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KR101513732B1 - 분할된 분해가능한 폴리머 및 이로부터 제조된 컨주게이트 - Google Patents

분할된 분해가능한 폴리머 및 이로부터 제조된 컨주게이트 Download PDF

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KR101513732B1
KR101513732B1 KR1020087022874A KR20087022874A KR101513732B1 KR 101513732 B1 KR101513732 B1 KR 101513732B1 KR 1020087022874 A KR1020087022874 A KR 1020087022874A KR 20087022874 A KR20087022874 A KR 20087022874A KR 101513732 B1 KR101513732 B1 KR 101513732B1
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South Korea
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polymer
peg
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linkage
poly
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사무엘 피 맥마누스
안토니 코즐로브스키
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넥타르 테라퓨틱스
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Abstract

본 발명은 다른 것들 중에서, 하나 이상의 분해가능한 연결들에 의해 신장 청정에 적합한 분자량을 갖는 폴리머 단편들로 나뉘거나 분리된 하나 이상의 폴리머 사슬을 포함하는 컨주게이트, 폴리머 시약을 형성하기 위해 생물학적 활성제와의 반응에 적합한 분할된 분해가능한 폴리머 시약을 제공한다. 본 발명의 폴리머 시약들은 분지형 또는 다중암 구조들이 잘 예상되지만, 실질상 선형 구조를 가질 수 있다. 각 구조는 생체내에서 분해가능한 하나 이상의 연결을 포함한다.

Description

분할된 분해가능한 폴리머 및 이로부터 제조된 컨주게이트{SEGMENTED DEGRADABLE POLYMERS AND CONJUGATES MADE THEREFROM}
다른 것들 중에서, 본 발명은 선형, 분지형, 또는 다중암 (multiarm) 구성을 각각 갖고, 하나 이상의 분해가능한 연결에 의해 특징된 수용성 및 비-펩티드 폴리머, 및 이로부터 제조된 컨주게이트에 관한 것이다. 투여할 경우, 본원에 기재된 컨주게이트는 하나 이상의 분해 가능한 연결을 분해하여 상응하는 비-분해된 컨주게이트보다 더 효율적으로 제거될 수 있는 더 작은 종들을 초래한다.
분자 및 표면에 PEG로 약칭되는 친수성 폴리머인 폴리(에틸렌 글리콜)의 공유결합(covalent attachment)은 생명 공학 및 의학과 같은 분야에서 많이 사용된다. PEG는 다수의 유익한 특성을 갖는 폴리머이다. 예를 들어, PEG는 물 및 다수의 유기 용매에 수용성이고, 비-독성 및 비-면역성이며, 표면에 결합될 경우 PEG는 생체호환성의 보호 코팅을 제공한다. 일반적인 PEG의 응용 또는 용도는 i) 예를 들어, 플라즈마 반감기의 연장 및 신장을 통한 청정(clearance) 감소를 위한 단백질에 대한 공유결합 , ii) 동맥 대체물들, 혈액 접촉 장치들, 및 바이오센서들과 같은 표면에 대한 결합, iii) 생물고분자 합성을 위한 수용성 캐리어로서의 용도, 및 (iv) 하이드로겔의 제조에서 시약으로서의 용도를 포함한다.
다수에서 만약 상기 언급한 모든 용도들이 아니라면, PEG의 히드록시 말단을 요망되는 표적 분자 또는 표면 내의 작용기 예를 들어, 단백질의 표면에서 볼 수 있는 작용기와 잘 반응할 수 있는 작용기로 전환함으로써 PEG를 첫 번째로 활성시키는 것이 필요하다. 단백질에 대해, 전형적인 작용기들로는 리신, 시스테인, 히스티딘, 아르기닌, 아스파르트산, 글루타민산, 세린, 트레오닌, 및 타이로신 뿐만 아니라 N-말단 아미노 작용기 및 C-말단 카르복시산 작용기를 포함한다.
대부분의 PEG 활성 반응에서 출발 물질로서 사용된 PEG는 전형적으로 말단-캡핑된(end-capped) PEG이다. 말단-캡핑된 PEG는 전형적으로 폴리머의 말단에 위치된 하나 이상의 히드록실기가 비-반응성기 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 또는 벤질옥시기로 변환되는 곳이다. mPEG로 약칭되는 메톡시PEG가 가장 통상적으로 사용된다. 이러한 말단-캡핑된 PEG는 전형적으로 가교 및 응집에 더욱 내성적이기 때문에, 말단-캡핑된 PEG 예를 들어, mPEG가 일반적으로 선호된다. 두 개의 일반적으로 사용된 말단-캡핑된 PEG 알코올, mPEG 및 모노벤질 PEG(달리 bPEG로서 공지됨)의 구조들은 하기와 같다,
Figure 112008065966116-pct00001
여기서 n은 전형적으로 약 10 내지 약 2,000 범위이다.
많은 성공에도 불구하고, 폴리머의 활성제로의 컨주게이션은 종종 어려움이 있다. 예를 들어, 활성제로의 비교적 긴 폴리(에틸렌 글리콜)의 결합은 전형적으로 짧은 폴리(에딜렌 글리콜) 분자를 결합하는 것보다 더 큰 수용성을 나타낸다. 그러나, 이러한 긴 폴리(에틸렌 글리콜) 부분을 지닌 일부 컨주게이트들의 단점 중 하나는 이러한 컨주게이트들은 생체내에서 상당히 비활성일 수 있다는 가능성이 있다는 것이다. 이러한 컨주게이트들은 폴리(에틸렌 글리콜) 사슬의 길이로 인해 실질상 비활성이고, 이는 전체 활성제 주위에 자체를 효과적으로 "감싸(wraps)", 이로 인해 약물학적 활성을 위해 필요한 리간드들에 대한 접근을 제한하는 것으로 가정된다.
비교적 큰 폴리(에틸렌 글리콜) 부분을 지닌 비교적 비활성의 컨주게이트들과 관련된 어려움은 활성제에 대해 컨주게이트된 폴리머의 "분지된(branched)" 형태들을 사용하여 일부분 해결된다. 폴리(에틸렌 글리콜) 유도체의 분지된 버전의 예들은 통상적으로 하기에 나타난 바와 같이 "mPEG2-N-히드록시석신이미드" 및 "mPEG2-알데히드"로서 지칭된다:
Figure 112008065966116-pct00002
Figure 112008065966116-pct00003
여기에서 n은 다수의 반복하는 에틸렌 옥사이드 모노머 단위를 나타낸다. 다른 분지된 폴리머 구조들은 히드록실기의 부위에서 이에 공유결합된 다수의 폴리머 암(arm)들을 갖는 글리세롤 올리고머와 같이 폴리올 코어를 포함한다. 폴리올 코어를 갖는 예시의 분지된 폴리머 구조들은 미국 특허 제 6,730,334호에 기재되어 있다.
컨주게이트의 합성에서 상기와 같이 분지된 구조들을 사용하기 위한 또 다른 이유는 약물의 생체내 순환 시간(circulation time)을 증가시키기 위한 것과 관련된다. 더 큰 폴리머들은 더 작은 폴리머들보다 더 긴 순환 시간을 가지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 더 높은 분자량 폴리머들에 결합된 약물들은 더 긴 순환 시간을 가지고, 이로 인해 종종 주입되어야 하는 약물의 복용 빈도를 감소시키게 된다.
비교적 큰 폴리머 사이즈와 관련된 일부 결점을 설명하였지만, 분지된 폴리머 구조들은 그들만의 단점들과 관련된다. 예를 들어, 활성제에 결합된 분지된 폴리머가 만족스러운 약물학적 활성을 가질 수 있지만, 분지된 폴리머는 여전히 신체 로부터의 불충분한 청정을 나타낼 수 있다. 따라서, 약물-폴리머 컨주게이트를 형성함으로써 약물의 순환 시간을 증가시키는 것이 바람직한 반면, 컨주게이트가 신체로부터의 청정에 민감하게 하려는 대항하는 요구가 있다.
결과적으로, 바람직한 생체내 순환 시간을 갖지만 또한 신체로부터 주기적으로 청정를 나타내는 컨주게이트에 제공되는 데 필요한 분자량을 갖는 선형, 분지형, 또는 다중암 폴리머 유도체들을 위한 기술에서 전진해야 할 필요가 있다. 본 발명은 당해 기술에서 이것과 다른 필요들을 설명한다.
본 발명은 하나 이상의 분해가능한 연결들에 의해 신장 청정에 적합한 분자량을 갖는 폴리머 단편들로 나뉘거나 분리된 하나 이상의 폴리머 사슬을 포함하는 컨주게이트, 폴리머 시약을 형성하기 위해 생물학적 활성제와의 반응에 적합한 분할된 분해가능한 폴리머 시약을 제공한다. 본 발명의 폴리머 시약들은 분지형 또는 다중암 구조들이 잘 예상되지만, 실질상 선형 구조를 가질 수 있다. 본 발명은 적어도 약 선형 폴리머들에 30,000 Da 및 다중암 폴리머에 20,000Da 의 총 폴리머 수평균분자량과 같이, 고분자량 폴리머의 사용이 바람직한 응용에 적합하다. 각각의 구조는 생체내에서 분해할 수 있는 하나 이상의 연결들을 포함한다.
하나의 측면에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는 실질적으로 선형 수용성 및 비-펩티드 폴리머를 포함하는 조성물을 제공한다.
Z-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Z 화학식(Ia)
상기 식에서:
각 POLY1 및 POLY2는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 약 22,000 Da 미만, 더욱 바람직하게는 약 15,000 Da 미만, 및 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만의 수평균분자량을 갖는 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며;
각 X1, X2, X3, 및 X4는 동일하거나 상이할 수 있고, 스페이서 부분이며;
각 L1은 생체내에서 분열될 수 있는 연결이며;
각 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 캡핑기 또는 작용기이고, 임의적으로 스페이서 부분을 포함할 수 있으며(상기에서, 적어도 하나의 Z는 작용기);
각 a, b, c, 및 d는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 또는 1이며; 및
m은 1 내지 10(바람직하게는 1 내지 5) 범위의 정수이고, 일렬로 공유 결합된 다수의 폴리머 단편들, POLY1을 나타내며;
상기에서 적어도 하나의 L1은 카르보네이트가 결여된 결합이며, 상기에서 조성물은 하이드로겔의 형태로 존재하지 않는다.
상기 폴리머 구조는 하기 구조를 갖는 컨주게이트와 같이, 생물학적 활성제로 컨주게이트를 형성하기 위해 사용될 수 있다:
Y1-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Y2 화학식 (Ib)
상기 식에서:
Y1 및 Y2 각각은 -L2-약물 또는 -Z이며, 단 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 -L2-약물이며;
각 L2은 연결이며, 이는 생체내에서 임의적으로 분열될 수 있으며;
약물은 생물학적 활성제의 잔기이며; 및
X1, X2, X3, X4, POLY1, POLY2, L1, a, b, c, d 및 m은 화학식(Ia)과 관련하여 상기에서 정의된 바와 같다. 전형적으로, L은 화학식(Ia)의 폴리머의 작용기와 생물학적 활성제의 반응으로부터 형성된다.
다른 측면에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는 분지된 폴리머를 포함하는 조성물과 같이, 분지된 폴리머 시약들을 제공한다:
Figure 112008065966116-pct00004
화학식(IIa)
상기 식에서:
각 POLY1 및 POLY2는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 약 15,000 Da 미만, 더욱 바람직하게는 약 10,000 Da 미만, 및 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만의 수평균분자량을 갖는 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며;
각 X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7은 동일하거나 상이할 수 있고, 스페이서 부분이며;
각 L1은 생체내에서 분열가능한 연결이며;
각 L3은 연결이며, 이는 임의적으로 생체내에서 분열될 수 있으며;
L4는 비-분해가능한 연결이고;
각 Z1은 동일하거나 상이할 수 있고, 캡핑기 또는 작용기이고, 임의적으로 스페이서 부분을 포함할 수 있으며;
Z2는 작용기, 바람직하게는 연결을 형성하기 위하여 생물학적 활성제 상의 상보적인 작용기와의 반응을 위해 개질된 작용기이며;
각 a, b, c, d, e, f, 및 g는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 또는 1이며;
m은 1 내지 10(바람직하게는 1 내지 5) 범위의 정수이고, 일렬로 공유 결합된 폴리머 단편, POLY1의 수를 나타내며; 및
o은 1 내지 10(바람직하게는 1 내지 5) 범위의 정수이고, 일렬로 공유결합된 폴리머 단편, POLY2의 수를 나타내며;
상기식에서, 적어도 하나의 L1은 카르보네이트 기가 결여된 연결이며, 상기 조성물은 하이드로겔의 형태로 존재하지 않는다.
화학식(IIa)의 분지된 폴리머의 컨주게이트들은 또한 하기 구조를 갖는 컨주게이트들과 같이, 본 발명에 의해 제공된다:
Figure 112008065966116-pct00005
화학식 (IIb)
상기 식에서:
각 L5은 연결이며, 이는 생체내에서 임의적으로 분열될 수 있으며;
약물은 생물학적 활성제의 잔기이며; 및
각 Z1, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, L1, L3, a, b, c, d, e, f, g, m 및 o는 화학식(Ia)과 관련하여 상기에서 정의한 바와 같다. 전형적으로, L5는 화학식(Ia)의 폴리머의 작용기와 생물학적 활성제의 반응으로부터 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 다중암 폴리머들, 및 이로부터 제조된 컨주게이트들이 제공된다. 다중암 폴리머들은 다중 폴리머 암들이 연장되는 것으로부터 폴리올과 같은 코어 분자의 존재에 의해 특징된다. 본 발명은 하기 구조를 갖는 폴리머를 포함하는 조성물들을 포함한다:
Figure 112008065966116-pct00006
화학식 (IIIa)
상기 식에서:
A는 부재 또는 -(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-Z3 또는 -(X8)h-(L7)j-(X9)i-Z3이며;
각 POLY1 및 POLY2는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 약 15,000 Da 미만, 더욱 바람직하게는 약 10,000 Da 미만, 및 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만의 수평균분자량을 갖는 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며;
각 X1, X2, X3, X8 및 X9는 동일하거나 상이할 수 있고, 스페이서 부분이며;
각 L3, L6, 및 L7은 동일하거나 상이할 수 있고, 생체내에서 임의적으로 분열될 수 있는 연결이며;
각 Z1은 동일하거나 상이할 수 있고, 캡핑기 또는 작용기(다중암 반응기를 포함하는)이고, 임의적으로 작용기 또는 캡핑기와 폴리며 단편 사이에서 스페이서 부분을 포함할 수 있으며;
Z3는 스페이서 부분을 통해 임의적으로 결합된 이온화가능한 작용기이고;
각 a, b, c, h, i, 및 j는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 또는 1이며;
R은 폴리머 결합을 위해 이용가능한 적어도 p+1 개의 사이트를 포함하는 분자로부터 유도된 모노머 또는 올리고머 다중암 코어 분자이며; 및
p는 2 내지 32 범위의 정수이고, 여기서 적어도 하나의 R 및 L3은 생체내에서 분열될 수 있는 연결을 포함한다.
상기 기재된 다중암 폴리머들의 컨주게이트들은 또한 하기 구조를 갖는 컨주게이트들과 같이, 본 발명에 의해 제공된다:
Figure 112008065966116-pct00007
화학식 (IIIb)
상기 식에서:
B는 A 또는 -(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-L9-약물 또는 -(X8)h-(L7)j-(X9)i-L9-약물이며;
각각의 D는 동일하거나 상이할 수 있고, Z1 또는 L8-약물이며;
L8 및 L9는 동일하거나 상이할 수 있고, 생체내에서 임의적으로 분열될 수 있는 연결이며;
약물은 생물학적 활성제의 잔기이며;
각 X1, X2, X3, X8, X9, L3, L6, L7, A, Z1, a, b, c, h, i, j 및 p는 화학식(IIIa)과 관련하여 상기에서 정의한 바와 같다. 전형적으로, L8 및 L9는 화학식(IIIa)의 폴리머의 작용기(각각 Z1 및 Z3)와 생물학적 활성제의 반응으로부터 형성된다.
상세한 설명에서 본 발명을 기술하기에 앞서, 특정 폴리머, 합성 기법, 활성제등은 변화될 수 있기 때문에, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아님을 이해해야 한다. 또한, 여기서 사용된 용어는 단지 특정 구체예를 기술하기 위한 목적이며 제한하기 위한 의도가 아님이 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 문장에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수 관계를 포함하는 것으로 인식되어야 한다. 따라서, 예를 들어, "폴리머"는 단일 폴리머뿐만 아니라 2개 이상의 동일하거나 상이한 폴리머들을 포함하며, "컨주게이트"는 단일 컨주게이트 뿐만 아니라 2개 이상의 동일하거나 상이한 컨주게이트를 나타내며, "부형제"는 단일 부형제뿐만 아니라 2개 이상의 동일하거나 상이한 부형제를 포함한다.
I. 정의
본 발명을 기술하고 청구하는데 있어서, 하기 용어가 하기 기술된 정의에 따라 사용될 것이다.
본원에 사용된 바와 같은 "PEG," "폴리에틸렌 글리콜" 및 "폴리(에틸렌 글리콜)"은 수용성 폴리(에틸렌 옥사이드)를 포함한다. 본 발명에서의 사용을 위한 PEG는 둘 중 하나의 하기 구조를 포함할 것이다: "-0(CH2CH2O)n-" 또는 "- CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-", 여기서 n은 3 내지 3000이며, 전체 PEG의 말단기 및 구조는 변할 수 있다. "PEG"는 대부분 즉, 50%가 넘게 -CH2CH2O-인서브유닛을 함유하는 폴리머를 의미한다.
일반적으로 사용된 PEG는 말단-캡핑된 PEG이다. PEG가 "-O(CH2CH2O)n)-"로서 정의될 경우, 말단-캡핑기는 일반적으로 1 내지 20 탄소들을 전형적으로 포함하는 탄소-함유 기이고, 바람직하게는 알킬(예를 들어, 메틸, 에틸 또는 벤질)이고, 이로부터의 포화 및 불포화 형태들, 아릴, 헤테로아릴, 시클로, 헤테로시클로, 및 임의의 상기의 치환된 형태들이 또한 고려되기도 한다. PEG가 "-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-," 로서 정의될 경우, 말단-캡핑기는 일반적으로 1 내지 20의 탄소 원자들 및 기에 공유 결합되는 산소원자를 전형적으로 포함하는 탄소-함유기이고, PEG의 하나의 말단에 공유 결합하는 데 이용가능하다. 이러한 경우에, 기는 전형적으로, 알콕시(예를 들어, 메톡시, 에톡시 또는 벤질옥시)이고 탄소-함유 기와 관련하여 임의적으로 포화 및 불포화될 수 있으며, 아릴, 헤테로아릴, 시클로, 헤테로시클로, 및 임의의 상기의 치환된 형태들이다. PEG가 "-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-."로서 정의될 경우, 다른("비-말단-캡핑된") 말단은 전형적으로 히드록실기, 아민기 또는 추가로 화학적 변형이 일어날 수 있는 활성화된 기이다. 부가적으로, 말단-캡핑기는 또한 시레인이 될 수 있다.
본 발명에서 사용되기 위한 특정 PEG 형태들은 하기에서 보다 상세하게 기술된 바와 같이 다양한 분자량, 구조 또는 기하학(예를 들어, 분지형, 선형, 다중암등)을 갖는 PEG를 포함한다.
말단-캡핑기는 또한 유리하게는 검출가능한 라벨을 포함할 수 있다. 폴리머가 검출가능한 라벨을 포함하는 말단-캡핑 기를 갖는 경우, 폴리머에 결합되는 대상의 부분 (예를 들어, 활성제) 및/또는 폴리머의 양 또는 위치는 적합한 검출기를 이용하여 결정될 수 있다. 이러한 라벨은 비제한적으로, 형광체, 화학발광체, 효소 라벨링에 사용되는 부분, 측색계 (예를 들어, 염료), 금속 이온, 방사성 부분, 등을 포함한다.
본원에 기재된 방법에서 사용된 폴리머는 전형적으로 다분산성을 띤다(즉, 폴리머의 수평균분자량과 중량평균분자량이 동일하지 않음). 그러나, 본원에 기재된 방법에 따라 제조된 폴리머는 일반적으로 약 1.2 미만, 바람직하게는 약 1.15 미만, 더욱 바람직하게는 약 1.10 미만, 더욱 바람직하게는 1.05 미만, 가장 바람직하게는 1.03 미만, 가장 바람직하게는 1.025의 낮은 다분산도--중량평균분자량(Mw) 대 수평균분자량(Mn)의 비율, (Mw/Mn)로 표현됨--를 갖는다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "이온화가능한 작용기" 및 이의 유도체는 수성 또는 다른 극성 매질에서 작용기의 또 다른 이온화가능한 종과의 상호작용에 의해 양성자를 얻거나 잃을 수 있는 작용기이다. 이온화가능한 작용기는 비제한적으로, 아민, 카르복실산, 알데히드 수화물, 케톤 수화물, 아미드, 히드라진, 티올, 페놀, 옥심, 디티오피리딘, 및 비닐피리딘을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "카르복실산"은
Figure 112008065966116-pct00008
작용기를 갖는 부분이며 또한, "-COOH" 또는 -C(O)OH로서 나타냄], 카르복실산의 유도체, 예를 들어, 보호된 카르복실산을 포함하는 유도체인 부분이다. 따라서, 다르게 명시되지 않는 한, 용어 카르복실산은 산 형태뿐만 아니라, 상응하는 에스테르 및 보호된 형태를 포함한다. 문헌[Greene et ah, "PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS" 3rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1999]을 참고하였다.
"활성화된 카르복실산"은 특히, 친핵성 아실 치환에 대해, 모체 카르복실산보다 더욱 반응적인 카르복실산의 작용 유도체를 의미한다. 활성화된 카르복실산은 비제한적으로, 산할라이드(예를 들어, 산클로라이드), 무수물, 아미드 및 에스테르를 포함한다.
특정 작용기와 함께 사용된 용어 "반응성" 또는 "활성화된"은 또 다른 분자상의 친전자체 또는 친핵체와 용이하게 반응하는 반응성 작용기를 나타낸다. 이는 반응시키기 위해 강한 촉매 또는 매우 비실용적인 반응 조건을 요구하는 기(즉, "비반응성" 또는 "불활성" 기)와는 대비된다.
용어 "보호된" 또는 "보호기" 또는 "보호성 기"는 특정 반응 조건하에 분자 중의 특정 화학 반응성 작용기의 반응을 방지하거나 차단하는 부분 (즉, 보호기)의 존재를 나타낸다. 보호기는 만약 있다면, 보호되는 화학적으로 반응성 기의 유형 및 이용하려는 반응 조건 및 분자 중의 추가적인 반응기 또는 보호기의 존재에 따라 변화될 것이다. 당해 분야에 공지된 보호기는 그린 등의 상기 문헌에서 찾아볼 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "작용기" 또는 이의 동의어는 이의 보호된 형태를 포함하는 것을 의미한다.
용어 "스페이서" 또는 "스페이서 부분"은 서로 연결되는 부분 예를 들어, 수용성 폴리머 및 작용기를 연결하기 위해 임의적으로 사용된 원자 또는 원자의 집합을 의미한다. 본 발명의 스페이서 부분은 가수분해적으로 안정적일 수 있거나 물리적으로 가수분해가능하거나 또는 효소적으로 분해가능한 연결을 포함할 수 있다.
"알킬"은 전형적으로 길이가 약 1 내지 20개 원자인 탄화수소 사슬을 나타낸다. 이러한 탄화수소 사슬은 바람직하게는 포화된 것이지만 필수적인 것은 아니고, 분지쇄 또는 직쇄일 수 있지만, 전형적으로 직쇄가 바람직하다. 대표적인 알킬기는 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 1-메틸부틸, 1-에틸프로필, 3-메틸펜틸, 등을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "알킬"은 3개 이상의 탄소 원자를 포함하는 경우, 시클로알킬을 포함한다.
"저급 알킬"은 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기를 나타내며, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, 대표적으로 메틸, 에틸, n-부틸, iso-부틸, tert-부틸이 있다.
"시클로알킬"은 바람직하게는 3 내지 약 12개의 탄소원자, 더욱 바람직하게는 3 내지 약 8개의 탄소원자로 구성된 브릿징되거나, 융합되거나, 또는 스피로 시클릭 화합물을 포함하는 포화되거나 불포화된 시클릭 탄화수소 사슬을 나타낸다.
"비간섭 치환기"는 전형적으로 분자 중에 존재할 경우, 분자 내에서 함유된 다른 작용기와 비-반응성인 기이다.
예를 들어, "치환된 알킬"에서와 같은 용어 "치환된"은 하나 이상의 비간섭 치환기 예를 들어, 비제한적으로 하기 치환기로 치환된 부분 (예를 들어, 알킬 기)를 나타낸다: C3-C8 시클로알킬, 예를 들어, 시클로프로필, 시클로부틸, 등; 할로, 예를 들어, 플루오로, 클로로, 브로모, 및 요오도; 시아노; 알콕시, 저급 페닐 (예를 들어, 0-2 치환된 페닐); 치환된 페닐; 등.
"치환된 아릴"은 치환기로서 하나 이상의 비간섭기를 갖는 아릴이다.
페닐 고리 상에 치환을 위하여, 치환기들은 임의의 위치(즉, 오르토, 메타 또는 파라)에 존재할 수 있다.
"알콕시"는 -O-R 기를 나타내며, 여기서, R은 알킬 또는 치환된 알킬, 바람직하게는, C1-C20 알킬 (예를 들어, 메톡시, 에톡시, 프로필오시, 벤질옥시, 등), 더욱 바람직하게는 C1-C8 알킬이다.
"아릴"은 각각 5 또는 6개의 코어 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 방향족 고리를 의미한다. 아릴은 나프틸에서와 같이 융합되거나, 비페닐에서와 같이 비융합될 수 있는 다중 아릴 고리를 포함한다. 아릴 고리는 또한 하나 이상의 시클릭 탄화수소, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭 고리와 융합되거나 비융합될 수 있다. 본원에서 사용되는 "아릴"은 헤테로아릴을 포함한다.
"헤테로아릴"은 1 내지 4개의 헤테로원자, 바람직하게는 N, O, 또는 S, 또는 이의 조합을 함유하는 아릴기이다. 헤테로아릴 고리는 또한 하나 이상의 시클릭 탄 화수소, 헤테로시클릭, 아릴 또는 헤테로아릴 고리와 융합될 수 있다.
"친전자체"는 친전자성 중심 즉, 친핵체와 반응할 수 있거나 전자 끄는 중심을 갖는, 이온 또는 이온을 띠는 원자 또는 원자 집합을 나타낸다.
"친핵체"는 친핵성 중심 즉, 친전자성 중심을 끌거나 친전자체와 반응할 수 있는 중심을 갖는, 이온, 또는 이온을 띠는 원자 또는 원자 집합을 나타낸다.
"생체내에서 분열될 수 있는" 연결은 가수분해 과정, 효소 과정, 화학 과정, 또는 이러한 과정의 조합에 의해 생체내 순환 동안 분열될 수 있는 연결을 나타낸다. 바꾸어 말하면, 생체내에서 분열될 수 있는 연결은 생리 조건(즉, 혈청 또는 다른 체액의 존재에서 약 7.5 pH 및 약 37℃ 온도에서) 하에서 떨어뜨릴 수 있는 연결이다. 연결의 분해 반감기는 변할 수 있지만, 전형적으로 생리 조건하에서 약 0.1 내지 약 10일 범위에 있다.
"가수분해적으로 분열가능한" 또는 "가수분해가능한" 또는 "가수분해적으로 분해가능한" 결합은 생리 조건하에서 물과 반응하는(즉, 가수분해되는) 비교적 약한 결합이다. 물 중에서 결합을 가수분해하는 경향은 두 개의 중심 원자를 연결하는 일반적 유형의 연결뿐만 아니라, 이러한 중심 원자에 결합된 치환기에 의존적일 것이다. 적절한 가수분해적으로 불안정하거나 약한 연결은 비제한적으로, 카르복실레이트 에스테르, 포스페이트 에스테르, 무수물, 아세탈, 케탈, 아실옥시알킬 에테르, 이민, 오르토에스테르, 및 올리고뉴클레오티드를 포함한다.
"효소적으로 분해가능한 연결"은 생리조건 하에서 하나 이상의 효소에 의해 분해되는 연결을 의미한다. 효소분해 과정은 또한 가수분해 과정을 포함할 수 있 다. 효소적으로 분해가능한 연결은 특히, 분해를 위한 활성 또는 효소를 끌기 위해 필요한 추가적 사이트를 제공할 수 있는 원자의 다른 기와 인접한 배열인 경우, 특정 아미드(-C(O)-NH) 및 우레탄(-O-C(O)-NH) 연결을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 아미드와 인접한 위치에 있는 우레탄 예를 들어, -O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y'(여기서 Y는 H, 알킬, 치환된 알킬(예를 들어, 아릴알킬, 히드록실알킬, 티오알킬, 등), 또는 아릴이고, Y' 는 알킬 또는 치환된 알킬임)는 효소적으로 분해가능하다. 본원에서 사용되는 "우레탄" 연결은 상기 구조를 갖는 연결을 포함된다.
본원에서 사용되는 "화학적으로 분해가능한" 연결은 생체내 생리 조건하에서 화학 반응을 통해 분해되는 연결이다. 예를 들어, 디설파이드(-S-S-) 결합은 글루타티온과의 화학 반응을 통해 생체내에서 분해될 수 있다.
"가수분해적으로 안정한" 또는 "비-분해가능한" 연결 또는 결합은 수중에서 실질적으로 안정한, 즉 생리 조건하에서 연장된 시간에 걸쳐 임의의 뚜렷한 범위로 가수분해 또는 효소 분열되지 않는 화학적 결합, 전형적으로 공유 결합을 나타낸다. 가수분해적으로 안정한 연결의 예로는 비제한적으로, 탄소-탄소 결합(예를 들어 지방족 사슬에서), 에테르, 등을 포함한다. 일반적으로, 가수분해적으로 안정한 연결은 생리 조건하에 일일 약 1-2% 미만의 가수분해율을 나타내는 결합이다. 대표적인 화학 결합의 가수분해율은 대부분의 표준 화학 교과서에서 확인될 수 있다.
폴리머 또는 폴리올에서 "다작용성" 또는 "다치환된"은 함유된 2개 이상의 작용기를 갖는 폴리머 또는 폴리올을 의미하며, 여기서 작용기는 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명의 다작용성 폴리머 또는 폴리올은 전형적으로 하나 이상의 하 기 범위를 만족하는 다수의 작용기를 함유할 것이다: 약 2 내지 100개의 작용기; 2 내지 50개의 작용기; 2 내지 25개의 작용기; 2 내지 15개의 작용기; 3 내지 10개의 작용기. 따라서, 폴리머 골격 또는 폴리올에서의 다수의 작용기는 임의의 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 작용기 중 하나일 수 있다.
"이작용성" 또는 "이치환된" 폴리머 또는 폴리올은 동일하거나(즉, 동종이작용성) 상이한(즉, 이종이작용성) 본원에 함유된 2개의 작용기를 갖는 폴리머 또는 폴리올을 의미한다.
"일작용성" 또는 "일치환된" 폴리머는 본원에 함유된 단일 작용기를 갖는 폴리머(예를 들어, mPEG 기반 폴리머)를 의미한다.
본원에 기술된 염기성 또는 산성 반응제는 중성의 하전된 이의 임의의 상응하는 염 형태를 포함한다.
용어 "환자"는 컨주게이트의 투여에 의해 예방되거나 치료될 수 있는 질환으로부터 고통받거나 이러한 질환에 민감한 살아있는 유기체로서, 인간 및 동물을 포함한다.
"임의적" 또는 "임의적으로"는 명세서가 이러한 환경이 발생하는 예 및 발생하지 않는 예를 포함하도록 이후에 기술되는 환경이 발생할 수 있거나 발생하지 않음을 의미한다.
달리 지시되지 않는 한, 분자량은 본원에 수 평균 분자량(Mn)으로서 표현되 고, 이는
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로서 정의되고, 여기서 Ni는 분자량 Mi를 갖는 다수의 폴리머 분자들(또는 다수의 분자들의 몰들)이다.
각각의 용어 "약물", "생물학적 활성 분자", "생물학적 활성 부분", "활성제" 및 "생물학적 활성제"는 본원에 사용될 경우, 비제한적으로 바이러스, 박테리아, 균류, 식물, 동물, 및 사람을 포함하는 생물(biological organism)의 임의의 물리적 또는 생화학적 특성에 영향을 줄 수 있는 임의의 물질을 의미한다. 특히, 본원에 사용된 바와 같은 생물학적 활성 분자는 인간 또는 다른 동물에서의 질병의 진단, 치료(cure), 경감, 치료(treatment), 또는 예방, 또는 인간 또는 동물의 육체적 또는 정신적 웰빙(well-being)을 위해 의도된 임의의 물질을 포함한다. 생물학적 활성 분자의 예로는 비제한적으로, 펩타이드, 단백질, 효소, 작은 분자 약물, 염료, 지질, 뉴클레오시드, 올리고뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드, 핵산, 세포, 바이러스, 리포솜, 극미립자 및 미셀을 포함한다. 본 발명과 사용하기에 적합할 수 있는 생화학적 활성제의 부류는 비제한적으로, 항생제, 항진균제, 항바이러스제, 항염증제, 항종양제, 심장 혈광제, 안정제, 호르몬, 성장 인자, 스테로이드제, 등을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 "비-펩티드"는 실질적으로 펩티드 연결이 없는 폴리머 골격을 나타낸다. 그러나, 폴리머 골격은 골격의 길이를 따라 공간된 부수의 펩티드 연결 예를 들어, 약 50개의 모노머 단위 당 약 1개의 펩티드 연결 이하를 포함할 수 있다.
용어 "컨주게이트"는 분자 예를 들어, 생물학적 활성 분자가 반응성 폴리머 분자, 바람직하게는 하나 이상의 반응성 기를 지닌 폴리(에틸렌 글리콜)에 공유 결합의 결과로서 형성된 실체를 나타낸다.
II. 분할된, 분해가능한 폴리머 및 이로부터 제조된 컨주게이트
하나의 측면에서, 본 발명은 생체내에서 분해되는 하나 이상의 분열가능한 또는 분해가능한 연결의 존재에 의해 특징된, 폴리머 시약, 및 폴리머 시약을 사용하여 제조된 생물학적 활성제로 된 컨주게이트를 제공한다. 분해가능한 연결 또는 연결들은 생체내 연결의 분해에 방출되는 폴리머 시약의 각각의 단편이 단편의 신장 청정을 방해하기 위해 폴리머 사슬을 따라 또는 중심 코어 분자 내에 이격된다. 본 발명의 폴리머 시약은 신체로부터 폴리머의 실질적으로 완전한 청정과 함께 비교적 높은 폴리머 분자량이 바람직한 곳에서 컨주게이트를 제조하기 위해 사용될 수 있다는 것이 특히 이롭다. 예를 들어, 폴리머 시약을 위한(및 이로부터 제조된 컨주게이트) 총 폴리머 수평균분자량은 전형적으로 적어도 약, 30,000 Da 예를 들어, 약 30,000 내지 약 150,000 Da의 분자량(예를 들어, 약 30,000 Da, 35,000 Da, 40,000 Da, 45,000 Da, 50,000 Da, 55,000 Da, 60,000 Da, 65,000 Da, 70,000 Da, 등의 총 분자량)이다. 분해가능한 연결의 분해에 방출된 각각의 폴리머 단편의 수평균분자량은 바람직하게는 약 22,000 Da 미만이거나 같고, 더욱 바람직하게는 약 20,000 Da 미만이거나 같고, 더욱 더 바람직하게는 약 15,000 미만이거나 같고, 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만이거나 같다. 일부 구체예에서, 폴리머 단편은 약 5,000 Da 이하, 또는 약 2,500 Da 이하의 분자량을 갖는다. 분해가능한 연결의 분열을 초래하는 폴리머 단편들의 수는 2 내지 약 40개로 다양할 수 있지만, 일반적으로 2 내지 10의 범위(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 폴리머 단편들)에 있다.
본 발명의 폴리머 시약(및 이로부터 제조된 컨주게이트)의 구조적 배열은 변할 수 있다. 펄리머 시약은 실질적으로 선형 형태를 가질 수 있다. 폴리머는 또한 활성제에 대한 컨주게이션을 위한 단일의 반응성 사이트 및 연결 기를 통해 반응성 사이트에 공유 결합된 두 개의 폴리머 암에 의해 특징된 분지형 구조를 가질 수 있다. 분지된 폴리머 형태의 다른 구체예에서, 본 발명의 폴리머 시약은 일반적인 다작용성 코어 분자 예를 들어, 폴리올 또는 디펩티드로부터 연장하는 두 개 이상(바람직하게는 세 개 이상)의 폴리머 암을 포함하는 "다중암" 배열을 가질 수 있다. 본 발명의 폴리머의 바람직한 실시예는 하이드로겔 형태로 존재하지 않고, 폴리머 시약(및 이로부터 제조된 컨주게이트)는 수팽윤성 기질에서 다른 폴리머들과 충분한 정도에 가교되지 않는다는 것을 의미한다.
폴리머 시약(및 이로부터 제조된 컨주게이트) 내의 분해가능한 연결은 변화할 수 있다. 생체내에서 분열될 수 있고, 생리 조건(즉, 약 7.5 pH 및 약 37℃ 온도에서)하에서 약 0.1과 10 일 사이의 반감기를 갖는 분해가능한 연결을 사용하는 것이 바람직하다. 연결의 분해율은 가스 침투 크로마토그래피("GPC")를 사용하여 유리된 폴리머 단편들의 분석법에 의해 측정될 수 있다. 본 발명의 폴리머 시약이 분해가능한 연결로서 하나 이상의 카르보네이트 기를 포함할 수 있지만, 폴리머 시 약은 카르보네이트 기를 포함하지 않는 적어도 하나의 분해가능한 연결을 포함하는 것이 바람직하고, 임의의 카르보네이트 기가 없는 폴리머 시약이 예상된다.
대표적인 분해가능한 연결은 비제한적으로, 에스테르 연결; 카르보네이트 연결; 카바메이트; 이미드; 디설파이드; 디-, 트리-, 또는 테트라펩티드; 예를 들어 아민과 알데히드의 반응으로부터 얻어진 이민 연결(예를 들어, 참조: Ouchi et al., Polymer Preprints, 38(l):582-3 (1997)); 예를 들어, 알코올을 포스페이트기와 반응시켜 형성된 포스페이트 에스테르 연결; 히드라진 및 알데히드의 반응에 의해 전형적으로 형성된 히드라존 연결; 전형적으로 알데히드와 알코올 간의 반응에 의해 형성된 아세탈 연결; 예를 들어, 포름산염과 알코올 간의 반응에 의해 형성된 오르토 에스테르 연결; 및 예를 들어, 폴리머의 말단에서의 포스포르아미디트기, 및 올리고뉴클레오티드의 5'히드록실기에 의해 형성된 올리고뉴클레오티드 연결을 포함한다.
아미드 또는 우레탄 결합은 일반적으로 인터페론과 같이 단백질들에 PEG를 결합시키기 위한 안정된 키로 사료된다(예를 들어, K. R. Reddy, M. W. Modi and S. Pedder, Adv. Drug Delivery Rev. 54 (2002) 571-586). 그러나, 이러한 안정한 기들의 일부 분열은 생체내에서 일어날 수 있다. 예를 들어, PEG 인터페론("PEGASYS?quot; 상표로 판매)에서, 컨주게이트와 관련된 PEG의 30%까지는 우레탄 결합의 분열에 의해 청정된다(참조: M. W. Modi, J. S. Fulton, D. K. Buckmann, T. L. Wright, D. J. Moore, "Clearance of pegylated (4OkDa) interferon alpha-2a (PEGASYS) is primarily hepatic, Hepatology, 32 (2000) 371A). 컨주게이트의 전체적인 청정을 위한 메카니즘은 매우 느려 수일이 걸린다.
아미드 결합에 관하여, 펩티드 연결에서 볼수 있는 것과 같이 아미드 결합이 효소 분열이 되는 특별한 경우가 있다. Suzawa 등(Bioorg. Med. Chem. 8 (8) 2000, 2175-84)은 L-알라닌-발린 디-펩티드 연결에 결합한 폴리(에틸렌 글리콜)는 모델 효소 서몰리신의 존재에서 분할된다는 것을 확인했다. 본 발명에서 사용될 수 있는 펩티드 연결(예를 들어, 디-펩티드 또는 트리-펩티드 연결)의 추가적인 예는 미국 특허 제 5,286,637 호 및 6,103,236호; 문헌 [Goff and Carroll Bioconjugate Chem. 1990, 1, 381-386]; 및 문헌 [Huang et al. Bioconjugate Chem. 1998, 9, 612-617]에서 확인될 수 있다. 따라서, 특정 구체예에서, 폴리머 시약(및 이로부터 형성된 컨주게이트) 내에 함유된 분해가능한 연결은 아미드 또는 우레탄 연결을 포함할 수 있다.
가수분해 분열에 대해 아미드 및 우레탄보다 더 민감한 에스테르는 또한 효소 과정에 의해 용이하게 분열되고, 이로 인해 에스테르는 특히 생체 내에서 불안정한 연결이 된다. 에스테르는 만약 효소의 접근을 입체적으로 차단하는 작용기에 인접한 기를 갖는다면 효소 분열에 더 내성이 있다. 따라서, 이러한 유형의 입체적으로 방해된 에스테르 작용을 포함하는 것은 폴리머가 수시간에서 수일 내에 가수분해적으로 또는 효소적으로 깨뜨리는 것이 바람직한 응용을 위해 에스테르 기가 끄는 링커(linker)가 되게 할 수 있다.
입체적 방해를 통해 안정성을 가장 용이하게 하는 기는 에스테르의 카보닐 카본에 대한 알파(alpha) 위치에 있는 기(예를 들어 알킬기)이고, 하기 두 개의 에스테르-함유 폴리머들의 경우와 같다(여기서 "POLY"는 수용성 및 비펩티드 폴리머임). 효소 분열에 입체적 방해를 주기 위해 구조를 선택할 때, 카르보닐 기에 전자 끄는 효과를 갖는 기를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이론에 의해 결합되기를 요망하지 않는한, 이러한 전자 끄는 기는 산- 또는 염기-촉매화된 가수분해를 촉진시키려 할 것이다.
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에스테르의 알킬 부분(예를 들어, 산소 원자에 인접한 부분 또는 원자들, 이는 이후에 카르보닐 카본에 결합됨)에서의 입체적 방해는 또한 에스테르의 효소 분열을 느리게 할 수 있다. 따라서, 효소 분열율에 영향을 주기 위해 입체적 방해가 필요할 경우, 카보닐 카본 및/또는 산소 원자에 대한 알파 및/또는 베타(beta) 위치에서 입체적 방해를 추가시키는 것이 고려되고, 이는 이후 에스테르 기의 카르보닐 카본에 결합된다. 그러나, SN1 경로에 의해 에스테르의 친전자성 분열을 촉진시키기 위해 입체 군집(crowding) 및 전자 공여의 화합물을 추가시키는 것이 중요하다. 또한, 전자 끄는 기의 치환에 의해 염기 촉매화된 가수분해가 바람직한 좋은 이탈기에 알킬 부분을 만들지 않는 것이 중요하다. 균형은 산소 원자의 알파 및 베 타 위치에서의 약한 입체적 저지로 인해 얻어질 수 있고, 이는 이후에 하기 구조에서 나타난 바와 같이, 에스테르기의 카르보닐 카본에 결합된다.
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여기서 L은 POLY와 에스테르-함유 부분의 반응으로 얻어진 스페이서 부분 또는 연결이고, POLY는 수용성 및 비-펩티드 폴리머이다.
따라서, 바람직한 입체적 방해기는 에스테르의 카르보닐 기에 결합된 카르보닐 카본에 인접하여 및/또는 산소 원자에 인접하여(즉, 알파 또는 베타 위치에서), 가장 바람직하게는 카르보닐 카본에 인접하여 위치된 알킬기(예를 들어, C1-C10 알킬기) 또는 아릴기(예를 들어, C6-C10 아릴 기)를 포함한다.
임의의 주어진 명시된 기가 명시된 기로 폴리머 시약을 제조함으로써 바람직한 입체적 방해를 제공하기에 적합한지를 결정하는 것이 가능하다. 명시된 폴리머 시약으로부터의 컨주게이트의 형성 후, 컨주게이트는 후속하여 환자에게 컨주게이트를 투여하거나 적합한 모델에 첨가된다. 환자에게 투여(또는 적합한 모델에 첨가) 후, 컨주게이트 내의 분해가능한 연결을 위한 분해율은 예를 들어, 혈액 샘플(또는 적절한 모델로부터의 액등분체)을 얻거나 크로마토그래피 기술을 통해 컨주게이트의 분해가능한 성분들을 식별함으로써 결정될 수 있다. 만약 전체 분해율이 바람직한 범위 내로 떨어지고/거나 동일한 조건 하에 시험된 통제 폴리머 시약 이상으로 향상된다면, 명시된 기는 바람직한 입체적 방해를 제공하기에 적합하다.
본 발명의 폴리머 시약의 일부분으로 구성된 수용성 및 비-펩티드 폴리머(예를 들어, POLY1, POLY2, 등)는 비독성 및 생체적합성이어야 하고, 폴리머가 유해함없이 살아있는 조직 또는 기간에 적용가능하다는 것을 의미한다. 폴리머는 임의의 다수의 수용성 및 비-펩티드 폴리머일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 바람직하게는, 폴리(에틸렌 글리콜)(즉, PEG)는 본원에 기재된 폴리머 시약을 형성하기 위해 사용된 폴리머이다. 적합한 폴리머의 예로는 비제한적으로, 다른 폴리(알킬렌 글리콜), 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 공중합체, 폴리(올레핀 알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(히드록시알킬메타크릴아미드), 폴리(히드록시알킬메타크릴레이트), 폴리(사카라이드), 폴리(α-히드록시아세트산), 폴리(아크릴산), 폴리(비닐 알코올), 폴리포스파젠, 폴리옥사졸린, 폴리(N-아크릴로일모르폴린), 예를 들어 미국특허번호 제5,629,384에 기술된 것, 및 이들의 공중합체, 삼중합체, 및 이의 혼합물을 포함한다. 상이한 폴리머가 동일한 폴리머 골격 내에서 통합될 수 있다. 수용성 및 비-펩티드 폴리머의 임의의 화합물은 본 발명 내에서 포함된다. 각각의 폴리머 단편(예를 들어, 각각의 POLY1 또는 POLY2)은 또한 분열가능한 또는 안정한 연결에 의해 결합된 두 개 이상의 폴리머 단편들을 포함할 수 있다.
폴리머는 실질적으로 선형 형태 또는 다중암 또는 분지된 형태 예를 들어, 전체 내용이 본원에 참조로서 통합되는 미국 특허번호 제 5,932,462호에 기술된 분 지된 PEG일 수 있다. 대체로, 다중암 또는 분지된 폴리머는 중심 분기점으로부터 연장하는 두개 이상의 폴리머 "암(arms)"을 갖는다. 예를 들어, 대표적인 분지된 PEG 폴리머는 하기 구조를 갖는다:
Figure 112008065966116-pct00012
상기 식에서, PEG1 및 PEG2는 본원에서 기술된 임의의 형태 또는 기하학의 PEG 폴리머이고, 이는 동일하거나 상이하며, L'는 가수분해적으로 안정한 연결이다. 화학식 I의 대표적인 분지된 PEG는 하기 구조를 갖는다:
Figure 112008065966116-pct00013
상기 식에서: POLYa 및 POLYb는 PEG 골격, 예를 들어 메톡시 폴리(에틸렌 글리콜)이며; R"는 비반응성 부분, 예를 들어, H, 메틸 또는 PEG 골격이며; P 및 Q는 비반응성 연결이다. 바람직한 구체예에서, 분지된 PEG 폴리머는 메톡시 폴리(에틸렌 글리콜) 이치환된 리신이다.
화학식 IV의 분지된 PEG 구조는 하기에 나타낸 바와 같은 제 3의 올리고머 또는 폴리머 사슬에 결합될 수 있다:
Figure 112008065966116-pct00014
상기 식에서, PEG3은 제 3의 PEG 올리고머 또는 폴리머 사슬이며, 이는 PEG1 및 PEG2와 동일하거나 상이할 수 있다.
다른 구체에서, 본 발명에서 사용된 분지된 PEG는 하기의 구조를 갖는다.
Figure 112008065966116-pct00015
상기식에서 각각의 POLY는 수용성 및 비-펩티드 폴리머 또는 올리고머 단편(예를 들어, PEG 단편)이고, 각각의 Z는 캡핑기 또는 작용기이다.
하기의 대표적인 폴리머 구조에서 증명된 바와 같이, 본 발명의 폴리머 시약은 전형적으로 폴리머 시약과 활성제 사이의 공유 결합(이는 임의적으로 생체내에서 분열될 수 있음)을 형성하기 위해 생물학적 활성제 상에서 상보적 작용기와의 반응하기에 적합한 하나 이상의 작용기를 포함할 것이다. 적합한 작용기의 예는 히드록실, 활성 에스테르(예를 들어, N-히드록실석신이미딜 에스테르 및 1-벤조트리아졸일 에스테르), 활성 카르보네이트(예를 들어, N-히드록시석신이미딜 카르보네이트, 1-벤조트리아졸일 카르보네이트, 및 p-니트로페닐 카르보네이트), 아세탈, 1 내지 25 탄소 길이를 갖는 알데히드(예를 들어, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 및 뷰틸알데히드), 알데히드 히드레이트, 알케닐, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 활성 설폰, 아민, 히드라지드, 티올, 1 내지 약 25 개의 탄소 원자의 탄소 길이(카르보닐 카본)을 갖는 알칸산(예를 들어, 카르복실산, 카르복실메틸, 프로판산, 및 부탄산), 산할라이드, 이소시아네이트, 이소티오시아네이트, 말레이미드, 비닐술폰, 디티오피리딘, 비닐피리딘, 요오드아세트아미드, 에폭시드, 글리옥살, 디온, 메실레이트, 토실레이트, 및 트레실레이트를 포함한다. 대표적인 작용기는 하기 참조 문헌에서 논의 된다: N-석신이미딜 카르보네이트(예를 들어, 참조: 미국특허번호 제 5,281, 698, 5,468,478), 아민(예를 들어, 참조: Buckmann et al. Makromol.Chem. 182: 1379 (1981), Zalipsky et al. Eur. Polym. J. 19: 1177 (1983)), 히드라지드(예를 들어, 참조: Andresz et al. Makromol. Chem. 179:301 (1978)), 석신이미딜 프로피오네이트 및 석신이미딜 부탄오네이트(예를 들어, 참조: Olson et al. in Poly(ethylene glycol) Chemistry & Biological Applications, pp 170-181, Harris & Zalipsky Eds., ACS, Washington, DC, 1997; 또한 참조: 미국특허번호 제 5,672,662호), 석신이미딜 석시네이트(예를 들어, 참조: Abuchowski et al. Cancer Biochem. Biophys. 7: 175 (1984) 및 Joppich et al.,Makromol. Chem. 180: 1381 (1979)), 석신이미딜 에스테르(예를 들어, 참조: 미국특허번호 제 4,670,417), 벤조트리아졸 카르보네이트(예를 들어, 참조: 미국특허번호 제 5,650,234호), 글리시딜 에테르(예를 들어, 참조: Pitha et al. Eur. J. Biochem. 94: 11 (1979), Elling et al., Biotech. Appl. Biochem. 13:354 (1991)), 옥시카보닐이미다졸(예를 들어, 참조: Beauchamp, et al., Anal. Biochem. 131:25 (1983), Tondelli et al. J. Controlled Release 1 :251 (1985)), p-니트로페닐 카르보네이트(예를 들어, 참조: Veronese, et al., Appl. Biochem. Biotech., 11: 141 (1985); 및 Sartore et al., Appl. Biochem. Biotech., 27:45 (1991)), 알데히드(예를 들어, 참조: Harris et al. J. Polym. Sci. Chem. Ed. 22:341 (1984), 미국특허번호 제 5,824,784호, 미국특허번호 제 5,252,714호), 말레이미드(예를 들어, 참조: Goodson et al. Bio/Technology 8:343 (1990), Romani et al. in Chemistry of Peptides and Proteins 2:29 (1984) 및 Kogan,Synthetic Comm. 22:2417 (1992)), 오르토피리딜-디설파이드(예를 들어, 참조: Woghiren, et al. Bioconj. Chem. 4:314 (1993)), 아크릴올(예를 들어, 참조: Sawhney et al., Macromolecules, 26:581 (1993)), 비닐술폰(예를 들어, 참조: 미국특허번호 제 5,900,461호). 상기 모든 참조 문헌은 본원에 참조로서 통합된다.
특정 구체예에서, 폴리머 시약(및 이로부터 형성된 컨주게이트)의 캡핑기 또는 작용기("Z"부분 예를 들어, Z1, Z2, Z3, 등)는 다중암 구조를 가질 것이다. 예를 들어, "Z" 부분은 2 내지 약 6개의 작용 기(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 또는 6 개의 작용기)를 포함하는 다중암 반응 구조일 수 있다. 대표적인 다중암 기는 하기 구조를 갖는 것을 포함한다.
Figure 112008065966116-pct00016
상기식에서, 각각의 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 임의적으로 스페이서 부분을 포함하는 작용기이며, m은 1 내지 약 10, 바람직하게는 1 내지 약 4의 범위의 정수이다.
폴리머 시약(및 이로부터 형성된 컨주게이트)은 두 개의 폴리머 종의 반응으로부터 얻어진 분해가능한 또는 안정한 연결의 측면, 또는 폴리머 및 생물학적 활성제에 특히 위치된, 하나 이상의 스페이서 부분("X" 부분 예를 들어, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, 등)을 포함할 수 있다. 대표적인 스페이서 부분은 -C(O)-, -C(O)-NH-,-NH-C(O)-NH-, -0-C(O)-NH-, -C(S)-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-, -0-CH2-, -CH2-O-, -0-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-O-, -0- CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-O-,-C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-,-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-O-CH2-, -CH2-C(O)-O-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-O-CH2-, -C(O)-O-CH2-CH2-, -NH-C(O)-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-CH2-, -NH-CH2-, -NH-CH2-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-CH2-NH-CH2-, -C(O)-CH2-, -C(O)-CH2-CH2-,-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-,-O-C(O)-NH-[CH2]h(OCH2CH2)j-, -NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, 이가 시클로알킬 기, -O-, -S-, 아미노산, 디- 또는 트 리-펩티드, -N(R6)-, 및 임의의 상기 중 두 개 이상의 조합을 포함하고, 상기 R6은 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 아릴 및 치환된 아릴로 구성된 군으로부터 선택된 H 또는 유리 라디칼이고, (h)는 0 내지 6이며, (j)는 0 내지 20이다. 다른 특이적 스페이서 부분은 하기 구조를 가진다: -C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 및 -O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 여기서 각 메틸렌에 후속하는 아랫첨자 값은 구조에 포함되어 있는 메틸렌의 수를 가리키고 예를 들어, (CH2)1-6 는 구조가 1, 2, 3, 4, 5 또는 6의 메틸렌을 함유할 수 있음을 의미한다. 또한, 스페이서 부분은 1 내지 15 개의 에틸렌 옥사이드 모노머 단위[즉, -(CH2CH2O)1-25]를 포함하는 에틸렌 옥사이드 올리고머/폴리머 사슬을, 추가로 상기 기재된 스페이서 부분 또는 이의 대체물을 포함할 수 있다. 다른 스페이서 부분이 추가로 사용될 경우, 에틸렌 옥사이드 올리고머 사슬은 스페이서 부분 전 후에, 두 개 이상의 원자를 포함하는 스페이서 부분의 임의의 두 개의 원자들 사이에서 선택적으로 발생할 수 있다.
본 발명의 컨주게이트에서의 사용을 위한 특히 바람직한 생물학적 활성제는 비교적 낮은 수용성 예를 들어, 특정 단백질, 펩티드, 및 작은 분자 약물을 갖는 활성제를 포함한다. 본 발명의 폴리머 시약에 공유 결합 될 수 있는 비교적 소수성 활성제의 예로는 비제한적으로, 아비에트산, 아세그라톤, 아세나프텐, 아세노코나롤, 아세토헥사미드, 아세토메록톨, 아세톡솔론, 아세틸디기톡신, 아세틸렌 디브로마이드, 아세틸렌 디클로라이드, 아세틸살리실산, 알란토락톤, 알드린, 알렉시톨 소듐, 알레트린, 알릴레스트레놀, 알리설파이드, 알프라졸람, 알루미늄 비스(아세틸살리실레이트), 암부세타미드, 아미노클로테녹사진, 아미노글루테티미드, 아밀 클로라이드, 안드로스텐디올, 아네톨 트리톤, 아닐라진, 안트랄린, 안티마이신 A, 아플라스모마이신, 아르ㅔ노아세트산, 아시아티코사이드, 아스테르니졸, 아우로독스, 아우로티오글리사나이드, 8-아자구아닌, 아조벤젠, 바이칼레인, 발삼 페루, 발삼 토루, 바르반, 박스트로빈, 벤다작, 벤다졸, 벤드로플루메티아자이드, 베노밀, 벤자틴, 벤제스트롤, 벤조데파, 벤족시퀴논, 벤즈페타민, 벤즈티아자이드, 벤질 벤토에이트, 벤질 시나메이트, 비브로카톨, 비페녹스, 비나파크릴, 비오레스메트린, 비사볼롤,비사코딜, 비스(클로로페녹시)메탄, 비스무트 이오도서브갈레이트, 비스무트 서브갈레이트, 비스무트 탄네이트, 비스페놀 A, 비티오놀, 보닐, 브로모이소발레레이트, 보닐 클로라이드, 보닐 이소발레레이트, 보닐 살리실레이트, 브로디파쿰, 브로메탈린, 브록시퀴놀린, 부펙사막, 부타미레이트, 부테탈, 부티오베이트, 부틸 히드록시아니솔, 부틸 히드록시톨루엔, 칼슘 이오도스테아레이트, 칼슘 사카레이트, 카포벤산, 캡탄, 카바마제핀, 카보클로랄, 카보페노틴, 카보쿠온, 카로텐, 카바크롤, 세파엘린, 세팔린, 카울무그린산, 케노디올, 키틴, 클로르덴, 클로르페낙, 클로르페네톨, 클로로탈로닐, 클로로트리아니센, 클로르프로틱센, 클로르퀴날돌, 크로모나르, 실로스타졸, 신코니딘, 시트랄, 클리노피브레이트, 클로파지민, 클로피브레이트, 클로플루카반, 클로니트레이트, 클로피돌, 클로린디온, 클록사졸람, 코록손, 코티코스테론, 쿠나클로르, 쿠마포스, 쿠미토에이트 크레실 아세테이트, 크리미딘, 크루포메이트, 쿠프로밤, 시아메마진, 시클란델레이트, 시클 라바메이트 시마린, 시클로스포린 A, 시페르메트릴, 댑손, 데포스파미드, 델타메트린, 디옥시코티코코스테론 아세테이트, 디속시메타손, 덱스트로모라마이드, 디아세타조토, 디알리포르, 디아티모술폰, 데캡톤, 디클로플루아니, 디클로로펜, 디클로르페나미드, 디코폴, 디크릴, 디쿠마롤, 디엔에스트롤, 디에틸스틸베스트롤, 디펜아미졸, 디히드로코데이논 에놀 아세테이트, 디히드로에르고타민, 디히드로모르핀, 디히드로타키스테롤, 디메스트롤, 디메티스테론, 디옥사티온, 디페난, N-(1,2-디페닐에틸0 니코틴아미드, 3,4-디-[1-메틸 6-니트로-3-인돌릴]-1H-피롤-2,5-디온(MNIPD), 디피로세틸, 디설파미드, 디티아논, 독세니토인, 드라족솔론, 두라파타이트, 에디펜포스, 에모딘, 엔페남산, 에르본, 에르고코르니닌, 에리트리틸 테트라니트레이트, 에르트로미신 스테아레이트, 에스트리올, 에타베린, 에티스테론, 에틸 비스쿤아세테이트, 에틸히드로쿠르레인, 에틸 메탄 카복사미드, 유게놀, 유프로신, 엑살아미드, 페바르바메이트, 페날아미드, 펜벤다졸, 페니펜톨, 페니트로티온, 페니피브레이트, 펜퀴존, 펜티온, 페프라존, 플릴핀, 필릭스산, 프록타페닌, 플루아니손, 플루메퀸, 플루오코르틴 부틸, 플루옥시메스테론, 플루로틸, 플루타졸람, 푸마질린, 5-푸르프티릴-5-이소프로필바르비투르산, 푸사프틈진; 글라페닌, 글루카곤, 글루테티미드, 글루부티아졸, 그리세오풀빈, 구아야콜 카르보네이트, 구아야콜 포스페이트; 할시노나이드, 헤마토포르피린, 헥사클로로펜, 헥세스트롤, 헥세티딘, 헥소바르비탈, 히드로클로로티아자이드, 히드로코돈, 이브프록삼, 이데베논, 인도메타신, 이노시톨 니아시네이트, 이벤잠 산, 이오세타민산, 이포데이트, 이소메텝텐, 이소녹신, 2-이소발레릴린단-1,3-디온, 조사마이신, 11-케토프로게스테론, 라 우로카프람, 3-O-라우로일피리독솔 디아세테이트, 리도카인, 린데인, 리노렌산, 리오티로닌, 루센소마이신, 만코제브, 만델산, 이소아밀 에스테르, 마진돌, 메벤다졸, 메브히드롤린, 메비퀸, 멜라르소프롤, 멜팔란, 멘디온, 메틸 밸레레이트, 메페녹살론, 메펜테르민, 메페니토인, 메프릴카인, 메스타놀론, 메스트라놀, 메설펜, 메테르골린, 메탈라탈, 메탄드리올, 메타콸론, 메틸클란트렌, 메틸페니데이트, 17-메틸테스토스테론, 메티프라놀롤, 미나프린, 미오랄, 나프탈로포스, 나프토피딜, 나프탈렌, 2-나프틸 락테이트, 2-(2-나프틸록시)에탄올, 나프틸 살리실레이트, 나프록센, 네알바르비탈, 네마덱틴, 니클로사미드, 니코클로네이트, 니코모르핀, 니푸로퀸, 니푸록사자이드, 니트락린, 니트로메르솔, 노갈라마이신, 노르다제팜, 노레탈드롤론, 노르게스트리에논, 옥타베린, 올레안드린, 올레산, 옥사제팜, 옥사졸람, 옥세라딘, 옥세타자인(oxwthazaine), 옥시코돈, 옥시메스테론, 옥시페니스탄 아세테이트, 파클리탁셀, 파라헤르콰미드, 파라티온, 페몰린, 펜타에리트리톨 테트라니트레이트, 펜틸페놀, 페르페나진, 펜카르바미드, 페니라민, 2-페닐-6-클로로페놀, 펜트네틸바르비투르산, 펜니토인, 포살론, O-프탈릴설파티아졸, 필로퀴논, 피카덱스, 피파르닌, 피케톱펜, 피프로졸린, 피로자딜, 피발로일옥시메틸 부티레이트, 플라피브라이드, 플라우노톨, 폴라프레징크, 폴리티아자이드, 프로베넥시드, 프로게스테론, 프로메게스톤, 프로파니디드, 프로파르지트, 프로팜, 프로콰존, 프로티온아미드, 피리메타민, 피리미테이느, 피르비니움 파모에이트, 퀘르세틴, 퀸볼론, 퀴잘로포-에틸, 라폭사나이드, 레스신나민, 로시베린, 론넬, 살렌, 스칼렛 레드, 식카린, 시마진, 시메트라이드, 심바스타틴, 소부족산, 솔란, 스피로노락톤, 스콸렌, 스타놀론, 수크랄페이트, 설파벤즈, 설파구아놀, 설파살라진, 설폭사이드, 설피라이드, 석시부존, 탈부탈, 터르구이드, 테스토스테론, 테트라브로모크레솔, 테트란드린, 티아세타존, 티오콜히친, 티옥트산, 티오퀴녹스, 티오리다진, 티람, 티밀 N-이소아밀카바메이트, 티옥시다졸, 티옥솔론, 토코페롤, 톨시클레이트, 톨나프테이트, 트리클로산, 트리플루살, 트리파라놀, 유솔리산, 발리노마이신, 베라파밀, 빈브라스틴, 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 젠부신, 자이라진, 잘토프로펜, 및 제아라레논을 포함한다.
A. 선형 폴리머 시약 및 이로부터 제조된 컨주게이트
본 발명은 실질적으로 선형의 수용성 및 비-펩티드 폴리머, 및 이로부터 제조된 컨주게이트를 제공하며, 이는 특히 고분자량 폴리머가 요구되는 분야, 예를 들어 폴리머의 총분자량이 적어도 약 30,000 Da, 더욱 바람직하게는 적어도 약 40,000 Da, 및 가장 바람직하게는 적어도 약 50,000 Da이 요구되는 분야에 매우 적합하다. 이러한 구체예에서, 큰 분자량의 폴리머의 잇점, 예를 들어 증가된 순환 시간(circulation time)은 폴리머 주쇄를 따라 이격된 하나 이상의 분열될 수 있는 연결의 존재에 기인한 폴리머의 개선된 신장 청정(renal clearance)과 결합될 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 하기 구조를 갖는 실질적으로 선형의 수용성 및 비-펩티드 폴리머를 포함하는 조성물을 제공한다:
Figure 112008065966116-pct00017
화학식 (Ia)
상기 식에서, 각 POLY1 및 POLY2는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 약 15,000 Da 미만, 더욱 바람직하게는 약 10,000 Da 미만, 및 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만의 수평균분자량을 갖는 선형 또는 분지된 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며;
각 X1, X2, X3, 및 X4는 동일하거나 상이할 수 있고, 스페이서 부분이며;
각 L1은 생체내에서 분열될 수 있는 연결이며;
각 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 캡핑기 또는 작용기(다중암 반응성 기를 포함)이고, 임의적으로 스페이서 부분을 포함할 수 있으며;
각 a, b, c 및 d는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 또는 1이며;
m은 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 5 (예를 들어, 1, 2, 4, 5 또는 5)의 정수이고, 일렬로 공유 결합된 폴리머 단편, POLY1의 수를 나타내며;
상기 식에서, 적어도 하나의 L1은 카르보네이트기가 결여된 연결이며, 이러한 조성물은 하이드로겔의 형태로 존재하지 않는다.
화학식 (Ia)의 특정 구체예에서, X1, X2, X3, 및 X4 각각은 존재하는 경우, -C(O)-, -C(O)-NH-, -NH-C(O)-NH-, -0-C(O)-NH-, -C(S)-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-, -0-CH2-, -CH2-O-, -0-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2- CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-O-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-O-CH2-, -CH2-C(O)-O-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-O-CH2-, -C(O)-O-CH2-CH2-, -NH-C(O)-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-CH2-, -NH-CH2-, -NH-CH2-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-CH2-NH-CH2-, -C(O)-CH2-, -C(O)-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 및 -0-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, -NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, 2가 시클로알킬기, -0-, -S-, -N(R6)-, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, R6이 H, 또는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 아릴 및 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 라디칼이며, (h)가 0 내지 6이며, (j)가 0 내지 20이다.
화학식 (Ia)의 특정 구체예에서, L1은 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결로 이루어진 군으로부터 선택되고/거나 POLY1 및 POLY2는 각각 폴리올 코어 및 폴리올 코어로부터 연장된 적어도 두개의 폴리머 암을 포함하는 분지된 폴리(에틸렌 글리콜) 분자이다. 다른 구체예에서, 화학식 (Ia)에서의 각 폴리머 암은 생체내에서 분열될 수 있는 연결, 예를 들어 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결에 의해 연결된 두개 이상의 폴리머 단편을 포함할 수 있다. 화학식 (Ia)에서 L1에 대한 바람직한 우레탄 연결은 구조 -O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y'-를 가지며, 여기서 Y 및 Y'는 독립적으로 H, 알킬, 치환된 알킬 및 아릴로부터 선택된다.
화학식 (Ia)의 바람직한 일 구체예는 하기 구조를 갖는다:
Figure 112008065966116-pct00018
상기 식에서, POLYa 및 POLYb는 폴리(에틸렌 글리콜)단편이며;
L은 연결이며;
L'는 생체내에서 분열될 수 있는 연결(예를 들어, 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결)이며;
R은 수소, 알킬, 치환된 알킬, 또는 카르복실산이다.
임의의 상기 기술된 구체예에서, 각 a, b, c 및 d는 0 또는 1일 수 있으며, a, b, c, 및 d의 수치의 모든 순열은 본원에 명확하게 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 구체예는 a, b, c 및 d 모두가 0 이거나 모두 1이고, a가 1이고 나머지 모두가 0이며, b가 1이고 나머지 모두가 0인 것 등을 포함한다.
상기 폴리머 구조는 생물학적 활성제를 지닌 컨주게이트, 예를 들어 하기 구조를 갖는 컨주게이트를 형성시키기 위하여 사용될 수 있다:
Figure 112008065966116-pct00019
화학식 (Ib)
상기 식에서, Y1 및 Y2 각각은 -L2-약물 또는 -Z이며, 단 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 -L2-약물이며;
L2는 폴리머의 말단 작용기(즉, Z)와 생물학적 활성제의 반응으로부터 얻어진 연결이며, 연결은 임의적으로 생체내에서 분열될 수 있으며;
약물은 생물학적 활성제의 잔기이며;
X1, X2, X3, X4, POLY1, POLY2, L1, a, b, c, d, 및 m은 화학식 (Ia)와 관련하여 상기에서 정의된 바와 같다. 통상적으로, L2는 화학식 (Ia)의 폴리머의 작용기와 생물학적 활성제의 반응으로부터 형성된다.
상기 선형의 폴리머 구체예는 요망되는 연결을 형성시키기 위해 반응할 수 있는 상보적인 말단 작용기를 갖는 다중 폴리머 단편의 공유 결합에 의해 형성될 수 있다. 컨주게이트는 분할된 분해가능한 폴리머 상의 하나 이상의 작용기와 생물학적 활성제 상의 상보적인 작용기의 반응에 의해 형성될 수 있다.
B. 분지된 폴리머 시약 및 이로부터 제조된 컨주게이트
본 발명은 또한 두개의 분할된 분해가능한 폴리머 사슬 및 생물학적 활성제에 부착시키기 위한 단일의 작용기로 특징되는 분지된 수용성 및 비-펩티드 폴리머를 제공한다. 이러한 폴리머 구조는 분지된 폴리머의 기능적 잇점, 예를 들어 생물학적 활성제(예를 들어, 단백질) 상의 활성 사이트로의 투과 가능성을 감소시킬 수 있는 입체적 벌크화(steric bulkiness)와 개선된 신장 청정의 부가된 잇점을 결합시킨다. 이러한 타입의 폴리머는 상업적으로 입수가능한 일작용성 분지된 폴리머, 예를 들어 넥타르 테라포이틱스 AL (Nektar Therapeutics AL, Huntsville, AL)로부터 입수가능한 폴리머에 대한 대체물로서 사용될 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는 분지된 폴리머를 포함하는 조성물을 제공한다:
Figure 112008065966116-pct00020
화학식 (IIa)
상기 식에서, 각 POLY1 및 POLY2는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 약 15,000 Da 미만, 더욱 바람직하게는 약 10,000 Da 미만, 및 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만의 수평균분자량을 갖는 선형 또는 분지된 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며;
각 X1, X2, X3, X4, X5, X6, 및 X7은 동일하거나 상이할 수 있고, 스페이서 부분이며;
각 L1은 생체내에서 분열될 수 있는 연결이며;
각 L3는 임의적으로 생체내에서 분열될 수 있는 연결이며;
L4는 비-분해가능한 연결(예를 들어, C1-C12 지방족 탄소 사슬)이며;
각 Z1은 동일하거나 상이할 수 있고, 캡핑기 또는 작용기(다중암 반응성 기를 포함)이고, 임의적으로 스페이서 부분을 포함할 수 있으며;
Z2는 작용기, 바람직하게는 연결을 형성시키기 위하여 생물학적 활성제 상의 상보적인 작용기와의 반응을 위해 개질된 작용기이며;
각 a, b, c, d, e, f 및 g는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 또는 1이며;
m은 1 내지 10의 정수이고, 일렬로 공유 결합된 폴리머 단편, POLY1의 수를 나타내며;
o는 1 내지 내지 10의 정수이고, 일렬로 공유 결합된 폴리머 단편, POLY2의 수를 나타내며;
상기 식에서, 적어도 하나의 L1은 카르보네이트 기가 결여된 연결이며, 상기 조성물은 하이드로겔의 형태로 존재하지 않는다. POLY(예를 들어, POLY1 및 POLY2)가 선형일 때, "단일"의 분지된 구조가 얻어지는 것으로 지적될 수 있으며, 여기서 분기점은 L4이다. 하나 이상의 POLY(예를 들어, POLY1)가 분지되는 범위까지 다수의 분기가 달성된다.
화학식 (IIa)의 특정 구체예에서, 각 X1, X2, X3, X4, X5, X6, 및 X7은 존재하는 경우, -C(O)-, -C(O)-NH-, -NH-C(O)-NH-, -0-C(O)-NH-, -C(S)-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-, -0-CH2-, -CH2-O-, -0-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-O-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2- CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-O-CH2-, -CH2-C(O)-O-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-O-CH2-, -C(O)-O-CH2-CH2-, -NH-C(O)-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-CH2-, -NH-CH2-, -NH-CH2-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-CH2-NH-CH2-, -C(O)-CH2-, -C(O)-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 및 -0-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, -NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, 2가 시클로알킬기, -0-, -S-, -N(R6)-, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, R6은 H, 또는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 아릴 및 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 라디칼이며, (h)가 0 내지 6이며, (j)가 0 내지 20이다.
추가적으로, 화학식 (IIa)의 특정 구체예에서, 각 Z1은 2개 내지 약 6개의 말단 작용기를 포함한 다중암 반응성 기, 예를 들어 하기 형태의 다중암 기이다:
Figure 112008065966116-pct00021
상기 식에서, 각 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 임의적으로 스페이서 부분을 포함하는 작용기이며, m은 1 내지 약 10의 정수이다.
화학식 (IIa)의 특정 구체예에서, POLY1 및 POLY2 각각은 폴리(에틸렌 글리콜)을 포함하며, m 및 o는 각각 2 이상(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10)이며, 각 L1 및 L3은 생체내에서 분열될 수 있는, 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결이다.
화학식 (IIa)의 특정 구체예에서, POLY1 및 POLY2 각각은 폴리(에틸렌 글리 콜)폴리머이며, L1은 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결로 이루어진 군으로부터 선택되며, m 및 o은 각각 1이다. 화학식 (IIa)에서 L1의 바람직한 우레탄 연결은 구조 -0-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y'-를 가지며, 여기서 Y는 H, 알킬, 치환된 알킬, 및 아릴로부터 선택되며, Y'는 알킬 또는 치환된 알킬이다.
임의의 상기 기술된 구체예에서, 각 a, b, c, d, e, f 및 g는 0 또는 1일 수 있으며, a, b, c, d, e, f 및 g의 수치의 모든 순열은 본원에 명확하게 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 구체예는 a, b, c, d, e, f 및 g 모두가 0 이거나 모두 1이며, a가 1이고 나머지 모두가 0이며, b가 1이고 나머지 모두가 0인 것 등을 포함한다.
화학식 (IIa)에 따른 대표적인 분지된 폴리머는 하기에 도시된 바와 같다:
Figure 112008065966116-pct00022
상기 식에서, 각 POLY는 수용성 및 비-펩티드 폴리머 단편이며, 각 U는 우레탄 연결이다. 중심 카르복실산 기는 Z2 작용기이다. 이러한 구체예에서, 각 Z1은 반응성 기의 폴리머 측면 상에 임의의 스페이서 부분을 갖는 다중암 반응성 기이다(이러한 경우에, 우레탄 기이다). 말단 히드록실기는 본 발명으로부터 벗어나지 않는 다른 작용기(예를 들어, 카르복실산, 반응성 에스테르, 등)를 제공하기 위하여 대체될 수 있거나 그밖에 추가로 개질될 수 있다.
화학식 (IIa)의 다른 대표적인 구체예에서, m 및 o는 각각 1이며, c 및 d는 1이며, X3 및 X4는 에틸렌 옥사이드 올리고머 사슬(예를 들어 1 내지 약 25개의 모노머 단위의 짧은 PEG 사슬)이다. 이러한 구체예에서, 두개의 폴리머 암 각각은 두개의 단편을 포함하며, 하나의 단편은 통상적으로 X3 및 X4로 표시되는 보다 작은 다른 한 단편보다 크다. 두개의 PEG 단편들 간의 연결은 변경될 수 있지만, 바람직한 연결은 우레탄 연결이다.
화학식 (IIa)의 분지된 폴리머의 컨주게이트, 예를 들어 하기 구조를 갖는 컨주게이트는 또한 본 발명에 의해 제공된다:
Figure 112008065966116-pct00023
화학식 (IIb)
상기 식에서, L5는 폴리머의 말단 작용기(즉, Z2)와 생물학적 활성제의 반응으로부터 얻어진 연결이며, 여기서 연결은 임의적으로 가수분해적으로 또는 효소적으로 분열될 수 있으며;
약물은 생물학적 활성제의 잔기이며;
각 Z1, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, L1, L3, a, b, c, d, e, f, g, m 및 o는 화학식 (IIa)와 관련하여 상기에서 정의된 바와 같다. 통상적으로, L5는 화학식 (IIa)의 폴리머의 작용기와 생물학적 활성제의 반응으로부터 형성된다.
C. 다중암 폴리머 시약 및 이로부터 제조된 컨주게이트
본 발명의 또다른 양태에서, 다중암 폴리머, 및 이로부터 제조된 컨주게이트가 제공된다. 다중암 폴리머는 코어 분자, 예를 들어, 폴리올, 디술피드, 디펩티드, 트리펩티드, 또는 테트라펩티드의 존재에 의해 특징되며, 이로부터 다중 폴리머 암이 연장된다. 본 발명은 하기 구조를 갖는 폴리머를 포함하는 조성물을 포함한다:
Figure 112008065966116-pct00024
화학식 (IIIa)
상기 식에서, A는 부재이거나, -(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-Z3 또는 -(X8)h-(L7)j-(X9)i-Z3 (예를 들어, Z3은 카르복실기를 포함하며, h, j 및 i는 0일 수 있다)이며;
각 POLY1 및 POLY2는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 약 15,000 Da 미만, 더욱 바람직하게는 약 10,000 Da 미만, 및 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 미만의 수평균분자량을 갖는 선형 또는 분지된 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며;
각 X1, X2, X3, X8 및 X9는 동일하거나 상이할 수 있고, 스페이서 부분이며;
각 L3, L6, 및 L7은 동일하거나 상이할 수 있고, 임의적으로 생체내에서 분열될 수 있는 연결이며(예를 들어, L3는 바람직하게는 생체내에서 분열될 수 있는 연결, 예를 들어 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결로부터 선택되며);
각 Z1은 동일하거나 상이할 수 있고, 캡핑기 또는 작용기(다중암 반응성 기를 포함)이고, 임의적으로 작용기 또는 캡핑기와 폴리머 단편 사이의 스페이서 부분을 포함하며;
Z3는 임의적으로 스페이서 부분을 통해 부착되는 이온화가능한 작용기이며;
각 a, b, c, h, i 및 j는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 또는 1이며;
R은 폴리머 부착을 위해 이용가능한 적어도 p+1개의 사이트를 포함하는 분자로부터 유도된 모노머 또는 올리고머 다중암 코어 분자(예를 들어, 폴리올, 디술피드, 디펩티드, 트리펩티드, 이들의 조합 등)이고, 임의적으로 생체내에서 분해될 수 있는 연결(예를 들어, 아미드 연결, 우레탄 연결, 디술피드 연결, 디펩티드 연결, 트리펩티드 연결, 및 테트라펩티드 연결)을 포함하며;
p는 2 내지 32, 바람직하게는 2 내지 약 12, 더욱 바람직하게는 2 내지 약 8(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8)의 정수이다. R 및 L3 중 적어도 하나는 생체내에서 분열될 수 있는 연결을 포함한다.
이온화가능한 작용기 Z3는 분자의 조작 및 정제에서 사용될 수 있는 반응성 핸들(handle)로서 작용한다. 대표적인 이온화가능한 작용기는 아민 및 카르복실산 기를 포함한다. 다른 적합한 작용기의 예는 알데히드 수화물, 케톤 수화물, 아미드, 히드라진, 히드라지드, 티올, 술폰산, 아미데이트, 히드록실아민, 페놀, 옥심, 1 내지 약 25개 탄소 원자의 탄소 길이(카르보닐 탄소 포함)를 갖는 알칸산(예를 들어, 카르복시메틸, 프로판산, 및 부탄산), 디티오피리딘, 비닐피리딘, 2-치환-1,3-옥사졸린, 2-치환 1,3-(4H)-디히드로옥사진, 2-치환-1,3-티아졸린, 및 2-치환 1,3-(4H)-디히드로티아진을 포함한다.
코어 분자, R은 폴리머 단편의 부착을 위하여 세개 이상의 반응성 사이트를 제공하는 임의의 모노머 또는 올리고머 분자일 수 있으며, 통상적으로 3 내지 약 32개 반응성 사이트, 더욱 바람직하게는 3개 내지 약 25개의 반응성 사이트, 및 가장 바람직하게는 3개 내지 약 10개의 반응성 사이트(예를 들어, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 반응성 사이트)를 포함할 것이다. 코어 분자 상의 반응성 사이트의 수는 폴리머 단편에 부착시키기 위해 실제로 사용되는 사이트의 수 보다 클 수 있다(즉, 반응성 사이트의 수는 p 보다 클 수 있다). 반응성 사이트는 작용화된 폴리머 단편과의 반응을 위해 이용가능한 말단 작용기를 포함하고, 하나 초과의 타입의 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 디- 또는 트리-펩티드 코어 분자는 하나 이상의 카르복실산 기 및 하나 이상의 아미노 기 모두를 포함할 것이다. 상기에 기술된 바와 같이, R 코어 분자는 폴리머 암이 폴리올의 히드록실 기의 사 이트 및/또는 폴리펩티드 또는 디술피드 상의 임의의 자유 반응성 기의 사이트에 부착될 수 있는 다중암 코어 분자를 형성시키기 위한 폴리펩티드(예를 들어, 디- 또는 트리-펩티드) 또는 디술피드와 폴리올의 조합일 수 있다. 이러한 타입의 코어 분자는 하기 반응식 VII에 기재되어 있다. R 코어 분자는 폴리머 암의 부착 전에 수행되지 않아야 한다. 대신에, 코어 분자는 폴리머 암이 최종 코어 분자를 형성하는 성분들 중 하나에 부착된 후에 형성될 수 있다. 예를 들어, 반응식 VII에 도시된 바와 같이, 폴리머 암은 디술피드 또는 디-펩티드 링커를 통해 함께 두개의 폴리머-개질된 폴리올 분자의 부착 전에 폴리어 분자에 부착될 수 있다.
코어 분자로서 사용되는 폴리올은 다수의 이용가능한 히드록실기를 포함한다. 폴리머 암의 요망되는 수에 따라, 폴리올은 통상적으로 3 내지 약 25개의 히드록실기, 바람직하게는 약 3 내지 약 22개의 히드록실기, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 12개의 히드록실기를 포함할 것이다. 히드록실기 간의 공간이 폴리올로부터 폴리올로 변경되지만, 통상적으로 각 히드록실 기 사이에 1 내지 약 20개의 원자, 바람직하게는 1 내지 약 5개 원자, 예를 들어 탄소 원자를 지닐 것이다. 선택된 구체적인 폴리올은 폴리머 암을 위한 부착 사이트로서 요구되는 히드록실기의 요망되는 수에 따를 것이다. 폴리올 출발 물질의 중량평균분자량은 통상적으로 약 100 내지 약 2,000 Da이다. 폴리올은 통상적으로 분지된 구조를 가지며, 이는 폴리올의 탄화수소 코어 구조 중의 하나 이상의 탄소 원자가 탄소 원자 및 에테르-연결된 산소 원자(즉, 두개의 탄소 원자에 부착된 산소 원자)로부터 선택된 3개 또는 4개의 원자에 공유 결합됨을 의미한다.
코어 분자로서 사용하기 위한 바람직한 폴리올은 글리세롤 올리고머 또는 폴리머, 예를 들어 헥사글리세롤, 펜타에리트리톨 및 이들의 올리고머 또는 폴리머 (예를 들어, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 및 테트라펜타에리트리톨), 및 당-유도된 알코올, 예를 들어, 소르비톨, 아라바니톨, 및 만니톨을 포함한다. 또한, 수많은 상업적으로 입수가능한 이온화가능한 기를 함유한 폴리올, 예를 들어, 2-아미노-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올 (TRIS), 2-[비스(2-히드록시에틸)아미노]-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올, {[2-히드록시-1,1-비스(히드록시메틸)에틸]아미노}아세트산 (Tricine), 2-[(3-{[2-히드록시-1,1-비스(히드록시메틸)에틸]아미노}프로필)아미노]-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올, 2-{[2-히드록시-1,1-비스(히드록시메틸)에틸]아미노}에탄술폰산 (TES), 4-{[2-히드록시-1,1-비스(히드록시메틸)에틸]아미노}-1-부탄술폰산, 및 2-[비스(2-히드록시에틸)아미노]-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올 히드로클로라이드는 적절한 출발 물질이다. 통상적으로, 본 발명에서 사용되는 폴리머 폴리올은 약 25개 이하의 모노머 단위를 포함할 것이다. 디펜타에리트리톨 및 트리펜타에리트리톨의 구조는 헥사글리세롤을 위해 가능한 구조 중 하나와 함께 하기에 제공된다.
Figure 112008065966116-pct00025
21개의 이용가능한 히드록실기를 갖는 히드록시프로필-β-시클로덱스트린은 다른 대표적인 폴리올이다. 또다른 대표적인 폴리올은 하이퍼폴리머스 게엠베하(Hyperpolymers GmbH, Freiburg, Germany)로부터 입수가능한 하기 도시된 과분지된 폴리글리세롤이다.
Figure 112008065966116-pct00026
폴리올은 폴리올 코어에 부착된 PEG 올리고머 또는 폴리머 단편을 포함할 수 있다. 폴리올 출발 물질은 통상적으로 생성물의 혼합물, 예를 들어 가능한한 잔류 양의 본래 폴리올 모노머 단위, 예를 들어 글리콜을 추가로 포함하는, 상이한 분자량의 폴리올 올리고머 또는 폴리머의 혼합물, 또는 상이한 분자량의 에톡실화된 폴리올 구조의 혼합물의 형태이다. 그러나, 출발 혼합물 중 하나 이상의 폴리올은 통상적으로 화학식 R(OH)p(여기서, R은 임의적으로 하나 이상의 에테르 연결을 포함하는 분지된 탄화수소이며, p는 적어도 3, 통상적으로 3 내지 약 25, 및 바람직하게는 3 내지 약 10임)에 따른 적어도 3개의 이용가능한 히드록실기를 지닌 분지된 폴리올이다.
밀접하게 이격된(closely-spaced) 히드록실기를 지닌 폴리올은 본 발명의 특정 구체예에서 특히 바람직한데, 이는 히드록실-보호기로서 환형 아세탈 또는 케탈기의 사용을 촉진한다. 폴리올 구조내에서 히드록실기 간의 2개 또는 3개의 탄소 원자의 간격은 특정의 바람직한 헤테로사이클 보호기의 형성을 가능케 한다. 예를 들어, 펜타에리트리톨 올리고머 또는 폴리머의 히드록실기 간의 밀접한 간격은 당해 분야에 공지된 기술을 사용하여 환형 아세탈 또는 케탈의 형성을 가능케 한다. 환형 아세탈 또는 케탈기는 폴리올과 알데히드 시약, 예를 들어 화학식 R'-CHO(여기서, R'는 알킬, 치환된 알킬, 아릴, 또는 치환된 아릴임)을 갖는 시약, 또는 케톤 시약(예를 들어, 시클로헥사논)을 반응시키므로써 형성될 수 있다. 대표적인 알데히드 시약은 벤즈알데히드이다. 예로서 펜타에리트리톨 올리고머 또는 폴리머 코어를 사용하여, 알데히드 시약과의 반응으로부터 얻어진 구조는 하기에 도시된 바와 같다:
Figure 112008065966116-pct00027
폴리올 중 대부분의 히드록실기를 보호된 형태로 배치시키므로써, 폴리올 코어는 이온화가능한 작용기, Z3를 포함하는 시약과 반응되어 이에 존재하는 Z3 기의 수에 의해 구분되는 다수의 생성물을 생산할 수 있다. 통상적으로, 이러한 반응은 일작용화된 생성물, 이작용화된 생성물, 및 나머지 미반응된 폴리올을 생성시킬 것이다. 이온 교환 크로마토그래피 시스템은 전하의 차이를 기초로 한 각 생성물 분획을 분리하기 위해 사용될 수 있으며, 이에 의해 요망되는 일작용성 생성물을 정 제할 수 있다. 전하 차이를 기초로 하여 PEG 폴리머 종을 정제하는 방법은 미국특허출원공개번호 2005/0054816(이는 전문이 본원에 참고문헌으로 통합됨)에 기술되어 있다.
정제 공정에서 사용되는 이온 교환 컬럼 또는 컬럼들은 전하를 기초로 하여 혼합물을 분리하기 위하여 통상적으로 사용되는 임의의 이온 교환 컬럼일 수 있다[Ion Exchange Chromatography. Principles and Method. Pharmacia Biotech 1994; "Chromatography: a laboratory handbook of chromatographic and electrophoretic techniques." Heftman, E (Ed.), Van Nostrand Rheinhold Co., New York , 1975]. 각 컬럼은 이온 교환 매질 및 이온 교환 매질을 통과시키는 이동상 또는 용리액을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 이온 교환 컬럼은 어플라이드 바이오시스템스(Applied Biosystems)에서 제조된 POROS® 이온 교환 매질, 및 SEPHAROSE®를 포함한다.
화학식 (IIIa)의 특정 구체예에서, 각 X1, X2, 및 X3은 존재하는 경우, -C(O)-, -C(O)-NH-, -NH-C(O)-NH-, -0-C(O)-NH-, -C(S)-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-, -0-CH2-, -CH2-O-, -0-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-, -0-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2- CH2-CH2-O-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-O-CH2-, -CH2-C(O)-O-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-O-CH2-, -C(O)-O-CH2-CH2-, -NH-C(O)-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-, -0-C(O)-NH-CH2-CH2-, -NH-CH2-, -NH-CH2-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-CH2-NH-CH2-, -C(O)-CH2-, -C(O)-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(0)-, -NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 및 -0-C(0)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, -NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, 2가 시클로알킬기, -0-, -S-, -N(R6)-, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, R6은 H, 또는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 아릴 및 치환된 아 릴로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 라디칼이며, (h)는 0 내지 6이며, (j)는 0 내지 20이다.
화학식 (IIIa)의 특정 구체예에서, 각 POLY1은 폴리(에틸렌 글리콜)폴리머이며, R은 디술피드 링커, 디펩티드, 트리펩티드, 또는 테트라펩티드이며, 이는 R 부분이 하나 이상의 디술피드 결합(디술피드 링커로 부터) 또는 아미드 결합(예를 들어 펩티드 잔기 간의 연결)을 포함할 것임을 의미한다. 바람직한 R은 하나 이상의 라이신 잔기를 포함한 것을 포함한다. 적합한 디술피드 링커는 -S-S- 결합 및 총 4개 내지 25개 원자의 사슬 길이를 포함하는 다양한 링커를 포함하며, 바람직한 디술피드 분자는 폴리머 단편의 부착을 위해 이용가능한 4개 내지 8개의 작용기를 갖는다.
화학식 (IIIa)의 특정 구체예에서, 각 POLY1 및 POLY2는 분지된 폴리(에틸렌 글리콜)폴리머이다.
화학식 (IIIa)의 폴리머 시약은 하기 구조를 갖는 디술피드 분자로부터 유도된 R 부분을 포함할 수 있다:
Figure 112008065966116-pct00028
화학식 (IIIa)의 특정 구체예에서, 각 POLY1은 생체내에서 분열될 수 있는 링커(예를 들어, 아미드 링커, 우레탄 링커, 디술피드 링커, 디펩티드 링커, 트리펩티드 링커, 및 테트라펩티드 링커)에 의해 연결된 두개 이상의 폴리(에틸렌 글리 콜) 단편을 포함하며, A는 -(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-Z3이며, POLY2는 폴리(에틸렌 글리콜)폴리머이며, R은 폴리올로부터 유도된다.
화학식 (IIIa)의 다른 구체예에서, 각 POLY1은 폴리(에틸렌 글리콜)폴리머를 포함하며, A는 부재이며, R은 하나 이상의 펩티드 잔기를 포함한다. R 부분은 디술피드 결합을 추가로 포함할 수 있다. 특정 구체예에서, R은 지방족 탄소 사슬, 디술피드 결합을 포함하는 지방족 탄소 사슬, 및 폴리(에틸렌 글리콜)올리고머(예를 들어 1개 내지 25개의 모노머 단위를 갖는 올리고머)로 이루어진 군으로부터 선택된 링커에 아미드 연결에 의해 연결된 두개 이상의 라이신 잔기를 포함한다.
화학식 (IIIa)의 또다른 구체예에서, 각 POLY1은 폴리(에틸렌 글리콜)폴리머를 포함하며, A는 부재이며, R은 하나 이상의 디술피드 결합 및 두개 이상의 아미드 결합을 포함한 비-펩티드 부분을 포함한다. "비-펩티드"는 R 분자가 펩티드 잔기를 포함하지 않음을 의미한다(즉, 아미드 및 디술피드 결합이 펩티드 분자의 일부가 아니다.) 이러한 방식에서, 본래 기술적으로 펩티드가 아니지만 아미드 연결의 포함으로 기인한 구조 중 유사 펩티드 분자인 R 코어 분자가 사용될 수 있다.
본래 비-펩티드인 부분을 갖는 코어 분자를 포함하지만 우레탄 연결 부근에 아미드 연결을 포함하는 본 발명의 다중암 폴리머의 두가지 예는 하기에 도시되어 있다. 이러한 대표적인 구조에 도시된 바와 같이, 코어 분자의 중심부는 우레탄 연결에 부근에 아미드 연결을 포함한다. 하기에 도시된 코어 분자의 외부의 분지 된 부분은 펩티드 분자, 예를 들어 라이신 잔기로부터 유도될 수 있다. 하기 Poly1 및 Poly2는 화학식 (IIIa)에서 POLY1과 동일한 정의를 가질 수 있다. 이러한 대표적인 구조에서 L1 및 L2는 스페이서 부분, 예를 들어 화학식 (IIIa)에서 X2를 나타낼 수 있다. n의 값은 PEG 단편의 요망되는 분자량에 따를 것이며, 통상적으로 1 내지 25이다. 이러한 코어 분자는 디아민 링커, 예를 들어 H2N-(CH2)4-NH2 또는 H2N-(OCH2CH2)n-NH2와 두개의 라이신 잔기를 반응시키므로써 제조될 수 있다. 라이신 잔기의 이용가능한 작용기는 이후 폴리머 시약과 반응되어 최종 폴리머 분자를 형성시킬 수 있다.
Figure 112008065966116-pct00029
임의의 상기 기술된 구체예에서, 각 a, b, c, h, i 및 j는 0 또는 1일 수 있으며, a, b, c, h, i 및 j 수치의 모든 순열은 본원에 명확하게 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 구체예는 a, b, c, h, i 및 j 모두가 0 이거나 모두 1이고, a가 1이고 나머지 모두가 0이며, b가 1이고 나머지 모두가 0인 것 등을 포함한다.
L3 연결로서 사용하기 위한 또는 화학식 (IIIa)의 R 코어 부분의 일부를 형성할 수 있는 바람직한 우레탄 연결은 구조 -0-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y'-를 가지며, 여기서 Y 및 Y'는 독립적으로, H, 알킬, 치환된 알킬 및 아릴로부터 선택된다.
본 발명의 하나의 대표적인 다중암 폴리머 시약은 하기 구조를 갖는다:
Figure 112008065966116-pct00030
이는 화학식 (IIIa)의 폴리머 시약에 상응하며, 상기 식에서, p는 2이며, 각 POLY1은 다중암 폴리머이다. 말단 히드록실기는 본 발명으로부터 벗어나지 않는 다른 작용기로 대체될 수 있다.
본 발명의 다른 다중암 폴리머 시약은 하기에 예시된다. 도시된 다중암 시약은 디-라이신 코어 및 세개의 폴리머 암을 갖는다. 분자 중의 펩티드 연결은 당업자에게 공지된 일부 효소에 의해 쉽게 분열되며[예를 들어, 포유동물 서브틸리신-유사 세린 덴도프로테아제 PC2; Eskeland et al. (1996) J. Clin. Invest. 98(1): 148-156], 이에 따라 특정 생체내 조건에서 불안정하게 된다. 하기 반응식 I에서, mPEG-BTC는 디펩티드와 반응되어 이온 교환 크로마토그래피에 의해 폴리머를 정제시키기 위해 사용될 수 있는 활성 카르복실산을 지닌 폴리머를 형성시킨다.
Figure 112008065966116-pct00031
반응식 I
분지된 또는 다중암 폴리머가 상기에서 사용된 선형 폴리머를 대체하는 유사한 예는 하기 반응식 II에 기술되어 있다. 다시, 분해가능한 디펩티드 연결의 분할은 활성 (약물) 성분의 크기, 약 본래 컨주게이트의 절반의 크기에 따를 수 있는 두개의 단편을 수득할 것이다.
Figure 112008065966116-pct00032
반응식 II
상술된 방법과 유사한 방법을 사용하여, 디술피드 링커는 디펩티드 링커를 대신하여 사용될 수 있다. 디술피드 결합은 특정 효소의 존재하에 불안정하며, 이에 따라 약물 및/또는 폴리머 제거를 도울 수 있는 분해가능한 결합을 제공한다. 이러한 분자의 합성 방법은 하기 반응식 III에 도시되어 있다.
Figure 112008065966116-pct00033
반응식 III
상술된 다중암 폴리머의 컨주게이트, 예를 들어 하기 구조를 갖는 컨주게이트는 또한 본 발명에 의해 제공된다:
Figure 112008065966116-pct00034
화학식 (IIIa)
상기 식에서, B는 A, -(X8)h-(L6)j-(X9)i-P0LY2-L9-약물 또는 -(X8)h-(L7)j-(X9)i-L9-약물이며;
각 D는 동일하거나 상이할 수 있고, Z1 또는 L8-약물이며;
L8 및 L9은 동일하거나 상이할 수 있고, 임의적으로 생체내에서 분열될 수 있는 연결이며;
약물은 생물학적 활성제의 잔기이며;
각 X1, X2, X3, X8, X9, L3, L6, L7, A, Z1, a, b, c, h, i, j 및 p는 화학식 (IIIa)와 관련하여 상기에서 정의된 바와 같다. 통상적으로, L8 및 L9은 화학식 (IIIa)의 폴리머의 작용기(각각 Z1 및 Z3)와 생물학적 활성제의 반응으로부터 형성된다.
본 발명의 대표적인 컨주게이트는 하기에 도시되어 있으며, 컨주게이트는 분해가능한 아미드 결합을 포함하는 대표적인 폴리머 시약과 폴리펩티드 활성제의 반응으로부터 얻어진다. 폴리머 시약은 약물 분자에 컨주게이트된다. 분해가능한 아미드 링커의 중요성은 PEG 단위의 분자량이 비교적 높을 때 명확하게 된다. 각 PEG 단편의 분자량이 20,000 달톤인 경우, 폴리머는 60,000 달톤 보다 약간 높은 분자량을 갖는다. 8,000 달톤의 분자량을 갖는 폴리펩티드가 첨가되어 컨주게이트(하기에 도시된 바와 같이 폴리머의 말레이미드에 티올기를 통해 콘주게이트됨)를 제조하는 경우, 폴리머의 최종 분자량은 68,000 달톤을 넘는다. 이러한 크기의 분자의 제거는 많은 문제점을 가지고, 통상적으로 투여되지 않을 것이다. 그러나, 본원에 기술된 일 구체예에 의해, 본 발명의 장점을 입명할 수 있다.
예를 들어, 하기에 도시된 컨주게이트(본원에 기술된 바와 같이 폴리머 시약 으로부터 제조됨)는 디펩티드의 중심의 펩티드 결합에서 분할될 수 있으며(하기에 점선으로 도시됨), 약 40,000 달톤 및 28,000 달톤의 분자량을 갖는 컨주게이트의 단편을 얻게 된다. 따라서, 이러한 약물 생성물의 제거는 분해가능한 연결의 존재에 의해 향상된다.
Figure 112008065966116-pct00035
본 발명의 다중암 컨주게이트를 생산하기 위한 다른 대표적인 반응식은 하기 반응식 IV에 도시된다. 도시된 바와 같이, 이용가능한 아민기를 지닌 약물 분자는 코어 분자에 불안정한 디술피드 연결을 특징으로 하는 다중암 폴리머 시약과 반응된다.
Figure 112008065966116-pct00036
상기 식에서, R은 통상적으로 비교적 불활성 캡핑기, 예를 들어 알킬 또는 치환된 알킬(예를 들어, 벤질)이다.
반응식 IV
반응식 V로 지시된 하기 반응식은 본 발명이 분해가능한 컨주게이트 구조를 제공하는 방식의 추가 예를 제공한다. 보호된 에스테르기를 포함하는 활성 폴리머기는 코어 폴리머 분자의 암 중 하나에 첨가된다. 이후, 분해가능한 링커, 이러한 경우에 디펩티드 링커는 다중암 코어 중 세개의 폴리머 암에 첨가된다. 이후, 에스테르 가수분해는 크로마토그래피에 의한 정제를 위하여 카르복실산 기를 제거한다. 이후에, 공정은 약물 분자가 부착될 수 있는 작용기(예를 들어, NHS 에스테르)를 첨가하므로써 4개 모두의 암을 활성화시키기 위해 수행되며, 또한 필요한 경우 추가로 작용화될 수 있다.
Figure 112008065966116-pct00037
반응식 V
다양한 폴리머 단편의 분자량은 실제 분자의 구조를 제조하기 위해 변형가능하며, 동시에 약물 전달을 위한 실제 최종 전체 분자량을 제공할 수 있다. 따라서, 코어 분자의 PEG 링커(즉, 반응식 V에서 n으로 표시됨)가 작을 수록, 통상적으로 링커가 짧다. 주쇄 PEG 링커(즉, 반응식 V에서 m으로 표시됨)는 대개 비교로서 큰 폴리머 사슬이다.
상기 폴리머 시약의 각 말단에서 약물 분자와의 반응 후에, 얻어진 컨주게이트는 하기 구조식으로서 표시될 수 있다:
Figure 112008065966116-pct00038
상기 식에서, POLY1-POLY3은 상기에서 기술된 바와 같은 수용성 및 비-펩티드 폴리머이며, L1, L2, 및 L3는 안정한 링커이며, L4는 바람직하게는 약물 분자를 방출할 수 있는 분해가능한 링커이며, L5는 보다 작은 폴리머 단편에 컨주게이트를 분자 파쇄시킬 수 있는 가수분해적으로 또는 효소적으로 분해가능한 연결이다.
따라서, 전체 공정은 궁극적으로 반응식 VI로서 하기에 도시된 분열 반응에 따른 제거를 위해 잔류하는 하기 성분들을 초래할 것이다. 신규한 기, G1, G2, 및 G3는 분해가능한 링커의 분할로부터 얻어진 신규한 말단기이다.
Figure 112008065966116-pct00039
반응식 VI
상기 반응의 전체 결과는 다중암 코어 및 실질적으로 선형인 수개의 보다 작은 폴리머 단위를 포함하는 성분들에 하기 약물 전달을 파괴하는 다중암 폴리머를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 방법은 신장 청정을 방해할 수 있는 고도의 구형의 다중암 폴리머의 제거를 방해한다.
다중암 폴리머의 다른 대표적인 구체예에서, 약물 전달용으로 유용한 4개-암 시약은 하기 반응식 VII에 기술되어 있다. 이러한 합성은 중간체가 이온 교환 크로마토그래피를 사용하여 정제되 수 있는 여러 지점들을 갖는다. 제 1 단계에서, 상업적으로 입수가능한 분지된 폴리올 특징 에스테르기는 디숙신이미딜 카르보네이트와 반응되어 히드록실기를 숙신이미딜 카르보네이트기로 전환시킨다. 임의의 제 2 단계에서, 상업적으로 입수가능한 모노-보호된 디아민일 수 있는 비교적 작은 PEG 링커는 코어 분자와 반응되어 말단 보호 아민 기를 갖는 이에 부착된 두개의 에틸렌 글리콜 올리고머/폴리머 스페이서를 갖는 코어를 형성한다(참조, 하기 반응식 VII(a)).
Figure 112008065966116-pct00040
반응식 VII(a)
BOC 보호기의 탈보호 및 모노-보호된 PEG-BTC와의 반응은 PEG 암과 분지된 탄소 원자 사이에 우레탄 연결을 갖는 분지된 PEG 구조를 형성시킨다(참조, 하기 반응식 VII(b)). 폴리머 유도체는 PEG-BTC 분자의 부착 전 및 후에 이온 교환 크로마토그래피에 의해 정제될 수 있다. VII(b)에서 분지된 PEG 구조가 화학식 IIa의 분지된 폴리머 구조에 의해 둘러싸지는 것을 참조한다. 에틸렌 글리콜 모노머의 수, m1 및 m2는 변경될 수 있다. 그러나, 모노-보호된 디아민 분자로부터의 에틸렌 글리콜 사슬은 통상적으로 약 2개 내지 약 80개의 모노머 단위(즉, m1은 약 2 내지 약 80임), 더욱 바람직하게는 약 40개 내지 약 80개의 모노머 단위를 갖는다. 하기 VII(b)에서 부착된 제 2 폴리머 사슬은 통상적으로 더욱 긴 폴리머 사슬, 예를 들어 약 100개 내지 약 450개의 모노머 단위(즉, m2가 약 100 내지 약 450임), 더욱 바람직하게는 약 150개 내지 약 250개의 모노머 단위를 포함하는 폴리머 사슬이다.
Figure 112008065966116-pct00041
반응식 VII(b)
산의 N-히드록시숙신이미드 활성 에스테르로의 전환 및 아미노알킬 디술피드에 활성 에스테르의 커플링은 하기 반응식 VII(c)에 도시된 바와 같이, 4개의 암 구조를 갖는 디술피드를 형성시킨다. 링커 함유 디술피드의 임의의 탄소 상에 존재할 수 있는 R 기는 다양할 수 있지만, 대표적인 R 기는 카르복실산 및 저급 알킬, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸 등을 포함한다. 또한, 향상된 정제의 목적을 위하여, 카르복실산 기는 링커로부터 스페이서기에 의해 제거될 수 있으며, 이는 크로마토그래프 컬럼에 보다 양호하게 결합시킬 수 있도록 링커의 코어로부터 산기에 공간을 두도록 제공된다. 히드록실 기를 형성시키기 위한 벤질기의 수소분해는 디술피드 연결의 환원없이 일어난다.
Figure 112008065966116-pct00042
반응식 VII(c)
VII(c)의 생성물의 말단 히드록실기를 디숙신이미딜 카르보네이트로 활성시켜 폴리머 사슬의 4개의 말단에 활성 숙신이미딜 에스테르를 형성한다. 히드록실기는 또한 당해 분야에 공지된 다른 작용기로 전환될 수 있다. 이후, 활성화된 다중암 폴리머는 각 폴리머 사슬의 말단에서 약물 분자에 컨주게이트될 수 있다. 얻어진 컨주게이트는 두개 분자를 제거할 수 있도록 시간에 따라 효소적 디술피드 분열을 일으킬 것으로 예상되며, 각각은 필수적으로 두개의 PEG 사슬을 지닌 분지형 PEG 분자이다. 대표적인 약물 컨주게이트 구조는 하기에 도시된 바와 같다:
Figure 112008065966116-pct00043
보다 높은 분자량의 최종 컨주게이트가 요구되는 경우, 상기 구조의 디술피드 연결 이외에 폴리머 분열을 위한 사이트가 필수적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나가 상기 제 1 반응 순서에서 분자량 3,400 달톤의 PEG 디아민을 사용하는 경우, 생성물 디아민(BOC로 보호됨)은 약 6,800 달톤의 분자량을 갖는다. 이것이 10,000 달톤의 분자량을 갖는 PEG-BTC 단편을 이용한 약물 컨주게이트와 동일한 상기 최종 구조로 이루어지는 경우, 최종 폴리머는 53,600 달톤을 초과하는 분자량을 가질 것이다.
적당한 시간 프레임 동안 분자를 제거할 수 있도록 추가 분해점을 갖는 이러한 고도로 분지된 구조를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이는 이러한 암의 두개의 PEG 단편의 연결점에 제 2의 효소적 분열가능한 단편을 부가하므로써 달성될 수 있다. 이는 디아민 링커에 대한 반응 전에 PEG-BTC 성분에 사전-부착된 디펩티드 링커를 사용하는 하기 반응식 VIII에 도시되어 있다. 최종 합성 단계 후에 시약이 수득된다. 5개의 최종 폴리머 분해점은 점선으로 도시되어 있다. 따라서, 효소 공정 모두가 제거 전에 일어나는 경우, 약 7,000 달톤 이하의 폴리머 단편이 제거 될 것이다. 하기 식에서 R2 및 R3 기는 예를 들어, 카르복시 알킬, 알킬 등일 수 있다.
Figure 112008065966116-pct00044
반응식 VIII
선택으로서, 디술피드는 정제를 위해 산기를 함유할 수 있다. 예를 들어, 디-펩티드, 시스틴이 사용될 수 있는데, 이는 후속 단계에서 폴리머의 정제를 위하여 두개의 카르복실산 기를 제공할 것이다. 이후 산기는 임의적으로 활성화되어 6개의 암(arm) 폴리머를 형성시킬 수 있다.
또한, 임의적으로 유리 카르복실산기를 갖는 디-, 트리- 또는 테트라펩티드는 반응식 VII 및 VIII의 다중암 구조에서 주요한 링커를 위한 디술피드 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 대표적인 디-펩티드 링커는 아민기로 추가로 말단화되 는(예를 들어 테트라에틸렌 디아민은 하기에 도시된 바와 같이 알라닌의 유리 아민기를 지닌 아미드를 형성시키기 위해 첨가됨) 글루탐산 잔기 및 다른 아미노산(예를 들어 하기 도시된 알라닌)을 도입한다. 대표적인 디-펩티드(테트라에틸렌 디아민에 커플링된 Glu-Ala)는 하기에 도시되어 있다.
Figure 112008065966116-pct00045
본원에서 참고된 모든 물품, 책, 특허, 특허공개, 및 다른 문헌들은 전문이 본원에 참고문헌으로 통합된다.
III. 실험
본 발명이 이의 특정의 바람직한 구체예와 관련하여 기술되었지만, 상기 설명 및 하기 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서 기술하도록 의도되는 것으로 이해될 것이다. 본 발명의 범위 내에서의 다른 양태, 장점 및 변형은 본 발명과 관련된 것이라는 것은 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들어, 특정 적용에서, 모든 연결이 분해가능하기 보다는 안정한 상기 임의의 화학식들에 따르는 폴리머 시약을 사용하는 것이 요망될 수 이다.
첨부된 실시예에서 언급되는 PEG 시약은 달리 지시하지 않는 한 Nektar Therapeutics(Huntsville, AL)로부터 상업적으로 입수가능하다. 모든 1HNMR 데이타 는 Bruker에 의해 제작된 300 또는 400 MHz NMR 분광계에 의해 수득되었다. 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)는 Agilent 1100 HPLC 시스템(Agilent), 겔 투과 또는 이온 교환 컬럼, 이동상으로서 수성 포스페이트 완충제, 및 굴절률(RI) 검출기를 사용하여 수행되었다.
실시예 1 : 디술피드 결합을 지닌 3개의 암을 갖는 4-ARM-PEG(20 KDa )-모노-부탄산
A. 펜타에리트리톨 에톡실레이트 -모노-PEG(5 KDaV 부탄산, 메틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00046
톨루엔 (100 ml) 중 펜타에리트리톨 에톡실레이트 (3/4 EO/OH) (25 g, 0.370 OH 당량)의 용액을 감압하에서 증류시키므로써 공비적으로 건조시켰다. 건조된 펜타에리트리톨 에톡실레이트를 무수 아세토니트릴 (100 ml) 및 무수 피리딘 (4.2 ml)에 용해시키고, 디숙신이미딜 카르보네이트 (9.5 g, 0.037 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 다음, PEG(5 KDa)-α-아민-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (20 g, 0.0040 몰) 및 트리에틸아민 (1.5 ml)을 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하였다. 미정제 생성물을 디클로로메탄 (20 ml)에 용해시킨 후, 이소프로필 알코올 (700 ml)을 실온에서 첨가하였다. 침전된 생성물을 여과하고, 진공 하에서 건조시켜 19 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00047
GPC 분석은 생성물이 95.7%의, 분자량 ~5 KDa를 갖는 요망되는 생성물, 및 분자량 4.3%의, ~10 KDa를 갖는 다이머를 함유함을 나타내었다.
B. 펜타에리트리톨 에톡실레이트 -모노-PEG(5 KDa )-부탄산, 메틸 에스테르, 트리- 숙신이미딜 카르보네이트
Figure 112008065966116-pct00048
펜타에리트리톨 에톡실레이트-모노-PEG(5 KDa)-부탄산, 메틸 에스테르 (5.0 g. 0.0030 -OH 당량)를 무수 톨루엔 (100 ml)에 용해시켰다. 톨루엔을 감압하에서 증발시켰다. 건조된 생성물을 무수 아세토니트릴 (25 ml) 및 무수 피리딘 (0.34 ml)에 용해시키고, 디숙신이미딜 카르보네이트 (0.85 g, 0.0033 몰)를 용액에 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. NMR 분석은 모든 히드록실기가 숙신이미딜 카르보네이트 에스테르로 전환되었고 혼합물이 또한 잔류 디숙신이미딜 카르보네이트 (0.000317 몰)를 함유하는 것으로 나타났다. 물 (0.005 ml)을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 연속적인 NMR 분석은 생성물이 100% 치환되었고, 잔류 디숙신이미딜 카르보네이트가 완전하게 가수분해되었음을 나타내었다. 얻어진 용액을 합성의 다음 단계에서 직접 사용하였다.
Figure 112008065966116-pct00049
C. HO-PEG(5 KDa )- 시스타민
Figure 112008065966116-pct00050
무수 아세토니트릴 (50 ml) 중 시스타민 디히드로클로라이드 (2.3 g, 0.0100 몰)의 현탁액에, 트리에틸아민 (2.8 ml, 0.0200 몰)을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 30분 동안 교반하였다. 다음에, 무수 아세토니트릴 (50 ml) 중에 용해된 HO-PEG(5KDa)-숙신이미딜 카르보네이트 (5.0 g, 0.0010 몰)를 20분 동안 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하고, 미정제 생성물을 디클로로메탄에 용해시키고, 0 내지 5℃에서 이소프로필 알코올로 2회 침전시켰다. 수율 4.7 g.
Figure 112008065966116-pct00051
D. 디술피드 결합을 지닌 3개의 암을 갖는 4-ARM-PEG(20 KDa )-모노-부탄산
Figure 112008065966116-pct00052
감압하에서 톨루엔을 증발시켜 톨루엔 (50 ml) 중 HO-PEG(5KDa)-시스타민 (3.8 g, 0.00076 몰)의 용액을 공비적으로 건조시켰다. 건조된 생성물을 무수 아세토니트릴 (50 ml)에 용해시키고, 트리에틸아민 (0.30 ml)을 첨가하였다. 다음에, 펜타에리트리톨 에톡실레이트-모노-PEG(5 KDa)-부탄산, 메틸 에스테르, 1.2 g의 고체 화합물을 함유한 트리-숙신이미딜 카르보네이트 (0.00072 숙신이미딜 카르보네이트 당량)의 용액을 첨가하고, 혼합물을 아리곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증발시켰다. 생성물을 100 mL 증류수에 용해시키고, 5% 수성 NaOH를 첨가하여 용액의 pH를 12.1로 조절하였다. 용액을 pH 12.0 +/- 0.1에서 2 시간 동안 교반하였다. 다음에, NaCl (10 g)을 첨가하고, 5% H3PO4로 pH를 3.0으로 조절하였다. 생성물을 디클로로메탄 (40, 20, 및 15 ml)으로 추출하였다. 추출물을 무수 MgSO4로 건조시키고, 감압하에서 증발시켜, 4.6 g의 백색 고형물 생성물을 수득하였다.
HPLC 분석은 생성물이 66.8% 순도를 지니고, 고분자량 (8.2 중량%) 및 저분자량 (25.0 중량%) 불순물로 오염되었음을 나타내었다.
생성물을 DEAE 세파로즈(Sepharose) FF 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여 2.1 g의 100% 순도 4ARM- PEG(20 KDa)-모노-부탄산을 수득하였다. 겔 투과 크로마토그래피는 생성물의 분자량이 18,626 Da임을 나타내었다.
실시예 2: 트리라이신 계열 4ARM PEG
A. 트리라이신 계열 4ARM- 벤질옥시 -PEG(20 KDa )-산
Figure 112008065966116-pct00053
트리라이신 (1.0 g, 0.00151 몰)을 100 ml의 0.1 M 보레이트 완충액에 용해 시키고, 0.1 M NaOH로 pH를 8.5로 조절하였다. 얻어진 용액에 BnO-PEG(5KDa)-BTC (Nektar Therapeutics , 40.0 g, 0.00800 몰)를 30분에 걸쳐 첨가하고, 0.1 M NaOH를 첨가하여 pH를 8.5로 유지시켰다. 얻어진 용액을 3 시간 동안 교반한 후에, NaCl (1Og)을 첨가하고, 10% 인산으로 pH를 3.0으로 조절하였다. 생성물을 디클로로메탄으로 추출하고, 추출물을 MgSO4로 건조시켰다. 다음에, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 습윤 생성물을 진공하에서 건조시켜 39.5 g의, 백색 고형물의 생성물을 수득하였다. HPLC 분석은 생성물:테트라-N-페그화된 트리라이신 (MW 약 20 KDa)이 86.4 % 순도를 가지고, 고분자량 (3.1 중량%) 및 저분자량 (10.5 중량%) 부생성물로 오염되었음을 나타내었다.
생성물을 DEAE 세파로즈 FF 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여 22.8 g의 100% 순도 트리라이신 계열 4ARM-벤질옥시-PEG(20 KDa)-산을 수득하였다. MALDI 분석은 생성물의 분자량 (Mn)이 20,661 Da임을 나타내었다.
Figure 112008065966116-pct00054
B. 트리라이신 계열 4ARM- 벤질옥시 -PEG(20 KDa )-산, 에틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00055
무수 디클로로메탄 (228 ml) 중 트리라이신 계열 4ARM-벤질옥시-PEG(20 KDa)-산 (22.8 g, 0.00114 몰)의 용액에, N-히드록시숙신이미드 (0.144 g, 0.00125 몰) 및 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드 (0.270 g, 0.00131 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 다음에, 무수 에틸 알코올 (30 ml), 1-히드록시벤조트리아졸 (0.500 g), 및 4-디메틸아미노피리딘 (2.5 g)을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증발시켰다. 생성물을 35 ml 디클로로메탄에 용해시키고, 600 ml 이소프로필 알코올로 침전시키고, 건조시킨 후 20.6 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00056
C. 트리라이신 4ARM-히드록시-PEG(20 KDa )-산, 에틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00057
에틸 알코올 (200 ml) 중 트리라이신 계열 4ARM-벤질옥시-PEG(20 KDa)-산, 에틸 에스테르 (20.0 g)의 용액에 탄소 상 팔라듐 히드록사이드 (1.5 g, 20% Pd, ~ 50% 물)을 첨가하고, 혼합물을 45 psi의 수소 하에서 수소첨가하였다. 혼합물을 여과하고, 용매를 감압하에서 증류하여 19.5 g의 백색 고형물 생성물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00058
D. 트리라이신 계열 4ARM- 숙신이미딜 카르보네이트 -PEG(20 KDa )-산, 에틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00059
트리라이신 계열 4ARM-히드록시-PEG(20 KDa)-산, 에틸 에스테르의 용액
감압하에서 아세토니트릴을 증류하여 무수 아세토니트릴 (200 ml) 중 트리라이신 계열 4ARM-히드록시-PEG(20 KDa)-산, 에틸 에스테르 (19.5 g, 0.0039 OH 당량)의 용액을 공비적으로 건조시켰다. 건조된 생성물을 무수 아세토니트릴 (200 ml) 및 무수 피리딘 (0.56 ml)에 용해시키고, 디숙신이미딜 카르보네이트 (1.44 g, 0.056 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 감압하에서 증류하였다. 미정제 생성물을 디클로로메탄 (20 ml)에 용해시킨 후, 이소프로필 알코올 (600 ml)을 실온에서 첨가하였다. 침전된 생성물을 여과하고, 진공하에서 건조시켜 18.4 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00060
실시예 3 : 하나의 디술피드 결합을 갖는 4ARM PEG(20K)-모노-부탄산
A. PEG(5 KDa )-α- 숙신이미딜 카르보네이트 -ω-부탄산, 메틸 에스테르
톨루엔을 감압하에서 증류하여 톨루엔 (500 ml) 중 PEG(5 KDa)-α-히드록시-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (58.8 g, 0.0.0118 몰)의 용액을 공비적으로 건조시켰다. 건조된 생성물을 무수 아세토니트릴 (300 ml) 및 무수 피리딘 (1.52 ml)에 용해시키고, 디숙신이미딜 카르보네이트 (3.92 g, 0.0153 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기 하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하였다. 미정제 생성물을 디클로로메탄 (100 ml)에 용해시킨 후 이소프로필 알코올 (1500 ml)을 실온에서 첨가하였다. 침전된 생성물을 여과하고, 진공하에서 건조시켜 57.0 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00061
B. PEG(5 KDa )-α-(ε- Boc -라이신)-ω-부탄산, 메틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00062
무수 아세토니트릴 (50 ml) 중 ε-Boc-라이신 (0.296 g, 0.0012 몰)의 교반된 분산액에, 트리에틸아민 (0.35 ml)을 첨가하고, 10분 후에 PEG(5 KDa)-α-숙신 이미딜 카르보네이트-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (5.0 g, 0.0010 몰)를 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 용매를 감압하에서 증류하였다. 습윤 생성물을 진공하에서 건조시켜 4.8 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00063
HPLC 분석은 생성물이 92.1%의 요망되는 구조물을 함유하는 것으로 나타내었다.
C. PEG(5 KDa )-α-(ε- Boc -라이신- 시스타민 )-ω-부탄산, 메틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00064
무수 디클로로메탄 (50 ml) 중 PEG(5 KDa)-α-(ε-Boc-라이신)-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (4.69 g, 0.00094 몰)의 용액에, N-히드록시숙신이미드 (0.113 g, 0.00098 몰), 1-히드록시벤조트리아졸 (0.025 g, 0.00018 몰), 및 N,N'-디시클로헥 실카르보디이미드 (0.213 g, 0.00103 몰)를 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 용매를 감압하에서 증류하였다. 잔류물을 무수 아세토니트릴 (50 ml)에 용해시키고, 용액을 무수 아세토니트릴 (100 ml) 중 시스타민 디히드로클로라이드 (4.6 g, 0.02 몰)의 교반된 현탁액에 서서히 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 다음에 용액을 여과하고, 용매를 감압하에서 증류하였다. 미정제 생성물을 함유한 잔류물을 디클로로메탄에 용해시키고, 이소프로필 알코올로 침전시켰다. 건조후 수율 3.79 g.
Figure 112008065966116-pct00065
D. PEG(5 KDa )-α-(라이신- 시스타민 -라이신)-ω-부탄산, 메틸 에스테르
Figure 112008065966116-pct00066
무수 디클로로메탄 (50 ml) 중 PEG(5 KDa)-α-(ε-Boc-라이신-시스타민)-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (3.79 g, 0.00076 몰)의 용액에, 트리에틸아민 (0.21 ml), 및 N,N-디-Boc-라이신 히드록시숙신이미드 (0.437 g, 0.00098 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하였다. 잔류물을 디클로로메탄에 용해시키고, 생성물을 이소프로필 알코올로 침전시키고, 진공하에서 건조하였다. 생성물 (PEG(5 KDa)-α-(ε-Boc-라이신-시스타민-디-Boc-라이신)-ω-부탄산, 메틸 에스테르)을 디클로로메탄 및 트리플루오로아세트산의 혼합물(1:1) (40 ml)에 용해시키고, 실온에서 1.5 시간 동안 교반하였 다. 용매를 감압하에서 증류하고, 이소프로필 알코올로 침전시켜 생성물을 정제하고, 3.75 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00067
Boc 기는 검출되지 않았다.
E. 하나의 디술피드 결합을 갖는 4ARM PEG(20K)-모노-부탄산
Figure 112008065966116-pct00068
무수 디클로로메탄 (80 ml) 중 PEG(5 KDa)-α-(ε-Boc-라이신-시스타민)-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (2.0 g, 0.00040 몰)의 용액에, 트리에틸아민 (0.37 ml), 및 PEG(5 KDa)-α-히드록시-ω-숙신이미딜 카르보네이트 (Nektar Therapeutics, 6.6 g, 0.00132 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하였다. 잔류물을 증류수 (200 ml)에 용해시키고, 0.1M NaOH로 용액의 pH를 조절하였다. 0.1M NaOH를 정기적으로 첨가하여 pH 12.0 내지 12.2를 유지하면서 용액을 2 시간 동안 교반하였다. 다음에, NaCl (20 g)을 첨가하고, 5% H3PO4로 pH를 조절하였다. 생성물을 디클로로메탄으로 추출하였다. 추출물을 무수 MgSO4로 건조시키고, 용매를 감압하에서 증류하였다. 습윤 생성물을 진공 하에 건조시켜 8.2 g의 백색 고형물을 수득하였다.
생성물을 DEAE 세파로즈 FF 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여 5.1 g의 100% 순도 4ARM- PEG(20 KDa)-모노-부탄산을 수득하였다. 겔 투과 크로마토그래피는 생성물의 분자량이 17,493 Da인 것으로 나타났다.
Figure 112008065966116-pct00069
실시예 4. 하나의 디술피드 결합을 갖는 4ARM PEG(20K)
A. HO- PEG2 (10K)-부탄산, N- 히드록시숙신이미드 에스테르
Figure 112008065966116-pct00070
본원에서 사용되는, BnO-PEG(5K)는 5,000 달톤의 분자량을 갖는 벤질옥시-PEG를 지칭하는 것이다.
벤질옥시 - PEG2 (10 KDa )-부탄산, 메틸 에스테르
BnO-PEG(5K)-아민 (15.0 g, 0.00300 몰) (Nektar Therapeutics, Huntsville, AL), 아세토니트릴 (75 ml), 및 트리에틸아민 (1.0 ml)의 혼합물에, 화합물 9-02 (이러한 활성화된 전구체의 제조는 특허출원 US 2005/0009988에 기술됨; 0.675 g, 0.00284 당량)를 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 12 시간 동안 교반하였다. 다음에, 용매를 감압하에서 증류하였다.
계략적으로, 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure 112008065966116-pct00071
벤질옥시 - PEG2 (10 KDa )-부탄산
BnO-PEG2(10K)- 부탄산, 메틸 에스테르로서 언급되는 본원에서 수득된 화합물을 150 ml의 증류수에 용해시키고, 5% NaOH 용액으로 용액의 pH를 12.2로 조절하였다. 용액을 12.0 내지 12.2 범위의 pH에서 1.5 시간 동안 교반하였다. 다음에, NaCl (1Og)을 첨가하고, 5% H3PO4 용액으로 pH를 2.5로 조절하였다. 생성물을 CH2Cl2 처리로 추출하였다. 추출물을 건조시키고(MgSO4), 용매를 감압하에서 증류하여 14.5 g의 고체 생성물을 수득하였다. 이온 교환 크로마토그래피: BnO-PEG2(10K)-부탄산 89.7%, BnO-PEG(5K) 아민 ~6%. 생성물을 미국특허번호 5,932,462에 기술된 바와 같이 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여 100% 순도 생성물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00072
BnO - PEG2 (10 KDa )-부탄산, N- 히드록시숙신이미드 에스테르
Figure 112008065966116-pct00073
BnO-PEG2(10 KDa)-부탄산 (7.7g, 0.000770 몰) (상기에 기술된 바와 같이 제조됨)을 무수 디클로로메탄 (100 ml)에 용해시키고, N-히드록시숙신이미드 (0.096g, 0.000834 몰) 및 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드 (0.18Og, 0.000872 몰)를 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 다음에, 용매의 일부를 감압하에서 증류하고, 생성물을 실온에서 이소프로필 알코올로 침전시키고, 진공하에서 건조시켜 6.6 g의 백색 분말을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00074
HO- PEG2 (10 KDa )-부탄산, N- 히드록시숙신이미드 에스테르
BnO-PEG2(10 KDa)-부탄산, N-히드록시숙신이미드 에스테르 (6.6g, 0.000660 몰)를 무수 메탄올 (130 ml)에 용해시키고, 활성 탄소 상 Pd(OH)2 (0.5g, 20% Pd; 56%의 데칸)를 첨가하였다. 혼합물을 45 psi의 수소 하, 실온에서 하룻밤 동안 수소첨가하였다. 다음에, 용매를 감압하에서 증류하고, 생성물을 진공하에서 건조하여 6.O g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00075
B. 산기를 지니지 않고 하나의 디술피드 결합을 갖는 4ARM PEG(20K)
Figure 112014094060435-pct00094
시스타민 디히드로클로라이드 (0.056g, 0.00025 몰), 트리에틸아민 (0.2 ml), 및 무수 아세토니트릴 (30 ml)의 혼합물에, 무수 아세토니트릴 (60 ml) 중 HO-PEG2(10 KDa)-부탄산, N-히드록시숙신이미드 에스테르(5.6g, 0.00056 몰)의 용 액을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기 하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 용매를 감압하에서 증류하였다. 습윤 생성물을 진공 하에서 건조하여 5.2 g의 백색 고형물을 수득하였다. 생성물을 증류수에 용해시키고, 과량의 HO-PEG2(10 KDa)-부탄산, N-히드록시숙신이미드 에스테르를 HO-PEG2(10 KDa)-부탄산으로 가수분해하였다. 다음에, DEAE 세파로즈 FF 매질을 사용한 이온 교환 크로마토그래피로 HO-PEG2(10 KDa)-부탄산을 제거하여 4.7 g의 순수한 하나의 디술피드 결합을 지닌 4ARM-PEG(20 KDa)를 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00077
실시예 5. 라이신 계열 PEG2 및 1,4- 디아미노부탄으로부터 제조된 4ARM-PEG
Figure 112008065966116-pct00078
A. 라이신 계열 벤질옥시 - PEG2 (10 KDa )-산
Figure 112008065966116-pct00079
라이신 모노히드로클로라이드 (0.80 g, 0.00438 몰)를 200 ml의 0.1 M 보레이트 완충액에 용해시키고, 0.1 M NaOH로 pH를 8.5로 조절하였다. 얻어진 용액에 BnO-PEG(5KDa)-BTC (Nektar Therapeutics, 50.0 g, 0.01000 몰)를 30분에 걸쳐 첨가하고, 0.1 M NaOH를 첨가하여 pH를 8.5로 유지하였다. 얻어진 용액을 3 시간 동안 교반한 후, NaCl (2Og)을 첨가하고, 10% 인산으로 pH를 3.0으로 조절하였다. 생성물을 디클로로메탄으로 추출하고, 추출물을 MgSO4로 건조시켰다. 다음에, 용매를 감압하에서 증류하였다. 습윤 생성물을 진공 하에서 건조시켜 47.5 g의 백색 고형물의 생성물을 수득하였다. HPLC 분석은 생성물: 디-N-페그화된 라이신 (MW 약 10 KDa)이 83.3% 순도이고, 고분자량(2.1 중량%) 및 저분자량(14.6 중량%)로 오염됨을 나타내었다. DEAE 세파로즈 FF 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 생성물을 정제하여 34.8 g의 100% 순도 라이신 계열 벤질옥시-PEG2(10 KDa)-산을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00080
B. 라이신 계열 벤질옥시 - PEG2 (10 KDa )-산, N- 히드록시숙신이미드 에스테르
Figure 112008065966116-pct00081
라이신 계열 벤질옥시-PEG2(10 KDa)-산 (30.Og, 0.00300 몰) (상기에 기술된 바와 같이 제조됨)을 무수 디클로로메탄 (500 ml)에 용해시키고, N-히드록시숙신이미드 (0.363 g, 0.00315 몰) 및 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드 (0.681g, O.OO33O 몰)를 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기 하, 실온에서 교반하였다. 다음에, 용매의 일부를 감압 하에서 증류시키고, 생성물을 실온에서 이소프로필 알코올로 침전시키고, 진공 하에서 건조시켜 27.1 g의 백색 분말을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00082
C. 라이신 계열 HO- PEG2 (10 KDa )-산, N- 히드록시숙신이미드 에스테르
Figure 112008065966116-pct00083
라이신 계열 벤질옥시-PEG2(10 KDa)-산, N-히드록시숙신이미드 에스테 르(27.O g, 0.00270 몰)를 무수 메탄올 (500 ml)에 용해시키고, 활성 탄소상 Pd(OH)2 (2.7g, 20% Pd; 56%의 데칸)를 첨가하였다. 혼합물을 45 psi의 수소 하, 실온에서 하룻밤 동안 수소첨가하였다. 다음에 용매를 감압하에서 증류하고, 생성물을 진공하에서 건조시켜 24.6 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00084
D. 라이신 계열 PEG2 및 1,4- 디아미노부탄으로부터 제조된 4ARM-PEG
무수 아세토니트릴 (50 ml) 중 1,4-디아미노부탄 (0.083g, 0.00188 당량) 및 트리에틸아민 (0.3 ml)의 용액에, 무수 아세토니트릴 (200 ml) 중 라이신 계열 HO-PEG2(10 KDa)-산, N-히드록시숙신이미드 에스테르(20.Og, 0.00200 몰)의 용액을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기 하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하였다. 습윤 생성물을 진공하에서 건조시켜 18.8 g의 백색 고형물을 수득하였다. 생성물을 증류수에 용해시키고, 과량의 라이신 계열 HO-PEG2(10 KDa)-산, N-히드록시숙신이미드 에스테르를 라이신 계열 HO-PEG2(10 KDa)-산으로 가수분해하였다. 다음에, DEAE 세파로즈 FF 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 HO-PEG2(10 KDa)-산을 제거하여 15.7 g의 순수한 4ARM-PEG(20 KDa)를 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00085
실시예 6. Lys - Gly - Lys 계열 4ARM-PEG(20 KDa )
A. Lys - Gly - Lys 계열 3ARM- 벤질옥시 -PEG(15 KDa )-산
Figure 112008065966116-pct00086
Lys-Gly-Lys 디히드로클로라이드 (1.Og, 0.00227 몰)를 100 ml의 0.1 M 보레이트 완충액에 용해시키고, 0.1M NaOH로 pH를 8.5로 조절하였다. 얻어진 용액에 BnO-PEG(5KDa)-BTC (Nektar Therapeutics , 38.0 g, 0.00760 몰)를 30분에 걸쳐 첨가하고, 0.1M NaOH를 첨가하여 pH를 8.5로 유지시켰다. 얻어진 용액을 3 시간 동안 교반한 후, NaCl (1Og)을 첨가하고, 10% 인산으로 pH를 3.0으로 조절하였다. 생성물을 디클로로메탄으로 추출하고, 추출물을 MgSO4로 건조시켰다. 다음에, 용매를 감압하에서 증류하였다. 습윤 생성물을 진공 하에서 건조시켜, 35.5 g의 백색 고형물의 생성물을 수득하였다. HPLC 분석은 생성물: 3ARM-벤질옥시- PEG(15 KDa)-산 (MW 약 15 KDa)이 91.1% 순도이고, 고분자량(2.4 중량%) 및 저분자량(6.5 중량%) 부생성물로 오염되었음을 나타내었다.
DEAE 세파로즈 FF 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 생성물을 정제하여 27.1 g의 100% 순도 Lys-Gly-Lys 계열 3ARM-벤질옥시-PEG(15 KDa)-산을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00087
B. Lys - Gly - Lys 계열 4ARM- 벤질옥시 -PEG(2O KDa )-산, NHS 에스테르
Figure 112008065966116-pct00088
무수 디클로로메탄 (250 ml) 중 Lys-Gly-Lys 계열 3ARM-벤질옥시-PEG(15 KDa)-산 (25.0 g, 0.00167 몰)의 용액에, N-히드록시숙신이미드 (0.202 g, 0.00175 몰) 및 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드 (0.379 g, 0.00184 몰)를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압 하에서 증류하였다. 생성물을 40 ml 디클로로메탄에 용해시키고, 600 ml 이소프로필 알코올로 침전시키고, 건조시켜, 22.6 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00089
C. Lys - Gly - Lys 계열 4ARM- 벤질옥시 -PEG(2O KDa )
Figure 112008065966116-pct00090
무수 디클로로메탄 (200 ml) 중 Lys-Gly-Lys 계열 4ARM-벤질옥시-PEG(20 KDa)-산, NHS 에스테르 (20.0 g, 0.00133 몰)의 용액에, 트리에틸아민 (0.37 ml)을 첨가하고, 이후 BnO-PEG(5K)-아민 (Nektar Therapeutics, 7.5 g, 0.00150 몰)을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기하, 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증류하여 27.5 g의 백색 고형물 생성물을 수득하였다. 생성물을 증류수에 용해시키고, DEAE 세파로즈 매질을 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 과량의 BnO-PEG(5K)-아민을 제거하여 21.7 g의 순수한 Lys-Gly-Lys 계열 4ARM-벤질옥시-PEG(20 KDa)를 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00091
D. Lys - Gly - Lys 계열 4ARM-히드록시-PEG(20 KDa )
Figure 112008065966116-pct00092
Lys-Gly-Lys 계열 4ARM-벤질옥시-PEG(20 KDa) (20.Og, 0.00100 몰)를 무수 메탄올 (200 ml)에 용해시키고, 활성 탄소상 Pd(OH)2 (1.Og, 20% Pd; 56%의 데칸)를 첨가하였다. 혼합물을 45 psi의 수소하, 실온에서 하룻밤 동안 수소첨가하였다. 다음에, 용매를 감압하에서 증류하고, 생성물을 진공 하에서 건조시켜 18.2 g의 백색 고형물을 수득하였다.
Figure 112008065966116-pct00093

Claims (36)

  1. 하기 화학식에 따른 구조를 갖는 폴리머 시약:
    Figure 112014094060435-pct00095
    .
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Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20130404

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20131125

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20130404

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
PJ0201 Trial against decision of rejection

Patent event date: 20140213

Comment text: Request for Trial against Decision on Refusal

Patent event code: PJ02012R01D

Patent event date: 20131125

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PJ02011S01I

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Decision date: 20150202

Appeal identifier: 2014101000833

Request date: 20140213

PB0901 Examination by re-examination before a trial

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20140213

Patent event code: PB09011R02I

Comment text: Request for Trial against Decision on Refusal

Patent event date: 20140213

Patent event code: PB09011R01I

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20130703

Patent event code: PB09011R02I

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20111012

Patent event code: PB09011R02I

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140401

Patent event code: PE09021S01D

B701 Decision to grant
PB0701 Decision of registration after re-examination before a trial

Patent event date: 20150202

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PB07012S01D

Patent event date: 20140319

Comment text: Transfer of Trial File for Re-examination before a Trial

Patent event code: PB07011S01I

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