用于通过捕获铜和/或铁治疗肿瘤的方法与流程

本公开涉及纳米颗粒及其在医药领域中的用途，特别地用于通过捕获铜和/或铁来治疗肿瘤。

背景技术：

0、现有技术

1、降低生物体中铜和/或铁的含量是治疗转移性癌症的令人感兴趣的策略。虽然这种降低可通过简单的治疗方案提供[counter cm，brady dc，turski ml，& thiele dj(2015)methods of treating and preventing cancer by disrupting the binding ofcopper in the map-kinase pathway 1(19)0-4]，该概念关注于施用能够络合铜的药物。迄今已经测试了几种铜螯合剂：青霉胺、曲恩汀、双硫仑、氯碘羟喹和四钼酸盐，以及铁螯合剂，其与铜一样已用于治疗金属中毒：去铁胺(dfo)、去铁酮(dfp)、地拉罗司(gaur et al，inorganics，2018，6，126)。已获得了令人感兴趣的临床前和临床结果，然而它们通常是有限的或与可能阻止其使用的副作用相关。

2、铜和/或铁是生命必需的金属阳离子；然而，还有许多其他金属阳离子。因此，使用太强的螯合剂可能有削弱患者身体其他部位的风险：这是使用化疗药物时的常见问题。

3、相反，使用没有足够特异性并因此对其他生物必需金属(诸如锌或甚至锰)具有更高亲和力的螯合剂也可导致有问题的副作用。

4、因此，基于铜或铁耗尽的治疗策略的一个目的是提高螯合常数和对铜和/或铁的特异性至更大的程度，以限制副作用同时确保良好的功效。另一个目的是靶向该提取的位置，并在肿瘤环境中高度精确地捕获铜和/或铁。

5、四硫代钼酸盐(tetrathiomolybdate)，一种在体外高度有效的铜螯合剂，已通过诱导可及(accessible)的铜的减少而显示出特别是抑制血管生成和肿瘤生长的效果[alvarez hm，xue y，robinson cd，canalizo-hernández ma，maryin rg，kelly ra，mondragón a，penner-hahn je，& o’halloran t v.(2010)tetrathiomolybdate inhibitscopper trafficking proteins through metal cluster formation science(80-)327(5963)331-334，https：//doi.org/10.1126/science.1179907]。

6、然而，这种用途仍然是有限的，且在治疗期间观察到不期望的副作用，诸如红斑、视神经炎、呕吐和白细胞减少，推测与全身铜的非选择性提取有关。

7、zhou等提出了螯合剂在聚合物内的组合，其组装形成胶囊，使得可以与另一种药物(瑞喹莫德-r848，resiquimod-r848)组合。使用的螯合剂是teta。所形成的颗粒尺寸较大(rptdh的分子量大于400kda)且具有相对有限的提取能力，络合剂对铜相对特异，但稳定性低。因此，已证明了铜离子含量大于50μg/ml(即50ppm)时提取铜的能力(比我们体内的天然浓度高一个数量级以上)。[zhou p，qin j，zhou c，wan g，liu y，zhang m，yang x，zhangn，& wang y(2019)multifunctional nanoparticles based on a polymeric copperchelator for combination treatment of metastatic breast cancer biomaterials19586-99，https：//doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.01.007]。此外，在临床前实验中，观察到在注射后，尽管颗粒很好地靶向肿瘤，但在6小时后在肝、脾、肾和肺中发现显著比例的纳米颗粒，且在24小时后仍在肺中。

8、最近，wu等提出了使用负载铜的纳米颗粒来利用盐析然后捕获铜的可能性，从而引发抗肿瘤作用[wu w，yu l，jiang q，huo m，lin h，wang l，chen y & shi j(2019)enhanced tumor-specific disulfiram chemotherapy by in situ cu2+chelation-initiated nontoxicity-to-toxicity transition j am chem soc 141(29)11531-11539，https：//doi.org/10.1021/jacs.9b03503]。基于表面聚乙二醇化的中孔二氧化硅的这些颗粒的尺寸为约165nm。然而，这些大颗粒的生物分布研究证明了在肺、脾、肝和心脏中的高度捕获。除了铜捕获的最初可逆方面外，所述颗粒螯合内源性铜阳离子的能力较低。

9、feng等建议使用负载有已知其络合铜能力的药物(博来霉素)的中孔硫化铜颗粒。虽然这种方法由于硫化铜在红外范围内引发吸收的光学性质而是有益的，但是应当牢记的是，使用硫化铜，即使负载络合剂，也存在将过量铜引入某些区域的风险。同样对于该用途，颗粒尺寸大(平均119.8nm)，从而能够包封足够的分子。feng q，zhang w，liy，yang x，haoy，zhang h，li w，hou l，& zhang z(2017)an intelligent nir-responsive chelatecopper-based anticancer nanoplatform for synergistic tumor targeted chemo-phototherapy nanoscale 9(40)15685-15695，https：//doi.org/10.1039/c7nr05003h。

10、去铁胺(dfo)，其也用于治疗铁金属中毒，是肿瘤学中用于通过铁螯合治疗的第一螯合剂。因此，dfo在初步临床试验中提供了治疗白血病和成神经细胞瘤的有希望的结果(wang et al.，iron and leukemia，2019，38，406)。

11、然而，这些分子螯合物的使用受限于它们会快速消除，缺乏靶向肿瘤，在高剂量下的毒性及其引起的副作用。

12、为克服这些各种问题，许多团队已经提出将铁螯合剂与纳米颗粒组合或使用固有螯合铁的纳米颗粒。因此，j.perring等(journal of materials science：materials inmedicine 2018，29，181)提出形成黑色素纳米颗粒，其天然地螯合铁。这些颗粒的尺寸接近220nm，且已证明它们能够捕获铁并导致癌细胞死亡(横纹肌肉瘤和成胶质细胞瘤)。然而，大尺寸的纳米颗粒存在诱导生物分布的风险，这并不适于临床使用。

13、还提出了常规的基于脂质体的药物递送系统以改善dfo的生物分布。这由lang等提出(acs nano，2019，13，2176-2189)。它们还在该脂质体中将dfo与hif1α(低氧诱导因子1α)抑制剂组合以限制hif1α的过表达，这通常用dfo观察到。脂质体内的包封使得可获得约100纳米的纳米颗粒。啮齿动物模型中的体外和体内临床前试验使得可能证明抗肿瘤作用。然而，由于纳米颗粒的尺寸，观察到肝脏和脾脏中的高度积聚。

14、遵循相同的推理，m.theerasilp et al.(rsc advances，2017，7，11158)提出将不同的铁螯合剂包封在聚合物胶束内。这些胶束由具有形成胶束核心的疏水部分和提供胶体稳定性的亲水部分的聚合物形成。这些胶束在不同细胞系中表现出抗癌活性，大小为约25nm，且基于螯合剂和基于ph表现出盐析。

15、从所有这些研究中可清楚地看出，目前没有溶液能够有效和特异性地靶向肿瘤，以及用于治疗肿瘤的内源性铜和/或铁的充分局部螯合，特别是通过以大约mg/l范围的有效浓度施用纳米颗粒。

16、本公开的另一个目的是提供一种化合物，其使得铜和/或铁不仅在其通常在血液中循环时，且更具体地在肿瘤环境中被捕获。特别地，本公开的一个目的是提供一种化合物，其使得可以在肿瘤环境中每升捕获大于10μmol的铜和/或铁，或甚至大于100μmol的铜和/或铁，即局部捕获100-10000ppb的铜或铁。

17、本公开的另一个目的是提供能够以对铜和/或铁的高度特异性和在肿瘤环境中足够长的停留时间(特别是几天或甚至几周)螯合的化合物。

18、本公开的另一个目的是能够局部释放离子，该离子将取代体内的铜和/或铁，从而中和其效果。

19、本公开的另一个目的是提供一种化合物，其足够小且使得有可能靶向许多实体瘤，包括转移瘤，且特别是骨转移瘤。

20、本公开的另一个目的是提供一种化合物，其使得有可能捕获肿瘤中的铜和/或铁，且提供用于通过放疗的放射增敏作用。因此，在照射期间，生物金属的局部捕获应当破坏细胞修复机制并放大放疗的效果。

21、本公开改善了关于上述这些目标中的一个或多个的状况。

22、实际上，提出了具有适合于治疗肿瘤，特别是原发性和/或转移性肿瘤的合适的生物分布以及热力学和动力学特性的螯合纳米颗粒的用途。

23、根据第一方面，提出了下式的纳米颗粒：

24、[ch1]n-ps-[ch2]m，其中：

25、-ps是有机或无机聚合物基质，

26、-ch1是未络合的或与金属阳离子m1络合的螯合基团，

27、-m1不存在，或选自金属阳离子，所述金属阳离子与ch1形成络合物的常数小于铜和/或铁，特别地至少小十倍；例如，m1选自锌或碱土金属，特别是钙或镁，

28、-ch2是螯合基团，其与螯合基团ch1相同或不同，且与金属阳离子m2络合，所述m2具有大于40，优选大于50的高原子序数z，

29、其特征在于，

30、(i)螯合基团ch1和ch2接枝到聚合物基质ps，

31、(ii)n/(n+m)比为10％-100％，优选40％-60％，并且

32、(iii)所述纳米颗粒的平均流体动力学直径为1-50nm，优选2-20nm，更优选2-8nm。

33、根据另一方面，提出了如上定义的纳米颗粒的胶体溶液。

34、根据另一方面，提出了药物组合物，其包含所述纳米颗粒的胶体溶液，以及一种或多种药学上可接受的赋形剂。

35、在以下段落中阐述的特征可以任选地实现。它们可以独立地或彼此组合地实现：

36、在一个实施方案中，螯合基团ch1选自相对于铜(ii)的络合物形成常数大于1015的那些。

37、在一个实施方案中，螯合基团ch1选自与铜(ii)形成络合物的常数比与锌形成络合物的常数大至少10倍且比与镁和钙形成络合物的常数大至少106倍的那些。

38、在另一个实施方案中，螯合基团ch1选自与铁(ii)形成络合物的常数比与锌形成络合物的常数大至少10倍且比与镁和钙形成络合物的常数大至少106倍的那些。

39、在一个实施方案中，至少50％的ch1与选自碱土金属的金属阳离子络合。

40、在一个实施方案中，至少50％的ch1与锌、钙或镁络合。

41、在一个实施方案中，螯合基团ch1以及适当情况下的ch2选自大环试剂，优选选自1，4，7-三氮杂环壬烷三乙酸(nota)、1，4，7，10-四氮杂环十二烷-四乙酸(dota)、1，4，7-三氮杂环壬烷-1-戊二-4，7-二乙酸(nodaga)和1，4，7，10-四氮杂环十二烷，1-(戊二酸)-4，7，10-三乙酸(dotaga)、2，2’，2”，2”’-(1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四基)四乙酰胺(dotam)和1，4，8，11-四氮杂环十四烷(cyclam)、1，4，7，10-四氮杂环十二烷(cyclen)、去铁胺(dfo)或另一种铁螯合剂。

42、在一个实施方案中，螯合基团ch1是下式(i)[化学式1]的dotaga

43、

44、在一个实施方案中，ps是聚硅氧烷基质。

45、在一个实施方案中，所述纳米颗粒的特征在于：

46、-硅与所述纳米颗粒总重量的重量比为5％-25％，

47、-接枝到聚合物的螯合基团的总数n+m为每个纳米颗粒5-50，优选10-30，并且

48、-所述纳米颗粒的平均直径为2-8nm。

49、在一个实施方案中，所述纳米颗粒用靶向剂官能化，特别是肽、免疫球蛋白、纳米抗体、抗体、适体或靶向蛋白。

50、在一个实施方案中，金属阳离子m2选自放射增敏剂和/或磁共振成像造影剂，特别是钆或铋。

51、在一个实施方案中，纳米颗粒其特征在于

52、(i)ps是聚硅氧烷基质，

53、(ii)ch1和ch2是下式(i)[化学式1]的dotaga螯合基团

54、

55、，其通过共价键合接枝到聚硅氧烷基质，

56、(iii)m1不存在，且m2是钆阳离子gd3+，

57、(iv)n+m为5-50，优选为10-30，并且

58、(v)平均流体动力学直径为2-8nm。

59、在一个实施方案中，所述药物组合物的特征在于，其为用于在受试者中静脉内、肿瘤内或肺内施用的可注射组合物，特别是包含有效量的螯合基团ch1，用于体内捕获肿瘤中的铜和/或铁，游离螯合剂在组合物中的浓度例如至少为10mm。

60、在一个实施方案中，本公开提供了一种药物组合物，其用于治疗受试者的癌症，特别是用于体内捕获肿瘤中的铜和/或铁。特别地，在该实施方案中，所述药物组合物可包含有效量的金属阳离子m2，优选钆，用作放射增敏剂，且在施用所述组合物后通过放疗治疗受试者。

技术实现思路