JP2001335489A - Nucleic acid-introducing pharmaceutical preparation - Google Patents

Nucleic acid-introducing pharmaceutical preparation

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JP2001335489A
JP2001335489A JP2000164711A JP2000164711A JP2001335489A JP 2001335489 A JP2001335489 A JP 2001335489A JP 2000164711 A JP2000164711 A JP 2000164711A JP 2000164711 A JP2000164711 A JP 2000164711A JP 2001335489 A JP2001335489 A JP 2001335489A
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JP
Japan
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nucleic acid
gene
preparation
skeletal muscle
gene transfer
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JP2000164711A
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Japanese (ja)
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Takashi Yamamoto
敬 山本
Kazumichi Koiwai
一倫 小岩井
Ichihiro Umeyama
一大 梅山
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nucleic acid-introducing pharmaceutical preparation for promoting the introduction efficiency of the nucleic acid by a direct introduction method for a naked DNA into a skeletal muscle cell or a myocardial cell. SOLUTION: This nucleic acid-introducing agent comprises a mixture of the desired nucleic acid with a polyethylene glycol and is capable of introducing the nucleic acid into the skeletal muscle cell or myocardial cell with a high efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、骨格筋細胞または心筋
細胞へのnaked DNA の直接導入法による核酸の導入、特
に遺伝子治療に関する。より詳しくは、本発明はnaked
DNA の直接導入法により、核酸を効率良く安全になおか
つローコストで骨格筋細胞または心筋細胞に導入するた
めの核酸導入製剤に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the introduction of nucleic acid into skeletal muscle cells or cardiomyocytes by direct introduction of naked DNA, and particularly to gene therapy. More specifically, the invention is naked
The present invention relates to a nucleic acid transfection preparation for efficiently and safely transducing nucleic acid into skeletal muscle cells or cardiomyocytes by a direct DNA transfection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】遺伝子治療とは遺伝子を薬剤として疾患
を治療するもので、近年、遺伝子治療に関する研究が盛
んに行われるようになり、米国をはじめ全世界で3,000
人以上の患者に遺伝子治療が試みられている。遺伝病で
はADA欠損症、家族性コレステロール血症、血友病、ゴ
ーシェ病等の疾患、また、悪性脳腫瘍、白血病、神経芽
細胞腫、腎癌等の疾患では、免疫増強あるいは薬剤耐性
遺伝子、アンチセンス遺伝子の導入等による遺伝子治療
が検討されている。この様な遺伝子治療の臨床応用にお
いて、目的遺伝子を効率良く安全に細胞へ導入するため
の方法の開発が重要な技術課題の一つとなっている。
2. Description of the Related Art Gene therapy is a method of treating diseases using genes as drugs. In recent years, research on gene therapy has been actively conducted, and 3,000
Gene therapy has been attempted in more than one patient. Genetic diseases such as ADA deficiency, familial cholesterol, hemophilia, and Gaucher's disease, and diseases such as malignant brain tumor, leukemia, neuroblastoma, and renal cancer, enhance immune or drug resistance genes, Gene therapy by introduction of a sense gene or the like is being studied. In clinical application of such gene therapy, development of a method for efficiently and safely introducing a target gene into cells has become one of the important technical issues.

【0003】遺伝子導入方法は、ウイルスベクター法と
非ウイルスベクター法に大別することができる。ウイル
スベクター法は非ウイルスベクター法に比べ効率がよ
く、現在の遺伝子治療にはウイルスベクター法が広く利
用されている。ウイルスベクター法にはレトロウイルス
ベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイル
スベクターなどがあり、なかでも最も開発が進んでいる
のはレトロウイルスベクターであり臨床例も多い。レト
ロウイルスベクターは一般的に、宿主域が広く、多くの
種類の細胞が治療対象となりうる。しかし、逆に言えば
標的細胞以外の細胞に遺伝子が導入されてしまい、副作
用の点から体内投与には適していない。したがって、標
的細胞を一旦体外にとりだし、遺伝子導入を行った後に
再び体内に戻す方法で遺伝子導入が行われているため、
このような治療を行える施設は限定されてしまう。ま
た、レトロウイルスベクターにより導入された遺伝子は
宿主細胞の染色体に組み込まれることから、細胞分裂に
より失われることなく、長期間安定に導入遺伝子が保た
れる。しかし、染色体への組み込み部位がランダムであ
ることから、プロトオンコジーンなどを活性化すること
が懸念される。アデノウイルスベクターは、遺伝子導入
効率が非常に高く、非分裂細胞への遺伝子導入が可能で
あるなどの利点があるが、病原性を有するウイルス由来
であることや、遺伝子導入細胞に対する免疫反応が惹起
される等の欠点が存在する。アデノ随伴ウイルスベクタ
ーは、非病原性ウイルス由来であり安全性が高いが、ベ
クター作成方法などの検討は遅れている。また、治療に
必要なウイルスベクターを生産するには大量に細胞を培
養する必要があり、非常にコストがかかることも問題と
なっている。
[0003] Gene transfer methods can be broadly classified into virus vector methods and non-viral vector methods. The viral vector method is more efficient than the non-viral vector method, and the viral vector method is widely used in current gene therapy. The virus vector method includes a retrovirus vector, an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, and the like. Among them, the retrovirus vector, which has been most developed, has many clinical cases. Retroviral vectors generally have a broad host range and can treat many types of cells. However, conversely, the gene is introduced into cells other than the target cells, and is not suitable for in vivo administration from the viewpoint of side effects. Therefore, since the target cell is once taken out of the body, the gene is transferred, and then the body is returned to the body again,
Facilities that can perform such treatment are limited. In addition, since the gene introduced by the retroviral vector is integrated into the chromosome of the host cell, the transgene is stably maintained for a long time without being lost by cell division. However, since the integration site into the chromosome is random, there is a concern that the proto-oncogene or the like may be activated. Adenovirus vectors have the advantages of extremely high gene transfer efficiency and the ability to transfer genes into non-dividing cells, but they are derived from pathogenic viruses and elicit an immune response against the transfected cells. There are drawbacks such as Adeno-associated virus vectors are derived from non-pathogenic viruses and have high safety, but studies on vector preparation methods and the like have been delayed. In addition, producing a viral vector required for treatment requires culturing a large amount of cells, which is very costly.

【0004】上述のようなウイルスベクター法に替わ
り、より安全性が高くかつローコストで、しかも遺伝子
導入効率の高い遺伝子導入方法の開発が望まれている。
安全性については、非ウイルスベクターの方が優れてお
り、より遺伝子導入効率の高い非ウイルスベクターの開
発が期待されている。非ウイルスベクター法にはリン酸
カルシウム共沈法、DEAE-デキストラン法、エレクトロ
ポレーション法、リポフェクション法、高分子ミセルベ
クターを用いた遺伝子導入法、パーティクル銃を用いた
遺伝子導入法、遺伝子の直接導入法(naked DNA の直接
導入)などがある。このような非ウイルスベクター法の
うち最も期待されていると考えられるのはリポソームを
用いたリポフェクション法であるが、リポソームベクタ
ーを用いた遺伝子導入法は、培養細胞ではきわめて効率
良く遺伝子導入できる反面、組織内の遺伝子導入に用い
た場合には期待する効果は得られず、遺伝子導入効率は
きわめて低くなることが多い。また、リポソームベクタ
ー同様、細胞のエンドサイトーシスを利用し細胞内へ核
酸をデリバリーするベクターに高分子ミセルベクターが
ある。高分子ミセルベクターは、親水性の高分子化合物
と疎水性の高分子化合物を結合させたブロック共重合体
と呼ばれる分子と核酸を結合させることからなるベクタ
ーである。
[0004] Instead of the above-described virus vector method, there is a demand for the development of a gene transfer method that is safer, lower in cost, and has a higher gene transfer efficiency.
With respect to safety, non-viral vectors are superior, and development of non-viral vectors with higher gene transfer efficiency is expected. Non-viral vector methods include calcium phosphate coprecipitation method, DEAE-dextran method, electroporation method, lipofection method, gene transfer method using polymer micelle vector, gene transfer method using particle gun, direct gene transfer method ( naked DNA). The most promising of such non-viral vector methods is the lipofection method using liposomes.However, the gene transfer method using liposome vectors can transfer genes extremely efficiently in cultured cells, When used for gene transfer in tissues, the expected effect is not obtained, and the gene transfer efficiency is often extremely low. Similarly to the liposome vector, a polymer micelle vector is a vector for delivering a nucleic acid into a cell by utilizing the endocytosis of the cell. The polymer micelle vector is a vector formed by binding a nucleic acid to a molecule called a block copolymer in which a hydrophilic polymer compound and a hydrophobic polymer compound are bound.

【0005】また、非ウイルスベクターによる遺伝子導
入法として分類されるものに、naked DNA の直接導入法
がある。この遺伝子導入法は、細胞への遺伝子導入メカ
ニズムとして上述のリポソームベクター等の細胞のエン
ドサイトーシスを利用した方法とは異なり、核酸と複合
体を作るようなリポソームや高分子ミセルなどの分子を
用いていない。細胞への遺伝子導入メカニズムは骨格筋
細胞や心筋細胞に特異的な性質を利用した方法で、裸の
核酸をそのまま使用する遺伝子導入方法である。本方法
による実際の遺伝子導入時の操作は、導入したい核酸を
溶解した溶液を注射器等を用い骨格筋組織や心筋組織に
注射するだけでよく、非常に簡便な方法である。この、
naked DNA の直接導入法を用いた遺伝子治療として、閉
塞性動脈硬化症の治療(S.Takesita,et al.,Circulatio
n,90,II-228, 1994; J.M.Isner,etal.,Hum.Gene.Ther.,
7,989,1996; I.Baumgartner,Circulation,31,1114,199
8)が報告されているが、この遺伝子治療の臨床試験は
遺伝子治療のなかでも最も成功している試験とみなされ
ている。この遺伝子治療に用いられている遺伝子導入法
であるnaked DNA の直接導入法はJ. Wolff らによりマ
ウス骨格筋での検討結果が最初に報告された(J.A.Wolf
f,et al.,Science,247,1465,1990)。骨格筋細胞へのna
ked DNAの導入メカニズムについてJ. A. Wolffらにより
検討が行われており(J.A.Wolff,et al.,J.Cell.Sci.,1
03,1249,1992)、naked DNAは、骨格筋細胞および心筋
細胞に特異的に存在するT-tubuleに結合し、T-tubuleを
経て細胞内に取り込まれることが報告されている。ま
た、骨格筋に遺伝子導入を行う場合、導入遺伝子はまず
骨格筋細胞の周囲に存在しバリアーとなっている筋周膜
や筋内膜を経て骨格筋細胞の細胞膜に到達しなければな
らないが、naked DNAはこれらのバリアーを比較的容易
に通りぬけ、骨格筋細胞膜表面へ到達できることも報告
されている。これらのことが、骨格筋細胞でのnaked DN
A直接導入法による遺伝子導入を可能にしていると考え
られる。
[0005] One of the methods classified as a gene transfer method using a non-viral vector is a direct transfer method of naked DNA. This gene transfer method uses molecules such as liposomes and polymer micelles that form a complex with nucleic acids, unlike the above-described method using cell endocytosis such as a liposome vector as a gene transfer mechanism into cells. Not. The mechanism of gene transfer into cells is a method utilizing properties specific to skeletal muscle cells and cardiomyocytes, and is a method for gene transfer using naked nucleic acids as they are. The actual operation at the time of gene transfer according to the present method is a very simple method by simply injecting a solution in which the nucleic acid to be introduced is dissolved into skeletal muscle tissue or myocardial tissue using a syringe or the like. this,
Therapeutic treatment of arteriosclerosis obliterans (S. Takesita, et al., Circulatio
n, 90, II-228, 1994; JMIsner, etal., Hum.Gene.Ther.,
7,989,1996; I.Baumgartner, Circulation, 31,1114,199
8), but this clinical trial of gene therapy is considered to be the most successful gene therapy trial. J. Wolff et al. First reported the results of a study using mouse skeletal muscle on the direct transfer method of naked DNA, a gene transfer method used in gene therapy (JAWolf
f, et al., Science, 247, 1465, 1990). Na to skeletal muscle cells
The mechanism of introduction of ked DNA has been studied by JA Wolff et al. (JAWolff, et al., J. Cell. Sci., 1
03,1249,1992), it has been reported that naked DNA binds to T-tubule which is specifically present in skeletal muscle cells and cardiomyocytes, and is taken up into cells via T-tubule. In addition, when performing gene transfer into skeletal muscle, the transgene must first reach the cell membrane of skeletal muscle cells through the periosteum and intimal membrane, which are present around the skeletal muscle cells and serve as barriers, It has also been reported that naked DNA can pass through these barriers relatively easily and reach the skeletal muscle cell membrane surface. These are the results of naked DN in skeletal muscle cells.
A It is thought that the gene transfer by the direct transfer method has been enabled.

【0006】この骨格筋へのnaked DNA の直接導入法に
よる遺伝子治療はウイルスベクターを用いないことか
ら、安全性において大きなアドバンテージを有してい
る。すなわち、導入した遺伝子が宿主細胞の染色体に組
み込まれる可能性はきわめて稀であり、宿主細胞の遺伝
子に突然変異が起こる危険性はほとんどない。さらに、
直接導入法であるので予期せぬ臓器や部位への遺伝子導
入が起こる可能性も極めて少ない。また、核酸自体に毒
性や免疫原性がないため炎症反応が起きる危険性がな
く、免疫反応も起きにくいので繰り返し投与が可能であ
る。この他に、導入するためのプラスミド等の核酸の長
さに制限もない等の利点がある。要するに、naked DNA
の直接導入法は、導入するためのプラスミド等の核酸さ
え製造できれば他に特別な施設や技術が必要なく大量調
整も容易であり、非常に簡便にローコストで、しかも安
全に遺伝子治療を行うことが可能な方法である。現在、
腎疾患、エリスロポエチンの補充および免疫療法などで
の検討も行われており(Y.Isaka,et al.,Nature Med.,
2,4,418,1996; SK.Tripathy,et al.,Proc.Natl Acad Sc
i USA,93,10876,1996; M.Chattergoon,et al.,FASEB
J.,11,753,1997)、今後広範囲な分野での遺伝子治療へ
の応用が期待できる。
[0006] Gene therapy by the method of directly introducing naked DNA into skeletal muscle has a great advantage in safety since no viral vector is used. That is, the possibility that the introduced gene is integrated into the chromosome of the host cell is extremely rare, and there is almost no risk of mutation in the gene of the host cell. further,
Since it is a direct transfer method, the possibility of gene transfer to an unexpected organ or site is extremely low. In addition, since the nucleic acid itself has no toxicity or immunogenicity, there is no danger of causing an inflammatory reaction, and an immune reaction is unlikely to occur, so that repeated administration is possible. In addition, there is an advantage that there is no limitation on the length of a nucleic acid such as a plasmid to be introduced. In short, naked DNA
In the direct transfer method, as long as nucleic acids such as plasmids for transfer can be produced, no special facilities or techniques are required, large-scale adjustment is easy, and gene therapy can be performed very easily at low cost and safely. A possible way. Current,
Studies on renal disease, erythropoietin replacement and immunotherapy have also been conducted (Y.Isaka, et al., Nature Med.,
2,4,418,1996; SK.Tripathy, et al., Proc. Natl Acad Sc
i USA, 93, 10876, 1996; M. Chattergoon, et al., FASEB
J., 11, 753, 1997), and can be expected to be applied to gene therapy in a wide range of fields in the future.

【0007】しかし、遺伝子導入効率が低いことが本遺
伝子導入法の利用を制約する大きな問題となっており、
筋ジストロフィーの治療に対する検討では臨床応用する
には遺伝子発現量が低いことが指摘されている(G.Acsa
di,et al.,Nature,29,352,815,1991)。この問題を解決
するため骨格筋へのnaked DNA の直接導入法について様
々な条件検討が行われている(S.Jiao,et al.,Hum.Gen
e.Ther.,3,21,1992; M.Manthorope,et al.,Gene.Ther.,
4,419,1993; V.Budker,et al.,Hum.Gene.Ther.,3,593,1
996)。J.A.Wolffらは、遺伝子導入時の筋肉へのダメー
ジを大きくするようなmultiple needleの使用は遺伝子
導入効率を低下させること、注射液の量や、筋肉への注
入速度および使用する針の太さによって遺伝子導入効率
に変化がないこと、DNAを溶解する液を生理的食塩水な
どの生体に傷害を与えない溶液とすることや、導入する
遺伝子をペレット状にして筋肉に埋め込むことでで遺伝
子導入効率が高まることを報告している(J.A.Wolff,Bi
otechniques,11,474,1991)。しかしながら、飛躍的に
遺伝子導入効率を向上させる方法は開発されていない。
However, the low gene transfer efficiency is a major problem that restricts the use of the present gene transfer method.
Studies on the treatment of muscular dystrophy indicate that gene expression is low for clinical application (G. Acsa
di, et al., Nature, 29, 352, 815, 1991). To solve this problem, various conditions have been studied for a method of directly introducing naked DNA into skeletal muscle (S. Jiao, et al., Hum. Gen.
e.Ther., 3,21,1992; M.Manthorope, et al., Gene.Ther.,
4,419,1993; V. Budker, et al., Hum. Gene. Ther., 3,593,1
996). JAWolff et al. Found that the use of multiple needles, which increase the damage to muscles during gene transfer, reduces the efficiency of gene transfer, and that the amount of injection solution, the rate of injection into the muscle, and the size of the needle used, There is no change in the transfection efficiency, the solution that dissolves DNA is a solution that does not damage the living body such as physiological saline, or the gene to be transfected is pelletized and embedded in muscle to improve the transfection efficiency. (Wolff, Bi
otechniques, 11,474,1991). However, a method for dramatically improving gene transfer efficiency has not been developed.

【0008】リポソームベクター等を用いることで、安
全に骨格筋細胞への遺伝子導入効率を向上できる可能性
も考えられるが、リポソームベクターは骨格筋培養細胞
への遺伝子導入においては良好な遺伝子導入が認められ
ている一方で、in vivoでの骨格筋細胞への遺伝子導入
効率は低いことが報告されている。この理由は、骨格筋
細胞への遺伝子導入の場合、リポソームベクターは骨格
筋細胞の周囲に存在する筋周膜や筋内膜を経て骨格筋細
胞の細胞膜である筋鞘に到達しなければならないが、多
くのリポソームベクターに使用されるカチオン性脂質の
正の電荷は、骨格筋細胞の周囲に存在する膜の通過に不
利であるためと考えられている(J.A.Wolff,et al.,J.C
ell.Sci.,103,1249,1992)。つまり、骨格筋細胞や心筋
細胞への遺伝子導入を効率良く安全に行うためには、骨
格筋細胞や心筋細胞に特異的に存在し核酸を細胞内へと
輸送することができるT-tubuleを利用した遺伝子導入方
法が有利であり、naked DNA の直接導入法による遺伝子
導入の効率化が行われることが期待されている。
Although the efficiency of gene transfer into skeletal muscle cells can be safely improved by using liposome vectors and the like, it has been found that liposome vectors have good gene transfer in gene transfer into cultured skeletal muscle cells. On the other hand, it has been reported that the efficiency of gene transfer into skeletal muscle cells in vivo is low. The reason for this is that, in the case of gene transfer into skeletal muscle cells, the liposome vector must reach the sarcolemma, the cell membrane of skeletal muscle cells, through the periosteum and intimal membrane around the skeletal muscle cells. It is believed that the positive charge of cationic lipids used in many liposome vectors is disadvantageous for passing through membranes existing around skeletal muscle cells (JAWolff, et al., JC
ell. Sci., 103, 1249, 1992). In other words, in order to efficiently and safely transfer genes into skeletal muscle cells and cardiomyocytes, use T-tubules that exist specifically in skeletal muscle cells and cardiomyocytes and can transport nucleic acids into cells The gene transfer method described above is advantageous, and it is expected that the efficiency of gene transfer by the direct transfer method of naked DNA will be improved.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】naked DNA の直接導入
法による核酸の骨格筋細胞または心筋細胞への導入は、
安全性が高くローコストな方法である。しかし、本方法
の遺伝子導入効率の低さが、その利用を制限している。
本発明は、 naked DNA の直接導入法の遺伝子導入効率
を高め、安全、ローコストかつ遺伝子導入効率が高い遺
伝子導入を可能とすることを目的とする。
The introduction of nucleic acid into skeletal muscle cells or cardiomyocytes by direct introduction of naked DNA involves
It is a safe and low cost method. However, the low gene transfer efficiency of this method limits its use.
An object of the present invention is to enhance the gene transfer efficiency of the naked DNA direct transfer method and to enable safe, low-cost and high gene transfer efficiency gene transfer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意研究に努めた結果、 naked DNA の直
接導入法による骨格筋細胞または心筋細胞への遺伝子導
入効率を高めるために所望の核酸とポリエチレングリコ
ールを混合した製剤とすることで、所望の核酸を効率良
く骨格筋細胞または心筋細胞内に導入できることを見い
出し本発明を完成した。すなわち、本発明の主旨は以下
の通りである。 (1)所望の核酸とポリエチレングリコールとを含む混
合物からなり、生体或いは組織の T-tubuleを有する細
胞に対する核酸導入製剤。 (2)所望の核酸とポリエチレングリコールとを含む混
合物からなり、生体或いは組織の骨格筋細胞または心筋
細胞に対する核酸導入製剤。 (3)上記核酸は上記核酸が導入された細胞内で発現さ
せる遺伝子配列を含む遺伝子発現ベクターである上記
(1)または(2)記載の核酸導入製剤。 (4)上記ポリエチレングリコール濃度は0.5(w/v)%か
ら20(w/v)%である上記(1)〜(3)のいずれかに記
載の核酸導入製剤。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have desired to improve the efficiency of gene transfer into skeletal muscle cells or cardiomyocytes by the method of directly introducing naked DNA. It has been found that a desired preparation can be efficiently introduced into skeletal muscle cells or cardiomyocytes by preparing a preparation in which the above nucleic acid and polyethylene glycol are mixed, and the present invention has been completed. That is, the gist of the present invention is as follows. (1) A preparation for introducing a nucleic acid into cells having a T-tubule of a living body or tissue, comprising a mixture containing a desired nucleic acid and polyethylene glycol. (2) A preparation for introducing a nucleic acid into a skeletal muscle cell or a cardiomyocyte of a living body or tissue, comprising a mixture containing a desired nucleic acid and polyethylene glycol. (3) The preparation according to the above (1) or (2), wherein the nucleic acid is a gene expression vector containing a gene sequence to be expressed in cells into which the nucleic acid has been introduced. (4) The nucleic acid-introduced preparation according to any one of (1) to (3), wherein the polyethylene glycol concentration is 0.5 (w / v)% to 20 (w / v)%.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本核酸導入製剤に用いるポリエチ
レングリコールの分子量は特に制限されないが医薬品添
加剤として使用実績のある平均分子量200から平均分
子量20000であることが好ましい。例えば平均分子
量4000のポリエチレングリコール4000を使用す
ることができる。また、本核酸導入製剤に用いるポリエ
チレングリコールの濃度は特に限定されないが、実施例
で示したように1%(W/V)から10%(W/V)の濃度でコ
ントロールに使用した生食のみを用いた場合に比べ8倍
から18倍程度のβ-ガラクトシダーゼの活性を示してお
り、0.5%(W/V)以上20%(W/V)以下で用いることが
遺伝子導入の効率化に好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The molecular weight of polyethylene glycol used in the present nucleic acid-introduced preparation is not particularly limited, but is preferably from 200 to 20,000, which has been used as a pharmaceutical additive. For example, polyethylene glycol 4000 having an average molecular weight of 4000 can be used. The concentration of polyethylene glycol used in the nucleic acid-introduced preparation is not particularly limited, but as shown in the examples, only the raw food used for the control at a concentration of 1% (W / V) to 10% (W / V) is used. Β-galactosidase activity is about 8 to 18 times as high as that when used, and it is preferable to use 0.5% (W / V) or more and 20% (W / V) or less for efficiency of gene transfer.

【0012】また、本核酸導入製剤の核酸およびポリエ
チレングリコールを溶解する溶液は生体に投与できるも
のであればいかなるものでもよいが、例えば蒸留水、生
理的食塩水、リン酸緩衝液等を用いることができる。
The solution for dissolving the nucleic acid and polyethylene glycol of the present nucleic acid-introduced preparation may be any solution as long as it can be administered to a living body. For example, distilled water, physiological saline, phosphate buffer and the like may be used. Can be.

【0013】本発明の核酸導入製剤により細胞内に導入
できる核酸は、核酸の大きさ、核酸の量、核酸の種類等
により特に限定されない。核酸の種類としては、例えば
線状二本鎖DNA、環状二本鎖DNA、オリゴヌクレオチド、
RNA、アンチセンス、リボザイム、トリプレックス等が
ある。例えば本核酸導入製剤を使って、有用なタンパク
質をコードする構造遺伝子を導入し、該遺伝子を発現さ
せることができる。使用する遺伝子の形態としては、生
体内で遺伝子を発現可能であればいかなる形態でもよい
が、例えば、哺乳動物細胞発現用ベクターに構造遺伝子
を組み込んだプラスミドなどがよい。発現ベクターは、
例えばpSVL発現ベクター(ファルマシア)、pSG発現ベ
クター(特願平6-117506、特願平6-169238)、pKCR発現
ベクター(K.O'Hare,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,7
8,1527,1981)、pCAGGS発現ベクター(H.Niwa,et al.,G
ene,108,193,1991)等がよいが、発現ベクターの種類に
より限定されない。このような構造遺伝子を組み込んだ
発現ベクターを本発明の核酸導入製剤により導入した場
合、後述の実施例に示すように非常に高い遺伝子発現を
示す。
The nucleic acid that can be introduced into cells by the nucleic acid-introduced preparation of the present invention is not particularly limited by the size of the nucleic acid, the amount of the nucleic acid, the type of the nucleic acid and the like. As the type of nucleic acid, for example, linear double-stranded DNA, circular double-stranded DNA, oligonucleotide,
RNA, antisense, ribozyme, triplex and the like. For example, a structural gene encoding a useful protein can be introduced using the present nucleic acid-introduced preparation, and the gene can be expressed. The form of the gene to be used may be any form as long as the gene can be expressed in a living body. For example, a plasmid in which a structural gene is incorporated into a mammalian cell expression vector is preferable. The expression vector is
For example, pSVL expression vector (Pharmacia), pSG expression vector (Japanese Patent Application No. 6-117506, Japanese Patent Application No. 6-169238), pKCR expression vector (K.O'Hare, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA) , 7
8,1527,1981), pCAGGS expression vector (H. Niwa, et al., G
ene, 108, 193, 1991), but is not limited by the type of expression vector. When an expression vector incorporating such a structural gene is introduced by the nucleic acid-introduced preparation of the present invention, extremely high gene expression is exhibited as shown in the Examples below.

【0014】使用する構造遺伝子としては、特に限定さ
れる訳ではないが例えば血管新生活性を持ち閉塞性動脈
硬化症の治療に有効と考えられる血管内皮細胞増殖因子
(VEGF, vascular endothelial growth factor)、肝細胞
増殖因子(HGF, hepatocytegrowth factor) および線維
芽細胞増殖因子(FGF, fibroblast growth factor)の遺
伝子などがあげられる。閉塞性動脈硬化症は末梢血管の
閉塞および狭窄をひき起こし、重篤になると下腿切断が
必要となる。このような患者に、上記の血管新生活性を
持つ遺伝子を構造遺伝子として組み込んだ哺乳動物細胞
発現用プラスミドベクターを筋肉注射し、筋肉細胞でこ
れらの血管新生活性を持つタンパク質を産生させること
で側副血行路の形成を促し治療することができる。ま
た、同様に心筋梗塞についても血管新生活性因子の遺伝
子を構造遺伝子として持つ哺乳動物細胞発現用ベクター
を心筋に注射することで、側副血行路の形成を促し治療
することが可能である。
The structural gene to be used is not particularly limited. For example, vascular endothelial cell growth factor which has an angiogenic activity and is considered to be effective for the treatment of atherosclerosis obliterans
(VEGF, vascular endothelial growth factor), hepatocyte growth factor (HGF, hepatocyte growth factor) and fibroblast growth factor (FGF) gene. Obstructive arteriosclerosis causes obstruction and stenosis of peripheral blood vessels, and severely requires amputation of the lower leg. Such a patient is intramuscularly injected with a plasmid vector for mammalian cell expression in which the gene having the angiogenic activity described above has been incorporated as a structural gene, and the proteins having these angiogenic activities are produced in the muscle cells. The formation and treatment of collateral circulation can be promoted. Similarly, myocardial infarction can be treated by injecting a mammalian cell expression vector having a gene for an angiogenic factor as a structural gene into myocardium to promote the formation of collateral circulation.

【0015】この他の構造遺伝子として、例えば筋ジス
トロフィーで欠損しているジストロフィンの遺伝子、赤
血球系細胞に作用する増血因子であり、腎性貧血に有用
であるエリスロポエチンの遺伝子、血友病患者の治療に
有効な凝固因子VIII/IXの遺伝子、インシュリン依存性
糖尿病患者の治療に有効なインシュリンの遺伝子および
様々な線維症において線維化を促進していると考えられ
ているトランスフォーミング増殖因子(TGF-β, transf
orming growth factor-β)の活性を阻害するデコリン
の遺伝子などを使用することができる。この他に、レポ
ーター遺伝子、例えばβ-ガラクトシダーゼ、ルシフェ
ラーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラ
ーゼ等の遺伝子も使用することが可能である。さらに、
ウイルス、細菌等の感染性病原微生物の構成タンパク質
の遺伝子を構造遺伝子として用いれば、DNAワクチンと
して使用することも可能である。アンチセンスも使用す
ることができ、例えばエクソン欠失によるDuchenne型筋
ジストロフィに対してスプライシング促進配列のアンチ
センスを用いることにより治療することができる。
Other structural genes include, for example, the dystrophin gene deficient in muscular dystrophy, the erythropoietin gene which is a blood-growing factor acting on erythroid cells and is useful for renal anemia, and the treatment of hemophilia patients. Coagulation factor VIII / IX gene, insulin gene effective for the treatment of insulin-dependent diabetic patients, and transforming growth factor (TGF-β), which is thought to promote fibrosis in various fibrosis. , transf
For example, a decorin gene that inhibits the activity of orming growth factor-β) can be used. In addition, reporter genes such as β-galactosidase, luciferase, chloramphenicol acetyltransferase and the like can be used. further,
If a gene of a constituent protein of an infectious pathogenic microorganism such as a virus or a bacterium is used as a structural gene, it can be used as a DNA vaccine. Antisense can also be used, for example, Duchenne muscular dystrophy due to exon deletion can be treated by using antisense of a splicing promoting sequence.

【0016】本遺伝子導入製剤の投与方法は、限定され
るものではないが注射投与することにより好ましく実施
できる。遺伝子導入する組織は、組織を構成する細胞が
T-tubuleを有していれば良く特に限定されるものではな
いが、骨格筋、心筋等が好ましい。また、本発明の核酸
導入製剤の投与量は限定されるものではないが、対象疾
患を治療するに満足な効果を示す量の核酸を含む、核酸
導入製剤を1回0.03mlから20ml程度注射することが可能
である。必要な核酸の量や投与回数は対象とする疾患に
より異なるが、下脚の閉塞性動脈硬化症に対する血管新
生療法を行う場合には、例えば2mg程度のVEGFプラ
スミドベクターを溶解させたポリエチレンングリコール
4000含量1(W/V)%の核酸導入製剤3ml程度を3週
間程度の間隔をあけ2回筋肉注射をすることで治療効果
が期待できる。また、心筋梗塞や狭心症患者に対する血
管新生療法を行う場合には、例えば500μg程度のVE
GFプラスミドベクターを溶解させたポリエチレンング
リコール4000含量1(W/V)%の核酸導入製剤3ml程
度を心筋に注射することで治療効果が期待できる。
The method for administering the gene-introduced preparation is not limited, but can be preferably carried out by injection. In the tissue to be transfected, the cells that make up the tissue
There is no particular limitation as long as it has a T-tubule, but skeletal muscle, cardiac muscle and the like are preferred. The dosage of the nucleic acid transfer preparation of the present invention is not limited, but the nucleic acid transfer preparation containing the nucleic acid in an amount showing a satisfactory effect for treating the target disease is injected once at about 0.03 ml to about 20 ml. It is possible. The required amount of nucleic acid and the number of administrations vary depending on the disease to be treated, but when performing angiogenesis therapy for obstructive arteriosclerosis of the lower leg, for example, polyethylene glycol 4000 content in which about 2 mg of VEGF plasmid vector is dissolved A therapeutic effect can be expected by injecting 3 ml of a 1 (W / V)% nucleic acid-introduced preparation twice into the muscle at intervals of about 3 weeks. When angiogenesis therapy is performed for patients with myocardial infarction or angina, for example, about 500 μg of VE
A therapeutic effect can be expected by injecting about 3 ml of a nucleic acid transfection preparation having a polyethylene glycol 4000 content of 1 (W / V)% in which the GF plasmid vector is dissolved into myocardium.

【0017】[0017]

【実施例】以下実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例によって制限される
ものではない。 1. プラスミドpCAGGS lac-Z の構築 CMV-IEエンハンサー、ニワトリβ-アクチンプロモータ
ー配列、の下流にlac-Z遺伝子(β-ガラクトシダーゼを
コードする遺伝子)を挿入し、図1に示すプラスミドpC
AGGS lac-Zを構築した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. 1. Construction of plasmid pCAGGS lac-Z The lac-Z gene (gene encoding β-galactosidase) was inserted downstream of the CMV-IE enhancer and the chicken β-actin promoter sequence, and the plasmid pCAG shown in FIG.
AGGS lac-Z was constructed.

【0018】2.プラスミドpCAGGS lac-Z 核酸導入製
剤の調製 ポリエチレングリコール4000を生理的食塩水に様々
な濃度となるように溶解したのちポアサイズ0.22μmの
フィルター(ミリポア)でろ過滅菌し、ポリエチレング
リコール溶液を作製した。ポリエチレングリコール溶液
に上記1.に示すように構築したpCAGGS lac-Zを加え、
最終ポリエチレングリコール濃度が1%(W/V)から10
%(W/V)、プラスミド濃度が0.167μg/μlとなるよ
うに溶液を調製し核酸導入製剤とした。また、対照とし
て生理的食塩水にプラスミドを溶解しプラスミド濃度が
0.167μg/μlとなるような溶液を調製した。
2. Preparation of Plasmid pCAGGS lac-Z Nucleic Acid-Introduced Preparation Polyethylene glycol 4000 was dissolved in physiological saline so as to have various concentrations, and then sterilized by filtration through a filter (Millipore) having a pore size of 0.22 μm to prepare a polyethylene glycol solution. The above-mentioned 1. PCAGGS lac-Z constructed as shown in
Final polyethylene glycol concentration from 1% (W / V) to 10
% (W / V) and the concentration of the plasmid was 0.167 μg / μl to prepare a nucleic acid transfection preparation. As a control, the plasmid was dissolved in physiological saline to reduce the plasmid concentration.
A solution having a concentration of 0.167 μg / μl was prepared.

【0019】3. マウス骨格筋への遺伝子導入 マウスに、ペントバルビタールナトリウム(50 mg/kg)
を腹腔内投与し麻酔した。麻酔後、上記2.で調製した
核酸導入製剤および対照として調製した溶液を29G の注
射器(マイジェクター、テルモ(株))で前脛骨筋に30μ
l筋肉注射した後、飼育した。
3. Gene transfer into mouse skeletal muscle Mice were given pentobarbital sodium (50 mg / kg)
Was administered intraperitoneally and anesthetized. After anesthesia, 2. 30 μl of the nucleic acid transfection preparation prepared in the above and the solution prepared as a control were injected into the tibialis anterior muscle using a 29G syringe (Mijector, Terumo Corporation).
After l muscle injection, they were bred.

【0020】4. β-ガラクトシダーゼ活性の測定 上記3.で核酸導入製剤を筋肉注射したマウスを、筋肉
注射後5日目にエーテル麻酔下で脱血死させ解剖し前脛
骨筋を採取した。採取した前脛骨筋中に含まれるβ-ガ
ラクトシダーゼの活性を測定した。結果を図2に示す。
本発明の核酸導入製剤を用い遺伝子導入を行った群、特
に1% ポリエチレングリコール4000/生食、4%
ポリエチレングリコール4000/生食および10% ポ
リエチレングリコール4000/生食を用いた群、これ
らの群は対照として用いた生理的食塩水にプラスミドを
溶解した溶液で遺伝子導入を行った群に比べ、有意に遺
伝子発現の指標となるβ-ガラクトシダーゼ活性は高か
った。以上の結果は、本発明の核酸導入製剤がnaked DN
A の直接導入法における遺伝子導入効率を向上する製剤
として有用性が高いことを示すものである。
[4] Measurement of β-galactosidase activity On day 5 after the intramuscular injection, the mouse injected with the nucleic acid-introduced preparation was exsanguinated and killed under ether anesthesia, and the tibialis anterior muscle was collected. The activity of β-galactosidase contained in the collected tibialis anterior muscle was measured. The results are shown in FIG.
Groups transfected with the nucleic acid-introduced preparation of the present invention, especially 1% polyethylene glycol 4000 / saline, 4%
A group using polyethylene glycol 4000 / saline and 10% polyethylene glycol 4000 / saline, and these groups showed significantly higher gene expression than the group in which gene transfer was performed using a solution in which a plasmid was dissolved in physiological saline used as a control. Β-galactosidase activity, which is an indicator of, was high. The above results indicate that the nucleic acid transfer preparation of the present invention
This indicates that the product is highly useful as a drug that improves gene transfer efficiency in the direct transfer method of A.

【0021】5.安全性試験 pCAGGS lac-Z 10μg/μl、10% ポリエチレングリコ
ール4000/生食の処方で調製した核酸導入製剤 70
μl を、マウス前脛骨筋に筋肉注射した。筋肉注射後
10日目にエーテル麻酔下脱血死させ解剖し、前脛骨筋
を採取した。採取した前脛骨筋の組織切片を作成し鏡検
したところ、本核酸導入製剤を筋肉注射した前脛骨筋組
織は正常マウスの前脛骨筋と同様の組織像を示し、特に
異常は認められなかった。また、ポリエチレングリコー
ル4000をマウスに静脈注射したときのLD50は、16
g/kgであった。また、pCAGGS lac-Z をマウスに静脈注
射したときのLD50は、10g/kgであった。
5. Safety test pCAGGS lac-Z 10 μg / μl, 10% polyethylene glycol 4000 / Nucleic acid transfection preparation prepared with a raw diet 70
μl was injected intramuscularly into the tibialis anterior muscle of mice. Ten days after the intramuscular injection, the animals were bled to death under ether anesthesia and dissected, and the tibialis anterior muscle was collected. Tissue sections of the collected tibialis anterior muscle were prepared and examined microscopically, and the tibialis anterior muscle tissue intramuscularly injected with the nucleic acid-introduced preparation showed a histological image similar to that of a normal mouse, and no abnormalities were observed. . The LD 50 when polyethylene glycol 4000 was injected intravenously into mice was 16%.
g / kg. Further, LD 50 when the pCAGGS lac-Z were intravenously injected into mice was 10 g / kg.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明の核酸導入製剤は、 naked DNA
の直接導入法による骨格筋細胞および心筋細胞への遺伝
子導入効率を向上することができる。詳しくは、本発明
の核酸導入製剤は、遺伝子導入効率が高く、安全性も高
く、しかもローコストで遺伝子導入を可能とする製剤で
ある。特に哺乳動物の組織である骨格筋、心筋に対して
遺伝子導入効率が高く安全に、しかもローコストで遺伝
子導入を可能にする核酸導入製剤である。
The nucleic acid-introduced preparation of the present invention comprises naked DNA
And the efficiency of gene transfer into skeletal muscle cells and cardiomyocytes by the direct transfer method. Specifically, the nucleic acid introduction preparation of the present invention is a preparation which has high gene transfer efficiency, high safety, and enables gene transfer at low cost. Particularly, the present invention is a nucleic acid transfection preparation that enables high-efficiency gene transfer into skeletal muscle and cardiac muscle, which are mammalian tissues, and enables safe, low-cost gene transfer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】プラスミドpCAGGS lac-Z の模式図を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram of the plasmid pCAGGS lac-Z.

【図2】本発明のポリエチレングリコール4000を添
加した核酸導入製剤および対照について、マウス前脛骨
筋にプラスミドpCAGGS lac-Zを遺伝子導入した場合のマ
ウス前脛骨筋でのβ-ガラクトシダーゼ活性を示す。
FIG. 2 shows the β-galactosidase activity in the mouse tibialis anterior muscle when the plasmid pCAGGS lac-Z was transfected into the mouse anterior tibialis muscle for the nucleic acid transfection preparation to which polyethylene glycol 4000 of the present invention was added and the control.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 15/09 C12N 15/00 A Fターム(参考) 4B024 AA01 AA20 CA01 DA02 EA04 FA02 FA06 GA11 HA17 4C076 AA12 BB15 EE23 FF68 4C084 AA13 CA53 DB56 DB57 MA66 NA05 ZA361 ZA451 4C086 AA01 AA02 EA16 MA66 NA05 ZA36 ZA45 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 15/09 C12N 15/00 A F term (Reference) 4B024 AA01 AA20 CA01 DA02 EA04 FA02 FA06 GA11 HA17 4C076 AA12 BB15 EE23 FF68 4C084 AA13 CA53 DB56 DB57 MA66 NA05 ZA361 ZA451 4C086 AA01 AA02 EA16 MA66 NA05 ZA36 ZA45

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所望の核酸とポリエチレングリコールとを
含む混合物からなり、生体或いは組織のT-tubuleを有す
る細胞に対する核酸導入製剤。
1. A nucleic acid preparation comprising a mixture containing a desired nucleic acid and polyethylene glycol, which is used for introducing a nucleic acid into cells having a T-tubule of a living body or tissue.
【請求項2】所望の核酸とポリエチレングリコールとを
含む混合物からなり、生体或いは組織の骨格筋細胞また
は心筋細胞に対する核酸導入製剤。
2. A preparation for introducing a nucleic acid into a skeletal muscle cell or a cardiomyocyte of a living body or tissue, comprising a mixture containing a desired nucleic acid and polyethylene glycol.
【請求項3】上記核酸は上記核酸が導入された細胞内で
発現させる遺伝子配列を含む遺伝子発現ベクターである
請求項1または2に記載の核酸導入製剤。
3. The preparation according to claim 1, wherein the nucleic acid is a gene expression vector containing a gene sequence to be expressed in cells into which the nucleic acid has been introduced.
【請求項4】上記ポリエチレングリコール濃度は0.5(w/
v)%から20(w/v)%である請求項1から4のいずれかに
記載の核酸導入製剤。
4. The polyethylene glycol concentration of 0.5 (w /
The nucleic acid-introduced preparation according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount is from v)% to 20 (w / v)%.
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