JP2011177175A - タンパク質発現に向けられた渦巻型組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＲＮＡ干渉作用を利用し、ｉｎ ｖｉｖｏでタンパク質発現を安定かつ有効に阻害する組成物、および該組成物を利用した腫瘍・ウイルス疾患等の治療方法を提供する。
【解決手段】新規なsiRNA-渦巻型組成物、およびモルホリノ-渦巻型組成物。また、siRNA-渦巻型組成物およびモルホリノ-渦巻型組成物を作製し、腫瘍・ウイルス疾患等の治療に使用する方法。
【選択図】なし

Description

関連出願
本出願は2003年4月9日付で出願された米国特許仮出願弟60/461,483号; 2003年4月15日付で出願された米国特許仮出願弟60/463,076号; 2003年9月11日付で出願された米国特許仮出願弟60/502,557号; 2003年8月28日付で出願された米国特許仮出願弟60/499,247号; 2003年12月24日付で出願された米国特許仮出願弟60/532,755号の恩典を主張するものである。上記の出願のそれぞれの内容は全て、その全体が参照により本明細書に明示的に組み入れられる。
発明の背景
多様な真核生物では、二本鎖RNA(dsRNA)は、その二本鎖と配列を共有するmRNAの破壊を誘発する(Hutvdgner et al. (2002) Curr. Opin. Genet. Dev. 12: 225-232; Hannon (2002) Nature 418:244-251)。動物および基礎真核生物では、この過程はRNA干渉(RNAi) (Fire et al. (1998) Nature 391:806-811)と呼ばれる。現在では、マルチドメインのRNase III酵素DicerがdsRNAを21〜23ヌクレオチドの断片に転換することによってRNAiが始動するということで広く意見が一致している
Figure 2011177175
。これらの短いRNAは小さな干渉性RNA(siRNA)として知られており、それらはsiRNA配列に相補的な標的RNAの分解を誘導する
Figure 2011177175
。
siRNA分子は通常、2ヌクレオチドから3ヌクレオチドの3'突出末端を有し、この末端がそれらの分子とエンドヌクレアーゼ複合体との相互作用を可能にさせており、その結果として標的化mRNAの切断が起こる。siRNAの潜在的な治療用途がこれまでに多くの系で実証されている。RNAiを利用して、HIV rev遺伝子、CD4およびCD8遺伝子、ならびにP53遺伝子を含む、さまざまな遺伝子を標的化することに成功している(Lee, N. S. et al. (2002) Nature Biotechnol. 20: 500-505; Brummelkamp, T.R., et al. Science 2002. 296: 550-553)。
遺伝子発現を抑制するために、異なる多くの実験系でsiRNAが使用されている。例えば、化学的に合成されたsiRNAまたはインビトロで転写されたsiRNAが細胞に形質導入されており、マウスに注入されており、または植物に導入されている(例えば、粒子銃により)。さらに、siRNAの発現ベクターまたはPCR産物により、細胞内でまたは形質転換動物内でsiRNAが内在的に発現されている。siRNAは、遺伝子のサイレンシングに利用されているほか、インビボで多様な生物機能を果たしていることが確認されている。これらのなかには、抗ウイルス防御、トランスポゾンのサイレンシング、遺伝子制御、セントロメアのサイレンシング、およびゲノム再編成を含む役割を含む。この機能の多様性は、細胞内でのsiRNAの重要性を示しており、また動物種や組織を超えてこれらの発見への関心が広まっている。RNAiによる遺伝子特異的なサイレンシング、<<http://www.ambicon.com/techlib/tn/101/7.html>>のTech Notes 10(1) (2004年4月1日にアクセスした) (McManus MT and Sharp PA (2002) Gene silencing in mammals by small interfering RNAs、Nature Rev Genet 3: 737-747、Dillin A (2003) Proc Natl Acad Sci USA 100(11): 6289-6291. Tuschl T (2002) Nature Biotechnol 20: 446-448)を参照のこと。
遺伝子治療の潜在能力を十分に実現するのに障害になっているのが、siRNAを細胞および生物に送達する安全で有効な手段の開発である。この数年間で、アンチセンスオリゴヌクレオチドを治療薬剤として使用することも広く研究されるようになった。
Figure 2011177175
を参照のこと。その効力は、細胞質中のそのmRNA標的を認識する能力および選択のRNA配列を結合し不活性化することにより遺伝子発現を遮断する能力に基づいている。
アンチセンスの潜在能力は広く認識されているが、現在利用できるアンチセンスの用途には多くの制約がある。この戦略を制限している主要な側面の一つが細胞透過性の低さである。Akhtar et al., Nucleic Acids Res. 19: 5551 (1991)を参照のこと。
モルホリノオリゴヌクレオチド(本明細書では「モルホリノ」とも呼ばれる)は、アンチセンスオリゴヌクレオチドおよびモルホリン骨格を含むオリゴヌクレオチドである。通常、18〜25ヌクレオチド長のこれらのアンチセンスモルホリノは、選択のmRNA中の相補配列に結合するように設計することができる。このモルホリノが「標的配列」に結合することでその特異的mRNAの翻訳を阻止し、それによってそのタンパク質産物が産生されるのを阻止することができる。モルホリノはRNase Hに依存しない機構(すなわち、RNase Hによる切断機構とは対照的に立体障害機構)により機能しており、これは水溶液に可溶性であって、ほとんどがmM濃度で易溶である(通常、10 mg/ml〜100 mg/ml強)。
Figure 2011177175
を参照のこと。
モルホリノには、多くの非アンチセンス効果が十分に裏付けられている代替的なホスホロチオエートと比べて数多くの有意な利点がある。モルホリノは一般に、そのモルホリン骨格がヌクレアーゼにより認識されないため、細胞内で安定である。さらに、モルホリノはその他のアンチセンス分子と比較して、予測可能な標的化によって非常に有効である。
Figure 2011177175
を参照のこと。
アンチセンスオリゴデオキシリボヌクレオチドによりアンチセンス阻害をするのに重要なパラメータは、その細胞内の送達および濃度である。現在では、裸のオリゴヌクレオチドは、吸着性エンドサイトーシスおよびピノサイトーシスによる能動的過程を介して細胞に侵入すると考えられている。しかしながら、アンチセンス活性にはエンドソーム障壁を透過することが必要不可欠な事象であり、裸のアンチセンスオリゴヌクレオチドはこれを十分に為しているとは思われない。Lebedeva et al., Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 4:403-19 (2001); Weiss et al., Neurochem. Int. 31:321-48 (1997)を参照のこと。陽イオン性リポソームとのアンチセンスオリゴヌクレオチドの複合体は、ある場合には、細胞内送達が増大しているが、それらは不都合、すなわち細胞毒性を伴うものであった。インビトロおよびインビボでのその有用性も、血清中でのその安定性の欠如やその炎症特性によって限られてきた。
モルホリノをインビトロで送達する従来の方法のなかには、スクレープローディング法およびいわゆる「特殊送達媒体」法がある。スクレープローディング法はオリゴヌクレオチドを接着細胞に添加することおよびそのプレートから細胞をかき取ることを必要とし、それによって細胞膜を一時的に破壊しオリゴヌクレオチドの細胞質への侵入を可能とする。細胞をかき取ることで膜に損傷を与え、それによって細胞集団の生存度が低下し、最終的には残存する生存細胞の細胞特性が変化する。実際に残存する細胞のうち、全てがモルホリノを受容することができたとは限らない。第二の方法、すなわちモルホリノを搭載した「特殊送達媒体」はpHの劇的な変化を必要とし、その変化により有効性が非常に低くなる。「特殊送達媒体」法の有効性が低いのは、細胞毒性または細胞にその他の変化を与えることに起因しうる。
上記の方法は標的細胞の障害およびpH変化を伴うため、これらをインビボ送達に転換することはできない。さらに、いかなるインビボ送達法またはインビボ送達物であっても、オリゴヌクレオチドを細胞質ゾルに送達しなければならない。オリゴヌクレオチドは、細胞質ゾルに送達されなければ、エンドソーム/リソソーム中に閉じ込められたままであり、またはエキソサイトーシスにより放出されてしまうかもしれない。
発明の概要
本発明は渦巻状物を利用する、細胞および生物にsiRNAおよびモルホリノを送達する組成物および方法を提供する。同様に、新規な渦巻状物の形成方法ならびに治療および投与方法も提供する。
一つの局面では、本発明は渦巻状物、およびその渦巻状物と会合したsiRNAを含有するsiRNA-渦巻型組成物を提供する。特定の態様では、siRNAは少なくとも一つのミスマッチ、少なくとも一つの置換を含んでおり、および/またはsiRNAは約21〜23ヌクレオチド長である。
一つの態様では、siRNAは標的mRNAに対するRNA干渉を媒介する。標的mRNAは、例えば、癌タンパク質、ウイルスタンパク質、HIVタンパク質、真菌タンパク質、細菌タンパク質、異常細胞タンパク質、正常細胞タンパク質からなる群より選択されるタンパク質を発現するmRNAとすることができる。その組成物は第二の標的mRNAに向けられた第二のsiRNAを含むこともできる。特定の好ましい態様では、その組成物は同一の標的mRNAに対する複数のsiRNAを含む。
一つの態様では、渦巻状物は負に荷電している脂質成分および多価陽イオン成分を含む。さらに、またはあるいは、siRNAはリポソームを接触させる前にトランスフェクション試薬と複合体を形成する。トランスフェクション試薬はポリカチオン性のトランスフェクション試薬、例えば、ポリエチレンイミン(PEI)またはその誘導体とすることができる。本発明の組成物は、少なくとも一つの付加的なカーゴ成分および/または少なくとも一つの凝集阻害剤をさらに含むことができる。
他の局面では、本発明はsiRNAを宿主に投与する方法であって、以下の段階を含む方法を提供する: 渦巻状物およびその渦巻状物と会合したsiRNAを含有するsiRNA-渦巻型組成物の生物学的有効量を宿主に投与する段階。一つの態様では、siRNAは渦巻状物から宿主内の細胞に送達される。他の態様では、siRNAは細胞の細胞質ゾル区画中に送達される。
好ましい態様では、siRNAは宿主において標的mRNAに対するRNA干渉を媒介する。一つの態様では、宿主における標的mRNAの発現が少なくとも約50%低下する。他の態様では、宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約10%、または少なくとも約50%低下する。特定の態様では、宿主は細胞、細胞培養物、臓器、組織、または動物である。その方法は標的mRNAまたは宿主内で標的mRNAにより発現されるタンパク質の機能を調べる段階を含むこともできる。
他の局面では、本発明は標的mRNAの発現と関係する疾患または障害を有する被験者を治療する方法を提供する。この方法は疾患または障害が治療されるように、渦巻状物および疾患または障害と関係がある標的mRNAに対するsiRNAを含むsiRNA-渦巻型組成物の治療有効量を被験者に投与する段階を含む。
いくつかの態様では、疾患または障害は以下からなる群より選択される: 異常なまたは望ましくない遺伝子発現と関係する神経障害、統合失調症、強迫性障害(OCD)、うつ病、双極性障害、アルツハイマー病、パーキンソン病、リソソーム蓄積症、ファブリー病、ゴーシェ病、I型ゴーシェ病、ファーバー病、ニーマン・ピック病(A型およびB型)、球様細胞白質委縮症(クラッベ病)、異染性白質委縮症、多発性スルファターゼ欠損症、スルファチダーゼアクチベーター(sap-B)欠損症、sap-C欠損症、GM1ガングリオシドーシス、テイ・サックス病、テイ・サックス病B1異型、テイ・サックス病AB異型、酸性マルターゼ欠損症、ムコ多糖症、サンドホフ病、癌、細胞増殖性疾患、血液凝固障害、異常フィブリノーゲン血症、血友病(AおよびB)、皮膚障害、高脂質血症、高血糖症、高コレステロール血症、肥満症、急性および慢性の白血病およびリンパ腫、肉腫、腺腫、真菌感染症、細菌感染症、ウイルス感染症、自己免疫疾患、全身性紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性血小板減少症、グレーブス病、同種移植拒絶反応、関節リウマチ、強直性脊椎炎、乾癬、強皮症、癌腫、上皮癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、前立腺癌、乳癌、膵臓癌、肝細胞癌、腎細胞癌、胆道癌、結腸直腸癌、卵巣癌、子宮癌、黒色腫、子宮頸癌、睾丸癌、食道癌、胃癌、中皮腫、神経膠腫、膠芽細胞腫、下垂体腺腫、炎症性疾患、変形性関節症、アテローム性動脈硬化症、炎症性腸疾患(クローン病および潰瘍性大腸炎)、ブドウ膜炎、湿疹、慢性鼻副鼻腔炎、喘息、遺伝病、嚢胞性線維症、ならびに筋ジストロフィー。
他の局面では、本発明は、リポソームおよびsiRNAを沈殿させてsiRNA-渦巻状物を形成させる段階を含むsiRNA-渦巻型組成物の形成方法を提供する。一つの態様では、この方法はsiRNAのpHを調整する段階および/またはsiRNAの塩基対を荷電させる段階を含む。
いくつかの態様では、siRNAは沈殿の前にトランスフェクション試薬と複合体を形成する。このトランスフェクション試薬はsiRNAの添加前にリポソームと混合することができる。一つの態様では、このトランスフェクション試薬はPEIもしくはその誘導体またはその他の多価陽イオンである。
この方法はリポソームおよびsiRNAを沈殿させるためにカルシウム量の上昇を利用する段階を含むことができる。さらに、またはあるいは、この方法は沈殿の前にsiRNAとともにリポソームを押し出す段階を含むことができる。特定の態様において、siRNA-リポソームはキレート剤を渦巻状物に添加してsiRNAの存在下でリポソームを形成させることにより調製することができる。
他の局面では、本発明は、渦巻状物およびその渦巻状物と会合したモルホリノオリゴヌクレオチドを含むモルホリノ-渦巻型組成物を提供する。
一つの態様では、モルホリノオリゴヌクレオチドはアンチセンスモルホリノオリゴヌクレオチドである。モルホリノオリゴヌクレオチドは少なくとも一つのミスマッチを含むことができ、および/またはこれは約18〜25ヌクレオチド長とすることができる。好ましい態様では、モルホリノオリゴヌクレオチドは標的mRNAの翻訳の阻害を媒介する。好ましい態様では、モルホリノオリゴヌクレオチドは同様にタンパク質の合成に向けられる。
特定の態様では、渦巻状物は負に荷電している脂質成分および陽イオン成分を含み、少なくとも一つの付加的なカーゴ成分を含み、および/または少なくとも一つの凝集阻害剤を含む。その組成物はタンパク質または第二のタンパク質の合成に向けられた第二のモルホリノオリゴヌクレオチドを含むこともできる。他の態様では、その組成物は同一の標的mRNAに対する複数のモルホリノを含む。
さらに他の局面では、本発明はモルホリノオリゴヌクレオチドを宿主に投与する方法を提供する。この方法は全体として、渦巻状物およびその渦巻状物と会合したモルホリノオリゴヌクレオチドを含有するモルホリノ-渦巻型組成物の生物学的有効量を宿主に投与する段階を含む。
一つの態様では、モルホリノオリゴヌクレオチドは渦巻状物から宿主内の細胞に放出される。好ましい態様では、モルホリノオリゴヌクレオチドは標的mRNAの翻訳の阻害を媒介する。
特定の態様では、宿主における標的mRNAの発現が少なくとも約50%低下し、宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約10%低下し、および/または宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約50%低下する。
特定の態様では、宿主は細胞、細胞培養物、臓器、組織、もしくは動物であり、および/またはモルホリノオリゴヌクレオチドは細胞の細胞質ゾル区画中に送達される。
他の局面では、本発明は、リポソームおよびモルホリノを沈殿させてモルホリノ-渦巻状物を形成させる段階を含むモルホリノ-渦巻型組成物の形成方法を提供する。
この方法はモルホリノのpHを調整する段階および/またはモルホリノの塩基対を荷電させる段階を含むことができる。この方法はモルホリノのpHを調整してモルホリノに電荷をもたらす段階を含むことができる。一つの態様では、モルホリノのpHは約8.0〜約9.0である。
この方法はリポソームおよびモルホリノを沈殿させるためにカルシウム量の上昇を利用する段階を含むことができる。この方法は沈殿の前にリポソームを押し出す段階を含むことができる。一つの態様では、リポソームはキレート剤を渦巻状物に添加してモルホリノの存在下でリポソームを形成させることにより調製される。いくつかの態様では、この方法は、沈殿の前にもしくは後に少なくとも一つの付加的なカーゴ成分をモルホリノおよびリポソームに添加する段階および/または沈殿の前にもしくは後に凝集阻害剤をモルホリノおよびリポソームに添加する段階を含む。
他の局面では、本発明は標的mRNAの発現と関係する疾患または障害を有する被験者を治療する方法を提供する。この方法は疾患または障害が治療されるように、渦巻状物および疾患または障害と関係がある標的mRNAに対するsiRNAを含むモルホリノ-渦巻型組成物の治療有効量を被験者に投与する段階を含む。疾患または障害は以下からなる群より選択することができる: 異常なまたは望ましくない遺伝子発現と関係する神経障害、統合失調症、強迫性障害(OCD)、うつ病、双極性障害、アルツハイマー病、パーキンソン病、リソソーム蓄積症、ファブリー病、ゴーシェ病、I型ゴーシェ病、ファーバー病、ニーマン・ピック病(A型およびB型)、球様細胞白質委縮症(クラッベ病)、異染性白質委縮症、多発性スルファターゼ欠損症、スルファチダーゼアクチベーター(sap-B)欠損症、sap-C欠損症、GM1ガングリオシドーシス、テイ・サックス病、テイ・サックス病B1異型、テイ・サックス病AB異型、酸性マルターゼ欠損症、ムコ多糖症、サンドホフ病、癌、細胞増殖性疾患、血液凝固障害、異常フィブリノーゲン血症、血友病(AおよびB)、皮膚障害、高脂質血症、高血糖症、高コレステロール血症、肥満症、急性および慢性の白血病およびリンパ腫、肉腫、腺腫、真菌感染症、細菌感染症、ウイルス感染症、自己免疫疾患、全身性紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性血小板減少症、グレーブス病、同種移植拒絶反応、関節リウマチ、強直性脊椎炎、乾癬、強皮症、癌腫、上皮癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、前立腺癌、乳癌、膵臓癌、肝細胞癌、腎細胞癌、胆道癌、結腸直腸癌、卵巣癌、子宮癌、黒色腫、子宮頸癌、睾丸癌、食道癌、胃癌、中皮腫、神経膠腫、膠芽細胞腫、下垂体腺腫、炎症性疾患、変形性関節症、アテローム性動脈硬化症、炎症性腸疾患(クローン病および潰瘍性大腸炎)、ブドウ膜炎、湿疹、慢性鼻副鼻腔炎、喘息、遺伝病、嚢胞性線維症、ならびに筋ジストロフィー。
図1A〜Dは、モルホリノ-渦巻状物で処理した細胞の写真である。図1Aおよび1B: NGFにより分化したPC12細胞とともにインキュベートしたローダミン標識渦巻状物を渦巻状物の導入からそれぞれ3時間後におよび12時間後に撮った写真である。ローダミンの蛍光放出により照らし出されているように、渦巻状物は外膜と融合し、膜直下の凝集物を形成している。図1C(低出力)および1D(高出力): フルオレセインイソチオシアネート(FITC)標識モルホリノを含有するローダミン標識渦巻状物の蛍光放出の写真である。モルホリノを含有する渦巻状物、外套が解けた渦巻状物から細胞質ゾル中に放出されたモルホリノおよびFITC標識抗GAPDHモルホリノの細胞質への送達を示している。縮尺棒は10マイクロメーターを示す。 図2A〜Bは、インサイチューの網膜神経節細胞による強力な渦巻状物の取り込みを実証するX-Y RGCL LCSMコンピュータスライスの写真である。 渦巻状物のみの媒体を受けた対照細胞はGAPDHタンパク質の量の変化を示さなかった(上側のブロット)のに対しGAPDHアンチセンスモルホリノ-渦巻状物で処理後18時間および24時間でグリセルアルデヒド3-リン酸脱水素酵素(GAPDH)タンパク質の減少を示した(下側のブロット)2枚のウエスタンブロットを含んでいる。 図4A〜Bは、細胞の細胞質ゾルおよび核へのモルホリノの送達を実証するモルホリノ-渦巻状物で処理した細胞の写真である。 実施例4に記載されているインビボでのアンチセンスIL-10実験をまとめたグラフである。 erb B2発現に対するsiRNA-渦巻状物、空の渦巻状物、およびリポフェクトアミンで製剤化したsiRNAに関する、SKOV細胞における表面erb B2発現のELISAアッセイにおける着色による吸光度のグラフである。 空の渦巻状物(パネルA)、1%ローダミン標識渦巻状物(パネルB)、抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルC)、およびCy5標識抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルD)に暴露後24時間でのSKOV3細胞の一連の共焦点蛍光顕微鏡画像であり、これらの画像は細胞へのsiRNAの送達の成功および細胞質のerb B2発現の部分的ノックダウンを示している。 空の渦巻状物(パネルA)、1%ローダミン標識渦巻状物(パネルB)、抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルC)、およびCy5標識抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルD)に暴露後24時間でのSKOV3細胞の一連の共焦点顕微鏡画像であり、これらの画像は細胞へのsiRNAの送達の成功および細胞表面のerb B2発現の部分的ノックダウンを示している。 PEIで製剤化し、遊離siRNAを除去するために洗浄した抗erb B2 siRNA-渦巻状物のSKOV3細胞に対する部分的ノックダウン効果を示すグラフである。 SKOV3細胞における渦巻を形成していないsiRNAに対する、渦巻を形成したsiRNAでのRNAi効果の増大を示すグラフである。
発明の詳細な説明
今回、siRNAおよびモルホリノアンチセンス分子の送達に対する新たな手法が発見され、これにより遺伝子治療の改良法が提供される。本発明は渦巻型送達媒体を利用することによりsiRNAおよびモルホリノを保護し、安全かつ効果的な様式のさまざまな剤形(例えば、経口カプセル剤および液剤)でそれらを細胞、組織、臓器中の標的mRNAに対して、ならびに生物、例えば、動物およびヒトに対して送達する。
定義
本発明をより容易に理解することができるように、特定の用語を初めに定義する。
「ヌクレオシド」という用語は、プリンまたはピリミジン塩基がリボースまたはデオキシリボース糖に共有結合した分子を指す。典型的なヌクレオシドとしては、アデノシン、グアノシン、シチジン、ウリジン、およびチミジンが挙げられる。「ヌクレオチド」という用語は、一つまたは複数のリン酸基が糖成分にエステル結合で連結したヌクレオシドを指す。典型的なヌクレオチドとしては、ヌクレオシド一リン酸、ヌクレオシド二リン酸、およびヌクレオシド三リン酸が挙げられる。「ポリヌクレオチド」および「核酸分子」という用語は本明細書では同じ意味で使用されており、これらの用語は5'炭素原子と3'炭素原子との間のホスホジエステル結合により互いに連結されたヌクレオチドの重合体を指す。
「ヌクレオチド類似体」または「改変ヌクレオチド」または「修飾ヌクレオチド」という用語は、天然には存在しないリボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドを含む、標準的ではないヌクレオチドを指す。好ましいヌクレオチド類似体は、ヌクレオチドの特定の化学的性質を変化させるように、但し、ヌクレオチド類似体がその目的とする機能を果たす能力を保持するように任意の位置で修飾される。誘導体化できるヌクレオチドの位置の例としては、その5位、例えば、5-(2-アミノ)プロピルウリジン、5-ブロモウリジン、5-プロピンウリジン、5-プロペニルウリジンなど; その6位、例えば、6-(2-アミノ)プロピルウリジン; アデノシンおよび/またはグアノシンについてはその8位、例えば、8-ブロモグアノシン、8-クロログアノシン、8-フルオログアノシンなどが挙げられる。ヌクレオチド類似体としては同様に、デアザヌクレオチド、例えば、7-デアザ-アデノシン; およびN-修飾(例えば、アルキル化、例えば、N6メチルアデノシン、または当技術分野において他に知られているように修飾した)ヌクレオチド; ならびにHerdewijn, Antisense Nucleic Acid Drug Dev., 2000 Aug. 10(4):297-310に記述されているものなどのその他の複素環修飾ヌクレオチド類似体が挙げられる。
ヌクレオチド類似体はヌクレオチドの糖部分に修飾を含むこともできる。例えば、その2'OH-基をH、OR、R、F、Cl、Br、I、SH、SR、NH2、NHR、NR2、COOR、またはORより選択される基により置換することができ、その場合にRは置換または無置換C1〜C6アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールなどである。その他に可能な修飾としては、米国特許第5,858,988号、および米国特許第6,291,438号に記述されているものが挙げられる。
ヌクレオチドのリン酸基を例えば、リン酸基の酸素の一つもしくは複数を硫黄で置換すること(例えば、ホスホロチオエート)により、または例えば、
Figure 2011177175
に記述されているように、ヌクレオチドがその目的とする機能を果たすことを可能とするその他の置換を行うことにより修飾することもできる。上記のいくつかの修飾(例えば、リン酸基修飾)は、例えば、ヌクレオチド類似体を含むポリヌクレオチドのインビトロまたはインビボでの加水分解の速度を低下させることが好ましい。
「RNA」または「RNA分子」または「リボ核酸分子」という用語は、リボヌクレオチドの重合体を指す。「DNA」または「DNA分子」または「デオキシリボ核酸分子」という用語は、デオキシリボヌクレオチドの重合体を指す。DNAおよびRNAは人力によらないで(例えば、それぞれDNA複製またはDNAの転写により)合成することができる。
RNAは転写後修飾することができる。DNAおよびRNAは化学的に合成することもできる。DNAおよびRNAは一本鎖(すなわち、それぞれssRNAおよびssDNA)または複数鎖(例えば二本鎖、すなわち、それぞれdsRNAおよびdsDNA)とすることができる。「mRNA」または「メッセンジャーRNA」は、一本または複数本のポリペプチド鎖のアミノ酸配列を特定している一本鎖RNAである。リボソームがmRNAに結合すると、この情報がタンパク質合成の間に翻訳される。
本明細書における「小さな干渉性RNA」(「siRNA」)(当技術分野では「短い干渉性RNA」とも呼ばれる)という用語は、約10〜50ヌクレオチド(またはヌクレオチド類似体)を含む二本鎖RNA(またはRNA類似体)であって、RNA干渉を誘導できるかまたは媒介できる二本鎖RNAを指す。
「オリゴヌクレオチド」という用語は、ヌクレオチドおよび/またはヌクレオチド類似体の短い重合体を指す。「RNA類似体」という用語は、対応する未改変または未修飾RNAと比べて少なくとも一つの改変または修飾ヌクレオチドを有するが、対応する未改変または未修飾RNAと同様のまたは類似の性質または機能を保持しているポリヌクレオチド(例えば、化学的に合成されたポリヌクレオチド)を指す。前記のように、オリゴヌクレオチドは、ホスホジエステル結合を有するRNA分子と比べてRNA類似体の加水分解の速度低下をもたらす結合によって連結させることができる。例えば、この類似体のヌクレオチドは、メチレンジオール、エチレンジオール、オキシメチルチオ、オキシエチルチオ、オキシカルボニルオキシ、ホスホロジアミデート、ホスホロアミデート、および/またはホスホロチオエート結合を含むことができる。好ましいRNA類似体は、糖を修飾したおよび/または骨格を修飾したリボヌクレオチドおよび/またはデオキシリボヌクレオチドを含む。そのような改変または修飾には、非ヌクレオチド物質を例えば、RNAの末端にまたは内部に(RNAの一つまたは複数のヌクレオチドで)添加することをさらに含むことができる。RNA類似体は、これがRNA干渉を媒介する能力を有するという点で天然RNAに十分に類似してさえいればよい。
本明細書において、「同一の」オリゴヌクレオチドとは比較対象の参照ヌクレオチドの配列と同じ配列を有するオリゴヌクレオチドである。「厳密に相補的な」オリゴヌクレオチドとは、オリゴヌクレオチドの相補体が比較対象の参照ヌクレオチドの配列と同じ配列を有するオリゴヌクレオチドを指す。「実質的に相補的な」および「実質的に同一の」オリゴヌクレオチドは、基準の遺伝子、DNA、cDNA、またはmRNA、およびその厳密な相補体に特異的にハイブリダイズする能力を有する。
本明細書において、「RNA干渉」(「RNAi」)という用語は、標的遺伝子の発現を調節するか、低下させるか、または抑制するRNAの選択的な細胞内分解を指す。
「標的mRNAに対しRNAiを媒介する」siRNAとは、RNAi機構または過程によって標的mRNAの破壊を引き起こすために標的RNA(例えば、mRNAまたはスプライスされて一つもしくは複数のmRNAを生成できるRNA)に十分に相補的な配列を含んだsiRNAを指す。
「標的mRNAの翻訳を調節する」モルホリノとは、mRNAがタンパク質に翻訳されることを妨害するために標的RNA(例えば、mRNAまたはスプライスされて一つもしくは複数のmRNAを生成できるRNA)に十分に相補的な配列を含んだモルホリノを指す。
本明細書における「単離されたRNA」または「単離されたsiRNA」という用語は、その他の細胞物質が実質的にない、または組換え技術により産生した場合には培地が実質的にない、あるいは化学的に合成した場合には化学的前駆体もしくはその他の化学物質が実質的にない、RNAまたはsiRNA分子をそれぞれ指す。
本明細書における「渦巻状物」、「脂質沈殿物」、および「沈殿物」という用語は互換的に使用され、水を含んだ内部空間がほとんどないかまたは全くない、通常は積み重なったおよび/または巻き上がった交互に重なる陽イオンシートと脂質二重層シートとを一般に含む脂質沈殿成分であって、その陽イオンシートが一種類または複数種類の多価陽イオンで構成されている脂質沈殿成分を指す。さらに、「渦巻を形成した」という用語は、例えば、陽イオンシート中に取り込ませること、および/または脂質二重層中に含有させることにより、渦巻型構造体と会合していることを意味する。
本明細書において、「多価陽イオン」という用語は、二価陽イオンもしくはさらに高い価数の陽イオン、またはイオンを形成することができる、薬物およびその他の化合物のような、カルシウム、バリウム、亜鉛、鉄およびマグネシウムならびにその他の元素などの金属陽イオンを含む、少なくとも二個の正電荷を有する任意の化合物、または負に荷電している脂質とキレートを形成して架橋を形成することができる複数の正電荷を有するその他の構造体を指す。さらに、またはあるいは、多価陽イオンはその他の多価陽イオン化合物、例えば、陽イオン性のまたはプロトン化されているカーゴ成分を含むことができる。
本発明で利用される脂質は、一種類または複数種類の負に荷電している脂質を含むことが好ましい。本明細書において、「負に荷電している脂質」という用語は、酸性、塩基性、または生理的pHの水溶液中で負の形式電荷を持つ頭部基を有する脂質を含み、この用語は同様に、両性イオン性の頭部基を有する脂質を含む。
「インビトロ」という用語は当技術分野において認識されている意味を有し、この用語は例えば、精製された試薬または抽出物、例えば、細胞抽出物を含む。「インビボ」という用語は同様に、当技術分野において認識されている意味を有し、この用語は例えば、生細胞、例えば、不死化細胞、初代細胞、細胞系、および/または生物内の細胞を含む。
障害に「関与する」または障害「と関係する」遺伝子またはmRNAは、その正常または異常な発現または機能が、疾患もしくは障害、またはその疾患もしくは障害の少なくとも一つの症状をもたらすかまたは引き起こす遺伝子またはmRNAを含む。
「標的mRNAの機能を調べる」という語句は、宿主細胞、組織または生物において、そのmRNAから起こる発現、活性、機能または表現型を試験することまたは研究することを指す。
本発明の各種の方法には、本明細書において同義的に「適切な対照」と呼ばれる「適当な対照」と、値、レベル、特徴、特性、特質などを比較することを含む段階が含まれる。「適当な対照」または「適切な対照」は、比較する目的で有用であることが当業者によく知られている任意の対照または標準物質である。一つの態様では、「適当な対照」または「適切な対照」は、本明細書で記述されるように、RNAi法を行う前に確定される値、レベル、特徴、特性、特質などである。例えば、本発明のsiRNAを細胞または生物に導入する前に、転写速度、mRNAレベル、翻訳速度、タンパク質レベル、生物活性、細胞の特性または特質、遺伝子型、表現型などを確定することができる。他の態様では、「適当な対照」または「適切な対照」は細胞または生物、例えば正常な特質を示している対照のまたは正常な細胞または生物等で測定される値、レベル、特徴、特性、特質などである。他の態様では、「適当な対照」または「適切な対照」は、所定の値、レベル、特徴、特性、特質などである。
本発明の渦巻状物は一つまたは複数の凝集阻害剤を含むこともできる。本明細書において、「凝集阻害剤」という用語は、渦巻状物の凝集を阻害する薬剤を指す。凝集阻害剤は通常、少なくとも渦巻状物の表面に存在しており、これは渦巻状物の表面にのみ存在してもよい(例えば、凝集阻害剤を渦巻状物の形成後に導入する場合)。凝集阻害剤は渦巻状物の形成前に、その後に、および/またはその間に添加することができる。
「コート」、「コートされた」、「コーティング」、および同様の用語は、特に指定のない限り、少なくとも渦巻状物の外面に存在している薬剤(例えば、凝集阻害剤)を指す。このような薬剤は、二重層の中に薬剤の少なくとも一部を取り込むことによって二重層と会合させることができ、および/あるいは別の方法で、例えば陽イオンに対するイオン引力により、または脂質に対する疎水性もしくはイオン引力により会合させることができる。
「治療」、または「治療する」とは、本明細書では患者への治療薬(例えば、siRNA渦巻状物)の適用もしくは投与、または疾患もしくは障害、疾患もしくは障害の症状、または疾患もしくは障害にかかりやすい素因を有する患者から単離した組織もしくは細胞系への治療薬の適用もしくは投与であって、疾患もしくは障害、疾患もしくは障害の症状、または疾患にかかりやすい素因に養生、治癒、軽減、緩和、変化、治療、改善、回復、もしくは影響を及ぼすことかまたは別の方法でそれらに寄与することを指す。
「生物学的有効量」という用語は、所望の生物学的反応をもたらすのに必要なまたは十分な量である。
「アンチセンス」オリゴヌクレオチドは標的ヌクレオチド配列に実質的に相補的であるオリゴヌクレオチドであり、このオリゴヌクレオチドは標的ヌクレオチド配列に特異的にハイブリダイズする能力を有する。
「モルホリノオリゴヌクレオチド」および「モルホリノ」は同じ意味で使用されており、これらはモルホリノ骨格を有するオリゴヌクレオチドを指す。
本発明のさまざまな局面を以下のセクションにさらに詳細に記述する。
siRNA-渦巻型組成物
一つの局面では、本発明は渦巻を形成したsiRNA組成物を特徴とする。このsiRNA-渦巻型組成物は一般に、渦巻状物、およびその渦巻状物と会合したsiRNAを含む。
好ましくは、siRNA分子は約10〜50またはそれ以上のヌクレオチドの長さを有する。より好ましくは、siRNA分子は約15〜45ヌクレオチドの長さを有する。さらにより好ましくは、siRNA分子は約19〜40ヌクレオチドの長さを有する。さらにより好ましくは、siRNA分子は約21〜23ヌクレオチドの長さを有する。
本発明のsiRNAは標的mRNAに対しRNAiを媒介することが好ましい。siRNA分子はすべての残基が標的分子中の残基に相補的であるように設計することができる。あるいは、一つまたは複数の置換を分子の内部で行って安定性を増大させること、および/またはその分子のプロセッシング活性を促進させることができる。置換は、鎖の内部で行うことができ、または鎖の末端の残基に行うこともできる。
siRNAが誘導する標的mRNAの切断反応は配列特異的である。一般に、標的遺伝子の一部分に同一であるヌクレオチド配列を含んだsiRNAが阻害のためには好ましい。しかしながら、本発明を実践するのに、siRNAと標的遺伝子との間の100%の配列同一性が必要とされることはない。配列変異は、遺伝子突然変異、系統間多型性、または進化的分岐によると予測できるものを含めて、許容することができる。例えば、標的配列に対して挿入、欠失、および単一点突然変異があるsiRNA配列は、阻害のために有効であることも見出されている。あるいは、ヌクレオチド類似体による置換または挿入を有するsiRNA配列は阻害のために有効とすることができる。
さらに、siRNAの部位の全てが標的認識に等しく寄与しているわけではない。siRNAの中央部でのミスマッチは最も重大な意味を持っており、これは本質的に標的RNAの切断を無効にする。対照的に、siRNAの3'ヌクレオチドは標的認識の特異性に大して寄与していない。一般に、標的RNAに相補的であるsiRNA配列(例えば、そのガイド配列)の3'末端の残基は、標的RNAの切断にとって重要ではない。
配列同一性は配列比較および当技術分野において知られているアライメントアルゴリズムにより容易に決定することができる。二つの核酸配列の(または二つのアミノ酸配列の)同一性の割合を決定するため、最適な比較を目的にそれらの配列を整列させる(例えば、最適な整列のためにギャップを第一の配列または第二の配列に導入することができる)。次いで、対応するヌクレオチド(またはアミノ酸)部位のヌクレオチド(またはアミノ酸残基)を比較する。第一の配列中のある部位が第二の配列中のその対応部位と同じ残基によって占められているなら、それらの分子はその部位で同一である。二つの配列間の同一性の割合は、それらの配列が共有する同一部位の数の関数(すなわち、相同性% = 同一部位の数/部位の総数×100)であり、任意で導入ギャップ数および/または導入ギャップ長に対するスコアにペナルティーを与えてもよい。
二つの配列間の配列の比較および同一性の割合の決定は数学的アルゴリズムを用いて行うことができる。一つの態様では、アライメントは十分な同一性を有するように整列された配列の特定部分に対して作成されるが、同一性の度合いが低い部分に対しては作成されない(すなわち、局所的アライメント)。配列の比較のために利用される局所的アライメントアルゴリズムの好ましい、限定するものではない例は、Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl Acad. Sci. USA 90:5873にあるように修正された、Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl Acad Sci. USA 87:2264-68のアルゴリズムである。このようなアルゴリズムはAltschul, et al.(1990) J Mol Biol. 215:403-10のBLASTプログラム(バージョン2.0)に取り入れられている。
他の態様では、アライメントを適当なギャップの導入により最適化し、同一性の割合を整列配列の長さに対して決定する(すなわち、ギャップ有りのアライメント)。比較を目的にギャップ有りのアライメントを得るため、Gapped BLASTをAltschul et al. , (1997) Nucleic Acids Res. 25(17):3389に記述されているように利用することができる。他の態様では、アライメントを適切なギャップの導入により最適化し、同一性の割合を整列配列の全長に対して決定する(すなわち、大域的アライメント)。配列の大域的アライメントに利用される数学的アルゴリズムの好ましい、限定するものではない例は、Myers and Miller, CABIOS(1989)のアルゴリズムである。このようなアルゴリズムは、GCG配列アライメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(バージョン2.0)に取り入れられている。アミノ酸配列を比較するためにALIGNプログラムを利用する場合、PAM120ウェイトの残基表、12のギャップ長ペナルティー、および4のギャップペナルティーを使用することができる。
siRNAと標的mRNAの一部分との間では、90%を超える配列同一性、例えば、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または場合によっては100%の配列同一性が好ましい。あるいは、siRNAは標的のmRNA転写産物の一部分とハイブリダイズすること(例えば、400 mM NaCl, 40 mM PIPES pH 6.4, 1 mM EDTAにて、12〜16時間50℃または70℃でハイブリダイゼーション; その後洗浄)ができるヌクレオチド配列(またはオリゴヌクレオチド配列)と機能的に定義することができる。さらなるハイブリダイゼーションの条件としては、1×SSC中で70℃、もしくは1×SSC、50%ホルムアミド中で50℃のハイブリダイゼーション、引き続く0.3×SSC中での70℃の洗浄、または4×SSC中で70℃、もしくは4×SSC、50%ホルムアミド中で50℃のハイブリダイゼーション、引き続く1×SSC中で67℃の洗浄が挙げられる。長さが50塩基対未満であると予想されるハイブリッドに対するハイブリダイゼーション温度は、ハイブリッドの融解温度(Tm)よりも5〜10℃低くするべきであり、その場合に、Tmは以下の方程式により決定される。長さが18塩基対未満のハイブリッドの場合、Tm(℃) = 2(A + Tの塩基数) + 4(G + Cの塩基数)。長さが18〜49塩基対のハイブリッドの場合、Tm(℃) = 81.5 + 16.6(log10[Na+]) + 0.41(%G+C) - (600/N)、式中Nはハイブリッド中の塩基数であり、[Na+]はハイブリダイゼーション緩衝液中のナトリウムイオンの濃度(1×SSCの[Na+] = 0.165 M)である。ポリヌクレオチドのハイブリダイゼーションに関するストリンジェンシー条件のさらなる例は、参照により本明細書に組み入れられるSambrook, J., E.F. Fritsch, and T. Maniatis, 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold 15 Spring Harbor, NY, chapters 9 and 11、およびCurrent Protocols in Molecular Biology, 1995, F.M. Ausubel et al., eds., John Wiley & Sons, Inc., sections 2.10 and 6.3-6.4に示されている。同一のヌクレオチド配列の長さは、少なくとも約10、12、15、17、20、22、25、27、30、32、35、37、40、42、45、47、もしくは50塩基またはそれらとほぼ同等にすることができる。
一つの態様では、本発明のsiRNA分子を修飾して、血清中でのまたは細胞培養の場合には増殖培地中での安定性を改善させる。安定性を増大させるため、その3'残基を分解に対して安定化させてもよく、例えば、それらをプリンヌクレオチド、具体的にはアデノシンまたはグアノシンヌクレオチドからなるように選択してもよい。あるいは、修飾類似体によるピリミジンヌクレオチドの置換、例えば、2'-デオキシチミジンによるウリジンの置換は許容されるものであり、これはRNA干渉の効率に影響を及ぼすことはない。例えば、2'ヒドロキシル基をなくすことにより組織培地中でのsiRNAのヌクレアーゼ抵抗性を大幅に増大させることができる。
本発明の他の態様では、siRNA分子は少なくとも一つの修飾ヌクレオチド類似体を含むことができる。このヌクレオチド類似体は、標的特異活性、例えば、RNAiが媒介する活性が実質的に影響を受けないような部位に、例えば、RNA分子の5'末端および/または3'末端の領域中に位置付けることができる。具体的には、それらの末端を修飾ヌクレオチド類似体の組込みにより安定化させることができる。
ヌクレオチド類似体は、糖修飾および/または骨格修飾リボヌクレオチドを含む(すなわち、リン酸-糖骨格に対する修飾を含む)。例えば、天然RNAのホスホジエステル結合を修飾して、窒素または硫黄ヘテロ原子を少なくとも一つ含有させることができる。好ましい骨格修飾リボヌクレオチドでは、隣接するリボヌクレオチドに連結しているホスホエステル基を例えば、ホスホチオエート基からなる修飾基により置換する。好ましい糖修飾リボヌクレオチドでは、その2'OH-基をH、OR、R、ハロ、SH、SR、NH2、NHR、NR2、またはNO2より選択される基により置換し、その場合にRはC1〜C6アルキル、アルケニル、またはアルキニルであり、ハロはF、Cl、Br、またはIである。
ヌクレオチド類似体は同様に、核酸塩基修飾リボヌクレオチド、すなわち、天然に存在する核酸塩基の代わりに少なくとも一つの天然には存在しない核酸塩基を含んだリボヌクレオチドを含む。塩基を修飾して、アデノシンデアミナーゼの活性を遮断することができる。典型的な修飾核酸塩基としては、以下に限定されることはないが、5-位で修飾されたウリジンおよび/またはシチジン、例えば、5-(2-アミノ)プロピルウリジン、5-ブロモウリジン; 8-位で修飾されたアデノシンおよび/またはグアノシン、例えば、8-ブロモグアノシン; デアザヌクレオチド、例えば、7-デアザ-アデノシン; O-アルキル化およびN-アルキル化ヌクレオチド、例えば、N6-メチルアデノシンが挙げられ、これらが適当である。上記の修飾を組み合わせることができることに留意されたい。
RNAを酵素的に、または部分的/全体的有機合成により生成することができ、任意の修飾リボヌクレオチドをインビトロでの酵素合成または有機合成により導入することができる。一つの態様では、siRNAを化学的に調製する。RNA分子を合成する方法は当技術分野において知られており、具体的には、Verina and Eckstein (1998), Annul Rev. Biochem. 67:99に記載の化学合成法がある。他の態様では、siRNAを酵素的に調製する。例えば、siRNAを所望の標的mRNAに十分な相補性を有する長い、二本鎖RNAの酵素的プロセッシングにより調製することができる。長いRNAのプロセッシングを、例えば、適切な細胞溶解物を用いてインビトロで行うことができ、その後にsiRNAをゲル電気泳動またはゲルろ過により精製することができる。次いで、siRNAを当技術分野において承認されている方法により変性させることができる。典型的な態様では、siRNAは溶媒もしくは樹脂を用いた抽出、沈殿、電気泳動、クロマトグラフィー、またはその組み合わせにより混合物から精製することができる。あるいは、siRNAを精製しないでまたは最低限の精製で使用して、サンプルのプロセッシングによる損失を回避することができる。
あるいは、siRNAを合成による鋳型DNAから、または組換え細菌より単離したDNAプラスミドから酵素による転写によって調製することもできる。典型的には、T7、T3、またはSP6 RNAポリメラーゼなどのファージRNAポリメラーゼを使用する(Milligan and Uhlenbeck(1989) Methods Enzymol 180:51-62)。このRNAを保存のために乾燥させることができ、またはこれを水溶液に溶解させることができる。この溶液はアニーリングを阻害するために、および/またはその二本鎖の安定性を増大させるために緩衝液または塩を含むことができる。
Ambion社(Austin, TX)およびMITのWhitehead Institute of Biomedical Research(Cambridge, MA)から入手可能なものなど、市販されている設計ツールおよびキットによりsiRNAの設計および生成が可能となる。一例として、所望のmRNA配列を、センスおよびアンチセンス標的鎖の配列を生成する配列プログラムに入力することができる。次いで、これらの配列を、センスおよびアンチセンスsiRNA鋳型オリゴヌクレオチドを決定するプログラムに入力することができる。これらのプログラムを利用して、例えば、ヘアピン挿入断片またはT1プロモータープライマー配列を付加することもできる。次いで、キットを使用して、siRNA発現カセットを構築することもできる。
各種の態様では、siRNAをインビボ、インサイチュー、およびインビトロで合成する。細胞の内在性RNAポリメラーゼは転写をインビボでもしくはインサイチューで媒介することができ、またはクローニングしたRNAポリメラーゼはインビボでのもしくはインビトロでの転写に使用することができる。インビボのトランス遺伝子または発現構築体からの転写の場合、調節領域(例えば、プロモーター、エンハンサー、サイレンサー、スプライスドナーおよびアクセプター、ポリアデニル化領域)を利用してsiRNAを転写させることができる。阻害は、臓器、組織、もしくは細胞型での特異的転写; 環境条件による刺激(例えば、感染、ストレス、温度、化学誘導物質); および/または発生段階もしくは年齢における転写の遺伝子工学的変化によって標的化することができる。組換え構築体からsiRNAを発現するトランスジェニック生物は、その構築体を接合子、胚性幹細胞、または適切な生物に由来する他の多能性細胞に導入することにより作製することができる。
一つの態様では、本発明の標的mRNAは細胞タンパク質(例えば、核タンパク質、細胞質タンパク質、膜貫通タンパク質、または膜結合性タンパク質)などの少なくとも一種類のタンパク質のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNAは細胞外タンパク質(例えば、細胞外マトリックスタンパク質または分泌タンパク質)のアミノ酸配列を特定している。本明細書におけるタンパク質の「アミノ酸配列を特定している」という語句は、mRNA配列が遺伝暗号の規則にしたがってアミノ酸配列に翻訳されることを意味する。以下のクラスのタンパク質は、例示を目的として記載されているものである: 発生に関わるタンパク質(例えば、接着分子、サイクリンキナーゼ阻害因子、Wntファミリーメンバー、Paxファミリーメンバー、Winged helixファミリーメンバー、Hoxファミリーメンバー、サイトカイン/リンフォカインおよびその受容体、成長/分化因子およびその受容体、神経伝達物質およびその受容体); 癌遺伝子によりコードされるタンパク質
Figure 2011177175
腫瘍抑制タンパク質(例えば、APC、BRCA1、BRCA2、MADH4、MCC、NF 1、NF2、RB 1、TP53、およびWTI); ならびに酵素(例えば、ACC合成酵素および酸化酵素、ACP不飽和化酵素および水酸化酵素、ADPグルコースピロホスホリラーゼ、アセチル化酵素および脱アセチル化酵素、ATPase、アルコール脱水素酵素、アミラーゼ、アミログリコシダーゼ、過酸化水素分解酵素、セルラーゼ、カルコン合成酵素、キチン分解酵素、シクロオキシゲナーゼ、脱炭酸酵素、デキストリナーゼ、DNAおよびRNAポリメラーゼ、ガラクトシダーゼ、グルカン加水分解酵素、グルコース酸化酵素、顆粒結合性でんぷん合成酵素、GTPase、ヘリカーゼ、ヘミセルラーゼ、インテグラーゼ、イヌリナーゼ、転化酵素、異性化酵素、キナーゼ、ラクトース分解酵素、脂肪分解酵素、不飽和脂肪酸酸化酵素、リゾチーム、ノパリン合成酵素、オクトピン合成酵素、ペクチンエステラーゼ、過酸化酵素、ホスファターゼ、ホスホリパーゼ、過リン酸分解酵素、フィターゼ、植物成長調整物質合成酵素、ポリガラクツロナーゼ、タンパク質分解酵素およびペプチド加水分解酵素、プラナーゼ、組換え酵素、逆転写酵素、RUBISCO、トポイソメラーゼ、ならびにキシラン分解酵素)、細胞表面受容体およびリガンドならびに分泌タンパク質を含む、腫瘍増殖(血管新生を含む)に関与するまたは転位活性もしくは転移能に関与するタンパク質、細胞周期調節、遺伝子調節、およびアポトーシス調節タンパク質、免疫反応、炎症、補体、または凝固調節タンパク質。
本明細書において、「癌遺伝子」という用語は、細胞増殖を刺激する遺伝子であって、細胞でのその発現のレベルが低下すると、細胞増殖の速度が低下するかまたは細胞が静止状態になる遺伝子を指す。本発明との関連において、癌遺伝子は細胞内タンパク質、ならびに自己分泌または傍分泌機能を通じて細胞増殖を刺激できる細胞外増殖因子を含む。ヒト癌遺伝子であり、これに対してsiRNAおよびモルホリノ構築体を設計できる癌遺伝子の例をいくつか挙げると、c-myc、c-myb、mdm2、PKA-I(I型プロテインキナーゼA)、Abl-1、Bcl2、Ras、c-Rafキナーゼ、CDC25ホスファターゼ、サイクリン、サイクリン依存性キナーゼ(cdk)、テロメラーゼ、PDGF/sis、erb-B、fos、jun、mos、およびsrcが挙げられる。本発明との関連において、癌遺伝子はまた、染色体転座から生ずる融合遺伝子、例えば、Bcr/Abl融合癌遺伝子を含む。
さらなるタンパク質としては、サイクリン依存性キナーゼ、c-myb、c-myc、増殖細胞核抗原(PCNA)、形質転換増殖因子-β(TGF-β)、および転写因子、核因子κB(NF-κB)、E2F、HER-2/neu、PKA、TGF-α、EGFR、TGF-β、IGFIR、P12、MDM2、BRCA、Bcl-2、VEGF、MDR、フェリチン、トランスフェリン受容体、IRE、C-fos、HSP27、C-rafならびにメタロチオネイン遺伝子が挙げられる。
本発明で利用されるsiRNAは一種類または複数種類のタンパク質の合成に向けることができる。さらに、またはあるいは、あるタンパク質に向けられる二種類以上のsiRNA、例えば、二つ組のsiRNAまたは同じ標的タンパク質に対して重複するもしくは重複しない標的配列に対応するsiRNAを存在させることができる。さらに、一つの態様では、同じ標的mRNAに対する二種類、三種類、四種類、またはいずれか複数種類のsiRNAを本発明の渦巻型組成物に含有させておくことができる。さらに、数種類のタンパク質に向けられる数種類のsiRNAを利用することができる。あるいは、siRNAはタンパク質をコードしていない構造RNA分子または調節RNA分子に向けることができる。
本発明の好ましい局面では、本発明の標的mRNA分子は、病的状態と関係があるタンパク質のアミノ酸配列を特定している。例えば、このタンパク質は、病原体関連タンパク質(例えば、宿主の免疫抑制もしくは免疫回避、病原体の複製、病原体の伝染、または感染の持続に関与するウイルスタンパク質)、あるいは宿主内への病原体の侵入、病原体もしくは宿主による薬物代謝、病原体のゲノムの複製もしくは組込み、宿主での感染の成立もしくは伝播、または次世代の病原体の構築を容易とする宿主タンパク質とすることができる。あるいは、このタンパク質は、腫瘍関連タンパク質または自己免疫疾患関連タンパク質とすることができる。
一つの態様では、本発明の標的mRNA分子は、内在性タンパク質(すなわち、細胞または生物のゲノムに存在しているタンパク質)のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNA分子は、組換え細胞または遺伝子組換え生物で発現される異種タンパク質のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNA分子は、トランス遺伝子(すなわち、細胞のゲノム内の異所に挿入された遺伝子構築体)がコードするタンパク質のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNA分子は、病原体のゲノムによりコードされるタンパク質であって、細胞またはその細胞が由来する生物に感染することができるタンパク質のアミノ酸配列を特定している。
このようなタンパク質の発現を阻害することにより、そのタンパク質の機能およびその阻害から得られる治療的有用性に関する貴重な情報を得ることができる。
したがって、一つの態様では、本発明のsiRNA-渦巻型組成物を哺乳類細胞の研究に利用して、特定の構造タンパク質および触媒タンパク質の役割を明らかにすることができる。他の態様では、それらを治療用途に使用して、真菌、細菌、およびウイルスを含む、病原生物を特異的に標的化することができる。
渦巻型送達媒体は、単純な、天然に存在する物質、例えば、ホスファチジルセリンおよびカルシウムから構成されることができる安定な脂質-陽イオン沈殿物である。天然に存在する分子(例えば、大豆脂質)および/または合成脂質もしくは修飾脂質の混合物を利用することができる。
その渦巻型構造体は、会合して「渦巻を形成した」成分を分解から保護することを可能にする。血清および粘膜分泌物中の二価陽イオンのインビボ濃度は、渦巻型構造が維持されるような濃度である。それ故、渦巻状物に会合した分子、例えば、カーゴ成分の大部分は、主として固体の、非水性の、安定な、不透過性構造体の内層に存在している。渦巻型構造体は連続する固体層を含んでいるので、たとえこの渦巻状物の外層が過酷な環境条件または酵素にさらされるとしても、渦巻型構造体の内部中の成分は実質的に損なわれていない。
この渦巻状物の内部には主として水がなく、酸素による透過に抵抗性である。酸素および水は分子の構成不能および分解に主に関与しており、この結果、有効期間が減少する可能性がある。したがって、渦巻形成はさらに、渦巻を形成したsiRNAに大幅な有効期間の安定性をもたらすはずである。
保存に関して、渦巻状物は陽イオンを含有する緩衝液中で保存することができ、またはこれを凍結乾燥するかもしくは別の方法で粉末に変え室温で保存することができる。必要に応じて、この渦巻状物を投与前に液体で再構成することもできる。渦巻型調製物は、陽イオンを含有する緩衝液中では4℃で2年以上の間安定であることが示されており、凍結乾燥粉末としては室温で少なくとも1年間安定であることが示されている。
一つの態様では、渦巻状物は負に荷電している脂質成分および多価陽イオン成分を含む。
一つの態様では、この脂質は、少なくとも75%の負に荷電している脂質を含有する脂質の混合物である。他の態様では、この脂質は少なくとも85%の負に荷電している脂質を含む。他の態様では、この脂質は少なくとも90%、95%、または場合によっては99%の負に荷電している脂質を含む。60%〜100%の全ての範囲および値の負に荷電している脂質が本明細書において包含されていることが意図される。
この負に荷電している脂質は大豆ベースの脂質を含むことができる。この脂質は大豆リン脂質(大豆ベースのリン脂質)などの、リン脂質を含むことが好ましい。この負に荷電している脂質としては、ホスファチジルセリン(PS)、ジオレオイルホスファチジルセリン(DOPS)、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルイノシトール(PI)、および/もしくはホスファチジルグリセロール(PG)、ならびに/またはその他の脂質とのこれらの脂質の一つまたは複数の混合物を挙げることができる。さらに、またはあるいは、この脂質としては、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ジホスファチジルグリセロール(DPG)、ジオレオイルホスファチジン酸(DOPA)、ジステアロイルホスファチジルセリン(DSPS)、ジミリストイルホスファチジルセリン(DMPS)、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール(DPPG)および同様のものを挙げることができる。
この脂質は天然によるものまたは合成によるものとすることができる。例えば、この脂質としては、エステル化された脂肪酸アシル鎖、またはエーテル結合(米国特許第5,956,159号に記述されているような結合)、ジスルフィド結合、およびその類似体などの非エステル結合により連結された有機鎖を挙げることができる。
一つの態様では、この脂質鎖は炭素原子が約6個から約26個であり、この脂質鎖は飽和であってもまたは不飽和であってもよい。本発明で有用な脂肪アシル脂質鎖は、n-テトラデカン酸、n-ヘキサデカン酸、n-オクタデカン酸、n-エイコサン酸、n-ドコサン酸、n-テトラコサン酸、n-ヘキサコサン酸、cis-9-ヘキサデセン酸、cis-9-オクタデセン酸、cis,cis-9,12-オクタデセジエン酸、all-cis-9,12,15-オクタデセトリエン酸、all-cis-5,8,11,14-エイコサテトラエン酸、all-cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸、2,4,6,8-テトラメチルデカン酸、およびラクトバシル酸、ならびに同様のものを含むが、これらに限定されることはない。
いくつかの態様では、ペグ化脂質も含まれる。ペグ化脂質はポリエチレングリコール(PEG)の重合体に共有結合的に連結された脂質を含む。PEGはその分子量によって通常分類されており、したがって、例えば、PEG 6,000 MWのものは約6000の分子量を持っている。ペグ化脂質を加えることで、一般的に、沈殿物に取り込める化合物(例えば、ペプチド、ヌクレオチド、および栄養素)の量が増加することになる。典型的なペグ化脂質は、PEG 5,000 MWを持つジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(DPPE)である。
本発明のsiRNA-渦巻型組成物は、付加的な成分を加えてまたは加えず種々の形態(例えば、粉末、液体、懸濁液)で提供することができる。適当な形態ならびに添加物、賦形剤、担体、および同様のものが本明細書に記述されている。
モルホリノ-渦巻型組成物
本発明は同様に、渦巻を形成したモルホリノアンチセンスオリゴヌクレオチド(モルホリノ)およびそのモルホリノ-渦巻状物の使用方法(例えば、研究法および/または治療法)を特徴とする。一つの局面では、本発明は渦巻状物、およびその渦巻状物と会合したモルホリノを通常含んだモルホリノ-渦巻型組成物を提供する。
モルホリノはRNase Hに依存しない機構により機能しており、これは水溶液に可溶性であって、ほとんどがmM濃度で易溶である(通常、10 mg/ml〜100 mg/ml強)。モルホリノはRNAに高い親和性があり、mRNA内のかなり安定な二次構造にさえも効率的に侵入するので、これは5'キャップからmRNAのタンパク質コード領域のおよそ+25部位までの本質的にはどこであっても効果的なおよび予測可能な標的化を可能とする。代替となるホスホロチオエートには十分な裏付けのある多くの非アンチセンス効果があって厄介なのに対し、モルホリノには顕著な非アンチセンス効果がない。モルホリノはヌクレアーゼが認識しないモルホリン骨格を含んでおり、したがってモルホリノは、生体系内で数時間のうちに通常分解されるホスホロチオエートに比べて細胞内で安定である。その結果として、同様のアンチセンス効果を達成するのに、かなり少ないモルホリノが必要になるだけである(およそ100倍少ない)。モルホリノは同様に、標的化がいっそう予測可能となり、細胞内での活性がいっそう確かとなり、配列特異性に優れているので、ホスホロチオエートよりも優れている。Summerton, Biochimica et Biophysica Acta 1489: 141-158 (1999)を参照のこと。モルホリノは周知の方法にしたがって設計し調製することができる。例えば、Summerton and Weller, Antisense and Nucleic Acid Drug Development 7187-195 (1997)を参照のこと。
本発明で用いるのに適したモルホリノオリゴヌクレオチドは、アンチセンスモルホリノオリゴヌクレオチドを含む。このモルホリノは約7〜100ヌクレオチド長、10〜50、20〜35、および15〜30ヌクレオチド長とすることができる。好ましい態様では、このモルホリノオリゴヌクレオチドは約18〜約25ヌクレオチド長である。このオリゴヌクレオチドは、17、18、19、20、21、22、23、24、または25ヌクレオチド長とすることができる。
本発明のモルホリノは標的遺伝子に対しRNA干渉を媒介することが好ましい。すなわち、モルホリノは標的遺伝子と関係がある標的RNA(例えば、mRNAまたはスプライスされて一つもしくは複数のmRNAを生成できるRNA) に十分に相補的な配列を有し、RNAi機構または過程によって標的mRNAの破壊を引き起こすことが好ましい。モルホリノ分子はすべての残基が標的分子中の残基に相補的であるように設計することができる。あるいは、一つまたは複数の置換を分子の内部で行って、安定性を増大させることおよび/またはその分子のプロセッシング活性を促進させることができる。置換は、鎖の内部で行うことができまたは鎖の末端の残基に行うことができる。
モルホリノが誘導する標的mRNAの切断反応は配列特異的である。一般に、標的遺伝子の一部分に同一であるヌクレオチド配列を含んだモルホリノが阻害のためには好ましい。しかしながら、本発明を実践するのに、モルホリノと標的遺伝子との間の100%の配列同一性が必要とされることはない。配列変異は、遺伝子突然変異、系統間多型性、または進化的分岐によると予測できるものを含めて、許容することができる。例えば、標的配列に対して挿入、欠失、および単一点突然変異があるモルホリノ配列は、阻害のために有効であることも見出されている。あるいは、ヌクレオチド類似体による置換または挿入があるモルホリノ配列は、阻害のために有効とすることができる。
配列同一性は配列比較および当技術分野において知られているアライメント(整列)アルゴリズムにより容易に決定することができる。二つの核酸配列の(または二つのアミノ酸配列の)同一性の割合を決定するため、最適な比較を目的にそれらの配列を整列させる(例えば、最適な整列のためにギャップを第一の配列または第二の配列に導入することができる)。次いで、対応するヌクレオチド(またはアミノ酸)部位のヌクレオチド(またはアミノ酸残基)を比較する。第一の配列中のある部位が第二の配列中のその対応部位と同じ残基によって占められているなら、それらの分子はその部位で同一である。二つの配列間の同一性の割合は、それらの配列が共有する同一部位の数の関数(すなわち、相同性% = 同一部位の数/部位の総数×100)であり、任意で導入ギャップ数および/または導入ギャップ長に対するスコアにペナルティーを与えてもよい。
二つの配列間の配列の比較および同一性の割合の決定は数学的アルゴリズムを用いて行うことができる。一つの態様では、アライメントは十分な同一性を有するように整列された配列の特定部分に対して作成されるが、同一性の度合いが低い部分に対しては作成されない(すなわち、局所的アライメント)。配列の比較のために利用される局所的アライメントアルゴリズムの好ましい、限定するものではない例は、Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl Acad. Sci. USA 90:5873にあるように修正された、Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl Acad Sci. USA 87:2264-68のアルゴリズムである。このようなアルゴリズムはAltschul, et al.(1990) J Mol Biol. 215:403-10のBLASTプログラム(バージョン2.0)に取り入れられている。
他の態様では、アライメントを適当なギャップの導入により最適化し、同一性の割合を整列配列の長さに対して決定する(すなわち、ギャップ有りのアライメント)。比較を目的にギャップ有りのアライメントを得るため、Gapped BLASTをAltschul et al. , (1997) Nucleic Acids Res. 25(17):3389に記述されているように利用することができる。他の態様では、アライメントを適切なギャップの導入により最適化し、同一性の割合を整列配列の全長に対して決定する(すなわち、大域的アライメント)。配列の大域的アライメントに利用される数学的アルゴリズムの好ましい、限定するものではない例は、Myers and Miller, CABIOS(1989)のアルゴリズムである。このようなアルゴリズムは、GCG配列アライメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(バージョン2.0)に取り入れられている。アミノ酸配列を比較するためにALIGNプログラムを利用する場合、PAM120重み残基表、12のギャップ長ペナルティー、および4のギャップペナルティーを使用することができる。
モルホリノと標的mRNAの一部分との間では、90%を超える配列同一性、例えば、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または場合によっては100%の配列同一性が好ましい。あるいは、モルホリノは標的のmRNA転写産物の一部分とハイブリダイズすること(例えば、400 mM NaCl, 40 mM PIPES pH 6.4, 1 mM EDTAにて、12〜16時間50℃または70℃でハイブリダイゼーション; その後洗浄)ができるヌクレオチド配列(またはオリゴヌクレオチド配列)と機能的に定義することができる。さらなるハイブリダイゼーションの条件としては、1×SSC中で70℃、もしくは1×SSC、50%ホルムアミド中で50℃のハイブリダイゼーション、引き続く0.3×SSC中で70℃の洗浄、または4×SSC中で70℃、もしくは4×SSC、50%ホルムアミド中で50℃のハイブリダイゼーション、引き続く1×SSC中で67℃の洗浄が挙げられる。長さが50塩基対未満であると予想されるハイブリッドに対するハイブリダイゼーション温度は、ハイブリッドの融解温度(Tm)よりも5〜10℃低くするべきであり、その場合に、Tmは以下の方程式により決定される。長さが18塩基対未満のハイブリッドの場合、Tm(℃) = 2(A + Tの塩基数) + 4(G + Cの塩基数)。長さが18〜49塩基対のハイブリッドの場合、Tm(℃) = 81.5 + 16.6(log10[Na+]) + 0.41(%G+C) - (600/N)、式中Nはハイブリッド中の塩基数であり、[Na+]はハイブリダイゼーション緩衝液中のナトリウムイオンの濃度(1×SSCの[Na+] = 0.165 M)である。ポリヌクレオチドのハイブリダイゼーションに関するストリンジェンシー条件のさらなる例は、参照により本明細書に組み入れられるSambrook, J., E.F. Fritsch, and T. Maniatis, 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold 15 Spring Harbor, NY, chapters 9 and 11、およびCurrent Protocols in Molecular Biology, 1995, F.M. Ausubel et al., eds., John Wiley & Sons, Inc., sections 2.10 and 6.3-6.4に示されている。同一のヌクレオチド配列の長さは、少なくとも約10、12、15、17、20、22、25、27、30、32、35、37、40、42、45、47、もしくは50塩基またはそれらとほぼ同等にすることができる。
一つの態様では、本発明のモルホリノ分子を修飾して、血清中でのまたは細胞培養の場合には増殖培地中での安定性を改善させる。安定性を増大させるため、その3'残基を分解に対して安定化させることができる、例えば、それらがプリンヌクレオチド、具体的にはアデノシンまたはグアノシンヌクレオチドからなるようにそれらを選択することができる。あるいは、修飾類似体によるピリミジンヌクレオチドの置換、例えば、2'-デオキシチミジンによるウリジンの置換は許容されるものであり、これはRNA干渉の効率に影響を及ぼすことはない。例えば、2'ヒドロキシル基をなくすことにより組織培地中でのモルホリノのヌクレアーゼ抵抗性を大幅に増大させることができる。
本発明の他の態様では、モルホリノ分子は少なくとも一つの修飾ヌクレオチド類似体を含むことができる。このヌクレオチド類似体は、標的特異活性、例えば、RNAiが媒介する活性が実質的に影響を受けないような部位に、例えば、RNA分子の5'末端および/または3'末端の領域中に位置付けることができる。具体的には、それらの末端を修飾ヌクレオチド類似体の組込みにより安定化させることができる。
ヌクレオチド類似体は、糖修飾および/または骨格修飾リボヌクレオチドを含む(すなわち、リン酸-糖骨格に対する修飾を含む)。例えば、天然RNAのホスホジエステル結合を修飾して、窒素または硫黄ヘテロ原子を少なくとも一つ含有させることができる。好ましい骨格修飾リボヌクレオチドでは、隣接するリボヌクレオチドに連結しているホスホエステル基を例えば、ホスホチオエート基からなる修飾基により置換する。好ましい糖修飾リボヌクレオチドでは、その2'OH-基をH、OR、R、ハロ、SH、SR、NH2、NHR、NR2、またはNO2より選択される基により置換し、その場合にRはC1〜C6アルキル、アルケニル、またはアルキニルであり、ハロはF、Cl、Br、またはIである。
ヌクレオチド類似体は同様に、核酸塩基修飾リボヌクレオチド、すなわち、天然に存在する核酸塩基の代わりに少なくとも一つの天然には存在しない核酸塩基を含んだリボヌクレオチドを含む。塩基を修飾して、アデノシンデアミナーゼの活性を遮断することができる。典型的な修飾核酸塩基としては、以下に限定されることはないが、5-位で修飾されたウリジンおよび/またはシチジン、例えば、5-(2-アミノ)プロピルウリジン、5-ブロモウリジン; 8-位で修飾されたアデノシンおよび/またはグアノシン、例えば、8-ブロモグアノシン; デアザヌクレオチド、例えば、7-デアザ-アデノシン; O-アルキル化およびN-アルキル化ヌクレオチド、例えば、N6-メチルアデノシンが挙げられ、これらが適当である。上記の修飾を組み合わせることができることに留意されたい。
RNAを酵素的にまたは部分的/全体的有機合成により生成することができ、任意の修飾リボヌクレオチドをインビトロでの酵素合成または有機合成により導入することができる。一つの態様では、モルホリノを化学的に調製する。RNA分子を合成する方法は当技術分野において公知であり、具体的には、Verina and Eckstein (1998), Annul Rev. Biochem. 67:99に記載の化学合成法がある。他の態様では、モルホリノを酵素的に調製する。例えば、モルホリノを所望の標的mRNAに十分な相補性を有する長い、二本鎖RNAの酵素的プロセッシングにより調製することができる。長いRNAのプロセッシングを、例えば、適切な細胞溶解物を用いてインビトロで行うことができ、その後にモルホリノをゲル電気泳動またはゲルろ過により精製することができる。次いで、モルホリノを当技術分野において承認されている方法により変性させることができる。典型的な態様では、モルホリノは溶媒もしくは樹脂を用いた抽出、沈殿、電気泳動、クロマトグラフィー、またはその組み合わせにより混合物から精製することができる。あるいは、モルホリノを精製しないでまたは最低限の精製で使用して、サンプルのプロセッシングによる損失を回避することができる。
一つの態様では、モルホリノをインビボ、インサイチュー、またはインビトロで合成する。細胞の内在性RNAポリメラーゼは転写をインビボでもしくはインサイチューで媒介することができ、またはクローニングしたRNAポリメラーゼはインビボでのもしくはインビトロでの転写に使用することができる。インビボのトランス遺伝子または発現構築体からの転写の場合、調節領域(例えば、プロモーター、エンハンサー、サイレンサー、スプライスドナーおよびアクセプター、ポリアデニル化領域)を利用してモルホリノを転写させることができる。阻害は、臓器、組織、もしくは細胞型での特異的転写; 環境条件による刺激(例えば、感染、ストレス、温度、化学誘導物質); および/または発生段階もしくは年齢における転写の遺伝子工学的変化によって標的化することができる。組換え構築体からモルホリノを発現するトランスジェニック生物は、その構築体を接合子、胚性幹細胞、または適切な生物に由来する他の多能性細胞に導入することにより作製することができる。
一つの態様では、本発明の標的mRNAは細胞タンパク質(例えば、核タンパク質、細胞質タンパク質、膜貫通タンパク質、または膜結合性タンパク質)などの少なくとも一種類のタンパク質のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNAは細胞外タンパク質(例えば、細胞外マトリックスタンパク質または分泌タンパク質)のアミノ酸配列を特定している。本明細書におけるタンパク質の「アミノ酸配列を特定している」という語句は、mRNA配列が遺伝暗号の規則にしたがってアミノ酸配列に翻訳されることを意味する。以下のクラスのタンパク質は、例示を目的として記載されているものである: 発生に関わるタンパク質(例えば、接着分子、サイクリンキナーゼ阻害因子、Wntファミリーメンバー、Paxファミリーメンバー、Winged helixファミリーメンバー、Hoxファミリーメンバー、サイトカイン/リンフォカインおよびその受容体、成長/分化因子およびその受容体、神経伝達物質およびその受容体); 癌遺伝子によりコードされるタンパク質
Figure 2011177175
腫瘍抑制タンパク質(例えば、APC、BRCA1、BRCA2、MADH4、MCC、NF 1、NF2、RB 1、TP53、およびWTI); ならびに酵素(例えば、ACC合成酵素および酸化酵素、ACP不飽和化酵素および水酸化酵素、ADPグルコースピロホスホリラーゼ、アセチル化酵素および脱アセチル化酵素、ATPase、アルコール脱水素酵素、アミラーゼ、アミログリコシダーゼ、過酸化水素分解酵素、セルラーゼ、カルコン合成酵素、キチン分解酵素、シクロオキシゲナーゼ、脱炭酸酵素、デキストリナーゼ、DNAおよびRNAポリメラーゼ、ガラクトシダーゼ、グルカン加水分解酵素、グルコース酸化酵素、顆粒結合性でんぷん合成酵素、GTPase、ヘリカーゼ、ヘミセルラーゼ、インテグラーゼ、イヌリナーゼ、転化酵素、異性化酵素、キナーゼ、ラクトース分解酵素、脂肪分解酵素、不飽和脂肪酸酸化酵素、リゾチーム、ノパリン合成酵素、オクトピン合成酵素、ペクチンエステラーゼ、過酸化酵素、ホスファターゼ、ホスホリパーゼ、過リン酸分解酵素、フィターゼ、植物成長調整物質合成酵素、ポリガラクツロナーゼ、タンパク質分解酵素およびペプチド加水分解酵素、プラナーゼ、組換え酵素、逆転写酵素、RUBISCO、トポイソメラーゼ、ならびにキシラン分解酵素)、細胞表面受容体およびリガンドならびに分泌タンパク質を含む、腫瘍増殖(血管新生を含む)に関与するまたは転位活性もしくは転移能に関与するタンパク質、細胞周期調節、遺伝子調節およびアポトーシス調節タンパク質、免疫反応、炎症、補体または凝固調節タンパク質。
本明細書において、「癌遺伝子」という用語は、細胞増殖を刺激する遺伝子であって、細胞でのその発現のレベルが低下すると、細胞増殖の速度が低下するかまたは細胞が静止状態になる遺伝子を指す。本発明との関連において、癌遺伝子は細胞内タンパク質、ならびに自己分泌または傍分泌機能を通じて細胞増殖を刺激できる細胞外増殖因子を含む。ヒト癌遺伝子でありこれに対してsiRNAおよびモルホリノ構築体を設計できるものの例は、いくつか挙げると、c-myc、c-myb、mdm2、PKA-I(I型プロテインキナーゼA)、Abl-1、Bcl2、Ras、c-Rafキナーゼ、CDC25ホスファターゼ、サイクリン、サイクリン依存性キナーゼ(cdk)、テロメラーゼ、PDGF/sis、erb-B、fos、jun、mos、およびsrcを含む。本発明との関連において、癌遺伝子はまた、染色体転座から生ずる融合遺伝子、例えば、Bcr/Abl融合癌遺伝子を含む。
さらなるタンパク質としては、サイクリン依存性キナーゼ、c-myb、c-myc、増殖細胞核抗原(PCNA)、形質転換増殖因子-β(TGF-β)、および転写因子、核因子κB(NF-κB)、E2F、HER-2/neu、PKA、TGF-α、EGFR、TGF-β、IGFIR、P12、MDM2、BRCA、Bcl-2、VEGF、MDR、フェリチン、トランスフェリン受容体、IRE、C-fos、HSP27、C-rafならびにメタロチオネイン遺伝子が挙げられる。
本発明で利用されるモルホリノは一種類または複数種類のタンパク質の合成に向けることができる。さらに、またはあるいは、あるタンパク質に向けられる二種類以上のモルホリノ、例えば、二つ組のモルホリノまたは同じ標的タンパク質に対して重複するもしくは重複しない標的配列に対応するモルホリノを存在させることができる。さらに、数種類のタンパク質に向けられる数種類のモルホリノを利用することができる。さらに、一つの態様では、同じ標的mRNAに対する二種類、三種類、四種類、またはいずれか複数種類のモルホリノを本発明の渦巻型組成物に含有させておくことができる。あるいは、モルホリノはタンパク質をコードしていない構造RNA分子または調節RNA分子に向けることができる。
本発明の好ましい局面では、本発明の標的mRNA分子は、病的状態と関係があるタンパク質のアミノ酸配列を特定している。例えば、このタンパク質は、病原体関連タンパク質(例えば、宿主の免疫抑制もしくは免疫回避、病原体の複製、病原体の伝染、または感染の持続に関与するウイルスタンパク質)、あるいは宿主内への病原体の侵入、病原体もしくは宿主による薬物代謝、病原体のゲノムの複製もしくは組込み、宿主での感染の成立もしくは伝播、または次世代の病原体の構築を容易とする宿主タンパク質とすることができる。あるいは、このタンパク質は、腫瘍関連タンパク質または自己免疫疾患関連タンパク質とすることができる。
一つの態様では、本発明の標的mRNA分子は、内在性タンパク質(すなわち、細胞または生物のゲノムに存在しているタンパク質)のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNA分子は、組換え細胞または遺伝子組換え生物で発現される異種タンパク質のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNA分子は、トランス遺伝子(すなわち、細胞のゲノム内の異所に挿入された遺伝子構築体)がコードするタンパク質のアミノ酸配列を特定している。他の態様では、本発明の標的mRNA分子は、病原体のゲノムによりコードされるタンパク質であって、細胞またはその細胞が由来する生物に感染することができるタンパク質のアミノ酸配列を特定している。
このようなタンパク質の発現を阻害することにより、そのタンパク質の機能およびその阻害から得られる治療的有用性に関する貴重な情報を得ることができる。
したがって、一つの態様では、本発明のモルホリノ-渦巻型組成物を哺乳類細胞の研究に利用して、特定の構造タンパク質および触媒タンパク質の役割を明らかにすることができる。他の態様では、それらを治療用途に使用して、真菌、細菌、およびウイルスを含む、病原生物を特異的に標的化することができる。
渦巻型送達媒体は、単純な、天然に存在する物質、例えば、ホスファチジルセリンおよびカルシウムから構成されることができる安定な脂質-陽イオン沈殿物である。天然に存在する分子(例えば、大豆脂質)および/または合成脂質もしくは修飾脂質の混合物を利用することができる。
その渦巻型構造体は、会合して「渦巻を形成した」成分を分解から保護することを可能にする。血清および粘膜分泌物中の二価陽イオンのインビボ濃度は、渦巻型構造が維持されるような濃度である。それ故、渦巻状物に会合した分子、例えば、カーゴ成分の大部分は、主として固体の、非水性の、安定な、不透過性構造体の内層に存在している。渦巻型構造体は連続する固体層を含んでいるので、たとえこの渦巻状物の外層が過酷な環境条件または酵素にさらされるとしても、渦巻型構造体の内部中の成分は実質的に損なわれていない。
この渦巻状物の内部には主として水がなく、酸素による透過に抵抗性である。酸素および水は分子の構成不能および分解に主に関与しており、この結果、有効期間が減少する可能性がある。したがって、渦巻形成はさらに、渦巻を形成したモルホリノに大幅な有効期間の安定性をもたらすはずである。
保存に関して、渦巻状物は陽イオンを含有する緩衝液中で保存することができ、またはこれを凍結乾燥するかもしくは別の方法で粉末に変え室温で保存することができる。必要に応じて、この渦巻状物を投与前に液体で再構成することもできる。渦巻型調製物は、陽イオンを含有する緩衝液中では4℃で2年以上の間安定であることが示されており、凍結乾燥粉末としては室温で少なくとも1年間安定であることが示されている。
一つの態様では、渦巻状物は負に荷電している脂質成分および多価陽イオン成分を含む。
一つの態様では、この脂質は、少なくとも75%の負に荷電している脂質を含有する脂質の混合物である。他の態様では、この脂質は少なくとも85%の負に荷電している脂質を含む。他の態様では、この脂質は少なくとも90%、95%、または場合によっては99%の負に荷電している脂質を含む。60%〜100%の全ての範囲および値の負に荷電している脂質が本明細書において包含されていることが意図される。
この負に荷電している脂質は大豆ベースの脂質を含むことができる。この脂質は大豆リン脂質(大豆ベースのリン脂質)などの、リン脂質を含むことが好ましい。この負に荷電している脂質としては、ホスファチジルセリン(PS)、ジオレオイルホスファチジルセリン(DOPS)、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルイノシトール(PI)、および/もしくはホスファチジルグリセロール(PG)、ならびに/またはその他の脂質とのこれらの脂質の一つまたは複数の混合物を挙げることができる。さらに、またはあるいは、この脂質としては、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ジホスファチジルグリセロール(DPG)、ジオレオイルホスファチジン酸(DOPA)、ジステアロイルホスファチジルセリン(DSPS)、ジミリストイルホスファチジルセリン(DMPS)、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール(DPPG)および同様のものを挙げることができる。
この脂質は天然によるものまたは合成によるものとすることができる。例えば、この脂質としては、エステル化された脂肪酸アシル鎖、またはエーテル結合(米国特許第5,956,159号に記述されているような結合)、ジスルフィド結合、およびその類似体などの非エステル結合により連結された有機鎖を挙げることができる。
一つの態様では、この脂質鎖は炭素原子が約6個から約26個であり、この脂質鎖は飽和であってもまたは不飽和であってもよい。本発明で有用な脂肪アシル脂質鎖は、n-テトラデカン酸、n-ヘキサデカン酸、n-オクタデカン酸、n-エイコサン酸、n-ドコサン酸、n-テトラコサン酸、n-ヘキサコサン酸、cis-9-ヘキサデセン酸、cis-9-オクタデセン酸、cis,cis-9,12-オクタデセジエン酸、all-cis-9,12,15-オクタデセトリエン酸、all-cis-5,8,11,14-エイコサテトラエン酸、all-cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸、2,4,6,8-テトラメチルデカン酸、およびラクトバシル酸、ならびに同様のものを含むが、これらに限定されることはない。
いくつかの態様では、ペグ化脂質も含まれる。ペグ化脂質はポリエチレングリコール(PEG)の重合体に共有結合的に連結された脂質を含む。PEGはその分子量によって通常分類されており、したがって、例えば、PEG 6,000 MWのものは約6000の分子量を持っている。ペグ化脂質を加えることで、一般的に、沈殿物に取り込める化合物(例えば、ペプチド、ヌクレオチド、および栄養素)の量が増加することになる。典型的なペグ化脂質は、PEG 5,000 MWを持つジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(DPPE)である。
本発明のモルホリノ-渦巻型組成物は、付加的な成分を加えてまたは加えず種々の形態(例えば、粉末、液体、懸濁液)で提供することができる。適当な形態ならびに添加物、賦形剤、担体、および同様のものが本明細書に記述されている。
凝集阻害剤
本発明の渦巻状物および渦巻型組成物は、任意で凝集阻害剤を含むことができる。凝集阻害剤は一つには、凝集が阻害されるように渦巻状物の表面特性を変化させることによって機能する。凝集は、例えば、立体的な大きさならびに/または渦巻型構造体の性質の変化、例えば、表面疎水性および/もしくは表面電荷の変化により阻害することができる。
凝集を阻害することができ、さらには逆行させることさえでき、これにり渦巻状物の表面特性を変化させ、渦巻状物間の相互作用を阻害することによって、個々の渦巻型粒子を安定化させることができる。カルシウムの添加時およびその後にリポソーム間の相互作用を阻止する物質をリポソーム懸濁液に含有させることによって、凝集を阻害することができる。あるいは、凝集阻害剤を渦巻状物の形成後に添加することができる。さらに、凝集阻害剤の量を変化させることができ、それにより渦巻状物のサイズの調節が可能になる。
一つの態様では、凝集阻害剤を利用して、凝集阻害剤が入っていない組成物よりも非常に小さくかつ粒子サイズ分布が狭い渦巻状物を得ることができる。このような組成物は、それらが細胞によるより多量の取り込みや素早い効果を可能とすることができることを含むいくつかの理由で有利である。このような組成物は、例えば、渦巻を形成した分子を素早くかつ効果的に送達することが望まれる場合に適当である。さらに、細胞のなかには一定のサイズの粒子を程度の差はあるが効果的に取り込むことができるものもあるという点で、渦巻状物のサイズは標的化に影響を及ぼすことができる。サイズは渦巻状物が細胞と相互作用する様式(例えば、融合事象または取り込み)に影響を及ぼすこともできる。
他の態様では、凝集阻害剤を利用して、凝集阻害剤を加えてまたは加えないで得ることができる粒子サイズよりも相対的に大きな粒子サイズを有する渦巻型組成物を得ることができる。このような組成物は、例えば、渦巻を形成した分子の取り込みおよび/もしくはその放出の遅延が望まれる場合に、または標的化した細胞もしくは臓器が比較的大きなサイズ範囲の渦巻状物をいっそう効果的に取り込む場合に有用となり得る。このような組成物はまた、例えば複数の融合事象が必要とされる場合には、渦巻を形成した分子が大きな渦巻状物から放出されるにはさらに時間がかかり得るので、持続的な活性(小さな渦巻型組成物に比べて)を有することができる。
他の態様では、渦巻型組成物は、渦巻を形成した分子(例えば、siRNAまたはモルホリノおよびいずれかの付加的なカーゴ成分)が長時間にわたって放出されるように幅広い粒子サイズの分布を有する。これは小さな渦巻状物が最初に素早く取り込まれ、その後、次第に大きな渦巻状物の取り込みまたはそれとの融合事象が起こるためである。さらに、サイズはどんな種類の細胞が渦巻状物を取り込むかということに影響を及ぼすことができるだけでなく、いかにして渦巻状物がある種の細胞と相互作用するかということにも影響を及ぼすことができ、例えば、サイズは渦巻状物がある細胞により取り込まれるかまたはある細胞との一回もしくは複数回の融合事象を受けるかに影響を及ぼすことができる。
さらに、他の態様では、所望の放出プロファイル、例えば、パルス放出または複合放出のためにいくつかの組成物を組み合わせることができる。例えば、即時放出かつ遅延放出が実現されるように、迅速放出性のナノ渦巻型組成物を遅延放出性の大きなサイズの渦巻型組成物、または場合によっては標準的な渦巻型組成物と混合することができる。さらに、渦巻型組成物は異なるsiRNAまたはモルホリノを有することができる。
凝集阻害剤を利用して、粒子サイズおよび粒子サイズの分布を安定化させることもできる。例えば、これを利用して、標準的な渦巻状物および/または凝集阻害剤を有する渦巻状物に関する渦巻状物のサイズおよび分布を「固定化する」ことができる。本発明の渦巻状物は通常、長期間にわたって安定であるが、標準的な渦巻状物(凝集阻害剤なしで形成される渦巻状物)は時間とともに凝集する傾向があり得る。したがって、標準的な渦巻状物をそのような凝集阻害剤の添加により、例えば、渦巻状物の形成後にメチルセルロースを添加することにより安定化させることができる。
したがって、一つの態様では、本発明の渦巻型組成物は約1マイクロメーター未満の、例えば、約900 nm、800 nm、700 nm、600 nm、500 nm、400 nm、300 nm、200 nm、100 nm、50 nm、10 nm、または1 nm未満の平均直径を有する。これらの範囲に入る個々の値および範囲は全て包含されることが意図され、それらは本発明の範囲内である。他の態様では、本発明の渦巻型組成物は、約1マイクロメーターにほぼ等しいかまたは約1マイクロメーターよりも大きい、例えば、2、3、4、5、10、50、または100マイクロメーターの平均直径を有する。これらの範囲に入る個々の値および範囲は全て包含されることが意図され、それらは本発明の範囲内である。
一つの態様では、そのサイズ分布は標準的な渦巻状物(凝集阻害剤なしで形成される渦巻状物)で観測されるものに比べて狭い。渦巻型組成物は約1 μm、900 nm、800 nm、700 nm、600 nm、500 nm、400 nm、300 nm、200 nm、または100 nm未満のサイズ分布を有することが好ましい。これらの範囲にある個々の値(550 nm、420 nm、475 nmなど)は全て包含されることが意図され、それらは本発明の範囲内である。そのような渦巻型組成物は、マクロファージによる取り込みが望まれる場合には特に好ましい。粒子サイズは、所望の臓器もしくは細胞による取り込みに適した、および/または臓器もしくは細胞による取り込みに適していないサイズに調整できることが容易に理解可能である。他の態様では、渦巻状物はいっそう広範囲のサイズ分布、例えば、約10、20、50、100、200、300、400、または500マイクロメーターが利用される。これらの範囲に入る個々の値は全て包含されることが意図され、それらは本発明の範囲内である。そのような渦巻型組成物はカーゴ成分の長期放出に有用とすることができる。
さらに、前記のように、本発明は所望の放出パターン、例えば、一つまたは複数の標的mRNAに対するsiRNAまたはモルホリノのパルス放出および/または持続放出を達成する渦巻型集団の組合せを企図する。
使用する凝集阻害剤の種類および/または量は、結果として生じる渦巻状物のサイズを決定することもできる。異なる濃度の凝集阻害剤を存在させることで渦巻状物のサイズ分布の調節も可能になる。
本発明に従って利用できる適当な凝集阻害剤としては、以下の少なくとも一つが挙げられるがそれらに限定されることはない: カゼイン、K-カゼイン、乳液、アルブミン、血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、プルラン、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、キサンタンガム、トラガカントゴム、グアーガム、アカシアゴム、アラビアガム、ポリアクリル酸、メチルメタクリレート共重合体、カルボキシビニル重合体、アミロース、高アミローススターチ、ヒドロキシプロピル化した高アミローススターチ、デキストリン、ペクチン、キチン、キトサン、レバン、エルシナン、コラーゲン、ゼラチン、ゼイン、グルテン、カラゲナン、カルナバワックス、シェラック、ラテックスポリマー、乳タンパク質単離物、大豆タンパク質単離物、乳漿タンパク質単離物、およびその混合物。
好ましい凝集阻害剤はカゼインである。カゼインは高度にリン酸化されている、カルシウム結合タンパク質である。特定の理論に束縛されることを望むわけではないが、カルシウムは負に荷電している脂質(例えば、PS)とカゼインとの間の相互作用を媒介し、それによって凝集が阻害されるように渦巻状物の表面特性を変化させることができると考えられる。他の好ましい凝集阻害剤は乳液、および同量のミルクとクリームの混合物(Half and Half)、乳脂などのような他の乳製品である。好ましい乳製品はカゼインも含む。他の好ましい凝集阻害剤はメチルセルロースである。さらに、二種類以上の凝集阻害剤を本発明の渦巻状物に利用することができる。例えば、カゼインとメチルセルロースの両方を凝集阻害剤として使用することができる。
一つの態様では、本発明の渦巻状物は、重量で約0.1 : 1〜約4 : 1の脂質比の凝集阻害剤を含む。凝集阻害剤と脂質の比は約1 : 1であることが好ましい。当業者は日常の実験程度で、所望のサイズの渦巻状物を形成させるのに必要とされる凝集阻害剤の量を容易に決定することができるであろう。
付加的なカーゴ成分
本発明の渦巻状物および渦巻型組成物は、一種類または複数種類の付加的なカーゴ成分をさらに含むことができる。「付加的なカーゴ成分」とは、本発明のsiRNAまたはモルホリノに加えて渦巻を形成した成分であり、一般に渦巻状物を沈殿させるために利用される脂質およびイオンを指すものではない。カーゴ成分は生物学的興味を引く特質を有する任意の化合物、例えば、生物の生命現象に関与する化合物を含む。カーゴ成分は有機物でもまたは無機物でも、単量体でもまたは重合体でも、宿主生物にとって内在性でもまたはそうでなくても、天然に存在するものでもまたはインビトロで合成されるものなどでもよい。
カーゴ成分はプロトン化されているカーゴ成分とすることができる。「プロトン化されているカーゴ成分」という用語は、プロトン化されているプロトン化可能なカーゴ成分を指す。「プロトン化可能な」とは、一つまたは複数のプロトンを得る能力を指す。プロトン化可能なカーゴ成分は弱塩基性とすることができ、これは酸性化またはプロトンの付加によりプロトン化することができる。さらに、またはあるいは、プロトン化可能なカーゴ成分は中性または弱酸性とすることができ、これは同じ方法でプロトン化することができる。このように、プロトン化可能なカーゴ成分は、プロトン化により陽イオン性となる陰イオン性のもしくは中性のカーゴ成分とすることができ、またはプロトン化可能なカーゴ成分は陽イオン性であることができ、プロトン化によってさらに陽イオン性とすることができる。カーゴ成分はプロトン化状態で供与することもできる。任意で、このプロトン化状態は、本明細書で記述されているように、例えば、酸性化またはその他の方法により誘導することができる。酸性化は、カーゴ成分を陽イオン性にさせるかまたは既に陽イオン性であるカーゴ成分の価数を、例えば、一価から二価もしくは三価に増加させる。
実例となる付加的なカーゴ成分としては、ビタミン類、ミネラル類、栄養素、微量栄養素、アミノ酸、毒素、殺菌剤、静菌剤(microbistat)、補因子、酵素、ポリペプチド、ポリペプチド凝集体、ポリヌクレオチド、脂質、糖質、ヌクレオチド、でんぷん、色素、脂肪酸、一価不飽和脂肪酸、多価不飽和脂肪酸、香味料、精油、抽出物、ホルモン、サイトカイン、ウイルス、細胞小器官、ステロイドおよびその他の多環構造体、糖類、金属、代謝毒、造影剤、抗原、ポルフィリン類、テトラピロール色素、マーカー化合物、薬品、薬物、ならびに同様のものが挙げられる。
カーゴ成分は、造影剤などの診断薬とすることができる。造影剤としては、核剤および蛍光プローブ、例えば、ポルフィリン類が挙げられる。ポルフィリン類としては、テトラピロール試薬またはテトラピロール色素が挙げられる。このようなテトラピロール試薬の一つは亜鉛テトラフェニルポルフィリン(ZnTPP)であり、これは可視スペクトル(濃い紫色)に高い吸収がある疎水性の蛍光分子である。
カーゴ成分は、生物学的に活性なポリペプチドまたはポリヌクレオチドを得るために発現されるポリヌクレオチドとすることができる。すなわち、このポリペプチドは免疫源として機能することができまたは、例えば、酵素活性を有することができる。このポリヌクレオチドは触媒活性を有することができ、例えば、リボソームとすることができ、または転写もしくは翻訳の阻害因子、例えば、小さな干渉性RNA(siRNA)もしくはアンチセンス分子として機能することができる。このポリヌクレオチドは修飾することができ、例えば、これはモルホリノ骨格を有するように合成することができる。このポリヌクレオチドは、発現される場合には、当技術分野において公知のような、プロモーターなどの必要な調節要素を含むことが好ましい。ポリペプチドの具体例はインスリンである。
その薬物は水性溶媒中で疎水性である有機分子とすることができる。この薬物は同様に、水溶性の一価のまたは多価の陽イオン分子とすることができ、生理的pHにて陰イオン性、もしくは正味で中性とすることができる。この薬物はタンパク質、小ペプチド、生物活性ポリヌクレオチド、抗生物質、抗ウイルス薬、麻酔薬、抗うつ薬、抗精神病薬、抗感染薬、抗真菌薬、抗癌薬、免疫抑制薬、免疫賦活薬、ステロイド性抗炎症薬、非ステロイド性抗炎症薬、抗酸化薬、合成由来または天然由来とできる抗うつ薬、精神機能を補助するかもしくは亢進する物質または精神衰退を阻害する物質、抗けいれん薬、HIVプロテアーゼ阻害剤、非求核性逆転写酵素阻害剤、サイトカイン、精神安定薬、粘液溶解薬、拡張薬、血管収縮薬、鬱血除去薬、ロイコトリエン阻害剤、抗コリン作用薬、抗ヒスタミン、コレステロール、脂質代謝調節薬、あるいは血管拡張薬とすることができるが、これらに限定されることはない。
付加的なカーゴ成分の例としては、アンフォテリシンB、アシクロビル、アドリアマイシン、カルバマゼピン、イベルメクチン、メルファレン(melphalen)、ニフェジピン、インドメタシン、クルクミン、アスピリン、イブプロフェン、ナプロキセン、アセトアミノフェン、ロフェコキシブ、ジクロフェナク、ケトプロフィン(ketoprofin)、メロキシカム、ナブメトン、エストロゲン、テストステロン、ステロイド、フェニトイン、エルゴタミン、カンナビノイド、ラパマイシン、プロパナジド(propanadid)、プロポフォール、アルファジオン、エキノマイシン、硝酸ミコナゾール、テニポシド、ヘキサメチルメラミン、タキソール、タキソテール、18-ヒドロキシデオキシコルチコステロン、プレドニゾロン、デキサメタゾン、コルチゾン、ヒドロコルチゾン、ピロキシカム、ジアゼパム、ベラパミル、バンコマイシン、トブラマイシン、テイコプラニン、ブレオマイシン、ペプチドグリカン、リストセチン、シアロ糖タンパク質、オリエンチシン、アボパルシン(avaporcin)、ヘレベカルジン(helevecardin)、ガラカルジン(galacardin)、アクチノイジン(actinoidin)、ゲンタマイシン、ネチルマイシン、アミカシン、カナマイシン A、カナマイシン B、ネオマイシン、パロモマイシン、ネアミン、ストレプトマイシン、ジヒドロストレプトマイシン、アプラマイシン、リボスタマイシン、スペクチノマイシン、カスポファンギン、エキノカンジンB、アクレアシンA、ミカファンギン、アニドゥラファンギン、キロファンギン(cilofungin)、ニューモカンジン、ゲルダナマイシン、ニスタチン、リファンピン、チロホスチン、グルカン合成阻害剤、ビタミンA酸、メサラミン、リセドロネート、ニトロフラントイン、ダントロレン、エチドロネート、ニコチン、アミトリプチリン、クロミプラミン、シタロプラム、ドシエピン、ドクサピン、フルオキセチン、イミプラミン、ロフェプラミン、ミルタザピン、ノルトリプチリン、パロキセチン、レボキシチン、セルトラリン、トラゾドン、ベンラファクシン、ドーパミン、セントジョーンズワート、ホスファチジルセリン、ホスファチジン酸、アマスタチン、アンチパイン、ベスタチン、ベンズアミジン、キモスタチン、3,4-ジクロロイソクマリン、エラスタチナール、ロイペプチン、ペプスタチン、1,10-フェナントロリン、ホスホラミドン、エトサクシミド、エトトイン、フェルバメート、フォスフェニトイン、ラモトリジン、レビチラセタム(levitiracetam)、メフェニトイン、メトスクシミド、オキスカルバゼピン、フェノバルビタール、フェンスクシミド、プリミドン、トピリメート(topirimate)、トリメタジオン、ゾニサミド、サキナビル、リトナビル、インジナビル、ネルフィナビル、およびアンプレナビルが挙げられる。
さらなる薬物としては、アテローム硬化現象および/またはその合併症の危険性を低下させる薬剤が挙げられるが、これに限定されることはない。このような薬剤としては、β遮断薬、β遮断薬とチアジド系利尿薬の組合せ、HMG CoA還元酵素阻害剤、スタチン、アスピリン、ACE阻害剤、ACE受容体阻害剤(ARB)、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。適当なβ遮断薬としては、心選択性(選択性β1遮断薬)、例えば、アセブトロール(例えば、Spectral(商標))、アテノロール(例えば、Tenormin(商標))、ベタキソロール(例えば、Kerlone(商標))、ビソプロロール(例えば、Zebeta(商標))、メトプロロール(例えば、Lopressor(商標))、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。適当な非選択性遮断薬(β1およびβ2を等しく遮断する)としては、カルテオロール(例えば、Cartrol(商標))、ナドロール(例えば、Corgard(商標))、ペンブトロール(例えば、Levatol(商標))、ピンドロール(例えば、Visken(商標))、プロプラノロール(例えば、Inderal(商標))、チモロール(例えば、Blockadren(商標))、ラベタロール(例えば、Normodyne(商標)、Trandate(商標))、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。
適当なβ遮断薬とチアジド系利尿薬の組合せとしては、Lopressor HCT、ZIAC、Tenoretic、Corzide、Timolide、Inderal LA 40/25、Inderide、Normozide、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。適当なスタチンとしては、プラバスタチン(例えば、Pravachol(商標))、シムバスタチン(例えば、Zocor(商標))、ロバスタチン(例えば、Mevacor(商標))、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。適当なACE阻害剤としては、カプトプリル(例えば、Capoten(商標))、ベナゼプリル(例えば、Lotensin(商標))、エナラプリル(例えば、Vasotec(商標))、フォシノプリル(例えば、Monopril(商標))、リシノプリル(例えば、Prinivil(商標)またはZestril(商標))、キナプリル(例えば、Accupril(商標))、ラミプリル(例えば、Altace(商標))、イミダプリル、ペリンドプリルエルブミン(例えば、Aceon(商標))、トランドラプリル(例えば、Mavik(商標))、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。適当なARBS(ACE受容体遮断薬)としては、ロサルタン(例えば、Cozaar(商標))、イルベサルタン(例えば、Avapro(商標))、カンデサルタン(例えば、Atacand(商標))、バルサルタン(例えば、Diovan(商標))、および同様のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。
本発明の方法および組成物により有用となる適当なHMG CoA還元酵素阻害剤は、スタチン分子である。これらには、ロバスタチン(例えば、Mevacor(商標))、プラバスタチン(例えば、Pravachol(商標))、シムバスタチン(例えば、Zocor(商標))、フルバスタチン(例えば、Lescol(商標))、アトルバスタチン(例えば、Lipitor(商標))、またはセリバスタチン(例えば、Baycol(商標))が含まれる。
アテローム硬化現象および/またはその合併症の治療のために本発明の渦巻状物とともに投与できるその他の薬剤は、植物ステロール、植物スタノール、ならびにその誘導体および異性体; 大豆タンパク質; 水溶性繊維、例えば、カラスムギおよびオオバコ、木の実、ぬか油に由来する、例えば、β-グルカンであり、これらのそれぞれが食品組成物、栄養補助食品組成物、および食品添加組成物に用いるのに特に適している。植物ステロールは固形状(例えば、粉末、顆粒)であってもまたは液状(例えば、油)であってもよい。
アテローム硬化現象および/またはその合併症の治療用の薬剤の選択は、対象とする送達媒体(例えば、食品、栄養補助食品、医薬品)および投与方法に依存することは当業者には明らかであろう。
カーゴ成分は、サイクロスポリン、アンギオテンシンI、II、およびIII、エンケファリンおよびその類似体、ACTH、抗炎症ペプチドI、II、III、ブラジキニン、カルシトニン、β-エンドルフィン、ジノルフィン、ロイコキニン、黄体形成ホルモン放出ホルモン(LHRH)、インスリン、ニューロキニン、ソマトスタチン、サブスタンスP、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRH)、ならびにバソプレッシンなどのポリペプチドとすることができる。
カーゴ成分は抗原とすることができるが、これはタンパク質抗原に限定されることはない。抗原は糖質またはDNAとすることもできる。抗原タンパク質の例としは、膜タンパク質、ウイルス由来の外皮糖タンパク質、動物細胞タンパク質、その他のウイルスタンパク質、植物細胞タンパク質、細菌タンパク質、および寄生虫タンパク質が挙げられる。
適当な栄養素としては、リコペン、植物化学物質もしくは動物化学物質などの微量栄養素、ビタミン類、ミネラル類、脂肪酸、アミノ酸、魚油、魚油抽出物、ビオチン、コリン、イノシトール、イチョウ、および糖類、ハーブ製品、または精油が挙げられるが、これらに限定されることはない。具体例としては、ビタミンA、B、B1、B2、B3、B12、B6、B複合体、C、D、E、およびK、ビタミン前駆物質、カロチノイド類、およびβ-カロチン、レスベラトロル、ルテイン、ゼアキサンチン、ケルセチン、シリビニン、ペリリルアルコール、ゲニステイン、スルフォラファン、および必須脂肪酸、例えば、エイコサぺンタエン酸(EPA)、γ3系、ω3系、γ6系、およびω6系脂肪酸、ハーブ、香辛料、ならびに鉄が挙げられる。ミネラル類としては、ホウ素、クロム、コロイド状ミネラル、コロイド状銀、銅、マンガン、カリウム、セレン、バナジウム、硫酸バナジル、カルシウム、マグネシウム、バリウム、鉄、および亜鉛が挙げられるが、これらに限定されることはない。
カーゴ成分は糖類または甘味料、例えば、サッカリン、イソマルト、マルトデキストリン、アスパルテーム、グルコース、マルトース、デキストロース、フルクトース、およびスクロースとすることができる。風味剤としては、シナモン、バニラ、アーモンド、ペパーミント、スペアミント、カモミール、ゼラニウム、生姜、グレープフルーツ、ヒソップ、ジャスミン、ラベンダー、レモン、レモングラス、マジョラム、ライム、ニクズク、オレンジ、ローズマリー、セージ、バラ、タイム、アニス、バジル、ならびに黒コショウの油および抽出物を含むがこれらに限定されない、油、精油、または抽出物、茶もしくは茶抽出物、ハーブ、シトラス、香辛料、あるいは種子が挙げられる。
本明細書において、「脆弱な栄養素」という用語は、植物源(植物化学物質)、動物源(動物化学物質)、または動物の健康状態に寄与していることが知られているもしくはその疑いのある合成源に由来する脆弱な化合物(例えば、酸素、水および同様のものによる分解を受けやすい)を指す。
本明細書における「微量栄養素」とは、身体が外部源から得なけばならない栄養素である。一般に、微量栄養素は少量で身体に不可欠である。
一つの態様では、カーゴ成分は脂質のカーゴ成分比およそ20,000 : 1〜およそ1 : 1で組成物に添加される。カーゴ成分は脂質のカーゴ成分比およそ10 : 1〜およそ1 : 1で添加されることが好ましい。カーゴ成分は脂質のカーゴ成分比およそ5 : 1で添加されることがより好ましい。他の態様では、第二のカーゴ成分が脂質のカーゴ成分比およそ20,000 : 1〜およそ1 : 1で渦巻型構造体にさらに組み入れられる。第二のカーゴ成分は脂質のカーゴ成分比およそ10 : 1〜およそ1 : 1で添加されることが好ましい。第二のカーゴ成分は脂質のカーゴ成分比およそ5 : 1で添加されることがより好ましい。
製造方法
他の局面では、本発明は全体としてsiRNAおよび/またはモルホリノを含む渦巻状物の作製方法に向けられる。この方法は全体として、siRNA成分および/またはモルホリノ成分の存在下で、例えば、多価陽イオンを添加することによりリポソーム懸濁液を沈殿させる段階を含むことができる。この渦巻状物は付加的なカーゴ成分またはその他の構成要素、例えば、凝集阻害剤をさらに含むことができる。本明細書で記述される方法は全て、モルホリノ-渦巻状物およびsiRNA渦巻状物の両方を作製するために利用することができる。
リポソームは、リポソームを調製する周知のどの方法によっても調製することができる。すなわち、リポソームは、例えば、溶媒の注入、脂質の水和、逆蒸発、凍結と融解の繰返しによる凍結乾燥により調製することができる。リポソームは多重状または小型単層小胞体(SUV)を含めて、単層状とすることができる。リポソームは、例えば、透析、カラムクロマトグラフィー、バイオビーズSM-2を用いて界面活性剤を除去することにより、逆相蒸発(REV)により、または高圧押出しによる中間サイズの単層小胞体の形成により調製される大型単層小胞体(LUV)、安定型多重層小胞体(SPLV)またはオリゴラメラー(oligolamellar)小胞体(OLV)とすることができる。Methods in Biochemical Analysis, 33:337 (1988)を参照のこと。これらの方法および当技術分野において公知であるその他の方法の全てによって調製されるリポソームを本発明の実践時に使用することができる。
好ましい態様では、リポソームの少なくとも大部分は単層状である。この方法は、リポソームの大部分がULVとなるように、リポソーム懸濁液をろ過する段階および/またはMLVおよびULVリポソームの両方を含むこの懸濁液を小開口部から機械的に押し出す段階をさらに含むことができる。好ましい態様では、リポソームの少なくとも70%、80%、90%、または95%がULVである。
この方法は渦巻状物を形成する方法によって限定されることはない。周知のいずれかの方法を使用して、本発明のリポソーム(すなわち、カーゴ成分と会合したリポソーム)から渦巻状物を形成させることができる。一つの態様では、米国特許第5,994,318号および米国特許第6,153,217号(その開示内容の全体が参照により本明細書に組み入れられる)に記述されているものを含むがこれらに限定されない周知の方法を利用して、本発明の渦巻状物を形成させることができる。
一つの態様では、沈殿の前に、SUVを、例えば、ろ過により得て、このリポソームをsiRNA、モルホリノおよび/またはその他のカーゴ成分の存在下で沈殿させて、渦巻状物を形成させる。
他の態様では、MLVをsiRNA、モルホリノ、および/またはその他のカーゴ成分の存在下で一回または複数回押し出しし、次いで、このリポソームを沈殿させて、渦巻状物を形成させる。この態様では、MLVが押出し過程の間に開口し再封鎖し、それによって封入化またはMLVとのsiRNA、モルホリノおよび/もしくはその他のカーゴ成分の会合が別の方法で高められるものと考えられる。
他の態様では、キレート剤(例えば、EDTA)を利用して、siRNAもしくはモルホリノ、および/またはその他のカーゴ成分の存在下で渦巻状物をリポソームに変換し、次いで、陽イオンを添加して渦巻状物を形成させる。
他の態様では、siRNAまたはモルホリノとトランスフェクション試薬との間で複合体を最初に形成させることにより、siRNAまたはモルホリノとリポソームおよび/または渦巻状物との結合の増強をもたらす。そのような陽イオン性のトランスフェクション試薬は、ポリ陽イオン、例えば、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリビニルアミン、スペルミン、スペルミジン、ヒスタミン、陽イオン性脂質、または沈殿の前にリポソームとの結合性を高めるその他の成分であることが好ましい。あるいは、ポリ陽イオンを最初にリポソームと混合してこれに結合させ、その後、RNAまたはモルホリノを添加する。陽イオン性重合体のポリエチレンイミン(PEI)と複合体化したDNAの高いトランスフェクション能が報告されている。Boussif et al. Proc Natl Acad Sci USA 92: 7297-7301 (1995)を参照のこと。しかしながら、トランスフェクション率の増大は毒性の増大と連動するものであった。Bogden et al., AACS Pharm Sci 4(2) (2002)を参照のこと。PEIは商品名Lupasol G35で売られているものなど、例えば、BASFから得ることができる。さまざまな分子量を持つ陽イオン性重合体を利用してもよく、これは分岐していてもまたは分岐していなくてもよい。
渦巻を形成したsiRNA-PEI複合体は、文献でおよび実施例で観測されている関連毒性なしに細胞中へのトランスフェクションを改善させることが見出されたものであり、これを本明細書に示される実施例で例証したものである。好ましい態様では、陽イオンは陽イオン性重合体、例えば、PEIまたはPEI誘導体である。そのような複合体を本明細書で論ぜられる方法のいずれかにより、リポソームと会合させることができる。
脂質のsiRNAとの比、およびPEIのsiRNAとの比などは変化してもよい。好ましい態様では、N対P比(PEI中の窒素N 対 RNA中のリン酸塩P)は、約0.5〜約20の間で変化してもよい。約4〜約8が最も好ましい。
さらに、またはあるいは、siRNAまたはモルホリノは、多量または少量のカルシウムとともに渦巻を形成することができる。したがって、一つの態様では、多量または「上昇した」量のカルシウムを使用し、例えば、その場合には、渦巻状物が形成されるときの溶液中のカルシウム濃度は約100〜約500ミリモルである。本明細書において、「上昇した量のカルシウム」という用語は、約100〜約500ミリモルのカルシウム濃度を意味する。他の態様では、比較的少(「低下した」)量の、例えば、約1〜約10 mMのカルシウムを使用する。本明細書において、「低下した量のカルシウム」という用語は、約1〜約10 mMのカルシウム濃度を意味する。実施例で証明されるように、多量のカルシウムとともに渦巻を形成したsiRNAは、少量のカルシウムとともに渦巻を形成したsiRNAよりも活性が高かった。
一つの態様では、モルホリノまたはsiRNAのpHを、分子内に電荷をもたらし、それによって渦巻状物、とりわけリン脂質とのその相互作用を増加させるために調整する。一つの態様では、この方法はリポソーム懸濁液のpHを調整する段階を含む。他の態様では、この方法はsiRNAまたはモルホリノの塩基対を荷電させる段階を含むことができる。例えば、pHはモルホリノの場合、約8.5または約6.0〜6.5または約3.0〜3.5に調整することができる。モルホリノの存在下でリポソーム懸濁液のpHを上昇させることにより、モルホリノをリポソームと会合させるかまたはそれと複合体化させる。siRNAまたはモルホリノのpHを上昇させるかまたは低下させること(3〜11)により、塩基または骨格上の電荷に影響を及ぼし、脂質との会合を促進させることができる。
pHを調整することおよび/または塩基対を荷電させることにより、渦巻状物とのモルホリノまたはsiRNAの会合を向上できることが見出された。したがって、この方法はリポソームとの接触または沈殿物の形成の前にまたはその間にモルホリノまたはsiRNAのpHを調整する段階をさらに含むことができる。pHを調整する周知のどの方法も利用することができる。例えば、モルホリノまたはsiRNAを酸性緩衝水溶液で酸性化することができる。あるいは、pHを塩基性緩衝水溶液で上昇させることができる。酸性および塩基性緩衝液は当技術分野において知られており、さまざまな緩衝液を選別するのに、当業者は、日常の実験程度を必要とするだけであろう。あるいは、モルホリノまたはsiRNAのpHは、酸、例えば、塩酸、または塩基、例えば、水酸化ナトリウムをゆっくり添加することによって調整することができる。
他の態様では、モルホリノまたはsiRNAのpHを脂質沈殿物に組み入れる前に調整することができる。他の態様では、得られたモルホリノ渦巻状物の溶液のpHを、例えば、酸または塩基を用いて調整することができる。
一つの態様では、渦巻状物は、脂質成分とsiRNA、モルホリノ、および/またはその他のカーゴ成分とを有機溶媒(例えば、THF)に溶解して溶液とし、カーゴ成分のリポソームを形成し、このリポソームを沈殿させてカーゴ成分-渦巻状物を形成させることによって形成することができる。その溶媒を任意で、リポソームの形成前におよび/またはリポソームが形成された後に除去することができる。
他の態様では、渦巻状物は、分子(例えば、siRNA、モルホリノ、および/または付加的なカーゴ成分)をリポソームに、その分子がそのリポソームと会合するような溶媒の存在下で導入し、このリポソームを沈殿させて渦巻状物を形成させることによって形成することができる。その分子は、溶媒と分子の溶液をリポソームに導入することにより、例えば、滴下により、連続流により、またはボーラスとして導入することができる。この分子を溶媒より前にまたは後にリポソームに導入することもできる。
リポソームは、リポソームを調製する周知の任意の方法によっても調製することができる。さらに、この方法は渦巻状物を形成する方法によって限定されることはない。周知のいずれかの方法を使用して、本発明のリポソーム(すなわち、カーゴ成分と会合したリポソーム)から渦巻状物を形成させることができる。好ましい態様では、渦巻状物を沈殿により形成する。さらに、またはあるいは、凝集阻害剤をリポソーム段階の溶媒に、または沈殿後の渦巻状物に添加することができる。
適当な任意の溶媒を本発明に関連して利用することができる。当業者は所定の用途に適した溶媒を容易に選別することができる。適当な溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)、メチルピロリドン、N-メチルピロリドン(NMP)、アセトニトリル、アルコール、例えば、ブタノールおよびエタノール(EtOH)、ジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組合せが挙げられるが、これらに限定されることはない。
さらに、各種の成分(例えば、siRNA、脂質、カルシウム(calium)、陽イオン錯化剤、溶媒)を添加する順序は、本出願で示される実施例に例示されているように容易に変化させることができる。各種の成分の濃度および比率を本明細書で例示されているように変えることもできる。最後に、必要に応じてイオン条件を調整することができる。塩濃度をおよそ等張(150 mM)に、高濃度(例えば、1〜2モル)に、低張に、ゼロ(水)にすることができる。
本発明によりモルホリノ-渦巻状物を形成する例示的な方法は一般に、以下の段階を含むことができる。リポソームおよびモルホリノオリゴヌクレオチドを可溶化しボルテックスして、モルホリノ-リポソーム懸濁液を形成させることができる。典型的には、ボルテックスを約2分行うことで適当な懸濁液を形成させるには十分である。その懸濁液はさまざまに異なっており目視検査によって、例えば、顕微鏡を通じて確認することができる。
次に、懸濁液のpHを約8.5に上昇させる(例えば、1 N NaOHで)かまたは約6.5に低下させる(例えば、1 N HClで)。モルホリノは荷電されないので、この段階は電荷をモルホリノの塩基対に置くために、リポソームとの相互作用を助けるために行われる。このイオン相互作用は、pHを8.5に増加させることにより、またはpHを6.5に低下させることにより達成することができる。この時点で、モルホリノは脂質と相互作用する。この懸濁液を再びボルテックスして、モルホリノとリポソームとの間の相互作用を引き起こす。典型的には、ボルテックスを約10分行うことが適当である。モルホリノとリポソームとの間の相互作用は、位相差顕微鏡法および屈折顕微鏡法により確認することができる。このモルホリノはリポソームの二重層と会合するかまたはその中に組み込まれる。次いで、このモルホリノ-リポソームをろ過する(例えば、0.22マイクロメーターのシリンジフィルターを用いる)。
カルシウム溶液をこの懸濁液にボルテックスしながら添加する。適当な添加方法は、500マイクロリットル用のチップを付けたエッペンドルフリピーターピペッター(eppendorf repeater pipetter)を使用することであり、渦巻状物が形成されるまで10秒毎に分注液10マイクロリットルをチューブに添加することである。渦巻状物の形成は、例えば、顕微鏡下でその調製物を観察することによりおよびpHの測定により確認することができる。その後、この渦巻状物は窒素雰囲気下で4℃にて安定的に保存することができる。
使用方法
他の局面では、本発明はsiRNAまたはモルホリノを宿主(例えば、細胞または生物)に投与する方法を提供する。この方法は全体として、siRNA-渦巻型組成物またはモルホリノ-渦巻型組成物の生物学的有効量を宿主に投与する段階を含む。この渦巻型組成物は、例えば、付加的なカーゴ成分およひ/または凝集阻害剤との組成物を含めて、本明細書で記述される組成物のいずれかを含むことができる。
この宿主は細胞、細胞培養物、臓器、組織、および生物、動物等とすることができる。例えば、一つの態様では、siRNAまたはモルホリノを宿主内の細胞に(例えば、細胞の細胞質ゾル区画に)送達する。
一つの態様では、siRNAは宿主内の標的mRNAに対しRNAiを媒介する。他の態様では、モルホリノは宿主内の標的mRNAの翻訳を媒介する。どちらの態様にしても、異なる機構によって作用するものであるが、特異的な標的タンパク質の合成が宿主内で低下することが好ましい。好ましい態様では、特異的な標的タンパク質の合成が少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または場合によっては100%低下する。
渦巻状物を利用する細胞および生物にsiRNAおよびモルホリノを導入する物理的方法は、細胞を渦巻状物と接触させる段階または渦巻状物を生物にいずれかの方法により、例えば、経口的に、筋肉内に、皮内に、経皮的に、鼻腔内に、直腸内に、皮下に、局所に、もしくは静脈内に投与する段階を含む。
siRNA-渦巻状物およびモルホリノ-渦巻状物は、細胞にもしくは細胞の中に(すなわち、細胞内に)直接的に導入することができ、または腔、間質腔の中に、生物の循環系の中に細胞外導入することができ、経口的に導入することができ、あるいはその渦巻状物を含有する溶液に細胞または生物を浸すことにより導入することができる。血管循環系または血管外循環系、血液系またはリンパ系、および脳脊髄液は、本発明の渦巻型組成物を導入できる部位である。
siRNA、モルホリノおよび/またはその他のカーゴ成分を細胞に導入できる機構の一つは、渦巻状物と細胞との間の融合現象を介するものである。天然で起こる膜融合現象の多くは、負に荷電しているリン脂質(例えば、PSおよびホスファチジルグリセロール)とのカルシウムの相互作用を含んでいる。負に荷電している脂質を含有する膜のカルシウムによる撹乱、および続いて起こる膜融合現象は、天然の膜融合過程の多くで重要な機構である。したがって、渦巻状物を膜融合媒介物として想定することができる。渦巻状物のカルシウムに富み、高度に秩序化された膜が最初に天然膜に近接するので、その細胞膜の撹乱および再秩序化が起こり、その結果、渦巻状物の外層と細胞膜との間の融合現象が生じる。この融合の結果、渦巻状物と会合した物質の少量が標的細胞の細胞質に送達されることになる。その後、この渦巻状物が細胞を打破するので、それを同じまたは他の細胞との他の融合現象に利用可能とすることができる。
さらに、またはあるいは、特に活性な食細胞がある場合には、渦巻状物はエンドサイトーシスにより取り込まれることができ、それがエンドサイトーシス小胞の内部から融合する。微量の蛍光脂質とともに作製した渦巻状物は、インビトロで白血球の原形質膜および内膜に結合して徐々に脂質をそれらに移入することが明らかにされている。したがって、本発明の渦巻を形成したsiRNA、モルホリノおよび/または付加的なカーゴ成分をエンドサイトーシスにより宿主内の細胞に導入することができる。あるいは、それらをピノサイトーシスにより導入することができる。
標的mRNAを有する細胞または組織は、任意の生物から得られるかまたは任意の生物に含まれる。この生物は植物、動物、原生動物、細菌、ウイルス、または真菌とすることができる。この植物は単子葉植物、双子葉植物または裸子植物とすることができる; この動物は脊椎動物または無脊椎動物とすることができる。好ましい細菌は、農業でまたは産業により使用されるものであり、植物または動物にとって病原性となるものである。真菌には、カビおよび酵母の両方の形態の生物が含まれる。植物としてはシロイヌナズナ; 農作物(例えば、アルファルファ、大麦、マメ、トウモロコシ、綿、麻、エンドウマメ、油菜、コメ、ライ麦、ベニバナ、ソルガム、大豆、ヒマワリ、タバコおよび小麦); 野菜作物(例えば、アスパラガス、カエンサイ、ブロッコリー、キャベツ、ニンジン、カリフラワー、セロリ、キュウリ、ナス、レタス、タマネギ、コショウ、ジャガイモ、カボチャ、ダイコン、ホウレンソウ、スカッシュ、タロイモ、トマト、およびズッキーニ); 果物および堅果物(例えば、アーモンド、リンゴ、アプリコット、バナナ、黒イチゴ、ブルーベリー、カカオ、チェリー、ココナッツ、クランベリー、ナツメヤシ、ハシバミ、ブドウ、グレープフルーツ、グアバ、キウイ、レモン、ライム、マンゴ、メロン、ネクタリン、オレンジ、パパイア、パッションフルーツ、ピーチ、ピーナツ、西洋ナシ、パイナップル、ピスタチオ、西洋スモモ、ラズベリー、イチゴ、タンジェリン、クルミ、およびスイカ); ならびに観賞植物(例えば、ハンノキ、セイヨウトネリコ、アスペン、ツツジ、カバノキ、ツゲノキ、ツバキ、カーネーション、キク、ニレノキ、モミ、ツタ、ジャスミン、セイヨウネズ、オーク、ヤシ、ポプラ、マツノキ、アメリカスギ、シャクナゲ、バラ、およびゴム)が挙げられる。脊椎動物の例としては、魚類、哺乳類、ウシ、ヤギ、ブタ、ヒツジ、齧歯類、ハムスター、マウス、ラット、霊長類、およびヒトが挙げられる; 無脊椎動物としては、線虫、その他の寄生虫、ショウジョウバエ、およびその他の昆虫類が挙げられる。
標的mRNAを有する細胞は、生殖系細胞もしくは体細胞、全能性細胞もしくは多能性細胞、分裂細胞もしくは非分裂細胞、柔細胞もしくは上皮細胞、不死化細胞もしくは形質転換細胞、または同様のもの由来とすることができる。この細胞は幹細胞または分化細胞とすることができる。分化する細胞種としては、脂肪細胞、線維芽細胞、筋細胞、心筋細胞、内皮細胞、神経細胞、グリア細胞、血球、巨核球、リンパ球、貪食細胞、好中球、好酸球、好塩基球、肥満細胞、白血球、顆粒球、角化細胞、軟骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、肝細胞、および内分泌腺または外分泌腺の細胞が挙げられる。
特定の標的mRNAならびに送達されるsiRNAおよび/またはモルホリノ物質の用量に応じて、この過程は、宿主内で標的mRNAの機能の部分的なまたは完全な喪失をもたらすことができる。宿主または宿主内の標的化細胞の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、もしくは99%またはそれ以上のmRNA発現の低下または消失が典型的である。mRNA発現の阻害とは、標的mRNAからのタンパク質および/またはmRNA産物のレベルの欠如(または観測可能な減少)を指す。特異性とは、細胞の他の遺伝子に対する明らかな影響なしに標的mRNAを阻害する能力を指す。阻害の結果は、細胞もしくは生物の外面的な特性を調べることにより(下記に例が示されているように)またはRNA溶液ハイブリダイゼーション法、ヌクレアーゼ保護法、ノーザンハイブリダイゼーション法、逆転写法、マイクロアレイによる遺伝子発現のモニタリング、抗体結合、酵素結合免疫吸着(ELISA)法、ウエスタンブロッティング法、放射免疫測定(RIA)法、その他の免疫測定法、および蛍光活性化細胞分析(FACS)法などの生化学的方法により確認することができる。
各種の組成物におけるsiRNAの送達および活性を評価するのに利用できる単純なアッセイは、当業者が容易に確定できる多くのバリエーションに従う。抗GFP siRNAおよび非特異的siRNAは商業的供給源、例えば、Ambion社(Austin, Tx)から得ることができる。抗GFP siRNAおよび非特異的siRNAの組成物、例えば、本明細書で記述されるまたは当技術分野において公知である種々の渦巻型組成物を製造することができる。SKOV細胞などの細胞に緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するプラスミドを形質移入し、続いてこれを抗GFP siRNAおよび非特異的siRNAの組成物ならびにその他の適当な対照で処理することができる。次いで、GFPの蛍光を所定の時間、例えば、48または72時間後に測定することができる。次いで、このデータを比較して、どの組成物が他のものよりも活性siRNAの送達でより効果的であったかを決定することができる。
細胞系または生物全体におけるRNAによる阻害の場合、mRNAの発現は、タンパク質産物が容易にアッセイされるレポーターmRNAまたは薬剤耐性mRNAの使用によって好都合にアッセイされる。このようなレポーター遺伝子としては、アセトヒドロキシ酢酸合成酵素(AHAS)、アルカリホスファターゼ(AP)、βガラクトシダーゼ(LacZ)、βグルクロニダーゼ(GUS)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、緑色蛍光タンパク質(GFP)、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)、ルシフェラーゼ(Luc)、ノパリン合成酵素(NOS)、オクトピン合成酵素(OCS)、およびその類縁体が挙げられる。アンピシリン、ブレオマイシン、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン、ハイグロマイシン、カナマイシン、リンコマイシン、メトトレキサート、ホスフィノスリシン、ピューロマイシン、およびテトラサイクリンに対する耐性を与える多数の選択マーカーを利用することができる。アッセイに応じて、mRNAの発現量を定量することにより、本発明により標的化されていない細胞に比べて10%、33%、50%、90%、95%、または99%を超える阻害度を測定することが可能になる。より少ない注入する物質の用量や渦巻を形成したsiRNAおよび/またはモルホリノのより長い投与後の時間により、より少数の細胞(例えば、標的化細胞の少なくとも10%、20%、50%、75%、90%、または95%)の阻害を引き起こすことができる。細胞中のmRNAの発現を定量することで、標的mRNAの蓄積または標的タンパク質の翻訳のレベルで同じような量の阻害を示すことができる。
例証として、阻害の効率は、細胞中のmRNA産物の量を評価することにより決定することができる; 阻害性二本鎖RNAに使用される領域の外側のヌクレオチド配列を有するハイブリダイゼーションプローブを用いて、mRNAを検出することができる、またはその領域のポリペプチド配列に対して産生された抗体を用いて、翻訳されたポリペプチドを検出することができる。
そのRNAは細胞につき少なくとも1コピーの送達を可能とする量で導入することができる。高用量(例えば、細胞につき少なくとも5、10、100、500または1000コピー)の物質はいっそう効果的な阻害をもたらすことができる; より低い用量も特定の用途に有用とすることができる。
その渦巻状物はさらなる薬剤と同時に投与することができる。この第二の薬剤は同じ渦巻型調製物として、本発明の渦巻型調製物と混合された別個の渦巻型調製物として、別々に他の形態(例えば、カプセル剤または丸剤)として、または渦巻型調製物を有する担体として送達することができる。この渦巻状物は、その他の薬物、ペプチド、ヌクレオチド(例えば、DNAおよびRNA)、抗原、栄養素、風味料および/またはタンパク質などの一種類または複数種類の付加的なカーゴ成分をさらに含むことができる。このような分子は米国特許第6,153,217号(Jin et al.)および米国特許第5,994,318号(Gould-Fogerite et al.)、ならびに国際特許公開番号WO 00/42989(Zarif et al.)およびWO 01/52817(Zarif et al.)に記述されている。これらの特許は参照により特に組み入れられる。
本発明の渦巻状物はインビトロ診断アッセイで用いるレポーター分子を含むこともでき、その分子はフルオロフォア、放射性標識または造影剤とすることができる。この渦巻状物は特定の細胞標的との渦巻状物の直接的な結合を導く分子、または特定の細胞種への選択的な侵入を促進する分子を含むことができる。
本発明の他の利点は、渦巻状物のサイズを調節する能力である。渦巻状物のサイズを調節することで、siRNA、モルホリノ、および/または付加的なカーゴ成分が細胞に取り込まれる様式を変化させることができる。例えば、一般に、小さな渦巻状物は細胞に素早くかつ効率的に取り込まれるのに対し、もっと大きな渦巻状物はもっとゆっくり取り込まれるが、いっそう長い時間にわたって効力を保持する傾向がある。同様に、場合によっては、小さな渦巻状物が特定の細胞では大きな渦巻状物よりも効果的となる一方で、その他の細胞では大きな渦巻状物が小さな渦巻状物よりも効果的となる。
治療方法
他の局面では、本発明は、ある障害の危険性がある(またはその障害の影響を受けやすい)被験者または異常なもしくは望ましくない標的遺伝子の発現もしくは活性と関係するある疾患を抱える被験者を治療する予防的方法と治療的方法の双方を提供する。この方法は全体として、疾患または障害が治療されるように、本発明のモルホリノ-渦巻型組成物またはsiRNA-渦巻状物の治療有効量を被験者に投与する段階を含む。
本発明は、本発明の組成物の投与により恩恵を享受できる被験者を治療する方法を提供する。本発明の渦巻型組成物により恩恵を享受できるいずれかの治療指標を本発明の方法により治療することができる。この方法は、疾患または障害が治療されるように、本発明の組成物を被験者に投与する段階を含む。
治療の、予防的方法と治療的方法の双方に関して、そのような治療は薬理ゲノミクスの分野から得られる知識に基づいて特別に調整するかまたは修正することができる。「薬理ゲノミクス」とは、本明細書では遺伝子配列決定、統計遺伝学、および遺伝子発現解析などのゲノミクス技術を臨床開発中の薬物および市場に出ている薬物に適用することを指す。より具体的には、この用語は患者の遺伝子が薬物に対する彼のまたは彼女の応答(例えば、患者の「薬物応答表現型」または「薬物応答遺伝子型」)をいかに決めているのかを研究することを指す。すなわち、本発明の他の局面は、本発明の標的遺伝子または標的遺伝子の調節因子による個体の予防上のまたは治療上の処置をその個体の薬物応答遺伝子型にしたがって調整する方法を提供する。薬理ゲノミクスは、臨床医または内科医が、予防上のまたは治療上の処置をその処置により最も恩恵を享受することになる患者に絞ること、および有害な薬物関連性の副作用を経験することになる患者の治療を回避することを可能にする。
「治療有効量」という用語は、所望の生理学的応答をもたらすのに必要なまたは十分なその量である。この有効量は、被験者のサイズおよび体重のような因子、または特定の化合物に応じて変えることができる。この有効量は、例えば、LD50(集団の50%に致死的な用量)およびED50(集団の50%で治療的に有効な用量)を決定するため、細胞培養物または実験動物での標準的な薬学的手法によって化合物の毒性および治療効力を考慮することにより決定することができる。毒性効果と治療効果間の比率が治療指数であり、これはLD50/ED50比として表すことができる。大きな治療指数を示す化合物が好ましい。有害な副作用を示す化合物を使用してもよいが、非罹患細胞に対する潜在的な損傷を最小化し、それによって、副作用を軽減するために、そのような化合物を罹患組織の部位に標的化する送達系を設計するのに注意が払われなければならない。
細胞培養アッセイおよび動物実験から得られるデータは、ヒトに用いる投与量の範囲を決定する際に利用することができる。そのような化合物の投与量は、毒性をほとんどなしにまたは全くなしにED50を含む血中濃度の範囲内にあることが好ましい。この投与量は、採用される剤形および利用される投与経路に応じて、この範囲内で変化してもよい。本発明の方法で利用されるいずれかの組成物の場合、その治療的に有効な用量は、初めに細胞培養アッセイから推定することができる。ある用量を動物モデルに処方して、細胞培養で決定されたようなED50(すなわち、半最大応答を達成する試験組成物の濃度)を含む循環血漿での濃度範囲を達成することができる。そのような情報を利用して、ヒトで有用な用量をもっと正確に決定することができる。血漿中の量は、例えば、高速液体クロマトグラフィーにより測定することができる。
1. 予防的方法
一つの局面では、本発明は被験者において、異常なまたは望ましくない標的遺伝子の発現または活性と関係する疾患または症状を、その被験者に治療薬(例えば、モルホリノ、siRNAもしくはベクターまたはそれをコードするトランス遺伝子)を投与する段階により予防する方法を提供する。予防薬の投与は、疾患または障害が予防されるか、あるいは、その進行が遅くなるように、標的遺伝子の異常を特徴とする徴候が現れる前に行うことができる。標的遺伝子の異常の種類に応じて、例えば、標的遺伝子、標的遺伝子のアゴニスト剤または標的遺伝子のアンタゴニスト剤を被験者の治療に使用することができる。その適当な薬剤は、本明細書で記述されるスクリーニングアッセイに基づいて決定することができる。
2. 治療的方法
本発明の他の局面は、治療目的で標的遺伝子の発現、タンパク質の発現または活性を調節する方法に関する。したがって、典型的な態様では、本発明の調節方法は、標的タンパク質の発現またはその一つもしくは複数の活性が調節されるように、標的遺伝子またはタンパク質に特異的である(例えば、その遺伝子によりコードされるまたはそのタンパク質のアミノ酸配列を指定するmRNAに特異的である)本発明の組成物を宿主に投与する段階を含む。これらの調節方法はインビトロで(例えば、細胞を薬剤とともに培養することにより)または、あるいは、インビボで(例えば、薬剤を被験者に投与することにより)行うことができる。したがって、本発明は、標的mRNAのポリペプチドまたは核酸分子の異常なまたは望ましくない発現または活性により特徴付けられる疾患または障害に苦しむ個体を治療する方法を提供する。標的mRNA活性の阻害は、標的mRNAが異常によって調節されていない状況および/または標的mRNA活性の低下が有益な効果を及ぼす可能性が高い状況が望ましい。
本発明の渦巻状物の利点の一つは、その組成物の安全性および安定性である。渦巻状物は経口的にまたは懸念なく点滴注入により、ならびに経口経路、鼻腔内経路、眼球内経路、肛門内経路、腟内経路、肺内経路、局所経路、皮下経路、皮内経路、筋肉内経路、静脈内経路、皮下経路、経皮経路、全身経路、くも膜下腔内経路(CSFの中に)、および同様のものなどのいっそう従来的な経路により投与することができる。粘膜表面への直接塗布は、渦巻状物で可能とされる魅力的な送達手段である。
本発明により治療される疾患または障害は、本発明のsiRNAまたはモルホリノの投与の成功により治療できるいずれかの疾患または障害とすることができる。典型的な疾患および障害としては、統合失調症、強迫性障害(OCD)、うつ病および双極性障害などの異常なまたは望ましくない遺伝子発現と関係する神経障害、アルツハイマー病、パーキンソン病、リンパ腫、免疫介在炎症性疾患、過形成、癌(cancers)、細胞増殖性疾患、血液凝固障害、異常フィブリノーゲン血症および血友病(AおよびB)、皮膚障害、高脂質血症、高血糖症、高コレステロール血症、肥満症、急性および慢性の白血病およびリンパ腫、肉腫、腺腫、真菌感染症、細菌感染症、ウイルス感染症、リソソーム蓄積症、ファブリー病、ゴーシェ病、I型ゴーシェ病、ファーバー病、ニーマン・ピック病(A型およびB型)、球様細胞白質委縮症(クラッベ病)、異染性白質委縮症、多発性スルファターゼ欠損症、スルファチダーゼアクチベーター(sap-B)欠損症、sap-C欠損症、GM1ガングリオシドーシス、テイ・サックス病、テイ・サックス病B1異型、テイ・サックス病AB異型、酸性マルターゼ欠損症、ムコ多糖症、サンドホフ病、癌(a cancer)、自己免疫疾患、全身性紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性血小板減少症、グレーブス病、同種移植拒絶反応、関節リウマチ、強直性脊椎炎、乾癬、強皮症、癌腫、上皮癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、前立腺癌、乳癌、膵臓癌、肝細胞癌、腎細胞癌、胆道癌、結腸直腸癌、卵巣癌、子宮癌、黒色腫、子宮頸癌、睾丸癌、食道癌、胃癌、中皮腫、神経膠腫、膠芽細胞腫、下垂体腺腫、炎症性疾患、変形性関節症、アテローム性動脈硬化症、炎症性腸疾患(クローン病および潰瘍性大腸炎)、ブドウ膜炎、湿疹、慢性鼻副鼻腔炎、喘息、遺伝病、嚢胞性線維症、ならびに筋ジストロフィーが挙げられる。
この方法を同様に遺伝子発現の調節のために使用して、健康状態または生活の質をいっそう向上させることができる、例えば、コレステロール摂取を制限することができ、または脂質代謝、体重増加、空腹、老化、もしくは成長を調節することができる。しわとりなどの化粧品の効果、育毛、色素沈着、または皮膚障害を取り扱うこともできる。
本発明の組成物を使用して、抗ウイルス防御、トランスポゾンの抑制、遺伝子の調節、セントロメアの静止、およびゲノムの再構成を促進させることができる。本発明の組成物を使用して、その他の種類のRNA、例えば、リボソームRNA、転移RNA、および核内低分子RNAの発現を阻害することもできる。
本発明のsiRNAおよびモルホリノ渦巻型組成物は、さまざまな遺伝子治療で利用することができる。そのような治療の一つは、とりわけ免疫不全患者でアスペルギルスフミガタス(Aspergillus fumigatus)のような日和見真菌感染症を管理するためのものである。既存の抗真菌剤による現在の治療プロトコルは、依然としてHIV患者でまたは癌に関連した化学療法を受けている患者で80%の死亡率をもたらす可能性がある。しかしながら、真菌細胞の生理機能に欠かせない重要な原形質膜酵素P型 H+-ATPaseの標的破壊は、A.フミガタスなどの真菌を破壊する代替的なおよびいっそう効果的な方法とすることができる。この特定のATPaseはクローニングされており、この重要なタンパク質の発現をノックダウンし、その結果、真菌の死を引き起こすことができる選択性の小さな干渉性RNA(siRNA)オリゴヌクレオチドが得られている。A.フミガタスのH+-ATPaseを標的とするsiRNAが入ったsiRNA-渦巻状物は、本明細書に記載の渦巻型組成物を用いて送達することができる。
胞子発芽および増殖細胞の増殖におけるH+-ATPaseの重要な役割によって、ナノ渦巻状物がA.フミガタスのH+-ATPaseを標的とするsiRNAを効率的に送達する能力を模索する機会が得られる。A.フミガタスの医学的な重要性および利用可能な抗真菌化合物が不足していることを考慮すると、siRNA渦巻型組成物は有効な治療的代替手段になる可能性がある。
真菌感染症の治療
日和見真菌感染症は癌、HIV感染者およびその他の免疫抑制者に蔓延しており、これはそのような患者を管理するうえで高い関心になっている。これらの生物は免疫不全者において罹患率および死亡率の重要な原因となっており(Jarvis, W.R., (1995) Clin Infect Dis. 20(6): 1526-30; Dupont Jarvis, B., et al., (1994) J Med Vet Mycol 32 (Suppl 1): 65-77; Bodey, G.P. (1988) J Hosp Infect 11 Suppl A:411-26)、それらは日和見真菌感染症を院内疾患の最大原因としている。
Figure 2011177175
を参照のこと。アスペルギルスフミガタス菌は、喘息患者におけるアレルギー性気管支肺アスペルギルス症および免疫不全患者における浸潤性肺アスペルギルス症(IPA)を含めて、さまざまな疾患を引き起こす。Denning, D. W. (1998) Clin Infect Dis 26(4): 781-803; quiz 804-5; Andriole, V.T. (1993) Clin Infect Dis. 17 Suppl 2 : S481-6; Latge, J.P. (1999) Clin Microbiol Rev. 12(2): 310-50を参照のこと。浸潤性アスペルギルス症は免疫系が損なわれている患者に、とりわけ癌患者、その他の免疫抑制療法を受けている患者、骨髄移植患者、およびHIVに感染した患者に共通の感染症である。アスペルギルスフミガタスは、癌患者のなかでは真菌感染症の30%を占めており、白血病患者では10〜25%を占めている(Denning, D. W. (1998) Clin Infect Dis 26(4): 781-803; quiz 804-5)。浸潤性真菌感染症の早期診断は治療の好結果に不可欠であるが、その判定を行うことは難しい。Denning, D. W. (1996) Curr Clin Top Infect Dis. 16: 277-99; Andriole, V. T., (1996) Infect Agents Dis. 5(1): 47-54; Latge, J.P., (1995) Curr Top Med Mycol. 6: 245-81を参照のこと。疾患の徴候の範囲は、遺伝的素因、宿主免疫系の欠陥、およびアスペルギルス種の病原性の組合せによって決定される。アンフォテリシンBは重篤なアスペルギルス感染症に対する治療の標準になっているが(Stevens, D.A. et al., (2000) Clin Infect Dis. 30(4): 696-709.)、これらの患者の死亡率は高いままである。Latge, J.P., (1999) Microbiol Rev. 12(2): 310-50を参照のこと。さらに、アンフォテリシンBは、永続的な腎不全を含めて、重篤な副作用につながる毒性の原因になることがある。リポソーム懸濁液のような新しい組成物は、毒性を低くすることはできるが、それを取り除くわけではない。
Figure 2011177175
を参照のこと。局所性および侵襲性の真菌症の発生率は増加しているので、日和見真菌感染症を処置するいっそう効果的な治療法を開発することやこれらの生物の病原性をもっとよく理解することが引き続き必要である。
原形質膜プロトンポンプ(H + -ATPase)
全ての真菌の原形質膜は、細胞内のpHを調節し(Morsomme, P. et al. (2000) Biochim Biophys Acta. 1469 (3): 133-57; Serrano, R., (1998) Biochim. Biophys. Acta. 947: 1-28)、ある種の必須アミノ酸、糖質およびイオンを含めて、栄養素の取込みに必要となる電気化学的プロトン勾配を原形質膜の両端で維持している必要不可欠なプロトンポンプATPase(H+-ATPase)を含んでいる。Serrano, R., (1998) Biochim. Biophys. Acta. 947: 1-28を参照のこと。原形質膜H+-ATPaseは、サッカロマイセスセレヴィシェ(Saccharomyces cerevisiae)などのモデル生物において生化学的、生物物理学的および遺伝学的レベルで広く研究されている(Morsomme, P. et al. (2000) Biochim Biophys Acta. 1469(3): 133-57; Perlin, D.S., et al. (1992) Acta Physiol Scand Suppl. 607: 183-92; Moller, J.V. et al. (1996) Biochim. Biophys. Acta. 1286: 1-51)。これは1本のMr〜100 kDaのポリペプチドからなっており、これは全体の膜タンパク質の5〜30%に相当する主要な膜構成要素である。Monk, B.C., et al., (1991) J Bacteriol. 173(21): 6826-36を参照のこと。これはATPの加水分解から得られるエネルギーを利用して、プロトンを細胞の内部からその外部に能動的に汲み出している。H+-ATPaseは、動物細胞の原形質膜のNa+、K+-ATPase、筋小胞体および赤血球のCa2+-ATPaseを含む典型的なクラスIIIa P型イオン輸送性ATPaseである。
H+-ATPaseおよびその他のタイプII P型ATPase酵素に対する形態および二次構造モデルに関する大多数の見解は、それらが異なる三つの構造機能ドメインで構成されているということである。Zhang, P. et al. (1998) Nature. 392: 835-839を参照のこと。その細胞質ドメインは、ATP結合部位およびリン酸化部位を含んでいる。膜に埋まったその輸送領域は、10本の膜貫通α-ヘリックス部分を含んでいる。膜貫通部分M4、M5、およびM6は、陽イオン結合およびイオン輸送に重要なアスパラギン酸残基およびグルタミン酸残基を含んでいる。Lutsenko, S. et al (1995) Biochemistry. 34(48): 15607-13.; MacLennan, D.H et al. (1997) J Biol Chem. 272(46): 28815-8を参照のこと。
真菌のH+-ATPaseをコードする遺伝子PMA1は、各種の真菌酵素間で広範囲に及ぶアミノ酸配列類似性(51〜98%)を示すが、動物細胞のその対応物との類似性は30%未満である。Wach, A., A. et al. (1992) J. Bioenerg. Biomembr., 24: 309-317を参照のこと。その触媒性のATP加水分解ドメインは最も高いレベルの保存性を示すが、この領域の外側には特徴的なサイン(signature)配列も見出されている。Lutsenko, S. et al. (1995) Biochemistry. 34(48): 15607-13を参照のこと。P型ATPaseのN末端およびC末端は、膜貫通ドメインを連結している細胞外ループドメインと同じように非常に多様性があり、これらは各クラスのATPaseの調節特性に寄与している。二重層の細胞外面に関する構造の多様性は、異なるイオン特異性を有するP型ATPaseの間で生じるがこれはアイソフォームでも生じる。これが強心配糖体との動物細胞のNa+、K+-ATPaseの反応差(Lingrel, J.B. et al. (1994) J. Biol. Chem. 269: 19659-19662)の主な原因となっており、胃のH+、K+-ATPaseとのオメプラゾールのような抗潰瘍薬の特異性の主な原因となっている。Sachs, G., et al. (1995) Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 35: 277-305を参照のこと。これがこの酵素ファミリーを治療標的として成功裏に収めることに寄与してきたP型ATPase分子間の薬剤特異性を開発するうえでまさに十分に裏付けられている能力であり、これは非常に特異的な抗真菌薬の開発を促進することができるはずである。
原形質膜H+-ATPaseは真菌細胞の生理機能で重要な機能を果たしており、これは遺伝子破壊によって必要不可欠であることが実証されている数少ない抗真菌性の標的のうちの一つである。Serrano, R. et al. (1986) Nature, 1986. 319: 689-693を参照のこと。真菌H+-ATPaseは創薬の標的として魅力的な属性を有する。これは新たな増殖や増殖していない場合には安定的な細胞維持の両方に必要とされる必須酵素である。膜中でのその代謝回転は遅い(〜11時間)ので、H+-ATPaseの阻害剤は殺真菌性となる可能性が高い。Ebselenとの予備研究では、ATPの加水分解を阻害するモデル化合物はクリプトコッカスネオフォーマンス(Cryptococcus neoformans)でその殺真菌特性を示した。Soteropoulos, P., et al. (2000) Antimicrob Agents Chemother. 44(9): 2349-55を参照のこと。いくつかの最近の報告は、複合糖質CAN-296(Ben-Josef, A. M., et al. (2000) Int J Antimicrob Agents. 13(4): 287-95)およびさまざまな病原性真菌に対して抗真菌活性を同様に示すチオール遮断性の共役スチリルケトンNC1175 (3-[3-(4-クロロフェニル)-2-プロペノイル]-4-[2-(4-クロロフェニル)ビニレン]-1-エチル-4-ピペリジノール塩酸塩)を含めた新たな試薬により、H+-ATPaseを介した抗真菌特性を実証している。Manavathu, E. K., et al. (1999) Antimicrob Agents Chemother, 43(12): 2950-9を参照のこと。
真菌細胞の生理機能におけるP型のH+-ATPaseの重要な役割によって、この酵素は、本発明の渦巻状物を送達するための渦巻状物ナノ技術の効果に対する良好な標的モデルとなる。免疫不全者におけるアスペルギルスフミガタス感染症の医学的な重要性、および利用可能な抗真菌化合物が不足していることを考慮すると、siRNA渦巻型組成物は有効な治療的代替手段になる可能性がある。
併用療法
上記の方法はその他の治療がなくても、またはその他の治療と組み合わせて利用することができる。そのような治療は、本発明の組成物の投与前に、その投与時に、またはその投与後に開始することができる。したがって、本発明の方法は、疾患もしくは障害に対する第二の治療またはその他の治療の副作用を和らげるための第二の治療のような、第二の治療を施す段階をさらに含むことができる。このような第二の治療には、例えば、免疫反応の抑制に対して行われるいずれかの治療を含むことができる。さらに、またはあるいは、さらなる治療には、疾患をさらに治療するための薬物の投与または疾患もしくはその他の治療の副作用を治療するための薬物(例えば、吐き気止め)の投与を含むことができる。
一つの局面では、本発明は被験者において、本発明の組成物の投与により治療できる疾患または障害を予防する方法を提供する。本明細書に記載の薬剤により治療できる疾患または症状に対する危険性がある被験者は、例えば、当業者に公知の診断試験または予後試験のいずれかまたはその組合せにより同定することができる。予防薬の投与は、疾患または障害が予防されるか、あるいは、その進行が遅くなるように、疾患または障害に特徴的な徴候が現れる前に行うことができる。
薬学的組成物
本発明は以下に記述されるように予防上のおよび治療上の処置のための本発明の渦巻状物の使用に関する。したがって、本発明の渦巻状物を投与に適した薬学的組成物に組み入れることができる。このような組成物は典型的には、本発明の渦巻状物および薬学的に許容される担体を含む。本明細書において、「薬学的に許容される担体」という用語は、薬学的投与に適合した、ありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング、抗細菌および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤、ならびに同様のものを含むよう意図される。薬学的に活性な物質に対するこのような媒体および薬剤の使用は、当技術分野において周知である。
本発明の渦巻状物は、安全で、単純な、十分に定義された、天然に存在している物質、例えば、ホスファチジルセリン(PS)およびカルシウムから容易に調製することができる。ホスファチジルセリンは全ての生体膜の天然成分であり、これは脳内に最も集中している。使用されるこのリン脂質は合成的に生成することができ、またはこれは天然源から調製することができる。大豆PSは安価で、大量に利用可能であって、ヒトに用いるのに適している。さらに、臨床試験から、PSは安全であり、老齢脳において精神機能の補助に関与する可能性があることが示唆されている。多くのカチオン性脂質とは異なり、渦巻状物(これは陰イオン性脂質からなる)は非炎症性であり生体分解性である。静脈内経路、腹腔内経路、鼻腔内経路および経口経路を含めて、さまざまな経路による渦巻状物の複数回投与に対するマウスのインビボ寛容性が評価されている。同じ動物に高用量の渦巻型組成物を複数回投与することでは毒性は示されず、渦巻型マトリックスに対する免疫反応の発現、または渦巻型媒体に関連する何らかの副作用が引き起こされることはない。
本発明の渦巻状物は、ヒトおよびヒト以外の動物の両方を含む、動物に投与することができる。これは、例えば、動物の飼料または水に入れて動物に投与することができる。
ラウリル硫酸ナトリウムおよびステアリン酸マグネシウムなどの、湿潤剤、乳化剤および滑沢剤ならびに着色剤、放出剤、甘味剤、香料添加剤および香料剤、保存剤および抗酸化剤を組成物中に存在させることもできる。
本発明の治療化合物の組成物中に存在させることもできる薬学的に許容される抗酸化剤の例としては、アスコルビン酸、塩酸システイン、重硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムおよび同様のものなどの水溶性抗酸化剤; アスコルビン酸パルミテート、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、レシチン、没食子酸プロピル、α-トコフェロール、および同様のものなどの油溶性抗酸化剤; ならびにクエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ソルビトール、酒石酸、リン酸、および同様のものなどの金属キレート剤が挙げられる。
本発明の組成物は、経口投与、経鼻投与、局所投与、経皮投与、口腔投与、舌下投与、直腸投与、膣内投与または非経口投与に適したものを含む。この組成物は単位投与剤形として好都合に供与することができ、これは製薬の技術分野においてよく知られている任意の方法により調製することができる。担体材料と組み合わせて単位投与剤形を生成することができる活性成分の量は、一般に治療効果をもたらす組成物のその量になる。一般に、100%のうち、この量は活性成分が約1%から約99%、好ましくは約5%から約70%、最も好ましくは約10%から約30%に及ぶであろう。
これらの組成物または組成物を調製する方法は、本発明の組成物を担体および、任意で、一つまたは複数の副成分と結び付ける段階を含む。一般に、この組成物は、本発明の組成物を液状の担体と、もしくは微粉化した固形状の担体と、またはその両方と均一におよび密に結び付け、その後、必要に応じて、その生成物を成型することにより調製される。
経口投与に適した本発明の組成物は、カプセル剤、カシェ剤、丸剤、錠剤、ロゼンジ剤(フレーバーベース、通常はスクロースおよびアカシアまたはトラガカントを用いて)、散剤、顆粒剤の形状で、あるいは水性液もしくは非水性液に入った溶液もしくは懸濁液として、または水中油型もしくは油中水型の乳剤として、またはエリキシル剤もしくはシロップ剤として、または芳香錠(ゼラチンおよびグリセリン、またはスクロースおよびアカシアなどの不活性基剤を用いて)としてまたはうがい薬および同様のものとして、その各々が活性成分として本発明の組成物を所定の量で含有するようにして存在することができる。本発明の組成物は巨丸剤、舐剤、または糊状剤として投与することもできる。
経口投与用の本発明の固体剤形(カプセル剤、錠剤、丸剤、糖衣錠、散剤、顆粒剤、および同様のもの)では、本発明の渦巻状物をクエン酸ナトリウムもしくは第二リン酸カルシウムなどの薬学的に許容される担体、または以下のいずれかの一つまたは複数と混合する: でんぷん、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトール、またはケイ酸などの賦形剤または増量剤; 例えば、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、スクロースまたはアカシアなどの結合剤; グリセロールなどの保湿剤; 寒天、炭酸カルシウム、ジャガイモまたはタピオカでんぷん、アルギン酸、ある種のケイ酸塩、および炭酸ナトリウムなどの崩壊剤、パラフィンなどの溶液遅延剤(solution retarding agent); 第四級アンモニウム化合物などの吸収促進剤; 例えば、セチルアルコールおよびモノステアリン酸グリセロールなどの湿潤剤; カオリンおよびベントナイト陶土などの吸収剤; タルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固体状ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム、およびその混合物などの滑沢剤; ならびに着色剤。
カプセル剤、錠剤および丸剤の場合、薬学的組成物は緩衝剤を含むこともできる。類似型の固体状組成物は、ラクトース(乳糖)または乳糖のような賦形剤、ならびに高分子量のポリエチレングリコールおよび同様のものを用いて、軟質および硬質ゼラチンカプセル中で増量剤として利用することもできる。
錠剤は圧縮または成型により、任意で一つまたは複数の副成分とともに作製することができる。圧縮錠は結合剤(例えば、ゼラチンまたはヒドロキシプロピルメチルセルロース)、滑沢剤、不活性な希釈剤、保存剤、錠剤分解物質(例えば、グリコールデンプンナトリウムまたは架橋カルボキシルメチルセルロースナトリウム)、界面活性剤または分散剤を用いて調製することができる。成型錠剤は不活性の液体希釈剤で湿らせた粉末組成物の混合物を適当な機械のなかで成型することにより作製することができる。
糖衣錠、カプセル剤、丸剤、および顆粒剤などの、本発明の薬学的組成物の錠剤、およびその他の固体剤形は、任意で、腸溶性コーティングおよび薬剤の製剤化の技術分野においてよく知られているその他のコーティングのような、コーティングおよびシェルとともに得るかまたは調製することができる。それらは、例えば、所望の放出プロファイルを供与するさまざまな割合のヒドロキシプロピルメチルセルロース、その他のポリマーマトリックス、リポソーム、またはミクロスフェアを用いて、その中の活性成分の持続放出または制御放出を供与するように製剤化することもできる。
それらは、例えば、細菌保持フィルターに通すろ過により、または使用直前に滅菌水、もしくはその他の無菌の注射可能な媒体に溶解できる無菌の固体状組成物の形態として抗菌剤を組み入れることにより滅菌することができる。
これらの組成物は任意で乳白剤を含んでもよく、これらの組成物はそれらが活性成分を単独で、または選択的に、胃腸管のある部分に、任意で、遅延的に放出する組成物のものとしてもよい。利用できる埋封組成物の例としては、重合物質およびろう状物質が挙げられる。その活性成分はマイクロカプセル化した形態の中に、必要に応じて、前記の賦形剤の一つまたは複数とともに存在させてもよい。
本発明の化合物を経口投与するための液体剤形としては、薬学的に許容される乳剤、マイクロエマルジョン、溶剤、懸濁剤、シロップ剤、およびエリキシル剤が挙げられる。活性成分のほかに、この液体剤形は、例えば、水またはその他の溶媒などの、当技術分野において一般的に使用されている不活性な希釈剤、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、油(特に、綿実油、ラッカセイ油、トウモロコシ油、胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油、およびゴマ油)、グリセロール、テトラヒドロフリルアルコール、ポリエチレングリコール、およびソルビタンの脂肪酸エステルなどの可溶化剤および乳化剤、ならびにその混合物を含むことができる。不活性な希釈剤のほかに、この経口組成物は湿潤剤、乳化剤および懸濁化剤、甘味剤、香味剤、着色剤、香料剤、ならびに保存剤などの補助剤を含むこともできる。
懸濁剤は、活性化合物に加えて、例えば、エトキシル化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソルビトールおよびソルビタンエステル、微結晶性セルロース、メタ水酸化アルミニウム、ベントナイト、寒天およびトラガカント、ならびにその混合物のような懸濁化剤を含むことができる。
直腸投与または膣内投与用の本発明の薬学的組成物からなる組成物は、坐薬として供与することができる。この坐薬は本発明の一つまたは複数の化合物を一つまたは複数の刺激性のない適当な賦形剤または、例えば、カカオ脂、ポリエチレングリコール、坐薬用ワックスもしくはサリチル酸塩を含有する担体と混合することにより調製することができ、この坐薬は室温では固形状であるが体温では液状であり、したがって、直腸または膣腔内で融解し、活性化合物を放出するはずである。膣内投与に適している本発明の組成物は同様に、適切であることが当技術分野において知られているような担体を含有する腟坐薬状、止血栓状、クリーム状、ゲル状、ペースト状、泡状または噴霧状組成物を含む。
本発明の組成物の局所投与または経皮投与用の剤形は、散剤、噴霧剤、軟膏剤、糊状剤、クリーム剤、ローション剤、ゲル剤、溶剤、貼布剤、および吸入剤を含む。この組成物は薬学的に許容される担体と、および必要になる可能性のあるいずれかの保存剤、緩衝剤、または噴射剤と無菌条件の下で混合することができる。
この軟膏剤、糊状剤、クリーム剤およびゲル剤は、本発明の組成物に加えて、動物性および植物性脂肪、油、ろう状物質、パラフィン、でんぷん、トラガカント、セルロース誘導体、ポリエチレングリコール、シリコーン、ベントナイト、ケイ酸、タルクならびに酸化亜鉛、またはその混合物などの賦形剤を含むことができる。
散剤および噴霧剤は、本発明の組成物に加えて、ラクトース、タルク、ケイ酸、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウムおよびポリアミドパウダー、またはこれらの物質の混合物などの賦形剤を含むことができる。噴霧剤はクロロフルオロハイドロカーボンなどの通常の噴射剤ならびにブタンおよびプロパンなどの揮発性の無置換炭化水素をさらに含むことができる。
経皮貼布剤は体内への本発明の組成物の送達制御を実現するというさらなる利点を有する。このような剤形は、組成物を適切な媒体に溶解させるかまたは分散させることにより作製することができる。吸収促進剤を使用して、皮膚を通した組成物の流れを増大させることもできる。このような流れの速さは、速度制御膜を供与することによりまたは組成物をポリマーマトリックスもしくはゲルの中に分散させることにより制御することができる。
眼科用組成物、眼軟膏剤、散剤、溶剤、および同様のものも本発明の範囲内である。
非経口投与に適した本発明の薬学的組成物は、本発明の渦巻状物を一つまたは複数の薬学的に許容される無菌的な等張性の水溶液もしくは非水溶液、分散液、懸濁液または乳濁液、あるいは使用する直前に無菌の注射可能な溶液または分散液中に再構成することができ、抗酸化剤、緩衝剤、静菌剤、対象とする受容者の血液と組成物を等張にさせる溶質または懸濁化剤もしくは増粘剤を含むことができる無菌の散剤と組み合わせて含む。
本発明の薬学的組成物に利用できる適当な水性および非水性担体の例としては、水、エタノール、ポリオール(グリセロール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、および同様のものなどの)、およびその適当な混合物、オリーブ油などの植物油、ならびにオレイン酸エチルなどの注射可能な有機エステルが挙げられる。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティング材の使用により、分散液の場合には必要とされる粒子サイズの維持により、および界面活性剤の使用により維持することができる。
これらの組成物は保存剤、湿潤剤、乳化剤、および分散剤などの補助剤を含むこともできる。さまざまな抗菌剤および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、および同様のものを含有させることにより、微生物の作用の阻止を確実にすることができる。糖類、塩化ナトリウム、および同様のものなどの等張剤を組成物の中に含有させることも望ましい可能性もある。さらに、モノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンなどの、吸収を遅らせる薬剤を含有させることにより、注射可能な製剤の持続的吸収を実現することができる。
場合によっては、薬物の効果を持続させるために、皮下注射または筋肉内注射からの薬物の吸収を遅らせることが望ましい。これは水溶性が低い結晶性物質または無形性物質の液体懸濁液を使用することにより達成することができる。その次にsiRNAの吸収速度はその溶解速度に依存し、その溶解速度は結晶サイズおよび結晶性形状に依存することができる。あるいは、非経口的に投与される製剤の持続的吸収は、薬物を油性媒体に溶解させるかまたは懸濁させることにより達成される。
注射用途に適した薬学的組成物としては、無菌の水溶液(水溶性の場合)または分散液および無菌の注射可能な溶液または分散液の即時調製用の無菌の粉末が挙げられる。静脈内投与の場合、適当な担体としては、生理食塩水、静菌水、Cremophor EL(商標) (BASF, Parsippany, NJ)またはリン酸緩衝生理食塩水(PBS)が挙げられる。いかなる場合でも、この組成物は無菌としなければならず、これは容易に注射可能とされる程度にまで流動性とするべきである。この組成物は製造および保存の条件の下で安定でなければならず、これは細菌および真菌などの微生物の汚染作用に対して保護されなければならない。この担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール、ならびに同様のもの)、およびその適当な混合物を含有する溶媒または分散媒とすることができる。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティング材の使用により、分散液の場合には必要とされる粒子サイズの維持によりおよび界面活性剤の使用により維持することができる。さまざまな抗菌剤および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサール、および同様のものにより、微生物の作用の阻止を達成することができる。多くの場合、等張剤、例えば、糖類、マンニトール、ソルビトールなどの多価アルコール、および塩化ナトリウムを組成物の中に含有させることが好ましいであろう。吸収を遅らせる薬剤、例えば、モノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを組成物の中に含有させることにより、注射可能な組成物の持続的吸収を実現することができる。
無菌の注射可能な溶液は、上に列挙されている成分の一つまたはその組合せと、適当な溶媒に溶解した所望の量の本発明の組成物とを組み合わせることにより、その後必要に応じてこれを滅菌ろ過することにより調製することができる。一般に、分散液は、基礎的な分散媒および上に列挙されているものの中の必要とされるその他の成分を含んでいる無菌の媒体の中に組成物を組み入れることにより調製される。無菌の注射可能な溶液を調製するための無菌粉末の場合、好ましい調製方法は、本発明の渦巻型組成物の粉末および任意の所望の成分を予めろ過滅菌されているその溶液から得る真空乾燥法および凍結乾燥法である。
注射可能なデポー製剤は、対象化合物のマイクロカプセル封入材をポリラクチド-ポリグリコライドなどの生体分解性高分子中で形成することにより作製される。高分子との薬物の比率、および利用される特定の高分子の性質に応じて、薬物放出の速度を制御することができる。その他の生体分解性高分子の例としては、ポリ(オルトエステル)およびポリ(無水物)が挙げられる。デポー注射用の組成物は、渦巻状物をリポソームまたは生体組織と適合するマイクロエマルジョンの中に閉じ込めることによっても調製される。
経口組成物は一般に、不活性な希釈剤または食用担体を含む。それらはゼラチンカプセル内に封入するかまたは錠剤に圧縮することができる。経口治療投与の目的で、この組成物を賦形剤と組み合わせて、錠剤、トローチ剤、またはカプセル剤の形態で使用することができる。経口組成物はうがい薬として用いるために、流動性担体を利用して調製することもでき、この場合、流動性担体に溶解した組成物を経口的に投与して口をゆすぎ、これを吐き出すかまたは飲み込む。薬学的に適合する結合剤、および/または補助物質を組成物の一部として含有させることができる。その錠剤、丸剤、カプセル剤、トローチ剤および同様のものは、以下の成分のいずれか、または性質が類似する化合物を含むことができる: 微結晶性セルロース、トラガカント、もしくはゼラチンなどの結合剤; でんぷんもしくはラクトースなどの賦形剤、アルギン酸、Primogel、もしくはトウモロコシでんぷんなどの崩壊剤; ステアリン酸マグネシウムもしくはSteroteなどの滑沢剤; コロイド状二酸化ケイ素などの流動促進剤; スクロースもしくはサッカリンなどの甘味剤; またはペパーミント、サルチル酸メチル、もしくはオレンジ香味料などの香料添加剤。
吸入による投与の場合、化合物は、適当な噴射剤、例えば、二酸化炭素などのガスを含んだ加圧容器もしくは分注器、または噴霧器からエアゾールスプレーの形態で送達する。
全身投与はまた、経粘膜的または経皮的手段によるものとすることができる。経粘膜投与または経皮投与の場合、透過される障壁に適した浸透剤を組成物中に使用する。このような浸透剤は一般的に当技術分野において公知であり、例えば、経粘膜投与の場合には、界面活性剤、胆汁塩およびフシジン酸誘導体を含む。経粘膜投与は鼻腔用スプレーまたは坐薬の使用を通じて達成することができる。経皮投与の場合には、一般的に当技術分野において公知のように、その活性化合物を軟膏剤、傷薬、ゲル剤、またはクリーム剤の中に処方する。
本発明の組成物は、直腸送達用に坐薬(例えば、カカオ脂およびその他のグリセリドなどの従来の坐薬基剤による)または停留かん腸の形態で調製することもできる。
一つの態様では、本発明の組成物は、インプラントおよびマイクロカプセル封入による送達系を含めて、制御放出型組成物のような、体内からの迅速除去から組成物を保護できる担体とともに調製する。エチレン酢酸ビニル、ポリ無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、およびポリ乳酸などの、生体分解可能な、生体適合性の高分子を使用することができる。このような組成物を調製する方法は当業者には明らかであろう。これら材料はAlza社およびNova Pharmaceuticals社から商業的に入手することもできる。
投与の簡略化および投与量の均一化のために、経口または非経口の組成物を単位投与剤形として製剤化することが特に好都合である。単位投与剤形とは、本明細書では被験者を治療するのに単一の投与量として適応されている物理的に分離した単位であって、このそれぞれが薬学的担体との関連で所望の治療効果をもたらすように計算された所定量の組成物を含有している単位を指す。本発明の単位投与剤形に対する規格は、組成物に固有の特性および達成すべき特定の治療効果、ならびにそのような組成物を個体の治療用に混合する技術に付いて回る制限により決定されるものであり、それらに直接的に依存するものである。
その薬学的組成物は投与のための使用説明書とともに、容器、パック、または分注器に含まれてもよい。薬学的組成物は一種類または複数種類のさらなる化合物または組成物および使用説明書とともに容器に含まれてもよい。例えば、本発明は同様に、二種類の薬剤であって、このそれぞれがそれを必要性としている被験者に投与された場合に治療効果を及ぼすその薬剤を含む包装した医薬品を提供する。薬学的組成物には第三の薬剤、またはさらに多くの薬剤までもが含まれてもよく、この場合、第三(および第四など)の薬剤は、癌治療などの、疾患に対する別の薬剤(例えば、抗癌薬および/または化学療法)またはHIVカクテルとすることができる。場合によっては、個々の薬剤は、販売のためにまたは消費者に引き渡すのに別個の容器に詰められてもよい。本発明の薬剤は、適当な溶媒を用いて溶液でまたは溶媒なしの形態(例えば、凍結乾燥状態)で供給されてもよい。さらなる構成品には酸、塩基、緩衝剤、無機塩類、溶媒、抗酸化剤、保存剤、または金属キレート剤が含まれてもよい。このさらなるキット構成品は、純粋な構成品として、あるいは一種類または複数種類のさらなるキット構成品を加えた水溶液または有機溶液として存在するものである。キット構成品のいずれかまたは全てが任意で緩衝液をさらに含むものである。
本発明は同様に、第二の薬剤と組み合わせた(例えば、混同した)第一の薬剤を含有する包装した医薬品を含む。本発明は同様に、第二の薬剤の存在下で第一の薬剤を用いるための使用説明書または本発明の方法で第一の薬剤を用いるための使用説明書とともに包装されている第一の薬剤を含んだ医薬品を含む。本発明は同様に、第一の薬剤の存在下で第二のまたはさらなる薬剤を用いるための使用説明書あるいは本発明の方法で第二のまたはさらなる薬剤を用いるための使用説明書とともに包装されている第二のまたはさらなる薬剤を含んだ医薬品を含む。あるいは、その包装した医薬品はそれらの薬剤を少なくとも一つ含んでもよく、その医薬品は第二の薬剤とともに用いるように奨励されてもよい。
アンチセンスオリゴヌクレオチドを治療薬として用いることは、この何年間かで広く研究されている。Brantl, S. (2002) Biochim Biophys Acta. 1575 (1-3):15-25; Brent, L.J.N, et al. (2002) Neurosci. 114(2):275-278; Akhtar et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19: 5551を参照のこと。その効力は、細胞質においてその標的mRNAを認識するその能力および選択のRNA配列に結合してこれを不活性化することにより遺伝子発現を遮断するその能力に基づいている。アンチンスの潜在能力は広く認識されているが、特異性の低さ、不安定性、予測不可能な標的化、および望ましくない非アンチセンス効果などの制限によって、アンチセンス分子を治療に用いることが阻まれている。さらに、この遺伝子調節戦略を制限している主な局面の一つは、細胞透過性が低いことである。Akhtar et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19, 5551を参照されたい。
細胞内送達および濃度は、遺伝子発現のアンチセンス阻害に不可欠である。裸のオリゴヌクレオチドは吸着性エンドサイトーシスおよびピノサイトーシスによる能動的過程を介して細胞に侵入すると考えられている。しかしながら、裸のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、エンドソーム障壁を透過して細胞質区画に十分な程度にまで接近するとは思われない。Lebedeva, I. et al. (2001) Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 4:403-419; Weiss, B. et al. (1997) Neurochem. Int. 31:321-348)を参照のこと。陽イオン性リポソームとのアンチセンスオリゴヌクレオチドの複合体は、細胞内送達が増大しているが、それらは同様に著しい細胞毒性を有する。インビトロおよびインビボでのその有用性も血清中でのその安定性の欠如やその炎症特性によって限られてきた。
本発明の組成物は渦巻状物を利用して、インビトロでのモルホリノアンチセンス分子の送達の増大を達成する。これらのアンチセンス分子のモルホリン骨格は、ヌクレアーゼにより認識されず、したがって、ずっと安定的である。モルホリノはRNase Hに依存しない機構により機能しており、これは水溶液に可溶性であって、ほとんどがmM濃度で易溶である(通常、10 mg/ml〜100 mg/ml強)。
Figure 2011177175
を参照のこと。それらは予測可能な標的化により非常に効果的である。
Figure 2011177175
を参照のこと。
実施例1: モルホリノ渦巻状物の調製
ローダミン標識ホスファチジルエタノールアミン(Rho-PE)リポソームは、50 ml滅菌チューブ中にジオレオイルホスファチジルセリン(DOPS)およびRho-PEを20 : 1(Rho-PE:DOPS)の比率でクロロホルムに脂質10 mg/mlの比率で添加することにより調製した。Rho-PEの濃度をDOPSに対して約0.1%または0.01%とした。
このサンプルを窒素下で吹き落として薄膜を形成させた。乾燥したら、このサンプルをTES緩衝液により脂質10 mg/mlの比率に再懸濁させた。次いで、このリポソームを0.22 μm径のフィルターに通した。このローダミン標識リポソームの均質な集団を窒素下、暗所中で4℃にて保存した。
モルホリノはGAPDHアンチセンス配列
Figure 2011177175
およびGAPDHミスマッチ配列
Figure 2011177175
について、GeneTools, LLC (Philomath, OR)から入手した。これらの配列は、そのコード配列の最初の25塩基を標的としGAPDHを遮断するために以前に使用されている。それらを中性pHでそのオリジナルボトルにテス[N-トリス(ヒドロキシメチル)メチル-2-アミノエタンスルホン酸]緩衝液0.834 mlを添加することにより可溶化させた。このモルホリノ原液を100 μl分注液として-20℃で保存した。使用前には、この分注液をモルホリノが溶液から析出していないことを確実とするために65℃で5分間加熱しなければならない。
蛍光Rho-PEリポソーム懸濁液約400 μlおよびモルホリノ溶液約100 μlを無菌のガラス管に添加し、これを徹底的に(約2分)ボルテックスした。このサンプルをpHについてチェックし、肉眼と顕微鏡の両方によって観測した。このサンプルがリポソームおよびモルホリノオリゴマーを含むことが観測された。1 N NaOHの添加により、サンプルのpHを約8.0〜8.5までゆっくり上昇させた。次いで、このサンプルを約10分間ボルテックスした。次に、この懸濁液を窒素ガス雰囲気中で約2分間超音波処理し、これを0.22 μmシリンジフィルターを用いてろ過した。モルホリノは親水性の非荷電分子であり、したがって、リポソームと強固に相互作用することはない。pHの上昇によってモルホリノの塩基対に電荷を配し、リポソームと相互作用しやすくさせている。
次いで、0.1 M塩化カルシウムをRho-PEリポソームおよびモルホリノオリゴマーの懸濁液に、脂質のカルシウムとのモル比を2:1とし6 mMカルシウムが外部余剰となるようにして、ゆっくり添加(10 μl)することにより渦巻状物を形成させた。この塩化カルシウム液は、500マイクロリットル用のチップを付けたエッペンドルフリピーターピペットを用いて撹拌しながら添加するようにし、10秒毎に懸濁液に分注液10 μlを添加した。この時点で、サンプルがモルホリノ-渦巻状物を含むことが観測された。その後、このサンプルを暗所中4℃で保存した。
サンプルを同様に、前述のとおりpHを約6.0〜6.5まで低下させることにより調製した。pHを7.4から約6.0まで減少させたときに、pH 8.5で観測されたものと同様、脂質とモルホリノとの間で相互作用が観測された。
実施例2: 渦巻状物を介した細胞中へのモルホリノの送達
モルホリノ-渦巻状物はFITC標識GAPDHモルホリノを用い、実施例1に記載されているように調製した。これらのモルホリノ-渦巻状物をNGFにより分化したラットP12細胞に投与し、図1Aおよび1Bに示されるように、渦巻状物の導入からそれぞれ3時間目および12時間目に写真を撮影した。LCSM蛍光画像によるローダミンの蛍光放出から照らし出されているように、渦巻状物は外膜と融合し、膜直下の凝集物を形成している。図1C(低出力)および1D(高出力)はフルオレセインイソチオシアネート(FITC)標識モルホリノを含有するローダミン標識渦巻状物の蛍光放出の写真である。図1Cおよび1Dはモルホリノを含有する渦巻状物、外套が解けた(unwrapped)渦巻状物から細胞質ゾル中に放出されたモルホリノ、およびFITC標識抗GAPDHモルホリノの細胞質への送達を描写している。これらの図1A〜Dに描写されている細胞中に送達されたモルホリノは、少なくとも72時間、細胞中に保持されていた。標識されたモルホリノは、細胞の細胞質ゾルおよび核の中に送達された(図1Cおよび1D)。
図4A〜Bに示されるように、渦巻状物は細胞を融合するかまたは細胞により取り込まれ、膜直下の凝集物を形成する。図4Aは3時間後の細胞内のローダミン渦巻状物(表面を覆う小斑点のおよび拡散性の赤色)を示している。黄色、黄緑色および橙赤色はモルホリノを含有する渦巻状物を示している。図4Bは渦巻状物の導入から12時間後の送達を示している。もともとは渦巻状物の中にあったローダミン標識脂質は、主として細胞膜に分布しているものの細胞内に蓄積しているように思われることから、一部の空の渦巻状物が空胞中に隔離されることもあるが、FITC標識モルホリノ(緑色)は細胞への初期投与から12時間後までに外套が解けた渦巻状物から細胞質ゾル中に放出されていることを示唆している。
図3に示されるように、これらの標識細胞におけるGAPDHタンパク質のウエスタンブロッティングは、GAPDHアンチセンスモルホリノを含む渦巻状物で処理後18〜24時間までGAPDHタンパク質の量の時間依存的な減少を示した(下側のブロット)のに対し、渦巻状物のみの媒体を受けた対照細胞はGAPDHタンパク質の量の変化を示さなかった(上側のブロット)。この例は、モルホリノ-渦巻状物が細胞の完全性を損なわないようにアンチセンスモルホリノを送達する効果的な技術であることを実証している。渦巻状物そのものまたは同じ濃度のセンスモルホリノを含む渦巻状物には毒性がなかった。
実施例3: 渦巻状物を介した網膜神経節細胞中へのモルホリノの送達
モルホリノ-渦巻状物はFITC標識GAPDHモルホリノを用い、実施例1に記載されているように調製した。これらのモルホリノ-渦巻状物を網膜器官型培養でインサイチューの網膜神経節細胞に投与した。モルホリノ-渦巻状物は網膜神経節細胞層中の細胞と容易に相互作用することが観測された(図2Aおよび2B)。図2Aおよび2Bはインサイチューの網膜神経節細胞による強力な渦巻状物の取り込みを実証するX-Y RGCL LCSMコンピュータスライスの画像である。縮尺棒は10マイクロメーターを示す。
図2Aはアンチセンス分子の渦巻状物による送達および生物活性を示している。アンチセンス分子によりGAPDHを阻害することでアポトーシスが誘発されることが、視野にある全ての網膜神経節細胞のYOYO染色によってここで検出されている。アポトーシスによるクロマチン凝縮のある細胞核には、非常に明るい均一なYOYOシグナルがある(図2Bを参照されたい)。この系は、細胞の完全性を損なわないようにアンチセンスオリゴヌクレオチドを送達する非常に効率的な技術を提供する。明確な対照として、その他の送達方法ではいくらかの細胞毒性および最大で10%の形質移入が認められた。
実施例4: 慢性リンパ球性白血病のマウスモデルにおけるアンチセンスDNAの渦巻状物による送達
NZBマウスは、慢性リンパ球性白血病(CLL)のマウスモデルとして役立つB-1細胞リンパ増殖性疾患を発現する。これらの悪性B-1細胞は、正常B-1またはB細胞よりも極めて高いレベルのIL-10 mRNAを産生する。IL-10 mRNAに特異的なアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドを添加することによって、時間および用量依存的に白血病性B-1細胞の増殖が劇的に阻害される。増殖するのにIL-10に依存していない対照細胞系には影響がない。IL-10 mRNAの5'領域を標的としたインビトロアンチセンス療法は、悪性B-1細胞の増殖の阻害を引き起こすだけでなく、悪性B-1細胞によるIL-10の産生も阻害した。インビボでは、アンチセンス療法は、腹腔内に導入した5×106個の悪性B-1細胞の制御不能な増殖による動物の死を阻止するのに有効であった。これらの実験では、約6週後、この時点で対照動物は全て死亡したが、アンチセンスIL-10による処置群には疾患の徴候がなかった。
渦巻状物および小型浸透圧ポンプの比較
渦巻状物はインビボで悪性B-1細胞の増殖を阻止する目的でアンチセンスIL-10オリゴヌクレオチドを送達するのに、ならびに疾患および死を防ぐのにいっそう有効であった。小型浸透圧注入ポンプを用いて、1日当たり300 μgのホスホロチオエート修飾アンチセンスIL-10オリゴヌクレオチドを28日間(合計すると8.4 mgになる)定常的に注入した。少ない量または短い期間によっては、腫瘍細胞の攻撃からの防御は得られなかった。
ホスホロチオエートオリゴはインビボでずっと長い半減期を有することが知られているが、非常に少ない用量の未修飾のホスホジエステルアンチセンスIL-10オリゴヌクレオチドでも渦巻状物の中に処方して送達した場合には効果的となった。アンチセンスIL-10渦巻状物を4回(第0日目、5日目、8日目、および14日目)、合計で1.3 mg注射することによって、悪性B-1細胞の増殖が阻止された。渦巻状物の中で送達した場合に未修飾のアンチセンスIL-10の効力がこのように増大した理由は、渦巻状物の重層的性質に起因して、血漿および間質液中でヌクレアーゼによる分解が阻止されるため、完全なオリゴヌクレオチドが標的細胞の細胞質中に直接的に送達されるため、ならびに/または長時間にわたってゆっくりと送達されるためである可能性がある。
渦巻状物によるアンチセンスDNAの送達によるB細胞リンパ腫の抑制
図5は両方の送達形式、つまりポンプおよび渦巻状物を含めたインビボでのアンチセンスIL-10実験を要約している。マウスは全て、白血病性B-1細胞の導入を受けた(NZB DBA/2)F1レシピエントとした。特定の処置群における罹患動物の割合は、罹患動物を試験動物で割り、これに100を乗じた数である。疾患には、後肢麻痺で第60日目前に死亡した全てのマウスまたは屠殺の時点でフローサイトメトリーもしくは異常な病変によって検出された悪性B-1細胞のクローンの証拠が含まれている。小型注入ポンプによるアンチセンスIL-10処置動物(0/4)、アンチセンスIL-10-渦巻状物による処置動物(0/3)、センスIL-10(4/5)、対照(ポンプおよび緩衝液のみまたは渦巻状物のみを受けたもの)(7/7)、悪性B-1細胞の導入後に処置を受けていない未処置のもの(7/7)。
本実施例は、生物活性を保持したアンチセンス分子の渦巻状物によるインビボ送達の成功を実証するものである。
実施例5: 誘発性のパーキンソン病様の病変を有するラットへのモルホリノ-渦巻状物の送達
CSF送達ロテノンおよび結合ロテノン-CLβL脳脊髄液(CSF)送達でラットにパーキンソン病様の病変を誘発させた。モルホリノ-渦巻状物を利用してモルホリノを送達し、GAPDHおよびp53のタンパク質量を抑制してNSdnアポトーシスおよびCSF注入により引き起こされるタンパク質凝集に対するその効果を研究することができる。
培養細胞での研究およびGreenamyre et alの所見に基づけば、長期にわたるCSF送達ロテノンは静脈内送達によりラットで見出されたものよりもずっと少ない用量でラットにPD様の病変を誘発するはずであるということ、および結合ロテノン-CLβL CSF送達は濃度依存性を著しく低下させるはずであるということが予測される。培養系での以前の研究に基づけば、p53およびGAPDH両方のアンチセンスは、NSdnアポトーシスを低下させるはずであり、CSF注入により引き起こされる任意のタンパク質凝集を減少させることもできると予測される。GAPDHアンチセンスによる処置はp53の量または細胞内局在性に影響を与えないはずであり、その一方で、p53アンチセンスによる処置はGAPDHの上方制御および核内蓄積の両方を阻止するはずである。
モルホリノ-渦巻状物を利用して、GAPDH(GAPDHが約50%まで低下した図3を参照されたい)、およびp53タンパク質の非致死的低下をもたらすことができる。著しいGAPDHの低下をもたらす高濃度のGAPDHモルホリノ-渦巻状物は、おそらく解糖の不全によると思われる、細胞死を3〜8時間に渡って引き起こす。GeneTools, LLC (Philomath, OR)から入手した実施例1のモルホリノオリゴを使用することができる。p53アンチセンスおよびミスマッチの場合、それぞれ、
Figure 2011177175
を使用することができる。これらの配列はGAPDHおよびp53合成を遮断するために(Chen et al. (1999) J Neurosci. 19:9654-62; Fukuhara et al. (2001) Neuroreport 12:2049-52)、および各コード配列の最初の25塩基を標的化するために使用されている。以前にp53またはGAPDH合成を変化させた他の3組の配列を使用することができる。
渦巻状物もモルホリノもともに前述のように蛍光的に標識することが可能であり、パラホルムアルデヒド固定の後に細胞中に保持されるので、GAPDHまたはp53タンパク質の全体的な低下を測定するために腹側の中脳から可溶化液を回収する前に、その担体およびモルホリノを濃縮している細胞の割合を観測することが可能となるはずである。さらに、蛍光標識法は、アポトーシスまたはタンパク質凝集の証拠を示す特異的なSNc細胞表現型が同様に渦巻状物を取り込んだかを決定することを可能にするはずである。
逆行性トレーサーを用いた予備研究(Yee et al., (1994) Cell Mol Neurobiol 14:475-86; Shimizu et al. (2001) J Cereb Blood Flow Metab 21:233-43)と同様に、アンチセンスおよびミスマッチオリゴヌクレオチドをカニューレシステムにより側脳室の中に注入することができる。モルホリノは渦巻状物によりCSFからNSdnsおよびその他の細胞の中に運搬されるはずである。Zarif et al. (2000) Adv Exp Med Biol 465:83-93を参照のこと。ローダミンは渦巻状物の脂質構成物質に取り込まれることができるので、これは図1A〜Dに例示されているLCSM蛍光画像を用いて細胞の外膜との渦巻状物の結合の可視化を可能にするはずである。
オリゴマー特異的抗体およびオリゴマー非特異的抗体の両方を利用して、特異的な細胞内部位での免疫反応の全部または一部がGAPDHの特異的オリゴマーによるものであるかを判定することができる。GAPDH単量体または二量体を特異的に認識するがGAPDH四量体は特異的に認識しないモノクローナル抗体をOno Pharmaceuticals (Japan)から入手することができる。GAPDH四量体のみを認識するヒツジポリクローナル抗体およびGAPDHの全てのオリゴマー型を認識するマウスモノクローナル抗体を使用することもできる。Carlile et al. (2000) Mol. Pharmacol. 57:2-12を参照のこと。YOYO-1との同時染色を利用して、核区画および核以外の区画を区別することができる。Carlile et al. (2000) Mol. Pharmacol. 57:2-12を参照のこと。
異なる抗体および異なる処理に対する免疫蛍光を定量するために、切片を異なる処理について一緒にインキュベートして、抗体への一致した曝露を確実とすることができる。蛍光強度は、プログラムNorthern Eclipse (Empix Imaging, Mississauga, Ontario)を用いて、無作為に選択した神経細胞体内で核外部の3箇所の4 μm×4 μm領域内から測定することができる。バックグラウンドを超える神経細胞内の蛍光を測定するために、3箇所の測定は各神経細胞体のすぐ外側で行うことができる。Tsuda et al. (1994) Neuron 13:727-36を参照のこと。約600個の神経細胞を各動物についておよび7200個を各濃縮時間について調べることができる。このプログラムは、異なる抗体について同時に集めた画像から同一の場所について測定を行えるように、保管される各測定結果の調整を可能にする。
p53腫瘍抑制タンパク質もGAPDHもともにロテノンまたはCLβL曝露に反応して増加および核内蓄積を受けることが予測される。ロテノンはNSdns中でそれらのタンパク質を増加させるのみであるのに対し、CLβLは全SNc細胞中でそれらを増加させることができる。ある割合の神経細胞はGAPDH単量体/二量体に対する抗体についておよび全てのGAPDHオリゴマー型に対する抗体について核に濃い免疫蛍光を示すが、四量体のみを認識する抗体についてはそれを示さないことが予測される。本発明者らの研究に関する追跡研究が単量体/二量体に選択的な抗体を用いる類似の試験で全てのGAPDHオリゴマーを認識する抗体を用いて、パーキンソン病(PD)の死後分析SNcで行われている(Tatton, Exp Neurol 166:29-43 (2000))。PDの死後分析SNcにおけるGAPDHの核内蓄積には単量体/二量体のみが含まれることが判明した。このモデルが同じオリゴマー選択性を示すかを判定することは価値があるものと思われる。
実施例6: 真菌感染症の治療のためのsiRNA-渦巻状物
これらの研究により、ヒトの疾患を模倣した動物モデルにおいて侵入性アスペルギルス症を予防するsiRNA-渦巻型組成物の相対的効力を判定することができる。Charles River Labsから入手されるBalbCまたはDBA2雌マウスをこの研究に使用することができる。それらのマウスは、菌類病原体を感染させた場合に信頼できるような振舞いをするからである。以前の研究によって、マウスに病原性真菌を静脈内接種することで、ヒトに見られるのと同じ感染症が引き起こされることが示されている。
アスペルギルスフミガタスH+-ATPaseを、本発明のsiRNA-渦巻状物を利用する抗真菌剤に対する効果的な治療標的として研究することができる。カンジダアルビカンス(Candida albicans)由来の原形質膜H+-ATPaseがクローニングされて特徴付けられている。Monk, B.C., et al. (1991) J Bacteriol. 173(21):6826-36を参照のこと。類似のクローニングおよび特徴付けの計画がクリプトコックスネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans) (Soteropoulos, P., et al. (2000) Antimicrob Agents Chemother 44(9): 2349-55)およびアスペルギルスフミガタス(Burghoorn, H.P et al. (2002) Antimicrob Agents Chemother 46(3): 615-24)由来の原形質膜H+-ATPaseについて完了している。
アスペルギルスフミガタスの原形質膜プロトンポンプ(H+-ATPase)をコードする遺伝子AfPMA1がアスペルギルスフミガタス菌株NIH 5233および臨床分離株H11-20から特徴付けられている。N末端近傍に2つのイントロンがある3109個のヌクレオチドの読み取り枠からは、約108 kDaの分子量を有する989個のアミノ酸からなるタンパク質が予測される。この予測されるアスペルギルスフミガタスの酵素は、A.ニデュランス(A. nidulans)およびS.セレヴィシェのH+-ATPaseにそれぞれ89%および51%同一である。AfPMA1遺伝子は、10箇所の推定上の膜貫通部分および保存配列モチーフ、つまりその触媒領域内にあるTGESL、CSDKTG、MXTGD、およびGDGXNDXPを含むクラスIII P型ATPaseファミリーの典型的な一員である。この酵素は全体の原形質膜タンパク質の2%に相当しており、これはオルトバナジウム酸塩によりIC50 〜0.8 μMで特徴的に阻害される。アスペルギルス種由来のH+-ATPaseは膜貫通部分2と3との間に60個のアミノ酸からなる極めて酸性の高い挿入領域を含んでいる。その領域はペプチド由来抗体を用いてその膜結合型酵素で確認された。AfPMA1遺伝子の遺伝子コピー数を増加させることでpHが低い媒体中での増殖の促進が得られており、これはプロトンポンプとしてのその役割と一致するものである。Burghoorn, H.P. et al. (2002) 46(3):615-24を参照のこと。
アスペルギルスフミガタスについて細胞表現型および形態変化を評価することができる
通常の有隔菌糸は幅が広く、二又分岐を形成する、すなわち、単一の菌糸が2つの均等な菌糸に分岐し、次いでその菌糸体が同様に分岐を続ける。致死未満量のebselenのような抗H+-ATPaseアンタゴニストは、分岐の低下している長く細い菌糸成分を生成させることが観測されている。H+-ATPase活性が低下するにつれて、ポンプの数を増加させることで系の全能力を維持するのに、細胞表面領域の拡大が役に立っている。弱酸で外部媒体のpHを下げて細胞質を酸性にすることにより変異プロトンポンプにストレスを加えることで、同様の結果が示されるものと予測される。アスペルギルスはとりわけ高温に耐性があり、45℃で効率的に増殖する。ebselenによる殺細胞のMICは温度の上昇とともに低下することが観測されている。PMA1遺伝子の阻害が増殖に対する温度プロファイルを変化させるかどうかを判定することができる。最後に、胞子形成および胞子発芽を同じように調べることができる。
胞子発芽および増殖細胞の増殖におけるH+-ATPaseの重要な役割によって、ナノ渦巻状物がA.フミガタスのH+-ATPaseを標的とするsiRNAを効率的に送達する能力を模索する機会が得られる。A.フミガタスの医学的な重要性および利用可能な抗真菌化合物が不足していることを考慮すると、siRNA渦巻型組成物は有効な治療的代替手段になる可能性がある。
この目的は、これらのオリゴヌクレオチドの抗真菌活性を促進できる安定化されたsiRNA-渦巻型組成物を調製し試験することの実現可能性および技術的長所を確認することである。
アスペルギルスフミガタスのH+-ATPaseを標的とするsiRNAを含有するナノ渦巻状物の安定的組成物が調製され、これらの組成物がインビトロおよびインビボの両方でアスペルギルスフミガタスの増殖に作用しそれを阻害する事が可能である。
標準的な手順を利用してsiRNA-渦巻状物を調製することができる。脂質(PS)のsiRNAとの比は、重量比率で25:1から100:1に及ぶことができる。精製済みのsiRNA分子を製造供給元から購入することができる。
渦巻型組成物の粒子サイズを安定化するために、いくつかの市販されている、FDAに認可された賦形剤を、渦巻型組成物に特有のサイズを安定化させるその能力について評価することができる。賦形剤の候補は、渦巻状物の表面と相互作用して渦巻状物間の相互作用を阻止する能力を有するものを選択することができる。例えば、疎水性尾部がある/またはない親水性重合体(例えば、ポリエチレングリコール(PEG))を含む賦形剤を使用することができる。高度にリン酸化される、カルシウム結合分子であるカゼインを模倣した特性を有する賦形剤を試験することもできる。
アスペルギルスフミガタスPMA1 siRNA
病原性真菌での潜在的治療法としてのRNA干渉による遺伝子抑制を調べるために、小さな干渉性RNA(siRNA)をアスペルギルスフミガタスのPMA1遺伝子に対して設計した。PMA1遺伝子は、この病原生物において電気化学的プロトン勾配および細胞内pHを調節している必要不可欠な原形質膜プロトン-ATPaseをコードしている。Miller, M.D. et al. (1992) J Exp Med 176:1739-1744を参照のこと。2組のPMA1遺伝子センスおよびアンチセンスsiRNA対(21塩基長)をQiagen社のsiRNA設計ツール(http://python.penguindreams.net/Xeragon_Order_Entry/jsp/SearchByAccessionNumber.jsp)を用いて、開始コドンの100および162ヌクレオチド下流の領域(Genbank/NCBIアクセッション番号AY040609)に対して設計した。このsiRNA配列を表Iに記載する。Burghoorn, H.P. et al. (2002) Antimicrob Agents Chemother 46:615-24を参照のこと。
（表Ｉ）A.フミガタスPMA1遺伝子siRNA配列
Figure 2011177175
siRNA渦巻型組成物の特徴付けは、生化学分析(脂質および薬物の定量および完全性)、形態学(光学顕微鏡および電子顕微鏡)、および粒度測定を含めて、標準的な手順を利用して行うことができる。
画像化、一般法
マクロファージおよび真菌による渦巻状物の取込みの動態を調べるために、Olympus FV500共焦点レーザー顕微鏡を利用して、生細胞からおよび固定組織から蛍光で標識した渦巻状物の画像を実時間で得ることができる。Hitachi S4700電界放射型走査電子顕微鏡(FESEM)を利用して、渦巻状物の微細構造の詳細を調べることや渦巻状物と細胞膜/壁との間の相互作用の超高分解能画像を提供することができる。
共焦点像
A) 長時間にわたる渦巻状物の取込み
細胞/真菌を渦巻状物に2、5、10、15、30、60分間、12時間、24時間、48時間曝露して、取込みおよび分散に対する時間的系列を確立することができる。細胞/真菌を2%グルタルアルデヒド(gluteraldehyde) (EM等級)で固定することができ、これを同時局在化に使われるその他の細胞マーカーに曝露することができる。実時間画像処理の場合、カバースリップを環境的に制御された密閉室に移す。
B) 細胞内局在性
生細胞においてAlexa 488-ヒストン1で標識した細胞核を利用して、siRNAが核に局在するかを判定することができる。リソソームを標識するLysotrackerプローブは、渦巻状物および/またはその内容物がリソソームに見出されるかを判定するのに役立つことができる。Tarasova N.I. et al. (1997) J. Biol. Chem. 272: 14817-14824を参照のこと。陽イオン性直鎖ポリエンTMA-DPH、つまりエンドサイトーシスおよびエキソサイトーシスに対する脂質マーカー(Kawasaki Y. et al. (1991) BBBA 1067: 71-80; Illinger D. et al. (1993) Biol. Cell 79: 265-268)は、渦巻状物がマクロファージにより如何にして吸収/放出されるかの判定を補助することができる。マーカーは全てMolecular Probes (Oregon)で入手することができる。
FESEM像
渦巻状物および細胞/真菌などの固定化されていない、バルクの生体サンプルを急速凍結することで、標本中の歪みを最小にすることができる。しかしながら、渦巻状物/細胞の相互作用に関するさらなる情報が得られるものを調べるために、代替的な手順を試験することが必要であろう。
A) 固定化されていない、凍結された、水和サンプルの二重コーティング
高分解能後方散乱電子検出を可能とするために、窒素スラッシュを利用して固定化されていない、水和した生体サンプルを冷却し、その後、二重コーティング層(2 nm白金、続けて5〜10 nM炭素)を施すことができる(Walther P. et al. (1997) Scanning 19:343-348)。
B) 凍結保存サンプル
30%スクロースおよび20%スクロース/3% PEG-400による低温保存法を固定化サンプルに対して試験することができる。この方法は、二重コーティングにおいて見られるような超高分解能画像を提供する可能性は低いが、より低い加速電圧で合成および立体EM画像を作成するには最良でありうる。
C) 固定化し脱水した、臨界点乾燥サンプル
方法Aは真菌には損傷が大き過ぎる可能性があり、その場合には、哺乳類細胞に利用することもできる臨界点乾燥法(Muller, W.H. et al. (2000) 22:295-303)を利用して、高分解能画像処理を提供することができる。この方法は高分解能画像を提供することができる。しかしながら、この方法はAまたはBよりもサンプルの歪みをもたらす可能性がある。
実施例7: erbBタンパク質の発現に向けられるsiRNA-渦巻状物を作製する方法
erbB(erbをコードするmRNAの標的化コドン852-873)に対する標識siRNAセンス:
Figure 2011177175
; アンチセンス:
Figure 2011177175
は、PPD社(Wilmington, NC)から入手した。以下の実験のとおり、siRNAを各実験用にCy5標識またはFITC標識した。このアニール用の22bp siRNAの20マイクロモル貯蔵液には、1 μl当たり0.26 μgのsiRNAが含まれていた。このsiRNA緩衝液には(i) 100 mM酢酸カリウム、30 mM HEPES-KOH (pH 7.4)、および2 mM酢酸マグネシウム; または(ii) 20 mM KCl、6 mM HEPES (pH 7.5)、および0.2 mM塩化マグネシウムが含まれていた。
貯蔵用のリポソーム懸濁液は、DOPS粉末のみ、またはDOPS粉末(重量で99%)およびローダミンPE(重量で1%)をクロロホルムに可溶化し、窒素下で乾燥させて膜とし、これをTES緩衝液(pH 7.4)中でボルテックスにより10 mg/mlの濃度にまで再水和させることにより調製した。
渦巻状物は上記のリポソームから以下の方法を用いて調製した。以下の方法では、特に指定のない限り、DOPS:siRNAの重量比は50:1とし、各方法はおおよそ等張の塩濃度で中性pH条件にて行った。
トラッピング法
貯蔵用のリポソーム懸濁液6.5 μlを0.2ミクロンのろ過膜でろ過して、小型単層小胞体リポソーム(SUV)を得た。貯蔵用のsiRNA溶液(1.3 μg siRNA) 5 μlをEppendorf微量遠心管に入れて、このsiRNAにSUV懸濁液(65 μg DOPS脂質) 6.5 μlを添加した。TES緩衝液88.5 μlを添加して十分に混合し、続けて0.1 M塩化カルシウム8 μlを添加し十分に混合して、渦巻状物を形成させた。
押し出し法
貯蔵用の20 μmM siRNA溶液(1.3 μg siRNA) 5 μlをEppendorf微量遠心管に入れた。このsiRNAに10 mg/ml懸濁液からDOPSリポソーム懸濁液(65 μg脂質) 6.5 μlを添加した。TES緩衝液88.5 μlを添加し、この混合液を、連結された2本のシリンジ間で、規定の孔径のポリカーボネート膜を通じて複数回押し出しすることによって単層脂質小胞体の作製を可能にするAvanti mini-extruderで7回押し出した。使用した膜は0.2ミクロンの孔径であった。0.04 M塩化カルシウム7 μlを添加し十分に混合して、渦巻状物を形成させた。
別の押し出し法
貯蔵用の20 μmM siRNA溶液(6.5 μg siRNA) 25 μlをEppendorf微量遠心管に入れた。このsiRNAに10 mg/ml懸濁液から未ろ過のDOPSリポソーム懸濁液(250 μg脂質) 25 μlを添加した。この混合液を7回押し出した。0.05 M塩化カルシウム溶液6 μlを添加し十分に混合して、渦巻状物を形成させた。脂質:siRNA比を重量比39:1とした。
渦巻状物の変換法
10 mg/ml懸濁液から未ろ過のDOPSリポソーム懸濁液65 μlをEppendorf微量遠心管に入れた。0.1 M塩化カルシウム溶液4 μlを添加し十分に混合して、渦巻状物の懸濁液を形成させた。この懸濁液7 μlを別の微量遠心管に添加し、これを13,00 RPMで30分間遠心した。上清を除去し、この渦巻状物に貯蔵用の20 μmM siRNA溶液(1.3 μg siRNA) 5 μlを添加した。150 mM EDTA 3 μlを添加して、この渦巻状物をsiRNAと会合したリポソームに変換した。0.01 M塩化カルシウム溶液8 μlを添加し十分に混合し、その後にTES緩衝液および2 mM 塩化カルシウム80 μlを添加して混合した。
実施例8: erbBタンパク質の発現に向けられるsiRNA-渦巻状物
実施例7で調製された貯蔵用のリポソーム溶液および確認されたsiRNAを利用して、siRNA渦巻状物を調製し、これを卵巣癌細胞系SKOV3(PPD社)に投与した。以下の方法では、DOPS:siRNAの重量比を2:1 (12.45 μg脂質、6.5 μg siRNA)とした。リポソーム中の脂質濃度を約100 μg/ml(0.1 mg/ml)とし、siRNA濃度を約57 μg/ml(0.057 mg/ml)とした。SKOV3細胞は、10% FBSを添加したDMEM 5 mLを含有する60 mm2ペトリ皿(Corning)に入れて37℃で5% CO2の湿潤空気中で単層に増殖させた。混合液中のカルシウム濃度を高カルシウム法の場合には130 mMとし、低カルシウム法の場合には3.8 mMとした。
高カルシウム法
貯蔵用の20 μM siRNA溶液25 μlをEppendorf微量遠心管に入れ、これに2.5 M塩化カルシウム溶液6 μlを添加し十分に混合した。150 μg/mlのDOPSリポソームのTES(pH 7.0)溶液83 μlを添加し、続けてTES緩衝液17 μlを添加した。この総容量(131 μl)を十分に混合した。次いで、この混合液5 μlを細胞培養液45 μlに添加し、これを37℃で72時間インキュベートした。erbB2の発現を目的に、この培養物を固定し、これを抗体で染色した。
低カルシウム法
貯蔵用の20 μmM siRNA溶液25 μlをEppendorf微量遠心管に入れ、これに0.1 M塩化カルシウム溶液5 μlを添加し十分に混合した。150 μg/mlのDOPSリポソームのTES(pH 7.0)溶液83 μlを添加し、続けてTES緩衝液17 μlを添加した。この総容量(131 μl)を十分に混合した。次いで、この混合液5 μlを細胞培養液45 μlに添加し、これを37℃で72時間インキュベートした。erbB2の発現を目的に、この培養物を固定し、これを抗体で染色した。
対照調製物
SKOV3細胞を同様に、同じ方法(siRNAを添加しないこと以外は)を利用して作製した空の渦巻状物およびリポフェクトアミン(Lipofectamine)処方によるsiRNAとインキュベートした。erbB2の発現を目的に、この培養物を同様に固定し、これを抗体で染色した。
SKOV3細胞でのerbB2の部分的ノックダウン
処理した培養物のそれぞれに対する表面erb B2発現の吸収結果(ELISAアッセイ)を図6に示す。吸収の低下は、特異的または非特異的機構によるErb B2の阻害を示す。低カルシウムのsiRNA渦巻型組成物(LCaRNAcc)は空の渦巻状物(LCaEPTcc)に匹敵してErb B2を阻害していないように思われた。ところが、高カルシウムのsiRNA-渦巻型組成物は阻害していた(HCaRNAcc対HCaEPTcc)。リポフェクトアミン処方によるsiRNA(リポ-RNAambおよびリポ-RNA-Cy5)で処理したウェルの染色が弱いのは、非特異的な下方制御を兼ねた特異的な阻害が原因である可能性があり、それを超える細胞傷害性が原因とされる細胞はずっと少ない可能性がある。
図7は、空の渦巻状物(パネルA)、1%ローダミン標識渦巻状物(パネルB)、抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルC)、およびCy5標識抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルD)に暴露後24時間でのSKOV3細胞の一連の共焦点蛍光顕微鏡画像である。パネルCおよびパネルDの渦巻状物の画像は、上記の高カルシウム法を用いて製作された。細胞内送達ならびに核周囲での渦巻状物およびsiRNAの局在化(パネルBおよびパネルD)の確認のみならず、抗erb B2 siRNA-渦巻状物による細胞質erb B2の部分的ノックダウンが観測された(パネルCおよびパネルD)。さらに、ローダミン-標識渦巻状物(パネルB)とCy5 siRNA-渦巻状物(パネルD)の細胞内分布が異なっているように思われることは、siRNAの送達と放出を示唆するものである。
図8は空の渦巻状物(パネルA)、1%ローダミン標識渦巻状物(パネルB)、抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルC)、およびCy5標識抗erb B2 siRNA-渦巻状物(パネルD)に暴露後24時間でのSKOV3細胞の一連の共焦点顕微鏡画像である。siRNA(erb B2)渦巻状物に暴露後のSKOV3細胞において膜局在性erb B2の部分的ノックダウンが観測された(パネルCおよびパネルD)。同様に、ローダミン渦巻状物(パネルB)およびCy5標識siRNA(パネルD)の細胞内送達が認められる。
実施例9: siRNA-PEI複合体で調製した渦巻状物
siRNAおよびポリエチレンイミン(PEI)を会合させて正に荷電している複合体を形成し、次いでこれを負に荷電しているリポソームに結合し渦巻を形成した。これらの渦巻を形成した複合体の効果を調べた。
siRNA(20 μM) 22.5 μlをEppendorf微量遠心管に添加した。0.05%の濃度のPEI(2000 MW, Lupasol G35, BASF) 16.2 μlを添加し十分に混合した。次いで、予め調製しておいた1.5 mg/mlのDOPSリポソーム(TES中、pH 7.0) 116 μlをこの混合液に添加し十分に混合した。最後に、0.1 M塩化カルシウム115 μlを添加し十分に混合して、渦巻状物を形成させた。渦巻状物の形態を顕微鏡によって確認した。siRNA-渦巻型組成物から遊離(渦巻を形成していない)siRNAを除去するために、siRNA-渦巻状物を遠心により沈殿し、その上清を除去した。沈殿物は再懸濁した。
同じ方法によって、渦巻状物を同様に非特異的siRNA(erbB2に対する特異性がなく周知の細胞内標的がない)で形成した。未処理のSKOV3細胞と並行して、抗Erb siRNA-渦巻状物および非特異的siRNA-渦巻状物(どちらもPEIで形成した)をSKOV3細胞に0.25 μg(全用量)および0.125 μg(50%用量)で投与し、これらを72時間インキュベートした。
図9に要約したように、siRNA/PEI-渦巻型組成物(Erb_siRNA/PEI/Cch.Plt(1))で処理したSKOV3細胞は、未処理細胞(細胞のみ(1))に比べてErb B染色の著しい低下を示した。非特異的siRNAを有する類似の組成物は統計学的にさらに弱い阻害を示した(CtrlErb_siRNA/PEI/Cch.Plt(1))。siRNA/PEI-渦巻状物の濃度を半分にして使用した場合、抗ErbB siRNA/PEI-渦巻状物(ErbB Plt(2))は引き続きErb B染色の顕著な低下をもたらしたが、対照の渦巻状物(Ctl.Plt(2))は、未処理細胞(細胞のみ(2))に匹敵して阻害を示さなかった。このことは、渦巻状物で送達されたsiRNAの抗ErbB2特異的な効果を示唆するのもである。
siRNA/PEI-渦巻状物を(1)渦巻を形成していないsiRNA/PEI複合体、(2)渦巻を形成したウシ胎児血清(FBS)およびPEI、(3)渦巻を形成していないFBSおよびPEIで処理したSKOV3細胞、ならびに未処理細胞と比較した。これらの対照はsiRNA渦巻状物と同じ方法によりならびに同じ量および濃度で処方した。
図10に要約したように、siRNA/PEI-渦巻状物(Erb_siRNA/PEI/Cch.Plt(1))の投与により、渦巻を形成していないsiRNA/PEI (Erb_siRNA/PEI/Cplz.Plt(1))と比べてErbBのいっそう強い阻害が認められたことは、渦巻状物によるsiRNAの送達に対するプラスの役割を示唆するものである。FBS/PEI-渦巻状物(FBS/PEI/Cch.Plt(1))、および渦巻を形成していないFBS/PEI(FBS/PEI/CplxPlt(1))は、複合体を形成していないPEIの細胞毒性によって、染色の低下を示した。
等価物
当業者は、本明細書に記述されている本発明の特定の態様に対する多くの等価物を認識するであろう、または日常の実験を利用して、本発明の特定の態様に対する多くの等価物を確認することができると考えられる。そのような等価物は添付の特許請求の範囲に包含されることが意図される。

Claims (63)

  1. 以下を含むsiRNA-渦巻型組成物:
    渦巻状物; および
    渦巻状物と会合したsiRNA。
  2. siRNAが少なくとも一つのミスマッチを含む、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  3. siRNAが少なくとも一つの置換を含む、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  4. siRNAが約21〜23ヌクレオチド長である、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  5. siRNAが標的mRNAに対するRNA干渉を媒介する、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  6. 標的mRNAが、癌タンパク質、ウイルスタンパク質、HIVタンパク質、真菌タンパク質、細菌タンパク質、異常細胞タンパク質、正常細胞タンパク質からなる群より選択されるタンパク質を発現する、請求項5記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  7. 第二の標的mRNAに向けられた第二のsiRNAをさらに含む、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  8. 渦巻状物が負に荷電している脂質成分および多価陽イオン成分を含む、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  9. siRNAがリポソームを接触させる前にトランスフェクション試薬と複合体を形成する、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  10. トランスフェクション試薬がポリカチオン性のトランスフェクション試薬である、請求項9記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  11. トランスフェクション試薬がポリエチレンイミン(PEI)またはその誘導体である、請求項9記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  12. 少なくとも一つの付加的なカーゴ成分をさらに含む、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  13. 凝集阻害剤をさらに含む、請求項1記載のsiRNA-渦巻型組成物。
  14. siRNAを宿主に投与する方法であって、以下の段階を含む方法: 渦巻状物およびその渦巻状物と会合したsiRNAを含有するsiRNA-渦巻型組成物の生物学的有効量を宿主に投与する段階。
  15. siRNAが渦巻状物から宿主内の細胞に送達される、請求項14記載の方法。
  16. siRNAが細胞の細胞質ゾル区画中に送達される、請求項15記載の方法。
  17. siRNAが宿主において標的mRNAに対するRNA干渉を媒介する、請求項14記載の方法。
  18. 宿主における標的mRNAの発現が少なくとも約50%低下する、請求項14記載の方法。
  19. 宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約10%低下する、請求項11記載の方法。
  20. 宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約50%低下する、請求項11記載の方法。
  21. 宿主が細胞、細胞培養物、臓器、組織、または動物である、請求項11記載の方法。
  22. 標的mRNAまたは宿主内で標的mRNAにより発現されるタンパク質の機能を調べる段階を含む、請求項11記載の方法。
  23. 標的mRNAの発現と関係する疾患または障害を有する被験者を治療する方法であって、以下の段階を含む方法: 疾患または障害が治療されるように、渦巻状物および疾患または障害と関係がある標的mRNAに対するsiRNAを含むsiRNA-渦巻型組成物の治療有効量を被験者に投与する段階。
  24. 疾患または障害が以下からなる群より選択される、請求項23記載の方法: 異常なまたは望ましくない遺伝子発現と関係する神経障害、統合失調症、強迫性障害(OCD)、うつ病、双極性障害、アルツハイマー病、パーキンソン病、リソソーム蓄積症、ファブリー病、ゴーシェ病、I型ゴーシェ病、ファーバー病、ニーマン・ピック病(A型およびB型)、球様細胞白質委縮症(クラッベ病)、異染性白質委縮症、多発性スルファターゼ欠損症、スルファチダーゼアクチベーター(sap-B)欠損症、sap-C欠損症、GM1ガングリオシドーシス、テイ・サックス病、テイ・サックス病B1異型、テイ・サックス病AB異型、酸性マルターゼ欠損症、ムコ多糖症、サンドホフ病、癌、細胞増殖性疾患、血液凝固障害、異常フィブリノーゲン血症、血友病(AおよびB)、皮膚障害、高脂質血症、高血糖症、高コレステロール血症、肥満症、急性および慢性の白血病およびリンパ腫、肉腫、腺腫、真菌感染症、細菌感染症、ウイルス感染症、自己免疫疾患、全身性紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性血小板減少症、グレーブス病、同種移植拒絶反応、関節リウマチ、強直性脊椎炎、乾癬、強皮症、癌腫、上皮癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、前立腺癌、乳癌、膵臓癌、肝細胞癌、腎細胞癌、胆道癌、結腸直腸癌、卵巣癌、子宮癌、黒色腫、子宮頸癌、睾丸癌、食道癌、胃癌、中皮腫、神経膠腫、膠芽細胞腫、下垂体腺腫、炎症性疾患、変形性関節症、アテローム性動脈硬化症、炎症性腸疾患(クローン病および潰瘍性大腸炎)、ブドウ膜炎、湿疹、慢性鼻副鼻腔炎、喘息、遺伝病、嚢胞性線維症、ならびに筋ジストロフィー。
  25. siRNA-渦巻型組成物の形成方法であって、以下の段階を含む方法: リポソームおよびsiRNAを沈殿させてsiRNA-渦巻状物を形成させる段階。
  26. siRNAのpHを調整する段階を含む、請求項25記載の方法。
  27. siRNAの塩基対を荷電させる段階を含む、請求項25記載の方法。
  28. siRNAが沈殿の前にトランスフェクション試薬と複合体を形成する、請求項25記載の方法。
  29. トランスフェクション試薬がsiRNAの添加前にリポソームと混合される、請求項28記載の方法。
  30. トランスフェクション試薬はPEIもしくはその誘導体またはその他の多価陽イオンである、請求項28記載の方法。
  31. リポソームおよびsiRNAを沈殿させるためにカルシウム量の上昇を利用する段階を含む、請求項25記載の方法。
  32. 沈殿の前にリポソームおよびsiRNAを押し出す段階を含む、請求項25記載の方法。
  33. siRNA-リポソームがキレート剤を渦巻状物に添加してsiRNAの存在下でリポソームを形成させることにより調製される、請求項25記載の方法。
  34. 以下を含むモルホリノ-渦巻型組成物:
    渦巻状物; および
    渦巻状物と会合したモルホリノオリゴヌクレオチド。
  35. モルホリノオリゴヌクレオチドがアンチセンスモルホリノオリゴヌクレオチドである、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  36. モルホリノオリゴヌクレオチドが少なくとも一つのミスマッチを含む、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  37. モルホリノオリゴヌクレオチドが約18〜25ヌクレオチド長である、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  38. モルホリノオリゴヌクレオチドが標的mRNAの翻訳の阻害を媒介する、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  39. モルホリノオリゴヌクレオチドがタンパク質の合成に向けられる、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  40. 渦巻状物が負に荷電している脂質成分および陽イオン成分を含む、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  41. 少なくとも一つの付加的なカーゴ成分をさらに含む、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  42. 凝集阻害剤をさらに含む、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  43. タンパク質または第二のタンパク質の合成に向けられた第二のモルホリノオリゴヌクレオチドをさらに含む、請求項34記載のモルホリノ-渦巻型組成物。
  44. モルホリノオリゴヌクレオチドを宿主に投与する方法であって、以下の段階を含む方法: 渦巻状物およびその渦巻状物と会合したモルホリノオリゴヌクレオチドを含有するモルホリノ-渦巻型組成物の生物学的有効量を宿主に投与する段階。
  45. モルホリノオリゴヌクレオチドは渦巻状物から宿主内の細胞に放出される、請求項44記載の方法。
  46. モルホリノオリゴヌクレオチドは標的mRNAの翻訳の阻害を媒介する、請求項44記載の方法。
  47. 宿主における標的mRNAの発現が少なくとも約50%低下する、請求項44記載の方法。
  48. 宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約10%低下する、請求項44記載の方法。
  49. 宿主における標的タンパク質の合成が少なくとも約50%低下する、請求項44記載の方法。
  50. 宿主が細胞、細胞培養物、臓器、組織、または動物である、請求項44記載の方法。
  51. モルホリノオリゴヌクレオチドが細胞の細胞質ゾル区画中に送達される、請求項44記載の方法。
  52. モルホリノ-渦巻型組成物の形成方法であって、以下の段階を含む方法: リポソームおよびモルホリノを沈殿させてモルホリノ-渦巻状物を形成させる段階。
  53. モルホリノのpHを調整する段階を含む、請求項52記載の方法。
  54. モルホリノの塩基対を荷電させる段階を含む、請求項52記載の方法。
  55. モルホリノのpHを調整してモルホリノに電荷をもたらす段階を含む、請求項52記載の方法。
  56. モルホリノのpHを約8.0〜約9.0に調整する段階を含む、請求項52記載の方法。
  57. リポソームおよびモルホリノを沈殿させるためにカルシウム量の上昇を利用する段階を含む、請求項52記載の方法。
  58. 沈殿の前にリポソームおよびモルホリノを押し出す段階を含む、請求項52記載の方法。
  59. リポソームがキレート剤を渦巻状物に添加してモルホリノの存在下でリポソームを形成させることにより調製される、請求項52記載の方法。
  60. 沈殿の前に少なくとも一つの付加的なカーゴ成分をモルホリノおよびリポソームに添加する段階をさらに含む、請求項52記載の方法。
  61. 沈殿の前に凝集阻害剤をモルホリノおよびリポソームに添加する段階をさらに含む、請求項52記載の方法。
  62. 標的mRNAの発現と関係する疾患または障害を有する被験者を治療する方法であって、以下の段階を含む方法: 疾患または障害が治療されるように、渦巻状物および疾患または障害と関係がある標的mRNAに対するsiRNAを含むモルホリノ-渦巻型組成物の治療有効量を被験者に投与する段階。
  63. 疾患または障害が以下からなる群より選択される、請求項62記載の方法: 異常なまたは望ましくない遺伝子発現と関係する神経障害、統合失調症、強迫性障害(OCD)、うつ病、双極性障害、アルツハイマー病、パーキンソン病、リソソーム蓄積症、ファブリー病、ゴーシェ病、I型ゴーシェ病、ファーバー病、ニーマン・ピック病(A型およびB型)、球様細胞白質委縮症(クラッベ病)、異染性白質委縮症、多発性スルファターゼ欠損症、スルファチダーゼアクチベーター(sap-B)欠損症、sap-C欠損症、GM1ガングリオシドーシス、テイ・サックス病、テイ・サックス病B1異型、テイ・サックス病AB異型、酸性マルターゼ欠損症、ムコ多糖症、サンドホフ病、癌、細胞増殖性疾患、血液凝固障害、異常フィブリノーゲン血症、血友病(AおよびB)、皮膚障害、高脂質血症、高血糖症、高コレステロール血症、肥満症、急性および慢性の白血病およびリンパ腫、肉腫、腺腫、真菌感染症、細菌感染症、ウイルス感染症、自己免疫疾患、全身性紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性血小板減少症、グレーブス病、同種移植拒絶反応、関節リウマチ、強直性脊椎炎、乾癬、強皮症、癌腫、上皮癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、前立腺癌、乳癌、膵臓癌、肝細胞癌、腎細胞癌、胆道癌、結腸直腸癌、卵巣癌、子宮癌、黒色腫、子宮頸癌、睾丸癌、食道癌、胃癌、中皮腫、神経膠腫、膠芽細胞腫、下垂体腺腫、炎症性疾患、変形性関節症、アテローム性動脈硬化症、炎症性腸疾患(クローン病および潰瘍性大腸炎)、ブドウ膜炎、湿疹、慢性鼻副鼻腔炎、喘息、遺伝病、嚢胞性線維症、ならびに筋ジストロフィー。
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