用于治疗包括镰状细胞疾病的疾病的一氧化碳溶液的制作方法

用于治疗包括镰状细胞疾病的疾病的一氧化碳溶液的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于将一氧化碳(CO)递送至患有炎性、心血管、镰状细胞和其他疾病的受试者的组合物和方法。组合物是液体，包括牛顿液体和非牛顿液体，例如糊剂、凝胶、泡沫、乳液和其他非气态组合物，其中CO以当被施用至患者时向患者提供治疗有效量或预防有效量的CO的量被溶解。组合物可以许多形式来提供，包括以瓶子或罐来提供。
【专利说明】用于治疗包括镰状细胞疾病的疾病的一氧化碳溶液
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请依赖于2011年I月14日提交的美国临时专利申请号61/432，843和2011年I月20日提交的美国临时专利申请号61/434，639并要求这两个美国临时专利申请号的申请日的益处，这两个美国临时专利申请号的整个公开内容据此通过引用并入本文。
[0003]发明背景
发明领域
[0004]本发明涉及治疗学和医疗组合物的领域。更特别地，本发明涉及遗传疾病、炎性疾病以及可以用治疗水平的一氧化碳治疗的其他疾病(包括镰状细胞疾病)的治疗的方法，且涉及可用于执行该方法的制剂和递送媒介物。
_5] 相关技术的描述
[0006]目前，用于治疗镰状细胞危险期(在本文被称为"SCC")和其预防的方法和装置不足以应付该疾病。美国疾病控制和预防中心估计在美国70，000至100，000个患者患有镰状细胞疾病(在本文被称为"S⑶〃)，且这些受折磨的个体的预期寿命是仅约40年。当患者入院时，治疗是基于症状的，主要是通过吗啡-类似物镇痛药、补液、输液和其他支持措施。目前，SCC的治疗的唯一的一贯的和可靠的方法是通过输血。然而，该治疗方法是昂贵的且不方便的，且可以是危险的。已经发现，使用羟基脲来防止危险期具有边际功效且具有副作用，且每个患者的响应是高度可变的。还可以通过骨髓移植来治愈SCD，但该程序很少被使用，这是由于其固有危险、其高成本和必需治疗的共发病率。
[0007]已知一氧化碳(CO)在高浓度下是毒物，干扰红血胞携带氧气的能力。已经报告，除非提供治疗，否则超过67% 的血红蛋白(本文中被称为〃Hb")饱和可能导致CO诱发的死亡。此外，超过30%的Hb饱和被报告导致意识丧失，以及其他严重的病态，且如果被长期维持，可以导致死亡。此外，在16%和20%之间的Hb饱和被报告导致头痛和视觉诱发反应异常(Stewart RD.The effect of carbon monoxide on humans.Annu RevPharmacol 15:409-423, 1975)。因而，在存在CO的情况下必需极其谨慎。
[0008]然而，CO在S⑶和在其他疾病和病症中可以具有积极效果是可能的。例如，已经报告，CO延长了 S⑶患者中的红细胞寿命。(Beutler, E., 1975, "The effect of carbonmonoxide on red cell life span in sickle cell disease.〃Blood46 (2): 253-9.)还长期假设CO在通过防止血红蛋白的聚合而防止镰状细胞形成方面可以起作用(Sirs, J.A., 1963, 〃The use of carbon monoxide to prevent sickle cellformation", Lancet I, 7288:971-2)。此外，已经报告，CO可能对SCD的临床症状的出现具有预防效果。(Yallop, D., E.R.Duncan 等人，2007,"The associations between air qualityand the number of hospital admissions for acute pain and sickle-cell disease inan urban environment."Br J Haematol 136 (6):844-8.)。Yallop 研究证明在呼吸的空气中具有较高CO含量数天之后患有SCC的患者的医院进入方面存在减少。
[0009]最近研究还发现，CO可以在多种疾病和器官系统中，包括在心血管、肾、肝、肺和肠中具有更广泛的健康益处(Inge Bauer 和 Benedikt HJ Pannen, 〃Bench-to_bedsidereview: Carbon monoxide — from mitochondrial poisoning to therapeuticuse", Critical Care2009, 13:220)。其他研究针对在炎性和心血管病中的积极效果(Foresti R, Ban1-Hani MG, Motterlini R.，〃Use of carbon monoxide as a therapeuticagent: promises and challenges", Intensive Care Med.2008Apr;34(4):649-58.Epub2008Feb20)。
[0010]鉴于CO对某些疾病和病症的所提出的有益效果，已经进行使用不同的递送机理的许多努力来采用CO作为疾病的治疗。这些包括:经由肺递送来递送CO气体(Motterlini, R., Otterbein L.，〃The therapeutic potential of carbon monoxide", NatRev Drug Discov.2010年9月;9(9):728-43);经由静脉内输注、腹膜内注射或口服摄取来递送结合至小分子中的非铁金属的CO (Motterlini, R., Otterbein L., "The therapeuticpotential of carbon monoxide", Nat Rev Drug Discov.2010 年 9 月；9 (9):728-43)；和经由静脉内输注来递送结合至化学改性的人或牛血红蛋白四聚物的C0(VandegrifT,K.D., M.A.Young等人(2008)."C0-MP4, a polyethylene glycol-conjugated haemoglobinderivative and carbon monoxide carrier that reduces myocardial infarct size inrats."Br J Pharmacol 154(8):1649-61 ;美国专利申请公布号 20100311657Abuchowski,Abraham等人"HEMOGLOBIN COMPOSITIONS", 2010年12月9日；和美国专利申请公布号20090082257ffinslow, Robert M."MalPEG-Hb conjugate-containing compositions fordelivering carbon monoxide (CO) to cells〃，2009 年 3 月 26 日)。然而，这些努力面临许多显著的问题和缺点。
[0011]关于经由吸入来递送CO气体，存在已经排除其临床使用的许多问题。缺乏临床使用的主要原因中的一个涉及CO施用中的剂量的重要性。CO的有效剂量相对接近其有毒剂量。鉴于在各种疾病中，包括在SCD中肺功能的差异，这使得肺递送成为困难的。第二因素是CO通过肺排泄。因而，CO的肺递送需要通过相同的器官来摄取和排泄，显著地使药代动力学和安全的确定变复杂。使用肺递送的另一个挑战是鉴于利用呼吸设备的不适，肺递送对于患者来说是不方便的，且鉴于在剂量期间过程中需要接近呼吸设备，肺递送限制患者移动性。这是潜在重要的事件，因为患者的不便与患者顺应性的缺乏高度相关联。此外，CO的固有毒性和其无气味、无色的性质使得肺递送使用成为有挑战性的。储存需要长期治疗患者的CO的量，在家的情况下，可以使患者和其他家族成员处于危险中，且在医院的情况下，将需要新的和昂贵的安全预防措施，例如在使用之前监测和通风，且甚至使用这样的防护措施可以使医院员工处于危险中。
[0012]利用CO的基于小分子过渡金属的载体(在本文被称为一氧化碳释放分子或"C0RM")还对CO的临床递送提出显著的挑战。在将一氧化碳键合至过渡金属中，过渡金属的毒性被加入到CO的固有毒性中。该过渡金属毒性可以限制可接受的剂量，且对于某些金属，完全阻止在人中使用。钌和钥是在形成CORM中较广泛使用的过渡金属中的两种，且这些金属已经被欧洲药品管理局分类为重大安全问题的金属(EMEA COMMITTEE FORMEDICINAL PRODUCTS FOR HUMAN USE (CHMP)，〃⑶IDELINE ON THE SPECIFICATION LIMITSFOR RESIDUES OF METAL CATALYSTS OR METAL REAGENTS",伦敦，2008 年 2 月 21 日，Doc.Ref.EMEA/CHMP/SWP/4446/2000)。由于过渡金属载体的CORM的该高的潜在毒性阻止CORM在某些适应症中的使用，这是由于潜在毒性限制的剂量以及还由于过渡金属的加入的风险而通过较不利的风险:益处比率。特别不稳定的患者，包括S⑶患者，可以特别地处于风险中。此外，过渡金属载体的毒性对于CORM循环用于慢性适应症来说呈现重大的障碍。因为SCD是遗传的终身状态，长期使用CORM作为预防SCC的疗法不可能是安全的，因为过渡金属载体将随着时间累积，加重潜在的毒性。总之，相比于较低毒性的方法，使用过渡金属化合物作为CO载体具有严重的缺点。
[0013]使用化学改性的血红蛋白四聚物作为CO的载体(无细胞CO-Hb)还呈现毒性相关的问题。已经证明，某些重大安全事件与基于血红蛋白四聚物的氧载体的临床使用相关联，包括心肌梗死和死亡以及其他(Natanson C等人〃Cell-free hemoglobin-basedblood substitutes and risk of myocardial infarction and death:a meta_analysis〃，JAMA.2008年5月21日；299(19):2304-12)。由于使用无细胞血红蛋白作为CO载体，无细胞CO-Hb的潜在毒性阻止CO-Hb在某些适应症中的使用，这是由于潜在毒性限制的剂量以及还由于血红蛋白四聚物的加入的风险而通过较不利的风险:益处比率。
[0014]特别不稳定的患者，包括S⑶患者，可以特别地处于风险中。此外，无细胞Hb的毒性除了潜在的有问题的铁负载之外，对于CO-Hb循环用于慢性适应症，包括用于SCC的预防来说还呈现重大的障碍。
[0015]此外，长久已知CO(作为大部分气体)在环境压力下以低水平可溶于水溶液中。先前已经在大学实验室中制备溶液以证明此事实。此外，水溶液先前已经在环境压力下和在4°C和21°C之间被制备，并在体外用于非人研究中，以便确定通过这样的溶液递送CO是否可以改进肠、肝和肺组织的移植中的效果(Nakao A等人? "Ex vivo applicationof carbon monoxide in University of Wisconsin solution to prevent intestinalcold ischemia/reperfusion injury^, Am J Transplant.2006;6(10):2243-2255;Ikeda,A 等人.〃Liver graft exposure to carbon monoxide during cold storage protectssinusoidal endothelial cells and emeliorates reperfusion injury in rats〃，LiverTranspl.2009 年 11 月；15 (11): 1458-1468; Nakao A 等人? "Ex vivo carbon monoxideprevents cytochrome P450degradation and ischemia/reperfusion injury of kidneygrafts", Kidney International.2008; 74:989-991)。一个研究还考察使用在室温和室内压力下制备的和被腹膜内注射(在本文被称为"IP")的这样的溶液来研究这样的溶液是否可以改善小鼠中的手术后肠梗阻(Atsunori N等人，〃A Single Intraperitoneal Dose ofCarbon Monoxide-Saturated Ringer's Lactate Solution Ameliorates PostoperativeIleus in Mice", JPET319:1265-1275, 2006)。然而，该溶液的使用被严格限制。首先，在室温和室内压力下制备溶液，溶解的CO的量是非常低的。在该情况下，该制备方法学是必需的，因为如果直接被注射入腹膜内，注射冷溶液可以是有害的，且此外，作为温和的液体，CO将涌出溶液进入腹膜，这可能会造成潜在地严重的并发症。此外，尽管IP递送用于非人研究，但出于安全性和便利原因两者，其很少被用于治疗人疾病。首先，IP注射中感染的潜力是显著的，这对该递送途径造成另外的风险。此外，由于IP递送造成的患者的不便可以对应于患者或医师顺应性的缺乏。并且，为了允许在家IP输注，进入腹膜空间的永久入口必须放在患者中，类似于IP渗析中使用的。相比于非IP递送途径，这将增加显著的不便且还增加潜在的发病率，例如感染风险。此外，IP递送途径依赖于使用直接递送将少量的CO局部地供应至胃肠道，这对于疾病的治疗，是固有地限制性的。
[0016]总之，至今，没有用于递送对于治疗疾病和病症是治疗的量的CO同时避免毒性和对需要的那些人提供必需的便利水平的广泛合适的、便利的和安全的方法。
[0017]发明概述
[0018]本发明提供用于治疗疾病的新方法，所述疾病包括心血管疾病、炎性疾病、镰状细胞疾病和在治疗上可以使用CO的其他疾病。本发明提供方法，借此CO被溶解或夹带在液体中，且液体通过胃肠(GI)道或静脉内(IV)以向患者递送治疗有效量的CO的量被施用至患者。本发明的方法安全地将CO施用至受折磨的患者，并提供本领域中对安全的治疗方法和CO的递送媒介物的长期需要的解决方案。如本文使用，术语"液体"被给予其最宽泛的合理的意思，且因此包括牛顿液体和非牛顿液体两者。其因此包括其中按重量计主要组分是液体的组合物。术语因此包括糊剂、凝胶和乳液。其也包括其中CO气泡被夹带的泡沫。为了便于参考，在本公开内容内，参考其中CO是〃溶解的〃的〃液体"。然而，应理解，这样的参考不限于其中CO在溶液中的牛顿液体，而是限于其中气态CO被溶解、夹带等的所有液体、糊剂、凝胶、乳液、泡沫等。认为这是通过胃肠道或IV在体内递送包含CO的液体用于治疗或预防目的的第一报告。本发明允许将设定的(即，预定的)量的CO全身地递送至患者以治疗疾病。在示例性的实施方案中，包含CO的液体被口服或通过注射或输注来递送。
[0019]在第一方面，本发明提供包含以足以将CO递送至患者(在本文中与〃受试者〃和〃需要的人〃互换地使用)的量溶解的CO的液体组合物，其中递送至患者导致对用CO可治疗的疾病或病症的有效治疗。与本领域已知的包含CO的液体组合物不同，根据本发明的液体组合物具有充分高以致有效量的CO可以在便利体积的液体中被递送至患者的CO浓度。即，本领域已知的包含CO的液体组合物，例如已知用于研究CO对手术改变的组织的效果的那些，具有相对低的CO浓度，且不适合于体内递送CO来治疗疾病和病症。相比之下，本发明的液体组合物包括相对高的CO浓度，且可以用于体内递送治疗有效量的CO至患者。尽管不如此限制，但一般而言，本发明的组合物包括CO溶解在其中的基于水的组合物。优选地，CO在溶液中是以气态形式，且不与金属或一种或多种Hb分子或复合物络合。在示例性的实施方案中，液体组合物是饮料，例如可密封容器中提供的饮料。
[0020]在另一个方面，本发明提供用于治疗患有可以通过施用有效量的CO来治疗或预防的疾病或病症或处于可以通过施用有效量的CO来治疗或预防的疾病或病症的发病风险中的患者的方法。一般而言，该方法包括向患者施用包含以足以递送CO至患者的量溶解的CO的液体组合物，其中施用组合物导致对用CO可治疗的疾病或病症的有效治疗。与经由直接吸入气态CO到肺来施用CO的先前尝试不同，本发明使用经由胃肠道或IV施用以在体内递送气态CO至患者的液体组合物。在示例性的实施方案中，液体组合物通过饮用组合物来口服施用。本发明的方法可以被实践以治疗慢性疾病或病症，即，施用的步骤可以在相对长的时间段(例如，数年)内或在相对短的时间段(例如，几天、一星期，或疾病或病症的急性事件的持续时间长度)内被重复多次。方法可以被实践为治疗活性疾病或病症的治疗方法。可选择地，方法可以被实践以防止疾病或病症的发病。方法还可以被实践以减少疾病或病症的发病可能性或减少疾病或病症的临床症状的频率和/或严重性和/或其对器官和身体功能的后果。
[0021]在本发明的又一个方面，提供了制备包含以治疗有效量溶解的CO的液体组合物的方法。一般而言，方法包括在允许相对高的量的CO溶解在液体中的条件下将CO溶解在液体中。对于含水组合物的合适条件包括相对高压、相对低的温度、或两者的组合。对于基于脂质/油的组合物的合适条件可能不需要相对高压或相对低的温度。在优选的实施方案中，方法还包括在使CO溶解在液体中之前、期间或之后将液体分配入容器中。优选地，在使CO溶解在液体中之后密封容器。优选地，容器的顶部空间包括CO。在示例性的实施方案中，液体组合物是饮料，例如可密封容器中提供的饮料。在示例性的实施方案中，液体组合物包括CO被溶解在其中的基于水的组合物。在其他示例性的实施方案中，液体组合物包括CO气泡被夹带在其中的基于油或基于脂肪的泡沫。优选地，方法提供其中CO在液体中是以气态形式或被夹带在泡沫中的气泡中且不与金属或一种或多种分子或复合物络合的液体组合物。
[0022]本发明的另外的一般方面涉及提供确定液体组合物的适当剂量的方法。该方法通常包括使用以下中的一个或多个来确定适当的剂量方案:肺功能、患者血红蛋白和红血球测量、患者血液体积以及液体中的CO浓度。执行这样的测定的技术是本领域已知的且可以在没有过度的或过多的实验的情况下实践。该方法可以被定期地实践以监测和，如果需要的话，调整剂量方案。在实施方案中，该方法是确定液体的适当剂量的方法，其中该方法包括向上滴定液体的剂量以确定最佳治疗。该方法可以包括以下中的一个或多个的测量:co呼出、肺功能、CO-血红蛋白和药代动力学。
[0023]示例性的实施方案的详细描述
[0024]现在详细参考本发明的各种示例性的实施方案。应理解，示例性的实施方案的以下讨论不意图作为对如本文宽泛地公开的本发明的限制。相反，提供以下讨论来给予读者对本发明的某些方面和特征的更详细理解。
[0025]在详细描述本发明的实施方案之前，应理解，本文使用的术语仅是为了描述特定的实施方案的目的，且不意图是限制性的。此外，当提供值的范围时，应理解，除非上下文另外清楚地规定，否则还特别地公开了在该范围的上限和下限之间的每一个插入值至下限的单位的十分之一。在任何所述值之间的每一个较小范围或在所述范围中的插入值和在该所述范围中的任何其他所述值或插入值被包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包括在范围内或排除在范围外，且其中任一个极限、没有一个极限或两个极限被包括在较小范围中的每一个范围还被包括在本发明内，受限于所述范围中的任何特别地排除的极限。当所述范围包括极限中的一个或两个时，排除那些包括的极限中的任一个或两者的范围也被包括在本发明中。
[0026]除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与该术语所属的领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。虽然类似于或等效于本文描述的那些的任何方法和材料可以用于本发明的实践或测试，但现在描述优选的方法和材料。本文所述的所有出版物通过引用并入本文以结合被引用的出版物来公开和描述方法和/或材料。本公开内容被控制至其与任何并入的出版物抵触的程度。
[0027]如本文和在所附的权利要求中使用的，除非上下文另外清楚地说明，否则单数形式〃一(a) "、〃一(an) 〃和〃该(the) 〃包括复数指示物。因此，例如，对〃 一种蛋白〃的提及包括多种这样的蛋白(包括相同蛋白的多种拷贝和多种不同的蛋白)，且对〃该患者〃的提及包括对一个或多个患者的提及等等。此外，可以使用等效术语来描述的术语的使用包括那些等效术语的使用。因此，例如，术语〃受试者〃的使用应被理解为包括术语〃动物〃、"人〃和本领域中用于表示经历医疗治疗的其他术语。作为另一个实例，术语〃疾病〃的使用应被理解为包括术语"病症"(和反之亦然)和本领域中用于表示异常的或畸变的医疗状态的所有其他术语。
[0028]本发明提供包含以足以将CO递送至患者的量溶解的⑶的液体组合物，其中递送至患者导致对用CO可治疗的疾病或病症的有效治疗。至少部分地由于制备(如本文所公开的)组合物的方法，本发明的液体组合物具有不能使用本领域已知用于产生包含气态CO的组合物的技术来实现的气态CO浓度。更特别地，本发明的组合物具有至少30毫克/升(mg/1)的溶解的CO浓度。溶解的CO的上限仅受物理学和化学支配。
[0029]在涉及含水组合物的示例性的实施方案中，溶解的CO的浓度将通常不超过400mg/l。例如，用于治疗SCC和SCD的CO的便利剂量的有效浓度在约100mg/l和400mg/I之间，虽然在约50mg/l和约100mg/l之间的浓度也适合于在治疗时间期间顺从摄取相对大体积的液体的患者。同样地，在这些范围的下端的浓度可以适合于SCC或SCD患者，SCC或S⑶患者通常具有相对低的Hb水平，且因此不需要与具有较正常水平的Hb的患者一样高的CO剂量。虽然技术人员将立即理解在约30mg/l和约400mg/l的范围内的所有特定值特别地被本申请涵盖，但以下浓度值，和由具体值的集合界定的各种范围，为医师提供便利的参考点以开发根据本发明的组合物:30mg/1、35mg/1、40mg/1、45mg/1、50mg/1、55mg/1、57mg/l、60mg/l、65mg/l、70mg/l、75mg/l、78mg/l、80mg/l、85mg/l、90mg/l、95mg/l、100mg/1、105mg/l、I10mg/l、I15mg/l、120mg/l、125mg/l、130mg/l、135mg/l、140mg/l、145mg/l、150mg/l、155mg/l、160mg/l、165mg/l、170mg/l、175mg/l、180mg/l、190mg/l、200mg/l、210mg/l、225mg/l、250mg/l、275mg/l、300mg/l、325mg/l、350mg/l 和 375mg/l。根据本发明的含水组合物可以包括在30mg/l和400mg/l之间的任何具体的浓度值，可以包括在30mg/I和400mg/l之间的任何具体的浓度范围，或可以包含在30mg/l和400mg/l之间的浓度值中的至少任一个的溶解的CO的浓度。
[0030]在涉及基于脂质/油/脂肪的组合物的示例性的实施方案中，溶解的CO的浓度将通常不超过4，400mg/l。例如，用于治疗SCC和S⑶的CO的便利剂量的有效浓度在约500mg/l和4，400mg/l之间，例如在约500mg/l和4，000mg/l之间，虽然在约75mg/l和约500mg/l之间的浓度也适合于在治疗时间期间顺从摄取相对大体积的这样的液体的患者。同样地，在这些范围的下端的浓度可以适合于SCC或S⑶患者，SCC或S⑶患者通常具有相对低的Hb水平，且因此不需要与具有较正常水平的Hb的患者一样高的CO剂量。虽然技术人员将立即理解在约30mg/l和约4，400mg/l的范围内的所有特定值特别地被本申请涵盖，但以下浓度值，和由具体值的集合界定的各种范围，为医师提供便利的参考点以开发根据本发明的组合物:75mg/l、100mg/l、125mg/l、150mg/l、175mg/l、200mg/l、225mg/l、250mg/1、275mg/1、300mg/1、325mg/1、350mg/1、375mg/1、400mg/1、425mg/1、450mg/1、475mg/1、500mg/l、525mg/l、550mg/l、575mg/l、600mg/l、625mg/l、650mg/l、675mg/l、700mg/l、725mg/1、750mg/1、775mg/1、800mg/1、825mg/1、850mg/1、875mg/1、900mg/1、925mg/1、950mg/l、975mg/l、1000mg/l、1025mg/l、1050mg/l、1075mg/l、I100mg/l、I125mg/l、I150mg/1、I175mg/l、1200mg/l、1225mg/l、1250mg/l、1275mg/l、1300mg/l、1325mg/l、1350mg/l、1375mg/l、1400mg/l、1425mg/l、1450mg/l、1475mg/l、1500mg/l、1525mg/l、1550mg/l、1575mg/l、1600mg/l、1625mg/l、1650mg/l、1675mg/l、1700mg/l、1725mg/l、1750mg/l、1775mg/l、1800mg/l、1825mg/l、1850mg/l、1875mg/l、1900mg/l、1925mg/l、1950mg/l、1975mg/l、2000mg/l、2050mg/l、2100mg/l、2150mg/l、2200mg/l、2250mg/l、2300mg/l、2350mg/l、2400mg/l、2450mg/l、2500mg/l、2550mg/l、2600mg/l、2650mg/l、2700mg/l、2750mg/l、2800mg/l、2850mg/l、2900mg/l、2950mg/l、3000mg/l、3100mg/l、3200mg/l、3300mg/l、3400mg/l、3500mg/l、3600mg/l、3700mg/l、3800mg/l、3900mg/l、4000mg/l、4IOOmg/1 >4200mg/1 >4300mg/1和4400mg/l。根据本发明的脂质/油/脂肪组合物可以包括在30mg/l和4400mg/l之间的任何具体的浓度值，可以包括在30mg/l和4400mg/l之间的任何具体的浓度范围，或可以包含在30mg/l和4400mg/l之间的浓度值中的至少任一个的溶解的CO的浓度。
[0031]本发明的液体组合物在其组分方面不是特别受限制，虽然本文所公开的示例性的实施方案已经表明在可以被溶解的CO的量方面是优良的。尽管在所有实施方案中没有如此限制，但在示例性的实施方案中，本发明的液体组合物是基于水的组合物。应理解，术语〃基于水的组合物〃包括包含作为溶剂的水的所有组合物，包括但不限于:水是唯一溶剂的组合物；水-油混合物(例如，油包水和水包油乳液)；水溶液、悬浮液、胶体和分散体；水-醇混合物；和这些的组合。
[0032]出乎意料地已经发现包括一种或多种〃复杂〃组分的含水组合物提供优良的CO溶解能力。如本文使用的"复杂〃组分，是在本质上是聚合的、在本质上是生物的物质，例如源自脂肪酸的那些，或否则包括用于CO的至少一个键合相互作用部位。相互作用可以是物理的(例如，疏水性的，范德华)、或化学的(例如，离子的或共价的)。复杂组分的实例包括但不限于:蛋白、多肽和肽；多糖；脂质、脂肪和油；和具有两个或更多个碳原子的醇。在一些实施方案中，脂质、蛋白或两者存在组合物中。在这些实施方案中，优选的是蛋白和脂质的组合量大于5%(w/v)，且甚至高至40%的脂质和蛋白，或更高。在一些制剂中，组合物包括大于5%脂质和大于5%蛋白。
[0033]复杂组分的精确化学结构不受特别限制。相反，复杂组分起到帮助增加CO在组合物中的溶解度的作用是足够的。然而，为了帮助医师选择适当的复杂组分，以下是复杂组分的类型的非限制性列表:动物衍生的蛋白和脂肪/油/脂质/甘油三酯，例如乳中的那些；植物衍生的蛋白和脂肪/油/脂质/甘油三酯；单糖、二糖和多糖；维生素；天然甜味剂和人造甜味剂；以及天然调味料和人造调味料。包括在这些组内的各种分子中的任何和全部被包括为本发明的一部分。本领域技术人员将立即认识到这样的分子，而在本文不需要详尽列表。
[0034]在实施方案中，本发明的液体组合物采取用于口服消耗的饮料的形式。根据本发明的饮料的非限制性实例是:瓶装水，例如果实调味的水或浆果调味的水；饮食/营
养补充物，例如被配制用于以下的那些:婴儿和青少年(例如，婴儿配方，例如(Abbott, Abbott Park, IL)和EfrfafH丨I _、(Mead Johnson&Company, Glenview, IL))或成人
(例如，Ensure* (Abbott, Abbott Park, IL)和Peptamen*和 Nutren? (Nestle, Vevey,
Switzerland));液体牛奶或`基于牛奶的产品，例如乳、奶油、酸奶或奶昔；液体大豆或基于大豆的产品，例如大豆乳或大豆酸奶；液体大米或基于大米的产品，例如大米饮料；运动饮料或饮食补充物，例如基于乳清蛋白的饮料和Gatorade.(PepsiCo, Purchase, NY);基于咖啡的饮料，例如补充有牛奶产品的那些；和包含糖的或无糖的汽水。如下面更详细讨论的，本发明的某些液体组合物在室温和大气压力下被CO过饱和。因而，某些饮料由于过饱和的CO的一部分的释放而可以是冒泡的。此冒泡性质可以增强患者在摄取饮料时的体验，且可以改进使用剂量方案的顺应性。
[0035]在实施方案中，本发明的液体组合物采取基于泡沫或基于凝胶的食物产品的形式。例如，在一些实施方案中，液体组合物以凝胶例如明胶或布丁的形式被提供，例如以Jell-0?商标商购的那些(KraftFoods, Inc.，Glenview, IL)。再一次，在一些实施方案中，
液体组合物以泡沫的形式被提供，例如以Coolwhip+R.商标(KraftFoods, Inc., Glenview,
IL)和 ReddiWip?商标(ConAgra Foods, Inc.，Omaha, NE)商购的那些。
[0036]根据本发明的饮料或食物产品可以在容器中被提供。在优选的实施方案中，容器是广泛用于向公众提供商业饮料和食物产品的类型的可密封容器。用于容纳饮料和/或食物产品的可密封容器的非限制性实例是:具有扭开/关顶部的塑料瓶子；具有易拉盖的铝罐；具有扭开/关顶部的玻璃瓶子；和具有压密封的铝顶部或由其他易弯金属制成的顶部的玻璃瓶子。为了便于向需要的受试者递送有效量的CO，在优选的实施方案中，单一容器中的饮料或食物产品的量是足以供应单一剂量的CO的饮料或食物产品的体积(例如，5ml、IOml、30ml、50ml、75ml、100ml、150ml、177ml、180ml、237ml、300ml、355ml、500ml、一升)。因而，应认识到，本发明的液体组合物可以被提供为使得用于治疗疾病或病症(例如，其症状)的每天剂量被方便地以约3升或更小，例如2.5升、2升、1.8升、1.5升、I升、330ml、300ml、180ml、30ml或更小的体积被提供。然而，应理解，在饮料或食物产品在可再密封容器(例如，具有扭开/关帽的瓶子)中被供应的情况下，容器中的饮料或食物产品的量可以表不多于一个剂量的CO。
[0037]本发明因此提供用于实践本发明的方法的产品(在下面详细讨论)。产品可以是通常与医疗程序相关联的产品，例如溶液和容纳溶液的容器(例如，IV袋)。可选择地，产品可以是以较容易被施用的产品，例如罐装或瓶装的溶液或食物的形式。该技术易于应用，不太可能与显著的副作用相关联，且是受影响种群可接受的，因此导致治疗方法的可靠利用。
[0038]总之，在各种示例性的实施方案中，本发明提供包括以液体组合物中30mg/l至4400mg/l的量的溶解的气态一氧化碳(CO)的液体组合物。在实施方案中，组合物包括50mg/l 至 400mg/l、75mg/l 至 750mg/l、和 550mg/l 至 4400mg/l 的量的溶解的气态 CO。一般而言，溶解的CO以足以防止或治疗受CO影响的疾病或病症的至少一个临床症状的量存在。下面讨论用组合物可治疗的各种疾病和病症。在实施方案中，除了溶解的气态CO之外，组合物还包括以下中的至少一种:蛋白、脂质、脂肪、甘油三酯、复合碳水化合物、糖、糖替代物、果汁、碳水化合物、纤维素、纤维、柠檬酸、人造调味料、天然调味料、树胶、果胶、抗坏血酸、防腐剂、皂苷、油、油乳液、PH缓冲液和盐。对于组合物的液体部分，在示例性的实施方案中，使用水、乙醇、或两者。在实施方案中，液体组合物是其中溶解的CO的量大于在环境温度和环境压力下以及在7.0的pH下和/或在7.0的pH、大气压力和21°C下出现的量的液体组合物。例如，溶解的CO可以是在环境温度和环境压力下以及在7.0的pH下和/或在7.0的pH、大气压力和21°C下溶解的量的两倍或更多倍。
[0039]如上所述，液体组合物可以包括以至少0.03克气体每千克水或其他液体(即，至少30mg/l)的量的溶解的气态CO或夹带在气泡中的气态CO。在实施方案中，溶解或夹带的CO的量大于0.04克气体每千克水或其他液体。在实施方案中，溶解的CO的量等于或大于在两个大气压力下在10°c下且在7.0的pH下出现的量。在某些实施方案中，液体组合物是其中溶解的或夹带的CO可以口服、静脉内施用或否则通过胃肠道施用，且不包含除了 CO之外的潜在有毒成分的液体组合物。
[0040]本发明的液体组合物使得人们能够治疗患有对用CO的治疗顺从的疾病或病症的患者。因此,本发明的一个方面是用于治疗患有疾病或病症或处于疾病或病症的发病风险中和/或患有可以通过施用有效量的CO来治疗或预防的疾病或病症对器官功能的后果的患者的方法。想起另一个方式，该方法可以被认为是治疗可以通过施用有效量的CO来治疗或预防的疾病或病症的方法。概括地说，该方法包括向患者施用包括治疗有效量或预防有效量的溶解的气态CO的液体组合物，其中施用组合物导致对用CO可治疗的疾病或病症的有效治疗。施用可以通过本领域已知的任何合适的技术来完成。然而，已经确定经由胃肠道或经由IV输注或注射施用优于其他施用途径。经由胃肠道施用优选地通过口服摄取(例如，饮用)来完成。然而，本发明涵盖经由胃肠道中的其他点，例如经由灌肠法或经由直接递送至小肠或大肠的施用。本发明还涵盖经由吸入雾化的或喷雾的液体的递送和经由IP、IM、器官导管和皮下注射的递送。然而，由于本文所讨论的原因，这些施用途径是较不优选的。
[0041]可以用CO治疗的许多疾病和病症在本质上是慢性的。因而，长期治疗常常是必需的。本发明特别充分适合于治疗这样的慢性疾病和病症，因为本发明允许向患者长期递送预定义的和精确调节的量的气态CO。与经由吸入将气载CO递送至肺不同，本发明，通过将溶解在液体中的气态CO递送至胃肠道或经由IV输注至血液系统，通过除了肺之外的器官来递送CO。尽管在长期治疗过程内可能需要调整剂量方案，但避免肺作为施用部位避免了精确和准确剂量的复杂因素，鉴于在治疗水平和有毒水平之间的CO浓度的小的差异，精确和准确剂量是显著的考虑因素。对于经由IV输注施用，可以是相同的，虽然口服摄取是更便利的和成本有效的。
[0042]本发明还充分适合于治疗可以用CO治疗的疾病和病症的急性事件。将根据本发明的组合物递送至胃肠道或递送至血流允许迅速给予患者CO剂量。可以迅速实现全身治疗的CO水平，因此允许疾病或病症的临床症状的减少。在由本发明提供的益处中的是限制受损组织的程度和因此与SCC相关联的疼痛的程度。更特别地，通过迅速地升高血液的CO含量，在SCC期间造成的损伤可以限于原始疼痛的部位，因此减少损伤和疼痛的扩展。此外，因为经历SCC的患者将已经被诊断具有S⑶(潜在地，除了 SCC的第一事件)，待被递送的CO的适当量可以容易地被确定，因此允许将有效的但无毒的量的CO准确和精确递送至患者。
[0043]根据本发明的治疗方法是治疗患有可以用CO治疗的疾病和病症的患者的方法。因为有效的生物活性剂是已知的，且其在治疗疾病或病症中的作用是已知的，所以根据本发明的方法可以在治疗上治疗疾病或病症，和预防上防止或延迟疾病或病症的临床症状的开始而实践。即，因为CO是减少和最终消除被本发明包括的疾病或病症的临床症状的活性剂，所以其还是预防或延迟被本发明包括的疾病或病症的临床症状的开始的活性剂。例如，在SCD的情况下，使用CO的预防性治疗可以减少或消除镰刀形红血球的形成，因此防止或延迟SCC的开始和减轻SCC的并发症。当然，本领域技术人员将理解，术语〃防止〃并不意味着疾病或病症的任何发病和进展的绝对防止，而是表明在至少某种程度上阻碍疾病或病症的自然发病或进展。
[0044]本发明的方法包括向需要其的患者施用包含CO的液体组合物。虽然本发明涵盖执行施用步骤单次，但施用步骤可以被重复任何次数。实际上，在优选的实施方案中，施用步骤被重复足够的次数以实现适合于待被治疗的疾病或病症的碳氧-血红蛋白(本文被称为"CO-Hb")浓度。例如，对于SCD的治疗，在3%和15%之间，更优选地在3%和12%之间，最优选地在3%和9%之间，例如约3%至6%的平均CO-Hb浓度是期望的。已知CO的a -相在人血流中的半衰期是约4-6个小时。因此，可以例如通过优选地等间隔的四个或更少个剂量每天，例如四个剂量每天(即，每六个小时)、三个剂量每天(即，一个剂量每八个小时)、两个剂量每天(即，每十二个小时)、或一个剂量每天的剂量方案来实现血流中的平均CO-Hb浓度。由于根据本发明的液体组合物中可实现的相对高的CO浓度，所以每剂量或每天可以施用相对小的体积的液体组合物，例如:2升每天、1.5升每天、I升每天、0.7升每天、
0.5升每天、0.25升每天和0.1升每天以及本文所公开的其他量。小体积的剂量改进患者顺应性并提供对患者总体优良的效果。因为对于长期暴露于这些水平的CO没有已知的有害影响，所以每天施用可以被无限地进行。本领域技术人员将认识到，该概念同样地适用于用CO可治疗的其他疾病和病症，且适合于那些疾病和病症的治疗的平均CO-Hb水平可以是不同的，但可以容易地被确定。
[0045]本发明至少部分地基于由于CO的有毒水平接近治疗水平的事实，使用CO给予剂量必需被充分地控制的理解。更特别地，通常认识到，导致高达约15%C0-Hb的在血流中的CO水平示出减少SCC而没有显著的有害的副作用或毒性的效力。然而，还通常认识到，在约16%和20%之间的CO-Hb水平下，看到一些毒性，且在超过20%的CO-Hb水平下，常规地看到毒性和副作用。本发明考虑到没有实质的不适当的副作用或毒性的有效剂量水平和导致毒性和副作用的剂量水平的接近度。本发明提供便利地、精确地和可重复地实现向患者给予有效剂量的CO同时避免有毒的 水平和/或副作用的产品和治疗方法。
[0046]在被本发明包括的疾病和病症中，可以提及:血液学疾病、炎性疾病、缺血性疾病和心血管病。例如，该技术可以可用于治疗血液学疾病，例如SCD。此外，该技术可以可用于炎性疾病，例如炎性肠病、克罗恩病、溃疡性结肠炎、多发性硬化、风湿性关节炎、冠状动脉缺血、全身炎症、和与移植相关联的炎症。再一次，该技术可以可用于治疗缺血性疾病，例如，冠状动脉缺血、神经系统缺血、器官缺血、和休克诱发的缺血。同样地，该技术可以可用于治疗心血管病，例如:血管病、缺血/再灌注、和肺功能下降。适用于本发明的其他非限制性疾病和病症包括肠胃疾病，例如手术后肠梗塞和移植；脓毒病；肾病；和肝病，例如缺血/再灌注和烧伤。
[0047]本发明的示例性的实施方案涉及血液的疾病或血液学疾病。可以根据本发明来治疗的血液学疾病中的是涉及异常血红蛋白的那些，例如S⑶、血红蛋白C疾病、血红蛋白SC疾病、和血红蛋白SP-地中海贫血。
[0048]关于SCD，本发明提供治疗该疾病的新方法，包括使用气态CO来预防和治疗SCC。在SCC的治疗中，将以影响SCC的至少一个临床症状的量的CO递送至需要的受试者(即，患者)。在优选的实施方案中，治疗方法减少或消除SCC的至少一个临床症状，但是以不会引起毒性或不利副作用的不可接受水平的量。在SCC的预防中，定期地将影响由需要的受试者经历的SCC的数量的量的CO递送至需要的受试者(即，患者)。在优选的实施方案中，预防方法减少由需要的受试者经历的SCC的数量或严重性。用于SCD和SCC的治疗的施用可以是通过适合于液体的任何途径。在优选的实施方案中，施用是通过口服摄取液体或经由注射或输注到血流中。虽然CO在高浓度下是有毒的，但其在根据本发明有用的相对低的浓度下是无毒的。此外，因为CO以比氧气更高的亲和力键合至血红蛋白S(〃Hb-S〃)，且因为Hb必需以非气体键合构型聚合(这导致镰状细胞发展)，所以相对低的CO剂量可以用于防止和治疗SCD和SCC。该方法还可以包括定期向受试者施用足以减少由患者经历的SCC的数量和/或减少由镰状形成造成的所产生的器官损伤的量的CO。受影响的器官包括但不限于，肺、大脑、心脏、肾、骨、脾、肝、内分泌腺和男性性器官。镰状形成随着时间的影响扩大了器官损伤的程度。在实施方案中，该方法被定期地重复以提供慢性治疗方案。
[0049]尽管具有许多方法来施用CO以治疗SCD和SCC，但最便利的方法是作为或施用CO灌注的液体。通过GI系统吸收或被注射入血流中的CO迅速地连接至Hb，因此提供有效的和迅速的治疗。
[0050]根据本发明的方法的SCC的治疗可以具有以下急性使用的效果:其可以缩短危险期并减轻危险期的严重性。根据本发明的方法的SCC的治疗可以具有以下慢性使用的效果:其可以减少危险期的频率，其可以减少危险期的严重性，其可以减少器官损伤的程度、进展和频率，以及其可以完全防止危险期。
[0051]经由施用液体向患者递送CO最便利地使用通常可得到的容器，例如金属罐或玻璃或塑料瓶子来实现。液体和容器类型不受特别限制，除了液体必需允许足够水平的CO溶解，而容器必须由充分不透CO和充分耐压的材料制造之外。当然，医师将需要在一些情况下调节液体的组成以优化溶解 在液体中和因此吸收到患者身体中的CO。例如，盐度、pH、糖含量、有机化合物(例如，醇)的量、蛋白含量、脂质含量等可以改变以优化组合物的味道、稠度等，和溶解在液体中的CO的量，且还在递送至患者之后优化CO吸收。并且，在CO溶解期间组合物中的压力、温度和组分可以改变以优化溶解在液体中的CO的量。同样地，可以使用各种成分的非水溶液，以及包括不溶解的成分的含水或非水组合物。
[0052]在可以使用的许多容器中，可以提及:玻璃瓶子、塑料瓶子；和铝罐、和由玻璃、塑料、和铝以及其他金属的组合制造的容器。
[0053]CO具有许多医疗性质且在治疗各种疾病方面已经显示出希望。鉴于CO的潜在毒性，使用CO作为治疗剂的主要挑战是递送少的但足够的量的CO来治疗疾病而不造成伤害。直到现在，未被证明可以做到这样。
[0054]使用溶解在液体中的CO的递送和通过胃肠道或IV用于治疗或预防目的，存在许多显著的限制。这些限制在本发明中已经被克服。至今，主要障碍是递送足够量的CO。CO在水溶液中的溶解度在室温和正常大气压力(ATM)下是低的。因此，使用本领域先前提出的依赖于在室温下和在大气压力下将CO溶解在含水组合物中的方法，递送治疗剂量的CO所需的液体体积在逻辑上是禁止的。然而，使用本发明，可以实现CO的治疗上有用水平。表I提供实现提供9%C0-Hb的平均增加的治疗剂量所需的体积的概述，其提供在血液中平均约7%的平均CO-Hb水平，而在任何给定的时间没有超过15%。呈现S⑶患者的值。表2提供治疗具有正常水平的和正常肺功能的患者所需的体积的相似的概述。
[0055]表1:
含水组合物+可实现SCD患者+ 实现9%CO-Hb的
[0056]实现的CO浓度 9%的CO-Hb增加平均增加所需的
【权利要求】
1.一种液体组合物，包括30mg/l或更大的量的一氧化碳(CO)的溶解的气态气泡或夹带的气态气泡，用作用CO可治疗的疾病和病症的治疗中的治疗剂或预防剂。
2.根据权利要求1所述的液体组合物,其中所述组合物包括50mg/l至400mg/l的量的CO的溶解的气态气泡或夹带的气态气泡。
3.根据权利要求1所述的液体组合物，其中所述组合物包括75mg/l至4000mg/l的量的CO的溶解的气态气泡或夹带的气态气泡。
4.根据权利要求1所述的液体组合物，其中所述溶解的或夹带的CO以足以防止或治疗受CO影响的疾病或病症的至少一个临床症状的量存在。
5.根据权利要求1所述的液体组合物，其中所述组合物还包括以下中的至少一种:蛋白、脂质、脂肪、甘油三酯、复合碳水化合物、糖、人造糖替代物、果汁、碳水化合物、纤维素、纤维、柠檬酸、人造调味料、天然调味料、树胶、果胶、抗坏血酸、防腐剂、皂苷、油、油乳液和盐。
6.根据权利要求1所述的液体组合物，其中所述液体包括水、乙醇或两者。
7.一种治疗患有用CO可治疗的疾病或处于用CO可治疗的疾病的发病风险中的受试者的方法，所述方法包括: 向所述受试者施用包括至少30mg/l的量的CO的溶解的气态气泡或夹带的气泡的液体组合物，所述量是足以减少或消除所述疾病的至少一个临床症状、防止所述疾病的发病或复发、限制所述疾病的发病率或治愈所述疾病的量， 其中施用是经由胃肠(GI)道或经由静脉内途径。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述液体组合物包括50mg/l至400mg/l的量的溶解的气态CO。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述液体组合物包括75mg/l至4000mg/l的量的溶解的气态CO。
10.根据权利要求7所述的方法，其中每天施用的所述液体组合物的体积是2升或更少。
11.根据权利要求7所述的方法，其中每天施用的所述液体组合物的体积是I升或更少。
12.根据权利要求7所述的方法，其中施用是通过口服摄取。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述疾病是:炎性疾病、缺血性疾病、脓毒病、心血管病、肾病、肝病、或肠胃疾病。
14.根据权利要求7所述的方法，其中所述疾病是血液学疾病。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述血液学疾病是由异常血红蛋白引起的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述疾病是镰状细胞疾病、血红蛋白C疾病、血红蛋白SC疾病、或血红蛋白SP-地中海贫血。
17.根据权利要求7所述的方法，其中施用被重复一次或多次以提供治疗方案。
18.一种用于制造液体组合物的方法，所述液体组合物包括30mg/l或更大的量的一氧化碳(CO)的溶解的气态或夹带的气泡，用作用CO可治疗的疾病和病症的治疗中的治疗剂或预防剂，所述方法包括: 使液体组合物经历大于一个大气压(ATM)的压力；和同时使所述组合物暴露于气态CO，持续足够的时间量，以产生所述液体组合物中的足够高浓度的CO，以提供治疗有效的和/或预防有效的组合物。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述压力是1.2ATM或更大。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述压力是2ATM或更大。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述压力在2ATM和10ATM之间。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述压力在5ATM和8ATM之间。
23.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述暴露步骤期间将所述组合物的温度调节至低于21 °C。
24.根据权利要求23所述的方法，其中将所述温度调节至在_20°C和+2°C之间。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述包含CO的组合物包括50mg/l至4000mg/l的量的溶解的气态CO。
26.根据权利要求18所述的方法，还包括: 将所述液体组合物分配入不透CO的可密封容器中，和 密封所述容器。
27.一种用于制造液体组合物的方法，所述液体组合物包括油、脂肪或脂质且还包括30mg/l或更大的量的CO的溶解的气态气泡或夹带的气泡，用作用CO可治疗的疾病和病症的治疗中的治疗剂或预防剂，所述方法包括: 使所述组合物暴露于气态CO，持续足够的时间量，以产生所述液体组合物中的足够高浓度的CO，以提供治疗有效的和/或预防有效的组合物，所述量是30mg/l或更大。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述压力是1.2ATM或更大。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述压力是2ATM或更大。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述压力在2ATM和10ATM之间。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述压力在5ATM和8ATM之间。
32.根据权利要求27所述的方法，还包括在所述暴露步骤期间将所述组合物的温度调节至低于21 °C。
33.根据权利要求32所述的方法，其中将所述温度调节至在_20°C和+2°C之间。
34.根据权利要求27所述的方法，其中所述包含CO的组合物包括50mg/l至4000mg/l的量的溶解的气态CO。
35.根据权利要求27所述的方法，还包括: 将所述液体组合物分配入不透CO的可密封容器中，和 密封所述容器。
【文档编号】A01N59/04GK103491783SQ201280007431
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年1月10日 优先权日:2011年1月14日
【发明者】爱德华·D·冈珀斯, 亨利·J·福尔曼 申请人:洛杉矶儿童医院