[发明专利]两性离子聚合物生物缀合物以及相关的方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月6日递交的美国临时申请号61/259,088的权益，在此以其全部通过引用而明确地并入。

政府许可权利声明

本发明是以海军研究办公室授予的No.00140910137合约和国家科学基金授予的合约No.DMR-0705907之下的政府支持进行的。政府在本发明中有一定的权力。

发明背景

蛋白和肽治疗剂构成制药市场中逐渐增加的份额，其中2008年在美国的销售中，生物学药物构成了约四十五亿美元。在这些生物学药品中有单克隆抗体、激素和治疗性酶。

尽管有生物制药市场的成长，治疗性蛋白的实施仍然是有挑战性的任务。蛋白的内在物理和化学不稳定性可导致构象改变，降解，凝聚，沉淀和吸附到表面上，其中的每一项都可减少蛋白的活性或使其完全失活。

一旦被施用，治疗性蛋白容易有短的半衰期，蛋白分解，调理素作用并且可引起免疫原性应答，这每一项都引起不希望的药代动力学。已开发了各种技术来改善这些不足。在这些技术中包括氨基酸操控，免疫球蛋白结构域或血清蛋白的基因融合，以及与天然和合成的聚合物的缀合。

一个成功的实施方案是治疗性蛋白与聚乙二醇(PEG)的共价缀合，所述PEG是非毒性、非免疫原性的聚合物。PEG与治疗性蛋白的缀合过程通常被称作聚乙二醇化。已知聚乙二醇化改变生物分子的物理和化学特性，这包括构象，静电结合和疏水性，并且可引起药物的改善的药代动力学特性。聚乙二醇化的优势包括药物溶解性的改善和免疫原性的削弱，增加的药物稳定性和一旦施用时的循环寿命，以及蛋白分解和肾排泄的减少，这允许了降低的给药频率。

聚乙二醇化技术已被有利地应用于治疗性蛋白和寡核苷酸，以提供被U.S.FDA批准的新药:腺甙脱氨酶(Pegademenase)，天冬酰胺酶(培门冬酶)，G-CSF(聚乙二醇非格司亭)，干扰素-α2a(Peginterferon-α2a)，干扰素-α2b(Peginterferon-α2b)，hGH(培维索孟)，抗VEGF适体(哌加他尼钠)，促红细胞生成素(PEG-EPO)和抗TNF αFab'(赛妥珠单抗)。

目前获准的且在市场上的聚乙二醇化的治疗性酶包括用于从血流中清除某些氨基酸以饿死生长中的肿瘤细胞的耗竭性酶。实例包括PEG-天冬酰胺酶，PEG-甲硫氨酸酶和PEG-精氨酸脱亚胺酶。对于这些酶，它们相对小的氨基酸底物能够扩散通过PEG层，进入酶的活性位点，并且按照所设计的被有效地处理。然而，没有能够开发出需要聚合保护和作用于更大的底物的生物分子，因为使酶保留在体内所需的聚乙二醇化水平使得活性位点不可及。

聚乙二醇化和聚乙二醇化的生物分子不是没有其缺点的。由于其对于水的强的吸引，已知PEG具有的流体动力学直径显著大于由其分子量将预测出的大小。这种鼓胀效应可归因于身体识别生物分子的能力的降低并引起生物分子活性的下降。

用十个(10)5kDa PEG聚乙二醇化的鼠A7单克隆抗体具有的活性是未修饰的抗体的活性的10%。类似地，用一个40kDa PEG聚乙二醇化的干扰素-α2a具有的活性是未修饰的蛋白的活性的7%。清楚地，产生自聚乙二醇化的对生物分子的活性位点的修饰或阻碍在生物制药产品的开发中是要被避免的严重问题。

尽管有由聚乙二醇化提供的、在生物制药药品开发中的进展，仍存在需求以进一步推进生物制药药品开发，以克服与聚乙二醇化的药品相关的缺点，以及提供改善的试剂和生物制药产品。本发明力求满足这一需求并提供其它相关的优势。

发明概述

本发明提供了聚合物生物分子缀合物，用于制成所述缀合物的试剂和方法，以及用于使用缀合物的方法。

一方面，本发明提供了两性离子聚合物生物缀合物，其包含与生物分子共价偶联的一种或多种两性离子聚合物。

在一个实施方案中，所述两性离子聚合物包含多个重复单元，每个重复单元具有下式:

其中

R₁选自氢，氟，三氟甲基，C1-C6烷基和C6-C12芳基;

R₂和R₃独立地选自烷基和芳基，或与其所连接的氮一起形成阳离子中心;

L₁是将阳离子中心[N⁺(R₅)(R₆)]与聚合物主链[-(CH₂-CR₄)_n-]共价偶联的连接子;