[发明专利]转铁蛋白受体结合分子、其偶联物和它们的用途

说明书

本发明涉及结合TfR的仅含重链的骆驼抗体的可变结构域(VHH)分子及其用途，例如在包括癌症在内的病理状况下将具有药物或诊断意义的分子运输到细胞和器官中的用途。

本发明涉及转铁蛋白受体(TfR)结合分子及其用途。具体来说，本发明涉及结合细胞膜表面例如血脑屏障(BBB)处的TfR的仅含重链的骆驼抗体的可变结构域(VHH)的分子及其用途，例如将具有药物或诊断意义的分子运输到中枢神经系统或表达TfR的组织或器官例如癌症的细胞中的用途。

背景技术

据全球工业分析师(Global Industry Analysts)统计，2015年全球治疗中枢神经系统(CNS、脑和脊髓)疾病的药物市场规模约为1000亿美元，该量中的近90亿美元代表了源于药物递送技术的产品(Jain,2008，“Jain PharmaBiotech报告，CNS障碍中的药物递送”(Jain PharmaBiotech Report,Drug Delivery in CNS disorder))。因此，神经病学是当今三大治疗领域之一，与心血管医学和肿瘤学并驾齐驱。尽管全世界患有CNS障碍和疾病的人数高于患有心血管疾病或癌症的人数，但神经病学仍然是一个欠发达的市场。这由98％的用于治疗CNS疾病的潜在药物不能跨越BBB这一事实来解释(Pardridge,2003,Mol.Interv.,3,90-105)。

事实上，大脑受到两个主要生理屏障系统的保护而免受潜在有毒物质的侵害：BBB和血脑脊液屏障(BCSFB)。BBB被认为是摄取血浆配体的主要途径。它的表面积大约是BCSFB的5000倍。组成BBB的血管的总长度约为600km。每cm³的大脑皮层含有相当于1km的血管。BBB的总表面积据估计为20m²(De Boer等，2007,Clin.Pharmacokinet.,46(7),553-576)。因此，构成BBB的脑内皮代表了血液与神经组织之间的大的潜在交换表面。然而，这种脑内皮由于其特殊的性质，也是使用药物治疗CNS障碍的主要阻碍。

事实上，BBB由脑毛细血管内皮细胞(BCEC)组成，这些细胞具有独特的特性，在构成其他器官血管系统的有孔内皮细胞中不存在。BCEC形成紧密连接，它们被基底层、星形胶质细胞末端足、周细胞和小神经胶质细胞以及神经元细胞包围，所有这些一起构成了非常具有选择性的屏障，其控制血液与大脑之间的分子交换，维持大脑稳态，并非常有效地保护大脑免受毒素和病原体的侵害。缺点是BBB对包括药物和成像药剂在内的大多数分子来说也是不可渗透的。一般来说，只有大约450至600道尔顿的少数亲脂性小分子可以通过BBB(仅占所有药物候选物的2％)，大多数(如果不是所有的)在治疗CNS障碍的体外研究和动物研究中显示出有希望的结果的更高分子量的分子例如治疗性肽、蛋白质、抗体，不能通过BBB。

因此，BBB被认为是在开发治疗CNS障碍的新疗法中需要克服的主要障碍(Neuwelt等，2008,Lancet Neurol.,7,84-96)。与用于治疗、诊断或成像CNS疾病的分子的发现相关的优先研究课题之一是开发允许/增加活性物质通过BBB的策略。

避开BBB的一种方法是通过直接注射到CNS中(例如脑室内、脑内或鞘内)进行给药，或破坏BBB。然而，这种高度侵入性的方法具有缺点(例如成本高、效果短)和潜在的风险。

已设想了基于向活性物质添加脂质或亲脂性基团(跨细胞亲脂性扩散，TLD)或使用脂质体(Zhou等，1992,J.Control.Release,19,459-486)的药理学策略。然而，脂质或亲脂性基团的添加或脂质体的使用常常产生超过450道尔顿的最佳限度的大型非特异性复合物，这对于跨越BBB来说相对无效(Levin,1980,J.Med.Chem.,23,682-684；Schackert等，1989,Selective Cancer Ther.,5,73-79)。