JP2004528266A - 薬物送達用組成物 - Google Patents

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Abstract

無血清組成物は、ＤＮＡ結合タンパク質、またはその断片、およびポリヌクレオチドの複合体を含む。組成物は、疾患の治療のために、筋内投与に適している。

Description

【０００１】
［発明の分野］
本発明は、特に、ヒストンＨ１タンパク質／核酸複合体の形態にある、しかしこれに限定されない、トランスフェクション剤としてのタンパク質の調整に関する。
【０００２】
［発明の背景］
遺伝子治療は、選択される遺伝病を治癒する潜在能力を提供する。しかしながら、主な障害は、標的部位への所定の遺伝子またはタンパク質の効果的な送達である。ｅｘ ｖｉｖｏまたはｉｎ ｖｉｖｏ戦略により、遺伝子または遺伝子産物を様々な細胞、組織および器官へ送達するために、様々なウイルスおよび非ウイルスベクターが開発されてきた。ウイルス系ベクターの中で、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、およびヘルペスウイルスが最も広範に研究されてきた。非ウイルス系ベクターの中で、リポソームおよびカチオン脂質媒介性の系が、プラスミドＤＮＡを直接的に動物に導入するために使用されてきた。しかしながら、遺伝子治療の主な挑戦の１つは、依然として効果的な送達系の設計である。
【０００３】
ヒストンもまた、遺伝子送達用の媒体としての使用のために提案されている。ヒストンは、真核生物における染色体のヌクレオソーム構造を維持するタンパク質である。コアヒストンＨ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３およびＨ４は、ヌクレオソームのコア構造を形成し、リンカーヒストンＨ１は、ヌクレソームコアにある２回転のＤＮＡを固定する。
【０００４】
Ｚａｉｔｓｅｖ ｅｔ ａｌ， Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒａｐｙ （１９９７） ４， ５８６−５９２は、ヒストンを含むある種の核タンパク質を開示しており、それは遺伝子導入用のＤＮＡキャリアとして作用するために調製され得る。開示した例は、高いトランスフェクション効率を得るのに必要とされるカルシウムイオンを伴う血清含有培地中で調製されるヒストンＨ１である。クロロキンもまた、効率的なトランスフェクションを得るために存在している。しかしながら、血清、カルシウムイオンおよびクロロキンの存在は、この配合物を臨床応用に不適切なものにしている。
【０００５】
Ｈａｂｅｒｌａｎｄ ｅｔ ａｌ．， Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ ｅｔ Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ， １９９９； １４４５： ２１−３０は、高いトランスフェクション効率を達成するために、ヒストンはＣａ２＋を要することを開示している。Ｃａ２＋の非存在下では、クロロキンが必要とされた。
【０００６】
欧州特許第Ａ−０９０８５２１号は、細胞への核酸導入用のトランスフェクション系を開示する。トランスフェクションは、ポリヌクレオチドに結合し、次いで細胞にＤＮＡを導入するヒストンを用いて達成される。
【０００７】
Ｆｒｉｔｚ ｅｔ ａｌ．， Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒａｐｙ， １９９６； ７：１３９５−１４０４もまた、ＤＮＡをトランスフェクトするために、ＤＮＡ結合ヒストンを使用する。しかしながら、この系はまた、トランスフェクション効率を高めるために、リポフェクチンを必要とする。リポフェクチンは毒性があり、治療上の用途には一般的に適さない。
【０００８】
Ｓｃｈｗａｒｔｚ ｅｔ ａｌ．， Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒａｐｙ， １９９９； ６：２８２−２９２は、カチオン脂質に基づいたトランスフェクション系を開示している。この系は、輸送されるべきＤＮＡが、ヒストンペプチドを用いてまず緊密化されることを要求する。次に、緊密化されたＤＮＡ／ヒストン複合体は、カチオン脂質と接触されて、トランスフェクションプロセスにて使用される。
【０００９】
国際公開第Ａ−８９／１０１３４号は、血液脳関門を通る神経ペプチドの送達のためのキメラペプチドを開示している。キメラペプチドは、受容体性の経細胞輸送を介して血液脳関門を通過することが可能な神経ペプチドおよびペプチドを含む。ヒストンは、この基準を満たすペプチドとして言及される。キメラペプチドは、血液脳関門を通過すると、結合が破壊されて神経ペプチドを放出するように、化学的結合により生産される。
【００１０】
［発明の概要］
本発明は、ヒストンタンパク質および他のＤＮＡ結合タンパク質が、無血清条件でトランスフェクトするのに調製および使用され得るという驚くべき発見に基づいている。
【００１１】
本発明の一態様によれば、組成物は、ＤＮＡ結合タンパク質、またはその断片、およびポリヌクレオチドの複合体を含み、この組成物は、血清、カルシウムイオンおよびクロロキンを実質的に含まない。
【００１２】
驚くべきことに、ＤＮＡ結合タンパク質、例えばヒストンＨ１は、無血清培地で調製および使用されると、効率的なトランスフェクション剤として作用することができることが見出されている。複合体は、投与時に有痛反応を誘発し得るカルシウムイオン、または有毒なクロロキンの存在を要求することなく、適切な組成物中にて患者に投与することができる。リポフェクチン（カチオン脂質）の使用もまた不要である。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、上記に規定するようなＤＮＡ結合タンパク質またはペプチドは、細胞膜を横切ったポリヌクレオチド送達のための、筋内または皮内投与用の治療用組成物の製造において使用され、この組成物は、血清、カルシウムイオンおよびクロロキンを含まない。
【００１４】
［発明の説明］
本発明は、細胞へのまたは細胞内コンパートメントを横切ったポリヌクレオチドの侵入を達成するために、細胞膜を横切ったポリヌクレオチドを輸送する能力を有する送達媒体を含む組成物を提供する。
【００１５】
本発明の状況では、「トランスフェクション」という用語は、細胞の内部への、ポリヌクレオチド、例えばＤＮＡ、の送達を指す。
【００１６】
本発明の一態様では、複合体は、血清、カルシウムイオンおよびクロロキンを欠如した組成物中に含まれる。メカニズムは知られていないが、組成物中の血清の存在は、トランスフェクションの有効性を著しく低下させる。
【００１７】
組成物は、好ましくは筋内または皮内送達による投与を考慮したものである。これは、筋組織がトランスフェクション効率を別の点で妨害し得る天然血清構成成分をあまり含まないからである。筋内経路による投与は、当業者に既知の技法を用いて達成され得る。ニードルレス注入法のように、筋組織への直接注入は、適切な送達方法である。
【００１８】
組成物は、血清、カルシウムイオンおよびクロロキンを含まないが、他の適切な希釈剤または賦形剤は存在してもよい。適切な緩衝液、賦形剤および希釈剤は、当業者に明らかであろう。送達されるべき治療薬が免疫原である（または免疫原をコードする）場合、組成物はまた、免疫原性応答の促進を助長するアジュバント（例えば、ミョウバン）を含んでもよい。適切なアジュバントは、当業者に明らかであろう。
【００１９】
本発明で使用され得るＤＮＡ結合タンパク質は、当業者に明らかであろう。
【００２０】
ＤＮＡ結合タンパク質は、トランスフェクションを可能にすることができなくてはならない。これは、当業者に既知の技法により簡単に試験することができ、本明細書に開示され得る。好ましい実施形態では、タンパク質はヒストンタンパク質である。好ましくは、ヒストンはリンカーヒストンＨ１である。Ｈ１ヒストンは、高レベルの配列相同性が存在するものの、多くの異なるアイソフォームで存在する。ヒストンは、ヒトヒストンであることが好ましく、これは、ヒトヒストンの免疫原性が低いためである。適切なヒトＨ１ヒストンのアミノ酸配列は、Ａｌｂｉｇ ｅｔ ａｌ．， Ｇｅｎｏｍｉｃｓ， １９９１； １０（４）：９４０−９４８にて同定されている。配列はまた、ＮＣＢＩデータベース上で入手可能である（Ｇｅｎｅｂａｎｋ アクセッション番号第Ｍ６０７４８号）。
【００２１】
ヒストンは、切断形態、好ましくは以下に同定される形態で存在してもよい。以下に同定する切断形態でヒストンを有すると、組換え形態は、細菌または哺乳動物（または他の）細胞中での発現により高レベルに産生され得る。またそれにより、時間のかかる精製工程の必要性を回避する合成方法が使用され得る。切断形態はまた免疫原性が低い場合がある。
【００２２】
本発明で使用され得る他の適切なタンパク質としては、上記のＺａｉｔｓｅｖにおけるカチオンタンパク質として同定されるもの、例えばＨＭＧ１、ＨＭＧ２およびＨＭＧ１７が挙げられる。また、トランスフェクトする能力を保持するこれらのタンパク質の切断形態は、本発明の範囲内である。
【００２３】
タンパク質の機能的変異型もまた使用してもよい。例えば、高レベル（７０％より大きい、好ましくは９０％よりも大きい）の配列類似性または同一性を有するタンパク質は、本発明の範囲内である。変異型は、部位特異的突然変異誘発のような標準的な組換えＤＮＡ技法を用いて産生され得る。変異型はまた、保存アミノ酸置換、例えば疎水性残基の異なる疎水性残基での置換を有してもよい。従来のタンパク質技術に基づいて、このすべてが当業者に明らかであろう。変異型は、細胞膜を横切ったポリヌクレオチドのトランスフェクションを開始する機能的能力を保持しなくてはならない。
【００２４】
輸送されるべきポリヌクレオチドは、任意の適切な核酸、例えばＤＮＡまたはＲＮＡを含んでもよい。
【００２５】
ポリヌクレオチドは、治療薬、例えば酵素、毒素、免疫原等をコードしてもよく、またはそれ自体が治療薬であってもよい。例えば、アンチセンスＲＮＡは、遺伝子の発現を標的とし、崩壊させるために使用され得る。このすべてが、当業者に明らかであろう。ポリヌクレオチドはまた、ベクターまたはプラスミドの形態であってもよい。本明細書中で使用する場合、ベクター（またはプラスミド）は、その発現または複製のいずれかのために、異種ＤＮＡを細胞に導入するのに使用される別個の要素を指す。かかる媒体の選択および使用は、当業者に既知である。多数のベクターが利用可能であり、適切なベクターの選択は、ベクターの意図される用途、例えば、それがＤＮＡ増幅またはＤＮＡ発現のために使用されるかどうか、ベクターに挿入されるべきＤＮＡの大きさ、およびベクターにより形質転換されるべき宿主細胞に依存するであろう。各ベクターは、その機能（ＤＮＡ増幅またはＤＮＡ発現）、およびそれが適合性である宿主細胞に依存して、様々な成分を含有する。ベクター成分としては一般に、１つまたはそれ以上の以下の：複製起点、１つまたはそれ以上のマーカー遺伝子、エンハンサーエレメント、プロモーター、転写終止配列およびシグナル配列を含むが、これらに限定されない。
【００２６】
さらなる細胞輸送シグナルが、ＤＮＡ結合タンパク質上に存在してもよい。例えば、核局在化シグナルは、構築物のさらなる成分であり得る。これは、正しい細胞内位置への治療成分の送達の助けとなり得る。
【００２７】
適切な複合体の調製は、従来法を用いて実施され得る。適切なＤＮＡ結合タンパク質またはペプチド、例えばヒストンは、既知のタンパク質精製方法を用いて調製され得る。精製タンパク質は、次いでＤＮＡに結合され得る。タンパク質のＤＮＡに対する比は、当業者により最適化されてもよく、またＤＮＡ、治療等に依存して変化し得る。
【００２８】
本発明の組成物は、治療用途のために意図されたものであることは明らかである。治療法には、予防的処置、例えばワクチン接種が含まれる。
【００２９】
本発明の組成物に関する用途として含むものは：
【００３０】
１．遺伝子治療
遺伝子治療には、以下の任意の１つまたはそれ以上：例えば１つまたはそれ以上の標的部位（例えば、標的細胞）における１つまたはそれ以上のヌクレオチド配列の付加、置換、欠失、補充、操作等が含まれ得る。標的部位が標的細胞である場合には、細胞は、組織または器官の一部であってもよい。遺伝子治療に関する一般的な教示は、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ， Ｅｄ Ｒｏｂｅｒｔ Ｍｅｙｅｒｓ， Ｐｕｂ ＶＣＨ（例えば５５６〜５５８頁）に見出し得る。
【００３１】
さらなる例として、遺伝子治療はまた、以下の任意の１つまたはそれ以上の手段を提供する：遺伝子のようなヌクレオチド配列が、欠損遺伝子を交換または補充するのに適用され得る；遺伝子のような病原性ヌクレオチド配列、またはその発現産物が、排除され得る：遺伝子のようなヌクレオチド配列、またはその発現産物が、例えばより有利な表現型を創出するために付加あるいは導入され得る；遺伝子のようなヌクレオチド配列、またはその発現産物が、例えば選択目的で（すなわち、形質転換されていない細胞に対して形質転換した細胞等を選択するため）に付加あるいは導入され得る；細胞が、癌のような病状（Ｓｃｈｍｉｄｔ−Ｗｏｌｆ ａｎｄ Ｓｃｈｍｉｄｔ−Ｗｏｌｆ， １９９４， Ａｎｎａｌｓ ｏｆ Ｈｅｍａｔｏｌｏｇｙ ６９； ２７３−２７９）、あるいは免疫、心血管、神経、炎症性または感染性の障害のような他の病状を治療、治癒または防止するために、分子レベルにて操作され得る；抗原が、遺伝子ワクチン接種のような、免疫応答を誘発するために、操作および／または導入され得る。特に好ましい実施形態では、組成物は、遺伝的欠損細胞型の細胞質に機能性タンパク質を導入するのに使用してもよい。
【００３２】
２．癌治療
組成物は、転写因子であるか、または転写因子をコードし、細胞周期制御の修復または分化の誘導が可能なポリヌクレオチドを癌細胞へ輸送するために使用してもよい。例えば、多くの癌細胞は、機能性Ｐ−５３分子がその細胞質に導入されると、アポトーシスを受けることは理解される。本発明は、かかる遺伝子産物をコードするポリヌクレオチドを送達するために使用してもよい。
【００３３】
３．発現系における使用
例えば、正確にプロセシングされるように、真核細胞中で外因性タンパク質を発現することが望ましい。しかしながら、多くの外因性タンパク質は、真核細胞にとって有毒である。したがって、外因性タンパク質を製造する際には、外因性タンパク質の一時的発現を達成するのが望ましい。したがって、系は、かかる系を含むこの用途または任意の他の用途のための誘導プロモーターと関連して使用され得る。
【００３４】
４．タンパク質選別
【００３５】
５．ＤＮＡ合成
【００３６】
組成物は、薬学的に許容可能なキャリア、希釈剤、賦形剤、またはアジュバントを任意に含む。薬学的キャリア、賦形剤または希釈剤の選択は、対象とされる投与経路、および標準的な薬学的プラクティスに関して選択することができる。薬学的組成物はさらに、任意の適切な結合剤（単数または複数）、潤滑剤（単数または複数）、懸濁剤（単数または複数）、コーティング剤（単数または複数）、可溶化剤（単数または複数）、および標的部位への侵入を補助または増加し得る他のキャリア剤を含んでもよい。
【００３７】
１つまたはそれ以上の本発明による治療用遺伝子の送達は、単独で、あるいは他の治療または治療の構成要素と組み合わせて実施されてもよい。治療され得る疾患には、癌、神経疾患、遺伝性疾患、心臓疾患、発作、関節炎、ウイルス感染および免疫系疾患が含まれるが、これらに限定されない。適切な治療用遺伝子としては、腫瘍抑制因子タンパク質、酵素、プロドラッグ活性化酵素、免疫調節性分子、抗体、改変免疫グロブリン様分子、複合体、ホルモン、膜タンパク質、血管作動性タンパク質またはペプチド、サイトカイン、ケモカイン、抗ウイルスタンパク質、アンチセンスＲＮＡおよびリボザイムをコードする遺伝子が含まれる。
【００３８】
患者に投与されるべき量は、通常の要因：患者の年齢、体重、状態の重篤性、投与経路、治療薬の活性等に依存するであろう。このすべてが、当業者に既知の従来法により決定され得る。
【００３９】
以下の実施例は、本発明を説明する。
【００４０】
実施例
この実施例で使用するヒストンタンパク質は、本明細書中でヒストンＨ１．４と称したヒストン断片であり、ヒトリンカーヒストンＨ１遺伝子（ＧｅｎｅＢａｎｋ アクセッション番号第Ｍ６０７４８号、使用するタンパク質は、本明細書では配列番号１として同定される）から調製された。遺伝子を細菌中で発現させ、変性条件下で精製した後、酸性ｐＨのリン酸緩衝液中でリフォールディングさせた。
【００４１】
トランスフェクション実験は、ルシフェラーゼ遺伝子をコードするリポータープラスミドｐＧＬ３−ｃ（Ｐｒｏｍｅｇａ）２μｇと、部分的リンカーヒストン１．４タンパク質の増加量（μｇ）とを混合することにより実施した。タンパク質−ＤＮＡ複合体の様々な重量対重量比をトリス生理食塩水ｐＨ８中で調製した。ＨｅＬａ細胞を培地で洗浄して、以下のいずれか中でインキュベートした：
（１）１０％血清を含む培地１ｍｌ；
（２）１０％血清および２ｍＭのカルシウムを含む培地１ｍｌ；
（３）１０％血清および１００μＭのクロロキンを含む培地１ｍｌ；または
（４）血清全くなしの培地１ｍｌ
【００４２】
タンパク質／ＤＮＡ複合体を、適切な細胞培地中で一晩インキュベートした。
【００４３】
細胞を溶解し、ルミノメーターを用いて、Ｐｒｏｍｅｇａのルシフェラーゼアッセイキットにより、ルシフェラーゼ酵素活性を測定した。結果は、血清なしの培地中でのトランスフェクションは比較的高く、約１０６の相対光単位（ＲＬＵ）に達した。血清を含むトランスフェクションは、非常に低い値のルシフェラーゼ発現をもたらしたが、培地にクロロキンまたはカルシウムを補充すると、トランスフェクションの増加が観察された。結果を表１に示す。
【００４４】
ペプチド断片（配列番号２）もまた試験したが、これはトランスフェクトしなかった。したがって、トランスフェクションを媒介するヒストンのＤＮＡ結合領域は、配列番号２と共通でない配列番号１の領域に、あるいはこれらの配列と部分的に重なり合う配列に位置し得る。
【００４５】
【表１】
Figure 2004528266

Claims (4)

  1. ＤＮＡ結合タンパク質、またはその断片、およびポリヌクレオチドの複合体を含む組成物であって、血清、カルシウムイオンおよびクロロキンを実質的に含まない組成物。
  2. 前記ＤＮＡ結合タンパク質が、ヒストンである、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記タンパク質が、ヒストンＨ１である、請求項１または請求項２に記載の組成物。
  4. 疾患の治療のための、筋内または皮内投与用組成物の製造における先行する請求項のいずれかで規定されるＤＮＡ結合タンパク質の使用。
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