誘導腫瘤缺氧以治療癌癥的制作方法
【專利摘要】本發明提供用于增加低氧激活的生物還原劑殺死實體瘤內的腫瘤細胞的能力的方法和組合物。在腫瘤內或含有腫瘤的區域內創造局部低氧區域，導致增強該局部區域內低氧激活的生物還原劑（例如替拉扎明）的活化。該被激活的低氧激活的生物還原劑是通過催化腫瘤細胞內DNA鏈斷裂以殺死該低氧區內的腫瘤細胞。因為該活性是局部性的，因此全身性施用生物還原劑所導致的典型副作用得到了減少。
【專利說明】誘導腫瘤缺氧以治療癌癥
【技術領域】
[0001]本發明涉及提高低氧激活的生物還原劑的能力，以殺死實體瘤內腫瘤細胞的組合物和方法。特別的，本發明提供在腫瘤內或含有腫瘤的區域中創造局部低氧區的方法和組合物，以提高該局部區域內的低氧激活的生物還原劑的活性及腫瘤細胞殺死率。
【背景技術】
[0002]腫瘤生長需要發展新血管形成網絡以供應氧和營養并排除毒性代謝物。腫瘤的新血管系統與正常血管系統極為不同(1，2)。腫瘤新血管系統在結構和功能上是異常、紊亂且不完整的，而且某些數據說明，與正常組織中微管蛋白和肌動蛋白兩者作為細胞骨架相t匕，腫瘤血管可能更依賴微管蛋白作為細胞骨架支撐物(3)。標靶腫瘤血管已經成為開發新的癌癥治療方法的有用策略(4)。現今有兩種方法用于標靶腫瘤血管。一種方法利用阻斷血管生成因子或其受體以防止血管生成過程，從而防止新血管的生成。此類治療方法的代表是貝伐單抗(bevacizumab),即一種抵御血管內皮細胞生長因子(VEGF)的單克隆抗體，及索拉非尼(sorafenib)或舒尼替尼(sunitinib), VEGF受體酪胺酸激酶的小分子抑制劑(4-8)。
[0003]第二種標靶腫瘤血管的策略是直接殺死腫瘤內存在的內皮細胞。此類化合物被稱為血管破壞劑(VDA) (9，10)。該血管破壞劑的機理是殺死存在于腫瘤血管的內皮細胞，使腫瘤無法得到充足的血液供應，進而導致腫瘤局部缺血及最終引起腫瘤壞死。這類制劑的代表是幾種小分子，包括考布他汀(combretastatin) A4 (CA4)、ZD6126、AVE8062、0xi4503及1，2-二苯乙烯(stilbene)衍生物(9-13)。這些小分子通過在秋水仙素位點干擾微管的聚合，以殺死腫瘤內皮細胞。幾種秋水仙素位點微管蛋白抑制劑現今正開發為VDA。
[0004]腫瘤低氧的誘導及補償反應的形成
[0005]依靠抗血管生成劑和血管破壞劑，這些腫瘤血管標靶劑的主要目標是破壞腫瘤細胞的血管支持，致使腫瘤呈現低氧狀態，隨后壞死。因此，腫瘤內低氧的形成是誘導腫瘤細胞死亡的關鍵條件。然而，腫瘤低氧并不足以誘導細胞死亡，因為低氧狀態下的腫瘤細胞能形成各種低氧反應，例如低氧誘發因子(HIF) 1-α (14，15)的穩定化，該HIFl-α能引起糖酵解酶的產生，而該酶能使腫瘤細胞在低氧環境下存活，或產生VEGF和其他血管生成因子而生成新血管。一氧化氮(NO)是在低氧狀態下腫瘤細胞能夠產生的另一因子，它能引起血管擴張并因此改善腫瘤血液的供應(16，17)。NO與血管生成(18，19)也有密切關系。因此，這些補償機制能導致抵御抗血管生成劑和VDA的藥物抗性。
[0006]增強療效的策略
[0007] 有幾種可能的策略用于增強標靶腫瘤血管系統的療效。一種是將制劑與傳統的化療相結合，該策略是目前用于抗血管生成劑的常用策略。貝伐單抗，一種抵御VEGF的單克隆抗體，通常與化療相結合以治療結腸直腸癌、非小細胞肺癌和乳腺癌。VDA目前處于用于各種實體瘤治療的第二實驗階段，但迄今沒有獲得FDA的許可。一種新策略是將抗血管生成劑與VDA相結合。這種結合是基于觀察到VDA會引起VEGF的升高，VEGF隨后調動骨髓內皮起始細胞進入循環系統，并因此負責受損腫瘤血管的修復(20)。使用VEGF通路抑制劑可能可以阻斷此調動并增強療效(11，20)，但是這種策略尚未在臨床中被證實。
[0008]替拉扎明(tirapazamine；SR4233 ;3_胺基-1, 2, 4_苯并三嗪-1, 4_二-N-氧化物)是一種僅在低氧環境下有效的生物還原劑，已被測試可作為一種抗癌劑(21)。替拉扎明通過單電子反應被細胞色素P450還原酶激活，因而產生硝基氧(nit1xide)自由基。在缺氧情況下，硝基氧自由基可引起DNA的單鏈和雙鏈斷裂，從而引起細胞死亡。因為這個特性，與充分供氧的細胞替拉扎明對低氧細胞顯出15至200倍的毒性。替拉扎明也已被證明是一種輻射激活劑，在癌癥治療過程中與鉬化合物協同作用(22，23)。
[0009]替拉扎明的作用機理
[0010]替拉扎明作用的假設機理如圖所示(24-28)。由包括細胞色素P-450、NADH-細胞色素P-450還原酶及其它黃素(flavo)蛋白或金屬蛋白在內的酶的還原激活，引起替拉扎明的單電子還原反應。單電子轉移反應的產物是自由基(I或II)，該自由基可被氧氧化而生成超氧化物和原藥(parent drug)替拉扎明。或者，該自由基(I或II)能通過去除氫反應的中間產物(III)獲得第二個電子，生成穩定的單-N-氧化物(SR4317)。這些不同的機理使得低氧環境下，替拉扎明具有選擇性代謝的作用。從大分子獲得的第二個電子被認為是對低氧細胞造成致命損害的原因。另一個可能的途徑是從中間產物II釋出羥基自由基，直接生成SR4317，SR4317可進一步通過類似的反應中代謝為SR4330。
[0011]
【權利要求】
1.一種選擇性殺死動物體內腫瘤細胞的方法，包括的步驟是: 向所述動物提供低氧激活的生物還原劑；和 在腫瘤內或含有一個或多個腫瘤的界定區內，局部形成10%氧或低于10%氧的低氧區域，使得所述低氧激活的生物還原劑被激活從而殺死所述腫瘤或界定區內的所述低氧區域內的腫瘤細胞。
2.權利要求1所述的方法，其中所述局部形成所述低氧區域的步驟是通過對所述動物提供一種或多種血管破壞劑和抗血管生成劑實現的。
3.權利要求2所述的方法，其中對所述動物提供的一種或多種血管破壞劑和抗血管生成劑是全身性施用的。
4.權利要求2所述的方法，其中對所述動物提供的一種或多種血管破壞劑和抗血管生成劑是在所述區域局部施用的。
5.權利要求2所述的方法，其中所述局部形成所述低氧區域的步驟是在所述提供步驟之后進行的。
6.權利要求2所述的方法，其中所述局部形成所述低氧區域的步驟是與所述提供步驟同時進行的。
7.權利要求2所述的方法，其中所述局部形成步驟提供一種或多種血管破壞劑，所述血管破壞劑選自包括考布他汀(combretastatin)、考布他汀衍生物，(5S) -5-(乙酰胺基)-9，10, 11-三甲 氧基-6，7-二氫-5H-二苯并[a, c]環庚烯_3_基磷酸二氫酯(ZD6126)、DMXAA (5，6-二甲基咕噸酮-4-乙酸)、(N-[2_[4_羥基苯基]胺基]_3_吡啶基)-4-甲氧基苯磺酰胺)化7010或481'-751)、1，2-二苯乙烯(8衍讓61^)衍生物比如順式-3，4’，5-三甲氧基_3’ -胺基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀5c)和順式-3，4’ , 5- 二甲氧基-3’ -輕基-1，2-二苯乙烯(1，2-二苯乙烯6c)或其衍生物和1，2-二苯乙烯5c衍生的N-嗎啉基-胺甲酸酯前藥的組。
8.權利要求2所述的方法，其中所述局部形成步驟提供一種或多種抗血管生成劑，其中所述一種或多種抗血管生成劑選自包括:貝伐單抗(bevacizumab)、索拉非尼(sorafenib)、舒尼替尼(sunitinib)、阿柏西普(aflibercept)、IMC-1ClK 瓦他拉尼(vatalanib ;PTK_87)、N- (2，3- 二氫-3，3- 二甲基-1H-吲哚-6-基)_2_[ (4-吡啶基甲基)胺基]-3-吡啶羧酰胺(AMG706)、3- (4-溴-2，6- 二氟-芐氧基)_5-[3_ (4-吡咯啶-1-基-丁基)-脲基]-異噻唑-4-羧酸酰胺(CP-547，632)、帕唑帕尼(pazopanib ；GW-786034)、N- (4- (3-胺基-1H-吲唑-4-基)苯基)-N’- (2-氟-5-甲基苯基)脲(ABT-869)或西地尼布(cediranib ;AXD_2171)的組。
9.權利要求2所述的方法，其中所述低氧激活的生物還原劑是替拉扎明(tirapazamine)，所述局部形成步驟包括提供順式_3，4’，5_三甲氧基-3’ -胺基-1，2- 二苯乙烯(I, 2- 二苯乙烯5c)的步驟。
10.權利要求9所述的方法，其中所述局部形成步驟包括提供貝伐單抗。
11.權利要求2所述的方法，其中所述局部形成步驟包括施用一種或多種血管破壞劑并隨后施用一種或多種抗血管生成劑。
12.權利要求1所述的方法，其中所述局部形成所述低氧區域的步驟是通過栓塞實現的。
13.權利要求11所述的方法，其中栓塞包括使用一種或多種栓塞劑的步驟。
14.權利要求11所述的方法，其中所述提供步驟是在所述局部形成步驟之前進行的。
15.權利要求11所述的方法，其中所述提供步驟與所述局部形成步驟同時進行。
16.權利要求11所述的方法，其中所述低氧激活的生物還原劑是選自包括替拉扎明、班諾沙酮(banoxantrone ;AQ4N)、N-甲基絲裂霉素、阿帕茲喹酮(apaziquone ;E09)、1，2-雙(甲基橫酸基)-1- (2-氣乙基)-2-[[1- (4-硝基苯基)乙氧基]擬基]餅(KS119)、二硝基苯酰胺芥子衍生物(比如PR104)和4-[3- (2-硝基-1-咪唑基)-丙基胺基]_7_氯喹啉氫氯化物(NLCQ-1，NSC709257)的組。
17.權利要求1所述的方法，其中所述低氧區域位于所述動物的肝臟。
18.權利要求1所述的方法，其中所述低氧區中的氧濃度為5%或低于5%。
19.權利要求1所述的方法，其中所述提供步驟是局部施用的。
20.權利要求1所述的方法，其中所述提供步驟是全身性施用的。
21.一種用于選擇性殺死動物體內腫瘤細胞的組合物或套裝,包括: 替拉扎明，和 一種或多種抗血管生成劑和血管破壞劑。
22.權利要求21所述的組合物或套裝，其中所述抗血管生成劑和血管破壞劑中的一種或多種為選自包括貝伐單抗、索拉非尼、舒尼替尼、阿柏西普、IMC-1C11、瓦他拉尼、N-(2，3- 二氫-3，3- 二甲基-1H-吲哚-6-基)_2_[ (4-吡啶基甲基)胺基]_3_吡啶羧酰胺(AMG706)、3- (4-溴-2，6- 二氟-芐氧基)-5-[3_ (4-吡咯啶-1-基-丁基)-脲基]-異噻唑-4-羧酸酰胺(CP-547, 632)、帕唑帕尼(GW_786034)、N- (4- (3-胺基-1H-吲唑 ~4~ 基)苯基)-N’ - (2-氟-5-甲基苯基)脲(ABT-869)、西地尼布(AXD-2171)、考布他汀、考布他汀衍生物、(5S)-5-(乙酰胺基)_9，10，11-三甲氧基-6，7-二氫-5H-二苯并[a，c]環庚烯-3-基磷酸二氫酯(ZD6126 )、DMXAAC 5，6- 二甲基咕噸酮-4-乙酸)、(N- [2- [4-羥基苯基]胺基]-3-吡啶基)-4-甲氧基苯磺酰胺(E7010或ABT-751)、1，2- 二苯乙烯衍生物比如順式_3，4’，5- 二甲氧基_3’ -胺基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀5c)和順式-3，4’，5- 二甲氧基_3’-羥基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀6c)或它們的衍生物和1，2- 二苯乙稀5c衍生的N-嗎啉基-胺甲酸酯前藥的組。
23.權利要求22所述的組合物或套裝，其中所述一種或多種抗血管生成劑和血管破壞劑包括順式_3，4’ , 5- 二甲氧基-3’ -胺基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀5c)。
24.權利要求22所述的組合物或套裝，其中所述抗血管生成劑和血管破壞劑中的一種或多種包括貝伐單抗。
【文檔編號】A61K45/00GK104043125SQ201310699012
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2009年4月8日 優先權日:2008年4月10日
【發明者】李瑞民 申請人:弗吉尼亞州立邦聯大學