用于选择性肺部递送的聚(胺-共-酯)聚合物粒子

本发明的领域总体上涉及用于诊断性、预防性和/或治疗性药剂的改善的肺部递送的聚合物组合物和方法，以选择性地递送至肺部免疫细胞(尤其是巨噬细胞和单核细胞)并且由其摄取药剂。

背景技术：

1、心血管疾病，诸如肺动脉高压(ph)，对人类健康具有重大的有害影响。事实上，由大于20mmhg的平均肺动脉压定义的ph仅在美国每年就有超过20,000人死亡(simonneau g等人eur respir j.2019；53(1)；george chest.2014；146(2):476-95)。ph包括由世界卫生组织(who)基于临床表现、血液动力学、病理学发现和疗法分类为五组的临床病况的异构集合(simonneau)。

2、who第1组或肺动脉高压(pah)(其包括特发性(ipah；以前归类为原发性ph))和第3组(其是由肺部疾病和/或缺氧导致的)是代表性的。大约一半的pah病例是ipah(可遗传的或药物诱发的)。另一个重要的亚组是相关的pah病况，其主要病因是结缔组织病，主要是系统性硬化(ssc；也称为硬皮病)(hoeper mm等人lancet respir med.2016；4(4):306-22；galie n等人eur heart j.2016；37(1):67-119)。

3、不幸的是，pah的发病率和死亡率很高，其中50％的患者在初始诊断的七年内死亡(benza chest.2012；142(2):448-56)。此外，ssc-pah的预后明显比ipah的预后更差(fisher mr等人arthritis rheum.2006；54(9):3043-50)。尽管对于pah有大量可用的药物，但是没有任何疗法诱导疾病的逆转或阻止疾病的进展。类似地，在第3组患者中，ph预示着对于潜在肺部疾病显著更差的预后(hoeper 2016)。

4、许多心血管疾病(诸如动脉粥样硬化和动脉再狭窄)的特征在于过多和异常的平滑肌细胞(smc)，并且类似地，ph中的正常未肌化的远端肺小动脉的smc包覆层是一个关键的病理特征。这种过度肌化会降低肺动脉顺应性，而肺动脉顺应性是ipah死亡率的一个强有力的独立预测因子(mahapatra等人j am coll cardiol.2006；47(4):799-803)。目前对于pah的治疗主要是诱导血管扩张，但是这些疗法不会减弱过度的肌化。治疗差距在很大程度上反映了我们对发病机制的理解的局限性，并且因此进一步考察ph的病理生物学是至关重要的。

5、表达血小板源性生长因子受体(pdgfr)-β的特化肺小动脉smc在缺氧诱导的ph期间克隆地扩增并且产生病理性远端小动脉smc，但是对这种定型过程的调节尚不完全清楚(sheikh cell rep.2014；6(5):809-17；sheikh sci transl med.2015；7(308):308ra159)。smc中的缺氧诱导因子(hif)1-α的上调在远端肌化中起着关键作用，并且除了smc本身中的这样的通路以外，非细胞自主调节也很关键(ball等人am j respir critcare med.2014；189(3):314-24.；sheikh cell rep.2018；23(4):1152-65)。在这种情形下，内皮细胞(ec)是研究最多的细胞类型。例如，pdgf通路对于血管smc发育和疾病是不可或缺的(andrae等人genes dev.2008；22(10):1276-312；seidelmann cell mol lifesci.2014；71(11):1977-99)，并且ec中的配体pdgf-β的缺失减弱了缺氧诱导的远端肺小动脉肌化、ph和右心室肥大(rvh)(sheikh 2018))。

6、啮齿动物中的实验性缺氧引起远端肺小动脉肌化、ph和右心室肥大。由血小板源性生长因子(缩写为pdgf)调节的信号传导通路对于ph中的smc病理学是不可或缺的。实际上，病理性smc中的受体pdgfr-β的水平升高，并且内皮细胞中的配体pdgf-β的缺失会减弱ph。在过去十年中，在免疫系统参与多种疾病中的新发现促使科学家进一步考察巨噬细胞在肺病理学中的作用。缺氧诱导肺中的巨噬细胞募集增加，并且已表明由巨噬细胞表达的特定受体或激动剂(例如cx3cr1、白三烯b4)的药理学抑制会减轻ph；然而，这些产物也由其他细胞类型产生，从而引发了细胞特异性的问题。

7、除了血管细胞类型，包括单核细胞/巨噬细胞在内的免疫细胞最近在ph的背景下受到越来越多的关注(florentin等人cytokine.2017；100:11-5；nicolls等人am j respircrit care med.2017；195(10):1292-95)。在小鼠暴露于缺氧的情况下，单核细胞迁移至肺血管周围空间并且分化为间质巨噬细胞(florentin等人cytokine.2017；100:11-5；nicolls等人am j respir crit care med.2017；195(10):1292-9)。这些小鼠的支气管肺泡灌洗表明在吸出的支气管肺泡灌洗液(balf)中以及在残肺(residual lung)中的巨噬细胞增加(amsellem v等人am j respir cell mol biol.2017；56(5):597-608)。类似地，表达巨噬细胞标记物cd68的细胞在人类pah患者的肺中的血管阻塞性病变附近富集(tuder等人am j pathol.1994；144(2):275-85)。在ph的啮齿动物模型中，由巨噬细胞表达的特定受体或激动剂(例如cx3cr1、白三烯b4)的整体遗传或药理学抑制已表明减轻ph(amsellem等人sci transl med.2013；5(200):200ra117)；然而，这些产物也由其他细胞类型产生，从而引发了巨噬细胞特异性的问题。

8、尽管单核细胞/巨噬细胞无疑是ph和其他血管疾病的发病机制中的重要参与者，但是它们在这些情况下调节smc生物学的作用尚未确定。最近表明，在动脉粥样硬化斑块的形成期间，稀少的smc的克隆扩增受骨髓源性细胞(很可能是巨噬细胞)的调节(misra a等人nat commun.2018；9(1):2073)。此外，由来自动脉粥样硬化易发性(atheroprone)小鼠的活化巨噬细胞调节的培养基会诱导主动脉smc迁移和增殖(misra 2018)。与ph相关，由白细胞介素-4预激活的巨噬细胞的缺氧暴露会产生诱导肺动脉smc(pasmc)的增殖的条件培养基(vergadi e等人circulation.2011；123(18):1986-95)。另外，c-c基序趋化因子受体2和5的双重抑制减弱了巨噬细胞条件培养基对pasmc增殖和迁移的诱导(abid等人eur respirj.2019；54(4))。

9、最近还发现，在具有低效csf1r-cre-mer-cre的单核细胞/巨噬细胞中pdgf-b的下调适度地抑制缺氧诱导的肺部血管重塑，但是没有评估血流动力学和潜在通路(sheikh,cell reports,2018.23:1152；epelman s等人immunity.2014；40(1):91-104)。

10、即使这些细胞对于ph的预防或治疗是至关重要的，仍不存在用于选择性递送至这些细胞以治疗疾病或减轻其症状的手段。

11、因此，本发明的一个目的是提供改进的聚合物，其可以选择性且有效地将治疗性、诊断性和/或预防性药剂递送至肺部免疫细胞，尤其是肺部巨噬细胞和单核细胞。

技术实现思路

1、肺巨噬细胞源性pdgf-b在病理性smc扩增中起到关键作用，并且可以用作治疗或减轻疾病(诸如ph)的治疗靶标。研究使用小鼠模型、多个基因的细胞类型特异性缺失、来自ipah和ssc-pah患者的人类巨噬细胞以及针对pdgf-β的体内纳米粒子递送的sirna来进行。骨髓细胞中的肺巨噬细胞的耗竭或pdgf-β缺失减弱了缺氧诱导的远端肌化、ph和肺泡肌成纤维细胞积聚。结果表明，单核细胞/巨噬细胞是肺动脉高压(ph)的重要参与者。

2、使用缺氧小鼠模型以及人单核细胞源性巨噬细胞，证实了来自巨噬细胞的血小板源性生长因子(pdgf)-b在ph患者中以及在实验性ph小鼠的肺中上调。巨噬细胞源性pdgf-b诱导人肺动脉平滑肌细胞(ph发病机制的关键组分)的迁移和增殖增加。此外，发现表明，骨髓细胞中的pdgf-β的基因缺失防止缺氧诱导的ph。结果证实，hif1-α和hif2-α在巨噬细胞中位于pdgf-b的上游，并且缺氧暴露小鼠中的lysm+细胞中hifa基因的缺失与pdgf-β缺失具有类似的作用。作为一种互补方式，在常氧条件下，在骨髓细胞中的hifα功能获得会诱导肺巨噬细胞积聚和pdgf-β表达以及远端肌化、ph和rvh。由来自ipah和ssc-pah患者的巨噬细胞调节的培养基以pdgf-b依赖性方式诱导人pasmc(hpasmc)增殖和迁移。结果表明，经口腔气管施用的负载有pdgf-βsirna的纳米粒子显著减弱缺氧诱导的肺巨噬细胞pdgf-β表达、远端肌化、ph、rvh和肺泡肌成纤维细胞积聚。这些都证实靶向肺巨噬细胞源性pdgf-b作为ph的一种治疗策略。

3、大量基于纳米粒子的技术目前已获得fda批准，但是它们主要是静脉内施用的以经由循环到达一个或多个目标器官。已经发现，由聚(胺-共-酯)聚合物形成的粒子可以用于将治疗性、预防性或诊断性药剂选择性递送至肺道(pulmonary tract)内衬的免疫细胞(诸如巨噬细胞)，以供其摄取。实施例证实，当施用至肺道时，这些粒子在不具有靶向部分的情况下具有高负载和选择性摄取。

4、除了诸如ph的肺病症之外，待治疗的疾病或病况包括传染病、癌症、代谢病症、自身免疫性疾病、炎性病症和年龄相关性病症。粒子可以通过气雾剂、吸入器、干粉、插管和滴注施用。

5、实施例证实了负载有针对pdgf-β的沉默(si)rna的大纳米粒子(直径为400nm)经口腔气管施用至小鼠。这些纳米粒子优先被肺巨噬细胞吸收(在吸收纳米粒子的总细胞中，为巨噬细胞的细胞的百分比在支气管肺泡灌洗液中为约95％，并且在支气管肺泡灌洗后的残肺中为约85％)。在经口腔气管施用的情况下，pdgf-β沉默的效率在肺巨噬细胞中很高(>85％敲低)，并且可以有效地预防/消除缺氧诱导的病理性远端小动脉肌化、肺动脉压力和右心室肥大。