JP2010532786A - Rna薬剤の両親媒性接合を含む混合ミセルおよびその使用 - Google Patents

Rna薬剤の両親媒性接合を含む混合ミセルおよびその使用 Download PDF

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Abstract

アンチセンスRNA、micro−RNA、siRNAのようなRNA干渉薬剤の送達のための改善された薬学的製剤を開示する。製剤はiRNA薬剤の両親媒性接合を含む混合ミセルおよび延びた親水性鎖をもつ両親媒性ミセル形成分子を採用する。また、細胞内標的へのiRNA薬剤の送達を増加しそして製剤中のiRNA薬剤の細胞外ヌクレアーゼ分解を減少するために薬学的製剤を使用する方法を開示する。
【選択図】図3

Description

(関連申請)
この申請はUS仮申請No.60/948,433、2007年7月6日提出の優先権の利益を請求する。
(発明の分野)
本発明は薬学科学、そして特に混合ミセルを採用する製剤、そして特にsiRNAsのようなRNA薬剤の両親媒性接合を含む混合ミセルの製剤およびこれらの使用の分野に関連する。
(発明の背景)
多くの疾病(例えば、癌、ヘマトポイエチン障害、内分泌障害、免疫障害)は特殊な遺伝子あるいは遺伝子グループの異常な発現あるいは活動からおきる。同様に、疾病は宿主のゲノム内に統合されたウイルスの遺伝子の発現からと同様に蛋白質の突然変異体形からの発現に起因する。これらの異常なあるいは外来の遺伝子を選択的にサイレンスさせることのできる治療上の利点は明白である。
オリゴヌクレオチド化合物は医薬において重要な治療上の応用を有している。オリゴヌクレオチドは特殊な疾病の原因である遺伝子をサイレンスさせるために使用される。遺伝子サイレンシングは翻訳を阻止することによって蛋白質の形成を防止する。重要なことに、遺伝子サイレンシング薬剤は疾病に結びつく蛋白質の機能を阻止する従来の低分子の有機化合物に対する将来有望な代替品である。アンチセンスRNA、micro−RNAおよび小阻害RNA(siRNA)は、遺伝子サイレンシングにより対応する蛋白質の生成を防ぐ異なるタイプのオリゴヌクレオチドである。
アンチセンス方法論は細胞間の核酸の蛋白質合成のような正常で必須機能が分裂されるようなmRNAあるいはDNAに対する比較的短いオリゴヌクレオチド(例えば、13−30のヌクレオチド)の補足的な分子交雑(hybridization)である。分子交雑はRNAあるいは1本鎖DNAにオリゴヌクレオチドのWatson−Crick塩基対による配列の特定水素結合によってであり、そして標的核酸の配列の転写および/あるいは翻訳で防ぐ。
micro−RNAsは有機体で自然に産生される低分子のRNAsの大きな基であり、少なくともそれらのいくつかは標的遺伝子の発現を制御する。micro−RNAsはリポヌクレアーゼダイサー(Dicer)によって約70のヌクレオチド1本鎖ヘアピン前駆体転写から形成され(Ambros et al.(2003),Current Biology 13(10):807−818)、それは前駆体を21−23のヌクレオチド2本鎖micro−RNAsに開裂する。多くの例において、micro−RNAは従来知られていない機能を有するDNA配列の一部から転写される。micro−RNAsは蛋白質内に翻訳されず、しかし、むしろ、これらは翻訳をブロックする特定のメッセンジャーRNAsに結合する。micro−RNAs塩基対はこれらの標的との不正確な翻訳を阻止すると考えられる。
RNA干渉あるいは“RNAi”は2本鎖RNA(dsRNA)が虫に導入されたとき遺伝子発現をブロックする観察を記述するためにFireと共同研究者によって最初に作られた用語である(Fire et al.(1998),Nature 391:806−811)。短いdsRNAが脊椎動物を含む多くの有機体内で特定遺伝子のポスト転写サイレンシングを示し、そして遺伝子機能を研究するために新しい道具を提供した。RNAiは、RNA誘導サイレンシング錯体(complex)(RISC)によって、サイレンシングトリガーに相同なメッセンジャーRNAsを破壊する配列特定の多成分ヌクレアーゼを媒介される。
dsRNAでの処置は無脊椎動物の有機体の遺伝子機能を分析するための重要な方法となった。例えば、Dzitoveva et al.はRNAiが麻酔をされたショウジョウバエの腹部にdsRNAを注射することによって大人の成体の蝿にでき、そしてこの方法は中心神経系に発現される遺伝子をまた標的とすることができることを示した(Dzitoveva et al.(2001),Mol.Psychiary 6(6):665−670)。遺伝子導入および内生的な遺伝子はそれぞれのdsRNAの内腹部の注射によって大人のショウジョウバエで成功裡にサイレンスされた。さらにElbashir et al.は、dsRNAプロセッシングの指示がセンスあるいはアンチセンス標的RNAがsiRNA蛋白質錯体によって開裂されるかどうか決定する証拠を提供した(Elbashir et al.(2001),Genes Dev.15(2):188−200)。
RNA干渉(RNAi)の現象の1998年の第1報以来(Fire et al.(1998),Nature 391:806−811)、合成siRNAsの使用に基づく診断および治療戦略の発展に関心の波があり、これは潜在力のある新しい級の薬学的薬剤として明らかに見なされるからである(Bumcrot et al.(2006),Nat.Chem.Biol.2:711−719)。いくつかのRNAiベースのin vivo戦略がウイルス感染(Giladi et al.(2003),Mol.Ther.8:769−776;Song et al.(2003),Nat.Med.9:347−351)から癌(Duxbury et al.(2003),Biochem.Biophys.Res.Commun.311:786−792;Duxbury et al.(2004),Oncogene 23:1448−1456)そして単純な神経状態(Dorn et al.(2004),Nucleic Acids Res.32:e49;Thakker et al.(2005),Mol.Psychiatry 10:782−789,714)まで広範囲の状態の処置に対して文献で報告されてきている。
裸のsiRNAが静脈内に(Zender et al.(2003),Proc.Natl.Acad.Soi.USA 100:7797−7802)、
髄腔内に(Dorn et al.(2004),Nucleic Acid Res.32:e49)、腹腔内に(Filleur et al.(2003),Cancer Res.63:3919−3922)投与されそして適用可能のところでは標的組織内に直接注射によって(Zender et al.(2003),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:7797−7802;Aharinejad et al.(2004),Cancer Res.64:5378−5384;Lingor et al.(2005),Brain 128:550−558;Pille et al.(2005),Mol.Ther.11:267−274)投与されてきた。活性の目に見える水準の、特に水力学的IV注射の場合における肝臓組織において、報告された(Giladi et al.(2003),Mol.Ther.8:769−776;Song et al.(2003),Nat.Med.9:347−351;Zender et al.(2003),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:7797−7802;Bradley et al.(2005),Pancreas 31:373−379;Hamar et al.(2004),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101:14883−14888;Hino et al.(2006),Biochem.Biophys.Res.Commun.340:263−267;Tompkins et al.(2004),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101:8682−8686)。siRNAsのin vivo使用に対する一般的な進歩は(Behlke,Mol.Ther.13:644−670)に最近展望され、新しいRNAiベースの治療が活発に発展しつつある(Liu et al.(2007),Histol.Histopathol. 22:211−217)。不幸にも、記載された代替のルートの多くの適用性はいくつかの組織、そして直接の注射の場合にのみに限定され、さらに容易に接近できる組織に限定されている(Aigner(2006),J.Biomed.Biotechnol.2006(4):71659)。さらに高い投与量そして繰り返しの投与が活性化のためにしばしば必要である。
裸のsiRNAの接近が臨床応用のため追求され続けられる一方、実際の臨床治療へsiRNAベースの戦略の適用に現在直面する主なハードルが意図する行為の箇所へsiRNAの効果的な送達のために必要である(Aigner(2006),J.Biomed.Biotechnol.2006(4):71669)。より良い安定性を達成するためにsiRNA分子の化学的修飾(コレステリル残基でこれらの修飾を含む)および投与する組織特定標的化がいくつかの注目を惹きつけている(Soutschek et al.(2004),Nature 432:173−178;Manoharan(2004),Curr.Opin.Chem.Biol.8:570−579;Morrissey et al.(2005),Nat.Biotechnol.23:1002−1007)けれども、主な焦点はsiRNAの送達を改善する担体システムの使用にある。Bumcort et al.によって記録されたように、“効果的な送達が臨床でRNAiの成功的な翻訳のため最も挑戦的な未解決の課題である”(Bumcort et al.(2006),Nat.Chem.Biol.2:711)。
改善されたsiRNA送達への接近は診査されるウイルスおよび非ウイルスベースの戦略の両方でDNA送達の既に確立された分野から多くを理解できるように借用している。免疫応答および可能な腫瘍遺伝子を含むDNAベースの治療から既に確認されているウイルスの接近の欠点はsiRNAの送達において活力の短い期間および繰り返し投与の必要性により可能性にさらに制約があることである(Bartlett et al.(2006),Nucleic Acids Res.34:322−333)。非ウイルスシステムは設計において比較的もっと柔軟性があり製剤するために容易である。繰り返し投与に対する可能性は改善された生物的互換性によりより大きく、そして非ウイルスシステムはsiRNA産生物あるいはsiRNA自身の重複部位に対する両方のDNAコーディングを送達するために使用される。
ポリマーベースのsiRNA送達システム、特にポリエチレンイミン(PEI)ベースのものは精力的に研究されてきた(Aigner(2006),J.Biomed.Biotchnol.2006(4):71659;Putnam et al.(2006),Crit.Rev.Ther.Drug Carrier Syst.23:137−164)、および陽イオン性ポリマー、特にPEIがin vivo siRNA活性の効率を改善するためにいくつかの成功で使用されてきている(Ge et al.(2004),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101:8676−8681;Leng et al.(2005),Cancer Gene Ther.12:682−690;Urban−Klein et al.(2005),Gene Ther.12:461−466;Yin et al.(2005),J.Mol.Cell.Cardiol.39:681−689)がこのような担体の毒性は問題として残っている。ポリマー性のナノ粒子は可能性のあるsiRNA担体としてまた考えられている(Toub et al.(2006),Phamacother.60:607−620)。ポリマーあるいは金属ナノ粒子をベースとするナノ粒子担体システムはsiRNA送達にまた診査されつつある(Schiffelers et al.(2004),Nucleic Acids Res.32:e149;Derfus et al.(2007),Bioconjug.Chem.18(5):1391−6)。
siRNAの脂質性担体は多数の注意を自然に引き出してきている(Spagnou et al.(2004),biochemistry(Mosc).43:13348−13356)。リポソームはsiRNA治療のための最も広く診査された非ウイルスシステムであると思われる(Aigner(2006),J.Biomed.Biotechnol.2006(4):71659)。siRNAのリポソーム製剤は固形腫瘍の処置(Landen et al.(2005),Cancer Res.65:6910−6918)、転移癌の処置(Yano et al.(2004),Clin.Cancer Res.10:7721−7726)および動物模型における種々な状態の処置(Nogawa et al.(2005),J.Clin.Invest.115:978−985)において特定の遺伝子のノックダウンを改善するために使用されてきた。幾分かの成功を収めているけれども、細胞浸透ペプチド媒介細胞間送達を含むリポソームベースのsiRNA送達システムで我々自身の経験(Zhang et al.(2006),J.Control.Release 112:229−239)は調合剤および数量性に関する問題点と同様に再生産生性の課題に関連付けられた。配位子標的ナノ担体ベースのsiRNA送達システムを調合する最初の試みがまた記載されている(Ikeda et al.(2006),Pharm.Res.23:1631−1640)。しかしながら、現在まで試験された戦略はどれも診断的に顕著なシステムに至らなかった。
siRNAは最近見られる多数の出版された実施例で能力のあるアンチウイルス治療として非常に効果的であることを示されてきている。ウイルス遺伝子の標的に対して示されるsiRNA分子はインフルエンザの動物模型のウイルス力価を桁のオーダーで劇的に減らす(Ge et al.(2004),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101:8676−8681;Tompkin et al.(2004),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101:8682−8686;Thomas et al.(2005),Expert Opin.Biol.Ther.5:495−505(2005)),呼吸器官のシンシチウムウイルス(RSV)(Bitko et al.(2005),Nat.Med.(11:50−55),B型肝炎ウイルス(HBV)(Morrissey et al.(2005),Nat.Biotechnol.23:1002−1007),C型肝炎ウイルス(Kapadia(2003),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:2014−2018;Wilson et al.(2003),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:2783−2788)およびSARS コロナウイルス(Li et al.(2005),Nat.Med.11:944−951)。さらに研究は中央神経システム疾患、炎症性疾患、新陳代謝障害、腫瘍、伝染性疾病、そして視覚疾病を含む多くの疾患の処置に対する干渉RNA治療薬剤を開発するため現在進展中である。
アンチセンスRNA、micro−RNAそしてsiRNAの進歩に拘わらず、1つの主要なハードルである技術は細胞中へこれらのオリゴヌクレオチドの細胞内送達である。特に、in vivo投与されたRNAを急速に退化する細胞外そして細胞内の環境の両方に実質的なヌクレアーゼ活性がある。結果として、被験者に投与されるRNAの極く少量割合のみ細胞中の希望する標的に到達する。広範な種々な送達戦略が技術において調査されてきたけれども(例えば、Gilmore et al.(2006),Current Drug Delivery 3:145−147)、アンチセンスRNA、micro−RNAそしてsiRNAの活性がありそして臨床的に受け入れられる調合剤を作るための多くの重要な課題が未解決で残り、そしてRNAベースの治療薬剤のために簡単で、普遍的でそして容易な供給システムを作る必要性が残っている。
(発明の概要)
本発明は、放射状に延びる親水性部分(moieties)がRNA部分(moieties)の少なくとも一部を取り囲むあるいはマスクをする層を形成しそしてそれによってヌクレアーゼによってRNA部分(moieties)の消化を立体的に防ぎそして減少することによりsiRNAのin vivo安定性を増大するように、RNA部分(moieties)の両親媒性接合(conjugate)および放射状に延びる親水性部分(moieties)を有するミセルを形成する両親媒性分子の両方を含むある種の混合ミセルが産生されるという認識に一部分依存している。ある実施態様においては、本発明は親水性層がRNA部分(moieties)を実質的に取り囲みあるいはマスクをするに十分な厚みと密度を有し、そしてそれによってこれらをヌクレアーゼによる消化から実質的に保護する混合ミセルを提供する。結果として、本発明は、実質的に細胞外のヌクレアーゼによる減少した消化および実質的に血液、髄液あるいは局部の細胞外ミクロ環境中の増加したRNAの半減期で、細胞中の治療標的にRNAを送達するために改善された方法を提供する。さらに、このような混合ミセルの表面は希望する標的細胞にiRNA含有ミセルを標的とする部分(moieties)で修飾されそして/あるいは強化した細胞間浸透力を提供する。
このように、1つの観点で、本発明は(1)(a)複数の両親媒性iRNA接合であって、それぞれが親水性部分(moiety)および疎水性部分(moiety)を含みそして親水性部分(moieties)のそれぞれがiRNA薬剤のiRNA部分(moiety)を含み;(b)複数のミセル形成両親媒性分子であって、それぞれが親水性部分(moiety)および疎水性部分(moiety)を含みそして親水性部分(moieties)のそれぞれが混合ミセルの中心から放射状に延びる少なくとも1つの親水性鎖を含む混合ミセル;(2)薬学的に受容可能な担体を含む薬学的製剤を提供する。
薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖が前記混合ミセルの中心から放射状に延びる親水性層を形成し;そして両親媒性iRNA接合がiRNA(moiety)の表面の少なくとも一部が親水性層内にある混合ミセルに位置づけられる。
薬学的製剤のある実施態様においては、iRNA部分(moiety)の表面の一部が親水性層を超えて外側へ放射状に延びない。
薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖が200と500Å(20と50nm)の間の平均主鎖長を有する。他の実施態様においては、複数の親水性鎖が100と1,000Å(10と100nm)の間、そして50と2,000Å(5と200nm)の間の平均主鎖長を有する。
薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖が1,500と5,000g/moleの間の平均分子量を有する。他の実施態様においては、複数の親水性鎖が500と15,000g/moleの間、そして1,000と10,000g/moleの間の平均分子量を有する。
上述の何れかのある実施態様においては、ミセル形成両親媒性分子の疎水性部分(moieties)は長鎖の脂肪酸、リン脂質、脂質および糖脂質のラジカルから選ばれる。
上述の何れかのある実施態様においては、両親媒性iRNA接合の疎水性部分(moieties)はコレステロール、長鎖の脂肪酸、脂質、リン脂質および糖脂質のラジカルから選ばれる。
上述の何れかのある実施態様においては、脂肪酸はブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸およびこれらの不飽和の異性体から選ばれる。
上述の何れかのある実施態様においては、リン脂質はホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルグリセロール(PG)、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジン酸(PA)およびスフィンゴミエリンから選ばれる。
上述の何れかのある実施態様においては、糖脂質はガラクト脂質、硫脂質、セレブロシドおよびガングリオシドから選ばれる。
上述の何れかのある実施態様においては、ミセル形成両親媒性分子の親水性部分(moieties)はPEG、PEI、ポリビニールピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニールアルコール、ポリオキサゾリン、ポリモルホリン、キトサンおよび水溶性ペプチドのラジカルから選ばれる。
上述のある実施態様においては、親水性部分(moieties)は1,500と5,000g/moleの間の平均分子量を有するPEGラジカルである。他の実施態様においては、PEGラジカルは500と15,000の間および1,000と10,000の間の平均分子量を有する。
他の観点で、本発明は、細胞内標的へのiRNA薬剤の送達が薬学的に受容可能な担体中のiRNA薬剤の送達に関して増加されるように、ここに記載する薬学的製剤の1つにおいてiRNA薬剤を製剤しそして細胞外に薬学的製剤を投与することによって、細胞内の標的にiRNA薬剤の送達を増加する方法を提供する。
他の観点で、本発明は、iRNA薬剤の細胞外のヌクレアーゼ退化が薬学的受容可能な担体でiRNA薬剤の退化に関して減少されるように、ここに記載される薬学的製剤の1つにおいてiRNA薬剤を製剤することによって細胞外ヌクレアーゼ退化を減少しそして細胞外に薬学的製剤を投与する方法を提供する。
本発明の1つあるいはそれ以上の実施態様の詳細は付帯する図面および以下の説明で明らかにする。本発明の他の特徴、目的、優位性は説明および図面そして特許請求項から明らかになる。
(図面の簡単な説明)
本発明に従って作られるsiRNA−Chol/PEG−PEミセルの寸法分布を示すグラフである。 Hoechst核染色で染色されたMCF7(人の乳腺癌)細胞の落射蛍光顕微鏡写真である。図2Aおよび2B:siRNA−Chol/PEG2−PEミセルに2時間曝露された細胞。図2Cおよび2D:非処理細胞。図2Aおよび2C:紫外線チャネル。図2Bおよび2D:赤チャネル。 Cy3−siRNA−Chol/PEG−PEミセルで2時間培養した後、MCF7細胞(A)および4TI細胞(B)でEx554、Em570で測定された細胞付随Cy3蛍光を示すグラフである;n=3。 Col−SiRNAおよびChol−SiRNA−PEG−PEミセルでC166−GFPマウス内皮細胞の培養の後GFP産生の減少を示すグラフである(同じsiRNA量)。 siRNA−コレステロール合成のための図解を図示する。図5A:メルカプチルコレステロールの調合剤。図5B:メルカプチルコレステロールおよびSPDPによるsiRNAの接合。 Cy3−siRNA−コレステロール合成の図解を図示する。
(詳細な説明)
1.序論
本発明は、放射状に延びる親水性部分(moieties)がRNA部分(moieties)の少なくとも一部を取り囲むあるいはマスクをする層を形成しそしてそれによってヌクレアーゼによってRNA部分(moieties)の消化を立体的に防ぎそして減少することによりsiRNAのin vivo安定性を増大するように、RNA部分(moieties)の両親媒性接合および放射状に延びる親水性部分(moieties)を有するミセルを形成する両親媒性分子の両方を含むある種の混合ミセルが産生されるという認識に部分的に依存する。ある実施態様においては、本発明は親水性層がRNA部分(moieties)を実質的に取り囲みあるいはマスクをするに十分な厚みと密度を有し、そしてそれによってこれらをヌクレアーゼによる消化から実質的に保護する混合ミセルを提供する。結果として、本発明は、実質的に細胞外のヌクレアーゼによる減少した消化および血液、髄液あるいは局部の細胞外ミクロ環境中のRNAの実質的に増加した半減期で、細胞中の治療標的にRNAを送達するための改善された方法を提供する。
2.参照および定義
ここに参照される特許および科学文献は当業者に利用されうる知識を確立する。ここに引用される発行された米国特許、認められた申請、出版された外国申請および参照文献は、それぞれが明確にそして個々に参照によって組み入れられるように、同じ範囲で参照によって組み入れられる。
ここに使用される用語“RNA薬剤”は非修飾リボ核酸(RNA)、修飾RNAあるいはヌクレオシド代用体(surrogate)を意味する。
RNA剤に関してここで使用される用語“修飾される”は1つあるいはそれ以上の次の変化によって自然に起きるリボ核酸と化学構造に相違のある分子を意味する;ホスホジエステル主鎖の1つあるいはそれ以上の原子の添加、削除あるいは置換(例えば、ホスホジエステル結合をホスホロチオアートあるいはペプチド核酸結合と置換);およびリポース単位の1つあるいはそれ以上の原子の添加、削除あるいは置換(例えば、リボースユニットをデオキシリポースユニットに置換);ヌクレオシド塩基ユニットの1つあるいはそれ以上の原子の添加、削除あるいは置換(例えば、塩基ユニットをここに記述するような塩基類似体と置換)。“修飾RNA”として参照される一方、この用語は技術的にRNAsでない分子を含む(例えば、リポースは置換されているから)。
ここで使用されるように、用語“ヌクレオシド代理体”は、リボリン酸塩主鎖は分子交雑がリボリン酸塩主鎖でみられるものと実質的に類似であるような正しい螺旋関係で塩基を示すために非リボリン酸構造と置き換えられている自然に起きるリボ核酸と異なる分子を意味する(例えば、リボリン酸塩主鎖の非電荷模擬体)。
ここで使用されるように、用語“iRNA薬剤”は標的遺伝子、望ましくは内生的あるいは病原体標的RNAの発現を下方に制御できるRNA薬剤あるいは下方に制御できるRNA薬剤に開裂されるRNA薬剤を意味する。iRNA薬剤はアンチセンスRNA、micro−RNAおよびsiRNAを含む。理論を超えることを希望しないが、iRNA薬剤は標的mRNAの後転写開裂(時にはRNAiとして技術的に参照される)あるいは前転写あるいは前翻訳機構を含む1つあるいはそれ以上の機構によって動作する。iRNAは1本鎖あるいは1本鎖以上を含む(例えば、2本鎖のiRNA薬剤)。もしiRNA薬剤が1本鎖であるならば、それが1つあるいはそれ以上のリン酸塩基あるいは1つあるいはそれ以上のリン酸塩基の類似体を含む5’修飾を含むことが特に望まれる。
ここで使用されるように、用語“両親媒性(amphipathic)”は親水性および疎水性部分(moieties)の両方が含まれ、そして“両親媒性(amphiphilic)”と同義語である。両親媒性分子は適当な温度および濃度で水溶液に分散するときミセルを形成することができる。
ここで使用されるように、用語“臨界ミセル濃度”および略語“CMC”はミセルが水溶液中から自発的に形成し始める両親媒性化合物の濃度を意味する。“低い”臨界ミセル濃度は10−5M以下である。
ここで使用されるように、用語“分子主鎖長”は結合角度に関係なく、分子中の原子の最も長い連続する鎖を構成する原子間の結合長の合計に関する。かくして、単なる例として、イソブタンの分子主鎖長は3つのC−C結合および2つのC−H結合の結合長の合計である(これは、3×1.43Å(0.143nm)+2×1.09Å(0.109nm))。この計算は両方の結合角そして分子が二次構造(例えば、球状の構造)を想定できる事実を無視しているので、in situ分子の物理的長を過剰見積している。しかしながら、siRNA薬剤および両親媒性鎖の相対的寸法を比較のために本発明の目的に対して有益な概算である。
ここで使用されるように、用語“減少する”は統計的有意義を達成する(これはp<0.1)方法および試料寸法によって決定されるように、参照量から少なくとも5%だけ減少することを意味している。
ここで使用されるように、用語“増大する”は統計的有意義を達成する方法および試料寸法によって決定されるように、参照量から少なくとも5%だけ増大することを意味している。
ここで使用されるように、変数に対する数値の範囲の列挙は本発明がその範囲内でどのような変数にも等しい値で実行されることを伝えることを意図している。かくして、本来不連続である変数に対して、変数は範囲の終点を含む数値の範囲でどのような整数値に対しても等しい。同様に、本来連続である変数に対して、変数は範囲の終点を含む数値の範囲内でどのような真値にも等しい。例として、制約なく、0と2の間の値を有すると記載される変数は、もし変数が本来不連続であるならば0、1あるいは2の値をとり、そしてもし変数が本来連続であるならば0.0、0.1、0.01、0.001、....、0.9、0.99、0.999あるいは≧0そして≦2のどのような他の真値もとる。
ここで使用されるように、特に指定されないならば、単語“あるいは”は“および/あるいは”の包括的意味に使用されそして“どちらか一方/あるいは”の排他的意味に使用されない。
3.iRNA薬剤の両親媒性接合を含むミセル
ミセルはコロイド溶液と呼ばれるものを形成する水溶媒に分散される両親媒性分子の集合体である。混合ミセルは1つの型の両親媒性分子よりも多くを含むミセルである。通常、ミセルは脂肪酸(例えば、ステアリン酸ナトリウムおよびリン脂質(例えば、ホスファチジルエタノールアミン)から形成される。水溶液において、ミセルは周囲の溶媒と接触する外側表面で親水性“頭”領域を形成しそして溶媒から隔離されたミセルの内部に覆い隠された疎水性“尾”領域を形成する。ミセルは通常球形であるが、しかしこれらが流体であるので流体力を受けるとき形が崩れる。楕円そして円筒のような他の型がその構成分子の分子幾何学配置および両親媒性分子濃度、温度、pHそしてイオン強度に依存してまた可能である。
本発明は、一部分、両親媒性接合の一部としてiRNA部分(moieties)を含む混合ミセルが産生され、そしてミセルを形成する他の両親媒性分子が親水性層を形成する放射状に延びる親水性部分(moieties)を有し、そしてこのようにiRNA部分(moieties)が親水性層内で少なくともこれらの表面の一部と前記混合ミセル内に位置付けられるという認識に依存している。親水性層内のiRNA部分(moieties)のこの位置付けはこれらを物理的に分子から遮蔽し、そしてこれによりミセルの局所的ミクロ環境のヌクレアーゼによりiRNA部分(moieties)の分解を減少する。
親水性層内に、あるいは少なくとも一部分その内に位置付けられるiRNA部分(moieties)のために、親水性部分(moieties)あるいはミセル形成両親媒性分子の頭領域はiRNA部分(moiety)を少なくとも一部取り囲むあるいはマスクする親水性層を形成するために十分な距離を放射状に外側へ延びねばならない。このように、親水性部分(moieties)としてカルボキシル基のみを有する単純で修飾前の脂肪酸(例えば、ステアリン酸、パルミチン酸)は本発明に有益ではない。同様に低分子の親水性部分(moieties)を有する最も単純で修飾前のリン脂質(ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルセリン(PS))は本発明に有益ではない。むしろ有益なミセル形成両親媒性分子は前記ミセルの中心から放射状に延びる少なくとも1つの親水性鎖を含む。これらの親水性鎖は親水性層を形成するためにそれ自身放射状に一列に並ぶ。
親水性鎖の例は次のものを含むがしかし制限されない親水性ポリマーを含む:ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリビニールピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニールアルコール、ポリオキサゾリン、ポリモルホリン、キトサンおよび水溶性ペプチド。これらの親水性ポリマーは繰り返されるポリマーユニットの数によって決定される長さを変え、そして繰り返されるユニットの数(例えば、44のエチレングリコールユニットを有するPEG)、g/moleの分子量(例えば、2,000g/moleを有するPEG)、あるいは分子主鎖の長さ(例えば、200Å(20nm)を有するPEG)によって記述される。
技術として良く知られた標準化学物質を使用して、低分子の頭領域のミセル形成分子は親水性鎖を添加することによって本発明に有益なミセル形成両親媒性分子を産生するために修飾される。例えば、脂肪酸あるいはリン脂質の頭領域は親水性鎖とエステル化あるいは他の共有結合反応によって共有結合的に結合される。このように、例えば、PEGのような親水性鎖はステアリル−PEGのような両親媒性分子を形成するためにステアリン酸のような脂肪酸と、あるいはPE−PEGのような両親媒性分子を形成するためにPEのようなリン脂質とエステルを形成する。
上述のように、本発明を有益とするために、親水性鎖は少なくとも部分的にiRNA部分(moiety)を取り囲むかあるいはマスクするために十分な距離を外側へ放射状に延びなければならない。従って、親水性鎖に要求されるあるいは望まれる長さはiRNA薬剤の寸法の関数である。かくして、もしiRNA薬剤がミセルの中心からより大きい距離を放射状に外側へ延びるならば、ミセル形成両親媒性分子を使用する混合ミセルをより大きい距離を外側へまた延びる親水性鎖で形成することが望ましい。
2本鎖、21−23のbpiRNA部分(moieties)を含むsiRNAsおよびmicro−RNAsの両方に対して、分子主鎖長(リボリン酸塩主鎖に沿って測定された)は約192−210Å(19.2−21.0nm)(これは分子当り9.15Å(0.915nm)×21−23のヌクレオチド)である。もしこのようにiRNA部分(moiety)がこの5’あるいは3’末端の1つによって疎水性部分(moiety)に接合されるならば、iRNA部分(moiety)の反対の末端は混合ミセルの疎水性コアから約192−210Å(19.2−21.0nm)だけ外側へ放射状に突き出ると期待される。もしiRNA部分(moiety)がある長さの連結体(linker)によってiRNA接合の疎水性部分(moiety)に取り付けられるならば、iRNA部分(moiety)は混合ミセルの疎水性コアからさらに突き出る。それ故、siRNAあるいはmicro−RNA部分(moiety)であるiRNA部分(moiety)に対して、親水性層は最小で全ての側面においてiRNA部分(moiety)を取り囲むあるいはマスクをするために、分子主鎖長において約192−210Å(19.2−21.0nm)でなければならない。もし連結体がiRNA部分(moiety)をさらに突き出させるならば、同等の親水性鎖が使用されねばならない。しかしながら、RNA薬剤はこれらの末端からエキソヌクレアーゼによって消化されるので、iRNA部分(moiety)を超えて延びる親水性鎖の末端およびiRNA部分(moiety)の末端は親水性層内に完全にマスクされるか埋め込まれるように、親水層に対してさらに延びることが望ましい。かくして、例えば、200−2,000Å(20.0−200.0nm)の分子主鎖長を有する親水性鎖が本発明に採用される。他方、低分子の親水性鎖(例えば、50−200Å(5.0−20.0nm)は、もしiRNA部分(moiety)が効果的な長さを短くするコイル状構造を適用し、もし部分的にiRNA部分(moiety)の取り囲みがヌクレアーゼによって消化を減少するために適切であり、あるいはもしヌクレアーゼから極く一部分の保護が要求されるのであれば、採用される。
典型的に、1本鎖、13−30のヌクレオチドiRNA部分(moieties)を含むアンチセンスRNAsは分子主鎖長(リボリン酸塩主鎖に沿って測定された)が約119−275Å(11.9−27.5nm)(これはヌクレオチド当り9.15Å(0.915nm)×13−30のヌクレオチド)である。それ故、アンチセンスRNA部分(moiety)であるiRNA部分(moiety)に対して、特定のアンチセンスRNA長に依存して、親水性層は全ての側面でiRNA部分(moiety)を取り囲みあるいはマスクするために最小で分子主鎖長において約119−275Å(11.9−27.5nm)でなければならない。このように、iRNA部分(moieties)とiRNA接合の疎水性部分(moieties)間の連結体の存在は親水性層でより長い鎖を要求し、そしてより長い鎖(例えば、300−2,000Å(30.0−200.0nm)あるいはより短い鎖(例えば、50−200Å(5.0−20.0nm)が上記を明らかにする理由として望まれる。
かくして、1つの観点で、本発明は(1)(a)複数の両親媒性iRNA接合であって、各々は親水性部分(moiety)および疎水性部分(moiety)を含み、そして親水性部分(moieties)の各々はiRNA薬剤のiRNA部分(moiety)を含み;(b)複数のミセル形成両親媒性分子であって、各々は親水性部分(moiety)および疎水性部分(moiety)を含み、そして親水性部分(moieties)の各々は混合ミセルの中心から放射状に延びる少なくとも1つの親水性鎖を含む混合ミセル;(2)薬学的に受容可能な担体を含むiRNA薬剤の薬学的製剤を提供する。
薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖が前記混合ミセルの中心から放射状に延びる親水性層を形成し;そして両親媒性iRNA接合がiRNA部分(moiety)の表面の少なくとも一部が親水性層内にあるように混合ミセルに位置付けられる。
薬学的製剤のある実施態様においては、iRNA部分(moiety)の表面の一部は親水性層を超えて外側へ放射状に延びない。
他の観点で、本発明は、ここに記載する薬学的製剤の1つにおいてiRNA薬剤を製剤することによってそして細胞外に薬学的製剤を投与することによって細胞内標的にiRNA薬剤の送達を増大する方法を提供し、細胞内標的へiRNA薬剤の送達が薬学的受容可能な担体中のiRNA薬剤の送達に関して増大されるようにする。ある実施態様においては、細胞内標的に送達されるiRNAの平均量は少なくとも10%だけ増大され、ある実施態様においては、10%−50%増大され、ある実施態様においては、50%−100%増大され、そしてある実施態様においては、2倍以上に増大される。
他の観点で、本発明は、ここに記載する薬学的製剤の1つにおいてiRNA薬剤を製剤することによってそして細胞外に薬学的製剤を投与することによって細胞外ヌクレアーゼ退化を減少する方法を提供し、薬学的製剤での細胞外ヌクレアーゼの退化が薬学的受容できる担体中のiRNA薬剤の退化に関して減少される。ある実施態様においては、投与の1時間内にヌクレアーゼによって退化されるiRNAの量は少なくとも10%まで減少され、ある実施態様においては、10%−50%減少され、ある実施態様においては、50%−100%減少され、そしてある実施態様においては、2倍以上減少される。
4.疎水性および親水性部分(moieties)
広範囲の様々なモノマーが本発明に使用されるポリマー性親水性鎖と同様なポリマー性疎水性コア(cores)を構築するために使用される。例えば、Torchilin (2007)、“ミセルナノ担体:薬学的展望”、Pharm Res.24(1):1−16を参照。例えば、そして制限なく、酸化プロピレン、アスパラギン酸、β−ベンゾイル−L−アスパラギン酸塩、γ−ベンジル−L−グルタミン、カプロラクトン、D,L−乳酸、スペルミンおよび多くの他のものが標準化学薬品を使用する疎水性部分(moieties)を形成するために使用される。これらのモノマーのいくつかはミセルの疎水性コアを産生するために使用される疎水性ポリマー性ブロックを形成し、一方、他の化合物(例えば、リジン、スペルミン)は疎水性静電気錯体を形成するために正反対の電荷の疎水性物質を結合する親水性ポリマー性ブロックを形成し、そして錯体はミセルのコアを形成する。ポリ(オルソエステル)のブロックコポリマーおよびPEGはおおよそ10−4 g/LのCMCをもつ40−70nmのミセルを形成しそして凍結乾燥される。疎水性コアを形成する末尾の組成もつモノメトキシ−PEG、ポリ(2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリル酸塩)およびポリ(2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリル酸塩)を構成するミセル形成ABC型トリブロックコポリマーはまた使用されそしてコア内に合体される低い溶解性化合物の放出を緩やかに許す。ポリラクトン−PEG2重および3重ブロックコポリマーは20nmのミセルを形成するポリ(2−エチル−2−オキサゾリン−ブロック−ポリ(ε−カプロラクトン)と同様なミセル形成ポリマーとして使用される。パルミトイルのような疎水性基でグラフト接合されたキトサンは薬学的ミセルを調合するために使用されそして高い生体適合性である。薬学的ミセルを調合することのできる他の材料はPEGのコポリマーおよび蠍のようなポリマーでそしていくらか星のようでコア−貝殻の構成のようなマクロ分子を含む。
リン脂質の残基はまた疎水性コア形成部分(moieties)として成功裡に使用される。親水性ポリマー鎖(例えば、PEG)をキャップする疎水性ブロックのような脂質部分(moieties)の使用は、ミセルのコアのポリマー鎖間の疎水性相互反応における増加に相当寄与する2つの極めて疎水性の脂肪酸アシルの存在による従来の親水性ポリマーミセルと比較するとき粒子安定性のために付加的な優位性を提供する。脂質の水溶性ポリマーとの種々な接合は市販で利用できるかあるいは容易に合成される。ジアシル−脂質―PEG接合はリポソームに対するポリマー性表面装飾体として制御される薬品送達の箇所に導入されてきた。しかしながら、ジアシル−脂質―PEG分子はそれ自身大きい親水性(PEG)の部分および大変短いが疎水性ジアシル−脂質部分(moiety)をもつ特徴的な両親媒性ポリマーを現す。他のPEG含有親水性ブロックコポリマーと同様に、ジアシル−脂質−PEG接合は水溶液環境でミセルを形成する。一連のPEG−ホスファチジルエタノールアミン(PEG−PE)接合はPEおよびメトキシ−PEG琥珀酸塩のN−ヒドロキシスクシンイミドエステル(2kDa、5kDaおよび12kDaの分子量)を使用して合成されてきた。PEG−PE接合の全ての変形は7−35nmの寸法をもつミセルを形成する。個々のポリマー性鎖への解離は約1μg/mLのポリマー濃度まで、この濃度はマイクロモルCMC値に相当し、従来の洗浄剤の値よりも少なくとも100倍低い濃度までPEG(5kDa)の連続的希釈試料のクロマトグラフに従って発見されなかった。15kDa異常のPEGブロックの寸法で、PEG−PEミセルの安定性は減少し始める。洗滌剤あるいは水混合可能な除去方法による脂質ベースのミセルの調合は全く同様な直径の粒子の形成となる。通常、このようなミセルは球形でそして均一寸法の分布を有する。他の重要な問題点はPEG2000−PEおよびPEG5000−PEミセルは血漿中で48時間培養した後でさえミセルに対する寸法の特徴を残しており、これはPEG−PEミセルの元のままの状態が非経口投与で生物的流体の組成によって直ちに影響されないことである。
1,500と8,000Daの間のPVPブロック寸法をもつ両親媒性PVP−脂質接合はまた調合されてきて、それは水溶液環境で容易にミセルを形成する。形成されるミセルのCMC値および寸法はPVPブロックの長さに依存しそして10−4と10−6Mの間そして5と20nmの間でそれぞれ変わる。同様な脂質化されたポリマー、オレイン酸で置換されたポリビニールから調合されるミセルはまた使用される。
ある実施態様においては、両親媒性ミセル形成分子はPEG−PEコポリマーである。ポリエチレングリコール(PEG)は酸化エチレンのオリゴマーあるいはポリマーである。ホスファチジルエタノールアミン(PE)はしばしば微生物膜の主脂質組成である。これは中性あるいは双性イオン性リン脂質(少なくともpH2から7の範囲)である。動物組織において、ホスファチジルエタノールアミンはジアシル、アルキルアシルおよびアルケニルアシル形式で存在する傾向にある。 一般的に、動物のホスファチジルエタノールアミンは他の双性リン脂質、ホスファチジルコリンよりもアラキドンおよびドコサヘキサン酸塩の高い割合を含む傾向がある。これらのポリ不飽和の組成は位置sn−2に位置sn−1で最も豊富な飽和脂肪酸とともに濃縮される。
上記のように、薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖が前記混合ミセルの中心から放射状に延びる親水性層を形成し;そして両親媒性iRNA接合はiRNA部分(moiety)の表面の少なくとも一部が親水性層内にあるように混合ミセル中に位置付けされる。他の実施態様においては、iRNA部分(moiety)の表面の部分は親水性層を超えて外側へ放射状に延びない。
薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖は200と500Å(20.0と50.0nm)の間の平均主鎖長を有する。他の実施態様においては、複数の親水性鎖は100と1,000Å(10.0と100.0nm)の間、そして50と2,000Å(5.0と200.0nm)の間の平均主鎖長を有する。
薬学的製剤のある実施態様においては、複数の親水性鎖は1,500と5,000の間の平均分子量を有する。他の実施態様においては、複数の親水性鎖は500と15,000の間、そして1,000と10,000の間の平均分子量を有する。
前述のいずれかのある実施態様においては、ミセル形成両親媒性分子の疎水性部分(moieties)は長鎖の脂肪酸、リン脂質、脂質および糖脂質のラジカルから選ばれる。
前述のいずれかのある実施態様においては、両親媒性iRNA接合の疎水性部分(moieties)はコレステロール、長鎖の脂肪酸、リン脂質、脂質および糖脂質のラジカルから選ばれる。
前述のある実施態様においては、脂肪酸はブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸およびこれらの不飽和の異性体から選ばれる。
前述のある実施態様においては、リン脂質はホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルグリセロール(PG)、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジン酸(PA)およびスフィンゴミエリンから選ばれる。
前述のある実施態様においては、糖脂質はガラクト脂質、硫脂質、セレブロシドおよびガングリオシドから選ばれる。
前述のいずれかのある実施態様においては、ミセル形成両親媒性分子の親水性部分(moieties)はPEG、PEI、ポリビニールピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニールアルコール、ポリオキサゾリン、ポリモルホリン、キトサンおよび水溶性ペプチドのラジカルから選ばれる。
前述のある実施態様においては、親水性部分(moieties)は1,500と5,000g/moleの間の平均分子量を有するPEGラジカルである。他の実施態様においては、PEGラジカルは500と15,000の間および1,000と10,000の間の平均分子量を有する。
ある実施態様においては、siRNAはコレステロール、他の脂質あるいはリン脂質のような脂質性部分(moiety)に接合される。
ある望ましい実施態様においては、送達システムはPEG−PEおよびsiRNA−脂質接合を含む混合ミセルである。
5.2本鎖iRNA薬剤および部分(moieties)
siRNAおよびmicro−RNAを含む2本鎖RNA(dsRNA)はRNA干渉(RNAi)として知られるプロセスによってmRNAの配列特定のサイレンシングを目指す。プロセスは動物および他の脊椎動物を含む広いさまざまな生物で起きる。
dsRNAの21−23番の断片は、例えば、RNA退化を起こすことによって、RNAサイレンシング配列特定媒介体である。理論を超えることを望むのではなく、単に断片の特定長である分子の信号はRNAiを媒介するこれらの21−23番の断片補充細胞因子に存在することである。
相補性あるいは標的鎖と相同の程度はアンチセンス鎖において最も極限的である。完全な相補性は、特にアンチセンス鎖において、しばしば望まれるけれども、ある実施態様は、特にアンチセンス鎖において、1つあるいはそれ以上であるが望ましくは6、5、4、3、2、あるいはより少ない不整合(標的RNAに関して)を含む。不整合は、特にアンチセンス鎖において、末端領域において最も耐性があり、そしてもし存在するならば望ましくは1つの末端領域あるいは複数の末端領域、例えば5’および/あるいは3’の末端の6、5、4あるいは3のヌクレオチド内の領域にある。センス鎖は分子の全ての2本鎖特性を維持するためにアンチセンス鎖と十分に相補的である必要がある。
ここで討論したように、iRNA薬剤はしばしば修飾される。iRNA薬剤の1本鎖領域はヌクレオシド代用体をしばしば修飾されるかあるいは含む、例えば不対領域あるいはヘアピン構造の領域、例えば2つの相補的領域を連結する領域が修飾あるいはヌクレオシド代用体を有する。iRNA薬剤の5’あるいは3’の末端の1つあるいはそれ以上を安定化し、例えばエキソヌクレアーゼに対して、あるいはRISC内に挿入するためにアンチセンスRNA薬剤を有効に働かせるための修飾はまた有効である。修飾は、ホスホラミダイトとして由来しそしてRNA合成の間多重のカップリングを許す他のDMT−保護ヒドロキシル基を有するC3(あるいはC6、C7、C12)アミノ連結体、チオール連結体、カルボキシル連結体、非ヌクレオチドスペーサー(C3、C6、C9、C12、塩基性、トリエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール)、特定ビオチンあるいはフルオレセイン試薬を含む。
実施例の修飾は次を含む:
(a)主鎖修飾、例えば主鎖リンの修飾であって、リンを硫黄あるいはアルキルまたはアリル、例えばMeおよびジチオン酸塩(S−P=S)で置換されたリンでの置き換えを含む;これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するために使用される;
(b)2’−Oアルキル、例えば2’−OMe、3’−Oアルキル、例えば3’−OMe(末端および/あるいは中間位置で);これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するため、あるいはアンチセンス鎖にセンスの結合を強化するために使用され、あるいは3’修飾はRISCによるセンス鎖活性化を避けるためセンス鎖の5’末端で使用される;
(c)2’−5’連結(2’−H、2’−OHおよび2’−OMeで、およびP=OあるいはP=Sで);これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するため、あるいはアンチセンス鎖にセンスの結合を禁止するために使用され、あるいはRISCによるセンス鎖活性化を避けるためにセンス鎖の5’末端で使用される;
(d)L糖(例えば、2’−H、2’−OHおよび2’−OMeをもつLリボース、Lアラビノース);これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するためあるいはアンチセンス鎖にセンスの結合を禁止するために使用され、あるいはRISCによるセンス鎖活性化を避けるためにセンス鎖の5’末端で使用される;
(e)修飾された糖(例えば、ロックされた核酸(LNAの)、ヘキソース核酸(HNAの)およびシクロヘキセン核酸(CeNAの);これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するためあるいはアンチセンス鎖にセンスの結合を禁止するために使用され、あるいはRISCによるセンス鎖活性化を避けるためにセンス鎖の5’末端で使用される;
(f)核酸塩基修飾(例えば、C−5修飾されたピリミジン、N−2修飾されたプリン、N−7修飾されたプリン、N−6修飾されたプリン);これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するためあるいはアンチセンス鎖にセンスの結合を強化するために使用される;
(g)陽イオン基および双性基(望ましくは末端で);これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進するために使用される;
(h)接合基(望ましくは末端の位置で)、例えば、ナプロキセン、ビオチン、コレステロール、葉酸、ペプチド、および炭水化物;これらの修飾はヌクレアーゼ抵抗を促進し分子を標的にするため使用され、RISCによるセンス鎖活性化を避けるためにセンス鎖の5’末端で使用される。
多重不斉修飾はセンスおよびアンチセンス配列のいずれかあるいは両方に導入される。配列は少なくとも2,4,6,8あるいはそれ以上の修飾を有し,そして配列のモノマーの全てあるいは実質的に全てが修飾される。
6.配位子−接合、担体および標的化
本発明の薬学的組成物を標的にするために細胞型を特定し、薬学的組成物の半減期(例えば、一般的な循環、脳脊椎あるいはリンパ隙において)を増加し、薬学的組成物の生物学的利用能を増大し、そして/あるいは薬学的組成物の細胞穿孔/取り出しを増加するために、薬学的組成物はさらに配位子、担体、(a)iRNA薬剤に結合される、(b)分離疎水性部分(moiety)あるいは両親媒性部分(moiety)に結合されそして混合ミセルに含まれる、および/あるいは(c)親水性層の親水性鎖に結合される標的部分(moiety)を含む。ある望ましい実施態様おいては、配位子、担体あるいは標的部分(moiety)は、溶媒あるいは細胞外マイクロ環境に曝露されそして受容可能なように、親水性層の親水性鎖に、そして望ましくは、親水性鎖の末端に結合される。例えば、親水性鎖の末端チップは、制限なしに、PEGおよび他の溶解性ブロック形成ポリマーと一緒に使用されるp−ニトロフェニール(pNP)カルボニル基を含む種々の既知の化学薬品によって活性化される。
かくして、iRNA薬剤、両親媒性部分(moiety)および/あるいは親水性鎖は配位子接合モノマーサブユニットを任意に含む。担体(また、ある実施態様では“連結体”として参照される)は環式あるいは非環式部分(moiety)でありそして2つの“主鎖結点”(例えば、ヒドロキシル基)および配位子を含む。配位子はつなぎの鎖(例えば、1つあるいはそれ以上の原子の非環式鎖;あるいは核酸塩基、例えば、1つあるいはそれ以上の化学修飾を任意に有する自然に起きる核酸塩基、例えば、通常でない塩基;あるいは一般的な塩基)によって直接的に担体に取り付けられる(例えば、接合される)かあるいは間接的に担体に取り付けられる(例えば、接合される)。1つの実施態様においては、担体はヒドロキシプロリノールである。
iRNA薬剤に結合されたとき、配位子−接合モノマーサブユニットはiRNA分子の5’あるいは3’末端サブユニットである。代わりに、配位子−接合モノマーサブユニットは内部の位置を占める。1つ以上の配位子−接合モノマーサブユニットがiRNA薬剤に存在する。例えば、脂溶性部分(moiety)、例えば、コレステロールがキャリアに繋ぎ鎖で繋がれる配位子−接合モノマーサブユニットの包接のための望ましい位置はセンス鎖の3’末端、5’末端、あるいは内部の位置である。
ある実施態様においては、配位子は組み込まれるiRNA薬剤の分布、標的あるいは寿命を変える。ある実施態様においては、配位子は選ばれた標的、例えば、分子細胞、細胞型、区画、例えば、細胞あるいは器官の区画、組織、器官、身体の領域に対して、例えば、配位子のような欠落した種と比較して、強調された親和性を提供する。
配位子は輸送、分子交雑、特異性を改善し、そして結果として生じる自然のあるいは修飾されたオリゴヌクレオチドのヌクレアーゼ抵抗、あるいはここに記載されるいろいろなモノマーおよび/あるいは自然のあるいは修飾されたリボヌクレオチドの組み合わせからなるポリマー性分子を改善する。
一般的に配位子は、治療の修飾体、例えば、強化摂取;診断上の化合物あるいはリポーター基、例えば、分布を調査するための;架橋結合薬剤;部分(moieties)を授与するヌクレアーゼ抵抗;そして自然あるいは異常な核塩基を含む。一般的な例は親油性物、脂質、ステロイド(例えば、ウバオール、ヘシゲニン、ジオスゲニン)、テルペン(例えば、トリテルピン、例えば、サルササポゲニン、フリーデニン、エピフリーデラノール誘導リトコール酸)、ビタミン(例えば、葉酸、ビタミンA、ビオチン、ピリドキサール)、炭水化物、蛋白質、蛋白質結合薬剤、インテグリン、標的分子、ポリ陽イオン体、ペプチド、ポリアミン、およびペプチド擬似体を含む。
配位子は自然に生ずる物質(例えば、人の血清アルブミン(HSA)、低密度リポ蛋白質(LDL)、あるいはグロブリン);炭水化物(例えば、デキストラン、プルラン、キチン、キトサンイ、イヌリン、シクロデキストリンあるいはヒアルロン酸);アミノ酸、あるいは脂質を含む。配位子はまた、合成ポリマー、例えば、合成ポリアミノ酸のような再結合物あるいは合成分子を含む。このようなポリマーの例はポリリジン(PLL)のようなポリアミノ酸、ポリL−アスパラギン酸、ポリL−グルタミン酸、およびスチレンマレイン酸無水物コポリマー、ポリ(L−ラクチド−co−グリコリド)コポリマー、ジビニールエーテル−マレイン酸無水物コポリマー、N−(2−ヒドロキシプロピル)メタクリルアミドコポリマー(HMPA)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニールアルコール、(PVA)、ポリウレタン、ポリ(2−エチルアクリル酸)、N−イソプロピルアクリルアミドポリマー、あるいはポリホスファジンを含む。ポリアミンの例はポリエチレンイミン、ポリリジン(PLL)、スペルミン、スペルミジン、ポリアミン、擬ペプチド−ポリアミン、ペプチド擬似体、ポリアミン、デンドリマーポリアミン、アルギニン、アミジン、プロタミン、陽イオン性部分(moieties)、例えば、陽イオン性脂質、陽イオン性ポルフィリン、ポリアミンの第四級塩あるいはαヘリカルペプチドを含む。
配位子はまた標的グループ、例えば、細胞あるいは組織、例えば、レクチン、糖蛋白質、脂質あるいは蛋白質、例えば、腎臓細胞のような特定細胞型に結合する抗体を含む。標的グループはチロトロピン、メラノトロピン、レクチン、糖蛋白質、表面活性蛋白質A、ムチン炭化水素、多価ラクトース、多価ガラクトース、N−アセチルガラクトサミン、N−アセチル−グルコサミン多価マンノース、多価フコース、グリコシル化ポリアミノ酸、多価ガラクトース、トランスフェリン、ビスホスホネート、ポリグルタミン酸塩、ポリアスパラギン酸塩、脂質、コレストロール、ステロイド、胆汁酸、葉酸塩、ビタミンB12、ビオチン、あるいはRGDペプチドあるいはRGDペプチド擬似体。
他の配位子の例は染料、挿入薬剤(例えば、アクリジン)、架橋結合体(例えば、ソラレン、ミトマイシンC)、ポリフィリン(TPPC4、テキサフィリン、サフィリン)、ポリ環状芳香族炭化水素(例えば、フェナジン、ジヒドロフェナジン)、人工エンドヌクリアーゼ(例えば、EDTA)、親油性分子、例えばコレストロール、コール酸、アダマンタン酢酸、1−ピレン酪酸、ジヒドロテストステロングリセロール(例えば、それらのエステルおよびエーテル、例えば、C10、C11、12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20アルキル;例えば、1,3−bis−O(ヘキサデシル)グリセロール、1,3−bis−O(オクタデシル)グリセロール、ゲラニルオキシヘキシルグループ、ヘキサデシルグリセロール、ボルネオール、メントール、1,3−プロパンジオール、ヘプタデシルグループ、パルミチン酸、ミリスチン酸、O3−(オレオイル)リトコール酸、O3−(オレオイル)コラン酸、ジメトキシトリチルあるいはヘノキサジン)およびペプチド接合(例えば、アンテナペディアペプチド、Tatペプチド)、アルキル化剤、リン酸塩、アミノ、メルカラプト、PEG(例えば、PEG−40K)、MPEG、[MPEG]、ポリアミノ、アルキル、置換アルキル、放射性物質標識マーカー、酵素、ハプテン(例えば、ビオチン)、輸送/吸収促進剤(例えば、アスピリン、ビタミンE、葉酸)、合成リボヌクレアーゼ(例えば、イミダゾール、ビスイミダゾール、ヒスタミン、イミダゾールクラスター、アクリジン−イミダゾール接合、テトラ−アザ大環状のEu3+錯体)、ジニトロフェニール、HRPあるいはAPを含む。
例えば、染料は画像薬剤として作用するために本発明の薬学的製剤に接合される。このような画像薬剤は標的細胞に本発明のiRNAの摂取の検知および本発明の薬学的製剤の薬学動態学の研究に対して有益である。このような画像薬剤は、例えば、親水性層の親水性鎖にキレート基を接合し、そしてγあるいはNMR画像に対しキレート基に重金属(例えば、111In、99Tc、Gd、Mn、Fe)をキレートにすることによって作成される。ここに記述するように、蛍光染料(例えば、Cy3)は薬学的製剤に接合される。かくして、他の観点で、本発明は本発明の混合ミセルの摂取、局所化、そして/あるいは薬学動態学の検知するあるいは画像化のための方法および製品を提供する。
配位子は蛋白質、例えば、糖蛋白質あるいはペピチド、例えば、共配位子あるいは抗体あるいは抗体に特定の親和性を有する分子、例えば、癌細胞、内皮細胞あるいは骨細胞のような特定細胞型に結合する抗体である。配位子はまたホルモンおよびホルモン受容体を含む。これらはまた脂質、レクチン、炭水化物、ビタミン、コファクター、多価ラクトース、多価ガラクトース、N−アセチルガラクトサミン、N−アセチルグルコサミン多価マンノース、あるいは多価フコースのような非ペプチド種を含む。配位子は、例えば、リポポリサッカライド、p38MAPキナーゼの活性化剤、あるいはNF−κBである。
配位子は物質、例えば、iRNAの細胞への摂取、例えば、細胞の細胞骨格を分離することによって、例えば、細胞の微小管、微小線維および/あるいは中間の線維を分離することによって増加する薬剤である。薬剤は、例えば、タクソン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、サイトカラシン、ノコダゾール、ジャプラキノリド、ラトランキュリンA、ファロイジン、スウインホリドA、インダノシン、あるいはマイオセルビンである。
配位子は細胞中へのiRNA摂取を、例えば、炎症性応答を活性化することによって増加する。例示的な配位子は効果が腫瘍壊死因子α(TNFα)、インターロイキン−1β、あるいはγインターフェロンのようなものである。
1つの観点で、配位子は脂質あるいは脂質塩基分子である。このような脂質あるいは脂質塩基の分子は血清蛋白質、例えば、人の血清アルブミン(HSA)を望ましくは結合する。HSA結合配位子は標的組織、例えば、身体の非腎臓標的組織へ接合の分布をさせる。例えば、標的組織は肝臓の実質細胞を含む肝臓である。HSAを結合する他の分子はまた配位子として利用される。例えば、ネプロキシンあるいはアスピリンが使用される。脂質あるいは脂質塩基配位子は(a)接合の退化への抵抗を増加し、(b)標的細胞あるいは標的膜への標的化あるいは輸送を増加し(c)血清蛋白質、例えば、HSAへの結合を調整するために使用される。
他の観点で、配位子は部分(moiety)、例えば、標的細胞、例えば、増殖細胞によって摂取されるビタミンである。これらは希望しない細胞増殖、例えば、マリグナントあるいは非マリグナント型、例えば、癌細胞によって特徴づけられる障害を処置するために特に有用である。例示的ビタミンはビタミンA、EおよびKである。他の例示的ビタミンはビタミンB、例えば、葉酸、B12、リボフラビン、ビオチン、ピリドキサールあるいは他のビタミンあるいは癌細胞によって摂取される栄養剤を含む。また、HSAおよび低密度リポ蛋白質(LDL)が含まれる。
他の観点で、配位子は細胞透過あるいは細胞侵入薬剤である。例えば、Torchilin(2008),Adv.Drug Deliv.Rev.60(4−5):548−58は薬学的ナノ担体のTat ペプチド−修飾細胞内送達を開示している。ある実施態様においては、薬剤は両親媒性である。例示的薬剤はTAT、アンテノペジア、ペネトラチン、アルギニンオリゴマー(例えば、R8あるいはR9)のようなペプチドを含む。もし薬剤がペプチドであれば、ペプチジル擬似体あるいはインバートマーのように修飾されるか、あるいは非ペプチドあるいはペプチド結合あるいはD−アミノ酸を含む。ヘリカル状薬剤は、ある実施態様においては、親油性および疎油性相を有するαヘリカル状薬剤である。
増殖細胞に濃縮されたマーカーを標的とするペプチドが使用される。例えば、ペプチドおよびペプチド擬似体を含むRGDは癌細胞、Iインテグリンを特に現す細胞を標的とする。かくして、人は合成RGDと同様にRGDペプチド、RGDを含む環状ペプチド、D−アミノ酸を含むRGDペプチドを使用することができた。さらに、人はIインテグリン配位子を標的とする他の部分(moieties)を使用する。通常、このような配位子は増殖細胞および血管新生を制御するために使用される。この型の接合はPECAM−1、VEGF、あるいは癌遺伝子、例えば、ここに記載する癌遺伝子を標的とする薬学的組成物を含む。
糖、例えば、ガラクトースおよび/あるいはその擬似体を組み込む標的薬剤はまた有用である。これらの薬剤は、特に、肝臓の実質細胞を標的とする。例えば、標的部分(moiety)は1つあるいは2つあるいは3つのガラクトース部分(moieties)を、互いに約15Å(1.5nm)間隔をおいて含む。標的部分(moiety)は代わりとしてガラクトースにカップリングするグルコースであるラクトース(例えば、3つのラクトース部分(moieties))である。標的部分(moiety)はまたN−アセチル−ガラクトサミン、N−Ac−グルコサミンである。マンノースあるいはマンノース−6−リン酸塩標的部分(moiety)はマクロファージ標的のため使用される。
配位子はペプチドあるいはペプチド擬似体である。ペプチド擬似体(またオリゴペプチド擬似体を参照)は天然のペプチドと同様な定義された3次元構造中に保持されることのできる分子である。ペプチドおよびペプチド擬似体の本発明の薬学的化合物への結合は細胞の認識および吸収を強化することによるように組成の薬学動力学的分布に影響する。ペプチドおよびペプチド擬似体部分(moiety)は5−50のアミノ酸長さ、例えば、約5、10、15、20、25、30、35、40、45あるいは50のアミノ酸長さである。ペプチドおよびペプチド擬似体は、例えば、細胞透過ペプチド、陽イオン性ペプチド、両親媒性ペプチド、あるいは疎水性ペプチドド(例えば、第1級のTyr、TrpあるいはPheを含む)である。ペプチド部分(moiety)はデンドリマーペプチド、制約されたペプチドあるいは交差結合されたペプチドである。
RGDペプチド部分(moiety)は内皮腫瘍細胞あるいは胸癌腫瘍細胞のような腫瘍細胞を標的とするために使用される(Zitzmann et al.(2002)、Cancer Res.62:5139−43)。RGDペプチドは肺、腎臓、脾臓あるいは肝臓を含む他の広範囲の組織の腫瘍に標的化することを容易にする(Aoki et al.(2001),Cancer Gene Therapy 8:783−787)。ある実施態様においては、RGDペプチドは腎臓に薬学的組成の標的化を容易にする。RGDペプチドは直線あるいは環状であり、そして修飾される、例えば、特定の組織への標的化を容易にするためにグリコシル化あるいはメチル化される。例えば、グリコシル化されたRGDペプチドはαβを発現する腫瘍細胞に薬学的組成を送達する(Haubner et al.(2000),J.Nucl.Med.42:326−336)。
“細胞透過ペプチド”は微生物細胞(例えば、バクテリアあるいは菌細胞)あるいはヒト細胞(例えば、人間細胞)のような細胞を透過できる。微生物細胞透過ペプチドは、例えば、α−ヘリカル直線ペプチド(例えば、LL−37あるいはセロピンP1)、二硫化物結合含有ペプチド(例えば、α−デフェンシン、β−デフェンシンあるいはバクテネシン)、あるいは単に1つあるいは2つの抑制アミノ酸を含むペプチド(例えば、PR−39あるいはインドリシジン)である。細胞透過ペプチドはまた核局所化信号(NSL))を含む。例えば、細胞透過ペプチドはSV40大型T抗原のHIV−1gp41およびNLSの融合成育圏から誘導されるMPGのような偶両親媒性ペプチドである(Simeoni et al.(2003),Nucleic Acids Res.31:2717−2724)。
ある実施態様においては、配位子はアミン、例えば、ジエメルアミノを置換する。ある実施態様においては、置換アミンは、例えば、四級化、例えば、プロトン化あるいはアルキル化によって陽イオン化される。ある実施態様においては、置換アミンは比較的疎水性鎖、例えば、アルキレン鎖の末端位置にある。
ある実施態様においては、配位子は次のトリテルペンの1つである。
Figure 2010532786
ある実施態様においては、配位子はコレステロールあるいは他の脂質あるいはリン脂質である。
iRNA薬剤は:インターフェロン応答を誘発するに十分に長く(リボヌクレアーゼダイサーによって開裂され(Bernstein et al.(2001),Nature 409:363−366)そしてRISC(RNIi−誘導サイレンシング錯体)を侵入する分子;そしてインターフェロン応答を誘発しない十分に短い(ダイサーによって開裂されないそして/あるいはRISCを侵入する)分子、例えば、RISCに侵入できる寸法の分子、例えば、ダイサー開裂産生物に似ている分子を含む。インターフェロン応答を誘発しない十分に短い分子はここでsRNA薬剤あるいは短いiRNA薬剤で末端とされる。ここで使用される“sRNA薬剤あるいは短いiRNA薬剤”は、例えば、人細胞に有害なインターフェロン応答を誘発しない十分に短い2本鎖あるいは1本鎖、例えば、60より少ないがしかし望ましくは50、40あるいは30のヌクレオチド対の2重構造の領域を有するiRNA薬剤に関する。sRNA薬剤あるいはその開裂産生物は、例えば、標的RNA、望ましくは内性的あるいは病原性標的RNAに関して、RNAiを誘導することによって標的遺伝子を下方に制御する。
sRNA薬剤の各鎖は長さで30、25、24、23、22、21、あるいは20のヌクレオチドに等しいかあるいはこれより小さい。鎖は望ましくは長さで少なくとも19のヌクレオチドである。例えば、各領域は長さで21と25のヌクレオチドの間である。望ましいsRNA薬剤は17、18、19、20、21、22,23、24あるいは25のヌクレオチド対、および1つあるいはそれ以上の張り出し(overhang)、望ましくは2−3のヌクレオチドの1つあるいは2つの3’張り出しを有する。
RNAを標的とする相同および標的遺伝子を下方に制御する能力に加えて、iRNA薬剤は1つあるいはそれ以上の次の性質を有する。
(1)もし1本鎖であれば、それは1つあるいはそれ以上のリン酸塩基ある
いはそれは1つあるいはそれ以上のリン酸塩基の同類を含む5’修飾を有する。
(2)修飾に拘わらず、大変大きい数あるいは全てのヌクレオシドに対して
さえ、それは標的の制御を十分落とす、例えば、標的RNAの開裂によって、相同の標的RNAで正しい塩基対および二重構造を形成することができるように、適当な3次元枠組みに塩基(あるいは装飾された塩基)を提供するアンチセンス鎖を有する。
(3)修飾に拘わらず、大変大きい数あるいは全てのヌクレオシドに対して
さえ、それは、例えば、RNA分子の全体の構造、化学および物理的性質を処理する“RNAのような”性質を、独占的でなくあるいは部分的でさえリボヌクレオチド塩基含有量であったとしても、なお有する。例えば、iRNA薬剤は、例えば、ヌクレオチド糖の全てが、例えば、2’ヒドロオキシルの位置に2’フルオロを含むセンスおよび/あるいはアンチセンス鎖を含む。このデオキシリボヌクレオチド含有薬剤はなおRNAのような性質を発現することをなお期待される。理論を期待するのではなく、陰電性フッ素はリポースのC2’の位置に結合するとき軸方位が望ましい。このフッ素の螺旋状の優先性は、言い替えれば、C・−endo皺を採用するために糖に力を掛ける。これはRNA分子で観察される同じ皺モードであり。そしてRNA特性A−ファミリー型ヘリックスに上昇を与える。さらに、フッ素は良い水素結合受容体であるので、RNA構造を安定化させるために知られている水分子との同じ水素結合相互反応に関与する。(通常、2’糖位置で修飾部分(moiety)はデオキシリボヌクレオチドのH部分(moiety)よりボヌクレオチドのOH部分(moiety)のもっと特性であるH結合に侵入できることが望まれる)。例えば、ある実施態様においては、iRNA薬剤は:その糖の全てあるいは少なくとも50、75、80、85、90あるいは95%でC・−endo皺を示し;RNA特性A−ファミリー型ヘリックスに上昇を与える十分な糖の量でC・−endo皺を示し;C・−endo皺構造でない20、10、5、4,3、2あるいは1の糖よりも多くを有さない。これらの制約はアンチセンス鎖において望まれる。
(4)修飾の性質に拘わらず、そしてRNA薬剤は特に張り出しあるいは1本鎖領域でデオキシヌクレオチドあるいは修飾デオキシヌクレオチドを含んでいるけれども、DNA分子あるいは分子中にヌクレオチドの50、60あるいは70%よりも多く、あるいは二重領域中にヌクレオチドの50、60あるいは70%よりも多くが2’位置でデオキシリボヌクレオチドあるいは修飾デオキシリボヌクレオチドであるいずれの分子もRNA薬剤の定義から排除されることが望まれる。
ここで使用される“1本鎖iRNA薬剤”は1本分子で創り上げられるiRNA薬剤である。それは内部鎖対によって形成される二重領域を含む、例えば、ヘアピンあるいは平鍋の取っ手構造であるかあるいはこれを含む。1本鎖iRNA薬剤は望ましくは標的分子に関連を持つアンチセンスである。望ましい実施態様のiRNA薬剤は5’リン酸化であり、あるいは5’最初の末端でホスホリル同類を含む。5’−リン酸塩修飾はRISC媒介遺伝子サイレンシングと交換可能なものを含む。適切な修飾は:5’モノリン酸塩 ((HO)2(O)P−O−5);5’−ジリン酸塩 ((HO)2(O)P−O−P(HO)(O)−O−5’);5’−トリリン酸塩 ((HO)2(O)P−O−(HO)(O)P−O−P(HO)(O)−O−5’);5’グアノシン キャップ(7−メチル化あるいは非メチル化)(7m−G−O−5’−(HO)(O)P−O−(HO)(O)P−O−P(HO)(O)−5’);5’アデノシン キャップ(Appp)、および修飾あるいは非修飾ヌクレオチド キャップ構造(N−O−5’−(HO)(O)P−O(HO)(O)P−O−P(HO)(O)−O−5’);5’−モノチオリン酸塩(ホスホロチオアート);(HO)2(S)P−O−5’);5’モノジチオリン酸塩(ホスホロジチオアート;(HO)(HS)(S)P−O−5’)、5’− ホスホロチオアート((HO)2(O)P−S−5’);モノリン酸塩、ジリン酸塩、トリリン酸塩を置き換えた酸素/イオウのいずれかの追加的組み合わせ(例えば、5’−α−チオトリリン酸塩、5’−γ−チオトリリン酸塩等)、5’−リンアミノ酸塩((HO)2(O)P−NH−5’、(HO)(NH2)(O)P−O−5’)、5’−アルキルリン酸塩(R=アルキル=メチル、エチル、イソプロピル、プロピル等、例えば、RP(OH)(O)−O−5’−、(OH)2(O)P−5’−CH2−)、5’−アルキルエーテルリン酸塩(R=アルキルエーテル=メトキシメチル(MeOCH2−)、エトキシメチル等、例えば、RP(OH)(O)−O−5’)を含む。(これらの修飾は2本鎖iRNAのアンチセンス鎖と共にまた使用される。)
1本鎖iRNA薬剤はそれがRISCを侵入しそして標的mRNAのRISC媒介開裂に関与するに十分長くあるべきである。1本鎖iRNA薬剤は少なくとも14そしてもっと望ましくは、少なくとも長さで15、20、25、30、35,40あるいは50のヌクレオチドである。それは長さで200、100あるいは60のヌクレオチドより望ましくは小さい。
ヘアピンiRNA薬剤は17、18、19、20、21、22、23、24あるいは25のヌクレオチド対に等しいかあるいは少なくともこの数である二重領域を有する。二重領域は望ましくは長さで200、100あるいは50に等しいかあるいは小さい。二重領域の好ましい範囲は長さで15−30、17−23そして19−21のヌクレオチド対である。ヘアピンは望ましくは1本鎖張り出し末端非対領域、望ましくは3’そして望ましくはヘアピンのアンチセンス側を有する。望ましい張り出しは長さで2−3のヌクレオチドである。
ここで使用される“2本鎖(ds)iRNA薬剤”は鎖を繋ぐ分子交雑が2重構造の領域を形成する1つ以上、そして望ましくは2つの鎖を含むiRNA薬剤である。
2本鎖iRNA薬剤のアンチセンス鎖は長さで14、15、16、17、18、19、25、30、40あるいは60のヌクレオチドに等しいかあるいは少なくともこの値であるべきである。それは長さで200、100あるいは50のヌクレオチドに等しいかあるいは小さくあるべきである。望ましい範囲は長さで17−25、19−23、そして19−21のヌクレオチドである。
2本鎖iRNA薬剤のセンス鎖の部分は長さで14、15、16、17、18、19、25、30、40あるいは60のヌクレオチドに等しいかあるいは少なくともこの値であるべきである。それは長さで200、100あるいは50のヌクレオチドに等しいかあるいは小さくあるべきである。望ましい範囲は長さで17−25、19−23、そして19−21のヌクレオチドである。
2本鎖iRNA薬剤の2本鎖部分は長さで14、15、16、17、18、19、25、30、40あるいは60のヌクレオチド対に等しいかあるいは少なくともこの値であるべきである。それは長さで200、100あるいは50のヌクレオチド対に等しいかあるいは小さくあるべきである。望ましい範囲は長さで17−25、19−23、そして19−21のヌクレオチド対である。
多くの実施態様においては、iRNAはそれが内性の分子によって、例えば、ダイサーによって、より低分子のds iRNA薬剤、例えば、sRNAs薬剤を産生するために開裂されるに十分に大きい。
センスおよびアンチセンス鎖はds iRNA薬剤が分子の一端あるいは両単で1本鎖あるいは非対領域を含むように選ばれる。かくして、ds iRNA薬剤は張り出し、例えば1つあるいは2つの5’あるいは3’張り出しであるが望ましくは2−3のヌクレオチドの3’張り出しを含むために望ましい対であるセンスおよびアンチセンス鎖を含む。最も多くの実施態様は3’張り出しを有する。望ましsRNA薬剤は、各端で長さで1あるいは望ましくは2のあるいは3のヌクレオチドの1本鎖の張り出し、望ましくは3’張り出しを有する。張り出しは他より長い1本の鎖の結果であるかあるいは同じ長さの2本鎖が捻れている結果である。5’端は望ましくはホスホリル化されている。
2重領域に対する望ましい長さは15と30の間、もっと望ましくは長さで18、19、20、21、22および23のヌクレオチド、例えば、sRNA薬剤では上記で検討した範囲である。sRNA薬剤は長さおよび構造において長いdsRNAsから自然のダイサー処理産生物に似ている。sRNA薬剤の2本の鎖が結合している実施態様、例えば、共有結合がまた含まれる。ヘアピンあるいは要求される2本鎖領域、および望ましくは3’張り出しを提供する他の1本鎖構造はまた本発明の内である。
ds iRNA薬剤およびsRNA薬剤を含むここに記載された分離されたiRNAは標的RNA、例えば、mRNAのサイレンシング、例えば、蛋白質をコード化する遺伝子の転写を媒介する。好都合に、このようなmRNAはまたサイレンスされるmRNAとして参照される。このような遺伝子はまた標的遺伝子として参照される。通常、サイレンス化されるRNAは内皮性遺伝子あるいは病原性遺伝子である。付け加えて、mRNA以外のRNAs、例えば、tRNAsおよびウイルスのRNAsはまた標的化される。
ここで使用されるように、語句“媒介RNAi”は配列特定様式、標的RNAでサイレンスに能力があるとして参照される。理論を超えて希望するのではなく、サイレンシングはRNAi機序あるいは作用およびガイドRNA、例えば、21から23のヌクレオチドのsRNA薬剤を使用する。
ここで使用されるように、“特定の分子交雑が可能な”および“相補的な”は安定でそして特定な結合が本発明の化合物と標的RNA分子間におきる相補性の十分な程度を示すために使用される用語である。特定の結合が望まれる条件、例えば、in vivo検定あるいは治療上の処置の場合、あるいはin vitro検定の場合における生理学的条件で検定が行われる条件で、特定の結合はオリゴマー化合物の非特定結合を非標的配列に対して避けるために相補性の十分な程度を要求する。非標的配列は典型的に少なくとも5のヌクレオチドだけ異なる。
1つの実施態様においては、iRNA薬剤は、標的RNA、例えば、標的mRNAに対して、iRNA薬剤が標的mRNAによってコード化された蛋白質の産生物をサイレンスするように“十分に相補的”である。他の実施態様においては、iRNA薬剤は標的RNAに“正確に相補的で”(サブユニットを含むRRMSを除く)あり、例えば、標的RNAおよびiRNA薬剤が正確な相補性の領域でWatson−Crick塩基対の排他的に作られる交雑を望ましくは形成するためにアニールする。“十分に相補的”標的RNAは標的RNAに対して正確に相補的である内部領域(例えば、少なくとも10のヌクレオチド)を含む。さらに、ある実施態様においては、iRNA薬剤は1本のヌクレオチド差を特に区分する。この場合において、iRNA薬剤は、もし正確な相補性が1本のヌクレオチド差の領域(例えば、7のヌクレオチド内で)で発見されるならばRNAiのみを媒介する。
ここで使用されるように、用語“ヌクレオチド”は望ましくは100、200、300あるいは400のヌクレオチド以下の長さの核酸分子(RNAあるいはDNA)に関する。
ここで議論されるRNAは修飾されたRNAと同様に違ったやり方の非修飾RNAを、例えば、有効性およびヌクレオシド代用体のポリマーを改善するために含む。非修飾RNAは核酸の組成、すなわち、糖、塩基、およびリン酸部分(moieties)が自然に起きる、望ましくは人間の身体で自然に起きる同じかあるいは必須的に同じである分子に関する。技術は修飾RNAsとしてRNAsを、希にあるいは異常な自然に起きること参照してきた、例えば、Limbach et al.(1994),Nucleic Acids Res.22:2183―2196を参照。このような希なあるいは異常なRNAsはしばしば用語の修飾RNAs(明らかにこれらは典型的に後転写的修飾の結果であるため)はここで使用されるように用語 非修飾RNA内である。
(参照文献)
(一般参照文献)
本発明に従って使用されるオリゴリボヌクレオチドおよびオリゴリボヌクレオシドは固体相合成である。例えば、M.J.Gait編“オリゴヌクレオチド合成、実際の接近方法”IRLプレス 1984;F.Eckstein編“オリゴ゛ヌクレオチドおよび類似体、実際の接近” IRLプレス 1991(特に第1章、オリゴデオキシリボヌクレオチド合成、第2章、オリゴリボヌクレオチド合成、第3章、2’−O−メチルオリゴリボ゛ヌクレオチド−s:合成および応用。第4章、ホスホロアートオリゴリボ゛ヌクレチド、第5章、オリゴ゛ヌクレオチドホスホジチオアートの合成;第6章、オリゴ−2’−デオキソリボヌクレオシドメチルリン酸塩の合成、および第7章、修飾塩基を含むオリゴ゛デオキシヌクレオチドを参照。他の実用的な有用な合成手順、薬剤、ブロッキング基および反応条件はMartin,P.,Helv.Chem.Acta,1995,78,486−504;Beaucage,S.L.およびIyer,R.P.,Tetrahedron,1992,48,2223−2311およびBeaucage,S.L.,およびIyer,R.P.,Tetrahedron,1993,49,6123−6194あるいはそこに参照される参照文献に記述される。WO00/44895、WO01/75164、あるいはWO02/44321はここで利用される。
(リン酸塩グループ参照文献)
ホスホン酸塩オリゴリボヌクレオチドの調合はUS特許番号5,508,270に記載される。アルキルホスホン酸塩オリゴリボヌクレオチドの調合はUS特許番号4,469,863に記載される。ホスホルアミダイトオリゴリボヌクレオチドの調合はUS特許番号5,256,775あるいはUS特許番号5,366,878に記載される。ホスホトリエステルオリゴリボヌクレオチドの調合はUS特許番号5,023,243に記載される。臭化リン酸塩オリゴリボヌクレオチドの調合はUS特許番号5,130,302およびUS特許番号5,177,198、に記載される。3’−デオキシ−3’−アミノホスホルアミデイトオリゴリボヌクレオチドの調合はUS特許番号5,476,952に記載される。3’−デオキシ−3’−メチレンホスホン酸塩オリゴリボヌクレオチドの調合はAn,H,et al.J.Org.Chem.2001、66,2789−2801に記載される。硫黄架橋ヌクレオチドの調合はSproat et al.Nucleosides Nucletides 1988,7,651およびCrosstick et al.Tetrahedron Lett.1989,30,4693に記載される。
(糖グループ参照文献)
2’修飾に対する修飾はVerma et al.(1998),Annu.Rev.Biochem.67:99−134およびこの中の全ての引用文献に発見される。リボースへの特定修飾は次の参照文献に発見される:2’−フルオロ(Kawasaki et al.J.Med.Chem.,1993,36,831−841),2’−MOE(Martin,P.Helv.Chem.Acta 1996,79,1930−1938),“LNA”(Wengel,J.Acc.Chem.Res.1999,32,301―310)。
(リン酸塩グループ参照文献の取替)
例えば交互のMMIおよびPOあるいはPS結合を有する混合主鎖化合物と同様に、MMI結合オリゴリボヌクレオシド、メチレンジメチルヒドラゾ結合オリゴリボヌクレオシドとしてまたここで認識され、MDH結合オリゴリボヌクレオシドおよびメチレンカルボニルアミノ結合オリゴヌクレオチドとしてまたここで認識され、アミド−3結合オリゴリボヌクレオシドおよびメチレンアミノカルボニル結合オリゴヌクレオシドとしてまたここで認識され、アミド−4結合オリゴリボヌクレオシドとしてまたここで認識されるメチレンメチルイミノ結合オリゴリボヌクレオシドはUS特許番号5,378,825、5,386,023、5,489,677およびPCT出願のPCT/US92/04294およびPCT/US/92/04305(それぞれWO92/20822および92/20823として公表されている)で記載されるように調合される。ホルマールおよびチオホルマール結合オリゴリボヌクレオシドはUS特許番号5,264,562および5,264,564に記載されるように調製される。酸化エチレン結合オリゴリボヌクレオシドはUS特許番号5,223,618に記載されるように調製される。シロキサン置換はCormier,J.F.et al.Nucleic Acids Res.1988,16,4583に記載される。炭酸塩置換はTittensor,J.R.J.Chem.Soc.C 1971,1933に記載される。カルボキシメチル置換はEdge,M.D.et al.J.Chem.Soc.Perkin Trans.1 1972,1991に記載される。カルバミ酸塩置換はStirchak,E.P.Nucleic Acids Res.1989,17,6129に記載される。
シクロブチル糖代理体化合物はUS特許番号5,359,044に記載されるように調合される。ピロリジン糖代理体はUS特許番号5,519,134に記載されるように調合される。モルホリノ糖代理体はUS特許番号5,142,047および5,235,033そして他の関連特許開示に記載されるように調合される。ペプチド核酸(PNA)はそれ自体よくを知られておりそしてペプチド核酸(PNA)に関する種々の手順:合成、性質および可能な応用、Bioorganic & Medical Chemistry,1996,4,5−23のいずれかに従って調合される。これらはUS特許番号5,539,083に従って調合される。
(末端修飾参照文献)
末端修飾はManoharan,M.et al.Antisence and Nucleic Acid Drug Development 12,103−128(2002)およびここの参照文献に記載される。
(塩基参照文献)
N−2置換プリンヌクレオシドアミダイトはUS特許番号5,459,255に記載されるように調合される。3−デアゾプリンヌクレオシドアミダイトはUS特許番号5,457,191に記載されるように調合される。5,6置換ピリミジンヌクレオシドはUS特許番号5,614,617に記載されるように調合される。5−プロピニルピリミジンヌクレオシドアミダイトはUS特許番号5,484,908に記載されるように調合される。追加的な参照文献は塩基修飾についての上記の節に記載される。
7.送達モジュール
本発明の薬学的組成はモジュラー錯体を特徴づける送達薬剤に錯体化される。錯体は(a)凝縮薬剤(例えば、引き付け可能な薬剤、例えば、核酸を結合する、例えば、イオンあるいは静電気的相互作用によって);(b)細胞融合を引き起こす薬剤(例えば、融合可能なおよび/あるいは細胞膜、例えば、エンドソーム膜を通して輸送されるに可能な薬剤);および(c)標的グループ(例えば、細胞あるいは組織標的薬剤、例えば、レクチン、糖脂質、脂質あるいは蛋白質、例えば、腎臓細胞のような特定細胞型に結合する抗体の1つあるいはそれ以上(望ましくは2つあるいは3つ、さらに望ましくは3つの全て)に結合される担体薬剤を含む。
かくして、ここに記述される薬学的組成はモジュラー錯体に結合される(linked)、例えば、結合される(coupled)あるいは結合される(bound)。薬学的組成は錯体の凝縮薬剤と反応し、そして錯体はiRNA
薬剤を細胞へ、例えば、in vitro、in vivoで、送達するために使用される。例えば、錯体はiRNA薬剤をそれを必要とする被験者へ送達するため、例えば、iRNA薬剤を障害、例えば、腎臓の疾病あるいは障害のようなここに記載される障害を有する被験者へ送達するために使用される。
細胞融合を引き起こす薬剤および凝縮薬剤は異なる薬剤であるかあるいは1つのそして同じ薬剤である。例えば、ポリアミノ鎖、例えば、ポリエチレンイミン(PEI)は細胞融合を引き起こす薬剤そして/あるいは凝縮薬剤である。
送達薬剤はモジュラー薬剤である。例えば、錯体は次の1つあるいはそれ以上(望ましくは2つあるいはそれ以上、さらに望ましくは3つの全て)に結合される担体薬剤を含む:
(a)凝縮薬剤(例えば、引き付け可能な薬剤、例えば、核酸を結合する、例えば、イオン性相互反応によって)、
(b)細胞融合を引き起こす薬剤(例えば、細胞融合を引き起こすことが可能なおよび/あるいは細胞膜、例えば、エンドソーム膜を通して輸送されるのに可能な薬剤)および
(c)標的グループ、例えば、細胞あるいは組織標的薬剤、例えば、レクチン、糖蛋白質、脂質、例えば腎臓細胞のような特定細胞型に結合する抗体。標的グループはチロトロピン、メラノトロピン、レクチン、糖蛋白質、表面活性蛋白質A、ムチン炭水化物、多価ラクトース、多価ガラクトース、N−アセチルガラクトサミン、N−アセチル−グルコサミン多価マンノース、多価フコース、グルコシル化ポリアミノ酸、多価ガラクトース、トランスフェリン、ビスホスホネート、ポリグルタミン酸塩、ポリアスパラギン酸塩、脂質、コレストロール、ステロイド、胆汁酸、葉酸塩、ビタミンB12、ビオチン、ネプロキシン、あるいはRGDペプチドあるいはRGDペプチド擬似体である。
7.1担体薬剤
ここで記載されるモジュラー錯体の担体薬剤は凝縮薬剤、細胞融合を引き起こす薬剤および標的グループの1つあるいはそれ以上の取り付のための基板である。担体薬剤は望ましくは内性の酵素活性を欠いている。標的は望ましくは生物学的分子、望ましくはマイクロ分子である。ポリマー性生物学的担体が望ましい。担体分子は生物分解性であることが望ましい。
担体薬剤は蛋白質(例えば、人の血清アルブミン(HSA)、低密度リポ蛋白質(LDL)あるいはグロブリン);炭水化物(例えば、デキストラン、プルラン、キチン、キトサン、イヌリン、シクロデキストリン、ヒアルロン酸);あるいは脂質のような自然に発生する物質である。担体分子はまた合成ポリマー、例えば、合成ポリアミノ酸のような再結合物あるいは合成分子である。合成ポリマーの実施例はポリリジン(PLL)、アスパラギン酸、L−グルタミン酸、およびスチレンマレイン酸無水物コポリマー、ポリ(L−ラクチド−co−グリコシド)コポリマー、ジビニールエーテル−マレイン酸無水物コポリマー、N−(2−ヒドロキシプロピル)メタクリルアミドコポリマー(HMPA)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニールアルコール、(PVA)、ポリウレタン、ポリ(2−エチルアクリル酸)、N−イソプロピルアクリルアミドポリマーあるいはポリホスファジンのようなポリアミノ酸を含む。他の有用な担体分子は日常の方法によって確認される。
担体薬剤は(a)少なくとも寸法で1Daである;(b)少なくとも5の電荷基、望ましくは5と5000間の電荷基を有し;(c)担体薬剤と細胞融合を引き起こす薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在し;(e)担体薬剤と標的薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在することのうちの1つあるいはそれ以上によって特徴づけられる。
7.2 細胞融合薬剤
ここに記載するモジュラー錯体の細胞融合薬剤は、例えば、pH環境に依存する電荷の変化に応答する薬剤である。エンドソームのpHに出会うと、それは物理的変化、例えば、エンドソーム膜の透過性を混乱しあるいは増加する浸透性の変化を引き起こす。ある実施態様においては、細胞融合を引き起こす薬剤は、生理学上の範囲よりも低いpHで、電荷を変化する、例えば、陽子化する。例えば、細胞融合を引き起こす薬剤はpH4.5−6.5で陽子化する。細胞融合を引き起こす薬剤は、錯体が摂取され、例えば、エンドサイトーシス経由で、細胞によって、それにより細胞中のiRNA薬剤の細胞濃度を増加した後、iRNA薬剤を細胞の細胞質内に放出する。
ある実施態様においては、細胞融合薬剤は部分(moiety)、例えば、アミノ基を有し、これは特定のpH範囲に曝らされるとき、変化、例えば、電荷において、例えば、陽子化を受ける。ある実施態様においては、細胞融合薬剤の電荷の変化は変化、例えば、小胞、例えば、細胞内小胞、例えば、エンドサームにおける浸透圧の変化を誘発する。例えば、細胞融合薬剤はエンドサームのpH環境に曝されるとエンドサーム膜の多孔性を実質的に十分に増加する(多分、破壊する)溶解度あるいは浸透圧の変化を引き起こす。
細胞融合薬剤はポリアミノ鎖、例えば、ポリエチレンイミン(PEI)のようなポリマーである。PEIは線状で、側鎖があり、合成あるいは天然である。PEIは、例えば、アルキル置換PEIあるいは脂質置換PEIである。
ある実施態様においては、膜融合薬剤はヒスチジン、ポリイミダゾール、ポリピリジン、ポリプロピレンイミン、メリチンあるいはポリアセタール物質、例えば、陽イオン性ポリアセタールである。ある実施態様においては、細胞融合薬剤はαヘリカル構造である。膜融合薬剤は膜分裂的な薬剤、例えば、メリチンである。
細胞融合薬剤は1つあるいはそれ以上の次の特徴を有する:(a)少なくとも寸法で1Daである;(b)少なくとも10の電荷基、望ましくは10と5000の電荷基、さらに望ましくは50と1000の電荷基を有し;(c)細胞融合薬剤と凝縮薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在し;(e)細胞融合薬剤と標的薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在する。
他の適切な細胞融合薬剤は熟練した技工によって試験されそして同定される。例えば、pH環境に依存して変化する電荷に応答する化合物の効能は日常的な方法、例えば、細胞検定によって検査される。例えば検査化合物は細胞と組み合わされるかあるいは接触され、そして細胞は試験化合物を、例えば、貧食によって摂取されるようにする。エンドソーム調合剤はそれから接触細胞から作られ、そしてエンドソーム調合剤は制御細胞からのエンドソーム調合剤と比較される。接触細胞対制御細胞からのエンドサーム分割の変化、例えば、減少は試験化合物が細胞融合薬剤として機能することを示す。代わりとして、接触細胞および制御細胞は、細胞のエンドサーム母集団の差異を決定するために顕微鏡、例えば、光学あるいは電子顕微鏡によって評価される。試験化合物は標識化される。他の型の検定において、ここに記載されるモジュラー錯体は1つあるいはそれ以上の試験あるいは推測細胞融合薬剤を使用して構成される。モジュラー錯体はiRNAの代わりに標識化された核酸を使用して構成される。例えば、pH環境に依存する電荷の変化に応答する細胞融合薬剤の効能は、一旦、モジュラー錯体が細胞によって摂取されると、例えば、上述のようにエンドサーム調合剤の調合あるいは顕微鏡技術によって評価される。2つの段階の検定が行われ、ここでは第1の検定は、例えば、pH環境に依存する電荷の変化に応答する試験化合物のみの効能を評価し;そして第2の検定は、例えば、pH環境に依存する電荷の変化に応答する試験化合物を含むモジュラー錯体の効能を評価する。
7.3 凝縮薬剤
ここに記載するモジュラー錯体の凝縮薬剤は、(a)凝縮する、例えば、薬学的組成の寸法あるいは電荷を縮小するそして/あるいは(b)薬学的組成を保護する、例えば、退化に対してiRNA薬剤を保護する本発明の薬学的組成と反応する(例えば、引き付ける、保持する、あるいは結合する)。濃縮薬剤は部分(moiety)、例えば、親水性部分(moiety)、例えば、親水性鎖あるいはiRNA薬剤と、例えば、イオン性相互反応によって反応する電荷部分(moiety)を含む。凝縮薬剤は望ましくは電荷ポリマー、例えば、ポリ陽イオン性鎖である。凝縮薬剤はポリリジン(PLL)、スペルミン、スペルミジン、ポリアミン、擬ペプチド−ポリアミン、ペプチド擬似体、ポリアミン、デンドリマーポリアミン、アルギニン、アミジン、プロタミン、陽イオン性脂質、陽イオン性ポルフィリン、ポリアミンの第四級塩あるいはαヘリカルペプチドを含む。
凝縮薬剤は次の特徴を有する:(a)少なくとも寸法で1Da;(b)少なくとも2の電荷基、望ましくは2と100の間の電荷基;(c)凝縮薬剤と担体薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在し;(d)凝縮薬剤と細胞融合薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在し;(e)凝縮薬剤と標的薬剤の比は少なくとも1:1で錯体に存在する。
他の適切な凝縮薬剤は熟練技工によって、例えば、親水性部分(moiety)あるいはiRNA薬剤と反応する試験薬剤の効能を評価することによって試験されそして同定される。親水性部分(moiety)あるいはiRNA薬剤と反応する、例えば、iRNAを凝縮するあるいは保護する試験薬剤の効能は日常の技術によって評価される。1つの検定において、試験薬剤は核酸と接触されそして接触核酸の寸法および/あるいは電荷は分子量および/あるいは電荷の変化を検出するための適切な技術によって評価される。それぞれの技術は非変性ゲル電気泳動法、免疫学的方法、例えば、免疫沈澱法、ゲル濾過法、イオン交換クロマトグラフ法そして同等の方法を含む。試験薬剤は、もしそれが接触親水性部分(moiety)あるいは核酸の質量および/あるいは電荷(望ましくは両方)を制御薬剤と比較して電荷を変化するならば、凝縮薬剤として同定される。2つの段階の検定が行われ、ここでは第1の検定は親水性部分(moiety)あるいは核酸と反応する、例えば、これらに結合する、例えば、これらの荷電および/あるいは質量を濃縮する試験化合物のみの効能を評価し;そして第2の検定は親水性部分(moiety)あるいは核酸と反応する、例えば、結合する、例えば、電荷および/あるいは質量を濃縮する試験化合物を含むモジュラー錯体の効能を評価する。
(送達システム調合の方法)
ここに記載される送達システム、例えば、混合ミセルは両親媒性ミセル形成分子およびiRNA接合を一緒に、例えば、緩衝液に共懸濁することによって調合される。両親媒性ミセル形成分子およびiRNA接合は種々の比、例えば、1:1のモル比で一緒に懸濁される。ある望ましい実施態様においては、ミセルはPEG−PEをsiRNA−Cholのような接合siRNAと1:1のモル比を懸濁することによって調合される。
望ましい調合は約7.4のpHを有するHBS緩衝液のような約7のpHを有する緩衝液を含む。
7.4 第2の治療用接合
本発明の薬学的組成は第2の治療用薬剤とカップル、例えば、共有的にカップルされる。例えば、特殊な障害を処置するために使用されるiRNA薬剤は第2の治療用薬剤、例えば、iRNA薬剤以外の他の薬剤にカップルされる。代わりとして、第2の治療用薬剤は、混合ミセルの親水性相の親水性部分(moiety)に、あるいは混合ミセルの疎水性コアに含まれ、あるいはもしそれが疎水性であればミセルの疎水性コアに溶解する疎水性部分(moiety)に、カップルされる。第2の治療用薬剤は同じ障害の処置に対応するものである。例えば、望ましない細胞増殖、例えば、癌によって特徴づけられる障害を処置する場合において、iRNA薬剤あるいは親水性鎖は抗癌効果を有する第2の薬剤にカップルされる。例えば、
免疫システム、例えば、CpG特色を刺激するあるいはもっと一般的にトル様受容体を活性化しそして/あるいはγインターフェロンの産生を増加する第2の治療用薬剤である。
本発明はさらにさらなる制約を構成されない次の実施例によって示される。
(実施例)
(siRNA送達のためのPEG−PEミセル)
siRNAの効果的な細胞内送達はこの治療活動に必須である。しかしながら、生来のsiRNAは要求される高い細胞内浸透を常には示さない。種々のsiRNA誘導体が、siRNA−Cholのような活性を強化するために、提案されてきている。ポリマー性ミセルは細胞によってその摂取を強化するためにsiRNAの高い負荷でもって調合された。このようなミセルを作るために、siRNA−CholおよびPEG−PE接合を含む混合ミセルシステムが使用され、大変低いCMC値そして種々の両親媒性と安定な混合ミセルを形成する能力を示した。コレステリル修飾siRNAはPEG−PEと安定な混合ミセルを形成し、約6×10−6MのCMC値(図1参照)、約10nmの平均寸法および狭い寸法分布(図2参照)を有した。混合siRNA−Chol/PEG−PEミセルに対するCMC値は、siRNA−CholのsiRNA部分(moiety)がCy3染料と付加的に修飾されるとき、同じを維持する。MCF7あるいは4T1癌細胞で培養されたとき、高いsiRNA負荷(約50%)をもちそしてCy3染料で蛍光標識された混合siRNA−Chol/PEG−PEミセルは培養後丁度2時間で効果的な細胞の摂取を示し(図2、3参照)そして細胞内にsiRNAを送達するために便利な手段を提供する(図2、3参照)。
ミセルのsiRNA−Cholのサイレンシング性質の予備的な実験は、細胞内の摂取に加えて、siRNA−Chol/PEG−PEミセルは標的遺伝子の顕著なサイレンシングを高めることができそしてpGFP導入細胞内のGFP産生を減らすことができた(図4参照)。この実験に使用された第1世代のsiRNA送達システムはその高い効果を作るために顕著に最適化される。
(PEG−PEおよびChol−siRNAから混合ミセルの調合剤)
siRNA(GFP遺伝子をサイレンシングする)の市販の調合剤は(AmbionからSilencer(商標)GFP(eGFP)siRNAcat#AM4626)を利用できる。混合ポリマー性ミセルは共懸濁PEG−PEおよびChol−siRNA(Chol−siRNAの少量の分画はCy3染料で蛍光標識される)によって、HBS緩衝、pH7.4の異なるモル比で調合される。Cy3でsiRNAの標識化は追跡目的に使用される。
siRNA−Cholの合成。2本鎖siRNAはセンス鎖の5’端および3’端の両方で誘導体化される。蛍光をおびた種々の官能基(Chiu et al.(2002),Mol.Cell 10:549−561;Harborth et al.(2003),Antisense Nucleic Acid Dev.13:83−105)あるいは放射性(Braasch et al.(2004),Bioorg.Med.Chem.Lett.14:1139−1143)、同様に細胞の摂取を促進する基および膜を通す輸送(例えば、コレステロール、リトコール酸、ラウリル酸あるいは長いアルキル鎖)はこの位置(Soutschek et al.(2004),Nature 432:173−178、Lorenz et al.(2004),Bioorg.Med.Chem.Lett.14:4975−4977)で接合される。修飾コレステロール修飾siRNAsはin vitro(Lorenz et al.(2004),Bioorg.Med.Chem.Lett.14:4975−4977)およびin vivo(Soutchek et al.(2004),Nature 432:173−178)の両方でポリ陽イオン性試薬の添加なしで効果的であると証明されている。ピューロマイシンのようなペンダント基(Chiu et al.(2002),Mol.Cell 10:549−561)、ビオチン(Chiu et al.(2002),Mol.Cell 10:549−561)、反転ヌクレオシド(Morrissey et al.(2005),Nat.Biotechnol.23:1002−1007;Morrissey et al.(2005),Nat.Biotechnol.23:1002−1007;Morrissey et al.(2005)、Hepatology 41:1349−1356)、アリル残基(Amazguioui et al.(2003)、Nucleic Acids Res.31:589−595)あるいはアミノアルカン(Czauderna et al.(2003),Nucleic Acids Res.31:2705−2716)は成果の構造のサイレンシング活性の顕著な損失なしにsiRNA分子の3’末端に結合された。3’−アミノ−活性化オリゴヌクレオチドは出版された手順(Bandgar et al.(2000),Chem.Lett.29:1304−1305)に従ってジスルフィド結合によってメルカプチルコレステロールに接合された。例えば、メルカプチルコレステロールは無水トリフルオロ酢酸およびポリマー支援水硫化物を使用してアルコールからチオールの直接合成によって、穏やかな条件で調合される。図5Aを参照。3’−アミノ−siRNAはヘテロ機能スペーサーN−サクシンイミジル−3−(2−ピリジルジチオ)プロピオン酸塩(SPDP)(Kim et al.(2006),J.Control.Release 116:123−129)を使用してメルカプチルコレステロールに接合される。図5B参照。
siRNA−S−S−Cholの特性化は、(1)接合収率評価のためのUV解析(λ=260nm)(Lee et al.(2007),Biochem.Biophys.Res.Commun.375:511−516);(2)ヌクレアーゼ攻撃に対する安定性の点検(Kim et al.(2006),J.Control.Release 116:123−129):これはいずれの2つのリボヌクレオチドの間のホスホジエステル結合をも開裂するので、RNase保護検定を使用する;(3)グルタチオン溶液および引き続く電気泳動による解析で培養による模擬細胞内条件でジスルフィド結合の開裂性の評価;(4)電気泳動で血清の安定性を評価。
Cy3でsiRNA−Cholの標識化.要求されるとき、コレステロールおよびCy3は同じsiRNA部分(moiety)に結合される。コレステロール−siRNAは高い、反応性ホスホジエステル中間生成物を産生する水溶性カーボジイミドEDC(1−エチル−3(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩)を使用して5’末端で利用できるリン酸塩基上に接合される;エチレンジアミンとのさらなる反応は末端アミノ活性基を提供する。活性カルボキシル誘導Cy3B NHSエステルはCy3蛍光的に標識化されたミセルを得るために5’−NH−3’−コレステロール−siRNAと接合される。図6参照。

Claims (14)

  1. iRNA薬剤の薬学的製剤であって次を含む:
    (1) 次を含む混合ミセル
    (a)複数の両親媒性iRNA接合であって、前記接合の各々は親水性部分(moiety)および疎水性部分(moiety)を含み、ここで前記親水性部分(moieties)の各々は前記iRNA薬剤のiRNA部分(moiety)を含む;
    (b)複数のミセル形成両親媒性分子であって、前記両親媒性分子の各々は親水性部分(moiety)および疎水性部分(moiety)を含み、ここで前記親水性部分(moieties)の各々は前記ミセルの中心から放射状に延びる少なくとも1つの親水性鎖を含む;および
    (2) 薬学的に受容可能な担体
  2. 請求項1の薬学的製剤であって:
    ここで、前記複数の親水性鎖は前記混合ミセルの中心から放射状に延びる親水性層を形成する;そして
    ここで、前記両親媒性iRNA接合は少なくとも前記iRNA部分(moiety)の表面の一部は前記親水性層内にあるように前記混合ミセルに位置付けられる。
  3. 請求項2の薬学的製剤であって:
    ここで前記iRNA部分(moiety)の表面の一部は前記親水性層を超えて外側へ放射状に延びない。
  4. 請求項2の薬学的製剤であって:
    ここで前記複数の親水性鎖は20と50nmの間の平均主鎖長を有する。
  5. 請求項2の薬学的製剤であって:
    ここで前記複数の親水性鎖は1,500と5,000g/moleの間の平均分子量を有する。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項の薬学的製剤であって:
    ここで前記ミセル形成両親媒性分子の疎水性部分(moieties)は長鎖の脂肪酸、リン脂質、脂質および糖脂質のラジカルを含む群から選ばれる。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項の薬学的製剤であって:
    ここで前記両親媒性iRNA接続の疎水性部分(moieties)はコレステロール、長鎖の脂肪酸、脂質、リン脂質および糖脂質のラジカルを含む群から選ばれる。
  8. 請求項6あるいは請求項7のいずれか1項の薬学的製剤であって:
    ここで前記脂肪酸はブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸およびこれらの不飽和の異性体を含む群から選ばれる。
  9. 請求項6あるいは請求項7のいずれか1項の薬学的製剤であって:
    ここで前記リン脂質はホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルグリセロール(PG)、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジン酸(PA)およびスフィンゴミエリンを含む群から選ばれる。
  10. 請求項6あるいは請求項7のいずれか1項の薬学的製剤であって:
    ここで前記糖脂質はガラクト脂質、硫脂質、セレブロシドおよびガングリオシドを含む群から選ばれる。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか1項の薬学的製剤であって:
    ここで前記ミセル形成両親媒性分子の親水性部分(moieties)はPEG、PEI、ポリビニールピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニールアルコール、ポリオキサゾリン、ポリモルホリン、キトサンおよび水溶性ペプチドのラジカルを含む群から選ばれる。
  12. 請求項11の薬学的製剤であって:
    ここで前記親水性部分(moieties)は1,500と5,000g/moleの間の平均分子量を有するPEGラジカルである。
  13. 細胞内標的にiRNA薬剤の送達を増加する方法であって次を含む:
    請求項1から請求項12のいずれか1項の薬学的製剤の前記iRNA薬剤を製剤する;および
    前記薬学的製剤を細胞外に投与する;
    ここで前記細胞内標的へ前記薬学的組成の前記iRNA薬剤の送達は前記薬学的に受容可能な担体の前記iRNAの送達に関して増加される。
  14. iRNA薬剤の細胞外ヌクレアーゼ退化を減少する方法であって次を含む:
    請求項1から請求項12のいずれか1項の薬学的製剤の前記iRNA薬剤を製剤する;および
    前記薬学的製剤を細胞外に投与する;
    それによって前記薬学的組成の前記iRNA薬剤の細胞外ヌクレアーゼ退化は前記薬学的に受容可能な担体の前記iRNA薬剤の分解に関して減少される。
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