專利名稱：寡聚糖醛酸鹽用于治療粘液高粘度的用途的制作方法
寡聚糖醛酸鹽用于治療粘液高粘度的用途本發(fā)明涉及一種使用寡聚糖醛酸鹽(oligouronate )治療人或非人類動 物，特別是哺乳動物，對抗升高的粘膜粘度，例如提高粘液的清除，特別 是從呼吸道如在COPD(慢性阻塞性肺病)的情況下，特別是鼻竇和肺，尤其 是在治療嚢性纖維化(CF)、慢性阻塞性肺病和鼻竇炎。嚢性纖維化是歐洲人群最普通的致死性遺傳病。這種病是由編碼嚢性 纖維化跨膜調(diào)節(jié)因子(CFTR)的基因中的變異， 一種存在于人體分泌和其它 細胞中的氯離子通道的變異引起的。該病的特征在于在人體中存在粘稠的、 頑固的粘液分泌，其能導致肺病、消化問題和不育癥。肺中正常的粘膜纖 毛清除率不能清除成為由微生物定居的過度粘稠的粘液而提高了粘液的粘 度并導致慢性肺炎和阻塞。因此肺病對于大多數(shù)的CF病人來說是最大的健 康問題并且是死亡的主要因素。粘液是整個呼吸道，包括肺的正常分泌物。其主要功能是作為保持肺 部清潔并保護肺部免遭感染的粘膜纖毛清除系統(tǒng)的一部分。粘膜纖毛清除 系統(tǒng)具有三個主要成分:粘液；纖毛；和氣道表面液體。這樣上皮表面包 含粘液分泌杯狀細胞和纖毛上皮細胞，并覆蓋有氣道表面液體層以及在其 上有一層粘液，纖毛尖伸入其中。粘液是一種主要由水(約95。/。wt.)和粘蛋 白組成的粘稠凝膠物質(zhì)，凝膠形成分子是造成粘液物理性能的原因。纖毛 是來自上皮細胞表面的很小頭發(fā)狀的伸出物，在含水的、非粘性氣道表面 液體中以其浸入粘液層中的尖端有節(jié)律地振動。粘液層在捕獲細菌、病毒、可吸入顆粒物、環(huán)境污染物以及細胞碎屑的肺部表面上形成粘著層。纖毛 的振動推動這種粘液層和捕獲在其中的任何物質(zhì)朝向嘴運動而清除出肺 部。在正常條件下，粘膜纖毛清除系統(tǒng)有效地作用且保持肺的清潔和無感 染。假若該系統(tǒng)失效，則有第二道防線-咳嗽。這樣當對于刺激或炎癥，例 如，由于可吸入顆粒物或感染響應，分泌的粘液程度增加時，粘液借助于 咳嗽的反射作用從肺中射出。在CF病人中肺中的粘液是比正常人的更稠和更粘，因此這種較粘稠的 粘液不能輕易地借助纖毛輸送。結果損害了粘膜纖毛清除系統(tǒng)而使肺更易于感染。另外，CF病人的肺似乎是處于一種具有持續(xù)低水平發(fā)炎并且對通常引起發(fā)炎的因子(agent)具有高的反應的高炎癥狀態(tài)下。問題是粘液產(chǎn) 生增加是對炎癥響應的一部分。假若對借助于粘膜纖毛清除系統(tǒng)或咳嗽過 于粘稠而不能清除時則積累了增加的粘液，肺容量下降并且氧通過粘膜的 交換量也下降。這為細菌的定居提供了理想的環(huán)境，由于其也引起發(fā)炎和 激活免疫應答，因此給CF病人帶來嚴重的問題。這不僅導致粘液分泌的增 加，而且還增加免疫應答細胞和因子如巨噬細胞和溶菌酶的存在。當細菌 和巨噬細胞死亡后，它們的細胞內(nèi)含物被釋放到粘液中并且這些包括粘性 分子如DNA。此外，某些細菌，例如伯克霍爾德氏菌屬(Swr狄o/^Wa^)和 綠膿假單胞桿菌CP"wcfomo"as a^wg/"asa)，也分泌高粘性的多糖，后者情 況下是藻酸鹽(alginates)。這些分子進一步增高粘液的粘度，在藻酸鹽的情 況下通過與粘液的粘蛋白基質(zhì)的相互作用而明顯，但是在DNA的情況下通 過提高粘蛋白基質(zhì)內(nèi)的溶膠相的粘度而明顯。因此維持粘液以一種能通過纖毛輸送的形式是治療CF的關鍵目標。簡 單地破壞掉其凝膠狀結構的藥物將導致粘液成為流體，該流體猶如CF病人 的高粘度的粘液那樣不可轉(zhuǎn)移。因此重要的是任何治療藥物都不應當破壞 掉通過糖蛋白粘蛋白形成的凝膠基質(zhì)。現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了使用寡聚糖醛酸鹽能實現(xiàn)這一點，所述寡聚糖醛 酸鹽即帶有多個羥基的寡聚物，尤其是含有2個到30個單體殘基的寡聚物。在呼吸道的別處，尤其在鼻竇，特別是在鼻旁竇中，過度粘稠的粘液 是有問題的。寡聚糖醛酸鹽，也可以使用于解決這些問題。因此，從一 方面看到本發(fā)明提供了對抗人或非人類(例如哺乳動物)對象 呼吸道粘膜粘度過高(mucosal hyperviscosity))的治療方法，例如治療慢性阻 塞性肺病、鼻竇炎或嚢性纖維化疾病，所述方法包括向所述患者的所述道 中的粘膜表面施用有效量的生理學上可容許的多元醇寡聚糖醛酸鹽 (oligouronate polyol)。從另一方面看到本發(fā)明提供了生理學上可容許的寡聚糖醛酸鹽在制備 用于治療呼吸道粘膜粘度過高的藥物中的用途。寡聚糖醛酸鹽的施用可以通過任何向粘液分泌物，或向病人呼吸道(例 如鼻旁竇道或者更優(yōu)選的是肺)載有粘液的表面給藥的方式。 一般是通過 吸入引入，例如以液滴(例如，氣溶膠)或^T分末吸入。對于寡聚糖醛酸根的平衡離子可以是通常使用的使藥物帶電的生理學 上可容許的離子，例如，鈉離子、鉀離子、銨離子、氯離子、曱磺酸根、葡曱胺離子。然而最好是不使用能促進藻酸鹽膠凝(alginate gelation)的離子， 例如第2族金屬。當寡聚糖醛酸鹽是合成物質(zhì)時，優(yōu)選是具有低于100000Da的重均分子 量的天然存在的多糖的衍生物。優(yōu)選的是3-至28-聚體(mer)，尤其是4-至 25-聚體，特別是6-至22-聚體，尤其是8-至15-聚體，特別是10-聚體，例 如，具有350至6000Da的分子量，特別是750至4500Da的分子量，可以 是單一化合物，也可以是例如， 一定聚合度范圍的寡聚糖醛酸鹽化合物的 混合物。而且，寡聚糖醛酸鹽中的單體殘基，例如單糖基，可相同，也可 以不同，并且不是所有都必須帶有帶電基團，盡管優(yōu)選的是大部分(例如至 少60%，優(yōu)選至少80%，更優(yōu)選至少90%)帶有帶電基團。優(yōu)選的是基本上 大部分，例如至少80%,更優(yōu)選至少為90%的帶電基團具有相同極性。在 寡聚糖醛酸鹽中，羥基與帶電基團的比例優(yōu)選至少為2:1,更尤其至少是3:1 。來自天然源的寡聚糖醛酸鹽易于得到，因為許多天然的多糖含有帶電 荷的糖醛酸(uronate)的殘基，例如殘基如古洛糖醛酸和半乳糖醛酸殘基。使用常規(guī)的多糖溶解技術諸如酶消化和酸水解可以完成多糖對寡糖的 裂解以產(chǎn)生本發(fā)明有用的寡聚糖醛酸鹽。之后以色譜法使用離子交換樹脂 或通過分級沉淀或溶解使寡聚糖醛酸鹽從多糖分解產(chǎn)物中分離。也可對寡聚糖醛酸鹽進行化學改性，包括但不限于改性以加入帶電荷 的基團(如羧基化或羧甲基化的聚糖)，以及以改變?nèi)嵝远男缘墓丫厶侨┧?鹽(例如，通過高碘酸氧化)。例如在"Handbook of Hydrocolloids", Phillips和Williams編，CRC, BocaRaton, Florida, USA, 2000中對合適的多糖進行了討論。然而使用藻 酸鹽是特別優(yōu)選的，因為這些以甘露糖醛酸(manuronic)(M)和古洛糖醛酸(G) 的嵌段共聚物和G-嵌段寡聚物天然存在，易于從藻酸鹽原料生產(chǎn)。事實上， 通常寡聚糖醛酸優(yōu)選是寡聚古洛糖醛酸，或者稍差點是寡聚半乳糖醛酸。當把藻酸鹽作為制備寡聚糖醛酸鹽的起始物料使用時，古洛糖醛酸的 含量視需要可通過用來自A. W"e/a"鼎'的甘露糖醛酸C-5差向異構酶進行差 向異構化而提高。適合本發(fā)明使用的寡聚古洛糖醛酸通常可通過酸解來自law/""W"/^/ eAoMa的藻酸方便制備，制備方法為在中性pH下溶解，添加無機酸以 降低pH至3.4以沉淀寡聚古洛糖醛酸，用弱酸洗滌，于中性pH下再懸浮 并冷凍千燥。從另 一方面觀察本發(fā)明還提供藥物組合物，尤其是可吸入的組合物， 例如，溶液、懸浮液、分散液或粉末，所述組合物包含生理學上可容許的 寡聚糖醛酸鹽和生理學上可容許的載體或賦形劑，并優(yōu)選還有生理學上可 容許的粘膜粘度降低劑，例如，核酸裂解酶(例如，DNase如DNase 1)、凝 溶膠蛋白、硫醇降低劑、乙酰半胱氨酸、氯化鈉、不帶電荷的低分子量多 糖(例如，葡聚糖)、精氨酸(或其它氧化氮前體或合成的刺激物)、或陰離子 聚氨基酸(例如，聚ASP或聚GLU)。使用DNase尤其是優(yōu)選的。寡聚糖醛 酸鹽通常對成人的給藥劑量為1至10000mg，特別是10至1000mg。最佳 劑量可通過常規(guī)劑量范圍實驗很容易確定，任選下列動物模型，例如，狗 模型的初步研究。本發(fā)明的組合物可以使用常規(guī)的藥物載體和賦形刑生產(chǎn)，例如，溶劑 (如水)、滲透壓改性劑、香料、pH調(diào)節(jié)劑等。它們可含有另外的活性成分， 例如能用于破壞不包含在粘液的粘蛋白基質(zhì)中的生物聚合物(例如DNase， 特別是ruDNase)、抗菌劑以及消炎藥。使用這種另外的藥物和寡聚糖醛酸 鹽的組合療法(分開或一起給藥)，是本發(fā)明方法特別優(yōu)選的方面。這種另 外的藥物可以其正常劑量或者甚至較低的劑量，例如，正常劑量的50%使 用。寡聚糖醛酸鹽理想的是以噴霧劑給藥，優(yōu)選由水溶液或粉末形式制成 氣溶膠噴霧刑，例如按體積大小約為納米至微米(例如，10至50000nm)形式 的粒徑的凈分末。從另一方面觀察，本發(fā)明提供包括儲存器(reservoir)和液滴發(fā)生器 (droplet genemtor)的噴霧施用器，所述儲存器包含生理學上可容許的寡聚糖 醛酸鹽水性溶液。這種噴霧施用器，當然還有寡聚糖醛酸鹽，可以用于治 療鼻竇或鼻堵塞或由于一般的寒冷或其它理由產(chǎn)生的阻塞。現(xiàn)參考下列非限制性實施例和附圖
對本發(fā)明做進一步的說明，其中包括圖la至If是粘蛋白-藻酸鹽凝膠以及分別配有葡聚糖、聚乙二醇、DNA、 半乳糖醛酸鈉寡聚物和古洛糖醛酸鈉寡聚物的相同凝膠的復合模量對的曲線；圖2和3是顯示同樣凝膠在膠凝終點時以相對于對照物的百分數(shù)表示 的復合模量(G、和相角的柱狀圖；圖4是顯示同樣凝膠的流動應力的柱狀圖表，也以相對于對照物的百 分數(shù)表示；圖5a和5b顯示來自CF病人的經(jīng)處理和未經(jīng)處理的痰樣品的復合模量 G、圖5b顯示以相對于對照物(未經(jīng)處理的痰)的百分數(shù)表示的 圖5c至5f顯示《對時間的曲線；圖6a和6b表示經(jīng)處理和未經(jīng)處理的痰樣品的復合粘度(V),圖6b顯 示以相對于對照物的百分數(shù)表示的rf;和圖7a和7b表示經(jīng)處理和未經(jīng)處理的痰樣品的相角5。圖7b顯示以相 對于對照物的百分數(shù)表示的S。實施例1檢測5種寡聚物對模型粘蛋白-藻酸鹽凝膠的作用a) 低分子量葡聚糖(6000Da)b) 低分子量PEG(3350Da)c) 低分子量DNAd) 半乳糖醛酸鈉募聚物e) 古洛糖醛酸鈉寡聚物(G嵌段)古洛糖醛酸鈉寡聚物按上面說明制備并且具有下列特征 FG 0,87， FM 0.13， FGG 0.83， FGM=FGM 0.05, F醒0.08， FGGM=FMMG 0.04， F畫0.02， FGGG0.79, DP 19。 材料對照凝膠由0.05M的NaCl中的18mg/ml粘蛋白+0,6mg/ml藻酸鹽組成 待測凝膠(test gds)由0.05M的NaCl中的18mg/ml粘蛋白+0.6mg/ml藻酸鹽+4mg/ml待測物組成 流變學檢測膠凝-混合樣品后立即于37。C下裝入流變儀。把溫度冷卻至10°C(0.5 度/分)并且之后保持在10C下18小時。連續(xù)測量樣品行為和凝膠發(fā)展。 掃頻(Frequeney sweep)-膠凝后把樣品的溫度提髙至37。C并作為頻率的函數(shù)監(jiān)測流變行為。應力掃描(stress sweep)-于37。C下，作為提高施加的應力的函數(shù)監(jiān)測 凝膠行為。 膠凝一些研究證明古洛糖醛酸鈉寡聚物(G嵌段)能置換粘蛋白中的藻酸鹽-通過開始膠凝后凝膠的復合模量(G、隨時間的降低觀察藻酸鹽的相互作用。 5種待測凝膠和對照凝膠分別示于圖la至lf中。在被檢測的其它寡聚物中只有半乳糖醛酸鈉寡聚物具有類似的作用， 表明模量值隨時間的下降。其它物質(zhì)(DNA、 PEG、葡聚糖)能引起膠凝的延 緩但是通過復合模量的增加表明凝膠繼續(xù)隨時間發(fā)展。對在膠凝期終結時凝膠的復合模量和相角繪圖于圖2和3中。復合才莫 量是體系的總應答或強度的量度，而相角有關液體狀和固體狀行為之間的 平衡，具有較高的相角表明液體狀行為更大。古洛糖醛酸鈉寡聚物(G嵌段) 導致"的最大下降并且相角中的最大增加。來自掃頻的凝膠特性所有的凝膠都顯示典型的弱粘彈性凝膠的掃頻行為。 來自應力掃描的流動應力應力掃描用于測定在體系中誘導流動所需的應力。這以相對于對照凝 膠中誘導流動所需的應力的百分數(shù)繪制于圖4中。這給出加入多少物質(zhì)弱 化凝膠基質(zhì)的指標。G嵌段(古洛糖醛酸鈉寡聚物)對流動應力具有最顯著的 影響，接著是半乳糖醛酸鈉寡聚物。實施例2 對痰的影響從具有綠膿假單胞菌感染陽性診斷的嚢性纖維化病人處收集痰樣品。 慢慢地攪拌樣品，分成若干份，冷凍并貯存在-40。C。 預實驗方法從冷凍器中取出痰樣品并且放入冷藏箱(4。C)中，1小時后檢測，在電 磁攪拌器上攪拌約10分鐘并分成0.5g的多份。除了 l份樣品，是純痰樣品 外其它所有的樣品中加入待測介質(zhì)。所得到的樣品是A0.5g痰(純)B 0.5g痰+65pl的350mMNaCl溶液(加入古洛糖醛酸鹽寡聚物的離子強度)C 0.5g痰+75(al的150mg/ml古洛糖醛酸鈉寡聚物Dpl9D 0.5g痰+75W的150mg/ml古洛糖醛酸鈉寡聚物DplO古洛糖醛酸鈉寡聚物DplO(聚合度)具有下列特征FG 0.79, FM 0.11, FGG 0.76， FGM=FMG 0.03, F薩0.07, FMGG=FGGM 0.02, F隨0.01, FGGG 0.74, Fg(紅)0.10， Fc(合計)0.89, NG>1 37， Dp 10然后慢慢地攪拌混合樣品1分鐘隨后放入冷藏箱5分鐘，之后轉(zhuǎn)移至 檢測用流變儀。流變學試驗10 °C下使用 Rheologica Stress-Tech通用流變儀在板/錐體 (cone)(40mm/l。)上進行純的和混合痰的流變學測量以使蛋白質(zhì)分解酶的影 響最小化。純痰和混合有檢測介質(zhì)的痰的流變性分4個不同的步驟完成 一在0.03的恒定應變和1Hz頻率的情況下振蕩應變對照物2分鐘。 —在0.03的恒定應變和1Hz的頻率情況下在預剪切(pre-shear)后(于 20s"剪切速下1分鐘)振蕩應變對照物60分鐘。 ——在恒定應變0.03掃頻0.1 5Hz的范圍。 —在1Hz下應力掃描0.02~20Pa的范圍。圖5a是表示60分鐘后痰樣品在試驗終點時的復合模量(")的柱狀圖。 圖5b是表示如圖5a的同樣痰樣品的柱狀圖，但是以對照物(純痰)的。/o表示。圖5c至5f是痰樣品A至D復合模量對時間的作圖。圖6a是表示60分鐘后痰樣品在試驗終點時的復合粘度(V)的柱狀圖。 圖6b是表示與圖6a相同痰樣品的柱狀圖，但以對照物的％表示。圖7a是表示60分鐘后痰樣品在試驗終點時的相角(phase angle)(S)的柱 狀圖。圖7b是表明與圖3a相同痰樣品的柱狀圖，但以對照物的％表示。古洛糖醛酸鹽寡聚物的加入明顯地降低了 CF病人體外痰的機械性能。 復合動力模量(complex dynamic modulus)以及復合動力粘度(complex dynamic viscosity)兩者均顯著降低，在有些情況下降低至1/5。 DplO似乎比 平均Dpl9的樣品更有效。從所述制備痰樣品獲得的結果還說明CF的痰在 有DplO G-嵌段存在的情況下獲得平衡狀機械性能比在有其它組成存在情況下更快(&和rf與時間無關)。然而，對相角變化的影響沒有對"和rf的 影響大。這一點是最重要的，因為它清楚地說明保持粘蛋白網(wǎng)絡的機械性 能，因此仍能對空氣傳播污染物起到第一防御線的作用。實施例3 氣溶膠借助霧化器給藥的無菌氣溶膠噴霧，是由具有純度至少為75%古洛糖 醛酸鹽且聚合度介于5至20的3-10%古洛糖醛酸鈉鹽嵌段的液體制成的， 任選，含有表面活性化合物以穩(wěn)定氣溶膠液滴的大小。
權利要求
1.對抗人或非人類對象的呼吸道粘膜粘度過高的治療方法，該方法包括向所述對象的所述呼吸道的粘膜表面施加有效量的生理學上可容許的寡聚糖醛酸鹽。
2. 按照權利要求1所述的方法，其用于治療嚢性纖維化。
3. 按照權利要求1和2中的任何一項所述的方法，其用于治療鼻竇炎。
4. 按照權利要求1所述的方法，其用于治療慢性阻塞性肺病。
5. 按照權利要求1~4中的任何一項所述的方法，其中將所述寡聚糖醛 酸鹽給藥入病人的氣道。
6. 按照權利要求1~5中的任一項所述的方法，其中所述寡聚糖醛酸鹽 包含古洛糖醛酸單體。
7. 按照權利要求1 6中的任一項所述的方法，其中所述寡聚糖醛酸鹽 是4-至25-聚體。
8. 生理學上可容許的寡聚糖醛酸鹽在制備用于治療呼吸道粘膜粘度過 高的藥物的中用途。
9. 按照權利要求8所述的用途，其中所述寡聚糖醛酸鹽按權利要求6 和7中的任一項定義。
10. 按照權利要求8和9中的任一項所迷的用途，用于制備用于治療嚢 性纖維化的可吸入藥物。
11. 按照權利要求8~10中的任一項所述的用途，用于制備用于治療鼻 竇炎的可吸入藥物。
12. 按照權利要求8和9中的任一項所述的用途，用于制備用于治療慢 性阻塞性肺病的可吸入藥物。
13. 可吸入藥物組合物，其包含生理學上可容許的寡聚糖醛酸鹽和生理 學上可容許的載體或賦形劑。
14. 按照權利要求13所述的組合物，其還含有生理學上可容許的粘膜 粘度降低劑。
15. 按照權利要求13和14中的任一項所述的組合物，其含有權利要求 6和7中的任一項所述的寡聚糖醛酸鹽。
16. 按照權利要求13~15中的任一項所述的組合物，其含有脫氧核糖核酸醃。
17.噴霧施藥器，其包括儲存器和液滴發(fā)生器，所述儲存器含有生理學 上可容許的寡聚糖醛酸鹽的水性溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種治療人或非人類對象以對抗呼吸道粘膜粘度過高的方法，該方法包括向所述對象的所述道的粘膜表面施加有效量的生理學上可容許的寡聚糖醛酸鹽。
文檔編號A61K9/00GK101325973SQ200680046061
公開日2008年12月17日 申請日期2006年10月6日 優(yōu)先權日2005年10月6日
發(fā)明者凱瑟琳·泰勒, 奧拉夫·A·斯米德斯羅德, 庫爾特·I·德拉格特 申請人:Ntnu技術轉(zhuǎn)讓公司