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Bereich der
Technik
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Die
Erfindung betrifft die Verwendung von Verbindungen auf Porphyrin-Basis
zur Behandlung von Multipler Sklerose unter Verwendung von photodynamischer
Therapie.
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Stand der
Technik
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Die
durch das AIDS-Virus (engl. „human
immunodeficiency virus")
verursachten Immunstörungen
wurden untersucht, aber die Natur des Fortschreitens der Erkrankung
ist noch unbestimmt. Es zeigte sich jedoch, dass mit HIV infizierte
Menschen zytotoxische zirkulierende T-Lymphozyten aufweisen, welche
nicht infizierte CD4+ Zellen lysieren. Zarling
et al., J. Immunol., 144: 2992 (1990). Im Allgemeinen wurde auch
verstanden, dass eine Infizierung mit HIV die Levels an CD8+, DR+ und IL-2R+ Leukozyten erhöht, während die Levels von CD4+ Zellen abgereichert werden. IL-2R+ wird als ein Aktivierungsmarker betrachtet
und DR+ ist ein HLA-Marker. Diese können auf
Zellen mit zusätzlichen
Markern, wie CD4+ und CD8+,
vorhanden sein.
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Bei
einer Herangehensweise, das Fortschreiten dieser Infektion und die
resultierende Immunsuppression zu beeinflussen, werden Strategien
zur Veränderung
der Zusammensetzung des Blutes in Hinblick auf die verschiedenen
Komponenten des Immunsystems verwendet. Bei einem Versuch, dies
zu erreichen, offenbart U.S. Patent Nr. 4,960,408 ein Verfahren
der systemischen Behandlung eines Patienten, der einen mit AIDS verwandten
Komplex aufweist, mit Psoralen und dann extrakorporaler Behandlung
der T-Lymphozyten mit ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge, die
von der Psoralenverbindung absorbiert wird. Die bestrahlten T-Zellen
werden dann in den Patienten rückgeführt. Diese
Behandlung erhöht
offensichtlich die Levels an CD3+, CD4+ und CD8+ Zellen,
obwohl nicht in einer einheitlichen Weise.
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Bei
photodynamischer Therapie spielt im Allgemeinen die Verabreichung
eines photoaktiven Mittels eine Rolle, wobei es dem Mittel ermöglicht wird
auf Zellen oder Gewebe, deren Zerstörung gewollt ist, abzuzielen,
und die Bestrahlung der Zelle oder des Gewebes mit Licht, welches
von dem photoaktiven Mittel absorbiert wird. In der Theorie erzeugt
das angeregte photoaktive Mittel durch Rückfall in seinen Grundzustand Substanzen,
vermutlich Singulett-Sauerstoff,
welche für
die proximalen Zellen oder Gewebe toxisch sind.
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Photodynamische
Therapie wurde ursprünglich
bei der Behandlung von Tumoren bei Menschen und Tieren angewandt.
Eine Anzahl an Klassen von photoaktiven Mitteln wurde beschrieben,
einschließlich
Psoralene, welche durch UV-Licht aktiviert werden, verschiedene
Hematoporphyrin-Derivate, welche durch sichtbares Licht aktiviert
werden, und andere aromatische Systeme, wie Phthalocyanine und modifizierte
Porphyrine, wie Chlorine. Zudem werden im U.S. Patent Nr. 5,095,030,
veröffentlicht
am 10. März
1992, welches hier durch Bezugnahme in seiner Vollständigkeit
aufgenommen wird, verschiedene Wellenlängen-spezifische zytotoxische Mittel offenbart
und beansprucht, die allgemein als „Grüne Porphyrine" beschrieben werden.
Diese Verbindungen sind Porphyrin-Derivate, die durch eine Diels-Alder-Reaktion modifiziert
wurden, um die Absorptionswellenlänge wirksam zu einer längeren Wellenlänge zu verschieben.
Dies führt
im Vergleich mit zum Beispiel einem Hematoporphyrin-Derivat zu einigen
günstigen
Eigenschaften, wenn diese Verbindungen allgemein bei photodynamischer
Therapie verwendet werden. Wie in diesem Patent beschrieben wird,
absorbieren diese zytotoxischen Mittel, die allgemein als BPDs bezeichnet
werden, sichtbares Licht mit Wellenlängen, die eine Beeinflussung
des umgebenden Gewebes durch die einfallende Strahlung minimieren.
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Zusätzlich zur
Behandlung von Tumoren und Malignomen wurde photodynamische Therapie
zur Ablösung
von arteriosklerotischer Plaque und zur Entfernung von pathogenen
Stoffen aus der Blutzufuhr vorgeschlagen. Im Allgemeinen wurde angenommen,
dass das photoaktive Mittel im Vergleich zu normalen/normalem Zellen
oder Gewebe selektiv zu den/dem ungewollten Zellen oder Gewebe hingezogen
wird oder in diesen/diesem zurückgehalten
wird und dass die Selektivität
des Protokolls teilweise auf diesem Merkmal der photoaktiven Mittel
und teilweise auf der Fokussierung auf den Ort, an dem das sichtbare
oder UV-Licht angewendet wird, basiert.
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Nun
wurde gefunden, dass es möglich
ist, unter Verwendung eines photoaktiven Mittels, insbesondere den
vorstehend beschriebenen Verbindungen vom Typ Grünes Porphyrin, selektiv die
Levels von aktivierten Subpopulationen an Leukozyten zu verringern,
welche mit HIV-Infektion oder anderen Immunfunktionsstörungen in
Zusammenhang stehen. Diese Abreicherung kann ohne Nebenwirkungen
auf die normal funktionierenden B Zell-, CD4+ Zell-,
CD8+ Zell- oder NK Zell-Populationen bewirkt
werden. Entweder können
Leukozyten nach einer Abtrennung von den roten Blutkörperchen
oder vom Vollblut unter Verwendung des Verfahrens der Erfindung
behandelt werden.
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Es
wurde nun auch gefunden, dass zwei spezielle Autoimmunerkrankungen,
Multiple Sklerose und rheumatoide Arthritis, auf photodynamische
Therapie ansprechen, nicht nur in Bezug auf die Verwendung von Grünen Porphyrinen
als photoaktive Mittel, sondern auch durch die allgemeine Verwendung
von photodynamischen therapeutischen Mitteln.
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So
stellt die Erfindung die Verwendung einer Verbindung auf Porphyrin-Basis,
die fähig
ist, die Zellpopulation an aktivierten Leukozyten in einem Leukozyten
enthaltenden Flüssigkeit
selektiv zu reduzieren, zur Herstellung eines Medikaments zur Verwendung
bei der Behandlung oder Besserung der physiologischen Effekte von
Multipler Sklerose (und gegebenenfalls auch von rheumatoider Arthritis)
bereit.
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Details
von geeigneten Verbindungen sind nachstehend dargelegt.
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Man
kann deshalb die Population an aktivierten Leukozyten in Patienten
selektiv erniedrigen, die erhöhte
Levels von Markern von Leukozytenaktivierung bei einem Verfahren
zeigen, bei welchem die Behandlung einer Körperflüssigkeit, wie Knochenmark,
Blut oder einer geeigneten Fraktion davon, mit einer speziellen Klasse
von bei photodynamischer Therapie nützlichen Verbindungen eine
Rolle spielt, gefolgt von Bestrahlen des Blutes oder der Fraktion
mit Licht mit mindestens einer Wellenlänge, die von der photoaktiven
Verbindung absorbiert wird. Die Behandlung kann in vivo, vollständig extrakorporal
oder teilweise in vivo und teilweise ex vivo durchgeführt werden.
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Ein
Verfahren der selektiven Reduzierung der Population an aktivierten
Leukozyten in der Körperflüssigkeit
eines Patienten, der einer solchen Reduzierung bedarf, umfasst:
- (1) Behandeln der Körperflüssigkeit oder einer Fraktion
davon, die aktivierte Leukozyten enthält, mit einer wirksamen Menge
einer photoaktiven Verbindung, wie einer Verbindung vom Typ Grünes Porphyrin
(Gp); und
- (2) Bestrahlen der behandelten Körperflüssigkeit mit Licht, welches
mindestens eine Wellenlänge
umfasst, die von der photoaktiven Verbindung absorbiert wird.
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Ein
anderes Verfahren der Behandlung eines mit HIV infizierten Patienten
oder eines Patienten mit einer anderen Immunfunktionsstörung umfasst
Behandeln von mindestens einem Anteil der Körperflüssigkeit eines Patienten oder
einer Fraktion davon, welche abzureichernde Zellen enthalten, mit
einer wirksamen Menge der photoaktiven Verbindung, gefolgt von Bestrahlung.
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Die
Erfindung stellt auch eine Flüssigkeit
oder eine Fraktion davon bereit, welche von einem an Multipler Sklerose
leidendem Patienten entnommen wurden, bei welchem durch die Verwendung
eines Medikaments, bei dessen Herstellung die Verwendung der Erfindung
eine Rolle spielt, die aktivierten Leukozyten abgereichert wurden.
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Verfahren
zur Behandlung von Multipler Sklerose und rheumatoider Arthritis
können
Techniken verwenden, die im Allgemeinen bei photodynamischer Therapie
verwendet werden; photoaktive Verbindungen werden verabreicht und
sie können
sich systemisch verteilen; der Patient wird dann mit Licht bestrahlt,
welches von der photoaktiven Verbindung absorbiert wird.
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Ein
Verfahren der Besserung der Symptome von Multipler Sklerose oder
rheumatoider Arthritis umfasst deshalb Verabreichen an einen Patienten,
der einer solchen Besserung bedarf, eine wirksame Menge einer photoaktiven
Verbindung zur Verteilung in dem Patienten;
Ermöglichen,
dass die Verteilung stattfindet; und
Bestrahlen des Patienten
mit Licht, welches durch die photoaktive Verbindung absorbiert wird,
bei einer ausreichenden Intensität
zur Aktivierung der photoaktiven Verbindung, um ihre Toxizität zu bewirken.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die 1A und 1B zeigen
die Wirkung von Gp und Bestrahlung auf verschiedene Subpopulationen
von Leukozyten mit verschiedenen Markern, einschließlich B
Zellen, CD4+ Zellen, CD8+ Zellen,
DR+ Zellen und IL-2R+ Zellen
im Blut von zwei mit HIV infizierten Patienten.
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2 zeigt
die relativen Konzentrationen der Subpopulationen von Leukozyten
im Blut von einem normalen Spender und von zwei mit HIV infizierten
Patienten.
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Die 3A und 3B zeigen
die relativen Konzentrationen von Subpopulationen von Leukozyten im
Blut von einem normalen Spender und einem Spender mit HIV, jeweils
vor und nach einer Behandlung mit BPD und Bestrahlung.
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3C zeigt
die Levels von IL-2R+ Zellen, insbesondere
vor und nach einer Behandlung mit BPD und Bestrahlung, sowohl in
normalen als auch in mit HIV infizierten Patienten.
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4 zeigt
die Inaktivierung von zellassoziiertem HIV durch Behandlung mit
BPD und Bestrahlung.
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5 zeigt die allgemeinen Strukturen der
verschiedenen, bei der Erfindung nützlichen Grünen Porphyrine.
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6 zeigt die Strukturen von bevorzugten
Grünen
Porphyrinen, insbesondere von BPD-MA, BPD-MB, BPD-DA und BPD-DB.
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7 ist
ein Graph, der den Unterschied der Schwere einer Erkrankung bei
mit PDT behandelten und unbehandelten Mäusen zeigt, nach einer Induktion
einer experimentellen allergischen Enzephalomyelitis (EAE).
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8 ist
ein Graph, der die Wirkung von transdermaler PDT auf eine Induktion
von EAE bei Mäusen zeigt.
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9 ist
ein Graph, der die Wirkung von PDT unter Verwendung von liposomalem
BPD-MA beim Auftreten von Kollagen-induzierter Arthritis bei Mäusen zeigt.
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10 zeigt
Ergebnisse einer ähnlichen
Behandlung, welche zu einer unterschiedlichen Zeit in diesem Modell
durchgeführt
wurde.
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Eine
Körperflüssigkeit,
wie Knochmark, Blut oder geeignete Fraktionen davon, das annormal
erhöhte Levels
an endogenen oder infizierten endogenen Zellen enthält, kann
mit einer photoaktiven Verbindung, wie einer Verbindung vom Typ
Grünes
Porphyrin, behandelt werden, gefolgt von Bestrahlung der Körperflüssigkeit oder
einer Fraktion mit Licht, das von der photoaktiven Verbindung absorbiert
wird. Jenes Verfahren kann nach einer Vielzahl von Protokollen durchgeführt werden.
Die zwei wichtigsten Elemente sind die Sicherstellung (1), dass
die photoaktive Verbindung mit den Zellen in Zusammenhang steht,
deren Populationen verringert werden sollen, und (2), dass die photoaktive,
mit diesen Zellen in Zusammenhang stehende Verbindung mit einer geeigneten
Wellenlänge
bestrahlt wird. Wie es hier verwendet wird, betrifft „Körperflüssigkeit" Körperflüssigkeiten,
die erhöhte
Levels an aktivierten Leukozyten oder anderen Zellen, wie mit HIV
infizierten Zellen, die abgereichert werden sollen, enthalten. Solche
Körperflüssigkeiten
umfassen typischerweise Knochenmark, Blut und Fraktionen davon.
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Obwohl
Knochenmark als das Substrat verwendet werden kann, ist die Verwendung
des Blutes eines Patienten oft günstiger.
So wird von dem Patienten bei einem Protokoll Vollblut abgenommen
und mit einer geeigneten Konzentration der photoaktiven Verbindung
für eine
ausreichende Zeitdauer behandelt, um der Verbindung ein in Zusammenhang
stehen mit den gewünschten
Zielzellen zu ermöglichen.
Das Vollblut kann in dem extrakorporalen Gefäß oder Apparat mit der geeigneten
Lichtwellenlänge
bestrahlt werden und dann kann das behandelte und bestrahlte Blut
in den Patienten zurückgeführt werden.
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Das
Blut, das dem Patienten abgenommen wurde, kann auch in Fraktionen
aufgeteilt werden, typischerweise in eine Fraktion von roten Blutkörperchen
und eine an Leukozyten angereicherte Plasmafraktion. Das Leukozyten
enthaltende Plasma wird normalerweise mit einer photoaktiven Verbindung
behandelt und bestrahlt, bevor das Plasma und die roten Blutkörperchen
(wenn gewünscht)
in den Körper
des Patienten zurückgeführt werden.
Natürlich
kann die Trennung in Fraktionen zu jedwedem Zeitpunkt während der
extrakorporalen Behandlung stattfinden, so dass die photoaktive
Verbindung auch vor der Trennung in rote Blutkörperchen und in mit Leukozyten
angereicherte Fraktionen zum Vollblut gegeben werden kann und dann
nur die mit Leukozyten angereicherte Fraktion typischerweise bestrahlt
werden muss.
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Alternativ
kann die photochemische Verbindung oder ein Gemisch davon an den
Patienten in geeigneten Formulierungen systemisch verabreicht werden,
typischerweise durch Injektion, aber auch über andere Verabreichungswege,
wie orale Verabreichung oder transmukosale Verabreichung. Nachdem
der photoaktiven Verbindung genügend
Zeit zum Eintritt in den Blutkreislauf gegeben wurde, kann eine
geeignete Strahlungsquelle auf den Körper des Patienten angewendet
werden. Zum Beispiel kann eine faseroptische Vorrichtung vom Kathetertyp
in geeignete Stellen des Blutkreislaufs eingebracht werden oder
eine externe transdermale Belichtung kann verwendet werden. Das
Blut oder die Körperflüssigkeit
können
so in vivo bestrahlt werden.
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Geeignete
Patienten für
diese Behandlung der Erfindung schließen mit HIV infizierte Patienten
ein, bei welchen sich zeigte, dass sie erhöhte Levels an aktivierten Leukozyten,
wie DR+ und IL-2R+ Zellen,
in ihrem Blut aufwiesen. Diese Levels können über das vorstehende Verfahren
selektiv verringert werden. Andere Patienten, von welchen man erwartet,
dass sie erhöhte
Levels an diesen Zellen zeigen, schließen Patienten ein, die im Allgemeinen
eine ungewollte Immunaktivierung zeigen, wie jener Patient mit einer
Graft-versus-host-Reaktion oder einer Abstoßung eines organischen Transplantats
als ein Ergebnis von zum Beispiel einer Organ- oder Knochenmarktransplantation.
Für Transplantation
können
sowohl Flüssigkeiten
des Spenderorgans als auch Flüssigkeiten
des Empfängerpatienten
behandelt werden. Andere mögliche
Patienten sind jene, die autoimmune Zustände zeigen, wie rheumatoide
Arthritis, Lupus erythematosus, Muskeldystrophie oder Myasthenia
gravis.
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Typischerweise
wird das photoaktive Mittel in einer solchen Weise verabreicht,
dass es zu einer Endkonzentration in der Flüssigkeit oder Flüssigkeitsfraktion,
welche zu behandeln sind, von etwa 0,05 bis 5 μg/ml, bevorzugt etwa 0,1 bis
1 μg/ml
und am stärksten
bevorzugt etwa 0,5 μg/ml,
führt.
Die behandelte Flüssigkeit oder
Flüssigkeitsfraktion
wird dann mit Licht aus jedweder geeigneten Quelle, wie einer Laserdiode,
einer Leuchtdiode, durch Faseroptik geleitetes Laserlicht und dergleichen,
bestrahlt.
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Typische
Wellenlängen
liegen im Bereich von etwa 600 bis 790 nm, bevorzugt von etwa 630
bis 710 nm und am stärksten
bevorzugt von etwa 790 bis 780 nm. Typische Intensitäten liegen
in der Größenordnung von
etwa 1 bis 50 J/cm2, bevorzugt von etwa
5 bis 25 J/cm2 und am stärksten bevorzugt von ungefähr 8 bis
15 J/cm2. Für diese Intensitäten ist
ein Wellenlängenbereich
von etwa 785 bis 695 nm bevorzugt.
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Eine
Bestrahlung wird normalerweise etwa 2 bis 180 Minuten, bevorzugt
etwa 15 bis 120 Minuten, andauern, abhängig von der Natur und Konzentration
des photoaktiven Mittels, der Menge der behandelten Flüssigkeit,
der Empfindlichkeit der Zellen des Patienten gegenüber einer
Behandlung, der Intensität
und der Wellenlänge
des Lichts und dem Bestrahlungsverfahren (in vivo oder ex vivo).
Eine geeignete Optimierung der Konzentration der photoaktiven Verbindung
und der Bestrahlungsparameter kann mit einer durchschnittlichen Begabung
leicht durchgeführt
werden.
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Protokolle
für eine
Besserung der Symptome und im Allgemeinen eine Behandlung der Zustände von Multipler
Sklerose und rheumatoider Arthritis bei leidenden Patienten können bereitgestellt
werden. Die nachstehenden Beispiele bestätigen, dass eine photodynamische
Behandlung dieser Zustände
erfolgreich ist. Weitgehend anerkannte Modellsysteme für jeden
dieser Zustände
zeigen erfolgreiche Antworten. Die in diesen Veranschaulichungen
beschriebenen Parameter ermöglichen
eine Gestaltung von erfolgreichen Protokollen für menschliche Patienten, bei
welchen die Zustände
zu behandeln sind, welche durch die beispielhaft aufgeführten Modelle
nachgeahmt werden.
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Genauer
umfassen die photoaktiven, in der Erfindung nützlichen Mittel jedwede Verbindung,
bevorzugt eine organische Verbindung, welche eine selektive zytotoxische
Wirkung ausübt,
wenn sie durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt
mit jener Strahlung mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder
sichtbaren Bereich, aktiviert wird. Man nimmt an, dass die aktivierende
Strahlung ein oder mehrere Sauerstoffatome) in dem Molekül anregt,
wobei ein Singulett-Sauerstoff-Zustand gebildet wird. Der angeregte
Singulett-Sauerstoff existiert nur für eine kurze Zeit, aber lange
genug, um die Zellwände
der Zielzellen anzugreifen und folglich die selektive Nekrose der
Ziel-Leukozytenzellen zu verursachen.
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Zum
Beispiel werden Psoralene durch UV-Licht aktiviert und verschiedene
Hematoporphyrin-Derivate werden über Bestrahlung
mit sichtbarem Licht aktiviert. Andere photoaktive Mittel schließen Phthalocyanine und
modifizierte Porphyrine, wie Chlorine, ein. Besonders bevorzugte
photoaktive Mittel schließen
jedoch die Verbindungen vom Typ Grünes Porphyrin („Gp-Verbindungen") ein, insbesondere
die in 5 gezeigten Strukturen und
noch stärker
bevorzugt die in 6 gezeigten Strukturen.
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Die
in der Erfindung verwendeten Gp-Verbindungen sind aus Porphyrin-Derivaten
ausgewählt,
welche über
Diels-Alder-Reaktionen von Acetylenderivaten mit Protoporphyrin
unter Bedingungen erhalten werden, die eine Umsetzung an nur einer
der zwei verfügbaren
konjugierten, nicht-aromatischen Dien-Strukturen, welche in dem
Protoporphyrin-IX-Ringsystem
(Ringe A und B) vorhanden sind, bewirken. Die in 5 gezeigten Formeln
stellen typische Gp-Verbindungen der Erfindung dar. Diese Verbindungen
sind in 5 mit Wasserstoffatomen gezeigt,
welche die inneren Ring-Stickstoffatome besetzen. Jedoch wird es
als selbstverständlich angesehen,
dass die metallierten Formen, wobei ein Kation eines oder beide
dieser Wasserstoffatome ersetzt, auch verwendet werden können. Es
wird auch als selbstverständlich
angesehen, dass diese Verbindungen markiert werden können, entweder
durch Ersetzen von einem oder mehreren der Atome in der Struktur
durch seine radioaktive Form oder durch Koppeln an ein Radioisotop,
wie ein radioaktives Metall oder zum Beispiel ein Radioisotop von
Iod.
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Der
Zweckmäßigkeit
halber wird allgemein eine Abkürzung
des Ausdrucks Hydromonobenzoporphyrin-Derivat – „BPD" – verwendet,
um sich auf die Gp-Verbindungen der Formeln 3 und 4 von 5 zu beziehen. BPDs sind besonders bevorzugte
Formen der Gp-Verbindungen der Erfindung. Zudem können dimere Formen
von Gp-Verbindungen bereitgestellt werden, wodurch so die Fähigkeit
der Gp-Verbindung Licht auf einer Basis pro mol zu absorbieren verstärkt wird.
Dimere und multimere Formen von Gp/Porphyrin-Kombinationen können auch verwendet werden,
wobei zusätzliche
Absorptionswellenlängen
bereitgestellt werden.
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Die
modifizierten Porphyrine, die hier als Gp-Verbindungen bezeichnet
werden, können
an spezielle Liganden konjugiert sein, welche mit einem Ziel reaktiv
sind, wie Rezeptor spezifische Liganden, Immunglobuline oder immunspezifische
Anteile von Immunglobulinen, wodurch ihnen ermöglicht wird, in einem gewünschten
Zielgewebe oder in Substanzen noch konzentrierter vorzuliegen. Dieses
Konjugieren ermöglicht
auch eine weitere Erniedrigung der notwendigen Dosislevels, da dann
das Material nicht durch Verteilung in andere Gewebe, deren überhaupt
nicht gewünschte
Zerstörung
vermieden werden muss, verschwendet wird.
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Wenn
die Gp-Verbindung in situ unter Verwendung von Licht im sichtbaren
Absorptionsbereich bestrahlt wird, führt die Photoaktivierung in
dem umgebenden Gewebe zu Zytotoxizität. Obwohl das Absorptionsspektrum
auch kürzere
Wellenlängen
einschließt,
gibt es ein besonders nützliches
Absorptionsmaximum im Bereich von 670 bis 780 nm.
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Im
Allgemeinen wird die Lage der Wellenlängenabsorption durch wirksames
Sättigen
von einer der zwei π-Bindungen
in einem, aber nicht in zwei der vier Pyrrol-Ringe, aus welchen
das typische Porphyrin-System aufgebaut ist, erreicht. In Protoporphyrin-IX
enthalten zwei der Pyrrole Vinylsubstituenten, so dass die exocyclische π-Bindung
mit einer der zwei π-Bindungen
im Ring konjugiert ist. Eine Diels-Alder-Reaktion, bei welcher eines
dieser konjugierten Systeme eine Rolle spielt, mit einem Dienophil
vom Acetylenderivattyp führt
zu einem kondensierten Cyclohexadien – welches hier als „Hydrobenzo" bezeichnet wird –, das an
den Ring A oder B kondensiert ist, wie es in den Formeln 1 und 2
von 5 gezeigt wird. Eine Umlagerung
des π-Systems im
Hexadien-Ring führt
zu den Verbindungen der Formeln 3 und 4 und eine Reduzierung stellt
die Verbindungen der Formeln 5 und 6 von 5 bereit.
Alle diese Verbindungen stellen eine gewünschte bathochrome Verschiebung
des Absorptionsmaximums bereit.
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Spezielle
Zubereitungen von in der Erfindung besonders nützlichen Gp-Verbindungen werden
genau im vorstehend aufgeführten
U.S. Patent 5,095,030 beschrieben, welches hier durch Bezugnahme
aufgenommen wird.
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Bei
den in den 5 und 6 gezeigten
Verbindungen sind im Allgemeinen R1 und
R2 jeweils unabhängige, mäßig elektronenziehende Substituenten
und sie sind im stärksten
allgemeinen Sinn Carbalkoxy oder Alkyl- oder Arylsulfonyl oder jedwede
andere aktivierende Substituenten, die nicht ausreichend elektronenziehend
sind, um zur Umsetzung mit den beiden Ringen A und B zu führen, als
eher zu einer Umsetzung mit nur einem Rest, wie Cyano oder -CONR5CO-, wobei R5 Aryl
oder Alkyl ist. Einer von R1 und R2 kann gegebenenfalls H sein, während der
andere ein elektronenziehender Substituent von ausreichender Stärke zur
Erleichterung der Diels-Alder-Reaktion ist.
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Wie
es hier verwendet wird, ist Carboxy, wie herkömmlicherweise definiert, -COOH;
Carbalkoxy ist -COOR, wobei R Alkyl ist; Carboxyalkyl betrifft den
Substituenten -R'-COOH,
wobei R' Alkylen
ist; und Carbalkoxyalkyl betrifft -R'-COOR, wobei R' und R Alkylen bzw. Alkyl sind. Alkyl
betrifft einen gesättigten
geradkettigen oder verzweigten Hydrocarbylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
wie Methyl, n-Hexyl, 2-Methylpentyl, t-Butyl, n-Propyl und so weiter.
Alkylen ist das gleiche wie Alkyl, außer, dass der Rest zweiwertig
ist. Aryl- oder Alkylsulfonyl-Einheiten
haben die Formel SO2R, wobei R Alkyl, so
wie es vorstehend definiert ist, oder Aryl, wobei Aryl Phenyl ist,
gegebenenfalls substituiert mit 1 bis 3 Substituenten, welche unabhängig ausgewählt sind
aus Halogenatom (Fluor, Chlor, Brom oder Iod), Niederalkyl (1-4
C) und Niederalkoxy (1-4 C), ist. Außerdem kann/können einer
oder beide von R1 und R2 selber
Aryl sein, d. h. Phenyl, das gegebenenfalls wie vorstehend definiert
substituiert ist.
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Wie
in 5 gezeigt wird, sind das Addukt,
das durch die Umsetzung von R1-C≡C-R2 mit dem Protoporphyrin-IX-Ringsystem gebildet
wird (wobei R3 eine geschützte Form
von 2-Carboxyethyl ist, wie 2-Carbomethoxyethyl oder 2-Carboethoxyethyl;
und R4 die Bedeutung -CH=CH2 hat),
Verbindungen der Formeln 1 und 2. Die Verbindung von Formel 1 resultiert
aus einer Addition an den Ring A und Formel 2 resultiert aus einer
Addition an den Ring B. In diesen beiden resultierenden Produkten
der Formeln 1 und 2 bleibt R4 -CH=CH2. Jedoch wird diese Vinylgruppe in einfacher
Weise durch Addition an den oder Oxidation von dem Vinyl-Ringsubstituenten
von Ring B in Formel 1 oder von Ring A in Formel 2 zu anderen Ausführungsformen von
R4 derivatisiert. Diese Additions- oder
Oxidationsprodukte können
zudem substituiert sein, wenn die angefügten Substituenten funktionelle
Abgangsgruppen sind. Zum Beispiel kann -Br durch -OH, -OR (wobei
R ein Alkyl mit 1 bis 6 C ist; wie vorstehend), NH2,
NHR, NR2 usw. ersetzt werden. In einer bevorzugten
Ausführungsform
jedoch ist einer der angefügten
Substituenten ein Wasserstoffatom und der andere ist ausgewählt aus
Halogenatom (Fluor, Chlor, Brom oder Iod), Hydroxy, Niederalkyl,
Amino oder Amido und Sulfhydryl oder einem anderen Organosulfid-Rest
oder kann selber ein Wasserstoffatom sein. Eine Addition an die
Vinylgruppe verändert
nicht nennenswert das Absorptionsspektrum der resultierenden Verbindung.
Zum Beispiel stellt das Produkt der Markownikoff-Addition von Wasser
eine Substituentenstruktur bereit, die am relevanten Ring analog
zu der des Hematoporphyrin-Ringsystems ist. So schließen die
in der Erfindung verwendeten Verbindungen verschiedene Reste als
R4 ein, einschließlich Substituenten, die zusätzliche
Porphyrin- oder Porphyrin-verwandte Ringsysteme bereitstellen, wie
zudem nachstehend beschrieben wird.
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R3 in Protoporphyrin-IX ist 2-Carboxyethyl
(-CH2CH2COOH). Jedoch
ist die Natur des Rests R3 (wenn er nicht
eine π-Bindung
enthält,
die mit einer Ring-π-Bindung
konjugiert ist) normalerweise in Bezug auf das Fortschreiten der
Diels-Alder-Reaktion oder auf die Wirksamkeit und das Absorptionsspektrum
des resultierenden Produkts nicht relevant. R3 kann
folglich zum Beispiel Niederalkyl (1-4 C), 1-Carboxyalkyl (2-6 C)
oder die Ester oder Amide davon sein. Der Substituent R3 kann
auch mit einem Halogenatom substituiert sein, wie es vorstehend
definiert ist, oder mit einem anderen nicht-reaktiven Substituenten.
Jedoch sind besonders günstige
Ausgangsmaterialien für
die Gp-Verbindungen der Erfindung die natürlich vorkommenden Porphyrine,
bevorzugt wobei R3 -CH2CH2COOH oder -CH2CHR2COOR ist, wobei R Alkyl (1-6 C) ist.
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Man
fand heraus, dass es vorteilhaft ist, in den in der Erfindung verwendeten
BPD-Verbindungen den veresterten Carboxyrest in -CH2CH2COOR zu hydrolysieren oder teilweise zu
hydrolysieren. Die Hydrolyse findet mit einer viel größeren Geschwindigkeit
statt, als die der Esterreste R1 und R2, wenn diese vorhanden sind, und die Charakteristiken
der Löslichkeit
und der biologischen Verteilung der resultierenden Verbindungen
sind typischerweise stärker
gewünscht,
als jene der nicht-hydrolysierten Form. Eine Hydrolyse führt zu den
Disäure-
oder Monosäure-Produkten
(oder ihren Salzen).
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Die
Hydromonobenzoporphyrine, welche direkt aus der Diels-Alder-Reaktion,
die in den vorstehend zitierten Druckschriften beschrieben ist,
resultieren, können
auch zu Verbindungen mit Formeln, wie sie in den Formeln 3 und 4
von 5 gezeigt sind, isomerisiert werden.
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Die
Darstellungen der Formeln 3 und 4 in 5 zeigen
nicht die relative Position der exocyclischen Methylgruppe (Ring
A von Formel 3 und Ring B von Formel 4) in Bezug auf den Substituenten
R2. Jedes Isomer ist erhältlich.
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Außerdem können die
Diels-Alder-Produkte selektiv zum Beispiel durch Behandeln mit Wasserstoff
in der Gegenwart von Palladium auf Aktivkohle reduziert werden,
wobei die gesättigten
Ringanaloga erhalten werden, die in den Formeln 5 und 6 in 5 gezeigt sind, welche den jeweiligen
Diels-Alder-Produkten der Ringe A und B entsprechen. Diese reduzierten
Produkte sind im Allgemeinen weniger bevorzugte Ausführungsformen
und sie sind im Allgemeinen weniger beim Verfahren der Erfindung
nützlich,
als die Verbindungen der Formeln 1 bis 4.
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Die
vorstehend dargelegte Beschreibung in Bezug auf die Derivatisierung
der Verbindungen der Formeln 1 und 2 durch Umwandeln des verbleibenden
Vinylsubstituenten (R4) und in Bezug auf
die Variabilität
von -R3 betrifft auch die Verbindungen der
Formeln 3, 4, 5 und 6.
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Die
Verbindungen der Formeln 3 und 4 (BPDs) und besonders jene, welche
hydrolysierte und teilweise hydrolysierte Carbalkoxyreste in R3 aufweisen, sind am stärksten bevorzugt. In der Erfindung
verwendete Verbindungen, welche eine Gruppe -COOH enthalten, können entweder
als freie Säure
oder in der Form von Salzen mit organischen oder anorganischen Basen
hergestellt werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass viele der Verbindungen von 5 mindestens ein chirales Zentrum enthalten
und deshalb als optische Isomere vorkommen. Die Konjugate und Verfahren
der Erfindung schließen Verbindungen
mit beiden Konfigurationen der chiralen Kohlenstoffatome ein, sei
es dass die Verbindungen als isolierte Verbindungen eines einzelnen
Stereoisomers oder als Gemische von Enantiomeren und/oder Diastereomeren
bereitgestellt werden. Eine Trennung von Gemischen von Diastereomeren
kann über
jedwedes herkömmliche
Mittel bewirkt werden. Gemische von Enantiomeren können über die
normalen Techniken von Umsetzen mit optisch aktiven Zubereitungen
und Trennen der resultierenden Diastereomere getrennt werden.
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Es
sollte zudem darauf hingewiesen werden, dass die Reaktionsprodukte
nicht-getrennte Gemische von Additionen an Ring A und B sein können, z.
B. Gemische der Verbindungen mit den Formeln 1 und 2 oder 3 und
4 oder 5 und 6. Sowohl die getrennten Formen, d. h. Formel 3 alleine
oder 4 alleine, als auch die Gemische in jedwedem Verhältnis können in
den hier dargelegten Therapie- und Diagnoseverfahren verwendet werden.
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6 zeigt vier besonders bevorzugte Verbindungen,
welche bis vor kurzem nicht auf dem Fachgebiet beschrieben wurden.
Diese Verbindungen werden zusammenfassend als Benzoporphyrin-Derivate
(BPDs) bezeichnet, da sie Formen der Gp-Verbindungen mit der Formel
3 oder 4 sind. Diese sind hydrolysierte oder teilweise hydrolysierte
Formen der umgelagerten Produkte der Formeln 3 und 4, wobei einer
oder beide der geschützten
Carboxylreste von R3 hydrolysiert ist/sind.
Die Esterreste an R1 und R2 hydrolysieren
relativ langsam, so dass eine Umwandlung in die in 6 gezeigten
Formen in einfacher Weise bewirkt wird.
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Für die Zwecke
dieser Beschreibung hat R3 die Bedeutung
-CH2CH2COOR3'.
Wie in 6 gezeigt wird, hat in einer
bevorzugten Verbindung der Formel BPD-DA jeder Rest R3' die Bedeutung
H, R1 und R2 sind Carbalkoxy
und die Derivatisierung ist am Ring A. Die bevorzugte Verbindung
BPD-DB ist die entsprechende Verbindung, wobei die Derivatisierung
am Ring B ist. BPD-MA stellt eine teilweise hydrolysierte Form von BPD-DA
dar und BPD-MB stellt die teilweise hydrolysierte Form von BPD-DB
dar. Folglich sind in diesen letzteren Verbindungen R1 und
R2 bevorzugt Carbalkoxy, ein R3' ist bevorzugt
H und der andere Rest R3' ist bevorzugt Alkyl (1-6 C).
Die Verbindungen der Formeln BPD-MA und BPD-MB können homogen sein, wobei nur
das Carbalkoxyethyl des Rings C oder nur das Carbalkoxyethyl des
Rings D hydrolysiert ist, oder sie können Gemische von Verbindungen
mit hydrolysierten Substituenten an den Ringen C und D umfassen.
Zudem können Gemische
von jedweden von zwei oder mehreren von BPD-MA, -MB, -DA und -DB
verwendet werden.
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Es
ist auch beabsichtigt, dass bestimmte andere Ausführungsformen,
wobei R4 verschieden von Vinyl ist oder
wobei R3 ein nicht-nativer Substituent ist,
in die Beschreibung von in der Erfindung nützlichen Gp-Verbindungen eingeschlossen
sind.
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Im
Allgemeinen ist jeder Rest R1 und R2 unabhängig
ausgewählt
aus Carbalkoxy (2-6 C), Alkyl (1-6 C)-sulfonyl, Aryl (6-10 C)-sulfonyl,
Aryl (6-10 C), Cyano und -CONR5CO-, wobei
R5 Aryl (6-10 C) oder Alkyl (1-6 C) ist;
jedes
R3 ist unabhängig Alkyl (1-6 C), Carboxyalkyl
(2-6 C) oder ein Salz, Amid, Ester oder Acylhydrazon davon; und
R4 ist -CHCH2, -CH2OR4', -CHO, -COOR4', -CH(OR4')CH3, -CH(OR4')CH2OR4', -CH(SR4')CH3, -CH(NR4' 2)CH3, -CH(CN)CH3, -CH(COOR4')CH3, -CH(COOCR4')CH3, CH(Halogen)CH3 oder
-CH(Halogen)CH2(Halogen), wobei R4' die
Bedeutung H oder Alkyl (1-6 C), welches gegebenenfalls mit einem
hydrophilen Substituenten substituiert ist, hat, oder
wobei
R4 ein organischer Rest mit weniger als
12 C ist, der aus der direkten oder indirekten Derivatisierung einer
Vinylgruppe resultiert, oder
wobei R4 ein
Rest ist, der 1 bis 3 Tetrapyrrol-artige Kerne der Formel -L-P enthält, welche
wie hier definiert sind.
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Verbindungen
der Formeln 3 und 4 von 5 und Gemische
davon sind besonders bevorzugt. Bevorzugt sind auch jene, wobei
R1 und R2 gleich
und Carbalkoxy, insbesondere Carbethoxy, sind. Bevorzugt sind auch
jene, wobei R4 die Bedeutung -CHCH2, -CH(OH)CH3, -CH(Halogen)CH3 hat oder ein Rest ist, der 1 bis 3 Tetrapyrrol-artige
Kerne der Formel -L-P (nachstehend definiert) enthält.
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Wie
es hier verwendet wird, stellt „Tetrapyrrol-artiger Kern" ein Vierringsystem
mit dem Gerüst:
oder ein
Salz, einen Ester, ein Amid oder ein Acylhydrazon davon, welches
hoch konjugiert ist, dar. Es schließt das Porphyrin-System, welches
im Wesentlichen ein vollständig
konjugiertes System ist; das Chlorin-System, welches im Wesentlichen
eine Dihydro-Form des Porphyrins ist; und das reduzierte Chlorin-System,
welches eine Tetrahydro-Form des vollständig konjugierten Systems ist,
ein. Wenn „Porphyrin" spezifiziert wird,
wird auf das vollständig
konjugierte System hingewiesen. Eine „Gp-Verbindung" beschreibt effektiv
eine Dihydro-Form des Porphyrin-Systems.
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In
einer Ausführungsform
schließt
der Substituent R4 mindestens einen zusätzlichen
Tetrapyrrol-artigen
Kern ein. Die resultierenden Verbindungen sind Dimere oder Oligomere,
bei welchen mindestens eines der Tetrapyrrol-artigen Ringsysteme
eine Gp-Verbindung ist. Eine Verknüpfung zwischen der Gp-Einheit über die
Position R4 zu einem zusätzlichen Tetrapyrrol- artigen Ringsystem
kann über
eine Ether-, Amin- oder Vinylverknüpfung erfolgen. Wie zudem nachstehend
beschrieben wird, können
auch zusätzliche
Derivate von Porphyrin-Ringsystemen, die entsprechend zu R4 zwei verfügbare Substituentenpositionen
(in beiden Ringen A und B) aufweisen, gebildet werden.
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Wie
vorstehend angegeben ist, schließen die Verbindungen mit den
Formeln von
5 jene ein, wobei R
4 durch Addition an die Vinylgruppen der
ursprünglichen
Gp-Verbindung gebildet wird. Folglich kann R
4 jedweder
Substituent sein, der über
eine leicht durchzuführende
Additionsreaktion gebildet wird. Deshalb können beide angefügten Substituenten
zum Beispiel -OH oder Halogenatom sein und diese Substituenten können zudem
substituiert sein. Alternativ kann das Additionsreagenz die Form
HX aufweisen, wobei H an das dem Ring benachbarte Kohlenstoffatom
angefügt
wird, um einen Rest R
4 der Formel
bereit zu stellen.
-
Die
Vinylgruppe kann auch oxidiert werden, um R4 als
-CH2OH, -CHO oder -COOH und deren Salze und
Ester zu erhalten.
-
Folglich
stellt R
4 im Allgemeinen jedweden Substituenten,
in den die Vinylgruppe -CH=CH
2 in einfacher Weise über Spaltungs-
oder Additionsreaktionen umgewandelt werden kann, und zudem resultierende
Reste von Umsetzungen von Abgangsgruppen mit zusätzlichen Einheiten dar. Typische
Substituenten R
4 schließen ein: -CH(NH
2)CH
3, -CH(Imidazol)CH
3,
-CH(OH)CH
3, -CHBrCH
3, -CH(OCH
3)CH
3, -CH(Pyridiniumbromid)CH
3, -CH(SH)CH
3 und
das Disulfid davon, -CHOHCH
2OH, -CHO, -COOH
und -COOCH
3.
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Wenn
R
4 die Bedeutung -L-P hat, stellt die Formel
des Substituenten „-L-P" einen Substituenten
dar, wobei -L- ausgewählt
ist aus
und P
ausgewählt
ist aus Gp, wobei Gp eine der in
5 gezeigten
Formeln 1 bis 6 hat, aber kein R
4 aufweist und über die
in
5 gezeigte Position, wie durch
R
4 besetzt, mit L konjugiert ist, und einem
Porphyrin der Formel
wobei
R
3 und R
4 wie vorstehend
definiert sind und die unbesetzte Bindung dann mit L konjugiert
ist. Es gilt als vereinbart, dass die Abkürzung
ein Porphyrin der folgenden
Formel darstellt:
wobei jedes R unabhängig H oder
Niederalkyl (1-4 C) ist.
-
(Es
gilt auch als vereinbart, dass, wenn -L- die Formel (e) oder (f)
aufweist, das Ringsystem, an welches die Doppelbindung angefügt ist,
ein Resonanzsystem sein wird, entsprechend zu
in dem Ring, an welchen die
Doppelbindung angefügt
ist, so wie gezeigt.)
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Herstellung der Dimere
und Oligomere
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Die
Dimere und die oligomeren Verbindungen der Erfindung können unter
Verwendung von Umsetzungen hergestellt werden, welche analog zu
jenen für
Dimerisierung und Oligomerisierung von Porphyrinen per se sind.
Die Gp-Verbindungen oder die Verknüpfungen Grünes Porphyrin/Porphyrin können direkt
hergestellt werden, oder Porphyrine können zuerst konjugiert werden,
gefolgt von einer Diels-Alder-Reaktion von einem oder von beiden
terminalen Porphyrin(en) für
eine Umwandlung in die entsprechende Gp-Verbindung.
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Zur
Behandlung von Patienten, insbesondere menschlichen Patienten, welche
die Symptomatik von Multipler Sklerose zeigen, wird eine photoaktive
Verbindung, wie Verbindungen vom Typ Grünes Porphyrin oder Gemische
davon, systemisch, typischerweise durch Injektion, verabreicht.
Eine Injektion kann intramuskulär,
intravenös,
subkutan, intraperitoneal, oder über
jedweden anderen bekannten Injektionsweg verabreicht werden. Andere
Mittel von systemischer Verabreichung können auch verwendet werden.
Zum Beispiel wird eine transmukosale Verabreichung unter Verwendung
von Exzipienten, wie Salzen der Gallensäure oder Fusidinsäuresalzen,
verwirklicht. Es sind auch transdermale und orale Verabreichungswege
mit geeigneten Formulierungen verfügbar. Jedoch ist eine Injektion,
insbesondere eine Injektion in der Form einer liposomalen Zusammensetzung,
bevorzugt.
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Die
Menge der zu verabreichenden photoaktiven Verbindung ist abhängig vom
Zustand des Patienten, vom Urteil des Arztes, vom Stadium des Zustandes,
vom Verabreichungsweg und natürlich
von der Natur des photoaktiven Mittels. Für typische photoaktive Mittel
vom Typ Hematoporphyrin-Derivat, insbesondere für Porfimer-Natrium, liegen
geeignete Dosierungsbereiche in der Größenordnung von 0,01 bis 30
mg, bevorzugt von 0,1 bis 5 mg pro Kilogramm Körpergewicht. Für repräsentative
Grüne Porphyrine,
wie BPD-MA, liegen typische Dosierungsbereiche bei 0,005 bis 5 mg,
bevorzugt bei 0,05 bis 1 mg pro Kilogramm Körpergewicht. Diese Dosierungsbereiche
sind nur typisch und es ist nicht damit beabsichtigt, äußere Grenzen
zu definieren. Die zwei beispielhaft angegebenen, photoaktiven Verbindungen
sind nicht toxisch und können
von Patienten gut vertragen werden.
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Die
verwendete Formulierung wird mit der Art der Verabreichung variieren – für Injektion
enthalten typische Zubereitungen eine physiologische Salzlösung, Puffer
und andere Exzipienten. Liposome oder andere Lipokomplexe sind bevorzugt.
Geeignete Formulierungen zur Verabreichung von therapeutischen Mitteln
können
im Allgemeinen in Remington's
Pharmaceutical Sciences, letzte Ausgabe, Mack Publishing Company, Easton,
PA gefunden werden.
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Eine
Verabreichung des photoaktiven Mittels kann beginnen, sobald der
Zustand von Multipler Sklerose bei dem Patienten bestätigt ist.
Typischerweise wird als Antwort auf eine frühe Symptomatik, wie erregtes Zittern
in den Extremitäten,
beim Patienten über
einen CAT-Scan eine Diagnose gestellt und dieser Zustand bestätigt. Entweder
kann/können
eine einzelne Verabreichung oder wiederholte Verabreichungen vor
einer besonderen Behandlung mit Licht verwendet werden. Wenn wiederholte
Verabreichungen verwendet werden, liegen sie untereinander im Allgemeinen
innerhalb ungefähr
30 Minuten, so dass es für
die wiederholten Verabreichungen ermöglicht wird, sich gemeinsam
als Zeitpunkt Null zu verhalten. Jedoch ist eine einzelne Verabreichung
bevorzugt.
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Dann
wird für
das photoaktive Mittel eine Verteilung im Patienten ermöglicht.
Mit „Verteilung" ist gemeint, dass
genügend
Zeit zur Verfügung
steht, so dass das photoaktive Mittel nicht länger an der Stelle der Verabreichung
lokalisiert ist. Da eine transdermale Belichtung oft verwendet werden
wird, ist es bevorzugt, zu warten, bis das photoaktive Mittel in
der Haut größtenteils
abgebaut ist, aber die Behandlung mit Licht zu verabreichen, bevor
die systemischen Spiegel der photoaktiven Verbindung abgebaut sind.
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Wie
vorstehend erklärt
wird, wurde gefunden, dass kürzere
Intervalle ausreichend sind, eine ausreichende Verteilung zum Bewirken
einer photodynamischen Therapie zu ermöglichen, obwohl ursprünglich angenommen
wurde, dass es vor der Bestrahlung ermöglicht werden sollte, die photoaktive
Verbindung in normalem Gewebe abzubauen und in ungewollten Zellen
oder Geweben anzureichern, wie in U.S. Seriennummer 07/979,546 beschrieben
wird, das hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. So wird erwartet,
dass bei der vorliegenden Anmeldung die notwendige Zeit zur Verteilung
des photoaktiven Mittels in dem Patienten etwa 4 bis 7 Stunden beträgt. Im Allgemeinen
steigt die Konzentration des photoaktiven Mittels in der Haut über einen Zeitraum
von 30 Minuten bis 2,5 Stunden an und erreicht bei etwa 3 Stunden
ein Maximum. Wesentliche Mengen werden 7 Stunden nach der Verabreichung
in dem System abgebaut. Folglich liegt der ideale Zeitpunkt für eine Bestrahlung
mit Licht im Bereich von 4 bis 7 Stunden nach der Verabreichung
des Arzneistoffes.
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Nachdem
die Verteilung stattgefunden hat, wird der Patient mit Licht, das
Wellenlängen
umfasst, die von dem photoaktiven Mittel absorbiert werden, bestrahlt.
Der Patient kann einer transdermalen Strahlung ausgesetzt werden.
Die Absorptionsspektren der photoaktiven Mittel werden informativ
sein, welche Wellenlängen zu
verwenden sind. Die erforderliche Intensität ist abhängig von der Breite des Wellenlängenenergiebereichs, aber
typische Intensitäten
liegen in der Größenordnung
von 1 bis 500 J/cm2, bevorzugt von etwa
5 bis 250 J/cm2 und am stärksten bevorzugt
von etwa 10 bis 50 J/cm2. Die Bestrahlung
wird etwa 2 bis 180 Minuten andauern, bevorzugt etwa 15 bis 120
Minuten, abhängig
von der Natur und der Konzentration des photoaktiven Mittels im
Blutkreislauf und der Empfindlichkeit auf die Behandlung.
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Im
Allgemeinen können
Patienten, bei welchen es Beweise für Multiple Sklerose und andere
Immunfunktionsstörungen
gibt, einmal oder mehrere Male mit einer photodynamischen Behandlung,
welche aus Verabreichen des photoaktiven Mittels, Ermöglichen
einer Verteilung des photoaktiven Mittels und Bestrahlen des Patienten
besteht, behandelt werden. Bei den Patienten werden die Wirkungen
einer photodynamischen Therapie auf den Zustand überwacht und sie werden dieser
Therapie erneut unterzogen, wenn dies notwendig ist. Wenn der Zustand
Multiple Sklerose ist, wird ein solches Überwachen am einfachsten unter
Verwendung von CAT-Scans durchgeführt.
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Als
eine Alternative zur systemischen Verabreichung des photoaktiven
Mittels und Bereitstellung einer transdermalen Bestrahlung kann
der Blutkreislauf des Patienten extrakorporal behandelt werden.
Entweder können
Vollblut oder eine geeignete Fraktion, z. B. das Plasma, behandelt
werden. In diesem Fall wird das photoaktive Mittel derart verabreicht,
dass es zu einer Endkonzentration in der zu behandelnden Flüssigkeit führt, welche
für das
verwendete photoaktive Mittel geeignet ist. Für BPD-MA liegen typische Konzentrationen zum
Beispiel bei etwa 0,05 bis 5 μg/ml,
bevorzugt bei etwa 0,1 bis 1 μg/ml
und am stärksten
bevorzugt bei etwa 0,5 μg/ml.
Unter diesen Umständen
ist keine Zeit für
eine Verteilung des photoaktiven Mittels notwendig. Die Flüssigkeit
wird dann mit Licht jedweder geeigneten Quelle, wie Laserdiode,
eine Leuchtdiode, durch Faseroptik geleitetes Laserlicht und dergleichen,
bestrahlt. Wie vorstehend ist die Wellenlänge vom Absorptionsspektrum
des photoaktiven Mittels abhängig
und die Lichtintensitäten
sind wie vorstehend beschrieben. Im Allgemeinen wird die Bestrahlung
für Zeiträume andauern,
welche ähnlich
zu jenen für
transdermale Strahlung sind.
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Wie
vorstehend angegeben ist, muss nur die relevante Fraktion des Blutes
behandelt werden. Eine Fraktionierung kann in jedweder Stufe des
Verfahrens durchgeführt
werden. So kann das photoaktive Mittel zum Vollblut gegeben, das
Blut dann fraktioniert und die relevante Fraktion bestrahlt werden.
Alternativ kann das Blut erst fraktioniert, dann die photoaktive
Verbindung zugegeben und jene Fraktion mit Licht behandelt werden.
Entweder kann die Fraktion oder das wiederhergestellte Vollblut
in den Patienten zurückgeführt werden.
Im Allgemeinen wird die geeignete Fraktion die weißen Blutkörperchen
enthalten. In einem typischen Verfahren muss deshalb nur das Plasma
behandelt und zurückgeführt werden.
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Folglich
wird ein typisches Protokoll zur Behandlung eines Patienten mit
Multipler Sklerose die folgenden Schritte umfassen: etwa 35 mg BPD-MA,
welche als eine liposomale Zubereitung formuliert sind, werden einem
Patienten, der die Symptome von Multipler Sklerose zeigt, i. v.
injiziert. Der Patient wird dann zu einem oder zwei Zeitpunkten)
bestrahlt: eine „frühe Behandlung" wird etwa 0,5 bis
2,5 Stunden und eine „späte Behandlung" wird etwa 5 bis
7 Stunden nach der Injektion durchgeführt. Der Patient wird mit Rotlicht
mit einer Wellenlänge
von 690 nm ± 10
nm für
etwa 30 Minuten bestrahlt. Für
eine frühe
Behandlung liegt die Intensität zwischen
etwa 10 und 50 J/cm2, stärker bevorzugt zwischen etwa
15 und 25 J/cm2, am stärksten bevorzugt bei etwa 20
J/cm2. Für
eine späte
Behandlung liegt die Intensität
zwischen etwa 150 und 250 J/cm2, stärker bevorzugt
bei etwa 200 J/cm2. Der Patient wird dann
in Bezug auf die Ergebnisse der photodynamischen Therapie überwacht.
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Für eine Behandlung
von rheumatoider Arthritis sind ähnliche
Parameter wesentlich. Das Modell in nachstehendem Beispiel 2 ist
voraussagend für
das Verhalten von rheumatoider Arthritis bei Menschen. Im Zusammenhang
mit diesem Zustand kann entweder eine systemische oder lokalisierte
Behandlung verwendet werden. Im Allgemeinen führt eine systemische Behandlung
zu einem Angriff auf die Erkrankung als Ganzes, wogegen eine lokale
Behandlung der Gelenke auf die Symptome gerichtet ist.
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Für eine systemische
Behandlung wird typischerweise eine Injektion verwendet. Eine Injektion
kann intramuskulär,
intravenös,
subkutan, intraperitoneal, oder über
jedweden anderen bekannten Injektionsweg verabreicht werden. Andere
Mittel von systemischer Verabreichung, die oral, transmukosal und
transdermal einschließen,
wie vorstehend beschrieben wird, können verwendet werden. Für eine lokale
Verabreichung kann die photoaktive Verbindung direkt in die in Mitleidenschaft
gezogenen Gelenke injiziert werden. Die Menge der zu verabreichenden
photoaktiven Verbindung ist abhängig
vom Zustand des Patienten, vom Urteil des Arztes, vom Stadium des
Zustandes, vom Verabreichungsweg und natürlich von der Natur des photoaktiven Mittels.
Für typische
photoaktive Mittel vom Typ Hematoporphyrin-Derivat, insbesondere
für Porfimer-Natrium, und
für repräsentative
Grüne Porphyrine,
wie BPD-MA, liegen geeignete Dosierungsbereiche in der gleichen Größenordnung,
wie für
eine Behandlung von Multipler Sklerose vorstehend beschrieben ist.
Die verwendete Formulierung wird mit der Art der Verabreichung variieren – für Injektion
enthalten typische Zubereitungen eine physiologische Salzlösung, Puffer
und wenn Injektion als ein Verabreichungsweg verwendet wird, sind
Formulierungen bevorzugt, die Liposomen oder andere Lipokomplexe
einschließen.
Geeignete Formulierungen zur Verabreichung dieser therapeutischen
Mittel können
in Remington's Pharmaceutical
Sciences, letzte Ausgabe, Mack Publishing Company, Easton, PA gefunden
werden.
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Die
Verabreichung des photoaktiven Mittels kann beginnen, sobald der
Zustand von rheumatoider Arthritis beim Patienten bestätigt ist.
Wie vorstehend, kann/können
sowohl eine einzelne Verabreichung als auch wiederholte Verabreichungen
vor einer besonderen Behandlung mit Licht verwendet werden. Im Allgemeinen ist
für systemische
Verabreichung eine einzelne Verabreichung des photoaktiven Mittels
bevorzugt. Für
eine lokale Injektion kann eine wiederholte Verabreichung eines
photoaktiven Mittels zu nahe beieinander liegenden Zeiten erforderlich
sein.
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Wenn
systemische Verabreichung verwendet wird, wird es für das photoaktive
Mittel dann ermöglicht, sich
im Patienten zu verteilen. Mit „Verteilen" ist gemeint, dass genügend Zeit
zur Verfügung
steht, so dass das photoaktive Mittel nicht länger an der Stelle der Verabreichung
lokalisiert ist. Wie vorstehend erklärt wird, wurde gefunden, dass
kürzere
Intervalle ausreichend sind, eine ausreichende Verteilung zum Bewirken
einer photodynamischen Therapie zu ermöglichen, obwohl ursprünglich angenommen
wurde, dass es vor der Bestrahlung ermöglicht werden sollte, die photoaktive
Verbindung in normalem Gewebe abzubauen und in ungewollten Zellen
oder Geweben anzureichern, wie in U.S. Seriennummer 07/979,546 beschrieben
wird, welches hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Wenn transdermale
Bestrahlung verwendet wird, sind die Zeitdauern wie vorstehend für die Behandlung
von Multipler Sklerose beschrieben. Wenn eine lokalisierte Bestrahlung
direkt in den Gelenken verwendet wird, zum Beispiel über einen
durch Faseroptik geleiteten Laser, der per se in das Gelenk eingebracht
wird, ist es nur notwendig eine angemessene Zeit für das photoaktive
Mittel bereitzustellen, um eine ausreichende Konzentration an dem
Gelenk zu erhalten. Dies ist im Allgemeinen nach etwa 30 Minuten
der Fall, obwohl auch andere Zeiten verwendet werden können. Wenn
lokale Verabreichung des photoaktiven Mittels verwendet wird, kann
natürlich
eine Verabreichung von Licht nahezu sofort erfolgen.
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Wie
vorstehend für
die Behandlung von Multipler Sklerose beschrieben wurde, kann auch
eine extrakorporale Behandlung des Blutkreislaufs verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen Bedingungen sind auch hier anwendbar.
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Zur
angemessenen Zeit, nachdem die Verabreichung stattgefunden hat,
wird der Patient mit Licht bestrahlt, das Wellenlängen umfasst,
welche von dem photoaktiven Mittel absorbiert werden. Die Absorptionsspektren
der photoaktiven Mittel werden informativ sein, welche Wellenlängen zu
verwenden sind. Für
eine transdermale Bestrahlung werden die Intensität und die
Zeitdauern, die vorstehend beschrieben wurden, verwendet. Für eine lokalisierte
Bestrahlung der Gelenke kann die Bestrahlung im Falle von kleineren
Gelenken entweder transdermal sein oder kann im Falle von größeren Gelenken
unter Verwendung von Faseroptik invasiv durchgeführt werden. Die Intensitäten und
Zeiten sind ähnlich
zu jenen für
transdermale Bestrahlung.
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Für extrakorporale
Behandlung sind die Parameter wie vorstehend im Falle von Multipler
Sklerose beschrieben.
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Folglich
wird ein typisches Protokoll zur Behandlung eines Patienten mit
rheumatoider Arthritis die folgenden Schritte umfassen: etwa 3 mg
BPD-MA, welche als eine liposomale Zubereitung formuliert sind,
werden direkt in das Gelenk eines Patienten, das die Symptome von
rheumatoider Arthritis zeigt, injiziert. Sofort danach wird das
Gelenk mit Licht von 690 nm ±10
nm bei 25 J/cm2 für etwa 15 Minuten bestrahlt.
Der Patient wird dann in Bezug auf die Ergebnisse der photodynamischen
Therapie überwacht.
-
Mit
den folgenden Beispielen ist beabsichtigt, die Erfindung zu veranschaulichen
und nicht einzuschränken.
-
Beispiel 1
-
Antwort von
verschiedenen Leukozyten auf BPD und Bestrahlung
-
Zwei
Patienten wurde Blut abgenommen, von welchen gezeigt wurde, dass
sie mit HIV infiziert waren. Vollblut von jedem Patienten wurde
mit BPD-MA auf variierende Konzentrationsspiegel gebracht und dann
mit Licht bei 10,8 J/cm2 unter Verwendung
von Licht mit 690 nm von LEDs über
einen Zeitraum von vier Minuten bestrahlt. Die Populationen von
verschiedenen Subpopulationen von T-Zellen wurden über Durchflusszytometrie
im Vergleich mit unbehandelten Kontrollen bewertet. Der Prozentsatz
der vorhandenen Zellen wurde als ein Prozentsatz der Kontrolle bewertet
und dann als eine Funktion der Konzentration an BPD-MA aufgezeichnet.
-
Die
erhaltenen Ergebnisse sind in den 1A und 1B gezeigt.
Wie angegeben wurde, blieben die meisten Zellpopulationen relativ
konstant, einschließlich
B-Zellen und CD4+ Zellen. Geringe Abnahmen zeigten
sich bei CD8+ Zellen und DR+ Zellen.
Bei den in 1A aufgezeichneten Patientenergebnissen
zeigte sich für
IL-2R+ Zellen eine sehr starke Abnahme und
diese Abnahme war von der Dosis an verwendetem BPD-MA abhängig.
-
Wie
in 1A gezeigt wird, wurden, obwohl IL-2R+ Zellen
sehr stark abnahmen, signifikante Abnahmen auch für CD8+ Zellen und DR+ Zellen
beobachtet. Die Wirkung auf DR+ Zellen war
viel stärker,
wie für
den zweiten Patienten in 1B gezeigt
wird.
-
Ähnliche
Studien wurden mit einer konstanten Konzentration an BPD-MA (0,5 μg/ml) unter
Verwendung von einer normalen Person und zwei HIV-Patienten als
Patienten, durchgeführt. 2 zeigt
die Subpopulationen von Leukozyten in unbehandeltem Blut, welches
von diesen drei Spendern erhalten wurde. Wie in 2 gezeigt
wird, traten B-Zellen und natürliche
Killerzellen bei den ungefähr
gleichen Spiegeln bei dem normalen und den HIV-Patienten auf. Jedoch
zeigten ARC-Patienten fortwährend
verringerte Spiegel von CD4+ und erhöhte Spiegel
von CD8+, DR+ und
IL-2R+.
-
Die 3A, 3B und 3C zeigen
die Wirkungen der Behandlung der Erfindung. Wie in 3A gezeigt
wird, hat eine Behandlung von Subpopulationen von Leukozyten in
normalem Blut eine geringe Wirkung auf jedwede der gezeigten Populationen. 3B zeigt,
dass, wenn mit HIV infiziertes Blut dieser Behandlung unterzogen
wurde, eine kleine Verringerung von CD8+,
eine kleine Verringerung von DR+ und eine signifikante
Abnahme von IL-2R+ Zellen stattfand. 3C zeigt
diese Ergebnisse speziell für
IL-2R+ Zellen, sowohl für normale Patienten als auch
für zwei
mit HIV infizierte Patienten. Wieder wurde die sehr starke Abnahme
beobachtet.
-
So
blieben nach einer Behandlung mit 0,5 μg/ml BPD für vier Minuten in der Gegenwart
von Licht mit 10,8 J/cm2 mit einer mittleren
Wellenlänge
von 690 nm die Zellpopulationen von allen Zellentypen im normalen Patienten
und von allen Zelltypen außer
IL-2R+ in den HIV-Patienten relativ konstant.
Die DR+ und CD8+ Zellen waren
etwas verringert. Die Behandlung mit BPD/Licht scheint wenig oder
keine Wirkung auf die meisten Leukozyten-Subklassen zu haben. Jedoch
die erhöhten
Levels von IL-2R+ Zellen wurden wieder auf
normal zurückgeführt.
-
Beispiel 2
-
Menschliches
Vollblut von einem HIV-Patienten wurde auch einer Behandlung unter
Verwendung von verschiedenen Konzentrationen an BPD und verschiedenen
Lichtintensitäten
nach einem Protokoll, das ähnlich
zu dem in Beispiel 1 dargelegten ist, ausgesetzt. Die Wirkung auf
eine Inaktivierung von mit Zellen im Zusammenhang stehendem HIV
wurde getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 4 gezeigt.
Wie gezeigt wird, führen
Intensitäten
von 13 J/cm2 zu einer sehr starken Inaktivierung
des Virus bei Konzentrationen an BPD von etwa 0,5 μg/ml oder
weniger. Niedrigere Strahlungsintensitäten erfordern höhere Konzentrationen
an BPD, um den Virus vollständig
zu inaktivieren.
-
Beispiel 3
-
Die
Fähigkeit
zur Inaktivierung von freiem HIV (LAV-1 Stamm) in Gewebekultur von
CEM Zellen wurde auch getestet. Bei dem Assay wurde die Stammlösung von
LAV-1 in dem Gewebekulturmedium verdünnt und BPD wurde in einer
Konzentration von entweder 0,25 μg/ml
oder 0,5 μg/ml
zugegeben. Die Medien wurden für eine
Stunde inkubiert und für
drei Minuten einer Bestrahlung mit einer mittleren Wellenlänge von
690 nm und bei einer Intensität
von 10,8 J/cm2 ausgesetzt. Die Medien wurden
dann zu CEM Zellen gegeben und die Zellen wurden unter Verwendung
eines Standardassays vom Typ p24 nach sechs Tagen kultivieren einem
Assay unterzogen. Die Ergebnisse wurden als pg/ml abgelesen.
-
Die
erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 zusammengefasst.
Wie gezeigt wird, war eine Behandlung mit BPD bei Verdünnungen
von LAV, die hohe Spiegel von p24 bereitstellten, bei einer Konzentration
an BPD von sowohl 0,25 μg/ml
als auch 0,5 μg/ml
in der Lage, den bestimmten Spiegel von p24 wesentlich zu erniedrigen.
-
-
Beispiel 4
-
Behandlung von experimenteller
allergischer Enzephalomyelitis
-
Experimentelle
allergische Enzephalomyelitis (EAE) wird im Allgemeinen als ein
gültiges
Modell für MS
anerkannt. Siehe zum Beispiel Steinman, L. Springer Seminars Immunopathol
(1992) 14: 79 bis 93. In Mäusen
wird sie durch Injektion von Myelingrundprotein (MBP, engl. „myelin
basic protein")
ausgelöst
und über für MBP spezifische
T Zellen vermittelt, die an die Myelinscheide des zentralen Nervensystems
anlagern, die Fläche
infiltrieren und eine fortschreitende Paralyse der hinteren Gliedmaßen verursachen
(Bernard, C. C. A. et al. J. Immunol (1975) 114: 1537). Die Erfinder
haben eine Verbesserung dieses Modells entwickelt, wobei mit MBP
geprimte Splenozyten oder Lymphozyten von PL Mäusen, einen Stamm, der eine
monoklonale Antwort auf MPB liefert, in vitro mit MBP und IL-2 kultiviert
und dann in naive Empfänger überführt werden.
Eine Überführung dieser
kultivierten Zellen verursacht bei 100% der Empfänger in einer nahezu synchronen
Weise eine Erkrankung.
-
In
einer Vorstudie wurden die zu überführenden
Zellen mit 100 ng/ml BPD Verteporfin für 60 Minuten im Dunkeln vorinkubiert,
gewaschen und wieder in 200 μl
Medium, das 5% FCS enthielt, suspendiert. Fünfzig μl von 40 μg/l BPD in einer liposomalen
Zubereitung wurden zu den Zellen gegeben und das Gemisch wurde i.
v. in naive PL Empfänger
injiziert. Die Tiere wurden unter Verwendung eines Behälters, welcher
Leuchtdioden mit einem engen Spektrum (690 nm ± 10 nm) enthielt, für 20 Minuten
(15 J/cm2) einer transdermalen Bestrahlung
ausgesetzt.
-
7 zeigt,
dass die Tiere, welchen mit BPD behandelte Zellen injiziert wurden,
keine EAE entwickelten, wogegen Kontrollen, die Zellen erhielten,
diesen Zustand entwickelten.
-
In
einer zusätzlichen
Reihe von Experimenten wurde Mäusen,
welchen die vorstehend beschriebenen kultivierten Lymphozyten injiziert
wurden, 1 mg/kg BPD in einer liposomalen Formulierung sofort nach
der Injektion der Lymphozyten verabreicht. Die behandelten Mäuse wurden
für 60
Minuten in der Dunkelheit gehalten, bevor sie mit Licht bestrahlt
wurden, wie vorstehend beschrieben wird. Das Protokoll der photodynamischen
Therapie (d. h. die Injektion des BPD-MA, gefolgt 60 Minuten später von
Bestrahlung mit Licht) wurde in getrennten Experimentgruppen zu
verschiedenen Zeiten nach der Injektion der kultivierten Lymphozyten ausgeführt. Die
Ergebnisse in 8 zeigen, dass eine Verabreichung
der PDT-Behandlung innerhalb 24 Stunden das Einsetzen von EAE von
Tag 21 auf Tag 41 verzögerte.
Jedoch führte
eine Verzögerung
der Behandlung für
48 Stunden zu einer unwirksamen Behandlung.
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In
einem zusätzlichen
Experiment wurde den Tieren 24 Stunden vor der Injektion der Lymphoidzellen PDT
verabreicht. Dieses Protokoll war in Bezug auf EAE auch vorbeugend.
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Beispiel 5
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Behandlung
von Kollagen-induzierter Arthritis
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Kollagen-induzierte
Arthritis ist ein anerkanntes experimentelles Modell für die Untersuchung
von rheumatoider Arthritis.
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CIA
wird durch subkutane Injektion von bovinem Typ II Kollagen in DBA/1
Mäusen
induziert. Im vorliegenden Modell werden zwei Injektionen von Kollagen
verabreicht, die erste am Tag 0 und die zweite am Tag 21 (Trentham,
D. E. et al. J Exp Med (1977) 146: 857; Courtenay, J. S. et al.
Nature (1980) 283: 665.
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In
einem PDT-System wurde Mäusen
1 mg/kg liposomales BPD i. v. an den Tagen 5 und 12 injiziert, sie
wurden nach der Injektion für
60 Minuten im Dunkeln belassen und dann einer transdermalen Behandlung mit
Licht in einem Behälter,
der eine enge Bestrahlung mit Leuchtdioden mit einem engen Spektrum
(690 nm ± 10
nm) bereitstellte, für
20 Minuten (15 J/cm2) ausgesetzt. Wie in 9 gezeigt
wird, zeigten Mäuse,
welchen die PDT-Behandlung verabreicht wurde, ein wesentlich niedrigeres
Auftreten von CIA als dies bei Kontrollen der Fall war.
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In
einem zweiten System wurde die vorstehende PDT-Behandlung wie beschrieben
an den Tagen 24 und 28 durchgeführt;
wie in 10 gezeigt wird, setzte die
Erkrankung bei behandelten Mäusen
wesentlich verzögert
ein.