用于靶向递送治疗剂至神经元的树枝状聚合物组合物

本发明总体上属于药物递送领域，特别是用于选择性地将药物递送至神经元的树枝状聚合物组合物和方法。

背景技术：

1、在脑损伤的情况下保护神经元是一项重大挑战，也是治疗许多神经系统疾病的主要目标。然而，无论是通过局部给药进入脑部还是全身给药，特别是考虑到与免疫细胞相比，它们的内吞率相对较低，特异性靶向受损神经元一直是一项重大挑战(krol，s.，journal of controlled release，164(2)，145-55(2012))。

2、例如，脑损伤可导致神经元过度兴奋，这可能促进癫痫、慢性疼痛和帕金森病等几种神经系统疾病(anastacio等,translational psychiatry 12:1-14(2022)；g.carola等,parkinson's disease 7:1-14(2021))。选择性靶向治疗过度活跃的神经元，不仅能挽救神经元免于兴奋性中毒死亡，还能限制疾病传播。然而，神经元的选择性靶向仍然难以实现，主要原因是血脑屏障(bbb)和脑部不同区域中表现出的神经元特性和功能谱受到不同神经系统疾病的影响。全身给药的药物必须穿过血脑屏障，在脑组织中自由扩散，并被靶细胞选择性吸收。这是一项重大的挑战，已经检查了许多基于配体、抗体、病毒载体的方法，结果喜忧参半(s.krol,j control release 164:145-155(2012)；e.s.smith等.,advanced drugdelivery reviews 148:181-203(2019)；j.garcia-chica等,nanomedicine(lond)15:1617-1636(2020)；a.p.spencer等,pharmaceutics:12(2020))。即使治疗药物能穿过血脑屏障，选择性靶向神经元仍然是一项重大挑战，必须慎重考虑，因为它可能导致不良副作用。由于神经元在不同的脑部区域中以复杂多样的方式发挥作用，并且这些区域的受体过度表达各不相同，使用基于配体的策略靶向脑部不同区域中的神经元亚型对于广泛应用可能是不切实际的(j.garcia-chica等,nanomedicine(lond)15:1617-1636(2020)；f.zhang,y.等,j.control release 240:212-226(2016))。在众多差异中，大多数脑损伤的一个共同特征是至少在损伤或神经疾病的急性阶段，神经元的代谢活动增加，对葡萄糖的需求也增加。葡萄糖是脑部的主要代谢源(b.journal of neural transmission,17-22(1978))，并且通过特定的葡萄糖转运蛋白穿过bbb提供给神经元和神经胶质细胞使用(l.pellerin,proc.nat.acad.sci.91:10625-10629(1994)；l.k.bak等,j.neurochem.109:87-93(2009)；díaz-garcía等,cell metabolism 26:361-374.e364(2017)；tredern等,cell reports 36:109620(2021))。在出现兴奋性毒性损伤(如癫痫时看到的)时，由于代谢需求增加，进入受影响神经元的葡萄糖转运也会增加。神经元表达的glut3和sglt转运蛋白可从间质转运葡萄糖，并根据神经元受刺激的程度，通过糖酵解、磷酸戊糖途径和氧化代谢产生atp。(c.m.díaz-garcía等,cell metabolism 26:361-374.e364(2017)；i.lundgaard等,nat commun 6,6807(2015)；pellerin等,glia,1251-1262(2007)；herrero-mendez等,nature cell biology 11:747-752(2009)；j.jurcovicova,endocr regul 48:35-48(2014))。

3、目前，将包括小分子药物和大分子量生物制剂在内的治疗剂递送到神经元核是一项挑战。需要新系统来靶向递送至受损神经元和选择性地将药物递送到病变部位，以治疗神经系统疾病，如阿尔茨海默氏症、帕金森病、脑瘫、自闭症、多发性硬化症症、脊髓性肌萎缩症、创伤性脑损伤、青光眼和其它视网膜疾病。

4、因此，本发明的一个目的是提供可选择性地向眼部、脑部或中枢神经系统(包括神经元)病变部位的靶细胞递送治疗剂、预防剂或诊断剂的组合物及其制造和使用方法。

5、本发明的另一个目的是提供通过直接靶向病变细胞治疗或预防神经系统疾病和视网膜疾病的一种或多种症状的组合物。

技术实现思路

1、已经开发出被称为“葡萄糖树枝状聚合物(dendrimer)”的树枝状聚合物组合物，其可以选择性地在神经元内部，特别是在受损和/或过度活跃的神经元的核内积累。这些树枝状聚合物可以在活化的小胶质细胞内高水平积累。与主要积累在小胶质细胞内的羟基树枝状聚合物相反，这些树枝状聚合物主要进入神经元。

2、葡萄糖树枝状聚合物包括(a)中心核，(b)一个或多个分支单元，其中分支单元是单糖葡萄糖基分支单元，可选地具有与其缀合的接头；以及可选地(c)一种或多种治疗剂、预防剂和/或诊断剂。通常，一个或多个分支单元与中心核缀合，树枝状聚合物的表面基团是单糖葡萄糖分子。在一些实施例中，中心核是二季戊四醇或其六炔丙基化衍生物。在一些实施例中，分支单元通过诸如烃或低聚乙二醇链等接头与中心核缀合。在优选实施例中，分支单元是具有以下结构的β-d-吡喃葡糖苷四乙二醇叠氮化物，

3、

4、或其全乙酰化衍生物。

5、在一些实施例中，葡萄糖树枝状聚合物是1代、2代、3代、4代、5代或6代树枝状聚合物。在一个实施例中，树枝状聚合物是具有以下结构的1代树枝状聚合物:

6、

7、在优选的实施例中，树枝状聚合物是具有以下结构的二代树枝状聚合物:

8、

9、在一些实施例中，一种或多种治疗剂、预防剂和/或诊断剂包封、缔合和/或缀合于树枝状聚合物中，其浓度约为0.01％至约30％，优选约1％至约20％，更优选约5％至约20％(按重量计)。在某些实施例中，树枝状聚合物与小分子、抗体或其抗原结合片段、核酸或多肽缀合。在一些实施例中，与树枝状聚合物缀合的治疗剂是抗炎剂、抗氧化剂或免疫调节剂。在其它实施例中，树枝状聚合物与一种或多种诊断剂缀合，如荧光染料、近红外染料、spect成像剂、pet成像剂和放射性同位素。

10、在一些实施例中，树枝状聚合物和治疗剂、预防剂或诊断剂通过一种或多种接头或偶联剂(如一种或多种烃或低聚乙二醇链)缀合。示例性的键有二硫键、酯键、醚键、硫酯键和酰胺键。

11、包括葡萄糖树枝状聚合物的药物制剂通常包括树枝状聚合物组合物和一种或多种药学上可接受的载体或赋形剂。在一些实施例中，制剂被配制用于全身给药。在一些实施例中，制剂被配制用于肠内或胃肠外给药，例如肌肉内注射、腹腔内注射、静脉内注射或皮下注射给药。

12、还提供了通过向有需要的受试者施用葡萄糖树枝状聚合物的药物制剂来治疗或预防眼部、脑部和/或神经系统(cns)的一种或多种疾病、病症和/或损伤的方法。通常，眼部、脑部和/或神经系统(cns)的一种或多种疾病、病症和/或损伤是与神经元和/或活化的小胶质细胞相关的疾病、病症和损伤。在一些实施例中，眼部的一种或多种疾病、病症和/或损伤是与视网膜神经节细胞相关的眼部疾病，例如青光眼、糖尿病性视网膜病、急性视网膜缺血、外伤性视神经损伤、视神经萎缩和leber遗传性视神经病变，其中在树枝状聚合物中包封、缔合和/或缀合的一种或多种治疗剂是rock抑制剂、α-2肾上腺素能受体激动剂或胱天蛋白酶抑制剂。在一些实施例中，脑部和/或神经系统的一种或多种疾病、病症和/或损伤是神经和/或神经退行性疾病，例如创伤性脑损伤、脱髓鞘疾病、癫痫、神经痛、阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿氏舞蹈病、脑瘫、自闭症、多发性硬化症、脊髓性肌萎缩、神经元蜡样脂褐质沉积症和神经性戈谢病。在这些情况下，被包封、缔合和/或缀合在树枝状聚合物中的示例性治疗剂包括钙蛋白酶抑制剂、gpr52拮抗剂、nmda拮抗剂、mtor抑制剂、llrk2抑制剂、核因子红细胞2相关因子2激活剂和smn-2启动子。在其它实施例中，脑部和/或神经系统的一种或多种疾病、病症和/或损伤是与运动神经元相关的神经系统疾病，例如肌萎缩性侧索硬化、原发性侧索硬化、进行性延髓麻痹、假性延髓麻痹、进行性肌萎缩、脊髓性肌萎缩、肯尼迪病。在一个实施例中，神经系统疾病是脊髓性肌萎缩症，并且可选地，在树枝状聚合物中包封、缔合和/或缀合的治疗剂是hdac抑制剂或反义寡核苷酸，例如诺西那生钠(nusinersen)。树枝状聚合物制剂可以口服、静脉内、腹腔内或玻璃体内给药。在优选的实施例中，有效治疗或预防一种或多种症状的治疗剂、预防剂或诊断剂的用量少于在没有葡萄糖树枝状聚合物的情况下施用的相同治疗剂、预防剂或诊断剂的用量，或者少于没有表面葡萄糖分子的情况下作为制剂与树枝状聚合物组合施用的相同治疗剂、预防剂或诊断剂的用量。

13、还提供了标记与眼部、脑部和/或神经系统(cns)的一种或多种疾病、病症和/或损伤相关的一个或多个神经元和/或活化的小胶质细胞的方法。方法包括给受试者施用有效量的葡萄糖树枝状聚合物的药物制剂，以标记与眼部、脑部和/或神经系统(cns)的一种或多种疾病、病症和/或损伤相关的一个或多个细胞。在一些实施例中，标记用于诊断或识别受试者眼部、脑部和/或神经系统(cns)的一种或多种疾病、病症和/或损伤。在其它实施例中，标记用于监测或指导治疗和/或手术。树枝状聚合物制剂通过口服给药、静脉内给药、软骨下给药或玻璃体内给药。

14、还提供了将一种或多种治疗剂、预防剂或诊断剂递送至有需要的受试者的一个或多个神经元的方法。方法包括给受试者施用有效量的葡萄糖树枝状聚合物的药物制剂。在一些实施例中，树枝状聚合物递送至一个或多个神经元，包括大脑皮层神经元、运动神经元、多巴胺能神经元、下丘脑神经元、丘脑神经元、脑干神经元、中缝核神经元、浦肯野(purkinje)神经元、视网膜神经节细胞和中枢神经系统中的其它神经元。在优选的实施例中，施用的树枝状聚合物的量可使一种或多种治疗剂、预防剂或诊断剂在一个或多个神经元内积累，是在没有树枝状聚合物的情况下施用的或在没有表面葡萄糖分子的情况下作为制剂与树枝状聚合物组合施用的相同治疗剂、预防剂或诊断剂的量的至少5倍、10倍、20倍、30倍、40倍或50倍多。