用於提高癌症治療療效的方法
2023-05-28 17:39:56
專利名稱：用於提高癌症治療療效的方法
技術領域：
本發明總的來講涉及用於治療癌症的方法和材料。更準確地講，本發明涉及用於提高癌症治療療效的方法和材料。
背景技術：
癌症的常規治療涉及單獨或聯合使用化療藥、放射療法和外科手術。醫學技術已開發出基於前述療法的許多治療。本發明涉及可以用來提高前述治療療效的特殊材料。
半乳凝素(Galectin)包含一個由植物細胞和動物細胞表達的並且結合β-半乳糖苷糖的蛋白家族。這些蛋白可存在於細胞表面、細胞質中和胞外液中。其分子量範圍一般為29-34Kd；它們對含β-半乳糖苷的物質有親和力，並且已經發現其在許多生物過程中起重要的作用，所述生物過程包括細胞遷移、細胞間附著、血管發生、細胞融合和其它細胞間相互作用以及基於免疫的反應和細胞凋亡。因此，半乳凝素的作用與癌症和其它增生性疾病非常強地聯繫在一起。儘管有許多表現出上述活性的半乳凝素，但是在涉及癌症的細胞過程方面，強烈地牽涉半乳凝素-3和半乳凝素-1。
半乳凝素-3是一種分子量約30,000的糖結合蛋白。它由以下兩種不同的結構基序組成一個包含其特徵為膠原蛋白的Gly-X-Y串聯重複的氨基端部分，以及一個含有一個糖結合部位的羧基端部分。半乳凝素-3存在於幾乎所有的腫瘤中並且對於含有β-半乳糖苷的糖綴合物有結合親和性。相信半乳凝素-3在介導細胞間相互作用中起作用，從而促進轉移。已發現具有高水平表達半乳凝素-3的細胞是更易於轉移的，且該細胞對由化療或放療誘導的細胞凋亡的抗性更強。在文獻中也報導了半乳凝素-3在促進血管發生方面起作用。
半乳凝素-1是一種高度保守的14-15kD同二聚體，且是半乳凝素中最豐富的一種。它與已發現對細胞相互作用產生強烈調節作用的層粘連蛋白結合，所述細胞相互作用例如粘附、增殖、遷移和分化。在這方面，已發現半乳凝素-1強烈地影響不同細胞中的這些過程。相信半乳凝素-1和許多細胞生長因子以及白細胞介素的分泌相牽連。已發現半乳凝素-1在許多癌細胞中以極高的水平表達，且半乳凝素-1和轉移強烈地相牽連。
與本發明一致，已發現某些治療材料能與半乳凝素結合，從而使它們這些蛋白失去和其它糖類材料和/或細胞相互作用的活性。特別是，已經發現用本發明的治療材料來處理具有半乳凝素的細胞，則可以抑制這些細胞與其它細胞和/或生物分子的相互作用，從而抑制血管發生並提高細胞凋亡誘導療法例如化療或放療的功效。此外，這些材料可以抑制細胞間相互作用，從而通過抑制轉移而提高外科手術治療的療效；所述轉移常常被外科手術引起的細胞移動啟動。
正如將在下文詳細解釋的，本發明的材料通常由天然或合成的聚合物和寡聚體組成。其毒性極低且與迄今所用的癌症治療協同相互作用，結果是提高癌症治療的療效。通過使用本發明，可減少潛在毒性療法例如化療和放療的劑量。同樣，通過使用本發明來提高外科手術治療的療效。例如，由於本發明的方法用來抑制手術後的轉移過程，因此使用本發明則使外科醫生能在沒有被那使轉移事件突然發生的可能性限制的情況下，完成更具攻擊性的外科手術治療。在下文將討論本發明的這些優點和其它優點。
發明概述本文公開了一種提高患者癌症的治療性治療之功效的方法。所提高的治療可以包括化療、放療、外科手術及其組合。本發明的方法包括給予患者治療有效量的一種與半乳凝素結合的化合物。這種化合物可以在其它治療之前、之後或同時給予。
本發明的一類優選治療材料包括一種具有連接在其上的側鏈的聚合物主鏈。所述側鏈被半乳糖單位或阿拉伯糖單位封端。這種材料可以是合成的、天然的或半合成的。在一個特定的實施方案中，該治療化合物包括一種用鼠李糖殘基間隔的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸主鏈。
一般而言，本發明的所述材料的分子量超過300道爾頓。一組特定的材料的分子量範圍為300-2,000道爾頓。在本發明的所述材料基於諸如果膠的複合糖的那些情況下，一組優選的材料的分子量範圍為1-50千道爾頓。根據待治療癌症的具體類型和輔助療法，可以通過口服、注射、經皮或局部應用，給予本發明的治療材料。
發明詳述本發明認識到，通過使用與半乳凝素相互作用的治療材料，可以提高諸如化療、外科手術和放療的癌症常規治療的療效。
雖然已知半乳凝素在體外結合半乳糖和其它這樣的簡單糖，但是這些簡單糖在在調節體內半乳凝素介導的細胞過程方面並不是治療上有效的。雖然不希望受推測的束縛，但是本發明人就此推定，這類比較小的糖分子不能可持續地阻斷、激活或抑制半乳凝素蛋白的其它部分，或者不能以其它方式與半乳凝素蛋白的其它部分相互作用。因此，用於實施本發明的優選材料一般包括含結合糖位點的活性半乳凝素但具有其分子量略高於簡單糖的分子。這樣的分子的優選最小分子量至少為300道爾頓，最通常最小分子量範圍為300-2,000道爾頓。某些尤其優選的材料具有更高的分子量範圍。一類優選的治療材料包含具有連接在其上的一種或多種糖例如半乳糖或阿拉伯糖的寡聚體或聚合物種類。所述寡聚體或聚合物主鏈可以是合成的或有機的。該類型的材料公開於美國專利號(EX SN 09/750,726)，所述專利的公開內容通過引用結合到本文中。這類材料的優選分子量範圍為300-50,000道爾頓，且一種特別的材料包含一種連接在其上的、半乳糖封端的側鏈的纖維素主鏈。應該考慮到，在高分子量糖的分子量測定中存在一些固有的誤差，並且所測量出的分子量多少會取決於測量分子量所用的方法。本文所給出的分子量基於粘度測量法，而這樣的技術是本領域已知的。
屬於該大類的一組材料包含具有連接在其上的鼠李糖殘基的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸主鏈。據認為在該類型的材料中，連接在所述主鏈上的末端半乳糖或阿拉伯糖單位與半乳凝素蛋白結合。所述分子的其餘大量基團增強所述化合物在調節免疫系統應答中的作用；如上文所討論的，雖然不希望受推測的束縛，但是本發明人相信，所述分子的其餘大量基團與所述半乳凝素蛋白的其餘部分相互作用和/或延長所述糖部分與其結合。該大類的材料由下面的式I、式II和式III進行描述，人們應該知道可以製備該大類化合物的其它變異體並且可以按照本發明的原理使用所述變異體。
-[α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA]n-↑Xn-1(I)↑α-L-Arap-[α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA]n-↑Xn-1↑β-D-Galp其中n≥1。
β-D-Galp↓Xn-1(II)↓-[α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)]n-
其中n≥1。
α-L-Arap↓Xn-1(III)↓-[α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)]n-其中n≥1。
果膠是一種具有由多聚半乳糖醛酸主鏈與多個連接在其上的分支側鏈組成的高度分支結構的複合糖。所述分支產生特徵為「光滑」和「毛狀」的區域。已經發現，果膠可以通過各種化學、酶促或物理處理而改性，使所述分子斷裂成具有線性化程度更高、帶有分支程度降低的連接鼠李糖殘基側鏈的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸主鏈的較小部分。該材料在本領域稱為改性果膠並且已證實了其在治療癌症中的功效。儘管沒有和外科手術、化療或放療一起使用這種類型的半乳凝素阻斷劑材料。
美國專利5,895,784描述了改性果膠材料、其製備技術及用所述材料治療各種癌症，所述專利的公開內容通過引用結合到本文中。描述了所述′784專利中通過基於pH之改性方法製備的材料，其中將所述果膠置入溶液中並暴露於一系列編程變化的pH溶液中，導致分子的斷裂，產生治療上有效的改性果膠。所述′784專利中的材料最優選用柑桔果膠製備；雖然人們應該知道改性果膠可以用從如蘋果果膠等其它來源中獲得的果膠原料製備。另外，還可以通過酶促處理所述果膠或者通過物理過程例如加熱，完成改性過程。改性果膠及其製備技術和應用的其它公開內容也描述於美國專利5,834,442和美國專利申請順序號08/024,487中，所述專利的公開內容通過引用結合到本文中。該類型的改性果膠的分子量範圍一般為1-50千道爾頓，一組優選的所述材料的平均分子量約為1-15千道爾頓，一組具體材料的分子量約為10千道爾頓。
如現有技術所公開的，這樣的改性果膠材料具有抵抗各種癌症的治療功效。這些材料與包括半乳凝素-1和半乳凝素-3在內的半乳凝素相互作用，並且在該方面，也具有抵抗基於免疫的疾病的功效。按照本發明，通過使用與半乳凝素相互作用的果膠材料和其它材料而提高常規癌症治療的效果。這些材料可以口服給予；或者通過靜脈內注射給予；或者通過直接注射到受影響組織中給予，例子為通過注射到腫瘤部位中給予。在某些情況下，可在進行外科手術時，局部應用所述材料。同樣，可以使用例如經皮遞藥系統、吸入法、皮下植入等其它技術。
既包括γ-射線又包括粒子束的癌症放療以及溶瘤化療藥都是細胞毒性的；而其治療癌症的療效則基於下述事實對於這樣的細胞毒性的治療，癌細胞通常比正常細胞更加敏感，這或者是因為癌細胞的快速代謝，或者是因為癌細胞用正常細胞所不用的生化途徑。相信這些治療通過激活程序性細胞死亡(也稱為細胞凋亡)而發揮其細胞毒性作用。如果細胞受到一種轉折水平的損害，則細胞經歷凋亡。對於是經歷細胞凋亡還是試圖內部修復的細胞的決定，細胞凋亡的胞內信號轉導途徑之活動和抗細胞凋亡的胞內信號轉導途徑之活動之間的平衡則是重要的。已證實半乳凝素、尤其是半乳凝素-3既與細胞凋亡抗性有關、又與腫瘤進程有關。
在用溶瘤劑例如順鉑、金雀異黃素等處理的細胞中，半乳凝素-3與抑制細胞凋亡相牽連。發現金雀異黃素在BT549細胞中於沒有可檢測細胞周期停滯的情況下有效地誘導細胞凋亡，所述BT549細胞構成一種不表達可檢測水平的半乳凝素-3的人乳房上皮細胞系。然而，如果用金雀異黃素處理半乳凝素-3轉染的BT549細胞，則在沒有誘導細胞凋亡的情況下，發生細胞周期停滯在G(2)/M期(Lin等，Galectin-3 mediates genistein-induced G(2)/M arrest and inhibitsapoptosis(半乳凝素-3介導金雀異黃素誘導的G(2)/M停滯且抑制細胞凋亡).Carcinogenesis 2000Nov.；21(11)1941-5)。也發現雖然BT549細胞經歷失巢凋亡(anoikis)，但過量表達半乳凝素-3的BT549細胞在沒有可檢測細胞死亡的情況下應答由G1停滯誘導的細胞粘著的喪失。各項研究也提示，對於轉移期間在循環過程中的擴散癌細胞中不依賴貼壁細胞的存活，半乳凝素-3是一個關鍵性的決定因素(Kim等，Cell cycle arrest and inhibition of anoikis by galectin-3 in humanbreast epithelial cells(在人乳房上皮細胞中由於半乳凝素-3的細胞周期停滯和anoikis的抑制).Cancer Res.1999 Aug.15；59(16)4148-54)。
此外還證明了半乳凝素-3通過調節細胞間相互作用和細胞-基質相互作用來保護細胞，使其不經歷細胞凋亡；並且已證明半乳凝素-3與腫瘤進程和轉移有關。當比較半乳凝素-3轉染的人乳腺癌細胞和不表達半乳凝素-3的其親代細胞系時，發現所述過量表達的細胞(1)對具有直接作用的和/或通過增加特定整聯蛋白的表達而起作用的層粘連蛋白、纖連蛋白和玻連蛋白而言具有顯著增強的粘附力；所述細胞也表現出(2)與細胞鋪展有關的這些細胞骨架元件即微絲的重建模；以及(3)當暴露於不同的細胞凋亡刺激物例如細胞因子及照射時，提高存活率(Matarrese等，Galectin-3 overexpression protects fromapoptosis by improving cell adhesion properties(半乳凝素-3的過量表達由於改善細胞的粘附特性而防止細胞凋亡).Int.J.Cancer 2000 Feb.15；85(4)545-54)。
同樣，證明了半乳凝素在促進血管發生方面的作用。已知為了原發性腫瘤生長或轉移，細胞必須釋放出指導內皮細胞形成滋養並支持腫瘤細胞的血管的化學信息。也證明了半乳凝素與轉移過程和血管生成過程有關。證明了半乳凝素-3影響趨化性和形態，且證明了半乳凝素-3在體外刺激IIUV-EC-C的毛細血管形成而在體內刺激血管發生。內皮細胞的形態發生是一個被特異性糖和抗體中和的糖依賴性過程。這些研究結果證實了內皮細胞表面的糖類識別事件可以誘導一種導致內皮細胞的分化和血管發生的信號級聯(Nangia-Makker等，Galectin-3 induces endothelial cell morphogenesis andangiogenesis(半乳凝素-3誘導內皮細胞的形態發生及血管發生).Am.J.Pathol.2000Mar.；156(3)899-909)。已證實本發明的材料與半乳凝素相互作用並且抑制血管發生。
顯然，已證明了一般的半乳凝素和特殊的半乳凝素-3對癌細胞的生長和增殖具有不同的且很重要的作用。而且，阻斷或中和半乳凝素活性的化合物則抑制血管發生並且促進細胞凋亡。因此，這樣的材料會有益地提高溶瘤治療的效果。同樣，已證明這樣的材料將強烈地抑制血管發生和/或轉移；因此，這些材料將防止或最大限度地減少由於外科手術破壞腫瘤部位而誘導的轉移事件。
與本發明一致，將結合半乳凝素的治療材料給予患者，從而配合諸如外科手術、放療或化療的常規治療。最優選在給予所述常規治療之前給予該材料，以便使該材料能有足夠時間與腫瘤中的或非癌細胞中的半乳凝素相互作用並與其結合。根據癌症性質和治療，可以在正在給予其它治療的同時和/或其後，連續給予結合半乳凝素的治療材料。可以以單劑量或多次劑量給予所述結合半乳凝素的材料。在某些情況下，至少在常規治療之前數天，開始給予所述治療材料；而在其它情況下，或者在給予常規治療之前，或者在給予常規治療的同時，立即開始給予。在某些情況下，特別在外科治療方面，既可在治療之前、治療期間，又可在治療之後，有利地給予所述糖類材料。
上面的討論主要涉及改性果膠材料以及與半乳凝素-1和半乳凝素-3相互作用的材料；然而人們應該知道，同樣知道其它半乳凝素與各種各樣癌症的進程有關，且改性果膠材料以及上文討論的其它治療材料都與半乳凝素相互作用。因此，在實施本發明中可以使用其它的材料和方法。上述討論和描述是舉例說明具體的實施方案，但並不意味著是用來限制本發明的實施。本發明範圍僅受以下權利要求書、包括所有等同實施方案的限制。
權利要求
1.一種用於提高患者癌症的治療性治療之功效的方法，所述治療性治療選自化療、放療、外科手術和它們的組合治療，所述方法包括下述步驟給予所述患者治療有效量的一種與半乳凝素結合的化合物；且給予所述患者所述治療性治療。
2.權利要求1的方法，其中所述半乳凝素存在於所述患者組織的細胞表面。
3.權利要求1的方法，其中所述化合物與半乳凝素-1或半乳凝素-3結合。
4.權利要求1的方法，其中所述化合物包含一種具有連接在其上的側鏈的聚合物主鏈，所述側鏈被一個半乳糖單位或阿拉伯糖單位封端。
5.權利要求1的方法，其中所述化合物包含一種被鼠李糖殘基間隔的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸。
6.權利要求1的方法，其中所述化合物包含一種糖。
7.權利要求6的方法，其中所述糖類包含一種分支糖。
8.權利要求1的方法，其中所述化合物包含改性果膠。
9.權利要求8的方法，其中所述改性果膠包含一種pH改性果膠。
10.權利要求9的方法，其中所述改性果膠包含一種酶促改性果膠。
11.權利要求8的方法，其中所述改性果膠包括一種熱改性果膠。
12.權利要求8的方法，其中所述改性果膠包括一種改性柑桔果膠。
13.權利要求1的方法，其中所述化合物的分子量至少為300道爾頓。
14.權利要求1的方法，其中所述化合物的分子量範圍為300-2000道爾頓。
15.權利要求8的方法，其中所述改性果膠的分子量範圍為1-50千道爾頓。
16.權利要求8的方法，其中所述改性果膠的分子量範圍為1-15千道爾頓。
17.權利要求8的方法，其中所述改性果膠的分子量約為10千道爾頓。
18.權利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括將所述化合物注射到所述患者體內。
19.權利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括將所述化合物口服給予所述患者。
20.權利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括在給予所述患者所述治療性治療之前，將所述化合物給予所述患者。
21.權利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括在給予所述患者所述治療性治療之後，將所述化合物給予所述患者。
22.權利要求1的方法，其中將所述化合物與所述治療性治療同時給予。
全文摘要
通過使用一種結合半乳凝素並與其相互作用的治療材料，來提高諸如外科手術、化療和放療的癌症常規治療的功效。該治療材料可以增加細胞凋亡，從而提高溶瘤劑的療效。該治療材料也可以抑制血管發生，從而調節腫瘤生長和/或轉移。
文檔編號A61K45/00GK1543351SQ02816003
公開日2004年11月3日 申請日期2002年6月21日 優先權日2001年6月21日
發明者巖 張, 張巖, V·薩塞克 申請人:格裡科基因系統公司