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JP2014062084A - 標的化されたリポソーム - Google Patents

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JP2014062084A
JP2014062084A JP2013031944A JP2013031944A JP2014062084A JP 2014062084 A JP2014062084 A JP 2014062084A JP 2013031944 A JP2013031944 A JP 2013031944A JP 2013031944 A JP2013031944 A JP 2013031944A JP 2014062084 A JP2014062084 A JP 2014062084A
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temozolomide
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エスター・エイチ・チャン
Sangsoo Kim
サンス・キム
Rait Antonina
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Abstract

【課題】新規な標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム系薬物送達システムの提供。
【解決手段】脳腫瘍を含む腫瘍へのリポソームの送達に有用な、リガンド標的化(例えば、抗体標的化、または抗体フラグメント標的化)リポソームを調製する方法。送達される有効成分として、テモゾロミド、メルファラン、アトロピンなどを含む。本リポソームで治療可能なさらなる癌には、神経内分泌腫瘍、黒色腫、前立腺癌、頭頸部癌、卵巣癌、肺癌、肝臓癌、乳癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、膵臓癌、網膜芽腫、および他の種類の癌が挙げられる。
【選択図】なし

Description

本発明は、薬物送達の分野にあり、具体的には、カチオン性リポソーム系薬物送達の分野にある。実施形態において、本発明は、脳腫瘍を含む腫瘍へのリポソームの送達に有用な、リガンド標的化(例えば、抗体標的化、または抗体フラグメント標的化)リポソームを作製する方法を提供する。実施形態において、本リポソームは、原発性または転移性脳腫瘍の治療のために、血管脳関門を越えてテモゾロミドを送達する。本リポソームで治療することができるさらなる癌には、神経内分泌腫瘍、黒色腫、前立腺癌、頭頸部癌、卵巣癌、肺癌、肝臓癌、乳癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、膵臓癌、網膜芽腫、多発性骨髄腫、および他の種類の癌が挙げられる。別の実施形態において、本リポソームは、多発性骨髄腫、血液腫瘍、または他の固形腫瘍の治療のために、メルファランを送達する。さらに他の実施形態において、本リポソームは、血液脳関門を越えて、アトロピン、ペメトレキセド、またはイリノテカン等の他の薬物を送達することができる。
原発性脳腫瘍、特に神経膠腫は、治療が最も難しい癌のうちの1つである。原発性腫瘍に加えて、種々の主要な源(主に肺癌(60%)、乳癌(20%)、および黒色腫(10%))からの転移性脳腫瘍は、1年間に150,000人を超える患者において診断される(Newton H and Malkin M(2010)Neurologic Complications of Systemic Cancer and Antineoplastic Therapy.Informa Healthcare)。したがって、脳腫瘍の治療法の改善に対して重大な必要性が存在し、NCIが、脳腫瘍を上位5つの資金拠出優先順位のうちの1つにしているという事実により裏付けられる。近年の創薬および標的療法の発展における進歩にも関わらず、ここ数年にわたり脳腫瘍を有する患者の予後に改善がないのは、治療薬に血液脳関門(BBB)を通過する能力がないことが、大きな原因である(Blakeley,J.(2008):Drug delivery to brain tumors.Current Neurology&Neuroscience Reports,8:235−241)。
多発性膠芽腫(GBM)に対する現在の標準的な治療法は、外科的切除、続いて放射線療法、およびテモゾロミド(TMZ)を用いた化学療法である。第2世代のアルキル化(メチル化)剤であるTMZは、細胞毒性のDNA損傷をもたらし、未分化星状細胞腫(AA)の治療用にも認可されており、他の非CNS固形腫瘍からの脳転移の治療のための臨床試験中である。作用機構および薬理学的特性が、近年検討されている(Tentori L and Graziani G(2009)Recent Approaches to Improve the Antitumor Efficacy of Temozolomide.Current Medicinal Chemistry 16:pp245−257、およびMrugala MM,Adair J and Kiem H P(2010)Temozolomide:Expanding Its Role in Brain Cancer.Drugs of Today 46:pp833−846)。TMZは、比較的耐容性が良好である(Jiang G,Wei Z P,Pei D S,Xin Y,Liu Y Q and Zheng J N(2011)A Novel Approach to Overcome Temozolomide Resistance in Glioma and Melanoma:Inactivation of MGMT by Gene Therapy.Biochemical and Biophysical Research Communications 406:pp311−314)が、しかしながら、骨髄抑制、好中球減少、および血小板減少は、その副作用のうちであり、治療投与量がこれらによって制限される。TMZ投与レジメンの延長もまた、リンパ球減少症および日和見感染症を招くことがわかっている(Tentori L and Graziani G(2009) Recent Approaches to Improve the Antitumor Efficacy of Temozolomide.Current Medicinal Chemistry 16:pp245−257)。経口投与したTMZの非腫瘍特異的な取り込みの結果である広範な組織分布が、これらの副作用の主要な原因である。したがって、腫瘍を標的化するTMZの送達により、これらの有害事象の減少を助けることができる。
TMZは、GBM患者の小集団において、延命効果を示しているが、この平均増加は、放射線単独と比較して、2.5ヶ月のみである(Chamberlain MC(2010)Temozolomide:Therapeutic Limitations in the Treatment of Adult High−Grade Gliomas Expert Review of Neurotherapeutics 10:pp1537−1544)。最近の研究はまた、GBM患者の60〜75%およびAA患者の50%が、TMZから効果を得ないことを示している(Chamberlain MC(2010)Temozolomide:Therapeutic Limitations in the Treatment of Adult High−Grade Gliomas.Expert Review of Neurotherapeutics 10:pp1537−1544)。化学療法の失敗は、循環血液中における短い半減期、p−糖タンパク質による腫瘍からの薬物の排出、腫瘍の薬物耐性、および血液脳関門の通過の失敗を含む、多数の要因に起因する可能性がある。TMZ耐性の主要な機構は、O−グアニン付加物の除去によりTMZ誘発のDNA損傷を修復する、O−メチルグアニン−DNA−メチルトランスフェラーゼ(MGMT)の過剰発現である(Mrugala MM,Adair J and Kiem H P(2010)Temozolomide:Expanding Its Role in Brain Cancer.Drugs of Today 46:pp833−846)。したがって、例えば、p53腫瘍抑制遺伝子の腫瘍特異的送達を介して、MGMT活性を下方調節する手段は、TMZの治療効果を強化するであろう。
したがって、脳および他の癌の治療のための新しい治療法の開発に、緊急な必要性が存在する。本発明は、テモゾロミドの送達のための、カチオン性リポソーム系の薬物送達システムを提供することによって、これらの必要性を満たす。
実施形態において、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法を提供する。このような方法は、好適には、エタノール中に1つ以上のカチオン性脂質を含む脂質溶液を調製すること、テモゾロミドの溶液を調製すること、脂質溶液をテモゾロミドの溶液と混合すること、脂質とテモゾロミドの混合物を水溶液に注入し、それによってテモゾロミドのカチオン性リポソームを形成すること、およびテモゾロミドのカチオン性リポソームをリガンドと混合し、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソームを形成することを含み、リガンドは、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。
好適には、リガンドは、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)等の単鎖Fv抗体フラグメントを含む、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である。
好適には、テモゾロミド溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)中に調製される。好適には、テモゾロミド溶液は、約1mM〜約200mM、または約50mM〜約200mMの濃度で調製される。
実施形態において、脂質溶液は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む。
好適には、脂質:テモゾロミドのモル比は、約0.1:1〜約5:1、より好適には、約0.5:1〜約2:1または約1:1である。好適には、リポソームの濃度は、約1mM〜約2mM、または約2mM〜約10mMである。
実施形態において、リガンド:脂質の重量比は、約0.01:1〜約0.5:1、より好適には約0.3:1〜約0.4:1である。実施形態において、TfRscFv:脂質の重量比は、約0.33:1である。
好適には、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法を提供する。実施形態において、本方法は、エタノール中に1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む脂質溶液を調製すること、テモゾロミドの溶液を調製すること、脂質溶液をテモゾロミドの溶液と混合すること、脂質とテモゾロミドの混合物を水溶液に注入し、それによってテモゾロミドのカチオン性リポソームを形成すること、テモゾロミドのカチオン性リポソームを抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)と混合して、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を形成することを含み、TfRscFvは、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。
別の実施形態において、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法を提供する。実施形態において、本方法は、エタノール中に1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む脂質溶液を調製すること、メルファランの溶液を調製すること、脂質溶液をメルファランの溶液と混合すること、脂質とメルファランの混合物を水溶液に注入し、それによってメルファランのカチオン性リポソームを形成すること、メルファランのカチオン性リポソームを、例えば抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)を含むリガンドと混合して、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を形成することを含み、リガンド(例えばTfRscFv)は、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。
さらなる実施形態において、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における癌を治療する方法を提供する。好適には、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、テモゾロミド、ならびにカチオン性リポソームと複合するが、化学的に結合されないリガンドを含む。
さらなる実施形態において、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における癌を治療する方法を提供する。好適には、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、メルファラン、ならびにカチオン性リポソームと複合するが、化学的に結合されないリガンドを含む。
実施形態において、投与は、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、舌下(SL)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する。
好適には、治療される癌は、脳腫瘍、例えば、神経膠腫または星状細胞腫である。
他の実施形態において、治療される癌は、転移性脳腫瘍、神経内分泌腫瘍、黒色腫、前立腺癌、頭頸部癌、卵巣癌、肺癌、肝臓癌、乳癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、膵臓癌、網膜芽腫、多発性骨髄腫、および他の種類の癌である。
別の実施形態において、リポソームは、多発性骨髄腫の治療のためにメルファランを送達する。
さらに他の実施形態において、リポソームは、アトロピン、ペメトレキセド、もしくはイリノテカン、および/またはその誘導体等の他の薬剤を送達することができる。
実施形態において、本方法は、標的化されたテモゾロミド、メルファラン、アトロピン、ペメトレキセド、またはイリノテカンのカチオン性リポソーム複合体と組み合わせて、追加的治療を患者に施すことをさらに含む。好適には、追加的治療は、化学療法剤、小分子、放射線療法、または核酸系療法を施すことを含む。実施形態において、核酸系療法は、野生型p53を発現するプラスミドDNAを含む、カチオン性リポソーム複合体の投与を含む。実施形態において、追加的治療は、癌細胞内のMGMTの作用を下方制御、修正、またはそうでなければ打ち消す、任意の分子の投与を含む。さらなる実施形態において、追加的治療は、アセチルコリンの生成、またはその受容体へのアセチルコリンの結合を妨げる任意の分子の投与を含む。
実施形態において、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における脳腫瘍を治療する方法を提供する。好適には、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、テモゾロミド、ならびにカチオン性リポソームと複合するが、化学的に結合しない抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)を含む。
好適には本明細書に記載の方法によって調製される標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における癌を治療する方法もまた提供する。
さらに他の実施形態において、標的化されたカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における多発性骨髄腫を治療する方法を提供する。好適には、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、メルファラン、ならびにカチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)を含む。
さらに他の実施形態において、標的化されたカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における任意の癌を治療する方法を提供する。好適には、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、メルファラン、ならびにカチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)を含む。
好適には、本明細書に記載の方法によって調製された標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における癌を治療する方法もまた、提供する。
1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、野生型p53を発現するプラスミドDNA、およびカチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)、ならびにテモゾロミドを含む、カチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における脳腫瘍を治療する方法もまた、提供する。
さらなる実施形態、特徴、および実施形態の利点、ならびに種々の実施形態の構造および実行を、添付の図への参照とともに、以下により詳細に記載する。
本明細書に記載のように、遊離型TMZおよびTMZを含む3つのカチオン性リポソームの、濃度に対比したU251細胞生存率を示す。 本明細書に記載のように、遊離型TMZおよびTMZを含むカチオン性リポソームの、TMZの濃度に対比したU87細胞生存率を示す。 本明細書に記載のように、遊離型TMZおよびTMZを含む標的化カチオン性リポソームの、TMZ濃度に対比したT98G細胞生存率を示す。 本明細書に記載のように、遊離型TMZおよびTMZを含む標的化されたカチオン性リポソームの、TMZ濃度に対比したKMS−11細胞生存率を示す。 Maestro(商標)インビボ蛍光画像化システムを使用した、脳腫瘍の蛍光強度を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZでの治療に応じた、U87MG−luc2神経膠芽腫の腫瘍異種移植片の磁気共鳴画像法(MRI)画像を示す。 遊離型TMZまたはscL−TMZでの治療後にMRIにより測定された脳腫瘍の寸法を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療したマウスの生物発光画像を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療したマウスの追加の生物発光画像を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療したマウスの生物発光信号強度の定量化を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療したマウスの生物発光信号強度の定量化を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZでの治療中および治療後のマウスの体重測定を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療した動物に対する長期生存率を示す、Kaplan−Meierプロットを示す。 異なる用量の遊離型TMZおよびscL−TMZで治療した動物の長期生存率を示すKaplan−Meierプロットを示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZの効果を示す脳腫瘍の重量を示す。 脳腫瘍から単離した単細胞を染色する開裂カスパーゼ3抗体により判定される、アポトーシスレベルのフローサイトメトリー分析の結果を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療したマウスの腫瘍寸法を示す。 遊離型TMZおよびscL−TMZで治療したマウスの体重を示す。 皮下T98G異種移植腫瘍から単離したCD133+CSCおよびCD133−非CSCのTUNEL染色を示す。 皮下のT98G脳腫瘍からのSSEA−1+CSCを染色する開裂カスパーゼ3抗体により評価されるアポトーシスレベルを示す。 本明細書に記載の遊離型TMZ、scL−TMZ、およびp53遺伝子を発現する標的化カチオン性リポソームを伴う組み合わせscL−TMZの、TMZ濃度に応じたT98G細胞生存率を示す。 全身投与したscL−6FAM−ODNの、U251異種移植脳腫瘍への腫瘍標的化された送達を示す。 全身投与後にU251異種移植腫瘍から単離したCD133+およびCD133−非CSC細胞内のscLにより送達された6FAM−ODNの取り込みのフローサイトメトリー分析を示す。 全身投与後の、scLにより送達されたODNによる脳内GBM中のCSCの腫瘍特異的な標的化を示す。 細胞へのTMZ添加後のXTTアッセイおよびIC50値を示す。 SGT−53+TMZの組み合わせの相乗効果を示す、Xenogenを使用したU87脳内腫瘍の生物発光画像を示す。 TMZを加えたSGT−53の、脳内U87GBMへの相乗効果を示す。 全身投与したscL−p53とTMZとの組み合わせの相乗効果を示す。 TMZ治療に対するSGT−53感作が、脳内U87GBMモデルにおいて、生存率を有意に増加させることを示す、Kaplan−Meierプロットを示す。 TMZ治療に対するSGT−53感作が、脳内GBMのTMZ耐性モデル(T98G細胞)の生存率を有意に増加させることを明示する、Kaplan−Meierプロットを示す。 示されるような治療後のアポトーシス状態の腫瘍細胞の割合を示す。 全身的な複合体p53遺伝子治療による、T98GのTMZ耐性脳腫瘍細胞およびSQ異種移植片腫瘍におけるMGMT発現の下方調節を示す。 全身的な複合体p53遺伝子治療による、T98GのTMZ耐性頭蓋内脳腫瘍におけるMGMT発現の下方調節を示す。 scL−p53の投薬スケジュール案を示す。 本明細書に記載の遊離型MELおよびMELを含む標的化されたカチオン性リポソームの、MEL濃度に対応したKMS−11細胞生存率を示す。 標的化部分を含まないLip/MEL、および完全なscL/MEL複合体、ならびにリポソーム単体と、非封入型MELの比較を示す。 新たな、および凍結乾燥されたscL/MEL複合体と、非封入型MELの比較を示す。 標的化されたp53治療法のKMS−11細胞への効果を示す。 遊離型(非封入型)MEL単独、scL/MEL単独、または遊離型(非封入型)もしくはscL封入型MELとscL−p53との組み合わせの、KMS−11細胞への効果を示す。
本明細書に示され、記載される特定の実装は、例であり、それ以外には決して本出願の範囲を制限するように意図されるものではないことを認識されたい。
本明細書に参照される、公開された特許、特許出願、ウェブサイト、社名、および科学文献は、それぞれが、具体的および個別に参照によって組み込まれると示されるのと同程度に、それらの全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。本明細書に引用される任意の参照と本明細書の特定の教示との間のいかなる不一致も、後者を優先して解決されるものとする。同様に、用語または語句の当該技術分野で理解される定義と、本明細書で具体的に教示される用語または語句の定義との間のいずれの不一致も、後者を優先して解決されるものとする。
本明細書に使用される際、単数形「a」、「an」、および「the」は、別段に明確な指示がない限り、具体的には、それらが指す用語の複数形もまた、包含する。用語「約」は、おおよそ、範囲内、大体、または前後を意味して本明細書に使用される。用語「約」が、数値範囲と同時に使用される場合、境界を記載の数値の上下まで広げることによって、その範囲を修飾する。一般的に、用語「約」は、ある数値を、記載の数値の上下20%の変動で修飾して本明細書に使用される。
本明細書に使用される技術および科学用語は、別段に定義されない限り、本出願が属する当該技術分野で当業者に広く理解される意味を有する。当業者に既知の種々の方法論および材料への参照が、本明細書においてなされる。
実施形態において、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法を提供する。好適には、本方法は、エタノール中に1つ以上のカチオン性脂質を含む、脂質溶液を調製することを含む。テモゾロミドの溶液を調製する。脂質溶液を、テモゾロミドの溶液と混合する。カチオン性脂質とテモゾロミドとの混合物を、水溶液に注入し、それによって、テモゾロミドのカチオン性リポソームを形成する。テモゾロミドのカチオン性リポソームを、次にリガンドと混合して、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を形成する。好適には、リガンドは、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。
実施形態において、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法を提供する。好適には、本方法は、エタノール中に1つ以上のカチオン性脂質を含む、脂質溶液を調製することを含む。メルファランの溶液を、好適にはメルファランの溶解を促進するのに十分な塩酸を含有する無水エタノール中に調製する。脂質溶液を、メルファランの溶液と混合する。カチオン性脂質とメルファランとの混合物を、水溶液に注入し、それによってメルファランのカチオン性リポソームを形成する。メルファランのカチオン性リポソームを、次にリガンドと混合して、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を形成する。好適には、リガンドは、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。
実施形態において、標的化されたアトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法を提供する。好適には、本方法は、エタノール中に1つ以上のカチオン性脂質を含む、脂質溶液を調製することを含む。アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの溶液を、無水エタノール、DMSO、水、またはリン酸緩衝液もしくはHEPES緩衝液もしくはTRIS緩衝液等の緩衝溶液等、適切な溶媒中に調製する。脂質溶液を、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの溶液と混合する。カチオン性脂質と、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドとの混合物を、水溶液に注入し、それによって、カチオン性のアトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのリポソームを形成する。アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのカチオン性リポソームを、次にリガンドと混合し、標的化されたアトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのカチオン性リポソーム複合体を形成する。好適には、リガンドは、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。
用語「複合体」、「ナノ複合体」、「リポソーム複合体」、および「カチオン性リポソーム複合体」は、本発明のカチオン性リポソームを指して、全体を通して互換的に使用される。
本明細書に記載のように、テモゾロミドは、細胞毒性のDNA傷害をもたらす第2世代のアルキル化(メチル化)剤であり、また未分化星状細胞腫(AA)の治療に認可されている。以下に示されるテモゾロミドの構造は、実験式:Cを有する。

テモゾロミド、分子量=194.15
実施形態において、テモゾロミドの塩、例えばHCl塩もまた、本明細書に記載の方法に使用可能である。
好適には、テモゾロミド(TMZ)の溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)または他の適切な溶媒中に調製される。TMZの溶液は、任意の所望の濃度で調製可能である。実施形態において、溶液中のTMZ濃度は、約0.1mM〜約500mM、より好適には約1mM〜約200mM、約50mM〜約200mM、約50mM〜約100mM、または約50mM、約60mM、約70mM、約80mM、約90mM、約100mM、約110mM、約120mM、約130mM、約140mM、約150mM、約160mM、約170mM、約180mM、もしくは約200mMである。
メルファランは、ナイトロジェンマスタードアルキル化剤の分類に属する、抗腫瘍薬である。アルキル化剤は、DNAにアルキル基(C2n+1)を添加する。それは、イミダゾール環の7位窒素原子において、アルキル基をDNAのグアニン塩基に結合させる。以下に示されるメルファランの構造は、実験式:C1318l2を有する。

メルファラン、分子量=305.20
好適には、メルファランの溶液は、メルファランの溶解を促進するのに十分な塩酸を含有する無水エタノール、または他の適切な溶媒中に調製される。メルファランの溶液は、任意の所望の濃度で調製可能である。実施形態において、溶液中のメルファラン濃度は、約0.1mM〜約500mM、より好適には約1mM〜約200mM、約50mM〜約200mM、約50mM〜約100mM、または約50mM、約60mM、約70mM、約80mM、約90mM、約100mM、約110mM、約120mM、約130mM、約140mM、約150mM、約160mM、約170mM、約180mM、もしくは約200mMである。
好適には、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの溶液を、無水エタノール、DMSO、水、またはリン酸緩衝液もしくはHEPES緩衝液もしくはTRIS緩衝液等の緩衝溶液等、適切な溶媒中に調製する。アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの溶液は、任意の所望の濃度で調製可能である。実施形態において、溶液中のアトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの濃度は、約0.1mM〜約500mM、より好適には約1mM〜約200mM、約50mM〜約200mM、約50mM〜約100mM、または約50mM、約60mM、約70mM、約80mM、約90mM、約100mM、約110mM、約120mM、約130mM、約140mM、約150mM、約160mM、約170mM、約180mM、もしくは約200mMである。
広範な種類の脂質が、本明細書に記載の方法に有用である。公開されたPCT出願第WO99/25320号は、いくつかのカチオン性リポソームの調製について記載する。好適な脂質の例には、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルセリン(PS)、ならびにジオレオイルトリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)およびジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)および/またはコレステロール(chol)の混合物、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド(DDAB)およびDOPEおよび/またはcholの混合物が挙げられる。脂質の比率は、TMZ、メルファラン、アトロピン、ペメトレキセド、またはイリノテカンのローディング効率、および特定の標的細胞種への取り込みを最適化するように変更することができる。リポソームは、1つ以上のカチオン性脂質および1つ以上の中性またはヘルパー脂質の混合物を含んでもよい。カチオン性脂質(1つまたは複数)と中性またはヘルパー脂質(1つまたは複数)との望ましい比率は、約1:(0.5〜3)、好ましくは1:(1〜2)(モル比)である。本明細書に記載のカチオン性リポソームの調製に使用する例示的な脂質は、当該技術分野で周知であり、例えば、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)が挙げられる。
本明細書に記載の方法の実施に有用な種々の脂質の比率の例には、以下のものが含まれるが、これらに限定されない:
LipA DOTAP/DOPE モル比1:1
LipB DDAB/DOPE モル比1:1
LipC DDAB/DOPE モル比1:2
LipD DOTAP/Chol モル比1:1
LipE DDAB/Chol モル比1:1
LipG DOTAP/DOPE/Chol モル比2:1:1
LipH DDAB/DOPE/Chol モル比2:1:1
(DOTAP=1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン、DDAB=ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、DOPE=ジオレイルホスファチジルエタノールアミン、chol=コレステロール)。
本明細書に記載のように、脂質は、好適には、本明細書に記載の複合体の調製よりも前に、エタノール(例えば、無水エタノール)中に調製される。
複合体の脂質構成要素のエタノール中での可溶化に続いて、DMSOまたは他の好適な溶媒中に溶解された、適切な量のTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを、脂質混合物に添加する。好適には、脂質混合物を、TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの添加の前および最中、約50〜60℃の温度で維持する。
リポソームを調製するために、脂質およびTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの溶液を、水溶液に注入し、リポソームを形成する。本明細書に使用される際の「注入」とは、脂質およびTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの溶液を、水溶液中に押し込むか、または詰め込むことを意味する。好適には、水溶液は水であるが、追加の緩衝剤および塩が、水溶液中に存在してもよい。実施形態において、水溶液は、内毒素を含まないLAL試薬水(好適には、0.005EU/ml未満の内毒素含量を有する)(BioWhittaker)である。好適には、シリンジまたは同様の装置を使用して注入を実行し、リポソームを生成する。実施形態において、水溶液を、脂質/TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセド溶液の添加中に急速に攪拌し、リポソームの形成を促進する。
本明細書に記載の方法に従って、所望の寸法およびゼータ電位特性を有するリポソームを形成するために、押出または超音波処理は必要ないことが、予想外に見出された。実施形態において、リポソームの超音波処理および/または押出は、開示される方法から、特に除外される。さらなる実施形態において、全体に記載の標的化されたカチオン性リポソームを調製する方法は、好適には、列挙される要素から構成されるか、または本質的に構成される。このような実施形態において、押出等の追加のステップは、このような方法への重大な改変であると見なされ、したがって、特に、本質的に列挙される要素から構成されるこのような方法から除外される。
脂質を(クロロホルム中で)共に混合し、蒸発乾固させ、溶液中において薬物を含有する水で再構成すること(薬物のリポソーム封入の一般的な手順)によるリポソームの調製では、均質的な集団を生成しなかった。光散乱による測定は、エラーに合致したキュムラントが高く、したがって、キュムラント分析のためにはデータ品質が乏し過ぎ、試料は、キュムラント分析には多分散し過ぎていたことを示す、品質報告を伴う乏しい結果をもたらした。この調製のZ平均(d−nm)は、743.9nmであった(数平均)。
本明細書に記載の注入方法に従って形成されたテモゾロミド、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのカチオン性リポソームは、次に、リガンドと混合されて、標的化されたテモゾロミド、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのカチオン性リポソームを形成する。全体に記載されるように、リガンドは、カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない。他の実施形態において、リガンドは、カチオン性リポソームと化学的に結合してもよい。
本明細書に使用される際、用語「リガンド」は、カチオン性リポソームと化学的に結合するか、または直接的に会合/複合するが化学的に結合しない、のいずれかであってもよい任意の好適な標的化部分を指す。リガンドがカチオン性リポソームと直接的に会合/複合する実施形態においては、リガンドをリポソームに複合するために使用される、リンカー、スペーサー、または他の架橋分子は存在しない。本発明の実施で用いる例示的なリガンドには、タンパク質(例えば、トランスフェリンまたは葉酸塩)、ペプチド(例えば、L−37pA)、抗体、抗体フラグメント(Fab’フラグメントおよび単鎖Fvフラグメント(scFv)を含む)、および糖類(例えば、ガラクトース)、ならびに他の標的化分子が含まれるが、これらに限定されない。
例示的な実施形態において、抗体全体または抗体フラグメントを、リガンドとして使用して、本発明の複合体を作製することができる。好適な実施形態において、抗体のFabフラグメントおよび単鎖Fvフラグメント(scFv)を含む、抗体フラグメントが使用される。1つの好適な抗体は、抗トランスフェリン受容体(抗TfR)モノクローナル抗体であり、好適な抗体フラグメントは、抗TfRモノクローナルに基づくscFv(TfRscFv)である。scFvは、このMAbによって、おおよその分子量26,000の単一のポリペプチド鎖として認識される、TfRのエピトープのための完全な抗体結合部位を含有する。scFvは、重鎖および軽鎖からの構成要素VHおよびVLの可変ドメインを、VH−ペプチド−VLまたはVL−ペプチド−VHのいずれかの順序で、第1の可変領域のC末端および第2のN末端を架橋する、適切に設計されたペプチドと、それぞれ接続することによって形成される。全体に記載されるもの等の追加のリガンドもまた、本発明の実施に使用可能である。
一実施形態において、システイン部分が、scFvのC末端に追加される。理論に束縛されるものではないが、遊離スルフヒドリル基を供するシステインは、化学的結合および非化学結合の実施形態の両方において、抗体とリポソームとの間の複合体の形成を強化することができる。システインの有無に関わらず、タンパク質は、大腸菌封入体内に発現し、次いで再度折り畳まれ、活性形態の抗体フラグメントを生成することができる。
好適なリガンド、例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメントは、標的細胞の表面、好ましくは標的細胞上に異なった形で発現する受容体に、結合するようなものである。リガンドを、室温で、リガンド(例えば、タンパク質、抗体、または抗体フラグメント):脂質の比率(重量:重量)が、約1:10(0.01:1)〜約1:50、好適には約1:20〜約1:40(重量:重量)の範囲内で、カチオン性リポソームと混合する。好適には、リガンド:脂質の重量比は、約0.01:1〜約0.5:1、約0.3:1〜約0.4:1、または約0.33:1であり、これらの範囲内の任意の比率を含む。リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)およびリポソームを、室温で短時間、典型的には約10〜15分間、インキュベートさせる。
リポソーム複合体の寸法は、典型的に、Malvern ZETASIZER(登録商標)3000またはMalvern ZETASIZER(登録商標)NANO−ZSを使用して、動的光散乱により測定した場合、約5〜1000nmの範囲内である。米国公開特許出願第2003/0044407号および米国特許出願第11/520,796号を参照されたく、これらの開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。リポソームの寸法は、単一ピークにより示され、均質な寸法集団を表す。より好適には、リガンド添加前のリポソーム複合体の寸法は、約5nm〜約500nm、約5nm〜約300nm、約5nm〜約200nm、約5nm〜約100nm、約10nm〜約70nm、または約20nm〜約60nmの範囲である。リガンド添加後のリポソーム複合体の寸法は、好適には、約5 nm〜約800nm、約10nm〜約500nm、約20nm〜約400nm、約20nm〜約200nm、または約30nm〜約200nmである。
好適には、本明細書に記載のリポソームは、正のゼータ電位を有する。好適には、リガンドの添加前のリポソームのゼータ電位は、約1mV〜約200mV、約1mV〜約100mV、約10mV〜約100mV、約20mV〜約60mV、または約30mV〜約50mVである。リガンド添加後のリポソームの好適なゼータ電位は、約1mV〜約200mV、約1mV〜約100mV、約10mV〜約80mV、約10mV〜約60mV、または約25mV〜約50mVである。
実施形態において、本明細書に記載の複合体を形成するために使用されるリポソームは、立体的に安定したリポソームである。立体的に安定したリポソームは、PEG、ポリ(2−エチルアクリル酸)、またはポリ(n−イソプロピルアクリルアミド(PNIPAM)等の親水性ポリマーが、中に統合されているリポソームである。このような修飾されたリポソームは、それほど修飾されていないリポソームと比較して、それらが、細網内皮系によって血流からそれほど迅速に除去されないため、特に有用な可能性がある。立体的に安定した本発明のリポソーム複合体を作製するために、テモゾロミド、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを含むカチオン性リポソームを、上述のように調製する。このリポソームに、PEGポリマーの溶液を、生理学的に許容される緩衝液に、約0.1:100(PEGのnmol:リポソームのnmol)、好適には、約0.5:50、例えば、約1:40(PEGのnmol:リポソームのnmol)で、添加する。結果として得られた溶液を、リポソーム複合体にポリマーを統合するのに十分な時間、室温でインキュベートする。リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)を、次いで、室温で、リガンド(例えば、タンパク質):脂質の比率約1:5〜約1:40(重量:重量)で、安定化リポソーム複合体と混合する。
本明細書に記載のように、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)は、好適には、リガンドとリポソームとの間の相互作用(例えば、静電気、ファンデルワールス、または他の非化学的結合の相互作用)を介して、リポソームと直接的に会合する(複合する)。一般的に、非化学的結合の場合、リガンドおよびリポソームを結合させるために、リンカーまたはスペーサー分子(例えば、ポリマーまたは他の分子)を使用しない。
本明細書に記載のように、追加の実施形態において、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)は、例えば、マレイミジル基または他のスルフヒドリル反応基を含有するカチオン性リポソームと、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)上の硫黄原子との間の化学的相互作用を介して、カチオン性リポソームと化学的に結合する。直接的な化学結合のこのような方法は、2001年10月1日に出願された、米国特許出願第09/914,046号に開示され、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本方法およびリポソームでの使用に好適な脂質:テモゾロミドの比率は、全体に記載される。例示的な実施形態において、脂質:テモゾロミドのモル比は、約0.1:1〜約1:100、約0.05:1〜約1:50、約1:1〜約1:20、約2:1〜約10:0.1、約0.5:1〜約2:1、または約1:1である。
本方法およびリポソームにおける使用に好適な脂質:メルファランの比率は、全体に記載される。例示的な実施形態において、脂質:メルファランのモル比は、約0.1:1〜約1:100、約0.05:1〜約1:50、約1:1〜約1:20、約2:1〜約10:0.1、約0.5:1〜約2:1、または約1:1である。
本方法およびリポソームにおける使用に好適な脂質:アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの比率は、全体に記載される。例示的な実施形態において、脂質:アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのモル比は、約0.1:1〜約1:100、約0.05:1〜約1:50、約1:1〜約1:20、約2:1〜約10:0.1、約0.5:1〜約2:1、または約1:1である。
TMZリポソームの封入効率は、好ましくは、封入されたTMZが約20%〜約100%、約20%〜約80%、約20%〜約60%、または約20%〜約55%の範囲である。これは、リポソーム内へTMZを封入するためのエタノール注入方法の予期せぬ驚くべき結果である。
メルファランのリポソームに対する封入効率は、好ましくは、封入されたメルファランが、約20%〜約100%、約20%〜約80%、約20%〜約60%、または約20%〜約40%の範囲である。これは、リポソーム内へメルファランを封入するためのエタノール注入方法の予期せぬ驚くべき結果である。
アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのリポソームに対する封入効率は、好ましくは、封入されたアトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドが、約20%〜約100%、約20%〜約80%、約20%〜約60%、または約20%〜約40%の範囲である。これは、リポソーム内へアトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを封入するための、エタノール注入方法の予期せぬ驚くべき結果である。
追加の実施形態において、リポソームはまた、Sigma−Genosys(The Woodlands,TX)製のK[K(H)KKK]−K(H)KKC(HoKC)(HK)(SEQ ID NO:1)ペプチド等の、リポソームと会合するエンドソーム破壊ペプチドを含んでもよい。エンドソーム破壊ペプチドHoKCは、細胞の細胞質中で、TMZ、メルファラン、アトロピン、ペメトレキセド、またはイリノテカンの放出を助けることができる。このような実施形態において、リポソームは、好適には、全脂質の5モルパーセントで、MPB−DOPEもまた含む。HoKCペプチド(K[K(H)KKK]−K(H)KKC)は、末端システインを担持するため、ペプチドのリポソームへの結合を可能にするために、MPB−DOPEが含まれる。Lip−HoKCリポソームを、マレイミド基(Lip−MPB)を担持するカチオン性リポソームとペプチドとの間のカップリング反応を使用して、調製した。システイン上に遊離チオール基を有するペプチドの0.1 mmolのアリコートを、10mM HEPES、pH7.4の溶液中の2mmolのLip−MPBに添加し、室温で2時間回転させた(20〜30r.p.m.)。
本発明に従って調製されるリポソームの複合体は、インビボ投与のための薬理学的に許容される剤形として製剤化することができる。複合体を、薬理学的に適合性のあるビヒクルまたは担体と合わせることができる。組成物は、例えば、複合体中のTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの投与により利益を得るであろう哺乳動物、例えばヒト患者への静脈内投与用に、製剤化することができる。複合体を適切に寸法調整することにより、静脈内投与後に全身に分布される。あるいは、複合体は、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、舌下(SL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(Transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介して等、他の投与経路を介して送達されてもよい。このような方法を介する送達、およびこのような方法を使用する送達のための剤形の調製は、当該技術分野で周知である。
複合体は、脂質の選択および比率、リガンド(例えばタンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)とリポソームとの比率、リガンドおよびリポソームと、TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドとの比率、ならびにリガンドの選択を通じて、標的細胞種に対して最適化することができる。
本発明の方法に従って作製された複合体は、TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドの送達用のキットの形態で提供されてもよい。好適なキットは、別個の好適な容器内に、標的化されたTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのカチオン性リポソーム複合体(好適には、乾燥した凍結乾燥粉末)および好適な緩衝液を含むことができる。構成要素を、滅菌条件下において、適切な順序で混合し、一般的には調製後約30分〜約24時間の妥当な時間内で患者に投与することができる。リポソームは、好適には、適切な緩衝液、オスモル濃度制御剤等と共に、注入用滅菌水中に調製される。完全な複合体は、好適には、乾燥粉末(凍結乾燥)として製剤化される(例えば、米国公開特許出願第2005/0002998号を参照されたく、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)。
本発明のカチオン性リポソーム複合体は、好適には、その表面上に、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体分子(TfRscFv)を含む。この標的化分子が、血液脳関門を越える送達、および脳腫瘍細胞への標的化された送達を強化することがわかっている。標的化されたリポソームはまた、体内の他の癌の治療、および他の薬物の送達に使用することができる。
全体に記載される方法に従って調製されたカチオン性リポソーム複合体もまた、提供する。例えば、カチオン性リポソーム、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、もしくは抗体フラグメント)、およびTMZ、メルファラン、アトロピン、ペメトレキセド、またはイリノテカンを含み、リガンドが、カチオン性リポソームと直接的に複合/会合するが、化学的に結合しない、リガンド標的化(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、もしくは抗体フラグメント標的化)カチオン性リポソーム複合体を提供する。
TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドは、カチオン性リポソーム内に(すなわち、リポソームの親水性の水溶性内部に)封入されるか、カチオン性リポソームの炭化水素鎖領域内に含有されるか、カチオン性リポソームの内側または外側の単分子層(例えば、頭部基領域)と結合してか、またはその任意の組み合わせで、封入することができる。好適には、本発明のカチオン性リポソームは、単層リポソーム(すなわち、単一の二重層)であるが、複数の同心円二重層を備える多重層リポソームもまた使用可能である。単一二重層の本発明のカチオン性リポソームは、中にTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを封入することができる内部が水溶性の容積を備える。それらはまた、中にTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを含有することができる、炭化水素鎖領域(すなわち、脂質の脂質鎖領域)を有する単一の二重層を備える。さらに、TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドは、リポソーム膜(すなわち、脂質の頭部基領域)の内側単分子層および/または外側単分子層のいずれか、または両方と、複合または会合することができる。さらなる実施形態において、TMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドは、本発明のカチオン性リポソーム複合体のこれらの領域のうちのいずれかまたは全ての中に、封入/会合/複合することができる。
さらなる実施形態において、全体に記載されるリガンド標的化されたカチオン性リポソーム複合体を含む薬学的組成物を提供する。好適な実施形態において、本薬学的組成物は、1つ以上の抗菌剤(例えば、アムホテリシンB、クロルテトラサイクリン、ゲンタマイシン、ネオマイシン)、1つ以上の保存剤(例えば、塩化ベンゼトニウム、EDTA、ホルムアルデヒド、2−フェノキシエタノール)、1つ以上の緩衝剤(例えば、リン酸緩衝液、ホウ酸ナトリウム、塩化ナトリウム)、1つ以上の界面活性剤(ポリソルベート20、80)、1つ以上のタンパク質安定剤(例えば、アルブミン、ラクトース、グルタミン酸カリウム)、例えばスクロースまたはデキストロースである糖類、ならびにアジュバント(例えば、水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウム)からなる群から選択される、1つ以上の賦形剤をさらに含む。さらなる賦形剤は、当該技術分野で周知であり、本発明の実施において容易に使用可能である。
カチオン性リポソーム、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)、およびTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを含み、リガンドが、カチオン性リポソームと直接的に複合/会合するが、化学的に結合されない、第1のリガンド標的化カチオン性リポソーム複合体を含む薬学的組成物もまた、提供する。さらなる実施形態において、リガンドは、カチオン性リポソームに、化学的に結合してもよい。薬学的組成物はまた、好適には、カチオン性リポソーム、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)、1つ以上の核酸分子(プラスミドDNA、siRNA、またはアンチセンス核酸を含む)を含み、リガンドが、カチオン性リポソームと直接的に複合/会合するが、化学的に結合しない、第2のリガンド標的化カチオン性リポソーム複合体を含む。(米国特許第7,780,822号、および米国公開特許出願第2007/0065449号を参照されたく、それらの開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる)。さらなる実施形態において、本組成物はまた、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)、および1つ以上の小分子(米国公開特許出願第2007/0231378号を参照されたく、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)、または1つ以上の造影剤(米国公開特許出願第2007/0134154号を参照されたく、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)を含み、リガンドが、カチオン性リポソームと直接的に複合/会合するが、化学的に結合しない、リガンド標的化カチオン性リポソーム複合体を含んでもよい。さらなる実施形態において、リガンドは、このような組成物中で、カチオン性リポソームと化学的に結合してもよい。
カチオン性リポソーム、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)、およびTMZ、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドを含み、リガンドが、カチオン性リポソームと直接的に複合/会合するが、化学的に結合しない、第1のリガンド標的化カチオン性リポソーム複合体を含む薬学的組成物もまた、提供する。さらなる実施形態において、リガンドは、カチオン性リポソームに化学的に結合してもよい。本薬学的組成物はまた、好ましくは、カチオン性リポソーム、リガンド(例えば、タンパク質/ペプチド、抗体、または抗体フラグメント)、ならびに1つ以上の核酸分子(プラスミドDNA、siRNA、またはアンチセンス核酸を含む)、1つ以上の小分子、または1つ以上の造影剤(超常磁性酸化鉄、またはガドリニウムを含む)を含み、核酸分子、小分子、または造影剤が、癌細胞内で、MGMTの作用を下方制御、修正、またはそうでなければ打ち消す、第2のリガンド標的化カチオン性リポソーム複合体を含む。
さらなる実施形態において、患者における癌を治療する方法を提供する。好適には、このような方法は、本明細書に記載の標的化されたカチオン性リポソーム複合体を、患者に投与することを含む。好適には、本複合体は、全体を通じて記載される方法に従って調製される。
実施形態において、治療方法は、標的化されたテモゾロミドまたはメルファランのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含み、本カチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、テモゾロミドまたはメルファラン、ならびにカチオン性リポソームと複合するが、化学的に結合しない、リガンドを含む。
全体に記載されるように、リガンドは、好適には、単鎖Fv抗体フラグメントを含む、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である。例示的な実施形態において、単鎖Fv抗体フラグメントは、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である。
標的化されたアトロピンのカチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者における有機リン中毒(すなわち、神経ガス中毒)を治療する方法もまた提供し、標的化されたアトロピンのカチオン性リポソーム複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、アトロピン、ならびにカチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しないリガンドを含む。例示的なリガンドは、本明細書に記載される。
好適には、テモゾロミドは、本明細書に記載の方法を利用して、約1mg/m〜約1000mg/mの用量で、より好適には、約10mg/m〜約500mg/m、もしくは約50mg/m〜約400mg/m、約80mg/m〜約300mg/m、約50mg/m〜約250mg/m、約50mg/m〜約250mg/m、または約50mg/m、約60mg/m、約70mg/m、約80mg/m、約90mg/m、約100mg/m、約110mg/m、約120mg/m、約130mg/m、約140mg/m、約150mg/m、約160mg/m、約170mg/m、約180mg/m、約190mg/m、約200mg/m、約210mg/m、約220mg/m、約230mg/m、約240mg/m、約250mg/m、約260mg/m、約270mg/m、約280mg/m、約290mg/m、もしくは約300mg/mの用量で、患者に投与される。
好適には、メルファランは、本明細書に記載の方法を利用して、約1mg/m〜約500mg/mの用量で、より好適には約1mg/m〜約100mg/m、または約1mg/m〜約50mg/m、約1mg/m〜約30mg/m、約5mg/m〜約20mg/m、もしくは約6mg/m〜約16mg/m、または約1mg/m、約2mg/m、約3mg/m、約4mg/m、約5mg/m、約6mg/m、約7mg/m、約8mg/m、約9mg/m、約10mg/m、約11mg/m、約12mg/m、約13mg/m、約14mg/m、約15mg/m、約16mg/m、約17mg/m、約18mg/m、約19mg/m、約20mg/m、約21mg/m、約22mg/m、約23mg/m、約24mg/m、もしくは約25mg/mの用量で、患者に投与される。
好適には、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドは、本明細書に記載の方法を利用して、約1mg/m〜約1000mg/mの用量で、より好適には、約10mg/m〜約500mg/m、もしくは約50mg/m〜約400mg/m、約80mg/m〜約300mg/m、約100mg/m〜約250mg/m、または約50mg/m、約60mg/m、約70mg/m、約80mg/m、約90mg/m、約100mg/m、約110mg/m、約120mg/m、約130mg/m、約140mg/m、約150mg/m、約160mg/m、約170mg/m、約180mg/m、約190mg/m、約200mg/m、約210mg/m、約220mg/m、約230mg/m、約240mg/m、約250mg/m、約260mg/m、約270mg/m、約280mg/m、約290mg/m、もしくは約300mg/mの用量で、患者に投与される。
実施形態において、アトロピンは、本明細書に記載の方法を利用して、約0.01mg〜約100mgの用量で、より好適には約0.1mg〜約50mg、もしくは約1mg〜約40mg、約1mg〜約30mg、約1mg〜約20mg、約1mg〜約10mg、約2mg〜約6mg、または約1mg、約2mg、約3mg、約4mg、約5mg、約6mg、約7mg、約8mg、約9mg、約10mg、約11mg、約12mg、約13mg、約14mg、約15mg、約16mg、約17mg、約18mg、約19mg、もしくは約20mgの用量で、患者に(好適には筋肉内)投与される。
本明細書に記載のように、実施形態において、本明細書に記載の方法での使用のためのカチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミド、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのモル比は、約0.1:1〜約5:1である。より好適には、カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミド、メルファラン、アトロピン、イリノテカン、またはペメトレキセドのモル比は、約0.1:1〜約1:100、約0.05:1〜約1:50、約1:1〜約1:20、約2:1〜約10:0.1、約0.5:1〜約2:1、または約1:1である。
本明細書に記載の方法での使用のための、リガンド:カチオン性リポソーム中の脂質の重量比は、好適には、約0.01:1〜約0.5:1である。好適には、リガンド:カチオン性リポソーム中の脂質の重量比は、約0.01:1〜約0.5:1、約0.3:1〜約0.4:1、または約0.33:1であり、これらの範囲内のいずれの比率をも含む。
好適な投与方法には、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、舌下(SL)、皮内(ID)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介するものが挙げられるが、これらに限定されない。それらは、ボーラスとして、または注入として投与されてもよい。追加の実施形態において、リガンドは、本明細書に記載されるか、またはそうでなければ当該技術分野で既知の種々の方法を使用して、カチオン性リポソームと化学的に結合することができる。
本明細書に記載の方法を使用して治療可能な例示的な癌には、頭頸部癌、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、神経膠芽腫および星状細胞腫を含む脳腫瘍、神経内分泌癌、子宮頸癌、肺癌、肝臓癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、黒色腫、網膜芽腫、卵巣癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、多発性骨髄腫、ならびに血液の癌が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームは、血液脳関門を通過することができることが見出されている。一般的に、この関門は、脳の癌および他の疾患または症状を治療するように設計された治療、または薬物を脳に送達するように設計された他の治療に対して重大な障害である。したがって、実施形態において、本明細書に記載の方法は、神経膠腫を含む脳腫瘍の成功的治療、および一般的には、血液脳関門を越える薬物の送達において有用である。
別の実施形態において、本明細書に記載の方法は、有機リン中毒の治療としても有用である。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームは、標準的な非封入型TMZに耐性のある標的腫瘍細胞へ、十分なTMZを効果的に送達して、活性化MGMTに起因する場合のあるそれら固有の耐性を克服することができ、これらの腫瘍細胞が、今度はTMZに応答することをもたらすことが見出されている。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームは、標的化されたカチオン性リポソームなしで投与されたTMZの致死効果に耐性の腫瘍細胞において、細胞死(アポトーシス)の誘発が可能であることが見出されている。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームは、腫瘍内の、癌幹細胞(CSC)ならびに分化癌細胞(非CSC)において、標的化されたカチオン性リポソームなしで投与されたTMZに対するそれらの応答に関係なく、アポトーシスを誘発することができることが、見出されている。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームによって誘発されたアポトーシスのレベルは、腫瘍内の分化癌細胞(非CSC)よりも、癌幹細胞(CSC)で、比例的に高いことがわかっている。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームでの腫瘍の治療は、腫瘍増殖の阻害を誘発するだけでなく、腫瘍の退縮をももたらし、さらにこの応答は、治療を終えた後でさえも維持可能であることが見出されている。
本明細書に記載のように、驚くべきことに、本開示の方法によって調製される標的化されたカチオン性リポソームでの腫瘍細胞の治療は、細胞増殖の阻害を誘発するだけでなく、腫瘍の退縮をももたらし、この応答は、治療を終えた後でさえも維持可能であることが見出されている。
好適な実施形態において、本方法は、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体と組み合わせて、患者に追加的治療を施すことをさらに含む。利用可能な例示的な治療法には、化学療法剤、小分子、放射線療法、または核酸系療法を施すことが挙げられる。例示的な化学療法剤には、ドセタキセル、ミトキサントロン、ドキソルビシン、およびゲムシタビンが挙げられる。例示的な小分子には、メシル酸イマチニブ(GLEEVEC(商標))、塩酸エルロチニブ(TARCEVA(商標))、リンゴ酸スニチニブ(SU11248、SUTENT(商標))、およびゲフィチニブ(IRESSA(商標))が挙げられるが、これらに限定されない。例示的な核酸の酸系療法(腫瘍抑制遺伝子、アンチセンスオリゴヌクレオチド、またはsiRNAを含む)には、米国公開特許出願第2007/0065499号および米国特許第7,780,882号に記載のようなものが含まれ、それぞれの開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。好適な実施形態において、核酸系療法は、米国特許第7,780,882号に記載のように、wtp53遺伝子をコードするプラスミドDNAを含み、TfRscFv(scL−p53)を介して標的化される、カチオン性リポソーム複合体の投与を含む。
米国特許第7,780,882号に記載のように、カチオン性リポソーム複合体を患者に投与することを含む、患者の脳腫瘍を治療する方法もまた提供する。好適には、複合体は、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含むカチオン性リポソーム、野生型p53を発現するプラスミドDNA、ならびにカチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)を含む。本方法は、好適にはカチオン性リポソーム複合体の投与と同時に、またはその後に、テモゾロミドを投与することをさらに含む。
本明細書に記載の方法および適用に対する他の好適な修正および適応が、本発明またはそのあらゆる実施形態の範囲から逸脱することなくなされてもよいことは、関連技術分野の当業者には容易に明らかであろう。これまで本発明を詳細に記載してきたが、同じことは、本明細書に例示の目的のみで含まれ、本明細書を制限することを意図するものではない、以下の実施例への参照により、より明確に理解されるであろう。

実施例1
テモゾロミドを含むカチオン性リポソームの調製
材料:
DOTAP(1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン、塩化物)
Avanti Polar Lipids,Inc.から入手、Cat.#890890E、分子量698.55
濃度:25mg/mLエタノール溶液
使用前に、無水エタノールで脂質を20mg/mlまで希釈する
DOPE(1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン)
Avanti Polar Lipids,Inc.から入手、Cat.#850725E、分子量744.04
濃度:25mg/mLエタノール溶液
使用前に、無水エタノールで脂質を20mg/mlまで希釈する
テモゾロミド(TMZ、分子量194.15)、粉末
Sigmaから入手、Cat.#T2577-100mg
TMZを、所望の濃度まで純粋DMSO中に溶解する。例えば、19.415mg/ml=100mMのTMZ、28mg/ml=144.218mMのTMZ
超高純度の、内毒素を含まないLAL試薬水(例えば、BioWhittaker、Cat.#W50−500、内毒素0.005EU/ml未満)
注入器:22ゲージ針(part#81365)を有する1mlのHamilton Gastight Syringe(Hamilton #81230)

手順:
1)新たなTMZ溶液を、高速で5〜10分間ボルテックスすることにより(透明になるはず)、TMZを所望の濃度までDMSO中に溶解することによって、調製する。溶液を、脂質と混合するために使用するまで、室温で保管する。
2)脂質溶液を、10〜15分間37℃に設置する。脂質溶液を、次いで、65℃の水浴内に、時折振動させて、5分間設置する。
3)Lip−TMZの調製:50℃〜60℃に設定された熱板上に、攪拌棒を有する茶色のガラス瓶を設置する。飛散させることなく高速で攪拌しながら、脂質およびTMZを、次の順序で瓶に加える。本明細書に記載の他の構成成分の比率および濃度は、以下に示されるものと同一のプロトコルを使用して調製可能であることに留意されたい。
モル比0.5:1(Lip:TMZ)(製剤中2mMのTMZ)について
DOTAP 87.5μl(20mg/ml)=2.5μmol、または1.75mg
DOPE 93.75μl(20mg/ml)=2.5μmol、または1.875mg
TMZ−HCl溶液100μl(19.41mg/ml)=10μmolを添加し、
3つ全てを添加した後、3分間攪拌を継続する
モル比1:1(Lip:TMZ)(製剤中2mMのTMZ)について
DOTAP 175μl(20mg/ml)=5μmol、または3.5mg
DOPE 187.5μl(20mg/ml)=5μmol、または3.75mg
TMZ−HCl溶液100μl(19.41mg/ml)=10μmolを添加し、
3つ全てを添加した後、3分間攪拌を継続する
モル比1:1(Lip:TMZ)(製剤中8mMのTMZ)について
DOTAP 560μl(25mg/ml)=20μmol、または14mg
DOPE 600μl(25mg/ml)=20μmol、または15mg
TMZ溶液277.36μl(28mg/ml)=40μmolを添加し、
3つ全てを添加した後、3分間攪拌を継続する
モル比2:1(Lip:TMZ)(製剤中2mMのTMZ)について
DOTAP 350μl(20mg/ml)=10μmol、または7mg
DOPE 375μl(20mg/ml)=10μmol、または7.5mg
TMZ−HCl溶液100μl(19.41mg/ml)=10μmolを添加し、
3つ全てを添加した後、3分間攪拌を継続する
4)4mLのLAL水を、攪拌棒を有する茶色のガラス瓶中で、水浴で65℃まで温める。脂質−TMZ溶液の添加直前に、瓶を熱板(50℃〜60℃)に移動させる。飛散させることなく、水を数秒間高速で攪拌し、攪拌棒から気泡を除去する。
5)水を熱板上に保持する。脂質の添加中、(飛散させることなく)水を高速で攪拌し続ける。脂質およびTMZを上述のように混合した後、即座に、および可能な限り迅速に、注入用のHamiltonシリンジを使用して、熱板(50℃〜60℃)上の熱水に、混合物を渦の中心に直接注入する。脂質混合物の添加後、軽く蓋をしながら、1分間(飛散させることなく)高速で攪拌を継続する。
6)ガラス瓶を、室温の攪拌プレートに移動し、軽く蓋をした溶液が、20〜25℃(室温)に冷めるまで、ゆっくりと攪拌を続ける。
7)室温のLAL水で、体積を5mlに調整する。
8)必要であれば、0.22μm細孔のMilex GVフィルタを使用して、溶液を濾過する。
9)必要であれば、粒径およびゼータ電位を測定する。
これらの調製方法の結果は、約20〜60nmの粒径および約30〜50mVのゼータ電位を有するTMZおよびリポソームの、おおよそ少なくとも30〜40%の装填、好適には少なくとも50〜55%のローディングを示す。

実施例2
化学結合なしでの(単純な混合による)scL−TMZの調製
実施例1に記載の手順に従って調製されたTMZ含有のカチオン性リポソームを使用して、本明細書に記載のリガンド標的化されたTMZのカチオン性リポソーム複合体を、構成成分の単純な混合によって、化学結合なしで調製する。複合体の調製は、次の一般手順に従った。
リポソーム−水(または緩衝液)に、適切な量の標的部分を添加して、所望の比率を得、5〜10秒の穏やかな反転により混合する。標的部分は、トランスフェリンもしくは葉酸、または他のタンパク質を含むがこれらに限定されない、リガンドであってもよい。それは、トランスフェリンまたはHER−2受容体(例えば、TfRscFv)を含むがこれらに限定されない、細胞表面受容体を標的化する、抗体または抗体フラグメントであってもよい。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、5〜10秒間、再度穏やかに反転させる)。所望の最終体積を得るためには、標的部分−Lip−TMZの混和物を、所望の体積を得るために必要な任意の体積(なしを含む)の水(好ましくは、脱イオン水)、またはトリス緩衝液、HEPES緩衝液、もしくはリン酸緩衝生理食塩水を含むがこれらに限定されない任意のpHの緩衝液と混合し、5〜10秒間穏やかに反転させて混合する。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。
典型的に、インビトロアッセイにおける使用のためには、最終的な複合体中のTMZの量は、1ウェルあたり約1μM〜300μMであることが望ましく、インビボ使用のためには、1回の注入につき、約1mg/kg〜約50mg/kgのTMZを提供することが望ましい。インビボでの使用のために、デキストロースまたはスクロースを、最後に、約1〜50%(V:V)のデキストロースまたはスクロース、好適には5%デキストロースまたは10%スクロースの最終濃度まで添加し、5〜10秒間穏やかな反転により混合する。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。
好適な比率1:30(抗体フラグメント:リポソーム、w:w)および1:1リポソーム:TMZ(モル比)での具体的な例は、次の通りである。おおよそ700uLの最終体積については、25mg/kg/注入のTMZ濃度で、319μLのLip:TMZ(8mMストック)を305μLの抗体フラグメントと、(抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント[TfRscFv]濃度0.2mg/mLで)混合する。6μLの水または緩衝液、ならびに最後のステップとして、70μLの50%デキストロースまたは水もしくは緩衝液なし、および140uLの50%スクロースを添加する。
好ましい比率1:30(抗体フラグメント:リポソーム、w:w)および1:1のリポソーム:TMZ(モル比)での第2の具体的な実施例は、以下の通りである。おおよそ1.8mLの最終体積に対して、25mg/kg/注入のTMZ濃度で、1276μLのLip:TMZ(2mMストック)を、305μLの抗体フラグメントと、(抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント[TfRscFv]の濃度0.2mg/mLで)混合する。39μLの水または緩衝液を添加し、180μLの50%デキストロースを最後のステップとして添加する。
好ましい比率1:30(抗体フラグメント:リポソーム、w:w)および1:1のリポソーム:TMZ(モル比)での別の具体的な実施例は、以下の通りである。おおよそ400μLの最終体積に対して、5mg/kg/注入のTMZ濃度で、280μLのLip:TMZ(2mMストック)を、64μLの抗体フラグメントと、(抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント[TfRscFv]の濃度0.2mg/mLで)混合する。16.5μLの水または緩衝液を添加し、40μLの50%デキストロースを、最後のステップとして添加する。
本方法によって調製される最終的な複合体の寸法(数平均)は、約10〜800nm、好適には約20〜400nm、最も好適には約25〜200nmであり、Malvern Zetasizer ZSを使用して、動的光散乱により測定されるゼータ電位は約1〜100mV、より好適には10〜60mV、最も好適には25〜50mVである。この寸法は、効果的に、腫瘍の毛細血管床を通過するか、または血液脳関門を通過し、腫瘍細胞に到達するのに十分小さい。

実施例3
テモゾロミドを含む標的化されたカチオン性リポソームのインビトロ効果
ヒト多発性膠芽腫(GBM)細胞系U87MGおよびT98Gを、ATCC(Manassas,VA)から入手した。U87は、グレードIVの神経膠芽腫から誘導され、wtp53を担持する(Van Meir EG,Kikuchi T,Tada M,Li H,Diserens A C,Wojcik B E,Huang H J S,Friedmann T,Detribolet N and Cavenee W K(1994)Analysis of the P53 Gene and Its Expression in Human Glioblastoma Cells.Cancer Research 54:pp649−652)。腫瘍の増殖および応答をIVIS(登録商標)Imaging System,Xenogenにより監視する、インビボ研究での使用のために、ルシフェラーゼ遺伝子を安定的に発現するU87MGの変形を、Caliper Life Sciencesから入手した。ヒトGBM細胞系U251を、Division of Cancer Treatment and Diagnosis Tumor Repository,National Cancer Institute−Frederick(Frederick,MD)から入手した。細胞を、10%の熱不活性化ウシ胎児血清(Omega Scientific,Tarzana,CA)、2mmol/LのL−グルタミン(Mediatech,Manassas,VA)、ならびに各50μg/mLのペニシリン、ストレプトマイシン、およびネオマイシン(PSN)を補充した、修飾IMEM(Gibco,Grand Island,NY、U87およびU87MG−luc2細胞)、MEM(Mediatech Manassas,VA、T98G細胞)、またはRPMI1640培地(Gibco、U251細胞)において、5%COの大気中で、37℃で維持した。細胞を、70〜80%コンフルエンスまで増殖させ、TrypLE Express(Gibco)を使用したトリプシン処理をしてから次の継代またはさらなる実験をした。ナトリウム3′−[1−(フェニルアミノ−カルボニル)−3,4−テトラゾリウム]−ビス(4−メトキシ−6−ニトロ)ベンゼンスルホン酸(XTT)を、Polysciences(Warrington,PA)から購入した。
ヒト多発性骨髄腫細胞系KMS−11を、10%熱不活性化ウシ胎児血清、2mmol/LのL−グルタミン、ならびに各50μg/mLのペニシリン、ストレプトマイシン、およびネオマイシン(PSN)を補充したRPMI1640培地において、5%COの大気中で、37℃で維持した。細胞を、70〜80%コンフルエンスまで増殖させ、次の継代またはさらなる実験をした。これらの細胞は、懸濁液中で、単分子層としてではなく増殖する。
U87MGは、TMZ感受性であるとして分類される(Patil R,Portilla−Arias J,Ding H,Inoue S,Konda B,Hu J W,Wawrowsky K A,Shin P K,Black K L,Holler E and Ljubimova J Y(2010)Temozolomide Delivery to Tumor Cells by a Multifunctional Nano Vehicle Based on Poly(Beta−L−Malic Acid).Pharmaceutical Research 27:pp 2317−2329)。これは、しっかりと確立されたGBMの同所性マウスモデルである(Liu Y,Lang F,Xie X,Prabhu S,Xu J,Sampath D,Aldape K,Fuller G and Puduvalli V K(2011)Efficacy of Adenovirally Expressed Soluble TRAIL in Human Glioma Organotypic Slice Culture and Glioma Xenografts.Cell Death&Disease 2)。U87MG細胞は、5×10個の細胞を無胸腺ヌードマウスの頭蓋内に注入した場合、10日間以内に、腫瘍を再現性よく発達させる。マウスは、腫瘍負荷のために、30〜40日以内に死に至る。T98Gもまた、ヒト神経膠芽腫から単離する。しかしながら、この細胞系は、TMZ耐性であることが既知であり(Patil R,Portilla−Arias J,Ding H,Inoue S,Konda B,Hu J W,Wawrowsky K A,Shin P K,Black K L,Holler E and Ljubimova J Y(2010)Temozolomide Delivery to Tumor Cells by a Multifunctional Nano Vehicle Based on Poly(Beta−L−Malic Acid)Pharmaceutical Research 27:pp2317−2329)、p53遺伝子からの突然変異型を担持する(Van Meir EG,Kikuchi T,Tada M,Li H,Diserens A C,Wojcik B E,Huang H J S,Friedmann T,Detribolet N and Cavenee W K(1994)Analysis of the P53 Gene and Its Expression in Human Glioblastoma Cells.Cancer Research 54:pp649−652)。T98G異種移植腫瘍を、Matrigel(商標)中の5〜10×10個の細胞の皮下接種を介して、誘発する(Torres S,Lorente M,Rodriguez−Fornes F,Hernandez−Tiedra S,Salazar M,Garcia−Taboada E,Barcia J,Guzman M and Velasco G(2011)A Combined Preclinical Therapy of Cannabinoids and Temozolomide Against Glioma.Molecular Cancer Therapeutics 10:pp90−103)。両方の細胞系が、TfR発現を高めた(Sang H,Kelley P Y,Hatton J D and Shew J Y(1989)Proto−Oncogene Abnormalities and Their Relationship to Tumorigenicity in Some Human Glioblastomas.Journal of Neurosurgery 71:pp83−90)。
標準的な遊離型(非封入型)TMZおよび非リガンド化TMZ含有リポソーム(Lip−TMZ)の効果を比較するために、研究を行った。Lip−TMZは、2mMの濃度のリポソームを使用して、実施例1で上述の通りに調製した。Lip−TMZ分子のゼータ電位は、35.6〜40.1mVの範囲に及んだ。使用したTMZの濃度は、1〜約250uMで変化した。リポソームのTMZに対する比率は、0.5:1、1:1、または2:1(モル比)であった。
ヒト脳腫瘍を誘導したU251細胞を、1ウェルあたり2×10個で、96ウェルプレートに3組設置した。一晩のインキュベーションに続いて、培地を無血清培地に置き換え、100μLの指定濃度のLip−TMZまたは遊離型TMZのいずれかを重ね、5時間インキュベートし、次いでウシ胎児血清を補充した。さらに91時間インキュベートした後、細胞生存率を、前述のように、XTTアッセイにより判定した(Rait A,Pirollo KF,Rait V,et al.Inhibitory effects of the combination of HER−2 antisense oligonucleotide and chemotherapeutic agents used for the treatment of human breast cancer.Cancer Gene Ther 2001;8:728−39.)。細胞生存率と相関するホルマザンの吸光度を、マイクロプレートリーダ(Bio−Rad,Hercules,CA)を使用して450nmで測定した。50%の細胞死をもたらす薬物濃度であるIC50値を、薬物濃度対生存細胞の対数グラフから補間した。
図1は、ヒト脳腫瘍(GBM)細胞系U251において、遊離型TMZと比較して、本明細書に記載のリポソーム封入型TMZでのインビトロ治療が、ヒトGBM細胞のIC50値に有意な減少をもたらしたことを示す。一方で、細胞を治療するために使用するTMZの濃度で、非封入型TMZは、事実上、細胞致死効果を有さず、リポソームに封入した場合には、細胞の50%が、たった46.3μM、28.8μM、および16μMのTMZ濃度で、それぞれLip/TMZのモル比0.5:1、1:1、および2:1において、死に至った。TMZに対するLipの比率が高いほど、細胞致死効果の増加が大きく、より低いIC50値をもたらす。遊離非封入型TMZが、患者において腫瘍を治療するために最も一般的に使用される薬物の形態であることは、当業者には周知である。
同様の結果を、ヒトGBM腫瘍細胞系U87で、遊離型TMZと、TMZに対するリポソームのモル比1:1および2:1におけるLip−TMZとを比較して、図2に示す。またもや、非封入型TMZは、事実上、これらの脳腫瘍細胞に細胞致死効果を有しない。対照的に、本発明の方法を使用して、1:1または2:1(Lip:TMZ)のモル比でリポソームに封入した場合は、たった11.4および21.5μMのTMZ濃度で、それぞれ有意な腫瘍細胞死をもたらした。

実施例4
遊離型(非封入型)TMZとの比較でのscL−TMZの腫瘍細胞に対する効果の増加
scL−TMZ複合体を、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:TMZのモル比1:1(寸法=46.2nm、ゼータ電位=42.5mV)(リポソーム濃度=2mM)およびリポソームに対するTfRscFvの比率1:30(w:w)で、実施例1〜2に上述したように調製した。scL−TMZ複合体の寸法は、約27.5nmであった。TMZ耐性ヒト脳腫瘍細胞系T98Gにおける、scL−TMZのインビトロ細胞致死能力を、XTTアッセイを使用して、遊離非封入型TMZと比較した。
図3Aは、腫瘍標的化scL−TMZ複合体が、遊離型TMZと比較して、有意に改善された抗癌効果を有することを示す。遊離型TMZは、1000μMを超えるIC50値を有する。対照的に、本明細書に記載の方法に従って調製し、腫瘍標的化複合体を用いて腫瘍細胞に送達した場合、少なくとも20倍少ないTMZが、癌細胞を効果的に致死させる。これは、このGBM細胞系が、TMZの致死効果に耐性であることが当該技術分野で周知であるため、特に有意である。この耐性の逆転は、標的化リガンド(タンパク質、抗体、または抗体フラグメント)を、その受容体に細胞上で結合させ、消極的な方法または受容体媒介エンドサイトーシスのような積極的な移送機構を介してかのいずれかで、取り込みをトリガーすることによる、腫瘍細胞へのTMZペイロードの効果的な送達および取り込みのためである。このプロセスは、TMZによって生じるDNA損傷を適切に修復するために腫瘍細胞が有する機構(MGMTの上方制御等)および/またはTMZを細胞外に送り出す機構を克服し、細胞を薬物で「充満」させる。したがって、細胞は死亡する。
本明細書に記載の標的化されたカチオン性リポソームを介する、TMZの腫瘍標的化送達の結果として、多数の派生効果が存在する。
1) 効果の増加は、抗腫瘍効果の改善を確認するために、患者に送達することが必要な薬物が、より少ないことを意味する。
2) 腫瘍特異的送達(腫瘍選択性)は、薬物が、非標的細胞によって取り込まれないため、現在TMZと関連のある有害な副作用を減少させることになる。
3) 腫瘍細胞へのTMZの効果的な送達は、脳腫瘍(GBMおよび星状細胞腫)ならびに前立腺癌、多発性骨髄腫、肺癌、肝臓癌、卵巣癌、膵臓癌、頭頸部癌、腎臓癌、胃癌、および黒色腫を含むがこれらに限定されない他の癌の種類の有意な集団に固有のTMZ耐性を克服する。この耐性の逆転は、抗癌治療としてのTMZの使用範囲を広げる。
図3Bは、本発明の方法が、脳腫瘍細胞をTMZに感作することに限定されないことを示す。多発性骨髄腫細胞系KMS−11におけるscL−TMZの致死効果を、遊離型(非封入型TMZ)のものと比較した。scL−TMZ複合体は、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:TMZのモル比1:1(リポソーム濃度=8mM)およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、TMZ用量の異なる増加(0〜100uMのTMZ)で上述のように調製した。scL−TMZ複合体の寸法は、約143nmであった。scL−TMZのインビトロ細胞致死能力を、多発性骨髄腫細胞系KMS−11において、遊離非封入型TMZと比較した。トランスフェクションを行い、トランスフェクション48時間後のKMS−11細胞の生存率を評価した。TMZは、以前には多発性骨髄腫を治療するために使用されておらず、したがって、scL複合体中への封入によるこれらの細胞へのTMZの送達が、非常に低いTMZ濃度(25uM)でさえも、有意な細胞死をもたらしたことは、大変な驚きであった。
上記と同一の方法論および手順を使用して、Lip−TMZおよびscL−TMZを調製し、結果として得られたscL−TMZナノ複合体もまた使用して、前立腺癌(DU145)、肺癌(A549)、卵巣癌(Hey−A8)、膵臓癌(PANC−1)、および肝細胞癌(HEP−G2)の細胞をトランスフェクトした。全ての事例において、scLナノ複合体に封入された場合に、現在の標準的な送達方法である遊離型(非封入型)TMZと比較して、TMZに対する腫瘍細胞応答に有意な増加があった。

実施例5
血液脳関門を越えるTfRscFVリポソーム
TfRscFv標的化リポソーム(scL)複合体(scL)が、静脈内注入後に、血液脳関門(BBB)を越え、腫瘍を標的化するかどうかを判定するために、研究を行った。脳腫瘍を、5×10個のU87細胞を頭蓋内に接種することにより、ヌードマウスに誘発させた。3週間後、マウスに、非複合化遊離型Cy5−ODN、scL−Cy5−ODN、または非リガンド化Lip−Cy5−ODN(標的化部分なし、unL−Cy5−ODN)を静脈内注入した(25μg/マウス)(マウス2匹/群)。注入の24時間後、マウスを安楽死させ、Maestro(商標)インビボ蛍光画像システムを使用して、担腫瘍脳を画像化した。脳腫瘍の蛍光強度を、Maestro(商標)のソフトウェアを使用して比較した。scL−Cy5−ODNの静脈内注入は、脳腫瘍に特異的に強い蛍光信号をもたらした(図4A)。対照的に、遊離型Cy5−ODNまたはunL−Cy5−ODNのいずれの注入後も、低いレベルの蛍光のみが、腫瘍内に観察された。この結果は、scLが、BBBを越え、脳腫瘍にペイロードを効果的に送達する能力を示す。

実施例6
遊離非封入型TMZと比較して、脳腫瘍の動物モデルにおけるscL−TMZの効果
頭蓋内GBM腫瘍を、ルシフェラーゼ遺伝子を安定的に担持するU87MG−luc2細胞の定位接種により、5〜6週齢の雌の無胸腺ヌードマウスに誘発した。接種7〜10日後、Xenogen IVISインビボ画像システム(Caliper Life Sciences)を使用して生物発光により腫瘍を評価し、マウスを治療群に均等に分割した。無作為化の日に治療を開始した(0日目)。動物に、5mg/kg(マウス1匹につき1回の注入あたり)のTMZ単独またはTfRscFv標的化されたTMZのカチオン性リポソーム複合体(scL−TMZ)を、尾静脈を介して静脈内(i.v.)注入した。scL−TMZ複合体を、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:TMZのモル比1:1(リポソーム濃度=2mM)およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、実施例1〜2で上述のように調製した。マウスに、週2回5週間、各試薬を注入した。対照動物(ビヒクル)は、リポソームのみを受容した(TMZなし、TfRscFvなし)。この研究中にマウスに静脈内注入したscL−TMZ複合体の寸法は、平均で約100.5+14.7nm(数平均)(平均+標準偏差)であることがわかった。
インビボ効果の評価:治療に対するインビボ応答を、腫瘍の増殖、体重の変化、および全体的な生存率の変化に基づいて評価した。腫瘍増殖を、指定日における治療の前、最中、および後に、Xenogen IVISインビボ画像システムを使用して、生物発光画像(BLI)によって監視した。U87MG−luc2細胞は、基質ルシフェリンで処理した場合に生物発光信号の放出をもたらす、ルシフェラーゼ遺伝子を発現するように、遺伝子操作した。腫瘍寸法/増殖の尺度である、脳腫瘍の生物発光強度を測定し、治療群間で比較した。治療途中で(マウスが各試薬で3週間の治療を受けた後)、全ての動物を磁気共鳴画像法(MRI)で走査して、脳腫瘍を評価した。動物の画像化は、呼吸同期(BioPac Physiological Data Monitor)のT1強調2次元Turbo Multi−slice Multi−echo画像シーケンスを使用して、7T Bruker Biopsin(Billerica,MA)を用いて行った。腫瘍の体積を、MRIスキャンから計算し、治療群間で比較した。体重の変化を、週毎に監視した。全体的な生存率を、Kaplan−Meier法により記録およびプロットした。
図4Bは、頭蓋内U87MG−luc2神経膠芽腫異種移植に対する、scL−TMZおよび遊離非封入型TMZのインビボ抗腫瘍効果の比較を示す。脳腫瘍を、治療開始前、およびマウスが3週間の治療(6回の注入)を受けた後に再度、MRIを使用して画像化した。縁取りの領域は、神経膠芽腫の腫瘍を示す。この3週間の期間にわたり、対照マウスの腫瘍は、予想通り非常に大きく増殖した。この細胞系は、TMZに応答性であることが既知のため、いくらかの腫瘍増殖阻害が予想されており、遊離型TMZを受容したマウスにおいて明白であった。しかしながら、scL−TMZを受容した動物においては、腫瘍増殖の阻害が明白であっただけでなく、腫瘍の退縮も、この短期間の治療でさえも生じ、治療剤としてのscL−TMZの効果の増加を示した。これは、予想外の結果であった。
全3つの群の動物における腫瘍寸法の比較を、図5にグラフで示し、scL−TMZで治療したマウスの一貫した劇的な応答および小さな腫瘍寸法を示す。
図6は、治療前から治療期間、および治療後に続く、各群からのそれぞれの動物のXenogenを介したBLI画像を示す。腫瘍細胞の寸法に相関する、生物発光信号の強度をカラーマップに示す。赤色=より強い信号、紫色=より弱い信号。脳腫瘍のための投与の現在の方法である遊離型TMZは、約2.5週間、腫瘍の増殖を制御することができた。しかしながら、治療が5週間後に終了すると、有意な腫瘍増殖が起こった。実際、再発は、治療の31日目において明白でさえあった。対照的に、scL−TMZで治療した動物は、腫瘍増殖の阻害が治療中および治療後に維持されただけでなく、治療終了後少なくとも2週間続く、予想外の結果である腫瘍退縮(51日目を参照)が観察された。図7は、さらなる比較結果を示す。図6のマウスからのBLI信号強度のグラフ表示を、図8に示す(グラフの底部の線は、治療期間を示す)。各群のマウスの全てに対する長期の信号強度の同様のプロットを、図9に提供する。ここでも再び、予想外の結果であるscL−TMZ治療群の治療終了後の腫瘍再発の欠如が、明白である。これは、腫瘍の再発が、脳腫瘍を含む全ての種類の癌において、共通の問題であるため、予想外である。
scL−TMZ治療の毒性の欠如は、治療中および治療後の体重測定により示される(図10)。ビヒクル(21日目)および遊離型TMZ(51日目)の群の動物の急な体重減少が、病状の進行によりもたらされる。これらの他の群と比較して、cL−TMZで治療した動物は、実験中の間、体重の減少を示さず、最終的に体重の増加をも示した。これは、このアプローチの毒性の欠如を示す。
この実験における動物の長期生存率を、Kaplan-Meierプロット(図11)に示す。ビヒクル群の全てのマウスは、30日目までに死亡した。遊離型TMZは、対照群と比較して、これらのマウスの寿命を延ばしたが、scL−TMZでの治療後には、遊離型TMZ群と比較して、長期的生存率に有意な増加が見られた。
第2の実験において、1週間につき異なる用量/回数での、本明細書に記載のように調製されたscL−TMZの注入を比較した。U87MG−luc2神経膠芽腫頭蓋内異種移植腫瘍を有するマウスの群に、scL−TMZを、2.5mg/kgを1週間につき1回注入、5mg/kgを1週間につき1回注入、または5mg/kgを1週間につき2回注入で、5週間、尾静脈から静脈内注入し、生存率を判定した。図12のKaplan-Meierプロットは、用量依存性の応答、ならびに5mg/kgの用量での単一の注入でさえも、頭蓋内脳腫瘍を有するマウスの寿命の延長が可能であることを示す。さらに、低用量でのTMZ注入もまた、注入/週の回数が増加する場合、効果的な場合がある。
結果の要約:遊離型TMZでの治療と比較して、scL封入型TMZでの静脈内治療は、MRIまたはBLIのいずれかで監視される腫瘍増殖に対して強い阻害をもたらし、頭蓋内U87MG−luc2GBM腫瘍異種移植モデルの生存率を延ばした。しかしながら、scL−TMZで治療した動物には、遊離型TMZで治療した動物のものと比較して、体重の変化により評価される、毒性の有意な増加は観察されなかった。また、治療の終了後少なくとも2週間の腫瘍退縮を含む、腫瘍応答の維持は、予想外の結果であった。

実施例7
癌幹細胞および分化癌細胞におけるscL−TMZによるアポトーシスのインビボ誘発
頭蓋内U87MG−luc2腫瘍を、上述のように、5〜6週齢の雌の無胸腺ヌードマウスに誘発した。接種の3週間後、担腫瘍マウスを、無作為に群分けし、治療を開始した。動物に、5mg/kg(マウス1匹につき1回の注入あたり)のTMZ単独または腫瘍標的化リポソーム複合体に封入したTMZを、尾静脈を介して静脈内注入した。scL−TMZ複合体を、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:TMZのモル比1:1(リポソーム濃度=2mM)およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、上述のように調製した。対照動物(ビヒクル)は、リポソームのみ(TMZなし、TfRscFvなし)を受容した。上述のように調製した、この研究中にマウスに静脈内注入したscL−TMZリポソームの寸法は、平均で85.5+4.96nm(数平均)(平均+標準偏差)であることがわかった。
マウスを、1週間に2回治療した。3回の注入の受容後、全ての動物を安楽死させ、脳を摘出した。脳腫瘍を、正常な脳組織から注意深く解離し、計量した。インビボ抗腫瘍効果を、アポトーシスのレベルを評価することによって評価した。腫瘍を計量した後、単細胞浮遊液を、1mg/mLのコラゲナーゼ(Roche)および2mmol/LのDNase I(Sigma)を含有するハンクス平衡溶液中で、37℃で1時間のコラゲナーゼ消化により腫瘍から得た。分画細胞を、70μmの細胞濾過器(Fisher Scientific,Pittsburgh,PA)を通過させ、PBSで洗浄した。アポトーシスのレベルを判定するために、単細胞を、開裂カスパーゼ3およびヒトCD133(Miltenyi Biotec)用の抗体で染色した(Cell Signaling Technology,Danvers,MA)。標識化細胞を、BD FACS Ariaフローサイトメトリー装置(BD Biosciences,San Jose,CA)上で流体活性化細胞分取(FACS)により分析した。
インビボ効果の評価:抗腫瘍効果を、頭蓋内U87MG−luc2脳腫瘍のアポトーシスの誘導を評価することによって評価した。ビヒクル(リポソームのみ、TMZなし、TfRscFvなし)、遊離非封入型TMZ、またはscL−TMZの3回の静脈内注入後の脳腫瘍の重量を、図13に示す。予想外にも、たった3回の注入後でさえも、遊離型TMZとscL−TMZとの間の腫瘍寸法の違いは、明らかである。
癌幹細胞(CSC)は、しばしば、腫瘍の再発および化学療法への耐性に関与する。腫瘍増殖の阻害および退縮さえもが、scL−TMZ(遊離型TMZではないが)での治療終了後に観察されたという上述の予想外の発見のために、アポトーシスのレベルを、これらの腫瘍における癌幹細胞、ならびに分化癌細胞(非CSC)において評価した。図14は、脳腫瘍から単離した単細胞を染色する開裂カスパーゼ3抗体により判定される、アポトーシスのレベルについてのフローサイトメトリー分析の結果を示す。GBM癌幹細胞(CSC)のマーカーであるCD133を使用して、分化癌細胞からのCSCを識別した。CSC集団(CD133+)は、遊離型TMZと比較して、アポトーシスが進行する細胞の%の有意な増加を明白に示す。したがって、scL−TMZは、有意な細胞死をもたらすCSCを標的化および効果的にトランスフェクトすることが可能である。
結果の要約:頭蓋内U87MG−luc2GBM腫瘍異種移植モデルにおいて、scL−TMZでの静脈内治療は、遊離型TMZで治療したものと比較して、腫瘍の重量によって示される腫瘍増殖の有意な阻害をもたらした。さらに、scL−TMZでの静脈内治療は、CD133−分化癌細胞だけでなく、CD133+CSCにおいても、アポトーシス誘発の有意な増加をもたらした。

実施例8
TMZ耐性脳腫瘍細胞系T98Gの皮下異種移植腫瘍におけるscL−TMZのインビボ効果
T98G GBM腫瘍細胞は、TMZでの治療に耐性であることが既知である。TMZ耐性GBM腫瘍モデルに対して、皮下T98G異種移植片を使用した。T98G異種移植腫瘍を、T98G細胞またはMatrigelのコラーゲン基底膜に懸濁した腫瘍粒子(BD Biosciences,San Jose,CA)をマウス1匹あたり尾の上部の腰背部2箇所に皮下注入することによって、雌の無胸腺ヌードマウスに誘発した。皮下T98G腫瘍が、およそ100〜300mmに達した際に、マウスを無作為に群分けし、25もしくは66mg/kg(マウス1匹につき1回の注入あたり)の遊離型TMZまたは25mg/kg(マウス1匹につき1回の注入あたり)の腫瘍標的化複合体に封入したTMZ(1:1のモル比)を静脈内注入した。scL−TMZ複合体を、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:TMZのモル比1:1(リポソーム濃度=8mM)およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、上述のように調製した。対照動物(ビヒクル)は、リポソームのみ(TMZなし、TfRscFvなし)を受容した。上述の方法により調製した、この研究中にマウスに静脈内注入したscL−TMZ複合体の寸法は、平均で130.8+13.5nm(数平均)(平均+標準偏差)であることがわかった。マウスを、5日間連続して、1日1回治療した。最後の注入の48時間後にそれらを安楽死させ、腫瘍を摘出した。治療は、0日目に開始した。
インビボ効果の評価:遊離型TMZまたはscL−TMZ複合体のいずれかでの治療に対する、T98G皮下腫瘍のインビボ応答を、腫瘍増殖の変化、体重の変化、およびアポトーシスの誘発に基づいて評価した。各腫瘍の寸法を測定し、腫瘍の体積(L×W×H)mmを、時間に対比してプロットした。体重の変化もまた、注入中に監視した。インビボ効果を、TUNELアッセイまたはフローサイトメトリーで染色する開裂カスパーゼ3によりアポトーシスのレベルを評価することによって、さらに評価した。最後の注入の48時間後に、マウスを安楽死させ、腫瘍を摘出した。単細胞の単離を、上述のように実行した。アポトーシスのレベルを判定するために、単細胞を、TUNELアッセイ用、または開裂カスパーゼ3、ヒトCD133、およびSSEA−1用の抗体で染色した。SSEA−1は、GBM腫瘍内のCSCのマーカーとして既知である。標識化細胞を、FACSによって分析した。
この短期間にわたる腫瘍の腫瘍寸法(mmでの体積)を図15に示す。ここでもまた、有意な腫瘍増殖の阻害が見られる遊離型TMZおよびscL−TMZ複合体を、いずれも25mg/kgで投与された受容した動物間に、これらのTMZ耐性腫瘍の増殖に有意な差異が見られる。T98G腫瘍は、TMZ耐性として既知であり、TMZが腫瘍増殖を制御可能であることは、新規かつ予想外である。インビトロでの使用について上述のように、この耐性の逆転は、標的化リガンド(タンパク質、抗体、または抗体フラグメント)を、その受容体に細胞上で結合させ、消極的な方法または受容体媒介エンドサイトーシスのような積極的な移送機構を介してかのいずれかで、取り込みをトリガーすることによる、腫瘍細胞へのTMZペイロードの効果的な送達および取り込みのためである。このプロセスは、TMZによって生じるDNA損傷を適切に修復するために腫瘍細胞が有する機構(MGMTの上方制御等)および/またはTMZを細胞外に送り出す機構を克服し、細胞を薬物で「充満」させる。したがって、腫瘍細胞、および結果として腫瘍が死亡する。このインビボデータに基づいて、同一の機構がインビボで機能し、したがって、脳および現在TMZ耐性であるものを含む他の腫瘍のための抗癌剤としてのscL−TMZ複合体の潜在的な使用を示す。静脈内投与したscL−TMZの毒性の欠如は、この実験の短期間にわたる体重の微少な変化により示される(図16)。
66mg/kg(マウス1匹につき1回の注入あたり)の遊離型TMZまたは25mg/kg(マウス1匹につき1回の注入あたり)の腫瘍標的化複合体に封入されたTMZを静脈内注入した動物からの腫瘍におけるアポトーシスのレベルを、皮下T98G異種移植腫瘍から単離したCD133+CSCおよびCD133−非CSCのTUNEL染色により、注入の8時間後に評価した。図17に示されるように、動物が、scLに封入されたTMZの量と比較して、2倍以上の用量の遊離型TMZで治療されたとしても、scL−TMZにより誘発されるアポトーシスのレベルは、非CSCにおいて5倍以上高く、CSCにおいては8倍以上高かった。
アポトーシスのレベルを、同一の皮下T98G脳腫瘍からのSSEA−1+CSCを染色する開裂カスパーゼ3抗体で評価した場合に、同様の結果が得られた(図18)。CSCの別のマーカーであるSSEA−1を使用して、分化癌細胞を識別した。ここでもまた、scL−TMZは、2倍以上の量の遊離型TMZを投与したにも関わらず、遊離型TMZよりも5倍(SSEA−1−)および9.5倍(SSEA−1+)高いレベルのアポトーシスを誘発した。
結果の要約:遊離型TMZでの治療と比較して、scL−TMZでの静脈内治療(同一またはより少ない用量のTMZで)は、TMZ耐性T98G腫瘍異種移植片に対する、有意に強化された増殖阻害をもたらした。しかしながら、scL−TMZで治療した動物には、遊離型TMZで治療された動物のものと比較して、体重の変化に基づく有意な毒性の増加は、観察されなかった。さらに、scL−TMZでの静脈内治療は、CD133−およびSSEA−1−分化癌細胞だけでなく、CD133+またはSSEA−1+CSCにおいてもまた、アポトーシスのレベルの有意な増加をもたらした。
これらの結果は、scLによるTMZの送達が、膨大なアポトーシスを誘発し、この薬物に対する腫瘍細胞(脳、多発性骨髄腫、肺癌、前立腺癌、肝臓癌、卵巣癌、膵臓癌、頭頸部癌、腎臓癌、黒色腫、胃癌を含むがこれらに限定されない)の固有の耐性を克服することが可能であることを示す。

実施例9
TMZ耐性腫瘍のための組み合わせ治療
ファーストラインの化学療法剤テモゾロミド(TMZ)は、脳腫瘍を有する患者において有益性を示しているが、それはまた、骨髄抑制を含む、有意な治療的用量制限毒性も有する(Villano JL,Seery T E and Bressler L R(2009)Temozolomide in Malignant Gliomas:Current Use and Future Targets Cancer Chemotherapy and Pharmacology 64:pp647−655)。したがって、TMZを腫瘍標的化にし、特異的かつ効果的に脳内の腫瘍細胞に送達し、それに取り込まれ、それによって非特異的毒性を減少させる方法は、この薬物の使用の現在の対象者である患者に非常に有効である。
しかしながら、腫瘍細胞へ効果的に送達された場合でさえも、神経膠芽腫および他の脳腫瘍に対するTMZの広範な使用の1つの重大な欠点は、腫瘍のかなりの割合が、TMZに耐性であることである。これは、主に、TMZ誘発のDNA損傷を、O−グアニン付加物を除去することにより修復し(Mrugala MM,Adair J and Kiem H P(2010)Temozolomide:Expanding Its Role in Brain Cancer.Drugs of Today 46:pp833−846)、したがって、TMZの治療作用を打ち消す、O−メチルグアニン−DNA−メチルトランスフェラーゼ(MGMT)の過剰発現のためである。したがって、この耐性を克服する方法を開発することが不可欠である。

遺伝子治療のための腫瘍標的化scL−p53ナノ複合体
その開示が、参照により全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第7,780,822号に記載のように、wtp53遺伝子をコードし、TfRscFv(scL−p53)により標的化されるプラスミドDNAを担持する送達システムの開発に成功している。scL−p53もまた、これらの標準的な治療法に対する腫瘍の応答を増加させるために、化学療法/放射線と組み合わせて使用するために開発された。
TMZは、脳腫瘍治療のためのファーストラインの化学療法剤であるが、GBM患者の一部のみが、この薬物に応答する。Stuppらの研究(Stupp R,Hegi M E,Mason W P,van den Bent M J,Taphoorn M J B,Janzer R C,Ludwin S K,Allgeier A,Fisher B,Belanger K,Hau P,Brandes A A,Gijtenbeek J,Marosi C,Vecht C J,Mokhtari K,Wesseling P,Villa S,Eisenhauer E,Gorlia T,Weller M,Lacombe D,Cairncross J G and Mirimanoff R O(2009)Effects of Radiotherapy With Concomitant and Adjuvant Temozolomide Versus Radiotherapy Alone on Survival in Glioblastoma in a Randomised Phase III Study:5−Year Analysis of the EORTC−NCIC Trial.Lancet Oncology 10:pp459−466)、ならびにHegiらのもの(Hegi ME,Diserens A,Gorlia T,Hamou M,de Tribolet N,Weller M,Kros J M,Hainfellner J A,Mason W,Mariani L,Bromberg J E C,Hau P,Mirimanoff R O,Cairncross J G,Janzer R C and Stupp R(2005)MGMT Gene Silencing and Benefit From Temozolomide in Glioblastoma.New England Journal of Medicine 352:pp997−1003)に基づいて、TMZ治療に対する応答に関して、より良好な予後を伴う下方制御されたMGMTプロモーターを有するもの、および悪化した予後を伴う活性MGMTプロモーターを有するもの、の2つの異なる患者の群を識別した。
したがって、MGMTを下方制御する方法の開発は、TMZに応答する患者の数を増加させることになる。wtp53発現の効果が、MGMT等のDNA修復遺伝子の発現を下方制御し得ることを示す、多数の報告がなされている(Bocangel D,Sengupta S,Mitra S,Bhakat K.K(2009)P53−Mediated Down−Regulation of the Human DNA Repair Gene O6−Methylguanine−DNA Methyltransferase(MGMT)Via Interaction With Sp1 Transcription Factor.Anticancer Research、Harris LC,Remack J S,Houghton P J and Brent T P(1996)Wild−Type P53 Suppresses Transcription of the Human O6−Methylguanine−DNA Methyltransferase Gene.Cancer Research 56:pp2029−2032、Srivenugopal KS,Shou J,Mullapudi S R S,Lang F F,Rao J S and Ali−Osman F(2001)Enforced Expression of Wild−Type P53 Curtails the Transcription of the O6−Methylguanine−DNA Methyltransferase Gene in Human Tumor Cells and Enhances Their Sensitivity to Alkylating Agents.Clinical Cancer Research 7:pp1398−1409)。原発性および転移性の腫瘍を効果的に標的化し、BBBを通過することが示されている、scL−p53ナノ複合体の使用は、かなりの割合のGBMおよび他の腫瘍に観察される、MGMT誘発のTMZ耐性を克服する効果的な方法であり、したがって、この薬物の適用を、原発性および転移性脳腫瘍を有する患者における使用に拡大し、その予後を改善するに違いない。さらに、TMZはまた、膵臓、神経内分泌、および気道消化器の癌を含む、脳以外の難治性または進行性の悪性腫瘍における使用についても、評価が行われているため(Tentori L and Graziani G(2009)Recent Approaches to Improve the Antitumor Efficacy of Temozolomide.Current Medicinal Chemistry 16:pp245−257.)、scL−p53での治療は、TMZが種々の癌に対する効果的な治療薬となる可能性を強化することになる。

scL−TMZおよびscL−p53の組み合わせ療法
scL−TMZおよびscL−p53の組み合わせ使用について、本明細書に記載する。単剤療法としての使用のためのscL−TMZの開発は、TMZ治療の現在の対象者である患者に有効である。しかしながら、組み合わせのアプローチは、さらに大きな治療可能性を有するであろう。scL−TMZの腫瘍標的化送達の結果である改善された特性を伴う、scL−p53のために減少した腫瘍の耐性は、現在TMZ非応答性脳腫瘍(および場合によっては他の癌)を応答性に変換することをもたらす。したがって、このアプローチは、GBMおよび他の癌の治療のための新規の低毒性でより効果的な治療レジメンに発展する可能性を有する。

実験的アプローチ
実験を、単独およびscL−p53と組み合わせて使用した場合の両方でscL−TMZの使用を伴う、新しく、より効果的なGBMの治療レジメンの開発を実証するように設計する。

ヒト脳腫瘍細胞系およびインビボモデル
ヒト脳腫瘍細胞系U87MGおよびT98Gについては、上に記載した。腫瘍の増殖および応答をIVIS(登録商標)Imaging System Xenogenにより監視する、インビボ研究での使用のために、ルシフェラーゼ遺伝子を安定的に発現するU87MGの変形を、Caliper Life Sciencesから入手した。

画像化プロトコル
脳腫瘍のMR画像化を、100 ガウス/cmのマイクロ画像化勾配で装備され、Paravision 4.0ソフトウェアにより起動される、20cm口径を有する7T Bruker Biopsin(Billerica,MA)の横型分光器/撮像器で行った。画像化プロトコルは、前述のように、高速強化3次元画像化シーケンスを用いたT1強調のターボ高速収集である(Haggerty T,Credle J,Rodriguez O,Wills J,Oaks A W,Masliah E and Sidhu A(2011)Hyperphosphorylated Tau in an Alpha−Synuclein−Overexpressing Transgenic Model of Parkinson’s Disease.European Journal of Neuroscience 33:pp1598−1610)。

scL−TMZ単独およびscL−p53と組み合わせてのインビボ効果の実証
これらの研究において、U87−Luc同所性頭蓋内(TMZ感受性)およびT98G(TMZ耐性)の皮下腫瘍モデルを使用して、scL−TMZ単独およびscL−p53と組み合わせての、腫瘍の増殖および/または退縮に対する効果を試験する。U87MGは、野生型p53を有するが、U87頭蓋内腫瘍を、scL−p53および遊離型TMZの組み合わせで治療した場合に、増加したインビボ応答が見られる。マウスの群(6匹のマウス/群/腫瘍モデル)は、遊離型TMZ単独、scL−TMZ単独、scL−p53単独、scL−p53に加えて遊離型TMZまたはscL−TMZの静脈内(尾静脈)注入を受ける。未治療のマウスは、対照として機能する。p53の用量は、30ug/マウス/注入であり、TMZは、5mg/kgで使用する。いずれの治療も、週2回、5週間投与する。腫瘍増殖の阻害/退縮を、T98Gの寸法によって、および腫瘍の体積がMRIによって判定される頭蓋内腫瘍についてはXenogenを使用して評価する。Xenogen/MRI画像化は、治療前、治療中1回/週、および治療終了の直後に行う。治療途中で、腫瘍および種々の正常な臓器および組織を、各群の3匹のマウスから取り、符号化する。各組織の半分を、Aim IIに記載の分析に使用し、残りを、アポトーシスマーカー(Tunnel、カスパーゼ−3)および増殖マーカーKi67についての組織学により試験する。治療終了1日後、3匹のマウスを、人工的に安楽死させ、市販のCRO(BioReliance,Rockville MD)により解剖し、TMZ関連の骨髄毒性効果およびリンパ球減少における差異について調査する。

インビトロ結果
scLp53での治療が、MGMT活性を下方制御し、TMZ耐性の脳腫瘍をこの薬物に対して感作することができるという仮説を試験するために、事前のXTT細胞生存率アッセイを実行した。TMZ耐性のT98G細胞を、96ウェルプレートに1ウェルあたり2×10個設置し、scL−p53を遊離型TMZまたはscL−TMZのいずれかと組み合わせて、トランスフェクトした。また、遊離型TMZのみまたはscL−TMZのみを、細胞にトランスフェクトした。XTTアッセイを、90時間後に実行し、IC50値(50%の増殖阻害を生み出す濃度)を判定した。遊離型またはscL複合化TMZのいずれかと組み合わせてのscL−p53のトランスフェクトは、この既知のTMZ耐性細胞系において、単剤TMZと比較して、応答レベルの増加をもたらした(Patil R,Portilla−Arias J,Ding H,Inoue S,Konda B,Hu J W,Wawrowsky K A,Shin P K,Black K L,Holler E and Ljubimova J Y (2010) Temozolomide Delivery to Tumor Cells by a Multifunctional Nano Vehicle Based on Poly(Beta−L−Malic Acid)Pharmaceutical Research 27:pp2317−2329)(図19)。さらに、遊離型TMZ単独と比較して、scL−TMZナノ複合体のトランスフェクションは、薬物に対して有意なレベルの化学増感をもたらした。

実施例10
マウス脳腫瘍モデルにおけるscL複合体の全身投与による癌幹細胞のインビボ標的化
ヒト脳腫瘍異種移植を、U251細胞の皮下接種によりヌードマウスに誘発した。3週間後、マウスに、6FAM−ODN(100μg/マウス)を、非複合化遊離型6FAM−ODN、scL−6FAM−ODN(scL−ODN)、または非リガンド化Lip−6FAM−ODN(標的化部分なしのリポソーム)(LIP−ODN)のいずれかとして、静脈内注入した。注入の24時間後、Maestro(商標)インビボ発光画像化システムを使用して、腫瘍を画像化し、腫瘍における発光レベルを判定した。Maestro(商標)での画像化後、単細胞を、酵素消化法により腫瘍から単離し、CD133+(癌幹細胞(CSC))およびCD133−(非CSC)細胞中の6FAM−ODN取り込み量を分析し、FACSにより定量化した。遊離型6FAM−ODNおよび非リガンド化Lip−ODN両方の全身投与は、腫瘍の発光をほとんどもたらさなかった。対照的に、scL−ODNナノ複合体を受容したマウスからの腫瘍には、強い蛍光信号が明らかに見られた(図20)。
さらに重要なことに、この重大な差異はまた、CSCのトランスフェクション効果にも反映された(図21)。遊離型または非リガンド化6FAM−ODNをトランスフェクトされたのは、CSCおよび非CSC細胞の10%未満であったが、CSCおよび非CSC細胞集団の両方の60%超が、静脈内注入後にペイロードの存在を示した。灰色のヒストグラムは、未治療対照を表す。これらの発見により、本明細書に記載のscL送達システムは、全身投与によりペイロードを標的化し、それをインビボでCSCに効果的に送達することができることを裏付ける。

実施例11
scLにより送達されたODNによる頭蓋内GBMにおける全身投与後のCSCの腫瘍特異的標的化
図22は、頭蓋内U87MG−luc2多発性膠芽腫(GBM)脳腫瘍の動物モデルにおける、腫瘍標的化複合体、非標的化複合体、および送達システムなしでペイロード自体によって送達される、ペイロードのインビボ送達効果の比較を示す。蛍光標識化(Cy5)オリゴヌクレオチド(Cy5−ODN)を、腫瘍標的化された複合体(scL−Cy5−ODN)(米国特許第7,780,882号に記載のように調製)、または腫瘍標的化リガンドなしの複合体(Lip−Cy5−ODN)に封入した。25マイクログラムのCy5−ODN(遊離型、または標的化部分ありもしくはなしで封入された)を、U87MG−luc2頭蓋内腫瘍を有する各動物に静脈内注入した。注入の60時間後、動物を安楽死させ、腫瘍を摘出して、癌幹細胞用マーカーである、いずれも一般的なCSC(CD133+)および脳腫瘍内のCSC(SSEA−1+)のマーカーとして当業者に既知のCD133およびSSEAを使用して、フローサイトメトリーによってこれらの頭蓋内腫瘍中の癌幹細胞(CSC)への送達効果を評価した。単細胞を脳腫瘍から単離し、CSCマーカー抗体(CD133+またはSSEA−1+)で染色した後、FACS分析を受けさせた。図22の各ヒストグラムの曲線における偏移は、癌幹細胞内へのCy5−ODNの取り込みを表す。scL−Cy5−ODNを受容したマウスから単離されたCSCを表す曲線だけが、有意な偏移を示し、遊離型Cy5−ODNまたはLip−Cy5−ODN(標的化部分なし)のいずれも、脳腫瘍内のCSCに効果的にトランスフェクトしなかったことを示す。

実施例12
scL−p53による脳腫瘍細胞のテモゾロミド(TMZ)に対するインビトロ感作
scLにより送達されたwtp53が、脳腫瘍細胞をファーストラインの化学療法剤TMZに感作する能力を評価するために、ヒト脳腫瘍由来のU87およびU251細胞を、TMZ単独でか、またはTMZに加えてscL−p53(米国特許第7,780,882号に記載のように調製)と組み合わせて、治療した。また、対照として、TMZとpSCMVp53プラスミドを構成する際に使用されたのと同一のベクターではあるが、p53の挿入のないベクターを担持するscL送達システム(scL−vec)とを組み合わせて、細胞を治療した。細胞を、96ウェルプレートに設置し、24時間後にscL−p53またはscL−vecで治療した。トランスフェクションの6時間後、TMZを漸増濃度で添加した。XTTアッセイを、ウェルへのTMZ添加の144時間後に実行し、IC50値(50%の増殖阻害を生み出す濃度)を判定した。これらの2つの細胞系は、TMZ感受性であることが既知のため、TMZ単独に対していくらかの応答があったことは、予想外ではなかった。しかしながら、図23に示されるように、両方の細胞系について、TMZ単独と比較して、scL送達システムによって細胞にwtp53をトランスフェクトした際、TMZに対する感作に有意な増加が見られる。最小から全くなしの感作(それぞれ、U87およびU251)が、空のベクターを有する複合体に観察され、その作用は、p53によるものであり、送達システムによるものではないことを示す。
しかしながら、脳腫瘍患者の一部だけがTMZに応答するため、scL−p53がTMZ耐性の腫瘍をこの化学療法剤に対して感作する能力を評価することは、より重要であった。したがって、scLにより送達されたwtp53が、TMZ耐性の脳腫瘍細胞を、このファーストラインの化学療法剤に対して感作する能力を評価するために、ヒト脳腫瘍誘導のLN−18およびT98G細胞をTMZ単独でか、またはTMZに加えてscL−p53を組み合わせて治療した(図23)。対照として、また、TMZとpSCMVp53プラスミドを構成する際に使用されたのと同一のベクターではあるが、p53の挿入のないベクターを担持するscL送達システム(scL−vec)とを組み合わせて、細胞を治療した。細胞を96ウェルプレートに設置し、24時間後にscL−p53またはscL−vecで治療した。トランスフェクションの24時間後、TMZを漸増濃度で添加した。XTTアッセイを、ウェルへのTMZ添加の72時間後に実行し、IC50値(50%の増殖阻害を生み出す濃度)を判定した。図23にLN−18細胞で示されるように、scL−p53でのトランスフェクション後、これらのTMZ耐性細胞は、今では非常に低い用量のTMZに対してでさえも応答する。50%を超える細胞が、約1000uMの用量まで有意な細胞死が観察されないTMZ単独と比較して、約50uM程度の低い用量のTMZで死に至る。T98G細胞(図23)では、scL−p53での治療後、LN−18ほどTMZに応答性ではないが、これらの高耐性細胞もまた、この薬物の致死効果に感作される。TMZへの露出前にscL−p53で治療した細胞は、IC50が600uMであり、一方でTMZのみを受容したものは、TMZ用量がおよそ2000uMになるまでIC50に達しない。上述のように、対照scL−vecをトランスフェクトした後、TMZに対する細胞の応答への効果は、最小または全くなく、これらの耐性細胞系における応答は、wtp53の存在によるものであることを示す。

実施例13
全身投与されたscL−p53によるテモゾロミド(TMZ)に対する脳腫瘍細胞のインビボ感作
scL−p53に加えてTMZを組み合わせての全身治療により誘発される、脳腫瘍の頭蓋内(IC)マウスモデルにおける腫瘍退縮
米国特許第7,780,882号に記載のように調製されたscL−p53の全身投与によってIC脳腫瘍のTMZへの感作によって誘発される、腫瘍増殖の阻害を検査するために、実験を行った。U87MG−Luc異種移植脳腫瘍を、U87MG−luc細胞を頭蓋内に接種することにより、ヌードマウスに誘発した。Caliper Life Sciencesから入手したこの細胞系は、ルシフェラーゼ遺伝子を安定的に発現するように改変されている。接種の10日後、担腫瘍動物に、TMZ単独(5.0mg/kg/注入)、scL−p53単独(30ug DNA/マウス/注入)、またはscL−p53と組み合わせてのTMZを、尾静脈から静脈内注入した。対照として、1つの群は、PBS(ビヒクル)を受容した。全ての静脈内注入を、2回/週で、合計10回の注入で投与した。腫瘍応答を評価するために、生物発光画像化(BLI)を、IVIS(登録商標)Imaging System’s Xenogenを使用して実行した。図24は、種々の群のインビボ抗腫瘍効果の比較である。腫瘍寸法と相関する生物発光信号を、カラーマップに示す。赤色(スケールバーの上部):より強い信号、紫色(スケールバーの底部):より弱い信号。腫瘍寸法/増殖の尺度である脳腫瘍の生物発光強度を、Xenogen Living Image(登録商標)ソフトウェアを使用して、郡間で比較し、図25に時間と共にプロットする。水平バーは、治療の期間を示す(最後の治療=24日目)。
TMZ単独およびscL−p53単独では、治療中IC腫瘍増殖にいくらかの最小効果を有したが、いずれの群の腫瘍も、治療の終了後、急速に寸法が増加した。対照的に、scL−p53とTMZとの組み合わせを受容したマウスの群における腫瘍は、治療中に、腫瘍増殖の阻害だけでなく、腫瘍の退縮も示した。より重要なことに、この退縮は、治療の終了後20日間を超えて継続した。
生物発光の発見を裏付けるために、マウスが3週間の治療を受ける前および後に、造影剤なしでMRIによってもまた、マウスを画像化した。生物発光によって組み合わせ治療群に観察された腫瘍の退縮は、ここでも観察された。図26において、縁取りは、神経膠芽腫の腫瘍を示す。単剤治療群に明らかであるような治療後の寸法増加の代わりに、scL−p53およびTMZの両方を受容したこれらの動物においては、いずれの残存腫瘍もほとんど検出不可能であったことは、明らかである。したがって、この実験は、scLにより送達されたwtp53が、GBM腫瘍をTMZに感作し、単に腫瘍増殖の阻害だけでなく、有意な腫瘍応答(退縮)を導くことができることを示す。

scL−p53およびTMZの組み合わせでの治療後に有意に増加した、頭蓋内GBM腫瘍を有するマウスの生存率
上述の実験が、治療後の退縮を含む有意な腫瘍応答を示したため、この組み合わせ治療の、生存率に対する効果を、次に評価した。U87MG−Luc異種移植脳腫瘍を、上述のようにヌードマウスに誘発した。接種の10日後、担腫瘍動物に、TMZ単独(25.0mg/kg/注入)、scL−p53単独(30ug DNA/マウス/注入)(米国特許第7,780,882号に記載のように調製)、またはscL−p53と組み合わせてのTMZを尾静脈から静脈内注入した。対照として、1つの群がPBS(ビヒクル)を受容した。全ての静脈内注入は、2回/週で、合計10回の注入で投与した。動物を2〜3回監視し、瀕死のときに安楽死させた。Kaplan-Meier法による分析結果を、図27および以下の表1に示す。図27の灰色のバーは、治療の期間を示す。TMZ単独で、このTMZ応答性の細胞系において、生存率を一定期間延ばすことができたが、全てのマウスが、平均生存期間112日で、およそ155日目までに腫瘍により死に至った。しかしながら、scL−p53を治療レジメンに加えることによって、生存期間は大幅に延長された。これらの動物においては、マウスの60%が、210日目でも依然として生存していた。したがって、この組み合わせレジメンを受容したマウスの生存延長%は、未治療マウスのものの740倍を超え、scL−p53単独のものの500倍、TMZ単独のもののほぼ2倍であった。したがって、TMZでの治療へのこのscL−p53の追加は、長期生存率の有意な増加をもたらす。

scL−p53およびTMZの組み合わせでの治療後に有意に増加した、TMZ耐性の頭蓋内GBM腫瘍を有するマウスの生存率
上述のインビトロ研究は、TMZ耐性脳腫瘍細胞のトランスフェクションは、scL−p53のトランスフェクションにより、TMZに感作することができることを示した。したがって、TMZ耐性ヒトGBM細胞系T98Gから誘導した頭蓋内腫瘍を有するマウスの生存率を評価するために、実験を行った。無胸腺ヌードマウスに、T98Gヒト神経膠芽腫細胞系を頭蓋内接種した。接種の10日後、動物をMRIにより画像化し、3つの群に均等に分割した。治療を、画像化の直後に開始した。動物を、14日間連続1日1回100mg/mのTMZで静脈内治療するか、scL−p53(30ug DNA/注入)(米国特許第7,780,882号に記載のように調製)を週2回2週間静脈内投与するか、または両方の治療の組み合わせを行った。生存率を監視した。Kaplan-Meier法による分析結果を、図28に示す。14日目におけるマウスの生存数/群を、各群に対して示す。この2週間の期間の治療にわたり、かなりの数の動物が、TMZまたはscL−p53を単剤として受容した2つの群において、それらの疾患のために死に至った。対照的に、組み合わせ治療を受容した5匹のマウス中4匹は、依然として生存していた。したがって、この小さな有効性実験は、インビトロデータを裏付け、scL−p53での治療が、以前に耐性であったGBM腫瘍をTMZに感作することができることを示す。

実施例14
scL−p53およびTMZの組み合わせによる頭蓋内脳腫瘍におけるアポトーシスの強化
腫瘍抑制遺伝子p53は、アポトーシス経路に関与することが既知である。scL−p53およびTMZの組み合わせで観察される、腫瘍細胞応答の増加および動物生存率の増加の原因となる機構の評価を開始するために、種々の治療後に、頭蓋内U87MG−luc2脳腫瘍に誘発されるアポトーシスのレベルを、Annexin V−FITCおよびフローサイトメトリーを使用して、判定した。U87MG−luc2脳腫瘍を、上述のように誘発した。細胞の接種の10日後、TMZ単独(1匹のマウスにつき1回の注入あたり5mg/kg、週2回の注入)、scL−p53単独(1匹のマウスにつき1回に注入あたり30ug DNA、週2回の注入)(米国特許第7,780,882号に記載のように調製)、またはscL−p53および遊離型TMZの組み合わせのいずれかで、マウスを治療した。各動物は、合計3回の注入を受け、その後動物を安楽死させ、単細胞集団を腫瘍から単離し、Annexin Vアッセイを受けさせた。
図29に示されるように、scL−p53およびTMZの組み合わせでの治療後、アポトーシス状態の腫瘍細胞の割合は、いずれの単独治療と比較しても、有意に増加する。したがって、これらの結果は、全身投与されたscL−p53のIC腫瘍による取り込みが、化学療法剤TMZに対するアポトーシス応答の強化をもたらすことを示す。

実施例15
scL−p53でのTMZ耐性GBM腫瘍の治療が、インビトロおよびインビボのMGMT発現の下方調節をもたらす
TMZ耐性の主要機構は、O−グアニン付加物を除去することによりTMZ誘発DNA損傷を修復する、O−メチルグアニン−DNA−メチルトランスフェラーゼ(MGMT)の過剰発現である。したがって、MGMT活性を下方調節する方法が、TMZの治療効果を強化することになる。多数の報告が、wtp53発現を増加させることが、MGMT等のDNA修飾遺伝子の発現を下方制御し、TMZ等のアルキル化剤に対する腫瘍細胞の感受性を増加させることができることを示している。上の実施例に記載のインビトロおよびインビボのデータは、scL−p53での治療が、脳腫瘍細胞において、TMZへの耐性を逆転させることができることを示した。この感作のための1つの可能性のある機構は、p53依存性のMGMTの下方調節である。scLにより送達されるwtp53の取り込みを、それが、インビトロのTMZ耐性T98Gヒト神経膠芽腫細胞およびインビボ皮下異種移植腫瘍における、MGMT発現レベルに影響するかどうかを判定するために検査した。T98G細胞に、scL−p53(米国特許第7,780,882号に記載のように調製)をトランスフェクトした。トランスフェクションの16および24時間後、細胞を摘出し、タンパク質を単離し、40ugマイクログラムの全タンパク質を、Nu−PAGE Precastの4〜12%の勾配ゲルを使用して電気泳動的に分画し、ニトロセルロース膜に移動させ、MGMTおよびGAPDHの発現をウエスタンブロッドアッセイによりプローブした。信号を、ECL試薬により検出した(図30)。
図30に示されるインビボ実験については、scL−p53(30ug DNA/注入/マウス)を、24時間以上にわたって、3回静脈内注入した。最後のscL−p53治療の16および24時間後に、マウスを安楽死させ、腫瘍を摘出し、タンパク質を抽出した。各時点において、4匹のマウスを摘出した。対照として、1つの群は、SGT−53を受容しなかった。40ug マイクログラムの全タンパク質を、Nu−PAGE Precast4〜12%の勾配ゲルを使用して電気泳動的に分画し、ニトロセルロース膜に移動させ、MGMTおよびGAPDHの発現をウエスタンブロット分析によりプローブした。信号を、ECL試薬により検出した。
インビトロでは、16時間までにMGMT発現の下方調節が完了し、トランスフェクションの24時間後まで続いた。同様に、インビボ研究においても、2つの動物においてタンパク質の事実上の排除を伴って、16時間でMGMT発現の有意な減少が明らかであった。最後の注入の24時間後までに、SGT−53で治療したマウスの全てに、事実上完全なMGMTの下方調節が、明らかに見られた。GAPDHタンパク質の一定した発現は、同等のタンパク質ローディングを示した。TMZによってこれらの腫瘍に誘発された、DNAの損傷を修復するためのMGMTの欠如は、外因性SGTに送達されたwtp53の、アポトーシス経路への好ましい影響を伴って、TMZの致死効果に対するT98Gの耐性を克服する役割を果たす傾向にある。
より重要なことに、同様の結果が、T98Gを有する頭蓋内腫瘍モデルにおいて観察された(図31)。この実験において、scL−p53(30ug DNA/マウス)を、1回のみ静脈内注入した。scL−p53注入の16〜72時間後の種々の時点で、マウスを安楽死させ、腫瘍を摘出し、タンパク質を抽出した。対照としての1つの群(UT)は、SGT−53を受容しなかった。40ug マイクログラムの全タンパク質を、Nu−PAGE Precastの4〜12%勾配ゲルを使用して電気泳動的に分画し、ニトロセルロース膜に移動させ、p53、MGMT、およびGAPDHの発現についてウエスタンブロット分析によりプローブした。信号を、ECL試薬により検出した。
単回scL−p53静脈内注入の16および24時間後において、p53タンパク質のレベルの増加は、外因性p53の存在を示すUT動物と比較して、明らかである。43および72時間までに、この信号は、UT対照のものと同様のレベルまで減少し戻った。さらに、重要なことには、皮下腫瘍に観察されるように、これらの頭蓋内腫瘍において、MGMTの発現の有意な減少が、scL−p53での治療の43および72時間後の両方において観察された。観察されたMGMT信号の減少のこの時期は、DNA修復機構を妨げることによって細胞をTMZに感作することにおける、p53の作用機構と一貫している。

実施例16
神経膠芽腫または神経膠肉腫を有する患者における、scL−p53およびTMZの組み合わせ治療
テモゾロミドの標準的な投与は、21日間毎日テモゾロミド投与を要する。scL−p53の可能な化学増感の有効性を最適化するために、好ましい実施形態において、scL−p53治療は、テモゾロミド治療の1日前に開始する。前臨床研究は、scL−p53複合体により送達されるwtp53腫瘍抑制遺伝子が、腫瘍を化学療法剤に感作するように機能し、薬物に対してより応答性にすることを示した。したがって、scL−p53の効果を得るためには、テモゾロミドが投与される際に、p53が発現することが、重要である。図に示されるスケジュール案を使用して、scL−p53を、テモゾロミド治療の開始時に発現させる。
代替の実施形態において、2回のscL−p53治療を、テモゾロミド治療の開始前に行う。ここで、scL−p53は、図33の表に示されるものと同一の日程で、1日目で開始して、投与する。しかしながら、最初のTMZ治療は、6日目まで行わない。テモゾロミドは、21日間(6日目〜26日目)、毎日(週末を含む)100〜250mg/mで経口投与する。

実施例17
メルファラン(MEL)を含む標的化されたカチオン性リポソームの調製
材料:
DOTAP(1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン、塩化物)
−Avanti Polar Lipids,Inc.から入手、Cat.#890890E、分子量698.55
−濃度:25mg/mLエタノール溶液
使用前に、無水エタノールで脂質を20mg/mlまで希釈する
DOPE(1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン)
−Avanti Polar Lipids,Inc.から入手、Cat.#850725E、分子量744.04
−濃度:25mg/mLエタノール溶液
使用前に、無水エタノールで脂質を20mg/mlまで希釈する
塩酸メルファラン(Mel)、粉末(分子量=341.7)
−Sigmaから入手、M2011−100mg、
−無水エタノール中で、希釈を助けるために10〜15ulの6N HClを用いて50mg/mlの濃度まで希釈する
超高純度の、内毒素を含まないLAL試薬水(例えば、BioWhittaker、Cat.#W50−500、内毒素0.005EU/ml未満)
注入器:22ゲージ針(part#81365)を有する1mlのHamilton Gastight Syringe(Hamilton#81230)

手順:
1. 新しいMel溶液を、溶解するまで(透明になるはず)、高速でボルテックスすることにより、6N HCl(およそ10〜15uL)を添加して、Melを無水エタノール中に50mg/ml(146.3mM)の濃度まで溶解することによって、毎回調製する。脂質を混合するために使用するまで、室温で保管する(以下のステップ3)。
2. 脂質溶液を、10〜15分間37℃で設置し、それに続いて、脂質溶液を、時折振動させながら、5分間65℃の水浴に設置する。
3. Lip−Melの調製:50℃〜60℃に設定された熱板上に、攪拌棒を有する茶色のガラス瓶を設置する。飛散させることなく高速で攪拌しながら、脂質およびMelを、次の順序(重要)で瓶に加える。
1:1(Lip:Mel)のモル比
DOTAP 175μl(20mg/ml)=5μmol、または3.5mg
DOPE 187.5μl(20mg/ml)=5μmol、または3.75mg
Mel溶液 68.3μl(50mg/ml)=10μmolを添加し、
3つ全てを添加した後、3分間継続的に攪拌する
4. 一方で、4,569uLのLAL水を、攪拌棒を有する茶色のガラス瓶中で、水浴で65℃まで温める。脂質−Mel溶液の添加直前に、瓶を熱板(50℃〜60℃)に移動させる。飛散させることなく、水を数秒間高速で攪拌し、攪拌棒から気泡を除去する。
5. 水を熱板上に保持する。脂質の添加中、(飛散させることなく)水を高速で攪拌し続ける。脂質およびMelを上述(ステップ2)のように混合した後、即座に、および可能な限り迅速に、注入用のHamiltonシリンジを使用して、混合物を熱板(50℃〜60℃)上の熱水に、渦の中心に直接注入する。脂質混合物の添加後、軽く蓋をしながら、1分間(飛散させることなく)高速で攪拌を継続する。
6. ガラス瓶を、室温の攪拌プレートに移動させ、軽く蓋をした溶液が、20〜25℃(室温)に冷めるまでゆっくりと攪拌を継続する
7. 室温のLAL水で、体積を5mlに調整する。
8. 0.22μm細孔のMilex GVフィルタを使用して、溶液を濾過する。
9. 必要であれば、粒径およびゼータ電位を測定する。
これらの調製方法の結果は、リポソームが、約20〜60nmの粒径および約10〜50mVのゼータ電位を有することを示す。

実施例18
化学結合なしの(単純な混合による)メルファランを含有する標的化されたカチオン性リポソーム(scL/MEL)の調製
上述の手順に従って調製されたMEL含有のカチオン性リポソームを使用して、本明細書に記載のリガンド標的化されたMELのカチオン性リポソーム複合体を、構成成分の単純な混合によって、化学結合なしで調製する。複合体の調製は、次の一般手順に従った。
リポソーム−水(または緩衝液)に、適切な量の標的部分を添加して、所望の比率を得、5〜10秒の穏やかな反転により混合する。標的部分は、トランスフェリンもしくは葉酸、または他のタンパク質を含むがこれらに限定されない、リガンドであってもよい。それは、トランスフェリンまたはHER−2受容体(例えば、TfRscFv)を含むがこれらに限定されない、細胞表面受容体を標的化する、抗体または抗体フラグメントであってもよい。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。所望の最終体積を得るためには、標的部分−Lip−MEL混合物を、所望の体積を得るために必要な任意の体積(なしを含む)の水(好ましくは、脱イオン水)、またはトリス緩衝液、HEPES緩衝液、またはリン酸緩衝生理食塩水を含むがこれらに限定されない任意のpHの緩衝液と混合し、5〜10秒間穏やかに反転させて混合する。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。
典型的に、インビトロアッセイでの使用のためには、最終的な複合体中のMELの量は、1ウェルあたり約1μM〜30μMであることが望ましく、インビボ使用のためには、1回の注入につき、約1mg/kg〜約50mg/kgのMELを提供することが望ましい。インビボでの使用のために、デキストロースまたはスクロースを、最後に、約1〜50%(V:V)のデキストロースまたはスクロース、好適には5%デキストロースまたは10%スクロースの最終濃度まで添加し、5〜10秒間穏やかな反転により混合する。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。
好適な比率1:30(抗体フラグメント:リポソーム、w:w)および1:1リポソーム:MEL(モル比)でのインビトロトランスフェクションの具体的な例は、次の通りである。おおよそ600uLの最終体積については、250μLのLip:TMZ(2mMストック)を、56.7μLの抗体フラグメントと(抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント[TfRscFv]の濃度0.21mg/mLで)混合する。293.3μLの水または緩衝液を添加する。
本方法によって調製される最終的な複合体の寸法(数平均)は、約10〜800nm、好適には約15〜400nm、最も好適には約20〜200nmであり、Malvern Zetasizer ZSを使用して、動的光散乱により測定されるゼータ電位は、約1〜100mV、より好適には5〜60mV、最も好適には10〜50mVである。この寸法は、効果的に、腫瘍の毛細血管床を通過するか、または血液脳関門を通過し、腫瘍細胞に到達するのに十分小さい。
上述のように調製した、デキストロースまたはスクロース(1〜50%、体積対体積)を含有する複合体はまた、凍結乾燥させて、室温、2〜8℃、または−20〜−80℃で保管することができる。試料は、使用の前に水で再構成する。再構成後の最終的な凍結乾燥複合体の寸法(数平均)は、約10〜800nm、好適には約15〜400nm、より好適には約20〜200nm、最も好適には50〜150nmであり、Malvern Zetasizer ZSを使用して動的光散乱により測定されるゼータ電位は、約1〜100mV、より好適には5〜60mV、最も好適には10〜50mVである。これらの複合体は、元の生物活性の少なくとも80%を保持する。

実施例19
遊離型(非封入型)MELと比較して、腫瘍細胞に対するLip/MEL効果の増加
scL/MELナノ複合体を、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:MELのモル比1:1および0.75:1(寸法=それぞれ30および25nm)(リポソーム濃度=2mM)、およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、上述のように調製した。scL/MELナノ複合体の寸法は、それぞれ、45および57nmであった。scL/MELのインビトロでの細胞致死能力を、KMS−11細胞において、遊離非封入型MELと比較した。
これらのインビトロ細胞生存率研究については、ヒト多発性骨髄腫細胞系KMS−11を使用した。これらは、非接着性細胞であり、浮遊状態で増殖する。2.6mlの無血清培地中の4×10個の細胞を、滅菌の50ml遠心分離管中で、400ulのscL/MEL(いずれかの比率で)または非封入型MELと共に、1時間インキュベートした。このインキュベーションに続き、培地に、最終濃度10%(0.3ml/管)までウシ胎児血清を補充した。さらに47時間インキュベートした後、細胞生存率を、トリパンブルーの細胞計数により判定した。これを達成するために、1部のトリパンブルー溶液を、1部の細胞懸濁液(1:1希釈)と、2mLのエッペンドルフチューブ中で混合する(例えば200μLのトリパンブルーを、200μLの細胞懸濁液と混合する)。血球計および顕微鏡を使用して、生存細胞(無染色)および死亡細胞(染色)の数を数える。0.1mmあたりの平均細胞数を計算し、mLあたりの細胞数を判定する。生存細胞の割合は、以下のように計算する。
生存細胞%=(生存細胞数/細胞数)×100
結果をプロットし、50%および30%の細胞死をもたらす薬物濃度であるIC50およびIC30値を、それぞれ、薬物濃度対生存細胞率のグラフから補間した。
図33は、中でMELがリポソームに封入される、腫瘍標的化scL/MELナノ複合体が、非封入型MELと比較して、抗癌効果を有意に改善したことを示す。非封入型MELは、17.6uMのIC50値を有する。対照的に、本発明の方法を介して、リポソーム対MELのモル比1:1でリポソーム中に封入し、本発明の腫瘍標的化ナノ複合体を用いて、おおよそ2倍低いMELで腫瘍細胞に送達した場合、MELは、癌細胞を効果的に致死させる(9.6uMのIC50)。それほど劇的ではないが、Lip/MELをリポソーム:Melの比率0.75:1(モル比)で調製した場合、非封入型MELとscL/MELとの間のIC50値にも、30%の減少があった。リポソーム単独でのトランスフェクションは、いかなる有意な細胞死(IC50>33μM)ももたらさず、scL/MELで観察された感作は、リポソームによる非特異的な細胞死の結果ではないことを示す。したがって、本発明の方法に使用される場合のリポソーム対メルファランの種々の異なるモル比は、単純な混合によって化学結合なしに本発明の方法を使用して標的化部分と複合する場合、多発性骨髄腫細胞に対する予想外に強化された効果を有する複合体をもたらす化合物をもたらすことになる。
同様の結果が、非封入型MELを、本明細書に記載の標的化部分なしのLip/MEL、および完全なscL/MELナノ複合体、ならびにリポソームのみと比較して、図34に示される。Lip/MELおよびscL/MELを、リポソーム対MELのモル比1:1(リポソーム濃度=2mM)で、実施例1および2に記載のように調製した。抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として、TfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、使用した。またもや、リポソームのみは、これらの多発性骨髄腫細胞に対して、事実上、細胞死効果を有さなかった。対照的に、標的化部分なしでさえも、本明細書に記載の方法を使用してモル比1:1(Lip:MEL)でリポソーム中に封入した場合、遊離型(非封入型)MELと比較して、IC50値に有意な減少があった。この感作レベルは、完全なscL/Mel複合体を使用した場合、さらに大きかった(ほぼ2倍)。本発明の方法を介してリポソーム中に封入した後の、このレベルの多発性骨髄腫細胞の感作は、予想外である。

実施例20
凍結乾燥および再構成後のscL/MELの生物活性の維持
スクロース(最終濃度=10%)を含有するscL/MEL複合体を、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:MELのモル比1:1(寸法=21nm)(リポソーム濃度=2mM)およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、上述のように調製した。この複合体を、次に凍結乾燥させ、試料を2〜8℃でデシケーター内に保管した。1週間の保管後、凍結乾燥したscL/Mel複合体を、内毒素を含まない水で再構成し、KMS−11細胞を上述のようにトランスフェクトするために使用した。再構成したscL/MELの寸法は、56nm(数平均)であり、本発明の方法によって調製する複合体を新たに調製した場合の好ましい寸法範囲内であった。したがって、凍結乾燥は、複合体の寸法を有意に変化させなかった。凍結乾燥/再構成されたscL/MELの細胞致死能力を、新たに調製したscL/MELおよび遊離型(非封入型)MELと比較した。結果を、図35に示す。新たに調製および凍結乾燥のscL/MELナノ複合体のIC50およびIC20値はいずれも、事実上同一である。したがって、この凍結乾燥した複合体もまた、その生物活性の少なくとも80%を維持することができる。

実施例21
scL/MELおよび腫瘍抑制遺伝子p53の組み合わせ療法
腫瘍抑制遺伝子p53経路の復元または活性化は、多発性骨髄腫細胞において、アポトーシス(プログラムされた細胞死)を誘発することを示している(Ludwig H,Beksac M,Blade J,Boccadoro M,Cavenagh J,Cavo M,et al.Current MM treatment strategies with novel agents:a European perspective.Oncologist 2010;15(1):6−25、Hurt EM,Thomas SB,Peng B,Farrar WL.Reversal of p53 epigenetic silencing in multiple myeloma permits apoptosis by a p53 activator.Cancer Biology & Therapy 2006;5:1154−60)。さらに、多発性骨髄腫疾患の原因となる分子を調査する研究は、骨髄腫細胞が、しばしば、健康な(すなわち、未変異の)p53遺伝子を有するが、p53タンパク質が非常に少ないことを示している。p53レベルの復元は、多発性骨髄腫細胞の増殖を遅延させ、それらの死をもたらす。したがって、p53遺伝子治療は、多発性骨髄腫に対する論理的な治療戦略である。

遺伝子治療のための腫瘍標的化scL−p53ナノ複合体
その開示が参照により全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第7,780,822号に記載のように、wtp53遺伝子をコードし、TfRscFv(scL−p53)を介して標的化されるプラスミドDNAを担持する送達システムの開発が成功している。scL−p53の全身投与は、多数の異なる腫瘍型において、高レベルのwtp53発現をもたらす。scL−p53はまた、化学療法/放射線と組み合わせて使用して、アポトーシスを誘発することによりこれらの標準的な治療法に対する腫瘍応答を増加させるために開発された。
原発性および転移性腫瘍の両方を効果的に標的化し、wtp53を効果的に送達することを示したscL−p53ナノ複合体の使用は、多発性骨髄腫細胞内のp53タンパク質のレベルを増加させる効果的な方法であるに違いない。

scL/MELおよびscL−p53の組み合わせ療法
scL/MELおよびscL−p53の組み合わせ使用について、本明細書に記載する。現在の治療に使用される形態である、非封入型MELと比較して、scL/MELでの治療後に、多発性骨髄腫の細胞死の予想外に高い増加を我々が示したので、単剤療法として使用するためのscL/MELの開発は、患者にとって有益であろう。しかしながら、多発性骨髄腫細胞におけるp53の発現を増加させることもまた、治療的可能性を有するため、組み合わせのアプローチは、さらに大きな治療的可能性を有することになる。

実験的アプローチ
scL−p53と組み合わせて使用する際の、scL/MELの使用による新規のより効果的な多発性骨髄腫の治療レジメンを開発するために、実験を設計した。

インビトロ結果
scL−p53での治療が、多発性骨髄腫の細胞死をもたらし得るという仮説を検証するために、予備的な細胞生存率アッセイを、上述のように実行した。上述のヒト多発性骨髄腫細胞系KMS−11を、scL−p53単独でトランスフェクトした。scL−p53は、米国特許第7,780,822号に記載の所定の順序で構成要素を単純に混合することによって、調製した。複合体を、正常なヒトwtp53遺伝子をコードするプラスミドの漸増用量で調製した。プラスミドDNA用量は、0〜1.3ug DNAの範囲であった。KMS−11細胞を、上述のものと同一の手順を使用してトランスフェクトした。生存細胞率をトランスフェクションの24時間後に測定し、IC50およびIC20値を判定した。scL−p53でのトランスフェクションは、用量依存性の細胞死レベルをもたらし、多発性骨髄腫細胞におけるwtp53の発現を、それ自体によって増加させることが、有意なレベルの細胞死につながることを示す(図36)。これは、多発性骨髄腫におけるp53の発現の調節に関する当該技術分野の報告は、全てが、追加の活性化剤か、または間接的、非直接的に、他のタンパク質の発現を妨害することによりp53を作用させるかのいずれかを採用していたため、予想外である。
いずれもが細胞死のレベルをそれら自身で増加させることが示されたscL/MELおよびscL−p53の組み合わせを、同時にトランスフェクトして、この組み合わせ療法に対するKMS−11細胞の応答を評価した。KMS−11細胞を、上述の手順を使用してトランスフェクトした。scL/MELを、抗トランスフェリン受容体単鎖抗体フラグメント(TfRscFv)を標的化部分として使用して、Lip:MELのモル比1:1(リポソーム濃度=2mM)、およびTfRscFv対リポソームの比率1:30(w:w)で、上述のように調製した。細胞(1チューブあたり4×10個)を、漸増用量のMELを含有する、異なるscL/MEL複合体でトランスフェクトした。scL−p53を、前述(米国特許第7,780,822号)のように調製した。全てのトランスフェクションに使用したDNA用量は、0.2ug/4×10細胞であった。この用量は、IC20がおおよそ0.2ugの用量であったことがわかった、図36からのデータに基づく。IC20を使用して、2つの治療の相加または相乗効果の検出を可能にした。KMS−11細胞を、遊離型(非封入型)MEL単独、scL/MEL単独、または遊離型(非封入型)もしくはscL封入型MELに加えてscL−p53を組み合わせて、トランスフェクトした(図37)。
遊離型MEL単体と比較して、scL/Mel複合体でのトランスフェクションは、薬物に対する有意なレベルの化学増感をもたらした。さらに、遊離型またはscL複合化MELのいずれかと組み合わせて使用した場合、scL−p53の追加は、この化学療法剤に対するKMS−11細胞の応答を有意に改善することができ、scL/MELおよびscL−p53の組み合わせが、最も効果的であった。治療薬として使用する標準形態である、非封入型MELのIC50と比較して(IC50=10.9)、scL/MELに加えてscL−p53のIC50は、4.57であり、細胞死において2倍を超える増加であった。
これらの研究は、インビトロで実行されたが、同様の結果(多発性骨髄腫の細胞死の増加)が、scL/MelおよびscL−p53が、組み合わせで、ヒト患者に全身投与された場合に生じるであろうこともまた、十分に予想される。scL−p53の用量は、週2回、5週間の注入で、2.4〜3.6mg/注入であることが予想される。scL/MELは、6〜16mg/mの用量の単回静脈内注入として、2週間間隔の4回投与で投与されるであろう。
ここで観察された組み合わせの予想外のレベルの強化は、ヒト患者における多発性骨髄腫の治療のための新しい治療法としての、この組み合わせアプローチの可能性を示す。

実施例22
アトロピンを含むカチオン性リポソームの調製
材料:
DOTAP(1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン、塩化物)
−Avanti Polar Lipids,Inc.から入手、Cat.#890890E、分子量698.55
−濃度:25mg/mLエタノール溶液
使用前に、無水エタノールで脂質を20mg/mlまで希釈する
DOPE(1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン)
−Avanti Polar Lipids,Inc.から入手、Cat.#850725E、分子量744.04
−濃度:25mg/mLエタノール溶液
使用前に、無水エタノールで脂質を20mg/mlまで希釈する
アトロピン、粉末(分子量=289.37)
−Sigmaから入手
−無水エタノール中で、100mMの濃度まで溶解する。
超高純度の、内毒素を含まないLAL試薬水(例えば、BioWhittaker、Cat.#W50−500、内毒素0.005EU/ml未満)
注入器:22ゲージ針(part#81365)を有する1mlのHamilton Gastight Syringe(Hamilton#81230)
手順:
1. アトロピンを、無水エタノール中で、溶解するまで(透明になるはず)高速でボルテックスにより、100mMの濃度に溶解することによって、新しいアトロピン溶液を、毎回調製する。脂質を混合するために使用するまで、室温で保管する(以下のステップ3)。
2. 脂質溶液を37℃で10〜15分間設置し、それに続いて、脂質溶液を、時折振動させながら、5分間65℃の水浴に設置する。
3. Lip−アトロピンの調製:50℃〜60℃に設定された熱板上に、攪拌棒と共に茶色のガラス瓶を設置する。飛散させることなく高速で攪拌しながら、脂質およびアトロピンを、次の順序(重要)で瓶に加える。
モル比1:1(Lip:アトロピン)
DOTAP 175μl(20mg/ml)=5μmol、または3.5mg
DOPE 187.5μl(20mg/ml)=5μmol、または3.75mg
アトロピン溶液 100μl(100mM)=10μmolを添加し、
3つ全てを添加した後、3分間継続的に攪拌する
4. 一方で、4,569uLのLAL水を、攪拌棒を有する茶色のガラス瓶中で、水浴で65℃まで温める。脂質−アトロピン溶液の添加直前に、瓶を熱板(50℃〜60℃)に移動させる。飛散させることなく、水を数秒間高速で攪拌し、攪拌棒から気泡を除去する。
5. 水を熱板上に保持する。脂質の添加中、(飛散させることなく)水を高速で攪拌し続ける。脂質およびアトロピンを上述(ステップ2)のように混合した後、即座に、および可能な限り迅速に、注入用のHamiltonシリンジを使用して、混合物を熱板(50℃〜60℃)上の熱水に、渦の中心に直接注入する。脂質混合物の添加後、軽く蓋をしながら、1分間(飛散させることなく)高速で攪拌を継続する。
6. ガラス瓶を、室温の攪拌プレートに移動させ、軽く蓋をした溶液が、20〜25℃(室温)に冷めるまでゆっくりと攪拌を継続する
7. 室温のLAL水で、体積を5mlに調整する。
8. 0.22μm細孔のMilex GVフィルタを使用して、溶液を濾過する。
9. 必要であれば、粒径およびゼータ電位を測定する。
これらの調製方法の結果は、リポソームが、約20〜100nmの粒径および約10〜50mVのゼータ電位を有することを示す。

実施例23
化学結合なしで(単純な混合による)アトロピンを含有する標的化されたカチオン性リポソームの調製
上述の手順に従って調製したアトロピンを含むカチオン性リポソームを使用して、本明細書に記載のリガンド標的化アトロピンのカチオン性リポソーム複合体を、構成要素の単純な混合により、化学結合なしに調製する。本複合体の調製は、以下の一般手順に従った。
リポソーム−水(または緩衝液)に、適切な量の標的部分を添加して、所望の比率を得、5〜10秒の穏やかな反転により混合する。標的部分は、トランスフェリンもしくは葉酸、または他のタンパク質を含むがこれらに限定されない、リガンドであり得る。それは、トランスフェリンまたはHER−2受容体(例えば、TfRscFv)を含むがこれらに限定されない、細胞表面受容体を標的化する、抗体または抗体フラグメントであってもよい。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。所望の最終体積を得るためには、標的部分−Lip−アトロピン混合物を、所望の体積を得るために必要な任意の体積(なしを含む)の水(好ましくは、脱イオン水)、またはトリス緩衝液、HEPES緩衝液、またはリン酸緩衝生理食塩水を含むがこれらに限定されない任意のpHの緩衝液と混合し、5〜10秒間穏やかに反転させて混合する。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。
インビボでの使用のために、デキストロースまたはスクロースを、最後に、約1〜50%(V:V)のデキストロースまたはスクロース、好適には5%デキストロースまたは10%スクロースの最終濃度まで添加し、5〜10秒間穏やかな反転により混合する。この混合物を、室温で10〜15分保持する(おおよそ5分後に、再度5〜10秒間穏やかに反転させる)。
本方法によって調製される最終的な複合体の寸法(数平均)は、約10〜800nm、好適には約15〜400nm、最も好適には約20〜200nmであり、Malvern Zetasizer ZSを使用して、動的光散乱により測定されるゼータ電位は約1〜100mV、より好適には5〜60mV、最も好適には10〜50mVである。この寸法は、効果的に、腫瘍の毛細血管床を通過するか、または血液脳関門を通過するのに十分小さい。
本明細書に記載の方法および適用に対する他の好適な修正および適応が、いずれの実施形態の範囲からも逸脱することなくなされてもよいことは、関連技術分野の当業者には容易に明らかであろう。
特定の実施形態が、本明細書に例示および記載されるとはいえ、特許請求の範囲は、特定の形態、または記載および示された部分の配置に限定されるものではないことを理解されたい。本明細書において、例示的な実施形態を開示しており、特定の用語が採用されるが、それらは、一般的で記述的な意味でのみで、制限する意図はなく使用される。実施形態の修正および変形が、上述の教示の範囲内で可能である。したがって、実施形態は、具体的に記載されるもの以外にも、実施することが可能であることを理解されたい。
本明細書に引用される全ての出版物、特許、および特許出願は、各個別の出版物、特許、または特許出願が、参照によって組み込まれることを具体的かつ個別に示されるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (161)

  1. 標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法であって、
    (a) エタノール中に1つ以上のカチオン性脂質を含む、脂質溶液を調製すること、
    (b) テモゾロミドの溶液を調製すること、
    (c) 前記脂質溶液を前記テモゾロミドの溶液と混合すること、
    (d) 脂質とテモゾロミドとの前記混合物を、水溶液に注入し、それによって、テモゾロミドのカチオン性リポソームを形成すること、
    (e) 前記テモゾロミドのカチオン性リポソームを、リガンドと混合して、前記標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソームを形成すること、ここで前記リガンドが、前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない
    を含む、方法。
  2. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項2に記載の方法。
  4. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記テモゾロミドの溶液が、ジメチルスルホキシド(DMSO)中に調製される、請求項1に記載の方法。
  6. 前記脂質溶液が、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記テモゾロミドの溶液が、約1mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項1に記載の方法。
  8. 前記テモゾロミドの溶液が、約50mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項7に記載の方法。
  9. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項1に記載の方法。
  10. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項9に記載の方法。
  11. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約1:1である、請求項10に記載の方法。
  12. リガンド:脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項1に記載の方法。
  13. リガンド:脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項12に記載の方法。
  14. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項4に記載の方法。
  15. 標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法であって、
    (a) エタノール中に、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、脂質溶液を調製すること、
    (b) テモゾロミドの溶液を調製すること、
    (c) 前記脂質溶液を前記テモゾロミドの溶液と混合すること、
    (d) 脂質とテモゾロミドとの前記混合物を水溶液に注入し、それによって、テモゾロミドのカチオン性リポソームを形成すること、
    (e) 前記テモゾロミドのカチオン性リポソームを抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)と混合し、前記標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を形成すること、ここで前記TfRscFvが、前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない
    を含む、方法。
  16. 前記テモゾロミドの溶液が、ジメチルスルホキシド(DMSO)中に調製される、請求項15に記載の方法。
  17. 前記テモゾロミドの溶液が、約1mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項15に記載の方法。
  18. 前記テモゾロミドの溶液が、約50mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項17に記載の方法。
  19. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項15に記載の方法。
  20. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項19に記載の方法。
  21. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約1:1である、請求項20に記載の方法。
  22. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項15に記載の方法。
  23. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項22に記載の方法。
  24. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項23に記載の方法。
  25. 患者における癌を治療する方法であって、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を、前記患者に投与することを含み、ここで前記標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体が、
    (a) 1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、カチオン性リポソーム、
    (b) テモゾロミド、および
    (c) 前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない、リガンド
    を含む、方法。
  26. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項25に記載の方法。
  27. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項26に記載の方法。
  28. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項27に記載の方法。
  29. 前記テモゾロミドが、約10mg/m〜約500mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項25に記載の方法。
  30. 前記テモゾロミドが、約50mg/m〜約250mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項29に記載の方法。
  31. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項25に記載の方法。
  32. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項31に記載の方法。
  33. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミドのモル比が、約1:1である、請求項32に記載の方法。
  34. リガンド:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項25に記載の方法。
  35. リガンド:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項34に記載の方法。
  36. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項28に記載の方法。
  37. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、舌下(SL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項25に記載の方法。
  38. 前記癌が、頭頸部癌、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、脳腫瘍、神経内分泌癌、子宮頸癌、肺癌、肝臓癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、黒色腫、網膜芽腫、卵巣癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、多発性骨髄腫、または血液の癌である、請求項25に記載の方法。
  39. 前記脳腫瘍が、神経膠腫、星状細胞腫、または神経膠芽腫である、請求項38に記載の方法。
  40. 前記標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体と組み合わせて、前記患者に追加的治療を施すことをさらに含む、請求項25に記載の方法。
  41. 前記追加的治療が、化学療法剤、小分子、放射線療法、または核酸系療法を施すことを含む、請求項40に記載の方法。
  42. 前記核酸系療法が、野生型p53を発現するプラスミドDNAを含むカチオン性リポソーム複合体の投与を含む、請求項41に記載の方法。
  43. 患者における脳腫瘍を治療する方法であって、標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を前記患者に投与することを含み、前記標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体が、
    (a) 1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、カチオン性リポソーム、
    (b) テモゾロミド、および
    (c) 前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)
    を含む、方法。
  44. 前記テモゾロミドが、約10mg/m〜約500mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項43に記載の方法。
  45. 前記テモゾロミドが、約100mg/m〜約250mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項44に記載の方法。
  46. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項43に記載の方法。
  47. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項46に記載の方法。
  48. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:テモゾロミドのモル比が、約1:1である、請求項47に記載の方法。
  49. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項43に記載の方法。
  50. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項49に記載の方法。
  51. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項50に記載の方法。
  52. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、舌下(SL)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項43に記載の方法。
  53. 前記脳腫瘍が、神経膠腫、星状細胞腫、または神経膠芽腫である、請求項43に記載の方法。
  54. 患者における癌を治療する方法であって、請求項1に記載の方法によって調製された標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体を、前記患者に投与することを含む、方法。
  55. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項54に記載の方法。
  56. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項55に記載の方法。
  57. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項56に記載の方法。
  58. テモゾロミドが、約10mg/m〜約500mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項54に記載の方法。
  59. テモゾロミドが、約50mg/m〜約250mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項58に記載の方法。
  60. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項54に記載の方法。
  61. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項57に記載の方法。
  62. 脂質:テモゾロミドのモル比が、約1:1である、請求項60に記載の方法。
  63. リガンド:脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項54に記載の方法。
  64. リガンド:脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項63に記載の方法。
  65. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、舌下(SL)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項54に記載の方法。
  66. 前記癌が、頭頸部癌、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、脳腫瘍、神経内分泌癌、子宮頸癌、肺癌、肝臓癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、黒色腫、網膜芽腫、卵巣癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、多発性骨髄腫、または血液の癌である、請求項54に記載の方法。
  67. 前記脳腫瘍が、神経膠腫、星状細胞腫、または神経膠芽腫である、請求項66に記載の方法。
  68. 前記標的化されたテモゾロミドのカチオン性リポソーム複合体との組み合わせで、前記患者に追加的治療を投与することをさらに含む、請求項54に記載の方法。
  69. 前記追加的治療が、化学療法剤、小分子、放射線療法、または核酸系療法の投与を含む、請求項68に記載の方法。
  70. 前記核酸系療法が、野生型p53を発現するプラスミドDNAを含むカチオン性リポソーム複合体の投与を含む、請求項69に記載の方法。
  71. 標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法であって、
    (a) エタノール中に1つ以上のカチオン性脂質を含む脂質溶液を調製すること、
    (b) メルファランの溶液を調製すること、
    (c) 前記脂質溶液を前記メルファランの溶液と混合すること、
    (d) 脂質とメルファランとの前記混合物を水溶液に注入し、それによって、メルファランのカチオン性リポソームを形成すること、
    (e) 前記メルファランのカチオン性リポソームを、リガンドと混合して、前記標的化されたメルファランのカチオン性リポソームを形成すること、ここで前記リガンドが、前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない
    を含む、方法。
  72. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項71に記載の方法。
  73. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項72に記載の方法。
  74. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項73に記載の方法。
  75. 前記メルファランの溶液が、塩酸を加えた無水エタノール中に調製される、請求項71に記載の方法。
  76. 前記脂質溶液が、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、請求項71に記載の方法。
  77. 前記メルファランの溶液が、約1mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項71に記載の方法。
  78. 前記メルファランの溶液が、約50mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項77に記載の方法。
  79. 脂質:メルファランのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項71に記載の方法。
  80. 脂質:メルファランのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項79に記載の方法。
  81. 脂質:メルファランのモル比が、約1:1である、請求項80に記載の方法。
  82. リガンド:脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項71に記載の方法。
  83. リガンド:脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項82に記載の方法。
  84. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項74に記載の方法。
  85. 標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を調製する方法であって、
    (a) エタノール中に、1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む脂質溶液を調製すること、
    (b) メルファランの溶液を調製すること、
    (c) 前記脂質溶液を前記メルファランの溶液と混合すること、
    (d) 脂質とメルファランとの前記混合物を水溶液中に注入し、それによって、メルファランのカチオン性リポソームを形成すること、
    (e) 前記メルファランのカチオン性リポソームを抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)と混合し、前記標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を形成すること、ここで前記TfRscFvが、前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない
    を含む、方法。
  86. 前記メルファランの溶液が、塩酸を加えた無水エタノール中に調製される、請求項85に記載の方法。
  87. 前記メルファランの溶液が、約1mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項85に記載の方法。
  88. 前記メルファランの溶液が、約50mM〜約200mMの濃度で調製される、請求項87に記載の方法。
  89. 前記メルファランの溶液が、約145mM〜約150mMの濃度で調製される、請求項88に記載の方法。
  90. 脂質:メルファランのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項85に記載の方法。
  91. 脂質:メルファランのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項90に記載の方法。
  92. 脂質:メルファランのモル比が、約1:1である、請求項91に記載の方法。
  93. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項85に記載の方法。
  94. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項93に記載の方法。
  95. TfRscFv:脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項93に記載の方法。
  96. 患者における癌を治療する方法であって、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を、前記患者に投与することを含み、前記標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体が、
    (a) 1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、カチオン性リポソーム、
    (b) メルファラン、および
    (c) 前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない、リガンド
    を含む、方法。
  97. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項96に記載の方法。
  98. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項97に記載の方法。
  99. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項98に記載の方法。
  100. 前記メルファランが、約1mg/m〜約100mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項96に記載の方法。
  101. 前記メルファランが、約5mg/m〜約20mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項100に記載の方法。
  102. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:メルファランのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項96に記載の方法。
  103. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:メルファランのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項102に記載の方法。
  104. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:メルファランのモル比が、約1:1である、請求項103に記載の方法。
  105. リガンド:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項96に記載の方法。
  106. リガンド:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項105に記載の方法。
  107. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項99に記載の方法。
  108. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、舌下(SL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項96に記載の方法。
  109. 前記癌が、頭頸部癌、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、脳腫瘍、神経内分泌癌、子宮頸癌、肺癌、肝臓癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、黒色腫、網膜芽腫、卵巣癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、多発性骨髄腫、または血液の癌である、請求項96に記載の方法。
  110. 前記癌が、多発性骨髄腫である、請求項109に記載の方法。
  111. 前記標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体と組み合わせて、前記患者に追加的治療を施すことをさらに含む、請求項96に記載の方法。
  112. 前記追加的治療が、化学療法剤、小分子、放射線療法、または核酸系療法を施すことを含む、請求項111に記載の方法。
  113. 前記核酸系療法が、野生型p53を発現するプラスミドDNAを含むカチオン性リポソーム複合体の投与を含む、請求項112に記載の方法。
  114. 患者における癌を治療する方法であって、標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を、前記患者に投与することを含み、前記標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体が、
    (a) 1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、カチオン性リポソーム、
    (b) メルファラン、および
    (c) 前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)
    を含む、方法。
  115. 前記メルファランが、約1mg/m〜約100mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項114に記載の方法。
  116. 前記メルファランが、約5mg/m〜約20mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項115に記載の方法。
  117. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:メルファランのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項114に記載の方法。
  118. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:メルファランのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項117に記載の方法。
  119. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:メルファランのモル比が、約1:1である、請求項118に記載の方法。
  120. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項114に記載の方法。
  121. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項120に記載の方法。
  122. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項121に記載の方法。
  123. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、舌下(SL)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項114に記載の方法。
  124. 前記癌が、多発性骨髄腫である、請求項114に記載の方法。
  125. 患者における癌を治療する方法であって、請求項71に記載の方法によって調製された標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体を、前記患者に投与することを含む、方法。
  126. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項125に記載の方法。
  127. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項126に記載の方法。
  128. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項127に記載の方法。
  129. 前記メルファランが、約1mg/m〜約100mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項125に記載の方法。
  130. 前記メルファランが、約5mg/m〜約20mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項129に記載の方法。
  131. 脂質:メルファランのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項125に記載の方法。
  132. 脂質:メルファランのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項128に記載の方法。
  133. 脂質:メルファランのモル比が、約1:1である、請求項131に記載の方法。
  134. リガンド:脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項125に記載の方法。
  135. リガンド:脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項134に記載の方法。
  136. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、舌下(SL)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項125に記載の方法。
  137. 前記癌が、頭頸部癌、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、脳腫瘍、神経内分泌癌、子宮頸癌、肺癌、肝臓癌、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、絨毛腫、黒色腫、網膜芽腫、卵巣癌、泌尿生殖器癌、胃癌、結腸直腸癌、多発性骨髄腫、または血液の癌である、請求項125に記載の方法。
  138. 前記癌が、多発性骨髄腫である、請求項137に記載の方法。
  139. 前記標的化されたメルファランのカチオン性リポソーム複合体と組み合わせて、前記患者に追加的治療を施すことをさらに含む、請求項125に記載の方法。
  140. 前記追加的治療が、化学療法剤、小分子、放射線療法、または核酸系療法を施すことを含む、請求項139に記載の方法。
  141. 前記核酸系療法が、野生型p53を発現するプラスミドDNAを含むカチオン性リポソーム複合体の投与を含む、請求項140に記載の方法。
  142. 患者における脳腫瘍を治療する方法であって、前記患者に、
    (a) カチオン性リポソーム複合体であって、
    (1) 1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、カチオン性リポソーム、
    (2) 野生型p53を発現するプラスミドDNA、および
    (3) 前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)
    を含む、カチオン性リポソーム複合体、ならびに
    (b) テモゾロミド
    を投与することを含む、方法。
  143. 前記テモゾロミドが、前記カチオン性リポソーム複合体と同時またはその後に投与される、請求項142に記載の方法。
  144. 前記テモゾロミドが、約10mg/m〜約500mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項142に記載の方法。
  145. 前記テモゾロミドが、約100mg/m〜約250mg/mの用量で前記患者に投与される、請求項144に記載の方法。
  146. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、舌下(SL)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項142に記載の方法。
  147. 前記脳腫瘍が、神経膠腫、星状細胞腫、または神経膠芽腫である、請求項142に記載の方法。
  148. 患者における有機リン中毒を治療する方法であって、標的化されたアトロピンのカチオン性リポソーム複合体を、前記患者に投与することを含み、前記標的化されたアトロピンのカチオン性リポソーム複合体が、
    (a) 1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)および1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)を含む、カチオン性リポソーム、
    (b) アトロピン、ならびに
    (c) 前記カチオン性リポソームと直接的に複合するが、化学的に結合しない、リガンド
    を含む、方法。
  149. 前記リガンドが、抗体、抗体フラグメント、またはタンパク質である、請求項148に記載の方法。
  150. 前記リガンドが、単鎖Fv抗体フラグメントである、請求項149に記載の方法。
  151. 前記単鎖Fv抗体フラグメントが、抗トランスフェリン受容体単鎖Fv(TfRscFv)である、請求項150に記載の方法。
  152. 前記アトロピンが、約1mg〜約10mgの用量で前記患者に投与される、請求項148に記載の方法。
  153. 前記アトロピンが、約2mg〜約6mgの用量で前記患者に投与される、請求項152に記載の方法。
  154. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:アトロピンのモル比が、約0.1:1〜約5:1である、請求項148に記載の方法。
  155. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:アトロピンのモル比が、約0.5:1〜約2:1である、請求項154に記載の方法。
  156. 前記カチオン性リポソーム中の脂質:アトロピンのモル比が、約1:1である、請求項155に記載の方法。
  157. リガンド:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.01:1〜約0.5:1である、請求項148に記載の方法。
  158. リガンド:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.3:1〜約0.4:1である、請求項157に記載の方法。
  159. TfRscFv:前記カチオン性リポソーム中の脂質の重量比が、約0.33:1である、請求項151に記載の方法。
  160. 前記投与が、静脈内(IV)、腫瘍内(IT)、病巣内(IL)、舌下(SL)、エアロゾル(aerosal)、経皮(percutaneous)、経口、内視鏡的、局所的、筋肉内(IM)、皮内(ID)、眼球内(IO)、腹腔内(IP)、経皮(transdermal)(TD)、鼻腔内(IN)、脳内(IC)、臓器内(例えば、肝臓内)、徐放性インプラント、もしくは皮下投与であるか、または浸透圧もしくは機械式ポンプを使用する投与を介する、請求項148に記載の方法。
  161. 前記リポソームが、前記血液脳関門を通過する、請求項148に記載の方法。
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