DE19944262A1 - Pharmaceutical composition in the form of a nucleic acid-lipid complex, its production and use in gene therapy - Google Patents

Pharmaceutical composition in the form of a nucleic acid-lipid complex, its production and use in gene therapy

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    • A61K9/10Dispersions; Emulsions
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    • A61K9/1271Non-conventional liposomes, e.g. PEGylated liposomes, liposomes coated with polymers
    • A61K9/1272Non-conventional liposomes, e.g. PEGylated liposomes, liposomes coated with polymers with substantial amounts of non-phosphatidyl, i.e. non-acylglycerophosphate, surfactants as bilayer-forming substances, e.g. cationic lipids

Abstract

The invention relates to a pharmaceutical composition in the form of a nucleic acid lipid complex containing at least one cationic lipid, at least one non-cationic lipid, at least one nucleic acid that codes for a protein used for treating vascular diseases, especially a protein having vasodilatory and/or angiogenic properties, and optionally containing appropriate auxiliary and/or addition agents. According to the invention, the cationic lipid (KL) contains a group derived from cholesterol on which at least one cationic amino group selected from a primary, secondary, tertiary amino group and/or from a quaternary ammonium salt is bound via a connecting group selected from carboxamides and carbamoyls, and via a spacer comprised of a linear or branched alkyl group with 1 to 20 carbon atoms. In addition, the size of the nucleic acid lipid complexes ranges from approximately 300 to 800 nm. The invention also relates to the production of the pharmaceutical composition and to its use in gene therapy.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pharmazeutische Zusammensetzung in Form eines Nukleinsäure-Lipid-Komplexes enthaltend mindestens ein kationisches Lipid, mindestens ein nicht-kationisches Lipid, mindestens eine Nukleinsäure kodierend für ein Protein zur Behandlung von Gefäßkrankheiten, insbesondere ein Protein mit gefäßerweiternden und/oder gefäßbildenden Eigenschaften, und gegebenenfalls geeignete Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, wobei das kationische Lipid (KL) eine von Cholesterin abgeleitete Gruppe enthält, an der über eine Verbindungsgruppe, ausgewählt aus Carboxamiden und Carbamoylen, und einen Spacer bestehend aus einer linearen oder verzweigten Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen mindestens eine kationische Aminogruppe, ausgewählt aus primärer, sekundärer, tertiärer Aminogruppe und/oder einem quartären Ammoniumsalz, gebunden ist, und wobei die Größe der Nukleinsäure-Lipid-Komplexe in einem Bereich von ca. 300-800 nm liegt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung der pharmazeutischen Zusammensetzung und ihre Verwendung in der Gentherapie.The present invention relates to a pharmaceutical composition in Form of a nucleic acid-lipid complex containing at least one cationic lipid, at least one non-cationic lipid, at least one Nucleic acid coding for a protein for the treatment of vascular diseases, in particular a protein with vasodilators and / or vasodilators Properties, and optionally suitable auxiliaries and / or additives, wherein the cationic lipid (KL) contains a group derived from cholesterol via a connecting group selected from carboxamides and Carbamoylene, and a spacer consisting of a linear or branched Alkyl group with 1 to 20 carbon atoms at least one cationic Amino group selected from primary, secondary, tertiary amino group and / or a quaternary ammonium salt, and wherein the size of the Nucleic acid-lipid complexes are in a range of approximately 300-800 nm. Furthermore, the present invention relates to the production of pharmaceutical composition and its use in gene therapy.

Es sind bereits eine Reihe von pharmazeutischen Zusammensetzungen in Form eines Nukleinsäure-Lipid-Komplexes entwickelt worden, die ein kationisches Lipid und eine Nukleinsäure sowie gegebenenfalls weitere Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthalten.A number of pharmaceutical compositions are already in the form of a nucleic acid-lipid complex has been developed which is a cationic Lipid and a nucleic acid and optionally other auxiliary and / or Contain additives.

Reszka (WO 96/20208 und DE 196 23 916) entwickelte das kationische Cholesterinderivat 3β-[N-(N,N'-Dimethylaminoethan)-carbamoyl]cholesterin (DAC-Chol) und beschrieb seine Verwendung für den direkten liposomalen Gentransfer in vivo. Bei der Herstellung der beschriebenen Liposomen wurde DAC-Chol mit Dioleylphosphatidylethanolamin (DOPE) als Helferlipid in einem molaren Verhältnis von 3 : 2 verwendet. Epand, R. M. et al. (US 5,283,185) beschrieben ein Verfahren zur Übertragung von Nukleinsäuren in Zellen unter Verwendung von kationischen Lipiden mit Proteinkinase C-inhibitorischen Eigenschaften, insbesondere des kationischen Lipids 3β-[N-(N',N'-Dimethyl­ aminoethan)-carbamoyl]-cholesterin (DC-Chol), und einem Co-Lipid wie DOPE. Ein Säureadditionssalz von DC-Chol und seine Verwendung zur Transfektion von tierischen Zellen mittels eines liposomalen Systems wurde ebenfalls beschrieben (US 5,753,262). Des weiteren wurden amphipatische Vehikel, die Polyamin- Cholesterin-Konjugate umfassen, für die Übertragung von Nukleinsäuren in Zellen, z. B. bei der Gentherapie, vorgeschlagen (US 5,614,503). Eine liposomale Zusammensetzung für die Übertragung eines DNA-Moleküls, die ein kationisches Lipid zusammen mit einem neutralen Co-Lipid umfaßt, wurde beschrieben, bei der die Liposomen eine Größe von ca. 800 nm besitzen (WO 98/17814). Komplexe aus Nukleinsäure und kationischen Liposomen wurden auch zur Erzielung einer organspezifischen Genexpression bei einem Säugetier vorgeschlagen (US 5,676,954). Szoka, F. C. et al. (US 5,811,406) entwickelten ein Transfektionsverfahren unter Verwendung eines Lipid-Polynukleotid-Komplexes, der durch Zugabe einer kryoprotektiven Verbindung stabilisiert wurde und anschließend lyophilisiert wurde. Die lyophilisierten Komplexe wurden direkt ohne Rekonstituierung zur Transfektion eingesetzt. Sorgi, F. L. und Huang, L. (WO 96/27393) beschrieben eine Trockenpulver-Formulierung, die einen lyophilisierten Nukleinsäure-Liposomen-Komplex enthielt. Der lyophilisierte Komplex kann nach Rekonstituierung als ein Aerosol zur Genübertragung in vitro und in vivo eingesetzt werden. Insbesondere wurden DC-Chol und DOPE als Lipide, wahlweise mit einem Zucker als kryoprotektiver Verbindung, eingesetzt. Bischoff, R. (WO 98/08489) beschrieb Lipid-Nukleinsäure-Komplexe, die ein kationisches Lipid (z. B. DC-Chol), ein Co-Lipid (z. B. DOPE), einen stabilisierenden Zusatzstoff (PEG und Derivate davon) und eine Nukleinsäure enthielten. Die entstehenden Partikel besaßen eine Größe von 500 nm oder weniger. Des weiteren schlugen Marshall, J. et al. (WO 98/13026) eine Zusammensetzung vor, die ein kationisches amphiphiles Molekül, ein Nukleinsäuremolekül und vorzugsweise ein Co-Lipid, umfaßt. Schließlich beschrieben Debs, R. J. und Zhu, N. (US 5,827,703) einen liposomalen Komplex zur systemischen Einführung von Erbmaterial in ein Säugetier, wobei der Komplex ein kationisches Lipid in Verbindung mit Cholesterin als nicht- kationischem Lipid umfaßt.Reszka (WO 96/20208 and DE 196 23 916) developed the cationic Cholesterol derivative 3β- [N- (N, N'-dimethylaminoethane) carbamoyl] cholesterol  (DAC-Chol) and described its use for direct liposomal Gene transfer in vivo. In the preparation of the liposomes described DAC-Chol with dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE) as a helper lipid in one molar ratio of 3: 2 used. Epand, R.M. et al. (US 5,283,185) described a method for transferring nucleic acids into cells under Use of cationic lipids with protein kinase C-inhibitory Properties, in particular of the cationic lipid 3β- [N- (N ', N'-dimethyl aminoethane) carbamoyl] cholesterol (DC-Chol), and a co-lipid such as DOPE. An acid addition salt from DC-Chol and its use for transfection of animal cells using a liposomal system has also been described (US 5,753,262). Furthermore, amphipathic vehicles, the polyamine Cholesterol conjugates include for the transfer of nucleic acids into Cells, e.g. B. in gene therapy, proposed (US 5,614,503). A liposomal Composition for the transfer of a DNA molecule, which is a cationic Lipid together with a neutral co-lipid has been described in of which the liposomes have a size of approximately 800 nm (WO 98/17814). Complexes of nucleic acid and cationic liposomes have also been used Achieving organ-specific gene expression in a mammal proposed (US 5,676,954). Szoka, F.C. et al. (US 5,811,406) developed one Transfection method using a lipid-polynucleotide complex, which has been stabilized by the addition of a cryoprotective compound and was then lyophilized. The lyophilized complexes became direct used for transfection without reconstitution. Sorgi, F.L. and Huang, L. (WO 96/27393) described a dry powder formulation which has a Contained lyophilized nucleic acid-liposome complex. The lyophilized Complex can be reconstituted as an aerosol for gene transfer in vitro and used in vivo. In particular, DC-Chol and DOPE were considered Lipids, optionally with a sugar used as a cryoprotective compound. Bischoff, R. (WO 98/08489) described lipid-nucleic acid complexes that a cationic lipid (e.g. DC-Chol), a co-lipid (e.g. DOPE), one stabilizing additive (PEG and derivatives thereof) and a nucleic acid  contained. The resulting particles had a size of 500 nm or fewer. Furthermore, Marshall, J. et al. (WO 98/13026) a Composition containing a cationic amphiphilic molecule Nucleic acid molecule and preferably a co-lipid. Finally Debs, R.J. and Zhu, N. (US 5,827,703) described a liposomal complex for the systemic introduction of genetic material into a mammal, the Complex a cationic lipid associated with cholesterol as a non- cationic lipid.

Ein Beispiel für die Herstellung von DNA-Liposomen-Komplexen aus Phosphatidylcholin, Phosphatidylserin und Cholesterin und deren erfolgreiche Anwendung in der Transfektion von Gefäßwänden mit Hilfe von Sendai-Viren wurde in der DE 44 11 402 beschrieben. Ein Transfektionssystem enthaltend einen Infiltrator-Katheter, eine Nukleinsäure in Form eines Nukleinsäure- Liposomen-Komplexes, und ggf. geeignete Hilfs- und/oder Zusatzstoffe und dessen Verwendung zur Behandlung von Gefäßerkrankungen sind aus der DE 197 29 769 bekannt.An example of the preparation of DNA-liposome complexes Phosphatidylcholine, phosphatidylserine and cholesterol and their successful Use in the transfection of vessel walls with the help of Sendai viruses was described in DE 44 11 402. Containing a transfection system an infiltrator catheter, a nucleic acid in the form of a nucleic acid Liposome complex, and possibly suitable auxiliaries and / or additives and its use for the treatment of vascular diseases are from DE 197 29 769 known.

Es ist anhand der vorgenannten Dokumente leicht ersichtlich, daß zahlreiche Bemühungen unternommen wurden, um ein möglichst geeignetes Transfektions­ system zur Verwendung in der Gentherapie bereitzustellen. Dies gilt insbesondere auch für die gentherapeutische Behandlung von Gefäßkrankheiten, wie Bluthochdruck, Arteriosklerose, Stenose oder Restenose.It is easy to see from the aforementioned documents that numerous Efforts have been made to find the most suitable transfection to provide a system for use in gene therapy. This is especially true also for the gene therapy treatment of vascular diseases, such as High blood pressure, arteriosclerosis, stenosis or restenosis.

Aufgabe der Arbeiten zur vorliegenden Erfindung war es, eine Formulierung und ein Verfahren für den nicht-viralen Transfer von Nukleinsäuren in vaskuläre Zellen zu finden, das einen effizienten Transfer des therapeutischen Gens in die Zielzellen unterstützt, eine lokale Anreicherung eines therapeutischen Proteins in der Gefäßwand bei größtmöglicher Schonung des umgebenden Gewebes bewerkstelligt und die kommerzielle Herstellung eines Lyophilisats in einer für den Vertrieb geeigneten Form ermöglicht. The task of the work on the present invention was to formulate and a method for the non-viral transfer of nucleic acids into vascular Find cells that efficiently transfer the therapeutic gene into the cells Target cells support local enrichment of a therapeutic protein in the vessel wall with the greatest possible protection of the surrounding tissue accomplished and the commercial production of a lyophilizate in a for enables the appropriate form of distribution.  

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man therapeutische liposomale Formulierungen mit sehr hoher Effizienz lokal in Zellen der Gefäßwand transferieren kann, wenn man Nukleinsäuren mit geeigneten Lipiden und geeigneten Zusatz- und/oder Hilfsstoffen zu Komplexen einer definierten Größe formuliert und diese Komplexe in die Zielzellen der Gefäßwand einbringt.It has now surprisingly been found that therapeutic liposomal Formulations with very high efficiency locally in cells of the vessel wall can transfer if you have nucleic acids with suitable lipids and suitable additives and / or auxiliaries to complexes of a defined size formulated and brings these complexes into the target cells of the vessel wall.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine pharmazeutische Zusammensetzung in Form eines Nukleinsäure-Lipidkomplexes, enthaltend mindestens ein kationisches Lipid, mindestens ein nicht-kationisches Lipid, eine Nukleinsäure, kodierend für ein Protein zur Behandlung von Gefäßkrankheiten, insbesondere ein Protein mit gefäßerweiternden und/oder gefäßbildenden Eigenschaften und ggf. weitere Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, wobei das kationische Lipid (KL) eine von Cholesterin abgeleitete, insbesondere lipophile, Gruppe enthält, an der über eine Verbindungsgruppe, ausgewählt aus Carboxamiden und Carbamoylen, und einen Spacer, bestehend aus einer linearen oder verzweigten Alkylgruppe mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10, Kohlenstoffatomen, mindestens eine kationische Aminogruppe, ausgewählt aus primärer, sekundärer, tertiärer Aminogruppe und/oder einem quartären Ammoniumsalz, gebunden ist, und wobei die Größe der Nukleinsäure-Lipid- Komplexe in einem Bereich von ca. 300-800 nm liegt. Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn man Nukleinsäure-Lipid-Komplexe mit einer Größe von ca. 350-550 nm für den Gentransfer, inbesondere in vivo, einsetzt.An object of the present invention is therefore a pharmaceutical Composition in the form of a nucleic acid-lipid complex containing at least one cationic lipid, at least one non-cationic lipid, one Nucleic acid coding for a protein for the treatment of vascular diseases, in particular a protein with vasodilators and / or vasodilators Properties and possibly other auxiliaries and / or additives, the cationic lipid (KL) a cholesterol-derived, especially lipophilic, Group contains, at which a connection group is selected from Carboxamides and carbamoyls, and a spacer consisting of a linear or branched alkyl group with 1 to 20, preferably 1 to 10, Carbon atoms, at least one cationic amino group selected from primary, secondary, tertiary amino group and / or a quaternary Ammonium salt, and where the size of the nucleic acid lipid Complexes are in a range of approximately 300-800 nm. Particularly good results can be achieved if you have nucleic acid-lipid complexes with a size 350-550 nm for gene transfer, especially in vivo.

Bei den Nukleinsäure-Lipid-Komplexen handelt es sich üblicherweise um liposomale Komplexe. Im allgemeinen enthalten diese liposomalen Komplexe, insbesondere die Nukleinsäuren, keine viralen Bestandteile. Bei der Nukleinsäure handelt es sich üblicherweise um genomische DNA, cDNA, synthetische DNA, RNA, mRNA, Ribozyme, Antisense-RNA, synthetische Peptidnukleinsäuren und Oligonukleotide, vorzugsweise um eine cDNA. Die Nukleinsäure kann zum Beispiel in Form eines geeigneten DNA-Expressionsvektors verwendet werden (siehe z. B. DE 44 11 402). Bei dem Protein oder Polypeptid, das zur Behandlung von Gefäßkrankheiten eingesetzt wird, handelt es sich vorzugsweise um eines mit gefäßerweiternden und/oder gefäßbildenden Eigenschaften. Beispiele für Proteine mit gefäßerweiternden Eigenschaften sind die Isoformen der Stickoxidsynthase (NOS) und der Hämoxygenase (HO), während die Isoformen des Monocyte Chemoattractant Protein (MCP) gefäßbildende Eigenschaften aufweisen. Die Familie der Stickoxidsynthasen umfaßt mindestens drei verschiedene Isoenzyme: Das endotheliale Enzym (eNOS), das neuronale Enzym (nNOS) und die induzierbare NOS (iNOS) (siehe z. B. DE 44 11 402 und DE 197 29 769). Die Familie der Hämoxygenasen umfaßt ebenfalls mindestens drei Isoenzyme: Die Hämoxygenase 1 (HO-1), die Hämoxygenase 2 (HO-2), und die Hämoxygenase 3 (HO-3) (siehe z. B. Soares, M. P. et al. (1998) Nature Medicine 4, 1073; Hancock, W. W. et al. (1998) Nature Medicine 4, 1392; Yoshida, T. et al. (1988) Eur. J. Biochem. 171, 457; McCoubrey, W. K. Jr et al. (1992) Arch. Biochem. Biophys. 295, 13; McCoubrey, W. K. Jr et al. (1997) Eur. J. Biochem. 247, 725). Zu den Isoformen des Monocyte Chemoattractant Protein gehören unter anderem die folgenden Proteine: MCP-1, MCP-2, MCP-3, MCP-4 und MCP-5 (siehe z. B. US 5,212,073; US 5,278,287; Ito, W. D. et al. (1997) Circ. Res. 80, 829; Arras, M. (1998) J. Clin. Invest. 101, 40; WO 97/35982 und WO 98/44953). Besonders bevorzugt ist eine Nukleinsäure, die für die induzierbare Stickoxidsynthase (iNOS), die Hämoxygenase 1 (HO-1), das Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) oder eine Variante davon kodiert, wobei die jeweilige humane Form wiederum besonders bevorzugt ist.The nucleic acid-lipid complexes are usually liposomal complexes. Generally these contain liposomal complexes, especially the nucleic acids, no viral components. With nucleic acid it is usually genomic DNA, cDNA, synthetic DNA, RNA, mRNA, ribozymes, antisense RNA, synthetic peptide nucleic acids and Oligonucleotides, preferably around a cDNA. The nucleic acid can Example can be used in the form of a suitable DNA expression vector (see e.g. DE 44 11 402). For the protein or polypeptide that is used for treatment  of vascular diseases is used, it is preferably one with vasodilator and / or vaso-forming properties. Examples of proteins the isoforms of nitric oxide synthase have vasodilating properties (NOS) and hemoxygenase (HO), while the isoforms of the monocyte Chemoattractant Protein (MCP) have vascular properties. The The family of nitrogen oxide synthases comprises at least three different isoenzymes: The endothelial enzyme (eNOS), the neuronal enzyme (nNOS) and the inducible NOS (iNOS) (see e.g. DE 44 11 402 and DE 197 29 769). The The hemoxygenase family also includes at least three isoenzymes: The Hemoxygenase 1 (HO-1), Hemoxygenase 2 (HO-2), and Hemoxygenase 3 (HO-3) (see e.g. Soares, M.P. et al. (1998) Nature Medicine 4, 1073; Hancock, W. W. et al. (1998) Nature Medicine 4, 1392; Yoshida, T. et al. (1988) Eur. J. Biochem. 171, 457; McCoubrey, W.K. Jr et al. (1992) Arch. Biochem. Biophys. 295, 13; McCoubrey, W.K. Jr et al. (1997) Eur. J. Biochem. 247, 725). To the Isoforms of the monocyte chemoattractant protein include, among others following proteins: MCP-1, MCP-2, MCP-3, MCP-4 and MCP-5 (see e.g. US 5,212,073; US 5,278,287; Ito, W.D. et al. (1997) Circ. Res. 80, 829; Arras, M. (1998) J. Clin. Invest. 101, 40; WO 97/35982 and WO 98/44953). Especially preferred is a nucleic acid for inducible nitric oxide synthase (iNOS), Hemoxygenase 1 (HO-1), the Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) or a variant thereof, the respective human form is again particularly preferred.

Die iNOS besitzt neben ihrer gefäßerweiternden Wirkung eine antithrombotische und antiproliferative Wirkung. Entzündungsmediatoren wie Endotoxine führen zu der vermehrten Expression dieses Enzyms, das auch als induzierbare Stickoxidsynthase bezeichnet wird (siehe auch DE 44 11 402 und DE 197 29 769). Die Hämoxygenase-Isoformen HO-1 und HO-2 werden unter anderem im Gefäßsystem exprimiert und bauen Häm zum Gallenfarbstoff Biliverdin ab. Dies geschieht unter Freisetzung von freiem Eisen und Kohlenmonoxid (CO). Letzteres übt, ähnlich wie das von der NOS erzeugte Stickoxid (NO), eine gefäßerweiternde und antithrombotische Wirkung aus. Obwohl das durch die HO-1 gebildete CO ebenso wie NO die Proliferation glatter Muskelzellen hemmt, induziert HO-1 im Gegensatz zur NOS keinen apoptotischen Zelltod. Die HO-1 ist darüber hinaus in Transplantationsmodellen als entzündungshemmend und immunprotektiv beschrieben worden (Hancock et al., supra; und Soares et al., supra). Die Isoform 1 des Monocyte Chemoattractant Protein (auch Monocyte Chemotactic Protein-1 oder JE-Cytokin genannt), MCP-1, ist bei der Arteriogenese, d. h. der Bildung von Kollateralgefäßen aus bereits vorhandenen Arteriolen, von Bedeutung. Durch Infusion des MCP-1-Proteins in künstlich induzierte Verschlußstellen der Femoralarterie im Tiermodell Kaninchen (Ito et al., supra; Arras et al., supra) läßt sich die Bildung von Kollateralgefäßen erzielen, die den Blutfluß in die behandelten Extremitäten wiederherstellen.In addition to its vasodilating effect, the iNOS has an antithrombotic effect and antiproliferative effect. Inflammation mediators such as endotoxins lead to the increased expression of this enzyme, which is also called inducible Nitric oxide synthase is referred to (see also DE 44 11 402 and DE 197 29 769). The hemoxygenase isoforms HO-1 and HO-2 are used, among others, in Vascular system expresses and break down heme to biliverdin biliary pigment. This happens with the release of free iron and carbon monoxide (CO). The latter Similar to the nitrogen oxide (NO) generated by the NOS, exercises a vasodilator  and antithrombotic effect. Although the CO formed by the HO-1 Just as NO inhibits smooth muscle cell proliferation, HO-1 induces im In contrast to NOS, no apoptotic cell death. The HO-1 is also in Transplant models as anti-inflammatory and immunoprotective (Hancock et al., supra; and Soares et al., supra). The isoform 1 of the Monocyte Chemoattractant Protein (also Monocyte Chemotactic Protein-1 or JE cytokine), MCP-1, is involved in arteriogenesis, i.e. H. the formation of Collateral vessels from existing arterioles, important. By Infusion of the MCP-1 protein into artificially induced sites of closure Femoral artery in the rabbit animal model (Ito et al., Supra; Arras et al., Supra) achieve the formation of collateral vessels that block the flow of blood into the restore treated limbs.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch Varianten der vorgenannten Proteine. Unter dem Begriff "Variante" werden hierin Proteine oder Polypeptide verstanden, die eine Sequenzhomologie, insbesondere eine Sequenzidentität von ca. 70%, vorzugsweise von ca. 80%, insbesondere von ca. 90%, vor allem von ca. 95% zu den vorgenannten Proteinen besitzen. Ferner zählen hierzu auch Deletionen des Proteins im Bereich von ca. 1-60, vorzugsweise von ca. 1-30, insbesondere von ca. 1-15, vor allem von ca. 1-5 Aminosäuren. Daneben zählen hierzu auch Fusionsproteine, die die vorgenannten Proteine enthalten. Unter Varianten versteht man auch allelische Varianten, die von anderen Zellen bzw. Geweben abstammen. Auch versteht man darunter Proteine, die von verschiedenen Individuen stammen. Dementsprechend umfaßt die vorliegende Erfindung auch Nukleinsäuren, die für die vorgenannten Proteine oder Polypeptide kodieren. Beispiele derartiger verwandter Nukleinsäuren sind Nukleinsäuren aus unterschiedlichen menschlichen Zellen bzw. Geweben oder allelische Varianten, sowie Nukleinsäuren, die von verschiedenen menschlichen Individuen stammen können. Im weiteren Sinne versteht man unter einer "Variante" einer Nukleinsäure gemäß der vorliegenden Erfindung eine Nukleinsäure, die eine Homologie, insbesondere eine Sequenzidentität von ca. 60%, vorzugsweise ca. 75%, insbesondere von ca. 90% und vor allem von ca. 95% aufweist. Dem Fachmann stehen geeignete Techniken und Verfahren zur Herstellung und Mutagenese von Nukleinsäuren sowie zur Genexpression und Proteinanalyse zur Verfügung (siehe z. B. Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press; Glover, D. M. (1995) DNA cloning: A practical approach, Volume II: Expression systems, IRL Press; Ausubel et al. (1992) Short Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons; Rees, A. R. et al. (1993) Protein Engineering: A practical approach, IRL Press). Unter dem Ausdruck "mindestens eine Nukleinsäure" versteht man gemäß der vorliegenden Erfindung, daß die Nukleinsäure-Lipid-Komplexe auch Kombinationen aus mehr als einer Nukleinsäure umfassen können, wobei die Nukleinsäuren sowohl für verschiedene Formen eines therapeutischen Proteins als auch für verschiedene der hierin beschriebenen therapeutischen Proteine kodieren können.The present invention also includes variants of the aforementioned proteins. The term “variant” here refers to proteins or polypeptides understood that a sequence homology, in particular a sequence identity of approx. 70%, preferably approx. 80%, in particular approx. 90%, especially approx. 95% of the aforementioned proteins. This also includes Deletions of the protein in the range from about 1-60, preferably from about 1-30, especially from about 1-15, especially from about 1-5 amino acids. Count next to it also fusion proteins that contain the aforementioned proteins. Under Variants are also understood to mean allelic variants that are derived from other cells or Tissues descended. It also means proteins that are produced by come from different individuals. Accordingly, the present includes Invention also nucleic acids for the aforementioned proteins or Encode polypeptides. Examples of such related nucleic acids are Nucleic acids from different human cells or tissues or allelic variants, as well as nucleic acids, from different human Individuals can originate. In a broader sense, one understands one "Variant" of a nucleic acid according to the present invention Nucleic acid that has a homology, in particular a sequence identity of approx.  60%, preferably approx. 75%, in particular approx. 90% and above all approx. 95%. Suitable techniques and methods are available to those skilled in the art Production and mutagenesis of nucleic acids as well as for gene expression and Protein analysis is available (see, e.g., Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press; Glover, D. M. (1995) DNA cloning: A practical approach, Volume II: Expression systems, IRL Press; Ausubel et al. (1992) Short Protocols in Molecular Biology, John Wiley &Sons; Rees, A.R. et al. (1993) Protein Engineering: A practical approach, IRL Press). The expression "at least one nucleic acid" means according to the present invention that the nucleic acid-lipid complexes too Combinations of more than one nucleic acid can include, the Nucleic acids for both different forms of a therapeutic protein also encode various of the therapeutic proteins described herein can.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem kationischen Lipid um 3β-[N(N'N'-Dimethylaminoethan)-carbamoyl]cholesterin (siehe z. B. Epand et al., supra) oder 3β-[N-(N,N'-Dimethylaminoethan)-carbamoyl]cholesterin (DAC- Chol) (siehe z. B. Reszka, supra).In a preferred embodiment, the cationic lipid is around 3β- [N (N'N'-dimethylaminoethane) carbamoyl] cholesterol (see e.g. Epand et al., supra) or 3β- [N- (N, N'-dimethylaminoethane) carbamoyl] cholesterol (DAC- Chol) (see e.g. Reszka, supra).

Bei dem mindestens einen nicht-kationischen Lipid handelt es sich üblicherweise um ein Lipid ausgewählt aus mindestens einem Phosphatidylcholin, mindestens einem Phosphatidylethanolamin und/oder Cholesterin. Vorzugsweise ist das Phosphatidylethanolamin ein Phosphatidylethanolamin mit einer Kettenlänge von 10-28 Kohlenstoffatomen, insbesondere Dimyristoylphosphatidylethanolamin (DMPE), Dipalmitoylphosphatidylethanolamin (DPPE) und/oder Dioleylphosphatidylethanolamin (DOPE), wobei DOPE besonders bevorzugt ist.The at least one non-cationic lipid is usually a lipid selected from at least one phosphatidylcholine, at least a phosphatidylethanolamine and / or cholesterol. Preferably that is Phosphatidylethanolamine is a phosphatidylethanolamine with a chain length of 10-28 carbon atoms, especially dimyristoylphosphatidylethanolamine (DMPE), Dipalmitoylphosphatidylethanolamine (DPPE) and / or Dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), with DOPE being particularly preferred.

Als besonders vorteilhaft stellte sich eine pharmazeutische Zusammensetzung heraus, bei der das kationische Lipid DAC-Chol ist und das nicht-kationische Lipid DOPE ist, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von DAC-Chol zu DOPE von ca. 10 : 90 bis ca. 90 : 10, wobei hiermit alle Gewichtsverhältnisse, die zwischen diesen angegebenen Verhältnissen liegen, wie ca. 20 : 80, 30 : 70, 40 : 60, 50 : 50, 60 : 40, 70 : 30 und 80 : 20, insbesondere aber auch dazwischenliegende Verhältnisse, wie z. B. 21 : 79, 22 : 78, 23 : 77, 24 : 76, 25 : 75, 26 : 74, 27 : 73, 28 : 72, 29 : 71 und 31 : 69, 32 : 68, 33 : 67, 34 : 66, 35 : 65, 36 : 64, 37 : 63, 38 : 62 und 39 : 61, mitumfaßt sind. Besonders bevorzugt ist ein Gewichtsverhältnis vom DAC-Chol zu DOPE von ca. 30 : 70. Alternativ dazu kann das Verhältnis des kationischen Lipids zum nicht-kationischen Lipid auch als molares Verhältnis ausgedrückt werden.A pharmaceutical composition turned out to be particularly advantageous in which the cationic lipid is DAC-Chol and the non-cationic Lipid is DOPE, preferably in a weight ratio of DAC-Chol to  DOPE from approx. 10:90 to approx. 90:10, whereby all weight ratios that between these specified ratios, such as approx. 20:80, 30:70, 40:60, 50: 50, 60: 40, 70: 30 and 80: 20, but especially in between Ratios such as B. 21: 79, 22: 78, 23: 77, 24: 76, 25: 75, 26: 74, 27: 73, 28: 72, 29: 71 and 31: 69, 32: 68, 33: 67, 34: 66, 35: 65, 36: 64, 37: 63, 38: 62 and 39: 61, are included. A weight ratio of DAC chol is particularly preferred to DOPE of approx. 30:70. Alternatively, the ratio of the cationic Lipids to the non-cationic lipid also expressed as a molar ratio become.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird unter Einsatz von Gesamtlipid aus kationischem Lipid und ggf. nicht-kationischem Lipid zu Nukleinsäure im Verhältnis von ca. 1 : 1 bis ca. 10 : 1, jeweils bezogen auf das Gewicht, erhalten. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Gewichtsverhältnisses von ca. 4 : 1 bis ca. 5 : 1, bei dem sich in vivo eine überraschend gute Transfektionseffizienz ergibt.The composition according to the invention is made using total lipid cationic lipid and possibly non-cationic lipid to nucleic acid in the Ratio of approx. 1: 1 to approx. 10: 1, in each case based on the weight. The use of a weight ratio of approximately 4: 1 is particularly advantageous up to approx. 5: 1, which has a surprisingly good transfection efficiency in vivo results.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann als Lösung, insbesondere als eine frisch hergestellte wäßrige Lösung, oder als Lyophilisat, das nach Rekonstituieren eingesetzt werden kann, vorliegen.The composition according to the invention can be used as a solution, in particular as a freshly prepared aqueous solution, or as a lyophilisate, which after reconstitution can be used.

Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen oder mehrere Hilfsstoffe. Besonders bevorzugt ist hierbei ein Mittel, das die Nukleinsäure-Lipid-Komplexe sowohl in unlyophilisierter, als auch lyophilisierter Form stabilisiert. Als Maß für die Stabilität der Komplexe kann die zeitlich konstante Größe dieser Komplexe herangezogen werden. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem stabilisierenden Mittel um mindestens einen Zucker, mindestens ein anorganisches Salz und/oder mindestens einen mehrwertigen Alkohol. In einem weiteren Sinne versteht man hierin unter einem Zucker auch einen Zuckeralkohol wie z. B. Mannit. Ein Beispiel für einen mehrwertigen Alkohol ist Polyethylenglykol (PEG). Die Kombination von Saccharose als Zucker und NaCl als anorganisches Salz ist besonders bevorzugt. Das nachfolgend vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sieht beispielsweise vor, diese Kombination von Stoffen mittels einer isoosmotischen Lösung in einem geeigneten Verfahrensschritt einzubringen. Dem Fachmann werden angesichts der vorliegenden Beschreibung weitere Möglichkeiten für die Aufnahme des stabilisierenden Mittels ersichtlich sein.The composition according to the invention preferably contains one or several excipients. A means which the Nucleic acid-lipid complexes in both unlyophilized and lyophilized Form stabilized. This can be used as a measure of the stability of the complexes constant size of these complexes can be used. Advantageously if the stabilizing agent is at least one sugar, at least one inorganic salt and / or at least one polyvalent Alcohol. In a broader sense, sugar is also understood here a sugar alcohol such as B. Mannitol. An example of a multivalued Alcohol is polyethylene glycol (PEG). The combination of sucrose as  Sugar and NaCl as the inorganic salt are particularly preferred. The Processes proposed below for producing the process according to the invention For example, compositions provides for this combination of substances by means of an isoosmotic solution in a suitable process step bring in. Those skilled in the art will appreciate the present description further possibilities for the inclusion of the stabilizing agent can be seen his.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann weiterhin mindestens einen Zusatzstoff enthalten. Bevorzugterweise handelt es sich hierbei um mindestens ein spezifisch die Zielzellen erkennendes Molekül und/oder ein den Gentransfer in die Zellen erleichterndes Molekül. Das spezifische Erkennen von Zellen bezeichnet man auch als "Targeting". Für dieses Targeting stehen grundsätzlich mindestens zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Zum einen kann man Antikörper gegen Strukturen an der Zelloberfläche wie z. B. Rezeptoren verwenden, die in virale oder liposomale Vektorsysteme integriert sind (Vingerhoeds, H. et al. (1994) Immunmeth 4, 259; Wickham, T. J. et al. (1996) J. Virol. 70, 6831), und zum anderen kann man Peptide mit hoher Bindungsaffinität für Rezeptoren auf der Zelloberfläche verwenden. Demgemäß werden hierin unter dem Begriff "ein spezifisch die Zielzellen erkennendes Molekül" zell- oder gewebespezifisch bindende Antikörper oder Peptide verstanden. Derartige Peptide können als Teile eines Rezeptor-Liganden-Systems bekannt sein oder lassen sich z. B. mittels eines Durchsuchens einer kombinatorischen Peptidbank isolieren (Lu, Z. et al. (1995) Biotechnol. 13, 366; U.S. Patent No. 5,635,182; Koivunen, E. et al. (1999) J. Nucl. Med. 40, 883). Neben den beschriebenen Peptiden sind eine Reihe weiterer Moleküle denkbar, die ebenfalls zur spezifischen Erkennung einer Zielzelle beitragen können. Hierzu gehören neben pharmakologischen Wirkstoffen auch Nukleinsäure-Aptamere, die Strukturen auf der Zelloberfläche spezifisch binden können (Hicke, B. J. et al. (1996) J. Clin. Invest. 98, 2688). Moleküle, die den Gentransfer in die Zellen erleichtern, können auf unterschiedliche Weise wirken. Sie können einerseits aus Proteinen oder Peptiden bestehen, die an eine DNA oder eine synthetische Peptid-Nukleinsäure gebunden vorliegen und den Transport der Nukleinsäure in den Zellkern der Zelle erleichtern (Schwartz, B. et al. (1999) Gene Therapy 6, 282; Brandén, L. J. et al. (1999) Nature Biotechnology 17, 784). Weiterhin kann es sich um Moleküle handeln, die die Freisetzung der Nukleinsäure in das Zytoplasma der Zelle verbessern (Planck, C. et al. (1994) J. Biol. Chem. 269, 12918; Kichler, A. et al. (1997) Bioconjug. Chem. 8, 213), oder um Moleküle, die die Stabilität der Nukleinsäure in der Zelle verbessern, wie die DNA-kondensierenden kationischen Polymere Poly-L-Lysin und Polyethylenimin (Lechardeur, D. et al. (1999) Gene Therapy 6, 482).The composition according to the invention can also contain at least one Additive included. This is preferably at least one specifically the molecule that recognizes the target cells and / or a gene transfer into the Cell-facilitating molecule. The specific recognition of cells called one also called "targeting". In principle, at least stand for this targeting Two options are available: First, you can use antibodies against Structures on the cell surface such as B. Use receptors that are viral or liposomal vector systems are integrated (Vingerhoeds, H. et al. (1994) Immunmeth 4, 259; Wickham, T.J. et al. (1996) J. Virol. 70, 6831), and other peptides with high binding affinity for receptors on the Use cell surface. Accordingly, the term "a" is used herein Molecule specifically recognizing the target cells "cell-specific or tissue-specific understood binding antibodies or peptides. Such peptides can be in parts a receptor-ligand system can be known or z. B. by means of a Isolate by searching a combinatorial peptide library (Lu, Z. et al. (1995) Biotechnol. 13, 366; U.S. Patent No. 5,635,182; Koivunen, E. et al. (1999) J. Nucl. Med. 40, 883). In addition to the peptides described, there are a number of others Molecules conceivable, also for the specific recognition of a target cell can contribute. In addition to pharmacological agents, this also includes Nucleic acid aptamers that specifically bind structures on the cell surface can (Hicke, B.J. et al. (1996) J. Clin. Invest. 98, 2688). Molecules that Facilitating gene transfer into the cells can work in different ways. On the one hand, they can consist of proteins or peptides attached to a DNA or  a synthetic peptide nucleic acid is present and the transport of the Facilitate nucleic acid in the cell nucleus (Schwartz, B. et al. (1999) Gene Therapy 6, 282; Brandén, L.J. et al. (1999) Nature Biotechnology 17, 784). Furthermore, it can be molecules that release the Improve nucleic acid in the cell cytoplasm (Planck, C. et al. (1994) J. Biol. Chem. 269, 12918; Kichler, A. et al. (1997) Bioconjug. Chem. 8, 213), or to molecules that improve the stability of the nucleic acid in the cell, like that DNA-condensing cationic polymers poly-L-lysine and polyethyleneimine (Lechardeur, D. et al. (1999) Gene Therapy 6, 482).

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung, das die folgenden Schritte umfaßt:
The present invention further provides a process for the preparation of the pharmaceutical composition according to the invention, which comprises the following steps:

  • a) Bereitstellen eines Gemischs aus mindestens einem entsprechenden kationischen Lipid (KL) und mindestens einem entsprechenden nicht- kationischen Lipid (NKL), und Bereitstellen mindestens einer hierin definierten Nukleinsäure;a) providing a mixture of at least one corresponding cationic lipid (KL) and at least one corresponding non- cationic lipid (NKL), and providing at least one herein defined nucleic acid;
  • b) Vermischen des Gemischs aus (KL) und (NKL) mit der mindestens einen Nukleinsäure (N);b) Mixing the mixture of (KL) and (NKL) with the at least one Nucleic acid (N);
  • c) ggf. Lyophilisieren; undc) if necessary, lyophilization; and
  • d) ggf. Rekonstituieren.d) if necessary reconstitute.

Unter dem "Bereitstellen" der genannten Ausgangsstoffe wird hierin sowohl das vorangehende Herstellen eines Ausgangsstoffs als auch das Verwenden eines bereits hergestellten, möglicherweise im Handel erhältlichen, Ausgangsstoffs verstanden. Im letzteren Falle kann es empfehlenswert sein, die jeweiligen Konzentrationsangaben vor Verwendung zu überprüfen und ggf. entsprechend einzustellen. By "providing" the starting materials mentioned both previously making a raw material as well as using one already manufactured, possibly commercially available, starting material Roger that. In the latter case, it may be advisable to use the respective Check the concentration information before use and if necessary accordingly adjust.  

Üblicherweise wird in Schritt (ii) das Gesamtlipid aus (KL) und (NKL) und die Nukleinsäure (N) im Verhältnis von ca. 1 : 1 bis ca. 10 : 1, jeweils bezogen auf das Gewicht, vermischt werden. Es ist ersichtlich, daß sämtliche zwischen diesen Werten liegenden Gewichtsverhältnisse von der vorliegenden Offenbarung mitumfaßt sind, z. B. ca. 2 : 1, 3 : 1, 4 : 1, 5 : 1, 6 : 1, 7 : 1, 8 : 1, 9 : 1, insbesondere auch alle Gewichtsverhältnisse, die jeweils um den Wert 0,1 ansteigen, z. B. 4,1 : 1, 4,2 : 1, usw. Besonders bevorzugt sind Gewichtsverhältnisse von ca. 4 : 1 bis ca. 5 : 1, da sich bei diesen Verhältnissen eine überraschend hohe Transfektionseffizienz, insbesondere in vivo, feststellen läßt.In step (ii), the total lipid from (KL) and (NKL) and the Nucleic acid (N) in a ratio of approximately 1: 1 to approximately 10: 1, in each case based on the Weight to be mixed. It can be seen that everything between these Weight ratios of values from the present disclosure are included, e.g. B. approx. 2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 1, 8: 1, 9: 1, especially also all weight ratios, each increasing by 0.1, e.g. B. 4.1: 1, 4.2: 1, etc. Weight ratios of approximately 4: 1 to approximately 5: 1 are particularly preferred. because at these conditions there is a surprisingly high transfection efficiency, especially in vivo.

In einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt in Schritt (i) die Bereitstellung des Gemischs aus (KL) und (NKL) und/oder die Bereitstellung der Nukleinsäure (N) unter Verwendung eines stabilisierenden Mittels, insbesondere mindestens eines Zuckers, mindestens eines anorganischen Salzes und/oder mindestens eines mehrwertigen Alkohols. Wie oben ausgeführt, wirkt dieses Mittel insbesondere nachteiligen Wirkungen einer eventuellen Lyophilisierung entgegen. Das stabilisierende Mittel kann in Form einer isoosmotischen (ca. 300-330 mOsm) Lösung verwendet werden. Ein besonders bevorzugtes Beispiel eines stabilisierenden Mittels ist eine Kombination aus Saccharose als Zucker und NaCl als anorganischem Salz. Es ist vorteilhaft, diese Kombination in Form einer isoosmotischen wäßrigen Lösung einzusetzen, beispielsweise mit einer Konzentration von 100 mM Saccharose/100 mM NaCl oder 250 mM Saccharose/25 mM NaCl. Nukleinsäure-Lipid-Komplexe, die unter Verwendung der letztgenannten Lösungen hergestellt wurden, weisen eine besonders gute Stabilität auf und bewirken eine effiziente Transfektion in vitro und in vivo.In a preferred embodiment of the proposed method, in Step (i) the provision of the mixture of (KL) and (NKL) and / or the Provision of the nucleic acid (N) using a stabilizing By means of, in particular at least one sugar, at least one inorganic Salt and / or at least one polyhydric alcohol. As stated above this agent acts in particular adverse effects of a possible Counter lyophilization. The stabilizing agent can be in the form of a Isoosmotic (approx. 300-330 mOsm) solution can be used. A special one a preferred example of a stabilizing agent is a combination of Sucrose as sugar and NaCl as inorganic salt. It is beneficial to do this Use combination in the form of an isoosmotic aqueous solution, for example with a concentration of 100 mM sucrose / 100 mM NaCl or 250 mM sucrose / 25 mM NaCl. Nucleic Acid Lipid Complexes under Use of the latter solutions have been demonstrated particularly good stability and cause efficient transfection in vitro and in vivo.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine pharmazeutische Zusammensetzung, die nach dem hierin vorgeschlagenen Verfahren erhalten werden kann. Another object of the present invention is therefore a pharmaceutical composition according to that proposed herein Procedure can be obtained.  

Die vorliegende Erfindung umfaßt als Gegenstand weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung in der Gentherapie einschließlich einer Kombinationstherapie mit pharmakologischen Wirkstoffen. Dabei kann es zweckmäßig sein, eine Gentherapie mit weiteren therapeutischen Ansätzen zu kombinieren, wie z. B. der Applikation von pharmakologischen Wirkstoffen einschließlich Proteinen und/oder Peptiden. Beispielsweise kann eine Gentherapie mit iNOS kombiniert werden mit einer Applikation von Nitraten, Kalzium-Antagonisten und/oder β-Adrenorezeptor-Antagonisten (in Hinsicht auf letztere Applikation siehe Dieterich, H. A. et al. (Hrsg.) Koronare Herzkrankheit, WVG GmbH, Stuttgart, 1993). Bevorzugt ist die Behandlung von Gefäßerkrankungen, genetisch bedingten Erkrankungen und/oder durch Gentransfer therapierbaren Erkrankungen einschließlich deren Prävention. Besonders bevorzugt ist ihre Verwendung zur Behandlung und Prävention von peripheren und/oder koronaren Gefäßerkrankungen. Beispiele sind u. a. Bluthochdruck, Arteriosklerose, einschließlich der Arteriosklerose von Transplantaten sowie die Stenose oder Restenose von Gefäßen einschließlich Gefäßtransplantaten, insbesondere auch der koronaren Herzkrankheit und des Myokardinfarkts. Die Behandlung/Prävention der Stenose von Gefäßen einschließlich Gefäßtransplantaten, der Restenose nach einer perkutanen transluminalen Angioplastie (PTA) von koronaren und/oder peripheren Gefäßen, einer Mangeldurchblutung von Geweben (hierbei wird die Revaskularisierung der ischämischen Gewebe angestrebt), der koronaren Herzkrankheit, des Myokardinfarkts und/oder der Gefäßarteriosklerose, insbesondere nach Transplantation von Gefäßen und/oder Organen, ist hierbei wiederum besonders bevorzugt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist die Verwendung der hierin beschriebenen pharmazeutischen Zusammensetzung für die lokale somatische Gentherapie. Hierbei können therapeutisch wirksame Gene über einen somatischen Gentransfer lokal in die Gefäßwand übertragen und dort exprimiert werden, was im Vergleich zu der lokalen Applikation von Medikamenten eine Verlängerung der therapeutischen Wirkung ermöglicht (siehe z. B. DE 197 29 769). Besonders bevorzugt ist die lokale somatische Gentherapie unter Einsatz einer minimalinvasiven und effizienten Kathetertechnologie, mit der gezielt einzelne Gefäßabschnitte in vivo transfiziert werden können. Für diesen Zweck ist ein Infiltrator®-Katheter (siehe z. B. DE 197 29 769) besonders bevorzugt.The present invention further encompasses the use of the pharmaceutical composition according to the invention in gene therapy including combination therapy with pharmacological agents. It may be appropriate to use gene therapy with other therapeutic options To combine approaches such as B. the application of pharmacological Active substances including proteins and / or peptides. For example, a Gene therapy with iNOS can be combined with an application of nitrates, Calcium antagonists and / or beta adrenoreceptor antagonists (with respect to the latter application see Dieterich, H.A. et al. (Ed.) Coronary artery disease, WVG GmbH, Stuttgart, 1993). Treatment of is preferred Vascular diseases, genetic diseases and / or through Gene transfer treatable diseases including their prevention. Their use for the treatment and prevention of is particularly preferred peripheral and / or coronary artery disease. Examples include a. High blood pressure, atherosclerosis, including atherosclerosis of Including grafts as well as the stenosis or restenosis of vessels Vascular grafts, especially coronary heart disease and Myocardial infarction. Treatment / prevention of stenosis of vessels including vascular grafts, restenosis after percutaneous transluminal angioplasty (PTA) of coronary and / or peripheral vessels, deficient blood flow to tissues (this will revascularize the ischemic tissue), coronary artery disease, des Myocardial infarction and / or vascular arteriosclerosis, especially after Transplantation of vessels and / or organs is again special prefers. Another preferred embodiment is the use of the The pharmaceutical composition described herein for the local somatic gene therapy. Thereby, therapeutically effective genes can somatic gene transfer locally in the vessel wall and expressed there be what a compared to the local application of medication Extension of the therapeutic effect enables (see e.g. DE 197 29 769). Local somatic gene therapy using is particularly preferred  a minimally invasive and efficient catheter technology with the targeted individual vessel sections can be transfected in vivo. Is for this purpose an Infiltrator® catheter (see, for example, DE 197 29 769) is particularly preferred.

Üblicherweise wird die pharmazeutische Zusammensetzung mit einer Gesamtdosis in einem Bereich von ca. 0,1 bis ca. 20 µg (einschließlich aller dazwischenliegenden Werte), bezogen auf die Gesamtmenge an Nukleinsäure, verabreicht. In diesem Zusammenhang ist dem Fachmann klar, daß als "dazwischenliegender Wert" jeder Wert zwischen den angegebenen Ober- und Untergrenzen verstanden wird, wie 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, usw.; 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, usw., 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, usw.; 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, usw.; 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, usw.; 5,0, usw.; 6,0, usw.; 7,0, usw.; 8,0, usw.; 9,0, usw.; 10,0, usw.; 11,0, usw., 12,0, usw.; 13,0, usw.; 14,0, usw.; 15,0, usw.; 16,0, usw., 17,0, usw.; 18,0, usw.; 19,0, usw.; 20,0. Es liegt auf der Hand, daß die tatsächlich eingesetzte Dosis, die genaue Zusammensetzung, die Zeit und die Art der Verabreichung sowie die weiteren Einzelheiten der Behandlung angesichts der vorliegenden Offenbarung variiert werden können. Als ein geeignetes Tiermodell kann entweder das normale Hausschwein (Schwartz, R. S. et al. (1990), Circulation 82, 2190; Karas, S. P. et al. (1992) J. Am. Coll. Cardiol. 20, 467) oder das sog. Minischwein (Tumbleson, M. E. und Schook, L. B. (1996) Advances in swine in biomedical research, Plenum Press, New York, Bd. 2, 684; siehe auch Unterberg, C. et al. (1995) J. Am. Coll. Cardiol. 26, 1747) eingesetzt werden. Die in diesen Modellen ermittelten Ergebnisse können dann auf den Menschen entsprechend übertragen werden. Vorzugsweise wird die pharmazeutische Zusammensetzung mit einer Gesamtdosis in einem Bereich von ca. 0,5 µg bis ca. 10 µg, besonders bevorzugt ca. 1 µg bis ca. 5 µg, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Nukleinsäure, verabreicht.Usually, the pharmaceutical composition with a Total dose in a range from approx. 0.1 to approx. 20 µg (including all intermediate values), based on the total amount of nucleic acid, administered. In this context it is clear to the person skilled in the art that as "intermediate value" means any value between the specified upper and Lower limits are understood, such as 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, etc .; 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, etc., 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, etc .; 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, etc.; 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, etc .; 5.0, etc .; 6.0, etc .; 7.0, etc .; 8.0, etc .; 9.0, etc .; 10.0, etc .; 11.0, etc., 12.0, etc .; 13.0, etc .; 14.0, etc .; 15.0, etc .; 16.0, etc., 17.0, etc .; 18.0, etc .; 19.0, etc .; 20.0. It is obvious that the actually used dose, the exact composition, the time and the type the administration as well as the further details of the treatment in view of the present disclosure can be varied. As a suitable animal model can either be the normal domestic pig (Schwartz, R. S. et al. (1990), Circulation 82, 2190; Karas, S.P. et al. (1992) J. Am. Coll. Cardiol. 20, 467) or the so-called mini-pig (Tumbleson, M.E. and Schook, L.B. (1996) Advances in swine in biomedical research, Plenum Press, New York, Vol. 2, 684; see also Unterberg, C. et al. (1995) J. Am. Coll. Cardiol. 26, 1747) can be used. The Results determined in these models can then affect humans be transferred accordingly. Preferably the pharmaceutical Composition with a total dose in a range from approx. 0.5 µg to approx. 10 ug, particularly preferably about 1 ug to about 5 ug, each based on the Total amount of nucleic acid administered.

Bei Verwendung der iNOS als therapeutisch wirksamem Gen läßt sich neben einer gefäßerweiternden und antithrombotischen Wirkung vor allem eine antiproliferative Wirkung auf die glatten Muskelzellen der Gefäßwand erzielen. In dem vorgenannten Tiermodell wurde überraschenderweise in vivo bei einer Gesamtdosis von 2 µg DNA eine bessere Transfektionseffizienz festgestellt als bei einer Gesamtdosis von 10 µg. Bei Verwendung der HO-1 als therapeutisch wirksamem Gen läßt sich eine gefäßerweiternde und antithrombotische Wirkung erzielen. Darüber hinaus wird die HO-1 in Transplantationsmodellen als entzündungshemmend und immunprotektiv beschrieben (Hancock et al. (1998), supra; und Soares et al. (1998), supra). Demgemäß kann die HO-1 als therapeutisch wirksames Gen in der hierin beschriebenen pharmazeutischen Zusammensetzung auch zur Entzündungshemmung und Immunprotektion von Transplantaten eingesetzt werden. Die Einbringung eines HO-1-exprimierenden Plasmids, beispielsweise in Aorten-Transplantate bei der Ratte, soll die Entwicklung von Arteriosklerose in den transplantierten Gefäßabschnitten verhindern. In einem weiteren Schritt kann durch die Expression der HO-1 die Entwicklung von Arteriosklerose in venösen Transplantaten verhindert werden, wozu sich ebenfalls die Tiermodelle Maus, Ratte, Schwein (s. oben) und Affe eignen. Der Gentransfer kann hier entweder mittels eines Infiltrator®-Katheters in die Gefäßwand erfolgen oder durch Perfusion der Gefäßtransplantate. Ein zentrales klinisches Anwendungsgebiet ist somit die Verhinderung der Arteriosklerose in Gefäß- und Organtransplantaten. Daneben ist ein Einsatz zur Behandlung der koronaren Herzkrankheit und des Myokardinfarkts, sowie von koronaren und peripheren Verschlußkrankheiten analog zur NOS möglich. Bei Verwendung von MCP-1 als therapeutisch wirksamem Gen in der hierin beschriebenen pharmazeutischen Zusammensetzung kann sowohl die Arteriogenese (d. h. die Bildung von Kollateralgefäßen aus bereits vorhandenen Arteriolen), als auch die Angiogenese (d. h. die Bildung neuer Kapillaren) induziert werden. Die Einbringung eines MCP-1-exprimierenden Plasmids mittels eines Infiltrator®-Katheters in periphere oder koronare Gefäße ist dazu gedacht, die Revaskularisierung von ischämischen Geweben zu induzieren. Hierzu kann das von Ito et al. (supra) beschriebene Kaninchenmodell (insbesondere für periphere Gefäße) eingesetzt werden, sowie die hierin beschriebenen Tiermodelle des Schweins (insbesondere zur Anwendung bei Koronargefäßen). Zur Applikation ist für beide Spezies der Infiltrator®-Katheter vorgesehen. Therapeutische Anwendungsgebiete sind somit insbesondere die koronare Herzkrankheit, periphere Verschlußkrankheiten und der Myokardinfarkt. In einer besonderen Ausführungsform wird MCP-1 zusammen mit GM-CSF verwendet. "Colony-stimulating factors" (CSFs) sind Proteine, die die Proliferation und Differenzierung von hämatopoietischen Vorläuferzellen vermitteln. Die Mitglieder dieser Proteinfamilie sind nach den Zelltypen benannt, deren Proliferation bzw. Differenzierung sie stimulieren: M-CSF (auch CSF-1 genannt, sowie seine alternativen Spleißformen wie CSF-4) wirkt spezifisch auf Makrophagen, G-CSF (CSF-3) auf Granulozyten, während GM-CSF (CSF-2) beide Zelltypen stimuliert. Ein weiteres Mitglied dieser Proteinfamilie ist Multi- CSF, das als Interleukin-3 bekannt ist. Die cDNA-Sequenz des humanen GM-CSF wurde von Wong, G. G. et al. (Science 228, 810, 1985) beschrieben. In der Arteriogenese bewirkt GM-CSF, gegebenenfalls in synergistischer Wirkung mit MCP-1, die Aktivierung und Proliferation von Makrophagen, was die Bildung von Kollateralgefäßen aus Arteriolen zur Folge hat (WO 99/17798).When using the iNOS as a therapeutically effective gene, especially a vasodilator and antithrombotic effect Achieve antiproliferative effects on the smooth muscle cells of the vascular wall. In  the aforementioned animal model was surprisingly used in vivo in a Total dose of 2 µg DNA found a better transfection efficiency than with a total dose of 10 µg. When using the HO-1 as therapeutic active gene can have a vasodilator and antithrombotic effect achieve. In addition, the HO-1 is used in transplant models described anti-inflammatory and immunoprotective (Hancock et al. (1998), supra; and Soares et al. (1998), supra). Accordingly, the HO-1 can be used as therapeutically active gene in the pharmaceutical described herein Composition also for anti-inflammatory and immune protection of Grafts are used. The introduction of an HO-1 expressing Plasmids, for example in rat aortic grafts, are said to Development of arteriosclerosis in the transplanted vascular sections prevent. In a further step, the expression of the HO-1 can Prevent development of arteriosclerosis in venous grafts which also includes the animal models mouse, rat, pig (see above) and monkey own. The gene transfer can be done here either by means of an Infiltrator® catheter the vascular wall or by perfusion of the vascular grafts. On The central clinical application is thus the prevention of Arteriosclerosis in vascular and organ transplants. There is also an application for Treatment of coronary artery disease and myocardial infarction, as well as of coronary and peripheral occlusive diseases analogous to NOS possible. At Use of MCP-1 as a therapeutically active gene in the herein described pharmaceutical composition can both Arteriogenesis (i.e. the formation of collateral vessels from existing ones Arterioles), as well as angiogenesis (i.e. the formation of new capillaries) be induced. The introduction of an MCP-1 expressing plasmid by means of an Infiltrator® catheter in peripheral or coronary vessels is intended to induce the revascularization of ischemic tissues. This can that of Ito et al. (supra) described rabbit model (especially for peripheral vessels) are used, as well as the animal models described herein of the pig (especially for use in coronary vessels). For  Application is intended for both species of the Infiltrator® catheter. Therapeutic areas of application are therefore especially the coronary Heart disease, peripheral occlusive diseases and myocardial infarction. In a In a particular embodiment, MCP-1 is used together with GM-CSF. "Colony-stimulating factors" (CSFs) are proteins that proliferate and Mediate differentiation of hematopoietic progenitor cells. The Members of this protein family are named after the cell types whose Proliferation or differentiation they stimulate: M-CSF (also called CSF-1, as well as its alternative splice forms such as CSF-4) have a specific effect Macrophages, G-CSF (CSF-3) on granulocytes, while GM-CSF (CSF-2) stimulated both cell types. Another member of this protein family is multi- CSF, known as Interleukin-3. The human GM-CSF cDNA sequence was developed by Wong, G.G. et al. (Science 228, 810, 1985). In the Arteriogenesis causes GM-CSF, possibly with a synergistic effect MCP-1, activation and proliferation of macrophages, causing formation of collateral vessels from arterioles results (WO 99/17798).

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur therapeutischen und/oder prophylaktischen Behandlung eines Subjekts, wobei das Verfahren das Verabreichen einer wirksamen Menge der vorstehend beschriebenen pharmazeutischen Zusammensetzung umfaßt.Another object of the present invention is therefore a method for therapeutic and / or prophylactic treatment of a subject, the Method of administering an effective amount of the above described pharmaceutical composition comprises.

Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung die Verwendung einer isoosmotischen Zusammensetzung umfassend mindestens ein Mono- und/oder Disaccharid, und/oder mindestens einen mehrwertigen Alkohol und/oder mindestens ein anorganisches Salz zur Stabilisierung von Nukleinsäure-Lipid- Komplexen in Lösung und/oder bei Lyophilisierung und/oder Rekonstituierung. Bei Verwendung der Zusammensetzung zur Stabilisierung von Nukleinsäure- Lipid-Komplexen in Lösung sind insbesondere die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Ausführungsformen 1-5, zur Stabilisierung bei Lyophilisierung und/oder Rekonstituierung insbesondere die Ausführungsformen 1-6 bevorzugt. Finally, another aspect of the invention relates to the use of a isoosmotic composition comprising at least one mono- and / or Disaccharide, and / or at least one polyhydric alcohol and / or at least one inorganic salt for stabilizing nucleic acid lipid Complexes in solution and / or during lyophilization and / or reconstitution. When using the composition for stabilizing nucleic acid Lipid complexes in solution are in particular those in the table below Embodiments 1-5 listed, for stabilization in lyophilization and / or reconstitution particularly preferred embodiments 1-6.  

Besonders vorteilhaft für diese Zwecke ist die Verwendung einer Zusammen­ setzung, die Saccharose als Disaccharid und Natriumchlorid als anorganisches Salz enthält. Ein Beispiel für eine derartige isoosmotische Zusammensetzung (z. B. 300 mOsm) ist eine Kombination von Natriumchlorid in einer Konzentration in einem Bereich von ca. 5 mM bis ca. 100 mM, insbesondere 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 oder 50 mM, mit einem entsprechenden Anteil an Saccharose. Des weiteren ist die Verwendung einer Zusammensetzung enthaltend Mannit allein oder in Kombination mit mindestens einem weiteren Mono- und/oder Disaccharid wie z. B. Saccharose oder Trehalose für die vorgenannten Zwecke bevorzugt. Beispielsweise kann eine derartige isoosmotische Zusammensetzung (z. B. 300 mOsm) eine Kombination von Mannit in einer Konzentration in einem Bereich von ca. 10-290 mM, insbesondere ca. 150-290 mM, und Saccharose bzw. Trehalose entsprechend in einer Konzentration in einem Bereich von ca. 10- 290 mM, insbesondere ca. 10-150 mM, enthalten.The use of a combination is particularly advantageous for these purposes setting, the sucrose as disaccharide and sodium chloride as inorganic Contains salt. An example of such an isoosmotic composition (e.g. 300 mOsm) is a combination of sodium chloride in one concentration in a range from approx. 5 mM to approx. 100 mM, in particular 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50 mM, with an appropriate proportion of sucrose. Of Another is the use of a composition containing mannitol alone or in combination with at least one further mono- and / or disaccharide such as B. sucrose or trehalose preferred for the aforementioned purposes. For example, such an isoosmotic composition (e.g. 300 mOsm) a combination of mannitol in one concentration Range of approx. 10-290 mM, in particular approx. 150-290 mM, and sucrose or Accordingly, trehalose in a concentration in a range of approx. 10- 290 mM, in particular about 10-150 mM, contain.

Die folgenden Figuren und Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie darauf zu beschränken. The following figures and examples are intended to explain the invention in more detail without to limit them to that.  

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

Fig. 1 zeigt die Expression der iNOS in vitro in glatten Muskelzellen des Schweins: Vergleich der Expressionssysteme DAC-30, DMRIE-C und FuGENE Fig. 1 shows the expression of iNOS in vitro in smooth muscle cells of the pig: comparison of expression systems DAC 30, DMRIE-C, FuGENE and

Fig. 2 zeigt die Expression der iNOS in vivo in der A. femoralis des Schweins: Vergleich der Expressionssysteme DAC-30, FuGENE (Fig. 2A) und DMRIE-C (Fig. 2B) Fig. 2 shows the expression of iNOS in vivo in the femoral artery of the pig: comparison of expression systems DAC 30, FuGENE (Fig. 2A), and DMRIE-C (Fig. 2B)

Fig. 3 zeigt die Größe der DAC-30/DNA-Komplexe in Abhängigkeit vom Lipid-DNA-Verhältnis Fig. 3 shows the size of the DAC-30 / DNA complexes as a function of lipid-DNA ratio

Fig. 4 zeigt die Expression der iNOS in der A. femoralis des Schweins: Einfluß der DNA-Dosis auf die Expressionseffizienz in vivo Fig. 4 shows the expression of iNOS in the femoral artery of the pig: effect of DNA dose on the expression efficiency in vivo

Fig. 5 zeigt die Expression der iNOS in vitro in COS-7-Zellen: Expressions­ effizienz in den Transfektionslösungen L11-L15 Fig. 5 shows the expression of the iNOS in vitro in COS-7 cells: expression efficiency in the transfection solutions L11-L15

Fig. 6 zeigt die Expression der iNOS in vivo in der A. femoralis des Schweins: Vergleich der Transfektionseffizienz in Lösung 11 und 15 Fig. 6 shows the expression of iNOS in vivo in the femoral artery of the pig: Comparison of transfection efficiency in solution 11 and 15

Fig. 7 zeigt die Expression der iNOS in vivo in der A. femoralis des Schweins: Transfektionseffizienz in Lösung 15 nach Lyophilisierung und Rekon­ stitution Fig. 7 shows the expression of the iNOS in vivo in the femoral artery of the pig: transfection efficiency in solution 15 after lyophilization and reconstitution

Fig. 8 zeigt die Expression der iNOS in vivo in der A. femoralis des Schweins: Abhängigkeit der Transfektionseffizienz von der DNA-Dosis bei lyophilisierten/rekonstituierten Komplexen (Fig. 8A: Transfektion mittels Infiltrator®-Katheter; Fig. 8B: Transfektion mittels Infiltrator®- Katheter und Implantation eines Wiktor®-i-Stents) FIG. 8 shows the expression of the iNOS in vivo in the A. femoralis of the pig: dependence of the transfection efficiency on the DNA dose in the case of lyophilized / reconstituted complexes ( FIG. 8A: transfection using an Infiltrator® catheter; FIG. 8B: transfection using an infiltrator) ® catheter and implantation of a Wiktor®-i stent)

BEISPIELEEXAMPLES I. Material und MethodenI. Material and methods 1. Eingesetzte Transfektionssysteme1. Transfection systems used

  • 1. 1.1 DAC-Chol enthaltende Formulierungen
    Als Trägerstoff der liposomalen Formulierung fungiert DAC-30, das über die Firma G.O.T. (Berlin) vertrieben wird. DAC-30TM ist der Handelsname für ein Gemisch aus DAC-Cholesterol und dem neutralen Lipid DOPE im Gewichtsverhältnis 30 : 70 (DAC-Chol : DOPE), dessen Herstellung wie in WO 96/20208 und DE 196 23 916 beschrieben erfolgt. Auf entsprechende Weise lassen sich weitere Gemische von DAC-Chol zu DOPE herstellen wie DAC-40 (40 : 60) oder DAC-50 (50 : 50). Vor Verwendung wurden die Konzentrationsangaben überprüft.
    1. 1.1 Formulations containing DAC-Chol
    The carrier of the liposomal formulation is DAC-30, which is sold by the company GOT (Berlin). DAC-30 TM is the trade name for a mixture of DAC-cholesterol and the neutral lipid DOPE in a weight ratio of 30:70 (DAC-Chol: DOPE), which is produced as described in WO 96/20208 and DE 196 23 916. In a corresponding manner, further mixtures of DAC-Chol to DOPE can be produced, such as DAC-40 (40:60) or DAC-50 (50:50). The concentration information was checked before use.
  • 2. 1.2 Weitere Transfektionssysteme
    Zu Vergleichszwecken wurden weiterhin DMRIE-C (1,2-Dimyristoyl­ oxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammoniumbromid) von LifeTechnologies (Rockville, Maryland, USA) und FuGENETM (Boehringer Mannheim) eingesetzt.
    2. 1.2 Other transfection systems
    For comparison purposes, DMRIE-C (1,2-dimyristoyl oxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide) from LifeTechnologies (Rockville, Maryland, USA) and FuGENE (Boehringer Mannheim) were also used.
2. Eingesetzte iNOS-Expressionsvektoren2. iNOS expression vectors used

  • 1. 2.1 Das Plasmid pSCMV-iNOS enthält die cDNA-Sequenz der murinen iNOS. Seine Herstellung ist in DE 44 11 402 beschrieben.1. 2.1 The plasmid pSCMV-iNOS contains the cDNA sequence of the murine iNOS. Its manufacture is described in DE 44 11 402.
  • 2. 2.2 Das Plasmid pcDNA3-HsiNOS enthält die cDNA-Sequenz der humanen iNOS mit einem modifizierten 3'-Terminus. Die cDNA der humanen iNOS wurde hergestellt durch die Umschreibung von isolierter RNA aus stimulierten humanen Hepatozyten in cDNA. Diese wurde in den Klonierungsvektor pGEM-T (Promega) insertiert, um zunächst das Plasmid pGEM-HsiNOS zu konstruieren. Aus diesem wurde die cDNA mit den Restriktionsendonukleasen NotI und ApaI herausgeschnitten und in den Expressionsvektor pcDNA3 (Invitrogen) eingefügt. Das so hergestellte Plasmid pcDNA3-HsiNOS enthält die cDNA für die humane iNOS, wobei die 3'-terminale DNA-Sequenz kodierend für die vier C-terminalen Amino­ säuren MSAL durch eine DNA-Sequenz kodierend für eine Insertion von 20 Aminosäuren (NPAAMAAGSMRRRALFYSVT) ausgetauscht wurde.2. 2.2 The plasmid pcDNA3-HsiNOS contains the cDNA sequence of the human iNOS with a modified 3 'terminus. The human iNOS cDNA was made by circumscribing isolated RNA stimulated human hepatocytes in cDNA. This was in the  Cloning vector pGEM-T (Promega) first inserted the plasmid to construct pGEM-HsiNOS. From this the cDNA with the Restriction endonucleases NotI and ApaI are cut out and inserted into the Expression vector pcDNA3 (Invitrogen) inserted. The so made Plasmid pcDNA3-HsiNOS contains the cDNA for human iNOS, where the 3'-terminal DNA sequence coding for the four C-terminal amino acids MSAL by a DNA sequence coding for an insertion of 20 Amino acids (NPAAMAAGSMRRRALFYSVT) was exchanged.
  • 3. 2.3 Plasmid pAH 1 wurde hergestellt durch Ausschneiden eines 0,9 kb großen Fragments enthaltend den 3'Terminus der humanen iNOS-cDNA mit der Restriktionsendonuklease SfiI aus dem Plasmid pcDNA3-HsiNOS. Dieses Fragment wurde ersetzt durch Einsetzen eines 0,9 kb großen PCR-Fragments, das die 3'-terminale, native cDNA-Sequenz der humanen iNOS enthielt, in die SfiI-Schnittstelle.3. 2.3 Plasmid pAH 1 was prepared by cutting out a 0.9 kb Fragments containing the 3 'terminus of the human iNOS cDNA with the Restriction endonuclease SfiI from the plasmid pcDNA3-HsiNOS. This Fragment was replaced by inserting a 0.9 kb PCR fragment, which contained the 3'-terminal, native cDNA sequence of the human iNOS, in the SfiI interface.
  • 4. 2.4 Plasmid pAH 9 wurde durch Ausschneiden eines NotI-ApaI-Fragments, das die humane iNOS-cDNA-Sequenz enthielt, aus pAH 1 und Einsetzen dieses Fragments in das Plasmid pAH 7 erhalten. Letzteres wurde hergestellt durch Modifizierung von pcDNA3 (Invitrogen) mittels Herausschneiden eines 2 kb umfassenden BbsI-BsmI-Fragments, Auffüllen der 5'-Enden und Religation, wodurch die folgende Deletion eingeführt wurde: Teile der BGH- Polyadenylierungssequenz, der f1-Replikationsursprung, der SV40- Replikationsursprung, das Neomycinresistenzgen und Teile der SV40- Polyadenylierungssequenz. Weiterhin würde die das Ampicillinresistenzgen enthaltende DNA-Sequenz mit dem Restriktionsenzym BspHI herausgeschnitten und durch ein PCR-Fragment mit dem Kanamycin­ resistenzgen aus dem Plasmid pZErO-2 (Invitrogen) ersetzt.4. 2.4 Plasmid pAH 9 was cut by cutting a NotI-ApaI fragment that contained the human iNOS cDNA sequence from pAH 1 and insertion of this Fragments obtained in the plasmid pAH 7. The latter was made by Modification of pcDNA3 (Invitrogen) by cutting out a 2 kb comprehensive BbsI-BsmI fragment, filling in the 5 'ends and religation, which introduced the following deletion: parts of the BGH Polyadenylation sequence, the f1 origin of replication, the SV40 Origin of replication, the neomycin resistance gene and parts of the SV40 Polyadenylation sequence. Furthermore, the ampicillin resistance gene containing DNA sequence with the restriction enzyme BspHI cut out and through a PCR fragment with the kanamycin resistance gene from the plasmid pZErO-2 (Invitrogen) replaced.

3. Zur Stabilisierung der Lipid-Nukleinsäure-Komplexe einsetzbare Lösungen 3. Solutions that can be used to stabilize the lipid-nucleic acid complexes

4. Eingesetzte Tiermodelle4. Animal models used

Für die Studien wurden das sogenannte "Münchner Minischwein" oder "Göttinger Minischwein" eingesetzt (siehe Tumbleson, M. E. und Schook, L. B. (1996) supra; Unterberg, C. et al. (1995) supra). Letztere Versuchstiere können von der Universität Göttingen, Institut für Genetik und Tierzüchtung und der Firma Ellegaard Laboratory Pigs (Dalmose, Dänemark) bezogen werden. Durch Verwendung eines Injektionskatheters kann die Transfektion auf glatte Muskelzellen in der Media-Zellschicht von Blutgefäßen lokal begrenzt werden. Die Bezugsgröße ist die DNA-Dosis pro Injektion. Gegebenfalls kann man auch die Plasmidkopienzahl pro Injektion als Bezugsgröße wählen. Im Fall von Plasmid pAH 9 mit einer Größe von 6915 Bp entsprechen beispielsweise 2 µg etwa 2,6 × 1011 Kopien. In den Beispielen 16 und 17 wurde das Göttinger Minischwein eingesetzt; in den anderen Versuchen das Münchner Minischwein.The so-called "Munich mini pig" or "Göttinger mini pig" were used for the studies (see Tumbleson, ME and Schook, LB (1996) supra; Unterberg, C. et al. (1995) supra). The latter experimental animals can be obtained from the University of Göttingen, Institute of Genetics and Animal Breeding and the company Ellegaard Laboratory Pigs (Dalmose, Denmark). By using an injection catheter, transfection to smooth muscle cells in the media cell layer of blood vessels can be localized. The reference value is the DNA dose per injection. If necessary, one can also choose the number of plasmid copies per injection as a reference. For example, in the case of plasmid pAH 9 with a size of 6915 bp, 2 μg correspond to approximately 2.6 × 10 11 copies. In examples 16 and 17, the Göttingen mini pig was used; in the other experiments the Munich mini pig.

5. Eingesetzte Kathetertechnologie5. Catheter technology used

Es wurden der Infiltrator®-Katheter von IVT (San Diego, CA, USA), Modell DD140015 (siehe DE 197 29 769) und der Wiktor®-i-Stent von Medtronic (Minneapolis, MN, USA), Modell 6320 verwendet.The Infiltrator® catheter from IVT (San Diego, CA, USA), model DD140015 (see DE 197 29 769) and the Wiktor®-i stent from Medtronic (Minneapolis, MN, USA), Model 6320 used.

6. Herstellung und Transfektion von Lipoplexen aus DAC-30 und Plasmid-DNA enthaltend die humane iNOS cDNA6. Preparation and transfection of lipoplexes from DAC-30 and plasmid DNA containing the human iNOS cDNA

  • 1. 6.1 Herstellung des Transfektionsmediums
    Im Falle von Lösung 15 wurde eine Lösung von 250 mM Saccharose und 25 mM NaCl in sterilem, pyrogenfreiem Wasser hergestellt. Diese Lösung wurde in der Sterilbank durch Filtration durch einen sterilen Filter mit 0,2 µm Porenweite sterilisiert.
    1. 6.1 Production of the transfection medium
    In the case of solution 15, a solution of 250 mM sucrose and 25 mM NaCl in sterile, pyrogen-free water was prepared. This solution was sterilized in the sterile bench by filtration through a sterile filter with a pore size of 0.2 μm.
  • 2. 6.2 Vorbereitung der DAC-30-Lösung
    Die Gefäße mit DAC-30 wurden bis zu ihrer Rekonstituierung ungeöffnet bei -20°C gelagert. Die Rekonstituierung erfolgte durch Zugabe von sterilem, pyrogenfreiem Wasser (Endkonzentration 2 mg/ml). Die Gefäße wurden verschlossen, 30 min bei Raumtemperatur geschüttelt und anschließend 2 min mit einem Vortex-Schüttler gemischt. Vor jeder Verwendung wurde die DAC-30-Lösung erneut 30 sec mit einem Vortex-Schüttler gemischt.
    2. 6.2 Preparation of the DAC-30 solution
    The tubes with DAC-30 were stored unopened at -20 ° C until they were reconstituted. The reconstitution was carried out by adding sterile, pyrogen-free water (final concentration 2 mg / ml). The tubes were closed, shaken at room temperature for 30 min and then mixed for 2 min with a vortex shaker. Before each use, the DAC-30 solution was mixed again with a vortex shaker for 30 seconds.
  • 3. 6.3 Herstellung der Lipid-Nukleinsäure-Komplexe aus DAC-30 und DNA
    Alle hierfür notwendigen Arbeiten wurden unter sterilen Bedingungen durchgeführt. Die jeweilige DNA-Menge wurde in die Hälfte des benötigten Endvolumens an Transfektionslösung pipettiert. Zur anderen Hälfte des benötigten Endvolumens an Transfektionslösung wurde die vierfache Menge an DAC-30 (bezogen auf das Gewicht) zugegeben. Die Lösungen wurden mit einem Vortex-Schüttler homogenisiert. Anschließend wurde die DAC-30- Lösung langsam tropfenweise zur DNA-Lösung zugegeben. Die entstehende Lösung wurde durch mehrmaliges Aufziehen in die Pipettenspitze oder durch Drehen des geschlossenen Reaktionsgefäßes gemischt.
    Als ein typisches Beispiel soll die folgende Herstellung eines DAC-30/DNA- Gemischs mit einem Lipid-DNA-Verhältnis von 4 : 1 (w/w) zur Verabreichung einer therapeutischen Dosis von 2 µg dienen: 7,5 µl DNA (bei einer Konzentration von 1 µg/µl entsprechend 7,5 µg) wurden durch Zugabe von Transfektionslösung auf ein Endvolumen von 750 µl gebracht und durch Mischen mit dem Vortex-Schüttler homogenisiert. Die vierfache Menge DAC-30, d. h. 30 µg (bei einer Konzentration von 2 µg/µl entsprechend 15 µl), wurde ebenfalls in 750 µl Transfektionslösung aufgenommen und durch Mischen mit dem Vortex-Schüttler homogenisiert. Dann wurden 750 µl DAC-Lösung langsam tropfenweise in die 750 µl der DNA-Lösung pipettiert. Die entstehende Lösung enthielt in 1,5 ml Gesamtvolumen Lipid-DNA- Komplexe mit einer DNA-Konzentration von 5 µg/ml. Diese Lösung war über einen Zeitraum von mindestens 48 h bei 4°C stabil und konnte entweder sofort verwendet, oder wie nachfolgend beschrieben lyophilisiert und in 1,5 ml Wasser rekonstituiert werden. Es konnten dann 400 µl dieser Lösung wie nachfolgend beschrieben in die A. femoralis des Schweins injiziert werden, was einer therapeutischen Dosis von 2 µg DNA entspricht.
    3. 6.3 Preparation of the Lipid-Nucleic Acid Complexes from DAC-30 and DNA
    All necessary work was carried out under sterile conditions. The respective amount of DNA was pipetted into half of the required final volume of transfection solution. Four times the amount of DAC-30 (by weight) was added to the other half of the final volume of transfection solution required. The solutions were homogenized with a vortex shaker. The DAC-30 solution was then slowly added dropwise to the DNA solution. The resulting solution was mixed by pulling it repeatedly into the pipette tip or by rotating the closed reaction vessel.
    A typical example is the following preparation of a DAC-30 / DNA mixture with a lipid-DNA ratio of 4: 1 (w / w) for the administration of a therapeutic dose of 2 µg: 7.5 µl DNA (at a Concentration of 1 µg / µl (corresponding to 7.5 µg) were brought to a final volume of 750 µl by adding transfection solution and homogenized by mixing with the vortex shaker. Four times the amount of DAC-30, ie 30 µg (at a concentration of 2 µg / µl corresponding to 15 µl), was also taken up in 750 µl transfection solution and homogenized by mixing with the vortex shaker. Then 750 µl DAC solution was slowly pipetted dropwise into the 750 µl DNA solution. The resulting solution contained 1.5 ml total volume of lipid-DNA complexes with a DNA concentration of 5 µg / ml. This solution was stable at 4 ° C for at least 48 h and could either be used immediately or lyophilized as described below and reconstituted in 1.5 ml water. 400 µl of this solution could then be injected into the pig's femoral artery as described below, which corresponds to a therapeutic dose of 2 µg DNA.
  • 4. 6.4 Schema und Durchführung der Lyophilisierung
    Die Gefäße enthaltend die DAC-30/DNA-Lipoplexe wurden unter sterilen Bedingungen eingefroren und es wurde eine Gefriertrocknung nach folgendem, beispielhaften Schema durchgeführt. Dem Fachmann ist ersichtlich, daß eine Gefriertrocknung auch unter abweichenden Bedingungen durchgeführt werden kann:
    • - 40 Stunden bei -37°C Stellflächentemperatur und 0,140 mbar Druck.
    • - Temperaturerhöhung der Stellfläche um 10°C/h bis 20°C erreicht sind.
    • - Nachtrocknung für 2 h bei 0,01 mbar.
    • - 6.5 Entnahme und Aufbewahrung der Proben
      Die Entnahme der Proben erfolgte unter sterilen Bedingungen. Die Lyophilisate wurden bis zur Verwendung bei 4°C aufbewahrt.
    • - 6.6 Vorbereiten der Proben für kathetervermittelte Transfektion in vivo
      Die Lyophilisate (enthaltend eine definierte Menge an DAC-30/DNA- Komplexen) wurden unmittelbar vor der Operation in 1,5 ml sterilem, pyrogenfreien Wasser rekonstituiert. Die Rücklösung wurde optisch kontrol­ liert.
    • - 6.7 Transfektion der Gefäßwand mittels Infiltrator-Katheter in vivo (Modell Minischwein)
      Ein Minischwein wurde intubiert, narkotisiert und für den chirurgischen Eingriff vorbereitet, woran sich eine Darstellung und Punktierung der linken Arteria carotis anschloß. Dann erfolgte die Positionierung des Führungsdrahtes für eine Schleuse, an die sich die Installation der Schleuse, sowie eine Gabe von 5.000 iU Heparin anschloß. Anschließend wurde eine Übersichts-Angiographie mit Standbild zur Darstellung der Morphologie der rechten und linken Arteria femoralis vorgenommen. Anhand dieses Standbildes wurden die prospektiven Transfektionsstellen bestimmt. Als nächstes erfolgte die Positionierung des Führungsdrahts in der linken Arteria femoralis und die Angiographie-Darstellung der korrekten Position des Führungsdrahtes sowie das Aufziehen und Positionierung des IVT- Injektionskatheters mit anschließender Inflation des Ballon des IVT- Injektionskatheters mit 3,0 bar. Dann wurde eine Angiographie zur Kontrolle der vollständigen Gefäßokklusion vorgenommen. Es folgte eine manuelle Injektion von 300 µl bzw. 400 µl der rekonstituierten DAC-30/DNA- Komplexe unter ständiger Kontrolle des Ballondrucks. Anschließend wurde der Katheter entfernt und optional ein Stent-Implantat mit 12 bar für 20 s unter angiographischer Kontrolle exakt an der Injektionsstelle positioniert. Bei Implantation eines Stents erfolgte anschließend die Gabe von 1000-2000 iU Heparin. Nach einer Abschlußangiographie wurden alle Operationswunden verschlossen.
    • - 6.8 Auswertung
      Die Auswertung hinsichtlich der Transfektionseffizienz erfolgte durch immunhistochemische Färbung von Dünnschnitten der Blutgefäße, die 3 Tage nach Operation entnommen wurden (siehe DE 197 29 769 mit der Abweichung, daß Gefäße, in die ein Stent implantiert wurde, in Kunststoff eingebettet wurden. Die Schichtdicke der Dünnschnitte betrug bei Kunststoffpräparaten 4 µm und bei Gefrierschnitten 10 µm). Alternativ erfolgte die Auswertung hinsichtlich der Wirksamkeit durch Ultraschall- Untersuchung der Versuchstiere über einen Zeitraum von 3-4 Wochen und anschließende histochemische Bearbeitung von Dünnschnitten der entnommenen Gefäße.
    4. 6.4 Scheme and implementation of the lyophilization
    The vessels containing the DAC-30 / DNA lipoplexes were frozen under sterile conditions and freeze-drying was carried out according to the following exemplary scheme. The person skilled in the art can see that freeze drying can also be carried out under different conditions:
    • - 40 hours at -37 ° C shelf temperature and 0.140 mbar pressure.
    • - The temperature of the floor space has risen by 10 ° C / h to 20 ° C.
    • - Post-drying for 2 h at 0.01 mbar.
    • - 6.5 Taking and storing the samples
      The samples were taken under sterile conditions. The lyophilisates were stored at 4 ° C until used.
    • - 6.6 Prepare samples for catheter mediated transfection in vivo
      The lyophilisates (containing a defined amount of DAC-30 / DNA complexes) were reconstituted in 1.5 ml sterile, pyrogen-free water immediately before the operation. The redissolution was checked optically.
    • - 6.7 Transfection of the vessel wall using an infiltrator catheter in vivo (mini pig model)
      A mini pig was intubated, anesthetized, and prepared for surgery, followed by imaging and puncturing of the left carotid artery. Then the guide wire was positioned for a lock, which was followed by the installation of the lock and a dose of 5,000 iU heparin. An overview angiography with a still image was then carried out to show the morphology of the right and left femoral arteries. The prospective transfection sites were determined on the basis of this still image. The guidewire was then positioned in the left femoral artery and the angiography depicted the correct position of the guidewire, and the IVT injection catheter was opened and positioned with subsequent inflation of the balloon of the IVT injection catheter at 3.0 bar. Angiography was then performed to check for complete vascular occlusion. A manual injection of 300 µl or 400 µl of the reconstituted DAC-30 / DNA complexes followed under constant control of the balloon pressure. The catheter was then removed and, optionally, a stent implant at 12 bar for 20 s was positioned exactly at the injection site under angiographic control. When a stent was implanted, 1000-2000 iU heparin was then administered. After a final angiography, all surgical wounds were closed.
    • - 6.8 Evaluation
      The evaluation regarding the transfection efficiency was carried out by immunohistochemical staining of thin sections of the blood vessels, which were taken 3 days after the operation (see DE 197 29 769 with the difference that vessels into which a stent was implanted were embedded in plastic. The layer thickness of the thin sections was 4 µm for plastic preparations and 10 µm for frozen sections). Alternatively, the efficacy was evaluated by ultrasound examination of the test animals over a period of 3-4 weeks and subsequent histochemical processing of thin sections of the removed vessels.
7. Biochemischer Nachweis der iNOS7. Biochemical detection of iNOS

Die Bildung von Stickoxid durch die iNOS wurde durch den Nachweis von Nitrit im Zellkultur-Überstand wie folgt nachgewiesen: In eine Flachbodenplatte mit 96 Vertiefungen wurden 100 µl des zu untersuchenden Zellkulturüberstands pipettiert. Zu den Proben wurden jeweils 50 µl einer 2%-igen Sulfanilamidlösung in 2,5% H3PO4 und 50 µl einer 0,2%-igen Naphtylethylendiaminlösung in 2,5% H3PO4 zugegeben. Nach 5 min Inkubation bei Raumtemperatur wurde die Absorption der Proben bei 540 nm mit einer Standardreihe (NaNO2 in einer Konzentration von 0 µM, 1 µM, 2,5 µM, 5,0 µM, 10 µM, 20 µM bzw. 40 µM in Zellkulturmedium) verglichen.The formation of nitrogen oxide by the iNOS was detected by the detection of nitrite in the cell culture supernatant as follows: 100 .mu.l of the cell culture supernatant to be examined were pipetted into a flat-bottom plate with 96 wells. 50 .mu.l of a 2% sulfanilamide solution in 2.5% H 3 PO 4 and 50 .mu.l of a 0.2% naphthylethylenediamine solution in 2.5% H 3 PO 4 were added to the samples. After 5 min incubation at room temperature, the absorption of the samples at 540 nm with a standard series (NaNO 2 in a concentration of 0 µM, 1 µM, 2.5 µM, 5.0 µM, 10 µM, 20 µM or 40 µM in Cell culture medium) compared.

II. BeispieleII. Examples 1. Vergleich liposomaler Transfektionsmittel zur Expression von Stickoxid­ synthase in vitro: DAC-30, DMRIE-C und FuGENETM 1. Comparison of liposomal transfection agents for the expression of nitric oxide synthase in vitro: DAC-30, DMRIE-C and FuGENE TM

Versuch: Es wurden Transfektionslösungen hergestellt bestehend aus kationischen Liposomen und dem Plasmid pSCMV-iNOS (murine iNOS-cDNA). Die Transfektionslösungen wurden hergestellt durch Mischen einer konstanten Dosis von 8 µg DNA mit den kationischen Liposomen DAC-30 (1 : 5, w/w), DMRIE-C (1 : 2, w/v) bzw. FuGENETM (1 : 1, w/v) in BSS-Puffer (137 mM NaCl, 5,4 mM KCl, 10 mM Tris/Cl pH 7,6). Glatte Muskelzellen aus der Aorta des Schweins wurden in Zellkulturschalen mit je 6 Vertiefungen kultiviert. Es wurden jeweils 500 µl Transfektionslösung (enthaltend DNA in einer Konzentration von 16 µg/ml) je Vertiefung zu den Zellen gegeben, für 1 h bei 37°C inkubiert und nach Austausch der Lösungen gegen Zellkulturmedium wurden die Zellen für 48 h weiterkultiviert. Anschließend wurde aus dem Zellkulturüberstand der transfizierten Zellen die Menge an akkumuliertem Nitrit im Vergleich zu einer Kontrolltransfektion ohne DNA bestimmt (s. I.7).Experiment: Transfection solutions were prepared consisting of cationic liposomes and the plasmid pSCMV-iNOS (murine iNOS-cDNA). The transfection solutions were prepared by mixing a constant dose of 8 μg DNA with the cationic liposomes DAC-30 (1: 5, w / w), DMRIE-C (1: 2, w / v) or FuGENE (1: 1 , w / v) in BSS buffer (137 mM NaCl, 5.4 mM KCl, 10 mM Tris / Cl pH 7.6). Smooth muscle cells from the pig aorta were cultivated in cell culture dishes with 6 wells each. 500 .mu.l of transfection solution (containing DNA in a concentration of 16 .mu.g / ml) were added to the cells per well, incubated for 1 h at 37.degree. C. and after replacing the solutions with cell culture medium, the cells were further cultivated for 48 h. The amount of nitrite accumulated was then determined from the cell culture supernatant of the transfected cells compared to a control transfection without DNA (see I.7).

Ergebnis: Die Expression der induzierbaren Stickoxidsynthase (iNOS) in vitro war abhängig vom verwendeten Lipid. Eine Transfektionslösung enthaltend DAC-30/iNOS-DNA führte in vitro zu einer geringeren Expression der induzierbaren Stickoxidsynthase als Transfektionslösungen enthaltend FuGENE/iNOS-DNA oder DMRIE-C/iNOS-DNA (siehe Fig. 1). Result: The expression of the inducible nitrogen oxide synthase (iNOS) in vitro was dependent on the lipid used. A transfection solution containing DAC-30 / iNOS-DNA resulted in a lower expression of the inducible nitrogen oxide synthase in vitro than transfection solutions containing FuGENE / iNOS-DNA or DMRIE-C / iNOS-DNA (see FIG. 1).

2. Vergleich liposomaler Transfektionsmittel zur Expression von Stickoxid­ synthase in vivo: DAC-30, DMRIE-C und FuGENETM 2. Comparison of liposomal transfection agents for the expression of nitric oxide synthase in vivo: DAC-30, DMRIE-C and FuGENE TM

Versuch: Es wurden Transfektionslösungen hergestellt bestehend aus kationischen Liposomen und dem Plasmid pSCMV-iNOS (murine iNOS-cDNA). Zur Herstellung der Transfektionslösung wurde eine Dosis von 10 µg Plasmid-DNA mit DAC-30 im Verhältnis 1 : 5 (w/w), mit DMRIE-C im Verhältnis 1 : 2 (w/v), bzw. mit FuGENETM im Verhältnis 1 : 1 (w/v) in BSS-Puffer (137 mM NaCl, 5,4 mM KCl, 10 mM Tris/Cl pH 7,6) gemischt. Jeweils zwei Stellen der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins wurden in vivo mittels eines Infiltrator®-Katheters (IVT) mit den wie beschrieben hergestellten Lösungen transfiziert. Nach einer Versuchsdauer von 3 Tagen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung der immunhistochemischen Anfärbung von Dünnschnitten der entnommenen Gefäße mit einem monoklonalen Antikörper gegen induzierbare Stickoxidsynthase erfolgte qualitativ im Vergleich zu einem unbehandelten Kontrollgefäß.Experiment: Transfection solutions were prepared consisting of cationic liposomes and the plasmid pSCMV-iNOS (murine iNOS-cDNA). To prepare the transfection solution, a dose of 10 µg plasmid DNA with DAC-30 in a ratio of 1: 5 (w / w), with DMRIE-C in a ratio of 1: 2 (w / v), or with FuGENE in a ratio 1: 1 (w / v) mixed in BSS buffer (137 mM NaCl, 5.4 mM KCl, 10 mM Tris / Cl pH 7.6). Two sites of the right and left femoral artery of the pig were transfected in vivo using the Infiltrator® catheter (IVT) with the solutions prepared as described. After a test period of 3 days, the transfected vascular sections were removed. The evaluation of the immunohistochemical staining of thin sections of the removed vessels with a monoclonal antibody against inducible nitrogen oxide synthase was carried out qualitatively in comparison to an untreated control vessel.

Ergebnis: Transfektionslösungen enthaltend DAC-30/iNOS-DNA zeigten in vivo eine deutlich bessere Transfektionseffizienz als Liposomen-DNA-Komplexe enthaltend FuGENETM/iNOS-DNA oder DMRIE-C/iNOS-DNA. Dies war angesichts der in Beispiel 1 erhaltenen in vitro-Daten ein sehr überraschendes Ergebnis (siehe Fig. 2.A und 2.B).Result: Transfection solutions containing DAC-30 / iNOS-DNA showed a significantly better transfection efficiency in vivo than liposome-DNA complexes containing FuGENE TM / iNOS-DNA or DMRIE-C / iNOS-DNA. In view of the in vitro data obtained in Example 1, this was a very surprising result (see FIGS . 2.A and 2.B).

3. DAC-30: Expression und Toxizität in vitro in Abhängigkeit vom Lipid- DNA-Verhältnis3. DAC-30: Expression and toxicity in vitro depending on the lipid DNA ratio

Versuch: Glatte Muskelzellen aus der Aorta des Schweins (s. Beispiel 1) wurden in Zellkulturschalen mit je 6 Vertiefungen kultiviert und mit Liposomen-DNA- Komplexen bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 1 (humane iNOS- cDNA) transfiziert. Zur Herstellung der Transfektionslösung (0,9% NaCl, 2 mM CaCl2) wurde DAC-30 mit einer konstanten Dosis von 4 µg DNA (entsprechend einer Konzentration von 8 µg/ml) im Verhältnis 2 : 1, 4 : 1, 5 : 1, 6 : 1 und 8 : 1 gemischt. Alternativ dazu wurde bei einem konstanten Liposomen-DNA- Verhältnis von 5 : 1 eine DNA-Dosis von 2 µg/ml, 4 µg/ml, 8 µg/ml bzw. 16 µg/ml zur Herstellung der Transfektionslösung eingesetzt. Es wurden jeweils 500 µl Transfektionslösung je Vertiefung zu den Zellen zugegeben, für 1 h bei 37°C inkubiert und nach Austausch der Lösungen gegen Zellkulturmedium für 48 h weiterkultiviert. Nach 48 h wurde aus dem Zellkulturüberstand der transfizierten Zellen die Menge an akkumuliertem Nitrit im Vergleich zu einer Kontrolltransfektion ohne DNA in Transfektionslösung (0,9% NaCl, 2 mM CaCl2) bzw. zu untransfizierten Zellen (Medium) bestimmt (s. I.7). Parallel wurde die Zytotoxizität der Transfektionslösung durch einen Vitalitätstest (Aufnahme von Neutralrotlösung) getestet.Experiment: Smooth muscle cells from the porcine aorta (see Example 1) were cultivated in cell culture dishes with 6 wells each and transfected with liposome-DNA complexes consisting of DAC-30 and the plasmid pAH 1 (human iNOS cDNA). To prepare the transfection solution (0.9% NaCl, 2 mM CaCl 2 ), DAC-30 was used at a constant dose of 4 µg DNA (corresponding to a concentration of 8 µg / ml) in a ratio of 2: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1 and 8: 1 mixed. Alternatively, at a constant liposome-DNA ratio of 5: 1, a DNA dose of 2 µg / ml, 4 µg / ml, 8 µg / ml or 16 µg / ml was used to prepare the transfection solution. 500 μl of transfection solution per well were added to the cells, incubated for 1 h at 37 ° C. and, after the solutions had been replaced by cell culture medium, cultured for a further 48 h. After 48 hours, the amount of nitrite accumulated was determined from the cell culture supernatant of the transfected cells compared to a control transfection without DNA in transfection solution (0.9% NaCl, 2 mM CaCl 2 ) or to untransfected cells (medium) (see I. 7). In parallel, the cytotoxicity of the transfection solution was tested by a vitality test (absorption of neutral red solution).

Ergebnis: Die Expression der induzierbaren Stickoxidsynthase durch liposomale Komplexe enthaltend DAC-30/iNOS-DNA war abhängig vom Lipid-DNA- Verhältnis bei der Herstellung der Komplexe. Die Expression des Transgens war bei einer konstanten Dosis von 4 µg iNOS-Plasmid (Konzentration 8 µg/ml) optimal für ein Lipid-DNA-Verhältnis von 5 : 1. Gleichzeitig wiesen diese liposomalen Komplexe eine geringe Zytotoxizität bei Transfektion in vitro auf. Beim einem geeigneten Liposomen-DNA-Verhältnis von 5 : 1 zeigten Liposomen- DNA-Komplexe enthaltend DAC-30/iNOS-DNA eine optimale Expressionseffizienz bei einer DNA-Konzentration von 4 µg/ml bis 8 µg/ml und eine geringe Zytotoxizität bis zu einer DNA-Konzentration von 8 µg/ml. (Daten nicht gezeigt).Result: The expression of the inducible nitric oxide synthase by liposomal Complexes containing DAC-30 / iNOS-DNA depended on the lipid-DNA Ratio in the preparation of the complexes. The expression of the transgene was at a constant dose of 4 µg iNOS plasmid (concentration 8 µg / ml) optimal for a lipid-DNA ratio of 5: 1 liposomal complexes have low cytotoxicity when transfected in vitro. With a suitable liposome-DNA ratio of 5: 1, liposome DNA complexes containing DAC-30 / iNOS-DNA an optimal Expression efficiency at a DNA concentration of 4 µg / ml to 8 µg / ml and low cytotoxicity up to a DNA concentration of 8 µg / ml. (Data Not shown).

4. Komplexgröße in Abhängigkeit vom Lipid-DNA-Verhältnis4. Complex size depending on the lipid-DNA ratio

Versuch: Es wurde eine Transfektionslösung hergestellt bestehend aus Komplexen von DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) in Kochsalzlösung (0,9% NaCl/2 mM CaCl2). Zur Herstellung der Liposomen- DNA-Komplexe wurde DAC-30 im Gewichtsverhältnis 2 : 1, 3 : 1, 4 : 1, 5 : 1, 6 : 1 und 8 : 1 zur Plasmid-DNA eingesetzt bei einer konstanten DNA-Konzentration von 6,7 µg/ml DNA. Die Größenbestimmung der Komplexe erfolgte durch Photonenkorrelations-Spektroskopie (Zetasizer).Experiment: A transfection solution was prepared consisting of complexes of DAC-30 and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in saline solution (0.9% NaCl / 2 mM CaCl 2 ). To produce the liposome-DNA complexes, DAC-30 was used in a weight ratio of 2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1 and 8: 1 to the plasmid DNA at a constant DNA concentration of 6 , 7 µg / ml DNA. The size of the complexes was determined by photon correlation spectroscopy (Zetasizer).

Ergebnis: Lipid-DNA-Gemische enthaltend DAC-30/iNOS-DNA bildeten bei einer konstanten DNA-Konzentration von 6,7 µg/ml in Abhängigkeit vom Lipid- DNA-Verhältnis (2 : 1, 3 : 1, 4 : 1, 5 : 1, 6 : 1, 8 : 1) Komplexe zunehmender Partikelgröße aus (siehe Fig. 3).Result: Lipid-DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA formed at a constant DNA concentration of 6.7 µg / ml depending on the lipid-DNA ratio (2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 8: 1) complexes of increasing particle size (see FIG. 3).

5. Komplexgröße in Abhängigkeit von DNA-Menge beeinflußt die Expressionseffizienz in vivo5. Complex size depending on the amount of DNA affects the Expression efficiency in vivo

Versuch: Es wurden Lipid-DNA-Gemische hergestellt bestehend aus Komplexen von DAC-30 und dem Plasmid pcDNA3-HsiNOS (humane iNOS-cDNA mit modifiziertem 3'-Terminus) in einer Kochsalzlösung (0,9% NaCl, 2 mM CaCl2). Zur Herstellung der Liposomen-DNA-Komplexe wurde DAC-30 im Verhältnis 5 : 1 zur Plasmid-DNA eingesetzt bei einer DNA-Dosis von 2 µg (Konzentration 6,7 µg/ml) bzw. 10 µg DNA (Konzentration 33,3 µg/ml). Unmittelbar nach Herstellung wurde die Größe der gebildeten Komplexe durch Photonenkorrelations-Spektroskopie (Zetasizer) bestimmt. Mit entsprechend hergestellten Transfektionslösungen wurden jeweils zwei Stellen der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins in vivo mittels InfiltratorTM-Katheter transfiziert. Nach einer Versuchsdauer von 3 Tagen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung der immunhistochemischen Anfärbung von Dünnschnitten der entnommenen Gefäße mit einem monoklonalen Antikörper gegen induzierbare Stickoxidsynthase erfolgte qualitativ im Vergleich zu einem unbehandelten Kontrollgefäß.Experiment: Lipid-DNA mixtures were prepared consisting of complexes of DAC-30 and the plasmid pcDNA3-HsiNOS (human iNOS cDNA with modified 3'-terminus) in a saline solution (0.9% NaCl, 2 mM CaCl 2 ) . To produce the liposome-DNA complexes, DAC-30 was used in a ratio of 5: 1 to the plasmid DNA at a DNA dose of 2 µg (concentration 6.7 µg / ml) or 10 µg DNA (concentration 33.3 µg / ml). Immediately after production, the size of the complexes formed was determined by photon correlation spectroscopy (Zetasizer). With appropriately prepared transfection solutions, two sites of the right and left femoral artery of the pig were transfected in vivo using an Infiltrator TM catheter. After a test period of 3 days, the transfected vascular sections were removed. The evaluation of the immunohistochemical staining of thin sections of the removed vessels with a monoclonal antibody against inducible nitrogen oxide synthase was carried out qualitatively in comparison to an untreated control vessel.

Ergebnis: Die frisch hergestellten Lipid-DNA-Gemische enthaltend DAC- 30/iNOS-DNA im Verhältnis 5 : 1 bildeten bei einer Dosis von 2 µg iNOS-Plasmid (entsprechend einer Konzentration von 6,7 µg/ml) Komplexe einer geringeren Partikelgröße (ca. 580 nm) aus, als bei einer Dosis von 10 µg iNOS-Plasmid (entsprechend einer Konzentration von 33,3 µg/ml (ca. 1000 nm). Bei Transfektion in die Gefäßwand der Arteria femoralis des Schweins in vivo zeigten diese Gemische bei einer Dosis von 2 µg iNOS-Plasmid eine bessere Transfektionseffizienz als bei einer Dosis von 10 µg iNOS-Plasmid. Die bessere Transfektionseffizienz einer geringeren Dosis in vivo (siehe Fig. 4) war überraschend und korreliert mit einer geringeren Partikelgröße der DNA- Liposomen-Komplexe bei dieser Dosis.Result: The freshly prepared lipid-DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA in a ratio of 5: 1 formed complexes of a smaller particle size at a dose of 2 µg iNOS plasmid (corresponding to a concentration of 6.7 µg / ml) ( approximately 580 nm) than at a dose of 10 µg iNOS plasmid (corresponding to a concentration of 33.3 µg / ml (approximately 1000 nm). When transfected into the vascular wall of the pig's artery in vivo, these mixtures showed better transfection efficiency at a dose of 2 µg iNOS plasmid than at a dose of 10 µg iNOS plasmid The better transfection efficiency of a lower dose in vivo (see FIG. 4) was surprising and correlated with a smaller particle size of the DNA liposome Complexes at this dose.

6. Wirksamkeit: Verhinderung der Neointimabildung nach Transfektion von iNOS-DNA/DAC-306. Effectiveness: prevention of neointima formation after transfection of iNOS-DNA / DAC-30

Versuch: Es wurden Transfektionslösungen hergestellt bestehend aus DAC-30 und 0,7 µg (entsprechend einer DNA-Konzentration von 2,3 µg/ml) des Plasmids pAH 1 (humane iNOS-cDNA) bzw. des Kontrollplasmids pcDNA3 (ohne cDNA- Insertion) im Verhältnis 5 : 1 in einer Kochsalzlösung (0,9% NaCl/2 mM CaCl2). Jeweils zwei Stellen der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins wurden in vivo mittels Infiltrator®-Katheter (IVT) mit den wie beschrieben hergestellten Lösungen transfiziert. Anschließend wurde zur Induktion der Neointima-Bildung ein Wiktor®-i-Stent (Medtronic) an jeder Transfektionsstelle plaziert. Nach einer Versuchsdauer von 6 Wochen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung von Dünnschnitten der entnommenen Gefäße erfolgte quantitativ durch Morphometrie im Vergleich zur Kontrolle (Plasmid pcDNA3)(n = 3).Experiment: Transfection solutions were prepared consisting of DAC-30 and 0.7 µg (corresponding to a DNA concentration of 2.3 µg / ml) of the plasmid pAH 1 (human iNOS cDNA) or the control plasmid pcDNA3 (without cDNA insertion ) in a 5: 1 ratio in a saline solution (0.9% NaCl / 2 mM CaCl 2 ). Two sites on the right and left femoral artery of the pig were transfected in vivo using the Infiltrator® catheter (IVT) with the solutions prepared as described. A Wiktor®-i stent (Medtronic) was then placed at each transfection site to induce neointima formation. After a test period of 6 weeks, the transfected vessel sections were removed. Thin sections of the removed vessels were evaluated quantitatively by morphometry compared to the control (plasmid pcDNA3) (n = 3).

Ergebnis: Die Expression der iNOS nach Transfektion von Lösungen enthaltend DAC-30/iNOS-DNA in die Arteria femoralis des Schweins in vivo bewirkte eine Reduktion der Neointima-Bildung (bestimmt als Verhältnis von Neointima zu Media) um ca. 20% (Daten nicht gezeigt). Result: Containing the expression of the iNOS after transfection of solutions DAC-30 / iNOS DNA in the pig's femoral artery in vivo caused one Reduction of neointima formation (determined as the ratio of neointima to Media) by approx. 20% (data not shown).  

7. Zeitabhängige Stabilität von Lipid-DNA-Komplexen7. Time-dependent stability of lipid-DNA complexes

Versuch: Es wurden Lipid-DNA-Gemische hergestellt bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) im Verhältnis 4 : 1 und 5 : 1 bei einer ansteigenden DNA-Konzentration von 2,3 µg/ml, 6,7 µg/ml und 13,3 µg/ml in Lösung 11 (0,9% NaCl). Die Größe der entstehenden Liposomen-DNA- Komplexe wurde sofort nach Herstellung bzw. nach einer Standzeit von 3 h bei 4°C durch Photonenkorrelations-Spektroskopie (Zetasizer) bestimmt.Experiment: Lipid-DNA mixtures consisting of DAC-30 and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in the ratio 4: 1 and 5: 1 in one increasing DNA concentration of 2.3 µg / ml, 6.7 µg / ml and 13.3 µg / ml in Solution 11 (0.9% NaCl). The size of the resulting liposome DNA Complexes were added immediately after production or after a standing time of 3 hours 4 ° C determined by photon correlation spectroscopy (Zetasizer).

Ergebnis: Lipid-DNA-Gemische enthaltend DAC-30/iNOS-DNA bildeten bei einem Lipid-DNA-Verhältnis von 4 : 1 Komplexe in einem definierten Größenbereich von ca. 540 bis 700 nm aus, die auch bei steigender DNA- Konzentration von 2,3 µg/ml, 6,7 µg/ml und 13,3 µg/ml über einen Zeitraum von 3 h bei 4°C konstant blieb. Diese konstante Partikelgröße ist ein Maß für die Stabilität der Komplexe. Hingegen nahm bei einem Lipid-DNA-Verhältnis von 5 : 1 die Größe der Komplexe bei ansteigender DNA-Menge von 2,3 µg/ml, 6,7 µg/ml und 13,3 µg/ml über einen Zeitraum von 3 h bei Raumtemperatur wie folgt zu: Bei 2,3 µg/ml im Mittel um den Faktor 2 von ca. 650 nm auf ca. 1280 nm, bei 6,7 µg/ml um den Faktor 3 von ca. 740 nm auf ca. 2200 nm und bei 13,3 µg/ml um den Faktor 2,5 von ca. 940 nm auf ca. 2300 nm. Diese zeitabhängige Größenzunahme bedeutet, daß die Komplexe instabil waren. (Daten nicht gezeigt).Result: Lipid-DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA formed a lipid-DNA ratio of 4: 1 complexes in a defined Size range from approx. 540 to 700 nm, which also increases with increasing DNA Concentration of 2.3 µg / ml, 6.7 µg / ml and 13.3 µg / ml over a period of Remained constant at 4 ° C for 3 h. This constant particle size is a measure of that Stability of the complexes. In contrast, at a lipid-DNA ratio of 5: 1 the size of the complexes with an increasing amount of DNA of 2.3 µg / ml, 6.7 µg / ml and 13.3 µg / ml over a period of 3 h at room temperature as follows: At 2.3 µg / ml on average by a factor of 2 from approx. 650 nm to approx. 1280 nm, at 6.7 µg / ml by a factor of 3 from approx. 740 nm to approx. 2200 nm and at 13.3 µg / ml by a factor of 2.5 from approx. 940 nm to approx. 2300 nm time-dependent increase in size means that the complexes were unstable. (Data Not shown).

8. Zeitabhängige Stabilität von Lipid-DNA-Komplexen in verschiedenen Transfektionslösungen8. Time-dependent stability of lipid-DNA complexes in different Transfection solutions

Versuch: Es wurde ein Lipid-DNA-Gemisch hergestellt bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) im Verhältnis 4 : 1 bei einer konstanten DNA-Konzentration von 5 µg/ml. Die Herstellung dieser Liposomen- DNA-Komplexe erfolgte in verschiedenen Lösungen: L 12 (300 mM Glucose), L 13 (300 mM Saccharose), L 14 (100 mM Saccharose, 100 mM NaCl), L 15 (250 mM Saccharose, 25 mM NaCl) oder L 11 (0,9% NaCl). Die Größe der Liposomen-DNA-Komplexe wurde entweder sofort nach Herstellung oder nach Lagerung bei 4°C für 3 h, 24 h bzw. 48 h durch Photonenkorrelations- Spektroskopie (Zetasizer) bestimmt.Experiment: A lipid-DNA mixture consisting of DAC-30 was produced and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in a ratio of 4: 1 in one constant DNA concentration of 5 µg / ml. The production of these liposome DNA complexes took place in different solutions: L 12 (300 mM glucose), L 13 (300 mM sucrose), L 14 (100 mM sucrose, 100 mM NaCl), L 15  (250 mM sucrose, 25 mM NaCl) or L 11 (0.9% NaCl). The size of the Liposome-DNA complexes were either made immediately after or after Storage at 4 ° C for 3 h, 24 h or 48 h by photon correlation Spectroscopy (Zetasizer) determined.

Ergebnis: Lipid-DNA-Gemische enthaltend DAC-30/iNOS-DNA bildeten bei einem Lipid-DNA-Verhältnis von 4 : 1 und einer DNA-Konzentration von 5 µg/ml Komplexe in einem definierten Größenbereich von ca. 460 bis 610 nm aus. Diese Komplexgröße blieb in den Transfektionslösungen L 13, L 14 und L 15 über einen Zeitraum von 3 h bis 48 h bei 4°C weitgehend konstant (Zunahme ca. um Faktor 1,2 in Lösung 13, ca. um Faktor 1,4 in Lösung 14 bzw. ca. um 1,1 in Lösung 15), d. h. die gebildeten Komplexe waren stabil. DAC-30/DNA-Komplexe hingegen, die in L 11 hergestellt worden waren, zeigten über einen Zeitraum von 3 h bis 48 h eine deutliche Zunahme der Partikelgröße ca. um den Faktor 2,5, d. h. die gebildeten Komplexe waren instabil. Eine leichte Zunahme der Partikelgröße, ca. um den Faktor 1,6, wurde auch in Lösung 12 festgestellt. (Daten nicht gezeigt)Result: Lipid-DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA formed a lipid-DNA ratio of 4: 1 and a DNA concentration of 5 µg / ml Complexes in a defined size range from approx. 460 to 610 nm. This The complex size remained in the transfection solutions L 13, L 14 and L 15 largely constant over a period of 3 h to 48 h at 4 ° C (approx Factor 1.2 in solution 13, approx. By factor 1.4 in solution 14 or approx. 1.1 in Solution 15), d. H. the complexes formed were stable. DAC-30 / DNA complexes on the other hand, which were produced in L 11, showed over a period of 3 h to 48 h a significant increase in particle size approx. By a factor of 2.5, i.e. H. the complexes formed were unstable. A slight increase in particle size, about a factor of 1.6 was also found in solution 12. (Data not shown)

9. Expressionseffizienz in vitro in verschiedenen Transfektionslösungen9. Expression efficiency in vitro in different transfection solutions

Versuch: Es wurde eine Transfektionslösung hergestellt bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) in den Lösungen L 12 (300 mM Glucose), L 13 (300 mM Saccharose), L 14 (100 mM Saccharose, 100 mM NaCl), L 15 (250 mM Saccharose, 25 mM NaCl) oder L 11 (0,9% NaCl). Zur Herstellung der Transfektionslösung wurde DAC-30 im Verhältnis 4 : 1 einer konstanten DNA-Menge von 2 µg (entsprechend einer Konzentration von 5 µg/ml) zugesetzt. Die Liposomen-DNA-Komplexe wurden sofort nach Herstellung in COS-7-Zellen transfiziert. Nach 48 h wurde das gebildete Nitrit im Zellkultur-Überstand nachgewiesen (s. I.7). Dargestellt sind Mittelwerte aus 3 unabhängigen Experimenten, die Expressionshöhe wurde über die Meßwerte eines Neutralrot-Tests normalisiert (siehe Fig. 5). Experiment: A transfection solution was prepared consisting of DAC-30 and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in the solutions L 12 (300 mM glucose), L 13 (300 mM sucrose), L 14 (100 mM sucrose, 100 mM NaCl), L 15 (250 mM sucrose, 25 mM NaCl) or L 11 (0.9% NaCl). To prepare the transfection solution, DAC-30 was added in a ratio of 4: 1 to a constant amount of DNA of 2 µg (corresponding to a concentration of 5 µg / ml). The liposome-DNA complexes were transfected into COS-7 cells immediately after production. After 48 hours, the nitrite formed was detected in the cell culture supernatant (see I.7). Average values from 3 independent experiments are shown, the expression level was normalized via the measured values of a neutral red test (see FIG. 5).

Ergebnis: Die Expression der induzierbaren Stickoxidsynthase durch Lipid-DNA- Gemische enthaltend DAC-30/iNOS-DNA war weitgehend unabhängig von der Zusammensetzung der Transfektionslösung. Die Lösungen L 12, L 13, L 14 und L 15 zeigten eine mit L 11 vergleichbare Expressionseffizienz bei einem konstanten Lipid-DNA-Verhältnis von 4 : 1 und einer Dosis von 2 µg DNA (siehe Fig. 5).Result: The expression of the inducible nitrogen oxide synthase by lipid-DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA was largely independent of the composition of the transfection solution. The solutions L 12, L 13, L 14 and L 15 showed an expression efficiency comparable to L 11 with a constant lipid-DNA ratio of 4: 1 and a dose of 2 µg DNA (see FIG. 5).

10. Transfektionseffizienz in vivo in Lösung 15 im Vergleich zu Lösung 1110. Transfection efficiency in vivo in solution 15 compared to solution 11

Versuch: Es wurden Transfektionslösungen hergestellt bestehend aus DAC-30 und 2 µg des Plasmids pAH 1 (humane iNOS-cDNA) im Verhältnis 5 : 1 in Lösung 15 (250 mM Saccharose, 25 mM NaCl) bzw. Lösung 11 (0,9% NaCl). Jeweils zwei Stellen der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins wurden in vivo mittels InfiltratorTM-Katheter (IVT) mit den wie beschrieben hergestellten Lösungen transfiziert. Nach einer Versuchsdauer von 3 Tagen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Quantitative Auswertung der immunhistochemischen Daten: Auftragung der Mittelwerte von 5 mittig in der Transfektionsstelle gelegenen Schnitten (Abstand jeweils 500 µm)(n = 2 Schwei­ ne).Experiment: Transfection solutions were prepared consisting of DAC-30 and 2 µg of the plasmid pAH 1 (human iNOS cDNA) in a ratio of 5: 1 in solution 15 (250 mM sucrose, 25 mM NaCl) or solution 11 (0.9% NaCl). Two sites on the right and left femoral artery of the pig were transfected in vivo using the Infiltrator TM catheter (IVT) with the solutions prepared as described. After a test period of 3 days, the transfected vascular sections were removed. Quantitative evaluation of the immunohistochemical data: plot of the mean values of 5 sections in the center of the transfection site (distance 500 µm each) (n = 2 pigs).

Ergebnis: Liposomen-DNA-Komplexe enthaltend DAC-30/iNOS-DNA in L 15 zeigten in vivo bei einer Dosis von 2 µg iNOS-Plasmid eine bessere Transfektionseffizienz als in L 11 hergestellte Komplexe. Die bessere Wirksamkeit der Transfektionslösung L 15 in vivo war nach den vorliegenden in vitro generierten Daten (siehe Beispiel 10) nicht zu erwarten (siehe Fig. 6).Result: Liposome-DNA complexes containing DAC-30 / iNOS-DNA in L 15 showed a better transfection efficiency in vivo at a dose of 2 µg iNOS plasmid than complexes produced in L 11. The better effectiveness of the transfection solution L 15 in vivo was not to be expected according to the data generated in vitro (see example 10) (see FIG. 6).

11. Kurzzeit-Stabilität von DAC-30/DNA-Komplexen in Lösung 1511. Short-term stability of DAC-30 / DNA complexes in solution 15

Versuch: Es wurde ein Lipid-DNA-Gemisch hergestellt bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15 (250 mM Saccharose, 25 mM NaCl). Die DNA-Konzentration betrug 2,5 µg/ml, 10 µg/ml, 25 µg/ml, bzw. 50 µg/ml. Die Partikelgröße der Lipid-DNA-Gemische wurde sofort nach Herstellung bzw. Rekonstituierung der lyophilisierten Komplexe (0 h), sowie nach einer Standzeit von 3 h bei 4°C durch Photonenkorrelations-Spektroskopie (Zetasizer) bestimmt.Experiment: A lipid-DNA mixture consisting of DAC-30 was produced and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in a ratio of 4: 1 in solution 15 (250mM sucrose, 25mM NaCl). The DNA concentration was 2.5 µg / ml,  10 µg / ml, 25 µg / ml, or 50 µg / ml. The particle size of the lipid-DNA mixtures was immediately after preparation or reconstitution of the lyophilized Complexes (0 h), and after a standing time of 3 h at 4 ° C Determined photon correlation spectroscopy (Zetasizer).

Ergebnis: Lipid-DNA-Gemische enthaltend DAC-30/iNOS-DNA zeigten bei einem Lipid-DNA-Verhältnis von 4 : 1 und einer ansteigenden DNA- Konzentration von 2,5 µg/ml, 10 µg/ml, 25 µg/ml und 50 µg/ml in Lösung 15 über einen Zeitraum von 3 h eine konstante Partikelgröße (Größenzunahme kleiner als 15%). Diese konstante Partikelgröße über einen Zeitraum von mindestens 3 h bleibt vorteilhafterweise auch nach Lyophilisierung der Komplexe und anschließender Rekonstituierung in sterilem Wasser stabil erhalten. Die Lyophilisierung hat somit keinen Einfluß auf die Kurzzeit-Stabilität der Liposomen-DNA-Komplexe. (Daten nicht gezeigt).Result: Lipid-DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA showed a lipid-DNA ratio of 4: 1 and an increasing DNA Concentration of 2.5 µg / ml, 10 µg / ml, 25 µg / ml and 50 µg / ml in solution 15 a constant particle size over a period of 3 h (increase in size less than 15%). This constant particle size over a period of at least 3 h advantageously also remains after lyophilization of the complexes and then reconstituted in sterile water. The Lyophilization therefore has no influence on the short-term stability of the Liposome-DNA complexes. (Data not shown).

12. Langzeit-Stabilität von DAC-30/DNA-Komplexen in Lösung 1512. Long-term stability of DAC-30 / DNA complexes in solution 15

Versuch: Es wurde ein Lipid-DNA-Gemisch hergestellt bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15 (250 mM Saccharose, 25 mM NaCl). Die DNA-Konzentration betrug 2,5 µg/ml, 5 µg/ml, bzw. 10 µg/ml. Durch Photonenkorrelations-Spektroskopie (Zetasizer) wurde die Partikelgröße der hergestellten Komplexe sofort (0 h), bzw. nach einer Standzeit von 3 h, 24 h und 48 h bestimmt. Die so hergestellten Transfektionslösungen enthielten eine Gesamtdosis von 1 µg, 2 µg, bzw. 4 µg Plasmid-DNA und wurden sofort (0 h), bzw. nach einer Standzeit von 3 h, 24 h und 48 h in COS-7 Zellen transfiziert. 48 h nach Transfektion wurde das akkumulierte Nitrit im Zellkultur-Überstand nachgewiesen (s. I.7). Parallel dazu wurde die Menge an zellulärem Protein bestimmt (n = 3).Experiment: A lipid-DNA mixture consisting of DAC-30 was produced and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in a ratio of 4: 1 in solution 15 (250mM sucrose, 25mM NaCl). The DNA concentration was 2.5 µg / ml, 5 µg / ml or 10 µg / ml. By photon correlation spectroscopy (Zetasizer) was the particle size of the complexes produced immediately (0 h), or after one Service life of 3 h, 24 h and 48 h determined. The so produced Transfection solutions contained a total dose of 1 µg, 2 µg or 4 µg Plasmid DNA and were immediately (0 h), or after a standing time of 3 h, 24 h and transfected in COS-7 cells for 48 h. 48 h after transfection accumulated nitrite detected in the cell culture supernatant (see I.7). In parallel the amount of cellular protein was determined (n = 3).

Ergebnis: Lipid/DNA-Gemische enthaltend DAC-30/iNOS-DNA zeigten bei einem konstanten Lipid-DNA-Verhältnis von 4 : 1 und einer zunehmenden DNA- Konzentration von 2,5 µg/ml, 5 µg/ml, und 10 µg/ml in Lösung 15 über einen Zeitraum von 48 h eine konstante mittlere Partikelgröße von ca. 480 nm, ca. 500 nm und ca. 510 nm. Die Transfektion von COS-7-Zellen mit diesen Lipid- DNA-Gemischen bewirkte eine gleichbleibende Expression des Transgens nach einer Standzeit der Transfektionslösung von bis zu 48 h. In Lösung 15 hergestellte DAC-30/DNA-Komplexe zeigten vorteilhafterweise über eine Standzeit der Transfektionslösung von bis zu 48 h eine konstante Partikelgröße und Expressionseffizienz, die auch bei zunehmender DNA-Konzentration erhalten blieb. (Daten nicht gezeigt).Result: Lipid / DNA mixtures containing DAC-30 / iNOS-DNA showed a constant lipid-DNA ratio of 4: 1 and an increasing DNA  Concentration of 2.5 µg / ml, 5 µg / ml, and 10 µg / ml in solution 15 over a Period of 48 h a constant mean particle size of approx. 480 nm, approx. 500 nm and approx. 510 nm. The transfection of COS-7 cells with these lipid DNA mixtures caused a constant expression of the transgene after a service life of the transfection solution of up to 48 h. Made in solution 15 DAC-30 / DNA complexes showed advantageously over a lifetime of Transfection solution of up to 48 h a constant particle size and Expression efficiency that is maintained even with increasing DNA concentration stayed. (Data not shown).

13. Transfektionseffizienz in vivo: Einfluß der DNA-Dosis13. Transfection efficiency in vivo: influence of the DNA dose

Versuch: Es wurden Transfektionslösungen hergestellt bestehend aus DAC-30 und 0,5 µg, 1 µg, bzw. 2 µg des Plasmids pAH 9 (humane iNOS-cDNA) bzw. des Kontrollplasmids pAH 7 (ohne cDNA-Insertion) im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15 (250 mM Saccharose, 25 mM NaCl). Jeweils zwei Stellen der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins wurden in vivo mittels InfiltratorTM-Katheter (IVT) mit den wie beschrieben hergestellten Lösungen transfiziert. Anschließend wurde ein Wiktor®-i-Stent (Medtronic) an jeder Transfektionsstelle plaziert. Nach einer Versuchsdauer von 3 Tagen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung der immunhistochemischen Anfärbung von Dünnschnitten der entnommenen Gefäße mit einem monoklonalen Antikörper gegen induzierbare Stickoxidsynthase erfolgte quantitativ durch Morphometrie im Vergleich zur Kontrolle (Plasmid pAH 7 bzw. unbehandeltes Gefäß).Experiment: Transfection solutions were prepared consisting of DAC-30 and 0.5 µg, 1 µg or 2 µg of the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) or the control plasmid pAH 7 (without cDNA insertion) in a ratio of 4: 1 in solution 15 (250 mM sucrose, 25 mM NaCl). Two sites on the right and left femoral artery of the pig were transfected in vivo using the Infiltrator TM catheter (IVT) with the solutions prepared as described. A Wiktor®-i stent (Medtronic) was then placed at each transfection site. After a test period of 3 days, the transfected vascular sections were removed. The immunohistochemical staining of thin sections of the removed vessels with a monoclonal antibody against inducible nitrogen oxide synthase was evaluated quantitatively by morphometry compared to the control (plasmid pAH 7 or untreated vessel).

Ergebnis: Liposomen-DNA-Komplexe enthaltend DAC-30/iNOS-DNA in Lösung 15 zeigten in vivo bei einer Dosis von 2 µg iNOS-Plasmid eine bessere Transfektionseffizienz als 0,5 µg bzw. 1 µg (ca. 43% gegenüber ca. 31,3% bzw. 13%, bezogen auf den Anteil der transfizierten Media an gesamter Media). (Daten nicht gezeigt). Result: Liposome-DNA complexes containing DAC-30 / iNOS-DNA in solution 15 showed a better in vivo dose of 2 µg iNOS plasmid Transfection efficiency as 0.5 µg or 1 µg (approx. 43% compared to approx. 31.3% or 13%, based on the share of transfected media in total media). (Data not shown).  

14. Transfektionseffizienz in vivo in Lösung 15 nach Lyophilisierung und Rekonstituierung14. Transfection efficiency in vivo in solution 15 after lyophilization and Reconstitution

Versuch: Es wurde eine Transfektionslösung hergestellt bestehend aus DAC-30 und dem Plasmid pAH 9 (humane iNOS-cDNA) im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15. Zur Transfektion von jeweils einer Stelle der rechten bzw. linken Arteria femoralis des Schweins in vivo mittels Infiltrator®-Katheter wurde frisch hergestellte (Dosis 2 µg DNA) bzw. lyophilisierte und in sterilem Wasser rekonstituierte Transfektionslösung (0,5; 1; und 2 µg DNA) eingesetzt. Anschließend wurde ein Wiktor®-i-Stent (Medtronic) an jeder Transfektionsstelle plaziert. Nach einer Versuchsdauer von 3 Tagen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung der immunhistochemischen Anfärbung von Dünnschnitten der entnommenen Gefäße mit einem monoklonalen Antikörper gegen induzierbare Stickoxidsynthase erfolgte quantitativ durch Morphometrie.Experiment: A transfection solution was prepared consisting of DAC-30 and the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) in a ratio of 4: 1 in solution 15. For transfection of one place on the right or left artery Femoralis of the pig in vivo using an Infiltrator® catheter became fresh prepared (dose 2 µg DNA) or lyophilized and in sterile water reconstituted transfection solution (0.5; 1; and 2 µg DNA) used. A Wiktor®-i stent (Medtronic) was then placed at each transfection site placed. After a test period of 3 days, the transfected vascular sections. Evaluation of immunohistochemical Staining thin sections of the removed vessels with a monoclonal Antibodies against inducible nitric oxide synthase were quantified by Morphometry.

Ergebnis: Eine Transfektionslösung enthaltend DAC-30/iNOS-DNA in Lösung 15 (Dosis von 2 µg DNA) zeigte als rekonstituiertes Lyophilisat überraschender­ weise eine um den Faktor 1,5 bessere Transfektionseffizienz in vivo als frisch hergestellte Komplexe (Fig. 7; von links nach rechts: Frisch hergestellte Transfektionslösung (2 µg); Kontrolle (2 µg); rekonstituierte Transfektionslösung (0,5; 1; und 2 µg DNA)).Result: A transfection solution containing DAC-30 / iNOS-DNA in solution 15 (dose of 2 µg DNA) surprisingly showed a 1.5 times better transfection efficiency in vivo than freshly prepared complexes as reconstituted lyophilisate ( Fig. 7; from left to the right: freshly prepared transfection solution (2 µg); control (2 µg); reconstituted transfection solution (0.5; 1; and 2 µg DNA)).

15. Transfektionseffizienz in vivo mit lyophilisierten/rekonstituierten Kom­ plexen: DNA-Dosisabhängigkeit15. Transfection efficiency in vivo with lyophilized / reconstituted com plexing: DNA dose dependence

Versuch: Es wurden Transfektionslösungen hergestellt bestehend aus DAC-30 und 0,7 µg, 1 µg, 1,5 µg, 2 µg bzw. 4 µg des Plasmids pAH 9 (humane iNOS- cDNA) bzw. des Kontrollplasmids pAH 7 (ohne cDNA-Insertion) im Verhältnis 4 : 1. Die DNA-Liposomen-Komplexe wurden in Lösung 15 hergestellt, lyophilisiert und unmittelbar vor der Transfektion in sterilem Wasser rekonstituiert. Jeweils zwei Stellen der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins wurden in vivo mittels InfiltratorTM-Katheter mit den wie beschrieben hergestellten Lösungen transfiziert (Fig. 8A). Das Experiment wurde alternativ mit Implantation eines Wiktor®-i-Stents durchgeführt (Fig. 8B). Nach einer Versuchsdauer von 3 Tagen erfolgte die Entnahme der Gefäße. Quantitative Auswertung der immunhistochemischen Daten der Experimente mit und ohne Stentimplantation: Prozentualer Anteil der transfizierten Media aus den Mittelwerten von 10 µm-Schnitten in Abständen von jeweils 1 mm über den gesamten transfizierten Gefäßabschnitt.Experiment: Transfection solutions were prepared consisting of DAC-30 and 0.7 µg, 1 µg, 1.5 µg, 2 µg and 4 µg of the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) and the control plasmid pAH 7 (without cDNA Insertion) in a ratio of 4: 1. The DNA-liposome complexes were prepared in solution 15, lyophilized and reconstituted in sterile water immediately before the transfection. Two sites on the right and left femoral artery of the pig were transfected in vivo using the Infiltrator catheter with the solutions prepared as described ( FIG. 8A). The experiment was alternatively carried out with the implantation of a Wiktor®-i stent ( FIG. 8B). The vessels were removed after a test period of 3 days. Quantitative evaluation of the immunohistochemical data of the experiments with and without stent implantation: Percentage of the transfected media from the mean values of 10 µm sections at intervals of 1 mm over the entire transfected vascular section.

Ergebnis: Liposomen-DNA-Komplexe enthaltend iNOS-DNA/DAC-30 zeigten als rekonstituiertes Lyophilisat in einer Dosis von 2 µg Plasmid-DNA in vivo eine bessere Transfektionseffizienz als in einer Dosis von 0,7 µg, 1 µg, 1,5 µg oder 4 µg (Fig. 8A). Die bessere Transfektionseffizienz bei einer Dosis von 2 µg in vivo wurde durch die Implantation eines Stents nicht beeinflußt (siehe Fig. 8B; Implantation eines Wiktor®-i-Stents).Result: Liposome-DNA complexes containing iNOS-DNA / DAC-30 as reconstituted lyophilisate in a dose of 2 µg plasmid DNA showed better transfection efficiency in vivo than in a dose of 0.7 µg, 1 µg, 1.5 µg or 4 µg ( Fig. 8A). The better transfection efficiency at a dose of 2 μg in vivo was not influenced by the implantation of a stent (see FIG. 8B; implantation of a Wiktor®-i stent).

16. Wirksamkeit in vivo: Verhinderung der Neointimabildung durch Transfektion von 1 µg iNOS16. Effectiveness in vivo: prevention of neointima formation by transfection of 1 µg iNOS

Versuch: Es wurde eine Transfektionslösung hergestellt bestehend aus DAC-30 und 1 µg des Plasmids pAH 9 (humane iNOS-cDNA) bzw. des Kontrollplasmids pAH 7 (ohne cDNA-Insertion) im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15. Die Lösung wurde lyophilisiert und unmittelbar vor Transfektion in jeweils eine Stelle der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins in vivo mittels Infiltrator®-Katheter in sterilem Wasser rekonstituiert. Anschließend wurde zur Induktion der Neointima- Bildung ein Wiktor®-i-Stent (Medtronic) an jeder Transfektionsstelle plaziert. Nach einer Versuchsdauer von 28 Tagen erfolgte die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung wurde durch intravaskuläre Ultraschall- Untersuchung der transfizierten Gefäßabschnitte vorgenommen und bewertete die Reduktion der gebildeten Neointima nach Behandlung mit dem iNOS-Plasmid im Vergleich zum Kontrollplasmid als Verhältnis der Plaquefläche zur gesamten Gefäßfläche (n = 8).Experiment: A transfection solution was prepared consisting of DAC-30 and 1 µg of the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) or the control plasmid pAH 7 (without cDNA insertion) in the ratio 4: 1 in solution 15. The solution was lyophilized and immediately before transfection into one place on the right and the left femoral artery of the pig in vivo using the Infiltrator® catheter in reconstituted sterile water. Subsequently, for induction of the neointima Formation of a Wiktor®-i stent (Medtronic) placed at each transfection site. After a test period of 28 days, the transfected was removed Vessel sections. The evaluation was carried out by intravascular ultrasound Examination of the transfected vascular sections made and evaluated the Reduction of the neointima formed after treatment with the iNOS plasmid in the  Comparison to the control plasmid as the ratio of the plaque area to the total Vascular area (n = 8).

Ergebnis: In Lösung 15 hergestellte Liposomen/DNA-Komplexe enthaltend eine Dosis von 1 µg iNOS-DNA/DAC-30 bewirkten nach Lyophilisierung und Rekonstituierung in sterilem Wasser eine Reduzierung der Neointima-Bildung im Restenose-Modell Schwein in vivo um ca. 42%. (Daten nicht gezeigt).Result: Liposomes / DNA complexes prepared in solution 15 containing one Doses of 1 µg iNOS-DNA / DAC-30 caused after lyophilization and Reconstitution in sterile water reduces the formation of neointima in the Pig restenosis model in vivo by approx. 42%. (Data not shown).

17. Wirksamkeit in vivo: Verhinderung der Neointimabildung durch Transfektion von 0,25 µg, 0,5 µg bzw. 1 µg iNOS17. Efficacy in vivo: prevention of neointima formation by transfection of 0.25 µg, 0.5 µg or 1 µg iNOS

Es wird eine Transfektionslösung hergestellt bestehend aus DAC-30 und 0,25 µg, 0,5 µg, bzw. 1 µg des Plasmids pAH 9 (humane iNOS-cDNA) bzw. des Kontrollplasmids pAH 7 (ohne cDNA-Insertion) im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15. Die Lösung wird lyophilisiert und unmittelbar vor Transfektion in jeweils eine Stelle der rechten und linken Arteria femoralis des Schweins in vivo mittels Infiltrator®-Katheter in sterilem Wasser rekonstituiert. Anschließend wird zur Induktion der Neointima-Bildung ein Wiktor®-i-Stent (Medtronic) an jeder Transfektionsstelle plaziert. Nach einer Versuchsdauer von 28 Tagen erfolgt die Entnahme der transfizierten Gefäßabschnitte. Die Auswertung wird durch intravaskuläre Ultraschall-Untersuchung der transfizierten Gefäßabschnitte vorgenommen und bewertet die Reduktion der gebildeten Neointima nach Behandlung mit iNOS-Plasmid im Vergleich zum Kontrollplasmid als Verhältnis der Plaquefläche zur gesamten Gefäßfläche.A transfection solution is prepared consisting of DAC-30 and 0.25 µg, 0.5 µg or 1 µg of the plasmid pAH 9 (human iNOS cDNA) or the Control plasmids pAH 7 (without cDNA insertion) in a ratio of 4: 1 in solution 15. The solution is lyophilized and immediately in one each before transfection The right and left femoral artery of the pig in vivo using Infiltrator® catheter reconstituted in sterile water. Then becomes Induction of neointima formation a Wiktor®-i stent (Medtronic) on each Transfection site placed. After a test period of 28 days, the Removal of the transfected vascular sections. The evaluation is done by intravascular ultrasound examination of the transfected vascular sections carried out and evaluated the reduction of the neointima formed Treatment with iNOS plasmid compared to control plasmid as a ratio the plaque surface to the entire vessel surface.

18. Verhinderung der Transplantat-Arteriosklerose in vivo durch Gentherapie mit HO-118. Prevention of graft arteriosclerosis in vivo by using gene therapy HO-1

Für das Experiment zur Verhinderung der Transplantat-Arteriosklerose werden 3- 3,5 kg schwere Kaninchen verwendet. Für den chirurgischen Eingriff, der unter sterilen Bedingungen durchgeführt wird, werden die Tiere narkotisiert. Der Gentransfer in das Spendergefäß wird mittels eines Infiltrator®-Katheters durchgeführt, der über die freigelegte rechte Arteria carotis durch eine Schleuse mittels eines Führungsdrahts in die Arteria iliaca eingeführt wird. Die Injektion des HO-1-Expressionsplasmids in die Gefäßwand der Arteria iliaca mittels Infiltrator®-Katheter erfolgt bei niedrigem Ballondruck (ca. 0,6 atm.). Dabei werden innerhalb von ca. 30 Sekunden 100-150 µl Transfektionslösung, bestehend aus DAC-30 und einem HO-1-Expressionsplasmid im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15 in die Gefäßwand injiziert. Der Sitz des aufgeblasenen Katheters wird angiographisch kontrolliert. Im Anschluß an die Entfernung des Katheters wird das transfizierte Gefäßsegment entnommen und an entsprechender Stelle in die A. iliaca eines allogenen Empfängerkaninchens eingesetzt. Nach 2-4 Monaten wird mittels Histochemie untersucht, ob sich im Vergleich zu kontrollbehandelten Tieren die Entstehung von arteriosklerotischen Veränderungen in den implantierten Gefäßen (intimale Hyperplasie, Leukozyteninfiltration) reduzieren läßt.For the experiment to prevent graft arteriosclerosis, 3- 3.5 kg rabbits used. For surgery, the below sterile conditions are performed, the animals are anesthetized. The  Gene transfer into the donor vessel is accomplished using an Infiltrator® catheter carried out through a lock via the exposed right carotid artery is inserted into the iliac artery using a guide wire. The injection of the HO-1 expression plasmid into the vessel wall of the iliac artery using Infiltrator® catheter takes place at low balloon pressure (approx. 0.6 atm.). there become 100-150 µl transfection solution within approx. 30 seconds, consisting of DAC-30 and an HO-1 expression plasmid in a ratio of 4: 1 in Solution 15 injected into the vessel wall. The seat of the inflated catheter will controlled angiographically. Following the removal of the catheter the transfected vascular segment is removed and placed in the A. iliaca of an allogeneic rabbit. After 2-4 months using histochemistry to investigate whether compared to control treated The emergence of arteriosclerotic changes in the animals reduce implanted vessels (intimal hyperplasia, leukocyte infiltration) leaves.

19. Induktion des Wachstums von Kollateralgefäßen in vivo durch Gentherapie mit MCP-119. Induction of collateral vessel growth in vivo by gene therapy with MCP-1

Für das Experiment zur Induktion des Wachstums von Kollateralgefäßen werden 3-3,5 kg schwere Kaninchen (New Zealand White rabbits) verwendet. Für den chirurgischen Eingriff, der unter sterilen Bedingungen durchgeführt wird, werden die Tiere narkotisiert. Die freigelegte Arteria femoralis wird durch zwei Ligaturen im Abstand von 1,5-2 cm so abgebunden, daß die Äste der Arteria profunda femoris, die Arteria circumflexa femoris lateralis und die Arteria circumflexa abdominis durchgängig bleiben. Für den Gentransfer wird ein Infiltrator®- Katheter verwendet, der über die freigelegte rechte Arteria carotis durch eine Schleuse mittels eines Führungsdrahts in die Femoralarterie eingeführt wird. Die Injektion des MCP-1-Plasmids in den proximal der Ligatur gelegenen Gefäßabschnitt erfolgt mittels Infiltrator®-Katheter bei niedrigem Ballondruck (ca. 0,6 atm.). Dabei werden innerhalb von ca. 30 Sekunden 100-150 µl Transfektionslösung, bestehend aus DAC-30 und einem MCP-1- Expressionsplasmid im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15 in die Gefäßwand injiziert. Der Sitz des aufgeblasenen Katheters wird angiographisch kontrolliert. Im Anschluß an die Entfernung des Katheters werden alle Operationswunden verschlossen. Nach 7 Tagen wird mittels Angiographie untersucht, ob sich im Vergleich zu kontrollbehandelten Tieren vermehrt Kollateralen gebildet haben. Mit histologischen Methoden wird die Proliferation von Endothelzellen und glatten Muskelzellen im Gefäßsystem der behandelten Gewebe im Vergleich zu kontrollbehandelten Tieren untersucht.For the experiment to induce the growth of collateral vessels Rabbits weighing 3-3.5 kg (New Zealand White rabbits) are used. For the surgical procedure that is performed under sterile conditions anesthetized the animals. The exposed femoral artery is separated by two ligatures tied at a distance of 1.5-2 cm so that the branches of the arteria profunda femoris, the arteria circumflexa femoris lateralis and the arteria circumflexa abdominis remain consistent. An Infiltrator® is used for gene transfer. Catheter is used to pass through the exposed right carotid artery Lock is inserted into the femoral artery using a guide wire. The Injection of the MCP-1 plasmid into the proximal to the ligature Vascular section is carried out using an Infiltrator® catheter at low balloon pressure (approx. 0.6 atm.). 100-150 µl  Transfection solution, consisting of DAC-30 and an MCP-1- Expression plasmid 4: 1 in solution 15 injected into the vessel wall. The seat of the inflated catheter is checked angiographically. in the Following the removal of the catheter, all surgical wounds become locked. After 7 days, angiography is used to examine whether the Compared to control-treated animals, collaterals have increased. With histological methods the proliferation of endothelial cells and smooth muscle cells in the vasculature compared to the treated tissues control-treated animals.

20. Induktion des Wachstums von Kollateralgefäßen in vivo durch Gentherapie mit MCP-1/GM-CSF20. Induction of collateral vessel growth in vivo by gene therapy with MCP-1 / GM-CSF

Für das Experiment zur Induktion des Wachstums von Kollateralgefäßen werden 3-3,5 kg schwere Kaninchen (New Zealand White rabbits) verwendet. Für den chirurgischen Eingriff, der unter sterilen Bedingungen durchgeführt wird, werden die Tiere narkotisiert. Die freigelegte Arteria femoralis wird durch zwei Ligaturen im Abstand von 1,5-2 cm so abgebunden, daß die Äste der Arteria profunda femoris, die Arteria circumflexa femoris lateralis und die Arteria circumflexa abdominis durchgängig bleiben. Ca. 7-21 Tage nach dem Gefäßverschluß wird ein Gentransfer durchgeführt mit Plasmid-DNA, die zur Expression von MCP-1 bzw. GM-CSF in der Gefäßwand führt. Für den Gentransfer wird ein Infiltrator®- Katheter verwendet, der über die freigelegte rechte Arteria carotis durch eine Schleuse mittels eines Führungsdrahts in die Femoralarterie eingeführt wird. Die Injektion von Plasmid-DNA in den proximal der Ligatur gelegenen Gefäßabschnitt mittels Infiltrator®-Katheter erfolgt bei niedrigem Ballondruck (ca. 0,6 atm.). Dabei werden innerhalb von ca. 30 Sekunden 100-150 µl Transfektionslösung, bestehend aus DAC-30 und Plasmid-DNA im Verhältnis 4 : 1 in Lösung 15 in die Gefäßwand injiziert. Der Sitz des aufgeblasenen Katheters wird angiographisch kontrolliert. Im Anschluß an die Entfernung des Katheters werden alle Operationswunden verschlossen. Nach weiteren 7 Tagen wird mittels Angiographie untersucht, ob sich im Vergleich zu kontrollbehandelten Tieren vermehrt Kollateralen gebildet haben. Mit histologischen Methoden wird die Proliferation von Endothelzellen und glatten Muskelzellen im Gefäßsystem der behandelten Gewebe im Vergleich zu kontrollbehandelten Tieren untersucht.For the experiment to induce the growth of collateral vessels Rabbits weighing 3-3.5 kg (New Zealand White rabbits) are used. For the surgical procedure that is performed under sterile conditions anesthetized the animals. The exposed femoral artery is separated by two ligatures tied at a distance of 1.5-2 cm so that the branches of the arteria profunda femoris, the arteria circumflexa femoris lateralis and the arteria circumflexa abdominis remain consistent. Approx. 7-21 days after vascular occlusion becomes a Gene transfer carried out with plasmid DNA which is used for the expression of MCP-1 or GM-CSF leads in the vessel wall. An Infiltrator® is used for gene transfer. Catheter is used to pass through the exposed right carotid artery Lock is inserted into the femoral artery using a guide wire. The Injection of plasmid DNA in the proximal to the ligature Vascular section using Infiltrator® catheter takes place at low balloon pressure (approx. 0.6 atm.). 100-150 µl Transfection solution consisting of DAC-30 and plasmid DNA in a 4: 1 ratio in solution 15 injected into the vessel wall. The seat of the inflated catheter is checked angiographically. Following the removal of the catheter all surgical wounds are closed. After another 7 days, means  Angiography examines whether compared to control treated animals have increasingly formed collaterals. With histological methods the Proliferation of endothelial cells and smooth muscle cells in the vascular system treated tissues compared to control treated animals.

Claims (27)

1. Pharmazeutische Zusammensetzung in Form eines Nukleinsäure-Lipid- Komplexes, enthaltend
  • a) mindestens ein kationisches Lipid (KL);
  • b) mindestens ein nicht-kationisches Lipid (NKL);
  • c) mindestens eine Nukleinsäure (N) kodierend für ein Protein zur Be­ handlung von Gefäßkrankheiten, insbesondere ein Protein mit gefäß­ erweiternden und/oder gefäßbildenden Eigenschaften; und
  • d) gegebenenfalls weitere Hilfs- und/oder Zusatzstoffe;
wobei das kationische Lipid (KL) eine von Cholesterin abgeleitete Gruppe enthält, an der über eine Verbindungsgruppe, ausgewählt aus Carboxami­ den und Carbamoylen, und einen Spacer bestehend aus einer linearen oder verzweigten Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen mindestens eine kationische Aminogruppe, ausgewählt aus primärer, sekundärer, tertiärer Aminogruppe und/oder einem quartären Ammoniumsalz, gebunden ist,
und wobei die Größe der Nukleinsäure-Lipid-Komplexe in einem Bereich von ca. 300-800 nm liegt.
1. Pharmaceutical composition in the form of a nucleic acid-lipid complex containing
  • a) at least one cationic lipid (KL);
  • b) at least one non-cationic lipid (NKL);
  • c) at least one nucleic acid (N) coding for a protein for the treatment of vascular diseases, in particular a protein with vasodilating and / or vascular forming properties; and
  • d) optionally further auxiliaries and / or additives;
wherein the cationic lipid (KL) contains a group derived from cholesterol, at least one cationic amino group selected from primary via a connecting group selected from carboxamides and carbamoyls and a spacer consisting of a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms , secondary, tertiary amino group and / or a quaternary ammonium salt,
and wherein the size of the nucleic acid-lipid complexes is in a range of approximately 300-800 nm.
2. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Größe der Nukleinsäure-Lipid-Komplexe in einem Bereich von ca. 350-550 nm liegt. 2. The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the size the nucleic acid-lipid complexes in a range of approx. 350-550 nm lies.   3. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nukleinsäure (N) für eine der Isoformen der Stickoxidsynthase (NOS), der Hämoxygenase (HO), des Monocyte Chemoattractant Protein (MCP), oder eine Variante eines dieser Proteine kodiert.3. Pharmaceutical composition according to claim 1 or 2, wherein the Nucleic acid (N) for one of the isoforms of nitric oxide synthase (NOS), the Hemoxygenase (HO), the Monocyte Chemoattractant Protein (MCP), or encodes a variant of one of these proteins. 4. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-3, wo­ bei die Nukleinsäure für die induzierbare Stickoxidsynthase (iNOS), die Hämoxygenase-1 (HO-1), das Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1), oder eine Variante davon, vorzugsweise für die jeweilige huma­ ne Form, kodiert.4. Pharmaceutical composition according to any one of claims 1-3, where at the nucleic acid for the inducible nitrogen oxide synthase (iNOS), the Hemoxygenase-1 (HO-1), the monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), or a variant thereof, preferably for the respective huma ne form, coded. 5. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4, wo­ bei das kationische Lipid (KL) 3β-[N-(N,N'-Dimethylaminoethan)- carbamoyl)cholesterin (DAC-Chol) oder 3β-[N-(N',N'-Dimethylamino­ ethan)-carbamoyl]cholesterin (DC-Chol) ist.5. A pharmaceutical composition according to any one of claims 1-4, where for the cationic lipid (KL) 3β- [N- (N, N'-dimethylaminoethane) - carbamoyl) cholesterol (DAC-Chol) or 3β- [N- (N ', N'-dimethylamino ethane) -carbamoyl] cholesterol (DC-Chol). 6. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-5, wo­ bei das nicht-kationisches Lipid (NKL) ein Lipid ausgewählt aus minde­ stens einem Phosphatidylcholin, mindestens einem Phosphatidylethanola­ min und/oder Cholesterin ist.6. A pharmaceutical composition according to any one of claims 1-5, where for the non-cationic lipid (NKL) a lipid selected from minde least one phosphatidylcholine, at least one phosphatidylethanol min and / or cholesterol. 7. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Phos­ phatidylethanolamin ein Diacylphosphatidylethanolamin mit einer Ket­ tenlänge von 10-28 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise Dimyristoyl­ phosphatidylethanolamin (DMPE), Dipalmitoylphosphatidylethanolamin (DPPE) und/oder Dioleylphosphatidylethanolamin (DOPE).7. The pharmaceutical composition according to claim 6, wherein the Phos phatidylethanolamine a diacylphosphatidylethanolamine with a ket is 10-28 carbon atoms, preferably dimyristoyl phosphatidylethanolamine (DMPE), dipalmitoylphosphatidylethanolamine (DPPE) and / or dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE). 8. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei das kationi­ sche Lipid (KL) DAC-Chol ist und das nicht-kationische Lipid (NKL) DOPE ist, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von DAC-Chol zu DOPE von ca. 10 : 90 bis ca. 90 : 10, besonders bevorzugt von ca. 30 : 70. 8. The pharmaceutical composition according to claim 7, wherein the cationi is lipid (KL) DAC-Chol and the non-cationic lipid (NKL) DOPE is preferably in a weight ratio of DAC-Chol to DOPE from approx. 10:90 to approx. 90:10, particularly preferably from approx. 30:70.   9. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-8, wo­ bei die Zusammensetzung unter Einsatz von Gesamtlipid aus (KL) und (NKL) zu Nukleinsäure (N) im Verhältnis von ca. 1 : 1 bis ca. 10 : 1, vor­ zugsweise ca. 4 : 1 oder ca. 5 : 1, jeweils bezogen auf das Gewicht, erhalten worden ist.9. A pharmaceutical composition according to any one of claims 1-8, where in the composition using total lipid from (KL) and (NKL) to nucleic acid (N) in a ratio of about 1: 1 to about 10: 1 preferably about 4: 1 or about 5: 1, each based on the weight has been. 10. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-9, wo­ bei die Zusammensetzung als Lösung oder als Lyophilisat vorliegt.10. A pharmaceutical composition according to any one of claims 1-9, where the composition is in the form of a solution or a lyophilisate. 11. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei der genannte Hilfsstoff ein stabilisierendes Mittel ist, insbesondere mindestens ein Zucker, mindestens ein mehrwertiger Alkohol und/oder mindestens ein anorganisches Salz.11. Pharmaceutical composition according to one of claims 1-10, the said excipient being a stabilizing agent, in particular at least one sugar, at least one polyhydric alcohol and / or at least one inorganic salt. 12. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei der genannte Zusatzstoff mindestens ein spezifisch die Zielzellen erkennendes Molekül und/oder mindestens ein den Gentransfer in die Zellen erleichterndes Molekül ist.12. Pharmaceutical composition according to one of claims 1-11, said additive being at least one specific to the target cells recognizing molecule and / or at least one gene transfer into the Is a cell-facilitating molecule. 13. Verfahren zur Herstellung der pharmazeutischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-12, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Bereitstellen eines Gemischs aus einem kationischen Lipid (KL) gemäß einem der Ansprüche 1-12 und einem nicht-kationischen Lipid (NKL) gemäß einem der Ansprüche 1-12, und Bereitstellen einer Nukleinsäure (N) gemäß einem der Ansprüche 1-12;
  • b) Vermischen des Gemischs aus (KL) und (NKL) mit der Nuklein­ säure (N);
  • c) gegebenenfalls Lyophilisieren; und
  • d) gegebenenfalls Rekonstituieren.
13. A method for producing the pharmaceutical composition according to any one of claims 1-12, characterized by the following steps:
  • a) providing a mixture of a cationic lipid (KL) according to any one of claims 1-12 and a non-cationic lipid (NKL) according to any one of claims 1-12, and providing a nucleic acid (N) according to any one of claims 1-12 ;
  • b) mixing the mixture of (KL) and (NKL) with the nucleic acid (N);
  • c) optionally lyophilizing; and
  • d) if necessary reconstitute.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei in Schritt (ii) das Gesamtlipid aus (KL) und (NKL) und die Nukleinsäure (N) im Verhältnis von ca. 1 : 1 bis ca. 10 : 1, vorzugsweise ca. 4 : 1 oder ca. 5 : 1, jeweils bezogen auf das Ge­ wicht, vermischt werden.14. The method of claim 13, wherein in step (ii) the total lipid (KL) and (NKL) and the nucleic acid (N) in a ratio of approx. 1: 1 to about 10: 1, preferably about 4: 1 or about 5: 1, each based on the Ge important to be mixed. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei in Schritt (i) die Bereitstel­ lung des Gemischs aus (KL) und (NKL) und/oder die Bereitstellung der Nukleinsäure (N) unter Verwendung eines stabilisierenden Mittels, insbe­ sondere mindestens eines Zuckers, mindestens eines mehrwertigen Alko­ hols und/oder mindestens eines anorganischen Salzes, erfolgt.15. The method according to claim 13 or 14, wherein in step (i) the provision development of the mixture of (KL) and (NKL) and / or the provision of the Nucleic acid (N) using a stabilizing agent, esp special at least one sugar, at least one polyhydric alcohol hauls and / or at least one inorganic salt. 16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das stabilisierende Mittel in Form einer isoosmotischen wäßrigen Lösung verwendet wird.16. The method of claim 15, wherein the stabilizing agent is in the form an isoosmotic aqueous solution is used. 17. Pharmazeutische Zusammensetzung erhältlich nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16.17. Pharmaceutical composition obtainable by the method according to any of claims 13-16. 18. Verwendung der pharmazeutischen Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1-12 oder 17 zur Verwendung in der Gentherapie einschließ­ lich einer Kombinationstherapie mit pharmakologischen Wirkstoffen.18. Use of the pharmaceutical composition according to one of the Claims 1-12 or 17 for use in gene therapy Combination therapy with pharmacological agents. 19. Verwendung nach Anspruch 18 zur Behandlung von Gefäßerkrankungen, genetisch bedingten Erkrankungen und/oder durch Gentransfer therapier­ baren Erkrankungen einschließlich deren Prävention.19. Use according to claim 18 for the treatment of vascular diseases, genetic diseases and / or by gene transfer therapier diseases, including their prevention. 20. Verwendung nach Anspruch 18 oder 19 zur Behandlung und Prävention von peripheren und/oder koronaren Gefäßerkrankungen.20. Use according to claim 18 or 19 for treatment and prevention of peripheral and / or coronary artery disease. 21. Verwendung nach Anspruch 20, wobei die Gefäßerkrankung die Stenose von Gefäßen einschließlich Gefäß-Transplantaten, die Restenose nach ei­ ner perkutanen transluminalen Angioplastie (PTA) von koronaren und/oder peripheren Gefäßen, eine Erkrankung infolge einer Mangel­ durchblutung von Geweben, die koronare Herzkrankheit, der Myokardin­ farkt, die Gefäßarteriosklerose und/oder eine Erkrankung, die zur Absto­ ßung von Gefäß- und/oder Organtransplantaten führt, ist.21. Use according to claim 20, wherein the vascular disease is the stenosis of vessels including vascular grafts that cause restenosis after an egg percutaneous transluminal angioplasty (PTA) of coronary arteries  and / or peripheral vessels, a disease due to deficiency blood flow to tissues, coronary artery disease, myocardium farkt, the vascular arteriosclerosis and / or a disease leading to the repulsion leads to vascular and / or organ transplants. 22. Verwendung nach einem der Ansprüche 18-21 für die lokale somatische Gentherapie.22. Use according to any one of claims 18-21 for the local somatic Gene therapy. 23. Verwendung nach Anspruch 22, wobei die Gentherapie unter Verwendung eines Katheters, insbesondere eines Infiltrator-Katheters, erfolgt.23. Use according to claim 22, wherein the gene therapy using a catheter, in particular an infiltrator catheter. 24. Verwendung nach Anspruch 22 oder 23, wobei die pharmazeutische Zu­ sammensetzung mit einer Gesamtdosis in einem Bereich von ca. 0,1-20 µg, vorzugsweise ca. 0,5-10 µg, besonders bevorzugt ca. 1-5 µg, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Nukleinsäure pro Applikation, verab­ reicht wird.24. Use according to claim 22 or 23, wherein the pharmaceutical zu composition with a total dose in a range of approximately 0.1-20 µg, preferably about 0.5-10 µg, particularly preferably about 1-5 µg, each based on the total amount of nucleic acid per application is enough. 25. Verwendung einer isoosmotischen Zusammensetzung umfassend minde­ stens ein Mono- und/oder Disaccharid und/oder mindestens einen mehr­ wertigen Alkohol und/oder mindestens ein anorganisches Salz zur Stabi­ lisierung von Nukleinsäure-Lipid-Komplexen in Lösung.25. Use of an isoosmotic composition comprising at least least one mono- and / or disaccharide and / or at least one more valuable alcohol and / or at least one inorganic salt for stabilization lization of nucleic acid-lipid complexes in solution. 26. Verwendung einer isoosmotischen Zusammensetzung umfassend minde­ stens ein Mono- und/oder Disaccharid und/oder mindestens einen mehr­ wertigen Alkohol und/oder mindestens ein anorganisches Salz zur Stabi­ lisierung von Nukleinsäure-Lipid-Komplexen bei Lyophilisierung und/ oder Rekonstituierung.26. Use of an isoosmotic composition comprising at least least one mono- and / or disaccharide and / or at least one more valuable alcohol and / or at least one inorganic salt for stabilization lization of nucleic acid-lipid complexes during lyophilization and / or reconstitution. 27. Verwendung nach Anspruch 25 oder 26, wobei das Disaccharid Saccharo­ se und das anorganische Salz Natriumchlorid ist.27. Use according to claim 25 or 26, wherein the disaccharide Saccharo se and the inorganic salt is sodium chloride.
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