[发明专利]用于光动力疗法的新型光免疫偶联物

说明书

发明领域

光动力疗法(PDT)是一种非常有前景的微创癌症治疗手段。引入改良的光敏剂以及临床应用方案后，已有数个经FDA批准的PDT药物可用，而其他的(药物)则处于临床前和临床开发¹的多个阶段中。无害光线直接激活后，光敏药物可变得具有细胞毒性而发挥其作用；或在非直接激活后，在原位启动产生毒性自由基或活性氧(ROS)从而发挥其作用。这些过程能造成细胞的破坏，并最终通过凋亡或坏死²诱导细胞的死亡。细胞破坏的部位取决于光敏剂的种类、温育周期以及递送方式。疏水性光敏剂常常破坏细胞膜，而阳离子光敏剂则在膜囊泡(如线粒体)中积聚并导致局部的破坏³。

PDT的一个最大挑战在于其缺乏靶向特异性。在由光照激活后，光敏剂在破坏肿瘤组织的同时也破坏健康组织，这会造成长期的皮肤光敏⁴。为了提高PDT的特异性，将光敏剂偶联于肿瘤特异性单克隆抗体或单链抗体片段(scFv)，从而产生了能够直接将光敏剂递送到肿瘤组织的所谓光免疫偶联物。这个方法称作光免疫疗法(PIT)⁵。标准的偶联反应并不适用于光敏剂和抗体的偶联，因为尚无一个可靠的方式来确定抗体-光敏剂的偶联能以最佳的化学计量比⁶产生。此外，光敏剂的化学性质(例如，疏水性，以及带电基团的数量和排列)能够改变抗体的药代动力学性质以及生物分布，并最终导致非特异性结合以及内化行为。随机的偶联也可引发光敏剂激发态的自淬灭，从而降低光动力活性⁵。因此，需要更可控的偶联反应来克服这些限制。

PDT的一个主要缺陷在于经激活的光敏剂的非选择性效应，其常常同时破坏健康细胞和肿瘤细胞。利用抗体的靶向疗法彻底改变了癌症治疗，数个结合于肿瘤细胞抗原的抗体已经造成了轰动的效应。将额外的效应分子(例如，放射性核素、药物或毒素)⁷共价连接于治疗性抗体能增强其效果，因为这能实现选择性递送，并降低通常与小分子药物⁸相关的全身性毒性反应。相同的理论也适用于光敏剂。效应分子通常利用半胱氨酸残基上的还原巯基或赖氨酸侧链的氨基基团与抗体相连。然而，这两种方法都会产出异质性的产物，包括在不同位点连接效应分子的偶链抗体混合物，以及连接各抗体的效应分子数量各异，从而导致摩尔比是一范围，以及极为不同的药代动力学、效力以及安全性特征。

通过纯化含有2、4、8个一甲基奥瑞他汀E(MMAE)偶联分子的三种抗体部分，Hamblett和其同事⁹研究了异质性抗体药偶联物的毒性、药代动力学性质以及治疗效率。含有8个MMAE基团的部分较其他部分而言耐受性较差，清除较快，并显示出最低的效率。这提示了抗体药偶联物的关键设计参数是连接于抗体的药物分子数量。然而，即使携带相同数量药物分子的纯化抗体依然会构成复杂的混合物，因为具有许多不同的结合位点。例如，通常一个抗体中约有40个赖氨酸残基，这可能导致大于一百万个不同的偶联抗体种类。相似地，半胱氨酸残基有1-8个，通常会生成约100个不同的偶联变体。每一个抗体药偶联物通常都会显现出独特的、不可预测的药代动力学特征⁹。

发明概述

光敏性药物暴露在无害光线下所引起的毒性效应能够杀灭癌细胞，但这也会对周围健康细胞造成巨大损伤。通过将光敏性药物偶联于特异性结合肿瘤相关细胞表面抗原的抗体和抗体片段，能使光动力疗法的特异性有所提高。然而，标准偶联反应所产生的异质性产物却削弱了其靶向特异性和(作用)谱特性。

在本发明中，利用结合于表皮生长因子(EGFR)的抗体片段(scFv-425)作为模型来研究采用SNAP-标签融合作为改良的偶联方法。scFv-425-SNAP-标签融合蛋白能够特异性结合光敏剂，例如经苄基鸟嘌呤(O6-benzylguanine)修饰的二氢卟吩e6(chlorin e6)，从而生成特异性递送至EGFR⁺癌细胞并引起显著的肿瘤细胞特异性细胞毒的异质性产物。(本文)讨论了我们的研究结果对光动力疗法发展的影响。

本发明提供了一种化合物，其包括：共价结合于结合结构的光敏剂，所述结合结构选自下组：抗体或其衍生物或其片段、合成肽(如scFv)、模拟表位(其结合结构结合于CD抗原)、细胞因子受体、白介素受体、激素受体、生长因子受体、尤其是ErbB家族的酪氨酸激酶生长因子受体，其中，所述光敏剂通过经修饰的人类DNA修复蛋白O6-烷基鸟嘌呤-DNA-烷基转移酶(hAGTm)而结合于内化受体结合蛋白。