(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
癌の治療において、放射線療法に適したＸ線照射と組み合わせて使用するための粒子であって、前記粒子が金属酸化物を含み、前記金属酸化物が二酸化チタンであり且つガドリニウム、ユウロピウム、エルビウム及びネオジムからなる群より選択される少なくとも１種の希土類元素でドープされており、１００ｎｍ以下の大きさを有する、粒子。
【請求項２】
前記金属酸化物からなるコアを含む、請求項１に記載の粒子。
【請求項３】
前記金属酸化物が少なくとも２種の異なる希土類元素でドープされている、請求項１又は２に記載の粒子。
【請求項４】
前記金属酸化物がガドリニウムでドープされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子。
【請求項５】
前記金属酸化物がユウロピウムでドープされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子。
【請求項６】
前記金属酸化物がエルビウムでドープされている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子。
【請求項７】
前記金属酸化物がネオジムでドープされている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の粒子。
【請求項８】
前記金属酸化物が、０．１〜２５ｍｏｌ％の総量の１種又は複数の希土類元素でドープされている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の粒子。
【請求項９】
シリカ、アルミナ、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、糖、オリゴ糖、多糖及びこれらの２種以上の混合物から選択される１種又は複数の化合物のコーティングを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子。
【請求項１０】
ターゲティング部分が前記コーティングに結合されている、請求項９に記載の粒子。
【請求項１１】
光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤が前記コーティングに結合されている、請求項９又は１０に記載の粒子。
【請求項１２】
癌の治療において、放射線療法に適したＸ線照射と組み合わせて使用するための医薬組成物であって、（ｉ）複数の請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粒子と、場合によっては（ｉｉ）１種又は複数の薬学的に許容される成分とを含む、組成物。
【請求項１３】
前記癌が、肺、肝臓、腎臓、膀胱、乳房、頭頸部、脳、卵巣、前立腺、腸、結腸、直腸、子宮、膵臓、眼、骨髄、リンパ系又は甲状腺の癌である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粒子又は請求項１２に記載の医薬組成物。
【請求項１４】
癌の治療において、放射線療法に適したＸ線照射と組み合わせて使用するための医薬品の製造のための粒子の使用であって、前記粒子が金属酸化物を含み、前記金属酸化物が二酸化チタンであり且つガドリニウム、ユウロピウム、エルビウム及びネオジムからなる群より選択される少なくとも１種の希土類元素でドープされており、前記粒子が１００ｎｍ以下の大きさを有する、使用。
【請求項１５】
前記粒子が、前記金属酸化物からなるコアを含む、請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記金属酸化物が少なくとも２種の異なる希土類元素でドープされている、請求項１４又は１５に記載の使用。
【請求項１７】
前記金属酸化物がガドリニウムでドープされている、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１８】
前記金属酸化物がユウロピウムでドープされている、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１９】
前記金属酸化物がエルビウムでドープされている、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２０】
前記金属酸化物がネオジムでドープされている、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２１】
前記金属酸化物が、０．１〜２５ｍｏｌ％の総量の１種又は複数の希土類元素でドープされている、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２２】
前記粒子が、シリカ、アルミナ、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、糖、オリゴ糖、多糖及びこれらの２種以上の混合物から選択される１種又は複数の化合物のコーティングを有する、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２３】
ターゲティング部分が前記コーティングに結合されている、請求項２２に記載の使用。
【請求項２４】
光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤が前記コーティングに結合されている、請求項２２又は２３に記載の使用。
【請求項２５】
癌の治療において、放射線療法に適したＸ線照射と組み合わせて使用するための医薬品の製造のための医薬組成物の使用であって、前記組成物が、（ｉ）複数の請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粒子と、場合によっては（ｉｉ）１種又は複数の薬学的に許容される成分とを含む、使用。
【請求項２６】
前記癌が、肺、肝臓、腎臓、膀胱、乳房、頭頸部、脳、卵巣、前立腺、腸、結腸、直腸、子宮、膵臓、眼、骨髄、リンパ系又は甲状腺の癌である、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２７】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粒子又は請求項１２に記載の医薬組成物を、癌細胞を含む細胞培養物、培地又は溶液に添加し、次いで、前記癌細胞に、放射線療法に適したＸ線照射を誘導するステップを含む、癌細胞を破壊するｉｎ  ｖｉｔｒｏの方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、例えば放射線療法の治療の一部として使用されるＸ線からのような、Ｘ線による励起で遊離基を生じる、ドープされた金属酸化物を含む粒子に関する。本発明は、該粒子を含む組成物、並びに癌の治療及び診断における該粒子及び該組成物の使用にさらに関する。
【０００２】
［発明に対する背景］
光線力学療法（ＰＤＴ）は、いくつかの型の癌を治療するために一般的に使用される。ＰＤＴは、患者の血流中に光増感剤を注射することを必要とする。光増感剤は、身体中の細胞によって吸収されるが、腫瘍の脈管構造の異常又は欠陥により、一般に腫瘍内に蓄積する。光増感剤は、健常細胞よりもはるかに速く成長及び分裂する傾向があり、したがって、より高い代謝活性を有する、癌細胞によっても急速に吸収される。
【０００３】
注射の約２４〜７２時間後、大部分の光増感剤は正常細胞から出ているが腫瘍内には残っており、腫瘍のみが、ＵＶ光又はレーザー光のような、特定の周波数の光に曝露される。腫瘍内に蓄積された光増感剤は、この光に対する曝露によって励起され、近くの酸素分子又は水分子とその組織内で反応して、例えば、一重項酸素（３．７ｍｓの平均寿命及び８２ｎｍの拡散距離）、スーパーオキシドラジカル（５０ｍｓの平均寿命及び３２０ｎｍの拡散距離）又はヒドロキシルラジカル（１０−７ｓの平均寿命及び４．５ｎｍの拡散距離）のような、活性酸素種（ＲＯＳ）を生成する。生成されたＲＯＳは、近くの細胞の抗酸化防衛能力を圧倒し、これによって腫瘍内の癌細胞が破壊される結果となる。
【０００４】
ＲＯＳの短い寿命及び拡散距離により、隣接した健常細胞に対して生じる損傷はほとんど又は全くなしに癌細胞を破壊することが可能となる。癌細胞を直接死滅させることに加えて、ＰＤＴはさらに、腫瘍内の血管に損傷を与え、それによってその腫瘍から栄養素を奪うことによって腫瘍を縮小させる又は破壊するようである。さらなる利点は、ＰＤＴがさらに、患者の免疫系を活性化して腫瘍細胞を攻撃しうることである。
【０００５】
二酸化チタンは、ＵＶ光に対する曝露でＲＯＳを生成することが知られている。実際に、ＵＶ照射後の培養ヒト腺癌細胞に対する二酸化チタンの効果が研究されてきた（Ｘｕら、Ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、５（１９９８）、４４９〜４５１）。この試験では、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、該細胞の細胞膜及び内膜系に対する、酸化ストレスの結果としての破壊が示されている。二酸化チタン粒子は、該細胞の膜脂質を酸化してペルオキシダントを生成するヒドロキシルラジカルを生成すると考えられており、これにより、次いで、一連のペルオキシダント連鎖反応が開始される。酸化的にストレスを受けた悪性細胞は、それらが破壊される結果となる壊死の状態に進行する。
【０００６】
二酸化チタン及びＰＤＴにおいて使用される光増感剤の多くは、ヒトの体内に深く透過することができない特定の波長の光によって励起される。結果として、ＰＤＴは、皮膚癌のような、表在性の癌の治療に限定されている。
【０００７】
身体の他の部位の癌は、代わりに放射線療法を使用して治療することができ、放射線療法には、Ｘ線のような、電離放射線の使用が必要とされる。しかし、腎細胞癌のような、いくつかの型の癌は放射線抵抗性であり、その理由は、癌を破壊するのに必要とされる放射線の線量が臨床診療において安全であるためには高すぎるからである。より高い線量の放射線は、癌を引き起こすリスクの増加にもつながる。したがって、既存の放射線療法の治療を増強又は改良することになる作用剤が必要とされている。
【０００８】
国際特許出願ＰＣＴ／ＦＲ２００５／００１１４５（国際公開第２００５／１２０５９０号パンフレット）には、Ｘ線によって活性化可能な複合又は凝集した粒子が記載されている。この粒子は、互いに近くなるように配置される、２種の異なる無機化合物からなる。第１の無機化合物は、Ｘ線を吸収し、次いで、ＵＶ−可視光を放出することができる。第２の無機化合物は、ＵＶ−可視光を吸収し、次いで、水又は酸素との接触でフリーラジカルを生成することができる。こうした配置の化合物により、Ｘ線を使用して段階的励起方法によってＲＯＳを生成することが可能となる。しかし、各励起ステップに関連したエネルギー損失があり、その結果、Ｘ線の単位線量当たりに生成されるＲＯＳの量は相対的に少なくなる。
【０００９】
［発明の概要］
本発明者らは、二酸化チタン、酸化亜鉛又は酸化セリウムに希土類元素をドープすることによって、得られたドープされた金属酸化物は、Ｘ線によってそれ自身が直接励起されてフリーラジカル、特に活性酸素種（ＲＯＳ）、をＸ線の単位線量当たりに大量に生成することができることを発見した。癌部位に局在した粒子のＸ線励起による癌の治療は、最小限に侵襲性の方法であり、既存の臨床設備を利用できるであろう。
【００１０】
ＲＯＳは、生体分子と反応して、タンパク質の構造及び機能を変化させ、且つ塩基の破壊及び１本鎖切断の生成によって細胞のＤＮＡに酸化損傷を引き起こすことができる。さらに、オキシダントは、ミトコンドリアで作用してアポトーシスの開始を誘発することが知られている。したがって、腫瘍部位におけるＲＯＳの生成及び制御は、悪性細胞を死滅させるために使用することができる。
【００１１】
したがって、本発明は、少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物を含む粒子であって、該金属酸化物が、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム及びこれらの２種以上の混合物から選択される粒子を提供する。好ましい一態様において、本発明は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選択される少なくとも２種の異なる希土類元素でドープされた金属酸化物を含む粒子であって、該金属酸化物が二酸化チタンである粒子に関する。
【００１２】
一般に、本発明は、複数のこうした粒子、使用及びその方法に関する。
【００１３】
コア−シェル構造を有する複合粒子又はナノ粒子の凝集体からなる粒子は、癌を効果的に治療するのに好適な大きさで作製するのが困難である。こうした粒子は、成分物質のそれぞれに存在しうる空間（ｖａｃａｎｃｉｅｓ）、不純物及び欠陥により、ＲＯＳを生成するのに効率的ではない。本発明は、Ｘ線のみに対する直接的な曝露に応じてＲＯＳを生成する単一の活性物質（例えば、ドープされた金属酸化物）から形成される粒子を提供する。単相粒子中に存在するような、該活性物質は、特定のＸ線源によって励起される１種又は複数の適切な希土類元素ドーパントの選択によって同調させることができる。該物質からなる粒子は、癌の治療に有効な大きさで容易に作製することができる。
【００１４】
本発明において、ＲＯＳは、少なくとも１種の希土類元素でドープされている二酸化チタン、酸化亜鉛又は酸化セリウムのＸ線照射から直接生成される。Ｘ線に対する曝露でＵＶ−可視光を放出するさらなる無機化合物の存在は、ＲＯＳの生成に必須ではない。
【００１５】
典型的には、本発明の粒子は、例えば、場合によってはそれぞれ希土類元素でドープされていてもよい、Ｙ２Ｏ３、（Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３、ＣａＷＯ４、ＧｄＯ２Ｓ、ＬａＯＢｒ、ＹＴａＯ３、ＢａＦＣｌ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｒｂ３Ｌｕ（ＰＯ４）２、ＨｆＧｅＯ４及びＣｓ３Ｌｕ（ＰＯ４）２のうちの１種又は複数のような、Ｘ線を吸収してＵＶ−可視光を放出するさらなる無機化合物を含有していない又は含んでいない。
【００１６】
一般に、本発明は、（ｉ）少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物であって、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム及びこれらの２種以上の混合物から選択される金属酸化物と、場合によっては（ｉｉ）１種又は複数のコーティング、リンカー基、ターゲティング部分、光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤とから本質的になる粒子を提供する。
【００１７】
本発明の粒子は、複合粒子又はナノ粒子の凝集体、特に、場合によってはそれぞれ希土類元素、又は一般にＸ線を吸収してＵＶ−可視光を放出する無機化合物、でドープされていてもよい、Ｙ２Ｏ３、（Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３、ＣａＷＯ４、ＧｄＯ２Ｓ、ＬａＯＢｒ、ＹＴａＯ３、ＢａＦＣｌ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｒｂ３Ｌｕ（ＰＯ４）２、ＨｆＧｅＯ４及びＣｓ３Ｌｕ（ＰＯ４）２のうちの１種又は複数を含む複合粒子又はナノ粒子凝集体ではないことが好ましい。
【００１８】
本発明の他の一態様において、本発明の粒子は、療法によるヒト又は動物の身体の治療において使用するためのものであり、Ｘ線照射と組み合わせて使用する場合が好ましい。典型的には、該療法は、Ｘ線放射線療法である。本発明は、癌の治療において使用するための粒子を提供する。好ましい一態様において、本発明は、癌の治療においてＸ線照射と組み合わせて使用するための粒子に関し、このとき、該粒子は金属酸化物を含み、該金属酸化物は二酸化チタンであり且つ少なくとも１種の希土類元素でドープされている。好ましくは、該粒子は、該金属酸化物からなるコアを含む。
【００１９】
本発明は、Ｘ線照射と組み合わせて使用する場合の（例えば、Ｘ線放射線療法と組み合わせて使用する場合の）癌の治療用の医薬品の製造のための該粒子の使用にさらに関する。
【００２０】
本発明は、（ｉ）複数の本発明の粒子と、場合によっては（ｉｉ）１種又は複数の薬学的に許容される成分とを含む医薬組成物も提供する。本発明のさらなる一態様において、該医薬組成物は、療法によるヒト又は動物の身体の治療において使用するためのものであり、Ｘ線照射と組み合わせて使用する場合が好ましい。典型的には、該療法は、Ｘ線放射線療法である。本発明は、癌の治療において使用するための医薬組成物を提供する。
【００２１】
本発明は、Ｘ線照射と組み合わせた（例えば、Ｘ線放射線療法と組み合わせて使用する場合の）癌の治療用の医薬品の製造のための該医薬組成物の使用にも関する。
【００２２】
本発明の他の一態様は、（ａ）複数の本発明の粒子と、（ｂ）放射線増感剤とを含む組合せである。
【００２３】
本発明は、Ｘ線照射と組み合わせて使用する場合の癌の治療における、同時、並行、分離又は連続の使用のための複合製剤として、（ａ）複数の本発明の粒子と、（ｂ）放射線増感剤とを含む製品をさらに提供する。
【００２４】
本発明のさらなる一態様は、本発明の粒子又は医薬組成物を対象に投与することと、癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導することとを含む、癌を治療する方法に関する。
【００２５】
本発明は、本明細書に記載のような粒子又は医薬組成物を、癌細胞を含む細胞培養物、培地又は溶液に添加し、次いで、該癌細胞にＸ線照射を誘導することを含む、癌細胞を破壊するｉｎ  ｖｉｔｒｏの方法も提供する。
【００２６】
上記で説明したように、本発明の粒子は、腫瘍の組織内に又は癌細胞内に蓄積される。重希土類元素の存在により、腫瘍又は癌細胞内に局在した本発明の粒子の存在を、Ｘ線を使用して画像化することができる。これにより、患者における腫瘍又は癌細胞の存在の診断を可能にすることができ、腫瘍又は癌細胞の治療をモニタリングすることもできる。
【００２７】
本発明のさらなる態様は、ヒト又は動物の身体上で行われる診断法において使用するための本発明の粒子又は医薬組成物に関する。本発明は、癌の存在又は非存在を診断するための本発明の粒子又は医薬組成物の使用にさらに関する。
【００２８】
本発明は、本発明の粒子又は医薬組成物を対象に投与し、次いで、癌性であると疑われる位置又は部位における該粒子又は該医薬組成物の存在又は非存在を検出することを含む、癌の存在又は非存在を診断する方法をさらに提供する。
【００２９】
本発明は、粒子を４００℃以上の温度で加熱するステップを含む、本発明の粒子を調製する方法であって、該粒子が、少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物を含み、該金属酸化物が、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム及びこれらの２種以上の混合物から選択される方法も提供する。好ましい一態様において、該金属酸化物は、二酸化チタンである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅデータベース、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙから入手した）ガドリニウムについてのｃｍ２／ｇでの質量減衰係数（μ／ρ）（ｙ軸上に示している）に対するＭｅＶでの入射光子エネルギー（ｘ軸上に示している）の図である。このグラフにより、特定の入射光子エネルギーにおいてガドリニウムがＸ線を吸収する強さの程度が示される。
【図２】本発明に従って、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子の重量による粒径分布を示す図である。
【図３】市販の二酸化チタン光触媒であるＰ２５（Ｄｅｇｕｓｓａ）と比較した、種々の希土類元素でドープされた二酸化チタン粒子の光活性を示しているヒストグラムである。
【図４】種々の温度で焼成した後の、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン及びエルビウムでドープされた二酸化チタンの粒子の光活性を示しているヒストグラムである。この光活性は、市販の二酸化チタン光触媒であるＰ２５（Ｄｅｇｕｓｓａ）と相対的に測定している。
【図５】ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子と共にインキュベートした後のいくつかの横紋肉腫細胞の画像を示している一連のスライドである。スライド（Ａ）は、４’，６−ジアミジノ−２−フェニルインドール（ＤＡＰＩ）で染色した細胞の青色蛍光シグナルを示す。スライド（Ｂ）は、該細胞に入っている、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子のシリカコーティングに結合されたＦＩＴＣ標識からの緑色蛍光シグナルを示す。スライド（Ｃ）は、該細胞の明視野像である。スライド（Ｄ）は、細胞核及びドープされた二酸化チタン粒子の位置を示す合成像である。
【図６】異なる量のガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子と共にインキュベートし、次いで、Ｘ線を照射した後の横紋肉腫細胞（ＲＨ３０、骨癌由来の株）の細胞死の量を示しているヒストグラムである。
【図７】最初に、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子と共にインキュベートし、次いで、異なる線量のＸ線に曝露した、横紋肉腫細胞の細胞死の量を示しているヒストグラムである。
【図８】異なる量のガドリニウム、エルビウム及びユウロピウムでドープされた二酸化チタン粒子と共にインキュベートし、次いで、Ｘ線を照射した後のＲＨ３０（骨癌由来の株）細胞の細胞死の量を示しているヒストグラムである。
【図９】最初に、ガドリニウム、エルビウム及びユウロピウムでドープされた二酸化チタン粒子と共にインキュベートし、次いで、異なる線量のＸ線に曝露した、横紋肉腫細胞の細胞死の量を示しているヒストグラムである。
【図１０】３０ｎｍの大きさを有する二酸化チタン粒子と共にインキュベートした後のいくつかのＡ５４９細胞の画像を示している一連のスライドである。スライド（Ａ）は、４’，６−ジアミジノ−２−フェニルインドール（ＤＡＰＩ）で染色した細胞の青色蛍光シグナルを示す。スライド（Ｂ）は、該細胞に入っている、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子のシリカコーティングに結合されたＦＩＴＣ標識からの緑色蛍光シグナルを示す。スライド（Ｃ）は、該細胞の明視野像である。スライド（Ｄ）は、合成像であり、Ａ５４９細胞の核の周りに局在している粒子を示す。
【図１１】スフェロイド細胞を示している一連のスライドである。Ａ１において、該スフェロイド細胞は、５ｍｏｌ％のＧｄ、１ｍｏｌ％のＥｕ、１ｍｏｌ％のＥｒでドープされた二酸化チタン粒子と共にインキュベートしているが（Ａ２は、Ａ１に示している細胞の拡大画像である）、Ｘ線照射には曝露していない。Ｂ１において、該スフェロイド細胞は、該チタン粒子と共にインキュベートしていないが、Ｘ線を照射している（Ｂ２は、Ｂ１に示している細胞の拡大画像である）。Ｃ１において、該スフェロイド細胞は、該二酸化チタン粒子と共にインキュベートし、且つＸ線を照射している（Ｃ２は、Ｃ１に示している細胞の拡大画像である）。
【００３１】
［発明の詳細な説明］
ＵＶ光の使用に関連した制限は、Ｘ線のようにより貫通性のエネルギー源を使用して、例えば二酸化チタンを励起させることによるような、光触媒反応を誘発することによって克服できる。Ｘ線が物質の原子に当たるときに、電磁放射線の振動領域は、原子内に拘束された電子と相互作用する。いずれの放射線も、これらの電子によって拡散されるか、又は吸収されてこれらの電子を励起することになる。以下の式によって求められるように、初期強度Ｉ０を有する細い平行した単色のＸ線ビームは、厚さ「ｔ」の試料を通過すると同時に、強度Ｉまで低減されることになる：
Ｉ＝Ｉ０ｅ−（μ／ρ）ρｔ
式中、μ／ρは、質量減衰係数であり、これは、原子の種類及びその物質の密度ρによって決まる。
【００３２】
特定のエネルギーにおいて、物質の吸収は大幅に増加して、吸収端を生じる。こうした各吸収端は、入射光子のエネルギーが、吸収している原子のコア電子を連続状態まで励起させるのに、すなわち、光電子を生じるのに、ちょうど十分なときに生じる。従来の放射線療法を行うための装置において使用されるＸ線源のエネルギーは、典型的には０．０８〜０．０９ＭｅＶである。このエネルギー範囲にあるＸ線の光電子は、希土類元素によって吸収され、吸収端を示す（例えば、希土類元素ガドリニウムについての図１を参照されたい）。二酸化チタンのような、金属酸化物を、ガドリニウムのような、大きい吸収断面積の物質でドープすることにより、例えば、エネルギー吸収が最大となるであろう。
【００３３】
本発明は、１種又は複数の粒子、典型的には複数の粒子であって、そのそれぞれが、少なくとも１種の希土類元素でドープされた金属酸化物を含み、該金属酸化物が、二酸化チタン（ＴｉＯ２；チタニアとしても知られる）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２；セリアとしても知られる）及びこれらの２種以上の混合物から選択される粒子を提供する。
【００３４】
典型的には、各粒子は、少なくとも１種の希土類元素でドープされた単一の金属酸化物を含み、該金属酸化物は、二酸化チタン、酸化亜鉛及び酸化セリウムから選択される。
【００３５】
一実施形態において、該金属酸化物は、少なくとも２種の異なる希土類元素でドープされている。好ましくは、該金属酸化物は、少なくとも３種の異なる希土類元素でドープされている。
【００３６】
ドープされた二酸化チタン粒子及びドープされた酸化亜鉛粒子の調製方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９９／０１６８５（国際公開第９９／６０９９４号パンフレット）及びＰＣＴ／ＧＢ００／０４５８７（国際公開第０１／４０１１４号パンフレット）、並びに米国特許出願公開第２００９／０１１０９２９号に記載されている。ドープされた酸化セリウム粒子の調製方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０５０１３（国際公開第０３／０４０２７０号パンフレット）に記載されている。
【００３７】
典型的には、ドープされた金属酸化物の粒子は、例えば、上記の方法のうちの１つのような標準的な方法を使用して調製され、次いで、加熱のステップを受ける。本発明の粒子は、粒子（すなわち、前駆物質粒子）を４００℃以上の温度で加熱することによって調製されることが好ましく、該粒子（すなわち、前駆物質粒子）は、少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物を含み、該金属酸化物は、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム及びこれらの２種以上の混合物から選択される。好ましい一態様において、該金属酸化物は、二酸化チタンである。より好ましくは、該粒子は、５００℃以上、特に６５０℃以上、特に少なくとも７００℃の温度での加熱によって調製される。該粒子は、少なくとも２時間、より好ましくは少なくとも３時間加熱される。
【００３８】
いくつかの例において、少量の希土類元素ドーパントは該金属酸化物の表面に存在しうるが、大部分のドーパントは該金属酸化物の本体又は母格子の中に存在するであろう。
【００３９】
一般に、該金属酸化物の母格子は、少なくとも１種の希土類元素で置換型ドープ又は侵入型ドープされていてもよい。好ましくは、該金属酸化物は、少なくとも１種の希土類元素で置換型ドープされている。
【００４０】
該金属酸化物は、二酸化チタンであることが好ましい。該二酸化チタンは、いかなる形態、例えば、鋭錐石、ルチル又は板チタン石の形態にあってもよい。より好ましくは、該二酸化チタンは、鋭錐石の形態にある。鋭錐石の形態の二酸化チタンは、他の形態の二酸化チタンよりも高い固有の光活性を有するので有利である。
【００４１】
一実施形態において、該二酸化チタンのうちの少なくとも８０重量％は、鋭錐石の形態にある。該二酸化チタンのうちの少なくとも８５重量％、特に少なくとも９０重量％、が鋭錐石の形態にあることが好ましい。より好ましくは、該二酸化チタンのうちの少なくとも９５重量％、特に少なくとも９９重量％、が鋭錐石の形態にある。
【００４２】
本発明の文脈において、「２種以上の」金属酸化物「の混合物」に対する言及は、二酸化チタンと酸化亜鉛；二酸化チタンと酸化セリウム；酸化亜鉛と酸化セリウム；又は二酸化チタンと酸化亜鉛と酸化セリウム；との混合物のいずれかを指す。ここで、少なくとも１種の、しかし好ましくはそれぞれの、該金属酸化物は、少なくとも１種の希土類元素でドープされている。
【００４３】
本明細書中で使用される場合、「希土類元素」という用語は、周期表のランタニド群からの元素、すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕを指す。プロメチウム（Ｐｍ）の同位体の全てが放射性である。したがって、該金属酸化物は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選択される少なくとも１種の希土類元素でドープされていることが好ましい。該希土類元素は、一般に、ドーパントとして該金属酸化物の母格子中に陽イオンの形態で存在する。該金属酸化物が酸化セリウムであるときには、該酸化セリウムは、セリウム以外の少なくとも１種の希土類元素でドープされていることが好ましい。
【００４４】
二酸化チタン、酸化亜鉛又は酸化セリウムの母格子中のドーパントとしての１種又は複数の希土類元素の存在により、これらの金属酸化物をＸ線によって励起することができ、ヒト又は動物の身体の治療において使用されてきた、活性酸素種（ＲＯＳ）のような、フリーラジカルが生成される。ドープされた金属酸化物によって生成されるＲＯＳの量は、とりわけ、希土類元素ドーパントの固有の性質及び治療の一部として使用されるＸ線のエネルギーによって決まることになる。したがって、治療の一部として特定の波長（すなわち、エネルギー）のＸ線を使用するときに好適な量のＲＯＳを生成するために、該金属酸化物及び（１種又は複数の）該希土類元素を選択しなければならない。これは、入射Ｘ線のエネルギー範囲内に入るエネルギーにおいてＸ線を強く吸収するドーパントとして希土類元素を選択することによって達成することができる。
【００４５】
実際には、放射線療法用又は画像診断（例えば、ラジオグラフィー）用かどうかにかかわらず、医療用にＸ線を生成するために従来法で使用される装置は、特定の範囲内のエネルギーを有するＸ線を発生する傾向がある。通常、放射線療法において使用されるＸ線のエネルギーは、画像診断用に使用されるＸ線のエネルギーよりも高くなる傾向がある。
【００４６】
典型的には、該金属酸化物は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選択される少なくとも２種の異なる希土類元素でドープされている。より好ましくは、該金属酸化物は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選択される少なくとも３種の異なる希土類元素でドープされている。
【００４７】
一実施形態において、該金属酸化物は、ガドリニウム（Ｇｄ）でドープされている。好ましくは、該金属酸化物は、ガドリニウムと、ユウロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）又はネオジム（Ｎｄ）のうち１種又は複数とでドープされている。したがって、該金属酸化物は、好ましくは、ＧｄとＥｕ、ＧｄとＥｒ、ＧｄとＮｄ、ＧｄとＥｕとＥｒ、ＧｄとＥｕとＮｄ、ＧｄとＥｒとＮｄ、又はＧｄとＥｕとＥｒとＮｄとでドープされていてもよい。より好ましくは、該金属酸化物は、ガドリニウムとユウロピウムとエルビウムとでドープされている。
【００４８】
他の一実施形態において、該金属酸化物は、ユウロピウムでドープされている。好ましくは、該金属酸化物は、ユウロピウムと、ガドリニウム、エルビウム又はネオジムのうち１種又は複数とでドープされている。したがって、該金属酸化物は、好ましくは、ＥｕとＥｒ、ＥｕとＮｄ、又はＥｕとＥｒとＮｄとでドープされていてもよい。
【００４９】
さらなる一実施形態において、該金属酸化物は、エルビウムでドープされている。好ましくは、該金属酸化物は、エルビウムと、ガドリニウム、ユウロピウム又はネオジムのうち１種又は複数とでドープされている。したがって、該金属酸化物は、好ましくは、ＥｒとＥｕ、又はＥｒとＮｄとでドープされていてもよい。
【００５０】
他の一実施形態において、該金属酸化物は、ネオジムでドープされている。好ましくは、該金属酸化物は、ネオジムと、ガドリニウム、ユウロピウム又はエルビウムのうち１種又は複数とでドープされている。
【００５１】
一般に、該金属酸化物は、０．１〜２５ｍｏｌ％（例えば、７．５〜２５ｍｏｌ％）、好ましくは１〜２０ｍｏｌ％、より好ましくは２．５〜１５ｍｏｌ％、特に５〜１３．５ｍｏｌ％、さらにより好ましくは７．５〜１２．５ｍｏｌ％の総量の１種又は複数の希土類元素でドープされている。
【００５２】
一実施形態において、該金属酸化物は、ガドリニウムと、少なくとも１種の他の希土類金属とでドープされており、このとき、該金属酸化物は、１〜１２．５ｍｏｌ％、好ましくは５〜１０ｍｏｌ％の量のガドリニウムでドープされている。
【００５３】
一実施形態において、該金属酸化物は、（ｉ）３．５〜１２．５重量％の量のガドリニウムと、（ｉｉ）０．５〜１．５重量％の量のユウロピウムと、（ｉｉｉ）０．５〜１．５重量％の量のエルビウムとでドープされている。より好ましくは、該金属酸化物は、（ｉ）５〜１０重量％の量のガドリニウムと、（ｉｉ）０．７５〜１．２５重量％（例えば、約１重量％）の量のユウロピウムと、（ｉｉｉ）０．７５〜１．２５重量％（例えば、約１重量％）の量のエルビウムとでドープされている。
【００５４】
他の一実施形態において、該金属酸化物は、（ｉ）３．５〜１２．５ｍｏｌ％の量のガドリニウムと、（ｉｉ）０．５〜１．５ｍｏｌ％の量のユウロピウムと、（ｉｉｉ）０．５〜１．５ｍｏｌ％の量のエルビウムとでドープされている。より好ましくは、該金属酸化物は、（ｉ）５〜１０ｍｏｌ％の量のガドリニウムと、（ｉｉ）０．７５〜１．２５ｍｏｌ％（例えば、約１ｍｏｌ％）の量のユウロピウムと、（ｉｉｉ）０．７５〜１．２５ｍｏｌ％（例えば、約１ｍｏｌ％）の量のエルビウムとでドープされている。
【００５５】
該金属酸化物中に１種又は複数のドーパントとして組み込まれる１種又は複数の希土類元素の総量は、該金属酸化物を調製するために使用される出発物質に対する、出発物質を含む希土類元素の相対モル量によって決まることになる。該金属酸化物中にドーパントとして組み込まれる希土類元素の量は、該粒子を製造するために使用する方法によって決めることができ、この方法は該粒子中に望ましい量のドーパントが得られるように規定どおりに構成されうる。（１種又は複数の）金属酸化物中のドーパントとしての希土類元素の量は、当業者によく知られている技術を使用して容易に測定することができる。複数の本発明の粒子が療法若しくは治療の一部として存在する又は使用されるときには、ｍｏｌ％での上記の量は、該粒子の（１種又は複数の）金属酸化物にドープされている（１種又は複数の）希土類金属の平均的な（すなわち、平均）総量を指す。
【００５６】
典型的には、本発明の粒子は、４００ｎｍ未満の大きさを有する。これにより、該粒子がヒト又は動物の身体の血流から離れることが可能となる。該粒子は、３８０ｎｍ未満、特に、３００ｎｍ未満の大きさを有することが好ましい。腫瘍の脈管構造は高浸透性であり、５０〜６００ｎｍの孔径を有する。
【００５７】
大きな粒子は、細網内皮系によって容易に分離されることができ、肝臓又は脾臓によって吸収されるか、又は身体から急速に除去されうる。本発明の粒子は、１００ｎｍ以下の大きさを有することが好ましい。この大きさを有する粒子は、食細胞の取り込み及び肝臓の濾過による除去を回避することになる。
【００５８】
小さな粒子は、腫瘍の漏出性の毛細血管壁を容易に通過することができる。しかしながら、腎臓も、糸球体濾過によってきわめて小さな粒子を除去することができる。本発明の粒子は、５ｎｍ以上の大きさを有することが好ましい。この大きさを有する粒子は、腎臓による該粒子の除去を回避することになり、腫瘍内での粒子の良好な保持を可能にする。
【００５９】
典型的には、本発明の粒子は、１〜１００ｎｍ、例えば１５〜５０ｎｍ、より好ましくは５〜７５ｎｍ（例えば、１０〜７５ｎｍ）、特に１０ｎｍ〜６５ｎｍの大きさを有することが好ましい。該粒子の大きさは、該粒子が細胞に入ることのできるように選択することができる。この目的では、該粒子は、６５ｎｍ未満の大きさを有するのが好ましい。該粒子は、細胞の細胞小器官にも入ることができてもよい。これを達成するために、該粒子は、５０ｎｍ未満、特に２０〜３５ｎｍの大きさを有することが好ましい。
【００６０】
一般に、本発明の粒子は、いかなる形状を有していてもよく、それは、規則的であっても又は不規則であってもよい。該粒子の形状は、該粒子を調製するために使用する方法によって決まりうる。該粒子が球状であるときには、該粒子の大きさとは、単純にその粒子の直径を指す。しかし、本発明は、球状でない粒子も包含する。こうした例では、該粒子の大きさとは、非球状の形状を有する該粒子と同じ重量を有する球状粒子の直径を指す（すなわち、重量に基づいた粒径測定）。
【００６１】
通常、多様な大きさを有する粒子の分布が得られる。したがって、本発明の医薬組成物、療法又は治療におけるように、複数の本発明の粒子があるときには、単一の粒子についての上記の大きさは、分布における平均的な（すなわち、平均の）粒子の大きさを指す。分布における平均的な粒子の大きさは、標準的な遠心分離測定技術を使用して決定することができる。
【００６２】
本発明は、シリカ又はアルミナのような、生物学的に不活性な物質のコア、及び少なくとも１種の希土類元素でドープされた金属酸化物のコア上の層を有する粒子を除外しないことを理解されたい。しかし、上述したもののような大きさを有するような粒子を調製することは、困難である。
【００６３】
本発明の粒子は、少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物からなるコアを含むことが好ましい。一般に、本発明の粒子は、少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物からなる単一のコアを有する。
【００６４】
典型的には、本発明の粒子は、コーティング、好ましくは、シリカ、アルミナ、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、糖、オリゴ糖、多糖及びこれらの２種以上の混合物から選択される１種又は複数の化合物のコーティングを有する。該粒子上にコーティングを包めることにより、該粒子の生体適合性を高め、ｉｎ  ｖｉｖｏでの凝集を防ぎ、且つ該粒子を他の作用剤と共に機能させることができる。ＲＯＳは、該粒子が水又は酸素と接触したときに、該粒子の表面上で生成される。したがって、該コーティングは、少なくとも１種の希土類元素でドープされている金属酸化物の外表面を完全に覆っていないことが好ましい。より好ましくは、該コーティングは、多孔性である。
【００６５】
上記の粒子の大きさに対するいずれの言及も、存在しうるいかなるコーティングも含めた、該粒子の全体の大きさを指す。複数の粒子があり、そのためにその大きさが平均粒径であるときには、大きさとは、存在しうる（１種又は複数の）いかなるコーティングも含めた、該粒子の平均の全体の大きさを指す。一般に、該コーティングの厚さは、０．１〜１０ｎｍ、好ましくは１〜５ｎｍである。しかし、１種又は複数の粒子の大きさに対するいずれの言及も、該粒子と関連した又は該粒子に結合されたいかなるリンカー基、ターゲティング部分、光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤、又は超常磁性コントラスト剤も含んでいない。
【００６６】
該コーティングは、シリカ又はショ糖であることが好ましい。より好ましくは、該コーティングは、シリカである。
【００６７】
典型的には、本発明の粒子は、治療の対象の腫瘍組織内への注射（すなわち、腫瘍内注射）又は癌部位への注射により該粒子を投与することによって癌の治療において使用するためのものである。該粒子は、非経口的に投与することもできる。
【００６８】
本発明の粒子は、２つの機序によって、腫瘍組織などの、標的組織内に蓄積されうる。第１の機序である、いわゆる受動的なターゲティングは、非特異的であり、且つ腫瘍組織における該粒子の蓄積に依存する。これは、腫瘍が高浸透性の脈管構造を有するか、又はいくつかの他の生理学的異常を有しうるために生じうる。第２の機序は、ターゲティング部分（例えば、リガンド）が標的組織における該粒子の部位特異的な蓄積を誘導する、能動的なターゲティングの方法である。これは、悪性細胞内で主に又は独占的に見出される分子のサイン又は構造に対する高い親和性を有するターゲティング部分を、該粒子に結合又は共役させることによって達成されうる。該ターゲティング部分は、分子のサイン又は構造（例えば、遺伝子、タンパク質、細胞小器官、例えばミトコンドリアなど）のような、一般に癌細胞又は腫瘍組織内のみに存在する生体部分に対する選択的な結合親和性を有する。該ターゲティング部分は、該腫瘍組織又は癌細胞において該粒子を濃縮することができる。
【００６９】
一実施形態において、本発明の粒子は、少なくとも１つのターゲティング部分を含む。ターゲティング部分は、該粒子又は各粒子のコーティングに結合されることが好ましい。
【００７０】
典型的には、該ターゲティング部分は、ペプチド、ポリペプチド、核酸、ヌクレオチド、脂質、代謝産物、抗体、受容体リガンド、リガンド受容体、ホルモン、糖、酵素又はビタミンなどである。例えば、該ターゲティング部分は、薬剤（例えば、トラスツズマブ、ゲフィチニブ、ＰＳＭＡ、タモキシフェン／トレミフェン、イマチニブ、ゲムツズマブ、リツキシマブ、アレムツズマブ、セツキシマブ（ｃｅｔｘｉｍａｂ））、ＤＮＡトポイソメラーゼ阻害薬、代謝拮抗薬、病気の細胞の周期を標的とする化合物、遺伝子発現マーカー、血管新生を標的とするリガンド、腫瘍マーカー、葉酸受容体を標的とするリガンド、アポトーシス細胞を標的とするリガンド、低酸素を標的とするリガンド、ＤＮＡインターカレーター、病気の受容体を標的とするリガンド、受容体マーカー、ペプチド（例えば、シグナルペプチド、メラニン細胞刺激ホルモン（ＭＳＨ）ペプチド）、ヌクレオチド、抗体（例えば、抗ヒト上皮成長因子受容体２（ＨＥＲ２）抗体、モノクローナル抗体Ｃ２２５、モノクローナル抗体ＣＤ３１、モノクローナル抗体ＣＤ４０）、アンチセンス分子、ｓｉＲＮＡ、グルタメートペンタペプチド、グルコースを模倣した作用剤、アミフォスチン、アンジオスタチン、カペシタビン、デオキシシチジン、フラーレン、ハーセプチン、ヒト血清アルブミン、ラクトース、キナゾリン、サリドマイド、トランスフェリン及びトリメチルリシンから選択することができる。好ましくは、該ターゲティング部分は、核移行シグナル（ＮＬＳ）ペプチドである。ＮＬＳペプチドの一例は、ＰＰＫＫＫＲＫＶ又はＣＧＧＦＳＴＳＬＲＡＲＫＡである。好ましくは、該ＮＬＳペプチドは、ＣＧＧＦＳＴＳＬＲＡＲＫＡである。
【００７１】
典型的には、該ターゲティング部分は、該粒子又は該粒子のコーティングに共有結合又は非共有結合のいずれかで結合される。好ましくは、ターゲティング部分は、各粒子のコーティングに共有結合で（すなわち、共有結合を形成することによって）結合される。
【００７２】
ターゲティング部分は、直接に又はリンカー基を介して、粒子又はその粒子のコーティングに結合させることができる。ターゲティング部分は、リンカー基によって粒子のコーティングに結合される、特に、共有結合で結合されることが好ましい。
【００７３】
該リンカー基の性質は、本発明の重要な部分ではない。しかし、ヒト又は動物の身体への該粒子の投与後に、該リンカー基は、いつまでも、又は少なくとも有効なターゲティングが起こってその結果目的の標的部位で粒子が蓄積するようになるのを可能にするのに十分な期間、完全なままで残っていなければならない。該リンカー基は、前記ターゲティング部分を該粒子又は該粒子のコーティングに連結することができるいかなる部分であってもよい。こうしたリンカー部分は、当技術分野においてよく知られている。
【００７４】
典型的には、該リンカー基は、５０〜１０００、好ましくは１００〜５００の分子量を有する。
【００７５】
一実施形態において、該リンカー基は、式−ＯＯＣ（ＣＲ２）ｎＣＯＯ−を有する部分であり、式中、ｎは、１〜１０の整数であり、且つ各Ｒは、水素及び場合によっては置換されたＣ１〜Ｃ６アルキル基から独立に選択される。場合によっては置換された各Ｃ１〜Ｃ６アルキル基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、スルホン酸、スルホン酸塩、リン酸及びリン酸塩から選択される１個又は複数の置換基で独立に置換されていてもよい。好ましくは、各Ｒは水素である。
【００７６】
他の一実施形態において、該リンカー基は、式−（ＣＲ’２）ｍ−を有するアルキレン部分であり、式中、ｍは、１〜１０の整数であり、且つ各Ｒ’は、水素及び場合によっては置換されたＣ１〜Ｃ６アルキル基から独立に選択され、このとき、アルキレン部分にある０又は１〜５個、好ましくは１又は２個の炭素原子は、アリーレン、−Ｏ−、−Ｓ−及び−ＮＲ’’−から選択される部分によって置換され、式中、Ｒ’’は、水素又はＣ１〜Ｃ６アルキルであり、且つ該アリーレン部分は、非置換であるか、又はハロゲン、ヒドロキシ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル及びＣ１〜Ｃ６アルコキシ基から選択される１、２若しくは３個の置換基によって置換される。場合によっては置換された各Ｃ１〜Ｃ６アルキル基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、スルホン酸、スルホン酸塩、リン酸及びリン酸塩から選択される１個又は複数の置換基で独立に置換されていてもよい。アルキレン部分の少なくとも２個の炭素原子が−Ｏ−及び／又は−ＮＲ’’−によって置換されるときには、アルキレン部分において置換されるこれらの炭素原子が互いに直接に隣接していないことが好ましい。これにより、化学的に反応性の官能基である−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−ＮＲ’’−及び−ＮＲ’’−ＮＲ’’−を含むリンカー基の存在が回避される。
【００７７】
本発明の粒子は、光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤をさらに含んでいてもよい。１種又は複数のこれらの試薬が存在する場合、これらを使用して、該粒子が標的部位に蓄積されているかどうかを決定することができる。好適な光学コントラスト剤の例は、Ｃｙ５．５（クロロトキシンとシアニンとの組合せ）；イソチオシアネート化合物、例えば、ＦＩＴＣ及びＴＲＩＴＣなど；アミン反応性スクシンイミジルエステル、例えば、ＮＨＳ−フルオレセインなど；並びにスルフヒドリル反応性マレイミド活性化蛍光体、例えば、フルオレセイン−５−マレイミドなどである。好適な放射性同位体の例としては、銅−６７、ガリウム−６６、ガリウム−６７、イットリウム−９０、イットリウム−８８、テクネチウム−９９ｍ、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、ヨウ素−１３１、インジウム−１１１、インジウム−１１４ｍ及びインジウム−１１４などが挙げられる。超常磁性コントラスト剤の一例は、１個又は複数の酸化鉄ナノ粒子である。
【００７８】
該光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤は、該粒子又は各粒子のコーティングに結合されていることが好ましい。該光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤、超常磁性コントラスト剤又は該ターゲティング部分は、該粒子上へのコーティングの形成中に、該コーティング中に埋め込まれてもよく、且つそれによって該コーティングに結合されてもよい。これは、該光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤、超常磁性コントラスト剤又は該ターゲティング部分を、該コーティングを調製するために使用される出発物質と混合することによって簡単に達成することができる。
【００７９】
典型的には、光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤は、直接に又は、上記のリンカー基のような、リンカー基を介して、粒子又はその粒子のコーティングに結合させることができる。該リンカー基は、放射性同位体とキレート化することができる官能基を有していてもよい。こうした基は、リンカー化合物自体の中に存在していてもよく、又はリンカーが一度コーティングに結合されてからそのリンカーに付加されてもよい。光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤は、リンカー基によって粒子のコーティングに結合される、特に、共有結合で結合されることが好ましい。
【００８０】
本発明は、（ｉ）複数の本発明の粒子と、場合によっては（ｉｉ）１種又は複数の薬学的に許容される成分とを含む医薬組成物も提供する。好適な薬学的に許容される成分は、当業者によく知られており、薬学的に許容される担体（例えば、生理食塩水、等張液）、賦形剤、添加剤、アジュバント、充填剤、緩衝液、保存剤、抗酸化剤、滑沢剤、安定剤、溶解剤、界面活性剤（例えば、湿潤剤）、マスキング剤、着色剤、香味剤及び甘味剤などが挙げられる。好適な担体、賦形剤、添加剤などは、標準的な医薬の教科書の中で見出すことができる。例えば、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｆｏｒ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ、第２版（Ｍ．Ａｓｈ及びＩ．Ａｓｈ編）、２００１（Ｓｙｎａｐｓｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ、Ｉｎｃ．、Ｅｎｄｉｃｏｔｔ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、ＵＳＡ）、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、第２０版、Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ、Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ発行、２０００；並びにＨａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｅｘｃｉｐｉｅｎｔｓ、第２版、１９９４を参照されたい。
【００８１】
医薬組成物は、液体剤、溶液剤又は懸濁剤（例えば、水溶液又は非水溶液）、乳剤（例えば、水中油型、油中水型）、エリキシル剤、シロップ剤、舐剤、錠剤（例えば、コート錠）、顆粒剤、散剤、ロゼンジ剤、パステル剤、カプセル剤（例えば、硬ゼラチンカプセル剤及び軟ゼラチンカプセル剤）、丸剤、アンプル剤、ボーラス剤、チンキ剤、ゲル剤、ペースト剤又は油剤の形態であっても（すなわち、として製剤化されても）よい。
【００８２】
典型的には、本発明の粒子は、１種又は複数の薬学的に許容される成分に溶解されるか、これに懸濁されるか、又はこれと混合される。
【００８３】
（例えば、注射による）非経口投与に好適な医薬組成物としては、本発明の粒子が溶解又は懸濁されている水性又は非水性の無菌液などを挙げることができる。こうした液体は、抗酸化剤、緩衝液、保存剤、安定剤、静菌剤、懸濁化剤、増粘剤、及びその製剤を予定されるレシピエントの血液（又は他の関連する体液）と等張にする溶質などの、薬学的に許容される他の成分をさらに含んでいてもよい。添加剤の例としては、水、アルコール、ポリオール、グリセロール、植物油などが挙げられる。こうした製剤において使用するための好適な等張液の例としては、塩化ナトリウム注射液、リンガー溶液又は乳酸加リンゲル注射液などが挙げられる。
【００８４】
典型的には、該医薬組成物中の該粒子の濃度は、１×１０１０粒子／ｍｌ〜１×１０２４粒子／ｍｌ、例えば１×１０１３粒子／ｍｌ〜１×１０２１粒子／ｍｌ、より好ましくは１×１０１５粒子／ｍｌ〜１×１０１８粒子／ｍｌである。
【００８５】
該医薬組成物は、単位用量又は多回用量の密封された容器に入れて提供することもできる。即席注射溶液及び懸濁液は、無菌の粉末、顆粒、及び錠剤から調製することもできる。
【００８６】
（例えば、経口摂取による）経口投与に好適な医薬組成物としては、液体剤、（例えば、水性又は非水性の）溶液剤又は懸濁剤、乳剤（例えば、水中油型、油中水型）、エリキシル剤、シロップ剤、舐剤、錠剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤、丸剤、アンプル剤又はボーラス剤などが挙げられる。
【００８７】
錠剤は、従来の方法によって、例えば、圧縮又は成形によって、場合によっては１種又は複数の補助成分と共に、作製することができる。圧縮錠は、粉末又は顆粒のような自由に流れる形態の活性化合物を、場合によっては１種又は複数の結合剤（例えば、ポビドン、ゼラチン、アカシア、ソルビトール、トラガカント、ヒドロキシプロピルメチルセルロース）；充填剤又は賦形剤（例えば、ラクトース、微結晶性セルロース、リン酸水素カルシウム）；滑沢剤（例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、シリカ）；崩壊剤（例えば、デンプングリコール酸ナトリウム、架橋ポビドン、架橋カルボキシメチルセルロースナトリウム）；界面活性剤又は分散剤又は湿潤剤（例えば、ラウリル硫酸ナトリウム）；保存剤（例えば、メチルｐ−ヒドロキシ安息香酸、プロピルｐ−ヒドロキシ安息香酸、ソルビン酸）；香味、香味増強剤、及び甘味剤と混合して、好適な機械の中で圧縮することによって調製することができる。成形錠は、不活性な液体賦形剤で湿潤させた粉末化合物の混合物を、好適な機械の中で成形することによって作製することができる。該錠剤は、場合によっては、例えば、放出に影響を与えるために（例えば、胃以外の腸の部分での放出を可能にする腸溶コーティング）、コーティングされていてもよい。
【００８８】
一般に、該医薬組成物は、治療有効量の本発明の粒子を含むことになる。該粒子及び該粒子を含む医薬組成物の適切な用量が患者によって変化しうることは、当業者によって理解されるであろう。最適用量の決定には、一般に、治療的利点のレベルとあらゆるリスク又は有害な副作用とのバランスをとることが必要とされることになる。選択される用量レベルは、投与の経路、投与の時間、粒子の排出の速度、治療の期間、組み合わせて使用する他の化合物及び／又は物質、状態の重症度、並びに患者の種、性別、年齢、体重、状態、総合的な健康状態、及びこれまでの病歴を含む多様な因子によって決まることになる。一般に、その用量は、望ましい効果を達成する、作用部位での局所濃度を達成するように選択されることになるが、粒子の量及び投与の経路は、最終的に、医師、獣医師、又は臨床医の判断によることになる。
【００８９】
本発明は、（ａ）上記のような、複数の本発明の粒子と、（ｂ）放射線増感剤とを含む組合せをさらに提供する。好ましくは、該放射線増感剤は、Ｘ線放射線増感剤である。好適な放射線増感剤としては、ミソニダゾール、メトロニダゾール及びチラパザミンなどが挙げられる。この組合せは、本発明の粒子又は医薬組成物について本明細書に記載のように、療法によるヒト又は動物の身体の治療のために使用するか、癌の治療のために使用するか又はＸ線照射と組み合わせた癌の治療用の医薬品の製造のために使用することができる。
【００９０】
本発明は、（ｉｉｉ）上記のような放射線増感剤をさらに含む、上記のような医薬組成物にも関する。本発明の粒子及び該放射線増感剤は、単一の医薬組成物の部分を形成していることが好ましい。
【００９１】
本発明のさらなる一態様は、Ｘ線照射と組み合わせて使用する場合の癌の治療における、同時、並行、分離又は連続の使用のための複合製剤として、（ａ）本明細書に記載のような、複数の本発明の粒子と、（ｂ）上記のような放射線増感剤とを含む製品に関する。
【００９２】
本発明は、一般にＸ線照射と組み合わせて使用する場合の、癌を治療するための、又は癌の治療のための、方法及び使用にも関する。療法又は治療の一部として、本発明の粒子は、医薬組成物、組合せ、製品などとしてかどうかにかかわらず、任意の都合のよい投与の経路によって対象に投与することができる。したがって、Ｘ線照射と組み合わせた癌の治療に対するいずれの言及も、一般に、医薬組成物、組合せ、製品などとしてかどうかにかかわらず、１種又は複数の本発明の粒子を対象に投与し、次いで、該癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導することによる癌の治療を指す。
【００９３】
一般に、本発明の癌治療は、医薬組成物、組合せ、製品などとしてかどうかにかかわらず、１種又は複数の本発明の粒子を、腫瘍組織内への注射（すなわち、腫瘍内注射）又は癌の部位若しくは位置での注射によって対象に投与することを含む。
【００９４】
本発明の粒子の投与は、全身が好ましく、典型的には所望の作用の部位における。
【００９５】
典型的には、癌を治療すること又は癌の治療は、医薬組成物、組合せ、製品などとしてかどうかにかかわらず、１種又は複数の本発明の粒子を対象に経口的に（例えば、経口摂取によって）又は、より好ましくは、非経口的に投与することを含む。非経口投与は、皮下、皮内、筋肉内、静脈内、動脈内、心臓内、包膜内、脊髄内、嚢内、嚢下、眼窩内、腹腔内、気管内、表皮下、関節内、クモ膜下及び胸骨内の注射から選択されることが好ましい。
【００９６】
一般に、癌を治療するための本発明の治療又は方法は、医薬組成物、組合せ、製品などとしてかどうかにかかわらず、治療有効量の該粒子を対象に投与することを含む。
【００９７】
投与は、１つの用量で、治療の過程を通して連続的又は断続的に（例えば、適切な間隔での分割用量で）行うことができる。最も有効な投与の方法及び用量を決定する方法は、当業者によく知られており、療法のために使用される製剤、療法の目的、治療中の標的組織又は細胞、及び治療中の対象によって異なることになる。治療する医師、獣医師、又は臨床医によって選択される用量のレベル及びパターンで単回投与又は多回投与を行うことができる。
【００９８】
一般に、癌を治療するための本発明の治療又は方法は、その癌又は腫瘍組織の位置又は部位に定められた線量のＸ線照射を誘導することを含む。このＸ線は、１つの線量で、治療の過程を通して連続的又は断続的に（例えば、適切な間隔での分割線量で）投与することができる。治療する医師、獣医師、又は臨床医によって選択される線量のレベル及びパターンで単回投与又は多回投与を行うことができる。
【００９９】
ＲＯＳを生成するために、ＵＶ照射のような、他の型の放射線を使用することは一般に不要である。したがって、癌を治療するための本発明の治療又は方法は、その癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＵＶ照射を誘導するステップを必要としないことが好ましい。より好ましくは、癌を治療するための本発明の治療又は方法において使用する唯一の型の放射線は、Ｘ線である。
【０１００】
典型的には、癌を治療するための本発明の治療又は方法は、医薬組成物、組合せ、製品などとしてかどうかにかかわらず、１種又は複数の本発明の粒子を対象に投与する第１のステップ、次いで、その癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導する第２のステップを含み、その後、対象が定められた総線量のＸ線を受けるまで第１のステップ及び第２のステップを連続して繰り返す。
【０１０１】
あらゆる種類の癌を、原則として、治療することができ、薬剤抵抗性の腫瘍に関連した問題も回避される。したがって、本発明は、肺、肝臓、腎臓、膀胱、乳房、頭頸部、脳、卵巣、前立腺、腸、結腸、直腸、子宮、膵臓、眼、骨髄、リンパ系又は甲状腺の癌を治療するために使用することもできる。本発明は、腎細胞癌のような、放射線抵抗性である癌を治療するために使用することもできる。
【０１０２】
典型的には、本発明の粒子は、癌の治療において放射線療法の効果を高める。したがって、本発明は、医薬組成物、組合せ、製品、医薬品などとしてかどうかにかかわらず、好ましくはＸ線照射と組み合わせて使用する場合の癌の治療における、放射線増感剤としての、該粒子の使用に関する。放射線増感剤は、効力の損失なしにＸ線の線量を低減させることができ、その結果、本発明の粒子の非存在下でより高い線量のＸ線を使用して得られるものと比較して同様の治療結果が得られる。或いは、放射線増感剤はＸ線の効果を高め、これは結果として、本発明の粒子の非存在下で同じ線量のＸ線を使用した場合に得られるものと比較して患者にとって改良された治療結果となる。
【０１０３】
一実施形態において、癌を治療するための該治療又は方法は、医薬組成物、製品、組合せなどとしてかどうかにかかわらず、本発明の粒子を腫瘍組織内への注射又は癌の部位若しくは位置での注射によって対象に投与することを含む。
【０１０４】
典型的には、該癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導するステップは、該腫瘍組織内への注射又は該癌の部位若しくは位置での注射によって対象に該粒子を投与した後に直接行われる。いくつかの例において、該粒子を腫瘍組織又は癌部位の全体に拡散させるための短い時間が、その位置にＸ線照射を誘導する前に必要とされうる。一般に、該癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導するステップは、該粒子又は該医薬組成物を対象に投与した後、１時間以内に行われる。好ましくは、該癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導するステップは、該粒子又は該医薬組成物を対象に投与した４５分後以内、より好ましくは３０分後以内、特に１５分後以内、特に１０分後以内、さらにより好ましくは５分以内、又は直後に行われる。
【０１０５】
他の一実施形態において、癌を治療するための該治療又は方法は、医薬組成物、製品、組合せなどとしてかどうかにかかわらず、本発明の粒子を対象に経口的又は非経口的に投与することを含む。
【０１０６】
典型的には、該粒子を対象に投与した後、該粒子を癌又は腫瘍組織の位置に蓄積させるために、その位置にＸ線照射を誘導する前に、十分な時間を経過させる。該粒子の投与とＸ線での照射との間のこの時間は、とりわけ、投与の様式、該粒子に結合されたターゲティング部分があるかどうか、及びその癌の性質によって決まることになる。
【０１０７】
典型的には、該癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導するステップは、該粒子又は該医薬組成物を対象に、好ましくは経口的又は非経口的に投与した後、少なくとも３時間、特に少なくとも６時間、好ましくは９〜４８時間、特に１２〜２４時間行われる。
【０１０８】
一般に、該対象は、２０〜７０Ｇｙの総Ｘ線量、例えば４０〜５０Ｇｙなどに曝露される。
【０１０９】
典型的には、癌を治療するための本発明の治療又は方法は、該癌又は腫瘍組織の位置又は部位に、１．０〜３．０Ｇｙ、好ましくは１．５〜２．５Ｇｙ線量、より好ましくは１．８〜２．０Ｇｙ線量のＸ線照射を誘導することを含む。こうした低周波数の線量は、健常細胞に、照射によって引き起こされたあらゆる損傷を修復するようになるための時間を与えることを意図するものである。
【０１１０】
典型的には、癌を治療するための本発明の治療又は方法におけるＸ線照射は、０．０８ＭｅＶ〜０．０９ＭｅＶのエネルギーを有する。
【０１１１】
該方法は、癌又は腫瘍組織の位置又は部位にＸ線照射を誘導する前に、癌又は腫瘍組織の位置又は部位における１種又は複数の本発明の粒子の存在又は非存在を検出するステップも含みうる。この検出ステップは、下記のように行うこともできる。
【０１１２】
本発明は、医薬組成物、製品、組合せなどとしてかどうかにかかわらず、１種又は複数の本発明の粒子を、癌細胞を含む細胞培養物、培地又は溶液に添加し、次いで、該癌細胞及び１種又は複数の粒子にＸ線照射を誘導することを含む、癌細胞を破壊するｉｎ  ｖｉｔｒｏの方法を提供する。典型的には、１種又は複数の本発明の粒子は、該癌細胞及び１種又は複数の粒子にＸ線照射を誘導する前に、該細胞培養物、培地又は溶液中に該癌細胞の存在下、インキュベーター中などで、少なくとも６時間、好ましくは少なくとも１２時間放置される。
【０１１３】
本発明は、ヒト又は動物の身体上で行われる診断法において使用するための本発明の粒子又は医薬組成物にも関する。本発明は、癌の存在又は非存在を診断するためのこれらの使用に関する。さらに提供されるのは、医薬組成物、製品、組合せなどとしてかどうかにかかわらず、１種又は複数の本発明の粒子を対象に投与し、次いで、癌性であると疑われる位置又は部位における１種又は複数の該粒子の存在又は非存在を検出することを含む、癌の存在又は非存在を診断する方法である。
【０１１４】
標的組織における該粒子の蓄積は、受動的ターゲティング又は能動的ターゲティングによってかどうかにかかわらず、腫瘍又は癌をラジオグラフィーによって、典型的には従来のＸ線画像法を使用して、診断するのを可能にしうる。腫瘍内に蓄積する、該粒子の金属酸化物中の重希土類元素ドーパントの存在は、Ｘ線によって腫瘍組織が可視化されるのを可能にしうる。
【０１１５】
典型的には、１つの位置又は部位において１種又は複数の該粒子の存在又は非存在を検出するステップは、その位置又は部位にＸ線照射を行ってＸ線画像を得ることを含む。次いで、該Ｘ線画像を使用して、癌又は腫瘍組織がその位置又は部位に存在する又は存在しないかどうかを決定することもできる。診断に使用する場合、Ｘ線に対する対象の曝露時間は、一般に１秒〜３０分、好ましくは１分〜２０分、より好ましくは１秒〜５分である。
【０１１６】
１種又は複数の該粒子が光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤を含む場合には、その作用剤は、その位置又は部位における１種又は複数の該粒子の存在又は非存在を検出するステップを行うために使用することもできる。１種又は複数の該粒子を検出する厳密な方法は、存在する該光学コントラスト剤、放射性同位体、常磁性コントラスト剤又は超常磁性コントラスト剤によって決まることになる。
【０１１７】
一実施形態において、癌性であると疑われる位置又は部位における本発明の粒子の蓄積又は多さを検出することによって癌の存在を診断することもできる。
【０１１８】
一般に、本発明は、哺乳類、特にヒトの治療又は診断に関する。
【０１１９】
定義
本明細書中で癌を治療することについての文脈において使用される場合、「治療」という用語は、一般に、ヒト又は動物（例えば、獣医学的適用において）のかどうかにかかわらず、例えばその状態の進行の阻害のように、いくつかの望ましい治療効果が達成される、治療及び療法を指す。この用語は、進行の速度の低下、進行の速度の停止、状態の退行、状態の改善、及び状態の治癒を含む。待期的治療又は予防的手段としての治療（すなわち、予防、防止）も含まれる。
【０１２０】
本明細書中で使用される場合、「治療有効量」という用語は、医薬組成物、製品、組合せなどの部分としてかどうかにかかわらず、望ましい治療レジメンに従って投与するとき及び該対象を定められた線量のＸ線照射で治療するときに、いくつかの望ましい治療効果を生じるために有効な、本発明の粒子の量を指す。
【０１２１】
本明細書中で使用される場合、「コア」という用語は、一般に、該粒子の本体、特に、該粒子がシェルもコーティングも有していないときを指す。典型的には、「コア」という用語は、該粒子の中央の最も内側の部分を指す。
【０１２２】
本明細書中で使用される場合、「シェル」という用語は、一般に、該粒子の、例えばコアの表面のような、内表面を実質的に又は完全に覆う層、典型的には外層を指す。本明細書中で使用される場合、「シェル」という用語は、金属元素又は、例えば、Ｙ２Ｏ３、（Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３、ＣａＷＯ４、ＧｄＯ２Ｓ、ＬａＯＢｒ、ＹＴａＯ３、ＢａＦＣｌ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｒｂ３Ｌｕ（ＰＯ４）２、ＨｆＧｅＯ４及びＣｓ３Ｌｕ（ＰＯ４）２のうちの１種又は複数などであって、各化合物は、場合によっては希土類元素でドープされていてもよい、Ｘ線を吸収してＵＶ−可視光を放出する無機化合物から形成された層を指すと理解されたい。
【０１２３】
本明細書中で使用される「複合粒子」に対するいずれの言及も、コアと、コアとは異なる物質からなる少なくとも１つのシェルとを有する粒子（例えば、コア−シェル構造）を指す。
【０１２４】
本明細書中で使用される「粒子の凝集体」に対するいずれの言及も、複数のより小さい分離した粒子、典型的にはナノ粒子の凝集物である、粒子を指す。一般に、粒子の凝集体は、例えば金属酸化物と、金属元素、又はＸ線を吸収してＵＶ−可視光を放出する無機化合物（例えば、Ｙ２Ｏ３、（Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３、ＣａＷＯ４、ＧｄＯ２Ｓ、ＬａＯＢｒ、ＹＴａＯ３、ＢａＦＣｌ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｒｂ３Ｌｕ（ＰＯ４）２、ＨｆＧｅＯ４又はＣｓ３Ｌｕ（ＰＯ４）２、ここで、各化合物は、場合によっては希土類元素でドープされていてもよい）のいずれかとのような、２種の異なる物質から構成される。
【０１２５】
本明細書中で使用される場合、「オリゴ糖」という用語は、３〜１０個の構成要素の単糖を含む糖重合体を指す。オリゴ糖の一例は、ショ糖である。
【０１２６】
本明細書中で使用される場合、「多糖」という用語は、少なくとも１１個の構成要素の単糖からなる糖重合体を指す。多糖の一例は、アガロース又はデキストランである。
【０１２７】
本明細書中で使用される場合、「アルキル」という用語は、典型的には（他に明記がない限り）１〜６個の炭素原子を有する炭化水素化合物の炭素原子から水素原子を取り除くことによって得られる一価の部分を指し、これは、脂肪族又は脂環式であってもよく、飽和されている。アルキル基及び部分の例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル及びヘキシルなどが挙げられる。
【０１２８】
本明細書中で使用される場合、「ハロゲン原子」という用語は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ又は−Ｉ基又は部分を指す。
【０１２９】
本明細書中で使用される場合、「ヒドロキシル」という用語は、−ＯＨ基又は部分を指す。
【０１３０】
本明細書中で使用される場合、「アルコキシ」という用語は、−Ｏ−アルキル基又は部分を指す。アルコキシ基の例としては、−ＯＭｅ（メトキシ）、−ＯＥｔ（エトキシ）、−ＯｎＰｒ（ｎ−プロポキシ）、−ＯｊＰｒなどが挙げられる。
【０１３１】
本明細書中で使用される場合、「スルホン酸」という用語は、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＨ又は−ＳＯ３Ｈ基又は部分を指す。
【０１３２】
ここで使用される場合、「スルホン酸塩」という用語は、−Ｓ（＝Ｏ）２Ｏ−（例えば、−ＳＯ３Ｎａ又は−ＳＯ３Ｋ）又は−Ｓ（＝Ｏ）２Ｏ−アルキル基又は部分を指す。好ましくは、スルホン酸塩は、−Ｓ（＝Ｏ）２Ｏ−基又は部分である。
【０１３３】
本明細書中で使用される場合、「リン酸」という用語は、ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）２基又は部分を指す。
【０１３４】
本明細書中で使用される場合、「リン酸塩」という用語は、−ＯＰＯ３２−（例えば、−ＯＰＯ３Ｎａ２）又は−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）Ｏ−（例えば、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）ＯＮａ）基又は部分を指す。好ましくは、リン酸塩は、−ＯＰＯ３２−基又は部分である。
【０１３５】
本明細書中で使用される場合、「アルキレン」という用語は、（他に明記がない限り）１〜１０個の炭素原子を有する炭化水素化合物の、いずれも同一の炭素原子からか、又は２個の異なる炭素原子のそれぞれから１個ずつかのいずれかの、２個の水素原子を取り除くことによって得られる二座の部分を指し、これは、脂肪族又は脂環式であってもよく、飽和されている。アルキレン基の例としては、−ＣＨ２−（メチレン）、−ＣＨ２ＣＨ２−（エチレン）、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−（プロピレン）及び−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−（ブチレン）などが挙げられる。
【０１３６】
本明細書中で使用される場合、「アリーレン」という用語は、芳香族化合物の２個の異なる芳香族環原子のそれぞれから１個ずつの、２個の水素原子を取り除くことによって得られる二座の部分を指し、この部分は、（他に明記がない限り）６〜１０個の環原子を有する。好ましくは、該芳香族化合物は、６個の環原子を有する。
【０１３７】
以下の実施例によって本発明をさらに例示する。
【０１３８】
［実施例］
希土類でドープされた二酸化チタン粒子の調製
硝酸ガドリニウム（ＩＩＩ）六水和物、硝酸ユウロピウム（ＩＩＩ）水和物、硝酸テルビウム（ＩＩＩ）五水和物、硝酸ネオジム六水和物、及び硝酸エルビウム（ＩＩＩ）五水和物から選択される１種又は複数の希土類金属化合物を、１０ｍＬのチタン（ＩＶ）イソプロポキシドに懸濁し、次いで、３０ｍＬの無水イソプロパノールを添加した。
【０１３９】
この溶液中に懸濁した希土類金属化合物の量により、二酸化チタンの母格子中に導入されるドーパントの量が決定される。２５ｍｏｌ％までの総量の１種又は複数の希土類元素を、二酸化チタンの母格子中に導入することもできる。一例として、３４０マイクロモルの硝酸ガドリニウムを３４ミリモルのチタンイソプロポキシドに添加して、１ｍｏｌ％のガドリニウムでドープされた二酸化チタンを作製する。
【０１４０】
次いで、この溶液を、５００ｍＬの５０／５０（ｖ／ｖ）の水／イソプロパノール混合物に、激しく撹拌している間に滴下して添加した。この混合物をさらに５分間撹拌し、次いで、沈澱物を沈降させた。この上清を除去し、沈澱物を２００ｍＬのイソプロパノールで洗浄して、さらに１０ｍｉｎ撹拌した。続いて、濾過によってこの上清を回収し、次いで、ｄｄＨ２Ｏで半分満たしたチューブ内でオートクレーブ処理した。次いで、スラリーを、乾燥するまで１００℃で維持した。試料を、微細な粉末に粉末化し、続いて、多様な温度で（例えば、７００℃で３時間）焼成させた。
【０１４１】
シーピーエスディスクセントリフュージ（ＣＰＳ  Ｄｉｓｃ  Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）（登録商標）を使用して、該粒子の大きさ分布を解析することができる。
【０１４２】
上記の方法は、代替の希土類金属の硝酸塩化合物を使用するときに、他の希土類でドープされた二酸化チタン粒子を調製するために使用することもできる。上記の方法は、亜鉛アセチルアセトネート又はセリウムアセチルアセトネートのような、セリウムケトネート又は亜鉛ケトネートを出発物質として使用するときに、希土類でドープされた酸化セリウム又は酸化亜鉛を調製するためにも使用することができる。
【０１４３】
シリカコーティングされた粒子の調製
ドープされた二酸化チタンナノ粒子（４．５２ｇ）を２００ｍＬのミリＱ水（Ｍｉｌｌｉ−Ｑ  ｗａｔｅｒ）（ｐＨ４．５）中に再懸濁することによって、第１の溶液を調製した。３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（１．８９ｍＬ）を５０ｍＬのミリＱ水に添加することによって、第２の溶液を調製した。次いで、この第２の溶液のうちの２０ｍＬを、ドープされた二酸化チタンナノ粒子を含む第１の溶液に添加し、撹拌した。１時間後、ケイ酸ナトリウム（４０ｍＬ）を添加して、シリカ層が成長するにつれて１０分毎に試料を取り出した。この試料を、次いで、遠心分離して、得られた固体をミリＱ水で洗浄した。これを３回繰り返した。得られたシリカコーティングされた粒子を、水中で超音波処理し、０．２マイクロメートルの酢酸セルロースフィルターに通した。シーピーエスディスクセントリフュージ（登録商標）を使用して、大きさ分布を解析した。図２は、上記の方法に従うことによって調製した、ガドリニウムでドープされた二酸化チタンの粒径分布を示す。
【０１４４】
ＦＩＴＣ標識粒子の調製
乾燥窒素雰囲気下、５ｍＬの無水エタノール中で１００μＬの３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）を２５ｍｇのフルオレセインイソチオシアネート混合異性体（ＦＩＴＣ）に添加することによって、ＦＩＴＣ−ＡＰＴＥＳを調製した。次いで、この混合物を１２ｈ撹拌した。得られたＦＩＴＣ−ＡＰＴＥＳ（２．２５ｍｌの無水エタノール中に１３０μＬ）を１３０μＬのオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）と混合し、次いで、１００μＬの水酸化アンモニウム（水中２８％）を添加した。この混合物を、２．５ｍＬの水中のシリカコーティングされた粒子に添加して、これらを共に１５ｍｉｎ超音波処理した。次いで、この試料を遠心分離して、水で洗浄し、ホイル中で保存した。
【０１４５】
ガドリニウムでドープされた二酸化チタンからのＲＯＳ生成の推定
０．０８５ＭｅＶのＸ線を使用すれば、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子からのＲＯＳの理論的生成を算出することができる。ジュール（Ｊ）での光子の平均エネルギーは、１．３６×１０−１４Ｊである。１Ｇｙ線量（１Ｇｙ＝１Ｊ．ｋｇ−１）のＸ線を患者に投与する場合、粒子のキログラム当たりの平均光子束は、以下のようになる：
ｋｇ粒子当たり１／１．３６×１０−１４＝７．３×１０１３（平均）光子束。
【０１４６】
酸化ガドリニウム（ＩＩＩ）の密度は、７．４１ｇｃｍ−３であり、二酸化チタンの平均密度（板チタン石、鋭錐石及びルチルの形態はそれぞれ、僅かに異なる密度を有する）を４．００ｇｃｍ−３として使用して、９０重量％の二酸化チタン及び１０重量％の酸化ガドリニウム（ＩＩＩ）からなる３０ｎｍ粒子の質量は、以下のように算出することができる：
各粒子の密度（ρ）＝
０．９×４０００（ＴｉＯ２）＋０．１×７４１０（Ｇｄ２Ｏ３）＝４３４１ｋｇｍ−３。
該粒子の質量＝４／３πｒ３ρ＝５×１０−１９ｋｇ。
【０１４７】
粒子当たりの光子の数は、以下のように算出することができる：
７．３×１０１３光子束ｋｇ−１×５×１０−１９ｋｇ＝３．６５×１０−５光子。
【０１４８】
１５ｍｇ（１．５×１０−５ｋｇ）の粒子を含む２００μＬの試料を投与する場合、２００μＬ当たり３×１０１３個の粒子があることになり、２００μＬウェル（ｗｅｌｌ）当たりの平均光子束は、以下のようになる：
３．６５×１０−５光子×３×１０１３粒子＝１．１×１０９。
【０１４９】
該粒子の総容積は、以下の通りである：
１．５×１０−５ｋｇ／４３４１ｋｇｍ−３＝３．４５×１０−９ｍ３。
【０１５０】
該粒子が半径６×１０−３の１ウェル内に存在するのであれば、このウェル内の粒子の厚さ「ｔ」は、以下の通りである：
３．４５×１０−９ｍ３／（π×（６×１０−３）２ｍ２）＝３×１０−５ｍ。
【０１５１】
したがって、該ウェル内には、ガドリニウムでドープされた二酸化チタン（ＴｉＯ２：Ｇｄ）の高さが３×１０−５ｍの円盤と同等のものがある。各ウェル内では：
１．１×１０９個のＸ線光子が、３×１０−５ｍのＴｉＯ２：Ｇｄに当たる。
Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−０．９１×４３４１×３×１０−５）
Ｉ＝０．８８Ｉ０
これは、１ＧｙのＸ線照射につき１ウェル当たり０．８８×１．１×１０９＝９億６８００万個の光子が吸収されることを意味する。
【０１５２】
吸収された光子のうちの約１０％が結果としてＲＯＳ生成につながるとすると、１ＧｙのＸ線照射につき１ウェル当たり９６８０万個のＲＯＳが生成される。
【０１５３】
各ウェルに１００００細胞を播種する場合には、細胞当たり９６８０個のＲＯＳがあることになる。
【０１５４】
実施例１
ガドリニウム、エルビウム、ユウロピウム、ネオジム、テルビウム又はこれらのドーパントの組合せでドープされた二酸化チタンの粒子を、上記の方法に従って調製した。次いで、クマリン分析（Ｉｓｈｉｂａｓｈｉら、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃｏｍｍ．、２（２０００）、２０７〜２１０）を用いて、該粒子の光活性を、市販の二酸化チタン光触媒Ｐ２５（Ｄｅｇｕｓｓａ）と相対的に試験及び測定した。例えば、０．０１ｇのＰ２５を８ｍＬのＰＢＳ中２ｇＬ−１のクマリンに添加した。試料を、ＵＶＡ  Ｃｕｂｅ  ４００からの白色光又はＵＶ灯のいずれかに曝露させた。設定した時間間隔で（例えば、３０ｍｉｎ毎に）一定分量を取り出して、蛍光光度計（励起３４５ｎｍ、放出４９６ｎｍ）で分析した。活性を、Ｐ２５の活性についての百分率として表した。これらの結果を図３に示している。
【０１５５】
次いで、ガドリニウム又はエルビウムのみでドープされた粒子を種々の温度でのか焼によって変性させた。光触媒Ｐ２５（Ｄｅｇｕｓｓａ）と相対的な該粒子の光活性をここでも測定した。これらの結果を図４に示している。
【０１５６】
これらの結果により、該金属酸化物の格子中で一度電子正孔対が生成されると、著しいＲＯＳの流量によって該金属酸化物が光励起及び脱励起されることが示される。これにより、ドーパントのイオンは電子正孔組換え部位として作用しないこと、及びＸ線が吸収されるとＲＯＳが生成されることになることがわかる。
【０１５７】
実施例２
異なる濃度のガドリニウムを含む、ドープされた二酸化チタン粒子を、上記の方法を使用して調製した。該粒子を０．２μｍのセルロースフィルターを使用して大きさによって分画し、約６５ｎｍの直径の粒子をその後の細胞試験に使用した。シリカコーティングされたドープされた二酸化チタン粒子は、全て２００ｎｍ未満であり、ピークの大きさは６５ｎｍあたりに集中しており、これにより、細胞内への受動的な取り込みが促進されるはずである（図２を参照されたい）。凝集を防ぎ且つ生体適合性を促進するために、上記の方法を使用して、該粒子をシリカでコーティングした。
【０１５８】
該粒子のシリカ層をＦＩＴＣ（緑色）で標識した。ドープされた二酸化チタン粒子の存在下で細胞を一晩インキュベートした後に、該粒子が受動的に細胞に入っているのが認められ、図５に示されるように、エンドソームに局在していた。エンドソームは、細胞核の近くにある。これらの細胞は、シリカコーティングされた全ての粒子について、８０％の最低生存率を示し、これにより、これらの粒子が良好な生体親和性を有することが実証される。
【０１５９】
アデノウイルス核ターゲティングペプチドを、（Ｔｋａｃｈｅｎｋｏら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１２５（２００３）、４７００〜４７０１に記載のように）ＦＩＴＣタグ付きで合成した。Ｎ末ＦＩＴＣ修飾及びＣ末アミド化を有する配列ＣＧＧＦＳＴＳＬＲＡＲＫＡを使用した。シリカコーティングされた二酸化チタン粒子を、５％（ｖ／ｖ）のＡＰＴＥＳと共にインキュベートし、１時間撹拌した。次いで、この粒子を、１００ｍＭの炭酸ナトリウム緩衝液、ｐＨ８．５で洗浄した。次いで、ＡＮＢ−ＮＯＳ（Ｎ−５−アジド−２−ニトロベンゾイルオキシスクシンイミド）架橋剤を、炭酸ナトリウム緩衝液中の粒子に２時間添加し、その後、ＮＬＳ配列の添加を３０分間行った。次いで、３１２ｎｍの波長でＵＶ光に曝露することによって、該ＮＬＳペプチドを該粒子に架橋させた。
【０１６０】
このＦＩＴＣ−ＮＬＳ−ＮＰで標識したドープされた二酸化チタン粒子を、横紋肉腫細胞（ＲＨ３０）と共に３７℃、５％ＣＯ２で一晩インキュベートした。対照として、ドープされた二酸化チタンなしの細胞を含む試料も一晩インキュベートした。続いて、細胞をＰＢＳですすぎ、次いで、氷冷したメタノールで固定した。４’，６−ジアミジノ−２−フェニルインドール（ＤＡＰＩ）を添加して、細胞核を染色した。これらの結果を図５に示している。該細胞核の位置は、ＤＡＰＩ蛍光シグナルによって、図５のスライド（Ａ）（これを、該細胞の明視野像である、スライド（Ｃ）と比較されたい）に示されている。該粒子の位置は、ＦＩＴＣ標識からの緑色蛍光シグナルを示している、スライド（Ｂ）に示されている。スライド（Ｄ）は、合成像であり、粒子が細胞内に入ったことを示す。
【０１６１】
次いで、これらの試料に、０．５８Ｇｙｍｉｎ−１でＸ線を照射して、３Ｇｙまでの曝露を与えた。これらの線量は、通常患者に行われるであろう治癒的治療の保存的表現である。固形上皮性腫瘍の場合は、５０〜７０Ｇｙの範囲の照射線量が典型的には使用されるであろうのに対し、リンパ腫は、一般に、２０〜４０Ｇｙの線量で治療される。こうした線量は、通常、１．８〜２Ｇｙに分割して１週間当たり５日間投与されるであろう。少量で高頻度の線量は、健常細胞に、放射線に対する曝露による損傷を修復した後に生育に戻るための時間を与えることを意図するものである。
【０１６２】
照射後、この試料を３７℃で２４又は４８時間インキュベートした。インキュベート後、この細胞をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）で洗浄して、死滅した非接着細胞を除去した。次いで、接着した（生存）細胞をトリプシン処理して、マルチウェルプレートからの剥離を可能にさせた。次いで、ノイバウエル血球計算器を使用して、生存細胞を計数した。
【０１６３】
細胞死が単にＸ線に対する曝露のみによって生じることを説明するために、細胞生存率を、ドープされた二酸化チタン粒子なしの対照試料の関数として表した。ガドリニウムでドープされた二酸化チタン粒子で細胞株を処置することにより、Ｘ線に対する曝露後の細胞死が増大されることが見出された。図６にある結果を参照されたい。１０％のガドリニウムでドープされた粒子では、約６０％の細胞死という結果になるのを認めることができる。該粒子の存在下でインキュベートしたがＸ線によって励起されていない細胞株では、細胞死は実質的に全く認められなかった。
【０１６４】
典型的な癌治療の状態を再現するために、細胞を、該粒子と共にインキュベートし、次いで、３Ｇｙ線量のＸ線を照射した。次いで、この細胞を、２４ｈ放置して回復させ、その後、さらに３Ｇｙ線量のＸ線を再び照射した。２４ｈ後及び４８ｈ後に細胞死を評価した。これらの結果は、図７に例示しており、この処置により、細胞死が引き起こされるだけではなく、その後の細胞増殖も阻害されることを示している。細胞計数により、細胞死は６０％で維持されることが示された。
【０１６５】
実施例３
異なる濃度のガドリニウム、ユウロピウム及びエルビウムでドープされた、シリカコーティングされた二酸化チタン粒子を、上記で設定した方法に従って調製した。ＲＨ３０細胞株を含む試料を、ドープされた二酸化チタン粒子と共に一晩インキュベートし、その後、０．５８Ｇｙｍｉｎ−１で照射して、３ＧｙのＸ線曝露を与えた。ドープされた二酸化チタン粒子の存在下でインキュベートしていない細胞株を含む対照試料にも照射を行った。
【０１６６】
照射後、この細胞を３７℃で２４又は４８時間インキュベートし、次いで、ＰＢＳで洗浄して、死滅した非接着細胞を除去した。接着した（生存）細胞をトリプシン処理して、マルチウェルプレートからの剥離を可能にさせた。次いで、ノイバウエル血球計算器を使用して、生存細胞を計数した。
【０１６７】
細胞死が単にＸ線に対する曝露のみによって生じることを説明するために、細胞生存率を、ドープされた二酸化チタン粒子なしの対照試料の関数として表した。異なる濃度の希土類元素ガドリニウム、ユウロピウム及びエルビウムでドープされた二酸化チタン粒子の存在下でインキュベートした細胞株では、約６５％の細胞死という結果になった（図８を参照されたい）。ここでも、該粒子の存在下でインキュベートしたがＸ線に曝露していない細胞株の細胞死は、実質的に全くなかった。
【０１６８】
該粒子と共にインキュベートした細胞に３Ｇｙ線量のＸ線を照射することによって、典型的な癌治療の状態を再現した。この細胞を、２４ｈ放置して回復させ、次いで、さらに３Ｇｙ線量のＸ線を再び照射した。２４ｈ後及び４８ｈ後に細胞死を評価した。これらの結果は、図９に例示しており、この処置により、細胞死が引き起こされるだけではなく、その後の細胞増殖も阻害されることを示している。細胞死はここでも６０％で維持され、これらの結果は、この処置によってその後の細胞増殖も阻害されるという事実をここでも支持している。
【０１６９】
ガドリニウム、エルビウム及びユウロピウムでドープされた二酸化チタン粒子を、ＢＨＫ（ハムスター腎臓由来）及びＭＣＦ７（乳癌由来）細胞株と共に使用して、上記の実施例２で設定した方法を用いてさらなる試験を行った。これらの粒子を使用したときに、約４０％の細胞死があった。
【０１７０】
実施例４
３０ｎｍの大きさの二酸化チタン粒子（Ｈｏｍｂｉｋａｔ  ＸＸＳ１００、Ｓａｃｈｔｌｅｂｅｎ  Ｃｈｅｍｉｅ、Ｄｕｉｓｂｅｒｇ）を、ＦＩＴＣ−ＮＬＳペプチドで表面を修飾して、上記の実施例２に記載のように、Ａ５４９細胞と共にインキュベートした。
【０１７１】
これらの結果を図１０に示している。該細胞核の位置は、ＤＡＰＩ蛍光シグナルによって、図１０のスライド（Ａ）（これを、該細胞の明視野像である、スライド（Ｃ）と比較されたい）に示されている。該粒子の位置は、ＦＩＴＣ標識からの緑色蛍光シグナルを示している、スライド（Ｂ）に示されている。スライド（Ｄ）は、合成像であり、粒子がＡ５４９細胞の核の周りに局在していることを示す。
【０１７２】
実施例５
１％（ｖ／ｖ）アガロースウェルに５０，０００細胞を播種することによって、ＨｅｐＧ２細胞から腫瘍細胞のスフェロイドを調製した。この細胞を、３７℃、５％ＣＯ２の雰囲気下で、スフェロイドが形成されるまでインキュベートした。
【０１７３】
次いで、このスフェロイドを、ｍｏｌ％のＧｄ、１ｍｏｌ％のＥｕ及び１ｍｏｌ％のＥｒでドープされた二酸化チタンナノ粒子と共に一晩インキュベートした。インキュベート後のスフェロイドの画像を、図１１のＡ１及びＡ２に示している。次いで、このスフェロイドに３Ｇｙの線量でＸ線を照射して、その後、インキュベーターに一晩戻した。次いで、インキュベート後のスフェロイドの画像を撮った。これを図１１のＣ１及びＣ２に示している。
【０１７４】
比較として、二酸化チタンナノ粒子と共にインキュベートしていないスフェロイドにも３Ｇｙの線量でＸ線を照射した。このスフェロイドに照射してこれを一晩インキュベートした後に、図１１のＢ１及びＢ２に示している画像を得た。
【０１７５】
図１１におけるＣ１及びＣ２とＢ１、Ｂ２、Ａ１及びＡ２との比較から、スフェロイドを二酸化チタンナノ粒子と共にインキュベートし、次いで、これにＸ線を照射することにより、（Ａ１及びＡ２に示しているように）スフェロイドをナノ粒子と共にインキュベートするだけの場合又は（Ｂ１及びＢ２に示しているように）スフェロイドにＸ線を照射するだけの場合と比較して、スフェロイド細胞の連結性のより大きな消失が引き起こされたことが明らかである。スフェロイド細胞の連結性は、Ｘ線を照射することなくナノ粒子と共にインキュベートしたときには影響されなかった。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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