JP2003327545A - Carrier for captured substance, complex of carrier and captured substance, method of introducing captured substance and adsorbent - Google Patents

Carrier for captured substance, complex of carrier and captured substance, method of introducing captured substance and adsorbent

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JP2003327545A
JP2003327545A JP2002134351A JP2002134351A JP2003327545A JP 2003327545 A JP2003327545 A JP 2003327545A JP 2002134351 A JP2002134351 A JP 2002134351A JP 2002134351 A JP2002134351 A JP 2002134351A JP 2003327545 A JP2003327545 A JP 2003327545A
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substance
captured
carrier
carrier according
membrane
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JP2002134351A
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Japanese (ja)
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Atsushi Maruyama
厚 丸山
Nobuhiko Yui
伸彦 由井
Toru Otani
亨 大谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carrier for captured substance having a high safety, capable of producing in an industrial scale, effectively passing the captured substance through a membrane in a simple operation, and to provide a complex of the carrier and the captured substance obtained by linking the captured substance to the carrier for captured substance, a method of introduction for the captured substance using the carrier for the captured substance, and an adsorbent having adsorbing function to component of the membrane. <P>SOLUTION: The carrier forms the complex with the captured substance to assist the captured substance to pass through the membrane, comprises more than one cyclic molecule having functional groups as substituents bonding with the captured substance, a linear molecule holding the more than one cyclic molecules in a penetrating state and bulky substituents capping both ends of the linear molecules. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、捕捉物が膜を通過
することを補助する捕捉物キャリア、特に細胞への遺伝
子導入に好適な捕捉物キャリア及び、該捕捉物キャリア
に捕捉物を結合させた捕捉物キャリア複合体、該捕捉物
キャリアを用いた捕捉物導入方法、膜成分等の吸着機能
を有する吸着体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a trapped substance carrier that assists the trapped substance to pass through a membrane, particularly a trapped substance carrier suitable for gene transfer into cells, and a trapped substance bound to the trapped substance carrier. The present invention also relates to a trapped substance carrier complex, a trapped substance introduction method using the trapped substance carrier, and an adsorbent having a function of adsorbing a membrane component and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、遺伝子などの巨大分子を薬剤とし
て有効に利用する試みが活発に行われている。しかし、
これらの巨大分子をそのまま生体内や細胞内に投与して
も、取り込まれる前に酵素などにより分解を受けてしま
う。このため、投与された巨大分子を効率よく細胞質内
へと放出させ、場合によってはさらに、核に送達させる
ためにキャリアが必要とされ、特に遺伝子導入において
は種々の遺伝子キャリアの開発がなされている。現在使
用されている遺伝子キャリアは、ウイルスベクターと非
ウイルスベクターに分類される。ウイルスベクターとし
ては、アデノウイルス、レトロウイルス、センダイウイ
ルスなどが代表的なものである。ウイルスベクターを用
いる方法は高い遺伝子導入効率や、恒常的な遺伝子発現
を可能にするなどのメリットを有するが、安全性におい
て充分検討されたとはいえない問題点がある。一方、非
ウイルスベクターを用いる方法としては、古典的なリン
酸カルシウム法やDEAEデキストラン法以外に、最近
では、ポリカチオンを利用する方法や、カチオン性脂質
等を用いたリポフェクション法が汎用されている。これ
らの非ウイルスベクターを用いる方法は、安全性が高
く、大量調製が可能であり、しかも手技が簡単であるこ
となどから現在広く用いられている。しかし、ウイルス
ベクターと比較すると、遺伝子導入効率で劣る問題点が
ある。そこで、安全性に優れた非ウイルスベクターを用
いた、より遺伝子導入効率の高い技術の開発が望まれて
いる。また、遺伝子以外にもタンパク質等を薬剤として
効率よく細胞に導入する方法が求められている。
2. Description of the Related Art Recently, attempts have been actively made to effectively use macromolecules such as genes as drugs. But,
Even if these macromolecules are directly administered to a living body or a cell, they are decomposed by an enzyme or the like before being taken up. Therefore, a carrier is required in order to efficiently release the administered macromolecule into the cytoplasm and, in some cases, further deliver it to the nucleus, and various gene carriers have been developed especially in gene transfer. . Currently used gene carriers are classified into viral vectors and non-viral vectors. Adenovirus, retrovirus, Sendai virus and the like are typical examples of viral vectors. The method using a viral vector has merits such as high gene transfer efficiency and enabling constant gene expression, but there is a problem that it cannot be said that safety has been sufficiently studied. On the other hand, as a method using a non-viral vector, in addition to the classical calcium phosphate method and the DEAE dextran method, recently, a method using a polycation and a lipofection method using a cationic lipid have been widely used. The methods using these non-viral vectors are currently widely used because of their high safety, large-scale preparation, and simple procedure. However, it has a problem that the gene transfer efficiency is inferior to that of a viral vector. Therefore, there is a demand for the development of a technique with a higher gene transfer efficiency, which uses a non-viral vector excellent in safety. In addition to the genes, there is a demand for a method of efficiently introducing proteins into cells as drugs.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明は、安全性が高く、大量調製が
可能であり、手技が簡単でかつ捕捉物に効率よく膜を通
過させることができる捕捉物キャリア、該捕捉物キャリ
アに捕捉物を結合させた捕捉物キャリア複合体、該捕捉
物キャリアを用いた捕捉物導入方法及び、膜成分等の吸
着機能を有する吸着体を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the various problems in the prior art and achieve the following objects. That is, according to the present invention, a trapped substance carrier that has high safety, can be prepared in a large amount, has a simple procedure, and allows the trapped substance to efficiently pass through the membrane, and the trapped substance is bound to the trapped substance carrier An object of the present invention is to provide a trapped substance carrier complex, a trapped substance introducing method using the trapped substance carrier, and an adsorbent having an adsorption function for a membrane component and the like.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリロタ
キサンに代表される分子集合体の環状分子に置換基を導
入することにより捕捉物を結合し得ること、及び該捕捉
物を結合した捕捉物キャリアを生体又は細胞に投与する
ことにより、捕捉物に膜を通過させることができ、特
に、捕捉物キャリアを細胞に投与すると、捕捉物が細胞
内に入り、細胞質に放出され、有効な捕捉物キャリアと
して機能するとの知見を得た。本発明は、これらの知見
に基づくものであり、前記課題を解決するための手段は
以下の通りである。即ち、 <1> 捕捉物と結合して複合体を形成し、捕捉物の膜
の通過を補助する捕捉物キャリアであって、捕捉物と結
合し得る官能基を置換基として有する複数の環状分子
と、該複数の環状分子を貫通した状態で保持可能な線状
分子と、該線状分子の両末端をキャップする嵩高い置換
基とを有することを特徴とする捕捉物キャリアである。 <2> 膜が生体膜である前記<1>に記載の捕捉物キ
ャリアである。 <3> 生体膜が細胞膜である前記<2>に記載の捕捉
物キャリアである。 <4> ポリロタキサンである前記<1>から<3>の
いずれかに記載の捕捉物キャリアである。 <5> 捕捉物が、核酸である前記<1>から<4>の
いずれかに記載の捕捉物キャリアである。 <6> 官能基が、生理的条件下でカチオン性基である
前記<1>から<5>のいずれかに記載の捕捉物キャリ
アである。 <7> 官能基が、末端にアミノ基を含む基である前記
<6>に記載の捕捉物キャリアである。 <8> 嵩高い置換基が、線状分子に対し生体内で分解
可能に結合した前記<1から7のいずれかに記載の捕捉
物キャリアである。 <9> 複数の環状分子が脱離可能であり、脱離した環
状分子が吸着機能を有する前記<1>から<8>のいず
れかに記載の捕捉物キャリアである。 <10> 複数の環状分子が、シクロデキストリンであ
る前記<1>から<9>のいずれかに記載の捕捉物キャ
リアである。 <11> シクロデキストリンが、α−シクロデキスト
リン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキスト
リンのいずれかである前記<10>に記載の捕捉物キャ
リアである。 <12> 線状分子が、脱離可能であり、脱離した線状
分子が物質と相互作用を示す前記<1>から<11>の
いずれかに記載の捕捉物キャリアである。 <13> 線状分子が、ポリアルキレングリコール、ポ
リ(イプシロン-リシン)、ポリ乳酸、ポリグリコール
酸及びそれらブロックあるいはランダム共重合体のいず
れかである前記<1>から<12>のいずれかに記載の
捕捉物キャリアである。 <14> 前記<1>から<13>のいずれかに記載の
捕捉物キャリアと、該捕捉物キャリアに捕捉された捕捉
物とからなることを特徴とする捕捉物キャリア複合体で
ある。 <15> 前記<1>から<13>のいずれかに記載の
捕捉物キャリアに対し、捕捉物を、結合させて生体(ヒ
トを除く)及び培養細胞のいずれかに投与し、該生体及
び培養細胞のいずれかにおける膜を通過させることを特
徴とする捕捉物導入方法である。 <16> 複数の環状分子と、該複数の環状分子を貫通
した状態で保持可能な線状分子と、該線状分子の両末端
をキャップする嵩高い置換基とを有してなり、該複数の
環状分子が反応場で脱離可能であり、脱離した複数の環
状分子が吸着機能を有することを特徴とする吸着体であ
る。 <17> 脱離した複数の環状分子が、膜成分に吸着す
る前記<16>の吸着体である。
Means for Solving the Problems The present inventors have found that a capture substance can be bound by introducing a substituent into a cyclic molecule of a molecular assembly typified by polyrotaxane, and the capture substance to which the capture substance is bound is bound. By administering the capture substance carrier to the living body or cells, the trapped substance can be passed through the membrane. Particularly, when the trapper substance carrier is administered to the cell, the trapped substance enters the cell and is released into the cytoplasm to effectively capture the substance. We obtained the knowledge that it functions as a product carrier. The present invention is based on these findings, and means for solving the above problems are as follows. That is, <1> a plurality of cyclic molecules which are a carrier for a trapping substance that binds to a trapping substance to form a complex and assists the passage of the trapping substance through a membrane, and has a functional group capable of binding to the trapping substance as a substituent. And a linear molecule that can be retained while penetrating the plurality of cyclic molecules, and a bulky substituent that caps both ends of the linear molecule. <2> The trapped substance carrier according to <1>, wherein the membrane is a biological membrane. <3> The capture product carrier according to <2>, wherein the biological membrane is a cell membrane. <4> The capture carrier according to any one of <1> to <3>, which is a polyrotaxane. <5> The capture product is the capture product carrier according to any one of <1> to <4>, which is a nucleic acid. <6> The trapped substance carrier according to any one of <1> to <5>, wherein the functional group is a cationic group under physiological conditions. <7> The capture substance carrier according to <6>, wherein the functional group is a group containing an amino group at the terminal. <8> The trapped substance carrier according to any one of <1 to 7 above, wherein the bulky substituent is bound to a linear molecule so as to be degradable in vivo. <9> The captured substance carrier according to any one of <1> to <8>, wherein a plurality of cyclic molecules can be desorbed, and the desorbed cyclic molecules have an adsorption function. <10> The plurality of cyclic molecules is the trapped substance carrier according to any one of <1> to <9>, which is cyclodextrin. <11> The capture carrier according to <10>, wherein the cyclodextrin is any one of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin. <12> The capture molecule carrier according to any one of <1> to <11>, wherein the linear molecule is desorbable, and the desorbed linear molecule interacts with a substance. <13> In any one of <1> to <12>, wherein the linear molecule is polyalkylene glycol, poly (epsilon-lysine), polylactic acid, polyglycolic acid, or a block or random copolymer thereof. It is the capture carrier described. <14> A captured substance carrier complex comprising the captured substance carrier according to any one of <1> to <13> and a captured substance captured by the captured substance carrier. <15> The capture product is bound to the capture product carrier according to any one of <1> to <13>, and the capture product is administered to any of living organisms (excluding humans) and cultured cells. It is a method of introducing a trapped substance, which comprises passing through a membrane in any of cells. <16> A plurality of cyclic molecules, a linear molecule that can be held in a state of penetrating the plurality of cyclic molecules, and a bulky substituent that caps both ends of the linear molecule, Is capable of desorbing in the reaction field, and the desorbed plurality of cyclic molecules have an adsorption function. <17> The desorbed plurality of cyclic molecules are the adsorbent of <16>, which adsorbs to the membrane component.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】(捕捉物キャリア)本発明の捕捉
物キャリアは、捕捉物と結合し得る官能基を置換基とし
て有する複数の環状分子と、該複数の環状分子を貫通し
た状態で保持可能な線状分子と、該線状分子の両末端を
キャップする嵩高い置換基とを有すること以外は特に制
限はなく、環状分子、線状分子、嵩高い置換基及び捕捉
物と結合し得る官能基は、公知の材料の中から適宜選択
することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Captured substance carrier) The captured substance carrier of the present invention holds a plurality of cyclic molecules each having a functional group capable of binding to a captured substance as a substituent, and a state of penetrating the plurality of cyclic molecules. There is no particular limitation except that it has a possible linear molecule and a bulky substituent that caps both ends of the linear molecule, and can bind to a cyclic molecule, a linear molecule, a bulky substituent and a trapped substance. The functional group can be appropriately selected from known materials.

【0006】本発明の捕捉物キャリアは、捕捉物が膜を
通過することを補助する作用を有するが、この作用は、
本発明の捕捉物キャリアを構成する、捕捉物と結合し得
る官能基を置換基として有する複数の環状分子と、該複
数の環状分子を貫通した状態で保持可能な線状分子と、
該線状分子の両末端をキャップする嵩高い置換基とを有
する構造(以後ポリロタキサン構造と称する)の次のよ
うな様々な機能のいずれか、又はいくつかが重なったこ
とによるものと考えられる。即ち、ポリロタキサン構造
が分解し、環状分子が線状分子から抜けて解放される
と、線状分子で塞がれていた環状分子の穴が露出して膜
成分を吸着し、膜の透過性を高める。また、線状分子が
両親媒性であり界面活性剤の性質を有する場合には、環
状分子が抜けることにより線状分子が露出され、その界
面活性剤の作用で膜の透過性を高める。さらに、1分子
だったポリロタキサン構造が分解して多くの環状分子と
なることにより、反応場の浸透圧が急激に上昇し、反応
場を不安定化する。同時に、環状分子の官能基と捕捉物
との結合性は、ポリロタキサン構造における高分子多価
の高い結合性から環状分子単体との低い結合性に変化
し、捕捉物が環状分子から遊離しやすくなる。本発明の
捕捉物キャリアは、その一態様において、捕捉物と結合
して細胞内へ入り、捕捉物が細胞質へ放出されることを
補助する。従来のポリカチオンを有する脂質等を用いた
非ウイルス系の遺伝子導入剤において、導入効率が低い
のは、エンドソーム内における酵素による分解が原因の
一つと考えられており、捕捉物をエンドソームから速く
細胞質へ放出させることが課題の一つと考えられる。本
発明の捕捉物キャリアにより、捕捉物が細胞へ取り込ま
れ、核へ到達する原理は、正確には解明されていない
が、エンドサイトーシスにより捕捉物と共にエンドソー
ムに取り込まれた捕捉物キャリアが、前記ポリロタキサ
ン構造による諸機能により、エンドソームの膜の透過性
を高めることにより、捕捉物が細胞質に放出されること
を補助することによると考えられる。前記様々な機能
は、ポリロタキサン構造が分解して生じるものと考えら
れるため、投与時にはその機能は抑えられており、細胞
等に与えるダメージは局所的なものに抑えられると同時
に、細胞等に到達する前に他の脂質により環状分子の穴
が埋まってしまうことがなく、ポリロタキサン構造の分
解時に高い膜成分の吸着効果を発揮する。
The trapped substance carrier of the present invention has a function of assisting the trapped substance to pass through the membrane.
Constituting the trapped substance carrier of the present invention, a plurality of cyclic molecules having a functional group capable of binding to the trapped substance as a substituent, and a linear molecule that can be held in a state of penetrating the plurality of cyclic molecules,
It is considered that any one or some of the following various functions of the structure having a bulky substituent that caps both ends of the linear molecule (hereinafter referred to as a polyrotaxane structure) are overlapped. That is, when the polyrotaxane structure is decomposed and the cyclic molecule is released from the linear molecule and released, the hole of the cyclic molecule blocked by the linear molecule is exposed to adsorb the membrane component and improve the permeability of the membrane. Increase. When the linear molecule is amphipathic and has the property of a surfactant, the linear molecule is exposed by the elimination of the cyclic molecule, and the action of the surfactant enhances the permeability of the membrane. Further, the polyrotaxane structure, which was one molecule, is decomposed into many cyclic molecules, so that the osmotic pressure of the reaction field sharply rises and the reaction field is destabilized. At the same time, the binding property between the functional group of the cyclic molecule and the trapped substance is changed from the high polyvalent polyvalent bond in the polyrotaxane structure to the low binding property of the cyclic molecule alone, and the trapped substance is easily released from the cyclic molecule. . In one aspect thereof, the trapped substance carrier of the present invention binds to the trapped substance and enters the cell, and assists the trapped substance to be released into the cytoplasm. In the conventional non-viral gene transfer agents using lipids having polycations, the low transfer efficiency is considered to be due to enzymatic degradation in endosomes. It is considered that one of the issues is to release it. The principle by which the trapped substance carrier of the present invention takes up the trapped substance into cells and reaches the nucleus is not exactly understood, but the trapped substance carrier taken into the endosome together with the trapped substance by endocytosis is It is considered that the functions of the polyrotaxane structure enhance the permeability of the endosome membrane, thereby assisting the release of the trapped substance into the cytoplasm. Since the various functions are considered to be caused by the decomposition of the polyrotaxane structure, the functions are suppressed at the time of administration, and the damage to the cells etc. is suppressed locally and at the same time reaches the cells etc. It does not fill the pores of the cyclic molecule with other lipids before, and exerts a high effect of adsorbing the membrane component when the polyrotaxane structure is decomposed.

【0007】前記線状分子としては、複数の環状分子を
貫通した状態で保持可能なものであればどのようなもの
でもよく、導入される細胞等に無害なものが好ましい。
親水・疎水性高分子としてはポリエチレングリコール
(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)等の
ポリアルキレングリコール及びそれらのブロック共重合
体、ポリ(イプシロン-リシン)等のポリアミノ酸、多
糖、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の脂肪酸及びそれら
のブロックあるいはランダム共重合体等を挙げることが
できる。これらの中でも、嵩高い置換基の導入が行える
点、無害な点、及び、界面活性剤としての性質を有し、
ポリロタキサン構造が分解して線状分子が露出された時
には物質と相互作用をし、前述のようにエンドソーム等
の膜の不安定化に寄与することができる観点から、PE
G及びPPGが特に好ましい。
Any linear molecule may be used as long as it can hold a plurality of cyclic molecules in a penetrating state, and those which are harmless to cells to be introduced are preferable.
Examples of hydrophilic / hydrophobic polymers are polyalkylene glycols such as polyethylene glycol (PEG) and polypropylene glycol (PPG) and block copolymers thereof, polyamino acids such as poly (epsilon-lysine), polysaccharides, polylactic acid, polyglycol. Examples thereof include fatty acids such as acids and their block or random copolymers. Among these, the point that a bulky substituent can be introduced, the point that it is harmless, and the property as a surfactant,
When the polyrotaxane structure is decomposed and the linear molecule is exposed, it interacts with a substance and contributes to the destabilization of membranes such as endosomes as described above.
G and PPG are particularly preferred.

【0008】前記嵩高い置換基としては、前記線状分子
の両末端をキャップして前記複数の環状分子の脱離を防
止するものであればどのようなものでもよく、アミノ
酸、オリゴペプチド、単糖、オリゴ糖、核酸、蛍光分子
などが挙げられる。具体的には、N一ベンジルオキシカ
ルボニル−L−フェニルアラニン、アラニン、バリン、
ロイシン、イソロイシン、メチオニン、プロリン、フェ
ニルアラニン、トリプトファン、アスパラギン酸、グル
タミン酸、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、
システイン、リシン、アルギニン、ヒスチジンのいずれ
かの単位若しくはこれらの誘導体、複数の単位からなる
オリゴペプチド、グルコース、ガラクトース、マンノー
ス、マルトース等を挙げることができるが特に制限され
るものではない。
The bulky substituent may be any as long as it caps both ends of the linear molecule to prevent elimination of the plurality of cyclic molecules, and may be an amino acid, an oligopeptide, or a single molecule. Examples include sugars, oligosaccharides, nucleic acids, fluorescent molecules and the like. Specifically, N-benzyloxycarbonyl-L-phenylalanine, alanine, valine,
Leucine, isoleucine, methionine, proline, phenylalanine, tryptophan, aspartic acid, glutamic acid, glycine, serine, threonine, tyrosine,
Examples thereof include any unit of cysteine, lysine, arginine, and histidine, derivatives thereof, oligopeptides composed of a plurality of units, glucose, galactose, mannose, maltose, and the like, but are not particularly limited.

【0009】これらの中でも、嵩高い置換基としては、
線状分子に対し生体内で分解可能に結合した生分解性基
であることが、環状分子が線状分子から抜けるのを制御
できる観点から好ましい。即ち、前述したようにシクロ
デキストリンに代表される環状分子の官能基と捕捉物と
の結合性は、ポリロタキサン構造が分解され、環状分子
が単体になることにより低下することから、環状分子が
線状分子から抜けると同時に、環状分子と捕捉物との結
合が弱まり、捕捉物を放出し易くなる。また、環状分子
が線状分子から抜けると同時に、環状分子の穴の露出や
線状分子の露出により、膜の透過性を高める。更に浸透
圧の効果により膜の不安定化を促進する。したがって、
嵩高い置換基の分解を時間的空間的に制御することでこ
れらの機能を時間的空間的に制御することができる。
Of these, bulky substituents include
A biodegradable group that is degradable in vivo to a linear molecule is preferable from the viewpoint of controlling the escape of the cyclic molecule from the linear molecule. That is, as described above, the binding property between the functional group of the cyclic molecule represented by cyclodextrin and the trapped substance is decreased by the decomposition of the polyrotaxane structure and the cyclic molecule becoming a simple substance, and thus the cyclic molecule is linear. At the same time as leaving the molecule, the bond between the cyclic molecule and the trapped substance is weakened, and the trapped substance is easily released. Further, at the same time when the cyclic molecule is released from the linear molecule, the pores of the cyclic molecule are exposed and the linear molecule is exposed to enhance the permeability of the membrane. Further, the effect of osmotic pressure promotes destabilization of the membrane. Therefore,
By controlling the decomposition of bulky substituents in time and space, these functions can be controlled in time and space.

【0010】前記嵩高い置換基は、酵素的あるいは非酵
素的に加水分解可能な結合、例えば、プロテアーゼ認識
配列を導入することにより、エンドソーム内で特異的プ
ロテアーゼにより切断されるようにする方法、あるい
は、pH依存性に結合するように設計する方法、さらに
は、チオール結合を用いることによって酸化還元反応を
利用して切断されるように設計する方法などがあげられ
る。前記嵩高い置換基が生分解されると、環状分子がポ
リロタキサン構造から放出される。その解析は、ゲル濾
過クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、NM
R等で行うことができる。
The bulky substituent can be cleaved by a specific protease in the endosome by introducing an enzymatically or non-enzymatically hydrolyzable bond, for example, a protease recognition sequence, or , A method of designing to bind in a pH-dependent manner, and a method of designing to be cleaved by utilizing a redox reaction by using a thiol bond. When the bulky substituent is biodegraded, cyclic molecules are released from the polyrotaxane structure. The analysis includes gel filtration chromatography, reverse phase chromatography, NM
It can be performed by R or the like.

【0011】前記捕捉物キャリアは、分子鎖の屈曲性や
会合性が低いので、このような生体内で分解可能な嵩高
い置換基を用いる場合、分子内の疎水性会合によって酵
素等の接近が立体的に障害されることなく、酵素等は容
易に末端に接近でき、分解が進行する。
Since the carrier for trapping substances has low flexibility and association property of the molecular chain, when such a bulky substituent that can be decomposed in vivo is used, the hydrophobic association in the molecule prevents access of the enzyme and the like. Enzymes and the like can easily approach the ends without being sterically hindered, and decomposition proceeds.

【0012】前記複数の環状分子としては、捕捉物と結
合し得る官能基を有するものであれば特に制限はない
が、例えば、シクロデキストリン(CD)、クラウンエ
ーテル、サイクロフラクタン等を挙げることができる。
これらの中でも、官能基を置換基として導入することが
容易で、細胞に導入された場合に単体で無毒であること
がよく調べられている、シクロデキストリンであること
が好ましく、シクロデキストリンとしては、α−シクロ
デキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデ
キストリンなどグルコース単位数の異なるシクロデキス
トリンが挙げられる。また、前記環状分子としては、単
体で(ポリロタキサン構造の線状分子から脱離した状態
で)脂質膜を吸着する機能を有するものが好ましい。こ
れらの中でも、α−シクロデキストリンは単体において
シクロデキストリンの環中に脂質膜のアルキル鎖を吸着
し、また、β−シクロデキストリンは単体において膜成
分のうちコレステロールを特に吸着し、いずれも生体膜
の透過性を高めることが知られており、環状分子として
特に好ましい。
The plurality of cyclic molecules are not particularly limited as long as they have a functional group capable of binding to a trapped substance, and examples thereof include cyclodextrin (CD), crown ether, cyclofructan and the like. .
Among these, it is easy to introduce a functional group as a substituent, and it has been well investigated that it is nontoxic alone when introduced into a cell, preferably cyclodextrin, and as the cyclodextrin, Examples include cyclodextrins having different glucose unit numbers such as α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin. Further, as the cyclic molecule, one having a function of adsorbing a lipid membrane by itself (in a state of being desorbed from a linear molecule having a polyrotaxane structure) is preferable. Among these, α-cyclodextrin adsorbs an alkyl chain of a lipid membrane in the ring of cyclodextrin in a simple substance, and β-cyclodextrin adsorbs cholesterol among membrane components in a simple substance. It is known to increase permeability and is particularly preferable as a cyclic molecule.

【0013】前記シクロデキストリンにおいては、シク
ロデキストリンのヒドロキシル基を利用して、前記官能
基を導入することができる。これらの官能基は、直接ヒ
ドロキシル基に結合されていてもよく、他の官能基を介
して結合されていてもよい。また、環状分子の数は複数
であれば特に制限はないが、線状分子PEGの分子量か
ら算出される環状分子の化学量論数の半分以上であるこ
とが、多価結合による結合の安定性を得られる観点及び
分解したときの浸透圧への影響が大きい観点から好まし
い。
In the cyclodextrin, the functional group can be introduced by utilizing the hydroxyl group of cyclodextrin. These functional groups may be directly bonded to the hydroxyl group or may be bonded via another functional group. The number of cyclic molecules is not particularly limited as long as it is plural, but it is more than half of the stoichiometric number of cyclic molecules calculated from the molecular weight of the linear molecule PEG, stability of the bond due to polyvalent bond. It is preferable from the viewpoints of obtaining the compound and of having a great influence on the osmotic pressure when decomposed.

【0014】本発明の捕捉物キャリアの官能基として
は、捕捉物を結合できるものであれば特に制限はなく、
捕捉物に合わせて適宜選択することができる。例えば、
捕捉物が、核酸又は遺伝子である場合には、前記官能基
としては生理的条件下でカチオン性である基が用いら
れ、特に末端にアミノ基を含む基であることが好まし
い。末端にアミノ基を含む基としては、1級アミノ基、
2級アミノ基、3級アミノ基、及び4級アンモニウム塩
が挙げられ、アミノエチルカルバモイル(AEC)基、
ジエチルアミノエチル基、ヒスチジルエチルカルバモイ
ル基等が好ましい。末端にアミノ基を含む基を置換基と
して有する捕捉物キャリアの具体例としては、アミノエ
チルカルバモイル(AEC)基を1分子中に175個有
するポリロタキサン構造体(175AEC−α/E4−
TYR−Z)、同じくポリロタキサン1分子中に11個
のAECを有するポリロタキサン構造体(11AEC6
0HEC−α/E4−TYR−Z)等が挙げられる。前
述のアミノ基を有する捕捉物キャリアの一例を図1に模
式的に表す。本発明の捕捉物キャリアは、屈曲性が低い
ポリロタキサン構造を骨格に持つため、多数の官能基を
導入しても分子内会合性が低く、捕捉物と効果的かつ安
定に結合することができる点で捕捉物キャリアとして優
れている。
The functional group of the trapped substance carrier of the present invention is not particularly limited as long as it can bind the trapped substance.
It can be appropriately selected according to the captured substance. For example,
When the captured substance is a nucleic acid or a gene, a group that is cationic under physiological conditions is used as the functional group, and a group containing an amino group at the terminal is particularly preferable. The group containing an amino group at the terminal includes a primary amino group,
Secondary amino groups, tertiary amino groups, and quaternary ammonium salts, such as aminoethylcarbamoyl (AEC) groups,
Diethylaminoethyl group, histidylethylcarbamoyl group and the like are preferable. Specific examples of the capture carrier having a terminal group containing an amino group as a substituent include a polyrotaxane structure having 175 aminoethylcarbamoyl (AEC) groups in one molecule (175AEC-α / E4-
TYR-Z), a polyrotaxane structure having 11 AECs in the same molecule (11AEC6).
0HEC-α / E4-TYR-Z) and the like. An example of the above-mentioned capture substance carrier having an amino group is schematically shown in FIG. Since the trapped substance carrier of the present invention has a polyrotaxane structure having low flexibility in the skeleton, even if a large number of functional groups are introduced, the intramolecular association property is low, and the trapped substance can be effectively and stably bound. It is excellent as a carrier for captured substances.

【0015】前記捕捉物としては、特に制限はないが、
ウイルス阻害剤、遺伝子等の核酸、糖類、造影剤、及び
その他の種々の薬物等が挙げられる。
The trapped material is not particularly limited,
Examples include virus inhibitors, nucleic acids such as genes, saccharides, contrast agents, and various other drugs.

【0016】本発明の捕捉物キャリアは、例えば、生体
や細胞等に投与することができるが、投与に際して捕捉
物と混合して捕捉物と結合させ、投与することができ
る。前記捕捉物キャリアは、培養細胞に投与して、分子
量の大きな捕捉物を細胞外から細胞質に運搬することが
必要となる種々の試験や検査に好適に利用することがで
きる。また、前記捕捉物キャリアは、ヒトを含む生体に
投与して、薬物が各種膜成分を通過するのを補助するた
め、また薬物の細胞内への運搬に好適に利用することが
できる。前記投与方法には、特に制限はなく、目的に合
わせて適宜選択することができる。培養細胞へ投与する
場合には、培地に前記捕捉物と結合した捕捉物キャリア
を投与すればよく、生体に投与する場合には、例えば、
経口、静脈内、腹腔内、鼻腔内、皮内、皮下、筋肉内等
に投与することができ、剤型、投与すべき有効量は、捕
捉物の種類・組成、投与方法、患者の年齢や体重等を考
慮して適宜決定することができる。また、他の製剤用担
体と混合して調製されていてもよい。
The trapped substance carrier of the present invention can be administered to, for example, a living body or a cell, and can be mixed with the trapped substance at the time of administration, bound to the trapped substance, and administered. The trapped substance carrier can be suitably used for various tests and tests that require administration of the trapped substance having a large molecular weight to the cytoplasm from the outside by administering to the cultured cells. In addition, the entrapped substance carrier can be suitably used for administration to living organisms including humans, for assisting the drug to pass through various membrane components, and for transporting the drug into cells. The administration method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. When administered to cultured cells, it is sufficient to administer a trapped substance carrier bound to the trapped substance in the medium, and when administered to a living body, for example,
It can be administered orally, intravenously, intraperitoneally, intranasally, intracutaneously, subcutaneously, intramuscularly, etc. The dosage form, effective dose to be administered depends on the type and composition of entrapped substance, administration method, age of patient and It can be appropriately determined in consideration of weight and the like. Further, it may be prepared by mixing with other carrier for formulation.

【0017】(捕捉物キャリア複合体)本発明の捕捉物
キャリア複合体は、本発明の捕捉物キャリアと、該捕捉
物キャリアに捕捉された捕捉物とからなること以外は特
に制限はない。前述のように、本発明の捕捉物キャリア
は、投与に際して捕捉物と混合して捕捉物と結合させ、
投与することができるが、予め捕捉物と結合させて捕捉
物キャリア複合体として調整しておくこともできる。
(Captured substance carrier complex) The captured substance carrier complex of the present invention is not particularly limited except that it comprises the captured substance carrier of the present invention and the captured substance captured by the captured substance carrier. As described above, the capture agent carrier of the present invention is mixed with the capture agent upon administration to bind to the capture agent,
Although it can be administered, it can also be bound in advance with a capture substance to prepare a capture substance-carrier complex.

【0018】(捕捉物導入方法)本発明の捕捉物導入方
法は、本発明の捕捉物キャリアに、捕捉物を結合させ
て、生体(ヒトを除く)及び培養細胞のいずれかに投与
し、該捕捉物を該生体及び培養細胞のいずれかにおける
膜を通過させること以外は特に制限はなく、好ましくは
該捕捉物に細胞膜を通過させて該捕捉物を細胞質に運搬
すること、特に好ましくは遺伝子を捕捉物として捕捉物
キャリアに結合し、細胞内に導入する遺伝子導入方法と
して利用できる。本発明の捕捉物導入方法により、細胞
質に放出された遺伝子は、核に入り、発現することがで
きる。
(Method for introducing trapped substance) In the method for introducing trapped substance of the present invention, the trapped substance is bound to the carrier for trapped substance of the present invention, and the substance is administered to either living body (except human) or cultured cells. There is no particular limitation except that the trapped substance is passed through the membrane in any of the living body and the cultured cells, preferably the trapped substance is passed through the cell membrane to convey the trapped substance to the cytoplasm, and particularly preferably the gene is transferred. It can be used as a gene transfer method in which a capture product is bound to a capture product carrier and introduced into cells. By the method of introducing a trapped substance of the present invention, a gene released into the cytoplasm can enter the nucleus and be expressed.

【0019】(吸着体)本発明の吸着体は、複数の環状
分子と、該複数の環状分子を貫通した状態で保持可能な
線状分子と、該線状分子の両末端をキャップする嵩高い
置換基とを有してなり、該複数の環状分子が反応場で脱
離可能であり、脱離した複数の環状分子が吸着機能を有
すること以外は特に制限はなく、環状分子、線状分子及
び嵩高い置換基は、公知の材料の中から適宜選択するこ
とができ、線状分子及び嵩高い置換基は前記捕捉物キャ
リアに例示したものを好適に用いることがきる。前記吸
着体における、複数の環状分子は、脱離した状態で吸着
機能を有するものであり、膜成分に吸着するものが好ま
しい。このような環状分子としては、シクロデキストリ
ンが挙げられ、特に、単体においてシクロデキストリン
の環中に脂質膜のアルキル鎖を吸着するα−シクロデキ
ストリン、及び、単体において膜成分のうちコレステロ
ールを吸着するβ−シクロデキストリンが好ましい。こ
れらの環状分子は置換基として官能基を有していてもよ
く、前記官能基には特に制限はないが、各種薬物と結合
できる置換基であることも好ましい。前記吸着体は、薬
物と共に、又は薬物を結合させて、生体や細胞等に投与
し、反応場において膜成分等を吸着し、その透過性を高
めるために好適に利用することができる。
(Adsorbent) The adsorbent of the present invention has a bulky structure in which a plurality of cyclic molecules, a linear molecule that can be retained while penetrating the plurality of cyclic molecules, and both ends of the linear molecule are capped. There is no particular limitation except that it has a substituent, the plurality of cyclic molecules can be desorbed in the reaction field, and the plurality of desorbed cyclic molecules have an adsorption function, and the cyclic molecule, the linear molecule The bulky substituent and the bulky substituent can be appropriately selected from known materials, and as the linear molecule and the bulky substituent, those exemplified for the trapped substance carrier can be preferably used. The plurality of cyclic molecules in the adsorbent have an adsorbing function in a desorbed state, and those adsorbing to the membrane component are preferable. Examples of such a cyclic molecule include cyclodextrin, and in particular, α-cyclodextrin that adsorbs an alkyl chain of a lipid membrane in the ring of cyclodextrin in a simple substance, and β that adsorbs cholesterol among membrane components in a simple substance. -Cyclodextrin is preferred. These cyclic molecules may have a functional group as a substituent, and the functional group is not particularly limited, but a substituent capable of binding to various drugs is also preferable. The adsorbent can be suitably used for administration to a living body, cells or the like together with a drug or a drug bound thereto to adsorb a membrane component or the like in a reaction field and increase its permeability.

【0020】[0020]

【実施例】(実施例1)本発明の捕捉物キャリアの具体
例として、表1に示したポリロタキサンを合成した。
Example 1 As a specific example of the trapped substance carrier of the present invention, the polyrotaxanes shown in Table 1 were synthesized.

【0021】[0021]

【表1】 AEC: アミノエチルカルバモイル(aminoethylcarbamoyl) HEC: ヒドロキシエチルカルバモイル(hydroxyethylcarb
amoyl)
[Table 1] AEC: aminoethylcarbamoyl HEC: hydroxyethylcarbamoyl
amoyl)

【0022】表1中の175AEC−α/E4−TYR
−ZはAEC−ポリロタキサンを表すが、前記記号のス
ラッシュ(/)より前は、貫通された環状分子の情報、
即ちこの例では175個のアミノエチルカルバモイル
(AEC)基(−C(=O)NHCHCH
)を官能基としてポリロタキサン中のα−シクロデ
キストリン(α−CD)に有することを表す。また、ス
ラッシュより後ろは、貫通する線状分子及びキャップす
る嵩高い置換基に関する情報即ちベンジルオキシカルボ
ニル-L-チロシン(Z−TYR)によりキャップされた
平均分子量4,000のポリエチレングリコール(PE
G)を表す。同様に11AEC60HEC−α/E4−
TYR−Zは11個のAEC基及び60個のヒドロキシ
エチルカルバモイル(HEC)基(−C(=O)NH
CHCHOH)をポリロタキサン中のα−CDに有
し、Z−TYRによるキャップされた平均分子量4,0
00のPEGを表す。
175AEC-α / E4-TYR in Table 1
-Z represents AEC-polyrotaxane, but before the slash (/) in the symbol, information on the penetrating cyclic molecule,
That is, in this example 175 amino ethylcarbamoyl (AEC) group (-C (= O) NH 2 CH 2 CH 2 N
H 2 ) as a functional group on the α-cyclodextrin (α-CD) in the polyrotaxane. Further, after the slash, there is information about the penetrating linear molecule and the bulky substituent to be capped, that is, polyethylene glycol (PE having an average molecular weight of 4,000) capped with benzyloxycarbonyl-L-tyrosine (Z-TYR).
G) is represented. Similarly, 11AEC60HEC-α / E4-
TYR-Z represents 11 AEC groups and 60 hydroxyethylcarbamoyl (HEC) groups (-C (= O) NH 2
CH 2 CH 2 OH) in the α-CD in the polyrotaxane and capped by Z-TYR average molecular weight 4,0.
00 represents PEG.

【0023】175AEC−α/E4−TYR−Z等の
AEC−ポリロタキサンは以下の方法により合成した。
α−CDがベンジルオキシカルボニル-L-チロシン(Z
−L−TYR)によりキャップされたポリエチレングリ
コール(PEG)鎖に貫かれたポリロタキサンは、公知
の方法により調整された。簡単に記載すると、α−CD
(横浜バイオリサーチコーポレーション)とPEGの包
接錯体はα−CDの飽和水溶液と、α−(3−アミノプ
ロピル)−ω−(3−アミノプロピル)ポリオキシエチ
レン(PEO−BA: Mn=4,000 三洋化成工業
株式会社により提供を受けた)水溶液を単純に混ぜるこ
とにより調製した。そして、Z−L−TYR(国産化学
株式会社)をベンゾトリアゾル−N−ヒドロキシトリス
ジメチルアミノホスホニウムヘキサフルオロリン化物塩
(BOP試薬 nova biochem)により、DMF溶媒中で
包接錯体の末端アミノ基と縮合反応することによりポリ
ロタキサンの骨格が合成された。化学構造は、750M
HzのH−NMRを使ったFT−NMRスペクトロメ
ーター(Varian FT-NMR Gemini 750, Palo Alto, USA)
により特定された。α−CDsの数は、H−NMRに
より4.75(α−CDsのCH)と3.49(PE
GのCHCHO)のシグナルの積分値を比較するこ
とにより決定された。
AEC-polyrotaxanes such as 175AEC-α / E4-TYR-Z were synthesized by the following method.
α-CD is benzyloxycarbonyl-L-tyrosine (Z
The polyrotaxane pierced by the polyethylene glycol (PEG) chain capped with -L-TYR) was prepared by known methods. Briefly, α-CD
The inclusion complex of (Yokohama Bio Research Corporation) and PEG is a saturated aqueous solution of α-CD and α- (3-aminopropyl) -ω- (3-aminopropyl) polyoxyethylene (PEO-BA: Mn = 4. 000 (provided by Sanyo Kasei Co., Ltd.) was prepared by simply mixing the aqueous solutions. Then, Z-L-TYR (Kokusan Kagaku Co., Ltd.) was used as a terminal amino group of the inclusion complex in a DMF solvent with benzotriazole-N-hydroxytrisdimethylaminophosphonium hexafluorophosphide salt (BOP reagent nova biochem). The polyrotaxane skeleton was synthesized by a condensation reaction. The chemical structure is 750M
FT-NMR spectrometer using 1 H-NMR of Hz (Varian FT-NMR Gemini 750, Palo Alto, USA)
Specified by The number of α-CDs was 4.75 (C 1 H of α-CDs) and 3.49 (PE by 1 H-NMR.
G CH 2 CH 2 O) was determined by comparing the integrated values of the signals.

【0024】次に、アミノエチルカルバモイル分子をポ
リロタキサン骨格に導入するために、DMSO溶媒中に
おいてポリロタキサン中のα−CDsのヒドロキシル基
を1,1’−カルボニルジイミダゾール(CDI: Ald
rich)により活性化したCDI活性化ポリロタキサン溶
液を調製した。このCDI活性化ポリロタキサン溶液を
過剰のエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社)溶媒
中に滴下することでAEC−ポリロタキサンを合成し
た。
Next, in order to introduce the aminoethylcarbamoyl molecule into the polyrotaxane skeleton, the hydroxyl group of α-CDs in the polyrotaxane was converted to 1,1′-carbonyldiimidazole (CDI: Ald) in a DMSO solvent.
A CDI-activated polyrotaxane solution activated by the above method was prepared. This CDI-activated polyrotaxane solution was added dropwise to an excess of ethylenediamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) solvent to synthesize AEC-polyrotaxane.

【0025】[0025]

【化1】 [Chemical 1]

【0026】AEC基の導入数は活性化剤であるCDI
の量によって調節した。化学構造は、750MHzの
H−NMRを使ったFT−NMRスペクトロメーターに
より特定された。AEC数はH−NMRにより2.7
0(エチレンジアミンのCH )と3.49(PEGの
CHCHO)のシグナルの積分値を比較することに
より決定された。
The number of AEC groups introduced is the CDI which is the activator.
Adjusted by the amount of. The chemical structure is 750MHz1
For FT-NMR spectrometer using H-NMR
More specific. AEC number is12.7 by H-NMR
0 (CH of ethylenediamine Two) And 3.49 (PEG
CHTwoCHTwoO) to compare the integrated value of the signal
Determined by

【0027】また11AEC60HEC−α/E4−T
YR−Zは、前記のCDI活性化ポリロタキサン溶液を
エチレンジアミンとアミノエタノール(和光純薬工業株
式会社)の混合溶媒(9:1)に滴下することによって
AEC基及びヒドロキシエチルカルバモイル(HEC)
基を導入した。化学構造は、750MHzのH−NM
Rを使ったFT−NMRスペクトロメーターにより特定
された。AEC数はH−NMRにより2.70(エチ
レンジアミンのCH)と3.49(PEGのCH
O)のシグナル、HEC数は3.01(アミノエタ
ノールのCH)と3.49(PEGのCHCH
O)のシグナルの積分値を比較することにより決定さ
れた。
11AEC60HEC-α / E4-T
YR-Z was prepared by adding the above CDI-activated polyrotaxane solution dropwise to a mixed solvent (9: 1) of ethylenediamine and aminoethanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to form an AEC group and hydroxyethylcarbamoyl (HEC).
The group was introduced. The chemical structure is 750 MHz 1 H-NM
Specified by FT-NMR spectrometer using R. AEC numbers were 2.70 (CH 2 of ethylenediamine) and 3.49 (CH 2 C of PEG) by 1 H-NMR.
H 2 O) signal and HEC number are 3.01 (CH 2 of aminoethanol) and 3.49 (CH 2 CH of PEG).
2 O) was determined by comparing the integrated values of the signals.

【0028】(実施例2)前記表1のポリロタキサンと
プラスミドDNA(pDNA)との複合体形成の条件を
試験した。pDNAとしてはルシフェラーゼ遺伝子を有
するプラスミドpLuci(pGL3 Promega社製)
を用いた。pLuci(1.2μg)と175AEC−
α/E4−TYR−Zとをいろいろなチャージ比で混合
した。即ち、pLuciのマイナスチャージの数に対し
て、175AEC−α/E4−TYR−ZのNH基の
プラスチャージの数の比を変えて混合した。15分培養
した後、0.1μg/mlのEtBrを添加し、1%ア
ガロースゲル(緩衝液は0.04MのTris−ace
tateに0.001MのEDTAを含むTAE緩衝
液)で30分電気泳動した。210AEC−α/E4−
TYR−Zについても、175AEC−α/E4−TY
R−Zと同様に試験した。電気泳動の結果を図2に表
す。どちらのAEC−ポリロタキサン複合体も、チャー
ジ比2以上でプラスミドDNAであるpLuciとの複
合体の形成が確認された。また、360AEC−α/E
4−TYR−Z及び、505AEC−α/E4−TYR
−Zでも、同様に試験したが、同様にチャージ比2以上
でpLuciとの複合体の形成が確認された(図示せ
ず)。さらに、11AEC60HEC−α/E4−TY
R−Zについても、同様に試験をおこなった。結果を図
3に表す。チャージ比1以上でpLuciとの複合体の
形成が確認された。なお、表1に記載した総ての捕捉物
キャリアは、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)に完全に
溶解した。
Example 2 Conditions for forming a complex between the polyrotaxane shown in Table 1 and the plasmid DNA (pDNA) were tested. As pDNA, a plasmid pLuci having luciferase gene (manufactured by pGL3 Promega)
Was used. pLuci (1.2 μg) and 175AEC-
α / E4-TYR-Z was mixed at various charge ratios. That is, mixing was performed by changing the ratio of the number of positive charges of NH 2 groups of 175AEC-α / E4-TYR-Z to the number of negative charges of pLuci. After culturing for 15 minutes, 0.1 μg / ml EtBr was added, and 1% agarose gel (buffer solution was 0.04 M Tris-ace) was added.
Electrophoresis was performed for 30 minutes with TAE buffer containing 0.001 M EDTA in the tate). 210 AEC-α / E4-
Also for TYR-Z, 175 AEC-α / E4-TY
Tested as RZ. The results of electrophoresis are shown in FIG. It was confirmed that both AEC-polyrotaxane complexes formed a complex with the plasmid DNA pLuci at a charge ratio of 2 or more. Also, 360 AEC-α / E
4-TYR-Z and 505AEC-α / E4-TYR
Similarly, with -Z, the formation of a complex with pLuci was confirmed at a charge ratio of 2 or more (not shown). Furthermore, 11AEC60HEC-α / E4-TY
The same test was performed for RZ. The results are shown in Figure 3. Formation of a complex with pLuci was confirmed at a charge ratio of 1 or more. In addition, all the trapped substance carriers shown in Table 1 were completely dissolved in phosphate buffered saline (PBS).

【0029】(実施例3)pDNA/捕捉物キャリア複
合体を用いてトランスフェクションを行った。3T3細
胞を96ウェルの組織培養プレートに1ウェルあたり1
0000個播いた。4時間後に、血清あり或いは血清な
しの培地100μl/ウェルに交換した。次に、ルシフ
ェラーゼ遺伝子を有するプラスミドpLuciと捕捉物
キャリア(175AEC−α/E4−TYR−Z)との
複合体0.32μgを含む緩衝液10μl/ウェルを添
加した。コントロールとしてはpLuciと複合体を形
成しない捕捉物キャリアを添加した。4時間インキュベ
ートした後に、リン酸緩衝生理食塩水で洗浄し、血清入
りの培地100μl/ウェルを添加してさらに20時間
培養した。その後、細胞を可溶化してルシフェラーゼ活
性を、市販のキットを用いて測定した。また、前記血清
ありの培地の場合において、いろいろな濃度でDNA−
捕捉物キャリア複合体を添加した場合の細胞生存率を測
定した。細胞生存率はWSTセルカウンティングキット
(Dojindo)により415nmの吸光度で測定した。
Example 3 Transfection was carried out using the pDNA / captured substance carrier complex. Add 3T3 cells to 96-well tissue culture plates, 1 per well
0000 seeds were sown. After 4 hours, the medium was replaced with 100 μl / well of medium with or without serum. Next, 10 μl / well of a buffer solution containing 0.32 μg of the complex of the plasmid pLuci having the luciferase gene and the capture carrier (175AEC-α / E4-TYR-Z) was added. As a control, a capture substance carrier that does not form a complex with pLuci was added. After incubating for 4 hours, the cells were washed with phosphate buffered saline, 100 μl / well of serum-containing medium was added, and the cells were further cultured for 20 hours. Then, the cells were solubilized and the luciferase activity was measured using a commercially available kit. In addition, in the case of the above-mentioned medium with serum, DNA-
The cell viability when the capture carrier complex was added was measured. Cell viability was measured by absorbance at 415 nm with the WST cell counting kit (Dojindo).

【0030】比較として、市販のトランスフェクション
試薬であるLipofectAMINEでも同様にトラ
ンスフェクションを行い、細胞生存率を測定した。Li
pofectAMINEによるトランスフェクション及
び細胞生存率の測定結果を図4及び5に、175AEC
−α/E4−TYR−Zによるトランスフェクション及
び細胞生存率の測定結果を図6及び7に表す。
As a comparison, transfection was performed in the same manner with LipofectAMINE, which is a commercially available transfection reagent, and cell viability was measured. Li
The results of transfection and the measurement of cell viability by pofectAMINE are shown in FIGS.
The results of transfection with -α / E4-TYR-Z and measurement of cell viability are shown in FIGS. 6 and 7.

【0031】図6に示すように、捕捉物キャリアとし
て、175AEC−α/E4−TYR−Zを用いて、チ
ャージ比2で用いた時に、もっとも高い遺伝子導入効率
が得られた。また、細胞培養の条件としては血清の存在
が望ましいが、トランスフェクションにおいては、一般
に血清存在下ではトランスフェクション効率が落ちるこ
とが知られている。しかし、前述の条件下では血清存在
下でも、遺伝子導入効率に大きな減少はなかった。ま
た、細胞の生存率は、既存のポリカチオン性ポリマーで
あるポリリシン(PLL)よりも低かった(図7)。
As shown in FIG. 6, the highest gene transfer efficiency was obtained when 175AEC-α / E4-TYR-Z was used as a trapped carrier and a charge ratio of 2 was used. Further, the presence of serum is desirable as a condition for cell culture, but it is known that transfection efficiency generally decreases in the presence of serum during transfection. However, under the above-mentioned conditions, gene transfer efficiency was not significantly reduced even in the presence of serum. In addition, cell viability was lower than that of polylysine (PLL), which is an existing polycationic polymer (FIG. 7).

【0032】本発明の捕捉物キャリアとDNAの結合状
態をさらに詳しく調べるために臭化エチジウム結合試験
を行った。DNAとしてはサケ精子DNA(日産化学社
製)を用いた。サケ精子DNAと175AEC−α/E
4−TYR−Zとをいろいろなチャージ比で混合してD
NA−175AEC−α/E4−TYR−Z複合体を得
た。PBS中に10μg/mlのDNA−175AEC
−α/E4−TYR−Z複合体を含む溶液に0.5μg
/mlのEtBr添加し、蛍光分光光度計 FP650
0(日本分光社製)により、相対蛍光強度(relative i
ntensity)を測定した。測定結果を図8に表す。図8
中、N/Pは、サケ精子DNAと175AEC−α/E
4−TYR−Zとの混合時のチャージ比を表す。即ち、
サケ精子DNAのリン酸基のマイナスチャージの数
(P)に対する、175AEC−α/E4−TYR−Z
のNH基のプラスチャージの数(N)を表す。この試
験結果は、一般的なポリカチオンの場合とよく似てお
り、チャージ比1前後でDNAがより球状のコンパクト
な形状になる、グロビュール化が起こっていることが分
かる。即ち、DNAが比較的緩く広がったコイル状の場
合にはEtBrがDNAの構造の間に入りこむことがで
きるが、DNAが濃縮されたグロビュール状になるとE
tBrがDNAの構造の中に入り込めないため、臭化エ
チジウム結合試験はDNAの構造と相関することが知ら
れている。DNA単独ではコイル状を示していたDNA
が、捕捉物キャリアと複合体を形成するとチャージが消
される等の影響から濃縮されたグロビュールに近い状態
になっていることが分かる。このようなコンパクトな形
状をとることにより、酵素等による分解を受けにくく、
トランスフェクション効率がよくなると考えられる。
An ethidium bromide binding test was carried out in order to further investigate the binding state of the trapped substance carrier of the present invention and DNA. Salmon sperm DNA (manufactured by Nissan Kagaku) was used as the DNA. Salmon sperm DNA and 175AEC-α / E
Mix 4-TYR-Z with various charge ratios
NA-175AEC-α / E4-TYR-Z complex was obtained. 10 μg / ml DNA-175AEC in PBS
-0.5 μg in a solution containing α / E4-TYR-Z complex
/ Ml EtBr addition, fluorescence spectrophotometer FP650
0 (manufactured by JASCO Corporation), relative fluorescence intensity (relative i
ntensity) was measured. The measurement result is shown in FIG. Figure 8
N / P is salmon sperm DNA and 175AEC-α / E
It represents the charge ratio when mixed with 4-TYR-Z. That is,
175AEC-α / E4-TYR-Z against the number (P) of negative charges of the phosphate group of salmon sperm DNA
Represents the number (N) of positive charges of NH 2 groups in This test result is very similar to the case of a general polycation, and it can be seen that the globularization occurs in which the DNA has a more spherical and compact shape at a charge ratio of about 1. That is, when the DNA is in a coil shape in which the DNA is relatively loosely spread, EtBr can enter between the structures of the DNA, but when the DNA is in a concentrated globule shape, EtBr
It is known that the ethidium bromide binding test correlates with the structure of DNA because tBr cannot penetrate into the structure of DNA. DNA that was coiled with DNA alone
However, it can be seen that when the complex is formed with the trapped substance carrier, the state is close to that of concentrated globules due to the effect that the charge is erased. By taking such a compact shape, it is less susceptible to decomposition by enzymes,
It is thought that the transfection efficiency will be improved.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によると、安全性が高く、大量調
製が可能であり、手技が簡単でかつ捕捉物を効率よく膜
を通過させることができる捕捉物キャリア、該捕捉物キ
ャリアに捕捉物を結合させた捕捉物キャリア複合体、該
捕捉物キャリアを用いた捕捉物導入方法及び、膜成分等
の吸着機能を有する吸着体を提供することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a trapped substance carrier which is highly safe, can be prepared in a large amount, has a simple procedure, and can pass the trapped substance efficiently through the membrane, and the trapped substance on the trapped substance carrier It is possible to provide a trapped substance carrier complex having bound thereto, a method for introducing a trapped substance using the trapped substance carrier, and an adsorbent having a function of adsorbing a membrane component or the like.

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

【図1】アミノ基を官能基として有する本発明の捕捉物
キャリアの一例を表す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a trapped substance carrier of the present invention having an amino group as a functional group.

【図2】AEC−α/E4−TYR−ZとpLuciと
の複合体の形成試験におけるアガロースゲル電気泳動に
よる解析結果を表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing analysis results by agarose gel electrophoresis in a test for forming a complex of AEC-α / E4-TYR-Z and pLuci.

【図3】11AEC60HEC−α/E4−TYR−Z
とpLuciとの複合体の形成試験におけるアガロース
ゲル電気泳動による解析結果を表す図である。
FIG. 3 11AEC60HEC-α / E4-TYR-Z
FIG. 6 is a diagram showing an analysis result by agarose gel electrophoresis in a formation test of a complex of pLuci with pLuci.

【図4】LipofectAMINEによるトランスフ
ェクション効率を表す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the transfection efficiency by LipofectAMINE.

【図5】LipofectAMINEによるトランスフ
ェクション後の生存率を表す図である。
FIG. 5 shows the survival rate after transfection with LipofectAMINE.

【図6】175AEC−α/E4−TYR−Zによるト
ランスフェクション効率を表す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the transfection efficiency of 175AEC-α / E4-TYR-Z.

【図7】175AEC−α/E4−TYR−Zによるト
ランスフェクション後の生存率を表す図である。
FIG. 7 shows the survival rate after transfection with 175AEC-α / E4-TYR-Z.

【図8】臭化エチジウム結合試験の結果を表す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing the result of an ethidium bromide binding test.

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) A61K 48/00 A61K 48/00 B01J 20/26 B01J 20/26 H C12N 15/09 C12N 15/00 A (72)発明者 由井 伸彦 石川県能美郡辰口町松が岡4−103 (72)発明者 大谷 亨 石川県石川郡鶴来町明島町夕108−1 Fターム(参考) 4B024 AA20 CA01 CA09 EA04 GA11 HA17 HA20 4C076 AA95 AA99 BB01 BB13 BB15 BB16 BB21 BB25 CC35 CC47 CC50 EE23 EE24 EE26 EE39 EE48 EE49 FF34 FF63 4C084 AA13 MA52 MA56 MA59 MA65 NA03 ZB332 ZC802 4C086 AA01 AA02 EA16 MA01 MA04 NA03 ZB33 ZC80 4G066 AC01B AD10B AD20B CA54 DA20 EA20 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) A61K 48/00 A61K 48/00 B01J 20/26 B01J 20/26 H C12N 15/09 C12N 15/00 A (72) Invention Nobuhiko Yui 4-103 Matsugaoka, Tatsunokuchi-cho, Nomi-gun, Ishikawa Prefecture (72) Inventor Toru Otani 108-1 Yu, Akishima-cho, Tsurugira-cho, Ishikawa-gun, Ishikawa Prefecture 4B024 AA20 CA01 CA09 EA04 GA11 HA17 HA20 4C076 AA95 AA99 BB01 BB13 BB15 BB16 BB21 BB25 CC35 CC47 CC50 EE23 EE24 EE26 EE39 EE48 EE49 FF34 FF63 4C084 AA13 MA52 MA56 MA59 MA65 NA03 ZB332 ZC802 4C086 AA01 AA02 EA16 MA01 MA20 MA04 NA20 ZB33 ZC80 4G066 AC01B AD20B20

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 捕捉物と結合して複合体を形成し、捕捉
物の膜の通過を補助する捕捉物キャリアであって、捕捉
物と結合し得る官能基を置換基として有する複数の環状
分子と、該複数の環状分子を貫通した状態で保持可能な
線状分子と、該線状分子の両末端をキャップする嵩高い
置換基とを有することを特徴とする捕捉物キャリア。
1. A trapping substance carrier that binds to a trapping substance to form a complex and assists passage of the trapping substance through a membrane, and has a plurality of cyclic molecules having as a substituent a functional group capable of binding to the trapping substance. And a linear molecule that can be retained while penetrating the plurality of cyclic molecules, and a bulky substituent that caps both ends of the linear molecule.
【請求項2】 膜が、生体膜である請求項1に記載の捕
捉物キャリア。
2. The entrapped carrier according to claim 1, wherein the membrane is a biological membrane.
【請求項3】 生体膜が、細胞膜である請求項2に記載
の捕捉物キャリア。
3. The captured substance carrier according to claim 2, wherein the biological membrane is a cell membrane.
【請求項4】 ポリロタキサンである請求項1から3の
いずれかに記載の捕捉物キャリア。
4. The trapped substance carrier according to claim 1, which is a polyrotaxane.
【請求項5】 捕捉物が、核酸である請求項1から4の
いずれかに記載の捕捉物キャリア。
5. The captured substance carrier according to any one of claims 1 to 4, wherein the captured substance is a nucleic acid.
【請求項6】 官能基が、生理的条件下でカチオン性基
である請求項1から5のいずれかに記載の捕捉物キャリ
ア。
6. The entrapment carrier according to claim 1, wherein the functional group is a cationic group under physiological conditions.
【請求項7】 官能基が、末端にアミノ基を含む基であ
る請求項6に記載の捕捉物キャリア。
7. The trapped substance carrier according to claim 6, wherein the functional group is a group containing an amino group at a terminal.
【請求項8】 嵩高い置換基が、線状分子に対し生体内
で分解可能に結合した請求項1から7のいずれかに記載
の捕捉物キャリア。
8. The trapped substance carrier according to claim 1, wherein the bulky substituent is bound to a linear molecule so as to be decomposed in vivo.
【請求項9】 複数の環状分子が、脱離可能であり、脱
離した環状分子が吸着機能を有する請求項1から8のい
ずれかに記載の捕捉物キャリア。
9. The trapped substance carrier according to claim 1, wherein a plurality of cyclic molecules can be desorbed, and the desorbed cyclic molecules have an adsorption function.
【請求項10】 複数の環状分子が、シクロデキストリ
ンである請求項1から9のいずれかに記載の捕捉物キャ
リア。
10. The capture carrier according to claim 1, wherein the plurality of cyclic molecules are cyclodextrins.
【請求項11】 シクロデキストリンが、α−シクロデ
キストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデ
キストリンのいずれかである請求項10に記載の捕捉物
キャリア。
11. The capture carrier according to claim 10, wherein the cyclodextrin is any one of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin.
【請求項12】 線状分子が、脱離可能であり、脱離し
た線状分子が物質と相互作用を示す請求項1から11の
いずれかに記載の捕捉物キャリア。
12. The capture carrier according to claim 1, wherein the linear molecule is desorbable, and the desorbed linear molecule interacts with a substance.
【請求項13】 線状分子が、ポリアルキレングリコー
ル、ポリ(イプシロン-リシン)、ポリ乳酸、ポリグリ
コール酸及びそれらブロックあるいはランダム共重合体
のいずれかである請求項1から12のいずれかに記載の
捕捉物キャリア。
13. The linear molecule according to claim 1, wherein the linear molecule is polyalkylene glycol, poly (epsilon-lysine), polylactic acid, polyglycolic acid, or a block or random copolymer thereof. Capture carrier.
【請求項14】 請求項1から13のいずれかに記載の
捕捉物キャリアと、該捕捉物キャリアに捕捉された捕捉
物とからなることを特徴とする捕捉物キャリア複合体。
14. A captured substance carrier complex comprising the captured substance carrier according to any one of claims 1 to 13 and a captured substance captured by the captured substance carrier.
【請求項15】 請求項1から13のいずれかに記載の
捕捉物キャリアに対し、捕捉物を、結合させて生体(ヒ
トを除く)及び培養細胞のいずれかに投与し、該生体及
び培養細胞のいずれかにおける膜を通過させることを特
徴とする捕捉物導入方法。
15. The captured substance carrier according to any one of claims 1 to 13 is bound with a captured substance and administered to either a living body (excluding human) or a cultured cell, and the living body and the cultured cell. A method for introducing a trapped substance, which comprises passing the membrane through any one of the above.
【請求項16】 複数の環状分子と、該複数の環状分子
を貫通した状態で保持可能な線状分子と、該線状分子の
両末端をキャップする嵩高い置換基とを有してなり、該
複数の環状分子が反応場で脱離可能であり、脱離した複
数の環状分子が吸着機能を有することを特徴とする吸着
体。
16. A method comprising: a plurality of cyclic molecules; a linear molecule that can be retained in a state of penetrating the plurality of cyclic molecules; and a bulky substituent that caps both ends of the linear molecule. An adsorbent characterized in that the plurality of cyclic molecules can be desorbed in a reaction field, and the desorbed plurality of cyclic molecules have an adsorption function.
【請求項17】 脱離した複数の環状分子が、膜成分に
吸着する請求項16の吸着体。
17. The adsorbent according to claim 16, wherein the plurality of desorbed cyclic molecules are adsorbed on the membrane component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007026886A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 The University Of Tokyo Polymer blend of polyrotaxane and use thereof
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