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JP7633787B2 - Method for producing extracellular vesicles - Google Patents
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Description

本発明は、細胞外小胞の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing extracellular vesicles.

従来、薬理効果の増強および副作用の軽減などの観点から、体内での薬物の分布を、空間的、時間的および量的に制御する技術についての検討が行われている。前記技術はドラックデリバリーシステム(DDS)と呼ばれており、近年では、例えば、がん細胞などの目的の細胞に対して目的の薬剤を効率よく作用させるべく、細胞レベルでのDDS技術の向上が望まれている。 Conventionally, research has been conducted into technologies that spatially, temporally, and quantitatively control the distribution of drugs in the body from the viewpoints of enhancing pharmacological effects and reducing side effects. Such technologies are called drug delivery systems (DDS), and in recent years, there has been a demand for improvements in DDS technology at the cellular level, for example, to allow targeted drugs to act efficiently on targeted cells such as cancer cells.

このような細胞レベルでのDDSに関する技術として、たとえば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、抗腫瘍活性を有する化合物等の外来物質を対象細胞(例えばがん細胞)内に導入するためのエクソソームであって、前記外来物質等を内包するエクソソームが提案されている。 As a technology related to DDS at the cellular level, for example, the technology described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 proposes exosomes for introducing a foreign substance, such as a compound having antitumor activity, into target cells (e.g., cancer cells), and the exosomes encapsulate the foreign substance.

国際公開2016/076347号International Publication No. 2016/076347

上記特許文献1には、外来物質等をエクソソームに内包させる方法として、エレクトロポーション法(電気穿孔法)が記載されている。前記エレクトロポーション法では、外来物質等を含む懸濁液に所定の電気パルスを負荷してエクソソームに微小な穴をあけることにより、外来物質等が導入されるため、エクソソームが破壊されることがある。また、前記方法では、エクソソーム内への外来物質等の導入率が低い(外来物質等の内包量が少ない)という問題もあり、改善が求められている。 The above-mentioned Patent Document 1 describes the electroporation method (electroporation method) as a method for encapsulating foreign substances, etc. in exosomes. In the electroporation method, a specific electric pulse is applied to a suspension containing the foreign substance, etc., to create tiny holes in the exosomes, thereby introducing the foreign substance, etc., which may destroy the exosomes. In addition, the method has the problem that the introduction rate of the foreign substance, etc. into the exosomes is low (the amount of the foreign substance, etc. encapsulated is small), and improvements are required.

本発明の課題は、核酸医薬の内包量を向上させることが可能な細胞外小胞の製造方法を提供することである。 The objective of the present invention is to provide a method for producing extracellular vesicles that can increase the amount of nucleic acid drugs encapsulated.

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち本発明は、核酸医薬を内包する細胞外小胞の製造方法であって、核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養する工程1を含み、工程1で用いる核酸医薬は、3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖と、を有する核酸医薬である細胞外小胞の製造方法である。 The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and have arrived at the present invention. That is, the present invention is a method for producing extracellular vesicles encapsulating a nucleic acid drug, which includes step 1 of culturing a source cell of the extracellular vesicles in the presence of the nucleic acid drug, and the nucleic acid drug used in step 1 is a method for producing extracellular vesicles that are nucleic acid drugs having a sense strand and an antisense strand, each of which is modified at the 3' end and 5' end.

本発明によれば、核酸医薬の内包量を向上させることが可能な細胞外小胞の製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing extracellular vesicles that can increase the amount of nucleic acid drug encapsulated.

本発明の細胞外小胞の製造方法は、核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養する工程1を含む。工程1は核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養する工程である。以下の説明において、「配列(1)」とは、本明細書中または配列表における「配列番号(1)」を意味し、配列(1)以外の配列についても同様である。 The method for producing extracellular vesicles of the present invention includes step 1 of culturing source cells of extracellular vesicles in the presence of a nucleic acid drug. Step 1 is a step of culturing source cells of extracellular vesicles in the presence of a nucleic acid drug. In the following explanation, "sequence (1)" means "sequence number (1)" in this specification or in the sequence table, and the same applies to sequences other than sequence (1).

核酸医薬は遺伝子発現を介さずに直接生体に作用する。また、核酸医薬は標的物質に対し、高い特異性を有する医薬である。核酸医薬としては、siRNA、二本鎖ヘテロ核酸などがあげられる。工程1で用いる核酸医薬は、3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖と、を有する。 Nucleic acid drugs act directly on the body without the intervention of gene expression. In addition, nucleic acid drugs are drugs that have high specificity for target substances. Examples of nucleic acid drugs include siRNA and double-stranded heterogeneous nucleic acids. The nucleic acid drug used in step 1 has a sense strand modified at the 3' end and 5' end, and an antisense strand.

工程1で用いる核酸医薬としては、3’末端が核酸アプタマーまたはポリエチレングリコール鎖により修飾されているセンス鎖を有する核酸医薬、および5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物または核酸アプタマーにより修飾されているセンス鎖を有する核酸医薬が好ましく、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、かつ、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されているセンス鎖を有する核酸医薬がより好ましい。3’末端が核酸アプタマーにより修飾されているセンス鎖を有する核酸医薬は、細胞外小胞内へ導入されやすいので、細胞外小胞における核酸医薬内包量を多くすることができる。5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されているセンス鎖を有する核酸医薬は、分解酵素による分解を抑制するため安定性に優れ、対象となる細胞での滞留時間を長くすることができる。 As the nucleic acid drug used in step 1, a nucleic acid drug having a sense strand whose 3' end is modified with a nucleic acid aptamer or a polyethylene glycol chain, and a nucleic acid drug having a sense strand whose 5' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain or a nucleic acid aptamer are preferred, and a nucleic acid drug having a sense strand whose 3' end is modified with a nucleic acid aptamer and whose 5' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain is more preferred. A nucleic acid drug having a sense strand whose 3' end is modified with a nucleic acid aptamer is easily introduced into extracellular vesicles, so that the amount of nucleic acid drug contained in the extracellular vesicles can be increased. A nucleic acid drug having a sense strand whose 5' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain is excellent in stability because it suppresses degradation by degradative enzymes, and can extend the residence time in the target cells.

センス鎖の3’末端を修飾しうる核酸アプタマーとしては、例えば、一本鎖RNAおよび一本鎖DNA等の一本鎖核酸、ならびに、二本鎖RNAおよび二本鎖DNA等の二本鎖核酸があげられる。核酸アプタマーは、特定の標的物質に特異的に結合可能な核酸分子のことをいい、天然由来のものであってもよいし、公知の方法(後述のSELEX法など)により製造したものであってもよい。 Examples of nucleic acid aptamers that can modify the 3' end of the sense strand include single-stranded nucleic acids such as single-stranded RNA and single-stranded DNA, and double-stranded nucleic acids such as double-stranded RNA and double-stranded DNA. A nucleic acid aptamer is a nucleic acid molecule that can specifically bind to a specific target substance, and may be naturally derived or produced by a known method (such as the SELEX method described below).

核酸アプタマーは3’末端と5’末端のいずれか一方またはそれらの両方が修飾されていてもよい。末端が修飾されているものによれば、核酸の安定性を改善することができる。核酸アプタマーの標的物質に対する結合親和性は、核酸アプタマー立体構造によりもたらされるので、その立体構造が維持される限り、核酸アプタマーの末端に他の塩基配列や修飾物質が付加されていても、核酸アプタマーの標的物質に対する結合親和性を維持することができる。末端修飾の例としてはビオチン、ポリエチレングリコール(PEG)、蛍光物質、発光物質、カルボキシフルオレセイン(FAM)、ぺプチド、アミノ酸、脂質などが挙げられる。上記修飾は、スペーサー配列を介して核酸アプタマーに対して結合されていてもよい。スペーサー配列は任意の長さとしうるが、好ましくは0~20塩基としうる。 The nucleic acid aptamer may be modified at either or both of the 3' and 5' ends. Modification of the ends can improve the stability of the nucleic acid. The binding affinity of the nucleic acid aptamer to the target substance is provided by the three-dimensional structure of the nucleic acid aptamer, so as long as the three-dimensional structure is maintained, the binding affinity of the nucleic acid aptamer to the target substance can be maintained even if other base sequences or modifying substances are added to the ends of the nucleic acid aptamer. Examples of end modifications include biotin, polyethylene glycol (PEG), fluorescent substances, luminescent substances, carboxyfluorescein (FAM), peptides, amino acids, lipids, etc. The above modifications may be bound to the nucleic acid aptamer via a spacer sequence. The spacer sequence may be of any length, but is preferably 0 to 20 bases.

核酸アプタマーは、例えばSELEX(Systematic Evolution of Ligands by EXpotential enrichment)法により取得してもよい(Tuerk,C. and Gold,L., Science,Vol.249,pp.505-510,1990)。SELEX法は、ランダム配列を含む核酸ライブラリーから、標的分子と結合する核酸を選択し増幅するサイクルを複数回、例えば5~20回繰り返すことによって、標的分子と高い親和性で結合する核酸のみを選別する方法である。SELEX法により取得した核酸アプタマーは、その塩基配列を決定した後、従来公知の種々の合成法によって調製することができる。例えば、核酸アプタマーは化学合成法によって調製することができる。 Nucleic acid aptamers may be obtained, for example, by the SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXpotential enrichment) method (Tuerk, C. and Gold, L., Science, Vol. 249, pp. 505-510, 1990). The SELEX method is a method of selecting only nucleic acids that bind to target molecules with high affinity by repeating a cycle of selecting and amplifying nucleic acids that bind to target molecules from a nucleic acid library containing random sequences, for example, 5 to 20 times. The nucleic acid aptamers obtained by the SELEX method can be prepared by various conventionally known synthesis methods after determining their base sequences. For example, nucleic acid aptamers can be prepared by chemical synthesis.

センス鎖の5’末端を修飾しうるポリエチレングリコール鎖を有する化合物としては、ポリエチレングリコール、直鎖型または分岐型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステルなどが挙げられる。ポリエチレングリコール鎖を有する化合物としては、油化産業株式会社製のポリエチレングリコール修飾剤[SUNBRIGHT(登録商標)シリーズ]を用いてもよい。5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖は、例えば、5’末端にアミノ基を有する核酸(センス鎖となる核酸)と、ポリエチレングリコール鎖を有する化合物とを反応させることにより得ることができる。 Examples of compounds having a polyethylene glycol chain that can modify the 5' end of the sense strand include polyethylene glycol, and N-hydroxysuccinimide (NHS) esters of linear or branched polyethylene glycol. As a compound having a polyethylene glycol chain, a polyethylene glycol modifier [SUNBRIGHT (registered trademark) series] manufactured by Yuka Sangyo Co., Ltd. may be used. A sense strand whose 5' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain can be obtained, for example, by reacting a nucleic acid having an amino group at the 5' end (nucleic acid to be the sense strand) with a compound having a polyethylene glycol chain.

核酸医薬が有するアンチセンス鎖は、5’末端および/または3’末端が修飾されているものであってもよい。核酸医薬のアンチセンス鎖の5’末端および3’末端は、それぞれ、センス鎖の3’末端および5’末端と対向する位置に配されており、アンチセンス鎖の塩基配列はセンス鎖の塩基配列と相補的である。 The antisense strand of the nucleic acid drug may be modified at the 5' end and/or the 3' end. The 5' end and the 3' end of the antisense strand of the nucleic acid drug are located opposite the 3' end and the 5' end of the sense strand, respectively, and the base sequence of the antisense strand is complementary to the base sequence of the sense strand.

本発明で用いうる核酸医薬の具体例について説明する。核酸医薬としては、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(1)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(2)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(3)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(4)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(5)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(6)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(7)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(8)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(9)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(10)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(11)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(12)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(13)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(14)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾され、配列(15)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(16)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、ならびに、5’末端が核酸アプタマーにより修飾され、3’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、配列(21)の塩基配列を有するセンス鎖および配列(22)の塩基配列を有するアンチセンス鎖を有する核酸医薬、があげられる。 Specific examples of nucleic acid drugs that can be used in the present invention are described below. Examples of the nucleic acid drug include a nucleic acid drug having a sense strand having the base sequence of sequence (1) and an antisense strand having the base sequence of sequence (2), the 5' end of which is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, the 3' end of which is modified with a nucleic acid aptamer, the sense strand having the base sequence of sequence (3), and the antisense strand having the base sequence of sequence (4); a nucleic acid drug having a sense strand having the base sequence of sequence (5) and an antisense strand having the base sequence of sequence (6), the 5' end of which is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, the 3' end of which is modified with a nucleic acid aptamer, the sense strand having the base sequence of sequence (5), and the antisense strand having the base sequence of sequence (6); a nucleic acid drug having a sense strand having the base sequence of sequence (7), the 3' end of which is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, the sense strand having the base sequence of sequence (7), and the antisense strand having the base sequence of sequence (8); a nucleic acid drug having a sense strand having the base sequence of sequence (8), the 5' end of which is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, the sense strand having the base sequence of sequence (8), the 3' end of which is modified with a nucleic acid aptamer, and the antisense strand having the base sequence of sequence (9). a nucleic acid drug having a sense strand having the base sequence of sequence (11) and an antisense strand having the base sequence of sequence (12), the 5' end of which is modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which is modified with a nucleic acid aptamer; a nucleic acid drug having a sense strand having the base sequence of sequence (13) and an antisense strand having the base sequence of sequence (14), the 5' end of which is modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which is modified with a nucleic acid aptamer; Examples of such nucleic acid drugs include a nucleic acid drug having an antisense strand that is modified by a compound having a polyethylene glycol chain at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and having a sense strand having the base sequence of sequence (15) and an antisense strand having the base sequence of sequence (16); and a nucleic acid drug having a nucleic acid aptamer at the 5' end and a compound having a polyethylene glycol chain at the 3' end, and having a sense strand having the base sequence of sequence (21) and an antisense strand having the base sequence of sequence (22).

細胞外小胞の供給源細胞は、特に限定されないが、例えば、ヒト由来間葉系幹細胞、ヒト以外の動物(具体的には哺乳動物)由来の初代培養細胞、継代細胞、および細胞株(セルライン)などの各種培養細胞、ならびに生体内に存在する種々の細胞(例えば上皮細胞、線維芽細胞、筋細胞、免疫系細胞、造血系細胞など)などがあげられる。 Source cells for extracellular vesicles are not particularly limited, but examples include various cultured cells such as human-derived mesenchymal stem cells, primary cultured cells, passaged cells, and cell lines derived from animals other than humans (specifically mammals), as well as various cells present in the body (e.g., epithelial cells, fibroblasts, muscle cells, immune system cells, hematopoietic cells, etc.).

工程1において、核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養する際には、核酸医薬とともに、トランスフェクション試薬を用いることが好ましい。トランスフェクション試薬を用いると、核酸医薬が前記供給源細胞内に導入されやすくなる。トランスフェクション試薬は、カチオン性高分子、カチオン性脂質、ポリアミン系試薬、ポリイミン系試薬およびリン酸カルシウムからなる群より選ばれるものを用いることができる。トランスフェクション試薬としては、Thermo社製のLipofectamine(登録商標)シリーズを用いてもよい。 In step 1, when culturing the source cells of the extracellular vesicles in the presence of a nucleic acid drug, it is preferable to use a transfection reagent together with the nucleic acid drug. The use of a transfection reagent makes it easier to introduce the nucleic acid drug into the source cells. The transfection reagent may be selected from the group consisting of cationic polymers, cationic lipids, polyamine-based reagents, polyimine-based reagents, and calcium phosphate. The Lipofectamine (registered trademark) series manufactured by Thermo may also be used as the transfection reagent.

細胞外小胞の供給源細胞の培養条件(温度、環境及び時間など)は、特に限定されず、前記供給源細胞の種類、核酸医薬の種類などを考慮して選択することができる。例えば前記供給源細胞がヒト由来間葉系幹細胞で、核酸医薬がルシフェラーゼの発現を抑制するsiRNAである場合、培養温度は35℃~39℃が好ましく、CO条件下で行うことが好ましい。培養時間は細胞の性質を考慮し、適宜設定することができる。 The culture conditions (temperature, environment, time, etc.) of the source cells of the extracellular vesicles are not particularly limited and can be selected taking into consideration the type of the source cells, the type of the nucleic acid drug, etc. For example, when the source cells are human-derived mesenchymal stem cells and the nucleic acid drug is siRNA that suppresses the expression of luciferase, the culture temperature is preferably 35°C to 39°C, and the culture is preferably performed under CO2 conditions. The culture time can be appropriately set taking into consideration the properties of the cells.

本発明の細胞外小胞の製造方法は、工程1を行った後に得られる培養液から細胞外小胞を精製および/または分離する工程(工程2)を含んでいてもよい。培養液から細胞外小胞を精製または分離する方法としては、例えば遠心分離法などの方法があげられる。 The method for producing extracellular vesicles of the present invention may include a step (step 2) of purifying and/or separating extracellular vesicles from the culture medium obtained after performing step 1. Examples of methods for purifying or separating extracellular vesicles from the culture medium include centrifugation.

本発明の製造方法で得られる細胞外小胞は、好ましくは直径が10nm以上、より好ましくは20nm以上であり、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下である。細胞外小胞の直径が下限値以上であることにより、核酸医薬の内包量を増やすことができ、細胞外小胞の直系が上限値以下であることにより、核酸医薬を内包する細胞外小胞が前記供給源細胞から外部に分泌されやすくなる。また、細胞外小胞を標的細胞に対して投与した際に、エンドサイトーシスによる標的細胞への細胞外小胞の取り込みがされやすくなる。細胞外小胞の直径の測定は、例えばナノ粒子マルチアナライザー(qNano)を使用することにより行うことができる。細胞外小胞の直径とは、平均粒径をいう。 The extracellular vesicles obtained by the production method of the present invention preferably have a diameter of 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less. When the diameter of the extracellular vesicles is equal to or greater than the lower limit, the amount of nucleic acid drug encapsulated therein can be increased, and when the diameter of the extracellular vesicles is equal to or less than the upper limit, the extracellular vesicles encapsulating the nucleic acid drug are more likely to be secreted from the source cell to the outside. In addition, when the extracellular vesicles are administered to the target cells, the extracellular vesicles are more likely to be taken up by the target cells through endocytosis. The diameter of the extracellular vesicles can be measured, for example, by using a nanoparticle multi-analyzer (qNano). The diameter of the extracellular vesicles refers to the average particle size.

細胞外小胞としては、例えばエクソソーム、微小小胞体、アポトーシス小体、エクトソーム、マイクロパーティクル、分泌マイクロベシクル等が挙げられる。本発明において細胞外小胞としては、エクソソームが好ましい。 Examples of extracellular vesicles include exosomes, microvesicles, apoptotic bodies, ectosomes, microparticles, and secreted microvesicles. In the present invention, exosomes are preferred as extracellular vesicles.

本発明によれば、3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養することにより、細胞外小胞の内部に含まれる核酸医薬量(核酸医薬の内包量)を向上させることが可能である。このような効果が得られるメカニズムは、以下のように推測されるが、本発明の効果が得られるメカニズムは、下記に限定されない。 According to the present invention, it is possible to increase the amount of nucleic acid drug contained inside extracellular vesicles (amount of nucleic acid drug encapsulated) by culturing a source cell of extracellular vesicles in the presence of a nucleic acid drug having a sense strand and an antisense strand, each of which is modified at the 3' end and 5' end. The mechanism by which such an effect is obtained is presumed to be as follows, but the mechanism by which the effect of the present invention is obtained is not limited to the following.

3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養すると、前記供給源細胞の細胞膜から前記供給源細胞の内部へと核酸医薬が導入される。前記供給現細胞内に導入された核酸医薬はエンドソーム内へと輸送される。核酸医薬が輸送された初期エンドソームでは内部のpHが低下し、核酸医薬はプロトン化されて当該エンドソーム内の浸透圧を上げ、これにより、核酸医薬のエンドソーマルエスケープが起こる。エンドソーマルエスケープした核酸医薬は前記供給源細胞の細胞膜内層と、初期エンドソームから移行した後期エンドソームの外層に結合する。後期エンドソームでは、当該エンドソームが内側にくびれることにより複数の腔内膜小胞が形成される。この腔内小胞内には核酸医薬が導入され、これにより核酸医薬を内包した細胞外小胞が形成される。このようにして形成された核酸医薬を内包した細胞外小胞は、前記供給源細胞の細胞膜と融合し、当該供給源細胞の外へと放出される。
本発明では、3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬を用いることで、核酸医薬が前記供給源細胞の細胞膜内層及び後期エンドソームの外層に結合しやすくなり、その結果、細胞内小胞の内部に含まれる核酸医薬量を向上させることが可能となると考えられる。また、本発明では、核酸医薬を導入する際に、細胞外小胞の細胞膜にエレクトロポレーション法等によって微小な穴をあける必要はないので、細胞外小胞の破壊は生じにくい。その結果、核酸医薬を内包した細胞外小胞の粒子数を増やすことができ、さらに、細胞外小胞内への核酸医薬の導入量を増やすことができると考えられる。
When a source cell of extracellular vesicles is cultured in the presence of a nucleic acid drug having a sense strand and an antisense strand, each of which is modified at the 3'-end and 5'-end, the nucleic acid drug is introduced from the cell membrane of the source cell into the inside of the source cell. The nucleic acid drug introduced into the source cell is transported into an endosome. In the early endosome into which the nucleic acid drug is transported, the internal pH decreases, and the nucleic acid drug is protonated to increase the osmotic pressure in the endosome, which causes endosomal escape of the nucleic acid drug. The endosomal escaped nucleic acid drug binds to the inner layer of the cell membrane of the source cell and the outer layer of the late endosome transferred from the early endosome. In the late endosome, the endosome is constricted inward to form multiple intraluminal membrane vesicles. A nucleic acid drug is introduced into the intraluminal vesicles, which forms extracellular vesicles encapsulating the nucleic acid drug. The extracellular vesicles encapsulating the nucleic acid drug thus formed fuse with the cell membrane of the source cell and are released outside the source cell.
In the present invention, by using a nucleic acid drug having a sense strand and an antisense strand, each of which is modified at the 3'-end and 5'-end, the nucleic acid drug is likely to bind to the inner layer of the cell membrane of the source cell and the outer layer of the late endosome, and as a result, it is believed that it is possible to increase the amount of nucleic acid drug contained inside the intracellular vesicles. In addition, in the present invention, when introducing a nucleic acid drug, it is not necessary to open a small hole in the cell membrane of the extracellular vesicle by electroporation or the like, so that the destruction of the extracellular vesicle is unlikely to occur. As a result, it is possible to increase the number of particles of extracellular vesicles containing a nucleic acid drug, and further, it is believed that it is possible to increase the amount of the nucleic acid drug introduced into the extracellular vesicle.

本発明の製造方法によれば、核酸医薬の内包量を向上させることができ、その結果、本発明の製造方法により得られる細胞外小胞を用いることにより核酸医薬を効率よく作用させることができる。よって、例えば、核酸医薬として標的遺伝子の発現抑制効果を有する核酸医薬を用いた場合には、標的遺伝子の発現抑制効果の高い核酸医薬内包細胞外小胞を容易に製造することができる。
本発明の製造方法により得られる細胞外小胞は、目的の細胞に対して目的の薬剤(核酸医薬)を作用させる薬剤送達システムに好適に用いることができるので、核酸医薬の実用化において、極めて有用である。
According to the production method of the present invention, the amount of nucleic acid drug encapsulated can be improved, and as a result, the nucleic acid drug can be made to act efficiently by using the extracellular vesicles obtained by the production method of the present invention. Therefore, for example, when a nucleic acid drug having an effect of suppressing the expression of a target gene is used as the nucleic acid drug, it is possible to easily produce extracellular vesicles encapsulating a nucleic acid drug having a high effect of suppressing the expression of a target gene.
The extracellular vesicles obtained by the production method of the present invention can be suitably used in a drug delivery system that allows a target drug (nucleic acid drug) to act on a target cell, and are therefore extremely useful in the practical application of nucleic acid drugs.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。核酸の塩基配列(配列)は5’末端から3’末端方向に左から右へ記載した。 The present invention will be further explained below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these. Unless otherwise specified, % means % by weight and parts means parts by weight. The base sequence (sequence) of the nucleic acid is written from left to right in the direction from the 5' end to the 3' end.

<製造例1:核酸医薬(A-1)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(1)の塩基配列を有する核酸1および配列(2)の塩基配列を有する核酸2を委託合成した。
核酸1をリン酸バッファー(pH7.5)に溶解し、2等量の直鎖型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステル体(油化産業社製サンブライトME-200AS)を加えて室温で4時間架橋反応した。反応後の溶液をエタノール沈殿により精製し、核酸2と混合することで、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-1)を得た。核酸医薬(A-1)はルシフェラーゼの発現を阻害するsiRNAである。
[配列番号(1):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgattaaaaga-3’
[配列番号(2):アンチセンス鎖]
5’-ucgaaguacucagcguaagttaaaaga-3’
<Production Example 1: Synthesis of nucleic acid drug (A-1)>
Nucleic acid 1 having the base sequence of sequence (1) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 2 having the base sequence of sequence (2) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
Nucleic acid 1 was dissolved in phosphate buffer (pH 7.5), and two equivalents of linear polyethylene glycol N-hydroxysuccinimide (NHS) ester (Sunbright ME-200AS, manufactured by Yuka Sangyo Co., Ltd.) were added to carry out a crosslinking reaction at room temperature for 4 hours. The solution after the reaction was purified by ethanol precipitation and mixed with nucleic acid 2 to obtain a nucleic acid drug (A-1) having a sense strand whose 5' end was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and whose 3' end was modified with a nucleic acid aptamer, and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-1) is an siRNA that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (1): Sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgattaaaaga-3'
[SEQ ID NO: (2): antisense strand]
5'-ucgaaguacucagcguaagttaaaaga-3'

<製造例2:核酸医薬(A-2)の合成>
製造例1において、2等量の直鎖型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステル体に代えて、2等量の分岐型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステル体(油化産業社製サンブライトGL2-200GS2)を用いたこと以外は、製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-2)を得た。核酸医薬(A-2)はルシフェラーゼの発現を阻害するsiRNAである。
<Production Example 2: Synthesis of nucleic acid drug (A-2)>
The same procedures as in Production Example 1 were carried out, except that two equivalents of a branched N-hydroxysuccinimide (NHS) ester of polyethylene glycol (Sunbright GL2-200GS2 manufactured by Yuka Sangyo Co., Ltd.) was used instead of two equivalents of a linear N-hydroxysuccinimide (NHS) ester of polyethylene glycol in Production Example 1, to obtain a nucleic acid drug (A-2) having a sense strand and an antisense strand, the 5' end of which was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which was modified with a nucleic acid aptamer. The nucleic acid drug (A-2) is an siRNA that inhibits the expression of luciferase.

<製造例3:核酸医薬(A-3)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(3)の塩基配列を有する核酸3および配列(4)の塩基配列を有する核酸4を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸3を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸4を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-3)を得た。核酸医薬(A-3)はルシフェラーゼの発現を阻害するsiRNAである。
[配列番号(3):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgattcaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3’
[配列番号(4):アンチセンス鎖]
5’-ucgaaguacucagcguaagttcaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3’
<Production Example 3: Synthesis of nucleic acid drug (A-3)>
Nucleic acid 3 having the base sequence of sequence (3) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 4 having the base sequence of sequence (4) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 3 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 4 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, to obtain a nucleic acid drug (A-3) having a sense strand whose 5' end was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and whose 3' end was modified with a nucleic acid aptamer, and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-3) is an siRNA that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (3): Sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgattcaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3'
[SEQ ID NO: (4): antisense strand]
5'-ucgaaguacucagcguaagttcaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3'

<製造例4:核酸医薬(A-4)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(5)の塩基配列を有する核酸5および配列(6)の塩基配列を有する核酸6を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸5を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸6を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-4)を得た。核酸医薬(A-4)はルシフェラーゼの発現を阻害するsiRNAである。
[配列番号(5):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgattaaagac-3’
[配列番号(6):アンチセンス鎖]
5’-ucgaaguacucagcguaagttaaagac-3’
<Production Example 4: Synthesis of nucleic acid drug (A-4)>
Nucleic acid 5 having the base sequence of sequence (5) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 6 having the base sequence of sequence (6) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 5 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 6 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, to obtain a nucleic acid drug (A-4) having a sense strand whose 5' end was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and whose 3' end was modified with a nucleic acid aptamer, and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-4) is an siRNA that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (5): sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgattaaagac-3'
[SEQ ID NO: (6): antisense strand]
5'-ucgaaguacucagcguaagttaaagac-3'

<製造例5:核酸医薬(A-5)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(7)の塩基配列を有する核酸7および配列(8)の塩基配列を有する核酸8を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸7を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸8を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-5)を得た。核酸医薬(A-5)はルシフェラーゼの発現を阻害するsiRNAである。
[配列番号(7):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgattggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3’
[配列番号(8):アンチセンス鎖]
5’-ucgaaguacucagcguaagttggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3’
<Production Example 5: Synthesis of nucleic acid drug (A-5)>
Nucleic acid 7 having the base sequence of sequence (7) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 8 having the base sequence of sequence (8) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 7 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 8 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, to obtain a nucleic acid drug (A-5) having a sense strand whose 5' end was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and whose 3' end was modified with a nucleic acid aptamer, and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-5) is an siRNA that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (7): Sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgattggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3'
[SEQ ID NO: (8): antisense strand]
5'-ucgaaguacucagcguaagttggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3'

<製造例6:核酸医薬(A-6)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(9)の塩基配列を有する核酸9(ルシフェラーゼRNA)及び配列(10)の塩基配列を有する核酸10(ルシフェラーゼDNA)を委託合成した。
核酸9をリン酸バッファー(pH7.5)に溶解し、2等量の直鎖型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステル体(油化産業社製サンブライトME-200AS)を加えて室温で4時間架橋反応した。反応後の溶液をエタノール沈殿により精製し、核酸10と混合することで、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-6)を得た。核酸医薬(A-6)は、ルシフェラーゼの発現を阻害するヘテロ二本鎖核酸である。
[配列番号(9):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgaaaaaga-3’
[配列番号(10):アンチセンス鎖]
5’-tcgaagtactcagcgtaagaaaaga-3’
<Production Example 6: Synthesis of nucleic acid drug (A-6)>
Nucleic acid 9 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (9) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 10 (luciferase DNA) having the base sequence of sequence (10) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
Nucleic acid 9 was dissolved in phosphate buffer (pH 7.5), and two equivalents of linear polyethylene glycol N-hydroxysuccinimide (NHS) ester (Sunbright ME-200AS manufactured by Yuka Sangyo Co., Ltd.) were added to carry out a crosslinking reaction at room temperature for 4 hours. The solution after the reaction was purified by ethanol precipitation and mixed with nucleic acid 10 to obtain a nucleic acid drug (A-6) having a sense strand and an antisense strand, the 5' end of which was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which was modified with a nucleic acid aptamer. The nucleic acid drug (A-6) is a heteroduplex nucleic acid that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (9): Sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgaaaaaga-3'
[SEQ ID NO: (10): antisense strand]
5'-tcgaagtactcagcgtaagaaaaga-3'

<製造例7:核酸医薬(A-7)の合成>
製造例6において、2等量の直鎖型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステル体に代えて、2等量の分岐型のポリエチレングリコールのN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステル体(油化産業社製サンブライトGL2-200GS2)を用いたこと以外は、製造例6と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-7)を得た。核酸医薬(A-7)はルシフェラーゼの発現を阻害するヘテロ二本鎖核酸である。
<Production Example 7: Synthesis of nucleic acid drug (A-7)>
The same procedure as in Production Example 6 was carried out, except that two equivalents of a branched N-hydroxysuccinimide (NHS) ester of polyethylene glycol (Sunbright GL2-200GS2 manufactured by Yuka Sangyo Co., Ltd.) was used instead of two equivalents of a linear N-hydroxysuccinimide (NHS) ester of polyethylene glycol in Production Example 6, to obtain a nucleic acid drug (A-7) having a sense strand and an antisense strand, the 5' end of which was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which was modified with a nucleic acid aptamer. The nucleic acid drug (A-7) is a heteroduplex nucleic acid that inhibits the expression of luciferase.

<製造例8:核酸医薬(A-8)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(11)の塩基配列を有する核酸11(ルシフェラーゼRNA)及び配列(12)の塩基配列を有する核酸12(ルシフェラーゼDNA)を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸11を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸12を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-8)を得た。核酸医薬(A-8)は、ルシフェラーゼの発現を阻害するヘテロ二本鎖核酸である。
[配列番号(11):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgacaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3’
[配列番号(12):アンチセンス鎖]
5’-tcgaagtactcagcgtaagcaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3’
<Production Example 8: Synthesis of nucleic acid drug (A-8)>
We commissioned Thermo to synthesize custom nucleic acid 11 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (11) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 12 (luciferase DNA) having the base sequence of sequence (12).
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 11 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 12 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, thereby obtaining a nucleic acid drug (A-8) having a sense strand and an antisense strand, the 5' end of which was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which was modified with a nucleic acid aptamer. The nucleic acid drug (A-8) is a heteroduplex nucleic acid that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (11): sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgacaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3'
[SEQ ID NO: (12): antisense strand]
5'-tcgaagtactcagcgtaagcaccccacctcgctcccgtgacactaatgcta-3'

<製造例9:核酸医薬(A-9)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(13)の塩基配列を有する核酸13(ルシフェラーゼRNA)及び配列(14)の塩基配列を有する核酸14(ルシフェラーゼDNA)を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸13を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸14を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-9)を得た。核酸医薬(A-9)は、ルシフェラーゼの発現を阻害するヘテロ二本鎖核酸である。
[配列番号(13):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgaaaagac-3’
[配列番号(14):アンチセンス鎖]
5’-tcgaagtactcagcgtaagaaagac-3’
<Production Example 9: Synthesis of nucleic acid drug (A-9)>
Nucleic acid 13 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (13) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 14 (luciferase DNA) having the base sequence of sequence (14) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 13 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 14 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, thereby obtaining a nucleic acid drug (A-9) having a sense strand whose 5' end was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and whose 3' end was modified with a nucleic acid aptamer, and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-9) is a heteroduplex nucleic acid that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (13): sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgaaaagac-3'
[SEQ ID NO: (14): antisense strand]
5'-tcgaagtactcagcgtaagaaagac-3'

<製造例10:核酸医薬(A-10)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含み、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(15)の塩基配列を有する核酸15(ルシフェラーゼRNA)及び配列(16)の塩基配列を有する核酸16(ルシフェラーゼDNA)を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸15を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸16を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾され、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-10)を得た。核酸医薬(A-10)は、ルシフェラーゼの発現を阻害するヘテロ二本鎖核酸である。
[配列番号(15):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgaggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3’
[配列番号(16):アンチセンス鎖]
5’-tcgaagtactcagcgtaagggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3’
<Production Example 10: Synthesis of nucleic acid drug (A-10)>
Nucleic acid 15 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (15) containing an amino group at the 5' end and a nucleic acid aptamer at the 3' end, and nucleic acid 16 (luciferase DNA) having the base sequence of sequence (16) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 15 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 16 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, thereby obtaining a nucleic acid drug (A-10) having a sense strand and an antisense strand, the 5' end of which was modified with a compound having a polyethylene glycol chain and the 3' end of which was modified with a nucleic acid aptamer. The nucleic acid drug (A-10) is a heteroduplex nucleic acid that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (15): sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgaggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3'
[SEQ ID NO: (16): antisense strand]
5'-tcgaagtactcagcgtaagggggaggcgattcggtgtgtcctccagaagatatttccga-3'

<製造例11:比較の核酸医薬(A-11)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、配列(17)の塩基配列を有する核酸17(5’末端および3’末端のいずれも修飾なし)及び配列(18)の塩基配列を有する核酸18(ルシフェラーゼRNA)を委託合成した。
核酸17と、核酸18とを混合することで、5’末端および3’末端が修飾されていないセンス鎖とアンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-11)を得た。核酸医薬(A-11)はルシフェラーゼの発現を抑制するsiRNAである。
[配列番号(17):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgatt-3’
[配列番号(18):アンチセンス鎖]
5’-ucgaaguacucagcguaagtt-3’
<Production Example 11: Synthesis of Comparative Nucleic Acid Drug (A-11)>
Nucleic acid 17 (neither the 5' nor the 3' end is modified) having the base sequence of sequence (17) and nucleic acid 18 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (18) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
A nucleic acid drug (A-11) having a sense strand and an antisense strand whose 5'-end and 3'-end were unmodified was obtained by mixing the nucleic acid 17 and the nucleic acid 18. The nucleic acid drug (A-11) is an siRNA that suppresses the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (17): sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgatt-3'
[SEQ ID NO: (18): antisense strand]
5'-ucgaaguacucagcguaagtt-3'

<製造例12:比較の核酸医薬(A-12)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端にアミノ基を含む配列(17)の塩基配列を有する核酸17(3’末端の修飾なし)および配列(18)の塩基配列を有する核酸18(ルシフェラーゼRNA)を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸17を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸18を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-12)を得た。核酸医薬(A-12)はルシフェラーゼの発現を抑制するsiRNAである。
<Production Example 12: Synthesis of Comparative Nucleic Acid Drug (A-12)>
Nucleic acid 17 (without modification at the 3' end) having the base sequence of sequence (17) containing an amino group at the 5' end and nucleic acid 18 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (18) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 17 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 18 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, thereby obtaining a nucleic acid drug (A-12) having a sense strand modified at the 5' end with a compound having a polyethylene glycol chain and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-12) is an siRNA that suppresses the expression of luciferase.

<製造例13:比較の核酸医薬(A-13)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、3’末端に核酸アプタマーを含む配列(19)の塩基配列を有する核酸19(5’末端の修飾なし)および配列(20)の塩基配列を有する核酸20(ルシフェラーゼRNA)を委託合成した。
核酸19と、核酸20とを混合することで、3’末端が核酸アプタマーにより修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-13)を得た。核酸医薬(A-13)はルシフェラーゼの発現を抑制するsiRNAである。
[配列番号(19):センス鎖]
5’-cuuacgcugaguacuucgattaaaaga-3’
[配列番号(20):アンチセンス鎖]
5’-ucgaaguacucagcguaagttaaaaga-3’
<Production Example 13: Synthesis of comparative nucleic acid drug (A-13)>
Nucleic acid 19 (without modification at the 5' end) having the base sequence of sequence (19) containing a nucleic acid aptamer at the 3' end and nucleic acid 20 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (20) were synthesized by Thermo Custom Nucleic Acid Synthesis.
A nucleic acid drug (A-13) having a sense strand whose 3' end was modified with a nucleic acid aptamer and an antisense strand was obtained by mixing the nucleic acid 19 and the nucleic acid 20. The nucleic acid drug (A-13) is an siRNA that suppresses the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (19): sense strand]
5'-cuuacgcugaguacuucgattaaaaga-3'
[SEQ ID NO: (20): antisense strand]
5'-ucgaaguacucagcguaagttaaaaga-3'

<製造例14:核酸医薬(A-14)の合成>
Thermo社のカスタム核酸合成により、5’末端に核酸アプタマーを含み、3’末端にアミノ基を含む配列(21)の塩基配列を有する核酸21(ルシフェラーゼRNA)及び配列(22)の塩基配列を有する核酸22(ルシフェラーゼDNA)を委託合成した。
製造例1において、核酸1に代えて、核酸21を用いたこと、ならびに、核酸2に代えて核酸22を用いたこと以外は製造例1と同じ操作を行い、5’末端が核酸アプタマーにより修飾され、3’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖とを有する核酸医薬(A-14)を得た。核酸医薬(A-14)は、ルシフェラーゼの発現を阻害するヘテロ二本鎖核酸である。
[配列番号(21):センス鎖]
5’-aaagaccuuacgcugaguacuucga-3’
[配列番号(22):アンチセンス鎖]
5’-aaagactcgaagtactcagcgtaag-3’
<Production Example 14: Synthesis of nucleic acid drug (A-14)>
We commissioned Thermo to synthesize nucleic acid 21 (luciferase RNA) having the base sequence of sequence (21) containing a nucleic acid aptamer at the 5' end and an amino group at the 3' end, and nucleic acid 22 (luciferase DNA) having the base sequence of sequence (22).
The same procedures as in Production Example 1 were carried out except that nucleic acid 21 was used instead of nucleic acid 1 and nucleic acid 22 was used instead of nucleic acid 2 in Production Example 1, to obtain a nucleic acid drug (A-14) having a sense strand whose 5' end was modified with a nucleic acid aptamer and whose 3' end was modified with a compound having a polyethylene glycol chain, and an antisense strand. The nucleic acid drug (A-14) is a heteroduplex nucleic acid that inhibits the expression of luciferase.
[SEQ ID NO: (21): sense strand]
5'-aaaagaccuuacgcugaguacuucga-3'
[SEQ ID NO: (22): antisense strand]
5'-aaagactcgaagtactcagcgtaag-3'

<実施例1~11及び比較例1~3:細胞外小胞の製造及び評価>
(1)細胞外小胞の製造
1×10個/10cmの培養プレートで培養したヒト由来間葉系幹細胞(hMSC)に、製造例1~14で合成した核酸医薬5μgをトランスフェクション試薬(Thermo社製Lipofectamine2000)を用いて導入し、37℃、5%CO条件下で24時間培養した。24時間経過後、培養液から上清をピペットで回収し、以下(a)~(d)の手順に従って遠心分離を行い、細胞外小胞を精製し回収した。
(a)前記培養液から回収した上清を、2,000×gで15分間遠心分離し、上清を回収した。
(b)(a)で得られた上清を、10,000×gで30分間遠心分離し、上清を回収した。
(c)(b)で得られた上清を、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(d)(c)で得られた沈殿を、10mLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)により懸濁し、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収することにより核酸医薬を内包した細胞外小胞(EV)を得た。
<Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3: Production and Evaluation of Extracellular Vesicles>
(1) Production of extracellular vesicles Human-derived mesenchymal stem cells (hMSCs) cultured in a 10 cm culture plate at 1×10 6 cells were introduced with 5 μg of the nucleic acid medicines synthesized in Production Examples 1 to 14 using a transfection reagent (Lipofectamine 2000 manufactured by Thermo), and cultured for 24 hours under conditions of 37° C. and 5% CO 2. After 24 hours, the supernatant was collected from the culture medium with a pipette, and centrifuged according to the following procedures (a) to (d), to purify and collect the extracellular vesicles.
(a) The supernatant collected from the culture medium was centrifuged at 2,000×g for 15 minutes, and the supernatant was collected.
(b) The supernatant obtained in (a) was centrifuged at 10,000×g for 30 minutes, and the supernatant was collected.
(c) The supernatant obtained in (b) was centrifuged at 100,000×g for 60 minutes, and the precipitate was collected.
(d) The precipitate obtained in (c) was suspended in 10 mL of phosphate-buffered saline (PBS), centrifuged at 100,000 x g for 60 minutes, and the precipitate was collected to obtain extracellular vesicles (EVs) encapsulating the nucleic acid drug.

(2)細胞外小胞の粒子数の評価
(1)(d)で得られた沈殿(核酸医薬を内包したEV)に0.5mLのPBSを加えて懸濁させ、EVサンプル液を調製した。当該EVサンプル液1mLあたりのEVの粒子数を、ナノ粒子マルチアナライザーqNanoを用いて測定した。比較例4のEVサンプル液の1mLあたりのEVの粒子数を1.00としたときの、各例のEVサンプル液1mLあたりのEVの粒子数の比を算出した。結果を表1に示す。
(2) Evaluation of the number of particles of extracellular vesicles The precipitate (EV encapsulating a nucleic acid drug) obtained in (1)(d) was suspended in 0.5 mL of PBS to prepare an EV sample solution. The number of EV particles per mL of the EV sample solution was measured using a nanoparticle multi-analyzer qNano. The ratio of the number of EV particles per mL of the EV sample solution of each example was calculated when the number of EV particles per mL of the EV sample solution of Comparative Example 4 was set to 1.00. The results are shown in Table 1.

(3)細胞外小胞に内包された核酸医薬量の評価
リシスバッファーを用いて、(2)で調製したEVサンプル液からEV内の核酸を抽出し、定量PCR法によりEVに内包された核酸医薬量を測定した。比較例4のEVサンプル液1mLあたりの核酸医薬量に対する各例のEVサンプル液1mLあたりの核酸医薬量の比を算出した。結果を表1に示す。
(3) Evaluation of the amount of nucleic acid drug encapsulated in extracellular vesicles Using a lysis buffer, nucleic acids in EVs were extracted from the EV sample solution prepared in (2), and the amount of nucleic acid drug encapsulated in EVs was measured by quantitative PCR. The ratio of the amount of nucleic acid drug per mL of EV sample solution in each example to the amount of nucleic acid drug per mL of EV sample solution in Comparative Example 4 was calculated. The results are shown in Table 1.

<比較例4:エレクトロポーション法による細胞外小胞の製造及び評価>
(1)細胞外小胞の製造
1×10個/10cm培養プレートで培養したヒト由来間葉系幹細胞(hMSC)を、37℃、5%CO条件下で24時間培養した。24時間経過後、培養液から上清をピペットで回収し、以下の(a)~(e)の手順に従って遠心分離を行い、細胞外小胞を精製し回収した。
(a)前記培養液から回収した上清を、2,000×gで15分間遠心分離し、上清を回収した。
(b)(a)で得られた上清を、10,000×gで30分間遠心分離し、上清を回収した。
(c)(b)で得られた上清を、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(d)(c)で得られた沈殿を、10mLのPBSにて懸濁し、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(e)(d)で得られた沈殿を、細胞外小胞(EV)として、10μLのPBSにより懸濁しEV懸濁液を得た。このEV懸濁液に核酸医薬(A-1)を5μg加え、ExoFectin(登録商標) sRNA-into-Exosome Kit(101 Bio社製)を用いて、エレクトロポレーション法により遺伝子導入を行い、核酸医薬を内包した細胞外小胞を製造した。
Comparative Example 4: Production and evaluation of extracellular vesicles by electroporation method
(1) Production of extracellular vesicles Human mesenchymal stem cells (hMSCs) cultured at 1 x 106 cells/10 cm culture plate were cultured for 24 hours under conditions of 37°C and 5% CO2. After 24 hours, the supernatant was collected from the culture medium with a pipette and centrifuged according to the following procedures (a) to (e) to purify and collect extracellular vesicles.
(a) The supernatant collected from the culture medium was centrifuged at 2,000×g for 15 minutes, and the supernatant was collected.
(b) The supernatant obtained in (a) was centrifuged at 10,000×g for 30 minutes, and the supernatant was collected.
(c) The supernatant obtained in (b) was centrifuged at 100,000×g for 60 minutes, and the precipitate was collected.
(d) The precipitate obtained in (c) was suspended in 10 mL of PBS and centrifuged at 100,000×g for 60 minutes, and the precipitate was collected.
(e) The precipitate obtained in (d) was suspended in 10 μL of PBS as extracellular vesicles (EV) to obtain an EV suspension. 5 μg of the nucleic acid drug (A-1) was added to this EV suspension, and gene transfer was performed by electroporation using ExoFectin (registered trademark) sRNA-into-Exosome Kit (manufactured by 101 Bio) to produce extracellular vesicles encapsulating the nucleic acid drug.

(2)細胞外小胞の粒子数の測定
(1)(e)で得られた溶液にPBSを添加して0.5mLの懸濁液とすることでEVサンプル液を調製した。当該EVサンプル液1mLあたりのEVの粒子数を、ナノ粒子マルチアナライザーqNanoを用いて測定した。
(2) Measurement of the number of extracellular vesicles particles (1) (e) PBS was added to the solution obtained to prepare a 0.5 mL suspension to prepare an EV sample solution. The number of EV particles per mL of the EV sample solution was measured using a nanoparticle multi-analyzer qNano.

(3)細胞外小胞に内包された核酸医薬量の測定
リシスバッファーを用いて(2)で調製したEVサンプル液からEV内の核酸を抽出し、定量PCR法によりEVに内包された核酸医薬量を測定した。
(3) Measurement of the amount of nucleic acid drug encapsulated in extracellular vesicles Nucleic acids in EVs were extracted from the EV sample solution prepared in (2) using a lysis buffer, and the amount of nucleic acid drug encapsulated in EVs was measured by quantitative PCR.

表1および2のPEG修飾の欄には、核酸医薬のセンス鎖の5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物で修飾されているものについては「+」、前記センス鎖の5’末端が修飾されていないものは「-」と記載した。表1および2の核酸アプタマー修飾の欄には、核酸医薬のセンス鎖の3’末端が核酸アプタマーで修飾されているものについては「+」、前記センス鎖の3’末端が修飾されていないものは「-」と記載した。核酸医薬(A-14)については、センス鎖の5’末端が核酸アプタマーにより修飾され、3’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されているが、核酸アプタマー修飾の欄及びPEG修飾の欄に、それぞれ「+」と記載した。 In the PEG modification column of Tables 1 and 2, the 5' end of the sense strand of the nucleic acid drug is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, and the 5' end of the sense strand is unmodified, and the column for nucleic acid aptamer modification in Tables 1 and 2 indicates the 3' end of the sense strand of the nucleic acid drug is modified with a nucleic acid aptamer, and the column for nucleic acid aptamer modification indicates the 3' end of the sense strand is unmodified, and the column for nucleic acid aptamer modification in Tables 1 and 2 indicates the 3' end of the sense strand is unmodified, and the column for nucleic acid aptamer modification in Tables 1 and 2 indicates the 5' end of the sense strand of the nucleic acid drug is modified with a nucleic acid aptamer, and the column for PEG modification indicates the 3' end of the sense strand is unmodified, and the column for nucleic acid aptamer modification indicates the 3' end of the sense strand is unmodified, and the column for PEG modification indicates the 5' end of the sense strand of the nucleic acid drug (A-14) is modified with a nucleic acid aptamer and the 3' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, and the columns for nucleic acid aptamer modification and PEG modification indicate the 3' end of the sense strand ...

Figure 0007633787000001
Figure 0007633787000001

<実施例12~22及び比較例6~8:細胞外小胞のルシフェラーゼ活性抑制効果の評価>
(1)細胞外小胞の精製
1×10個/10cm培養プレートで培養したヒト由来間葉系幹細胞(hMSC)に、核酸医薬5μgをトランスフェクション試薬(Thermo社製Lipofectamine2000)を用いて導入し、37℃、5%CO条件下で24時間培養した。核酸医薬としては製造例1~14で製造した核酸医薬(A-1)~(A-14)であって表2に示す種類のものを用いた。24時間経過後、培養液から上清をピペットで回収し、以下の手順に従って遠心分離を行い、細胞外小胞を精製回収した。
(a)前記培養液から回収した上清を、2,000×gで15分間遠心分離し、上清を回収した。
(b)(a)で得られた上清を、10,000×gで30分間遠心分離し、上清を回収した。
(c)(b)で得られた上清を、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(d)(c)で得られた沈殿を、10mLのPBSにて懸濁し、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(e)(d)で得られた沈殿を、0.2mLのPBSにより懸濁しEVサンプルとした。
(2)ルシフェラーゼ活性抑制効果の評価
1×10個/ウェルの細胞濃度にて24ウェル培養プレート上で培養したルシフェラーゼを発現するHela細胞に、(1)で得られたEVサンプルを0.1mL添加して16時間培養した。培養後のHela細胞に150μg/mLの濃度のPBSで調製したルシフェリン試薬を100μL添加し、in vivoイメージングシステム IVIS Lumina(Xenogen社製)を使用して、細胞内のルシフェラーゼ活性を測定した。比較例5(コントロール例:下記参照)のルシフェラーゼ活性を1.00としたときの各例のルシフェラーゼ活性の比を算出した。結果を表2に示す。
<Examples 12 to 22 and Comparative Examples 6 to 8: Evaluation of the luciferase activity suppression effect of extracellular vesicles>
(1) Purification of extracellular vesicles Human-derived mesenchymal stem cells (hMSCs) cultured at 1 x 106 cells/10 cm culture plate were transfected with 5 μg of a nucleic acid drug using a transfection reagent (Lipofectamine 2000 manufactured by Thermo), and cultured for 24 hours under conditions of 37°C and 5% CO2 . The nucleic acid drugs used were the nucleic acid drugs (A-1) to (A-14) produced in Production Examples 1 to 14, and the types shown in Table 2. After 24 hours, the supernatant was collected from the culture medium with a pipette, and centrifuged according to the following procedure to purify and collect the extracellular vesicles.
(a) The supernatant collected from the culture medium was centrifuged at 2,000×g for 15 minutes, and the supernatant was collected.
(b) The supernatant obtained in (a) was centrifuged at 10,000×g for 30 minutes, and the supernatant was collected.
(c) The supernatant obtained in (b) was centrifuged at 100,000×g for 60 minutes, and the precipitate was collected.
(d) The precipitate obtained in (c) was suspended in 10 mL of PBS and centrifuged at 100,000×g for 60 minutes, and the precipitate was collected.
(e) The precipitate obtained in (d) was suspended in 0.2 mL of PBS to prepare an EV sample.
(2) Evaluation of luciferase activity suppression effect 0.1 mL of the EV sample obtained in (1) was added to luciferase-expressing Hela cells cultured on a 24-well culture plate at a cell concentration of 1 x 105 cells/well, and cultured for 16 hours. 100 μL of luciferin reagent prepared with PBS at a concentration of 150 μg/mL was added to the cultured Hela cells, and the luciferase activity in the cells was measured using an in vivo imaging system IVIS Lumina (manufactured by Xenogen). The ratio of luciferase activity of each example was calculated when the luciferase activity of Comparative Example 5 (control example: see below) was set to 1.00. The results are shown in Table 2.

<比較例5:細胞外小胞のルシフェラーゼ活性抑制効果を評価するためのコントロール例>
核酸医薬を用いなかったこと以外は実施例11と同様の操作を行い、ルシフェラーゼ活性を測定した。
Comparative Example 5: Example of a control for evaluating the luciferase activity suppression effect of extracellular vesicles
The luciferase activity was measured in the same manner as in Example 11, except that no nucleic acid drug was used.

<比較例9:細胞外小胞のルシフェラーゼ活性抑制効果の評価(エレクトロポレーション法)>
(1)細胞外小胞の精製
1×10個/10cm培養プレートで培養したヒト由来間葉系幹細胞(hMSC)を37℃、5%CO条件下で24時間培養した。24時間経過後、培養液から上清をピペットで回収し、以下の手順に従って遠心分離を行い、細胞外小胞を精製回収した。
(a)前記培養液を、2,000×gで15分間遠心分離し、上清を回収した。
(b)(a)で得られた上清を、10,000×gで30分間遠心分離し、上清を回収した。
(c)(b)で得られた上清を、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(d)(c)で得られた沈殿を、10mLのPBSで懸濁し、100,000×gで60分間遠心分離し、沈殿を回収した。
(e)(d)で得られた沈殿を、EVとして、10μLのPBSにより懸濁しEV懸濁液を得た。得られたEV懸濁液に核酸医薬(A-1)を5μg加え、ExoFectin(登録商標)sRNA-into-Exosome Kit(101 Bio社製)を用いてエレクトロポレーション法により遺伝子の導入を行った。得られた溶液にPBSを添加して懸濁し0.2mLのEVサンプルを得た。
(2)ルシフェラーゼ活性抑制効果の評価
1×10個/ウェルの細胞濃度にて24ウェル培養プレート上で培養したルシフェラーゼを発現するHela細胞に(1)で得られたEVサンプルを0.1mL添加して16時間培養した。培養後のHela細胞に150μg/mLの濃度のPBSで調製したルシフェリン試薬を100μL添加し、in vivoイメージングシステム IVIS Lumina(Xenogen社製)を使用して、細胞内のルシフェラーゼ活性を測定した。比較例5(コントロール例:下記参照)のルシフェラーゼ活性を1.00としたときの本例のルシフェラーゼ活性の比を算出した。結果を表2に示す。
Comparative Example 9: Evaluation of luciferase activity suppression effect of extracellular vesicles (electroporation method)
(1) Purification of extracellular vesicles Human mesenchymal stem cells (hMSCs) cultured at 1 x 106 cells/10 cm culture plate were cultured for 24 hours under conditions of 37°C and 5% CO2. After 24 hours, the supernatant was collected from the culture medium with a pipette and centrifuged according to the following procedure to purify and collect extracellular vesicles.
(a) The culture medium was centrifuged at 2,000×g for 15 minutes, and the supernatant was collected.
(b) The supernatant obtained in (a) was centrifuged at 10,000×g for 30 minutes, and the supernatant was collected.
(c) The supernatant obtained in (b) was centrifuged at 100,000×g for 60 minutes, and the precipitate was collected.
(d) The precipitate obtained in (c) was suspended in 10 mL of PBS and centrifuged at 100,000×g for 60 minutes to collect the precipitate.
(e) The precipitate obtained in (d) was suspended in 10 μL of PBS as EV to obtain an EV suspension. 5 μg of the nucleic acid drug (A-1) was added to the obtained EV suspension, and gene introduction was performed by electroporation using ExoFectin (registered trademark) sRNA-into-Exosome Kit (manufactured by 101 Bio). PBS was added to the obtained solution and suspended to obtain 0.2 mL of an EV sample.
(2) Evaluation of luciferase activity suppression effect 0.1 mL of the EV sample obtained in (1) was added to luciferase-expressing Hela cells cultured on a 24-well culture plate at a cell concentration of 1 x 105 cells/well, and cultured for 16 hours. 100 μL of luciferin reagent prepared with PBS at a concentration of 150 μg/mL was added to the cultured Hela cells, and the luciferase activity in the cells was measured using an in vivo imaging system IVIS Lumina (manufactured by Xenogen). The ratio of the luciferase activity of this example to the luciferase activity of Comparative Example 5 (control example: see below) was calculated as 1.00. The results are shown in Table 2.

Figure 0007633787000002
Figure 0007633787000002

表1に示すように、3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖と、を有する核酸医薬の存在下に細胞外小胞を製造した実施例1~11では、比較例1~3と比較して、EV内への核酸医薬の導入量(内包量)が顕著に高いことが分かる。また、実施例1~11では、比較例4の方法と比較して、回収できるEVの粒子数が顕著に多いことが分かる。
さらに、表2に示すように、実施例12~22の方法で標的遺伝子の活性抑制を行うと、比較例5~8の方法と比較して、標的遺伝子の活性抑制効果が顕著に高いことが分かる。また、実施例12~22の方法では、比較例9の方法(エレクトロポレーション法により作製したEVを用いる方法)よりも、標的遺伝子の発現抑制効果が顕著に高いことが分かる。
これらの結果から、本発明によれば、核酸医薬の内包量を向上させることが可能な細胞外小胞の製造方法を提供でき、かつ、標的遺伝子の発現抑制効果の高い核酸医薬内包細胞外小胞を容易に製造できることがわかる。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 11 in which extracellular vesicles were produced in the presence of a nucleic acid drug having a sense strand and an antisense strand each modified at the 3' end and 5' end, the amount of nucleic acid drug introduced (encapsulated amount) into EVs was significantly higher than in Comparative Examples 1 to 3. Furthermore, in Examples 1 to 11, the number of EV particles that could be recovered was significantly higher than in the method of Comparative Example 4.
Furthermore, as shown in Table 2, when target gene activity is inhibited by the methods of Examples 12 to 22, the effect of inhibiting target gene activity is significantly higher than that of the methods of Comparative Examples 5 to 8. Also, it is found that the methods of Examples 12 to 22 have a significantly higher effect of inhibiting target gene expression than the method of Comparative Example 9 (a method using EVs produced by electroporation).
These results show that the present invention provides a method for producing extracellular vesicles that can improve the amount of nucleic acid drug encapsulated, and can easily produce extracellular vesicles encapsulating nucleic acid drugs that have a high effect of suppressing the expression of target genes.

Claims (3)

核酸医薬を内包する細胞外小胞の製造方法であって、
核酸医薬の存在下、細胞外小胞の供給源細胞を培養する工程1を含み、
工程1で用いる核酸医薬は、3’末端及び5’末端がそれぞれ修飾されたセンス鎖と、アンチセンス鎖と、を有する核酸医薬であり、
前記核酸医薬は、3’末端が核酸アプタマーで修飾され、かつ5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖を有するか、5’末端が核酸アプタマーで修飾され、かつ3’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖を有し、
前記核酸医薬は細胞外小胞の供給源細胞の細胞膜内層及び後期エンドソームの外層と結合するものであり、
前記アンチセンス鎖は、5’末端または3’末端が、核酸アプタマーにより修飾されているものであり、
前記核酸医薬が、3’末端が核酸アプタマーで修飾され、かつ5’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖を有するものである場合、当該核酸医薬が有するセンス鎖及びアンチセンス鎖は、3’末端に、同一の塩基配列を有し、その塩基配列は、塩基配列(AAAAGA)、塩基配列(CACCCCACCTCGCTCCCGTGACACTAATGCTA)、塩基配列(AAAGAC)または塩基配列(GGGGAGGCGATTCGGTGTGTCCTCCAGAAGATATTTCCGA)であり、
前記核酸医薬が、5’末端が核酸アプタマーで修飾され、かつ3’末端がポリエチレングリコール鎖を有する化合物により修飾されたセンス鎖を有するものである場合、当該核酸医薬が有するセンス鎖及びアンチセンス鎖は、それぞれ、5’末端に、塩基配列(AAAGAC)を有する、細胞外小胞の製造方法。
A method for producing extracellular vesicles encapsulating a nucleic acid drug, comprising:
The method includes step 1 of culturing a source cell of extracellular vesicles in the presence of a nucleic acid drug,
The nucleic acid drug used in step 1 is a nucleic acid drug having a sense strand and an antisense strand, each of which is modified at its 3' end and 5' end,
the nucleic acid drug has a sense strand whose 3'-end is modified with a nucleic acid aptamer and whose 5'-end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, or has a sense strand whose 5'-end is modified with a nucleic acid aptamer and whose 3'-end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain,
The nucleic acid drug binds to the inner membrane of the cell that supplies the extracellular vesicles and the outer membrane of the late endosome;
the antisense strand is modified at its 5'-end or 3'-end with a nucleic acid aptamer ;
When the nucleic acid drug has a sense strand whose 3' end is modified with a nucleic acid aptamer and whose 5' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, the sense strand and the antisense strand of the nucleic acid drug have the same base sequence at the 3' end, and the base sequence is the base sequence (AAAGA), the base sequence (CACCCCACCTCGCTCCCGTGACACTAATGCTA), the base sequence (AAAGAC), or the base sequence (GGGGAGGCGATTCGGTGTGTCCTCCAGAAGATATTTCCGA);
A method for producing extracellular vesicles, wherein when the nucleic acid drug has a sense strand whose 5' end is modified with a nucleic acid aptamer and whose 3' end is modified with a compound having a polyethylene glycol chain, the sense strand and antisense strand of the nucleic acid drug each have the base sequence (AAAGAC) at the 5' end .
細胞外小胞の直径が10nm~200nmである請求項1記載の細胞外小胞の製造方法。 The method for producing extracellular vesicles according to claim 1, wherein the diameter of the extracellular vesicles is 10 nm to 200 nm. 細胞外小胞がエクソソームである請求項1又は2に記載の細胞外小胞の製造方法。 The method for producing extracellular vesicles according to claim 1 or 2 , wherein the extracellular vesicles are exosomes.
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