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JP7645601B2 - Drug delivery carrier and pharmaceutical preparation using same - Google Patents
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Description

本発明は、薬物送達キャリア、前記薬物送達キャリアを用いて医薬製剤を調製する方法、及びこれによって調製された医薬製剤に関する。具体的には、本発明の薬物送達キャリアは、細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームとポリマーを含んでおり、前記ポリマーは、正に帯電したポリアミノ酸である。本発明の薬物送達キャリアを用いて調製された医薬製剤は、正に帯電したポリアミノ酸及び1つ又は複数の薬物分子で形成された物理的複合体と、細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームとを混合して調製されたリポソーム複合体であり、前記医薬製剤は、細胞を効果的にトランスフェクションでき、特に、薬物が鼻腔を経由して脳へ吸収されるように促進し、薬物の治療効果を高めることができる。 The present invention relates to a drug delivery carrier, a method for preparing a pharmaceutical formulation using the drug delivery carrier, and a pharmaceutical formulation prepared thereby. Specifically, the drug delivery carrier of the present invention includes a liposome modified with a cell-penetrating peptide and a polymer, and the polymer is a positively charged polyamino acid. The pharmaceutical formulation prepared using the drug delivery carrier of the present invention is a liposome complex prepared by mixing a physical complex formed of a positively charged polyamino acid and one or more drug molecules with a liposome modified with a cell-penetrating peptide, and the pharmaceutical formulation can effectively transfect cells, and in particular, can promote the absorption of the drug into the brain via the nasal cavity, thereby enhancing the therapeutic effect of the drug.

細胞透過性ペプチド(cell-penetrating peptide、CPP)は、生理学的条件で正に帯電した短ペプチドであり、遺伝子、ポリペプチドやタンパク質等の薬物分子を共有結合又は非共有結合させ、そして、薬物分子を細胞内に送達するか、又は薬物分子を担持して生体膜バリアを透過させることができる。しかし、単一の細胞透過性ペプチドは、薬物分子を担持する能力が非常に有限的であり、これにより、細胞透過性ペプチドと薬物分子によって形成される複合体は、粒径が大きくて安定性が悪くなる。 Cell-penetrating peptides (CPPs) are short peptides that are positively charged under physiological conditions, and can be covalently or non-covalently bound to drug molecules such as genes, polypeptides, and proteins, and can deliver drug molecules into cells or carry drug molecules to penetrate biological membrane barriers. However, a single cell-penetrating peptide has a very limited capacity to carry drug molecules, and as a result, the complex formed by the cell-penetrating peptide and the drug molecule has a large particle size and poor stability.

また、従来技術では、薬物分子(例えば、遺伝子、ポリペプチドやタンパク質等の薬物分子)を送達するキャリア、例えば、リポソームは、送達効率が低くて、組織毒性を起こしやすい等の問題がある。リポソームの研究分野では、疾患の治療及び/又は予防がより特異的で、効率的であるように、どのようにリポソームを利用して薬物分子をより効率的に送達するかということがまだ大きな挑戦である。研究者は、主に、リポソームに各種の補助性成分を添加し、新規なリポソーム材料を開発・使用し、リポソームの表面を構造的に修飾し、新規な調製プロセスを設計・使用する等の措置を通じて、リポソームの安定性、標的性と薬物配達効率を向上させている。 In addition, in the prior art, carriers for delivering drug molecules (e.g., drug molecules such as genes, polypeptides, and proteins), such as liposomes, have problems such as low delivery efficiency and susceptibility to tissue toxicity. In the field of liposome research, how to use liposomes to deliver drug molecules more efficiently so that disease treatment and/or prevention is more specific and efficient remains a major challenge. Researchers have mainly improved the stability, targeting, and drug delivery efficiency of liposomes through measures such as adding various auxiliary components to liposomes, developing and using new liposome materials, structurally modifying the surface of liposomes, and designing and using new preparation processes.

したがって、本分野では、細胞透過性ペプチドを利用する新しい薬物送達キャリアが依然として必要とされており、薬物分子(例えば、遺伝子、ポリペプチドやタンパク質等)が前記薬物送達キャリアと複合した後に安定性が向上し、調製された医薬製剤の粒径が制御可能であり、安定性が良好であるとともに、製剤の表面を修飾する細胞透過性ペプチドによってより効果的な薬物送達を実現することができ、薬物が細胞エンドソームから脱出して薬物の効果を発揮するのに役立つ。 Therefore, there is still a need in this field for a new drug delivery carrier that utilizes cell-penetrating peptides, which can improve the stability after drug molecules (e.g., genes, polypeptides, proteins, etc.) are complexed with the drug delivery carrier, and the particle size of the prepared pharmaceutical formulation can be controlled, has good stability, and can achieve more effective drug delivery by the cell-penetrating peptides that modify the surface of the formulation, which helps the drug escape from the cell endosome to exert its effect.

本発明者は、鋭意研究によって、細胞透過性ペプチドを利用する新規な薬物送達キャリアを開発した。本発明の薬物送達キャリアは、細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームと、ポリマーとを含み、前記ポリマーは、正に帯電したポリアミノ酸であり、前記ポリマーは、1つ又は複数の薬物分子と混合してポリマー-薬物の複合体を形成するためのものであり、前記細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームは、ポリマー-薬物の複合体と混合してポリマー-薬物の複合体を含むリポソーム複合体を形成するためのものである。 The inventors have developed a novel drug delivery carrier that utilizes a cell-penetrating peptide through intensive research. The drug delivery carrier of the present invention comprises a liposome modified with a cell-penetrating peptide and a polymer, the polymer being a positively charged polyamino acid, the polymer being intended to be mixed with one or more drug molecules to form a polymer-drug complex, and the liposome modified with the cell-penetrating peptide being intended to be mixed with the polymer-drug complex to form a liposome complex containing the polymer-drug complex.

一つの実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおける細胞透過性ペプチドは、以下のアミノ酸配列を有するpenetratin又はpenetratinの親油性誘導体である。
RXIKIWFXRRMKWKK (配列番号1)
In one embodiment, the cell penetrating peptide in the drug delivery carrier of the present invention is penetratin or a lipophilic derivative of penetratin having the following amino acid sequence:
RX 1 IKIWFX 2 X 3 RRMKWKK (SEQ ID NO: 1)

ここで、X、X、Xは、独立して天然由来のアミノ酸であるグルタミン(glutamine,Q)、アスパラギン(asparagine,N)、アラニン(alanine,A)、バリン(valine,V)、ロイシン(leucine,L)、イソロイシン(isoleucine,I)、プロリン(proline,P)、フェニルアラニン(phenylalanine,F)、トリプトファン(tryptophan,W)、メチオニン(methionine,M)及び非天然由来のアミノ酸であるα-アミノ酪酸(α-aminobutyric acid)、α-アミノペンタン酸(α-aminopentanoic acid)、α-アミノヘキサン酸(α-aminohexanoic acid)、α-アミノヘプタン酸(α-aminoheptanoic acid)から選択される。例えば、本発明の薬物送達キャリアにおけるいくつかの細胞透過性ペプチドは、Penetratin第2位のグルタミン(Q)及び/又は第8位のグルタミン(Q)及び/又は第9位のアスパラギン(N)を疎水性アミノ酸に変異させたPenetratin誘導体である。 Here, X 1 , X 2 , and X 3 are independently selected from naturally occurring amino acids glutamine (Q), asparagine (N), alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (I), proline (P), phenylalanine (F), tryptophan (W), and methionine (M), and non-naturally occurring amino acids α-aminobutyric acid, α-aminopentanoic acid, and α-aminohexanoic acid. For example, some cell-penetrating peptides in the drug delivery carrier of the present invention are Penetratin derivatives in which glutamine (Q) at position 2 and/or glutamine (Q) at position 8 and/or asparagine (N) at position 9 of Penetratin are mutated to hydrophobic amino acids.

一つの実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおける前記正に帯電したポリアミノ酸は、例えば、重合度が2~50の正に帯電したポリアミノ酸であり、前記正に帯電したポリアミノ酸の空間構造は線形又は環状であり、アミノ酸残基のコンフィギュレーションはL型又はD型である。例えば、ポリアミノ酸は重合度が6~12のアルギニン及び/又はリジンである。前記正に帯電したポリアミノ酸は、正に帯電したアミノ酸残基の中に、1~20個(例えば、1~6個)の生理条件の下で電荷を持たないアミノ酸残基が介在していてもよい。好ましくは、前記正に帯電したポリアミノ酸は、重合度が6~12のポリアルギニンであり、ここで、前記ポリアルギニンの空間構造は線形又は環状であり、ポリアルギニンのコンフィギュレーションはL型又はD型である。 In one embodiment, the positively charged polyamino acid in the drug delivery carrier of the present invention is, for example, a positively charged polyamino acid having a degree of polymerization of 2 to 50, the spatial structure of the positively charged polyamino acid being linear or cyclic, and the configuration of the amino acid residues being L-type or D-type. For example, the polyamino acid is arginine and/or lysine having a degree of polymerization of 6 to 12. The positively charged polyamino acid may have 1 to 20 (for example, 1 to 6) amino acid residues that are uncharged under physiological conditions interposed between the positively charged amino acid residues. Preferably, the positively charged polyamino acid is polyarginine having a degree of polymerization of 6 to 12, in which the spatial structure of the polyarginine is linear or cyclic, and the configuration of the polyarginine is L-type or D-type.

一つの実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおける細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームは、次のような膜材料を含む。 In one embodiment, the liposome modified with a cell-penetrating peptide in the drug delivery carrier of the present invention comprises the following membrane material:

(i)カチオン性脂質は、1,2-ジ-0-オクタデセニル-3-トリメチルアンモニウム-プロパン(DOTMA)、ジメチルジオクタデシルアンモニウム(DDAB)、1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウム-プロパン(DOTAP)、1,2-ジオレオイル-3-ジメチルアンモニウム-プロパン(DODAP)、1,2-ジアシルオキシ-3-ジメチルアンモニウム-プロパン、1,2-ジアルコキシ-3-ジメチルアンモニウム-プロパン、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド(DODAC)、1,2-ジミリストイルオキシプロピル-1,3-ジメチルヒドロキシエチルアンモニウム(DMRIE)、2,3-ジオレイルオキシ-N-[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]-N-N-ジメチル-1-プロパンアンモニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)及びそれらの組合せを含むが、これらに限らない。好ましくはDOTMA、DOTAP、DODAC、DOSPAである。最も好ましくはDOTAPである;
(ii)非カチオン性脂質は、1,2-ジ-(9Z-オクタデカノイル)-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DOPE)、1,2-ジオレオイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DOPC)、1,2-ジステアロイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DSPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DPPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DPPE)、1,2-ジミリストイル-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DMPE)、2-ジオレオイル-sn-グリセリル-3-リン酸-(1’-rac-グリセロール)(DOPG)及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限らない。好ましくはDOPE及び/又はDOPCである。最も好ましくはDOPEである;
(iii)コレステロール;及び
(iv)ポリエチレングリコール化(PEG化)リン脂質及びCPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質;前記リン脂質は、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリンであり、好ましくは、前記PEG化リン脂質は、例えば、ポリエチレングリコール-ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(PEG-DSPE)及びその誘導体であるメトキシ-ポリエチレングリコール-ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(mPEG-DSPE)であり、CPPと共役した前記ポリエチレングリコールリン脂質は、例えば、Penetratin/Penetratin誘導体-PEG-DSPEである。
(i) Cationic lipids include, but are not limited to, 1,2-di-0-octadecenyl-3-trimethylammonium-propane (DOTMA), dimethyldioctadecylammonium (DDAB), 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (DOTAP), 1,2-dioleoyl-3-dimethylammonium-propane (DODAP), 1,2-diacyloxy-3-dimethylammonium-propane, 1,2-dialkoxy-3-dimethylammonium-propane, dioctadecyldimethylammonium chloride (DODAC), 1,2-dimyristoyloxypropyl-1,3-dimethylhydroxyethylammonium (DMRIE), 2,3-dioleyloxy-N-[2(sperminecarboxamido)ethyl]-N-N-dimethyl-1-propane ammonium trifluoroacetate (DOSPA) and combinations thereof. Preferred are DOTMA, DOTAP, DODAC, and DOSPA. Most preferably, it is DOTAP;
(ii) Non-cationic lipids include, but are not limited to, 1,2-di-(9Z-octadecanoyl)-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-dioleoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DOPC), 1,2-distearoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DSPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DPPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DPPE), 1,2-dimyristoyl-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DMPE), 2-dioleoyl-sn-glyceryl-3-phosphate-(1'-rac-glycerol) (DOPG) and combinations thereof. Preferred are DOPE and/or DOPC. Most preferred is DOPE;
(iii) cholesterol; and (iv) polyethylene glycol-conjugated (PEGylated) phospholipids and polyethylene glycol phospholipids conjugated with CPPs; the phospholipids are, for example, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, and sphingomyelin, and preferably, the PEGylated phospholipids are, for example, polyethylene glycol-distearoylphosphatidylethanolamine (PEG-DSPE) and its derivative, methoxy-polyethylene glycol-distearoylphosphatidylethanolamine (mPEG-DSPE), and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPPs is, for example, Penetraten/Penetratin derivative-PEG-DSPE.

いくつかの実施形態において、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は膜材料(iv)に対してのモル比が約20%~80%である。いくつかの具体的な実施形態において、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約27.0~31.6:27.0~31.6:31.6~39.6:1~10であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は膜材料(iv)に対してのモル比が約20%~80%である。 In some embodiments, the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated to CPP is about 20%-80% molar relative to membrane material (iv). In some specific embodiments, the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 27.0-31.6:27.0-31.6:31.6-39.6:1-10, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated to CPP is about 20%-80% molar relative to membrane material (iv).

いくつかの具体的な実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおけるカチオン性脂質は、膜材料として、(i)DOTAP;(ii)DOPE;(iii)コレステロール;(iv)mPEG2000-DSPE及び89WPenetratin-PEG3400-DSPEを含み、且つ膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は約20~40:20~40:20~40:1~20であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEは膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比である。いくつかの実施形態において、膜材料(i):(ii):(iv)のモル比は約27.0~31.6:27.0~31.6:31.6~39.6:1~10で、且つ89WPenetratin-PEG3400-DSPEは膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比である。 In some specific embodiments, the cationic lipid in the drug delivery carrier of the present invention comprises, as membrane materials, (i) DOTAP; (ii) DOPE; (iii) cholesterol; (iv) mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetrant-PEG 3400 -DSPE, and the molar ratio of the membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the molar ratio of 89W Penetrant-PEG 3400 -DSPE to the membrane material (iv) is about 20%-80%. In some embodiments, the molar ratio of membrane materials (i):(ii):(iv) is about 27.0-31.6:27.0-31.6:31.6-39.6:1-10, and 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE is in a molar ratio of about 20%-80% to membrane material (iv).

いくつかの実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおけるカチオン性脂質は、(i)DOTAP;(ii)DOPE;(iii)コレステロール;(iv)mPEG2000-DSPEと89WPenetratin-PEG3400-DSPEという膜材料から構成され、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約28.5:28.5:38:5であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEは膜材料(iv)に対して約20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%のモル比である。 In some embodiments, the cationic lipid in the drug delivery carrier of the present invention is composed of membrane materials: (i) DOTAP; (ii) DOPE; (iii) cholesterol; (iv) mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE, the molar ratio of membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) being about 28.5:28.5:38:5, and the molar ratio of 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE to membrane material (iv) being about 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%.

別の態様では、本発明は、本発明の薬物送達キャリアを用いて調製された医薬製剤を提供する。薬物送達キャリアに含まれる正に帯電したポリアミノ酸と、送達される1つ又は複数の薬物分子と物理的複合体を形成し、前記物理的複合体と前記表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたカチオン性リポソームを混合して、リポソーム複合体様式の医薬製剤を形成する。 In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical formulation prepared using the drug delivery carrier of the present invention. A positively charged polyamino acid contained in the drug delivery carrier is physically complexed with one or more drug molecules to be delivered, and the physical complex is mixed with a cationic liposome whose surface is modified with a cell-penetrating peptide to form a pharmaceutical formulation in the form of a liposome complex.

送達される1つ又は複数の薬物分子について特に限定されていないが、ペプチド薬(例えば、オクトレオチド(octreotide))、抗体(例えば、エタネルセプト(etanercept)、アダリムマブ(adalimumab)、リツキシマブ(rituximab)、ペンブロリズマブ(pembrolizumab)、ラニビズマブ(ranibizumab)及びニボルマブ(nivolumab))、サイトカイン、ホルモン、抗生物質(例えば、化学療法薬ドキソルビシン(doxorubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、アクチノマイシン(actinomycin)及びバンコマイシン(vancomycin))、核酸及びそれらの組み合わせ等を含むが、これらに限らない。 The drug molecule or molecules delivered may include, but are not limited to, peptide drugs (e.g., octreotide), antibodies (e.g., etanercept, adalimumab, rituximab, pembrolizumab, ranibizumab, and nivolumab), cytokines, hormones, antibiotics (e.g., the chemotherapeutic drugs doxorubicin, daunorubicin, epirubicin, actinomycin, and vancomycin), nucleic acids, and combinations thereof.

一つの実施形態において、前記医薬製剤が送達する薬物分子は、プラスミドDNA、低分子干渉RNA(siRNA)、センスRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、アプタマー(aptamers)、リボザイム等の核酸である。一つ実施形態において、前記医薬製剤が送達する薬物分子は、核酸と、生物ゲノムに組み込む可能な薬物(例えば、ドキソルビシン)との組合せである。 In one embodiment, the drug molecule delivered by the pharmaceutical formulation is a nucleic acid such as a plasmid DNA, small interfering RNA (siRNA), sense RNA, antisense oligonucleotides (ASO), aptamers, or ribozymes. In one embodiment, the drug molecule delivered by the pharmaceutical formulation is a combination of a nucleic acid and a drug capable of being integrated into the genome of an organism (e.g., doxorubicin).

一つの実施形態において、前記医薬製剤における薬物分子(例えば、化学療法薬)とカチオン性脂質(例えば、DOTAP)とのモル比は、約0.1~10であり、好ましくは約0.1~5であり、さらに好ましくは約0.1~2である。 In one embodiment, the molar ratio of the drug molecule (e.g., a chemotherapeutic drug) to the cationic lipid (e.g., DOTAP) in the pharmaceutical formulation is about 0.1 to 10, preferably about 0.1 to 5, and more preferably about 0.1 to 2.

一つの実施形態において、前記医薬製剤の中に薬物分子(例えば、化学療法薬)の封入量は、薬物分子(例えば、化学療法薬)が医薬製剤に対して約1%~30%(w/w)であり、好ましくは約1%~25%(w/w)であり、さらに好ましくは約3%~20%(w/w)である。 In one embodiment, the amount of drug molecule (e.g., chemotherapy drug) encapsulated in the pharmaceutical formulation is about 1% to 30% (w/w) of the drug molecule (e.g., chemotherapy drug) relative to the pharmaceutical formulation, preferably about 1% to 25% (w/w), and more preferably about 3% to 20% (w/w).

一つの実施形態において、前記医薬製剤において、正に帯電したポリアミノ酸(例えば、オリゴアルギニン)と、送達しようとする薬物分子との電荷比は、1:1~30:1であり、好ましくは5:1である。また、カチオン性リポソームと薬物分子との電荷比は、1:1~30:1であり、好ましくは4:1である。 In one embodiment, in the pharmaceutical preparation, the charge ratio between the positively charged polyamino acid (e.g., oligoarginine) and the drug molecule to be delivered is 1:1 to 30:1, preferably 5:1. Also, the charge ratio between the cationic liposome and the drug molecule is 1:1 to 30:1, preferably 4:1.

一つの実施形態において、本発明の医薬製剤の粒径は、50nm~300nmであり、好ましくは80nm~150nmであり、安定性が良い。 In one embodiment, the particle size of the pharmaceutical formulation of the present invention is 50 nm to 300 nm, preferably 80 nm to 150 nm, and has good stability.

さらに別の態様では、本発明の医薬製剤の調製方法であって、(a)表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたリポソームを調製するステップ、(b)正に帯電したポリアミノ酸と送達しようとする薬剤分子とからなる物理的複合体を調製するステップ、及び(c)ステップ(a)で得られた表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたリポソームと、ステップ(b)で得られた物理的複合体を、一定のモル比又は電荷比で混合するステップとを含む医薬製剤の調製方法を提供する。 In yet another aspect, the present invention provides a method for preparing a pharmaceutical formulation, comprising the steps of: (a) preparing liposomes whose surfaces are modified with a cell-penetrating peptide; (b) preparing a physical complex consisting of a positively charged polyamino acid and a drug molecule to be delivered; and (c) mixing the liposomes whose surfaces are modified with a cell-penetrating peptide obtained in step (a) with the physical complex obtained in step (b) at a certain molar ratio or charge ratio.

一つの実施形態において、本発明の医薬製剤の調製方法は、(a)リポソーム膜材料(i)、(ii)及び(iii)とを混合し、ブランクリポソームを調製するステップと、(b)正に帯電したポリアミノ酸と送達しようとする薬剤分子とからなる物理的複合体を調製するステップ、及び(c)ステップ(a)で得られたブランクリポソームと、ステップ(b)で得られた物理的複合体を、一定のモル比又は電荷比で混合するステップと、(d)ステップ(c)で得られたリポソームと膜材料(iv)とを混合し、インキュベートし、本発明の医薬製剤を得るステップと、を含む。 In one embodiment, the method for preparing the pharmaceutical formulation of the present invention includes the steps of (a) mixing liposome membrane materials (i), (ii) and (iii) to prepare blank liposomes, (b) preparing a physical complex consisting of a positively charged polyamino acid and a drug molecule to be delivered, and (c) mixing the blank liposome obtained in step (a) with the physical complex obtained in step (b) at a certain molar ratio or charge ratio, and (d) mixing and incubating the liposome obtained in step (c) with membrane material (iv) to obtain the pharmaceutical formulation of the present invention.

本発明の薬物送達キャリアを用いて調製された医薬製剤は、例えば、口腔、鼻腔、目、気道、消化道、生殖道、局所的なインプラント、注射、又は輸注(硬膜外、動脈内、関節内、嚢内、心臓内、脳室内、頭蓋内、皮内、筋肉内、眼窩内、眼内、腹腔内、脊椎内、胸骨内、髄腔内、静脈内、くも膜下、被膜下、皮膚下、気管、直腸、舌下等の経路)を介して投与し、疾患の治療及び/又は予防に用いることができる。 The pharmaceutical preparation prepared using the drug delivery carrier of the present invention can be administered, for example, into the oral cavity, nasal cavity, eye, respiratory tract, digestive tract, genital tract, local implant, injection, or infusion (epidural, intra-arterial, intra-articular, intracapsular, intracardiac, intraventricular, intracranial, intradermal, intramuscular, intraorbital, intraocular, intraperitoneal, intraspinal, intrasternal, intrathecal, intravenous, subarachnoid, subcapsular, subcutaneous, tracheal, rectal, sublingual, etc.) and used for the treatment and/or prevention of diseases.

別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で言及されたすべての刊行物、特許出願、特許及び他の参考文献は、参照のために、引用によって本明細書に完全に組み込まれた。また、本明細書に記載の材料、方法、及び例は、例示に過ぎず、限定することを意図するものではない。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、本明細書及び図面、ならびに添付の特許請求の範囲から明らかなものである。 Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are hereby incorporated by reference in their entirety. In addition, the materials, methods, and examples described herein are illustrative only and are not intended to be limiting. Other features, objects, and advantages of the present invention will be apparent from the specification and drawings, and from the appended claims.

図1は、R8(8個アルギニンのポリマー)とsiRNAが異なる電荷比(正電荷/負電荷の割合で表される)であり、及び/又はCLSとsiRNAが異なる電荷比である各複合体のアガロースゲル電気泳動結果と粒径結果を示す。図1A及び図1Bは、それぞれR8/siRNAが異なる電荷比であるR8/siRNA複合体のアガロースゲル電気泳動結果と粒径結果を示す。図1C及び図1Dは、それぞれCLS/siRNAが異なる電荷比であるCLS/siRNA複合体のアガロースゲル電気泳動結果と粒径結果を示す。図1E及び図1Fは、それぞれ、R8/siRNAの電荷比が1:1である場合、CLS/siRNAが異なる電荷比であるCLS/R8/siRNAリポソーム複合体のアガロースゲル電気泳動結果と粒径結果を示すものである。FIG. 1 shows the agarose gel electrophoresis results and particle size results for each complex in which R8 (a polymer of eight arginines) and siRNA have different charge ratios (expressed as a percentage of positive charge/negative charge) and/or CLS and siRNA have different charge ratios. FIG. 1A and FIG. 1B show the agarose gel electrophoresis results and particle size results for R8/siRNA complexes with different R8/siRNA charge ratios, respectively. FIG. 1C and FIG. 1D show the agarose gel electrophoresis results and particle size results for CLS/siRNA complexes with different CLS/siRNA charge ratios, respectively. FIG. 1E and FIG. 1F show the agarose gel electrophoresis results and particle size results for CLS/R8/siRNA liposome complexes with different CLS/siRNA charge ratios, respectively, when the charge ratio of R8/siRNA is 1:1. 図2は、R8とsiRNAの電荷比が1:1である場合、CLSとsiRNAが異なる電荷比で調製されたCLS/R8/siRNAリポソーム複合体に対する細胞の摂取を示すものである。FIG. 2 shows the cellular uptake of CLS/R8/siRNA liposome complexes prepared with different charge ratios of CLS and siRNA when the charge ratio of R8 to siRNA was 1:1. 図3は、CLS/siRNA/R8複合体の電気泳動、粒径及び安定性の研究結果を示すものである。図3A及び図3Bは、それぞれCLSとsiRNAの電荷比が4:1である場合、R8とsiRNAの異なる電荷比であるリポソーム複合体のアガロースゲル電気泳動結果と粒径結果を示すものである。図3C及び図3Dは、それぞれCLSとsiRNAの電荷比が4:1である場合、R8とsiRNAが異なる電荷比であるリポソーム複合体を高速遠心した後の沈殿状況と遠心後の上澄みのアガロースゲル電気泳動結果を示すものである。Figure 3 shows the results of electrophoresis, particle size and stability study of CLS/siRNA/R8 complex. Figures 3A and 3B show the results of agarose gel electrophoresis and particle size of liposome complexes with different charge ratios of R8 and siRNA when the charge ratio of CLS to siRNA is 4:1, respectively. Figures 3C and 3D show the precipitation state after high-speed centrifugation of liposome complexes with different charge ratios of R8 and siRNA when the charge ratio of CLS to siRNA is 4:1, respectively, and the agarose gel electrophoresis results of the supernatant after centrifugation. 図4は、細胞透過性ペプチドが異なる割合で表面を修飾した医薬製剤に対する細胞の摂取の定量的評価結果を示すものである。Lipo2000グループは市販されている遺伝子トランスフェクション試薬としてのカチオン性リポソームLipofectamine2000とsiRNAの非共有複合体である。4 shows the quantitative evaluation results of cellular uptake of pharmaceutical preparations whose surfaces were modified with different ratios of cell-penetrating peptides. The Lipo2000 group is a non-covalent complex of siRNA and the cationic liposome Lipofectamine2000, which is a commercially available gene transfection reagent. 図5は、実施例8の表2に示した異なる調合のリポソーム膜材料を用いて調製された薬剤製剤に対する細胞の摂取状況を示すものである。FIG. 5 shows the cellular uptake of drug formulations prepared using different formulations of liposome membrane materials shown in Table 2 of Example 8. 図6は、成分(iv)がリポソーム膜材料の1%、5%、8%、10%モル比であるリポソーム医薬製剤の粒径を示すものである。FIG. 6 shows the particle size of liposomal pharmaceutical preparations in which component (iv) is 1%, 5%, 8% and 10% molar ratio of the liposomal membrane material. 図7は、35mm Dimple NanoCulture Dishを用いて異なる細胞塊を培養した形態学的結果を示す。35mm Dimple NanoCulture DishはJSR株式会社製の細胞塊培養プレートである。Figure 7 shows the morphological results of culturing different cell clusters using 35 mm Dimple NanoCulture Dish. 35 mm Dimple NanoCulture Dish is a cell cluster culture plate manufactured by JSR Corporation. 図8は、リポソームの表面を修飾する細胞透過性ペプチドの細胞塊透過能力の評価結果を示すものである。FIG. 8 shows the results of evaluation of the cell mass permeability of the cell-penetrating peptides that modify the surface of the liposome. 図9は、GFP-siRNAを封入した医薬製剤による293T細胞塊へのトランスフェクション効果を示すものである。FIG. 9 shows the transfection effect of a pharmaceutical preparation encapsulating GFP-siRNA on a 293T cell mass. 図10は、GFP-siRNAを封入した医薬製剤によるU87細胞塊へのトランスフェクション効果を示すものである。FIG. 10 shows the transfection effect of a pharmaceutical preparation encapsulating GFP-siRNA on a U87 cell mass. 図11は、異なるオリゴアルギニンを用いた医薬製剤によるLUC-U87細胞へのトランスフェクション効果の定性的評価と定量的評価の結果を示すものである。FIG. 11 shows the results of qualitative and quantitative evaluation of the transfection effect on LUC-U87 cells by pharmaceutical preparations using different oligoarginines. 図12は、siRNAを封入した医薬製剤の粒径を示すものである。FIG. 12 shows the particle size of a pharmaceutical formulation encapsulating siRNA. 図13は、siRNAを封入した医薬製剤の電位を示すものである。FIG. 13 shows the potential of pharmaceutical formulations encapsulating siRNA. 図14は、siRNAを封入した医薬製剤によるbEnd.3細胞又はU87細胞のアポトーシス促進効果の評価と細胞傷害活性の評価結果を示すものである。14 shows the results of evaluation of the apoptosis promoting effect and cytotoxic activity of a pharmaceutical preparation encapsulating siRNA in bEnd.3 cells or U87 cells. 図15は、細胞膜蛍光プローブDiDでラベルされた医薬製剤の経鼻投与後の体内分布状況を示すものである。FIG. 15 shows the distribution in the body of a pharmaceutical preparation labeled with the cell membrane fluorescent probe DiD after intranasal administration. 図16は、細胞膜蛍光プローブDiDでラベルされたキャリアがFAM-siRNAを細胞内に送達することのフローサイトメトリー検出の結果を示すものである。FIG. 16 shows the results of flow cytometry detection of intracellular delivery of FAM-siRNA by a carrier labeled with the cell membrane fluorescent probe DiD. 図17は、細胞膜蛍光プローブDiDでラベルされた遺伝子送達キャリアの経鼻投与後のU87原位置脳腫瘍モデルマウスにおける体内分布状況を示すものである。FIG. 17 shows the biodistribution in U87 in situ brain tumor model mice after intranasal administration of a gene delivery carrier labeled with the cell membrane fluorescent probe DiD. 図18は、siRNAを封入した送達キャリアの抗U87原位置脳腫瘍の薬力学的評価の結果を示すものである。Lipo2000/siRNAグループは、市販されている遺伝子トランスフェクション試薬としてのカチオン性リポソームLipofectamine2000とsiRNAの非共有複合体である。18 shows the results of pharmacodynamic evaluation of siRNA-encapsulated delivery carriers against U87 in situ brain tumors. The Lipo2000/siRNA group is a non-covalent complex of siRNA and the cationic liposome Lipofectamine2000, a commercially available gene transfection reagent. 図19は、siRNAを封入した送達キャリアのU87原位置脳腫瘍モデルマウスにおける体内アポトーシス促進能力の評価結果を示すものである。Lipo2000/siRNAグループは、市販されている遺伝子トランスフェクション試薬としてのカチオン性リポソームLipofectamine2000とsiRNAの非共有複合体である。19 shows the results of evaluating the in vivo apoptosis-promoting ability of siRNA-encapsulated delivery carriers in U87 in situ brain tumor model mice. The Lipo2000/siRNA group is a non-covalent complex of siRNA and the cationic liposome Lipofectamine2000, a commercially available gene transfection reagent. 図20は、siRNAを封入した送達キャリアの体内鼻粘膜毒性評価結果を示すものである。Lipo2000/siRNAグループは、市販されている遺伝子トランスフェクション試薬としてのカチオン性リポソームLipofectamine2000とsiRNAの非共有複合体であり、デオキシコール酸ナトリウムグループのデオキシコール酸ナトリウムは、大連美侖生物技術有限公司の市販品である。20 shows the results of in vivo nasal mucosal toxicity evaluation of delivery carriers encapsulating siRNA. The Lipo2000/siRNA group is a non-covalent complex of siRNA and the cationic liposome Lipofectamine2000, which is a commercially available gene transfection reagent, and the sodium deoxycholate in the sodium deoxycholate group is a commercially available product from Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd.

本発明は、細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソーム及びポリマーとしての正に帯電したポリアミノ酸を含む新規な薬物送達キャリアを提供する。本発明の薬物送達キャリアは、薬物分子と組み立てて複合体を形成することができ、薬物分子を圧縮し(compact)、薬物分子をリポソームに封入することができ、これにより、リポソームの表面に細胞透過性を有する細胞透過性ペプチドを利用して被験者体内の生体膜バリアへの薬物の透過を助ける。 The present invention provides a novel drug delivery carrier comprising a liposome modified with a cell-penetrating peptide and a positively charged polyamino acid as a polymer. The drug delivery carrier of the present invention can assemble with a drug molecule to form a complex, compact the drug molecule, and encapsulate the drug molecule in the liposome, thereby utilizing the cell-penetrating peptide on the surface of the liposome that has cell-penetrating properties to aid in the permeation of the drug into the biological membrane barrier in the subject's body.

本発明の薬物送達キャリアは、強い薬物担持、薬物送達、及び組織透過能力を有し、組織毒性が低く、様々な投与経路を介して被験者体内の標的部位に薬物分子を効率的に送達することができ、被験者の生体膜バリアにより薬物が標的部位に到達するのが困難であるという技術課題を克服することができ、疾患の治療における薬物の有効性を高め、良好な生物学的安全性を有する。本発明はまた、前記薬物送達キャリアを用いて調製された医薬製剤を提供する。 The drug delivery carrier of the present invention has strong drug-carrying, drug-delivery, and tissue-penetrating capabilities, has low tissue toxicity, and can efficiently deliver drug molecules to target sites in the body of a subject via various administration routes, overcomes the technical problem that drugs have difficulty reaching target sites due to the biological membrane barrier of the subject, enhances the efficacy of drugs in treating diseases, and has good biological safety. The present invention also provides a pharmaceutical formulation prepared using the drug delivery carrier.

本明細書で使用される場合、「被験者」という用語とは哺乳動物を指す。哺乳動物は、飼いならされた動物(例えば、牛、羊、猫、犬及び馬)、霊長類(例えば、ヒト及びサル等の非ヒト霊長類)、ウサギ及びげっ歯類(例えば、マウスとラット)を含むが、これらに限らない。特に、被験者はヒトである。 As used herein, the term "subject" refers to a mammal. Mammals include, but are not limited to, domesticated animals (e.g., cows, sheep, cats, dogs, and horses), primates (e.g., humans and non-human primates such as monkeys), rabbits, and rodents (e.g., mice and rats). In particular, the subject is a human.

本発明の薬物送達キャリアの様々な特徴について以下に検討する。 The various features of the drug delivery carrier of the present invention are discussed below.

本明細書で使用される場合、「約」という用語は、指定された値の±10%の調整を意味する。たとえば、「約5%」という用語は、4.5%~5.5%の範囲を含むことを意味する。 As used herein, the term "about" refers to an adjustment of ±10% of the specified value. For example, the term "about 5%" is meant to include a range of 4.5% to 5.5%.

本明細書で使用される場合、「含む」又は「含み」という用語は、記載された要素、整数、又はステップを含むことを意味するが、任意の他の要素、整数又はステップを除外するものではない。 As used herein, the terms "comprise" or "comprising" mean the inclusion of the stated elements, integers, or steps, but not the exclusion of any other elements, integers, or steps.

<I、表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたリポソームの膜材料>
本明細書で使用される「リポソーム」という用語は、脂質二重層から構成される人工的に調製された小胞を指す。本発明において細胞透過性ペプチドで修飾されるリポソームのタイプは限定されず、脂質小胞を形成し、薬物を封入することができる任意のものであり得る。
<I. Membrane material of liposomes whose surface is modified with cell-penetrating peptide>
The term "liposome" as used herein refers to an artificially prepared vesicle composed of a lipid bilayer. The type of liposome modified with cell-penetrating peptide in the present invention is not limited, and can be any that can form lipid vesicles and encapsulate drugs.

いくつかの実施形態において、本発明の表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたリポソームは、以下の膜材料を含む。 In some embodiments, the liposomes of the present invention whose surfaces are modified with cell-penetrating peptides include the following membrane materials:

[(i)カチオン性脂質]
リポソームには、1つ又は複数のカチオン性脂質が含まれている。本明細書で使用される場合、「カチオン性脂質」という用語は、選択されたpH(例えば、生理pH)で正味の正電荷を持つ脂質である。多くのカチオン性脂質は市販されているものである。リポソームに用いられるのに特に適切なカチオン性脂質には、国際特許公開WO2010/053572及びWO2012/170930に記載されているカチオン性脂質が含まれ、前記2件の特許文献のいずれも、参照により本明細書に組み込まれた。
(i) Cationic lipid
Liposomes contain one or more cationic lipids. As used herein, the term "cationic lipid" refers to a lipid that has a net positive charge at a selected pH (e.g., physiological pH). Many cationic lipids are commercially available. Particularly suitable cationic lipids for use in liposomes include those described in International Patent Publications WO2010/053572 and WO2012/170930, both of which are incorporated herein by reference.

リポソームに含まれるカチオン性脂質について、選択されたpH(例えば、生理pH)で正味の正電荷を持つリポソームである限り、特に制限はなく、1,2-ジ-0-オクタデセニル-3-トリメチルアンモニウム-プロパン(DOTMA)、ジメチルジオクタデシルアンモニウム(DDAB)、1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウム-プロパン(DOTAP)、1,2-ジオレオイル-3-ジメチルアンモニウム-プロパン(DODAP)、1,2-ジアシルオキシ-3-ジメチルアンモニウム-プロパン、1,2-ジアルコキシ-3-ジメチルアンモニウム-プロパン、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド(DODAC)、1,2-ジミリストイルオキシプロピル-1,3-ジメチルヒドロキシエチルアンモニウム(DMRIE)、2,3-ジオレイルオキシ-N-[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]-N-N-ジメチル-1-プロパンアンモニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)及びそれらの組み合わせを使用することができるが、これらに限らない。好ましいカチオン性脂質は、DOTMA、DOTAP、DODAC及びDOSPAである。最も好ましいカチオン性脂質は、DOTAPである。 There are no particular limitations on the cationic lipid contained in the liposome, so long as the liposome has a net positive charge at the selected pH (e.g., physiological pH), and examples thereof include 1,2-di-0-octadecenyl-3-trimethylammonium-propane (DOTMA), dimethyldioctadecylammonium (DDAB), 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (DOTAP), 1,2-dioleoyl-3-dimethylammonium-propane (DODAP), 1,2-diacyloxy ... Cationic lipids that can be used include, but are not limited to, ammonium-propane, 1,2-dialkoxy-3-dimethylammonium-propane, dioctadecyldimethylammonium chloride (DODAC), 1,2-dimyristoyloxypropyl-1,3-dimethylhydroxyethylammonium (DMRIE), 2,3-dioleyloxy-N-[2(sperminecarboxamido)ethyl]-N-N-dimethyl-1-propane ammonium trifluoroacetate (DOSPA) and combinations thereof. Preferred cationic lipids are DOTMA, DOTAP, DODAC and DOSPA. The most preferred cationic lipid is DOTAP.

[(ii)非カチオン性脂質]
リポソームには、1つ又は複数の非カチオン性脂質が含まれている。本明細書で使用される場合、「非カチオン性脂質」という用語は、任意の中性イオン、双性イオン又はアニオン性脂質を指す。本明細書で使用される場合、「アニオン性脂質」という用語は、生理pH等の選択されたpHで正味の負電荷をもつ多くのリポソーム物質のいずれかを指す。
(ii) Non-cationic lipids
Liposomes contain one or more non-cationic lipids. As used herein, the term "non-cationic lipid" refers to any neutral ionic, zwitterionic or anionic lipid. As used herein, the term "anionic lipid" refers to any of a number of liposomal substances that carry a net negative charge at a selected pH, such as physiological pH.

リポソームに含まれる非カチオン性脂質に特別な制限はなく、任意の中性イオン、両性イオン、又はアニオン性脂質を使用でき、1,2-ジ-(9Z-オクタデカノイル)-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DOPE)、1,2-ジオレオイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DOPC)、1,2-ジステアロイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DSPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DPPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DPPE)、1,2-ジミリストイル-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DMPE)、2-ジオレオイル-sn-グリセリル-3-リン酸-(1’-rac-グリセロール)(DOPG)及びそれらの組み合わせを使用することができるが、これらに限られない。好ましい非カチオン性脂質は、DOPE及び/又はDOPCである。最も好ましい非カチオン性脂質は、DOPEである。 There are no particular limitations on the non-cationic lipid contained in the liposome, and any neutral ionic, zwitterionic, or anionic lipid can be used, including, but not limited to, 1,2-di-(9Z-octadecanoyl)-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-dioleoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DOPC), 1,2-distearoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DSPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DPPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DPPE), 1,2-dimyristoyl-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DMPE), 2-dioleoyl-sn-glyceryl-3-phosphate-(1'-rac-glycerol) (DOPG), and combinations thereof. The preferred non-cationic lipid is DOPE and/or DOPC. The most preferred non-cationic lipid is DOPE.

[(iii)コレステロール]
コレステロールは、哺乳類動物の細胞膜を構成する重要な組成成分であり、細胞膜脂質の20%以上を占めている。「コレステロール」という用語は、本明細書で最も広い意味で使用され、コレステロール誘導体をカバーしている。研究によると、コレステロールは、温度が高いときに細胞膜二重層の無秩序化を防ぐことができ、温度が低いときに細胞膜二重層の秩序化を妨げ、液晶の形成を阻止し、細胞膜二重層の流動性を維持することができる。
(iii) Cholesterol
Cholesterol is an important component of mammalian cell membranes, and accounts for more than 20% of cell membrane lipids.The term "cholesterol" is used in the broadest sense herein, covering cholesterol derivatives.Research has shown that cholesterol can prevent the disorder of cell membrane bilayers at high temperatures, and can prevent the ordering of cell membrane bilayers at low temperatures, inhibit the formation of liquid crystals, and maintain the fluidity of cell membrane bilayers.

膜二重層におけるコレステロールの重要性を考慮すると、本発明のカチオンリポソームはコレステロールも含む。 Given the importance of cholesterol in membrane bilayers, the cationic liposomes of the present invention also contain cholesterol.

[(iv)PEG化リン脂質、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質]
リポソームはPEG化リン脂質と、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質とを含む。本明細書には、PEG化リン脂質はCPPが連結されたポリエチレングリコールリン脂質を含まない。
(iv) PEGylated phospholipids, polyethylene glycol phospholipids conjugated to CPPs.
The liposomes include PEGylated phospholipids and polyethylene glycol phospholipids conjugated to a CPP. As used herein, PEGylated phospholipids does not include polyethylene glycol phospholipids with a CPP linked thereto.

PEG化リン脂質は、1つ又は複数のポリエチレングリコール分子(PEG)にリン脂質を共有結合させることによって形成される。PEG化リン脂質は、長さが10kDaまでのポリエチレングリコール鎖、例えば、1kDa、2kDa、3kDa、4kDa、5kDa、6kDa、7kDa、8kDa、9kDa、10kDa及びそれらの間の任意の値のポリエチレングリコール鎖を含むが、これらに限らず、リン脂質と共有結合する。前記リン脂質は、合成された、半合成された、又は天然のリン脂質とすることができ、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリンである。いくつかの実施形態において、前記PEG化リン脂質は、例えば、ポリエチレングリコール-ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(PEG-DSPE)及びその誘導体のメトキシ-ポリエチレングリコール-ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(mPEG-DSPE)であり、PEGの分子量は1kDa~10kDaの間の任意の値である。 PEGylated phospholipids are formed by covalently attaching one or more polyethylene glycol molecules (PEG) to a phospholipid. PEGylated phospholipids are covalently attached to a phospholipid with a polyethylene glycol chain of up to 10 kDa in length, including but not limited to 1 kDa, 2 kDa, 3 kDa, 4 kDa, 5 kDa, 6 kDa, 7 kDa, 8 kDa, 9 kDa, 10 kDa, and any value therebetween. The phospholipid can be a synthetic, semi-synthetic, or natural phospholipid, such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, sphingomyelin. In some embodiments, the PEGylated phospholipid is, for example, polyethylene glycol-distearoylphosphatidylethanolamine (PEG-DSPE) and its derivative methoxy-polyethylene glycol-distearoylphosphatidylethanolamine (mPEG-DSPE), and the molecular weight of PEG is any value between 1 kDa and 10 kDa.

CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、CPPをポリエチレングリコールリン脂質に共有結合して形成される。 CPP-conjugated polyethylene glycol phospholipids are formed by covalently linking a CPP to a polyethylene glycol phospholipid.

本発明で使用されるCPPは、野生型ポリペプチドpenetratin(アミノ酸配列:RQIKIWFQNRRMKWKK(配列番号2))だけでなく、例えばPenetratinの第2位のグルタミン(Q)及び/又は第8位のグルタミン(Q)及び/又は第9位のアスパラギン(N)を疎水性アミノ酸に突然変異させたPenetratin誘導体のような一連の親油性誘導体も含む。いくつかの実施形態において、Penetratin親油性誘導体は、中国特許出願CN201710414334.7に開示されているような誘導体であり、前記誘導体は、結膜嚢内点眼投与後は、多くの目のバリア(角膜、結膜、強膜等)を透過して眼内への薬物の進入を促進することができ、ひいてはその担持している遺伝子、ポリペプチドやタンパク質等の生体高分子薬物を、目の後ろの網膜の部位に送達することができる。中国特許出願CN201710414334.7に開示されているPenetratin親油性誘導体のアミノ酸配列は、以下のように引用されている。 The CPP used in the present invention includes not only the wild-type polypeptide penetratin (amino acid sequence: RQIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID NO: 2)), but also a series of lipophilic derivatives, such as a penetratin derivative in which glutamine (Q) at position 2 and/or glutamine (Q) at position 8 and/or asparagine (N) at position 9 of penetratin are mutated to hydrophobic amino acids. In some embodiments, the penetratin lipophilic derivative is a derivative as disclosed in Chinese patent application CN201710414334.7, which, after instillation into the conjunctival sac, can penetrate many ocular barriers (cornea, conjunctiva, sclera, etc.) to promote drug entry into the eye, and thus can deliver the biopolymer drug, such as genes, polypeptides, and proteins, carried by it, to the retina at the back of the eye. The amino acid sequence of the Penetratin lipophilic derivative disclosed in Chinese patent application CN201710414334.7 is cited as follows:

Figure 0007645601000001
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本発明によれば、CPPは、ポリエチレングリコールリン脂質との共有結合によりリポソームの脂質二重層の一部に結合している化合物である。以下、「リポソームの脂質二重層の一部」という用語は、CPP-PEG-リン脂質におけるリン脂質が脂質二重層に組み込まれているという事実を表すものである。前記リン脂質は、合成された、半合成された又は天然のリン脂質、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリンであり得る。 According to the present invention, a CPP is a compound that is bound to a part of the lipid bilayer of a liposome by a covalent bond with a polyethylene glycol phospholipid. Hereinafter, the term "part of the lipid bilayer of a liposome" refers to the fact that the phospholipid in the CPP-PEG-phospholipid is incorporated into the lipid bilayer. The phospholipid can be a synthetic, semi-synthetic or natural phospholipid, such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, sphingomyelin.

CPP-PEG-リン脂質におけるポリエチレングリコール鎖は、長さが10kDaまでのポリエチレングリコール鎖、例えば、1kDa、2kDa、3kDa、4kDa、5kDa、6kDa、7kDa、8kDa、9kDa、10kDa及びそれらの間の任意の値のポリエチレングリコール鎖を含むが、これらに限らなく、両端がそれぞれリン脂質、CPPと共有結合する。いくつかの実施形態において、前記CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、例えば、Penetratin/Penetratin誘導物-PEG-DSPEであり、PEGの分子量は1kDa~10kDaの間の任意の値である。 The polyethylene glycol chain in the CPP-PEG-phospholipid includes, but is not limited to, polyethylene glycol chains up to 10 kDa in length, such as 1 kDa, 2 kDa, 3 kDa, 4 kDa, 5 kDa, 6 kDa, 7 kDa, 8 kDa, 9 kDa, 10 kDa, and any value therebetween, with both ends covalently bonded to the phospholipid and CPP, respectively. In some embodiments, the polyethylene glycol phospholipid conjugated to the CPP is, for example, Penetrate/Penetratin derivative-PEG-DSPE, where the molecular weight of the PEG is any value between 1 kDa and 10 kDa.

本発明は、カチオン性リポソームの表面にCPPで修飾することは、薬物送達キャリアの組織内透過能力を高めることによって、より多くの薬物分子を担持しているリポソームが標的部位に到達し、それによって疾患の治療及び/又は予防の効果を奏するのを助けることを意図する。 The present invention intends that modifying the surface of cationic liposomes with CPPs will increase the tissue penetration ability of the drug delivery carrier, thereby helping liposomes carrying more drug molecules to reach the target site and thereby exert the effect of treating and/or preventing a disease.

いくつかの実施形態において、リポソーム膜材料(iv)において、PEG化リン脂質及びCPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質におけるポリエチレングリコールは、鎖長が同じではなく、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質におけるポリエチレングリコールの鎖は、PEG化リン脂質におけるポリエチレングリコールの鎖より長く、例えば、0.5kDa~5kDaでより長く、好ましくは0.75kDa~4kDaでより長く、さらに好ましくは1kDa~2kDaの間の任意の値でより長い。 In some embodiments, in the liposome membrane material (iv), the polyethylene glycol in the PEGylated phospholipid and the polyethylene glycol phospholipid conjugated to the CPP are not the same chain length, and the polyethylene glycol chain in the polyethylene glycol phospholipid conjugated to the CPP is longer than the polyethylene glycol chain in the PEGylated phospholipid, e.g., longer at 0.5 kDa to 5 kDa, preferably longer at 0.75 kDa to 4 kDa, and more preferably longer at any value between 1 kDa and 2 kDa.

一つの実施形態において、リポソーム膜材料(iv)中のPEG化リン脂質のポリエチレングリコール鎖長は、それぞれ1kDa、2kDa、3kDaであり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質のポリエチレングリコール鎖長は、それぞれ約2.5kDa、3.5kDa、4.5kDaである。 In one embodiment, the polyethylene glycol chain lengths of the PEGylated phospholipids in the liposome membrane material (iv) are 1 kDa, 2 kDa, and 3 kDa, respectively, and the polyethylene glycol chain lengths of the polyethylene glycol phospholipids conjugated to CPP are about 2.5 kDa, 3.5 kDa, and 4.5 kDa, respectively.

いくつかの実施形態において、本発明の表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたカチオン性リポソーム膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。 In some embodiments, the molar ratio of the cationic liposome membrane material (i):(ii):(iii):(iv) of the present invention having a cell-penetrating peptide modified on its surface is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to the membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

いくつかの具体的な実施形態において、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約27.0~31.6:27.0~31.6:31.6~39.6:1~10であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。 In some specific embodiments, the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 27.0-31.6:27.0-31.6:31.6-39.6:1-10, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated to CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

いくつかの具体的な実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおけるカチオン性リポソームは、膜材料として、(i)DOTAP、(ii)DOPE、(iii)コレステロール、(iv)PEG-DSPE(例えば、mPEG2000-DSPE)及びPenetratin/Penetratin誘導体-PEG-DSPE(例えば、89WPenetratin-PEG3400-DSPE)を含み、且つ膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、Penetratin/Penetratin誘導体-PEG-DSPE(例えば、89WPenetratin-PEG3400-DSPE)は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比である。いくつかの実施形態において、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約27.0~31.6:27.0~31.6:31.6~39.6:1~10であり、且つPenetratin/Penetratin誘導体-PEG-DSPE(例えば、89WPenetratin-PEG3400-DSPE)は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比である。いくつかの実施形態において、本発明の薬物送達キャリアにおけるカチオン性リポソームは、(i)DOTAP、(ii)DOPE、(iii)コレステロール、(iv)mPEG2000-DSPEと89WPenetratin-PEG3400-DSPEという膜材料から構成され、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約28.5:28.5:38:5であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEは、膜材料(iv)に対して約20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%のモル比である。 In some specific embodiments, the cationic liposome in the drug delivery carrier of the present invention comprises, as membrane materials, (i) DOTAP, (ii) DOPE, (iii) cholesterol, (iv) PEG-DSPE (e.g., mPEG 2000 -DSPE) and Penetratin/Penetratin derivative-PEG-DSPE (e.g., 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE), and the molar ratio of the membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the molar ratio of Penetratin/Penetratin derivative-PEG-DSPE (e.g., 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE) to the membrane material (iv) is about 20%-80%. In some embodiments, the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 27.0-31.6:27.0-31.6:31.6-39.6:1-10, and Penetraten/Penetratin derivative-PEG-DSPE (e.g., 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE) is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv). In some embodiments, the cationic liposome in the drug delivery carrier of the present invention is composed of membrane materials: (i) DOTAP, (ii) DOPE, (iii) cholesterol, (iv) mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE, the molar ratio of the membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) being about 28.5:28.5:38:5, and the molar ratio of the 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE to the membrane material (iv) being about 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%.

<II.正に帯電したポリアミノ酸>
本発明の薬物送達キャリアに含まれる正に帯電したポリアミノ酸は、薬物分子を圧縮するために使用される。
II. Positively Charged Polyamino Acids
The positively charged polyamino acids contained in the drug delivery carriers of the present invention are used to compress the drug molecules.

前記正に帯電したポリアミノ酸は、選択されたpH(例えば、生理pH)で正味の正電荷を持つポリアミノ酸である。ポリアミノ酸におけるアミノ酸残基の重合度に特別な制限はなく、例えば、重合度が2~50の正に帯電したポリアミノ酸(すなわち、正に帯電したポリアミノ酸は2~50個のアミノ酸残基を有する)、例えば、重合度が6~12のアルギニン及び/又はリジンのポリアミノ酸であり、前記重合度が2~50である正に帯電したポリアミノ酸の中には、1~20個(例えば、1~6個)の生理条件での非荷電アミノ酸残基が介在していてもよい。正に帯電したポリアミノ酸は線状又は環状であり得、且つアミノ酸残基のコンフィギュレーションはL型又はD型である。好ましくは、前記正に帯電したポリアミノ酸は、重合度が6~12のポリアルギニンであり、前記ポリアルギニンの空間構造は線状及び環状を含み、ポリアルギニンのコンフィギュレーションはL型又はD型である。 The positively charged polyamino acid is a polyamino acid having a net positive charge at a selected pH (e.g., physiological pH). There is no particular restriction on the degree of polymerization of the amino acid residues in the polyamino acid, and for example, a positively charged polyamino acid having a degree of polymerization of 2 to 50 (i.e., the positively charged polyamino acid has 2 to 50 amino acid residues), for example, a polyamino acid of arginine and/or lysine having a degree of polymerization of 6 to 12, and the positively charged polyamino acid having a degree of polymerization of 2 to 50 may have 1 to 20 (e.g., 1 to 6) uncharged amino acid residues under physiological conditions intervening therein. The positively charged polyamino acid may be linear or cyclic, and the configuration of the amino acid residues is L-type or D-type. Preferably, the positively charged polyamino acid is a polyarginine having a degree of polymerization of 6 to 12, the spatial structure of the polyarginine includes linear and cyclic, and the configuration of the polyarginine is L-type or D-type.

いくつかの実施形態において、正に帯電したポリアミノ酸は、オリゴアルギニン(oligo-arginine)であり、6-ポリアルギニン(アミノ酸配列はRRRRRR,R6(配列番号85))、8ポリアルギニン(アミノ酸配列はRRRRRRRR,R8(配列番号86))、10ポリアルギニン(アミノ酸配列はRRRRRRRRRR,R10(配列番号87))、12ポリアルギニン(アミノ酸配列はRRRRRRRRRRRR,R12(配列番号88))のような線状ポリペプチドと、環化6-ポリアルギニン(c-R6)、環化8ポリアルギニン(c-R8)、環化10ポリアルギニン(c-R10)、環化12ポリアルギニン(c-R12)のような環化ポリペプチド、L型オリゴアルギニンや6-ポリD-アルギニン(アミノ酸配列はrrrrrr、D-R6)、8-ポリD-アルギニン(アミノ酸配列はrrrrrrrr、D-R8)、10-ポリD-アルギニン(アミノ酸配列はrrrrrrrrrr)、D-R10)、12ポリ-D-アルギニン(アミノ酸配列はrrrrrrrrrrrr、D-R12)のようなD型オリゴアルギニンのような異なる構成のポリペプチドとを含む。 In some embodiments, the positively charged polyamino acid is an oligo-arginine, which includes linear polypeptides such as 6-polyarginine (amino acid sequence RRRRRR, R6 (SEQ ID NO: 85)), 8-polyarginine (amino acid sequence RRRRRRRR, R8 (SEQ ID NO: 86)), 10-polyarginine (amino acid sequence RRRRRRRRRR, R10 (SEQ ID NO: 87)), and 12-polyarginine (amino acid sequence RRRRRRRRRRRR, R12 (SEQ ID NO: 88)), as well as cyclized 6-polyarginine (c-R6), cyclized 8 ... These include cyclized polypeptides such as cyclized 10 polyarginine (c-R8), cyclized 10 polyarginine (c-R10), and cyclized 12 polyarginine (c-R12), as well as polypeptides with different structures such as L-type oligoarginines and D-type oligoarginines such as 6-poly D-arginine (amino acid sequence rrrrrr, D-R6), 8-poly D-arginine (amino acid sequence rrrrrrrr, D-R8), 10-poly D-arginine (amino acid sequence rrrrrrrrrr, D-R10), and 12 poly-D-arginine (amino acid sequence rrrrrrrrrrrr, D-R12).

以下に、本発明の薬物送達キャリアを用いて医薬製剤を調製する方法を説明し、医薬製剤の特徴を説明する。 Below, we explain the method for preparing a pharmaceutical formulation using the drug delivery carrier of the present invention, and explain the characteristics of the pharmaceutical formulation.

本発明の薬物送達キャリアを使用することにより、カチオン性リポソームの表面にCPPで修飾され、組織への強い透過能力を有する医薬製剤を調製することができる。 By using the drug delivery carrier of the present invention, it is possible to prepare a pharmaceutical preparation in which the surface of cationic liposomes is modified with CPP and has a strong ability to penetrate tissues.

一つの実施形態において、本発明の医薬製剤の調製方法は、以下の通りである。
(1)上記の本発明のリポソーム膜材料を秤量し、ここで、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)モル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。
In one embodiment, the method for preparing the pharmaceutical formulation of the present invention is as follows.
(1) Weigh out the above liposome membrane material of the present invention, wherein the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

(2)膜材料(i):(ii):(iii):(iv)を有機溶媒に加えて溶解し、蒸発させて有機溶媒を除去し、均一な乾燥脂質膜を得る。 (2) The membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) are added to and dissolved in an organic solvent, and the organic solvent is removed by evaporation to obtain a uniform dry lipid membrane.

(3)得られた乾燥脂質膜を水含有溶液で完全に水和した後、リポソームをミニ押出機を使用して押し出す(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)。 (3) After the resulting dry lipid membrane is completely hydrated with a water-containing solution, the liposomes are extruded using a mini-extruder (the order of the core pore membranes is 200 nm, 100 nm, and 50 nm, respectively).

(4)正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子を適切な溶液中で混合及びインキュベートして、正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子とからなる物理的複合体を得る。 (4) The positively charged polyamino acid and the drug molecule are mixed and incubated in an appropriate solution to obtain a physical complex consisting of the positively charged polyamino acid and the drug molecule.

(5)上記(3)で得られたリポソームと上記(4)で得られた複合体を、一定のモル比又は電荷比で混合し、リポソーム複合物の形態の医薬製剤を得る。 (5) The liposome obtained in (3) above and the complex obtained in (4) above are mixed at a certain molar ratio or charge ratio to obtain a pharmaceutical preparation in the form of a liposome complex.

もう一つの実施形態において、本発明の医薬製剤の調製方法は、以下の通りである。
(1)上記の本発明のリポソーム膜材料を秤量し、ここで、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。
In another embodiment, the method for preparing the pharmaceutical formulation of the present invention is as follows.
(1) Weigh out the above liposome membrane material of the present invention, wherein the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

(2)膜材料(i):(ii):(iii)を有機溶媒に加えて溶解し、蒸発させて有機溶媒を除去し、均一な乾燥脂質膜を得る。 (2) The membrane materials (i):(ii):(iii) are added to and dissolved in an organic solvent, and the organic solvent is removed by evaporation to obtain a uniform dry lipid membrane.

(3)得られた乾燥脂質膜を水含有溶液で完全に水和した後、リポソームをミニ押出機を使用して押し出す(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)。 (3) After the resulting dry lipid membrane is completely hydrated with a water-containing solution, the liposomes are extruded using a mini-extruder (the order of the core pore membranes is 200 nm, 100 nm, and 50 nm, respectively).

(4)正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子を適切な溶液中で混合及びインキュベートして、正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子とからなる物理的複合体を得る。 (4) The positively charged polyamino acid and the drug molecule are mixed and incubated in an appropriate solution to obtain a physical complex consisting of the positively charged polyamino acid and the drug molecule.

(5)上記(3)で得られたリポソームと上記(4)で得られた複合体を、一定のモル比又は電荷比で混合し、そして膜材料(iv)と混合し、インキュベートして、本発明の医薬製剤を得る。 (5) The liposome obtained in (3) above and the complex obtained in (4) above are mixed at a certain molar ratio or charge ratio, and then mixed with the membrane material (iv) and incubated to obtain the pharmaceutical formulation of the present invention.

送達しようとする薬物分子について特に限定されない。前記薬物分子は、受験者に送達される広範囲なタイプの化合物を含み、以下のものを含むが、これらに限らない。核酸;抗生物質及び抗ウイルス薬等の抗感染薬;鎮痛剤及び鎮痛剤の組み合わせ;食欲抑制剤;駆虫薬;抗関節炎薬;抗喘息薬;抗けいれん薬;抗うつ薬;抗糖尿病薬;下痢止め;抗ヒスタミン薬;抗炎症薬;抗片頭痛薬;悪心薬;抗腫瘍薬;抗振戦麻痺薬;抗掻痒薬;抗精神病薬;抗発熱薬;抗痙攣薬;抗コリン作動薬;交感神経刺激薬;キサンチン誘導体;カリウムチャネル遮断薬、カルシウムチャネル遮断薬、β-遮断薬、α-遮断薬及び抗不整脈剤を含む心血管薬;抗高血圧薬;利尿薬及び抗利尿薬;全身神経、心神経、周囲神経と脳神経、中枢神経系のアゴニスト、血管抑制薬を含む血管拡張薬;充血除去薬を含む咳及び風邪製剤;コルチコステロイドを含むエストラジオール及び他のステロイド等のホルモン;催眠薬;免疫抑制薬;筋弛緩薬;副交感神経遮断薬;精神刺激薬;鎮静剤及び安定剤。本発明の薬物送達キャリアは、イオン化、非イオン化、遊離塩基、酸付加塩等のすべての形態の薬物を送達することができ、高分子量又は低分子量の薬物を送達することができる。 There is no particular limitation on the drug molecule to be delivered. The drug molecule includes a wide variety of types of compounds that may be delivered to the test subject, including, but not limited to: nucleic acids; anti-infectives such as antibiotics and antivirals; analgesics and analgesic combinations; appetite suppressants; anthelmintics; anti-arthritic drugs; anti-asthmatic drugs; anticonvulsants; antidepressants; antidiabetic drugs; antidiarrheal drugs; antihistamines; anti-inflammatory drugs; antimigraine drugs; nausea drugs; antineoplastic drugs; anti-tremor paralytic drugs; antipruritic drugs; antipsychotic drugs; antipyretics; anticonvulsants; anticholinergics; sympathomimetics; xanthine derivatives; potassium channel blockers, calcium channel blockers, Cardiovascular drugs including β-blockers, α-blockers and antiarrhythmics; antihypertensives; diuretics and antidiuretics; vasodilators including systemic, cardiac, peripheral and cranial nerves, central nervous system agonists, vasodilators including vasopressors; cough and cold preparations including decongestants; hormones such as estradiol and other steroids including corticosteroids; hypnotics; immunosuppressants; muscle relaxants; parasympathetic blockers; psychostimulants; sedatives and tranquilizers. The drug delivery carrier of the present invention can deliver drugs in all forms, such as ionized, non-ionized, free base, acid addition salt, etc., and can deliver drugs of high or low molecular weight.

いくつかの実施形態において、本発明の医薬製剤が送達する薬物分子は、例えば、ペプチド薬(例えば、オクトレオチド(octreotide))、抗体(例えば、エタネルセプト(etanercept)、アダリムマブ(adalimumab)、リツキシマブ(rituximab)、ペンブロリズマブ(pembrolizumab)、ラニビズマブ(ranibizumab)及びニボルマブ(nivolumab))、サイトカイン、ホルモン、抗生物質(例えば、化学療法薬ドキソルビシン(doxorubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、アクチノマイシン(actinomycin)及びバンコマイシン(vancomycin))、核酸等である。 In some embodiments, the drug molecule delivered by the pharmaceutical formulation of the present invention is, for example, a peptide drug (e.g., octreotide), an antibody (e.g., etanercept, adalimumab, rituximab, pembrolizumab, ranibizumab, and nivolumab), a cytokine, a hormone, an antibiotic (e.g., the chemotherapeutic drugs doxorubicin, daunorubicin, epirubicin, actinomycin, and vancomycin), a nucleic acid, etc.

いくつかの実施形態において、前記医薬製剤が送達する薬物分子は、プラスミドDNA、低分子干渉RNA(siRNA)のようなRNA、センスRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、アプタマー(aptamers)、リボザイム等の核酸である。 In some embodiments, the drug molecule delivered by the pharmaceutical formulation is a nucleic acid such as plasmid DNA, RNA such as small interfering RNA (siRNA), sense RNA, antisense oligonucleotides (ASO), aptamers, or ribozymes.

プラスミドDNAは、例えば、インターロイキン-2、インターロイキン-4、インターロイキン-7、インターロイキン-12、及びインターロイキン-15、インターフェロン-α、インターフェロン-β、インターフェロン-γ、コロニー刺激因子、顆粒球-マクロファージ刺激因子、抗血管新生剤、腫瘍抑制遺伝子、チミジンキナーゼ、eNOS、iNOS、p53、p16、TNF-α、Fas-リガンド、変異腫瘍遺伝子、腫瘍抗原、ウイルス抗原又は細菌抗原からなる群から選択されるものをコードするDNA配列を含む遺伝子発現システムである。 The plasmid DNA is a gene expression system that includes a DNA sequence that codes for, for example, an antigen selected from the group consisting of interleukin-2, interleukin-4, interleukin-7, interleukin-12, and interleukin-15, interferon-α, interferon-β, interferon-γ, colony-stimulating factors, granulocyte-macrophage stimulating factors, antiangiogenic agents, tumor suppressor genes, thymidine kinase, eNOS, iNOS, p53, p16, TNF-α, Fas-ligand, mutated tumor genes, tumor antigens, viral antigens, or bacterial antigens.

プラスミドDNAは、腫瘍細胞又は他の過剰増殖細胞の成長又は維持に関与するタンパク質を阻害するように設計されたshRNA分子をコードするものである。プラスミドDNAは、治療用タンパク質と1つ又は複数のshRNAを同時にコードしてもよい。また、本発明の医薬製剤における核酸はプラスミドDNAと、センスRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド又はリボザイムを含む人工的に合成されたRNAとの混合物であってもよい。 The plasmid DNA encodes an shRNA molecule designed to inhibit a protein involved in the growth or maintenance of tumor cells or other hyperproliferative cells. The plasmid DNA may simultaneously encode a therapeutic protein and one or more shRNAs. The nucleic acid in the pharmaceutical formulation of the present invention may also be a mixture of plasmid DNA and artificially synthesized RNA, including sense RNA, antisense oligonucleotides, or ribozymes.

一つの実施形態において、本発明の医薬製剤中の薬物分子(例えば、化学療法剤)のカチオン性脂質(例えば、DOTAP)に対するモル比は、約0.1~10であり、例えば、約0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10であり、好ましくは約0.1~5であり、さらに好ましくは約0.1~2である。 In one embodiment, the molar ratio of drug molecule (e.g., chemotherapeutic agent) to cationic lipid (e.g., DOTAP) in the pharmaceutical formulation of the present invention is about 0.1 to 10, e.g., about 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, preferably about 0.1 to 5, more preferably about 0.1 to 2.

一つの実施形態において、薬物分子(例えば、化学療法剤)に対する前記医薬製剤の薬物負荷量は、以下のとおりである。薬物分子(例えば、化学療法剤)は、医薬製剤の約1%~30%(w/w)を占め、例えば、約1%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25%、27.5%、30%(w/w)、好ましくは約1%~25%(w/w)、さらに好ましくは約3%~20%(w/w)である。 In one embodiment, the drug loading of the pharmaceutical formulation with respect to drug molecules (e.g., chemotherapeutic agents) is as follows: the drug molecules (e.g., chemotherapeutic agents) make up about 1%-30% (w/w) of the pharmaceutical formulation, for example, about 1%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15%, 17.5%, 20%, 22.5%, 25%, 27.5%, 30% (w/w), preferably about 1%-25% (w/w), more preferably about 3%-20% (w/w).

本発明の医薬製剤は、口腔、鼻腔、目、気道、消化道、生殖道、局所的なインプラント、注射又は輸注(硬膜外、動脈内、関節内、嚢内、心臓内、脳室内、頭蓋内、皮内、筋肉内、眼窩内、眼内、腹腔内、脊椎内、胸骨内、髄腔内、静脈内、くも膜下、被膜下、皮膚下、気管、直腸、舌下及び他の経路を経由して)投与することができる。 The pharmaceutical formulations of the present invention can be administered orally, nasally, ocularly, respiratory tract, digestive tract, genital tract, locally by implant, injection or infusion (epidural, intra-arterial, intra-articular, intracapsular, intracardiac, intraventricular, intracranial, intradermal, intramuscular, intraorbital, intraocular, intraperitoneal, intraspinal, intrasternal, intrathecal, intravenous, subarachnoid, subcapsular, subcutaneous, tracheal, rectal, sublingual and other routes).

当技術分野で知られている医療機器を使用して、本発明の医薬製剤を投与することができる。例えば、一つ実施形態において、無針頭皮皮下注射装置、例えば、米国特許第5,399,163号に開示されている機器を用いて本発明の医薬製剤を投与することができる。 The pharmaceutical formulations of the present invention can be administered using medical devices known in the art. For example, in one embodiment, the pharmaceutical formulations of the present invention can be administered using a needleless scalp subcutaneous injection device, such as the device disclosed in U.S. Pat. No. 5,399,163.

一つの実施形態において、本発明の薬物送達キャリアを用いて核酸を送達する医薬製剤を調製することにより、遺伝子治療の効果を発揮することができる。 In one embodiment, the drug delivery carrier of the present invention can be used to prepare a pharmaceutical formulation that delivers a nucleic acid, thereby achieving the effects of gene therapy.

従来の手術、放射線療法や化学療法等の治療方法と比較して、遺伝子治療は、画期的な治療方法として、対応性が高く、副作用が少なく、正常細胞への損傷が少なく、治療過程での痛みが少ないという利点があるため、免疫不全、代謝性疾患、癌や心臓病等の疾患分野では良い見通しを示している。現在、世界中で2597種の核酸薬が臨床試験に入り又は完了しており、そのうち65%が癌治療のためのものであり、181項の臨床試験の遺伝子薬が腫瘍の成長を阻害することで治療効果を発揮するものである(Ginn SL et.al., Gene therapy clinical trials worldwide to 2017: An update, Journal of Gene Medicine, 2018, 20(5):e3015)。これに基づいて、当分野は、核酸を送達する医薬製剤を通じて疾患(例えば、腫瘍疾患)の治療を実現することを望んでいる。 Compared with conventional treatment methods such as surgery, radiation therapy and chemotherapy, gene therapy, as a groundbreaking treatment method, has the advantages of high compatibility, fewer side effects, less damage to normal cells, and less pain during the treatment process, so it shows good prospects in the fields of diseases such as immunodeficiency, metabolic diseases, cancer and heart disease. Currently, 2,597 nucleic acid drugs have entered or completed clinical trials worldwide, of which 65% are for cancer treatment, and 181 gene drugs in clinical trials exert their therapeutic effect by inhibiting tumor growth (Ginn SL et.al., Gene therapy clinical trials worldwide to 2017: An update, Journal of Gene Medicine, 2018, 20(5):e3015). Based on this, the field hopes to realize the treatment of diseases (e.g., tumor diseases) through pharmaceutical preparations that deliver nucleic acids.

核酸を送達するキャリアは、遺伝子治療の重要な技術の1つであり、送達された核酸が内因性ヌクレアーゼにより分解されず、保護することができるため、遺伝子治療の体内での適用が可能になる。現在、遺伝子治療で使用されている核酸キャリアは、主にウイルスベクターと非ウイルスベクターとの2種類がある。ウイルスベクターのトランスフェクション効率は非常に高いが、同時に、免疫応答の誘導や発癌性等の臨床的問題もある。非ウイルスベクターは、主にポリエチレンイミン(PEI)、ポリアミドアミン(PAMAM)、カチオン性リポソーム等を含む。PEI及びPAMAMと比較して、カチオン性リポソームは、薬物キャリアとして、標的化、長期作用、低毒性、薬物保護等の利点がある(Wang J et al., c-Myc is required for maintenance of glioma cancer stem cells, PLoS ONE, 2008, 3(11):e3769)。カチオン性リポソームは、通常、正に帯電した脂質と中性の補助脂質を混合することによって形成され、カチオン性リポソームが負に帯電した核酸に近い場合、集めるカチオン性脂質は「両面粘着テープ」の役割を果たして、核酸/カチオン性リポソーム複合体を自発的に形成することができる。リポソームの表面基を特別に修飾した後、カチオン性リポソームは核酸を十分に封入し、核酸/カチオン性リポソーム複合体と細胞膜との融合を促進し、細胞の核酸摂取を高めることができる(Huang L et al., In vivo delivery of RNAi with lipid-based nanoparticles, Annual Review of Biomedical Engineering, 2011年8月15日, 13:507-530)。 Nucleic acid delivery carriers are one of the important technologies in gene therapy, and can protect the delivered nucleic acid from being degraded by endogenous nucleases, making it possible to apply gene therapy in the body. Currently, there are two types of nucleic acid carriers used in gene therapy: viral vectors and non-viral vectors. The transfection efficiency of viral vectors is very high, but at the same time, there are clinical problems such as induction of immune response and carcinogenicity. Non-viral vectors mainly include polyethyleneimine (PEI), polyamidoamine (PAMAM), cationic liposomes, etc. Compared with PEI and PAMAM, cationic liposomes have the advantages of targeting, long-term action, low toxicity, drug protection, etc. as a drug carrier (Wang J et al., c-Myc is required for maintenance of glioma cancer stem cells, PLoS ONE, 2008, 3(11):e3769). Cationic liposomes are usually formed by mixing positively charged lipids with neutral co-lipids. When cationic liposomes are close to negatively charged nucleic acids, the assembling cationic lipids can act as a "double-sided sticky tape" to spontaneously form nucleic acid/cationic liposome complexes. After specially modifying the surface groups of liposomes, cationic liposomes can fully encapsulate nucleic acids, promote the fusion of nucleic acid/cationic liposome complexes with cell membranes, and enhance cellular nucleic acid uptake (Huang L et al., In vivo delivery of RNAi with lipid-based nanoparticles, Annual Review of Biomedical Engineering, August 15, 2011, 13:507-530).

核酸を送達する医薬製剤を調製するときに、本発明の薬物送達キャリアにおける人工的に合成された正に帯電したポリアミノ酸(例えば、オリゴアルギニン)を使用して、核酸を圧縮する。ここで、前記オリゴアルギニンと核酸との2つの両者は、静電作用によって物理的複合体を形成し、そして正に帯電したカチオン性リポソームを利用して核酸をさらに圧縮し、リポソーム複合体を形成する。さらに、細胞透過性ペプチドがカチオン性リポソームの表面を修飾しているため、調製された核酸リポソーム複合体の細胞や組織に透過する能力を高めることができ、これによって構築された核酸リポソーム製剤は、様々な経路で投与でき、核酸分子を標的の身体部分に効率的に送達することができ、優れたバイオセーフティを有する。 When preparing a pharmaceutical preparation for delivering nucleic acid, the artificially synthesized positively charged polyamino acid (e.g., oligoarginine) in the drug delivery carrier of the present invention is used to compress the nucleic acid. Here, the oligoarginine and the nucleic acid form a physical complex by electrostatic action, and the positively charged cationic liposome is used to further compress the nucleic acid to form a liposome complex. Furthermore, since the cell-penetrating peptide modifies the surface of the cationic liposome, the ability of the prepared nucleic acid liposome complex to penetrate cells and tissues can be enhanced, and the nucleic acid liposome preparation constructed thereby can be administered by various routes, can efficiently deliver nucleic acid molecules to the target body parts, and has excellent biosafety.

一つの実施形態において、本発明の核酸リポソーム製剤の調製方法は、以下のとおりである。
(1)上記の本発明のリポソーム膜材料を秤量し、ここで、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。
In one embodiment, a method for preparing a nucleic acid liposome formulation of the present invention is as follows.
(1) Weigh out the above liposome membrane material of the present invention, wherein the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

(2)膜材料(i):(ii):(iii)を有機溶媒に加えて溶解し、蒸発させて有機溶媒を除去し、均一な乾燥脂質膜を得る。 (2) The membrane materials (i):(ii):(iii) are added to and dissolved in an organic solvent, and the organic solvent is removed by evaporation to obtain a uniform dry lipid membrane.

(3)得られた乾燥脂質膜を水含有溶液で完全に水和した後、リポソームをミニ押出機を使用して押し出す(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)。 (3) After the resulting dry lipid membrane is completely hydrated with a water-containing solution, the liposomes are extruded using a mini-extruder (the order of the core pore membranes is 200 nm, 100 nm, and 50 nm, respectively).

(4)正に帯電したポリアミノ酸(例えば、オリゴアルギニン)と核酸分子を特定の電荷比で適切な溶液中で混合及びインキュベートして、正に帯電したポリアミノ酸(例えば、オリゴアルギニン)と核酸分子との複合体を得る。 (4) A positively charged polyamino acid (e.g., oligoarginine) and a nucleic acid molecule are mixed and incubated in a suitable solution at a specific charge ratio to obtain a complex of the positively charged polyamino acid (e.g., oligoarginine) and the nucleic acid molecule.

(5)上記(3)で得られたリポソームと上記(4)で得られた複合体を、一定のモル比又は電荷比で混合してリポソーム複合体を得る。 (5) The liposome obtained in (3) above and the complex obtained in (4) above are mixed at a certain molar ratio or charge ratio to obtain a liposome complex.

(6)上記(5)で得られたリポソームを膜材料(iv)と混合し、インキュベートして、本発明の核酸リポソーム製剤を得る。 (6) The liposome obtained in (5) above is mixed with the membrane material (iv) and incubated to obtain the nucleic acid liposome formulation of the present invention.

一つの実施形態において、本発明の核酸リポソーム製剤の調製方法は、以下のとおりである。
(1)上記の本発明のリポソーム膜材料を秤量し、ここで、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。
In one embodiment, a method for preparing a nucleic acid liposome formulation of the present invention is as follows.
(1) Weigh out the above liposome membrane material of the present invention, wherein the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

(2)膜材料(i):(ii):(iii)を有機溶媒に加えて溶解し、蒸発させて有機溶媒を除去し、均一な乾燥脂質膜を得る。 (2) The membrane materials (i):(ii):(iii) are added to and dissolved in an organic solvent, and the organic solvent is removed by evaporation to obtain a uniform dry lipid membrane.

(3)得られた乾燥脂質膜を水含有溶液で完全に水和した後、リポソームをミニ押出機を使用して押し出す(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)。 (3) After the obtained dry lipid film is completely hydrated with a water-containing solution, the liposomes are extruded using a mini-extruder (the order of the core pore membranes is 200 nm, 100 nm and 50 nm, respectively).

(4)上記(3)で得られたリポソームを膜材料(iv)と混合し、インキュベートして、細胞透過性ペプチドで修飾されたカチオン性リポソームを得る。 (4) The liposomes obtained in (3) above are mixed with the membrane material (iv) and incubated to obtain cationic liposomes modified with a cell-penetrating peptide.

(5)正に帯電したポリアミノ酸(例えば、オリゴアルギニン)と核酸分子を一定の電荷比で適切な溶液中で混合し、インキュベートして、オリゴアルギニンと核酸分子との複合体を得る。 (5) A positively charged polyamino acid (e.g., oligoarginine) and a nucleic acid molecule are mixed in a suitable solution at a certain charge ratio and incubated to obtain a complex of oligoarginine and the nucleic acid molecule.

(6)上記(4)で得られたリポソームと上記(5)で得られた複合体を、一定のモル比又は電荷比で混合して、リポソーム複合体形態の本発明の核酸リポソーム製剤を得る。 (6) The liposome obtained in (4) above and the complex obtained in (5) above are mixed at a certain molar ratio or charge ratio to obtain the nucleic acid liposome preparation of the present invention in the form of a liposome complex.

一つの実施形態において、本発明の核酸リポソーム製剤の調製方法は、以下のとおりである。
(1)上記の本発明のリポソーム膜材料を秤量し、ここで、膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、約20~40:20~40:20~40:1~20であり、CPPと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して約20%~80%のモル比であり、リポソーム膜材料の全体に対する約2%~8%のモル比に対応する。
In one embodiment, a method for preparing a nucleic acid liposome formulation of the present invention is as follows.
(1) Weigh out the above liposome membrane material of the present invention, wherein the molar ratio of membrane material (i):(ii):(iii):(iv) is about 20-40:20-40:20-40:1-20, and the polyethylene glycol phospholipid conjugated with CPP is in a molar ratio of about 20%-80% relative to membrane material (iv), corresponding to a molar ratio of about 2%-8% relative to the total liposome membrane material.

(2)膜材料(i):(ii):(iii):(iv)を有機溶媒に加えて溶解し、蒸発させて有機溶媒を除去し、均一な乾燥脂質膜を得る。 (2) The membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) are added to and dissolved in an organic solvent, and the organic solvent is removed by evaporation to obtain a uniform dry lipid membrane.

(3)得られた乾燥脂質膜を水含有溶液で完全に水和した後、リポソームをミニ押出機を使用して押し出す(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)。 (3) After the obtained dry lipid film is completely hydrated with a water-containing solution, the liposomes are extruded using a mini-extruder (the order of the core pore membranes is 200 nm, 100 nm and 50 nm, respectively).

(4)正に帯電したポリアミノ酸(例えば、オリゴアルギニン)と核酸分子を一定の電荷比で適切な溶液中で混合し、インキュベートして、オリゴアルギニンと核酸分子との複合体を得る。 (4) A positively charged polyamino acid (e.g., oligoarginine) and a nucleic acid molecule are mixed in a suitable solution at a certain charge ratio and incubated to obtain a complex of oligoarginine and the nucleic acid molecule.

(5)上記(3)で得られたリポソームと上記(4)で得られた複合体を一定の電荷比で混合して、リポソーム複合体形態の本発明の核酸リポソーム製剤を得る。 (5) The liposome obtained in (3) above and the complex obtained in (4) above are mixed at a certain charge ratio to obtain the nucleic acid liposome preparation of the present invention in the form of a liposome complex.

一つの実施形態において、前記核酸分子はsiRNAであり、本発明のsiRNAリポソーム製剤の調製方法において、DOTAP、DOPE、コレステロール、mPEG2000-DSPEとPenetratin/Penetratin誘導体-PEG3400-DSPEとのモル比は、約28.5:28.5:38:5であり、DOTAP、DOPE、コレステロールを秤量して丸底フラスコにおいて、クロロホルムを加えて溶解し、ロータリー蒸発器でクロロホルムを除去して均一な乾燥脂質膜を得る。脂質膜を5%グルコース水溶液で水浴を通して超音波で水和し、脂質膜が完全に水和した後、リポソームをミニ押出機で押し出し(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)、ブランクリポソームCLSの調製を完了した。そして、オリゴアルギニンRn(Rはアルギニンの一文字コードであり、nは例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10等の整数である)とsiRNAを一定の電荷比で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃条件で30分間インキュベートした後に、複合体Rn/siRNAを得る。さらに、複合体Rn/siRNAとブランクリポソームを一定の電荷比(カチオン性リポソームとsiRNAの電荷比)で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃条件で30分間インキュベートした後に、複合体CLS/Rn/siRNAを得た。最後に、CLS/Rn/siRNA及びmPEG2000-DSPEと、Penetratin/Penetratin誘導体-PEG3400-DSPEとを混合した後に、55℃で30分インキュベートして、siRNAリポソーム製剤の調製を完了した。 In one embodiment, the nucleic acid molecule is siRNA, and in the preparation method of the siRNA liposome formulation of the present invention, the molar ratio of DOTAP, DOPE, cholesterol, mPEG 2000 -DSPE and Penetratin/Penetratin derivative-PEG 3400 -DSPE is about 28.5:28.5:38:5, DOTAP, DOPE and cholesterol are weighed and dissolved in a round-bottom flask with chloroform, and the chloroform is removed by a rotary evaporator to obtain a uniform dry lipid film. The lipid film is hydrated by ultrasonication through a water bath with a 5% glucose aqueous solution, and after the lipid film is completely hydrated, the liposome is extruded by a mini extruder (the order of the core pore membrane is 200 nm, 100 nm and 50 nm in order), and the preparation of blank liposome CLS is completed. Then, oligoarginine Rn (R is a single letter code for arginine, and n is an integer such as 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, etc.) and siRNA were mixed at a certain charge ratio, vortexed for 30 seconds, and incubated at 37°C for 30 minutes to obtain a complex Rn/siRNA. Furthermore, complex Rn/siRNA and blank liposome were mixed at a certain charge ratio (charge ratio of cationic liposome and siRNA), vortexed for 30 seconds, and incubated at 37°C for 30 minutes to obtain a complex CLS/Rn/siRNA. Finally, CLS/Rn/siRNA and mPEG 2000 -DSPE were mixed with Penetrate/Penetratin derivative-PEG 3400 -DSPE, and then incubated at 55°C for 30 minutes to complete the preparation of the siRNA liposome formulation.

一つの実施形態において、本発明の核酸リポソーム製剤は、経鼻投与され、核酸は鼻脳経路を介して脳に効率的に送達され、核酸リポソーム製剤は、脳腫瘍細胞によって摂取された後に細胞透過性ペプチドとカチオン性リポソームの表面の正電荷によって、エンドソームが脱出して核酸分子を細胞質に放出し、遺伝子が脳腫瘍(例えば、脳神経膠腫)を治療する役割を果たすことができる。 In one embodiment, the nucleic acid liposome formulation of the present invention is administered intranasally, and the nucleic acid is efficiently delivered to the brain via the nasal-brain route. After the nucleic acid liposome formulation is taken up by brain tumor cells, the cell-penetrating peptide and the positive charge on the surface of the cationic liposome allow the endosome to escape and release the nucleic acid molecule into the cytoplasm, where the gene can play a role in treating brain tumors (e.g., brain gliomas).

本分野の技術者が周知しているように、脳の特別な生理学的構造及び機能的複雑さ、特に血液脳関門の存在及びある薬物自体の物理的及び化学的特性によって、治療薬物が通常、脳組織に到達しにくい。しかし、経鼻的に脳に投与する経路は、脳疾患の治療に実行可能なアイデアを提供し、薬物を経鼻的に脳に投与するための直接的な経路が2つあり、1つは、嗅神経経路であり、鼻腔を通って脳に入るために血液脳関門をバイパスする最も直接的な方法であり、薬物が鼻粘膜によって吸収され、嗅神経によって摂取された後、軸索を介して嗅球に運ばれ、さらに嗅脳に到達する過程である。もう1つは、鼻粘膜上皮経路であり、薬物が基底膜を通過して固有層に入り、さらに末梢嗅神経に到達して、中枢神経系に送達され、最終的に脳への蓄積を実現する。経鼻的に脳に投与することは、無傷性を有するため、患者のコンプライアンスは良好である(Agrawal M et al., Nose-to-brain drug delivery: An update on clinical challenges and progress towards approval of anti-Alzheimer drugs, Journal of Controlled Release, 2018, 281:139-177)。 As is well known to those skilled in the art, due to the special physiological structure and functional complexity of the brain, especially the existence of the blood-brain barrier, and the physical and chemical properties of certain drugs themselves, therapeutic drugs are usually difficult to reach brain tissue. However, the route of intranasal administration to the brain provides a viable idea for the treatment of brain diseases, and there are two direct routes for intranasal administration of drugs to the brain: one is the olfactory nerve route, which is the most direct way to bypass the blood-brain barrier to enter the brain through the nasal cavity, and the drug is absorbed by the nasal mucosa and taken up by the olfactory nerve, and then transported to the olfactory bulb through the axon and further to the olfactory brain; the other is the nasal mucosa epithelial route, which allows the drug to pass through the basement membrane, enter the lamina propria, and then reach the peripheral olfactory nerve to be delivered to the central nervous system and finally achieve accumulation in the brain. Nasal administration to the brain is non-invasive, and patient compliance is good (Agrawal M et al., Nose-to-brain drug delivery: An update on clinical challenges and progress towards approval of anti-Alzheimer drugs, Journal of Controlled Release, 2018, 281:139-177).

一方、神経膠腫等の脳腫瘍は、発生率が高く生存率が低い中枢神経系の悪性腫瘍であり、ヒト健康への被害は極めて大きくて、臨床予後は楽観的ではなく、主に、手術の再発、化学療法の薬剤耐性等に現われ、それに、血液脳関門、血液脳腫瘍関門の存在により、全身投与後の薬物の脳内到着量は非常に少なく、そのため、従来から、人々は効果的な薬物治療方式を見つけるために努力している。 On the other hand, brain tumors such as gliomas are malignant tumors of the central nervous system with a high incidence rate and low survival rate. They cause great damage to human health and have a poor clinical prognosis, mainly manifested in recurrence after surgery and drug resistance to chemotherapy. In addition, due to the existence of the blood-brain barrier and blood-brain tumor barrier, the amount of drugs that reach the brain after systemic administration is very low. Therefore, people have been striving to find effective drug treatment methods for a long time.

本発明の薬物リポソーム製剤は、経鼻投与後、脳に薬物を送達することができ、さらに薬物の治療作用の発揮を促進することができる。 The drug liposome formulation of the present invention can deliver drugs to the brain after nasal administration and can further promote the exertion of the therapeutic effect of the drug.

本発明の実施例において、本発明者らは、8ポリアルギニンR8を例とし、siRNAを薬物分子モデルとして、siRNAを担持しているカチオン性リポソーム送達キャリアを構築した。一連の体外と体内の実験を通して、細胞透過性ペプチドで修飾されたカチオン性リポソームと、正に帯電したポリアミノ酸とが共同で構築した送達キャリアの細胞摂取能力及び細胞塊透過能力を検討した。その結果、市販されている核酸を送達するカチオン性リポソームと比較して、本発明の薬物送達キャリアは、細胞内への核酸量を顕著に増加させることができ、比較的高い送達効率を有することを示している。 In the examples of the present invention, the inventors constructed a cationic liposome delivery carrier carrying siRNA using 8-polyarginine R8 as an example and siRNA as a drug molecule model. Through a series of in vitro and in vivo experiments, the cellular uptake ability and cell mass permeation ability of a delivery carrier constructed jointly with a cationic liposome modified with a cell-penetrating peptide and a positively charged polyamino acid were examined. As a result, it was shown that the drug delivery carrier of the present invention can significantly increase the amount of nucleic acid in cells and has a relatively high delivery efficiency, compared to commercially available cationic liposomes that deliver nucleic acids.

本発明によって構築された薬物送達キャリアは、高効率、低毒性、及び薬物の放出が容易である利点がある。高効率は、本発明の送達キャリアが比較的高い細胞摂取能力及び比較的強い細胞塊透過能力を有することで具体化されている。低毒性は、本発明で使用される細胞透過性ペプチドが非病原性であり、体内で分解されやすく、PEIやPAMMA等の他の薬物送達キャリアと比較して、よりよい生物学的安全性を有することで具体化されている。薬物の放出が容易であることは、ポリアミノ酸と表面を修飾する細胞透過性ペプチドがいずれも正電荷を持ち、カチオン性リポソームが持つ正電荷が薬物のエンドソームエスケープに役立つため、薬物を細胞質にうまく釈放して治療の役割を果たすことができる。さらに、本発明の薬物送達キャリアを使用して調製された医薬製剤は、様々な経路を介して受験者に投与することができ、特に、薬物の脳内送達は、経鼻投与経路を介して達成することができ、患者のコンプライアンスを改善するのに有益である。 The drug delivery carrier constructed by the present invention has the advantages of high efficiency, low toxicity, and easy drug release. The high efficiency is realized by the fact that the delivery carrier of the present invention has a relatively high cell uptake ability and a relatively strong cell mass penetration ability. The low toxicity is realized by the fact that the cell-penetrating peptide used in the present invention is non-pathogenic, easily degraded in the body, and has better biological safety compared with other drug delivery carriers such as PEI and PAMMA. The easy drug release is realized by the fact that both the polyamino acid and the cell-penetrating peptide that modifies the surface have positive charges, and the positive charges of the cationic liposomes are helpful for the endosomal escape of the drug, so that the drug can be successfully released into the cytoplasm to play a therapeutic role. In addition, the pharmaceutical preparation prepared using the drug delivery carrier of the present invention can be administered to the examinee via various routes, and in particular, the delivery of the drug to the brain can be achieved via the nasal administration route, which is beneficial for improving patient compliance.

以下の実施例は、本発明の理解を助けるために説明する。実施例は、本発明の保護範囲を制限することを意図しておらず、いかなる方法でも本発明の保護範囲を制限するものと解釈されるべきではない。 The following examples are provided to aid in the understanding of the present invention. The examples are not intended to limit the scope of the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention in any manner.

[実施例1]
(カチオン性リポソームの調製)
膜材料を、28.5:28.5:38:5のモル比で、すなわち、3.5mgのDOTAP(上海艾韋特医薬科技有限公司、132172-61-3)、3.72mgのDOPE(上海艾韋特医薬科技有限公司、4004-05-1)、2.59mgのコレステロール(Sigma-Aldrich、C8667)及び2.46mgのmPEG2000-DSPE(上海艾韋特医薬科技有限公司、147867-65-0)を秤量した。
[Example 1]
(Preparation of cationic liposomes)
The membrane materials were weighed out in a molar ratio of 28.5:28.5:38:5, i.e., 3.5 mg DOTAP (Shanghai Awite Pharmaceutical Technology Co., Ltd., 132172-61-3), 3.72 mg DOPE (Shanghai Awite Pharmaceutical Technology Co., Ltd., 4004-05-1), 2.59 mg cholesterol (Sigma-Aldrich, C8667) and 2.46 mg mPEG 2000 -DSPE (Shanghai Awite Pharmaceutical Technology Co., Ltd., 147867-65-0).

上記の量のDOTAP、DOPE、コレステロールを50mLの丸底フラスコに入れ、1mLのクロロホルムを加え、膜材料としての前記DOTAP、DOPE、コレステロールを溶解し、すなわち、16.67μMのCLSは5μMのDOTAP、5μMのDOPE及び6.67μMのDOPEを含む。得られた溶液をロータリーエバポレーター(上海申生科技有限公司、R201L)によって、クロロホルムを除去し、均一な乾燥脂質膜を得た。 The above amounts of DOTAP, DOPE, and cholesterol were placed in a 50 mL round-bottom flask, and 1 mL of chloroform was added to dissolve the DOTAP, DOPE, and cholesterol as membrane materials, i.e., 16.67 μM CLS contains 5 μM DOTAP, 5 μM DOPE, and 6.67 μM DOPE. The resulting solution was evaporated by a rotary evaporator (Shanghai Shensheng Technology Co., Ltd., R201L) to remove chloroform and obtain a uniform dry lipid membrane.

得られた乾燥脂質膜を、37℃の水浴中で1mLの5%グルコース水溶液で約10分間超音波で水和した。脂質膜が完全に水和した後、ミニ押出機(Hamilton,81320)を使用してリポソームを押し出し(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)、カチオン性リポソーム(明細書ではCLSともいう)を得た。 The resulting dry lipid film was ultrasonically hydrated with 1 mL of 5% glucose aqueous solution in a 37°C water bath for about 10 minutes. After the lipid film was completely hydrated, liposomes were extruded using a mini extruder (Hamilton, 81320) (the order of the core pore membranes is 200 nm, 100 nm, and 50 nm, respectively) to obtain cationic liposomes (also referred to as CLS in the specification).

調製したカチオン性リポソームを2.46mgのmPEG2000-DSPE(水に溶ける)と混合した上で、55℃で30分間インキュベートして、mPEG2000-DSPEを含むカチオン性リポソームを得た。 The prepared cationic liposomes were mixed with 2.46 mg of mPEG 2000 -DSPE (soluble in water) and incubated at 55° C. for 30 minutes to obtain cationic liposomes containing mPEG 2000 -DSPE.

[実施例2]
(カチオン性リポソームと正に帯電したポリアミノ酸との薬物に対するコンパクト(compact)作用)
アガロースゲル電気泳動実験は、核酸等の薬物に対する薬物キャリアの封入能力を測定するためによく使用される。本実施例では、R8/siRNA複合体、CLS/siRNA複合体、CLS/R8/siRNA複合体を調製し、アガロースゲル電気泳動実験によって、CLSのみ、R8のみ、CLSとR8の組み合わせの核酸に対する封入能力を測定した。
[Example 2]
(Compact effect of cationic liposomes and positively charged polyamino acids on drugs)
Agarose gel electrophoresis experiments are often used to measure the encapsulation ability of drug carriers for drugs such as nucleic acids. In this example, R8/siRNA complexes, CLS/siRNA complexes, and CLS/R8/siRNA complexes were prepared, and the encapsulation ability of only CLS, only R8, and the combination of CLS and R8 for nucleic acids was measured by agarose gel electrophoresis experiments.

正に帯電したポリアミノ酸としてのオリゴアルギニンR8(上海▲忻▼浩生物科技有限公司)4mgをDEPC処理水(大連美侖生物技術有限公司、MA0018)に溶解し、4mg/mLのオリゴアルギニンR8溶液を調製し、33μgのsiRNA(この実施例では、c-mycに対する低分子干渉RNAが使用され、以下、siRNAとも略称され、そのセンス鎖(5’-3’)は、AACGUUAGCUUCACCAACAdTdT(配列番号79)であり、アンチセンス鎖(5’-3’)はUGUUGGUGAAGCUAACGUUdTdT(配列番号80))であり、125μLのDEPC処理水に溶解して、20μMのsiRNA溶液を調製した。 4 mg of oligoarginine R8 (Shanghai Xinhao Biotechnology Co., Ltd.) as a positively charged polyamino acid was dissolved in DEPC-treated water (Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd., MA0018) to prepare a 4 mg/mL oligoarginine R8 solution, and 33 μg of siRNA (in this example, a small interfering RNA against c-myc was used, hereinafter also abbreviated as siRNA, whose sense strand (5'-3') is AACGUUAGCUUCACCAACAdTdT (sequence number 79) and whose antisense strand (5'-3') is UGUUGGUGAAGCUAACGUUdTdT (sequence number 80)) was dissolved in 125 μL of DEPC-treated water to prepare a 20 μM siRNA solution.

オリゴアルギニンR8溶液とsiRNA溶液を、電荷比が0、1、5、10、15、20、25、30の比例で等体積で混合し(R8の1つのアミノ窒素は1つの正電荷を持ち、siRNAの1つのリン酸基は1つの負電荷を持っているので、1μMのR8は8μMのアミノ窒素を含み、すなわち、1μMのR8は8μMの正電荷を含み、1μMのsiRNAは42μMのリン酸基を含み、すなわち、1μMのsiRNAは42μMの負電荷を含み、R8とsiRNAの電荷比=(R8のμM値×8)/(siRNAのμM値×42)=0.19×R8(μM)/siRNA(μM))、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、異なる電荷比のR8/siRNA複合体を得た。 The oligoarginine R8 solution and the siRNA solution were mixed in equal volumes in proportions with charge ratios of 0, 1, 5, 10, 15, 20, 25, and 30 (since one amino nitrogen of R8 has one positive charge and one phosphate group of siRNA has one negative charge, 1 μM R8 contains 8 μM amino nitrogen, i.e., 1 μM R8 contains 8 μM positive charge, and 1 μM siRNA contains 42 μM phosphate group, i.e., 1 μM siRNA contains 42 μM negative charge, and the charge ratio of R8 to siRNA = (μM value of R8 × 8) / (μM value of siRNA × 42) = 0.19 × R8 (μM) / siRNA (μM)), vortexed for 30 seconds, and incubated at 37 °C for 30 minutes to obtain R8 / siRNA complexes with different charge ratios.

上記の異なる電荷比のR8/siRNA複合体とCLSを用いてリポソーム複合物を調製した。具体的には、異なる電荷比を有する8μLのR8/siRNA複合体(すなわち、4μLのsiRNA溶液及び4μLのR8溶液によって調製された)を、2.67μLの実施例1で調製された16.67μMカチオン性リポソームCLSと混合し、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、R8/siRNAの電荷比が異なる脂質複合体CLS/R8/siRNAを得た。前記脂質複合体CLS/R8/siRNAでは、siRNAの電荷数を基準とし、カチオン性リポソームCLSとsiRNAの電荷比は4に固定されている(DOTAPの1つのアミノ窒素が1つの正電荷を持つため、siRNAの1つのリン酸基が1つの負の電荷を持ち、16.67μMのCLSは5μMのDOTAPを含み、すなわち、1μMのCLSは0.3μMの正電荷を含み、1μMのsiRNAは42μMの負電荷を含み、CLSとsiRNAの電荷比=(CLSのμM値×0.3)/(siRNAのμM値×42)=0.007×CLS(μM)/siRNA(μM))。アガロースゲル電気泳動の結果は、R8/siRNAの電荷比が異なるR8/siRNA複合体はいずれもCLSと混合してリポソーム複合体を調製できることを示した。 Liposome complexes were prepared using the R8/siRNA complexes and CLS with different charge ratios. Specifically, 8 μL of R8/siRNA complexes with different charge ratios (i.e., prepared by 4 μL of siRNA solution and 4 μL of R8 solution) were mixed with 2.67 μL of 16.67 μM cationic liposome CLS prepared in Example 1, vortexed for 30 seconds, and incubated at 37° C. for 30 minutes to obtain lipid complexes CLS/R8/siRNA with different R8/siRNA charge ratios. In the lipid complex CLS/R8/siRNA, the charge ratio of cationic liposome CLS to siRNA is fixed at 4 based on the charge number of siRNA (one amino nitrogen of DOTAP has one positive charge, and one phosphate group of siRNA has one negative charge, 16.67 μM CLS contains 5 μM DOTAP, i.e., 1 μM CLS contains 0.3 μM positive charge, and 1 μM siRNA contains 42 μM negative charge, so the charge ratio of CLS to siRNA = (μM value of CLS × 0.3) / (μM value of siRNA × 42) = 0.007 × CLS (μM) / siRNA (μM)). The results of agarose gel electrophoresis showed that R8/siRNA complexes with different charge ratios of R8/siRNA can all be mixed with CLS to prepare liposome complexes.

次に、R8/siRNAの電荷比が1:1のR8/siRNA複合体とCLSを使用してリポソーム複合体を調製した。具体的には、実施例1で調製したCLS及び8μLの上記のように調製したR8/siRNAの電荷比が1:1であるR8/siRNA複合体を、CLS/siRNAの電荷比が2、4、6、8、10、12である割合で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、CLSとsiRNAの電荷比が異なるCLS/R8/siRNA複合体を得た。 Next, liposome complexes were prepared using CLS and an R8/siRNA complex with an R8/siRNA charge ratio of 1:1. Specifically, the CLS prepared in Example 1 and 8 μL of the R8/siRNA complex prepared as described above with an R8/siRNA charge ratio of 1:1 were mixed in ratios of CLS/siRNA charge ratios of 2, 4, 6, 8, 10, and 12, vortexed for 30 seconds, and incubated at 37° C. for 30 minutes to obtain CLS/R8/siRNA complexes with different CLS to siRNA charge ratios.

比較の目的で、CLS/siRNA複合体も調製し、実施例1で調製したCLSと本実施例で調製した20μLのsiRNA溶液を、CLS/siRNA電荷比が2、4、6、8、10、12である割合で等体積で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、CLS/siRNAの電荷比が異なるCLS/siRNA複合体を得る。CLS/siRNAの電荷比の計算は次のように実行する:DOTAPの1つのアミノ窒素は1つの正電荷を持ち、siRNAの1つのリン酸基は1つの負電荷を持っているため、16.67μMのCLSは5μMのDOTAPを含み、すなわち、1μMのCLSは0.3μMの正電荷を含み、1μMのsiRNAは42μMの負電荷を含む。よって、CLSとsiRNAの電荷比=(CLSのμM値×0.3)/(siRNAのμM値×42)=0.007×CLS(μM)/siRNA(μM))。 For comparison, CLS/siRNA complexes were also prepared by mixing equal volumes of the CLS prepared in Example 1 and 20 μL of the siRNA solution prepared in this Example in proportions of CLS/siRNA charge ratios of 2, 4, 6, 8, 10, and 12, vortexing for 30 seconds, and incubating at 37°C for 30 minutes to obtain CLS/siRNA complexes with different CLS/siRNA charge ratios. The calculation of the CLS/siRNA charge ratio is performed as follows: one amino nitrogen of DOTAP has one positive charge, and one phosphate group of siRNA has one negative charge, so 16.67 μM CLS contains 5 μM DOTAP, i.e., 1 μM CLS contains 0.3 μM positive charge, and 1 μM siRNA contains 42 μM negative charge. Therefore, the charge ratio of CLS to siRNA = (CLS μM value x 0.3) / (siRNA μM value x 42) = 0.007 x CLS (μM) / siRNA (μM).

上記の調製したR8/siRNA複合体、CLS/siRNA複合体、CLS/R8/siRNA複合体をアガロースゲルローディングホールにそっと添加し、遊離siRNA対照グループを設定して、電気泳動を行った。電気泳動終了後、GelRedワーキング液(Biotium Inc.)で暗所で30分間染色し、UV302nm条件でゲルを画像化した。結果を図1に示す。 The R8/siRNA complex, CLS/siRNA complex, and CLS/R8/siRNA complex prepared above were gently added to the agarose gel loading hole, and a free siRNA control group was set up and electrophoresis was performed. After electrophoresis, the gel was stained with GelRed working solution (Biotium Inc.) in the dark for 30 minutes and imaged under UV 302 nm conditions. The results are shown in Figure 1.

図1Aの結果は、単独のオリゴアルギニンR8では遺伝子を完全に圧縮することができないことを示す。図1C及び図1Dの結果は、単独のカチオン性リポソームCLSでは、遺伝子をある程度圧縮することができるが、CLS/siRNA複合体の粒径が大きいことを示す。図1E及び図1Fの結果は、カチオン性リポソームとオリゴアルギニンR8の組み合わせが、遺伝子を効果的に共同で圧縮することができることを示す。 The results in Figure 1A show that oligoarginine R8 alone cannot completely compact the gene. The results in Figures 1C and 1D show that cationic liposome CLS alone can compact the gene to some extent, but the particle size of the CLS/siRNA complex is large. The results in Figures 1E and 1F show that the combination of cationic liposome and oligoarginine R8 can effectively jointly compact the gene.

[実施例3]
(カチオン性リポソームと正に帯電したポリアミノ酸が薬物を圧縮した後に、薬物を含むリポソーム複合体の粒径と電位特性評価)
実施例2に記載の方法にしたがって、R8/siRNA複合体、CLS/siRNA複合体及びCLS/R8/siRNA複合体をそれぞれ調製し、粒径と電位測定を行った。
[Example 3]
(Evaluation of particle size and potential characteristics of drug-containing liposome complexes after drug compression with cationic liposomes and positively charged polyamino acids)
According to the method described in Example 2, an R8/siRNA complex, a CLS/siRNA complex, and a CLS/R8/siRNA complex were each prepared, and particle size and electric potential measurements were performed.

動的光散乱技術を用いて粒径を直接測定した。粒径測定結果は、図1、図3、図12に示す。図12には、動的光散乱測定からの結果は、横軸を粒径とし、縦軸を光強度として示し、各粒子によって寄与される光強度から計算したものである。 Particle size was measured directly using dynamic light scattering techniques. The particle size measurements are shown in Figures 1, 3, and 12. In Figure 12, the results from the dynamic light scattering measurements are plotted as particle size on the horizontal axis and light intensity on the vertical axis, calculated from the light intensity contributed by each particle.

図3Bから分かるように、オリゴアルギニンR8/siRNAの電荷比が5、10、20であるときに、物理的複合体R8/siRNAの粒径は約200nmである。オリゴアルギニンR8/siRNAの電荷比が5であり、カチオン性リポソームCLSとsiRNAの電荷比が4であるときに、カチオン性リポソームとオリゴアルギニンの組み合わせを用いてsiRNAを圧縮した後、siRNAを含むリポソーム複合体(CLS/R8/siRNA)の粒径測定結果は、図12に示すように、粒径が108nmに減少した。オリゴアルギニンR8/siRNAの電荷比が5であり、89WPenetratinで修飾されたカチオン性リポソーム89W-CLSとsiRNAの電荷比が4であるときに、カチオン性リポソームとオリゴアルギニンの組み合わせを用いてsiRNAを圧縮した後、89WPenetratinで修飾され、siRNAを含むリポソーム複合体(89W-CLS/R8/siRNA)の粒径がCLS/R8/siRNAに近く、105nmであった。89WPenetratinで修飾され、siRNAを含むリポソーム複合体の最高光強度がCLS/R8/siRNAの最高光強度に対して低くなり、これは前者の粒径分布範囲が広くなるためである。 As can be seen from Figure 3B, when the charge ratio of oligoarginine R8/siRNA is 5, 10, and 20, the particle size of the physical complex R8/siRNA is about 200 nm. When the charge ratio of oligoarginine R8/siRNA is 5 and the charge ratio of cationic liposome CLS to siRNA is 4, the particle size measurement result of the liposome complex (CLS/R8/siRNA) containing siRNA after compressing siRNA with the combination of cationic liposome and oligoarginine shows that the particle size is reduced to 108 nm, as shown in Figure 12. When the charge ratio of oligoarginine R8/siRNA is 5 and the charge ratio of cationic liposome 89W-CLS modified with 89W Penetratin to siRNA is 4, the particle size of the liposome complex (89W-CLS/R8/siRNA) modified with 89W Penetratin and containing siRNA is 105 nm, which is close to that of CLS/R8/siRNA. The maximum light intensity of the liposome complex modified with 89W Penetratin and containing siRNA is lower than that of CLS/R8/siRNA, because the particle size distribution range of the former is wider.

オリゴアルギニンR8/siRNAの電荷比が5であり、カチオン性リポソームCLS又は89WPenetratinで修飾されたカチオン性リポソーム89W-CLSとsiRNAの電荷比が4であるとき、R8/siRNA複合体、CLS/siRNA/R8複合体及び89W-CLS/siRNA/R8複合体をそれぞれ調製し、ζ電位分析器を採用して、23℃で5V/cmの電界強度、0.4cmの電極間隔で水中でζ電位を測定した。ζ電位測定結果を図13に示す。 When the charge ratio of oligoarginine R8/siRNA is 5, and the charge ratio of cationic liposome CLS or cationic liposome 89W-CLS modified with 89W Penetratin to siRNA is 4, R8/siRNA complex, CLS/siRNA/R8 complex and 89W-CLS/siRNA/R8 complex were prepared, respectively, and the zeta potential was measured in water at 23° C., 5 V/cm electric field strength, and 0.4 cm electrode spacing using a zeta potential analyzer. The zeta potential measurement results are shown in FIG.

図13から分かるように、物理的複合体R8/siRNA、リポソーム複合体CLS/R8/siRNA、89WPenetratinで修飾されたリポソーム複合体のζ電位は、それぞれ22mV、43mV、38mVであった。 As can be seen from FIG. 13, the ζ potentials of the physical complex R8/siRNA, the liposome complex CLS/R8/siRNA, and the liposome complex modified with 89W Penetratin were 22 mV, 43 mV, and 38 mV, respectively.

[実施例4]
(薬物を含むリポソーム複合体の安定性の特徴1)
実施例2に記載の方法にしたがって、DEPC処理水中の各CLS/R8/siRNA複合体を調製し、高速遠心後に、薬物を含む各リポソーム複合体(すなわち、リポソーム制剤)の安定性を観察した。
[Example 4]
(Characteristics of stability of drug-containing liposome complexes 1)
Each CLS/R8/siRNA complex was prepared in DEPC-treated water according to the method described in Example 2, and the stability of each drug-containing liposome complex (ie, liposome formulation) was observed after high-speed centrifugation.

具体的には、実施例2に記載の方法で調製したCLS/R8/siRNA複合体を12000×gの速度で20分間遠心し、各リポソーム製剤の沈殿状況を観察した。 Specifically, the CLS/R8/siRNA complexes prepared by the method described in Example 2 were centrifuged at 12,000 × g for 20 minutes, and the precipitation state of each liposome formulation was observed.

結果は図3Cに示す。図3Cから分かるように、オリゴアルギニンR8/siRNAの電荷比が5より大きく、且つ、カチオン性リポソームCLSとsiRNAの電荷比が4であるときに、CLS/R8/siRNA複合体は、高速遠心を経て明らかな析出がなく、これはカチオン性リポソームとオリゴアルギニンが共同でsiRNAを圧縮することによって、安定したリポソーム製剤を形成できることを示している。 The results are shown in Figure 3C. As can be seen from Figure 3C, when the charge ratio of oligoarginine R8/siRNA is greater than 5 and the charge ratio of cationic liposome CLS to siRNA is 4, the CLS/R8/siRNA complex has no obvious precipitation after high-speed centrifugation, indicating that cationic liposome and oligoarginine can jointly compress siRNA to form a stable liposome formulation.

[実施例5]
[薬物を含むリポソーム複合体の安定性の特徴2]
実施例2に記載の方法によって調製されたDEPC処理水中の各CLS/R8/siRNA複合体を12000×gの速度で20分間遠心して、各上澄みをアガロースゲルローディングホールにそっと添加し、遊離siRNA対照グループを設定して、電気泳動を行った。電気泳動終了後、暗所でGelRedワーキング液で30分間染色し、UV302nm条件でゲルを画像化した。結果を図3Dに示す。
[Example 5]
[Characteristics of stability of drug-containing liposome complex 2]
Each CLS/R8/siRNA complex in DEPC-treated water prepared by the method described in Example 2 was centrifuged at 12000×g for 20 minutes, and each supernatant was gently added to an agarose gel loading hole, and a free siRNA control group was set up and electrophoresis was performed. After electrophoresis, the gel was stained with GelRed working solution in the dark for 30 minutes and imaged under UV 302 nm conditions. The results are shown in FIG. 3D.

図3Dから分かるように、オリゴアルギニンR8/siRNAの電荷比が5より大きく、且つカチオン性リポソームCLSとsiRNAの電荷比が4であるときに、CLS/R8/siRNA複合体を高速遠心した後、CLS/R8/siRNAが依然として上澄み溶液中に保持され、遊離siRNAが漏れ出さない。これは、カチオン性リポソームとオリゴアルギニンが共にsiRNAを圧縮することにより、安定したリポソーム制剤を形成できることを示している。 As can be seen from Figure 3D, when the charge ratio of oligoarginine R8/siRNA is greater than 5 and the charge ratio of cationic liposome CLS to siRNA is 4, after the CLS/R8/siRNA complex is centrifuged at high speed, CLS/R8/siRNA is still retained in the supernatant solution and free siRNA does not leak out. This indicates that cationic liposomes and oligoarginine can both compress siRNA to form a stable liposomal formulation.

[実施例6]
(表面が修飾されたリポソーム医薬製剤の配合)
リポソーム医薬製剤に対して細胞透過性ペプチドを用いて表面修飾を行い、表面が修飾された医薬製剤を得た。
[Example 6]
Formulation of Surface-Modified Liposomal Pharmaceutical Formulations
The surface of liposomal pharmaceutical preparations was modified with cell-penetrating peptides to obtain surface-modified pharmaceutical preparations.

《i.細胞透過性ペプチド-PEG-リン脂質の調製》
DSPE-ポリエチレングリコールマレイミド(DSPE-PEG3400-マレイミド)(Laysan Bio、146-123)と末端にシステインで修飾されたpenetratin誘導体(89WPenetratin-Cys)とを、1つのステップで反応して、細胞透過性ペプチド-PEG-DSPEを得た。
i. Preparation of cell-penetrating peptide-PEG-phospholipid
DSPE-polyethylene glycol maleimide (DSPE-PEG 3400 -maleimide) (Laysan Bio, 146-123) was reacted with a penetratin derivative modified with a terminal cysteine ( 89W Penetratin-Cys) in one step to obtain the cell-penetrating peptide-PEG-DSPE.

具体的には、20mgのDSPE-PEG3400-マレイミドを1mLのN,N-ジメチルホルムアミドに溶解し、10mLリン酸緩衝液(10mM,pH7.2)溶媒に溶解した18mgの89WPenetratin-Cysを撹拌状態で加え、25℃の条件で反応を完了するために一晩攪拌し続けた。反応が終わった後、得られた混合物を氷浴の条件で純水中に置いて2日間透析し、冷凍乾燥して、白い凝集物である89WPenetratin-PEG3400-DSPEを得た。 Specifically, 20 mg of DSPE-PEG 3400 -maleimide was dissolved in 1 mL of N,N-dimethylformamide, and 18 mg of 89W Penetratin-Cys dissolved in 10 mL of phosphate buffer (10 mM, pH 7.2) was added while stirring, and the mixture was stirred overnight to complete the reaction at 25° C. After the reaction was completed, the resulting mixture was placed in pure water in an ice bath and dialyzed for 2 days, and then freeze-dried to obtain 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE as a white aggregate.

ここで、前記ポリペプチド89WPenetratinは、penetratinの誘導体であり、具体的なアミノ酸配列はRQIKIWFWWRRMKWKK(配列番号29)である。細胞透過性ペプチド-PEG-DSPEにおける細胞透過性ペプチドは、他のpenetratin誘導体を使用してもよく、例えば、表1に示されている他のpenetratin誘導体、例えば、penetratin第2位のグルタミン及び/又は第8位のグルタミン及び/又は第9位のアスパラギンに対して疎水性アミノ酸の突然変異を行った産物を使用してもよい(中国特許出願CN2017104534.7も参照すればよい)。 Here, the polypeptide 89W Penetratin is a derivative of penetratin, and the specific amino acid sequence is RQIKIWFWWRRMKWKK (SEQ ID NO: 29). The cell-penetrating peptide in the cell-penetrating peptide-PEG-DSPE may be other penetratin derivatives, for example, other penetratin derivatives shown in Table 1, for example, products in which the glutamine at position 2 and/or the glutamine at position 8 and/or the asparagine at position 9 of penetratin are mutated to hydrophobic amino acids (see also Chinese patent application CN2017104534.7).

ポリエチレングリコール末端基との反応を容易にするために、細胞透過性ペプチド89WPenetratin又は他のpenetratin誘導体のN-端又はC-端にシステイン残基(cysteine,C)を追加しても良い。 To facilitate reaction with a polyethylene glycol terminal group, a cysteine residue (C) may be added to the N-terminus or C-terminus of the cell-penetrating peptide 89W Penetratin or other penetratin derivatives.

《ii.表面が修飾されたリポソーム医薬製剤の配合》
全体のリポソーム膜材料において、DOTAP:DOPE:コレステロール:(mPEG2000-DSPEと89WPenetratin-PEG3400-DSPE)のモル比は、約28.5:28.5:38:5である。
II. Formulation of surface-modified liposomal pharmaceutical preparations
In the total liposomal membrane material, the molar ratio of DOTAP:DOPE:cholesterol:(mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE) is about 28.5:28.5:38:5.

3.5mgのDOTAP(上海艾韋特医薬科技有限公司、132172-1-3)、3.72 mgのDOPE(上海艾韋特医薬科技有限公司、4004-05-1)、2.59mgのコレステロール(Sigma-Aldrich、C8667)を秤量した。前記の量のDOTAP、DOPE、コレステロールを50mLの丸底フラスコに入れ、1mLのクロロホルムを加え、脂質膜材料である前記DOTAP、DOPE、コレステロールを溶解し、すなわち、16.67μMのCLSは5μMのDOTAP、5μMのDOPE、6.67μMのDOPEを含む。得られた溶液をロータリー蒸発器(上海申生科技有限公司、R210L)でクロロホルムを除去し、均一な乾燥脂質膜を得た。 3.5 mg of DOTAP (Shanghai Awite Pharmaceutical Technology Co., Ltd., 132172-1-3), 3.72 mg of DOPE (Shanghai Awite Pharmaceutical Technology Co., Ltd., 4004-05-1), and 2.59 mg of cholesterol (Sigma-Aldrich, C8667) were weighed. The above amounts of DOTAP, DOPE, and cholesterol were placed in a 50 mL round-bottom flask, and 1 mL of chloroform was added to dissolve the lipid membrane materials, DOTAP, DOPE, and cholesterol, i.e., 16.67 μM CLS contains 5 μM DOTAP, 5 μM DOPE, and 6.67 μM DOPE. The resulting solution was rotary evaporated (Shanghai Shensheng Technology Co., Ltd., R210L) to remove chloroform, and a uniform dry lipid membrane was obtained.

得られた乾燥脂質膜を、1mLの5%グルコース水溶液で37℃の水浴中で約10分間超音波で水和した。脂質膜が完全に水和した後、ミニ押出機(Hamilton、81320)を使用してリポソームを押し出し(核孔膜の順序は、順に200nm、100nm及び50nmである)、カチオン性リポソーム(明細書にはCLSとも呼ばれる)を得た。 The resulting dry lipid film was ultrasonically hydrated with 1 mL of 5% glucose aqueous solution in a water bath at 37°C for about 10 minutes. After the lipid film was completely hydrated, a mini extruder (Hamilton, 81320) was used to extrude liposomes (the order of the nucleus pore membranes is 200 nm, 100 nm and 50 nm, respectively) to obtain cationic liposomes (also referred to as CLS in the specification).

4mgのオリゴアルギニンR8(上海▲忻▼浩生物科技有限公司)をDEPC処理水(大連美侖生物技術有限公司、MA0018)に溶解し、4mg/mLのオリゴアルギニンR8溶液を調製し、33μgのFAMでラベルされたsiRNA(この実施例では、c-mycに対するsiRNAが使用され、そのセンス鎖(5’-3’)は、FAM-AACGUUAGCUUCACCAACAdTdT(配列番号79)であり、すなわち、5’はFAMが修飾され、アンチセンス鎖(5’-3’)はUGUUGGUGAAGCUAACGUUdTdT(配列番号80))であり、125μLのDEPC処理水に溶解して、20μMのFAM-siRNA溶液を調製した。 4 mg of oligoarginine R8 (Shanghai Xinhao Biotechnology Co., Ltd.) was dissolved in DEPC-treated water (Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd., MA0018) to prepare a 4 mg/mL oligoarginine R8 solution, and 33 μg of FAM-labeled siRNA (in this example, siRNA against c-myc was used, whose sense strand (5'-3') is FAM-AACGUUAGCUUCACCAACAdTdT (sequence number 79), i.e., 5' is modified with FAM, and the antisense strand (5'-3') is UGUUGGUGAAGCUAACGUUdTdT (sequence number 80)) was dissolved in 125 μL of DEPC-treated water to prepare a 20 μM FAM-siRNA solution.

オリゴアルギニンR8溶液と20μMのFAM-siRNA溶液を、電荷比が5である割合で等体積で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、複合体R8/FAM-siRNAを得た。8μLのR8/FAM-siRNA複合体を取って、上記調製したカチオン性リポソームCLSと、リポソームとFAM-siRNAの電荷比が4の割合で混合し、30秒間ボルテックスし、CLS/R8/FAM-siRNA複合体を得た。 The oligoarginine R8 solution and 20 μM FAM-siRNA solution were mixed in equal volumes at a charge ratio of 5, vortexed for 30 seconds, and incubated at 37°C for 30 minutes to obtain the complex R8/FAM-siRNA. 8 μL of the R8/FAM-siRNA complex was taken and mixed with the cationic liposome CLS prepared above at a charge ratio of liposome to FAM-siRNA of 4, and vortexed for 30 seconds to obtain the CLS/R8/FAM-siRNA complex.

リポソームの全体に対して5%モル比のmPEG2000-DSPEと89WPenetratin-PEG3400-DSPEについて、それぞれ、mPEG2000-DSPEと89WPenetratin-PEG3400-DSPEに対する89WPenetratin-PEG3400-DSPEが0%、20%、40%、60%、80%、100%のモル比の混合物を調製した。すなわち、89WPenetratin-PEG3400-DSPEは、全体のリポソーム膜材料に対してそれぞれ0%、1%、2%、3%、4%、5%のモル比である。 For mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetrant-PEG 3400 -DSPE at a 5% molar ratio relative to the total liposome, mixtures were prepared at 0%, 20 %, 40%, 60%, 80% and 100% molar ratios of 89W Penetrant-PEG 3400 -DSPE to mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetrant-PEG 3400 -DSPE, respectively, i.e., 0 %, 1%, 2%, 3%, 4% and 5% molar ratios of 89W Penetrant- PEG 3400 -DSPE relative to the total liposome membrane material, respectively.

得られたCLS/R8/FAM-siRNA複合体を89WPenetratin-PEG3400-DSPEがmPEG2000-DSPEと89WPenetratin-PEG3400-DSPEに対してそれぞれ0%、20%、40%、60%、80%、100%のモル比である混合物と混合した後、55℃で30分間インキュベートした後に、細胞透過性ペプチドが0%、1%、3%、4%、5%の割合で表面を修飾したリポソーム医薬製剤、すなわち、89W-CLS/R8/FAM-siRNAを得た。 The obtained CLS/R8/FAM-siRNA complex was mixed with a mixture in which 89W Penetrate-PEG 3400 -DSPE was present in a molar ratio of 0%, 20%, 40 %, 60%, 80%, or 100% relative to mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetrate-PEG 3400 -DSPE, respectively, and then incubated at 55° C. for 30 minutes to obtain liposome pharmaceutical preparations whose surfaces were modified with cell-penetrating peptides in proportions of 0%, 1%, 3%, 4%, or 5%, i.e., 89W-CLS/R8/FAM-siRNA.

[実施例7]
(細胞透過性ペプチドが異なる割合で表面を修飾した医薬製剤に対する細胞摂取の定量的評価)
U87細胞(ヒト悪性膠芽細胞腫細胞、ATCCより購入)をDMEM完全培地(FBS10%とペニシリン-ストレプトマイシン1%が添加されたDMEM培地)で培養した。成長状態の良いU87細胞を取って、DMEM完全培地に再懸濁し、5×10個の細胞/ウェル、ウェルごとに1mLで6ウェルプレートに接種し、接種後、毎日新鮮な培養液を1回変えて、2~3日培養した後に実験を行った。
[Example 7]
(Quantitative evaluation of cellular uptake of pharmaceutical formulations whose surfaces are modified with different proportions of cell-penetrating peptides)
U87 cells (human malignant glioblastoma cells, purchased from ATCC) were cultured in DMEM complete medium (DMEM medium supplemented with 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin). U87 cells in good growth condition were taken, resuspended in DMEM complete medium, and inoculated into a 6-well plate at 5 x 105 cells/well, 1 mL per well. After inoculation, the culture medium was changed once a day with fresh medium, and the cells were cultured for 2-3 days before the experiment.

培養液を捨てた後、無菌PBSでU87細胞を3回洗浄し、1mLの実施例6で調製した、細胞透過性ペプチドが異なる割合で表面を修飾したリポソーム医薬製剤(FAMでラベルされたsiRNAを封入した)の無血清DMEM培地を加え、37℃、5%のCOの条件で4hインキュベートした。インキュベートが終わったら、培養液を捨て、0.02mg/mLヘパリンナトリウムを含むPBS緩衝溶液で、ウェルや細胞表面に吸着した正電性物質を洗い流した。トリプシンで細胞を処理して、200μLの無菌PBS緩衝溶液で再懸濁し、均一に吹き付けた後に試料ごとに細胞を数え、10個の細胞を取ってフローサイトメトリー検出を行った。無血清DMEM培地でインキュベートした細胞を陰性対照グループとした。すべての実験は三重に実施した。結果を図4に示す(平均値±SD,n=3、*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、***p<0.001、**と***は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。図4には、横軸における「0%、1%、2%、3%、4%、5%」は、細胞透過性ペプチドがそれぞれ0%、1%、2%、3%、4%、5%の割合で表面を修飾したリポソーム医薬製剤、すなわち89W-CLS/R8/siRNAを表す。 After discarding the culture medium, the U87 cells were washed three times with sterile PBS, and 1 mL of the liposome pharmaceutical preparation (containing siRNA labeled with FAM) prepared in Example 6, which had its surface modified with different proportions of cell-penetrating peptides, was added to the serum-free DMEM medium, and incubated for 4 h at 37°C and 5% CO2 . After the incubation was completed, the culture medium was discarded, and the positively charged substances adsorbed on the wells and cell surfaces were washed away with a PBS buffer solution containing 0.02 mg/mL sodium heparin. The cells were treated with trypsin, resuspended in 200 μL of sterile PBS buffer solution, and counted for each sample after uniform spraying, and 104 cells were taken for flow cytometry detection. The cells incubated in serum-free DMEM medium were used as the negative control group. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figure 4 (mean ± SD, n = 3, *p < 0.05, * indicates that there is a statistically significant difference between the two groups. **p < 0.01, ***p < 0.001, ** and *** indicate that there is a very significant difference between the two groups). In Figure 4, "0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%" on the horizontal axis represent the liposome pharmaceutical preparations whose surfaces are modified with cell-penetrating peptides at ratios of 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, and 5%, respectively, i.e., 89W-CLS/R8/siRNA.

図4から分かるように、89WPenetratin-PEG3400-DSPEが全体のリポソーム膜材料に対して2%、3%、4%のモル比である場合、細胞透過性ペプチドが前記割合で表面を修飾した医薬製剤に対する細胞の摂取効果は、市販されている遺伝子トランスフェクション試薬Lipo2000より優れている。 As can be seen from Figure 4, when the molar ratio of 89W Penetrant-PEG 3400 -DSPE to the total liposome membrane material was 2%, 3%, or 4%, the cellular uptake effect of the pharmaceutical formulation whose surface was modified with a cell-penetrating peptide at the above ratio was superior to that of the commercially available gene transfection reagent Lipo2000.

[実施例8]
(異なる配合比のリポソーム膜材料を用いて調製された薬剤製剤に対する細胞摂取の定量的評価)
U87細胞(ヒト悪性膠芽細胞腫細胞、ATCCより購入)をDMEM完全培地(FBS10%とペニシリン-ストレプトマイシン1%が添加されたDMEM培地)で培養した。成長状態の良いU87細胞を取って、DMEM完全培地に再懸濁し、5×10個の細胞/ウェル、ウェルごとに1mLで、6ウェルプレートに接種し、接種後、毎日新鮮な培養液を1回変えて、2~3日培養した後に実験を行った。
[Example 8]
Quantitative evaluation of cellular uptake of drug formulations prepared using different ratios of liposome membrane materials
U87 cells (human malignant glioblastoma cells, purchased from ATCC) were cultured in DMEM complete medium (DMEM medium supplemented with 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin). U87 cells in good growth condition were taken and resuspended in DMEM complete medium, and inoculated into a 6-well plate at 5 x 105 cells/well, 1 mL per well. After inoculation, the culture medium was changed once a day with fresh medium, and the cells were cultured for 2-3 days before the experiment.

実施例6に記載の方法にしたがって、リポソーム膜材料の配合比が表2に示すような(FAMでラベルされたsiRNAを封入した)リポソーム医薬製剤を調製した。 Following the method described in Example 6, a liposome pharmaceutical preparation (containing FAM-labeled siRNA) was prepared with the mixing ratio of liposome membrane materials shown in Table 2.

Figure 0007645601000002
Figure 0007645601000002

培養したU87細胞に対して培養液を捨てた後、無菌PBSで3回洗った。各ウェルにはそれぞれの配合によって調製されたリポソーム医薬製剤フォーミュラ1、フォーミュラ2、フォーミュラ3を含む1mLの無血清DMEM培地を加え、37℃、5%のCO条件で4hインキュベートした。インキュベートが終わったら、培養液を捨て、0.02mg/mLヘパリンナトリウムを含むPBS緩衝溶液でウェルや細胞表面に吸着した正電性物質を洗い流した。トリプシンで細胞を処理して、200μL無菌PBS緩衝溶液に再懸濁し、均一に吹き付けて試料ごとに細胞を数え、10個の細胞を取ってフローサイトメトリー検出を行った。無血清DMEM培地でインキュベートした細胞を用いて陰性対照グループとした。すべての実験は三重に実施した。結果を図5に示す(平均値±SD,n=3、*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、***p<0.001、**と***は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。 After discarding the culture medium for the cultured U87 cells, the cells were washed three times with sterile PBS. 1 mL of serum-free DMEM medium containing liposome pharmaceutical formulations Formula 1, Formula 2, and Formula 3 prepared by the respective formulations was added to each well and incubated at 37°C and 5% CO2 for 4 h. After the incubation was completed, the culture medium was discarded and the positively charged substances adsorbed on the wells and cell surfaces were washed away with a PBS buffer solution containing 0.02 mg/mL sodium heparin. The cells were treated with trypsin, resuspended in 200 μL of sterile PBS buffer solution, sprayed evenly, and counted for each sample, and 10 4 cells were taken for flow cytometry detection. Cells incubated in serum-free DMEM medium were used as the negative control group. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figure 5 (mean ± SD, n = 3, *p < 0.05, * indicates that there is a statistically significant difference between the two groups, **p < 0.01, ***p < 0.001, ** and *** indicate that there is a very significant statistical difference between the two groups).

図5から分かるように、調製したリポソーム医薬製剤フォーミュラ1、フォーミュラ2、フォーミュラ3はいずれも細胞によって摂取でき、対照グループと比較して著しい差異があり、それに、調製したリポソーム医薬製剤フォーミュラ2に対する細胞の摂取効果が最適である。 As can be seen from Figure 5, the prepared liposomal pharmaceutical preparations Formula 1, Formula 2, and Formula 3 can all be taken up by cells, with significant differences compared with the control group, and the cellular uptake effect of the prepared liposomal pharmaceutical preparation Formula 2 is optimal.

[実施例9]
(成分(iv)が異なる配合比であるリポソーム膜材料を用いて調製された医薬製剤の粒径)
実施例6に記載の方法にしたがって、リポソーム膜材料の成分(i):成分(ii):成分(iii)のモル比が3:3:4の場合、成分(iv)の配合比が表3に示すような(FAMでラベルされたsiRNAを封入した)リポソーム医薬製剤を調製した。
[Example 9]
(Particle size of pharmaceutical preparations prepared using liposome membrane materials with different blend ratios of component (iv))
According to the method described in Example 6, a liposome pharmaceutical preparation (containing FAM-labeled siRNA) was prepared in which the molar ratio of the liposome membrane material components (i):(ii):(iii) was 3:3:4 and the compounding ratio of component (iv) was as shown in Table 3.

Figure 0007645601000003
Figure 0007645601000003

成分(iv)がリポソーム膜材料に対して1%、5%、8%、10%のモル比であるリポソーム医薬製剤を得た。前記リポソーム医薬製剤について粒径測定を行った。粒径測定結果を図6に示す。図6には、横軸における「1%、5%、8%、10%」は、成分(iv)がリポソーム膜材料に対してそれぞれ1%、5%、8%、10%のモル比であるリポソーム医薬製剤を示す。 A liposome pharmaceutical preparation was obtained in which the molar ratio of component (iv) to the liposome membrane material was 1%, 5%, 8%, and 10%. The particle size of the liposome pharmaceutical preparation was measured. The particle size measurement results are shown in Figure 6. In Figure 6, "1%, 5%, 8%, and 10%" on the horizontal axis indicates liposome pharmaceutical preparations in which the molar ratio of component (iv) to the liposome membrane material was 1%, 5%, 8%, and 10%, respectively.

図6から分かるように、成分(iv)がリポソーム膜材料に対して1%~10%のモル比である場合、リポソーム医薬製剤の粒径は100nm~200nmにある。また、リポソーム膜材料に対する成分(iv)のモル比が増加するにつれて、粒径が増大する傾向を示した。 As can be seen from Figure 6, when the molar ratio of component (iv) to the liposome membrane material is 1% to 10%, the particle size of the liposome pharmaceutical formulation is 100 nm to 200 nm. In addition, as the molar ratio of component (iv) to the liposome membrane material increases, the particle size tends to increase.

[実施例10]
(カチオン性リポソーム/siRNAが異なる電荷比で調製された医薬製剤に対する細胞摂取の定量的評価)
U87細胞(ヒト悪性膠芽細胞腫細胞、ATCCより購入)をDMEM完全培地(FBS10%とペニシリン-ストレプトマイシン1%が添加されたDMEM培地)で培養した。成長状態の良いU87細胞を取って、DMEM完全培地に再懸濁し、5×10個の細胞/ウェル、ウェルごとに1mLで、6ウェルプレートに接種し、接種後、毎日新鮮な培養液を1回変えて、2~3日培養した後に実験を行った。
[Example 10]
Quantitative assessment of cellular uptake for pharmaceutical formulations prepared with different cationic liposome/siRNA charge ratios.
U87 cells (human malignant glioblastoma cells, purchased from ATCC) were cultured in DMEM complete medium (DMEM medium supplemented with 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin). U87 cells in good growth condition were taken and resuspended in DMEM complete medium, and inoculated into a 6-well plate at 5 x 105 cells/well, 1 mL per well. After inoculation, the culture medium was changed once a day with fresh medium, and the cells were cultured for 2-3 days before the experiment.

実施例6に記載の方法にしたがって、オリゴアルギニンR8溶液と20μMのFAM-siRNA溶液を電荷比が5である割合で等体積で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、複合体R8/FAM-siRNAを得た。8μLのR8/FAM-siRNA複合体を取って、調製したカチオン性リポソームCLSと、リポソームとFAM-siRNAの電荷比が2、4、6、8、10、12の割合で混合し、30秒間ボルテックスし、カチオン性リポソーム/siRNAが異なる電荷比のCLS/R8/FAM-siRNA複合体を得た。 According to the method described in Example 6, an oligoarginine R8 solution and a 20 μM FAM-siRNA solution were mixed in equal volumes at a charge ratio of 5, vortexed for 30 seconds, and incubated at 37°C for 30 minutes to obtain a complex R8/FAM-siRNA. 8 μL of the R8/FAM-siRNA complex was taken and mixed with the prepared cationic liposome CLS at a liposome/FAM-siRNA charge ratio of 2, 4, 6, 8, 10, and 12, and vortexed for 30 seconds to obtain CLS/R8/FAM-siRNA complexes with different cationic liposome/siRNA charge ratios.

さらに、実施例6に記載の方法にしたがって、表面に3%の細胞透過性ペプチドで修飾された医薬製剤、すなわち89W-CLS/R8/FAM-siRNA複合体を得た。 Furthermore, following the method described in Example 6, a pharmaceutical preparation modified with 3% cell-penetrating peptide on the surface, i.e., 89W-CLS/R8/FAM-siRNA complex, was obtained.

培養したU87細胞に対して培養液を捨てた後、無菌PBSで3回洗った。ウェルごとにカチオン性リポソーム/siRNAの電荷比が2、4、6、8、10、12の医薬製剤を含む1mL無血清DMEM培地をそれぞれ添加し、37℃、5%のCO条件で4hインキュベートした。インキュベートが終わったら、培養液を捨て、0.02mg/mLヘパリンナトリウムを含むPBS緩衝溶液でウェルや細胞表面に吸着した正電性物質を洗い流した。トリプシンで細胞を処理して、200μL無菌PBS緩衝溶液に再懸濁し、均一に吹き付けて試料ごとに細胞を数え、10個の細胞を取ってフローサイトメトリー検出を行った。無血清DMEM培地でインキュベートした細胞を用いて陰性対照グループとした。すべての実験は三重に実施した。結果を図2に示す(平均値±SD,n=3、*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、***p<0.001、**と***は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。 After discarding the culture medium for the cultured U87 cells, the cells were washed three times with sterile PBS. 1 mL of serum-free DMEM medium containing pharmaceutical preparations with cationic liposome/siRNA charge ratios of 2, 4, 6, 8, 10, and 12 was added to each well and incubated for 4 h at 37 °C and 5% CO2. After incubation, the culture medium was discarded and the positively charged substances adsorbed on the wells and cell surfaces were washed away with a PBS buffer solution containing 0.02 mg/mL sodium heparin. The cells were treated with trypsin, resuspended in 200 μL of sterile PBS buffer solution, sprayed evenly, and counted for each sample, and 10 4 cells were taken for flow cytometry detection. Cells incubated in serum-free DMEM medium were used as the negative control group. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figure 2 (mean ± SD, n = 3, *p < 0.05, * indicates a statistically significant difference between the two groups, **p < 0.01, ***p < 0.001, ** and *** indicate a highly statistically significant difference between the two groups).

図2から分かるように、カチオン性リポソーム/siRNAの電荷比が2、4、6、8、10、12で調製した医薬製剤はいずれも細胞により摂取され、対照グループと比較して著しい差異があり、それに、カチオン性リポソーム/siRNAの電荷比が4であるときに調製されたリポソーム医薬製剤に対する細胞の摂取効果が最適である。 As can be seen from Figure 2, the pharmaceutical preparations prepared with the charge ratio of cationic liposome/siRNA of 2, 4, 6, 8, 10, and 12 were all taken up by cells, with significant differences compared with the control group, and the cellular uptake effect of the liposomal pharmaceutical preparation prepared when the charge ratio of cationic liposome/siRNA was 4 was optimal.

[実施例11]
(細胞透過性ペプチドが異なる割合で表面を修飾した医薬製剤による細胞のトランスフェクション効果の評価)
[Example 11]
(Evaluation of cell transfection effect by pharmaceutical preparations whose surfaces are modified with cell-penetrating peptides at different ratios)

まず、35mm Dimple NanoCulture Dishを使って細胞を培養し、細胞の球形成能力と形態を観察し、細胞塊モデルを構築した。 First, cells were cultured using a 35 mm Dimple NanoCulture Dish, and the cell sphere-forming ability and morphology were observed to construct a cell cluster model.

具体的には、1.5mLのDMEM完全培地を取って、35mmのDimple NanoCulture Dish(JSR株式会社から提供された細胞塊培養プレート)に加え、そして、Dishを冷凍遠心機内に入れて、遠心速度1000×gで、5分間遠心した(Dishには培地しかなく、細胞がない)。遠心が終わったら、Dishをウルトラクリーンデスクの上に置いて30分間静置した。 Specifically, 1.5 mL of DMEM complete medium was taken and added to a 35 mm Dimple NanoCulture Dish (a cell cluster culture plate provided by JSR Corporation), and the dish was placed in a refrigerated centrifuge and centrifuged at a speed of 1000 x g for 5 minutes (the dish contained only the medium, no cells). After centrifugation, the dish was placed on an ultraclean desk and left to stand for 30 minutes.

成長状態の良い各種細胞を取って、ダイジェストし、遠心した後、培地を加えて細胞濃度を5×10個/mLに調整し、ピペットガンで吹いて細胞を均一に分散させ、ゆっくりとDishに1.5mLの細胞懸濁液を加え、そして、操作台に20分間静置し、37℃のインキュベーターに入れて培育した。翌日に液体を変えて、Dishを取り出して、1.5mLの培地をそっと吸い出して(浮遊細胞と壁付着細胞の操作は同じであり、液体を換える時に細胞はすでに初期的に細胞塊を形成しているので、Dishの底に沈んでいる)、新鮮な1.5mL DMEM完全培地を加えた。 Various types of cells in good growth state were taken, digested, centrifuged, and then medium was added to adjust the cell concentration to 5 x 105 cells/mL, the cells were blown with a pipette gun to uniformly disperse the cells, and 1.5 mL of the cell suspension was slowly added to the dish, and the cells were left to stand on the operation table for 20 minutes and cultured in an incubator at 37 ° C. The next day, the liquid was changed, the dish was removed, and 1.5 mL of the medium was gently sucked out (the operation of floating cells and wall-attached cells is the same, and the cells have already formed cell clusters initially when the liquid was changed, so they have sunk to the bottom of the dish), and fresh 1.5 mL of DMEM complete medium was added.

倒立顕微鏡の下で対応する細胞塊の形態を観察した。A549細胞はヒト非小細胞肺癌細胞であり、Caco-2はヒトクローン結腸腺癌細胞であり、Rb-1はヒト網膜神経神経膠腫細胞であり、U87はヒト悪性膠芽細胞腫細胞であり、293Tはヒト腎上皮細胞であり、前記細胞はいずれもATCCより購入された。A549とCaco-2は付着細胞であり、且つ付着性が強いのに対し、U87と293Tは付着性が弱い付着細胞であり、Rb-1は浮遊細胞である。結果を図7に示す。図7では、試料1と試料2は、それぞれ、同じ細胞の異なる拡大倍率であり、試料3と試料4は、試料2の繰り返し実験ウェルである。 The morphology of the corresponding cell clusters was observed under an inverted microscope. A549 cells are human non-small cell lung cancer cells, Caco-2 are human clonal colon adenocarcinoma cells, Rb-1 are human retinal neuroglioma cells, U87 are human malignant glioblastoma cells, and 293T are human renal epithelial cells, all of which were purchased from ATCC. A549 and Caco-2 are adherent cells with strong adhesion, whereas U87 and 293T are weakly adherent cells, and Rb-1 is a floating cell. The results are shown in Figure 7. In Figure 7, Sample 1 and Sample 2 are respectively different magnifications of the same cells, and Sample 3 and Sample 4 are repeat experimental wells of Sample 2.

図7から分かるように、A549とCaco-2は付着性が良く、壁に付着して成長しやすくて細胞塊にならず、Rb-1は浮遊細胞であるが、細胞が球に集まりやすく、処理中に非常に解けやすい。比較すると、U87と293Tは、細胞塊形成能力が最も良く、形態が大体球型で、大きさが均一で、細胞塊モデルとして構築して、さらに探求するのに適している。 As can be seen from Figure 7, A549 and Caco-2 have good adhesion and tend to grow by adhering to the wall, without forming cell clusters, while Rb-1 are floating cells, but tend to gather into spheres and are very easy to dissolve during processing. In comparison, U87 and 293T have the best cell cluster formation ability, are roughly spherical in morphology, and are uniform in size, making them suitable for constructing cell cluster models for further exploration.

図8の結果から分かるように、ポリペプチドによる細胞塊透過能力は著しく異なり、35mm Dimple NanoCulture Dishにより構築された細胞塊モデルは、異なるポリペプチドの透過能力を区別することができる。備考:図8の「S8」は、8個セリンのポリマーであり、陰性対照グループとした。「PE」は野生型Penetratinである。89Wは、penetratin第8位のグルタミン酸と第9位のアスパラギンに対してトリプトファンに突然変異した産物である。289Wは、penetratin第2位グルタミン、第8位グルタミン、第9位アスパラギンに対してトリプトファンに突然変異した産物である。野生型Penetratinの誘導体は、細胞塊への透過能力が著しく向上した。 As can be seen from the results in Figure 8, the cell mass permeation ability of the polypeptides is significantly different, and the cell mass model constructed using the 35 mm Dimple NanoCulture Dish can distinguish the permeation ability of different polypeptides. Note: "S8" in Figure 8 is a polymer of 8 serines and was used as a negative control group. "PE" is wild-type Penetratin. 89W is the product of penetratin in which glutamic acid at position 8 and asparagine at position 9 are mutated to tryptophan. 289W is the product of penetratin in which glutamine at position 2, glutamine at position 8, and asparagine at position 9 are mutated to tryptophan. Derivatives of wild-type Penetratin have significantly improved cell mass permeation ability.

次に、293T細胞塊を用いて、GFP-siRNAを封入し、細胞透過性ペプチドが異なる割合で表面を修飾した医薬製剤の細胞へのトランスフェクション効果を評価した。 Next, using 293T cell masses, we encapsulated GFP-siRNA and evaluated the transfection effect of pharmaceutical preparations whose surfaces were modified with cell-penetrating peptides at different ratios.

上記の実施例6と同様に、細胞透過性ペプチドが異なる割合で表面を修飾したGFP-siRNAリポソーム医薬製剤を調製し、ここで、使用されたGFP-siRNAは、センス鎖(5’-3’)がGCAUGUACCACGAGUCCAATT(配列番号81)であり、アンチセンス鎖(5’-3’)がUUGGACUCGUGGUACAUGCTT(配列番号82)であった。具体的には、オリゴアルギニンR8溶液と20μMのGFP-siRNA溶液は電荷比が5である割合で等体積で混合し、30秒間ボルテックスし、37℃の条件で30分間インキュベートして、複合体R8/GFP-siRNAを得た。8μLのR8/GFP-siRNA複合体を取って、調製したカチオン性リポソームCLSと、リポソームとFAM-siRNAの電荷比が4の割合で混合し、30秒間ボルテックスし、CLS/R8/GFP-siRNA複合体を得た。 Similar to Example 6 above, GFP-siRNA liposome pharmaceutical preparations with different surface-modified cell-penetrating peptide ratios were prepared, in which the sense strand (5'-3') of the GFP-siRNA used was GCAUGUACCACGAGUCCAATT (sequence number 81) and the antisense strand (5'-3') was UUGGACUCGUGGUACAUGCTT (sequence number 82). Specifically, the oligoarginine R8 solution and the 20 μM GFP-siRNA solution were mixed in equal volumes at a charge ratio of 5, vortexed for 30 seconds, and incubated at 37°C for 30 minutes to obtain the complex R8/GFP-siRNA. 8 μL of the R8/GFP-siRNA complex was taken and mixed with the prepared cationic liposome CLS at a charge ratio of liposome to FAM-siRNA of 4, and vortexed for 30 seconds to obtain a CLS/R8/GFP-siRNA complex.

さらに、実施例6に記載の方法にしたがって、表面に1%、3%、5%の細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソーム医薬製剤、すなわち89W-CLS/R8/GFP-siRNA複合体を得た。 Furthermore, following the method described in Example 6, liposomal pharmaceutical preparations modified with 1%, 3%, and 5% of cell-penetrating peptide on the surface, i.e., 89W-CLS/R8/GFP-siRNA complexes, were obtained.

293T細胞塊モデルに400nMのGFP-siRNAを封入したリポソーム医薬製剤を含む無血清DMEM溶液を加え、37℃、5%のCO条件で4hインキュベートし、そして、薬液を捨てて、新鮮なDMEM完全培地を加えて引き続き24時間インキュベートし、PBS緩衝溶液で3回洗い、レーザー共焦点顕微鏡でGFP蛍光状況(明細書ではGFP-239T細胞塊ともいう)を観察した。無血清DMEM培地でインキュベートした細胞を用いて陰性対照グループとした。すべての実験は三重に実施した。結果を図9に示す(平均値±SD,n=3、*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、***p<0.001、**と***は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。 A serum-free DMEM solution containing 400 nM of a liposomal pharmaceutical preparation encapsulating GFP-siRNA was added to the 293T cell mass model, and the model was incubated at 37°C and 5% CO2 for 4 h. The drug solution was then discarded, and fresh DMEM complete medium was added and incubated for another 24 h. The model was washed three times with PBS buffer solution, and the GFP fluorescence status (also referred to as GFP-239T cell mass in the specification) was observed under a laser confocal microscope. Cells incubated in serum-free DMEM medium were used as a negative control group. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figure 9 (mean ± SD, n = 3, *p < 0.05, * indicates a statistically significant difference between the two groups. **p < 0.01, ***p < 0.001, ** and *** indicate a highly statistically significant difference between the two groups).

同様に、400nMのGFP-siRNAを封入したリポソーム医薬製剤によるU87細胞塊のトランスフェクション効果を評価した(本文ではGFP-U87細胞塊ともいう)。結果を図10に示す。 Similarly, the transfection effect of a liposomal pharmaceutical preparation containing 400 nM of GFP-siRNA on U87 cell masses was evaluated (also referred to as GFP-U87 cell masses in the text). The results are shown in Figure 10.

図9及び図10において、「1%、3%、5%」は、細胞透過性ペプチドがそれぞれ1%、3%、5%の割合で表面を修飾したリポソーム医薬製剤である89W-CLS/R8/siRNAを示している。 In Figures 9 and 10, "1%, 3%, 5%" indicate 89W-CLS/R8/siRNA, a liposomal pharmaceutical formulation whose surface is modified with a cell-penetrating peptide at a ratio of 1%, 3%, and 5%, respectively.

図9では、35mm Dimple NanoCulture Dishを用いてGFP-239T細胞塊を構築した。293T細胞は腫瘍細胞ではなく、89WPenetratin-PEG-DSPEがリポソーム膜材料に対してのモル比は高いほど、リポソーム薬物の細胞塊への透過程度が高くなる。図10では、35mm Dimple NanoCulture Dishを用いてGFP-U87細胞塊を構築した。U87細胞は脳神経膠腫細胞であり、89WPenetratin-PEG-DSPEのモル比がリポソーム膜材料に対して3%~5%に達すると、リポソーム薬物は細胞塊に高い透過能力を持っている。 In FIG. 9, a GFP-239T cell mass was constructed using a 35 mm Dimple NanoCulture Dish. 293T cells are not tumor cells, and the higher the molar ratio of 89W Penetrate-PEG-DSPE to the liposome membrane material, the higher the degree of penetration of the liposome drug into the cell mass. In FIG. 10, a GFP-U87 cell mass was constructed using a 35 mm Dimple NanoCulture Dish. U87 cells are brain glioma cells, and when the molar ratio of 89W Penetrate-PEG-DSPE reaches 3% to 5% to the liposome membrane material, the liposome drug has a high ability to penetrate the cell mass.

[実施例12]
(異なる構造タイプの正に帯電したポリアミノ酸を含む医薬製剤によるLUC-U87細胞へのトランスフェクション効果の定性と定量的な評価)
R8、R10、R12、c-R8、c-R10、c-R12等のオリゴアルギニンを異なる構造タイプの正に帯電したポリアミノ酸として使用し、前記オリゴアルギニンとsiRNAとの電荷比を5、CLSとLUC-siRNAの電荷比を4とし、実施例6にしたがって異なるオリゴアルギニンを含み、細胞透過性ペプチドが3%の割合で表面を修飾したリポソーム医薬製剤を調製した。使われているLUC-siRNAは、センス鎖(5’-3’)がGCUGCACUCUGGCGACAUUTT(配列番号83)であり、アンチセンス鎖(5’-3’)がAAUGUCGCCAGAGUGCAGCTT(配列番号84)である。
[Example 12]
(Qualitative and quantitative evaluation of transfection effect on LUC-U87 cells by pharmaceutical preparations containing positively charged polyamino acids of different structural types)
Oligoarginines such as R8, R10, R12, c-R8, c-R10, and c-R12 were used as positively charged polyamino acids of different structural types, the charge ratio between the oligoarginines and siRNA was 5, and the charge ratio between CLS and LUC-siRNA was 4, and liposome pharmaceutical preparations containing different oligoarginines and surface-modified with cell-penetrating peptide at a ratio of 3% were prepared according to Example 6. The LUC-siRNA used has a sense strand (5'-3') of GCUGCACUCUGGCGACAUUTT (SEQ ID NO: 83) and an antisense strand (5'-3') of AAUGUCGCCAGAGUGCAGCTT (SEQ ID NO: 84).

成長状態の良いU87細胞(ATCCより購入)を取って、5×10個の細胞/ウェルでそれぞれ48ウェルプレートに接種し、接種後、毎日培養液を1回変えて、2~3日培養した後に実験を行った。DMEM完全培地を捨てた後、無菌PBSで3回洗って、それぞれ400nM LUC-siRNAを封入したリポソーム医薬製剤を含む無血清DMEM培地を加え、37℃、5%のCO条件で4hインキュベートし、そして、薬液を捨てて、DMEM完全培地を加えて引き続き24時間インキュベートし(明細書ではLUC-U87細胞ともいう)、0.02mg/mLヘパリンナトリウムを含むPBS緩衝溶液で正電性吸着物質を洗い流して、ホタルルシフェラーゼ基質を加え、小動物生体蛍光/生物発光イメージングシステム(IVIS Spectrum)で蛍光強度を測定した。小動物生体光学イメージングシステムの目的領域(Region of interest,ROI)の定量サークル選択機能を利用して定性的に分析した。結果を図11に示す。 U87 cells (purchased from ATCC) in good growth condition were inoculated into 48-well plates at 5 x 104 cells/well, and the culture medium was changed once a day after inoculation, and the experiment was performed after 2-3 days of culture. After discarding the complete DMEM medium, the cells were washed three times with sterile PBS, and serum-free DMEM medium containing 400 nM LUC-siRNA-encapsulated liposome pharmaceutical preparations was added, and the cells were incubated for 4 hours at 37°C and 5% CO2 conditions. Then, the drug solution was discarded, and the complete DMEM medium was added and incubated for 24 hours (also referred to as LUC-U87 cells in the specification). The positively charged adsorbed material was washed away with a PBS buffer solution containing 0.02 mg/mL heparin sodium, and a firefly luciferase substrate was added, and the fluorescence intensity was measured using a small animal bioluminescence/bioluminescence imaging system (IVIS Spectrum). Qualitative analysis was performed using the quantitative circle selection function of the region of interest (ROI) of the small animal bio-optical imaging system, and the results are shown in FIG.

この実施例は、異なる構造タイプの正に帯電したポリアミノ酸の遺伝子ノックダウン効果を探究するためであり、図11から、リポソーム医薬製剤におけるオリゴアルギニンの重合度と構造を変更することが遺伝子のノックダウン作用に顕著な影響を及ぼさないことがわかった。 This example was conducted to explore the gene knockdown effect of positively charged polyamino acids with different structural types, and Figure 11 shows that changing the polymerization degree and structure of oligoarginine in liposomal pharmaceutical preparations does not significantly affect the gene knockdown effect.

[実施例13]
(siRNAを封入した送達キャリアによるbEnd.3細胞とU87細胞のアポトーシス促進能力の評価)
DMEM培地における対数周期の成長状態が良好なbEnd.3細胞とU87細胞(いずれもATCCより購入)を取って、5×10/ウェルの濃度で、それぞれ12ウェルプレートに播種し、37℃、5%のCO条件で、細胞の単層がウェル底を覆うまで培養した。
[Example 13]
(Evaluation of the ability of siRNA-encapsulated delivery carriers to promote apoptosis in bEnd.3 and U87 cells)
bEnd.3 cells and U87 cells (both purchased from ATCC) that were growing well in the logarithmic phase in DMEM medium were seeded into 12-well plates at a density of 5 x 104 cells /well and cultured at 37 °C and 5% CO2 until a monolayer of cells covered the bottom of the wells.

培養液を捨て、無菌PBS緩衝溶液で3回洗った。続いて、400nmol/L siRNAを含む実施例6で調製したリポソーム製剤(89W-CLS/R8/siRNA)(当該リポソーム製剤には、オリゴアルギニンとsiRNAの電荷比が5であり、CLSとsiRNAの電荷比が4であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEが3%の割合で表面を修飾する)400μLを加え、インキュベーターに入れて6hインキュベートした後に、薬液を捨てた。続いて、無菌PBS緩衝溶液で3回洗い、完全培地1mLを入れて引き続き18h培養した。 The culture medium was discarded, and the cells were washed three times with a sterile PBS buffer solution. Then, 400 μL of the liposome preparation (89W-CLS/R8/siRNA) prepared in Example 6 containing 400 nmol/L siRNA (the liposome preparation has a charge ratio of oligoarginine to siRNA of 5, a charge ratio of CLS to siRNA of 4, and 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE at a ratio of 3% surface modification) was added, and the cells were incubated in an incubator for 6 hours, after which the drug solution was discarded. Then, the cells were washed three times with a sterile PBS buffer solution, and 1 mL of complete medium was added and cultured for 18 hours.

その後、細胞を集め、PBSで洗浄し、EDTAを含まないトリプシンで1分間処理し、DMEM培養液で処理を終了した。続いて、細胞を遠心管に集め、細胞アポトーシス検査キット(南京凱基生物科学技術発展有限公司、KGA108)のステップで細胞を二重染色し、フローサイトメトリーを用いて検出した。無血清DMEM培地でインキュベートした細胞を陰性対照グループとした。すべての実験は三重に実施した。結果を図14A及び図14Bに示す(平均値±SD,n=3、*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、***p<0.001、**と***は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。 Then, the cells were collected, washed with PBS, treated with EDTA-free trypsin for 1 minute, and finished with DMEM culture medium. Then, the cells were collected into a centrifuge tube, and the cells were double-stained with a cell apoptosis test kit (Nanjing Kaiji Bioscience and Technology Development Co., Ltd., KGA108) step and detected by flow cytometry. Cells incubated with serum-free DMEM medium served as the negative control group. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figure 14A and Figure 14B (mean ± SD, n = 3, *p < 0.05, * indicates a statistically significant difference between the two groups; **p < 0.01, ***p < 0.001, ** and *** indicate a highly statistically significant difference between the two groups).

その結果、本発明の設計した送達キャリアは、腫瘍細胞U87のアポトーシスを特異的に促進することができ、正常細胞bEnd.3細胞の成長に大きな影響を及ぼさないことが示された。 As a result, it was shown that the delivery carrier designed by the present invention can specifically promote apoptosis of tumor cells U87, without significantly affecting the growth of normal cells bEnd.3.

[実施例14]
(siRNAを封入した送達キャリアによるbEnd.3細胞とU87細胞の細胞傷害活性の評価)
対数周期の成長状態が良好なbEnd.3細胞(ATCCより購入)とU87細胞を取って、DMEM完全培地で培養し、5×10個の細胞/cmの濃度でそれぞれ96ウェル平底プレートの中間60ウェルに置き、他のウェルは無菌PBS緩衝溶液で充填し、37℃、5%のCO条件で細胞の単層がウェル底を覆うまで培養した。続いて、培養液を捨て、無菌PBS緩衝溶液で3回洗った後、400nM siRNAの送達キャリアを含む培養液200μLを加え、インキュベーターに入れて6hインキュベートした後に、薬液を捨てて、無菌PBS緩衝溶液で3回洗った。続いて、完全培地を加えて引き続き12h培養した。その後、ウェルごとに20μLのMTT溶液(5mg/mL)を加え、引き続き4h培養した後、液体をそっと捨てて、PBS緩衝溶液で3回洗った後、ウェルごとに150μLのDMSOを加え、シェーカー上で20分間低速(50回転/分)で振動した後、マイクロプレートリーダー(BioTek、PowerWave XS)でOD490nm各ウェルの吸光度値を測定した。ブランクウェル(ウェルにはDMEM完全培地、MTTとDMSOのみを添加した)と陰性対照ウェル(ウェルには細胞、DMEM完全培地、MTTとDMSOのみを添加した)を同時に設置した。すべての実験は三重に実施した。結果を図14Cと図14Dに示す(平均値±SD,n=3、*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、***p<0.001、**と***は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。
[Example 14]
(Evaluation of cytotoxic activity of siRNA-encapsulated delivery carriers in bEnd.3 cells and U87 cells)
bEnd.3 cells (purchased from ATCC) and U87 cells with good logarithmic growth were taken and cultured in DMEM complete medium, and placed in the middle 60 wells of a 96-well flat-bottom plate at a concentration of 5 x 103 cells/ cm2 , respectively, and the other wells were filled with sterile PBS buffer solution and cultured at 37°C and 5% CO2 until a monolayer of cells covered the bottom of the wells. Then, the culture medium was discarded, washed three times with sterile PBS buffer solution, and 200 μL of culture medium containing 400 nM siRNA delivery carrier was added, and incubated in an incubator for 6 h, after which the drug solution was discarded and washed three times with sterile PBS buffer solution. Then, complete medium was added and cultured for 12 h. Then, 20 μL of MTT solution (5 mg/mL) was added per well, and after further incubation for 4 h, the liquid was gently discarded, washed three times with PBS buffer solution, and then 150 μL of DMSO was added per well, shaken at low speed (50 rpm) on a shaker for 20 minutes, and the absorbance value of each well at OD490 nm was measured using a microplate reader (BioTek, PowerWave XS). Blank wells (wells were added with DMEM complete medium, MTT and DMSO only) and negative control wells (wells were added with cells, DMEM complete medium, MTT and DMSO only) were placed at the same time. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figures 14C and 14D (mean ± SD, n = 3, *p < 0.05, * indicates a statistically significant difference between the two groups, **p < 0.01, ***p < 0.001, ** and *** indicate a highly statistically significant difference between the two groups).

その結果、市販されているカチオン遺伝子送達キャリアLipofectamine 2000(Lipo2000,Invitrogen)に比べて、本発明の設計した送達キャリアは、bEnd.3細胞とU87細胞の成長状態への影響が小さく、検討した濃度条件で細胞傷害活性が見られないことが示された。 As a result, it was shown that compared with the commercially available cationic gene delivery carrier Lipofectamine 2000 (Lipo2000, Invitrogen), the delivery carrier designed in the present invention had a smaller effect on the growth state of bEnd.3 cells and U87 cells, and no cytotoxic activity was observed under the concentration conditions examined.

[実施例15]
(DiD細胞膜蛍光プローブでラベルされた遺伝子送達キャリアの経鼻投与後の体内分布状況)
まず、親脂性蛍光染料DiDでラベルされたリポソームを調製し、リポソームを追跡するために用いた。DiD細胞膜赤色蛍光プローブは大連美侖生物技術有限公司から購入され、MB6190であった。実施例1と同様にして、膜材を秤量し、キットの説明に記載されているようにDiD染料を添加して、クロロホルムに共に溶解し、DiDでラベルされたCLS/R8/siRNAを調製した。また、実施例6と同様にして、オリゴアルギニンとsiRNAの電荷比が5、CLSとsiRNAの電荷比が4であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEが3%の割合で表面を修飾した、DiDでラベルされたリポソーム医薬製剤89W-CLS/R8/siRNAを調製した。
[Example 15]
(Distribution of gene delivery carriers labeled with DiD cell membrane fluorescent probes in vivo after intranasal administration)
First, liposomes labeled with lipophilic fluorescent dye DiD were prepared and used to track liposomes. DiD cell membrane red fluorescent probe was purchased from Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd. and was MB6190. As in Example 1, the membrane material was weighed, DiD dye was added as described in the kit description, and the mixture was dissolved in chloroform to prepare CLS/R8/siRNA labeled with DiD. As in Example 6, the charge ratio of oligoarginine to siRNA was 5, the charge ratio of CLS to siRNA was 4, and the surface was modified with 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE at a ratio of 3% to prepare a liposome pharmaceutical preparation 89W-CLS/R8/siRNA labeled with DiD.

12匹のICRマウス(20g、オス、6周齢)を3つのグループ(89W-CLS/R8/siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループ、生理食塩水(N.S.)グループ)に設定して、マウスごとに鼻腔投与でDiDでラベルされた核酸送達キャリアを約30μL投与し(DiD濃度は0.01μMである)、2.5h後に動物を安楽死させ、灌流、固定後に動物の主要臓器を収集し、小動物生体イメージングシステムを使って各臓器の蛍光分布を検出した。結果を図15に示す。 Twelve ICR mice (20 g, male, 6 weeks old) were divided into three groups (89W-CLS/R8/siRNA group, CLS/R8/siRNA group, and saline (N.S.) group). Each mouse was administered approximately 30 μL of DiD-labeled nucleic acid delivery carrier via nasal administration (DiD concentration is 0.01 μM). After 2.5 h, the animals were euthanized, perfused, and fixed, and the major organs of the animals were collected. The fluorescence distribution in each organ was detected using a small animal bioimaging system. The results are shown in Figure 15.

その結果、CLS/R8/siRNAグループに比べて、89W-CLS/R8/siRNAグループの脳部における蛍光強度がより大きく、細胞透過性ペプチドの修飾によって、送達キャリアの組織透過能力を著しく増強し、さらに脳に入る能力を増強し、脳における遺伝子の蓄積量を高めることができることが示された。 As a result, the fluorescence intensity in the brain of the 89W-CLS/R8/siRNA group was greater than that of the CLS/R8/siRNA group, indicating that modification with a cell-penetrating peptide significantly enhances the tissue penetration ability of the delivery carrier, further enhancing its ability to enter the brain and increasing the amount of gene accumulation in the brain.

[実施例16]
(DiD細胞膜蛍光プローブでラベルされたキャリアがFAM-siRNAを送達する入胞メカニズムの探究)
実施例1と同様にして、膜材料を秤量し、DiD細胞膜蛍光プローブ(大連美侖生物技術有限公司、MB6190)をキットの説明に記載されているように添加し、DiD細胞膜蛍光プローブでラベルされたCLS、すなわちCLS/DiDを調製した。実施例6に記載の方法と同様にして、DiD及び/又はFAM蛍光でラベルされた各医薬製剤を調製した。
[Example 16]
(Exploring the entry mechanism by which a carrier labeled with a DiD cell membrane fluorescent probe delivers FAM-siRNA)
The membrane material was weighed and the DiD cell membrane fluorescent probe (Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd., MB6190) was added as described in the kit instructions to prepare CLS labeled with the DiD cell membrane fluorescent probe, i.e., CLS/DiD, in the same manner as in Example 1. Each pharmaceutical preparation labeled with DiD and/or FAM fluorescence was prepared in the same manner as in Example 6.

U87細胞(ATCCより購入)をDMEM完全培地(FBS10%とペニシリン-ストレプトマイシン1%が添加されたDMEM培地)に培養した。成長状態の良いU87細胞を取って、DMEM完全培地に再懸濁し、5×10個の細胞/ウェル、ウェルごとに1mLで6ウェルプレートに接種し、接種後、毎日新鮮な培養液を1回変えて、2~3日培養した後に実験を行った。 U87 cells (purchased from ATCC) were cultured in DMEM complete medium (DMEM medium supplemented with 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin). U87 cells in good growth condition were taken, resuspended in DMEM complete medium, and inoculated into a 6-well plate at 5 x 105 cells/well, 1 mL per well. After inoculation, the culture medium was changed once a day with fresh medium, and the cells were cultured for 2-3 days before the experiment.

培養したU87細胞に対して培養液を廃棄した後、無菌PBSで3回洗浄した。各ウェルに、それぞれ、1μMのsiRNAの異なる蛍光でラベルされた医薬製剤を含む1mLの無血清DMEM培地を加え、37℃、5%CO条件で4hインキュベートした。インキュベートが終わったら、培養液を捨てて、0.02mg/mLヘパリンナトリウムを含むPBS緩衝溶液でウェルや細胞表面に吸着した正電性物質を洗い流した。トリプシンで細胞を処理して、200μLの無菌PBS緩衝溶液で再懸濁し、均一に吹き付けた後に試料ごとに細胞を数え、10個の細胞を取ってフローサイトメトリー検出を行った。実験では、ブランクの無血清DMEM培地でインキュベートした細胞を陰性対照グループとして設定した。さらに、2つの陽性対照グループ、すなわち、FAMのみを含む89W-CLS/R8/FAM-siRNAとDiDのみを含む89W-CLS/DiD/R8/siRNAを設定した。さらに、以下の製剤グループ:R8/FAM-siRNAグループ、CLS/DiDグループ、CLS/DiD/R8/FAM-siRNAグループ、89W-CLS/DiD/R8/FAM-siRNAグループを設定した。すべての実験は三重に実施した。結果を図16に示す。 After discarding the culture medium for the cultured U87 cells, the cells were washed three times with sterile PBS. 1 mL of serum-free DMEM medium containing 1 μM of siRNA-labeled pharmaceutical preparations with different fluorescence was added to each well, and incubated at 37°C and 5% CO2 for 4 h. After incubation, the culture medium was discarded, and the positively charged substances adsorbed on the wells and cell surfaces were washed away with a PBS buffer solution containing 0.02 mg/mL sodium heparin. The cells were treated with trypsin, resuspended in 200 μL of sterile PBS buffer solution, and counted for each sample after uniform spraying, and 10 4 cells were taken for flow cytometry detection. In the experiment, cells incubated in blank serum-free DMEM medium were set as a negative control group. In addition, two positive control groups were set, namely, 89W-CLS/R8/FAM-siRNA containing only FAM and 89W-CLS/DiD/R8/siRNA containing only DiD. In addition, the following formulation groups were set up: R8/FAM-siRNA group, CLS/DiD group, CLS/DiD/R8/FAM-siRNA group, and 89W-CLS/DiD/R8/FAM-siRNA group. All experiments were performed in triplicate. The results are shown in Figure 16.

図16Dから、R8のみでsiRNAを圧縮して形成された医薬製剤は入胞量が少ないが、CLS及びR8が共同でsiRNAを圧縮して形成された医薬製剤は、成功して入胞でき(図16Fを参照)、89Wで修飾されたCLSとR8が共同でsiRNAを圧縮して形成された医薬製剤は、遺伝子キャリアに対する細胞摂取量を大幅に増加させることができることが分かった(図16Gを参照)。図16B、図16C及び図16Gから、細胞が89W-CLS/R8/FAM-siRNA医薬製剤を摂取し、DiDとFAMの二重蛍光の陽性結果を示していることがわかった。これによって、CLSとsiRNAは複合体の形で一緒に細胞に入るのであり、遊離の形で摂取されるのではない。 From Figure 16D, it can be seen that the pharmaceutical preparation formed by compressing siRNA with only R8 has a low amount of cytoplasmic entry, while the pharmaceutical preparation formed by compressing siRNA with CLS and R8 together can be successfully cytoplasmic (see Figure 16F), and the pharmaceutical preparation formed by compressing siRNA with 89W-modified CLS and R8 together can significantly increase the cellular uptake of gene carriers (see Figure 16G). From Figures 16B, 16C and 16G, it can be seen that cells take up the 89W-CLS/R8/FAM-siRNA pharmaceutical preparation and show positive results of DiD and FAM dual fluorescence. This means that CLS and siRNA enter the cells together in the form of a complex, not taken up in a free form.

[実施例17]
(DiD細胞膜蛍光プローブでラベルされた遺伝子送達キャリアの経鼻投与後のU87原位置脳腫瘍モデルマウスにおける分布)
まず、親脂性蛍光染料DiDでラベルされたリポソームを調製し、リポソームをデポジットするために用いた。DiD細胞膜赤色蛍光プローブは大連美侖生物技術有限公司から購入した、MB6190であった。実施例15と同様にして、膜材を秤量し、キットの説明に記載されているようにDiD染料を添加して、クロロホルムに共に溶解し、DiDでラベルされたCLS/R8/siRNAを調製した。また、実施例6に記載されているように、オリゴアルギニンとsiRNAの電荷比が5、CLSとsiRNAの電荷比が4であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEが3%の割合で表面を修飾した、DiDでラベルされたリポソーム医薬製剤89W-CLS/R8/siRNAを調製した。
[Example 17]
(Distribution of gene delivery carriers labeled with DiD cell membrane fluorescent probe in U87 in situ brain tumor model mice after intranasal administration)
First, liposomes labeled with lipophilic fluorescent dye DiD were prepared and used to deposit liposomes. DiD cell membrane red fluorescent probe was MB6190, purchased from Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd. As in Example 15, the membrane material was weighed, DiD dye was added as described in the kit's instructions, and the mixture was dissolved in chloroform to prepare DiD-labeled CLS/R8/siRNA. Also, as described in Example 6, a DiD-labeled liposome pharmaceutical formulation 89W-CLS/R8/siRNA was prepared, in which the charge ratio of oligoarginine to siRNA was 5, the charge ratio of CLS to siRNA was 4, and the surface was modified with 89W Penetratin-PEG 3400 -DSPE at a ratio of 3%.

対数成長期のU87細胞を取って、細胞数を計測し、PBS緩衝溶液で細胞を再懸濁した。各BALB/cヌードマウス(上海西普爾-必凱試験動物有限公司、中国)に6×10個のU87細胞(5μLのPBS緩衝溶液に分散している)を接種した。ヌードマウスを7%含水クロラールで麻酔し、脳立体定位器で固定し、細胞を線条体部位(ブレグマ前0.6mm、右1.8mm、奥3mm)にマイクロシリンジで接種し、U87原位置脳腫瘍モデルを構築した。 Logarithmic growth phase U87 cells were taken, the cell number was counted, and the cells were resuspended in PBS buffer solution. Each BALB/c nude mouse (Shanghai Xipur-Bikai Experimental Animal Co., Ltd., China) was inoculated with 6 x 105 U87 cells (dispersed in 5 μL of PBS buffer solution). The nude mice were anesthetized with 7% chloral hydrate, fixed in a brain stereotaxic device, and the cells were inoculated into the striatum (0.6 mm in front of bregma, 1.8 mm to the right, 3 mm deep) with a microsyringe to establish a U87 in situ brain tumor model.

U87腫瘍細胞を18日間接種した9匹のU87原位置脳腫瘍マウスに、ランダムに3つのグループ(89W-CLS/R8/siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループ及び生理食塩水グループ)を設定した。続いて、DiDでラベルされた核酸送達キャリア30μL(DiD濃度0.01μM)を各マウスに経鼻投与し、2.5時間後に動物を安楽死させ、灌流、固定後に、動物の脳組織及び腫瘍を採取し、凍結切片処理を行い、DiD蛍光信号の分布を蛍光顕微鏡(ドイツLeica)で観察した。結果を図17に示す。スケールバーは100μmである。 Nine mice with U87 in situ brain tumors were inoculated with U87 tumor cells for 18 days and randomly divided into three groups (89W-CLS/R8/siRNA group, CLS/R8/siRNA group, and saline group). Then, 30 μL of DiD-labeled nucleic acid delivery carrier (DiD concentration 0.01 μM) was administered intranasally to each mouse, and the animals were euthanized 2.5 hours later. After perfusion and fixation, the animals' brain tissues and tumors were collected and frozen sectioned, and the distribution of DiD fluorescent signals was observed under a fluorescence microscope (Leica, Germany). The results are shown in Figure 17. The scale bar is 100 μm.

その結果、CLS/R8/siRNAグループと比較して、89W-CLS/R8/siRNAグループは、腫瘍部位でより高い蛍光強度を有し、細胞透過性ペプチドの修飾によって、送達キャリアの組織透過能力を著しく増強し、さらに脳に入る能力を増強し、脳における遺伝子の蓄積量を高めることができることが示された。 As a result, compared with the CLS/R8/siRNA group, the 89W-CLS/R8/siRNA group had higher fluorescence intensity at the tumor site, indicating that modification with a cell-penetrating peptide significantly enhanced the tissue penetration ability of the delivery carrier, further enhancing its ability to enter the brain and increasing the amount of gene accumulation in the brain.

[実施例18]
(siRNAを封入した送達キャリアによる抗U87原位置脳腫瘍の薬力学的評価)
実施例6に記載の方法にしたがって、リポソーム医薬製剤、すなわち、CLS/R8/siRNAと89W-CLS/R8/siRNA複合体を調製し、市販されているカチオン性遺伝子送達キャリアのLipofectamine 2000(Lipo2000,Invitrogen)の説明にしたがってLipo2000/siRNA複合体を調製した。
[Example 18]
Pharmacodynamic evaluation of siRNA-loaded delivery carriers against anti-U87 in situ brain tumors
The liposomal pharmaceutical formulations, i.e., CLS/R8/siRNA and 89W-CLS/R8/siRNA complexes, were prepared according to the method described in Example 6, and the Lipo2000/siRNA complexes were prepared according to the instructions of the commercially available cationic gene delivery carrier Lipofectamine 2000 (Lipo2000, Invitrogen).

U87原位置脳腫瘍モデルは、実施例17に記載の方法にしたがって構築した。U87原位置脳腫瘍を接種した後、マウスに、ランダムに5つのグループ(n=10)、すなわち、生理食塩水グループ、siRNAグループ、Lipo2000/siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループ及び89W-CLS/R8/siRNAグループを設定した。U87原位置脳腫瘍を接種した後5日目から経鼻投与(47μg/kg siRNA)を1日1回行って、合計22回投与し、マウスの体重と生存期間を記録し、体重変化曲線及び生存曲線を描いた。結果を図18に示す(*p<0.05、*は2つのグループの間で統計学的に著しい違いがあることを示している。**p<0.01、**は2つのグループの間に統計学的に非常に著しい違いがあることを示している)。 The U87 in situ brain tumor model was constructed according to the method described in Example 17. After inoculation with U87 in situ brain tumor, the mice were randomly divided into 5 groups (n=10), namely, saline group, siRNA group, Lipo2000/siRNA group, CLS/R8/siRNA group, and 89W-CLS/R8/siRNA group. From the 5th day after inoculation with U87 in situ brain tumor, intranasal administration (47μg/kg siRNA) was performed once a day for a total of 22 administrations, and the body weight and survival time of the mice were recorded, and the body weight change curve and survival curve were drawn. The results are shown in Figure 18 (*p<0.05, * indicates that there is a statistically significant difference between the two groups. **p<0.01, ** indicates that there is a very significant difference between the two groups).

その結果、生理食塩水グループ、siRNAグループ、Lipo2000/siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループの生存期間中央値は、それぞれ23.5日、21.5日、24.5日、26日であり、89WP-CLS/R8/siRNAグループの生存期間中央値は、29日まで延長に成功し、生存曲線は他のグループと交差せず、最も顕著な抗脳神経膠腫効果を達成した。これらのデータは、89WP-CLS/R8/siRNAが、脳腫瘍に薬物を送達して抗腫瘍効果を発揮することができ、その独特な送達利点がより高い治療効果に変換され得ることを実証した。 As a result, the median survival times of the saline group, siRNA group, Lipo2000/siRNA group, and CLS/R8/siRNA group were 23.5 days, 21.5 days, 24.5 days, and 26 days, respectively, while the median survival time of the 89WP-CLS/R8/siRNA group was successfully extended to 29 days, and the survival curve did not cross with other groups, achieving the most significant anti-brain glioma effect. These data demonstrated that 89WP-CLS/R8/siRNA can deliver drugs to brain tumors to exert anti-tumor effects, and its unique delivery advantages can be translated into higher therapeutic efficacy.

[実施例19]
(siRNAを封入した送達キャリアのU87原位置脳腫瘍モデルマウスにおけるアポトーシス促進能力の評価)
実施例18に記載の方法にしたがって、リポソーム医薬製剤を調製し、U87原位置脳腫瘍モデルを構築し、経鼻投与した。最後の投与の2日後(28日目)に、各グループからそれぞれ3匹のマウスをランダムに選択して安楽死させ、免疫蛍光組織化学的分析のために脳腫瘍を採取した。腫瘍を4%パラホルムアルデヒドで固定し、パラフィンに包埋し、薄切りにした。アポトーシス細胞をTUNEL染色で検出し、腫瘍部位のTUNEL蛍光強度をCaseViewerソフトウェアで分析した。結果を図19に示す。スケールバーは20μmである。
[Example 19]
(Evaluation of the ability of siRNA-loaded delivery carriers to promote apoptosis in U87 in situ brain tumor mouse model)
According to the method described in Example 18, liposomal pharmaceutical preparations were prepared, and U87 in situ brain tumor models were constructed and administered intranasally. Two days after the last administration (day 28), three mice from each group were randomly selected and euthanized, and the brain tumors were collected for immunofluorescence histochemical analysis. The tumors were fixed with 4% paraformaldehyde, embedded in paraffin, and sliced. Apoptotic cells were detected by TUNEL staining, and the TUNEL fluorescence intensity at the tumor site was analyzed by CaseViewer software. The results are shown in Figure 19. The scale bar is 20 μm.

TUNEL染色切片において、緑色蛍光の強度がアポトーシスを起こした腫瘍細胞の数を示す。その結果、Lipo2000/siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループ、及び89WP-CLS/R8/siRNAグループは、いずれも腫瘍細胞にアポトーシスを引き起こすことができ、そのうち、89WP-CLS/R8/siRNAグループは、最も高い蛍光強度、すなわち、最も高いアポトーシス率を有することが示された。これは、本発明で設計した送達キャリアが体内で腫瘍細胞のアポトーシスを誘発することにより抗腫瘍効果を発揮することができることを示す。 In the TUNEL-stained sections, the intensity of green fluorescence indicates the number of tumor cells that underwent apoptosis. The results showed that the Lipo2000/siRNA group, the CLS/R8/siRNA group, and the 89WP-CLS/R8/siRNA group were all able to induce apoptosis in tumor cells, and among them, the 89WP-CLS/R8/siRNA group had the highest fluorescence intensity, i.e., the highest apoptosis rate. This indicates that the delivery carrier designed in the present invention can exert an antitumor effect by inducing apoptosis of tumor cells in the body.

[実施例20]
(siRNAを封入した送達キャリアの体内鼻粘膜毒性評価)
18匹のSDラット(上海霊暢バイオテクノロジー有限公司、中国)に、ランダムに6つのグループ(n=3)、すなわち、生理食塩水グループ(陰性対照)、1%デオキシコール酸ナトリウムグループ(陽性対照)、siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループ、89WP-CLS/R8/siRNAグループ及びLipo2000/siRNAグループを設定した。実施例6に記載の方法にしたがって、リポソーム医薬製剤、すなわち、CLS/R8/siRNAと89W-CLS/R8/siRNA複合体を調製した。また、市販されているカチオン性遺伝子送達キャリアLipofectamine 2000(Lipo2000,Invitrogen)の説明にしたがってLipo2000/siRNA複合体を調製した。SDラットの左鼻腔に50μLの製剤(160nM siRNAを含み、又は含まない)を7日間連続して経鼻投与し、最後の投与から24時間後にラットを安楽死させ、左鼻腔の鼻粘膜を分離し、生理食塩水で洗浄した。試料を4%パラホルムアルデヒドで固定し、切片化してHE染色を行った。結果を図20に示す。スケールバーは50μmである。
[Example 20]
(In vivo nasal mucosal toxicity evaluation of siRNA-encapsulated delivery carriers)
Eighteen SD rats (Shanghai Lingchun Biotechnology Co., Ltd., China) were randomly divided into six groups (n=3), namely, saline group (negative control), 1% sodium deoxycholate group (positive control), siRNA group, CLS/R8/siRNA group, 89WP-CLS/R8/siRNA group, and Lipo2000/siRNA group. The liposome pharmaceutical preparations, namely, CLS/R8/siRNA and 89W-CLS/R8/siRNA complexes, were prepared according to the method described in Example 6. Lipo2000/siRNA complexes were also prepared according to the instructions of the commercially available cationic gene delivery carrier Lipofectamine 2000 (Lipo2000, Invitrogen). 50 μL of the formulation (with or without 160 nM siRNA) was administered intranasally to the left nasal cavity of SD rats for 7 consecutive days, and 24 hours after the last administration, the rats were euthanized, and the nasal mucosa of the left nasal cavity was isolated and washed with saline. The samples were fixed with 4% paraformaldehyde, sectioned, and stained with HE. The results are shown in FIG. 20. The scale bar is 50 μm.

その結果、陽性対照グループ(デオキシコール酸ナトリウムグループ及びLipo2000/siRNAグループ)の鼻粘膜上皮細胞は、比較的顕著な形態変化を示し、鼻繊毛の脱落(赤色矢印)を伴うが、生理食塩水グループ、siRNAグループ、CLS/R8/siRNAグループ及び89WP-CLS/R8/siRNAグループでは、鼻粘膜上皮細胞の形態が完全で整然と並んでいることが示された。これは、本発明で設計した送達キャリアは、鼻粘膜上皮細胞に対して顕著な毒性がなく、鼻から脳への送達に安全なキャリアであることを示すと考えられる。 As a result, the nasal mucosa epithelial cells in the positive control groups (sodium deoxycholate group and Lipo2000/siRNA group) showed relatively significant morphological changes, including loss of nasal cilia (red arrows), whereas the saline group, siRNA group, CLS/R8/siRNA group, and 89WP-CLS/R8/siRNA group showed intact and orderly arranged nasal mucosa epithelial cell morphology. This is believed to indicate that the delivery carrier designed in this invention has no significant toxicity to nasal mucosa epithelial cells and is a safe carrier for delivery from the nose to the brain.

本発明を例示する目的でいくつかの代表的な実施形態及び詳細を示したが、主題発明の範囲から逸脱することなく、それらに対して様々な変更及び修正を行うことができることは、当業者にとって自明である。この点において、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。 While certain representative embodiments and details have been shown for the purpose of illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made thereto without departing from the scope of the subject invention. In this regard, the scope of the present invention is limited only by the claims that follow.

Claims (13)

以下のアミノ酸配列を有するpenetratin又はpenetratinの誘導体である細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームと、ポリマーとしての正に帯電したポリアミノ酸とを含む薬物送達キャリアを用いて調製される医薬製剤であって、
RXIKIWFXRRMKWKK
ここで、X、X及びXは、独立して、天然由来のアミノ酸である、グルタミン(Q)、アスパラギン(N)、アラニン(A)、バリン(V)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)、プロリン(P)、フェニルアラニン(F)、トリプトファン(W)、メチオニン(M)及び非天然由来のアミノ酸である、α-アミノ酪酸、α-アミノペンタン酸、α-アミノヘキサン酸、α-アミノヘプタン酸から選択され、
前記薬物送達キャリアは、前記正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子との複合体であるポリマー-薬物の物理的複合体と、前記細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームとからなる、リポソーム複合体であり、前記リポソーム複合体の粒径が50nm~300nmである、医薬製剤。
A pharmaceutical preparation prepared using a drug delivery carrier comprising a liposome modified with a cell-penetrating peptide, which is a penetrant or a penetrant derivative having the following amino acid sequence, and a positively charged polyamino acid as a polymer:
RX 1 IKIWFX 2 X 3 RRMKWKK
wherein X 1 , X 2 and X 3 are independently selected from the naturally occurring amino acids glutamine (Q), asparagine (N), alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (I), proline (P), phenylalanine (F), tryptophan (W) and methionine (M) and the non-naturally occurring amino acids α-aminobutyric acid, α-aminopentanoic acid, α-aminohexanoic acid and α-aminoheptanoic acid;
The drug delivery carrier is a liposome complex consisting of a polymer-drug physical complex, which is a complex of the positively charged polyamino acid and a drug molecule , and a liposome modified with the cell-penetrating peptide , and the particle size of the liposome complex is 50 nm to 300 nm.
前記薬物分子は、ペプチド薬、抗体、サイトカイン、ホルモン、抗生物質、核酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項1に記載の医薬製剤。 The pharmaceutical formulation according to claim 1, wherein the drug molecule is selected from the group consisting of peptide drugs, antibodies, cytokines, hormones, antibiotics, nucleic acids, and combinations thereof. 前記リポソームは、カチオン性脂質を含むカチオン性リポソームであり、
前記医薬製剤において、薬物分子とカチオン性脂質とのモル比は、0.1~10であるか、又は、
前記医薬製剤において、薬物分子の封入量は、薬物分子が医薬製剤に対して1%~30%(w/w)であるか、又は、
前記医薬製剤において、正に帯電したポリアミノ酸と、薬物分子との電荷比は、1:1~30:1である、請求項1又は2に記載の医薬製剤。
The liposome is a cationic liposome comprising a cationic lipid,
In the pharmaceutical formulation, the molar ratio of the drug molecule to the cationic lipid is 0.1 to 10; or
In the pharmaceutical preparation, the loading amount of the drug molecule is 1% to 30% (w/w) of the drug molecule relative to the pharmaceutical preparation; or
3. The pharmaceutical formulation according to claim 1, wherein the charge ratio of the positively charged polyamino acid to the drug molecule in the pharmaceutical formulation is 1:1 to 30:1.
前記カチオン性リポソームは、膜材料として、(i)DOTAP;(ii)DOPE;(iii)コレステロール;(iv)mPEG2000-DSPE及び89WPenetratin-PEG3400-DSPEを含み、且つ膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、20~40:20~40:20~40:1~20であり、89WPenetratin-PEG3400-DSPEは、膜材料(iv)に対して20%~80%のモル比であり、
正に帯電したポリアミノ酸と、薬物分子との電荷比は、1:1~30:1であり、且つカチオン性リポソームと薬物分子との電荷比は、1:1~30:1である、請求項3に記載の医薬製剤。
The cationic liposome comprises, as membrane materials, (i) DOTAP; (ii) DOPE; (iii) cholesterol; (iv) mPEG 2000 -DSPE and 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE, and the molar ratio of the membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) is 20-40:20-40:20-40:1-20, and the molar ratio of 89W Penetraten-PEG 3400 -DSPE to the membrane material (iv) is 20%-80%,
4. The pharmaceutical preparation according to claim 3, wherein the charge ratio between the positively charged polyamino acid and the drug molecule is 1:1 to 30:1, and the charge ratio between the cationic liposome and the drug molecule is 1:1 to 30:1.
経鼻投与用の医薬製剤である、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬製剤。 The pharmaceutical preparation according to any one of claims 1 to 4, which is a pharmaceutical preparation for nasal administration. 細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームと、ポリマーとしての正に帯電したポリアミノ酸とを含む薬物送達キャリアであって、
前記ポリマーは、薬物と共にポリマー-薬物の複合体を形成しており
前記細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームは、前記ポリマー-薬物の複合体と共にリポソーム複合体を形成しており
前記細胞透過性ペプチドは、以下のアミノ酸配列を有するpenetratin又はpenetratinの誘導体であり、
RXIKIWFXRRMKWKK
ここで、X、X及びXは、独立して、天然由来のアミノ酸である、グルタミン(glutamine、Q)、アスパラギン(asparagine、N)、アラニン(alanine、A)、バリン(valine、V)、ロイシン(leucine、L)、イソロイシン(isoleucine、I)、プロリン(proline、P)、フェニルアラニン(phenylalanine、F)、トリプトファン(tryptophan、W)、メチオニン(methionine,M)及び非天然由来のアミノ酸である、α-アミノ酪酸(α-aminobutyric acid)、α-アミノペンタン酸(α-aminopentanoic acid)、α-アミノヘキサン酸(α-aminohexanoic acid)、α-アミノヘプタン酸(α-aminoheptanoic acid)から選択される、薬物送達キャリア。
A drug delivery carrier comprising a liposome modified with a cell-penetrating peptide and a positively charged polyamino acid as a polymer,
the polymer forms a polymer-drug complex with the drug;
the liposome modified with the cell-penetrating peptide forms a liposome complex together with the polymer-drug complex ;
The cell-penetrating peptide is penetrant or a penetrant derivative having the following amino acid sequence:
RX 1 IKIWFX 2 X 3 RRMKWKK
In the above, X 1 , X 2 and X 3 are independently selected from naturally occurring amino acids, such as glutamine (Q), asparagine (N), alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (I), proline (P), phenylalanine (F), tryptophan (W) and methionine (M), and non-naturally occurring amino acids, such as α-aminobutyric acid, α-aminopentanoic acid and α-aminohexanoic acid. a drug delivery carrier selected from α-aminoheptanoic acid;
前記細胞透過性ペプチドは、penetratinの以下のいずれかのアミノ酸配列を有する親油性誘導体である:RWIKIWFQNRRMKWKK(配列番号24),RQIKIWFWNRRMKWKK(配列番号25),RQIKIWFQWRRMKWKK(配列番号26),RWIKIWFWNRRMKWKK(配列番号27),RWIKIWFQWRRMKWKK(配列番号28),RQIKIWFWWRRMKWKK(配列番号29),RWIKIWFWWRRMKWKK(配列番号30)、ことを特徴とする請求項6に記載の薬物送達キャリア。 The drug delivery carrier according to claim 6, characterized in that the cell-penetrating peptide is a lipophilic derivative of penetratin having any of the following amino acid sequences: RWIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID NO: 24), RQIKIWFWNRRMKWKK (SEQ ID NO: 25), RQIKIWFQWRRMKWKK (SEQ ID NO: 26), RWIKIWFWNRRMKWKK (SEQ ID NO: 27), RWIKIWFQWRRMKWKK (SEQ ID NO: 28), RQIKIWFWWRRMKWKK (SEQ ID NO: 29), RWIKIWFWWRRMKWKK (SEQ ID NO: 30). 前記正に帯電したポリアミノ酸は、重合度が2~50である、請求項6又は7に記載の薬物送達キャリア。 The drug delivery carrier according to claim 6 or 7, wherein the positively charged polyamino acid has a degree of polymerization of 2 to 50. 前記細胞透過性ペプチドで修飾されたリポソームは、以下の膜材料を含み、
(i)カチオン性脂質:1,2-ジ-0-オクタデセニル-3-トリメチルアンモニウム-プロパン(DOTMA)、ジメチルジオクタデシルアンモニウム(DDAB)、1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウム-プロパン(DOTAP)、1,2-ジオレオイル-3-ジメチルアンモニウム-プロパン(DODAP)、1,2-ジアシルオキシ-3-ジメチルアンモニウム-プロパン、1,2-ジアルコキシ-3-ジメチルアンモニウム-プロパン、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド(DODAC)、1,2-ジミリストイルオキシプロピル-1,3-ジメチルヒドロキシエチルアンモニウム(DMRIE)、2,3-ジオレイルオキシ-N-[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]-N-N-ジメチル-1-プロパンアンモニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)又はそれらの組合せである;
(ii)非カチオン性脂質:1,2-ジ-(9Z-オクタデカノイル)-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DOPE)、1,2-ジオレオイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DOPC)、1,2-ジステアロイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DSPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセリル-3-ホスホコリン(DPPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DPPE)、1,2-ジミリストイル-sn-グリセリル-3-ホスホエタノールアミン(DMPE)、2-ジオレオイル-sn-グリセリル-3-リン酸-(1’-rac-グリセロール)(DOPG)又はそれらの組み合わせである;
(iii)コレステロール;
(iv)ポリエチレングリコール化(PEG化)リン脂質及び細胞透過性ペプチドと共役したポリエチレングリコールリン脂質:前記リン脂質は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール又はスフィンゴミエリンであり、前記ポリエチレングリコール(PEG)の分子量は、1kDa~10kDaであり、
前記PEG化リン脂質及び細胞透過性ペプチドと共役したポリエチレングリコールリン脂質におけるポリエチレングリコールは、鎖長が同じではなく、細胞透過性ペプチドと共役したポリエチレングリコールリン脂質におけるポリエチレングリコールの鎖は、PEG化リン脂質におけるポリエチレングリコールの鎖より長い、請求項6~8のいずれか一項に記載の薬物送達キャリア。
The liposome modified with the cell-penetrating peptide comprises the following membrane material:
(i) cationic lipids: 1,2-di-0-octadecenyl-3-trimethylammonium-propane (DOTMA), dimethyldioctadecylammonium (DDAB), 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (DOTAP), 1,2-dioleoyl-3-dimethylammonium-propane (DODAP), 1,2-diacyloxy-3-dimethylammonium-propane, 1,2-dialkoxy-3-dimethylammonium-propane, dioctadecyldimethylammonium chloride (DODAC), 1,2-dimyristoyloxypropyl-1,3-dimethylhydroxyethylammonium (DMRIE), 2,3-dioleyloxy-N-[2(sperminecarboxamido)ethyl]-N-N-dimethyl-1-propane ammonium trifluoroacetate (DOSPA), or combinations thereof;
(ii) non-cationic lipids: 1,2-di-(9Z-octadecanoyl)-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-dioleoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DOPC), 1,2-distearoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DSPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine (DPPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DPPE), 1,2-dimyristoyl-sn-glyceryl-3-phosphoethanolamine (DMPE), 2-dioleoyl-sn-glyceryl-3-phosphate-(1′-rac-glycerol) (DOPG), or combinations thereof;
(iii) cholesterol;
(iv) polyethylene glycol-linked (PEGylated) phospholipids and polyethylene glycol phospholipids conjugated with cell-penetrating peptides: the phospholipids are phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol or sphingomyelin, and the molecular weight of the polyethylene glycol (PEG) is 1 kDa to 10 kDa;
The drug delivery carrier according to any one of claims 6 to 8, wherein the polyethylene glycol in the PEGylated phospholipid and the polyethylene glycol phospholipid conjugated to the cell-penetrating peptide do not have the same chain length, and the polyethylene glycol chain in the polyethylene glycol phospholipid conjugated to the cell-penetrating peptide is longer than the polyethylene glycol chain in the PEGylated phospholipid.
前記膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、20~40:20~40:20~40:1~20であり、細胞透過性ペプチドと共役したポリエチレングリコールリン脂質は、膜材料(iv)に対して20%~80%のモル比である、請求項9に記載の薬物送達キャリア。 The drug delivery carrier according to claim 9, wherein the molar ratio of the membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) is 20-40:20-40:20-40:1-20, and the molar ratio of the polyethylene glycol phospholipid conjugated with the cell-penetrating peptide is 20%-80% relative to the membrane material (iv). 前記リポソームは、膜材料として、(i)DOTAP;(ii)DOPE;(iii)コレステロール;(iv)mPEG2000-DSPE及び細胞透過性ペプチド-PEG3400-DSPEを含み、且つ膜材料(i):(ii):(iii):(iv)のモル比は、20~40:20~40:20~40:1~20であり、細胞透過性ペプチド-PEG3400-DSPEは、膜材料(iv)に対して20%~80%のモル比である、請求項6~10のいずれか一項に記載の薬物送達キャリア。 The drug delivery carrier according to any one of claims 6 to 10, wherein the liposome comprises, as membrane materials, (i) DOTAP; (ii) DOPE; (iii) cholesterol; (iv) mPEG 2000 -DSPE and cell penetrating peptide-PEG 3400 -DSPE, and the molar ratio of the membrane materials (i):(ii):(iii):(iv) is 20-40:20-40:20-40:1-20, and the molar ratio of the cell penetrating peptide-PEG 3400 -DSPE to the membrane material (iv) is 20%-80%. 請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬製剤を調製する方法であって、
(a)表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたカチオン性リポソームを調製するステップと、
(b)正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子とからなる物理的複合体を調製するステップと、
(c)ステップ(a)で得られた表面に細胞透過性ペプチドが修飾されたカチオン性リポソームと、ステップ(b)で得られた物理的複合体とを一定の電荷比で混合するステップとを含むことを特徴とする、方法。
A method for preparing a pharmaceutical formulation according to any one of claims 1 to 4, comprising the steps of:
(a) preparing a cationic liposome having a cell-penetrating peptide modified on its surface;
(b) preparing a physical complex consisting of a positively charged polyamino acid and a drug molecule;
(c) mixing the cationic liposome having a cell-penetrating peptide modified on its surface obtained in step (a) with the physical complex obtained in step (b) at a certain charge ratio.
請求項4に記載の医薬製剤を調製する方法であって、
(a)リポソーム膜材料(i)、(ii)及び(iii)とを混合して、ブランクリポソームを調製するステップと、
(b)正に帯電したポリアミノ酸と薬物分子とからなる物理的複合体を調製するステップと、
(c)ステップ(a)で得られたブランクリポソームとステップ(b)で得られた物理的複合体を一定の電荷比で混合するステップと、
(d)ステップ(c)で得られたリポソームと膜材料(iv)とを混合し、インキュベートするステップと、を含むことを特徴とする、方法。
A method for preparing the pharmaceutical formulation of claim 4, comprising the steps of:
(a) mixing liposome membrane materials (i), (ii) and (iii) to prepare blank liposomes;
(b) preparing a physical complex consisting of a positively charged polyamino acid and a drug molecule;
(c) mixing the blank liposome obtained in step (a) and the physical complex obtained in step (b) at a certain charge ratio;
(d) mixing and incubating the liposomes obtained in step (c) with a membrane material (iv).
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