DE112020003843T5

DE112020003843T5 - Verbesserte Lipid-Nanopartikel zur Zuführung von Nukleinsäuren

Info

Publication number: DE112020003843T5
Application number: DE112020003843.2T
Authority: DE
Inventors: K. Tam Ying; Paulo Jia Ching Lin; Sean Semple; Christopher J. Barbosa
Original assignee: Acuitas Therapeutics Inc
Current assignee: Acuitas Therapeutics Inc
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-05-19
Also published as: ECSP22018209A; JOP20220037A1; AU2020328596A1; JP2022544652A; EP4013385A1; KR20220053599A; ES2918001A2; GB2600859B; CL2022000351A1; MX2022001720A; CR20220108A; PE20220968A1; CN114901253A; CO2022002685A2; WO2021030701A1; US20230097090A1; DOP2022000038A; IL290477A; BR112022002708A2; CA3150458A1

Abstract

Es werden Lipid-Nanopartikel mit verbesserten Eigenschaften bereitgestellt. Die Verwendung der Lipid-Nanopartikel zur Verabreichung eines therapeutischen Mittels an Primaten zur Behandlung verschiedener Indikationen wird ebenfalls beschrieben.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich allgemein auf Lipid-Nanopartikel (LNPs) mit verbesserten Eigenschaften. Die LNPs sind nützlich, um die intrazelluläre Zuführung von therapeutischen Wirkstoffen, wie Nukleinsäuren (z.B. Oligonukleotide, Boten-RNA), an Primaten, einschließlich Menschen, zu erleichtern.
Beschreibung des Stands der Technik
Die Zuführung von Nukleinsäuren, die eine gewünschte Reaktion in einem biologischen System bewirken sollen, ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Therapeutika auf der Basis von Nukleinsäuren haben ein enormes Potenzial, aber es besteht nach wie vor ein Bedarf, Nukleinsäuren effektiver an die geeigneten Stellen innerhalb einer Zelle oder einem Organismus zu bringen, um dieses Potenzial zu nutzen. Zu den therapeutischen Nukleinsäuren gehören z. B. Boten-RNA (mRNA), Antisense-Oligonukleotide, Ribozyme, DNAzyme, Plasmide, immunstimulierende Nukleinsäuren, Antagomir, Antimir, Mimics, Supermir und Aptamere. Einige Nukleinsäuren, wie mRNA oder Plasmide, können zur Expression spezifischer zellulärer Produkte verwendet werden, was beispielsweise bei der Behandlung von Krankheiten, die mit einem Mangel an einem Protein oder Enzym zusammenhängen, von Nutzen wäre. Die therapeutischen Anwendungen der Zuführung von translatierbaren Nukleotiden sind extrem breit gefächert, da Konstrukte synthetisiert werden können, um jede beliebige Proteinsequenz zu produzieren, unabhängig davon, ob sie im System vorkommt oder nicht. Die Expressionsprodukte der Nukleinsäure können vorhandene Proteinlevel erhöhen, fehlende oder nicht funktionierende Versionen eines Proteins ersetzen oder neue Proteine und damit verbundene Funktionen in eine Zelle oder einen Organismus einführen.
Die Verwendung von Oligonukleotiden in therapeutischen Kontexten ist derzeit jedoch mit Problemen verbunden. Erstens sind freie RNAs anfällig für den Nuklease-Verdau im Plasma. Zweitens sind freie RNAs nur begrenzt in der Lage, in das intrazelluläre Kompartiment zu gelangen, in dem sich die entsprechende Translationsmaschinerie befindet. Lipid-Nanopartikel, die aus kationischen Lipiden mit anderen Lipidkomponenten wie neutralen Lipiden, Cholesterin, PEG, PEGylierten Lipiden und Oligonukleotiden bestehen, wurden verwendet, um die RNAs im Plasma zu schützen und die zelluläre Aufnahme der Oligonukleotide zu erleichtern.
Darüber hinaus haben Lipid-Nanopartikel-Formulierungen zwar sowohl in in-vitro- als auch in in-vivo-Tiermodellen vielversprechende Ergebnisse bei der Verbesserung von Nukleinsäuretherapien gezeigt, doch die Leistung in Nagetiermodellen übertrifft die in Modellen mit nicht-menschlichen Primaten beobachtete Leistung erheblich in fast jeder Hinsicht, einschließlich Toxizität und Verträglichkeit, Pharmakokinetik, Gewebeansprache und Wirksamkeit. Insbesondere bleibt es eine große Herausforderung, in Primatenmodellen therapeutisch relevante Ergebnisse bei verträglichen Dosen zu erzielen. Daher besteht nach wie vor ein Bedarf an verbesserten Lipid-Nanopartikeln für die Zuführung von Oligonukleotiden in Primaten, so dass ein wirksames und reproduzierbares therapeutisches Ergebnis erzielt werden kann. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bieten diese und ähnliche Vorteile.
Kurze Zusammenfassung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen verbesserte Lipid-Nanopartikel (LNPs) und Verfahren zu deren Verwendung bereit, beispielsweise zur Zuführung von Nukleinsäure-Therapeutika an menschliche und/oder nicht-menschliche Primaten. In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, offenbart, wobei das Verfahren die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten umfasst, wobei das LNP umfasst:

i) eine Nukleinsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, eingekapselt im LNP;
ii) ein kationisches Lipid;
iii) ein neutrales Lipid;
iv) ein Steroid; und
v) 2,0 bis 3,5 Molprozent eines polymerkonjugierten Lipids, bezogen auf die Gesamtmolzahl der Lipide im LNP.

In anderen Ausführungsformen ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, gerichtet, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst:

i) eine Nukleinsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, eingekapselt im LNP;
ii) ein kationisches Lipid;
iii) ein neutrales Lipid;
iv) ein Steroid; und
v) ein polymerkonjugiertes Lipid,

In weiteren beispielhaften Ausführungsformen stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, bereit, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst:

i) eine Nukleinsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, eingekapselt im LNP;
ii) ein kationisches Lipid;
iii) ein neutrales Lipid;
iv) ein Steroid; und
v) ein polymerkonjugiertes Lipid mit der folgenden Struktur:

Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf verbesserte Komponenten für Lipid-Nanopartikel sowie Lipid-Nanopartikel, die diese enthalten, und deren Verwendung. Eine Ausführungsform bezieht sich zum Beispiel auf eine Verbindung mit der folgenden Struktur
oder ein Salz davon, wobei R', R'', R''' und n wie hier definiert sind. LNPs, die die obige Verbindung umfassen, und Verfahren zur Verwendung derselben in verschiedenen Verfahren, einschließlich der Verabreichung einer therapeutischen Nukleinsäure an einen Primaten, werden ebenfalls offengelegt.
Diese und andere Aspekte verschiedener Ausführungsformen werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung deutlich.
Figurenliste
In den Figuren identifizieren identische Referenznummern ähnliche Elemente. Die Größen und relativen Positionen der Elemente in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, und einige dieser Elemente sind willkürlich vergrößert und positioniert, um die Lesbarkeit der Figuren zu verbessern. Ferner sollen die besonderen Formen der Elemente, wie sie gezeichnet sind, keine Informationen über die tatsächliche Form der einzelnen Elemente vermitteln; sie wurden lediglich zur leichteren Erkennbarkeit in den Figuren ausgewählt.

1 und 2 zeigen die relativen Konzentrationen der exprimierten Luziferase in der Mäuseleber für verschiedene Ausführungsformen von Lipid-Nanopartikeln.
3 und 4 zeigen die relativen Konzentrationen der exprimierten Luziferase in Mäuseleber für verschiedene Ausführungsformen von Lipid-Nanopartikeln in Abhängigkeit von der Menge des PEG-Lipids im LNP.
5 zeigt die Level von IgG1 im Blutplasma von nicht-menschlichen Primaten für verschiedene Ausführungsformen von Lipid-Nanoapartikeln.
In 6 ist die Aminolipidkonzentration im Blutplasma von nichtmenschlichen Primaten für verschiedene Ausführungsformen von Lipid-Nanopartikeln dargestellt.
In 7 ist die Konzentration von Aminolipiden in der Leber von nicht-menschlichen Primaten für verschiedene Ausführungsformen von Lipid-Nanopartikeln in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
8 bis 11 zeigen in situ-Hybridisierungsbilder, die die Verteilung von LNP in bestimmten Lebergeweberegionen für verschiedene Ausführungsformen der LNP demonstrieren.
12 zeigt Zytokin-Daten für Affen, die mit den LNPs aus Beispiel 4 behandelt wurden.
13 vergleicht die IgG1-Plasmaspiegel für zwei verschiedene Größen von LNPs.
14 zeigt die igG-Expression in Mäusen für zwei verschiedene Größen von LNPs.
15 zeigt Zytokin-Daten für zwei verschiedene LNP-Größen.
16 zeigt in situ-Hybridisierungsbilder, die die Verteilung von LNPs in bestimmten Lebergeweberegionen für verschiedene Größen von LNPs demonstrieren.
17 zeigt die igG-Expression in NHPs für zwei verschiedene LNPs.
18 zeigt die igG-Expression in Mäusen für zwei verschiedene LNPs.
19 stellt Daten zur igG-Expression für die LNPs 10-1 und 10-2 dar.

Ausführliche Beschreibug
In der folgenden Beschreibung werden bestimmte spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die Erfindung auch ohne diese Details durchgeführt werden kann.
In bestimmten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung Lipid-Nanopartikel und Verfahren für die in vitro- und in vivo-Verabreichung von mRNA und/oder anderen Oligonukleotiden bereit. In einigen Ausführungsformen sind diese verbesserten Lipid-Nanopartikel-Zusammensetzungen für die Expression von durch mRNA kodierten Proteinen nützlich. In anderen Ausführungsformen sind diese verbesserten Lipid-Nanopartikel nützlich für die Hochregulierung der endogenen Proteinexpression durch Zuführung von miRNA-Inhibitoren, die auf eine spezifische miRNA oder eine Gruppe von miRNA abzielen, die eine Ziel-mRNA oder mehrere mRNA regulieren. In anderen Ausführungsformen eignen sich diese verbesserten Lipid-Nanopartikel zur Hochregulierung der endogenen Proteinexpression durch die Zufuhr von smaRNA, die auf einen Genpromotor oder eine Gruppe von Genpromotoren abzielt. In anderen Ausführungsformen eignen sich diese verbesserten Lipid-Nanopartikel zur Herunterregulierung (z. B. Silencing) der Proteinlevel und/oder mRNA-Level von Zielgenen. In einigen anderen Ausführungsformen sind die Lipid-Nanopartikel auch für die Bereitstellung von mRNA, selbstverstärkender RNA (saRNA) und Plasmiden zur Expression von Transgenen geeignet. In wieder anderen Ausführungsformen sind die Lipid-Nanopartikel nützlich, um eine pharmakologische Wirkung auszulösen, die aus der Expression eines Proteins resultiert, z. B. eine erhöhte Produktion roter Blutkörperchen durch die Zuführung einer geeigneten Erythropoietin-mRNA oder einen Schutz gegen Infektionen durch die Zuführung von mRNA, die für ein geeignetes Antigen oder Antikörper kodiert. In noch anderen Ausführungsformen können die Lipid-Nanopartikel bei Gen-Editing-Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise bei solchen, die auf CRISPR-Verfahren (Clustered Regularly Interspaced Short Palindrome Repeats) beruhen, indem mRNA, die Cas9 exprimieren kann, in Kombination mit einer geeigneten einzelnen Leit-RNA (sgRNA) verabreicht wird. Gene-Editing-Ansätze können beispielsweise zur Behandlung von Hypercholesterinämie eingesetzt werden, indem ein geeignetes Genziel, z. B. PCSK9 in einem Mausmodell für diese Krankheit, anvisiert wird. Die Lipid-Nanopartikel der erfindungsgemäßen Ausführungsformen können für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, einschließlich der Verabreichung von eingekapselten oder assoziierten (z. B. komplexierten) therapeutischen Wirkstoffen wie Nukleinsäuren an Zellen, sowohl in vitro als auch in vivo. Dementsprechend stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verabreichung eines therapeutischen Mittels an einen Patienten, z. B. einen Primaten, der dessen bedarf, bereit, wobei das Verfahren die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels, wie hierin beschrieben, an den Patienten umfasst.
Wie hierin beschrieben, sind Ausführungsformen der Lipid-Nanopartikel der vorliegenden Erfindung besonders nützlich für die Zufuhr von Nukleinsäuren, einschließlich, z. B., mRNA, Leit-RNA, zirkuläre RNA, Antisense-Oligonukleotide, Plasmid-DNA, DNA mit geschlossenem Ende (ceDNA), zirkuläre DNA, microRNA (miRNA), miRNA-Inhibitoren (Antagomirs/Antimirs), Boten-RNA-interferierende komplementäre RNA (micRNA), selbstverstärkende RNA (saRNA), kleine aktivierende RNA (smaRNA), DNA, multivalente RNA, Dicer-Substrat-RNA, komplementäre DNA (cDNA), Peptidnukleinsäure (PNA) usw. Daher können die Lipid-Nanopartikel der erfindungsgemäßen Ausführungsformen verwendet werden, um die Expression eines gewünschten Proteins sowohl in vitro als auch in vivo zu induzieren, indem Zellen mit einem Lipid-Nanopartikel in Kontakt gebracht werden. Das exprimierte Protein kann eine biologische Wirkung haben, z. B. eine Immunreaktion auslösen. Alternativ können die Lipid-Nanopartikel und -Zusammensetzungen von erfindungsgemäßen Ausführungsformen verwendet werden, um die Expression von Zielgenen und -proteinen sowohl in vitro als auch in vivo zu verringern, indem Zellen mit einem Lipid-Nanopartikel in Kontakt gebracht werden. Die Lipid-Nanopartikel und -Zusammensetzungen von erfindungsgemäßen Ausführungsformen können auch für die gemeinsame Bereitstellung verschiedener Nukleinsäuren (z. B. mRNA und Plasmid-DNA) separat oder in Kombination verwendet werden, wie es nützlich sein kann, um einen Effekt zu erzielen, der die Kolokalisierung verschiedener Nukleinsäuren erfordert (z. B. mRNA, die für ein geeignetes genmodifizierendes Enzym kodiert, mit einer zugehörigen Leit-RNA-Sequenz, falls zutreffend, und gegebenenfalls DNA-Segment(en) zum Einbau in das Wirtsgenom).
Nukleinsäuren zur Verwendung bei Ausführungsformen dieser Erfindung können gemäß den hier beschriebenen Techniken hergestellt werden. Für mRNA ist die primäre Präparationsmethode die enzymatische Synthese (auch als in vitro-Transkription bezeichnet), die derzeit das effizienteste Verfahren zur Herstellung langer sequenzspezifischer mRNA darstellt, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die in vitro-Transkription beschreibt einen Prozess der Template-gesteuerten Synthese von RNA-Molekülen aus einem künstlich hergestellten DNA-Template, das aus einer upstream gelegenen Bakteriophagen-Promotorsequenz (z. B. einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Sequenz des T7-, T3- und SP6-Koliphagen) besteht, die mit einer downstream gelegenen Sequenz verknüpft ist, die das betreffende Gen kodiert. Template-DNA kann für die in vitro-Transkription aus einer Reihe von Quellen mit geeigneten Techniken hergestellt werden, die in der Fachwelt bekannt sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Plasmid-DNA und Polymerase-Kettenreaktion-Amplifikation (siehe Linpinsel, J.L und Conn, G.L., General protocols for preparation of plasmid DNA template and Bowman, J.C., Azizi, B., Lenz, T.K., Ray, P., and Williams, L.D. in RNA in vitro transcription and RNA purification by denaturing PAGE in Recombinant and in vitro RNA syntheses Methods v. 941 Conn G.L. (ed), New York, N.Y. Humana Press, 2012).
Die Transkription der RNA erfolgt in vitro unter Verwendung der linearisierten DNA-Template in Gegenwart der entsprechenden RNA-Polymerase und Adenosin-, Guanosin-, Uridin- und Cytidin-Ribonukleosidtriphosphaten (rNTPs) unter Bedingungen, die die Polymeraseaktivität unterstützen und gleichzeitig den potenziellen Abbau der resultierenden mRNA-Transkripte minimieren. Die in vitro-Transkription kann mit einer Vielzahl von im Handel erhältlichen Kits durchgeführt werden, einschliesslich, aber nicht ausschliesslich RiboMax Large Scale RNA Production System (Promega), MegaScript Transcription Kits (Life Technologies) sowie mit im Handel erhältlichen Reagenzien wie RNA-Polymerasen und rNTPs. Die Methodik der in vitro-Transkription von mRNA ist in der Fachwelt gut bekannt (siehe z. B. Losick, R., 1972, In vitro transcription, Ann Rev Biochem v. 41 409-46; Kamakaka, R. T. und Kraus, W. L. 2001. In vitro Transkription. Current Protocolls in Cellbiology. 2:11.6:11.6.1-11.6.17; Beckert, B. und Masquida, B., (2010) Synthesis of RNA by In Vitro Transcription in RNA in Methods in Molecular Biology v. 703 (Neilson, H. Ed), New York, N.Y. Humana Press, 2010; Brunelle, J.L. und Green, R., 2013, Kapitel 5 - In vitro transcription from plasmid or PCR-amplified DNA, Methods in Enzymology v. 530, 101-114; alle diese Artikel sind hier durch Bezugnahme einbezogen).
Die gewünschte in vitro transkribierte mRNA wird dann von den unerwünschten Komponenten der Transkription oder der damit verbundenen Reaktionen (einschließlich nichtinkorporierter rNTPs, Proteinenzyme, Salze, kurze RNA-Oligos usw.) gereinigt. Techniken zur Isolierung der mRNA-Transkripte sind in der Fachwelt wohlbekannt. Zu den bekannten Verfahren gehören die Phenol/Chloroform-Extraktion oder die Fällung mit entweder Alkohol (z. B. Ethanol, Isopropanol) in Gegenwart von einwertigen Kationen oder Lithiumchlorid. Weitere, nicht einschränkende Beispiele für Reinigungsverfahren, die verwendet werden können, sind die Größenausschlusschromatographie (Lukavsky, P.J. und Puglisi, J.D., 2004, Large-scale preparation and purification of polyacrylamide-free RNA oligonucleotides, RNA v.10, 889-893), Affinitätschromatographie auf Siliziumdioxidbasis und Polyacrylamidgel-Elektrophorese (Bowman, J.C., Azizi, B., Lenz, T.K., Ray, P., und Williams, L.D. in RNA in vitro transcription and RNA purification by denaturing PAGE in Recombinant and in vitro RNA syntheses Methods v. 941 Conn G.L. (ed), New York, N.Y. Humana Press, 2012). Die Aufreinigung kann mit einer Reihe von im Handel erhältlichen Kits durchgeführt werden, u. a. dem SV Total Isolation System (Promega) und dem In-vitro-Transkriptions-Reinigungs- und Konzentrationskit (Norgen Biotek).
Darüber hinaus kann die reverse Transkription zwar große Mengen an mRNA liefern, die Produkte können jedoch eine Reihe von abweichenden RNA-Verunreinigungen enthalten, die mit unerwünschter Polymeraseaktivität einhergehen und aus der mRNA-Präparation in voller Länge entfernt werden müssen. Dazu gehören kurze RNAs, die aus einer fehlgeschlagenen Transkriptionsinitiierung resultieren, sowie doppelsträngige RNA (dsRNA), die durch RNAabhängige RNA-Polymerase-Aktivität, RNA-geprimte Transkription von RNA-Vorlagen und selbstkomplementäre 3'-Extension entstehen. Es wurde nachgewiesen, dass diese Verunreinigungen mit dsRNA-Strukturen durch Interaktion mit verschiedenen immanenten Immunsensoren in eukaryotischen Zellen, die spezifische Nukleinsäurestrukturen erkennen und starke Immunreaktionen auslösen, zu unerwünschter immunstimulierender Aktivität führen können. Dies wiederum kann die mRNA-Translation drastisch reduzieren, wenn die Proteinsynthese während der immanenten zellulären Immunantwort verringert wird. Daher wurden zusätzliche Techniken zur Entfernung dieser dsRNA-Verunreinigungen entwickelt und sind in der Fachwelt bekannt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die skalierbare HPLC-Aufreinigung (siehe z. B. Kariko, K., Muramatsu, H., Ludwig, J. und Weissman, D., 2011, Generating the optimal mRNA for therapy: HPLC purification eliminates immune activation and improves translation of nucleoside-modified, protein-encoding mRNA, Nucl Acid Res, v. 39 e142; Weissman, D., Pardi, N., Muramatsu, H., und Kariko, K., HPLC Purification of in vitro transcribed long RNA in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013). Es wurde berichtet, dass gereinigte mRNA in viel größerem Umfang translatiert wird, insbesondere in Primärzellen und in vivo.
In der Fachwelt ist eine Vielzahl von Modifikationen beschrieben worden, die dazu dienen, spezifische Eigenschaften der in vitro transkribierten mRNA zu verändern und ihren Nutzen zu verbessern. Dazu gehören unter anderem Modifikationen an den 5'- und 3'-Termini der mRNA. Endogene eukaryotische mRNA enthalten in der Regel eine Cap-Struktur am 5'-Ende eines reifen Moleküls, die eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Bindung des mRNA-Cap-Binding-Proteins (CBP) spielt, das seinerseits für die Erhöhung der mRNA-Stabilität in der Zelle und die Effizienz der mRNA-Translation verantwortlich ist. Die höchsten Level der Proteinexpression werden daher mit verkappten mRNA-Transkripten erreicht. Die 5'-Cap enthält eine 5'-5'-Triphosphat-Bindung zwischen dem 5'-untersten Nukleotid und dem Guanin-Nukleotid. Das konjugierte Guanin-Nukleotid ist an der N7-Position methyliert. Weitere Modifikationen umfassen die Methylierung des letzten und vorletzten 5'-Nukleotids an der 2'-Hydroxylgruppe.
Es können mehrere unterschiedliche Cap-Strukturen verwendet werden, um das 5'-Cap von in vitro transkribierter synthetischer mRNA zu erzeugen. Das 5'-Capping von synthetischer mRNA kann kotranskriptiv mit chemischen Cap-Analoga durchgeführt werden (d. h. Capping während der In-vitro-Transkription). Die CleanCap®-Technologie ermöglicht beispielsweise ein hocheffizientes Capping (über 90 %) in einer Co-Transkriptionsreaktion unter Verwendung handelsüblicher Reagenzien mit einem AG-Initiator, um eine natürliche Cap-1-Struktur mit einer 2'-O-Methylgruppe und N7-Methyl an separaten Guaninkomponenten zu erhalten. Ein weiteres Beispiel ist das Anti-Reverse Cap Analog (ARCA), das eine 5'-5'-Triphosphat-Guanin-Guanin-Bindung enthält, bei der ein Guanin sowohl eine N7-Methylgruppe als auch eine 3'-O-Methylgruppe aufweist. Bei diesem Co-Transkriptionsprozess bleiben jedoch bis zu 20 % der Transkripte unverkappt, und das synthetische Cap-Analogon ist nicht identisch mit der 5'-Cap-Struktur einer authentischen zellulären mRNA, was die Translatabilität und die zelluläre Stabilität beeinträchtigen kann. Alternativ dazu können synthetische mRNA-Moleküle auch nach der Transkription enzymatisch verkappt werden. Diese können eine authentischere 5'-Cap-Struktur erzeugen, die entweder strukturell oder funktionell der endogenen 5'-Cap-Struktur stärker nachahmt und eine verstärkte Bindung von Cap-bindenden Proteinen, eine erhöhte Halbwertszeit, eine geringere Anfälligkeit für 5'-Endonukleasen und/oder ein verringertes 5'-Decapping aufweist. Zahlreiche synthetische 5'-Cap-Analoga wurden entwickelt und sind in der Fachwelt bekannt, die mRNA-Stabilität und -Translatibilität zu verbessern (siehe z. B. Grudzien-Nogalska, E., Kowalska, J., Su, W., Kuhn, A.N., Slepenkov, S.V., Darynkiewicz, E., Sahin, U., Jemielity, J., and Rhoads, R.E., Synthetic mRNAs with superior translation and stability properties in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013).
Am 3'-Terminus wird während der RNA-Verarbeitung normalerweise eine lange Kette von Adenin-Nukleotiden (Poly-A-Schwanz) an mRNA-Moleküle angefügt. Unmittelbar nach der Transkription wird das 3'-Ende des Transkripts gespalten, um ein 3'-Hydroxyl freizusetzen, an das die Poly-A-Polymerase in einem Polyadenylierung genannten Prozess eine Kette von Adenin-Nukleotiden an die RNA anfügt. Es ist vielfach nachgewiesen worden, dass der Poly-A-Schwanz sowohl die Translationseffizienz als auch die Stabilität der mRNA erhöht (siehe Bernstein, P. und Ross, J., 1989, Poly (A), poly (A) binding protein and the regulation of mRNA stability, Trends Bio Sci v. 14 373-377; Guhaniyogi, J. And Brewer, G., 2001, Regulation of mRNA stability in mammalian cells, Gene, v. 265, 11-23; Dreyfus, M. And Regnier, P., 2002, The poly (A) tail of mRNAs: Bodyguard in Eukaryoten, Scavenger in Bakterien, Cell, v.111, 611-613).
Der Poly(A)-Schwanz der in vitro transkribierten mRNA kann mit verschiedenen Ansätzen erreicht werden, u. a. durch Klonierung eines Poly(T)-Trakts in das DNA-Templat oder durch posttranskriptionelle Addition mit Hilfe der Poly(A)-Polymerase. Der erste Fall ermöglicht die in-vitro-Transkription von mRNA mit Poly(A)-Schwänzen definierter Länge, abhängig von der Größe des Poly(T)-Trakts, erfordert jedoch eine zusätzliche Manipulation des Templats. Im letzteren Fall wird der in vitro transkribierten mRNA mit Hilfe der Poly(A)-Polymerase, die den Einbau von Adeninresten an den 3'-Termini der RNA katalysiert, enzymatisch ein Poly(A)-Schwanz hinzugefügt, was keine zusätzliche Manipulation des DNA-Templats erfordert, aber zu mRNA mit Poly(A)-Schwänzen heterogener Länge führt. 5'-Capping und 3'-Poly(A)-Tailing können mit einer Vielzahl von im Handel erhältlichen Kits durchgeführt werden, u. a. dem Poly(A)-Polymerase-Tailing-Kit (EpiCenter), dem mMESSAGE mMACHINE T7 Ultra-Kit und dem Poly(A)-Tailing-Kit (Life Technologies) sowie mit im Handel erhältlichen Reagenzien, verschiedenen ARCA-Caps, Poly(A)-Polymerase usw.
Neben der 5'-Cap- und 3'-Polyadenylierung sind auch andere Modifikationen der in vitro-Transkripte bekannt, die sich vorteilhaft auf die Effizienz der Translation und die Stabilität auswirken. In der Fachwelt ist bekannt, dass pathogene DNA und RNA von einer Vielzahl von Sensoren in Eukaryoten erkannt werden und starke immanente Immunreaktionen auslösen können. Die Fähigkeit, zwischen pathogener und körpereigener DNA und RNA zu unterscheiden, basiert nachweislich zumindest teilweise auf der Struktur und den Nukleosidmodifikationen, da die meisten Nukleinsäuren aus natürlichen Quellen modifizierte Nukleoside enthalten. Im Gegensatz dazu fehlen bei in vitro synthetisierter RNA diese Modifikationen, wodurch sie immunstimulierend wirkt, was wiederum die effektive mRNA-Translation, wie oben beschrieben, hemmen kann. Die Einführung modifizierter Nukleoside in die in vitro transkribierte mRNA kann verwendet werden, um die Erkennung und Aktivierung von RNA-Sensoren zu verhindern und so diese unerwünschte immunstimulatorische Aktivität abzuschwächen und die Translationskapazität zu erhöhen (siehe z. B. Kariko, K. und Weissman, D. 2007, Naturally occurring nucleoside modifications suppress the immunostimulatory activity of RNA: implication for therapeutic RNA development, Curr Opin Drug Discov Devel, v.10 523-532; Pardi, N., Muramatsu, H., Weissman, D., Kariko, K., In vitro transcription of long RNA containing modified nucleosides in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013); Kariko, K., Muramatsu, H., Welsh, F.A., Ludwig, J., Kato, H., Akira, S., Weissman, D., 2008, Incorporation of Pseudouridine Into mRNA Yields Superior Nonimmunogenic Vector With Increased Translational Capacity and Biological Stability, Mol Ther v.16, 1833-1840.) Die modifizierten Nukleoside und Nukleotide, die bei der Synthese modifizierter RNAs verwendet werden, können unter Anwendung allgemeiner, in der Technik bekannter Methoden und Verfahren hergestellt, überprüft und verwendet werden. Es steht eine große Vielfalt an Nukleosidmodifikationen zur Verfügung, die allein oder in Kombination mit anderen modifizierten Nukleosiden bis zu einem gewissen Grad in die in vitro transkribierte mRNA eingebaut werden können (siehe z. B. U.S. Veröffentl. Nr. 2012/0251618 ). Es wurde berichtet, dass die in vitro-Synthese von nukleosidmodifizierter mRNA eine geringere Fähigkeit zur Aktivierung von Immunsensoren bei gleichzeitig erhöhter Translationsfähigkeit aufweist.
Andere Komponenten der mRNA, die modifiziert werden können, um die Translatabilität und Stabilität zu verbessern, sind die 5'- und 3'-untranslatierten Regionen (UTR). Die Optimierung der UTRs (günstige 5'- und 3'-UTRs können aus zellulären oder viralen RNAs gewonnen werden), entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander, erhöht nachweislich die mRNA-Stabilität und die Translationseffizienz von in vitro transkribierter mRNA (siehe z. B. Pardi, N., Muramatsu, H., Weissman, D., Kariko, K., In vitro transcription of long RNA containing modified nucleosides in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013).
Neben mRNA können auch andere Nukleinsäure-Ladungen (Engl.: nucleid acid payloads) für diese Erfindung verwendet werden. Zu den Herstellungsverfahren für Oligonukleotide gehören unter anderem die chemische Synthese und die enzymatische, chemische Spaltung eines längeren Vorläufers, die oben beschriebene in vitro-Transkription usw. Verfahren zur Synthese von DNA- und RNA-Nukleotiden sind weit verbreitet und in der Fachwelt gut bekannt (siehe z. B., Gait, M. J. (Hrsg.) Oligonucleotide synthesis: a practical approach, Oxford [Oxfordshire], Washington, D.C.: IRL Press, 1984; und Herdewijn, P. (Hrsg.) Oligonucleotide synthesis: methods and applications, Methods in Molecular Biology, v. 288 (Clifton, N.J.) Totowa, N.J.: Humana Press, 2005; beide sind hier durch Bezugnahme einbezogen).
Bei Plasmid-DNA erfolgt die Vorbereitung für die Verwendung bei Ausführungsformen dieser Erfindung in der Regel durch Expansion und Isolierung der Plasmid-DNA in vitro in einer Flüssigkultur von Bakterien, die das betreffende Plasmid enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Vorhandensein eines Gens im Plasmid von Interesse, das für die Resistenz gegen ein bestimmtes Antibiotikum (Penicillin, Kanamycin usw.) kodiert, ermöglicht es den Bakterien, die das Plasmid von Interesse enthalten, selektiv in antibiotikahaltigen Kulturen zu wachsen. Verfahren zur Isolierung von Plasmid-DNA sind weit verbreitet und in der Fachwelt gut bekannt (siehe z. B. Heilig, J., Elbing, K. L. und Brent, R (2001) Large-Scale Preparation of Plasmid DNA. Aktuelle Protokolle in der Molekularbiologie. 41:II:1.7:1.7.1-1.7.16; Rozkov, A., Larsson, B., Gillström, S., Björnestedt, R. und Schmidt, S. R. (2008), Large-scale production of endotoxin-free plasmids for transient expression in mammalian cell culture. Biotechnol. Bioeng. 99: 557-566; und U.S. Pat. Nr. 6,197,553 B1 ). Die Isolierung von Plasmiden kann mit einer Vielzahl von im Handel erhältlichen Kits durchgeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Kits Plasmid Plus (Qiagen), GenJET plasmid MaxiPrep (Thermo) und PureYield MaxiPrep (Promega) sowie mit im Handel erhältlichen Reagenzien.
Sofern nicht anders angegeben, haben die folgenden Begriffe die ihnen zugewiesene Bedeutung.
Sofern der Kontext nichts anderes erfordert, sind in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen das Wort „umfassen“ und Abwandlungen davon, wie z. B. „umfasst“ und „umfassend“, in einem offenen und umfassenden Sinne zu verstehen, d. h. als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“.
Wenn in dieser Beschreibung von „einer Ausführungsform“ die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher bezieht sich der Ausdruck „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise an allen Stellen auf dieselbe Ausführungsform. Darüber hinaus können die einzelnen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, gemeinhin verstanden wird. Wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, schließen die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ Pluralreferenzen ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Der Ausdruck „Expression eines gewünschten Proteins induzieren“ bezieht sich auf die Fähigkeit einer Nukleinsäure, die Expression des gewünschten Proteins zu erhöhen. Um das Ausmaß der Proteinexpression zu untersuchen, wird eine Testprobe (z. B. eine Probe von Zellen in Kultur, die das gewünschte Protein exprimieren) oder ein Testsäugetier (z. B. ein Säugetier wie ein Mensch oder ein Tiermodell wie ein Nagetier (z. B. eine Maus) oder ein nichtmenschliches Primatenmodell (z. B. ein Affe)) mit einer Nukleinsäure (z. B. einer Nukleinsäure in Kombination mit einem Lipid der vorliegenden Erfindung) in Kontakt gebracht. Die Expression des gewünschten Proteins in der Testprobe oder dem Testtier wird mit der Expression des gewünschten Proteins in einer Kontrollprobe (z. B. einer Probe von Zellen in Kultur, die das gewünschte Protein exprimieren) oder einem Kontrollsäugetier (z. B. einem Säugetier wie einem Menschen oder einem Tiermodell wie einem Nagetier (z. B. einer Maus) oder einem nichtmenschlichen Primatenmodell (z. B. einem Affen)) verglichen, das nicht mit der Nukleinsäure in Kontakt gebracht oder ihr verabreicht wird. Wenn das gewünschte Protein in einer Kontrollprobe oder einem Kontrollsäugetier vorhanden ist, kann der Expression eines gewünschten Proteins in einer Kontrollprobe oder einem Kontrollsäugetier ein Wert von 1,0 zugeordnet werden. In bestimmten Ausführungsformen ist die Induktion der Expression eines gewünschten Proteins erreicht, wenn das Verhältnis der Expression des gewünschten Proteins in der Testprobe oder dem Testsäugetier zum Niveau der Expression des gewünschten Proteins in der Kontrollprobe oder dem Kontrollsäugetier größer als 1 ist, z. B. etwa 1,1, 1,5, 2,0. 5,0 oder 10,0. Wenn ein gewünschtes Protein in einer Kontrollprobe oder einem Kontrollsäugetier nicht vorhanden ist, ist die Induktion der Expression eines gewünschten Proteins erreicht, wenn eine messbare Menge des gewünschten Proteins in der Testprobe oder dem Testsäugetier nachgewiesen wird. Der Fachmann kennt geeignete Tests zur Bestimmung der Proteinexpression in einer Probe, z. B. Dot-Blots, Northern-Blots, in situ-Hybridisierung, ELISA, Immunpräzipitation, Enzymfunktion und phänotypische Tests oder Tests auf der Grundlage von Reporterproteinen, die unter geeigneten Bedingungen Fluoreszenz oder Lumineszenz erzeugen können.
Die Formulierung „Hemmung der Expression eines Zielgens“ bezieht sich auf die Fähigkeit einer Nukleinsäure, die Expression eines Zielgens zum Schweigen zu bringen, zu reduzieren oder zu hemmen. Um das Ausmaß des Gen-Silencing zu untersuchen, wird eine Testprobe (z. B. eine Probe von Zellen in Kultur, die das Zielgen exprimieren) oder ein Testsäugetier (z. B. ein Säugetier wie ein Mensch oder ein Tiermodell wie ein Nagetier (z. B. eine Maus) oder ein nicht-menschliches Primatenmodell (z. B. ein Affe)) mit einer Nukleinsäure in Kontakt gebracht, die die Expression des Zielgens zum Schweigen bringt, verringert oder hemmt. Die Expression des Zielgens in der Testprobe oder dem Testtier wird mit der Expression des Zielgens in einer Kontrollprobe (z. B. einer Probe von Zellen in Kultur, die das Zielgen exprimieren) oder einem Kontrollsäugetier (z. B. einem Säugetier wie einem Menschen oder einem Tiermodell wie einem Nagetier (z. B. einer Maus) oder einem nichtmenschlichen Primatenmodell (z. B. einem Affen)) verglichen, das nicht mit der Nukleinsäure in Kontakt gebracht oder ihr verabreicht wird. Der Expression des Zielgens in einer Kontrollprobe oder einem Kontrollsäugetier kann ein Wert von 100 % zugewiesen werden. In besonderen Ausführungsformen ist das Silencing, die Hemmung oder die Verringerung der Expression eines Zielgens erreicht, wenn die Expression des Zielgens in der Testprobe oder dem Testsäugetier im Verhältnis zur Expression des Zielgens in der Kontrollprobe oder dem Kontrollsäugetier etwa 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% oder 0% beträgt. Mit anderen Worten, die Nukleinsäuren sind in der Lage, die Expression eines Zielgens um mindestens etwa 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % in einer Testprobe oder einem Testsäugetier im Vergleich zur Expression des Zielgens in einer Kontrollprobe oder einem Kontrollsäugetier, das nicht mit der Nukleinsäure in Kontakt gebracht oder ihr verabreicht wurde, zum Schweigen zu bringen, zu reduzieren oder zu hemmen. Geeignete Assays zur Bestimmung des Niveaus der Zielgenexpression umfassen, ohne Einschränkung, die Untersuchung von Protein- oder mRNA-Niveaus unter Verwendung von Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, wie z. B. Dot-Blots, Northern-Blots, in situ-Hybridisierung, ELISA, Immunpräzipitation, Enzymfunktion sowie phänotypische Assays, die dem Fachmann bekannt sind.
Eine „wirksame Menge“ oder „therapeutisch wirksame Menge“ eines Wirkstoffs oder therapeutischen Mittels wie einer therapeutischen Nukleinsäure ist eine Menge, die ausreicht, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, z. B. eine Steigerung oder Hemmung der Expression einer Zielsequenz im Vergleich zum normalen Expressionsniveau, das in Abwesenheit der Nukleinsäure festgestellt wird. Eine Steigerung der Expression einer Zielsequenz ist erreicht, wenn bei einem Expressionsprodukt, das in Abwesenheit der Nukleinsäure nicht vorhanden ist, eine messbare Menge nachgewiesen wird. Ist das Expressionsprodukt bereits vor dem Kontakt mit der Nukleinsäure in einem gewissen Umfang vorhanden, so ist eine Expressionssteigerung erreicht, wenn der mit einer Nukleinsäure wie mRNA erhaltene Wert im Vergleich zur Kontrolle um das x-fache zunimmt, etwa 1,05, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,75, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 250, 500, 750, 1000, 5000, 10000 oder größer ist. Eine Hemmung der Expression eines Zielgens oder einer Zielsequenz ist erreicht, wenn der mit einer Nukleinsäure wie einem Antisense-Oligonukleotid erhaltene Wert im Vergleich zur Kontrolle etwa 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% oder 0% beträgt. Geeignete Assays zur Messung der Expression eines Zielgens oder einer Zielsequenz umfassen z. B. die Untersuchung des Protein- oder RNA-Level mit Hilfe von Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, wie Dot-Blots, Northern-Blots, in situ-Hybridisierung, ELISA, Immunpräzipitation, Enzymfunktion, Fluoreszenz oder Lumineszenz geeigneter Reporterproteine, sowie phänotypische Assays, die dem Fachmann bekannt sind.
Der hier verwendete Begriff „Nukleinsäure“ bezieht sich auf ein Polymer, das mindestens zwei Desoxyribonukleotide oder Ribonukleotide in ein- oder doppelsträngiger Form enthält, und umfasst DNA, RNA und deren Hybride. DNA kann in Form von Antisense-Molekülen, Plasmid-DNA, cDNA, PCR-Produkten oder Vektoren vorliegen. RNA kann in Form von kleiner Haarnadel-RNA (shRNA), Boten-RNA (mRNA), selbstverstärkender RNA (saRNA), kleiner aktivierender RNA, Antisense-RNA, miRNA, micRNA, multivalenter RNA, Dicer-Substrat-RNA oder viraler RNA (vRNA) und Kombinationen davon vorliegen. Zu den Nukleinsäuren gehören Nukleinsäuren, die bekannte Nukleotidanaloga oder modifizierte Rückgratreste oder Verknüpfungen enthalten, die synthetisch, natürlich vorkommend oder nicht natürlich vorkommend sind und die ähnliche Bindungseigenschaften wie die Referenznukleinsäure aufweisen. Beispiele für solche Analoga sind unter anderem Phosphorothioate, Phosphoramidate, Methylphosphonate, chirale Methylphosphonate, 2'-O-Methyl-Ribonukleotide und Peptid-Nukleinsäuren (PNAs). Sofern nicht ausdrücklich eingeschränkt, umfasst der Begriff Nukleinsäuren, die bekannte Analoga natürlicher Nukleotide enthalten, die ähnliche Bindungseigenschaften wie die Referenznukleinsäure aufweisen. Sofern nicht anders angegeben, umfasst eine bestimmte Nukleinsäuresequenz implizit auch konservativ modifizierte Varianten davon (z. B. degenerierte Codonsubstitutionen), Allele, Orthologe, Einzelnukleotid-Polymorphismen und komplementäre Sequenzen sowie die ausdrücklich angegebene Sequenz. Insbesondere können degenerierte Codonsubstitutionen durch die Erzeugung von Sequenzen erreicht werden, in denen die dritte Position eines oder mehrerer ausgewählter (oder aller) Codons durch gemischtbasige und/oder Desoxyinosinreste ersetzt ist (Batzer et al., Nucleic Acid Res., 19:5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem., 260:2605-2608 (1985); Rossolini et al., Mol. Cell. Probes, 8:91-98 (1994)). „Nukleotide“ enthalten einen Zucker, Desoxyribose (DNA) oder Ribose (RNA), eine Base und eine Phosphatgruppe. Die Nukleotide sind durch die Phosphatgruppen miteinander verbunden. Zu den „Basen“ gehören Purine und Pyrimidine, zu denen auch die natürlichen Verbindungen Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin, Uracil, Inosin und natürliche Analoga gehören, sowie synthetische Derivate von Purinen und Pyrimidinen, zu denen unter anderem Modifikationen gehören, die neue reaktive Gruppen wie Amine, Alkohole, Thiole, Carboxylate und Alkylhalogenide einfügen.
Der Begriff „Gen“ bezieht sich auf eine Nukleinsäuresequenz (z. B. DNA oder RNA), die kodierende Sequenzen in Teil- oder Gesamtlänge umfasst, die für die Produktion eines Polypeptids oder eines Vorläuferpolypeptids erforderlich sind, oder die für die Regulierung der Genexpression sorgt. Der Begriff „Gen“ kann sich sowohl auf kodierende als auch auf nicht kodierende (keine Proteinsequenz kodierende) Sequenzen von Nukleinsäuren beziehen. So kann beispielsweise ein nicht codierendes „Gen“ in funktionelle RNA-Produkte umgeschrieben werden, einschließlich regulatorischer RNA, Transfer-RNA (tRNA), microRNA (miRNA) und ribosomaler RNA (rRNA).
Der hier verwendete Begriff „Genprodukt“ bezieht sich auf ein Produkt eines Gens wie ein RNA-Transkript, einschließlich kodierender und nichtkodierender Varianten, oder ein Polypeptid.
Der Begriff „Lipid“ bezieht sich auf eine Gruppe organischer Verbindungen, zu denen u. a. Ester von Fettsäuren gehören und die sich im Allgemeinen dadurch auszeichnen, dass sie schlecht wasserlöslich, aber in vielen organischen Lösungsmitteln löslich sind. Sie werden gewöhnlich in mindestens drei Klassen unterteilt: (1) „einfache Lipide“, zu denen Fette und Öle sowie Wachse gehören; (2) „zusammengesetzte Lipide“, zu denen Phospholipide und Glykolipide gehören; und (3) „abgeleitete Lipide“ wie Steroide.
Ein „Steroid“ ist eine Verbindung mit dem folgenden Kohlenstoffgerüst:
Nicht einschränkende Beispiele für Steroide sind Cholesterin und dergleichen.
Ein „kationisches Lipid“ bezieht sich auf ein Lipid, das positiv geladen werden kann. Beispielhafte kationische Lipide enthalten eine oder mehrere Amingruppe(n), die die positive Ladung tragen. Bevorzugte kationische Lipide sind ionisierbar, so dass sie je nach pH-Wert in einer positiv geladenen oder neutralen Form vorliegen können. Die Ionisierung des kationischen Lipids beeinflusst die Oberflächenladung des Lipid-NanoPartikels unter verschiedenen pH-Bedingungen. Dieser Ladungszustand kann die Absorption von Plasmaproteinen, die Blutclearance und die Gewebeverteilung beeinflussen (Semple, S.C., et al., Adv. Drug Deliv Rev 32:3-17 (1998)) sowie die Fähigkeit zur Bildung von Nicht-Doppelschicht-Strukturen (Hafez, I.M., et al., Gene Ther 8:1188-1196 (2001)), die für die intrazelluläre Zufuhr von Nukleinsäuren entscheidend sind.
Ein „anionisches Lipid“ bezieht sich auf ein Lipid, das negativ geladen werden kann. Beispielhafte anionische Lipide enthalten eine oder mehrere Phosphatgruppe(n), die beispielsweise bei physiologischen pH-Werten negativ geladen sind. In einigen Ausführungsformen enthält das anionische Lipid keine Serinkomponente, einschließlich Phosphatidylserin-Lipiden.
„Phosphatidylglycerinlipid“ bezieht sich auf ein Lipid mit einer Struktur, die im Allgemeinen ein Glycerin-3-Phosphat-Grundgerüst umfasst, das über eine Esterbindung an gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren gebunden ist. Exemplarische Phosphatidylglycerinlipide haben die folgende Struktur:
worin R₁ und R₂ jeweils unabhängig voneinander eine verzweigte oder geradkettige, gesättigte oder ungesättigte Kohlenstoffkette (z. B. Alkyl, Alkenyl, Alkinyl) sind.
Der Begriff „polymerkonjugiertes Lipid“ bezieht sich auf ein Molekül, das sowohl einen Lipidanteil als auch einen Polymeranteil enthält. Ein Beispiel für ein polymerkonjugiertes Lipid ist ein pegyliertes Lipid. Der Begriff „pegyliertes Lipid“ bezieht sich auf ein Molekül, das sowohl einen Lipidanteil als auch einen Polyethylenglykolanteil enthält. Pegylierte Lipide sind in der Technik bekannt und umfassen 1-(Monomethoxypolyethylenglykol)-2,3-dimyristoylglycerin (PEG-DMG) und dergleichen. Der Begriff „pegyliertes Lipid“ wird austauschbar mit „PEGyliertes Lipid“ verwendet.
Der Begriff „neutrales Lipid“ bezieht sich auf eine Reihe von Lipidarten, die bei einem definierten pH-Wert entweder in einer ungeladenen oder neutralen zwitterionischen Form vorliegen. Bei physiologischem pH-Wert umfassen solche Lipide unter anderem Phosphotidylcholine wie 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DSPC), 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DPPC), 1,2-Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DMPC), 1-Palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (POPC), 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phospho- cholin (DOPC), Phophatidylethanolamine wie 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin (DOPE), Sphingomyeline (SM), Ceramide, Steroide wie Sterine und ihre Derivate. Neutrale Lipide können synthetisch oder natürlich gewonnen werden. Zu den neutralen Lipiden gehören auch jene Lipide, die manchmal als „nichtkationische“ Lipide bezeichnet werden.
Der Begriff „geladene Lipide“ bezieht sich auf eine Reihe von Lipidarten, die entweder in einer positiv oder negativ geladenen Form vorliegen, unabhängig vom pH-Wert innerhalb eines physiologisch sinnvollen Bereichs, z. B. pH ~3 bis pH ~9. Geladene Lipide können synthetisch oder natürlich vorkommen. Beispiele für geladene Lipide sind Phosphatidylserine, Phosphatidsäuren, Phosphatidylglycerine, Phosphatidylinositole, Sterinhemisuccinate, Dialkyltrimethylammoniumpropane (z. B. DOTAP, DOTMA), Dialkyldimethylaminopropane, Ethylphosphocholine, Dimethylaminoethancarbamoylsterine (z. B. DC-Chol).
Der Begriff „Lipid-Nanopartikel“ bezieht sich auf Partikel mit mindestens einer Dimension in der Größenordnung von Nanometern (z. B. 1-1.000 nm), die ein oder mehrere bestimmte Lipide enthalten. In einigen Ausführungsformen sind Lipid-Nanopartikel in einer Formulierung enthalten, die verwendet werden kann, um einen Wirkstoff oder ein therapeutisches Mittel wie eine Nukleinsäure (z. B. mRNA) an einen Zielort von Interesse (z. B. eine Zelle, ein Gewebe, ein Organ, einen Tumor oder Ähnliches) zu bringen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Lipid-Nanopartikel der Erfindung eine Nukleinsäure. Solche Lipid-Nanopartikel umfassen typischerweise ein kationisches Lipid und einen oder mehrere Hilfsstoffe, die aus neutralen Lipiden, geladenen Lipiden, Steroiden und polymerkonjugierten Lipiden ausgewählt sind. In einigen Ausführungsformen kann der Wirkstoff oder das therapeutische Mittel, wie z. B. eine Nukleinsäure, im Lipidteil des Lipid-Nanopartikels oder in einem wässrigen Raum, der von einem Teil oder dem gesamten Lipidteil des Lipid-Nanopartikels umhüllt ist, eingekapselt sein, wodurch er vor enzymatischem Abbau oder anderen unerwünschten Wirkungen, die durch die Mechanismen des Wirtsorganismus oder der Wirtszellen hervorgerufen werden, z. B. einer negativen Immunreaktion, geschützt wird.
In verschiedenen Ausführungsformen haben die Lipid-Nanopartikel einen mittleren Durchmesser von etwa 30 nm bis etwa 150 nm, von etwa 40 nm bis etwa 150 nm, von etwa 50 nm bis etwa 150 nm, von etwa 60 nm bis etwa 130 nm, von etwa 70 nm bis etwa 110 nm, von etwa 70 nm bis etwa 100 nm, von etwa 80 nm bis etwa 100 nm, von etwa 90 nm bis etwa 100 nm, von etwa 70 bis etwa 90 nm, von etwa 80 nm bis etwa 90 nm, von etwa 70 nm bis etwa 80 nm, von etwa 40 nm bis etwa 50 nm, von etwa 40 nm bis etwa 60 nm, von etwa 40 nm bis etwa 70 nm, von etwa 40 nm bis etwa 80 nm, von etwa 45 nm bis etwa 50 nm, von etwa 45 nm bis etwa 55 nm, von etwa 45 nm bis etwa 60 nm, von etwa 45 nm bis etwa 65 nm, von etwa 45 nm bis etwa 70 nm, von etwa 50 nm bis etwa 70 nm, von etwa 50 nm bis etwa 60 nm, von etwa 60 nm bis etwa 70 nm, von etwa 55 nm bis etwa 65 nm oder etwa 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm, 90 nm, 95 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm oder 150 nm und sind im Wesentlichen nicht toxisch. In bestimmten Ausführungsformen sind die Nukleinsäuren, wenn sie in den Lipid-Nanopartikeln vorhanden sind, in wässriger Lösung gegen den Abbau durch eine Nuklease resistent. Lipide und ihre Herstellungsverfahren sind offengelegt in z. B. U.S.-Patent Nrn. 8,569,256, 5,965,542 und U.S.-Patentveröffentlichungen Nrn. 2016/0199485 , 2016/0009637 , 2015/0273068 , 2015/0265708 , 2015/0203446 , 2015/0005363 , 2014/0308304 , 2014/0200257 , 2013/086373 , 2013/0338210 , 2013/0323269 , 2013/0245107 , 2013/0195920 , 2013/0123338 , 2013/0022649 , 2013/0017223 , 2012/0295832 , 2012/0183581 , 2012/0172411 , 2012/0027803 , 2012/0058188 , 2011/0311583 , 2011/0311582 , 2011/0262527 , 2011/0216622 , 2011/0117125 , 2011/0091525 , 2011/0076335 , 2011/0060032 , 2010/0130588 , 2007/0042031 , 2006/0240093 , 2006/0083780 , 2006/0008910 , 2005/0175682 , 2005/017054 , 2005/0118253 , 2005/0064595 , 2004/0142025 , 2007/0042031 , 1999/009076 und PCT Veröffentl. Nrn. WO 99/39741 , WO 2017/117528 , WO 2017/004143 , WO 2017/075531 , WO 2015/199952 , WO 2014/008334 , WO 2013/086373 , WO 2013/086322 , WO 2013/016058 , WO 2013/086373 , WO2011/141705 und WO 2001/07548 , deren vollständige Offenbarungen hierfür alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen werden. LNPs werden nach den hierin offengelegten Verfahren hergestellt.
Andere beispielhafte Lipide und ihre Herstellung sind im Stand der Technik beschrieben, zum Beispiel in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsr. U.S. 2012/0276209 , Semple et al., 2010, Nat Biotechnol. 28(2):172-176; Akinc et al, 2010, Mol Ther., 18(7): 1357-1364; Basha et al., 2011, Mol Ther, 19(12): 2186-2200; Leung et al., 2012, J Phys Chem C Nanomater Interfaces, 116(34): 18440-18450; Lee et al., 2012, Int J Cancer., 131(5): E781-90; Belliveau et al., 2012, Mol Ther Nucleic Acids, 1: e37; Jayaraman et al., 2012, Angew Chem Int Ed Engl., 51(34): 8529-8533; Mui et al., 2013, Mol Ther Nucleic Acids. 2, e139; Maier et al., 2013, Mol Ther., 21(8): 1570-1578; und Tam et al., 2013, Nanomedicine, 9(5): 665-74, die alle durch Bezugnahme in vollem Umfang einbezogen werden. Lipide und ihre Herstellung finden sich beispielsweise in U.S. Veröffentl. Nrn. 2015/0376115 und 2016/0376224 , die beide durch Bezugnahme einbezogen sind.
Wie hierin verwendet, bezieht sich „lipidverkapselt“ auf ein Lipid-Nanopartikel, das einen Wirkstoff oder ein therapeutisches Mittel, wie eine Nukleinsäure (z. B. mRNA), mit einer vollständigen Verkapselung, einer teilweisen Verkapselung oder beidem bereitstellt. In einer Ausführungsform ist die Nukleinsäure (z. B. mRNA) vollständig in dem Lipid-Nanopartikel eingekapselt.
Der hier verwendete Begriff „wässrige Lösung“ bezieht sich auf eine Zusammensetzung, die Wasser enthält.
„Serumstabil“ bedeutet in Bezug auf Nukleinsäure-Lipid-Nanopartikel, dass das Nukleotid nicht signifikant abgebaut wird, nachdem es einem Serum- oder Nuklease-Assay ausgesetzt wurde, der freie DNA oder RNA signifikant abbauen würde. Geeignete Assays sind z. B. ein Standard-Serum-Assay, ein DNAse-Assay oder ein RNAse-Assay.
„Systemische Zuführung“, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Zuführung eines therapeutischen Produkts, die zu einer breiten Exposition eines Wirkstoffs innerhalb eines Organismus führen kann. Einige Verabreichungsmethoden können zur systemischen Zuführung bestimmter Wirkstoffe führen, andere jedoch nicht. Systemische Zuführung bedeutet, dass eine nützliche, vorzugsweise therapeutische Menge eines Wirkstoffs in den meisten Teilen des Körpers freigesetzt wird. Die systemische Zuführung von Lipid-Nanopartikeln kann auf jede in der Fachwelt bekannte Weise erfolgen, z. B. intravenös, intraarteriell, subkutan oder intraperitoneal. In einigen Ausführungsformen erfolgt die systemische Verabreichung von Lipid-Nanopartikeln durch intravenöse Verabreichung.
Der hier verwendete Begriff „lokale Zuführung“ bezieht sich auf die Zuführung eines Wirkstoffs direkt an eine Zielstelle in einem Organismus. So kann ein Wirkstoff beispielsweise durch direkte Injektion in einen Krankheitsherd wie einen Tumor, einen anderen Zielherd wie einen Entzündungsherd oder ein Zielorgan wie die Leber, das Herz, die Bauchspeicheldrüse, die Niere oder ähnliches lokal verabreicht werden. Die lokale Verabreichung kann auch topische Anwendungen oder lokale Injektionstechniken wie die intramuskuläre, subkutane oder intradermale Injektion umfassen. Die lokale Zuführung schließt eine systemische pharmakologische Wirkung nicht aus.
„Aminosäure“ bezieht sich auf natürlich vorkommende und nicht natürlich vorkommende Aminosäuren. Ein Aminosäure-Lipid kann aus einer genetisch kodierten Aminosäure, einer natürlich vorkommenden, nicht genetisch kodierten Aminosäure oder einer synthetischen Aminosäure hergestellt werden. Beispiele für Aminosäuren sind Ala, Arg, Asn, Asp, Cys, Gln, Glu, Gly, His, IIe, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr und Val. Beispiele für Aminosäuren sind auch Azetidin, 2-Aminooctadecansäure, 2-Aminoadipinsäure, 3-Aminoadipinsäure, 2,3-Diaminopropionsäure, 2-Aminobuttersäure, 4-Aminobuttersäure, 2,3-Diaminobuttersäure, 2,4-Diaminobuttersäure, 2-Aminoisobuttersäure, 4-Aminoisobuttersäure, 2-Aminopimelinsäure, 2,2'-Diaminopimelinsäure, 6-Aminohexansäure, 6-Aminocapronsäure, 2-Aminoheptansäure, Desmosin, Omithin, Citrullin, N-Methylisoleucin, Norleucin, tert-Leucin, Phenylglycin, t-Butylglycin, N-Methylglycin, Sacrosin, N-Ethylglycin, Cyclohexylglycin, 4-Oxocyclohexylglycin, N-Ethylasparagin, Cyclohexylalanin, t-Butylalanin, Naphthylalanin, Pyridylalanin, 3-Chloralanin, 3-Benzothienylalanin, 4-Halogenphenylalanin, 4-Chlorphenylalanin, 2-Fluorphenylalanin, 3-Fluorphenylalanin, 4-Fluorphenylalanin, Penicillamin, 2-Thienylalanin, Methionin, Methioninsulfoxid, Homoarginin, Norarginin, Nor-Norarginin, N-Acetyllysin, 4-Aminophenylalanin, N-Methylvalin, Homocystein, Homoserin, Hydroxylysin, Allo-Hydroxylysin, 3-Hydroxyprolin, 4-Hydroxyprolin, Isodesmosin, Allo-Isoleucin, 6-N-Methyllysin, Norvalin, O-Allyl-Serin, O-Allyl-Threonin, Alpha-Aminohexansäure, Alpha-Aminovaleriansäure, Pyroglutaminsäure und Derivate davon. Der Begriff „Aminosäure“ umfasst Alpha- und Beta-Aminosäuren. Beispiele für Aminosäurereste finden sich in Fasman, CRC Practical Handbook of Biochemistry and Molecular Biology, CRC Press, Inc. (1989).
„Alkyl“ bezieht sich auf einen geraden oder verzweigten Kohlenwasserstoffkettenrest, der nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen besteht und gesättigt oder ungesättigt ist (d.h. eine oder mehrere Doppelbindungen (Alkenyl) und/oder Dreifachbindungen (Alkinyl) enthält), z. B. mit einem bis vierundzwanzig Kohlenstoffatomen (C₁-C₂₄-Alkyl), vier bis zwanzig Kohlenstoffatomen (C₄-C₂₀-Alkyl), sechs bis sechzehn Kohlenstoffatomen (C₆-C₁₆-Alkyl), sechs bis neun Kohlenstoffatomen (C₆-C₉-Alkyl), einem bis fünfzehn Kohlenstoffatome (C₁-C₁₅-Alkyl), einem bis zwölf Kohlenstoffatome (C₁-C₁₂-Alkyl), einem bis acht Kohlenstoffatome (C₁-C₈-Alkyl) oder einem bis sechs Kohlenstoffatome (C₁-C₆-Alkyl) und das mit dem Rest des Moleküls durch eine Einfachbindung verbunden ist, z. B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, 1-Methylethyl (iso-Propyl), n-Butyl, n-Pentyl, 1,1-Dimethylethyl (t-Butyl), 3-Methylhexyl, 2-Methylhexyl, Ethenyl, Prop-1-enyl, But-1-enyl, Pent-1-enyl, Penta-1,4-dienyl, Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, Hexinyl, und dergleichen. Sofern in der Beschreibung nicht ausdrücklich anders angegeben, ist eine Alkylgruppe gegebenenfalls substituiert.
„Alkylen“ oder „Alkylenkette“ bezieht sich auf eine gerade oder verzweigte zweiwertige Kohlenwasserstoffkette, die den Rest des Moleküls mit einer radikalischen Gruppe verbindet, und die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, die gesättigt oder ungesättigt ist (d.h. eine oder mehrere Doppelbindungen (Alkenylen) und/oder Dreifachbindungen (Alkinylen) enthält) und z. B. ein bis vierundzwanzig Kohlenstoffatome (C₁-C₂₄-Alkylen), ein bis fünfzehn Kohlenstoffatome (C₁-C₁₅-Alkylen), ein bis zwölf Kohlenstoffatome (C₁-C₁₂-Alkylen), ein bis acht Kohlenstoffatome (C₁-C₈-Alkylen), ein bis sechs Kohlenstoffatome (C₁-C₆-Alkylen), zwei bis vier Kohlenstoffatome (C₂-C₄-Alkylen), ein bis zwei Kohlenstoffatome (C₁-C₂-Alkylen) aufweist, z. B. Methylen, Ethylen, Propylen, n-Butylen, Ethenylen, Propenylen, n-Butenylen, Propinylen, n-Butinylen und dergleichen. Die Alkylenkette ist mit dem Rest des Moleküls über eine Einfach- oder Doppelbindung und mit der Radikalgruppe über eine Einfach- oder Doppelbindung verbunden. Die Bindungspunkte der Alkylenkette an den Rest des Moleküls und an die radikalische Gruppe können über ein Kohlenstoffatom oder über zwei beliebige Kohlenstoffe innerhalb der Kette erfolgen. Sofern in der Beschreibung nicht ausdrücklich anders angegeben, kann eine Alkylenkette gegebenenfalls substituiert sein.
Der Begriff „Alkenyl“ bezieht sich auf ein Alkyl, wie oben definiert, das mindestens eine Doppelbindung zwischen benachbarten Kohlenstoffatomen enthält. Alkenyle umfassen sowohl cis- als auch trans-Isomere. Zu den repräsentativen geradkettigen und verzweigten Alkenylsorten gehören unter anderem Ethylenyl, Propylenyl, 1-Butenyl, 2-Butenyl, Isobutylenyl, 1-Pentenyl, 2-Pentenyl, 3-Methyl-1-butenyl, 2-Methyl-2-butenyl, 2,3-Dimethyl-2-butenyl und dergleichen.
„Alkoxy“ bezieht sich auf eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- oder Alkinylgruppe, die kovalent an ein Sauerstoffatom gebunden ist.
„Alkanoyloxy“ bezieht sich auf -O-C(=O)-Alkylgruppen.
„Alkylamino“ bezieht sich auf die Gruppe -NRR', wobei R und R' jeweils entweder Wasserstoff oder Alkyl sind und mindestens einer der Reste R und R' Alkyl ist. Alkylamino schließt Gruppen wie Piperidino ein, in denen R und R' einen Ring bilden. Der Begriff „Alkylaminoalkyl“ bezieht sich auf -Alkyl-NRR'.
Der Begriff „Alkinyl“ umfasst jedes Alkyl oder Alkenyl, wie oben definiert, das zusätzlich mindestens eine Dreifachbindung zwischen benachbarten Kohlenstoffen enthält. Zu den repräsentativen geradkettigen und verzweigten Alkinylen gehören unter anderem Acetylenyl, Propinyl, 1-Butinyl, 2-Butinyl, 1-Pentinyl, 2-Pentinyl, 3-Methyl-1-butinyl und dergleichen.
Die Begriffe „Acyl“, „Carbonyl“ und „Alkanoyl“ beziehen sich auf alle Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylgruppen, bei denen das Kohlenstoffatom an der Bindungsstelle durch eine Oxogruppe, wie unten definiert, substituiert ist. Nachfolgend sind nicht einschränkende Beispiele für Acyl-, Carbonyl- oder Alkanoylgruppen aufgeführt: -C(=O)Alkyl, -C(=O)Alkenyl und -C(=O)Alkinyl.
„Aryl“ bezieht sich auf jedes stabile monocyclische, bicyclische oder polycyclische Kohlenstoffringsystem mit 4 bis 12 Atomen in jedem Ring, wobei mindestens ein Ring aromatisch ist. Einige Beispiele für Aryl sind Phenyl, Naphthyl, Tetrahydro-Naphthyl, Indanyl und Biphenyl. Wenn ein Arylsubstituent bicyclisch ist und ein Ring nicht aromatisch ist, wird davon ausgegangen, dass die Bindung an den aromatischen Ring erfolgt. Ein Aryl kann substituiert oder unsubstituiert sein.
„Carboxyl“ bezieht sich auf eine funktionelle Gruppe der Formel -C(=O)OH.
„Cyano“ bezieht sich auf eine funktionelle Gruppe der Formel -CN.
„Cycloalkyl“ oder „carbocyclischer Ring“ bezieht sich auf einen stabilen, nicht aromatischen monocyclischen oder polycyclischen Kohlenwasserstoffrest, der nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen besteht, der kondensierte oder verbrückte Ringsysteme einschließen kann, drei bis fünfzehn Kohlenstoffatome, vorzugsweise drei bis zehn Kohlenstoffatome aufweist, gesättigt oder ungesättigt ist und mit dem Rest des Moleküls durch eine Einfachbindung verbunden ist. Zu den monocyclischen Resten gehören beispielsweise Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl und Cyclooctyl. Zu den polycyclischen Resten gehören z. B. Adamantyl, Norbornyl, Decalinyl, 7,7-Dimethylbicyclo[2.2.1] heptanyl und dergleichen. Sofern in der Beschreibung nicht ausdrücklich anders angegeben, kann eine Cycloalkylgruppe gegebenenfalls substituiert sein.
„Cycloalkylen“ ist eine zweiwertige Cycloalkylgruppe. Sofern in der Beschreibung nicht ausdrücklich anders angegeben, kann eine Cycloalkylengruppe gegebenenfalls substituiert sein.
Der Begriff „Diacylglycerin“ oder „DAG“ umfasst eine Verbindung mit zwei Fettacylketten, von denen beide unabhängig voneinander zwischen 2 und 30 Kohlenstoffatome aufweisen, die über Esterbindungen an die 1- und 2-Position des Glycerins gebunden sind. Die Acylgruppen können gesättigt sein oder einen unterschiedlichen Grad an Ungesättigtheit aufweisen. Geeignete Acylgruppen sind unter anderem Lauroyl (C12), Myristoyl (C14), Palmitoyl (C16), Stearoyl (C18) und Icosoyl (C20). In bevorzugten Ausführungsformen sind die Fettsäureacylketten einer Verbindung gleich, d. h. beide Myristoyl (d. h. Dimyristoyl), beide Stearoyl (d. h. Distearoyl), usw.
Der Begriff „Heterocyclus“ oder „Heterocyclyl“ bezieht sich auf ein aromatisches oder nichtaromatisches Ringsystem mit fünf bis zweiundzwanzig Atomen, wobei 1 bis 4 der Ringatome Heteroatome sind, die aus Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel ausgewählt sind. Ein Heterocyclus kann also ein Heteroaryl oder eine Dihydro- oder Tetrathydro-Version davon sein. Zu den Heterocyclen gehören unter anderem Pyrrolidin, Tetryhydrofuran, Thiolan, Azetidin, Oxetan, Thietan, Diazetidin, Dioxetan, Dithietan, Piperidin, Tetrahydrofuran, Pyran, Tetrahydropyran, Thiacyclohexan, Tetrahydrothiophen, Pyridin, Pyrimidin und dergleichen.
„Heteroaryl“ bezieht sich auf jedes stabile monocyclische, bicyclische oder polycyclische Kohlenstoffringsystem mit 4 bis 12 Atomen in jedem Ring, wobei mindestens ein Ring aromatisch ist und 1 bis 4 Heteroatome enthält, die aus Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel ausgewählt sind. Einige Beispiele für ein Heteroaryl sind Acridinyl, Chinoxalinyl, Pyrazolyl, Indolyl, Benzotriazolyl, Furanyl, Thienyl, Benzothienyl, Benzofuranyl, Chinolinyl, Isochinolinyl, Oxazolyl, Isoxazolyl, Pyrazinyl, Pyridazinyl, Pyridinyl, Pyrimidinyl, Pyrrolyl und Tetrahydrochinolinyl. Ein Heteroaryl schließt das N-Oxid-Derivat eines stickstoffhaltigen Heteroaryls ein.
Die Begriffe „Alkylamin“ und „Dialkylamin“ beziehen sich auf ---NH(Alkyl) und ---N(Alkyl)₂-Reste.
Der Begriff „Alkylphosphat“ bezieht sich auf ---O---P(Q')(Q'')-O---R, wobei Q' und Q'' jeweils unabhängig voneinander O, S, N(R)₂, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder Alkoxy sind; und R gegebenenfalls substituiertes Alkyl, ω-Aminoalkyl oder ω-(substituiertes)Aminoalkyl ist.
Der Begriff „Alkylphosphorothioat“ bezieht sich auf ein Alkylphosphat, bei dem mindestens eines von Q' oder Q'' S ist.
Der Begriff „Alkylphosphonat“ bezieht sich auf ein Alkylphosphat, bei dem mindestens einer der Reste Q' oder Q'' ein Alkyl ist.
Der Begriff „Hydroxyalkyl“ bezieht sich auf einen ---O-Alkylrest.
Der Begriff „Alkylheterocyclus“ bezieht sich auf ein Alkyl, bei dem mindestens ein Methylen durch einen Heterocyclus ersetzt wurde.
Der Begriff „ω-Aminoalkyl“ bezieht sich auf den Rest -Alkyl-NH₂. Und der Begriff „ω-(substituiertes)-Aminoalkyl“ bezieht sich auf ein ω-Aminoalkyl, bei dem mindestens eines der H an N durch Alkyl ersetzt wurde.
Der Begriff „ω-Phosphoalkyl“ bezieht sich auf -Alkyl-O---P(Q')(Q'')-O---R, wobei Q' und Q'' jeweils unabhängig voneinander O oder S sind und R gegebenenfalls substituiertes Alkyl ist.
Der Begriff „ω-Thiophosphoalkyl“ bezieht sich auf ω-Phosphoalkyl, bei dem mindestens eines von Q' oder Q'' S ist.
Der hierin verwendete Begriff „substituiert“ bedeutet jede der oben genannten Gruppen (z. B. Alkyl, Alkylen, Cycloalkyl oder Cycloalkylen), in denen mindestens ein Wasserstoffatom durch eine Bindung an ein Nicht-Wasserstoffatom ersetzt ist, wie z. B.: ein Halogenatom wie F, CI, Br oder I; Oxogruppen (=O); Hydroxylgruppen (-OH); C₁-C₁₂-Alkylgruppen; Cycloalkylgruppen; -(C=O)OR'; -O(C=O)R'; -C(=O)R'; -OR'; -S(O)xR'; -S-SR'; -C(=O)SR'; -SC(=O)R'; -NR'R'; -NR'C(=O)R'; -C(=O)NR'R'; -NR'C(=O)NR'R'; -OC(=O)NR'R'; -NR'C(=O)OR'; -NR'S(O)xNR'R'; -NR'S(O)_xR'; und -S(O)_xNR'R', wobei: R' bei jedem Auftreten unabhängig H, Ci-C₁₅-Alkyl oder Cycloalkyl ist und x 0, 1 oder 2 ist. In einigen Ausführungsformen ist der Substituent eine C₁-C₁₂-Alkylgruppe. In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Cycloalkylgruppe. In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Halogengruppe, wie z.B. Fluor. In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Oxogruppe. In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Hydroxylgruppe. In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Alkoxygruppe (-OR'). In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Carboxylgruppe. In anderen Ausführungsformen ist der Substituent eine Amingruppe (-NR'R').
„Gegebenenfalls“ (z. B. gegebenenfalls substituiert) bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand eintreten kann oder nicht eintreten kann, und dass die Beschreibung Fälle umfasst, in denen das Ereignis oder der Umstand eintritt, und Fälle, in denen dies nicht der Fall ist. So bedeutet beispielsweise „gegebenenfalls substituiertes Alkyl“, dass der Alkylrest substituiert oder nicht substituiert sein kann und dass die Beschreibung sowohl substituierte Alkylreste als auch Alkylreste ohne Substitution umfasst.
Der Begriff „Prodrug“ bezeichnet eine Verbindung, z. B. ein therapeutisches Mittel, das unter physiologischen Bedingungen oder durch Solvolyse in eine biologisch aktive Verbindung der Erfindung umgewandelt werden kann. Somit bezieht sich der Begriff „Prodrug“ auf einen metabolischen Vorläufer einer Verbindung der Erfindung, der pharmazeutisch akzeptabel ist. Ein Prodrug kann inaktiv sein, wenn es einem Patienten verabreicht wird, der es benötigt, wird aber in vivo in eine aktive Verbindung der Erfindung umgewandelt. Prodrugs werden in der Regel schnell in vivo umgewandelt, um die Ausgangsverbindung gemäß der Erfindung zu erhalten, beispielsweise durch Hydrolyse im Blut. Die Prodrug-Verbindung bietet oft Vorteile in Bezug auf Löslichkeit, Gewebeverträglichkeit oder verzögerte Freisetzung in einem Säugetierorganismus (siehe Bundgard, H., Design of Prodrugs (1985), S. 7 9, 21 24 (Elsevier, Amsterdam)). Eine Diskussion von Prodrugs findet sich in Higuchi, T., et al., A.C.S. Symposium Series, Vol. 14, und in Bioreversible Carriers in Drug Design, Ed. Edward B. Roche, American Pharmaceutical Association und Pergamon Press, 1987.
Der Begriff „Prodrug“ umfasst auch alle kovalent gebundenen Träger, die den erfindungsgemäßen Wirkstoff in vivo freisetzen, wenn ein solches Prodrug einem Säugetier verabreicht wird. Prodrugs (z. B. ein Prodrug eines therapeutischen Wirkstoffs) können hergestellt werden, indem funktionelle Gruppen, die in der erfindungsgemäßen Verbindung vorhanden sind, so modifiziert werden, dass die Modifikationen entweder bei der routinemäßigen Handhabung oder in vivo in die Ausgangsverbindung der Erfindung gespalten werden. Zu den Prodrugs gehören Verbindungen, bei denen eine Hydroxy-, Amino- oder Mercaptogruppe an eine beliebige Gruppe gebunden ist, so dass bei Verabreichung des Prodrugs an ein Säugetier eine freie Hydroxy-, freie Amino- bzw. freie Mercaptogruppe entsteht. Nicht-einschränkende Beispiele für Prodrugs sind unter anderem Acetat-, Formiat- und Benzoat-Derivate von Alkohol oder Amid-Derivate von Amin-Funktionsgruppen in den therapeutischen Wirkstoffen der Erfindung und dergleichen.
Die hierin offengelegten Ausführungsformen der Erfindung sollen auch alle pharmazeutisch annehmbaren Lipid-Nanopartikel und deren Komponenten (z. B. kationisches Lipid, therapeutisches Mittel usw.) umfassen, die isotopenmarkiert sind, indem ein oder mehrere Atome durch ein Atom mit einer anderen Atommasse oder Massenzahl ersetzt wurden. Beispiele für Isotope, die in die offengelegten Verbindungen eingebaut werden können, sind Wasserstoff-, Kohlenstoff-, Stickstoff-, Sauerstoff-, Phosphor-, Fluor-, Chlor- und lodisotope wie ²H, ³H, ¹¹C, ¹³C, ¹⁴C, ¹³N, ¹⁵N, ¹⁵O, ¹⁷O, ¹⁸O, ³¹P, ³²P, ³⁵S, ¹⁸F, ³⁶Cl, ¹²³I bzw. ¹²⁵I. Diese radiomarkierten LNPs könnten nützlich sein, um die Wirksamkeit der Verbindungen zu bestimmen oder zu messen, indem beispielsweise der Wirkort oder die Wirkungsweise oder die Bindungsaffinität zu einem pharmakologisch wichtigen Wirkort charakterisiert wird. Bestimmte isotopisch markierte LNPs, z. B. solche, die ein radioaktives Isotop enthalten, sind für Studien zur Verteilung von Arzneimitteln und/oder Substraten im Gewebe nützlich. Die radioaktiven Isotope Tritium, d. h. ³H, und Kohlenstoff-14, d. h. ¹⁴C, sind für diesen Zweck besonders geeignet, da sie sich leicht einbauen lassen und leicht nachzuweisen sind.
Die Substitution durch schwerere Isotope wie Deuterium, d. h. ²H, kann bestimmte therapeutische Vorteile bieten, die sich aus einer größeren Stoffwechselstabilität ergeben, z. B. eine längere in vivo-Halbwertszeit oder einen geringeren Dosisbedarf, und kann daher unter bestimmten Umständen bevorzugt werden.
Die Substitution mit Positronen-emittierenden Isotopen wie ¹¹C, ¹⁸F, ¹⁵O und ¹³N kann in Positronen-Emissions-Topographie (PET)-Studien zur Untersuchung der Substrat-Rezeptor-Belegung nützlich sein. Isotopenmarkierte Verbindungen, die in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, können im Allgemeinen durch herkömmliche, dem Fachmann bekannte Techniken oder durch Verfahren hergestellt werden, die den in den nachstehend beschriebenen Beispielen beschriebenen Verfahren entsprechen, wobei ein geeignetes isotopenmarkiertes Reagenz anstelle des zuvor verwendeten nicht markierten Reagenz verwendet wird.
„Stabile Verbindung“ und „stabile Struktur“ bezeichnen eine Verbindung, die ausreichend robust ist, um die Isolierung bis zu einem brauchbaren Reinheitsgrad aus einer Reaktionsmischung und die Formulierung zu einem wirksamen therapeutischen Mittel zu überstehen.
„Säugetier“ umfasst den Menschen und sowohl domestizierte Tiere wie Labortiere und Haustiere (z. B. Katzen, Hunde, Schweine, Rinder, Schafe, Ziegen, Pferde, Kaninchen) als auch nicht domestizierte Tiere wie Wildtiere und dergleichen. „Primate“ schließt sowohl menschliche als auch nicht-menschliche Primaten ein.
„Pharmazeutisch verträglicher Träger, Verdünnungsmittel oder Hilfsstoff“ umfasst ohne Einschränkung alle Adjuvanzien, Träger, Hilfsstoffe, Gleitmittel, Süßungsmittel, Verdünnungsmittel, Konservierungsmittel, Farbstoffe, Geschmacksverstärker, Tenside, Benetzungsmittel, Dispergiermittel, Suspensionsmittel, Stabilisatoren, isotonische Mittel, Lösungsmittel oder Emulgatoren, die von der US Food and Drug Administration als für die Verwendung bei Menschen oder Haustieren verträglich zugelassen sind.
„Pharmazeutisch annehmbares Salz“ umfasst sowohl Säure- als auch Basenadditionssalze. „Pharmazeutisch annehmbares Säureadditionssalz“ bezieht sich auf jene Salze, die die biologische Wirksamkeit und die Eigenschaften der freien Basen beibehalten, die biologisch oder anderweitig nicht unerwünscht sind und die gebildet werden mit anorganischen Säuren wie den folgenden, nicht einschränkenden Beispielen Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und dergleichen sowie mit organischen Säuren wie den folgenden, nicht einschränkenden Beispielen Essigsäure, 2,2-Dichloressigsäure, Adipinsäure, Alginsäure, Ascorbinsäure, Asparaginsäure, Benzolsulfonsäure, Benzoesäure, 4-Acetamidobenzoesäure, Camphersäure, Campher-10-sulfonsäure, Caprinsäure, Capronsäure, Caprylsäure, Kohlensäure, Zimtsäure, Zitronensäure, Cyclamsäure, Dodecylschwefelsäure, Ethan-1,2-disulfonsäure, Ethansulfonsäure, 2-Hydroxyethansulfonsäure, Ameisensäure, Fumarsäure, Galaktarsäure, Gentisinsäure, Glucoheptonsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, Glutaminsäure, Glutarsäure, 2-Oxo-Glutarsäure, Glycerophosphorsäure, Glykolsäure, Hippursäure, Isobuttersäure, Milchsäure, Lactobionsäure, Laurinsäure, Maleinsäure, Äpfelsäure, Malonsäure, Mandelsäure, Methansulfonsäure, Schleimsäure, Naphthalin-1, 5-Disulfonsäure, Naphthalin-2-sulfonsäure, 1-Hydroxy-2-naphthoesäure, Nikotinsäure, Ölsäure, Orotsäure, Oxalsäure, Palmitinsäure, Pamosäure, Propionsäure, Pyroglutaminsäure, Brenztraubensäure, Salicylsäure, 4-Aminosalicylsäure, Sebacinsäure, Stearinsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Thiocyansäure, p-Toluolsulfonsäure, Trifluoressigsäure, Undecylensäure und dergleichen.
Als „pharmazeutisch annehmbares Basenadditionssalz“ werden solche Salze bezeichnet, die die biologische Wirksamkeit und die Eigenschaften der freien Säuren beibehalten, die nicht biologisch oder anderweitig unerwünscht sind. Diese Salze werden durch Addition einer anorganischen Base oder einer organischen Base an die freie Säure hergestellt. Zu den von anorganischen Basen abgeleiteten Salzen gehören unter anderem Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium-, Calcium-, Magnesium-, Eisen-, Zink-, Kupfer-, Mangan- und Aluminiumsalze. Bevorzugte anorganische Salze sind die Ammonium-, Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumsalze. Zu den von organischen Basen abgeleiteten Salzen gehören unter anderem Salze von primären, sekundären und tertiären Aminen, substituierten Aminen einschließlich natürlich vorkommender substituierter Amine, cyclischen Aminen und basischen Ionenaustauscherharzen wie Ammoniak, Isopropylamin, Trimethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, Diethanolamin, Ethanolamin, Deanol, 2-Dimethylaminoethanol, 2-Diethylaminoethanol, Dicyclohexylamin, Lysin, Arginin, Histidin, Koffein, Procain, Hydrabamin, Cholin, Betain, Benzethamin, Benzathin, Ethylendiamin, Glucosamin, Methylglucamin, Theobromin, Triethanolamin, Tromethamin, Purine, Piperazin, Piperidin, N-Ethylpiperidin, Polyaminharze und dergleichen. Besonders bevorzugte organische Basen sind Isopropylamin, Diethylamin, Ethanolamin, Trimethylamin, Dicyclohexylamin, Cholin und Koffein.
Eine „pharmazeutische Zusammensetzung“ bezieht sich auf eine Formulierung eines erfindungsgemäßen LNPs und eines in der Technik allgemein anerkannten Mediums für die Verabreichung der biologisch aktiven Verbindung an Säugetiere, z. B. Menschen. Ein solches Medium schließt alle pharmazeutisch akzeptablen Träger, Verdünnungsmittel oder Hilfsstoffe dafür ein.
„Wirksame Menge“ oder „therapeutisch wirksame Menge“ bezieht sich auf die Menge einer erfindungsgemäßen Verbindung, die bei Verabreichung an ein Säugetier, vorzugsweise einen Menschen, ausreicht, um eine Behandlung in dem Säugetier, vorzugsweise einem Menschen, zu bewirken. Die Menge eines erfindungsgemäßen Lipid-Nanopartikels, die eine „therapeutisch wirksame Menge“ darstellt, hängt von der Verbindung, dem Zustand und dessen Schweregrad, der Art der Verabreichung und dem Alter des zu behandelnden Säugetiers ab, kann aber von einem Fachmann unter Berücksichtigung seiner eigenen Kenntnisse und der vorliegenden Offenbarung routinemäßig bestimmt werden.
„Behandeln“ oder „Behandlung“, wie hierin verwendet, umfasst die Behandlung der Krankheit oder des Zustands von Interesse bei einem Säugetier, vorzugsweise einem Menschen, das die Krankheit oder den Zustand von Interesse aufweist, und umfasst:

(i) Verhinderung des Auftretens der Krankheit oder des Zustands bei einem Säugetier, insbesondere, wenn dieses Säugetier für die Krankheit prädisponiert ist, diese aber noch nicht diagnostiziert wurde;
(ii) Hemmung der Krankheit oder des Zustands, d. h. Aufhalten ihrer Entwicklung;
(iii) die Krankheit oder den Zustand zu lindern, d. h. eine Rückbildung der Krankheit oder des Zustands herbeizuführen, oder
(iv) Linderung der durch die Krankheit oder den Zustand verursachten Symptome, d. h. Schmerzlinderung, ohne die zugrunde liegende Krankheit oder den Zustand zu behandeln. Die hier verwendeten Begriffe „Krankheit“ und „Zustand“ können austauschbar verwendet werden oder sich insofern unterscheiden, als für das jeweilige Leiden oder den jeweiligen Zustand möglicherweise kein ursächlicher Erreger bekannt ist (so dass die Ätiologie noch nicht geklärt ist) und es daher noch nicht als Krankheit, sondern nur als unerwünschter Zustand oder Syndrom anerkannt ist, bei dem eine mehr oder weniger spezifische Reihe von Symptomen von Ärzten identifiziert wurde.

Lipid-Nanopartikel und Verfahren zu deren Verwendung
Die hier offengelegten Ausführungsformen beziehen sich auf Verfahren zur Verwendung von LNPs für die Verabreichung eines therapeutischen Wirkstoffs, wie z. B. einer Nukleinsäure, an einen Primaten, wie z. B. einen Menschen, zur Behandlung verschiedener Krankheiten, die mit der Nukleinsäure behandelt werden können. Der gegenwärtige Anmelder hat entdeckt, dass die offengelegten Verfahren überraschenderweise effektiver für die Verabreichung von therapeutischen Wirkstoffen an Primaten sind, verglichen mit der Verabreichung desselben therapeutischen Wirkstoffs an einen Nicht-Primaten, wie z.B. eine Maus. Beispielsweise umfassen einige Verfahren die Verwendung von LNPs mit einem kleineren Durchmesser als typische LNPs, beispielsweise einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von etwa 40-70 nm, oder beispielsweise einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von etwa 50-70 nm, und solche LNPs haben eine unerwartet verbesserte Verabreichung in Primaten im Vergleich zu Nagetieren. Andere Verfahren umfassen die Verwendung von LNPs mit höheren Konzentrationen an PEGyliertem Lipid (z.B. von etwa 2,0 bis 3,5%). Andere beispielhafte Verfahren umfassen die Verabreichung von LNPs an Primaten, wobei die LNPs ein PEGyliertes Lipid mit zwei Acylketten enthalten, die unabhängig voneinander 8 bis 14 Kohlenstoffatome umfassen, wobei die Summe der Kohlenstoffatome in den Acylketten 27 nicht übersteigt. Die LNPs können intravenös oder über andere bekannte Verabreichungswege verabreicht werden. Weitere Einzelheiten dieser und anderer beispielhafter Ausführungsformen werden im Hinblick auf die hierin beschriebenen Details ersichtlich sein.
Dementsprechend wird in einer Ausführungsform ein Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, bereitgestellt, das die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten umfasst, wobei der LNP umfasst:

Der Molprozentanteil des polymerkonjugierten Lipids wird auf der Grundlage des gesamten Molprozentsatzes des im LNP vorhandenen Lipids bestimmt. Bei dieser Berechnung werden alle Lipidkomponenten, z. B. kationische Lipide, neutrale Lipide, Steroide und alle anderen Lipide, wie anionische oder andere Lipide, berücksichtigt.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP 2,0 bis 3,4 Mol des polymerkonjugierten Lipids. In anderen Ausführungsformen umfasst das LNP 2,1 bis 3,5 Mol des konjugierten Polymerlipids. In weiteren Ausführungsformen umfasst das LNP 2,2 bis 3,3 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids, zum Beispiel 2,3 bis 2,8 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids. In anderen Ausführungsformen umfasst das LNP 2,1 bis 2,5 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids. In anderen Ausführungsformen umfasst das LNP 2,5 bis 2,9 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids. In anderen Ausführungsformen umfasst das LNP 2,4 bis 2,6 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids, 2,6 bis 2,8 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids, 2,4 bis 2,5 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids oder 2,5 bis 2,7 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids. In noch anderen Ausführungsformen umfasst das LNP etwa 2,3, etwa 2,35, etwa 2,4, etwa 2,45, etwa 2,5, etwa 2,55, etwa 2,6, etwa 2,65, etwa 2,7, etwa 2,75 oder etwa 2,8 Mol-% des polymerkonjugierten Lipids.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst:

In bestimmten Ausführungsformen reicht der mittlere Partikeldurchmesser von 45 nm bis 70 nm, 50 nm bis 70 nm, 55 nm bis 65 nm, von 50 nm bis 60 nm oder von 60 nm bis 70 nm. In anderen Ausführungsformen liegt der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 45 nm bis 50 nm, 50 nm bis 55 nm, 55 nm bis 60 nm, 60 nm bis 65 nm oder 65 nm bis 70 nm. In noch mehr Ausführungsformen beträgt der mittlere Partikeldurchmesser etwa 45 nm, 46 nm, 47 nm, 48 nm, 49 nm, 50 nm, etwa 51 nm, etwa 52 nm, etwa 53 nm, etwa 54 nm, etwa 55 nm, etwa 56 nm, etwa 57 nm, etwa 58 nm, etwa 59 nm, etwa 60 nm, etwa 61 nm, etwa 62 nm, etwa 63 nm, etwa 64 nm oder etwa 65 nm, etwa 66 nm, etwa 67 nm, etwa 68 nm, etwa 69 nm oder etwa 70 nm.
In jeder der vorgenannten Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur:
worin:
P ein Polymer ist;
L ein dreiwertiger Linker mit einer Länge von 1 bis 15 Atomen ist; und
R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst P ein Polyethylenglykolpolymer, beispielsweise ein Polyethylenglykolpolymer mit Hydroxyl- oder Alkoxyl-Endgruppen (PEG-OR). Ein Polyethylenglykolpolymer mit Hydroxyl-Endgruppen (PEG-OH) ist ein Polyethylenglykolpolymer, das mit einer Hydroxylgruppe endet, während ein Polyethylenglykolpolymer mit Alkoxyl-Endgruppen (PEG-OR) ein Polyethylenglykolpolymer ist, das mit einer Alkoxylgruppe, wie z. B. Methoxy, endet.
Für L kann jeder geeignete Linker verwendet werden. In einigen beispielhaften Ausführungsformen umfasst L funktionelle Amid-, Ester- und/oder Carbamatgruppen. In einigen Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid beispielsweise eine der folgenden Strukturen:
oder
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist, R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen sind und R''' H oder C₁-C₆-Alkyl ist.
In anderen spezifischeren Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur:
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 40 bis 50 ist und jedes R ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen, oder 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, oder 8 Kohlenstoffatomen, oder 10 Kohlenstoffatomen, oder 12 Kohlenstoffatomen ist. In einigen Ausführungsformen ist jedes R gleich 8, jedes R gleich 9, jedes R gleich 10, jedes R gleich 11, jedes R gleich 12, jedes R gleich 13 oder jedes R gleich 14. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen jedes R nicht dasselbe ist, wie z. B. Ausführungsformen, bei denen ein R 12 und ein R 13 ist, oder ein R 13 und ein R 14 ist, oder ein R 11 und ein R 12 ist, oder ein R 10 und ein R 11 ist und dergleichen.
In anderen verschiedenen Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur:
worin:
R³ ist -OR^O;
R^O Wasserstoff oder Alkyl ist;
r eine ganze Zahl von 30 bis einschließlich 60 ist;
R⁵ C_10-20-Alkyl ist.
Zum Beispiel, in bestimmten Ausführungsformen:
R³ ist OH oder OCH₃;
R⁵ ist C₁₈, C₁₉ oder C₂₀; und
r so ausgewählt ist, dass
ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 1.800 Da bis 2.200 Da aufweist.
In noch anderen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, bereitgestellt, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst:

In bestimmten Ausführungsformen umfasst P ein Polyethylenglykolpolymer, wie z. B. ein Polyethylenglykolpolymer mit Hydroxyl- oder Alkoxyl-Endgruppen.
In anderen Ausführungsformen umfasst L funktionelle Amid-, Ester- und/oder Carbamatgruppen, z. B. weist in einigen Ausführungsformen das polymerkonjugierte Lipid eine der folgenden Strukturen auf:
oder
worin R''' H oder C₁-C₆-Alkyl ist und n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist.
In spezifischeren Ausführungsformen weist das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur auf:
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 40 bis 50 ist.
In bestimmten der vorgenannten Ausführungsformen liegt die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in R' und R'' im Bereich von 16 bis 25, 16 bis 24, 17 bis 24 oder 18 bis 24. Zum Beispiel, in einigen Ausführungsformen:

a) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 8 Kohlenstoffatomen;
b) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 9 Kohlenstoffatomen;
c) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 10 Kohlenstoffatomen;
d) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 11 Kohlenstoffatomen;
e) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 12 Kohlenstoffatomen; oder
f) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 13 Kohlenstoffatomen.

Asymmetrisch polymerkonjugierte Lipide, bei denen R' und R'' unterschiedlich sind, sind ebenfalls in verschiedenen Ausführungsformen enthalten, wie z. B. worin R' 12 und R'' 13 ist, oder R' 13 und R'' 14 ist, oder R' 11 und R'' 12 ist, oder R' 10 und R'' 11 ist und dergleichen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, ein PEGyliertes Lipid, ein Sterin und ein neutrales Lipid. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein molares Verhältnis von etwa 20-60% kationischem Lipid: 5-25% neutralem Lipid: 25-55% Sterin; und 0,1-15% PEGyliertes Lipid. In einigen Ausführungsformen ist das kationische Lipid ein ionisierbares kationisches Lipid. In einigen Ausführungsformen ist das neutrale Lipid ein Phospholipid. In einigen Ausführungsformen ist das Sterin ein Cholesterin. In einigen Ausführungsformen ist das kationische Lipid ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). In einigen Ausführungsformen hat das Lipid-Nanopartikel einen Polydispersitätswert von weniger als 0,4. In einigen Ausführungsformen hat das Lipid-Nanopartikel eine neutrale Nettoladung bei einem neutralen pH-Wert. In einigen Ausführungsformen hat das Lipid-Nanopartikel einen mittleren Durchmesser von 40-200 nm.
Lipid-Nanopartikel können eine oder mehrere Lipidarten umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf kationische/ionisierbare Lipide, neutrale Lipide, Strukturlipide, Phospholipide und Helferlipide. Jedes dieser Lipide kann mit Polyethylenglykol (PEG) konjugiert sein und können daher als PEGylierte Lipide oder PEG-modifizierte Lipide bezeichnet werden.
Die Bildung der Lipid-Nanopartikel (LNP) kann durch Verfahren erfolgen, die im Stand der Technik bekannt sind und/oder wie in U.S. Veröffentl. Nr. 2012/0178702 beschrieben sind, auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Die Formulierung von Lipid-Nanopartikeln kann unter anderem durch die Auswahl der kationischen Lipidkomponente, den Grad der Sättigung mit kationischen Lipiden, die Auswahl der neutralen Lipidkomponente, den Grad der Sättigung mit neutralen Lipiden, die Auswahl der strukturellen Lipidkomponente, die Art der PEGylierung, das Verhältnis aller Komponenten und biophysikalische Parameter wie die Größe beeinflusst werden. In bestimmten, nicht einschränkenden Beispielen umfasst ein LNP vier Grundkomponenten: (1) ein kationisches Lipid; (2) ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid wie DSPC); (3) ein strukturelles Lipid (z. B. ein Sterin wie Cholesterin); und (4) ein PEGyliertes Lipid. In einem Beispiel von Semple et al. (Nature Biotech. 2010 28:172-176; hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten) setzt sich die Lipid-Nanopartikelformulierung aus folgenden Molverhältnissen zusammen: 57,1 % kationisches Lipid, 7,1 % Dipalmitoylphosphatidylcholin, 34,3 % Cholesterin und 1,4 % PEG-c-DMA. Ein weiteres Beispiel: Durch eine Änderung der Zusammensetzung des kationischen Lipids kann siRNA effektiver an verschiedene antigenpräsentierende Zellen abgegeben werden (Basha et al., Mol Ther. 2011 19:2186-2200; hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten).
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid und ein neutrales Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid und einen DSPC-Ersatz. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid und eine Fettsäure. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die LNP ein kationisches Lipid und Ölsäure. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid und ein Analogon der Ölsäure.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Lipid-Nanopartikel-Formulierung ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid und ein strukturelles Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, eine Fettsäure und ein strukturelles Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, Ölsäure und ein Strukturlipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, ein Analogon der Ölsäure und ein strukturelles Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, eine Fettsäure und ein Sterin. In bestimmten Ausführungsformen umfasst der LNP ein kationisches Lipid, Ölsäure und ein Sterin. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, Ölsäure und Cholesterin.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid und ein PEGyliertes Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die LNP-Formulierung ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid und ein PEG-OH-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, eine Fettsäure und ein PEG-OH-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, Ölsäure und ein PEG-OH-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-NanoPartikel ein kationisches Lipid, ein Analogon der Ölsäure und ein PEG-OH-Lipid.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid oder eine Fettsäure), ein Strukturlipid und ein PEG-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Lipid-Nanopartikel-Formulierung ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid oder eine Fettsäure), ein strukturelles Lipid und ein PEG-OH-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid oder eine Fettsäure) und ein Strukturlipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, eine Fettsäure (z. B. Ölsäure oder ein Analogon davon), ein Strukturlipid und ein PEG-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, eine Fettsäure (z. B. Ölsäure oder ein Analogon davon), ein Strukturlipid und ein PEG-OH-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, Ölsäure, ein Strukturlipid (z. B. ein Sterol) und ein PEG-OH-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein kationisches Lipid, Ölsäure und ein strukturelles Lipid (z. B. Cholesterin). In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein oder mehrere kationische oder neutrale Lipide, eine Fettsäure (z. B. Ölsäure) und ein PEG-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein oder mehrere kationische oder neutrale Lipide, eine Fettsäure (z. B. Ölsäure) und ein PEG-OH-Lipid.
In einigen Ausführungsformen umfasst das LNP eine Fettsäure. In bestimmten Ausführungsformen ist die Fettsäure eine einfach ungesättigte Fettsäure. In bestimmten Ausführungsformen ist die Fettsäure eine mehrfach ungesättigte Fettsäure. In einigen Ausführungsformen umfasst das LNP Ölsäure. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein oder mehrere kationische oder neutrale Lipide und eine Fettsäure (z. B. Ölsäure). In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP ein oder mehrere kationische oder neutrale Lipide und Ölsäure. In bestimmten Fällen, in denen das LNP Ölsäure enthält, enthält das LNP kein Phospholipid. Wenn das LNP Ölsäure enthält, enthält das LNP in bestimmten Ausführungsformen kein DSPC. In bestimmten Ausführungsformen, wenn das LNP eine Fettsäure enthält, enthält das LNP kein Phospholipid. Wenn das LNP eine Fettsäure enthält, enthält das LNP in bestimmten Ausführungsformen kein DSPC.
In einigen Ausführungsformen können LNPs, ausgedrückt in molaren Prozentsätzen, 35 bis 45% kationisches Lipid, 40% bis 50% kationisches Lipid, 45% bis 55% kationisches Lipid, 50% bis 60% kationisches Lipid und/oder 55% bis 65% kationisches Lipid enthalten. In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis von Lipid zu Nukleinsäure (z. B. mRNA) in Lipid-Nanopartikeln 5:1 bis 20:1, 10:1 bis 25:1, 15:1 bis 40:1, 20:1 bis 30:1, 25:1 bis 50:1, 30:1 bis 60:1 und/oder mindestens 40:1 betragen.
In einigen Ausführungsformen kann der PEG-Anteil in den LNPs erhöht oder verringert und/oder die Kohlenstoffkettenlänge des Alkylteils des PEG-Lipids von C8 bis C18 (acht bis achtzehn Kohlenstoffe) variiert werden, um die Pharmakokinetik und/oder Biodistribution der LNPs zu verändern. In bestimmten Ausführungsformen können die LNPs 0,1 % bis 3,0 %, 1,0 % bis 3,5 %, 1,5 % bis 4,0 %, 2,0 % bis 4,5 %, 2,0 % bis 3,0 %, 2,5 % bis 5,0 % und/oder 3,0 % bis 6,0 % PEGyliertes Lipid im Verhältnis zu den anderen Komponenten enthalten. Als nicht einschränkendes Beispiel können LNPs 0,5 % bis 3,0 %, 1,0 % bis 3,5 %, 1,5 % bis 4,0 %, 2,0 % bis 4,5 %, 2,0 % bis 3,0 %, 2,5 % bis 5,0 % und/oder 3,0 % bis 6,0 % PEG-c-DOMG (R-3-[(ω-Methoxy-poly(ethylenglycol)2000)carbamoyl)]-1,2-dimyristyloxypropyl-3-amin) enthalten (hier auch als PEG-DOMG bezeichnet) im Vergleich zu dem kationischen Lipid, DSPC und Cholesterin. In einigen Ausführungsformen kann das PEG-c-DOMG durch ein PEG-Lipid wie z. B. PEG-DSG (1,2-Distearoyl-sn-Glycerin, Methoxypolyethylenglykol), DMG-PEG (1,2-Dimyristoyl-sn-Glycerin) und/oder PEG-DPG (1,2-Dipalmitoyl-sn-Glycerin, Methoxypolyethylenglykol) ersetzt werden. Das kationische Lipid kann aus jedem im Stand der Technik bekannten Lipid ausgewählt werden, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, DLin-MC3-DMA, DLin-DMA, C12-200 und DLin-KC2-DMA. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Lipid-Nanopartikel kein PEG-Lipid. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Lipid-Nanopartikel ein PEG-Lipid wie ein PEG-OH-Lipid. Der Einbau von PEG-OH-Lipiden in die Nanopartikelformulierung kann die Pharmakokinetik und/oder die Biodistribution der LNPs verbessern. Zum Beispiel kann die Aufnahme von PEG-OH-Lipiden in die Nanopartikelformulierung den ABC-Effekt verringern. In bestimmten Ausführungsformen können die LNPs 0,5 % bis 3,0 %, 1,0 % bis 3,5 %, 1,5 % bis 4,0 %, 2,0 % bis 4,5 %, 2,0 % bis 5,0 %, 2,5 % bis 5,0 % und/oder 3,0 % bis 6,0 % des Lipid-Molverhältnisses von PEG-OH-Lipid zu den anderen Komponenten (z. B. den kationischen, neutralen und strukturellen Lipiden) enthalten. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein LNP mindestens ein Lipid. In bestimmten Ausführungsformen ist das Lipid ausgewählt aus kationischen/ionisierbaren Lipiden, neutralen Lipiden (z. B. Fettsäuren und Phospholipiden), PEG-Lipiden (z. B. PEG-OH-Lipiden, Methyl-PEG (mPEG)-Lipiden, Ethyl-PEG-Lipiden und anderen derivatisierten PEG-Lipidkonjugaten) und strukturellen Lipiden (z. B. Sterolen). Das Lipid kann unter anderem ausgewählt werden aus DLin-DMA, DLin-K-DMA, 98N12-5, C12-200, DLin-MC3-DMA, DLin-KC2-DMA, DODMA, PLGA, PEG, PEG-DMG, PEGylierten Lipiden und Aminoalkohollipiden. In einigen Ausführungsformen kann das Lipid ein kationisches Lipid sein, wie z. B. DLin-DMA, DLin-D-DMA, DLin-MC3-DMA, DLin-KC2-DMA, DODMA und Aminoalkohollipide, jedoch nicht darauf beschränkt. Bei dem kationischen Aminoalkohollipid kann es sich um die Lipide handeln, die in der US-Patentveröffentlichung Nr. US2013/0150625 beschrieben sind und/oder nach den darin beschriebenen Verfahren hergestellt werden, auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das kationische Lipid 2-Amino-3-[(9Z,12Z)-octadeca-9,12-dien-1-yloxy]-2-{[(9Z,2Z)-octadeca-9,12-dien-1-yloxy]methyl} propan-1-ol (Verbindung 1 in US2013/0150625 ) sein; 2-Amino-3-[(9Z)-octadec-9-en-1-yloxy]-2-{[(9Z)-octadec-9-en-1-yloxy]methyl}propan-1-ol (Verbindung 2 in US20130150625 ); 2-Amino-3-[(9Z, 12Z)-octadeca-9,12-dien-1-yloxy]-2-[(octyloxy)methyl]propan-1-ol (Verbindung 3 in US2013/0150625 ); und 2-(Dimethylamino)-3-[(9Z,12Z)-octadeca-9,12-dien-1-yloxy]-2-{[(9Z,12Z)-octadeca-9,12-dien-1-yloxy]methyl}propan-1-ol (Verbindung 4 in US2013/0150625 ); oder jedes pharmazeutisch annehmbare Salz oder Stereoisomer davon. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Lipid-Nanopartikel-Formulierungen können ein Lipid enthalten, insbesondere ein ionisierbares kationisches Lipid, z. B. 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA), oder Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319), und ferner ein neutrales Lipid (z. g., Phospholipid oder Fettsäure), ein strukturelles Lipid (z. B. ein Sterin wie Cholesterin) und ein Molekül, das in der Lage ist, die Partikelaggregation zu verringern, z. B. ein PEG- oder PEGyliertes Lipid (z. B. mPEG-Lipid oder PEG-OH-Lipid). In bestimmten Ausführungsformen enthält die Formulierung kein PEG-Lipid.
In einigen Ausführungsformen besteht die LNP-Formulierung im Wesentlichen aus einem molaren Verhältnis von 20-60 % kationischem Lipid; 5-25 % neutralem Lipid; 25-55 % Sterin; 0,1-15 % PEG-Lipid. In einigen Ausführungsformen besteht die LNP-Formulierung im Wesentlichen aus einem molaren Verhältnis von 20-60% kationischem Lipid; 5-25% neutralem Lipid; 25-55% Sterin; 0,1-15% mPEG-Lipid. In einigen Ausführungsformen besteht die LNP-Formulierung im Wesentlichen aus einem molaren Verhältnis von 20-60% kationischem Lipid; 5-25% neutralem Lipid; und 25-55% Sterin. In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid eine Fettsäure. In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid Ölsäure oder ein Analogon davon. In bestimmten Ausführungsformen ist das PEG-Lipid ein mPEG-Lipid oder ein PEG-OH-Lipid.
In einigen Ausführungsformen besteht ein LNP im Wesentlichen aus (i) mindestens einem Lipid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1, 3]-Dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319); (ii) einem neutralen Lipid, ausgewählt aus DSPC, DPPC, POPC, DOPE und SM; (iii) einem Sterin, z. B. Cholesterin; und (iv) einem PEG-Lipid, z. B. PEG-DMG oder PEG-cDMA, in einem molaren Verhältnis von 20-60% kationischem Lipid; 5-25% neutralem Lipid; 25-55% Sterin; 0,1-15% PEG-Lipid. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen besteht ein LNP im Wesentlichen aus (i) mindestens einem Lipid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1, 3]-Dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319); (ii) einem neutralen Lipid als DSPC-Ersatz (z. B. ein anderes Phospholipid oder eine Fettsäure); (iii) einem strukturellen Lipid (z.B. ein Sterin wie Cholesterin); und (iv) einem PEG-Lipid oder einem PEG-OH-Lipid (z.B. PEG-DMG oder PEG-cDMA), in einem Molverhältnis von 20-60% kationisches Lipid; 5-25% DSPC-Ersatz; 25-55% strukturelles Lipid; 0,1-15% PEG-Lipid. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 25 % bis 75 % auf einer molaren Basis eines kationischen Lipids. Das kationische Lipid kann ausgewählt werden aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)hepta-decandioat (L319), z. B. 35 bis 65 %, 45 bis 65 %, 60 %, 57,5 %, 50 % oder 40 % auf einer molaren Basis. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 0,5 % bis 15 % auf einer molaren Basis des neutralen Lipids, z. B. 3 bis 12 %, 5 bis 10 % oder 15 %, 10 % oder 7,5 % auf einer molaren Basis. In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid ein Phospholipid. In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid ein DSPC-Ersatz (z. B. ein anderes Phospholipid als DSPC oder eine Fettsäure). In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid eine Fettsäure (z. B. Ölsäure oder ein Analogon davon). Andere Beispiele für neutrale Lipide sind, ohne Einschränkung, POPC, DPPC, DOPE und SM. In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 0,5 % bis 15 % auf einer molaren Basis einer Fettsäure, z. B. 3 bis 12 %, 5 bis 10 % oder 15 %, 10 % oder 7,5 % auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 0,5 % bis 15 % auf einer molaren Basis von Ölsäure, z. B. 3 bis 12 %, 5 bis 10 % oder 15 %, 10 % oder 7,5 % auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 0,5 % bis 15 % auf molarer Basis eines Analogons der Ölsäure, z. B. 3 bis 12 %, 5 bis 10 % oder 15 %, 10 % oder 7,5 % auf molarer Basis.
In einigen Ausführungsformen enthält die Formulierung 5 bis 50 % auf einer molaren Basis des strukturellen Lipids, z. B. 15 bis 45 %, 20 bis 40 %, 41 %, 38,5 %, 35 % oder 31 % auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthält die Formulierung 5 bis 50 % auf molarer Basis eines Sterins, z. B. 15 bis 45 %, 20 bis 40 %, 41 %, 38,5 %, 35 % oder 31 % auf molarer Basis. In einigen anderen Ausführungsformen enthält die Formulierung etwa 35%, etwa 36%, etwa 37%, etwa 38%, etwa 39%, etwa 40%, etwa 41%, etwa 42%, etwa 43%, etwa 44% oder etwa 45% auf einer molaren Basis. Ein nicht einschränkendes Beispiel für ein Sterin ist Cholesterin.
In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 0,5 bis 20 % auf molarer Basis des PEG oder PEGylierten Lipids, z. B. 0,5 bis 10 %, 0,5 bis 5 %, 1,5 %, 0,5 %, 1,5 %, 2,0 %, 2,5 %, 3,0 %, 3,5 % oder 5 % auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen umfasst ein PEG- oder PEGyliertes Lipid ein PEG-Molekül mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2.000 Da. In einigen Ausführungsformen umfasst ein PEG- oder PEGyliertes Lipid ein PEG-Molekül mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von weniger als 2.000, zum Beispiel etwa 1.500 Da, etwa 1.000 Da oder etwa 500 Da. Nicht einschränkende Beispiele für PEGylierte Lipide sind PEG-Distearoylglycerol (PEG-DMG) (hier auch als Cmpd422 bezeichnet), PEG-cDMA (weiter erörtert in Reyes et al. J. Controlled Release, 107, 276-287 (2005), dessen Inhalt hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird). Wie hier beschrieben, können alle PEG-Lipide oder PEGylierten Lipide PEG-OH-Lipide sein. In einigen Ausführungsformen enthält ein LNP 0,5 % bis 20 % auf einer molaren Basis eines PEG-OH-Lipids, z. B. 0,5 bis 10 %, 0,5 bis 5 %, 1,5 %, 0,5 %, 1,5 %, 3,5 % oder 5 % auf einer molaren Basis.
In einigen Ausführungsformen enthalten LNPs 25-75% eines kationischen Lipids, 0,5-15% des neutralen Lipids, 5-50% des strukturellen Lipids und 0,5-20% des PEG oder PEGylierten Lipids auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 25-75% eines kationischen Lipids, 0,5-15% des neutralen Lipids, 5-50% des strukturellen Lipids und 0,5-20% eines PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 25-75% eines kationischen Lipids, 0,5-15% des neutralen Lipids und 5-50% des strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 25-75 % eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319).
In einigen Ausführungsformen enthalten LNPs 35-65% eines kationischen Lipids, 3-12% des neutralen Lipids, 15-45% des strukturellen Lipids und 0,5-10% des PEG- oder PEGylierten Lipids auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 35-65% eines kationischen Lipids, 3-12% des neutralen Lipids, 15-45% des strukturellen Lipids und 0,5-10% des PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 35-65% eines kationischen Lipids, 3-12% des neutralen Lipids und 15-45% des strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 35-65 % eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthalten LNPs 45-65% eines kationischen Lipids, 5-10% des neutralen Lipids, 25-40% des strukturellen Lipids und 0,5-10% des PEG oder PEGylierten Lipids auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 45-65% eines kationischen Lipids, 5-10% des neutralen Lipids, 25-40% des strukturellen Lipids und 0,5-10% eines PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 45-65% eines kationischen Lipids, 5-10% des neutralen Lipids und 25-40% des strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 45-65% eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 60 % eines kationischen Lipids, 7,5 % des neutralen Lipids, 31 % eines strukturellen Lipids und 1,5 % des PEG oder PEGylierten Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 60 % eines kationischen Lipids, 7,5 % des neutralen Lipids, 31 % eines strukturellen Lipids und 1,5 % eines PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 60 % eines kationischen Lipids, 9 % eines neutralen Lipids und 31 % eines strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 60 % eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl)9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthalten LNPs 50 % eines kationischen Lipids, 10 % des neutralen Lipids, 38,5 % des strukturellen Lipids und 1,5 % des PEG- oder PEGylierten Lipids auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 50 % eines kationischen Lipids, 10 % des neutralen Lipids, 38,5 % eines strukturellen Lipids und 1,5 % eines PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 50 % eines kationischen Lipids, 10 % eines neutralen Lipids und 40 % eines strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 50 % eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl)9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthalten LNPs 40 % eines kationischen Lipids, 15 % des neutralen Lipids, 40 % des strukturellen Lipids und 5 % des PEG- oder PEGylierten Lipids auf einer molaren Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 40 % eines kationischen Lipids, 15 % des neutralen Lipids, 40 % des strukturellen Lipids und 5 % eines PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 40 % eines kationischen Lipids, 20 % des neutralen Lipids und 40 % des strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 40 % eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl)9-((4-(dimethylamino)butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 57,2 % eines kationischen Lipids, 7,1 % des neutralen Lipids, 34,3 % des Sterins und 1,4 % des PEG- oder PEGylierten Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 57,2 % eines kationischen Lipids, 7,1 % des neutralen Lipids, 34,3 % des strukturellen Lipids und 1,4 % des PEG-OH-Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 57,2 % eines kationischen Lipids, 8,5 % des neutralen Lipids und 34,3 % des strukturellen Lipids auf molarer Basis. In einigen Ausführungsformen enthalten die LNPs 57. 2% eines kationischen Lipids, ausgewählt aus 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-KC2-DMA), Dilinoleyl-methyl-4-dimethylaminobutyrat (DLin-MC3-DMA) und Di((Z)-non-2-en-1-yl) 9-((4-(dimethylamino) butanoyl)oxy)heptadecandioat (L319). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen bestehen die LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid, 5-45 % neutralem Lipid, 20-55 % strukturellem Lipid und 0,1-15 % PEGyliertem Lipid. In einigen Ausführungsformen bestehen LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung in Molverhältnissen von 20-70 % kationischem Lipid; 5-45 % neutralem Lipid (z. B. Phospholipid oder Fettsäure); 20-55 % strukturellem Lipid; und 0,1-15 % PEG-OH-Lipid. In einigen Ausführungsformen bestehen LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid, 5-45 % neutralem Lipid (z. B. Phospholipid oder Fettsäure), 20-55 % strukturellem Lipid (z. B. Sterole) und 0,1-15 % PEG-OH-Lipid. In einigen Ausführungsformen bestehen die LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid, 5-45 % neutralem Lipid (z. B. Phospholipid oder Fettsäure) und 20-55 % strukturellem Lipid (z. B. Sterine). In einigen Ausführungsformen bestehen LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid; 5-45 % Fettsäure (z. B. Ölsäure oder ein Analogon davon); 20-55 % strukturellem Lipid (z. B. Sterine); und 0,1-15 % PEG-OH-Lipid. In einigen Ausführungsformen bestehen die LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid, 5-45 % Fettsäure (z. B. Ölsäure oder ein Analogon davon) und 20-55 % strukturellem Lipid (z. B. Sterine). In einigen Ausführungsformen bestehen LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid; 5-45 % Ölsäure; 20-55 % strukturellem Lipid (z. B. Sterine); und 0,1-15 % PEG-OH-Lipid. In einigen Ausführungsformen bestehen die LNPs im Wesentlichen aus einer Lipidmischung mit einem Molverhältnis von 20-70 % kationischem Lipid, 5-45 % Ölsäure und 20-55 % strukturellem Lipid (z. B. Sterine).
Nicht einschränkende Beispiele für Lipid-Nanopartikel-Zusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Herstellung sind z. B. in Semple et al. (2010) Nat. Biotechnol. 28:172-176; Jayarama et al. (2012), Angew. Chem. Int. Ed., 51: 8529-8533; und Maier et al. (2013) Molecular Therapy 21, 1570-1578 beschrieben (deren Inhalte hier jeweils in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen werden).
In einigen Ausführungsformen können LNPs ein kationisches Lipid, ein PEG-Lipid (z. B. ein PEG-OH-Lipid) und gegebenenfalls ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid oder eine Fettsäure) enthalten. In einigen Ausführungsformen können LNPs ein kationisches Lipid, ein PEG-Lipid (z. B. ein PEG-OH-Lipid) und ein strukturelles Lipid (z. B. ein Sterin und gegebenenfalls ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid oder eine Fettsäure) umfassen.
Die hier beschriebenen Lipid-Nanopartikel können aus 2 oder mehr Komponenten (z. B. Lipiden) bestehen, die Beladung nicht eingeschlossen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP zwei Komponenten (z. B. Lipide), die Beladung nicht eingeschlossen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel 5 Komponenten (z. B. Lipide), ohne die Beladung. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP 6 Komponenten (z. B. Lipide), die Beladung nicht eingeschlossen.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen LNP aus vier Lipid-Nanopartikeln bestehen. Ein 4-Komponenten-LNP kann aus vier verschiedenen Lipiden bestehen, die aus den hier beschriebenen ausgewählt werden. Die vier Komponenten umfassen nicht die Beladung. Das Lipid-Nanopartikel kann ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid, ein PEG-Lipid und ein strukturelles Lipid umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, eine Fettsäure, ein PEG-Lipid und ein strukturelles Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, eine Fettsäure, ein PEG-OH-Lipid und ein strukturelles Lipid. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen LNP Dreikomponenten-Lipid-Nanopartikel sein. Ein Dreikomponenten-LNP kann drei verschiedene hierin beschriebene Lipide umfassen. Das Lipid-Nanopartikel kann ein kationisches Lipid, ein neutrales Lipid (z. B. ein Phospholipid oder eine Fettsäure) und ein strukturelles Lipid umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, eine Fettsäure und ein strukturelles Lipid. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Lipid-Nanopartikel ein kationisches Lipid, ein Phospholipid und ein strukturelles Lipid.
In einer Ausführungsform kann die LNP-Formulierung nach den in der internationalen Veröffentlichung WO2011127255 oder WO2008103276 beschriebenen Verfahren formuliert werden, deren Inhalt hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme enthalten ist. Ein nicht einschränkendes Beispiel sind LNP-Formulierungen, wie sie in WO2011127255 und/oder WO2008103276 beschrieben sind, die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen sind.
In einer Ausführungsform können die Lipid-Nanopartikel nach den Verfahren formuliert werden, die in der US-Patentveröffentlichung Nr. US2013/0156845 oder der internationalen Veröffentlichung Nr. WO2013/093648 oder WO2012024526 beschrieben sind, die hier jeweils in vollem Umfang in Bezug genommen werden.
Die hier beschriebenen Lipid-Nanopartikel können in einer sterilen Umgebung mit dem System und/oder den Verfahren hergestellt werden, die in der US-Patentveröffentlichung Nr. US20130164400 beschrieben sind, auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
In einer Ausführungsform kann die LNP-Formulierung in einem Nanopartikel wie einem Nukleinsäure-Lipid-Nanopartikel formuliert werden, der in U.S. Pat. Nr. 8,492,359 beschrieben ist, dessen Inhalt hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Lipid-Nanopartikel einen oder mehrere Wirkstoffe oder therapeutische Wirkstoffe (z. B. RNA); ein oder mehrere kationische Lipide, die etwa 50 bis etwa 85 Mol-% des im Partikel vorhandenen Gesamtlipids ausmachen; ein oder mehrere neutrale Lipide, die etwa 13 bis etwa 49,5 Mol-% des im Partikel vorhandenen Gesamtlipids ausmachen; und ein oder mehrere strukturelle Lipide, die die Aggregation von Partikeln hemmen, die etwa 0,5 bis etwa 2 Mol-% des im Partikel vorhandenen Gesamtlipids ausmachen.
In einer Ausführungsform kann die LNP-Formulierung nach den in der internationalen Veröffentlichung WO2011127255 oder WO2008103276 beschriebenen Verfahren formuliert werden, deren Inhalt hierin jeweils vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird. Ein nicht einschränkendes Beispiel sind LNP-Formulierungen, wie sie in WO2011127255 und/oder WO2008103276 beschrieben sind, deren Inhalt hier in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen wird. In einer Ausführungsform können die hier beschriebenen LNP-Formulierungen eine polykationische Zusammensetzung umfassen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die polykationische Zusammensetzung aus der Formel 1-60 der US-Patentveröffentlichung Nr. US20050222064 ausgewählt werden, deren Inhalt hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
In einigen Ausführungsformen umfassen LNPs das Lipid KL52 (ein Aminolipid, das in der US-Anmeldung Veröffentlichungsnr. 2012/0295832 offengelegt ist, die hier ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird). Die Aktivität und/oder Sicherheit (gemessen durch Untersuchung eines oder mehrerer der Parameter ALT/AST, Anzahl der weißen Blutkörperchen und Zytokininduktion) der LNP-Verabreichung kann durch den Einbau solcher Lipide verbessert werden. LNP, die KL52 enthalten, können intravenös und/oder in einer oder mehreren Dosen verabreicht werden. In einigen Ausführungsformen führt die Verabreichung von LNPs, die KL52 enthalten, zu einer gleichen oder verbesserten mRNA- und/oder Proteinexpression im Vergleich zu LNPs, die MC3 enthalten.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann das LNP ein kationisches Peptid oder ein Polypeptid enthalten, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Polylysin, Polyornithin und/oder Polyarginin und die kationischen Peptide, die in der internationalen Veröffentl. Nr. WO2012013326 oder US Patent Veröffentl. Nr. US20130142818 beschriebenen kationischen Peptide, die hier jeweils in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen werden. In einigen Ausführungsformen enthält das Lipid-Nanopartikel ein neutrales Lipid, wie z. B. Cholesterin oder Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE), aber nicht darauf beschränkt.
Eine Nanopartikel-Zusammensetzung kann relativ homogen sein. Ein Polydispersitätsindex kann verwendet werden, um die Homogenität einer Nanopartikelzusammensetzung anzugeben, z. B. die Partikelgrößenverteilung der Nanopartikelzusammensetzungen. Ein kleiner Polydispersitätsindex (z. B. weniger als 0,3) weist im Allgemeinen auf eine enge Partikelgrößenverteilung hin. Eine Nanopartikel-Zusammensetzung kann einen Polydispersitätsindex von etwa 0 bis etwa 0,25 haben, z. B. 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,10, 0,11, 0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0,16, 0,17, 0,18, 0,19, 0,20, 0,21, 0,22, 0,23, 0,24 oder 0,25. In einigen Ausführungsformen kann der Polydispersitätsindex einer Nanopartikelzusammensetzung von etwa 0,10 bis etwa 0,20 oder etwa 0,05 bis etwa 0,15 oder weniger als etwa 0,1 oder weniger als etwa 0,15 betragen. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Das Zetapotenzial einer Nanopartikel-Zusammensetzung kann zur Angabe des elektrokinetischen Potenzials der Zusammensetzung verwendet werden. So kann das Zetapotenzial beispielsweise die Oberflächenladung einer Nanopartikel-Zusammensetzung beschreiben. Nanopartikel-Zusammensetzungen mit relativ geringen Ladungen bei physiologischem pH-Wert, positiv oder negativ, sind im Allgemeinen wünschenswert, da stärker geladene Spezies unerwünscht mit Zellen, Geweben und anderen Elementen im Körper interagieren können. In einigen Ausführungsformen kann das Zeta-Potential einer Nanopartikel-Zusammensetzung von etwa -10 mV bis etwa +20 mV, von etwa -10 mV bis etwa +15 mV, von etwa -10 mV bis etwa +10 mV, von etwa -10 mV bis etwa +5 mV, von etwa -10 mV bis etwa 0 mV, von etwa -10 mV bis etwa -5 mV, von etwa -5 mV bis etwa +20 mV, von etwa -5 mV bis etwa +15 mV liegen, von etwa -5 mV bis etwa +10 mV, von etwa -5 mV bis etwa +5 mV, von etwa -5 mV bis etwa 0 mV, von etwa 0 mV bis etwa +20 mV, von etwa 0 mV bis etwa +15 mV, von etwa 0 mV bis etwa +10 mV, von etwa 0 mV bis etwa +5 mV, von etwa +5 mV bis etwa +20 mV, von etwa +5 mV bis etwa +15 mV, oder von etwa +5 mV bis etwa +10 mV. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Die Verkapselungseffizienz eines therapeutischen Wirkstoffs beschreibt die Menge des therapeutischen Wirkstoffs, die nach der Zubereitung eingekapselt oder auf andere Weise mit einer Nanopartikel-Zusammensetzung verbunden ist, bezogen auf die ursprünglich bereitgestellte Menge. Die Verkapselungseffizienz ist wünschenswert hoch (z. B. nahe 100 %). Die Verkapselungseffizienz kann beispielsweise gemessen werden, indem die Menge des therapeutischen Wirkstoffs in einer Lösung, die die Nanopartikel-Zusammensetzung enthält, vor und nach dem Aufbrechen der Nanopartikel-Zusammensetzung mit einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln oder Detergenzien verglichen wird. Die Fluoreszenz kann verwendet werden, um die Menge des freien therapeutischen Wirkstoffs (z. B. Nukleinsäuren) in einer Lösung zu messen. Bei den hier beschriebenen Nanopartikel-Zusammensetzungen kann die Verkapselungseffizienz eines therapeutischen Wirkstoffs mindestens 50 % betragen, z. B. 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 % oder 100 %. In einigen Ausführungsformen kann die Verkapselungseffizienz mindestens 80 % betragen. In bestimmten Fällen kann die Verkapselungseffizienz mindestens 90 % betragen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Verkapselungswirkungsgrad mindestens 95 % betragen. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Eine Nanopartikel-Zusammensetzung kann optional eine oder mehrere Beschichtungen umfassen. Zum Beispiel kann eine Nanopartikel-Zusammensetzung in einer Kapsel, einem Film oder einer Tablette mit einer Beschichtung formuliert werden. Eine Kapsel, ein Film oder eine Tablette, die eine hierin beschriebene Zusammensetzung enthält, kann jede nützliche Größe, Zugfestigkeit, Härte oder Dichte aufweisen.
In einigen Ausführungsformen werden solche LNPs unter Verwendung von Verfahren synthetisiert, die mikrofluidische Mischer umfassen. Exemplarische mikrofluidische Mischer können einen interdigitalen Schlitzmikromischer, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die von Microinnova (Allerheiligen bei Wildon, Österreich) hergestellten und/oder einen gestaffelten Fischgrätenmikromischer (SHM) (Zhigaltsev, I.V. et al., Bottom-up-Design und Synthese von Lipid-Nanopartikelsystemen mit wässrigen und Triglyceridkernen unter Verwendung von mikrofluidischem Mischen im Millisekundenbereich wurden veröffentlicht (Langmuir. 2012. 28:3633-40; Belliveau, N. M. et al., Microfluidic synthesis of highly potent limit-size lipid nanoparticles for in vivo delivery of siRNA. Molecular Therapy-Nucleic Acids. 2012. 1 :e37; Chen, D. et al., Rapid discovery of potent siRNA-containing lipid nanoparticles enabled by controlled microfluidic formulation. J Am Chem Soc. 2012. 134(16):6948-51; jeder dieser Artikel ist hier durch Verweis in seiner Gesamtheit enthalten).
In einigen Ausführungsformen umfassen Verfahren zur Erzeugung von LNP, die SHM umfassen, ferner das Mischen von mindestens zwei Eingangsströmen, wobei das Mischen durch mikrostrukturinduzierte chaotische Advektion (MICA) erfolgt. Bei diesem Verfahren fließen die Fluidströme durch Kanäle, die in einem Fischgrätenmuster angeordnet sind, was eine Rotationsströmung und eine Faltung der Fluide umeinander bewirkt. Dieses Verfahren kann auch eine Oberfläche zur Durchmischung von Flüssigkeiten umfassen, wobei die Oberfläche während des Flüssigkeitsumlaufs ihre Ausrichtung ändert. Verfahren zur Erzeugung von LNPs unter Verwendung von SHM sind u. a. in den US-Anmeldungen mit den Veröffentlichungsnr. 2004/0262223 und 2012/0276209 offengelegt, die hier ausdrücklich in ihrer Gesamtheit in Bezug genommen werden.
In einer Ausführungsform können die Lipid-Nanopartikel unter Verwendung eines Mikromischers formuliert werden, wie z. B. eines Slit Interdigital Microstructured Mixer (SIMM-V2) oder eines Standard Slit Interdigital Micro Mixer (SSIMM) oder Caterpillar (CPMM) oder Impinging Jet (IJMM) des Instituts für Mikrotechnik Mainz GmbH, Mainz, Deutschland.)
In einer Ausführungsform werden die Lipid-Nanopartikel mithilfe der Mikrofluidik-Technologie hergestellt (siehe Whitesides, George M. The Origins and the Future of Microfluidics. Nature, 2006 442: 368-373; und Abraham et al. Chaotic Mixer for Microchannels. Science, 2002 295: 647-651; jeder dieser Artikel wird hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen). Ein nicht einschränkendes Beispiel für eine kontrollierte mikrofluidische Formulierung ist eine passive Methode zum Mischen von Strömen gleichmäßiger druckgetriebener Strömungen in Mikrokanälen bei einer niedrigen Reynoldszahl (siehe z. B. Abraham et al. Chaotic Mixer for Microchannels. Science, 2002 295: 647651; dieser Artikel wird hier durch Bezugnahme in vollem Umfang berücksichtigt).
In einer Ausführungsform kann eine therapeutische Nukleinsäure (z. B. mRNA) in Lipid-Nanopartikeln formuliert werden, die mit einem Mikromixer-Chip, wie z. B. von Harvard Apparatus (Holliston, Mass.) oder Dolomite Microfluidics (Royston, UK), hergestellt werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Ein Mikromixer-Chip kann zum schnellen Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitsströmen mit einem Teilungs- und Wiedervereinigungsmechanismus verwendet werden.
Kationische Lipide
Kationische Lipide, die in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen nützlich sind, sind im Umlauf neutral, werden aber bei Ansäuerung des Endosoms positiv geladen. Eine positive Ladung des LNP kann die Assoziation mit der negativ geladenen Zellmembran fördern, um die zelluläre Aufnahme zu verbessern. Kationische Lipide können sich auch mit negativ geladenen Lipiden verbinden, um Nicht-Doppelschicht-Strukturen zu erzeugen, die die intrazelluläre Aufnahme erleichtern. Geeignete kationische Lipide zur Verwendung bei der Herstellung der hier offengelegten LNPs können ionisierbare kationische Lipide sein, wie hier offengelegt. Die kationischen Lipide können nach den in den Beispielen dargelegten Verfahren oder nach Methoden hergestellt werden, die einem Fachmann bekannt sind oder von ihm abgeleitet werden können.
In einigen Ausführungsformen können LNPs, ausgedrückt in in molaren Prozentsätzen, 35 bis 45% kationisches Lipid, 40% bis 50% kationisches Lipid, 45% bis 55% kationisches Lipid, 50% bis 60% kationisches Lipid und/oder 55% bis 65% kationisches Lipid umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis von Lipid zu Nukleinsäure (z. B. mRNA) in Lipid-Nanopartikeln 5:1 bis 20:1, 10:1 bis 25:1, 15:1 bis 40:1, 20:1 bis 30:1, 25:1 bis 50:1, 30:1 bis 60:1 und/oder mindestens 40:1 betragen.
Zu diesen Lipiden gehören, aber nicht darauf eingeschränkt, N,N-Dioleyl-N,N-dimethylammoniumchlorid (DODAC); N-(2,3-Dioleyloxy)propyl)-N,N,N-trimethylammoniumchlorid (DOTMA); N,N-Distearyl-N,N-dimethylammoniumbromid (DDAB); N-(2,3-Dioleoyloxy)propyl)-N,N,N-tri-methylammoniumchlorid (DOTAP); 3-(N---(N',N'Dimethylamino-ethan)-carbamoyl)cholesterin (DC-Chol), N-(1-(2,3-Dioleoyloxy)propyl)N-2-(spermin-carboxamido)ethyl)-N,N-dimethyl-ammoniumtrifluoracetat (DOSPA), Dioctadecylamidoglycylcarboxyspermin (DOGS), 1,2-Dioleoyl-3-dimethylammoniumpropan (DODAP), N,N-Dimethyl-2,3-dioleoyloxy)propylamin (DODMA) und N-(1,2-Dimyristyloxyprop-3-yl)-N,N-dimethyl-N-hydroxyethylammoniumbromid (DMRIE).
Darüber hinaus gibt es eine Reihe kommerzieller Zubereitungen kationischer Lipide, die in allen beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können. Dazu gehören beispielsweise LIPOFECTIN® (kommerziell erhältliche kationische Liposomen, die DOTMA und 1,2-Dioleoyl-sn-3phosphoethanolamin (DOPE) enthalten, von GIBCO/BRL, Grand Island, N.Y.); LIPOFECTAMINE® (kommerziell erhältliche kationische Liposomen, die N-(1-(2,3-Dioleyloxy)propyl)-N-(2-(sperminecarboxamido)ethyl)-N,N-dimethylammoniumtrifluoracetat (DOSPA) und (DOPE) enthalten, von GIBCO/BRL); und TRANSFECTAM® (kommerziell erhältliche kationische Lipide, die Dioctadecylamidoglycylcarboxyspermin (DOGS) in Ethanol enthalten von Promega Corp. , Madison, Wisconsin). Die folgenden Lipide sind kationisch und haben bei einem pH-Wert unterhalb des physiologischen Bereichs eine positive Ladung: DODAP, DODMA, DMDMA, 1,2-Dilinoleyloxy-N,N-dimethylaminopropan (DLinDMA), 1,2-Dilinolenyloxy-N,N-dimethylaminopropan (DLenDMA).
In einer spezifischen Ausführungsform ist das kationische Lipid zur Verwendung in einer der beschriebenen Ausführungsformen unabhängig ein Aminolipid. Geeignete Aminolipide umfassen diejenigen, die in WO 2010/054401 und WO 2012/016184 beschrieben sind, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind. Repräsentative Aminolipide sind unter anderem 1,2-Dilinoleyoxy-3-(dimethylamino)acetoxypropan (DLin-DAC), 1,2-Dilinoley-oxy-3-morpholinopropan (DLin-MA), 1,2-Dilinoleoyl-3-dimethylaminopropan (DLinDAP), 1,2-Dilinoleylthio-3-dimethylaminopropan (DLin-S-DMA), 1-Linoleoyl-2-linoleyloxy-3-dimethylaminopropan (DLin-2-DMAP), 1,2-Dilinoleyloxy-3-trimethylaminopropan-Chloridsalz (DLin-TMA. CI), 1,2-Dilinoleoyl-3-trimethylaminopropan-Chlorid-Salz (DLin-TAP.CI), 1,2-Dilinoleyloxy-3-(N-methylpiperazino)propan (DLin-MPZ), 3-(N,N-Dilinoleylamino)-1,2-Propandiol (DLinAP), 3-(N,N-Dioleylamino)-1,2-Propandiol (DOAP), 1,2-Dilinoleyloxo-3-(2-N,N-dimethylamino)ethoxypropan (DLin-EG-DMA) und 2,2-Dilinoleyl-4-dimethylaminomethyl-[1,3]-dioxolan (DLin-K-DMA). In einigen der beschriebenen Ausführungsformen hat das kationische Lipid die folgende Formel:
worin R₁ und R₂ entweder gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₂₄-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₂₄-Alkenyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₂₄-Alkinyl oder gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₂₄-Acyl sind;
R₃ und R₄ entweder gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes C₁-C₆-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₂-C₆-Alkenyl oder gegebenenfalls substituiertes C₂-C₆-Alkinyl sind oder R₃ und R₄ können miteinander verbunden sein, um einen gegebenenfalls substituierten heterocyclischen Ring mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und 1 oder 2 Heteroatomen, ausgewählt aus Stickstoff und Sauerstoff, zu bilden;
R₅ entweder abwesend oder vorhanden ist und, wenn vorhanden, Wasserstoff oder C₁-C₆-Alkyl ist;
m, n und p entweder gleich oder verschieden und unabhängig voneinander entweder 0 oder 1 sind, mit der Maßgabe, dass m, n und p nicht gleichzeitig 0 sind; q 0, 1, 2, 3 oder 4 ist; und
Y und Z entweder gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander O, S oder NH sind.
In einer Ausführungsform sind R₁ und R₂ jeweils Linoleyl, und das Aminolipid ist ein Dilinoleylaminolipid. In einer Ausführungsform ist das Aminolipid ein Dilinoleylaminolipid. In verschiedenen anderen Ausführungsformen hat das kationische Lipid die folgende Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

R₁ und R₂ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus H und C₁-C₃-Alkylen besteht;
R₃ und R₄ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkylgruppen mit etwa 10 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen besteht, wobei mindestens einer der Reste R₃ und R₄ mindestens zwei ungesättigte Stellen aufweist, (z. B. können R₃ und R₄ beispielsweise Dodecadienyl, Tetradecadienyl, Hexadecadienyl, Linoleyl und Icosadienyl sein.) In einer bevorzugten Ausführungsform sind R₃ und R₄ beide Linoleyl. R₃ und R₄ können mindestens drei ungesättigte Stellen umfassen (z. B. können R₃ und R₄ beispielsweise Dodecatrienyl, Tetradectrienyl, Hexadecatrienyl, Linolenyl und Icosatrienyl sein).

In einigen Ausführungsformen weist das kationische Lipid die folgende Struktur auf:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

R₁ und R₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind und H oder C₁-C₃-Alkyle sind. R₃ und R₄ sind unabhängig voneinander ausgewählt und sind Alkylgruppen mit etwa 10 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, wobei mindestens eine der Reste R₄ und R₄ mindestens zwei ungesättigte Stellen umfasst. In einer Ausführungsform sind R₃ und R₄ beide gleich, z.B. sind in einigen Ausführungsformen R₃ und R₄ beide Linoleyl (d.h. C18), usw. In einer anderen Ausführungsform sind R₃ und R₄ unterschiedlich, z. B. ist in einigen Ausführungsformen R₃ Tetradectrienyl (C14) und R₄ Linoleyl (C18). In einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind das/die kationische(n) Lipid(e) der vorliegenden Erfindung symmetrisch, d. h. R₃ und R₄ sind identisch. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen sowohl R₃ als auch R₄ mindestens zwei ungesättigte Stellen. In einigen Ausführungsformen sind R₃ und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt aus Dodecadienyl, Tetradecadienyl, Hexadecadienyl, Linoleyl und Icosadienyl. In einer bevorzugten Ausführungsform sind R₃ und R₄ beide Linoleyl. In einigen Ausführungsformen umfassen R₄ und R₄ mindestens drei ungesättigte Stellen und sind unabhängig voneinander ausgewählt aus, z. B. Dodecatrienyl, Tetradectrienyl, Hexadecatrienyl, Linolenyl und Icosatrienyl.

In verschiedenen Ausführungsformen hat das kationische Lipid die Formel:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

Xaa ein D- oder L-Aminosäurerest mit der Formel -NR^N-CR¹R²-C(C=O)-, oder ein Peptid oder ein Peptid aus Aminosäureresten mit der Formel ---{NR^N---CR¹R²---(C=O)}_n--- ist, wobei n 2 bis 20 ist;
R₁ unabhängig bei jedem Auftreten eine Nicht-Wasserstoff, substituierte oder unsubstituierte Seitenkette einer Aminosäure ist;
R₂ und R^N unabhängig voneinander bei jedem Auftreten Wasserstoff, eine organische Gruppe bestehend aus Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Wasserstoffatomen, oder eine beliebige Kombination der vorgenannten und mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, C_(1-5)-Alkyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, C_(3-5)-Alkenyl, C_(3-5)Alkinyl, C_(1-5)Alkanoyl, C_(1-5)Alkanoyloxy, C_(1-5)Alkoxy, C_(1-5)Alkoxy-C_(1-5)Alkyl, C_(1-5)Alkoxy-C_(1-5)Alkoxy, C_(1-5)Alkyl-Amino-C_(1-5)Alkyl-, C_(1-5)Dialkyl-Amino-C_(1-5)alkyl-, Nitro-C_(1-5)alkyl, Cyano-C_(1-5)alkyl, Aryl-C_(1-5)alkyl, 4-Biphenyl-C_(1-5)alkyl, Carboxyl oder Hydroxyl sind;
Z NH, O, S, -CH₂S-, -CH₂S(O)- oder ein organischer Linker, bestehend aus 1-40 Atomen ausgewählt aus Wasserstoff-, Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelatomen, ist (vorzugsweise ist Z NH oder O);
R^x und R^y unabhängig voneinander sind (i) ein lipophiler Schwanz, der von einem Lipid (das natürlich vorkommen oder synthetisch sein kann), Phospholipid, Glykolipid, Triacylglycerin, Glycerophospholipid, Sphingolipid, Ceramid, Sphingomyelin, Cerebrosid oder Gangliosid abgeleitet ist, wobei das Ende gegebenenfalls ein Steroid enthält; (ii) eine Aminosäure-Endgruppe, ausgewählt aus Wasserstoff, Hydroxyl, Amino und einer organischen Schutzgruppe; oder (iii) ein substituiertes oder unsubstituiertes C(3-22)Alkyl, C_(6-12)Cycloalkyl, C_(6-12)Cycloalkyl-C_(3-22)Alkyl, C_(3-22)Alkenyl, C_(3-22)Alkinyl, C_(3-22)Alkoxy oder C_(6-12)Alkoxy-C_(3-22)Alkyl;
einer der Reste R^x und R^y ein lipophiler Schwanz, wie oben definiert, und der andere eine terminale Aminosäuregruppe ist, oder sowohl R^x als auch R^y lipophile Schwänze sind; mindestens einer der Reste R^x und R^y durch eine oder mehrere biologisch abbaubare Gruppen unterbrochen ist (z. B. -OC(O)-, -C(O)O-, -SC(O)-, -C(O)S-, -OC(S)-, -C(S)O-, -S-S-, -C(R⁵)=N-, -N=C(R⁵)--, -C(R⁵)=N-O-, -O-N=C(R⁵)-, -C(O)(NR⁵)-, -N(R⁵)C(O)-, -C(S)(NR⁵)-, -N(R⁵)C(O)-, -N(R⁵)C(O)N(R⁵)-, -OC(O)O-, --OSi(R⁵)₂O-, -C(O)(CR³R⁴)C(O)O-, -OC(O)(CR³R⁴)C(O)- oder
worin R¹¹ ein C₂-C₈-Alkyl oder -Alkenyl ist und jedes Auftreten von R⁵ unabhängig H oder Alkyl ist; und jedes Auftreten von R³ und R⁴ unabhängig H, Halogen, OH, Alkyl, Alkoxy, -NH₂, Alkylamino oder Dialkylamino ist; oder R³ und R⁴ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie direkt gebunden sind, eine Cycloalkylgruppe bilden (in einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Auftreten von R³ und R⁴ unabhängig voneinander H oder C₁-C₄-Alkyl); und R^x und R^y jeweils unabhängig gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-KohlenstoffDoppelbindungen aufweisen.

In einigen Ausführungsformen ist das kationische Lipid eines der folgenden:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:
R₁ und R₂ unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl oder Alkinyl sind und jeweils gegebenenfalls substituiert sein können;
R₃ und R₄ unabhängig voneinander ein C₁-C₆-Alkyl sind oder R₃ und R₄ zusammengenommen einen gegebenenfalls substituierten heterocyclischen Ring bilden können.
Ein repräsentatives nützliches Dilinoleylaminolipid hat die Formel:
worin n 0, 1, 2, 3 oder 4 ist.
In einer Ausführungsform ist das kationische Lipid DLin-K-DMA. In einer Ausführungsform ist das kationische Lipid DLin-KC2-DMA (DLin-K-DMA wie oben, wobei n 2 ist).
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

R₁ und R₂ jeweils unabhängig voneinander bei jedem Auftreten gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Alkenyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Alkinyl oder gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Acyl oder Linker-Ligand sind;
R³ H, gegebenenfalls substituiertes C₁-C₁₀-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₂-C₁₀-Alkenyl, gegebenenfalls substituiertes C₂-C₁₀-Alkinyl, Alkylheterocyclus, Alkylphosphat, Alkylphosphorothioat, Alkylphosphorodithioat, Alkylphosphonat, Alkylamin, Hydroxyalkyl, ω-Aminoalkyl, ω-(substituiertes)-Aminoalkyl, ω-Phosphoalkyl, ω-Thiophosphoalkyl, gegebenenfalls substituiertes Polyethylenglykol (PEG, MG 100-40K), gegebenenfalls substituiertes mPEG (MG 120-40K), Heteroaryl oder Heterocyclus oder Linker-Ligand, zum Beispiel in einigen Ausführungsformen ist R³ (CH₃)₂N(CH₂)_n-, wobei n 1, 2, 3 oder 4 ist;
E O, S, N(Q), C(O), OC(O), C(O)O, N(Q)C(O), C(O)N(Q), (Q)N(CO)O, O(CO)N(Q), S(O), NS(O)₂N(Q), S(O)₂, N(Q)S(O)₂, SS, O=N, Aryl, Heteroaryl, cyclisch oder Heterocyclus ist, beispielsweise -C(O)O, wobei - ein Verbindungspunkt zu R³ ist; und
Q H, Alkyl, ω-Aminoalkyl, ω-(substituiertes)Aminoalkyl, ω-Phosphoalkyl oder ω-Thiophosphoalkyl ist.

In einer spezifischen Ausführungsform hat das Kation die folgende Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

E O, S, N(Q), C(O), N(Q)C(O), C(O)N(Q), (Q)N(CO)O, O(CO)N(Q), S(O), NS(O)₂N(Q), S(O)₂, N(Q)S(O)₂, SS, O=N, Aryl, Heteroaryl, cyclisch oder Heterocyclus ist;
Q H, Alkyl, ω-Aminoalkyl, ω-(substituiertes)-Aminoalkyl, ω-Phosphoalkyl oder ω-Thiophosphoalkyl ist;
R₁ und R₂ und R_x jeweils unabhängig voneinander bei jedem Auftreten H, gegebenenfalls substituiertes C₁-C₁₀-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Alkenyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Alkinyl, gegebenenfalls substituiertes C₁₀-C₃₀-Acyl oder ein Linker-Ligand sind, mit der Maßgabe, dass mindestens eines der Reste R₁, R₂ und R_x nicht H ist;
R₃ H, gegebenenfalls substituiertes C₁-C₁₀-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C₂-C₁₀-Alkenyl, gegebenenfalls substituiertes C₂-C₁₀-Alkinyl, Alkylheterocyclus, Alkylphosphat, Alkylphosphorothioat, Alkylphosphorodithioat, Alkylphosphonat, Alkylamin, Hydroxyalkyl, ω-Aminoalkyl, ω-(substituiertes)-Aminoalkyl, ω-Phosphoalkyl, ω-Thiophosphoalkyl, gegebenenfalls substituiertes Polyethylenglykol (PEG, MG 100-40K), gegebenenfalls substituiertes mPEG (MG 120-40K), Heteroaryl oder Heterocyclus, oder Linker-Ligand ist; und n 0, 1, 2 oder 3 ist.

In einer anderen Ausführungsform weist das kationische Lipid eine der folgenden Strukturen auf:
In einigen Ausführungsformen ist das kationische Lipid DLin-M-C3-DMA, MC3 oder M-C3 und wurde in WO 2010/054401 und WO 2010/144740 A1 beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen hat das kationische Lipid eine der folgenden Strukturen:
In einer anderen Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertem C₇-C₃₀-Alkyl, gegebenenfalls substituiertem C₇-C₃₀-Alkenyl und gegebenenfalls substituiertem C₇-C₃₀-Alkinyl:
mit der Maßgabe, dass (a) mindestens zwei von R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ nicht Wasserstoff sind, und (b) zwei der mindestens zwei von R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸, die nicht Wasserstoff sind, in einer 1,3-Anordnung, einer 1,4-Anordnung oder einer 1,5-Anordnung zueinander vorliegen;
X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₁-C₆-Alkyl, C₂-C₆-Alkenyl und C₂-C₆-Alkinyl;
R⁹, R¹⁰ und R¹¹ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertem C₁-C₇-Alkyl, gegebenenfalls substituiertem C₂-C₇-Alkenyl und gegebenenfalls substituiertem C₂-C₇-Alkinyl, mit der Maßgabe, dass einer der Reste R⁹, R¹⁰ und R¹¹ abwesend sein kann; und
n und m jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 sind.

In einer spezifischen Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur:

oder
In einer Ausführungsform ist das kationische Lipid ein cyclisches Lipid mit der folgenden Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer, Prodrug oder Stereoisomer davon, worin:

R1 unabhängig ausgewählt ist aus -(CH₂)₂-N(R)₂, -(CH₂)₂-N(R)-(CH₂)₂-N(R)₂, worin R unabhängig ausgewählt ist aus -H, C_6-40-Alkyl, C_6-40-Alkenyl und C_6-40-Alkinyl, mit der Maßgabe, dass -N(R)₂ nicht NH₂ ist;
R2 C_6-40-Alkyl, C_6-40-Alkenyl oder C_6-40-Alkinyl ist; und
M 0 oder 1 ist.

In einer spezifischeren Ausführungsform hat das kationische Lipid eine Struktur, die ausgewählt ist aus:
In einer anderen Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur:
oder ein Salz davon, worin
R' abwesend, Wasserstoff oder Alkyl ist;
in Bezug auf R¹ und R²,

(i) R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl oder Heterocyclus sind;
(ii) R¹ und R² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gegebenenfalls substituierten heterocyclischen Ring bilden; oder
(iii) einer der Reste R¹ und R² ein gegebenenfalls substituiertes/r Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkylalkyl- oder Heterocyclus ist und der andere einen 4-10-gliedrigen heterocyclischen Ring oder Heteroaryl mit (a) dem benachbarten Stickstoffatom und (b) der zum Stickstoffatom benachbarten (R)_a-Gruppe bildet;

³

⁴

³

⁴

₂

³

⁴

⁵

¹

²

⁵

³

⁴

³

⁴

¹

²

³

⁴

⁵

¹

²

⁵

^S

⁵

₂

³

⁴

³

⁴

³

⁴

³

⁴

In einer spezifischeren Ausführungsform ist das kationische Lipid ausgewählt aus den folgenden Verbindungen:

und Salze davon (z. B. pharmazeutisch annehmbare Salze davon),
worin
m, n, o und p jeweils einzeln 1-25 sind, mit der Maßgabe, daß:

(i) in Struktur (II), (IV), (VI) und (VII) m und p beide 4 oder größer sind;
(ii) in Struktur (VIII), (X), (XII), (XIV), (XVI), (XVIII), (XXI) und (XXIII) m 4 oder größer ist; und
(iii) in Struktur (VIII), (IX), (XII) und (XIII) p 8 oder größer ist (z. B. 12 oder 14 oder größer).

In einer weiteren, spezifischeren Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur von:
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur:
oder ein Salz oder Isomer davon, worin:

R₁ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_5-30-Alkyl, C_5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R² und R³ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C_1-14-Alkyl, C_2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R² und R³ zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R⁴ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem C_3-6-Carbocyclus, -(CH₂)_nQ, -(CH₂)_nCHQR, -CHQR, -CQ(R)₂ und unsubstituiertem C_1-6-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, Heterocyclus, -OR, -O(CH₂)_nN(R)₂, -C(O)OR, -OC(O)R, -CX₃, -CX₂H, -CXH₂, -CN, -N(R)₂, -C(O)N(R)₂, -N(R)C(O)R, -N(R)S(O)₂R, -N(R)C(O)N(R)₂, -N(R)C(S)N(R)₂, -N(R)R₈, -O(CH₂)_nOR, -N(R)C(=NR₉)N(R)₂, -N(R)C(=CHR₉)N(R)₂, -OC(O)N(R)₂, -N(R)C(O)OR, -N(OR)C(O)R, -N(OR)S(O)₂R, -N(OR)C(O)OR, -N(OR)C(O)N(R)₂, -N(OR)C(S)N(R)₂, -N(OR)C(=NR₉)N(R)₂, -N(OR)C(=CHR₉)N(R)₂, -C(=NR₉)N(R)₂, -C(=NR₉)R, -C(O)N(R)OR und -C(R)N(R)₂C(O)OR, und jedes n unabhängig voneinander aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
jedes R⁵ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-3-Alkyl, C_2-3-Alkenyl und H;
jedes R₆ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-3-Alkyl, C_2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(O)O-, -OC(O)-, -C(O)N(R')-, -N(R')C(O)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(O)(OR')O-, -S(O)₂-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe;
R₇ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-3-Alkyl, C_2-3-Alkenyl und H;
R₈ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
Rg ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO₂, C_1-6-Alkyl, -OR, -S(O)₂R, -S(O)₂N(R)₂, C_2-6-Alkenyl, C_3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-3-Alkyl, C_2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-18-Alkyl, C_2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_3-14-Alkyl und C_3-14-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-12-Alkyl und C_2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C_3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und
m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.

In einer weiteren Ausführungsform ist das kationische Lipid ausgewählt aus den Verbindungen:

und
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Struktur:
oder ein Salz davon, worin
R' abwesend, Wasserstoff oder C₁-C₄-Alkyl ist;
in Bezug auf R₁ und R₂,

(i) R₁ und R₂ sind jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkylalkyl, Heterocyclus oder R¹⁰;
(ii) R¹ und R² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gegebenenfalls substituierten heterocyclischen Ring bilden; oder
(iii) einer der Reste R¹ und R² ein gegebenenfalls substituiertes/r Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl oder Heterocyclus ist und der andere einen 4-10-gliedrigen heterocyclischen Ring oder Heteroaryl mit (a) dem benachbarten Stickstoffatom und (b) der dem Stickstoffatom benachbarten (R)_a-Gruppe bildet;

³

⁴

³

⁴

₂

¹⁰

⁴

⁵

₁

₄

¹

²

⁵

₂

³

⁴

³

⁴

¹¹

₂

₈

^z

₁

₈

¹

²

₁

₅

₂

₅

¹

²

₈

₁₄

₈

₁₄

¹

²

¹

²

¹

²

In einer weiteren Ausführungsform ist das kationische Lipid ausgewählt aus den Verbindungen:
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur einer der folgenden Verbindungen und ihrer Salze:
In einer weiteren Ausführungsform hat das kationische Lipid eine Struktur aus einer der folgenden Verbindungen und deren Salzen:
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur einer der folgenden Verbindungen und ihrer Salze:
Weitere repräsentative kationische Lipide sind unter anderem:
In einer anderen Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Struktur:
oder ein Salz davon, worin
R' abwesend, Wasserstoff oder C₁-C₄-Alkyl ist;
in Bezug auf R¹ und R²,
R' abwesend, Wasserstoff oder Alkyl ist;
in Bezug auf R¹ und R²,

(i) R¹ und R² sind jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes/r Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Heterocyclus oder R¹⁰;
(ii) R¹ und R² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gegebenenfalls substituierten heterocyclischen Ring bilden; oder
(iii) einer der Reste R¹ und R² ein gegebenenfalls substituiertes/r Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl oder Heterocyclus ist und der andere einen 4-10-gliedrigen heterocyclischen Ring oder Heteroaryl mit (a) dem benachbarten Stickstoffatom und (b) der dem Stickstoffatom benachbarten (R)_a-Gruppe bildet;

³

⁴

³

⁴

₂

¹⁰

⁴

⁵

⁶

⁷

_c

⁶

⁷

₂

¹

²

¹

²

₃

₁₀

₃

₁₀

₁

₆

(iii)
worin jedes von R⁸ und R⁹ ein C₂-C₈-Alkyl ist.

In einer weiteren Ausführungsform wird das kationische Lipid aus den Verbindungen ausgewählt:
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die Struktur der Formel I:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, worin:

eines von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, NR^aC(=O)NR^a , -OC(=O)NR^a- oder -NR^aC(=O)O- ist, und das andere von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NRa-, ,NR^aC(=O)NR^a , -OC(=O)NR^a- oder-NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung ist;
R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R^1a und R^1b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^1a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^1b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bildet;
R^2a und R^2b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^2a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^2b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bildet;
R^3a und R^3b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^3a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^3b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bildet;
R^4a und R^4b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^4a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^4b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bildet;
R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander Methyl oder Cycloalkyl sind;
R⁷ bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder R⁸ und R⁹ bilden zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring mit einem Stickstoffatom;
a und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 24 sind;
b und c jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 24 sind;
e 1 oder 2 ist; und
x 0, 1 oder 2 ist.

In einigen Ausführungsformen der Formel (I) sind L¹ und L² unabhängig voneinander -O(C=O)- oder -(C=O)O-.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (I) ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a oder R^4a ein C₁-C₁₂-Alkylrest, oder mindestens einer der Reste L¹ oder L² ist -O(C=O)- oder - (C=O)O-. In anderen Ausführungsformen sind R^1a und R^1b nicht Isopropyl, wenn a 6 ist, oder n-Butyl, wenn a 8 ist.
In noch weiteren Ausführungsformen der Formel (I) ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a oder R^4a ein C₁-C₁₂-Alkylrest, oder mindestens einer der Reste L¹ oder L² ist -O(C=O)- oder -(C=O)O-; und
R^1a und R^1b sind nicht Isopropyl, wenn a 6 ist, oder n-Butyl, wenn a 8 ist.
In anderen Ausführungsformen der Formel (I) sind R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes C₁-C₁₂-Alkyl; oder R⁸ und R⁹ bilden zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring mit einem Stickstoffatom;
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (I) kann einer der Reste L¹ oder L² -O(C=O)- oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sein. L¹ und L² können jeweils -O(C=O)- oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sein.
In einigen Ausführungsformen der Formel (I) ist eines von L¹ oder L² -O(C=O)-. In anderen Ausführungsformen sind L¹ und L² beide -O(C=O)-.
In einigen Ausführungsformen der Formel (I) ist eines von L¹ oder L² -(C=O)O-. In anderen Ausführungsformen sind L¹ und L² beide -(C=O)O-.
In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (I) ist eines von L¹ oder L² eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. In anderen Ausführungsformen sind sowohl L¹ als auch L² eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
In noch anderen Ausführungsformen der Formel (I) ist eines von L¹ oder L² -O(C=O)- und das andere von L¹ oder L² -(C=O)O-. In weiteren Ausführungsformen ist eines von L¹ oder L² -O(C=O)- und das andere von L¹ oder L² ist eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. In noch mehr Ausführungsformen ist einer der Reste L¹ oder L² -(C=O)O- und der andere der Reste L¹ oder L² ist eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
Es versteht sich, dass der Begriff „Kohlenstoff-Kohlenstoff“-Doppelbindung, wie er in der gesamten Beschreibung verwendet wird, sich auf eine der folgenden Strukturen bezieht:
wobei R^a und R^b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H oder ein Substituent sind. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen R^a und R^b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H, C₁-C₁₂-Alkyl oder Cycloalkyl, zum Beispiel H oder C₁-C₁₂-Alkyl.
In anderen Ausführungsformen haben die Lipidverbindungen der Formel (I) die folgende Formel (la):
In anderen Ausführungsformen haben die Lipidverbindungen der Formel (I) die folgende Formel (Ib):
In noch anderen Ausführungsformen haben die Lipidverbindungen der Formel (I) die folgende Formel (Ic):
In bestimmten Ausführungsformen der Lipidverbindung der Formel (I) sind a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12 oder eine ganze Zahl von 4 bis 12. In anderen Ausführungsformen sind a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 8 bis 12 oder 5 bis 9. In einigen bestimmten Ausführungsformen ist a 0. In einigen Ausführungsformen ist a 1. In anderen Ausführungsformen ist a 2. In weiteren Ausführungsformen ist a 3. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 4. In einigen Ausführungsformen ist a 5. In weiteren Ausführungsformen ist a 6. In weiteren Ausführungsformen ist a 7. In weiteren Ausführungsformen ist a 8. In einigen Ausführungsformen ist a 9. In weiteren Ausführungsformen ist a gleich 10. In weiteren Ausführungsformen ist a 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 12. In einigen Ausführungsformen ist a 13. In anderen Ausführungsformen ist a 14. In weiteren Ausführungsformen ist a 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 16.
In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (I) ist b 1. In anderen Ausführungsformen ist b 2. In weiteren Ausführungsformen ist b 3. In weiteren Ausführungsformen ist b 4. In einigen Ausführungsformen ist b 5. In weiteren Ausführungsformen ist b 6. In weiteren Ausführungsformen ist b 7. In weiteren Ausführungsformen ist b 8. In einigen Ausführungsformen ist b 9. In weiteren Ausführungsformen ist b 10. In weiteren Ausführungsformen ist b 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist b 12. In einigen Ausführungsformen ist b 13. In anderen Ausführungsformen ist b 14. In weiteren Ausführungsformen ist b 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist b 16.
In einigen weiteren Ausführungsformen der Formel (I) ist c 1. In anderen Ausführungsformen ist c 2. In weiteren Ausführungsformen ist c 3. In weiteren Ausführungsformen ist c 4. In einigen Ausführungsformen ist c 5. In weiteren Ausführungsformen ist c 6. In weiteren Ausführungsformen ist c 7. In weiteren Ausführungsformen ist c 8. In einigen Ausführungsformen ist c 9. In weiteren Ausführungsformen ist c 10. In weiteren Ausführungsformen ist c 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist c 12. In einigen Ausführungsformen ist c 13. In anderen Ausführungsformen ist c 14. In weiteren Ausführungsformen ist c 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist c 16.
In einigen bestimmten anderen Ausführungsformen der Formel (I) ist d 0. In einigen Ausführungsformen ist d 1. In anderen Ausführungsformen ist d 2. In weiteren Ausführungsformen ist d 3. In weiteren Ausführungsformen ist d 4. In einigen Ausführungsformen ist d 5. In weiteren Ausführungsformen ist d 6. In weiteren Ausführungsformen ist d 7. In weiteren Ausführungsformen ist d 8. In einigen Ausführungsformen ist d 9. In weiteren Ausführungsformen ist d 10. In weiteren Ausführungsformen ist d 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist d 12. In einigen Ausführungsformen ist d 13. In anderen Ausführungsformen ist d 14. In weiteren Ausführungsformen ist d 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist d 16.
In einigen anderen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (I) sind a und d gleich. In einigen anderen Ausführungsformen sind b und c gleich. In einigen anderen spezifischen Ausführungsformen sind a und d gleich und b und c gleich.
Die Summe von a und b und die Summe von c und d in Formel (I) sind Faktoren, die variiert werden können, um ein Lipid der Formel (I) mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. In einer Ausführungsform werden a und b so gewählt, dass ihre Summe eine ganze Zahl im Bereich von 14 bis 24 ist. In anderen Ausführungsformen werden c und d so gewählt, dass ihre Summe eine ganze Zahl zwischen 14 und 24 ist. In weiteren Ausführungsformen sind die Summe von a und b und die Summe von c und d gleich. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen die Summe von a und b und die Summe von c und d beide dieselbe ganze Zahl, die zwischen 14 und 24 liegen kann. In noch mehr Ausführungsformen sind a, b, c und d so gewählt, dass die Summe von a und b und die Summe von c und d 12 oder mehr beträgt.
In einigen Ausführungsformen der Formel (I) ist e 1. In anderen Ausführungsformen ist e 2.
Die Substituenten an R^1a, R^2a, R^3a und R^4a der Formel (I) sind nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen sind R^1a, R^2a, R^3a und R^4a bei jedem Auftreten H. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₁₂-Alkyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₈-Alkyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₆-Alkyl. In einigen der vorgenannten Ausführungsformen ist das C₁-C₈-Alkyl Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (I) sind R^1a, R^1b, R^4a und R^4b bei jedem Auftreten C₁-C₁₂-Alkyl.
In weiteren Ausführungsformen der Formel (I) ist mindestens einer der Reste R^1b, R^2b, R^3b und R^4b H oder R^1b, R^2b, R^3b und R^4b sind bei jedem Auftreten H.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (I) wird R^1b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zu einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zusammengenommen. In anderen Ausführungsformen wird R^4b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
Die Substituenten an R⁵ und R⁶ der Formel (I) sind in den vorgenannten Ausführungsformen nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen ist einer oder beide von R⁵ oder R⁶ Methyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen sind einer oder beide der Reste R⁵ oder R⁶ Cycloalkyl, beispielsweise Cyclohexyl. In diesen Ausführungsformen kann das Cycloalkyl substituiert oder unsubstituiert sein. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist das Cycloalkyl mit C₁-C₁₂-Alkyl, z. B. tert-Butyl, substituiert.
Die Substituenten an R⁷ sind in den vorstehenden Ausführungsformen der Formel I nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen ist mindestens ein R⁷ H. In einigen anderen Ausführungsformen ist R⁷ bei jedem Auftreten H. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist R⁷ C₁-C₁₂-Alkyl.
In bestimmten anderen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (I) ist einer der Reste R⁸ oder R⁹ Methyl. In anderen Ausführungsformen sind sowohl R⁸ als auch R⁹ Methyl.
In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (I) bilden R⁸ und R⁹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring.
In einigen Ausführungsformen bilden R⁸ und R⁹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-gliedrigen heterocyclischen Ring, zum Beispiel einen Pyrrolidinylring.

In verschiedenen Ausführungsformen hat das Lipid der Formel (I) eine der in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellten Strukturen. Tabelle 1: Repräsentative Lipide der Formel (I)

Nr.	Struktur	pKa
I-1		-
I-2		5,64
I-3		7,15
I-4		6,43
I-5		6,28
I-6		6,12
I-7		-
I-8		-
I-9		-
I-10		-
I-11		6,36
I-12		-
I-13		6,51
I-14		-
I-15		6,30
I-16		6,63
I-17		-
I-18		-
I-19		6,72
I-20		6,44
I-21		6,28
I-22		6,53
I-23		6,24
I-24		6,28
I-25		6,20
I-26		6,89
I-27		6,30
I-28		6,20
I-29		6,22
I-30		-
I-31		6,33
I-32		6,47
I-33		6,27
I-34		-
I-35		6,21
I-36		-
I-37		-
I-38		6,24
I-39		5,82
I-40		6,38
I-41		5,91

In einigen Ausführungsformen hat das kationische Lipid eine Struktur der Formel II:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, worin:

eines von L¹ oder L² ist -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, NR^aC(=O)NR^a, -OC(=O)NR^a- oder-NR^aC(=O)O- ist, und das andere von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, ,NR^aC(=O)NR^a , -OC(=O)NR^a- oder-NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung ist;
G¹ C₁-C₂-Alkylen, -(C=O)-, -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NR^aC(=O)- oder eine direkte Bindung ist;
G² -C(=O)-,-(C=O)O-,-C(=O)S-, C(=O)NR^a oder eine direkte Bindung ist;
G³ C₁-C₆-Alkylen ist;
R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R^1a und R^1b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^1a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R^2a und R^2b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^2a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R^3a und R^3b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a): H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^3a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen wird, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R^4a und R^4b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^4a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander H oder Methyl sind;
R⁷ C₄-C₂₀-Alkyl ist;
R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder R⁸ und R⁹ bilden zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring;
a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 24 sind; und x 0, 1 oder 2 ist.

In einigen Ausführungsformen der Formel (II) sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)-, -(C=O)O- oder eine direkte Bindung. In anderen Ausführungsformen sind G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander -(C=O)- oder eine direkte Bindung. In einigen anderen Ausführungsformen sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)-, -(C=O)O- oder eine direkte Bindung; und G¹ und G² sind jeweils unabhängig voneinander -(C=O)- oder eine direkte Bindung.
In einigen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (II) sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -NR^a-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)O-, -NR^aS(O)_xNR^a-, -NR^aS(O)_x- oder -S(O)_xNR^a-.
In anderen der vorgenannten Ausführungsformen der Formel (II) hat die Lipidverbindung eine der folgenden Formeln (IIA) oder (IIB)
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) hat die Lipidverbindung die Formel (IIA). In anderen Ausführungsformen hat die Lipidverbindung die Formel (IIB).
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (II) ist einer der Reste L¹ oder L² -O(C=O)-. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen L¹ und L² jeweils -O(C=O)-. In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (II) ist einer der Reste L¹ oder L² -(C=O)O-. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen L¹ und L² -(C=O)O-.
In verschiedenen Ausführungsformen der Formel (II) ist einer der Reste L¹ oder L² eine direkte Bindung. Wie hierin verwendet, bedeutet eine „direkte Bindung“, dass die Gruppe (z. B. L¹ oder L²) nicht vorhanden ist. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen jedes von L¹ und L² eine direkte Bindung.
In anderen Ausführungsformen der Formel (II) ist R^1a bei mindestens einem Auftreten von R^1a und R^1b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In noch anderen Ausführungsformen der Formel (II) ist R^4a bei mindestens einem Auftreten von R^4a und R^4b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In weiteren Ausführungsformen der Formel (II) ist R^2a bei mindestens einem Auftreten von R^2a und R^2b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In anderen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (II) ist R^3a bei mindestens einem Auftreten von R^3a und R^3b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In verschiedenen anderen Ausführungsformen der Formel (II) hat die Lipidverbindung eine der folgenden Formeln (IIC) oder (IID):

oder
worin e, f, g und h jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 12 sind.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) hat die Lipidverbindung die Formel (IIC). In anderen Ausführungsformen hat die Lipidverbindung die Formel (IID).
In verschiedenen Ausführungsformen der Formeln (IIC) oder (IID) sind e, f, g und h jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 4 bis 10.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (II) sind a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12 oder eine ganze Zahl von 4 bis 12. In anderen Ausführungsformen sind a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 8 bis 12 oder 5 bis 9. In einigen bestimmten Ausführungsformen ist a 0. In einigen Ausführungsformen ist a 1. In anderen Ausführungsformen ist a 2. In weiteren Ausführungsformen ist a 3. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 4. In einigen Ausführungsformen ist a 5. In weiteren Ausführungsformen ist a 6. In weiteren Ausführungsformen ist a 7. In weiteren Ausführungsformen ist a 8. In einigen Ausführungsformen ist a 9. In weiteren Ausführungsformen ist a 10. In weiteren Ausführungsformen ist a 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 12. In einigen Ausführungsformen ist a 13. In anderen Ausführungsformen ist a 14. In weiteren Ausführungsformen ist a 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 16.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) ist b 1. In anderen Ausführungsformen ist b 2. In weiteren Ausführungsformen ist b 3. In weiteren Ausführungsformen ist b 4. In einigen Ausführungsformen ist b 5. In weiteren Ausführungsformen ist b 6. In weiteren Ausführungsformen ist b 7. In weiteren Ausführungsformen ist b 8. In einigen Ausführungsformen ist b 9. In weiteren Ausführungsformen ist b 10. In weiteren Ausführungsformen ist b 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist b 12. In einigen Ausführungsformen ist b 13. In anderen Ausführungsformen ist b 14. In weiteren Ausführungsformen ist b 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist b 16.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) ist c 1. In anderen Ausführungsformen ist c 2. In weiteren Ausführungsformen ist c 3. In weiteren Ausführungsformen ist c 4. In einigen Ausführungsformen ist c 5. In weiteren Ausführungsformen ist c 6. In weiteren Ausführungsformen ist c 7. In weiteren Ausführungsformen ist c 8. In einigen Ausführungsformen ist c 9. In weiteren Ausführungsformen ist c 10. In weiteren Ausführungsformen ist c 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist c 12. In einigen Ausführungsformen ist c 13. In anderen Ausführungsformen ist c 14. In weiteren Ausführungsformen ist c 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist c 16.
In einigen bestimmten Ausführungsformen der Formel (II) ist d 0. In einigen Ausführungsformen ist d 1. In anderen Ausführungsformen ist d 2. In weiteren Ausführungsformen ist d 3. In noch weiteren Ausführungsformen ist d 4. In einigen Ausführungsformen ist d 5. In weiteren Ausführungsformen ist d 6. In weiteren Ausführungsformen ist d 7. In noch weiteren Ausführungsformen ist d 8. In einigen Ausführungsformen ist d 9. In weiteren Ausführungsformen ist d 10. In weiteren Ausführungsformen ist d 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist d 12. In einigen Ausführungsformen ist d 13. In anderen Ausführungsformen ist d 14. In weiteren Ausführungsformen ist d 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist d 16.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) ist e 1. In anderen Ausführungsformen ist e 2. In weiteren Ausführungsformen ist e 3. In weiteren Ausführungsformen ist e 4. In einigen Ausführungsformen ist e 5. In weiteren Ausführungsformen ist e 6. In weiteren Ausführungsformen ist e 7. In weiteren Ausführungsformen ist e 8. In einigen Ausführungsformen ist e 9. In weiteren Ausführungsformen ist e 10. In weiteren Ausführungsformen ist e 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist e 12.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) ist f 1. In anderen Ausführungsformen ist f 2. In weiteren Ausführungsformen ist f 3. In weiteren Ausführungsformen ist f 4. In einigen Ausführungsformen ist f 5. In weiteren Ausführungsformen ist f 6. In weiteren Ausführungsformen ist f 7. In weiteren Ausführungsformen ist f 8. In einigen Ausführungsformen ist f 9. In weiteren Ausführungsformen ist f 10. In weiteren Ausführungsformen ist f 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist f 12.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) ist g 1. In anderen Ausführungsformen ist g 2. In weiteren Ausführungsformen ist g 3. In weiteren Ausführungsformen ist g h 4. In einigen Ausführungsformen ist g 5. In weiteren Ausführungsformen ist g 6. In weiteren Ausführungsformen ist g 7. In weiteren Ausführungsformen ist g 8. In einigen Ausführungsformen ist g 9. In weiteren Ausführungsformen ist g 10. In weiteren Ausführungsformen ist g 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist g 12.
In einigen Ausführungsformen der Formel (II) ist h 1. In anderen Ausführungsformen ist e 2. In weiteren Ausführungsformen ist h 3. In weiteren Ausführungsformen ist h 4. In einigen Ausführungsformen ist e 5. In weiteren Ausführungsformen ist h 6. In weiteren Ausführungsformen ist h 7. In weiteren Ausführungsformen ist h 8. In einigen Ausführungsformen ist h 9. In weiteren Ausführungsformen ist h 10. In weiteren Ausführungsformen ist h 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist h 12.
In einigen anderen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (II) sind a und d gleich. In einigen anderen Ausführungsformen sind b und c gleich. In einigen anderen spezifischen Ausführungsformen sind a und d gleich und sind b und c gleich.
Die Summe von a und b und die Summe von c und d der Formel (II) sind Faktoren, die variiert werden können, um ein Lipid mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. In einer Ausführungsform werden a und b so gewählt, dass ihre Summe eine ganze Zahl im Bereich von 14 bis 24 ist. In anderen Ausführungsformen werden c und d so gewählt, dass ihre Summe eine ganze Zahl zwischen 14 und 24 ist. In weiteren Ausführungsformen sind die Summe von a und b und die Summe von c und d gleich. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen die Summe von a und b und die Summe von c und d beide die gleiche ganze Zahl, die zwischen 14 und 24 liegen kann. In noch mehr Ausführungsformen sind a, b, c und d so gewählt, dass die Summe von a und b und die Summe von c und d 12 oder mehr beträgt.
Die Substituenten an R^1a, R^2a, R^3a und R^4a der Formel (II) sind nicht besonders eingeschränkt. In einigen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a H. In bestimmten Ausführungsformen sind R^1a, R^2a, R^3a und R^4a bei jedem Auftreten H. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₁₂-Alkyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₈-Alkyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₆-Alkyl. In einigen der vorgenannten Ausführungsformen ist das C₁-C₈-Alkyl Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (II) sind R^1a, R^1b, R^4a und R^4b bei jedem Auftreten C₁-C₁₂-Alkyl.
In weiteren Ausführungsformen der Formel (II) ist mindestens einer der Reste R^1b, R^2b, R^3b und R^4b H oder R^1b, R^2b, R^3b und R^4b sind bei jedem Auftreten H.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (II) wird R^1b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden. In anderen Ausführungsformen wird R^4b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
Die Substituenten an R⁵ und R⁶ der Formel (II) sind in den vorgenannten Ausführungsformen nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen ist einer der Reste R⁵ oder R⁶ Methyl. In anderen Ausführungsformen ist jeder der Reste R⁵ oder R⁶ Methyl.
Die Substituenten an R⁷ der Formel (II) sind in den vorgenannten Ausführungsformen nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen ist R⁷ C₆-C₁₆-Alkyl. In einigen anderen Ausführungsformen ist R⁷ C₆-C₉-Alkyl. In einigen dieser Ausführungsformen ist R⁷ substituiert mit -(C=O)OR^b, -O(C=O)R^b, -C(=O)R^b, -OR^b, -S(O)_xR^b, -S-SR^b, -C(=O)SR^b, -SC(=O)R^b, -NR^aR^b, -NR^aC(=O)R^b, -C(=O)NR^aR^b, -NR^aC(=O)NR^aR^b, -OC(=O)NR^aR^b, -NR^aC(=O)OR^b, -NR^aS(O)_xNR^aR^b, -NR^aS(O)_xR^b oder -S(O)_xNR^aR^b, wobei: R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R^b C₁-C₁₅-Alkyl ist; und x 0, 1 oder 2 ist. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R⁷ mit -(C=O)OR^b oder -O(C=O)R^b substituiert.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (II) ist R^b ein verzweigtes C₁-C₁₆-Alkyl. Zum Beispiel hat R^b in einigen Ausführungsformen eine der folgenden Strukturen

oder
In bestimmten anderen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (II) ist einer der Reste R⁸ oder R⁹ Methyl. In anderen Ausführungsformen sind sowohl R⁸ als auch R⁹ Methyl.
In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (II) bilden R⁸ und R⁹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring. In einigen vorangehenden Ausführungsformen bilden R⁸ und R⁹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-gliedrigen heterocyclischen Ring, beispielsweise einen Pyrrolidinylring. In einigen anderen Ausführungsformen bilden R⁸ und R⁹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 6-gliedrigen heterocyclischen Ring, z. B. einen Piperazinylring.

In noch anderen Ausführungsformen der vorstehenden Lipide der Formel (II) ist G³ ein C₂-C₄-Alkylen, zum Beispiel ein C₃-Alkylen. In verschiedenen Ausführungsformen hat die Lipidverbindung eine der in der folgenden Tabelle 2 dargestellten Strukturen Tabelle 2: Repräsentative Lipide der Formel (II)

Nr.	Struktur	pKa
II-1		5,64
II-2		-
II-3		-
II-4		-
II-5		6,27
II-6		6,14
II-7		5,93
II-8		5,35
II-9		6,27
II-10		6,16
II-11		6,13
II-12		6,21
II-13		6,22
II-14		6,33
II-15		6,32
II-16		6,37
II-17		6,27
II-18		-
II-19		-
II-20		-
II-21		-
II-22		-
II-23		-
II-24		6,14
II-25		-
II-26		-
II-27		-
II-28		-
II-29		-
II-30		-
II-31		-
II-32		-
II-33		-
II-34		-
II-35		5,97
II-36		6,13
II-37		5,61
II-38		6,45
II-39		6,45
II-40		6,57
II-41		-
II-42		-
II-43		-
II-44		-
II-45		-
II-46		-

In einigen anderen Ausführungsformen hat das kationische Lipid eine Struktur der Formel (III):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, worin:

eines von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder -NRaC(=O)O- ist, und das andere von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, ,NR^aC(=O)NR^a , -OC(=O)NR^a- oder-NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung ist;
G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes C₁-C₁₂-Alkylen oder C₁-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₁-C₂₄-Alkenylen, C₃-C₈-Cycloalkylen, C₃-C₈-Cycloalkenylen ist;
R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander C6-C24-Alkyl oder C6-C24-Alkenyl sind;
R³ H, OR⁵, CN, -C(=O)OR⁴, -OC(=O)R⁴ oder-NR⁵C(=O)R⁴ ist;
R⁴ C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R⁵ H oder C₁-C₆-Alkyl ist; und
x 0, 1 oder 2 ist.

In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) hat das Lipid eine der folgenden Formeln (IIIA) oder (IIIB):
worin:

A ein 3- bis 8-gliedriger Cycloalkyl- oder Cycloalkylenring ist;
R⁶ bei jedem Auftreten unabhängig H, OH oder C₁-C₂₄-Alkyl ist;
n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 15 ist.

In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) hat das Lipid die Formel (IIIA), und in anderen Ausführungsformen hat das Lipid die Formel (IIIB).
In anderen Ausführungsformen der Formel (III) hat das Lipid eine der folgenden Formeln (IIIC) oder (IIID):
worin y und z jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 1 bis 12 sind.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (III) ist eines von L¹ oder L² -O(C=O)-. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen L¹ und L² jeweils -O(C=O)-. In einigen verschiedenen Ausführungsformen einer der vorgenannten Formen sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander-(C=O)O- oder-O(C=O)-. In einigen Ausführungsformen sind L¹ und L² zum Beispiel jeweils -(C=O)O-.
In einigen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (III) hat das Lipid eine der folgenden Formeln (IIIE) oder (IIIF):
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) hat das Lipid eine der folgenden Formeln (IIIG), (IIIH), (IIII) oder (IIIJ):
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 12, zum Beispiel von 2 bis 8 oder von 2 bis 4. In einigen Ausführungsformen ist n zum Beispiel 3, 4, 5 oder 6. In einigen Ausführungsformen ist n 3. In einigen Ausführungsformen ist n 4. In einigen Ausführungsformen ist n 5. In einigen Ausführungsformen ist n 6.
In einigen anderen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) sind y und z jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 10. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen y und z jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 4 bis 9 oder von 4 bis 6.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) ist R⁶ H. In anderen der vorangehenden Ausführungsformen ist R⁶ C₁-C₂₄-Alkyl. In anderen Ausführungsformen ist R⁶ OH.
In einigen Ausführungsformen der Formel (III) ist G³ unsubstituiert. In anderen Ausführungsformen ist G³ substituiert. In verschiedenen anderen Ausführungsformen ist G³ ein lineares C₁-C₂₄-Alkylen oder ein lineares C₁-C₂₄-Alkenylen.
In einigen anderen vorstehenden Ausführungsformen der Formel (III) ist R¹ oder R², oder beide, C₆-C₂₄-Alkenyl. Zum Beispiel haben in einigen Ausführungsformen R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander die folgende Struktur:
worin:

R^7a und R^7b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; und
a eine ganze Zahl von 2 bis 12 ist,
wobei R^7a, R^7b und a jeweils so ausgewählt sind, dass R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander 6 bis 20 Kohlenstoffatome umfassen. In einigen Ausführungsformen ist a zum Beispiel eine ganze Zahl im Bereich von 5 bis 9 oder von 8 bis 12.

In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (III) ist mindestens ein Auftreten von R^7a H. In einigen Ausführungsformen ist R^7a zum Beispiel bei jedem Auftreten H. In anderen Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens ein Auftreten von R^7b C₁-C₈-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist C₁-C₈-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen der Formel (III) hat R₁ oder R² oder beide eine der folgenden Strukturen:
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (III) ist R³ OH, CN, -C(=O)OR⁴, -OC(=O)R⁴ oder-NHC(=O)R⁴. In einigen Ausführungsformen ist R⁴ Methyl oder Ethyl.

In verschiedenen Ausführungsformen hat ein kationisches Lipid eine der in der nachstehenden Tabelle 3 dargestellten Strukturen. Tabelle 3: Repräsentative Verbindungen der Formel (III)

Nr.	Struktur	pKa
III-1		5,89
III-2		6,05
III-3		6,09
III-4		5,60
III-5		5,59
III-6		5,42
III-7		6,11
III-8		5,84
III-9		-
III-10		-
III-11		-
III-12		-
III-13		-
III-14		-
III-15		6,14
III-16		6,31
III-17		6,28
III-18		-
III-19		-
III-20		6,36
III-21		-
III-22		6,10
III-23		5,98
III-24		-
III-25		6,22
III-26		5,84
III-27		5,77
III-28		-
III-29		-
III-30		6,09
III-31		-
III-32		-
III-33		-
III-34		-
III-35		-
III-36		-
III-37		-
III-38		-
III-39		-
III-40		-
III-41		-
III-42		-
III-43		-
III-44		-
III-45		-
III-46		-
III-47		-
III-48		-
III-49		-

In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid eine Struktur der Formel (IV):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, worin:

eines von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- ist, und das andere von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- oder eine direkte Bindung ist;
L bei jedem Auftreten ~O(C=O)- ist, wobei ~ eine kovalente Bindung zu X darstellt; X CR^a ist;
Z Alkyl, Cycloalkyl oder eine monovalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist; oder Z Alkylen, Cycloalkylen oder eine polyvalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n größer als 1 ist;
R^a bei jedem Auftreten unabhängig H, C₁-C₁₂-Alkyl, C₁-C₁₂-Hydroxylalkyl, C₁-C₁₂-Aminoalkyl, C₁-C₁₂-Alkylaminylalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxyalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxycarbonyl, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxy, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxyalkyl oder C₁-C₁₂-Alkylcarbonyl ist;
R bei jedem Auftreten unabhängig entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; oder (b) R bildet zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung;
R¹ und R² bei jedem Auftreten jeweils die folgende Struktur aufweisen:
a¹ und a² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 3 bis 12;
b¹ und b² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander 0 oder 1;
c¹ und c² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 10;
d¹ und d² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 10;
y ist bei jedem Auftreten unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 2; und
n ist eine ganze Zahl von 1 bis 6,

In einigen Ausführungsformen der Formel (IV) sind G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)- oder -(C=O)O-.
In anderen Ausführungsformen der Formel (IV) ist X CH.
In verschiedenen Ausführungsformen der Formel (IV) ist die Summe von a¹ + b¹ + c¹ oder die Summe von a² + b² + c² eine ganze Zahl von 12 bis 26.
In noch anderen Ausführungsformen der Formel (IV) sind a¹ und a² unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 3 bis 10. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen a¹ und a² unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 4 bis 9.
In verschiedenen Ausführungsformen der Formel (IV) sind b¹ und b² 0. In anderen Ausführungsformen sind b¹ und b² 1.
In weiteren Ausführungsformen der Formel (IV) sind c¹, c², d¹ und d² unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 6 bis 8.
In anderen Ausführungsformen der Formel (IV) sind c¹ und c² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 6 bis 10, und d¹ und d² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 6 bis 10.
In anderen Ausführungsformen der Formel (IV) sind c¹ und c² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 9, und d¹ und d² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 9.
In weiteren Ausführungsformen der Formel (IV) ist Z Alkyl, Cycloalkyl oder eine einwertige Einheit, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist. In anderen Ausführungsformen ist Z Alkyl.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorstehenden Formel (IV) ist R bei jedem Auftreten unabhängig entweder: (a) H oder Methyl; oder (b) R bildet zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. In bestimmten Ausführungsformen ist jedes R H. In anderen Ausführungsformen ist mindestens ein R zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In anderen Ausführungsformen der Verbindung der Formel (IV) haben R¹ und R² unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen:
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (IV) hat die Verbindung eine der folgenden Strukturen:

oder
In noch anderen Ausführungsformen hat das kationische Lipid die Struktur der Formel (V):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, worin:

eines von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- ist, und das andere von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, C(=O)S-, -SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- oder eine direkte Bindung ist;
L bei jedem Auftreten ~O(C=O)- ist, wobei ~ eine kovalente Bindung zu X darstellt;
X CR^a ist;
Z Alkyl, Cycloalkyl oder eine monovalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist; oder Z Alkylen, Cycloalkylen oder eine polyvalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n größer als 1 ist;
R^a bei jedem Auftreten unabhängig H, C₁-C₁₂-Alkyl, C₁-C₁₂-Hydroxylalkyl, C₁-C₁₂-Aminoalkyl, C₁-C₁₂-Alkylaminylalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxyalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxycarbonyl, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxy, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxyalkyl oder C₁-C₁₂-Alkylcarbonyl ist;
R bei jedem Auftreten unabhängig entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; oder (b) R bildet zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung;
R¹ und R² bei jedem Auftreten jeweils die folgende Struktur aufweisen:
R' ist bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl;
a¹ und a² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 3 bis 12;
b¹ und b² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander 0 oder 1;
c¹ und c² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12;
d¹ und d² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12;
y ist bei jedem Auftreten unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 2; und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 6,
wobei a¹, a², c¹, c², d¹ und d² so ausgewählt sind, dass die Summe von a¹+c¹+d¹ eine ganze Zahl von 18 bis 30 ist und die Summe von a²+c²+d² eine ganze Zahl von 18 bis 30 ist, und wobei jedes Alkyl, Alkylen, Hydroxylalkyl, Aminoalkyl, Alkylaminylalkyl, Alkoxyalkyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy, Alkylcarbonyloxyalkyl und Alkylcarbonyl gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist.

In bestimmten Ausführungsformen der Formel (V) sind G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)- oder -(C=O)O-.
In anderen Ausführungsformen der Formel (V) ist X CH.
In einigen Ausführungsformen der Formel (V) ist die Summe von a¹+c¹+d¹ eine ganze Zahl von 20 bis 30, und die Summe von a²+c²+d² ist eine ganze Zahl von 18 bis 30. In anderen Ausführungsformen ist die Summe von a¹+c¹+d¹ eine ganze Zahl von 20 bis 30 und die Summe von a²+c²+d² ist eine ganze Zahl von 20 bis 30. In weiteren Ausführungsformen der Formel (V) ist die Summe von a¹ + b¹ + c¹ oder die Summe von a² + b² + c² eine ganze Zahl von 12 bis 26. In anderen Ausführungsformen sind a¹, a², c¹, c², d¹ und d² so gewählt, dass die Summe von a¹+c¹+d¹ eine ganze Zahl von 18 bis 28 ist und die Summe von a²+c²+d² eine ganze Zahl von 18 bis 28 ist.
In noch anderen Ausführungsformen der Formel (V) sind a¹ und a² unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 3 bis 10, zum Beispiel eine ganze Zahl von 4 bis 9.
In noch anderen Ausführungsformen der Formel (V) sind b¹ und b² 0. In anderen Ausführungsformen sind b¹ und b² 1.
In bestimmten anderen Ausführungsformen der Formel (V) sind c¹, c², d¹ und d² unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 6 bis 8.
In verschiedenen anderen Ausführungsformen der Formel (V) ist Z Alkyl oder ein einwertiger Rest, der mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist; oder Z ist Alkylen oder ein mehrwertiger Rest, der mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n größer als 1 ist.
In weiteren Ausführungsformen der Formel (V) ist Z Alkyl, Cycloalkyl oder ein einwertiger Rest, der mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist; in anderen Ausführungsformen ist Z Alkyl.
In anderen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (V) ist R bei jedem Auftreten unabhängig entweder: (a) H oder Methyl; oder (b) R bildet zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammen mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. In anderen Ausführungsformen wird mindestens ein R zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In weiteren Ausführungsformen ist jedes R' H.
In bestimmten Ausführungsformen der Formel (V) ist die Summe von a¹+c¹+d¹ eine ganze Zahl von 20 bis 25, und die Summe von a²+c²+d² ist eine ganze Zahl von 20 bis 25.
In anderen Ausführungsformen der Formel (V) haben R¹ und R² unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen:

oder
In weiteren Ausführungsformen der Formel (V) hat die Verbindung eine der folgenden Strukturen:

oder
In jeder der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) ist n 1. In anderen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) ist n größer als 1.
In mehreren der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) ist Z ein ein- oder mehrwertiger Rest, der mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst. In einigen Ausführungsformen ist Z eine monovalente Einheit, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst. In anderen Ausführungsformen ist Z ein mehrwertiger Rest, der mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst.
In mehreren der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) ist die polare funktionelle Gruppe eine funktionelle Hydroxyl-, Alkoxy-, Ester-, Cyano-, Amid-, Amino-, Alkylaminyl-, Heterocyclyl- oder Heteroarylgruppe.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) ist Z Hydroxyl, Hydroxylalkyl, Alkoxyalkyl, Amino, Aminoalkyl, Alkylaminyl, Alkylaminylalkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl.
In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) hat Z die folgende Struktur:
worin:

R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander H oder C₁-C₆-Alkyl sind;
R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander H oder C₁-C₆-Alkyl sind oder R⁷ und R⁸ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 3-7-gliedrigen heterocyclischen Ring bilden; und
x eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist.

In noch anderen Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) hat Z die folgende Struktur:
worin:

In einigen anderen Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) ist Z Hydroxylalkyl, Cyanoalkyl oder ein mit einer oder mehreren Ester- oder Amidgruppen substituiertes Alkyl.
Zum Beispiel hat Z in jeder der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) eine der folgenden Strukturen:
In anderen Ausführungsformen der Formel (IV) oder (V) hat Z-L eine der folgenden Strukturen:
In anderen Ausführungsformen hat Z-L eine der folgenden Strukturen:
In wieder anderen Ausführungsformen ist X CH und Z-L hat eine der folgenden Strukturen:
In verschiedenen Ausführungsformen weist ein kationisches Lipid eine der in der nachstehenden Tabelle 4 dargestellten Strukturen auf. Tabelle 4: Repräsentative Verbindungen der Formel (IV) oder (V)

Nr. Struktur

IV-1

IV-2

IV-3
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (VI):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, worin:

L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung sind;
G¹ C₁-C₂-Alkylen, -(C=O)- , -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NR^aC(=O)- oder eine direkte Bindung ist;
G² -C(=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)S-, -C(=O)NR^a- oder eine direkte Bindung ist;
G³ C₁-C₆-Alkylen ist;
R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R^1a und R^1b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^1a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zu einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zusammengenommen;
R^2a und R^2b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^2a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R^3a und R^3b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a): H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^3a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R^4a und R^4b sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl; oder (b) R^4a ist H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden;
R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander H oder Methyl sind;
R⁷ H oder C₁-C₂₀-Alkyl ist;
R⁸ OH, -N(R⁹)(C=O)R¹⁰, -(C=O)NR⁹R¹⁰, -NR⁹R¹⁰, -(C=O)OR¹¹ oder -O(C=O)R¹¹ ist, mit der Maßgabe, dass G³ C4-C6-Alkylen ist, wenn R⁸ -NR⁹R¹⁰ ist,
R⁹ und R¹⁰ jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind;
R¹¹ Aralkyl ist;
a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 24 sind; und x 0, 1 oder 2 ist,
wobei jedes Alkyl, Alkylen und Aralkyl gegebenenfalls substituiert ist.

In einigen Ausführungsformen sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)-, -(C=O)O- oder eine direkte Bindung. In anderen Ausführungsformen sind G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander -(C=O)- oder eine direkte Bindung. In einigen verschiedenen Ausführungsformen sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)-, -(C=O)O- oder eine direkte Bindung; und G¹ und G² sind jeweils unabhängig voneinander -(C=O)- oder eine direkte Bindung.
In einigen verschiedenen Ausführungsformen sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -C(=O)-, -O-, -S(O)x-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -NR^a-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)O-, -NR^aS(O)_xNR^a-, -NR^aS(O)_x- oder -S(O)_xNR^a-.
In anderen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (VIA) oder (VIB):
In einigen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (VIA). In anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (VIB).
In jeder der vorangehenden Ausführungsformen ist einer der Reste L¹ oder L² -O(C=O)-. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen L¹ und L² jeweils -O(C=O)-.
In einigen verschiedenen Ausführungsformen einer der vorstehenden Ausführungen ist einer der Reste L¹ oder L² (C=O)O . Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen jedes von L¹ und L² (C=O)O.
In verschiedenen Ausführungsformen ist einer der Reste L¹ oder L² eine direkte Bindung. Wie hier verwendet, bedeutet eine „direkte Bindung“, dass die Gruppe (z. B. L¹ oder L²) nicht vorhanden ist. In einigen Ausführungsformen ist zum Beispiel jedes von L¹ und L² eine direkte Bindung.
In anderen Ausführungsformen des Vorstehenden ist R^1a bei mindestens einem Auftreten von R^1a und R^1b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In noch anderen Ausführungsformen ist R^4a bei mindestens einem Auftreten von R^4a und R^4b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In weiteren Ausführungsformen ist R^2a bei mindestens einem Auftreten von R^2a und R^2b H oder C₁-C₁₂-Alkyl und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
In anderen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden ist R^3a bei mindestens einem Auftreten von R^3a und R^3b H oder C₁-C₁₂-Alkyl, und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
Unter einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung ist eine der folgenden Strukturen zu verstehen:
wobei R^c und R^d bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H oder ein Substituent sind. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen R^c und R^d bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H, C₁-C₁₂-Alkyl oder Cycloalkyl, zum Beispiel H oder C₁-C₁₂-Alkyl.
In verschiedenen anderen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (VIC) oder (VID):
oder
worin e, f, g und h jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 12 sind.
In einigen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (VIC). In anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (VID).
In verschiedenen Ausführungsformen der Verbindungen der Formeln (VIC) oder (VID) sind e, f, g und h jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 4 bis 10.
In anderen verschiedenen Ausführungsformen hat
oder beide, unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen:

oder
In bestimmten Ausführungsformen des Vorstehenden sind a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12 oder eine ganze Zahl von 4 bis 12. In anderen Ausführungsformen sind a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 8 bis 12 oder 5 bis 9. In einigen bestimmten Ausführungsformen ist a 0. In einigen Ausführungsformen ist a 1. In anderen Ausführungsformen ist a 2. In weiteren Ausführungsformen ist a 3. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 4. In einigen Ausführungsformen ist a 5. In weiteren Ausführungsformen ist a 6. In weiteren Ausführungsformen ist a 7. In weiteren Ausführungsformen ist a 8. In einigen Ausführungsformen ist a 9. In weiteren Ausführungsformen ist a 10. In weiteren Ausführungsformen ist a 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 12. In einigen Ausführungsformen ist a 13. In anderen Ausführungsformen ist a 14. In weiteren Ausführungsformen ist a 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist a 16.
In einigen Ausführungsformen ist b 1. In anderen Ausführungsformen ist b 2. In weiteren Ausführungsformen ist b 3. In weiteren Ausführungsformen ist b 4. In einigen Ausführungsformen ist b 5. In weiteren Ausführungsformen ist b 6. In weiteren Ausführungsformen ist b 7. In weiteren Ausführungsformen ist b 8. In einigen Ausführungsformen ist b 9. In weiteren Ausführungsformen ist b 10. In weiteren Ausführungsformen ist b 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist b 12. In einigen Ausführungsformen ist b 13. In anderen Ausführungsformen ist b 14. In weiteren Ausführungsformen ist b 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist b 16.
In einigen Ausführungsformen ist c 1. In anderen Ausführungsformen ist c 2. In weiteren Ausführungsformen ist c 3. In weiteren Ausführungsformen ist c 4. In einigen Ausführungsformen ist c 5. In weiteren Ausführungsformen ist c 6. In weiteren Ausführungsformen ist c 7. In weiteren Ausführungsformen ist c 8. In einigen Ausführungsformen ist c 9. In weiteren Ausführungsformen ist c 10. In weiteren Ausführungsformen ist c g 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist c 12. In einigen Ausführungsformen ist c 13. In anderen Ausführungsformen ist c 14. In weiteren Ausführungsformen ist c 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist c 16.
In einigen bestimmten Ausführungsformen ist d 0. In einigen Ausführungsformen ist d 1. In anderen Ausführungsformen ist d 2. In weiteren Ausführungsformen ist d 3. In weiteren Ausführungsformen ist d 4. In einigen Ausführungsformen ist d 5. In weiteren Ausführungsformen ist d 6. In weiteren Ausführungsformen ist d 7. In weiteren Ausführungsformen ist d 8. In einigen Ausführungsformen ist d 9. In weiteren Ausführungsformen ist d 10. In weiteren Ausführungsformen ist d 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist d 12. In einigen Ausführungsformen ist d 13. In anderen Ausführungsformen ist d 14. In weiteren Ausführungsformen ist d 15. In wieder anderen Ausführungsformen ist d 16.
In einigen Ausführungsformen ist e 1. In anderen Ausführungsformen ist e 2. In weiteren Ausführungsformen ist e 3. In weiteren Ausführungsformen ist e 4. In einigen Ausführungsformen ist e 5. In weiteren Ausführungsformen ist e 6. In weiteren Ausführungsformen ist e 7. In weiteren Ausführungsformen ist e 8. In einigen Ausführungsformen ist e 9. In weiteren Ausführungsformen ist e 10. In weiteren Ausführungsformen ist e 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist e 12.
In einigen Ausführungsformen ist f 1. In anderen Ausführungsformen ist f 2. In weiteren Ausführungsformen ist f 3. In weiteren Ausführungsformen ist f 4. In einigen Ausführungsformen ist f 5. In weiteren Ausführungsformen ist f 6. In weiteren Ausführungsformen ist f 7. In weiteren Ausführungsformen ist f 8. In einigen Ausführungsformen ist f 9. In weiteren Ausführungsformen ist f 10. In weiteren Ausführungsformen ist f 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist f 12.
In einigen Ausführungsformen ist g 1. In anderen Ausführungsformen ist g 2. In weiteren Ausführungsformen ist g 3. In weiteren Ausführungsformen ist g 4. In einigen Ausführungsformen ist g 5. In weiteren Ausführungsformen ist g 6. In weiteren Ausführungsformen ist g 7. In weiteren Ausführungsformen ist g 8. In einigen Ausführungsformen ist g 9. In weiteren Ausführungsformen ist g 10. In weiteren Ausführungsformen ist g 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist g 12.
In einigen Ausführungsformen ist h 1. In anderen Ausführungsformen ist e 2. In weiteren Ausführungsformen ist h 3. In wieder anderen Ausführungsformen ist h gleich 4. In einigen Ausführungsformen ist e 5. In anderen Ausführungsformen ist h 6. In weiteren Ausführungsformen ist h 7. In wieder anderen Ausführungsformen ist h 8. In einigen Ausführungsformen ist h 9. In weiteren Ausführungsformen ist h 10. In weiteren Ausführungsformen ist h 11. In wieder anderen Ausführungsformen ist h 12.
In einigen anderen Ausführungsformen sind a und d identisch. In einigen anderen Ausführungsformen sind b und c gleich. In einigen anderen spezifischen Ausführungsformen sind a und d gleich und b und c gleich.
Die Summe von a und b und die Summe von c und d sind Faktoren, die variiert werden können, um ein Lipid mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. In einer Ausführungsform werden a und b so gewählt, dass ihre Summe eine ganze Zahl im Bereich von 14 bis 24 ist. In anderen Ausführungsformen werden c und d so gewählt, dass ihre Summe eine ganze Zahl zwischen 14 und 24 ist. In weiteren Ausführungsformen sind die Summe von a und b und die Summe von c und d gleich. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen die Summe von a und b und die Summe von c und d beide dieselbe ganze Zahl, die zwischen 14 und 24 liegen kann. In noch mehr Ausführungsformen sind a, b, c und d so gewählt, dass die Summe von a und b und die Summe von c und d 12 oder mehr beträgt.
Die Substituenten an R^1a, R^2a, R^3a und R^4a sind nicht besonders begrenzt. In einigen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a H. In bestimmten Ausführungsformen sind R^1a, R^2a, R^3a und R^4a bei jedem Auftreten H. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₁₂-Alkyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₈-Alkyl. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R^1a, R^2a, R^3a und R^4a ein C₁-C₆-Alkyl. In einigen der vorstehenden Ausführungsformen ist das C₁-C₈-Alkyl Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In bestimmten Ausführungsformen des Vorstehenden sind R^1a, R^1b, R^4a und R^4b bei jedem Auftreten C₁-C₁₂-Alkyl.
In weiteren Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens einer der Reste R^1b, R^2b, R^3b und R^4b H oder R^1b, R²b, R^3b und R^4b sind bei jedem Auftreten H.
In bestimmten Ausführungsformen des Vorstehenden wird R^1b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden. In anderen Ausführungsformen des Vorstehenden wird R^4b zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden.
Die Substituenten an R⁵ und R⁶ sind in den vorgenannten Ausführungsformen nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen ist einer der Reste R⁵ oder R⁶ Methyl. In anderen Ausführungsformen ist jeder der Reste R⁵ oder R⁶ eine Methylgruppe.
Die Substituenten an R⁷ sind in den vorstehenden Ausführungsformen nicht besonders begrenzt. In bestimmten Ausführungsformen ist R⁷ C₆-C₁₆-Alkyl. In einigen anderen Ausführungsformen ist R⁷ C₆-C₉-Alkyl. In einigen dieser Ausführungsformen ist R⁷ substituiert mit -(C=O)OR^b, -O(C=O)R^b, -C(=O)R^b, -OR^b, -S(O)_xR^b, -S-SR^b, -C(=O)SR^b, -SC(=O)R^b, -NR^aR^b, -NR^aC(=O)R^b, -C(=O)NR^aR^b, -NR^aC(=O)NR^aR^b, -OC(=O)NR^aR^b, -NR^aC(=O)OR^b, -NR^aS(O)_xNR^aR^b, -NR^aS(O)_xR^b oder -S(O)_xNR^aR^b, wobei: R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R^b C₁-C₁₅-Alkyl ist; und x 0, 1 oder 2 ist. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R⁷ mit -(C=O)OR^b oder -O(C=O)R^b substituiert.
In verschiedenen der vorgenannten Ausführungsformen ist R^b ein verzweigtes C₃-C₁₅-Alkyl. Zum Beispiel hat R^b in einigen Ausführungsformen eine der folgenden Strukturen

oder
In bestimmten Ausführungsformen ist R⁸ OH.
In anderen Ausführungsformen ist R⁸ -N(R⁹)(C=O)R¹⁰. In einigen anderen Ausführungsformen ist R⁸ -(C=O)NR⁹R¹⁰. In noch mehr Ausführungsformen ist R⁸ -NR⁹R¹⁰. In einigen der vorstehenden Ausführungsformen sind R⁹ und R¹⁰ jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₈-Alkyl, zum Beispiel H oder C₁-C₃-Alkyl. In spezifischeren dieser Ausführungsformen ist das C₁-C₈-Alkyl oder C₁-C₃-Alkyl unsubstituiert oder mit Hydroxyl substituiert. In anderen dieser Ausführungsformen sind R⁹ und R¹⁰ jeweils Methyl.
In noch mehr Ausführungsformen ist R⁸ -(C=O)OR¹¹. In einigen dieser Ausführungsformen ist R¹¹ Benzyl.
In noch spezifischeren Ausführungsformen hat R⁸ eine der folgenden Strukturen:
In noch anderen Ausführungsformen der vorstehenden Verbindungen ist G³ C₂-C₅-Alkylen, beispielsweise C₂-C₄-Alkylen, C₃-Alkylen oder C₄-Alkylen. In einigen dieser Ausführungsformen ist R⁸ OH. In anderen Ausführungsformen ist G² nicht vorhanden und R⁷ ist C₁-C₂-Alkylen, wie z. B. Methyl.

In verschiedenen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 5 dargestellten Strukturen. Tabelle 5: Repräsentative Verbindungen der Formel (VI)

Nr.	Struktur
VI-1
VI-2
VI-3
VI-4
VI-5
VI-6
VI-7
VI-8
VI-9
VI-10
VI-11
VI-12
VI-13
VI-14
VI-15
VI-16
VI-17
VI-18
VI-19
VI-20
VI-21
VI-22
VI-23
VI-24
VI-25
VI-26
VI-27
VI-28
VI-29
VI-30
VI-31
VI-32
VI-33
VI-34
VI-35
VI-36
VI-37

In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (VII):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, worin:

X und X' jeweils unabhängig voneinander N oder CR sind;
Y und Y' sind jeweils unabhängig voneinander abwesend, -O(C=O)-, -(C=O)O- oder NR, mit der Maßgabe, dass:
1. a) Y abwesend ist, wenn X N ist;
2. b) Y' abwesend ist, wenn X' N ist;
3. c) Y ist -O(C=O)-, -(C=O)O- oder NR, wenn X CR ist; und
4. d) Y' ist -O(C=O)-, -(C=O)O- oder NR, wenn X' CR ist,
L¹ und L¹' sind jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_zR', -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^C oder -NR^aC(=O)OR¹;
L² und L²' sind jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_zR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R²;
G¹, G^1', G⁷ und G^2' jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C2-C24-Heteroalkylen oder C2-C24-Heteroalkenylen ist;
R^a, R^b, R^d und R^e bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H, C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R^c und R^f bei jedem Auftreten unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R¹ und R² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C₆-C₂₄-Alkenyl sind;
z 0, 1 oder 2 ist, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Heteroalkylen und Heteroalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.

In anderen verschiedenen Ausführungsformen der Formel (VII):

X und X' sind jeweils unabhängig voneinander N oder CR;
Y und Y' sind jeweils unabhängig voneinander abwesend oder NR, mit der Maßgabe, dass:
1. a) Y abwesend ist, wenn X N ist;
2. b) Y' abwesend ist, wenn X' N ist;
3. c) Y ist NR, wenn X CR ist; und
4. d) Y' ist NR, wenn X' CR ist,
L¹ und L¹' jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_zR', -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^C oder-NR^aC(=O)OR' sind;
L⁷ und L^2' jeweils unabhängig voneinander-O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_zR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² sind;
G¹, G^r, G⁷ und G^2' jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C2-C24-Alkylenoxid oder C2-C24-Alkenylenoxid ist;
R^a, R^b, R^d und R^e bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H, C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R^c und R^f bei jedem Auftreten unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R¹ und R² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C₆-C₂₄-Alkenyl sind;
z 0, 1 oder 2 ist, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Alkylenoxid und Alkenylenoxid unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.

In einigen Ausführungsformen ist G³ ein C₂-C₂₄-Alkylenoxid oder C₂-C₂₄-Alkenylenoxid. In bestimmten Ausführungsformen ist G³ unsubstituiert. In anderen Ausführungsformen ist G³ substituiert, zum Beispiel mit Hydroxyl substituiert. In spezielleren Ausführungsformen ist G³ C₂-C₁₂-Alkylenoxid, z. B. in einigen Ausführungsformen ist G³ C₃-C₇-Alkylenoxid oder in anderen Ausführungsformen ist G³ C₃-C₁₂-Alkylenoxid.
In anderen Ausführungsformen ist G³ C₂-C₂₄-Alkylenaminyl oder C₂-C₂₄-Alkenylenaminyl, z. B. C₆-C₁₂-Alkylenaminyl. In einigen dieser Ausführungsformen ist G³ unsubstituiert. In anderen dieser Ausführungsformen ist G³ mit C₁-C₆-Alkyl substituiert.
In einigen Ausführungsformen sind X und X' jeweils N, und Y und Y' sind jeweils abwesend. In anderen Ausführungsformen sind X und X' jeweils CR, und Y und Y' sind jeweils NR. In einigen dieser Ausführungsformen ist R H.
In bestimmten Ausführungsformen sind X und X' jeweils CR, und Y und Y' sind jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)- oder -(C=O)O-.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (VIIA), (VIIB), (VIIC), (VIID), (VIIE), (VIIF), (VIIG) oder (VIIH):

worin R^d bei jedem Auftreten unabhängig H oder gegebenenfalls substituiertes C₁-C₆-Alkyl ist. Zum Beispiel ist R^d in einigen Ausführungsformen H. In anderen Ausführungsformen ist R^d C₁-C₆-Alkyl, wie Methyl. In anderen Ausführungsformen ist R^d substituiertes C₁-C₆-Alkyl, wie C₁-C₆-Alkyl, das mit -O(C=O)R, -(C=O)OR, -NRC(=O)R oder -C(=O)N(R)₂ substituiert ist, wobei R bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen sind L¹ und L^1' jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹ oder -C(=O)NR^bR^c, und L² und L^2' sind jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R², -(C=O)OR² oder -C(=O)NR^eR^f. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen L¹ und L^1' jeweils -(C=O)OR', und L² und L^2' sind jeweils -(C=O)OR². In anderen Ausführungsformen sind L¹ und L^1' jeweils -(C=O)OR¹, und L² und L^2' sind jeweils -C(=O)NR^eR^f. In anderen Ausführungsformen sind L¹ und L^1' jeweils -C(=O)NR^bR^c, und L⁷ und L^2' sind jeweils -C(=O)NR^eR^f.
In einigen Ausführungsformen des Vorstehenden sind G¹, G^1', G² und G^2' jeweils unabhängig voneinander C₂-C₈-Alkylen, zum Beispiel C₄-C₈-Alkylen.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen sind R¹ oder R² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl. Zum Beispiel haben in einigen Ausführungsformen R¹ und R² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander die folgende Struktur:
worin:

In einigen der vorgenannten Ausführungsformen ist mindestens ein Auftreten von R^7a H. In einigen Ausführungsformen ist R^7a beispielsweise bei jedem Auftreten H. In anderen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens ein Auftreten von R^7b C₁-C₈-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist C₁-C₈-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen haben R¹ oder R² oder beide bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen:
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen sind R^b, R^c, R^e und R^f, sofern vorhanden, jeweils unabhängig voneinander C₃-C₁₂-Alkyl. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen R^b, R^c, R^e und R^f, wenn vorhanden, n-Hexyl und in anderen Ausführungs-formen sind R^b, R^c, R^e und R^f, wenn vorhanden, n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 6 dargestellten Strukturen auf. Tabelle 6: Repräsentative Verbindungen der Formel (VII)

Nr. Struktur

VII-1

VII-2

VII-3

VII-4

VII-5

VII-6

VII-7

VII-8

VII-9

VII-10

VII-11
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (VIII):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, worin:

X N ist und Y abwesend ist; oder X CR ist und Y NR ist;
L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O) OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^C oder-NR^aC(=O)OR¹ ist;
L² -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² ist;
L³ -O(C=O)R³ oder -(C=O)OR³ ist;
G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C₁-C²⁴-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₁-C₂₄-Heteroalkylen oder C₂-C₂₄-Heteroalkenylen ist;
R^a, R^b, R^d und R^e jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₁-C₁₂-Alkenyl sind;
R^c und R^f jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind; jedes R unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R¹, R⁷ und R³ sind jeweils unabhängig voneinander C₁-C₂₄-Alkyl oder C₂-C₂₄-Alkenyl; und x 0, 1 oder 2 ist, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Heteroalkylen und Heteroalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.

In weiteren Ausführungsformen der Formel (VIII):

X ist N und Y ist abwesend; oder X ist CR und Y ist NR;
L¹ ist -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)^R1, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^C oder-NR^aC(=O)OR¹; L² ist -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R²;
L³ ist -O(C=O)R³ oder -(C=O)OR³;
G¹ und G² sind jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen;
G³ ist C₁-C²⁴-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₁-C₂₄-Heteroalkylen oder C₂-C²⁴-Heteroalkenylen, wenn X CR ist und Y NR ist; und G³ ist C₁-C₂₄-Heteroalkylen oder C₂-C₂₄-Heteroalkenylen, wenn X N ist und Y nicht vorhanden ist;
R^a, R^b, R^d und R^e sind jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₁-C₁₂-Alkenyl;
R^c und R^f sind jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl;
jedes R ist unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl;
R¹, R⁷ und R³ sind jeweils unabhängig voneinander C₁-C₂₄-Alkyl oder C₂-C₂₄-Alkenyl; und x ist 0, 1 oder 2, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Heteroalkylen und Heteroalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.

In anderen Ausführungsformen der Formel (VIII):

X ist N und Y ist abwesend, oder X ist CR und Y ist NR;
L¹ ist -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^C oder -NR^aC(=O)OR¹;
L² ist -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R²;
L³ ist -O(C=O)R³ oder -(C=O)OR³;
G¹ und G² sind jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen;
G³ ist C₁-C²⁴-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₁-C₂₄-Heteroalkylen oder C₂-C₂₄-Heteroalkenylen;
R^a, R^b, R^d und R^e sind jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₁-C₁₂-Alkenyl;
R^c und R^f sind jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl;
jedes R ist unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl;
R¹, R⁷ und R³ sind jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C6-C24-Alkenyl; und
x ist 0, 1 oder 2, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Heteroalkylen und Heteroalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.

In bestimmten Ausführungsformen ist G³ unsubstituiert. In spezifischeren Ausführungsformen ist G³ C₂-C₁₂-Alkylen, z. B. in einigen Ausführungsformen ist G³ C₃-C₇-Alkylen oder in anderen Ausführungsformen ist G³ C₃-C₁₂-Alkylen. In einigen Ausführungsformen ist G³ C₂- oder C₃-Alkylen.
In anderen Ausführungsformen ist G³ ein C₁-C₁₂-Heteroalkylen, zum Beispiel ein C₁-C₁₂-Aminylalkylen.
In bestimmten Ausführungsformen ist X N und Y ist abwesend. In anderen Ausführungsformen ist X CR und Y ist NR, zum Beispiel ist in einigen dieser Ausführungsformen R H.
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (VIIIA), (VIIIB), (VIIIC) oder (VIIID):
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen ist L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹ oder -C(=O)NR^bR^C und L² ist -O(C=O)R², -(C=O)OR² oder -C(=O)NR^eR^f. In anderen spezifischen Ausführungsformen ist L¹ -(C=O)OR¹ und L² ist -(C=O)OR². In jeder der vorgenannten Ausführungsformen ist L³ -(C=O)OR³.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen sind G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen, z. B. C₄-C₁₀-Alkylen.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen sind R¹, R² und R³ jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl. Zum Beispiel haben in einigen Ausführungsformen R¹, R² und R³ jeweils unabhängig voneinander die folgende Struktur:
worin:

In einigen der vorgenannten Ausführungsformen ist mindestens ein Auftreten von R^7a H. In einigen Ausführungsformen ist R^7a beispielsweise bei jedem Auftreten H. In anderen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens ein Auftreten von R^7b C₁C₈-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist C₁-C₈-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen ist X CR, Y ist NR und R³ ist C₁-C₁₂-Alkyl, wie Ethyl, Propyl oder Butyl. In einigen dieser Ausführungsformen sind R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl.
In verschiedenen Ausführungsformen haben R¹, R² und R³ jeweils unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen:

oder
In bestimmten Ausführungsformen sind R¹ und R² und R³ jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl und R³ ist C₁-C₂₄-Alkyl oder C₂-C₂₄-Alkenyl.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen sind R^b, R^c, R^e und R^f jeweils unabhängig voneinander C₃-C₁₂-Alkyl. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen R^b, R^c, R^e und R^f n-Hexyl und in anderen Ausführungsformen sind R^b, R^c, R^e und R^f n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 7 dargestellten Strukturen. Tabelle 7: Repräsentative Verbindungen der Formel (VIII)

Nr. Struktur

VIII-1

VIII-2

VIII-3

VIII-4

VIII-5

VIII-6

VIII-7

VIII-8

VIII-9

VIII-10

VIII-11

VIII-12
In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (IX):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, worin:

L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR', -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^C, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^c oder -NR^aC(=O)OR¹ ist;
L² -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² ist;
G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₃-C₈-Cycloalkylen oder C₃-C₈-Cycloalkenylen ist;
R^a, R^b, R^d und R^e jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₁-C₁₂-Alkenyl sind;
R^c und R^f jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C6-C24-Alkenyl sind;
R³ N(R⁴)R⁵ ist;
R⁴ C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R⁵ substituiertes C₁-C₁₂-Alkyl ist; und
x 0, 1 oder 2 ist, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, Aryl und Aralkyl unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.

In bestimmten Ausführungsformen ist G³ unsubstituiert. In spezielleren Ausführungsformen ist G³ C₂-C₁₂-Alkylen, z. B. in einigen Ausführungsformen ist G³ C₃-C₇-Alkylen oder in anderen Ausführungsformen ist G³ C₃-C₁₂-Alkylen. In einigen Ausführungsformen ist G³ C₂- oder C₃-Alkylen.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung die folgende Formel (IXA):
worin y und z jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 2 bis 12, beispielsweise eine ganze Zahl von 2 bis 6, von 4 bis 10 oder beispielsweise 4 oder 5 sind. In bestimmten Ausführungsformen sind y und z jeweils gleich und ausgewählt aus 4, 5, 6, 7, 8 und 9.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen ist L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹ oder -C(=O)NR^bR^C, und L² ist -O(C=O)R², -(C=O)OR² oder -C(=O)NR^eR^f. In einigen Ausführungsformen sind L¹ und L² zum Beispiel -(C=O)OR¹ bzw. -(C=O)OR². In anderen Ausführungsformen ist L¹ -(C=O)OR¹ und L² -C(=O)NR^eR^f. In anderen Ausführungsformen ist L¹ -C(=O)NR^bR^C und L² -C(=O)NR^eR^f ist.
In anderen Ausführungsformen des Vorstehenden hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (IXB), (IXC), (IXD) oder (IXE):
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (IXB), in anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (IXC) und in wieder anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (IXD). In anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (IXE).
In einigen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (IXF), (IXG), (IXH) oder (IXJ):

worin y und z jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 2 bis 12 sind, beispielsweise eine ganze Zahl von 2 bis 6, beispielsweise 4.
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen sind y und z jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 10, 2 bis 8, 4 bis 10 oder 4 bis 7. In einigen Ausführungsformen ist y zum Beispiel 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12. In einigen Ausführungsformen ist z 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12. In einigen Ausführungsformen sind y und z gleich, während in anderen Ausführungsformen y und z unterschiedlich sind.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen ist R¹ oder R² oder beide ein verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl. Zum Beispiel haben in einigen Ausführungsformen R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander die folgende Struktur:
worin:

In einigen der vorgenannten Ausführungsformen ist mindestens ein Auftreten von R^7a H. In einigen Ausführungsformen ist R^7a beispielsweise bei jedem Auftreten H. In anderen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens ein Auftreten von R^7b C₁-C₈-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist C₁-C₈-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen hat R¹ oder R² oder beide eine der folgenden Strukturen:
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen sind R^b, R^c, R^e und R^f jeweils unabhängig voneinander C₃-C₁₂-Alkyl. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen R^b, R^c, R^e und R^f n-Hexyl und in anderen Ausführungsformen sind R^b, R^c, R^e und R^f n-Octyl.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist R⁴ substituiert oder unsubstituiert: Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl oder n-Nonyl. In einigen Ausführungsformen ist R⁴ zum Beispiel unsubstituiert. In anderen ist R⁴ mit einem oder mehreren Substituenten substituiert, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus -OR^g, -NR^gC(=O)R^h, -C(=O)NR^gR^h, -C(=O)R^h, -OC(=O)R^h, -C(=O)OR^h und -ORⁱOH, wobei:

R⁹ bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₆-Alkyl ist;
R^h bei jedem Auftreten unabhängig C₁-C₆-Alkyl ist; und
Rⁱ bei jedem Auftreten unabhängig C₁-C₆-Alkylen ist.

In anderen der vorgenannten Ausführungsformen ist R⁵ substituiert: Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl oder n-Nonyl. In einigen Ausführungsformen ist R⁵ substituiertes Ethyl oder substituiertes Propyl. In anderen Ausführungsformen ist R⁵ mit Hydroxyl substituiert. In noch mehr Ausführungsformen ist R⁵ mit einem oder mehreren Substituenten substituiert, die aus der Gruppe bestehend aus -OR^g, -NR^gC(=O)R^h, -C(=O)NR^gR^h, -C(=O)R^h, -OC(=O)R^h, -C(=O)OR^h und -ORⁱOH, wobei:

In anderen Ausführungsformen ist R⁴ unsubstituiertes Methyl, und R⁵ ist substituiert: Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl oder n-Nonyl. In einigen dieser Ausführungsformen ist R⁵ mit Hydroxyl substituiert.
In einigen anderen spezifischen Ausführungsformen hat R³ eine der folgenden Strukturen:

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 8 dargestellten Strukturen auf. Tabelle 8: Repräsentative Verbindungen der Formel (IX)

Nr.	Struktur
IX-1
IX-2
IX-3
IX-4
IX-5
IX-6
IX-7
IX-8
IX-9
IX-10
IX-11
IX-12
IX-13
IX-14
IX-15
IX-16
IX-17
IX-18

In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (X):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, worin:

G¹ -OH, -NR³R⁴, -(C=O)NR⁵ oder -NR³(C=O)R⁵ ist;
G² -CH₂- oder -(C=O)- ist;
R bei jedem Auftreten unabhängig H oder OH ist;
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁₂-C36-Alkyl sind;
R³ und R⁴ jeweils unabhängig voneinander H oder gerades oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁-C₆-Alkyl sind;
R⁵ geradkettiges oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁-C₆-Alkyl ist; und
n eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist.

In einigen Ausführungsformen sind R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁₂-C₃₀-Alkyl, C₁₂-C₂₀-Alkyl oder C₁₅-C₂₀-Alkyl. In einigen spezifischen Ausführungsformen sind R¹ und R² jeweils gesättigt. In bestimmten Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R¹ und R² ungesättigt.
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen haben R¹ und R² die folgende Struktur:
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung die folgende Formel (XA):
worin:

R⁶ und R⁷ bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H oder gerades oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁-C₁₄-Alkyl sind;
a und b jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 15 sind,
mit der Maßgabe, dass R⁶ und a und R² und b jeweils unabhängig voneinander so ausgewählt sind, dass R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁₂-C₃₆-Alkyl sind.

In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung die folgende Formel (XB):
worin:

R⁸, R⁹, R¹⁰ und R¹¹ jeweils unabhängig voneinander geradkettiges oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₄-C₁₂-Alkyl sind, mit der Maßgabe, dass R⁸ und R⁹ sowie R¹⁰ und R¹¹ jeweils unabhängig voneinander so ausgewählt sind, dass R¹ bzw. R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁₂-C₃₆-Alkyl sind. In einigen Ausführungsformen von (XB) sind R⁸, R⁹, R¹⁰ und R¹¹ jeweils unabhängig voneinander gerades oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₆-C₁₀-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen von (XB) ist mindestens einer der Reste R⁸, R⁹, R¹⁰ und R¹¹ ungesättigt.

In anderen bestimmten Ausführungsformen von (XB) ist jeder der Reste R⁸, R⁹, R¹⁰ und R¹¹ gesättigt.
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XA), und in anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XB).
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen ist G¹ -OH, und in einigen Ausführungsformen ist G¹ -NR³R⁴. In einigen Ausführungsformen ist G¹ zum Beispiel -NH₂, - NHCH₃ oder -N(CH₃)₂. In bestimmten Ausführungsformen ist G¹ -(C=O)NR⁵. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist G¹ -NR³(C=O)R⁵. In einigen Ausführungsformen ist G¹ beispielsweise -NH(C=O)CH₃ oder -NH(C=O)CH₂CH₂CH₃.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen ist G² -CH²-. In einigen anderen Ausführungsformen ist G² -(C=O)-.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 6, z. B. ist in einigen Ausführungsformen n 2, 3, 4, 5 oder 6. In einigen Ausführungsformen ist n 2. In einigen Ausführungsformen ist n 3. In einigen Ausführungsformen ist n 4.
In bestimmten der vorgenannten Ausführungsformen ist mindestens einer der Reste R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ unsubstituiert. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ jeweils unsubstituiert. In einigen Ausführungsformen ist R³ substituiert. In anderen Ausführungsformen ist R⁴ substituiert. In noch mehr Ausführungsformen ist R⁵ substituiert. In bestimmten spezifischen Ausführungsformen sind R³ und R⁴ jeweils substituiert. In einigen Ausführungsformen ist ein Substituent an R³, R⁴ oder R⁵ Hydroxyl. In bestimmten Ausführungsformen sind R³ und R⁴ jeweils mit Hydroxyl substituiert.
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen ist mindestens ein R OH. In anderen Ausführungsformen ist jedes R H.

In verschiedenen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 9 dargestellten Strukturen. Tabelle 9: Repräsentative Verbindungen der Formel (X)

Nr.	Struktur
X-1
X-2
X-3
X-4
X-5
X-6
X-7
X-8
X-9
X-10
X-11
X-12
X-13
X-14
X-15
X-16
X-17

In einer Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (XI):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, worin:

L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^C, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^c oder -NR^aC(=O)OR¹ ist;
L² -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)^R2, -C(=O)NR^eR^f, -NR^cC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² ist;
G^1a und G^2a jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₃-C₈-Cycloalkylen oder C₃-C₈-Cycloalkenylen ist;
R^a, R^b, R^d und R^e jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R^c und R^f jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C6-C24-Alkenyl sind;
R^3a -C(=O)N(R^4a)R^5a oder C(=O)OR⁶ ist;
R^4a C₁-C₁₂-Alkyl ist;
R^5a H oder C₁-C₈-Alkyl oder C₂-C₈-Alkenyl ist;
R⁶ H, Aryl oder Aralkyl ist; und
x 0, 1 oder 2 ist, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, Aryl und Aralkyl unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist.

In bestimmten Ausführungsformen der Formel (XI) ist G³ unsubstituiert. In spezielleren Ausführungsformen der Formel (XI) ist G³ ein C₃-C₁₂-Alkylen. In einigen Ausführungsformen der Formel (XI) ist G³ ein C₂- oder C₃-Alkylen.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XI) hat die Verbindung die folgende Struktur (IA):
worin y1 und z1 jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 2 bis 12, beispielsweise eine ganze Zahl von 2 bis 6, beispielsweise 4, sind.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (XI) ist L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹ oder -C(=O)NR^bR^C, und L² ist -O(C=O)R², -(C=O)OR² oder -C(=O)NR^eR^f. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen der Formel (XI) L¹ und L² -(C=O)OR¹ bzw. -(C=O)OR². In anderen Ausführungsformen der Formel (XI) ist L¹ -(C=O)OR¹ und L² ist -C(=O)NR^eR^f. In anderen Ausführungsformen der Formel (XI) ist L¹ -C(=O)NR^bR^C und L² ist -C(=O)NR^eR^f.
In anderen Ausführungsformen des Vorstehenden hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (IB), (IC), (ID) oder (IE):
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XIB), in anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XIC) und in wieder anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XID). In anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XIE).
In einigen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (XIF), (XIG), (XIH) oder (XIJ):

worin y1 und z1 jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 2 bis 12, beispielsweise eine ganze Zahl von 2 bis 6, beispielsweise 4, sind.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XI) sind y1 und z1 jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 10, 2 bis 8, von 4 bis 10 oder von 4 bis 7. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen der Formel (XI) y1 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12. In einigen Ausführungsformen der Formel (XI) ist z1 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12. In einigen Ausführungsformen der Formel (XI) sind y1 und z1 gleich, während in anderen Ausführungsformen der Formel (XI) y1 und z1 unterschiedlich sind.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XI) ist R¹ oder R² oder beide ein verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl. Zum Beispiel haben in einigen Ausführungsformen der Formel (XI) R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander die folgende Struktur:
worin:

In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (XI) ist mindestens ein Auftreten von R^7a H. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen der Formel (XI) R^7a bei jedem Auftreten H. In anderen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens ein Auftreten von R^7b C₁-C₈-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist C₁-C₈-Alkyl zum Beispiel Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen der Formel (XI) hat R¹ oder R², oder beide, eine der folgenden Strukturen
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (XI) sind R^b, R^c, R^e und R^f jeweils unabhängig voneinander C₃-C₁₂-Alkyl. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen der Formel (XI) R^b, R^c, R^e und R^f n-Hexyl und in anderen Ausführungsformen der Formel (XI) sind R^b, R^c, R^e und R^f n-Octyl.
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (XI) ist R^3a -C(=O)N(R^4a)R^5a. In spezifischeren Ausführungsformen der Formel (XI) ist R^4a Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl oder n-Nonyl. In bestimmten Ausführungsformen der Formel (XI) ist R^5a H, Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl. In einigen dieser Ausführungsformen der Formel (XI) ist R^4a und/oder R^5a gegebenenfalls mit einem Substituenten, z. B. Hydroxyl, substituiert.
In einigen Ausführungsformen der Formel (XI) ist R^3a -C(=O)OR⁶. In bestimmten Ausführungsformen der Formel (XI) ist R⁶ Benzyl und in anderen Ausführungsformen ist R⁶ H.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XI) sind R^4a, R^5a und R⁶ unabhängig voneinander gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten aus der Gruppe bestehend aus -OR^g, -NR^gC(=O)R^h, -C(=O)NR^gR^h, -C(=O)R^h, -OC(=O)Rh, -C(=O)OR^h und -ORⁱOH substituiert, wobei:

In bestimmten spezifischen Ausführungsformen der Formel (XI) hat R^3a eine der folgenden Strukturen:

In verschiedenen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 10 dargestellten Strukturen. Tabelle 10: Repräsentative Verbindungen der Formel (XI)

Nr.	Struktur
XI-1
XI-2
XI-3
XI-4
XI-5
XI-6
XI-7
XI-8
XI-9
XI-10
XI-11
XI-12
XI-13
XI-14
XI-15
XI-16
XI-17
XI-18
XI-19

In einer anderen Ausführungsform hat das kationische Lipid die folgende Formel (XII):
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, worin:

L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^C, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^c oder -NR^aC(=O)OR¹ ist;
L²-O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR°C(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung ist;
G^1b und G^2b jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind;
G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₃-C₈-Cycloalkylen, C₃-C₈-Cycloalkenylen ist;
R^a, R^b, R^d und R^e jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R^c und R^f jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind;
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C6-C24-Alkenyl sind;
R^3b -NR^4bC(=O)R^5b ist;
R^4b H, C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl ist;
R^5b C₂-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl ist, wenn R^4b H ist; oder R⁵ C₁-C₁₂-Alkyl oder C2-C12-Alkenyl ist, wenn R^4b C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl ist; und
x 0, 1 oder 2 ist, und
wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Cycloalkylen und Cycloalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist.

In bestimmten Ausführungsformen der Formel (XII) ist G³ unsubstituiert. In spezifischeren Ausführungsformen der Formel (XII) ist G³ ein C₁-C₁₂-Alkylen, zum Beispiel ist G³ ein C₃-C₅-Alkylen oder G³ ist ein C₃-C₁₂-Alkylen.
In einigen der vorgenannten Ausführungsformen hat das kationische Lipid die folgende Formel (XIIA):
oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, wobei y2 und z2 jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 1 bis 12 sind.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XIIA) sind L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R¹ oder -(C=O)OR¹.
In anderen Ausführungsformen des Vorstehenden hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (XIIB) oder (XIIC):
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XIIB), in anderen Ausführungsformen hat die Verbindung die Formel (XIIC).
In einigen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der folgenden Formeln (XIID) oder (XIIE):
worin y2 und z2 jeweils unabhängig voneinander ganze Zahlen im Bereich von 1 bis 12 sind.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XII) sind y2 und z2 jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 12, zum Beispiel von 2 bis 10, von 2 bis 8, von 4 bis 7 oder von 4 bis 10. In einigen Ausführungsformen der Struktur (II) ist y2 zum Beispiel 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12. In einigen Ausführungsformen der Formel (XII) ist z2 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12. In einigen Ausführungsformen der Formel (XII) sind y2 und z2 gleich, während in anderen Ausführungsformen der Formel (XII) y2 und z2 unterschiedlich sind.
In einigen der vorstehenden Ausführungsformen der Formel (XII) ist R¹ oder R² oder beide verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl. Zum Beispiel haben in einigen Ausführungsformen der Formel (XII) R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander die folgende Struktur:
worin:

In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (XII) ist mindestens ein Auftreten von R^7a H. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen der Formel (XII) R^7a bei jedem Auftreten H. In anderen verschiedenen Ausführungsformen des Vorstehenden ist mindestens ein Auftreten von R^7b C₁-C₈-Alkyl. In einigen Ausführungsformen der Formel (XII) ist C₁-C₈-Alkyl zum Beispiel Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl oder n-Octyl.
In verschiedenen Ausführungsformen der Formel (XII) hat R¹ oder R², oder beide, eine der folgenden Strukturen
In einigen der vorangehenden Ausführungsformen der Formel (XII) ist R^4b H, Methyl, Ethyl, Propyl oder Octyl. In einigen Ausführungsformen der Formel (XII) ist R^5b Methyl, Ethyl, Propyl, Heptyl oder Octyl, zum Beispiel n-Heptyl oder n-Octyl.
In bestimmten verwandten Ausführungsformen der Formel (XII) sind R^4b und R^5b unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiert mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -OR^g, -NR^gC(=O)R^h, -C(=O)NR^gR^h, -C(=O)R^h, -OC(=O)R^h, -C(=O)OR^h und -OR^hOH, wobei:

In bestimmten spezifischen Ausführungsformen der Formel (XII) hat R^3b eine der folgenden Strukturen:

In verschiedenen Ausführungsformen hat die Verbindung der Formel (XII) eine der in der nachstehenden Tabelle 11 dargestellten Strukturen. Tabelle 11: Repräsentative Verbindungen der Formel (XII)

Nr.	Struktur
XII-1
XII-2
XII-3
XII-4
XII-5
XII-6
XII-7
XII-8
XII-9
XII-10
XII-11
XII-12
XII-13
XII-14
XII-15
XII-16
XII-17
XII-18
XII-19
XII-20

In einer Ausführungsform haben die kationischen Lipide die folgende Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, wobei:

R¹ gegebenenfalls substituiertes C₁-C₂₄-Alkyl oder gegebenenfalls substituiertes C₂-C₂₄-Alkenyl ist;
R² und R³ jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes C₁-C₃₆-Alkyl sind;
R⁴ und R⁵ jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes C₁-C₆-Alkyl sind, oder R⁴ und R⁵ zusammen mit dem N, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclyl- oder Heteroarylrest bilden;
L¹, L² und L³ jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes C₁-C₁₈-Alkylen sind;
G¹ eine direkte Bindung, -(CH₂)_nO(C=O)-, -(CH₂)_n(C=O)O- oder -(C=O)- ist;
G² und G³ jeweils unabhängig voneinander -(C=O)O- oder -O(C=O)- sind; und
n eine ganze Zahl größer als 0 ist.

In einigen Ausführungsformen hat die Verbindung die folgende Struktur:
In einigen Ausführungsformen hat die Verbindung die folgende Struktur:
In einigen Ausführungsformen ist R¹ ein gegebenenfalls substituiertes C₆-C₁₈-Alkyl oder C₁₄-C₁₈-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R¹ C₈-Alkyl, C₉-Alkyl, C₁₀-Alkyl, C₁₂-Alkyl, C₁₄-Alkyl oder C₁₆-Alkyl. In einigen spezifischeren Ausführungsformen ist R¹ C₁₆-Alkenyl. In bestimmten spezifischeren Ausführungsformen ist R¹ unverzweigt. In einigen Ausführungsformen ist R¹ verzweigt. In bestimmten Ausführungsformen ist R¹ unsubstituiert.
In einigen Ausführungsformen ist G¹ eine direkte Bindung, -(CH₂)_nO(C=O)-, oder -(CH₂)_n(C=O)O-. In bestimmten Ausführungsformen ist G¹ eine direkte Bindung. In einigen spezifischeren Ausführungsformen ist G¹ -(CH₂)_n(C=O)O- und n ist größer als 1. In einigen Ausführungsformen ist n 1-20. In einigen Ausführungsformen ist n 1-10. In einigen Ausführungsformen ist n 5-11. In einigen Ausführungsformen ist n 6-10. In bestimmten, spezifischeren Ausführungsformen ist n 5, 6, 7, 8, 9 oder 10. In einigen Ausführungsformen ist n 5. In einigen Ausführungsformen ist n gleich 6. In einigen Ausführungsformen ist n 7. In einigen Ausführungsformen ist n 8. In einigen Ausführungsformen ist n 9. In einigen Ausführungsformen ist n 10.
In einigen Ausführungsformen ist L¹ ein C₁-C₆-Alkylen. In bestimmten Ausführungsformen ist L¹ C₂-Alkylen, C₃-Alkylen oder C₄-Alkylen. In einigen spezifischeren Ausführungsformen ist L¹ unverzweigt. In bestimmten spezifischeren Ausführungsformen ist L¹ unsubstituiert.
In einigen Ausführungsformen ist R² ein C₈-C₂₄-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R³ C₈-C₂₄-Alkyl. In einigen spezifischeren Ausführungsformen sind R² und R³ beide C₈-C₂₄-Alkyl. In einigen Ausführungsformen sind R² und R³ jeweils unabhängig voneinander C₁₁-Alkyl, C₁₂-Alkyl, C₁₃-Alkyl, C₁₄-Alkyl, C₁₅-Alkyl, C₁₆-Alkyl, C₁₈-Alkyl oder C₂₀-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R² verzweigt. In spezifischeren Ausführungsformen ist R³ verzweigt. In einigen spezifischeren Ausführungsformen haben R² und R³ jeweils unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen:
worin:

R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkyl sind.

In einigen Ausführungsformen weisen R² und R³ jeweils unabhängig voneinander eine der folgenden Strukturen auf:
In einigen Ausführungsformen sind L² und L³ jeweils unabhängig voneinander C₄-C₁₀-Alkylen. In bestimmten Ausführungsformen sind L² und L³ beide C₅-Alkylen. In einigen spezifischeren Ausführungsformen sind L² und L³ beide C₆-Alkylen. In bestimmten Ausführungsformen sind L² und L³ beide C₈-Alkylen. In einigen spezifischeren Ausführungsformen sind L² und L³ beide C₉-Alkylen. In einigen Ausführungsformen ist L² unverzweigt. In einigen Ausführungsformen ist L³ unverzweigt. In bestimmten Ausführungsformen ist L² unsubstituiert. In einigen Ausführungsformen ist L² unsubstituiert.
In einigen Ausführungsformen sind R⁴ und R⁵ jeweils unabhängig voneinander C₁-C₆-Alkyl. In spezielleren Ausführungsformen sind R⁴ und R⁵ beide Methyl. In bestimmten Ausführungsformen sind R⁴ und R⁵ beide Ethyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R⁴ Methyl und R⁵ ist n-Butyl. In einigen Ausführungsformen sind R⁴ und R⁵ beide n-Butyl. In verschiedenen Ausführungsformen ist R⁴ Methyl und R⁵ ist n-Hexyl.
In einigen Ausführungsformen verbinden sich R⁴ und R⁵ zusammen mit dem N, an das sie gebunden sind, zu einem Heterocyclyl. In bestimmten Ausführungsformen ist der Heterocyclyl ein 5-gliedriger Heterocyclyl. In einigen Ausführungsformen hat der Heterocyclyl die folgende Struktur:

In verschiedenen Ausführungsformen hat die Verbindung eine der in der nachstehenden Tabelle 12 dargestellten Strukturen. Tabelle 12. Repräsentative Lipid-Verbindungen

Nr.	Struktur	pKa
XIII-1		-
XIII-2		-
XIII-3		-
XIII-4		-
XIII-5		-
XIII-6		-
XIII-7		6,74
XIII-8		6,68
XII I-9		6,83
XIII-10		-
XIII-11		-
XIII-12		-
XIII-13		-
XIII-14		-
XIII-15		-
XIII-16		6,77
XIII-17		-
XIII-18		6,47
XIII-19		-
XIII-20		6,84
XIII-21		-
XIII-22		-
XIII-23		-
XIII-24		-
XIII-25		6,20
XIII-26		-
XIII-27		-
XIII-28		-
XIII-29		6,81
XIII-30		6,47
XIII-31		5,05
XIII-32		6,41
XII I-33		6,19
XIII-34		-
XIII-35		-
XIII-36		-
XIII-37		-
XIII-38		-
XIII-39		-
XIII-40		-

In einer Ausführungsform hat die Lipidverbindung die folgende Struktur:
oder Salze oder Isomere davon, worin:

R² und R³ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C_1-14-Alkyl, C_2-14-Alkenyl, -R*YR'' und YR'';
R⁴ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_3-6-Carbocyclus, -(CH₂)_nQ, -(CH₂)_nCHQR, -CHQR, -CQR₂ und unsubstituiertem C_1-6-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, Heterocyclus, -OR, -N(R)₂, -C(O)NR₂, -N(R)C(O)R, -N(R)S(O)₂R, -N(R)C(O)N(R)₂, -N(R)C(S)N(R)₂ und N(R)R₈ und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
R₈ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-3-Alkyl, C_2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-18-Alkyl, C_2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_3-14-Alkyl und C_3-14-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-12-Alkyl und C_2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C_3-6-Carbocyclus ist;
I ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5
m ausgewählt ist aus 5, 6, 7. 8 und 9;
M₁ eine Bindung von M' ist; und
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(O)O-, -OC(O)-, -C(O)N(R')-, -P(O)(OR')O-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe.

In einer bestimmten Ausführungsform hat die Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer spezifischen Ausführungsform hat die Lipidverbindung die Formel:
In einer Ausführungsform hat die Lipidverbindung die Formel:
In einer anderen Ausführungsform hat die Lipidverbindung die Formel:
In einer bestimmten Ausführungsform hat die Lipidverbindung die Formel:
In einer bestimmten Ausführungsform hat die Lipidverbindung die Formel: worin R⁴ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -(CH₂)_nQ, -(CH₂)_nCHQR, -CHQR und -CQ(R)₂, worin Q -N(R)R₈ ist.
In einigen Ausführungsformen sind M und M' unabhängig voneinander -C(O)O- oder -OC(O)-In anderen Ausführungsformen ist R⁴ aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt:
In anderen Ausführungsformen ist R⁴ aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt:
In anderen Ausführungsformen ist das kationische Lipid ein Lipid, wie es in WO 2020/0061367 offenbart ist, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen wird. In einigen Aspekten der Offenbarung haben die hierin beschriebenen kationischen Lipide beispielsweise die Formel (I):
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon, worin:

R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' besteht, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, Heterocyclus, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -N(R)2, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)nOR, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)R, -N(OR)S(0)2R, -N(OR)C(0)OR, -N(OR)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(OR)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR, -(CH2)nN(R)2 und -C(R)N(R)2C(0)OR, wobei jede 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R , -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe, wobei M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-AlkylAryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13; und wobei, wenn R4 -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -CHQR oder -CQ(R)2 ist, dann (i) ist Q nicht -N(R)2, wenn n 1, 2, 3, 4 oder 5 ist, oder (ii) Q ist nicht 5-, 6- oder 7-gliedriges Heterocycloalkyl, wenn n 1 oder 2 ist.

Andere kationische Lipide beziehen sich auf eine Verbindung der Formel (III):
oder sein N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin
oder ein Salz oder ein Isomer davon, worin
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Ci-i4-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom,
an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, Heterozcyclus, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)0R, -0C(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -N(R)2, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)n0R, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2, -N(R)C(0)0R, -N(0R)C(0)R, -N(0R)S(0)2R, -N(0R)C(0)0R, -N(0R)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(OR)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)0R, -(CH2)nN(R)2 und -C(R)N(R)2C(0)0R, wobei jede 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CH2)vOH und -(CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-i3-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, N02, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-AlkylAryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-i8-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.
Andere Aspekte der Offenbarung beziehen sich auf eine Verbindung der Formel (I), worin R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2 und -C(0)NQR, worin Q -(CH2)nN(R)2 ist.
Andere Aspekte der Offenbarung beziehen sich auf eine Verbindung der Formel (III), worin R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2 und -C(0)NQR, worin Q -(CH2)nN(R)2 ist.
In einigen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche ein, in denen, wenn R4 -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -CHQR oder -CQ(R)2 ist, dann (i) Q nicht -N(R)2 ist, wenn n 1, 2, 3, 4 oder 5 ist, oder (ii) Q nicht 5-, 6- oder 7-gliedriges Heterocycloalkyl ist, wenn n 1 oder 2 ist.
Wenn zum Beispiel R4 -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR oder -CQ(R)2 ist, dann (i) ist Q nicht -N(R)2, wenn n 1, 2, 3, 4 oder 5 ist, oder (ii) ist Q nicht 5-, 6- oder 7-gliedriges Heterocycloalkyl, wenn n 1 oder 2 ist.
In anderen Ausführungsformen schließt eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche ein, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, worin Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5- bis 14-gliedrigen Heteroaryl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -CRN(R)2C(0)OR, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)nOR, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)R, -N(OR)S(0)2R, -N(OR)C(0)OR, -N(OR)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(0R)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR, -(CH2)nN(R)2, und ein 5- bis 14-gliedriges Heterocycloalkyl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt ausN, O und S, das mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Oxo (=0), OH, Amino, Mono- oder Dialkylamino und Ci-3-Alkyl, substituiert ist, wobei jedes o unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, Ci-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppebestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe,bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C 1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C 1-3-AlkylAryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-ib-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H besteht,
und jedes q unabhängig aus 1, 2 und 3 ausgewählt ist;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Ci-i4-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5-bis 14-gliedrigen Heterocyclus mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)0R, -0C(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -CRN(R)2C(0)0R, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)n0R, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2, -N(R)C(0)0R, -N(0R)C(0)R, -N(0R)S(0)2R, -N(0R)C(0)0R, -N(0R)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(OR)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)0R, -(CH2)nN(R)2 und -C(=NR9)N(R)2, wobei jedes 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist; und wenn Q ein 5- bis 14-gliedriger Heterocyclus ist und (i) R4 -(CH2)nQ ist, worin n 1 oder 2 ist, oder (ii) R4 -(CH2)nCHQR ist, worin n 1 ist, oder (iii) R4 -CHQR und -CQ(R)2 ist, dann ist Q entweder ein 5- bis 14-gliedriges Heteroaryl oder 8- bis 14-gliedriges Heterocycloalkyl;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-i3-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, N02, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-AlkylAryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-i8-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In weiteren Ausführungsformen schließt eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche ein, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' b, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5-bis 14-gliedrigen Heteroaryl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -CRN(R)2C(0)OR, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)nOR, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)R, -N(OR)S(0)2R, -N(OR)C(0)OR, -N(R)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(0R)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR, -(CH2)nN(R)2, wobei jedes 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist, und -C(=NR9)N(R)2, und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M"-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, - S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl, jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In weiteren Ausführungsformen umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)nOR, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)R, -N(OR)S(0)2R, -N(OR)C(0)OR, -N(OR)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(OR)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR, -(CH2)nN(R)2 und -C(R)N(R)2C(0)OR, wobei jede 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, CI-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus OH, CI-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppebestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'', (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig voneinander ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C2-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' besteht, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 -(CH2)nQ oder -(CH2)nCHQR ist, wobei Q -N(R)2 ist und n aus 3, 4 und 5 ausgewählt ist; jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H ht;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C1-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder deren N-Oxide oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform schließt eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche ein, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' besteht, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -CHQR und -CQ(R)2, wobei Q -N(R)2 ist und n ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C1-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehendaus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 -C(0)NQR ist, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, Heterocyclus, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -(CH2)nN(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR und -C(R)N(R)2C(0)OR, und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
jedes R unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'', (CH2)qOR* und H, und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.
In einigen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche ein, in denen, wenn R4 -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -CHQR oder -CQ(R)2 ist, dann (i) Q nicht -N(R)2 ist, wenn n 1, 2, 3, 4 oder 5 ist, oder (ii) Q nicht 5-, 6- oder 7-gliedriges Heterocycloalkyl ist, wenn n 1 oder 2 ist.
In anderen Ausführungsformen schließt eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche ein, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, - (CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R10)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5-bis 14-gliedrigen Heteroaryl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -CRN(R)2C(0)OR, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)nOR, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)R, -N(OR)S(0)2R, -N(OR)C(0)OR, -N(OR)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(0R)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR, -(CH2)nN(R)2 und ein 5- bis 14-gliedriges Heterocycloalkyl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, das mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Oxo (=0), OH, Amino, Mono- oder Dialkylamino und C1-3-Alkyl, substituiert ist, wobei jedes 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CfkXOH und -(CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H besteht;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H,
und jedes q unabhängig voneinander aus 1, 2 und 3 ausgewählt ist;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Ci-i4-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5-bis 14-gliedrigen Heterocyclus mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)0R, -0C(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -CRN(R)2C(0)0R, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)n0R, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2, -N(R)C(0)0R, -N(0R)C(0)R, -N(0R)S(0)2R, -N(0R)C(0)0R, -N(0R)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(OR)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)0R, -(CH2)nN(R)2 und -C(=NR9)N(R)2, wobei jede 0 unabhängig voneinander aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig voneinander aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist; und wenn Q ein 5- bis 14-gliedriger Heterocyclus ist und (i) R4 -(CH2)nQ ist, worin n 1 oder 2 ist, oder (ii) R4 -(CH2)nCHQR ist, worin n 1 ist, oder (iii) R4 -CHQR und - CQ(R)2 ist, dann ist Q entweder ein 5- bis 14-gliedriges Heteroaryl oder 8- bis 14-gliedriges Heterocycloalkyl;
Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CH2)vOH und -(CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-i3-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, N02, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R12 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR*. und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-ib-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R „M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' besteht, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5-bis 14-gliedrigen Heteroaryl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -CRN(R)2C(0)OR, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)nOR, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)R, -N(OR)S(0)2R, -N(OR)C(0)OR, -N(OR)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(0R)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)OR, -(CH2)nN(R)2, wobei jedes 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist, und -C(=NR9)N(R)2, wobei jedes 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist, und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CH2)vOH und - (CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M“-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, NO2, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R12 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-AlkylAryl, C2-3-Alkenyl, (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-is-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'' M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR, -CQ(R)2, -C(0)NQR und unsubstituiertem Ci-e-Alkyl, wobei Q ausgewählt ist aus einem Carbocyclus, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, - N(R)C(S)N(R)2, -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)n0R, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2,-N(R)C(0)0R, -N(0R)C(0)R, -N(0R)S(0)2R, -N(0R)C(0)0R, -N(0R)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2, -N(OR)C(=CHR9)N(R)2, -C(=NR9)N(R)2, -C(=NR9)R, -C(0)N(R)0R, -(CH2)nN(R)2 und -C(R)N(R)2C(0)0R, wobei jedes o unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist;
Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CH2)vOH und -(CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, Ci-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, Ci-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M“-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-i3-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, CN, N02, C1-6-Alkyl, -OR, -S(0)2R, -S(0)2N(R)2, C2-6-Alkenyl, C3-6-Carbocyclus und Heterocyclus;
R12 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, OH, C 1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C 1-3-AlkylAryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-ib-Alkyl, C2-ie-Alkenyl, -R*YR'', -YR'', (CH2)qOR* und H,
und jedes q unabhängig ausgewählt ist aus 1, 2 und 3;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-i2-Alkyl und C2-i2-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.
In noch einer anderen Ausführungsform schließt eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche ein, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C2-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' besteht, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 -(CH2)nQ oder -(CH2)nCHQR ist, wobei Q -N(R)2 ist und n aus 3, 4 und 5 ausgewählt ist; Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CH2)vOH und -(CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C 1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus C 1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-i3-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-Is-Alkyl, C2-i8-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-is-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-i2-Alkyl und Ci-i2-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide, oder Salze oder Isomere davon.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine andere Untergruppe von Verbindungen der Formel (III) solche, in denen
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R''M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -CHQR und -CQ(R)2, wobei Q -N(R)2 ist und n ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5;
Rx ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ci-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, -(CH2)vOH und -(CH2)VN(R)2,
worin v ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5 und 6;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M'' eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-6-Alkyl, C1-3-Alkylaryl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C1-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I; und m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13,
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon.
In bestimmten Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (IA) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin I aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist; m aus 5, 6, 7, 8 und 9 ausgewählt ist; Mi eine Bindung oder M' ist; R4 Wasserstoff, unsubstituiertes C1-3-Alkyl, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -C(0)NQR oder -(CH2)nQ ist, worin Q OH, -NHC(S)N(R)2, -NHC(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)R8, -NHC(=NR9)N(R)2, -NHC(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2,-N(R)C(0)0R, -(CH2)nN(R)2, Heteroaryl oder Heterocycloalkyl ist; M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R , -P(0)(0R')0-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe; und R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl und C2-i4-Alkenyl. Zum Beispiel ist m 5, 7 oder 9. Zum Beispiel ist Q OH, -NHC(S)N(R)2 oder -NHC(0)N(R)2. Zum Beispiel ist Q -N(R)C(0)R oder -N(R)S(0)2R.
In bestimmten Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (IB) ein:
oder sein N-Oxid oder ein Salz oder Isomer davon, in dem alle Variablen wie hier definiert sind. Zum Beispiel ist m ausgewählt aus 5, 6, 7, 8 und 9; M und M' sind unabhängig voneinander ausgewählt aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R, -P(0)(0R')0-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe; und R2 und R3 unabhängig voneinander sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Ci-i4-Alkyl und C2-14-Alkenyl. Zum Beispiel ist m 5, 7 oder 9.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (II):
oder sein N-Oxid oder ein Salz oder Isomer davon, wobei 1 aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist; Mi eine Bindung oder M' ist; R4 Wasserstoff, unsubstituiertes C1-3-Alkyl, -(CH2)0C(R12)2(CH2)n-oQ, -C(0)NQR oder -(CH2)nQ ist, worin n 2, 3 oder 4 ist und Q OH, -NHC(S)N(R)2, -NHC(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)R8, -NHC(=NR9)N(R)2, -NHC(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2,-N(R)C(0)0R, -(CH2)nN(R)2, Heteroaryl oder Heterocycloalkyl ist; M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -P(0)(0R')0-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe; und R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, CI-M-Alkyl und C2-M-Alkenyl.
In bestimmten Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (IIa), (lib), (lie) oder (He) ein:

oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, wobei R4 wie hierin beschrieben ist.
In bestimmten Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (lid):
oder ihr N-Oxid oder ein Salz oder Isomer davon, worin n 2, 3 oder 4 ist; und m, R', R'' und R2 bis R6 wie hierin beschrieben sind. Beispielsweise können R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C5-14-Alkyl und C5-14-Alkenyl ausgewählt sein.
In einer anderen Ausführungsform schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (IIf) ein:
oder ihr N-Oxid oder ein Salz oder Isomer davon, wobei n 2, 3 oder 4 ist; und m, M, M'', R', R'' und R2 bis R6 wie hierin beschrieben sind. Zum Beispiel können R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus C5-14-Alkyl und C5-14-Alkenyl, und n ist ausgewählt aus 2, 3 und 4.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (I) solche der Formel (IIg):
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin 1, m, M, Mi, R', R2 und R3 wie hierin beschrieben sind. Beispielsweise können R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C5-14-Alkyl und C5-14-Alkenyl ausgewählt sein, I ist ausgewählt aus 1, 2, 3, 4 und 5, und m ist ausgewählt aus 5, 6, 7, 8 und 9.
Andere Aspekte der Offenbarung beziehen sich auf Verbindungen der Formel (VI):
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C5-30-Alkyl, C5-20-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R'M'R';
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden;
jedes R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R6 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OH, C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -0C(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -N(R')C(0)-, -C(O)-, -C(S)-, -C(S)S-, -SC(S)-, -CH(OH)-, -P(0)(0R')0-, -S(0)2-, -S-S-, eine Arylgruppe und eine Heteroarylgruppe, in denen M" eine Bindung, C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist;
R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkyl, C2-3-Alkenyl und H;
jedes R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, C 1-3-Alkyl und C2-3-Alkenyl;
RN H oder Ci-3-Alkyl ist;
jedes R' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-18-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und H;
jedes R'' unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl;
jedes R* unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1-12-Alkyl und C2-12-Alkenyl;
jedes Y unabhängig ein C3-6-Carbocyclus ist;
jedes X unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br und I besteht; Xa und Xb jeweils unabhängig voneinander O oder S sind;
R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, -OH, R, -N(R)2, -CN, -N3, -C(0)0H, -C(0)0R, -0C(0)R, -OR, -SR, -S(0)R, -S(0)0R, -S(0)20R, -NO2, -S(0)2N(R)2, -N(R)S(0)2R, -NH(CH2)tiN(R)2, -NH(CH2)PiO(CH2)qiN(R)2, -NH(CH2)SIOR, -N((CH2)SIOR)2, -N(R)-Carbocyclus, -N(R)-Heterocyclus, -N(R)-Aryl, -N(R)-Heteroaryl, -N(R)(CH2)ti-Carbocyclus, -N(R)(CH2)ti-Heterocyclus, -N(R)(CH2)ti-Aryl, -N(R)(CH2)u-Heteroaryl, ein Carbocyclus, ein Heterocyclus, Aryl und Heteroaryl;
m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13;
n ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10;
r 0 oder 1 ist;
t1 ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5;
p1 ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5;
q1 ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5; und
s1 ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5.
In einigen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (VI-a) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin
Rla und Rlb unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-14-Alkyl und C2-14-Alkenyl; und
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (VII) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin
I ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5;
Mi eine Bindung oder M' ist; und

R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Ci-i4-Alkyl und C2-14-Alkenyl.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (VIII) ein:

oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon, worin
I ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5;
Mi eine Bindung oder M' ist; und
Ra und Rb unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-14-Alkyl und C2-14-Alkenyl; und
R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-14-Alkyl und C2-14-Alkenyl.
Die Verbindungen gemäß einer der Formeln (I), (IA), (VI), (VI-a), (VII) oder (VIII) schließen gegebenenfalls eines oder mehrere der folgenden Merkmale ein.
In einigen Ausführungsformen ist Mi M'.
In einigen Ausführungsformen sind M und M' unabhängig voneinander -C(0)0- oder -OC(O)-.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens eines von M und M' -C(0)0- oder -OC(O)-.
In bestimmten Ausführungsformen ist mindestens eines von M und M' -OC(O)-.
In bestimmten Ausführungsformen ist M -OC(O)- und M' ist -C(0)0-. In einigen Ausführungsformen ist M -C(0)0- und M' ist -OC(O)-. In bestimmten Ausführungsformen sind M und M' jeweils -OC(O)-. In einigen Ausführungsformen sind M und M' jeweils -C(0)0-.
In bestimmten Ausführungsformen ist mindestens eines von M und M' -0C(0)-M"-C(0)0-.
In einigen Ausführungsformen sind M und M' unabhängig voneinander -S-S-.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens eines von M und M' -S-S-.
In einigen Ausführungsformen ist eines von M und M' -C(0)0- oder -OC(O)- und das andere -S-S-. Zum Beispiel ist M -C(0)0- oder -OC(O)- und M' ist -S-S- oder M' ist -C(0)0- oder -OC(O)- und M ist -S-S-.
In einigen Ausführungsformen ist eines von M und M' -0C(0)-M''-C(0)0-, wobei M'' eine Bindung, Ci-i3-Alkyl oder C2-13-Alkenyl ist. In anderen Ausführungsformen ist M'' C1-6-Alkyl oder C2-6-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist M'' C1-4-Alkyl oder C2-4-Alkenyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' Ci-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' C2-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' C3-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' C4-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' C2-Alkenyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' C3-Alkenyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen M'' C4-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen ist I gleich 1, 3 oder 5.
In einigen Ausführungsformen ist R4 Wasserstoff.
In einigen Ausführungsformen ist R4 nicht Wasserstoff.
In einigen Ausführungsformen ist R4 unsubstituiertes Methyl oder -(CH2)nQ, wobei Q OH, -NHC(S)N(R)2, -NHC(0)N(R)2, -N(R)C(0)R oder -N(R)S(0)2R ist.
In einigen Ausführungsformen ist Q OH.
In einigen Ausführungsformen ist Q -NHC(S)N(R)2.
In einigen Ausführungsformen ist Q -NHC(0)N(R)2.
In einigen Ausführungsformen ist Q -N(R)C(0)R.
In einigen Ausführungsformen ist Q -N(R)S(0)2R.
In einigen Ausführungsformen ist Q -0(CH2)nN(R)2.
In einigen Ausführungsformen ist Q -0(CH2)nOR.
In einigen Ausführungsformen ist Q -N(R)R8.
In einigen Ausführungsformen ist Q -NHC(=NR9)N(R)2.
In einigen Ausführungsformen ist Q -NHC(=CHR9)N(R)2.
In einigen Ausführungsformen ist Q -OC(0)N(R)2.
In einigen Ausführungsformen ist Q -N(R)C(0)OR.
In einigen Ausführungsformen ist n 2.
In einigen Ausführungsformen ist n 3.
In einigen Ausführungsformen ist n 4.
In einigen Ausführungsformen ist Mi nicht vorhanden.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein R5 ein Hydroxyl. Zum Beispiel ist ein R5 Hydroxyl.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein R6 ein Hydroxyl. Zum Beispiel ist ein R6 ein Hydroxyl.
In einigen Ausführungsformen ist einer der Reste R5 und R6 ein Hydroxyl. Zum Beispiel ist ein R5 eine Hydroxyl und jedes R6 ist ein Wasserstoff. Zum Beispiel ist ein R6 ein Hydroxyl und jedes R5 ist ein Wasserstoff.
In einigen Ausführungsformen ist Rx Ci-6-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rx Ci-3-Alkyl. Zum Beispiel ist Rx Methyl. Zum Beispiel ist Rx Ethyl. Zum Beispiel ist Rx Propyl.
In einigen Ausführungsformen ist Rx -(CFkXOFI) und v ist 1, 2 oder 3. Zum Beispiel ist Rx Methanoyl. Zum Beispiel ist Rx Ethanoyl. Zum Beispiel ist Rx Propanoyl.
In einigen Ausführungsformen ist Rx -(CH2)vN(R)2, v ist 1, 2 oder 3 und jedes R ist H oder Methyl. Zum Beispiel ist Rx Methanamino, Methylmethanamino oder Dimethylmethanamino. Zum Beispiel ist Rx Aminomethanyl, Methylaminomethanyl oder Dimethylaminomethanyl. Zum Beispiel ist Rx Aminoethanyl, Methylaminoethanyl oder Dimethylaminoethanyl. Zum Beispiel ist Rx Aminopropanyl, Methylaminopropanyl oder Dimethylaminopropanyl.
In einigen Ausführungsformen ist R' Ci-ib-Alkyl, C2-18-Alkenyl, -R*YR'' oder -YR''.
In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 unabhängig voneinander C3-14-Alkyl oder C3-14-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen ist R1b Ci-14-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b C2-14-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b C3-14-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b Ci-8-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b C1-5-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b C1-3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b ausgewählt aus Ci-Alkyl, C2-Alkyl, C3-Alkyl, C4-Alkyl und C5-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b zum Beispiel Ci-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R1b C2-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R1 b C3-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R1b C4-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1b beispielsweise C5-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen ist R1 verschieden von -(CHR5R6)m-M-CR2R3R7.
In einigen Ausführungsformen ist-CHR1aR1b- verschieden von -(CHR5R6)m-M-CR2R3R7.
In einigen Ausführungsformen ist R7 H. In einigen Ausführungsformen ist R7 ausgewählt aus C1-3-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R7 Ci-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R7 C2-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R7 C3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R7 ausgewählt aus C4-Alkyl, C4-Alkenyl, C5-Alkyl, C5-Alkenyl, Ce-Alkyl, Ce-Alkenyl, C7-Alkyl, C7-Alkenyl, C9-Alkyl, C9-Alkenyl, C11-Alkyl, C11-Alkenyl, C17-Alkyl, C17-Alkenyl, Cie-Alkyl und Cie-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen ist Rb Ci-i4-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb C2-14-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb C3-14-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb Ci-8-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb C1-5-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb C1-3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb ausgewählt aus Ci-Alkyl, C2-Alkyl, C3-Alkyl, C4-Alkyl und C5-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb zum Beispiel Ci-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen Rb C2-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen Rb C3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist Rb zum Beispiel C4-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen haben die Verbindungen der Formel (I) die Formel (IIa):
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon, wobei R4 wie hier beschrieben ist.
In anderen Ausführungsformen haben die Verbindungen der Formel (I) die Formel (lib):
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon, wobei R4 wie hier beschrieben ist.
In anderen Ausführungsformen haben die Verbindungen der Formel (I) die Formeln (lie) oder (He):
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon, worin R4 wie hierin beschrieben ist.
In anderen Ausführungsformen haben die Verbindungen der Formel (I) die Formel (IIf):
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon worin M -C(0)0- oder -OC(O)- ist, M'' C1-6-Alkyl oder C2-6-Alkenyl ist, R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C5-14-Alkyl und C5-14-Alkenyl besteht, und n aus 2, 3 und 4 ausgewählt ist.
In einer weiteren Ausführungsform haben die Verbindungen der Formel (I) die Formel (Iid):
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon, wobei n 2, 3 oder 4 ist; und m, R', R'' und R2 bis R6 wie hierin beschrieben sind. Beispielsweise können R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C5-14-Alkyl und C5-14-Alkenyl ausgewählt sein.
In einer weiteren Ausführungsform haben die Verbindungen der Formel (I) die Formel (IIg):
oder ihre N-Oxide oder Salze oder Isomere davon, wobei I ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5; m ausgewählt ist aus 5, 6, 7, 8 und 9; Mi eine Bindung oder M' ist; M und M' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -C(0)0-, -OC(O)-, -OC(0)-M''-C(0)0-, -C(0)N(R')-, -P(0)(0R')0-, -S-S-, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe; und R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C1-14-Alkyl und C2-14-Alkenyl. Zum Beispiel ist M'' Ci-6-Alkyl (z.B. C 1-4-Alkyl) oder C2-6-Alkenyl (z.B. C2-4-Alkenyl). Zum Beispiel sind R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C5-14-Alkyl und C5-14-Alkenyl.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vila) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen umfasst eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Villa):
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vlllb) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vllb-1) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vllb-2) ein:
oder ihr N-Oxid oder ein Salz oder Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vllb-3) ein:
oder ihr N-Oxid, ein Salz oder ein Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vllb-4) ein:
oder ihr N-Oxid, ein Salz oder ein Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vile) ein:
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vlld) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon.
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (Vlllc) ein:
In anderen Ausführungsformen schließt eine Untergruppe von Verbindungen der Formel (VI) solche der Formel (VUld) ein:
oder ihr N-Oxid, oder ein Salz oder Isomer davon.
Die Verbindungen gemäß einer der Formeln (I), (IA), (IB), (II), (IIa), (Iib), (Iie), (Iid), (He), (IIf), (IIg), (III), (VI), (VI-a), (VII), (VIII), (ViIa), (ViIIa), (VUIb), (VIIb-1), (VIIb-2), (VIIb-3), (ViIe), (VIId), (VIIIc) oder (VUId) umfassen gegebenenfalls eines oder mehrere der folgenden Merkmale.
In einigen Ausführungsformen ist R4 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)0C(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR und -CQ(R)2, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5- bis 14-gliedrigen aromatischen oder nichtaromatischen Heterocyclus mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O, S und P, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -N(R)2, -N(R)S(0)2R8, -C(0)N(R)2, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, und -C(R)N(R)2C(0)OR, wobei jede 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist.
In einigen Ausführungsformen ist R4 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CHQnCHQR, -(CH2)0C(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR und -CQ(R)2, worin Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5- bis 14-gliedrigen Heteroaryl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)S(0)2R8, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -C(R)N(R)2C(0)OR, und ein 5- bis 14-gliedriges Heterocycloalkyl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, das mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Oxo (=0), OH, Amino und C1-3-Alkyl, substituiert ist, wobei jedes 0 unabhängig voneinander ausgewählt ist aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist, und jedes n unabhängig voneinander aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist.
In einigen Ausführungsformen ist R4 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)0C(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR und -CQ(R)2, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5- bis 14-gliedrigen Heterocyclus mit einem oder mehreren Heteroatomen ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)S(0)2R8, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -C(R)N(R)2C(0)OR, wobei jede 0 unabhängig voneinander aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und
jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist; und wenn Q ein 5- bis 14-gliedriger Heterocyclus ist und (i) R4 -(CH2)nQ ist, worin n 1 oder 2 ist, oder (ii) R4 -(CH2)nCHQR ist, worin n 1 ist, oder (iii) R4 -CHQR und -CQ(R)2 ist, dann ist Q entweder ein 5- bis 14-gliedriges Heteroaryl oder 8- bis 14-gliedriges Heterocycloalkyl.
In einigen Ausführungsformen ist R4 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem C3-6-Carbocyclus, -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, -CHQR und -CQ(R)2, wobei Q ausgewählt ist aus einem C3-6-Carbocyclus, einem 5- bis 14-gliedrigen Heteroaryl mit einem oder mehreren Heteroatomen, ausgewählt aus N, O und S, -OR, -0(CH2)nN(R)2, -C(0)OR, -OC(0)R, -CX3, -CX2H, -CXH2, -CN, -C(0)N(R)2, -N(R)S(0)2R8, -N(R)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(R)C(S)N(R)2, -C(R)N(R)2C(0)OR, wobei jedes 0 unabhängig aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist und jedes n unabhängig aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist.
In einigen Ausführungsformen ist R4 -(CH2)nQ, wobei Q -N(R)S(0)2R8 ist und n aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist. In einer weiteren Ausführungsform ist R4 -(CH2)nQ, wobei Q -N(R)S(0)2R8 ist, wobei R8 ein C3-6-Carbocyclus ist, wie C3-6-Cycloalkyl, und n aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist.
Zum Beispiel ist R4 -(CH2)3NHS(0)2R8 und R8 ist Cyclopropyl.
In einigen Ausführungsformen ist R4 -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, wobei Q -N(R)C(0)R ist, n aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist und 0 aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist. In einer weiteren Ausführungsform ist R4 -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, wobei Q -N(R)C(0)R ist, worin R C1-C3-Alkyl ist und n aus 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt ist und 0 aus 1, 2, 3 und 4 ausgewählt ist. In einer anderen Ausführungsform ist R4 -(CH2)oC(R12)2(CH2)n-oQ, worin Q -N(R)C(0)R ist, worin R C1-C3-Alkyl ist, n 3 ist und 0 1 ist.
In einigen Ausführungsformen ist R12 H, OH, C1-3-Alkyl oder C2-3-Alkenyl. Zum Beispiel ist R4 3-Acetamido-2,2-dimethylpropyl.
In einigen Ausführungsformen ist R4 -C(0)NQR, wobei Q -(CH2)nN(R)2 ist. In einer weiteren Ausführungsform ist R4 -C(0)NH(CH2)3N(CH3)2, -C(0)NH(CH2)4N(CH3)2, oder -C(0)NH(CH2)2N(CH3)2.
In einigen Ausführungsformen ist ein R12 H und ein R12 ist C1-3-Alkyl oder C2-3-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist jedes R12 ein C1-3-Alkyl- oder C2-3-Alkenylrest. In einigen Ausführungsformen ist jedes R12 ein C1-3-Alkylrest (z. B. Methyl, Ethyl oder Propyl). Zum Beispiel ist ein R12 ein Methyl und ein R12 ein Ethyl oder Propyl. Zum Beispiel ist ein R12 Ethyl und ein R12 ist Methyl oder Propyl. Zum Beispiel ist ein R12 Propyl und ein R12 ist Methyl oder Ethyl. Zum Beispiel ist jedes R12 Methyl. Zum Beispiel ist jedes R12 Ethyl. Zum Beispiel ist jedes R12 Propyl.
In einigen Ausführungsformen ist ein R12 H und ein R12 OH. In einigen Ausführungsformen ist jedes R12 OH.
In einigen Ausführungsformen ist R4 unsubstituiertes C1-4-Alkyl, z. B. unsubstituiertes Methyl.
In einigen Ausführungsformen ist R4 Wasserstoff.
In bestimmten Ausführungsformen stellt die Offenbarung eine Verbindung mit der Formel (I) bereit, worin R4 -(CF JnQ oder -(CH2)nCHQR ist, worin Q -N(R)2 ist und n aus 3, 4 und 5 ausgewählt ist.
In bestimmten Ausführungsformen stellt die Offenbarung eine Verbindung mit der Formel (I) bereit, worin R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -(CH2)nQ, -(CH2)nCHQR, -CHQR und -CQ(R)2, worin Q -N(R)2 ist und n ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5.
In bestimmten Ausführungsformen stellt die Offenbarung eine Verbindung mit der Formel (I) bereit, worin R2 und R3 unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus C2-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'' besteht, oder R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus bilden, und R4 -(CH2)nQ oder -(CH2)nCHQR ist, worin Q -N(R)2 ist und n aus 3, 4 und 5 ausgewählt ist.
In bestimmten Ausführungsformen sind R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C2-14-Alkyl, C2-14-Alkenyl, -R*YR'', -YR'' und -R*OR'', oder R2 und R3 bilden zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus.
In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C2-14-Alkyl und C2-14-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt, die aus -R*YR'', -YR'' und - R*OR'' besteht. In einigen Ausführungsformen bilden R2 und R3 zusammen mit dem Atom, an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus oder Carbocyclus.
In einigen Ausführungsformen ist R1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C5-20-Alkyl und C5-20-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R1 C5-20-Alkyl, das mit Hydroxyl substituiert ist.
In anderen Ausführungsformen ist R1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -R*YR'', -YR'' und -R''M'R\
In bestimmten Ausführungsformen ist R1 ausgewählt aus -R*YR'' und -YR''. In einigen Ausführungsformen ist Y eine Cyclopropylgruppe. In einigen Ausführungsformen ist R* Cx-Alkyl oder Cx-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R'' ein C3-12-Alkyl. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R'' C3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R'' zum Beispiel C4-8-Alkyl (z. B. C4-, C5-, Ce-, C7- oder Cs-Alkyl).
In einigen Ausführungsformen ist R (CH2)qOR*, q ist ausgewählt aus 1, 2 und 3, und R* ist C1-12-Alkyl, substituiert mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Amino, Ci-Ce-Alkylamino und C1-C6-Dialkylamino. Zum Beispiel ist R (CFh)qOR*, q ist ausgewählt aus 1, 2 und 3 und R* ist C1-12-Alkyl, substituiert mit C1-C6-Dialkylamino. Zum Beispiel ist R (CH2)qOR*, q ist ausgewählt aus 1, 2 und 3, und R* ist C1-3-Alkyl, das mit C1-C6-Dialkylamino substituiert ist. Zum Beispiel ist R (CH2)qOR*, q ist ausgewählt aus 1, 2 und 3 und R* ist C1-3-Alkyl, substituiert mit Dimethylamino (z.B. Dimethylaminoethanyl).
In einigen Ausführungsformen ist R1 ein C5-20-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1 G, Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1 Cs-Alkyl. In anderen Ausführungsformen ist R1 C9-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R1 C14-Alkyl. In anderen Ausführungsformen ist R1 Cie-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen ist R1 C21-30-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1 C26-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R1 C28-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R1
In einigen Ausführungsformen ist R1 C5-20-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R1 ein Cie-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R1 Linoleyl.
In bestimmten Ausführungsformen ist R1 verzweigt (z.B. Decan-2-yl, Undecan-3-yl, Dodecan-4-yl, Tridecan-5-yl, Tetradecan-6-yl, 2-Methylundecan-3-yl, 2-Methyldecan-2-yl, 3-Methylundecan-3-yl, 4-Methyldodecan-4-yl oder Heptadeca-9-yl). In bestimmten Ausführungsformen ist R1
In bestimmten Ausführungsformen ist R1 ein unsubstituiertes C5-20-Alkyl oder C5-20-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R' ein substituierter C5-20-Alkyl- oder C5-20-Alkenylrest (z. B. substituiert mit einem C3-6-Carbocyclus wie I-Cyclopropylnonyl oder substituiert mit OH oder Alkoxy). Zum Beispiel ist R1
In anderen Ausführungsformen ist R1 -R „M'R\ In bestimmten Ausführungsformen ist M' -OC(0)-M''-C(0)0-. Zum Beispiel ist R¹
wobei x1 eine ganze Zahl zwischen 1 und 13 ist (z. B. ausgewählt aus 3, 4, 5 und 6), x2 eine ganze Zahl zwischen 1 und 13 ist (z. B. ausgewählt aus 1, 2 und 3) und x3 eine ganze Zahl zwischen 2 und 14 ist (z. B. ausgewählt aus 4, 5 und 6). Beispielsweise ist x1 ausgewählt aus 3, 4, 5 und 6, x2 ist ausgewählt aus 1, 2 und 3 und x3 ist ausgewählt aus 4, 5 und 6.
In anderen Ausführungsformen ist R1 verschieden von -(CHR5R6)m-M-CR2R3R7.
In einigen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus -R*YR'' und -YR''. In einigen Ausführungsformen ist Y C3-8-Cycloalkyl. In einigen Ausführungsformen ist Y Ce-io-Aryl. In einigen Ausführungsformen ist Y eine Cyclopropylgruppe. In einigen Ausführungsformen ist Y eine Cyclohexylgruppe. In bestimmten Ausführungsformen ist R* Ci-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen ist R'' ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C3-12-Alkyl und C3-12-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R'' Cs-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist zu Y benachbarte R'' Ci-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist das zu Y benachbarte R'' C4-9-Alkyl (z. B. C4-, C5-, Ce-, Ci oder Cs oder C9-Alkyl).
In einigen Ausführungsformen ist R'' substituiertes C3-12-Alkyl (z. B. C3-12-Alkyl, substituiert mit z. B. ein Hydroxyl). Zum Beispiel ist R''
In einigen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C4-Alkyl und C4-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C5-Alkyl und C5-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C6-Alkyl und Ce-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C7-Alkyl und C7-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C9-Alkyl und C9-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C4-Alkyl, C4-Alkenyl, C5-Alkyl, C5-Alkenyl, C6-Alkyl, Ce-Alkenyl, C7-Alkyl, C7-Alkenyl, C9-Alkyl, C9-Alkenyl, C11-Alkyl, C11-Alkenyl, C17-Alkyl, C17-Alkenyl, Cie-Alkyl und Cie-Alkenyl, von denen jedes entweder linear oder verzweigt ist.
In einigen Ausführungsformen ist R' C4-Alkyl oder C4-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' C5-Alkyl oder C5-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' G-Alkyl oder G-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' C7-Alkyl oder C7-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' Cs-Alkyl oder Cs-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' C9-Alkyl oder C9-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' C10-Alkyl oder C10-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R' C11-Alkyl oder C11-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen ist R' linear. In einigen Ausführungsformen ist R' verzweigt.
In einigen Ausführungsformen ist R'
In einigen Ausführungsformen ist R'
und M' ist -OC(Q)-.
In anderen Ausführungsformen ist R'
und M' ist -C(O)O-
In anderen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C11-Alkyl und C11-Alkenyl. In anderen Ausführungsformen ist R' ausgewählt aus C12-Alkyl, C12-Alkenyl, C13-Alkyl, C13-Alkenyl, C14-Alkyl, C14-Alkenyl, C15-Alkyl, C15-Alkenyl, Ci6-Alkyl, Ci6-Alkenyl, C17-Alkyl, C17-Alkenyl, Cie-Alkyl und Cie-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R' ein lineares C4-18-Alkyl oder C4-18-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R' verzweigt (z. B. Decan-2-yl, Undecan-3-yl, Dodecan-4-yl, Tridecan-5-yl, Tetradecan-6-yl, 2-Methylundecan-3-yl, 2-Methyldecan-2-yl, 3-Methylundecan-3-yl, 4-Methyldodecan-4-yl oder Heptadeca-9-yl). In bestimmten Ausführungsformen ist R'
In bestimmten Ausführungsformen ist R' ein unsubstituiertes Ci-ie-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen ist R' substituiertes Ci-ie-Alkyl (z.B. C1-15-Alkyl, substituiert z. B. mit einem Alkoxy wie Methoxy oder einem C3-6-Carbocyclus wie I-Cyclopropylnonyl, oder C(0)0-Alkyl oder 0C(0)-Alkyl wie C(0)0CH3 oder OC(O)CH3. Zum Beispiel is R'

oder
In bestimmten Ausführungsformen ist R' ein verzweigtes Ci-ib-Alkyl. Zum Beispiel, R' ist
In einigen Ausführungsformen ist R'' ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C3-15-Alkyl und C3-15-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist R'' C3-Alkyl, C4-Alkyl, C5-Alkyl, Ce-Alkyl, C7-Alkyl oder Cs-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R'' C9-Alkyl, C10-Alkyl, C11-Alkyl, C12-Alkyl, C13-Alkyl, C14-Alkyl oder C15-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen ist M' -C(0)0-. In einigen Ausführungsformen ist M' -OC(O)-. In einigen Ausführungsformen ist M' -0C(0)-M''-C(0)0-. In einigen Ausführungsformen ist M' -S-S-.
In einigen Ausführungsformen ist M' -C(0)0-, -OC(O)- oder -0C(0)-M''-C(0)0-. In einigen Ausführungsformen, in denen M' -0C(0)-M''-C(0)0- ist, ist M'' Ci-4-Alkyl oder C2-4-Alkenyl.
In anderen Ausführungsformen ist M' eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe. In einigen Ausführungsformen ist M' beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Oxazol und Thiazol.
In einigen Ausführungsformen ist M -C(0)0-. In einigen Ausführungsformen ist M -OC(O)-. In einigen Ausführungsformen ist M -C(0)N(R')-. In einigen Ausführungsformen ist M -P(0)(0R')0-. In einigen Ausführungsformen ist M -0C(0)-M''-C(0)0-. In einigen Ausführungsformen ist M -S-S-.
In einigen Ausführungsformen ist M -C(O). In einigen Ausführungsformen ist M -OC(O)- und M' ist -C(0)0-. In einigen Ausführungsformen ist M -C(0)0- und M' ist -OC(O)-. In einigen Ausführungsformen sind M und M' jeweils -OC(O)-. In einigen Ausführungsformen sind M und M' jeweils -C(0)0-.
In anderen Ausführungsformen ist M eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe. In einigen Ausführungsformen ist M beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Oxazol und Thiazol.
In einigen Ausführungsformen ist M gleich M'. In anderen Ausführungsformen ist M verschieden von M'.
In einigen Ausführungsformen ist M'' eine Bindung. In einigen Ausführungsformen ist M'' C1-13-Alkyl oder C2-13-Alkenyl. In einigen Ausführungsformen ist M'' C1-6-Alkyl oder C2-6-Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist M'' ein lineares Alkyl oder Alkenyl. In bestimmten Ausführungsformen ist M'' verzweigt, z. B. -CH(CH3)CH2-.
In einigen Ausführungsformen ist jedes R5 H. In einigen Ausführungsformen ist jedes R6 H. In bestimmten derartigen Ausführungsformen ist jedes R5 und jedes R6 H.
In einigen Ausführungsformen ist R7 H. In anderen Ausführungsformen ist R7 Ci-3-Alkyl (z. B. Methyl, Ethyl, Propyl oder i-Propyl).
In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 unabhängig voneinander C5-14-Alkyl oder C5-14-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 identisch. In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 C8-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen sind R2 und R3 C2-Alkyl. In anderen Ausführungsformen sind R2 und R3 C3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 C4-Alkyl. In bestimmten Ausführungsformen sind R2 und R3 C5-Alkyl. In anderen Ausführungsformen sind R2 und R3 Ce-Alkyl. In einigen Ausführungsformen sind R2 und R3 C7-Alkyl.
In anderen Ausführungsformen sind R2 und R3 verschieden. In bestimmten Ausführungsformen ist R2 G-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C1-7 (z.B. Ci, C2, C3, C4, C5, Ce oder C7-Alkyl) oder C9-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen ist R3 Ci-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C2-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C3-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C4-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C5-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 G, Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C7-Alkyl. In einigen Ausführungsformen ist R3 C9-Alkyl.
In einigen Ausführungsformen sind R7 und R3 H.
In bestimmten Ausführungsformen ist R2 H.
In einigen Ausführungsformen ist m 5, 6, 7, 8 oder 9. In einigen Ausführungsformen ist m 5, 7 oder 9.
In einigen Ausführungsformen ist m zum Beispiel 5. In einigen Ausführungsformen ist m zum Beispiel 7. In einigen Ausführungsformen ist m zum Beispiel 9.
In einigen Ausführungsformen ist R4 ausgewählt aus -(CH2)nQ und -(CH2)nCHQR.
In einigen Ausführungsformen ist Q ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OR, -OH, -0(CH2)nN(R)2, -0C(0)R, -CX3, -CN, -N(R)C(0)R, -N(H)C(0)R, -N(R)S(0)2R, -N(H)S(0)2R, -N(R)C(0)N(R)2, -N(H)C(0)N(R)2, -N(H)C(0)N(H)(R), -N(R)C(S)N(R)2, -N(H)C(S)N(R)2, -N(H)C(S)N(H)(R), -C(R)N(R)2C(0)0R, -N(R)S(0)2R8, ein Carbocyclus und ein Heterocyclus. In bestimmten Ausführungsformen ist Q -N(R)R8, -N(R)S(0)2R8, -0(CH2)n0R, -N(R)C(=NR9)N(R)2, -N(R)C(=CHR9)N(R)2, -0C(0)N(R)2 oder-N(R)C(0)0R.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -N(0R)C(0)R, -N(0R)S(0)2R, -N(0R)C(0)0R, - N(0R)C(0)N(R)2, -N(OR)C(S)N(R)2, -N(OR)C(=NR9)N(R)2 oder-N(OR)C(=CHR9)N(R)2.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q Thioharnstoff oder ein Isoster davon, z. B. H oder -NHC(=NR9)N(R)2.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -C(=NR9)N(R)2. Wenn Q zum Beispiel -C(=NR9)N(R)2 ist, ist n 4 oder 5. Zum Beispiel ist R9 -S(0)2N(R)2.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -C(=NR9)R oder-C(0)N(R)OR, z. B. -CH(=N-OCH3), -C(0)NH-OH, -C(0)NH-OCH3, -C(0)N(CH3)-OH oder-C(0)N(CH3)-0CH3.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -OH.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q ein substituiertes oder unsubstituiertes 5- bis 10-gliedriges Heteroaryl, z. B, Q ein Triazol, ein Imidazol, ein Pyrimidin, ein Purin, 2-Amino-1 9-dihydro-6//-purin-6-on-9-yl (oder Guanin-9-yl), Adenin-9-yl, Cytosin-1-yl oder Uracil-1-yl ist, die jeweils gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Alkyl, OH, Alkoxy, -Alkyl-OH, -Alkyl-O-alkyl, substituiert sind, wobei der Substituent weiter substituiert sein kann. In bestimmten Ausführungsformen ist Q ein substituiertes 5- bis 4-gliedriges Heterocycloalkyl, z. B. substituiert mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Oxo (=0), OH, Amino, Mono- oder Dialkylamino und Ci-3-Alkyl. Zum Beispiel ist Q 4-Methylpiperazinyl, 4-(4-Methoxybenzyl)piperazinyl, Isoindolin-2-yl-1,3-dion, Pyrrolidin-1-yl-2,5-dion oder Imidazolidin-3-yl-2,4-dion.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -NHR8, wobei R8 ein C3-6-Cycloalkyl ist, das gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, die aus Oxo (=0), Amino (NH2), Mono- oder Dialkylamino, Ci-3-Alkyl und Halogen ausgewählt sind. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, z. B. 3-(Dimethylamino)-cyclobut-3-en-4-yl-1,2-dion. In weiteren Ausführungsformen ist R8 ein C3-6-Cycloalkyl, das gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Oxo (=0), Thio (=S), Amino (NH2), Mono- oder Dialkylamino, Ci-3-Alkyl, Heterocycloalkyl und Halogen, substituiert ist, wobei das Mono- oder Dialkylamino, Ci-3-Alkyl und Heterocycloalkyl weiter substituiert sind. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo, Amino und Alkylamino substituiert ist, wobei das Alkylamino weiter substituiert ist, z.B. mit einem oder mehreren von Ci-3-Alkoxy, Amino, Mono- oder Dialkylamino und Halogen. Zum Beispiel ist R8 3-(((Dimethylamino)ethyl)amino)cyclobut-3-enyl-I,2-dion. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo und Alkylamino substituiert ist.
Zum Beispiel ist R8 3-(Ethylamino)cyclobut-3-en-1,2-dion. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo, Thio und Alkylamino substituiert ist. Zum Beispiel ist R8 3-(Ethylamino)-4-thioxocyclobut-2-en-1-on oder 2-(Ethylamino)-4-thioxocyclobut-2-en-1-on. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Thio und Alkylamino substituiert ist. Zum Beispiel ist R8 3-(Ethylamino)cyclobut-3-en-1,2-dithion. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo und Dialkylamino substituiert ist. Zum Beispiel ist R8 3-(Diethylamino)cyclobut-3-en-1,2-dion. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo, Thio und Dialkylamino substituiert ist.
So ist R8 beispielsweise 2-(Diethylamino)-4-thioxocyclobut-2-en-1-on oder 3-(Diethylamino)-4-thioxocyclobut-2-en-1-on. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Thio und Dialkylamino substituiert ist. Zum Beispiel ist R8 3-(Diethylamino)cyclobut-3-en-1,2-dithion. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo und Alkylamino oder Dialkylamino substituiert ist, wobei Alkylamino oder Dialkylamino weiter substituiert ist, z. B. mit einem oder mehreren Alkoxy. Zum Beispiel ist R8 3-(Bis(2-methoxyethyl)amino)cyclobut-3-en-1,2-dion. R8 ist z. B. Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo und Heterocycloalkyl substituiert ist. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren der folgenden Reste substituiert ist: Oxo, Piperidinyl, Piperazinyl oder Morpholinyl. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, das mit einem oder mehreren von Oxo und Heterocycloalkyl substituiert ist, wobei Heterocycloalkyl weiter substituiert ist, z. B. mit einem oder mehreren C1-3-Alkyl. Zum Beispiel ist R8 Cyclobutenyl, substituiert mit einem oder mehreren von Oxo, und Heterocycloalkyl, wobei Heterocycloalkyl (z. B. Piperidinyl, Piperazinyl oder Morpholinyl) weiter mit Methyl substituiert ist.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -NHR8, wobei R8 ein Heteroaryl ist, das gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten, ausgewählt aus Amino (NH2), Mono- oder Dialkylamino, C1-3-Alkyl und Halogen, substituiert ist. Zum Beispiel ist R8 Thiazol oder Imidazol.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -NHR8 und R8 ist Purin.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -NHC(=NR9)N(R)2, wobei R9 CN, Ci-6-Alkyl, NO2, -S(0)2N(R)2, -OR, -S(0)2R oder H ist. Q ist beispielsweise -NHC(=NR9)N(CH3)2, -NHC(=NR9)NHCH3, -NHC(=NR9)NH2. In einigen Ausführungsformen ist Q -NHC(=NR9)N(R)2, wobei R9 CN ist und R Ci-3-Alkyl ist, das mit Mono- oder Dialkylamino substituiert ist, z.B. ist R ((Dimethylamino)ethyl)amino ist. In einigen Ausführungsformen ist Q -NHC(=NR9)N(R)2, worin R9 Ci-6-Alkyl, NO2, -S(0)2N(R)2, -OR, -S(0)2R oder H ist und R Ci-3-Alkyl ist, das mit Mono- oder Dialkylamino substituiert ist, z. B. R ist ((Dimethylamino) ethyl)amino.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -NHC(=CHR9)N(R)2, wobei R9 NO2, CN, Ci-6-Alkyl, -S(0)2N(R)2, -OR, -S(0)2R oder H ist. Q ist beispielsweise -NHC(=CHR9)N(CH3)2, -NHC(=CHR9)NHCH3 oder -NHC(=CHR9)NH2.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -OC(0)N(R)2, -N(R)C(0)OR, -N(OR)C(0)OR, wie -OC(0)NHCH3, -N(OH)C(0)OCH3, -N(OH)C(0)CH3, -N(OCH3)C(0)OCH3, -N(OCH3)C(0)CH3, -N(OH)S(0)2CH3 oder-NHC(0)OCH3.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q -N(R)C(0)R, wobei R ein gegebenenfalls mit Ci-3-Alkoxyl oder S(0)zCi-3-Alkyl substituiertes Alkyl ist, wobei z 0, 1 oder 2 ist.
In bestimmten Ausführungsformen ist Q ein unsubstituiertes oder substituiertes C6-10-Aryl (wie Phenyl) oder C3-6-Cycloalkyl.
In einigen Ausführungsformen ist n 1. In anderen Ausführungsformen ist n 2. In weiteren Ausführungsformen ist n 3. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist n 4. In einigen Ausführungsformen ist n 5. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R4 -(Cth^OH. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R4 -(CFh^OFI.
Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R4 -(CFh^OFI. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R4 -(CH2)5OH. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen R4 Benzyl. In einigen Ausführungsformen kann R4 zum Beispiel 4-Methoxybenzyl sein.
In einigen Ausführungsformen ist R4 ein C3-6-Carbocyclus. In einigen Ausführungsformen ist R4 ein C3-6-Cycloalkyl. In einigen Ausführungsformen ist R4 zum Beispiel Cyclohexyl, gegebenenfalls substituiert mit z. B. OH, Halogen, C1-6-Alkyl usw. In einigen Ausführungsformen ist R4 zum Beispiel 2-Hydroxy-Cyclohexyl.
In einigen Ausführungsformen ist R H.
In einigen Ausführungsformen ist R C1-3-Alkyl, substituiert mit Mono- oder Dialkylamino, z. B. ist R ((Dimethylamino)ethyl)amino.
In einigen Ausführungsformen ist R C1-6-Alkyl, das mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C1-3-Alkoxyl, Amino und C1-C3-Dialkylamino.
In einigen Ausführungsformen ist R unsubstituiertes C1-3-Alkyl oder unsubstituiertes C2-3-Alkenyl.
In einigen Ausführungsformen ist R4 zum Beispiel -CH2CH(OH)CH3, -CH(CH3)CH20H oder -CH2CH(OH)CH2CH3.
In einigen Ausführungsformen ist R ein substituiertes C1-3-Alkyl, z. B. CH2OH. In einigen Ausführungsformen ist R4 zum Beispiel -CH2CH(OH)CH2OH, -(CH2)3NHC(0)CH20H, -(CH2)3NHC(0)CH20Bn, -(CH2)20(CH2)20H, -(CTH^NHCTBOCTB, -(Ca^NHCTBOCTBCTB, CH2SCH3, CH2S(0)CH3, CH2S(0)2CH3 oder -CH(CH2OH)2.
In einigen Ausführungsformen ist R4 aus jedem der folgenden Gruppen ausgewählt:
In einigen Ausführungsformen,
ist ausgewählt aus einer der folgenden Gruppen
In einigen Ausführungsformen ist R4 aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt:
In einigen Ausführungsformen ist
ausgewählt aus einer der folgenden Gruppen:
In einigen Ausführungsformen ist R4 aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt:
In einigen Ausführungsformen ist
ausgewählt aus einer der folgenden Gruppen:
In einigen Ausführungsformen ist
ausgewählt aus einer der folgenden Gruppen:
In einer speziellen Ausführungsform hat die Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer Ausführungsform ist R₁₀ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, NH-Heterocyclyl und Heterocyclyl, wobei der Alkylteil des Alkylaminos und des Dialkylaminos gegebenenfalls mit Hydroxyl, Alkoxy, Amino, Alkylamino und/oder Dialkylamino substituiert ist. In einer Ausführungsform hat die kationische Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer anderen Ausführungsform hat die kationische Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer weiteren Ausführungsform hat die kationische Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer Ausführungsform hat die kationische Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer anderen Ausführungsform hat die kationische Lipidverbindung die folgende Struktur:
In einer weiteren Ausführungsform hat die kationische Lipidverbindung die folgende Struktur:

In einigen Ausführungsformen hat das kationische Lipid eine der folgenden Strukturen:

Cpd	Struktur	Cpd	Struktur
1		32
2		33
3		34
4		35
5		36
6		37
7		38
8		39
9		40
10		41
11		42
12		43
13		44
14		45
15		46
16		47
17		48
18		49
19		50
20		51
21		52
22		53
23		54
24		55
25		56
26		57
27		58
28		59
29		60
30		61
31

In weiteren Ausführungsformen hat das kationische Lipid eine der folgenden Strukturen:

Cpd Struktur Cpd Struktur

62
64

63

Cpd	Struktur	Cpd	Struktur
65		212
66		213
67		214
68		215
69		216
70		217
71		218
72		219
73		220
74		221
75		222
76		223
77		224
78		225
79		226
80		227
81		228
82		229
83		230
84		231
85		232
86		233
87		234
88		235
89		236
90		237
91		238
92		239
93		240
94		241
95		242
96		243
97		244
98		245
99		246
100		247
101		248
102		249
103		250
104		251
105		252
106		253
107		254
108		255
100		256
110		257
111		258
112		259
113		260
114		261
115		262
116		263
117		264
118		265
119		266
120		267
121		268
122		269
123		270
124		271
125		272
126		273
127		274
128		275
129		276
130		277
131		278
132		279
133		280
134		281
135		282
136		283
137		284
138		285
139		286
140		287
141		288
142		289
143		290
144		291
145		292
146		293
147		294
148		295
149		296
150		297
151		298
152		299
153		300
154		301
155		302
156		303
157		304
158		305
159		306
160		307
161		308
162		309
163		310
164		311
165		312
166		313
167		314
1 68		315
169		316
170		317
171		318
172		319
173		320
174		321
175		322
176		323
177		324
178		325
179		326
180		327
181		328
182		329
183		330
184		331
185		332
186		333
187		334
188		335
189		336
190		337
191		338
192		339
193		340
194		341
195		342
196		343
197		344
198		345
199		346
200		347
201		348
202		349
203		350
204		351
205		352
206		353
207		354
208		355
209		356
210		357
211		358
359		360
361		362
363		364
365		366
367		368
369		370
371		372
373		374
375		376
377		378
379		380
381		382
383		384
385		386
387		388
389		390
391		392

In einigen Ausführungsformen hat das kationische Lipid die folgende Struktur:
Neutrale/nicht kationische Lipide
In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die LNPs ein neutrales Lipid. In verschiedenen Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis des kationischen Lipids zum neutralen Lipid im Bereich von etwa 2:1 bis etwa 8:1. In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid in einem der vorstehenden LNPs in einer Konzentration von 5 bis 10 Molprozent, von 5 bis 15 Molprozent, 7 bis 13 Molprozent oder 9 bis 11 Molprozent vorhanden. In bestimmten Ausführungsformen ist das neutrale Lipid in einer Konzentration von etwa 9,5, 10 oder 10,5 Molprozent vorhanden. In einigen Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu neutralem Lipid im Bereich von etwa 4,1:1,0 bis etwa 4,9:1,0, von etwa 4,5:1,0 bis etwa 4,8:1,0 oder von etwa 4,7:1,0 bis 4,8:1,0. In einigen Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis des gesamten kationischen Lipids zum neutralen Lipid im Bereich von etwa 4,1:1,0 bis etwa 4,9:1,0, von etwa 4,5:1,0 bis etwa 4,8:1,0 oder von etwa 4,7:1,0 bis 4,8:1,0.
Zu den beispielhaften neutralen Lipiden gehören beispielsweise Distearoylphosphatidylcholin (DSPC), Dioleoylphosphatidylcholin (DOPC), Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC), Dioleoylphosphatidylglycerin (DOPG), Dipalmitoylphosphatidylglycerin (DPPG), Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE), Palmitoyloleoylphosphatidylcholin (POPC), Palmitoyloleoylphosphatidylethanolamin (POPE) und Dioleoylphosphatidylethanolamin 4-(N-Maleimidomethyl)-cyclohexan-1carboxylat (DOPE-mal), Dipalmitoylphosphatidylethanolamin (DPPE), Dimyristoylphosphoethanolamin (DMPE), Distearoyl-Phosphatidylethanolamin (DSPE), 16-O-Monomethyl-PE, 16-O-Dimethyl-PE, 18-1-trans-PE, 1-Stearioyl-2-oleoylphosphatidyethanolamin (SOPE) und 1,2-Dielaidoyl-sn-glycero-3-phophoethanolamin (transDOPE). In einer Ausführungsform ist das neutrale Lipid 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DSPC). In einigen Ausführungsformen ist das neutrale Lipid ausgewählt aus DSPC, DPPC, DMPC, DOPC, POPC, DOPE und SM. In einigen Ausführungsformen ist das neutrale Lipid DSPC.
In bestimmten Ausführungsformen sind die für die vorliegende Erfindung nützlichen neutralen Lipide DSPC-Analoga, bei denen die Phosphocholin-Einheit durch eine andere zwitterionische Gruppe ersetzt ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die andere zwitterionische Gruppe keine Phosphocholingruppe. In bestimmten Ausführungsformen ist ein für die vorliegende Erfindung nützliches neutrales Lipid eine Verbindung der Formel:
oder ein Salz davon, worin:

Z eine zwitterionische Einheit ist,
m 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist;
A die folgende Formel hat:
jedes L² unabhängig eine Bindung oder gegebenenfalls substituiertes C_1-6-Alkylen ist, wobei eine Methyleneinheit des gegebenenfalls substituierten C_1-6-Alkylens gegebenenfalls durch -O-, -N(R^N)-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N)-, -NRC(O)O- oder-NR^NC(O)N(R^N)- ersetzt ist;
jedes R² unabhängig gegebenenfalls substituiertes C_1-30-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C_1-30-Alkenyl oder gegebenenfalls substituiertes C_1-30-Alkinyl ist; wobei eine oder mehrere Methyleneinheiten von R² unabhängig voneinander ersetzt sind durch gegebenenfalls substituiertes Carbocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclylen gegebenenfalls substituiertes Arylen, gegebenenfalls substituiertes Heteroarylen, -N(R^N)-, -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -NR^NC(O)N(R^N)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)O-, -C(O)S- -SC(O)-, -C(=NR^N)-, -C(=NR^N)N(R^N)-, -NR^NC(=NR^N)-, -NR^NC(=NR^N)N(R^N)-, -C(S)-, C(S)N(R^N)-, -NR^NC(S)-, -NR^NC(S)N(R^N)-, -S(O)-, -OS(O)-, -S(O)O-, -OS(O)O-, -OS(O)₂-, -S(O)₂O-, -OS(O)₂O-, -N(R^N)S(O)-, -S(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)N(R^N)-, -OS(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)O-, -S(O)₂-, -N(RN)S(O)₂-, -S(O)₂N(R^N)-, -N(R^N)S(O)₂N(R^N)-, -OS(O)₂N(R^N)-, oder -N(RN)S(O)₂O-;
jedes R^N unabhängig Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Stickstoffschutzgruppe ist;
Ring B gegebenenfalls substituiertes Carbocyclyl, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclyl, gegebenenfalls substituiertes Aryl oder gegebenenfalls substituiertes Heteroaryl ist; und
p 1 oder 2 ist.
In bestimmten Ausführungsformen ist Z eine Aminosäure oder ein Derivat davon. In bestimmten Ausführungsformen hat Z eine der folgenden Formeln:

worin R^O Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Sauerstoffschutzgruppe ist. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Verbindung der genannten Formel eine der folgenden:

oder ein Salz davon.
In bestimmten Ausführungsformen weist eine Verbindung der Formel
eine der folgenden Formeln auf:

oder ein Salz davon.
Zum Beispiel ist in bestimmten Ausführungsformen eine Verbindung der Formel
eine der folgenden:

oder deren Salze.
Andere neutrale Lipide, die für die vorliegende Erfindung nützlich sind, umfassen Analoga der Ölsäure. Wie hierin beschrieben, kann ein Ölsäureanalogon einen modifizierten Ölsäureschwanz, eine modifizierte Carbonsäurekomponente oder beides umfassen. In bestimmten Ausführungsformen ist ein Analogon der Ölsäure eine Verbindung der Formel:
oder ein Salz davon, wobei:
R⁴ gegebenenfalls substituiertes C_1-40-Alkyl; gegebenenfalls substituiertes C_2-20-Alkenyl; gegebenenfalls substituiertes C_2-40-Alkinyl ist; wobei mindestens eine Methylengruppe von R⁴ unabhängig voneinander ersetzt ist durch gegebenenfalls substituiertes Carbocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Arylen gegebenenfalls substituiertes Heteroarylen, -N(R^N)-, -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -NR^NC(O)N(R^N)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)O-, -C(O)S-, -SC(O)-, -C(=NR^N)-, -C(=NR^N)N(R^N)-, -NR^NC(=NR^N)-, -NR^NC(=NR^N)N(R^N)-, -C(S)-, C(S)N(R^N)-, -NR^NC(S)-, -NR^NC(S)N(R^N)-, -S(O)-, OS(O)-, -S(O)O-, -OS(O)O-, -OS(O)₂-, -S(O)₂O-, -OS(O)₂O-, -N(R^N)S(O)-, -S(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)N(R^N)-, -OS(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)O-, -S(O)₂-, -N(R^N)S(O)₂-, -S(O)₂N(R^N)-, -N(R^N)S(O)₂N(R^N)-, -OS(O)₂N(R^N)-, oder -N(R^N)S(O)₂O-; und
Jedes R jeweils unabhängig Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Stickstoffschutzgruppe ist.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Verbindung der genannten Formel eine der folgenden:

oder deren Salze.
In bestimmten Ausführungsformen ist ein Ölsäureanalogon eine Verbindung, bei der der Carbonsäurerest der Ölsäure durch eine andere Gruppe ersetzt ist. In bestimmten Ausführungsformen ist ein Ölsäureanalogon, das für die vorliegende Erfindung nützlich ist, eines der folgenden:

oder deren Salze.
Phospholipide, wie hier definiert, sind alle Lipide, die eine Phosphatgruppe enthalten. Phospholipide sind eine Untergruppe der neutralen Lipide. Die Lipidkomponente einer Nanopartikel-Zusammensetzung kann ein oder mehrere Phospholipide, wie ein oder mehrere (mehrfach) ungesättigte Lipide, enthalten. Phospholipide können sich zu einer oder mehreren Lipiddoppelschichten zusammensetzen. Im Allgemeinen können Phospholipide eine Phospholipidkomponente und eine oder mehrere Fettsäurekomponente(n) enthalten. Ein Phospholipidanteil kann aus der nicht einschränkenden Gruppe ausgewählt werden, die aus Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylglycerin, Phosphatidylserin, Phosphatidsäure, 2-Lysophosphatidylcholin und einem Sphingomyelin besteht. Ein Fettsäurerest kann aus der nicht einschränkenden Gruppe ausgewählt werden, die aus Laurinsäure, Myristinsäure, Myristoleinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Alpha-Linolensäure, Erucasäure, Phytansäure, Arachidinsäure, Arachidonsäure, Eicosapentaensäure, Behensäure, Docosapentaensäure und Docosahexaensäure besteht. Nicht natürliche Spezies, einschließlich natürlicher Spezies mit Modifikationen und Substitutionen, einschließlich Verzweigung, Oxidation, Zyklisierung und Alkinen, werden ebenfalls in Betracht gezogen. So kann ein Phospholipid beispielsweise mit einem oder mehreren Alkinen (z. B. einer Alkenylgruppe, bei der eine oder mehrere Doppelbindungen durch eine Dreifachbindung ersetzt sind) funktionalisiert oder vernetzt werden. Unter geeigneten Reaktionsbedingungen kann eine Alkin-Gruppe bei Kontakt mit einem Azid eine kupferkatalysierte Cycloaddition eingehen. Solche Reaktionen können bei der Funktionalisierung einer Lipid-Doppelschicht einer Nanopartikel-Zusammensetzung nützlich sein, um die Membranpermeation oder die zelluläre Erkennung zu erleichtern, oder bei der Konjugation einer Nanopartikel-Zusammensetzung mit einer nützlichen Komponente wie einer Targeting- oder Bildgebungskomponente (z. B. einem Farbstoff). Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Phospholipide, die in den Zusammensetzungen und Verfahren nützlich sind, können aus der nicht einschränkenden Gruppe ausgewählt werden, die aus 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DSPC), 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin (DOPE); 1,2-Dilinoleoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DLPC); 1,2-Dimyristoyl-sn-glycero-phosphocholin (DMPC); 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DOPC); 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DPPC); 1,2-Diundecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DUPC); 1-Palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (POPC); 1,2-Di-O-octadecenyl-sn-glycero-3-phosphocholin (18: 0 Diether PC); 1-Oleoyl-2-cholesterylhemisuccinoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (OChemsPC); 1-Hexadecyl-sn-glycero-3-phosphocholin (CI 6 Lyso PC); 1,2-Dilinolenoyl-sn-glycero-3-phosphocholin; 1,2-Diarachidonoyl-sn-Glycero-3-phosphocholin; 1,2-Didocosahexaenoyl-sn-Glycero-3-phosphocholin; 1,2-Diphytanoyl-sn-Glycero-3-phosphoethanolamin (ME 16.0 PE); 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin; 1,2-Dilinoleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin; 1,2-Dilinolenoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin; 1,2-Diarachidonoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin; 1,2-Didocosahexaenoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin; oder 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-rac-(1-Glycerol) Natriumsalz (DOPG) und Sphingomyelin besteht.
In einigen Ausführungsformen enthält eine Nanopartikel-Zusammensetzung DSPC. In bestimmten Ausführungsformen enthält eine Nanopartikel-Zusammensetzung DOPE. In einigen Ausführungsformen enthält eine Nanopartikelzusammensetzung sowohl DSPC als auch DOPE.
Beispiele für Phospholipide sind unter anderem die folgenden:

oder deren Salze.
Beispiele für neutrale/nicht kationische Lipide sind unter anderem die folgenden:

und

und
Steroide
In verschiedenen Ausführungsformen enthalten die offengelegten Lipid-Nanopartikel ein Steroid oder ein Steroidanalogon. In bestimmten Ausführungsformen ist das Steroid oder Steroidanalogon Cholesterin. In einigen Ausführungsformen ist das Steroid in einer Konzentration von 35 bis 49 Molprozent, 37 bis 46 Molprozent, 38 bis 44 Molprozent, 38 bis 40 Molprozent, 40 bis 42 Molprozent, 42 bis 44 Molprozent oder 44 bis 46 Molprozent vorhanden. In bestimmten Ausführungsformen ist das Steroid in einer Konzentration von 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 oder 46 Molprozent vorhanden.
In bestimmten Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu Steroid im Bereich von 1,0:0,9 bis 1,0:1,2 oder von 1,0:1,0 bis 1,0:1,2. In einigen dieser Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu Cholesterin im Bereich von etwa 5:1 bis 1:1. In bestimmten Ausführungsformen ist das Steroid in einer Konzentration von 35 bis 45 Molprozent des Steroids vorhanden.
In bestimmten Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis von Gesamtkation zu Steroid im Bereich von 1,0:0,9 bis 1,0:1,2 oder von 1,0:1,0 bis 1,0:1,2. In einigen dieser Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis des gesamten kationischen Lipids zum Cholesterin im Bereich von etwa 5:1 bis 1:1. In bestimmten Ausführungsformen ist das Steroid in einer Konzentration von 35 bis 45 Molprozent des Steroids vorhanden.
Polymerkoniuaierte Lipide
In bestimmten Ausführungsformen werden polymerkonjugierte Lipide zur Verfügung gestellt, die in verschiedenen Verfahren, wie z. B. der Zuführung einer therapeutischen Nukleinsäure zu einem Primaten, nützlich sind. Ein solches polymerkonjugiertes Lipid ist eine Verbindung mit der folgenden Struktur:
oder ein Salz davon, wobei:

R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigter Alkylrest mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, mit der Maßgabe, dass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in beiden Resten R' und R'' zusammen nicht mehr als 23 beträgt;
R''' H oder C₁-C₆-Alkyl ist; und
n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist.

Wie hier verwendet, werden die R'- und R''-Einheiten gemeinsam als die Di-Acylketten eines polymerkonjugierten Lipids bezeichnet. Ein polymerkonjugiertes C12-Diacylketten-Lipid bezieht sich beispielsweise auf ein polymerkonjugiertes Lipid, wie die obige Struktur, mit zwei C12-Acylketten (z. B. die R'- und R''-Einheiten). In ähnlicher Weise bezieht sich ein polymerkonjugiertes C12/14-Diacylketten-Lipid auf ein polymerkonjugiertes Lipid, wie die obige Struktur, mit einer C12-Acylkette und einer C14-Acylkette (z. B. die R'- und R''-Einheiten). Andere polymerkonjugierte Lipide werden in ähnlicher Weise identifiziert.
In einigen Ausführungsformen ist n eine ganze Zahl von 40 bis 50.
In anderen Ausführungsformen ist R''' H oder CH₃.
In verschiedenen Ausführungsformen liegt die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in R' und R'' zusammen im Bereich von 16 bis 22, 16 bis 21, 16 bis 20, 18 bis 23, 18 bis 22, 18 bis 21, 19 bis 23, 19 bis 22, 19 bis 21, 20 bis 23 oder 20 bis 22.
In noch mehr Ausführungsformen:

a) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 8 Kohlenstoffatomen;
b) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 9 Kohlenstoffatomen;
c) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 10 Kohlenstoffatomen; oder
d) R' und R'' sind jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 11 Kohlenstoffatomen.

LNPs, die das oben genannte polymerkonjugierte Lipid umfassen, werden ebenfalls bereitgestellt.
In einigen Ausführungsformen umfassen die LNPs ein polymerkonjugiertes Lipid. In verschiedenen anderen Ausführungsformen ist das polymerkonjugierte Lipid ein pegyliertes Lipid. Beispielsweise umfassen einige Ausführungsformen ein pegyliertes Diacylglycerin (PEG-DAG) wie 1-(Monomethoxypolyethylenglycol)-2,3-Dimyristoylglycerin (PEG-DMG), ein pegyliertes Phosphatidylethanoloamin (PEG-PE), ein PEG-Succinat-Diacylglycerin (PEG-S-DAG) wie 4-O-(2',3'-Di(tetradecanoyloxy)propyl-1-O-(methoxy(polyethoxy)ethyl)butandioat (PEG-S-DMG), ein pegyliertes Ceramid (PEG-cer), oder ein PEG-Dialkoxypropylcarbamat wie Methoxy(polyethoxy)ethyl-N-(2,3-di(tetradecanoxy)propyl)carbamat oder 2,3-Di(tetradecanoxy)propyl-N-(-methoxy(polyethoxy)ethyl)carbamat.
In weiteren Ausführungsformen kann ein polymerkonjugiertes Lipid aus der nicht einschränkenden Gruppe ausgewählt werden, die aus PEGylierten Phosphatidylethanolaminen, PEG-modifizierten Phosphatidsäuren, PEGylierten Ceramiden, PEGylierten Dialkylaminen, PEGylierten Diacylglycerinen, PEGylierten Dialkylglycerinen und Mischungen davon besteht. Ein PEG-Lipid kann zum Beispiel PEG-c-DOMG, PEG-DLPE, PEG-DMPE, PEG-DPPC oder ein PEG-DSPE-Lipid sein.
In einigen Ausführungsformen sind die PEGylierten Lipide eine modifizierte Form von PEG-DMG. PEG-DMG hat die folgende Struktur:
In einer Ausführungsform können PEG-Lipide, die für die vorliegende Erfindung nützlich sind, PEGylierte Lipide sein, die in der internationalen Veröffentlichung Nr. WO2012/099755 beschrieben sind, deren Inhalt hier durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wird. Jedes dieser hier beschriebenen beispielhaften PEG-Lipide kann so modifiziert werden, dass es eine Hydroxylgruppe an der PEG-Kette enthält. In bestimmten Ausführungsformen ist das PEG-Lipid ein PEG-OH-Lipid. Wie hier allgemein definiert, ist ein „PEG-OH-Lipid“ (hier auch als „hydroxy-PEGyliertes Lipid“ bezeichnet) ein PEGyliertes Lipid mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen (-OH) auf dem Lipid. In bestimmten Ausführungsformen enthält das PEG-OH-Lipid eine oder mehrere Hydroxylgruppen an der PEG-Kette. In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein PEG-OH- oder Hydroxy-PEGyliertes Lipid eine -OH-Gruppe am Ende der PEG-Kette. Jede Möglichkeit stellt eine eigene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In bestimmten Ausführungsformen ist ein für die vorliegende Erfindung nützliches PEG-Lipid eine Verbindung der Formel:
oder Salze davon, wobei:

R³ -OR^O ist;
R^O Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Sauerstoffschutzgruppe ist;
r eine ganze Zahl zwischen 1 und 150, einschließlich, ist;
L¹ gegebenenfalls substituiertes C_1-10-Alkylen ist, wobei mindestens ein Methylen des gegebenenfalls substituierten C_1-10-Alkylens unabhängig durch gegebenenfalls substituiertes Carbocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclylen gegebenenfalls substituiertes Arylen, gegebenenfalls substituiertes Heteroarylen, -O-, -N(R^N)-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N) -, -NR^NC(O)O - oder -NR^NC(O)N(R^N)-ersetzt ist;
D eine durch Click-Chemie erhaltene Einheit oder eine unter physiologischen Bedingungen abspaltbare Einheit ist;
m 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist;
A die folgende Formel hat:
jedes L² unabhängig eine Bindung oder gegebenenfalls substituiertes C_1-6-Alkylen ist, wobei eine Methyleneinheit des gegebenenfalls substituierten C_1-6-Alkylens gegebenenfalls durch -O-, -N(R^N)-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N)-, -NRC(O)O- oder-NR^NC(O)N(R^N)- ersetzt ist;
jedes R² unabhängig gegebenenfalls substituiertes C_1-30-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C_1-30-Alkenyl oder gegebenenfalls substituiertes C_1-30-Alkinyl ist; wobei eine oder mehrere Methyleneinheiten von R² unabhängig voneinander ersetzt sind durch gegebenenfalls substituiertes Carbocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclylen gegebenenfalls substituiertes Arylen, gegebenenfalls substituiertes Heteroarylen, -N(R^N)-, -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -NR^NC(O)N(R^N)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)O-, -C(O)S- -SC(O)-, -C(=NR^N)-, -C(=NR^N)N(R^N)-, -NR^NC(=NR^N)-, -NR^NC(=NR^N)N(R^N)-, -C(S)-, C(S)N(R^N)-, -NR^NC(S)-, -NR^NC(S)N(R^N)-, -S(O)-, -OS(O)-, -S(O)O-, -OS(O)O-, -OS(O)₂-, -S(O)₂O-, -OS(O)₂O-, -N(R^N)S(O)-, -S(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)N(R^N)-, -OS(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)O-, -S(O)₂-, -N(R^N)S(O)₂-, -S(O)₂N(R^N)-, -N(R^N)S(O)₂N(R^N)-, -OS(O)₂N(R^N)-, oder -N(RN)S(O)₂O-;
jedes R^N unabhängig Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Stickstoffschutzgruppe ist;
Ring B gegebenenfalls substituiertes Carbocyclyl, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclyl, gegebenenfalls substituiertes Aryl oder gegebenenfalls substituiertes Heteroaryl ist; und
p 1 oder 2 ist.

In bestimmten Ausführungsformen weist das PEGylierte Lipid eine der folgenden Formeln auf:
In bestimmten Ausführungsformen ist ein PEG-Lipid, das in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nützlich ist, eine PEGylierte Fettsäure. In bestimmten Ausführungsformen ist ein PEG-Lipid, das in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nützlich ist, eine Verbindung der Formel:
oder Salze davon, worin:

R³ -OR^o ist;
R^o Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Sauerstoffschutzgruppe ist;
r eine ganze Zahl zwischen 1 und 100, einschließlich, ist;
R⁵ gegebenenfalls substituiertes C_10-40-Alkyl, gegebenenfalls substituiertes C_10-40-Alkenyl oder gegebenenfalls substituiertes C_10-40-Alkinyl ist; und gegebenenfalls eine oder mehrere Methylengruppen von R⁵ ersetzt sind durch gegebenenfalls substituiertes Carbocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Heterocyclylen, gegebenenfalls substituiertes Arylen gegebenenfalls substituiertes Heteroarylen, -N(R^N)-, -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)-, -NR^NC(O)N(R^N)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^N)-, -NR^NC(O)O-, -C(O)S-, -SC(O)-, -C(=NR^N)-, -C(=NR^N)N(R^N)-, -NR^NC(=NR^N)-, -NR^NC(=NR^N)N(R^N)-, -C(S)-, C(S)N(R^N)-, -NR^NC(S)-, -NR^NC(S)N(R^N)-, -S(O)-, -OS(O)-, -S(O)O-, -OS(O)O-, -OS(O)₂-, -S(O)₂O-, -OS(O)₂O-, -N(R^N)S(O)-, -S(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)N(R^N)-, -OS(O)N(R^N)-, -N(R^N)S(O)O-, -S(O)₂-, -N(R^N)S(O)₂-, -S(O)₂N(R^N)-, -N(R^N)S(O)₂N(R^N)-, -OS(O)₂N(R^N)-, oder -N(R^N)S(O)₂O-; und
jedes R^N jeweils unabhängig Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder eine Stickstoffschutzgruppe ist.

In bestimmten Ausführungsformen ist eine Verbindung der genannten Formel eine der folgenden Verbindungen:

oder ein Salz davon,
worin r eine ganze Zahl zwischen 1 und 100 ist.
In noch weiteren Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbindung der Formel:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon,
worin:

jedes von R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine aliphatische C₁₀- bis C₃₀-Gruppe sind, wobei die aliphatische Gruppe gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen, jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus R^a, substituiert ist; und wobei die aliphatische Gruppe gegebenenfalls durch Cycloalkylen, -O-, -S-, -C(O)-, -OC(O)-, -C(O)O-, -N(R^c)-, -C(O)N(R^c)- oder -N(R^c)C(O)- unterbrochen ist;
X -(CR^aR^b)_i-, -O-, -S-, -C(O)-, -N(R^c)-,-OC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)O-, -C(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)-, -OC(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)N(R^c)-, -SC(O)N(R^c)-, oder -N(R^c)C(O)S- ist;
Y -(CR^aR^b)_i-, -O-, -S-, -C(O)-, -N(R^c)-,-OC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)O-, -C(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)-, -OC(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)N(R^c)-, -SC(O)N(R^c)-, oder -N(R^c)C(O)S- ist;
L -L'-Z'-(L²-Z²)-L³- ist;
L¹ eine Bindung, -(CR⁵R^5')_i-, oder -(CR⁵R^5')_i-(C(^Ra)=C(R^b))_k-(C=C)_k, -(CR^aR^b)_j- ist;
Z¹ -O-, -S-, -N(R^c)-,-OC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)-, -C(O)N(R^c)-, -N=C(R^a)-, -C(R^a)=N-, -O-N=C(R^a)-, oder -O-N(R^c)- ist;
L² -(CR^aR^b)_p- oder -(CR^aR^b)_r(C(R^a)=C(R^b))_k-(C=C)_k-(CR^aR)_j ist;
Z² -O-, -S-, -N(R^c)-,-OC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)-, -C(O)N(R^c)-, -N=C(R^a)-, -C(R^a)=N-, -O-N=C(R^a)-, oder -O-N(R^c)- ist;
L³ -(CR^aR^b)_i- ist;
jedes A unabhängig -L⁴-, -NH-(L⁴)_q -(CR^aR^b)_r-C(O)- oder -C(O)-(CR^aR^b)_r-(L⁴)_q-NH- ist; wobei jedes q unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4 ist; und jedes r unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4 ist;
jedes L⁴ unabhängig -(CR^aR^b)_sO- oder -O(CR^aR^b)s- ist, wobei jedes s unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 ist;
R³ -H, -R , oder -OR ist;
jedes von R⁴ und R^4' jeweils unabhängig voneinander -H, Halogen, Cyano, Hydroxy, Nitro, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Alkoxy oder Cycloalkoxy sind;
jedes R⁵ und jedes R^5' unabhängig voneinander -H, Halogen, Cyano, Hydroxy, Nitro, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl oder Cycloalkyl ist;
oder R⁴ und ein R⁵ zusammengenommen einen 5- bis 8-gliedrigen Cycloalkyl- oder heterocyclischen Ring bilden können;
jedes R^a unabhängig -H, Halogen, Cyano, Hydroxy, Nitro, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Cycloalkyl, Alkoxy, Cycloalkoxy, Aryl, Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
jedes R^b unabhängig -H, Halogen, Cyano, Hydroxy, Nitro, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Alkoxy, Cycloalkoxy, Aryl, Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
jedes R^c -H, Alkyl, Acyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aryl, Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
a 0 oder 1 ist;
b eine ganze Zahl von 1 bis 1.000 ist;
c 0 oder 1 ist;
jedes Auftreten von i unabhängig 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist;
jedes Auftreten von j unabhängig 0, 1, 2 oder 3 ist;
jedes Auftreten von k unabhängig 0, 1, 2 oder 3 ist; und
p 1 bis 10 ist; mit der Maßgabe, daß
(i) X und Y nicht gleichzeitig -CH₂- sind; und
(ii) wenn a 1 ist und L¹ -CH₂- ist, dann
1. (a) X und Y nicht gleichzeitig -O- sind; und
2. (b) X und Y nicht gleichzeitig -C(O)O- sind.

In einer Ausführungsform ist das polymerkonjugierte Lipid ausgewählt aus:

und ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon;
worin
n eine ganze Zahl von 1 bis 1.000 ist; und
m 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist.
In einigen anderen Ausführungsformen umfassen die LNPs ferner eine polymerkonjugierte Lipidverbindung der Formel:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, wobei
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine aliphatische C₁₀- bis C₃₀-Gruppesind, wobei jede aliphatische Gruppe gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen, jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus R^a, substituiert ist;
L -L¹-Z¹-(L²-Z²)_c-L³- ist;
L¹ eine Bindung, -(CR⁵R^5')_i-, oder -(CR⁵R^5')i-(C(R^a)=C(R^b))_k-(CEC)_k-(CRaRb)_j- ist;
Z¹ -O-, -S-, -N(R^c)-,-OC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)O-, -N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)-, -C(O)N(R^c)-, -N=C(R^a)-, -C(R^a)=N-, -O-N=C(R^a)-, -O-N(R^c)-; Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
L² -(CR^aR^b)_p- oder -(CR^aR^b)_j-(C(R^a)=C(R^b))_k-(C≡C)k-(CR^aR^b)_j- ist;
Z² -O-, -S-, -N(R^c)-,-OC(O)-, -C(O)O-, -OC(O)O-, -OC(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)-, -C(O)N(R^c)-, -N=C(R^a)-, -C(R^a)=N-, -O-N0C(R^a)-, -O-N(R^c)-, Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
L³ -(CR^aR^b)_i- ist;
jedes A unabhängig -L⁴-, -NH-(L⁴)_q-(CR^aR^b)_r-C(O)- oder -C(O)-(CR^aR^b)_r-(L⁴)_q-NH- ist; wobei jedes q unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4 ist; und jedes r unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4 ist;
jedes L⁴ unabhängig -(CR^aR^b)_sO- oder -O(CR^aR^b)s- ist, wobei jedes s unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4 ist;
R³ H, -R^c oder -OR^c ist;
jedes Auftreten von R⁵ und R^5' unabhängig voneinander H, Halogen, Cyano, Hydroxy, Nitro, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl oder Cycloalkyl ist;
jedes Auftreten von R^a und R^b unabhängig voneinander H, Halogen, Cyano, Hydroxy, Nitro, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Alkoxy, Aryl, Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
jedes R^c unabhängig H, Alkyl, Acyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aryl, Heteroaryl oder Heterocyclyl ist;
b im Bereich von 5 bis etwa 500 liegt;
c 0 oder 1 ist;
jedes i unabhängig 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 ist;
jedes Auftreten von j und k unabhängig voneinander 0, 1, 2 oder 3 ist; und
p eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist;
oder
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine aliphatische C₁₀- bis C₃₀-Gruppesind;
L -L¹-Z¹-L³- ist;
L¹ eine Bindung oder -(CR⁵R^5')_i- ist;
Z¹ -N(R^c)-,-N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)- oder -N=C(R^a)- ist, wobei das am weitesten links stehende Stickstoffatom in Z¹ an L¹ oder, wenn L¹ eine Bindung ist, an das zentrale tertiäre Kohlenstoffatom der Formel (II) gebunden ist, oder
Z¹ ein stickstoffhaltiges Heteroaryl oder Heterocyclyl ist, wobei das Stickstoffatom des Heteroaryls oder Heterocyclyls an L¹ oder, wenn L¹ eine Bindung ist, dann an das zentrale tertiäre Kohlenstoffatom der Formel (II)) gebunden ist;
L³ -(CR^aR^b)_i- ist;
jedes A unabhängig -L⁴- ist:
b im Bereich von etwa 5 bis etwa 500 liegt;
jedes L⁴ unabhängig -OCH₂CH₂-, -CH₂CH₂O-, -OCH(CH₃)CH₂- oder -OCH₂CH(CH₃)- ist;
R³ -OR^c ist;
jedes Auftreten von R^a, R^c, R⁵ und R^5' unabhängig voneinander H oder Alkyl ist; und
i 2, 3, 4 oder 5 ist;
oder
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander C₁₂- bis C₂₀-Alkyl oder C₁₂- bis C₂₀-Alkenyl sind;
L -L¹-Z¹-L²-Z² -L³- ist;
L¹ eine Bindung oder -(CR⁵R^5')_i- ist;
Z¹ -N(R^c)-,-N(R^c)C(O)O-, -N(R^c)C(O)N(R^c)-, -N(R^c)C(O)- oder -N=C(R^a)- ist, wobei das am weitesten links stehende Stickstoffatom in Z¹ an L¹ oder, wenn L¹ eine Bindung ist, an das zentrale tertiäre Kohlenstoffatom der Formel (II) gebunden ist, oder
Z¹ ein stickstoffhaltiges Heteroaryl oder Heterocyclyl ist, wobei das Stickstoffatom des Heteroaryls oder Heterocyclyls an L¹ oder, wenn L¹ eine Bindung ist, dann an das zentrale tertiäre Kohlenstoffatom der Formel (II) gebunden ist;
L² -(CR^aR^b)_p ist;
Z² -O-, -C(O)O-, -C(O)N(R^c)-, oder Heteroaryl ist;
L³ -(CR^aR^b)_i- ist;
jedes A unabhängig -L⁴- ist;
b im Bereich von etwa 5 bis etwa 500 liegt;
jedes L⁴ unabhängig -OCH₂CH₂-, -CH₂CH₂O-, -OCH(CH₃)CH₂- oder -OCH₂CH(CH₃)- ist;
R³ -OR^c ist;
jedes Auftreten von R^a, R^b, R^c, R⁵ und R^5' unabhängig H oder Alkyl ist;
i 2, 3, 4 oder 5 ist; und
p 1 bis 10 ist.
In anderen Ausführungsformen umfassen die LNPs eine polymerkonjugierte Lipidverbindung, ausgewählt aus:

and
wobei
n eine ganze Zahl von 1 bis 1.000 ist;
m 0, 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist;
und pharmazeutisch annehmbare Salze davon.
In einigen anderen Ausführungsformen umfassen die LNPs ferner ein polymerkonjugiertes Lipid, ausgewählt aus repräsentativen PEG-Lipiden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

wobei
n eine ganze Zahl von 10 bis 100 ist (z. B. 20-50 oder 40-50);
s, s', t und t' unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 sind; und m 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist.
Andere repräsentative PEG-Lipide umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:
In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis von polymerkonjugiertem Lipid in den LNPs erhöht oder verringert werden, um die Pharmakokinetik und/oder die biologische Verteilung der LNPs zu verändern. In bestimmten Ausführungsformen können die LNPs 0,1 bis 5,0, 1,0 bis 3,5, 1,5 bis 4,0, 2,0 bis 4,5, 0 bis 3,0, 2,5 bis 5,0 und/oder 3,0 bis 6,0 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids im Verhältnis zu den anderen Komponenten enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen ist das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von 1,0 bis 3,0 Molprozent vorhanden. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das LNP 2,2 bis 3,3, 2,3 bis 2,8, 2,1 bis 2,5 oder 2,5 bis 2,9 Molprozent an polymerkonjugiertem Lipid. In noch spezifischeren Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,0 Mol-% vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,3 molaren Prozent vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,4 Molprozent vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,5 Molprozent vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,6 Molprozent vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,7 molaren Prozent vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 2,8 Molprozent vor. In einigen Ausführungsformen liegt das polymerkonjugierte Lipid in einer Konzentration von etwa 3,0 Molprozent vor.
In bestimmten Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu konjugiertem Polymerlipid im Bereich von etwa 35:1 bis etwa 15:1. In einigen Ausführungsformen liegt das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu konjugiertem Polymerlipid im Bereich von etwa 100:1 bis etwa 10:1.
In einer Ausführungsform hat das polymerkonjugierte Lipid die Struktur:
worin:

P ein Polymer ist;
L ein dreiwertiger Linker mit einer Länge von 1 bis 15 Atomen ist; und
R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen sind.

In einer spezifischeren Ausführungsform hat das polymerkonjugierte Lipid eine der folgenden Strukturen:
oder
wobei n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist.
In einigen Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid, sofern vorhanden, die folgende Struktur:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, wobei:

R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander eine gerade oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Alkylkette mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen sind, wobei die Alkylkette gegebenenfalls durch eine oder mehrere Esterbindungen unterbrochen ist; und
n einen mittleren Wert im Bereich von 30 bis 60, oder 15 bis 25, oder 100 bis 125 hat.

In einigen Ausführungsformen sind R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander gerade, gesättigte Alkylketten mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen. In anderen Ausführungsformen liegt das durchschnittliche n im Bereich von 42 bis 55, zum Beispiel beträgt das durchschnittliche w 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 oder 55. In einigen spezifischen Ausführungsformen beträgt das durchschnittliche w etwa 49.
In anderen spezifischen Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur:
oder ein Salz davon, wobei:

R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen sind;
R''' ist H oder C₁-C₆-Alkyl; und
n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist.

In einer weiteren spezifischen Ausführungsform hat das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur:
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 40 bis 50 ist, und jedes R ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen oder 8 bis 12 Kohlenstoffatomen oder 8 Kohlenstoffatomen oder 10 Kohlenstoffatomen oder 12 Kohlenstoffatomen ist.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen hat das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur:
wobei das durchschnittliche n etwa 49 beträgt.
Nukleinsäuren
In bestimmten Ausführungsformen sind Lipid-Nanopartikel mit einer Nukleinsäure assoziiert, was zu einem Nukleinsäure-Lipid-Nanopartikel führt. In bestimmten Ausführungsformen ist die Nukleinsäure vollständig in dem Lipid-Nanopartikel eingekapselt. Der hier verwendete Begriff „Nukleinsäure“ umfasst jedes Oligonukleotid oder Polynukleotid. Fragmente mit bis zu 50 Nukleotiden werden im Allgemeinen als Oligonukleotide und längere Fragmente als Polynukleotide bezeichnet. In bestimmten Ausführungsformen sind Oligonukleotide 15-50 Nukleotide lang.
Die Begriffe „Polynukleotid“ und „Oligonukleotid“ beziehen sich auf ein Polymer oder Oligomer von Nukleotid- oder Nukleosidmonomeren, die aus natürlich vorkommenden Basen, Zuckern und Interzucker-(Rückgrat-)Bindungen bestehen. Die Begriffe „Polynukleotid“ und „Oligonukleotid“ umfassen auch Polymere oder Oligomere, die nicht natürlich vorkommende Monomere oder Teile davon umfassen, die ähnlich funktionieren. Solche modifizierten oder substituierten Oligonukleotide werden aufgrund ihrer Eigenschaften, wie z. B. einer verbesserten zellulären Aufnahme und einer erhöhten Stabilität in Gegenwart von Nukleasen, häufig den nativen Formen vorgezogen.
In einigen Ausführungsformen wird die Nukleinsäure aus Antisense-RNA, selbstverstärkender RNA und Boten-RNA ausgewählt. Boten-RNA kann beispielsweise dazu verwendet werden, eine Immunreaktion auszulösen (z. B. als Impfstoff), z. B. durch Translation immunogener Proteine.
In anderen Ausführungsformen handelt es sich bei der Nukleinsäure um mRNA, und das Verhältnis von mRNA zu Lipid im LNP (d. h. N/P, wobei N für die Mole des kationischen Lipids und P für die Mole des als Teil des Nukleinsäuregerüsts vorhandenen Phosphats steht) liegt im Bereich von 2:1 bis 30:1, z. B. 3:1 bis 22:1. In anderen Ausführungsformen reicht N/P von 6:1 bis 20:1 oder 2:1 bis 12:1. Zu den beispielhaften N/P-Bereichen gehören etwa 3:1. Etwa 6:1, etwa 9:1, etwa 12:1 und etwa 22:1.
Die Nukleinsäure, die in einem Lipid-Nukleinsäure-Partikel vorhanden ist, umfasst jede bekannte Form von Nukleinsäure. Bei den hier verwendeten Nukleinsäuren kann es sich um einzelsträngige DNA oder RNA, um doppelsträngige DNA oder RNA oder um DNA-RNA-Hybride handeln. Beispiele für doppelsträngige DNA sind Strukturgene, Gene mit Kontroll- und Terminationsregionen und selbstreplizierende Systeme wie virale oder Plasmid-DNA. Beispiele für doppelsträngige RNA sind siRNA und andere RNA-Interferenzreagenzien. Zu den einzelsträngigen Nukleinsäuren gehören z. B. Boten-RNA, Antisense-Oligonukleotide, Ribozyme, microRNA und Triplex-bildende Oligonukleotide. Die in einem Lipid-Nukleinsäure-Partikel vorhandene Nukleinsäure kann eine oder mehrere der nachstehend beschriebenen Oligonukleotid-Modifikationen enthalten.
Nukleinsäuren können unterschiedlich lang sein, was im Allgemeinen von der jeweiligen Form der Nukleinsäure abhängt. Beispielsweise können Plasmide oder Gene in bestimmten Ausführungsformen eine Länge von etwa 1.000 bis 100.000 Nukleotidresten aufweisen. In besonderen Ausführungsformen können Oligonukleotide eine Länge von etwa 10 bis 100 Nukleotiden aufweisen. In verschiedenen verwandten Ausführungsformen können Oligonukleotide, einzelsträngig, doppelsträngig und dreisträngig, eine Länge von etwa 10 bis etwa 50 Nukleotiden, von etwa 20 bis etwa 50 Nukleotiden, von etwa 15 bis etwa 30 Nukleotiden, von etwa 20 bis etwa 30 Nukleotiden aufweisen.
In besonderen Ausführungsformen hybridisiert das Oligonukleotid (oder ein Strang davon) spezifisch mit einem Ziel-Polynukleotid oder ist komplementär dazu. Die Begriffe „spezifisch hybridisierbar“ und „komplementär“ werden verwendet, um einen ausreichenden Grad an Komplementarität anzuzeigen, so dass eine stabile und spezifische Bindung zwischen dem DNA- oder RNA-Ziel und dem Oligonukleotid erfolgt. Es versteht sich, dass ein Oligonukleotid nicht zu 100% komplementär zu seiner Zielnukleinsäuresequenz sein muss, um spezifisch hybridisierbar zu sein. Ein Oligonukleotid ist spezifisch hybridisierbar, wenn die Bindung des Oligonukleotids an das Zielmolekül die normale Funktion des Zielmoleküls stört, um einen Verlust an Nutzen oder Expression zu verursachen, und wenn ein ausreichender Grad an Komplementarität besteht, um eine unspezifische Bindung des Oligonukleotids an Nicht-Zielsequenzen unter Bedingungen zu vermeiden, unter denen eine spezifische Bindung erwünscht ist, d. h., unter physiologischen Bedingungen im Falle von in vivo-Tests oder therapeutischer Behandlung oder, im Falle von in vitro-Tests, unter den Bedingungen, unter denen die Tests durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen enthält dieses Oligonukleotid 1, 2 oder 3 Basensubstitutionen, z. B. Fehlpaarungen, im Vergleich zu der Region eines Gens oder einer mRNA-Sequenz, auf die es abzielt oder mit der es spezifisch hybridisiert.
RNA-Interferenz-Nukleinsäuren
In bestimmten Ausführungsformen sind die Nukleinsäure-Lipid-Nanopartikel mit RNA-Interferenz-Molekülen (RNAi) verbunden. RNA-Interferenz-Methoden, die RNAi-Moleküle verwenden, können verwendet werden, um die Expression eines Gens oder Polynukleotids von Interesse zu stören. Die kleine interferierende RNA (siRNA) hat im Wesentlichen die Antisense-ODN und Ribozyme als nächste Generation von zielgerichteten Oligonukleotid-Medikamenten in der Entwicklung abgelöst.
SiRNAs sind RNA-Duplexe, die normalerweise 16-30 Nukleotide lang sind und sich mit einem zytoplasmatischen Multiproteinkomplex verbinden können, der als RNAi-induzierter Silencing-Komplex (RISC) bekannt ist. Der mit siRNA beladene RISC vermittelt den Abbau homologer mRNA-Transkripte, so dass siRNA so konzipiert werden kann, dass sie die Proteinexpression mit hoher Spezifität ausschaltet. Im Gegensatz zu anderen Antisense-Technologien funktionieren siRNA über einen natürlichen Mechanismus, entwickelt zur Kontrolle der Genexpression durch nicht-kodierende RNA. Dies wird allgemein als der Grund dafür angesehen, dass ihre Aktivität in vitro und in vivo stärker ist als die von Antisense-ODN oder Ribozymen. Eine Vielzahl von RNAi-Reagenzien, einschließlich siRNAs, die auf klinisch relevante Zielmoleküle abzielen, befinden sich derzeit in der pharmazeutischen Entwicklung, wie z. B. in de Fougerolles, A. et al., Nature Reviews 6:443-453 (2007) beschrieben, welche durch Bezugnahme im gesamten Umfang aufgenommen ist.
Während es sich bei den ersten beschriebenen RNAi-Molekülen um RNA:RNA-Hybride handelte, die sowohl einen RNA-Sense- als auch einen RNA-Antisensestrang enthielten, wurde inzwischen nachgewiesen, dass auch DNA-Sense-:RNA-Antisensehybride, RNA-Senses-:DNA-Antisensehybride und DNA:DNA-Hybride in der Lage sind, RNAi zu vermitteln (Lamberton, J.S. und Christian, A.T., (2003) Molecular Biotechnology 24: 111-119). Die Verwendung von RNAi-Molekülen, die eine dieser verschiedenen Arten doppelsträngiger Moleküle enthalten, ist also denkbar. Darüber hinaus können RNAi-Moleküle in einer Vielzahl von Formen verwendet und in Zellen eingebracht werden. Dementsprechend umfasst der hier verwendete Begriff RNAi-Moleküle alle Moleküle, die in der Lage sind, eine RNAi-Reaktion in Zellen auszulösen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf doppelsträngige Oligonukleotide mit zwei getrennten Strängen, d. h. einem Sense-Strang und einem Antisense-Strang, z. B, kleine interferierende RNA (siRNA); doppelsträngige Oligonukleotide, die zwei getrennte Stränge umfassen, die durch Nicht-Nukleotidyl-Linker miteinander verbunden sind; Oligonukleotide, die eine Haarnadelschleife aus komplementären Sequenzen umfassen, die eine doppelsträngige Region bildet, z. B. shRNAi-Moleküle, und Expressionsvektoren, die ein oder mehrere Polynukleotide exprimieren, die allein oder in Kombination mit einem anderen Polynukleotid ein doppelsträngiges Polynukleotid bilden können.
Eine „einzelsträngige siRNA-Verbindung“, wie sie hier verwendet wird, ist eine siRNA-Verbindung, die aus einem einzigen Molekül besteht. Sie kann einen durch Intra-Strang-Paarung gebildeten Duplexbereich enthalten, z. B. kann sie eine Haarnadel- oder Pan-Handle-Struktur sein oder enthalten. Einzelstrang-siRNA-Verbindungen können in Bezug auf das Zielmolekül antisense sein.
Eine einzelsträngige siRNA-Verbindung kann so lang sein, dass sie in das RISC eindringen und an der RISC-vermittelten Spaltung einer Ziel-mRNA teilnehmen kann. Eine einzelsträngige siRNA-Verbindung hat eine Länge von mindestens 14 und in anderen Ausführungsformen von mindestens 15, 20, 25, 29, 35, 40 oder 50 Nukleotiden. In bestimmten Ausführungsformen hat sie eine Länge von weniger als 200, 100 oder 60 Nukleotiden.
Haarnadel-siRNA-Verbindungen weisen eine Duplexregion auf, die mindestens 17, 18, 19, 29, 21, 22, 23, 24 oder 25 Nukleotidpaare umfasst. Die Länge der Duplex-Region kann gleich oder kleiner als 200, 100 oder 50 sein. In bestimmten Ausführungsformen beträgt die Länge der Duplexregion 15-30, 17 bis 23, 19 bis 23 und 19 bis 21 Nukleotidpaare. Die Haarnadel kann einen Einzelstrangüberhang oder einen terminalen ungepaarten Bereich aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen sind die Überhänge 2-3 Nukleotide lang. In einigen Ausführungsformen befindet sich der Überhang auf der Sense-Seite der Haarnadel und in einigen Ausführungsformen auf der Antisense-Seite der Haarnadel.
Eine „doppelsträngige siRNA-Verbindung“, wie sie hier verwendet wird, ist eine siRNA-Verbindung, die mehr als einen, in manchen Fällen sogar zwei Stränge enthält, in denen die Hybridisierung zwischen den Ketten einen Bereich mit Duplexstruktur bilden kann.
Der Antisense-Strang einer doppelsträngigen siRNA-Verbindung kann gleich oder mindestens 14, 15, 16, 17, 18, 19, 25, 29, 40 oder 60 Nukleotide lang sein. Die Länge kann gleich oder weniger als 200, 100 oder 50 Nukleotide betragen. Die Bereiche können 17 bis 25, 19 bis 23 und 19 bis 21 Nukleotide lang sein. Der hier verwendete Begriff „Antisense-Strang“ bezeichnet den Strang einer siRNA-Verbindung, der ausreichend komplementär zu einem Zielmolekül, z. B. einer Ziel-RNA, ist.
Der Sense-Strang einer doppelsträngigen siRNA-Verbindung kann gleich oder mindestens 14, 15, 16, 17, 18, 19, 25, 29, 40 oder 60 Nukleotide lang sein. Die Länge kann gleich oder weniger als 200, 100 oder 50 Nukleotide betragen. Die Bereiche können 17 bis 25, 19 bis 23 und 19 bis 21 Nukleotide lang sein.
Der Doppelstrangteil einer doppelsträngigen siRNA-Verbindung kann eine Länge von 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 29, 40 oder 60 Nukleotidpaaren oder weniger haben. Die Länge kann gleich oder weniger als 200, 100 oder 50 Nukleotidpaare betragen. Die Länge kann 15-30, 17 bis 23, 19 bis 23 und 19 bis 21 Nukleotidpaare betragen.
In vielen Fällen ist die siRNA-Verbindung so lang, dass sie von einem körpereigenen Molekül, z. B. von Dicer, gespalten werden kann, um kleinere siRNA-Verbindungen, z. B. siRNA-Agenten, zu erzeugen.
Die Sense- und Antisense-Stränge können so gewählt werden, dass die doppelsträngige siRNA-Verbindung einen Einzelstrang oder eine ungepaarte Region an einem oder beiden Enden des Moleküls enthält. So kann eine doppelsträngige siRNA-Verbindung Sense- und Antisense-Stränge enthalten, die so gepaart sind, dass sie einen Überhang enthalten, z. B. einen oder zwei 5'- oder 3'-Überhänge oder einen 3'-Überhang von 1 - 3 Nukleotiden. Die Überhänge können dadurch entstehen, dass ein Strang länger ist als der andere, oder dass zwei Stränge gleicher Länge versetzt sind. Einige Ausführungsformen weisen mindestens einen 3'-Überhang auf. In einer Ausführungsform weisen beide Enden eines siRNA-Moleküls einen 3'-Überhang auf. In einigen Ausführungsformen beträgt der Überhang 2 Nukleotide.
In bestimmten Ausführungsformen liegt die Länge der duplexierten Region zwischen 15 und 30 oder 18, 19, 20, 21, 22 und 23 Nukleotiden, z. B. im oben beschriebenen Bereich der ssiRNA-Verbindungen. ssiRNA-Verbindungen können in Länge und Struktur den natürlichen Dicer-verarbeiteten Produkten von langen dsiRNAs ähneln. Ausführungsformen, bei denen die beiden Stränge der ssiRNA-Verbindung miteinander verbunden sind, z. B. kovalent verbunden, sind ebenfalls eingeschlossen. Haarnadel- oder andere Einzelstrangstrukturen, die den erforderlichen doppelsträngigen Bereich und einen 3'-Überhang bilden, sind ebenfalls denkbar.
Die hier beschriebenen siRNA-Verbindungen, einschließlich doppelsträngiger siRNA-Verbindungen und einzelsträngiger siRNA-Verbindungen, können das Silencing einer Ziel-RNA, z. B. mRNA, z. B. eines Transkripts eines Gens, das ein Protein kodiert, vermitteln. Der Einfachheit halber wird eine solche mRNA hier auch als mRNA bezeichnet, die zum Schweigen gebracht werden soll. Ein solches Gen wird auch als Zielgen bezeichnet. Im Allgemeinen handelt es sich bei der zum Schweigen zu bringenden RNA um ein endogenes Gen oder ein pathogenes Gen. Darüber hinaus können auch andere RNAs als mRNA, z. B. tRNAs und virale RNAs, zum Ziel werden.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „vermittelt RNAi“ auf die Fähigkeit, eine Ziel-RNA sequenzspezifisch zum Schweigen zu bringen. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird davon ausgegangen, dass beim Silencing die RNAi-Maschinerie oder der RNAi-Prozess und eine Leit-RNA, z. B. eine ssiRNA-Verbindung mit 21 bis 23 Nukleotiden, verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist eine siRNA-Verbindung „ausreichend komplementär“ zu einer Ziel-RNA, z. B. einer Ziel-mRNA, so dass die siRNA-Verbindung die Produktion des von der Ziel-mRNA kodierten Proteins zum Schweigen bringt. In einer anderen Ausführungsform ist die siRNA-Verbindung „genau komplementär“ zu einer Ziel-RNA, d. h. die Ziel-RNA und die siRNA-Verbindung verbinden sich, um beispielsweise ein Hybrid zu bilden, das ausschließlich aus Watson-Crick-Basenpaaren in der Region der genauen Komplementarität besteht. Eine „hinreichend komplementäre“ Ziel-RNA kann einen internen Bereich (z. B. von mindestens 10 Nukleotiden) umfassen, der genau komplementär zu einer Ziel-RNA ist. Darüber hinaus unterscheidet die siRNA-Verbindung in bestimmten Ausführungsformen spezifisch einen Einzel-Nukleotid-Unterschied. In diesem Fall vermittelt die siRNA-Verbindung nur dann RNAi, wenn eine exakte Komplementarität in der Region (z. B. innerhalb von 7 Nukleotiden) des Einzelnukleotidunterschieds gefunden wird.
Mikro RNAs
Mikro RNAs (miRNAs) sind eine hochkonservierte Klasse kleiner RNA-Moleküle, die von der DNA im Genom von Pflanzen und Tieren transkribiert, aber nicht in Proteine übersetzt werden. Verarbeitete miRNAs sind einzelsträngige RNA-Moleküle mit einer Länge von 17 bis 25 Nukleotiden (nt), die in den RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC) eingebaut werden und als wichtige Regulatoren von Entwicklung, Zellproliferation, Apoptose und Differenzierung identifiziert wurden. Es wird angenommen, dass sie eine Rolle bei der Regulierung der Genexpression spielen, indem sie an die 3'-untranslatierte Region spezifischer mRNAs binden. RISC vermittelt die Herunterregulierung der Genexpression durch Translationshemmung, Transkriptionsspaltung oder beides. RISC ist auch am transkriptionellen Silencing im Zellkern einer Vielzahl von Eukaryoten beteiligt.
Antisense-Oligonukleotide
In einer Ausführungsform ist eine Nukleinsäure ein Antisense-Oligonukleotid, das gegen ein Zielpolynukleotid gerichtet ist. Der Begriff „Antisense-Oligonukleotid“ oder einfach „Antisense“ umfasst Oligonukleotide, die komplementär zu einer Zielpolynukleotidsequenz sind. Antisense-Oligonukleotide sind DNA- oder RNA-Einzelstränge, die komplementär zu einer ausgewählten Sequenz sind, z. B. zu einer Zielgen-mRNA. Es wird angenommen, dass Antisense-Oligonukleotide die Genexpression durch Bindung an eine komplementäre mRNA hemmen. Die Bindung an die Ziel-mRNA kann zu einer Hemmung der Genexpression führen, indem entweder die Translation der komplementären mRNA-Stränge durch Bindung an diese verhindert wird oder indem die Ziel-mRNA abgebaut wird. Antisense-DNA kann verwendet werden, um eine spezifische, komplementäre (kodierende oder nicht kodierende) RNA zu binden. Wenn eine Bindung stattfindet, kann dieses DNA/RNA-Hybrid durch das Enzym RNase H abgebaut werden. In bestimmten Ausführungsformen enthalten Antisense-Oligonukleotide etwa 10 bis etwa 50 Nukleotide, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 30 Nukleotide. Der Begriff umfasst auch Antisense-Oligonukleotide, die möglicherweise nicht genau komplementär zum gewünschten Zielgen sind. So sind Fälle denkbar, in denen Antisense-Oligonukleotide nicht zielspezifische Aktivitäten aufweisen oder in denen eine Antisense-Sequenz, die eine oder mehrere Fehlpaarungen mit der Zielsequenz enthält, für eine bestimmte Verwendung am besten geeignet ist.
Antisense-Oligonukleotide haben sich als wirksame und gezielte Inhibitoren der Proteinsynthese erwiesen und können daher zur spezifischen Hemmung der Proteinsynthese durch ein Zielgen verwendet werden. Die Wirksamkeit von Antisense-Oligonukleotiden zur Hemmung der Proteinsynthese ist gut belegt. So wird beispielsweise die Synthese von Polygalactauronase und des Muscarin-Typ-2-Acetylcholinrezeptors durch Antisense-Oligonukleotide gehemmt, die auf die jeweiligen mRNA-Sequenzen gerichtet sind ( U.S.-Patent 5,739,119 und U.S.-Patent 5,759,829 , die jeweils durch Verweis einbezogen sind). Weitere Beispiele für die Antisense-Hemmung wurden für das Kernprotein Cyclin, das Multiple-Drug-Resistance-Gen (MDG1), ICAM-1, E-Selectin, STK-1, den striatalen GABA-A-Rezeptor und den menschlichen EGF nachgewiesen (Jaskulski et al., Science. 1988 Jun 10; 240(4858): 1544-6; Vasanthakumar und Ahmed, Cancer Commun. 1989; I(4):225-32; Peris et al, Brain Res Mol Brain Res. 1998 Jun 15;57(2):310-20; U.S. Patent 5,801,154 ; U.S. Patent 5,789,573 ; U.S. Patent 5,718,709 und U.S. Patent 5,610,288 , die jeweils durch Verweis einbezogen sind). Darüber hinaus wurden auch Antisense-Konstrukte beschrieben, die eine Vielzahl anormaler zellulärer Proliferationen, z. B. Krebs, hemmen und zur Behandlung eingesetzt werden können ( U.S.-Patent 5,747,470 ; U.S.-Patent 5,591,317 und U.S.-Patent 5,783,683 , die jeweils durch Verweis einbezogen sind).
Verfahren zur Herstellung von Antisense-Oligonukleotiden sind im Stand der Technik bekannt und können leicht angepasst werden, um ein Antisense-Oligonukleotid herzustellen, das auf eine beliebige Polynukleotidsequenz abzielt. Die Auswahl von Antisense-Oligonukleotidsequenzen, die für eine bestimmte Zielsequenz spezifisch sind, basiert auf der Analyse der gewählten Zielsequenz und der Bestimmung von Sekundärstruktur, T_m, Bindungsenergie und relativer Stabilität. Antisense-Oligonukleotide können auf der Grundlage ihrer relativen Unfähigkeit zur Bildung von Dimeren, Haarnadeln oder anderen Sekundärstrukturen ausgewählt werden, die die spezifische Bindung an die Ziel-mRNA in einer Wirtszelle verringern oder verhindern würden. Zu den besonders bevorzugten Zielregionen der niRNA gehören die Regionen am oder in der Nähe des AUG-Translationsinitiationscodons und die Sequenzen, die im Wesentlichen komplementär zu 5'-Regionen der mRNA sind. Diese Sekundärstrukturanalysen und Überlegungen zur Auswahl der Zielregionen können beispielsweise mit der Version 4 der OLIGO-Primer-Analyse-Software (Molecular Biology Insights) und/oder der BLASTN 2.0.5 Algorithmus-Software (Altschul et al, Nucleic Acids Res. 1997, 25(17):3389-402) durchgeführt werden.
Antagomire
Antagomire sind RNA-ähnliche Oligonukleotide, die verschiedene Modifikationen für den RNAse-Schutz und pharmakologische Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine verbesserte Aufnahme in Gewebe und Zellen. Sie unterscheiden sich von normaler RNA z. B. durch eine vollständige 2'-O-Methylierung des Zuckers, ein Phosphorothioat-Grundgerüst und z. B. eine Cholesterineinheit am 3'-Ende. Antagomire können verwendet werden, um endogene miRNAs effizient zum Schweigen zu bringen, indem sie Duplexe bilden, die das Antagomir und die endogene miRNA umfassen, und dadurch das miRNA-induzierte Gen-Silencing verhindern. Ein Beispiel für ein durch ein Antagomir vermitteltes miRNA-Silencing ist das Silencing von miR-122, das in Krutzfeldt et al., Nature, 2005, 438: 685-689, beschrieben ist, und das hier ausdrücklich und in vollem Umfang in Bezug genommen wird. Antagomir-RNAs können mit Standardprotokollen für die Festphasen-Oligonukleotidsynthese synthetisiert werden. Siehe U.S. Patentanmeldung Veröffentl. Nr. 2007/0123482 und 2007/0213292 (die hier jeweils durch Bezugnahme einbezogen sind).
Ein Antagomir kann ligandenkonjugierte Monomeruntereinheiten und Monomere für die Oligonukleotidsynthese enthalten. Beispielhafte Monomere sind in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005/0107325 beschrieben, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen ist. Ein Antagomir kann eine ZXY-Struktur aufweisen, wie sie in WO 2004/080406 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in vollem Umfang einbezogen ist. Ein Antagomir kann mit einer amphipathischen Komponente komplexiert sein. Beispielhafte amphipathische Einheiten zur Verwendung mit Oligonukleotid-Wirkstoffen sind in der WO 2004/080406 beschrieben, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen ist.
Aptamere
Aptamere sind Nukleinsäure- oder Peptidmoleküle, die mit hoher Affinität und Spezifität an ein bestimmtes Molekül von Interesse binden (Tuerk und Gold, Science 249:505 (1990); Ellington und Szostak, Nature 346:818 (1990), die jeweils in vollem Umfang durch Verweis einbezogen sind). Es wurden erfolgreich DNA- oder RNA-Aptamere hergestellt, die viele verschiedene Einheiten von großen Proteinen bis zu kleinen organischen Molekülen binden. Siehe Eaton, Curr. Opin. Chem. Biol. 1:10-16 (1997), Famulok, Curr. Opin. Struct. Biol. 9:324-9 (1999), und Hermann und Patel, Science 287:820-5 (2000), die alle durch Verweis in vollem Umfang berücksichtigt werden. Aptamere können auf RNA oder DNA basieren und einen Riboswitch enthalten. Ein Riboschalter ist ein Teil eines mRNA-Moleküls, der ein kleines Zielmolekül direkt binden kann und dessen Bindung an das Zielmolekül die Aktivität des Gens beeinflusst. Somit ist eine mRNA, die einen Riboschalter enthält, direkt an der Regulierung ihrer eigenen Aktivität beteiligt, je nachdem, ob ihr Zielmolekül vorhanden ist oder nicht. Im Allgemeinen werden Aptamere durch wiederholte Runden der In-vitro-Selektion oder SELEX (systematische Evolution von Liganden durch exponentielle Anreicherung) so entwickelt, dass sie an verschiedene molekulare Zielmoleküle wie kleine Moleküle, Proteine, Nukleinsäuren und sogar Zellen, Gewebe und Organismen binden. Das Aptamer kann durch jede bekannte Methode hergestellt werden, einschließlich synthetischer, rekombinanter und Reinigungsmethoden, und kann allein oder in Kombination mit anderen Aptameren, die für dasselbe Ziel spezifisch sind, verwendet werden.
Wie hier ausführlicher beschrieben, schließt der Begriff „Aptamer“ insbesondere „sekundäre Aptamere“ ein, die eine Konsenssequenz enthalten, die aus dem Vergleich zweier oder mehrerer bekannter Aptamere mit einem bestimmten Ziel abgeleitet wurde.
Ribozyme
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Nukleinsäure-Lipid-Nanopartikel mit Ribozymen verbunden. Ribozyme sind RNA-Molekülkomplexe mit spezifischen katalytischen Domänen, die eine Endonukleaseaktivität besitzen (Kim und Cech, Proc Natl Acad Sci USA. 1987 Dec;84(24):8788-92; Forster und Symons, Cell. 1987 Apr24;49(2):211-20). Zum Beispiel beschleunigen zahlreiche Ribozyme Phosphoester-Transferreaktionen mit einem hohen Grad an Spezifität, wobei sie oft nur einen von mehreren Phosphoestern in einem Oligonukleotid-Substrat spalten (Cech et al, Cell. 1981 Dec;27(3 Pt 2):487-96; Michel und Westhof, J Mol Biol. 1990 Dec 5;216(3):585-610; Reinhold-Hurek und Shub, Nature. 1992 May 14;357(6374): 173-6). Diese Spezifität wird darauf zurückgeführt, dass das Substrat vor der chemischen Reaktion über spezifische Basenpaarungen an die interne Leitsequenz („IGS“) des Ribozyms binden muss.
Derzeit sind mindestens sechs grundlegende Arten von natürlich vorkommenden enzymatischen RNAs bekannt. Alle können unter physiologischen Bedingungen die Hydrolyse von RNA-Phosphodiesterbindungen in trans katalysieren (und somit andere RNA-Moleküle spalten). Im Allgemeinen wirken enzymatische Nukleinsäuren, indem sie zunächst an eine Ziel-RNA binden. Diese Bindung erfolgt über den zielbindenden Teil einer enzymatischen Nukleinsäure, der sich in unmittelbarer Nähe zu einem enzymatischen Teil des Moleküls befindet, der die Ziel-RNA spaltet. Die enzymatische Nukleinsäure erkennt und bindet also zunächst eine Ziel-RNA durch komplementäre Basenpaarung, und sobald sie an die richtige Stelle gebunden ist, wirkt sie enzymatisch, um die Ziel-RNA zu schneiden. Die strategische Spaltung einer solchen Ziel-RNA zerstört deren Fähigkeit, die Synthese eines kodierten Proteins zu steuern. Nachdem eine enzymatische Nukleinsäure ihr RNA-Ziel gebunden und gespalten hat, wird sie von dieser RNA freigesetzt, um nach einem anderen Ziel zu suchen und kann wiederholt neue Ziele binden und spalten.
Das enzymatische Nukleinsäuremolekül kann z. B. in einem Hammerkopf-, Hairpin-, Hepatitis-D-Virus-, Gruppe-I-Intron- oder RNaseP-RNA-Motiv (in Verbindung mit einer RNA-Leitsequenz) oder einem Neurospora-VS-RNA-Motiv gebildet werden. Spezifische Beispiele für Hammerkopf-Motive werden von Rossi et al. Nucleic Acids Res. 1992 Sep II;20(17):4559-65 beschrieben. Beispiele von Haarnadelmotiven werden von Hampel et al. (Eur. Pat. Appl. Publ. No. EP 0360257 ), Hampel und Tritz, Biochemistry 1989 Jun 13;28(12):4929-33; Hampel et al, Nucleic Acids Res. 1990 Jan 25;18(2):299-304 und U. S. Patent 5,631,359 beschrieben. Ein Beispiel für das Hepatitis-D-Virus-Motiv wird beschrieben von Perrotta und Been, Biochemistry. 1992 Dec 1;3 1(47): 1 1843-52; ein Beispiel für das RNaseP-Motiv wird beschrieben von Guerrier-Takada et al, Cell. 1983 Dec;35(3 Pt 2):849-57; Neurospora VS das RNA-Ribozyme-Motiv wird beschreiben von Collins (Saville and Collins, Cell. 1990 May 18;61(4):685-96; Saville und Collins, Proc Natl Acad Sci USA. 1991 Oct I;88(19):8826-30; Collins und Olive, Biochemistry. 1993 Mar 23;32(II):2795-9); und ein Beispiel für ein Intron der Gruppe I ist im U. S. Patent 4,987,071 beschrieben. Wichtige Merkmale der verwendeten enzymatischen Nukleinsäuremoleküle sind, dass sie eine spezifische Substratbindungsstelle aufweisen, die komplementär zu einer oder mehreren DNA- oder RNA-Regionen des Zielgens ist, und dass sie Nukleotidsequenzen innerhalb oder um diese Substratbindungsstelle herum aufweisen, die dem Molekül eine RNA-spaltende Aktivität verleihen. Die Ribozym-Konstrukte müssen also nicht auf die hier erwähnten spezifischen Motive beschränkt sein.
Verfahren zur Herstellung eines Ribozyms, das auf eine beliebige Polynukleotidsequenz abzielt, sind im Stand der Technik bekannt. Ribozyme können gemäß der Beschreibung in den internationalen Anmeldungen Nrn. WO 93/23569 und WO 94/02595 beschrieben, die hierin jeweils ausdrücklich durch Verweis aufgenommen sind, und synthetisiert werden, um in vitro und in vivo getestet zu werden, wie darin beschrieben.
Die Aktivität von Ribozymen kann durch Veränderung der Länge der Ribozym-Bindungsarme oder durch chemische Synthese von Ribozymen mit Modifikationen, die ihren Abbau durch Serum-Ribonukleasen verhindern, optimiert werden (siehe z. B. internationalen Anmeldungen Nr. WO 92/07065 , WO 93/15187 , und WO 91/03162 ; europäischen Anmeldung Nr. 92110298.4 ; U.S. Patent 5,334,711 ; und internationalen Anmeldung Nr. WO 94/13688 , die verschiedene chemische Modifikationen beschreiben, die an den Zuckereinheiten enzymatischer RNA-Moleküle vorgenommen werden können), Modifikationen, die ihre Wirksamkeit in Zellen erhöhen, und die Entfernung von Stamm-II-Basen, um die RNA-Synthesezeiten zu verkürzen und die chemischen Anforderungen zu verringern.
Immunstimulierende Oligonukleotide
Nukleinsäuren, die mit Lipid-Nanopartikeln assoziiert sind, können immunstimulierend sein, einschließlich immunstimulatorischer Oligonukleotide (ISS; einzel- oder doppelsträngig), die in der Lage sind, eine Immunreaktion auszulösen, wenn sie einem Probanden verabreicht werden, der ein Säugetier oder ein anderer Patient sein kann. Zu den ISS gehören z. B. bestimmte Palindrome, die zu Haarnadel-Sekundärstrukturen führen (siehe Yamamoto S., et al. (1992) J . Immunol. 148: 4072-4076, die durch Verweis in vollem Umfang einbezogen ist), oder CpG-Motive sowie andere bekannte ISS-Merkmale (wie Multi-G-Domänen, siehe WO 96/1 1266, die durch Verweis in vollem Umfang einbezogen ist).
Die Immunreaktion kann eine angeborene oder eine adaptive Immunreaktion sein. Das Immunsystem wird in ein angeborenes und ein erworbenes adaptives Immunsystem von Wirbeltieren unterteilt, wobei letzteres weiter in humorale zelluläre Komponenten unterteilt wird. In bestimmten Fällen kann die Immunreaktion über die Schleimhäute erfolgen.
In bestimmten Ausführungsformen ist eine immunstimulierende Nukleinsäure nur dann immunstimulierend, wenn sie in Kombination mit einem Lipid-Nanopartikel verabreicht wird, und sie ist nicht immunstimulierend, wenn sie in ihrer „freien Form“ verabreicht wird. Ein solches Oligonukleotid gilt als immunstimulierend.
Immunstimulierende Nukleinsäuren gelten als nicht sequenzspezifisch, wenn es nicht erforderlich ist, dass sie spezifisch an ein Zielpolynukleotid binden und dessen Expression verringern, um eine Immunantwort hervorzurufen. So können bestimmte immunstimulierende Nukleinsäuren eine Sequenz umfassen, die einer Region eines natürlich vorkommenden Gens oder einer mRNA entspricht, aber sie können dennoch als nicht sequenzspezifische immunstimulierende Nukleinsäuren betrachtet werden.
In einer Ausführungsform umfasst die immunstimulierende Nukleinsäure oder das Oligonukleotid mindestens ein CpG-Dinukleotid. Das Oligonukleotid oder CpG-Dinukleotid kann unmethyliert oder methyliert sein. In einer anderen Ausführungsform umfasst die immunstimulierende Nukleinsäure mindestens ein CpG-Dinukleotid mit einem methylierten Cytosin. In einer Ausführungsform umfasst die Nukleinsäure ein einzelnes CpG-Dinukleotid, wobei das Cytosin in diesem CpG-Dinukleotid methyliert ist. In einer spezifischen Ausführungsform umfasst die Nukleinsäure die Sequenz 5' TAACGTTGAGGGGGCAT 3'. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Nukleinsäure mindestens zwei CpG-Dinukleotide, wobei mindestens ein Cytosin in den CpG-Dinukleotiden methyliert ist. In einer weiteren Ausführungsform ist jedes Cytosin in den CpG-Dinukleotiden, die in der Sequenz vorhanden sind, methyliert. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Nukleinsäure eine Vielzahl von CpG-Dinukleotiden, wobei mindestens eines der CpG-Dinukleotide ein methyliertes Cytosin umfasst.
Decoy-Oligonukleotide
Da Transkriptionsfaktoren ihre relativ kurzen Bindungssequenzen auch in Abwesenheit der sie umgebenden genomischen DNA erkennen, können kurze Oligonukleotide, die die Konsens-Bindungssequenz eines bestimmten Transkriptionsfaktors tragen, als Werkzeuge zur Manipulation der Genexpression in lebenden Zellen eingesetzt werden. Diese Strategie beinhaltet die intrazelluläre Verabreichung solcher „Decoy-Oligonukleotide“, die dann von dem Zielfaktor erkannt und gebunden werden. Durch die Besetzung der DNA-Bindungsstelle des Transkriptionsfaktors durch den Decoy wird der Transkriptionsfaktor unfähig, anschließend an die Promotorregionen der Zielgene zu binden. Decoys können als therapeutische Wirkstoffe eingesetzt werden, um entweder die Expression von Genen zu hemmen, die durch einen Transkriptionsfaktor aktiviert werden, oder um Gene hochzuregulieren, die durch die Bindung eines Transkriptionsfaktors unterdrückt werden. Beispiele für die Verwendung von Decoy-Oligonukleotiden finden sich in Mann et al., J . Clin. Invest, 2000, 106: 1071-1075, auf die hier ausdrücklich und in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Supermir
Ein Supermir bezieht sich auf ein einzelsträngiges, doppelsträngiges oder teilweise doppelsträngiges Oligomer oder Polymer aus Ribonukleinsäure (RNA) oder Desoxyribonukleinsäure (DNA) oder beidem oder Modifikationen davon, das eine Nukleotidsequenz aufweist, die im Wesentlichen mit einer miRNA identisch ist und die in Bezug auf ihr Ziel antisense ist. Dieser Begriff umfasst Oligonukleotide, die aus natürlich vorkommenden Nukleobasen, Zuckern und kovalenten Internukleosid-(Rückgrat-)Bindungen bestehen und mindestens einen nicht natürlich vorkommenden Teil mit ähnlicher Funktion enthalten. Solche modifizierten oder substituierten Oligonukleotide werden gegenüber nativen Formen bevorzugt, da sie wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine verbesserte zelluläre Aufnahme, eine erhöhte Affinität für das Nukleinsäureziel und eine erhöhte Stabilität in Gegenwart von Nukleasen. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Supermir keinen Sense-Strang, und in einer anderen bevorzugten Ausführungsform hybridisiert sich das Supermir nicht in nennenswertem Umfang selbst. Ein supermir kann eine Sekundärstruktur aufweisen, ist aber unter physiologischen Bedingungen im Wesentlichen einzelsträngig. Ein Supermir, das im Wesentlichen einzelsträngig ist, ist in dem Maße einzelsträngig, in dem weniger als etwa 50 % (z. B. weniger als etwa 40 %, 30 %, 20 %, 10 % oder 5 %) des Supermirs mit sich selbst duplexiert sind. Das Supermir kann ein Haarnadelsegment, z.B. eine Sequenz, enthalten, die vorzugsweise am 3'-Ende selbsthybridisieren und einen Duplexbereich bilden kann, z.B. einen Duplexbereich von mindestens 1, 2, 3 oder 4 und vorzugsweise weniger als 8, 7, 6 oder n Nukleotiden, z.B. 5 Nukleotiden. Die duplexierte Region kann durch einen Linker, z. B. einen Nukleotidlinker, verbunden sein, z. B. 3, 4, 5 oder 6 dTs, z. B. modifizierte dTs. In einer anderen Ausführungsform ist das Supermir mit einem kürzeren Oligo, z. B. mit 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Nukleotiden Länge, z. B. an einem oder beiden der 3'- und 5'-Enden oder an einem Ende und in der nicht-terminalen oder mittleren Region des supermir duplexiert.
miRNA-Imitatoren
miRNA mimics (miRNA-Nachahmer) stellen eine Klasse von Molekülen dar, die dazu verwendet werden können, die Fähigkeit einer oder mehrerer miRNAs zum Gen-Silencing nachzuahmen. Der Begriff „mikroRNA-Mimic“ (mikro-RNA-Nachahmer) bezieht sich somit auf synthetische nichtkodierende RNAs (d. h. die miRNA wird nicht durch Reinigung aus einer Quelle der endogenen miRNA gewonnen), die in den RNAi-Weg eintreten und die Genexpression regulieren können. miRNA-Mimiks können als reife Moleküle (z. B. einzelsträngig) oder mimische Vorläufer (z. B., pri- oder pre-miRNAs). miRNA-Imitate können aus Nukleinsäuren (modifizierten oder modifizierten Nukleinsäuren) bestehen, einschließlich Oligonukleotiden, die ohne Einschränkung RNA, modifizierte RNA, DNA, modifizierte DNA, verschlossene Nukleinsäuren oder 2'-O,4'-C-ethylenverbrückte Nukleinsäuren (ENA) oder eine beliebige Kombination der oben genannten umfassen (einschließlich DNA-RNA-Hybride). Darüber hinaus können miRNA-Mimics Konjugate enthalten, die die Abgabe, die intrazelluläre Kompartimentierung, die Stabilität, die Spezifität, die Funktionalität, die Strangnutzung und/oder die Wirksamkeit beeinflussen können. In einer Ausführungsform sind miRNA-Mimics doppelsträngige Moleküle (z. B. mit einer Duplexregion von etwa 16 bis etwa 31 Nukleotiden Länge) und enthalten eine oder mehrere Sequenzen, die mit dem reifen Strang einer bestimmten miRNA identisch sind. Modifikationen können 2'-Modifikationen (einschließlich 2'-O-Methyl-Modifikationen und 2'-F-Modifikationen) an einem oder beiden Strängen des Moleküls sowie Internukleotid-Modifikationen (z. B. Phosphorothioat-Modifikationen) umfassen, die die Stabilität und/oder Spezifität der Nukleinsäure erhöhen. Darüber hinaus können miRNA-Mimics Überhänge enthalten. Die Überhänge können aus 1-6 Nukleotiden entweder am 3'- oder am 5'-Ende eines der beiden Stränge bestehen und können modifiziert werden, um die Stabilität oder Funktionalität zu erhöhen. In einer Ausführungsform umfasst ein miRNA-Imitat eine Duplexregion mit 16 bis 31 Nukleotiden und einem oder mehreren der folgenden chemischen Modifikationsmuster: der Sense-Strang enthält 2'-O-Methyl-Modifikationen der Nukleotide 1 und 2 (vom 5'-Ende des Sense-Oligonukleotids aus gezählt) sowie alle Cs und Us; die Modifikationen des Antisense-Strangs können eine 2'-F-Modifikation aller Cs und Us, eine Phosphorylierung des 5'-Endes des Oligonukleotids und stabilisierte Internukleotid-Bindungen in Verbindung mit einem 3'-Überhang aus 2 Nukleotiden umfassen.
Antimir oder miRNA-Inhibitor
Die Begriffe „Antimir“, „microRNA-Inhibitor“, „miR-Inhibitor“ oder „Inhibitor“ sind synonym und beziehen sich auf Oligonukleotide oder modifizierte Oligonukleotide, die die Fähigkeit bestimmter miRNAs beeinträchtigen. Im Allgemeinen handelt es sich bei den Inhibitoren um Nukleinsäuren oder modifizierte Nukleinsäuren, einschließlich Oligonukleotiden, die RNA, modifizierte RNA, DNA, modifizierte DNA, blockierte Nukleinsäuren (LNAs) oder eine beliebige Kombination der oben genannten umfassen. Zu den Modifikationen gehören 2'-Modifikationen (einschließlich 2'-O-Alkyl-Modifikationen und 2'-F-Modifikationen) und Internukleotid-Modifikationen (z. B. Phosphorothioat-Modifikationen), die die Abgabe, Stabilität, Spezifität, intrazelluläre Kompartimentierung oder Wirksamkeit beeinflussen können. Darüber hinaus können miRNA-Inhibitoren Konjugate enthalten, die die Freisetzung, intrazelluläre Kompartimentierung, Stabilität und/oder Wirksamkeit beeinflussen können. Inhibitoren können eine Vielzahl von Konfigurationen annehmen, darunter einzelsträngige, doppelsträngige (RNA/RNA- oder RNA/DNA-Duplexe) und Haarnadel-Designs. Im Allgemeinen enthalten miRNA-Inhibitoren eine oder mehrere Sequenzen oder Teile von Sequenzen, die komplementär oder teilweise komplementär zum reifen Strang (oder zu den reifen Strängen) der miRNA sind, auf die abgezielt werden soll, darüber hinaus kann der miRNA-Inhibitor auch zusätzliche Sequenzen umfassen, die sich 5' und 3' zu der Sequenz befinden, die das umgekehrte Komplement der reifen miRNA ist. Die zusätzlichen Sequenzen können die umgekehrten Komplemente der Sequenzen sein, die der reifen miRNA in der pri-miRNA, von der die reife miRNA abgeleitet ist, benachbart sind, oder die zusätzlichen Sequenzen können beliebige Sequenzen sein (mit einer Mischung aus A, G, C oder U). In einigen Ausführungsformen sind eine oder beide der zusätzlichen Sequenzen beliebige Sequenzen, die in der Lage sind, Haarnadeln zu bilden. So ist in einigen Ausführungsformen die Sequenz, die das umgekehrte Komplement der miRNA darstellt, auf der 5'-Seite und auf der 3'-Seite von Haarnadelstrukturen flankiert. Mikro-RNA-Inhibitoren können, wenn sie doppelsträngig sind, Fehlpaarungen zwischen Nukleotiden auf entgegengesetzten Strängen aufweisen. Darüber hinaus können mikro-RNA-Inhibitoren mit Konjugateinheiten verbunden sein, um die Aufnahme des Inhibitors in eine Zelle zu erleichtern. Beispielsweise kann ein mikro-RNA-Inhibitor an Cholesteryl-5-(bis(4-methoxyphenyl)(phenyl)methoxy)-3-hydroxypentylcarbamat) gebunden sein, das die passive Aufnahme eines Mikro-RNA-Inhibitors in eine Zelle ermöglicht. mikro-RNA-Inhibitoren, einschließlich Haarnadel-miRNA-Inhibitoren, werden ausführlich beschrieben in Vermeulen et al. „Double-Stranded Regions Are Essential Design Components Of Potent Inhibitors of RISC Function“, RNA 13: 723-730 (2007) und in WO2007/095387 und WO 2008/036825 , die hierin jeweils in ihrer Gesamtheit enthalten sind. Eine fachkundige Person kann eine Sequenz aus der Datenbank für eine gewünschte miRNA auswählen und einen Inhibitor entwerfen, der für die hier offengelegten Methoden nützlich ist.
U1-Adaptor
U1-Adaptoren hemmen polyA-Stellen und sind bifunktionale Oligonukleotide mit einer Zieldomäne, die zu einer Stelle im terminalen Exon des Zielgens komplementär ist, und einer „U1-Domäne“, die an die kleinere nukleare RNA-Komponente des U1 snRNP bindet (Goraczniak, et al., 2008, Nature Biotechnology, 27(3), 257-263, die hier ausdrücklich und in vollem Umfang zitiert wird). U1 snRNP ist ein Ribonukleoprotein-Komplex, der in erster Linie die frühen Schritte der Spleißosomenbildung steuert, indem er an die Exon-/Intron-Grenze der prä-mRNA bindet (Brown und Simpson, 1998, Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 49:77-95). Die Nukleotide 2-11 des 5'-Endes des Basenpaares von U1 snRNA binden an die 5'ss der prä-mRNA. In einer Ausführungsform sind die Oligonukleotide U1-Adaptoren. In einer Ausführungsform kann der U1-Adaptor in Kombination mit mindestens einem anderen iRNA-Agens verabreicht werden.
Pharmazeutische Zubereitungen
In anderen Ausführungsformen ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Verabreichung eines therapeutischen Mittels an einen Patienten, der dessen bedarf, gerichtet, wobei das Verfahren die Herstellung oder Bereitstellung eines der vorstehend genannten LNPs und/oder die Verabreichung einer dieses enthaltenden Zusammensetzung an den Patienten umfasst. In einigen Ausführungsformen ist das therapeutische Mittel zur Behandlung der Krankheit wirksam.
Für die Zwecke der Verabreichung können die Lipid-Nanopartikel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung allein verabreicht oder als pharmazeutische Zusammensetzungen formuliert werden. Pharmazeutische Zusammensetzungen bestimmter Ausführungsformen umfassen ein Lipid-Nanopartikel gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und einen oder mehrere pharmazeutisch akzeptable Träger, Verdünnungsmittel oder Hilfsstoffe. Die Lipid-Nanopartikel können in einer Menge vorhanden sein, die wirksam ist, um den therapeutischen Wirkstoff abzugeben, z. B. zur Behandlung einer bestimmten Krankheit oder eines bestimmten Zustands von Interesse. Geeignete Konzentrationen und Dosierungen können von einem Fachmann ohne weiteres bestimmt werden.
Die Verabreichung der Lipid-Nanopartikel einiger Ausführungsformen kann auf jede der üblichen Arten der Verabreichung von Wirkstoffen erfolgen, die ähnliche Zwecke erfüllen. Die pharmazeutischen Zusammensetzungen einiger Ausführungsformen können zu Präparaten in fester, halbfester, flüssiger oder gasförmiger Form formuliert werden, z. B. zu Tabletten, Kapseln, Pulvern, Granulaten, Salben, Lösungen, Suspensionen, Zäpfchen, Injektionen, Inhalationsmitteln, Gelen, Mikrokugeln und Aerosolen. Typische Verabreichungswege für solche pharmazeutischen Zusammensetzungen sind ohne Einschränkung oral, topisch, transdermal, inhalativ, parenteral, sublingual, bukkal, rektal, vaginal und intranasal. Der hier verwendete Begriff „parenteral“ umfasst subkutane Injektionen, intravenöse, intramuskuläre, intradermale, intrasternale Injektionen oder Infusionstechniken. Pharmazeutische Zusammensetzungen einiger Ausführungsformen sind so formuliert, dass die darin enthaltenen Wirkstoffe bei Verabreichung der Zusammensetzung an einen Patienten bioverfügbar sind. Zusammensetzungen, die einem Probanden oder Patienten verabreicht werden können, können die Form einer oder mehrerer Dosierungseinheiten haben, wobei beispielsweise eine Tablette eine einzelne Dosierungseinheit sein kann und ein Behälter, der LNPs in Aerosolform enthält, eine Vielzahl von Dosierungseinheiten enthalten kann. Tatsächliche Methoden zur Herstellung solcher Darreichungsformen sind bekannt oder für den Fachmann ersichtlich; siehe z. B. Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition (Philadelphia College of Pharmacy and Science, 2000). Die zu verabreichende Zusammensetzung enthält typischerweise eine therapeutisch wirksame Menge eines Lipid-Nanopartikels einer der hierin offenbarten Ausführungsformen, die ein therapeutisches Mittel oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz davon zur Behandlung einer Krankheit oder eines Zustands von Interesse umfasst.
Eine pharmazeutische Zusammensetzung einiger Ausführungsformen kann in Form eines Feststoffs oder einer Flüssigkeit vorliegen. In einem Aspekt sind der oder die Träger partikelförmig, so dass die Zusammensetzungen beispielsweise in Tabletten- oder Pulverform vorliegen. Der/die Träger kann/können flüssig sein, so dass die Zusammensetzungen z. B. ein oraler Sirup, eine injizierbare Flüssigkeit oder ein Aerosol sind, das z. B. für die inhalative Verabreichung nützlich ist.
Ist die pharmazeutische Zusammensetzung zur oralen Verabreichung bestimmt, liegt sie vorzugsweise in fester oder flüssiger Form vor, wobei halbfeste, halbflüssige, Suspensions- und Gelformen unter den hier als fest oder flüssig betrachteten Formen eingeschlossen sind.
Als feste Zusammensetzung zur oralen Verabreichung kann die pharmazeutische Zusammensetzung als Pulver, Granulat, gepresste Tablette, Pille, Kapsel, Kaugummi, Waffel oder in ähnlicher Form formuliert sein. Eine solche feste Zusammensetzung enthält normalerweise ein oder mehrere inerte Verdünnungsmittel oder essbare Träger. Darüber hinaus können einer oder mehrere der folgenden Stoffe vorhanden sein: Bindemittel wie Carboxymethylcellulose, Ethylcellulose, mikrokristalline Cellulose, Tragantgummi oder Gelatine; Hilfsstoffe wie Stärke, Laktose oder Dextrine, Sprengmittel wie Alginsäure, Natriumalginat, Primogel, Maisstärke und dergleichen; Gleitmittel wie Magnesiumstearat oder Sterotex; Gleitmittel wie kolloidales Siliziumdioxid; Süßungsmittel wie Saccharose oder Saccharin; einen Geschmacksstoff wie Pfefferminz, Methylsalicylat oder Orangenaroma; und einen Farbstoff.
Liegt die pharmazeutische Zusammensetzung in Form einer Kapsel, z. B. einer Gelatinekapsel, vor, so kann sie zusätzlich zu den oben genannten Materialien einen flüssigen Träger wie Polyethylenglykol oder Öl enthalten.
Die pharmazeutische Zusammensetzung kann in Form einer Flüssigkeit vorliegen, z. B. als Elixier, Sirup, Lösung, Emulsion oder Suspension. Die Flüssigkeit kann zur oralen Verabreichung oder zur Verabreichung durch Injektion bestimmt sein, um zwei Beispiele zu nennen. Bei oraler Verabreichung enthält die bevorzugte Zusammensetzung zusätzlich zu den vorliegenden Verbindungen einen oder mehrere Süßstoffe, Konservierungsmittel, Farbstoffe und Geschmacksverstärker. In einer Zusammensetzung, die durch Injektion verabreicht werden soll, können ein oder mehrere Tenside, Konservierungsmittel, Benetzungsmittel, Dispersionsmittel, Suspensionsmittel, Puffer, Stabilisatoren und isotonische Mittel enthalten sein.
Die flüssigen pharmazeutischen Zusammensetzungen einiger Ausführungsformen können, unabhängig davon, ob es sich um Lösungen, Suspensionen oder eine andere ähnliche Form handelt, einen oder mehrere der folgenden Hilfsstoffe enthalten: sterile Verdünnungsmittel wie Wasser für Injektionszwecke, Kochsalzlösung, vorzugsweise physiologische Kochsalzlösung, Ringerlösung, isotonisches Natriumchlorid, feste Öle wie synthetische Mono- oder Diglyceride, die als Lösungsmittel oder Suspensionsmittel dienen können, Polyethylenglykole, Glycerin, Propylenglykol oder andere Lösungsmittel; antibakterielle Mittel wie Benzylalkohol oder Methylparaben; Antioxidantien wie Ascorbinsäure oder Natriumbisulfit; Chelatbildner wie Ethylendiamintetraessigsäure; Puffer wie Acetate, Citrate oder Phosphate und Mittel zur Einstellung der Tonizität wie Natriumchlorid oder Dextrose; Mittel, die als Kälteschutzmittel wirken, wie Saccharose oder Trehalose. Das parenterale Präparat kann in Ampullen, Einwegspritzen oder Mehrfachdosis-Fläschchen aus Glas oder Kunststoff verpackt sein. Physiologische Kochsalzlösung ist ein bevorzugtes Adjuvans. Eine injizierbare pharmazeutische Zusammensetzung ist vorzugsweise steril.
Eine flüssige pharmazeutische Zusammensetzung bestimmter Ausführungsformen, die entweder zur parenteralen oder oralen Verabreichung bestimmt ist, sollte eine solche Menge eines Lipid-Nanopartikels der Erfindung enthalten, dass eine geeignete Dosierung erreicht wird.
Die pharmazeutische Zusammensetzung von Ausführungsformen der Erfindung kann für die topische Verabreichung bestimmt sein, wobei der Träger in geeigneter Weise eine Lösung, Emulsion, Salbe oder Gelgrundlage umfassen kann. Die Grundlage kann beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Substanzen enthalten: Vaseline, Lanolin, Polyethylenglykole, Bienenwachs, Mineralöl, Verdünnungsmittel wie Wasser und Alkohol sowie Emulgatoren und Stabilisatoren. Verdickungsmittel können in einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur topischen Verabreichung enthalten sein. Bei transdermaler Verabreichung kann die Zusammensetzung ein transdermales Pflaster oder eine lontophoresevorrichtung enthalten.
Die pharmazeutische Zusammensetzung einiger Ausführungsformen kann zur rektalen Verabreichung bestimmt sein, z. B. in Form eines Zäpfchens, das im Rektum schmilzt und das Arzneimittel freisetzt. Die Zusammensetzung zur rektalen Verabreichung kann eine ölhaltige Basis als geeigneten, nicht reizenden Hilfsstoff enthalten. Zu diesen Basen gehören unter anderem Lanolin, Kakaobutter und Polyethylenglykol.
Die pharmazeutische Zusammensetzung anderer Ausführungsformen kann verschiedene Materialien enthalten, die die physikalische Form einer festen oder flüssigen Dosierungseinheit verändern. So kann die Zusammensetzung beispielsweise Materialien enthalten, die eine Umhüllung um die Wirkstoffe bilden. Die Materialien, die die Umhüllung bilden, sind in der Regel inert und können z. B. aus Zucker, Schellack und anderen magensaftresistenten Überzugsmitteln ausgewählt werden. Alternativ können die Wirkstoffe auch in einer Gelatinekapsel eingeschlossen sein.
Die pharmazeutische Zusammensetzung der Ausführungsformen in fester oder flüssiger Form kann ein Mittel enthalten, das an den LNP oder das therapeutische Mittel bindet und dadurch die Abgabe des LNP oder des therapeutischen Mittels unterstützt. Geeignete Mittel, die in dieser Eigenschaft wirken können, sind u. a. ein monoklonaler oder polyklonaler Antikörper oder ein Protein.
In anderen Ausführungsformen kann die pharmazeutische Zusammensetzung Dosierungseinheiten umfassen oder aus solchen bestehen, die als Aerosol verabreicht werden können. Der Begriff Aerosol wird verwendet, um eine Vielzahl von Systemen zu bezeichnen, die von kolloidaler Natur bis hin zu Systemen reichen, die aus unter Druck stehenden Verpackungen bestehen. Die Abgabe kann durch ein verflüssigtes oder komprimiertes Gas oder durch ein geeignetes Pumpsystem erfolgen, das die Wirkstoffe abgibt. Die Aerosole der erfindungsgemäßen Verbindungen können in einphasigen, zweiphasigen oder dreiphasigen Systemen abgegeben werden, um den/die Wirkstoff(e) abzugeben. Die Lieferung des Aerosols umfasst den erforderlichen Behälter, Aktivatoren, Ventile, Unterbehälter und dergleichen, die zusammen ein Kit bilden können. Der Fachmann kann ohne übermäßiges Experimentieren bevorzugte Aerosole bestimmen.
In einigen Ausführungsformen können die pharmazeutischen Zusammensetzungen nach Verfahren hergestellt werden, die in der pharmazeutischen Kunst wohlbekannt sind. Zum Beispiel kann eine pharmazeutische Zusammensetzung, die durch Injektion verabreicht werden soll, durch Kombination der Lipid-Nanopartikel der Erfindung mit sterilem, destilliertem Wasser oder einem anderen Träger hergestellt werden, um eine Lösung zu bilden. Um die Bildung einer homogenen Lösung oder Suspension zu erleichtern, kann ein Tensid zugesetzt werden. Tenside sind Verbindungen, die nicht kovalent mit der erfindungsgemäßen Verbindung interagieren, um die Auflösung oder homogene Suspension der Verbindung in dem wässrigen Verabreichungssystem zu erleichtern.
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen einiger Ausführungsformen werden in einer therapeutisch wirksamen Menge verabreicht, die von einer Vielzahl von Faktoren abhängt, darunter die Aktivität des spezifischen therapeutischen Wirkstoffs, die metabolische Stabilität und die Wirkungsdauer des therapeutischen Wirkstoffs, das Alter, das Körpergewicht, der allgemeine Gesundheitszustand, das Geschlecht und die Ernährung des Patienten, die Art und Weise und der Zeitpunkt der Verabreichung, die Ausscheidungsrate, die Wirkstoffkombination, der Schweregrad der jeweiligen Erkrankung oder des Zustands und die Person, die sich der Therapie unterzieht.
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen verschiedener Ausführungsformen können auch gleichzeitig mit, vor oder nach der Verabreichung eines oder mehrerer anderer therapeutischer Mittel verabreicht werden. Eine solche Kombinationstherapie umfasst die Verabreichung einer einzigen pharmazeutischen Dosierungsformulierung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung und eines oder mehrerer zusätzlicher Wirkstoffe sowie die Verabreichung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und jedes Wirkstoffs in seiner eigenen separaten pharmazeutischen Dosierungsformulierung. Beispielsweise können eine pharmazeutische Zusammensetzung einer der Ausführungsformen und der andere Wirkstoff dem Patienten zusammen in einer einzigen oralen Dosierungszusammensetzung wie einer Tablette oder Kapsel verabreicht werden, oder jeder Wirkstoff wird in separaten oralen Dosierungsformulierungen verabreicht. Werden getrennte Darreichungsformen verwendet, so können die erfindungsgemäßen Verbindungen und ein oder mehrere zusätzliche Wirkstoffe im Wesentlichen gleichzeitig, d. h. gleichzeitig, oder zu verschiedenen Zeitpunkten, d. h. nacheinander, verabreicht werden; unter Kombinationstherapie sind alle diese Schemata zu verstehen.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung und stellen keine Einschränkung dar.
Beispiele
Beispiel 1
Herstellung von Lipid-Nanopartikel-Zusammensetzungen
Kationische Lipide und polymerkonjugierte Lipide (PEG-Lipid) wurden nach den allgemeinen Verfahren, die in den PCT Veröffentl. Nrn. WO 2020/061426 , WO 2015/199952 , WO 2017/004143 , WO 2017/075531 und WO 2017/117528 , deren vollständige Offenlegungen hier durch Bezugnahme aufgenommen sind, beschrieben sind, hergestellt und getestet oder wurden wie darin beschrieben hergestellt. Die LNPs wurden nach dem folgenden beispielhaften Verfahren hergestellt.
Das angegebene kationische Lipid (z. B. III-45), DSPC, Cholesterin und PEG-Lipid wurden in Ethanol im angegebenen molaren Verhältnis gelöst, z. B. 47,5:10:40,7:1,8. Lipid-Nanopartikel (LNP) wurden in einem Gewichtsverhältnis von Gesamtlipid zu mRNA von ungefähr 10:1 bis 30:1 hergestellt. Kurz, die mRNA wurde in 10 bis 50 mM Citrat- oder Acetatpuffer mit einem pH-Wert von 4 bis 6 auf 0,2 mg/ml verdünnt. Unter Verwendung von Spritzen- oder Kolbenpumpen wurde die ethanolische Lipidlösung mit der wässrigen mRNA-Lösung in einem Verhältnis von etwa 1:5 bis 1:3 (Vol./Vol.) gemischt, wobei die Gesamtdurchflussrate über 15 ml/min lag, z. B. 20 ml/min bis 40 ml/min oder über 100 ml/min oder etwa 500 ml/min oder etwa 1000 ml/min. Anschließend wurde das Ethanol entfernt und der externe Puffer mittels Dialyse durch PBS ersetzt. Schließlich wurden die Lipid-Nanopartikel durch einen Sterilfilter mit 0,2 µm Porengröße filtriert. Die Partikelgröße der Lipid-Nanopartikel betrug ungefähr 45-105 nm, 55-95 nm Durchmesser, 50-65 nm, 65-80 nm und in einigen Fällen ungefähr 70-90 nm Durchmesser, wie mittels quasielastischer Lichtstreuung mit einem Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern, UK) bestimmt.
Beispiel 2
Luciferase mRNA in vivo-Bewertung unter Verwendung der Lipid-Nanopartikel-Zusammensetzungen
In vivo-Studien zur Bewertung der Luciferase-mRNA wurden an 6-8 Wochen alten weiblichen C57BL/6-Mäusen (Charles River) und 8-10 Wochen alten CD-1 (Harlan)-Mäusen (Charles River) gemäß den Richtlinien des institutionellen Tierschutzausschusses (ACC) und des Canadian Council on Animal Care (CCAC) durchgeführt. Unterschiedliche Dosen von mRNA-Lipid-Nanopartikeln werden systemisch durch Injektion in die Schwanzvene verabreicht, und die Tiere werden zu einem bestimmten Zeitpunkt (z. B. 4 Stunden) nach der Verabreichung eingeschläfert. Leber und Milz werden in vorgewogenen Röhrchen gesammelt, das Gewicht bestimmt, sofort in flüssigem Stickstoff schockgefroren und bis zur Verarbeitung für die Analyse bei -80 °C gelagert.
Von der Leber werden ungefähr 50 mg für die Analyse in einem 2-ml-FastPrep-Röhrchen (MP Biomedicals, Solon OH) entnommen. In jedes Röhrchen wird eine ¼''-Keramikkugel (MP Biomedicals) gegeben, und 500 µl des auf Raumtemperatur äquilibrierten Glo Lysis Buffer - GLB (Promega, Madison Wl) werden dem Lebergewebe zugesetzt. Das Lebergewebe wird mit dem FastPrep24-Gerät (MP Biomedicals) bei 2 x 6,0 m/s für 15 Sekunden homogenisiert. Das Homogenat wird bei Raumtemperatur 5 Minuten lang inkubiert, bevor es im Verhältnis 1:4 in GLB verdünnt und mit dem SteadyGlo Luciferase Assaysystem (Promega) untersucht wird. Im Einzelnen werden 50 µl verdünntes Gewebehomogenat mit 50 µl SteadyGlo-Substrat umgesetzt, 10 Sekunden lang geschüttelt gefolgt von 5 Minuten Inkubation und dann unter Verwendung eines CentroXS³ LB 960 Luminometers (Berthold Technologies, Deutschland) quantifiziert. Die Menge des untersuchten Proteins wird mit dem BCA-Protein-Assay-Kit (Pierce, Rockford IL) bestimmt. Die relativen Lumineszenzeinheiten (RLU) werden dann auf die Gesamtmenge der untersuchten µg Protein normiert. Zur Umrechnung von RLU in ng Luziferase wird eine Standardkurve mit QuantiLum Recombinant Luciferase (Promega) erstellt. Für eine repräsentative Formulierung wird ein vierstündiger Zeitpunkt für eine Wirksamkeitsbewertung der Lipidformulierung gewählt.
Die FLuc-mRNA (z. B. L-6107 oder L-7202 von Trilink Biotechnologies) exprimiert ein Luciferase-Protein, das ursprünglich aus dem Glühwürmchen, Photinus pyralis, isoliert wurde. FLuc wird häufig in Säugetierzellkulturen verwendet, um sowohl die Genexpression als auch die Lebensfähigkeit der Zellen zu messen. Es emittiert Biolumineszenz in Gegenwart des Substrats Luciferin. Diese polyadenylierte mRNA mit Cap-Struktur ist vollständig mit 5-Methylcytidin und Pseudouridin (L-6107) oder 5-Methoxyuridin (L-7202) substituiert.
Beispiel 3
Luciferase-Expression in Mäusen
Die Expression des exogenen Proteins Luciferase in einem Mäusekleintiermodell wurde in Abhängigkeit von der Acylkettenlänge der PEG-Lipidkomponente der flüssigen Nanopartikelformulierung (LNP) bewertet.
Kurz, Mäusen wurde über die Schwanzvene eine Lipid-Nanopartikel-Formulierung injiziert, die entweder 1,5 % oder 2,5 % PEG-Polymerlipid enthielt und einen mRNA-Expressionsvektor für das Enzym Luciferase enthielt. Die molaren Verhältnisse von kationischem Lipid (Verbindung I-6), DSPC, Cholesterin und pegyliertem Lipid waren 50:10:38,5:1,5 bzw. 50:10:37,5:2,5. Die LNPs wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Standardverfahren unter Verwendung von PEG-Lipiden mit unterschiedlich langen Acylketten formuliert, nämlich di-C12, di-C13, di-C14, C12/14 (asymmetrische Schwanzkombination) und di-C15. Den Tieren wurden 0,3 oder 0,5 mg/kg RNA verabreicht, und die Quantifizierung der Luciferase-Expression in der Leber wurde mit Standardmethoden durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind oder wie in Beispiel 2 beschrieben.
Das pegylierte Lipid, das in den hier beschriebenen Studien verwendet wurde, war eine Verbindung mit der folgenden Struktur:
worin n eine ganze Zahl von etwa 45 ist, so dass der PEG-Anteil ein Molekulargewicht von etwa 2.000 g/mol aufweist, und jedes R ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist. Di-C12, di-C13, di-C14, di-C15, di-C16 und C12/14 bezieht sich auf die obige Verbindung, wobei jedes R ein geradkettiges C12, jedes R ein geradkettiges C13, jedes R ein geradkettiges C14, jedes R ein geradkettiges C15, jedes R ein geradkettiges C16 oder ein R ein geradkettiges C12 und ein R ein geradkettiges C14 ist.
Die in den 1 und 2 dargestellten Daten zur Luciferase-Expression für die verschiedenen LNP-Formulierungen sind als Verhältnis relativ zur Menge angegeben, die für das LNP mit einer 1,5%igen di-C14-PEG-Lipidformulierung beobachtet wurde. Die Luciferase-Expression war bei Acylketten der Länge C14 am höchsten, und Ausführungsformen, die 2,5 % PEG-Polymerlipid enthielten, zeigten eine reduzierte oder gleichwertige Expression des Enzyms.
In einer verwandten Studie an Mäusen wurden weitere LNP-Ausführungsformen untersucht, bei denen die PEG-Lipidmenge von 0,5 bis 5,0 % variiert wurde. Die Luciferase-Expressionsdaten für die verschiedenen LNP-Formulierungen, die in den 3 und 4 dargestellt sind, werden als Verhältnis zu der Menge gezeigt, die für das LNP mit einer 1,5%igen di-C14-PEG-Lipid-Formulierung beobachtet wurde. Es wird kein signifikanter Vorteil für LNP-Ausführungsformen beobachtet, bei denen die PEG-Lipidmenge größer als 1,5 % ist, und die Trends bei Mäusen deuten im Allgemeinen auf eine verbesserte Leistung für niedrigere LNPs mit niedrigeren pegylierten Lipidkonzentrationen hin.
Beispiel 4
In vivo-Studie von Lipid-Nanopartikel-Formulierungen an nichtmenschlichen Primaten
Mit Experimenten unerfahrenen männlichen Cynomolgus-Affen (Macaca fascicularis, Makake) wurden in Gruppen von drei Tieren Kontroll- (Kochsalzlösung) oder Testdosen von LNP-Formulierungen über eine einstündige intravenöse (IV) Infusion verabreicht. Die LNP-Formulierung enthielt einen Expressionsvektor für humanes Immunglobulin G, Typ 1 (lgG1). Die LNP wurden nach Standardverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, oder wie in Beispiel 1 beschrieben, unter Verwendung des kationischen Lipids III-45 und von PEG-Lipiden mit unterschiedlichen Längen ihrer Diacylketten, nämlich C12, C13, C14, C15 und C16, wie oben beschrieben, synthetisiert. Eine zusätzliche LNP-Testgruppe umfasste eine di-C14-Formulierung mit kleinerem LNP-Durchmesser (-60 nm). Nicht-Kontrolltiere erhielten eine Dosis von 1,0 mg/kg RNA mit einem Dosisvolumen von 5 ml/kg. Es wurden eine Kontroll- und sieben Testgruppen verwendet.
Pharmakodynamische Proben zur Bewertung der Plasmakonzentrationen von IgG1 wurden durch Blutentnahme (K₃EDTA, 0,5 ml) vor der Infusion, 3 und 9 Stunden nach der Infusion sowie an den Tagen 2, 5, 8 und 15 gewonnen. Die Quantifizierung des exprimierten humanen IgG1 im Blutplasma wurde mit Standardmethoden durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind. 5 zeigt die IgG1-Plasmakonzentrationslevel, die an Tag 2 bestimmt wurde, und demonstriert, dass IgG1 am stärksten bei LNP-Ausführungsformen mit PEG-Lipiden, die Di-Acylketten mit weniger als C14 enthielten, exprimiert wurde.

Die Aminolipidlevel im Plasma wurden durch Blutentnahme (K₃EDTA, 1 ml) am Ende der Infusion (EOI) und in den Stunden 1, 3, 6, 9, 12, 24 und 48 nach EOI überprüft. Geringere relative Level von Aminolipiden im Blutplasma sind ein Indikator dafür, dass die LNPs den systemischen Kreislauf verlassen und sich in den betreffenden Geweben angereichert haben. In 6 ist die Plasmakonzentration der Verbindung III-45 als Funktion der Zeit für bestimmte LNP-Ausführungsformen dargestellt. Die Ergebnisse dieser Analyse, dargestellt als maximale Durchschnittskonzentration (Cmax, ug/ml), sind in Tabelle 12 aufgeführt (Kontrollgruppe nicht gezeigt). Tabelle 12: Aminolipidkonzentrationen im Blutplasma

Nr.	Di-Acyl-Kettenlänge	Partikeldurchmesser	Cmax (ug/ml)
1	C12	77	187 ± 87
2	C13	68	152 ± 56
3	C14	71	300 ± 57
4	C15	77	532 ± 85
5	C16	79	541 ± 26
6	C14 (klein)	61	230 ± 28

In der vorliegenden Studie entsprachen die niedrigsten Cmax-Werte der Aminolipide den LNPs mit PEG-Lipiden, die kürzere Acylketten (di-C12 und di-C13) enthielten. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, sind die Anmelder der Ansicht, dass die spezifischen lipophilen Eigenschaften, die durch di-C12- und di-C13-Acylketten vermittelt werden, ihre Verteilung aus dem LNP in einer Geschwindigkeit fördern, die die Zuführung des LNPs an das Zielgewebe in einem Primaten in einer Weise ermöglicht, die von den analogen Daten in einem Mausmodell nicht angezeigt wird.
Darüber hinaus zeigt der Vergleich der di-C14-Ausführungsformen der Einträge 3 und 6 eine erhöhte Clearance für die Ausführungsform mit einem kleineren LNP-Durchmesser (60 nm, Eintrag 6), was mit einer erhöhten Proteinexpression korreliert. Typische LNP-Zubereitungen haben LNP-Durchmesser von ungefähr 70-80 nm, wie für die Formulierungen 1-5 in Tabelle 12 gezeigt.
Auch hier ist der Anmelder, ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, der Ansicht, dass die kleinere LNP-Größe für die 60-nm-C14-Formulierung eine schnellere Clearance aus dem Blut und in die Hepatozyten im Vergleich zur di-C14-Standardzubereitung ermöglicht, was die Zuführung der LNP an das Zielgewebe fördert und zu einer stärkeren Expression führt. Folglich kann eine synergistische Steigerung der Zuführung von LNPs durch die Kombination von kurzen Di-Acylketten-PEG-Lipiden mit LNP-Größen von etwa 60 nm erreicht werden.
Der Level an Aminolipiden in der Leber wurde durch Entnahme einer Leberprobe mittels Leberbiopsie 4, 12 und 24 Stunden nach EOI überprüft. Ein höherer relativer Gehalt an Aminolipiden im Lebergewebe ist ein Indikator dafür, dass sich die LNP in dem betreffenden Gewebe angereichert haben. In 7 ist die Konzentration der Verbindung III-45 im Lebergewebe als Funktion der Zeit für bestimmte LNP-Ausführungsformen dargestellt. Die Ergebnisse dieser Analyse, dargestellt als maximale Durchschnittskonzentration (Cmax, ng/g), sind in Tabelle 13 aufgeführt (Kontrollgruppe nicht gezeigt). Tabelle 13: Aminolipidkonzentrationen im Lebergewebe

Nr. Acyl-Kettenlänge Partikeldurchmesser Cmax (ug/ml)

1 C12 77 352

2 C13 68 300

3 C14 71 246

4 C15 77 260

5 C16 79 177

6 C14 (klein) 61 370
Bei LNP, die sich nur in der Länge der Diacylkette unterscheiden (Nr. 1-5 in Tabelle 13), entsprachen die höchsten Cmax-Werte der Aminolipide, die im Lebergewebe beobachtet wurden, der Ausführungsform mit PEG-Lipiden mit einer di-C12-Acylkette. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, gehen die Anmelder davon aus, dass die spezifischen lipophilen Eigenschaften, die durch die kürzere Di-Acylkette vermittelt werden, eine verstärkte Anreicherung des LNP im Lebergewebe von Primaten fördern. Diese verstärkte Anreicherung fördert eine erhöhte relative Expression der eingekapselten mRNA, was zu den oben beobachteten höheren IgG1-Konzentrationen führt (5).
Darüber hinaus zeigt der Vergleich der di-C14-Ausführungsformen der Einträge 3 und 6 einen signifikanten Anstieg der Aminolipidkonzentration in der Leber für die Ausführungsform mit einem kleineren LNP-Durchmesser (60 nm, Eintrag 6), was wiederum mit höheren Expressionswerten in der Primatenleber korreliert. Typische LNP-Zubereitungen haben LNP-Durchmesser von -70-80 nm, wie für die in Tabelle 13 dargestellten Formulierungen 1-5 gezeigt.
Des Weiteren wurden die Plasmazytokinspiegel für die LNPs aus Beispiel 4 bestimmt, wie in 12 dargestellt. Die Quantifizierung der Zytokine im Blutplasma wurde mit Standardverfahren durchgeführt, die den Fachleuten bekannt sind. Die Messungen erfolgten vor Einnahme, zum Zeitpunkt der EOI sowie 6 und 24 Stunden nach der EOI. Diese Daten zeigen eine geringere Spitze der Induktion (d. h. nach 6 Stunden) von IL-6, MCP-1 und MIP-1a für die Ausführungsform mit einer LNP-Formulierung mit kleinerem Durchmesser (60 nm, Eintrag 6) im Vergleich zu den in Tabelle 13 dargestellten Formulierungen 1-5, die Durchmesser von -70-80 nm aufweisen.
Beispiel 5
In situ-Hybridisierung - LNP-Zuführung in Hepatozyten
Mit Experimenten unerfahrenen männlichen Cynomolgus-Affen (Macaca fascicularis, Makake) wurden in Gruppen von drei Tieren Kontroll- (Kochsalzlösung) oder Testdosen von LNP-Formulierungen über eine einstündige intravenöse (IV) Infusion verabreicht. Leberbiopsieproben wurden 4 Stunden und 12 Stunden nach Ende der Infusion entnommen. Die Proben wurden schockgefroren und bis zur histologischen Analyse gelagert. Weitere Einzelheiten zum Versuchsprotokoll für die NHP-Studie finden sich in Beispiel 4.
Proben der Makakenleber wurden für die histologische Analyse in dünne Scheiben geschnitten, und die in-situ-Hybridisierungsanalyse wurde nach Standardverfahren durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind.
Die RNA der Zielsequenz kann als dunkle, punktförmige Flecken innerhalb der Hepatozyten und als breite Regionen mit dunkler Farbe innerhalb des Sinusoidalraums identifiziert werden.
Die 8 und 9 zeigen den Unterschied in der zeitlichen Verteilung der LNP in den Hepatozyten und im sinusoidalen Raum für LNP unterschiedlicher Größe (60 nm vs. 70-80 nm) und gleicher Zusammensetzung. Beide Partikel zeigen nach 4 Stunden eine signifikante Verteilung in den Hepatozyten sowie eine signifikante Akkumulation in den Sinusoidalräumen. Nach 12 Stunden weisen beide LNP relativ wenig mRNA in den Hepatozyten auf, was mit dem Zeitrahmen für die Aufnahme, die Expression und den natürlichen Abbau der mRNA in den Zellen vereinbar ist. Die größere LNP weist jedoch immer noch ein relativ hohes Signal in den Sinusoidalräumen auf (9), während die mRNA für die kleine LNP nach 12 Stunden in den Sinusoidalräumen weitgehend abwesend ist (8). Ohne einer Theorie verpflichtet sein zu wollen, ist die höhere Expression der kleineren LNP darauf zurückzuführen, dass größere LNP daran gehindert werden, in die Hepatozyten zu gelangen, um dort produktiv exprimiert zu werden, während kleinere LNP die Sinusoidalwand leichter durchqueren und schnell in die Hepatozyten aufgenommen werden können.
Die 10 und 11 zeigen eine erweiterte Ansicht der 12-Stunden-Gewebeprobe, die den Unterschied in der LNP-Dichte im Sinusoidalraum besser veranschaulicht.
Ohne einer Theorie verpflichtet sein zu wollen, geht der Anmelder davon aus, dass die Lipid-Nanopartikel mit kleinerem Durchmesser (60 nm) eine verstärkte Aufnahme in die Hepatozyten ermöglichen, was zu einem geringeren Vorkommen der LNP im Sinusoidalraum zum Zeitpunkt der 12-Stunden-Probe führt. Eine erhöhte LNP-Aufnahme in die Hepatozyten fördert die gleichzeitige Erhöhung der Expression der zugeführten Ladung.
Beispiel 6
Studie an nicht-menschlichen Primaten - erhöhte Menge an Polymeren Lipiden in LNP
Mit Experimenten unerfahrene männliche und weibliche Cynomolgus-Affen (Macaca fascicularis, Makake) erhalten in Gruppen von drei Tieren Kontroll- (Kochsalzlösung) oder Testdosen von LNP-Zusammensetzungen über eine einstündige intravenöse (IV) Infusion. Die Test-LNP-Zusammensetzungen bestehen aus fünf Gruppen, von denen vier eine LNP-Formulierung verwenden, die ein PEG-Lipid mit einer di-C12-Acylkette enthält, wobei jede Gruppe einen unterschiedlichen Anteil dieses Lipids verwendet (1,8 %, 2,3 %, 2,5 % bzw. 2,8 %). Die fünfte Gruppe verwendet eine LNP-Formulierung, die ein PEG-Lipid mit einer di-C13-Acylkette enthält. Alle Test-LNP-Formulierungen enthalten einen Expressionsvektor für humanes Immunglobulin G, Typ 1 (IgG1). Die LNPs wurden nach Standardverfahren formuliert, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Kontrolltiere erhalten eine Injektion von 5 ml/kg Kochsalzlösung. Nicht-Kontrolltiere erhalten eine nominelle Dosis von 1,0 mg/kg RNA mit einem Dosisvolumen von 5 ml/kg.
Pharmakodynamische Proben zur Bewertung der Plasmakonzentrationen von IgG1 werden durch Blutentnahme (K₃EDTA, 0,5 ml) vor der Infusion, 6 Stunden nach der Infusion und an den Tagen 2, 3, 5, 8 und 15 gewonnen.
Die Aminolipidspiegel im Plasma werden durch eine Blutentnahme (K₃EDTA, 1 ml) am Ende der Infusion (EOI) sowie 1, 3, 6, 9, 12, 24, 48 und 168 Stunden nach EOI überprüft. Geringere relative Level an Aminolipiden im Blutplasma sind ein Indikator dafür, dass sich die LNPs in anderen interessierenden Bereichen angereichert haben.
Die Aminolipidspiegel in der Leber werden durch Entnahme einer Leberprobe mittels Leberbiopsie 4 Stunden nach EOI überprüft. Ein höherer relativer Level an Aminolipiden in der Leber ist ein Indikator dafür, dass sich die LNPs in den betreffenden Bereichen angereichert haben.
Beispiel 7
In vivo-Studie von Lipid-Nanopartikel-Formulierungen an nicht-menschlichen Primaten
Mit Experimenten unerfahrenen männlichen Cynomolgus-Affen (Macaca fascicularis, Makake) wurden in Gruppen von vier Tieren Kontroll- (Kochsalzlösung) oder Testdosen von LNP-Formulierungen über eine einstündige intravenöse (IV) Infusion verabreicht. Die LNP-Formulierung enthielt einen mRNA-Expressionsvektor für humanes Immunglobulin G, Typ 1 (lgG1). Die LNP wurden nach Standardverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, oder wie in Beispiel 1 beschrieben, unter Verwendung von kationischem Lipid III-45 und PEG-Lipid mit C14-Diacylketten (wie oben beschrieben) und einer Größe von 70 nm (LNP 8-1) synthetisiert. Eine weitere LNP-Testgruppe hatte die gleiche Zusammensetzung, aber einen kleineren LNP-Durchmesser von 52 nm (LNP 8-2). Die Nicht-Kontrolltiere erhielten eine Dosis von 1,0 mg/kg RNA mit einem Dosisvolumen von 5 ml/kg.
Pharmakodynamische Proben zur Bewertung der Plasmakonzentrationen von IgG1 wurden durch Blutentnahme (K₃EDTA, 0,5 ml) vor der Infusion, 6 Stunden nach der Infusion und an den Tagen 1, 2, 4, 7 und 14 gewonnen. Die Quantifizierung des exprimierten humanen IgG1 im Blutplasma wurde mit Standardverfahren durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind. 13 zeigt die IgG1-Plasmakonzentration, die demonstriert, dass IgG1 bei LNP-Ausführungsformen mit einer Größe von ~50 nm (LNP8-2) stärker exprimiert wurde als bei -70 nm (LNP 8-1). Die gleichen Zubereitungen wurden in einem Mausmodell wie in Beispiel 1 beschrieben verabreicht, und die Ergebnisse sind in 14 dargestellt. Diese Daten zeigen, dass die kleinere 50-nm-LNP-Formulierung (LNP 8-2) im Vergleich zur größeren 70-nm-Formulierung (LNP 8-1) weniger gut abschneidet, was in starkem Gegensatz zu den Ergebnissen bei NHP steht.
Die Zytokinlevel im Plasma wurden wie in 15 dargestellt bestimmt. Die Quantifizierung der Zytokine im Blutplasma wurde mit Standardverfahren durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind. Die Messungen erfolgten vor Einnahme, zum Zeitpunkt der EOI sowie 6 und 24 Stunden nach der EOI. Diese Daten zeigen eine geringere Spitze in der Induktion (d. h. 6 Stunden) von IL-6 und MCP-1 6 Stunden nach EOI für die Ausführungsform mit einer LNP-Formulierung mit kleinerem Durchmesser von 50 nm (LNP8-2) im Vergleich zu der größeren Formulierung mit 70 nm (LNP 8-1).
Die Verteilung der LNP in den Hepatozyten wurde durch In-situ-Hybridisierung wie in Beispiel 5 beschrieben charakterisiert. Die 16A und 16B zeigen die unterschiedliche Verteilung 4 Stunden nach der Verabreichung von LNP in den Hepatozyten und im Sinusoidalraum für unterschiedlich große LNP (-50 nm vs. -70 nm) der gleichen Zusammensetzung. Die kleineren ~50 nm LNP zeigen nach 4 Stunden eine stärkere Verteilung in den Hepatozyten sowie eine geringere Anreicherung in den Sinusoidalräumen als die größeren ~70 nm LNP. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, ist die höhere Expression der kleineren LNP damit vereinbar, dass größere LNP daran gehindert werden, in die Hepatozyten zu gelangen, um dort produktiv exprimiert zu werden, während kleinere LNP die Sinusoidwand leichter durchdringen und schnell in die Hepatozyten aufgenommen werden können.
Beispiel 8
In vivo-Studie von Lipid-Nanopartikel-Formulierungen bei nicht-menschlichen Primaten
Mit Experimenten unerfahrenen männlichen Cynomolgus-Affen (Macaca fascicularis, Makake) wurden in Gruppen von vier Tieren Kontroll- (Kochsalzlösung) oder Testdosen von LNP-Formulierungen über eine einstündige intravenöse (IV) Infusion verabreicht. Die LNP-Formulierung enthielt einen mRNA-Expressionsvektor für humanes Immunglobulin G, Typ 1 (lgG1). Die LNP wurden nach Standardverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, oder wie in Beispiel 1 beschrieben, unter Verwendung von kationischem Lipid III-45 und PEG-Lipid mit C14-Diacylketten (wie oben beschrieben) und einer Größe von 70 nm (LNP 9-1) synthetisiert. Eine weitere LNP-Testgruppe hatte die gleiche Zusammensetzung, aber einen kleineren LNP-Durchmesser von 54 nm (LNP 9-2). Den Nicht-Kontrolltieren wurden 0,5 mg/kg oder2,0 mg/kg RNA mit einem Dosierungsvolumen von 5 ml/kg verabreicht.
Pharmakodynamische Proben zur Bewertung der Plasmakonzentrationen von IgG1 wurden durch Blutentnahme (K₃EDTA, 0,5 ml) vor der Infusion, 6 Stunden nach der Infusion und an den Tagen 1, 2, 4, 7 und 14 gewonnen. Die Quantifizierung des exprimierten humanen IgG1 im Blutplasma wurde mit Standardverfahren durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind.
17 zeigt die IgG1-Plasmakonzentration, die demonstriert, dass IgG1 bei LNP-Ausführungsfomren mit einer Größe von ~54 nm (LNP 9-2) am stärksten exprimiert wurde als bei LNP 9-1 mit einer Größe von ~70 nm im NHP. Die gleichen Präparate wurden in einem Mausmodell wie in Beispiel 1 beschrieben verabreicht und die Ergebnisse sind in 18 dargestellt. Diese Daten zeigen, dass die kleinere 54-nm-LNP-Formulierung (LNP 9-2) im Vergleich zur größeren 70-nm-Formulierung (LNP 9-1) weniger gut abschneidet, was in starkem Gegensatz zu den Ergebnissen im NHP steht.
Beispiel 9
In vivo-Studie von Lipid-Nanopartikel-Formulierungen bei nicht-menschlichen Primaten
Mit Experimenten unerfahrenen männlichen Cynomolgus-Affen (Macaca fascicularis, Makake) wurden in Gruppen von drei Tieren Kontroll- (Kochsalzlösung) oder Testdosen von LNP-Formulierungen über eine einstündige intravenöse (IV) Infusion verabreicht. Die LNP-Formulierung enthielt einen mRNA-Expressionsvektor für humanes Immunglobulin G, Typ 1 (lgG1). Die LNP wurden nach Standardverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, oder wie in Beispiel 1 beschrieben, unter Verwendung von kationischem Lipid II-15 und PEG-Lipid mit C14-Diacylketten wie oben beschrieben und einer Größe von 67 nm (LNP 10-1) synthetisiert. Eine weitere LNP-Testgruppe hatte die gleiche Zusammensetzung, aber einen kleineren LNP-Durchmesser von 59 nm (LNP 10-2). Die Nicht-Kontrolltiere erhielten eine Dosis von 3,0 mg/kg RNA mit einem Dosisvolumen von 5 ml/kg.
Pharmakodynamische Proben zur Bewertung der Plasmakonzentrationen von IgG1 wurden durch Blutentnahme (K₃EDTA, 0,5 ml) vor der Infusion, 6 Stunden nach der Infusion und an den Tagen 1, 2, 3 und 4 gewonnen. Die Quantifizierung des exprimierten humanen IgG1 im Blutplasma wurde mit Standardverfahren durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind. 19 zeigt die IgG1-Plasmakonzentration, die demonstriert, dass IgG1 bei LNP-Ausführungsformen mit einer Größe von ~59 nm (LNP 10-2) stärker exprimiert wurde als bei einer Größe von ~67 nm (LNP 10-1).
Die vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/886,894 , eingereicht am 14. August 2019, von welcher die vorliegende Anmeldung Priorität beansprucht, wird hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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WO 2012/099755 [0695]
US 5739119 [0740]
US 5759829 [0740]
US 5801154 [0740]
US 5789573 [0740]
US 5718709 [0740]
US 5610288 [0740]
US 5747470 [0740]
US 5591317 [0740]
US 5783683 [0740]
US 2007/0123482 [0742]
US 2007/0213292 [0742]
WO 2004/080406 [0743]
EP 0360257 [0748]
US 5631359 [0748]
US 4987071 [0748]
WO 9323569 [0749]
WO 9402595 [0749]
WO 9207065 [0750]
WO 9315187 [0750]
WO 9103162 [0750]
EP 92110298 [0750]
US 5334711 [0750]
WO 94/13688 [0750]
WO 2007/095387 [0759]
WO 2008/036825 [0759]
WO 2020/061426 [0780]
US 62886894 [0819]

Claims

Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst: i) eine Nukleinsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, eingekapselt im LNP; ii) ein kationisches Lipid; iii) ein neutrales Lipid; iv) ein Steroid; und v) ein polymerkonjugiertes Lipid, wobei eine Vielzahl der LNPs einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 40 nm bis 70 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 50 nm bis 70 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 55 nm bis 65 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 50 nm bis 60 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 60 nm bis 70 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mittlere Partikeldurchmesser etwa 47 nm, etwa 48 nm, etwa 49 nm, etwa 50 nm, etwa 51 nm, etwa 52 nm, etwa 53 nm, etwa 54 nm, etwa 55 nm, etwa 56 nm, etwa 57 nm, etwa 58 nm, etwa 59 nm, etwa 60 nm, etwa 61 nm, etwa 62 nm, etwa 63 nm, etwa 64 nm oder etwa 65 nm beträgt.
Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst: i) eine Nukleinsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, eingekapselt im LNP; ii) ein kationisches Lipid; iii) ein neutrales Lipid; iv) ein Steroid; und v) 2,0 bis 3,5 Molprozent eines polymerkonjugierten Lipids, bezogen auf die Gesamtmolzahl der Lipide im LNP.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das LNP 2,2 bis 3,3 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das LNP 2,3 bis 2,8 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das LNP 2,1 bis 2,5 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das LNP 2,5 bis 2,9 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das LNP etwa 2,3, etwa 2,4, etwa 2,5, etwa 2,6, etwa 2,7 oder etwa 2,8 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur aufweist:
worin: P ein Polymer ist; L ein dreiwertiger Linker mit einer Länge von 1 bis 15 Atomen ist; und R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen sind.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei P ein Polyethylenglykolpolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Polyethylenglykolpolymer ein Polyethylenglykolpolymer mit Hydroxyl- oder Alkoxyl-Endgruppen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, wobei L funktionelle Amid-, Ester- und/oder Carbamatgruppen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16, wobei das polymerkonjugierte Lipid eine der folgenden Strukturen aufweist:
oder
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist, R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen sind und R''' H oder C₁-C₆-Alkyl ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur aufweist:
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 40 bis 50 ist, und jedes R ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen oder 8 bis 13 Kohlenstoffatomen oder 8 Kohlenstoffatomen oder 9 Kohlenstoffatomen oder 10 Kohlenstoffatomen oder 11 Kohlenstoffatomen oder 12 Kohlenstoffatomen oder 13 Kohlenstoffatomen ist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, wobei das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur aufweist
worin: R³ -OR^O ist; R^O Wasserstoff oder Alkyl ist; r eine ganze Zahl von 30 bis einschließlich 60 ist; R⁵ C_10-20-Alkyl ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei: R³ OH oder OCH₃ ist; R⁵ C₁₈, C₁₉ oder C₂₀ ist; und r so ausgewählt ist, dass
ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 1.800 Da bis 2.200 Da hat.
Verfahren zur Zuführung einer Nukleinsäure an einen Primaten, der diese benötigt, umfassend die Verabreichung eines Lipid-Nanopartikels (LNP) an den Primaten, wobei das LNP umfasst: i) eine Nukleinsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz davon, eingekapselt im LNP; ii) ein kationisches Lipid; iii) ein neutrales Lipid; iv) ein Steroid; und v) ein polymerkonjugiertes Lipid mit der folgenden Struktur:
worin: P ein Polymer ist; L ein dreiwertiger Linker mit einer Länge von 1 bis 15 Atomen ist; und R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen sind, mit der Maßgabe, daß die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in R' und R'' zusammengenommen nicht mehr als 27 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei P ein Polyethylenglykolpolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Polyethylenglykolpolymer ein Polyethylenglykolpolymer mit Hydroxyl- oder Alkoxyl-Endgruppen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-22, wobei L funktionelle Amid-, Ester- und/oder Carbamatgruppen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-23, wobei das polymerkonjugierte Lipid eine der folgenden Strukturen aufweist:
oder
worin R''' H oder C₁-C₆-Alkyl ist und n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das polymerkonjugierte Lipid die folgende Struktur aufweist:
worin n eine ganze Zahl im Bereich von 40 bis 50 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-25, wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in R' und R'' im Bereich von 16 bis 26, 16 bis 24, 17 bis 24 oder 18 bis 24 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-25, wobei: a) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 8 Kohlenstoffatomen sind; b) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 9 Kohlenstoffatomen sind; c) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 10 Kohlenstoffatomen sind; d) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 11 Kohlenstoffatomen sind; e) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 12 Kohlenstoffatomen sind; oder f) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 13 Kohlenstoffatomen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6 oder 13-27, wobei das LNP 2,0 bis 3,0 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids, bezogen auf die Gesamtmolzahl der Lipide im LNP, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das LNP 2,2 bis 3,3 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das LNP 2,3 bis 2,8 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das LNP 2,1 bis 2,5 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das LNP 2,5 bis 2,9 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das LNP etwa 2,3, etwa 2,4, etwa 2,5, etwa 2,6, etwa 2,7 oder etwa 2,8 Molprozent des polymerkonjugierten Lipids umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7-12 oder 20-27, wobei eine Vielzahl der LNPs einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 40 nm bis 70 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 50 nm bis 70 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 55 nm bis 65 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 50 nm bis 60 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 60 nm bis 70 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der mittlere Partikeldurchmesser etwa 47 nm, etwa 48 nm, etwa 49 nm, etwa 50 nm, etwa 51 nm, etwa 52 nm, etwa 53 nm, etwa 54 nm, etwa 55 nm, etwa 56 nm, etwa 57 nm, etwa 58 nm, etwa 59 nm, etwa 60 nm, etwa 61 nm, etwa 62 nm, etwa 63 nm, etwa 64 nm oder etwa 65 nm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid eine Struktur gemäß Formel (I) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, wobei: eines von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder -NR^aC(=O)O- ist, und das andere von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, ,NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder-NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung ist; R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R^1a und R^1b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^1a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^2a und R^2b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^2a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^3a und R^3b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^3a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^4a und R^4b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind oder (b) R^4a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander Methyl oder Cycloalkyl sind; R⁷ bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder R⁸ und R⁹ bilden zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring, umfassend ein Stickstoffatom; a und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 24 sind; b und c jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 24 sind; e 1 oder 2 ist; und x 0, 1 oder 2 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid eine Struktur gemäß Formel (II) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, wobei: eines von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder -NR^aC(=O)O- ist, und das andere von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, ,NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder -NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung ist; G¹ C₁-C₂-Alkylen, -(C=O)-, -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NR^aC(=O)- oder eine direkte Bindung ist; G² -C(=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)S-, -C(=O)NR^a- oder eine direkte Bindung ist; G³ C₁-C₆-Alkylen ist; R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R^1a und R^1b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^1a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^2a und R^2b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^2a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist, und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^3a und R^3b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a): H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^3a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^4a und R^4b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^4a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander H oder Methyl sind; R⁷ C₄-C₂₀-Alkyl ist; R⁸ und R⁹ jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder R⁸ und R⁹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5-, 6- oder 7-gliedrigen heterocyclischen Ring bilden; a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 24 sind; und x 0, 1 oder 2 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid eine Struktur gemäß Formel III aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: eines von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder -NR^aC(=O)O- ist, und das andere von L¹ oder L² -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, ,NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a- oder -NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung ist; G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes C₁-C₁₂-Alkylen oder C₁-C₁₂-Alkenylen sind; G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₁-C₂₄-Alkenylen, C₃-C₈-Cycloalkylen, C₃-C₈-Cycloalkenylen ist; R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander C₆-C₂₄-Alkyl oder C₆-C₂₄-Alkenyl sind; R³ H, OR⁵, CN, -C(=O)OR⁴, -OC(=O)R⁴ oder-NR⁵C(=O)R⁴ ist; R⁴ C₁-C₁₂-Alkyl ist; R⁵ H oder C₁-C₆-Alkyl ist; und x 0, 1 oder 2 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (IV) aufweist
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: eines von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- ist, und das andere von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- oder eine direkte Bindung ist; L bei jedem Auftreten ~O(C=O)- ist, wobei ~ eine kovalente Bindung zu X darstellt; X CR^a ist; Z Alkyl, Cycloalkyl oder eine monovalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist; oder Z Alkylen, Cycloalkylen oder eine polyvalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n größer als 1 ist; R^a bei jedem Auftreten unabhängig H, C₁-C₁₂-Alkyl, C₁-C₁₂-Hydroxylalkyl, C₁-C₁₂-Aminoalkyl, C₁-C₁₂-Alkylaminylalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxyalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxycarbonyl, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxy, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxyalkyl oder C₁-C₁₂-Alkylcarbonyl ist; R bei jedem Auftreten unabhängig entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; oder (b) R zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bildet; R¹ und R² bei jedem Auftreten jeweils die folgende Struktur aufweisen:
a¹ und a² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 3 bis 12; b¹ und b² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander 0 oder 1; c¹ und c² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 10; d¹ und d² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 10; y ist bei jedem Auftreten unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 2; und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 6, wobei jedes Alkyl, Alkylen, Hydroxylalkyl, Aminoalkyl, Alkylaminylalkyl, Alkoxyalkyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy, Alkylcarbonyloxyalkyl und Alkylcarbonyl gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (V) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: eines von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- ist, und das andere von G¹ oder G² bei jedem Auftreten -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_y-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -N(R^a)C(=O)-, -C(=O)N(R^a)-, -N(R^a)C(=O)N(R^a)-, -OC(=O)N(R^a)- oder -N(R^a)C(=O)O- oder eine direkte Bindung ist; L bei jedem Auftreten ~O(C=O)- ist, wobei ~ eine kovalente Bindung zu X darstellt; X CR^a ist; Z Alkyl, Cycloalkyl oder eine monovalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n 1 ist; oder Z Alkylen, Cycloalkylen oder eine polyvalente Einheit ist, die mindestens eine polare funktionelle Gruppe umfasst, wenn n größer als 1 ist; R^a bei jedem Auftreten unabhängig H, C₁-C₁₂-Alkyl, C₁-C₁₂-Hydroxylalkyl, C₁-C₁₂-Aminoalkyl, C₁-C₁₂-Alkylaminylalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxyalkyl, C₁-C₁₂-Alkoxycarbonyl, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxy, C₁-C₁₂-Alkylcarbonyloxyalkyl oder C₁-C₁₂-Alkylcarbonyl ist; R bei jedem Auftreten unabhängig entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; oder (b) R zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen mit einem benachbarten R und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bildet; R¹ und R² bei jedem Auftreten jeweils die folgende Struktur aufweisen:
R' ist bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl; a¹ und a² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 3 bis 12; b¹ und b² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander 0 oder 1; c¹ und c² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12; d¹ und d² sind bei jedem Auftreten unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 12; y ist bei jedem Auftreten unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 2; und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 6, wobei a¹, a², c¹, c², d¹ und d² so ausgewählt sind, dass die Summe von a¹+c¹+d¹ eine ganze Zahl von 18 bis 30 ist und die Summe von a²+c²+d² eine ganze Zahl von 18 bis 30 ist, und wobei jedes Alkyl, Alkylen, Hydroxylalkyl, Aminoalkyl, Alkylaminylalkyl, Alkoxyalkyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy, Alkylcarbonyloxyalkyl und Alkylcarbonyl gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (VI) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz, Tautomer oder Stereoisomer davon, wobei: L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)-, -O-, -S(O)_x-, -S-S-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -NR^aC(=O)-, -C(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)NR^a-, -OC(=O)NR^a-, -NR^aC(=O)O- oder eine direkte Bindung sind; G¹ C₁-C₂-Alkylen, -(C=O)-, -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NR^aC(=O)- oder eine direkte Bindung ist; G² -C(=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)S-, -C(=O)NR^a- oder eine direkte Bindung ist; G³ C₁-C₆-Alkylen ist; R^a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R^1a und R^1b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^1a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^1b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^1b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^2a und R^2b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^2a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^2b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^2b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^3a und R^3b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder (a): H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^3a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist und R^3b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^3b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R^4a und R^4b bei jedem Auftreten unabhängig voneinander entweder: (a) H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; oder (b) R^4a H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist, und R^4b wird zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, mit einem benachbarten R^4b und dem Kohlenstoffatom, an das es gebunden ist, zusammengenommen, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zu bilden; R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander H oder Methyl sind; R⁷ H oder C₁-C₂₀-Alkyl ist; R⁸ OH, -N(R⁹)(C=O)R¹⁰, -(C=O)NR⁹R¹⁰, -NR⁹R¹⁰, -(C=O)OR¹¹ oder -O(C=O)R¹¹ ist, mit der Maßgabe, dass G³ C4-C6-Alkylen ist, wenn R⁸ -NR⁹R¹⁰ ist, R⁹ und R¹⁰ jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl sind; R¹¹ Aralkyl ist; a, b, c und d jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 24 sind; und x 0, 1 oder 2 ist, wobei jedes Alkyl, Alkylen und Aralkyl gegebenenfalls substituiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (VII) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: X und X' jeweils unabhängig voneinander N oder CR sind; Y und Y' jeweils unabhängig voneinander abwesend, -O(C=O)-, -(C=O)O- oder NR sind, mit der Maßgabe, dass: a) Y abwesend ist, wenn X N ist; b) Y' abwesend ist, wenn X' N ist; c) Y -O(C=O)-, -(C=O)O- oder NR ist, wenn X CR ist; und d) Y' -O(C=O)-, -(C=O)O- oder NR ist, wenn X' CR ist, L¹ und L^1' jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_zR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^c oder -NR^aC(=O)OR¹ sind; L² und L^2' jeweils unabhängig voneinander -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_zR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² sind; G¹, G^1', G² und G^2' jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind; G³ C2-C24-Heteroalkylen oder C2-C24-Heteroalkenylen ist; R^a, R^b, R^d und R^e bei jedem Auftreten unabhängig voneinander H, C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind; R^c und R^f bei jedem Auftreten unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind; R bei jedem Auftreten unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R¹ und R² bei jedem Auftreten unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C₆-C₂₄-Alkenyl sind; z 0, 1 oder 2 ist, und wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Heteroalkylen und Heteroalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (VIII) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: X N ist, und Y abwesend ist; oder X CR ist, und Y NR ist; L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^c oder -NR^aC(=O)OR¹ ist; L² -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² ist; L³ -O(C=O)R³ oder -(C=O)OR³ ist; G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind; G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₁-C₂₄-Heteroalkylen oder C₂-C₂₄-Heteroalkenylen ist, wenn X CR ist und Y NR ist; und G³ C₁-C₂₄-Heteroalkylen oder C₂-C₂₄-Heteroalkenylen ist, wenn X N ist und Y nicht vorhanden ist; R^a, R^b, R^d und R^e jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₁-C₁₂-Alkenyl sind; R^c und R^f jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind; jedes R unabhängig H oder C₁-C₁₂-Alkyl ist; R¹, R² und R³ jeweils unabhängig voneinander C₁-C₂₄-Alkyl oder C₂-C₂₄-Alkenyl sind; und x 0, 1 oder 2 ist, und wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Heteroalkylen und Heteroalkenylen unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (IX) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: L¹ -O(C=O)R¹, -(C=O)OR¹, -C(=O)R¹, -OR¹, -S(O)_xR¹, -S-SR¹, -C(=O)SR¹, -SC(=O)R¹, -NR^aC(=O)R¹, -C(=O)NR^bR^c, -NR^aC(=O)NR^bR^c, -OC(=O)NR^bR^c oder -NR^aC(=O)OR¹ ist; L² -O(C=O)R², -(C=O)OR², -C(=O)R², -OR², -S(O)_xR², -S-SR², -C(=O)SR², -SC(=O)R², -NR^dC(=O)R², -C(=O)NR^eR^f, -NR^dC(=O)NR^eR^f, -OC(=O)NR^eR^f; -NR^dC(=O)OR² oder eine direkte Bindung an R² ist; G¹ und G² jeweils unabhängig voneinander C₂-C₁₂-Alkylen oder C₂-C₁₂-Alkenylen sind; G³ C₁-C₂₄-Alkylen, C₂-C₂₄-Alkenylen, C₃-C₈-Cycloalkylen oder C₃-C₈-Cycloalkenylen ist; R^a, R^b, R^d und Re jeweils unabhängig voneinander H oder C₁-C₁₂-Alkyl oder C₁-C₁₂-Alkenyl sind; R^c und R^f jeweils unabhängig voneinander C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkenyl sind; R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander verzweigtes C₆-C₂₄-Alkyl oder verzweigtes C₆-C₂₄-Alkenyl sind; R³ -N(R⁴)R⁵ ist; R⁴ C₁-C₁₂-Alkyl ist; R⁵ substituiertes C₁-C₁₂-Alkyl ist; und x 0, 1 oder 2 ist, und wobei jedes Alkyl, Alkenyl, Alkylen, Alkenylen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, Aryl und Aralkyl unabhängig voneinander substituiert oder unsubstituiert ist, sofern nicht anders angegeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-39, wobei das kationische Lipid die folgende Formel (X) aufweist:
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder Stereoisomer davon, wobei: G¹ -OH, -NR³R⁴, -(C=O)NR⁵ oder -NR³(C=O)R^S ist; G² -CH₂- oder -(C=O)- ist; R bei jedem Auftreten unabhängig H oder OH ist; R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander gegebenenfalls substituiertes verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁₂-C₃₆-Alkyl sind; R³ und R⁴ jeweils unabhängig voneinander H oder gegebenenfalls substituiertes geradkettiges oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁-C₆-Alkyl sind; R⁵ gegebenenfalls substituiertes geradkettiges oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes C₁-C₆-Alkyl ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17, wobei das kationische Lipid aus einem Lipid in Tabelle 1, Tabelle 2, Tabelle 3, Tabelle 4, Tabelle 5, Tabelle 6, Tabelle 7, Tabelle 8, Tabelle 9, Tabelle 10, Tabelle 11 oder Tabelle 12 ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-50, wobei das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu neutralem Lipid im Bereich von etwa 2:1 bis etwa 8:1 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-51, wobei das neutrale Lipid Distearoylphosphatidylcholin (DSPC), Dioleoylphosphatidylcholin (DOPC), Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC), Dioleoylphosphatidylglycerin (DOPG), Dipalmitoylphosphatidylglycerin (DPPG), Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE), Palmitoyloleoylphosphatidylcholin (POPC), Palmitoyloleoylphosphatidylethanolamin (POPE) und Dioleoylphosphatidylethanolamin 4-(N-Maleimidomethyl)-cyclohexan-1carboxylat (DOPE-mal), Dipalmitoylphosphatidylethanolamin (DPPE), Dimyristoylphosphoethanolamin (DMPE), Distearoyl-Phosphatidylethanolamin (DSPE), 16-O-Monomethyl-PE, 16-O-Dimethyl-PE, 18-1-trans-PE, 1-Stearioyl-2-oleoylphosphatidylethanolamin (SOPE) oder 1,2-Dielaidoylsn-glycero-3-phophoethanolamin (transDOPE) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-52, wobei das neutrale Lipid DSPC, DPPC, DMPC, DOPC, POPC, DOPE oder SM ist.
Verfahren nach Anspruch 53, wobei das neutrale Lipid DSPC ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-54, wobei das Steroid Cholesterin ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-55, wobei das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu Steroid im Bereich von 5:1 bis 1:1 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-56, wobei das molare Verhältnis von kationischem Lipid zu polymerkonjugiertem Lipid im Bereich von etwa 100:1 bis etwa 20:1 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-57, wobei die Nukleinsäure ausgewählt ist aus Antisense- und Messenger-RNA.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Nukleinsäure eine mRNA umfasst, die in der Lage ist, ein immunogenes Protein zu translatieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-59, wobei die Verabreichung eine intravenöse Verabreichung umfasst.
Verbindung mit der folgenden Struktur:
oder ein Salz davon, worin: R' und R'' jeweils unabhängig voneinander ein gesättigtes Alkyl mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, mit der Maßgabe, daß die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in beiden Resten R' und R'' zusammen nicht mehr als 23 beträgt; R''' H oder C₁-C₆-Alkyl ist; und n eine ganze Zahl im Bereich von 30 bis 60 ist.
Verbindung nach Anspruch 61, wobei n eine ganze Zahl von 40 bis 50 ist.
Verbindung nach Anspruch 61 oder 62, wobei R''' H oder CH₃ ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 61-63, wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome zusammen in beiden Resten R' und R'' im Bereich von 16 bis 22, 16 bis 21, 16 bis 20, 18 bis 23, 18 bis 22, 18 bis 21, 19 bis 23, 19 bis 22, 19 bis 21, 20 bis 23 oder 20 bis 22 liegt.
Die Verbindung nach einem der Ansprüche 61-64, worin: a) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 8 Kohlenstoffatomen sind; b) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 9 Kohlenstoffatomen sind; c) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 10 Kohlenstoffatomen sind; oder d) R' und R'' jeweils ein gesättigtes Alkyl mit 11 Kohlenstoffatomen sind.
Lipid-Nanopartikel, umfassend eine Verbindung nach einem der Ansprüche 61-65.