JP7246730B2 - 核酸送達用組成物及び核酸含有組成物 - Google Patents
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Description
しかし、siRNA等の核酸は、血中で容易に分解され、不安定であるため、これらを核酸医薬として幅広い疾患に適用するために、血中投与が可能であり、全身投与によって標的組織に効率よく送達する方法の開発が求められている。
その後、本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意努力した結果、MPEG-PCLにペプチドをコンジュゲーションするのではなく、脂溶性基を有する正電荷のペプチドとsiRNAの静電相互作用複合体をミセル内部に非共有結合的に内包することで、細胞毒性を示すことなく、核酸分子の良好な細胞内導入効果を発揮し、インビボにおいて高い治療効果が得られることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
2.前記ペプチドが、直接又は結合基を介して脂溶性基を含有する、1.に記載の核酸送達用組成物。
3.前記脂溶性基が、置換基を有していてもよい(C4~C30)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい(C4~C30)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基、及び置換基を有していてもよい(C7~C30)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基からなる群より選択される基である、2.に記載の核酸送達用組成物。
4.前記ペプチドが、さらにヒスチジンを含有する、1.から3.の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
5.前記ペプチドが、アルギニン及びヒスチジンを含有する、1.から4.の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
6.前記ペプチドにおいて、アルギニン残基及びヒスチジン残基の合計数が、ペプチド全残基の合計数に対し、50~100%である、5.に記載の核酸送達用組成物。
8.前記ブロック型コポリマーが、ポリエチレングリコール-ポリ(ε-カプロラクトン)である、1.から7.の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
9.前記ブロック型コポリマーと前記ペプチドが粒子を形成している、1.から8.のいずれか1つに記載の核酸送達用組成物。
10.前記粒子の粒径が、50nm以下である、9.に記載の核酸送達用組成物。
13.9.又は10.に記載の核酸送達用組成物が核酸を含有する核酸含有組成物で
あって、前記核酸が、ブロック型コポリマーとペプチドと共に粒子を形成している、核酸含有組成物。
14.前記粒子の粒径が、50nm以下である、13.に記載の核酸含有組成物。
15.前記核酸が、RNA干渉を利用したRNA又はアンチセンス核酸である、12.から14.のいずれか1つに記載の核酸含有組成物。
16.前記核酸が、siRNA又はmiRNAである、12.から15.のいずれか1つに記載の核酸含有組成物。
19.前記1.から10.の何れか1つに記載の核酸送達用組成物を含む、核酸送達用キット。
20.ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーを含有する第1の組成物と、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を含有する4~30残基のペプチドを含有する第2の組成物とを含有する、核酸送達用キット。
21.前記12.から16.及び18.の何れか1つに記載の核酸含有組成物を有効成分として含む、医薬組成物。
尚、本発明中「n-」はノルマル、「i-」はイソ、「s-」はセカンダリー、「t-」はターシャリーを意味する。
「由来する基」とは、対象となる分子から任意の位置の水素原子を取り除いた基を意味する。
本明細書において(Ca~Cb)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基は、炭素原子数がa~b個よりなる、前記直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基であり、前記直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基の例から、各々の指定の炭素原子数の範囲で選択される。
本明細書において(Ca~Cb)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基は、炭素原子数がa~b個よりなる、前記直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基であり、前記直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基の例から、各々の指定の炭素原子数の範囲で選択される。
炭素環アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
複素環アリール基は、環を構成する原子中に、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される1乃至5個のヘテロ原子を含有する、単環系又は縮合環系のアリール基を意味し、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、キノリル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、トリアゾリル基、チエニル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、インドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、イミダゾピリジル基等が挙げられる。
本明細書において(Ca~Cb)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基は、炭素原子数がa~b個よりなる、前記直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基であり、前記直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基の例から、各々の指定の炭素原子数の範囲で選択される。
本明細書において(Ca~Cb)のアルコキシ基は、炭素原子数がa~b個よりなる、前記アルコキシ基であり、前記アルコキシ基の例から、各々の指定の炭素原子数の範囲で選択される。
アラルキルチオ基は、前記直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基が、チオ基に結合した基を意味し、具体的に(C7~C8)のアラルキルチオ基は、前記(C7~C8)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基が、チオ基に結合した基を意味し、例えば、ベンジルチオ基、フェネチルチオ基等が挙げられる。
アラルキルスルフィニル基は、前記直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基が、スルフィニル基に結合した基を意味し、具体的に(C7~C8)のアラルキルスルフィニル基は、前記(C7~C8)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基が、スルフィニル基に結合した基を意味し、例えば、ベンジルスルフィニル基、フェネチルスルフィニル基等が挙げられる。
アラルキルスルホニル基は、前記直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基が、スルホニル基に結合した基を意味し、具体的に(C7~C8)のアラルキルスルホニル基は、前記(C7~C8)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基が、スルホニル基に結合した基を意味し、例えば、ベンジルスルホニル基、フェネチルスルホニル基等が挙げられる。
ジアルキルアミノ基は、同一又は異なる2つの前記の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が、アミノ基に結合した基を意味し、具体的に(C2~C20)のジアルキルアミノ基は、同一又は異なる2つの前記(C1~C10)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が、アミノ基に結合した基である。例えばジメチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、N-メチル-N-シクロヘキシルアミノ基等が挙げられる。
ジアリールアミノ基は、同一又は異なる2つの前記アリール基が、アミノ基に結合した基を意味し、例えば、ジ(炭素環アリール)アミノ基、ジ(複素環アリール)アミノ基又はN-(炭素環アリール)-N-(複素環アリール)アミノ基であり、特には、ジフェニルアミノ基、N-フェニル-N-ピリジルアミノ基等が挙げられる。
アラルキルオキシカルボニル基は、前記のアラルキルオキシ基が、カルボニル基に結合した基を意味し、具体的に(C8~C9)のアラルキルオキシカルボニル基は、前記(C7~C8)のアラルキルオキシ基が、カルボニル基に結合した基を意味し、例えば、ベンジルオキシカルボニル基等が挙げられる。
アルコキシカルボニルオキシ基は、前記のアルコキシカルボニル基がオキシ基に結合した基を意味し、具体的に(C2~C9)のアルコキシカルボニルオキシ基は、前記(C2~C9)のアルコキシカルボニル基がオキシ基に結合した基を意味し、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、t-ブトキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシカルボニルオキシ基は、前記のアラルキルオキシカルボニル基がオキシ基に結合した基を意味し、具体的に(C8~C9)のアラルキルオキシカルボニルオキシ基は、前記(C8~C9)のアラルキルオキシカルボニル基がオキシ基に結合した基を意味し、例えば、ベンジルオキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシカルボニルアミノ基は、前記アラルキルオキシカルボニル基がアミノ基に結合した基を意味し、具体的に(C8~C9)のアラルキルオキシカルボニルアミノ基は、前記(C8~C9)のアラルキルオキシカルボニル基がアミノ基に結合した基を意味し、例えば、ベンジルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。
アリールスルホニルアミノ基は、前記アリールスルホニル基がアミノ基に結合した基を意味し、例えば、炭素環アリールスルホニルアミノ基又は複素環アリールスルホニルアミノ基であり、特には、ベンゼンスルホニルアミノ基、ピリジルスルホニルアミノ基等が挙げられる。
置換基を有するスルファモイル基は、前記モノアルキルアミノ基(例えば、前記(C1~C10)のモノアルキルアミノ基)、前記ジアルキルアミノ基(例えば、前記(C2~C20)のジアルキルアミノ基)、前記環状アミノ基、前記モノアリールアミノ基又は前記ジアリールアミノ基が、スルホニル基に結合した基を意味し、例えば、ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基等が挙げられる。
置換基を有するカルバモイルオキシ基としては、置換基を有する前記カルバモイル基が、オキシ基に結合した基を意味し、例えば、ジメチルカルバモイルオキシ基、フェニルカルバモイルオキシ基等が挙げられる。
置換基を有するスルファモイルアミノ基は、置換基を有する前記スルファモイル基が、アミノ基、前記モノアルキルアミノ基(例えば、前記(C1~C10)のモノアルキルアミノ基等)、又は前記モノアリールアミノ基の窒素原子に結合した基を意味し、例えば、ジメチルスルファモイルアミノ基等が挙げられる。
置換基を有するウレイド基は、置換基を有する前記カルバモイル基が、アミノ基、前記モノアルキルアミノ基(例えば、前記(C1~C10)のモノアルキルアミノ基等)、又は前記モノアリールアミノ基の窒素原子に結合した基を意味し、例えば、トリメチルウレイド基、1-メチル-3-フェニル-ウレイド基等が挙げられる。
本発明は、ポリエチレングリコールセグメントと、疎水性ポリエステルセグメントのブロック型コポリマーを用いる。
糖としては、アシアロ糖タンパク質受容体と相互作用を有する糖誘導体が挙げられる。「アシアロ糖タンパク質受容体」は肝臓細胞表面に存在し、アシアロ糖タンパク質のガラクトース残基を認識して、その分子を細胞内に取り込み分解する作用を持つ。「アシアロ糖タンパク質受容体と相互作用する糖誘導体」は、ガラクトース残基と類似した構造を持ち、アシアロ糖タンパク質受容体との相互作用により細胞内に取り込まれる化合物が好ましく、例えば、GalNac(N-アセチルガラクトサミン)誘導体、ガラクトース誘導体及びラクトース誘導体が挙げられる。
また、脳に特異性高く効率的に送達する観点では、糖(例えば、グルコース、スクロース等)が挙げられる。また、がん組織に特異性高く効率的に送達する観点では、葉酸やペプチド(例えば、アルギニン-グリシン-アスパラギン酸配列を含有する環状ペプチド等)が挙げられる。また、各臓器の細胞表面にある各種タンパク質に相互作用することにより、当該臓器に特異性高く効率的に送達できるという観点では、受容体のリガンド、抗体、それらの断片のペプチド又はタンパク質が挙げられる。
疎水性ポリエステルセグメント(例えば、上記ポリ(ε-カプロラクトン)、ポリ乳酸及びポリ(乳酸-グリコール酸コポリマー))の平均分子量は、例えば500~30,000であり、好ましくは1,000~10,000であり、より好ましくは1,000~8,000であり、さらに好ましくは、1,000~7,000であり、さらにより好ましくは1,000~3,000である。
その他の態様として、ポリ乳酸の平均分子量は、好ましくは、4,000~6,000である。ポリ(乳酸-グリコール酸コポリマー)の平均分子量は、好ましくは、6,000~8,000である。
本発明のブロック型コポリマーは、公知の方法により製造することができる。
例えば、ポリエチレングリコールセグメントと、疎水性ポリエステルセグメントを、適切な結合様式により結合させる方法で製造することができる。また、ポリエチレングリコールセグメントの末端ヒドロキシ基を開始点とし、環状エステルモノマーとの開環重合により、逐次重合反応させてブロック型コポリマーを調製してもよい。好ましくは、ポリエチレングリコールセグメントの末端ヒドロキシ基を開始点とし、環状エステルモノマーとの開環重合により、逐次重合反応させてブロック型コポリマーを調製する。ポリエチレングリコールセグメントに対する環状エステルモノマーの仕込み比を変化させることにより、各ユニットの種々の平均分子量(重合度)を有する共重合体を得ることが可能である。環状エステルモノマーとしてε-カプロラクトンを用いることで、ポリエチレングリコール-ポリ(ε-カプロラクトン)が製造され、ジラクチドを用いることで、ポリエチレングリコール-ポリ乳酸が製造される。ジラクチド及びグリコリドを用いることで、ポリエチレングリコール-ポリ(乳酸-グリコール酸コポリマー)が製造される。具体的な製造方法としては、例えば、バイオマテリアルズ,24巻,3563-3570頁(2003年)、バイオマテリアルズ,26巻,2121-2128頁(2005年)、インターナショナル ジャーナル オブ ファーマシューティクス,182巻,187-197頁(1999年)などを参照できる。
本発明は、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つを含有する4~30残基のペプチドを用いる。
該ペプチドの結合様式はペプチド結合であり、α結合体であってもβ結合体であってもよく、その混合物であってもよい。該ペプチドを構成するアミノ酸残基としては、天然アミノ酸又は非天然アミノ酸であってもよく、L体、D体のいずれでも特に限定されずに用いることができる。
前記ペプチドが含有する脂溶性基は、脂溶性の基であれば、特に限定されないが、例えば、置換基を有していてもよい(C4~C30)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい(C4~C30)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基及び置換基を有していてもよい(C7~C30)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基から選択され、好ましくは、置換基を有していてもよい(C8~C20)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい(C8~C20)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基及び置換基を有していてもよい(C8~C20)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基から選択される。また、別の形態として、前記脂溶性基は、好ましくはコレステロールに由来する基及び脂溶性ビタミンに由来する基から選択される。
例えば、ハロゲン原子で置換されたアルコキシ基としては、ハロゲン原子で置換された(C1~C8)のアルコキシ基が挙げられ、その具体例としては、トリフルオロメトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基等が挙げられる。
例えば、ハロゲン原子で置換されたアルコキシカルボニルオキシ基としては、ハロゲン原子で置換された(C2~C9)のアルコキシカルボニルオキシ基が挙げられ、その具体例としては、トリフルオロメトキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
適切な結合基としては、-CO-、-O-CO-、-NH-CO-、-NH-(CH2)α-CO-、-NH-(CH2)α-NHCO-、-NH-(CH2)α-OCO-、-O-(CH2)α-CO-、-O-(CH2)α-NHCO-、-O-(CH2)α-OCO-及び-NH-(CH2)2-SS-(CH2)2-NHCO-等が挙げられる。ここで、αは1~12の整数であり、好ましくは4~12の整数であり、より好ましくは6~12の整数である。
適切な結合基は、特に好ましくは、-CO-である。
適切な結合基としては、オキシ基、アミノ基又はチオ基が好ましい。前記結合基としてオキシ基(酸素原子)を用いる場合、前記脂溶性基である置換基を有していてもよい(C4~C30)のアルキル基、置換基を有していてもよい(C4~C30)のアルケニル基又は置換基を有していてもよい(C7~C30)のアラルキル基は、エステル結合の様式にて前記ペプチドに結合する。また、前記結合基としてアミノ基を用いる場合、前記アルキル基、前記アルケニル基、又は前記アラルキル基は、アミド結合の様式にて前記ペプチドに結合する。前記結合基としてチオ基(硫黄原子)を用いる場合、前記アルキル基、前記アルケニル基、又は前記アラルキル基は、チオエステル結合の様式にて前記ペプチドに結合する。
また、C末端カルボニル基への別の適切な結合基としては、-NH-(CH2)α-NH-、-NH-(CH2)α-O-、-O-(CH2)α-NH-、-O-(CH2)α-O-及び-NH-(CH2)2-SS-(CH2)2-NH-等が挙げられる。ここで、αは1~12の整数であり、好ましくは4~12の整数であり、特に好ましくは6~12の整数である。
脂溶性基がコレステロールに由来する基又は脂溶性ビタミンに由来する基である場合の別の形態としては、コレステロール又は脂溶性ビタミンのヒドロキシ基から水素原子を取り除いた部分と、前記ペプチドN末端アミノ基とで、-CO-、-(CH2)α-CO-、-(CH2)α-NHCO-、-(CH2)α-OCO-、-(CH2)2-SS-(CH2)2-NHCO-等の結合基を介して結合することが好ましい。ここで、αは1~12の整数であり、好ましくは4~12の整数であり、特に好ましくは6~12の整数である。
該ペプチドは、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つを含有する。アルギニン及びリジンは中性条件下で正電荷を帯びているため、静電相互作用により負電荷を持つ核酸と複合体を形成することが出来る。さらに、アルギニンはグアニジンユニットを有することによって、細胞膜あるいはエンドソームなどのオルガネラ膜との相互作用により核酸送達の効率を向上できるため、該ペプチドは、少なくとも1つのアルギニンを有することが好ましい。
この様なペプチドの好ましい配列例として、N末端から
システイン-ヒスチジン-ヒスチジン-アルギニン-アルギニン-アルギニン-アルギニン-ヒスチジン-ヒスチジン-システイン(配列番号18)、
システイン-ヒスチジン-ヒスチジン-アルギニン-アルギニン(配列番号25)、
ヒスチジン-ヒスチジン-アルギニン-アルギニン-アルギニン-アルギニン-ヒスチジン-ヒスチジン(配列番号26)、
ヒスチジン-ヒスチジン-ヒスチジン-ヒスチジン-アルギニン-アルギニン-アルギニン-アルギニン(配列番号27)、
アルギニン-アルギニン-アルギニン-アルギニン-ヒスチジン-ヒスチジン-ヒスチジン-ヒスチジン(配列番号28)等が挙げられる。
アルギニン及びヒスチジン、
アルギニン、ヒスチジン及びシステイン、
又は、リジン、ヒスチジン及びシステインであり、
さらに好ましくは、アルギニン、ヒスチジン及びシステインである。
ペプチドの合成法は、多くの方法が知られている。例えば、ペプチド固相合成は、日本化学会編「第5版実験化学講座 16」(丸善,2005年、283-326頁)等に記載されている。本発明のペプチドは、例えば上記文献に記載の公知の方法を用いて合成できる。
脂溶性基が直接N末端と結合したペプチドは、ペプチドの末端アミノ基と、アルデヒド基やケトン基、適切な脱離基(ハロゲン、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基など)、エポキシ基等を有する、前記脂溶性基に対応する化合物とを既知のN-アルキル化条件などにより反応させることで製造できる。
前記脂溶性基が、ペプチドのN末端アミノ基と、結合基を介して結合したペプチドは、末端アミノ基と、カルボン酸、エステル、活性エステル(N-ヒドロキシスクシンイミド化等)、酸クロリド、活性化炭酸ジエステル(4-ニトロフェニル化炭酸ジエステル等)、イソシアネート等を有する、対応する脂溶性基を有する化合物とを既知のN-カルボニル化条件などにより反応させることで製造できる。
脂溶性基が直接C末端と結合したペプチドは、ペプチドの末端カルボン酸を、酸クロリド、酸無水物、エステルへ変換し、該酸クロリド、酸無水物、エステルを、対応する脂溶性基を有する有機金属化合物等(例えば、グリニヤール反応剤、有機リチウム化合物、有機亜鉛化合物等)とを既知のケトン化反応条件などにより反応させることで製造できる。
脂溶性基が、ペプチドのC末端カルボキシ基と、結合基を介して結合したペプチドは、ペプチドの末端カルボキシ基と、アミノ基、ヒドロキシ基又はチオール基を有する、対応する脂溶性基を有する化合物とを既知の縮合反応により反応することで製造できる。また、ペプチドの末端カルボキシ基をエステル、活性エステル(N-ヒドロキシスクシンイミド化等)、酸クロリド等へ変換した基質を用いて、既知の縮合反応などにより反応させることもできる。
前記、N-アルキル化条件、N-カルボニル化条件、ケトン化反応条件、縮合反応の条件の具体的な反応条件としては、例えば、{コンプリヘンシブ オーガニック トランスフォーメーションズ セカンド エディション(Comprehensive Organic Transformations Second Edition)1999年、ジョン ウィリー アンド サンズ(John Wiley & Sons, INC.)}等を参照することができる。これら既知の文献に記載の方法、それに準じた方法、又はこれらと常法とを組み合わせることにより本発明のペプチドを製造することができる。
本発明の核酸送達用組成物は、ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーと、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つを含有する4~30残基のペプチドを含有する。前記ブロック型コポリマーと前記ペプチドの好ましい態様は、上述の通りである。
前記ブロック型コポリマーと前記ペプチドとは、粒子を形成することが好ましく、その粒子径は、100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましく、30nm以下が特に好ましい。ブロック型コポリマーの疎水性ポリエステルセグメントと、前記ペプチドの脂溶性基とが、疎水性相互作用により会合することにより、ミセル粒子が形成されると考えられる。
本発明の核酸送達用組成物の作製法は、特に限定されないが、50nm程度以下の粒子径の粒子を含む核酸送達用組成物又は核酸含有組成物が高い再現性で作製できるという観点で、以下の方法で作製することが好ましい。まず、前記ブロック型コポリマーを水溶性有機溶剤に溶解し、ブロック型コポリマーの溶液を調製する。別途、前記ペプチドを水に溶解し、ペプチドの水溶液を調製し、これを前記ブロック型コポリマーの水溶性有機溶剤溶液と混合する。この混合溶液から、有機溶剤を除去することで、該核酸送達用組成物が水分散液の形態で作製される。作製された核酸送達用組成物の溶液に、更に希釈、撹拌、超音波照射、透析、濃縮等の操作を適宜実施してもよい。
水としては、水、生理食塩水、グルコース水溶液、リン酸緩衝生理食塩水[PBS]や4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸[HEPES]等の緩衝液等を用いることができる。
また、各成分の溶液及びそれら混合液のpHは、粒子形成能を阻害しない範囲で適宜調整することが可能である。pHは好ましくは5~9、より好ましくは6.5~8.0であり、さらに好ましくは7.0~8.0である。pHの調整は、溶媒として緩衝液を使用することで、容易に行うことができる。各成分の溶液、及びそれら混合液の緩衝液の塩の濃度は、粒子形成能を阻害しない限り適宜調整することが可能であるが、好ましくは1mM~300mM、より好ましくは5mM~150mMである。
前記調製方法において、混合液を静置することにより平衡化する時間を設けてもよい。具体的には、例えば0℃~60℃で、0.1~50時間静置されることが好ましい。
本発明は、ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーを含有する第1の組成物と、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つを含有する4~30残基のペプチドを含有する第2の組成物を一体に包装したキットを包含する。該キットは、前記第1の組成物と前記第2の組成物とを混合して、前記核酸送達用組成物を作製する方法が記載された添付文書を含んでいてもよい。該ブロック型コポリマーと該ペプチドの含有比率は、核酸送達用組成物と同様である。該ブロック型コポリマーと該ペプチドは、前記添加剤や溶剤と共に充填されていて良い。
本発明は、前記ブロック型コポリマーと前記ペプチドからなる核酸送達用組成物に、核酸を含有させた核酸含有組成物を包含する。該核酸含有組成物は、その核酸分子を標的組織に送達し、細胞内に導入することができる。本発明を用いることにより、生理活性を有する核酸を、生体内の様々な核酸分解因子を回避して標的組織まで送達し、該核酸を標的細胞に導入し、エンドソームから脱出させることにより、核酸を細胞内へ放出させ、該核酸の機能を発揮させることができる。
該核酸としては、プラスミドDNA、siRNA、miRNA、アンチセンス核酸、shRNA、pre-miRNA、pri-miRNA、mRNA、デコイ核酸、リボザイム、DNAアプタマー、RNAアプタマー、DNA酵素、各種抑制遺伝子(癌抑制遺伝子等)等が挙げられ、修飾核酸も含まれる。
例えば、プラスミドDNAとしては、標的組織の細胞において所望の機能を発揮し得るものであれば良い。かかるプラスミドDNAは種々のものが知られており(例えば、マイクロバイオロジースペクトラム、2巻、6号、2014年)、核酸送達用組成物の用途に応じて所望のプラスミドDNAを選択することが可能である。
siRNA及びmiRNAとしては、RNA干渉(RNAi)を利用して目的の遺伝子発現を抑制し得るものであれば良い。RNA干渉の標的遺伝子としては、特に限定されないが、癌(腫瘍)遺伝子、抗アポトーシス遺伝子、細胞周期関連遺伝子、増殖シグナル遺伝子、転写因子遺伝子等が挙げられる。またRNAの塩基長は限定されない。
生理的条件で分解されるオリゴヌクレオチドは、生理的条件で分解されるオリゴヌクレオチド内において部分的に相補的な配列を含んでいてもよく、含んでいなくてもよいが、好ましくは、部分的に相補的な配列を含まない。そのようなオリゴヌクレオチドの例として、ホスホジエステル結合で連結された(N)k(Nは、それぞれ独立してアデノシン、ウリジン、シチジン、グアノシン、2’-デオキシアデノシン、チミジン、2’-デオキシシチジン、または2’-デオキシグアノシンであり、kは1~40の整数(繰り返し数)である)を挙げることができる。中でも、kは好ましくは3~20であり、より好ましくは4~10であり、さらに好ましくは4~7であり、さらにより好ましくは、4又は5であり、特に好ましくは4である。
アンチセンス核酸の塩基長は、例えば、8~40塩基であり、好ましくは、10~30塩基であり、より好ましくは、11~20塩基であり、さらに好ましくは、12~14塩基であり、特に好ましくは、13塩基である。前記二本鎖オリゴヌクレオチドや、アンチセンス核酸と該核酸に相補的なRNAオリゴヌクレオチド又はPNAオリゴヌクレオチドとが連結されたオリゴヌクレオチドの場合には、アンチセンスの配列を有する部分(すなわち、生理活性を有する部分)の好適な塩基長は、前記のアンチセンス核酸の塩基長と同様である。
ペプチドが脂溶性基を有する場合、アニオン性荷電体である核酸とカチオン性荷電体であるペプチドとが静電相互作用により会合し、更にブロック型コポリマーの疎水性ポリエステルセグメントとペプチドの脂溶性基部分とが疎水性相互作用により会合することで、ミセル粒子が形成されていることが好ましい。
本発明の核酸含有組成物において、N/P比は特に限定されないが、好ましくは1~100であり、より好ましくは1~50であり、さらに好ましくは5~30であり、さらにより好ましくは5~20であり、特に好ましくは、5~15であり、最も好ましくは、10である。その他の態様として、N/P比は、好ましくは、20~30である。N/P比を前記範囲内に収めることで、核酸分解酵素に対する安定性の向上と、細胞内導入率の向上の両立が可能となる。
前記水溶性有機溶剤は、核酸送達用組成物の作製法で前述した通りである。
水としては、通常、水や生理食塩水、グルコース水溶液、PBSや、HEPESの緩衝液等を用いることができる。
混合溶液から有機溶剤を除去する方法、各成分の溶液及びそれら混合液のpH、各成分の溶液調製時及びそれら混合時における温度、混合液を静置して平衡化する時間は、核酸送達用組成物の作製法で前述した通りである。
本核酸含有組成物による治療対象となる疾患としては特に限定されないが、がん(例えば肺癌、腎臓癌、脳腫瘍、肝癌、乳癌、大腸癌、神経芽細胞腫及び膀胱癌等)、循環器疾患、運動器疾患及び中枢系疾患等が挙げられる。
本発明の核酸含有組成物は、薬剤の製造において一般に使用されるその他の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、核酸送達用組成物への添加剤と同様の添加剤などが挙げられる。かかる添加剤は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意の比率で組み合わせて使用してもよい。これらその他の成分の種類や使用量等の詳細は、医薬組成物の目的、用途、使用方法等に応じて、当業者であれば適宜決定することが可能である。
以下の実施例において、ブロック型コポリマーの構造は、ポリエチレングリコールセグメント及び疎水性ポリエステルセグメントの種類と分子量を順に示して表す。例えば、分子量が2,000のモノメトキシポリエチレングリコール[MPEG]と、分子量が5,000のポリ(ε-カプロラクトン)[PCL]のブロック型コポリマーは、「MPEG-PCL(2000-5000)」と略記する。モノメトキシポリエチレングリコールとポリ(乳酸-グリコール酸)のコポリマーは、「MPEG-PLGA」、モノメトキシポリエチレングリコールとポリ乳酸のコポリマーは「MPEG-PLA」と略記する。実施例において、「MPEG-PLGA」のポリ(乳酸-グリコール酸)部分の乳酸部分、及び「MPEG-PLA」のポリ乳酸部分は、D体とL体の混合物である。
ペプチドの配列は、N末端からC末端へ順に、IUPAC-IUBガイドラインの1文字表記によって示す。例えば、N末端から、システイン-ヒスチジン-アルギニンであるペプチドの場合は、「CHR」と略記する。特に記載が無い限り、アミノ酸は天然型である。さらに、このペプチドのN末端アミノ基に、-CO-基を介してヘプタデシル基が結合している場合は、「STR-CHR」と略記する。
「FBS」はウシ胎児血清を、「FBS(+)」は前記FBSが添加されていることを、「FBS(-)」は前記FBSが添加されていないことを、「DMEM」はダルベッコ改変イーグル培地を、「PBS」はリン酸緩衝生理食塩水を、「HEPES」は4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸を、「EDTA」はエチレンジアミン四酢酸を、「LPS」はリポポリサッカライドを、「w/o型エマルジョン」は、油相に水滴が分散する油中水型のエマルジョンを意味する。
また、以下の実施例及び図1~12において、「Example」は、実施例を意味し、「Comparative」は、比較例を意味する。
ペプチドは、当業者に公知の通常の方法によって合成できる。
siRNAは、株式会社ジーンデザイン、株式会社ニッポンジーン又はコスモ・バイオ株式会社等から入手できる。尚、配列表記において、「(M)」は、その直前の塩基が2’-O-メチル化ヌクレオチドであることを意味し、「(L)」は、その直前の塩基がLNA(locked nucleic acid)を意味し、小文字のアルファベットはデオキシリボヌクレオチドを意味し、大文字のアルファベット(前記(M)付のアルファベットは除く)はリボヌクレオチドを意味し、「^」はホスホロチオエート結合を意味し、「5」は、そのヌクレオチドの塩基が5-メチルシトシンであることを意味する。核酸送達用組成物の調製に用いた核酸は以下の通りである。
Chol-siRNA(VEGF):血管内皮細胞増殖因子遺伝子を標的として設計され、センス鎖5’末端にコレステロール[Chol]が付加されており、センス鎖として、5’-CCAUGAAGCCCUGGAGUGCtt-3’(配列番号1)、アンチセンス鎖として5’-GCACUCCAGGGCUUCAUCGtt-3’(配列番号2)を用い、常法により2本鎖を形成させたsiRNAである。
siRNA(RelA):転写因子RelA遺伝子を標的として設計され、センス鎖として、5’-GGUGCAGAAAGAAGACAUUtt-3’(配列番号3)、アンチセンス鎖として5’-AAUGUCUUCUUUCUGCACCtt-3’(配列番号4)を用い、常法により2本鎖を形成させたsiRNAである。
siRNA(Plk1):ポル様キナーゼ1遺伝子を標的として設計され、センス鎖として、5’-AGAU(M)CACCCU(M)CCUU(M)AAAU(M)-3’(配列番号5)、アンチセンス鎖として5’-UAUUUAAG(M)GAGGGUGAU(M)CUUU-3’(配列番号6)を用い、常法により2本鎖を形成させたsiRNAである。
siRNA(Cont2):コントロール用として設計され、センス鎖として、5’-CUUACGCUGAGUACUUCGAtt-3’(配列番号9)、アンチセンス鎖として5’-UCGAAGUACUCAGCGUAAGtt-3’(配列番号10)を用い、常法により2本鎖を形成させたsiRNAである。
siRNA(Luc):ルシフェラーゼ遺伝子を標的として設計され、センス鎖として、5’-CUUACGCUGAGUACUUCGAtt-3’(配列番号11)、アンチセンス鎖として5’-UCGAAGUACUCAGCGUAAGtt-3’(配列番号12)を用い、常法により2本鎖を形成させたsiRNAである。
FAM-siRNA(Cont1):コントロール用として設計され、アンチセンス鎖の5’末端に蛍光標識である6-カルボキシフルオレセイン[6FAM]が付加されており、センス鎖として、5’-AUCCGCGCGAUAGUACGUAtt-3’(配列番号7)、アンチセンス鎖として5’-UACGUACUAUCGCGCGGAUtt-3’(配列番号8)を用い、常法により2本鎖を形成させたsiRNAである。
式: -P(=O)-O-(CH2)6-N(H)C(=O)-
で表される基を介して、Cholの1つのヒドロキシ基から水素原子を取り除いた部分が、結合していることを意味する。なお、式中、カルボニル基の炭素原子がCholの1つのヒドロキシ基から水素原子を取り除いた部分に結合し、リン原子は、5’末端のヒドロキシ基から水素原子を取り除いた部分に結合する。
また、アンチセンス鎖5’末端への6FAMの付加は、5’末端のヒドロキシ基から水素原子を取り除いた部分に、
式: -P(=O)-O-(CH2)6-N(H)-
で表される基を介して、6FAMの1つのカルボキシ基からヒドロキシ基を取り除いた部分が、結合していることを意味する。なお、式中、窒素原子が6FAMの1つのカルボキシ基からヒドロキシ基を取り除いた部分に結合し、リン原子は、5’末端のヒドロキシ基から水素原子を取り除いた部分に結合する。
HDO(ApoB):アポリポタンパクB遺伝子を標的として設計され、アンチセンス鎖として5’-G(L)^5(L)^a^t^t^g^g^t^a^t^T(L)^5(L)^A(L)-3’(配列番号22)、センスとして5’-U(M)^G(M)^A(M)^AUACCAAU^G(M)^C(M)-3’(配列番号23)を用い、常法により2本鎖を形成させた二本鎖オリゴヌクレオチド(HDO)である。
ss-HDO(ApoB):アポリポタンパクB遺伝子を標的として設計され、5’-U(M)^G(M)^A(M)^AUACCAAUGCAAAAG(L)^5(L)^a^t^t^g^g^t^a^t^T(L)^5(L)^A(L)-3’(配列番号24)であり、常法により分子内で2本鎖を形成させた、一本鎖オリゴヌクレオチドである。
HPLC条件例:
カラム:XBridge BEH C18、4.6mm×150mm、粒子径3.5μm
オーブン温度:35℃
溶媒:アセトニトリルと0.1%酢酸ナトリウム水溶液の混合溶液
アセトニトリル:0.1%酢酸ナトリウム水溶液の比率(体積比)は、5分間は、50:50とし、その後10分間は、90:10とした。
流速:1.0mL/分
検出波長:230nm
実施例1
MPEG-PCL(2000-2000)(9.6mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶解し、528μLを抜き出した(A液)。STR-CHHRRRRHHCで表される配列のペプチド(配列番号13)(4.0mg)を50mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1.6mL)に溶解して、798μL抜き出し、これに100mMジチオトレイトール(750μL)を混合した(B液)。B液にA液を混合して撹拌後、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1650μL)で希釈し、遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra、メンブレンNMWL3,000、メルクミリポア社製)を用いて、約900μLまで濃縮した。さらに、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,2400μL)による希釈と濃縮を2回繰り返し、核酸送達用組成物を得た。
上記で得られた核酸送達用組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定したところ、22nmであった。
実施例2~8
表1に記載のブロック型コポリマーとペプチド(配列番号13~17)を用いて、実施例1と同様の方法により、核酸送達用組成物を得た。得られた核酸送達用組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表1に示した。
実施例9
MPEG-PCL(2000-2000)(9.6mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶解し、52.8μLを抜き出した(A液)。STR-CHHRRRRHHCで表される配列のペプチド(配列番号13)(4.0mg)を50mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1.6mL)に溶解して、39.4μL抜き出し、これに100mMのジチオトレイトール(37.5μL)と10mMのHEPESの緩衝液(pH=7.4,77μL)を混合した(B液)。B液にA液を混合して撹拌後、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,165μL)で希釈し、遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra、メンブレンNMWL3,000、メルクミリポア社製)を用いて、約100μLまで濃縮した。さらに、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,240μL)による希釈と濃縮を2回繰り返し、核酸送達用組成物を得た。
上記で得られた核酸送達用組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定したところ、21nmであった。
実施例10
siRNA(VEGF)(150μg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,2250μL)で希釈した(C液)。実施例1にて得られた核酸送達用組成物に、C液を混合して撹拌することで、核酸含有組成物を得た。この場合は、N/P比は10である。
上記で得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定したところ、29nmであった。
実施例11~18
表2に記載のブロック型コポリマー及びペプチド(配列番号13~16)を用いて、実施例1と同様の方法により、核酸送達用組成物を得た後、該核酸送達用組成物を用い実施例10と同様の方法により、N/P比が10の核酸含有組成物を得た。得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表2に示した。
実施例19
siRNA(VEGF)の代わりにsiRNA(Cont1)を用いて、実施例10と同様の方法により、N/P比が10の核酸含有組成物を得た。
上記で得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(大塚電子、DLS-7000)を用い、動的光散乱法により質量平均粒径を測定したところ、27nmであった。
実施例20~22
siRNA(VEGF)の代わりに表3に記載のsiRNAを用いて、実施例10と同様の方法により、核酸含有組成物を得た。得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表3に示した。
実施例23~25
MPEG-PCL(2000-2000)(10mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶液した(A1液)。STR-CHHRRRRHHCで表される配列のペプチド(配列番号13)(6.5mg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1.0mL)に溶解した(B1液)。siRNA(RelA)(1.0mg)を水(1.0mL)に溶解した(C1液)。B1液とC1液を体積比1:1で混合すると、N/P比は5となる。前記体積比を2:1、4:1、又は6:1で混合すると、N/P比はそれぞれ、10、20、30となる。
下記には、N/P比は10の場合の核酸含有組成物の調製例を示す。A1液(15.6μL)をテトラヒドロフラン(44.4μL)で希釈し、全体量を60μLとした(A2液)。B1液(10μL)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,140μL)で希釈し、全体量を150μLとした(B2液)。C1液(5μL)を水(145μL)で希釈し、全体量を150μLとした(C2液)。
B2液にC2液を混合し5秒間撹拌した後、A2液を混合し撹拌した。遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra、メンブレンNMWL3,000、メルクミリポア社製)を用いて、濃縮した。さらに、水(480μL)による希釈と濃縮を3回繰り返し、核酸送達用組成物を得た。これを、水で希釈し全体量を500μLとした。
得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(大塚電子、DLS-7000)を用い、動的光散乱法により質量平均粒径を測定した結果を、表4に示した。
実施例26~27
MPEG-PCL(2000-2000)(5.0mg)をテトラヒドロフラン(1mL)に溶解し、18μL抜き出し、テトラヒドロフラン(60μL)で希釈し、全体量を78μLとした(A液)。表5に示した配列のペプチド(配列番号18~19)(5.0mg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,2.0mL)に溶解して、N/P比が10となるように抜き出し、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4)で希釈し、全体量を150μLとした(B液)。siRNA(VEGF)(50μg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1.0mL)で希釈した後、60μL抜き出し、さらに10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,90μL)で希釈し、全体量を150μLとした(C液)。
C液にB液を混合し、5秒間撹拌した後、A液を混合し撹拌した。これを10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,0.4mL)で希釈し、遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra、メンブレンNMWL3,000、メルクミリポア社製)を用いて、濃縮した。さらに、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,0.8mL)による希釈と濃縮を3回繰り返し、核酸送達用組成物を得た。これを、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4)で希釈し全体量を1.0mLとした。
得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表5に示した。
実施例28~29
siRNA(VEGF)(15μg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,225μL)で希釈した(C液)。また、Chol-siRNA(VEGF)(15.8μg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,225μL)で希釈した(D液)。実施例9にて得られた核酸送達用組成物に、C液又はD液を混合し撹拌することで、核酸含有組成物を得た。この場合は、N/P比は5である。
上記で得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表6に示した。
実施例30
実施例1のペプチドの代わりに表7のペプチド(配列番号20)を用い、実施例1と同様の方法で、核酸送達用組成物を得た。得られた核酸送達用組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表7に示した。
実施例31
実施例1の代わりに実施例30で得られた核酸送達用組成物を用いて、実施例10と同様の方法により、N/P比が10の核酸含有組成物を得た。得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定したところ、28nmであった。
実施例32~33
MPEG-PCL(2000-2000)(9.6mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶解し、52.8μLを抜き出した(A液)。STR-CHHRRRRHHCで表される配列のペプチド(配列番号13)(4.0mg)を50mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1.6mL)に溶解して、39.4μL抜き出し、これに100mMのジチオトレイトール水溶液(37.5μL)と10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,77μL)を混合した(B液)。ドセタキセル(5.0mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶解し、15.0μL又は、30.0μLを抜き出した(C液)。siRNA(VEGF)(150μg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,2250μL)で希釈した(D液)。
B液にA液とC液を順に混合し撹拌した後、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,165μL)で希釈し、遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra、メンブレンNMWL3,000、メルクミリポア社製)を用いて、約100μLまで濃縮した。さらに、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,240μL)による希釈と濃縮を2回繰り返し、ドセタキセル含有の核酸送達用組成物を得た。ここにC液を混合し撹拌することで、ドセタキセル含有の核酸含有組成物を得た。この場合は、N/P比は10である。
上記で得られたドセタキセル含有の核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果と、HPLCによる定量分析により算出したドセタキセルの内包量及び内包率を表8に示した。なお、内包率は、ドセタキセルの仕込み量(C液に含まれるドセタキセルの重量)に対する内包量を百分率で表した値である。
実施例34
MPEG-PCL(2000-2000)(9.6mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶解し、52.8μLを抜き出した(A液)。STR-CHHRRRRHHCで表される配列のペプチド(配列番号13)(4.0mg)を50mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,1.6mL)に溶解して、39.4μL抜き出し、これに100mMのジチオトレイトール水溶液(37.5μL)と10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,77μL)を混合した(B液)。ドセタキセル(5.0mg)をテトラヒドロフラン(1.0mL)に溶解し、30.0μLを抜き出した(C液)。siRNA(VEGF)(150μg)を10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,2250μL)で希釈した(D液)。
B液にA液とC液を順に混合し撹拌した後、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,165μL)で希釈し、室温下24時間静置することにより、テトラヒドロフランを自然蒸発させた。その後、遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra、メンブレンNMWL3,000、メルクミリポア社製)を用いて、約100μLまで濃縮した。さらに、10mMのHEPES緩衝液(pH=7.4,240μL)による希釈と濃縮を2回繰り返すことで、ドセタキセル含有の核酸送達用組成物を得た。ここにC液を混合し撹拌することで、ドセタキセル含有の核酸含有組成物を得た。この場合は、N/P比は10である。
上記で得られたドセタキセル含有の核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果と、HPLCによる定量分析により算出したドセタキセルの内包量及び内包率を表9に示した。
文献(International Journal of Pharmaceutics,vol.455,p.40-47,2013)を参考に、MPEG-PCL(2000-2000)と、CHHRRRRHHCで表される配列のペプチド(配列番号18)をコンジュゲーションして得られるポリマーを作製した。siRNA(Cont1)をN/P比が10となるように混合し、複合体を得た。
上記で得られた複合体を、光散乱粒子径測定装置(大塚電子、DLS-7000)を用い、動的光散乱法により質量平均粒径を測定したところ、88nmであった。
マウスマクロファージ株化様細胞RAW264.7細胞1×105 個をDMEM (含10% FBS、100 U/mLペニシリン、100μg/mLストレプトマイシン)10 mLに懸濁し、細胞培養用フラスコに播種し、37℃、5%二酸化炭素条件下にて培養した。培養したRAW264.7細胞(約80%コンフルエント)をPBSで2回洗浄後、0.25% trypsin-EDTA溶液によりフラスコから剥離させ、10% FBS含有DMEMを添加し、2×105 個/mLの細胞懸濁液とした。これを96ウェルプレートに100μLずつ播種し、24時間培養した。培地(FBS(-))90μLに培地交換し、実施例19及び比較例1で調製したサンプルを、1ウェルあたりsiRNA(Cont1)が100nMとなるように添加して(トランスフェクション)、37 ℃、5%二酸化炭素条件下で4時間培養した。細胞の生存性をCellTiter-Blue(登録商標)Cell Viability Assay(プロメガ社製)を用いて測定した。各群n=8で実施した。コントロール(水)を基準とした際の細胞生存率の平均値を、図1に示す。なお、図1中、「control」はコントロールを意味し、「Cell Viability」は、細胞生存率を意味し、エラーバーは、標準偏差を示す。
図1に示す通り、比較例1の複合体は細胞生存率が約60%であったのに対し、本発明の核酸含有組成物は約80%であり、低毒性であることが示された。
マウスマクロファージ株化様細胞RAW264.7細胞1×105 個をDMEM(含10% FBS、100U/mLペニシリン、100U/mLストレプトマイシン) 10 mLに懸濁し、細胞培養用フラスコに播種し、37℃、5%二酸化炭素条件下にて培養した。培養したRAW264.7細胞(約80%コンフルエント)をPBSで2回洗浄後、0.25%trypsin-EDTA溶液によりフラスコから剥離させ、10%FBS含有DMEMを添加し、1×105個/mLの細胞懸濁液とした。これを24ウェルプレートに100μLずつ播種し、24時間培養した。FBS(-)の培地900μLに交換し、実施例23~25と同様の方法でFAM-siRNA(Cont1)を内包した各サンプル(N/P比が10、20、30)を、1ウェルあたりFAM-siRNA(Cont1)が100nMとなるように添加して(トランスフェクション)、37℃、5%二酸化炭素条件下で6時間培養した。トランスフェクション後、細胞をPBSで2回洗浄し、0.25% trypsin-EDTA溶液を300μL加え37℃、5%二酸化炭素条件下で5分間培養した。培地(FBS(+):前記10%FBS含有DMEM)700μLを加え細胞を剥離した後、剥離した細胞懸濁液をエッペンドルフチューブに回収し、遠心分離後、上清を吸引し、PBS(1mL)で1回洗浄して遠心分離した。上清を吸引除去後、PBS(500μL)を加え、200メッシュのナイロン網でろ過し細胞懸濁液を回収した。この細胞懸濁液についてFlow Cytometry(FACS Canto、Becton Dickinson)にて測定し、細胞への取り込み効率を評価した。前方散乱光に対して側方散乱光を表示したプロット上で、細胞集団にゲートをかけ、目的細胞群のコントロールにおける蛍光強度に対する細胞数のプロットで、95%の細胞が含まれる範囲をP1領域とし、それよりも蛍光強度の強い範囲をP2領域とした。FAM-siRNA(Cont1)が細胞に取り込まれるとP2領域の細胞数が増大するため、細胞集団のP2領域に含まれる細胞の割合をFAM-siRNA(Cont1)の細胞への取り込み量の指標とした。
図2に示す通り、本発明の核酸含有組成物においては、トランスフェクション6時間で細胞内取り込みはいずれも80%を超え、細胞内導入能は十分であることが認められた。
マウスマクロファージ株化様細胞RAW264.7細胞1×105 個を(含10% FBS、100U/mLペニシリン、100U/mLストレプトマイシン) 10 mLに懸濁し、細胞培養用フラスコに播種し、37℃、5%二酸化炭素条件下にて培養した。培養したRAW264.7細胞(約80%コンフルエント)をPBSで2回洗浄後、0.25%trypsin-EDTA溶液によりフラスコから剥離させ、10%FBS含有DMEMを添加し、1×105個/mLの細胞懸濁液とした。これを24ウェルプレートに100μLずつ播種し、24時間培養した。FBS(-)の培地900μLに交換し、実施例23~25と同じ方法で調製した各サンプル(N/P比は10、20又は30)を、1ウェルあたりsiRNA(RelA)が0.5μgとなるように添加して(トランスフェクション)、37℃、5%二酸化炭素条件下で6時間培養した。トランスフェクションした細胞をPBSで2回洗浄し、培地(FBS(-))を1ウェルあたり1000μLずつ加えて37℃、5%二酸化炭素条件下で18時間培養した。さらに、PBSで2回洗浄し、培地(FBS(+):前記10%FBS含有DMEM)を1ウェルあたり900μLずつ加えて、LPS水溶液 (2μg/ml)100μLを添加し、37℃、5%二酸化炭素条件下で8時間培養した。前記LPS刺激8時間後に、培地上清を回収し、サンプルとした。使用時まで-40℃で保存した。これを原液のまま用いて腫瘍壊死因子(TNF-α)及びインターロイキン-6(IL-6)の産生量をQuantikine(登録商標)ELISA kit(R&Dシステムズ社製)によって測定した。なお、ELISAによる測定は前記キットのプロトコールに従って行った。
図3A及び図3Bに示す通り、本発明の核酸含有組成物は、LPSのみの場合とsiRNAのみの場合に比較して有意に炎症性サイトカインの産生を抑制した。
F-1:CIA(コラーゲン誘発関節炎)マウスの作製
氷冷下にて、完全フロイントアジュバント(CFA)へ、等量のII型コラーゲン溶液(2mg/mL)を滴下しながらホモジナイズしエマルジョンを調製した。同様に、不完全フロイントアジュバント(IFA)へ、等量のII型コラーゲン溶液(2mg/mL)を滴下しながらホモジナイズしエマルジョンを調製した。調製したエマルジョンは、水面に滴下しても球体を維持することでw/o型エマルジョンを形成したことを確認して実験に用いた。
8週令雄性DBA/1Jマウスを用い、CIAマウスを作製した。以下にCIA マウス作製のスケジュールを示す。-21日目に調製したII型コラーゲンとCFAから得られたエマルジョン100μLを、尾根部に皮内投与し、初回免疫誘導を行った。0日目に調製したII型コラーゲンとIFAから得られたエマルジョン100μLを同様に皮内投与し、追加で免疫誘導した。この際に、皮内投与が確実に行われたことを投与部位が白く隆起したことで確認した。
実施例24と同様の方法で作製した、siRNA(RelA)の核酸含有組成物(N/P比が20)を、上述のF-1に示したCIAマウスに対し、-1、1、5、9日目に、1個体あたりのsiRNA(RelA)の投与量が20μg/日となるように尾静脈内投与を行い、15日目まで観察した(各群n=5で実施した)。
コントロールとして、生理食塩水を尾静脈内投与した系(Non-treated CIA mice)、siRNA(RelA)を単独で尾静脈内投与した系(siRNA only)、メトトレキサート90μgを含有したメトトレキサート溶液(メトトレキサート1.08mgを75μLのNaOH水溶液(0.1M)と、生理食塩水2325μLに溶解した溶液から、200μLを使用)を腹腔内投与した系(MTX)を同時に実施した。また、コラーゲン誘発を行わない、かつ薬剤の投与を行わないDBA/1Jマウスを正常マウス群(normal mice)とした(各群n=5で実施した)。
薬理効果の指標として、後肢踝関節部位の肥厚と下記臨床スコアを用いた。
後肢踝関節部位の肥厚は、マイクロメーターを用いて測定した。初回免疫後から、週2-3回測定を行った。
臨床スコアは下記の様に算出した。
前肢:指一本が腫れるにあたって0.5ポイントを加算。前肢全体が腫れるにあたって1ポイントを加算。したがって、前肢における最大臨床スコアは3ポイントとする。
後肢:指一本が腫れるにあたって0.5ポイントを加算。後肢全体が腫れるにあたって1ポイントを加算。後肢を引きずりながら歩く行動に対し1ポイントを加算。したがって、後肢における最大臨床スコアは4.5ポイントとする。
以上より、一匹当たりの最大臨床スコアは15ポイントとなる。
図4に示す通り、未治療、siRNAのみ、MTX投与群において、後肢の肥厚の増加が認められた。一方で本発明の核酸含有組成物を投与した群においては、肥厚はほとんど確認されなかった。
図5に示す通り、未治療、siRNAのみ、MTX投与群において、臨床スコアは顕著な増加が認められた。一方で本発明の核酸含有組成物を投与した群においては、臨床スコアの増加は僅かであった。
上記15日目においてマウスを麻酔後に安楽死させ、四肢の組織を回収した。この組織は使用時まで-40℃で保存した。組織には、組織1g当たり10mLのLysis bufferを加えて、可能な限り細断し、氷冷下で均質化(ホモジナイズ)した。このホモジナイズされた懸濁液を遠心分離し、上清を回収した。この上清は使用時まで-40℃で保存した。前記上清を原液のまま用いて、組織1g当たりの、標的分子であるRelAの産生量と、炎症性のサイトカインである腫瘍壊死因子(TNF-α)、インターロイキン-6(IL-6)の産生量をQuantikine(登録商標)ELISA kit(R&Dシステムズ社製)によって測定した。なお、ELISAによる測定は前記キットのプロトコールに従って行った。各群n=5で実施した。
図6に示す通り、未治療、siRNAのみの群、MTX投与群に比較して、本発明の核酸含有組成物を投与した群はRelAの産生を顕著に抑制した。したがって、本発明の核酸含有組成物は、全身投与によって炎症部位に到達後、免疫担当細胞に取り込まれ、RNA干渉を発揮したことが示唆された。
図7及び図8に示す通り、未治療、siRNAのみ、MTX投与群に比較して、本発明の核酸含有組成物を投与した群は、TNF-α及びIL-6の産生量を、有意に抑制した。また、正常マウスとの比較においても、同等の産生量となった。
これら結果より、関節リウマチの病態形成において中心的な役割を担う二つの炎症性サイトカインの産生を、本発明の核酸含有組成物を投与することで顕著に抑制可能であることが示された。さらに、この抑制効果は現在の関節リウマチ治療薬におけるアンカードラッグであるメトトレキサート(MTX)よりも高いことが示された。
6週齢の雄性BALB/c-nuマウスの皮下に膵臓癌細胞(BxPC-3)を5×106個/100μlを移植した。がん腫瘤が平均として約100mm3となった日(移植から19日目)を治療0日目として、0、3、8、11、14、17日目に、各マウスにsiRNA(Plk1)の投与量が1個体あたり25μg/日となるように、実施例20で調製したサンプルを尾静脈投与した。その後、29日目まで観察した(各群n=4で実施した)。
コントロールとして、10%HEPES緩衝液を尾静脈内投与したマウス(HEPES)を、同時に観察した(各群n=4で実施した)。
図9に示すように、HEPESを投与した群に比べて、本発明の核酸含有組成物を投与した群では、腫瘍体積の増加が大幅に抑制されており、顕著な抗腫瘍効果が確認された。また、図10に示されるように、マウスの体重の変化について、HEPESを投与した群と本発明の核酸含有組成物を投与した群で、差は認められなかったため、本発明の核酸含有組成物の毒性は低いことが示された。
6週齢の雄性BALB/c-nuマウスの皮下に膵臓癌細胞(BxPC-3)を5×106個/100μlを移植した。がん腫瘤が平均として約100mm3となった日(移植から16日目)を治療0日目として、0、4、7、10、13、17、20、24、28日目に、各マウスにsiRNA(Plk1)の投与量が25μgとなるように、実施例20で調製したサンプルを尾静脈投与した。その後、38日目まで観察した(各群n=5で実施した)。
コントロールとして、10%HEPES緩衝液を尾静脈内投与したマウス(HEPES)を同時に実施した(N=4)。さらにコントロールとして、siRNA(Plk1)の代わりにsiRNA(Luc)を用い、実施例20に記載の方法で調製したサンプルを尾静脈投与したマウス(siRNA(Luc))も同時に観察した(各群n=5で実施した)。
また、38日目に、siRNA(Plk1)投与群とHEPES投与群に関して、定法に従って血液生化学的検査を実施した。
ヒト肺胞基底上皮腺癌細胞A549細胞1×105 個をDMEM(含10% FBS、100U/mLペニシリン、100U/mLストレプトマイシン) 10 mLに懸濁し、細胞培養用フラスコに播種し、37℃、5%二酸化炭素条件下にて培養した。培養したA549細胞(約80%コンフルエント)をPBSで2回洗浄後、0.25%trypsin-EDTA溶液によりフラスコから剥離させ、10%FBS含有DMEMを添加し、1×105個/mLの細胞懸濁液とした。これをスフェロイド用96 ウェルプレート (PrimeSurfaceTM MS-9096U 96well plate、住友ベークライト) に2.0×104個/ウェルで播種し、4日間培養することでA549凝集塊(スフェロイド)を作製した。培養した各ウェル中のA549スフェロイドの培地を50μL除去し、実施例23及び25と同様の方法でFAM-siRNA(Cont1)を内包した各サンプル(N/P比が10、又は30)を、1ウェルあたりFAM-siRNA(Cont1)が200nMとなるように添加して(トランスフェクション)、37℃、5%二酸化炭素条件下で10時間培養した。溶液を除去し、4%パラホルムアルデヒド-リン酸緩衝液を100μL/ウェルで添加し10分間反応させ、スフェロイドを固定した。PBSで2回洗浄し、水200μLに置換した後、共焦点レーザー顕微鏡(FV1000DIX81、オリンパス)において、スフェロイド表面から200 μmの位置の断面を撮影した。
実施例35~37
siRNA(VEGF)の代わりに表11に記載の核酸を用いて、実施例10と同様の方法により、核酸含有組成物を得た。得られた核酸含有組成物中の粒子について、光散乱粒子径測定装置(Malvern Instruments、Zetasizer Nano ZS)を用い、動的光散乱法によりキュムラント平均粒径を測定した結果を、表11に示した。
マウス乳癌細胞4T1細胞1×105 個をRPMI1640培地(含10% FBS、1%ペニシリン、1%ストレプトマイシン)10 mLに懸濁し、細胞培養用フラスコに播種し、37℃、5%二酸化炭素条件下にて培養した。培養した4T1細胞(約80%コンフルエント)をPBSで2回洗浄後、0.25%trypsin-EDTA溶液によりフラスコから剥離させ、10%FBS含有RPMI1640を添加し、1×105個/mLの細胞懸濁液とした。これをスフェロイド用96 ウェルプレート (PrimeSurfaceTM MS-9096U 96well plate、住友ベークライト) に1.0×104個/100μL/ウェルで播種し、3日間培養することで4T1凝集塊(スフェロイド)を作製した。培養した各ウェル中の4T1スフェロイドの培地を50μL除去し、実施例10と同様の方法でFAM-siRNA(Cont1)を内包した各サンプル(N/P比が10)を、1ウェルあたりFAM-siRNA(Cont1)が100nMとなるように添加して(トランスフェクション)、37℃、5%二酸化炭素条件下で6時間培養した。溶液を除去し、4%パラホルムアルデヒド-リン酸緩衝液を90μL/ウェルで添加し30分間反応させ、スフェロイドを固定した。PBSで2回洗浄し、水200μLに置換した後、共焦点レーザー顕微鏡(FV1000DIX81、オリンパス)において、スフェロイド表面から80 μmの位置の断面を撮影した。
マウス乳癌細胞4T1細胞1×105 個をRPMI1640培地(含10% FBS、1%ペニシリン、1%ストレプトマイシン)10 mLに懸濁し、細胞培養用フラスコに播種し、37℃、5%二酸化炭素条件下にて培養した。培養した4T1細胞(約80%コンフルエント)をPBSで2回洗浄後、0.25%trypsin-EDTA溶液によりフラスコから剥離させ、10%FBS含有RPMI1640培地を添加し、1×105個/mLの細胞懸濁液とした。これを24ウェルプレートに1mLずつ播種し、24時間培養後PBSで2回洗浄した。その後、FBS(-)のRPMI1640培地900μLに交換し、実施例10と同様の方法でFAM-siRNA(Cont1)を内包した各サンプル(N/P比が10)を、1ウェルあたりFAM-siRNA(Cont1)が100nMとなるように添加して(トランスフェクション)、37℃、5%二酸化炭素条件下で6時間培養した。トランスフェクション後、細胞をPBSで2回洗浄し、0.25% trypsin-EDTA溶液を300μL加え37℃、5%二酸化炭素条件下で5分間培養した。培地(FBS(+):前記10%FBS含有RPMI1640)700μLを加え細胞を剥離した後、剥離した細胞懸濁液をエッペンドルフチューブに回収し、遠心分離後、上清を吸引し、PBS(1mL)で1回洗浄して遠心分離した。上清を吸引除去後、PBS(500μL)を加え、200メッシュのナイロン網でろ過し細胞懸濁液を回収した。この細胞懸濁液についてFlow Cytometry(FACS Canto、Becton Dickinson)にて測定し、細胞への取り込み効率を評価した。前方散乱光に対して側方散乱光を表示したプロット上で、細胞集団にゲートをかけ、目的細胞群のコントロールにおける蛍光強度に対する細胞数のプロットで、95%の細胞が含まれる範囲をP1領域とし、それよりも蛍光強度の強い範囲をP2領域とした。FAM-siRNA(Cont1)が細胞に取り込まれるとP2領域の細胞数が増大するため、細胞集団のP2領域に含まれる細胞の割合をFAM-siRNA(Cont1)の細胞への取り込み量の指標とした。
図15に示す通り、本発明の核酸含有組成物においては、トランスフェクション6時間で細胞内取り込みはおよそ80%であり、細胞内導入能は十分であることが認められた。
Claims (21)
- ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーと、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を含有する5~20残基のペプチドとを含有する、核酸送達用組成物であって、前記ペプチドが、直接又は結合基を介して脂溶性基を含有する、組成物。
- 前記脂溶性基が、置換基を有していてもよい(C4~C30)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい(C4~C30)の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルケニル基、及び置換基を有していてもよい(C7~C30)の直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基からなる群より選択される基である、請求項1に記載の核酸送達用組成物。
- 前記ペプチドが、さらにヒスチジンを含有する、請求項1又は2に記載の核酸送達用組成物。
- 前記ペプチドが、アルギニン及びヒスチジンを含有する、請求項1から3の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
- 前記ペプチドにおいて、アルギニン残基及びヒスチジン残基の合計数が、ペプチド全残基の合計数に対し、50~100%である、請求項4に記載の核酸送達用組成物。
- 前記ブロック型コポリマーのポリエチレングリコールセグメントの平均分子量が、1,000~10,000であり、疎水性ポリエステルセグメントの平均分子量が、1,000~10,000である、請求項1から5の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
- 前記ブロック型コポリマーが、ポリエチレングリコール-ポリ(ε-カプロラクトン)、ポリエチレングリコール-ポリ(乳酸-グリコール酸コポリマー)又はポリエチレングリコール-ポリ乳酸である、請求項1から6の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
- 前記ブロック型コポリマーが、ポリエチレングリコール-ポリ(ε-カプロラクトン)である、請求項1から7の何れか1つに記載の核酸送達用組成物。
- 前記ブロック型コポリマーと前記ペプチドが粒子を形成している、請求項1から8のいずれか1つに記載の核酸送達用組成物。
- 前記粒子の粒径が、50nm以下である、請求項9に記載の核酸送達用組成物。
- ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーの水溶性有機溶剤溶液と、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を含有する5~20残基のペプチドの水溶液とを混合した後、有機溶剤を除去する工程を含む、請求項1から10の何れか1つに記載の核酸送達用組成物の製造方法。
- 請求項1から8の何れか1つに記載の核酸送達用組成物が、核酸を含有する、核酸含有組成物。
- 請求項9又は10に記載の核酸送達用組成物が核酸を含有する核酸含有組成物であって、前記核酸が、ブロック型コポリマーとペプチドと共に粒子を形成している、核酸含有組成物。
- 前記粒子の粒径が、50nm以下である、請求項13に記載の核酸含有組成物。
- 前記核酸が、RNA干渉を利用したRNA又はアンチセンス核酸である、請求項12から14のいずれか1つに記載の核酸含有組成物。
- 前記核酸が、siRNA又はmiRNAである、請求項12から15のいずれか1つに記載の核酸含有組成物。
- ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーの水溶性有機溶剤溶液と、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を含有する5~20残基のペプチドの水溶液とを混合し、有機溶剤を除去した後、核酸を混合する工程を含む、請求項12から16の何れか1つに記載の核酸含有組成物の製造方法。
- 請求項12から16の何れか1つに記載の核酸含有組成物が、さらに低分子薬剤を含有する、核酸含有組成物。
- 請求項1から10の何れか1つに記載の核酸送達用組成物を含む、核酸送達用キット。
- ポリエチレングリコールセグメントと疎水性ポリエステルセグメントとが連結したブロック型コポリマーを含有する第1の組成物と、アルギニン及びリジンからなる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を含有する5~20残基のペプチドを含有する第2の組成物とを含有する、核酸送達用キットであって、前記ペプチドが、直接又は結合基を介して脂溶性基を含有する、キット。
- 請求項12から16及び18の何れか1つに記載の核酸含有組成物を有効成分として含む、医薬組成物。
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