JP2009275002A - Gene transfer agent, nucleic acid complex and method for producing the same - Google Patents

Gene transfer agent, nucleic acid complex and method for producing the same Download PDF

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泰秀 中山
Yasushi Nemoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gene transfer agent and a nucleic acid complex, excellent in gene transfer efficiency. <P>SOLUTION: This gene transfer agent comprises a cationic branched type polymer becoming hydrophilic at a temperature lower than a prescribed temperature (T) which is lower than a living body temperature, and hydrophobic at a higher temperature than the prescribed temperature (T), and the cationic branched type polymer is characterized by using a compound having ≥3 N,N-disubstituted dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, performing the photo-irradiated living polymerization of N-isopropylacrylamide or its derivative to form its polymer block chains on the iniferter, and further performing the photo-irradiated living polymerization of a cationic monomer to form cationic polymer block chains. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、遺伝子導入剤に関するものである。本発明は、また、この遺伝子導入剤と核酸とを複合させた核酸複合体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a gene introduction agent. The present invention also relates to a nucleic acid complex in which the gene introduction agent and a nucleic acid are complexed and a method for producing the same.

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特許文献1,2に記載されている。
WO2004/092388 特開2007−070579
Patent Documents 1 and 2 describe cationic star polymers as non-viral vectors for transporting DNA into cells.
WO2004 / 092388 JP2007-070579

I.これらの特許文献1,2では、分岐鎖が3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを光照射により重合したものよりなり、分岐鎖は芳香族環に対し3〜6本設けられる。 I. In these Patent Documents 1 and 2, the branched chain consists of 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide polymerized by light irradiation, and 3 to 6 branched chains are provided for the aromatic ring.

この分岐鎖は、DNAを捕捉して包蔵するものであるから、分岐鎖の数が多いほどDNAの包蔵能力が高くなることが期待される。しかしながら、種々の研究の結果、6本の分岐鎖を有する遺伝子導入剤が必ずしも4本の分岐鎖を有する遺伝子導入剤よりも高いDNA包蔵能力を示す訳ではないことが認められた。このことは、分岐鎖同士の電気的反発により、特に分岐鎖の基端側において分岐鎖の運動自由度が小さくなるためであると考えられる。   Since this branched chain captures and stores DNA, it is expected that the greater the number of branched chains, the higher the capacity for storing DNA. However, as a result of various studies, it was confirmed that a gene introduction agent having 6 branched chains does not necessarily exhibit a higher DNA occluding ability than a gene introduction agent having 4 branched chains. This is considered to be because the degree of freedom of movement of the branched chain is reduced particularly on the base end side of the branched chain due to electrical repulsion between the branched chains.

即ち、上記特許文献1,2のように、芳香族環に直接に3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを重合させて分岐鎖を形成したスター型ポリマーの場合、分岐鎖の基端側にあっては、分岐鎖同士の距離が近いため、電気的斥力(カチオン同士の反発力)によって、分岐鎖の動きが制限され易いと考えられる。即ち、この分岐鎖は、芳香族環を回動中心として、動き得るものであるが、分岐鎖基端側において分岐鎖同士が反発すると、分岐鎖の基端側回動方向に動き得る範囲が狭くなる。換言するならば、分岐鎖の運動自由度が小さくなる。そして、このように分岐鎖の運動自由度が小さいと、分岐鎖がDNAを包蔵する能力が低下するおそれがある。   That is, as in Patent Documents 1 and 2, in the case of a star polymer in which 3-N, N-dimethylaminopropyl acrylamide is polymerized directly on an aromatic ring to form a branched chain, on the base end side of the branched chain In this case, since the distance between the branched chains is short, it is considered that the movement of the branched chain is likely to be limited by the electric repulsive force (repulsive force between cations). That is, this branched chain can move around the aromatic ring as a rotation center, but when the branched chains repel each other on the branch chain base end side, there is a range in which the branch chain can move in the base end side rotation direction. Narrow. In other words, the degree of freedom of movement of the branched chain is reduced. If the degree of freedom of movement of the branched chain is small, the ability of the branched chain to embed DNA may be reduced.

このように、分岐鎖の数を多くすると、分岐鎖の運動自由度が制限されるところから、分岐鎖の数を多くしてもDNAの包蔵能力は直ちには増大しない。   As described above, when the number of branched chains is increased, the degree of freedom of movement of the branched chains is limited. Therefore, even if the number of branched chains is increased, the DNA storage capacity does not increase immediately.

II.上記特許文献1,2では、核酸と遺伝子導入剤との核酸複合体は、水溶液中に分散しているため、生体内の一定部位に長期にわたって定置させることができない。 II. In Patent Documents 1 and 2, since the nucleic acid complex of the nucleic acid and the gene introduction agent is dispersed in an aqueous solution, it cannot be placed at a certain site in the living body for a long time.

本出願人は、かかる短所を解決するものとして、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をイニファターとし、これにカチオン性モノマーを光照射リビング重合させ、次いでN−イソプロピルアクリルアミドを光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤を提案した(特願2007−34889。以下「先願」という。)。   In order to solve such disadvantages, the present applicant uses a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, and performs photoirradiation living polymerization of a cationic monomer thereon, Next, a gene transfer agent comprising a branched polymer obtained by light-irradiating living polymerization of N-isopropylacrylamide was proposed (Japanese Patent Application No. 2007-34889, hereinafter referred to as “prior application”).

この先願の遺伝子導入剤は、生体温度よりも低温の所定温度(T)よりも低い温度では親水性であり、該所定温度(T)よりも高い温度では疎水性である。   The gene transfer agent of the prior application is hydrophilic at a temperature lower than a predetermined temperature (T) lower than the living body temperature, and is hydrophobic at a temperature higher than the predetermined temperature (T).

III.本発明は、生体温度よりも低温の所定温度(T)よりも低い温度では親水性であり、該所定温度(T)よりも高い温度では疎水性となる温度応答性を有した遺伝子導入剤を用いた核酸複合体であって、遺伝子導入効率の向上を図ることが可能であると考えられる遺伝子導入剤と、この遺伝子導入剤を用いた核酸複合体及びその製造方法を提供することを目的とする。 III. The present invention provides a gene introduction agent having a temperature responsiveness that is hydrophilic at a temperature lower than a predetermined temperature (T) lower than a living body temperature and is hydrophobic at a temperature higher than the predetermined temperature (T). It is an object of the present invention to provide a nucleic acid complex used, which is considered to be capable of improving gene transfer efficiency, a nucleic acid complex using the gene transfer agent, and a method for producing the same. To do.

本発明(請求項1)の遺伝子導入剤は、生体温度よりも低温の所定温度(T)よりも低い温度では親水性であり、該所定温度(T)よりも高い温度では疎水性であるカチオン性分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤であって、該カチオン性分岐型重合体は、N,N−ジ置換−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N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体を光照射リビング重合させてそのポリマーブロック鎖を形成した後、さらに、カチオン性モノマーを光照射リビング重合させてカチオン性ポリマーブロック鎖を形成したものであることを特徴とする。   The gene transfer agent of the present invention (Claim 1) is a cation that is hydrophilic at a temperature lower than a predetermined temperature (T) lower than the living body temperature and is hydrophobic at a temperature higher than the predetermined temperature (T). The cationic branched polymer comprises a compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter. N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is light-irradiated living polymerized to form a polymer block chain, and then a cationic monomer is light-irradiated living polymerized to form a cationic polymer block chain. And

請求項2の遺伝子導入剤は、請求項1において、N,N−ジ置換−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−ジ置換−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 gene transfer agent according to claim 2 is the compound according to claim 1, wherein the compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule has a benzene ring as a nucleus and a branch chain in the nucleus. Three or more of the N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups are bonded.

請求項3の遺伝子導入剤は、請求項1又は2において、前記N,N−ジ置換−ジチオカルバミルメチル基は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基であることを特徴とする。   The gene introduction agent according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl group is an N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl group.

請求項4の遺伝子導入剤は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記カチオン性モノマーが3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、4−N,N−ジメチルアミノスチレン及び4−アミノスチレンからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする。   The gene introduction agent according to claim 4 is the method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cationic monomer is 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide, 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, 4- It is at least one selected from the group consisting of N, N-dimethylaminostyrene and 4-aminostyrene.

請求項5の遺伝子導入剤は、請求項1ないし4のいずれか1項において、N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が1,000〜10,000であることを特徴とする。   The gene introduction agent according to claim 5 is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, the molecular weight of the polymer block of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is 1,000 to 10,000.

請求項6の遺伝子導入剤は、請求項1ないし5のいずれか1項において、該カチオン性分岐型重合体の分子量が3,000〜1,000,000であることを特徴とする。   The gene transfer agent according to claim 6 is characterized in that, in any one of claims 1 to 5, the molecular weight of the cationic branched polymer is 3,000 to 1,000,000.

請求項7の遺伝子導入剤は、請求項1ないし6のいずれか1項において、前記所定温度(T)は、25〜35℃の間の温度であることを特徴とする。   The gene introduction agent according to claim 7 is characterized in that, in any one of claims 1 to 6, the predetermined temperature (T) is a temperature between 25 and 35 ° C.

本発明(請求項8)の核酸複合体は、請求項1ないし7のいずれか1項の遺伝子導入剤と核酸とを複合させてなるものである。   The nucleic acid complex of the present invention (invention 8) is obtained by combining the gene introduction agent according to any one of claims 1 to 7 and a nucleic acid.

本発明(請求項9)の核酸複合体の製造方法は、請求項1ないし7のいずれか1項に記載のカチオン性分岐型重合体と核酸とを前記所定温度(T)よりも高い温度で混合することにより核酸複合体を生成させることを特徴とする核酸複合体の製造方法。   The method for producing a nucleic acid complex according to the present invention (invention 9) includes the step of bringing the cationic branched polymer according to any one of claims 1 to 7 and a nucleic acid at a temperature higher than the predetermined temperature (T). A method for producing a nucleic acid complex, comprising producing a nucleic acid complex by mixing.

請求項10の核酸複合体の製造方法は、請求項9において、前記カチオン性分岐型重合体を0.05〜50mg/mLの濃度のカチオン性分岐型重合体水溶液として核酸と混合することを特徴とする。   The method for producing a nucleic acid complex according to claim 10 is characterized in that, in claim 9, the cationic branched polymer is mixed with nucleic acid as a cationic branched polymer aqueous solution having a concentration of 0.05 to 50 mg / mL. And

本発明の遺伝子導入剤は、芳香環を核とするスター型ポリマーであって、N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロックを内郭へ導入し、カチオン性ポリマーブロックを外層へ導入したカチオン性分岐型重合体である。   The gene introduction agent of the present invention is a star-type polymer having an aromatic ring as a nucleus, and a cationic branch in which a polymer block of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is introduced into the inner shell and a cationic polymer block is introduced into the outer layer Type polymer.

このカチオン性分岐型重合体に導入されたN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体は、生体温度よりも低温の所定温度(T)よりも低い温度では親水性であるが、該所定温度(T)よりも高い温度環境下に置くと、相転移して疎水性となる温度感応性のモノマーである。即ち、本発明の遺伝子導入剤は、核となる芳香族環に温度感応性モノマーであるN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体を重合させた後、カチオン性モノマーを重合させたものである。この遺伝子導入剤は、従って、該所定温度(T)よりも高い状態にあるときには、スター型ポリマーの分岐鎖の基端側は疎水性ポリマーブロック鎖にて構成され、それよりも先端側はカチオン性ポリマーブロック鎖にて構成されたものとなる。   N-isopropylacrylamide or a derivative thereof introduced into the cationic branched polymer is hydrophilic at a temperature lower than a predetermined temperature (T) lower than the living body temperature, but is higher than the predetermined temperature (T). It is a temperature sensitive monomer that undergoes phase transition and becomes hydrophobic when placed in a high temperature environment. That is, the gene introduction agent of the present invention is obtained by polymerizing N-isopropylacrylamide or a derivative thereof as a temperature sensitive monomer on an aromatic ring serving as a nucleus and then polymerizing a cationic monomer. Therefore, when this gene introduction agent is in a state higher than the predetermined temperature (T), the proximal end side of the branched chain of the star polymer is composed of a hydrophobic polymer block chain, and the distal end side thereof is a cation. It is composed of a functional polymer block chain.

この遺伝子導入剤は、カチオン性ポリマーブロック鎖が、アニオン性の核酸を捕捉して包蔵する。また、この遺伝子導入剤は、上記所定温度(T)よりも高い温度の水溶液中において、分岐鎖の基端側を構成している各疎水性ポリマーブロック鎖同士の間に吸引力ないし凝集力が生じ、複数個のスター型ポリマーが各々の中心部(芳香環及び分岐鎖基端側)を重畳させる如くして集合ないし凝集し(以下、この現象を「分子間凝集現象」と称す場合がある。)、デンドリマー様のスター型ポリマー複合体を構成するものと考えられる。このスター型ポリマー複合体は、1個のスター型ポリマーの分岐鎖をnとして、集合したスター型ポリマーの数をmとした場合、中心部からn×m本の分岐鎖が放射方向に伸延した、分岐鎖の数が著しく多いものとなる。   In this gene introduction agent, the cationic polymer block chain captures and incorporates an anionic nucleic acid. Further, this gene introduction agent has an attractive force or a cohesive force between the hydrophobic polymer block chains constituting the proximal end side of the branched chain in an aqueous solution having a temperature higher than the predetermined temperature (T). A plurality of star polymers are aggregated or aggregated in such a manner that their central portions (aromatic rings and branched chain base ends) overlap each other (hereinafter this phenomenon is sometimes referred to as “intermolecular aggregation phenomenon”). )), And is considered to constitute a dendrimer-like star polymer composite. In this star polymer complex, n × m branch chains are radially extended from the center, where n is the branch chain of one star polymer and m is the number of aggregated star polymers. The number of branched chains is extremely large.

また、このスター型ポリマー複合体の各分岐鎖の末端側は、カチオン性であり、互いに反発するので、各分岐鎖は、相互間に距離をあけて、スター型ポリマー複合体の中心部から放射方向に伸延する。
このように、放射状に伸延したスター型ポリマー複合体は、単独で存在する1個のスター型ポリマーに比べて、DNAの包蔵能力が著しく高いものとなる。
In addition, since the terminal side of each branch chain of the star polymer complex is cationic and repels each other, each branch chain radiates from the center of the star polymer complex with a distance between each other. Distract in the direction.
Thus, the radially elongated star-type polymer complex has a significantly higher ability to embed DNA than a single star-type polymer present alone.

このようなことから、本発明の遺伝子導入剤によれば、遺伝子導入効率に優れた核酸複合体を製造することができる。   Thus, according to the gene introduction agent of the present invention, a nucleic acid complex having excellent gene introduction efficiency can be produced.

本発明において、イニファターとしてのN,N−ジ置換−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−ジ置換−ジチオカルバミルメチル基が結合しているものが好ましく(請求項2)、このN,N−ジ置換−ジチオカルバミルメチル基は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基であることが好ましい(請求項3)。   In the present invention, a compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter has a benzene ring as a nucleus and three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl group is preferably bonded (Claim 2), and this N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl group is N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl group. (Claim 3).

また、イニファターに光照射リビング重合させるカチオン性モノマーとしては、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、4−N,N−ジメチルアミノスチレン及び4−アミノスチレンからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい(請求項4)。   In addition, as cationic monomers for photoirradiation living polymerization to iniferter, 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide, 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, 4-N, N-dimethylaminostyrene and 4-amino are used. At least one selected from the group consisting of styrene is preferred (Claim 4).

また、カチオン性分岐型重合体に導入されるN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロックの分子量は1,000〜10,000であることが好ましく(請求項5)、カチオン性分岐型重合体の分子量は3,000〜1,000,000であることが好ましい(請求項6)。   The molecular weight of the polymer block of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof introduced into the cationic branched polymer is preferably 1,000 to 10,000 (Claim 5). The molecular weight is preferably 3,000 to 1,000,000 (Claim 6).

また、カチオン性分岐型重合体が親水性又は疎水性となる生体温度より低温の所定温度(T)とは、25〜35℃の間の温度であることが好ましい(請求項7)。   Further, the predetermined temperature (T) lower than the living body temperature at which the cationic branched polymer becomes hydrophilic or hydrophobic is preferably a temperature between 25 and 35 ° C. (Claim 7).

本発明の遺伝子導入剤を上記所定温度(T)よりも低い温度で核酸と複合させるべく水溶液中で遺伝子導入剤と核酸とを混合すると、N−イソプロピルアクリルアミド(又はその誘導体)のポリマーブロックは、親水性となって水溶液中で伸延した状態となり、各々の分岐鎖がフリーに伸延した状態で核酸複合体を形成してしまう。このような核酸複合体では、前述のスター型ポリマー複合体の特異的なデンドリマー様の立体構造に基く遺伝子導入活性の向上効果は得られない。   When the gene introduction agent and the nucleic acid are mixed in an aqueous solution so that the gene introduction agent of the present invention is combined with the nucleic acid at a temperature lower than the predetermined temperature (T), the polymer block of N-isopropylacrylamide (or a derivative thereof) It becomes hydrophilic and is extended in an aqueous solution, and a nucleic acid complex is formed in a state where each branched chain is freely extended. In such a nucleic acid complex, the effect of improving the gene introduction activity based on the specific dendrimer-like steric structure of the above-mentioned star polymer complex cannot be obtained.

従って、本発明の核酸複合体の製造方法では、カチオン性分岐型重合体と核酸とを前記所定温度(T)よりも高い温度で混合することにより核酸複合体を生成させる(請求項9)。この場合、遺伝子導入剤であるカチオン性分岐型重合体を0.05〜50mg/mLの濃度の水溶液として核酸と混合することが好ましい(請求項10)。   Therefore, in the method for producing a nucleic acid complex of the present invention, the nucleic acid complex is produced by mixing the cationic branched polymer and the nucleic acid at a temperature higher than the predetermined temperature (T) (claim 9). In this case, it is preferable to mix the cationic branched polymer, which is a gene introduction agent, with the nucleic acid as an aqueous solution having a concentration of 0.05 to 50 mg / mL (claim 10).

以下に本発明の遺伝子導入剤並びにこれを用いた核酸複合体及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。   Embodiments of a gene introduction agent of the present invention, a nucleic acid complex using the same, and a method for producing the same will be described in detail below.

[遺伝子導入剤]
<カチオン性分岐型重合体>
まず、本発明に係る遺伝子導入剤を構成するカチオン性分岐型重合体及びその製造方法について説明する。
[Gene transfer agent]
<Cationic branched polymer>
First, the cationic branched polymer constituting the gene introduction agent according to the present invention and the production method thereof will be described.

このカチオン性分岐型重合体は、N,N−ジ置換−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N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体を光照射リビング重合させてそのポリマーブロック鎖を形成させた後、さらにカチオン性モノマーを光照射リビング重合させてカチオン性ポリマーブロック鎖を形成させた分岐型重合体であり、芳香族環を核とし、それから放射状に伸延した複数のカチオン性の分岐鎖を有するカチオン性分岐型重合体である。   This cationic branched polymer uses, as an iniferter, a compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule, and N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is subjected to light irradiation living polymerization. Is a branched polymer in which a cationic monomer is further photoirradiated by living polymerization to form a cationic polymer block chain after the polymer block chain is formed, and an aromatic ring is used as a nucleus, and then is radially extended. It is a cationic branched polymer having a plurality of cationic branched chains.

このカチオン性分岐型重合体は、温度感応性のN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロック鎖を有することにより、生体温度よりも低温の所定温度(T)よりも低い温度では親水性であり、該所定温度(T)よりも高い温度では疎水性である。この生体温度よりも低温度の所定温度(T)とは、25〜35℃、例えば30℃前後であることが好ましく、N−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロック鎖を導入した場合には、通常、この所定温度(T)は約30℃である。   This cationic branched polymer is hydrophilic at a temperature lower than a predetermined temperature (T) lower than the living body temperature by having a polymer block chain of temperature-sensitive N-isopropylacrylamide or a derivative thereof, It is hydrophobic at a temperature higher than the predetermined temperature (T). The predetermined temperature (T) lower than the living body temperature is preferably 25 to 35 ° C., for example, around 30 ° C., and when the polymer block chain of N-isopropylacrylamide is introduced, the predetermined temperature (T) is usually The temperature (T) is about 30 ° C.

本発明に係るカチオン性分岐型重合体は、N,N−ジ置換−ジチオカルバミルメチル基、好ましくは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N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体を光照射リビング重合させて、N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロック鎖を形成させた後、カチオン性モノマーを光照射リビング重合させてカチオン性ポリマーブロック鎖を形成させ、基端側がN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロック(以下、「感温性ポリマーブロック」と称す場合がある。)で、先端側がカチオン性ポリマーブロックのブロックコポリマーよりなる分岐鎖を形成することにより製造される。   The cationic branched polymer according to the present invention is an iniferter comprising a compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups, preferably N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule. N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is subjected to light irradiation living polymerization to form a polymer block chain of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof, and then a cationic monomer is subjected to light irradiation living polymerization to form a cationic polymer block. A branched chain formed of a block copolymer of which a chain is formed and the base side is a polymer block of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof (hereinafter sometimes referred to as “temperature-sensitive polymer block”) and the tip side is a cationic polymer block. It is manufactured by forming.

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−ジ置換−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−ジ置換−ジチオカルバミルメチル基、好ましくは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、アルキル基に限らず、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。即ち、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基に限らず、N,N−ジアリールジチオカルバミルメチル基等を含む、脂肪族炭化水素基及び/又は芳香族炭化水素基で置換されたN,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基であれば目的を達成することができる。   As a compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, the N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl group, preferably N, N A group in which 3 or more dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups are bonded as a branched chain is preferable, 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 is not limited to an alkyl group, It may be an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group. That is, not only N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl group but also N, N-diaryldithiocarbamylmethyl group and the like substituted with aliphatic hydrocarbon group and / or aromatic hydrocarbon group. An N-disubstituted dithiocarbamylmethyl group can achieve the object.

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.

イニファターとN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体とを反応させるには、イニファターとN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体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N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体が結合した反応生成物を生成させる。なお、N−イソプロピルアクリルアミドとその誘導体の2種以上を用いても良い。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。   In order to react an iniferter with N-isopropylacrylamide or a derivative thereof, a raw material solution containing the iniferter and N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is prepared, and light irradiation is performed on the iniferter, whereby N-isopropylacrylamide is added to the iniferter. Or the reaction product which the derivative | guide_body couple | bonded is produced | generated. Two or more of N-isopropylacrylamide and its derivatives may be used. 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.

この原料溶液中のN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体濃度は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 N-isopropylacrylamide or a derivative thereof in this 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. 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N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体ホモポリマー(以下「感温性ホモポリマー」と称す場合がある。)を得る。   This light irradiation produces the target branched polymer in the reaction solution. Therefore, N-isopropylacrylamide or its derivative homopolymer (hereinafter referred to as “temperature-sensitive homopolymer”), which is purified as necessary and comprises a branched polymer. May be referred to as “.”).

このようにして生成した分岐型重合体よりなる感温性ホモポリマーに対し、カチオン性モノマーを光照射リビング重合によりブロック共重合させて目的とするカチオン性分岐型重合体とする。   A cationic monomer is block-copolymerized by light irradiation living polymerization with respect to the temperature-sensitive homopolymer made of the branched polymer thus produced to obtain a target cationic branched polymer.

この感温性ホモポリマ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、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、4−N,N−ジメチルアミノスチレン、4−アミノスチレンなどが挙げられるが、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、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートといったアクリル系モノマーが好ましい。カチオン性モノマーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 As the cationic monomer to be polymerized to this temperature-sensitive homopolymer, vinyl monomers such as acrylic acid derivatives and styrene derivatives are suitable, such as 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide, 2-N, N-dimethylamino. Ethyl methacrylate, 4-N, N-dimethylaminostyrene, 4-aminostyrene and the like can be mentioned. Particularly, since it has excellent hydrolysis resistance, 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide CH 2 = CHCONHC 3 H Acrylic monomers such as 6 N (CH 3 ) 2 and 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate are preferred. A cationic monomer may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

感温性ホモポリマーにカチオン性モノマーを光照射リビング重合によりブロック共重合させるには、上記のようにして合成した感温性ホモポリマーをメタノール等の溶媒に溶解させ、これにカチオン性モノマーを混合し、光を照射して重合させればよい。この重合反応を開始する際の溶液中における感温性ホモポリマーの濃度は0.01〜10重量%程度が好適であり、カチオン性モノマーの濃度は0.3〜30重量%程度が好適である。光の照射条件は、光波長250〜400nm、照射時間1〜150分、照射強度100〜10,000μW/cm程度が好適である。 In order to block copolymerize a cationic monomer to a temperature-sensitive homopolymer by light irradiation living polymerization, the temperature-sensitive homopolymer synthesized as described above is dissolved in a solvent such as methanol, and the cationic monomer is mixed therewith. Then, polymerization may be performed by irradiation with light. The concentration of the temperature-sensitive homopolymer in the solution when starting the polymerization reaction is preferably about 0.01 to 10% by weight, and the concentration of the cationic monomer is preferably about 0.3 to 30% by weight. . The light irradiation conditions are preferably a light wavelength of 250 to 400 nm, an irradiation time of 1 to 150 minutes, and an irradiation intensity of about 100 to 10,000 μW / cm 2 .

このようにして、イニファターに対してまずN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体を光照射リビング重合させ、次いでカチオン性モノマーを光照射リビングブロック共重合させることにより、基端側が感温性ポリマーブロック、先端側がカチオン性ポリマーブロックで構成されたブロックコポリマー鎖よりなる分岐鎖を有する分岐型共重合体(ブロックコポリマー)を得ることができる。   In this way, N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is first photoirradiated and living polymerized with respect to the iniferter, and then a cationic monomer is photoirradiated and living block copolymerized. A branched copolymer (block copolymer) having a branched chain composed of a block copolymer chain composed of a cationic polymer block can be obtained.

本発明において、このブロックコポリマーよりなるカチオン性分岐型重合体の分子量は、これを構成するイニファター、カチオン性モノマー、及びN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体の種類等によっても異なり、一概には言えないが、3,000〜1,000,000、特に3,000〜150,000であることが好ましい。カチオン性分岐型重合体の分子量がこの範囲外であると核酸複合体を生成しにくく、特に、カチオン性分岐型重合体の分子量が小さ過ぎると、本発明に好適な分岐型コポリマーの分子設計を十分に行うことができず、カチオン性分岐型重合体の分子量が大き過ぎると、代謝性、生分解性などが劣る傾向にあり、好ましくない。   In the present invention, the molecular weight of the cationic branched polymer comprising the block copolymer varies depending on the iniferter, the cationic monomer, and the type of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof, and cannot be generally described. 3,000 to 1,000,000, particularly preferably 3,000 to 150,000. If the molecular weight of the cationic branched polymer is outside this range, it is difficult to form a nucleic acid complex. In particular, if the molecular weight of the cationic branched polymer is too small, the molecular design of a branched copolymer suitable for the present invention is not possible. When the molecular weight of the cationic branched polymer is too large, it is not preferable because the metabolic property and biodegradability tend to be inferior.

また、カチオン性分岐型重合体中の感温性ポリマーブロック及びカチオン性ポリマーブロックの各々の分子量についても、各々のポリマーブロックを構成するモノマーの種類等によっても異なり、一概には言えないが、感温性ポリマーブロックの分子量は1,000〜10,000、特に30,000〜8,000であり、カチオン性ポリマーブロックの分子量は5,000〜100,000、特に15,000〜80,000であることが好ましい。   The molecular weight of each of the thermosensitive polymer block and the cationic polymer block in the cationic branched polymer also varies depending on the type of monomer constituting each polymer block, and cannot be generally stated. The molecular weight of the warm polymer block is 1,000 to 10,000, especially 30,000 to 8,000, and the molecular weight of the cationic polymer block is 5,000 to 100,000, especially 15,000 to 80,000. Preferably there is.

感温性ポリマーブロックの分子量が小さ過ぎると、上述のカチオン性分岐型重合体の好適な分子量範囲において、生体温度よりも低温の所定温度(T)、例えば30℃以上の温度でも水溶液中で安定してしまい、前述の分子間凝集現象が起こらず、大き過ぎると、カチオン性分岐型重合体の水に対する親和性が低過ぎて、水中で乳化してマクロ粒子を形成してしまい、好ましくない。   If the molecular weight of the temperature-sensitive polymer block is too small, it is stable in an aqueous solution even at a predetermined temperature (T) lower than the living body temperature, for example, at a temperature of 30 ° C. or higher, within the preferred molecular weight range of the above-mentioned cationic branched polymer Therefore, if the intermolecular aggregation phenomenon described above does not occur and is too large, the affinity of the cationic branched polymer to water is too low, and it is not preferable because it is emulsified in water to form macro particles.

また、カチオン性ポリマーブロックの分子量が小さ過ぎると遺伝子導入活性が劣る傾向にあり、大き過ぎると、カチオン性分岐型重合体の分子量が徒に大きくなり、好ましくない。   On the other hand, if the molecular weight of the cationic polymer block is too small, the gene transfer activity tends to be inferior, and if it is too large, the molecular weight of the cationic branched polymer increases undesirably.

なお、本明細書において、分子量とは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリエチレングリコール換算の数平均分子量をさす。   In addition, in this specification, molecular weight means the number average molecular weight of polyethylene glycol conversion by GPC (gel permeation chromatography).

本発明の遺伝子導入剤は、イニファターへのN−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体の光照射リビング重合、次いでカチオン性モノマーの光照射リビング重合で製造することができるため、合成は容易かつ迅速であり、更なる異種ポリマーブロックの導入や修飾可能な官能基の導入など、分子設計の自由度が大きい点においても非常に有利である。   Since the gene introduction agent of the present invention can be produced by light irradiation living polymerization of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof to iniferter, and then light irradiation living polymerization of a cationic monomer, the synthesis is easy and rapid. This is also very advantageous in terms of a large degree of freedom in molecular design, such as introduction of different polymer blocks or modification of functional groups.

[核酸複合体の製造]
上述のようにして得られるカチオン性分岐型重合体よりなる本発明に係る遺伝子導入剤(ベクター)を用いて、核酸を核酸含有複合体として包囲させることによって、生体内の酵素による核酸の失活、分解を抑制することができる。
[Production of nucleic acid complex]
Inactivation of nucleic acids by enzymes in the body by enclosing the nucleic acid as a nucleic acid-containing complex using the gene transfer agent (vector) according to the present invention comprising the cationic branched polymer obtained as described above. , Decomposition can be suppressed.

本発明においては、前述のカチオン性分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤を好ましくは0.05〜50mg/mLの濃度の水溶液とし、この遺伝子導入剤の水溶液に対して、前記所定温度(T)よりも高い温度で核酸を混合することにより、遺伝子導入剤と核酸とを複合化させる。この際、核酸に対して遺伝子導入剤が過剰量となるように混合し、遺伝子導入剤を核酸に対し飽和状態にして核酸含有複合体として複合化させるのが好ましい。   In the present invention, the gene introduction agent comprising the above-mentioned cationic branched polymer is preferably an aqueous solution having a concentration of 0.05 to 50 mg / mL, and the predetermined temperature (T) is applied to the aqueous solution of the gene introduction agent. By mixing the nucleic acid at a higher temperature, the gene introduction agent and the nucleic acid are combined. At this time, it is preferable that the gene introduction agent is mixed in an excess amount with respect to the nucleic acid, and the gene introduction agent is saturated with respect to the nucleic acid to be complexed as a nucleic acid-containing complex.

ここで、遺伝子導入剤と核酸とを混合する際の遺伝子導入剤、即ちカチオン性分岐型重合体水溶液中のカチオン性分岐型重合体の濃度が0.05mg/mL未満であっても50mg/mLを超えても、最終的に生体細胞へ作用させるに適当な核酸複合体を形成し得ない。特に、カチオン性分岐型重合体濃度が高い場合には、カチオン性分岐型重合体と核酸との混合温度を前記所定温度(T)より高めた際に、分子間の凝集頻度が高くなり、乳化してマクロ粒子を形成してしまい好ましくない。カチオン性分岐型重合体と核酸とを混合する際のより好適なカチオン性分岐型重合体水溶液のカチオン性分岐型重合体濃度は0.1〜5.0mg/mLである。   Here, even when the concentration of the cationic branched polymer in the aqueous solution of the cationic branched polymer is less than 0.05 mg / mL, 50 mg / mL However, a nucleic acid complex suitable for finally acting on a living cell cannot be formed. In particular, when the concentration of the cationic branched polymer is high, when the mixing temperature of the cationic branched polymer and the nucleic acid is raised above the predetermined temperature (T), the frequency of aggregation between molecules increases and emulsification occurs. As a result, macro particles are formed, which is not preferable. A more preferable cationic branched polymer concentration in the aqueous cationic branched polymer solution when mixing the cationic branched polymer and the nucleic acid is 0.1 to 5.0 mg / mL.

また、カチオン性分岐型重合体水溶液と核酸とを混合する際の温度が、前記所定温度(T)より低いと、カチオン性分岐型重合体が親水性となり、前述の分子間凝集現象による核酸の凝集効果が得られず、本発明の目的を達成し得ない。カチオン性分岐型重合体の分子間凝集現象を十分に得る上で、カチオン性分岐型重合体と核酸との混合時の温度は前述の所定温度(T)よりも数℃以上高い温度とすることが好ましい。ただし、ポリマー自体の溶解性が変わって分子間凝集現象に悪い影響を及ぼしたり、細胞へ作用させる温度まで冷却する際に塩の析出や相分離などの予期せぬ現象が起こる可能性も否定できないことから、混合時の温度は前述の所定温度(T)より10℃高い温度以下とすることが好ましい。例えば前記所定温度(T)が30℃であれば、32〜37℃でカチオン性分岐型重合体と核酸との混合、複合化を行うことが好ましい。   In addition, if the temperature at the time of mixing the cationic branched polymer aqueous solution and the nucleic acid is lower than the predetermined temperature (T), the cationic branched polymer becomes hydrophilic, and the nucleic acid of the nucleic acid due to the intermolecular aggregation phenomenon described above is obtained. The aggregation effect cannot be obtained, and the object of the present invention cannot be achieved. In order to sufficiently obtain the intermolecular aggregation phenomenon of the cationic branched polymer, the temperature at the time of mixing the cationic branched polymer and the nucleic acid should be higher than the predetermined temperature (T) by several degrees C. Is preferred. However, it cannot be denied that the solubility of the polymer itself may change, adversely affect the intermolecular aggregation phenomenon, and unexpected phenomena such as salt precipitation and phase separation may occur when cooling to a temperature that acts on cells. Therefore, it is preferable that the temperature at the time of mixing is 10 ° C. or higher than the predetermined temperature (T). For example, when the predetermined temperature (T) is 30 ° C., it is preferable to mix and complex the cationic branched polymer and the nucleic acid at 32-37 ° C.

カチオン性分岐型重合体と核酸との混合は、より具体的には、前述の所定濃度のカチオン性分岐型重合体水溶液を調製し、別に、核酸の水溶液を調製し、両液をそれぞれ混合時の温度に加温し、当該温度で両液を混合することにより行われる。なお、ここでいう水溶液とは、あくまで水を主溶媒成分とする溶液を意味し、分子間凝集現象を阻害しない範囲内で当業者に周知のTris・EDTAバッファー、NaCl、エタノールなどを含有させることも可能である。   More specifically, the cationic branched polymer and the nucleic acid are mixed by preparing an aqueous cationic branched polymer solution having a predetermined concentration as described above, separately preparing an aqueous nucleic acid solution, and mixing both solutions. Is performed by mixing the two solutions at the temperature. The aqueous solution here means a solution containing water as a main solvent component, and contains Tris / EDTA buffer, NaCl, ethanol, etc. well-known to those skilled in the art within a range not interfering with the intermolecular aggregation phenomenon. Is also possible.

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.

本発明の核酸複合体の粒径は50〜400nm程度が好適である。これよりも小さいと、核酸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 complex of the present invention is preferably about 50 to 400 nm. If it is smaller than this, the action of the enzyme may reach the nucleic acid inside the nucleic acid 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、終止コドン及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 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 complex as an active ingredient further comprises a pharmaceutically acceptable carrier (osmotic pressure regulator, stabilizer, preservative, solubilizer, pH adjuster, thickener, etc.) if necessary. It is possible to mix. Any known carrier can be used.

また、この核酸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 which contains this nucleic acid complex as an active ingredient includes those containing two or more kinds of nucleic acid-containing complexes having 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、投与方法及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 administration method and the specific site to be treated. However, the dosage should be sufficient to produce a therapeutic response.

この核酸複合体は、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 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.

上記の核酸複合体を基材に付着させる場合、基材としてはシート状のものが好適である。このシート状基材の厚さは0.05〜10mm程度であることが好ましく、シート面の大きさは、方形の場合、一辺が1〜20mmであり他辺が1〜20mmであり、円形又は楕円形の場合、径は1〜20mm程度が好ましい。基材の材料としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、シリコン樹脂、フッ素樹脂などの合成樹脂が好適である。この基材は多孔質であってもよい。   When the nucleic acid complex is attached to a substrate, a sheet is preferable as the substrate. The thickness of the sheet-like substrate is preferably about 0.05 to 10 mm, and the size of the sheet surface is 1 to 20 mm on one side and 1 to 20 mm on the other side in the case of a square, In the case of an ellipse, the diameter is preferably about 1 to 20 mm. As a material for the base material, a synthetic resin such as polyolefin, polystyrene, polyester, polyamide, polyurethane, silicone resin, or fluororesin is suitable. This substrate may be porous.

この基材に対する核酸複合体の付着量は、基材表面1cm当り0.001〜10mg程度が好ましい。 The adhesion amount of the nucleic acid complex to the substrate is preferably about 0.001 to 10 mg per 1 cm 2 of the substrate surface.

核酸複合体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。   Gene transfer material consisting of a substrate carrying a nucleic acid complex can be applied by placing a sheet-like substrate surrounding the subcutaneous tissue, myocardial tissue, diseased tissue, or diseased blood vessel, or by applying it to a covered stent film. It is used in such a manner that it is placed in a living body or 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
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、遮光下で室温にて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。
[Example 1]
i) Synthesis of Iniferter 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. did. 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 at room temperature under reduced pressure to obtain white needle-like crystals of 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene (yield 90%).
High-performance liquid chromatography confirmed that the raw material peak disappeared and the purified product was a single substance.

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。 The measurement result of 1 H NMR (in CDCl 3 ) is as follows: δ 1.26-1.31 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) )

Figure 2009275002
Figure 2009275002

ii)4分岐型スター型N−イソプロピルアクリアミドホモポリマーの合成
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188.6mgを20mLのトルエンへ溶解し、N−イソプロピルアクリルアミド1.0gを加えて混合し、全量をトルエンで50mLに調整した。この液を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(G1グレード,流量は2L/分)で10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)で波長250nm〜400nmの混合紫外線を20分間照射した。照射強度はウシオ電機社のUIT−150へ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真空乾燥させて4分岐型スター型N−イソプロピルアクリルアミドホモポリマーを得た(重合率13%)。
このものの分子量はGPCにより5,000(Mw/Mn=1.18)と測定された。
ii) Synthesis of 4-branched star-type N-isopropylacrylamide homopolymer 188.6 mg of 1,2,4,5-tetrasakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized by i) was added to 20 mL of toluene. It melt | dissolved, N-isopropylacrylamide 1.0g was added and mixed, and the whole quantity was adjusted to 50 mL with toluene. The solution was purged with high-purity nitrogen gas (G1 grade, flow rate 2 L / min) for 10 minutes while stirring vigorously in a 3 mm thick soft glass cell, and then a 300 W short arc xenon lamp (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd., MAX-301). The mixture was irradiated with mixed ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm to 400 nm for 20 minutes. 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, and the ether is evaporated, followed by vacuum drying to give a 4-branched star type N -An isopropylacrylamide homopolymer was obtained (polymerization rate 13%).
The molecular weight of this product was measured to be 5,000 (Mw / Mn = 1.18) by GPC.

Figure 2009275002
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iii)4分岐型スター型N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーの合成
ii)で合成したN−イソプロピルアクリルアミドホモポリマーの1.0g及び3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド7.9gを約30mLのトルエンへ溶解した。この液をガラス容器中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガス(G1グレード,流量は2L/分)で10分間パージした後に、光照射時間を40分とした以外はii)と同様の手法で光照射重合を行い、クロロホルム/ジエチルエーテル系で3回再沈殿処理を行い、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N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーを得た(重合率28%)。
iii) Synthesis of 4-branched star N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer
1.0 g of the N-isopropylacrylamide homopolymer synthesized in ii) and 7.9 g of 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide were dissolved in about 30 mL of toluene. This solution was purged with high purity nitrogen gas (G1 grade, flow rate 2 L / min) for 10 minutes while stirring vigorously in a glass container, and then light was irradiated in the same manner as in ii) except that the light irradiation time was 40 minutes. Performs irradiation polymerization, reprecipitates three times in chloroform / diethyl ether system, evaporates the ether, dissolves in a small amount of water, filters through a 0.2 μm filter, freeze-drys, and then four-branch star type N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer was obtained (polymerization rate 28%).

このものの分子量はGPCにより73,000(Mw/Mn=1.86)と測定された。   The molecular weight of this product was determined to be 73,000 (Mw / Mn = 1.86) by GPC.

以上より、ベンゼンを中心核として放射状にN−イソプロピルアクリルアミドの感温性ポリマーブロック(分子量5,000)と3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのカチオン性ポリマーブロック(分子量68,000)とが導入された4分岐型ブロックポリマーが合成されたことが確認された。   From the above, a temperature-sensitive polymer block of N-isopropylacrylamide (molecular weight 5,000) and a cationic polymer block of 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide (molecular weight 68,000) are radially formed with benzene as the central core. It was confirmed that the introduced 4-branched block polymer was synthesized.

Figure 2009275002
Figure 2009275002

[比較例1]
iv)4分岐型スター型カチオン性ホモポリマーの合成
実施例1の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30mL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7.9gを加えて混合し、全量をトルエンで50mLに調整した。この液をガラス容器中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガス(G1グレード,流量は2L/分)で10分間パージした後に、光照射時間を40分とした以外は実施例1のii)と同様の手法で光照射重合を行い、クロロホルム/ジエチルエーテル系で3回再沈殿処理を行った後に真空乾燥を行った。
[Comparative Example 1]
iv) Synthesis of 4-branched star-type cationic homopolymer 45.6 mg of 1,2,4,5-tetrasakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized in i) of Example 1 was added to 30 mL of toluene. Then, 7.9 g of 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide was added and mixed, and the total amount was adjusted to 50 mL with toluene. This solution was purged with high purity nitrogen gas (G1 grade, flow rate was 2 L / min) for 10 minutes while vigorously stirring in a glass container, and then the light irradiation time was changed to 40 minutes. The photo-irradiation polymerization was carried out by the above method, followed by reprecipitation treatment three times with a chloroform / diethyl ether system, followed by vacuum drying.

ポリマー成分の全量を約30mLのメタノールへ溶解し、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド3.4gを加えて混合し、全量をメタノールで50mLとした。再度、ガラス容器中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガス(G1グレード,流量は2L/分)で10分間パージした後に、15分間の光照射を行った後、溶液を濃縮し、ジエチルエーテルでポリマー成分を分離した。分離したポリマー成分をクロロホルム/ジエチルエーテル系で6回再沈殿処理を行った後、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分岐型スター型カチオン性ホモポリマーを得た(重合率34%)。
このものの分子量はGPCにより71,000(Mw/Mn=1.31)と測定された。
The total amount of the polymer component was dissolved in about 30 mL of methanol, and 3.4 g of 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide was added and mixed to make the total amount 50 mL with methanol. After purging again with high purity nitrogen gas (G1 grade, flow rate is 2 L / min) for 10 minutes with vigorous stirring in a glass container, the solution was concentrated after 15 minutes of light irradiation, and polymerized with diethyl ether The components were separated. The separated polymer component was reprecipitated 6 times with chloroform / diethyl ether system, then ether was evaporated, dissolved in a small amount of water, filtered through a 0.2 μm filter, freeze-dried, and then branched into four types. A star-type cationic homopolymer was obtained (polymerization rate: 34%).
The molecular weight of this product was measured to be 71,000 (Mw / Mn = 1.31) by GPC.

Figure 2009275002
Figure 2009275002

[ポリマーの解析]
実施例1のiii)で合成した4分岐型スター型N−イソプロピルアクリアミド/カチオン性ブロックコポリマーを室温で重水に溶解し、40℃に温調すると乳濁した。H NMRを40℃で測定すると、室温での測定では確認されたN−イソプロピルアクリアミドに由来するNMRシグナルが減少しており、加温によってN−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロックがカチオン性ポリマーブロックへ遮蔽されていることが示唆された。白濁した現象も合わせるとN−イソプロピルアクリルアミドポリマーブロックを包囲するようなミセルが形成されていると考えられた。
[Analysis of polymers]
The 4-branched star type N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer synthesized in iii) of Example 1 was dissolved in heavy water at room temperature and became emulsion when the temperature was adjusted to 40 ° C. When 1 H NMR is measured at 40 ° C., the NMR signal derived from N-isopropylacrylamide confirmed in the measurement at room temperature is decreased, and the polymer block of N-isopropylacrylamide becomes a cationic polymer block by heating. It was suggested that it was shielded. It was considered that micelles surrounding the N-isopropylacrylamide polymer block were formed together with the phenomenon of cloudiness.

静的光散乱装置(MALVERN ZETA-SIZER NANO)による粒子径の測定結果は、20℃において、実施例1のiii)で合成したN−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーは6.9nm、比較例1のiv)で合成した分子量71,000の4分岐型カチオン性ホモポリマーが粒子径7.3nmであった。この結果は、GPCによる測定結果と整合性が確認された。一方、N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーを40℃に加温して粒子径を測定すると最大で13.1nmと測定された。これより、N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーが40℃の水中で複数の分子が会合してミセルを形成するような、つまり、デンドリマー様の3D放射状の構造体を形成していることが示唆された。   The measurement result of the particle size with a static light scattering device (MALVERN ZETA-SIZER NANO) is 6.9 nm for the N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer synthesized in Example iii) at 20 ° C., Comparative Example 1. The iv) 4-branched cationic homopolymer having a molecular weight of 71,000 had a particle diameter of 7.3 nm. This result was confirmed to be consistent with the GPC measurement result. On the other hand, when N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer was heated to 40 ° C. and the particle size was measured, the maximum value was 13.1 nm. This suggests that the N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer forms micelles by associating a plurality of molecules in water at 40 ° C., that is, a dendrimer-like 3D radial structure. It was done.

[溶解性・濃度バランスの検証]
実施例1のiii)で合成した4分岐型スター型N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーを水に溶解し50mg/mL濃度とした。40℃まで加温すると白濁(乳化)し、0.2μmフィルターでの濾過はできなかった。
[Verification of solubility / concentration balance]
The 4-branched star N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer synthesized in iii) of Example 1 was dissolved in water to a concentration of 50 mg / mL. When heated to 40 ° C., the solution became cloudy (emulsified) and could not be filtered with a 0.2 μm filter.

なお、実施例1のii)においてイニファター濃度を1/2量まで下げること及び/又は重合時間を延長することでN−イソプロピルアクリルアミドポリマーブロックの鎖長を自由に延長することができた。実施例1のiii)でのカチオン性ポリマーブロック(Mnは約45,000〜60,000)の導入を行った後で、この4分岐型スター型N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーの水溶性(40℃)を確認するとN−イソプロピルアクリルアミドポリマーブロックとしては、分子量10,000以下のブロック鎖長において、均質な水溶液となった。水溶液中でN−イソプロピルアクリルアミドポリマーブロックの会合とカチオン性ポリマー鎖の静電的な反発によりデンドリマー様の3D構造が自己形成され、遺伝子導入活性に対して構造的優位性が発現されることが確認された。   In Example 1, ii), the chain length of the N-isopropylacrylamide polymer block could be freely extended by lowering the iniferter concentration to ½ amount and / or extending the polymerization time. After introduction of the cationic polymer block (Mn is about 45,000-60,000) in iii) of Example 1, the water solubility of this 4-branched star N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer As a result of confirmation of (40 ° C.), the N-isopropylacrylamide polymer block was a homogeneous aqueous solution with a block chain length of 10,000 or less in molecular weight. Confirmed that dendrimer-like 3D structure is self-assembled by the association of N-isopropylacrylamide polymer block and electrostatic repulsion of cationic polymer chain in aqueous solution, and structural superiority is expressed over gene transfer activity It was done.

[遺伝子導入活性]
インビトロでの細胞遺伝子導入実験を行った。
細胞にはCOS−1細胞を使用し、DNAにはpGL3コントロールベクターを使用した。播種密度6×10個/mLで24Well培養皿へ播種し、培養24時間後に遺伝子導入を行った。実施例1のiii)で合成した4分岐型スター型N−イソプロピルアクリルアミド/カチオン性ブロックコポリマーを遺伝子導入剤として使用し、遺伝子導入剤中の単位重量あたりの陽電荷数は、GPCによるN−イソプロピルアクリルアミドブロック及びカチオン性ブロックの各分子量とカチオン性ポリマーのモノマー単位の分子量156から計算して求めた。DNA中の単位重量あたりの陰電荷数は配列マップによる塩基対数と核酸塩基の平均的分子量660とから計算した。
[Gene transfer activity]
In vitro cellular gene transfer experiments were performed.
COS-1 cells were used as the cells, and pGL3 control vector was used as the DNA. It seed | inoculated to the 24Well culture dish by the seeding density 6 * 10 < 4 > piece / mL, and gene introduction was performed 24 hours after culture | cultivation. The 4-branched star type N-isopropylacrylamide / cationic block copolymer synthesized in iii) of Example 1 was used as a gene introduction agent, and the number of positive charges per unit weight in the gene introduction agent was N-isopropyl by GPC. It calculated | required by calculating from the molecular weight 156 of each molecular weight of an acrylamide block and a cationic block, and the monomer unit of a cationic polymer. The number of negative charges per unit weight in DNA was calculated from the number of base pairs according to the sequence map and the average molecular weight 660 of nucleobases.

この遺伝子導入剤の水溶液(1mg/mL濃度)を37℃に加温して攪拌し、さらに同様に37℃に温調したDNAのTris・EDTA溶液及びOPTI−MEMと混合して30分間インキュベートした。混合比は電荷数の関係が陽電荷数が陰電荷数の20倍となるように調整し、0.5μgのDNAが各Wellへ投与されるように溶液を調整し、培養細胞へ加えた。3時間後、OPTI−MEM溶液を除去し、PBSで洗浄後、完全培地を加えて培養した。培養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(実施例1)。   This gene transfer agent aqueous solution (concentration of 1 mg / mL) was heated to 37 ° C. and stirred, and further mixed with a Tris / EDTA solution of DNA and OPTI-MEM adjusted to 37 ° C. and incubated for 30 minutes. . The mixing ratio was adjusted so that the number of charges was 20 times the number of negative charges, and the solution was adjusted so that 0.5 μg of DNA was administered to each well, and added to the cultured cells. After 3 hours, the OPTI-MEM solution was removed, washed with PBS, and then added with a complete medium and cultured. After 48 hours of culturing, 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. 1 (Example 1).

また、比較例1のiv)で合成した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を遺伝子導入剤として使用したこと以外は、上記と同様にして遺伝子導入活性を調べ、結果を図1に示した(比較例1)。   Further, the gene introduction activity was examined in the same manner as described above except that the cationic homopolymer composed of the 4-branched star polymer synthesized in iv) of Comparative Example 1 was used as a gene introduction agent. (Comparative Example 1).

また、遺伝子導入剤の水溶液とDNAのTris・EDTA溶液及びOPTI−MEMとの混合に当たり、温度15℃で温度調整したこと以外は、上記と同様にして遺伝子導入活性を調べ、結果を図1に示した(比較例2)。   Further, the gene introduction activity was examined in the same manner as described above except that the temperature was adjusted at 15 ° C. when mixing the aqueous solution of the gene introduction agent with the Tris / EDTA solution of DNA and OPTI-MEM, and the results are shown in FIG. (Comparative Example 2).

図1より、本発明によれば、無電荷でDNAとイオン的な相互作用のないN−イソプロピルアクリルアミドブロックを導入し、DNAとの混合温度を30℃以上とするだけで、単分子ミセルの立体的な優位性が発現され、遺伝子導入活性が高められることが分かる。   As shown in FIG. 1, according to the present invention, a single-molecule micelle three-dimensional structure can be obtained simply by introducing an N-isopropylacrylamide block having no charge and no ionic interaction with DNA and setting the mixing temperature with DNA to 30 ° C. or higher. It can be seen that a significant advantage is expressed and the gene transfer activity is enhanced.

実施例1及び比較例1,2における遺伝子導入活性の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the gene transfer activity in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

Claims (10)

生体温度よりも低温の所定温度(T)よりも低い温度では親水性であり、該所定温度(T)よりも高い温度では疎水性であるカチオン性分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤であって、
該カチオン性分岐型重合体は、N,N−ジ置換−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N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体を光照射リビング重合させてそのポリマーブロック鎖を形成した後、さらに、カチオン性モノマーを光照射リビング重合させてカチオン性ポリマーブロック鎖を形成したものであることを特徴とする遺伝子導入剤。
A gene transfer agent comprising a cationic branched polymer that is hydrophilic at a temperature lower than a predetermined temperature (T) lower than a living body temperature and is hydrophobic at a temperature higher than the predetermined temperature (T). ,
The cationic branched polymer uses a compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, and N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is subjected to light irradiation living polymerization. Then, after the formation of the polymer block chain, a cationic polymer block chain is formed by further photoirradiating living polymerization of a cationic monomer.
請求項1において、N,N−ジ置換−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−ジ置換−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遺伝子導入剤。   The compound having three or more N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as defined in claim 1 having a benzene ring as a nucleus and three or more N, N- A gene transfer agent, wherein a di-substituted dithiocarbamylmethyl group is bonded. 請求項1又は2において、前記N,N−ジ置換−ジチオカルバミルメチル基は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基であることを特徴とする遺伝子導入剤。   3. The gene introduction agent according to claim 1, wherein the N, N-disubstituted-dithiocarbamylmethyl group is an N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl group. 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記カチオン性モノマーが3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、4−N,N−ジメチルアミノスチレン及び4−アミノスチレンからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする遺伝子導入剤。   4. The cationic monomer according to claim 1, wherein the cationic monomer is 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide, 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, 4-N, N-dimethylaminostyrene, and 4. -A gene introduction agent characterized by being at least one selected from the group consisting of aminostyrene. 請求項1ないし4のいずれか1項において、N−イソプロピルアクリルアミド又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が1,000〜10,000であることを特徴とする遺伝子導入剤。   The gene introduction agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the molecular weight of the polymer block of N-isopropylacrylamide or a derivative thereof is 1,000 to 10,000. 請求項1ないし5のいずれか1項において、該カチオン性分岐型重合体の分子量が3,000〜1,000,000であることを特徴とする遺伝子導入剤。   The gene introduction agent according to any one of claims 1 to 5, wherein the molecular weight of the cationic branched polymer is 3,000 to 1,000,000. 請求項1ないし6のいずれか1項において、前記所定温度(T)は、25〜35℃の間の温度であることを特徴とする遺伝子導入剤。   The gene introduction agent according to any one of claims 1 to 6, wherein the predetermined temperature (T) is a temperature of 25 to 35 ° C. 請求項1ないし7のいずれか1項の遺伝子導入剤と核酸とを複合させてなる核酸複合体。   A nucleic acid complex obtained by combining the gene introduction agent according to any one of claims 1 to 7 and a nucleic acid. 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のカチオン性分岐型重合体と核酸とを前記所定温度(T)よりも高い温度で混合することにより核酸複合体を生成させることを特徴とする核酸複合体の製造方法。   A nucleic acid complex produced by mixing the cationic branched polymer according to any one of claims 1 to 7 and a nucleic acid at a temperature higher than the predetermined temperature (T). A method for producing a composite. 請求項9において、前記カチオン性分岐型重合体を0.05〜50mg/mLの濃度のカチオン性分岐型重合体水溶液として核酸と混合することを特徴とする核酸複合体の製造方法。   10. The method for producing a nucleic acid complex according to claim 9, wherein the cationic branched polymer is mixed with nucleic acid as an aqueous cationic branched polymer solution having a concentration of 0.05 to 50 mg / mL.
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