Conjugados de polímeros hiperramificados a través de enlazante escindible no enzimático.

Una composición que comprende:

- un polímero hiperramificado que comprende grupos oxietileno unidos a un núcleo;

y

- una unidad estructural biológicamente activa siendo una proteína o polipéptidocon lo cual la unidad estructural activa biológicamente está unida al núcleo por medio de un enlazante L sin trazasustancialmente no enzimáticamente escindible que comprende un grupo carbamato, en donde el polímerohiperramificado contiene al menos dos cadenas moleculares, cadenas moleculares que son de longitud suficientepara estar así dispuestas de manera que forman una cavidad para acomodar la unidad estructural activabiológicamente, en donde las cadenas moleculares contienen grupos de cubrimiento C estéricamente exigentes quecontienen grupos oxietileno;

que tienen la fórmula (V)**Fórmula**

en donde B es el núcleo;

EMC son las cadenas moleculares;

L es el enlazante;

l es 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12;

P es la unidad estructural biológicamente activa; y

C denota uno o más de los grupos de cubrimiento.

Conjugados de polímeros hiperramificados a través de enlazante escindible no enzimático La presente invención se relaciona con compuestos de inclusión que comprenden una proteína y un compuesto orgánico de encapsulamiento (EOC) , el cual también se conoce como proteóforo, en una estequiometría 1:1. En una realización, el EOC es un dendrímero, que resulta en un compuesto de inclusión de proteína dendrímero (DPIC) . En una realización adicional, el EOC es una estructura macrocíclica que resulta en un compuesto de inclusión de proteína de macrociclo (MPIC) . Los compuestos de encapsulamiento, así como los compuestos de inclusión resultantes, son solubles en agua y se prestan para la liberación controlada de la proteína a un objetivo, preferiblemente en un cuerpo vivo, en particular un mamífero. En particular, los compuestos tienen la estructura descrita en la reivindicación 1.

Las proteínas son moléculas grandes e inestables. Se conoce que una gran cantidad de proteínas muestran una importante actividad farmacológica. Ejemplos incluyen la insulina, el interferón, hormonas de crecimiento y factores que forman la sangre. En general, las proteínas se aplican a mamíferos y humanos mediante inyección. Hasta la fecha, no es posible aplicar proteínas farmacológicamente activas por vía oral o por vía transdérmica. Después de la inyección, las proteínas son atacadas fácilmente y, a menudo parcial o totalmente eliminadas por el sistema inmune, por diversas enzimas o por filtración renal. Además, la proteína puede ser tóxica o causar reacciones alérgicas.

Con el fin de superar la eliminación in vivo, se desarrollaron varias técnicas con el fin de garantizar una liberación controlada de la proteína respectiva. Ejemplos incluyen la modificación de la secuencia de la proteína, pegilación, proteinilación, de enlace con la albúmina, glicosilación, formulación en hidrogeles o encapsulación por micropartículas, nanopartículas, dendrímeros.

La química supramolecular está dirigida hacia la síntesis y análisis de compuestos de inclusión en el cual dos o más componentes están asociados a través de un encerramiento completo de un conjunto de moléculas en una estructura adecuada formada por otra.

En tales sistemas químicos anfitrión-huésped, una entidad molecular es complementaria a una diferente, segunda entidad. La complementariedad puede ocurrir en forma o propiedades fisicoquímicas o en una combinación de ambos. En el caso de la complementariedad de forma, la molécula huésped forma una cavidad de tamaño similar a la molécula huésped. En tales casos bien definidos topológicamente, donde la cavidad es una característica estructural inherente de una molécula individual, el anfitrión se denomina cavitando, y el agregado anfitrión huésped, cavitado. Típicamente, la estequiometría del sistema supramolecular es 1:1. Sin embargo, se conocen varios tipos de estequiometrías complejas. Las moléculas huésped son típicamente más pequeñas en tamaño que el compuesto anfitrión correspondiente.

Ejemplos para pequeños sistemas de huésped-huésped son para los complejos de instancia formados entre éteres corona y de sodio o iones de potasio. Ejemplos bien conocidos de moléculas orgánicas host-huésped sintéticas son los complejos de compuestos aromáticos tales como nitrofenol por ciclodextrina carbohidratos. Las ciclodextrinas vienen en varios tamaños de anillos, el más grande de los cuales puede acomodar estructuras bicíclicas tales como naftaleno y sus derivados. Las moléculas de Fullereno son de forma esférica y acomodan espacio libre de un diámetro de 0.7 nm.

Biomacromoléculas tales como el almidón pueden formar complejos de inclusión con huéspedes pequeños tales como yodo llenando un volumen similar a un canal en el interior de una hélice. Se conocen dobles hélices de ADN para dar cabida a los compuestos aromáticos rígidos por medio de la intercalación. La albúmina sérica es un ejemplo bien estudiado de una proteína que se puede cargar con varias moléculas de ácidos grasos.

Comparativamente poca experimentación se ha llevado a cabo para investigar la formación de complejos de biomacromoléculas tales como las proteínas por compuestos anfitriones sintéticos.

Un gran número de medicamentos moleculares se basan en proteínas o péptidos grupo del cual la insulina, interferones, o péptidos del que el grupo insulina, interferones, hormonas de crecimiento y factores de la sangre se encuentran entre los agentes terapéuticos más ampliamente utilizados.

Se sabe que los agentes terapéuticos proteínicos sufren de diversos inconvenientes. Las proteínas son macromoléculas inestables inherentemente así como su bioactividad depende del posicionamiento tridimensional correcto de su cadena de polipéptido. Factores externos tales como solventes, superficies, agitación, la temperatura o el pH pueden afectar el equilibrio conformacional y resultar en despliegue parcial o total, desnaturalización, aglomeración o precipitación. Proteínas de origen no humano o proteínas que contienen secuencias de aminoácidos no humanos son altamente inmunogénicas. La formación de anticuerpos es aún notable por proteínas humanas tales como la insulina si se administra con frecuencia por inyección. Las biomoléculas pueden ser eliminadas de la circulación demasiado rápidamente o demasiado lentamente para una aplicación terapéutica determinada y pueden exhibir una ventana terapéutica estrecha. Las proteínas pueden ser degradadas por proteasas endógenas. La

mayoría de las biomoléculas terapéuticas necesitan ser administradas por vía parenteral, que impone frecuentemente la necesidad de inyecciones diarias durante toda la vida en el paciente. En este momento no hay formulaciones de proteínas aprobados para la administración oral o pulmonar. Sólo en algunos casos ha sido posible dirigir la proteína terapéutica al tejido o tipo de célula enfermo o para entregar la proteína de manera intracelular.

Por lo tanto, es altamente deseable desarrollar vehículos de entrega definidos molecularmente para mejorar el beneficio terapéutico de los medicamentos basados en proteínas. Específicamente, las proteínas necesitan ser encapsuladas eficientemente para protección y liberado desde el agente de encapsulamiento por bioactividad.

Las proteínas se componen de secuencias de aminoácidos condensados que se pliegan en una disposición tridimensional compacta, a menudo de forma globular. El diámetro de las proteínas globulares oscila típicamente de 1 a 10 nm. Las proteínas pueden formar complejos compuestos de varias subunidades idénticas o diferentes, y pueden asociar varias proteínas para formar complejos aún más grandes. Un agente de encapsulamiento de proteína tiene que proporcionar un volumen interno bien hidratado de un tamaño similar y de forma aproximadamente esférica o elipsoidal o como de canal. El contenido de agua es una importante propiedad molecular, puesto que la mayoría de las biomoléculas dependen de una capa de hidratación para la bioactividad.

Los polímeros han comprobado ser muy útiles en el suministro de material biológico molecular terapéutico a los humanos. Los polímeros solubles en agua lineales o ramificados pueden ocupar un volumen de tamaño similar o mayor que una molécula de proteína.

El polietilén glicol (PEG) es un polímero de baja toxicidad e inmunogenicidad. Varias proteínas terapéuticas se han conjugado covalentemente al PEG por un proceso llamado PEGilación y aplicado con éxito en terapia molecular (Harris JM, Chess RB, Nature (2003) 214-21) .

Una ventaja de la PEGilación de proteínas es la mejora de las propiedades farmacocinéticas del conjugado en circulación. Proteínas no conjugadas tales como el interferón alfa-2a son eliminadas rápidamente dentro de 2.5 horas en ratas, los correspondientes interferones pegilados circulan con una vida media de t1/2= 3.4 h (monoconjugado PEG de 5 kDa lineal) hasta 23 h (dipegilado con 2 x PEG de 20 kDa) . Este efecto se atribuye a la filtración renal reducida. La filtración del riñón es parcialmente un proceso de exclusión por tamaño, y la potenciación del radio hidrodinámico de una proteína por PEGilación puede reducir significativamente su rata de aclaramiento. El PEG se hidrata fuertemente (2-3 moléculas de agua por unidad de óxido de etileno) y por lo tanto muestra un alto peso molecular aparente en los estudios de cromatografía de exclusión por tamaño. Debido a su alta flexibilidad conformacional y la hidratación, las moléculas de PEG aparecen 5-10 veces tan grandes como proteínas de masa molecular similar.

El PEG se utiliza ampliamente para hacer superficies resistentes a la adsorción... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende:

- un polímero hiperramificado que comprende grupos oxietileno unidos a un núcleo; y

- una unidad estructural biológicamente activa siendo una proteína o polipéptido

con lo cual la unidad estructural activa biológicamente está unida al núcleo por medio de un enlazante L sin traza sustancialmente no enzimáticamente escindible que comprende un grupo carbamato, en donde el polímero hiperramificado contiene al menos dos cadenas moleculares, cadenas moleculares que son de longitud suficiente para estar así dispuestas de manera que forman una cavidad para acomodar la unidad estructural activa biológicamente, en donde las cadenas moleculares contienen grupos de cubrimiento C estéricamente exigentes que contienen grupos oxietileno;

que tienen la fórmula (V)

en donde B es el núcleo; EMC son las cadenas moleculares;

L es el enlazante; l es 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12; P es la unidad estructural biológicamente activa; y C denota uno o más de los grupos de cubrimiento.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde I es 2 o 3 dando como resultado la fórmula o

3. La composición de la reivindicación 1 o 2, en donde el polímero hiperramificado es soluble en agua.

4. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde grupos adicionales están presentes en las cadenas de polímero, los grupos adicionales están siendo seleccionados de los grupos que consisten de S, N, O, (-SS) -, oxipropileno y oxibutileno, amida-C (O) NH- o C (O) NR-, -S-succinimido, amino (-NR-) , éster carboxílico (-C (O) O-) , sulfonamida (-S (O) 2-NR-, carbamato (-OC (O) -NR-) , carbonato (-OC (O) -O-) , sulfona (S (O) 2-) , éter (-O-) , oxima (-CR=N-O-) , hidrazona (-CR=N-NR-) , urea (-NR-C (O) -NR-) , tiourea (-NR-C (S) -NR-) , carbohidratos, glicerilo, fosfato (-OP (O) (OR) O-) , fosfonato (-P (O) (OR) O-) , grupos (hetero) cíclicos saturados y no saturados, en los cuales R es H, grupos alquilo lineales, ramificados o cíclicos los cuales pueden contener grupos funcionales adicionales o heteroátomos.

5. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde los grupos de cubrimiento C contienen grupos adicionales seleccionados de los grupos que consisten de S, N, O, (-S-S) -, oxipropileno y oxibutileno, amida -C (O) NH-o C (O) NR-, -S-succinimido, amino (-NR-) , éster carboxílico (-C (O) O-) , sulfonamida (-S (O) 2-NR-) , carbamato (-OC (O) -NR-) , carbonato (-OC (O) -O-) , sulfona (-S (O) 2-) , éter (-O-) , oxima (-CR=N-O-) , hidrazona (-CR=N-NR-) , urea (-NR-C (O) -NR-) , tiourea (-NR-C (S) -NR-) , carbohidratos, glicerilo, fosfato (OP (O) (OR) O-) , fosfonato (-P (O) (OR) O) , grupos (hetero) cíclicos saturados y no saturados en los cuales R es H, grupos alquilo lineales, ramificados o cíclicos los cuales pueden contener grupos funcionales adicionales o heteroátomos.

6. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 a 5 , en donde la unidad estructural biológicamente activa es seleccionada del grupo de proteínas o polipéptidos que consisten de ACTH, adenosina desaminasa, agalsidasa, albúmina, alfa-1 antitripsina (AAT) , inhibidor de proteinasa alfa-1 alfa-1 (API) , alteplasa, anistreplasa, proteasa serina ancrod, anticuerpos (monoclonales o policlonales, y fragmentos o fusiones) , antitrombina III, antitripsinas, aprotinina, asparaginasas, bifalina, proteínas morfogénicas óseas, calcitonina (salmón) , colagenasa, DNasa, endorfinas, enfuvirtida, encefalinas, eritropoyetinas, factor VIIa, factor VIII, factor VIIIa, factor IX, fibrinolisina, proteínas de fusión, hormonas estimulantes del folículo, factor estimulante de colonia de granulocitos (G-CSF) , galactosidasa, glucagón, glucocerebrosidasa, factor estimulante de colonias de macrófagos de granulocitos (GM-C'SF) , proteína de activación de fosfolipasa (PLAP) , gonadotropina coriónica (hCG) , hemoglobinas, vacunas de hepatitis B, hirudina, hialuronidasas, idumonidasa, inmunoglobulinas, vacunas de influenza, interleucinas (1 alfa, 1 beta, 2, 3, 4, 6, 10, 11, 12) , antagonista del receptor de IL-1 (rhIL-lra ) , insulinas, interferones (alfa 2a, alfa 2b, alfa 2c, beta 1a, beta 1 b, gamma 1 a, gamma 1 b) , factor de crecimiento de queratinocitos (KGF) , factores de crecimiento transformante, lactasa, leuprolida, levotiroxina, hormona luteinizante, vacuna de Lyme, péptido natriurético, pancrelipasa, papaína, hormona paratiroidea, PDGF, pepsina, factor activador de plaquetas acetilhidrolasa (PAF-AH) , prolactina, proteína C, octreotida, secretina, sermorelina, superóxido dismutasa (SOD) , somatropina (hormona del crecimiento) , somatostatina, estreptoquinasa, sacarasa, fragmento de toxina del tétanos, Tilactasa, trombinas, timosina, hormona estimulante de la tiroides, tirotropina, factor de necrosis tumoral (TNF) , Fc IgG del receptor de TNF, activador del plasminógeno tisular (tPA ) , TSH, urato oxidasa, uroquinasa, vacunas, y proteínas vegetales tales como lectinas y ricinas.

7. La composición de la reivindicación 1 a 6, en donde la unidad estructural biológicamente activa es insulina.

8. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el enlazante escindible L es un enlazante profármaco sin traza y contiene un enlace éster hidrolizable que puede ser hidrolizado y el carbamato.

9. La composición de la reivindicación 8, en donde el enlace éster hidrolizable es un éster de fenol.

10. Un fármaco que contiene la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.