JP2005515990A - 化合物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、修飾脂質と治療薬とを含む治療薬用送達媒体であって、修飾脂質は脂質と、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)とを含み、生物学的溶液中では安定であるが所定の条件では不安定であるリンカーを介して前記脂質が前記DTS部分に連結され、脂質と治療薬との複合体の形成後に前記DTS部分が前記脂質に連結される治療薬用送達媒体を提供する。

Description

本発明は化合物および送達媒体に関する。さらに本発明は、その化合物および送達媒体を製造する方法、ならびに治療、とりわけ遺伝子治療(特に遺伝子導入)および薬物送達における、前記化合物および送達媒体の使用に関する。
遺伝子治療の一態様には、外来核酸(DNAなど)から発現されたタンパク質が所望の治療機能を果たすことができるように、細胞中に外来核酸を導入することが含まれる。
このタイプの治療法の例には、がんを治療するためのTK、TSGまたはILG遺伝子の挿入、嚢胞性線維症を治療するためのCFTR遺伝子の挿入、神経変性障害および心血管障害を治療するためのNGF、THまたはLDL遺伝子の挿入、慢性関節リウマチを治療するためのIL−1アンタゴニスト遺伝子の挿入、AIDSおよびCMV感染を治療するためのHIV抗原およびTK遺伝子の挿入、ワクチンとして作用する抗原およびサイトカインの挿入、異常ヘモグロビン症状態、例えば地中海貧血症などを治療するためのβ−グロビンの挿入などがある。
現在行われている多くの遺伝子治療研究では、Ad3もしくはAd5などのアデノウイルス遺伝子ベクター、または他の遺伝子ベクターが使用されている。しかしそれらの使用には重大な問題が伴っていた。そのため、危険の少ない非ウイルス的な遺伝子導入法の開発が促されることになった。
大きな可能性を持つ非ウイルス導入系の一つでは、陽イオン性リポソームを使用する。この場合は、通常、中性リン脂質と陽イオン性脂質とからなる陽イオン性リポソームが、細胞中にDNA、mRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、タンパク質、および薬物を導入するために使用されている。多くの陽イオン性リポソームが市販されており、新しい陽イオン性脂質が最近、数多く合成されている。これらのリポソームの有効性はインビトロでもインビボでも例証されている。
陽イオン性リポソームの製造に役立つサイトフェクチン(cytofectin)は、N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロライドであり、「DOTMA」とも呼ばれている。
最もよく使用される陽イオン性リポソーム系の一つは、中性リン脂質ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(一般に「DOPE」と呼ばれる)と陽イオン性脂質3β−[(N,N−ジメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(一般に「DC−Chol」と呼ばれる)との混合物からなる。
既知の陽イオン性リポソームは有効であるとはいえ、ヒト遺伝子治療における陽イオン性リポソームの遺伝子導入効率を最適化する必要は、まだ残っている。ヒトゲノムプロジェクトが完了した今、遺伝子治療と呼ばれる治療目的での遺伝子の使用が、医学に一大進歩をもたらすという期待がますます高まっている。これに関連して、まだウイルス技術ほど有効ではないが、科学界では、非ウイルス送達が、ヒトへの応用に最も安全な選択肢として、その認知度を高めつつある。
この分野では、ここ10年間に、さまざまな既存技術の多くの要素(ウイルスタンパク質またはウイルスペプチド、リポソーム、ポリマー、ターゲッティング戦略およびステルス特性)を含む複雑な高分子構築物が出現して、かなりの進展があった。
WO01/48233には、ウイルスコアペプチド・ミュー(Mu)、プラスミドDNAおよび陽イオン性リポソームから構成される三元複合体(LMD)に基づくシステムが記載されている。この技術はインビトロで好結果が出ており、インビボでも有望な結果が得られている。しかし、既存の非ウイルス技術の場合と同様に、インビボで治療レベルに到達するには、さらなる進歩が必要である。
WO01/48233およびWO02/48380には、糖質部分を持つ修飾脂質に基づくシステムが記載されている。これらの修飾脂質は安定であり、毒性も低いことがわかっている。
この目的を達するために、製剤は、生物学的溶液(血清、肺粘液)中で、これらの粒子を安定化し、なおかつ高効率なトランスフェクション能力を維持しなければならない。
この要件はすべての既存技術にとって主要な障害の一つである。現行の安定な製剤ではトランスフェクションはほとんど達成できず、現時点で最も効率のよいトランスフェクション剤は、この不安定性ゆえに、その応用範囲が著しく限定される。
(全身的適用のために血中に、または肺局所投与のために粘液中に)投与されると、これらの荷電複合体は塩および生体高分子に曝されて、強いコロイド凝集を起こし、その表面に生物活性要素(オプソニン)が吸着する。遺伝子媒体は、例えば沈殿、マクロファージによる粒子排除につながるタンパク質の結合、および破壊をもたらす表面の乱れなど、激しい変化を起こす。
インビトロおよびインビボでの細胞特異的ターゲッティング用の薬物送達系および遺伝子送達系を作製するには、治療上の利益を示すのに十分な活性を持つ、生物学的溶液に対して安定な送達系を製造するためのプロトコールが必要である。したがって、効率のよい薬物/遺伝子送達媒体が得られるように、安定性と活性との間に均衡を見いださなければならない。
酸不安定性脂質はエンドサイトーシス後にエンドソーム内で切断され、それゆえにサイトゾルへの薬物またはpDNAの放出を助けると考えられるが、その酸不安定性脂質を利用するアプローチが、わずかながら文献に記載されている。
薬物/pDNA放出を増強するための酸不安定脂質または還元感受性脂質−エンドソームなどの酸性コンパートメントからの薬物または遺伝子の放出を助ける目的で、酸不安定性(エステル、ビニルエーテル)リンカーまたは還元感受性リンカー(ジスルフィド)をリポソーム/リポプレックス内に導入するために、以下の戦略が教示されている。
オルトエステル:Nantzら()によれば、オルトエステル含有脂質をpH4.5にばく露すると、ばく露時間の記載はないが、その時間中に、38℃で、この化合物の完全な加水分解が起こった。しかし、pH4.5はリソソームの条件であり、これらの新規脂質を含有するリポソーム製剤によってエンドソーム脱出が起こりうるという著者らの主張は、エンドソームコンパートメント内で直面するpH範囲(初期エンドソームで6、後期エンドソームで5)からみて、正当化することはできない。
ジプラスメニル脂質:ビニルエーテル含有脂質は、脂肪酸アルデヒドとグリセロホスホコリンとに効率よく加水分解され、Thompsonら()によれば、20%を超える脂質が加水分解されると、リポソームの透過性が増大する。この系は古典的な薬物送達にとっては面白いかもしれない。しかし、遺伝子送達については印刷中という告知があるだけでデータは記載されていない。
ジスルフィド結合:Hughesらは、エンドソームやサイトゾルなどの還元的環境でpDNA/リポソーム複合体を選択的に不安定化する脂質へのジスルフィド結合の導入を報告した。脂質1,2−ジオレイル−sn−グリセロ−3−スクシニル−2−ヒドロキシエチルジスルフィド・オルニチン(DOGSDSO)がDOPEと組み合わせて使用された()。この脂質の非ジスルフィド類似体と比較して最高50倍の増強が報告された()。同様に、コレステリル−ヘミ−ジチオ−ジグリコリル−トリス(アミノエチル)−アミン(CHDTAEA)が製造され、中性ヘルパー脂質としてのDOPEと組み合わせて使用された()。DC−Cholリポソームと比較すると、トランスフェクション効率の増加と共に、細胞毒性の低下も観察された。pDNAの放出を調整して導入遺伝子の発現を改善するための新規非ウイルス遺伝子送達系として、還元感受性リポポリアミン(RSL)が、Schermanら()によって記載されている。これらの化合物は脂質の主鎖のさまざまな位置にジスルフィド架橋を持ち、ミセルを形成し、pDNAを直径約100nmの小粒子に圧縮する。これらは還元条件と血清に対して感受性であると報告された。
ジスルフィド結合を持つPEG脂質:還元条件にばく露すると天然リン脂質DSPEを再生させる、新しい切り離し可能なポリエチレングリコールコンジュゲートmPEG−DTB−DSPEが、Huangら()によって報告された。DOPE:mPEG−DTB−DSPE(100:3,m/m)の製剤は、1mM Cysの存在下、pH7.2、37℃で30分以内に、封入されている蛍光団を放出するようである。
ポストコーティング(コンジュゲーション)によるステルスリポソームの製造−ステルスリポソームまたはステルスリポプレックスを製造するための最新のプロトコールでは、ポリエチレングリコール連結脂質が使用され、これが送達ベクター中にプレインキュベートされる(図1Aおよび図1B)。最近になって初めて、リポソーム/リポプレックス表面との共有結合的非加水分解性結合を、確立されたチオール化学またはアミド結合化学を使って形成させるポストコーティング戦略が、Wagner()およびXu(10)によって報告された。
本発明は、先行技術の課題を改善するものである。
本発明の一態様によれば、修飾脂質と治療薬とを含む治療薬用送達媒体であって、修飾脂質は脂質と、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)とを含み、生物学的溶液中では安定でありかつ所定の条件では不安定であるリンカーを介して前記脂質が前記DTS部分に連結され、脂質と治療薬との複合体の形成後に前記DTS部分が前記脂質に連結される治療薬用送達媒体が提供される。
本発明の一態様によれば、修飾脂質と治療薬とを含む治療薬用送達媒体を製造する方法であって、(a)リンカー部分を含む脂質と治療薬との複合体を形成させるステップ、(b)送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)を、前記リンカー部分を介して、前記脂質に連結するステップを含み、前記DTS部分と前記脂質との間の連結部が生物学的溶液中では安定であり、かつ所定の条件では不安定である方法が提供される。
本発明の一態様によれば、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1はHまたはヒドロカルビル基である。R2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である。R3およびR5はHおよびヒドロカルビル基から独立して選択される。QはO、S、NHから選択される]
の修飾脂質が提供される。
本発明の一態様によれば、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1はH、O-またはヒドロカルビル基である。R2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である]
の修飾脂質が提供される。
本発明の一態様によれば、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である]
の修飾脂質が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、治療用の、本発明の化合物もしくは送達媒体または本発明の方法によって製造される化合物が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、遺伝的障害または状態または疾患を処置するための医薬品の製造における、本発明の化合物もしくは送達媒体または本発明の方法によって製造される化合物もしくは医薬媒体の使用が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、本発明の化合物もしくは送達媒体または本発明の方法によって製造される化合物もしくは送達媒体から形成されるリポソーム/リポプレックスが提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、リポソーム/リポプレックスを製造する方法であって、本発明の化合物もしくは送達媒体または本発明の方法によって製造される化合物もしくは送達媒体からリポソーム/リポプレックスを形成させることを含む方法が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、治療用の、本発明のリポソーム/リポプレックスまたは本発明の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスが提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、遺伝的障害または状態または疾患を処置するための医薬品の製造における、本発明のリポソーム/リポプレックスまたは本発明の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスの使用が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、ヌクレオチド配列または医薬活性剤と、本発明の化合物もしくは送達媒体、本発明の方法によって製造される化合物もしくは送達媒体、本発明のリポソーム/リポプレックス、または本発明の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスのいずれか1つ以上との組合せが提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、治療用の、本発明の組合せが提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、遺伝的障害または状態または疾患を処置するための医薬品の製造における、本発明の組合せの使用が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、医薬と混合された、任意選択により、医薬的に許容できる希釈剤、担体または賦形剤とも混合された、本発明の化合物もしくは送達媒体または本発明の方法によって製造される化合物もしくは送達媒体を含む医薬組成物が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、医薬と混合された、任意選択により、医薬的に許容できる希釈剤、担体または賦形剤とも混合された、本発明のリポソーム/リポプレックスまたは本発明の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスを医薬組成物が提供される。
本発明の他のいくつかの態様は、本願特許請求の範囲で定義する。
本発明者らは、ヌクレオチドなどの治療薬または「小分子」などの他の医薬活性剤を含有する特定の送達媒体を提供することが、多くの点で有利であることを見いだした。脂質とDTS部分とを含み、それらの間の連結部が細胞外の生物学的溶液中では安定であり、かつ細胞内の生物学的溶液中および/または所定の条件では不安定であるような送達媒体を提供することにより、以下のことが可能になる。
・コアベクターの完全性を損なわずに、薬物および遺伝子送達系の表面保護および/または機能化(ターゲッティング)を行うこと。
・ターゲッティング部分などのDTS部分を薬物または遺伝子送達媒体に一時的または永続的に導入すること。DTS部分の永続性は、脂質上またはDTS部分上の基を選択することによって制御することができる。
・薬物/遺伝子送達媒体とDTS+標的分子との自己集合をもたらすワンポット反応。この自己集合は1回の集合からなってもよいし、1ポットでの段階的反応によってもたらされる段階的な集合を含んでもよい。どちらの態様でも、この方法論では、過剰な未反応試薬類の簡単な透析により、面倒な精製操作が回避される。
・脂質へのDTS部分の取り付けの強さは、特定のpH条件で加水分解を起こすように、トリガー可能である。
本方法の後コーティング・ワンポット方法論は、典型的には、アルデヒドおよびケトンと反応して−C=N−(シッフ塩基様)共有結合を形成するというアミノキシの選択的で高い反応性に基づいている。重要なことに、この反応は塩基性pHの水性環境でも酸性pHの水性環境でも行うことができる。その上、水性条件にばく露しても、NHS活性化カルボニルや他のエステルで起こるような反応性基の部分分解は起こらない。したがって、反応性種、例えばアルデヒド/ケトンおよびアミノキシまたはチオールおよびアルコールの安定性により、加水分解/分解によって反応性種を失うことなく、表面反応を完全に制御することができる。言い換えると、後コーティングされる化合物(リガンド)の数は、適用するリガンド(後コンジュゲートされる種)と連結物(ligate)(リポソーム/リポプレックス/ミセルの表面上にある反応性種)の化学量論によって、容易に制御される。また、アルデヒドとケトンの反応性は異なるので、コンジュゲートしたリガンドと連結物の安定性を調節することができる。アルデヒドはケトンよりもはるかに反応性が高いので、ケトン類似体よりも速くかつ安定な付加物を形成する。そのため、より安定な付加物を形成させるにはアルデヒドを使用することが好ましく、より不安定な結合を形成させるにはケトンが用いられるだろう。しかし、アルデヒドとケトンはどちらも、置換基の性質に依存して、アミノキシ含有化合物に対して異なる安定性を示しうることは強調しておく必要がある。したがって、アルデヒドとケトンはどちらも、一時的結合および永続的結合に応用することができる。
本発明者らは、リポプレックスへの官能基選択的な酸不安定性および非不安定性カップリング戦略を使って、ポリエチレングリコール分子(PEG)などの安定化部分の後カップリングを達成した。これにより、血清が誘発するリポプレックスの分解および沈殿に対する耐性の大幅な増加、ならびに生物学的に妥当な条件での安定化部分の調節可能な放出がもたらされる。リポプレックスに必要な安定化の度合いは、適用する安定化部分のモル比によって選択される。また本発明者らは、ターゲッティング部分を使用することにより、例えばPEG安定化リポプレックスに葉酸を後カップリングすることなどにより、ターゲッティング能が得られると共に、トランスフェクション効力の増強を達成できることも見いだした。また、この技術により、透析を使った簡単な精製も可能になる。
安定化部分とリポプレックスの間、例えばPEGとアミンまたはヒドラジドユニットとの間にシッフ塩基が形成される場合は、PEG部分などの安定化部分を酸不安定性にすることができる。酸耐性は、安定化部分をリポプレックスのアミノキシユニットに反応させることによって得ることができる。特に有望な安定化ユニットは、一方のアルデヒドとのシッフ塩基の形成によってリポプレックスを安定化するために使用することができるジアルデヒド−PEGである。もう一つのアルデヒドは、アミノキシ含有ターゲッティングリガンドを付加することによって、ターゲッティング目的に使用することができる。
好ましい一態様では、連結部は、細胞表面との接触時に、または細胞内で、不安定である。
好ましい一態様では、連結部は、所定のpH条件で不安定である。当業者は、要求されるpH条件で不安定になるように、連結部を設計することができるだろう。要求されるpH条件は、典型的には、送達媒体または脂質が見いだされる条件とはかなり異なる条件になるだろう。
好ましい一態様では、連結部は、5〜6.5のpH、例えば5.3〜6.2、または5〜6、または5.5〜6.5のpHで不安定である。当業者は他のpHを想定することもできる。例えば、連結部は、腫瘍細胞に見られるpHで不安定であることができ、これは典型的には6.5〜7.0である。連結部は、胃腸管にみられるpHで、例えば典型的にはpH1.5〜2.5である胃にみられるpHで、不安定であってもよい。
好ましい一態様では、連結部は、還元条件下で不安定である。
生物学的溶液中で安定であり、かつ所定の条件で不安定であるような適切なリンカーは、どれでも使用できることは、業者には理解されるだろう。好ましいリンカーをここで説明する。
好ましい一態様では、修飾脂質は、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1はHまたはヒドロカルビル基である。R2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である。R3およびR5はHおよびヒドロカルビル基から独立して選択される。QはO、S、NHから選択される]
で表される。
本明細書で使用する「ヒドロカルビル基」という用語は、少なくともCおよびHを含む基を意味し、任意選択により他の適切な置換基を1つ以上含んでもよい。そのような置換基の例として、ハロ、アルコキシ、ニトロ、アルキル基、環式基などを挙げることができる。置換基は環式基であることができるばかりでなく、置換基の組合せによって環式基が形成されてもよい。ヒドロカルビル基が2個以上のCを含む場合は、それらの炭素原子が互いに連結されている必要は必ずしもない。例えば、少なくとも2つの炭素が、適切な要素または基を介して連結されていてもよい。したがってヒドロカルビル基はヘテロ原子を含んでもよい。適切なヘテロ原子は当業者には明らかだろう。適切なヘテロ原子としては、例えば硫黄、窒素および酸素などが挙げられる。ヒドロキシカルビル基の非限定的な例はアシル基である。
典型的なヒドロカルビル基は炭化水素基である。この場合、「炭化水素」という用語は、直鎖状でも分枝鎖状でも環状でもよいアルキル基、アルケニル基もしくはアルキニル基、またはアリール基のいずれかを意味する。炭化水素という用語には、前記のような基であって、所望により置換されているものも包含される。炭化水素が置換基を持つ分枝状の構造である場合は、その置換は炭化水素主鎖上にあっても、分枝上にあってもよく、また置換は、炭化水素主鎖上および分枝上にあってもよい。
好ましい一態様では、修飾脂質は、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1はH、O-またはヒドロカルビル基である。R2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である]
で表される。
好ましい一態様では、修飾脂質は、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1はH、O-またはヒドロカルビル基である。R2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である。R3およびR5はHおよびヒドロカルビル基から独立して選択される。Qは適切な置換基である]
で表される。
好ましくは、R2はR4である。R4は任意の適切な置換基から選択することができる。適切な置換基として、電子吸引基、例えばハロゲン化炭化水素、特にフッ化炭化水素、パラニトロフェノールなどのニトロフェノールが挙げられる。
好ましくは、Qは、OH、SH、1級アミン、2級アミン、3級アミンおよびヒドロカルビルから選択される。
好ましい一態様では、修飾脂質は、式:
Figure 2005515990
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である]
で表される。
好ましい一態様では、AはDTS部分であり、Bは脂質である。Aが脂質、BがDTS部分であってもよいことは、当業者には理解されるだろう。
任意選択によるリンカーY
好ましい一態様では、任意選択によるリンカーYが存在する。
Yは、一態様として、O、S、NHおよびヒドロカルビル基から選択することができる。
好ましい一態様では、YがO(酸素)である。この態様の場合、本発明の修飾脂質は、式:
Figure 2005515990
で表すことができる。
これに代わる一態様では、Yはヒドロカルビル基である。
好ましいYは、−[Cnn-2a−[NH]b−[CZ]c−[NH]d−[CZ]e−NH−(式中、a、b、c、dおよびeは0〜10から独立して選択され、nは5〜10であり、ZはOまたはSである)から選択される。
a、b、c、dおよびeは、好ましくは0〜5から、より好ましくは0〜3から、または0、1もしくは2から選択される。
非常に好ましい一態様では、
・aが0または1であり、および/または
・bが0または1であり、および/または
・cが0または1であり、および/または
・dが0、1または2であり、および/または
・eが0または1である。
他の非常に好ましい態様では、ZがOである。
他の非常に好ましい態様では、nが5である。
一態様では、Yがオリゴマー部分またはポリマー部分、例えばPEGである。
一態様では、Yは−NH−、−NH−CO−NH−、−NH−CS−NH−、−NH−CO−NH−NH−CO−NH−、−CO−NH−、および−C53−NH−から選択される。
一態様では、Yは、
−NH−(CH22−NH−C(O)−CH(CH2OH)−、
−NH−(CH22−NH−C(O)−CH(CH2SH)−、
−NH−(CH22−NH−C(O)−CH2O−、
−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH(CH2OH)−、
−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH(CH2SH)−、
−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH2O−、
−NH−CH2−C(O)−NH−、
−NH−
から選択される。
好ましい一態様では、リンカーXはポリアミン基を含むか、ポリアミン基を介して脂質に連結される。
本ポリアミン基は、結果として得られるリポソーム/リポプレックスのDNA結合能力および遺伝子導入効率を増大させるので、有利であると考えられる。
ある実施形態では、ポリアミン基は、好ましくは、非天然ポリアミンである。アミノ官能性が増加するとリポソーム/リポプレックスの全体的正電荷が増えるので、ポリアミン頭部は有利であると考えられる。また、ポリアミンはDNAを強く結合し、しかもDNAを安定化することが知られている。さらに、ポリアミンは細胞内にもともと存在するので、毒性の問題も最小限に抑えられると考えられる。
もう一つの実施形態では、好ましくは、本発明のポリアミン基の2つ以上のアミン基が、天然ポリアミン化合物のアミン基を隔てている自然界には見られない1つ以上の基で、隔てられている(すなわち好ましくは、本発明のポリアミン基は、自然にはない間隔を持っている)。
本ポリアミン基では、好ましくは、そのポリアミン基に含まれる少なくとも2つのアミンが互いにエチレン(−CH2CH2−)基によって隔てられる(間隔を置いて配置される)。
好ましくは、本ポリアミン基の各アミンは、エチレン(−CH2CH2−)基によって隔てられる(互いに間隔を置いて配置される)。
適切なポリアミンの典型例として、スペルミジン、スペルミン、カルドペンタアミン(caldopentamine)、ノルスペルミジンおよびノルスペルミンが挙げられる。ポリアミンは、好ましくは、スペルミジンまたはスペルミンである。というのも、これらのポリアミンは一本鎖DNAまたは二本鎖DNAと相互作用することが知られているからである。これに代わる好ましいポリアミンはカルドペンタアミンである。
任意選択によるリンカーX
好ましい態様では、任意選択によるリンカーXが存在する。
ある態様では、任意選択によるリンカーXが存在しない。
好ましい一態様では、Xはヒドロカルビル基である。
ある態様では、Xが存在する場合、Xは炭化水素基である。これは、置換されていてもよいアルキル基、アルケニル基およびアルキニル基から選択される炭化水素基であることができる。これは、置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基およびアルキニル基から選択される炭化水素基であることができる。
1
上述のように、DTS部分の永続性は、脂質上またはDTS部分上のR1基の選択(本発明の製造方法または本発明の組成物におけるR1基の選択−アルデヒドまたはケトンの選択)によって制御することができる。
好ましい一態様では、R1はHおよびヒドロカルビル基から選択される。
好ましい一態様では、R1はHおよび炭化水素基から選択される。
好ましい一態様では、R1はHおよび炭素数1〜10の炭化水素基から選択される。
好ましい一態様では、R1はH、炭素数1〜10のアルキル基、および炭素数1〜10のアリール基から選択される。
好ましい一態様では、R1はH、炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基など)、および炭素数6のアリール基から選択される。
好ましい一態様では、R1はHである。
2
好ましくはR2はR4である。R4は任意の適切な置換基から選択される。適切な置換基として、電子吸引基、例えばハロゲン化炭化水素、特にフッ化炭化水素、パラニトロフェノールなどのニトロフェノールが挙げられる。
ある態様では、R4は、Hならびに置換されていてもよいアルキル基、アルケニル基およびアルキニル基から選択される。R4は、Hならびに置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基およびアルキニル基から選択してもよい。
ある態様では、R4はHである。
ある態様では、R2はHである。
C=N
C=N結合は酸不安定性であっても酸耐性であってもよい。
好ましい一態様では、C=N結合は酸不安定性である。
ある態様では、C=N結合は酸耐性である。
DTS部分
送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)は、例えば脂質の安定性、溶解度、生物学的利用率および/または特定の生体物質に対する親和性(ターゲッティング)を向上させることなどによって、その脂質の生物学的性質を強化するために使用される。
好ましい一態様では、DTS部分は送達および/または安定化部分である。
好ましい一態様では、DTS部分は送達および/または安定化ポリマーである。
DTS部分は、好ましくは、一官能性または二官能性のポリ(エチレングリコール)(「PEG」)、ポリ(ビニルアルコール)(「PVA」)、ポリ(プロピレングリコール)(「PPG」)のような他のポリ(アルキレンオキシド)、並びにポリ(オキシエチル化グリセロール)、ポリ(オキシエチル化ソルビトール)およびポリ(オキシエチル化グルコース)などのようなポリ(オキシエチル化ポリオール)から選択される。
背景技術であるUS−A−2001/0021763で議論されているように、ポリマーは、ホモポリマーでも、上述したポリマーのモノマーに基づくランダムコポリマー、ブロックコポリマーおよびターポリマーでもよく、直鎖状でも分枝鎖状でもよく、また、mPEGや、リンカーへの結合に利用できる一活性部位を持つ他のキャップ付き一官能性PEGと同様の置換ポリマーでも、無置換ポリマーでもよい。
適切な他のポリマーの具体例として、ポリ(オキサゾリン)、ポリ(アクリロイルモルホリン)(「PAcM」)およびポリ(ビニルピロリドン)(「PVP」)が挙げられる。PVPとポリ(オキサゾリン)は当分野では周知のポリマーであり、その製造と、mPEGについて述べる合成における使用法は、当業者にはすぐにわかるはずである。PAcMとその合成および使用法は、US−A−5,629,384およびUS−A−5,631,322に記載されている。
本発明で利用することができる適切なターゲッティング部分として、抗体、例えばヒト化モノクローナル抗体(Her_neu)および一本鎖ヒト抗体断片(例えばFv)、リガンド、例えば葉酸部分、糖質エピトープ(GM3、アミノラクトース、ビタミン、成長因子、ペプチド、例えばRGDおよびテネイシン、ならびにトランスフェリンやアルブミンなどのタンパク質が挙げられる。
本発明で利用することができる適切な送達部分として、膜活性ペプチドおよび膜活性タンパク質、例えば毒素およびTATが挙げられる。
本発明の好ましい一態様では、DTS部分が、さらにもう一つの部分(例えばDTS部分)に連結することができるさらにもう一つのリンカー基を含む。したがって、化合物の機能性に変更を加えるためにさらに修飾して追加のDTS部分を持たせることが可能なDTSを用意することができる。例えば、第1のDTS部分は、そのDTSを取り付ける脂質によって形成されるリポソーム/リポプレックスを安定化しうる。リポソーム/リポプレックスの形成後に、そのリポソーム/リポプレックスを特定の生物学的標的にターゲッティングするのに有用なさらにもう一つのDTSを付与することができる。
上記のさらなるリンカーは、マレイミド基、ハロゲン化炭素、アルデヒドおよびケトンから選択することができる。上記のさらなるリンカーは好ましくはケトンである。
上記のさらなるリンカーは、まず、連結部を形成することができる基を少なくとも2つは持っている第1のDTS部分に連結することによって用意することができる。それら2つの基の一方は、第1のDTS部分を脂質に連結する際に利用することができる。上記2つの基の他方は、第1のDTS/脂質複合体に第2のDTS部分を連結する際に利用することができる。第1のDTS部分は、好ましくは、安定化部分である。この態様では、さらなる修飾に先だって、系が安定化される。第2のDTS部分は、好ましくは、ターゲッティング部分である。
脂質
好ましい一態様では、脂質は、コレステロール基またはグリセロール/セラミド主鎖であるか、またはそれを含む。脂質様の構造またはポリアミンはどれでも適切である。
前記コレステロール基は、好ましくは、コレステロールである。
前記コレステロール基は、好ましくは、カルバモイル結合を介してXまたはYに連結される。
前記コレステロール基はコレステロールまたはその誘導体であることができる。コレステロール誘導体の例として、1つ以上の環CH2基またはCH基および/または1つ以上の直鎖CH2基またはCH基が適当に置換されている置換誘導体が挙げられる。これに代えて、またこれに加えて、1つ以上の環式基および/または1つ以上の直鎖基が不飽和であってもよい。
好ましい一態様では、前記コレステロール基がコレステロールである。コレステロールは結果として得られるリポソーム二重層を安定化するので、コレステロールは有利であると考えられる。
コレステロール基は、好ましくは、カルバモイル結合を介して任意選択によるリンカー基に連結される。この結合は、結果として得られるリポソーム/リポプレックスが低い細胞毒性または最低限の細胞毒性しか持たないので、有利であると考えられる。
非常に好ましい一態様では、脂質は−C(=O)−O−Cholである。さらにもう一つの非常に好ましい態様では、Bは脂質−C(=O)−O−Cholである。
さらなる態様
式:
Figure 2005515990
で表される本発明の修飾脂質は、任意の方法によって製造することができる。アミノキシ化合物およびアルデヒドまたはケトンからの製造は特に有利であることを、本発明者らは見いだした。
本発明のもう一つの態様によれば、式:
Figure 2005515990
の修飾脂質を製造する方法であって、(i)式:
Figure 2005515990
の化合物と、(ii)式:
Figure 2005515990
の化合物
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1はH、O-またはヒドロカルビル基である。R2は非共有電子対、H、またはヒドロカルビル基である]
とを反応させることを含む方法が提供される。
本発明のもう一つの態様によれば、(i)式:
Figure 2005515990
の化合物、(ii)式:
Figure 2005515990
の化合物
[式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。R1およびR2は独立してHまたはヒドロカルビル基である]
を含む組成物が提供される。
2は、好ましくは、Hまたはヒドロカルビル基である。
好ましい一態様では、R2はHである。
本発明の製造方法は、好ましくは、水性媒質中または完全な水性媒質中で行われる。
さらに本発明は、ここに定義する本発明の製造方法によって製造される化合物、ここに定義する本発明の製造方法によって得られる化合物、および/またはここに定義する本発明の製造方法によって得ることができる化合物も提供する。
本化合物は、好ましくは、ヌクレオチド配列との混合状態または会合状態にある。
そのヌクレオチド配列は、遺伝子治療などの治療に役立ちうる発現系の一部または全部であることができる。
好ましい一態様では、本発明の化合物は、濃縮されたポリペプチド/核酸複合体との混合状態にあって、非ウイルス核酸送達ベクターになる。濃縮されたポリペプチド/核酸複合体として、好ましくは、本出願人による同時係属出願WO01/48233に開示されているものが挙げられる。上記ポリペプチドまたはその誘導体は、好ましくは、核酸複合体に結合する能力を持つ。上記ポリペプチドまたはその誘導体は、好ましくは核酸複合体を濃縮する能力を持つ。上記核酸複合体は、好ましくは、上記ポリペプチドまたはその誘導体に対して異種である。
本化合物は、好ましくは、医薬活性剤との混合状態または会合状態にある。この医薬活性剤は、PNA、ODN、RNA、DNA、ペプチド、タンパク質、および抗がん剤ドキソルビシンなどの薬物から選択することができる。
陽イオン性リポソーム/リポプレックスは、好ましくは、本発明の化合物および例えばDOTMAまたはDOPEなどの中性リン脂質から形成される。この中性リン脂質は、好ましくは、DOPEである。
以下に、単なる例示を目的として、添付の図面を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。
以下の実施例では本発明をさらに詳しく説明する。
合成
一般事項:1H NMRスペクトルは、内部標準として残留同位体溶媒(CDCl3,δH=7.26ppm)を使用して、Brucker AM500、Brucker DRX400、Brucker DRX300またはJeol GX−270Q分光計で記録した。質量スペクトルはMicromass AutoSpecQ質量分析計(Brucker)またはMALDI(Brucker)で記録した。HPLC(分析用およびセミ分取用)は日立(Merck)システムで行った。
略号:DIEA,ジイソプロピルエチルアミン;DMF,ジメチルホルムアミド;DCM,ジクロロメタン;EDC,1−エチル−3−(3’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドクロライド;EDT,1,2−エタンジチオール;HBTU,O−ベンゾトリアゾール−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロフォスフェート;HATU,O−(7−アザベンゾトリアゾール(azabentotriazol)−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロフォスフェート;MTBE,メチル−t−ブチルエーテル;OpF,ペンタフルオロフェノール;PCS,光子相関分光法;TFA,トリフルオロ酢酸。
ターゲッティング化合物
概説:葉酸ユニットを持つターゲッティングリガンドであって、葉酸のγ−カルボキシ基が固相上のアミノ酸の遊離アミンに共有結合されて、ペプチドと葉酸との間にアミド結合が形成されているものを構築した。葉酸受容体はすべてのがん細胞株上に過剰発現している。二重の戦略、すなわち図1Bおよび図1Cの図解に従って、(a)OpF−acon−PEG−malまたはCHO−PEG−malなどのポリエチレングリコールユニットのマレイミド基への、C末端システイン残基のチオール基を介した葉酸リガンドの後カップリング、ならびに(b)(c)リポプレックスに後カップリングしたジアルデヒドの第2の遊離アルデヒド基への、アミノキシユニットを介した後カップリング、を適用した。
葉酸−(Gly) 3 −(Arg) 3 −(Gly) 3 −Cys−OH
Figure 2005515990
Fmoc−Cys(Trt)−ワング樹脂(負荷量0.53mmol/g,200mg)をDMF中で16時間膨潤させ、DMFで十分に洗浄した。DMF中のピペリジン(20%)を使ってFmoc脱保護(5分×2)を行った後、DMFで十分に洗浄した。各カップリングステップには、3当量のアミノ酸、5当量のDIEAおよび3当量のHBTUを使用した。各カップリングを30分間行った後、3当量のDIEAの存在下にDMF中の酢酸無水物(10%)でキャッピングした。TFA(10mL)、水(0.5mL)、EDT(0.25mL)、チオアニソール(0.5mL)およびフェノール(0.75g)からなる溶液3mLを使って、ペプチドを3時間切断した。MTBE(20mL)を加えてペプチドを沈殿させた後、3000rpmで遠心分離した(20分間)。上清を除去し、黄色いペプチドを水(3mL)に溶解した。HPLC分析(日立,C18カラム,勾配0−40%アセトニトリル,40分,流速1mL/分)では、λmax=289nmで吸収する2つの主要ピークが得られた。粗製ペプチドのMALDI分析では、[M+]に対応する1つの主要ピークがm/z=1355に得られた。LaChromセミ分取用C18カラム、流速7mL/分、モニタリング波長λ=214nmを使って、Gilsonセミ分取用HPLCシステムで、粗製ペプチドを精製した。遊離チオールの存在を、陽性チオール試験(エルマン試験、DTNB試験ともいう:0.1M NaH2PO3緩衝液(pH8)に溶解した40mgの5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)を調製した。この溶液1mLに、20μLのペプチド(10mg/mL)を加えたところ、遊離のチオールにより、直ちに黄変した)。MALDI m/z=1355.84[M+]。HPLC分析(C18,0−40%アセトニトリル,40分,流速1mL/分,tr=15分,単一ピーク)。
葉酸−Ser−Thr−Asp−Arg−Asp−Arg−Asp−Arg−CONH(CH 2 3 −NH−CH 2 −ONH 2
Figure 2005515990
概説:このターゲッティングリガンドは、図1に記載の後カップリング戦略の一部として、LDまたはLMD系の表面にあるジアルデヒド−PEG2000の第2のアルデヒド官能基にカップリングするために合成した。
実験手順:DCM(50mL)に懸濁したBoc−NHCO−CH2−COOH(0.5g,2.6mmol)、HBTU(1037mg,1.05当量)、DMAP(960mg,3当量)およびFmoc−NH−(CH23−NH3Cl(770mg,1当量)を16時間撹拌して透明な溶液を得た。クエン酸(7%,100mL×3)を使って塩基性化合物を抽出し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、すべての溶媒を蒸発させた。1H NMRσ(ppm)8.4(s,1H,NH−CO),8.1(s,1H,NH−Fmoc),7.8(d,2H,7.4Hz,Fmoc),7.6(d,2H,7.4Hz,Fmoc),7.4(d×d,2H,7.2Hz,7.2Hz),7.32(d×d×d,2H,4Hz,7.4Hz,1.1Hz),5.6(m,1H,NH−アミノキシ),4.25(d,1H,Fmoc),4.2(s,2H,CH2−アミノキシ),4.1(m,1H,Fmoc),1.55(m,6H,CH2CH2CH2),1.3(s,9H,Boc)。Boc基の脱保護は、TFA/水(80%)中で1.5時間行った。生成物のアイデンティティを質量分析法(ESI)で確認した。m/z=410[M+K]+。HPLC(C18,0−100%CH3CN,40分),tR=27.52分。
SPPS:クロロトリチル樹脂(0.5g,1.4mmol/g)をDCM中で膨潤させた後、Fmoc−NH(CH23−NHCO−CH2−ONH2(320mg,1.15mmol)およびDMAP(320mg,3.7当量)を添加し、3時間振とうした。吸光係数ε(Fmoc)=7800M-1cm-1を使って、樹脂の正確な負荷量をUV(300nm)で決定した。負荷量は0.128mmolと決定された。続いて、Fmoc−アミノ酸をカップリングするために、DMF(10mL)に3当量のアミノ酸、5当量のHBTUおよび5当量のDIEAを取り、1時間カップリングした。DMF中のピペリジン(20%)を使ってFmoc脱保護を行った。葉酸(283mg)をDMF(30mL)に溶解した後、EDC(125mg,1当量)およびNHS(73mg,1当量)およびDIEA(220 L,10当量)を添加して、2時間カップリングした。樹脂からの切り離しは、TFA(4.9mL/0.125mL水/0.125mLトリイソプロピルシラン)を使って行った。その黒い溶液をMTBE中で沈殿させて、黄色い水溶性の沈殿物を得た。MALDI m/z 1457.89[M+]。この粗生成物を凍結乾燥し、日立セミ分取用HPLC(C18,0―100%CH3CN,40分)で精製した。tR=18.6分。
ポリエチレングリコールの誘導体
概説:新規ポリエチレングリコール誘導体を、二重の目的で、すなわち(i)これらのPEG誘導体をリポプレックスの表面に後カップリングするために、アミノキシ脂質および26(d)のアミノキシ基と選択的に反応する官能基選択的部分を導入することと、(ii)酸性pHで切断することができる酸不安定性リンカー(cis−アコニット酸)(トリガー可能性)(e)および(f)を含むポリエチレングリコール誘導体とを目的として合成した。この第2の戦略により、脂質とPEG部分の間のトリガー可能(酸不安定)な結合が全体として増加するはずである12
CHO−PEG 3400 −mal
Figure 2005515990
DCM中のNHS−PEG−mal(100mg,0.029mmol)および1−アミノ−2−ジメトキシ−エタン(3当量,9.1mg,10μL)を1時間撹拌してから、HATU(1当量,11mg)を加えて、16時間撹拌した。DCMをすべて蒸発させ、水(2mL)を加え、凍結乾燥して白色粉末を得て、それを水(0.6mL)に溶解した。TFA(2.4mL)を加え、1時間撹拌した。反応混合物を液体窒素で凍結し、凍結乾燥した。油状残渣をCDCl3に取り出すとエマルションになったので、これを凍結乾燥した。CDCl3(2mL)を添加すると透明な溶液になった。その溶液のうち0.8mLを1H NMRに使用した。9ppm(アルデヒド)の大きな共鳴により、過剰の出発物質がまだ残っていることがわかった。合わせたクロロホルム溶液にMTBEをゆっくり添加したところ、白色の沈殿が生じた。これを遠心分離(3000rpm/5分)し、上清を除去し、残渣を水に取り出し、凍結乾燥した。1H NMR分析用に22mgの白色粉末をCDCl3(0.8mL)に溶解した。σ(ppm)12(0.5H,COOH),9.6(s,1H,CHO),9(0.1H,CHO出発物質),7.3(CHCl3),6.7(s,1H,mal),6.6(s,0.1H,mal),6.5(s,1H,mal),3.5(s,150H,CH2CH2O−PEG),2.9(s,ブロード,4−6H,CH2CH2−mal),1.1(s,3−5H,−CO−CH2−CH2CH2−O−)。この1H NMRから、正しい生成物が約80%の推定純度で得られ、残りは遊離のカルボン酸化合物であることがわかった。残存している微量のTFAと出発物質を除去するために、生成物をさらに2回凍結乾燥したところ、水に不溶な、ナイロン様の白色ポリマーが得られた。中性/塩基性条件下でアルデヒドが重合したものと思われる。
OpF−acon−PEG 3400 −mal
Figure 2005515990
DCM 390mLに溶解した100mgのNHS−PEG3400−mal(米国Shearwaters)に、DCM(10mL)中の1,2−ジアミノエタン(390μL)を30分かけて滴下し、室温で1時間撹拌した。反応を完了させるために20mgのHBTU(英国Advanced Chem Tech)を加え、室温で16時間撹拌した。DCMをすべて蒸発させ、残渣を水(2mL)およびアセトニトリル(5mL)に取り出し、その透明な溶液を液体窒素で凍結して、凍結乾燥したところ、水に容易に溶解する白色粉末を得た。生成物をもう一度凍結乾燥してから、DMF(2mL)に溶解した。DIEA(25μL)およびcis−アコニット酸無水物(6当量,27mg)(英国Sigma)を加え、反応液を16時間撹拌した。後処理:水(20mL)を加え、ジエチルエーテル(50mL×3)で抽出した。水層を有機層から分離し、凍結乾燥した。この生成物の試料を分析用HPLC(C4,0−100 CH3CN,TFAなし)で分析した。tR=26分、30分(主ピーク)および33分に3つのピーク。30分のピークを単離し、MALDIで分析した。m/z=3922[M+];3922±44×n(±10>n=ポリエチレングリコールの不均質性)。75mg(約0.0145mmol)のcis−acon−PEG3400−malをDMF(4mL)に溶解した後、ペンタフルオロフェノール(5当量,14mg)、HATU(英国PE Biosystems;5当量,28mg)およびDIEA(15当量,38μL)を添加し、室温で16時間撹拌した。後処理:水(20mL)を加え、ジエチルエーテル(25mL×2)、酢酸エチル/ジエチルエーテル(1:1;50mL×1)で抽出し、水相を凍結乾燥したところ、赤/褐色粉末を得た。その化合物を溶解するためにジクロロメタン(2mL)を加えた後、MTBEを滴下したところ、赤/褐色の沈殿物を得た。その沈殿物を遠心分離(3000rpm/5分)によって集め、水に取り出して、凍結乾燥したところ、赤/褐色粉末を得た。22mgをCDCl3に溶解して、1H−NMRによって分析した。σ(ppm)8.5(s,2H,CONH),7.4(s,CHCl3),6.5(s,1H,acon−CH=C),6.4(s,ブロード,mal−H),5.8(s,ブロード,mal−H’),4(s,150H,CH2CH2O−PEG),3.5(s,2H,CH2CH2−NH),3.2(2H,s,2H,CH2CH2−NH),1.3(s,ブロード,4H,CH2CH2−mal)。イオン化可能な基がすべてブロックされているので、ESIとMALDIでは質量は検出されなかった。HPLC分析(C4,0−100 CH3CN,TFAなし),tR=21−34分(PEGに特有な幅広いピーク)。
ビス−OpF−acon−PEG 6000
Figure 2005515990
NH2−PEG6000−NH2(100mg,0.0167mmol)をDCM(2mL)に溶解した後、cis−アコニット酸無水物(10当量,26mg)を加え、2時間撹拌したところ、黄色の溶液が得られた。この溶液は4時間後には赤色に変色した。溶媒をすべて蒸発させ、水10mLを加え、過剰のcis−アコニット酸無水物をジエチルエーテル(20mL×3)で抽出し、水相を凍結乾燥したところ、黄/赤色粉末を得た。HPLCから、反応は完了していないことがわかった。この粉末をDMF(2mL)に溶解し、DIEA(35μL)およびcis−アコニット酸無水分物(26mg)を加え、反応混合物を50℃で3時間加熱し、上述のように後処理した。DMF(2mL)に溶解した赤/褐色粉末に、EDC(12.7mg,4当量)およびOpF(12.2mg,4当量)を加え、室温で16時間撹拌した。後処理:水(10mL)を加え、ジエチルエーテル(20mL×3)で抽出した。水層を凍結し、凍結乾燥したところ、白色粉末を得た。これをDCM(2mL)に溶解した。MTBEを添加したところ赤/褐色沈殿物が生じた。これを遠心分離(3000rpm,5分)し、上清を除去し、残渣を水(2mL)に取り出して、凍結乾燥した。その赤/褐色粉末をDCM(2mL)に溶解した。MTBEを加えると赤/褐色沈殿が生じた。これを遠心分離(3000rpm,5分)し、上清を除去し、残渣を水(2mL)に取り出し、凍結乾燥することにより、赤/褐色粉末を得た。
コレステロール誘導体
トリガー可能な脂質の合成
合成の概要:ポリエチレングリコール誘導体を使った後カップリング戦略に適した、種々のコレステロール系陽イオン性脂質およびコレステロール系中性脂質を製造した。4つの脂質をさらなる修飾の普遍的出発点とした。第1の脂質が、(2−アミノエチル)カルバミン酸コレステリルエステル(01)、第2の脂質が、4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキシルアミン()である。次に、01をそれぞれさらに修飾して、それぞれセリン含有脂質(1314)およびシステイン含有脂質(1516)とした。脂質01を修飾して中性アミノキシ脂質19とし、脂質をさらに修飾して荷電アミノキシ脂質26とした。第3の基本脂質、グリセリルコレステリル脂質20を修飾して、ヒドラジド脂質23とした。最後に、第4の出発脂質、コレステリル−カルバメートを修飾して、ヒドラゾン脂質24にした。概要については表1を参照されたい。
Figure 2005515990
合成法:乾燥CH2Cl2は五塩化リンを使って蒸留し、他の溶媒は必要に応じて乾燥済みのものを購入した。薄層クロマトグラフィー(Tlc)はコーティング済みのMerck−Kieselgel 60 F254アルミニウム基材プレートで行い、適宜、紫外線、ヨウ素、酸性モリブデン酸アンモニウム(IV)、酸性エタノール性バニリンまたは他の薬剤で可視化した。フラッシュカラムクロマトグラフィーは、都合のよい溶媒を使って、Merck−Kieselgel 60(230〜400メッシュ)で行い、適宜、紫外線(254nm)、ヨウ素、酸性モリブデン酸塩(IV)、酸性エタノール性バニリン、マンガン酸カリウム(VIII)水溶液、アセトン中の4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンジルハイドロールまたはヨウ素で可視化した。赤外スペクトルはNaCl板を使ってJasco FT/IR 620で記録した。質量スペクトル(陽イオンエレクトロスプレー)はVG−7070B装置またはJEOL SX−102装置を使って記録した。1Hおよび13C NMRスペクトルは、内部標準として残留同位体溶媒を使って、Brucker DRX300機、DRX400機またはJeol GX−270Q機で記録した。
Figure 2005515990
(2−アミノエチル)カルバミン酸コレステリルエステル(01)
Figure 2005515990
クロロギ酸コレステリル(7.5g,0.0167mol)をエチレン−1,2−ジアミン(180ml)に溶解し、その混合物を15時間撹拌した。反応を水で停止し、ジクロロメタンで抽出した。有機抽出物を乾燥(MgSO4)し、溶媒を減圧下で除去し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な標題化合物01(5.5g,0.0116,73%)を得た。
2−(コレステリルオキシカルボニル)アミノエタノール(2)
Figure 2005515990
エタノールアミン(15ml,0.246 mol,2.2当量)をDCM(35ml)に溶解し、氷浴を使って0℃に冷却した。DCM(300ml)に溶解したクロロギ酸コレステリル(50g,0.112mol,1当量)を1時間かけて滴下したところ、この間に白色の沈殿が生成した。反応液を室温まで温め、18時間撹拌し続けた。沈殿物を濾過によって取り除き、溶液を飽和NaHCO3(75ml×2)および水(75ml×2)で洗浄し、乾燥し(MgSO4)、溶媒を減圧下で除去することにより、2−(コレステリルオキシカルボニル)アミノエタノール 2(44g,87%)を得た。δH(300MHz)5.39(1H,m,H−6),5.02(1H,m,N−H),4.52(1H,m,H−3),3.74(2H,t,J 5.5Hz,H−2’),3.35(2H,t,J 5Hz,H−1’),2.38−2.25(2H,m,H−4),2.08−1.72(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.64−1.05(21H,m,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),1.02(3H,s,H−19),0.93(3H d,J 6.5Hz,H−21),0.89(6H,dd,J 1Hz 6.5Hz,H−26,H−27),0.69(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)469(M+Na)+,474(M+H)+,369(Chol)+
2−[(コレステリルオキシカルボニル)アミノ]エチルメタンスルホネート(3)
Figure 2005515990
0℃のDCM(10ml)に溶解した2−[(コレステリルオキシカルボニル)アミノ]エタノール 2(0.45g,0.96mmol,1.0当量)およびトリエチルアミン(0.4ml,2.88mmol,3.0当量)に、塩化メタンスルホニル(0.19ml,2.40mmol,2.5当量)の溶液を滴下した。反応液を室温まで温め、30分間撹拌した。反応が完了したことをtlcで確認した後、氷を加えて反応を停止した。次に、その反応混合物を飽和NH4Cl水溶液(15ml)に注ぎ、エーテル(10ml×3)および食塩水(10ml×1)で抽出し、乾燥した(Na2SO4)。溶媒を減圧下で除去し、得られた白色固体をクロマトグラフィー(エーテル)にかけることにより、メタンスルホン酸2−[(コレステリルオキシカルボニル)アミノ]エチル 3(0.48g,90%)を得た。δH(300MHz)5.39(1H,d,J 5Hz,H−6),5.00(1H,m,N−H),4.52(1H,m,H−3),4.32(2H,t,J 5Hz,H−2’),3.55(2H,m,H−1’),3.06(3H,s,OMs),2.36−2.29(2H,m,H−4),2.04−1.81(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.64−1.05(21H,m,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),1.02(3H,s,H−19),0.93(3H d,J 6.5Hz,H−21),0.89−0.87(6H,dd,J 1Hz 6.5Hz,H−26,H−27),0.69(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)574(M+Na)+,552(M+H)+,369(Chol)+
4−アザ−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサノール(4)
Figure 2005515990
丸底フラスコに、2−[(コレステリルオキシカルボニル)アミノ]エチルメタンスルホネート 3(15.6g,0.029mol,1.0当量)および3−アミノ−ブタン−1−オール(150ml,7.5mmol,10当量)をロードした。反応が完了したことをtlcで確認した後(約3日)、DCM(100ml)およびK2CO3(6g)を加え、30分間撹拌した。次に、その懸濁液を、Celite(登録商標)の短いパッド越しに濾過し、DCM、エタノールおよび10%NEt3/EtOHで十分に洗浄した。溶媒を減圧下で除去したところ、黄色油状物を得た。これをDCM(10ml)に再溶解し、水(3ml×3)および食塩水(3ml)で洗浄し、乾燥(Na2SO4)した。溶媒を減圧下で除去し、クロマトグラフィーで精製することにより、4−アザ−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサノール 4(12.45g,81%)を得た。δH(300MHzおよび270MHz)5.38(1H,m,H−6),4.48(1H,m,H−3),3.77(2H,t,J 5Hz,H−5’),3.26(2H,m,H−1’),2.91(2H,t,J 6Hz,H−2’),2.82(2H,t,J 6Hz,H−3’),2.30−2.23(2H,m,H−4),2.00−1.76(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.74−1.00(23H,m,H−4’,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),0.99(3H,s,H−19),0.92−0.90(3H d,J 6Hz,H−21),0.87−0.85(6H,dd,J 1Hz 6Hz,H−26,H−27),0.68(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)543(M+Na)+,531(M+H)+,369(Chol)+ 145,105,91(C77+,81(C69+,55。
4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサノール(5)
Figure 2005515990
DCM(18ml)に溶解した4−アザ−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサノール 4(3g,5.64mmol,1当量)および二炭酸ジ−tert−ブチル(1.26g,5.64mmol,1.0当量)に、NEt3(0.9ml,6.18mmol,1.1当量)を加え、得られた溶液をtlcで調べた。反応が完了してから、反応混合物を飽和NH4Cl水溶液(15ml)に注ぎ込み、DCM(40ml×2)で抽出した。合わせた有機抽出物を水(40ml×3)で洗浄し、乾燥した(Na2SO4)。溶媒を減圧下で除去することにより、4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサノール 5(3.19g,90%)を得た。δH(270MHz)5.36(1H,m,H−6),4.48(1H,m,H−3),3.53(2H,t,J 5Hz,H−5’),3.40−3.25(6H,m,H−1’,H−2’,H−3’),2.30(2H,m,H−4),2.00−1.70(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.05(9H,s,Boc Hs 3×CH3),1.60−1.00(23H,m,H−4’,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),0.98(3H,s,H−19),0.93−0.90(3H d,J 6Hz,H−21),0.88−0.86(6H,dd,J 1Hz 6Hz,H−26,H−27),0.65(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)643(M+Na)+,631(M+H)+,531(M−Boc),369(Chol)+,163,145,109,91(C77+,81(C69+,57。
4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキシルメタンスルホネート(6)
Figure 2005515990
この製造は、2−[(コレステリルオキシカルボニル)アミノ]エチルメタンスルホネート 2の製造に関して上述した方法により、0.0114mol規模で行い、クロマトグラフィー(エーテル)後に、4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキシルメタンスルホネート 6(0.73g,0.87%)を得た。δH(300MHz)5.38(1H,m,H−6),4.49(1H,m,H−3),4.41(2H,t,J 6Hz,H−5’),4.29(2H,t,J 5Hz,H−2’),3.55(2H,m,H−1’),3.55−3.35(2H,m,H−3’),3.16(3H,s,OMs CH3),2.35(2H,m,H−4),2.12−1.70(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.38(9H,s,Boc Hs 3×CH3),1.67−1.00(23H,m,H−4’,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),0.96(3H,s,H−19),0.93−0.91(3H d,J 6Hz,H−21),0.88−0.86(6H,dd,J 1Hz 6Hz,H−26,H−27),0.69(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)609(M−Boc),369(Chol)+,145,121,105,95(C711+,81(C69+,69,55。
4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサジド(7)
Figure 2005515990
丸底フラスコ中で、メタンスルホン酸4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキシル(7.0g,9.88mmol,1当量)、アジ化ナトリウム(3.2g,0.049mol,5当量)およびヨウ化ナトリウム(1.56g,9.88mmol,1.0当量)を、すべて窒素下に置いた。無水DMF(50ml)を撹拌しながら加え、還流冷却器を装着し、80℃で5.5時間加熱した。反応が完了したことをtlcで確認した後、フラスコを室温に戻し、DMFを減圧下で除去し、残渣をEtOAcに再溶解した。これを炭酸水素ナトリウム(50ml×2)、水(10ml×2)および食塩水(50ml)で洗浄し、乾燥(Na2SO4)した。次に、溶媒を減圧下で除去し、クロマトグラフィー(石油エーテル1:エーテル1)で精製することにより、4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサンアミン 7(5.7g,88%)を得た。δH(300MHz)5.38(1H,m,H−6),4.85(1H,m,N−H),4.53−4.50(1H,m,H−3),3.38−3.28(8H,m,H−5’,H−3’,H−2’,H−1’),2.36−2.25(2H,m,H−4),1.90−1.78(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.48(9H,s,Boc Hs 3×CH3),1.63−1.05(23H,m,H−4’,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),1.01(3H,s,H−19),0.93−0.91(3H d,J 6Hz,H−21),0.88−0.86(6H,dd,J 1Hz 6Hz,H−26,H−27),0.68(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)656(M+H)+,556(M−Boc),369(Chol)+,145,121,105,95(C711+,81(C69+,57。
4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキシルアミン(8)
Figure 2005515990
THF(22ml)に溶解して撹拌した4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキサンアミン 7(2.0g,3.05mmol,1当量)の溶液に、THF(3.5ml)中のトリメチルホスフィン(3.51mmol,1.15当量)を加えた。反応が完了したことをtlcで確認した後、水(3.5ml)とアンモニア水(3.5ml)を加え、さらに1時間撹拌した。溶媒を減圧下で除去した。クロマトグラフィー(ultra/2)で精製することにより、4−アザ−(tert−ブトキシカルボニル)−N6(コレステリルオキシカルボニルアミノ)ヘキシルアミン 8(1.44g,76%)を白色固体として得た。δH(270MHz,CHCl3)5.36(1H,m,H−6),4.46−4.44(1H,m,H−3),3.31−3.22(6H,m,H−3’,H−2’,H−1’),2.67(2H,t,J 6Hz,H−5’),2.29(2H,m,H−4),2.05−1.79(5H,m,H−2,H−7,H−8),1.45(9H,s,Boc Hs 3×CH3),1.78−1.05(23H,m,H−4’,H−1,H−9,H−11,H−12,H−14,H−15,H−16,H−17,H−20,H−22,H−23,H−24,H−25),0.98(3H,s,H−19),0.91−0.88(3H d,J 6Hz,H−21),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz,H−26,H−27),0.66(3H,s,H−18)。m/z(FAB+)630(M+H)+,530(M−Boc),369(Chol)+,145,121,109,95(C711+,81(C69+,61,57。
保護セリン誘導体(9)
無水ジクロロメタン中のN−α−Boc−O−tert−ブチル−L−セリン(74mg,0.281mmol)をDMAP(40mg,0.324mmol),HBTU(128mg,0.337mmol)およびアミン 01(100mg,0.216mmol)で逐次処理し、その混合物を窒素雰囲気下、室温で15時間撹拌した。反応を水で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な9(0.149mmol,69%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)6.7(1H,br s),5.3(2H,m),5.0(1H,br s),4.4(1H,m),4.1(1H,m),3.7(1H,m),3.2−3.4(5h,m),2.29(2H,m),2.05−1.79(5H,m),1.45(9H,s,Boc),1.15(9H,s),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)717(M+H)+,369(Chol)。
保護システイン誘導体(10)
Figure 2005515990
無水ジクロロメタン中のN−α−Boc−S−トリチル−L−システイン(319mg,0.689mmol)を、DMAP(195mg,1.6mmol)、HBTU(311mg,0.82mmol)およびアミン 01(250mg,0.53mmol)で逐次処理し、その混合物を窒素下、室温で15時間撹拌した。反応を水で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な10(0.517mmol,98%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)7.2−7.5(15H,m),6.3(1H,br s),5.3(1H,m),5.0(1H,br s),4.8(1H,br s),4.4(1H,m),3.7(1H,m),3.2−3.4(4H,m),2.7(1H,m),2.5(lH,m),2.29(2H,m),2.05−1.79(5H,m),1.45(9H,s,Boc),1.15(9H,s),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)940.5(M+Na)+,369(Chol)。
保護セリン誘導体(11)
Figure 2005515990
無水ジクロロメタン中のN−α−Boc−O−tert−ブチル−L−セリン(41mg,0.155mmol)を、DMAP(66mg,0.54mmol)、HBTU(0.180mmol)およびアミン 8(75mg,0.119mmol)で逐次処理し、その混合物を窒素雰囲気下、室温で15時間撹拌した。反応を水で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な11(0.090mmol,76%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)6.5(1H,br s),5.2−5.5(2H,m),5.15(1H,br s),4.8(1H,m),4.4(1H,m),4.1(1H,m),3.7(1H,m),3.2−3.4(9H,m),2.29(2H,m),2.05−1.79(5H,m),1.45(9H,s,Boc),1.43(9H,s,Boc),1.15(9H,s),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)874(M+H)+,369(Chol)。
システイン誘導体(12)
Figure 2005515990
無水ジクロロメタン中のN−α−Boc−S−トリチル−L−システイン(359mg,0.77mmol)を、DMAP(220mg,1.8mmol)、HBTU(352mg,0.93mmol)およびアミン 8(270mg,0.43mmol)で逐次処理し、その混合物を窒素下、室温で15時間撹拌した。反応を水で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な12(0.393mmol,91%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)7.2−7.5(15H,m),6.3(1H,br s),5.3(1H,m),5.0(1H,br s),4.8(1H,br s),4.4(1H,m),3.7(1H,m),3.2−3.4(8H,m),2.7(1H,m),2.5(1H,m),2.29(2H,m),2.05−1.79(5H,m),1.45(9H,s,Boc),1.15(9H,s),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)1097.5(M+Na)+,369(Chol)。
(2−アミノエチル)カルバミン酸コレステリルエステルのセリン誘導体(13)
Figure 2005515990
トリフルオロ酢酸(18ml)、ジクロロメタン(5ml)およびトリイソプロピルシラン(2ml)の混合物に化合物9(100mg,0.14mmol)を溶解し、得られた溶液を室温で2時間撹拌した。その溶液を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な13(0.11mmol,79%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)7.8(1H,br s),5.3(1H,m),5.0(1H,br s),4.4(1H,m),3.85(1H,m),3.65(1H,m),3.2−3.4(5H,m),2.29(5H,m),2.05−1.79(7H,m),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)560.2(M+H)+,369(Chol)。
(2−アミノエチル)カルバミン酸コレステリルエステルのシステイン誘導体(14)
Figure 2005515990
トリフルオロ酢酸(18ml)、ジクロロメタン(5ml)およびトリイソプロピルシラン(2ml)の混合物に化合物10(420mg,0.457mmol)を溶解し、得られた溶液を室温で2時間撹拌した。その溶液を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な14(0.224mmol,49%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)7.7(1H,br s),5.3(1H,m),5.0(1H,br s),4.4(1H,m),4.1(1H,m),3.6(1H,m),3.2−3.4(4H,m),2.93(1H,m),2.87(1H,m),2.29(4H,m),2.05−1.79(5H,m),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)616.3(M+K)+,369(Chol)。
(2−アミノエチル)カルバミン酸コレステリルエステルのセリン誘導体(15)
Figure 2005515990
トリフルオロ酢酸(18ml)、ジクロロメタン(5ml)およびトリイソプロピルシラン(2ml)の混合物に化合物11(70mg,0.08mmol)を溶解し、得られた溶液を室温で2時間撹拌した。その溶液を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な15(0.046mmol,58%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)8.3(1H,br s),5.3(1H,m),5.0(1H,br s),4.4(1H,m),3.9(1H,m),3.8(1H,m),3.6(1H,m),3.2−3.4(8H,m),2.29(5H,m),2.05−1.79(7H,m),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)617(M+H)+,369(Chol)。
(2−アミノエチル)カルバミン酸コレステリルエステルのシステイン誘導体(16)
Figure 2005515990
トリフルオロ酢酸(18ml)、ジクロロメタン(5ml)およびトリイソプロピルシラン(2ml)の混合物に化合物12(390mg,0.363mmol)を溶解し、得られた溶液を室温で2時間撹拌した。その溶液を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な16(0.243mmol,67%)を得た。δH(270MHz,CHCl3)8.0(1H,br s),5.3(1H,m),5.0(1H,br s),4.4(1H,m),3.6(1H,m),3.2−3.4(8H,m),2.96(1H,m),2.89(1H,m),2.29(5H,m),2.05−1.79(7H,m),1.78−1.05(23H,m),0.98(3H,s),0.91−0.88(3H d,J 6Hz),0.86−0.83(6H,dd,J 1Hz 6Hz),0.66(3H,s)。m/z(ESI)633.3(M+H)+,369(Chol)。
Boc化中性アミノキシ脂質(18)
Figure 2005515990
無水ジクロロメタン中の化合物17(145mg,0.758mmol)を、DMAP(292mg,2.39mmol)、HBTU(373mg,0.987mmol)およびアミン 01(272mg,0.576mmol)で逐次処理し、その混合物を窒素雰囲気下、室温で15時間撹拌した。反応を7%クエン酸水溶液で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な18(302mg,81%)を得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)8.56(s,1H,BocNOCH2),8.2(br,CH2CONCH2),5.5(m,1H,Chol C6),5.4(m,1H,Chol−O(CO)N),4.5(m,1H,Chol C−3),4.3(s,2H,(CO)C 2 ONH2),3.4(m,2H,O(CO)NHC 2 CH2),3.3(m,2H,O(CO)NHCH2 2 ),2.32(m,2H,Chol C−24),1.46(s,3H,Boc),0.94−2.10(Chol C−1,2,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17,20,22,23,25),1.0(s,3H,Chol C−19),0.89(d,3H,J=6.4,Chol C−21),0.83,0.82(2×d,6H,J=6.5および2.0Hz),0.68(s,3H,Chol C−18):3C NMR(100MHz,CDCl3)169.6(NH(O)CH2ONH2),157.9(Boc),156.6(OONH),139.7(C−5),122.4(C−6),82.8(Boc),76.2((CO)2ONH2),74.4(C−3),56.6(C−14),56.0(C−17),49.9(C−9),42.2(C−13),40.6(C−4),39.4−40.6(C−12,C−4,O(CO)NHCH 2 CH 2 オーバーラップしている),38.4(C−24),36.9(C−1),36.4(C−10),36.1(C−22),35.7(C−20),31.80(C−8),321.79(C−7),28.1(C−16およびBoc オーバーラップしている),28.0(C−2),27.9(C−25),24.2(C−15),23.7(C−23),22.7(C−26),22.5(C−27),20.9(C−11),19.2(C−19),18.6(C−21)および11.8(C−18)。ESI−MS 646[M+H]+;HRMS:計算値(C376436として):646.479512;実測値:646.479874。
中性アミノキシ脂質(19)
Figure 2005515990
次に、プロパン−2−オール(3ml)中の化合物18(86mg,0.067mmol)を、4M HCl/ジオキサン(3mL)で処理し、その混合物を室温で4時間撹拌した。溶媒を減圧下で除去し、残渣を最少量の1:5プロパン−2−オール:ジオキサンに再溶解し、エーテルを使って生成物19を白色固体として沈殿させた(28mg,84%)。1H NMR(400MHz,d4−MeOD)5.35(m,1H,Chol C6),4.8(m,1H,Chol−O(CO)N),4.5(s,2H,(CO)C 2ONH2),4.4(m,1H,Chol C−3),3.3(m,2H,O(CO)NHC 2CH2),3.1(m,2H,O(CO)NHCH2 2),2.32(m,2H,Chol C−24),0.94−2.10(Chol C−1,2,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17,20,22,23,25),1.0(s,3H,Chol C−19),0.89(d,3H,J=6.4,Chol C−21),0.83,0.82(2×d,6H,J=6.5および2.0Hz),0.68(s,3H,Chol C−18);3C NMR(100MHz,CDCl3)171.4(NH(O)CH2ONH2),158.3(OONH),140.55(C−5),123.2(C−6),75.4((CO)2ONH2)71.9(C−3),57.5(C−14),57.0(C−17),51.0(C−9),43.0(C−13),40.2(C−4),40.0−40.6(C−12,C−4),O(CO)NHCH 2 CH 2 オーバーラップしている),39.2(C−24),37.8(C−1),37.3(C−10),36.9(C−22),36.6(C−20),32.7(C−8),32.6(C−7),28.9(C−16),28.8(C−2),28.7(C−25),24.9(C−15),24.5(C−23),23.2(C−26),22.9(C−27),21.8(C−11),19.7(C−19),19.2(C−21)および12.3(C−18)。ESI−MS 546[M+H]+
コレステリルグリシン(20)
Figure 2005515990
0℃のジオキサン(35ml)中のクロロギ酸コレステロール(1g,2.23mmol)に、水(15ml)中のNEt3(424μL,2.23mmol)およびグリシン(170mg,2.23mmol)を加え、その混合物を室温で終夜撹拌した。反応を7%クエン酸水溶液で停止し、ジクロロメタンで抽出した。抽出物を乾燥し、減圧下で濃縮し、得られた残渣をクロマトグラフィーで精製することにより、化合物20を白色固体として得た(680mg,63%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)5.35(m,1H,Chol C6),5.15(m,1H,Chol−O(CO)N),4.5(s,2H,(CO)C 2ONH2),4.5(m,1H,Chol C−3),3.95(m,2H,O(CO)NHC 2 ),2.32(m,2H,Chol C−24),0.94−2.10(Chol C−1,2,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17,20,22,23,25),1.0(s,3H,Chol C−19),0.89(d,3H,J=6.4,Chol C−21),0.83,0.82(2×d,6H,J=6.5および2.0Hz),0.68(s,3H,Chol C−18);3C NMR(100MHz,CDCl3)159.3(OONH),142.4(C−5),125.4(C−6),75.4((CO)2ONH2),71.9(C−3),57.5(C−14),57.0(C−17),51.0(C−9),43.0(C−13),40.0−40.6(C−12,C−4),39.2(C−24),37.8(C−1),37.3(C−10),36.9(C−22),36.6(C−20),32.7(C−8),32.6(C−7),28.9(C−16),28.8(C−2),28.7(C−25),24.9(C−15),24.5(C−23),23.2(C−26),22.9(C−27),21.8(C−11),19.7(C−19),19.2(C−21)および12.3(C−18)。MS−FAB+:510[M+Na]+
Boc化コレステリル−グリシル−ヒドラジド(22)
Figure 2005515990
無水ジクロロメタン中の化合物21(33mg,0.246mmol)を、DMAP(73mg,0.6mmol)、HBTU(109mg,0.287mmol)および20(100mg,0.205mmol)で逐次処理し、その混合物を窒素雰囲気下、室温で15時間撹拌した。反応を7%クエン酸水溶液で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することにより、純粋な22(103mg,83%)を得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)8.6(brs,1H,BocN 2NH2CO),6.9(br,CH2CON 2NH2Boc),5.8(m,1H,Chol−O(CO)N),5.4(m,1H,Chol C6),4.5(m,1H,Chol C−3),3.9(s,2H,(CO)C 2NH(CO)O),2.32(m,2H,Chol C−24),1.46(s,3H,Boc),0.94−2.10(Chol C−1,2,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17,20,22,23,25),1.0(s,3H,Chol C−19),0.89(d,3H,J=6.4,Chol C−21),0.83,0.82(2×d,6H,J=6.5および2.0Hz),0.68(s,3H,Chol C−18);3C NMR(100MHz,CDCl3)169.7(BocNH2NH2 CO),156.7(Boc),155.6(OONH),139.6(C−5),122.6(C−6),82.0(Boc),74.9(C−3),56.6(C−14),56.2(C−17),49.9(C−9),42.9(Gly 2),42.3(C−13),39.7(C−4),39.4−6(C−12),38.4(C−24),36.9(C−1),36.5(C−10),36.2(C−22),35.8(C−20),31.80(C−8),31.79(C−7),28.2(C−16およびBoc オーバーラップしている),28.1(C−2),27.9(C−25),24.2(C−15),23.9(C−23),22.8(C−26),22.5(C−27),21.0(C−11),19.3(C−19),18.7(C−21)および11.8(C−18)。ESI−MS 502[M+H]+,542[M+K]+;HRMS:計算値(C355935Naとして):624.435242;実測値:624.436356。
コレステリル−グリシル−ヒドラジド(23)
Figure 2005515990
次に、プロパン−2−オール(1ml)中の化合物22(40mg,0.067mmol)を、4M HCl/ジオキサン(1mL)で処理し、その混合物を室温で30分間撹拌した。溶媒を減圧下で除去し、残渣を最少量の1:5プロパン−2−オール:ジオキサンに再溶解し、ヘキサン類を使って生成物23を白色固体として沈殿させた(28mg,84%);1H NMR(400MHz,d4−MeOD)7.8(br,CH2CON 2NH2),5.5(m,1H,Chol C6),4.6(m,1H,Chol C−3),4.0(s,2H,(CO)C 2NH(CO)O),2.32(m,2H,Chol C−24),1.46(s,3H,Boc),0.94−2.10(Chol C−1,2,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17,20,22,23,25),1.0(s,3H,Chol C−19),0.89(d,3H,J=6.4,Chol C−21),0.83,0.82(2×d,6H,J=6.5および2.0Hz),0.68(s,3H,Chol C−18);13C NMR(100MHz,d4−MeOD)169.7(NH2NH2 CO),156.6(OONH),140.3(C−5),123.2(C−6),75.9(C−3),57.4(C−14),56.8(C−17),50.8(C−9),48.4(gly CH2),42.9(C−13),40.4(C−4),40.1(C−12),39.0(C−24),37.6(C−1),37.2(C−10),36.8(C−22),36.5(C−20),32.5(C−8),32.4(C−7),28.8(C−16),28.7(C−2),28.6(C−25),24.8(C−15),24.4(C−23),23.1(C−26),22.9(C−27),21.7(C−11),19.7(C−19),19.0(C−21)および12.2(C−18)。ESI−MS:541.7[M+K]+
コレステリル−カルバメート−ヒドラジド(24)
Figure 2005515990
0℃のジクロロメタン(90ml)中のクロロギ酸コレステロール(1.0g,2.23mmol)にヒドラジン水和物(1g,20mmol)を加え、その反応液を室温までゆっくりと温めて、終夜撹拌した。反応を7%クエン酸水溶液で停止し、ジクロロメタンで抽出した。乾燥(MgSO4)した抽出物を減圧下で濃縮し、得られた残渣をジクロロメタン/ヘキサン類から結晶化することにより、24を白色固体として得た(0.75g,76%);1H NMR(400MHz,CDCl3)5.4(m,1H,Chol C6),4.55(m,1H,Chol C−3),4.7−3.3(O(CO)NHNH2),2.32(m,2H,Chol C−24),1.46(s,3H,Boc),0.94−2.10(Chol C−1,2,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17,20,22,23,25),1.0(s,3H,Chol C−19),0.89(d,3H,J=6.4,Chol C−21),0.83,0.82(2×d,6H,J=6.5および2.0Hz),0.68(s,3H,Chol C−18);13C NMR(100MHz,CDCl3)158.3(OONH),139.5(C−5),122.7(C−6),75.2(C−3),56.6(C−14),56.1(C−17),49.9(C−9),42.2(C−13),39.7(C−4),39.4(C−12),38.4(C−24),36.9(C−1),36.5(C−10),36.1(C−22),35.7(C−20),31.8(C−8),31.77(C−7),28.2(C−25),28.0(C−16),27.9(C−2),24.2(C−15),23.8(C−23),22.8(C−26),22.5(C−27),21.0(C−11),19.2(C−19),18.6(C−21)および11.8(C−18)。ESI−MS:484.63[M+K]+
(Boc)アミノオキシ脂質(25)
Figure 2005515990
N−ヒドロキシスクシンイミド(0.36g,3.13mmol,1当量)、17(0.6g,3.13mmol,1当量)、およびN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.68g,3.13mmol,1当量)をEtOAc(90ml)に溶解し、その不均一混合物を室温で終夜撹拌した。次に、その混合物を、Celite(登録商標)の短いパッド越しに濾過することにより、白色沈殿として生成したジシクロヘキシル尿素を除去し(60mLのEtOAcで洗浄)、THF(10ml)に溶解した8(1.97g,3.13mmol,1当量)に加えた。トリエチルアミン(6mL)を添加することにより、この不均一反応をpH8に維持した。得られた混合物を室温で終夜撹拌した。完了後に、混合物を濾過し、溶媒を減圧下で除去し、フラッシュクロマトグラフィー(CH2Cl2/MeOH/NH3 92:7:1)で精製することにより、25を白色固体として得た。収量(2.3g,90%);1H NMR(270MHz,CDCl3):δ=5.33−5.35(m,1H,H6’),4.4−4.52(m,1H,H3’),4.3(s,2H,H90,3.2−3.42(m,8H,H1,H2,H4,H6),2.23−2.35(m,2H,H4’),1.7−2.1(m,7H,H2’,H7’,H8’,H5),1.44−1.46(m,18H,2Boc),1−1.73(m,21H,H1’,H9’,H11’,H12’,H14’−H17’,H22’−H25’),0.98(3H,s,H−19’),0.85(d,J=6.5Hz,3H,H21’),0.83(d,J=6.5Hz,6H,H26’およびH27’)および0.65(s,3H,H18’);MS(FAB+):m/z=803[M+H]+,703[M−Boc]+,647,603[M−2Boc]+,369,279,255,235,204,145,95,69。
荷電アミノキシ脂質(1)
Figure 2005515990
CH2Cl2(10mL)に溶解した25(1.1g,1.36mmol,1当量)に、0℃で、TFA(2ml,20.4mmol,15当量)を加えた。その溶液を室温で5時間撹拌した。完了後に、TFAを反応混合物から共沸させるために、トルエンを加えた。溶媒を減圧下で除去し、クロマトグラフィー(CH2Cl2/MeOH/NH3 92:7:1→75:22:3)で精製することにより、1を白色固体として得た(709mg,収率:86%);IR(CHCl3):νmax=3306,2948,2850,2246,1698,1647,1541,1467,1253,1133;1H NMR(270MHz,CDCl3):δ=5.26−5.4(m,1H,H6’),4.4−4.52(m,1H,H3’),4.12(s,2H,H9),3.34−3.41(m,2H,H2),3.15−3.3(m,2H,H4),2.6−2.74(m,4H,H1およびH6),2.14−2.39(m,2H,H4’),1.62−2.1(m,7H,H2’,H7’,H8’,H5),1.02−1.6(m,21H,H1’,H9’,H11’,H12’,H14’−H17’,H22’−H25’),0.96(3H,s,H−19’),0.86(d,J=6.5Hz,3H,H21’),0.83(d,J=6.5Hz,6H,H26’およびH27’)および0.66(s,3H,H18’);MS(FAB+):m/z=603[M+H]+,369[Chol]+,160,137,109,95,81,69,55。
アミノキシ脂質を含有するリポソームおよびリポプレックスの安定性
(A)アミノキシ脂質を持たないLMD系に関する研究
DOPE:脂質B198(60:40,モル比)リポソームから構成される標準的製剤比12:0.6:1のLMDを安定性解析に付した。LMDをさまざまな量のPEG2000−ジアルデヒドと共に、HEPES 4mM(pH7)中で16時間インキュベートした。次に、試料をOptiMEMに加え、それぞれのサイズをPCSで20分間にわたって測定した(図2)。PEG2000−ジアルデヒド量の増加には、明らかな安定化効果が観察された。この安定化から、シッフ塩基の形成が起こること、そしてそれが、リポプレックス(DOPE,脂質B198)の表面露出アミンと、PEGに由来するアルデヒドとの間にC=N共有結合を形成することによって粒子を安定化することが示唆される。LMD表面へのポリエチレングリコールの非特異的吸収という可能性を排除するために、それぞれチオール、アミンまたは2つのアミン官能基を持つPEG誘導体を使って、対照実験を行った(図3)。その結果は、アルデヒド含有PEGとアミノキシ官能基との特異的相互作用を明確に示唆するものであり、他の官能化PEG誘導体は極めて弱い非特異的作用しか示さない。示唆されたシッフ塩基の形成を証明するために、本発明者らは、脂質B198の10%をアミノキシ脂質で置き換えたLMD製剤に取り組んだ。
生化学物質および化学物質:
ジオレオイルホスファチジル−エタノールアミン(DOPE)はAvanti Lipid(米国アラバマ州アラバスター)から購入した。プラスミドnis−pCMVβガラクトシダーゼはBayou Biolabs(米国ルイジアナ州ハラハン)によって製造された。脂質B198は本発明者らの研究室で合成された。ミューペプチドは、標準的なFmoc系メリフィールド固相ペプチド化学により、ワング樹脂上で合成した。
合成:
リポソームの製造:
リポソームは次のように製造した。ジクロロメタン中の適当な脂質混合物を100ml丸底フラスコ内で薄層状に乾燥させ、それをさらに2時間真空乾燥した。その脂質薄層を4mM Hepes(pH7)中で水和させて、脂質の最終濃度を5mg/mlにした。押出による小さな単膜小胞の製造は、短い超音波処理の後、窒素下で押出機(Lipex Biomembranes)を使って、重ねた2枚のポリカーボネートフィルター(孔径0.1μm,Osmonids)を通して、懸濁液を10回押し出すことによって行った。押し出されたリポソームの脂質濃度は、スチュワード(Steward)アッセイによって決定した。
MDおよびLMDおよびLDの製造
LD(脂質:DNA)複合体およびLMD(脂質:ミュー:DNA)複合体の製造:DNA原液(通例、1.2mg/ml)を、蒸留水に溶解したミューの希釈溶液をボルテックスで混合したものに、0.6の重量比で添加して、DNAの最終濃度を0.2mg/mlにした。次に、そのMD溶液を、リポソームに、1:12のDNA:脂質重量比で、ボルテックスしながらゆっくり加えた。最後に、4mM Hepesに希釈したショ糖を添加すると、4mM Hepes,6%ショ糖中に所望のDNA濃度のLMD調製物が得られる。0.2mg/mlのDNA溶液をリポソームに、1:12のDNA:脂質重量比で、ボルテックスしながらゆっくりと加えた。最後に、HEPES 4mM(pH7)に希釈したショ糖を添加すると、HEPES 4mM(pH7),6%ショ糖中に所望のDNA濃度のLD調製物が得られる。
リポソームB198:DOPE(50:50)を含むLMD系に関する安定性試験
DOPE:脂質B198(60:40,モル比)リポソームから構成される0.15mg/ml(DNA濃度)のLMDを、OptiMEMでの安定性解析に付した。LMDをさまざまな量のPEG2000−ジアルデヒドと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.1mg/mlに調節した。次に、試料をOptiMEMに加え、それぞれのサイズを、動的光散乱法を使って、光子相関分光計(N4 plus,Coulter)で測定した。使用したパラメータは次のとおりである。20℃、0.0890cP(粘度)、反射率1.33、角度90°、632.8nm(波長)。PEG2000−ジアルデヒド量の増加には、明らかな安定化効果が観察された。
この安定化から、シッフ塩基の形成が起こること、そしてそれが、リポプレックス(DOPE,脂質B198)の表面露出アミンと、PEGに由来するアルデヒドとの間にC=N共有結合を形成することによって粒子を安定化することが示唆される。LMD表面へのポリエチレングリコールの非特異的吸収という可能性を排除するために、それぞれチオール、アミンまたは2つのアミン官能基を持つPEG誘導体を使って、対照実験を行った(図3)。その結果は、アルデヒド含有PEGとアミノキシ官能基との特異的相互作用を明確に示唆するものであり、他の官能化PEG誘導体は極めて弱い非特異的作用しか示さない。
DOPE:脂質B198(50:50,モル比)リポソームから構成される0.15mg/ml(DNA濃度)のLMDを、血清での安定性解析に付した。LMDをさまざまな量のPEG2000−ジアルデヒドと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.1mg/mlに調節した。次に、組成の異なるLMD 60μlを240μlの血清と混合し、その混合物を穏やかに振とうしながら37℃でインキュベートした。次に、ブランク参照試料として血清のみを使用して、さまざまな時点で、600nmでの吸光度をUltrospec 4000分光光度計(Phamarcia Biotech Ltd,英国ケンブリッジ)で記録した。PEG2000−ジアルデヒド量の増加には、有意な安定化効果は観察されなかった(図7)。DOPE:脂質B198:コレステロール(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(DNA濃度)のLDを、血清での解析に付した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒド、OpF−acon−PEG3400−mal、NHS−PEG3000−malと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.09mg/mlに調節した。次に、組成の異なるLD 16.6μlを50μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。得られた粒子のサイズを光子相関分光計で測定するために、さまざまな時点で、5μlのLDを試料として採取した(測定に際して試料をHEPES 4mM(pH7)で希釈した)。図12。
これにより、リポプレックス(DOPE,B198)の露出したアミンとPEG−ジアルデヒドとの間に形成されるシッフ塩基が、血清中ではあまり安定ではないことが示唆される。このPEGの効果は、LMD(B198:DOPE)のような不安定な製剤には弱く(図7)、LD(DOPE,B198,コレステロール)のような、より安定な製剤では、より顕著である。
図12は、pH感受性のOpf−acon−PEG−Malが、リポプレックスのアミンに活発にカップリングしており、極めて強い安定化効果をもたらすことを示唆している。
セリン脂質13含有リポソームを使った研究
DOPE:セリン脂質13(50:50)リポソームを使って、標準的な12:0.6:1比(リポソーム:ミュー:pDNA)のLMDベクターを形成させ、さまざまな量のPEG2000−ジアルデヒドの存在下で、安定性プロファイルを明らかにした。この複合体を、HEPES 4mM(pH7)中で16時間平衡化させた後、試料をOptiMEMに加えた。PEGの存在量とLMDおよびその複合体の安定性との間には明瞭な関係を確認することができた。PEGを添加しなかったLMDのサイズが極めて迅速に増加したのに対して、20%のPEG(重量比,リポソームに対して約6%モルに相当)を添加すると、サイズはゆっくりと増加した(図8)。脂質とPEG−ジアルデヒドとの間に共有結合が特異的に形成されることを示す証拠は、チオール化PEGとの比較によって得られる。アルデヒド含有PEGだけが安定なLMDをもたらし、他のPEGは安定化パターンを示さない。総合すると、これらの実験は、ポリエチレングリコールとセリンコレステロール系化合物の表面アミン基との間にシッフ塩基様の共有結合が形成されることを示唆している。
DOPE:セリン脂質13(50:50)リポソームから構成される標準的製剤比12:0.6:1のLMDを血清での安定性解析に付した。LMDをさまざまな量のPEG2000−ジアルデヒドと共に、HEPES 4mM(pH7)中で20時間インキュベートした。次に、100μg/mlで組成の異なるLMD 60μlを、240μlの血清と混合し、その混合物を穏やかに振とうしながら37℃でインキュベートした。次に、ブランク参照試料として血清のみを使用して、さまざまな時点で、600nmでの吸光度を記録した。PEG2000−ジアルデヒド量の増加には、有意な安定化効果が観察された(図9)。
これは、LMDの表面露出セリンとPEG−アルデヒドとの間に形成されるシッフ塩基が、血清が誘発する凝集を減少させるのに十分な安定性を持つことを示唆している。
トランスフェクション実験:
OptiMEMおよび血清(90%)におけるPanc−1細胞でのトランスフェクションプロトコール
概説:培養Panc−1細胞または培養OVCAR−1細胞を、48穴培養プレートに1ウェルあたり2×105細胞の密度で接種し、37℃および5%CO2にて、DMEM中で約70%コンフルエントまで生育した。細胞をPBS中で洗浄した後、トランスフェクション培地を各ウェルに投入した(0.250mlの血清またはOptiMem)。0.5μgのLMD(DNA)を各ウェルに1時間加えた。次に、細胞をPBSで3回洗浄し、通常培地(NGM)中で24時間成長させた。細胞をプレートから掻き落とし、Roche Diagnosticsの化学発光リポーター遺伝子アッセイキットを使って、β−Gal発現量をアッセイした。
結果:トランスフェクションの結果から、PEG−ビスアルデヒドの量が増加するにつれて、活性の減少が観察されることがわかる。これは、PEGがLMDに共有結合(シッフ塩基形成)することと合致し、それは、PEG−SH対照がトランスフェクションレベルに影響を及ぼさなかったことで、さらに裏付けられる。トランスフェクションの減少は、PEGをLMD表面に取り付けたために正電荷が遮蔽されて細胞によるベクターの取り込みが減少したため、あるいは、PEGの細胞内での阻害的作用によるものと考えうる。
結論
アルデヒド/ケトン官能化PEGと(a)アミンまたは(b)セリン含有脂質(例えばセリン脂質13)との表面反応が達成された。結果として生じる結合は極めて不安定(a)であるか、より安定(b)である。どちらの場合も、縮合反応の過程で生成する唯一の副生成物は水である。したがってこの方法は、トランスフェクション活性の一部を保ち(図10および図11)、強力な安定化プロファイルを示す、極めて強力かつ洗練された薬物または遺伝子送達系の安定化方法である。この概念は、薬物/遺伝子送達ベクターの安定化と機能性とのバランスをとるのに理想的である。さらにまた、この概念は、薬物/遺伝子送達ベクターと二官能性ステルス化合物およびチオール含有ターゲッティングリガンドとの容易なワンポット反応も可能にする。
後カップリング、血清安定化、トリガー可能性およびインビトロ・トランスフェクションプロファイル
概説:表1に挙げたトリガー可能脂質のそれぞれを、脂質B198およびDOPEと共に第3の脂質として、最適化した比でリポソームに配合した(図参照)。100nm膜を通してリポソームを押出し(10回)、PCSでサイズを測定した。pDNAのHEPES(4mM)希釈溶液をゆっくり添加して、pDNAの最終濃度を0.1mg/mLにすることにより、LD(リポソーム+pDNA)を製造した。直ちに使用しない場合は、LDを6%ショ糖の存在下、4℃で保存した。3つの製剤、すなわち脂質B198/DOPE/コレステロール(45:30:25)、脂質B198/DOPE/脂質23、および脂質B198/DOPE/アミノキシ脂質は、特に興味深いことがわかった。
脂質B198/DOPE/コレステロール
血清安定性
DOPE:脂質B198:コレステロール(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLDを、血清にさらした後に解析した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒド、OpF−acon−PEG3400−mal、NHS−PEG3400−malと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートした。最終濃度を0.09mg/mlに調節した。次に、組成の異なるLD 16.6μlを50μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。得られた粒子のサイズをPCSで測定するために、さまざまな時点で、5μlのLDを試料として採取した(測定に際して各試料をHEPES 4mM(pH7)で希釈した)。
結論
その結果から、リポプレックス(DOPE,脂質B198)の露出したアミンとPEG−ジアルデヒドとの間に形成されるシッフ塩基が、血清中ではあまり安定ではないことが示唆される。このPEGの効果は、LMD(脂質B198/DOPE)のような不安定な製剤には弱く(図7)、LD(DOPE/脂質B198/コレステロール)のような、より安定な製剤では、より顕著である(図12)。
図12は、pH感受性のOpF−acon−PEG−malが、リポプレックスのアミンに活発にカップリングしており、極めて強い安定化効果をもたらすことを示唆している。
脂質B198/DOPE/脂質23
血清安定性
DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,m/m/m)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLDを、血清へのばく露後に解析した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒド、OpF−acon−PEG3400−mal、PEG6000−SHと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.09mg/mlに調節した。次に、組成の異なるLD 16.6μlを50μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。さまざまな時点で、5μlのLDを試料として採取し、そのサイズをPCSで測定した(測定に際して試料をHEPES 4mM(pH7)で希釈した)。
pH放出
DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLDを、pH5.3へのばく露後に、血清における安定性解析に付した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒドまたはOpF−acon−PEG3400−malと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.09mg/mlに調節した。血清安定性実験(上記と同様)に先立って、HClを添加することにより、LDをpH5.3で3時間インキュベートした。
トランスフェクション
DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(DNA濃度)のLDを、上述のトランスフェクションプロトコールに従って、OVCAR−1細胞にトランスフェクトした。
ターゲッティング
DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLD(pDNA:脂質比=1:14)をターゲッティング実験に付した。まず、OpF−acon−PEG3400−malの溶液を、葉酸−システインペプチドの溶液と共に、pH8で1時間インキュベートすることによってOpF−acon−PEG3400−cys−葉酸とし、次に、それをLD溶液に加えた(脂質の総モル含量に対して1モル%または10モル%)。ターゲッティングペプチドを添加せずにOpF−acon−PEG3400−mal溶液を同じ処理にかけることにより、対照LDを製造した。
その混合物をHEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、同じ緩衝液に対して24時間透析(MCO=10000)することにより、40μg/mlの標的指向性LD溶液を得た。次に、組成の異なるLD 37.5μlを50μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。得られた粒子のサイズをPCSで測定するために、さまざまな時点で、8μlのLDを試料として採取した(測定に際して各試料をHEPES 4mM(pH7)で希釈した)。
上述したトランスフェクションプロトコールに従って、これらのLDをOVCAR−1細胞にトランスフェクトした。
結論
図13は、中性ヒドラジド脂質23を含むLDの高い安定性を証明している。このことから、リポプレックスのヒドラジドとPEG2000−ジアルデヒドとの間に形成されるカルボキシルヒドラゾン付加物は血清中で極めて安定であることが示唆される。PEG6000−SHを使った対照実験は、この効果が、血清安定な付加物を形成するアルデヒド官能基によるものであることを、明瞭に示している。
図13から、pH感受性OpF−acon−PEG3400−malはヒドラジン脂質23に強く結合して、血清耐性の高いリポプレックス製剤をもたらすことが示唆される。
図14は、このアッセイ条件では、acon−PEG3400−malと結合したLD(脂質23を含むもの)も非修飾LDも、pHインキュベーションによる影響を受けない(図13と同様の結果)ことを示している。pH感受性ヒドラゾン付加物はpH(5.3)による影響を強く受け、図13の場合よりもはるかに不安定な粒子をもたらす。図19は、ヒドラジン脂質23を含む安定なLDが、95%含有培地でさえ、トランスフェクトしないことを示している。PEG量の増加に伴って観察されるトランスフェクションの減少は、LDへのPEGの共有結合と合致する。これは、PEGを取り付けたことで細胞によるベクターの取り込みが減少したため、またはPEGの細胞内での阻害的作用によるものと考えうる。
図20は、OpF−acon−PEG3400−malと、OpF−acon−PEG3400−cys−葉酸が、どちらもLDに効率よくカップリングされることを示している。10モル%のOpF−acon−PEG3400−malまたは10モル%のOpF−acon−PEG3400−cys−葉酸で修飾した場合、このLDは極めて安定である。
図22は、後修飾LD系の潜在的ターゲッティング能力を示している。十分なターゲッティング部分をリポプレックスに結合すると(10モル%)、OVCAR−1細胞株の葉酸受容体のターゲッティングにより、明らかな増加(10%血清では3倍、95%血清では6倍)が観察される。95%血清における10%OpF−acon−PEG3400−cys−葉酸LDのトランスフェクションレベルは、同じ条件での非修飾粒子のトランスフェクションレベルと同等である。
要約:これらの結果は全体として、PEG−ジアルデヒドのアルデヒドに結合したヒドラジド脂質23は、pH感受性であるが血清耐性を持つコンジュゲートをもたらすことを示唆している。cis−アコニチル結合を持つPEGは、このアッセイ条件下ではpH放出をもたらさなかったが、さらに厳しいインビトロ/インビボ条件では、pH感受性であると予想される13-15
インビトロトランスフェクションの結果は、結果として得られる粒子が、95%血清のような非常に厳しい条件下でさえ、トランスフェクトできることを証明している。この粒子の安定性を、そのpH放出潜在力およびそのトランスフェクション能力と組み合わせると、全身的適用に理想的であると考えられる。
結果として得られるリポプレックスは、葉酸受容体を使ってターゲッティングすることができる。この粒子は著しく安定であり、ターゲッティング部分を持たないものよりも効率よくトランスフェクトする。
脂質B198/DOPE/アミノキシ脂質
血清安定性
DOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLDを、血清へのばく露後に解析した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒド、OpF−acon−PEG3400−mal、およびPEG6000SHと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.09mg/mlに調節した。次に、組成の異なるLD 16.6μlを50μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。さまざまな時点で、5μlのLDを試料として採取し、得られた粒子のサイズをPCSで測定した(測定に際して試料をHEPES 4mM(pH7)で希釈した)。
pH放出
DOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(DNA濃度)のLDを、pH5.3へのばく露後に、血清における安定性解析に付した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒドまたはOpF−acon−PEG3400−malと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、最終濃度を0.09mg/mlに調節した。血清安定性実験(上記と同様)に先立って、HClを添加することにより、LDをpH5.3で3時間インキュベートした。
トランスフェクション
DOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLDを、上述のトランスフェクションプロトコールに従って、OVCAR−1細胞にトランスフェクトした。
ターゲッティング
DOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,m/m/m)リポソームから構成される0.1mg/ml(DNA濃度)のLD(pDNA:脂質比=1:12,w/w)をターゲッティング実験に付した。まず、OpF−acon−PEG3400−malの溶液を、葉酸−システインペプチドの溶液と共に、pH8で1時間インキュベートすることによってOpF−acon−PEG3400−cys−葉酸とし、次に、それをLD溶液に加えた(脂質の総モル含量に対して1モル%または10モル%)。ターゲッティングペプチドを添加せずにOpF−acon−PEG3400−mal溶液を同じ処理にかけることにより、対照LDを製造した。
その混合物をHEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートし、同じ緩衝液に対して24時間透析することにより、40μg/mlの標的指向性LD溶液を得た。
次に、組成の異なるLD 37.5μlを50μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。得られた粒子のサイズをPCSで測定するために、さまざまな時点で、8μlのLDを試料として採取した(測定に際して各試料をHEPES 4mM(pH7)で希釈した)。
次に、上述したトランスフェクションプロトコールに従って、これらのLDをOVCAR−1細胞にトランスフェクトした。
結論
図15から、リポプレックスのアミノキシ脂質とPEG2000−ジアルデヒドとの間に形成される結合は、血清中で極めて安定であることが示唆される。PEG6000−SHを使った対照実験では、そのような効果は得られなかった。
図15から、pH感受性OpF−acon−PEG3400−malはリポプレックスのアミノキシ脂質に強く結合して、非常に強い安定化効果をもたらすことが示唆される。
図16は、このアッセイ条件では、acon−PEG3400−malおよびPEG2000ジアルデヒドと結合したLDも非修飾LDも、pHインキュベーションによる影響を受けない(図15と同様の結果)ことを示している。
図18は、95%血清におけるアミノキシ脂質を含むLDの優位性を証明している(脂質B198:DOPEから構成されるLDは95%血清中ではほとんどトランスフェクトしない)。PEG量の増加に伴って観察されるトランスフェクションの減少は、LDへのPEGの共有結合と合致する。これは、PEGを取り付けたことで細胞によるベクターの取り込みが減少したため、またはPEGの細胞内での阻害的作用によるものと考えうる。
図21は、OpF−acon−PEG3400−malと、OpF−acon−PEG3400−cys−葉酸が、どちらもLDに効率よくカップリングされることを示している。10モル%のOpF−acon−PEG3400−malまたは10モル%のOpF−acon−PEG3400−cys−葉酸で修飾すると、このLDは、より安定である。
図23は、後修飾LD系の潜在的ターゲッティング能力を示している。十分なターゲッティング部分をリポプレックスに結合すると(10モル%)、OVCAR−1細胞株の葉酸受容体のターゲッティングにより、明らかな増加(10%血清では3.6倍、95%血清では7.2倍)が観察される。
要約:これらの結果は全体として、PEG2000−ジアルデヒドのアルデヒドに結合したアミノキシ脂質がpH感受性コンジュゲートをもたらさないことを示唆している。cis−アコニチル結合を持つPEGは、このアッセイ条件下ではpH放出を示さなかったが、さらに厳しいインビトロ/インビボ条件では、pH感受性であると予想される16。インビトロトランスフェクションの結果は、結果として得られる粒子が、95%血清のような非常に厳しい条件下でさえ、極めて効率よくトランスフェクトできることを証明している。結果として得られるリポプレックスは、葉酸受容体を使ってターゲッティングすることができる。この粒子は、ターゲッティング部分を持たないものと比べて、95%血清中で安定であり、はるかに効率よくトランスフェクトする。
脂質141624含有リポソーム製剤を使った研究
血清安定性
DOPE:脂質B198:脂質14またはDOPE:脂質B198:脂質16(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.13mg/ml(pDNA)のLDを、血清にさらした後に解析した。LDをさまざまなモルパーセンテージ(脂質の総モル含量に対する値)のPEG2000−ジアルデヒドと共に、HEPES 4mM(pH7)中、4℃で16時間インキュベートした。最終濃度を0.1mg/mlに調節した。次に、組成の異なるLD 60μlを240μlの血清と混合し、その混合物を37℃でインキュベートした。さまざまな時点で600nmでの吸光度を記録した(濁度)。
トランスフェクション
DOPE:脂質B198:脂質14、DOPE:脂質B198:脂質16、DOPE:脂質B198:脂質24、DOPE:脂質B198:脂質B198、DOPE:脂質B198:コレステロールおよびDOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,モル比)から構成されるLDを、さまざまなモルパーセンテージのPEG2000−ジアルデヒドで修飾した。これらのLDを、上述のトランスフェクションプロトコールに従って、Panc−1細胞にトランスフェクトした。
結論
図24aは、脂質14を含むリポプレックスの露出したシステインとPEG−ジアルデヒドとの間に形成される結合が、血清中であまり安定ではないことを示唆している。この本来不安定な製剤に対するジアルデヒドPEGの効果は弱く、高いPEG比(25モル%)でしか顕著にならない。
図24bは、脂質16を含むリポプレックスの露出したシステインとPEG−ジアルデヒドとの間に形成される結合が、血清中で安定であることを示唆している。このPEGの効果は顕著である。
図17は、PEG量の増加に伴ってトランスフェクションの減少(10%含有培地中)が観察されることを示しており、これはLDへのPEGの共有結合と合致する。これは、PEGを取り付けたことで細胞によるベクターの取り込みが減少したため、またはPEGの細胞内での阻害的作用によるものと考えうる。
要約:これらの結果は全体として、システイン含有脂質16および14がPEG2000−ジアルデヒドのアルデヒドに結合することを示唆している。高いモルパーセントのPEGと結合させた場合、結果として得られる複合体は、血清中でより安定であり、10%血清含有培地ではPanc−1に対して低いトランスフェクションレベルを示す。脂質24を含むLDは成長培地中でトランスフェクトすることができる。
生物学的評価II:エクスビボ・トランスフェクション試験
概説
以下に詳述するように、ウィスターラットから海馬切片を調製し、リポソーム組成が異なる3タイプのリポプレックスと共にインキュベートした。すなわち、製剤I:脂質B198/DOPE(50:50,m/m)を含むリポプレックス、製剤II:脂質B198/DOPE/アミノキシ脂質(30:60:10,m/m/m)を含むリポプレックス、製剤III:脂質B198/DOPE/アミノキシ脂質(30:60:10,m/m/m)を含むリポプレックスをジアルデヒド2000(10%)と共にインキュベートしたもの。
海馬切片の調製
この研究は、27〜21日齢のウィスターラット(WAG/GSto,ロシア・モスクワ)で行った。迅速な断頭の後、下記の組成を持つ冷(4℃)溶液が入ったペトリ皿に、ラットの脳を直ちに移した。120mM NaCl、5mM KCl、26mM NaHCO3、2mM MgCl2および20mMグルコース(溶液1)。起こりうるニューロンの損傷を減らすために、カルシウム塩は省いた。その溶液を、95%O2/5%CO2混合ガスで絶えず酸素供給することにより、pH=7.4を維持した。興奮性結合のラメラ構造が保全されるように、胞状線維(alveolar fibres)に沿って、カミソリの刃を使って手作業で海馬切片(300〜400μm厚)を切り出した。プレインキュベーション中は、切片を以下の細胞外溶液に完全に沈めた。30〜31℃の135mM NaCl、5mM KCl、26mM NaHCO3、1.5mM CaCl2、1.5mM MgCl2、20mMグルコース(溶液2)(pH7.4,95%O2/5%CO2を吹き込んだもの)。実験は以下の組成の細胞外溶液中で行った。150mM NaCl、5mM KCl、20mM HEPES、2mM CaCl2、1mM MgCl2、10mMグルコース(溶液3)(pH=7.4、酸素供給なし)。リポプレックスと共にインキュベートしている間、事例1では、酸素供給は前もって行うだけで負荷操作中は酸素供給を行わずに溶液2中に切片を1時間保ち、インキュベーション後は、酸素供給しながら溶液2中に切片を8時間保った。また、事例2では、酸素供給なしで溶液3(アミノ酸および血清)中に、切片を1時間保った。リポプレックスは細胞外溶液から除去しなかった。切片を37℃のCO2培養器中に24時間以上保った。
結果
図25 写真1および写真3は、リポソーム製剤、脂質B198/DOPE/アミノキシ脂質1(30:60:10,m/m/m)からなる製剤IIでトランスフェクトした後の切片の表面にある小膠細胞を表す。リポプレックスは食作用によって補集されるようである。写真2は、製剤IIでトランスフェクトした後の、海馬のCA1領域の錐体ニューロンを表す。写真4は、製剤IIIでトランスフェクトした後の錐体ニューロンの層(低倍率)を表す。
結論
後コーティングした試料IIIは、蛍光顕微鏡で検出した場合、平均120〜140μmの有意な組織侵入(エンドサイトーシス)を示し、調査した表面の下に浅く広がった蛍光を示した。試料1および試料2は食作用を受けたが、表面に露出していた。
生物学的評価III:インビボ・トランスフェクション試験
概説
雌MF−1マウス(35g)を200μlのケタミン:ロンプン(rompun)(2:1 v/v)で麻酔し、総体積30μlのPBS中に動物1匹あたり10μg、20μgまたは30μgのpDNA量で、一連の異なるリポプレックス構築物を鼻腔内滴下によって投与した。リポプレックス試料はすべて、ショ糖の最終濃度10%および総pDNA量100μgで、HEPES 4mM(pH7)中に、0.1mg/mLのpDNA濃度で調製した。各試料を、ジアルデヒド2000と共に4℃で72時間インキュベートした後、真空ロータリーエバポレータ(rotavap)でpDNAの最終濃度が1.0mg/mLになるまで濃縮した(すなわち最終総体積は100μLである)。製剤をよりよく制御できるように、pDNA成分を前もってアデノウイルスコアペプチド・ミューまたはC18−ミューで濃縮しておいた。
試料
標準LMD(a)
・濃縮種;μ,0.6重量当量
・プラスミド:pNGVL−1(β−ガラクトシダーゼ,7.5kb)、1当量
・リポソーム:B198/DOPE,12重量当量
LMD(AO)(b)
・濃縮種;μ,0.6重量当量
・プラスミド:pNGVL−1(β−ガラクトシダーゼ,7.5kb)、1当量
・リポソーム:B198/DOPE/アミノキシ脂質1(30:60:10,m/m/m),12重量当量。
LMD(AO/PEG−アルデヒド)(c)
・濃縮種;μ,0.6重量当量
・プラスミド:pNGVL−1(β−ガラクトシダーゼ,7.5kb)、1当量
・リポソーム:B198/DOPE/AO(30:60:10,m/m/m),12重量当量
・5%PEG2000−ジアルデヒド。
LMD18(AO)(d)
・濃縮種;C18−μ,0.6重量当量
・プラスミド:pNGVL−1(β−ガラクトシダーゼ,7.5kb)、1当量
・リポソーム:B198/DOPE/AO(30:60:10,m/m/m),12重量当量。
LMD18(AO/PEG−アルデヒド)(e)
・濃縮種;C18−μ,0.6重量当量
・プラスミド:pNGVL−1(β−ガラクトシダーゼ,7.5kb)、1当量
・リポソーム:B198/DOPE/AO(30:60:10,m/m/m),12重量当量
手順
雌MF−1マウス(35g)を200μlのケタミン:ロンプン(2:1 v/v)で麻酔し、総体積30μlのPBSに入った1匹あたり10μg、20μgまたは30μgのLMD構築物を、鼻腔内滴下によって投与した。48時間後に動物を屠殺し、気管と肺を切除した。組織を1mlの溶解緩衝液中でホモジナイズし、β−gal発現量をELISAにより、市販のアッセイキット(Boehringer Mannheim)を使って決定した。ビシンコニン酸(BCA)タンパク質アッセイシステム(Pierce)を使って決定した各試料のタンパク質含量で、β−galのレベルを標準化した。
図26 pDNAの鼻腔内投与量10、20および30μg/匹での試料LMDa〜eのインビボ効力。プラスミドNGVL−1(7.5kb β−gal)。A,μ/B198/DOPE;B μ/B198/DOPE/AO,μ/B198/DOPE/AO+5%PEG2000−ジアルデヒド;D,C18−μ/B198/DOPE/AO;E,C18−μ/B198/DOPE/AO+5%PEG2000−ジアルデヒド。
結果および結論
ジアルデヒドを後コーティングしたリポプレックス(c)は、pDNA 30μg/匹の用量で、陽性アデノウイルス対照の約10%のトランスフェクション効率を与えた。他の試料は測定可能なトランスフェクション効力を示さなかった。
本明細書で言及した刊行物はすべて、参照により本明細書に組み込まれる。ここに説明した本発明の方法およびシステムのさまざまな変更態様および変形は、本発明の範囲および精神から逸脱しなくても、当業者には明白だろう。本発明を特定の好ましい実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲に記載する発明は、そのような特定の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。実際、ここに記載した本発明の実施形態のさまざまな変更態様であって生物学、化学または関連分野の当業者に自明であるものは、本願特許請求の範囲に包含されるものとする。
[引用文献]
Figure 2005515990
Figure 2005515990
図1Aはリポソームへのターゲッティング部分のプレ挿入、ポストロードを表す。図1Bはリポソームへのターゲッティング部分のポスト挿入を表す。図1Cは、プレロードされた薬物/遺伝子媒体系への水性環境でのスペーサー、ターゲッティング化合物のワンポットカップリングを表す。 PEG−bis−CHOの存在下でのOptiMEMにおけるLMD(B198)の安定性アッセイを表す図である。 OptiMEMにおけるLMD(B198/DOPE)(40:60)の安定性アッセイを表す図である。 OptiMEMにおけるPEG−bis−CHOの存在下でのLMD(B198/アミノキシ脂質1)(30:10)の安定性アッセイを表す図である。 OptiMEMにおけるLMD(B198/アミノキシ脂質1/DOPE)(30:10:60)の安定性アッセイを表す図である。 グラフを示す。 グラフを示す。 グラフを示す。 グラフを示す。 グラフを示す。 グラフを示す。 血清中でインキュベートした後の、さまざまなPEGで修飾したLD DOPE:脂質B198:コレステロール(45:30:25,m/m/m)のサイズ測定を表す図である。 PCSで測定した、血清中でインキュベートした後の、LD(DOPE:脂質B198):脂質23(45:30:25,m/m/m)のサイズプロファイルを表す図である。 pH5.3で3時間インキュベートしてから血清を添加した後の、さまざまなPEGで修飾したLD DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,モル比)のサイズ測定を表す図である。 血清中でインキュベートした後の、さまざまなモル%のPEGで修飾したLD DOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,m/m/m)のサイズ測定を表す図である。 pH5.3で3時間インキュベートしてから血清を添加した後の、さまざまなモル%のPEGで修飾したLD DOPE:脂質B198:アミノキシ脂質(45:30:25,モル比)のサイズ測定を表す図である。 PEG2000−ジアルデヒドのモルパーセンテージが異なるさまざまなLDの、Panc−1細胞でのトランスフェクションを表す図である。 DOPE:脂質B198:脂質−アミノキシ脂質(45:30:25,モル比)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLD(pDNA:脂質比=1:12)を、1モルパーセントおよび10モルパーセントの異なるPEGで修飾し、OVCAR−1細胞にトランスフェクトした実験を表す図である。 DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,m/m/m)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLD(pDNA:脂質比=1:13)を1モルパーセントおよび10モルパーセントの異なるPEGで修飾し、OVCAR−1細胞にトランスフェクトした実験を表す図である。0はPEGなしに相当する。 血清中でインキュベートした後の、さまざまなモル%のPEGで修飾したLD DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,m/m/m)のサイズ測定を表す図である。 血清中でインキュベートした後の、さまざまなモル%のPEGで修飾したLD DOPE:脂質B198:アミノキシ−脂質(45:30:25,m/m/m)のサイズ測定を表す図である。 DOPE:脂質B198:脂質23(45:30:25,m/m/m)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLD(pDNA:脂質比=1:14)をターゲッティング実験にかけて、OVCAR−1細胞にトランスフェクトした実験を表す図である。 DOPE:脂質B198:脂質−アミノキシ脂質(45:30:25,m/m/m)リポソームから構成される0.1mg/ml(pDNA)のLD(pDNA:脂質比=1:12)をターゲッティング実験にかけて、OVCAR−1細胞にトランスフェクトした実験を表す図である。 図24aは、血清中でインキュベートした後の、さまざまなモル%のPEG2000−ジアルデヒドで修飾したLD DOPE:脂質16(45:30:25,m/m/m)の濁度測定を表す。図24bは、血清中でインキュベートした後の、さまざまなモル%のPEG2000−ジアルデヒドで修飾したLD DOPE:脂質14(45:30:25,m/m/m)の濁度測定を表す。 写真1および写真3は、リポソーム製剤、脂質B198/DOPE/アミノキシ脂質1(30:60:10,m/m/m)からなる製剤IIでトランスフェクトした後の切片の表面にある小膠細胞を表す。リポプレックスは食作用によって補集されるようである。写真2は、製剤IIでトランスフェクトした後の、海馬のCA1領域の錐体ニューロンを表す。写真4は、製剤IIIでトランスフェクトした後の錐体ニューロンの層(低倍率)を表す。 pDNAの鼻腔内投与量10、20および30μg/匹での試料LMDa〜eのインビボ効力を表す図である。プラスミドNGVL−1(7.5kb β−gal)。A,μ/B198/DOPE;B μ/B198/DOPE/アミノキシ脂質1;,μ/B198/DOPE/アミノキシ脂質1+5%PEG2000−ジアルデヒド;D,C18−μ/B198/DOPE/アミノキシ脂質1;E,C18−μ/B198/DOPE/アミノキシ脂質1+5%PEG2000−ジアルデヒド。

Claims (61)

  1. 修飾脂質と治療薬とを含む治療薬用送達媒体であって、
    前記修飾脂質は脂質と、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)とを含み、
    細胞外の生物学的溶液中では安定でありかつ細胞内の生物学的溶液中および/または所定の条件では不安定であるリンカーを介して、前記脂質が前記DTS部分に連結され、
    脂質と治療薬との複合体の形成後に、前記DTS部分が前記脂質に連結される、
    治療薬用送達媒体。
  2. 修飾脂質と治療薬とを含む治療薬用送達媒体を製造する方法であって、
    (a)リンカー部分を含む脂質と、前記治療薬との複合体を形成させるステップと、
    (b)送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)を、前記リンカー部分を介して、前記脂質に連結するステップと
    を含み、前記DTS部分と前記脂質との間の連結部が、生物学的溶液中では安定であるが所定の条件では不安定である方法。
  3. 前記連結部が、細胞表面と接触した時に不安定であるか、または細胞内で不安定である、請求項1または2に記載の発明。
  4. 前記連結部が所定のpH条件で不安定である、請求項1または2に記載の発明。
  5. 前記連結部が5.0〜6.5のpHで不安定である、請求項4に記載の発明。
  6. 前記連結部が還元条件下または細胞内の生物学的溶液中で不安定である、請求項1または2に記載の発明。
  7. 前記修飾脂質が式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である]
    で表される、上記請求項のいずれか一項に記載の発明。
  8. 前記修飾脂質が式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。
    XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。
    1はHまたはヒドロカルビル基である。
    2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である。
    3およびR5はHおよびヒドロカルビル基から独立して選択される。
    QはO、S、NHから選択される]
    で表される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発明。
  9. 前記修飾脂質が式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。
    XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。
    1はH、O-またはヒドロカルビル基である。
    2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である]
    で表される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発明。
  10. 前記修飾脂質が式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。
    XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。
    1はH、O-またはヒドロカルビル基である。
    2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である。
    3およびR5はHおよびヒドロカルビル基から独立して選択される。
    Qは適切な置換基である]
    で表される、請求項9に記載の発明。
  11. Qが、OH、SH、1級アミン、2級アミン、3級アミンおよびヒドロカルビルから選択される、請求項8または10に記載の発明。
  12. 1がHである、請求項8〜11のいずれか一項に記載の発明。
  13. C=N結合が酸不安定性または酸耐性である、請求項8〜12のいずれか一項に記載の発明。
  14. C=N結合が酸不安定性である、請求項13に記載の発明。
  15. C=N結合が酸耐性である、請求項13に記載の発明。
  16. Yが存在する、請求項7〜15のいずれか一項に記載の発明。
  17. YがOである、請求項7〜16のいずれか一項に記載の発明。
  18. Yがヒドロカルビル基である、請求項7〜16のいずれか一項に記載の発明。
  19. Yが、−[Cnn-2a−[NH]b−[CZ]c−[NH]d−[CZ]e−NH−(式中、a、b、c、dおよびeは0〜10から独立して選択され、nは5〜10であり、ZはOまたはSである)から選択される、請求項18に記載の発明。
  20. aが0または1である、請求項19に記載の発明。
  21. bが0または1である、請求項19または20に記載の発明。
  22. cが0または1である、請求項19、20または21に記載の発明。
  23. dが0、1または2である、請求項19〜22のいずれか一項に記載の発明。
  24. eが0または1である、請求項19〜23のいずれか一項に記載の発明。
  25. ZがOである、請求項19〜24のいずれか一項に記載の発明。
  26. nが5である、請求項19〜25のいずれか一項に記載の発明。
  27. Yが、−NH−、−NH−CO−NH−、−NH−CS−NH−、−NH−CO−NH−NH−CO−NH−、−CO−NH−、および−C53−NH−、−NH−(CH22−NH−C(O)−CH(CH2OH)−、−NH−(CH22−NH−C(O)−CH(CH2SH)−、−NH−(CH22−NH−C(O)−CH2O−、−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH(CH2OH)−、−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH(CH2SH)−、−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH2O−、および−NH−CH2−C(O)−NH−から選択される、請求項7〜16のいずれか一項に記載の発明。
  28. Yが、−NH−(CH22−NH−C(O)−CH(CH2OH)−、−NH−(CH22−NH−C(O)−CH(CH2SH)−、−NH−(CH22−NH−C(O)−CH2O−、−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH(CH2OH)−、−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH(CH2SH)−、−NH−(CH22−NH−(CH23−NH−C(O)−CH2O−、−NH−CH2−C(O)−NH−、および−NH−から選択される、請求項27に記載の発明。
  29. Xが存在する、請求項7〜28のいずれか一項に記載の発明。
  30. Xがヒドロカルビル基である、請求項7〜29のいずれか一項に記載の発明。
  31. AがDTS部分であり、かつBが脂質である、請求項7〜30のいずれか一項に記載の発明。
  32. 前記DTS部分が送達および/または安定化部分である、上記請求項のいずれか一項に記載の発明。
  33. 前記DTS部分が送達および/または安定化ポリマーである、上記請求項のいずれか一項に記載の発明。
  34. 前記DTS部分が、一官能性または二官能性のポリ(エチレングリコール)(「PEG」)、ポリ(ビニルアルコール)(「PVA」)、ポリ(プロピレングリコール)(「PPG」)のような他のポリ(アルキレンオキシド)、並びにポリ(オキシエチル化グリセロール)、ポリ(オキシエチル化ソルビトール)、およびポリ(オキシエチル化グルコース)などのようなポリ(オキシエチル化ポリオール)から選択される、上記請求項のいずれか一項に記載の発明。
  35. DTS部分が、さらにDTS部分に連結することができるさらなるリンカー基を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の発明。
  36. 前記DTS部分が、ターゲッティング部分に連結することができるさらなるリンカー基を含む、請求項35に記載の発明。
  37. 前記脂質がコレステロール基であるか、コレステロール基を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の発明。
  38. 前記コレステロール基がコレステロールである、請求項37に記載の発明。
  39. 前記コレステロール基がカルバモイル結合またはエーテル結合を介してXに連結される、請求項37または38に記載の発明。
  40. 前記脂質がポリアミン基を介してXに連結される、請求項7〜39のいずれか一項に記載の発明。
  41. 前記ポリアミン基が天然ポリアミンではない、請求項40に記載の発明。
  42. 前記ポリアミン基に含まれる少なくとも2つのアミンが、エチレン(−CH2CH2−)基で互いに隔てられている、請求項40または41に記載の発明。
  43. 前記ポリアミンが、スペルミジン、スペルミン、カルドペンタアミンのいずれか一つである、請求項42に記載の発明。
  44. 式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。
    XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。
    1はHまたはヒドロカルビル基である。
    2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である。
    3およびR5はHおよびヒドロカルビル基から独立して選択される。
    QはOH、SH、NHから選択される]
    の修飾脂質。
  45. 式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。
    XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である。
    1はH、O-またはヒドロカルビル基である。
    2は非共有電子対またはR4であって、この場合、R4は適切な置換基である]
    の修飾脂質。
  46. 式:
    Figure 2005515990
    [式中、AおよびBの一方は脂質であり、AおよびBの他方は、送達、ターゲッティングまたは安定化部分(DTS部分)である。
    XおよびYは独立して任意選択によるリンカー基である]
    の修飾脂質。
  47. 請求項10〜43のいずれか一項に記載の特徴を特徴付けられる請求項44、45または46に記載の修飾脂質。
  48. ヌクレオチド配列または医薬活性剤との混合状態または会合状態にある、請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物。
  49. 治療用の、請求項1〜43のいずれか一項に記載の送達媒体または請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物。
  50. 遺伝的障害または状態または疾患を処置するための医薬品の製造における、請求項1〜43のいずれか一項に記載の送達媒体または請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物の使用。
  51. 請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物から形成されるリポソーム/リポプレックス。
  52. 請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物からリポソーム/リポプレックスを形成させることを含む、リポソーム/リポプレックスの製造方法。
  53. 治療用の、請求項51に記載のリポソーム/リポプレックス。
  54. 遺伝的障害または状態または疾患を処置するための医薬品の製造における、請求項51に記載のリポソーム/リポプレックスまたは請求項52に記載の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスの使用。
  55. ヌクレオチド配列と、請求項1〜43のいずれか一項に記載の送達媒体、請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物、請求項51に記載のリポソーム/リポプレックス、または請求項52に記載の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスのいずれか1つ以上との組合せ。
  56. 治療用の、請求項55に記載の組合せ。
  57. 遺伝的障害または状態または疾患を処置するための医薬品の製造における、請求項55に記載の組合せの使用。
  58. 医薬と混合され、任意選択により、医薬的に許容できる希釈剤、担体または賦形剤とも混合された、請求項1〜43のいずれか一項に記載の送達媒体、または請求項44〜47のいずれか一項に記載の化合物を含む医薬組成物。
  59. 医薬と混合され、任意選択により、医薬的に許容できる希釈剤、担体または賦形剤とも混合された、請求項51に記載のリポソーム/リポプレックスまたは請求項52に記載の方法によって製造されるリポソーム/リポプレックスを含む医薬組成物。
  60. 実質的に、図面のいずれか一つを参照して本願明細書に説明されている、送達媒体、化合物、カチオン性リポソーム/リポプレックスまたは組成物。
  61. 実質的に、図面のいずれか一つを参照して本願明細書に説明されている方法。
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