JP2011207813A - Method for producing gene transfer agent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分岐鎖を有する分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤の製造方法に係り、詳しくは、血清を含む培地において優れた遺伝子導入活性を示す遺伝子導入剤を短時間で効率的に製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a gene introduction agent comprising a branched polymer having a branched chain, and more specifically, efficiently produces a gene introduction agent exhibiting excellent gene introduction activity in a medium containing serum. Regarding the method.
近年、ヒト疾患の分子遺伝学的要因が明らかになるにつれ、遺伝子治療研究がますます重要視されている。遺伝子治療法は標的とする部位でのDNAの発現を目的としており、いかにDNAを標的部位に到達させるか、いかにDNAを標的部位に効率的に導入し、当該部位で機能的に発現させるかということが重要となる。外来DNAの導入のためのベクターとして、合成高分子ベクター、カチオン性脂質ベクターが研究開発されている。 In recent years, gene therapy research has become more and more important as the molecular genetic factors of human diseases become clear. Gene therapy is aimed at the expression of DNA at the target site, how to make the DNA reach the target site, how to efficiently introduce the DNA into the target site and make it functionally expressed at the site It becomes important. Synthetic polymer vectors and cationic lipid vectors have been researched and developed as vectors for introducing foreign DNA.
本出願人らは、DNAを細胞中に運搬するための合成高分子ベクターとして、ベンゼンなどの芳香環を核としてカチオン性ポリマー鎖が放射状に伸延する分岐構造のベクターがDNAを高密度で凝縮させて小さな核酸複合体微粒子を形成させ、効率良く細胞へ遺伝子導入できることを見出し、先に特許出願した(特許文献1,2)。 The present inventors have proposed that a synthetic polymer vector for transporting DNA into a cell is a branched structure vector in which an aromatic ring such as benzene is used as a nucleus and a cationic polymer chain radially extends to condense DNA at high density. Have found that small nucleic acid complex fine particles can be formed and genes can be efficiently introduced into cells, and patent applications have been filed earlier (Patent Documents 1 and 2).
上記特許文献1,2に記載されるベンゼン環から放射状にポリマー鎖が伸延する遺伝子導入剤は、同じモノマーユニットからなる線形ポリマーと比較して、その構造上、電荷密度を高く配置することが可能である。このため、DNAやRNAなどの核酸との複合体をより強く凝集させることが可能であり、より強く酵素などの作用から核酸を保護できるポリプレックス粒子を形成させることができ、遺伝子導入活性が向上した。しかしながら、このカチオン性ポリマーを含む遺伝子導入剤は、細胞を培養するのに最適な環境である血清を含む培地において、高い遺伝子導入活性を示さない。これは、上述のカチオン性ポリマーを含む遺伝子導入剤が、pHが7程度の中性条件下にあっても高いゼーター電位を有しているため、核酸を凝集することができるが、血清中のアニオン性のタンパクなども吸着・凝集してマクロ粒子を形成してしまい、細胞内に取り込まれにくくなったり、DNAがトランスポーターに認識されにくくなるためであると考えられる。 The gene introduction agent in which the polymer chain extends radially from the benzene ring described in Patent Documents 1 and 2 can be arranged with a higher charge density due to its structure compared to a linear polymer composed of the same monomer unit. It is. For this reason, it is possible to more strongly aggregate complexes with nucleic acids such as DNA and RNA, and to form polyplex particles that can more strongly protect nucleic acids from the action of enzymes and the like, improving gene transfer activity did. However, the gene introduction agent containing this cationic polymer does not show high gene introduction activity in a medium containing serum, which is an optimum environment for culturing cells. This is because the gene introduction agent containing the above-mentioned cationic polymer has a high zeta potential even under neutral conditions at a pH of about 7, and can agglutinate nucleic acids. This is thought to be because anionic proteins and the like are also adsorbed and aggregated to form macro particles, which are difficult to be taken up into cells and DNA is not easily recognized by transporters.
本出願人らは、血清を含む培地においても効率的に遺伝子を導入することができる遺伝子導入剤として、所定温度未満ではカチオン性を示し、所定温度以上では遺伝子導入剤全体として親水性を示す感温性カチオン性ポリマーからなる遺伝子導入剤を見出し、先に特許出願した(特許文献3)。 As a gene introduction agent capable of efficiently introducing a gene even in a medium containing serum, the present applicants show a cationic property at a temperature below a predetermined temperature and a hydrophilic property as a whole of the gene introduction agent at a temperature above a predetermined temperature. A gene introduction agent comprising a warm cationic polymer was found and a patent application was filed first (Patent Document 3).
特許文献3に記載される遺伝子導入剤は、少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を重合してなる重合体を分岐型重合体の分岐鎖として導入し、この分岐鎖の一部を加水分解しているため、血清を含む培地において細胞に遺伝子を導入する場合であっても、効率的に遺伝子を導入することができる。即ち、この特許文献3の遺伝子導入剤にあっては、加水分解により生成したアニオン性官能基の効果により、遺伝子導入剤全体としては親水性を示すようになるため、これにより、血清を含む培地においても、アニオン性タンパクや、血清中の脂質などを吸着することなく、高い遺伝子導入活性を示す。この特許文献3の実施例では、前述の加水分解を、RO水を透析液として、25℃で120時間透析することにより行っている。 The gene introduction agent described in Patent Document 3 introduces a polymer obtained by polymerizing at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof as a branched chain of the branched polymer. Since a part of is hydrolyzed, the gene can be efficiently introduced even when the gene is introduced into the cell in a medium containing serum. That is, in the gene introduction agent of Patent Document 3, since the whole gene introduction agent becomes hydrophilic due to the effect of the anionic functional group generated by hydrolysis, a medium containing serum is thereby obtained. Also exhibits high gene transfer activity without adsorbing anionic proteins or lipids in serum. In the Example of this patent document 3, the above-mentioned hydrolysis is performed by dialyzing at 25 degreeC for 120 hours by using RO water as a dialysis solution.
この特許文献3に記載される遺伝子導入剤は、優れた遺伝子導入活性を示すものであり、遺伝子導入剤としての有用性が高いものであるが、製造に必要な時間が長いため、製造時間を短縮することが望まれる。即ち、一般的な加水分解では、反応溶液を加温することにより反応を促進させることができるが、特許文献3に係る分岐型重合体は、加温すると当該分岐型重合体が水中で脱溶媒和され、グロビュール構造のコロイド粒子を形成し、水との親和性が低下するため、分子全体を均一に加水分解することができなくなると共に、特にコロイド粒子の内郭部分の加水分解が進行しにくくなる。従って、特許文献3では、分岐型重合体が水に対して均一に溶解する温度で透析することにより加水分解を行っているが、この温度では加水分解が進行しにくく、製造に時間がかかるため、更なる改善が望まれている。 The gene introduction agent described in Patent Document 3 exhibits excellent gene introduction activity and is highly useful as a gene introduction agent. However, since the time required for production is long, the production time is reduced. It is desirable to shorten it. That is, in general hydrolysis, the reaction can be promoted by warming the reaction solution. However, when the branched polymer according to Patent Document 3 is heated, the branched polymer is desolvated in water. It is combined to form a globule colloidal particle and its affinity with water is reduced, making it impossible to hydrolyze the entire molecule uniformly, and in particular, hydrolysis of the inner part of the colloidal particle is difficult to proceed. Become. Therefore, in Patent Document 3, hydrolysis is performed by dialysis at a temperature at which the branched polymer is uniformly dissolved in water. However, at this temperature, hydrolysis does not proceed easily, and production takes time. Further improvement is desired.
本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、特許文献3におけるような分岐型重合体の加水分解に要する時間を短縮し、血清を含む培地において優れた遺伝子導入活性を示す遺伝子導入剤を効率的に製造することができる遺伝子導入剤の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and shortens the time required for hydrolysis of a branched polymer as in Patent Document 3, and exhibits gene transfer activity excellent in a medium containing serum. It aims at providing the manufacturing method of the gene introduction agent which can manufacture an agent efficiently.
本発明(請求項1)の遺伝子導入剤の製造方法は、分岐鎖を有する分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤を製造する方法において、芳香環に該芳香環から放射状に伸延する、少なくとも2−N,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリレート及び/又はその誘導体を重合してなる複数の分岐鎖を導入することにより分岐型重合体を製造する分岐型重合体製造工程と、得られた分岐型重合体を加水分解する加水分解工程とを有する遺伝子導入剤の製造方法であって、該加水分解工程は、サイズ排除カラムに、該分岐型重合体を含む溶液を通液する工程を含むことを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to the present invention (Claim 1) is a method for producing a gene introduction agent comprising a branched polymer having a branched chain, wherein the gene introduction agent is radially extended from the aromatic ring to the aromatic ring. A branched polymer production process for producing a branched polymer by introducing a plurality of branched chains obtained by polymerizing N, N-dialkylaminoalkyl methacrylate and / or a derivative thereof, and the obtained branched polymer A method for producing a gene introduction agent comprising a hydrolysis step for hydrolysis, wherein the hydrolysis step includes a step of passing a solution containing the branched polymer through a size exclusion column. Is.
請求項2の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項1において、前記サイズ排除カラム内の圧力が30〜80kg/cm2であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the pressure in the size exclusion column is 30 to 80 kg / cm 2 .
請求項3の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項1又は2において、前記サイズ排除カラムは、多孔性ポリマー粒子が充填されたものであることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for producing a gene introduction agent according to the first or second aspect, wherein the size exclusion column is filled with porous polymer particles.
請求項4の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項3において、前記多孔性のポリマー粒子は、粒径が10μm以下であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 4 is characterized in that, in claim 3, the porous polymer particles have a particle diameter of 10 μm or less.
請求項5の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項3又は4において、前記多孔性ポリマー粒子は、スチレン/ジビニルベンゼン共重合体、ポリビニルアルコール、及びポリアクリルアミドからなる群から選択される1種以上であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 5 is the method according to claim 3 or 4, wherein the porous polymer particles are selected from the group consisting of styrene / divinylbenzene copolymer, polyvinyl alcohol, and polyacrylamide. It is characterized by being.
請求項6の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項5において、前記多孔性ポリマー粒子がスチレン/ジビニルベンゼン共重合体であり、サイズ排除カラム内の圧力が40〜80kg/cm2であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 6 is the method according to claim 5, wherein the porous polymer particles are a styrene / divinylbenzene copolymer, and the pressure in the size exclusion column is 40 to 80 kg / cm 2. It is a feature.
請求項7の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項5において、前記多孔性ポリマー粒子がポリビニルアルコールであり、サイズ排除カラム内の圧力が30〜40kg/cm2であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 7 is characterized in that, in claim 5, the porous polymer particles are polyvinyl alcohol, and the pressure in the size exclusion column is 30 to 40 kg / cm 2. is there.
請求項8の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項1ないし7のいずれか1項において、前記サイズ排除カラムの理論段数が、1,000/10cm以上であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, the number of theoretical plates of the size exclusion column is 1,000 / 10 cm or more.
請求項9の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項1ないし8のいずれか1項において、前記遺伝子導入剤のLCST(Lower Critical Solution Temperature)が、37〜60℃であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 9 is characterized in that, in any one of claims 1 to 8, the gene introduction agent has an LCST (Lower Critical Solution Temperature) of 37 to 60 ° C. It is.
請求項10の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項1ないし9のいずれか1項において、前記分岐型重合体は、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも前記2−N,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリレート及び/又はその誘導体を光照射リビング重合させてなるものであることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 10 is the method according to any one of claims 1 to 9, wherein the branched polymer has three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule. The compound is an iniferter and is obtained by light-irradiating living polymerized with at least the 2-N, N-dialkylaminoalkyl methacrylate and / or its derivative.
請求項11の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項10において、前記N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として3個以上の該N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が結合したものであることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 11 is the method according to claim 10, wherein the compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule has a benzene ring as a nucleus and branches to this nucleus. It is characterized in that three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups are bonded as a chain.
請求項12の遺伝子導入剤の製造方法は、請求項1ないし11のいずれか1項において、前記遺伝子導入剤の分子量は、2,000〜600,000であることを特徴とするものである。 The method for producing a gene introduction agent according to claim 12 is characterized in that, in any one of claims 1 to 11, the molecular weight of the gene introduction agent is 2,000 to 600,000.
本発明の遺伝子導入剤の製造方法では、少なくとも2−N,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリレート及び/又はその誘導体(以下、2−N,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリレート及び/又はその誘導体を、「DAAAM」と称す場合がある。)を重合してなる分岐鎖のDAAAM由来の構成単位(以下、DAAAM由来の構成単位を、「DAAAM単位」と称す場合がある。)の加水分解を、サイズ排除カラムを利用して、短時間で行うことができる。また、加水分解をサイズ排除カラムで行うため、加水分解と同時に遺伝子導入剤を精製することもできる。 In the method for producing a gene introduction agent of the present invention, at least 2-N, N-dialkylaminoalkyl methacrylate and / or a derivative thereof (hereinafter, 2-N, N-dialkylaminoalkyl methacrylate and / or a derivative thereof is referred to as “DAAAM”. The hydrolysis of the branched chain DAAAM-derived structural unit (hereinafter, the DAAAM-derived structural unit may be referred to as the “DAAAM unit”) obtained by polymerizing a size exclusion column This can be done in a short time. In addition, since the hydrolysis is performed using a size exclusion column, the gene introduction agent can be purified simultaneously with the hydrolysis.
前記圧力は、30〜80kg/cm2であることが好ましい(請求項2)。圧力が前記範囲内であれば、より一層加水分解の時間の短縮を図ることができる。 The pressure is preferably 30 to 80 kg / cm 2 (Claim 2). If the pressure is within the above range, the hydrolysis time can be further shortened.
前記サイズ排除カラムとしては、多孔性ポリマー粒子が充填されたものであることが好ましく(請求項3)、この多孔性のポリマー粒子は、粒径が10μm以下であることが好ましい(請求項4)。 The size exclusion column is preferably packed with porous polymer particles (Claim 3), and the porous polymer particles preferably have a particle size of 10 μm or less (Claim 4). .
前記多孔性ポリマー粒子は、スチレン/ジビニルベンゼン共重合体、ポリビニルアルコール、及びポリアクリルアミドからなる群から選択される1種以上であることが好ましい(請求項5)。 The porous polymer particles are preferably at least one selected from the group consisting of a styrene / divinylbenzene copolymer, polyvinyl alcohol, and polyacrylamide (Claim 5).
前記多孔性ポリマー粒子として、スチレン/ジビニルベンゼン共重合体の粒子を用いた場合、サイズ排除カラム内の圧力は40〜80kg/cm2であることが好ましく(請求項6)、多孔性ポリマー粒子としてポリビニルアルコールの粒子を用いた場合、サイズ排除カラム内の圧力は30〜40kg/cm2が好ましい(請求項7)。 When styrene / divinylbenzene copolymer particles are used as the porous polymer particles, the pressure in the size exclusion column is preferably 40 to 80 kg / cm 2 (Claim 6). When polyvinyl alcohol particles are used, the pressure in the size exclusion column is preferably 30 to 40 kg / cm 2 (Claim 7).
前記サイズ排除カラムの理論段数は、1,000/10cm以上であることが好ましい(請求項8)。理論段数が前記範囲内であれば、短時間で加水分解を行うことができると共に、加水分解により生じたアルコールと、目的とする遺伝子導入剤とを分離することができる。 The theoretical plate number of the size exclusion column is preferably 1,000 / 10 cm or more. If the number of theoretical plates is within the above range, the hydrolysis can be performed in a short time, and the alcohol generated by the hydrolysis and the target gene introduction agent can be separated.
前記遺伝子導入剤のLCST(Lower Critical Solution Temperature)は、37〜60℃であることが好ましい(請求項9)。遺伝子導入剤のLCSTが、36℃以上、特に37〜60℃であると、細胞を培養するために最適な温度である35〜37℃の条件において、遺伝子導入剤が部分的には疎水性を示すが、全体としては親水性を示し、遺伝子導入剤同士の凝集が生じない。これにより、この遺伝子導入剤からなる核酸複合体も、血清中の疎水性物質や、核酸複合体同士の凝集も生じにくくなり、また、血清に含まれるコレステロールやアルブミンなどの疎水性物質を可溶化する成分などの影響も受けにくくなり、さらに、疎水性のポリスチレン製シャーレへの吸着も防止される。 The gene introduction agent preferably has a LCST (Lower Critical Solution Temperature) of 37 to 60 ° C. (Claim 9). When the LCST of the gene introduction agent is 36 ° C. or higher, particularly 37 to 60 ° C., the gene introduction agent is partially hydrophobic under conditions of 35 to 37 ° C., which is the optimum temperature for culturing cells. As shown, it exhibits hydrophilicity as a whole and does not cause aggregation between gene introduction agents. As a result, the nucleic acid complex consisting of this gene transfer agent is less likely to cause aggregation of serum hydrophobic substances and nucleic acid complexes, and solubilizes hydrophobic substances such as cholesterol and albumin contained in serum. In addition, it is difficult to be affected by components to be absorbed, and further, adsorption to a hydrophobic polystyrene petri dish is prevented.
前記分岐型重合体は、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも前記DAAAMを光照射リビング重合させてなるものであることが好ましく(請求項10)、前記N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として3個以上の該N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が結合したものであることが好ましい(請求項11)。 The branched polymer is preferably obtained by using a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter and subjecting at least the DAAAM to light irradiation living polymerization. (Claim 10) The compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule has a benzene ring as a nucleus, and the nucleus has three or more N, N- It is preferable that a dialkyldithiocarbamylmethyl group is bonded (claim 11).
前記遺伝子導入剤の分子量は、2,000〜600,000であることが好ましい(請求項12)。遺伝子導入剤の分子量が上記範囲内であると、高分子量化を抑えた上で、より効率的に遺伝子導入剤と核酸とを複合化させることができ、低分子量で遺伝子導入効率に優れた遺伝子導入剤を得ることができる。 The gene introduction agent preferably has a molecular weight of 2,000 to 600,000 (claim 12). If the molecular weight of the gene introduction agent is within the above range, the gene introduction agent and the nucleic acid can be more efficiently combined while suppressing high molecular weight, and the gene has a low molecular weight and excellent gene introduction efficiency. An introducer can be obtained.
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[1]遺伝子導入剤の製造方法
本発明の遺伝子導入剤の製造方法は、芳香環に放射状に伸延する、DAAAMを重合してなる複数の分岐鎖を導入する分岐型重合体製造工程と、この工程により得られた分岐型重合体を加水分解する加水分解工程とを有するものであって、この加水分解工程が、サイズ排除カラムに該分岐型重合体を含む溶液を通液する工程を含むことを特徴とする。
[1] Method for producing gene introduction agent The method for producing a gene introduction agent of the present invention comprises a branched polymer production step for introducing a plurality of branched chains obtained by polymerizing DAAAM, which is radially extended into an aromatic ring, A hydrolysis step of hydrolyzing the branched polymer obtained in the step, wherein the hydrolysis step includes a step of passing a solution containing the branched polymer through a size exclusion column. It is characterized by.
本発明の遺伝子導入剤の製造方法によれば、分岐型重合体を含む溶液をサイズ排除カラムに通液するという簡単な操作で、短時間で、目的とする遺伝子導入剤を得ることができると共に、精製を行うこともできる。 According to the method for producing a gene introduction agent of the present invention, a target gene introduction agent can be obtained in a short time by a simple operation of passing a solution containing a branched polymer through a size exclusion column. Purification can also be performed.
本発明の遺伝子導入剤の製造方法を説明するにあたり、まず、加水分解工程について説明し、次いで、分岐型重合体製造工程について説明する。 In explaining the method for producing the gene introduction agent of the present invention, first, the hydrolysis step will be explained, and then the branched polymer production step will be explained.
[加水分解工程]
本発明の遺伝子導入剤の製造方法に係る加水分解工程においては、具体的には、分岐型重合体を含む溶液を、多孔性ポリマー粒子を充填したサイズ排除カラムに通液することにより、分岐型重合体の加水分解を行うことができる。
[Hydrolysis step]
In the hydrolysis step according to the method for producing a gene introduction agent of the present invention, specifically, a solution containing a branched polymer is passed through a size exclusion column packed with porous polymer particles, whereby a branched type is obtained. Hydrolysis of the polymer can be performed.
本発明における分岐型重合体を含む溶液の通液速度は、0.1mL/分以上、例えば0.1〜10mL/分程度、特に0.5〜5.0mL/分程度であることが好ましく、サイズ排除カラム内の圧力は、一般的に30kg/cm2以上、特に50〜70kg/cm2程度とすることが好ましい。また、前記多孔性ポリマー粒子として、スチレン/ジビニルベンゼン共重合体からなる粒子を用いた場合には、サイズ排除カラム内の圧力を40〜80kg/cm2に調整することが好ましく、多孔性ポリマー粒子としてポリビニルアルコールからなる粒子を用いた場合にあっては、サイズ排除カラム内の圧力を30〜40kg/cm2に調整することが好ましい。通液速度、圧力が前記範囲内であれば、より短時間で加水分解を行うことができる。前記溶液の分岐型重合体の濃度は、1〜300g/L、10〜100g/L程度が好ましい。分岐型重合体の濃度が高いと、圧力が高くなり過ぎたり、サイズ排除カラムが閉塞する場合があり、濃度が低いと1回の加水分解工程で加水分解することができる分岐型重合体の量が低下するため効率的ではない。 The flow rate of the solution containing the branched polymer in the present invention is preferably 0.1 mL / min or more, for example, about 0.1 to 10 mL / min, particularly preferably about 0.5 to 5.0 mL / min. the pressure in the size exclusion column is generally 30kg / cm 2 or more, it is preferable that the particular 50~70kg / cm 2 approximately. Further, when particles made of a styrene / divinylbenzene copolymer are used as the porous polymer particles, it is preferable to adjust the pressure in the size exclusion column to 40 to 80 kg / cm 2. When particles made of polyvinyl alcohol are used, it is preferable to adjust the pressure in the size exclusion column to 30 to 40 kg / cm 2 . If the liquid flow rate and pressure are within the above ranges, hydrolysis can be performed in a shorter time. The concentration of the branched polymer in the solution is preferably about 1 to 300 g / L and about 10 to 100 g / L. If the concentration of the branched polymer is high, the pressure may become too high or the size exclusion column may be blocked. If the concentration is low, the amount of the branched polymer that can be hydrolyzed in one hydrolysis step It is not efficient because it decreases.
本発明に用いるサイズ排除カラムの直径は、5〜40mm程度が好ましく、サイズ排除カラムの長さは、150〜600mm程度が好ましい。カラムの直径及び長さが前記範囲より大きいと、大きい設備が必要になると共に使用する溶媒の量が多くなるためコストが上昇し、前記範囲より小さいと、通液させることができる分岐型重合体の量が制限されるため、製造効率が低くなる。 The diameter of the size exclusion column used in the present invention is preferably about 5 to 40 mm, and the length of the size exclusion column is preferably about 150 to 600 mm. If the diameter and length of the column are larger than the above range, a large equipment is required and the amount of the solvent to be used increases, so that the cost increases. The production efficiency is low because of the limited amount.
多孔性ポリマー粒子の粒径としては、10μm以下、特に3〜8μm程度が好ましい。多孔性ポリマー粒子の粒径が大きい場合は、サイズ排除カラム内の圧力が上がりにくくなる。粒径が前記範囲を超える場合であっても、通液速度やサイズ排除カラムの長さを調節することにより、圧力を高くすることができるが、使用する溶媒の量、多孔性ポリマー粒子の量が多くなったり、大きな設備が必要になるため好ましくない。この加水分解工程においては、加水分解による側鎖の分解の他に、せん断応力によって側鎖が切断される分解も生じていると考えられる。このせん断応力は、粒径が前記範囲内である多孔性ポリマー粒子を用いた場合に、より効率的に生じると考えられる。 The particle size of the porous polymer particles is preferably 10 μm or less, particularly about 3 to 8 μm. When the particle size of the porous polymer particles is large, the pressure in the size exclusion column is difficult to increase. Even if the particle size exceeds the above range, the pressure can be increased by adjusting the flow rate and the length of the size exclusion column, but the amount of solvent used, the amount of porous polymer particles This is not preferable because it increases the number of devices and requires large equipment. In this hydrolysis step, it is considered that the side chain is broken by shearing stress in addition to the side chain decomposition by hydrolysis. This shear stress is considered to be generated more efficiently when porous polymer particles having a particle size within the above range are used.
サイズ排除カラムの理論段数は、1,000〜6,000/10cm程度が好ましい。理論段数が大きいと、より純度が高い遺伝子導入剤を得ることができるが、加水分解工程に要する時間が長くなり、理論段数が小さいと、得られる遺伝子導入剤の純度が低下する場合がある。このようなサイズ排除カラムは1種を単独で用いてよく、異なる種類の2種以上のサイズ排除カラムを連結して用いてもよい。 The number of theoretical plates of the size exclusion column is preferably about 1,000 to 6,000 / 10 cm. When the number of theoretical plates is large, a gene introduction agent with higher purity can be obtained. However, the time required for the hydrolysis process becomes long, and when the number of theoretical plates is small, the purity of the resulting gene introduction agent may be lowered. Such a size exclusion column may be used alone or in combination with two or more different types of size exclusion columns.
本発明のサイズ排除カラムを用いる加水分解における処理条件は、サイズ排除カラムに充填されている多孔性ポリマー粒子の種類により個々に異なり、また、同じ多孔性ポリマー粒子を用いた場合であっても、用いる溶媒等に応じて、都度、効率的な加水分解を行うことができるように条件設定を行う必要があり、一概に規定することはできないが、例えば、以下(1),(2)における処理条件を利用することができる。なお、以下(1),(2)は、本発明における処理条件の一例を挙げるものであり、本発明に係る加水分解工程は、サイズ排除カラムを用いて、前述の分岐型重合体の加水分解を行う範囲において何ら、以下のものに限定されるものではない。 The treatment conditions in the hydrolysis using the size exclusion column of the present invention differ depending on the type of porous polymer particles packed in the size exclusion column, and even when the same porous polymer particles are used, Depending on the solvent used, etc., it is necessary to set conditions so that efficient hydrolysis can be performed each time, and it is not possible to define the conditions in general. For example, the following treatments (1) and (2) Conditions can be used. The following (1) and (2) are examples of the treatment conditions in the present invention, and the hydrolysis step according to the present invention uses the size exclusion column to hydrolyze the aforementioned branched polymer. It is not limited to the following in the range which performs.
(1)多孔性ポリマー粒子が、スチレン/ジビニルベンゼン共重合体からなる場合
≪移動相(溶媒)≫
スチレン/ジビニルベンゼン共重合体からなる多孔性ポリマー粒子が充填されたサイズ排除カラムを用いる場合の溶媒としては、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、酢酸エチル、DMSO(ジメチルスルホキシド)、ジオキサン、ジメチルアセトアミド、キシレン、トルエンが好ましい。この多孔性ポリマー粒子は、他の多孔性ポリマー粒子に比べて硬いため、このような溶媒を用いることにより、サイズ排除カラム内の圧力を上昇させやすい。
(1) When the porous polymer particles are made of a styrene / divinylbenzene copolymer << mobile phase (solvent) >>
Solvents when using a size exclusion column packed with porous polymer particles made of styrene / divinylbenzene copolymer include DMF (N, N-dimethylformamide), ethyl acetate, DMSO (dimethyl sulfoxide), dioxane, dimethyl Acetamide, xylene and toluene are preferred. Since the porous polymer particles are harder than the other porous polymer particles, the pressure in the size exclusion column can be easily increased by using such a solvent.
≪多孔性ポリマー粒子の孔径≫
スチレン/ジビニルベンゼン共重合体からなる多孔性ポリマーの孔径は、5〜1,000nm程度、特に30〜600nm程度が好ましい。
<< pore diameter of porous polymer particles >>
The pore diameter of the porous polymer made of a styrene / divinylbenzene copolymer is preferably about 5 to 1,000 nm, particularly about 30 to 600 nm.
≪温度≫
サイズ排除カラムの温度としては、30℃以上、例えば40〜80℃程度、特に40〜60℃程度が好ましい。温度を前記範囲内とすることにより、室温との差が適当であるため温度制御が容易であり、トラブルなく安定して分離が行える。なお、温度を上げることで移動相の粘度が下がり、カラム内圧が低下するが、流速を上げる又は粘度の高い移動相を利用するなど当業者により適宜調整を行うことが可能である。
≪Temperature≫
As a temperature of a size exclusion column, 30 degreeC or more, for example, about 40-80 degreeC, especially about 40-60 degreeC are preferable. By setting the temperature within the above range, the temperature control is easy because the difference from room temperature is appropriate, and stable separation can be performed without any trouble. In addition, although the viscosity of a mobile phase falls and column internal pressure falls by raising temperature, it can adjust suitably by those skilled in the art, such as raising a flow rate or using a mobile phase with a high viscosity.
(2)多孔性ポリマーがポリビニルアルコールやポリアクリルアミドなどの親水性ポリマー基材からなる場合
≪移動相(溶媒)≫
ポリビニルアルコールやポリアクリルアミドなどからなる多孔性ポリマーが充填されたサイズ排除カラムを用いる場合の溶媒としては、水、メタノール、エタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、DMSO、DMFが好ましい。この多孔性ポリマーは、他の多孔性ポリマーに比べて極性溶媒との親和性が高く、このような溶媒を用いることにより、サイズ排除カラム内の圧力を上昇させやすい。さらに、臭化リチウムなどの無機塩類を50mM以下の範囲で混合することでも移動相の粘度が上昇し、サイズ排除カラム内の圧力を上昇させやすい。過剰に無機塩類を混合すると回収した遺伝子導入剤の精製が複雑になる可能性が高く好ましくない。
(2) When the porous polymer is made of a hydrophilic polymer substrate such as polyvinyl alcohol or polyacrylamide << mobile phase (solvent) >>
As a solvent in the case of using a size exclusion column packed with a porous polymer made of polyvinyl alcohol or polyacrylamide, water, methanol, ethanol, acetonitrile, tetrahydrofuran, DMSO, and DMF are preferable. This porous polymer has a higher affinity with a polar solvent than other porous polymers, and by using such a solvent, it is easy to increase the pressure in the size exclusion column. Furthermore, mixing the inorganic salt such as lithium bromide in the range of 50 mM or less also increases the viscosity of the mobile phase, which easily increases the pressure in the size exclusion column. If inorganic salts are mixed excessively, purification of the recovered gene introduction agent is likely to be complicated, which is not preferable.
≪多孔性ポリマーの孔径≫
ポリビニルアルコールやポリアクリルアミドなどからなる多孔性ポリマーの孔径は、50〜5,000nm程度、特に100〜1,000nm程度が好ましい。
≪Porous polymer pore size≫
The pore diameter of the porous polymer made of polyvinyl alcohol or polyacrylamide is preferably about 50 to 5,000 nm, particularly preferably about 100 to 1,000 nm.
≪温度≫
サイズ排除カラムの温度としては、前記のスチレン/ジビニルベンゼン共重合体からなる多孔性ポリマーを使用した場合におけるサイズ排除カラムの温度と同じ温度にすることが好ましい。
≪Temperature≫
The temperature of the size exclusion column is preferably set to the same temperature as that of the size exclusion column when the porous polymer composed of the styrene / divinylbenzene copolymer is used.
本発明においては、移動相にジエチルアミンなどの2級アミンや、エタノールアミンなどの1級アミンを添加してもよい。特に、移動相として、トルエンやクロロホルムなどの無極性溶媒を用いた場合に前記アミンを添加することが好ましい。このようなアミンは、分岐鎖の一部を分解する際の良好なプロトン供与体として作用し、多孔性ポリマーからの水素引き抜き反応や、ポリマー鎖同士での水素引き抜き反応を抑制するため、分岐鎖の分解反応が優先的に生じると考えられる。また、このようなアミンを用いることは、DAAAMに含まれる3級アミンを保護することができる点、及び低分子量で沸点が低く、カチオン性ポリマーの側鎖と化学的に結合することもないので、回収した遺伝子導入剤を容易に精製できる点で好ましい。 In the present invention, a secondary amine such as diethylamine or a primary amine such as ethanolamine may be added to the mobile phase. In particular, it is preferable to add the amine when a nonpolar solvent such as toluene or chloroform is used as the mobile phase. Such an amine acts as a good proton donor in decomposing a part of the branched chain, and suppresses hydrogen abstraction reaction from the porous polymer and hydrogen abstraction reaction between the polymer chains. It is considered that the decomposition reaction takes place preferentially. In addition, the use of such an amine can protect the tertiary amine contained in DAAAM, and has a low molecular weight, a low boiling point, and does not chemically bond to the side chain of the cationic polymer. The collected gene introduction agent is preferable because it can be easily purified.
本発明においては、水を使用することなく製造することができるため、加水分解工程終了後に生じる加水分解を極力抑えることができる。即ち、水を用いる透析により加水分解を行う場合には、加水分解工程終了後、水による意図しない加水分解反応が進行してしまうことがあり、この加水分解により生じたアルコールが遺伝子導入剤に混入し、遺伝子導入剤の純度が低下する場合があったが、本発明によればこの問題を回避することができる。 In this invention, since it can manufacture without using water, the hydrolysis which arises after completion | finish of a hydrolysis process can be suppressed as much as possible. That is, when hydrolysis is performed by dialysis using water, an unintended hydrolysis reaction with water may proceed after completion of the hydrolysis step, and alcohol generated by this hydrolysis is mixed into the gene introduction agent. In some cases, however, the purity of the gene transfer agent is lowered, but according to the present invention, this problem can be avoided.
この方法により製造された遺伝子導入剤は、前述の通り、DAAAMに由来する構成単位を含むポリマー鎖よりなる分岐鎖を有するものであり、この分岐鎖中のDAAAM単位の一部が加水分解されているため、この加水分解により生成したアニオン性の官能基により、遺伝子導入剤全体が親水性を示し、血清中のアニオン性タンパクや、脂質を吸着することが少なく、血清を含む培地であっても、効率的に遺伝子を導入することができる。 As described above, the gene introduction agent produced by this method has a branched chain composed of a polymer chain containing a structural unit derived from DAAAM, and a part of the DAAAM unit in the branched chain is hydrolyzed. Therefore, the anionic functional group generated by the hydrolysis shows that the entire gene transfer agent is hydrophilic, hardly adsorbs anionic proteins and lipids in serum, and even in a medium containing serum. Can efficiently introduce genes.
[分岐型重合体製造工程]
本発明において用いる分岐型重合体は、N,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、このイニファターに少なくともDAAAMを光照射リビング重合させたものが好ましい。
[Branched polymer production process]
The branched polymer used in the present invention is preferably a compound in which a compound having three or more N, N-disubstituted dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule is used as an iniferter, and at least DAAAM is subjected to light irradiation living polymerization on the iniferter. .
なお、本明細書において、イニファターとは、光照射によりラジカルを発生させる重合開始剤、連鎖移動剤としての機能と共に、成長末端と結合して成長を停止する機能、さらに光照射が停止すると重合を停止させる重合開始・重合停止剤として機能する分子のことである。 In this specification, the iniferter is a polymerization initiator that generates radicals upon irradiation with light, a function as a chain transfer agent, a function that bonds with the growth terminal to stop the growth, and a polymerization when light irradiation stops. It is a molecule that functions as a polymerization initiator / termination agent for stopping.
この分岐型重合体製造工程に用いるDAAAM、すなわち、2−N,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリレートは、炭素数1〜3程度の2つのアルキル基と、炭素数1又は2のアルキレン基を有するジアルキルアミノアルキルアルコールと、メタクリル酸とのエステルであることが好ましい。このようなジアルキルアミノアルキルメタクリレートとしては、前述の2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体が好ましい。 DAAAM used in this branched polymer production process, that is, 2-N, N-dialkylaminoalkyl methacrylate is a dialkylamino having two alkyl groups having about 1 to 3 carbon atoms and an alkylene group having 1 or 2 carbon atoms. An ester of an alkyl alcohol and methacrylic acid is preferred. As such a dialkylaminoalkyl methacrylate, the aforementioned 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and derivatives thereof are preferable.
イニファターとなるN,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する芳香族化合物としては、ベンゼン環に該N,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基、好ましくはN,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が3個以上分岐鎖として結合しているものが好適であり、具体的には次が例示される。即ち、3分岐鎖化合物としては、1,3,5−トリ(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られる1,3,5−トリ(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンであり、4分岐鎖化合物としては、1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られる1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンであり、6分岐鎖化合物としては、ヘキサキス(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られるヘキサキス(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンが挙げられる。なお、ここで、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に含まれるジアルキル部分のアルキル基としては、エチル基等の炭素数2〜18個のアルキル基が好ましいが、アルキル基に限らず、フェニル基など芳香族系の炭化水素基であっても構わない。即ち、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に限らず、N,N−ジアリールジチオカルバミルメチル基等を含む、脂肪族炭化水素基及び/又は芳香族炭化水素基で置換されたN,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基であれば目的を達成することができる。 As an aromatic compound having three or more N, N-disubstituted dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, the N, N-disubstituted dithiocarbamylmethyl group, preferably N, N A compound in which three or more dialkyldithiocarbamylmethyl groups are bonded as a branched chain is preferable, and specific examples are as follows. That is, the tri-branched compound is obtained by addition reaction of 1,3,5-tri (bromomethyl) benzene and sodium N, N-dialkyldithiocarbamate (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) in ethanol. 1,3,5-tri (N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl) benzene, and four-branched compounds include 1,2,4,5-tetrakis (bromomethyl) benzene and N, N-dialkyldithiocarbamic acid 1,2,4,5-tetrakis (N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl) benzene obtained by addition reaction of sodium (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) in ethanol, 6-branched compound As hexakis (bromomethyl) benzene and N, N-dialkyldithio Rubamin sodium (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) and the hexakis obtained by addition reaction in ethanol (N, N-dialkyldithiocarbamate carbamylmethyl) include benzene. Here, the alkyl group of the dialkyl moiety contained in the N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl group is preferably an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms such as an ethyl group, but is not limited to an alkyl group. It may be an aromatic hydrocarbon group such as a group. That is, not only N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl group but also N, N-substituted by aliphatic hydrocarbon group and / or aromatic hydrocarbon group including N, N-diaryldithiocarbamylmethyl group and the like. A di-substituted dithiocarbamylmethyl group can achieve the object.
上記のイニファターは、アルコール等の極性溶媒に対しては殆ど不溶であるが、非極性溶媒には易溶である。この非極性溶媒としては炭化水素、ハロゲン化アルキル又はハロゲン化アルキレンが好適であり、特に、ベンゼン、トルエン、クロロホルム又は塩化メチレン特にトルエンが好適である。 The above iniferter is almost insoluble in polar solvents such as alcohol, but is easily soluble in nonpolar solvents. The nonpolar solvent is preferably a hydrocarbon, an alkyl halide or an alkylene halide, particularly preferably benzene, toluene, chloroform or methylene chloride, especially toluene.
イニファターと上記DAAAMとを反応させるには、イニファター、及びDAAAMを含んでなる原料溶液を調製し、これに光照射することによって、イニファターに対し、DAAAMが結合した反応生成物を生成させる。 In order to react the iniferter with the DAAAM, a raw material solution containing the iniferter and the DAAAM is prepared, and this is irradiated with light to generate a reaction product in which DAAAM is bound to the iniferter.
該原料溶液中のDAAAMの濃度は0.5M以上、例えば0.5M〜2.5Mが好適であり、イニファターの濃度は1〜20mM程度が好適である。 The concentration of DAAAM in the raw material solution is preferably 0.5 M or more, for example, 0.5 M to 2.5 M, and the concentration of iniferter is preferably about 1 to 20 mM.
照射する光の波長は250〜400nmが好適であり、例えばショートアークキセノンランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯などを用いることができる。光の照射時間は照射強度にも依存するが、1〜90分程度が好適であり、1μW/cm2〜10mW/cm2程度の低い照射強度で1〜60分程度が特に好適である。 The wavelength of the irradiated light is preferably 250 to 400 nm. For example, a short arc xenon lamp, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, or the like can be used. The irradiation time of the light depends on the irradiation intensity, about 1 to 90 minutes are preferred, about 1 to 60 minutes at a low irradiation intensity of about 1μW / cm 2 ~10mW / cm 2 is particularly preferred.
この光照射により、反応液中に目的とする分岐型重合体が生成するので、必要に応じ精製することにより、分岐鎖部分にDAAAM単位よりなるポリマー鎖が導入され、分岐鎖の末端がN,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基であるホモポリマーを得る。 By this light irradiation, the target branched polymer is produced in the reaction solution, so that the polymer chain composed of DAAAM units is introduced into the branched chain portion by purification as necessary, and the end of the branched chain is N, A homopolymer which is an N-disubstituted dithiocarbamylmethyl group is obtained.
この分岐型重合体の分岐鎖の1本当たりの分子量としては、300〜100,000程度、特に3,000〜60,000程度が好ましい。この分子量は、光照射の時間を制御することにより調整することができる。即ち、反応時間を長くすることにより、重合反応を進行させて分子量の大きい分岐型重合体を得ることができる。 The molecular weight per branched chain of this branched polymer is preferably about 300 to 100,000, particularly about 3,000 to 60,000. This molecular weight can be adjusted by controlling the light irradiation time. That is, by extending the reaction time, the polymerization reaction can be advanced to obtain a branched polymer having a large molecular weight.
なお、本明細書において、分子量とは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリエチレングリコール換算の数平均分子量をさす。 In addition, in this specification, molecular weight means the number average molecular weight of polyethylene glycol conversion by GPC (gel permeation chromatography).
本発明に係る分岐型重合体の分岐鎖は、前述のDAAAMのみからなるホモポリマーであることが好ましいが、DAAAMとDAAAMとは異なる1種以上のモノマーを導入したブロックコポリマー又はランダムコポリマーであってもよい。 The branched chain of the branched polymer according to the present invention is preferably a homopolymer consisting only of the above-mentioned DAAAM, but is a block copolymer or random copolymer into which one or more monomers different from DAAAM and DAAAM are introduced. Also good.
この場合の他のモノマーとしては、アクリル酸誘導体、スチレン誘導体等のビニル系モノマーが好適であり、具体的には、N,N−ジメチルアクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドCH2=CHCONHC3H6N(CH3)2、4−N,N-ジメチルアミノスチレン、及び4−アミノスチレンの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種のビニル系モノマーが挙げられ、特に、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドCH2=CHCONHC3H6N(CH3)2等のカチオン性ビニル系モノマーが好ましい。これらのビニル系モノマーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 As other monomers in this case, vinyl monomers such as acrylic acid derivatives and styrene derivatives are suitable. Specifically, N, N-dimethylacrylamide, methoxyethyl (meth) acrylate, 3-N, N- Dimethylaminopropylacrylamide CH 2 = CHCONHC 3 H 6 N (CH 3 ) 2 , 4-N, N-dimethylaminostyrene, and at least one vinyl monomer selected from the group consisting of 4-aminostyrene derivatives In particular, cationic vinyl monomers such as 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide CH 2 ═CHCONHC 3 H 6 N (CH 3 ) 2 are preferable. These vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more.
イニファターとDAAAMとDAAAMとは異なるモノマーとを反応させるには、前述のイニファターとDAAAMとを反応させる場合と同様に、イニファター、DAAAM、及びDAAAM以外のモノマーを含んでなる原料溶液を調製し、これに光照射することによって、イニファターに対し、DAAAM及びDAAAM以外のモノマーが結合したランダムコポリマーを得る。 In order to react an iniferter with a monomer different from DAAAM and DAAAM, a raw material solution containing monomers other than the iniferter, DAAAM, and DAAAM is prepared in the same manner as in the case of reacting the iniferter with DAAAM. Is irradiated with light to obtain a random copolymer in which DAAAM and a monomer other than DAAAM are bonded to the iniferter.
また、上記イニファターに対し、まず、DAAAMをブロック重合させて、ホモポリマーを形成し、その後、このホモポリマーに3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドをブロック重合させ、分岐鎖の基端側をDAAAMのブロックポリマー、分岐鎖の先端側を3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドブロックポリマーで構成した分岐鎖としてもよい。このように、分岐鎖を2種類以上のモノマーのブロックコポリマーとする場合、イニファターに対する重合の順序は任意である。いずれの場合も分岐鎖の末端は、N,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基となる。 In addition, for the above iniferter, first, DAAAM is block-polymerized to form a homopolymer, and then 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide is block-polymerized to this homopolymer, and the base end side of the branched chain is A DAAAM block polymer may be a branched chain composed of a 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide block polymer on the tip side of the branched chain. Thus, when making a branched chain into a block copolymer of two or more types of monomers, the order of polymerization with respect to the iniferter is arbitrary. In either case, the end of the branched chain is an N, N-disubstituted dithiocarbamylmethyl group.
[2]遺伝子導入剤
本発明の遺伝子導入剤の製造方法により製造される遺伝子導入剤(加水分解後の分岐型重合体)は、LCST(Lower Critical Solution Temperature)が、36℃以上であることが好ましく、特に37〜60℃程度、とりわけ40〜50℃程度であることが好ましい。このLCSTが上記下限未満であると、細胞培養環境下において、遺伝子導入剤が疎水性を示すため、この遺伝子導入剤と核酸とからなる核酸複合体同士、もしくは、核酸複合体と血清に含まれる疎水性物質とが凝集することにより遺伝子導入効率が低下する。また、核酸複合体が血清中の疎水性物質可溶化成分の影響を受ける場合や、ポリスチレン製シャーレに吸着されやすくなるなどの不具合が生じるおそれがある。また、LCSTが上記上限を超える場合は、遺伝子導入剤が遺伝子導入剤の分子内及び/又は分子間でイオン結合性に凝集したり、遺伝子導入剤がアニオン性高分子である核酸と複合体を形成しにくくなる。なお、前記加水分解を過度に行うと、側鎖のアニオン性部位が多くなり、本来、カチオン性高分子である遺伝子導入剤がアニオン性に変化し、LCSTが上記上限を超え易くなる。従って、LCSTが上記範囲内、即ち36℃以上であれば効率的に細胞に遺伝子を導入することができる。なお、LCSTの測定方法は、後述の実施例の項に記載される通りである。
[2] Gene transfer agent The gene transfer agent (branched polymer after hydrolysis) produced by the method for producing a gene transfer agent of the present invention has an LCST (Lower Critical Solution Temperature) of 36 ° C. or higher. It is particularly preferable that the temperature is about 37 to 60 ° C, particularly about 40 to 50 ° C. If the LCST is less than the above lower limit, the gene introduction agent exhibits hydrophobicity in a cell culture environment, and thus the nucleic acid complex comprising the gene introduction agent and the nucleic acid or between the nucleic acid complex and the serum is contained. Gene transfer efficiency decreases due to aggregation of hydrophobic substances. In addition, the nucleic acid complex may be affected by a hydrophobic substance-solubilizing component in the serum, or it may cause problems such as being easily adsorbed on a polystyrene dish. In addition, when the LCST exceeds the above upper limit, the gene introduction agent aggregates in an ion-binding manner within and / or between the molecules of the gene introduction agent, or a nucleic acid and a complex in which the gene introduction agent is an anionic polymer. It becomes difficult to form. If the hydrolysis is excessively performed, the number of anionic sites in the side chain increases, and the gene introduction agent that is originally a cationic polymer is changed to anionic, and the LCST tends to exceed the above upper limit. Therefore, if the LCST is within the above range, that is, 36 ° C. or higher, the gene can be efficiently introduced into the cell. In addition, the measuring method of LCST is as describing in the term of the below-mentioned Example.
遺伝子導入剤(加水分解工程後の分岐型重合体)の分岐鎖1本当たりの分子量としては、300〜100,000程度、特に1,000〜60,000程度が好ましいが、この遺伝子導入剤に含まれるDAAAM単位の合計の分子量は、分岐鎖の鎖数にもよるが、1,200〜590,000程度、特に10,000〜250,000程度が好ましい。この場合の遺伝子導入剤に含まれるDAAAM単位の合計の分子量とは、加水分解されていないDAAAM単位と、加水分解されたDAAAM単位の合計の分子量である。 The molecular weight per branched chain of the gene introduction agent (branched polymer after the hydrolysis step) is preferably about 300 to 100,000, particularly about 1,000 to 60,000. The total molecular weight of the DAAAM units contained depends on the number of branched chains, but is preferably about 1,200 to 590,000, particularly preferably about 10,000 to 250,000. The total molecular weight of the DAAAM units contained in the gene introduction agent in this case is the total molecular weight of the unhydrolyzed DAAAM unit and the hydrolyzed DAAAM unit.
なお、この遺伝子導入剤(加水分解後の分岐型重合体)に含まれるDAAAM単位のうち、加水分解されているDAAAMの割合は、上述のLCSTを満足し得る程度であればよく、特に制限はない。即ち、本発明においては、前述の分岐型重合体を上述のLCSTを満たすように加水分解を行うことが好ましい。この加水分解の程度は、上述の透析による加水分解において、透析時間を調整することにより容易に制御することができ、即ち、透析時間が長い程、加水分解率が高く、従って、LCSTが高く、親水性の高い遺伝子導入剤を得ることができる。 Of the DAAAM units contained in the gene introduction agent (branched polymer after hydrolysis), the proportion of DAAAM that has been hydrolyzed is only required to satisfy the above-mentioned LCST, and is not particularly limited. Absent. That is, in the present invention, it is preferable to hydrolyze the aforementioned branched polymer so as to satisfy the above-mentioned LCST. The degree of hydrolysis can be easily controlled by adjusting the dialysis time in the above-described hydrolysis by dialysis, that is, the longer the dialysis time, the higher the hydrolysis rate, and thus the higher the LCST, A highly hydrophilic gene transfer agent can be obtained.
また、遺伝子導入剤の分子量としては、2,000〜600,000程度、特に10,000〜300,000程度が好ましい。 In addition, the molecular weight of the gene introduction agent is preferably about 2,000 to 600,000, particularly about 10,000 to 300,000.
[3]核酸複合体
上記の遺伝子導入剤(ベクター)が核酸を核酸含有複合体として包囲することによって、生体内の酵素による核酸の失活、分解を抑制することができる。
[3] Nucleic acid complex The above gene introduction agent (vector) surrounds the nucleic acid as a nucleic acid-containing complex, whereby the inactivation and degradation of the nucleic acid by the enzyme in the living body can be suppressed.
上記遺伝子導入剤と核酸とを複合させるには、遺伝子導入剤の濃度0.1〜1000μg/mL程度の溶液に対し、核酸を添加し、混合すればよい。核酸に対して遺伝子導入剤を過剰量添加し、核酸に対して遺伝子導入剤を飽和状態にして遺伝子導入剤と核酸とを複合化することが好ましい。 In order to combine the gene introduction agent and the nucleic acid, the nucleic acid may be added to and mixed with a solution of the gene introduction agent having a concentration of about 0.1 to 1000 μg / mL. It is preferable to add an excessive amount of the gene introduction agent to the nucleic acid and to saturate the gene introduction agent with respect to the nucleic acid so that the gene introduction agent and the nucleic acid are combined.
核酸の好ましい例としては、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子(HSV1−TK遺伝子),p53癌抑制遺伝子及びBRCA1癌抑制遺伝子やサイトカイン遺伝子としてTNF−α遺伝子,IL−2遺伝子,IL−4遺伝子,HLA−B7/IL−2遺伝子,HLA−B7/B2M遺伝子,IL−7遺伝子,GM−CSF遺伝子,IFN−γ遺伝子及びIL−12遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにgp−100,MART−1及びMAGE−1などの癌抗原ペプチド遺伝子が癌治療に利用できる。 Preferred examples of the nucleic acid include herpes simplex virus thymidine kinase gene (HSV1-TK gene), p53 tumor suppressor gene, BRCA1 tumor suppressor gene and cytokine gene such as TNF-α gene, IL-2 gene, IL-4 gene, HLA- Cytokine genes such as B7 / IL-2 gene, HLA-B7 / B2M gene, IL-7 gene, GM-CSF gene, IFN-γ gene and IL-12 gene, and gp-100, MART-1 and MAGE-1 These cancer antigen peptide genes can be used for cancer treatment.
また、VEGF遺伝子,HGF遺伝子及びFGF遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにc−mycアンチセンス,c−mybアンチセンス,cdc2キナーゼアンチセンス,PCNAアンチセンス,E2Fデコイやp21(sdi−1)遺伝子が血管治療に利用できる。かかる一連の遺伝子は当業者には良く知られたものである。 In addition, cytokine genes such as VEGF gene, HGF gene and FGF gene, c-myc antisense, c-myb antisense, cdc2 kinase antisense, PCNA antisense, E2F decoy and p21 (sdi-1) gene are used for vascular treatment. Available. Such a series of genes is well known to those skilled in the art.
核酸複合体の粒径は50〜400nm程度が好適である。この粒径は、例えばレーザを用いた動的光散乱法によって測定される。粒径がこれよりも小さいと、核酸複合体内部の核酸にまで酵素の作用が及ぶおそれ、あるいは腎臓にて濾過排出されるおそれがある。また、これよりも大きいと、細胞に導入されにくくなるおそれがある。 The particle size of the nucleic acid complex is preferably about 50 to 400 nm. This particle size is measured by, for example, a dynamic light scattering method using a laser. If the particle size is smaller than this, the action of the enzyme may reach the nucleic acid inside the nucleic acid complex, or it may be filtered out by the kidney. Moreover, when larger than this, there exists a possibility that it may become difficult to introduce | transduce into a cell.
核酸は、細胞に導入されることによりその細胞内で機能を発現することができるような形態で用いる。例えばDNAの場合、導入された細胞内で当該DNAが転写され、それにコードされるポリペプチドの産生を経て機能発現されるように当該DNAが配置されたプラスミドとして用いる。好ましくは、プロモーター領域、開始コドン、所望の機能を有する蛋白質をコードするDNA、終止コドンおよびターミネーター領域が連続的に配列されている。 The nucleic acid is used in such a form that when introduced into a cell, the function can be expressed in the cell. For example, in the case of DNA, it is used as a plasmid in which the DNA is placed so that the DNA is transcribed in the introduced cell and functionally expressed through production of the polypeptide encoded thereby. Preferably, a promoter region, a start codon, DNA encoding a protein having a desired function, a stop codon, and a terminator region are sequentially arranged.
所望により2種以上の核酸をひとつのプラスミドに含めることも可能である。 If desired, two or more nucleic acids can be included in one plasmid.
核酸を導入する対象として望ましい「細胞」としては、当該核酸の機能発現が求められるものであり、このような細胞としては、例えば使用する核酸(すなわちその機能)に応じて種々選択され、例えば心筋細胞、平滑筋細胞、繊維芽細胞、骨格筋細胞、血管内皮細胞、骨髄細胞、骨細胞、血球幹細胞、血球細胞等が挙げられる。また、単球、樹状細胞、マクロファージ、組織球、クッパー細胞、破骨細胞、滑膜A細胞、小膠細胞、ランゲルハンス細胞、類上皮細胞、多核巨細胞等、消化管上皮細胞・尿細管上皮細胞などである。 “Cells” that are desirable as a target for introduction of nucleic acid are those that require functional expression of the nucleic acid, and such cells are variously selected depending on, for example, the nucleic acid to be used (that is, its function). Examples include cells, smooth muscle cells, fibroblasts, skeletal muscle cells, vascular endothelial cells, bone marrow cells, bone cells, blood cell stem cells, blood cells. In addition, monocytes, dendritic cells, macrophages, histocytes, Kupffer cells, osteoclasts, synovial A cells, microglia, Langerhans cells, epithelioid cells, multinucleated giant cells, etc., gastrointestinal epithelial cells / tubule epithelium Such as cells.
この核酸複合体は培養試験に用いるほか、任意の方法で生体に投与することができる。 This nucleic acid complex can be administered to a living body by any method besides being used for a culture test.
生体への投与方法としては静脈内又は動脈内への注入が特に好ましいが、筋肉内、脂肪組織内、皮下、皮内、リンパ管内、リンパ節内、体腔(心膜腔、胸腔、腹腔、脳脊髄腔等)内、骨髄内への投与の他に病変組織内に直接投与することも可能である。 Intravenous or intraarterial injection is particularly preferred as a method of administration to a living body, but intramuscular, adipose tissue, subcutaneous, intradermal, intralymphatic, intralymphatic, body cavity (pericardial cavity, thoracic cavity, abdominal cavity, brain) In addition to administration into the spinal cavity and the like, it is also possible to administer directly into the diseased tissue.
この核酸複合体を有効成分とする医薬は、更に必要に応じて製剤上許容し得る担体(浸透圧調整剤,安定化剤、保存剤、可溶化剤、pH調整剤、増粘剤等)と混合することが可能である。これら担体は公知のものが使用できる。 The pharmaceutical comprising this nucleic acid complex as an active ingredient further comprises a pharmaceutically acceptable carrier (osmotic pressure regulator, stabilizer, preservative, solubilizer, pH adjuster, thickener, etc.) if necessary. It is possible to mix. Any known carrier can be used.
また、この核酸複合体を有効成分とする医薬は、含まれる核酸の種類が異なる2種以上の核酸含有複合体を含めたものも包含される。このような複数の治療目的を併せ持つ医薬は、多様化する遺伝子治療の分野で特に有用である。 Moreover, the medicine which contains this nucleic acid complex as an active ingredient includes those containing two or more kinds of nucleic acid-containing complexes having different types of nucleic acids. Such a medicine having a plurality of therapeutic purposes is particularly useful in the field of diversifying gene therapy.
投与量としては、動物、特にヒトに投与される用量は目的の核酸、投与方法および治療される特定部位等、種々の要因によって変化する。しかしながら、その投与量は治療的応答をもたらすに十分であるべきである。 As for the dosage, the dosage administered to animals, particularly humans, varies depending on various factors such as the target nucleic acid, the method of administration, and the specific site to be treated. However, the dosage should be sufficient to produce a therapeutic response.
この核酸複合体は、好ましくは遺伝子治療に適用される。適用可能な疾患としては、当該複合体に含められる核酸の種類によって異なるが、末梢動脈疾患、冠動脈疾患、動脈拡張術後再狭窄等の病変を生じる循環器領域での疾患に加え、癌(悪性黒色腫、脳腫瘍、転移性悪性腫瘍、乳癌等)、感染症(HIV等)、単一遺伝病(嚢胞性線維症、慢性肉芽腫、α1−アンチトリプシン欠損症、Gaucher病等)等が挙げられる。 This nucleic acid complex is preferably applied to gene therapy. Applicable diseases vary depending on the type of nucleic acid included in the complex, but in addition to diseases in the cardiovascular region that cause lesions such as peripheral arterial disease, coronary artery disease, restenosis after arterial dilation, cancer (malignant Melanoma, brain tumor, metastatic malignant tumor, breast cancer, etc.), infectious diseases (HIV, etc.), single genetic diseases (cystic fibrosis, chronic granulomas, α1-antitrypsin deficiency, Gaucher disease, etc.) .
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
i)イニファターの合成
イニファターとしての1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼンを次のようにして合成した。
i) Synthesis of Iniferter 1,2,4,5-Tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene as an iniferter was synthesized as follows.
1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチルベンゼン)5.0gとN,N−ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム34.0gをエタノール100mL中へ加え、遮光下、室温で4日間攪拌した。沈殿物を濾過し、3Lのメタノール中に投入して30分間攪拌した後、濾過した。この操作を繰り返し合計4回行った。沈殿物をトルエン200mLへ溶解した後、100mLのメタノールを加えて50℃に加温し、冷蔵庫内で15時間保管して再結晶させ、結晶を濾別後に大量のメタノールで洗浄した。結晶を室温で減圧乾燥して、白色の1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼンの針状結晶を得た(収率90%)。高速液体クロマトグラフィーにより、原料ピークが消失し、精製物が単一物質であることを確認した。 5.0 g of 1,2,4,5-tetrakis (bromomethylbenzene) and 34.0 g of sodium N, N-diethyldithiocarbamate were added to 100 mL of ethanol and stirred at room temperature for 4 days under light shielding. The precipitate was filtered, poured into 3 L of methanol, stirred for 30 minutes, and then filtered. This operation was repeated a total of 4 times. After the precipitate was dissolved in 200 mL of toluene, 100 mL of methanol was added and heated to 50 ° C., stored in a refrigerator for 15 hours for recrystallization, and the crystals were separated by filtration and washed with a large amount of methanol. The crystals were dried at room temperature under reduced pressure to obtain white needle-like crystals of 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene (yield 90%). High-performance liquid chromatography confirmed that the raw material peak disappeared and the purified product was a single substance.
1H−NMR(in CDCl3)の測定結果は、δ1.26−1.31ppm(t,24H,CH2CH3),δ3.69−3.77ppm(q,8H,N(CH2CH3)2),δ3.99−4.07ppm(q,8H,N(CH2CH3)2),δ4.57ppm(s,8H,Ar−CH2),δ7.49ppm(s,2H,Ar−H)であった。 The measurement result of 1 H-NMR (in CDCl 3 ) is as follows: δ 1.26-1.31 ppm (t, 24H, CH 2 CH 3 ), δ 3.69-3.77 ppm (q, 8H, N (CH 2 CH 3 2 ), δ 3.99-4.07 ppm (q, 8H, N (CH 2 CH 3 ) 2 ), δ 4.57 ppm (s, 8H, Ar—CH 2 ), δ 7.49 ppm (s, 2H, Ar— H).
ii)4分岐型スター型重合体よりなる感温性カチオン性ホモポリマーの光重合による合成
2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートをモノマーとして用い、1,2,4,5−テトラキス[(N,N−ジエチルジチオカルバミル)ポリ(2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)−メチル]ベンゼン(以下、pDMAEMAAと記載することがある。)よりなる感温性カチオン性ホモポリマーの合成を行った。
ii) Synthesis of a thermosensitive cationic homopolymer comprising a 4-branched star polymer by photopolymerization 1,2,4,5-tetrakis [(N , N-diethyldithiocarbamyl) poly (2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) -methyl] benzene (hereinafter sometimes referred to as pDMAEMAA) was synthesized. It was.
即ち、上記i)により合成した1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼン45.6mgを20mLのトルエンへ溶解し、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート8.5gを加えて混合し、全量をトルエンで50mLに調整した。3mm厚軟質ガラスセル中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガスで10分間パージした後に、300Wショートアークキセノンランプ(朝日分光社製、MAX−301)で、波長250〜400nmの混合紫外線を60分間照射した。照射強度は、ウシオ電機社のUIT−150へUVD−C405(検出波長範囲320〜470nm)を装着して2.5mW/cm2に調整した。重合溶液をエバポレーターで濃縮し、n−ヘキサンで重合物を再沈殿させ、クロロホルム/n−ヘキサン系で3回再沈殿を繰り返して精製し、n−ヘキサンを蒸散させた後に少量のベンゼンへ溶解し、0.2μmフィルターで濾過した後、凍結乾燥させて、目的とする4分岐型スター型重合体(pDMAEMAA)よりなる感温性カチオン性ホモポリマーを得た。この感温性カチオン性ホモポリマーのポリエチレングリコールを標準物質とした数平均分子量は、GPCにより、11,000(Mw/Mn=1.4)と測定された。また、計算により分岐鎖1本当たりの分子量は、2570であることが分かった。 Namely, 45.6 mg of 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized by i) above was dissolved in 20 mL of toluene, and 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate was dissolved. 8.5 g was added and mixed, and the total amount was adjusted to 50 mL with toluene. After purging with high-purity nitrogen gas for 10 minutes with vigorous stirring in a 3 mm thick soft glass cell, irradiation with mixed ultraviolet rays with a wavelength of 250 to 400 nm for 60 minutes is performed with a 300 W short arc xenon lamp (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd., MAX-301). did. The irradiation intensity was adjusted to 2.5 mW / cm 2 by attaching UVD-C405 (detection wavelength range of 320 to 470 nm) to UIT-150 manufactured by USHIO. The polymerization solution is concentrated with an evaporator, the polymer is reprecipitated with n-hexane, purified by repeating reprecipitation three times with a chloroform / n-hexane system, and n-hexane is evaporated and dissolved in a small amount of benzene. The solution was filtered through a 0.2 μm filter and then freeze-dried to obtain a temperature-sensitive cationic homopolymer composed of the target 4-branched star polymer (pDMAEMAA). The number average molecular weight using polyethylene glycol of this thermosensitive cationic homopolymer as a standard substance was measured by GPC as 11,000 (Mw / Mn = 1.4). In addition, the molecular weight per branched chain was found to be 2570 by calculation.
1H−NMR(in CD3OD)の測定結果は、δ0.8−1.2ppm(br,3H,−CH2−CH3−),δ1.6−2.0ppm(br,2H,−CH2−CH3−),δ2.2−2.4ppm(br,6H,N−CH3),δ2.5−2.7ppm(br,2H,CH2−N),δ4.0−4.2ppm(br,2H,O−CH2)であった。 The measurement result of 1 H-NMR (in CD 3 OD) is δ0.8-1.2 ppm (br, 3H, —CH 2 —CH 3 —), δ 1.6-2.0 ppm (br, 2H, —CH). 2 -CH 3 -), δ2.2-2.4ppm ( br, 6H, N-CH 3), δ2.5-2.7ppm (br, 2H, CH 2 -N), δ4.0-4.2ppm (br, 2H, O-CH 2) was.
iii)4分岐型スター型重合体よりなる感温性カチオン性ホモポリマーの側鎖の部分加水分解
<液体クロマトグラフ装置による加水分解>
上記ii)で合成した感温性カチオン性ホモポリマー0.3gを3mLのクロロホルムへ溶解し、この溶液を高速液体クロマトグラフ装置(島津製作所製「LC−10Avpシリーズ」)を用いて、表1に示すProtocol−A1〜A5及びB1〜B6の条件で処理することにより側鎖の部分加水分解を行った。なお、いずれのProtocolにおいても、Shodex社製のカラム2本を連結して用いた。各カラムの特性を表2に示す。
iii) Partial hydrolysis of side chain of thermosensitive cationic homopolymer comprising 4-branched star polymer <Hydrolysis by liquid chromatograph>
0.3 g of the thermosensitive cationic homopolymer synthesized in ii) above was dissolved in 3 mL of chloroform, and this solution was dissolved in Table 1 using a high performance liquid chromatograph (“LC-10Avp series” manufactured by Shimadzu Corporation). The partial hydrolysis of the side chain was carried out by treatment under the conditions of Protocol-A1 to A5 and B1 to B6 shown. In each Protocol, two columns manufactured by Shodex were connected and used. Table 2 shows the characteristics of each column.
いずれのProtocolにおいても、ポリマー総溶出時間のうち、溶出開始から10%、及び溶出終了から手前10%以外の時間において溶出したポリマー成分を回収した。ポリマー成分の回収は40分内に完了した。 In any Protocol, the polymer components eluted at a time other than 10% from the start of elution and 10% before the end of elution were recovered from the total elution time of the polymer. Polymer component recovery was completed within 40 minutes.
<ポリマーの精製>
各Protocolにおいて、回収したポリマー溶液をそれぞれエバポレーターで濃縮し、n−ヘキサン/ジエチルエーテル系で再沈殿させることにより、ポリマー成分を得、それぞれ少量のベンゼンに溶解させてから凍結乾燥することで各ポリマーの粉末を得た。各Protocolで得られた遺伝子導入剤の分子量、及びこの分子量より遺伝子導入剤の分岐鎖1本当たりの分子量を計算により求めた。結果をそれぞれ表1に示す。なお、Protocol−A5(比較例1−2)及びB6(比較例2−3)のポリマーは、溶媒に対して溶解しないものであったため、これらのポリマーについては分子量の測定及び後述の曇点の測定を行わなかった。
<Purification of polymer>
In each Protocol, each recovered polymer solution is concentrated with an evaporator and reprecipitated with an n-hexane / diethyl ether system to obtain a polymer component. Each polymer is dissolved in a small amount of benzene, and then freeze-dried. Of powder was obtained. The molecular weight of the gene introduction agent obtained with each Protocol and the molecular weight per branched chain of the gene introduction agent were calculated from the molecular weight. The results are shown in Table 1, respectively. In addition, since the polymers of Protocol-A5 (Comparative Example 1-2) and B6 (Comparative Example 2-3) were not dissolved in the solvent, the measurement of molecular weight of these polymers and the cloud point described later were used. Measurement was not performed.
<曇点の測定>
各Protocolにより得られたポリマーの水溶液を調製し、この水溶液の温度を上昇させることにより溶液が白濁する温度(LCST:曇点)の測定を行った。
<Measurement of cloud point>
An aqueous solution of the polymer obtained by each Protocol was prepared, and the temperature at which the solution became cloudy (LCST: cloud point) was measured by increasing the temperature of the aqueous solution.
即ち、各ホモポリマーの3重量%水溶液を調製し、これらの水溶液の20〜60℃の温度範囲における波長600nmの光の吸光度を測定した。結果を表1に示す。なお、加水分解を行っていない未処理のポリマーは、32.0℃付近にLCSTを有していた。 That is, 3% by weight aqueous solutions of each homopolymer were prepared, and the absorbance of light having a wavelength of 600 nm in a temperature range of 20 to 60 ° C. of these aqueous solutions was measured. The results are shown in Table 1. The untreated polymer that had not been hydrolyzed had LCST around 32.0 ° C.
表1より明らかなように、各Protocolにおいて、カラム内の圧力が大きく異なっていた。各カラムに充填される多孔性ポリマーの粒子径、移動相の種類、粘度、通液速度及びカラム温度の差異が、圧力損失に影響したと考えられる。 As is clear from Table 1, the pressure in the column was greatly different in each Protocol. It is considered that the difference in particle diameter, type of mobile phase, viscosity, liquid flow rate and column temperature of the porous polymer packed in each column affected the pressure loss.
なお、ii)において合成した感温性カチオン性ホモポリマーの分岐鎖の予想される加水分解の化学式を示す。この化学式は、分岐鎖に含まれる2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート由来の構成単位1個分の加水分解を示したものである。 The chemical formula for the expected hydrolysis of the branched chain of the thermosensitive cationic homopolymer synthesized in ii) is shown. This chemical formula shows hydrolysis of one structural unit derived from 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate contained in the branched chain.
<考察>
Protocol−A1,B1,B2(比較例1−1,2−1,2−2)は、カラム内の圧力が低く、ポリマー側鎖の分解が起こらなかったため、曇点(LCST)に変化がなかったと考えられる。これに対して、Protocol−A3,A4,B3,B4,B5(実施例1−2,1−3,2−1,2−2,2−3)は、圧力が高く、カラム内で分解が生じたため曇点(LCST)が上昇したと考えられる。即ち、側鎖の部分的な加水分解によりアニオン性の官能基が露出し、温度の変化によりアミンが脱溶媒和しても親水性が維持されたため、水への溶解性が高まったと考えられる。
<Discussion>
In Protocol-A1, B1, and B2 (Comparative Examples 1-1, 2-1, and 2-2), the pressure in the column was low and the polymer side chain did not decompose, so the cloud point (LCST) did not change. It is thought. In contrast, Protocol-A3, A4, B3, B4, B5 (Examples 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3) are high in pressure and decomposed in the column. It was considered that the cloud point (LCST) was raised due to the occurrence. That is, it is considered that the solubility in water was increased because the anionic functional group was exposed by partial hydrolysis of the side chain, and the hydrophilicity was maintained even when the amine was desolvated by a change in temperature.
なお、Protocol−A5,B6(比較例1−2,2−3)では、回収したポリマー成分が室温でも水に溶解しなかった。これは側鎖の加水分解が進行し過ぎて、ポリマー同士がイオン結合的に架橋、凝集し、ゲル化した、又は分解と同時に架橋反応がカラム内で生じ、水不溶性の成分となったためであると考えられる。Protocol−A5、B6により加水分解した重合体は、水への溶解性が低いことから、遺伝子導入剤として使用するのは困難であると考えられる。 In Protocol-A5 and B6 (Comparative Examples 1-2 and 2-3), the recovered polymer component did not dissolve in water even at room temperature. This is because the hydrolysis of the side chains has progressed too much, and the polymers have been ionically crosslinked, aggregated, gelled, or a crosslinking reaction has occurred in the column simultaneously with the decomposition, resulting in a water-insoluble component. it is conceivable that. Polymers hydrolyzed by Protocol-A5 and B6 are considered to be difficult to use as gene introduction agents because of their low solubility in water.
加水分解工程を透析により行う製造方法では、分岐型重合体を回収してから目的とする遺伝子導入剤を得るまでに5日程度要するが、本発明の遺伝子導入剤の製造方法によれば、1時間程度で済む。即ち、本発明の製造方法によれば、容易に、かつ短時間でポリマー側鎖の部分加水分解を行うことができ、目的とする遺伝子導入剤を得ることができる。 In the production method in which the hydrolysis step is performed by dialysis, it takes about 5 days from collecting the branched polymer to obtaining the target gene introduction agent. According to the method for producing a gene introduction agent of the present invention, 1 It takes about an hour. That is, according to the production method of the present invention, partial hydrolysis of the polymer side chain can be carried out easily and in a short time, and the intended gene introduction agent can be obtained.
Claims (12)
芳香環に該芳香環から放射状に伸延する、少なくとも2−N,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリレート及び/又はその誘導体を重合してなる複数の分岐鎖を導入することにより分岐型重合体を製造する分岐型重合体製造工程と、
得られた分岐型重合体を加水分解する加水分解工程と、
を有する遺伝子導入剤の製造方法であって、
該加水分解工程は、サイズ排除カラムに、該分岐型重合体を含む溶液を通液する工程を含むことを特徴とする遺伝子導入剤の製造方法。 In a method for producing a gene introduction agent comprising a branched polymer having a branched chain,
Branch for producing a branched polymer by introducing a plurality of branched chains obtained by polymerizing at least 2-N, N-dialkylaminoalkyl methacrylate and / or a derivative thereof radially extending from the aromatic ring into the aromatic ring Mold polymer manufacturing process;
A hydrolysis step of hydrolyzing the obtained branched polymer;
A method for producing a gene transfer agent having
The method for producing a gene introduction agent, wherein the hydrolysis step includes a step of passing a solution containing the branched polymer through a size exclusion column.
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