诱导肿瘤缺氧以治疗癌症的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于增加低氧激活的生物还原剂杀死实体瘤内的肿瘤细胞的能力的方法和组合物。在肿瘤内或含有肿瘤的区域内创造局部低氧区域，导致增强该局部区域内低氧激活的生物还原剂（例如替拉扎明）的活化。该被激活的低氧激活的生物还原剂是通过催化肿瘤细胞内DNA链断裂以杀死该低氧区内的肿瘤细胞。因为该活性是局部性的，因此全身性施用生物还原剂所导致的典型副作用得到了减少。
【专利说明】诱导肿瘤缺氧以治疗癌症
【技术领域】
[0001]本发明涉及提高低氧激活的生物还原剂的能力，以杀死实体瘤内肿瘤细胞的组合物和方法。特别的，本发明提供在肿瘤内或含有肿瘤的区域中创造局部低氧区的方法和组合物，以提高该局部区域内的低氧激活的生物还原剂的活性及肿瘤细胞杀死率。
【背景技术】
[0002]肿瘤生长需要发展新血管形成网络以供应氧和营养并排除毒性代谢物。肿瘤的新血管系统与正常血管系统极为不同(1，2)。肿瘤新血管系统在结构和功能上是异常、紊乱且不完整的，而且某些数据说明，与正常组织中微管蛋白和肌动蛋白两者作为细胞骨架相t匕，肿瘤血管可能更依赖微管蛋白作为细胞骨架支撑物(3)。标靶肿瘤血管已经成为开发新的癌症治疗方法的有用策略(4)。现今有两种方法用于标靶肿瘤血管。一种方法利用阻断血管生成因子或其受体以防止血管生成过程，从而防止新血管的生成。此类治疗方法的代表是贝伐单抗(bevacizumab),即一种抵御血管内皮细胞生长因子(VEGF)的单克隆抗体，及索拉非尼(sorafenib)或舒尼替尼(sunitinib), VEGF受体酪胺酸激酶的小分子抑制剂(4-8)。
[0003]第二种标靶肿瘤血管的策略是直接杀死肿瘤内存在的内皮细胞。此类化合物被称为血管破坏剂(VDA) (9，10)。该血管破坏剂的机理是杀死存在于肿瘤血管的内皮细胞，使肿瘤无法得到充足的血液供应，进而导致肿瘤局部缺血及最终引起肿瘤坏死。这类制剂的代表是几种小分子，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)。这些小分子通过在秋水仙素位点干扰微管的聚合，以杀死肿瘤内皮细胞。几种秋水仙素位点微管蛋白抑制剂现今正开发为VDA。
[0004]肿瘤低氧的诱导及补偿反应的形成
[0005]依靠抗血管生成剂和血管破坏剂，这些肿瘤血管标靶剂的主要目标是破坏肿瘤细胞的血管支持，致使肿瘤呈现低氧状态，随后坏死。因此，肿瘤内低氧的形成是诱导肿瘤细胞死亡的关键条件。然而，肿瘤低氧并不足以诱导细胞死亡，因为低氧状态下的肿瘤细胞能形成各种低氧反应，例如低氧诱发因子(HIF) 1-α (14，15)的稳定化，该HIFl-α能引起糖酵解酶的产生，而该酶能使肿瘤细胞在低氧环境下存活，或产生VEGF和其他血管生成因子而生成新血管。一氧化氮(NO)是在低氧状态下肿瘤细胞能够产生的另一因子，它能引起血管扩张并因此改善肿瘤血液的供应(16，17)。NO与血管生成(18，19)也有密切关系。因此，这些补偿机制能导致抵御抗血管生成剂和VDA的药物抗性。
[0006]增强疗效的策略
[0007] 有几种可能的策略用于增强标靶肿瘤血管系统的疗效。一种是将制剂与传统的化疗相结合，该策略是目前用于抗血管生成剂的常用策略。贝伐单抗，一种抵御VEGF的单克隆抗体，通常与化疗相结合以治疗结肠直肠癌、非小细胞肺癌和乳腺癌。VDA目前处于用于各种实体瘤治疗的第二实验阶段，但迄今没有获得FDA的许可。一种新策略是将抗血管生成剂与VDA相结合。这种结合是基于观察到VDA会引起VEGF的升高，VEGF随后调动骨髓内皮起始细胞进入循环系统，并因此负责受损肿瘤血管的修复(20)。使用VEGF通路抑制剂可能可以阻断此调动并增强疗效(11，20)，但是这种策略尚未在临床中被证实。
[0008]替拉扎明(tirapazamine；SR4233 ;3_胺基-1, 2, 4_苯并三嗪-1, 4_二-N-氧化物)是一种仅在低氧环境下有效的生物还原剂，已被测试可作为一种抗癌剂(21)。替拉扎明通过单电子反应被细胞色素P450还原酶激活，因而产生硝基氧(nit1xide)自由基。在缺氧情况下，硝基氧自由基可引起DNA的单链和双链断裂，从而引起细胞死亡。因为这个特性，与充分供氧的细胞替拉扎明对低氧细胞显出15至200倍的毒性。替拉扎明也已被证明是一种辐射激活剂，在癌症治疗过程中与钼化合物协同作用(22，23)。
[0009]替拉扎明的作用机理
[0010]替拉扎明作用的假设机理如图所示(24-28)。由包括细胞色素P-450、NADH-细胞色素P-450还原酶及其它黄素(flavo)蛋白或金属蛋白在内的酶的还原激活，引起替拉扎明的单电子还原反应。单电子转移反应的产物是自由基(I或II)，该自由基可被氧氧化而生成超氧化物和原药(parent drug)替拉扎明。或者，该自由基(I或II)能通过去除氢反应的中间产物(III)获得第二个电子，生成稳定的单-N-氧化物(SR4317)。这些不同的机理使得低氧环境下，替拉扎明具有选择性代谢的作用。从大分子获得的第二个电子被认为是对低氧细胞造成致命损害的原因。另一个可能的途径是从中间产物II释出羟基自由基，直接生成SR4317，SR4317可进一步通过类似的反应中代谢为SR4330。
[0011]
【权利要求】
1.一种选择性杀死动物体内肿瘤细胞的方法，包括的步骤是: 向所述动物提供低氧激活的生物还原剂；和 在肿瘤内或含有一个或多个肿瘤的界定区内，局部形成10%氧或低于10%氧的低氧区域，使得所述低氧激活的生物还原剂被激活从而杀死所述肿瘤或界定区内的所述低氧区域内的肿瘤细胞。
2.权利要求1所述的方法，其中所述局部形成所述低氧区域的步骤是通过对所述动物提供一种或多种血管破坏剂和抗血管生成剂实现的。
3.权利要求2所述的方法，其中对所述动物提供的一种或多种血管破坏剂和抗血管生成剂是全身性施用的。
4.权利要求2所述的方法，其中对所述动物提供的一种或多种血管破坏剂和抗血管生成剂是在所述区域局部施用的。
5.权利要求2所述的方法，其中所述局部形成所述低氧区域的步骤是在所述提供步骤之后进行的。
6.权利要求2所述的方法，其中所述局部形成所述低氧区域的步骤是与所述提供步骤同时进行的。
7.权利要求2所述的方法，其中所述局部形成步骤提供一种或多种血管破坏剂，所述血管破坏剂选自包括考布他汀(combretastatin)、考布他汀衍生物，(5S) -5-(乙酰胺基)-9，10, 11-三甲 氧基-6，7-二氢-5H-二苯并[a, c]环庚烯_3_基磷酸二氢酯(ZD6126)、DMXAA (5，6-二甲基咕吨酮-4-乙酸)、(N-[2_[4_羟基苯基]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衍让61^)衍生物比如顺式-3，4’，5-三甲氧基_3’ -胺基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀5c)和顺式-3，4’ , 5- 二甲氧基-3’ -轻基-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-吗啉基-胺甲酸酯前药的组。
8.权利要求2所述的方法，其中所述局部形成步骤提供一种或多种抗血管生成剂，其中所述一种或多种抗血管生成剂选自包括:贝伐单抗(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- 二氢-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-苄氧基)_5-[3_ (4-吡咯啶-1-基-丁基)-脲基]-异噻唑-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)的组。
9.权利要求2所述的方法，其中所述低氧激活的生物还原剂是替拉扎明(tirapazamine)，所述局部形成步骤包括提供顺式_3，4’，5_三甲氧基-3’ -胺基-1，2- 二苯乙烯(I, 2- 二苯乙烯5c)的步骤。
10.权利要求9所述的方法，其中所述局部形成步骤包括提供贝伐单抗。
11.权利要求2所述的方法，其中所述局部形成步骤包括施用一种或多种血管破坏剂并随后施用一种或多种抗血管生成剂。
12.权利要求1所述的方法，其中所述局部形成所述低氧区域的步骤是通过栓塞实现的。
13.权利要求11所述的方法，其中栓塞包括使用一种或多种栓塞剂的步骤。
14.权利要求11所述的方法，其中所述提供步骤是在所述局部形成步骤之前进行的。
15.权利要求11所述的方法，其中所述提供步骤与所述局部形成步骤同时进行。
16.权利要求11所述的方法，其中所述低氧激活的生物还原剂是选自包括替拉扎明、班诺沙酮(banoxantrone ;AQ4N)、N-甲基丝裂霉素、阿帕兹喹酮(apaziquone ;E09)、1，2-双(甲基横酸基)-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_氯喹啉氢氯化物(NLCQ-1，NSC709257)的组。
17.权利要求1所述的方法，其中所述低氧区域位于所述动物的肝脏。
18.权利要求1所述的方法，其中所述低氧区中的氧浓度为5%或低于5%。
19.权利要求1所述的方法，其中所述提供步骤是局部施用的。
20.权利要求1所述的方法，其中所述提供步骤是全身性施用的。
21.一种用于选择性杀死动物体内肿瘤细胞的组合物或套装,包括: 替拉扎明，和 一种或多种抗血管生成剂和血管破坏剂。
22.权利要求21所述的组合物或套装，其中所述抗血管生成剂和血管破坏剂中的一种或多种为选自包括贝伐单抗、索拉非尼、舒尼替尼、阿柏西普、IMC-1C11、瓦他拉尼、N-(2，3- 二氢-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-苄氧基)-5-[3_ (4-吡咯啶-1-基-丁基)-脲基]-异噻唑-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-6，7-二氢-5H-二苯并[a，c]环庚烯-3-基磷酸二氢酯(ZD6126 )、DMXAAC 5，6- 二甲基咕吨酮-4-乙酸)、(N- [2- [4-羟基苯基]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顺式_3，4’，5- 二甲氧基_3’ -胺基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀5c)和顺式-3，4’，5- 二甲氧基_3’-羟基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀6c)或它们的衍生物和1，2- 二苯乙稀5c衍生的N-吗啉基-胺甲酸酯前药的组。
23.权利要求22所述的组合物或套装，其中所述一种或多种抗血管生成剂和血管破坏剂包括顺式_3，4’ , 5- 二甲氧基-3’ -胺基_1，2- 二苯乙稀(I, 2- 二苯乙稀5c)。
24.权利要求22所述的组合物或套装，其中所述抗血管生成剂和血管破坏剂中的一种或多种包括贝伐单抗。
【文档编号】A61K45/00GK104043125SQ201310699012
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2009年4月8日 优先权日:2008年4月10日
【发明者】李瑞民 申请人:弗吉尼亚州立邦联大学