Polymer conjugation of drugs using polyethylene glycol and poly[N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide]

The usage of polymer conjugation to modulate the biopharmaceutical behavior of both protein drugs as well as small molecule drugs is discussed. Emphasis has been given to polyethylene glycol (PEG) and poly[N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide] (PHPMA) but also other polymers are looked into. Drug products on the market as well as drug candidates in clinical trials are used as examples when reviewing different polymers. The material is looked upon from a biopharmaceutical point of view. In the experimental part a polymer-drug conjugate for the treatment of ovarian cancer is synthesized and characterized. The conjugate has a HPMA polymer backbone with the anticancer drug gemcitabine attached through enzymatically labile Gly-Phe-Leu-Gly linkers. The conjugate is expected to target passively and actively to cancer tissue. The enhanced permeation and retention effect is responsible for the passive targeting, while Fab' fragments of OV-TL16 monoclonal antibodies provide the active targeting of the copolymer conjugate. In vitro cytotoxicity studies of a PHPMA-gemcitabine conjugate (without active targeting) was carried out on two ovarian cancer cell lines, A2780S and A2780AD. The IC50 values of the conjugate was shown to be 50.6 nM and 14.3 nM for A2780S and A2780AD, respectively. The corresponding IC50 values for free gemcitabine were 7.0 nM for the A2780S cell line and 3.9 nM for A2780AD cells. A preliminary in vivo efficacy study in mice with subcutaneous A2780AD tumor xenografts showed that a PHMA-gemcitabine conjugate given at a dose of 15 mg/kg (gemcitabine equivalence) was able to shrink the tumor volume by 50 % while only inducing minor body weight loss.Avhandlingen behandlar användningen av polymerkonjugering för att förändra biofarmaceutiska egenskaper hos både terapeutiska proteiner och småmolekylära läkemedel. Tyngdpunkten ligger på polyetylenglykol (PEG) och poly[N-(2-hydroxipropyl)metakrylamid] (PHPMA) men även andra polymerer tas upp. Både läkemedelsprodukter på marknaden och läkemedelskandidater i kliniska prövningar används som exempel när polymererna granskas. Materialet behandlas ur ett biofarmaceutiskt synsätt. I den experimentella delen syntetiseras och karakteriseras ett polymer-läkemedelskonjugat för behandlingen av äggstockscancer. Konjugatet består av en HPMA polymerkedja där anticancer läkemedlet gemcitabin är fäst via enzymatiskt nedbrytbara Gly-Phe-Leu-Gly länkar. Konjugatet förväntas målrikta sig både aktivt och passivt mot cancervävnad. Den utökade permeations och retentions effekten (på engelska: enhanced permeation and retention effect) hjälper till att passivt målsöka konjugatet medan fästa Fab' fragment från OV-TL16 monoklonala antikroppar förväntas aktivt kunna målsöka sampolymer konjugatet mot cancervävnad. In vitro cytotoxicitets studier av en PHPMA-gemcitabin sampolymer (utan aktiv målsökare) utfördes på de två humana äggstockscancer celllinjerna A2780S och A2780AD. IC50 värdena för konjugatet var 50,6 nM för A2780S och 14,3 nM för A2780AD. Motsvarande IC50 värden för obundet gemcitabin var 7,0 nM för A2780S och 3,9 nM för A2780AD. En preliminär in vivo effektivitets studie utfördes på möss med subkutana A2780AD tumörer. I studien kunde ett PHPMA-gemcitabin sampolymer konjugat som gavs intravenöst i en dos motsvarande 15 mg/kg gemcitabin minska tumörvolymen med 50 %. Denna dosering orsakade endast en mindre viktminskning