专利名称：药物载体、其合成及其使用方法
药物载体、其合成及其使用方法
本申请是申请号为200780036529. 7 (国际申请号为PCT/US2007/075073)、申请日为2007年8月2日、发明名称为“药物载体、其合成及其使用方法”的中国专利申请的分案申请。
本申请依据35U.S.C. § 119(e)，要求如下专利的优先权于2006年8月2日提交的美国专利临时申请第60/834，924号；于2006年10月27日提交的美国专利临时申请第 60/854,848号；和于2007年3月23日提交的美国专利临时申请第60/896，604号。前述申请在此引作参考。发明领域
本发明涉及药物载体及其使用方法。更具体地，本发明涉及靶向硬组织的环糊精和多功能聚(乙二醇)(PEG)。
背景技术：
为了阐述本发明所属领域的状态，在整个说明书中引用了若干出版物和专利文献。这些引用中的每一篇都好象其全部被提出一样在此引作参考。
骨是结缔组织的高度特化形式，其在所有脊椎动物中提供内部支撑系统。为了维持其正常功能，在整个骨骼中骨不断地再吸收和重建。在健康个体中，骨的再吸收和形成得到很好的平衡，骨量维持在稳态水平。这种平衡的打破是包括骨质疏松症、帕哲氏病、骨硬化症、骨癌等等在内的很多骨病的特点(Odgren等(2000) Science289:1508-1514)。当前有 4千4百万美国人或55%的50岁和以上人口有患骨质疏松症的危险；I千万人可能已经患有该病(Burckhardt 等(1991) Am. J. Med. , 90:107-110 ；America> s Bone Health:The State of Osteoporosis and Low Bone Mass in Our Nation(美国的骨健康我们国家骨质疏松症和低骨量的状态)!National Osteoporosis Foundation:Washington, DC, 2002 ;第 1-16 页)。同样地，总是伴随骨骼并发症的关节炎(例如类风湿性关节炎和骨关节炎)也影响了数千万美国人的生活(O，Dell, J.R. (2004)N. Engl. J. Med. , 350:2591-2602 ；Firestein, G. S. Etiology and Pathogenesis of Rheumatoid Arthritis (类风湿性关节炎的病因学和发病机理)，在Kelley的风湿病学 教科书第7版中；Harris，E. D.等编辑；Elsevier Saunders !Philadelphia, 2005 ；第 996 页；Wieland 等(2005) Nat. Rev. Drug Discovery 4:331-344)。
类风湿性关节炎(RA)是一种慢性系统性炎症性疾病，其包括关节毁坏。尽管不知道该病的准确病因，但通常认为其为自身免疫病。该病的主要靶是滑液组织。发炎的滑膜组织(包括滑膜成纤维细胞和破骨细胞)侵入和伤害关节骨和软骨，导致明显疼痛和行动不便。当前，RA影响全世界大约0.8%的成年人，女人比男人发作更早并更普遍，经常在分娩年龄开始。当对该病不加抑制时，通常导致实质性残疾和早期死亡(0’Dell，J.R. (2004) N. Engl. J. Med. , 350: 2591-2602 ；Firestein, G. S. (2005) Etiology and Pathogenesis of Rheumatoid Arthritis (类风湿性关节炎的病因学和发病机理)，在Kelley的风湿病学教科书第 7 版中。Elsevier Saunders, Philadelphia, 996 ；McDuffie, F. C. (1985) Am. J. Med. , 78:1-5)。发明内容
本发明提供靶向生物矿物质例如骨和牙的化合物。在特别的实施方案中，所述化合物为通式T-X-CD化合物，其中X为接头域，T为靶向骨的部分，CD为环糊精。在特别的实施方案中，祀向骨的部分为阿伦膦酸盐(alendronate)。
本发明另一方面提供组合物，该组合物包含本发明靶向骨的环糊精化合物和至少一种药学可接受载体。该组合物可进一步包含可任选地包含在环糊精孔腔中的至少一种治疗药物。在特别的实施方案中，该治疗药物为骨相关治疗药物。
本发明另一方面提供预防或治疗有需要的受试者的骨病和骨病相关病症或并发症的方法。所述方法包括给予患者本发明药物组合物。该组合物可系统或局部给予。
本发明另一实施方案提供多功能PEG。该多功能PEG可包含通过“点击(click)” 聚合反应连接的PEG嵌段共聚物。在特别的实施方案中，该药物载体为式I。
本发明另一方面提供包含多功能PEG和至少一种药学可接受载体的组合物。所述组合物可进一步包含至少一种治疗药物。
图1提供示例T-X-⑶，其中环糊精经由接头部分连接阿伦膦酸盐(靶向骨的部分)。
图2提供阿伦膦酸盐与环糊精结合的示意性图示。
图3A-3E分别提供浸润大小(mm2)、淋巴细胞百分比(侧面)、新骨面积 (mm2土SEM)、新骨宽度(mm土SEM)和造骨细胞百分比(侧面)的图表，其从用不同制剂治疗的大鼠下颌骨脱钙切片的苏木精和曙红染色成像分析获得。I为前列腺素E1(PGE1)/阿伦膦酸盐(ALN)-环糊精(CD)，2 为 PGE1/ 羟丙基(HP) - β -CD，3 为 PGE1ALN-CD 加BioOss ,4为 PGE1AlP-β -CD 加BioOss ，5 为 ALN-CD，6 为 HP-β -CD。**ρ〈0· 01，_ρ〈0· 001。
图4A-4G 提供用 PGE1ALN-CD (图 4Α)、PGE/HP- β -CD (图 4Β)、PGE1ALN-CD 加 BioOss (图 4C)、PGE/HP- β -CD 力口BioOss (图 4D)、ALN-CD (图 4E)和 HP- β -CD (图 4F)治疗的大鼠下颌骨的脱钙切片的苏木精和日者红染色成像。图4G为图4Α的200χ放大。 白色箭头指向下颌骨，灰色箭头指向新骨，黑色箭头指向BioOss⑩微粒。
图5为经由Cu (I)-催化的Huisgen 1，3_偶极环加成反应合成线性多功能PEG的图示。
图6提供乙炔基封端的PEG 2000 (图6Α)和经由“点击”反应获得的线性多功能 PEG (图 6Β)的 1H NMR 光谱(D2O)图。
图7为“点击”聚合产物的分子排阻色谱法(SEC)分析图谱。用SupeiOse 6柱(HR 10/30)以PBS(pH=7. 3)作为洗脱液。用聚环氧乙烷(PEO)校准样品(MW=66kDa)作为参照品。箭头代表少量未反应的乙炔基封端的PEG 2000。
具体实施方式
1.靶向骨的药物载体
在一个实施方案中，本发明涉及靶向硬组织(例如骨和牙)的化合物及其使用方法。优选地该靶向化合物具下式T-X-CD，其中X为接头域，T为靶向骨的一或多个部分，CD 为环糊精。
尽管下文中以羟丙基(HP)-P-CD来举例说明，但在本发明化合物中可使用其它环糊精，这些包括但不限于α -⑶、β -⑶、Y -⑶、μ -⑶和其衍生物，例如二甲基_β -⑶、 羧甲基-乙基-β-⑶、磺丁基-乙基-β-⑶和阐述于美国专利第4，727, 064号和第 5，376，645号中的那些。本发明化合物包括至少一种类型的环糊精。在优选实施方案中，每一环糊精连接至少一个靶向骨的部分。环糊精的疏水孔腔可未占用或可利用(即环糊精孔腔未装有治疗化合物或药物)，或可装入或与治疗化合物或药物复合。
本发明化合物的环糊精还可为环糊精聚合物(即通过共价键连接的环糊精)。环糊精聚合物可为线性、分支或树枝状聚合物。环糊精聚合物可包含约2-约200个环糊精单元
接头域X为包含让靶向骨的部分与环糊精共价连接的共价键或原子的链的化学部分。在特别的实施方案中，接头可含有0(即一个键)到约500个原子、约1-约100个原子或约1-约50个原子。接头可连接环糊精的任何可行地合成的位置。在优选实施方案中， 接头连接在避免阻止药物与环糊精孔腔结合的位置(例如环糊精环的外面)。例示性接头可包含至少一种任选取代的；饱和或不饱和的；线性、分支或环状的烷基、烯基或芳基。接头还可为多肽(例如约1-约20个氨基酸)。接头在生理环境或条件下可生物降解。接头还可以是非生物可降解的，并可能为在生理环境或条件下不能裂解的共价键或任何其它化学结构。
靶向骨的部分(T)为在体内优先在硬组织或骨而不是任何其它器官或组织中积聚的化合物。本发明靶向骨的部分包括但不限于双膦酸盐(例如 阿伦膦酸盐)、四环素 (tetracycline)、唾液酸、丙二酸、N，N- 二羧甲基胺、4_氨基水杨酸、4_氨基水杨酸、靶向骨的抗体或其片段和肽(例如包含约2-约100个D-谷氨酸残基、L-谷氨酸残基、D-天冬氨酸残基和/或L-天冬氨酸残基的肽)。在优选实施方案中，靶向骨的部分为阿伦膦酸盐，藉此得到式ALN-X-⑶化合物，其中X为接头域。
本发明还涵盖包含靶向骨的环糊精的组合物。所述组合物包含至少一种药学可接受载体。所述组合物还可进一步包含至少一种抗生素、抗炎药物、麻醉剂和/或“骨相关治疗药物”。“骨相关治疗药物”指诱导例如(但不限于)以下所期需的生物学或药理学作用的适于给予患者的药物1)增加骨生长，2)预防不想要的生物学作用例如感染，3)减轻由骨相关疾病引起的病症(例如疼痛或炎症)，和/或4)减轻、降低或消除骨病。优选地，骨相关治疗药物具有骨合成代谢的作用和/或骨稳定作用。骨相关治疗药物包括但不限于 组织蛋白酶K抑制剂、金属蛋白酶抑制剂、前列腺素E受体激动剂、前列腺素El或E2和其类似物、甲状旁腺激素和其片段、糖皮质激素(例如地塞米松)和其衍生物和他汀类(例如辛伐他汀)。骨相关治疗药物可共价连接(任选地经由接头域)到本发明靶向骨的环糊精 (T-X-CD)，尤其是环糊精分子。在优选实施方案中，骨相关治疗药物通过其它物理相互作用与靶向骨的环糊精结合，例如经由例如范德华力与环糊精的疏水孔结合。
可通过任何合适途径给予本发明药物组合物，例如通过注射、口服、肺部或其它给药方式。可局部或系统给予本发明组合物(例如用于治疗骨质疏松症)。在优选实施方案中，可将组合物直接注射到所期需位点。
本发明药物组合物可在控释系统中递送，例如经由可植入渗透泵或其它给药方式。在另一实施方案中，可采用聚合材料以控制释放(参见Medical Applications of Controlled Release (控释药学应用)，Langer 和 Wise (编辑)，CRC Press:Boca Raton,Florida(1974) !Controlled Drug Bioavailability, Drug Product Design and Performance (控释药物生物利用度、药物产品设计和性能)，Smolen和Ball (编辑)，Wiley:New York (1984) ；Ranger 和 Peppas,J.Macromol. Sc1. Rev. Macromol. Chem. (1983) 23:61 ;还参见 Levy 等,Science (1985) 228:190 ；During 等，Ann. Neurol. (1989)25:351 ;Howard 等，J. Neurosurg. (1989)71:105)。控释系统可置于受试者靶区的近端。其它潜在的控释系统在Langer的综述(Science (1990) 249:15271533)中讨论。
本发明组合物还可作为医疗器材的一部分给予。本文所用术语“医疗器材”包括永久植入和临时或暂时存在于患者中的装置和材料。本发明组合物可从医疗器材中释放或包被在医疗器材上。医疗器材包括但不限于支架、板、骨折固定植入体(fracture implant)、 凝胶体、聚合物(例如缓释聚合物或凝胶)和释放装置。
本发明组合物还可包被在移植体和植入体上面，或与其一起给予，这些移植体和植入体例如但不限于硬脑膜移植体、软骨移植体、软骨植入体、骨移植体、骨植入体和骨髓移植体。
本发明还涉及预防或治疗有需要的受试者的骨病和骨病相关病症或并发症的方法，该方法包括给予患者本发明组合物。骨病可与骨丢失相关联，包括但不限于骨质疏松症、骨质减少症、骨折、骨裂、帕哲氏病(畸形性骨炎)、骨退化、骨弱化、骨骼变形、低骨矿物质密度、脊柱侧凸、骨质软化症、骨髓炎、成骨不全、骨硬化症、内生软骨瘤、骨软骨瘤病、软骨发育不全、牙槽骨缺损、脊椎骨压迫(spine vertebra compression)、脊髓损伤后骨丢失、缺血坏死、纤维发育不良、牙周病、甲状旁腺功能亢进症(囊性纤维性骨炎)、磷酸酶过少症、进行性骨化性纤维发育不良和骨疼和骨炎。骨相关治疗药物可在本发明靶向骨的环糊精化合物的同一组合物中给予，或可以分开的组合物同时或在不同时间给予。
IL 多功能 PEG
本发明另一方面提供新型多功能聚(乙二醇)(PEG)共聚物和其合成方法。 PEG为水溶性的高度生物相容的人工合成的聚合物，一直广泛用于药物递送和生物缀合中。已知其无免疫原性，并具有卓越的生物相容性(Chapman等(2002)Adv. Drug Deliv. Rev.，54:531 - 545 ；Greenwald 等(2003)Adv. Drug Deliv. Rev.，55:217 - 250)。FDA 已批准几种PEG缀合的(PEG化的)的治疗药物用于多种临床使用(Duncan, R. (2003)Nat. Rev. Drug Discov. , 2, 347-360 ；Veronese 等(2005)Drug Discov. Today, 10, 1451-8 ；Shen 等 (2006) Curr. Opin. Mol. Ther.，8，240-248)。然而，迄今为止一直使用仅在链末端功能化的 PEG，因为与合成线性多功能PEG有关的困难很多。改进其受限 的功能(两个链末端)将显著扩展其当前的应用。本发明提供极为简单的合成多功能PEG的方法。本发明PEG缀合物的合成和功能调整可易于完成，这使得个性化的大分子疗法成为可能。另外，可将生物降解结构(例如酯键)引入聚合物主链中，藉此使得高分子量PEG能为生物所分解。然后可从系统中除去降解的PEG，藉此大大提高PEG的生物相容性。多功能PEG还具有明确限定的结构，如此每一官能团可被短但明确限定的PEG链分隔。
下文提供简单然而高效的用“点击”化学合成线性多功能PEG的策略。在室温于水中用Cu(I)催化的Huisgen 1，3-偶极环加成反应通过2，2-双(叠氮甲基)丙烷_1，3_ 二醇连接短的乙炔基封端的PEG。获得具有侧羟基的高分子量PEG，并通过1H NMR和分子排阻色谱法(SEC)来鉴定。这种简单的“点击”聚合方法提供用于开发用于生物医学应用的新型聚合物和功能聚合缀合物的有力工具。
点击化学指一组在两个官能团之间形成共价键并具高产率的反应，它们可在极为温和的条件下进行(Kolb 等(2001) Angew. Chem.1nt. Ed. , 40:2004-2021 ；Lewis 等(2002) Angew. Chem.1nt. Ed.，41:1053-1057)。点击反应通常为碳原子与杂原子之间的反应，其不可逆，高度能量有利的，反应进行基本完全，除非是在彼此之间否则通常不起化学反应的两个基团之间发生。点击化学技术阐述于例如以下参考文献中美国专利第7，208，243 号；美国专利申请公开案:2006/0154129、2006/0269942、2005/0222427 和 2006/0263293 ； Kolb 等(2001)Angew. Chem.1ntl. Ed.，40:2004-2021 ;Kolb 等(2003) Drug Disc. Tod. , 8:1128-1137 ；Rostovtsev 等(2002)Angew. Chem.1ntl. Ed. , 41:2596-2599 ；Tomoe 等 (2002) J. Org. Chem.，67:3057-3064 ；ffang 等(2003) J. Amer. Chem. Soc.，125:3192-3193 ； Lee 等(2003) J. Amer. Chem. Soc.，125:9588-9589 ;Lewis 等(2002) Angew. Chem.1nt. Ed. , 41:1053-1057 ；Manetsch 等(2004)J. Amer. Chem. Soc.，126:12809-12818;和 Mocharla 等(2005) Angew. Chem.1nt. Ed. , 44:116-120。在本发明中可利用任何点击化学官能团。在特别的实施方案中，使用环加成反应，例如在Cu(I)盐存在下叠氮化物和炔类的Huisgen 1，3-偶极环加成反应，藉此形成1，4_ 二取代1，2，3_三唑(参见例如 Padwa, A.，ed.，Huisgenl, 3-Dipolar Cycloaddition Chemistry(Huisgen 1，3-偶极环加成反应化学)(第 I 册)，Wiley,第 1-176 页；Jorgensen (2000) Angew. Chem.1nt. Ed. Engl.，39:3558-3588 ;Tietze 等(1997) Top. Curr. Chem. , 189:1-120)。或者，在 Ru (II) 盐存在下，末端炔类或炔基和叠氮化物经历1，3-偶极环加成反应形成1，5- 二取代的I,2，3-三唑(Fokin 等(2005) Organ. Lett.，127:15998-15999 ；Krasinski 等(2004) Organ. Lett.,1237_1240)。
Cu (I)-催化的叠氮化物和炔类的Huisgen 1，3_偶极环加成反应以形成1，2，3_三唑的变体作为报告最多的“点击”反应出现。其特征为高反应产率、温和的反应条件、耐受氧和水、后处理简单、良好的官能团相容性和强可靠性(Rostovtsev等(2002) Angew. Chem.1nt. Ed.，41:2596-2599 ；Bock 等(2006) Eur· J. Org. Chem. , 51 - 68) 当将 2，2-双(叠氮甲基)丙烷-1，3- 二醇用作二功能叠氮化物反应物时，潜在地由于自我催化机理观察到极高的反应速率(Rodionov 等(2005) Angew. Chem.1nt. Ed.，44:2210-2215)。实际上，很容易将叠氮化物和乙炔引入有机化合物中，这些结构在其它反应条件下稳定。这些独特的特点使得Cu(I)-催化的Huisgen I, 3-偶极环加成反应在以下几种情况中成为有力的连接反应 药物发现(Kolb 等(2003)Drug Discov. Today. , 8:1128-1137 ;Manetsch 等(2004) J. Am. Chem. Soc. , 126:12809-12818 ；Mocharla 等(2005)Angew. Chem.，Int. Ed. ,44:116-120)、 聚合物合成(Parrish 等(2005) J. Am. Chem. Soc.，127:7404-7410 ；Malkoch 等(2005) J. Am. Chem. Soc.，127:14942-14949 ；Ladmiral 等(2006)J. Am. Chem. Soc.，128:4823-4830 ； Wu 等(2004)Angew. Chem.1nt. Ed.，43:3928-3932)、纳米粒(Joralemon 等(200δ)
权利要求
1.式T-X-CD化合物，用于预防或治疗骨病症或骨相关疾病或并发症，其中X为接头域， T为靶向骨的部分，CD为环糊<精。
2.权利要求1的化合物，其中所述靶向骨的部分选自阿伦膦酸盐、双膦酸盐、四环素、 唾液酸、丙二酸、N，N-二羧甲基胺、4-氨基水杨酸、4-氨基水杨酸、抗体、抗体片段和包含选自D-谷氨酸、L-谷氨酸、D-天冬氨酸和L-天冬氨酸的约2-约100个残基的肽。
3.权利要求2的化合物，其中所述靶向骨的部分为阿伦膦酸盐。
4.权利要求1的化合物，其中所述环糊精选自羟丙基环糊精、α-⑶、β-⑶、Y—CD-, u —CD-,_.甲基_ β -CD、竣甲基_乙基_ β —CD和横丁基_乙基_ β -CD。
5.权利要求4的化合物，其中所述环糊精为羟丙基-β-环糊精。
6.权利要求1的化合物，其中每一个环糊精连接不止一个靶向骨的部分。
7.权利要求1的化合物，其中所述接头域选自键、烷基、烯基、芳基和多肽。
8.包含权利要求1的化合物和至少一种药学可接受载体的组合物。
9.权利要求8的组合物，其进一步包含至少一种骨相关治疗药物。
10.权利要求9的组合物，其中所述至少一种骨相关治疗药物复合于所述化合物的环糊精的疏水孔腔中。
11.权利要求8的组合物，由权利要求1的化合物和至少一种药学可接受载体组成。
12.权利要求1的化合物的用途，用于制备预防或治疗骨病症和骨相关疾病或并发症的药物。
13.权利要求11的用途，其中所述骨病症选自骨质疏松症、骨质减少症、骨折、骨裂、 帕哲氏病(畸形性骨炎)、骨退化、骨弱化、骨骼变形、低骨矿物质密度、脊柱侧凸、骨质软化症、骨髓炎、成骨不全、骨硬化症、内生软骨瘤、骨软骨瘤病、软骨发育不全、牙槽骨缺损、脊椎骨压迫、脊髓损伤后骨丢失、缺血坏死、纤维发育不良、牙周病、甲状旁腺功能亢进症(囊性纤维性骨炎)、磷酸酶过少症、进行性骨化性纤维发育不良和骨疼和骨炎。
全文摘要
本发明提供药物载体、其合成方法及其使用方法。
文档编号A61P19/08GK103028118SQ201210330369
公开日2013年4月10日 申请日期2007年8月2日 优先权日2006年8月2日
发明者D.王, R.A.赖因哈德特, X.-M.刘 申请人:内布拉斯加大学评议会