TWI231368B - High energy phototherapeutic agents - Google Patents

Description

1231368 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----------- 五、發明說明（1 ) 發_明之背景 本發明係有關一種高能量光療劑，或更詳細地係有 關輻射激活作用及使用該光療劑或輻射激活劑之治療與 成像方法。更詳細地，係有關罹病組織之治療與成像作 用，该罹病組織諸如腫瘤，特別是癌症腫瘤。 罹病組織或腫瘤，諸如該癌症罹病組織或腫瘤，通常 在稱作輻射治療之一方法中，以離子輻射加以治療。 用於癌症之輻射治療（其一般使用具有丨千電子伏特以 上的能量之電磁輻射），一般藉由以高穿透性離子輻射攻 擊快速生長的細胞而產生作用。因該輻射作用可深入組織 之能力，特別當罹病組織係為骨或其他稠密或不透明的結 構或位於其中時，故其使用頗具吸引力。不幸地，以快速 生長作為致標作用之唯一的標準，並不能將該治療的效應 侷限於癌細胞。 因此，曾改良用以將離子輻射傳送至癌症腫瘤位址之 方法，以將該輻射的效應侷限於癌症腫瘤之一般區域。然 而，因健康組織與癌症組織對於輕射一般具有類似的生物 反應，必須加強所傳送的輪射在該腫瘤内或其附近之效力 (或對其之生物反應），同時不影響周圍的健康組織。 已發展出光動力治療（PDT)作為離子輻射之替代方案 ，其在用於治療多種癌症方面深具希望。光動力治療，係 一種光激活劑與位址專一性輻照（使用非離子化、光輻射） 之組合，以在諸如腫瘤之罹病組織中產生一治療反應。在 光動力治療中，藉由天然方法或經由局部施用，而使得光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） iL-----------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 1231368 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

否，係依（1)試劑

本紙張尺度翻t關家標準（CNS)A4娜（21G x 297^^) A7 B7 五、發明說明（2 ) 激活劑之濃度係偏好位於罹病組織之内，而非位於健康的 周圍組織之中。相對於經由標準輻射治療所取得者，此提 供一附加程度的組織專一性，因為光動力治療僅於一光激 活劑存在於組織中時方具有效用。因此，可藉由控制該劑 之分布而避免損傷周圍健康組織。不性地，當於光動力治 療之光照步驟使用傳統方法時，（1)該治療所需的光無法 深入組織，及（2)外科醫師對於治療位址之空間掌控能力 極微。當罹病組織或腫瘤深入地座落於或位於骨或其他不 透明結構中時，其特別麻煩。本發明之部分發明者曾經解 決光動力治療之許多該等問題，如共同讓與之美國專利第 5,829,448號中所示。 具他人則致力於開發藉由上述的離子輻射而 活或活化之試劑。潛在地，該輻射作騎能治療之罹病 織的位置，比光輻射作用可能治療者更加深人。用於該 射作用之試劑係稱作輻射激活劑。亦需要藉由天然方法 經由局部施用，達到輻射激活劑於罹病組織之内的偏好 度，以提供相料㈣鮮輕射治療所轉者之附加的 一性。所需的結果係當輻射激活劑存在於組織中時，輕 作用更具效力’使得僅錄少量的料仙及可治療病 腫瘤或其他罹病組織，及因而降低因附隨的輻射暴露所 成周圍健康組織的潛在損傷。因而，可增強安全性盥效 輻射激活劑方法最終成功或失敗與

i tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1231368 ΚΙ 五、發明說明（3 ) 的〜療性能，及（2)在活化位址之疾病專一性而定。然而 目刖所用的試劑與致標之措施，在各項中具有不合格的 結果。 輻射激活劑之治療性能，主要係為相較於未激活組織 而a，所施用輻射劑量在激活組織中之增強的吸收作用之 一函數。該差示吸收作用，一般係藉由使用對於一特定輻 射類型（諸如X光）具有吸收截面的試劑而達成。例如，經 ¥使用以原子形式或納入一分子載劑之金屬或鹵素原子， 因其等具有向的X光截面。該等原子之X光吸收作用，似 乎導致次級輻射釋出、離子化作用及其他化學或物理程序 ，而增加所施用能源之局部細胞毒性（即輻射引發的細胞 死亡’或”光細胞毒性，，）。 然而，高的光細胞毒性並不足以使一試劑成為一個可 被接受的試劑。當未施用能源時，該試劑的效應亦必繹為 極微的（亦即在缺乏輻射作用之下具有低的毒性，或，，暗細 胞毒性”）。不幸地，目前所研究作為輻射激活劑的許多試 wJ具有下列的缺點·（a)相當南的暗細胞毒性，或（b)低 的光細胞毒性-暗細胞毒性之比例，因而限制其等之效力 與可接受度。具有高的光細胞毒性對於暗細胞毒性之比例 的试劑，係為有利的，因其等（1)於一劑量範圍内可安全 使用，（2)在治療位址展現增進的效力（因其等的相對安全 性之故，而能以較高的劑量使用），及（3)將較為病人的身 體所接受。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） illrll4k—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 1231368 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _______B7 _ 五、發明說明（4 ) 目前的許多輻射激活劑之另外的問題在於，該試劑並 未在腫瘤中達成顯著的偏好濃度。更詳細地，大部份的輻 射激活劑之致標作用係基於物理性致標作用，諸如經由滲 漏的神經血管結構而擴散進入腫瘤，其最終的成功或失敗 與否係基於腫瘤對於該試劑之滲透性，其中該試劑為水溶 性或於一懸浮配方物中。結果，一般需要局部或系統投予 高劑量的試劑，以飽和所有的組織，以企望在所需的治療 區域或標的達到一治療濃度。在該試劑之投藥作用後，病 人必須等候數小時至數天之肅清時間，以企望過量的試劑 可自所需治療位址周圍的健康活組織排除。之後，輻照所 需治療位址之殘餘試劑，以企望在罹病組織產生所需的細 胞毒性效應。該方法亦可能因為仍存於周圍健康組織中的 殘餘試劑之不利的但無法避免的活化作用，而不幸地損及 周圍的健康組織。解決該問題之一方法，係將輕射激活劑 與一部份偶合，該部份能改良對於罹病組織之生物致標作 用。然而，已證明該方法很難達成。 若能使用輻射激活劑以增進有關標的尺寸、位址與深 度之辨硪，使能更精確地將治療輕照傳送至標的諸如癌症 腫瘤，亦為非常有利的。合併該試劑的診斷用途（作為一 對比劑）與治療用途（作為一輻射激活劑），將藉由⑴降低 診斷與治療所需程序之數目，⑵降低診斷與治療之總體 時間，及⑶降低成本，而降低病人的風險。 目此，本發明之—目標係開發新的輻射激活劑，其具 10 0 tm (CNS)A4 1 — li-L-----------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 1231368 A7

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖係鹵素的能量相對於χ光截面之圖。 見重較佳具體例之詳細説明 本發明係有關能有效率地與X光或其他類型的離子輕 射父互作用之試劑，以產生一種有利的生物反應，及係有 關使用該等試劑之治療與成像方法。 本杳明之發明者發現在罹病組織之細胞膜與其他關鍵 組成成份與結構中展現濃度偏好之強輻射劑，諸如後述之 鹵化汕煙，可展現附加的治療劑量增強作用，其優於以已 知試劑或增強機制所可能達到者。該附加的治療劑量增強 作用，係歸因於增進該試劑與罹病組織交互作用時之接近 程度，而在敏感結構輻照與後續的輻射激活期間，增加該 試劑之輕射激活產量之故。更詳細地，大部份的輻射激活 劑之作用方式，係藉由吸收高穿透性能量（其本身與組織 之交互作用極少），然後以穿透性較低、細胞毒性較高的 形式（諸如低能量次級輻射）釋出該能量，其主要僅與鄰近 的生物敏感性構造或物質（諸如細胞膜或基因物質）交互作 本紙張尺度細中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐)

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1231368 A7 B7 五、發明說明（ 作用而將.亥武劑傳送至該標的)，或藉由增加該試劑在 位於、鄰近或進人該標的之局部濃度，例如經由注射、漫 灌或喷灑之局部傳送作用。 較佳，該等試劑具有大的X光截©;高的光細胞毒性 對於暗細胞毒性之比例；蓄積於罹病組織之偏好；低的試 劑成本，自if组織之快速肅清作用；&有效的規程管理 吕己錄（以增進主管單位奐醫學界之接受度）。 本案申请者發現一種符合該標準之試劑類型，其較佳 用於本發明中。戎等試劑係稱作齒化。山煜，及示於第圖 中，其中符號χ、γ與z代表存在於指定位置之各種元素， 而符號R1與R2代表存在於指定位置之各種官能基。代表性 鹵化汕煜之物理與光化學性質（諸如在X、γ與Ζ位置之官 能基R1與R2以及分子量）歸納於所附的第1表。雖然許多鹵 化ΰ山煜係局度溶於水溶液中，一般而言皆展現對於選擇性 分配進入一疏水性環境諸如細胞膜内之偏好。 一般而言’鹵化吡煜之特徵在於低的暗細胞毒性及其 光化學性質貫質上不受局部化學環境或連接於Rl與R2位置 之g此性衍生物之影響。更進一步，鹵化仙煙將基於其固 有的選擇性分配性質而致標一些腫瘤或其他罹病組織之標 的。 鹵煜之一特定實例為四碘四氯螢光素（4,5,6,7_四 氯-2’，4’，5’，7’-四碘螢光素，見第ia圖中之1〇)。更詳細地 ’發現四峨四氣螢光素具有蓄積於一些腫瘤或其他罹病組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ill lil· —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11

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1231368 織之偏好（即致標作用）。更進一步，四碘四氣螢光素具有 其他的有利特性，諸如其暗細胞毒性極微、成本相當低、 自身體迅速肅清之能力、及已部份建立之規程管理記錄。 更進一步，本案之發明者發現四碘四氣螢光素之特殊化學 性質，使其能以高濃度溶於水溶液中，同時保有對於疏水 性環境諸如細胞膜内之顯著偏好。 本案之發明者亦發現··有關齒化。山煜用以致標特定組 織或其他位址標的之裝置，可藉由在R1與R2位置連接特定 的官能性衍生物，以改變該試劑之化學分配或生物活性， 而加以最佳化。例如，在R1與R2位置連接一或多個致標部 ^以坫進對於諸如癌腫瘤組織或局部感染位址的特定組 織標的之致標能力。該等致標部份包括DNA、RNA、胺基 酸、蛋白質、抗體、配位體、輔抗原、碳水化合物受體或 複合劑、脂質受體或複合劑、蛋白質受體或複合劑、螯合 劑、封裝載劑、短或長鏈脂族或芳族碳水化合物，包括該 等含有酸、酮、醇、g旨、醯胺、胺、腈、疊氮化物或其他 親水性或疏水性部份。 因此，该特性的實例之一係結合四碘四氯螢光素與一 種脂質（經由酯化作用而連接於R1位置），以增加四碘四氯 螢光素之親脂性，及進而改良其於病人中之致標性質。該 種經改良之試劑能以微胞懸浮液方式直接施用，或與諸如 表面活性劑之輸送載劑一起投予，而增加對於腫瘤細胞標 的之致標能力。該試劑之適宜配方物包括局部施用的乳霜 297公釐） 11— -il· --------訂---------^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度_中國國家標準（CNS)A4規格（21? 12 1231368

五、發明說明（ 濟 慧 局 員 工 消 與乳液，及用於靜脈注射或非經腸注射之液體。 第4圖顯示，鹵化α山煙之鹵素的強力吸收作用，係發 於遠低於標準的X光診斷或治療設備所用之能量，其一般 高於30千電子伏特。事實上，鹵化,山煜之鹵素含量，使得 此類的試劑成為強力的X光吸收劑，及因而非常適於作為 輻射激活劑。更進一步，因χ光截面係依氟〈氯〈溴〈碘之 -人序而顯著地增加’較佳係於X光激活作用中使用具有高 碘或溴含量的鹵化汕煜。更進一步，試驗顯示：相較於以 其他_素所可能達成者，礙或溴之存在增強激活作用。因 此’如第I表所示，鑑於個別的鹵素含量差異之結果，四 溴四碘螢光素、四碘四氯螢光素、二氫四溴螢光素 B(Phloxine Β)、四碘螢光素Β、及四溴螢光素丫的又光截面 將大於紅色溶劑或四溴螢光素Β，及因此係較佳作為X光 激活劑者。更佳，四碘四氯螢光素及其衍生物之高碘含量 ，以及4,5,6,7-四溴四碘螢光素及其衍生物之附加的溴組 成，使該等試劑成為該類型中之最佳的X光激活劑。 因此，在本發明的一個更佳的具體實例中，係以至少 種鹵化仙煜作為一種又光激活劑或輻射激活劑，以使用 輻射激活作用治療罹病組織。在輕射激活作用之前，該試 劑能以技藝中所熟知之方式而口 [系統（如藉由注射）、 或局又藥。在本發明的另一個更佳的具體實例中，輕射 激活劑係為四碘四氣榮光素或其衍生物或為4,5,6,7-四溴 四碰螢光素或其衍生物。較佳亦使用能量洲千電子伏特 II —— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) n ϋ n 訂 · 本紙張尺财國賴 13

I 111231368 A7 五、發明說明（ 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 及β〇〇〇百萬電子伏特之X光或其他離子輻射，以活化該 試劑。較佳，該試劑係以能量超過3〇千電子伏特之X光加 以活化。 本案之申請者亦發現_化ϋ山煜可作為X光或其他離子 輻射成像作用之成像對比劑，諸如CAT掃瞄、螢光圖像攝 影或其他相關程序。更詳細地，本案發明者發現鹵化仙煜 特別適於作為成像對比齊卜因#等之大的χ光截面及因其 等之化學結構，其化學結構因為顯著的_素含量而具有高 電子密度，使其對於成像作用所用的χ光或其他離子輻射 呈現不透明。例如，對於CAT掃目苗或一般χ光成像所用之 X光，四碘四氣螢光素係高度不透明的。第2與3圖顯示， 四碘四氣螢光素相對於標準X光對比劑與一對照組之不透 明度。該等圖係本發明之發明者所進行實驗的實際情形之 圖式例如，第2圖所示含有各種溶液的試管之CA丁掃瞄 影像顯示，碘（35〇毫克碘/毫升含水基質）、四碘四氯螢 素（225毫克碘_素/毫升鹽水）、〇mnipaqueTM(35〇毫克碘/ 升Iohexol)具有類似的χ光密度。更進一步，該等密度顯。 地大於對照組（鹽水）之密度。第3圖之圖式中所示該等相 同/合液的不同稀釋液（置於96孔試樣皿之孔中）之丁掃瞄 影像，進一步顯示四碘四氯螢光素在一個濃度範圍内具有 與標準X光對比劑可相比的反應。 因此，在本發明的另一個較佳具體例中，係使用至 一種齒化汕煜作為以χ光或離子輻射為主的成像作用之 光毫著 少

—I —- J l·—--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12 1231368 五、發明說明（ 成像對比劑’及偵測罹病組織，然後以該組織中之殘餘試 劑的輻射激活作用而治療所谓測到的罹病組織。 激活劑 D亥敘述僅供說明之用，而非限制本申請案之發明，本 發明係由下列之中請專利範圍所界定。例如，習知技藝者 將瞭解此述用於“㈣特騎狀致標仙，可適用於 或在其他情況下施用於其他強輻射物質，包括傳統的輻射 需要受到文字 在所附之申請專利範圍中，列出新的與 專利保護之申請專利範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 15 1231368 A7 B7 五、發明說明（13 ) 第I表.鹵化汕煜實例之物理性質 化合物 取代 分子量(克） X Y Z R1 R2 螢光素 氫 氫 氫 納 鈉 376 4’，5’-二氯螢光素 氯 氫 氫 納 納 445 2’，7’-二氯螢光素 氫 氯 氫 鈉 鈉 445 4,5,6,7-四氯螢光素 氫 氫 氯 氫 氫 470 2’，4’,5’，7’-四氯螢光素 氣 氯 氫 鈉 鈉 514 二溴螢光素 溴 氫 氫 鈉 鈉 534 紅色溶劑72 氫 臭 氫 氫 氫 490 二碘螢光素 破 氫 氫 納 鈉 628 四溴螢光素B n〇2 溴 氫 鈉 納 624 四溴螢光素Y 溴 溴 氫 納 納 692 乙基四溴螢光素 溴 溴 氫 c2H5 鉀 714 四蛾螢光素B 碘 碘 氫 納 納 880 二氫四溴螢光素B 溴 溴 氯 納 鈉 830 四蛾四氣螢光素 碘 碘 氣 納 鈉 1018 4,5,6,7-四溴四碳螢光素 碘 碘 溴 鈉 鈉 1195 ------- I U--- I-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16

Claims (1)

1. BS C3 DS 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第88122437號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正日期：93年12月 L —種利用㈣激活作用或離子輻射來治療罹病組織 之幸田射激活劑’其包含一種鹵化„山埕㈣她咖卜 2.如申請專利範圍第旧之輻射激活劑，其中該齒化。山 煜係選自於由四碘四氣螢光素{R〇Se 及其官 能性衍生物所構成之群中。 3 .如申請專利範圍第i項之㈣激活劑，其中該齒化仙 埕係選自於由4,5,6,7-四溴四峡螢光素及其官能性衍 生物所構成之群中。 4·如申請專利範圍第!項之輻射激活劑，其中該鹵化汕 煜係選自於由二氫四溴螢光素B(Phl〇xine B)、四碘 螢光素B(Erythr0Sin B)、四溴螢光素Y(E〇sin γ)及其 等之官能性衍生物所構成的群中。 5·如申凊專利範圍第丄項之輻射激活劑，其中該鹵化。山 煜包括-致標部份作為_冑能性射物，該致標部 份係選自於由DNA、RNA、胺基酸、蛋白質、抗體 配位體、輔抗原.、碳水化合物受體或複合劑、脂 質党體或複合劑、蛋白質受體或複合劑、螯合劑、 封破載劑 '短或長鏈脂族或芳族碳水化合物、醛、 _、醇、醋、醯胺1、腈、疊氮化物及其他親水 性或疏水性部份所構成之群中。 6.如申請專利範圍第！項之輪射激活劑，其中該輻射激 (請先閲讀背面之注意事 填寫本頁)

   · -絲 本紙張尺度適周中國固家-- 1231368 B3 C3 DS 申5月專利範圍 活劑亦為一種成像對比劑。 、申明專利乾圍第6項之輕射激活劑，其中該輕射激 d係用作為-種供χ光成像作用之用的 劑。 8.如申請專利範圍第6項之轄射激活劑，其中該幸昌射激 活劑係用作為一種供CAT掃猫之用的成像對比劑。 9·如申5月專利範圍第1項之輕射激活劑，其中該鹵化口山 煜具有高含量之—種元素，該元素係選自於由蛾與 溴所構成之群中。 如申4專利範圍第丨項之㈣激活劑，其中該函化。山 煜係利用具有一高於3〇千電子伏特之能量的X光予 以活化。 士申。月專利犯圍第i項之輕射激活劑，其中該試劑係 囊=於-輸送載劑中，該輸送載劑係選自於由微胞 、耄微顆粒及脂質體所構成之群中。 (請先閱讀背面之注意事寫本頁) !λμ. 寫本 訂· •銘 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適 規格（2j〇 >: 297 4-S-