JP2002513779A - 薬理学的に活性な化合物の細胞内送達のためのカチオン性脂質の調製のための、アルカノイルl−カルニチンのペルフッ素化エステル - Google Patents
薬理学的に活性な化合物の細胞内送達のためのカチオン性脂質の調製のための、アルカノイルl−カルニチンのペルフッ素化エステルInfo
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Abstract
Description
れを薬理学上活性な化合物の細胞内送達を助け、それらの膜を貫通する輸送を促
進し、または特定の細胞膜部分(レセプター)とのそれらの相互作用を促進するの
に適したカチオン性脂質として使用することに関する。 「細胞内送達」が意味するのは、治療作用を有するポリヌクレオチドの細胞形
質移入および、抗ウイルス性薬物または免疫原性ポリペプチドの細胞内への導入
である。 例えば、ポリペプチドおよびタンパク質または薬物のような薬理学上活性な物
質の多くは、一般に、亜細胞レベルまたは分子レベルで細胞機能に影響を与える
ことによりその効果を発揮させるために細胞内に侵入させる必要がある。これら
の分子に対して、細胞膜は選択的に不浸透性のバリアを構築する。細胞膜は実際
、保護的機能を果たしており、潜在的に有毒な物質の流入だけでなく、治療活性
を有する化合物の流入も妨げる。細胞膜の複雑な組成には、リン脂質、糖脂質お
よびタンパク質が含まれ、その機能はCa++や他のイオン、ATP、微細繊維、
微小管、Ca++に結合する酵素およびタンパク質のような細胞質成分により影響
を受ける。細胞の構造成分と細胞質成分の間の相互作用および細胞外シグナルに
対する反応は、様々な種類の細胞によって示される選択性を司る。膜のバリア効
果は、物質を、天然に存在する膜脂質の組成物を再生させる脂質製剤と複合体を
形成させて結合させることにより克服することができる。これらの脂質は、膜と
融合することができ、それら脂質と結合した物質を細胞内へ放出することができ
る。脂質複合体は膜との融合により細胞内輸送を促進するだけでなく、膜と細胞
内へ侵入しなければならない分子の間の電荷の反発を減らすこともできる。膜リ
ン脂質のような両親媒性脂質は、水系で脂質胞またはリポソームを形成する。
の膜により完全に封じ込められている小胞である。親水性の頭部と1対の炭素鎖
(疎水性尾部)から成るリン脂質は、生体膜の主要成分である。水溶液中で、疎水
性尾部は自己会合し(autoassociate)、親水性頭部は媒質と相互作用し、自然発
生的に様々な直径の小胞の集まりを形成する。脂質は一般に双イオン性、中性ま
たはアニオン性である。このような小胞を薬物、小分子、タンパク質、ヌクレオ
チドおよびプラスミドの運搬体として使用することができる。 近来、カチオン性リポソーム、合成脂質から調製された陽性に荷電した小胞が
遺伝的物質の細胞内への移送のために幅広く使用されてきた。DNAの陰電荷は
カチオン性脂質の陽電荷と相互作用し、安定なDNA-リポソーム複合体を形成
することができる。この技術が簡単で用途が広いことから、リポソームはヒト患
者に対する遺伝子治療における遺伝子の送達のための重要な媒体となっている。
現在、遺伝子治療に用いられ、NIH組換え諮問委員会(NIH Recombinant Advis
ory Committee)により是認されているベクターのほとんどは、ウイルス系および
合成系を含む。
の複雑な機構が関わっている。遺伝子治療のためにウイルスベクターを使用する
原理は、ウイルス遺伝子を治療機能をコードする遺伝子と置き換えことができる
こと、その一方で、ウイルス粒子の細胞に感染する能力を排除することができる
ことに基づいている。ウイルス治療の限界は、免疫原性、細胞壊死性および組換
え原性である可能性のあるこれらのウイルス成分を用いて行うところにある。 遺伝子治療のためのカチオン性脂質の使用に大きな期待が寄せられている。こ
れらのベクターはかなり安全で、毒性が少なく大きなサイズの遺伝子を組み込む
ことも可能であることから、生物起源のベクターに比べて大きな潜在能力を有す
る。しかし、生物タイプのベクターと比較して、これらの細胞内遺伝子転写収率
は低い。しかし、そのような形質移入系の使用についての研究が初期段階にある
ことは心に留めておくべきである。カチオン性脂質は、DNA-脂質複合体の形
成、細胞-複合体相互作用、膜との融合、細胞内へのDNAの放出および転写に
おいて非常に重要な役割を果たす。
療への最初の臨床試験は、ヒトのリポソーム-複合HLA-B7遺伝子を含む発現
ベクターを黒色腫の治療のために導入することにより行われた。もう一つの重要
な適用は、リポソーム-結合発現ベクターSV-40C-FTRの、肺経路による
投与またはスプレー式点鼻薬としての投与による肺嚢胞性繊維症の治療に関する
ものである。癌に対する遺伝子治療におけるリポソームの使用を含む他の臨床的
試みが、現在進行中である。
ン性頭部、スペーサー、アンカー脂質およびリンカー結合。 カチオン性頭部はカチオン性リポソームとDNA、DNA-リポソーム複合体
と細胞膜および細胞の他の成分の間の相互作用を司る。カチオン性頭部は(電荷
の数により)モノ-またはポリカチオン基から成り、不定に置換することができる
。 スペーサーは、カチオン性頭部を疎水性尾部から分かち、カチオン性頭部とD
NAリン酸の陰性電荷との最適の接触を確保することに関わっている。 アンカー脂質は分子の非極性炭化水素部分であり、二重脂質層の物理学的特性
、例えばその剛性および膜脂質との交代速度を決定する。 「リンカー結合」が意味するものは、炭化水素鎖と分子の残部の間の結合であ
る。この結合は、カチオン性脂質の化学的安定性と生物分解性を決定する。
るが、特許出願EP0279887A2のみがカルニチン誘導体、すなわちホス
ファチジルカルニチンを任意に他のリン脂質および脂質(コレステロール、ホス
ファチジルコリン、ホスファチジルセリン)と混合して、リポソームの調製のた
めに使用することを開示する。 リポソームの調製に関する唯一の実施例において、抗高血圧剤、抗アンギナお
よび抗不整脈剤として作用することが知られる薬物であるプロパノールオールを
組み込むホスファチジルカルニチンのリポソームが製造されている。カルニチン
誘導体は、この明細書では、カルニチンの懸著な心筋への親和性のために使用さ
れている。この親和性により、リポソームが所望の標的部位に達しないで肝臓に
より代謝されるのを防ぐことが可能となる。 またホスファチジルカルニチンの存在により、リポソームが腸のリパーゼに対
して耐性となり、リポソームを経口で投与することが可能となる。
オン性脂質が、以下の式(I):
有する任意にペルフッ素化されたアルカノイルであり、 R2は、直鎖または分枝鎖の、4-20および好ましくは5-12の炭素原子を
有するペルフッ素化されたアルキルであり、および X-は、薬理学上許容される酸のアニオンである) を有するアルカノイルL-カルニチンのペルフッ素化エステルであることが見出
された。
性リポソームが、本発明の目的である。式(I)のエステルは新規であり、従って
、カチオン性リポソームの調製におけるその使用と共に、本発明の更なる目的を
表す。 本発明のもう一つの目的は、薬理学上活性な化合物の細胞内送達に有用な薬剤
の調製のための、前に定義したようなカチオン性リポソームの使用である。該薬
剤はまた、薬理学上活性な化合物の細胞膜レセプターとの相互作用を促進するの
に有用である。特に本発明において、薬理学上活性な化合物は、任意に適当なベ
クターに包含される遺伝子である。それゆえ、本発明により提供される薬剤は遺
伝子治療に有用であり、例えば該遺伝子はβ-ガラクトシダーゼである。 R1の例には、これらに制限されるものではないが、アセチル、プロピオニル
、ブチリル、バレリル、イソバレリル、ウンデカノイル、ラウロイル、トリデカ
フルオロヘプタノイル、ヘプタデカフルオロノナノイル、ヘプタコサフルオロミ
リストイル、ペンタデカフルオロ-オクタノイルおよび5H-オクタフルオロペン
タノイルがある。
原子がフッ素原子で置換されたアルキルである。そのようなアルキルの例は、こ
ららに制限されるものではないが、 -1,1H-2,2H-トリデカフルオロ-オクチル; -1,1H-2,2H-3,3H-ペンタフルオロペンチル; -1,1H-2,2H-ノナフルオロヘキシル; -1,1H-2,2H-3,3H-4,4H-5,5H-6,6H-ノナフルオロデシル; -1,1H-2,2H-ヘプタデカフルオロデシル; -1,1H-2,2H-ヘイニコサフルオロドデシル(heinicosafluorododecyl);およ
び、 -1,1H-トリコサフルオロドデシルである。 薬理学上許容される酸が意味するものは、望ましくない毒性または副作用を引
き起こさない酸のアニオンである。 これらの酸は、薬理学者および医薬技術における専門家によく知られる。 これらのアニオンの例は、制限されるものではないが、クロライド;ブロマイ
ド;ヨーダイド;アスパルテート;酸アスパルテート;シトレート;酸シトレート;タ
ートレート;ムケート;ホスフェート;酸ホスフェート;フマレート;酸フマレート;
グリセロホスフェート;グルコース ホスフェート;ラクテート;マレエート;酸マ
レエート;オロテート;オキサレート;酸オキサレート;スルフェート;酸スルフェ
ート;トリクロロアセテート;トリフルオロアセテートおよびメタン スルホネー
トである。 これ以下に、本明細書中に記載される発明による化合物の調製の、多くの無制
限の例を提供する。
;0.018mol)を20mLの無水CH2Cl2に溶解した。チオニルクロライ
ド(2.2mL;0.03mol)をこうして得た溶液に、0℃攪拌下で添加した。 生じた混合物の温度を室温まで上げ、3時間攪拌し続けた。その後、溶液を真
空濃縮し、残存物をCH2Cl2を(50mLを3回)用いて回収し、溶液を再び真
空濃縮した。 こうして得たウンデカノイル-L-カルニチン酸クロライドを20mLの無水メ
チレンクロライドに溶解し、生じた溶液を0℃で1,1H-2,2H-ヘパトデカフ
ルオロデカノール-1(13.9g;0.03mol)に滴下した。 生じた混合液を一晩室温下で攪拌し続けた。 その後、油状生成物の完全な沈殿が生じるまでペトロレウムエーテルを添加し
た。 粗反応生成物を、CHCl3:CHCl-MeOH 95:5で抽出するシリコン
ゲルクロマトグラフィーで精製した。4gの滴定量の生成物を得た。収量:27
%。
チルエステル(ST1221); ラウロイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-3,3H-ペンタフルオロ
ペンチルエステル(ST1245); ウンデカノイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-ノナフルオロヘキシ
ルエステル(1246); イソバレリル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-3,3H-4,4H-5,
5H-6,6H-ノナフルオロデシルエステル(ST1192);および、 ウンデカノイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-3,3H-4,4H-5
,5H-6,6H-ノナフルオロデシルエステル(1193)を、実施例1に記載のご
とく調製した。 以下の表は、これらの化合物に関する多くの重要な物理化学的データを示す。
方法に従い合成し、50mLのクロロホルムに溶解した(可溶化相)。溶媒を次い
で真空下で一晩かけて除去した(温度30-40℃;400-700mmHg)。サ
ンプルを脱イオン水を用いて終濃度5mMまで水和した(水和相)。次いでリポソ
ームを、超音波浴槽を用いて1時間、10秒間隔で超音波処理に供した。こうし
て調製したリポソームは、単層からなる小胞であった。
ることにより調製した。溶液A :2.5μgのプラスミドDNA(酵素β-ガラクトシダーゼの発現のために
用いられるpCMV/β-Gal、7200塩基対)を滅菌下で50μlのHBS(
HEPES 20mM;NaCl 150mM、pH7.4)中に希釈した。溶液B :実施例7に従い調製したリポソームを1.29mMの濃度まで蒸留水で希
釈し、15μLのこの溶液を50μLの蒸留水中に希釈した。 2つの溶液を穏やかに攪拌することにより混合し、10-30分間室温でイン
キュベートした。 このプロセスにより、正味の陰性電荷を有するDNAを陽性に荷電したリポソ
ームと複合させることが可能となり、こうしてリポソーム-DNA複合体を形成
した。
ン培地中の血清の存在または不在および、セルラインおよび密度のような様々な
パラメータにより影響を受ける。DNA形質移入は、以下のパラメータに従い行
った。血清の存在 : インキュベーション培地中の血清の存在により、カチオン性リポソームが媒介
する形質移入が阻害される可能性があることが文献中に開示されている。我々の
実験は血清(牛胎児血清)の存在下で行ったが、血清(牛胎児血清)の存在下でも活
性が立証された。セルラインの選択 pCMV-β-GalプラスミドDNA形質移入を4つの異なるセルラインに関し
て行った。 ヒーラー ヒト子宮癌 MCF-7 ヒト哺乳動物腺癌 Caco2 ヒト結腸腺癌 T98-G ヒト神経膠芽腫細胞密度 様々なセルライン、ヒーラー、MCF-7、Caco2およびT98-G中のカ
チオン性リポソームにより媒介されるpCMV-β-Gal DNA形質移入を異
なる細胞密度:100,000細胞/皿、200,000細胞/皿および300,00
0細胞/皿:で行った。最大の形質移入効果は、Caco2に関しては100,0
00細胞/皿、ヒーラーおよびMCF-7に関しては200,000/皿およびT9
8-Gに関しては300,000細胞/皿で観察された。
5%CO2で)、以下の増殖培地中で成長させた。 ヒーラー細胞:RPMI-1640(HyQ カタログ)、10%牛胎児血清、1%
L-グルタミン、1%ストレプトマイシン、1%ペニシリン MCF-7細胞:DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地、シグマカタログ)、1
0%牛胎児血清、1%L-グルタミン、1%ストレプトマイシン、1%ペニシリ
ン Caco2細胞:EMEM(必須最小イーグル培地、シグマカタログ)、15%
牛胎児血清、1%L-グルタミン、1%ストレプトマイシン、1%ペニシリン T98-G細胞:EMEM(必須最小イーグル培地、シグマカタログ)、10%牛
胎児血清、1%L-グルタミン、1%ストレプトマイシン、1%ペニシリン
00細胞/皿)で、直径約3cmのペトリ皿(コーニング(Corning)またはファルコ
ン)に延べ、処置前に18時間、2mLの培地中でインキュベートした。 培地を2mLの新鮮な培地と交換した後、実施例8に記載するように調製した
100μLのリポソーム-DNA複合体を各皿に添加した。ゆっくりと攪拌後、
皿を恒温槽中に5時間置いた(37℃、5%CO2)。その後、細胞を3回、一皿
あたり5mLのPBSバッファー(ギブコカタログ)で洗浄し、16時間インキュ
ベートした(37℃、5%CO2)。 細胞を3回、一皿あたり5mLのPBSバッファー(ギブコカタログ)で洗浄し
た後、総タンパク質を抽出し、イムノアッセイによりβ-ガラクトシダーゼの産
生を測定するために1穴につきその50μgを添加した(β-Gal、ELISA
キット、ベーリンガー)。
ゼ(β-Gal)の発現データを示す。形質移入の方法は、実施例9に記載したも
のである。
ゼ(β-Gal)の発現データを示す。形質移入の方法は、実施例9に記載したも
のである。
ゼ(β-Gal)の発現データを示す。形質移入の方法は、実施例9に記載したも
のである。
ーゼ(β-Gal)の発現データを示す。形質移入の方法は、実施例9に記載した
ものである。
Claims (19)
- 【請求項1】 式(I): 【化1】 (式中、 R1は直鎖または分枝鎖の、2-20の炭素原子を有する、任意にペルフッ素化
されたアルカノイルであり、 R2は直鎖または分枝鎖の、4-20の炭素原子を有するペルフッ素化されたア
ルキルであり、および、 X-は薬理学上許容される酸のアニオンである)を有するアルカノイル-L-カル
ニチンのペルフッ素化エステル。 - 【請求項2】 R1が、アセチル、プロピオニル、ブチリル、バレリル、イ
ソバレリル、ウンデカノイル、ラウロイル、トリデカフルオロヘプタノイル、ヘ
プタデカフルオロノナノイル、ヘプタコサフルオロミリストイル、ペンタデカフ
ルオロ-オクタノイルおよび5H-オクタフルオロペンタノイルから成る群から選
択される請求項1記載のエステル。 - 【請求項3】 R2が、1,1H-2,2H-トリデカフルオロ-オクチル;1,1
H-2,2H-3,3H-ペンタフルオロペンチル;1,1H-2,2H-ノナフルオロヘ
キシル;1,1H-2,2H-3,3H-4,4H-5,5H-6,6H-ノナフルオロデシ
ル;1,1H-2,2H-ヘプタデカフルオロデシル;1,1H-2,2H-ヘイニコサフ
ルオロドデシル;および、1,1H-トリコサフルオロドデシルから成る群から選
択される請求項1または請求項2記載のエステル。 - 【請求項4】 R1が4-12の炭素原子を有し、R2が5-12の炭素原子を
有する請求項1記載のエステル。 - 【請求項5】 X-が、クロライド;ブロマイド;ヨーダイド;アスパルテート
;酸アスパルテート;シトレート;酸シトレート;タートレート;ムケート;ホスフェ
ート;酸ホスフェート;フマレート;酸フマレート;グリセロホスフェート;グルコ
ース ホスフェート;ラクテート;マレエート;酸マレエート;オロテート;オキサレ
ート;酸オキサレート;スルフェート;酸スルフェート;トリクロロアセテート;ト
リフルオロアセテートおよびメタンスルホネートから成る群から選択される請求
項1または請求項2記載のエステル。 - 【請求項6】 ウンデカノイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-
ヘプタデカフルオロ-デシルエステル。 - 【請求項7】 ラウロイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-トリ
デカフルオロ-オクチルエステル。 - 【請求項8】 ラウロイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-3,
3H-ペンタフルオロペンチルエステル。 - 【請求項9】 ウンデカノイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-
ノナフルオロヘキシルエステル。 - 【請求項10】 イソバレリル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2H-
3,3H-4,4H-5,5H-6,6H-ノナフルオロ-デシルエステル。 - 【請求項11】 ウンデカノイル-L-カルニチンクロライド1,1H-2,2
H-3,3H-4,4H-5,5H-6,6H-ノナフルオロ-デシルエステル。 - 【請求項12】 リポソームの製造のための、請求項1-11のいずれかに
記載のエステルの使用。 - 【請求項13】 式(I): 【化2】 (式中、 R1は直鎖または分枝鎖の、2-20の炭素原子を有する任意にペルフッ素化さ
れたアルカノイルであり、 R2は直鎖または分枝鎖の、4-20の炭素原子を有するペルフッ素化されたア
ルキルであり、および、 X-は薬理学上許容される酸のアニオンである)を有するアルカノイル-L-カル
ニチンのペルフッ素化エステルを含むリポソーム。 - 【請求項14】 R1が、アセチル、プロピオニル、ブチリル、バレリル、
イソバレリル、ウンデカノイル、ラウロイル、トリデカフルオロヘプタノイル、
ヘプタデカフルオロノナノイル、ヘプタコサフルオロミリストイル、ペンタデカ
フルオロ-オクタノイルおよび5H-オクタフルオロペンタノイルから成る群から
選択され、R2が、1,1H-2,2H-トリデカフルオロ-オクチル;1,1H-2,2
H-3,3H-ペンタフルオロペンチル;1,1H-2,2H-ノナフルオロヘキシル;
1,1H-2,2H-3,3H-4,4H-5,5H-6,6H-ノナフルオロデシル;1,1
H-2,2H-ヘプタ-デカフルオロデシル;1,1H-2,2H-ヘイニコサ-フルオロ
ドデシル;および、1,1H-トリコサフルオロドデシルから成る群から選択され
、X-が、クロライド;ブロマイド;ヨーダイド;アスパルテート;酸アスパルテー
ト;シトレート;酸シトレート;タートレート;ムケート;ホスフェート;酸ホスフェ
ート;フマレート;酸フマレート;グリセロホスフェート;グルコース ホスフェー
ト;ラクテート;マレエート;酸マレエート;オロテート;オキサレート;酸オキサレ
ート;スルフェート;酸スルフェート;トリクロロアセテート;トリフルオロアセテ
ートおよびメタンスルホネートから成る群から選択される請求項13記載のリポ
ソーム。 - 【請求項15】 薬理学上活性な化合物の細胞内送達に有用な薬剤の調製の
ための、請求項13または請求項14記載のカチオン性リポソームの使用。 - 【請求項16】 薬理学上活性な化合物の細胞膜レセプターとの相互作用を
促進するのに有用な薬剤の調製のための、請求項13または請求項14記載のカ
チオン性リポソームの使用。 - 【請求項17】 該薬理学上活性な化合物が、適当なベクターに任意に包含
されている遺伝子である請求項15記載の使用。 - 【請求項18】 該薬剤が遺伝子治療に有用である請求項15記載の使用。
- 【請求項19】 該遺伝子がβ-galである請求項17または請求項18
記載の使用。
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