JP2011184391A - Nucleic acid introducing agent made of organic nanotube - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a self-assembling organic nanotube to be used as a nontoxic excellent carrier of a nucleic acid. <P>SOLUTION: The compound nanotube has an organic nanotube structure formed by mixing lipid compounds represented by chemical formula (1) or (2). In chemical formula (1) (compound 1), m indicates an integer of 12-20, and in chemical formula (2) (compound 2), m indicates an integer of 12-20 or the like, and X indicates (CH<SB>2</SB>)<SB>n</SB>, wherein n indicates an integer of 2-8 or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、遺伝子など核酸のキャリアとして好適な複数の脂質化合物を構成成分とする自己集合性の有機ナノチューブ(複合ナノチューブ)及び当該複合ナノチューブを用いた核酸の細胞内導入方法に関する。また、前記複合ナノチューブを形成する構成成分となる新規な脂質化合物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a self-assembling organic nanotube (composite nanotube) comprising a plurality of lipid compounds suitable as a nucleic acid carrier such as a gene and a method for introducing a nucleic acid into a cell using the composite nanotube. Moreover, it is related with the novel lipid compound used as the structural component which forms the said composite nanotube, and its manufacturing method.

外因性遺伝子を細胞内に導入することは、遺伝子治療や組換えタンパク質生産などの点から重要な技術である。しかし核酸物質からなる遺伝子は細胞を含む溶液中では、ヌクレアーゼによって急速に分解され、細胞への取り込みが著しく低下する。またリン酸基に由来するポリアニオン性の物質であるため、負電荷を有する細胞膜とは相互作用が少なく、経膜透過が困難である。このためin vivoおよびin vitroにおけるDNA,RNA、およびオリゴヌクレオチドの送達を改善するための核酸キャリアの開発が大きな課題となっている。
これまでに開発されてきた核酸キャリアは、ウイルス系、非ウイルス系に大別できる。このうちウイルス系は高い遺伝子発現効率を示すが、宿主の免疫反応、感染等の安全性に問題があることが多い。このため使用が厳しく制限される。
一方、非ウイルス系キャリアは容易に生産でき、免疫反応や感染等のリスクが非常に低い利点がある。このため様々な人工的な遺伝子キャリアが開発されてきた。これらは、遺伝子のリン酸基などと静電的に相互作用してイオン性複合体を形成するためのカチオン性官能基を含む。例えばポリアミンを修飾した高分子リン脂質誘導体からなるベシクル(市販品Lipofectamine2000としてインビトロジェン社から市販されている)、ポリ−L−リジン、ポリ−L−オルニチンやポリエチレンイミン、キトサンなどのカチオン系高分子誘導体ミセル、また制御された多分岐構造をもつポリアミドアミンなどのカチオン系デンドリマーが報告されている(特許文献1,2,3)。これらは非ウイルス性という利点はあるものの、ポリアミン等の細胞毒性が認められるもあり、安全性の問題がある。
上述のキャリアは球または粒子状の形状であるが、それ以外の特異な形状をもつキャリアとして、カーボンナノチューブ、シリカナノチューブ等も遺伝子導入剤として報告されている。これらはカチオン性官能基で被覆した単層および多層カチオン性カーボンナノチューブを用いている(非特許文献1〜3)。またシリカからなるナノチューブにシランカップリング剤を用いてアミノ基を修飾したキャリアも報告されている(非特許文献4)。
しかしながら、これら無機物質系のナノチューブ類の場合は全体が共有結合で構成されているため、細胞へ導入後の分解が困難であり、安全性の問題が残る可能性がある。
Introduction of exogenous genes into cells is an important technique from the viewpoints of gene therapy and recombinant protein production. However, a gene comprising a nucleic acid substance is rapidly degraded by a nuclease in a solution containing cells, and the uptake into cells is significantly reduced. Moreover, since it is a polyanionic substance derived from a phosphate group, there is little interaction with a negatively charged cell membrane, and transmembrane penetration is difficult. For this reason, the development of nucleic acid carriers for improving delivery of DNA, RNA, and oligonucleotides in vivo and in vitro has become a major issue.
Nucleic acid carriers that have been developed so far can be broadly classified into viral and non-viral systems. Among these, the virus system shows high gene expression efficiency, but there are many problems in safety such as host immune reaction and infection. This severely restricts use.
On the other hand, non-viral carriers can be produced easily and have the advantage of a very low risk of immune reaction and infection. For this reason, various artificial gene carriers have been developed. These include a cationic functional group for electrostatically interacting with a phosphate group of a gene to form an ionic complex. For example, vesicles composed of polymer phospholipid derivatives modified with polyamine (commercially available from Invitrogen as Lipofectamine 2000), cationic polymer derivatives such as poly-L-lysine, poly-L-ornithine, polyethyleneimine, chitosan, etc. Cationic dendrimers such as micelles and polyamidoamines having a controlled multi-branched structure have been reported (Patent Documents 1, 2, and 3). Although these have the advantage of being non-viral, there are some safety problems due to the recognized cytotoxicity of polyamines and the like.
The above-mentioned carrier has a spherical or particulate shape, but carbon nanotubes, silica nanotubes and the like have been reported as gene introduction agents as carriers having other unique shapes. These use single-walled and multi-walled cationic carbon nanotubes coated with a cationic functional group (Non-Patent Documents 1 to 3). In addition, a carrier in which an amino group is modified using a silane coupling agent on a silica nanotube has been reported (Non-patent Document 4).
However, in the case of these inorganic substance-based nanotubes, since they are entirely composed of covalent bonds, decomposition after introduction into cells is difficult, and there is a possibility that a safety problem may remain.

これに対して、分子の自己集合によって製造できるナノチューブ系キャリアが各種開発されており、これらの自己集合系ナノチューブの場合は、非共有結合性のため細胞内での分解性に優れる利点をもつことが期待されている。しかし、これらナノチューブ類が核酸類との結合体として細胞内に核酸輸送可能であることの報告は多数あるが、未だに細胞内での遺伝子発現や遺伝子抑制効果など、実際に細胞内に導入された核酸本来の機能、活性が確認された例は少なく、特にタンパク質の発現に必要な数百程度の塩基配列を有する遺伝子など大きな核酸分子からの発現に成功した例は全くない。核酸キャリアとしての効果は限定的であると考えられる。
例えば、カチオン性フェニルアラニルアラニン誘導体が自己集合によって形成するナノチューブ(非特許文献5)の場合は、濃度によってナノチューブとベシクル構造(球形)に変化する性質を持ち、細胞と混合後の実際の核酸の送達時においてはベシクル構造の状態で取り込まれることがわかっているので、厳密には自己集合系ナノチューブキャリアとはいえず、遺伝子の発現の確認もなされていない。用いられた核酸分子もシングルストランドの短いDNAのみである。
また、脂質分子と核酸との複合化によるファイバー状構造体(非特許文献6)の場合も、RNAとの複合体が細胞に導入できたことが確認されているだけで、導入された核酸の機能の発現は全く確認や評価がなされていない。
ペプチド性ブロック共重合体の自己集合からなるナノファイバー系材料を用いた例(非特許文献7)では、23残基のsiRNAとの結合体が、細胞内に導入され機能したことが報告されているが、機能の発現が確認されたのは細胞質中での低分子量のDNAやRNA断片のみであり、分子量の大きな遺伝子の発現も、また核内への核酸送達も確認できていない。
以上のことから、分子量の大きな遺伝子も含めた核酸を細胞内へ輸送することができるだけでなく、核酸を核内にまで送達させることができ、かつ細胞内で核酸本来の機能を効率的に発揮させることができるような優れた核酸キャリアとなる自己集合系ナノチューブの開発が強く望まれていた。
In contrast, various types of nanotube-based carriers that can be manufactured by molecular self-assembly have been developed, and these self-assembled nanotubes have the advantage of superior degradability in cells due to non-covalent bonding. Is expected. However, there are many reports that these nanotubes can transport nucleic acids into cells as conjugates with nucleic acids, but they have been introduced into cells such as gene expression and gene suppression effects in cells. There are few examples where the original functions and activities of nucleic acids have been confirmed, and there are no examples of successful expression from large nucleic acid molecules such as genes having several hundred base sequences necessary for protein expression. The effect as a nucleic acid carrier is considered to be limited.
For example, in the case of a nanotube formed by self-assembly of a cationic phenylalanylalanine derivative (Non-Patent Document 5), it has the property of changing to a nanotube and vesicle structure (spherical shape) depending on the concentration, and the actual nucleic acid after mixing with cells Since it is known that the vesicle is incorporated in a vesicle structure at the time of delivery, it is not strictly a self-assembled nanotube carrier, and the expression of the gene has not been confirmed. The nucleic acid molecules used are only single-strand short DNA.
In addition, in the case of a fiber-like structure (Non-patent Document 6) obtained by complexing lipid molecules and nucleic acids, it has been confirmed that the complex with RNA has been introduced into cells. The expression of function has not been confirmed or evaluated at all.
In an example using a nanofiber-based material consisting of self-assembly of a peptide block copolymer (Non-patent Document 7), it was reported that a conjugate with a 23-residue siRNA was introduced into a cell and functioned. However, only the low molecular weight DNA and RNA fragments in the cytoplasm have been confirmed to have functional expression, and neither large molecular weight gene expression nor nucleic acid delivery into the nucleus has been confirmed.
Based on the above, not only can nucleic acids including genes with large molecular weights be transported into cells, but they can also be delivered to the nucleus and efficiently function in the cells. There has been a strong demand for the development of self-assembled nanotubes that can be excellent nucleic acid carriers.

特開2004−522809号公報JP 2004-522809 A 特開2002−515418号公報JP 2002-515418 A 特開2005−247755号公報JP 2005-247755 A 特許第4174702号公報Japanese Patent No. 4174702

A.Biancoら,Angewandte Chem.,2004、43、5242-5246.CNTA. Bianco et al., Angewandte Chem., 2004, 43, 5242-5246.CNT A.Biancoら,J.Am.Chem.Soc.,2005,127,4388-4396.CNTA. Bianco et al., J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 4388-4396.CNT Y.Liuら,Angewandte Chem.,2005,44,4782-4785.CNTY. Liu et al., Angewandte Chem., 2005, 44, 4782-4785.CNT Y.C.Wu,Advanced Materials,2005,17,404-407.Y.C.Wu, Advanced Materials, 2005, 17, 404-407. J.Liら、Angewandte Chem.,2007,46,2431-2434.J. Li et al., Angewandte Chem., 2007, 46, 2431-2434. J.H.Fuhrhop,H.Tank,Chemistry and Physics. of Lipids,1987,43,193-213.J. H. Fuhrhop, H. Tank, Chemistry and Physics. Of Lipids, 1987, 43, 193-213. M.Leeら, Angewandte Chem,2008,47,4525-4528.M. Lee et al., Angewandte Chem, 2008, 47, 4525-4528. T.Shimizu, M.Masuda,H.Minamikawa,Chemical Review,2004,105,1401-1443.T. Shimizu, M. Masuda, H. Minamikawa, Chemical Review, 2004, 105, 1401-1443. M.Masuda,T.Shimizu,Langmuir,2004,20,5969-5977.M. Masuda, T. Shimizu, Langmuir, 2004, 20, 5969-5977. N.Kameta,M.Masuda,N.Morii,T.Shimizu, Small,2008,4,561-565.N. Kameta, M. Masuda, N. Morii, T. Shimizu, Small, 2008, 4, 561-565. N.D.Santos, C.Allen And A.M. Biochimica Biophysica Acta 1768(2007)1367-1377.N.D.Santos, C. Allen And A.M.Biochimica Biophysica Acta 1768 (2007) 1367-1377. F.K. Bedu-Addo, P.Tang, Y.Xu and L.Huang., Pharmaceutical Research 13(1996)710-717.F.K.Bedu-Addo, P.Tang, Y.Xu and L.Huang., Pharmaceutical Research 13 (1996) 710-717. 増田光俊、和田百代、亀田直弘、南川博之、清水敏美、第58回高分子学会年次大会予稿集、発表番号2K10、「有機ナノチューブ/PEG系高分子複合体の構築」。Mitsutoshi Masuda, Hyakuyo Wada, Naohiro Kameda, Hiroyuki Minamikawa, Toshimi Shimizu, Proceedings of the 58th Annual Meeting of the Society of Polymer Science, Japan, 2K10, “Construction of Organic Nanotube / PEG Polymer Complex”. Y. Takeda, N. Shimada, K. Kaneko, S. Shinkai, K. Sakurai,Biomacromolecules 8 (2007) 1178-1186Y. Takeda, N. Shimada, K. Kaneko, S. Shinkai, K. Sakurai, Biomacromolecules 8 (2007) 1178-1186 D. Putnam, A.N. Zelikin, V.A. Izumrudov, R. Langer,Biomaterials 24 (2003) 4425-4433D. Putnam, A.N.Zelikin, V.A.Izumrudov, R. Langer, Biomaterials 24 (2003) 4425-4433 M. Walsh, M.Tangney, M.J. O'Neill, J.O. Larkin, D.M. Soden, S.L. McKenna, R. Darcy, G.C. O'Sullivan, C.M. O'Driscoll ,Molecular Pharmaceutics. 3 (2006) 644-653M. Walsh, M. Tangney, M.J.O'Neill, J.O.Larkin, D.M.Soden, S.L.McKenna, R. Darcy, G.C.O'Sullivan, C.M.O'Driscoll, Molecular Pharmaceutics. G. Fotakis and J.A. Timbrell,Txocology Letters 160(2006)171-177G. Fotakis and J.A.Timbrell, Txocology Letters 160 (2006) 171-177

本発明は、分子量の大きな遺伝子も含めた核酸を細胞内へ輸送することができるだけでなく、核酸を核内にまで送達させることができ、かつ細胞内で核酸本来の機能を効率的に発揮させることができるような優れた核酸キャリアとなる、自己集合系ナノチューブの提供を目的とするものである。   The present invention can not only transport a nucleic acid including a gene having a large molecular weight into a cell, but also deliver the nucleic acid into the nucleus and efficiently exert the original function of the nucleic acid in the cell. It is an object of the present invention to provide a self-assembled nanotube that can be an excellent nucleic acid carrier.

発明者らは以前から、親水部と疎水部を有する長尺状の自己集合性の脂質化合物を多種類合成してきたが(非特許文献8−10)、これら化合物のうち長鎖炭化水素鎖の両端に親水部が連結されている双頭型脂質であって、両端の親水部の大きさや種類が異なる「くさび形」の脂質から構成される有機ナノチューブの分散性が高いことを見出していた(非特許文献8)。その中でも特にグルコース糖残基の還元性末端にアミド結合を介して長鎖脂肪酸残基(炭素数6〜20)が連結された脂質、すなわち下記式(1)で表される脂質(化合物1)が、水中でも安定でかつ水分散性の高い、外径40〜50nm前後の有機ナノチューブを形成できることを見出して報告している(特許文献4、非特許文献9)。本発明者らは、当初からこの脂質の生体適合性を有する有機ナノチューブの水中での高い安定性及び分散性に着目し、医療用各種薬剤等の生理活性物質を生体に投与する際の除放性担体などの用途開発を進めており、薬剤キャリアとしての用いることができないかとその可能性を検討した。
<式(1)>(化合物1)
〔式中、mは12〜20の整数を表す。〕
The inventors have synthesized many kinds of long self-assembling lipid compounds having a hydrophilic part and a hydrophobic part (Non-patent Documents 8-10). Among these compounds, long-chain hydrocarbon chains are synthesized. It has been found that organic nanotubes composed of “wedge-shaped” lipids, which are double-headed lipids with hydrophilic parts connected at both ends and have different sizes and types of hydrophilic parts at both ends, have high dispersibility (non- Patent Document 8). Among them, a lipid having a long-chain fatty acid residue (having 6 to 20 carbon atoms) linked to the reducing end of a glucose sugar residue via an amide bond, that is, a lipid represented by the following formula (1) (Compound 1) However, it has been found and reported that organic nanotubes having an outer diameter of about 40 to 50 nm, which is stable in water and highly dispersible, can be formed (Patent Document 4, Non-Patent Document 9). The inventors focused on the high stability and dispersibility in water of organic nanotubes having biocompatibility of lipids from the beginning, and controlled release when physiologically active substances such as various medical drugs are administered to living bodies. We have been developing the use of functional carriers and so on, and examined the possibility of using them as drug carriers.
<Formula (1)> (Compound 1)
[In formula, m represents the integer of 12-20. ]

しかし、この有機ナノチューブは水中ではマイナスに荷電されるため、同様のマイナスの荷電をもつ薬剤、例えば核酸などとの結合が困難であり、また、細胞の表面も通常はわずかにマイナスに荷電していることから、そもそも単独では細胞の表面付近にまで近づきにくく、薬剤を細胞内へ運搬させる薬剤キャリアとして用いるためには改善が必要である。
そこで、本発明者らは、上記式(1)の脂質化合物(化合物1)に、何らかのカチオン性の両媒性の脂質化合物を組み合わせた複数成分からなる複合ナノチューブを形成させてみることを発想した。
本発明者らは、上記式(1)の脂質化合物と複合ナノチューブを形成し、かつ核酸との結合体を形成可能なカチオン性の両媒性脂質化合物を提供すべく鋭意研究を重ねた結果、アルキレン基またはアミドを途中に含むアルキレン基からなるジアミンの片端にカチオン性のアミノ酸が縮合し、さらにこのジアミンのもう一端にα、ω−長鎖ジカルボン酸が縮合した新規な脂質化合物(下記式(2)の脂質化合物:化合物2)を合成することができ、当該化合物2が、単独では有機ナノチューブを形成する能力は持たないものの、上記式(1)の脂質化合物(化合物1)と混合して自己集合させた場合には、安定で分散性の高いナノチューブ構造体(「複合ナノチューブ」)を形成することを見出した。
<式(2)>(化合物2)
〔式中、mは12〜20の整数を表し,Xは−(CH−(n=2〜8の整数)、又は−CH−CO−NH−(CH−を表し、Rはカチオン性アミノ酸残基を表す。〕
However, since these organic nanotubes are negatively charged in water, it is difficult to bind to the same negatively charged drug such as nucleic acid, and the cell surface is usually slightly negatively charged. Therefore, it is difficult to approach the cell surface by itself in the first place, and improvement is necessary to use it as a drug carrier for transporting drugs into cells.
Therefore, the present inventors have conceived of forming a composite nanotube composed of a plurality of components obtained by combining a lipid compound of the above formula (1) (compound 1) with some cationic amphiphilic lipid compound. .
As a result of intensive studies to provide a cationic amphiphilic lipid compound capable of forming a composite nanotube with the lipid compound of the above formula (1) and forming a conjugate with a nucleic acid, A novel lipid compound in which a cationic amino acid is condensed on one end of a diamine consisting of an alkylene group or an alkylene group containing an amide in the middle, and α, ω-long chain dicarboxylic acid is condensed on the other end of the diamine (the following formula ( 2) Lipid compound: Compound 2) can be synthesized, and the compound 2 alone does not have the ability to form organic nanotubes, but is mixed with the lipid compound of formula (1) (compound 1). It has been found that when self-assembled, a stable and highly dispersible nanotube structure (“composite nanotube”) is formed.
<Formula (2)> (Compound 2)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, and X represents — (CH 2 ) n — (n is an integer of 2 to 8) or —CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 —. , R represents a cationic amino acid residue. ]

上記式(2)の脂質化合物(化合物2)は末端にカチオン性のアミノ酸残基を有しているため、得られる複合ナノチューブはプラスに荷電し、核酸のリン酸基と静電的に会合して安定な結合体を形成する。しかもこの複合ナノチューブは、マイナスに荷電している生体内の細胞膜表面に近づきやすい特性を有していながら、反対にプラスに荷電している細胞内に取り込まれた場合には、速やかに分散して核酸を解き放す特性も有している。
式(1)のナノチューブ形成性脂質及び式(2)の核酸結合性脂質(化合物1及び2)とから形成された複合ナノチューブが、核酸と共に組織化された核酸−チューブ結合体を安定に形成できることを確認し、当該複合ナノチューブを核酸キャリアとすることで、細胞表面への接着が効率的に行うことができ、容易に核酸の経膜的輸送を行なった後、細胞内で速やかに核酸を放出して遺伝子発現などの機能を発揮させることができることを確認した。具体的には、当該複合ナノチューブにレポーター遺伝子を含むベクターを結合させた核酸−チューブ結合体を用いて細胞を形質転換したところ、細胞内でのレポーター遺伝子発現が確認できた。
以上の知見を得たことで、細胞内に核酸を輸送しその核酸本来の機能を発現させることができる核酸キャリア、そのための自己集合性複合ナノチューブ、及び化合物1と共に当該複合ナノチューブを形成できる新規化合物である化合物2についての本発明を完成した。
Since the lipid compound (compound 2) of the above formula (2) has a cationic amino acid residue at the terminal, the resulting composite nanotube is positively charged and electrostatically associates with the phosphate group of the nucleic acid. Form a stable conjugate. In addition, this composite nanotube has the property of easily approaching the negatively charged cell membrane surface, but on the contrary, when it is taken into the positively charged cell, it quickly disperses. It also has the property of releasing nucleic acids.
The composite nanotube formed from the nanotube-forming lipid of formula (1) and the nucleic acid-binding lipid of formula (2) (compounds 1 and 2) can stably form a nucleic acid-tube conjugate organized with nucleic acid. By using the composite nanotube as a nucleic acid carrier, adhesion to the cell surface can be performed efficiently, and after the transmembrane transport of the nucleic acid, the nucleic acid is quickly released in the cell. Thus, it was confirmed that functions such as gene expression can be exhibited. Specifically, when a cell was transformed with a nucleic acid-tube conjugate in which a vector containing a reporter gene was bound to the composite nanotube, expression of the reporter gene in the cell could be confirmed.
By obtaining the above knowledge, a nucleic acid carrier capable of transporting a nucleic acid into a cell and expressing the original function of the nucleic acid, a self-assembling composite nanotube therefor, and a novel compound capable of forming the composite nanotube together with compound 1 The present invention for Compound 2 was completed.

しかしながら、前記式(1)のナノチューブ形成性脂質と式(2)の核酸結合性脂質とからなる複合ナノチューブは、このような優れた特性を有する反面、核酸チューブ結合体を形成させる際に凝集が生じやすい欠点も有していた。
そこで、本発明者らは、本発明の複合ナノチューブのさらなる改良を目指し、この凝集抑制作用を有する複合ナノチューブの構成成分となる脂質化合物をさらに探索すべく検討した。その結果、10以上のオキシエチレン基の繰り返し配列からなるポリオキシエチレン基を有するアルキレン基を、アミド結合を介して長鎖脂肪酸残基に結合した新規な脂質化合物(下記式(3)の脂質化合物:化合物3)を合成することができ、当該化合物3も、単独では有機ナノチューブを形成する能力は持たないが、前記式(1)のナノチューブ形成性脂質(化合物1)と式(2)の核酸結合性脂質(化合物2)とを混合して複合ナノチューブを製造する際の第3の成分として添加したところ、前記カチオン性複合ナノチューブとしての効果を保持したままで、さらに分散性の高い複合ナノチューブを製造することができた。
<化学式(3)>(化合物3)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、pは10〜200の整数を表し、Yは水素原子又はメチル基を表す。〕
そして、化合物1、2及び3の3成分からなる複合ナノチューブを核酸キャリアとしてレポーター遺伝子の細胞導入実験を行った結果、細胞への導入効率が高まり、遺伝子の発現効率も高まったことから、前記複合ナノチューブ及び核酸キャリアのさらなる改善が達成できた。
以上の知見を得たことで、さらに改善された複合ナノチューブ及び核酸キャリアについての本発明も完成した。
However, the composite nanotube composed of the nanotube-forming lipid of the formula (1) and the nucleic acid-binding lipid of the formula (2) has such excellent characteristics, but is aggregated when forming a nucleic acid tube conjugate. It also had drawbacks that were likely to occur.
Therefore, the present inventors have studied to further search for lipid compounds that are constituent components of the composite nanotube having an aggregation-inhibiting action, aiming at further improvement of the composite nanotube of the present invention. As a result, a novel lipid compound in which an alkylene group having a polyoxyethylene group consisting of a repeating sequence of 10 or more oxyethylene groups is bonded to a long-chain fatty acid residue via an amide bond (a lipid compound of the following formula (3) : Compound 3) can be synthesized, and the compound 3 alone does not have the ability to form an organic nanotube, but the nanotube-forming lipid of the formula (1) (compound 1) and the nucleic acid of the formula (2) When added as a third component in the production of composite nanotubes by mixing with binding lipid (compound 2), the composite nanotubes having higher dispersibility can be obtained while retaining the effect as the cationic composite nanotubes. Could be manufactured.
<Chemical Formula (3)> (Compound 3)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, p represents an integer of 10 to 200, and Y represents a hydrogen atom or a methyl group. ]
As a result of conducting a cell introduction experiment of a reporter gene using a composite nanotube composed of the three components of compounds 1, 2 and 3 as a nucleic acid carrier, the introduction efficiency into the cell was increased, and the gene expression efficiency was also increased. Further improvements in nanotube and nucleic acid carriers could be achieved.
By obtaining the above knowledge, the present invention for a further improved composite nanotube and nucleic acid carrier was also completed.

すなわち、本発明は以下の発明を含むものである。
[1] 有機ナノチューブを形成可能な下記化学式(1)の脂質化合物(化合物1)もしくは薬理学的に許容されたその塩と共に、核酸結合性を有する下記化学式(2)の脂質化合物(化合物2)もしくは薬理学的に許容されたその塩とを含み、有機ナノチューブ構造体を形成していることを特徴とする複合ナノチューブ;
<化学式(1)>(化合物1)
〔式中、mは12〜20の整数。〕
<化学式(2)>(化合物2)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、Xは(CHでnが2〜8の整数か、又はCH−CO−NH−(CHを表し、Rはアルギニル、リジリル又はオルニチル残基を表す。〕。
[2] 前記化学式(1)の脂質化合物及び前記化学式(2)の脂質化合物、又は薬理学的に許容されたそれぞれの塩を、モル換算で2:1〜10:1の混合比で含むことを特徴とする、前記[1]に記載の複合ナノチューブ。
[3] さらに、ポリオキシエチレン残基を有する下記化学式(3)の脂質化合物(化合物3)もしくは薬理学的に許容されたその塩を含むことを特徴とする、前記[1]又は[2]に記載の複合ナノチューブ;
<化学式(3)>(化合物3)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、pは10〜200の整数を表し、Yは水素原子又はメチル基を表す。〕。
[4] 前記化学式(1)の脂質化合物、前記化学式(2)の脂質化合物、及び前記化学式(3)の脂質化合物、又は薬理学的に許容されたそれぞれの塩を、モル換算で63:32:5〜87:8:5の混合比で含むことを特徴とする、前記[3]に記載の複合ナノチューブ。
[5] 前記[1]〜[4]のいずれかに記載された複合ナノチューブの構成成分として用いることができる、核酸結合性を有する下記化学式(2)の脂質化合物又は薬理学的に許容されたその塩;
<化学式(2)>(化合物2)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、Xは(CHでnが2〜8の整数か、又はCH−CO−NH−(CHを表し、Rはアルギニル、リジリル又はオルニチル残基を表す。〕。
[6] 前記[3]又は[4]に記載された複合ナノチューブの構成成分として用いることができる、ポリオキシエチレン残基を有する下記式(3)の脂質化合物又は薬理学的に許容されたその塩;
<化学式(3)>
〔式中、mは12〜20の整数を表し、pは10〜200の整数を表し、Yは水素原子又はメチル基を表す。〕。
[7] 前記[1]〜[4]のいずれかに記載の複合ナノチューブからなり、核酸と静電的に結合して核酸−チューブ結合体を形成することができる核酸キャリア。
[8] 前記[1]〜[4]のいずれかに記載の複合ナノチューブと核酸とが静電的に結合されており、細胞内に核酸を運搬することができる、核酸−チューブ結合体。
[9] 前記[7]に記載の核酸キャリアを用い、当該核酸キャリアに静電的に結合させた核酸を細胞内に運搬することを特徴とする、細胞の形質転換方法。
[10] 前記[9]の形質転換方法により形質転換された、形質転換細胞。
[11] 遺伝子治療用核酸を有効量含む前記[8]に記載の核酸−チューブ結合体及び薬理学的に許容される担体からなる、遺伝子治療用組成物。
That is, the present invention includes the following inventions.
[1] A lipid compound of the following chemical formula (1) capable of forming an organic nanotube (compound 1) or a pharmacologically acceptable salt thereof and a lipid compound of the following chemical formula (2) having a nucleic acid binding property (compound 2) Alternatively, a composite nanotube comprising an organic nanotube structure comprising a pharmacologically acceptable salt thereof;
<Chemical Formula (1)> (Compound 1)
[In formula, m is an integer of 12-20. ]
<Chemical Formula (2)> (Compound 2)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, X represents an integer of (CH 2 ) n and n is 2 to 8, or CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R represents arginyl] Represents a lysyl or ornithyl residue. ].
[2] The lipid compound of the chemical formula (1) and the lipid compound of the chemical formula (2) or each pharmacologically acceptable salt thereof are contained in a molar ratio of 2: 1 to 10: 1. The composite nanotube according to [1] above, wherein
[3] The above [1] or [2], further comprising a lipid compound (compound 3) having a polyoxyethylene residue and having the following chemical formula (3) or a pharmacologically acceptable salt thereof: A composite nanotube according to claim 1;
<Chemical Formula (3)> (Compound 3)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, p represents an integer of 10 to 200, and Y represents a hydrogen atom or a methyl group. ].
[4] The lipid compound represented by the chemical formula (1), the lipid compound represented by the chemical formula (2), the lipid compound represented by the chemical formula (3), or a pharmacologically acceptable salt thereof in a molar conversion of 63:32. : The composite nanotube according to [3], wherein the composite nanotube is included at a mixing ratio of 5 to 87: 8: 5.
[5] A lipid compound represented by the following chemical formula (2) having a nucleic acid binding property or pharmacologically acceptable, which can be used as a component of the composite nanotube described in any one of [1] to [4] Its salt;
<Chemical Formula (2)> (Compound 2)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, X represents an integer of (CH 2 ) n and n is 2 to 8, or CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R represents arginyl] Represents a lysyl or ornithyl residue. ].
[6] A lipid compound of the following formula (3) having a polyoxyethylene residue that can be used as a constituent of the composite nanotube described in [3] or [4] or a pharmacologically acceptable product thereof salt;
<Chemical formula (3)>
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, p represents an integer of 10 to 200, and Y represents a hydrogen atom or a methyl group. ].
[7] A nucleic acid carrier comprising the composite nanotube according to any one of [1] to [4] and capable of forming a nucleic acid-tube conjugate by electrostatically binding to a nucleic acid.
[8] A nucleic acid-tube conjugate in which the composite nanotube according to any one of [1] to [4] and a nucleic acid are electrostatically bound, and the nucleic acid can be transported into a cell.
[9] A method for transforming a cell, comprising using the nucleic acid carrier according to [7] above and transporting a nucleic acid electrostatically bound to the nucleic acid carrier into the cell.
[10] A transformed cell transformed by the transformation method of [9].
[11] A composition for gene therapy comprising the nucleic acid-tube conjugate according to [8] above containing an effective amount of a gene therapy nucleic acid and a pharmacologically acceptable carrier.

本発明により提供された複数の脂質化合物の自己集合によって得られる長尺状の有機ナノチューブ構造体(複合ナノチューブ)は、細胞毒性が低く、核酸と静電的に結合してこれを細胞内に効率よく送達することができ、かつ細胞内で遺伝子発現などの核酸機能を発現できるので、遺伝子治療用の優れた核酸キャリアとなる。また、本発明の複合ナノチューブは、固体状態の集合体なので非常に安定であり、1ヶ月以上溶液分散状態でも保存可能である。
また、この複合ナノチューブを構成する脂質化合物の原料となる長鎖カルボン酸及びアミノ酸類は安価であり、その製法も容易であるという利点もある。
The long organic nanotube structure (composite nanotube) obtained by the self-assembly of a plurality of lipid compounds provided by the present invention has low cytotoxicity and electrostatically binds to a nucleic acid to make it efficient in the cell. Since it can be delivered well and can express nucleic acid functions such as gene expression in cells, it is an excellent nucleic acid carrier for gene therapy. Moreover, since the composite nanotube of the present invention is an aggregate in a solid state, it is very stable and can be stored even in a solution dispersion state for one month or more.
In addition, the long-chain carboxylic acids and amino acids used as the raw material for the lipid compound constituting the composite nanotube are advantageous in that they are inexpensive and easy to produce.

一般式2(m=18、Xが(CH、Rはアルギニル基)で表される化合物2のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)なお、「DMSO」は、ジメチルスルホキシドの略である。 1 H-NMR data of compound 2 represented by general formula 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 6 , R is an arginyl group) (at room temperature in deuterated DMSO). “DMSO” is dimethyl sulfoxide Abbreviation. 一般式2(m=18、Xが(CH、Rはアルギニル残基)で表される化合物のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)。 1 H-NMR data of a compound represented by the general formula 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 2 , R is an arginyl residue) (at room temperature in deuterated DMSO). 化合物2の合成、(m=18、XがCH−CO−NH−(CH、Rがアルギニル基であるもの)のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)。 1 H-NMR data (m = 18, X is CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R is an arginyl group) 1 H-NMR data (room temperature in deuterated DMSO) of Compound 2. 化合物2の合成(m=18、Xが(CH、Rはリジリル残基)のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)。 1 H-NMR data (room temperature in deuterated DMSO) of synthesis of compound 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 2 , R is lysyl residue). 化合物3のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)。 1 H-NMR data of Compound 3 (room temperature in deuterated DMSO). 複合ナノチューブの電子顕微鏡による形態観察。(a)化合物1/2、化合物2:X=(CH、超音波未処理。(b)化合物1/2、化合物2:X=(CH、超音波処理。(c)化合物1/2/3、化合物2:X=(CH、超音波未処理。(d)化合物1/2/3、化合物2:X=(CH、超音波処理。(e)化合物1/2/3、化合物2:X=(CH、超音波未処理。(f)化合物1/2/3、化合物2:X=(CH、超音波処理。 注:化合物1,2,3はm=18、化合物3はp=45、y=Me、化合物2のR=アルギニル基Observation of morphology of composite nanotubes by electron microscope. (A) Compound 1/2, Compound 2: X = (CH 2 ) 6 , ultrasonic untreated. (B) Compound 1/2, Compound 2: X = (CH 2 ) 6 , sonication. (C) Compound 1/2/3, Compound 2: X = (CH 2 ) 6 , ultrasonic untreated. (D) Compound 1/2/3, Compound 2: X = (CH 2 ) 6 , sonication. (E) Compound 1/2/3, Compound 2: X = (CH 2 ) 2 , ultrasonic untreated. (F) Compound 1/2/3, Compound 2: X = (CH 2 ) 2 , sonication. Note: Compounds 1, 2, 3 have m = 18, Compound 3 has p = 45, y = Me, Compound 2 R = arginyl group 複合ナノチューブの電子顕微鏡による形態観察。(a)化合物1/2/3、化合物2:X=CH−CO−NH−(CH、R=アルギニル基、超音波未処理。(b)上述の超音波処理後。(c)化合物1/2、X=(CH、R=リジル基(d)化合物1/2、X=(CH、R=リジル基 注)化合物1,2,3のm=18、化合物3のp=45,Y=MeObservation of morphology of composite nanotubes by electron microscope. (A) Compound 1/2/3, Compound 2: X = CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R = arginyl group, ultrasonic untreated. (B) After the ultrasonic treatment described above. (C) Compound 1/2, X = (CH 2 ) 6 , R = lysyl group (d) Compound 1/2, X = (CH 2 ) 2 , R = lysyl group Note) m of compounds 1, 2 and 3 = 18, p = 45 of compound 3, Y = Me オキシエチレン鎖の導入による複合ナノチューブの分散性評価。Evaluation of dispersibility of composite nanotubes by introduction of oxyethylene chains. 複合ナノチューブのDNAとの結合挙動のアガロース電気泳動による評価。上段は、化合物1/2の複合ナノチューブ、下段は化合物1/2/3の複合ナノチューブとのDNAの結合を調べたもの。それぞれ、ゲルの最下部にDNAをロードして上方向に+電荷を印可して泳動を見たもの。最上部の数値は、ナノチューブ中のアルギニン残基/DNAのリン酸残基のモル比(Arg/P)をあらわしている。Evaluation of binding behavior of composite nanotubes with DNA by agarose electrophoresis. The upper row shows the binding of DNA to compound 1/2 composite nanotubes, and the lower row shows the binding of DNA to compound 1/2/3 composite nanotubes. Each of them was loaded with DNA at the bottom of the gel and applied with a positive charge upward to see the migration. The numerical value at the top represents the molar ratio (Arg / P) of arginine residue / DNA phosphate residue in the nanotube. (a)化合物1/2の複合ナノチューブと(b)化合物1/2/3の複合ナノチューブについて、DNAとの結合後(Arg/P =8/1)での形態を走査型電子顕微鏡像(透過モード)。(A) Compound 1/2 composite nanotube and (b) Compound 1/2/3 composite nanotube after scanning with DNA (Arg / P = 8/1) in a scanning electron microscope image (transmission) mode). レーザー共焦点顕微鏡による化合物1/2(上段)、化合物1/2/3の複合ナノチューブ(下段)とYOYO−1ラベル化DNAとの結合体の観察(明視野像は微分干渉モードで観察したもの)。Arg/P=8/1Observation of a conjugate of Compound 1/2 (upper), Compound 1/2/3 composite nanotube (lower) and YOYO-1-labeled DNA with a laser confocal microscope (bright field image observed in differential interference mode) ). Arg / P = 8/1 DNaseに対するDNA−チューブ結合体分解耐性の検討(化合物1/2の複合ナノチューブ:Arg/P=8/1、化合物1/2/3の複合ナノチューブ:Arg/P=8/1,Trisバッファー中、DNase40unit,30秒毎の30分の経過をみたもの)。Examination of DNA-tube conjugate degradation resistance to DNase (Compound 1/2 composite nanotube: Arg / P = 8/1, Compound 1/2/3 composite nanotube: Arg / P = 8/1, in Tris buffer, DNase 40 unit, 30 minutes every 30 seconds) KB細胞へのDNA−チューブ結合体(DNAはYOYO−1で蛍光ラベル化されたもの)の取り込み。(a)有機ナノチューブを選択的にローダミンBで染色、蛍光顕微鏡で蛍光可視化したもの。(b)YOYO−1でDNAを染色し、蛍光可視化したもの。(c)位相差光学顕微鏡で細胞と複合ナノチューブを可視化したもの。(d)上記の(a)〜(c)をあわせた像。化合物1/2複合ナノチューブとDNAをArg/P=8/1で混合した後に2時間培養したもの。濃度:2μgDNA/ウエル。細胞外表面に付着した過剰な複合ナノチューブはヘパリン−PBSバッファーで2回洗浄除去。その後アクアポリマウントに移し、共焦点レーザー顕微鏡で観察した。Incorporation of DNA-tube conjugate (DNA fluorescently labeled with YOYO-1) into KB cells. (A) Organic nanotubes selectively stained with rhodamine B and visualized with a fluorescence microscope. (B) DNA stained with YOYO-1 and visualized in fluorescence. (C) Visualization of cells and composite nanotubes with a phase contrast optical microscope. (D) An image obtained by combining the above (a) to (c). Compound 1/2 composite nanotube and DNA mixed at Arg / P = 8/1 and then cultured for 2 hours. Concentration: 2 μg DNA / well. Excess composite nanotubes adhering to the extracellular surface were washed away twice with heparin-PBS buffer. Then, it moved to Aqua Polymount and observed with a confocal laser microscope. 核酸−チューブ結合体(Arg/P=8/1)による細胞への取り込みの半定量測定。核酸−チューブ結合体を培養細胞(KB細胞、A549細胞)に添加し、2時間培養した。その後、過剰な複合ナノチューブをヘパリン含有のPBS(20U/ml)緩衝液で三回洗浄した。その後、フローサイトメトリー用緩衝液に分散後、フローサイトメトリーを用いてYOYO−1からの蛍光でモニターした。Semi-quantitative measurement of cellular uptake by nucleic acid-tube conjugate (Arg / P = 8/1). The nucleic acid-tube conjugate was added to cultured cells (KB cells, A549 cells) and cultured for 2 hours. Thereafter, excess composite nanotubes were washed three times with PBS (20 U / ml) buffer containing heparin. Then, after dispersing in the buffer for flow cytometry, the fluorescence from YOYO-1 was monitored using flow cytometry. 核酸−チューブ結合体を用いた細胞での遺伝子発現評価核酸−チューブ結合体(Arg/P=8/1)を培養細胞(KB細胞、A549細胞)に添加し、24時間培養した。これをヘパリン含有のPBS(20U/ml)緩衝液で二回洗浄後、フローサイトメトリー用緩衝液に分散させ、フローサイトメトリーを用いて細胞の発するGFPの蛍光をモニターした。Evaluation of Gene Expression in Cells Using Nucleic Acid-Tube Conjugate Nucleic acid-tube conjugate (Arg / P = 8/1) was added to cultured cells (KB cells, A549 cells) and cultured for 24 hours. This was washed twice with a heparin-containing PBS (20 U / ml) buffer, dispersed in a flow cytometry buffer, and the fluorescence of GFP emitted by the cells was monitored using flow cytometry. 市販の遺伝子導入剤と複合ナノチューブでのGFP発現量の比較。核酸−チューブ結合体(Arg/P=8/1、あるいはNH/P=8/1)でKB細胞に添加し、24時間培養後、GFPの蛍光像(a)リポフェクタミン2000(市販品)を用いた場合。(b)遺伝子のみを加えた場合。(c)化合物1/2(化合物2のX中のn=6の場合)、超音波未処理。(d)上記(c)の超音波処理。(e)化合物1/2/3(化合物2のX中のn=6の場合)、超音波未処理。(f)上記(e)の超音波処理。 注:化合物1,2,3はm=18、化合物3はp=45、y=Me、化合物2のX=(CH、R=アルギニル基Comparison of GFP expression level between commercially available gene transfer agent and composite nanotube. Nucleic acid-tube conjugate (Arg / P = 8/1 or NH 2 / P = 8/1) was added to KB cells and cultured for 24 hours, and then GFP fluorescence image (a) Lipofectamine 2000 (commercially available) If used. (B) When only the gene is added. (C) Compound 1/2 (when n = 6 in X of Compound 2), ultrasonic untreated. (D) The ultrasonic treatment of (c) above. (E) Compound 1/2/3 (in the case of n = 6 in X of Compound 2), ultrasonic untreated. (F) The ultrasonic treatment of (e) above. Note: Compounds 1, 2, and 3 are m = 18, compound 3 is p = 45, y = Me, X = (CH 2 ) n of compound 2, R = arginyl group 市販の遺伝子導入剤と複合ナノチューブでのGFP発現量の比較。DNA−チューブ結合体(Arg/P=8/1)でKB細胞に添加し、24時間培養後、GFPの蛍光像(a)化合物1/2/3(化合物2のX=(CH、R=アルギニル)、超音波未処理。(b)上記(a)の超音波処理(c)化合物1/2/3はm=18、化合物2はX=CH−CO−NH−(CH、超音波未処理。(d)上記(c)の超音波処理後(e)化合物1/2、X=(CH、R=リジル基、超音波未処理(d)化合物1/2、X=(CH、R=リジル基、超音波未処理 注:化合物1,2,3はm=18、化合物3はp=45、y=MeComparison of GFP expression level between commercially available gene transfer agent and composite nanotube. A DNA-tube conjugate (Arg / P = 8/1) was added to KB cells, cultured for 24 hours, and then GFP fluorescence image (a) Compound 1/2/3 (Compound 2 X = (CH 2 ) 2 , R = arginyl), unsonicated. (B) Ultrasonication of (a) above (c) Compound 1/2/3 is m = 18, Compound 2 is X═CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , and ultrasonic treatment is not performed. (D) After sonication of (c) above (e) Compound 1/2, X = (CH 2 ) 6 , R = lysyl group, unsonicated (d) Compound 1/2, X = (CH 2 ) 2 , R = lysyl group, untreated with ultrasound Note: Compounds 1, 2, 3 have m = 18, Compound 3 has p = 45, y = Me LA2000(市販品)と複合ナノチューブの細胞毒性比較。横軸は、無添加時の細胞中の総タンパク数を100%としたもの。同量のDNA(2マイクログラム/ウエル)に結合するLA2000、および複合ナノチューブで比較。図中“soni”は超音波処理したもの、“non−soni”は超音波未処理のもの。Comparison of cytotoxicity between LA2000 (commercial product) and composite nanotube. The horizontal axis shows the total number of proteins in cells without addition as 100%. Compared with LA2000, which binds to the same amount of DNA (2 micrograms / well), and composite nanotubes. In the figure, “soni” is ultrasonically treated, and “non-soni” is ultrasonically untreated.

1.有機ナノチューブについて
本発明において「有機ナノチューブ」というとき、疎水部アルキレン鎖に由来する疎水性相互作用に加えて、方向性をもつ水素結合が形成可能な脂質でかつ不斉炭素を有するものが自己集合することにより、外径約10nm〜1000nm、長さ100nm〜数mmのチューブ構造を形成する集合体をいう(非特許文献8参照)。すなわち、本発明の「有機ナノチューブ」は、上記定義にあるように、「脂質分子の水溶液からの自己集合によって得られるナノメートルサイズの幅を有するチューブ状構造体」と定義することができる。
したがって、本発明の「有機ナノチューブ」としては単一の脂質成分で構成される場合のみならず複数の脂質成分で構成される場合も含まれるが、本発明においては、2成分以上の脂質分子の場合、例えば「化合物1と化合物2、あるいは化合物1と化合物2と化合物3の混合溶液からの自己集合によって得られる有機ナノチューブ」を、特に「複合ナノチューブ」という。
「有機ナノチューブ」のチューブ構造は、水素結合やファンデルワールス力などの弱い相互作用で形成されているため、室温から100℃の範囲であれば、環境のpH条件や温度条件を変化させることで分解することが可能である。この温度は生体中の細胞内外の環境温度の範囲を含むものであるから、細胞内外のpH環境の差異により分解するように調整することが可能であることを意味する。この様な分解特性は脂質分子を用いたことの有利な点の1つであり、カーボンナノチューブ、シリカナノチューブなど共有結合で形成されたナノチューブでは、この様な温度範囲での分解は全く見られない。
なお、本発明の複合ナノチューブと核酸を一定の割合で混合することによって静電的に核酸を複合ナノチューブに結合させたものは「核酸−チューブ結合体」という。核酸の種類としては一般にはDNAを用いることが多いので、「DNA−チューブ結合体」ということもある。
1. About Organic Nanotubes In the present invention, the term “organic nanotubes” refers to self-assembly of lipids capable of forming directional hydrogen bonds and having asymmetric carbons in addition to hydrophobic interactions derived from the hydrophobic alkylene chain. By doing so, it refers to an aggregate that forms a tube structure having an outer diameter of about 10 nm to 1000 nm and a length of 100 nm to several mm (see Non-Patent Document 8). That is, the “organic nanotube” of the present invention can be defined as “a tubular structure having a nanometer-sized width obtained by self-assembly of lipid molecules from an aqueous solution” as defined above.
Therefore, the “organic nanotube” of the present invention includes not only a case where it is composed of a single lipid component but also a case where it is composed of a plurality of lipid components. In this case, for example, “organic nanotubes obtained by self-assembly from a mixed solution of Compound 1 and Compound 2 or Compound 1, Compound 2 and Compound 3” are particularly referred to as “composite nanotubes”.
The tube structure of “organic nanotubes” is formed by weak interactions such as hydrogen bonds and van der Waals forces. Therefore, by changing the pH and temperature conditions of the environment within the range from room temperature to 100 ° C. It is possible to disassemble. Since this temperature includes a range of environmental temperatures inside and outside cells in a living body, it means that the temperature can be adjusted so as to be decomposed due to a difference in pH environment inside and outside the cells. Such degradation characteristics are one of the advantages of using lipid molecules, and in the case of nanotubes formed by covalent bonds such as carbon nanotubes and silica nanotubes, degradation in such a temperature range is not seen at all. .
In addition, what mixed the nucleic acid and the composite nanotube electrostatically by mixing the composite nanotube of this invention and a nucleic acid by a fixed ratio is called "nucleic acid-tube combination." In general, DNA is often used as the type of nucleic acid, so it may be referred to as a “DNA-tube conjugate”.

2.本発明の有機ナノチューブ形成に寄与する脂質化合物(有機チューブ形成性脂質)について
(2−1)有機チューブ形成性脂質の特徴:式(1)の化合物
本発明の有機チューブ形成性の脂質分子の形状としては、1個ずつの親水部と疎水部を有する一頭一鎖型脂質、1個の親水部に2本の疎水部が連結した1頭2鎖型脂質、2個の親水部に1個の疎水部を有する双頭型脂質などが知られている(非特許文献8)。本発明に用いる脂質化合物としては双頭型脂質のうち、両端の親水部の大きさが異なる「くさび形」の脂質が、安定な有機ナノチューブを形成する点から有効である。特に、化合物1の様なアルキル鎖の片端にアミド基を介してグルコース残基、もう一端にカルボン酸の連結したくさび形の脂質が、微細な外径40〜50nm前後の有機ナノチューブ構造を提供するために最良である(特許文献4、非特許文献9)。特許文献4に記載の下記式(1)の脂質化合物中のアルキレン基の鎖長mは6〜20であったが、本発明の複合ナノチューブの構成成分として好適な有機ナノチューブ形成性脂質の鎖長mは、m=12〜20の範囲であり、製造時の分散性の良さと、得られる有機ナノチューブの安定性の高さからは、12〜18の整数がより好ましく、偶数であることがさらに好ましい。
<化学式1>(化合物1)
(式中、mは12〜20のいずれかの整数を表す。)
上述の有機ナノチューブが形成可能な脂質化合物と以下に示す複数の新規化合物を混合させた後に、自己集合させて複合ナノチューブを形成させることが、本発明には有効である。有機ナノチューブは、それを構成する化合物が複数種の混合物であっても形成可能できることが清水らによって報告されている(非特許文献10)。
2. About lipid compounds (organic tube-forming lipids) that contribute to the formation of organic nanotubes of the present invention (2-1) Characteristics of organic tube-forming lipids: Compound of formula (1) Shape of organic tube-forming lipid molecules of the present invention As described above, one single-chain lipid having one hydrophilic portion and one hydrophobic portion, one double-chain lipid in which two hydrophobic portions are connected to one hydrophilic portion, and one in two hydrophilic portions. A double-headed lipid having a hydrophobic part is known (Non-patent Document 8). As the lipid compound used in the present invention, among the double-headed lipids, “wedge-shaped” lipids having different hydrophilic portions at both ends are effective from the viewpoint of forming stable organic nanotubes. In particular, a wedge-shaped lipid in which a glucose residue is connected to one end of an alkyl chain via an amide group and a carboxylic acid is connected to the other end as in Compound 1 provides a fine organic nanotube structure with an outer diameter of about 40 to 50 nm. Therefore, it is the best (Patent Document 4, Non-Patent Document 9). The chain length m of the alkylene group in the lipid compound represented by the following formula (1) described in Patent Document 4 was 6 to 20, but the chain length of the organic nanotube-forming lipid suitable as a component of the composite nanotube of the present invention m is in the range of m = 12 to 20, and from the viewpoint of good dispersibility during production and high stability of the obtained organic nanotube, an integer of 12 to 18 is more preferable, and it is even. preferable.
<Chemical Formula 1> (Compound 1)
(In the formula, m represents an integer of 12 to 20.)
It is effective for the present invention to form a composite nanotube by mixing a lipid compound capable of forming the organic nanotube described above and a plurality of novel compounds described below and then self-assembling. It has been reported by Shimizu et al. That organic nanotubes can be formed even if the compounds constituting them are a mixture of plural kinds (Non-Patent Document 10).

(2−2)有機チューブ形成性脂質(式(1)化合物)の製造方法
式(1)で表される有機チューブ形成性脂質は、特許文献4などに記載された公知の化合物であり、いかなる方法で合成されたものであってもよいが、例えば下記反応式(1)に示される方法に従って合成できる(特許文献4を参考)。
<反応式(1)>
〔なお、反応式中、「DMT−MM」は「4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド」の略であり、「DMF」は「ジメチルホルムアミド」の略であり、「Pd−C」は「パラジウム−カーボン」の略である。以下同様。〕
(2-2) Method for Producing Organic Tube-Forming Lipid (Compound of Formula (1)) The organic tube-forming lipid represented by Formula (1) is a known compound described in Patent Document 4, etc. Although it may be synthesized by a method, for example, it can be synthesized according to the method shown in the following reaction formula (1) (see Patent Document 4).
<Reaction Formula (1)>
[In the reaction formula, “DMT-MM” is an abbreviation of “4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride”. “DMF” is an abbreviation for “dimethylformamide”, and “Pd—C” is an abbreviation for “palladium-carbon”. The same applies below. ]

すなわち2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−グルコピラノシルブロミド(化A)をアジ化ナノトリウムで処理後、再結晶してアジ化物を得る。これを接触水素化還元してアミン体に変換し、保護基としてベンジル基を有する(化B)のポリメチレンカルボン酸モノベンジルエステル(ただし、式中m=12〜20,好ましくは12〜18、より好ましくは12〜18の偶数)と共に、DMT−MMなどを用いて脱水縮合したのちシリカゲルクロマトグラフィで精製する。得られたベンジルエステル中間体から接触水素化還元によりベンジルエステルを除去後、メタノール中でのナトリウムメトキシド処理により脱アセチル化すれば式(1)の脂質「化合物1」を得ることができる。   That is, 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide (Chemical A) is treated with nanothorium azide and then recrystallized to obtain an azide. This is converted into an amine form by catalytic hydrogenation reduction, and polybenzylene carboxylic acid monobenzyl ester of (Formula B) having a benzyl group as a protecting group (wherein m = 12 to 20, preferably 12 to 18, More preferably, it is an even number of 12 to 18, and after dehydration condensation using DMT-MM or the like, it is purified by silica gel chromatography. If the benzyl ester is removed from the resulting benzyl ester intermediate by catalytic hydrogenation reduction and then deacetylated by treatment with sodium methoxide in methanol, the lipid “compound 1” of formula (1) can be obtained.

3.核酸との結合体形成に寄与する脂質化合物(核酸結合性脂質化合物)について
(3−1)核酸結合性脂質化合物の特徴:式(2)の化合物
本発明における核酸と結合体を形成し、細胞膜を効率的に透過させるための複合ナノチューブを得るためには、式(1)の脂質(化合物1)に対して、核酸のリン酸基と静電相互が可能なグアニジル基やアミノ基などのカチオン性基を有する下記式(2)の脂質(化合物2)を複合化する必要がある。
<化学式2>(化合物2)
化合物2のアルキレン基(ポリメチレン基)鎖長のmは、化合物1との混合により複合ナノチューブを形成させる点で、化合物1と同じ鎖長であることが好ましい。具体的には、m=12〜20の整数が好ましく、さらには、製造時の分散性の高さ、出来た複合ナノチューブの安定性の高さから、m=12〜18の整数がより好ましく、偶数であることがさらに好ましい。Xは、(CHで表されるアルキレン鎖(nは2〜8の整数、分散性の良さの点からn=2〜6の整数が好ましい)であるか、又は、水素結合性アミドをもつCH−CO−NH−(CHである。Rはカチオン性のアミノ酸残基であればよいが、アルギニル基、リジリル基、及びオルニチル基が好ましく、そのうちのアルギニル基及びリジリル基が特に好ましい。
3. Regarding lipid compounds (nucleic acid-binding lipid compounds) that contribute to the formation of conjugates with nucleic acids (3-1) Features of nucleic acid-binding lipid compounds: compounds of formula (2) Cell membranes that form conjugates with nucleic acids in the present invention In order to obtain a composite nanotube for efficiently transmitting water, a cation such as a guanidyl group or an amino group capable of electrostatic mutual interaction with a phosphate group of a nucleic acid with respect to the lipid (compound 1) of the formula (1) It is necessary to complex the lipid (compound 2) of the following formula (2) having a sex group.
<Chemical Formula 2> (Compound 2)
The alkylene group (polymethylene group) chain length m of Compound 2 is preferably the same chain length as that of Compound 1 in that a composite nanotube is formed by mixing with Compound 1. Specifically, an integer of m = 12 to 20 is preferable, and further, an integer of m = 12 to 18 is more preferable from the viewpoint of high dispersibility at the time of production and high stability of the resultant composite nanotube, More preferably, it is an even number. X is an alkylene chain represented by (CH 2 ) n (n is an integer of 2 to 8, n is preferably an integer of 2 to 6 from the viewpoint of good dispersibility), or a hydrogen bonding amide CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 having R may be a cationic amino acid residue, but is preferably an arginyl group, a lysyl group, and an ornithyl group, and among them, an arginyl group and a lysyl group are particularly preferable.

(3−2)核酸結合性脂質化合物(化合物2)の製造方法
式(2)で表される核酸結合性脂質(化合物2)は、上記<反応式(1)>に示された有機ナノチューブ形成性脂質の合成方法(特許文献4の記載による)と同様の化Bの酸塩化物とアミン成分を用いた縮合に加えて、より穏和な室温、中性付近の反応が可能なDMT−MMやEDC−HCl(なお「EDC−HCl」は「1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩」の略)などの縮合剤を用いたアミド結合形成反応や、その後のベンジルエステルの室温、水素雰囲気下での接触水素添加による脱保護反応を適用でき、両端にカルボン酸基を有するポリメチレンジカルボン酸の片側のカルボン酸がベンジル基により保護されている(化B)のポリメチレンカルボン酸モノベンジルエステル(ただし、式中、m=12〜20,好ましくは12〜18、より好ましくは12〜18の偶数)を原料の1つとして用い、最後に保護基のベンジル基等を除去する手法を利用して合成することができる。
(3-2) Method for Producing Nucleic Acid-Binding Lipid Compound (Compound 2) The nucleic acid-binding lipid represented by formula (2) (compound 2) is formed into organic nanotubes as shown in the above <Reaction formula (1)> In addition to the condensation using the acid chloride of Compound B and an amine component similar to the method for synthesizing a functional lipid (described in Patent Document 4), a milder room temperature, DMT-MM capable of reacting near neutrality, An amide bond formation reaction using a condensing agent such as EDC-HCl (“EDC-HCl” is an abbreviation of “1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride”), and subsequent benzyl ester A polymethylene carboxylic acid having a carboxylic acid group at one end protected with a benzyl group can be applied to a deprotection reaction by catalytic hydrogenation in a hydrogen atmosphere at room temperature. acid A method of using a monobenzyl ester (where m = 12 to 20, preferably 12 to 18, more preferably an even number of 12 to 18) as one of the raw materials, and finally removing the benzyl group or the like of the protective group Can be synthesized.

すなわち、「化合物2」の具体的な製造工程を示すと下記の通りとなる。
下記化学式(4)で示される片端がベンジル基で保護されたポリメチレンジカルボン酸(下記反応式2などにおける「化合物B(化B)」に相当)に対して、
<化学式(4)>
〔式中、mは化学式(2)と同じ意味を表す。〕

片端が保護されたジアミン化合物(下記反応式2における「化合物C(化C)」に相当)を結合させた後でBoc基の除去を行い、生成した末端アミノ基に、保護されたカチオン性アミノ残基を付加するか、
<化学式(5)>
〔式中、Xは化学式(2)と同じ意味を示す。ここで保護基とは好ましくはBoc基を用いるが、他の水素添加以外の条件で除去可能な保護基、すなわち9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基、トリフルオロアセチル基、2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル基などであってもよい。なお、ここで「Boc基」とは「三級ブトキシカルボニル基」の略である。〕

あるいは、上記化学式(5)で示されるジアミン化合物のフリー端のアミノ基に、あらかじめ保護されたカチオン性アミノ残基を付加し、さらにもう一端のアミノ基の保護基を除去後グリシン残基を導入した下記化学式(6)で示されるカチオン性アミノ酸残基を有する化合物(下記反応式3における「化合物E(化E)」に相当)を結合させ、
<化学式(6)>
〔式中、X及びRは化学式(2)と同じ意味を示す。ここでの保護基は、ベンジルオキシカルボニル基である〕

上記いずれかの工程により下記化学式(7)で示される保護基を有する前駆体を得た後、
<化学式(7)>
〔式中、m、X及びRは化学式(2)と同じ意味を示す。〕。

全ての保護基を除去することで、下記「化合物2」を得ることができる。
<化学式(2)>(化合物2)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、Xは(CHでnが2〜8の整数か、又はCH−CO−NH−(CHを表し、Rはアルギニル、リジリル又はオルニチル残基を表す。〕
That is, a specific production process of “Compound 2” is as follows.
For a polymethylene dicarboxylic acid having one end represented by the following chemical formula (4) protected with a benzyl group (corresponding to “Compound B (Chemical Formula B)” in the following Reaction Formula 2),
<Chemical formula (4)>
[Wherein m represents the same meaning as in chemical formula (2). ]

After binding one end-protected diamine compound (corresponding to “Compound C (Chemical C)” in the following reaction formula 2), the Boc group is removed, and the resulting terminal amino group is protected with a protected cationic amino group. Add a residue,
<Chemical formula (5)>
[Wherein X represents the same meaning as in chemical formula (2). Here, the Boc group is preferably used as the protecting group, but other protecting groups that can be removed under conditions other than hydrogenation, that is, 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group, trifluoroacetyl group, 2,2,2- It may be a trichloroethoxycarbonyl group or the like. Here, the “Boc group” is an abbreviation for “tertiary butoxycarbonyl group”. ]

Alternatively, a pre-protected cationic amino residue is added to the amino group at the free end of the diamine compound represented by the chemical formula (5), and the glycine residue is introduced after removing the protecting group at the other end of the amino group. And a compound having a cationic amino acid residue represented by the following chemical formula (6) (corresponding to “compound E (compound E)” in the following reaction formula 3):
<Chemical formula (6)>
[In formula, X and R show the same meaning as Chemical formula (2). The protecting group here is a benzyloxycarbonyl group.

After obtaining a precursor having a protecting group represented by the following chemical formula (7) by any of the above steps,
<Chemical formula (7)>
[Wherein, m, X and R have the same meaning as in chemical formula (2). ].

By removing all protecting groups, the following “Compound 2” can be obtained.
<Chemical Formula (2)> (Compound 2)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, X represents an integer of (CH 2 ) n and n is 2 to 8, or CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R represents arginyl] Represents a lysyl or ornithyl residue. ]

「化合物2」のうち、化学式(2)におけるXが(CHで表されるアルキレン鎖の場合を「化合物2a」と表記し、Xが「CH−CO−NH−(CH」の場合を「化合物2b」と表記し、それぞれの典型的な製造工程を、それぞれ下記「反応式(2)」及び「反応式(3)」として以下に示す。
なお、化合物2bの場合、あらかじめ(化D)の類縁体でZ基で保護されたZ−NH−X前駆体−NHとBoc基で保護されたグリシンの活性エステル(Boc−Gly−OSu)とを結合させる反応を行っておき、次にZ基の除去後に、あらかじめ側鎖およびアミノ基を保護したカチオン性アミノ酸残基R(保護基−R)と結合させることもできるが、下記「反応式(3)」の工程を採る方が製造効率が高く好ましいため、典型例として「反応式(3)」を示す。本発明の化合物2bの製造方法としては、この工程のみに限定されるものではない。
Among the “compounds 2”, the case where X in the chemical formula (2) is an alkylene chain represented by (CH 2 ) n is represented as “compound 2a”, and X represents “CH 2 —CO—NH— (CH 2 )”. The case of “ 2 ” is referred to as “compound 2b”, and typical production steps of each are shown below as “reaction formula (2)” and “reaction formula (3)”, respectively.
In the case of compound 2b, an active ester of glycine protected with a Boc group and a Z—NH—X precursor—NH 2 previously protected with a Z group with an analog of (Chemical D) (Boc-Gly-OSu) Can be combined with a cationic amino acid residue R (protecting group-R) having a side chain and an amino group previously protected after the removal of the Z group. Since it is preferable to take the step of “formula (3)” because of high production efficiency, “reaction formula (3)” is shown as a typical example. The method for producing compound 2b of the present invention is not limited to this step.

化合物2aの場合:X=(CH (nは2〜8の整数)の場合
<反応式(2)>
〔反応式中、「EDC−HCl」は「1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩」の略であり、「EtOAc」は「酢酸エチル」の略であり、「EtN」は「トリエチルアミン」の略である。〕

すなわち、「化合物2a」は、「化合物B(化B)」と「化合物C(化C)」をEDC−HClにより脱水縮合した後、Boc基を除去し、側鎖およびアミノ基を保護したカチオン性アミノ酸残基R(「保護基−R」、なお、ここでの保護基はベンジルオキシカルボニル基)を混合して脱水縮合し、保護基のついた前駆体を得た後に、全ての保護基を接触水素化還元などによって脱保護することで製造できる。
In the case of Compound 2a: In the case of X = (CH 2 ) n (n is an integer of 2 to 8) <Reaction Formula (2)>
[In the reaction formula, “EDC-HCl” is an abbreviation for “1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride”, “EtOAc” is an abbreviation for “ethyl acetate”, and “Et 3 “N” is an abbreviation for “triethylamine”. ]

That is, “Compound 2a” is a cation in which “Compound B (Chemical B)” and “Compound C (Chemical C)” are dehydrated and condensed with EDC-HCl, the Boc group is removed, and the side chain and the amino group are protected. All of the protective groups after mixing with a protective amino acid residue R ("protecting group -R", where the protecting group is a benzyloxycarbonyl group) and dehydrating condensation to obtain a precursor with a protecting group. Can be produced by deprotection by catalytic hydrogenation reduction or the like.

化合物2bの場合:X=CH −CO−NH−(CH の場合
<反応式(3)>
〔反応式中、「Boc−Gly−OSu」はグリシンのアミノ基がBoc基が保護されており、カルボキシル基がSu基でエステル化されていることを表す。なお、Su基はスクシンイミド基の略である。〕

すなわち、「化合物2b」を製造するためには、まず、「化合物D(化D)」中の「X前駆体、すなわちエチレン基」に、あらかじめ側鎖およびアミノ基を保護したカチオン性アミノ酸残基R(保護基−R)をEDC−HClによって脱水縮合し、中間体を得る。この中間体のBoc基を除去した後、Boc基で保護されたグリシンの活性エステル(Boc−Gly−OSu)を添加して「化合物E(化E)」を得る。再び「化合物E」のBoc基を除去した後、もう一つの原料である「化合物B(化B)」と脱水縮合して、保護基が付加された前駆体を得、これを脱保護して、「化合物2b」を得る。
For compounds 2b: X = CH 2 -CO- NH- (CH 2) For 2 <Reaction Formula (3)>
[In the reaction formula, “Boc-Gly-OSu” represents that the amino group of glycine is protected with the Boc group and the carboxyl group is esterified with the Su group. The Su group is an abbreviation for succinimide group. ]

That is, in order to produce “compound 2b”, first, a cationic amino acid residue in which a side chain and an amino group are protected in advance on “X precursor, ie, ethylene group” in “compound D (compound D)”. R (protecting group-R) is dehydrated and condensed with EDC-HCl to obtain an intermediate. After removing the Boc group of this intermediate, an active ester of glycine protected with the Boc group (Boc-Gly-OSu) is added to obtain “Compound E (Chemical E)”. After removing the Boc group of “Compound E” again, it was subjected to dehydration condensation with “Compound B (Chemical B)”, which is another raw material, to obtain a precursor to which a protecting group was added. To obtain “compound 2b”.

(3−3)具体的な化合物2の合成例
(3−3−1)化合物2のXが(CHで、かつRがアルギニル基の場合(「化合物2a−1」)は以下の工程で合成できる。
<反応式(4)>
〔反応式中、「Z基」は、ベンジルオキシカルボニル基の略である。〕

「化合物B(化B)」に対し、片端がBoc基などで保護された「化合物F(化F)」のα,ω-アルキルジアミン(例えばN−(Boc)−1,6ヘキサンジアミン)を脱水縮合させ、精製の後に「化合物G(化G)」で表される中間体を得る。
中間体「化合物G」を塩酸−酢酸エチルなどで酸処理しBoc基を脱保護し、塩酸塩としてアミン誘導体を得る。これをトリエチルアミンで中和し、トリス(カルボベンゾキシ)-L-アルギニンとEDC−HClで脱水縮合させて、保護基が付加された前駆体を得た後、接触水素化還元によりベンジル基、Z基を同時に脱保護することで「化合物2a−1」(X=(CH、Rがアルギニル基)を製造することができる。
(3-3) Specific synthesis example of compound 2 (3-3-1) When X of compound 2 is (CH 2 ) n and R is an arginyl group (“compound 2a-1”), It can be synthesized in the process.
<Reaction Formula (4)>
[In the reaction formula, “Z group” is an abbreviation for benzyloxycarbonyl group. ]

Α, ω-alkyldiamine (for example, N- (Boc) -1,6 hexanediamine) of “Compound F (Chemical F)”, which is protected at one end with a Boc group or the like, with respect to “Compound B (Chemical B)” An intermediate represented by “Compound G (Chemical G)” is obtained after dehydration condensation.
The intermediate “compound G” is acid-treated with hydrochloric acid-ethyl acetate or the like to deprotect the Boc group to obtain an amine derivative as a hydrochloride. This was neutralized with triethylamine and subjected to dehydration condensation with tris (carbobenzoxy) -L-arginine and EDC-HCl to obtain a precursor to which a protecting group was added, and then by catalytic hydrogenation reduction, a benzyl group, Z By simultaneously deprotecting the group, “Compound 2a-1” (X═ (CH 2 ) n , R is an arginyl group) can be produced.

(3−3−2)化合物2のXが(CH、Rがリジル基の場合(「化合物2a−2」の場合)
上記(3−3−1)と同様な方法を用い、アミノ酸としてジ(カルボベンゾキシ)−L−リジンを用いることで、X=(CH、Rがリジル基からなる「化合物2a−2」を得ることができる。
(3-3-2) When X of Compound 2 is (CH 2 ) n and R is a lysyl group (in the case of “Compound 2a-2”)
By using the same method as in (3-3-1) above and using di (carbobenzoxy) -L-lysine as the amino acid, X = (CH 2 ) n , wherein R is a lysyl group, “compound 2a— 2 "can be obtained.

(3−3−3)化合物2のXがCH−CO−NH−(CH、Rがアルギニル基の場合(「化合物2b−1」の場合)は、以下の工程で合成できる。
<反応式(5)>
すなわち、あらかじめ、N−Boc−1,2−ジアミノエタンとトリス(カルボベンゾキシ)−L−アルギニンをDMF中で、脱水縮合させて「化合物H(化H)」を得、これを塩酸−酢酸エチルで酸処理しBoc基を脱保護し、得られた塩酸塩をトリエチルアミンで中和後、N−(Boc)グリシンスクシンイミドエスエルを反応させることにより、「化合物I(化I)」で表される中間体を得る。これを塩酸−酢酸エチルで酸処理しBoc基を脱保護した後に、原料の1つである「化合物B(化B)」のポリメチレンカルボン酸モノベンジルエステル(m=12〜20)を添加し、脱水縮合、カラムクロマトグラフィによる精製後、保護基の付加された前駆体を得、接触水素化還元によってベンジル基、カルボベンゾキシ基を同時に脱保護することで「化合物2b−1」(XがCH−CO−NH−(CH、Rがグアニジン)を得る。
(3-3-3) When X of Compound 2 is CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 and R is an arginyl group (in the case of “Compound 2b-1”), it can be synthesized by the following steps.
<Reaction Formula (5)>
Specifically, N-Boc-1,2-diaminoethane and tris (carbobenzoxy) -L-arginine were dehydrated and condensed in DMF in advance to obtain “Compound H (chemical H)”, which was converted into hydrochloric acid-acetic acid. The Boc group is deprotected by acid treatment with ethyl, and the resulting hydrochloride is neutralized with triethylamine, and then reacted with N- (Boc) glycine succinimide ester, which is represented by “Compound I (Chemical I)”. An intermediate is obtained. After this was treated with hydrochloric acid-ethyl acetate to deprotect the Boc group, polymethylenecarboxylic acid monobenzyl ester (m = 12 to 20) of “compound B (chemical B)” as one of the raw materials was added. , Dehydration condensation, and purification by column chromatography, a precursor to which a protecting group is added is obtained, and by simultaneously deprotecting the benzyl group and the carbobenzoxy group by catalytic hydrogenation reduction, “compound 2b-1” (X is CH 2 -CO-NH- (CH 2) 2, R is obtained guanidine).

4.複合ナノチューブの分散性向上に寄与する脂質化合物(凝集防止用脂質化合物)について:
(4−1)ポリオキシエチレン鎖を有する凝集防止用脂質(化合物3)の特徴
本発明の有機ナノチューブ形成性脂質(化合物1)及び核酸結合性脂質(化合物2)とからなる複合ナノチューブを核酸と混合して静電相互作用により核酸−チューブ結合体を形成させる際、凝集が生じやすい。これは両者の結合による、電荷の中和とサイズの増加に起因すると考えられる。この核酸−チューブ結合体を製造する際の凝集性を抑えるため(分散性を高めるため)に、下記式(3)のポリオキシエチレン鎖を有する脂質化合物(化合物3)を、化合物1及び化合物2とを混合して複合ナノチューブを製造する工程に添加して少なくとも3成分を含む複合ナノチューブを形成させることが好ましい(非特許文献11、12)。
<化学式3>(化合物3)
化合物3のアルキレン基(ポリメチレン基)鎖長のmは、化合物1及び2との混合により複合ナノチューブを形成させる点で、両者と同じ鎖長であることが好ましい。具体的には、m=12〜20の整数が好ましく、さらには、製造時の分散性の高さ、出来た複合ナノチューブの安定性の高さから、m=12〜18の整数がより好ましく、偶数であることがさらに好ましい。
pはオキシエチレン基の繰り返しを表すが、生成する複合ナノチューブへの導入効率や複合ナノチューブの分散性を高めるために、10〜200の整数であることが望ましい。pが200を超えると、水溶性の上昇にともなう相分離のために製造時に複合ナノチューブへの効率的な導入が困難になる。また10未満では複合ナノチューブの分散性の向上が期待できない。類似の現象がリポソームでも報告されている(非特許文献11,12)。すなわちオキシエチレン鎖の導入によって、リポソームの会合が抑制され分散性が向上すること。血漿中、オキシエチレン鎖の分子量が700〜2000(オキシエチレン基の繰り返しで16〜45)のリポソームで、タンパク質吸着が減少すること。さらにこの効果は分子量が5000程度(同114程度)で飽和し、1万以上(同227以上)では逆に減少することが報告されている。
また式中のYは水素原子又はメチル基を表す。
4). About lipid compounds (lipid compounds for preventing aggregation) that contribute to improving the dispersibility of composite nanotubes:
(4-1) Features of anti-aggregation lipid (compound 3) having a polyoxyethylene chain A complex nanotube comprising the organic nanotube-forming lipid (compound 1) and the nucleic acid-binding lipid (compound 2) of the present invention is a nucleic acid. When mixed to form a nucleic acid-tube conjugate by electrostatic interaction, aggregation tends to occur. This is thought to be due to charge neutralization and increase in size due to the combination of the two. In order to suppress aggregation at the time of producing this nucleic acid-tube conjugate (in order to enhance dispersibility), a lipid compound (compound 3) having a polyoxyethylene chain represented by the following formula (3) is converted to compound 1 and compound 2. Is preferably added to the step of producing a composite nanotube to form a composite nanotube containing at least three components (Non-Patent Documents 11 and 12).
<Chemical Formula 3> (Compound 3)
The alkylene group (polymethylene group) chain length m of the compound 3 is preferably the same chain length as that of the compound 1 and 2 in that a composite nanotube is formed. Specifically, an integer of m = 12 to 20 is preferable, and further, an integer of m = 12 to 18 is more preferable from the viewpoint of high dispersibility at the time of production and high stability of the resultant composite nanotube, More preferably, it is an even number.
p represents the repetition of the oxyethylene group, and is desirably an integer of 10 to 200 in order to increase the efficiency of introduction into the composite nanotube to be produced and the dispersibility of the composite nanotube. When p exceeds 200, it becomes difficult to efficiently introduce into the composite nanotubes during production due to phase separation accompanying an increase in water solubility. On the other hand, when the number is less than 10, improvement in dispersibility of the composite nanotube cannot be expected. A similar phenomenon has been reported for liposomes (Non-Patent Documents 11 and 12). That is, the introduction of oxyethylene chains suppresses the association of liposomes and improves dispersibility. Protein adsorption is reduced in liposomes with molecular weight of oxyethylene chain of 700-2000 (16-45 by repetition of oxyethylene groups) in plasma. Further, it has been reported that this effect is saturated when the molecular weight is about 5000 (about 114) and decreases when the molecular weight is 10,000 or more (227 or more).
Y in the formula represents a hydrogen atom or a methyl group.

(4−2)ポリオキシエチレン鎖を有する凝集防止用脂質(化合物3)の製造方法
ポリオキシエチレン鎖を有する凝集防止用脂質(化合物3)は、上記<反応式(1)>に示された有機ナノチューブ形成性脂質の合成方法(特許文献4の記載による)と同様の反応条件、具体的には室温でのEDC−HClを用いたカルボン酸成分とアミン成分の脱水縮合反応や接触水素添加による脱ベンジル化などの脱保護反応を適用して、以下の工程で合成できる。
すなわち、片端がベンジル基で保護された下記化学式(4)の化合物(下記反応式(6)の「化合物B(化B)」に相当)に対して、
<化学式(4)>
〔式中、mは化学式(3)と同じ意味を表す。〕

下記化学式(8)で示される片端がアミノプロピル基で修飾されたポリエチレンエチレン化合物を結合させ、
<化学式(8)>
〔式中、p及びYは化学式(3)と同じ意味を表す。〕

次いで、ベンジル基を除去することで、下記式(3)の化合物(化合物3)を得ることができる。
<化学式(3)>
〔式中、mは12〜20の整数を表し、pは10〜200の整数を表し、Yは水素原子又はメチル基を表す。〕

反応式で表すと以下の通りである。
<反応式(6)>
すなわち、「化B」で表されるポリメチレンカルボン酸モノベンジルエステル(m=12〜20)に、「化J」で表される片端アミノプロピル修飾型ポリエチレングリコール(p=45、Y=メチル基)を脱水縮合させ中間体を得る。ついで接触水素化還元によりベンジル基を脱保護することで化合物3を製造することができる。
(4-2) Method for Producing Aggregation-Preventing Lipid (Compound 3) Having Polyoxyethylene Chain The aggregation-preventing lipid (compound 3) having a polyoxyethylene chain is shown in <Reaction Formula (1)> above. Reaction conditions similar to the synthesis method of organic nanotube-forming lipids (as described in Patent Document 4), specifically, dehydration condensation reaction of carboxylic acid component and amine component using EDC-HCl at room temperature or catalytic hydrogenation By applying a deprotection reaction such as debenzylation, it can be synthesized by the following steps.
That is, for a compound of the following chemical formula (4) protected at one end with a benzyl group (corresponding to “compound B (chemical formula B)” of the following reaction formula (6)),
<Chemical formula (4)>
[Wherein m represents the same meaning as in chemical formula (3). ]

Bonding a polyethylene ethylene compound modified at one end with an aminopropyl group represented by the following chemical formula (8),
<Chemical formula (8)>
[Wherein, p and Y represent the same meaning as in chemical formula (3). ]

Next, by removing the benzyl group, a compound of the following formula (3) (compound 3) can be obtained.
<Chemical formula (3)>
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, p represents an integer of 10 to 200, and Y represents a hydrogen atom or a methyl group. ]

The reaction formula is as follows.
<Reaction Formula (6)>
That is, polymethylenecarboxylic acid monobenzyl ester represented by “Chemical B” (m = 12 to 20) and one-end aminopropyl modified polyethylene glycol represented by “Chemical J” (p = 45, Y = methyl group) ) To give an intermediate. Subsequently, the compound 3 can be produced by deprotecting the benzyl group by catalytic hydrogenation reduction.

5.複合ナノチューブの製造
本発明の核酸導入のための核酸キャリアに適した複合ナノチューブは、化合物1及び2を含むものであり、好ましくはさらに化合物3を含む化合物1/2/3等の複数の脂質もしくはその薬理学的に許容される塩からなる組成物をイソプロパノール/水溶液あるいはエタノール/水溶液に加熱・溶解し、当該溶液からアルコールを蒸散させることによって製造することができる複合ナノチューブ状集合体からなる。当該複合ナノチューブは、細胞内導入しようとする核酸と静電的結合により核酸−チューブ結合体を形成することができ、細胞内に核酸を導入しその機能を発揮させるための核酸キャリアとして用いられる。したがって、ここで薬理学的に許容される塩というとき、核酸との静電的結合を妨げず、細胞毒性など生体への有害な作用を有しない任意の塩を指すが、具体的には塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、クエン酸塩、又は乳酸塩などがあげられる。
そして、複合ナノチューブを構成する各化合物の混合比を制御することにより、複合チューブ表面でのカチオン性基の密度を制御することができると共に分散性も制御できるから、複合チューブと核酸との結合性を制御して核酸導入効率を上げ、かつ細胞毒性を最小限に抑えることができる。
5. Production of Composite Nanotubes A composite nanotube suitable for a nucleic acid carrier for nucleic acid introduction of the present invention comprises compounds 1 and 2, and preferably a plurality of lipids such as compound 1/2/3 further comprising compound 3 or It consists of a composite nanotube-like aggregate that can be produced by heating and dissolving a composition comprising a pharmacologically acceptable salt in an isopropanol / water solution or ethanol / water solution and evaporating the alcohol from the solution. The composite nanotube can form a nucleic acid-tube conjugate by electrostatic binding with the nucleic acid to be introduced into the cell, and is used as a nucleic acid carrier for introducing the nucleic acid into the cell and exhibiting its function. Therefore, the pharmacologically acceptable salt herein refers to any salt that does not hinder electrostatic binding to nucleic acids and has no harmful effects on the living body such as cytotoxicity. Examples thereof include salts, sulfates, carbonates, phosphates, citrates, and lactates.
By controlling the mixing ratio of each compound constituting the composite nanotube, the density of cationic groups on the composite tube surface can be controlled and the dispersibility can also be controlled. Can be controlled to increase nucleic acid introduction efficiency and minimize cytotoxicity.

(5−1)化合物1/2からなる複合ナノチューブの製造方法
上述の方法によって製造される化合物1/2を用いた複合ナノチューブの製造方法は以下の通りである。
化合物1と化合物2を10:1〜2:1のモル比で調整した混合物の固体をエタノール/水溶液、イソプロパノール/水溶液等に溶解後、窒素ガス、アルゴンガス、乾燥空気などを吹き込むか、あるいはロータリーバキュームエバポレターによる減圧濃縮によって低沸点のアルコール類を室温あるいはそれ以下の温度で優先的に留去することにより複合ナノチューブを製造できる(非特許文献13)。
混合比は上記の範囲であれば効率的に複合化できるが、より均質なチューブ状形態を保持するためには、特に化合物1、2のm=18の場合、5:1前後が望ましい。
(5-1) Method for Producing Composite Nanotubes Composed of Compound 1/2 The method for producing composite nanotubes using Compound 1/2 produced by the above-described method is as follows.
A solid mixture of Compound 1 and Compound 2 adjusted at a molar ratio of 10: 1 to 2: 1 is dissolved in ethanol / water solution, isopropanol / water solution, etc., and nitrogen gas, argon gas, dry air or the like is blown in, or rotary A composite nanotube can be produced by preferentially distilling off low boiling alcohols at room temperature or lower by vacuum concentration using a vacuum evaporator (Non-patent Document 13).
The mixing ratio can be efficiently combined within the above range, but in order to maintain a more homogeneous tube-like form, particularly when m = 18 of compounds 1 and 2, it is preferably around 5: 1.

(5−2)化合物1/2/3からなる複合ナノチューブの製造方法
上述の化合物1/2/3からなる複合ナノチューブを製造する際、化合物1を含む溶液に化合物2及び化合物3を混合することで、オキシエチレン鎖とカチオン性官能基の両方を表面にもつ複合ナノチューブを構築できる(非特許文献13)。オキシエチレン鎖によって複合ナノチューブの水への分散性が向上する。特に複合ナノチューブと核酸とを混合した際に、両者の凝集による沈殿が生じやすくなるが、オキシエチレン鎖が存在することにより、この沈殿を防ぐことが可能である。化合物3の混合比を増やすと分散性が向上するが5モル%を超えた添加による分散性の向上は見られない。また、5モル%を超えると部分的に化合物3が複合ナノチューブから分離し始め、別の形態が観察されることになる。
混合比は、化合物2のXが(CH)n(n=2〜6)の整数の場合、化合物1:化合物2:化合物3=63:32:5〜87:8:5(モル比)であることが望ましい。また特に化合物1〜3において、mが全て18の場合、核酸の結合量がより多く、かつ遺伝子発現をより効率的に起こさせるためには、77:18:5〜81:14:5、特に79:16:5前後が最も望ましい。
また化合物2のXがCH−CO−NH−(CHの場合、化合物1:化合物2:化合物3=75:20:5〜87:8:5(モル比)の範囲であることが望ましい。混合比は上記の範囲であれば効率的に複合化できるが、特に化合物1〜3において、mが全て18の場合、核酸の結合量がより多く、かつ遺伝子発現をより効率的に起こさせるためには77:18:5−81:14:5、特に79:16:5前後が望ましい。
複合ナノチューブの長さを短くすることは、核酸−チューブ結合体の分散性を向上させ、かつ効率的に細胞膜を透過させるために重要である。今回用いた複合ナノチューブの場合、水分散液の超音波処理によって、未処理前の最長10μmから約100nmまで短尺化するごとが可能である。
本発明では複合チューブの分散性を高めるため、超音波処理によって約100nm〜5μmの長さとすることが、また効率的に細胞膜を透過するためには約100nm〜2μm程度に調製することがより好ましく、さらに約100nm〜800nm程度がさらに好ましい。
(5-2) Method for producing composite nanotube comprising compound 1/2/3 When producing the composite nanotube comprising compound 1/2/3, compound 2 and compound 3 are mixed in a solution containing compound 1 Thus, a composite nanotube having both an oxyethylene chain and a cationic functional group on its surface can be constructed (Non-patent Document 13). The dispersibility of the composite nanotube in water is improved by the oxyethylene chain. In particular, when composite nanotubes and nucleic acids are mixed, precipitation due to aggregation of both tends to occur. However, the presence of oxyethylene chains can prevent this precipitation. Increasing the mixing ratio of Compound 3 improves the dispersibility, but no improvement in dispersibility is observed due to the addition exceeding 5 mol%. If it exceeds 5 mol%, the compound 3 partially begins to separate from the composite nanotube, and another form is observed.
When X of compound 2 is an integer of (CH 2 ) n (n = 2 to 6), compound 1: compound 2: compound 2: compound 3 = 63: 32: 5-87: 8: 5 (molar ratio) It is desirable that Particularly in compounds 1 to 3, when m is all 18, in order to increase the amount of binding of nucleic acid and cause gene expression more efficiently, 77: 18: 5 to 81: 14: 5, Most preferred is around 79: 16: 5.
When X of Compound 2 is CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , Compound 1: Compound 2: Compound 3 = a range of 75: 20: 5 to 87: 8: 5 (molar ratio). Is desirable. If the mixing ratio is in the above range, it can be efficiently complexed. Especially in compounds 1 to 3, when m is all 18, the binding amount of nucleic acid is larger and gene expression is more efficiently caused. Is preferably 77: 18: 5-81: 14: 5, particularly around 79: 16: 5.
Shortening the length of the composite nanotube is important for improving the dispersibility of the nucleic acid-tube conjugate and efficiently permeating the cell membrane. In the case of the composite nanotube used this time, it is possible to shorten the length from a maximum of 10 μm before untreatment to about 100 nm by ultrasonic treatment of the aqueous dispersion.
In the present invention, in order to enhance the dispersibility of the composite tube, it is preferable that the length is about 100 nm to 5 μm by ultrasonic treatment, and it is more preferable that the length is about 100 nm to 2 μm in order to efficiently penetrate the cell membrane. Further, about 100 nm to 800 nm is more preferable.

6.複合ナノチューブの評価
複合ナノチューブ中での脂質成分の均質性については、上述の混合比の範囲内で化合物1/2,化合物1/2/3からなる複合ナノチューブを形成し、それ以外の形態を形成していないことを走査型顕微鏡観察における透過像などから確認した。リンタングステン酸などを用いたネガティブ染色処理したサンプルでは、チューブ内空間が黒く染色され、これによってチューブ状構造が確認できる。(非特許文献9などに記載の方法による。)
オキシエチレン鎖を有する化合物3の導入による複合ナノチューブの分散性の向上効果は、化合物1/2/3および1/2からなる複合ナノチューブと同じ濃度条件での、410〜540nmでの濁度を測定することで確認した。
6). Evaluation of composite nanotubes Concerning the homogeneity of lipid components in composite nanotubes, composite nanotubes composed of compound 1/2 and compound 1/2/3 are formed within the above-mentioned mixing ratio, and other forms are formed. It was confirmed from the transmission image in the observation with a scanning microscope. In a sample subjected to negative staining treatment using phosphotungstic acid or the like, the inner space of the tube is stained black, whereby the tube-like structure can be confirmed. (According to the method described in Non-Patent Document 9 etc.)
The effect of improving the dispersibility of composite nanotubes by introducing compound 3 having an oxyethylene chain is measured by measuring turbidity at 410 to 540 nm under the same concentration conditions as composite nanotubes composed of compounds 1/2/3 and 1/2. Confirmed by doing.

7.本発明の複合ナノチューブの核酸キャリアとしての使用
本発明の複合ナノチューブは、核酸と静電的に結合して細胞内へ核酸を運搬し、かつ細胞内で核酸を離し、核酸本来の機能(例えば遺伝子発現)を発揮させることができる。すなわち、細胞内への核酸導入用の核酸キャリアとして用いることができる。
したがって、ここにいう「核酸」とは本発明のカチオン性の複合ナノチューブと静電的に結合可能であればよく、DNAに限らずRNAも含み、生体内の生理活性を有する大きなサイズの遺伝子(例えば、遺伝子疾患での欠損、欠落を補うための各種ホルモンやサイトカイン類の遺伝子や、免疫作用増強のための抗原ポリペプチド遺伝子など)であってもよく、反対にRNA干渉(RNAi)機構やアンチセンス機構で作用させるためのsiRNA、miRNAや、アンチセンスオリゴヌクレオチドなどの短い核酸断片であってもよい。典型的には遺伝子治療用の核酸であり、通常は、これらの核酸はプラスミドベクターなど適切なベクターに繋いだ状態で用いられるが、遺伝子ワクチン接種又はアンチセンス治療の場合には裸の核酸を用いることがある。そして、核酸の種類としては一般にはDNAを指すが、RNAを用いる場合もある。
また、本発明で「細胞」とは、典型的にはヒトを含む哺乳動物細胞を指す。インビトロでの培養細胞であってもよいが、遺伝子治療用の場合、生体を構成する組織、臓器内の細胞や、血液など体液中の血球細胞やリンパ球細胞などの免疫細胞、及び肺癌細胞などの癌細胞が対象となる。その際、生体内へ直接導入することも可能であるが、一旦取り出した細胞に本発明の核酸キャリアを用いた遺伝子導入法を施し、再度生体内に戻してもよい。
7). Use of the composite nanotube of the present invention as a nucleic acid carrier The composite nanotube of the present invention electrostatically binds to a nucleic acid, transports the nucleic acid into a cell, releases the nucleic acid in the cell, and functions as a nucleic acid. Expression). That is, it can be used as a nucleic acid carrier for introducing a nucleic acid into a cell.
Therefore, the “nucleic acid” referred to here is not limited as long as it can electrostatically bind to the cationic composite nanotube of the present invention, and includes not only DNA but also RNA, and a large-sized gene having physiological activity in vivo ( For example, it may be a gene of various hormones or cytokines to compensate for a deficiency or deficiency in a genetic disease, an antigen polypeptide gene for enhancing immune action, and the like. It may be a short nucleic acid fragment such as siRNA, miRNA or antisense oligonucleotide for acting by a sense mechanism. Typically, these are nucleic acids for gene therapy, and these nucleic acids are usually used in a state of being linked to an appropriate vector such as a plasmid vector, but in the case of gene vaccination or antisense therapy, naked nucleic acids are used. Sometimes. The nucleic acid generally refers to DNA, but RNA may also be used.
In the present invention, the “cell” typically refers to a mammalian cell including a human. Cultured cells in vitro may be used, but for gene therapy, cells in tissues and organs constituting the living body, immune cells such as blood cells and lymphocyte cells in body fluids such as blood, lung cancer cells, etc. Of cancer cells. At that time, it is possible to directly introduce it into the living body, but it is also possible to apply the gene introduction method using the nucleic acid carrier of the present invention to the cells once taken out and return them to the living body again.

8.核酸−チューブ結合体の製造方法
核酸と本発明の複合ナノチューブとを混合すると、核酸中のアニオン性のリン酸基とチューブ表面のカチオン性のアミノ基やグアニジン基の静電的な相互作用によって両者が結合する。実際に得られた結合の光学顕微鏡観察からは、チューブ状形態はそのままで、これらが束状に会合した形態が得られている。またこの複合ナノチューブと核酸のポリイオンコンプレックスの形成は、ポリアクリルアミド電気泳動において、フリーの核酸の泳動バンドが消失することで確認できる。
また蛍光色素(YOYO−1(491nm励起、509nm発光)で染色したDNAと複合ナノチューブを混合後、レーザー共焦点顕微鏡によってチューブ形態の観察像(微分干渉モード)と、DNAの蛍光像との一致により確認できる(非特許文献14による)。
核酸キャリアの重要な働きの一つは、複合化あるいはカプセル化によって核酸を分解酵素による分解反応から保護することである。この評価は、例えばDNAの場合、DNA分解酵素(DnaseI)などを添加したときの、DNA分解の様子を260nm付近での吸光度変化によって評価すればよい(非特許文献15による。)。これはDNAが二重らせん構造で塩基同士がスタックしている場合には、淡色効果をもつが、これが分解されるとスタックが無くなり、淡色効果が消失して、結果として吸光度が増大することに起因するものである。
8). Method for Producing Nucleic Acid-Tube Conjugate When nucleic acid and the composite nanotube of the present invention are mixed, both of them are caused by electrostatic interaction between an anionic phosphate group in the nucleic acid and a cationic amino group or guanidine group on the tube surface. Join. From the observation of the actually obtained bond by an optical microscope, the tube-like form remains as it is, and a form in which these are associated in a bundle is obtained. The formation of a polyion complex of the composite nanotube and nucleic acid can be confirmed by the disappearance of the free nucleic acid migration band in polyacrylamide electrophoresis.
Also, after mixing DNA stained with a fluorescent dye (YOYO-1 (491 nm excitation, 509 nm emission) and a composite nanotube, the laser confocal microscope matches the observation image (differential interference mode) with the fluorescence image of the DNA. It can be confirmed (according to Non-Patent Document 14).
One of the important functions of the nucleic acid carrier is to protect the nucleic acid from a degradation reaction by a degrading enzyme by complexing or encapsulation. For this evaluation, for example, in the case of DNA, the state of DNA degradation when a DNA-degrading enzyme (Dnase I) or the like is added may be evaluated by a change in absorbance at around 260 nm (according to Non-Patent Document 15). This is because when DNA has a double helix structure and bases are stacked, it has a light color effect, but when this is decomposed, the stack disappears, the light color effect disappears, and the absorbance increases as a result. It is due.

9.細胞への核酸−チューブ結合体の導入、遺伝子の発現とそれらの確認
細胞への導入は、市販の細胞導入剤を用いた場合と同様の手法(非特許文献16による。)を用いることができた。すなわち、細胞をDMEM培地などで培養後、DNA−チューブ結合体を添加し、1〜2時間培養後、余分の結合体をPBSバッファーで必要に応じて数回洗浄・除去することによって行った。
導入の確認は、レーザー共焦点顕微鏡(CLSM)によって確認できる。すなわちあらかじめ複合ナノチューブとDNAそれぞれを蛍光色素ローダミンBおよびYOYO−1で染色した。これを用いてDNA−チューブ結合体を形成させたのち、上述のような方法で細胞に導入する。導入後、CLSMを用いた蛍光像観察によって複合ナノチューブ、DNA、細胞の所在を明かにして、細胞中に取り込まれていることを確認する。
細胞への導入量の半定量的な解析は、フローサイトメトリーによって行なった。すなわち細胞への結合体の導入後、細胞外にある余分な結合体を上記により洗浄除去後、フローサイトメトリーによってYOYO−1染色DNAからの蛍光を測定することで行うことができる。
9. Introduction of nucleic acid-tube conjugates into cells, expression of genes and their confirmation Introduction into cells can be carried out using the same technique as in the case of using commercially available cell introduction agents (according to Non-patent Document 16). It was. That is, after culturing the cells in DMEM medium or the like, the DNA-tube conjugate was added, and after culturing for 1 to 2 hours, the excess conjugate was washed and removed several times with PBS buffer as necessary.
Confirmation of introduction can be confirmed by a laser confocal microscope (CLSM). That is, the composite nanotube and DNA were previously stained with fluorescent dyes rhodamine B and YOYO-1. After forming a DNA-tube conjugate using this, it is introduced into cells by the method described above. After introduction, the location of the composite nanotube, DNA, and cell is clarified by fluorescence image observation using CLSM, and it is confirmed that it is taken into the cell.
Semi-quantitative analysis of the amount introduced into the cells was performed by flow cytometry. That is, after introducing the conjugate into the cell, the excess conjugate outside the cell is washed and removed as described above, and then the fluorescence from the YOYO-1-stained DNA is measured by flow cytometry.

10.細胞での遺伝子発現の確認
レポーター遺伝子からのタンパク質発現の確認は遺伝子によって発現したルシフェラーゼの発光強度、あるいはGFPの蛍光強度などで定量的に評価されることが多い。本実施例では発現したGFPの蛍光で確認した。すなわち、上述の様に細胞をDMEM培地などで培養後、GFPレポーター遺伝子(プラスミドベクターpEGFP)からなるDNA−ナノチューブ結合体を添加し、24時間程度培養することで遺伝子の核内への移行およびタンパク質(GFP)の発現を行った。この後、GFPからの蛍光蛍光をフローサイトメトリーによって半定量的に評価することができる。
また定量性はないが、レーザー共焦点顕微鏡(CLSM)によっても細胞中、GFPが発現したことを確認した。
10. Confirmation of gene expression in cells Confirmation of protein expression from a reporter gene is often quantitatively evaluated by the luminescence intensity of luciferase expressed by the gene or the fluorescence intensity of GFP. In this example, it was confirmed by fluorescence of expressed GFP. That is, after culturing cells in a DMEM medium or the like as described above, a DNA-nanotube conjugate consisting of a GFP reporter gene (plasmid vector pEGFP) is added and cultured for about 24 hours to transfer the gene into the nucleus and protein Expression of (GFP) was performed. Thereafter, the fluorescence fluorescence from GFP can be evaluated semi-quantitatively by flow cytometry.
Moreover, although there was no quantitative property, it confirmed that GFP was expressed in the cell also by the laser confocal microscope (CLSM).

11.細胞毒性の確認
細胞毒性については、核酸−チューブ結合体を添加、一定時間培養後、細胞数あるいはそれにかわるもの(細胞内タンパク質量、ミトコンドリアの活性など)を測定し、対照実験として、何も加えない系や市販の遺伝子導入剤等と比較することで行うことが出来る。その際の測定法としては、典型的には細胞のミトコンドリアの活性を測定する方法(MTTアッセイ法、非特許文献17)を用いることができる。本実施例では、細胞にDNA−チューブ結合体を添加・培養後、細胞を破壊し、総タンパク質の量を上記方法に従って定量した。
11. Confirmation of cytotoxicity For cytotoxicity, add a nucleic acid-tube conjugate, culture for a certain period of time, measure the number of cells or something else (intracellular protein content, mitochondrial activity, etc.), and add anything as a control experiment. This can be done by comparing with other systems or commercially available gene transfer agents. As a measurement method at that time, typically, a method of measuring the mitochondrial activity of a cell (MTT assay, Non-patent Document 17) can be used. In this example, after adding and culturing a DNA-tube conjugate to cells, the cells were destroyed, and the amount of total protein was quantified according to the above method.

12.本発明の遺伝子治療用組成物について
本発明の核酸キャリアは、上記7.で述べたように、遺伝子治療用の核酸を有効量含む状態の核酸−チューブ結合体として、薬理学的に許容される担体と共に遺伝子治療用組成物とすることができる。なお、遺伝子治療用組成物というときには、遺伝子ワクチン組成物も含む。
ここで、薬学的に許容される担体とは、希釈剤又は賦形剤、例えば、水又は生理的許容される緩衝液を含む。
本発明の遺伝子治療用組成物は、錠剤などの経口投与も可能であるが、静脈経由若しくは直接患部への注射、外用剤などの非経口的に投与することもできる。
本発明の遺伝子治療用組成物を患者に投与する際の投与量は、用いる核酸の種類、医療対象の患者の年齢、体重及び病状、投与経路などに従い適宜決めることができるが、典型的には、1回の投与当たりの核酸の有効量としては、1μg〜1g、好ましくは100μg〜10mgの範囲である。
12 About the composition for gene therapy of the present invention The nucleic acid carrier of the present invention comprises the above-mentioned 7. As described above, a nucleic acid-tube conjugate containing an effective amount of a nucleic acid for gene therapy can be used as a gene therapy composition together with a pharmacologically acceptable carrier. The gene therapy composition includes a gene vaccine composition.
Here, pharmaceutically acceptable carriers include diluents or excipients such as water or physiologically acceptable buffers.
The gene therapy composition of the present invention can be administered orally, such as a tablet, but can also be administered parenterally, such as intravenously or directly into the affected area, or an external preparation.
The dose for administering the gene therapy composition of the present invention to a patient can be appropriately determined according to the type of nucleic acid used, the age, weight and medical condition of the patient to be medically treated, the route of administration, etc. The effective amount of nucleic acid per administration is in the range of 1 μg to 1 g, preferably 100 μg to 10 mg.

13.その他
本発明におけるその他の用語や概念は、当該分野において慣用的に使用される用語の意味に基づくものであり、本発明を実施するために使用する様々な技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能である。例えば、遺伝子工学および分子生物学的技術はJ. Sambrook, E. F. Fritsch & T. Maniatis, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd edition)", Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989); D. M. Glover et al. ed., "DNA Cloning", 2nd ed., Vol. 1 to 4, (The Practical Approach Series), IRL Press, Oxford University Press (1995); Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, N.Y, 1995;日本生化学会編、「続生化学実験講座1、遺伝子研究法II」、東京化学同人 (1986);日本生化学会編、「新生化学実験講座2、核酸 III(組換えDNA技術)」、東京化学同人 (1992); R. Wu ed., "Methods in Enzymology", Vol. 68 (Recombinant DNA), Academic Press, New York (1980); R. Wu et al. ed., "Methods in Enzymology ", Vol. 100 (Recombinant DNA, Part B) & 101 (Recombinant DNA, Part C), Academic Press, New York (1983); R. Wu et al. ed., "Methods in Enzymology", Vol. 153 (Recombinant DNA, Part D), 154 (Recombinant DNA, Part E) & 155 (Recombinant DNA, Part F), Academic Press, New York (1987)などに記載の方法あるいはそこで引用された文献記載の方法またはそれらと実質的に同様な方法や改変法により行うことができる。また、本発明で使用する各種蛋白質やペプチド、あるいはそれらをコードするDNAについては、既存のデータベース(URL:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/等)から入手することができる。
なお、本明細書中に引用した技術文献、特許公報及び特許出願明細書中の記載内容は、本発明の記載内容として参照されるものとする。
13. Others Other terms and concepts in the present invention are based on the meanings of terms that are conventionally used in the field, and various techniques used to implement the present invention are those that clearly indicate the source. Except for, a person skilled in the art can easily and surely implement the method based on known documents and the like. For example, genetic engineering and molecular biology techniques are described in J. Sambrook, EF Fritsch & T. Maniatis, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd edition)", Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989) DM Glover et al. Ed., "DNA Cloning", 2nd ed., Vol. 1 to 4, (The Practical Approach Series), IRL Press, Oxford University Press (1995); Ausubel, FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY, 1995; edited by the Japanese Biochemical Society, “Sequel Biochemistry Experiment Course 1, Genetic Research Method II”, Tokyo Chemical Doujin (1986); Laboratory Lecture 2, Nucleic Acid III (Recombinant DNA Technology) ", Tokyo Chemical Doujin (1992); R. Wu ed.," Methods in Enzymology ", Vol. 68 (Recombinant DNA), Academic Press, New York (1980); R. Wu et al. Ed., "Methods in Enzymology", Vol. 100 (Recombinant DNA, Part B) & 101 (Recombinant DNA, Part C), Academic Press, New York (1983); R. Wu et al. ed., "Methods in Enzymology", Vol. 153 (Recomb inant DNA, Part D), 154 (Recombinant DNA, Part E) & 155 (Recombinant DNA, Part F), Academic Press, New York (1987), etc. It can be carried out by substantially the same method or modification method. In addition, various proteins and peptides used in the present invention or DNAs encoding them can be obtained from existing databases (URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ etc.).
In addition, the description content in the technical literature, the patent gazette, and the patent application specification cited in this specification shall be referred to as the description content of the present invention.

次に本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
(実施例1)化合物2(m=18、Xが(CH −NH、Rはアルギニル基)の合成
<反応式7>
ジクロロメタン中、反応式(2)などの化合物B(m=18)で表される化合物であるベンジル基で保護されたポリメチレンジカルボン酸(2g、4.63ミリモル)にN−Boc−1,6−ヘキサンジアミン(1.1mL、4.88ミリモル)を混合し、EDC−HCl(1g、5.21ミリモル)を添加し室温で2時間撹拌することでカップリングを行った。溶媒を留去後、固体を10体積%の水を含むメタノール(80mL)で再結晶し、反応式(4)での化合物G(n=6)に相当する中間体を粉末として得た(2.5g、86%)。
得られた固体をジクロロメタンに溶解後、4規定の塩酸−酢酸エチル溶液(20mL)で処理することにより、Boc基を脱保護して得たアミン体の塩酸塩(1g、1.76ミリモル)、Z−Arg(Z)−OH(1.19g、2.0ミリモル)、EDC−HCl(440mg、2.3ミリモル)をジクロロメタンに溶解し、0℃に冷却後、トリエチルアミン(200μL)を添加した。徐々に昇温し、72時間室温で撹拌したのち、溶媒を留去し、熱メタノールに溶解後、冷却することで固体として保護基の付いた化合物2の前駆体を得た。これをDMFに溶解し、パラジウム炭素(10%)を用いて12時間、接触水素化還元した後、セライトでろ過し、化合物2を得た(800ミリグラム、76%)。
この化合物のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)を図1に示す。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1 Synthesis of Compound 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 6 —NH, R is Arginyl Group) <Reaction Scheme 7>
In dichloromethane, N-Boc-1,6 was added to polymethylenedicarboxylic acid (2 g, 4.63 mmol) protected with a benzyl group, which is a compound represented by Compound B (m = 18) such as Reaction Formula (2). -Hexanediamine (1.1 mL, 4.88 mmol) was mixed, EDC-HCl (1 g, 5.21 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours for coupling. After distilling off the solvent, the solid was recrystallized from methanol (80 mL) containing 10% by volume of water to obtain an intermediate corresponding to compound G (n = 6) in reaction formula (4) as a powder (2 .5g, 86%).
The obtained solid was dissolved in dichloromethane, and treated with 4N hydrochloric acid-ethyl acetate solution (20 mL) to remove the Boc group, thereby removing the amine hydrochloride (1 g, 1.76 mmol). Z-Arg (Z) 2 —OH (1.19 g, 2.0 mmol) and EDC-HCl (440 mg, 2.3 mmol) were dissolved in dichloromethane, and after cooling to 0 ° C., triethylamine (200 μL) was added. . After gradually raising the temperature and stirring at room temperature for 72 hours, the solvent was distilled off, dissolved in hot methanol, and then cooled to obtain a precursor of Compound 2 having a protecting group as a solid. This was dissolved in DMF, subjected to catalytic hydrogenation reduction using palladium on carbon (10%) for 12 hours, and then filtered through Celite to obtain Compound 2 (800 mg, 76%).
1 H-NMR data (at room temperature in deuterated DMSO) of this compound is shown in FIG.

(実施例2)化合物2(m=18、Xが(CH −NH、Rはアルギニル残基)の合成
<反応式8>
ジクロロメタン中、ベンジル基で保護されたポリメチレンジカルボン酸(化合物B、m=18)(2.5g、5.8ミリモル)にN−Boc−1,2−ジアミノエタン(0.99mL、6.3ミリモル)を混合し、EDC−HCl(1.3g、6.7ミリモル)を添加し室温で3時間撹拌することでカップリングを行った。溶媒を留去後、固体を10体積%の水を含むメタノール(80mL)で再結晶し、反応式(4)での化合物G(n=2)に相当する中間体を粉末として得た(3.0g、91%)。
得られた固体をジクロロメタンに溶解後、4規定の塩酸−酢酸エチル溶液(20mL)で処理することにより、Boc基を脱保護して得たアミン体の塩酸塩(0.650g、1.27ミリモル)、Z−Arg(Z)−OH(0.80g、1.38ミリモル)、EDC−HCl(300mg、1.56ミリモル)をジクロロメタンに溶解し、0℃に冷却後、トリエチルアミン(180μL)を添加した。徐々に昇温し、72時間室温で撹拌したのち、溶媒を留去し、熱メタノールに溶解後、冷却することで固体として保護基の付いた化合物2の前駆体を得た(0.950g、75%)。これをDMFに溶解し、パラジウム炭素(10%)を用いて12時間、接触水素化還元した後、セライトでろ過し、化合物2を得た(410ミリグラム、83%)。
この化合物のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)を図2に示す。
Example 2 Synthesis of Compound 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 2 —NH, R is Arginyl Residue) <Reaction Scheme 8>
Benzyl-protected polymethylene dicarboxylic acid (Compound B, m = 18) (2.5 g, 5.8 mmol) in dichloromethane was added to N-Boc-1,2-diaminoethane (0.99 mL, 6.3 mL). Coupling) was performed by adding EDC-HCl (1.3 g, 6.7 mmol) and stirring at room temperature for 3 hours. After distilling off the solvent, the solid was recrystallized from methanol (80 mL) containing 10% by volume of water to obtain an intermediate corresponding to compound G (n = 2) in reaction formula (4) as a powder (3 0.0 g, 91%).
The obtained solid was dissolved in dichloromethane and treated with 4N hydrochloric acid-ethyl acetate solution (20 mL) to deprotect the Boc group, thereby obtaining the hydrochloride of the amine compound (0.650 g, 1.27 mmol). ), Z-Arg (Z) 2 —OH (0.80 g, 1.38 mmol), EDC-HCl (300 mg, 1.56 mmol) were dissolved in dichloromethane, cooled to 0 ° C., and triethylamine (180 μL) was added. Added. After gradually heating up and stirring at room temperature for 72 hours, the solvent was distilled off, dissolved in hot methanol, and then cooled to obtain a precursor of Compound 2 having a protecting group as a solid (0.950 g, 75%). This was dissolved in DMF, subjected to catalytic hydrogenation reduction using palladium on carbon (10%) for 12 hours, and then filtered through Celite to obtain Compound 2 (410 mg, 83%).
FIG. 2 shows 1 H-NMR data (at room temperature in deuterated DMSO) of this compound.

(実施例3)化合物2の合成、(m=18、XがCH −CO−NH−(CH 、Rがアルギニル基であるもの)
<反応式9>
Z−Arg(Z)−OH(2g、3.46ミリモル)とN−Boc−1,2−ジアミノエタン(580マイクロリットル、3.54ミリモル)をジクロロメタンに溶解したのち、0℃に冷却し、EDC−HCl(800mg、4.0ミリモル)を加えた。徐々に室温に戻した後、3時間撹拌し、溶媒を留去した。得られた固体は、メタノール中で再沈殿して、白色固体として反応式(5)における化合物Hで表される化合物を得た(2.1g、84%)。これをジクロロメタン/メタノールに溶解し、4規定の塩酸−酢酸エチル溶液(15mL)を加えて室温で1時間撹拌した。溶液は減圧濃縮したのち、エチルエーテルで再沈殿して化合物Hの脱Boc化したアミン体の塩酸塩を得た(1.8g、92%)。この塩酸塩(1.2g、1.83ミリモル)をジクロロメタンに溶解後、N−Boc−グリシン−スクシンイミドエステル(0.50g、1.84ミリモル)とトリエチルアミン(0.26ミリリットル、1.9ミリモル)を添加し2時間撹拌した。反応液を減圧濃縮したのち、シリカゲルクロマトグラフィ(溶離液:クロロホルム/メタノール=20/1、体積比)で精製し同化合物Iで表される化合物を得た(1.1g、収率77%)。これをジクロロメタンに溶解し、4規定の塩酸−酢酸エチル溶液(15mL)を加えて室温で1時間撹拌した。溶液は減圧濃縮したのち、エチルエーテルで再沈殿して脱Boc化したアミン体の塩酸塩を得た(0.82g、74%)。さらにこの塩酸塩(0.82g、1.15ミリモル)、化合物B(m=18、0.47g、1.1ミリモル)、EDC−HCl(0.24g、1.25ミリモル)をジクロロメタン中に溶解し、室温で48時間撹拌した。その後、溶媒を留去し、熱メタノール溶液から再沈殿すると、白色沈殿として保護基の付いた化合物2の前駆体を得た。これをDMFに溶解しPd/Cを添加し6時間接触水素還元を行った後、セライトを用いてPd/Cを除去した。反応液を減圧濃縮後、ジエチルエーテルで再沈殿して化合物2を得た(0.55g、84%)
この化合物のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)を図3に示す。
Example 3 Synthesis of Compound 2 (m = 18, X is CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R is an Arginyl Group)
<Reaction Scheme 9>
Z-Arg (Z) 2 —OH (2 g, 3.46 mmol) and N-Boc-1,2-diaminoethane (580 microliters, 3.54 mmol) were dissolved in dichloromethane and cooled to 0 ° C. , EDC-HCl (800 mg, 4.0 mmol) was added. After gradually returning to room temperature, the mixture was stirred for 3 hours, and the solvent was distilled off. The obtained solid was reprecipitated in methanol to obtain a compound represented by Compound H in the reaction formula (5) as a white solid (2.1 g, 84%). This was dissolved in dichloromethane / methanol, 4N hydrochloric acid-ethyl acetate solution (15 mL) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hr. The solution was concentrated under reduced pressure and then reprecipitated with ethyl ether to obtain a debocylated amine hydrochloride of compound H (1.8 g, 92%). This hydrochloride (1.2 g, 1.83 mmol) was dissolved in dichloromethane and then N-Boc-glycine-succinimide ester (0.50 g, 1.84 mmol) and triethylamine (0.26 ml, 1.9 mmol). And stirred for 2 hours. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and purified by silica gel chromatography (eluent: chloroform / methanol = 20/1, volume ratio) to obtain the compound represented by the same compound I (1.1 g, yield 77%). This was dissolved in dichloromethane, 4N hydrochloric acid-ethyl acetate solution (15 mL) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hr. The solution was concentrated under reduced pressure and then reprecipitated with ethyl ether to obtain the de-Boc amine salt hydrochloride (0.82 g, 74%). Further, this hydrochloride (0.82 g, 1.15 mmol), Compound B (m = 18, 0.47 g, 1.1 mmol), EDC-HCl (0.24 g, 1.25 mmol) were dissolved in dichloromethane. And stirred at room temperature for 48 hours. Thereafter, the solvent was distilled off, and reprecipitation from a hot methanol solution gave a precursor of Compound 2 with a protecting group as a white precipitate. This was dissolved in DMF, Pd / C was added, catalytic hydrogen reduction was performed for 6 hours, and then Pd / C was removed using Celite. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and reprecipitated with diethyl ether to obtain Compound 2 (0.55 g, 84%).
FIG. 3 shows 1 H-NMR data (at room temperature in deuterated DMSO) of this compound.

(実施例4)化合物2(m=18、Xが(CH −NH、Rはリジリル残基)の合成
<反応式10>
ジクロロメタン中ベンジル基で保護されたポリメチレンジカルボン酸(化合物B)(2g、4.63ミリモル)にN−Boc−1,6−ヘキサンジアミン(1.1mL、4.88ミリモル)を混合し、EDC−HCl(1g、5.21ミリモル)を添加し室温で2時間撹拌することでカップリングを行った。溶媒を留去後、固体を10体積%の水を含むメタノール(80mL)で再結晶し、反応式(4)において化合物G(n=6)で表される中間体を粉末として得た(2.5g、86%)。
これをジクロロメタンに溶解後、4規定の塩酸−酢酸エチル溶液(20mL)で処理することにより、化合物8(n=6)の塩酸塩を得た(2.1g、94%)。
化合物8の塩酸塩(0.5g、0.88ミリモル)、Z−Lys(Z)−OH(0.40g、0.97ミリモル)、EDC−HCl(200mg、1.0ミリモル)をジクロロメタンに溶解し、0℃に冷却後、トリエチルアミン(140μL)を添加した。徐々に昇温し、72時間室温で撹拌したのち、溶媒を留去し、熱メタノールに溶解後、冷却することで固体として保護基の付加された化合物2の前駆体を白色固体として得た(0.68g、84%)。これをDMFに溶解し、パラジウム炭素(10%)を用いて6時間、接触水素化還元した後、セライトでろ過し、溶媒を留去後、エタノールから再沈殿して化合物2を得た(45ミリグラム、10%)。
DMSOに溶解しにくいため、NMRデーターはない。
Example 4 Synthesis of Compound 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 6 —NH, R is Lydylyl Residue) <Reaction Scheme 10>
N-Boc-1,6-hexanediamine (1.1 mL, 4.88 mmol) was mixed with polymethylenedicarboxylic acid protected with a benzyl group (compound B) (2 g, 4.63 mmol) in dichloromethane to give EDC. Coupling was performed by adding -HCl (1 g, 5.21 mmol) and stirring at room temperature for 2 hours. After the solvent was distilled off, the solid was recrystallized from methanol (80 mL) containing 10% by volume of water to obtain an intermediate represented by compound G (n = 6) in the reaction formula (4) as a powder (2 .5g, 86%).
This was dissolved in dichloromethane and treated with 4N hydrochloric acid-ethyl acetate solution (20 mL) to obtain hydrochloride of compound 8 (n = 6) (2.1 g, 94%).
Compound 8 hydrochloride (0.5 g, 0.88 mmol), Z-Lys (Z) -OH (0.40 g, 0.97 mmol), EDC-HCl (200 mg, 1.0 mmol) dissolved in dichloromethane After cooling to 0 ° C., triethylamine (140 μL) was added. The temperature was gradually raised, and the mixture was stirred at room temperature for 72 hours. Then, the solvent was distilled off, dissolved in hot methanol, and then cooled to obtain a precursor of Compound 2 to which a protecting group was added as a solid as a white solid ( 0.68 g, 84%). This was dissolved in DMF, subjected to catalytic hydrogenation reduction using palladium on carbon (10%) for 6 hours, filtered through Celite, the solvent was distilled off, and then reprecipitated from ethanol to obtain Compound 2 (45 Milligrams, 10%).
There is no NMR data because it is difficult to dissolve in DMSO.

(実施例5)化合物2(m=18、Xが(CH −NH、Rはリジリル残基)の合成
ジクロロメタン中、ベンジル基で保護されたポリメチレンジカルボン酸(化合物B)(2.5g、5.8ミリモル)にN−Boc−1,6−ヘキサンジアミン(0.99mL、6.3ミリモル)を混合し、EDC−HCl(1.3g、6.7ミリモル)を添加し室温で3時間撹拌することでカップリングを行った。溶媒を留去後、固体を10体積%の水を含むメタノール(80mL)で再結晶し、反応式(4)において化合物G(n=2)で表される中間体を粉末として得た(3.0g、91%)。
得られた固体をジクロロメタンに溶解後、4規定の塩酸−酢酸エチル溶液(20mL)で処理することにより、この塩酸塩を得た(2.38g、90%)。この塩酸塩(0.5g、0.98ミリモル)、Z−Lys(Z)−OH(0.42g、1.0ミリモル)、EDC−HCl(0.23g、1.2ミリモル)をジクロロメタンに溶解し、0℃に冷却後、トリエチルアミン(140μL)を添加した。徐々に昇温し、72時間室温で撹拌したのち、溶媒を留去し、熱メタノールに溶解後、冷却することで固体として保護基の付加された化合物2の前駆体を白色固体として得た(0.69g、81%)。これをDMFに溶解し、Pd/C(10%)を用いて6時間、接触水素化還元した後、セライトでろ過し、溶媒を留去後、エタノールから再沈殿して化合物2を得た(270ミリグラム、66%)。
この化合物のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)を図4に示す。
Example 5 Synthesis of Compound 2 (m = 18, X is (CH 2 ) 2 —NH, R is Lydylyl Residue) Polymethylenedicarboxylic acid protected with a benzyl group (Compound B) (2. 5 g, 5.8 mmol) is mixed with N-Boc-1,6-hexanediamine (0.99 mL, 6.3 mmol), and EDC-HCl (1.3 g, 6.7 mmol) is added at room temperature. Coupling was performed by stirring for 3 hours. After distilling off the solvent, the solid was recrystallized from methanol (80 mL) containing 10% by volume of water to obtain an intermediate represented by compound G (n = 2) in reaction formula (4) as a powder (3 0.0 g, 91%).
The obtained solid was dissolved in dichloromethane, and then treated with 4N hydrochloric acid-ethyl acetate solution (20 mL) to obtain the hydrochloride (2.38 g, 90%). Dissolve this hydrochloride (0.5 g, 0.98 mmol), Z-Lys (Z) -OH (0.42 g, 1.0 mmol), EDC-HCl (0.23 g, 1.2 mmol) in dichloromethane. After cooling to 0 ° C., triethylamine (140 μL) was added. The temperature was gradually raised, and the mixture was stirred at room temperature for 72 hours. Then, the solvent was distilled off, dissolved in hot methanol, and then cooled to obtain a precursor of Compound 2 to which a protecting group was added as a solid as a white solid ( 0.69 g, 81%). This was dissolved in DMF, subjected to catalytic hydrogenation reduction using Pd / C (10%) for 6 hours, filtered through Celite, the solvent was distilled off, and then reprecipitated from ethanol to obtain Compound 2 ( 270 mg, 66%).
FIG. 4 shows 1 H-NMR data (at room temperature in deuterated DMSO) of this compound.

<反応式11>
<Reaction Scheme 11>

(実施例6)化合物3(m=18、pが約45、Yはメチル基)の合成
<反応式12>
ベンジル基で保護されたポリメチレンジカルボン酸(m=18,反応式(6)における化合物B)(0,20グラム、0.463ミリモル)と同化合物J(日油社製SUNBRIGHT MEPA−20H、分子量1000、pは約45、Yはメチル基。1g、0.458ミリモル)をジクロロメタンに室温で溶解後、EDC−HCl(0.106mg、0.55ミリモル)を加えた。24時間撹拌後、反応溶液を留去し、シリカゲルクロマトグラフィ(溶離液:クロロホルム)で単離精製しベンジル基で保護された化合物3の前駆体を得た。
当該前駆体をメタノール中、Pd/Cで接触水素還元し、得られた固体をジエチルエーテルで再沈殿し、白色固体として化合物3を得た(0.80g、70%)。
この化合物のH−NMRデーター(室温、重DMSO中)を図5に示す。
Example 6 Synthesis of Compound 3 (m = 18, p is about 45, Y is a methyl group) <Reaction Scheme 12>
Polymethylenedicarboxylic acid protected with a benzyl group (m = 18, compound B in reaction formula (6)) (0.20 g, 0.463 mmol) and the same compound J (SUNBRIGHT MEPA-20H manufactured by NOF Corporation, molecular weight 1000, p is about 45, Y is a methyl group. 1 g, 0.458 mmol) was dissolved in dichloromethane at room temperature, and then EDC-HCl (0.106 mg, 0.55 mmol) was added. After stirring for 24 hours, the reaction solution was distilled off and isolated and purified by silica gel chromatography (eluent: chloroform) to obtain a precursor of Compound 3 protected with a benzyl group.
The precursor was subjected to catalytic hydrogen reduction with Pd / C in methanol, and the resulting solid was reprecipitated with diethyl ether to obtain Compound 3 as a white solid (0.80 g, 70%).
FIG. 5 shows 1 H-NMR data (at room temperature in deuterated DMSO) of this compound.

(実施例7)複合ナノチューブの調製(図6,7)
(7−1)化合物1/2および化合物1/2/3からなる複合ナノチューブの場合(化合物2のXが(CH、Rがアルギニルの場合)
化合物2(6mg)、化合物3(10mg)、また必要に応じて化合物3(3.75mg)を10mLのイソプロピルアルコール/滅菌水混合液(1/1、体積比)に加熱溶解する。その後、室温でアルゴンガスを吹き込み、イソプロピルアルコールを除去して、複合ナノチューブを得た。この分散液に滅菌水を添加し10mlに再調製した。電子顕微鏡観察の結果、外径約40〜60nm、長さ500nm〜数百μm程度の複合ナノチューブが得られた(図6a、c)。また超音波処理によって外径約40〜60nm、長さ500nm〜2μm程度の複合ナノチューブに変化した(図6b、d)。用いた化合物はすべてm=18、化合物3:p=約45、Y=メチル基である。
得られたこれらの複合ナノチューブは1週間、4℃の保存でも安定な分散液であった。また得られたチューブのゼーター電位は、45.5、37.7mV(それぞれ化合物1/2、化合物1/2/3の複合ナノチューブ)といずれも正に帯電しており、DNAとの結合が可能である。
(Example 7) Preparation of composite nanotube (FIGS. 6 and 7)
(7-1) In the case of a composite nanotube consisting of compound 1/2 and compound 1/2/3 (when X of compound 2 is (CH 2 ) 6 and R is arginyl)
Compound 2 (6 mg), compound 3 (10 mg), and if necessary, compound 3 (3.75 mg) are dissolved by heating in 10 mL of isopropyl alcohol / sterile water mixture (1/1, volume ratio). Thereafter, argon gas was blown at room temperature to remove isopropyl alcohol to obtain composite nanotubes. Sterile water was added to this dispersion to reconstitute it to 10 ml. As a result of observation with an electron microscope, composite nanotubes having an outer diameter of about 40 to 60 nm and a length of about 500 nm to several hundreds of μm were obtained (FIGS. 6a and 6c). Moreover, it changed into the composite nanotube of about 40-60 nm in outer diameter and about 500 nm-2 micrometers in length by ultrasonication (FIG. 6 b, d). All the compounds used are m = 18, compound 3: p = about 45, Y = methyl group.
These obtained composite nanotubes were stable dispersions even when stored at 4 ° C. for 1 week. The zeta potential of the obtained tubes is 45.5 and 37.7 mV (composite nanotubes of compound 1/2 and compound 1/2/3, respectively) and both are positively charged and can bind to DNA. It is.

(7−2)上述の化合物1/2/3で、化合物2のXが(CHの場合
上述の方法により、外径約40〜60nm、長さは超音波処理に依存して変化し、200nm〜2μm程度の複合ナノチューブを得た(図6e、f)。
(7-2) In the case of Compound 1/2/3 described above and X of Compound 2 is (CH 2 ) 2 By the method described above, the outer diameter is about 40 to 60 nm, and the length varies depending on the ultrasonic treatment. As a result, composite nanotubes of about 200 nm to 2 μm were obtained (FIGS. 6e and f).

(7−3)上述で化合物2のXがCH−CO−NH−(CHの場合
上述の方法により、外径約40〜60nm、長さは超音波処理に依存して変化し、100nm〜1μm程度の複合ナノチューブを得た(図7a、b)。
(7-3) When X of Compound 2 is CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 As described above, the outer diameter is about 40 to 60 nm and the length varies depending on the ultrasonic treatment. , Composite nanotubes of about 100 nm to 1 μm were obtained (FIGS. 7a and b).

(7−4)化合物2のXが(CH、Rはリジル基の場合。
化合物1(10mg)、化合物2(5.7mg)を10mLのイソプロパノール/滅菌水混合溶液(1/1、体積比)に分散した。100マイクロリットルの0.1規定塩酸溶液でpHを中性付近に調整したのち、加熱溶解した。その後、アルゴンガスを吹き込み、イソプロピルアルコールを除去して、複合ナノチューブを得た。外径約40〜60nm、長さ100nm〜1μm程度の複合ナノチューブを得た(図7c)。
(7-4) When X of Compound 2 is (CH 2 ) 6 and R is a lysyl group.
Compound 1 (10 mg) and compound 2 (5.7 mg) were dispersed in 10 mL of an isopropanol / sterile water mixed solution (1/1, volume ratio). The pH was adjusted to near neutral with 100 microliters of 0.1 N hydrochloric acid solution, and then dissolved by heating. Thereafter, argon gas was blown to remove isopropyl alcohol to obtain composite nanotubes. Composite nanotubes having an outer diameter of about 40 to 60 nm and a length of about 100 nm to 1 μm were obtained (FIG. 7 c).

(7−5)上述で化合物2のXが(CHの場合。
化合物1(10mg)、化合物2(5.1mg)を10mLのイソプロパノール/滅菌水混合溶液(1/1、体積比)に分散した。50マイクロリットルの0.1規定塩酸溶液でpHを調整したのち、加熱溶解した。その後、アルゴンガスを吹き込み、イソプロピルアルコールを除去して、複合ナノチューブを得た(図7d)。
(7-5) In the case where X of the compound 2 is (CH 2 ) 2 as described above.
Compound 1 (10 mg) and compound 2 (5.1 mg) were dispersed in 10 mL of an isopropanol / sterile water mixed solution (1/1, volume ratio). The pH was adjusted with 50 microliters of 0.1 N hydrochloric acid solution, and then dissolved by heating. Thereafter, argon gas was blown in to remove isopropyl alcohol to obtain composite nanotubes (FIG. 7d).

(実施例8)オキシエチレン鎖を有する複合ナノチューブの分散性評価(図8)
化合物3を化合物1/2からなる複合ナノチューブに導入することによって、オキシエチレン鎖をチューブ表面に導入し、複合ナノチューブの分散性をさらに向上させることができる。この効果を、化合物1/2(いずれもm=18。化合物2:(CH、R:アルギニル基、混合モル比1:2)および1/2/3(上記に加えて化合物3:m=18、p=45、Y=Me、混合モル比=63:32:5)からなる複合ナノチューブの同じ濃度条件での、400〜500nmでの濁度を測定することで評価した(図8と表1)。その結果、いずれの波長でも、化合物3を含む複合ナノチューブの方が濁度が低く、このことからオキシエチレン鎖の導入によって分散性を向上できることを確認できた。
(Example 8) Evaluation of dispersibility of composite nanotube having oxyethylene chain (FIG. 8)
By introducing the compound 3 into the composite nanotube composed of the compound 1/2, the oxyethylene chain can be introduced to the tube surface and the dispersibility of the composite nanotube can be further improved. This effect was achieved by compound 1/2 (both m = 18, compound 2: (CH 2 ) 6 , R: arginyl group, mixing molar ratio 1: 2) and 1/2/3 (in addition to the above compound 3: Evaluation was made by measuring the turbidity at 400 to 500 nm under the same concentration conditions of the composite nanotube consisting of m = 18, p = 45, Y = Me, and the mixing molar ratio = 63: 32: 5) (FIG. 8). And Table 1). As a result, at any wavelength, the composite nanotube containing the compound 3 had lower turbidity, and from this, it was confirmed that the dispersibility could be improved by introducing the oxyethylene chain.

<表1> 複合ナノチューブの濁度による分散性評価
<Table 1> Dispersibility evaluation by turbidity of composite nanotube

(実施例9)DNAと複合ナノチューブの結合性評価(図9,10、11)
pEGFP−C1 DNA(1μg)を化合物1/2(いずれもm=18、化合物2:X=(CH−NH、R=アルギニル。混合モル比=2:1)の複合ナノチューブあるいは化合物1/2/3(上述に加えて化合物3:m=18、p=45、Y=OH、混合モル比=63:32:5)の複合ナノチューブ溶液を、Arg/P(アルギニン残基モル数/DNA中のリン酸基モル数)を1〜8に変化させて水中で混合した。5分後にアガロースゲル電気泳動によってその結合性を検討した結果を図9に示す。化合物1/2の複合ナノチューブとDNAの結合では、Arg/P=3でほとんどのDNAが泳動されずに原点にとどまっているため、この比率で完全に結合していることを示している(図9上段図)。一方、DNA−化合物1/2/3の複合ナノチューブの系ではDNAとの結合は、Arg/P=4でほぼ完全に結合することを示している(図9下段図)。
DNAとの結合後も、チューブの形状を保持していることを走査型透過電子顕微鏡で確認した(図10)。
さらにDNAと複合ナノチューブとの結合特性を評価するために、YOYO−1で蛍光染色したDNAと複合ナノチューブの錯形成結合後の共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)による観察を行った。YOYO−1染色DNAについて上記実施例と同様な手法で複合ナノチューブと結合会合(Arg/P=8)させて、CLSMによってDNAからの蛍光像、また明視野像を観察した。その結果、図11に示すように複合ナノチューブの輪郭にそって蛍光を与えることがわかった。化合物1/2の複合ナノチューブとDNAの複合結合体では、チューブ同士の、会合に由来する幅の太い複合ナノチューブの束(大きさ:約1ミクロンメートル)を形成したのに対し、化合物1/2/3の複合ナノチューブとDNAの結合体複合では、そのような幅の太いバンドル形成は確認されていない。この点から、DNA−チューブ結合体においても化合物3の添加による分散性の向上が確認できる。
(Example 9) Evaluation of binding property between DNA and composite nanotube (FIGS. 9, 10, and 11)
pEGFP-C1 DNA (1 μg) is compounded with compound 1/2 (both m = 18, compound 2: X = (CH 2 ) 6 —NH, R = arginyl, mixing molar ratio = 2: 1) or compound 1 / 2/3 (compound 3: m = 18, p = 45, Y = OH, mixing molar ratio = 63: 32: 5) in addition to the above-mentioned composite nanotube solution was converted into Arg / P (arginine residue moles / The number of moles of phosphate groups in the DNA was varied from 1 to 8 and mixed in water. The result of examining the binding property by agarose gel electrophoresis after 5 minutes is shown in FIG. In the binding between the compound nanotube 1/2 nanotube and DNA, Arg / P = 3, most of the DNA is not migrated and remains at the origin, indicating that it is completely bound at this ratio (see FIG. 9 top diagram). On the other hand, in the complex nanotube system of DNA-compound 1/2/3, the binding to DNA is shown to be almost completely bound by Arg / P = 4 (lower diagram in FIG. 9).
After binding with DNA, it was confirmed with a scanning transmission electron microscope that the shape of the tube was maintained (FIG. 10).
Furthermore, in order to evaluate the binding characteristics between DNA and composite nanotubes, observation was performed with a confocal laser microscope (CLSM) after complex formation binding between DNA stained with YOYO-1 and composite nanotubes. The YOYO-1-stained DNA was bound to a composite nanotube (Arg / P = 8) in the same manner as in the above example, and a fluorescent image and a bright field image from the DNA were observed by CLSM. As a result, it was found that fluorescence was given along the contour of the composite nanotube as shown in FIG. In the composite conjugate of compound nanotube 1/2 and compound 1/2, a bundle of thick composite nanotubes (size: about 1 micrometer) derived from the association between tubes was formed, whereas compound 1/2 In the composite complex of / 3 composite nanotube and DNA, such a wide bundle formation has not been confirmed. From this point, it can be confirmed that the dispersibility is improved by the addition of Compound 3 also in the DNA-tube conjugate.

(実施例10)DNA−チューブ結合体における保護機能(図12)
核酸キャリアの重要な役割の一つは、細胞質内においてDNAを分解酵素などに由来する分解反応から保護することである。そこで、DNase Iに対する分解耐性について検討した。用いたDNA−チューブ結合体は、上述で調整したものを用いた。その結果、図12に見られるようにDNase Iの添加5分後まで、化合物1/2/3の複合ナノチューブからなる結合体では、はDNAの若干の分解に伴う吸収の減少を示したが、その後はほぼ一定であった。これは市販のLA2000の場合とほぼ同様であった。また化合物1/2の複合ナノチューブの系では、DNaseの混合に由来する凝集を示し、濁度はむしろ低下してしまうため十分な評価が出来なかった。これは、測定中に用いたトリスバッファーによる塩析効果だと思われる。化合物1/2および1/2/3の複合ナノチューブの差はオキシエチレン鎖の有無だけであるので、凝集を生じる1/2の系についても同様に酵素分解反応からの保護機能があると期待できる
またこの結果も図8の濁度による分散性評価と同様に、オキシエチレン鎖の導入によってDNA−チューブ結合体の分散性が向上することを意味している。
(Example 10) Protection function in DNA-tube conjugate (FIG. 12)
One of the important roles of the nucleic acid carrier is to protect DNA from degradation reactions derived from degrading enzymes or the like in the cytoplasm. Therefore, the degradation resistance to DNase I was examined. The DNA-tube conjugate used was the one prepared above. As a result, as shown in FIG. 12, until 5 minutes after addition of DNase I, the conjugate consisting of the composite nanotube of compound 1/2/3 showed a decrease in absorption due to slight degradation of DNA. After that, it was almost constant. This was almost the same as in the case of commercially available LA2000. Moreover, in the compound nanotube system of compound 1/2, aggregation derived from mixing of DNase was exhibited, and the turbidity was rather lowered, so that sufficient evaluation could not be performed. This seems to be the salting out effect of the Tris buffer used during the measurement. Since the difference between the compound nanotubes of compound 1/2 and 1/2/3 is only the presence or absence of oxyethylene chain, it can be expected that the 1/2 system that causes aggregation also has a protective function from the enzymatic degradation reaction. This result also means that the dispersibility of the DNA-tube conjugate is improved by the introduction of the oxyethylene chain, similar to the evaluation of dispersibility by turbidity in FIG.

(実施例11)DNA−チューブ結合体の細胞への取り込み(図13)
細胞への取り込みは、DMEM培地(Dulbecco‘s Modified Eagle Medium: ダルベッコ改変イーグル培地)にFBS(ウシ胎児血清)10%、ストレプトマイシン100μg/mlを添加したものを用い、37℃、5% CO雰囲気に調製した細胞培養器を用いた。対照実験として、市販のLA2000について同様のプロトコルで評価した。
用いた複合ナノチューブは、化合物1/2(いずれもm=18、化合物2:X=−(CH−NH−、R=アルギニル。混合モル比=1:2)あるいは化合物1/2/3(上述に加えて化合物3:m=18、p=45、Y=OMe、混合モル比=63:32:5)で、それぞれ超音波未処理、あるいは処理後のものである。
KB細胞(ヒト咽頭癌細胞)を250000 cells /wellの濃度で、上記の2 mlのDMEM培地(35mm培養皿)に分散し、37℃で24時間培養した。その後培養液を除去し、YOYO−1でDNAを蛍光ラベルしたDNA−チューブ結合体を添加した。詳細な条件としては、2μg、10μLのYOYO−1ラベル化DNAをLA2000(+/−=3/1)の比率で加えたもの、また同様にして化合物1/2の複合ナノチューブを加えたもの(Arg/P=8/1)、化合物1/2/3の複合ナノチューブを加えたもの(Arg/P=8/1,5/1)を調製した。これらのDNA−チューブ結合体を上記のDMEM培地で1mlに希釈し、細胞に添加した。37℃で、5% CO雰囲気で2時間培養した後、培地はPBSバッファーで2回洗浄し、Aqua Poly/mount ポリサイエンスInc.製,Warrington,米国ペンシルバニア)にマウントした。
図13に示す様に化合物1/2の複合ナノチューブから調製したDNA−チューブ結合体(Arg/P=8)では、複合ナノチューブからのローダミンBからの蛍光、またDNAからのYOYO−1の蛍光いずれも、高い蛍光強度を示すことから、DNA−チューブ結合体が高い細胞への取り込みを示すことがわかった。
(Example 11) Uptake of DNA-tube conjugate into cells (FIG. 13)
For cell uptake, DMEM medium (Dulbecco's Modified Eagle Medium: Dulbecco's modified Eagle medium) with 10% FBS (fetal bovine serum) and 100 μg / ml streptomycin at 37 ° C., 5% CO 2 atmosphere The cell culture vessel prepared in the above was used. As a control experiment, commercially available LA2000 was evaluated by the same protocol.
The composite nanotubes used were compound 1/2 (both m = 18, compound 2: X = — (CH 2 ) 6 —NH—, R = arginyl, mixing molar ratio = 1: 2) or compound 1/2 / 3 (in addition to the above, compound 3: m = 18, p = 45, Y = OMe, mixing molar ratio = 63: 32: 5), respectively, unsonicated or after treatment.
KB cells (human pharyngeal cancer cells) were dispersed in the above 2 ml of DMEM medium (35 mm culture dish) at a concentration of 250,000 cells / well and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Thereafter, the culture solution was removed, and a DNA-tube conjugate in which DNA was fluorescently labeled with YOYO-1 was added. As detailed conditions, 2 μg, 10 μL of YOYO-1-labeled DNA was added at a ratio of LA2000 (+ / − = 3/1), and compound ½ composite nanotubes were added in the same manner ( Arg / P = 8/1) and compound 1/2/3 composite nanotubes (Arg / P = 8/1, 5/1) were prepared. These DNA-tube conjugates were diluted to 1 ml with the above DMEM medium and added to the cells. After culturing at 37 ° C. in an atmosphere of 5% CO 2 for 2 hours, the medium was washed twice with PBS buffer, and Aqua Poly / mount Polyscience Inc. (Warrington, Pennsylvania, USA).
As shown in FIG. 13, in the DNA-tube conjugate (Arg / P = 8) prepared from the composite nanotube of compound 1/2, either fluorescence from rhodamine B from composite nanotube or fluorescence of YOYO-1 from DNA Furthermore, since it showed high fluorescence intensity, it was found that the DNA-tube conjugate showed high uptake into cells.

(実施例12)取り込みの半定量的評価(図14)
DNA−チューブ結合体(Arg/P=8/1)を培養細胞(KB細胞、A549細胞)に添加し、2時間培養した。その後、過剰なナノチューブをヘパリン含有のPBS(20U/ml)緩衝液で三回洗浄した。その後、フローサイトメトリー用緩衝液に分散後、フローサイトメトリーを用いてDNA−チューブ結合体中のYOYO−1修飾DNAの蛍光でモニターすることにより、細胞内に取り込まれたDNA−チューブ結合体の量について半定量的な評価を行った(図14)。その結果、特に化合物1/2の複合ナノチューブからなるDNA−チューブ結合体が、いずれの細胞にも高効率な取り込みを示していた。特にKB細胞においては、LA2000を上回るものであった。また、超音波処理をした短い複合ナノチューブの場合の方が、未処理のそれよりも高い取り込み効率を示した。これらの点から、複合ナノチューブのオキシチレン鎖の有無や、チューブの長さによって細胞への遺伝子導入効率が制御できることがわかった。
(Example 12) Semi-quantitative evaluation of uptake (Figure 14)
A DNA-tube conjugate (Arg / P = 8/1) was added to cultured cells (KB cells, A549 cells) and cultured for 2 hours. Thereafter, excess nanotubes were washed three times with PBS (20 U / ml) buffer containing heparin. Then, after being dispersed in a buffer for flow cytometry, by monitoring the fluorescence of YOYO-1-modified DNA in the DNA-tube conjugate using flow cytometry, the DNA-tube conjugate incorporated into the cell A semi-quantitative evaluation of the amount was performed (FIG. 14). As a result, in particular, the DNA-tube conjugate composed of the composite nanotubes of Compound 1/2 showed highly efficient uptake into any cell. Especially in KB cells, it was higher than LA2000. In addition, in the case of the short composite nanotube subjected to the ultrasonic treatment, the uptake efficiency was higher than that of the untreated one. From these points, it was found that the efficiency of gene introduction into cells can be controlled by the presence or absence of oxytylene chains in the composite nanotube and the length of the tube.

(実施例13)細胞での遺伝子発現評価 (図15、16,17)
KB、A549細胞を250000cells/wellの濃度で、上記の2mlのDMEM培地(35mm培養皿)に分散し、37℃で24時間培養した。その後培養液を除去し、DNA−チューブ結合体を添加した。37℃で、5% CO雰囲気で24時間培養した後、フローサイトメトリー用緩衝液に分散後、フローサイトメトリーを用いて発現したGFPからの蛍光でモニターすることにより、遺伝子発現量について半定量的な評価を行った(図15)。用いた複合ナノチューブは、化合物1/2、混合モル比=2:1)の複合ナノチューブあるいは化合物1/2/3(混合モル比=63:32:5、ただしX=CH−CO−NH−(CHの場合のみ79:16:5)で、それぞれ超音波未処理、あるいは処理後のものをDNAと結合させて用いた。
その結果、KB細胞におけるGFPの発現量はいずれの複合ナノチューブを用いた場合でもLA2000とほぼ同等であることがわかった。ただしA549細胞ではGFPの発現はあるものの、LA2000よりも若干低いことが示唆された。
(Example 13) Gene expression evaluation in cells (FIGS. 15, 16, and 17)
KB and A549 cells were dispersed in the above 2 ml of DMEM medium (35 mm culture dish) at a concentration of 250,000 cells / well and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Thereafter, the culture solution was removed, and a DNA-tube conjugate was added. After culturing at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere for 24 hours, dispersing in a flow cytometry buffer, and then monitoring with fluorescence from GFP expressed using flow cytometry, the gene expression level is semi-quantified. Evaluation was performed (FIG. 15). The composite nanotube used was a composite nanotube of compound 1/2, mixing molar ratio = 2: 1) or compound 1/2/3 (mixing molar ratio = 63: 32: 5, where X = CH 2 —CO—NH—. In the case of (CH 2 ) 2 only 79: 16: 5), each of which was untreated with ultrasonic waves or was treated with DNA was used in combination.
As a result, it was found that the expression level of GFP in KB cells was almost equivalent to LA2000 when any composite nanotube was used. However, although GFP was expressed in A549 cells, it was suggested that it was slightly lower than LA2000.

図16、17は、上述の遺伝発現実験において得られた細胞の導入遺伝子発現によって発現された緑色蛍光タンパク(GFP)を同一の観察条件で蛍光顕微鏡により可視化、観察したものである。細胞にそって蛍光像を与えることから、導入したGFPの遺伝子がタンパク質として細胞内で発現していることを示している。すなわちDNA−チューブ結合体が、細胞質や核に移行することによって遺伝子発現することを強く示唆している。   16 and 17 show the green fluorescent protein (GFP) expressed by the transgene expression of the cells obtained in the above-described genetic expression experiment, visualized and observed with a fluorescence microscope under the same observation conditions. A fluorescence image is given along the cell, which indicates that the introduced GFP gene is expressed in the cell as a protein. That is, it strongly suggests that the DNA-tube conjugate is expressed by transferring to the cytoplasm and nucleus.

(実施例14)DNA−チューブ結合体の細胞毒性 (図18)
市販品のリポフェクタミンは2マイクログラムのDNAと図に表記の荷電比、あるいはアルギニン/リン酸基の割合で混合した。リポフェクタミンは+/−=3、複合ナノチューブではArg/P=8で混合した。混合時間は5分から30分であり、その後、細胞に添加した。添加24時間後、培地を除き、余分なDNA−チューブ結合体やリポフェクタミンを除くため、20ユニット/mLのヘパリンで細胞を2回洗浄した。細胞は250μLのLysisバッファーでカバーして、10分間室温で培養した。細胞を粉砕し、その溶液は1.5ミリLのチューブに移した。これを−80℃に凍結し、室温に戻すことで、細胞を完全に壊した。12000gで5秒間遠心分離後、上澄を単離し、BCA法によってタンパク質の量を定量する方法により細胞の毒性として比較した。BSAを検量線とした。
用いた複合ナノチューブは、化合物1/2(いずれもm=18、R=アルギニル。混合モル比=2:1)あるいは化合物1/2/3(上述に加えて化合物3:m=18、p=45、Y=OMe、混合モル比=63:32:5、ただしX=CH−CO−NHの場合のみ79:16:5)で、それぞれ超音波未処理、あるいは処理後のものである。
その結果、同じDNAの濃度では、LA2000も複合ナノチューブもほぼ同じタンパク質量であり、毒性はほとんどないことが明らかとなった。
Example 14 Cytotoxicity of DNA-tube conjugate (FIG. 18)
Commercially available Lipofectamine was mixed with 2 micrograms of DNA at the charge ratio indicated in the figure or at the ratio of arginine / phosphate groups. Lipofectamine was mixed at + / − = 3, and for composite nanotubes at Arg / P = 8. The mixing time was 5 to 30 minutes and then added to the cells. Twenty-four hours after addition, the medium was removed, and the cells were washed twice with 20 units / mL heparin in order to remove excess DNA-tube conjugate and lipofectamine. The cells were covered with 250 μL of Lysis buffer and incubated for 10 minutes at room temperature. The cells were crushed and the solution was transferred to a 1.5 milliliter tube. This was frozen at −80 ° C. and returned to room temperature to completely break the cells. After centrifugation at 12000 g for 5 seconds, the supernatant was isolated and compared as cell toxicity by a method of quantifying the amount of protein by the BCA method. BSA was used as a calibration curve.
The composite nanotubes used were compound 1/2 (both m = 18, R = arginyl, mixing molar ratio = 2: 1) or compound 1/2/3 (in addition to the above, compound 3: m = 18, p = 45, Y = OMe, mixing molar ratio = 63: 32: 5, but only when X = CH 2 —CO—NH is 79: 16: 5), respectively, unsonicated or after treatment.
As a result, at the same DNA concentration, it became clear that LA2000 and composite nanotubes had almost the same protein amount and almost no toxicity.

Claims (11)

有機ナノチューブを形成可能な下記化学式(1)の脂質化合物(化合物1)もしくは薬理学的に許容されたその塩と共に、核酸結合性を有する下記化学式(2)の脂質化合物(化合物2)もしくは薬理学的に許容されたその塩とを含み、有機ナノチューブ構造体を形成していることを特徴とする複合ナノチューブ;
<化学式(1)>(化合物1)
〔式中、mは12〜20の整数。〕

<化学式(2)>(化合物2)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、Xは(CHでnが2〜8の整数か、又はCH−CO−NH−(CHを表し、Rはアルギニル、リジリル又はオルニチル残基を表す。〕。
A lipid compound (compound 2) or pharmacology of the following chemical formula (2) having a nucleic acid binding property together with a lipid compound (compound 1) of the following chemical formula (1) or a pharmacologically acceptable salt thereof capable of forming an organic nanotube. A composite nanotube comprising an organically acceptable salt thereof and forming an organic nanotube structure;
<Chemical Formula (1)> (Compound 1)
[In formula, m is an integer of 12-20. ]

<Chemical Formula (2)> (Compound 2)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, X represents an integer of (CH 2 ) n and n is 2 to 8, or CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R represents arginyl] Represents a lysyl or ornithyl residue. ].
前記化学式(1)の脂質化合物及び前記化学式(2)の脂質化合物、又は薬理学的に許容されたそれぞれの塩を、モル換算で2:1〜10:1の混合比で含むことを特徴とする、請求項1に記載の複合ナノチューブ。   The lipid compound of the chemical formula (1) and the lipid compound of the chemical formula (2), or each pharmacologically acceptable salt thereof are included in a molar ratio of 2: 1 to 10: 1. The composite nanotube according to claim 1. さらに、ポリオキシエチレン残基を有する下記化学式(3)の脂質化合物(化合物3)もしくは薬理学的に許容されたその塩を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の複合ナノチューブ;
<化学式(3)>(化合物3)
〔式中、mは12〜20の整数を表し、pは10〜200の整数を表し、Yは水素原子又はメチル基を表す。〕。
The composite nanotube according to claim 1 or 2, further comprising a lipid compound (compound 3) having a polyoxyethylene residue and having the following chemical formula (3) or a pharmacologically acceptable salt thereof:
<Chemical Formula (3)> (Compound 3)
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, p represents an integer of 10 to 200, and Y represents a hydrogen atom or a methyl group. ].
前記化学式(1)の脂質化合物、前記化学式(2)の脂質化合物、及び前記化学式(3)の脂質化合物、又は薬理学的に許容されたそれぞれの塩を、モル換算で63:32:5〜87:8:5の混合比で含むことを特徴とする、請求項3に記載の複合ナノチューブ。   The lipid compound represented by the chemical formula (1), the lipid compound represented by the chemical formula (2), the lipid compound represented by the chemical formula (3), or the pharmacologically acceptable salt thereof, in terms of mole, 63: 32: 5 The composite nanotube according to claim 3, comprising a mixing ratio of 87: 8: 5. 請求項1〜4のいずれかに記載された複合ナノチューブの構成成分として用いることができる、核酸結合性を有する下記化学式(2)の脂質化合物又は薬理学的に許容されたその塩;
<化学式(2)>
〔式中、mは12〜20の整数を表し、Xは(CHでnが2〜8の整数か、又はCH−CO−NH−(CHを表し、Rはアルギニル、リジリル又はオルニチル残基を表す。〕。
A lipid compound of the following chemical formula (2) having a nucleic acid binding property or a pharmacologically acceptable salt thereof, which can be used as a constituent component of the composite nanotube according to any one of claims 1 to 4;
<Chemical formula (2)>
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, X represents an integer of (CH 2 ) n and n is 2 to 8, or CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) 2 , R represents arginyl] Represents a lysyl or ornithyl residue. ].
請求項3又は4に記載された複合ナノチューブの構成成分として用いることができる、ポリオキシエチレン残基を有する下記式(3)の脂質化合物又は薬理学的に許容されたその塩;
<化学式(3)>
〔式中、mは12〜20の整数を表し、pは10〜200の整数を表し、Yは水素原子又はメチル基を表す。〕。
A lipid compound of the following formula (3) having a polyoxyethylene residue, or a pharmacologically acceptable salt thereof, which can be used as a component of the composite nanotube according to claim 3 or 4;
<Chemical formula (3)>
[Wherein, m represents an integer of 12 to 20, p represents an integer of 10 to 200, and Y represents a hydrogen atom or a methyl group. ].
請求項1〜4のいずれかに記載の複合ナノチューブからなり、核酸と静電的に結合して核酸−チューブ結合体を形成することができる核酸キャリア。   A nucleic acid carrier comprising the composite nanotube according to any one of claims 1 to 4 and capable of forming a nucleic acid-tube conjugate by electrostatically binding to a nucleic acid. 請求項1〜4のいずれかに記載の複合ナノチューブと核酸とが静電的に結合されており、細胞内に核酸を運搬することができる、核酸−チューブ結合体。   A nucleic acid-tube conjugate in which the composite nanotube according to any one of claims 1 to 4 and a nucleic acid are electrostatically bound, and the nucleic acid can be transported into a cell. 請求項7に記載の核酸キャリアを用い、当該核酸キャリアに静電的に結合させた核酸を細胞内に運搬することを特徴とする、細胞の形質転換方法。   A method for transforming a cell, comprising using the nucleic acid carrier according to claim 7 and transporting the nucleic acid electrostatically bound to the nucleic acid carrier into the cell. 請求項9の形質転換方法により形質転換された、形質転換細胞。   A transformed cell transformed by the transformation method of claim 9. 遺伝子治療用核酸を有効量含む請求項8に記載の核酸−チューブ結合体及び薬理学的に許容される担体からなる、遺伝子治療用組成物。   A gene therapy composition comprising the nucleic acid-tube conjugate according to claim 8 and an effective amount of a gene therapy nucleic acid and a pharmacologically acceptable carrier.
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