用於攜帶放射性物質的載體及其使用方法
2023-09-16 05:44:00
專利名稱：用於攜帶放射性物質的載體及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種用於攜帶放射性物質的載體及其使用方法。
利用放射性物質對腫瘤細胞進行放射線治療興起於近20年，即利用腫瘤等快速分裂的細胞對放射線造成的傷害特別敏感，經過足量的照射後會引起細胞代謝紊亂，進而走向死亡。其中以放射性碘治療甲狀腺病變是目前放射性物資應用於治療癌症的最佳例子。放射性碘治療只要以最簡便的口服方式即可，由於甲狀腺組織對碘的攝取具有高度親和性，所以放射性碘可以有效地累積在甲狀腺中。癌變後的甲狀腺組織同樣也具有攝取放射性碘的能力，此時藉助於放射性碘釋放的β射線將病變組織破壞，以達到清除癌組織及預防復發或轉移的治療目的。又因放射性碘釋放的β射線在組織中射程約二毫米，因此對甲狀腺周圍正常組織的影響不大。
然而現有的放射線治療方法其實是不具有選擇性，即會同時殺死腫瘤細胞及正常組織，例如鈷60採用體外照射治療，放射線要先穿過正常組織後才能抵達腫瘤組織，因此，對於腫瘤周圍的正常組織造成的損傷也較大。放射性碘是利用甲狀腺組織對其特定攝取能力而能達到一定的療效，但由於放射性碘無法直接與其他腫瘤細胞結合，因此並不能適用在其他腫瘤細胞的治療中。手術方法雖然可以在特定組織部位中植入放射性物質，但是已經先造成傷害。
為此，如何提供一個可以攜帶放射性物質到特定腫瘤組織中的載體是本發明中創作人所研創的動機所在。
本發明中用於攜帶放射性物質的載體是藻紅蛋白(Phycoerythrin；PE)，即利用藻紅蛋白(Phycoerythrin；PE)作為載體來攜帶放射性物質，使放射性物質能夠專一性地累積在腫瘤細胞中。
本發明中利用藻紅蛋白作為載體將放射性物質帶入腫瘤細胞中的方法，至少包含下列步驟提供一藻紅蛋白；將欲攜帶的放射性物質與藻紅蛋白結合；藉助於攜帶放射性物質的藻紅蛋白與腫瘤細胞結合；將放射性物質累積於腫瘤細胞中；藉助於藻紅蛋白中攜帶的放射性物質產生的放射線來消滅腫瘤細胞。
另外，所述藻紅蛋白可以是R-藻紅蛋白(R-PE)或B-藻紅蛋白(B-PE)，其中較佳的是R-藻紅蛋白。
另外，所述累積於腫瘤細胞中的藻紅蛋白可用於協助判定腫瘤的位置及範圍，其方式是經投入有效量的藻紅蛋白於腫瘤細胞上，並以特定光波照射藻紅蛋白使其射出特定的螢光波長，以判斷腫瘤的位置及範圍。
另外，所述R-藻紅蛋白(R-PE)的照射波長範圍為488nm至633nm，其中最佳使用的波長為488nm，經照射後發出紅色螢光，波長為575nm；所述B-藻紅蛋白(B-PE)的照射波長範圍為488nm至633nm，其中最佳使用的波長為543nm，經照射後發出紅色螢光，波長為575nm。
另外，前述放射性物質包含任何易與蛋白質接合的放射性物質，例如放射性碘，其可產生放射線，至使腫瘤細胞死亡。
本發明是藉助於藻紅蛋白與腫瘤細胞的高度親合力來識別腫瘤細胞，並協助判定腫瘤的位置及範圍，再利用藻紅蛋白中攜帶的放射性物質放出的放射線來有效地殺滅腫瘤細胞，而對其他正常組織細胞不會發生損傷。
圖1是顯示R-藻紅蛋白的光譜圖；圖2是顯示B-藻紅蛋白的光譜圖；圖3是顯示R-藻紅蛋白在人類纖維母細胞(正常細胞)中並無累積現象的影像圖；圖4是顯示R-藻紅蛋白在人類神經母細胞瘤(腫瘤細胞)中有明顯累積現象的影像圖。
本發明經研究發現微藻中特有的藻紅蛋白對腫瘤細胞有高度的親合力，並會選擇性地累積在腫瘤細胞中，而不停留在正常細胞中，因此，本發明是利用藻紅蛋白的特性來作為癌症治療中攜帶放射性物質的載體。
本發明中利用藻紅蛋白作為載體將放射性物質帶入並消滅腫瘤細胞的方法，至少包含下列步驟提供一藻紅蛋白；將欲攜帶的放射性物質與藻紅蛋白結合；藉由攜帶放射性物質的藻紅蛋白與腫瘤細胞結合；將放射性物質累積於前述腫瘤細胞中；及藉由藻紅蛋白中攜帶的放射性物質產生的放射線來消滅腫瘤細胞。
在一般的放射性物質中如碘元素，其物質本身就與蛋白質有很好的反應能力，能夠高效率地將碘鍵結合在酪胺酸(Tyrosine)上，同時又是常用的醫療用放射性元素之一。因此本發明的實施例之一是選擇R-藻紅蛋白作為放射性碘的載體，將放射性碘攜帶至腫瘤細胞所在的位置，再利用放射性碘放出的β射線來有效且專一性地使腫瘤細胞死亡，而不會破壞其他正常細胞。
另外，前述累積於腫瘤細胞中的藻紅蛋白可經投入有效量的藻紅蛋白在腫瘤細胞上，並以特定光波照射藻紅蛋白使其放射出特定波長的螢光，以判斷腫瘤的位置及範圍。
上述藻紅蛋白可以是R-藻紅蛋白(R-PE)或B-藻紅蛋白(B-PE)，其中較佳的是R-藻紅蛋白。
R-藻紅蛋白屬於藻類中特有的一類水溶性、發螢光的色素蛋白。該藻紅蛋白的主要理化特性如下其結構由阿法(α)、貝塔(β)及加瑪(γ)三種亞單體(Subunit)組成，並通常以六聚體(Hexamer，(αβ)6γ)型態出現，其分子量為260000道爾頓(Dalton)，吸收光譜如圖1中的A線所示，吸收光譜的主峰落在566nm處，另外在498nm處有一個肩峰；其螢光發射光譜如圖1中的B線所示，螢光發射光譜的主峰位於575nm處，最佳激發光波長為488nm，以該波長激發的螢光產生率(Fluorescence Quantum Yield)為0.84。
B-藻紅蛋白的主要理化特性如下其結構由阿法(α)、貝塔(β)及加瑪(γ)三種亞單體(subunit)組成，且通常以六聚體(Hexamer，(αβ)6γ)型態出現；分子量為240000道爾頓(Dalton)；吸收光範圍落在可見光區，其吸收光譜如圖2中的實線所示，吸收光譜的主峰落在545nm處，在498nm有一個肩峰；螢光放射光範圍落在可見光區，其螢光發射光譜如圖2中虛線所示，螢光發射光譜的主峰位於575nm處，發射螢光亮度強且穩定，受環境PH值、溫度及其它生物分子存在的影響小；其最佳激發光波長為543nm，以該波長激發的螢光產生率(fluorescence quantum yield)為0.98。
本發明中所謂的腫瘤細胞，並無特殊限制，然而相對於不同類形的腫瘤細胞，投入的藻紅蛋白劑量也將有所變動。
以下列舉本發明中的最佳實施例，以進一步詳細說明本發明，但並不以本
R-藻紅蛋白可選擇性地累積在腫瘤細胞中(1).R-藻紅蛋白(R-Phyoerythin)的製備R-藻紅蛋白的成份規格如下1.吸收光譜值A566/A280≥5.3；A566/A498≤1.5；A620/A566≤0.005；2.蛋白質純度高於98％；3.保存於150mM磷酸鈉緩衝液(Sodium phosphate buffer，pH7.0)中，內含60％飽和硫酸銨(ammonium sulfate)、1mM乙二胺四醋酸鹽(SodiumEthylene-diaminetetraacetateEDTA)，以及1mM疊氮化鈉(sodium azide)，需4℃冷藏。
先以150mM磷酸鈉緩衝液透析完全，再以MEM培養基對該R-藻紅蛋白做系列稀釋，得到濃度範圍從1至100ug/ml的R-藻紅蛋白稀釋液。
(2).腫瘤細胞的製備使用的腫瘤細胞是人類神經母細胞瘤(Human Neuroblastoma)，對照組正常細胞是人類纖維母細胞(Human Fibroblast)。首先，將細胞置於含有10％胎牛血清的MEM培養基(PH7.4)，並在95％飽和溼度、37℃的條件下進行培養，每二天更換一次培養基。當細胞進行繼代培養時，首先，棄置培養基，並以磷酸鈉緩衝液清洗細胞一次。其後，加入0.25％胰蛋白酵素(Trypsin-EDTA)使細胞從培養器皿表面脫落，再加入適量的上述培養基以終止胰蛋白酵素的作用，製得細胞懸浮液。其次，接種10萬至40萬的細胞到適當的載體上(如蓋玻片(Cover Slip)，並將該載體置於12孔培養器皿中，在95％飽和溼度、37℃的條件下，培養16小時。
(3)細胞親合力試驗以下將進行R-藻紅蛋白對於正常人類纖維母細胞及人類神經母細胞瘤的親合力測試。取前述步驟(2)所得載有細胞的培養器皿，棄置培養基，並以磷酸鈉緩衝液清洗細胞一次。其後，加入上述步驟(1)的R-藻紅蛋白稀釋液1ml，置於95％飽和溼度、37℃的條件下培養。培養24小時後，棄置培養基，並用磷酸鈉緩衝液清洗細胞3次。其次，在每個培養孔中加入4％的多聚甲醛(paraformaldehyde)，放置在室溫下，直到細胞完全固定在載體上。經過一次磷酸鈉緩衝液清洗後，將細胞載體自培養器皿中取出，用80％的甘油(Glycerol)包埋細胞，隨後用螢光顯微鏡觀察R-藻紅蛋白對細胞的染色程度。
其結果如圖3及圖4所示，圖3A顯示了正常的人類纖維母細胞中未加入R-藻紅蛋白的效果圖，圖3B至圖3D是顯示分別加入10μg/ml、20μg/ml及40μg/ml的R-藻紅蛋白的正常人類纖維母細胞的螢光觀測圖，結果顯示，在正常的人類纖維母細胞中並無觀察到螢光放射反應，即表示R-藻紅蛋白並不會累積在正常細胞中。
圖4A表示腫瘤細胞中未加入R-藻紅蛋白，圖4B至圖4D是顯示分別加入有10μg/ml、20μg/ml及40μg/ml的R-藻紅蛋白的人類神經母細胞瘤的螢光觀測圖，結果顯示，在腫瘤細胞中隨著加入R-藻紅蛋白量的增加，觀察到的螢光放射越強(即圖4中反白之處1)，此即表示R-藻紅蛋白會選擇性滯留在腫瘤細胞中。
綜上所述，本發明是利用藻紅蛋白作為癌症放射性治療中有效攜帶放射性物質的載體，經投入有效量的藻紅蛋白在腫瘤細胞上。以上述最佳實施例的結果證實1.R-藻紅蛋白會選擇性的滯留在腫瘤組織內；2.以特定光波(波長範圍為488nm至633nm；最佳使用波長為488nm)照射會發出紅色螢光(螢光波長575nm)，可協助腫瘤位置及範圍的判定；3.若投入的R-藻紅蛋白已事先鍵結有放射性碘，可藉由放射性碘所放出的β射線，即可造成腫瘤細胞死亡。
權利要求
1.一種用於攜帶放射性物質的載體，是以藻紅蛋白(Phycoerythrin；PE)為載體來攜帶放射物質，使放射性物質能夠專一性地累積在腫瘤細胞中。
2.根據權利要求1中所述的載體，其特徵在於所述藻紅蛋白為R-藻紅蛋白(R-PE)或B-藻紅蛋白(B-PE)。
3.根據權利要求1中所述的載體，其特徵在於所述累積於腫瘤細胞中的藻紅蛋白可協助判定腫瘤的位置及範圍。
4.根據權利要求2中所述的載體，其特徵在於所述R-藻紅蛋白(R-PE)的照射波長範圍為488nm至633nm。
5.根據權利要求4中所述的載體，其特徵在於所述R-藻紅蛋白(R-PE)最佳使用的照射波長為488nm。
6.根據權利要求2中所述的載體，其特徵在於所述B-藻紅蛋白(B-PE)的照射波長範圍為488nm至633nm。
7.根據權利要求6中所述的載體，其特徵在於所述B-藻紅蛋白(B-PE)最佳使用的照射波長為543nm。
8.根據權利要求1中所述的載體，其特徵在於所述放射性物質包含有任何易與蛋白質接合的放射性物質。
9.根據權利要求8中所述的載體，其特徵在於所述放射性物質為放射性碘。
10.一種利用藻紅蛋白作為載體將放射性物質帶入腫瘤細胞中的方法，其至少包含下列步驟提供一藻紅蛋白；將欲攜帶的放射性物質與藻紅蛋白結合；藉助於攜帶放射性物質的藻紅蛋白與腫瘤細胞結合；將放射性物質累積於前述腫瘤細胞中及藉助於藻紅蛋白中攜帶的放射性物質產生的放射線來消滅腫瘤細胞。
11.根據權利要求10中所述的方法，其特徵在於所述藻紅蛋白為R-藻紅蛋白(R-PE)或B-藻紅蛋白(B-PE)。
12.根據權利要求11中所述的方法，其特徵在於所述R-藻紅蛋白(R-PE)的照射波長範圍為488nm至633nm。
13.根據權利要求12中所述的方法，其特徵在於所述R-藻紅蛋白(R-PE)最佳使用的照射波長為488nm。
14.根據權利要求10中所述的方法，其特徵在於所述累積於腫瘤細胞中的藻紅蛋白可協助判定腫瘤的位置及範圍。
15.根據權利要求10中所述的方法，其特徵在於所述放射性物質為放射性碘。
全文摘要
本發明公開了一種用於攜帶放射性物質的載體及其使用方法，其是以藻紅蛋白(Phycoerythrin；PE)為載體來攜帶放射性物質，使放射性物質能夠專一性地累積在腫瘤細胞中，再藉助於放射性物質產生的放射線從而有效地造成腫瘤細胞死亡，因此可應用在各種腫瘤治療中。
文檔編號A61K47/42GK1478552SQ02142259
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月28日 優先權日2002年8月28日
發明者闕壯群, 闕壯卿 申請人:闕壯群