專利名稱：用于腫瘤磁共振成像的脂質(zhì)體納米顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于制備造影劑的新型脂質(zhì)體，所述造影劑用于增強(qiáng)磁共振成像(MRI)，特別是用于增強(qiáng)腫瘤的磁共振圖像。
背景技術(shù)：
癌癥成像是最重要的疾病領(lǐng)域之一，其中分子成像被設(shè)置為在癌癥的檢測和隨后
的治療中起重要作用。對于通過磁共振成像(MRI)的有效癌癥成像，顯然需要開發(fā)有效且生物相容性的分子成像探針U。在此領(lǐng)域中，納米技術(shù)做出了巨大貢獻(xiàn)，因為納米藥物被設(shè)置為在藥物遞送、疾病檢測以及治療的重要領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。納米技術(shù)平臺在癌癥成像中的應(yīng)用，已經(jīng)開啟了在癌癥檢測和治療的研究中使用多功能的納米顆粒系統(tǒng)(諸如脂質(zhì)體)的機(jī)會。MRI是一種臨床成像模式，其產(chǎn)生含有水的組織的三維不透明圖像。當(dāng)今世界上超過40%的臨床成像需要注射某種形式的MRI造影劑。這是由于以下事實MRI存在固有的靈敏度缺乏，且經(jīng)常為了正確地診斷病狀，將順磁性造影劑靜脈內(nèi)地注入患者，以進(jìn)一步增強(qiáng)磁共振(MR)信號，并因此增強(qiáng)疾病的部位。這些試劑由摻入了順磁性金屬離子，最通常是釓或鐵的分子組成。由于配位金屬離子對周圍大量水質(zhì)子的縱向(T1)或橫向(T2)弛豫時間的增強(qiáng)效應(yīng)，而產(chǎn)生圖像改善。摻入了釓的造影劑會增大1/1\和1/T2，但是通常被用于T1-加權(quán)成像中，其中它們在組織中的1/1\效應(yīng)大于它們的1/T2增強(qiáng)3。另一方面，含有鐵的試劑會導(dǎo)致1/T2的更大幅增加，并因此用T2-加權(quán)圖像顯影(可視化，visualise)?；卺彽腗RI造影劑的使用產(chǎn)生正像增強(qiáng)(在圖像上的亮信號)，而鐵試劑的使用導(dǎo)致負(fù)像增強(qiáng)(圖像的變暗)。Gd. DTPA [釓(I II)-二亞乙基三胺五乙酸鹽復(fù)合物](圖I)是自1988年中期以來被FDA(食品藥品管理局)批準(zhǔn)用于臨床使用的第一種水溶性的、腎可排泄的造影劑，并且目前常規(guī)地以商業(yè)名稱馬根維顯 (Magnevist )使用4。圖I顯示了在臨床中最常用的造影劑的幾個實例。這些化合物通常是惰性的穩(wěn)定復(fù)合物，其中金屬離子與聚(氨基羧化物)配體強(qiáng)烈螯合。這些類型的試劑是非特異性的，主要停留在血流內(nèi)，且也在腎臟中積累(由于它們的腎小球過濾)，并通常不經(jīng)代謝地排泄。盡管如此，它們在臨床MR成像中的應(yīng)用具有極大的價值，因為可以使解剖學(xué)的異常如神經(jīng)膠質(zhì)瘤和腦內(nèi)的病變顯影，而在正常生理條件下，這些試劑不會穿過完整的血腦屏障。也可以使肝臟和其它器官內(nèi)的病狀顯影，因為這些造影劑會快速地積累在間質(zhì)間隙中，并因此可以在這樣的增加流體體積的區(qū)域中增大信噪比。然而，由于這些試劑是非特異性的，且在注射的幾小時內(nèi)被清除，所以它們在MR成像中的利用限于短成像時間窗，且主要限于血池的增強(qiáng)。最近，在分子成像領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)做出許多工作，以改善MRI造影劑的性質(zhì)，這已經(jīng)導(dǎo)致使用聚合物、樹形化合物和各種納米顆粒作為Gd載體。我們已經(jīng)合成了我們自己的新型MRI活性脂質(zhì)的庫。這些脂質(zhì)隨后已經(jīng)被用來配制用于腫瘤成像的脂質(zhì)體。
脂質(zhì)體由脂質(zhì)成分組成，具有親水頭基和疏水尾基(圖2)。當(dāng)水合時，這些脂質(zhì)聚集到一起而形成自裝配的雙層囊泡，所述囊泡包封一個水性隔室(aqueous compartment)。由于此水性腔，它們已經(jīng)傳統(tǒng)地被用作藥物遞送媒介物，其囊化水溶性藥物以改善藥物藥代動力學(xué)。另外，還已經(jīng)將核酸濃縮到脂質(zhì)體制劑中，用于有效的轉(zhuǎn)染和基因遞送。盡管具有這些額外的功能，但脂質(zhì)體最初作為生物膜的模型被研究，并且這是在實現(xiàn)它們的生物相容性中的一個關(guān)鍵構(gòu)思。可以改變脂質(zhì)體的多用途性質(zhì)，以改變它們與各種分子或甚至更大的結(jié)構(gòu)如細(xì)胞的相互作用。這可以如下實現(xiàn)通過將具有高度帶電荷的極性頭基的脂質(zhì)摻入脂質(zhì)體制劑中而改變脂質(zhì)體表面的總電荷，例如，陽離子脂質(zhì)向摻入所述制劑中會產(chǎn)生陽離子脂質(zhì)體。陽離子脂質(zhì)已經(jīng)被用來配制用作體外和體內(nèi)基因遞送系統(tǒng)的脂質(zhì)體/DNA復(fù)合物(脂復(fù)合物)。脂質(zhì)體通常通過它們的尺寸、形狀和層狀性(Iamellarity)來表征。它們可以由單個雙層(單層狀)、幾個雙層(寡層狀)或多個雙層(多層狀)組成。通過使用合適的脂 質(zhì)，可以調(diào)節(jié)膜的剛度；并且通過使用具有高或低相變溫度的磷脂，可以改變膜的流動性。一般而言，硬脂酸(完全飽和的C18脂鏈)的脂質(zhì)衍生物會賦予膜剛度和不透性，而油酸(不飽和的C18脂鏈)的脂質(zhì)衍生物導(dǎo)致產(chǎn)生更可透過的且更低穩(wěn)定性的脂質(zhì)雙層。通過將釓脂質(zhì)摻入脂質(zhì)體的膜中，可以使它們成為MRI可見的，并可以獲得具有更好的尺寸控制的系統(tǒng)5。脂質(zhì)體非常適合作為釓進(jìn)入細(xì)胞中的高有效負(fù)荷的載體。兩性釓復(fù)合物摻入到脂質(zhì)體膜中已經(jīng)產(chǎn)生了順磁性標(biāo)記的脂質(zhì)體，所述脂質(zhì)體會顯著地增強(qiáng)質(zhì)子弛豫率。這些順磁性脂質(zhì)體已經(jīng)用于許多研究中，包括細(xì)胞標(biāo)記和跟蹤的研究6。Kabalka等人在20年前證實了釓脂質(zhì)摻入到脂質(zhì)體制劑中，并且在他們的研究中使用的釓脂質(zhì)Gd.DTPA.BSA[釓(III). 二亞乙基三氨基五乙酸-二(硬脂酰胺)]現(xiàn)在經(jīng)常被用于制備順磁性脂質(zhì)體7。調(diào)節(jié)脂質(zhì)體尺寸、表面電荷和特異性的能力允許有效的病理學(xué)成像，如體內(nèi)實體瘤的成像。通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)體制劑的組成，使得脂質(zhì)體的這種調(diào)節(jié)成為可能。趨于中性的表面電荷最適合體內(nèi)目的以便減少通過血漿蛋白和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)對脂質(zhì)體顆粒的識別。這可以通過在脂質(zhì)體制劑中包含電荷中性的脂質(zhì)來實現(xiàn)。以前的工作已經(jīng)證實，新型釓脂質(zhì)Gd. DOTA. Chol (釓(III) 1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-N，N'，N"，N"'-四乙酸根-膽固醇)(參見圖3)是有效的MR信號增強(qiáng)劑，以及MAGfect ( 一種含有該釓脂質(zhì)的脂質(zhì)體制劑)是有效的細(xì)胞雙重標(biāo)記和轉(zhuǎn)染媒介物6。盡管是相對有效的細(xì)胞標(biāo)記脂質(zhì)，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用該脂質(zhì)的高脂質(zhì)體濃度的制劑是有問題的，這可能是由于膽固醇尾部在高濃度的脂質(zhì)體雙層中的較差錨定。因此，由于此限制，需要提供更牢固的設(shè)計用于其中要更高脂質(zhì)體濃度的體內(nèi)應(yīng)用的膜錨定，這導(dǎo)致替代性的飽和烷基鏈部分代替膽固醇錨定的研究。為此目的，使用溶液和固相化學(xué)的組合，合成了順磁性脂質(zhì)Gd. DOTA. DSA (2- {4，7- 二羧甲基-10-[ (N，N- 二硬脂酰氨基甲基-N' -酰氨基-甲基]-1，4，7，10_四氮雜環(huán)十二烷-I-基}_乙酸釓(III))(參見圖4)。經(jīng)由穩(wěn)定的且可生物降解的酰胺官能團(tuán)，DOTA螯合物結(jié)合至脂質(zhì)。該釓脂質(zhì)還被設(shè)計成具有在釓螯合劑和脂質(zhì)烷基鏈部分之間的5原子間隔物。認(rèn)為在頭基和脂質(zhì)烷基尾之間的這種間隔是最佳的，以便確保釓螯合物最大暴露于脂質(zhì)體顆粒的親水性表面上的水。此外，這種釓脂質(zhì)還被設(shè)計成具有DOTA配體，而不是更常用的DTPA [ 二亞乙基三氨基五乙酸]，因為前一種大環(huán)配體被認(rèn)為是更有效的釓的螯合劑，能夠甚至在核內(nèi)體的酸性環(huán)境中保留金屬離子8。選擇FDA批準(zhǔn)的Gd. DOTA螯合物，因為由于它們更高的穩(wěn)定性常數(shù)，所以已知的是，基于DOTA的結(jié)合物與DTPA配體相比在體內(nèi)更穩(wěn)定。MRI 效力為了確立Gd. DOTA. DSA的弛豫性質(zhì)，進(jìn)行了在水溶液中的脂質(zhì)的MRI研究，以毫秒為單位產(chǎn)生T1值和弛豫率參數(shù)。將釓脂質(zhì)Gd. DOTA. DSA的效力與臨床造影劑馬根維顯 (Schering AG)和Gd. DTPA. BSA進(jìn)行比較(參見表I)，且發(fā)現(xiàn)在臨床相關(guān)劑量上相比是有 利地。這些數(shù)據(jù)也表明，Gd. DOTA. DSA具有與廣泛使用的Gd. DTPA. BSA脂質(zhì)相當(dāng)?shù)?、甚至稍微更好的T1弛豫。使用標(biāo)準(zhǔn)的T1飽和恢復(fù)方法(自旋回波序列)來確定T1值(根據(jù)方程I)，其中X是TR(重復(fù)時間)，而Si是對于給定的TR的測量信號。Si = S0(l-e(-x/T1))方程式I :用于確定T1值的T1飽和恢復(fù)方程。表I顯示了合成的Gd脂質(zhì)以及有關(guān)的對照的T1弛豫值。
權(quán)利要求
1.一種脂質(zhì)體，所述脂質(zhì)體包含Gd. DOTA. DSA (2-{4，7-二羧甲基-10-[(N，N-二硬脂酰氨基甲基-N' -酰氨基-甲基]-I，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-I-基}-乙酸釓(III))，其特征在于，所述脂質(zhì)體還包含中性的完全飽和磷脂組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脂質(zhì)體，其中所述完全飽和磷脂組分是1，2_二(C12-C2tl飽和脂質(zhì))-sn-甘油-3-磷酰膽堿，其中所述飽和脂質(zhì)基團(tuán)彼此能夠相同或不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脂質(zhì)體，其中所述完全飽和磷脂組分是DSPC(1，2-二硬脂?；?sn-甘油-3-磷酰膽堿)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體還包含膽固醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體還包含聚乙二醇-磷脂組分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脂質(zhì)體，其中所述聚乙二醇-磷脂是DSPE-PEG(2000)[二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(2000)]。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的Gd.DOTA. DSA的量為總脂質(zhì)體制劑的29-31mol%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的Gd.DOTA. DSA的量為總脂質(zhì)體制劑的30mol%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的完全飽和磷脂組分的量為總脂質(zhì)體制劑的32-34m0l%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的完全飽和磷脂組分的量為總脂質(zhì)體制劑的33mol%。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι- ο中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的膽固醇的量為總脂質(zhì)體制劑的29-3Imol%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的膽固醇的量為總脂質(zhì)體制劑的30mol %。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的所述聚乙二醇-磷脂組分的量為總脂質(zhì)體制劑的5-8mol %。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體中的所述聚乙二醇-磷脂組分的量為總脂質(zhì)體制劑的7mol %。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體在磷酸鹽緩沖溶液中稀釋10倍時具有小于或等于IOOnm的平均粒度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體在磷酸鹽緩沖溶液中稀釋10倍時具有小于或等于80nm的平均粒度。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脂質(zhì)體,其中所述脂質(zhì)體包含Gd.DOTA. DSA、膽固醇、DSPC和DSPE-PEG (2000)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的脂質(zhì)體，其中Gd.DOTA. DSA、膽固醇、DSPC和DSPE-PEG(2000)分別以比例30 33 30 7mol%存在于所述脂質(zhì)體制劑中。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體還包含腫瘤靶向劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的脂質(zhì)體，其中所述腫瘤靶向劑包含受體的配體，相對于所述受體在哺乳動物的非腫瘤組織的細(xì)胞中的表達(dá)，所述受體在腫瘤細(xì)胞中過表達(dá)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的脂質(zhì)體，其中所述腫瘤靶向劑包含葉酸部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的脂質(zhì)體，其中所述腫瘤靶向劑是磷脂-聚乙二醇-葉酸化合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的脂質(zhì)體，其中所述磷脂-聚乙二醇-葉酸化合物是DSPE-PEG (2000)-葉酸[二硬脂?；字Ｒ掖及?聚乙二醇(2000)-葉酸]。
24.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一項所述的脂質(zhì)體，其中在所述脂質(zhì)體中存在的所述葉酸部分的量為總脂質(zhì)體制劑的l_2mol%。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的脂質(zhì)體，其中所述脂質(zhì)體包含Gd.DOTA. DSA、膽固醇、DSPC、DSPE-PEG (2000)和 DSPE-PEG (2000)-葉酸。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的脂質(zhì)體，其中Gd.DOTA. DSA、膽固醇、DSPC、DSPE_PEG (2000)和DSPE-PEG (2000)-葉酸分別以比例30 33 30 5. 5 I. 5mol %存在于所述脂質(zhì)體制劑中。
27.一種磁共振造影劑，所述磁共振造影劑包含權(quán)利要求1-26中任一項所述的脂質(zhì)體以及藥用載體。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的磁共振造影劑，其中所述藥用載體是水性載體。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或權(quán)利要求28所述的磁共振造影劑，用于醫(yī)學(xué)、例如診斷中。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-26中任一項所述的脂質(zhì)體在制備磁共振造影劑中的應(yīng)用，所述磁共振造影劑用于增強(qiáng)哺乳動物中的器官和器官結(jié)構(gòu)的磁共振圖像。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的應(yīng)用，用于制備增強(qiáng)哺乳動物中的腫瘤的磁共振圖像的磁共振造影劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的應(yīng)用，其中所述磁共振造影劑中的所述脂質(zhì)體的濃度為 l-50mg/mL,優(yōu)選 l_30mg/mL。
33.一種對哺乳動物中的器官或器官結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁共振成像的方法，所述方法包括以下步驟 (a)將權(quán)利要求27或權(quán)利要求28所述的磁共振造影劑給予患者；和 (b)獲取所述患者中的關(guān)注器官的圖像。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述磁共振造影劑被用于增強(qiáng)哺乳動物中的腫瘤的磁共振圖像。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或權(quán)利要求34所述的方法，其中所述磁共振造影劑中的脂質(zhì)體的濃度為 l-50mg/mL,優(yōu)選 l_30mg/mL。
36.一種對哺乳動物中的器官或器官結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁共振成像的方法，所述哺乳動物被預(yù)先 給予權(quán)利要求27或權(quán)利要求28所述的磁性造影劑，所述方法包括以下步驟 (i)獲取所述患者中的關(guān)注器官的圖像。
37.一種制備權(quán)利要求1-26所述的脂質(zhì)體的方法，所述方法包括混合Gd. DOTA.DSA (2- {4，7- 二羧甲基-10- [ (N，N- 二硬脂酰氨基甲基-N' -酰氨基-甲基]-I，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-I-基}_乙酸釓(III))的溶液和中性的完全飽和磷脂的溶液。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，所述方法還包括以下步驟干燥所述混合物(例如在真空下)，以及任選地再水合所得到的脂質(zhì)體。
39.一種制備權(quán)利要求27或權(quán)利要求28所述的磁性造影劑的方法，所述方法包括混合權(quán)利要求1-26中任一項限定的脂質(zhì)體和藥用載體?！?br> 全文摘要
本發(fā)明提供了包含Gd.DOTA.DSA(2-{4，7-二羧甲基-10-[(N，N-二硬脂酰氨基甲基-N`-酰氨基-甲基]-1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-1-基}-乙酸釓(III))的新型脂質(zhì)體，其特征在于，所述脂質(zhì)體還包含中性的完全飽和磷脂組分(例如DSPC(1，2-二硬脂?；?sn-甘油-3-磷酰膽堿])，其特別適用于制備用于增強(qiáng)哺乳動物中的腫瘤的磁共振圖像的磁共振造影劑。
文檔編號A61K49/18GK102711840SQ201080061977
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者加文·戴維·肯尼, 吉米·貝爾, 塔米·路易斯·卡爾貝, 安德魯·戴維·米勒, 納齊拉·卡馬利, 馬婭·薩努 申請人:醫(yī)藥研究委員會, 帝國創(chuàng)新有限公司