用于癌症疗法的含有多个可裂解前体药物的纳米颗粒

当前所公开的主题提供了包含通过可裂解碳酸酯或氨基甲酸酯接头结合至一价脂质部分的一价药物部分(drug moiety)的前体药物(prodrug，前药)(例如，化疗剂的前体药物)。前体药物可以靶向低密度脂蛋白受体(ldlr)。当前所公开的主题还提供了包含前体药物的纳米颗粒。纳米颗粒可以是核壳纳米颗粒，该核壳纳米颗粒包含，例如，(i)含有包含一价脂质部分和可裂解碳酸酯或氨基甲酸酯接头的前体药物的脂质涂层，和(ii)纳米级配位聚合物(ncp)纳米颗粒核，该纳米颗粒核本身可以任选地包含一种或多种化疗剂或其类似物或其前体药物。前体药物和纳米颗粒可以用于治疗癌症。在一些实施方式中，当前所公开的主题的基于纳米颗粒的组合物可以通过组合多种癌症中的多种治疗方式来提供增强的抗癌效果。缩写℃＝摄氏度％＝百分比μg＝微克μl或μl＝微升μm＝微摩尔5-fu＝5-氟尿嘧啶apob-100＝载脂蛋白b100as odn＝反义寡核苷酸auc＝曲线下面积bcl-2＝b细胞淋巴瘤2ca＝钙chol＝胆固醇cispt＝顺铂cpt＝喜树碱dach＝反式-1,2-二氨基环己烷)dcm＝二氯甲烷dha＝双氢青蒿素dls＝动态光散射dopa＝二油酰基-sn-甘油基-3-磷酸酯dopc＝1,2-二油酰基-sn-甘油基-3-磷酸钠盐dspe-peg2k＝1,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺-n-[氨基(聚乙二醇)2000]dtx＝多西他赛et＝依托泊苷etoac＝乙酸乙酯etoh＝乙醇g＝克gem＝吉西他滨gmp＝吉西他滨单磷酸酯h＝小时ic50＝半数抑制浓度icp-ms＝电感耦合等离子体质谱ifn＝干扰素il＝白介素i.v.＝静脉内ka＝结合常数kg＝千克ldl＝低密度脂蛋白m＝摩尔mcrc＝转移性结直肠癌mg＝毫克mg＝镁min＝分钟mirna＝微小rnaml＝毫升mm＝毫米mm＝毫摩尔mmol＝毫摩尔mn＝锰mof＝金属有机框架ncp＝纳米级配位聚合物nir＝近红外nm＝纳米nmr＝核磁共振oa＝油酸oxpt＝奥沙利铂pbs＝磷酸盐缓冲盐水pdi＝多分散性或多分散指数pd-1＝程序性死亡1pd-l1＝程序性死亡-配体1pdt＝光动力学疗法peg＝聚乙二醇p-gp＝p-糖蛋白ppx＝鬼臼毒素ps＝光敏剂pt＝铂ptx＝紫杉醇pvp＝聚乙烯吡咯烷酮q3d＝每三天一次rpm＝转每分钟sbu＝二级构造单元sirna＝小干扰rnasn38＝7-乙基-10-羟基喜树碱thf＝四氢呋喃tms＝三甲基甲硅烷基zn＝锌

背景技术：

1、三种主要的铂药物-顺铂、奥沙利铂和卡铂-是抑制dna复制的烷化剂，其中所有肿瘤化疗方案中接近50％包括顺铂(cispt)。基于铂的双联疗法常在临床上用于治疗卵巢癌、宫颈癌、肺癌和三阴性乳腺癌，并且已作为一线、二线或抢救疗法在多种癌症中进行了进一步研究。这些铂药物通常与拓扑异构酶抑制剂或有丝分裂抑制剂，如紫杉醇(ptx)组合施用。由于肿瘤中细胞的异质性：一些细胞可以是有丝分裂活性的，而其它细胞是衰老的，一些细胞可以耐受一种药物，但不耐受其它药物，因此组合疗法通常是有价值的。例如，奥沙利铂与5-氟尿嘧啶(5-fu)和伊立替康组合用于治疗具有良好身体状态的转移性胰腺癌患者。含有多种药物的其它化疗方案包括folfox(亚叶酸、氟尿嘧啶和奥沙利铂)、folfiri(亚叶酸、氟尿嘧啶和伊立替康)和irox(伊立替康和奥沙利铂)。然而，这些治疗可以具有窄治疗窗，有时具有严重副作用。例如，30％用irox方案治疗的转移性结直肠癌(mcrc)患者经历严重的中性粒细胞减少，而18％的患者具有严重的感觉紊乱(stanculeanu et al.,journal of clinical oncology 2006,24:13541-13541)。这些副作用可以分别归因于药物向骨髓和周围神经的非选择性分布。

2、纳米颗粒可以通过控制物理性质，如表面电荷，来提供用于化疗递送的平台，从而改善药代动力学行为并改变毒性谱。疏水性分子ptx最初用聚氧乙烯蓖麻油(cremophorel)/乙醇配制以将药物溶解在水溶液中。然而，聚氧乙烯蓖麻油制剂可以导致“严重过敏性样超敏反应、高脂血症、异常脂蛋白谱、红细胞聚集和周围神经病”。2005年，美国批准了无溶剂白蛋白结合的紫杉醇(白蛋白结合型紫杉醇)纳米颗粒并且改变了对中性粒细胞减少的主要毒性，中性粒细胞减少的严重性与在血流中循环的游离药物的峰值和持续水平相关。然而，目前尚无fda批准的用于组合疗法的在单一纳米颗粒中递送具有不同物理化学性质的多种化疗剂的方法。

3、因此，仍需要递送化疗剂的其它组合物和方法，特别是对于具有不同作用机制和/或物理化学性质的试剂的组合。还仍需要提供治疗癌症的其它组合物和方法，该组合物和方法在一种或多种活性试剂的低剂量下提供了改善的抗癌活性和/或降低的副作用水平。

技术实现思路

1、本
技术实现要素：
列出了当前所公开的主题的一些实施方式，并且列出了这些实施方式在多种情况下的变化和排列。本发明内容仅是多种且不同的实施方式的示例。对给定实施方式的一个或多个代表性特征的提及同样是示例性的。这种实施方式通常可以在具有或不具有所提及的特征的情况下存在；同样地，那些特征可以应用于当前所公开的主题的其它实施方式，无论是否在本发明内容中列出。为了避免过度重复，本发明内容未列出或表明这些特征的所有可能组合。

2、在一些实施方式中，当前所公开的主题提供了包含式d-bl-l的结构的前体药物，其中d是一价药物部分，任选地其中d是抗癌药物化合物的一价衍生物，进一步任选地，其中d是选自包含以下的组的药物化合物的一价衍生物：依托泊苷(et)、鬼臼毒素(ppx)、紫杉醇(ptx)、多西他赛(dtx)、双氢青蒿素(dha)、喜树碱(cpt)、7-乙基-10-羟基喜树碱(sn38)、拓扑替康、多柔比星、表柔比星、伊达比星、长春新碱、米托蒽醌、青蒿琥酯、卡培他滨、奥曲肽、亮丙瑞林和戈舍瑞林；l是一价脂质部分；且bl是二价接头，其中d通过碳酸酯或氨基甲酸酯基直接连接至bl，并且其中bl包含缩醛基和取代的氧基苄氧基中的至少一种，其中缩醛基具有以下式之一的结构：

3、

4、其中：n是0至4之间的整数，任选地，其中n是0；r1和r2独立地选自包含以下的组：h、烷基、取代的烷基、芳烷基、取代的芳烷基、芳基和取代的芳基，每个r3独立地选自包含以下的组：烷基、芳烷基、芳基、卤素、烷氧基、芳氧基、羟基、酰基、羧酸酯、磷酸酯、硝基、-n3、b(oh)2和氰基；并且其中缩醛基的氧原子直接连接至碳酸酯或氨基甲酸酯基的碳原子；并且其中取代的氧基苄氧基具有以下学式的结构：

5、

6、其中r'选自包含硝基、n3和-b(oh)2的组，并且其中连接至氧基苄氧基的苄基碳的氧原子直接连接至碳酸酯或氨基甲酸酯基的碳原子。

7、在一些实施方式中，l是胆固醇、油酸、溶血脂质(lyso-lipid)或磷酸胆碱的一价衍生物。在一些实施方式中，前体药物包含以下式之一的结构：

8、

9、

10、在一些实施方式中，bl包含具有以下式的结构的缩醛基：

11、

12、其中r1和r2独立地选自包含以下的组：h、烷基、取代的烷基、芳烷基、取代的芳烷基、芳基和取代的芳基；任选地，其中r1和r2独立地选自包含h、甲基和苯基的组；进一步任选地，其中r1和r2两者均为h。

13、在一些实施方式中，l是油酸部分(oleic acid moiety)，并且l和bl一起具有以下结构：

14、

15、在一些实施方式中，l是胆固醇衍生物，并且l和bl一起具有以下结构：

16、

17、在一些实施方式中，前体药物选自包含以下的组：

18、

19、

20、

21、在一些实施方式中，前体药物结合至低密度脂蛋白(ldl)并且通过ldl受体介导的内吞被主动运输至肿瘤，任选地，其中前体药物对ldl的结合常数ka是前体药物对白蛋白的ka的至少约1000倍，进一步任选地，其中前体药物对ldl的ka是前体药物对白蛋白的ka的至少约2000倍。

22、在一些实施方式中，当前所公开的主题提供了包含以下的纳米颗粒：(a)包含金属有机基体材料的核，任选地，其中金属有机基体材料包含配位聚合物；和(b)覆盖至少部分核表面的涂层，其中所述涂层包含脂质层或脂质双层(lipid bilayer)，并且其中所述涂层包含含有式d-bl-l的结构的一种或多种前体药物。在一些实施方式中，金属有机基体材料包含含有金属二磷酸酯(bisphosphate，二磷酸盐，二磷酸)的纳米级配位聚合物，该金属二磷酸酯包含多价金属离子和二磷酸酯，任选地，其中多价金属离子选自由以下组成的组：ca2+、mg2+、mn2+、zn2+及它们的组合。在一些实施方式中，二磷酸酯包含抗癌剂的前体药物，任选地，其中二磷酸酯包含顺铂、卡铂或奥沙利铂前体药物，进一步任选地，其中二磷酸酯是顺式,顺式-反式-[pt(nh3)2cl2(oh)2]的二磷酸酯或者顺式,反式-[pt(dach)(草酸根)(oh)2](cis,trans-[pt(dach)(oxalate)(oh)2)的二磷酸酯。

23、在一些实施方式中，核包含包埋的抗癌剂，任选地包埋的亲水性抗癌剂，进一步任选地，其中包埋的抗癌剂是吉西他滨单磷酸酯(gemcitabine monophosphate，吉西他滨单磷酸盐)(gmp)。在一些实施方式中，核包含至少两种抗癌剂，任选地，其中至少两种抗癌剂包含第一抗癌剂，其中第一抗癌剂为顺铂、卡铂或奥沙利铂前体药物，进一步任选地为顺铂、卡铂或奥沙利铂的二磷酸酯；和第二抗癌剂，其中第二抗癌剂是包埋的亲水性抗癌剂。

24、在一些实施方式中，纳米颗粒核包含含有多价金属离子(任选地为zn2+)和二磷酸酯的金属二磷酸酯配位聚合物，其中所述二磷酸酯是具有结构pt(dach)(草酸根)(双磷酰胺酸)(pt(dach)(oxalate)(bisphosphoramidic acid))的奥沙利铂前体药物；并且其中涂层是包含具有以下结构的前体药物的脂质双层：

25、

26、在一些实施方式中，纳米颗粒核还包含包埋在纳米颗粒核中的gmp。

27、在一些实施方式中，涂层包含含有阳离子脂质和/或官能化脂质的脂质双层，其中所述官能化脂质是用可以键合至核酸的基团官能化的脂质，并且其中至少一种核酸共价键合至官能化脂质或者通过静电相互作用连接至阳离子脂质，任选地，其中所述脂质双层包含含有硫醇-或二硫醇-官能化的1,2-二硬脂酰基-sn-丙三基-3-磷脂酰乙醇胺(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine，1,2-二硬脂酰基-sn-丙三基-3-磷酸乙醇胺)(dspe)、1,2-二油酰基-3-三甲基铵丙烷(dotap)和1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)(dopc)中的一种或多种的混合物。在一些实施方式中，至少一种核酸选自包含sirna、mirna和as odn的组，任选地，其中sirna选自包含以下的组：存活素sirna、ercc-1sirna、p-糖蛋白sirna(p-gp sirna)、bcl-2sirna及它们的混合物。

28、在一些实施方式中，纳米颗粒还包含一种或多种钝化剂，任选地为亲水聚合物；靶向剂，任选地为rgd肽；和免疫治疗剂(immunotherapy agent)。在一些实施方式中，纳米颗粒的直径在约20纳米至约140纳米的范围内。在一些实施方式中，纳米颗粒吸附血浆蛋白，任选地为用于通过ldl受体介导的内吞向肿瘤的主动运输的载脂蛋白b-100。

29、在一些实施方式中，当前所公开的主题提供了药物制剂，其包含(i)药学上可接受的载体和(ii)包含式d-bl-l的结构的前体药物，或包含(a)核和(b)覆盖至少部分核表面的涂层的纳米颗粒，所述核包含金属有机基体材料，任选地其中金属有机基体材料包含配位聚合物，其中所述涂层包含脂质层或脂质双层，并且其中所述涂层包含含有式d-bl-l的结构的一种或多种前体药物。

30、在一些实施方式中，当前所公开的主题提供了治疗对其有需要的受试者中癌症的方法，其中方法包括向受试者施用包含式d-bl-l的结构的前体药物；包含(a)核和(b)覆盖至少部分核表面的涂层的纳米颗粒，所述核包含金属有机基体材料，任选地其中所述金属有机基体材料包含配位聚合物，其中所述涂层包含脂质层或脂质双层，并且其中所述涂层包含含有化学式d-bl-l的结构的一种或多种前体药物；或它们的药物制剂。

31、在一些实施方式中，方法包括向受试者施用选自包含以下的组的另外的癌症治疗：手术、放射疗法、化疗、毒素疗法、免疫疗法、冷冻疗法和基因疗法；任选地其中所述另外的癌症治疗是免疫疗法。在一些实施方式中，免疫疗法包括向受试者施用免疫治疗剂；任选地其中所述免疫治疗剂选自包含以下的组：抗-cd52抗体、抗-cd20抗体、抗-cd47抗体、抗-gd2抗体、细胞因子、多糖k、pd-1抑制剂、pd-l1抑制剂、ctla-4抑制剂、ido抑制剂、ccr7抑制剂、ox40抑制剂、tim3抑制剂和lag3抑制剂。

32、在一些实施方式中，癌症选自包含以下的组：头部肿瘤、颈部肿瘤、乳腺癌、妇科肿瘤、脑肿瘤、结直肠癌、肺癌、间皮瘤、软组织肉瘤、皮肤癌、结缔组织癌、脂肪癌、肺癌、胃癌、肛门生殖器癌、肾癌、膀胱癌、结肠癌、前列腺癌、中枢神经系统癌、视网膜癌、血癌、成神经细胞瘤、多发性骨髓瘤、淋巴癌和胰腺癌。在一些实施方式中，所述癌症是转移性癌，可选地为转移性结直肠癌。

33、在一些实施方式中，方法包括向受试者施用纳米颗粒，其中纳米颗粒核包含金属二磷酸酯配位聚合物，所述金属二磷酸酯配位聚合物包含多价金属离子和二磷酸酯，所述多价金属离子任选地选自ca2+、mg2+、mn2+、zn2+及它们的组合，其中所述二磷酸酯是顺铂、奥沙利铂或卡铂的二磷酸酯；并且其中涂层包含脂质双层，所述脂质双层包含具有结构d-bl-l的前体药物，其中d是抗癌药物化合物的一价药物部分，任选地其中所述一价药物部分是选自包含以下的组的药物化合物的一价衍生物：et、ppx、ptx、dtx、dha、cpt、sn38、拓扑替康、多柔比星、表柔比星、伊柔比星、长春新碱、米托蒽醌、青蒿琥酯、卡培他滨、奥曲肽、亮丙瑞林和戈舍瑞林；l是一价脂质部分，任选地为一价胆固醇部分；并且bl是二价接头部分，其中d通过碳酸酯或氨基甲酸酯键连接至bl，并且其中bl包含缩醛基，其中所述缩醛基具有以下式的结构：

34、

35、其中r1和r2独立地选自包含以下的组：h、烷基、取代的烷基、芳烷基、取代的芳烷基、芳基和取代的芳基；并且其中至少一个缩醛基中的氧原子直接键合至碳酸酯或氨基甲酸酯基的碳原子。在一些实施方式中，纳米颗粒核还包含包埋其中的亲水性抗癌剂，任选地其中所述亲水性抗癌剂为gmp。在一些实施方式中，前体药物具有以下式的结构：

36、

37、任选地，其中二磷酸酯为pt(dach)(草酸根)(双磷酰胺酸)。

38、在一些实施方式中，方法还包括向受试者施用免疫治疗剂。在一些实施方式中，相比于施用相等量的至少一种抗癌剂，其中至少一种抗癌剂不与纳米颗粒和/或前体药物结合(associate，缔合)，施用所述纳米颗粒提供了至少一种抗癌剂的肿瘤曲线下面积(auc)的至少2倍增加，任选地大于4倍增加。

39、因此，当前所公开的主题的目标在于提供包含含有连接至碳酸酯或氨基甲酸酯的缩醛或氧基苄氧基的接头的前体药物、包含前体药物的纳米颗粒以及前体药物和纳米颗粒的制剂，以及使用前体药物、纳米颗粒和制剂治疗癌症的方法。

40、在上文中已描述了当前所公开的主题的目标，并且通过当前所公开的主题全部或部分实现了该目标，并且如下文中进行的描述，其它目标将变得显而易见。