(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の治療用薬剤を共送達するためのナノスケール配位高分子ナノ粒子の提供。【解決手段】（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア；及び（ｂ）少なくとも一つの化学療法用薬剤及び少なくとも一つの光増感剤を含む、複数の治療用薬剤、から成るナノ粒子。複数の治療用薬剤には、異なる化学療法用薬剤の組み合わせ、低分子干渉RNA（siRNA）又はマイクロRNAのような、一又はそれ以上の化学療法剤と一又はそれ以上の核酸との組み合わせ、一又はそれ以上の化学療法剤と光増感剤との組み合わせ（即ち、光線力学療法に使用するため）、又は複数の異なるsiRNAが含まれ得る。また、このナノ粒子を含む医薬製剤、このナノスケール粒子を使用して癌を治療する方法、及びこのナノ粒子の製造方法を提供する。【選択図】図１
2020011974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の治療用薬剤を共送達するためのナノ粒子であって、
（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア；及び
（ｂ）少なくとも一つの化学療法用薬剤及び少なくとも一つの光増感剤を含む、複数の治療用薬剤、
から成るナノ粒子。
【請求項２】
前記金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む、請求項１に記載のナノスケール粒子。
【請求項３】
前記少なくとも一つの化学療法用薬剤が、前記金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれた一つの非核酸化学療法用薬剤である、請求項１又は２に記載のナノスケール粒子。
【請求項４】
前記非核酸化学療法用薬剤が、共有結合又は配位結合を介して該金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれる、請求項３に記載のナノスケール粒子。
【請求項５】
前記化学療法用薬剤が、シスプラチン若しくはオキサリプラチンのプロドラッグ、ゲムシタビン、メトトレキサート、ロイコボリン、ペメトレキセド二ナトリウム、ドキソルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、シタラビン、アザチオプリン、メルファラン、イマチニブ、アナストロゾール、レトロゾール、カルボプラチン、パクリタキセル、ドセタキセル、エトポシド、及びビノレルビンからなる群から選択される請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノスケール粒子。
【請求項６】
前記化学療法用薬剤が、ビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、かつ前記金属−有機マトリックス材料のコアが、多価金属イオンを含む金属ビスホスホネート配位高分子及び該ビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のナノスケール粒子。
【請求項７】
前記多価金属イオンが、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｍｎ２＋、Ｚｎ２＋、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項６に記載のナノスケール粒子。
【請求項８】
前記ビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグが、シス，シス，トランス−［Ｐｔ（ＮＨ３）２Ｃｌ２（ＯＨ）２］のビスホスホネートエステルである、及び/又は前記多価金属イオンがＺｎ２＋である、請求項６に記載のナノスケール粒子。
【請求項９】
前記ナノスケール粒子が、前記金属−有機マトリックス材料のコアの外側表面の少なくとも一部を覆う一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層を含み、該一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層が、金属酸化物、ポリマー、脂質単層、脂質二重層、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のナノスケール粒子。
【請求項１０】
前記光増感剤が単数又は複数のコーティング層に共有結合で連結する、請求項９に記載のナノスケール粒子。
【請求項１１】
金属−有機マトリックス材料のコアがピロリピッドを含む脂質二重層又は脂質単層で被覆され、該ピロリピッドがポルフィリン又はその誘導体又はその類似体に共有的に連結した脂質である、請求項１０に記載のナノスケール粒子。
【請求項１２】
前記脂質二重層又は脂質単層が、さらに、コレステロール、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＳＰＣ）、１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウムプロパン（ＤＯＴＡＰ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスフェート（ＤＯＰＡ）、及びペグ化ＤＳＰＥのうちの一又はそれ以上を含む請求項１１に記載のナノスケール粒子。
【請求項１３】
前記ナノスケール粒子の直径が９０ｎｍ〜１８０ｎｍの間である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のナノスケール粒子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のナノスケール粒子及び薬学的に許容される担体を含む医薬製剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、2013年11月6日に出願された米国仮特許出願第61/900698の利益を主張する。その開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金番号U01-CA151455の下で、米国政府の支援を受けて行われた。そのため、米国政府は本発明に一定の権利を有する。
本発明は、二又はそれ以上の治療用薬剤を共送達するための、ナノスケール配位高分子（NCP）（金属−有機フレームワーク（MOF）又はナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOFs）を含む）のような、金属−有機マトリックス材料に基づくナノ輸送体プラットフォームを提供する。いくつかの実施態様において、このプラットフォームは、強化された抗癌治療のために、化学療法用薬剤（例えば、小分子及び/又は非核酸化学療法用薬剤）及び核酸（例えば、低分子干渉RNA、マイクロRNAは、アンチセンスオリゴヌクレオチド、及びDNA）を共送達するためのものである。いくつかの実施態様において、このプラットフォームは、化学療法及び光線力学療法（PDT）の併用ために、化学療法用薬剤と光増感剤を共送達するためのものである。いくつかの実施態様において、このプラットフォームは、癌などの疾患を治療するために、一又はそれ以上のsiRNAを送達するために使用される。
【背景技術】
【０００２】
癌などの疾患の治療に使用するために、核酸に大きな関心が寄せられている。癌治療における核酸の潜在力にもかかわらず、低分子干渉RNA（siRNA）及びマイクロRNA（miRNA）のような核酸には限界がある。第一に、これらの核酸は、至る所にある酵素による分解を受けやすい。第二に、核酸（例えば、siRNA及びmiRNA）の効果は、通常、一時的である。第三に、核酸は、それ自体で細胞に入ることができず、既存の送達システムは、送達効率が低く、又は全身投与後体内の循環を続けることができない。
【０００３】
光線力学療法（PDT）は、抗癌治療の効果的な選択肢でもあり得る。光線力学療法（PDT）は、腫瘍局在化光増感剤（PS）の投与、それに続く、光活性化による高細胞傷害性活性酸素種（ROS）（特に一重項酸素（1O2））の生成、を含み、これは細胞のアポトーシス及びネクローシスを誘発する。光線力学療法（PDT）は、この光増感剤（PS）及び腫瘍領域への露光の両方を局在化することにより、局所の組織を維持しながら、選択的に腫瘍細胞を死滅させることができる。光線力学療法（PDT）は、頭頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、中皮腫、及び膵臓癌を含む多くの異なる種類の癌の患者を治療するために使用されている。光線力学療法（PDT）は、周囲組織に引き起こす破壊が少なく、審美的及び機能的障害を減少させるので、頭頸部の癌を治療するための光線力学療法（PDT）の使用は、従来の治療法、例えば、外科手術及び照射に比べて、特に有利である。PHOTOFRIN(R)、VERTEPORFIN(R)、FOSCAN(R)、PHOTOCHLOR(R)及びTALAPORFIN(R)などのポルフィリン分子は、光線力学療法（PDT）のために最も一般的に使用される光増感剤（PS）の一つである。これらは活性酸素種（ROS）生成のための効率的な光化学機能を持っているが、全身投与後にこれらは腫瘍に蓄積するので、診療所での光線力学療法（PDT）の有効性を制限してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、核酸及び光増感剤（PS）の両方の送達（例えば、標的送達）を改良するために、付加的な送達媒体に対する継続的な必要性が存在する。特に、治療効果を高めるために（例えば、複数の作用機序を介して癌を治療して、薬剤耐性を克服するために）、核酸又は光増感剤（PS）を、他の治療用薬剤（例えば、非核酸/非光増感剤（PS）化学療法用薬剤）と組み合わせて、送達することができる送達媒体に対する必要性がある。
従って、本発明の一つの目的は、複数の治療用薬剤（例えば、抗癌治療用薬剤）を共送達するための送達剤、この送達剤を含む医薬組成物、この送達剤の使用法、及びこの送達剤の製法を提供することである。
本発明の一つの目的は、上記で述べたとおりであり、本発明によって全体的に又は部分的に達成され、他の目的は、説明が進むにつれて、以下に最良に記載された添付の図面及び実施例と関連して理解された場合に、明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施態様において、本発明は、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノスケール粒子であって、
（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）；及び
（ｂ）複数の治療用薬剤、（任意に、該複数の治療用薬剤が
（i）少なくとも二つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも二つの非核酸化学療法用薬剤）；
（ii）少なくとも二つの核酸治療用薬剤（例えば、低分子干渉リボ核酸（siRNA）、マイクロRNA（miRNA）、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）、又はこれらの組み合わせ）；
（iii）少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤及び少なくとも一つの核酸治療用薬剤；又は
（iv）少なくとも一つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤）及び少なくとも一つの光増感剤、から成る）
を含むナノスケール粒子を提供する。
【０００６】
いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は、前記金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれた少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤を含み、任意に、該少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤が、共有結合又は配位結合を介して該金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれる。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン若しくはオキサリプラチンのプロドラッグ、ゲムシタビン、メトトレキサート、ロイコボリン、ペメトレキセド二ナトリウム、ドキソルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、シタラビン、アザチオプリン、メルファラン、イマチニブ、アナストロゾール、レトロゾール、カルボプラチン、パクリタキセル、ドセタキセル、エトポシド、及びビノレルビンからなる群から選択される。いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は、この金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれた少なくとも二つの化学療法用薬剤を含む。
【０００７】
いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は、少なくとも一つの核酸を含み、任意に該少なくとも一つの核酸が、ｓｉＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、又はＡＳ  ＯＤＮである。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、該核酸上のリン酸基と前記コアの外表面上の金属イオンとの間の配位結合を介して、前記金属−有機マトリックス材料のコアに連結する。
いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアは、Ｚｒ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４及びジカルボキシレート架橋リガンドを含み、任意に、該ジカルボキシレート架橋リガンドがアミノ置換基を含む。いくつかの実施態様において、このジカルボキシレート架橋リガンドは、アミノ−トリフェニルジカルボン酸である。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、このジカルボキシレート架橋リガンド上の置換基に共有結合で連結する。
【０００８】
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸治療用薬剤は、前記金属−有機マトリックス材料のコアの外表面上の金属イオンに配位結合を介して連結する。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、ジカルボキシレート架橋リガンドへの共有結合を介して、前記金属−有機マトリックス材料のコア中の孔に組み込まれ、かつ前記少なくとも一つの核酸が、前記金属−有機マトリックス材料のコアの外表面上の金属イオンとの配位結合を介して、該金属−有機マトリックス材料のコアの外側表面に連結する。
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンｓｉＲＮＡ、ＥＲＣＣ−１ ｓｉＲＮＡ、Ｐ糖タンパク質 ｓｉＲＮＡ（Ｐ−ｇｐ ｓｉＲＮＡ）、Ｂｃｌ−２ ｓｉＲＮＡ、又はこれらの混合物、からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。いくつかの実施態様において、この非核酸化学療法用薬剤は、シス，シス，トランス−Ｐｔ（ＮＨ３）２Ｃｌ２（ＯＥｔ）（Ｏ２ＣＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ）であり、任意に、前記コアは前記非核酸化学療法用薬剤を約１０重量％〜約５０重量含む。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンｓｉＲＮＡ、ＥＲＣＣ−１ ｓｉＲＮＡ、及びＢｃｌ−２ ｓｉＲＮＡの混合物である。
【０００９】
いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子の平均直径は約２０ｎｍ〜約１４０ｎｍの間である。
いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子は、さらに前記金属−有機マトリックス材料のコアの外側表面の少なくとも一部を覆う一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層を含み、該一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層が、金属酸化物、ポリマー、脂質単層、脂質二重層、及びそれらの組み合わせから選択され、前記少なくとも一つの核酸が、共有結合又は非共有結合でコーティング剤又はコーティング層に連結する。いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアは、カチオン性脂質及び／又は官能化脂質を含む脂質二重層で被覆され、該官能化脂質が核酸に結合することができる置換基で官能化された脂質であり、かつ少なくとも一つの核酸が、共有結合で該官能化脂質に結合する及び／又は静電相互作用を介してカチオン性脂質に連結する。
【００１０】
いくつかの実施態様において、この脂質二重層は、チオール官能化又はジチオール官能化１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウムプロパン（ＤＯＴＡＰ）及び１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ）のうちの一又はそれ以上を含む混合物から成る。いくつかの実施態様において、この一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層は、さらに、親水性ポリマーのような、不動態化剤；RGDペプチドのような標的剤；及び/又は蛍光部分のようなイメージング剤を含む。いくつかの実施態様において、この脂質二重層は、更に、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスフェート（ＤＯＰＡ）、コレステロール、及びＰＥＧ化−ＤＳＰＥのうちの一又はそれ以上を含む。
いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアは、多価金属イオンとビスホスホネートを含む金属ビスホスホネート配位高分子を含む。いくつかの実施態様において、この多価金属イオンは、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｍｎ２＋、Ｚｎ２＋、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００１１】
いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグのような、化学療法用プロドラッグである。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、シス，シス，トランス−［Ｐｔ（ＮＨ３）２Ｃｌ２（ＯＨ）２］又はシス，トランス−［Ｐｔ（ｄａｃｈ）Ｃｌ２（ＯＨ）２］のビスホスホネートエステルである。いくつかの実施態様において、この金属イオンはＺｎ２＋である。いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアは、ビスホスホネートを約４０〜約５０重量％の間含む。いくつかの実施態様において、この粒子は、さらに、脂質単層又は脂質二重層のコーティングを含み、任意に、サバイビンｓｉＲＮＡ、Ｐ−ｇｐ ｓｉＲＮＡ、及びＢｃｌ−２ ｓｉＲＮＡのうちの一又はそれ以上が該コーティングに連結する。いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子の直径は約２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの間である。
【００１２】
いくつかの実施態様において、本発明は、それを必要とする患者における癌を治療する方法であって、ナノスケール粒子を含む組成物を患者に投与することを含む方法を提供し、このナノスケール粒子は、（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）；及び（ｂ）複数の治療用薬剤、（任意に、該複数の治療用薬剤が（i）少なくとも二つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも二つの非核酸化学療法用薬剤）；（ii）少なくとも二つの核酸治療用薬剤（例えば、低分子干渉リボ核酸（siRNA）、マイクロRNA（miRNA）、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）、又はこれらの組み合わせ）；（iii）少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤及び少なくとも一つの核酸治療用薬剤；又は（iv）少なくとも一つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤）及び少なくとも一つの光増感剤、から成る）を含む。いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子は、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤及び少なくとも一つの核酸を含む。
【００１３】
いくつかの実施態様において、このコアは、（ｉ）Ｚｒ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４及びジカルボキシレート架橋リガンドを含む材料、任意に、該ジカルボキシレート架橋リガンドはアミノ置換基を含む、又は（ｉｉ）金属ビスホスホネート配位ポリマー、である。
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、かつ前記少なくとも一つの核酸は、サバイビンｓｉＲＮＡ、ＥＲＣＣ−１ ｓｉＲＮＡ、Ｐ−ｇｐ ｓｉＲＮＡ、Ｂｃｌ−２ ｓｉＲＮＡ、及びこれらの組み合わせ、からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンｓｉＲＮＡ、ＥＲＣＣ−１ ｓｉＲＮＡ、Ｐ−ｇｐ ｓｉＲＮＡ、及びＢｃｌ−２ ｓｉＲＮＡの混合物である。
いくつかの実施態様において、この癌は、肺癌、膵臓癌、卵巣癌、乳癌及び結腸癌から選択される。いくつかの実施態様において、この癌は卵巣癌であり、任意に、シスプラチン耐性卵巣癌である。
【００１４】
いくつかの実施態様において、本発明は、このナノスケール粒子を製造する方法であって、（ａ）金属イオンを含有するマイクロエマルジョンを、ビスホスホネートを含有するマイクロエマルジョンと接触させ、任意に、該ビスホスホネートが、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであって、それによって金属ビスホスホネート配位高分子ナノ粒子を形成する段階、（ｂ）（ａ）段階で形成したナノ粒子を、カチオン性脂質及び／又は官能化脂質を含有する溶液中に分散させ、カチオン性脂質でコーティングされた及び／又は官能化脂質コーティングされたナノ粒子を形成する段階、及び（ｃ）該脂質でコーティングされたナノスケール粒子を、少なくとも一つの核酸を含む溶液と接触させる段階、から成る方法を提供する。
いくつかの実施態様において、このビスホスホネートマイクロエマルションは、さらに脂質を含み、任意に、該脂質がＤＯＰＡである。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンｓｉＲＮＡ、ＥＲＣＣ−１ ｓｉＲＮＡ、Ｐ−ｇｐ ｓｉＲＮＡ、Ｂｃｌ−２ ｓｉＲＮＡ、及びこれらの組み合わせ、から選択される。
【００１５】
いくつかの実施態様において、本発明は、このナノスケール粒子を製造する方法であって、（ａ）Ｚｒ化合物、任意にＺｒＣｌ４の溶液を、ジカルボン酸、任意にアミノ−トリフェニルジカルボン酸を含む溶液、と接触させ、それによって金属−有機マトリックス材料ナノ粒子コアを形成する段階、（ｂ）該ナノ粒子コアを、非核酸化学療法用薬剤を含む溶液と接触させ、該非核酸化学療法用薬剤が、カルボン酸置換基を含み、任意に該非核酸化学療法用薬剤を含む溶液が、更にジイミダゾールを含み、それによって化学療法用官能化金属−有機マトリックス材料ナノ粒子を形成する段階、及び（ｃ）該化学療法用官能化金属−有機マトリックス材料を、一又はそれ以上の核酸を含む溶液と接触させる段階、から成る方法を提供する。
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンｓｉＲＮＡ、ＥＲＣＣ−１ ｓｉＲＮＡ、Ｐ−ｇｐ ｓｉＲＮＡ、Ｂｃｌ−２ ｓｉＲＮＡ、及びこれらの組み合わせ、から選択される。いくつかの実施態様において、この非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、任意に、シス，シス，トランス−Ｐｔ（ＮＨ３）２Ｃｌ２（ＯＥｔ）（Ｏ２ＣＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ）である。
【００１６】
いくつかの実施態様において、本発明は、ナノスケール粒子及び薬学的に許容される担体を含む医薬製剤を提供し、このナノスケール粒子は、（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）；及び（ｂ）複数の治療用薬剤、（任意に、該複数の治療用薬剤が（ｉ）少なくとも二つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも二つの非核酸化学療法用薬剤）；（ii）少なくとも二つの核酸治療用薬剤（例えば、低分子干渉リボ核酸（siRNA）、マイクロRNA（miRNA）、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）、又はこれらの組み合わせ）；（iii）少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤及び少なくとも一つの核酸治療用薬剤；又は（iv）少なくとも一つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤）及び少なくとも一つの光増感剤、から成る）を含む。
【００１７】
いくつかの実施態様において、本発明は、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノ粒子であって、（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）；及び（ｂ）少なくとも一つの化学療法用薬剤及び少なくとも一つの光増感剤を含む、複数の治療用薬剤、から成るナノ粒子を提供する。
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの化学療法用薬剤は、前記金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれた一つの非核酸化学療法用薬剤であり、任意に、該非核酸化学療法用薬剤は、共有結合又は配位結合を介して該金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれる。いくつかの実施態様において、この化学療法用薬剤は、シスプラチン若しくはオキサリプラチンのプロドラッグ、ゲムシタビン、メトトレキサート、ロイコボリン、ペメトレキセド二ナトリウム、ドキソルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、シタラビン、アザチオプリン、メルファラン、イマチニブ、アナストロゾール、レトロゾール、カルボプラチン、パクリタキセル、ドセタキセル、エトポシド、及びビノレルビンからなる群から選択される。
【００１８】
いくつかの実施態様において、この化学療法用薬剤は、ビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、かつ前記金属−有機マトリックス材料のコアが、多価金属イオンを含む金属ビスホスホネート配位高分子及び該ビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグを含む。いくつかの実施態様において、この多価金属イオンは、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｍｎ２＋、Ｚｎ２＋、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグは、シス，シス，トランス−［Ｐｔ（ＮＨ３）２Ｃｌ２（ＯＨ）２］のビスホスホネートエステルである、及び/又はこの多価金属イオンはＺｎ２＋である。
いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子は、前記金属−有機マトリックス材料のコアの外側表面の少なくとも一部を覆う一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層を含み、該一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層が、金属酸化物、ポリマー、脂質単層、脂質二重層、及びそれらの組み合わせから選択される。いくつかの実施態様において、この光増感剤は単数又は複数のコーティング層に共有結合で連結する。
【００１９】
いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアは、ピロリピッドを含む脂質二重層又は脂質単層で被覆され、該ピロリピッドがポルフィリン又はその誘導体又はその類似体に共有的に連結した脂質である。いくつかの実施態様において、この
脂質二重層又は脂質単層は、さらに、コレステロール、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＳＰＣ）、１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウムプロパン（ＤＯＴＡＰ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスフェート（ＤＯＰＡ）、及びペグ化ＤＳＰＥのうちの一又はそれ以上を含む。
いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子の直径は約９０ｎｍ〜約１８０ｎｍの間である。
【００２０】
いくつかの実施態様において、本発明は、ナノスケール粒子及び薬学的に許容される担体を含む医薬製剤を提供し、このナノスケール粒子は、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノスケール粒子であって、（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）；及び（ｂ）複数の治療用薬剤、（任意に、該複数の治療用薬剤が、少なくとも一つの化学療法用薬剤及び少なくとも一つの光増感剤、から成る）を含む。
【００２１】
いくつかの実施態様において、本発明は、それを必要とする患者における癌を治療する方法であって、ナノスケール粒子を含む組成物を該患者に投与する段階、及び該患者又は該患者の治療領域を、前記光増感剤を活性化するのに適した波長の放射線で照射する段階、を含む方法を提供し、このナノスケール粒子は、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノスケール粒子であって、（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）；及び（ｂ）複数の治療用薬剤、（任意に、該複数の治療用薬剤が、少なくとも一つの化学療法用薬剤及び少なくとも一つの光増感剤、から成る）を含む。
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。いくつかの実施態様において、この癌は頭頸部癌であり、任意に該頭頸部癌はシスプラチン抵抗性である。
【００２２】
いくつかの実施態様において、本発明は、このナノスケール粒子を製造する方法であって、（ａ）金属イオンを含有するマイクロエマルジョンを、ビスホスホネートを含有するマイクロエマルジョンと接触させ、任意に、該ビスホスホネートが、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであって、それによって金属ビスホスホネート配位高分子ナノ粒子を形成する段階、及び（ｂ）（ａ）段階で形成したナノ粒子を、ピロリピッドを含む溶液中に分散させ、ピロリピッドでコーティングされたナノ粒子を形成する段階、から成る方法を提供する。いくつかの実施態様において、このピロリピッドを含む溶液は、更に、一又はそれ以上の追加の脂質コーティング成分を含み、任意に、該ピロリピッドを含む溶液が、更に、コレステロール、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＳＰＣ）、及び１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ）を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のある実施態様による、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノ粒子を示す概略図である。この複数の治療用薬剤は、ナノスケール配位高分子（NCP）ナノ粒子コアを取り囲む脂質二重層コーティング中の脂質に共有結合で連結した少なくとも一つの治療用核酸（例えば、DNA、低分子干渉RNA（siRNA）、マイクロRNA又はアンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODN））を含む。小分子化学療法用薬剤のような追加の治療用薬剤を、NCPコアに埋め込むことができる。
【図２】本発明のある実施態様による、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノ粒子を示す概略図である。この複数の治療用薬剤は、ナノスケール配位高分子（NCP）ナノ粒子コアを取り囲むコーティング中の脂質中の帯電基に非共有結合で連結した少なくとも一つの治療用核酸（例えば、DNA、低分子干渉RNA（siRNA）、マイクロRNA又はアンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODN））を含む。小分子化学療法用薬剤のような追加の治療用薬剤を、NCPコアに埋め込むことができる。
【図３】図3aは、透過型電子顕微鏡(TEM)像を示し、粒子の形態を示す。図3bは、細胞のsiRNAの取り込みを示すグラフである。図3cは、シスプラチン及びsiRNAsのプール（ヒト卵巣癌細胞におけるBcl-2、P-gp及びサバイビンを標的とするsiRNAsを含む）を運搬するナノスケール配位高分子ナノ粒子の細胞内Ptの取り込みを示すグラフである。このナノ粒子は、透過型電子顕微鏡(TEM)によれば直径が〜20nmの球状であり、単分散する。siRNA及びシスプラチンの取り込みは、ナノ粒子に組み込まれた後に顕著に促進された。
【図４】シスプラチン用量110mg/kg及びsiRNA用量0.25mg/kgで、週一回で合計3回の腫瘍内注射を施した場合の、ナノスケール配位高分子ナノ粒子のin vivo抗腫瘍効果を示す一連のグラフである。このナノ粒子は、SKOV-3皮下異種移植マウスモデル上に、シスプラチン並びにBcl-2、P-GP及びサバイビンを標的とするsiRNAを含む３つのsiRNAの組み合わせを運搬する。（a）は、腫瘍成長曲線を示す。（b）は、腫瘍組織における遺伝子発現をタンパク質レベルにより示す。（c）は、定量的TUNELアッセイによる腫瘍部位におけるアポトーシス細胞の割合(%)を示す。
【図５】図5aは、グルタチオン（GSH）の添加による還元環境中のsiRNA放出を示す。図5b-dは、シスプラチンとBcl-2及びサバイビンを標的とするチオールsiRNAを運搬するナノスケール配位高分子ナノ粒子により媒介される遺伝子サイレンシングを示す。
【図６】5日間までの様々な期間(x軸)の、ヒト卵巣癌（SKOV-3）細胞における、サバイビン（右下）、Bcl-2（上）及びP糖タンパク質（P-gp、左下）の相対的な発現レベルを示す。siRNA濃度は0.75ナノモル（nM）である。このヒト卵巣癌（SKOV-3）細胞は、シスプラチンのプロドラッグが埋め込まれ、その粒子コアを取り囲む脂質二重層（NCP-1/プールされた低分子干渉RNA（siRNA）、四角）又はLIPOFECTAMINE(R) RNAiMAX(丸)に非共有結合で結合したsiRNAを有する、ナノスケール配位高分子ナノ粒子を用いてトランスフェクトされている。各データポイントは、3回測定の平均を表し、±標準偏差を示すエラーバーを有する。
【図７】腹腔内（i.p.）注射を受けたA2780/ CDDP卵巣癌の腹腔内同所性マウスモデルについて、マウス生存曲線を示す。実線は、リン酸緩衝生理食塩水（PBS;対照）の注射を示し、長い破線は、シスプラチンのプロドラッグを含む脂質二重層で覆われたナノスケール配位高分子粒子（NCP-1）の注射を示し、短い破線は、同じ粒子であるが、脂質二重層中の脂質に共有結合で連結した低分子干渉RNA（siRNA）を含む粒子（NCP-1/チオール-siRNA）の注射を示す。データは、各グループあたり3匹のマウスの代表のものを示す。
【図８】図8aは、粒子形態の透過型電子顕微鏡(TEM)像を示す（バー=100nm）。図8bは、シスプラチン放出のグラフを示す。図8cは、シスプラチンとゲムシタビン並びにBcl-2及びサバイビンを標的とするsiRNAを運搬するナノスケール配位高分子ナノ粒子からのゲムシタビン（GMP）の放出を示す。このナノ粒子は、透過型電子顕微鏡(TEM)によれば直径が〜20nmの球状で、単分散する。シスプラチン放出は、還元剤システインの存在下で促進された。ゲムシタビン（GMP）は、このナノ粒子から放出され得る。
【図９】図9aは、粒子形態の透過型電子顕微鏡(TEM)像を示す。図9bは、エンドソーム漏出効率を示す。図9cは、非毒性Pten化合物及びサバイビンを標的とするチオールsiRNAを運搬するPten-NCPナノ粒子の二酸化炭素生成機構を示す。Pten-NCPは、透過型電子顕微鏡(TEM)によれば直径が〜15nmの球状で、単分散する。siRNAは、Pten-NCPに組み込まれた後、細胞に入る際にエンドソーム脱出から効率的に脱出することができる。図9bは、共焦点レーザー走査顕微鏡で観察した、siRNA及びエンドソームからの蛍光の共局在の割合を示す。Ptenは、一つのPt(en)2を放出するときに、細胞内で二つの二酸化炭素分子を放出し、効率的なエンドソーム脱出を容易にする。
【図１０】図10aは、H460細胞の毒性を示す。図10bは、ヒト卵巣A2780/CDDP細胞における、非毒性PtenとBcl-2及びサバイビンを標的とするチオールsiRNAを運搬するPten-NCP粒子の遺伝子サイレンシング効率を示す。
【図１１】本発明のある実施態様による、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノ粒子を示す概略図である。この複数の治療用薬剤は、ナノスケール配位高分子（NCP）ナノ粒子コアを取り囲むコーティング中の脂質に共有結合で連結した光線力学療法のための光増感剤部分を含む。小分子化学療法用薬剤のような追加の治療用薬剤を、NCPコアに埋め込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、以下で代表的な実施態様が示される実施例を参照して詳細に説明される。しかし、ここで開示される本発明は、異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載された実施態様に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実    施態様は、この開示が徹底的かつ完全となり、当業者に十分に実施態様の範囲を伝えるように、提供される。
別段定義しない限り、本明細書中で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されたものと類似又は同等の如何なる方法、装置及び材料も、開示された本発明の実施又は試験に用いることができるが、代表的な方法、装置及び材料を以下に示す。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、及び他の参考文献は、その全体が参考として援用される。
明細書及び特許請求の範囲を通して、与えられた化学式又は名称は、そのような異性体及びそれらの混合物が存在する、すべての光学異性体及び立体異性体並びにラセミ混合物を包含するものとする。
【００２５】
本明細書では以下の略語が用いられる：
℃＝摂氏度、％＝パーセント、μｌ＝マイクロリットル、μM＝マイクロモル、AS ODN＝アンチセンスオリゴヌクレオチド、BSA＝ウシ血清アルブミン、cisPt＝シスプラチン、cm＝センチメートル、DLS＝動的光散乱、DMF＝ジメチルホルムアミド、DMSO＝ジメチルスルホキシド、DOPA＝1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスフェート、DOPC＝1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン、DOPE＝ジオレオイルL-α-ホスファチジルエタノールアミン、DOTAP＝1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウムプロパン、DSPE-PEG2K＝1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン-N-[アミノ（ポリエチレングリコール）2000]、EDS＝エネルギー分散型X線分光法、EtOH＝エタノール、ｇ＝グラム、ｈ＝時間、IC50＝50%阻害濃度、ICP-MS＝誘導結合プラズマ質量分析法、kg＝キログラム、mg＝ミリグラム、min＝分、miRNA＝マイクロリボ核酸、mLで＝ミリリットル、mMの＝ミリモル、mmol＝ミリモル、Mn＝マンガン、MOF＝金属−有機フレームワーク、MRI＝磁気共鳴イメージング、NCP＝ナノスケール配位高分子、nm＝ナノメートル、NMOF＝ナノスケール金属−有機フレームワーク、NMR＝核磁気共鳴、MW＝分子量、PBS＝リン酸緩衝生理食塩水、PDI＝多分散指数、PDT＝光線力学的療法、PEG＝ポリエチレングリコール、PET＝陽電子放射断層撮影、PS＝光増感剤、Pt＝白金／プラチナ、PVP＝ポリビニルピロリドン、r＝半径、RES＝細網内皮系、RGD＝アルギニン-グリシン-アスパラギン酸、RNAi＝リボ核酸干渉、rpm＝回転数／分、SBU＝第二構成単位、siRNA＝小干渉リボ核酸、SPECT＝単光子放出コンピュータ断層撮影、TEM＝透過型電子顕微鏡、Zn＝亜鉛
【００２６】
Ｉ．定義
以下の用語は、当業者によって理解されると考えられるが、本発明の説明を容易にするために以下の定義を記載する。
長年の特許法の慣習に基づいて、用語「一つ（a、an）」及び「この、その（The）」は特許請求の範囲を含む本明細書中で使用する「一又はそれ以上」を意味する。従って、例えば、「一つの金属イオン」は、複数のこのような金属イオンを含む。
特に断らない限り、大きさ、反応条件など明細書及び特許請求の範囲で使用される量を表す全ての数字は全ての場合用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。従って、特に断らない限り、本明細書に記載された数値パラメータ及び添付の特許請求の範囲は、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。
本明細書で用いられる「約」という用語は、数値、サイズ（例えば、直径）、重量、濃度、又は割合(%)に言及する場合、特定された量から、ある例では±20％、他の例では±10％、また他の例では±5%、更に他の例では±0.1%の変動を包含する。このような変動は、開示された方法を実施するのに適切である。
【００２７】
本明細書で用いられる「及び/又は」は、実在物をリストするときに使用される場合、単独で又は組み合わせて存在する実在物を意味する。従って、例えば、「A、B、C、及び/又はD」と記載されている場合、個別のA、B、C、及びDを含むだけでなく、A、B、C、及びDの任意の及び全ての組み合わせ及びサブコンビネーションを含む。
【００２８】
「comprising（から成る）」は、「including（含む）」、「containing（含む）」又は「characterized by(により特徴付けられる)」と同様に、包含的又は制約が無く、付加的な、非列挙の要素又は方法段階を排除しない。「comprising（から成る）」は、名付けられた要素は必須であるが、他の要素も加えることが可能であり、それでも特許請求の範囲の範囲内の構成物又は方法を形成することができることを意味する用語である。
本明細書で用いる成句「consisting of（のみから成る）」は、請求の範囲に明記してない全ての要素、段階又は内容物を除外する。成句「consist of（のみから成る）」が、プレアンブルに直ちに続かないで、請求の範囲の本体に現れる場合、示された要素のみに限定されるが、他の要素は、全体として請求の範囲から排除されない。
本明細書で用いる成句「consisting essentially of(本質的に、から成る)」は、請求範囲を、明記した材料又は段階に限定して、さらに請求範囲の発明事項の基本的及び新規の特徴に実質的に影響しない材料又は段階を限定する。
「comprising（から成る）」、「consisting of（のみから成る）」及び「consisting essentially of(本質的に、から成る)」に関して、これらの３種の用語の１種が本明細書で用いられた時、本発明は、他の２種の用語のいずれかの使用を含めることができる。
【００２９】
本明細書で用いる「アルキル基」は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ブタジエニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基及びアレニル基を含む、線状（即ち、「直鎖」）、分枝状又は環状、飽和又は少なくとも部分的に飽和、及び幾つかの場合、完全不飽和の（即ち、アルケニル基及びアルキニル基）炭化水素鎖を含む、Ｃ１〜２０を表わす。「分枝状」は、メチル基、エチル基、又はプロピル基のような、低級アルキル基が、直鎖アルキル鎖に付加したアルキル基を表す。「低級アルキル基」は、１から８炭素原子（即ちＣ１〜８アルキル基）例えば、１，２，３，４，５，６，７又は８炭素原子、を有するアルキル基を表す。「高級アルキル基」は、約１０から約２０炭素原子、例えば、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９又は２０炭素原子、を有するアルキル基を表わす。ある態様において、「アルキル基」は、特に、Ｃ１〜８直鎖アルキル基を表す。他の態様において、「アルキル基」は、特に、Ｃ１〜８分枝状鎖アルキル基を表す。
【００３０】
アルキル基を、任意に、同一又は異なる、１以上のアルキル置換基により置換することができる（「置換アルキル基」）。「アルキル基の置換基」は、アルキル基、置換アルキル基、ハロ基、アリールアミノ基、アシル基、水酸基、アリールオキシル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルオキシル基、アラルキルチオ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、オキソ基、及びシクロアルキル基を含むが、これ等に限定されない。いくつかの実施態様において、これ等は、任意に、アルキル鎖に沿って、１以上の酸素原子、イオウ原子又は置換又は非置換窒素原子、を挿入することができて、ここで窒素置換基は、水素原子、低級アルキル基（本明細書では、「アルキルアミノアルキル基」とも表わす）又はアリール基である。
従って、本明細書で用いる「置換アルキル基」は、本明細書で定義した、アルキル基を含み、このアルキル基中で、アルキル基の官能基の１以上の原子が、例えば、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン、アリール基、置換アリール基、アルコキシル基、ヒロドキシル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、硫酸基、及びメルカプト基を含む、他の原子又は官能基に置換される。
【００３１】
本明細書で用いられる「アリール基」は、共有結合により結合した、又はメチレン基又はエチレン基部分のような、しかしこれ等に限定されない、一般的な置換基に結合した、単一芳香族環又は互いに融合した多芳香族環であることができる芳香族置換基を表すために用いられる。一般的な結合置換基はまた、ベンゾフェノンのようなカルボニル基、ジフェニルエーテルにおける様な酸素、ジフェニルアミンにおける様な窒素であることができる。「アリール基」は、特に、複素環芳香族化合物を包含する。芳香族環（複数もあり）は、とりわけ、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルアミン基、及びベンゾフェノン基を含むことができる。特別の態様において、「アリール基」は、約５から約１０炭素原子、例えば、５，６，７，８，９又は１０炭素原子、を含む、及び５−及び６−員炭化水素及び複素環芳香族環基を含む、環状芳香族基を意味する。
【００３２】
アリール基は、任意に同一又は異なる１以上の「アリール基の置換基」で置換されることができ、この「アリール基の置換基」には、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、アラルキル基、水酸基、アルコキシル基、アリールオキシル基、アラルキルオキシル基、カルボキシル基、アシル基、ハロ基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アロイルアミノ基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、ジアルキルカルバモイル基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アルキレン基、及びNR'R''（ここでR'及びR''は、独立してハロゲン基、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基及びアラルキル基であることができる）が含まれる。
従って、本明細書で用いる「置換アリール基」は、１以上の原子又はアリール基の官能基が、例えば、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン、アリール基、チカンアリール基、アルコキシル基、水酸基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、硫酸基、及びメルカプト基を含む、他の原子又は官能基と、置換される、本明細書で定義した、アリール基を含む。
アリール基の特別の例は、シクロペンタジエニル基、フェニル基、フラン基、チオフェン基、ピロール基、ピラン基、ピリジン基、イミダゾール基、ベンズイミダゾール基、イソチアゾール基、イソキサゾール基、ピラゾール基、ピラジン基、トリアジン基、ピリミジン基、キノリン基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、等々を含むが、これ等に限定されない。
【００３３】
本明細書で用いられる「ヘテロアリール」は、環構造の骨格中に一又はそれ以上の非炭素原子（例えば、O、N、S、Se等）を含むアリール基を意味する。窒素含有ヘテロアリール部分には、ピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾール、ピラジン、トリアジン、ピリミジンなどが含まれるが、これらに限定されない。
「アラルキル基」は−アルキル−アリール基を表し、任意にこのアリール基及び/又はアルキル基は置換されている。
「アルキレン」は、1〜約20個の炭素原子、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19又は20個の炭素原子を有する直鎖又は分岐の2価の脂肪族炭化水素基を意味する。このアルキレン基は、直鎖状、分岐状又は環状であってもよい。このアルキレン基はまた、必要に応じて、不飽和であっても及び/又は1若しくはそれ以上の「アルキル置換基」で置換されてもよい。このアルキレン基には、必要に応じて、一若しくはそれ以上の酸素、硫黄又は置換若しくは非置換の窒素原子（「アルキルアミノアルキル」とも呼ぶ）が挿入されていてもよく、この窒素の置換基は、上記のようにアルキルである。典型的なアルキレン基としては、メチレン(-CH2-)、エチレン(-CH2-CH2-)、プロピレン(-(CH2)3-)、シクロヘキセン(-C6H10-）、-CH=CH-CH=CH-、-CH=CH-CH2-、-(CH2)q-N(R)-(CH2)r-（式中、q及びrはそれぞれ独立に0〜約20の整数、例えば、0、1、2、3、4、5、6、7 、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20であり、Rは水素原子又は低級アルキルである。）、メチレンジオキシ(-O-CH2-O-)、及びエチレンジオキシ(-O-(CH2)2-O-)が挙げられる。アルキレン基は、約2〜約3個の炭素原子を有してもよく、さらに、6〜20個の炭素を有してもよい。
【００３４】
用語「アリーレン」は、二価の芳香族基を意味し、例えば、二価のフェニル又はナフチル基を意味する。このアリーレン基は、任意に一又はそれ以上のアリール置換基で置換されてもよいし、及び/又は一又はそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい。
用語「アミノ」は、-N(R)2を意味し、式中、各Rは、独立して、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、アラルキル基、又は置換アラルキル基である、用語「アミノアルキル」及び「アルキルアミノ」は、-N(R)2であるとすることができ、式中、各Rは、独立して、水素原子、アルキル基又は置換アルキル基であり、但し、少なくとも一つのRはアルキル基又は置換アルキル基である。「アリールアミン」及び「アミノアリール」は、-N(R)2であり、式中、各Rは、独立して、水素原子、アリール基又は置換アリール基であり、但し、少なくとも一つのRはアリール基又は置換アリール基であり、例えば、アニリン（即ち、-NHC6H5）である。
【００３５】
用語「チオアルキル」は、-SR基を意味することができ、式中、Rは、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アラルキル基、置換アラルキル基、アリール基、及び置換アリール基から選択される。同様に、用語「チオアラルキル」と「チオアリール」は、-SR基を意味し、式中、Rは、それぞれ、アラルキル基及びアリール基である。
用語「ハロ」、「ハロゲン化物」又は「ハロゲン」は、本明細書中で使用される場合、フルオロ、クロロ、ブロモ、及びヨード基を意味する。
用語「ヒドロキシル／水酸基」は、-OH基を意味する。
用語「メルカプト」又は「チオール」は、-SH基を意味する。
用語「カルボキシレート」及び「カルボン酸」は、それぞれ、-C(=O)O-基及び-C(=O)OH基を意味することができる。いくつかの実施態様において、「カルボキシレート」は-C(=O)O-基又は-C(=O)OH基のいずれかを意味することができる。
【００３６】
用語「ホスホネート」は、-P(=O)(OR)2基を意味し、式中、各Rは、独立して、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、又は負電荷（即ち、現在当該酸素原子に効果的に結合しているR基は無く、その結果この酸素原子上に非共有電子対が存在する）である。従って、別の言い方をすると、各Rは、存在しても存在しなくてもよく、存在する場合は、水素原子、アルキル基、アラルキル基、又はアリール基から選択される。
用語「シリル」は、ケイ素原子（Si）を含む基を意味する。
用語「シロキサン」は、-Si-O-Si-結合を含む化合物を意味する。
用語「ポリ（シロキサン）」は、本明細書で用いられる場合、式R2SiOで表される高分子基又は化合物を意味し、式中、Rは、水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基である。
用語「ポリ（シルセスキオキサン）」は、式RSiO1.5で表される高分子基又は化合物を意味し、式中、Rは、水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基である。
用語「脂質」は、疎水性又は両親媒性の低分子を意味してもよく、例えば、脂肪酸、リン脂質、グリセロ脂質、グリセロリン脂質、スフィンゴ脂質、サッカロ脂質又はポリケチドが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３７】
用語「ナノスケール粒子」、「ナノ材料」及び「ナノ粒子」は、少なくとも一つの領域の寸法（例えば、長さ、幅、直径等）が約1,000 nm未満である構造物を意味する。いくつかの実施態様において、この寸法はより小さい（例えば、約500nm未満、約250nm未満、約200nm未満、約150nm未満、約125nm未満、約100nm未満、約80nm未満、約70nm未満、約60 nm未満、約50nm未満、約40nm未満、約30nm未満、又は約20nm未満）。いくつかの実施形態では、この寸法は約20nm〜約250nmである（例えば、約20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、又は250 nm）。
いくつかの実施態様において、このナノ粒子はほぼ球形である。このナノ粒子がほぼ球形である場合、その特徴的な寸法は、球の直径に対応することができる。このナノ材料は、球状に加えて、円盤状、板状（例えば、六角板状）、楕円形、多面体、棒状、立方体、又は不規則形であってもよい。
【００３８】
このナノ粒子は、コア領域（即ち、この粒子の外側の間の空間）及び外表面（即ち、粒子の外形寸法を規定する表面）を含むことができる。いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、このナノ粒子コアを取り囲む又は部分的に取り囲む一又はそれ以上のコーティング層を有することができる。従って、例えば、球状のナノ粒子は、一又はそれ以上の同心のコーティング層を有することができ、各連続する層は、この粒子の中心により近くより小さい層の外表面上に分散している。本明細書に開示されるナノ粒子は、金属−有機フレームワークマトリックスを含むことができ、これは一又はそれ以上の孔又は中空内部領域を含むことができる。このマトリックスは、非晶質又は結晶質であってもよい。いくつかの実施態様において、このナノ粒子コアは、さらに、一又はそれ以上の光学イメージング剤及び/又は治療薬（例えば、抗癌剤）を含み、これは、このマトリックス内に物理的に捕捉され、このマトリックスの金属イオンに配位し、又は化学的に共有結合又はイオン結合を介して（例えば、マトリックス中のビスホスホネート又は他の有機架橋リガンドに）結合することができる。いくつかの実施態様において、化学療法用薬剤又はそのプロドラッグは、このナノ粒子のコアを形成する金属−有機マトリックス材料中の有機架橋リガンドであってもよい。例えば、このマトリックス材料が金属ビスホスホネート配位ポリマーである場合、このビスホスホネートが化学療法用薬剤又はそのプロドラッグであることができる。
【００３９】
このコアが非マトリックス治療薬及び/又はイメージング剤を含む場合、この薬剤はナノ粒子に「埋め込まれる」と言うことができる。「埋め込む」とは、この粒子のコアの内部(例えば、このマトリックス材料のビスホスホネート、ジカルボン酸、又は金属イオン)に、例えば、共有結合又は配位結合を介して、結合した治療用薬剤又はイメージング剤に関する。代替として、この複合体若しくは薬剤は、コアの孔の内部に「隔離」（即ち、非共有結合的に包含）され、又は水素結合、ロンドン分散力、若しくは任意の他の非共有結合性相互作用を介してコア材と相互作用することができる。
【００４０】
用語「高分子」及び「ポリマー」は、繰り返し単位（即ち、所定の化学下位構造体の複数のコピー）を有する化学構造物を意味する。ポリマーは、重合性モノマーから形成することができる。重合性モノマーは、やはり重合性モノマーである他の分子の部分と結合（例えば、共有結合又は配位結合）を形成するように反応することができる一又はそれ以上の部分を含む分子である。一般に、各重合性モノマー分子は、二又はそれ以上の他の分子と結合することができる。いくつかの場合には、重合性モノマーは、高分子材料の末端を形成する、唯一の他の分子と結合する。
ポリマーは、有機、又は無機、又はそれらの組み合わせであってもよい。本明細書で用いられる場合、用語「無機」は、炭素、水素、窒素、酸素、硫黄、リン、又はハロゲン化以外の少なくとも幾つかの原子を含む化合物又は組成物を意味する。従って、例えば、無機化合物又は無機組成物は、一又はそれ以上のケイ素原子及び/又は一又はそれ以上の金属原子を含有することができる。
【００４１】
本明細書で用いられる「有機ポリマー」は、その繰り返し単位中に、シリカ又は金属原子を含まない。典型的な有機ポリマーとして、ポリビニルピロリドン（PVO）、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリジエンなどが挙げられる。いくつかの有機ポリマーは、それらが生物学的条件下で経時的に分解することができるように、エステル又はアミドのような生分解性結合を含む。
本明細書中で一般的に使用される用語「親水性ポリマー」は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリメチルオキサゾリン、ポリエチルオキサゾリン、ポリヒドロキシプロピルオキサゾリン、ポリヒドロキシプロピルメタクリルアミド、ポリメチルアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレンイミン（PEI）、ポリエチレングリコール（即ち、PEG）又は他の親水性ポリ（アルキレンオキシド）、ポリグリセリン、及びポリアスパルトアミドのような、親水性有機ポリマーを指すが、これらに限定されない。用語「親水性」は、分子又は化学種が水と相互作用できる能力を意味する。従って、親水性ポリマーは、典型的には極性であるか、又は水に水素結合することができる置換基を有する。
【００４２】
用語「イメージング剤」は、試料の可視化に役立つ化学部分を意味する。例えば、イメージング剤は、「コントラスト剤」であってもよく、検査される生物学的組織又は構造のコントラストを増加させる部分（分子、巨大分子、配位錯体、又はナノ粒子の特定部分又は全体）を意味することができる。このコントラスト剤は、例えば、磁気共鳴画像（MRI）、光学イメージング、陽電子放射断層撮影（PET）イメージング、単一光子放射型コンピュータ断層撮影法（SPECT）イメージング、又はこれらの組み合わせ（即ち、コントラスト剤がマルチモーダルであってもよい）を使用して、検査される構造体のコントラストを増加させることができる。
用語「MRIコントラスト剤」は、試料中の水プロトンの誘導緩和速度の変化をもたらす部分を意味する。
用語「光学イメージング剤」又は「光学コントラスト剤」は、光（例えば、紫外光、可視光、又は赤外光）を吸収、反射又は放出する能力に基づいて検出することができる置換基を意味する。光学イメージング剤は、吸光度、反射率、又は蛍光の量の変化、又は吸光度ピークの数又はそれらの波長の最大値の変化に基づいて検出することができる。従って、光学イメージング剤には、有機及び無機色素を含む、蛍光又は発光に基づいて検出することができるものが含まれる。
【００４３】
用語「フルオロフォア」と「蛍光部分」は、可視光又は非可視光（例えば、紫外光）によって励起することができる種を意味する。フルオロフォアの例として、量子ドット及びドープ量子ドット（例えば、半導体のCdSe量子ドット又はMnをドープされたCdSe量子ドット）、フルオレセイン、フルオレセイン誘導体及び類似体、インドシアニングリーン、ローダミン、トリフェニル、ポリメチン、シアニン、ファロシアニン(phalocyanines)、ナフトシアニン(naphthocyanines)、メロシアニン、ランタニド錯体又はクリプタート、フラーレン、オキサテルラゾール(oxatellurazoles)、ラホヤブルー、ポルフィリン及びポルフィリン類似体、並びにクロロフィル、カロチノイド、フラボノイド、ビリンズ(bilins)、フィトクロム、フィコビリン、フィコエリトリン、フィコシアニン(phycocyanines)、レチノイン(retinoins)やレチネート(retinates)などレチノイン酸やその類似体などの天然の発色団/フルオロフォアが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４４】
用語「光増感剤（PS）」は、特定の波長の光（典型的には、可視光又は近赤外光）によって励起され、反応性酸素種（ROS）を生成することのできる化学化合物又は化学部分を意味する。例えば、光増感剤は、その励起状態において、項間交差を受けて、エネルギーを酸素（O2）に転移し（例えば、光線力学療法（PDT）による治療を受けている組織中で）、一重項酸素などの活性酸素種（ROS）を生成することができる。既知の任意のタイプの光増感剤を、ここで開示される発明に従って使用することができる。いくつかの実施態様において、この光増感剤は、ポルフィリン、クロロフィル、染料、又はこれらの誘導体若しくは類似体である。いくつかの実施態様において、フォフィリン(phophyrins)、クロリン、バクテリオクロリン、又はポルフィセンを使用することができる。いくつかの実施態様において、この光増感剤は、例えば、脂質などの別の分子に光増感剤を連結する際に使用するための、カルボン酸、アミン、又はイソチオシアネート等の官能基を有することができる。いくつかの実施態様において、この光増感剤は、ポルフィリン又はその誘導体若しくは類似体である。典型的なポルフィリンとして、ヘマトポルフィリン、プロトポルフィリン及びテトラフェニルポルフィリンが挙げられるが、これらに限定されない。典型的なポルフィリン誘導体として、ピロフェオホルビド、バクテリオクロロフィル、クロロフィルa、ベンゾポルフィリン誘導体、テトラヒドロキシフェニルクロリン、プルプリン、ベンゾクロリン、ナフトクロリン、バーデン(verdins)、ローディン(rhodins)、オキソクロリン、アザクロリン、バクテリオクロリン、トリポルフィリン(tolyporphyrins)及びベンゾバクテリオクロリンが挙げられるが、これらに限定されない。ポルフィリン類似体として、拡張ポルフィリンファミリーメンバー（テキサフィリン、サフィリン及びヘキサフィリンなど）及びポルフィリン異性体（ポルフィセン、反転ポルフィリン、フタロシアニン、及びナフタロシアニン）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４５】
用語「ピロリピッド（pyrolipid）」は、脂質とポルフィリン、ポルフィリン誘導体又はポルフィリン類似体との抱合体(conjugate)を意味する。いくつかの実施態様において、このピロリピッドは、ポルフィリン又はその誘導体若しくはその類似体が共有結合で脂質側鎖に連結している脂質抱合体から成ることができる。ピロリピッドとピロリピッドの合成法は、例えば、米国特許出願公開2014/0127763に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４６】
用語「結合している」又は「結合した」及びその変形は、共有結合又は非共有結合のいずれかを意味することができる。いくつかの場合において、用語「結合している」は、配位結合を介して結合していることを意味する。用語「抱合」は、共有結合又は配位結合の形成を含む、抱合プロセスを意味する。
「配位錯体」は、金属イオンと電子対供与体、リガンド又はキレート基との間に配位結合が存在する化合物である。従って、リガンド又はキレート基は、一般に、金属イオンへ供与することのできる非共有電子対を有する、電子対供与体、分子又は分子イオンである。
用語「配位結合」は、電子対供与体と金属イオンの配位部位との間の相互作用を意味し、この相互作用は電子対供与体と金属イオンとの間の引力を生じる。この用語は、金属イオンと電子対供与体の特性に依存するので、多かれ少なかれ共有結合性（完全に共有結合性でなくとも）を有するものとして分類されることのできる特定の配位結合について使用されるが、これに限定されるものではない。
【００４７】
本明細書で使用する場合、用語「リガンド」は、一般に、別種といくつかの方法で相互作用(例えば、結合)する分子又はイオンなどの化学種を意味する。より詳細には、本明細書で用いられる「リガンド」は、溶液中の金属イオンと結合して「配位錯体」を形成する分子又はイオンを意味することができる。Martell, A. E., and Hancock, R. D., Metal Complexes in Aqueous Solutions, Plenum: New York (1996)を参照されたい。これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる。用語「リガンド」及び「キレート基」は互換的に使用することができる。用語「架橋リガンド」は、複数の金属イオン又は複合体に結合して、複数の金属イオン又は錯体の間に「ブリッジ」を提供するグループを意味することができる。有機架橋リガンドは、例えばアルキレン又はアリーレン基によって分離された非共有電子対を有する、二又はそれ以上の基を有することができる。非共有電子対を有する基として、-CO2H、-NO2、アミノ基、水酸基、チオ基、チオアルキル基、-B(OH)2、-SO3H、PO3H、ホスホネート、及び複素環中のヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、又は硫黄）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４８】
本明細書で使用する場合、用語「金属−有機マトリックス材料」は、金属と有機成分の両方を含む固体材料を意味し、この有機成分は少なくとも1つの（典型的には複数の）炭素原子を含む。いくつかの実施態様において、このマトリックス材料は多孔質である。いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料は、金属イオン及び架橋性多座（例えば、二座）の有機リガンドを架橋含む配位錯体の繰り返し単位を含む配位ポリマーである。いくつかの実施態様において、このマトリックス材料は、複数のタイプの金属イオンを含む。いくつかの実施態様において、このマトリックス材料は、金属クラスターを含むことができる。いくつかの実施態様において、このマトリックス材料は、架橋性有機リガンドを含む配位錯体のネットワークを含む金属-有機フレームワークである。
【００４９】
本明細書で用いられる用語「癌」は、制御されない細胞分裂と細胞の転移する（又は新たなサイトで新たな成長を確立する）能力に起因する疾患を意味する。用語「悪性腫瘍(malignant, malignancy)」、「腫瘍(neoplasm, tumor)」、「癌」及びその変形は、癌性細胞又は癌細胞のグループを意味する。
特定の型の癌として、皮膚癌（例えば、メラノーマ）、結合組織癌（例えば、肉腫）、脂肪癌、乳癌、頭頸部癌、肺癌（例えば、中皮腫）、胃癌、膵臓癌、卵巣癌、子宮頸癌、子宮癌、肛門性器癌（例えば、精巣癌）、腎臓癌、膀胱癌、結腸癌、前立腺癌、中枢神経系（CNS）癌、網膜癌、血液癌、神経芽細胞腫、複数骨髄腫、及びリンパ系の癌（例えば、ホジキンリンパ腫及び非ホジキンリンパ腫）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５０】
用語「抗癌剤」、「化学療法用薬剤」及び「抗癌プロドラッグ」は、癌を治療する（即ち、癌細胞を死滅させる、癌細胞の増殖を阻止する、又は癌に関連する症状を治療する）ことができることが知られている又はそう考えられている薬剤（即ち、化学化合物）又はプロドラッグを意味する。いくつかの実施態様において、本明細書で用いられる用語「化学療法用薬剤」は、癌を治療するために使用される及び/又は細胞毒性能力を有する、非核酸又は非光増感剤（PS）分子を意味する。このような、より伝統的な又は従来の化学療法用薬剤は、作用機序により又は化学的化合物のクラスにより説明することができ、その例として、アルキル化剤（例えば、メルファラン）、アントラサイクリン（例えば、ドキソルビシン）、細胞骨格撹乱（例えば、パクリタキセル）、エポチロン、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤（例えば、ボリノスタット）、トポイソメラーゼの阻害剤I又はII（例えば、イリノテカン又はエトポシド）、キナーゼ阻害剤（例えば、ボルテゾミブ）、ヌクレオチド類似体又はその前駆体（例えば、メトトレキサート）、ペプチド抗生物質（例えば、ブレオマイシン）、白金系薬剤（例えば、シスプラチン又はオキサリプラチン）、レチノイド（例えば、トレチノイン）、及びビンカアルカロイド（例えば、ビンブラスチン）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５１】
ＩＩ．化学療法用薬剤及び核酸の共送達のためのナノスケール配位高分子粒子
RNA干渉（RNAi）は、クロマチンリモデリング、タンパク質翻訳の阻害、又は直接mRNA分解を介する、転写後の遺伝子サイレンシング機構であり、癌治療の分野において非常に有望である。RNAiは、細胞の運命及び分化を決定する重要な遺伝子の発現を調節し、これは、外来の二本鎖RNA（dsRNA）を導入することにより達成することができ、dsRNAトリガーに対して相同性を生じる内因性mRNAの配列特異的分解の強力なカスケードを開始する。このRNA二重鎖は、低分子干渉（siRNA）と呼ばれている。発癌に関する重要な分子経路の理解により、この経路内の重要な分子を標的とするRNAi技術を用いた癌治療のための機会が作られた。化学療法又は放射線療法に対するRNAiの耐性もまた研究されてきた。RNAi技術による重要な遺伝子のサイレンシングは、細胞培養系又は前臨床動物モデルにおいて、抗増殖及び/又はアポトーシス促進効果を生成した。
【００５２】
RNAi技術の利点の一つは、様々な異なる細胞経路に関与する多数の種々の遺伝子を標的とするために使用することができることである。これは、癌のような複雑な疾患のためには特に重要である。癌の中で変更された主要な細胞経路には、（1）発癌経路：受容体タンパク質チロシンキナーゼ（PTK）経路（例えば、EGFR/ErbB1、ErbB2/ HER2/Neu、IGF-1R、K-ras、R-ras、BRAF、ABL及びc-Srs）、大腸腺腫症（APC）経路（例えば、Met及びC-Myc）、神経膠腫関連癌遺伝子（GLI）経路（例えば、N-Myc及びCyclin-D1）、ホスホイノシチド3キナーゼ（PIK3）経路（例えば、PI3K、AKT、及びNF-κβ）、SMAD経路（例えば、EWS/ FLI-1）、低酸素誘導性転写因子（HIF）経路、（2）細胞周期調節因子：網膜芽細胞腫（Rb）経路（例えば、HPV E7、及びE2F4）、p53経路（例えば、HPV E6、HDMX、Notch-1、及びDelta-like-1）、並びに（3）アポトーシス（APOP）経路（例えば、FLIP、BCL-2、BCL-XL、サバイビン、及びXIAP）、が含まれる。ほとんどのRNAiの候補の癌遺伝子標的は、腫瘍増殖に関連する経路に関与している。またRNAiは、細胞の老化に関与する遺伝子（例えば、テロメラーゼ及びID1）やタンパク質の安定性や分解に関与する遺伝子（例えば、Cks-1、Skp-2、及びカテプシンL）などの、内因性腫瘍抑制遺伝子の機能を負に調節する遺伝子を標的とし、静めるために使用することができる。
【００５３】
腫瘍細胞は、宿主環境内で成長し、多数の物理的、化学的及び細胞の課題に対応しなければならない。従って、腫瘍細胞は、腫瘍-宿主相互作用を制御するために複数の戦略を開発する。腫瘍細胞は、成長し、拡散するために、細胞外マトリックス（ECM）を打破するための十分な酸素と栄養を獲得し、周囲の組織に浸潤し、転移し、及び宿主免疫応答を回避する必要がある。RNAi技術を、癌治療のために、血管新生、浸潤/転移、及び免疫回避に関与する分子を標的とするために使用することができる。これらの標的遺伝子には、（1）成長因子（例えば、VEGF、EGF、FGF、PDGF、IL-8、及びIGF-1）；（2）プロテアーゼ及びプロテアーゼ阻害剤（例えば、カテプシン、MMP2、ストロメライシン、及びuPA）；（3）癌遺伝子（例えば、c-myc、ras、c-src、v-raf、c-jun、及びVEGFR）；（4）シグナル伝達体（例えば、チミジン及びホスホリラーゼ）；（5）酵素（例えば、RAS-ファルネシル、トランスフェラーゼ、ゲラニル、及びトランスフェラーゼ）;（6）サイトカイン（例えば、IL-1、IL-6、及びIL-8）；及び（7）内因性刺激剤（例えば、Ang-1、アンギオスタチンII、エンドセリン、iNOS、PAF、及びCox-2）が含まれる。
【００５４】
癌細胞による抗アポトーシスタンパク質の発現は、それにより癌細胞が化学療法又は放射線照射に対する耐性を獲得することになる重要な機構である。抗アポトーシスタンパク質を標的とするRNAiを使用することは、癌治療のために化学療法及び放射線療法と組み合わせて使用するための有望な戦略である。また、この化学療法抵抗性又は放射線耐性に寄与するいくつかの追加の機能があり、また、これらの機構に関連し、RNAiの介入の機会を提供することができるいくつかの追加の分子がある。例えば、多剤耐性（MDR）遺伝子例えば、ABCB1、ABCB4、及びABCB5）を標的とするRNAiは、MDR遺伝子媒介薬剤耐性を治療するためのアプローチでありえる。DNA修復機構はゲノム安定性の維持のために重要であり、従って、癌の潜在的な治療的標的である。化学療法又は放射線療法のストレスにおいて、癌細胞は、治療によって誘導されるDNA損傷を回復するために、DNA修復に関与するタンパク質を過剰発現する。これらの標的遺伝子には、除去修復交差相補遺伝子1（ERCC1）、X線修復交差相補タンパク質1（XRCC1）、リボヌクレオチド還元酵素、二本鎖切断シグナリング/修復タンパク質ATM、及びDNA依存性プロテインキナーゼ触媒サブユニットが含まれる。
【００５５】
マイクロRNA（miRNA）は、転写後にmRNAの翻訳及び安定性を制御する低分子非コードRNAである。miRNAは、増殖、分化、及び細胞死を含む様々な生物学的プロセスの適切なバランスを維持する役割がある。癌において、腫瘍抑制miRNAの損失は、標的癌遺伝子の発現を増強することができるのに対し、発癌性miRNAの発現増加は、標的腫瘍抑制遺伝子を抑制する。癌関連miRNAは、発癌性遺伝子（miR-155、miR-21、及びmiR-17〜29等）、腫瘍抑制遺伝子（miR-15、miR-16、LIN28、DICER等）、及び環境依存性遺伝子（miR-146及びmiR-29等）に分類されている。腫瘍抑制miRNAを送達し、発癌性miRNAを静めることは、様々なマウスモデルで成功してきた。
癌の中でしばしば乱されているシグナル伝達経路を標的とするmiRNAの能力により、miRNAは耐性細胞を感作する潜在性がある。多剤耐性（MDR）は通常、ATP結合カセット（ABC）トランスポーターを介する薬剤の排せつ増加を伴う。これらのATP結合カセット（ABC）トランスポーターのうちの2つ(ABCC3とABCC6)は、SOX2によって直接誘導される。miR-9は、SOX2の負の調節因子として同定されている。化学療法抵抗性の神経膠腫幹細胞株におけるmiR-9の強制的な発現は、SOX2の発現を抑制し、ATP結合カセット（ABC）トランスポーターの発現の低減をもたらし、その結果、薬剤が保持される。
【００５６】
オリゴヌクレオチドは、非修飾又は化学的に修飾された一本鎖DNA分子である。一般的に、オリゴヌクレオチドは、比較的短く（13-25ヌクレオチド）、細胞中に存在する標的の合計プール内で固有の配列にハイブリダイズする。アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）は、mRNAの翻訳を阻害することができることが見出された一本鎖DNA断片である。抗腫瘍のアンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）は、Bcl-2、サバイビン、MDM2、Bcl-XL、RelA、RAS、RAF、BCR-ABL、JNK1,2、TERT、c-myc、及びc-mybなどのアポトーシスシグナルの存在下で、細胞分裂、血管新生、転移、及び細胞生存に関与する遺伝子を標的とする。癌細胞の大部分は正常細胞とは遺伝子発現プロファイルが異なるので、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）は、正常細胞に対する影響を最小限にしながら、腫瘍増殖を特異的に抑制するために使用することができる。例えば、ジェンタ社（Genta Inc. ,Berkeley Heights, New Jersey, USA)は、GenasenseTMとして知られている、Bcl-2に相補的な18-merのホスホチオエートAS ODNを開発した。更に、MDM2を標的とするAS ODNsは、いくつかの化学療法用薬剤による増殖阻害、p53の活性化及びp21誘導の効果を増強することが示されている。
【００５７】
ナノ粒子配位高分子（NCP）は、その性質を分子構成ブロックを変えることによって調整することができる、新たなクラスの自己組織化ハイブリッドナノ物質である。本発明のいくつかの実施態様によれば、ナノ粒子配位高分子（NCP）を、siRNA、マイクロRNA、及びアンチセンスオリゴヌクレオチド（DNA）を含む、化学療法用薬剤と核酸薬剤の両方を含むように設計することができる。ある実施態様では、ナノ粒子配位高分子（NCP）は、siRNAのような核酸薬剤のみを含む。複数の化学療法用薬剤（例えば、シスプラチン、オキサリプラチン、ペメトレキセド、ゲムシタビン、パクリタキセル、ドキソルビシン）又はこれら化学療法用薬剤のうちのいくつかとRNAとの組み合わせを、同時かつ効率的に癌細胞に送達することは、抗増殖効果び/又はアポトーシス促進効果を発揮することにより、例えば、複数の細胞シグナル伝達経路を遮断することによって、抗腫瘍効果を強化することができる。ある実施態様では、これらの薬剤の誘導体又は類似体を使用することができる。例えば、米国特許6,384,019, 7,803,785, 及び7,704,972、米国特許出願13/121,660, 11/908,364, 及び14/347,504 並びに国際出願 PCT/2013/068965に記載されているような、ゲムシタビン類似体を使用することができる。また、ナノ粒子配位高分子（NCP）は、漏洩血液血管系と腫瘍におけるリンパ流の減少の利点を利用することによって、強化された透過性及び保持（EPR）効果により、腫瘍部位への低分子薬剤及び生物製剤の送達を増強することができる。
【００５８】
従って、本発明のいくつかの実施態様に従って、従来の化学療法用薬剤及び核酸を、例えば、癌治療における相乗効果を引き出すために、ナノ輸送体プラットフォーム上で組み合わせることができる。さらに、化学療法用薬剤及び核酸を含む粒子を、例えば、X線放射線療法と組み合わせて、化学放射線療法の有効性を増強することができる。従って、いくつかの実施態様において、本発明は、例えば、従来の化学療法用薬剤及び核酸（例えば、siRNA、miRNAは、AS ODNなど）の共送達のような、但しこれらに限定されない、複数の治療用薬剤の共送達のために、ナノスケール配位高分子、MOF及び/又はNMOFなどの、金属−有機マトリックス材料を含むナノ粒子を提供する。いくつかの実施態様において、本発明は、複数の従来の化学療法用薬剤の共送達のため、及びこのナノスケール粒子を用いて癌を処置するための、ナノスケール粒子のプラットフォームを提供する。
【００５９】
従って、いくつかの実施態様において、複数の化学療法用薬剤（即ち、複数の同一の化学療法剤又は複数の異なる化学療法用薬剤）をナノ粒子配位高分子（NCP）に積み込むことができる。この複数の化学療法用薬剤を、様々な癌を治療するために、等配位結合、共有結合、静電相互作用等を介してナノ粒子配位高分子（NCP）のコアに組み込むことができる。例えば、肺癌治療のためのいくつかの実施態様において、シスプラチン及びカルボプラチンに、ゲムシタビン、パクリタキセル、ドセタキセル、ペメトレキセド、エトポシド及びビノレルビンを加えた組み合せを使用することができる。膵臓癌治療のためのいくつかの実施態様において、オキサリプラチンとゲムシタビンの組み合わせを使用することができる。卵巣癌治療のためのいくつかの実施態様において、シスプラチン/カルボプラチンにタキサン（パクリタキセル/ドセタキセル）を加えた組み合わせ、及びシスプラチン/カルボプラチンにゲムシタビンを加えた組み合わせを使用することができる。いくつかの実施態様において、結腸癌治療のために、オキサリプラチンと5-FU/ロイコボリンの組み合わせを使用することができる。
【００６０】
いくつかの実施態様において、本発明のナノ粒子配位高分子（NCP）粒子を、複数の核酸（例えば、siRNA及びmiRNA）を送達するためのプラットフォームとして使用することができる。この粒子は、例えば、単一のsiRNA又はプールされたsiRNA（異なる複数の抗癌経路を標的とする複数のsiRNAを含む）を含むことができる。このsiRNAとして、EGFR/ErbB1 siRNA, ErbB2/HER2/Neu siRNA, IGF-1R siRNA, K-ras siRNA, R-ras siRNA, BRAF siRNA, ABL siRNA, c-Src siRNA, Met siRNA, c-Myc siRNA, N-Myc siRNA, Cyclin-D1 siRNA, PI3K siRNA, AKT siRNA, NF-κβ siRNA, EWS/FLI-1 siRNA, HIF siRNA, HPV E7 siRNA, E2F4 siRNA, HPV E6 siRNA, Hdmx siRNA, Notch-1 siRNA, Delta-like-1 siRNA, FLIP siRNA, BCL-2 siRNA, BCL-XL siRNA, Survivin siRNA, XIAP siRNA, Telomerase siRNA, ID1 siRNA, Cks-1 siRNA, Skp-2 siRNA, cathepsin L siRNA, VEGF siRNA, EGF siRNA, FGF siRNA, PDGF siRNA, IL-8 siRNA, IGF-1 siRNA, Cathepsin siRNA, MMP2 siRNA, Stromelysin siRNA, uPA siRNA, c-myc siRNA, ras siRNA, c-src siRNA, v-raf siRNA, c-jun siRNA, VEGFR siRNA, Thymidine siRNA, phosporylase siRNA, RAS-farnesyl siRNA, transferase siRNA, Geranyl siRNA, Transferase siRNA, IL-1 siRNA, IL-6 siRNA, IL-8 siRNA, Ang-1 siRNA, Angiostatin II siRNA, Endothelin siRNA, iNOS siRNA, PAF siRNA, Cox-2 siRNA, ABCB1 siRNA, ABCB4 siRNA, ABCB5 siRNA, P-glycoprotein siRNA, ERCC1 siRNA, 及び ATM siRNAが挙げられるが、これらに限定されない。このmiRNAとして、miR-9, miR-15, miR-16, miR-34, miR-181, miR-200, miR 200c, miR-342, miR-630, let-7, LIN28, 及び DICERが挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの粒子は、一又はそれ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODN）を含むことができる。このアンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODN）の遺伝子標的として、Bcl-2, サバイビン, MDM2, Bcl-XL, RelA, RAS, RAF, BCR-ABL, JNK1,2, TERT, c-myc, 及びc-mybが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、一つの核酸が使用される。他の実施態様では、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10又はそれ以上の異なる核酸の組み合わせが使用される。
【００６１】
いくつかの実施態様において、この粒子を、siRNA及び従来の化学療法用薬剤を共送達するために使用することができる。いくつかの実施態様において、この粒子を、miRNA及び従来の化学療法用薬剤を共送達するために使用することができる。いくつかの実施態様において、この粒子を、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODN）及び従来の化学療法用薬剤を共送達するために使用することができる。この粒子は、従来の化学療法の設定、及び/又は従来の化学放射線療法の設定で使用することができる。いくつかの実施態様において、核酸のみが送達される。
【００６２】
化学療法用薬剤及び核酸を共送達するための例示的な実施態様を、図1及び2に示す。これらの実施態様によれば、アンチセンスオリゴヌクレオチド（DNA）、siRNA、及び/又はマイクロRNAを、共有結合を介して（図1）及び/又は静電相互作用を介して（図2）、脂質分子に連結することができ、この脂質分子は、ナノ粒子コア（例えば、化学療法用薬剤を積み込んだNCPのコア）を囲む脂質二重層コーティング部分を形成する。この脂質分子はまた、不動態化剤（即ち、血漿タンパク質のナノ粒子への吸着を抑止することができる薬剤、及び/又は細網内皮系（RES）のような、身体の防御系によるナノ粒子の認識を減少させることができる薬剤。）、標的化部分、及びイメージング剤に連結させることができる。また、siRNA、miRNA、及びアンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODN）のような核酸を、ナノ粒子配位高分子（NCP）の外表面上の金属イオンと核酸上のリン酸基との間の配位結合を介して、ナノ粒子配位高分子（NCP）の表面に積み込むことができる。
【００６３】
いくつかの実施態様において、本発明は、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノスケール粒子を提供する。いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子は、（ａ）金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料が配位高分子を含む）及び（ｂ）複数の治療用薬剤を含む。いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は、（ｉ）少なくとも二つの化学療法用薬剤（即ち、少なくとも二つの異なる化学療法用薬剤、例えば、少なくとも二つの非核酸化学療法用薬剤又は従来の化学療法用薬剤）、（ii）少なくとも二つの核酸治療用薬剤（例えば、低分子干渉リボ核酸（siRNA）、マイクロRNA（miRNA）、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AS ODNs）、又はこれらの組み合わせ）、（iii）少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤及び少なくとも一つの核酸治療用薬剤、（iv）少なくとも一つの化学療法用薬剤（例えば、少なくとも一つの従来の化学療法用薬剤／非核酸化学療法用薬剤）及び少なくとも一つの光増感剤、又は、（v）少なくとも一つの化学療法用薬剤、少なくとも一つの核酸、及び少なくとも一つの光増感剤、から成る。
【００６４】
いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は、金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれた、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤を含む。この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、例えば、共有結合を介して（例えば、マトリックス材料中の有機成分）又は配位結合（金属−有機マトリックス材料中の金属）を介して、金属−有機マトリックス材料のコアに組み込むことができる。任意の適切な非核酸化学療法用薬剤を使用することができる。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグ、メトトレキサート、ロイコボリン、ペメトレキセド二ナトリウム、ドキソルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、シタラビン、アザチオプリン、メルファラン、イマチニブ、アナストロゾール、レトロゾール、カルボプラチン、ゲムシタビン、パクリタキセル、ドセタキセル、エトポシド、5-フルオロウラシル、及びビノレルビンから成る群から選択されるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、少なくとも二つの化学療法用薬剤（例えば、シスプラチン及びカルボプラチン又はこれらのプロドラッグ等の、少なくとも二つの異なる非核酸化学療法用薬剤）が、この金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれている。
【００６５】
いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は少なくとも一つの核酸を含む。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、siRNA、miRNA、又はAS ODNである。この核酸は、この核酸上のリン酸基とコアの外表面上及び/又はコアの孔中の金属イオンとの間の配位結合を介して金属−有機マトリックス材料に連結することができる。あるいは、この核酸は、コア上のコーティング層と（共有結合又は非共有結合で）結合することができる。例えば、核酸は、ナノ粒子コアの外表面を覆う脂質二重層又は脂質単層中の脂質と結合することができる。
いくつかの実施態様において、配位反復単位を含む、この金属−有機マトリックス材料のコアは、有機分子に配位する金属含有クラスター又はイオンを含む、金属−有機フレームワーク（MOF）又はナノ金属−有機フレームワーク（NMOF）から成る。この有機分子は、金属イオンと配位結合を形成するために、例えば、カルボキシレート、ホスフェート、アミノ基、メルカプト基、又は水酸基を含むことができる。
【００６６】
いくつかの実施態様において、この金属−有機フレームワーク（MOF）又はナノ金属−有機フレームワーク（NMOF）は、Zr6(μ3-O)4(μ3-OH)4（即ち、金属含有クラスターとして）とジカルボキシレート架橋リガンド（即ち、有機分子として）を含む。いくつかの実施態様において、このジカルボキシレート架橋リガンドは、この架橋リガンド骨格中にアリーレン部分を含む。いくつかの実施態様において、このジカルボキシレート架橋リガンドは、更に、化学療法用薬剤と共有結合を形成することができる、アミノ基、水酸基、又はチオール基等の置換基を含む。いくつかの実施態様において、このジカルボキシレート架橋リガンドは、アミノ置換基を含む。いくつかの実施態様において、このジカルボキシレート架橋リガンドは、アミノ−トリフェニルジカルボン酸（アミノ−TPDC）である。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤が、このジカルボキシレート架橋リガンド上の置換基に共有結合で連結する。例えば、この非核酸化学療法用薬剤は、このジカルボキシレート架橋単位上のアミノ置換基とアミド結合を形成することができるカルボン酸基を含むことができる。
【００６７】
いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。例えば、この非核酸化学療法用薬剤は、カルボン酸基を含むシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであってもよく、これらは、例えば、シス，シス，トランス-Pt(NH3)2Cl2(OEt)(O2CCH2CH2COOH) （シスプラチンのプロドラッグ）又はシス、トランス-[Pt(dach)Cl2(O2CCH2CH2COOH)2] （オキサリプラチンのプロドラッグ）であり、これらは、カルボン酸基を介して、このナノ粒子コア中の架橋リガンド上のアミノ置換基とアミド結合を形成することができる。
【００６８】
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤が、ジカルボキシレート架橋リガンドへの共有結合を介して、金属−有機マトリックス材料のコアの細孔中に組み込まれ、少なくとも1つの核酸が、有機金属マトリックス材料のコアの外表面上の金属イオンとの配位結合を介して有機金属マトリックス材料のコアの外表面に連結する。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンsiRNA、P糖タンパク質siRNA（P-GP siRNA）、Bcl-2 siRNA、及びこれらの二又はそれ以上の混合物から成る群から選択される。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンsiRNA、P糖タンパク質siRNA（P-GP siRNA）、及びBcl-2 siRNAの混合物である。
【００６９】
いくつかの実施態様において、このナノ粒子コアは、この非核酸化学療法用薬剤の約10重量％〜約50重量％である（例えば、この非核酸化学療法用薬剤に対するビスホスホネートの重量割合が10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、又は約50重量％）。
いくつかの実施態様において、このナノ粒子の平均直径は約250nm未満であってもよい。いくつかの実施態様において、この平均直径は約50〜約200nmである。いくつかの実施態様において、このナノ粒子の平均直径は、約20nm〜約180nmである（例えば、約20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、又は約180nm）。いくつかの実施態様において、このナノ粒子の平均直径は、約90nm〜約140nmである。
【００７０】
いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、金属−有機マトリックス材料のコアの外側表面の外側表面の少なくとも一部を覆う一又はそれ以上のコーティング剤又はコーティング層を含む。このコーティング層は、安定化及び/又は官能化の機能を提供することができる。このようなコーティング剤又はコーティング層として、金属酸化物、ポリマー（例えば、シリカ、ポリシロキサン若しくはポリシルセスキオキサンなどのシリカ系ポリマー、又は有機若しくは親水性の有機ポリマー）、脂質単層、脂質二重層、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、不動態化剤（例えば、PEG又はPVPなどの親水性ポリマー）及び/又は標的化剤（RGDペプチド、アプタマー、オリゴヌクレオチド、ポリペプチド、抗体、又は多糖類など）及び/又はイメージング剤（蛍光部分など）が、コーティング剤又はコーティング層に（共有結合又は非共有結合的に）連結することができる。いくつかの実施態様において、治療用薬剤が、共有結合又は非共有結合でコーティング層に連結してもよい。いくつかの実施態様において、少なくとも一つの核酸が、共有結合又は非共有結合でコーティング層に連結する。
【００７１】
いくつかの実施態様において、このコーティング剤又はコーティング層は、脂質二重層である。例えば、いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材コアは、カチオン性脂質及び/又は官能化脂質を含む脂質二重層で被覆され、この官能化脂質は核酸に結合することができる置換基で官能化され、少なくとも一つの核酸が、この官能化脂質に共有結合で結合する、及び/又は静電相互作用を介してこのカチオン性脂質に連結する。いくつかの実施態様において、この脂質二重層は、チオール又はジチオールで官能された1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン（DSPE）、1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウムプロパン（DOTAP）、及び1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン（DOPC）のうちの一又はそれ以上から成る混合物を含む。いくつかの実施態様において、この脂質二重層は、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスフェート（DOPA）、コレステロール、及びPEG化1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン（DSPE）のうちの一又はそれ以上を含む、又は更に含む。
【００７２】
いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアは、多価金属イオンとビスホスホネートを含む金属ビスホスホネート配位ポリマーを含む。任意の好適な多価金属イオンを使用することができる。いくつかの実施態様において、この多価金属イオンは二価である。いくつかの実施態様において、この金属イオンは、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、又はこれらの組み合わせである。いくつかの実施態様において、この金属はZn2+である。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、金属イオン（例えば、白金、イリジウム又はルテニウムのイオン）を含有する配位錯体である。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、化学療法プロドラッグである。従って、いくつかの実施態様において、化学療法用薬剤が、ナノ粒子コアの金属−有機材料中の架橋リガンドとして存在する。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。例えば、このビスホスホネートは、シス、シス-トランス-[Pt(NH3)2Cl2(OH)2]又はシス、トランス-[Pt(dach)Cl2(OH)2]のビスホスホネートエステルであってもよい。
【００７３】
いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料コアは、ビスホスホネートの約50重量％以下である。いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材コアは、ビスホスホネートの約10重量％〜約50重量％である（例えば、ビスホスホネートの約10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は約50重量％）。
いくつかの実施態様において、金属ビスホスホネートコアを含むナノ粒子は、更に、脂質単層又は脂質二重層コーティングを含む。いくつかの実施態様において、このコーティングは、コーティングに（例えば、共有結合又は非共有結合で）連結した、サバイビンsiRNA、P-GP siRNA及びBcl-2 siRNAのうちの一又はそれ以上を含む。いくつかの実施態様において、このコーティングは、サバイビンsiRNA、P-gp siRNA及びBcl-2 siRNAの混合物を含む。
いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、その直径が約20nm〜約180nm（例えば、約20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、又は約180nm）の金属−ビスホスホネートコアを含む。
【００７４】
いくつかの実施態様において、本発明は、本明細書に記載のいずれかのナノ粒子及び薬学的に許容される担体を含む医薬製剤から成る。いくつかの実施態様において、この薬学的に許容される担体は、ヒトに薬学的に受容可能である。
いくつかの実施態様において、本発明は、本明細書に記載のナノスケール粒子のうちの一つを使用して、それを必要とする患者における癌を治療する方法を提供する。従って、いくつかの実施態様において、本発明は、患者にナノ粒子又はその製剤を投与することから成る、患者における癌を治療する方法を提供する。いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤及び少なくとも一つの核酸を含む。
【００７５】
いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、Zr6(μ3-O)4(μ3-OH)4 及びジカルボキシレート架橋リガンドから成る金属−有機フレームワーク（MOF）を含むコアを含み、このジカルボキシレート架橋リガンドは、任意にアミノ置換基を含む（例えば、非核酸化学療法用薬剤の共有結合で連結するため）。いくつかの実施態様において、このコアは、金属ビスホスホネート配位ポリマーを含み、例えば、このビスホスホネートは化学療法用薬剤のプロドラッグを含む。
いくつかの実施態様において、このナノ粒子のこの少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、このナノ粒子のこの少なくとも一つの核酸は、サバイビンsiRNA、P-gp siRNA、Bcl-2 siRNA及びこれらの組み合わせから選択される。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンsiRNA、P-gp siRNA、及びBcl-2 siRNAの混合物である。
【００７６】
本発明の方法を、任意の適切な癌を治療するために使用することができる。いくつかの実施態様において、この癌は、肺癌、膵臓癌、卵巣癌、乳癌、又は結腸癌である。いくつかの実施態様において、この癌は卵巣癌である。いくつかの実施態様において、この癌は、シスプラチン耐性癌（例えば、シスプラチン耐性卵巣癌）のような薬剤耐性癌である。
【００７７】
いくつかの実施態様において、本発明は、金属-有機マトリックス材料のコア及び複数の治療用薬剤を含むナノスケール粒子を製造する方法を提供する。いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子は、マイクロエマルション法を用いて製造することができる。マイクロエマルジョン法は、米国特許出願公開2014/0234210及び国際公開WO2013/0971に記載されており、いずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施態様において、このナノスケール粒子は、（ａ）金属イオンを含有するマイクロエマルジョンを、ビスホスホネートを含有するマイクロエマルジョンと接触させ、それによって金属ビスホスホネート配位高分子ナノ粒子を形成する段階、（ｂ）（ａ）段階で形成したナノ粒子を、カチオン性脂質及び／又は官能化脂質を含有する溶液（例えば、水性溶液）中に分散させ、カチオン性脂質でコーティングされた及び／又は官能化脂質コーティングされたナノ粒子を形成する段階、及び（ｃ）該脂質でコーティングされたナノスケール粒子を、少なくとも一つの核酸を含む溶液と接触させる段階、から成る方法によって製造することができる。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートのマイクロエマルションは、このナノ粒子コアが、コアの外側表面の少なくとも一部に脂質層（例えば、脂質単層）を含んで形成されるように、さらにDOPA、DOTAP、DOPC、POPE、オレイン酸、ステアリン酸などの脂質を含むことができる。いくつかの実施態様において、この核酸溶液は、サバイビンsiRNA、P-gp siRNA、Bcl-2 siRNA、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも一又はそれ以上を含む。
【００７８】
この金属イオンは、マイクロエマルジョン中に金属化合物を溶解させることにより提供することができる。この金属化合物は、式MLx（式中、xは金属イオンの原子価に相当する整数、Mは多価金属イオン、各Lはリガンドである。)で表される化合物であってもよい。この金属化合物のための適切なリガンドとして、ハロゲン原子、水酸基、スルフェート基、硝酸基、及びアミノ基が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、この金属化合物は式MLxで表される化合物の水和物又は溶媒和物である。いくつかの実施態様において、この金属化合物は金属ハロゲン化物（例えば、CaCl2又はMnCl2）又はその水和物若しくは溶媒和物である。いくつかの実施態様において、この金属化合物は硝酸亜鉛（即ち、Zn(NO3)2）である。
【００７９】
代替として、このナノ粒子は、金属−有機マトリックス材料のコアを製造するために、金属ハロゲン化物などの金属化合物の溶液をジカルボン酸を含む溶液と接触させることから成る方法によって製造することができる。いくつかの実施態様において、このジカルボン酸とこの金属化合物の溶液は、ジメチルホルムアミド（DMF）などの極性有機溶媒の溶液である。このジカルボン酸は、例えば、水酸基又はアミノ基のような置換基を更に含むことができる。次いで、このナノ粒子コアを、ジカルボン酸の更なる置換基と結合することができる置換基を有する非核酸化学療法用薬剤を含む溶液と、この非核酸化学療法用薬剤がこのジカルボン酸と結合する条件下で、接触させることができる。この溶液は、有機溶媒及び/又はカップリング試薬（例えば、ジイミダゾール）を含むことができる。次いで、この非核酸化学療法用薬剤を含むナノ粒子コアを、一又は複数の核酸を含む溶液（例えば、水溶液）と接触させることができる。この核酸は、ナノ粒子コアの外表面上の金属イオンと非共有結合で結合することができる。代替として、この核酸は、この核酸が任意に共有結合又は非共有結合で結合可能な一又はそれ以上の脂質を含む溶液（例えば、水溶液）中で提供することができる。これにより、この脂質/核酸溶液は、このナノ粒子コアの表面に脂質層又は脂質二重層を形成することができる。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの核酸は、サバイビンsiRNA、P-gp siRNA、Bcl-2 siRNA、及びこれらの組み合わせから選択される。
【００８０】
いくつかの実施態様において、この金属化合物は、ZrCl4のような亜鉛化合物であり、このジカルボン酸は、アミノ−トリフェニルジカルボン酸のようなアミノ置換カルボン酸である。いくつかの実施態様において、この非核酸化学療法用薬剤は、カルボン酸置換基を含み、この非核酸化学療法用薬剤を、さらにジイミダゾールを含む溶液中で、このナノ粒子コアと接触させる。いくつかの実施態様において、この非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、任意に、シス，シス，トランス-Pt(NH3)2Cl2(OEt)(O2CCH2CH2COOH) （シスプラチンのプロドラッグ）又はシス、トランス-[Pt(dach)Cl2(O2CCH2CH2COOH)2] （オキサリプラチンのプロドラッグ）であり、これらはカルボン酸基置換基を有する。
【００８１】
ＩＩＩ．化学療法用薬剤と光増感剤を共送達するためのナノスケール配位高分子粒子
上記のように、ナノ粒子システムは、腫瘍における血液血管系の漏れやすさとリンパ排液の減少の利点を利用することによる透過性及び保持の強化（EPR）効果により、腫瘍部位への低分子薬剤及び生物製剤の送達を増強することができる。また、ナノ粒子を、高精度な光送達に過度に依存せずに、光線力学療法（PDT）の有効性を増強するために、腫瘍部位に光増感剤（PS）の蓄積を増加させるために使用することができる。光増感剤（PS）についてのナノ輸送体の望ましい特性として、積載量が多いこと、光活性化の短い時間内に（例えば、約30分）制御された方法で光増感剤（PS）を放出すること、及び活性酸素種（ROS）を生成して効率的に癌細胞を選択的に殺傷するために、癌細胞内に局在し、かつ光化学励起状態及びその他のプロセスの自己消光を最小限に抑えるような適切な分子特性を有していること、が挙げられる。これらの特性を提供するために、本明細書に開示のナノスケール配位高分子（NCP）粒子プラットフォームを使用することができる。いくつかの実施態様において、本発明は、相乗的かつ効果的に併用化学療法と光線力学療法（PDT）を有効にするための、従来の化学療法剤と光線力学療法（PDT）剤を癌細胞内部へ選択的に送達し放出をトリガすることができる、多機能コア-シェル型ハイブリッドナノ粒子を構築するための基盤を提供する。
【００８２】
図11は、本発明に従った化学療法と光線力学療法（PDT）の併用ための例示的な粒子についての概略図を示す。図11に示される粒子は、単一の送達系で光線力学療法（PDT）と化学療法の組み合わせを提供するために、ナノスケール配位高分子（NCP）コアに埋め込まれた化学療法用薬剤（例えば、シスプラチンのプロドラッグ）及びシェル内のピロリピッドを有する、ナノスケール配位高分子（NCP）-ピロリピッド・コア−シェル型ナノ粒子を含む。このNCP-ピロリピッド粒子は、細胞外では構造的完全性を維持するが、細胞内ではトリガにより化学療法剤とピロリピッドを放出し、時間特異的で部位特異的な細胞傷害を可能にすることができる。後述するように、このNCP-ピロリピッド粒子を用いた化学療法用薬剤による化学療法とピロリピッドによる光線力学療法（PDT）の相乗的な作用と光活性化により、癌細胞（例えば、頭部及び頸部癌細胞）及び静脈内投与後の癌の異種移植マウスモデルにおいて、遊離型の治療用薬剤と単独療法用粒子と比べて、抗癌効果は強化されている。
【００８３】
従って、いくつかの実施態様において、本発明は、複数の治療用薬剤を共送達するためのナノスケール粒子であって、金属−有機マトリックス材料を含むコア（任意に、該金属−有機マトリックス材料は配位高分子を含む）；及び複数の治療用薬剤、（該複数の治療用薬剤は、少なくとも一つの化学療法用薬剤（例えば、一つの非光増感剤（PS）化学療法用薬剤）及び少なくとも一つの光増感剤、から成る）を含むナノスケール粒子を提供する。
【００８４】
いくつかの実施態様において、この複数の治療用薬剤は、金属−有機マトリックス材料のコアに組み込まれた少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤を含む。この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤を、例えば、共有結合（例えば、マトリックス材料中の有機成分に）又は配位結合（例えば、金属−有機マトリックス材料中の金属に）を介して、金属−有機マトリックス材料のコアに組み込むことができる。任意の適切な非核酸化学療法用薬剤を使用することができる。いくつかの実施態様において、この少なくとも一つの非核酸化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグ、メトトレキサート、ロイコボリン、ペメトレキセド二ナトリウム、ドキソルビシン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、シタラビン、アザチオプリン、メルファラン、イマチニブ、アナストロゾール、レトロゾール、カルボプラチン、ゲムシタビン、パクリタキセル、ドセタキセル、エトポシド、ビノレルビン、及び5-フルオロウラシルから成る群から選択されるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、この金属−有機マトリックス材料のコアに、少なくとも二つの化学療法用薬剤（例えば、シスプラチン及びカルボプラチン又はこれらのプロドラッグのような、少なくとも二つの異なる非核酸化学療法用薬剤）が組み込まれる。
【００８５】
いくつかの実施態様において、この非核酸化学療法用薬剤は、ビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグであり、この金属−有機マトリックス材料のコアは、一つの多価金属イオンとこのビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグを含む金属ビスホスホネート配位高分子から成る。任意の好適な多価金属イオンを使用することができる。いくつかの実施態様において、この多価金属イオンは、二価金属イオンである。いくつかの実施態様において、多価金属イオンのCa2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、又はこれらの組み合わせである。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートシスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグはシス、シス-トランス-[Pt(NH3)2Cl2(OH)2]のビスホスホネートエステルであり、及び/又はこの金属イオンはZn2+である。
【００８６】
いくつかの実施態様において、この光増感剤は、ナノ粒子コアの外表面の一部を囲む単一又は複数のコーティング層に共有結合で連結している。例えば、このナノ粒子は、金属酸化物、ポリマー、脂質単層、脂質二重層、及びそれらの組み合わせのような一又はそれ以上のコーティング層を含み、この光増感剤が、このコーティング中の脂質に共有結合又は非共有結合で連結する。ポルフィリン、クロロフィル染料、又はそこれらの誘導体若しくは類似体のような、任意の適切な光増感剤を使用することができるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、この単一又は複数のコーティング層として、ピロリピッドを含む脂質単層又は脂質二重層、例えば、ポルフィリン又はその誘導体若しくはその類似体に共有結合で連結した脂質、が挙げられる。
【００８７】
また、この脂質単層又は脂質二重層は、親水性ポリマー及び/又はRGDペプチドのような他の脂質及び/又は不動態化又は標的化剤を含むことができる。いくつかの実施態様において、この脂質二重層又は脂質単層は、さらに、コレステロール、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＳＰＣ）、１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウムプロパン（ＤＯＴＡＰ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスフェート（ＤＯＰＡ）、及びペグ化ＤＳＰＥのうちの一又はそれ以上を含む。
【００８８】
いくつかの実施態様において、このナノ粒子の平均直径は約250nm未満であってもよい。いくつかの実施態様において、この平均直径は約20〜約200nmである。いくつかの実施態様において、このナノ粒子の平均直径は、約20nm〜約180nmである（例えば、約20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、又は約180nm）。いくつかの実施態様において、このナノ粒子の平均直径は、約90nm〜約140nmである。いくつかの実施態様において、この直径は約108nmである。
【００８９】
いくつかの実施態様において、本発明は、複数の治療用薬剤の一つとして光増感剤を含む（例えば、金属−有機コアを囲む脂質単層又は脂質二重層中に）本発明のナノスケール粒子及び薬学的に許容される担体を含む医薬製剤を提供する。
いくつかの実施態様において、本発明は、それを必要とする患者における癌を治療する方法であって、複数の治療用薬剤の一つとして光増感剤を含む本発明のナノスケール粒子を含む組成物を該患者に投与する段階、及び該患者又は該患者の治療領域を、この光増感剤を活性化するのに適した波長の放射線で照射する段階、を含む方法を提供する。照射は、光増感剤を活性化し、一重項酸素などの反応性酸素種を生成する。照射に用いられる波長は、光増感剤に依存する。いくつかの実施態様において、この光増感剤はピロリピッドであり、この照射は630nm〜740nmの範囲の波長で行われる（例えば、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730又は約740 nm）。
【００９０】
任意の適当な癌を治療することができ、この癌として、頭頸部癌、乳癌、婦人科癌、脳癌、結腸直腸癌、中皮腫、及び膵臓癌が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、この癌は頭頸部癌である。いくつかの実施態様において、この頭頸部癌は、シスプラチン抵抗性頭頸部癌である。
【００９１】
いくつかの実施態様において、このナノ粒子の少なくとも一つの化学療法用薬剤は、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。いくつかの実施態様において、このプロドラッグは、シスプラチン又はオキサリプラチンのビスホスホネートエステルである。いくつかの実施態様において、このナノ粒子コアは、金属-ビスホスホネート配位ポリマーを含む。いくつかの実施態様において、この金属はZnである。いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、約1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9又は1:10のモル比で、シスプラチンのプロドラッグとピロリピッドを含むことができる。いくつかの実施態様において、このナノ粒子は、約10〜50重量％のシスプラチンのプロドラッグ（例えば、ナノ粒子コア内に埋め込まれた）及び約10〜50重量％のピロリピッド（コーティング層中）を含む。
【００９２】
いくつかの実施態様において、本発明は、マイクロエマルジョン法による、化学療法用薬剤及び光増感剤を含むナノ粒子の製造方法を提供する。いくつかの実施態様において、この方法は、（ａ）金属イオンを含有するマイクロエマルジョンを、ビスホスホネートを含有するマイクロエマルジョンと接触させ、それによって金属ビスホスホネート配位高分子ナノ粒子を形成する段階、及び（ｂ）（ａ）段階で形成したナノ粒子を、ピロリピッドを含む溶液中に分散させ、ピロリピッドでコーティングされたナノ粒子を形成する段階から成る。いくつかの実施態様において、このビスホスホネートは、シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグである。いくつかの実施態様において、この溶液は、コレステロール、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＳＰＣ）及びペグ化１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ）のような、一又はそれ以上の追加の脂質コーティング成分を含む。
【００９３】
ＩＶ．siRNA送達
ナノ粒子送達システムは、透過性及び保持（EPR）効果を強化して、送達を改善し毒性を低下させることにより、化学療法用薬剤の抗癌効果を増強することを示してきたが、in vivoで腫瘍細胞を標的とするsiRNAの効率的な送達には未解決の問題がある。エンドソーム脱出(Endosomal secape)は、細胞内のsiRNA媒介遺伝子サイレンシングの引き金となる重要なステップである。エンドソーム脱出のために一般的に利用されるプロトンスポンジ効果は、長時間の循環と最小限の非特異単核食細胞系（MPS）の取り込みを達成するのには好ましくない、正に荷電した送達媒体に導く、カチオン性のリン脂質やポリマーのような、カチオン成分に依存する。従って、全身注射を介したEPR効果の利点を利用して、腫瘍で多く蓄積することが必要とされる中性の表面電荷を損なうことなく、エンドソーム脱出を効率的に行うsiRNAを多く積載できる効率的なナノプラットフォームを開発することが求められている。ナノスケール配位ポリマーは、癌治療のために個々の又はプールされたsiRNAを送達するために使用することができる。ナノスケール配位高分子（NCP）は、in vivoで腫瘍にsiRNAを効率的に送達するための根本的に新しい引き金による放出とユニークなエンドソーム脱出機構を提供する。本明細書中に記載されたモジュール式の拡大可能なナノスケール配位高分子（NCP）総合体は、「カクテル」siRNA治療を達成するために複数の遺伝子を標的とするsiRNAの取り込みを可能にし、ナノスケール配位高分子（NCP）技術を臨床の癌治療に応用することを促進する。
【００９４】
数十年にわたる熱心な研究努力にもかかわらず、病院における後期癌の治療は、限られた成功しか達成しておらず、大部分はうまくっていない。免疫系は、自己免疫から宿主を保護し、抗腫瘍免疫を妨げるように進化した、腫瘍の複雑な負のフィードバック機構によって制限される。腫瘍細胞は、免疫系による検出及び排除を回避するために、複数の戦略を利用する。siRNAが媒介するRNAiを、腫瘍細胞及び腫瘍間質細胞の両方における複数の免疫経路を遮断することにより、免疫系を活性化するために使用することができる。本明細書に記載された強力なナノスケール配位高分子（NCP）プラットフォームは、耐性卵巣癌（OCa）などの耐性癌に効果的な免疫を誘発する高エンドソーム脱出能力を有する、siRNAカクテルを腫瘍部位への効果的に送達することができる。
【００９５】
プログラム細胞死１（PD-1）は、活性化T細胞、B細胞、単球、樹状細胞（DC）などに発現する主要な免疫チェックポイント受容体である。PD-1は、末梢組織で機能し、末梢組織において、これらの免疫細胞は、活性化された免疫細胞だけでなく腫瘍細胞や間質細胞で過剰発現する、PD-L1などのPD-1リガンドに遭遇することができる。PD-L1の発現は、耐性卵巣癌（OCa）で予後不良に関係する。Tヘルパータイプ1(TH1）細胞上のPD1の発現を阻止することは、PD-L1のチャレンジの間のTH1細胞の分化を安定化し、TH1細胞が細胞性免疫を深刻に損なう制御性T（Treg細胞）の細胞に変わることを防止することができる。従来の臨床研究は、複数の進行癌を有する患者における、抗体を媒介したPD-L1の遮断が、耐久性腫瘍退縮を誘発し（奏効率6〜17％）、疾患の安定を長期化する（24週目で12〜41％の割合）ことを実証した。siRNAによる腫瘍におけるPD-L1発現のダウンレギュレーションは、PD-1とPD-L1との間の相互作用を阻害し、強力な抗癌活性を媒介するT細胞応答を増強する。
【００９６】
腫瘍細胞によるケモカインCCモチーフリガンド21の分泌は、障害サイトカイン環境及び免疫細胞集団の蓄積を特徴とする、免疫寛容リンパ様間質の発生の中心的事象として同定されている。この現象は、腫瘍細胞ではなく、間質細胞上のケモカインCCモチーフ受容体7（CCR7）によって媒介されることが示され、CCR7-/-マウスで又は特異的抗体によるCCR7の遮断に続いて、免疫能は正常レベルに回復される。siRNAによる腫瘍間質細胞におけるCCR7の発現のダウンレギュレーションを、腫瘍微小環境を抗腫瘍免疫を刺激するように調節することができる。
また、腫瘍細胞の代謝の変更は、必須栄養素の腫瘍微小環境を枯渇させ、免疫抑制代謝物の加速された産生をもたらすので、免疫抑制を誘発する。ヒト腫瘍細胞においてアップレギュレートされたインドールアミン-2,3-ジオキシゲナーゼ（IDO）は、Treg細胞と骨髄由来サプレッサー細胞（MDSC）の活性化を促進し、腫瘍浸潤性T細胞の増殖を阻害し、エフェクターT細胞のアポトーシスを誘導する。siRNAによる腫瘍細胞におけるIDO発現のダウンレギュレーションは、免疫抑制の低下を引き起こすことができる。
腫瘍細胞の微小環境の細胞性及び体液性の成分の両方が免疫療法戦略の標的であるので、ナノスケール配位高分子（NCP）/siRNAを、PD-L1、CCR7及びIDOを標的とするsiRNAのカクテルを耐性卵巣癌（OCa）に送達するために使用することができる。いくつかの実施態様において、このNCP/siRNAは、固体のコア中にビス（エチレンジアミン）-白金ビスホスホン酸（Pten）を有し、シェルにsiRNAを有する脂質二重層を有する、配位高分子を有するコア-シェル型のナノ粒子とすることができる。Ptenを有するPten-NCP粒子のシェルに複数のsiRNAを組み込んだPten-NCP/siRNAsを以下に記載する。
【００９７】
Ｖ．製剤
いくつかの実施態様において、本発明の組成物は、薬学的に許容される担体を含む組成物から成る。任意の適切な医薬製剤を、患者へ投与するための組成物を製造するために使用することができる。いくつかの実施態様において、この組成物及び/又は担体は、ヒトに薬学的に許容されることができる。
例えば、適切な製剤は、抗酸化剤、緩衝剤、静菌剤、殺菌性抗生物質、及び製剤を患者の体液と等張にする溶質を含有することのできる水性及び非水性の滅菌注射溶液や懸濁剤及び増粘剤を含むことができる水性及び非水性の無菌懸濁液を含むことができる。この製剤を、例えば、密封アンプル及びバイアルのような、単位用量又は複数用量の容器に入れることができ、使用直前に、例えば、注射用水のような、滅菌液体キャリアの添加のみを必要とする凍結又は凍結乾燥状態で保存することができる。いくつかの典型的な成分は、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）（一例では0.1〜10mg/mlであり、別の例では約2.0 mg/mlである。）、及び/又はマンニトール又は他の糖（一例では10〜100mg/mlであり、別の例では約30mg/mlである。）、及び/又はリン酸緩衝生理食塩水（PBS）である。
本発明の製剤は、上記の特定の成分に加えて、このタイプの製剤に関して当該技術分野で通常使用されている他の薬剤を含むことができることを理解すべきである。例えば、無菌のパイロジェンフリー水性及び非水性の溶液を使用することができる。
【００９８】
ＶＩ．患者
本明細書で開示される方法及び組成物は、患者（例えば、病人などの生体）にインビボで、又はインビトロ（例えば、単離された細胞又は組織）で、のいずれかのサンプルとして使用することができる。本発明の原理は、本発明が、哺乳動物を含むすべての脊椎動物種（これは「患者」及び「病人」に含まれることが意図されている。）に対して有効であることを示すことを理解されるべきであるが、いくつかの実施態様において、この患者はヒトである。また、哺乳動物は、本明細書に開示された組成物及び方法が用いられることが望ましい任意の哺乳類種（特に、農業用及び家庭用の哺乳動物種）を含むと理解されるべきである。
このように、本発明の方法は、温血脊椎動物に特に有用である。従って、本発明は、哺乳類や鳥類に関するものである。より具体的には、提供される方法や組成物は、ヒト等の哺乳動物のためのものであり、また、ヒトに対して経済的重要性（人間による消費のために農場で飼育される動物）及び/又は社会的重要性（ペットとして又は動物園で飼育される動物）を持つ哺乳動物（例えば、例えば、ヒト以外の肉食動物（例えば、ネコやイヌなど）、豚（ピッグ、ホッグ及びイノシシ）、反芻動物（ウシ、雄牛、ヒツジ、キリン、シカ、ヤギ、バイソン及びラクダなど）、並びに馬）のためのものである。また、絶滅の危機に瀕している鳥類、動物園で飼われている鳥類、又はペット飼われている鳥類（例えば、オウム）、更に、家禽、特に、シチメンチョウ、ニワトリ、アヒル、ガチョウ、ホロホロチョウなどの飼われている家禽、を含む鳥の治療法も、それらが人間にも経済的に重要であるので、提供される。また、飼われている豚（ピッグ及びホッグ）、反芻動物、馬、家禽（但し、これらに限定されない）などの家畜の治療法が提供される。
【００９９】
ＶＩＩ．投与
本発明の組成物の適切な投与方法として、静脈内及び腫瘍内注射、経口投与、皮下投与、腹腔内注射、頭蓋内注射、並びに直腸投与が挙げられるが、これらに限定されない。代替として、組成物を、治療を必要とする部位に他の任意の方法（例えば、肺経路内に組成物を噴霧する。）で置いてもよい。本発明の組成物の投与法の特定の様式は、治療対象の細胞の分布及び存在量や、投与部位から組成物を代謝又は除去する機構等の様々な因子に依存する。例えば、相対的に表在性である腫瘍については、腫瘍内に注射することができる。対照的に、内部の腫瘍については、静脈内注射後に治療することができる。
ある実施態様において、投与方法は、治療すべき部位に局所的に送達するため又は蓄積するための機能を含む。いくつかの実施態様において、組成物は腫瘍内に送達される。いくつかの実施態様において、標的への組成物の選択的送達は、標的の光線力学的治療（光照射）に続く、組成物の静脈内注射によって達成される。
組成物を肺経路へ送達するために、本発明の組成物を、エアロゾル又は粗スプレー用に製剤化することができる。エアロゾル又はスプレー製剤の製法及び投与法は、例えば、米国特許第5,858,784号、同第6,013,638号、同第6,022,737号及び同第6,136,295号に見出すことができる。
【０１００】
ＶＩＩＩ．投与量
本発明の組成物の有効量が患者に投与される。「有効量」とは、検出可能な治療効果をもたらすのに十分な組成物の量である。特定の患者及び/又は標的に所望の効果を達成するのに有効な量の組成物を投与するために、本発明の組成物の成分の実際の用量レベルを変化させることができる。選択された用量レベルは、組成物の活性（例えば、MRIの緩和度又はビスホスホネート薬剤積載量）及び投与経路に依存する。
本明細書に開示された本発明を検討後、当業者は、特定の製剤、組成物に使用する投与方法、及び治療すべき標的の性質を考慮して、個々の患者に対する投与量を調整することができる。このような調整又は変更、及びこのような調整又は変更を行うタイミングと方法の評価は、当業者によく知られている。
【実施例】
【０１０１】
以下の実施例は、当業者に本発明の代表的な実施態様を実施するための指針を提供するためのものである。本開示及び当業者の一般的レベルに照らすと、当業者は、以下の実施例が例示のみを意図していること、並びに本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更、修正及び変更を行うことができること、を理解するであろう。
【０１０２】
実施例１
シスプラチン又はオキサリプラチンのプロドラッグを用いて作成され、粒子表面に静電的相互作用により吸着されたRNAを有する、ナノスケール配位高分子
【０１０３】
１．１  シスプラチンのプロドラッグ（cisPtBp）の合成：
【化１】
2020011974.tif 000003
スキーム１：ビスホスホネートシスプラチンプロドラッグの構造
【０１０４】
ビスホスホネートシスプラチンプロドラッグ（cisPtBp）（スキーム１）を、国際公開WO 2013/009701の記載に従って作製した。具体的には、ジメチルホルムアミド（DMF）2mL中のシス，シス，トランス−[Pt(NH3)2Cl2(OH)2]（0.8 g、1.5ミリモル）の懸濁液に、4当量のジエトキシホスフィニルイソシアネート（0.92ミリリットル、6.0ミリモル）を含有するDMFの溶液1mLを添加した。得られた混合物を、室温、暗所で12時間撹拌した。この溶液を濾過し、得られたビスホスホネートエステル錯体に、ジエチルエーテルを添加して、沈殿させ、少なくとも２回ジエチルエーテルで洗浄し、残留DMFを除去した（収率：80％）。1H NMR in DMSO-d6: δ 8.61 (d, 2H); 6.58 (br, 6H); 3.97 (q, 8H); 1.20 (t, 12H).
このビスホスホネートエステル複合体を、次の反応に使用する前に、4時間真空乾燥した。乾燥DMF 3ml中のビスホスホネートエステル錯体（250ミリグラム、0.36ミリモル）の溶液に、0℃でトリメチルシリルブロミド475μL（3.6ミリモル）を添加し、この混合物を、窒素雰囲気、暗所、室温で18時間反応させた。この溶液を濃縮した後、ジクロロメタン（DCM）を添加して反応中間体を沈殿させ、更にジクロロメタンで少なくとも二回洗浄した。得られた固体を、メタノール（MeOH）に溶解させ、シリルエステルを加水分解するために、室温で8時間撹拌した。この溶液を濃縮した後、反応混合物にジクロロメタン（DCM）を注ぎ、目的のcisPtBp生成物を沈殿させ、得られた固体をDCMで2回洗浄した（収率：60％）。1H NMR in D2O. δ 6.62 (m, 6H). ESI-MS for [M+H]+: 578.9 calcd; 579.0 found.
【０１０５】
１．２．  siRNAを積載したNCP-1（NCP-1/siRNA）の調製：
cisPtBpナトリウム塩（25 mg/ml）の水溶液200μL及びZn(NO3)2(100mg/mL)の水溶液0.2mLを、0.3M Triton X-100/1.5M 1-ヘキサノールのシクロヘキサン混合液5 mLにそれぞれ添加し、マイクロエマルジョン(W=7.4)を形成した。このcisPtBpナトリウム塩マイクロエマルジョンに、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスフェート(DOPA)（クロロホルム(CHCl3)中200 mg/ml）200μLを添加し、透明な溶液が形成されるまで15分間攪拌を継続した。この2つのマイクロエマルジョンを合わせ、得られたマイクロエマルション10 mLをさらに30分間撹拌し、ナノスケール配位高分子（NCP）を得た。下記スキーム２を参照されたい。次に、このNCPを、シクロヘキサン及びエタノールで洗浄して、余分なDOPAを除去し、THFに分散させた。DOTA/コレステロール（DOTAP/コレステロールのモル比=2:1）のTHF溶液、20モル％DSPE-PEG2K及びナノスケール配位高分子（NCP）を、50℃で30％（v/v）エタノール/水に添加することによって、カチオン性脂質でコートされたナノスケール配位高分子(NCP-1)を得た。THF及びエタノールを完全に蒸発させ、このNCP-1溶液を、使用する前に、室温まで冷却した。ナノスケール配位高分子（NCP）を形成するためのcisPtBpナトリウム塩の代わりに、ピロリン酸ナトリウム十水和物を使用した以外は、同様の方法で、対照のナノ粒子（Zncontrol）を作製した。
【０１０６】
【化２】
2020011974.tif 000004
スキーム２：亜鉛-シスプラチンビスホスホネート配位高分子の構造
【０１０７】
サバイビンsiRNA、Bcl-2 siRNA、及びP糖タンパク質（P-gp）siRNAを、重量比1:1:1でDEPC処理水に溶解し、2mg/mLのプールsiRNA溶液を得た。カチオン性脂質でコートされたNCP-1（2 mg/ml）をsiRNA溶液（2mg/ml）と、シスプラチン：siRNAの重量比4:1で、混合し、この混合物を800rpmで室温で30分間継続して撹拌して、正に帯電したNCP-1表面上に負に帯電したsiRNAを吸着させた。
誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)を用いて、ナノスケール配位高分子（NCP）のPt濃度を分析し、シスプラチン量を計算した。NCP-1のシスプラチン量は40〜50重量％であった。
リン酸緩衝溶液（PBS）中で、NCP-1及びNCP-1/siRNAの粒子サイズ、多分散性指数（PDI）及びゼータ電位を、ゼータサイザー(Nano ZS, Malvern, UK)を用いて測定した。NCP-1及びNCP-1/siRNAの粒子サイズ、多分散性指数（PDI）及びゼータ電位は、それぞれ、134.2±3.4 nm、0.076±0.013及び16.3±2.6 mV；156.3±6.7 nm、0.087±0.021及び-3.1±0.5 mVであった。NCP-1/siRNAの粒子サイズ及び負電荷がわずかに上昇したので、siRNAの吸着の成功を確認した。また、siRNAを搭載したZncontrol粒子（Zncontrol/siRNAを）を作製した。それらの粒子サイズ、多分散性指数（PDI）及び表面電荷はそれぞれ144.2±2.4nm、0.102±0.022及び-2.9±0.4 mVであった。
【０１０８】
透過型電子顕微鏡(TEM, JEM 100CX-II, JOEL Ltd, 東京、日本）を用いてNCP-1/siRNAの形態を観察した。NCP-1/siRNAの形態は、球状、単分散で、明確に定義されていた（図3(a)）。
NCP-1とsiRNAの会合を、最初、臭化エチジウム（EB）0.25μg/mLを含む4％（w/v）アガロースゲル電気泳動上でゲル遅延アッセイを用いて測定した。NCP-1に積載されたsiRNAの動きは、対照の裸のsiRNAと比較すると、完全に妨げられていた。これは、NCP-1が、シスプラチン/siRNA重量比4で、siRNAと効率的に錯体を形成していることを示唆する。
NCP-1へのsiRNAの積載効率（LE）を定量的蛍光法により測定した。TAMRA（カルボキシテトラメチルローダミン）で標識されたsiRNAをNCP-1内に封入し、このナノ粒子の懸濁液を13,000rpmで30分間遠心分離した。上清中の遊離TAMRA-siRNAの量を、標準曲線（TAMRA、λex= 565nm、λem= 580nm）に基づいて蛍光法を用いて決定した。積載効率（LE）を、下式で計算した。
【数１】
2020011974.tif 000005
式中、W0とW1は、それぞれ、上清中の総siRNAと遊離siRNAの量を表す。このsiRNAの積載効率（LE）は91.2±4.9％と高かった。
【０１０９】
１．３．  血清中のsiRNAの完全性：
siRNA 1μgを含有するNCP-1/siRNAを、ウシ胎児血清（FBS）を等容積で混合した。37℃で所定時間インキュベートした後、ヌクレアーゼを不活性化し、NCP-1構造を破壊するために、この混合物を80℃で5分間加熱した。そのため、このsiRNAは、NCP-1/siRNAから解離した。その後、その完全性を4％（w/v）アガロースゲル電気泳動で評価した。siRNA 1μgを含む裸のsiRNA溶液を対照とした。NCP-1/siRNAは、血清と4時間までインキュベートした場合、ヌクレアーゼ分解からsiRNAを保護する望ましい能力を示した。
【０１１０】
１．４．  インビトロのsiRNAの放出：
NCP-1/siRNAからのsiRNA放出プロファイルを評価するために、TAMRA-siRNA(TAMRAで標識されたsiRNA) 1μgを含有するナノ粒子を、37℃でPBS 1mLと共に振とう下でインキュベートした。この懸濁液を、各所定の時間間隔で、13,000rpmで10分間遠心分離し、上清0.5mLを蛍光定量することによって、TAMRA-siRNAの含有量を定量した。放出されたと等量の媒体を加え、さらにインキュベートする前に、沈殿物を再懸濁した。NCP-1/siRNAは、2時間で放出割合約40％でPBS中にsiRNAを放出し、24時間後に全て放出することができた。siRNAはナノスケール配位高分子（NCP）からゆっくり放出された。
【０１１１】
１．５．  細胞内へのsiRNAの取り込み：
３種の卵巣癌細胞株（ES-2、OVCAR-3及びSKOV-3細胞）を、１ウェルあたり1×105個の細胞の割合で24ウェルプレートに播種し、24時間培養した。これにTAMRA-siRNAを含有するNCP-1/siRNA及び裸のTAMRA-siRNAの溶液（2mg/ml）を添加した（siRNA 0.4μg/ウェル）。4時間のインキュベーション後、細胞をPBSで3回洗浄し、次いで、0.5％（w/v）ドデシル硫酸ナトリウム（SDS、pH8.0）に溶解した。この溶解物について、蛍光定量によりTAMRA-siRNAを定量し、BCAキット(Promega Corporation, Madison, Wisconsin, USA)を用いてタンパク質含有量を定量した。取り込みレベルを、細胞タンパク質1mgに対するTAMRA-siRNA量として表した。
図3（b）を参照されたい。NCP-1/siRNAのsiRNAの取り込み量は、裸のsiRNA溶液と比較すると、大幅に増加しており、これは、NCP-1/siRNAがsiRNAの内在化を促進することができることを示している。
また図3（c）を参照されたい。シスプラチンの内在化もNCP-1/siRNAによって促進されており、これはP糖タンパク質（P-gp）のダウンレギュレーションがナノ粒子/シスプラチンの流出を減少させたことによるものである可能性がある。
【０１１２】
ES-2、OVCAR-3及びSKOV-3細胞へのNCP-1/siRNAの内在化を直接観察するために、これらの細胞を、TAMRA-siRNAを含有するNCP-1/siRNAと共に37℃で4時間インキュベートした。これらの細胞をPBSで3回洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで固定し、4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール（DAPI、を10μg/mL）で染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で観察した。これら3種の卵巣癌細胞のすべての細胞質に大量のsiRNAが局在化していた。
内在化NCP-1/siRNAとエンドソーム/リソソームコンパートメントとが、共局在することを可視化するために、これらの細胞をTAMRA-siRNAを含有するNCP-1/siRNAと共に37℃で2時間インキュベートした。これらの細胞をPBSで3回洗浄し、4％パラホルムアルデヒドで固定し、DAPI（10μg/ml）及びリソトラッカーグリーン（100 nM）を用いて染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で観察した。2時間のインキュベーション後、NCP-1/siRNA中に封入されたsiRNAの大半は、エンドソーム/リソソームの捕捉から脱していた。
【０１１３】
１．６．  NCP-1/siRNAのインビトロでのトランスフェクション効率：
ES-2、OVCAR-3及びSKOV-3細胞を、１ウェルあたり2×105個の細胞の割合で24ウェルプレートに播種し、24時間培養した。実験前に、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換えた。これらの細胞に、プールされたsiRNAを含むNCP-1/siRNA、一種類のsiRNAを含むNCP-1/siRNA、プールされたsiRNAを含むZncontrol/siRNA、及びNCP-1を、ウェル当たりシスプラチン用量0.4μgに相当するsiRNA用量1.6μgで細胞に添加した。4時間のインキュベーションの後、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換え、さらに20時間インキュベートした。これらの培養培地の上清を回収し、酵素結合免疫吸着検定法（ELISA: R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA; MyBiosource, San Diego, California, USA、その使用説明書に従う）により、細胞外のサバイビン及びP-gpの生産を測定した。これらの細胞を溶解し、溶解物中のBcl-2量をELISA（R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA）により定量した。NCP-1/siRNAは、卵巣癌細胞において強力な遺伝子サイレンシングを誘発した（表1a、1b及び1c）。Zncontrol/siRNAもまた、遺伝子発現をダウンレギュレートした。NCP-1群でサバイビン及びBcl-2の発現レベルが減少したが、これは、これは、ナノ粒子に組み込まれたシスプラチンによって細胞毒性が誘導され、サバイビン及びBcl-2などの腫瘍増殖関連遺伝子の発現レベルに影響したことによる可能性がある。
【０１１４】
【表１】
2020011974.tif 000006
【０１１５】
NCP-1/プールsiRNAによって媒介されるトランスフェクション効率を、市販のトランスフェクション剤LIPOFECTAMINE(R) RNAiMAX (Life Technologies, Carlsbad, California, USA)と比較した。SKOV-3細胞を、１ウェルあたり2×105個の細胞の割合で24ウェルプレートに播種し、24時間培養した。実験前に、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換えた。NCP-1/プールsiRNA及びLIPOFECTAMINE(R) RNAiMAX/siRNA複合体を、種々のsiRNA用量で細胞に添加した。4時間のインキュベーションの後、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換え、さらに20時間インキュベートした。これらの培養培地の上清を回収し、酵素結合免疫吸着検定法（ELISA: R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA; MyBiosource, San Diego, California, USA、その使用説明書に従う）により、細胞外のサバイビン及びP-gpの生産を測定した。これらの細胞を溶解し、溶解物中のBcl-2量をELISA（R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA）により定量した。siRNA用量3 nMにおける、NCP-1/プールsiRNA及びLipo/プールsiRNAについて、同等の遺伝子ノックダウン効率が観察された（表2a、2b及び2c）。siRNA用量をさらに0.75 nMまで減らした場合、NCP-1/プールsiRNAによって媒介されるトランスフェクション効率は、Lipo/プールsiRNAよりも有意に強力であった。LIPOFECTAMINE(R) RNAiMAXの最適なsiRNA用量よりも10倍低い、siRNA用量0.3 nMにおいても、NCP-1/プールsiRNAは効果的な遺伝子サイレンシングを誘発し、そのトランスフェクション効率は60〜70%であった。
【０１１６】
【表２】
2020011974.tif 000007
【０１１７】
NPC-1/プールsiRNAによって媒介されるトランスフェクション効率の経時変化を、SKOV-3細胞で評価した。まず、SKOV-3細胞におけるNCP-1/プールsiRNAの長期的な細胞毒性を評価した。SKOV-3細胞を、１ウェルあたり4×103個の細胞の割合で24ウェルプレートに播種し、24時間培養した。NCP-1/プールsiRNAナノ粒子をsiRNA用量0.75 nMで細胞に添加した。4時間のインキュベーションの後、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換え、さらに5日間インキュベートした。細胞を2日ごとに1:3で継代した。NCP-1/プールsiRNAで5日間トランスフェクトされたSKOV-3細胞の細胞生存率は92.5±5.8％であり、細胞毒性が誘導されなかったことを示唆している。
次にNCP-1/プールsiRNAの時間依存性トランスフェクション効率を測定した。SKOV-3細胞を、１ウェルあたり2×105個の細胞の割合で24ウェルプレートに播種し、24時間培養した。実験前に、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換えた。NCP-1/プールsiRNA及びLIPOFECTAMINE(R) RNAiMAX/siRNA複合体を、siRNA用量0.75 nMで細胞に添加した。4時間のインキュベーションの後、培地を、10％FBSを含有し予温され新鮮な培養培地1mlと置き換え、さらに種々の時間インキュベートした。細胞を2日ごとに1:3で継代した。これらの培養培地の上清を回収し、酵素結合免疫吸着検定法（ELISA: R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA; MyBiosource, San Diego, California, USA、その使用説明書に従う）により、細胞外のサバイビン及びP-gpの生産を測定した。これらの細胞を溶解し、溶解物中のBcl-2量をELISA（R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA）により定量した。
図6に示すように、1日目以後、LIPOFECTAMINE(R)RNAiMAX/siRNAについて、遺伝子サイレンシング効果は全く観察されなかった。しかし、以後4日目まで、NCP-1/プールsiRNAは効果的な遺伝子ノックダウンを媒介した。これは、任意の特定の理論に縛られることなく、NCP-1/siRNAにはsiRNAの保護と放出との間に望ましいバランスがあることに因るのかもしれない。
【０１１８】
１．７．  インビトロの細胞毒性：
ES-2、OVCAR-3、SKOV-3、A2780及びA2780/CDDP細胞を、１ウェルあたり5000個の細胞の割合で96ウェルプレートに播種し、24時間培養した。培地を、10％FBSを含有する新鮮な培養培地100μlと置き換えた。これらの細胞に、シスプラチン溶液、NCP-1、プールsiRNAを含むNCP-1/siRNA、単一のsiRNAを含むNCP-1/siRNA、及びプールsiRNAを含むZncontrol/siRNAを、異なるシスプラチン又はsiRNA用量で添加した。24時間のインキュベーション後、細胞生存率を（3-（4,5-ジメチルチアゾール-2-イル）-5-（3-カルボキシメトキシフェニル）-2-（4-スルホフェニル）-2H-テトラゾリウム）（MTS）アッセイ(Promega Corporation, Madison, Wisconsin, USA、その使用説明書に従う)により測定した。細胞増殖を50％阻害するのに必要なシスプラチン及びsiRNAの濃度（IC50値）を計算した。シスプラチンIC50が、遊離シスプラチン又はNCP-1のいずれかと比較して、顕著に低いことからわかるように（表3）、複数の多剤耐性（MDR）遺伝子とシスプラチンを標的にしているプールsiRNAを共送達することにより、シスプラチンに耐性の3つ全ての卵巣癌細胞を再増感することができた。ES-2、OVCAR-3、SKOV-3及びA2780/CDDP細胞において、NCP-1/プールsiRNAのシスプラチンIC50は、NCP-1と比較して、それぞれ102倍、7倍、140倍及び16倍低い。NCP-1/個々のsiRNAによる処理は、SKOV-3細胞で、NCP-1/siサバイビン（IC50がNCP-1と比較して21倍低い）を除き、NCP-1よりもほんの少しだけ強力であった。NCP-1/個々のsiRNAサンプルのIC50値は、NCP-1のIC50値よりもほわずか低かった（最大で2.6倍）。SKOV-3細胞で、NCP-1/siサバイビンのIC50値は、NCP-1/siRNAのIC50値よりも6.5倍高い。
【０１１９】
これらの結果は、NCP-1/siRNAがNCP-1/個々のsiRNAよりもはるかに強力であり、前述のように遺伝子ノックダウンがより効果的であることを示している。シスプラチン感受性のA2780細胞において、遊離シスプラチン、NCP-1、及びNCP-1/siRNAは、同様の細胞毒性を誘発した（表3）。
また、シスプラチンIC50値に対応するsiRNA用量でのZncontrol/siRNAの細胞毒性をも評価した。Zncontrol/siRNAと対照との間で、細胞生存率の明らかな違いは見られなかった（ES-2、OVCAR-3、SKOV-3、A2780及びA2780/CDDPについて、それぞれ、88.3±2.1％、89.4±3.1％、94.2±5.6％、102.9±4.5％及び89.4±10.2％）。これは、NCP-1/siRNAの抗癌効果の大幅上昇が、プールsiRNAによる遺伝子調節とシスプラチンによる化学療法効果との相乗効果によるものであることを示している。
【０１２０】
【表３】
2020011974.tif 000008
【０１２１】
１．８．  DNAラダー：
ES-2、OVCAR-3及びSKOV-3細胞を、１ウェルあたり1×106個の細胞の割合で6ウェルプレートに播種し、24時間培養した。培地を、10％FBSを含有する新鮮な培養培地2mlと置き換えた。NCP-1及びNCP-1/プールsiRNAを含むsiRNAを、シスプラチンIC80濃度で細胞に添加した。24時間のインキュベーションに続いて、DNAラダー単離キット(Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, Missouri, USA)をその使用説明書に従って用いて、癌細胞の総DNAを抽出し、2％(w/v)アガロースゲル電気泳動により35 Vで5時間調べた。NCP-1群よりもNCP-1/プールsiRNA群において特徴的なDNAラダーの存在が認められた。これは、シスプラチンとプールされたsiRNAの同時送達が、多剤耐性（MDR）遺伝子発現をサイレンシングすることによって、シスプラチン耐性細胞において細胞アポトーシスを誘導することができることを示す。
【０１２２】
１．９．  Annexin V染色による細胞アポトーシス：
6ウェルプレートに入れたカバースリップに、ES-2、OVCAR-3及びSKOV-3細胞を、１ウェルあたり1×106個の細胞の割合で播種した。これらの細胞を、ナノ粒子の処理の前に、37℃、5％CO2の条件で、24時間インキュベートした。これらの細胞を、TAMRA-siRNAを積載したNCP-1/siRNAと共に、37℃、5％CO2の条件で、24時間インキュベートした。その後、これらの細胞を、PBSで洗浄し、氷冷4％パラホルムアルデヒドで固定し、10μg/mLの4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール（DAPI）及びAlexa Fluor 488 結合Annexin V (Invitrogen, Carlsbad, California, USA)を用いて、その取扱説明書に従って、染色した。核（青色蛍光）、細胞アポトーシス（緑色蛍光）及びナノ粒子の内在化（赤色蛍光）を可視化するために、これらの細胞を、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM, Zeiss LSM710, Jena, ドイツ)を用いて、それぞれ励起波長405nm、488nm及び546nmで、観察した。NCP-1/プールsiRNAで24時間処理された3種全ての卵巣癌細胞はsiRNAを効果的に取り込み、これらのナノ粒子が癌細胞の強いアポトーシスを誘導したことを示した。
【０１２３】
１．１０．  インビボの抗腫瘍効果：
8週の胸腺欠損雌性ヌードマウスの右脇腹領域にSKOV-3細胞懸濁液を皮下接種して（マウスあたり5×106細胞）、腫瘍を有するマウスを確立した。腫瘍容積が約100mm3に達した後、マウスを無作為に5群（n=6）に分け、PBS、遊離プールsiRNA溶液を加えた遊離シスプラチン、NCP-1、Zncontrol/siRNA、及びNCP-1/siRNAを、毎週1回（合計3回の注射）シスプラチン用量1mg/kg及びsiRNA用量0.25mg/kgで、腫瘍内に注射した。腫瘍容積及び体重を毎週３回モニターした。腫瘍容積を次のように算出した：（幅2×長さ）/2（表4）。図4（a）も参照されたい。
【表４】
2020011974.tif 000009
【０１２４】
遊離プールsiRNA（用量0.25mg/kg）を加えた遊離シスプラチン（用量1mg/kg）、NCP-1（用量1mg/kg）及びZncontrol/siRNA（用量0.25mg/kg）について、抗腫瘍効果は見られなかった（表5）。P値は、2テールt検定により対照と比べて、それぞれ0.8311、0.1502、0.8594であった。
【表５】
2020011974.tif 000010
【０１２５】
腫瘍100μgを放射免疫沈降アッセイ緩衝液（RIPA緩衝液）を用いてホモジナイズし、次いで4℃で12,000rpmで15分間遠心分離した。上清中のBcl-2、P-gp及びサバイビンの量を酵素結合免疫吸着検定法（ELISA）により測定し、BCAキットを用いて決定した総タンパク質含有量を正規化した。別の腫瘍100μgを液体窒素中でホモジナイズし、腫瘍組織中のRNAをTrizol試薬を用いて抽出し、その後、細胞内のBcl-2、サバイビン及びP-gpのmRNAレベルをリアルタイム-PCRによりモニターした。NCP-1/siRNAで処置した腫瘍のBcl-2、P-gp及びサバイビンのタンパク質産生は、対照と比較すると、それぞれ、74％、48％及び84％低い。図4（b）を参照されたい。腫瘍部位におけるBcl-2、P-gp及びサバイビンの顕著なノックダウンは、おそらくシスプラチン治療に対して腫瘍細胞を感作し、シスプラチン及びsiRNAを共送達することによる抗腫瘍効果をより強化する。
【０１２６】
凍結腫瘍切片5μmについて、DNA断片化検出キット(Life Technologies, Carlsbad, California, USA)を用いてその使用説明書に従って、TdT媒介dUTPニック末端標識（TUNEL）反応を行い、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で観察した。アポトーシス細胞におけるDNA断片を、フルオレセイン結合デオキシヌクレオチド（緑色）で染色し、その核をDAPI（10μg/ml）で染色した。アポトーシス細胞の割合を、Image J(ソフトウエア)を用いてTUNEL陽性細胞数／全細胞数の比として決定した。このTUNELアッセイは、NCP-1/siRNA群におけるDNA断片の蛍光強度とアポトーシス細胞の相対的割合が、他の群のものより高いことを示し、その抗癌効果が優れていることを示している（表6）。図4（c）も参照されたい。
【表６】
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【０１２７】
１．１１．  NCP/1-チオール化siRNA：
チオール化siRNA（Bcl-2 siRNA及びサバイビンsiRNA）を、1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DSPE)-スクシンイミジル3（2-ピリジルジチオ）プロピオネート（SPDP）で抱合して、DSPE-siRNA抱合体を得た。1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスフェート(DOPA)でキャップされたNCP-1ナノ粒子を、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DOPC)、コレステロール、20モル％1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン-N-[アミノ（ポリエチレングリコール）2000](DSPE-PEG2k)、及びDSPE-siRNAを用いて、シスプラチン：siRNA重量比4:1で、コーティングした。
NCP-1/チオール化siRNAのZ平均サイズ、PDI、及びゼータ電位は、動的光散乱(DLS)測定により、それぞれ105.3±6.2nm、0.112±0.004、及び-4.8±1.3 mVであった。siRNAの封入効率及び積載効率は、Quant-iT RiboGreen RNAキットを用いた測定により、それぞれ、77.84％及び4.86重量％であった。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いてNCP-1/siRNAの形態を観察した結果、球状及びPBS中の単分散であった。
【０１２８】
NCP-1/siRNAのsiRNAの放出を、グルタチオン（GSH）を4.5μM（細胞外環境）又は10mM（細胞内環境）添加して、PBS中で評価した。GSHを添加しないPBS中のsiRNAの放出は遅く、10mMのGSHを含むPBS中のsiRNAの放出は促進された。図5（a）を参照されたい。細胞に入ると、DSPE-siRNAのジスルフィド結合が還元剤(GSH)によって急速に切断され、siRNAの放出が促進された。
24時間のトランスフェクションの後、siRNA用量6 nMでNCP/siRNAでトランスフェクトしたA2780/CDDP細胞における、Bcl-2及びサバイビンのmRNA発現及びタンパク質産生を測定した。Bcl-2及びサバイビンのmRNA発現及びタンパク質産生は、それぞれ、リアルタイム-PCR及びELISAによって測定した。NCP-1処理は、mRNA発現に減少効果をもたらした。図5（b）を参照されたい。SKOV-3細胞におけるBcl-2及びサバイビンのタンパク質産生は、図5（c）に示され、A2780/CDDP細胞におけるBcl-2及びサバイビンのタンパク質産生は図5（d）に示されている。Zncontrol/siRNAは、強力な遺伝子サイレンシングを媒介することができなかった。これは、効率的なエンドソーム脱出の欠如に起因しているのかもしれない。NCP-1/siRNAは、Bcl-2及びサバイビンの発現を大幅にダウンレギュレートした。
【０１２９】
A2780/CDDP細胞を、1mlあたり107個の細胞の濃度（注射当たり200μL）で、雌の無胸腺ヌードマウス（6週）に腹腔内（i.p.）注射した。腫瘍細胞注射後6日目から、3日ごとに、このマウスに、PBS、NCP-1（シスプラチン0.5mg/Kg）、及びNCP-1/チオール化siRNA（シスプラチン0.5mg/Kg 、siRNA0.125mg /kg）を腹腔内（i.p.）注射し、合計3回注射した。このマウスの体重を、0日目に測定し、最初の薬剤投与後毎日モニターした。深刻な健康問題が生じた場合マウスを屠殺した。
PBS（対照）及びNCP-1（対照に対するNCP-1/siRNA、一方向ANOVAによるP=0.01472）と比較して、NCP-1/siRNAは生存期間を顕著に増加させる。NCP-1対照に対するNCP-1/siRNA、一方向ANOVAによるP=0.3739）は、PBS以上の生存利益を示さなかった。図7を参照されたい。
【０１３０】
実施例２
化学療法用薬剤を順次積載した多孔性ナノ粒子配位高分子
【化３】
2020011974.tif 000012
スキーム３：シスプラチンのプロドラッグ：シス，シス，トランス-Pt(NH3)2Cl2(OEt)(O2CCH2CH2COOH)の合成
スキーム３に示すように、シスプラチンのプロドラッグ：シス，シス，トランス-Pt(NH3)2Cl2(OEt)(O2CCH2CH2COOH)を合成した。具体的には、エタノール中でシスプラチンを過酸化水素と反応させ、一つの水酸基と一つのエトキシリガンドを有する中間体を得た。次に、この中間体を無水コハク酸と反応させて、プロドラッグを得た。
【０１３１】
【化４】
2020011974.tif 000013
スキーム４：アミノ−トリフェニルジカルボン酸（アミノ−TPDC）リガンドの合成
【０１３２】
Zr6(μ3-O)4(μ3-OH)4二次構成単位（SBU）とジカルボキシレート架橋リガンドに基づくナノスケール配位高分子（NCP）は、高度に多孔性であり、また、SBUの高い連結性及びZrと酸素原子との間の強力な相互作用により、水性環境で安定である。この材料は、オスロ大学（UiO）のLillerudとその共同研究者によって発見されたので、UiOと呼ばれている。ZrCl4のDMF溶液とアミノ-TPDC（上記のスキーム4で作製された）を80℃で5日間加熱することにより、アミノ-TPDC架橋リガンドを有するUiO ナノスケール配位高分子（NCP）を合成した。合成されたままのUiO材料は、粉末X線回折（PXRD）測定の結果、結晶性であり、透過型電子顕微鏡（TEM）画像によれば、六角板状の形態を呈する。高分解能TEM画像によれば、格子縞間の距離は1.85 nmであり、d（111）の予測値1.83 nmに一致した。高速フーリエ変換パターン（FFT）によれば、観察方向に沿って3回対称性であった。シスプラチンのプロドラッグである、シス，シス，トランス-Pt(NH3)2Cl2(OEt)(O2CCH2CH2COOH)（上記スキーム3）を、アミド結合を介して、UiOの細孔内に充填した。この形成物をUiO-シスと呼ぶ。NMR分光法により、シスプラチンプロドラッグの共有結合を確認した。また、粉末X線回折（PXRD）測定は、UiO-シスがUiO-68と同型構造であることを示している。UiO-シスのシスプラチン積載量は、ICP-MSにより、12.3±1.2重量％であった。
【０１３３】
水中でUiO-シスとsiRNAとを、シスプラチン：siRNAを質量比4.5:1で、単純に混合することにより、UiO-シスにsiRNAを積載させた。この形成物をsiRNA/UiO-シスと呼ぶ。理論に束縛されるものではないが、このsiRNAは、siRNA骨格上のリン酸残基とナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）表面上の空いているZr部位との間の複数の配位結合を介して、ナノスケール配位高分子（NCP）表面に結合していると考えられる。透過型電子顕微鏡(TEM)によって、siRNAの積載はナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）の形態を変化させないことが示された。動的光散乱（DLS）測定により、UiO、UiO-シス及びsiRNA/UiO-シスの平均直径は、それぞれ、98±11 nm（PDI=0.070）、103±17 nm（PDI=0.124）、及び128±3nm（PDI=0.116）であった。このsiRNA/UiO-シスのDLS直径が大きいことは、UiO表面上にsiRNAが存在していることと一致する。ナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）のsiRNAの結合能力は、ゲル電気泳動によって確認され、siRNA/UiO-シスについてsiRNAバンドの移行の完全な遅滞によって証明され、ナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）が効率的にその表面上にsiRNAを「取り込む」ことができることを示す。また、siRNA積載効率（LE）を、定量的蛍光法により測定した。蛍光標識siRNA（TAMRA-siRNA）を用いてsiRNA/UiO-シスを形成した。その積載効率（LE）は81.6±0.6％と高かった。理論に束縛されるものではないが、表面上の立体障害の結果として、ナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）はリボヌクレアーゼ分解からsiRNAを保護すると考えられる：血清中でsiRNA/UiO-シスを4時間までインキュベートすると、siRNAのバンドがはっきりと見えた。一方、裸のsiRNAは全く同じ条件で分解した。興味深いことに、ナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）表面のsiRNA「コーティング」は、タンパク質の吸着を著しく遅滞させる。これは、siRNAが結合することによりナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）が安定化している可能性を示唆する。
【０１３４】
siRNAの高い取り込みレベルとエンドソーム脱出は、効率的なsiRNA媒介遺伝子サイレンシングのための2つの必要条件である。裸のsiRNA溶液と比較して、siRNA/UiO-シスのsiRNAの取り込み量は、大幅に増加しており、これは、ナノスケール配位高分子（NCP）がエンドサイトーシス経路を介してsiRNA内在化を促進することを示す。また、siRNAの取り込みを、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で直接観察した。大量のsiRNAが、SKOV-3細胞の細胞質に局在していた。更に、リン酸ジルコニウムの溶解度は非常に低く（Ksp=10-134）、リン酸イオンへのZr（IV）の親和性が高いことを示している。リン酸基濃度が比較的高い（2mM）酸緩衝生理食塩水（PBS）は、水と比較して、顕著にsiRNAの放出を促進した。siRNAがUiO-シスから解離可能であり、エンドソーム内においては、細胞外環境よりも、内因性リン酸イオンの濃度が高いため、UiO-シスがエンドソームに内在化及び捕捉後に分解することができると、予測することは妥当である。解離したZrイオンは、負に帯電したリン酸基に富むエンドソーム膜に結合して、エンドソームの構造を破壊し、補足されていたsiRNAの放出を容易にすることができる。この仮説は、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）を用いた研究によってサポートされている。2時間のインキュベーション後に、siRNA/UiO-シス中のsiRNAはエンド/リソソーム捕捉から逃れることができた。これは、細胞質内に、染色されたsiRNAと蛍光標識したリソソームの共局在が無いことにより示される。
【０１３５】
SKOV-3細胞におけるsiRNA/UiO-シスによって媒介されるトランスフェクション効率を評価した。siRNA/UiO-シスは、酵素結合免疫吸着検定法（ELISA）により測定されたsiRNA濃度0.4μg/ml（30nM）において、SKOV-3細胞における強力な遺伝子サイレンシングを誘発した。興味深いことに、siRNAの投与量を3分の1にしたプールsiRNA/UiO-シスは、単一siRNA/UiO-シスに比べて、遺伝子サイレンシング効率は同等であり、これは、プールsiRNAの相乗サイレンシング効果によるものである可能性がある。比較として、遊離siRNA溶液、UiO-シス、及びUiOのいずれも、遺伝子発現をダウンレギュレートすることはできなかった。
【０１３６】
サバイビン、Bcl-2及びP-gpを含む３つの 多剤耐性（MDR）-関連遺伝子の効率的かつ同時ノックダウンが、卵巣癌細胞のシスプラチン耐性を効果的に逆転させることができるかどうかを調べるために、遊離シスプラチン、UiO-シス、及びsiRNA/UiOの細胞毒性を、シス3-（4,5-ジメチルチアゾール-2-イル）-5-（3-カルボキシメトキシフェニル）-2-（4-スルホフェニル）-2H-テトラゾリウム（MTS）アッセイによって評価した。遊離シスプラチン、UiO-シス、及びsiRNA/UiOのシスプラチンIC50値は、それぞれ、48.5±4.3、47.8±5.2、及び4.2±2.0μMであった。siRNA用量を12倍にしたsiRNA/UiOで処理した場合、SKOV-3細胞における細胞傷害性は観察されなかった（細胞生存率96.2±3.4％）。ナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）を利用して、プールsiRNA及びシスプラチンを共送達することにより、遊離シスプラチンとUiO-シスに比べて、IC50値は劇的に減少した（約1/12）。この結果は、シスプラチン耐性卵巣癌細胞は、siRNA/UiO-シスでトランスフェクトされた後に再感作されることができること、及びsiRNAとシスプラチンの相乗効果が、インビトロ化学療法の有効性を著しく増強したことを示唆する。また、UiO用量0.5 mg/ml（siRNA/UiO-シスのIC50UiO用量よりも50倍高い）におけるブランクUiOの細胞毒性を評価した。細胞生存率は98.1±5.4％であり、UiOの毒性が無いことを示唆した。
【０１３７】
siRNA/UiO-シスの増強された細胞毒性が、ネクローシスではなく、細胞のアポトーシスによって引き起こされたことを実証するために、DNAラダー及びAnnexin V結合染色アッセイを行った。対照、UiO-シス、及び遊離シスプラチン群において、DNA断片化は検出されなかった。siRNA/UiO-シスで処理した細胞は、特徴的なDNA断片化又はラダーを示し、siRNA/UiO-シスにより誘導される細胞毒性がアポトーシスと関連していたことを実証した。Annexin V結合染色は、siRNA/UiO-シスによって誘導されるアポトーシスについて更なる証拠を提供した。多剤耐性（MDR）関連遺伝子サイレンシングをトリガーするために、ナノスケール金属−有機フレームワーク（NMOF）に積載されたsiRNAを、24時間のインキュベーションの後に、細胞質内に内在化した。Annexin V結合体は、siRNA/UiO-シスで処理した細胞でははっきりと見えたが、siRNA/UiO（プールsiRNAのみ）又はUiO-シス（シスプラチンのみ）で処理された細胞ではそうではなかった。この結果は、シスプラチンとプールsiRNAの共送達が、多剤耐性（MDR）関連遺伝子発現のダウンレギュレーションと化学療法用薬剤との相乗効果により、シスプラチン耐性細胞において細胞アポトーシスを誘導することができることを示す。
【０１３８】
実施例３
光増感剤と化学療法用薬剤を有するナノ粒子配位高分子の材料及び方法
３．１．  材料、細胞株及び動物：
全ての出発物質は、特に断りのない限り、Sigma-Aldrich Corporation (St. Louis, Missouri, USA)及びFisher (Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA)から購入し、さらに精製することなく使用した。1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスフェート(DOPA)、1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DSPC)、コレステロール及び1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン-N-[アミノ（ポリエチレングリコール）2000](DSPE-PEG2k)は、Avanti Polar Lipids (Alabaster, Alabama, USA)から購入した。ヒト頭頸部癌細胞株HNSCC135（シスプラチン感受性）、SCC61（シスプラチン感受性）、JSQ3（シスプラチン耐性）、及びSQ20B（シスプラチン耐性）は、Dr. Stephen J. Kron (Department of Molecular Genetics and Cell Biology, The University of Chicago, Chicago, USA)から親切にも提供された。これらの細胞株は、20％ウシ胎児血清(FBS, Hyclone, Logan, Utah, USA)を含むDME/F12（1：1）培地(Gibco, Grand Island, New York, USA)中で培養した。マウス結腸腺癌細胞CT26は、The American Type Culture Collection (Rockville, Maryland, USA)から購入し、10％FBSを補充したRPMI 1640培地(Gibco, Grand Island, New York, USA)中で培養した。胸腺欠損雌性ヌードマウス（6週20〜22 g）はHarlan Laboratories, Inc. (Indianapolis, Indiana, USA)から提供された。
【０１３９】
３．２．  頭頸部癌細胞のNCP-1-ピロリピッド取り込み過程：
SQ20B細胞におけるNCP-1粒子の細胞取り込みを、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)により定量した。SQ20B細胞を、5×105細胞/ウェルで6ウェルプレートに播種し、24時間インキュベートした。これらの細胞に、NCP-1-ピロリピッド、NCP-1、遊離シスプラチン、またはポルフィサム(porphysome)を、それぞれ、シスプラチン用量5μM又はピロリピッド用量1.5μMで添加した。1、2、4、及び24時間インキュベートした後、SQ20B細胞を回収し、PBSで3回洗浄し、血球計で計数した。これらの細胞を3000rpmで5分間遠心分離し、細胞ペレットを濃硝酸500μLで消化した。24時間後、この消化物を水で希釈し、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)でPt濃度を測定した。結果は、105細胞あたりのシスプラチン量（ng）として表した。細胞に取り込まれているピロリピッドの量を、分光光度計（RF-5301PC、島津製作所、京都、日本）を用いて定量化した。SQ20B細胞を、NCP-1-ピロリピッドと共に1、2、4、及び24時間インキュベートした後、PBSで3回洗浄し、血球計で計数し、0.5％SDS（pH8.0）に溶解した。ピロリピッドの蛍光強度を蛍光法（λex= 427 nm、λem= 675 nm）で測定した。結果は、105細胞あたりピロリピッド量（ng）として表した。
【０１４０】
SQ20B細胞におけるシスプラチンとピロリピッドの流出を、次のようにして定量した。NCP-1-ピロリピッド、NCP-1、遊離シスプラチン、またはポルフィサム(porphysome)を、それぞれ、シスプラチン用量5μM又はピロリピッド用量1.5μMで添加した。4時間インキュベートした後、培地を捨て、これらの細胞をPBSで3回洗浄した。各ウェルに新鮮な培養培地2mLを添加し、これらの細胞を更に37℃5％CO2の条件でインキュベートした。1、2、4及び24時間インキュベートした後、培養培地を回収し、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)でPt濃度を測定し、シスプラチンの流出を定量した。ピロリピッドの流出を決定するために、0.5％のTriton X-100を加えた後、培地中のピロリピッド量を蛍光法により定量した（λex= 427 nm、λem= 675 nm）。結果は、4時間の細胞取り込み量に対する、流出したシスプラチン又はピロリピッドの量の割合として表した。ピロリピッドの内在化及び細胞内分布を共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で直接観察した。
NCP-1-ピロリピッドナノ粒子を、SQ20B細胞と共に、それぞれ、1、2、4及び24時間インキュベートした。これらの細胞を、PBSで3回洗浄し、4％パラホルムアルデヒドで固定し、405 nmのレーザーを用いた共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）（オリンパスFV1000）で観察した。
【０１４１】
３．３．  頭頸部癌細胞中のNCP-1-ピロリピッドの細胞毒性：
NCP-1-ピロリピッドの細胞毒性を、シスプラチン耐性のSQ20B及びJSQ3細胞並びにシスプラチン感受性のHNSCC135及びSCC61細胞を含む4つの頭頸部癌細胞株で試験した。これらの細胞を2500個細胞/ウェルで96ウェルプレートに播種した。24時間インキュベートした後、これらの細胞を、種々のシスプラチン濃度又はピロリピッド濃度の、NCP-1-ピロリピッド、ポルフィサム、NCP-1、及び遊離シスプラチンで処理した。24時間のインキュベーション後、これらの細胞を60mW/cm2の発光ダイオード（LED）光（670 nm）で15分間照射した（54 J/cm2に相当）。照射処理なしの細胞を対照とした。これらの細胞をさらに48時間インキュベートした。細胞生存率を（3-（4,5-ジメチルチアゾール-2-イル）-5-（3-カルボキシメトキシフェニル）-2-（4-スルホフェニル）-2H-テトラゾリウム）（MTS）アッセイ(Promega Corporation, Madison, Wisconsin, USA)により測定し、それに応じてIC50値を計算した。
【０１４２】
３．４．  フローサイトメトリー：
SQ20B細胞を1×106細胞/ウェルで6ウェルプレートに播種し、更に24時間培養した。培地を、10％FBSを含有する新鮮な培地2mLで置き換えた。これらの細胞に、遊離シスプラチン、NCP-1、NCP-1-ピロリピッド、Zncontrol-ピロリピッド、ポルフィサムを、それぞれ、シスプラチン濃度5μM又はピロリピッドの同等濃度で1.5μg/mLで添加した。PBSでインキュベートした細胞を対照とした。24時間のインキュベーション後、これらの細胞を、発光ダイオード（LED）光（670 nm）を用いて、60mW/cm2で15分間照射した（54J/cm2に相当）。48時間のさらなるインキュベーションの後、浮遊細胞及び接着細胞を回収し、Alexa Fluor 488 Annexin V/Alexa Fluor 488 Annexin V及びＰを備えた死細胞アポトーシスキット(Invitrogen, Carlsbad, California, USA)を用いて、その取扱説明書に従って、染色した。アポトーシス及びネクローシスをフローサイトメーター(LSRII Blue, Becton, Dickinson, and Company, Franklin Lakes, New Jersey, USA)で調べた。
【０１４３】
３．５．  薬剤動態及び組織分布：
マウスの右脇腹に100万のCT26細胞を皮下注射し、腫瘍を100mm3まで成長させ、NCP-1-ピロリピッドをシスプラチン用量3mg/kgで静脈内投与した。薬剤投与後5分、1時間、3時間、8時間、24時間、及び48時間で、動物（マウス）を屠殺した（時間点当たり3匹）。その血液、肝臓、肺、脾臓、腎臓、及び膀胱を採取した。器官及び血液を濃硝酸で24時間消化し、Ptの濃度を誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)で分析した。5分、1時間、3時間、8時間、24時間、及び48時間後に採取した血液中のピロリピッド量を測定した。簡潔には、この血液を、3000rpmで10分間遠心分離し、血漿を分離した。ピロリピッドを抽出し、凝集を防止するために、この血漿に、メタノール及び0.25％トリトンX-100を添加した。ピロリピッド濃度を、UV-可視分光法により測定した。
【０１４４】
３．６．  生体内抗腫瘍効果：
光線力学療法（PDT）におけるNCP-1-ピロリピッドの有効性を、SQ20B皮下異種移植マウスモデルを用いて検討した。6週の胸腺欠損雌性ヌードマウスの右脇腹領域にSQ20B細胞懸濁液を皮下接種して（5×106細胞/マウス）、腫瘍を有するマウスを確立した。比較のため次の5つのグループを含む：対照としてPBS投与と照射；NCP-1投与と照射；ポルフィサム投与と照射；NCP-1-ピロリピッド投与と照射；照射なしのNCP-1-ピロリピッド投与。腫瘍が100mm3に達した時点で、動物（マウス）に、NCP-1、NCP-1-ピロリピッド及びポルフィサムを、シスプラチン用量0.5mg/kg（ピロリピッド用量0.5mg/kgに相当する）で静脈内注射した。注射の24時間後、マウスを2％（v/v）イソフルランで麻酔し、腫瘍を発光ダイオード（LED）(670nm)で30分間照射した。このエネルギー放射照度は100mW/cm2であり、総光線量は180 J/cm2であった。注射と光線力学療法（PDT）の両方を、週に一度、合計2回行った。
治療効果を評価するため、腫瘍増殖及び体重変化をモニターした。腫瘍の大きさを、毎日デジタルノギスで測定した。腫瘍容積を次のように算出した：（幅2×長さ）/2。12日目にすべてのマウスを屠殺し、切除した腫瘍を撮影し、秤量した。腫瘍を、最適な切削温度（OCT）の媒体中で包埋し、5μmの厚さで切り出し、ヘマトキシリン及びエオシン（H＆E）染色し、in vivoでアポトーシスを定量するために、組織病理学的分析とTdT媒介dUTPニック末端標識(TUNEL, Invitrogen, Carlsbad, California, USA)アッセイを行った。マウス屠殺後、肝臓、肺、脾臓、及び腎臓を切除し、その後、OCT媒体に包埋し、5μmの厚さで切り出し、H＆Eで染色し、光学顕微鏡(Pannoramic Scan Whole Slide Scanner, Perkin Elmer, Waltham, Massachusetts, USA)で毒性を観察した。エンドポイントで血液を回収し、酵素結合免疫吸着検定法（ELISA, R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, USA）で、血清TNF-α、IFN-γ及びIL-6を測定した。
【０１４５】
実施例４
光増感剤及び化学療法用薬剤を備えたナノ粒子配位高分子
４．１．  NCP-1-ピロリピッドの調製とキャラクタリゼーション：
トリトンX-100/1-ヘキサノール/シクロヘキサン/水の逆マイクロエマルジョン中で、Zn(NO3)2とシスプラチンのプロドラッグ（シス，シス，トランス-[Pt(NH3)2Cl2(OCONHP(O)(OH)2)2]）との混合物を、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-リン酸ナトリウム塩（DOPA）と共に室温で激しく30分間攪拌して、透過型電子顕微鏡による直径が20nm及び動的光散乱による直径が54.1nmの球状DOPAコートNCP-1粒子を得た。誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）により測定されたNCP-1のシスプラチン積載量は25±2重量％であった。
ピロリピッド、コレステロール、1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン（DSPC）のテトラヒドロフラン（THF）溶液（80μL）（DSPC/コレステロール/DSPCのモル比=1:1:2）、20モル％DSPE-PEG2K、及びDOPAでキャップされたNCP-1を、60℃の30％（v/v）エタノール/水500μL中で１分間撹拌して、ピロリピッドでコートされペグ化されたNCP-1(即ち、NCP-1-ピロリピッド)を得た。より具体的には、ピロリピッド、コレステロール、DSPCのTHF溶液（80μL）（DSPC/コレステロール/DSPCのモル比=1:1:2）、20モル％のDSPE-PEG2K、及びDOPAでコートされたNCP-1を、60℃で30％（v/v）エタノール/水500μLに加えて、ピロリピッドでコーティングされたNCP-1（NCP-1-ピロリピッド）を作製した。この混合物を1700 rpmで1分間撹拌した。THF及びエタノールを完全に蒸発させ、NCP-1-ピロリピッド溶液を室温まで冷却した。NCP-1-ピロリピッドを13000rpmで30分間遠心分離し、続いて、上清を除去し、この粒子をリン酸緩衝溶液（PBS）中に再懸濁した。
【０１４６】
NCP-1-ピロリピッドは、自己凝縮性で非対称の脂質二重層を含み、光線力学療法（PDT）のための光増感剤（PS）としてのピロリピッド、脂質二重層を形成するための脂質成分としてのDSPC、脂質二重層構造を整え、安定化し、凝縮させるための脂質賦形剤としてのコレステロール、及び「ステルス性」と長循環特性を付与するDSPE-PEG2Kを備える。その後のインビトロ及びインビボ実験で使用する前に、ナノ粒子懸濁液中のTHFとエタノールを完全に蒸発させた。誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS, Agilent 7700X, Agilent Technologies, Santa Clara, California, USA)を用いてNCP-1のPt濃度を分析し、シスプラチン積載量を計算した。リン酸緩衝溶液（PBS）中で、NCP-1-ピロリピッドの粒子サイズ及びゼータ電位を、ゼータサイザー(Nano ZS, Malvern, UK)を用いて測定した。透過型電子顕微鏡（TEM、Tecnai Spirit, FEI, Hillsboro, Oregon, USA) を用いて、NCP-1-ピロリピッドの形態を観察した。ウシ血清アルブミン(BSA) 5mg/mLを含有するPBS中37℃で24時間までインキュベートしたナノ粒子の粒径及び多分散性指数（PDI）を、動的光散乱(DLS)により、記録することにより、NCP-1-ピロリピッドの構造安定性を評価した。
【０１４７】
NCP-1-ピロリピッドは、凝集することなく均一な球状ナノ粒子の形態を示した。リン酸緩衝生理食塩水（PBS）中に分散したNCP-1-ピロリピッドの動的光散乱(DLS)測定により、Z平均直径、多分散性指数（PDI）及びゼータ電位は、それぞれ、108.0±0.2nm、0.136±0.012、及び-2.3 mVであった。NCP-1-ピロリピッドのサイズが小さく表面電荷が中性に近いことは、in vivo用途での使用可能性を示唆する。また、その粒子をBSA 5mg/mLを含有するリン酸緩衝生理食塩水（PBS）中でインキュベートして24時間まで観察した結果、粒径と多分散性指数（PDI）が一定であったことから、NCP-1-ピロリピッドは生理的環境において良好な構造的安定性を示した。
ピロリピッドは、THFに溶解すると、400nm周辺にブロードなSoretバンドを示し、669nmに明確なQ-バンドを示した。DOPAでキャップされたNCP-1粒子は、669nmの吸収を示さなかった。NCP-1の表面に塗布した後、ピロリピッドはQ-バンドを維持し、これはピロリピッドのコート量を定量するために利用された。脂質をコーティングした後、NCP-1-ピロリピッドを遠心分離し、上清と沈殿物の両方におけるピロリピッド量を、UV-可視分光法によって決定した。1mgのNCP-1の表面に、約265.6μgのピロリピッドが塗布されていた。これは、NCP-1-ピロリピッドにおけるシスプラチンに対するピロリピッドの重量比が約1:1(モル比約1:3)であることに相当する。
ポルフィサム(porphysome)は、Zheng 及びその共同研究者が報告した方法に従って作製された(Jin, C.S., et al., Adv Healthcare Mater. 3(8), 1240-1249 (2014); and Lovell, J.F. et al., Nat Mater. 10, 324-332 (2011))。動的光散乱(DLS)測定により、ポルフィサムのZ平均直径及び多分散性指数（PDI）は、それぞれ、152.7 nm及び0.150であった。本実施例において、ポルフィサムは単剤療法の対照として使用された。
【０１４８】
４．２．  光化学：
一重項酸素センサ緑（SOSG）試薬(Life Technologies, Carlsbad, California, USA)を用いて、NCP-1-ピロリピッドによって生成される一重項酸素を検出した。脂質をコーティングした後、NCP-1-ピロリピッドを13000rpmで30分間遠心分離した。遊離脂質、リポソーム、及びポルフィサムを含む上清を捨て、ペレットをリン酸緩衝生理食塩水（PBS）中に再懸濁した。新たに調製したSOSG試薬のメタノール溶液（5mM）5μLを、NCP-1-ピロリピッド(無傷)のPBS溶液 2mLと混合し、又は、0.5％トリトンX-100を用いて破壊した。NCP-1-ピロリピッドと同じピロリピッド濃度で0.5％トリトンX-100を添加したポルフィサムを対照とした。これらのサンプルを、波長が670nmでエネルギー放射が120mW/cm2の発光ダイオード（LED）を用いて、10、20、30、40、50、100、250、500及び1000秒間処理し、SOSGの蛍光（励起504 nm、発光525 nm）を測定した。この発光範囲内でピロリピッドの蛍光の寄与はなかった。
ピロリピッドは、NCP-1-ピロリピッドの表面上の高配向及び非対称脂質二重層に組み込まれた。ピロリピッド積載量が十分に高い場合、ピロリピッドの蛍光は、自己消光し、その光化学に影響を与える。実際、その脂質層が無傷な場合、NCP-1-ピロリピッドにおけるピロリピッドの蛍光は効率的に消光した（消光効率>96％）。脂質二重層を破壊させることができる界面活性剤であるトリトンX-100を添加した後、この破壊されたNCP-1-ピロリピッドから離れたピロリピッドはその蛍光を取り戻した。一重項酸素センサ緑（SOSG）試薬によって測定された1O2の生成は無視できる程度だったので（表7）、無傷のNCP-1-ピロリピッドにおける励起状態にあるピロリピッドは、高度に消光され、三重項酸素へのエネルギー移動は認められなかった。対照的に、トリトンX-100で脂質層が破壊された後、NCP-1- ピロリピッドは効率的に1O2を生成した（表7）。破壊された脂質層を有するNCP-1-ピロリピッドの1O2発生効率は、同じピロリピッド濃度でトリトンX-100を添加した後のポルフィサムのものと同様であった（表7）。したがって、脂質層が無傷であるか否かは、照射による1O2生成を制御するための「スイッチ」として活用することができる。
【０１４９】
【表７】
2020011974.tif 000014
【０１５０】
４．３．  細胞取り込み機構と細胞内脂質解離：
まず、ヒト頭頸部癌細胞SQ20Bで、NCP-1-ピロリピッドのエンドサイトーシス経路を調べた。特定の内在化経路を遮断するために、この細胞を一連の取り込み阻害剤と共にプレインキュベートし、次にNCP-1-ピロリピッドと共にインキュベートした。アジ化ナトリウム(NaN3)、クロルプロマジン、ゲニステイン及びMe-β-CDで処理した細胞では、NCP-1-ピロリピッドの取り込みが著し減少したが（それぞれ、81.2±6.0％、69.3±1.8％、59.3±1.7％及び68.4±1.1％）、ワートマニンで処理した細胞では、NCP-1-ピロリピッドの取り込みは減少しなかった（8.4±4.3％）。これは、細胞の取り込みが、エネルギー依存性、クラスリン/カベオラ/脂質ラフトを介したエンドサイトーシスであって、微飲作用ではないことを示している。
NCP-1-ピロリピッドの細胞取り込みの時間依存性を、SQ20B細胞において、24時間までのインキュベーションの時間で評価した。遊離シスプラチン、ポルフィサム、元のNCP-1（シスプラチンのプロドラッグを運搬し、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン（DOPC）、コレステロール及びDSPE-PEG2Kでコーティングされている）を比較として用いた。24時間までの時間に渡って、シスプラチンとピロリピッド両方の取り込み量は一定なので、NCP-1-ピロリピッドの細胞への取り込みは、迅速であり、1時間以内に完了したといえる。更に、24時間の実験全体で、NCP-1-ピロリピッドについてシスプラチンとピロリピッドの取り込み量はほぼ同じであった（表8）。NCP-1-ピロリピッドにおけるシスプラチンに対するピロリピッドの重量比が約1:1であることを考慮すると、理論に束縛されるものではないが、NCP-1-ピロリピッドは、その完全な形態で細胞に入ると考えられる。遊離シスプラチンを除き、シスプラチンとピロリピッドの細胞取り込みは、24時間の実験を通して一定のままであった。NCP-1-ピロリピッドのシスプラチンとピロリピッドの両方の取り込み量は、NCP-1とポルフィサムのものより高かった。
【０１５１】
【表８】
2020011974.tif 000015
【０１５２】
NCP-1-ピロリピッドの細胞取り込み機構を理解するために、異なる製剤中のシスプラチンとピロリピッドの流出を測定した。SQ20B細胞を、NCP-1-ピロリピッド、NCP-1、遊離シスプラチン及びポルフィサムと共に4時間インキュベートし、その培養培地を新鮮な培地と交換し、さらに1、2、4及び24時間インキュベートした。培地中に検出されたシスプラチン又はピロリピッドの量を、4時間の取り込み量と比較し、流出割合とした（表9）。NCP-1-ピロリピッドは、24時間のインキュベーションの間、シスプラチンとピロリピッドの無視できる流出割合（<1.5％）を示した。ポルフィサムは、NCP-1-ピロリピッドと同程度の低いピロリピッド流出割合を示した。遊離シスプラチンの流出割合は時間と共に増加し（24時間で20.0％）、シスプラチン濃度が低いNCP-1-ピロリピッドとNCP-1よりも顕著に高かった。NCP-1のシスプラチン流出は、経時約8％で推移し、NCP-1-ピロリピッド（<1.5％）よりも高かった。
【０１５３】
【表９】
2020011974.tif 000016
【０１５４】
共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）イメージング法や生細胞イメージング法を利用して、NCP-1-ピロリピッドの細胞内在化及び脂質解離を直接観察した。波長405nmのレーザーを使用して、ピロリピッドを可視した。興味深いことに、最初の2時間のインキュベーションの間、CLSMイメージング法や生細胞イメージング法により、ピロリピッドの蛍光は観察されなかった。しかし、ピロリピッドの蛍光は、2時間のインキュベーションの後に現れ、時間とともに増加した。CLSM画像は、ピロリピッドの一部は細胞膜に組み込まれ、残りは細胞質に分布したことを明らかにした。先に示したように、無傷の脂質層を有するNCP-1-ピロリピッドは、ほぼ完全な蛍光消光を示した。これらの結果を総合すると、NCP-1-ピロリピッドは、その無傷な形態で細胞に入り、最初の2時間は構造的完全性を維持し、続いて、脂質層が解離し、脂質が細胞膜と細胞質へ細胞内分布することを示唆している。ピロリピッドは、細胞膜への取り込まれた後、その細胞膜のダイナミクス、気孔率、及び透過性を変更し、それにより24時間に至るまでシスプラチンとピロリピッドの両方の流出を減少させると考えられる。この発見は、NCP-1-ピロリピッドが、シスプラチンとピロリピッドの両方の効率的な送達媒体として機能し、そのためNCP-1-ピロリピッドが併用化学療法と光線力学療法（PDT）のための有用な組成物であることを示している。
【０１５５】
さらに、このコア-シェル型ナノ構造の細胞内の運命を調べるために、Chlorin e6で標識されたNCP-1（NCP-1'）の脂質コーティングの間に、1モル％のフルオレセインイソチオシアネート(FITC)で標識した1,2-ジ(9Z,オクタデセノイル)-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン（FITC-DOPE）をドープし（形成物：NCP-1'-FITC-DOPE）、細胞内在化におけるソリッドコア（405nmのレーザーによるChlorin e6からの赤色蛍光）及び脂質（FITC-DOPEからの488nmの緑色蛍光）の分布を観察した。脂質解離機構を明らかにするために、Image J(ソフトウエア)を用いて、これら赤色蛍光と緑色蛍光の共局在化を定量した。その結果は、ナノスケール配位高分子（NCP）は細胞膜に吸着し、無傷のコアシェル型ナノ構造体として細胞に進入することを確認した。これは、共局在が97.5±5.8％であることにより証明される。ナノスケール配位高分子（NCP）が細胞に入ると、脂質層はコアから徐々に解離し、脂質の一部は細胞膜に組み込まれ、残りは細胞質に分布した。
【０１５６】
４．４．  化学療法と光線力学療法（PDT）の併用によるNCP-1-ピロリピッドの細胞毒性：
シスプラチンは、主にアポトーシスを誘導することにより、細胞毒性を引き起こす。また、光線力学療法（PDT）はアポトーシスとネクローシスの両方の経路で細胞毒性を引き起こす。化学療法と光線力学療法（PDT）を単一のナノ粒子に組み入れることにより、NCP-1-ピロリピッドは、照射により、アポトーシスとネクローシスの両方を効率的に誘発することができる。NCP-1-ピロリピッドのコア中のシスプラチンのプロドラッグは、生理学的条件下で安定であるが、エンドサイトーシス後のより還元細胞内環境では直ちに還元されて、トリガ方法でシスプラチンを放出することができる。放出されたシスプラチンは、アクア化し、DNAに結合して、アポトーシスを誘導し、これは効果的な化学療法になる。NCP-1-ピロリピッドは、その完全な形で細胞により内在化され、その脂質層は徐々に固体コアから解離し、細胞膜に移行するか又は細胞質に分布する。流出量は極僅かなので、シスプラチンは、DNAに結合すると効果的に細胞のアポトーシスを誘導し、一方、ピロリピッドは、細胞内に高濃度で蓄積され、照射により1O2を生成し、それによりアポトーシス及びネクローシスの両方を介して細胞死を引き起こす。
【０１５７】
NCP-1-ピロリピッドの細胞毒性を、4つのヒト頭頸部癌細胞（シスプラチン感受性のHNSCC135及びSCC61、並びにシスプラチン耐性のJSQ3及びSQ20B）について評価し、NCP-1（モノ化学療法）及びポルフィサム（モノ光線力学療法（PDT））によって誘導される細胞毒性と比較した。NCP-1と遊離シスプラチンのシスプラチンIC50は、細胞中で照射の有無による有意な差を示さなかった。これは、光が、光増感剤（PS）を含まない製剤で処理した細胞の生存率には影響を及ぼさないことを示している（表10）。照射なしの細胞中のNCP-1-ピロリピッドの細胞毒性は、NCP-1及び遊離シスプラチンの細胞毒性に近く、照射しないポルフィサム単独では、細胞内で細胞毒性を誘導しなかった。これらの結果は、ピロリピッドが、光活性化しないと、細胞毒性を示さないことを示している。照射後、NCP-1-ピロリピッドは、モノ化学療法（NCP-1）やモノ光線力学療法（PDT）（ポルフィサム）よりも優れた細胞毒性を示した。これは、照射後、4つのすべての癌細胞株について、シスプラチンIC50値とピロリピッドIC50値が有意に減少していることにより証明される（表10）。耐性SQ20B及びJSQ3細胞株では、照射ありのNCP-1-ピロリピッドのシスプラチンIC50値が、照射なしの、遊離シスプラチン、NCP-1及びNCP-1-ピロリピッドに比べて約一桁減少している。照射ありのNCP-1-ピロリピッドのピロリピッドIC50値は、SQ20B及びJSQ3細胞におけるポルフィサムと比較して、それぞれ、1/8.0と1/6.2に減少した。光活性化によるNCP-1-ピロリピッドの強化された細胞毒性は、化学療法と光線力学療法（PDT）の相乗効果によるものとすることができる。これらの発見は、フローサイトメトリーの結果で更に裏付けられる（表11）。
【０１５８】
【表１０】
2020011974.tif 000017
【０１５９】
【表１１】
2020011974.tif 000018
【０１６０】
４．５．  インビボ薬剤動態及び生体内分布の研究：
血液循環時間及び生体分布プロファイルを決定するために、CT26腫瘍を有するマウスについてNCP-1-ピロリピッドの薬剤動態（PK）研究を行った。誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)によりPtの分布を定量し（表12）、メタノールによる抽出後、血液中のピロリピッド量をUV-可視分光法によって定量した。ピロリピッド定量方法は、まずメタノール抽出時に血液からピロリピッドのほぼ完全な回復を示すことによって検証された。時間に対するPtとピロリピッドの両方の血液中の濃度は、非線形除去の1コンパートメントモデルに最も良く一致した。血液中のシスプラチンとピロリピッドの濃度は、48時間後の静脈注射まで同等であり、これは、NCP-1-ピロリピッドの脂質二重層が全身循環の間無傷のままであったことを示唆する。血液循環時のPtとピロリピッドの半減期は、それぞれ、9.0±1.8及び6.7±2.2時間であり、それぞれ、統計的に有意な差を示さなかった（表13）。
【０１６１】
【表１２】
2020011974.tif 000019
【０１６２】
【表１３】
2020011974.tif 000020
【０１６３】
長期の血液循環時間に加えて、NCP-1-ピロリピッドの組織分布プロファイルは、NCP-1-ピロリピッドが単核食細胞系（MPS）による取り込みを回避する能力を示した。これは、NCP-1-ピロリピッドの組織分布プロファイルが、肝臓（<9.2±0.1％）、脾臓（<16.7±3.5％）及び腎臓（<5.6±0.9％）において、低い%ID/g（%注射用量/g組織）を示していることから証明される。血中クリアランスが遅く、単核食細胞系（MPS）による取り込みが低いことは、薬剤の高い腫瘍蓄積をもたらし、投与後24時間で腫瘍取り込みのピーク23.2±2.4％ID/gをもたらす。NCP-1-ピロリピッドについてシスプラチンの腫瘍取り込みが非常に高いことは、ピロリピッドが細胞膜に取り込まれていることによりシスプラチン流出が少いことに部分的に起因するといえる。
異なる脂質組成を有する他のNCP-1-ピロリピッド製剤を試験した。例えば、外側脂質層にピロリピッド及びコレステロール（ピロリピッド/コレステロールのモル比= 1：1）並びに20モル％DSPE-PEGを有するNCP-1-ピロリピッド製剤は、静脈注射後に血液循環半減期1.55時間を示した。
【０１６４】
４．６．  SQ20B異種移植マウスモデルにおける抗腫瘍活性：
シスプラチン耐性SQ20Bヒト頭頸部癌皮下異種移植マウスモデルを用いて、NCP-1-ピロリピッドのインビボ抗腫瘍活性を評価した。全ての用量は、遊離のシスプラチン又はピロリピッド当量に基づく。SQ20B腫瘍を持つマウスに次の静脈内注射を行った：（1）リン酸緩衝生理食塩水（PBS）、（2）NCP-1、シスプラチン用量0.5mg/kg、（3）ポルフィサム、ピロリピッド用量0.5mg/kg、又は（4）及び（5）NCP-1-ピロリピッド、シスプラチン又はピロリピッド用量0.5mg/kgで週一回を二度、（5）は照射あり、（4）は照射なし。注射の24時間後に、グループ（1）〜（3）及び（5）のマウスを2％（v/v）イソフルランで麻酔し、腫瘍をLED 670nmで30分間照射した（100mW/cm2）。照射を追加したNCP-1-ピロリピッド（グループ5）のみが、シスプラチン耐性SQ20B腫瘍において、腫瘍容積の約83％の減少を示し（表14）、有意な腫瘍抑制を示した。他の4つのグループのマウスは、同様の腫瘍成長パターンを共有し、これは、モノ化学療法又はモノ光線力学療法（PDT）が、シスプラチン耐性SQ20B腫瘍モデルにおける腫瘍成長を阻害又は退行できなかったことを示す。NCP-1-ピロリピッドで処理したが照射なしのマウス（グループ4）は、腫瘍増殖抑制を示さず、これは、NCP-1-ピロリピッドが、光トリガーの方法で抗癌効果を達成することを示す。照射ありのNCP-1-ピロリピッドの腫瘍重量は、照射ありの対照の腫瘍重量の約1/62と小さかった（一方向ANOVA検定でP値0.001815）（表15）。併用療法は、この照射領域で体重減少や皮膚の損傷を引き起こさず、薬剤と光の用量が安全であったことを示す。
【０１６５】
【表１４】
2020011974.tif 000021
【０１６６】
【表１５】
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【０１６７】
４．７．  組織病理学的分析、インビボのアポトーシス、及び免疫応答：
NCP-1-ピロリピッドは、シスプラチン耐性ヒト頭頸部癌SQ20B異種移植マウスモデルに対して優れた腫瘍抑制活性を示した。切除した腫瘍の組織病理学的分析により、更にNCP-1-ピロリピッドの抗腫瘍効力が確認された。NCP-1-ピロリピッド投与及び照射で処理したマウスの腫瘍は、広い領域でアポトーシス及びネクローシスを示した。一方、他の治療を受けたマウスの腫瘍は、広い範囲で、生存癌細胞と大規模な血管系の構造を有していた。光線力学療法（PDT）は、3つの主な機構で腫瘍を根絶する：アポトーシス/ネクローシス、腫瘍細胞に対する免疫応答を活性化すること、及び腫瘍の酸素と栄養分を奪うために腫瘍血管構造を破壊すること。NCP-1-ピロリピッドと光の処理を受けたマウスの腫瘍において、マクロファージ（暗いブルーで染色された小核）、浸潤及び破壊された血管が観察された。さらにインビボのアポトーシスを実証し、定量化するために、切除した腫瘍についてTUNELアッセイを行った。表16に定量化されているように、NCP-1-ピロリピッド投与と照射による、DNA断片化の蛍光強度とアポトーシス細胞の相対的割合は、他のグループに比べて有意に高かった。NCP-1-ピロリピッド投与と照射は74.8±4.9％の腫瘍細胞のアポトーシスを誘導したが、他の4グループは、3.5％未満のアポトーシスしか引き起こさなかった。さらに、NCP-1-ピロリピッド投与と照射を受けたマウスでは、対照群と比較して、肝臓、腎臓、肺、及び脾臓の組織検査において変化が認められなかった。これは、NCP-1-ピロリピッド投与と照射は、主要な臓器への毒性が低いことを示唆している。
【０１６８】
【表１６】
2020011974.tif 000023
【０１６９】
化学療法及び光線力学療法（PDT）の組み合わせにより誘発される免疫応答を評価するために、マウスの血液をエンドポイントで収集し、血清を分離し、酵素結合免疫吸着検定法（ELISA）によりTNF-α、IL-6、及びIFN-γ産生を測定した。NCP-1-ピロリピッド投与と照射について、TNF-α（対照に対してP=0.047288）とIL-6（対照に対してP=0.031826）が僅かに高かったが（これは、光線力学療法（PDT）によって誘発された免疫反応が原因である可能性がある）、対照および単剤療法群の間で、これら3つのプロ炎症性サイトカインレベルについて有意差は観察されなかった（表17）。
【０１７０】
【表１７】
2020011974.tif 000024
【０１７１】
４．８．  まとめ：
ある実施態様では、NCP-1-ピロリピッドナノ粒子は、そのコア中にシスプラチンを25重量％含み、かつシェル中にピロリピッドを25重量％含み、大量の化学療法用薬剤及び光増感剤（PS）の両方を送達することができる。そして、NCP-1-ピロリピッドは、その活動場所で、トリガの方法で、その積載物を放出する。細胞外環境では、NCP-1-ピロリピッドは、その構造的完全性を維持する。細胞に入ると、脂質層は2時間以内に徐々にNCP-1-ピロリピッドのソリッドコアから解離し、ピロリピッドの一部は細胞膜に融合し、残部は細胞質に残る。脂質層を細胞内に放った後、NCP-1コアは、システインやグルタチオンなどの高濃度の内因性還元剤に対して高透過性になり、NCP-1中の金属-リガンド結合の還元的切断を介して、シスプラチンの放出をトリガーする。
腫瘍保有マウスに静脈注射した後、NCP-1-ピロリピッドは、その治療用の積載物の両方について、長期の血液循環半減期を示した：シスプラチンのT1/2は9.0±1.8時間、ピロリピッドのT1/2は6.7±2.2時間である。この薬剤動態（PK）は、細胞外環境におけるNCP-1-ピロリピッドの小さな粒子サイズ（〜100 nm）、高PEGコーティング（〜20モル％）、及び良好な構造安定性に帰することができる。その結果、NCP-1-ピロリピッドの、静脈内注射24時間後の腫瘍中の蓄積量は〜23 ID％/gと高く、単核食細胞系（MPS）による取り込みが低く、非特定の臓器への分布が最小限である。
【０１７２】
NCP-1-ピロリピッドは、効率的で高度に特異的な腫瘍沈着を示しただけでなく、がん細胞中の高度の取り込み及び蓄積を示した。SQ20B細胞とインキュベートしたNCP-1-ピロリピッドのシスプラチンとピロリピッドの細胞取り込み量は、同等であり、24時間の実験にわたって安定であった。一方、SQ20B細胞におけるNCP-1-ピロリピッドについて、24時間のインキュベーション時間にわたって、シスプラチン及びピロリピッドの無視できる程度の流出しか観察されなかった。共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）画像は、ピロリピッドがNCP-1-ピロリピッドの固体コアから解離後細胞からリサイクルされる代わりに、ピロリピッドの一部が細胞膜に組み込まれ、他の一部が細胞質に保持されている証拠を提供した。いずれかの理論に拘束されることなく、ピロリピッドの細胞膜への組み込みは、癌細胞からのシスプラチンの流出が無視できることに部分的に負っている可能性がある。
併用療法は、アクションの異なる機構を介して癌を治療する機会を提供し、相乗効果を介して抗腫瘍効果を強化する。NCP-1-ピロリピッドは、1つのプラットフォームで、シスプラチンの優れた化学療法の有効性と、ピロリピッドの強力な光線力学療法（PDT）効果を結合し、インビトロ及びインビボの両方でシスプラチン耐性頭頸部癌における抗腫瘍効果を増強した。この相乗効果は、以下の結果によって実証された：(1) 試験した4人の頭頸部癌細胞株において、NCP-1-ピロリピッド投与と照射は、照射あり又はなしの遊離シスプラチン、NCP-1及びポルフィサム、並びに、照射なしのNCP-1-ピロリピッドと比較して、シスプラチンIC50が低い；及び（2） 照射ありのPBS、照射ありのNCP-1、照射ありのポルフィサム、及び照射なしのNCP-1-ピロリピッドで処理されたSQ20B腫瘍を有するマウスについて、腫瘍阻害は全く観察されたかったが、NCP-1-ピロリピッド投与と照射を受けたマウスの腫瘍の容積は〜83％縮小した。
このインビボ抗腫瘍効果を研究するために、このマウスに、シスプラチン用量0.5mg/kg及びピロリピッド用量0.5mg/kgで、NCP-1-ピロリピッドを、週一度で２回、静脈内注射した。組織病理学的分析によれば、この非常に低い薬剤投与量は、インビボでの毒性又は光線力学療法（PDT）でしばしば発生する重篤で有害な全身免疫応答を引き起こさなかった。
【０１７３】
実施例５
siRNAを有するナノ粒子配位高分子粒子
５．１．  Pten-NCP/siRNAsの調製とキャラクタリゼーション：
シスプラチンのプロドラッグPtBpの非毒性類似体として、以前に報告された手順に基づいて(Liu et al., Nature Communications 2014; 5: 4128)、ビス（エチレンジアミン）-白金ビスホスホン酸（Pten）を合成した。簡潔には、水溶液中でK2PtCl4をエチレンジアミン（en）で処理することにより、[Pt(en)2]Cl2を調製した。次に、[Pt(en)2]Cl2を過酸化水素で酸化し、[Pt(en)2(OH)2]Cl2を得た。これをジエトキシホスフィニルイソシアネートで処理し、ブロモトリメチルシランを用いてホスホネートエステルを脱保護して、Ptenを得た。Pten-NCPのソリッドコアは、逆マイクロエマルジョン中でPten及びZn2+イオンから構成された1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスフェート（DOPA）でキャップされたナノスケール配位高分子（NCP）である。文献（Liu et al., Nature Communications 2014; 5: 4128）及び本明細書の他の場所に記載の脂質コーティング戦略を用いて、Pten-NCPの表面上に、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスファチジルコリン（DOPC）、コレステロール、及び20モル％の1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン-N-[アミノ（ポリエチレングリコール）2000]（DSPE-PEG2K）からなる、高配向性及び非対称脂質二重層を形成した。このシェルにsiRNAを組み込んだ。そこでは、siRNAが、生理学的環境でのヌクレアーゼ分解を防ぐために、PEG層で遮蔽されている。スクシンイミジル3-（2-ピリジルジチオ）プロピオネート及び1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミンからN-スクシンイミジル-3-（2-ピリジルジチオ）プロピオニル-1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン（DSPE-SPDP）を合成し、チオールsiRNA (Integrated DNA Technologies, Coralville, Iowa, USA)と抱合し、DSPE-siRNA抱合体を得た。このジスルフィド結合は、アンチセンス鎖上の潜在的な阻害を回避するために、siRNA二本鎖のセンス鎖の5'末端上にある。siRNAに対するPtのモル比が160:1で、siRNAが非共有自己集合を介して脂質層に組み込まれ、Pten-NCP/siRNAsを得た。従って、Pten-NCP/siRNAsは、細胞外でのsiRNAへの十分な保護を提供し、siRNAの放出は、細胞内還元環境で、ジスルフィド結合の切断によりトリガーされることができる。
【０１７４】
動的光散乱（DLS）測定によれば、直径及び多分散指数(PDI)は、それぞれ、Pten-NCPについては31.4±2.4 nm及び0.19、Pten-NCP/siRNAsについては80.7±2.9 nm及び0.15であった。誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）によれば、Ptの積載量は15.7重量％である。Quant-iT RiboGreen RNA kit (Invitrogen, Carlsbad, California, USA)を用いて測定した、Pten-NCP/siRNAs中のsiRNA積載量は1.5重量％であったが、発明者らのこれまでの経験によれば、6％まで増加させることができる。透過型電子顕微鏡(TEM)画像は、Pten-NCPが球状で単分散であることを示している。図9（a）を参照されたい。
siRNA媒介遺伝子サイレンシングをトリガーするために、エンドサイトーシスを介して細胞に入る際に効率的なエンドソーム脱出が好ましい。siRNAナノ輸送体についてエンドソーム脱出機構としてプロトンスポンジ効果が広く利用されてきたが、この効果の実現には、典型的には、全身投与を介してナノ輸送体の血液循環と体内分布に悪い影響を与える傾向のある、カチオン成分を採用している。Pten-NCP/siRNAsは、カチオン性賦形剤を伴わない、新規な内蔵のエンドソーム脱出機構を有している。Pten-NCP/siRNAsにおいて、Pten-NCPから各Pt(en)22+の細胞内放出は、２つのCO2分子を生成する。図9（c）を参照されたい。理論に拘束されることを望まないが、ナノスケール配位高分子（NCP）から発生したCO2は、浸透圧を変化させることにより、エンドソーム膜を破壊することができ、エンドソーム捕捉からsiRNAの脱出を容易にし、細胞質におけるRNA誘導サイレンシング複合体（RISC）の形成をトリガーし、遺伝子サイレンシングを媒介すると仮定される。
【０１７５】
Alexa Fluor 647標識siRNAを用いて、Pten NCP/Alexa-siRNAを製造した。SKOV-3細胞を、Pten NCP/Alexa-siRNAと共に異なる期間インキュベートし、固定し、リソトラッカーグリーン及び4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール（DAPI）で染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で観察した。緑色蛍光（リソトラッカーグリーン染色エンドソーム）及び赤色蛍光（Alexa Fluor 647標識siRNA）の共局在を、Image J(ソフトウエア)を用いて計算した。Pten NCP/Alexa-siRNAは、細胞によって速やかに内在化され、siRNAは2時間以内にエンドソーム捕捉から脱出した。これは、siRNA及びエンド/リソソーム蛍光の共局在の緩やかな減少によって証明される。図9（b）を参照されたい。Pten-NCP粒子は、Pten及びZnイオンから構成され、生体適合性の脂質単分子膜を有する。H460細胞に対するPten及びPten-NCPの細胞毒性を測定した。Pten又はPten-NCPは、Pt濃度50μMまで、細胞毒性を誘発しなかった。一方、シスプラチンのIC50は4.8μMである。図10（a）を参照されたい。この結果は、Pten又はPten-NCPは、単独では、非細胞傷害性であり、ナノ輸送体として使用しても安全であることを示している。
【０１７６】
５．２．  Pten-NCP/siRNAのインビトロのトランスフェクション効率：
A2780/CDDPは、Bcl-2とサバイビンを過剰発現するシスプラチン耐性OCa細胞株である。Bcl-2及びサバイビンを標的とする複数のsiRNAをPten-NCP粒子に積載し、Pten-NCP/siRNAsを形成した。A2780/CDDP細胞を、Pten-NCP/siRNAsと共に、siRNA用量30 nMで24時間インキュベートし、Pten-NCP/siRNAsに媒介される遺伝子サイレンシング効率を、Bcl-2及びサバイビンのタンパク質の産生を酵素結合免疫吸着検定法（ELISA）を用いて定量することにより評価した。Bcl-2及びサバイビンのタンパク質産生は、PBS対照と比較して〜60％ダウンレギュレートされた。図10（b）を参照されたい。この結果は、Pten-NCP/siRNAsが、OCa細胞において効果的な遺伝子サイレンシングを媒介することができることを示している。
Pten-NCP/siRNAsの合成は、高度にモジュール化されているので、DSPE-siRNA抱合体のカクテルを用いて、この粒子中に複数のsiRNAの任意の組み合わせ又は個々のsiRNAを効果的に組み込むことができる。PD-L1 siRNA、CCR-7 siRNA及びIDO siRNAを、個別に又はプールとして積載したPten-NCP/siRNAsは、効果的なインビトロの遺伝子サイレンシングを媒介することができる。PD-L1、CCR7及び/又はIDOを標的とするsiRNAのプールを、本明細書に記載したローディング戦略と同様のローディング戦略を介して、Pten-NCP粒子に組み込むことができる。
【０１７７】
実施例６
シスプラチン、ゲムシタビン及びsiRNAを運搬するNCP/siRNAs
シスプラチン及びゲムシタビン一リン酸（GMP）を有するDOPAコーティングされたナノスケール配位高分子（NCP）粒子を、シスプラチンのプロドラッグ及びGMPの両方を逆マイクロエマルションの反応に使用したこと以外は、シスプラチンを有するDOPAコーティングされたNCP粒子と同様の方法を用いて合成した。これらのNCP粒子のシスプラチン及びゲムシタビンの積載量は、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)及び熱重量測定(TGA)により測定した結果、それぞれ、15重量％及び27重量％であった。これらのNCP粒子のZ平均粒径及び多分散性指数（PDI）はそれぞれ42.4±0.1 nm及び0.116であった。このDOPAコーティングされたNCP粒子を、シスプラチン: GMP:siRNAの重量比2:4:1で、DOPC、コレステロール、25モル％DSPE-PEG2K、及びDSPE-siRNAでコーティングした。NCP/siRNAsのZ平均粒径、多分散性指数（PDI）及びゼータ電位は、それぞれ、101.3±1.4 nm、0.206、及び-3.4±0.1 mVである。透過型電子顕微鏡(TEM)画像によれば、NCP/siRNAsはPBS中で球状で単分散ナノ構造である。図8（a）を参照されたい。NCP/siRNAsからのシスプラチン及びGMPの放出を評価した。システインの存在下でシスプラチンの放出は著しく増強された。図8（b）及び図8（c）を参照されたい。
サバイビン、Bcl-2及びERCC-1を標的とする、シスプラチン、GMP及びチオールsiRNAを運搬するNCP粒子の細胞毒性を、MTSアッセイにより、ヒト卵巣癌細胞A2780、A2780/CDDP、SKOV-3、及びヒト非小細胞肺癌細胞H460について評価した。表18を参照されたい。
【０１７８】
【表１８】
2020011974.tif 000025
ここに開示した本発明の様々な詳細は、本発明の範囲を逸脱することなく変更することができることは理解されるであろう。また、上記の説明は、発明の例示を目的としたものであり、発明を限定するためのものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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