多支鏈聚合物的藥物前體的製作方法

2023-05-17 01:14:06 2

專利名稱：多支鏈聚合物的藥物前體的製作方法
技術領域：
本發明涉及多支鏈水溶性聚合物的藥物共軛體，具體地，涉及以聚合物為基礎的藥物前體，還涉及含有這種藥物前體的組合物的製備方法、配方設計和服用方法。
背景技術：
多年來，有許多方法被提議用來改進生物活性劑的給藥。與藥物配方和給藥相關的難題包括藥物的水溶性較差、毒性、生物可利用性低、不穩定性和在機體內的快速降解， 等等。儘管曾經有很多試圖改進給藥的方法，但沒有一種方法不存在不足之處。例如，針對解決或者至少是改善一個或多個這些不足之處的普遍採用的給藥物方法包括藥物封裝，如在脂質體、聚合體基質或單分子膠囊內，與一個水溶性聚合體(如聚乙烯乙二醇)共價鍵結合，利用基因定位劑，或者與這些相似的方法。更進一步分析這些方法我們可以發現，用脂質體封裝常常因為藥物負載效率低而導致效率甚低，成本效益不佳。而且，脂質體內的活性劑釋放速率取決於脂質體的溶解和分解，或者說活性劑擴散時要通過脂質體層，這就限制了生物系統對活性劑的實際利用率。另外，脂質體的結構常常只能用於脂溶性藥物。以聚合體基質為基礎的結構通常具有相似的不足，如無法獲得良好的給藥藥物系統特性，特別是那些交聯的聚合體，再比如那些可能釋放出水溶性的可降解的聚合物基質的活性劑的釋放速度不穩定。相比之下，一個活性劑與聚合體如聚乙烯乙二醇的共軛會提供一個更明確的備選方法，這是因為這種共軛接本身常常，儘管並非總是，可以提供良好的給藥特性，特別是在聚合體與活性劑在特定位置上的連接。然而，以蛋白質為基礎的化合物包括含有同分異構體的混合物，聚合物鏈與特定蛋白結合的位置和數量常常有所變化。這將導致製備這些組分時的出現可重複性方面的問題。為了改善它們的藥物可利用性而對治療性蛋白質進行的改性可能是最常見的 PEGYlation的應用中的一種。雖然受到一定的限制，PEGYlation也被用來改善具有水溶性較差的小分子藥物的生物可利用性並使其易於配製。例如，水溶性聚合物如PEG與阿提利尼可(artilinic)酸發生共價結合，用來改善它的水溶性(Bentley，et al.，美國專利號 6，461，60 。相似的，PEG與三嗪化合物如三蜜醇發生共價結合用來改善它們在水裡的溶解性和加強它們的化學穩定性(Bentley，et al.，W002/043772)。PEG與二吲哚馬來醯亞胺發生共價結合用來改善這種化合物的低水溶性導致的低生物可利用性(Bentley，et al.， WO 03/037384)。含有一個或兩個與線性聚乙烯乙二醇共價結合的喜樹鹼分子的喜樹鹼藥物前體可以用相似的方法製備(Greenwald, et al，美國專利號5，880，131)。喜樹鹼(通常簡寫為「CPT」)是一個植物性毒素的生物鹼，它最初是從喜樹屬植物旱蓮木(Camptotheca acuminata)(珙桐科Nyssaceae)的木材和樹皮分離得到，而且顯示出具有抗癌性。這種化合物含有一個五元環基團，此五元環所帶的內酯環E上有一個不對稱中心，內酯環E含有一個20S的結構。這個五元環基團含有一個吡咯[3，4_b]喹啉(環 A、B和C)、一個共軛的乙酸吡啶(環D)和一個含有20-羥基的六元內酯(環E)。由於它不溶於水，喜樹鹼最初是以水溶性羧酸酯的形式應用於臨床實驗的，這種羧酸酯的內酯環打開形成鈉鹽。儘管相對於喜樹鹼本身，這種鈉鹽有較好的水溶性，但它有較強的毒性，而且在機體內的抗癌性也很小，因此這種方法是不可取的。後來發現喜樹鹼和許多它的衍生物都會對複製和轉錄等分子活動中DNA旋轉和鬆弛所必需的拓樸異構酶產生抑制作用。喜樹鹼能穩定並形成一個可逆的酶-喜樹鹼-DNA 三元化合物。具體地說，這種可分裂化合物的形成能防止拓樸異構酶反應分裂/組合周期過程中的重組步驟。我們已經知道拓樸異構酶I抑制因子對於治療HIV有效。為試圖改善喜樹鹼和它的許多衍生物較差的水溶性，在保持細胞毒性的同時，嘗試了許多人工合成的方法以衍生A-環和/或B-環或酯化20-羥基以改善水溶性。例如， 拓樸替康(topotecan) (9_ 二甲基胺甲基_10_羥基CPT)和依立替康(irinotecan) (7-乙基-1(^4-(1-哌啶)-1-哌啶]羰基氧CPT)(又稱CPT-11)是兩個水溶性CPT衍生物，它們都具備有效的臨床效果。曾有人報導以特定喜樹鹼衍生物共軛體，如10-羥基喜樹鹼和 11-羥基喜樹鹼，與線性聚合體(乙烯乙二醇)分子通過一個酯鏈連接作為手段，構成水溶性藥物前體(Greenwald，et al.，美國專利號6，011，042)。許多小分子治療劑的臨床有效性，特別是癌細胞溶解劑，受到許多因素的限定。例如，依立替康和其它喜樹鹼衍生物上的E-環內酯在鹼性條件下會發生水解。另外，服用依立替康會導致一些令人擔憂的副作用，包括白血球減少症和腹瀉。由於它的腹瀉副作用非常嚴重，傳統的未改進的依立替康的給藥非常受限，這樣就妨礙了這種藥物或這種類型的其他藥物的有效性。當這種相關的副作用較嚴重時，它會抑制這種治療劑藥物的發展前景。小分子藥物面臨的其它挑戰包括高的清除速率和對於抗癌劑有最小限度的腫瘤滲入和停留時間。為了允許治療的有效劑量的給藥，關於聚合物配屬物的使用方法必須平衡聚合物的大小和活性劑的分子量。最後，一個經過改進或藥物一給藥活性加強劑的合成必須有合理的產量， 使任何這類方法在經濟上可行。這樣，就存在對一種有效的給藥物方法的需求，特別是小分子藥物，更特別是癌瘤溶解劑，這種方法要能降低其副作用，尤其是毒性副作用，同時提高效率和簡化配製方法。具體地說，存在對一種能改善給藥方法的需求，這種方法可通過降低清除時間、提高生物活性和效率，以及降低副作用來達到最理想的生物可利用性平衡。本發明滿足了這些需求。

發明內容
一方面，本發明提供一種水溶性藥物前體。這種藥物前體包含一個含有三個或更多支鏈的水溶性聚合物，其中至少有三個支鏈與一個活性劑(例如，一個小分子)以共價鍵連接。本發明的共軛體提供聚合物大小和結構間改善藥物負載的最佳平衡，這是因為本發明的共軛體含有三個或更多與一個水溶性聚合物連接的活性劑，這種結合最好是易斷裂的。在一個實施例中，水溶性聚合物的每一個支鏈含有一個以共價鍵連接的活性劑，最好是可水解的聯結。在一個實施例中，藥物前體共軛體包含一個多支鏈的聚合物，例如，含有三個或更多支鏈，其中的共軛體含有以下的一般結構R (-Q-POLY1-X-D) qI在結構式I中，R是一個含有大約3到150個碳原子的有機基，含有大約3到50個碳原子較好，最好是含有大約3到10個碳原子，可選擇性含有1個或多個雜原子(如，0、S 或N)。在一個實施例中，R含有3、4、5、6、7、8、9和10個碳原子。R可以是直線型的或者是環狀的，典型的是，其中含有至少3個獨立的聚合物支鏈，每一個支鏈至少含有一個以共價鍵連接的活性劑部分。在上面的結構式中，「q」對應「R」上連接的聚合體支鏈的數量。在結構式I中，Q為一個連接基，最好是水解作用穩定的。典型地，Q含有至少一個雜原子，如，0或S或NH，當Q與R連在一起時，這些雜原子與R中的相似，典型的代表是中心有機基R的一個殘留基團，圖例將在下面提供。一般來說，Q含有1到大約10個原子， 或者是1到大約5個原子。更典型的是Q含有下列數量的原子1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。 舉一個典型的實施例中，Q為0、S或-NH-C (0)-。在結構式I中，POLY1代表一個水溶性和非肽的聚合體。代表性的聚合體包括聚 (烯烴乙二醇)、聚(烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(羥烷基甲基丙烯酸胺)、聚(羥烷基甲基丙烯酸鹽)、聚(糖類)、聚(α-羥基酸入聚(丙烯酸)、聚(乙烯乙酸)、聚膦嗪、聚唑啉、聚(N-丙稀醯嗎啉)或者共聚物或者三元共聚物。在結構式I的一個典型實施例中， POLY1是一個聚乙烯乙二醇，最好是線形聚乙烯乙二醇(例如，在上述的多支鏈結構的每一個支鏈中)。在另一個實施例中，POLY1對應於結構式-(CH2CH2O)n-,其中η的取值範圍為大約10到400，最好是50到350。在結構式I中，X是一個間隔基，它含有一個直接與活性劑D相連的可水解的連接基。典型的實施例中是，這個連接基中至少有一個原子包含於活性劑D中，在它的未經改進形式中，在這個可水解的連接基水解的情況下，活性劑D被釋放出來。一般來說，這個間隔基X含有大約4到50個原子，最好是含有大約5到20個原子。有代表性的間隔基含有的原子數為大約:5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 或者大約 20。在另外一個典型的實施例中，X具以下的結構式Υ-Ζ，其中Y是一個與Z以共價鍵相連的間隔基片斷，而Z則是可以水解方式降解的連接基。但在某些實施例中，Z本身可能並不構成一個可以水解方式降解的連接基，然而，在與Y連在一起時，或者至少與Y的一部分連在一起時，它會形成一個能以水解方式降解的連接基。在另一個典型的間隔基X的實施例中，Y具有以下的結構式_(CRxRy)a-K-(CRxRy) b-(CH2CH20)。-，其中，在任何情況下，每一個Rx和Ry都獨立的為H或一個有機基，這些有機基選自於以下的基團烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基和取代芳基，a的取值範圍為0到12(如，可以為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12)，b的取值範圍為0到12 (如，可以為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12)，K選自於以下的一些基團-C (0) -、-C (0) NH-、-NH-C (0)-、-〇-、-S-、O-C (0) -、C (0) _0_、O-C (0) _0_、O-C (0) -NH-、 NH-C (0) -0-，c的取值範圍為0到25，Z選自於以下的一些基團C (0) -0-、O-C (0) _0_、 O-C (0) -NH-和NH-C (0) -0-。K和Z的結構式取決於a、b和c的數值，並確保以下的任何一個連接基都不能得到上面提供的間隔基X的結構式-0-0-、ΝΗ-0-、ΝΗ-ΝΗ-。最好是，Y 包含(CH2) a-C (0) NH- (CH2)。,「(CH2CH2O)。_10。
在還有一個間隔基X的實施例中，Y具有以下的結構式-(CRxRy) a-K- (CRxRy) b-(CH2Ql2NH)。-，其中的變量的取值與上面描述的一樣。在某些情況下，間隔基X中的短乙烯氧基或乙烷胺基片斷在製備藥物前體共軛體時有助於獲得好的產量，因為這種連接基能幫助解決多支鏈反應性聚合物的空間障礙問題，也能解決活性劑或活性劑與聚合物連接體的空間障礙問題。最好的是，c的取值為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。較好的情況是，Rx和Ry在任何一種情況下都獨立的為H或低烷烴。在一個實施例中，Rj^PRy在任何一種情況下都為H。在另一個實施例中，a的取值為0到5。在還有一個實施例中，b的取值為0到5。在另外一個實施例中，c的取值為0到10。在還有一個實施例中，K為-C(0)-NH-。上面敘述的任何一個實施例中的意思是不僅提供廣義的結構，還可以延伸到這些實施例中的特別的組合。在另外一個實施例中，在任何一種情況下，Rx和Ry都為H，a為1，K為_C(0)_NH， b為 或1。X的有代表性的實施例包括-CH2-C (O)-NH-CH2-C (0)0-(這裡的Y對應-CH2-C (0) -NH-CH2-, Z 對應-C (0) 0_)和-CH2-C (0) -NH- (CH2CH2O) 2_C (0) -0-(這裡的 Y 對應-CH2-C (0) -NH- (CH2CH2O) 2_，Z 對應的為-C (0) _0_)。現在再回到結構式I，D為一個活性劑部分，q(獨立的聚合物支鏈的數量)的取值範圍為3到50。最好是，q的取值範圍為3到25。最好是，q的取值為3到10，且其取值為 3、4、5、6、7、8、9 或 10。與本發明一個實施例中相對應的是，這個共軛體含有一個與3到25個活性劑分子以共價鍵相連的聚合物。較具體地說，這個共軛體含有一個水溶性聚合物，此聚合物與3、4、 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25 個活性劑分子以共價鍵相連。在還有一個實施例中，本發明的共軛體含有一個與約3到約8個活性劑分子以共價鍵相連的水溶性聚合物。通常情況下，儘管不一定必需，聚合物支鏈的數量與同水溶性聚合物以共價鍵相連的活性劑的數量是對應的。活性劑部分D為一個含有適合與此處介紹的多支鏈聚合物發生共價鍵結合形成一個可水解連接基的官能團的活性劑。這樣，在水解時，該活性劑以它的未經改進的形式釋放。最理想的活性劑部分包括抗癌劑。在一個實施例中，這個活性劑為一個小分子。在一個具體的實施例中，這個活性劑部分為一個分子量小於1000的小分子。另一個附加的實施例中，這個小分子的分子質量小於800，甚至是小於750。在另一個實施例中，這個小分子藥物的分子量小於500，或者在某些情況下甚至小於300。在另外一個實施例中，這個小分子為含有至少一個羥基的溶癌藥物。在還有一個實施例中，D代表一個具有以下結構式的喜樹鹼
權利要求
1.由以下結構表示的多支鏈聚合物藥物前體 R (-Q-POLY1-X-EOqI其中，R是一個擁有從3到150個碳原子的有機基， Q是一個連接基，POLY1是一個水溶的非縮氨酸聚合物，X是一個含有一個可水解連接基的隔離基，這樣一旦該可水解連接基水解，釋放D， D選自帕利他西、島斯塔克斯和託泊特坎，而且 q大於或等於3。
2.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R擁有的碳原子數目是從3個到50個碳原子。
3.權利要求2的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R擁有的碳原子數目是從3個到25個碳原子。
4.權利要求3的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R擁有的碳原子數目是從有3、4、5、6、 7、8、9和10個碳原子的組合中選擇出來。
5.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R是直線型的或環狀的。
6.權利要求5的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R，和Q—起，是多羥基聚合物、多硫基化合物或多氨基化合物的殘基。
7.權利要求6的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R，和Q—起，是丙三醇、三甲基丙烷、 季戊四醇、山梨(糖)醇或丙三醇低聚物的殘基。
8.權利要求7的多支鏈聚合物藥物前體，其中的R，和Q—起，是季戊四醇的殘基。
9.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的Q是從含有0、S和-NH-C(O)-的基團中選擇出來的。
10.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的POLY1是從含有聚(亞甲基乙二醇)、 聚(烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(羥基烷基異丁烯酸鹽氨)、聚(羥基烷基異丁烯酸鹽)、聚(糖)、聚(α -羥基酸)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯醇)、聚膦嗪、聚唑啉、聚(N-丙烯醯嗎啉)或者是它們的共聚物或三元共聚物的基團中選擇出來的一個聚合物。
11.權利要求10的多支鏈聚合物藥物前體，其中的POLY1是聚乙烯乙二醇。
12.權利要求11的多支鏈聚合物藥物前體，其中的POLY1是線型的。
13.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的POLY1的表觀平均分子量從200到 30，000道爾頓。
14.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的POLY1的表觀平均分子量從500到 20，000道爾頓。
15.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的藥物前體的表觀平均分子量大於 20，000道爾頓。
16.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的X的原子長度是從4個原子到50個原子。
17.權利要求16的多支鏈聚合物藥物前體，其中的X的原子長度是從4、5、6、7、8、9、`10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 和 20 個原子中選擇出來。
18.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中X的結構是Y-Z，其中Y是一個和Z共價結合的隔離基片斷，Z是一個可水解降解的連接基。
19.權利要求1的多支鏈聚合物藥物前體，其中的q的值是從含有3到50、3到25和3 到10的組合中選擇出來的。
20.權利要求19的多支鏈聚合物藥物前體，其中的q的值是從含有3、4、5、6、7、8、9和 10的組合中選擇出來的。
21.權利要求20的多支鏈聚合物藥物前體，其中所述的每一個「q」聚合物鏈 (-Q-POLY1-X-D)均相同。
22.權利要求20的多支鏈聚合物藥物前體，其中藥物前體總的表觀分子量從20，000到 80，000。
23.權利要求1-22中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體，其中D是島斯塔克斯。
24.權利要求1-22中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體，其中D是帕利他西。
25.權利要求1-22中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體，其中D是託泊特坎。
26.藥物成分，其含有權利要求23J4或25中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體和藥理學可接受的賦形劑。
27.權利要求23、對或25中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體用於治療哺乳動物的拓樸異構酶I抑制劑相關的疾病的應用。
28.權利要求23、對或25中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體用於定向哺乳動物的固體瘤的應用。
29.權利要求23、對或25中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體用於製備用於治療哺乳動物的拓樸異構酶I抑制劑相關的疾病的藥物的應用。
30.權利要求23、對或25中任意一個的多支鏈聚合物藥物前體用於製備用於定向哺乳動物的固體瘤的藥物的應用。
31.權利要求1到25中任意一個的多鏈聚合物藥物前體的製備方法，該方法包括 (i)提供一個由適合形成一個可水解連接基Z的，含有功能性基團F的小分子D，其中D選自帕利他西、島斯塔克斯和託泊特坎，( )該小分子和雙功能性基團Y』反應，而Y』含有第一和第二功能性基團Fl和F2，其中F2適合和F反應，而Fl是以選擇性地受保護形式(Fl-Y』 -F2)存在。在有效條件下，F 和F2(D-Z-Y』 -Fl)反應能形成含有可水解連接基Z的部分改性的活性劑，(iii)可選擇的情況下，如果是以受保護的形式存在，去除包含在(ii)中部分改性的活性劑裡Fl的保護，而且(iv)將部分改性的活性劑D-Z-Y』-F1和多鏈水溶的聚合物反應，該聚合物含有如下結構=IU-Q-POLY1-FS) q其中R是擁有3到150個碳原子的有機基， Q是一個連接基，POLY1是水溶性非縮氨酸的聚合物， q大於等於3，而且F3是和Fl反應的功能性基團，在有效反應條件下，促進F3和Fl之間的反應，將Y』轉換為Y，以形成一個有如下結構的聚合物藥物前體，R (-Q-POLY1-Y-Z-EOq,其中的Y是一個隔離基片段，而Z是一個可水解的連接基，一旦發生水解，釋放D。
32.權利要求31的方法，其中的步驟(iii)裡，理想配比過剩在數量上比部分改性活性劑D-Z-Y』 -Fl的「q」摩爾數大，它與多鏈水溶的lU-Q-POLYi-Fi^q反應。
33.權利要求31的方法，其中的小分子D含有另外的可與F2反應的功能性基團，而且該方法進一步包括在與所說的雙功能性隔離基反應前，用合適的保護基團保護上述另外的功能性基團。
34.權利要求33的方法，進一步包括(iv)步驟中將上述保護性的基團從所述藥物前體的小分子IU-Q-POLY1-Y-Z-D) q上去除。
35.製備權利要求1-25中任意一個的多支鏈聚合物藥物的方法，該方法包括 (i)提供一個含有如下結構的反應性多支鏈聚合物R(-Q-POLY1-FS)q，其中R是擁有3到150個碳原子的有機基，Q是一個連接基，POLY1是水溶性非縮氨酸聚合物，q大於等於3，F3是反應性功能基團( )多鏈聚合物和雙功能性隔離基Y』反應，Y』含有第一和第二功能性基團Fl和F2， 其中Fl適合和F3反應，Fl是以選擇性的保護形式(Fl-Y』 -F2)存在，在有效條件下，F3和 Fl反應能形成多鏈聚合物中間體R(-Q-POLY1-Y-FZ) q，(iii)可選擇的情況下，如果是以受保護的形式存在，將多鏈聚合物中間體內 R(-Q-P0LYrY-F2) q 的 F2 去保護，而且(iv)將多支鏈聚合物中間體R(-Q-P0LY1-Y-F2) q和小分子D反應，D選自帕利他西、島斯塔克斯和託泊特坎，其中D包含一個功能性基團F，一旦F和F2反應，它適合形成一個可水解的連結基Z，在有效條件下，能形成一個藥物前體，其結構為=IU-Q-POLY1-Y-Z-D) q,其中Z是一個可水解的連結基，一旦水解，它釋放D。
全文摘要
本發明提供了多支鏈聚合物的藥物前體。本發明的藥物前體包括一個含有三個或更多支鏈的水溶性聚合物，其中至少有三個支鏈與一個活性劑(例如，一個小分子)以共價鍵相連。為了提高藥物的負載，本發明的共軛體提供了聚合體大小和結構最理想的平衡。這是因為本發明提供的共軛體中含有三個或更多的活性劑與一個多支鏈的水溶性共聚物相連，而且這種連接是易斷開的。本發明的藥物前體在治療上是有效的，而且與未經過改進的母體藥物相比，此藥物前體在機體內性能上有明顯改進。
文檔編號A61K31/765GK102172405SQ20111007087
公開日2011年9月7日 申請日期2004年9月17日 優先權日2003年9月17日
發明者任忠旭, 泰西·X·維埃加斯, 趙宣, 麥可·D·本特利 申請人:耐科塔醫藥公司