲の、薬物送達に有用な多様な種類の粒子を作製するために用いられる。より具体的な他の実施形態では、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートは、薬物を含有し、一般にサイズが約５００ｎｍから約１００ミクロンの範囲の微小粒子を作製するために用いられる。他の実施形態では、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートは、薬物を含有し、一般にサイズが約５５ｎｍから約６００ｎｍの範囲のナノ粒子を作製するために用いられる。他の実施形態では、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートは、薬物を含有し、一般にサイズが約２ｎｍから約１００ｎｍ又は２ｎｍから３００ｎｍの範囲の粒子を作製するために用いられる。他の実施形態では、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートは、薬物を含有し、一般にサイズが約２００ｎｍから約８００ｎｍの範囲の粒子を作製するために用いられる。他の実施形態では、本発明の薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートは、薬物を含有し、一般にサイズが約１ミクロンから約５００ミクロンの範囲の粒子を作製するために用いられる。
特定の実施形態では、本発明の方法は、サイズ範囲が２０〜６０ｎｍのナノ粒子を作製するために用いることができる。そのようなナノ粒子は、例えば、本明細書に記載のようなポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートから、公知のミセル化法に続けて、ＰＥＧキャッピング剤、例えばＰＥＧ−イソシアネートとさらに反応させることにより、作製できる。
別の特定の実施形態では、本発明の方法は、細胞への送達にとりわけ有用な１〜２０ｎｍの範囲のナノ粒子を作製するために用いることができる。そのようなナノ粒子は、ＡＢ２型の環状モノマー、又は、他の環状エステルを有するそのようなモノマーと、本明細書に上述したカルボネートモノマーとの混合物を用いて形成される。ＡＢ２型モノマーを本明細書に記載の方法で重合して、選択された薬物分子にコンジュゲートした超分枝構造又は樹状構造を形成する。ＡＢ２型モノマーの重合により直接形成された粒子は、薬物送達に使用できる。或いは、このような粒子は、以下に述べるような表面処理に供することもできる。
本発明の方法は、開環重合反応の開始のために機能できる少なくとも１つの官能基、例えば、ヒドロキシル基又はチオール基を有する任意の小分子薬物とのポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを形成するために有用である（すなわち、小分子薬物は、非ペプチド系、非糖系及び非核酸系の薬物である）。この薬物は、そのような複数の重合開始基、例えば、複数のヒドロキシル基又はチオール基を有してもよいが、有することが必須ではない。好ましい実施形態では、薬物は、そのような重合基を１つだけ有する。ヒドロキシル基は、一級、二級又は三級のヒドロキシル基であってもよい。同様に、チオール基は、一級、二級又は三級のチオール基であってもよい。さらに、ヒドロキシル基は、フェノール性ヒドロキシル基であってもよい。特定の実施形態では、薬物は、１つ又は複数の非フェノール性ヒドロキシル基を有する。特定の実施形態では、薬物は、一級又は二級のヒドロキシル基である１つ又は複数の非フェノール性ヒドロキシル基を有する。特定の実施形態では、薬物は、非フェノール性ヒドロキシル基を１つだけ有する。特定の実施形態では、薬物は、一級又は二級のヒドロキシル基を１つだけ有する。本明細書に記載の方法で採用できる例示的な薬物は、図８及び１３に掲載及び図示してあり、追加的な薬物は追って掲載する。
特定の実施形態では、薬物は親水性であり、関連の実施形態では、薬物は水溶性である（例えば、ｍｇ／ｍＬの範囲で水中での溶解性を呈する）。他の特定の実施形態では、薬物は疎水性であり、関連の実施形態では、薬物は水溶性ではないか、又は低い水溶性を呈する（例えば、ｍＬ当りマイクログラム以下の範囲で水中での溶解性を呈する）。
特定の実施形態では、本明細書に記載の方法におけるポリマー又はオリゴマーにコンジュゲートされる薬物は、抗癌剤であるか、又は化学療法において有用な、薬物である。特定の実施形態では、薬物はタキサンである。他の特定の実施形態では、薬物は、アントラサイクリン系の抗癌剤である。他の実施形態では、薬物はプロテアーゼ阻害薬である。他の特定の実施形態では、薬物は逆転写酵素の阻害薬である。他の特定の実施形態では、薬物は抗ウイルス剤である。他の特定の実施形態では、薬物は抗真菌剤である。他の特定の実施形態では、薬物は、フェノール薬、すなわち、１つ又は複数のフェノール性ヒドロキシル基を有する薬物である。他の特定の実施形態では、薬物は、チオール薬、すなわち、１つ又は複数のチオール基を有する薬物である。
本発明の方法は、さらに、ペプチド、タンパク質、糖及び／又は核酸（ＤＮＡ又はＲＮＡ）である薬物の送達にも有用である。それぞれの場合において、薬物は、開環重合反応における開始剤として機能できる少なくとも１つの官能基、例えば、少なくとも１つのヒドロキシル基又は１つのチオール基を有していなければならない。
本発明の方法は、開環重合反応における開始剤として機能できる少なくとも１つの官能基（例えば、ヒドロキシル基又はチオール基）を有し、微小粒子又はナノ粒子などの微粒子送達系を用いてｉｎ ｖｉｖｏで投与又は送達されることが望まれる、任意の分子又は他の化学種（合成の、又は天然に存在する、分子及び有機又は無機の種を含む）に、より広く適用できる。この方法は、診断法用の試薬、栄養素又はビタミン（これらも薬物とみなし得る）、又はレポーター分子（例えば、放射性標識又は蛍光標識された分子）を非限定的に含むそのような有用な任意の化学種を有するポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを形成するために適用してもよい。ポリマー又はオリゴマーにコンジュゲートされる化学種は、親水性、疎水性、水溶性又は非水溶性であってもよい。この化学種は、複数のヒドロキシル基又はチオール基を有してもよく、これらの基は、一級、二級又は三級のヒドロキシル基であってもよく、フェノール性ヒドロキシル基であってもよい。特定の実施形態では、ヒドロキシル基は、一級又は二級のヒドロキシル基である。特定の実施形態では、ヒドロキシル基はフェノールヒドロキシル基である。特定の実施形態では、チオール基は、一級又は二級のヒドロキシル基である。特定の実施形態では、化学種は、糖類以外の化学種である。特定の実施形態では、化学種は、炭水化物以外の化学種である。
上に列挙した環状モノマーの全ての特定の実施形態では、Ｙ１及びＹ２の一方又は両方は、ハロアルキル基、とりわけフルオロアルキル基である。
本発明の範囲は、記載及び特許請求するように、環状モノマーのラセミ体、並びに、その個々のエナンチオマー及び非ラセミ混合物の使用を包含する。
本明細書に記載の方法は、適切な任意の開環重合触媒を用いるが、この触媒は、金属含有触媒又は有機触媒であってもよい。特定の実施形態では、この触媒は、Ｍｇ（ＩＩ）又はＺｎ（ＩＩ）触媒から選択される。他の特定の実施形態では、有機触媒として、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＴＢＤ）、Ｎ−メチル−ＴＢＤ（ＭＴＢＤ）又は１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）を用いる。
モノマー（複数も）合計対開始剤（複数も）のモル比は、最も一般的には２：１から５０００：１、より具体的には５：１から２００：１、さらにより具体的には１０：１から１００：１の範囲である。本明細書に記載の方法では、重合反応において２種以上の異なる環状モノマーを組み合わせて、コポリマーコンジュゲートを形成してもよい。本明細書に記載の方法では、２種以上の異なる環状モノマーを、重合反応に順に加えて、ブロックコポリマーコンジュゲートを形成してもよい。それぞれが少なくとも１つのヒドロキシル基又はチオール基を有する２種以上の化学種を本明細書に記載の方法で組み合わせて、異なる化学種とのポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートの混合物をもたらすことができる。例えば、それぞれが少なくとも１つのヒドロキシル基又はチオール基を有する２種の異なる薬物を本明細書に記載の重合法で組み合わせて、ポリマー又はオリゴマーの薬物コンジュゲートの混合物を形成してもよい。例えば、同じ又は関連する障害、疾患又は病態の治療について、異なる作用機序を呈する２種以上の薬物を組み合わせることは、有益である可能性がある。
特定の実施形態では、本明細書に記載の方法により形成される粒子、とりわけナノ粒子は、２０％以上、３０％以上、４０％以上又は５０％以上の薬物担持率（又は、より一般的には、選択された化学種の担持率）を呈し得る。
特定の実施形態では、本明細書に記載の方法により形成される粒子、とりわけナノ粒子は、有効なｉｎ ｖｉｖｏ送達に有用な長い循環寿命を呈し得る。これはとりわけ、本明細書に記載の方法を用いるか、又は当技術分野で公知の方法を用いて粒子が表面修飾されている場合である。特定の実施形態では、本明細書に記載の方法により形成される粒子、とりわけナノ粒子は、塩溶液中において安定性を呈し得る。
本明細書に記載の方法では、ポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートの形成は、ナノ析出法、ミセル化法、エマルション法及びダブルエマルション法など、粒子を形成するための任意の公知の方法と組み合わせることができる。
本発明は、さらに、本明細書に記載の重合法により調製される特定のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを提供する。このようなコンジュゲートは、一般に、微粒子送達系中で送達することが望ましく、とりわけ薬物である、中でも特に抗癌薬又は化学療法薬である任意の化学種を有するものであってもよい。特定の実施形態では、このコンジュゲートは、コンジュゲートのポリマーが平均して１００以下のモノマー単位を有するものである。他の実施形態では、このコンジュゲートは、コンジュゲートのポリマーが平均して７５、５０又は２５モノマー単位を有するものである。特定の実施形態では、このコンジュゲートは、ポリマーの質量平均分子量が５０００以下、２５００以下、１５００以下又は１０００以下のものである。特定の実施形態では、本発明は、本明細書に記載の重合法により調製され、コンジュゲートの化学種が１種のポリマー又はオリゴマーだけにコンジュゲート又は結合している、特定のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを提供する。特定の実施形態では、本発明は、本明細書に記載の重合法により調製され、コンジュゲートの化学種が１種のポリマー又はオリゴマーだけに化学種中の１部位のみでコンジュゲート又は結合している、特定のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを提供する。
特定の実施形態では、本発明は、親水性の化学種への、とりわけ親水性の薬物へのポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを提供する。他の特定の実施形態では、疎水性の化学種、とりわけ疎水性の薬物が、ポリマー又はオリゴマーにコンジュゲートされる。
本発明は、選択された化学種、中でも１種又は複数の薬物、さらにその中でも１種又は複数の抗癌剤又は化学療法剤のｉｎ ｖｉｖｏ送達に有用な本発明のポリマーコンジュゲート又はオリゴマーコンジュゲートを含む、微小粒子及びナノ粒子などの粒子をさらに提供する。特定の実施形態では、微小粒子又はナノ粒子などの粒子は、当技術分野で公知の任意の手段により、例えば、１種又は複数の抗体を用いて、１種又は複数の核酸分子（例えばアプタマー）を用いて、１種又は複数のペプチド又はタンパク質（例えば酵素）を用いて、１種又は複数のポリマー又はオリゴマー（例えば両親媒性ポリマー、とりわけ、ＰＥＧを含有する両親媒性ポリマー）を用いて、表面修飾されている。当技術分野で公知のように、粒子の表面修飾は、特定の組織への粒子の標的化を容易にすることができ、細胞中への粒子の流入を容易にすることができ、又は、粒子の安定性を高めることができる。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート又はその混合物から形成されるナノ粒子は、ＰＥＧなどの親水性ポリマー、又は、ＰＥＧを含有する両親媒性ポリマーでコーティングして、ナノ粒子の循環寿命を向上させることができる。
その他の実施形態では、本発明は、コア／シェル構造を有するか、又は多層構造を有し、コア又はシェルの少なくとも一方、又は多層のうち１層が、本発明の薬物（又は他の化学種）−ポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成されている層である粒子を提供する。とりわけ、本発明は、コア又はシェルが本発明のポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成されているコア／シェル構造を有するナノ粒子に関する。より具体的には、ナノ粒子は、第１のポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成されるコアと、（１）ポリマー、例えば、親水性ポリマー若しくは両親媒性ポリマー、又は（２）本発明の第２のポリマー／オリゴマーコンジュゲートとから形成されるシェルを用いて形成できる。特定の実施形態では、第１及び第２のポリマー／オリゴマーコンジュゲートは、ヒドロキシル基又はチオール基など、本明細書に記載のように重合開始のために機能できる官能基を有する、タキサン、アントラサイクリン抗生物質又はＳｈｈ拮抗薬のものから選択できる。より具体的な実施形態では、第１及び第２のポリマー／オリゴマーコンジュゲートは、Ｐｔｘｌ、Ｄｔｘｌ、Ｄｏｘｏ、シクロパミン又はカンプトテシンのものから選択できる。本発明は、具体的には、少なくとも１層が本発明のポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成されている３つ以上の異なる層を有する多層ナノ粒子を提供する。ナノ粒子としては、３、４又は５層を有するものが挙げられる。ナノ粒子としては、全ての層が本発明のポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成されているものが挙げられる。ナノ粒子としては、少なくとも１層が本発明のポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成され、少なくとも他の１層が、親水性、疎水性又は両親媒性のポリマーなどのポリマー（コンジュゲートされていないポリマー）から形成されているものが挙げられる。特定の実施形態では、ナノ粒子としては、少なくとも１層が本発明のポリマー／オリゴマーコンジュゲートから形成されており、少なくとも他の１層が、ＰＥＧを含む両親媒性ポリマーから形成されているものが挙げられる。
加えて、本発明は、本発明のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを用いた医薬を作製する方法、並びに、そのようにして作製された医薬も提供する。医薬は、本発明のコンジュゲートから形成された粒子、とりわけナノ粒子である。
さらに、本発明は、本明細書に記載の重合反応を実施して、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する選択された化学種とのポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを形成するためのキットを提供する。このキットは、１つ又は複数の容器を備え、その中にはさらに、１種又は複数の環状モノマー及び１種又は複数の開環重合触媒を含み、任意選択で、重合反応を実施するための説明書、粒子を作製するための説明書、１種若しくは複数の試薬、又は、粒子の表面修飾のための説明書、重合を実施するため、若しくは粒子を作製するための１種又は複数の溶媒、１種又は複数の制御開始剤、反応を実施するため、粒子を形成するため、若しくは表面修飾を実施するための追加的な入れ物が含まれる。特定の実施形態では、本明細書に記載のキットは、異なるオリゴマー又はポリマーとのコンジュゲートの作製に有用な複数の異なる環状モノマーを備える。他の実施形態では、本明細書に記載のキットには、コンジュゲートを形成するための、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する１種又は複数の異なる化学種がさらに入っていてもよい。
本発明のその他の実施形態は、以下の詳細な説明、実施例及び図の検討により自明となろう。
（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ、ナノエンカプスレート（先行技術）及び本発明のナノコンジュゲートの形成の模式図である。この図は、ナノエンカプスレートとナノコンジュゲートとの間の構造的な違いを示すものである。 パートＡは、ｉｎ ｖｉｖｏ用途のための、担持率が高く組込み効率１００％の制御放出用ナノコンジュゲートを調製するための、触媒の存在下での薬物の重合開始について例証した、本発明のラクチド重合の模式図である。パートＢは、ＢＤＩ）ＭＮ（ＴＭＳ）２（式中、Ｍ＝Ｍｇ又はＺｎ）の存在下でのラクチドのＰｔｘｌ開始重合、次いで、ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧを用いたナノ析出及び非共有結合的な表面ペグ化による、例証的なペグ化されたパクリタキセル含有ナノコンジュゲートの合成の具体例を示す図である。重合は、Ｐｔｘｌとの（ＢＤＩ）Ｍ酸化物の形成により開始されると考えられる。 ３７Ｃの１倍のＰＢＳ中の、Ｐｘｔｌ−ＬＡナノコンジュゲート、すなわちＰｘｔｌ−ＬＡ２５ＮＣ及びＰｘｔｌ−ＬＡ５０ＮＣからのＰｘｔｌの放出動態を示すグラフである（薬物担持率を図中に示す）。比較のために、このグラフには、ＰｔｘｌとＰＬＡ（Ｐｘｔｌ／ＰＬＡ（質量／質量）＝１／１２）との混合物をナノ析出することにより調製したＰｘｔｌ／ＰＬＡナノエンカプスレート（ＮＥ）の放出動態も含めてある。 ２４時間インキュベーション後のＰＣ−３細胞におけるＭＴＴアッセイを用いた、Ｐｔｘｌ−ＬＡ５０ＮＣ、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２５ＮＣ、Ｐｔｘｌ−ＬＡ１０ＮＣ及びＰｘｔｌの毒性評価を示すグラフである。「＊」は、９５％信頼区間での有意性を示す。 ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ５ｋをＰｘｔ−ＬＡ２００ＮＣに加えた際の粒子サイズの変化を示すグラフである。粒子サイズは、薬物−ポリマーコンジュゲートに対する両親媒性コポリマーの質量比の関数として直線的に増加する。 ３７ＣのＰＢＳ中のＰｔｘｌ−ＬＡ２００ＮＣの、処理前（■）、及び、ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ５Ｋ（◆）又はｍＰＥＧ５ｋ（●）での処理後の、安定性を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、Ｐｔｘｌ−ＬＡ、Ｄｔｘ−ＬＡＩ、ＣＰＴ−ＬＡ及びＤｏｘｏ−ＬＡのＮＣの、ＰＣ−３前立腺癌細胞に対する細胞毒性のＭＴＴ試験の結果を示すグラフである。 本明細書に記載の方法を用いてＮＣ中に組み込んだ、いくつかの薬物又は他の化学種（例えば、Ｃｙ５レポーテッド色素（ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｄｙｅ））の化学式である。 樹状ナノ粒子の調製の方法の模式図であり、この粒子は、各ナノ粒子中に１つの治療剤を含有する単分子の樹状粒子であると考えられる。重合法は、記載のものと同様である。このような樹状粒子は、他の戦略を用いては到達できない範囲である＜２０ｎｍの粒子サイズとなる。 （Ａ）は、複数薬物を層毎に析出する過程中のナノ粒子のサイズ（ｎｍ）の変化を示すグラフである。この過程では、本発明の薬物−ポリマーコンジュゲートのナノ析出により形成されたナノコンジュゲートを、ナノ析出条件下で第２の薬物−ポリマーコンジュゲートを用いて処理して、ナノコンジュゲート中に第２の薬物ポリマーのシェル又は第２層を形成する。この図は、Ｄｔｘｌ−ＬＡ１００のコアとＤｏｘｏ−ＬＡ１００のシェル又は第２層とを有するナノ粒子の形成の際の、ナノ粒子サイズの変化のサイズ分布のプロットを示すものである。（Ｂ）は、第１の薬物ポリマーコンジュゲートから形成されたナノ粒子（ＮＣ）上に第２の薬物ポリマーコンジュゲートがナノ析出する際の、シェル形成（第２の薬物−ポリマー）コンジュゲートの量の関数としてのナノ粒子サイズ（ｎｍ）のプロット図である。このプロット図は、加えられる第２の薬物−ポリマーコンジュゲートの量の関数としてのサイズ変化を比較するものである。一事例では、第２の薬物コンジュゲートは第１の薬物コンジュゲートと同じものであり、このプロット図は、同じ薬物−ポリマーコンジュゲートを、量を増加させて添加する効果を示すものである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ルシフェラーゼにコードされたＧｌｉ−１遺伝子を有するＳｈｈ−Ｌｉｇｈｔ２細胞に加えられた、シクロパミンを含有するＮＣのルシフェラーゼアッセイの結果を示すグラフである。図１１の（Ａ）は、ＣＡ−ＬＡ１０及びＣＡ−ＬＡ２５を加えた場合の結果を示すものであり、このときの担持率を丸カッコ内に示してある。図は、シクロパミンＮＣのＥＣ５０はシクロパミンを含有しないＮＣより顕著に低いことを示すものであり、このナノコンジュゲートが、標的細胞中でのシクロパミンの送達、高濃度の蓄積及び放出を可能にしたことを実証するものである。図１１の（Ｂ）は、Ｓｈｈ−Ｌｉｇｈｔ２細胞を、ＣＡのＮＣと、Ｓｈｈ作動薬であるプルモルファミンを含有するＮＥとを併用して培養した結果を示すものである。 コンジュゲートのＬＡ重合合成において異なる触媒（図に示す）を用いて形成されたＰｔｘｌ−ＬＡコンジュゲートの、ＧＰＣにより測定した実際の分子量及びＰＤＩを示す図である。 図１３Ａ〜図１３Ｊは、本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。一覧表には、構造も含めてある。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。 本発明の方法において有用な薬物の部分的な一覧表である。
発明の詳細な説明
本発明は、開環重合の開始剤として機能できる薬物及び他の化学種とのポリマー及びオリゴマーのコンジュゲートは、その化学種の開始剤を１種又は複数の環状モノマー及び開環重合触媒と組み合わせる単一ステップの重合合成において容易に調製できるという発見に、少なくとも部分的に基づくものである。図２は、本発明の方法を模式的に示しており（Ａ）、ＰＬＡにコンジュゲートしたパクリタキセルを用いたナノコンジュゲート形成の具体例を示すものである。さらに、このようにして形成されたポリマー及びオリゴマーのコンジュゲートは、ｉｎ ｖｉｖｏでの化学種の送達に有用な粒子サイズを有する、微小粒子及びナノ粒子などの粒子の調製において有用であることも見出された。図２に具体的に示すように、本発明のコンジュゲートを含有するナノ粒子（ナノコンジュゲート）を形成するには、ナノ析出法を用いることができる。図２にさらに示すように、ナノ粒子のナノコンジュゲートは、ＰＥＧで処理して、ナノ粒子の表面をペグ化できる。
本明細書に記載の方法により形成されるポリマー及びオリゴマーのコンジュゲートは、化学種（とりわけ薬物）と予め形成されたポリマーとのコンジュゲーションにより形成されるコンジュゲートとは区別可能である。形成されるコンジュゲートは、予め形成されたポリマーよりはるかに低いポリマー平均分子量を呈し得る。形成されるコンジュゲートは、予め形成されたポリマーよりはるかに低い多分散度を呈し得る。例えば、本発明のポリマーコンジュゲートは、１．５以下、１．３以下及び１．２以下の多分散度を呈し得る。一般に、本明細書に記載の方法により形成されるコンジュゲートは、化学種と予め形成されたポリマーとのコンジュゲーションにより形成されたものよりポリマー長が均一になる。
図１に示すように、本発明のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートのナノ析出から形成されたナノコンジュゲート（ＮＣ）は、薬物担持率、薬物封入、薬物放出、粒子分布、並びに、製造しやすさに関してナノエンカプスレート（ＮＥ）と区別可能である。ＮＥは、低度から中度の薬物担持率（１〜５質量％）を呈するが、薬物担持率を予め決めておくことは不可能であり、バッチ間で変動する可能性がある。ＮＣは、所定の薬物担持率レベルを呈し、バッチ間の一貫性ははるかに高い。ＮＥは、制御不可能な封入効率（１０〜８０％の範囲）を呈し、封入効率はバッチ間及び系間で変動し、さらに、親水性の薬物を封入することはできない。ＮＣはほぼ１００％の封入効率を呈し、バッチ間及び系間の変動はほとんど又は全くなく、親水性及び疎水性両方の薬物を用いて形成できる。ＮＥは、最初の２４時間に、放出率４０〜８０％の著しいバースト放出を呈する。ＮＣは、薬物のバースト放出をほとんど又は全く呈さず、調節可能で制御可能な薬物放出をもたらす。ＮＥは、粒子の多峰分布を呈することが多い。ＮＣは、粒子の単峰分布を呈する。ＮＥの製造には、規模の拡大が困難で、長期保管に不利な複数成分／複数ステップの工程が含まれる。さらに、封入されていない薬物を除去することが困難であり、滅菌のための濾過法を用いる必要がある。これに対し、ＮＣの製造には、規模拡大が容易な単一成分系が含まれ、適切に保管すれば薬物放出は最小限であるはずであり、保存寿命は長期化する。遊離薬物又は除去すべき薬物凝集体は本質的に存在しないことから、この方法は、より単純で、実行にかかるコストが低い。
図２のパートＡに示すように、重合中は、重合開始のために機能する化学種（例えば薬物）は、成長する１つ又は複数のオリゴマー又はポリマー鎖と共有結合し始める。この重合反応は、好ましくはリビング重合の特徴を有する開環重合反応である。本明細書においては、特定の触媒の存在下で重合開始剤として機能できる１つ又は複数のヒドロキシル基又はチオール基を有する薬物及び他の化学種を用いて、本発明を例証している。本明細書で論じるように、この開環重合は、環状エステル、環状カルボネート、並びに、環状シロキサン及びリン含有環状モノマーなど、多様な環状モノマーを用いることができる。重合は、ラクチド又はグリコリドの重合について、又、薬物であって１つ又は複数のヒドロキシル基又はチオール基を有する化学種を用いて例証できる。
ラクチド及び他の関連する環状モノマーの制御されたリビング重合のためのアルコール−金属酸化物（ＲＯ−Ｍ）が、エステル結合を介した、ポリラクチドへのＲＯの定量的な末端コンジュゲーションを用いて、多数開発されている１６。結果として得られるポリラクチド中のＲＯの量は、ラクチド／ＲＯＨ比率（例えば、モノマー対開始剤のモル比）を調節することにより正確に制御できる。本発明において、ＲＯＨは、開環重合時に形成されるポリマーにコンジュゲートされることになる１つ又は複数のヒドロキシル基を有する薬物又は他の化学種である。本発明のコンジュゲートを形成するために、ＴＢＤ（１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン）などのいくつかの有機触媒を、ヒドロキシル又はチオールを有する開始剤（すなわち、コンジュゲートする対象の薬物又は他の種）と共に用いることもできる。このような場合も、結果として得られるポリマー（又はオリゴマー）中の薬物又は他の化学種の量は、モノマー／開始剤比率の制御により制御する。その他の例証的な触媒は、実施例６に示す。
本研究の一部として、ヒドロキシルを有する化学療法薬を、この重合法を用いてポリラクチド中に定量的に組み込むことができることが実証された（図２のパートＢで、Ｐｔｘｌを用いて例証、Ｐｔｘｌを活性化させるためにＭｇ（ＩＩ）複合体の（（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２）を使用）。結果として、粒子からの薬物放出速度を薬物−ポリラクチドエステル結合の切断により調整でき、その切断は、非共有結合した封入された薬物の粒子からの拡散より、はるかに制御可能である。又、薬物の放出動態は、薬物担持率及び粒子サイズを調節することにより制御されることになる。重合反応を制御して定量的な収率を得ることができるため、同様に薬物担持率も、モノマー／薬物（又は他の種）のモル比（モノマー対開始剤比率）を単に調節することにより、正確に制御できる。本発明の方法は、薬物−ポリマー組成を制御することにより薬物担持率を正確に制御できることから、これにより、ナノ粒子製品の臨床応用、及び、臨床使用のためのナノ粒子が規制当局に認可される見込みが、著しく促進されることになろう。加えて、本発明の方法により生み出されたナノ粒子については、前例のない高い薬物担持率（最大約４０％）が実証された。
ナノ粒子は、多様な公知の方法により、本発明のポリマー及び／又はオリゴマーのコンジュゲートから形成できる。特定の実施形態では、コンジュゲートの溶液を、中で当該コンジュゲートが溶解しない溶液に加えるナノ析出を用いる。本発明のコンジュゲートを用いてナノ粒子を形成するための析出ステップは、他の出発物質の使用と比較して単純化されているが、その理由は、１種の材料、すなわちこのコンジュゲートのみが関わるからである。これに対し、ポリマー中での遊離薬物の析出及び封入は、二成分系においてさえ非常に複雑である場合がある。相分離中の薬物とポリマーとの統合の制御は、これら２つの要素が、異なる化学的及び物理的な特性を有する場合には特に、不十分であることが多い。粒子の二相分布は、ナノエンカプスレート中で一貫して観察されており、このことは、部分的には、似たもの同士は溶け合う原則による薬物又はポリマーの自己凝集による可能性がある。本発明の方法は、単峰的な粒子分布を有する粒子をもたらす。
薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートについての上述の利益は、重合開始剤として機能でき、ｉｎ ｖｉｖｏにおいて微粒子形態で送達することが望ましい任意の化学種とのコンジュゲートの形成において一般的に観察されるだろう。さらに、ナノ粒子送達組成物の調製についての上述の具体的な利益は、ｉｎ ｖｉｖｏでの送達に有用な任意のサイズの粒子を作製するためにポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを用いる際に、一般的に観察されるだろう。
多様なＮＰ調製法の中で、ナノ析出は、封入型の化学療法薬として使用するためのＮＰを調製するために広く使用されている。典型的なアプローチにおいては、ポリラクチドなど分解可能な疎水性ポリマーを、水混和性の溶媒（例えばＴＨＦ又はＤＭＦ）中の疎水性薬物と混合してから、過剰な水に加える。水中に有機溶媒が拡散すると、無作為に混合された薬物担持ポリマー分子を有する１００ｎｍ未満のサイズのナノ凝集体の形成が容易になる。より一般的には、ポリマー又はオリゴマーの材料からナノ粒子を調製するための当技術分野で公知の多くの方法のいずれかを、本発明のコンジュゲートと共に用いることができる。
一態様では、本発明は、薬物で開始する環状エステル（又はカルボネート）重合とナノ析出とを統合して、所定の薬物担持率、１００％近い封入効率、最低限に抑えた粒子不均一性及び顕著に低下したバースト放出作用を有する薬物含有ナノ粒子を調製するナノコンジュゲーション法に関する。癌化学療法のための用途、及びとりわけそのような療法において有用なナノ粒子を用いる用途においては、本発明の微粒子製剤は、効力の向上及び毒性の低下を呈するであろう。
一実施形態では、本発明は、癌治療用のポリマーナノ粒子に関する。本発明のこの態様では、薬物−ポリマー又は薬物オリゴマーのコンジュゲートとしては、抗癌剤又は化学療法剤が挙げられる。癌治療に有用なナノ粒子は、２種以上の抗癌剤を有するコンジュゲートの混合物を含有してもよい。
本発明の微粒子製剤は、微粒子中に担持される粒子及び治療剤、診断剤又は他の作用剤のサイズにとって適切な任意の公知の方法により対象に投与できる。
本発明は、さらに、薬物をｉｎ ｖｉｖｏ送達するための医薬の調製における、ポリマー及びオリゴマーとの薬物コンジュゲートの使用に関する。この薬物は、例えば抗癌剤であってもよい。より具体的には、本発明は、癌の治療用の医薬の製造における薬物の使用に関する。特定の実施形態では、製造される医薬は、任意の適切な剤形での投与のために、粒子、とりわけナノ粒子の形態をしている。特定の実施形態では、この医薬は、薬学上許容される担体又は希釈剤、とりわけ、所望の投与形態に適した担体又は希釈剤をさらに含む。
薬物という用語は、本明細書では非常に総称的に用いられ、治療的利益を、そのような利益を必要とする個体にもたらすことができる任意の化学種が含まれる。本明細書に記載のコンジュゲートは、ナノ粒子中で送達することが望まれる適切な薬物又は他の化学種を用いて形成できる。この薬物又は他の化学種は、触媒の存在下で開環重合の開始のために機能できる少なくとも１つの官能基を有していなければならない。この官能基は、触媒と相互作用して、重合にとって有効な種を形成する能力がなくてはならないと考えられる。ヒドロキシル基及びチオール基は、例えば、開環重合の開始のために機能する能力がある。ヒドロキシル基及びチオール基は、一級、二級又は三級の官能基であってもよい。当技術分野では理解されるように、一級、二級及び三級のヒドロキシル基及びチオール基は、異なる立体環境を有しており、異なる相対反応性を呈することがある。
本明細書での化学基の記載においては、使用する用語は、当技術分野で認識されているその最も広い意味を有することを意図したものである。
開環重合の開始のために機能する少なくとも１つの官能基を有する化学種を１つ又は複数の環状モノマーと組み合わせるが、このモノマーは、開環重合により、及び、適切な溶媒中の適切な開環重合触媒により、所望のとおりのオリゴマー又はポリマーを形成するための条件下で、又、そのための十分な時間をかけて重合させることができる。さまざまな化学種が、適切な触媒の存在下で開環重合の開始のために機能することが知られている。これらの中でも、化学種は、１つ若しくは複数のヒドロキシル基又は１つ若しくは複数のチオール基をその化学構造中に有するものである。本発明にとって必要とされるような、重合開始のために機能する所与の化学種の能力は、本明細書で教示する、又は当技術分野で周知の材料及び方法を用いて実施するテスト重合反応における過度の実験作業を実施することなく、容易に評価できる。本発明の方法は、例えば、図８に示す薬物及び他の種を用いて首尾よく実施された。図１３（図１３Ａ〜図１３Ｊ）には、本発明の薬物コンジュゲート及びナノコンジュゲートの粒子の調製において有用な、ヒドロキシル基を有するいくつかの薬物を掲載してある。
本発明の方法において有用な、ヒドロキシル基を有する追加的な薬物としては、中でも、ダルナビル（ＴＭＣ−１１４）、チプラナビル（ＴＰＶ）、サキナビル（ＳＱＶ）、リトナビル（ＲＴＶ）、インジナビル、ネルフィナビル（ＮＦＶ）、アンプレナビル（ＡＰＶ）、ロピナビル（ＡＢＴ−３７８）、アタザナビル（ＡＴＶ）、酒石酸ビノレルビン、フルベストラント、サルコジクチイン（Ｓａｒｃｏｄｉｃｔｙｉｎ）、カンプトテシン、ビンブラスチン、ブリオスタチン１、（＋）−シリンドリシン、（＋）−ラクタシスチン、アエルギノシン２９８−Ａ、（＋）−ホストリエシン、ガルスベリンＡ／ヒペルホリン、（Ｓ）−オキシブチニン、エポチロンＡ、ジドブジン（ＡＺＴ）、ラミブジン（３ＴＣ）、ジダノシン（ｄｄｌ）、アバカビル（ＡＢＣ）及びエムトリシタビン（ＦＴＣ）が挙げられる。
それ以外に本発明の方法において有用な薬物としては、多様な構造であってもフェノール性ヒドロキシル基を有するものが挙げられ、このような薬物としては、中でも、バメタン、エタミバン、ヘキサクロロフェン、サリチルアニリド、ピロカテキン、チモール、ペンタゾシン、フロログルシノール、オイゲノール、ニクロサミド、テルブタリン、ドーパミン、メチルドーパ、ノルエピネフリン、オイゲノール、α−ナフトール、多塩基性フェノール、アドレナリン、ドーパミン、フェニレフリン、メタラミノール、フェノテロール、ビチオノール、α−トコフェロール、イソプレナリン、アドレナリン、ノルエピニフリン（ｎｏｒｅｐｉｎｉｐｈｒｉｎｅ）、サルブタモール、フェノテロール、ビチオノール、クロロゲン酸／エステル、カプトプリル、アモキシシリン、ベタキソロール、マソプロコール、ゲニステイン、ダイゼイン、ダイジン、アセチルグリシチン、エクオール、グリシテイン、ヨードレシニフェラトキシン、ＳＢ２０２１９０及びチルホスチンＳＵ１４９８が挙げられる。
本明細書に記載の方法によりコンジュゲートすることが望ましい所与の化学種にとっては、異なる触媒を用いて試験的な重合を実施する必要がある場合があり、例えば、特定の化学種は、有機金属触媒との方が適合すると考えられるが、他の化学種は有機触媒との方が適合することがある。例えば、化学種は、適切な官能基を有していても、特定の金属系触媒との重合を開始するようには機能しない場合がある（又は、限定的な機能を有する場合がある）ことが見出されているが、それは、化学種が触媒を不活性化することがあるからである。具体的には、（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２を用いることによるミトキサントロンとのＰＬＡのコンジュゲーションは進行しなかった。ヒドロキシアルキルアミン基を有するミトキサントロン（式Ｊ）が、Ｍｇ触媒を不活性化させた可能性があると考えられる。
Figure 0005578655
ＡＢ２型の環状モノマーなど、本明細書に記載の環状モノマーのいずれかを用いて、重合開始のために機能できるような化学種とのポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを形成することができる。開環重合により重合できる任意の環状モノマー又はその混合物を用いて、本発明の薬物コンジュゲート及び粒子、とりわけナノ粒子を形成できる。とりわけ、活性化された−ＯＨ基又は金属酸化物基により重合できる環状モノマーを一般に用いて、本発明の薬物コンジュゲート及び粒子を形成できる。有用な環状モノマーとしては、環状エステル及び環状カルボネートが挙げられる。環状エステルとしては、ラクトン、環状ジエステル、及び環状エステルアミド、例えば環状デプシペプチドが挙げられる。
環状エステルは、次式を有する：
Figure 0005578655
（式中、ｍ＋ｎは１〜２０の範囲であり、ＸはＯ又はＮＨであり、ｘは０又は１であってエステル又はアミド基の存在を示し、Ｙ１及びＹ２は、環の１つ又は複数の炭素原子が水素以外の置換基で場合により置換されることを示す。Ｙ１及びＹ２はそれぞれ互いに独立に、本明細書に記載のような重合反応を妨げない置換基であり、例えば、水素、ハロゲン、−ＣＯＯＲ、−ＮＲＲ’、−ＳＲ、−ＯＲから成る群から選択でき、このときＲ及びＲ’は独立に、１つ又は複数の、水素、アルキル基又はアリール基、グアニジウム基、イミダゾール基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基（フェニル又はベンジルなど）及び−Ｎ３である。又、Ｙ１又はＹ２はそれぞれ、アミノ酸、又は、１〜５個のアミノ酸を有する短鎖ペプチドであってもよい。さらに、Ｙ１又はＹ２はそれぞれ、当技術分野で認識されている保護基で保護された、上に掲載のような基を包含する。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基及びアリール基は、１つ又は複数のハロゲン（１つ又は複数のフッ素など）、−Ｎ３、−ＣＯＯＲ’’、−ＮＲ’’Ｒ’’’、−ＳＲ’’、−ＯＲ’’で置換されていてもよく、このときＲ’’及びＲ’’’は独立に、水素、又は、置換されていない、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はアリール基である。特定の実施形態では、Ｙ１及びＹ２のうち１つ又は２つは、ヒドロキシルアルキル基であってもよい。特定の実施形態では、Ｙ１及びＹ２はそれぞれ、水素、又は、１から６個の炭素原子を有するアルキル基、とりわけメチル基である。
環状カルボネートは、次式を有する：
Figure 0005578655
（式中、ｐは１〜２０の範囲であり、Ｙ１及びＹ２は、環の１個又は複数の炭素原子が水素以外の置換基で場合により置換されていることを示し、このときＹ１及びＹ２はそれぞれ、上に定義したとおりである）。特定の実施形態では、Ｙ１及びＹ２はそれぞれ、水素、又は、１から６個の炭素原子を有するアルキル基、とりわけメチル基である。特定の実施形態では、Ｙ１及びＹ２のうち１つ又は２つは、ヒドロキシルアルキル基であってもよい。
環状エステルとしては、限定するものではないが、β−ブチロラクトン（ｎ＝２）、δ−バレロラクトン（ｎ＝４）、ε−カプロラクトン（ｎ＝５）、α−メチル−β−プロプリオラクトン、β−メチル−β−プロプリオラクトン、ω−ペンタデカラクトン、ω−ドデカラクトンなどのラクトン、及び、任意のラクチド又はグリコリドが挙げられ、それには、その全ての立体異性体、例えば、
Figure 0005578655
任意の置換されたラクチド又はグリコリド：
Figure 0005578655
６又は７員環構造を有する任意の環状デプシペプチド（半エステル及び半アミド）、中でも式Ｄ１〜Ｄ３：
それぞれ
Figure 0005578655
などが包含される。
活性化された−ＯＨ基又は金属酸化物基により重合可能な他の環状モノマーとしては、環状のホスフェート及びホスホネートなどのリン含有環状エステルが挙げられる：
Figure 0005578655
（式中、ｑ＝１から２０、Ｙ３は、Ｙ１及びＹ２について上に定義したとおりであり、Ｒ３はＹ３（ホスホネート）又は−ＯＹ３（ホスフェート）である）。
環状ホスホニット：
Figure 0005578655
（式中、記号は上に定義したとおりである）、
及び
Figure 0005578655
（式中、Ｒはそれぞれ独立に、水素、又は、場合により置換されたアルキル基から選択される）などのケイ素含有環状モノマー。上記の環状モノマーの特定の実施形態では、Ｙ１〜３のそれぞれは、水素、又は、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基である。上記の環状モノマーの特定の実施形態では、Ｙ１〜３は全て水素であるか、又は、Ｙ１〜３は全て、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基であり、とりわけ、Ｙ１〜３は全てメチル基である。上記の環状モノマーの特定の実施形態では、Ｒはそれぞれ、水素、又は、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基から選択される。上記の環状モノマーの特定の実施形態では、Ｒ’は全て水素であるか、又は、Ｒ’は全て、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基であり、とりわけ、Ｒ’は全てメチル基である。
特定の実施形態では、重合可能なＡＢ２型の環状モノマーを、単独で、又は、他の環状エステル又は環状カルボネートと組み合わせて用いる。ＡＢ２型の環状エステルモノマーとしては、次式：
Figure 0005578655
（式中、ｚは１から６であり、Ｙ１は上に定義したとおりである。特定の実施形態では、Ｙ１は、水素、又は、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基であってもよい）
のものが挙げられる。
用語「アルキル」は、分枝した、又は分枝していない（直鎖又は直線状の）飽和炭化水素のモノラジカル、及び、１つ又は複数の環を有するシクロアルキル基を指す。別に指示しない限り、好ましいアルキル基は１から２０個の炭素原子を有し、より好ましいのは１〜１０個の炭素原子を有するものである。短鎖アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基（その全ての異性体を含む）など、１から６個の炭素原子を有するものである。長鎖アルキル基は、８〜２０個の炭素原子を有するもの、好ましくは、１２〜２０個の炭素原子を有するもの、並びに、１２〜２０を有するもの及び１６〜１８個の炭素原子を有するものである。用語「シクロアルキル」は、好ましくは３から２０個の炭素原子を有し、単一の環状環又は複数の縮合環を有する環状アルキル基を指す。シクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチルなどの単環構造、又は、アダマンタニルなどの複数環構造が例として挙げられる。別に指示しない限り、シクロアルキル基などのアルキル基は、以下に定義するように置換されていてもよい。
用語「アルケニル」は、分枝した、又は分枝していない、１つ又は複数の二重結合を有する不飽和炭化水素基のモノラジカル、及び、１つ又は複数の環を有し、このとき少なくとも１つの環が二重結合を有する、シクロアルケニル基を指す。別に指示しない限り、好ましいアルキル基は、１から２０個の炭素原子を有し、より好ましいのは、１〜１０個の炭素原子を有するものである。アルケニル基は、１つ又は複数の二重結合（Ｃ＝Ｃ）を有していてもよく、コンジュゲートしていてもコンジュゲートしていなくてもよい。好ましいアルケニル基は、１つ又は２つの二重結合を有するものであり、そのような基としてはω−アルケニル基が挙げられる。短鎖アルケニル基は、エチレン（ビニル）基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基及びへキシレン基（その全ての異性体を含む）など、２から６個の炭素原子を有するものである。長鎖アルケニル基は、８〜２０個の炭素原子を有するもの、及び、好ましくは１２〜２０個の炭素原子を有するもの、並びに、１２〜２０個の炭素原子を有するもの及び１６〜１８個の炭素原子を有するものである。用語「シクロアルケニル」は、少なくとも１つの環が二重結合（Ｃ＝Ｃ）を有する、単一の環状環又は複数の縮合環を有する、３から２０個の炭素原子の環状アルケニル基を指す。シクロアルケニル基としては、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、シクロオクタジエニル及びシクロオクタトリエニルなどの単一環構造（モノ環状）、並びに、複数環構造が例として挙げられる。別に指示しない限り、シクロアルキル基などのアルキル基は、以下に定義するように置換されていてもよい。
用語「アルキニル」は、１つ又は複数の三重結合（Ｃ≡Ｃ）を有する不飽和の炭化水素のモノラジカルを指す。別に指示しない限り、好ましいアルキル基は、１から２０個の炭素原子を有し、より好ましいのは、１〜１０個の炭素原子を有するものである。アルキニル基としては、エチニル、プロパルギルなどが挙げられる。短鎖アルキニル基は、２から６個の炭素原子を有するもの（その全ての異性体を含む）である。長鎖アルキニル基は、８〜２０個の炭素原子を有するもの、好ましくは１２〜２０個の炭素原子を有するもの、並びに、１２〜１６個の炭素原子を有するもの及び１６〜１８個の炭素原子を有するものである。用語「シクロアルキニル」は、少なくとも１つの環が三重結合（Ｃ≡Ｃ）を有する、単一の環状環又は複数の縮合環を有する、３から２０個の炭素原子の環状アルキニル基を指す。別に指示しない限り、シクロアルキル基などのアルキル基は、以下に定義するように置換されていてもよい。
用語「アリール」は、少なくとも１つの芳香環を有するモノラジカルを指す。このラジカルは、環炭素からＨを除去することにより形式上は誘導される。アリール基は、１つ又は複数の環を有し、少なくともその１つは芳香環である。アリール基の環は、単結合又はリンカー基により連結されていてもよく、又は、縮合していてもよい。例示的なアリール基としては、フェニル基、ビフェニル基及びナフチル基が挙げられる。アリール基としては、６から３０個の炭素原子を有するもの、及び、６〜１２個の炭素原子を有するものが挙げられる。別に言及しない限り、アリール基は、本明細書に記載のように置換されていてもよい。アリールという用語には、少なくとも１つのアルキル基及び少なくとも１つのアリール基を有する基を指す「アリールアルキル」基が含まれ、アリール基は、アルキル基（例えば、ベンジル、−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ５）上で置換されていてもよく、又はアルキル基は、アリール基（例えば、トリル、−Ｃ６−Ｈ４−ＣＨ３）上で置換されていてもよい。別に言及しない限り、アリールアルキル基のアルキル部分又はアリール部分のいずれかが、本明細書に記載のように置換されていてもよい。
本発明のコンジュゲートを形成するための重合反応は、当技術分野では理解されるように、多様な反応条件（温度、溶媒、濃度）下で実施できる。このような条件は、コンジュゲート対象の任意の化学種、とりわけ薬物の活性を保持するように部分的に選択される。重合反応は、任意の適切な溶媒又は溶媒混合物中で実施できる。特定の実施形態では、溶媒は、水混和性の無水溶媒である。重合は、追って粒子の調製に使用するものと同じ又は異なる溶媒中で実施できる。重合反応に有用な溶媒としては、中でも、ＴＨＦ、アセトン、塩化メチレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ＤＭＳＯ、アセトニトリル、又はその混合物が挙げられる。
多分散度という用語は、本明細書では、所与の試料中のポリマーの分子量の分散の尺度である多分散指数（ＰＤＩ）を指すために使用される。多分散度は、質量平均分子量を数量平均分子量で割ったものであり、所与のポリマー試料中の個々の分子量の分散に関する。所与の試料中のポリマー鎖が均一な鎖長に近いほど、ＰＤＩは１に近付く。
本発明の粒子は、当技術分野で公知の要領で表面修飾して、薬物送達ビヒクルとしてのその有用性を高めることができる。
薬物分子又は他の化学種を所望のｉｎ ｖｉｖｏでの位置、例えば腫瘍部位に首尾よく運搬して癌細胞中に入り込むことができる粒子、とりわけナノ粒子の場合は、その粒子が多様な生理的バリアを回避して腫瘍組織に到達できるように、その特質を十分制御することが好ましい。適切に修飾せずに全身投与されたナノ粒子は、循環から急速に除去されて、主に肝臓及び脾臓中に局在化することが多い。肝臓及び脾臓での停留が激しいと、標的組織、例えば腫瘍組織へのナノ粒子の到達可能性が大きく低下するだけでなく、肝臓及び脾臓の損傷も引き起こす。除去は、肝臓のクッパー細胞及び脾臓のマクロファージに捕捉されることによるものである。ナノ粒子は、この受動的で部位特異的な機序により数分から数１０分以内に取り除かれる可能性がある。加えて、ナノ粒子表面の特徴及びサイズは、血液のオプソニン化、すなわち、フィブロネクチンのようなオプソニンの堆積過程において、免疫応答を始動させ、マクロファージによる血液からのナノ粒子のクリアランスを加速させる重要な役割を果たす。ナノ粒子の表面の特質を十分に制御すると、ナノ粒子表面へのオプソニンの結合を実質的に減らすことができる。
例えば、タンパク質の結合を減らすための十分確立されたアプローチであるナノ粒子の表面ペグ化は、血液タンパク質の結合を実質的に減らして肝臓及び脾臓による取込みを減らすことができる親水性の層を形成する。ペグ化は、病原微生物が免疫検出を回避するために発達させた戦略に似た、ステルス様の構造を作り出す。オプソニン化の抑制は、そのようにして達成可能であり、循環中でのナノ粒子の受動的な停留を促進し、ナノ粒子が血液と接触した際にマクロファージ中に当該粒子が捕捉されることを避けるために利用されている。ナノ粒子表面の操作のためのこの単純な戦略は、ペグ化によりナノ粒子の循環半減期を数分から数時間又は数１０時間長くすることができることから、相当な影響を有し得る。表面ペグ化の採用は、マクロファージ細胞に認識されにくくするための非常に一般的なアプローチとなっている。
表面形態に加え、ナノ粒子サイズは、生体内分布及びｉｎ ｖｉｖｏでの効力に顕著に影響する可能性がある別の重要なパラメーターである。ナノ粒子サイズは、除去速度に劇的に影響することがある。サイズ２００ｎｍ以上の大きな粒子の方が、サイズの小さい同等物よりも、マクロファージによる免疫応答を誘導しやすく、クッパー細胞による取込みを活性化しやすい。肝臓中の洞内皮における窓のサイズは、１５０ｎｍもの大きさである場合がある。粒子サイズが細胞の隙間のサイズ（２００〜２５０ｎｍ）を超える場合、内皮細胞間の隙間での脾臓による濾過が優勢になる可能性がある。したがって、ナノ粒子を抗癌薬の送達において使用することになる場合は、循環を持続させるために、ナノ粒子サイズを１５０ｎｍ以下に制御することが多い。しかし、ナノ粒子サイズは小さすぎてはならず、さもないと粒子は腎臓により非常に短時間で濾過される可能性があり（サイズ＜１０ｎｍ）、そのことは、分子量が４０ｋＤａ以下のポリマー−薬物コンジュゲートの典型的な問題である。非常に小さい粒子（１〜２０ｎｍ）も、血管系から間質腔中にゆっくり浸出する可能性があり、リンパ管を経由してリンパ節中にさらに蓄積される。サイズが２０ｎｍ未満のナノ粒子は、開窓により血管系から毛細血管中に容易に逸脱する可能性がある。したがって、ナノ粒子は、循環からの望ましくない漏出を防止するだけ十分に大きくなければならないが、免疫応答を最小限にするだけ十分に小さくなければならない。
抗癌のための送達に使用される大部分のナノ粒子は、２０から１５０ｎｍの範囲である。抗癌のための送達を高めるために、漏れやすい腫瘍血管系で長時間循環型のＮＰの浸出増加のための手段を提供するためのステルス技術の開発に注目が集まっている。腫瘍の血管系は、高度に不均一である。特定の位置により、腫瘍組織は、その速やかな成長を支えるために十分な栄養素及び酸素を腫瘍組織に輸送できるように、血管としては壊死しているか、又は極度に血管新生している場合がある。腫瘍血管も、正常な血管と比較すると、非常に不均一であり、いくつかの異常がある。一般に、腫瘍血管はその正常な同等物より漏れやすく、特徴的な孔のカットオフサイズが３８０から７８０ｎｍの間の範囲であることが示される。このような孔は、ＮＰが循環系を離れて腫瘍の間質領域に流入するための経路になる。したがって、サイズが１５０ｎｍ以下のＮＰは、このような漏れやすい血管孔を通って自由に拡散できるのに対し、サイズが４００ｎｍ超の粒子は、腫瘍組織中にはるかに浸出しにくい。腫瘍組織中ではリンパ排出系が未発達であることから、腫瘍血管系の漏れやすい孔を浸出するナノ粒子を容易に除去できない。したがって、循環が持続する結果、時間の経過と共にナノ粒子の蓄積量が増加する。この効果が、極めてよく知られた、癌の薬物送達におけるＥＰＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）効果による受動的標的化の機序である。
本発明のポリマー及びオリゴマーのコンジュゲートは、導入した所望の末端官能基への反応により化学的に修飾できる。薬物送達への適用について興味深い末端官能基としては、中でも、
ヒドロキシル基、チオール基、アミン基、アジド基、アルキン基、アルケン基、ケトン基、フェノール基、ハロゲン化物基、イミダゾール基、グアニジウム基、カルボキシレート基又はホスフェート基が挙げられる。このような所望の官能基は、本明細書に記載のポリマー又はオリゴマーの末端で、周知の化学的方法を用いて導入できる。このような官能基を用いて、本発明のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを他のポリマー、他のオリゴマー、炭水化物、ペプチド、タンパク質、抗体、核酸、アプタマーなどといった他の化学種とさらにコンジュゲートし、及び／又は、本発明のコンジュゲートを使用して調製されるナノ粒子についての表面修飾のための部位を提供できる。
本発明は、さらに、本明細書に記載の方法により調製された粒子が、コーティング処理され、又は、他の方法でナノ粒子上に第２のポリマー層を供給するように処理されている多層粒子にも関する。第２のポリマーは、粒子中のポリマーコンジュゲートのポリマーのものと同じであっても異なっていてもよい。本発明の粒子は、所与の用途において適合する、コンジュゲートされた２種以上の化学種、例えば、２種以上の異なる薬物を含有してもよい。本発明の粒子は、中での化学種又は薬物の濃度が異なっている、異なる層又は部分を有していてもよい。例えば、外層は、内層と比較して高い又は低い濃度の所与の化学種（例えば薬物）を含有してもよい。例えば、内層が、異なるポリマーのコンジュゲートを含有している場合でも、外層はＰＥＧを含有してもよい。例えば、第１の内層は、第１の薬物のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを含有し、第２の外層が第２の薬物のポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを含有できる。
本明細書に記載の方法及び材料において使用するポリマー及びオリゴマーは、好ましくは生体適合性及び生分解性である（所望の用途による）。それらは、好ましくは、使用に際して望ましくない毒性をほとんど又は全く呈さない。
本発明の粒子は、特定の細胞の種類への優先的な標的化のために表面修飾されていてもよい。粒子の優先的な標的化は、例えば、粒子表面に標的化リガンドを共有結合又は非共有結合させることにより達成できる。
粒子という用語は、本明細書では一般に、何らかの投与方法によるｉｎ ｖｉｖｏ送達に有用なサイズを有する、任意の所与の形状を有する粒子を指すために使用する。粒子は、ミセル、凝集体、球であってもよく、又は、決まった形状をもたなくてもよい。粒子サイズという用語は、それが当技術分野で一般に使用され、本明細書の実施例に記載の方法により定量されることから、本明細書で使用する。
本発明は、ポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートに関する。最も一般的には、ポリマーは、互いに結合している複数の繰り返し単位を有する化学種である。ポリマーは、２つ以上の異なる繰り返し単位を有していてもよい。この繰り返し単位は、典型的にはモノマーの重合に由来する。コポリマーは、２つ以上の構造的に異なる繰り返し単位を有するポリマーを具体的に指す。ポリマーの異なる繰り返し単位は、ポリマー鎖中に無作為に並んでいてもよく、又は、同じ繰り返し単位が集まってポリマー中で連続したブロックになっていてもよい。ポリマー中に２つ以上の繰り返し単位の連続するブロックが存在するとき、このポリマーはブロックコポリマーである。本明細書で使用する場合、ポリマーという用語は、合計１０超の繰り返し単位を有する化学種を指す（１つ又は複数の繰り返し単位が存在していてもよい）。オリゴマーという用語は、本明細書では、２から１０個の繰り返し単位を有する化学種を指すために使用する。
本発明のコンジュゲートは、少なくとも１つのヒドロキシル基又は１つのチオール基を有する化学種と、開環重合により形成されたオリゴマー又はポリマーとの間で形成される。この化学種は、反応条件下で重合の開始剤として機能する少なくとも１つの官能基を有していなければならない。ヒドロキシル基は、最も一般的には、炭素に結合した一級（１’）、二級（２’）又は三級（３’）のヒドロキシル基であるか、又は、本明細書で「フェノール性ヒドロキシル基」として一般に記載する、芳香環の炭素に結合したヒドロキシル基であってもよい。フェノール性ヒドロキシル基は、アリール環の炭素に直接結合したものである。ヒドロキシル及びヒドロキシという用語は、本明細書では互換的に使用される。ヒドロキシル基には、基の水素が酸性である−ＣＯＯＨ基（カルボン酸基）のＯＨ部分は含まれない。フェノール性ヒドロキシル基の水素は、アルコールのものより酸性が強いが、カルボン酸基のものより酸性が弱い。同様に、本明細書で使用する場合のヒドロキシルという用語は、Ｎ原子、Ｐ原子又はＳ原子に結合している−ＯＨ部分も指さない。当技術分野では理解されるように、一級ヒドロキシル基は、炭素原子に結合すると同時に２個の水素にも結合しているヒドロキシル基である（例えば、−ＣＨ２−ＯＨ）。二級ヒドロキシル基は、１個の水素原子に結合している炭素原子に結合したヒドロキシル基である（例えば−ＣＨ（Ｍ）−ＯＨ、式中、ＭはＨ以外の原子又は基であり、多くの場合、Ｍは炭素含有基である。三級ヒドロキシル基は、水素に結合していない炭素原子に結合したヒドロキシル基であり、典型的に、このヒドロキシル基に結合した炭素は、他の３個の炭素原子に結合する。チオール基は、最も一般的には、炭素に結合した一級（１’）、二級（２’）又は三級（３’）のチオール基であってもよく、この場合の一級、二級及び三級という用語は、ヒドロキシル基について定義したように使用される。
本発明の粒子製剤は、多様な疾患、障害又は病態を治療するために使用できる。本発明の治療方法は、治療上有効量の薬物を、治療の必要な個体に、本発明の方法により調製された、薬物を含有するナノ粒子の形態で投与するステップを含む。用語「治療上有効量」は、本明細書で使用する場合、所与の薬物が、個体に微粒子の形態で投与された場合に、当該個体が罹患している障害、疾患若しくは病態を少なくとも部分的に治療するか、又は、そのような障害、疾患若しくは病態の症状を少なくとも部分的に改善するのに有効な量を指す。当技術分野では理解されるように、所与の化合物の治療上有効量は、投与様式、採用される任意の担体又はビヒクル（例えば、溶液、エマルションなど）、具体的な障害又は病態、及び、当該化合物を投与すべき具体的な個体（年齢、体重、病態、性別など）に少なくとも部分的に依存することになる。「治療上有効量」を達成するために必要な投薬必要量は、用いられる特定の組成物、投与経路、現れている症状の重さ、及び、治療すべき特定の対象によって変わる。当技術分野では理解されるように、活性化合物の１日の推定投薬量は、標準的な薬理学的なテスト手順において得られた結果に基づいて決定できる。
本明細書に記載の微粒子製剤は、例えば、乾燥粉末の形態とすることができ、これを必要に応じて再水和できる。この微粒子製剤は、単位剤形、例えば、カプセル、懸濁液、乾燥粉末等の形態とし得る。そのような形態では、この製剤は、適切な量の活性成分を含有する単位用量に小分けでき、この単位剤形は、包装された組成物、例えば、包装された粉末、バイアル、アンプル、予め充填された注射器、又は、液体を含有するサシェとし得る。単位剤形は、例えばカプセルであってもよく、又は、パッケージ形態をした適切な数のそのような任意の組成物であってもよい。
採用する投薬量は、広い範囲内で変化させることができ、当技術分野では理解されるように、それぞれ特定の場合における個々の要件に合わせなければならないであろう。本明細書に記載の方法では、任意の適当な投与形態を採用できる。本発明の粒子は、経口剤形で、静脈内に、腹腔内に、皮下に、又は筋肉内に投与でき、全ての使用剤形は、医薬技術分野の当業者に周知である。本発明の化合物は、適当な鼻腔内用ビヒクルの局所使用により、鼻腔内用の形態で投与することもできる。鼻腔内又は気管支内の吸入又は絶縁の場合、本発明の化合物は、調合して水性又は部分的に水性の溶液としてもよく、次いでそれを噴霧剤の形態で利用してもよい。
本発明は、治療又は予防が必要な個体に、本発明の微粒子製剤を必要とする哺乳動物に対する治療上有効量の同製剤を投与することにより、哺乳動物、とりわけヒトにおいて障害、疾患、病態及び症状を治療する方法を提供する。治療の結果は、障害、病態、又は、１つ若しくは複数のその症状を、部分的又は完全に、緩和、阻害、防止、改善及び／又は軽減するものであり得る。投与には、所与の種類の疾患又は障害に有効であることが当技術分野で公知の任意の投与形態が含まれ、任意の適切な剤形での投与を包含することを意図している。治療又は予防が必要な個体としては、所与の障害又は病態を有すると診断された個体、及び、例えば、特定の症状が示された結果として、そのような障害又は病態を有することが疑われる個体が挙げられる。
薬物という用語には、薬物の「薬学上許容される塩」、並びにプロドラッグが含まれる。用語「プロドラッグ」は、本明細書で使用する場合、代謝手段により（例えば加水分解により）ｉｎ ｖｉｖｏで薬物に変換可能な化合物を意味する。
本発明の粒子は、ｉｎ ｖｉｖｏ送達又は他の用途のためにその表面特性を向上させるために、任意の公知の方法により表面修飾できる。粒子表面は、当技術分野で知られるように、例えばペグ化により修飾できる。粒子表面は、当技術分野で知られるように、ポリマーでコーティングすることにより修飾できる。
本明細書で置換基の群を開示する場合、その群の個々の構成要素全て、及び、その群の構成要素の一切の異性体、エナンチオマー及びジアステレオマーなど全ての下位群は別々に開示されることは理解される。本明細書でマーカッシュ群又は他のグルーピングを使用する場合、その群の個々の構成要素全て、及び、その群の可能性のある全ての組合せ及び下位の組合せは、開示内容中に個々に含まれることを意図するものである。本明細書には、記号定義の具体的な群をいくつか記載してある。記号定義の具体的な群の全ての組合せ及び下位の組合せは、本開示内容中に個々に含まれることを意図するものである。化合物が、その化合物の特定の異性体、エナンチオマー又はジアステレオマーを、例えば、式又は化学名で特定されないように本明細書に記載されている場合、その記載は、個々に、又は任意の組合せで記載された当該化合物の各異性体及びエナンチオマーが含まれることを意図するものである。加えて、別に特定しない場合、本明細書で開示する化合物の全ての同位体の変形が、その開示により包含されることを意図するものである。例えば、開示された分子中の１つ又は複数の任意の水素を重水素又は三重水素と置換できることは理解されよう。分子の同位体の変形は、分子のアッセイにおける、及び、分子又はその使用に関する化学的及び生物学的な調査における標準として、一般的に有用である。放射性同位体を有するものなど同位体の変形は、診断的なアッセイにおいて、及び治療薬中でも有用である場合がある。そのような同位体の変形を作製する方法は、当技術分野で知られている。化合物の具体名は、当業者が同じ化合物を異なる名称で呼ぶ場合があることが知られているように、例示的なものであることを意図している。
本明細書で開示される分子の多くは、１つ又は複数のイオン化可能な基を有する［この基は、プロトンが除去されていたり（例えば−ＣＯＯＨ）又は加わっていたり（例えばアミン）、又は四級化されていてもよい（例えばアミン）］。そのような分子及びその塩の、可能性のあるイオン形態は全て、本明細書での開示内容に個々に含まれることを意図するものである。本明細書に記載の化合物の塩に関しては、当業者は、所与の用途のための本発明の塩の調製に適切な多種多様な入手可能な対イオンの中から選択できる。特定の用途では、塩の調製のために所与の陰イオン又は陽イオンを選択する結果として、当該の塩の溶解性が増減してもよい。
本明細書に記載又は例示する成分の処方又は組合せは全て、特に明記しない限り、本発明を実践するために使用できる。
本明細書中で範囲（例えば、温度範囲、時間範囲、又は、組成若しくは濃度の範囲）が与えられる場合は常に、全ての中間範囲及び下位範囲、並びに、与えられた範囲に含まれる個々の値全てが、本開示中に含まれることを意図するものである。本明細書中の記載に含まれる、任意の下位範囲、又は、範囲若しくは下位範囲中の個々の値を、本明細書中の特許請求の範囲から除外できることは、理解されよう。
本明細書中で言及する全ての特許及び刊行物は、本発明が属する技術分野の当業者のレベルを示している。本明細書中で引用する参考文献は、その刊行日又は出願日現在の最新技術を示すために参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、この情報は、先行技術に属する特定の実施形態を除外するために、必要に応じて本明細書中で用いることができることを意図するものである。例えば、組成物を特許請求する場合、出願人の発明に先立ち当技術分野で公知の、及び入手可能な化合物（それを可能にする開示が、本明細書で引用する参考文献において成されている化合物を含む）は、本明細書における、組成物の特許請求の範囲に含まれないことを意図するものであることは理解されるべきである。本明細書中で引用する参考文献は、追加的な環状モノマー、追加的な触媒、追加的な反応条件、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する追加的な薬物及び他の化学種、表面処理又は表面修飾の追加的な方法及び試薬、並びに、本発明の方法、組成物及びキットの追加的な用途を提供するために、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用する場合、「を含む」は、「などの」、「を（含）有する」又は「を特徴とする」と同義であり、包括的な、又は制限のないものであり、列挙されていない追加的な要素又は方法ステップは除外されない。本明細書で使用する場合、「から成る」は、特許請求の範囲の要素において特定されない一切の要素、ステップ又は成分を除外する。本明細書で使用する場合、「から本質的に成る」は、特許請求の範囲の基本的及び新規の特徴に実質的に影響しない材料又はステップを除外しない。本明細書に記載の各事例においては、「を含む」、「から本質的に成る」及び「から成る」の用語のいずれも、他の２つの用語のいずれかで置き換えることができる。本明細書に例証的に記載される本発明は、本明細書で具体的に開示されない１つ又は複数の要素、１つ又は複数の制限が一切なくても、適切に実践し得る。
具体的に例示するもの以外の、出発物質、例えば環状モノマー、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する薬物及び他の化学種、生体物質、試薬、例えば開環重合触媒、合成方法、精製方法、分析方法、アッセイ方法及び生物学的方法を、過度の実験作業に頼らずに本発明の実践において用いることができることは、当業者には理解されよう。そのような任意の材料及び方法の、当技術分野で知られる機能的等価物は全て、本発明に含まれることを意図するものである。用いている用語及び表現は、制限ではなく説明の用語として使用するものであり、そのような用語及び表現の使用においては、特に取り上げて示し及び記載したものの等価物一切又はその一部を除外する意図はなく、特許請求する本発明の範囲内で多様な改変が可能であることは認識される。したがって、本発明が、好ましい実施形態及び任意選択的に特に取り上げて記載した箇所により具体的に開示されていても、本明細書中で開示されたコンセプトの改変及び変形が当業者により用いられる可能性があり、そのような改変及び変形は、添付の特許請求の範囲により定義されるように、本発明の範囲内にあるとみなされることは、理解されるべきである。
実施例１：ポリラクチド−パクリタキセルナノコンジュゲート粒子
本発明のナノ粒子の設計は、開環重合反応における開始剤として薬物を使用して、その薬物がポリマー又はオリゴマーと共有結合している薬物−ポリマー（及び薬物−オリゴマー）コンジュゲートを形成することに基づく。薬物を重合の開始剤として使用することから、ポリマー（オリゴマー）への薬物のコンジュゲーションの効率は非常に高く、理想的には１００％となろう。加えて、薬物分子の全てがリビング重合の中に効率的に組み込まれれば（例えば薬物分子が開始剤として機能する場合には）、薬物担持率（％）は、モノマー／開始剤比率を調整することにより正確に制御できる。
この戦略を最初に実証するために、適切な触媒の存在下でラクチドのリビング重合を開始するためにパクリタキセル（Ｐｔｘｌ）を使用した。ヒドロキシル基を有する分子をラクチドの開環リビング重合の開始剤として利用することは、十分確立されている。米国で最もよく売れている化学療法薬であるパクリタキセルは、３つのヒドロキシル基を有する。
金属酸化物（Ｍ−ＯＲ）は、本研究で使用するＤＬ−ラクチド（ＬＡ）などの環状エステルのリビング開環重合の周知の開始剤である。金属酸化物は、ヒドロキシルを有する化合物を、金属−アミド化合物などの活性のある金属複合体と混合することにより、ｉｎ ｓｉｔｕで調製できる（Ｂ．Ｍ．Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎ、Ｍ．Ｃｈｅｎｇ、Ｄ．Ｒ．Ｍｏｏｒｅ、Ｔ．Ｍ．Ｏｖｉｔｔ、Ｅ．Ｂ．Ｌｏｂｋｏｖｓｋｙ、Ｇ．Ｗ．Ｃｏａｔｅｓ、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、２００１、１２３、３２２９）。ｉｎ ｓｉｔｕで形成されたＭ−ＯＲは、制御されたＬＡリビング重合を開始し、その結果、ＰＬＡ末端へのＯＲの定量的な組込み、及び１００％のモノマー変換をもたらすことができる。Ｐｔｘｌは、金属−Ｐｔｘｌ酸化物を媒介したＬＡの重合により、ポリエステル中に組み込むことができることが見出された。このようにして、薬物担持率は、ＬＡ対Ｐｔｘｌの比率を調整することにより正確に制御できる。結果として得られるＰＬＡへのＰｔｘｌの組込み効率は１００％であるべきであるが、これは、金属−ＯＲの形成が通常は瞬間的且つ定量的だからである。重合後、加水分解性のエステルリンカーを介してＰｔｘｌ分子をＰＬＡの末端に共有結合的に連結させて、加水分解の際に持続放出されるようにする。このＰｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートをナノ析出において用いて、ポリマーＮＰ、共有連結したＰｔｘｌを含有するナノコンジュゲート（ＮＣ）を生成させる。
室温でのＬＡ（ラクチド）の迅速で完全な重合を確実にするために、（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２（Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎら、２００１、上記文献）、すなわちＬＡの重合にとって非常に有効な触媒を用いた。（触媒の構造については図２を参照のこと。）Ｐｔｘｌを１当量の（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２と混合し、ＬＡの重合を室温で数分以内に完了させたところ、結果として得られたＰＬＡ中にＰｔｘｌはほぼ定量的に組み込まれた（表１）。ｉｎ ｓｉｔｕで形成された（ＢＤＩ）Ｍｇ−Ｐｔｘｌ複合体（構造は特定されていないが、おそらくモノマーのＭｇ−Ｐｔｘｌ酸化物）が重合を開始したと考えられる。
Ｐｔｘｌ−ＰＬＡを０．１〜１Ｍ ＮａＯＨで処理した後で、ポリマーコンジュゲート中に組み込まれたＰｔｘｌを、その元の形態及び他の分解種に放出したところ、Ｐｔｘｌが加水分解性のエステル結合によりＰＬＡにコンジュゲートされることが実証された。
Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートのナノ析出の結果、１００ｎｍ未満のＮＰが得られた（表１）。ＮＥと区別するために、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートのナノ析出に由来するこのようなＮＰを、ナノコンジュゲート（ＮＣ）と呼ぶ。コンジュゲートされた特定のポリマーを、本明細書では薬物（又は他の化学種）−ＬＡｎと呼び、この場合の薬物又は他の化学種は、短縮形（例えば、Ｐｔｘｌ、Ｄｔｘｌ、Ｄｏｘｏ、Ｐｙｒ又はＣｙ５）で示し、ＰＬＡはＬＡｎと表す（この場合のｎはＭ／Ｉ比である）。いくつかの事例では、ＮＣ、すなわち、コンジュゲートされたポリマーから形成されたナノ析出物を、薬物−ＬＡｎのＮＣと呼ぶ。このような用語の使用は、それらが使用される文脈から明らかである。
単峰粒子分布及び低い多分散度を有するＮＣは、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートのナノ析出により一貫して得られた。ＮＥの多峰分布は、部分的には、封入されていない遊離薬物の凝集によるものであるため（Ｊ．Ｃｈｅｎｇ、Ｂ．Ａ．Ｔｅｐｌｙ、Ｉ．Ｓｈｅｒｉｆｉ、Ｊ．Ｓｕｎｇ、Ｇ．Ｌｕｔｈｅｒ、Ｆ．Ｘ．Ｇｕ、Ｅ．Ｌｅｖｙ−Ｎｉｓｓｅｎｂａｕｍ、Ａ．Ｆ．Ｒａｄｏｖｉｃ−Ｍｏｒｅｎｏ、Ｒ．Ｌａｎｇｅｒ、Ｏ．Ｃ．Ｆａｒｏｋｈｚａｄ、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、２００７、２８、８６９）、ＮＣについて観察された単峰分布は、ＮＣを作製した元であるＰｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートの単分子構造に関連がありそうである。
溶媒及びポリマー濃度は両方とも、ナノ析出により調製されるＮＰのサイズに劇的な影響を及ぼす。水混和性が高めの溶媒（例えばＤＭＦ）は、水混和性が低めの溶媒（例えば、ＴＨＦ又はアセトン）より速く水中に拡散する傾向がある（Ｃｈｅｎｇら、２００７、上記文献）。水混和性の高い溶媒中の疎水性ポリマーを水に加えると、ポリマー凝集体の速やかな核形成が予測される。したがって、急速な核形成により粒子の数が増えると、ポリマーの濃度が溶液中で変化しないままである場合、粒子サイズの低下につながる。溶媒の種類及び溶媒／水比率が固定されている場合、粒子サイズはポリマー濃度との線形相関を通常示すが、これは、そのような条件では粒子の数がほぼ変化しないままだからである。
Figure 0005578655
Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートのナノ析出は、このような流れに従った。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートの濃度を固定した場合、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートのＤＭＦ溶液を析出させることにより調製したＮＣのサイズは典型的に２０〜３０ｎｍであり、溶媒としてアセトン又はＴＨＦを用いて調製したものより小さい。溶媒としてＤＭＦを用い、比率が１／２０（ｖ／ｖ）のＤＭＦ／水でナノ析出を実施すると、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００ＮＣのサイズは、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００コンジュゲートの濃度と線形相関を示し、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００の濃度を変化させることにより、６０ｎｍから１００ｎｍに正確に調整できる。他の薬物−ポリマーコンジュゲートを用いてナノ析出によりナノコンジュゲートを形成した場合にも、同様の線形相関が観察された。
粒子が小さくなると薬物担持率及び封入効率が極めて低くなる可能性がある従来のナノ析出物と比較して、本明細書に記載の方法により調製されたナノコンジュゲートは、全て、ポリマーマトリックス中に全く同じ密度の薬物（例えばＰｔｘｌ）を含有するはずであり、それは、ポリマーコンジュゲートの薬物担持率がナノ析出中に変化しないままだからである。
薬物のバースト放出は、ナノエンカプスレートにおける望ましくない副作用及び治療効力の低下を引き起こす。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡ ＮＣのＰｔｘｌ放出動態は、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡエステルリンカーの加水分解、及び、薬物拡散の両方により決定されるため、ＮＣからのＰｔｘｌの放出動態は、バースト放出作用が顕著に低下すれば、より制御可能になるはずである。ＮＣにおいては、十分制御されたＰｔｘｌ放出が観察された（図３）。Ｐｔｘｌ−ＬＡ５０（１０．６質量％）及びＰｔｘｌ−ＬＡ２５（１９．２質量％）から放出されたＰｔｘｌは、それぞれ、１日目で７．０％及び８．７％、６日目で４３％及び７０．４％であった。これに対し、Ｐｔｘｌ／ＰＬＡ ＮＥからは、Ｐｔｘｌの８９％が２４時間以内に放出された（図３）。Ｐｔｘｌ−ＬＡ５０ＮＣからのＰｔｘｌの放出は、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２５ＮＣからの放出よりゆっくりであったが、これはおそらく、Ｐｔｘｌ−ＬＡ５０の方が分子量が大きく、粒子凝集がより密であることが原因であろう。事実、試験した薬物−ＰＬＡ ＮＣ全てにおいて、担持率の低いＮＣの方がより遅い薬物放出を示すことが観察された。
ＮＣのｉｎ ｖｉｔｒｏ毒性をＰｔｘｌの放出量により定量すると、ｉｎ ｖｉｔｒｏ毒性は、薬物担持率との強い相関を示す（図４）。同様のサイズ（約１００ｎｍ）のＰｔｘｌ−ＬＡ１５、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２５及びＰｔｘｌ−ＬＡ５０のＮＣの、ＰＣ−３細胞におけるＭＴＴアッセイにより定量したＩＣ５０は、それぞれ、１１１、３７０及び８５５ｎＭである。Ｐｔｘｌ−ＬＡ１５ＮＣのＩＣ５０は、遊離Ｐｔｘｌとほぼ同一であり（８７ｎＭ）、一方、Ｐｔｘｌ−ＬＡ５０ＮＣのＩＣ５０は、１桁高い。結果として、ＮＣの毒性は、単にＮＣの薬物担持率を制御することにより、広い範囲で調整できる。
ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）でのＮＰの表面修飾は、ＮＰの全身循環を持続させ、血中のＮＰ凝集を低減するために広く用いられているアプローチである。（Ｐ．Ｃａｌｉｃｅｔｉ、Ｆ．Ｍ．Ｖｅｒｏｎｅｓｅ、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ、２００３、５５、１２６１；Ｒ．Ｇｒｅｆ、Ｙ．Ｍｉｎａｍｉｔａｋｅ、Ｍ．Ｔ．Ｐｅｒａｃｃｈｉａ、Ｖ．Ｔｒｕｂｅｔｓｋｏｙ、Ｖ．Ｔｏｒｃｈｉｌｉｎ、Ｒ．Ｌａｎｇｅｒ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９４、２６３、１６００。）
ＮＣ表面をペグ化するための非共有結合的なアプローチは、最初は、反応していない試薬及び副生成物を除去する手間を軽減するために用いられた。例えば、１３ｋＤａのＰＬＧＡと５ｋＤａのＰＥＧ区分とを有する両親媒性コポリマーであるポリ（グリコリド−ｃｏ−ラクチド）−ｂ−メトキシル化ＰＥＧ（ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ）を用いて、ＮＣをペグ化した。両親媒性コポリマーのＰＬＡ−ｂ−ＰＥＧのミセル化は、ＰＥＧが疎水性ブロックの７０％超又は５０％未満であるとき、著しく排除できることが、Ｐｉｅｒｒｉらにより報告されている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、パートＡ、２００５、６３９〜６４７）。
ＰＬＧＡブロックは、疎水性相互作用によりＮＣと強い相互作用を形成して、安定なＰＥＧシェルを作り出すことが期待される。かつて、同様のアプローチが、ＮＰの表面ペグ化において用いられた。（Ｘ．Ｈ．Ｇａｏ、Ｙ．Ｙ．Ｃｕｉ、Ｒ．Ｍ．Ｌｅｖｅｎｓｏｎ、Ｌ．Ｗ．Ｋ．Ｃｈｕｎｇ、Ｓ．Ｍ．Ｎｉｅ、Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．、２００４、２２、９６９）。Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００に０．４から２当量（質量で）のＰＬＧＡ−ｍＰＥＧを連続的に加える結果、５４．５ｎｍから１００．３ｎｍに粒子サイズが直線的に増加した（図５）。
ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧで修飾したＰｔｘｌ−ＬＡ２００ＮＣは、未処理のＮＣ、又は、ｍＰＥＧのみで処理したＮＣと比較して、ＰＢＳ中での顕著な安定性向上を示したが（図６）、これは、ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧとＮＣとの間の非共有結合的な相互作用に対する疎水性のＰＬＧＡ区分の重要性を示唆するものである。静脈内投与後、ＮＣは瞬時に希釈を受け、その結果、ＮＣからＰＬＧＡ−ｍＰＥＧが解離することがある。しかし、ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ処理した１ｍｇ／ｍＬから０．０１ｍｇ／ｍＬのＰｔｘｌ−ＬＡ２００ＮＣを連続的に希釈しても、ＰＢＳ中での粒子サイズの増加は一切示されなかった。この試験から、上述の要領で形成されたＰＥＧシェルは、全身循環においてＮＣに堅固に結合した状態で残るはずであることが示唆される。
ＰＥＧでのＮＣの表面コーティングは、長時間循環型のナノ粒子の形成につなげることができる。ＰＬＡ−ＰＥＧをＰｔｘｌ−ＰＬＡナノ粒子に加えた際に観察されたナノ粒子サイズの直線的な増加は、ＰＬＡ−ＰＥＧとＰＬＡ−パクリタキセルとの疎水性相互作用が原因でナノ粒子表面上に層状構造が形成されたことを示唆するものである。ＰＥＧコロナは容易に形成された。この方法を用いて生成されたナノ粒子は、塩溶液中で安定である。塩に安定なナノ粒子を作製する単純な戦略により、全身試験に容易に移行可能なナノ粒子が作製されるだろう。
当技術分野で知られるように、ＰＥＧは、ＮＣに共有結合的にコンジュゲートすることもできる。（Ｏ．Ｃ．Ｆａｒｏｋｈｚａｄ、Ｊ．Ｊ．Ｃｈｅｎｇ、Ｂ．Ａ．Ｔｅｐｌｙ、Ｉ．Ｓｈｅｒｉｆｉ、Ｓ．Ｊｏｎ、Ｐ．Ｗ．Ｋａｎｔｏｆｆ、Ｊ．Ｐ．Ｒｉｃｈｉｅ、Ｒ．Ｌａｎｇｅｒ、Ｐｒｏ．Ｎａｔ’ｌ Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．、ＵＳＡ、２００６、１０３、６３１５）。
Ｐｔｘｌは、３つのヒドロキシル基を、そのＣ−２’位、Ｃ−１位及びＣ−７位にそれぞれ有する。この３つのヒドロキシル基それぞれは、ＬＡ重合を開始し、その結果、Ｐｔｘｌに結合した１つから３つのＰＬＡ鎖を有するＰｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートをもたらすことができる可能性がある。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡの不均一性を低下させるためには、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡコンジュゲートが単一のＰＬＡ鎖を有することが好ましい。重合開始を薬物（例えばＰｔｘｌ）の特定のヒドロキシル基において制御して、単一のＰＬＡ鎖を有するＰＬＡコンジュゲートを作製できることが見出されている。
Ｐｔｘｌの３つのヒドロキシル基は、立体障害が２’−ＯＨ＜７−ＯＨ＜１−ＯＨの順で異なる。３番目の１−ＯＨは、最も近付きにくく、典型的に不活性である。（Ｄ．Ｍａｓｔｒｏｐａｏｌｏ、Ａ．Ｃａｍｅｒｍａｎ、Ｙ．Ｇ．Ｌｕｏ、Ｇ．Ｄ．Ｂｒａｙｅｒ、Ｎ．Ｃａｍｅｒｍａｎ、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．、１９９５、９２、６９２０。）しかし、７−ＯＨは、最も近付きやすく活性のあるＰｔｘｌのヒドロキシル基である２’−ＯＨと、金属触媒との複合化において競合する可能性があると考えられる。異なるＯＨ基での立体障害の違いを考慮すると、かさ高い基を有する触媒、例えば、かさ高いキレートリガンドを有する金属触媒を用いれば、２’−ＯＨと７−ＯＨとの間を区別でき、それにより、ＬＡ重合のための２’−ＯＨを介したＰｔｘｌ−金属複合体を優先的に、又は、さらには特異的に形成できるものと仮定された。
どのヒドロキシル基（複数も）にＰＬＡ鎖が結合するかを決定するためにＮＭＲを用いる試みは、材料の複雑さが原因で成功しなかった。ＰＬＡが２’−ＯＨ又は７−ＯＨに結合するかどうかを決定するために、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡのＰｔｘｌをテトラブチルアンモニウムボロヒドリド（Ｂｕ４ＮＢＨ４）と反応させた。この試薬は、バッカチンＩＩＩ（ＢＡＣ）及び（１Ｓ，２Ｒ）−Ｎ−１−（１−フェニル−２，３−ジヒドロキシプロピル）ベンズアミド（ＰＤＢ）中へのＰｔｘｌの１３−エステル結合を定量的に低下させると報告されている（Ｎ．Ｆ．Ｍａｇｒｉ、Ｄ．Ｇ．Ｉ．Ｋｉｎｇｓｔｏｎ、Ｃ．Ｊｉｔｒａｎｇｓｒｉ、Ｔ．Ｐｉｃｃａｒｉｅｌｌｏ、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、１９８６、５１、３２３９）。ＢＡＣはＰＴｘｌの７−ＯＨを有し、ＰＤＢはＰｘｔｌの２’−ＯＨを有する。
異なる金属触媒、すなわち、Ｍｇ（Ｎ（ＴＭＳ）２）２、キレートリガンドを有さない触媒、及び、キレートリガンドを有する（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２を用いてＰｔｘｌ−ＬＡ５を調製し、Ｂｕ４ＮＢＨ４と反応させた。Ｍｇ（Ｎ（ＴＭＳ）２）２を用いた場合は、反応の結果ＰＤＢ−ＰＬＡ及びＢＡＣ−ＰＬＡの両方が得られ、この触媒を用いると、重合はＰｔｘｌの２’−ＯＨ及び７−ＯＨの両方で開始することが示唆された。（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２を用いた場合は、誘導されるＢＡＣ−ＰＬＡの量は著しく減少し、この触媒を用いるとＬＡの重合はＰｔｘｌの２’−ＯＨで優先的に開始することが示唆された。
（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２は、金属／Ｐｔｘｌにより開始される重合において部位特異的な制御の著しい向上をもたらしたが、結果として得られるＰｔｘｌ−ＰＬＡは、相当広い分子量分布（例えば、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００ではＭｗ／Ｍｎ＝１．４７）を典型的に有する。この観察は、Ｍｇ触媒により開始された重合の開始に関連する速やかな伸張に起因するものであった（Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎら、２００１、上記文献）。触媒（ＢＤＩ）ＺｎＮ（ＴＭＳ）２は、（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２のものと同一のキレートリガンドを有するが、この触媒がＬＡの重合の著しい向上をもたらすとしても、そのＭｇ類似体と比較すると反応性が低い。Ｍ／Ｉ＝２００の場合のＰｔｘｌにより開始するＬＡ重合において（ＢＤＩ）ＺｎＮ（ＴＭＳ）２を使用すると、結果として得られるＰｔｘｌ−ＬＡ２００は極度に狭いＰＤＩ（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０２）を有しており、Ｍｎ（期待値）＝２９，７００ｋＤａに対し、分子量Ｍｎ（得られた値）＝２８，１００ｋＤａであった）。（ＢＤＩ）ＺｎＮ（ＴＭＳ）２を用いて調製したＰｔｘｌ−ＬＡ５のＨＰＬＣ分析を実施し、次いで上述の要領でＢｕ４ＮＢＨ４で処理したところ、開始及び重合は専らＰｔｘｌ６の２’−ＯＨにおいてであることが実証された。
薬物により開始する重合法は、他のヒドロキシルを有する治療剤のＮＣの調製に、並びに、１つ又は複数のチオール基を有する薬剤に適用できる。例えば、ドセタキセル（Ｄｔｘｌ）−ＬＡ１０及びカンプトテシン（ＣＰＴ）−ＬＡ１０のＮＣで、非常に高い薬物担持率（それぞれ３５．９質量％及び１９．５質量％）、９５％超の担持効率及び１００ｎｍ未満のサイズを有するものが、この金属／薬物複合体により開始されるＬＡ重合に続けてナノ析出を用いることで、容易に調製される（表１）。ＣＰＴは、内在性のエステル結合を持たないことから、Ｐｔｘｌ及びＤｔｘｌのいずれとも異なる。したがって、ＣＰＴは、ＮａＯＨで処理した後、ＣＰＴ−ＰＬＡ ＮＣから定量的に回収された。ＰＢＳ中のＣＰＴ−ＰＬＡの加水分解混合物から分離され分取ＨＰＬＣにより回収されたＣＰＴは、本来のＣＰＴのものと同一の１Ｈ ＮＭＲスペクトルを示した。この試験からは、さらに、組み込まれた薬物の化学構造は、穏やかな重合及びナノ析出過程下では変化しないままであることが実証された。ＮＣ中に組み込まれた薬物は、放出されてその元の形態になることができる。
Ｐｔｘｌ−ＬＡ ＮＣと同様に、Ｄｔｘｌ−ＬＡ ＮＣ、Ｄｏｘｏ−ＬＡ及びＣＰＴ−ＰＬＡのＮＣも、ＰＢＳ中でのバースト放出作用を示さなかった。Ｄｔｘｌ−ＰＬＡ及びＣＰＴ−ＰＬＡのＮＣ両方の毒性−薬物担持率相関は、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡ ＮＣのものと類似している（図７の（Ａ）〜（Ｄ））。
本発明の方法は、非常に高い薬物担持率（最大３５％）、ほぼ定量的な担持効率、バースト放出作用を伴わない制御放出プロファイル、及び狭い粒子分布を有するポリマー−薬物コンジュゲートされたＮＰ（ＮＣ）の調製を可能にする。この形成には安全な栄養金属が関わっており、有機キレートリガンドは、溶媒抽出により容易に除去できる。加えて、グラム規模、高い担持率、塩に安定なＮＣを調製するには数時間かかるだけである。上述のように、ＮＣを調製するために、異なる環状エステルモノマーを使用することにより、薬物放出プロファイルをさらに制御できる可能性がある。
Ｐｔｘｌ−ＰＬＡ ＮＣの調製：（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２（６．２ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）とＰｔｘｌ（８．５ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）とを、無水のＴＨＦ０．５ｍＬ中で混合した。無水のＴＨＦ２ｍＬ中のＤＬ−ラクチド（１４４ｍｇ、１ｍｍｏｌ）を滴加した。ＬＡが完全に消費された後（ＦＴ−ＩＲ又は１Ｈ ＮＭＲによりモニターした）、重合溶液をエチルエーテル（２５ｍＬ）中で析出させてＰｔｘｌ−ＬＡ１００コンジュゲートを得た。（ＢＤＩ）ＺｎＮ（ＳｉＭｅ３）２又はＭｇ（Ｎ（ＳｉＭｅ３）２）２を用いた重合を、同様に実施した。Ｐｔｘｌ−ＬＡ１００のアセトン溶液又はＤＭＦ溶液（１００μＬ、１０ｍｇ／ｍＬ）を、激しく撹拌されたナノ純水（２ｍＬ）に液滴として落とした。ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ５ｋ（分子量＝１８，３００ｇ／ｍｏｌ、ＤＭＦ中に５ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）又はｍＰＥＧ５ｋ（ＤＭＦ中に５ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）をＮＣに滴加した。
Ｐｔｘｌ−ＰＬＡ ＮＣのキャラクタリゼーション及び評価：ＺｅｔａＰＡＬＳ動的光散乱法検出器（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｈｏｌｔｓｖｉｌｌｅ、ＮＹ、ＵＳＡ）又はＳＥＭにより、ＮＣサイズを特定した。結果として得られたＮＣを限外濾過により精製し、次に、ＰＣ−３細胞におけるＭＴＴアッセイを用いて、そのｉｎ
ｖｉｔｒｏ毒性を評価した（３７Ｃで２４時間インキュベーション）。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡの放出動態を定量するために、ＮＣのＰＢＳ溶液をいくらかの量に等しく分けてから３７Ｃでインキュベートした。予定の時間で、放出試験を終えた。ＤＭＦ溶液を加えて全ての沈殿物を溶解させた。次に、全ての試料を乾燥させＤＣＭ中で再度溶解させてから、Ｂｕ４ＮＢＨ４と１．５時間反応させた。この溶液中に、酢酸の液滴を加えた。溶媒を蒸発させる前に、溶液を２０分間撹拌した。ＲＰ ＨＰＬＣ分析用に、残留固形物をアセトニトリル中で再構成させた（Ｃｕｒｏｓｉｌ、２５０×４．６ｍｍ、５μ、Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ、Ｔｏｒｒｅｎｃｅ、ＣＡ、ＵＳＡ）。
本発明者らは、いくつかの異なる小分子及びペプチドについて、図２に示す戦略を用いたそのコンジュゲート形成を実証した。これらの分子の構造を図８に示す。代表的なナノコンジュゲートのデータを表１に示す。例示的な詳しいＰＬＡ−薬物重合の条件を下に記載する。ＰＬＡ−パクリタキセルナノ粒子に用いた方法と同様の要領で、ナノ粒子の形成、キャラクタリゼーション及び放出評価を実施した。
実施例２：ポリラクチド−ドキソルビシンポリマー（Ｄｏｘｏ−ＰＬＡ）
Ｐｔｘｌ−ＰＬＡ重合の場合の要領で、触媒（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＴＭＳ）２とＤ，Ｌ−ラクチドとを処理した。重合は、グローブボックス中で行った。全ての反応槽をアルミホイルで覆い、ボックスのライトを消した。まず、ドキソルビシンをＤＭＦ中で溶解させ、完全に溶解するまで１０分間撹拌した。次に、ＴＨＦ中に（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２を加えて溶解させた。ドキソルビシンと（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２との溶液を１５〜２０分間混合すると、溶液の色は橙赤色から紫色に変化した。ＨＰＬＣ分析にかけると、ドキソルビシンに関連するピークが変化し、（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２とドキソルビシンとの複合体が形成されたことが示唆された。ＵＶ検出器は４５０ｎｍのものであった。Ｄ，Ｌ−ラクチドをＴＨＦ中で溶解させ、急速に撹拌しながらドキソルビシンと（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２との混合物中に滴加した。ドキソルビシンが全て消失するまで、ＨＰＬＣにより反応過程をモニターした。Ｄｏｘｏ−ＬＡのＵＶスペクトルは、４００〜５００ｎｍでのドキソルビシンの吸収とは異なり、３２５〜４００ｎｍでの吸収を呈した。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡナノ粒子と同様、ナノ析出によりナノ粒子を形成した。
実施例３： １，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＴＢＤ）又はＢＤＩ−Ｍｇ−Ｎ（ＴＭＳ）２を用いたＤｔｘｌ−ＰＬＡ
触媒であるＴＢＤ又はＢＤＩ−Ｍｇ−Ｎ（ＴＭＳ）２をドセタキセルと混合し、触媒と開始剤との混合物にラクチドを加えた。例えば、ドセタキセルとＴＢＤとをＴＨＦ溶液中で溶解させ、５〜１０分間撹拌した。（ＨＰＬＣでは、ドセタキセルのピークが変化し、ＴＢＤがドセタキセルとの複合体を形成したことが示唆された）。Ｄ，Ｌ−ラクチドをＴＨＦ溶液中で溶解させ、ドセタキセルとＴＢＤとの混合物中に滴加した。この反応はパクリタキセル−ＰＬＡの反応と類似しており、これをＦＴＩＲ及びＨＰＬＣによりモニターした。ドセタキセル−Ｍｇ（ＩＩ）複合体により開始する重合を、パクリタキセルの場合について上述したものと同じ様式で実施した。Ｐｔｘｌ−ＬＡナノ粒子と同様にナノ粒子が形成された。
実施例４：ＰＬＡ−ピレンメトキシ重合
ピレンメタノール（ＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ）を、ＣａＨ２を加えたＴＨＦ中で溶解させ一晩撹拌することにより精製し、濾過して真空乾燥させてからグローブボックスの冷凍庫中で保管した。ピレンメタノールをＢＤＩ−Ｍｇ−Ｎ（ＴＭＳ）２中のＬＡと混合した。モノマー対開始剤（Ｐｙｒ）の比率を選択した。２４時間後、反応を停止させ、メタノール及びエーテルで３回洗浄することにより精製した。ＮＭＲにより、ピレンメタノールとコンジュゲートされたＰＬＡコポリマーの形成を確認した。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡナノ粒子と同様にナノ粒子が形成された。
実施例５：ＰＬＡ−ＬＨＲＨ重合
ゴセレリンをＢａｃｈｅｍから入手し、冷凍庫中で保管した。（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２及びＤ，Ｌ−ラクチドを、Ｐｔｘｌ−ＰＬＡ重合のために上述の要領で処理した。重合はグローブボックス中で行った。ゴセレリンを、撹拌しながら、ＤＭＦ溶液中で１０分間溶解させた。（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２をＴＨＦ溶液中で溶解させた。ゴセレリンと（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２との溶液を、撹拌しながら、３０分間混合した。Ｄ，Ｌ−ラクチドをＴＨＦ中で溶解させてから、この混合物中に加えた。ラクチド対ゴセレリンの比率を選択した。重合中、溶液が濁り始めることがあり、これは、何らかの種の析出を示すものである。この現象が生じたら、溶液中の成分及び生成物を維持するために、より多くのＤＭＳＯを加えることができる。ＨＰＬＣによりゴセレリンの変換を検出した。しかし、観察された変換は、９５％未満であった。Ｐｔｘｌ−ＰＬＡナノ粒子の場合に記載したのと同様に、ゴセレリンコンジュゲートからナノ粒子が形成された。
実施例６：Ｚｎ、Ｃａ及びＦｅの触媒、及び有機触媒
Ｍｇ（ＩＩ）複合体は速やかな重合をもたらした。しかし、場合によっては、Ｍｇ（ＩＩ）は、リビング重合を実施するには望ましくない、開始より著しく速い伸張をもたらすことがある。Ｃｏａｔｅｓは、特定のＺｎ触媒は速やかな開始及び比較的遅い鎖伸張を容易にし、Ｚｎが媒介するラクチド重合は、結果として狭い多分散度を有するポリマーをもたらすことができることを実証した１９。したがって、（ＢＤＩ）Ｚｎ−（ドセタキセル）及び（ＢＤＩ）Ｚｎ−（ドキソルビシン）は、本明細書に記載の方法における開始剤として有用である。このような方法に有用な他の触媒としては、Ｃａ及びＦｅのものが挙げられる１６。Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ及びＦｅは、ヒト体内で見られる元素であるため、Ａｌ及びＳｎなど他の活性触媒より安全なプロファイルを有するはずである。例示的な触媒としては、中でも、
Figure 0005578655
Figure 0005578655
Figure 0005578655
Figure 0005578655
（式中、
Figure 0005578655
が挙げられる。
実施例７．放出試験：
ピレンメタノール−ＰＬＡ放出試験
遊離ピレンメタノールを用いて、濃度−ＨＰＬＣピーク面積（又は強度）曲線を較正した。ナノ粒子は、アセトニトリル（１０ｍｇ／ｍｌ）−水（１／１０）系中で形成し、ＤＩ水により３回洗浄して共有結合していない小分子を除去した。０日目、いくつかのバイアル中で１倍のＰＢＳ−ＮＰ溶液を調製し、３７Ｃでインキュベートした。実験には２個のバイアルを使用した。一方のバイアルの中身を４０００ｒｐｍで３０分間遠心分離して、ＮＰを全て遠心沈殿させてから、上澄み中のピレンメタノール濃度の濃度を測定した。１Ｎ ＮａＯＨ溶液を他方のバイアルに３７Ｃで３０〜９０分間加えてＮＰを全て分解させてから、ピレンメタノール（１００％）の総濃度を測定した。（ＨＰＬＣ中に注入する前に、酢酸を用いて溶液のｐＨ値を７に調整した）。選択された時点で、３７Ｃのインキュベーターからバイアルを取り出し、ＮＰを遠心沈殿させて上澄みを得、ＰＢＳ−アセトニトリルの１／１溶液に調製してＨＰＬＣ中に注入する。積分ピーク及び強度を記録し、ナノ粒子中の１００％ピレンメタノールの総濃度の測定値と比較して、放出プロファイルを決定した。ＨＰＬＣ検出器は、２２７ｎｍ及び２６５ｎｍでの吸収についてモニターした。使用する移動相は、アセトニトリル／０．０５％ＴＦＡを加えたＤＩ水（５０／５０）である。
ドセタキセル−ＰＬＡ放出試験
遊離ドセタキセルを用いてＨＰＬＣ分析における検量線を較正した。ＰＬＡ−ドセタキセルナノ粒子を１倍のＰＢＳ溶液中に十分に分散させ、１−オクタノールで抽出した。１−オクタノール抽出物をＨＰＬＣ中に直接注入した。用いた分析条件は、ＰＬＡ−ピレンメタノールに用いたものと同じであり、検出器は２２７ｎｍ及び２６５ｎｍでモニターした。同じＨＰＬＣ注入濃度で１００％組込みポリマー中のドセタキセルの量を比較することにより、放出比率（％）を定量する。
実施例８． ２〜２０ｎｍ範囲の樹状ナノコンジュゲート
薬物放出動態はナノ粒子表面積に直接相関することから、ナノ粒子をさらに小型化する結果、さらに速い薬物リースがもたらされることになる。加えて、小さいナノ粒子は、大きめの粒子と比較して、劇的に異なる薬物送達特性及び他の用途を有する可能性がある。例えば、小さいナノ粒子は、細胞取込みについての異なる特徴を有するはずである。比較的大きい粒子サイズ（約１００ｎｍ）の場合、粒子は、エンドサイトーシスされ得る。しかし、ＮＰが約１０ｎｍの範囲である場合、溶液のピノサイトーシス（細胞飲作用）により粒子を直接侵入させ、又は流入させることが可能である。ブロックコポリマーをミセル化させると、典型的に、１０ｎｍ範囲を超える粒子がもたらされる。
小さめのサイズナノ粒子を調製するには、樹状ポリマー又はオリゴマーのコンジュゲートを使用できる。そのようなコンジュゲートは、ヒドロキシルラクチドなどのＡＢ２型の環状モノマーの重合により形成される：
Figure 0005578655
（式中、ｚは１〜６、Ｙ１は上に定義したとおりである。特定の実施形態では、Ｙ１はＨである）。
例えば、式Ｈ（式中、ｚは１であり、Ｙ１はＨである）のＡＢ２モノマーを使用できる。このモノマーは、下記のスキーム１に示す要領で合成される。少なくとも１つのヒドロキシル基又はチオール基を有する薬物の存在下におけるヒドロキシルラクチド分子の重合の結果、図９に示すような樹状構造又は超分枝構造を有するコンジュゲートが形成される。
薬物又は他の化学種が１つのヒドロキシル基を有する別の特定の実施形態では、単結合したポリマーは、薬物分子の周囲に超分枝構造を形成できる。薬物又は他の化学種が２つ以上のヒドロキシル基を有する特定の実施形態では、多重結合したポリマーは、薬物分子の周囲に超分枝構造を形成できる。この実施形態を図９に例示する。薬物又は他の種における全てのヒドロキシル基が、ポリマー又はオリゴマーの重合及び結合の開始について同じ反応性を有するとは限らないことは理解されよう。したがって、所与の薬物又は他の化学種については、ポリマー又はオリゴマーは、全数より少ないヒドロキシル基において選択的に形成されると考えられる。さらに、ポリマー／オリゴマーコンジュゲートの所与の集団は、各薬物又は他の化学種に結合したポリマー／オリゴマーの数に関しては不均一である可能性があり、すなわち、コンジュゲートの全てが、同じ数の、結合したポリマー／オリゴマーを有するとは限らない可能性がある。十分な超分枝構造の形成の結果、単分子の樹状ナノ粒子が形成される。ＡＢ２型の環状モノマーを用いるこの方法により、結果として、選択された薬物を含有する小さい粒子サイズのナノ粒子（２０ｎｍ以下）を形成できる。結果として得られるナノ粒子は、超分枝ポリエステル構造が周囲に多くのヒドロキシル基を有することから、水溶性である。
Figure 0005578655
スキーム１の合成においては、Ｈ−Ｓｅｒ（Ｚ）−ＯＨ（３０．０ｍｇ、１５４ｍｍｏｌ）を１Ｍ硫酸４００ｍｌ及びアセトニトリル４００ｍｌ中で溶解させた。ＮａＮＯ２（２１．７ｇ ３１３ｍｍｏｌ）を水１５０ｍｌ中で溶解させ、３０分かけて反応フラスコ中に滴加した。反応を窒素保護下で１８〜２４時間撹拌した。この溶液をジクロロメタン及び酢酸エチル５００ｍｌで抽出した（３回）。この有機層を合わせたものを硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、真空中で濃縮した。結果として得られた生成物（２５．４ｇ、１２９ｍｍｏｌ）を、トリエチルアミン１７．９ｍｌを加えたジクロロメタン（３００ｍｌ）中で溶解させてから、氷冷浴に入れたジクロロメタン溶液１５０ｍｌ中の２−ブロモプロピオニルブロミド（１３．５ｍｌ １２９ｍｍｏｌ）及びＤＭＡＰ（１．５８ｇ、１２９ｍｍｏｌ）中に滴加した（３０分かけて）。その後、反応を窒素下で１８〜２４時間撹拌した。エーテルを用いてこの混合物を析出し、残留溶液を濾過した。この有機溶液を合わせたものを蒸発させて、淡黄色の油を得た（第２ステップの生成物）。
ヨウ化ナトリウム（１８．５９ｇ、１．２４ｍｏｌ、１０当量）を第２ステップの生成物（４．１１ｇ、１２．４ｍｍｏｌ）を含有するアセトン溶液５００ｍｌ中に加え、この混合物を一晩還流させた。温度を窒素下で５５〜６０Ｃに制御した。翌日、反応を停止させ、冷却した。セライトを用いて溶媒（アセトン）を濾過し、アセトンを蒸発させた。結果として得られた茶色の油をアセトン中で再度溶解させてから、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３ ２Ｍ（３００ｍｌ）で抽出（３回）して黄色の溶液を得、これをＭｇＳＯ４で乾燥させた。最後に、溶媒を蒸発させて粗生成物（ステップ３の）を得、これをさらに精製することなく使用した。
ＤＣＭ１００ｍｌ中のこの生成物（４．５３ｇ １２．１ｍｍｏｌ）の溶液を、アセトン１０００ｍｌ中の還流するＤＩＥＡ（４．６ｍｌ、２７．７ｍｍｏｌ）に８時間かけて滴加した。温度を７０Ｃに制御した。ＨＰＬＣにより、反応が完了していることを確認した。シリカゲルカラムを用い、クロロホルム及びメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル（１／１）で溶出することにより、ジアステレオマーを分離した。溶媒を蒸発させ、固形物をメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル中で再度溶解させてからこの溶液に過剰なヘキサンを加えると、白色の固形物が析出した。
この白色の固形物（１．５ｍｍｏｌ、３７５．０ｍｇ）をメタノール（１．５ｍ）中に溶解させ、１０％Ｐｄ／Ｃ触媒（４０ｍｇ）を加えたＨ２によりＣｂｚ基を脱保護した。２日後、この溶液を蒸発させて白色の固形物を得た。ＮＭＲ及びＥＩ−ＭＳにより、構造を確認した。
ヒドロキシル置換した環状モノマー（１．０ｍｍｏｌ、１６０ｍｇ）の重合をグローブボックス中で行った。このモノマーをＤＭＦ溶液５００μｌ中に溶解させる。（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２（０．０３ｍｍｏｌ、１８．０ｍｇ）をＴＨＦ１ｍｌ中に溶解させ、ＴＨＦ溶液中のドセタキセル（０．０１ｍｍｏｌ、８．１ｍｇ）と１０〜３０分間混合する。この混合物中に、非常にゆっくり、１０分かけてモノマー溶液を加える。ＨＰＬＣにより２２７ｎｍ及び２６５ｎｍで反応をモニターする。反応終了後、ＳＥＣカラムを用いた逆相の準分取ＨＰＬＣによりポリマーを精製する。ポリマーは、水溶液中でミセルを形成し、ＡＦＭ及び動的光散乱法による測定により特定されるように、形成される粒子のサイズは５〜３０ｎｍの範囲である。
実施例９． ２０〜６０ｎｍ範囲のナノコンジュゲートの設計
６０ｎｍ未満のナノ粒子を、とりわけ、疎水性のＰＬＡ又はＤｔｘｌ−ＰＬＡを析出することにより作製することは難題である。しかし、ミセル化を用いて、２０〜６０ｎｍの範囲の正確に制御されたサイズを有するナノ粒子を作製できる。Ｄｔｘｌ−ＬＡの末端の−ＯＨ基にＰＥＧをコンジュゲートする。ＰＥＧのコンジュゲーションは、重合コンジュゲーション後に実施できる。或いは、単一の反応ステップを採用することもできる。それぞれの重合後、末端のヒドロキシル基は、イソシアネートのようなキャッピング基に反応性を示す。例えば、ＰＥＧ−イソシアネートをキャッピング剤として使用して、薬物−ＰＬＡコンジュゲートの末端のヒドロキシル基をキャップする。ＰＥＧ−イソシアネートは、ＰＥＧ−ＮＨ２をトリホスゲンと反応させることにより、容易に調製される。Ｄｔｘｌ−ＬＡ−ＯＨとのＰＥＧ−イソシアネートの反応は速く、結果としてＤｔｘｌ−ＬＡ−ウレタンリンカー−ＰＥＧが定量的な収率でもたらされる。コンジュゲートされたポリマーをＳＥＣカラムにより精製した後、コンジュゲートされ精製されたポリマーを使用してミセルを調製する。平均分子量が高めのＰＥＧを使用すると、小さい粒子サイズ（２０ｎｍ〜６０ｎｍ）のミセルを容易に生成させることができる。コポリマーミセルを形成するためのＰＥＧ−ポリ（アスパラギン酸）−薬物コンジュゲートの使用は、Ｋａｔａｏｋａ２０、Ｋｗｏｎ２１、２２及び本発明者ら２３、２４により広範に研究されている。
具体例では、ｍＰＥＧ５ｋ−ＮＨ２ ５００ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）をジクロロメタン（１０ｍ１）中で、撹拌しながら溶解させた。この溶液にトリホスゲン２６９．８ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を加え、反応混合物を５０〜６０Ｃで少なくとも２時間還流させた。イソシアネートのピークが２２５０ｃｍ−ｌで現れるＦＴＩＲにより反応をモニターした。定量化したピレンメタノールを加えたｍＰＥＧ５ｋ−ＮＣＯの滴定により収率を計算して、溶液中のｍＰＥＧ５ｋ−ＮＣＯの濃度を定量した。反応が完了した後、溶媒を蒸発させ、ヘキサン及び冷エーテルでポリマーを洗浄する（３回）。溶出剤としてＴＨＦ又はアセトニトリル／ヘキサンを用いたサイズ排除カラムにより、反応していないｍＰＥＧ５ｋ−ＮＨ２を生成物から分離する。生成物を真空中で乾燥させ、冷凍庫に入れて窒素雰囲気下で保管する。
実施例１０．Ｄｔｘｌ−ＬＡコンジュゲートを用いて例示する、ナノ粒子（１００〜６００ｎｍ）のダブルエマルション法の設計
水中油中水（Ｗ／Ｏ／Ｗ）溶媒蒸発法を用いて、薬物を封入した微小粒子を調製する。手短に言えば、ジクロロメタン中のポリマーコンジュゲート（Ｄｔｘｌ−ＬＡ）（５０ｍｇ）の溶液１ｍＬ中で、プローブソニケーター（Ｓｏｎｉｃ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ、Ｄａｎｂｕｒｙ、ＣＴ、ＵＳＡ）を１０Ｗで１５〜３０秒使用して水５０マイクロリットルを乳化させた。次に、このエマルションをＰＶＡ水溶液（１％）又はコール酸ナトリウム水溶液（１％ｗ／ｖ）５０ｍＬ中に注ぎ、この混合物を１分間ホモジナイズした（８０００ｒｐｍ）。この結果得られたエマルションを、ＰＶＡ水溶液又はコール酸ナトリウム水溶液（０．３％ｗ／ｖ）１５０ｍＬ中に、穏やかに撹拌しながら注ぎ、その後、有機溶媒を、室温で２時間撹拌することにより蒸発させるか、又は、ロータリーエバポレーターを用いて急速に除去した。最後に、６０００ｒｐｍで３０分間の遠心分離によりナノ粒子を単離し、これを蒸留水で洗浄し、蒸留水（６ｍＬ）中のエマルション形態にて−１５Ｃで保存した。或いは、ナノ粒子を凍結乾燥させて粉末を得ることもできる。
実施例１１．微小粒子（６００ｎｍ〜１００μｍ）の調製のためのダブルエマルション法
他の箇所で用いた水中油中水（Ｗ／Ｏ／Ｗ）溶媒蒸発法（ダブルエマルション法）を用いて、薬物を封入した微小粒子を調製する。手短に言えば、プローブソニケーター（Ｓｏｎｉｃ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ、Ｄａｎｂｕｒｙ、ＣＴ、ＵＳＡ）を１０Ｗで１５〜３０秒間使用し、ジクロロメタン中のポリマーコンジュゲート（Ｄｏｘｏ−ＬＡ）（５０ｍｇ）の溶液１ｍＬ中で、水５０マイクロＬを乳化させる。次に、このエマルションをＰＶＡ（１％）水溶液又はコール酸ナトリウム水溶液（１％ｗ／ｖ）５０ｍＬ中に注ぎ、この混合物を５００〜８０００ｒｐｍの速度で１分間ホモジナイズする。この結果得られるエマルションをＰＶＡ水溶液又はコール酸ナトリウム水溶液（０．３％ｗ／ｖ）１５０ｍＬ中に穏やかに撹拌しながら注ぎ、その後、有機溶媒を、室温で２時間撹拌することにより蒸発させるか、又は、ロータリーエバポレーターを用いて急速に除去する。最後に、６０００ｒｐｍで３０分間の遠心分離によりナノ粒子を単離し、これを蒸留水で洗浄し、蒸留水（６ｍＬ）中のエマルション形態にて−１５Ｃで保存するか、又は、凍結乾燥させて粉末を得る。
実施例１２．ヘルセプチンを用いた表面機能化
リン酸緩衝液（ｐＨ＝８．０）中にトラスツズマブ（ヘルセプチン）を１ｍｇ／ｍｌにて溶解させる。ｐＨ８．０のリン酸緩衝液５ｍｌ中に２−イミノチオレート（５．７ｍｇ）を溶解させる。この２−イミノチオレート溶液（８．０４マイクロＬ）をトラスツズマブ溶液１ｍｌと２０Ｃで６時間混合する。この結果得られるチオレート化した抗体は、デキストラン脱塩ＳＥＣカラムを使用し、溶出剤としてリン酸緩衝液を用いて精製し、２８０ｎｍで検出できる。マイクロ濃縮器Ｍｉｃｒｏｃｏｎ ３００００を用いて、この抗体溶液をさらに濃縮する。抗体溶液中のチオール基濃度は、Ｅｌｌｍａｎ試薬を用いて定量できる。抗体溶液２５０μｌを、４ｍｇ／ｍｌのＥｌｌｍａｎ試薬６．２５μｌ（ｐＨ＝８．０のリン酸緩衝液中）と室温で１５分間混合し、ＵＶ分光計により４１２ｎｍで検出する。Ｌ−システイン標準溶液との比較でチオール基の数を計算する。
ＭＡＬ−ＰＥＧ５ｋ−イソシアネート（この場合のＭＡＬはマレイミド（ｍａｌｉｍｉｄｅ）基である）を、室温で８時間Ｄｏｘｏ−ＰＬＡにコンジュゲートし、ＳＥＣカラムによりポリマーを精製する。このポリマーを１０ｍｇ／ｍｌの濃度でアセトン中に溶解させ、激しい撹拌下で、アセトン：水＝１／２０の体積比で水中に滴加する。次に、抗体のチオールとポリマーのマレイミドとのカップリング反応を、室温のナノ純水溶液中で実施する。この反応を少なくとも１２時間継続させる。ＳＥＣカラムを用いて、水相中の結合していないチオレート化した抗体を検出する。コンジュゲーション後、同じ濃度での反応の前にＳＥＣカラムから得たチオレート化した抗体のピーク面積を比較することにより、効率を定量する。
チオレート化した抗体の組込みには代替的な方法がある。ＰＬＧＡ−ＰＥＧ−ＭＡＬ（末端にマレイミド基を有するポリ（乳酸−グリコール酸）−ポリ（エチレングリコール）コポリマー）又はＰＬＡ−ＰＥＧ−ＭＡＬ（末端にマレイミド基を有するポリ（乳酸）−ポリ（エチレングリコール）コポリマー）を、購入するか、又は公知の方法により作製できる。まず、Ｄｏｘｏ−ＬＡをアセトン中で溶解させ、材料をナノ析出させてナノ粒子を形成する。次に、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ−ＭＡＬ又はＰＬＡ−ＰＥＧ−ＭＡＬのアセトン溶液をナノ粒子に滴加する。この方法を使用すると、粒子分布は変化せずに維持される。マレイミドと抗体のチオール基との間のさらなるコンジュゲーションを、上述の要領で実施する。
コンジュゲーション後、ナノ粒子をヘルセプチンで表面修飾する。抗体の機能をテストできる。ナノ粒子をＭＣＦ−７細胞及びＳＫ−ＢＲ−３細胞で３日間インキュベートした後、ウエスタンブロッティング分析を実施する。ＨＥＲ２細胞及びＭＣＦ７細胞を発現するＳＫ−ＢＲ−３細胞を、陰性対照として使用する。
実施例１３：シクロパミン（ＣＡ）ＮＣの調製
ＣＡ−ＬＡ１００ナノコンジュゲートの調製には、２つのステップが含まれた。第１のステップは、ＣＡをＰＬＡポリマーとコンジュゲートすることであった。手短に言えば、グローブボックス中で、シクロパミン（４．１１ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）をＴＨＦ溶液１．０ｍＬ中に溶解させた。（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２（６．０ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）をＣＡと５〜１５分間混合した。ＴＨＦ溶液１ｍＬ中のＤＬ−ラクチド（１４４ｍｇ、１．０ｍｍｏｌ）を、ＣＡと（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２との混合物に、激しく撹拌しながら滴加した。ＦＴＩＲを用いてラクチドの変換率を計算した。反応は一晩で終わり、ＣＡ−ＬＡ１００コンジュゲートされたポリマーを得た。第２のステップは、ポリマー溶液を用いて、ナノ析出法によりＮＰを直接調製することであった。ＤＭＦ溶液中のＣＡ−ＬＡ１００ポリマーを、非溶媒である２０倍のナノ純水中に滴加した。その結果得られるＮＰ懸濁液は、限外濾過により精製できる（１５分、３０００ｇ、Ａｍｉｃｏｎ Ｕｌｔｒａ、１０，０００ＮＭＷＬのＵｌｔｒａｃｅｌ膜、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）。
実施例１４：シクロスポリン（ＣＰ）ＮＣの調製
ＣＰ−ＬＡ１００ナノコンジュゲートの調製には、２つのステップが含まれた。第１のステップは、ＣＰをＰＬＡポリマーとコンジュゲートすることであった。手短に言えば、グローブボックス中で、シクロスポリン１２．０２ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ）をＴＨＦ溶液１．０ｍＬ中に溶解させた。（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２（６．０ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）をＣＡと５〜１５分間混合した。ＴＨＦ溶液１ｍＬ中のＤＬ−ラクチド（１４４ｍｇ、１．０ｍｍｏｌ）を、ＣＡと（ＢＤＩ）ＭｇＮ（ＳｉＭｅ３）２との混合物に、激しく撹拌しながら滴加した。ＦＴＩＲを用いてラクチドの変換率を計算した。最終的に反応は一晩で終わり、ＣＡ−１００ポリマーを得た。第２のステップは、ポリマー溶液を用いて、ナノ析出法によりＮＰを直接調製することであった。一般には、ＤＭＦ溶液中のＣＡ−１００ポリマーを、非溶媒である２０倍のナノ純水中に滴加した。その結果得られるＮＰ懸濁液は、限外濾過により精製できる（１５分、３０００ｇ、Ａｍｉｃｏｎ Ｕｌｔｒａ、１０，０００ＮＭＷＬのＵｌｔｒａｃｅｌ膜、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）。
実施例１５： ２種以上の薬物を含有するものなどのコア−シェルナノコンジュゲート（５０〜２００ｎｍ範囲）の調製
Ｄｏｘｏ−ＬＡ２５ポリマー（ＤＭＦ中に５ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）をナノ純水２ｍＬに滴加してＤｏｘｏ−ＬＡ２５ＮＣを得た。次に、ＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ５ｋ（分子量＝１８，３００ｇ／ｍｏｌ、ＤＭＦ中に５ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）又はｍＰＥＧ５ｋ（ＤＭＦ中に５ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）を、Ｄｏｘｏ−２５ＮＰに滴加した。その結果得られたＮＣは、コアがＤｏｘｏ−ＬＡ２５でありシェルがＰＬＧＡ−ｍＰＥＧ５ｋ又はｍＰＥＧ５ｋであるコア−シェルＮＣである。
Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００コンジュゲート（ＤＭＦ中に２ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）をナノ純水２ｍＬに滴加してＰｔｘｌ−ＬＡ２００ＮＣを得た。次に、ＰＬＡ−ＰＥＧ３ｋ（分子量＝１７，５００ｇ／ｍｏｌ、ＤＭＦ中に２ｍｇ／ｍＬ）をＰｔｘｌ−ＬＡ２００ＮＣ溶液中に、激しい撹拌下で連続して加えた。その結果得られるＮＣは、コア−シェルＮＣである。
本明細書に記載の方法により調製した薬物−ポリマーコンジュゲートを用いる類似の方法を採用して、コア−シェル構造を有する類似のナノコンジュゲートを形成できる。
Ｄｔｘｌ−ＬＡ１００（コア）／Ｄｏｘｏ−ＬＡ１００（シェル）ＮＣ： ＤＭＦ中のＤｔｘｌ−ＬＡ１００（１０ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）をナノ純水２ｍＬ中に滴加してナノ粒子（ＮＣ）を形成してから、ＤＭＦ中のＤｏｘｏ−ＬＡ１００（１０ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）を、激しく撹拌しながら（３０００ｒｐｍ）、５０μＬ／分の速度でナノ粒子溶液中にさらに加えた。その結果得られるＮＣは、図１０の（Ａ）に示す薬物２種のコア−シェルＮＣである。この図では、約８０から約１００ｎｍへの粒子サイズの変化が示されている。
Ｐｔｘｌ−ＬＡ１００／ＣＰＴ−ＬＡ１００： ＤＭＦ中のＰｔｘｌ−１００（１０ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）をナノ純水２ｍＬ中に滴加し、ＤＭＦ中のＣＰＴ−１００（１０ｍｇ／ｍＬ、１００μＬ）を、激しく撹拌しながら（３０００ｒｐｍ）、５０μＬ／分の速度でナノ粒子溶液中にさらに加えた。
このような方法は、本明細書に記載の方法により作製された任意の薬物−ポリマーコンジュゲートを用いて、複数の薬物を含有するＮＣを調製するために用いることができる。この方法は、コア及びシェルが、同じ薬物を有する異なるポリマーコンジュゲート（例えば、Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００／Ｐｔｘｌ−ＬＡ１００、又はＰｔｘｌ−ＬＡ１００／Ｐｔｘｌ−ＬＡ２００）から作製されているＮＣを調製するために採用することもできる。上述の方法では、ポリマーコンジュゲートの相対量を、所望のサイズ及び特性を有する粒子を得るために、必要に応じて変化させることができる。
図１０の（Ｂ）は、異なるポリマーコンジュゲートをＮＣに加えてコア−シェルＮＣを形成する際の、ＮＣの粒子サイズの変化を示すグラフである。
図１０の（Ａ）及び（Ｂ）についての粒子サイズを、動的光散乱法により分析した。より具体的には、ＺｅｔａＰＡＬＳ動的光散乱法（ＤＬＳ）（１５ｍＷレーザー、入射ビーム＝６７６ｎｍ、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｈｏｌｔｓｖｉｌｌｅ、ＮＹ）により粒子サイズを検出した。
実施例１６：ＮＣについての細胞毒性テスト
ＰＣ−３細胞を９６−ウエルプレート中で２４時間平板培養した（ウエル当り１０，０００細胞）。実験日に、予め温めておいたＰＢＳで細胞を洗浄してから、新しく調製した異なる濃度のＮＣ（１倍のＰＢＳ中で調製）を加えた。培地を用いて対照細胞をインキュベートした。５％ＣＯ２雰囲気のインキュベーター中で合計２４時間、細胞をインキュベートした。その後、培地を除去し、３時間のさらなるインキュベーションのためにＭＴＴ溶液及びＯｐｔｉＭＥＭ培地を用いて再構成した。その結果得られた結晶を溶解させ、マイクロプレートリーダーによる６５５ｎｍでの比色定量で、最終的な細胞生存率を評価した。特定の細胞毒性試験の結果を図７の（Ａ）〜（Ｄ）に示すが、これは、図に示すように、Ｐｔｘｌ、Ｄｔｘｌ、ＣＰＴ及びＤｏｘｏを用い、Ｍ／Ｉ比率を変化させて形成したＮＣを、遊離薬物と比較したものである。
ヒト前立腺癌細胞のＰＣ−３細胞中で７２時間インキュベーションした、複数の薬物を担持するＮＣを用いて、類似したＭＴＴ細胞毒性テストを実施した。ＩＣ５０により測定される一連のＮＣの相対的な毒性を、表３に報告する。
Figure 0005578655
表３の結果に示されるように、タキサン（パクリタキセル）とシクロパミンとを、又は、アントラサイクリン抗生物質（ドキソルビシン）とシクロパミンとを組み合わせた薬物２種のＮＣは、前立腺癌細胞に対し相乗効果を呈する。何らかの特定の活性理論に結び付けると、シクロパミンによるＳｈｈの阻害は、癌細胞に対するタキサン及びアントラサイクリン抗生物質の効力を実質的に高めたと考えられる。
実施例１７：ルシフェラーゼアッセイを用いて評価した、シクロパミンを含有するＮＣを用いたヘッジホッグ経路の阻害
Ｇｌｉ依存性のホタルルシフェラーゼ及び構成的なウミシイタケルシフェラーゼレポーターを安定に組み込んだＳｈｈ−ＬＩＧＨＴ２細胞を９６ウエルプレート中でコンフルエントになるまで培養してから、（１）０．５％仔ウシ血清を含有するＤＭＥＭ中の、ＰＬＡ−シクロパミンＮＣ中に担持させた多様な濃度のシクロパミン（例えば、ＣＡ−ＬＡ１０ＮＣ又はＣＡ−ＬＡ２５ＮＣ）で、（２）ＰＬＡ−プルモルファミンＮＥを併用し又は併用せずに、処理した。図１１の（Ａ）は、シクロパミン濃度（マイクロＭ）の関数としての、ウミシイタケルシフェラーゼの相対活性のグラフである。次に、処理した細胞を標準条件下で３６時間培養し、２種類のルシフェラーゼのキット（Ｐｒｏｍｅｇａ）を用いて、メーカーのプロトコールに従ってホタル及びウミシイタケのルシフェラーゼ活性を定量した。
実施例１８：触媒がコンジュゲートの構造に及ぼす効果
実施例１において上述のように、薬物又は他の化学種が、触媒と共に重合開始のために機能できる２つ以上の官能基を有する場合、触媒の構造又は性質は、当該官能基のうちどれが重合に関与するか、及び、成長するポリマーは、薬物（又は他の化学種）中のどの部位（１つ又は複数）に結合するかに影響することがある。図１２は、異なる触媒の使用が、本明細書に記載の方法により作製した薬物−ポリマーコンジュゲートの分子量及び多分散度（ＰＤＩ）に及ぼす効果を示すものである。特定の事例では、図は、ＬＡ／Ｐｔｘｌ／触媒（モル比２００／１／１）を用いて予想分子量が２９，６５３のＰｘｔｌ−ＬＡ２００を調製する、パクリタキセルとのコンジュゲート形成の際に、異なる触媒を使用した結果を示している。Ｐｔｘｌは、ＬＡの重合を開始できると考えられる３つのＯＨ基（２’−ＯＨ、１−ＯＨ及び７−ＯＨ）を形式上は有する。しかし、上述のように、立体構造的な理由から、１−ＯＨは、開始（ＯＨ基との金属酸化物形成が含まれると考えられる）に関与する可能性が低いとみなされる。Ｐｘｔｌ−ＬＡコンジュゲートの形成における多分散の原因は、分子中の２つの部位で結合した、ポリマーとのコンジュゲートの何らかの部分が形成されることであると考えられる。図に示すように、標準的なゲル浸透クロマトグラフィーにより測定したＰｘｔｌ−ＬＡ２００コンジュゲートの実際の分子量及びＰＤＩは、使用する触媒の関数として変動する。かさ高いリガンドを有するＺｎ触媒（触媒４及び５、図１２より）を使用すると、多分散度が低めのコンジュゲートがもたらされる。低めの多分散度は、１つの部位（おそらく、Ｐｔｘｌにおける２’−ＯＨ部位）へのポリマー結合の選択性増加と関連があると考えられる。
実施例１９：ゲル浸透クロマトグラフィーを用いた、薬物−ポリマーコンジュゲートの分子量及びＰＤＩの定量
薬物をＬＡの重合のための開始剤として（触媒の存在下で）用いて、これまでの実施例に記載の要領で薬物−ポリマーコンジュゲートを調製した。ゲル浸透クロマトグラフィーの周知の方法を用いて、実際の分子量及びＰＤＩを測定した。
Figure 0005578655
前述の実施例は例証的なものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものでは決してない。
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Claims (24)

  1. 薬物のｉｎ ｖｉｖｏ送達用の粒子を調製する方法であって、
    （ａ）薬物を供給するステップであり、前記薬物の構造が１つ又は複数のヒドロキシル基を含むステップと、
    （ｂ）水混和性の無水溶媒中の、ラクチドから選択される１つ又は複数の環状モノマーの開環重合を、重合開始剤としての前記薬物と重合触媒との存在下で実施して、共有結合性の、薬物−オリゴマー又は薬物−ポリマーのコンジュゲートを形成するステップと、
    （ｃ）サイズが２ｎｍから３００ｎｍの範囲である前記薬物−オリゴマー又は薬物−ポリマーのコンジュゲートを含む粒子を、当該コンジュゲートの溶液を当該コンジュゲートが溶解しない溶液に加えるナノ析出により形成するステップと
    を含む方法。
  2. 前記粒子の表面を修飾するステップをさらに含み、前記粒子の表面が、ポリマーのコーティング層を施すことにより修飾され、前記ポリマーは前記コンジュゲートのポリマーと異なっている、請求項１に記載の方法。
  3. 前記粒子の表面が、ＰＥＧ鎖長がＰＥＧ４００からＰＥＧ４０，０００の範囲の表面ペグ化により修飾される、請求項２に記載の方法。
  4. 前記表面ペグ化が、共有結合的な粒子−ＰＥＧ連結を形成することによりもたらされる、請求項３に記載の方法。
  5. 前記表面ペグ化が、疎水性のポリマー−ｂ−ＰＥＧを用いた非共有結合的な相互作用によりもたらされる、請求項３に記載の方法。
  6. 前記粒子の表面を修飾するステップをさらに含み、形成された前記粒子の前記表面が、親水性又は疎水性の表面修飾剤で修飾される、請求項１に記載の方法。
  7. 前記粒子の表面を修飾するステップをさらに含み、形成された前記粒子の前記表面が、両親媒性ポリマーで修飾される、請求項１に記載の方法。
  8. 前記両親媒性ポリマーがＰＥＧを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 形成された前記粒子の前記表面が、ペプチド、タンパク質、糖類、炭水化物、核酸のうち１つ若しくは複数、又はその組合せへの共有結合又は非共有結合により修飾される、請求項６に記載の方法。
  10. 前記ポリマー又はオリゴマーの末端基が、ヒドロキシル基、チオール基、アミン基、アジド基、アルキン基、アルケン基、ケトン基、フェノール基、ハロゲン化物基、イミダゾール基、グアニジウム基、カルボキシレート基又はホスフェート基から成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
  11. 形成された前記粒子の表面が、１つ又は複数の標的化リガンドのコーティング又はコンジュゲーションにより修飾される、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記薬物が、ダルナビル（ＴＭＣ−１１４）、チプラナビル（ＴＰＶ）、サキナビル（ＳＱＶ）、リトナビル（ＲＴＶ）、インジナビル、ネルフィナビル（ＮＦＶ）、アンプレナビル（ＡＰＶ）、ロピナビル（ＡＢＴ−３７８）、アタザナビル（ＡＴＶ）、酒石酸ビノレルビン、フルベストラント、サルコジクチイン、カンプトテシン、ビンブラスチン、ブリオスタチン１、（＋）−シリンドリシン、（＋）−ラクタシスチン、アエルギノシン２９８−Ａ、（＋）−ホストリエシン、ガルスベリンＡ／ヒペルホリン、（Ｓ）−オキシブチニン、エポチロンＡ、ジドブジン（ＡＺＴ）、ラミブジン（３ＴＣ）、ジダノシン（ｄｄｌ）、アバカビル（ＡＢＣ）、エムトリシタビン（ＦＴＣ）、バメタン、エタミバン、ヘキサクロロフェン、サリチルアニリド、ピロカテキン、チモール、ペンタゾシン、フロログルシノール、オイゲノール、ニクロサミド、テルブタリン、ドーパミン、メチルドーパ、ノルエピネフリン、α−ナフトール、多塩基性フェノール、アドレナリン、フェニレフリン、メタラミノール、フェノテロール、ビチオノール、α−トコフェロール、イソプレナリン、サルブタモール、クロロゲン酸／エステル、カプトプリル、アモキシシリン、ベタキソロール、マソプロコール、ゲニステイン、ダイゼイン、ダイジン、アセチルグリシチン、エクオール、グリシテイン、ヨードレシニフェラトキシン、ＳＢ２０２１９０又はチルホスチンＳＵ１４９８から選択される薬物である、請求項１に記載の方法。
  13. 前記触媒が、開環重合反応の有機金属触媒又は有機触媒である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記重合反応が、ＴＨＦ、アセトン、塩化メチレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ＤＭＳＯ、アセトニトリル、又はその混合物から選択される溶媒中で実施される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. ナノ粒子が、水混和性の溶媒中の前記共有結合性の薬物−ポリマーコンジュゲート又は前記薬物−オリゴマーコンジュゲートの溶液を過剰な水と合わせることにより形成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 環状モノマー対薬物開始剤のモル比が、５０００／１から２／１の範囲である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記薬物が、ヒドロキシルを有する有機小分子である、請求項１に記載の方法。
  18. 前記薬物が高分子である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記薬物が、ペプチド、糖類又は核酸である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
  20. ラクチドから選択される１つ又は複数の環状モノマーを、１つ又は複数のヒドロキシル基を含む治療用薬物と開環重合触媒との存在下で重合することにより調製される共有結合性の薬物−オリゴマー又は薬物−ポリマーのコンジュゲートであって、前記１つ又は複数のヒドロキシル基を含む前記薬物が前記重合反応の開始剤であり、粒子の形態を有する、コンジュゲート。
  21. 前記オリゴマーが、５０００以下の、開環モノマーの繰り返し単位を含む、請求項２０に記載の共有結合性の薬物−ポリマーコンジュゲート。
  22. 請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法により作製された粒子を含む医薬組成物。
  23. 請求項２０又は２１に記載の共有結合性の薬物−オリゴマー又は薬物−ポリマーのコンジュゲートから作製された粒子を含む医薬組成物。
  24. コア／シェル構造又は多層構造を備えるナノ粒子であって、前記コア又はシェルの少なくとも一方、又は、前記層のうち１層が薬物−ポリマー又は薬物−オリゴマーのコンジュゲートから形成され、前記コンジュゲートが、水混和性の無水溶媒中の、ラクチドから選択される１つ又は複数の環状モノマーの、１つ又は複数のヒドロキシル基を含む重合開始剤としての前記薬物と重合触媒との存在下での開環重合を実施して、前記薬物−オリゴマー又は薬物−ポリマーのコンジュゲートを形成し、サイズが２ｎｍから３００ｎｍの範囲である前記薬物−オリゴマー又は薬物−ポリマーのコンジュゲートを含む粒子を、当該コンジュゲートの溶液を当該コンジュゲートが溶解しない溶液に加えるナノ析出により形成することにより調製されるナノ粒子。
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