【実施例】
【0032】
(実施例1)
(材料および方法)
化学薬品および薬物
Janssen Pharmaceuticals(パンテルミン(登録商標))およびMedley PharmaceuticalsのMBZ錠剤(500mg)は、2013年にブラジルの地元薬局から購入し、-20℃の冷凍庫に保存した。Teva Pharmaceuticals USAのMBZ錠剤(100mg)は、2011年にジョンズ・ホプキンス病院の外来薬局で購入し、室温(RT)で保存した。Tevaは、米国市場におけるMBZの製造を2011年10月以来中止している。Aurochem Laboratories LTD。(ムンバイ、インド)は、通常混合多形を有する現在の有効活性成分(API)を含有するS2015と、特定の公開されているAPIを有するS2017(多形C)のMBZ錠剤(500mg)を製造した。Aurochemは、親切にも、MBZ多形A、B、Cを本発明者らに供給した。エラクリダール(ELD;GF120918;N-(4-(2-(1,2,3,4-テトラヒドロ-6,7-ジメトキシ-2-イソキノリニル)エチル)フェニル)-9,10-ジヒドロ-5-メトキシ-9-オキソ-4-アクリジンカルボキサミド))はSigma(セントルイス、ミズーリ、アメリカ)から購入した。チアベンダゾール(TBZ)、フルベンダゾール(FLZ)、オキシフェンダゾール(OXZ)およびフェンベンダゾール(FBZ)は、Sigma(セントルイス、ミズーリ、アメリカ)から購入した。
【0033】
細胞株および組織培養
この研究用の細胞系は、前述の通り得た:マウス神経膠腫細胞株GL261およびヒト髄芽腫異種移植片D425Med(D425)(3,14)。GL261およびD425細胞を、10%ウシ胎仔血清と抗生物質とを補充したDMEM培地において、37℃、5% CO
2を含む加湿空気中で維持した。ホタルルシフェラーゼを発現するGL261-luc細胞は前述されている(3)。
【0034】
MBZ多形の赤外分光
Direct Detect(商標)赤外線(IR)分光計を使用した(Millipore、ビルリカ、マサチューセッツ、アメリカ)。製造者の指示に従って、MBZ粉末または粉末に粉砕された錠剤を最初に水と混合し、カードに塗布し、空気乾燥させた。前述のように(9)、-C=Oおよび-NHのスペクトルを分析し、比較した。
【0035】
頭蓋内マウスモデル
全ての動物試験は、ジョンズ・ホプキンス大学の動物管理・使用委員会(ACUC)によって承認された。マウス脳の前頭葉におけるGL261-lucおよび小脳におけるD425細胞の頭蓋内移植は、前述の手順(3,4)に従った。腫瘍移植の5日後、マウスに50mg/kgのMBZまたは他のベンズイミダゾールを週5日強制経口投与した。MBZおよび他のベンズイミダゾールは、パウダー(粉末)をPBSおよびゴマ油(1:1、v:v)(Sigma)と混合するか、または錠剤を粉砕して粉末にし、前述のPBS/ゴマ油混合物に再懸濁することによって調製した。エラクリダールを、前述と同様に(15)、PBS中0.5%ヒドロキシプロピルメチルセルロースおよび0.5% Tween80中の10mg/ml懸濁液として調製した。
【0036】
MBZ薬物動態試験
5〜6週齢のメスC57BL6マウスを、NCIから購入した。動物実験は、承認されたIACUCプロトコールの下で実施され、地方および国のガイドラインを順守した。全てのMBZ多形および錠剤を、強制経口投与によって50mg/kgの用量で投与した。エラクリダールを、MBZ-C投与の2時間前に50mg/kgの強制経口投与によって投与した。最初に、滅菌した0.9%NaCl溶液中に、ケタミン塩酸塩(75mg/kg)(100mg/ml;ケタミンHCl;Abbot Laboratories、シカゴ、イリノイ、アメリカ)およびキシラジン(7.5mg/kg)(100mg/ml;Xyla-ject(登録商標);Phoenix Pharmaceutical、セントジョーセフ、ミズーリ、アメリカ)を含有する保存溶液60μlを腹腔内注射し、マウス(3匹/時点)を麻酔した。次いで、血液試料を、左心室に穿刺し、吸引することにより採取した。血液試料を5mM EDTAと混合し、10000gで5分間遠心分離し、さらなる分析用の血漿を得た。
【0037】
脳分布試験用に、20μlの0.02%ヘパリンを補充した20mlの氷冷生理食塩水で、20ゲージ針を用いて左心室にゆっくりと注入することにより、麻酔下でマウスを灌流した。右心房は、血液が流出する前に切開した。腎臓の黄色は、脳組織から血液を枯渇させるのに不可欠な良好な灌流品質を示していた。GL261腫瘍を有するマウスにおいて、GL261腫瘍は、色および陰影の容易に認識できる差異によって正常脳と区別された。GL261腫瘍をメスで分離し、対側脳半球から正常脳組織を切断した。全ての脳試料を計量し、処理する前に-80℃で保存した。
【0038】
血液、脳および脳腫瘍組織を、MBZ投与後の時間に応じて採取した。MBZ多形の薬物動態を比較するために、3つの群のマウスそれぞれに50mg/kgの単回用量を強制経口投与によって投与した。最初の比較試験用に、MBZ投与の1、2.5、4、6、8、15および24時間後に血漿試料を得て、一方で脳組織は6時間後にのみ採取した。多形CのELD有りまたは無しでの比較研究用に、MBZ投与の2.5、4、および8時間後に、血漿および脳組織試料を得た。脳腫瘍組織試料も、多形C単独用に得た。
【0039】
MBZと代謝産物の測定
MBZと2つの代謝産物、2-アミノ-5-ベンゾイル-ベンゾイミダゾール(MBZ-NH
2、CAS 52329-60-9)およびracジヒドロメベンダゾール(MBZ-OH、CAS 60254-95-7)を、血漿、脳および脳腫瘍組織において定量した。組織ホモジネートを、血漿中に200mg/mlの濃度で抽出前に調製した。メベンダゾールおよび代謝産物を、0.5μg/mlの内部標準A620223.69を含有する0.1mlのメタノールで、50μlの血漿または組織ホモジネートから抽出した。遠心分離後、上清(60μl)を水(40μl)と混合し、次いで自動試料バイアルに移した。分離は、室温でAtlantis dC18(2.1×100mm、3μm)カラムで、0.1%ギ酸を含むメタノール/水移動相(60:40、v:v)により、0.25ml/分のアイソクラティックフローを5分間使用して達成した。ポジティブモードで動作するエレクトロスプレーイオン化を使用して、AB Sciex triple quadrapole(商標)5500質量分析検出器(Applied Biosystems、フォスターシティ、カリフォルニア、アメリカ)を用いて分析物を観測した。MBZ、MBZ-NH
2、MBZ-OH、およびA620223.69の[MH+]イオンが、それぞれm/z 296.0、238.0、298.0、および287.2で第1四重極(Q1)を通過し、衝突セル(Q2)に入るように、分光器をプログラムした。MBZ(m/z 263.9)、MBZ-NH
2(m/z 105.1)、MBZ-OH(m/z 266.0)、およびA620223.69(m/z 124.1)の娘イオンを、第3四重極(Q3)に通して観測した。MBZおよび代謝産物の較正曲線は、1:100(v:v)までの希釈度で、5〜500ng/ml(MBZ)および1〜500ng/ml(代謝産物)の範囲にわたる1/x加重関数を有する二次方程式を使用することにより、分析の面積比ピークを内部標準に用いて計算した。1つ以上の濃度が定量限界未満であった場合、薬物動態計算には定量限界の1/2の値を割り当てた。2つの連続する時点が定量限界未満であった場合、最後の時点は分析から除外した。
【0040】
MBZおよびその代謝産物の両方について、平均血漿および脳濃度を各時点で計算した。1.045g/mlを、平均湿潤げっ歯類脳組織密度(16)として用いた。薬物動態パラメータは、Phoenix(登録商標)WinNonlin(登録商標)バージョン6.3(Pharsight Corp.、マウンテンビュー、カリフォルニア)で分析した非コンパートメント法を用いて、平均MBZおよびその代謝産物濃度-時間データから計算した。C
maxおよびT
maxは、平均濃度データからの観測値であった。AUC
lastは、対数線形台形法を用いて計算した。λ
zは、濃度-時間プロファイルの終期相の傾きから決定した。終末半減期(T
1/2)は、0.693をλ
zで割って決定した。λ
zのr
2が<0.9であれば、T
1/2は報告されなかった。MBZに対する相対的全身ばく露は、AUC
last:代謝物のAUC
last/MBZのAUC
lastを用いて計算した。血漿と比較した脳または脳腫瘍における相対的全身ばく露は、AUC
last:脳または脳腫瘍のAUC
last/血漿のAUC
lastを用いて計算した。
【0041】
統計分析
動物生存データは、GraphPad Prism 5.0により分析した。p値は、Mantel-Cox検定によって決定した。0.05未満のp値は、統計的に有意であると認められた。
【0042】
多形またはELDとの投与の比較の薬物動態学的研究のために、各時点における平均濃度の計算された分散を考慮して、Bailerの方法を用いてAUC
lastの分散を推定した(17)。これに続いて、Z試験を用いて一対比較を行い、AUC
lastで表されるMBZばく露間に有意差があるかどうかを判定した(18)。個々のデータの比較は、All Pairs Tukey-Kramer検定を用いたポストホック分析でのノンパラメトリックのウィルコクソン符号付き順位検定を使用して実施した。有意水準はP<0.05であった。
【0043】
(実施例2)
多形Cは、マウスの脳腫瘍の治療に最も有効であった
本発明者らは、市販されているいくつかの錠剤(Janssen、MedleyおよびTeva)と、2つの受注生産の錠剤(Aurochem S2015は、典型的には多形が混在する現在のAPIを使用し、S2017は純粋なMBZ-Cとして指定された)との多形含有量を、それらのIRプロファイルを個々のMBZ多形と比較することによって調べた(
図1のAおよびB)。-C=Oおよび-NH結合のIRピークに基づいて、本発明者らは、JanssenおよびMedley錠剤は主にMBZ-CならびにAurochem S2017で作られていると判断した。室温で2年間貯蔵されたAurochem S2015およびTeva錠剤は、主にMBZ-Aのプロファイルを示した。対照として、多形A、BおよびCをDMSOに溶解し、GL261神経膠腫細胞と個別にインキュベートしたが、これは同等の細胞毒性を示した(データは示さず)。
【0044】
MBZ-Aは、頭蓋内GL261神経膠腫を有するマウスの治療に効果がないようであったが、一方でMBZ-Cは最良の有効性を示した(
図1のC)。MBZ-BはMBZ-Cと同様の生存率を示したが、それは6匹の処置したマウスの1回の処置関連死でより毒性を生じた(
図1のC)。S2015は効果がなく、MBZ-Cからなる他の錠剤は全て、対照群の29日間から平均生存期間を42〜50日間延長することによって有意な有効性を示したという意味では、有効性のデータは、MBZ錠剤の多形組成をよく反映していた(
図1のE)。
【0045】
(実施例3)
MBZは有意なレベルで脳に達した
50mg/kgの経口投与後、MBZ-Cは16,039h*ng/mlの血漿AUC
0-24hを達成した(
図2のAおよび
図6のA)。それに比べて、MBZ-Bは26,474h*ng/mlの血漿AUC
0-24hに達したが、MBZ-A血漿AUC
0-24hはわずか3,052h*ng/mlに達しただけであり、3つ全ての多形の中で断然最も低かった(MBZ-B>-C>-Aで、AUC
0-24hについてP<0.05;
図6のA)。徹底的な灌流後の脳組織の測定は、血漿MBZレベルと密接に関連しているMBZ-Cの有意な存在を経時的に明らかにし、脳/血漿(B/P)比は平均して0.75であり、それは8時間の間比較的安定していた(
図2のB〜C)。強制経口投与の6時間後の多形を比較すると、MBZ-Cおよび-Bは、MBZ-Bのより高いレベルおよび血漿中のAUC
0-24hにもかかわらず、同様の脳レベルを達成し(
図2のDおよび
図6のA)、MBZ-BよりもMBZ-Cの平均B/P比がやや良好になったことを、本発明者らは発見した(Cについて0.80対Bについて0.64、およびAについて0.29、p=0.055)(
図2のE)。これは、MBZ-Bと-Cとが、GL261モデル(平均生存率:MBZ-Bの45日間対MBZ-Cの48.5日)において同様の生存利益を示した
図1のCの有効性データとよく一致する。しかし、MBZ-Bがより大きな毒性を示し、6匹の処置動物のうち1匹のマウスの早期死亡をもたらしたことは注目に値する(
図2のD)。GL261脳腫瘍および対側脳組織の分析は、脳腫瘍および正常脳組織におけるMBZ-Cの等分布を示した(
図2のD)。
【0046】
(実施例4)
MBZ代謝産物の薬物動態
本発明者らは、MBZ多形の主要代謝産物であるMBZ-NH
2およびMBZ-OHの血漿レベルを測定した(MBZ-B>C>Aで、MBZ-NH
2のAUC
0-24hについてP<0.05;MBZ-BおよびC>Aで、MBZ-OHのAUC
0-24hについてP<0.05;
図6のA)。血漿および脳におけるMBZ-Cの代謝産物のレベルは、通常、MBZ-Cの濃度と同じパターンに従った(
図3のAおよびB)。MBZ-NH
2は、血漿中のMBZ-OHよりも高いレベルを示し(
図3のA)、AUC
0-24hは、5,781h*ng/mlのMBZ-OH(
図6のA)と比較して、10,516h*ng/mlであった。特に、逆のパターンでは、MBZ-NH
2は、C
maxおよびAUC
0-24hに関して、脳のMBZ-OHよりもずっと低いレベルで測定された(
図3のBおよび
図6のA)。興味深いことに、GL261神経膠腫において、MBZ-NH
2は、対側脳より有意に高いレベルに達した(
図3のC)。MBZ代謝産物の抗腫瘍作用を解明するために、本発明者らは、GL261細胞におけるMBZ、MBZ-OHおよびMBZ-NH
2のIC
50を比較し、MBZ-NH
2がin vitroで細胞毒性が最も低いMBZの誘導体であると判定した(
図3のD)。
【0047】
(実施例5)
MBZとエラクリダールの併用
腫瘍および周囲脳組織において十分な治療濃度を達成することは、ほぼ全ての脳がん治療が直面する重要な課題である。経口投与から4時間後、本発明者らは、MBZ-C脳濃度が2,016ng/g(7.1μMに相当)に達することを見出し(
図6のA)、それは培養神経膠腫および髄芽細胞腫細胞(0.11〜1μM)のIC
50よりもはるかに高く、in vitroで4.3μMのVEGFR2キナーゼを用いたMBZ阻害IC
50よりも高かった(3、4)。比較的高い脳濃度は、脳腫瘍モデルにおけるMBZの有効性を説明するのに役立つかもしれない。次に、本発明者らは、MBZの脳分布のさらなる増加が、治療効果を高める可能性があるため望ましいと推論した。純粋な機械的障害の他に、BBBは、P-糖タンパク質(P-gp)などの、薬剤侵入を制限するための能動的排出機構を採用する。エラクリダール(ELD)は、P-gpならびに乳がん耐性タンパク質(BCRP)を阻害する強力な第3世代阻害剤であり、エラクリダールの同時投与はいくつかの薬物の脳内浸透を増加させた(15、19)。本発明者らはまず、GL261マウス神経膠腫細胞におけるエラクリダールの細胞毒性を調べ、IC
50を5.8μMと決定した(
図4のA)。エラクリダールを0.25μMのMBZと併用すると、in vitroで細胞毒性がわずかに増加した(
図4のB)。MBZ-Cの2時間前の50mg/kgのエラクリダールの経口投与は、AUC
0-8hに関してMBZの脳濃度を有意に変化はさせず、一方で2.5、4および8時間のB/P比の平均は、0.75から1.03にわずかに上昇したが、これは、統計学的に有意ではなかった(
図6のBおよび
図4のC)。興味深いことに、これは、エラクリダールとMBZ-Cとの併用で処置した場合、B/P比が脳内で0.12から0.30に上昇するとともに、MBZ-NH
2の有意な増加を伴う(
図6のB)。
【0048】
(実施例6)
エラクリダールとの併用により、MBZの治療が改善された
エラクリダールとMBZの併用療法は、GL261同系神経膠腫およびD425異種移植髄芽腫モデルにおける生存利益を増加させた(
図5A〜
図5D)。これは、50mg/kgの標準MBZ(MBZ-C)投与計画に、7日または14日の50mg/kgエラクリダール処置を加えることによって達成された。具体的には、GL261において、併用療法は、治療期間の長さに依存して、平均生存期間を92.5および110.5日に改善し、これは、MBZ単独の53日ならびに29.5日(対照)および34日(エラクリダール単独)から急激な増加である(
図5B)。同様に、同所性D425髄芽腫異種移植モデルでは、エラクリダールとMBZとの併用により、平均生存期間が77日に増加した(
図5D)。これは、53日間の生存期間のMBZ単独での治療、およびこの特定の動物モデルにおいて9日間のわずかな生存利益を示したエラクリダール単独での治療からの有意な改善である。
【0049】
エラクリダールとMBZでの長期の治療経過が試みられたが、重度の体重減少および死亡率などの毒性増加のため、これらの研究を制限した(データは示さず)。
【0050】
参考文献
引用された各参考文献の開示は、明示的に本明細書に組み込まれる。
1. Bai RY, Staedtke V, Riggins GJ. Molecular targeting of glioblastoma: Drug discovery and therapies. Trends Mol Med 2011;17: 301-12.
2. Chico LK, Van Eldik LJ, Watterson DM. Targeting protein kinases in central nervous system disorders. Nat Rev Drug Discov 2009;8: 892-909.
3. Bai RY, Staedtke V, Aprhys CM, Gallia GL, Riggins GJ. Antiparasitic mebendazole shows survival benefit in 2 preclinical models of glioblastoma multiforme. Neuro Oncol 2011;13: 974-82.
4. Bai RY, Staedtke V, Rudin CM, Bunz F, Riggins GJ. Effective treatment of diverse medulloblastoma models with mebendazole and its impact on tumor angiogenesis. Neuro Oncol 2014, Sep 24;Epub ahead of print.
5. Doudican N, Rodriguez A, Osman I, Orlow SJ. Mebendazole induces apoptosis via Bcl-2 inactivation in chemoresistant melanoma cells. Mol Cancer Res 2008;6: 1308-15.
6. Doudican NA, Byron SA, Pollock PM, Orlow SJ. XIAP downregulation accompanies mebendazole growth inhibition in melanoma xenografts. Anticancer Drugs 2013;24: 181-8.
7. Dakshanamurthy S, Issa NT, Assefnia S, et al. Predicting new indications for approved drugs using a proteochemometric method. J Med Chem 2012;55: 6832-48.
8. Nygren P, Fryknas M, Agerup B, Larsson R. Repositioning of the anthelmintic drug mebendazole for the treatment for colon cancer. J Cancer Res Clin Oncol 2013;139: 2133-40.
9. Liebenberg W, Dekker TG, Lotter AP, de Villiers MM. Identification of the mebendazole polymorphic form present in raw materials and tablets available in South Africa. Drug Dev Ind Pharm 1998;24: 485-8.
10. Rodriguez-Caabeiro F, Criado-Fornelio A, Jimenez-Gonzalez A, et al. Experimental chemotherapy and toxicity in mice of three mebendazole polymorphic forms. Chemotherapy 1987;33: 266-71.
11. Swanepoel E, Liebenberg W, de Villiers MM. Quality evaluation of generic drugs by dissolution test: changing the USP dissolution medium to distinguish between active and non-active mebendazole polymorphs. Eur J Pharm Biopharm 2003;55: 345-9.
12. Charoenlarp P, Waikagul J, Muennoo C, Srinophakun S, Kitayaporn D. Efficacy of single-dose mebendazole, polymorphic forms A and C, in the treatment of hookworm and Trichuris infections. Southeast Asian J Trop Med Public Health 1993;24: 712-6.
13. Brits M, Liebenberg W, de Villiers MM. Characterization of polymorph transformations that decrease the stability of tablets containing the WHO essential drug mebendazole. J Pharm Sci 2010;99: 1138-51.
14. Bai RY, Staedtke V, Lidov HG, Eberhart CG, Riggins GJ. OTX2 Represses Myogenic and Neuronal Differentiation in Medulloblastoma Cells. Cancer Res 2012;72: 5988-6001.
15. Sane R, Agarwal S, Elmquist WF. Brain distribution and bioavailability of elacridar after different routes of administration in the mouse. Drug Metab Dispos 2012;40: 1612-9.
16. DiResta GR, Lee J, Lau N, Ali F, Galicich JH, Arbit E. Measurement of brain tissue density using pycnometry. Acta Neurochir Suppl (Wien) 1990;51: 34-6.
17. Bailer AJ. Testing for the equality of area under the curves when using destructive measurement techniques. J Pharmacokinet Biopharm 1988;16: 303-9.
18. Yuan J. Estimation of variance for AUC in animal studies. J Pharm Sci 1993;82: 761-3.
19. Werle M, Takeuchi H, Bernkop-Schnurch A. New-generation efflux pump inhibitors. Expert Rev Clin Pharmacol 2008;1: 429-40.
20. Dayan AD. Albendazole, mebendazole and praziquantel. Review of non-clinical toxicity and pharmacokinetics. Acta Trop 2003;86: 141-59.
21. Zhou Q, Gallo JM. Differential effect of sunitinib on the distribution of temozolomide in an orthotopic glioma model. Neuro Oncol 2009;11: 301-10.
22. Ostermann S, Csajka C, Buclin T, et al. Plasma and cerebrospinal fluid population pharmacokinetics of temozolomide in malignant glioma patients. Clin Cancer Res 2004;10: 3728-36.
23. Redzic Z. Molecular biology of the blood-brain and the blood-cerebrospinal fluid barriers: similarities and differences. Fluids Barriers CNS 2011;8: 3.
24. Shukla S, Ohnuma S, Ambudkar SV. Improving cancer chemotherapy with modulators of ABC drug transporters. Curr Drug Targets 2011;12: 621-30.
25. Tang SC, Lagas JS, Lankheet NA, et al. Brain accumulation of sunitinib is restricted by P-glycoprotein (ABCB1) and breast cancer resistance protein (ABCG2) and can be enhanced by oral elacridar and sunitinib coadministration. Int J Cancer 2012;130: 223-33.
26. Minocha M, Khurana V, Qin B, Pal D, Mitra AK. Enhanced brain accumulation of pazopanib by modulating P-gp and Bcrp1 mediated efflux with canertinib or erlotinib. Int J Pharm 2012;436: 127-34.
27. Agarwal S, Manchanda P, Vogelbaum MA, Ohlfest JR, Elmquist WF. Function of the blood-brain barrier and restriction of drug delivery to invasive glioma cells: findings in an orthotopic rat xenograft model of glioma. Drug Metab Dispos 2013;41: 33-9.
28. Tang SC, Nguyen LN, Sparidans RW, Wagenaar E, Beijnen JH, Schinkel AH. Increased oral availability and brain accumulation of the ALK inhibitor crizotinib by coadministration of the P-glycoprotein (ABCB1) and breast cancer resistance protein (ABCG2) inhibitor elacridar. Int J Cancer 2014;134: 1484-94.