JP2009142230A - Nucleic acid complex - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nucleic acid complex having high gene-introducing activity. <P>SOLUTION: The nucleic acid complex is a complex of a cationic polymer and a nucleic acid, and is obtained by allowing the complex wherein the amount of positive electric charge is larger than that of negative electric charge to adsorb an anionic polymer. The cationic polymer and the anionic polymer are preferably branched polymers obtained by using a compound having three or more N,N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in one molecule as an iniferter, and carrying out living polymerization of cationic or anionic vinylic monomers under light radiation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、遺伝子導入剤と核酸とを複合させた核酸複合体に関する。   The present invention relates to a nucleic acid complex in which a gene introduction agent and a nucleic acid are complexed.

近年、ヒト疾患の分子遺伝学的要因が明らかになるにつれ、遺伝子治療研究がますます重要視されている。遺伝子治療法は標的とする部位でのDNAの発現を目的としており、いかにDNAを標的部位に到達させるか、いかにDNAを標的部位に効率的に導入し、当該部位で機能的に発現させるかということが重要となる。外来DNAの導入のためのベクターとして、レトロウイルス、アデノウイルス又はヘルペスウイルスを含む多くのウイルスが、治療用遺伝子を運搬するように改変されて、遺伝子治療のヒトの臨床試験に使用されている。しかし感染及び免疫反応の危険性は依然として残されている。   In recent years, gene therapy research has become more and more important as the molecular genetic factors of human diseases become clear. Gene therapy is aimed at the expression of DNA at the target site, how to make the DNA reach the target site, how to efficiently introduce the DNA into the target site and make it functionally expressed at the site It becomes important. As vectors for the introduction of foreign DNA, many viruses, including retroviruses, adenoviruses or herpes viruses, have been modified to carry therapeutic genes and are used in human clinical trials for gene therapy. However, the risk of infection and immune response remains.

DNAを細胞中に運搬するための非ウイルス系ベクターとして、カチオン性のスター型ポリマーがWO2004/092388及び特開2007−70579に記載されている。
WO2004/092388 特開2007−70579
Cationic star polymers are described in WO 2004/092388 and JP 2007-70579 as non-viral vectors for transporting DNA into cells.
WO2004 / 092388 JP2007-70579

従来、合成ベクターは遺伝子の搭載量、細胞内への透過性などをパラメターとして遺伝子導入活性の向上を目指して研究開発されてきた。しかしながら、合成ベクターの細胞内への遺伝子の運搬量はウイルスよりもはるかに多いが、実際の遺伝子発現量はウイルスよりも低いことがある。   Conventionally, synthetic vectors have been researched and developed with the aim of improving gene transfer activity using parameters such as gene loading and permeability into cells. However, although the amount of gene transport into a cell of a synthetic vector is much higher than that of a virus, the actual gene expression level may be lower than that of a virus.

本発明は、遺伝子導入効率が高い核酸複合体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nucleic acid complex having high gene transfer efficiency.

本発明(請求項1)の核酸複合体は、カチオン性ポリマーと核酸との複合体であって、該複合体中の正電荷量が負電荷量よりも多い複合体に対して、アニオン性ポリマーを吸着させてなることを特徴とする。   The nucleic acid complex of the present invention (Claim 1) is a complex of a cationic polymer and a nucleic acid, and an anionic polymer with respect to a complex in which the amount of positive charges in the complex is greater than the amount of negative charges It is characterized by adsorbing.

請求項2の核酸複合体は、請求項1において、該核酸複合体中の正電荷量が負電荷量よりも多いことを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the amount of positive charge in the nucleic acid complex is larger than the amount of negative charge.

請求項3の核酸複合体は、請求項1又は2において、前記カチオン性ポリマーは、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくともカチオン性モノマーを光照射リビング重合させた分岐型重合体であることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 3 is the nucleic acid complex according to claim 1 or 2, wherein the cationic polymer includes a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter. It is characterized by being a branched polymer obtained by light-irradiating living polymerization of a functional monomer.

請求項4の核酸複合体は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記アニオン性ポリマーは、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくともアニオン性モノマーを光照射リビング重合させた分岐型重合体であることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 4 is the compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the anionic polymer is a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule. This is a branched polymer in which at least an anionic monomer is subjected to light irradiation living polymerization.

請求項5の核酸複合体は、請求項3又は4において、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として3個以上の該N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が結合していることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 5 is the nucleic acid complex according to claim 3 or 4, wherein the compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule has a benzene ring as a nucleus and a branched chain in the nucleus. Three or more of the N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups are bonded.

請求項6の核酸複合体は、請求項3ないし5のいずれか1項において、カチオン性モノマーがアクリル系モノマーであることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 6 is the nucleic acid complex according to any one of claims 3 to 5, wherein the cationic monomer is an acrylic monomer.

請求項7の核酸複合体は、請求項6において、アクリル系モノマーが3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドであることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 7 is characterized in that, in claim 6, the acrylic monomer is 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide.

請求項8の核酸複合体は、請求項4ないし7のいずれか1項において、アニオン性モノマーが4−ビニル安息香酸であることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 8 is the nucleic acid complex according to any one of claims 4 to 7, wherein the anionic monomer is 4-vinylbenzoic acid.

請求項9の核酸複合体は、請求項1ないし8のいずれか1項において、該核酸複合体中の正電荷量と負電荷量との比が、2:1〜100:1であることを特徴とする。   The nucleic acid complex according to claim 9 is the nucleic acid complex according to any one of claims 1 to 8, wherein the ratio of the positive charge amount to the negative charge amount in the nucleic acid complex is 2: 1 to 100: 1. Features.

本発明の核酸複合体が遺伝子導入効率に優れる理由は次の通りであると考えられる。   The reason why the nucleic acid complex of the present invention is excellent in gene transfer efficiency is considered as follows.

(1) カチオン性ポリマーはDNA(リン酸残基に由来するアニオン性高分子である)と水溶液中で混合することでイオン複合体を形成する。このイオン複合体にさらにアニオン性ポリマーを添加すると、アニオン性ポリマーがイオン複合体に静電的に吸着し、核酸複合体となる。この核酸複合体は、実使用時の濃度範囲においては約100nm〜200nmのカチオン性の微粒子(正電荷リッチのカチオン性ポリマーと核酸との複合体に対して、カチオン/アニオン比が正電荷リッチとなるように混合するため)として安定して分散している。  (1) The cationic polymer forms an ionic complex by mixing with DNA (which is an anionic polymer derived from a phosphate residue) in an aqueous solution. When an anionic polymer is further added to the ionic complex, the anionic polymer is electrostatically adsorbed to the ionic complex to form a nucleic acid complex. This nucleic acid complex has a cationic fine particle of about 100 nm to 200 nm in the concentration range at the time of actual use (the cation / anion ratio is a positive charge rich relative to a complex of a positive charge rich cationic polymer and a nucleic acid). So as to be mixed) to be stably dispersed.

(2) 一方、動物細胞の細胞膜は負に帯電しているので、カチオン性の微粒子よりなる核酸複合体は静電的に細胞膜へ吸着される。この時、微粒子の粒子径が100nm〜200nm程度とウイルスのサイズに近似しているため、細胞はこれを細胞内へ取り込み、消化器官にて無毒化を狙う。この消化器官はエンドソームと呼ばれ、強酸性の環境にある。  (2) On the other hand, since the cell membrane of animal cells is negatively charged, the nucleic acid complex composed of cationic fine particles is electrostatically adsorbed to the cell membrane. At this time, since the particle size of the fine particles is approximately 100 nm to 200 nm, which is close to the size of the virus, the cells take this into the cells and aim for detoxification in the digestive organs. This digestive tract is called endosome and is in a strongly acidic environment.

(3) エンドソーム内に取り込まれた核酸複合体の表層のアニオン性ポリマーは、強酸性雰囲気下でH型へと変化し、疎水性となる。これにより、エンドソーム膜の透過性が向上し、エンドソームから脱出し易くなる。この結果、遺伝子導入活性が向上する。  (3) The anionic polymer on the surface of the nucleic acid complex incorporated into the endosome changes to H-type in a strongly acidic atmosphere and becomes hydrophobic. This improves the permeability of the endosome membrane and facilitates escape from the endosome. As a result, gene transfer activity is improved.

(4) 細胞の細胞膜やエンドソーム膜は二重リン脂質を主成分に形成されており、疎水性物質は細胞膜を溶解するようにして膜を透過する性質がある。表層のアニオン性ポリマーが上記のように疎水性となった核酸複合体は、細胞の細胞膜と融合するようにして細胞膜を透過する。  (4) Cell membranes and endosomal membranes of cells are mainly composed of double phospholipids, and hydrophobic substances have the property of permeating the membranes so as to dissolve the cell membranes. The nucleic acid complex in which the anionic polymer on the surface layer becomes hydrophobic as described above penetrates the cell membrane so as to fuse with the cell membrane of the cell.

なお、アニオン性ポリマーがビニル安息香酸のポリマーの場合、細胞培養の条件(生理的pH=7.4の環境下)ではNa型で親水性であるが、酸性下ではH型となってベンゼン環の疎水性の性質が強く現れる。よって、細胞膜透過時にはあくまでも親水性であり(透過性は従来のものでも十分にあり、細胞膜へ脂質融合しないので細胞毒性は弱くてすむ)、細胞内のエンドソームへ取り込まれた後に(強酸性の環境下で)初めて疎水性となり、エンドソーム膜を効率良く、脂質融合するように透過して核へ外来遺伝子を運搬する。   When the anionic polymer is a vinyl benzoic acid polymer, it is Na-type and hydrophilic under cell culture conditions (in an environment of physiological pH = 7.4), but becomes H-type under acidic conditions and becomes a benzene ring. The hydrophobic nature of Therefore, it is hydrophilic at the time of cell membrane permeation (permeability is sufficient even if it is conventional, and lipid fusion to the cell membrane does not cause cytotoxicity), and after being taken into endosomes in cells (strongly acidic environment) (Below) for the first time it becomes hydrophobic and efficiently transfects the endosomal membrane for lipid fusion and transports foreign genes to the nucleus.

以下に本発明の核酸複合体の実施の形態を詳細に説明する。   Embodiments of the nucleic acid complex of the present invention will be described in detail below.

本発明の核酸複合体は、カチオン性ポリマーと核酸との複合体であって、該複合体中の正電荷量が負電荷量よりも多い複合体に対して、アニオン性ポリマーを吸着させてなることを特徴とするものである。
このカチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマーは、好ましくは分岐鎖を有するポリマー材料よりなる。
The nucleic acid complex of the present invention is a complex of a cationic polymer and a nucleic acid, and an anionic polymer is adsorbed to a complex in which the positive charge amount in the complex is larger than the negative charge amount. It is characterized by this.
The cationic polymer and the anionic polymer are preferably made of a polymer material having a branched chain.

カチオン性ポリマー材料としては、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくともカチオン性モノマーを光照射リビング重合させた分岐型重合体が好適である。
アニオン性ポリマー材料としては、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくともアニオン性モノマーを光照射リビング重合させた分岐型重合体が好適である。
As the cationic polymer material, a branched polymer in which a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule is used as an iniferter, and at least a cationic monomer is subjected to light irradiation living polymerization, is preferable. It is.
As an anionic polymer material, a branched polymer in which a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule is used as an iniferter, and at least an anionic monomer is light-irradiated by living polymerization is preferable. It is.

なお、本明細書において、イニファターとは、光照射によりラジカルを発生させる重合開始剤、連鎖移動剤としての機能と共に、成長末端と結合して成長を停止する機能、さらに光照射が停止すると重合を停止させる重合開始・重合停止剤として機能する分子のことである。   In this specification, the iniferter is a polymerization initiator that generates radicals upon irradiation with light, a function as a chain transfer agent, a function that bonds with the growth terminal to stop the growth, and a polymerization when light irradiation stops. It is a molecule that functions as a polymerization initiator / termination agent for stopping.

イニファターとなるN,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物としては、ベンゼン環に該N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が3個以上分岐鎖として結合しているものが好適であり、具体的には次が例示される。即ち、3分岐鎖化合物としては、1,3,5−トリ(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られる1,3,5−トリ(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンであり、4分岐鎖化合物としては、1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られる1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンであり、6分岐鎖化合物としては、ヘキサキス(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られるヘキサキス(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンが挙げられる。なお、ここで、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基に含まれるジアルキル部分のアルキル基としては、エチル基等の炭素数2〜18個のアルキル基が好ましいが、フェニル基など芳香族系の炭化水素基であっても構わない。   As a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups are bonded to the benzene ring as a branched chain. The following are preferred, and specific examples are as follows. That is, the tri-branched compound is obtained by addition reaction of 1,3,5-tri (bromomethyl) benzene and sodium N, N-dialkyldithiocarbamate (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) in ethanol. 1,3,5-tri (N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl) benzene, and four-branched compounds include 1,2,4,5-tetrakis (bromomethyl) benzene and N, N-dialkyldithiocarbamic acid 1,2,4,5-tetrakis (N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl) benzene obtained by addition reaction of sodium (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) in ethanol, 6-branched compound As hexakis (bromomethyl) benzene and N, N-dialkyldithio Rubamin sodium (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) and the hexakis obtained by addition reaction in ethanol (N, N-dialkyldithiocarbamate carbamylmethyl) include benzene. Here, the alkyl group of the dialkyl moiety contained in the N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl group is preferably an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms such as an ethyl group, but an aromatic group such as a phenyl group. It may be a hydrocarbon group.

なお、以下においては、イニファターとして上述のような分岐鎖を有するものを用いて光照射リビング重合を行う場合を例示して、本発明の核酸複合体を説明するが、本発明は何らこの方法に限定されるものではない。   In the following, the nucleic acid complex of the present invention will be described by exemplifying a case where light irradiation living polymerization is performed using an iniferter having the above-described branched chain, but the present invention is not limited to this method. It is not limited.

上記のイニファターは、アルコール等の極性溶媒に対しては殆ど不溶であるが、非極性溶媒には易溶である。この非極性溶媒としては炭化水素、ハロゲン化炭化水素が好適であり、特に、ベンゼン、トルエン、クロロホルム又は塩化メチレン、中でも特にトルエンが好適である。   The above iniferter is almost insoluble in polar solvents such as alcohol, but is easily soluble in nonpolar solvents. As this nonpolar solvent, hydrocarbons and halogenated hydrocarbons are suitable, and in particular, benzene, toluene, chloroform or methylene chloride, particularly toluene is preferred.

このイニファターに重合させるカチオン性モノマーとしては、アクリル酸誘導体、スチレン誘導体等のビニル系モノマーが好適であり、特に、耐加水分解性に優れることから、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドCH=CHCONHCN(CHが好ましい。 As the cationic monomer to be polymerized to this iniferter, vinyl monomers such as acrylic acid derivatives and styrene derivatives are suitable, and since 3-H, N-dimethylaminopropylacrylamide CH 2 is particularly excellent in hydrolysis resistance. = CHCONHC 3 H 6 N (CH 3 ) 2 is preferred.

アニオン性モノマーとしては、フェニルカルボキシル基等のpKaが5以下のアニオン性の官能基を有し、かつ炭素数が3以上の、H型において疎水性の部分を有する重合性モノマーが好適であり、このようなものとしては、例えば、芳香族カルボン酸が好ましく、特に4−ビニル安息香酸(4−カルボキシスチレン)又は3,4−ジメトキシカルボニルスチレンなどのビニルベンゼンカルボン酸が好適である。なお、ビニルベンゼンカルボン酸はその他の置換基を有していてもよい。   As the anionic monomer, a polymerizable monomer having an anionic functional group having a pKa of 5 or less, such as a phenyl carboxyl group, and having a hydrophobic part in the H type having 3 or more carbon atoms, is preferable. As such, for example, aromatic carboxylic acid is preferable, and vinylbenzenecarboxylic acid such as 4-vinylbenzoic acid (4-carboxystyrene) or 3,4-dimethoxycarbonylstyrene is particularly preferable. Vinylbenzenecarboxylic acid may have other substituents.

イニファターと上記カチオン性モノマー又はアニオン性モノマーとを反応させるには、イニファター及びモノマーを含んでなる原料溶液を調製し、これに光照射することによって、イニファターに対しモノマーが結合した反応生成物を生成させる。この溶液の溶媒としては、アルカン、アルケン、アロマチック、ハロゲン化炭化水素が好適であり、具体的にはベンゼン、トルエン、クロロホルム、四塩化炭素又は塩化メチレンが挙げられ、中でもトルエン又はクロロホルムが好適である。   To react an iniferter with the above cationic monomer or anionic monomer, prepare a raw material solution containing the iniferter and the monomer, and irradiate it with light to generate a reaction product in which the monomer is bound to the iniferter. Let As the solvent of this solution, alkanes, alkenes, aromatics, and halogenated hydrocarbons are preferable, and specific examples include benzene, toluene, chloroform, carbon tetrachloride, and methylene chloride. Among these, toluene or chloroform is preferable. is there.

カチオン性モノマー又はアニオン性モノマーの該原料溶液中の濃度は0.5M以上、例えば0.5〜2.5Mが好適である。イニファターの濃度は0.1〜100mM程度が好適である。   The concentration of the cationic monomer or the anionic monomer in the raw material solution is preferably 0.5M or more, for example, 0.5 to 2.5M. The concentration of the iniferter is preferably about 0.1 to 100 mM.

照射する光の波長は300〜400nmが好適であり、例えば低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光の照射時間は照射強度にも依存するが、1〜60分程度が好適であり、1μW/cm〜10mW/cm程度の低い照射強度で1分〜30分程度が特に好適である。 The wavelength of the irradiated light is preferably 300 to 400 nm, and for example, a low-pressure mercury lamp or a high-pressure mercury lamp can be used. The irradiation time of the light depends on the irradiation intensity, about 1 to 60 minutes are preferred, about 1 to 30 minutes at a low irradiation intensity of about 1μW / cm 2 ~10mW / cm 2 is particularly preferred.

この光照射により、反応液中に目的とする分岐型重合体が生成するので、必要に応じ精製して分岐型重合体よりなるカチオン性ホモポリマー又はアニオン性ホモポリマーを得る。   Since the target branched polymer is generated in the reaction solution by this light irradiation, the cationic homopolymer or the anionic homopolymer made of the branched polymer is obtained by purification as necessary.

このカチオン性ホモポリマー及びアニオン性ホモポリマーの分子量は分岐鎖の鎖数によるが、各々2,000〜500,000、特に2,000〜150,000、とりわけ2,000〜100,000程度が好ましい。   The molecular weights of the cationic homopolymer and the anionic homopolymer depend on the number of branched chains, but are preferably about 2,000 to 500,000, particularly about 2,000 to 150,000, especially about 2,000 to 100,000. .

本発明の別の一態様では、モノマーとして、カチオン性モノマー又はアニオン性モノマーと、非イオン性モノマーとを用いる。この場合のイニファターに対する重合の順序は、任意である。即ち、1つの分岐鎖を構成するカチオン性ブロック又はアニオン性モノマーのブロックと、非イオン性ポリマーブロックの配列順序は任意である。   In another embodiment of the present invention, a cationic monomer or an anionic monomer and a nonionic monomer are used as monomers. In this case, the order of polymerization with respect to the iniferter is arbitrary. That is, the arrangement order of the cationic block or anionic monomer block constituting one branched chain and the nonionic polymer block is arbitrary.

非イオン性モノマーとしては、N,N−ジメチルアクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールアルキルエステル(メタ)アクリレート、ポリビニルピロリドンなどを用いることができる。非イオン性ポリマーブロックの分子量は、2,000〜500,000が好適である。   As the nonionic monomer, N, N-dimethylacrylamide, methoxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol alkyl ester (meth) acrylate, polyvinylpyrrolidone, or the like can be used. The molecular weight of the nonionic polymer block is preferably 2,000 to 500,000.

本発明の核酸複合体は、このようなカチオン性ポリマーと核酸とを複合させて1次複合体とし、これにアニオン性ポリマーを静電的に吸着させたものである。   The nucleic acid complex of the present invention is such that such a cationic polymer and nucleic acid are complexed to form a primary complex, and an anionic polymer is electrostatically adsorbed thereto.

カチオン性ポリマーと核酸とを複合させるには、このカチオン性ポリマーの濃度1〜1000μg/mL程度の分散液に対し、常温にて核酸を添加し、混合すればよい。核酸に対してカチオン性ポリマーを過剰量添加して複合化させる。   In order to combine the cationic polymer and the nucleic acid, the nucleic acid may be added and mixed at room temperature with respect to the dispersion of the cationic polymer having a concentration of about 1 to 1000 μg / mL. An excess amount of the cationic polymer is added to the nucleic acid to be complexed.

本発明において、カチオン性ポリマーと核酸との複合体は、これに更にアニオン性ポリマーを吸着させることから、カチオン性ポリマーに由来する正電荷と、核酸に由来する負電荷の比率が好ましくは2:1〜100:1と正電荷過多とする。これにより、この複合体にアニオン性ポリマーを吸着させて得られる核酸複合体が全体として正電荷を帯びることが可能となる。   In the present invention, since the complex of the cationic polymer and the nucleic acid further adsorbs the anionic polymer, the ratio of the positive charge derived from the cationic polymer to the negative charge derived from the nucleic acid is preferably 2: 1 to 100: 1 and excessive positive charge. As a result, the nucleic acid complex obtained by adsorbing the anionic polymer to this complex can be positively charged as a whole.

また、カチオン性ポリマーと核酸との複合体に対するアニオン性ポリマーの吸着量は、カチオン性ポリマーに由来する正電荷と、核酸及びアニオン性ポリマーに由来する負電荷の比率が好ましくは2:1〜100:1と正電荷過多となるようにする。これにより、核酸複合体が全体として正電荷を帯びることにより、細胞膜へ吸着してエンドソームへ移行する。前述の通り、エンドソーム内においてアニオン性ポリマーはH型に変化し、二重リン脂質を主成分とするエンドソーム膜から脱出し易いものとなる。   The adsorbed amount of the anionic polymer with respect to the complex of the cationic polymer and the nucleic acid is preferably a ratio of the positive charge derived from the cationic polymer and the negative charge derived from the nucleic acid and the anionic polymer from 2: 1 to 100. : 1 and excessive positive charge. As a result, the nucleic acid complex is positively charged as a whole, and is adsorbed to the cell membrane and transferred to the endosome. As described above, the anionic polymer in the endosome changes to the H type, and is easily escaped from the endosomal membrane mainly composed of double phospholipids.

アニオン性ポリマーブロックがポリカルボキシスチレンの場合、細胞培養の条件(生理的pH=7.4の環境下)ではNa型で親水性であるが、酸性下ではH型となってベンゼン環の疎水性の性質が強く現れる。これによって、細胞膜透過時(細胞培養の条件下)にはあくまでも親水性であり(透過性は上記の通り従来のものでも十分にあり、細胞膜へ脂質融合しないので細胞毒性は弱くてすむ)、細胞内のエンドソームへ取り込まれた後に(強酸性の環境下で)初めて疎水性となり、エンドソーム膜を効率良く、脂質融合するように透過して核へ外来遺伝子を運搬する。   When the anionic polymer block is polycarboxystyrene, it is Na-type and hydrophilic under cell culture conditions (in the environment of physiological pH = 7.4), but it becomes H-type under acidic conditions and the hydrophobicity of the benzene ring. The nature of As a result, it is hydrophilic only when permeating the cell membrane (under the conditions of cell culture) (permeability is sufficient even with the conventional one as described above, and it does not cause lipid fusion to the cell membrane, so the cytotoxicity is weak), and the cell It becomes hydrophobic only after being taken into the endosome (in a strongly acidic environment), and efficiently transfects the endosomal membrane so as to fuse the lipid to carry the foreign gene to the nucleus.

核酸の好ましい例としては、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子(HSV1−TK遺伝子),p53癌抑制遺伝子及びBRCA1癌抑制遺伝子やサイトカイン遺伝子としてTNF−α遺伝子,IL−2遺伝子,IL−4遺伝子,HLA−B7/IL−2遺伝子,HLA−B7/B2M遺伝子,IL−7遺伝子,GM−CSF遺伝子,IFN−γ遺伝子及びIL−12遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにgp−100,MART−1及びMAGE−1などの癌抗原ペプチド遺伝子が癌治療に利用できる。   Preferred examples of the nucleic acid include herpes simplex virus thymidine kinase gene (HSV1-TK gene), p53 tumor suppressor gene, BRCA1 tumor suppressor gene and cytokine gene such as TNF-α gene, IL-2 gene, IL-4 gene, HLA- Cytokine genes such as B7 / IL-2 gene, HLA-B7 / B2M gene, IL-7 gene, GM-CSF gene, IFN-γ gene and IL-12 gene, and gp-100, MART-1 and MAGE-1 These cancer antigen peptide genes can be used for cancer treatment.

また、VEGF遺伝子,HGF遺伝子及びFGF遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにc−mycアンチセンス,c−mybアンチセンス,cdc2キナーゼアンチセンス,PCNAアンチセンス,E2Fデコイやp21(sdi−1)遺伝子が血管治療に利用できる。また、上記のようなDNAの導入、遺伝子発現のみならず、細胞内のmRNAを破壊するRNA干渉をsiRNAの導入で行うことも可能である。かかる一連の遺伝子は当業者には良く知られたものである。   In addition, cytokine genes such as VEGF gene, HGF gene and FGF gene, c-myc antisense, c-myb antisense, cdc2 kinase antisense, PCNA antisense, E2F decoy and p21 (sdi-1) gene are used for vascular treatment. Available. Further, not only DNA introduction and gene expression as described above, but also RNA interference that destroys intracellular mRNA can be carried out by introduction of siRNA. Such a series of genes is well known to those skilled in the art.

核酸含有複合体の粒径は50〜400nm、特に100〜200nm程度が好適である。これよりも小さいと、核酸含有複合体内部の核酸にまで酵素の作用が及ぶおそれ、あるいは腎臓にて濾過排出されるおそれがある。また、これよりも大きいと、細胞に導入されにくくなるおそれがある。   The particle size of the nucleic acid-containing complex is preferably 50 to 400 nm, particularly about 100 to 200 nm. If it is smaller than this, there is a possibility that the action of the enzyme may reach the nucleic acid inside the nucleic acid-containing complex, or it may be filtered out by the kidney. Moreover, when larger than this, there exists a possibility that it may become difficult to introduce | transduce into a cell.

核酸は、細胞に導入されることによりその細胞内で機能を発現することができるような形態で用いる。例えばDNAの場合、導入された細胞内で当該DNAが転写され、それにコードされるポリペプチドの産生を経て機能発現されるように当該DNAが配置されたプラスミドとして用いる。好ましくは、プロモーター領域、開始コドン、所望の機能を有する蛋白質をコードするDNA、終止コドンおよびターミネーター領域が連続的に配列されている。   The nucleic acid is used in such a form that when introduced into a cell, the function can be expressed in the cell. For example, in the case of DNA, the DNA is used as a plasmid in which the DNA is placed so that the DNA is transcribed in the introduced cell and functionally expressed through production of the polypeptide encoded thereby. Preferably, a promoter region, a start codon, DNA encoding a protein having a desired function, a stop codon, and a terminator region are sequentially arranged.

所望により2種以上の核酸をひとつのプラスミドに含めることも可能である。   If desired, two or more nucleic acids can be included in one plasmid.

本発明において、核酸を導入する対象として望ましい「細胞」としては、当該核酸の機能発現が求められるものであり、このような細胞としては、例えば使用する核酸(すなわちその機能)に応じて種々選択され、例えば心筋細胞、平滑筋細胞、繊維芽細胞、骨格筋細胞、血管内皮細胞、骨髄細胞、骨細胞、血球幹細胞、血球細胞等が挙げられる。また、単球、樹状細胞、マクロファージ、組織球、クッパー細胞、破骨細胞、滑膜A細胞、小膠細胞、ランゲルハンス細胞、類上皮細胞、多核巨細胞等、消化管上皮細胞・尿細管上皮細胞などである。   In the present invention, “cells” that are desirable as a target for introduction of nucleic acids are those in which functional expression of the nucleic acids is desired. Examples thereof include cardiomyocytes, smooth muscle cells, fibroblasts, skeletal muscle cells, vascular endothelial cells, bone marrow cells, bone cells, blood cell stem cells, blood cell cells and the like. In addition, monocytes, dendritic cells, macrophages, histocytes, Kupffer cells, osteoclasts, synovial A cells, microglia, Langerhans cells, epithelioid cells, multinucleated giant cells, etc., gastrointestinal epithelial cells / tubule epithelium Such as cells.

本発明の核酸含有複合体は任意の方法で生体に投与することができる。   The nucleic acid-containing complex of the present invention can be administered to a living body by any method.

当該投与方法としては静脈内又は動脈内への注入が特に好ましいが、筋肉内、脂肪組織内、皮下、皮内、リンパ管内、リンパ節内、体腔(心膜腔、胸腔、腹腔、脳脊髄腔等)内、骨髄内への投与の他に病変組織内に直接投与することも可能である。   As the administration method, intravenous or intraarterial injection is particularly preferable, but intramuscular, adipose tissue, subcutaneous, intradermal, intralymphatic, intralymphatic, body cavity (pericardial cavity, thoracic cavity, abdominal cavity, cerebrospinal cavity) Etc.) In addition to administration into the bone marrow, administration into the diseased tissue is also possible.

この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、更に必要に応じて製剤上許容し得る担体(浸透圧調整剤,安定化剤、保存剤、可溶化剤、pH調整剤、増粘剤等)と混合することが可能である。これら担体は公知のものが使用できる。   The pharmaceutical comprising this nucleic acid-containing complex as an active ingredient is further a pharmaceutically acceptable carrier (osmotic pressure regulator, stabilizer, preservative, solubilizer, pH adjuster, thickener, etc.) as necessary. It is possible to mix with. Any known carrier can be used.

また、この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、含まれる核酸の種類が異なる2種以上の核酸含有複合体を含めたものも包含される。このような複数の治療目的を併せ持つ医薬は、多様化する遺伝子治療の分野で特に有用である。   Moreover, the medicine containing this nucleic acid-containing complex as an active ingredient also includes those containing two or more nucleic acid-containing complexes with different types of nucleic acids. Such a medicine having a plurality of therapeutic purposes is particularly useful in the field of diversifying gene therapy.

投与量としては、動物、特にヒトに投与される用量は目的の核酸、投与方法および治療される特定部位等、種々の要因によって変化する。しかしながら、その投与量は治療的応答をもたらすに十分であるべきである。   As for the dosage, the dosage administered to animals, particularly humans, varies depending on various factors such as the target nucleic acid, the method of administration, and the specific site to be treated. However, the dosage should be sufficient to produce a therapeutic response.

この核酸含有複合体は、好ましくは遺伝子治療に適用される。適用可能な疾患としては、当該複合体に含められる核酸の種類によって異なるが、末梢動脈疾患、冠動脈疾患、動脈拡張術後再狭窄等の病変を生じる循環器領域での疾患に加え、癌(悪性黒色腫、脳腫瘍、転移性悪性腫瘍、乳癌等)、感染症(HIV等)、単一遺伝病(嚢胞性線維症、慢性肉芽腫、α1−アンチトリプシン欠損症、Gaucher病等)等が挙げられる。   This nucleic acid-containing complex is preferably applied to gene therapy. Applicable diseases vary depending on the type of nucleic acid included in the complex, but in addition to diseases in the cardiovascular region that cause lesions such as peripheral arterial disease, coronary artery disease, restenosis after arterial dilation, cancer (malignant Melanoma, brain tumor, metastatic malignant tumor, breast cancer, etc.), infectious diseases (HIV, etc.), single genetic diseases (cystic fibrosis, chronic granulomas, α1-antitrypsin deficiency, Gaucher disease, etc.) .

また、この核酸複合体の水溶液を基材に塗布などにより付着させ、必要に応じ乾燥させることにより、核酸を担持したポリマーのコーティング等が形成される。   In addition, an aqueous solution of the nucleic acid complex is attached to a substrate by coating or the like, and dried as necessary to form a coating of a polymer carrying nucleic acids.

核酸複合遺伝子導入剤を担持させた基材よりなる遺伝子導入材料は、皮下組織、心筋組織、病変組織、病変血管を包囲するようにシート状基材を配置したり、カバードステントのフィルムへ塗布することによって生体内に配置したり、生体外面に粘着テープを用いて貼り付けたりするようにして用いられる。   A gene transfer material comprising a substrate carrying a nucleic acid complex gene transfer agent is placed on a sheet-like substrate so as to surround a subcutaneous tissue, a myocardial tissue, a diseased tissue, or a diseased blood vessel, or is applied to a film of a covered stent. Therefore, it is used in such a manner that it is placed in the living body or is attached to the outer surface of the living body using an adhesive tape.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例1
i)イニファターの合成
下記反応式に従って、1,2,4,5−テトラキス(N−Nジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼンを次のようにして合成した。
Example 1
i) Synthesis of iniferter According to the following reaction formula, 1,2,4,5-tetrakis (NN-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene was synthesized as follows.

1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチルベンゼン)5.0gとN,N−ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム34.0gをエタノール100mL中へ加え、遮光下で室温で4日間攪拌した。沈殿物を濾過し、3リットルのメタノールへ投入して30分間攪拌して濾過した。この操作を繰り返して合計4回行った。沈殿物をトルエン200mLへ溶解した後、100mLのメタノールを加えて50℃に加温し、冷蔵庫中で15時間保管して再結晶させ、結晶を濾別後に大量のメタノールで洗浄した。結晶を室温で減圧乾燥して、白色の1,2,4,5−テトラサキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼンの針状結晶を得た(収率90%)。高速液体クロマトグラフィーにより、原料ピークが消失し、精製物が単一物質であることを確認した。
H NMR(in CDCl)の測定結果はδ1.26−1.31ppm(t,24H,CHCH),δ3.69−3.77ppm(q,8H,N(CHCH),δ3.99−4.07ppm(q,8H,N(CHCH),δ4.57ppm(s,8H,Ar−CH),δ7.49ppm(s,2H,Ar−H)となった。
5.0 g of 1,2,4,5-tetrakis (bromomethylbenzene) and 34.0 g of sodium N, N-diethyldithiocarbamate were added to 100 mL of ethanol and stirred at room temperature for 4 days under light shielding. The precipitate was filtered, poured into 3 liters of methanol, stirred for 30 minutes and filtered. This operation was repeated a total of 4 times. After the precipitate was dissolved in 200 mL of toluene, 100 mL of methanol was added and heated to 50 ° C., stored in a refrigerator for 15 hours for recrystallization, and the crystals were separated by filtration and washed with a large amount of methanol. The crystals were dried under reduced pressure at room temperature to obtain white 1,2,4,5-tetrasakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene needle-like crystals (yield 90%). High-performance liquid chromatography confirmed that the raw material peak disappeared and the purified product was a single substance.
The measurement result of 1 H NMR (in CDCl 3 ) is δ1.26-1.31 ppm (t, 24H, CH 2 CH 3 ), δ 3.69-3.77 ppm (q, 8H, N (CH 2 CH 3 ) 2 ), Δ 3.99-4.07 ppm (q, 8H, N (CH 2 CH 3 ) 2 ), δ 4.57 ppm (s, 8H, Ar—CH 2 ), δ 7.49 ppm (s, 2H, Ar—H) It became.

Figure 2009142230
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ii)光重合による4分岐型スター型重合体よりなるカチオン性ホモポリマーの合成
下記反応式に従い、次のようにして、1,2,4,5−テトラキス[(N,N−ジエチルジチオカルバミル)ポリ(3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)−メチル]ベンゼン(以下、pDMAPAAmと記載することがある。)よりなるカチオン性ホモポリマーの合成を行った。
ii) Synthesis of cationic homopolymer comprising 4-branched star polymer by photopolymerization According to the following reaction formula, 1,2,4,5-tetrakis [(N, N-diethyldithiocarbamyl) ) A cationic homopolymer comprising poly (3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide) -methyl] benzene (hereinafter sometimes referred to as pDMAPAAm) was synthesized.

即ち、上記i)により合成した1,2,4,5−テトラサキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼン45.6mgを20mLのトルエンへ溶解し、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(3−N,N−DMAPAAm)3.9gを加えて混合し、全量をトルエンで50mLに調整した。3mm厚軟質ガラスセル中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガスで5分間パージした後に、300Wショートアークキセノンランプ(朝日分光社製、MAX−301)で250nm〜400nmの混合紫外線を30分間照射した。照射強度はウシオ電機社のUIT−150にUVD−C405(検出波長範囲320nm〜470nm)を装着して2.5mW/cmに調整した。重合溶液をエバポレーターで濃縮し、ジエチルエーテルで重合物を再沈殿させ、クロロホルム/ジエチルエーテル系で3回再沈殿を繰り返して精製し、エーテルを蒸散させた後に少量の水へ溶解し、0.2μmフィルターで濾過してから凍結乾燥させて4分岐型スター型ホモポリマーpDMAPAAmよりなるカチオン性ホモポリマーを得た(重合率40%)。このものの分子量はGPCにより32,000(Mw/Mn=1.3)と測定された。
H NMR(in DO)の測定結果は、δ1.5−1.8ppm(br,2H,−CHCHCH−),δ2.1−2.2ppm(br,6H,N−CH),δ2.2−2.4ppm(br,2H,CH−N),δ3.0−3.4ppm(br,2H,NH−CH),δ7.4−7.8ppm(br,1H,−NH−)となった。
That is, 45.6 mg of 1,2,4,5-tetrasakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized by i) above was dissolved in 20 mL of toluene, and 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide was dissolved. 3.9 g of (3-N, N-DMAPAAm) was added and mixed, and the total amount was adjusted to 50 mL with toluene. After purging with high-purity nitrogen gas for 5 minutes with vigorous stirring in a 3 mm thick soft glass cell, mixed ultraviolet rays of 250 nm to 400 nm were irradiated for 30 minutes with a 300 W short arc xenon lamp (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd., MAX-301). The irradiation intensity was adjusted to 2.5 mW / cm 2 by attaching UVD-C405 (detection wavelength range of 320 nm to 470 nm) to UIT-150 manufactured by USHIO. The polymerization solution is concentrated with an evaporator, the polymer is reprecipitated with diethyl ether, purified by repeated reprecipitation three times with chloroform / diethyl ether system, ether is evaporated and dissolved in a small amount of water, 0.2 μm The solution was filtered through a filter and freeze-dried to obtain a cationic homopolymer consisting of a 4-branched star homopolymer pDMAPAAm (polymerization rate 40%). The molecular weight of this product was determined to be 32,000 (Mw / Mn = 1.3) by GPC.
The measurement result of 1 H NMR (in D 2 O) is as follows: δ1.5-1.8 ppm (br, 2H, —CH 2 CH 2 CH 2 —), δ 2.1-2.2 ppm (br, 6H, N— CH 3), δ2.2-2.4ppm (br, 2H, CH 2 -N), δ3.0-3.4ppm (br, 2H, NH-CH 2), δ7.4-7.8ppm (br, 1H, -NH-).

Figure 2009142230
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iii)4分岐型スター型重合体よりなるアニオン性ホモポリマーの光重合による合成
1,2,4,5−テトラキス[(N,N−ジエチルジチオカルバミル)−ポリ(4−カルボキシスチレン)−メチル]ベンゼン(以下、pCSと記すことがある。)の合成を行った。即ち、上記i)で合成した1,2,4,5−テトラサキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼン45.6mgを20mLのクロロホルムへ溶解し、4−ビニル安息香酸2.0gを加えて混合し、全量をクロロホルムで50mLに調整した。ii)と同じ手法で光重合を行い、エーテル再沈殿で回収したポリマー成分を真空乾燥後に1N水酸化ナトリウム溶液へ溶解し、0.1N水酸化ナトリウム溶液で3日間、次いで、水で3日間透析した後に凍結乾燥させることでテトラキス{N,N−ジエチルジチオカルバミル−ポリ(4−カルボキシルスチレン)−メチル}ベンゼン(4分岐型pCSポリマー)を得た(重合率30%)。分子量はGPCにより15,000(Mw/Mn=1.3)と測定された。
iii) Synthesis by photopolymerization of an anionic homopolymer comprising a 4-branched star polymer 1,2,4,5-tetrakis [(N, N-diethyldithiocarbamyl) -poly (4-carboxystyrene) -methyl Benzene (hereinafter sometimes referred to as pCS) was synthesized. That is, 45.6 mg of 1,2,4,5-tetrasakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized in i) above was dissolved in 20 mL of chloroform, and 2.0 g of 4-vinylbenzoic acid was added. The total amount was adjusted to 50 mL with chloroform. Photopolymerization is performed in the same manner as in ii), and the polymer component recovered by ether reprecipitation is vacuum-dried and then dissolved in 1N sodium hydroxide solution and dialyzed with 0.1N sodium hydroxide solution for 3 days and then with water for 3 days. Thereafter, freeze drying was performed to obtain tetrakis {N, N-diethyldithiocarbamyl-poly (4-carboxylstyrene) -methyl} benzene (4-branched pCS polymer) (polymerization rate 30%). The molecular weight was measured by GPC as 15,000 (Mw / Mn = 1.3).

Figure 2009142230
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iv)遺伝子導入実験
細胞にはアフリカミドリサル腎細胞の由来のCOS-1を使用し、DNAにはpGL3コントロールベクターを使用した。COS-1細胞は細胞数を4万個/mLへ調整して24Well培養皿へ播種し、培養24時間後に遺伝子導入を行った。
まず、上記ii)にて合成した4分岐型スター型重合体よりなるカチオン性ホモポリマーとDNAで遺伝子複合体(ポリプレックス)を形成させた。
カチオン性ホモポリマーの単位重量あたりの正電荷量は中和滴定によるイオン交換容量の測定で求めた。DNA中の単位重量あたりの負電荷量は配列マップによる塩基対数(5256ペア)と核酸塩基の平均的分子量(660Da)とから計算した。
iv) Gene transfer experiment COS-1 derived from African green monkey kidney cells was used as cells, and a pGL3 control vector was used as DNA. The number of COS-1 cells was adjusted to 40,000 cells / mL, seeded in a 24 Well culture dish, and gene transfer was performed after 24 hours of culture.
First, a gene complex (polyplex) was formed from a cationic homopolymer composed of the 4-branched star polymer synthesized in ii) and DNA.
The amount of positive charge per unit weight of the cationic homopolymer was determined by measuring the ion exchange capacity by neutralization titration. The amount of negative charge per unit weight in DNA was calculated from the number of base pairs (5256 pairs) according to the sequence map and the average molecular weight of nucleobases (660 Da).

このカチオン性ホモポリマー(濃度0.8μg/μLの生理食塩水溶液)60μLをDNA(濃度0.33μg/μLのトリス・HCl緩衝溶液pH=7.4)90μL中に静かに加えて混合し、室温で30分間静置して全量約150μLのポリプレックス(核酸複合体)溶液を得た。この操作によって得られるポリプレックス中のカチオン性ホモポリマーとDNA混合比は、電荷数の関係が正電荷量が負電荷量の30倍と計算できる。この核酸複合体溶液を20μLづつのアリコットに分注し、各アリコットに200μLのOPTI−MEMを加えて混合した。
続いて、上記iii)で合成した4分岐型スター型重合体よりなるアニオン性ホモポリマーをOPTI-MEMへ溶解し、濃度を0.05μg/μLに調整した。この溶液を先に調整し、30分間インキュベートしたポリプレックスのOPTI-MEM分散液220μLへ10〜150μL加えて更に10分間インキュベートし、培養細胞へ加えた。この操作によって、培養細胞の各Wellへそれぞれ0.5μgのDNAが投与されるように溶液濃度が調整されたことになる。
培養3時間後に、OPTI−MEMを除去し、各Wellを1mLのダルベッコPBSで2回洗浄後、完全培地を1mL加えて48時間培養した。
トランスフェクションの48時間後にルシフェラーゼアッセにより遺伝子導入活性の評価を行った(プロメガ社、アッセイキット試薬)。
補正はタンパク濃度で行い、タンパク定量はBioRad社のBradford試薬で行った。結果を図1に示す。
図1の通り、アニオン性ホモポリマー溶液30μLを添加した系(正電荷量:負電荷量=22:1)と、50μL添加した系(正電荷量:負電荷量=18:1)で、活性の向上を認めた。
60 μL of this cationic homopolymer (physiological saline solution with a concentration of 0.8 μg / μL) was gently added to 90 μL of DNA (concentration of 0.33 μg / μL of Tris / HCl buffer solution pH = 7.4) and mixed at room temperature. For 30 minutes to obtain a polyplex (nucleic acid complex) solution having a total volume of about 150 μL. The cationic homopolymer and DNA mixing ratio in the polyplex obtained by this operation can be calculated such that the positive charge amount is 30 times the negative charge amount in relation to the number of charges. This nucleic acid complex solution was dispensed into 20 μL aliquots, and 200 μL of OPTI-MEM was added to each aliquot and mixed.
Subsequently, the anionic homopolymer composed of the 4-branched star polymer synthesized in the above iii) was dissolved in OPTI-MEM to adjust the concentration to 0.05 μg / μL. 10 to 150 μL of this solution was added to 220 μL of the polyplex OPTI-MEM dispersion previously prepared and incubated for 30 minutes, and further incubated for 10 minutes, and then added to the cultured cells. By this operation, the solution concentration was adjusted so that 0.5 μg of DNA was administered to each well of the cultured cells.
After 3 hours of culture, OPTI-MEM was removed, each well was washed twice with 1 mL of Dulbecco's PBS, and 1 mL of complete medium was added and cultured for 48 hours.
Forty-eight hours after transfection, gene transfer activity was evaluated by luciferase assay (Promega, assay kit reagent).
Correction was performed at protein concentration, and protein quantification was performed with Bradford reagent from BioRad. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 1, activity was achieved in a system to which 30 μL of an anionic homopolymer solution was added (positive charge amount: negative charge amount = 22: 1) and a system to which 50 μL was added (positive charge amount: negative charge amount = 18: 1). Improved.

正電荷量過剰(正電荷量:負電荷量=30:1)で形成され、緩衝溶液中で静電的斥力で安定分散しているポリプレックスへ、後からアニオン性ホモポリマーを加えることで、ポリプレックス表面へのイオン吸着が起こると考えられる。上記した濃度範囲でアニオン性ポリマーをイオン吸着させてもポリプレックスは正電荷を有すると考えられ、ポリプレックスは細胞膜へ吸着するものと考えられる。その後、細胞内のエンドソームに取り込まれたポリプレックスは酸性雰囲気中で表層のポリアニオンがH型へと変化し、疎水性となることで細胞膜の透過性が向上し、エンドソームからの脱出を助ける効果があり、結果、活性が向上したものと推測される。
アニオン性ホモポリマー溶液添加量が100μL以上の系、すなわち、アニオン性ポリマーの吸着量が多いと活性は逆に低下するが、これは、
(1)ポリプレックス表面の正電荷量が減少して、細胞膜への吸着性が消失した
(2)ポリプレックス表面の正電荷量が減少して、静電的斥力の低下から微粒子が凝集した
(3)DNAとのイオン交換などポリプレックスが崩壊した
ことなどが要因として考えられる。
By adding an anionic homopolymer later to a polyplex formed in excess of positive charge (positive charge: negative charge = 30: 1) and stably dispersed by electrostatic repulsion in a buffer solution, It is thought that ion adsorption to the surface of the polyplex occurs. Even if the anionic polymer is adsorbed in the above concentration range, the polyplex is considered to have a positive charge, and the polyplex is considered to adsorb to the cell membrane. After that, polyplexes taken up into endosomes in cells change the polyanion on the surface layer to H type in an acidic atmosphere and become hydrophobic, thereby improving the permeability of the cell membrane and helping escape from the endosomes. As a result, it is estimated that the activity was improved.
When the amount of the anionic homopolymer solution added is 100 μL or more, that is, when the amount of adsorbed anionic polymer is large, the activity decreases conversely.
(1) The amount of positive charge on the surface of the polyplex decreased and the adsorptivity to the cell membrane disappeared
(2) The amount of positive charge on the surface of the polyplex decreased, and the fine particles aggregated due to the decrease in electrostatic repulsion
(3) It is considered that the polyplex collapsed such as ion exchange with DNA.

実施例1の遺伝子導入実験結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of gene introduction experiment in Example 1.

Claims (9)

カチオン性ポリマーと核酸との複合体であって、該複合体中の正電荷量が負電荷量よりも多い複合体に対して、アニオン性ポリマーを吸着させてなることを特徴とする核酸複合体。   A nucleic acid complex comprising a complex of a cationic polymer and a nucleic acid, wherein an anionic polymer is adsorbed to a complex in which the amount of positive charges in the complex is greater than the amount of negative charges . 請求項1において、該核酸複合体中の正電荷量が負電荷量よりも多いことを特徴とする核酸複合体。   The nucleic acid complex according to claim 1, wherein the amount of positive charge in the nucleic acid complex is greater than the amount of negative charge. 請求項1又は2において、前記カチオン性ポリマーは、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくともカチオン性モノマーを光照射リビング重合させた分岐型重合体であることを特徴とする核酸複合体。   3. The cationic polymer according to claim 1, wherein the cationic polymer is a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, and at least a cationic monomer is subjected to light irradiation living polymerization. A nucleic acid complex which is a branched polymer. 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記アニオン性ポリマーは、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくともアニオン性モノマーを光照射リビング重合させた分岐型重合体であることを特徴とする核酸複合体。   4. The anionic polymer according to claim 1, wherein the anionic polymer is a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter. A nucleic acid complex characterized by being a branched polymer polymerized by irradiation living polymerization. 請求項3又は4において、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として3個以上の該N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が結合していることを特徴とする核酸複合体。   The compound having 3 or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule according to claim 3 or 4 having a benzene ring as a nucleus, and 3 or more N, N- A nucleic acid complex, wherein a dialkyldithiocarbamylmethyl group is bonded. 請求項3ないし5のいずれか1項において、カチオン性モノマーがアクリル系モノマーであることを特徴とする核酸複合体。   The nucleic acid complex according to any one of claims 3 to 5, wherein the cationic monomer is an acrylic monomer. 請求項6において、アクリル系モノマーが3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドであることを特徴とする核酸複合体。   The nucleic acid complex according to claim 6, wherein the acrylic monomer is 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide. 請求項4ないし7のいずれか1項において、アニオン性モノマーが4−ビニル安息香酸であることを特徴とする核酸複合体。   The nucleic acid complex according to any one of claims 4 to 7, wherein the anionic monomer is 4-vinylbenzoic acid. 請求項1ないし8のいずれか1項において、該核酸複合体中の正電荷量と負電荷量との比が、2:1〜100:1であることを特徴とする核酸複合体。   The nucleic acid complex according to any one of claims 1 to 8, wherein a ratio of a positive charge amount to a negative charge amount in the nucleic acid complex is 2: 1 to 100: 1.
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