Конъюгаты полиглутамат-аминокислота и способы

Конъюгаты полиглутамат-аминокислота и способы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно заявке США №60/742291 под названием "Полиглутамат-аминокислота и способы", поданной 5 декабря 2005; заявке США №60/757917 под названием "Полиглутамат-аспартат-таксаны", поданной 10 января 2006; и заявке США №60/790735 под названием "Хелаты полиглутамат-аспартат-MRI", поданной 10 апреля 2006, которые все включены в настоящую заявку в качестве ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область изобретения

Изобретение относится в основном к биологически совместимым водорастворимым полимерам с боковыми функциональными группами и способам их получения, предпочтительно конъюгатам полиглутамат-аминокислота, полезным для различных лекарств, биомолекул и для доставки агентов визуализации.

Описание предшествующуго уровня техники

Для доставки лекарств, биомолекул и агентов визуализации используются различные системы. Например, такие системы включают капсулы, липосомы, микрочастицы, наночастицы и полимеры.

Были изучены и охарактеризованы разнообразные биодеградируемые системы на основе полиэфиров. Полимолочная кислота (PLA), полигликолевая кислота (PGA) и сополимеры полимолочной и гликолевой кислот (PLGA) являются одними из наиболее хорошо охарактеризованных биоматериалов, применяемых для доставки лекарственных веществ. См. Uhrich, K.E.; Cannizzaro, S.М.; Langer, R.S. and Shakeshelf, K.M. "Polymeric Systems for Controlled Drug Release." Chem. Rev. 1999, 99, 3181-3198 и Panyam J, Labhasetwar V. "Biodegradable nanoparticles for drug and gen delivery to cell and tissue." Adv Drug Deliv Rev. 2003, 55, 329-47. Кроме того, при создании полимеров для доставки лекарственных веществ широко использовался 2-гидро-ксипропил-метакрилат (ГПМА). Также были исследованы биодеградируемые системы на основе полиортоэфиров. См. Heller, J.; Barr, Дж.; Ng, S.Y.; Abdellauoi, K.S. and Gurny, R. "Poly (ortho esters): Synthesis, Characterization, properties and uses." Adv. Drug Del. Rev. 2002, 54, 1015-1039. Исследовались полиангидридные системы. Такие полиангидриды являются биологически совместимыми и могут расщепляться или распадаться in vivo на относительно нетоксичные вещества, которые выводятся из организма как метаболиты. См. Kumar, N.; Langer, R.S. and Domb, AJ. "Polyanhydrides: an overview." Adv. Drug Del. Rev. 2002, 54, 889-91.

В качестве потенциальных источников новых биоматериалов рассматривались также полимеры на основе аминокислот. Для доставки соединений с низкой молекулярной массой исследовались полиаминокислоты, имеющие хорошую биологическую совместимость. В качестве кандидатов для доставки лекарств было идентифицировано относительно небольшое число полиглутаминовых кислот и сополимеров. См. Bourke, SX. и Kohn, J. "Polimers derived from the amino acid L-tyrosine: polycarbonates, polyarylates and copolymers poly(ethylene glycol)." Adv. Drug Del. Rev., 2003, 55, 447-466.

Введение гидрофобных противораковых средств и терапевтических белков и полипептидов зачастую имеет недостаток, заключающийся в их низкой биологической доступности. Такая низкая биодоступность может иметь место из-за несовместимости двухфазных растворов гидрофобных лекарственных средств и водных растворов и/или быстрого выведения этих молекул из системы кровообращения за счет ферментативного расщепления. Одним техническим приемом увеличения эффективности вводимых белков и других агентов с маленькими молекулами является конъюгирование вводимого агента с полимером, типа полиэтиленгликоля ("ПЭГ") молекула которого может обеспечить защиту от ферментативного расщепления in vivo. Такое "ПЭГилирование" часто улучшает время кругооброта крови и, следовательно, биодоступность вводимого агента.

Однако ПЭГ в некоторых отношениях имеет определенные недостатки. Например, так как ПЭГ является линейным полимером, предоставляемая им стерическая защита ограничена по сравнению с разветвленными полимерами. Другой недостаток ПЭГ заключается в том, что он способен образовывать производные по двум концевым группам. Это ограничивает ряд других функциональных молекул (например, полезных для доставки к определенным тканям белка или лекарственного средства), которые могут конъюгировать с ПЭГ.

Полигутаминовая кислота (PGA) представляет собой другой полимер для солюбилизации гидрофобных противораковых средств. Сообщалось о многих конъюгированных с ПЭГ лекарственных средствах. См. Chun Li. "Poly(L-glutamic acid)-anticancer drug conjugates." Adv. Drug Del. Rev., 2002, 54, 695-713. Однако в настоящее время ни один не одобрен FDA (Комиссия по контролю за лекарствами и питательными веществами).

Паклитаксел, извлеченный из коры Тихоокеанского Тисового дерева (Wani et al. "Plant antitumor agents. VI. The isolation and structure of taxol, a novel antileukemic and antitumor agent from Taxus brevifolia." J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 2325-7), является одобренным FDA лекарственным средством для лечения рака яичника и рака молочной железы. Однако, подобно другим лекарствам против рака, паклитасел имеет низкую биодоступность из-за его гидрофобности и нерастворимости в водном растворе. Один из способов солюбилизации паклитаксела состоит в том, чтобы приготовить его состав в смеси с Cremophor-EL и обезвоженным этанолом (1:1, вес/вес) (Sparreboom et al. "Cremophor EL-mediated Alteration of Paclitaxel Distribution in Human Blood: Clinical Pharmacokinetic Implication." Cancer reseatch 1999, 59, 1454-1457). Этот состав в настоящее время производится под коммерческим названием Taxol^® (Bristol-Myers Squibb). Другим способом солюбилизации паклитаксела является эмульгирование путем гомогенизации с высоким усилием сдвига (Constantinides et al. "Formulation Development and Antitumor Activity of a Filter-Sterilizable Emulsion Paclitaxel. "Pharmaceutical Research 2000, 17, 175-182). Недавно в нескольких клинических исследованиях были опробованы конъюгаты полимер-паклитаксел (Ruth Duncan "The Dawning era of polymer therapeutics." Nature Reviews Drug Discovery 2003, 2, 347-360). Позже были изготовлены и клинически исследованы составы паклитаксела в виде нано-частиц с человеческим белком альбумином (Damascelli et al. "Intraarterial chemotherapy with polyoxyethylated castor oil free paclitaxel, incorporated in albumin nanoparticles (ABI-007): Phase II study of patients with squamous cell carcinoma of the head and neck and anal canal: preliminary evidence of clinical activity "Cancer. 2001, 92, 2592-602, и (Ibrahim et al. "Phase I and pharmacokinetic study of ABI-007, a Cremophor-free, protein-stabilized, nanoparticle formilation of paclitaxel." Clin Cancer Res. 2002, 8, 1038-44). Этот состав в настоящее время производится под коммерческим названием Abraxane^® (American Pharmaceutical Partners, Inc).

Магнитно-резонансная визуализация (MRI) представляет собой важный инструмент в диагнозе и определении стадии болезни, потому что является неинвазивным и необлучающим методом исследования (см. Bulte et al. "Magnetic resonance microscopy and histology of the CNS. "Trends in Biotechnology 2002, 20, S24-S28). Хотя с помощью этого метода могут быть получены изображения тканей, MRI с контрастными агентами значительно улучшает его разрешающую способность. Однако ионы парамагнитных металлов, подходящие в качестве контрастных агентов для MRI, зачастую ядовиты. Одним из методов снижения токсичности является заключение ионов этих металлов в хелатные комплексы с полидентатными молекулами, типа молекул диэтилентриаминпентаацетата (DTPА). В 1988 году Gd-DTPA был одобрен FDA для клинического использования и в настоящее время производится под коммерческим названием Magnevist^®. FDA были одобрены и производятся в настоящее время другие хелатные комплексы гадолиния (Gd), многие другие находятся в состоянии разработок (см. Caravan et al. "Gadolinium (III) Chelates as MRI Contrast Agents: Structure, Dinamics, and Applications." Chem. Rev 1999, 99, 2293-2352).

Однако Gd-DTPA не идеален для опухолевых тканей мишеней, потому что недостаточно специфичен. Когда Gd-DTPA вводят посредством IV инъекций, он спонтанно и быстро диффундирует во внесосудистую область тканей. Поэтому для получения достаточно контрастного изображения обычно требуются большие количества контрастных агентов. Кроме того, он быстро выводится через почечную фильтрацию. Для того чтобы избежать диффузии и фильтрации, были разработаны макромолекулярные контрастные агенты для MRI (см. Caravan et al. "Gadolinium (III) Chelates as MRI Contrast Agents: Structure, Dinamics, and Applications." Chem. Rev 1999, 99, 2293-2352).

Эти макромолекулярные контрастные агенты для MRI включают бековые хелаты для MRI (см. Lauffer et al. "Preparation and Water Relaxation Properties of Proteins with Paramagnetic Metal Chelates. "Magn. Reson Imaging 1985, 3, 11-16), полисахаридные хелаты для MRI (см. Sirlin et al. "Gadolinium-DTPA-Dextran: A Macromolecular MR Blood Pool Contrast Agent. "Acad Radiol. 2004, 11, 1361-1369) и полимерные хелаты для MRI (см. Lu et al. "Poly(L-glutamic acid) Gd(III)-DOTA Conjugate with a Degradable Spacer for Magnetic Resonance Imaging." Bioconjugate Chem. 2003, 14, 715-719, и Went et al. "Synthesis and Characterization of Poly(L-glutamic acid) Gadolinium Chelate: A New Biodegradable MRI Contrast Agent." Bioconjugate Chem. 2004, 15, 1408-1415.

Недавно были разработаны тканеспецифичные контрастные агенты для MRI (см. Weinmann et al. "Tissue-specific MR contrast agents." Eur. J. Radiol. 2003, 46, 33-44). Однако нет сообщений о клиническом применении опухолеспецифичных контрастных агентах для MRI. Есть сообщения о наночастицах, предназначенных для опухолевых тканей-мишеней за счет эффекта усиленного проникновения и удерживания (EPR) (см. Brannon-Peppas et al. "Nanoparticle and targeted systems for cancer therapy." ADDR 2004, 56, 1649-1659).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Относительно гидрофобные агенты визуализации и лекарства (типа определенных гидрофобных противораковых лекарственных средств, терапевтических белков и полипептидов) часто обладают низкой биодоступностью. Полагают, что эта проблема возникает по крайней мере частично благодаря плохой растворимости этих агентов визуализации и лекарств в водных системах. Некоторые расщепляющиеся под действием фермента лекарства также обладают низкой биодоступностью, потому что они достаточно быстро расщепляются в системе кровообращения и в результате быстро выводятся из организма

Изобретатели обнаружили ряд новых полиглутамат-аминокислот, которые способны конъюгировать с множеством агентов, таких как агенты визуализации и/или лекарственные средства. В некоторых воплощениях изобретения полимеры и полученные конъюгаты предпочтительно накапливаются в определенных тканях (например, в опухолевых тканях) и поэтому полезны для доставки лекарственных средств (например, противораковых лекарственных средств) и/или агентов визуализации к определенным частям тела (например, к опухоли). В определенных воплощениях изобретения полимеры и полученные полимерные конъюгаты образуют наночастицы, которые эффективно солюбилизируют агент визуализации и/или лекарственное вещество в водных системах, диспергируя их на молекулярном уровне, увеличивая таким образом функциональные возможности и/или биодоступность.

В одном воплощении изобретения описывается полимерный конъюгат, включающий повторяющиеся звенья формулы (I) и повторяющиеся звенья формулы (II) как показано ниже, где: каждый n-независимо представляет 1 или 2; каждый А¹ представляет кислород или NR⁵; каждый А² представляет кислород; R¹ и R² каждый независимо выбирают из группы, состоящей из С_1-10 алкила, С₆-₂₀ арила, аммония, щелочного металла, полидентатного лиганда, предшественника полидентатного лиганда с защищенными атомами кислорода и соединения, которое включает агент; где агент выбирают из группы, состоящей из противоракового лекарственного средства, нацеливающего агента, агента оптической визуализации и агента магнитно-резонансной визуализации; где по крайней мере один из R¹ и R ² представляет собой группу, которая включает агент; R³ и R⁴ каждый независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, аммония и щелочного металла; где полимерный конъюгат включает агент в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 50% (вес/вес), считая на массовое соотношение агента к полимерному конъюгату; R⁵ представляет водород или С_1-4 алкил; и где количество агента, процент повторяющихся звеньев формулы (I) и процент повторяющихся звеньев формулы (II) выбирают таким образом, чтобы обеспечить полимерному конъюгату растворимость, которая больше растворимости сопоставимого конъюгата полиглутаминовой кислоты, включающего по существу то же самое количество агента, при этом растворимость полимерного конъюгата больше, хотя раствор тестируемого полимерного конъюгата, включающий по крайней мере 5 мг/мл полимерного конъюгата в 0,9 вес.%, водном NaCl, при приблизительно 22°C имеет большую оптическую прозрачность по более широкому диапазону pH, чем оптическая прозрачность сопоставимого раствора теститруемого конъюгата полиглутаминовой кислоты.

Другое воплощение изобретения касается способа получения описанного выше полимерного конъюгата, включающего растворение или частичное растворение полимерного реагента в растворителе с образованием растворенного или частично растворенного полимерного реагента; и взаимодействие растворенного или частично растворенного полимерного реагента со вторым реагентом, где второй реагент включает, по крайней мере, один реагент, выбранный из группы, состоящей из полидентатного лиганда, предшественника полидентатного лиганда с защищенными атомами кислорода, и соединения, которое включает агент.

Другое воплощение изобретения касается фармацевтической композиции, включающей описываемый здесь полимерный конъюгат и далее включающей, по крайней мере один, фармацевтически приемлемый эксципиент, носитель и разбавитель.

Другое воплощение изобретения касается способа лечения или уменьшения симптомов заболевания или состояния, включающего введение эффективного количества описываемого здесь полимерного конъюгата нуждающемуся в этом млекопитающему.

Другое воплощение изобретения касается способа диагностирования заболевания или состояния, включающего введение эффективного количества описываемого здесь полимерного конъюгата млекопитающему.

Другое воплощение изобретения касается применения описываемого здесь полимерного конъюгата для изготовления медикамента для лечения или уменьшения симптомов заболевания или состояния.

Другое воплощение изобретения касается применения описываемого здесь полимерного конъюгата для изготовления медикамента для диагностирования заболевания или состояния.

Эти и другие воплощения изобретения более детально описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фигура 1 иллюстрирует реакционную схему получения поли-(γ-L-аспартил глутамина).

Фигура 2 иллюстрирует реакционную схему получения поли-(γ-L-аспартил глутамин)-поли-L-глутаминовой кислоты.

Фигура 3 иллюстрирует другую реакционную схему получения поли-(γ-L-аспартил глутамина).

Фигура 4 иллюстрирует реакционную схему получения поли-(γ-L-глутамил глутамина).

Фигура 5 иллюстрирует реакционную схему получения поли-(γ-L-аспартил глутамил глутамин)-поли-L-глутаминовой кислоты.

Фигура 6 иллюстрирует реакционную схему получения PGA-97-A-Texas Red.

Фигура 7 иллюстрирует реакционную схему получения PGA-97-A-DTPA.

Фигура 8 иллюстрирует реакционную схему получения PGA-97-A-DTPA-Gd (III).

Фигура 9 иллюстрирует общую реакционную схему получения PGA-А-РТХ.

Фигура 10 иллюстрирует общую реакционную схему получения PGA-G-PTX.

Фигура 11 иллюстрирует химические структуры С2'-паклитаксел-глутаминовой кислоты и С7-паклитаксел-глутаминовой кислоты и времена их ВЭЖХ и LC-MS.

Фигура 15 показывает график, который иллюстрирует концентрации в плазме паклитаксела PGA-44-A-19 и Таксола на опухолях B16F0 меланомы у голых (бестимусных) мышей (nu/nu) в течение долгого времени.

Фигура 16 показывает график, который иллюстрирует концентрации в опухоли паклитаксела PGA-44-A-19 и Таксола на опухолях B16F0 меланомы у голых (бестимусных) мышей (nu/nu) во времени.

Фигура 17 показывает график, который иллюстрирует изменение массы тела (%) после лечения PGA-21-G-20, PGA-32-G-20, Амбраксаном и физиологическим раствором при их соответствующих максимально допустимых дозах на голых (бестимусных) мышах (nu/nu) во времени.

Фигура 18 показывает график, который иллюстрирует противоопухолевое действие PGA-21-G-20, PGA-32-G-20, Амбраксана и физиологического раствора при их соответствующих максимально допустимых дозах на опухоли транформированной EGF меланомы B16F0 на голых (бестимусных) мышах (nu/nu) во времени.

Фигура 19 показывает график, который иллюстрирует изменение массы тела (%) после лечения PGA-97-G-20, Таксолом, Амбраксаном и физиологическим раствором при их соответствующих максимально допустимых дозах на голых мышах (nu/nu) во времени.

Фигура 20 показывает график, который иллюстрирует противоопухолевое действие PGA-97-G-20, Таксола, Амбраксана и физиологического раствора при их соответствующих максимально допустимых дозах на опухоли транформированной EGF меланомы B16F0 на голых мышах (nu/nu) во времени.

Фигура 21 показывает график, который иллюстрирует изменение массы тела (%) после лечения PGA-32-G-20, PGA (32k)-РТХ-20 и физиологическим раствором при их соответствующих максимально допустимых дозах на голых мышах (nu/nu) во времени.

Фигура 22 показывает график, который иллюстрирует противоопухолевое действие PGA-32-G-20, PGA(32k)-PTX-20 и физиологического раствора при их соответствующих максимально допустимых дозах на опухоли транформированной EGF меланомы B16F0 на голых мышах (nu/nu) во времени.

Фигура 23 показывает график, который иллюстрирует высвобождение паклитаксела во времени при концентрации 2 мг на мл конъюгатов полимер-паклитаксел в фосфатных буферах.

Фигура 24 показывает график, который иллюстрирует концентрацию в плазме паклитаксела PGA-21-G-19, PGA-32-G-19, PGA-97-G-24 и Таксола во времени.

Фигура 25 показывает график, который иллюстрирует концентрацию в опухоли паклитаксела PGA-21-G-19, PGA-32-G-19, PGA-97-G-24 и Таксола во времени.

Фигура 26 показывает график, который иллюстрирует эффект накопления в опухоли PGA-97-A-DTPA-Gd (III) и Омнискана™ (гадодимид) на опухоли B16F0 меланомы у голых мышей ню/ню во времени.

Фигура 27 иллюстрирует копию рентгенограммы электронно-микроскопического изображения поверхности излома образа PGA-44-A-20.

Фигура 28 показывает график, который иллюстрирует статическое светорассеивание (степень дисперсности) сравнимых концентраций PGA-44-A-20 и PGA-97-A-20.

Фигура 29 показывает график, который иллюстрирует статическое светорассеивание (степень дисперсности) сравнимых концентраций PGA-21-G-20 и PGA-32-G-20.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Термин "сложный эфир" используется здесь в его обычном смысле и таким образом включает химический остаток формулы -(R)_n-COOR', где R и R' независимо выбраны из группы, состоящей из алкила, циклоалкила, арила, гетероарила (связанного через кольцевой атом углерода) и гетероалициклила (связанного через кольцевой атом углерода) и где n равно 0 или 1.

Термин "амид" используется здесь в его обычном смысле и таким образом включает химический остаток формулы -(R)_n-C(O)NHR' или -(R)_n-NHC(O)R', где R и R' независимо выбраны из группы, состоящей из алкила, циклоалкила, арила, гетероарила (связанного через кольцевой атом углерода) и гетероалициклила (связанного через кольцевой атом углерода) и где n равно 0 или 1. Амид может быть включен в аминокислотную или пептидную молекулу, связанную с молекулой лекарства как здесь описано, образуя, таким образом, пролекарство.

Любой амин, гидроксил или карбоксил в боковой цепи описываемых здесь соединений может быть этерифицирован или амидирован. Способы и используемые для их осуществления определенные группы известны специалистам и легко могут быть найдены в соответствующих литературных источниках, типа Greene and Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3^rd Ed., John Wiley and Suns, New York, NY, 1999, который включен сюда полностью в качестве ссылки.

Используемый здесь термин "алкил" относится к прямой или разветвленной углеводородной цепи, которая включает полностью насыщенные (отсутствие двойных или тройных связей) углеводородные группы. Алкильная группа может иметь 1-20 атомов углерода (это означает, что числовой диапазон, типа "1-20" относится к каждому целому числу в данном диапазоне; например, "1-20 атомов углерода" означает, что алкильная группа может состоять из 1 атома углерода, 2 атомов углерода, 3 атомов углерода и т.д., до, включая 20 атомов углерода, хотя настоящее определение также охватывает и те случаи термина "алкил", где никакой числовой диапазон не определен). Алкильная группа может также быть среднего размера и иметь 1-10 атомов углерода. Алкильная группа может также быть низшим алкилом, имеющим 1-5 атомов углерода. Алкильная группа соединений может определяться как "C₁-C₄ алкил" или через подобные обозначения. Например, "С_1-С₄ алкил" означает, что в алкильной цепи имеется от одного до четырех атома углерода, то есть алкильную цепь выбирают из группы, состоящей из метила, этила, пропила, изопропила, н-бутила, изо-бутила, втор-бутила и трет-бутила. Типичные алкильные группы включают, но никоим образом не ограничиваются ими, метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, третичный бутил, пентил, гексил и т.п.

Алкильная группа может быть замещенной или незамещенной. В случае, когда алкильная группа является замещенной, замещающая(щие) группа(ы) может(гут) быть одна или более групп, индивидуально и независимо выбранными из алкенила, алкинила, циклоалкила, циклоалкенила, циклоалкинила, арила, гетероарила, гетероалициклила, аралкила, гетероаралкила, (гетероалициклил)алкила, гидрокси, защищенного гидроксила, алкокси, арилокси, ацила, сложноэфирной группы, меркапто, алкилтио, арилтио, циано, галогена, карбонила, тиокарбонила, О-карбамила, N-карбамила, О-тиокарбамила, N-тиокарбамила, С-амидо, N-амидо, S-сульфонамидо, N-сульфонамидо, С-карбокси, защищенного С-карбокси, О-карбокси, изоцианато, тиоцианато, изотиоцианато, нитро, силила, сульфенила, сульфинила, сульфонила, галоидного алкила, галоидного алкоксила, тригалометилсульфонила, тригалометилсульфонамида и амина, включая моно- и ди-замещенные аминогруппы, и их защищенные производные. Везде, где заместитель описывается как "необязательно замещенный", это означает, что заместитель может быть замещен одним из вышеупомянутых заместителей.

"Хелатный комплекс парамагнитного металла" представляет собой комплекс, где лиганд связан с ионом парамагнитного металла. Примеры включают, но не ограничиваются ими, 1,4,7,10-тераазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусную кислоту (DOTA)-Gd (III), DOТА-иттрий-88, DOTA-индий-111, диэтилентриаминпентауксусная кислота (DTPA)-Gd (III), DTPA-иттрий-88, DTPA-индий-111.

"Полидентатный лиганд" является лигандом, который может связываться через две или больше точек присоединения с ионом металла посредством, например, координационно-ковалентных связей. Примеры полидентатных лигандов включают, но не ограничиваются ими, диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPА), тераазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусную кислоту (DOTA), (1,2-этандиилдининитрил)тетраацетат (EDTA), этилендиамин, 2,2'-бипиридин (бипи), 1,10-фенантролин (фен), 1,2-бис(дифенилфосфино)этан (DPPE), 2,4-пентандион (асас) и этандиоат (ох).

"Предшественник полидентатного лиганда с защищенными атомами кислорода" является полидентатным лигандом, включающим атомы кислорода, типа атомов кислорода карбоксильных групп с одной связью, которые защищены подходящими защитными группами. Подходящие защитные группы включают, но не ограничиваются ими, низшие алкильные, бензильные и силильные группы.

Описывается полимерный конъюгат, включающий повторяющееся звено формулы (I) и повторяющееся звено формулы (II):

где каждый n - независимо равен 1 или 2, каждый А¹ представляет кислород или NR⁵, каждый А² представляет кислород; R¹ и R² каждый независимо выбирают из группы, состоящей из С_1-10алкила, С_6-20 арила, аммония, щелочного металла, полидентатного лиганда, предшественника полидентатного лиганда с защищенными атомами кислорода и соединения, которое включает агент. Примеры щелочного металла включают литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb) и цезий (Cs). В воплощении изобретения щелочной металл представляет собой натрий.

Агент может включить любое число активных соединений. Например, агент может быть выбран из группы, состоящей из противоракового средства, нацеливающего агента, агента оптической визуализации и агента магнитно-резонансной визуализации. По крайней мере одна из групп R¹ и R² является группой, которая включает агент. Повторяющееся звено формулы (II) может включать или может не включать агент. В воплощении изобретения R³ и R⁴ каждый независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, аммония и щелочного металла. В другом воплощении изобретения R⁵ представляет собой или водородный атом или С₁-₄алкильную группу.

Количество присутствующего в конъюгате агента может менятся в широком диапазоне. В воплощении изобретения полимерный конъюгат включает агент в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 50% (вес/вес), считая на массовое соотношение агента к полимерному конъюгату. В другом воплощении изобретения полимерный конъюгат включает агент в количественном диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 40% (вес/вес), считая на массовое соотношение агента к полимерному конъюгату.

В другом воплощении изобретения полимерный конъюгат включает агента в количественном диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 30% (вес/вес), считая на массовое соотношение агента к полимерному конъюгату.

Найдено, что количество агента и процентные количества повторяющихся звеньев формулы (I) и формулы (II) могут выбираться таким образом, чтобы полезно регулировать растворимость полученного полимерного конъюгата. Например, в предпочтительных воплощениях изобретения количество агента и процентные количества повторяющихся звеньев формулы (I) и формулы (II) выбирают таким образом, чтобы полимерный конъюгат был растворим (или нерастворим) при особенном pH и/или интересующем pH. В некоторых воплощениях изобретения молекулярный вес полимера также выбирают таким образом, чтобы регулировать растворимость. Приведенные ниже примеры иллюстрируют контроль над растворимостью путем соответствующего выбора количества агента, процентного количества повторяющихся звеньев формулы (I) и формулы (II) и молекулярного веса. Квалифицированный в данной области специалист, на основании приведенных здесь сведений, может использовать обычный эксперимент, чтобы определить соответствующие количества агента и процентные количества повторяющихся звеньев формулы (I) и формулы (II), которые приводят к полимерному конъюгату с желаемой растворимостью. В зависимости от применения такой контроль над растворимостью может быть полезным. Например, в соответствии с изобретением описываемые здесь полимерные конъюгаты могут использоваться для того, чтобы обеспечить улучшенную доставку иначе плохо растворимых противораковых лекарственных средств к выбранным тканям, предпочтительно сокращая нежеланные побочные эффекты и/или возможно уменьшая частоту, с которой пациент должен принимать противораковый препарат.

Количество агента и процентные количества повторяющихся звеньев формулы (I) и формулы (II) предпочтительно выбирают таким образом, чтобы обеспечить полимерному конъюгату растворимость, которая больше, чем растворимость сопоставимого конъюгата полиглутаминовой кислоты, включающего по существу то же самое количество агента. В воплощении изобретения растворимость полимерного конъюгата больше, чем растворимость сопоставимого конъюгата полиглутаминовой кислоты. Растворимость измеряют путем формирования раствора полимерного конъюгата, включающего по крайней мере 5 мг/мл полимерного конъюгата в 0.9 вес.% водном NaCl, при приблизительно 22°C, и определения оптической прозрачности. Оптическая прозрачность может быть определена турбидиметрически, например, визуальным наблюдением или с помощью соответствующих известных специалистам в данной области приборов. Сравнение полученной растворимости с аналогичным образом приготовленным раствором полиглутаминового конъюгата показывает улучшенную растворимость, о чем свидетельствует большая оптическая прозрачность по более широкому диапазону pH. Таким образом, растворимость полимерного конъюгата больше, чем растворимость сопоставимого конъюгата полиглутаминовой кислоты, включающего по существу то же самое количество агента, хотя раствор тестируемого полимерного конъюгата, включающий по крайней мере 5 мг/мл полимерного конъюгата в 0,9 вес.% водном NaCl, при приблизительно 22°C имеет большую оптическую прозрачность по более широкому диапазону pH, чем прозрачность сопоставимого раствора тестируемого конъюгата полиглутаминовой кислоты. Квалифицированному специалисту ясно, что "сопоставимый" конъюгат полиглутаминовой кислоты представляет собой контрольный материал, в котором полимерная часть конъюгата имеет молекулярный вес, который является приблизительно таким же, что и молекулярный вес полимерного конъюгата настоящего изобретения (включающего повторяющиеся звенья формулы (I) и повторяющиеся звенья формулы (II)), с которым производится сравнение.

Полимерный конъюгат может содержать один или более хиральных атомов углерода. Хиральный атом углерода (который может быть обозначен символом*) может иметь правостороннюю (правовращающий) или левостороннюю (левовращающий) конфигурацию и таким образом повторяющееся звено может представлять собой рацемат, энантиомер или быть энантимерно обогащенным. Используемые здесь символы "n" и "*" (обозначение хирального углерода) имеют указанное выше значение, если не указано иначе.

Полимеры, включающие повторяющееся звено формулы (I) и повторяющееся звено формулы (II), представляют собой сополимеры, включающие два или более различных повторяющихся звеньев формулы (I) и формулы (II). Далее, полимеры, включающие повторяющееся звено формулы (I) и повторяющееся звено формулы (II), могут быть сополимерами, которые включают другие повторяющиеся звенья, которые не описываются ни формулой (I) ни формулой (II). Число повторяющихся звеньев формулы (I) и повторяющихся звеньев формулы (II) в полимере не ограничено, но находится предпочтительно в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 5000, и более предпочтительно от приблизительно 100 до приблизительно 2000.

В полимерный конъюгат с повторяющимся звеном формулы (I) и повторяющимся звеном формулы (II) может быть включено большое разнообразие других повторяющихся звеньев. В воплощении изобретения полимерный конъюгат далее включает повторяющееся звено формулы (III):

где группа R⁶ представляет собой водород, аммоний или щелочной металл. Когда R⁶ представляет собой водород, тогда повторяющееся звено формулы (III) представляет собой повторяющееся звено глутаминовой кислоты.

Соединение, которое включает агент, может быть конъюгировано с полимером множеством различных способов. В одном воплощении изобретения соединение, которое включает агент, может быть непосредственно присоединено к повторяющемуся звену. В другом воплощении изобретения соединение, которое включает агент, далее включает линкерную группу. Линкерная группа - это группа, которая присоединяет агент (или соединение, которое включает агент) к полимеру. Линкерная группа может быть относительно небольшой. Например, линкерная группа может включать амин, амид, простой эфир, сложный эфир, гидроксильную группу, карбонильную группу или тиольную группу. Кроме того, линкерная группа может быть сравнительно большой. Например, линкерная группа может включать алкильную группу, алкоксильную группу, арильную группу, арил(С_1-6 алкильную) группу, гетероарильную группу или гетероарил (C_1-6 алкильную) группу.

Агент может включать активное соединение любого типа. В воплощении изобретения агент может представлять собой агент оптической визуализации. В предпочтительном воплощении изобретения агент оптической визуализации может быть одним или более, выбранным из группы, состоящей из акридинового красителя, кумаринового красителя, родаминового красителя, ксантенового красителя, цианинового красителя и пиренового красителя. Например, определенные агенты оптической визуализации могут включать краситель Texas Red, краситель Alexa Fluor®, краситель BODIPY^®, Fluorescein, краситель Oregon Creen® и краситель Rhodamine Green™, которые являются коммерчески доступными или легко могут быть получены известными специалистам методами.

В другом воплощении изобретения агент включает противораковое средство. В воплощении изобретения противораковое средство может быть выбрано из группы, состоящей из таксана, камтотецина и доксорубицина. Когда агент включает таксан, предпочтительно, чтобы таксан представлял собой паклитаксел или доцетаксел. Паклитаксел может быть конъюгирован с повторяющимся звеном формулы (I) или повторяющимся звеном формулы (II) по атому кислорода через С2'-углерод паклитаксела. Кроме того, паклитаксел может конъюгировать с повторяющимся звеном формулы (I) или повторяющимся звеном формулы (II) по атому кислорода через С7-углерод паклитаксела.

В другом воплощении изобретения агент включает агент для магнитно-резонансной визуализации. В воплощении изобретения агент для магнитно-резонансной визуализации включает соединение парамагнитного металла. Например, агент для магнитно-резонансной визуализации может включать соединение Gd (III). В таком случае соединением Gd (III) может быть:

В другом воплощении изобретения агент включает полидентатный лиганд. В воплощении изобретения полидентатный лиганд может быть способным к реакции с парамагнитным металлом с образованием агента для магнитно-резонансной визуализации. Например, полидентатный лиганд может включать несколько карбоксильных и/или карбоксилатных групп. В воплощении изобретения полидентатный лиганд включает соединение следующей структуры:

где каждый R⁷ независимо представляет водород, аммоний или щелочной металл.

В другом воплощении изобретения агент включает предшественник полидентатного лиганда. В таком воплощении изобретения атомы кислорода полидентатного лиганда защищены подходящей защитной группой. Подходящие защитные группы включают, но не ограничиваются ими, низшие алкильные, бензильные и силильные группы. Одним примером предшественника полидентатного лиганда, имеющего защитные группы, является следующее соединение:

Процент повторяющихся звеньев формулы (I) в полимерном конъюгате, считая на общее количество повторяющихся звеньев, может меняться в широком диапазоне. В воплощении изобретения полимер может включить приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 99 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I) и (II). В другом воплощении изобретения полимер может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 50 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I) и (II). В другом воплощении изобретения полимер может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 30 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I) и (II). В другом воплощении изобретения полимер может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 20 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I) и (II). В другом воплощении изобретения полимер может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 10 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I) и (II).

В дополнение к повторяющимся звеньям формул (I) и (II) полимерный конъюгат может включать разнообразные другие повторяющиеся звенья. Например, в воплощении изобретения полимерный конъюгат включает повторяющиеся звенья формулы (III). Процент повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев в полимерном конъюгате, включающем повторяющиеся звенья (I), (II) и (III), может меняться по очень широкому диапазону. В воплощении изобретения полимерный конъюгат может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 99 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I), (II) и (III). В другом воплощении изобретения полимерный конъюгат может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 50 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I), (II) и (III). В другом воплощении изобретения полимерный конъюгат может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 30 мол.% повторяющихся звеньев формулы (I), считая на общее число молей повторяющихся звеньев формул (I), (II) и (III). В другом воплощении изобретения полимерный конъюгат может включать приблизительно от 1 мол.% до приблизительно 20 мол.% пов