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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Polynukleotid mit gekürzter Kette,
das insbesondere als Arzneimittel verwendbar ist und ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Polypeptids. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung ein synthetisches Polynukleotid oder Salze
davon mit gekürzter
Kette und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Anteil
einer 2'-5'-Phosphodiesterbindung
bis zu 3% beträgt,
basierend auf den gesamten Phosphodiesterbindungen. Das heißt, dass
die Menge von Phosphatgruppen (die Phosphatumlagerungsrate), die
sich von der 3'-Position an die 2'-Position umgelagert
haben, basierend auf den gesamten Phosphatgruppen der Phosphodiesterbindungen
bis zu 3% beträgt.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Polynukleotide,
die durch Polyinosin-/Polycytidylsäure, d.h. Poly(I)/Poly(C),
charakterisiert sind, sind auf dem Gebiet bekannte Verbindungen
und ihr Potential als Arzneimittel zur Behandlung von Hepatitis
oder Krebs wurde angesichts ihrer Interferon-induzierenden Wirkungen,
immunaktivierenden Wirkung und dergleichen untersucht.
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Die
pharmakologische Wirkung von diesen Polynukleotiden weist eine hohe
Korrelation mit der Kettenlänge
auf und je länger
die Kettenlänge
ist, umso stärker
ist die Interferon-induzierende Wirkung und umgekehrt. Andererseits
ist bei einer längeren
Kettenlänge
eine höhere
Toxizität
feststellbar.
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Kürzlich gab
es einen Versuch bei dem die nützliche
pharmakologische Wirkung eines Polynukleotids durch ein Verfahren
erhalten wurde, bei dem ein synthetisches Polynukleotid mit einer
relativ kürzeren
Kette durch die Hydrolyse eines Polynukleotids in einem Träger, wie
einem Kationenliposom, das zur Einführung eines Arzneimittels in
eine Zelle wirksam ist (z.B. PCT WO 99/20283, PCT WO 99/48531),
hergestellt wird.
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Es
ist hinreichend bekannt, dass, wenn ein Polynukleotid hydrolysiert
wird, um die Kettenlänge,
wie oben beschrieben, zu verkürzen,
einige Phosphatgruppen eine intramolekulare Umlagerung von der 3'-Position zur 2'-Position über einen
Mechanismus bewirken, der als Pseudorotation bezeichnet wird. Dieser
verläuft gleichzeitig
mit der Kettenverkürzung
(siehe z.B. "Protein
Nucleic acid Enzyme",
Band 40, Nr. 10, Seiten 1323 bis 1332 (1995)). Als Folge wird ein
Teil der 3'-5'-Phosphodiesterbindungen in dem Polynukleotidmolekül mit gekürzter Kette
durch 2'-5'-Phosphodiesterbindungen
ersetzt. Es war bis jetzt nicht bekannt, ob ein solches Phosphatumlagerungsphänomen die
pharmakologische Wirkung beeinflussen würde oder nicht.
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DE-A-3,822,406
und US-A-3,692,899 offenbaren Polynukleotide, behandelten jedoch
nicht die Bedeutung von 2'-5'-Oligomeren in Polynukleotidpräparationen
oder die von ihnen verursachten pharmakologischen Wirkungen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zum einen ein Polynukleotid
mit gekürzter
Kette oder Salze davon und ein doppelsträngiges Polynukleotid mit gekürzter Kette
oder Salze davon bereitzustellen, die sicher und wirksam als ein
Arzneimittel sind.
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Die
Erfinder haben intensive Forschung betrieben und festgestellt, dass
die oben beschriebenen Probleme durch ein Polynukleotid mit gekürzter Kette
oder ein Salz davon gelöst
werden können,
das eine 2'-5'-Phosphodiesterbindung
enthält,
die hauptsächlich
in einer Kettenverkürzungsreaktion
zu einem bestimmten Anteil oder weniger erzeugt wird und haben auf
diese Art die vorliegende Erfindung entwickelt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Polynukleotid mit gekürzter Kette
mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 0,1 k Basen bis 1 k
Basen oder ein Salz davon bereit, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anteil der 2'-5'-Phosphodiesterbindung
in einem Bereich von 0,1% bis 3% liegt, basierend auf der Gesamtheit
der Phosphodiesterbindungen.
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Vorzugsweise
beträgt
der Anteil der 2'-5'-Phosphodiesterbindung
2% oder weniger, basierend auf der Gesamtheit der Phosphodiesterbindungen.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst auch in einer Ausführungsform ein doppelsträngiges Polynukleotid mit
gekürzter
Kette oder ein Salz davon, das aus zwei Polynukleotiden mit gekürzter Kette
oder Salzen davon gebildet ist und in der Lage ist, einen Doppelstrang
zu bilden. Bei dieser Ausführungsform
enthalten die Polynukleotide mit gekürzter Kette vorzugsweise eine
2'-5'-Phosphodiesterbindung
in einem Anteil von 2% oder weniger.
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Weiter
stellt die vorliegende Erfindung auch eine Zusammensetzung bereit,
die einen Komplex umfasst, der aus einem Träger, der wirksam ist, ein Medikament
in eine Zelle einzuführen,
und dem oben beschriebenen Polynukleotid mit gekürzter Kette oder Salz davon
oder dem doppelsträngigen
Polynukleotid mit gekürzter
Kette oder Salz davon gebildet ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung
eines wie oben definierten Polynukleotids mit gekürzter Kette
oder ein Salz davon bereit, bei dem ein Polynukleotid oder Salz
davon in einer wässrigen
Lösung
bei einem pH von 7 bis 10 bei einer Temperatur von 20 bis 110°C hydrolysiert
wird, um die Kette zu verkürzen,
und bei dem die Phosphatumlagerungsrate gemessen wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiter ein Verfahren zur Herstellung
eines wie oben definierten Polynukleotids mit gekürzter Kette
oder ein Salz davon bereit, bei dem ein Polynukleotid oder Salz
davon in einer wässrigen
Lösung
bei einem pH von 4 bis 9 und einer Temperatur von 20 bis 60°C mit einer
Phosphodiesterase behandelt wird, um die Kette zu verkürzen, und
bei dem die Phosphatumlagerungsrate gemessen wird.
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Das
Polynukleotid, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
ist eine Verbindung, die mindestens 20 Nukleotide umfasst, die durch
eine lineare Polymerisierung über
eine Phosphodiesterbindung gebildet wird und synthetische und natürliche Verbindungen
einschließt.
Spezifische Beispiele umfassen Polyinosinsäure (als Poly(I) bezeichnet)
oder Analoga davon, Polycytidylsäure
(als Poly(C) bezeichnet) oder Analoga davon, Polyadenylsäure (als
Poly(A) bezeichnet) oder Analoga davon und Polyuridylsäure (als
Poly(U) bezeichnet) oder Analoga davon.
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Das
Polyinosinsäureanalog
ist ein Homopolymer, bei dem die gesamte oder ein Teil der Inosinsäure chemisch
modifiziert ist oder ein Copolymer einer Inosinsäure mit einem anderen Nukleotid,
z.B. Poly(7-deazainosinsäure)
und Poly(2'-azidoinosinsäu re). Das
Polycytidylsäureanalog
ist ein Homopolymer, bei dem die gesamte oder ein Teil der Cytidinsäure chemisch
modifiziert ist oder ein Copolymer einer Cytidylsäure mit
einem anderen Nukleotid (z.B. Poly(5-bromcytidylsäure), Poly(2-thiocytidylsäure), Poly(Cytidin-5'-thiophosphorsäure), Poly(cytidylsäure/uridylsäure), Poly(cytidylsäure/4-thiouridylsäure) und
Poly(1-vinylcytidylsäure).
Das Polyadenylsäureanalog
und das Polyuridylsäureanalog
sind gleichermaßen
definiert. Von diesen sind Polyinosinsäure und Polycytidylsäure für die vorliegende
Erfindung geeignet.
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Die
durchschnittliche Kettenlänge
des erfindungsgemäßen Polynukleotids
mit gekürzter
Kette liegt in einem Bereich von 0,1 k Basen bis 1 k Basen. Der
Ausdruck "Basen" bezeichnet die Anzahl
von Basen und "1 k
Basen" bezeichnet
eine Basenanzahl von 1000. Im Folgenden wird "Base(n)" als "b" abgekürzt. Die
durchschnittliche Kettenlänge
liegt im Bereich von vorzugsweise 200 b bis 800 b und bevorzugter
von 300 b bis 600 b. Die durchschnittliche Kettenlänge kann
leicht bestimmt werden, beispielsweise durch Gelpermeationschromatographie
(hier als "GPC" bezeichnet), wie
hier in Beispiel 5 beschrieben.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Polynukleotid
mit gekürzter
Kette beträgt
die Phosphatumlagerungsrate 3% oder weniger, vorzugsweise 2% oder
weniger oder zwischen 0,1% und 2% und bevorzugter 1% oder weniger
oder zwischen 0,1% und 1%.
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Die
Umlagerung der Phosphatgruppe von einer 3'-Position an eine 2'-Position in einem Polynukleotid kann
leicht bestimmt werden, beispielsweise durch das im Beispiel 6 beschriebene
Verfahren. Dabei wird ein Polynukleotid mit Nuklease-P1 abgebaut,
die spezifisch eine 3'-5'-Phosphodiesterbindung
auf solche Spiegel in einem Nukleosid, Nukleotid und Oligonukleotid
hydrolysiert und dann mit einer alkalinen Phosphatase behandelt,
die spezifisch eine terminale Phosphatgruppe hydrolysiert, um so
die gesamten Nukleotide in Nukleoside umzuwandeln. Andererseits
wird ein Oligonukleotid mit einer 2'-5'-Phosphodiesterbindung,
die nicht durch die Nuklease-P1 hydrolysiert
wird, selbst bei der Behandlung mit einer alkalinen Phosphatase
nicht zu einem Nukleosid abgebaut, da eine intramolekulare 2'-5'-Phosphodiesterbindung
nicht hydrolysiert wird. Die Phosphatumlagerungsrate kann berechnet
werden, indem die Nukleoside und Oligonukleotide (die meisten von
ihnen sind Dimere) durch Flüssigkeits-Chromatographie
oder dergleichen analysiert werden.
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Beispiele
eines Paares von Polynukleotiden mit gekürzter Kette, die zur Bildung
eines Doppelstrangs im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
fähig sind, umfassen
Polyinosinsäure
und Polycytidylsäure, Polyadenylsäure und
Polyuridylsäure,
Polyinosinsäureanalog
und Polycytidylsäure,
Polyinosinsäure
und Polycytidylsäureanalog,
Polyinosinsäureanalog
und Polycytidylsäureanalog,
Polyadenylsäureanalog
und Polyuridylsäure,
Polyadenylsäure
und Polyuridylsäureanalog,
und Polyadenylsäureanalog
und Polyuridylsäureanalog.
Daher umfassen Beispiele des doppelsträngigen Polynukleotids mit gekürzter Kette,
das zwischen zwei Polynukleotiden mit gekürzter Kette gebildet wird,
die zur Bildung eines Doppelstrangs in der Lage sind, Polyinosin-/Polycytidylsäure, Polyadenyl-/Polyuridylsäure, Polyinosinanalog/Polycytidylsäure, Polyinosin-/Polycytidylsäureanalog,
Polyinosinanalog-/Polycytidylsäureanalog,
Polyadenylanalog-/Polyuridylsäure,
Polyadenyl-/Polyuridylsäureanalog,
und Polyadenylanalog-/Polyuridylsäureanalog. Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ist Polyinosin-/Polycytidylsäure ein
bevorzugtes doppelsträngiges
Polynukleotid mit gekürzter
Kette.
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Die
durchschnittliche Kettenlänge
des oben beschrieben doppelsträngigen
Polynukleotids mit gekürzter
Kette entspricht der durchschnittlichen Kettenlänge der gesamten Polynukleotide
mit gekürzter
Kette. Daher kann das letztere verwendet werden, um die tatsächliche
durchschnittliche Kettenlänge
des doppelsträngigen
Polynukleotids mit gekürzter
Kette anhand der Anzahl von Basenpaaren (bp) anzugeben. Folglich
beträgt
die durchschnittliche Kettenlänge
der oben beschriebenen doppelsträngigen
Polynukleotide mit gekürzter Kette
von 0,1 k bp bis 1 k bp. Der Ausdruck "bp" bezeichnet
die Anzahl von Basenpaaren und " 1
k bp" entspricht
einer Anzahl von 1000 Basenpaaren. Die durchschnittliche Kettenlänge des
doppelsträngigen
Polynukleotids beträgt
vorzugsweise von 200 bp bis 800 bp und bevorzugter von 300 bp bis
600 bp.
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Das
Salz eines Polynukleotids mit gekürzter Kette und das eines erfindungsgemäßen doppelsträngigen Polynukleotids
mit gekürzter
Kette ist insofern nicht besonders beschränkt, dass es sich um ein pharmazeutisch
annehmbares Salz handelt. Beispiele davon umfassen ein Natriumsalz
und Kaliumsalz.
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Als
ein Träger,
der zur Einführung
eines Medikaments in eine Zelle wirksam ist, sind solche mit einer positiven
Ladung beispielhaft genannt und spezifische Beispiele umfassen Kationenpolymere,
wie Poly-L-Lysin, Kationenliposomen wie Lipofectin
®, Lipofectamin
®,
Lipofectace
®,
DMRIE-C
®,
etc. und Träger,
die von derselben Art sind, wie sie in PCT WO 94/19314 offenbart
sind. Die Träger
zur Aufnahme ei nes Medikaments werden beispielsweise aus 2-O-(2-Diethylaminoethyl)carbamoyl-1,3-O-dioleoylglycerin
der Formel (I) gebildet:
und ein Phospholipid (z.B.
Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Eigelb-Lecithin, Sojabohnen-Lecithin,
hydriertes Phospholipid davon) als wesentliche strukturelle Bestandteile.
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Es
wird angenommen, dass das oben beschriebene Kationenliposom positiv
geladen ist und einen elektrostatischen Komplex mit einem negativ
geladenen Polynukleotid oder Oligonukleotid bildet. Wenn der entstehende
Komplex mit der Zellmembran fusioniert, wird das Polynukleotid oder
Oligonukleotid umgehend in die Zelle eingeführt. Ein solcher Komplex wird
manchmal als "Lipoplex" bezeichnet.
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Ein
Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polynukleotids mit gekürzter Kette
wird im Folgenden genauer beschrieben. Das erfindungsgemäße Polynukleotid
mit gekürzter
Kette kann beispielsweise durch Hydrolyse des Ausgangspolynukleotids
in Lösung
bei einem geeigneten pH-Bereich bei gleichzeitigem Erhitzen bei
einem geeigneten Temperaturbereich hergestellt werden. Der geeignete
pH der wässrigen
Lösung in
diesem Verfahren ist basisch, d.h. pH 7 oder mehr, vorzugsweise
ist der pH 7 bis 10. Unter Berücksichtigung der
Reaktionsrate der Kettenverkürzungsreaktion
und der Stabilität
des Basenrestes beträgt
der bevorzugtere pH der Lösung
zwischen 8 und 9. Die Reaktionstemperatur liegt zweckmäßiger Weise
in einem Bereich von 20 bis 110°C,
vorzugsweise 40 bis 100°C,
im Hinblick auf die Stabilität
einer Base, wird jedoch die ausreichende Hydrolyserate und die Stabilität des Basenrestes
berücksichtigt,
liegt eine bevorzugtere Reaktionstemperatur zwischen 50 und 90°C.
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Insbesondere
wird beispielsweise ein Polynukleotid in Wasser, wie injizierbares
Wasser, destilliertes Injektionswasser oder physiologischer Kochsalzlösung unter
Rühren
gelöst
und der pH der Lösung
wird auf 8 bis 9 mit einem Puffer oder einem pH-Regulator eingestellt.
Wenn die Hydrolyse durch Erhitzen der Lösung bei einer Reaktionstemperatur
im Bereich von 50 bis 90°C
für 0,5
bis 60 Stunden erhitzt wird, während
die durchschnittliche Kettenlänge
und die Phosphatumlagerungsrate kontrolliert wird, kann ein Polynukleotid
mit gekürzter
Kette, das weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthält und eine
durchschnittliche Kettenlänge zwischen
0,1 kb und 1 kb aufweist, hergestellt werden.
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Es
können
pharmazeutisch annehmbare Zusätze
wie Puffer oder ein pH-Regulator verwendet werden, um den pH einzustellen.
Spezifische Beispiele umfassen Puffer und pH-Regulatoren wie Aminoessigsäure (Synonym:
Glycin), Tris(hydroxymethyl)aminomethan (Synonym: Tris), Natriumcarbonat,
Natriumhydrogencarbonat (Synonym: Natriumbicarbonat), Natriumhydroxid,
Diethanolamin, Triethanolamin und dergleichen. Es gibt hinsichtlich
der Art, Kombination, Konzentration und dergleichen von diesen Zusätzen keine
Beschränkungen.
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Monomere
und nicht erforderliche Salze, Unreinheiten, Zwischenprodukte, die
durch die Kettenverkürzungsreaktion
entstehen und dergleichen können
von dem System durch Behandlung der Reaktionslösung durch Dialyse oder mit
aktiviertem Kohlenstoff entfernt werden.
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Das
erfindungsgemäße Polynukleotid
mit gekürzter
Kette kann auch hergestellt werden, indem das Ausgangspolynukleotid
in der Lösung
mit einer Phosphodiesterase bei einem geeigneten pH-Bereich während des
Erhitzens bei einem geeigneten Temperaturbereich behandelt wird.
Der geeignete pH der wässrigen
Lösung
in diesem Verfahren beträgt
zwischen 4 und 9, vorzugsweise zwischen 5 und 8. Unter Berücksichtigung der
Phosphatumlagerung während
der Kettenverkürzungsreaktion
beträgt
der bevorzugtere pH der Lösung zwischen
6 und 7. Die Reaktionstemperatur liegt in geeigneter Weise innerhalb
eines Bereichs von 20 bis 60°C,
vorzugsweise 25 bis 50°C,
im Hinblick auf die Eigenschaften des Enzyms. Jedoch kann eine bevorzugtere
Reaktionstemperatur zwischen 30 und 40°C liegen unter Berücksichtigung
der ausreichenden Hydrolyserate, der Vermeidung einer Beeinflussung
einer nicht-enzymatischen Hydrolyse, wie Hydrolyse mit Hitze, und die
Vorbeugung einer Phosphatgruppenumlagerung.
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Insbesondere
wird beispielsweise ein Polynukleotid in Wasser, wie injizierbares
Wasser, destilliertes Injektionswasser oder physiologischer Kochsalzlösung unter
Rühren
gelöst.
Der pH der Lösung
wird gegebenenfalls durch Zusatz eines Puffers oder eines pH-Regulators,
wenn notwendig, angepasst. Zu der Lösung wird eine Phosphodiesterase,
wie Nuklease-P1, zugegeben und das entstehende
Gemisch wird der Kettenverkürzungsreaktion
bei einer Temperatur von 30 bis 40°C ausgesetzt, während die
durchschnittliche Kettenlänge und
die Phosphatumlagerungslage kontrolliert werden, um ein Polynukleotid
mit gekürzter
Kette zu erhalten, das weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthält und eine
durchschnittliche Kettenlänge
zwischen 0,1 kb und 1 kb aufweist. Es gibt bezüglich der Enzymkonzentration
oder den Reaktionsbedingungen keine Beschränkungen.
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Monomere
und nicht erforderliche Salze, Unreinheiten, Zwischenprodukte, die
durch die Kettenverkürzungsreaktion
entstehen und dergleichen können
von dem System durch Behandlung der Reaktionslösung mit dem Ethanolpräzipitationsverfahren,
Dialyse oder mit aktiviertem Kohlenstoff entfernt werden.
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Das
Polynukleotid mit gekürzter
Kette kann durch ein geeignetes Auftrennungsverfahren mit einer Membran
gereinigt werden. Beispielsweise ist eine Membranultrafiltration
für die
Zwecke der Fraktionierung von den erfindungsgemäßen Polynukleotiden mit einer
durchschnittlichen Kettenlänge
zwischen 0,1 kb und 1 kb geeignet. Es gibt bezüglich der Beschaffenheit des
Materials oder der Porengröße der Membran
keine Beschränkungen.
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Als
Ausgangsmaterial kann ein beliebiges Polynukleotid verwendet werden,
unabhängig
von dessen Ursprung, d.h. natürlichen
oder synthetischen Ursprung, der Art des Salzes oder der Kettenlänge. Beispiele für ein natürliches
Polynukleotid umfassen tRNA und Polyadenylsäure. Andererseits kann ein
synthetisches Polynukleotid von einer RNA-Synthetase, wie Polynukleotidphosphorylase
oder immobilisierte Enzyme davon hergestellt werden. Weiter sind
Natriumpolyinosinat, Natriumpolycytidylat, etc., die kommerziell
als Interferon-induzierende Reagenzien erhältlich sind, auch als Ausgangsmaterial
verwendbar.
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Das
erfindungsgemäße doppelsträngige Polynukleotid
mit gekürzter
Kette kann hergestellt werden, indem in einer geeigneten Lösung (z.B.
0,15 M NaCl-enthaltender 10 mM Tris-Salzsäurepuffer (Tris-HCl-Puffer, pH
7)) zwei Polynukleotide mit gekürzter
Kette, die zur Bildung eines Doppelstrangs zwischen Polynukleotiden, die
weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthalten und wie oben hergestellt
werden, fähig
sind, gemischt werden oder alternativ, indem es ihnen ermöglicht wird,
sich auf konventionelle Weise anzulagern. Das Anlagerungsverfahren
ist hierbei beispielsweise ein Verfahren, bei dem eine Lösung, die
zwei Polynukleotide mit gekürzter Kette
enthält,
die zur Bildung eines Doppelstrangs fähig sind, auf 70 bis 80°C erhitzt
wird und dann graduell abgekühlt
wird.
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Ein
Polynukleotid mit gekürzter
Kette mit weniger umgelagerten Phosphatgruppen oder ein doppelsträngiges Polynukleotid
mit gekürzter
Kette mit weniger umgelagerten Phosphatgruppen, die wie oben beschrieben
erhalten wurden, können
durch Lyophilisierung behandelt werden, um ein lyophilisiertes Produkt
zu ergeben, das für
einen langen Zeitraum lagerbar ist. Die Lyophilisierungsbehandlung
kann auf konventionelle Weise durchgeführt werden. Beispielsweise
kann ein lyophilisiertes Produkt wie folgt erhalten werden: eine
Lösung
eines Polynukleotids mit gekürzter
Kette, das unter den oben genannten Bedingungen erhalten wurde, wird
durch Filtration sterilisiert, das Filtrat wird dann in einen Metallbehälter, der
zuvor durch Hitzetrocknungssterilisation behandelt wurde, gegossen,
eine Prä-Gefrierung
wird bei einer Eigentemperatur von –40 bis –20°C für ungefähr 1 bis 4 Stunden durchgeführt und
die primäre
Trocknung wird vor der sekundären
Trocknung durchgeführt,
die unter einem reduzierten Druck bei einer Eigentemperatur von
15 bis 30°C
(für ungefähr 10 bis
50 Stunden) durchgeführt
wird. Im Allgemeinen kann ein solches lyophilisiertes Produkt nach
einer Wiederherstellung (erneutes Lösen) durch den Zusatz einer
geeigneten Lösung
wie injizierbares Wasser, destilliertes Injektionswasser, physiologischer
Kochsalzlösung,
Maltoselösung,
Glucoselösung
oder dergleichen verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann auf Arten hergestellt werden, die denen ähnlich sind, die allgemein
für die
Herstellung von Liposomen verwendet werden, wobei die Zusammensetzung
einen Komplex (hier als der vorliegende Komplex bezeichnet), der
aus einem Träger,
der zur Einführung
eines Arzneimittels in eine Zelle wirksam ist, und einem Polynukleotid
mit zwei gekürzten
Ketten, das 2'-5'-Phosphodiesterbindungen bei einem Anteil
von 3% oder weniger, basierend auf den gesamten Phosphodiesterbindungen
und das zur Bildung eines Doppelstrangs fähig ist, gebildet wird, umfasst,
oder ein doppelsträngiges
Polynukleotid mit gekürzter
Kette, das zwischen den beiden Polynukleotiden mit gekürzter Kette
gebildet ist und zur Bildung eines Doppelstrangs als ein essentieller
Inhaltsstoff fähig
ist, umfasst. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung
zur Injektion durch die folgenden Schritte hergestellt werden, die
den Zusatz von Wasser (injizierbares Wasser, destilliertes Injektionswasser,
physiologischer Kochsalzlösung
und dergleichen) zu einem Träger,
der zur Einführung
eines Arzneimittels in eine Zelle wirksam ist, z.B. einem kanonischen
Liposom oder Grundstoffe davon (z.B. Glycerinderivate wie 2-O-(2-Diethylaminoethyl)carbamoyl-1,3-O-dioleoylglycerin
und dergleichen und Phospholipid); Rühren des Gemisches; Behandlung
des Gemisches mit einer geeigneten Vorrichtung zur Dispersion, z.B.
einem Homomischer, einem Homogenisierer, einer Ultraschalldispersionsvorrichtung,
einem Ultraschallhomogenisierer, einer Hochdruckemulsionsdispersionsvorrichtung,
Microfluidizer (Markenname), Nanomizer (Markenname), De Bee 2000
(Markenname), Ultimizer (Markenname) oder Hochdruckhomogenisierer
des Manton-Gaulin-Typs; Zusatz eines erfmdungsgemäßen Polynukleotids mit
gekürzter
Kette oder eines doppelsträngigen
Polynukleotids mit gekürzter
Kette zu der entstehenden Lipid-Dispersion; erneutes Dispergieren
des Gemisches durch Behandlung mit einer geeigneten Dispersionsvorrichtung
und anschließende
Sterilisation der entstehenden Zusammensetzung durch Filtration
oder dergleichen umfassen. Es können
beliebige andere Zusätze
in einer zweckmäßigen Stufe
während
der Herstellung ohne eine bestimmte Beschränkung dazugegeben werden. Alternativ
kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung,
die den vorliegenden Komplex enthält, wie folgt hergestellt werden.
Ein Gemisch eines Trägers, der
zur Einführung
eines Arzneimittels in eine Zelle wirksam ist, z.B. ein kationisches
Liposom oder eine Grundsubstanz davon (z.B. Glycerinderivate wie
2-O-(2-Diethylaminoethyl)carbamoyl-1,3-O-dioleoylglycerin und dergleichen sowie
Phospholipide), und ein erfindungsgemäßes Polynukleotid mit gekürzter Kette
oder ein doppelsträngiges
Polynukleotid mit gekürzter
Kette wird als erstes hergestellt. Zu dem vorstehend hergestellten
Gemisch wird Wasser dazugegeben, während gleichzeitig die Dispersionsbehandlung
durchgeführt
wird. Es kann auch eine erfindungsgemäße Zusammensetzung über einen
geeigneten groben Dispersionsschritt während der oben beschrieben
Verfahren durchgeführt
werden.
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Die
entstehende erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann lyophilisiert werden, wodurch eine lyophilisierte Präparation
einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung
erhalten wird, die für
einen langen Zeitraum lagerbar ist. Die Lyophilisierung kann auf
konventionelle Weise durchgeführt
werden. Zum Beispiel kann eine bestimmte Menge einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung,
die durch die oben genannte Dispersion erhalten worden ist und durch
Filtration sterilisiert wurde, in ein Gefäß überführt werden. Die Lyophilisierung wird
durchgeführt,
indem das Gefäß einer
Prä-Gefrierung
bei einer Temperatur von ungefähr –40 bis –20°C für 2 bis
3 Stunden ausgesetzt wird und die Primärtrocknung bei einer Temperatur
zwischen 0 und 10°C
unter reduziertem Druck und die Sekundärtrocknung bei einer Temperatur
zwischen 15 und 25°C
unter reduziertem Druck durchgeführt
wird. Im Allge meinen wird das Gefäß, nachdem der Innenraum mit
einem inerten Gas, wie Stickstoffgas, gefüllt wurde, verschlossen, um
eine lyophilisierte Präparation
einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung
zu ergeben.
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Die
lyophilisierte Präparation
von einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung
kann nach der Rekonstitution verwendet werden, indem eine geeignete
Lösung
vor der Verwendung dazugegeben wird. Beispiele für eine solche Lösung zur
Rekonstitution umfassen injizierbares Wasser, destillierbares Injektionswasser, physiologische
Kochsalzlösung,
Maltoselösung,
Glucoselösung
und andere allgemeine Infusionslösungen
und dergleichen.
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
und die lyophilisierte Präparation
davon kann in Form einer pharmazeutischen Präparation als ein Arzneimittel
verwendet werden. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung und die
lyophilisierte Präparation
besitzen als Arzneimittel eine pharmakologische Aktivität, die auf
das aktive Polynukleotid zurückzuführen ist.
Die spezifischen Beispiele des Arzneimittels umfassen Interferon-induzierende
Agenzien, immunaktivierende Agenzien, intrazelluläre Nuklease-aktivierende
Agenzien, Krebsbehandlungs- oder -vorbeugungsagenzien und Hepatitisbehandlungs-
oder -vorbeugungsagenzien.
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BESTER MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
folgenden Beispiele und Experimente veranschaulichen die vorliegende
Erfindung im weiteren Detail. Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf diese Beispiele und Experimente beschränkt.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Zu
8 g von Trinatriuminosin-5'-diphosphat
und 1 g Magnesiumchlorid wurden 500 ml eines 0,1 M Glycin-Natriumhydroxid-Puffers
zugegeben und das Gemisch wurde zur Auflösung gerührt. Nachdem der pH durch Zusatz
von 6 N Natriumhydroxid auf 9,3 eingestellt wurde, wurde das Gemisch
für eine
Stunde bei 38°C stehen
gelassen. Zu dem Gemisch wurden 1 ml einer Polynukleotidphosphorylaselösung zugegeben
und die Reaktion wurde bei 38°C
für 18
Stunden durchgeführt.
Nachdem die Reaktion durch Zusatz von 25 ml 0,2 M Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)
gestoppt wurde, wurden 10 ml gesättigte
Kochsalzlösung
und 500 ml reines Ethanol zugegeben, um Polyinosinsäure zu präzipitieren
(1973 b).
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Zu
10 g Trinatriumcytidin-5'-diphosphat
und 3 g Manganchlorid wurden ungefähr 1 Liter 0,2 M Natriumhydrogencarbonat-Natriumhydroxid-Puffer
zugegeben und das Gemisch wurde zur Auflösung gerührt. Nachdem der pH durch Zusatz
von 6 N Natriumhydroxid auf 9,8 eingestellt wurde, wurde das Gemisch
für ungefähr eine
Stunde bei 36°C
stehen gelassen. Zu dem Gemisch wurden 2 ml einer gereinigten Polynukleotidphosphorylaselösung zugegeben
und die Reaktion wurde bei 36°C
für 24
Stunden durchgeführt.
Die Reaktion wurde durch Zusatz von 50 ml 0,2 M EDTA gestoppt. Zu
dem Gemisch wurden dann 20 ml gesättigte Kochsalzlösung und
1 l reines Ethanol zugegeben, um Polycytidylsäure zu präzipitieren (3300 b).
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BEISPIEL 1
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Die
in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Polyinosinsäure wurde durch Zentrifugation
abgetrennt. Das Präzipitat
wurde in 500 ml injizierbares Wasser neu gelöst und einer Dialyse ausgesetzt.
Die innere Lösung
wurde nach der Dialyse mit einem aktivierten Kohlenstoff behandelt
und filtriert, um den aktivierten Kohlenstoff zu entfernen. Zu dem
Filtrat wurden 6 N Natriumhydroxid zugegeben, um den pH auf 8,5
einzustellen. Die Hydrolyse wurde durch Erhitzen auf 70°C für 8 Stunden
durchgeführt,
um die Polyinosinsäurekette
zu verkürzen.
Die entstehende Lösung
von Polynukleotid mit gekürzter
Kette wurde mit einem aktivierten Kohlenstoff behandelt, filtriert,
um den aktivierten Kohlenstoff zu entfernen und dialysiert. Die
innere Lösung
wurde nach der Dialyse durch Filtration sterilisiert. Das Filtrat
wurde einer Lyophilisierung auf konventionelle Weise durchgeführt, um 1,9
g eines lyophilisierten Produkts von erfindungsgemäßem Polynukleotid
mit gekürzter
Kette (Polyinosinat, Natriumsalz) mit weniger umgelagerten Phosphatgruppen
zu erhalten (Phosphatumlagerungsrate: 0,2%, durchschnittliche Kettenlänge: 360
b).
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BEISPIEL 2
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Die
in Vergleichsbeispiel 2 erhaltene Polycytidylsäure wurde durch Zentrifugation
aufgetrennt. Das Präzipitat
wurde in 500 ml injizierbares Wasser neu gelöst und einer Dialyse ausgesetzt.
Die innere Lösung wurde
nach der Dialyse mit einem aktivierten Kohlenstoff behandelt und
filtriert, um den aktivierten Kohlenstoff zu entfernen. Zu dem Filtrat
wurden 6 N Natriumhydroxid zugegeben, um den pH auf 9,0 anzupassen.
Die Hydrolyse wurde durch Erhitzen auf 80°C für 4 Stunden durchgeführt, um
die Polycytidylsäurekette
zu verkürzen. Die
entstehende Lösung
von Polynukleotid mit gekürzter
Kette wurde mit einem aktivierten Kohlenstoff behandelt, filtriert,
um den aktivierten Kohlenstoff zu entfernen, und dialysiert. Die
innere Lösung
wurde nach der Dialyse durch Filtration sterilisiert. Das Filtrat
wurde auf konventionelle Weise lyophilisiert, um 2,7 g eines lyophilisierten
Produkts des erfindungsgemäßen Polynukleotids
mit gekürzter
Kette (Polycytidylat, Natriumsalz) mit weniger umgelagerten Phosphatgruppen
zu erhalten (Phosphatumlagerungsrate: 0,1%, durchschnittliche Kettenlänge: 318
b).
-
BEISPIEL 3
-
Zu
1 g Natriumpolyadenylat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 7,2, Seikagaku
Corporation) wurden 200 ml 0,1 M Tris-HCl-Puffer (pH 8,0) zugegeben
und das Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Die Hydrolyse wurde durch Erhitzen auf 60°C für 48 Stunden durchgeführt, um
die Polyadenylsäurekette
zu verkürzen, während die
durchschnittliche Kettenlänge
entsprechend dem in Experiment 5 beschriebenen Verfahren bestimmt
wurde. Die Lösung
von Polynukleotid mit gekürzter
Kette wurde einer Dialyse unterzogen. Die innere Lösung wurde
nach der Dialyse auf konventionelle Weise einer Lyophilisierung
unterzogen, um 0,3 g eines lyophilisierten Produkts von dem erfindungsgemäßen Polynukleotid
mit gekürzter
Kette (Polyadenylat, Natriumsalz) mit weniger umgelagerten Phosphatgruppen
zu erhalten (Phosphatumlagerungsrate: 1,9%, durchschnittliche Kettenlänge: 154
b).
-
BEISPIEL 4
-
Zu
1 g Natrium Polyuridylat (S°20,w (Sedimentationskonstante: 6,5, Seikagaku
Corporation) wurden 200 ml 0,2 M Glycin-NaOH-Puffer (pH 9,0) zugegeben
und das Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Die Hydrolyse wurde durch Erhitzen auf 60°C für 25 Stunden durchgeführt, um
die Polyadenylsäurekette
zu verkürzen, während die
durchschnittliche Kettenlänge
entsprechend dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren bestimmt wurde.
Die entstehende Lösung
von Polynukleotid mit gekürzter
Kette wurde einer Dialyse unterzogen. Die innere Lösung wurde
auf konventionelle Weise einer Lyophilisierung unterzogen, um 0,2
g eines lyophilisierten Produkts von dem erfmdungsgemäßen Polynukleotid
mit gekürzter
Kette (Polyuridylat, Natriumsalz) mit weniger umgelagerten Phosphatgruppen
zu erhalten (Phosphatumlagerungsrate: 1,2%, durchschnittliche Kettenlänge: 108
b).
-
BEISPIEL 5
-
Zu
250 mg Natriumpolyinosinat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,8, Yamasa
Corporation) wurden 50 ml 0,1 M Tris-HCl-Puffer (pH 8,0) zugegeben
und das Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Die Lösung wurde
auf eine Temperatur zwi schen 50 und 120°C erhitzt, die für eine Kettenverkürzung geeignet
ist. Polyinosinsäuren,
die eine ausreichende Kettenlänge
haben, wurden als Proben genommen, während die durchschnittliche
molekulare Länge
durch das in Experiment 5 beschriebene Verfahren bestimmt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die entstehenden Proben
wurden dialysiert und auf konventionelle Weise lyophilisiert, um
lyophilisierte Produkte zu erhalten.
-
-
BEISPIEL 6
-
Zu
250 mg Natriumpolycytidylat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,6, Yamasa
Corporation) wurden 50 ml 0,1 M Tris-HCl-Puffer (pH 9,0) zugegeben,
und das Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Die Lösung wurde
auf eine Temperatur zwischen 55 und 120°C erhitzt, die zur Kettenverkürzung geeignet
ist. Polycytidylsäuren,
die eine ausreichende Kettenlänge
besitzen, wurden als Proben genommen, während die durchschnittliche
molekulare Länge
durch das in Experiment 5 beschriebene Verfahren bestimmt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die entstehenden Probenlösungen wurden
dialysiert und auf konventionelle Weise lyophilisiert, um lyophilisierte
Produkte zu erhalten.
-
-
Aus
den Ergebnissen, die in den Beispielen 5 und 6 erhalten wurden,
geht hervor, dass in dem Kettenverkürzungsprozess von kommerziell
erhältlichem
Natriumpolyinosinat oder Natriumpolycytidylat eine ausreichende
Hydrolyse nicht erreicht werden konnte, wenn die Kettenverkürzung bei
55°C oder
weniger durchgeführt
wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die durchschnittliche
Kettenlänge
mehr als 1 kb betrug, selbst nach ungefähr 50 Stunden einer Kettenverkürzungsreaktion.
Andererseits war in Proben, in denen die Kettenverkürzung bei
120°C oder
90°C durchgeführt wurde,
die Kontrolle der Kettenverkürzung
aufgrund der zu schnellen Hydrolyserate schwierig. Insbesondere
in der Probe, bei der die Kettenverkürzung bei 120°C durchgeführt wurde,
war die Kette bis nahezu auf die Länge von Oligonukleotiden stark
verkürzt,
selbst nach 1 bis 1,5 Stunden einer Kettenverkürzung. In dieser Probe war
die Phosphatumlagerungsrate hoch und es wurde auch ein Abbau des
Basenrestes festgestellt.
-
BEISPIEL 7
-
100
mg Natriumpolyadenylat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 7,2, Seikagaku
Corporation) wurden in 100 ml 0,1 M Tris-HCl-Puffer (pH 7,0) aufgelöst. Zu der
Lösung
wurde Nuklease-P1 zugegeben (abgeleitet von
Penicillium citrinum, Seikagaku Corporation). Das Gemisch wurde
bei 25°C
für 3 Stunden
inkubiert, während
die durchschnittliche Kettenlänge
entsprechend dem in Experiment 5 beschriebenen Verfahren bestimmt wurde,
um die Polyadenylsäurekette
zu verkürzen
(Phosphatumlagerungsrate: 0,1%, durchschnittliche Kettenlänge: 287
b).
-
BEISPIEL 8
-
Zu
1 g Trinatriumuridin-5'-diphosphat
und 0,3 g Magnesiumchlorid wurden zu 100 ml eines 0,2 M Natriumhydrogencarbonat-Natriumhydroxid-Puffers
zugegeben und das Gemisch wurde zur Auflösung gerührt. Nach dem Einstellen des
pHs auf 9,5 mit 1 N Natriumhydroxid, wurden 0,2 ml Polynukleotidphosphorylase
zugegeben. Das Gemisch wurde dann für 10 Stunden bei 25°C reagieren
gelassen, während
die durchschnittliche Kettenlänge
entsprechend dem in Experiment 5 beschriebenen Verfahren bestimmt
wurde. Nachdem die Reaktion durch Zusatz von 5 ml 0,2 M EDTA abgestoppt
wurde, wurden 2 ml gesättigte
Kochsalzlösung
und 100 ml Ethanol zugegeben, um Polyuridylsäure zu präzipitieren (549 b). Die Polyuridylsäure wurde
durch Zentrifugation abgetrennt. Das Präzipitat wurde in 50 ml injizierbares
Wasser neu gelöst
und dialysiert. Die innere Lösung
der Dialyse wurde auf einen pH von 8,5 mit 1 N Natriumhydroxid eingestellt
und bei 80°C
für 30
Minuten hydrolysiert, um die Kettenlänge der Polyuridylsäure zu regulieren.
Die entstehende Lösung
von Polynukleotid mit gekürzter
Kette wurde einer Membranauftrennung durch Ultrafiltration unterzogen,
um so die Verteilung der Kettenlänge
anzupassen und um nicht benötigtes
Salz, Zwischenprodukte während
der Kettenverkürzungsreaktion
oder dergleichen zu entfernen (Phosphatumlagerungsrate: 0,1%, durchschnittliche
Kettenlänge:
485 b).
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BEISPIEL 9
-
Zu
1 g 2-O-(2-Diethylaminoethyl)carbamoyl-1,3-O-dioleoylglycerin und
2 g gereinigtem Dotter-Lecithin wurden 40 g Maltose zugegeben, das
in 100 ml injizierbarem Wasser gelöst war. Das Gemisch wurde gerührt und
5 Minuten mit einem Homogenisierer verteilt, um eine Rohdispersion
eines kationischen Liposoms (Träger)
zu erhalten. Die Rohdispersion wurde weiter für eine Stunde mit einer kleinen
Emulgator-Dispersionslaborvorrichtung verteilt, um eine kationische
Liposomenlösung
zu erhalten. Zu der kationischen Liposomenlösung wurden 50 ml einer wässrigen
Lösung,
die 200 mg von jeweils dem Natriumpolyinosinat mit gekürzter Kette
und Natriumpolycytidylat, die jeweils weniger umgelagerte Phosphatgruppen
enthielten und die in den Beispielen 1 und 2 gewonnen wurden, enthielten,
unter Rühren
graduell dazugegeben. Das Gemisch wurde dann mit einer kleinen Emulgator-Dispersionslaborvorrichtung
für weitere
2 Stunden behandelt und schließlich auf
ein Volumen von 400 ml mit injizierbarem Wasser eingestellt, um
eine Zusammensetzung zu erhalten, die den vorliegenden Komplex enthält. Die
Zusammensetzung, die den vorliegenden Komplex enthält, wurde durch
Filtration sterilisiert, in 1 ml Aliquote in Gefäße aufgeteilt und auf konventionelle
Weise in eine lyophilisierte Präparation
umgewandelt. Wenn die lyophilisierte Präparation durch den Zusatz von
injizierbarem Wasser auf ein Volumen von 1 ml rekonstituiert wurde,
betrug der durchschnittliche Teilchendurchmesser des vorliegenden
Komplexes 133 nm, wenn er anhand des Photonenkorrelationsverfahrens
bestimmt wurde.
-
BEISPIEL 10
-
Zu
50 g 2-O-(2-Diethylaminoethyl)carbamoyl-1,3-dioleoylglycerin und
25 g Sojabohnen-Lecithin wurden 1 kg Saccharose, die in 3 l injizierbarem
Wasser gelöst
war, zugegeben. Das Gemisch wurde gerührt und für 30 Minuten mit einem Hochdruckhomogenisierers
des Manton-Gaulin-Typs verteilt und das Volumen wurde auf 5 l mit
injizierbarem Wasser eingestellt, um eine Dispersion von kationischem
Liposom (Träger)
zu erhalten. Zu der Träger-Dispersion
wurden ungefähr
2 l an wässriger
Lösung,
die 1 g von jeweils dem Natriumpolyinosinat mit gekürzter Kette
und dem Natriumpolycytidylat, die jeweils weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthielten, und
in den Beispielen 1 und 2 gewonnen wurden, enthielten, unter Rühren dazugegeben.
Die Dispersion wurde auf einen pH von 5,5 mit 1 N Salzsäure eingestellt
und mit einem Hochdruckhomogenisierer des Manton-Gaulin-Typs für eine weitere
Stunde verteilt, und schließlich
wurde das Volumen auf 10 l mit injizierbarem Wasser eingestellt,
um eine Zusammensetzung mit dem vorliegenden Komplex zu erhalten.
Die Zusammensetzung, die den vorliegenden Komplex enthält, wurde
dann in 20 ml Aliquote in Gefäße aufgeteilt
und in eine lyophilisierte Präparation
auf konventionelle Weise umgewandelt. Wenn die lyophilisierte Präparation durch
den Zusatz von injizierbarem Wasser rekonstituiert wurde, um das
Volumen auf 20 ml zu bringen, betrug der durchschnittliche Teilchendurchmesser
des vorliegenden Komplexes 158 nm, wenn er anhand des Photonenkorrelationsverfahrens
bestimmt wurde.
-
BEISPIEL 11
-
Zu
1 g 2-O-(2-Diethylaminoethyl)carbamoyl-1,3-O-dioleoylglycerin und
2 g Dotter-Phosphatid
wurden 40 g Glucose zugegeben, die in 100 ml injizierbarem Wasser
gelöst
war. Das Gemisch wurde gerührt
und für 5
Minuten mit einem Homogenisierer verteilt und das Volumen wurde
auf 500 ml eingestellt, um eine Rohdispersion von einem kationischen
Liposom (Träger)
zu erhalten. Die Rohdispersion wurde weiter für eine Stunde mit einer kleinen
Emulgator-Labordispersionvorrichtung verteilt, um eine kationische
Liposomenlösung
zu erhalten. Die Lösung
wurde in 10 ml Aliquote in Gefäßen verteilt
und auf konventionelle Weise lyophilisiert. Zu dem lyophilisierten
Produkt wurden 10 ml einer wässrigen
Lösung,
die jeweils 5 mg des gekürzten
Natriumpolyinosinats und Natriumpolycytidylats, die jeweils weniger
umgelagerte Phosphatgruppen enthielten und in den Beispielen 1,
2 oder 5, 6 gewonnen wurden und 5 mg von jeweils dem kommerziell
erhältlichen
Natriumpolyinosinat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,8, Yamasa
Corporation) und Natriumpolycytidylat (S°20,w (Sedimentationskonstante):
8,6, Yamasa Corporation) enthielt, zugegeben. Das Gemisch wurde
einer Dispersionsbehandlung für
10 Minuten mit einer Ultraschalldispersionsvorrichtung des Sondentyps
unterzogen, um eine Zusammensetzung, die den vorliegenden Komplex
enthält,
zu erhalten.
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BEISPIEL 12
-
Eine
wässrige
Lösung
(1 ml), die jeweils 100 μg
des Natriumpolyadenylats mit gekürzter
Kette und Natriumpolyuridylats, die jeweils weniger umgelagerte
Phosphatgruppen enthielten, und in den Beispielen 3 und 4 gewonnen
wurden und 2 ml einer wässrigen
Lösung,
die 2 mg eines kommerziell erhältlichen
Lipofectins (Marken name) enthielt, wurden unter Rühren gemischt.
Das Gemisch wurde für
15 Minuten mit einer Ultraschalldispersionsvorrichtung des Sondentyps
verteilt, um eine Zusammensetzung zu erhalten, die den vorliegenden
Komplex enthält.
-
BEISPIEL 13
-
Zu
ungefähr
200 mg Natriumpolyinosinat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,8, Yamasa
Corporation) wurden 0,2 M Essigsäure-Natriumacetat-Puffer
(pH 5,2) zugegeben und das Gemisch wurde zur Auflösung gerührt. Das
Gemisch wurde auf 80°C
erhitzt und es wurden Proben von Polyinosinsäuren, die eine ausreichende
Phosphatumlagerungsrate haben, entnommen, während die Phosphatumlagerungsrate
durch das in Experiment 6 beschriebene Verfahren bestimmt wurde.
Polyinosinsäure
wurde von jeder Phosphatumlagerungsrate auf 60°C in einem Borat-Puffer erhitzt
(pH 8,5), bis die durchschnittliche Kettenlänge 200 ± 50 b betrug, während die
Kettenlänge
entsprechend dem in Experiment 5 beschriebenen Verfahren bestimmt
wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Die jeweiligen
Lösungen
mit Polyinosinsäure
mit gekürzter
Kette, die auf diese Weise erhalten wurden, wurden dialysiert und
auf konventionelle Weise lyophilisiert, um ein lyophilisiertes Produkt
zu erhalten.
-
-
BEISPIEL 14
-
Zu
ungefähr
200 mg Natriumpolycytidylat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,6, Yamasa
Corporation) wurden 0,2 M Essigsäure-Natriumacetat-Puffer
(pH 5,2) zugegeben und das Gemisch wurde zur Auflösung gerührt. Das
Gemisch wurde auf 80°C
erhitzt und es wurden Proben von Polycytidylsäuren, die eine ausreichende
Phosphatumlagerungsrate haben, entnommen, während die Phosphatumlagerungsrate
durch das in Experiment 6 beschriebene Verfahren kontrolliert wurde.
Polycytidylsäure
von jeder Phosphatumlagerungsrate wurde auf 70°C in einem Borat-Puffer (pH 8,5) erhitzt,
um die Kettenlänge
zu verkürzen,
bis die durchschnittliche Kettenlänge 200 ± 50 b betrug, während die
Kettenlänge
entsprechend dem in Expe riment 5 beschriebenen Verfahren bestimmt
wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Die jeweiligen
Lösungen
von Polyinosinsäure
mit gekürzter
Kette, die auf diese Weise erhalten wurden, wurden dialysiert und
auf konventionelle Weise lyophilisiert, um ein lyophilisiertes Produkt
zu erhalten.
-
-
BEISPIEL 15 Doppelsträngiges Polynukleotid
mit gekürzter
Kette
-
Doppelsträngige Polynukleotide
mit gekürzter
Kette (doppelsträngige
RNAs) wurden ausgehend von den folgenden Kombinationen hergestellt:
Polyinosinsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 0,7%) und Polycytidylsäure (Phosphatumlagerungsrate:
1,2%); Polyinosinsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 2,0%) und Polycytidylsäure (Phosphatumlagerungsrate:
1,9%); Polyinosinsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 2,8%) und Polycytidylsäure (Phosphatumlagerungsrate:
2,7%), die entsprechend den Verfahren der Beispiele 1, 2, 11 oder
12 erhalten wurden. Jedes der doppelsträngigen Polynukleotide mit gekürzter Kette
wurde hergestellt, indem Natriumpolyinosinat und Natriumpolycytidylat
in Tris-HCl-Puffer (pH 7, enthaltend 0,15 M NaCl) gelöst wurde,
die Lösung
auf 80°C
für 5 Minuten
erhitzt wurde und die Lösung
graduell abgekühlt
wurde.
-
VERGLEICHSBEISPIEL 1
-
Dieses
Vergleichsbeispiel entspricht Beispiel 1 oben, wobei die Präparation
durch ein konventionelles Verfahren durchgeführt wird (Präparation-1).
-
Zu
5 mg Natriumpolyinosinat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,8, Yamasa
Corporation) wurden 10 ml injizierbares Wasser zugegeben und das
Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Zu der Lösung
wurden 10 ml Formamid zugegeben und das Gemisch wurde auf 80°C für 5 Stunden
erhitzt (Phosphatumlagerungsrate: 8,9%, durchschnittliche Kettenlänge: 628
b).
-
VERGLEICHSBEISPIEL 2
-
Dieses
Vergleichsbeispiel entspricht Beispiel 2 oben, wobei die Präparation
durch ein konventionelles Verfahren durchgeführt wurde (Präparation-1).
-
Zu
5 mg Natriumpolycytidylat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,6, Yamasa
Corporation) wurden 10 ml injizierbares Wasser zugegeben und das
Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Zu der Lösung
wurden 10 ml Formamid zugegeben und das Gemisch wurde auf 80°C für 5 Stunden
erhitzt (Phosphatumlagerungsrate: 4,2%, durchschnittliche Kettenlänge: 751
b).
-
VERGLEICHSBEISPIEL 3
-
Dieses
Vergleichsbeispiel entspricht Beispiel 1 oben, wobei die Präparation
durch ein konventionelles Verfahren durchgeführt wurde (Präparation-2).
-
Zu
5 mg Natriumpolyinosinat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,8, Yamasa
Corporation) wurden 10 ml injizierbares Wasser zugegeben und das
Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Die Lösung
wurde auf 90°C für 8 Stunden
erhitzt (Phosphatumlagerungsrate: 7,1%, durchschnittliche Kettenlänge: 213
b).
-
VERGLEICHSBEISPIEL 4
-
Dieses
Vergleichsbeispiel entspricht Beispiel 2 oben, wobei die Präparation
durch ein konventionelles Verfahren durchgeführt wurde (Präparation-2).
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Zu
5 mg Natriumpolycytidylat (S°20,w (Sedimentationskonstante): 8,6, Yamasa
Corporation) wurden 10 ml injizierbares Wasser zugegeben und das
Gemisch wurde zur Auflösung
gerührt.
Diese Lösung
wurde auf 90°C
für 12
Stunden erhitzt (Phosphatumlagerungsrate: 4,2%, durchschnittliche
Kettenlänge:
289 b).
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VERGLEICHSBEISPIEL 5
-
Ein
doppelsträngiges
Polynukleotid mit gekürzter
Kette (doppelsträngige
RNA) wurde hergestellt, indem Polyinosinsäure (Phosphatumlagerungsrate:
4,2%) mit Polycytidylsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 3,8%), die in den Beispielen 11 bzw. 12
hergestellt worden sind, miteinander kombiniert. Die doppelsträngigen Polynukleotide
mit gekürzter
Kette wurden hergestellt, indem Natriumpolyinosinat und Natriumpolycytidylat
in Tris-HCl-Puffer (pH 7, enthaltend 0,15 M NaCl) gelöst wurden,
die Lösung
auf 80°C
für 5 Minuten
erhitzt wurde und die Lösung
graduell abgekühlt
wurde.
-
EXPERIMENT 1 Einfluss
der durchschnittlichen Kettenlänge
auf die pharmakologische Aktivität
-
Die
pharmakologische Aktivität
der Zusammensetzung von Beispiel 9 wurde in vitro entsprechend der Wachstums-inhibierenden
Wirkung auf HeLa-S3-Krebszellen bestimmt. HeLa-S3-Krebszellen wurden
in Platten mit 96 Vertiefungen bei einer Dichte von 10
4 Zellen/Vertiefung
angeimpft und für
24 Stunden oder länger kultiviert,
bis die ausreichende Adhäsion
der Zelle an die Platte bestätigt
wurde. Zu der Platte wurde eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zugegeben
und die Kultivierung wurde fortgesetzt. Nach einer dreitägigen Kultivierung
in einem CO
2-Inkubator wurde die Anzahl
von lebenden Zellen durch ein MTT-Verfahren gezählt. Die Inhibitionsrate des
Zellwachstums wurde gemäß der folgenden
Formel (I) berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle
5
- *: Poly(I) = Polyinosinsäure
Poly(I),
Na = Polyinosinat, Natriumsalz
- **: Poly(C) = Polycytidylsäure
Poly(C),
Na = Polycytidylat, Natriumsalz
- (a): Polyinosinat, Natriumsalz (Yamasa Corporation)
- (b): Polycytidylat, Natriumsalz (Yamasa Corporation)
-
Aus
Tabelle 5 geht hervor, dass die Zellwachstums-inhibierende Wirkung
von jeder Zusammensetzung auf HeLa-S3, einem Krebszellstamm, mit
der durchschnittlichen Kettenlänge
sehr stark korreliert. Tabelle 5 zeigt, dass Polyinosin-/Polycytidylsäuren mit
einer langen Kettenlänge
von mehr als 1000 b, die im Allgemeinen als Interferon-induzierende
Agenzien verwendet werden, die stärkste Wachstums-inhibierende
Wirkung zeigen. Die erfindungsgemäße Polyinosin-/Polycytidylsäuren mit
gekürzter
Kette, die eine durchschnittliche Kettenlänge im Bereich von 0,1 kb bis
1 kb besitzen und weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthalten, besitzen
noch eine ausreichend hohe Wachstums-inhibierende Aktivität, obwohl
diese etwas schwächer
ist. Eine solche Wachstums-inhibierende Wirkung nahm bei einem Polynukleotid,
das eine durchschnittliche Kettenlänge von weniger als 100 b aufwies,
stark ab und solche, die die durchschnittliche Kettenlänge aufwiesen, die ähnlich der
von Oligonukleotiden war, zeigten nur eine kleine Wirkung.
-
EXPERIMENT 2 Einfluss
auf Knochenmarkszellen
-
Die
Bewertung der Toxizität
wurde auf der Basis der Toxizität
auf Knochenmark durchgeführt.
Männlichen
ddY-Mäusen
(männlich,
8 Wochen alt) wurden jeweils die folgenden Proben durch intravenöse Injektion verabreicht:
kommerziell erhältliches
Natriumpolyinosinat (S°
20,w (Sedimentationskonstante): 8,8, Yamasa
Corporation) und Natriumpolycytidylat (S°
20,w (Sedimentationskonstante):
8,6, Yamasa Corporation) und Polyinosinsäure und Polycytidylsäure, die
weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthielten, und die eine durchschnittliche
Kettenlänge
von 982 b bzw. 907 b aufwiesen und die in den Beispielen 5 und 6
hergestellt wurden. Am nächsten
Tag wurden Knochenmarkszellen vom Oberschenkel gesammelt, mit New-Methylenblau
und Giemsa gefärbt
und untersucht, um die Anzahl von Reticulocyten und gereiften Erythrocyten
zu zählen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt, wobei die Knochenmarkstoxizität als Verhältnis der
Anzahl von Reticulocyten gegenüber
der Gesamtzahl von gereiften Erythrocyten ausgedrückt wird
und durch die folgende Formel definiert wird. Die Kennzeichnung
* bedeutet, dass es einen signifikanten Unterschied gibt, basierend
auf dem Multi-Vergleichsverfahren von Dunnett bei einem signifikanten
Spiegel von p < 0,01
zwischen der Testgruppe und der Kontrollgruppe, die eine intravenöse Verabreichung
von einem Vehikel ohne Polynukleotid erhielt.
Tabelle
6
- 1): Poly(I) = Polyinosinsäure
- 2): Poly(C) = Polycytidylsäure
- (a): Polyinosinat, Natriumsalz (Yamasa Corporation)
- (b): Polycytidylat, Natriumsalz (Yamasa Corporation)
-
Aus
Tabelle 6 geht hervor, dass die Veränderung bei der Knochenmarkstoxizität, basierend
auf der der Kontrolle, bis zu 39% bei der Dosierung von 1 mg/kg
in den Fällen
von Polyinosin-/Polycytidylsäure,
die eine Kettenlänge
von über
1000 b besitzt und im Allgemeinen als ein Interferon-induzierendes
Agens verwendet wird, erreichte, während es keinen signifikanten
Unterschied in den Fällen
der Polyinosin-/Polycytidylsäure
mit gekürzter
Kette, die eine durchschnittliche Kettenlänge zwischen 0,1 kb und 1 kb
aufwies und weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthielt im Vergleich
zur Kontrolle gab, selbst bei einer 25-fachen Dosierung. Die Ergebnisse
oben veranschaulichen, dass die Toxizität von Polyinosinsäure und
Polycytidylsäure
stark mit der durchschnittlichen Kettenlänge korrelierte, ähnlich wie
deren pharmakologischen Aktivität.
Es war unerwartet überraschend
festzustellen, dass das erfindungsgemäße Polynukleotid mit gekürzter Kette
eine solche Toxizität
in signifikanter Weise verbessern konnte.
-
EXPERIMENT 3 Zellwachstums-inhibierende
Wirkung (in vitro) auf A431-Krebszellen (durchschnittliche Kettenlänge: 200 ± 50 b)
-
Es
wurde eine Zusammensetzung auf die gleiche Weise wie die in Beispiel
9 beschriebene hergestellt, unter Verwendung der Polyinosinsäure (Phosphatumlagerungsrate:
0,7–4,2%)
und Polycytidylsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 1,2– 3,8%),
die in den Beispielen 11 und 12 erhalten wurden und die Polyinosinsäure mit gekürzter Kette
und Polycytidylsäure,
die in den Beispielen 1 und 2 erhalten wurden. A431-Krebszellen
wurden in eine Platte mit 96 Vertiefungen bei einer Dichte von 104 Zellen/Vertiefung angeimpft und für 5 Stunden
oder länger
kultiviert, bis eine ausreichende Adhäsion der Zellen an die Platte
festzustellen war. Zu der Platte wurde jede der Zusammensetzungen
dazugegeben und die Kultivierung wurde fortgeführt. Nach einer dreitägigen Kultivierung
in einem CO2-Inkubator wurde die Anzahl
der lebenden Zellen durch ein MTT-Verfahren gezählt. Die Inhibitionsrate des
Zellwachstums wurde entsprechend der Formel (I) berechnet und die
Gesamtkonzentration von Natriumpolyinosinat und Natriumpolycytidylat,
die 50% der Inhibitionsrate des Zellwachstums (IC50) entspricht,
wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
-
-
Wie
aus Tabelle 7 hervorgeht, korrelierte die Zellwachstums-inhibierende
Wirkung der Zusammensetzung auf A431-Krebszellen stark mit der Phosphatumlagerungsrate.
Das bedeutet, dass mit der Zunahme von Phosphatgruppen, die sich
von einer 3'-Position
an eine 2'-Position
umgelagert haben, die Wachstums-inhibierende Wirkung schwächer wird,
unabhängig
davon, ob es sich um Polyinosinsäure
oder Polycytidylsäure
handelt. Es ist dabei anzumerken, dass die Wachstums-inhibierende
Wirkung bei einer Kombination der erfindungsgemäßen Polyinosinsäure mit
gekürzter
Kette und Polycytidylsäure
mit gekürzter
Kette, die jeweils weniger umgelagerte Phosphatgruppen enthielten
(Phosphatumlagerungsrate 3% oder weniger, bevorzugt 2% oder weniger)
bemerkenswert stark war. Andererseits wurde bei einer Kombination
von Polyinosinsäure
mit Polycytidylsäure,
die jeweils eine Phosphatumlagerungsrate von mehr als 2%, bevorzugt
3% oder mehr aufwiesen, die Wirkung in synergistischer Weise schwächer. Zum
Beispiel wird in Tabelle 7 gezeigt, dass eine Kombination von Polyinosinsäure (Phosphatumlagerungsrate:
2,0%) mit Polycytidylsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 1,9%), eine verbesserte IC50-Rate
um das 12-fache oder 47-fache zeigte im Vergleich zu Kombinationen
von Polyinosinsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 2,8%) mit Polycytidylsäure (Phosphatumlagerungsrate:
2,7%) bzw. Polyinosinsäure
(Phosphatumlagerungsrate: 4,2%) mit Polycytidylsäure (Phosphatumlagerungsrate:
3,8%). Es war höchst
unerwartet, dass die pharmakologische Aktivität sich im gleichen Maße erhöhte, wie
sich die Umlagerungsrate von Phosphatgruppen von einer 3'-Position zu einer
2'-Position um 3%, bevorzugter
2%, gegenüber
dem Grenzwert erniedrigte.
-
EXPERIMENT 4 Einfluss
einer Phosphatumlagerung auf die Schmelztemperatur (Tm) und pharmakologische Aktivität
-
Eine
doppelsträngige
RNA dissoziiert in zwei einzelsträngige RNAs, wenn die Temperatur
auf eine bestimmte Höhe
erhöht
wird. Die Temperatur variiert in Abhängigkeit von der Art der Basen,
aus denen eine RNA aufgebaut ist und die für diese spezifisch sind. Daher
wird diese Temperatur als Schmelztemperatur einer doppelsträngigen RNA
definiert und wird im Allgemeinen als "Tm-Wert" bezeichnet. Es gibt verschiedene Verfahren,
um den Tm-Wert zu messen. In dem vorliegenden Experiment wurde der
Tm-Wert von doppelsträngigen RNAs,
die in Beispiel 13 und in Vergleichsbeispiel 5 gezeigt sind, durch
das üblichste
Verfahren gemessen, d.h. durch Absorptionsmessung. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 8 gezeigt. Die IC50-Werte,
die in Tabelle 8 gezeigt sind, wurden von dem Experiment 3 erhalten.
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Als
Ergebnis der Messung des Tm-Wertes in Polyinosin-/Polycytidylsäure, die
eine Phosphatumlagerungsrate im Bereich von ungefähr 0 bis
4% besitzen, wurde kein nennenswerter Unterschied in jeder der Kombinationen
festgestellt. (Für
Polyinosin-/Polycytidylsäure
mit einer langen Kettenlänge,
die im Allgemeinen als Interferon-induzierende Agenzien verwendet
werden, beträgt
der Tm-Wert 61°C).
Es wurde festgestellt, dass Polyinosin-/Polycytidylsäure mit
einer Phosphatumlagerungsrate von ungefähr 0 bis 4% eine für doppelsträngige RNA
charakteristische Doppel-Helix-Struktur bilden kann. Es wurde aber
auch festgestellt, dass die immunaktivierende Wirkung und die krebshemmende
Wirkung, welche die hauptsächlichen
medizinischen Wirkungen von Polyinosin-/Polycytidylsäure darstellen,
nicht nur durch die Doppel-Helix-Struktur einer doppelsträngigen RNA
beeinflusst werden, sondern auch durch die Umlagerungsrate der Phosphatgruppen,
da die pharmakologische Aktivität
um das bis zu 40- bis 50-fache oder mehr variiert, wenn die Phosphatumlagerungsrate
sich von 2 bis 3% gegenüber
dem Grenzwert, wie in Experiment 3 gezeigt, verändert. Zusätzlich wurde überraschend
festgestellt, dass die pharmakologische Aktivität stark zunimmt, wenn die Umlagerungsrate
der Phosphatgruppen von der 3'-Position
zu der 2'-Position
sich um 2% bis 3% gegenüber
dem Grenzwert verändert.
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EXPERIMENT 5 Messung der
durchschnittlichen Kettenlänge
von Polynukleotiden mit gekürzter
Kette (GPC-Verfahren)
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Die
durchschnittliche Kettenlänge
wurde unter Verwendung einer wässrigen
Lösung
von 1 mg/ml Polynukleotid durch Gelpermeabilitäts-Chromatographie (GPC) unter
den folgenden Bedingungen gemessen. Arbeitsbedingungen
von GPC:
Detektion: | UV
bei 260 nm |
Säule: | Tosoh
TSK-Gel G5000PWXL ⌀ 7,8
mm × 300
mm |
Mobile
Phase: | 50
mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,5), enthaltend 7 M Harnstoff |
Durchflussrate: | 0,5
ml/Min. |
Größenmarker: | RNA-Leiter
(1770 b, 1520 b, 1280 b, 780 b, 530 b, 400 b, 280 b, 155 b) (Gibco
BRL) |
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EXPERIMENT 6 Messung der
Phosphatumlagerungsrate
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Zu
1 ml einer wässrigen
Lösung
von 1 mg/ml Polynukleotid wurden 3,2 ml wässrige Lösung aus 500 U/ml Nuklease-P
1 (abgeleitet von Penicillium citrinum, Seikagaku
Corporation) zugegeben und mit Wasser verdünnt, um das Volumen auf 5 ml
zu bringen. Die wässrige
Lösung
wurde für
eine Stunde in einem Wasserbad bei 37°C reagieren gelassen. Es wurde
Wasser zu dem Reaktionsgemisch zugegeben, um das Volumen auf 10
ml zu bringen und es wurde ein Teil von 3,2 ml davon abgezweigt.
Zu der abgezweigten Lösung
wurden 0,8 ml einer wässrigen
Lösung
aus 0,1 U/ml alkaliner Phosphatase (abgeleitet von Kälberdarm,
Seikagaku Corporation) zugegeben und in einem Wasserbad bei 37°C für 30 Minuten
reagieren gelassen. Die Lösung
wurde in zweckmäßiger Weise
verdünnt,
durch eine Flüssigkeits-Chromatographie
untersucht, und zwar unter den Bedingungen, dass ein Dimer mit einer
2'-5'-Phosphodiesterbindung und die Phosphatumlagerungsrate
bestimmt werden können. Arbeitsbedingungen
der Flüssigkeitschromatographie:
Detektion: | UV
bei 260 nm |
Säule: | Shiseido
Capcell-Pack C18 UG120 5 μm ⌀ 4,6 mm × 250 mm |
Mobile
Phase: | Gemischte
Lösung
(95:5) von 50 mM Phosphatpuffer (pH 8), enthaltend 5 mM Tetrabutylammoniumhydrogensulfat
und Methanol |
Durchflussrate: | 1
ml/Min. |