专利名称：生长抑素类似物-聚乙二醇-抗肿瘤药物偶联物及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生长抑素类似物-聚乙二醇-抗肿瘤药物的偶联物及其制备方 法。该偶联物由靶向基团生长抑素类似物、亲水长链聚乙二醇以及抗肿瘤药通过引入连接 臂偶联而成。本发明还涉及该偶联物的制备方法及应用。与抗肿瘤药相比，该偶联物具有 更好的肿瘤靶向性和长循环功能。
背景技术：
恶性肿瘤是危害人类健康的严重疾病之一，目前全世界有恶性肿瘤病人约1700 万，我国每年癌症发病人数约200万至240万，死亡160万至180万。我国恶性肿瘤发病人 数及死亡人数不断增长，20世纪70年代初，我国癌症发病人数约为90万，死亡约70万人； 2005年，癌症发病人数约180万-200万，死亡140万至150万。全球癌症也呈增长趋势。 在1991年到2000年间，全球癌症发病及死亡人数均增长22%。2000年，全球新发癌症人 数超过1000万。世界卫生组织预测，到2020年，每年新发癌症病人数将达到1500万，癌症 已经成为新世纪人类的第一杀手，并成为全球最大的公共卫生问题。长期以来，对于癌症患者的临床治疗，大多采用化学疗法与外科手术及放射性治 疗联合治疗的手段。而化疗中所使用的抗肿瘤药物，由于其易产生耐药性，选择性差，对正 常组织的毒副作用大，从血液中迅速消除以及对肿瘤细胞缺乏特异性等问题，抗肿瘤药的 临床应用遭遇瓶颈。鉴于以上原因，近20年来，人们对抗肿瘤药进行大量结构改造，开发出 很多种衍生物，但仅有极少数的衍生物进入临床研究阶段或已经上市，因此，新型抗肿瘤药 前药的开发显得尤为重要。前药策略即是将有生物活性的原药与某种化学基团、片段或分子经共价键形 成暂时性键合，如采用酯化、酰胺化、氨甲基化、醚化、环化或开环化等化学方式对具 有-OH、-NH 、-COOH结构的原药进行修饰，这样形成的新化学实体本身无活性或活性低于 原药，但保留了母体药物的基本特征，同时能改善其传输性能，在体内适当时刻和部位，经 酶解或水解反应裂解掉暂时的转运基团，恢复生成原药，以此提高药物总体效果。前体药物 由于增加药物溶解性、避免首过效应、增加稳定性和靶向性、降低药物毒副作用等优点，已 经成为当前药物传递系统研究领域中最具应用前景的研究方向之一。为了合成前药，人们 对抗肿瘤药可能修饰的部位进行了研究，证实了一些抗肿瘤药物如紫杉烷类、蒽环类、蝶啶 类、喜树碱类、环孢素类、鬼白毒素类、顺钼类等药物分子上最有可能进行化学修饰的部位， 并对其进行修饰制成前药。连接臂是指两端含活性基团(主要为氨基、羧基、巯基)的化学 物质，其一端可与一种化合物通过共价键连接形成中间体，其另一端可与另一化合物通过 共价键相连。连接臂的选择主要取决于与之键合的抗肿瘤药物。例如，当抗肿瘤药具有氨 基或羟基时，应选择具有羧基的连接臂以形成酯键或酰胺键；当抗肿瘤药物含有羧基时，则 应选择具有游离氨基的连接臂以形成酰胺键。连接臂的化学性质活泼，是重要的药物中间 体，通过引入连接臂可制备各种前药，这在前药设计中发挥重大的作用。G. Cavallaro.等以 紫杉醇(TXL)为母体药物，以丁二酸酐为连接臂，通过酯键结合，生成中间体2’ -琥珀酰紫杉醇，然后再与PHEA通过酯键连接，合成了大分子前药PHEA-TXL，该方法提高了原药的溶 解性和稳定性，延长药物释放时间，显著提高了肿瘤靶向性(Cavallaro，G.，M. Licciardi, Caliceti, P. et al. Synthesis, physico-chemical and biological characterization of a paclitaxel macromolecular prodrug. [J]Eur JPharm Biopharm 2004,58 (1) 151-159)。靶向药物传递系统(TDDQ又称靶向制剂，它能将治疗药物最大限度地运送到靶 组织、靶器官和靶细胞，而对非靶器官影响很小，从而达到提高疗效降低毒副作用的目的。 在不同类型的靶向制剂中，主动靶向制剂由于其对靶部位具有特异亲和作用，靶向效率高 而在所有靶向制剂中脱颖而出，成为最具应用前景的一类靶向制剂。目前，国内外已报道用 于TDDS设计的靶向“弹头”主要有叶酸、转铁蛋白、凝集素、整合素、半乳糖、甘露糖、RGD 肽、NGR肽、血管肠多肽、白介素-2、细胞生长因子、表皮生长因子、低密度脂蛋白及单克隆 抗体等。大量研究报道显示，经上述靶向基团修饰后的载药系统，在体外肿瘤细胞实验水 平中皆能表现出较高的靶向作用，但在动物体内由于生物环境复杂、存在各种生物屏障等 原因，其在荷瘤动物体内的肿瘤靶向效果大大降低，甚至出现阴性报道(Yokoyama M. Drug targeting with nano-sized carrier systems. [J]. J ArtifOrgans,2005,8(2))。 因此，新型高效靶向分子的选择成为主动靶向制剂开发的瓶颈。生长抑素受体(somatostatin receptor, SSTR)在人体大多数肿瘤(人垂体腺 癌、胃肠胰癌、肝癌、神经细胞癌以及非小细胞癌)细胞表面高密度表达。由于SSTR在肿 瘤及其转移灶细胞表面表达远远高于正常组织，且与生长抑素(SST)亲和力大，可以作为 肿瘤诊断及治疗的分子水平的新型靶向物质。由于SST存在作用广泛、选择性不强、半衰 期短O 3min)等原因，限制了其在临床上的应用。因此，在保留SST功能氨基酸结构的 基础上，设计合成了生长抑素类似物(somatostatin analog, SSA)，如奥曲肽、伐普肽、兰 瑞肽、地普奥肽等。其中奥曲肽(Octreotide)是第一个人工合成的SSA，与SST相比，奥曲 肽对SSTR亲和性提高约70倍，生物半衰期长达9h，因此临床上使用最为广泛(Dijkgraaf I，Boerman 0C, Oyen WJ, et al. Development and application of peptide—based radiopharmaceuticals. [J]. Anticancer Agents Med Chem, 2007，7 (5) :543-551.)，奥曲 肽放射性核素标记物被FDA批准作为临床肿瘤诊断试剂。目前，国内外对于SSA作为肿瘤“靶向弹头”的应用报道较少，主要有以下 两方面的应用(1)将奥曲肽与聚乙二醇化的磷脂偶联，并制成脂质体包载药物已被 证明有较好的肿瘤组织靶向和抗肿瘤作用(Zhang J, Jin W，Wang X，et al. A novel octreotide modified lipid vesicle improved the anticancer efficacy of doxorubicin in somatostatin receptor 2positive tumor models[J]. Mol Pharm,2010, 7(4) :1159-1168.)。(2)将 SSA 与抗肿瘤药物如紫杉醇(Sun ML, Wei JM, Wang Xff, et al. Paclitaxel-octreotide conjugates inhibit growth of human non-small cell lung cancer cells in vitro [J], Exp Oncol, 2007, 29 (3) :186-191.)以及喜树碱(Moody Tff, Fuselier J,Coy DH,et al. Camptothecin—somatostatin conjugates inhibit the growth of small cell lung cancer cells [J]. Peptides, 2005, 26 (9) : 1560-1566.)通过化学键 进行偶联，虽已被证明具有较好的细胞毒性，但其水不溶性增加了其作为液体给药制剂的 难度，且在体内易被吞噬系统清除。
5
聚乙二醇(PEG)可以延缓药物清除速率，延长药物半衰期，增加抗肿瘤药物在肿 瘤部位的蓄积。聚乙二醇可与多种药物通过引入各式各样的连接臂合成不同的大分子偶联 物。目前，尚未有将生长抑素类似物、聚乙二醇和抗肿瘤药通过引入连接臂偶联制成具有肿 瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物并应用于抗肿瘤药物传递系统的文献和专利报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物。该偶联物 可应用于主动靶向给药系统，具有肿瘤靶向性及体内长循环功能。该偶联物适用范围广泛， 制备工艺简单。本发明的另一个目的是提供上述具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物的 制备方法。本发明还有一个目的是提供上述具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物在 肿瘤治疗中的应用。为达到上述目的，本发明提供一种由肿瘤靶向性基团生长抑素类似物、亲水长链 聚乙二醇和抗肿瘤药物通过引入连接臂偶联而成的大分子偶联物。该偶联物可应用于靶向 给药系统，可能会增强抗肿瘤效果，降低毒副作用，提高靶向性，更适合临床应用，为抗肿瘤 药物及其制剂的研究与开发提供新的思路。所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物，其特征在于，该偶联物的结 构示意图如下
权利要求
1. 一种具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物，其特征在于该偶联物是在抗肿瘤 药的羟基、羧基或氨基上，通过引入连接臂与聚乙二醇的一端反应，形成药物-连接臂-聚 乙二醇中间体，然后聚乙二醇的另一端通过引入连接臂或直接与生长抑素类似物的氨基以 共价键结合，形成生长抑素类似物-(连接臂)-聚乙二醇-连接臂-药物偶联物，其结构示 意图如下
2.根据权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物，其特征在于， 所述的生长抑素类似物包括奥曲肽、兰瑞肽、伐普肽、地普奥肽或以上物质的衍生物。
3.根据权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子前药化合物，其特征在 于，所述的聚乙二醇(PEG)两端活化，分子量为500 20000。
4.根据权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物，其特征在于， 所述的连接臂=Spacer 1为二羧酸、二酸酐、末端具伯氨基的羧酸或末端具巯基的羧酸，连 接臂亚烷基个数为1 8 ；Spacer 2为二胺、二羧酸、二酸酐、末端具伯氨基的羧酸或末端具 巯基的羧酸，连接臂亚烷基个数为1 8。
5.根据权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物，其特征在于， 连接臂的选择如下Spacer 1的选择主要取决于与其键合的生长抑素类似物，生长抑素类 似物含N-末端氨基，应选择至少一端含羧基的连接臂，当聚乙二醇的另一端含羧基时，可 以直接与生长抑素类似物共价结合；Spacer 2的选择主要取决于与其键合的抗肿瘤药，当 抗肿瘤药具有氨基或羟基时，应选择具有羧基的连接臂以形成酯键或酰胺键，当抗肿瘤药 物含有羧基时，则应选择具有N-末端氨基的连接臂以形成酰胺键。
6.根据权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物，其特征在于， 所述的抗肿瘤药为紫杉烷类、蒽环类、蝶啶类、环孢素类、喜树碱类、鬼白毒素类、顺钼类抗 肿瘤药的任一物质或其衍生物，优选紫杉醇、阿霉素和甲氨蝶呤。
7.权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物的制备方法，其特征 在于包括下列步骤(1)将含羧基的抗肿瘤药溶于溶剂中，采用二胺为连接臂，加入催化剂和脱水剂，得到 药物-连接臂中间体；将一端含羧基的聚乙二醇溶于反应溶剂中，与得到的中间体在催化 剂和脱水剂的存在下，进行酰胺反应，得到药物-连接臂-聚乙二醇复合物；将该复合物通 过引入适宜的连接臂与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的存在下进行缩合反应，也可将 该复合物直接与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的存在下进行缩合反应，得到生长抑素 类似物_(连接臂)_聚乙二醇-连接臂-药物偶联物。(2)将含氨基或羟基的抗肿瘤药溶于溶剂中，采用二羧酸为连接臂，加入催化剂和脱水 剂，得到药物-连接臂中间体；将一端含氨基的聚乙二醇溶于反应溶剂中，与得到的中间体 在催化剂和脱水剂的存在下，进行酰胺反应，得到药物-连接臂-聚乙二醇复合物；将该复 合物通过引入适宜的连接臂与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的存在下进行缩合反应，也可将该复合物直接与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的存在下进行缩合反应，得到生 长抑素类似物_(连接臂)_聚乙二醇-连接臂-药物偶联物。(3)将含氨基或羟基的抗肿瘤药溶于溶剂中，采用二酸酐为连接臂，加入催化剂和脱水 剂，得到药物-连接臂中间体；将一端含氨基的聚乙二醇溶于反应溶剂中，与得到的中间体 在催化剂和脱水剂的存在下，进行酰胺反应，得到药物-连接臂-聚乙二醇复合物；将该复 合物通过引入适宜的连接臂与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的存在下进行缩合反应， 也可将该复合物直接与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的存在下进行缩合反应，得到生 长抑素类似物_(连接臂)_聚乙二醇-连接臂-药物偶联物。(4)将含羧基的抗肿瘤药溶于溶剂中，采用末端具巯基的羧酸或末端具伯氨基的羧酸 为连接臂，加入催化剂和脱水剂，得到药物-连接臂中间体；将一端含氨基的聚乙二醇溶于 反应溶剂中，与得到的中间体在催化剂和脱水剂的存在下，进行酰胺反应，得到药物-连接 臂-聚乙二醇复合物；将该复合物通过引入适宜的连接臂与生长抑素类似物在催化剂和脱 水剂的存在下进行缩合反应，也可将该复合物直接与生长抑素类似物在催化剂和脱水剂的 存在下进行缩合反应，得到生长抑素类似物-(连接臂)-聚乙二醇-连接臂-药物偶联物。上述反应顺序可前后颠倒，即先将生长抑素类似物与PEG在催化剂的存在下直接共价 结合或通过连接臂偶联，反应制得生长抑素类似物_(连接臂)-PEG中间体，然后在催化剂 和脱水剂的存在下，该中间体通过引入连接臂与抗肿瘤药物相连，即得具有肿瘤靶向和长 循环功能的大分子偶联物。
8.权利要求7中所述的溶剂是指二氯甲烷、氯仿、吡啶、N，N-二甲基甲酰胺或乙腈 的一种或其混合溶液，催化剂为二甲氨基吡啶、1-羟基苯并三氮唑、N-羟基琥珀酰亚胺、 2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N，N, N’，N’ -四甲基脲六氟磷酸酯中的一种或其混合物，脱水剂 为二环己基碳二酰亚胺、1-乙基-3- (3- 二甲基氨丙基)碳二酰亚胺盐酸盐、N，N- 二异丙基 乙胺或N，N-二异丙基碳二亚胺的一种或其混合物，反应时间为2 Mh，抗肿瘤药物与聚 乙二醇的投料摩尔比为1 1 10，生长抑素类似物与聚乙二醇的摩尔比为1 1 10， 催化剂与聚乙二醇的摩尔比为1 1 10，催化剂与脱水剂的摩尔比为1 1 10，优选1 1。
9.权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物可制成任一临床上 可接受的剂型，包括注射剂、口服制剂。
10.权利要求1所述的具有肿瘤靶向和长循环功能的大分子偶联物的应用，其特征在 于主要用于乳腺癌、非小细胞肺癌、肝癌、卵巢癌、胶质瘤、头颈部癌等治疗。
全文摘要
本发明提供一种生长抑素类似物-聚乙二醇-抗肿瘤药物的偶联物及其制备方法。该大分子偶联物由靶向基团生长抑素类似物、亲水长链聚乙二醇以及抗肿瘤药物通过引入连接臂偶联而成。该大分子偶联物具有肿瘤靶向性和长循环功能，能显著提高抗肿瘤活性，降低药物毒副作用，更适合临床应用，为抗肿瘤药物的研究与开发提供新的思路。
文档编号A61K47/48GK102114247SQ20111004395
公开日2011年7月6日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者周建平, 姚成丽, 朱钦女, 李静, 王竞, 邹爱峰, 霍美蓉 申请人:中国药科大学